JP2006300073A

JP2006300073A - 内燃機関の動弁装置

Info

Publication number: JP2006300073A
Application number: JP2006209244A
Authority: JP
Inventors: Akihito Nomura; 明史野村; Yasuo Shimura; 康雄志村; Kazuhisa Takemoto; 和久武本; Akira Tokito; 顕時任
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2020-10-13
Also published as: JP4252590B2

Abstract

【課題】部品点数および組立工数を削減し、軽量化と、構造簡略化を可能とし、大巾な生産性向上とコストダウンとを達成できる内燃機関を提供することにある。
【解決手段】吸排気弁16，17の内、少なくとも一方の弁が２個以上のポペット弁よりなる内燃機関１において、前記２個以上のポペット弁17は点火栓13を跨ぐ分岐された形状の単一のロッカーアーム30がカムシャフト21の中央のカム山22に駆動されることにより開閉駆動され、他方の弁16はカムシャフト21の前記中央のカム山22の両側に形成されたカム山23，24により直接開閉駆動され、前記カムシャフト21は、シリンダヘッド４の上部に配置されたカムシャフトホルダ25にその両端がころがり軸受を介して回転自在に枢支された内燃機関の動弁装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸排気弁の内、少なくとも一方の弁が２個以上のポペット弁よりなる内燃機関の動弁装置に関するものである。

従来の４ストロークサイクル内燃機関の動弁装置で、カムシャフトからロッカーアームを介して、吸排気弁の内の一方の弁を開閉駆動させ、他方の弁をカムシャフトから直接開閉駆動させるようにしたものがある。
特開平５−１３３２０７号公報

前記動弁装置では、１気筒につき、吸気ポペット弁が３個、排気ポペット弁が２個配設され、これらの各ポペット弁に１対１に対応して１気筒につき５個のカム山を備えたカムシャフトが用意され、一方の３個の吸気ポペット弁の頂端は、該カムシャフトの３個のカム山にそれぞれに当接されて、このカム山で直接開平駆動され、他方の２個の排気ポペット弁は、それぞれ２本のロッカーアームを介して前記カムシャフトの２個のカム山によって開閉駆動されているため、カム山が多数必要とするとともに、点火栓を迂回してロッカーアームが２本必要となり、部品点数が多くなるとともに構造が複雑化し、生産性とコストの面で不利があった。

課題を解決するための手段および効果

本発明はこのような難点を克服した内燃機関の動弁装置の改良に係り、吸排気弁の内、少なくとも一方の弁が２個以上のポペット弁よりなる内燃機関において、前記２個以上のポペット弁は点火栓を跨ぐ分岐された形状の単一のロッカーアームがカムシャフトの中央のカム山に駆動されることにより開閉駆動され、他方の弁はカムシャフトの前記中央のカム山の両側に形成されたカム山により直接開閉駆動され、前記カムシャフトは、シリンダヘッドの上部に配置されたカムシャフトホルダにその両端がころがり軸受を介して回転自在に枢支され、前記カムシャフトホルダには、ロッカーアームシャフトが一方向から挿入され、前記ロッカーアームを揺動自在に枢支しつつ前記カムシャフトの下方で嵌合することを特徴とするものである。

請求項１記載の発明は、前述したように構成されているため、ロッカーアームで開閉駆動される側のポペット弁は、１個のカム山で足るとともに、ロッカーアームも１本で足り、部品点数および組立工数が削減されて、軽量化と、構造簡略化が可能となり、大巾な生産性向上とコストダウンとが達成される。
また、ロッカーアームは、点火栓を跨ぐようにＵ字状に分岐されて形成されているため、一方のポペット弁と他方のポペット弁の挟み角が小さくなり、高圧縮比や、高燃焼効率化を可能とした燃焼室が容易に構成され、内燃機関の性能が著しく向上する。
しかも、カムシャフトと、カムシャフトにより駆動されるロッカーアームシャフトとをカムシャフトホルダーに支持したことにより、吸排気弁の双方を駆動する２軸を同一の部材のみで支持することとなり、カムシャフトおよびロッカーアームの組付け性を高い水準に保持しつつ、２軸の配置精度を向上させることができ、従って、吸排気弁間の駆動タイミングおよび複数のポペット弁間の駆動タイミングのずれを極力小さくしつつコンパクトな動弁装置を構成することができ、さらにカムシャフトホルダーを前記点火栓より他方の弁側に配置しつつ、カムシャフトと一方の弁側の２個以上のポペット弁との間にロッカーアームシャフトを配置したことにより、シリンダの略中央部に位置する点火栓を避けながらカムシャフトとロッカーアームシャフトを相互に接近させて、カムシャフトホルダーを小型化することができる。

請求項２記載の発明によれば、カムシャフトホルダーの壁部と底部の隅部が潤滑油溜めとなって、簡易な構造でカム山とリフタとの当接部を良好に潤滑することができる。

請求項３記載の発明によれば、吸排気弁やカムシャフト、ロッカーアーム等、シリンダヘッドの組付性を良好にすることができる。

以上、図１ないし図４に図示された本発明の一実施形態について説明する。
水冷頭上弁火花点火式単気筒４サイクルスロトーク内燃機関１は、図示されない自動二輪車に、クランクシャフト６が車巾方向に指向するように搭載され、図１に図示されるように、クランクケース２上にシリンダブロック３、シリンダヘッド４およびシリンダヘッドカバー５が順次重ねられ、これらを貫通する図示されないボルト等で、クランクケース２、シリンダブロック３、シリンダヘッド４およびシリンダヘッドカバー５は、相互に一体に結合されている。

また、クランクシャフト６はクランクケース２に回転自在に枢支され、シリンダブロック３のシリンダ孔７に上下へ摺動自在にピストン８が嵌装され、該ピストン８のピストンピン９とクランクシャフト６のクランクピン10とにコネクティングロッド11の両端が回転自在に枢着されており、シリンダヘッド４の下面中央の略段面三角形状の凹面とシリンダ孔７とピストン８の頂面とで画成される燃焼室12内にて、ピストン８の上死点近傍で間欠点に点火栓13（図３参照）でもって点火される燃焼ガスにより、ピストン８が下方へ押圧され、その押圧力によりクランクシャフト６は回転駆動されるようになっている。

さらに、前記シリンダヘッド４の車体後側（図１で右側）に左右１対の吸気ポート14が形成されるとともに、該シリンダヘッド４の車体前側（図１で左側）に左右１対の排気ポート15が形成され、該吸気ポート14および排気ポート15の開口をそれぞれ開閉する吸気ポペット弁16および排気ポペット弁17が、バルブ狭角の小さな角度で、ガイド筒18に摺動可能に嵌装され、該吸気ポペット弁16および排気ポペット弁17の頂端に設けられたリフタ37（吸気ポペット弁16側）およびリテーナ19（排気ポペット弁17側）と、シリンダヘッド４の頂面とにバルブスプリング20が介装士されており、該バルブスプリング20のバネ力で吸気ポペット弁16および排気ポペット弁17は常に閉じられるようになっている。

さらにまた、図２に図示されるように、カムシャフト21がクランクシャフト６と平行になるように、該カムシャフト21をころがり軸受39を介して回転自在に枢支するダイカスト製のカムシャフトホルダー25が、シリンダヘッド４に図示されないボルトでもって一体に装着され、該カムシャフトホルダー25は平面形状が略コ字状に形成され、該カムシャフト21の左端（図３，図４で手前側）にドライブスプロケット26が一体に嵌着され、クランクシャフト６の左側に嵌着されたドライブスプロケット27と該ドライブスプロケット26とに無端状のカムチエン28が架渡され、ドライブスプロケット27とドライブスプロケット26との歯数が２：１に設定されており、クランクシャフト６が回転すると、カムシャフト21は１／２の回転速度で回転駆動されるようになっている。

しかして、シリンダヘッド４に対するカムシャフトホルダー25の取り付け孔の内の１個の取り付け孔をオイル通路とし、該カムシャフトホルダー25のオイル通路からカムシャフト21のカム山22，23，24に向けて潤滑油が吐出されるようになっている。

また、図１に図示されるように、カムシャフト21に対し車体前側（左側）下方に位置してカムシャフトホルダー25にロッカーアームシャフト29が嵌合され、該ロッカーアームシャフト29は、カムシャフトホルダー25をシリンダヘッド４に取り付ける図示されないボルトでもって抜け止めと回り止めされるように、該ボルトに一部係止され、該ロッカーアームシャフト29にロッカーアーム30が揺動自在に枢支され、該ロッカーアーム30の一端（車体後端側）の左右１対のブラケット31に軸32を介してローラ33が回転自在に枢支され、該ロッカーアーム30の他端は、左右へＵ字状に分岐して、その両先端は、車体前方（図１で左側）に位置している２個の排気ポペット弁17の頂端にそれぞれ当接され、前記ロッカーアーム30の一端のローラ33はカムシャフト21の中央のカム山22に車体前方の位置で当接されている。

そして、図１に図示されるように、カムシャフトホルダー25の車体後方の壁部34の下端から斜前上方に向って底部35が形成され、該底部35には吸気ポペット弁16のリフタ37を遊嵌しうる筒部36が形成されている。

さらに、車体後方（図１で右側）に位置している２個の吸気ポペット弁16の頂端には、リフタ37を介して、前記中央のカム山22の車体左右両側に位置したカム山23，24が当接され、これらカムシャフト21のカム山22，23，24は、水冷頭上弁火花点火式単気筒４サイクルスロトーク内燃機関１の所要の運転状況に適合した吸気特性と排気特性とを吸気ポペット弁16および排気ポペット弁17に与えるように、それぞれ所定の形状に形成されている。

さらにまた、図１に図示されるように、側面視で吸気ポペット弁16と排気ポペット弁17との略中央に位置しやや前傾した状態で点火栓ガイド筒38がシリンダヘッド４と一体に形成され、該点火栓ガイド筒38の下端に点火栓13が着脱自在に嵌着されている。なお、該点火栓ガイド筒38はシリンダヘッド４に一体に圧入され、または、シリンダヘッド４に一体に鋳込まれてもよい。

図１ないし図４に図示の実施形態では、前述したように、弁径が大きくて弁重量が大きな吸気ポペット弁16がカムシャフト21のカム山23，24により直接開閉駆動され、弁重量の小さな排気ポペット弁17がロッカーアーム30を介してカム山22により間接開閉駆動されているので、吸気系と排気系の等価重量が均等化され、高速回転域における弁開閉追従特性が優れている。

また、カムシャフト21は１本で、かつ点火栓13を収納した壁部34を跨ぐようにロッカーアーム30がＵ字状に分岐した形状に形成されているので、吸気ポペット弁16および排気ポペット弁17のバルブ狭角が小さく設定され、その結果、圧縮比が高く、燃焼効率が高い燃焼室が容易に構成され、高性能の水冷頭上弁火花点火式単気筒４サイクルスロトーク内燃機関１が得られる。

さらに、カムシャフト21１本で足り、カムシャフト21およびロッカーアームシャフト29が１個のカムシャフトホルダー25で枢支され、２本の排気ポペット弁17が１個のロッカーアーム30で開閉駆動されるため、部品点数が著しく削減されるとともに構造が簡略化され、大巾なコストダウンと軽量化が可能となる。

さらにまた、図１に図示されるように、カムシャフトホルダー25には、その後部に壁部34が形成されるとともに、その壁部34の下縁に前方へ向って上方へやや傾斜した底部35が形成されるため、この壁部34、底部35の隅部が潤滑油溜めとなり、カム山22とリフタ37との当接部が充分に潤滑される。

しかも、吸気ポペット弁16のリフタ37がカム山23，24に当接する位置と、排気ポペット弁17のロッカーアーム30のローラ33がカム山22に当接位置とは、カムシャフト21の中心軸を中心として略９０°離れた関係にあり、また吸気ポペット弁16と排気ポペット弁17の開放タイミングは、クランクシャフト６の回転角で１８０°、カムシャフト21の回転角で９０°離れているため、カム山22とカム山23，24とのカム山は略同一位相角になっている。

また、吸気ポペット弁16の開弁反力の向きと、排気ポペット弁17の開弁反力の向きは、略９０°異った方向であるため、カムシャフト21に大きな開弁反力が働かず、カムシャフト21の剛性を大きくする必要がなくなり、軽量化が図られるとともに、高速化にも対応しうる。

さらに、ロッカーアーム30の一端にローラ33が枢支されているため、カムシャフト21の回転摩擦力が低減するとともに、カム山22の摩擦が少ない。

さらにまた、カムシャフト21のカム山22，23，24よりも大径のころがり軸受39を介してカムシャフト21がカムシャフトホルダー25に嵌合されているため、カムシャフト21をカムシャフトホルダー25の側方から嵌着することが可能となって組付け性が大巾に向上する。

本発明の動弁装置を備えた内燃機関の縦断側面図である。図１に図示の内燃機関の縦断正面図である。シリンダヘッドカバーを取り除いた前記内燃機関の頂面図である。前記動弁装置の要部拡大斜視図である。

符号の説明

１…水冷頭上弁火花点火式単気筒４サイクルスロトーク内燃機関、２…クランクケース、３…シリンダブロック、４…シリンダヘッド、５…シリンダヘッドカバー、６…クランクシャフト、７…シリンダ孔、８…ピストン、９…ピストンピン、10…クランクピン、11…コネクティングロッド、12…燃焼室、13…点火栓、14…吸気ポート、15…排気ポート、16…吸気ポペット弁、17…排気ポペット弁、18…ガイド筒、19…リテーナ、20…バルブスプリング、21…カムシャフト、22…カム山、23…カム山、24…カム山、25…カムシャフトホルダー、26…ドライブスプロケット、27…ドライブスプロケット、28…カムチエン、29…ロッカーアームシャフト、30…ロッカーアーム、31…ブラケット、32…軸、33…ローラ、34…壁部、35…底部、36…筒部、37…リフタ、38…点火栓ガイド筒、39…ころがり軸受。

Claims

吸排気弁の内、少なくとも一方の弁が２個以上のポペット弁よりなる内燃機関において、
前記２個以上のポペット弁は点火栓を跨ぐ分岐された形状の単一のロッカーアームがカムシャフトの中央のカム山に駆動されることにより開閉駆動され、他方の弁はカムシャフトの前記中央のカム山の両側に形成されたカム山により直接開閉駆動され、
前記カムシャフトは、シリンダヘッドの上部に配置されたカムシャフトホルダにその両端がころがり軸受を介して回転自在に枢支され、
前記カムシャフトホルダには、ロッカーアームシャフトが一方向から挿入され、前記ロッカーアームを揺動自在に枢支しつつ前記カムシャフトの下方で嵌合することを特徴とする内燃機関の動弁装置。
前記カムシャフトホルダは、前記シリンダヘッドから前記カムシャフトのカム山に向けて潤滑油を吐出するオイル通路を備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の動弁装置。
前記吸排気弁の一部が、前記シリンダヘッドとシリンダヘッドカバーとの合わせ面よりも上方に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の内燃機関の動弁装置。