JP2000205039A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関の吸気通路、過給通路または排気通
路を、クランク軸の回転をカム軸に伝達するチェーンの
内側を貫通して配置することにより、内燃機関のコンパ
クト化を図る。 【解決手段】 燃焼室１５に通じる吸気通路、過給通路
１４および排気通路１３と、シリンダヘッド４に回転自
在に支持されて吸気弁、排気弁および過給弁を駆動する
カム軸１７と、クランク軸８の回転をカム軸１７に伝達
するチェーン２５と、カム軸１７により駆動される過給
機４０とを備えた内燃機関１において、吸気通路、過給
通路１４または排気通路13が、チェーン２５の内側を貫
通して形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本出願発明は、チェーンやベ
ルト等の無端可撓部材により駆動されるカム軸または過
給機の駆動軸を備えた内燃機関の給排気通路の配置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、シリンダヘッドに取り付けら
れたカム軸を、チェーンやベルト等の無端可撓部材から
なる伝達部材を介してクランク軸により回転駆動するこ
とは周知である。また、シリンダヘッドに取り付けられ
たカム軸により駆動される過給機から燃焼室に給気を行
う内燃機関も知られている（特公昭６３−５５６２号公
報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記公報に記載された
内燃機関は、燃焼室に通じる主吸気通路、副吸気通路お
よび排気通路を備え、副吸気通路には過給機が設けられ
ている。そして、カム軸は、シリンダヘッドに取り付け
られていて、主吸気通路、副吸気通路および排気通路を
それぞれ開閉する主吸気弁、副吸気弁および排気弁を駆
動するようになっている。さらに、カム軸はチェーン等
の伝動部材を介して過給機の駆動軸に連結されていて、
カム軸により過給機が駆動される。また、主吸気通路お
よび副吸気通路は、カム軸の軸線を通りシリンダの中心
軸に平行な平面により二分されたシリンダヘッドの一方
の側に位置しており、排気通路は、該平面により二分さ
れたシリンダヘッドの他方の側に位置している。

【０００４】ところで、上記公報に記載された従来技術
では、主吸気通路、副吸気通路および排気通路は、いず
れもクランク軸の回転をカム軸に伝達する伝達部材が配
置されている側を避けて設けられている。そのため、過
給機が、シリンダヘッドの前記一方の側に位置する副吸
気通路の形成位置に合わせて、副吸気通路側に配置され
る形態となっていることに見られるように、前記伝達部
材の配置されている部分を避けるような吸排気通路の配
置に合わせて、該吸排気通路に接続される装置の配置が
決められたり、また場合によっては、前記吸排気通路
が、前記伝達部材の配置されている部分を避けるために
曲げられたりすることがあり、内燃機関のコンパクト化
が困難となることがあった。

【０００５】また、この従来技術では、過給機の駆動軸
は、該駆動軸とカム軸との間に掛け渡された伝動部材に
より駆動されていて、クランク軸に掛け渡された回転伝
達部材により直接駆動されるものではない。そのため、
回転伝達部材のほかに、前記伝動部材が必要となる上、
該伝動部材を配置するためのスペースを確保する必要が
あり、この点でも内燃機関のコンパクト化が困難であっ
た。

【０００６】本出願発明は、クランク軸の回転をカム軸
または過給機の駆動軸に伝達する部材である無端可撓部
材の内側を貫通して給気通路または排気通路を設けるこ
とにより、内燃機関のコンパクト化を図ることを課題と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段および効果】本出願の請求
項１記載の発明は、燃焼室に通じる給気通路および排気
通路と、シリンダヘッドに回転自在に支持されて該給気
通路を開閉する給気弁または該排気通路を開閉する排気
弁を駆動するカム軸と、該カム軸とクランク軸との間に
掛け渡されて該クランク軸の回転を該カム軸に伝達する
無端可撓部材とを備えた内燃機関において、前記給気通
路または前記排気通路が前記無端可撓部材の内側を貫通
して形成されている内燃機関である。

【０００８】このような請求項１記載の発明によれば、
給気通路または排気通路が無端可撓部材の内側を貫通し
て形成されていることから、クランク軸からカム軸への
回転伝達部材である無端可撓部材が設けられている部位
に給気通路または排気通路が配置されることになる。そ
の結果、該給気通路または該排気通路に接続される装置
の配置の自由度が増し、また該給気通路または該排気通
路に接続される装置に対する該給気通路または該排気通
路の接続部位の選択の幅が広がるとともに、該給気通路
または該排気通路が無端可撓部材を避けるために曲げら
れることもなくなるため、内燃機関のコンパクト化が可
能となる。

【０００９】さらに、請求項２記載の発明のように、請
求項１記載の内燃機関において、前記カム軸の軸端に位
置して該カム軸により駆動される過給機を備え、前記給
気通路が該過給機からの過給通路であって、該過給通路
が前記無端可撓部材の内側を貫通して形成されているこ
とにより、無端可撓部材が設けられている部位に給気通
路である過給通路が配置されるとともに、過給機は、カ
ム軸が支持されるシリンダヘッドの近傍に位置して、し
かもカム軸により駆動されることになる。その結果、過
給機を駆動するためのカム軸からの伝動機構の占めるス
ペースは、極めて小さくされ得るので、内燃機関のコン
パクト化が可能となる。さらに、過給機に対する過給通
路の接続部位の選択の幅が広がるとともに、過給通路は
無端可撓部材を避けるために曲げられることもなくなる
ため、内燃機関のコンパクト化と併せて、シリンダヘッ
ドに形成される過給口へ連通する過給通路が短くされ得
て、流路通路抵抗を減少させることができるので、過給
効率を向上させることができる。

【００１０】また、請求項３記載の発明は、過給機と、
該過給機から燃焼室に通じる過給通路と、該過給機の駆
動軸とクランク軸との間に掛け渡されて該クランク軸の
回転を前記駆動軸に伝達する無端可撓部材とを備えた内
燃機関において、前記過給通路が該無端可撓部材の内側
を貫通して形成されている内燃機関である。

【００１１】このような請求項３記載の発明によれば、
クランク軸から過給機の駆動軸への回転伝達部材である
無端可撓部材が設けられている部位に給気通路である過
給通路が配置されることになる。その結果、過給機の配
置の自由度が増し、また過給機に対する過給通路の接続
部位の選択の幅が広がるとともに、過給通路は無端可撓
部材を避けるために曲げられることもなくなるため、内
燃機関のコンパクト化が可能となる。

【００１２】

【発明の実施形態】以下、図１ないし図６に図示された
本出願の請求項１ないし請求項３に記載された発明の一
実施形態について説明する。図１は、本実施形態である
内燃機関１の縦断面図である。内燃機関１は、水冷式の
単気筒ＳＯＨＣ内燃機関であって、クランクケース２
に、シリンダ３、シリンダヘッド４およびシリンダヘッ
ドカバー５が順に重ねられ、それらが一体となるように
結合されている。

【００１３】シリンダ３にはピストン６が摺動自在に嵌
合されていて、ピストン６はコネクティングロッド７を
介してクランク軸８に連結されている。コネクティング
ロッド７の小端部はピストン６に取り付けられたピスト
ンピン９に枢着され、コネクティングロッド７の大端部
はクランク軸８のクランクピン１０に枢着されている。
クランク軸８は、クランクケース２に玉軸受１１を介し
て回転自在に支持されている。

【００１４】図２に図示されるように、シリンダヘッド
４には、吸気管を介してエアクリーナに連通する吸気ポ
ート１２、排気管に連通する排気ポート１３および過給
機４０に連通する過給ポート１４がそれぞれ形成されて
いて、各ポート１２，１３，１４は、シリンダヘッド４
の下面に形成された燃焼室１５に連通している。燃焼室
１５には、吸気管に取り付けられた燃料噴射弁から吸気
ポート１２に向けて噴射された燃料と空気との混合気が
供給される。そして、その混合気に点火するための点火
栓が、燃焼室１５に臨んで、シリンダヘッド４に形成さ
れた点火栓挿入孔１６に挿入される。ここで、吸気管と
吸気ポート１２とは吸気通路を構成し、排気ポート１３
と排気管とは排気通路を構成している。

【００１５】さらに、シリンダヘッド４における前記各
ポート１２，１３，１４の形成位置より上方の位置に、
カム軸１７が玉軸受１８を介して回転自在に支持されて
いる。カム軸１７には吸気カム１９、排気カム２０およ
び過給カム２１が形成されていて、各カム１９，２０，
２１により揺動される吸気ロッカーアーム、排気ロッカ
ーアームおよび過給ロッカーアームを介して、吸気弁、
排気弁および過給弁がそれぞれ駆動されて、吸気ポート
１２、排気ポート１３および過給ポート１４の各ポート
の燃焼室１５への開口である吸気口、排気口および過給
口が開閉される。ここで、吸気弁および過給弁は、それ
ぞれ給気弁を構成し、また吸気口および過給口は、それ
ぞれ給気口を構成する。

【００１６】図１に図示されるように、カム軸１７の一
方の軸端はシリンダヘッド４の端部に形成された凹所２
２内に位置していて、その軸端には、カムスプロケット
２３およびカムスプロケット２３と一体に固着された補
強板２４が固着されている。カムスプロケット２３に
は、無端可撓部材であるチェーン２５が巻き掛けられ、
このチェーン２５はクランク軸８に固着されたドライブ
スプロケット２６にも巻き掛けられている。このように
して、カム軸１７とクランク軸８との間に掛け渡された
チェーン２５により、クランク軸８の回転がカム軸１７
に伝達されて、カム軸１７が回転駆動される。

【００１７】そして、シリンダヘッド４の前記凹所２２
の開口を塞ぐように、過給機ハウジング４１が凹所２２
の開口側の端部に嵌合されて、ボルトにより取り付けら
れている。したがって、前記凹所２２と過給機ハウジン
グ４１とは、チェーン２５およびカムスプロケット２３
が収容されるチェーン室２７を形成しており、過給機ハ
ウジング４１はそのチェーン室２７のカバーを兼ねてい
る。

【００１８】過給機４０の過給ピストン４２を往復運動
させる過給クランク軸４３は、その軸線がカム軸１７の
軸線と同軸となるように配置されていて、カム軸１７の
カムスプロケット２３が設けられた側の軸端面からカム
軸１７の中心部に形成された孔に挿入されている。一
方、カムスプロケット２３および補強板２４には、カム
スプロケット２３の中心軸線を中心に同一円周上に等間
隔に三つのピン２８が稙設されている。そして、それら
各ピン２８に嵌合する円筒状のゴムダンパー２９が設け
られていて、それらゴムダンパー２９の外周にそれぞれ
嵌合する三つの円孔を有するディスク３０が、過給クラ
ンク軸４３に挿入されている。ディスク３０はナット３
１により過給クランク軸４３と一体に固定されていて、
さらにそのナット３１は、オイルがカム軸１７を伝わっ
て過給機４０へ浸入するのを防止するためのゴムリング
３２により覆われている。この構成により、過給クラン
ク軸４３はカム軸１７と一体となって回転して、過給機
４０が駆動される。このとき、カム軸１７の回転は、ゴ
ムダンパー２９を介して過給クランク軸４３に伝達され
るので、カム軸１７の振動は、ゴムダンパー２９により
吸収され、過給クランク軸４３には伝達されない。

【００１９】次に、図３ないし図５を参照して、過給機
４０について説明する。図４および図５に図示されるよ
うに、過給機ハウジング４１には、複動型の過給ピスト
ン４２が摺動自在に嵌合されている。また、過給クラン
ク軸４３は、過給機ハウジング４１に玉軸受４４を介し
て回転自在に支持されている。そして、ロッド４５の一
端が過給ピストン４２に取り付けられたピストンピン４
６に枢着され、ロッド４５の他端が過給クランク軸４３
のクランクピン４７に枢着されて、過給ピストン４２と
過給クランク軸４３とが連結されている。この構成によ
り、過給クランク軸４３が回転すると、過給ピストン４
２が過給ハウジング４１内で摺動して往復動する。

【００２０】一方、内燃機関１のエアクリーナからの空
気が、図示されない吸入管を介して、過給機ハウジング
４１における過給ピストン４２の両頂面の対向位置に形
成された二つの吸入室４８ａ，４８ｂに導かれる。前記
吸入管が接続される吸入室４８ａは、連絡管４９により
他方の吸入室４８ｂに連通している。そして、吸入室４
８ａ，４８ｂに導かれた空気は、過給クランク軸４３の
回転による過給ピストン４２の往復動に伴って、吸入行
程にある一方の過給室５０に、仕切板５１に設けられた
吸入リードバルブを介して吸入され、それと同時に、圧
縮行程にある他方の過給室５０に吸入されていた空気
は、圧縮されて高圧となり、過給空気として、仕切板５
１に設けられた吐出リードバルブを介して過給機ハウジ
ング４１に形成された吐出室５２に吐出される。

【００２１】この動作が両過給室５０で交互に行われ
て、過給室５０から吐出された過給空気は、両吐出室５
２から過給機ハウジング４１に形成された集合室５３に
流入し、さらに過給機ハウジング４１に形成された連通
路５４，５５を経て、過給機ハウジング４１のシリンダ
ヘッド４への取付け面において、過給機ハウジング４１
およびシリンダヘッド４に形成された挿入孔に挿入され
たスリーブ３３内の通路を通って、シリンダヘッド４に
形成された過給ポート１４に供給される。ここで、スリ
ーブ３３内の通路および過給ポート１４は、過給機４０
からの過給通路を構成している。そして、この過給通路
および前記吸気通路は、それぞれ給気通路を構成するも
のである。なお、過給機ハウジング４１には、過給空気
の温度を検出する温度センサ３４が、集合室５３に臨ん
で、また過給空気の圧力を検出する圧力センサ３５が、
カム軸１７の軸線と平行な軸線を有する連通路５５に臨
んで取り付けられている。

【００２２】前記スリーブ３３は、図１および図３に図
示されるように、チェーン２５の内部に形成された空間
を貫通し、同時にシリンダヘッド４により形成されるチ
ェーン室２７も貫通しており、しかもスリーブ３３の中
心軸線が連通路５５の中心軸線と同軸となるようにされ
ている。したがって、過給通路は、カムスプロケット２
３とドライブスプロケット２６との間にあって、チェー
ン２５の内側に形成された空間を貫通するように形成さ
れている。そして、過給機ハウジング４１に形成された
集合室５３および連通路５４を通って過給機４０から吐
出された過給空気は、比較的短いスリーブ３３を介して
直ちにシリンダヘッド４に形成された過給ポート１４に
導かれることにで、過給通路が極力短くなるようにして
いる。

【００２３】次に、クランク軸８へのドライブスプロケ
ット２６の取付け方法について説明する。図１に図示さ
れるドライブスプロケット２６は、冷却水ポンプのドラ
イブギヤ３６と一体に形成されており、クランク軸８に
圧入されて固定されるものである。クランク軸８は、ク
ランクケース２に圧入固定された玉軸受１１に圧入され
ることにより、クランクケース２に回転自在に保持され
るようにするために、まずクランクケース２に固定され
た玉軸受１１に対して、クランク軸８が、図１において
左方から挿入される。その際、クランク軸８の移動によ
り、玉軸受１１のインナレースもクランク軸８の軸線方
向に移動すると、玉軸受１１に歪みが生じるので、この
ような歪みが発生しないように、インナレースは、クラ
ンク軸８の挿入側とは反対側から、その移動を阻止する
ための治具で押さえられている。そして、玉軸受１１に
対するクランク軸８の圧入が完了した後、ドライブギヤ
３６と一体になったドライブスプロケット２６が、クラ
ンク軸８の挿入方向とは反対方向から、クランク軸８に
圧入固定される。

【００２４】また、別の方法として、クランク軸８圧入
時の玉軸受１１のインナレースの移動を阻止するため
に、ドライブスプロケット２６と一体となったドライブ
ギヤ３６をインナレースに当接させてインナレースの移
動を阻止しつつ玉軸受１１にクランク軸８を圧入するこ
ともできる。そのようにすると、ドライブギヤ３６とイ
ンナレースとの当接により、インナレースを押さえる専
用の治具より大きな受け面を形成することができるの
で、作業が容易になる。

【００２５】ところで、玉軸受１１が圧入されるボア３
７の内径は、ドライブスプロケット２６の外径およびド
ライブギヤ３６の外径より大きくされていて、内燃機関
１の分解時に、これらがクランク軸８に固定された状態
で、クランク軸８をクランクケース２から引き抜くこと
ができるようにされている。

【００２６】この実施形態は、前記のように構成されて
いるので、以下の効果を奏する。シリンダヘッド４に回
転自在に支持されたカム軸１７の軸端に設けられたカム
スプロケット２３が位置する側のシリンダヘッド４端部
に過給機ハウジング４１が取り付けられていて、カム軸
１７により過給機４０が駆動され、さらに過給通路が、
カム軸１７のカムスプロケット２３とクランク軸８のド
ライブスプロケット２６との間に掛け渡されたチェーン
２５の内側を貫通するように形成されている。その結
果、カム軸１７から過給機４０の過給クランク軸４３へ
の伝動機構はシリンダヘッド４内に納めることができる
程度の大きさであって、過給機４０はシリンダヘッド４
と一体的となり、また過給機４０からの過給通路を短く
できるので、内燃機関１をコンパクトにすることができ
る。また、過給通路が短いため、その流路抵抗を減少さ
せることができるので、過給効率を向上させることがで
きる。

【００２７】さらに、過給機ハウジング４１がチェーン
室２７のカバーを兼ねているので、別途カバーを用意す
る必要がなく、部品点数を削減できて、コストの低減が
できる。

【００２８】過給機４０の過給クランク軸４３には、カ
ム軸１７の回転がゴムダンパー２９を介して伝達される
ので、カム軸１７の振動が過給機４０に伝達されること
が抑制されるので、過給機４０のなめらかな運転が可能
となる。

【００２９】クランク軸８は、クランクケース２に予め
圧入された玉軸受１１に圧入固定されるので、クランク
ケース２と玉軸受１１との間隙を皆無にすることが可能
であり、間隙の存在によるがたつきがないため、騒音の
大きさを低減できる。

【００３０】また、玉軸受１１へのクランク軸８の挿入
時、クランク軸８の挿入方向とは反対方向から軸受１１
のインナレースを治具により押圧して、インナレースが
クランク軸８の挿入方向に移動するのを阻止したので、
玉軸受１１に歪みが発生するのを防止することができ
る。さらに、インナレースを押圧するのに、冷却水ポン
プのドライブギヤ３６を当接させた場合には、インナレ
ースの受け面が大きくなるので、その作業が容易にな
る。

【００３１】さらに、玉軸受１１が圧入されるボア３７
の内径は、ドライブスプロケット２６の外径およびドラ
イブギヤ３６外径より大きいので、これらがクランク軸
８に固定された状態で、クランク軸８をクランクケース
２から引き抜くことができ、内燃機関１の分解作業が容
易になる。

【００３２】前記の実施形態では、チェーン２５の内側
を貫通するのは過給通路であったが、排気通路または吸
気通路であってもよい。いずれの通路がチェーン２５の
内側を貫通する場合にも、該通路に接続される装置の配
置の自由度が増し、また該通路に接続される装置に対す
る該通路の接続部位の選択の幅が広がるとともに、該通
路がチェーン２５を避けるために曲げられることもなく
なるため、内燃機関１のコンパクト化が可能となる。

【００３３】前記の実施形態では、カムスプロケット２
３および過給機４０の過給クランク軸４３に固定された
ディスク３０を介して、カム軸１７の回転を過給クラン
ク軸４３に伝達したが、ディスク３０を設けることな
く、カム軸１７と過給クランク軸４３とを直結して、カ
ム軸１７の回転を過給クランク軸４３に伝達するように
してもよい。このようにすると、内燃機関１の一層のコ
ンパクト化と部品点数の低減が可能となる。

【００３４】前記の実施形態では、無端可撓部材はチェ
ーン２５であったが、ベルトであってもよい。

【００３５】前記の実施形態では、ドライブスプロケッ
ト２６と冷却水ポンプのドライブギヤ３６とが一体にな
ったものをクランク軸８に圧入固定したが、図６に図示
されるように、両者を別体とし、クランク軸８にドライ
ブスプロケット２６およびドライブギヤ３６をそれぞれ
スプライン結合し、ナット３８によりそれらのクランク
軸８の軸線方向移動を阻止するようにして固定すること
もできる。そして、この場合にも、クランクケース２に
固定された玉軸受１１へのクランク軸８の圧入時に、玉
軸受１１のインナレースの移動を阻止するために、専用
の治具を使用することもできるし、またインナレースに
ドライブギヤ３６を当接させるようにすることもでき
る。後者の手段によれば、ドライブギヤ３６とインナレ
ースとの当接により、インナレースを押さえる専用の治
具より大きな受け面を形成することができるので、その
作業が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本出願発明の一実施形態である内燃機関の縦断
面図である。

【図２】図１のII−II線から見たシリンダヘッド下面の
吸気ポート、過給ポート、排気ポートおよび点火栓挿入
孔の配置を示す図である。

【図３】図１のIII矢視図である。

【図４】図１の過給機のIV−IV線断面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】ドライブスプロケットおよび冷却水ポンプドラ
イブギヤのクランク軸への別の取付け態様を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…内燃機関、２…クランクケース、３…シリンダ、４
…シリンダヘッド、５…シリンダヘッドカバー、６…ピ
ストン、７…コネクティングロッド、８…クランク軸、
９…ピストンピン、１０…クランクピン、１１…玉軸
受、１２…吸気ポート、１３…排気ポート、１４…過給
ポート、１５…燃焼室、１６…点火栓挿入孔、１７…カ
ム軸、１８…玉軸受、１９…吸気カム、２０…排気カ
ム、２１…過給カム、２２…凹所、２３…カムスプロケ
ット、２４…補強板、２５…チェーン、２６…ドライブ
スプロケット、２７…チェーン室、２８…ピン、２９…
ゴムダンパー、３０…ディスク、３１…ナット、３２…
ゴムリング、３３…スリーブ、３４…温度センサ、３５
…圧力センサ、３６…ドライブギヤ、３７…ボア、３８
…ナット、４０…過給機、４１…過給機ハウジング、４
２…過給ピストン、４３…過給クランク軸、４４…玉軸
受、４５…ロッド、４６…ピストンピン、４７…クラン
クピン、４８ａ，４８ｂ…吸入室、４９…連絡管、５０
…過給室、５１…仕切板、５２…吐出室、５３…集合
室、５４，５５…連通路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G016 AA07 AA19 BA22 BA23 BA27 BA30 CA04 CA22 CA25 CA27 CA36 CA41 CA44 CA48 CA52 CA58 CA59 FA27 FA29 FA39 GA01 GA04 3G024 AA09 AA11 AA18 AA19 BA27 CA01 DA01 DA05 DA09 DA16 DA25 FA00 FA02 FA05

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室に通じる給気通路および排気通路
   と、シリンダヘッドに回転自在に支持されて該給気通路
   を開閉する給気弁または該排気通路を開閉する排気弁を
   駆動するカム軸と、該カム軸とクランク軸との間に掛け
   渡されて該クランク軸の回転を該カム軸に伝達する無端
   可撓部材と、を備えた内燃機関において、前記給気通路
   または前記排気通路が前記無端可撓部材の内側を貫通し
   て形成されていることを特徴とする内燃機関。
2. 【請求項２】 前記カム軸の軸端に位置して該カム軸に
   より駆動される過給機を備え、前記給気通路が該過給機
   からの過給通路であって、該過給通路が前記無端可撓部
   材の内側を貫通して形成されていることを特徴とする請
   求項１記載の内燃機関。
3. 【請求項３】 過給機と、該過給機から燃焼室に通じる
   過給通路と、該過給機の駆動軸とクランク軸との間に掛
   け渡されて該クランク軸の回転を前記駆動軸に伝達する
   無端可撓部材とを備えた内燃機関において、前記過給通
   路が該無端可撓部材の内側を貫通して形成されているこ
   とを特徴とする内燃機関。