JP2008215301A - 内燃機関のカムシャフト軸受構造 - Google Patents

Abstract

【課題】カムシャフトを片持ち状態で支持して内燃機関のコンパクト化を図り、かつカムシャフトの端部の振れを抑制することができる内燃機関のカムシャフト軸受構造を供する。
【解決手段】内燃機関のカムシャフト軸受構造において、吸気バルブ21または排気バルブ31の一方のバルブがカムシャフト51の一方のカムロブ52により直接駆動され、他方のバルブがカムシャフト51の他方のカムロブ53によりロッカアーム63を介して駆動され、最外側の軸受44の外側に１組の吸気用カムロブ52と排気用カムロブ53が片持ち状態で支持される内燃機関のカムシャフト軸受構造。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の動弁系のカムシャフト軸受構造に関する。

内燃機関において、吸気バルブと排気バルブを所定タイミングで往復駆動するカムシャフトは、回転自在に軸受により軸支されるが、通常軸受はカムシャフトの端部を軸支するとともに、カムシャフトに振れが生じない程度の間隔を存して中間に配置されてカムシャフトを軸支している。

カムシャフトの端部が軸受により軸支されるので、このカムシャフトが収容されるシリンダヘッド等の側壁が軸受により外側に膨出する可能性があり、内燃機関のコンパクト化が阻害されることがある。

そこで、最外側の軸受の外側にカムシャフトの１つのカムロブが片持ち状態で支持されたカムシャフト軸受構造が提案されている（例えば、特開昭６２−２２３４０５号公報）。

特許第３５０９２４３号公報

同特許文献１に開示された内燃機関は、ＤＯＨＣ型の動弁系を備えた４バルブ方式の内燃機関であり、吸気側と排気側の各カムシャフトが、それぞれ最外側の軸受が最外端のカムロブを片持ち状態で支持している。
したがって、カムシャフトの端部を軸受が支持していなので、シリンダヘッドおよびシリンダヘッドカバーの側壁が外側に膨出していない。

しかし、片持ち支持された最外端のカムロブにバルブから加わる荷重は、最外側の軸受に集中してカムシャフトの端部の振れの可能性がある。
特許文献１の４バルブ方式の内燃機関において、仮に最外端のカムロブとさらに隣りのカムロブを最外側の軸受より外側にして片持ち支持することにすると、この片持ち支持された２つのカムロブが同時に同じ方向に２本のバルブにより荷重を受けることになるので、益々カムシャフトの端部の振れの可能性が高くなる。

本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、カムシャフトを片持ち状態で支持して内燃機関のコンパクト化を図り、かつカムシャフトの端部の振れを抑制することができる内燃機関のカムシャフト軸受構造を供する点にある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、内燃機関のシリンダヘッドに支持される吸気バルブと排気バルブを各々吸気用カムロブと排気用カムロブが駆動するカムシャフトが、シリンダヘッドに回転自在に軸受支持される内燃機関のカムシャフト軸受構造において、前記吸気バルブまたは前記排気バルブの一方のバルブが前記カムシャフトの一方のカムロブにより直接駆動され、他方のバルブが前記カムシャフトの他方のカムロブによりロッカアームを介して駆動され、最外側の軸受の外側に前記カムシャフトの１組の吸気用カムロブと排気用カムロブが片持ち状態で支持される内燃機関のカムシャフト軸受構造とした。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関のカムシャフト軸受構造において、前記一方のバルブを直接駆動するカムロブのバルブ押圧方向と前記他方のバルブをロッカアームを介して駆動するカムロブのロッカアーム押圧方向とが、互いに鈍角をなすことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の内燃機関のカムシャフト軸受構造において、前記シリンダヘッドを締め付けてシリンダブロックに固定する締付ボルトが、その締付け方向に視て前記カムシャフトの最外側の軸受より外側に突出した端部と重なる位置にあることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項記載の内燃機関のカムシャフト軸受構造において、前記吸気用カムロブが直接前記吸気バルブを駆動し、前記排気用カムロブが前記ロッカアームを介して前記排気バルブを駆動し、前記吸気用カムロブが軸受に隣り合って配置されることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項２記載の内燃機関のカムシャフト軸受構造において、前記カムシャフトが、前記吸気バルブの上方に配置され、前記ロッカアームを揺動自在に軸支するロッカアームシャフトは、同ロッカアームシャフトの中心軸線がシリンダ軸線またはその近傍を通るように配置されることを特徴とする。

請求項１記載の内燃機関のカムシャフト軸受構造によれば、吸気バルブまたは排気バルブの一方のバルブがカムシャフトの一方のカムロブにより直接駆動され、他方のバルブがカムシャフトの他方のカムロブによりロッカアームを介して駆動される動弁構造をなし、吸気バルブと排気バルブを近づけて機関幅を小さくすることが可能であるとともに、最外側の軸受の外側にカムシャフトの１組の吸気用カムロブと排気用カムロブが片持ち状態で支持されるので、カムシャフトの端部には軸受はなく、軸受のために機関側壁を膨出することなく、内燃機関のコンパクト化が図れる。

そして、片持ち支持されるのは吸気用カムロブと排気用カムロブであり、一方はバルブを直接駆動し、他方はロッカアームを介してバルブを駆動するので、カムシャフトの端部に２本のバルブにより加わる荷重の方向は異なり、荷重の加わるタイミングにもずれがあり、カムシャフトの端部に両荷重が重畳されて加わることはなく、却って両荷重が互いに一部相殺されカムシャフトの端部の振れを抑制することが可能性がある。

請求項２記載のカムシャフト軸受構造によれば、一方のバルブを直接駆動するカムロブのバルブ押圧方向と前記他方のバルブをロッカアームを介して駆動するカムロブのロッカアーム押圧方向とが、互いに鈍角をなすので、カムシャフトの端部に２本のバルブにより加わる荷重の方向は鈍角であり、吸・排気バルブの開閉タイミングがオーバーラップする際に両荷重は一部が互いに相殺されて合成荷重は小さくなりカムシャフトの端部の振れを抑制することができる。
よって、カムシャフトの剛性を高めるために高価な材料を用いたり、高価な処理を施したりする必要がなく、内燃機関のコンパクト化をコストアップや重量増を伴うことなく実現できる。

請求項３記載のカムシャフト軸受構造によれば、シリンダヘッドを締め付けてシリンダブロックに固定する締付ボルトが、その締付け方向に視てカムシャフトの最外側の軸受より外側に突出した端部と重なる位置にあるので、機関側壁を外側に膨出して締付ボルトの締付ボス部を設ける必要がなく、内燃機関のコンパクト化をさらに促進させることができるとともに、締付ボルトによりシリンダボア近傍を締結してガスの吹き抜けを確実に防止することができる。

請求項４記載のカムシャフト軸受構造によれば、通常吸気充填効率を考慮して排気バルブに比べスプリング荷重が大きくなる吸気バルブを直接駆動するカムシャフトの吸気カムロブが、軸受に隣り合って配置されるので、吸気バルブから吸気カムロブに加わる比較的大きな荷重を軸受が近傍で受けることができ、カムシャフトの剛性バランスを最適化することが容易にできるため、カムシャフトの軽量化および低コスト化が図れる。

請求項５記載のカムシャフト軸受構造によれば、通常吸気充填効率を考慮して排気バルブに比べスプリング荷重が大きくなる吸気バルブからカムシャフトに直接加わる上向きの荷重に対して、中心軸線がシリンダ軸線（シリンダボアの中心軸線）またはその近傍を通るロッカアームシャフトに軸支されたロッカアームを介して排気バルブから加えられる荷重が、略下向きになり、ロッカアームのレバー比を最適化することで、両荷重が互いに相殺される割合を多くしてカムシャフトの振れをより一層抑制することができ、カムシャフトのさらなる軽量化および低コスト化が図れる。

以下、本発明に係る一実施の形態について図１ないし図８に基づいて説明する。
本実施の形態の内燃機関１は、自動二輪車に搭載される前後Ｖ型４気筒内燃機関である。
クランクシャフト２を左右水平方向に指向させる横置き配置で自動二輪車に搭載される内燃機関１は、ＯＨＣ型の水冷式で、２気筒ずつ前後に傾いたフロントバンクＢｆとリヤバンクＢｒがＶ字に構成され、その互いのバンク角は９０度弱である。

クランクシャフト２を回転自在に軸支する上下割りのクランクケース３Ｕ，３Ｌのうち上クランクケース３Ｕは、左右に２気筒が配列される前シリンダブロック３ｆと後シリンダブロック３ｒを側面視でＶ字をなすように斜め上方に延出形成している。

前シリンダブロック３ｆには前シリンダヘッド４ｆが前方斜め上に重ねられて締結ボルト48により締結され、前シリンダヘッド４ｆの上を前シリンダヘッドカバー５ｆが覆っている。
同様に、後シリンダブロック３ｒには後シリンダヘッド４ｒが後方斜め上に重ねられて締結ボルトにより締結され、後シリンダヘッド４ｒの上を後シリンダヘッドカバー５ｒが覆っている。

前シリンダブロック３ｆと後シリンダブロック３ｒの各シリンダボア３ｂ内を往復動するピストン６ｆ，６ｒは、共通のクランクシャフト２とコンロッド７ｆ，７ｒを介して連結されている。
フロントバンクＢｆの方が、リヤバンクＢｒより左右シリンダ間の距離が大きく、よって車体幅方向（左右方向）の幅長もいくらか大きい。

この前シリンダブロック３ｆと後シリンダブロック３ｒにそれぞれ重ねられる前シリンダヘッド４ｆと後シリンダヘッド４ｒに設けられる動弁装置は、概ね前後対称の同様の構造をしている。

したがって、先にフロントバンクＢｆ側の動弁装置20の構造について説明し、リヤバンクＢｒ側の動弁装置については、主としてフロントバンクＢｆ側と異なる点を中心に後に簡単に説明することとする。

前シリンダブロック３ｆの１シリンダボア３ｂ内を摺動するピストン６ｆの頂面と同頂面が対向する前シリンダヘッド４ｆの天井面との間に燃焼室10が形成され、燃焼室10の天井面後半に左右一対の吸気開口を有して左右一対の吸気ポート11，11が後方に向けて延出し集合してスロットルボディに連結する。
また、燃焼室10の天井面前半に左右一対の排気開口を有して左右一対の排気ポート12，12が前方に向けて延出し集合して排気管に連結する。

燃焼室10における吸気ポート11の開口を開閉する吸気バルブ21がバルブガイド22によって摺動自在にガイドされており、吸気バルブ21のバルブステムの上端に被せられるバルブリフタ23を摺動自在にリフタガイド24がガイドしている。
吸気バルブ21は、バルブステムの上端に嵌着されたアッパリテーナ25と前シリンダヘッド４ｆの中底上面に当接されたスプリングシート26との間に介装されたバルブスプリング27により閉弁方向（上方向）に付勢されている。

他方、燃焼室10における排気ポート12の開口を開閉する排気バルブ31は、バルブガイド32によって摺動自在にガイドされており、バルブステムの上端に嵌着されたアッパリテーナ35と前シリンダヘッド４ｆの中底上面に当接されたスプリングシート36との間に介装されたバルブスプリング37により閉弁方向（上方向）に付勢されている。

なお、吸気充填効率を考慮して、燃焼室10の吸気開口は排気開口より開口面積が大きく、よって吸気バルブ21は排気バルブ31よりバルブ径が大きく、それに合せて吸気バルブ21のバルブスプリング27の方が排気バルブ31のバルブスプリング37よりスプリング荷重が大きい。

吸気バルブ21と排気バルブ31は、内燃機関１に備えられる動弁装置20により駆動され、燃焼室10に開口する吸気ポート11と排気ポート12をクランク軸２の回転に同期して開閉する。

図５（および図２）を参照して、前シリンダヘッド４ｆにおけるシリンダボア３ｂの中心軸線であるシリンダ軸線Ｌ上に、プラグ差込孔15が形成されており（プラグ差込孔15の中心軸はシリンダ軸線Ｌと多少ずれがあり一致しない）、同プラグ差込孔15の下端の小径の電極孔15ａは燃焼室10の天井面の中央に開口しており、スティックコイル17に接続された点火プラグ16がプラグ差込孔15に差し込まれ、先端の電極部16ａが電極孔15ａに嵌入されて先端を燃焼室10に臨ませている。

前シリンダヘッド４ｆのプラグ差込孔15に下部を嵌合したプラグチューブ18は、上方にして延出し、上端開口部が前シリンダヘッドカバー５ｆの上壁71に形成された円筒部72にシール部材19を介して嵌合されている。

前シリンダヘッドカバー５ｆを外して前シリンダヘッド４ｆの内部構造を示した上面図である図３を参照して、前シリンダヘッド４ｆの左右に長尺の矩形をした周壁の上端面が前シリンダヘッドカバー５ｆとの合せ面40をなし、その内側に、左右のシリンダの各中央位置にプラグ差込孔15，15が形成されており、各プラグ差込孔15の後方左右に吸気バルブ21のバルブリフタ23が突出し、各プラグ差込孔15の前方左右に排気バルブ31のバルブステム上端がアッパリテーナ35を支持して突出している。
前シリンダヘッド４ｆの右端には、前後に長尺矩形のチェーン室41が形成されている。

突出した吸気バルブ21，21の左右一対のバルブリフタ23，23の間に軸受壁42が形成され、右側の軸受壁42のさらに右方にもチェーン室41の側縁に沿って軸受壁43が形成されている。（図５参照）
以上３つの軸受壁42，42，43の上面には半円弧状のカムシャフト軸支部が形成され、カムシャフト軸支部の前後の上端面は前記周壁の合せ面40と同一面にある。

この３つの軸受壁42，42，43の上端面に重ねてボルト46により固着されるカムシャフトホルダ44，44，45の半円弧状のカムシャフト軸支部によりカムシャフト51を挟んで保持することで、カムシャフト51が左右方向に指向して回転自在に軸支される。

カムシャフト51は、カムシャフトホルダ44の左右にカムシャフトホルダ44に隣り合って吸気カムロブ52，52が突出形成され、さらに吸気カムロブ52，52の左右外側に排気カムロブ53，53が突出形成されている。
排気カムロブ53は、吸気カムロブ52に比較してかなり幅狭である。

したがって、最外側の軸受である左側カムシャフトホルダ44の左外側に１組の吸気カムロブ52と排気カムロブ53が片持ち状態で支持される。
そのため、カムシャフト51の左端部には軸受はなく、その軸受のために前シリンダヘッド４ｆの周壁を外側に膨出させるようなことはなく、内燃機関１のコンパクト化が図れる。

他方、カムシャフト51の右端は、右側のカムシャフトホルダ45に軸支されてチェーン室41に突出してドリブンスプロケット54が取り付けられている。
ドリブンスプロケット54には、クランクシャフト２に嵌着されたドライブスプロケット（図示せず）との間にカムチェーンが架渡され、クランクシャフト２に連動してクランクシャフト２の半分の回転速度でカムシャフト51は回転する。

カムシャフト51のカムシャフトホルダ44に隣り合って左右に形成される吸気カムロブ52，52は、左右一対の吸気バルブ21，21のバルブリフタ23，23の上方に位置して、バルブリフタ23，23の上面に接し、カムシャフト51の吸気カムロブ52，52の回転で直接吸気バルブ21，21が駆動される。

前シリンダヘッド４ｆのプラグ差込孔15の左右には、前シリンダヘッド４ｆと別体のロッカアームシャフト軸受部材60，60が取り付けられている。
前シリンダヘッド４ｆにおけるロッカアームシャフト軸受部材60，60が取り付けられる取付ボス部56は、その取付座面56ａが前シリンダヘッドカバー５ｆとの合せ面40よりも燃焼室10に近づいた低い位置にある（図２参照）。

ロッカアームシャフト軸受部材60は、取付ボス部56の取付座面56ａに当接する矩形基部60ａの左右部から相対向する軸受壁60ｂ，60ｂが立設し、同軸受壁60ｂ，60ｂの上端面は合せ面40と同一面上にある。
この軸受壁60ｂ，60ｂに同軸に形成された軸受孔に、ロッカアームシャフト62がその両端を嵌入させて架設される。

ロッカアームシャフト軸受部材60の軸受壁60ｂ，60ｂには、ボルト孔が上端面から軸受孔に直交して下端面に穿孔されていて、取付ボス部56の取付座面56ａに載置されたロッカアームシャフト軸受部材60は、軸受壁60ｂ，60ｂの上端面からボルト孔に挿入されロッカアームシャフト62を貫通して取付ボス部56に螺合されるボルト57によって取付ボス部56に取り付けられる。

図２および図６に示すように、ロッカアームシャフト62の中心軸線は、シリンダ軸線Ｌの近傍を通る位置にある。
ロッカアームシャフト62は、側面視（図２参照）でシリンダ軸線Ｌに対して、カムシャフト51とは反対側にオフセットしている。
このロッカアームシャフト軸受部材60の軸受壁60ｂ，60ｂ間に架設されるロッカアームシャフト62にロッカアーム63が揺動自在に軸支される。

ロッカアーム63は、ロッカアームシャフト62の軸支部から前後に延出しており、後方に真直ぐ延出した端部が左右に二股状に分岐して左右分岐部間に架設される支軸64にローラ65が回転自在に軸支されており、このローラ65がカムシャフト45の排気カムロブ53に斜め上方から接する。

他方、ロッカアーム63の軸支部から斜め前方へ延出した端部には、調整ねじ66が螺入されており、調整ねじ66の下端が排気バルブ31のバルブステムの上端に接している。
図３に示すように、プラグ差込孔15の左側のロッカアーム63は、軸支部から屈曲して斜め右方に延出し、プラグ差込孔15の右側のロッカアーム63は、軸支部から屈曲して斜め左方に延出して左右の排気バルブ31，31のバルブステムの上方にそれぞれ至っている。
したがって、カムシャフト51の排気カムロブ46，46の回転が左右のロッカアーム63，63を揺動し、このロッカアーム63，63の揺動が左右の排気バルブ31，31を駆動する。

ロッカアームシャフト62は、その中心軸線がシリンダ軸線Ｌの近傍を通る位置で、排気バルブ31よりカムシャフト51寄りにあるので、ロッカアーム63はロッカアームシャフト62に対して後方吸気バルブ21側レバー長さより前方排気バルブ31側レバー長さが長いレバー比を構成しており、吸気バルブ21よりスプリング荷重が小さい排気バルブ31を排気カムロブ53の回転動力をロッカアーム63が適当に小さく加減して排気バルブ31を駆動するようにしている。

図２を参照して、カムシャフト51が吸気カムロブ52により吸気バルブ21を直接押圧するバルブ押圧力Ｆｖのバルブ押圧方向と、カムシャフト51が排気カムロブ53によりロッカアーム63を押圧するロッカアーム押圧力Ｆｒのロッカアーム押圧方向とが互いになす角度θは、鈍角である。

したがって、カムシャフト51の吸気カムロブ52に吸気バルブ21から加わる荷重と、吸気カムロブ52近傍の排気カムロブ53に排気バルブ31によりロッカアーム63から加わる荷重とは、上記押圧方向と反対となり、荷重が加わる方向は互いに鈍角をなし、吸・排気バルブ21，31の開閉タイミングがオーバーラップする際に両荷重は一部が互いに相殺されて合成荷重は抑制され小さくなる。

以上のように、本内燃機関１の動弁装置20は、カムシャフト51により吸気バルブ21が直接駆動され、排気バルブ31がロッカアーム63を介して間接的に駆動される構造であり、内燃機関のコンパクト化を図るべく、最外側の軸受である左側カムシャフトホルダ44の左外側に１組の吸気カムロブ52と排気カムロブ53が片持ち状態で支持されるが、上記のように吸気カムロブ52と排気カムロブ53に加わる荷重の合成荷重は小さくなり、カムシャフト51の片持ちされた端部の振れを抑制することができる。

そのため、カムシャフト51の剛性を高めるために高価な材料を用いたり、高価な処理を施したりする必要がなく、内燃機関のコンパクト化をコストアップや重量増を伴うことなく実現することができる。

また、カムシャフト51の片持ちされた端部は、軸受であるカムシャフトホルダ44に近い側に吸気カムロブ52、遠い側に排気カムロブ53があり、排気バルブ31に比べスプリング荷重が大きくなる吸気バルブ21を直接駆動するカムシャフト51の吸気カムロブ52が、軸受（カムシャフトホルダ44）に隣り合って配置されるので、吸気バルブ52から吸気カムロブ52に加わる比較的大きな荷重を軸受が近傍で受けることができ、カムシャフト51の剛性バランスを最適化することが容易にできるため、カムシャフト51の軽量化および低コスト化が図れる。

なお、ロッカアームシャフト62の中心軸線がシリンダ軸線Ｌの近傍を通る位置としたロッカアーム63の前記レバー比により排気カムロブ53に加わる荷重を、吸気バルブ21から吸気カムロブ52に加わる荷重との合成荷重が可及的に小さくなるように、適正に設定しているので、カムシャフト51の片持ちされた端部の振れをより一層抑えることができる。

このようにカムシャフト51の片持ちされた端部の振れが抑制されるが、カムシャフト51の軸受構造は、軸受（カムシャフトホルダ44）と軸受（カムシャフトホルダ44）との間においても同様の構造を有していて、軸受間のカムシャフト51の振れも抑制されている。

ロッカアーム63を揺動自在に軸支するロッカアームシャフト62は、側面視（図２参照）でシリンダ軸線Ｌに対して、カムシャフト51とは反対側にオフセットしているので、ロッカアームシャフト軸受部材60をカムシャフト62より低い位置に取り付けて、ロッカアーム63をより燃焼室10側に近づけて配置することができる。

左右に並ぶ４本のロッカアーム63のうち、内側の２本のロッカアーム63，63を軸支するロッカアームシャフト軸受部材60，60は、互いの相対する内側の軸受壁60ｂ，60ｂが前方に膨出して膨出部60ｃ，60ｃを形成しており、同膨出部60ｃ，60ｃには２次空気通路81ｂ，81ｂが上下に貫通して形成されている（図３，図６参照）。
膨出部60ｃ，60ｃの上端面は、前シリンダヘッド４ｆの前シリンダヘッドカバー５ｆとの合せ面40と同一面をなす。

図６を参照して、前シリンダヘッド４ｆの取付ボス部56側にもロッカアームシャフト軸受部材60の２次空気通路81ｂに同軸に２次空気通路81ｃが形成されており、両２次空気通路81ｂ，81ｃが連結管83により連結される。
前シリンダヘッド４ｆ側の２次空気通路81ｃは、排気ポート12に向かって延び、排気ポート12に開口している。

前シリンダヘッド４ｆの周壁に沿った内側の前後各４か所に、前シリンダヘッド４ｆを前シリンダブロック３ｆに固定する締付ボルト48のための締付ボス部47がボルト孔を有して形成されている。

前シリンダブロック３ｆの左右の各シリンダボアに近い周囲４か所に、締付ボス部47は位置し、全体で８か所に締付ボス部47が設けられている。
該締付ボス部47は、その締付座面が合せ面40より低く、バルブスプリング27，37を下方で受けるスプリングシート26，36と略同じ高さ位置にある（図６参照）。

この前シリンダヘッド４ｆの締付ボス部47のボルト孔に挿入された締付ボルト48が前シリンダブロック３ｆに螺合締結されて両者を一体に結合する。
なお、前シリンダブロック３ｆと前シリンダヘッド４ｆとの間にはガスケット８が介装される。
締付ボルト48は、シリンダボア３ｂに近い周囲４か所を締結するので、シリンダボアからのガスの吹き抜けは確実に防止される。

締付ボルト48は、このような配置にあるので、後側の４つの締付ボス部47ｂはカムシャフト51の下方に位置し、その左端の締付ボス部47ｂは、最外側の軸受である左側カムシャフトホルダ44の左外側に片持ち状態で支持された最外側の排気カムロブ53の下方に位置する（図３参照）。

すなわち、前シリンダヘッド４ｆを締め付けて前シリンダブロック３ｆに固定する締付ボルト48が、その締付け方向に視てカムシャフト51の最外側の左側軸受壁42（およびカムシャフトホルダ44）より外側に突出した端部と重なる位置にあるので、軸受との干渉を避けるために締付ボルト48の締付ボス部47ｂを前シリンダヘッド４ｆの側壁を外側に膨出して設ける必要がなく、内燃機関１のコンパクト化を促進させることができる。

なお、前シリンダヘッド４ｆのチェーン室41を形成する左側壁の前後２か所から外側に締付ボス部49が膨出形成されており、同じく前シリンダブロック３ｆに対応して設けられた締付ボス部49´との間を締付ボルト50が締結するようになっている。

その他、前シリンダヘッド４ｆには、前シリンダヘッドカバー５ｆを固定するためのねじ孔58が、左半部は前後方向略中央の左右位置２か所、右半部はチェーン室41に沿って前後位置２か所の計４か所に形成されている（図３参照）。

前シリンダヘッド４ｆを上方から覆う前シリンダヘッドカバー５ｆは、図４を参照して、前シリンダヘッド４ｆの合せ面40に対向する合せ面を有する周壁70を上壁71が覆っている。

左右方向に長尺の矩形をなす上壁71の前後方向の略中央左右に、前記プラグチューブ18の上端開口部が嵌合される円筒部72，72が開口しているとともに、前シリンダヘッド４ｆの４つのねじ孔58にそれぞれ対向して取付ボス部73がボルト孔73ｈを有して形成されている。

前シリンダヘッド４ｆに前シリンダヘッドカバー５ｆを被せ、取付ボルト74を前シリンダヘッドカバー５ｆの取付ボス部73のボルト孔73ｈに挿入して前シリンダヘッド４ｆのねじ孔58に螺合して前シリンダヘッド４ｆに前シリンダヘッドカバー５ｆを取り付ける。
なお、前シリンダヘッド４ｆと前シリンダヘッドカバー５ｆとの間にはガスケット９が介装される。

前シリンダヘッドカバー５ｆの上壁71の後半部は、上方に膨出した膨出壁75により内部にブリーザ室76が形成されている。
上壁71の前半部には、左右の円筒部72，72の間の中央に、矩形の枠壁77の内部が下方に膨出して底壁78とする下流側２次空気弁室80ｂが左右に隣接して一対形成されている。

下流側２次空気弁室80ｂは、側面視（図６参照）で、シリンダ軸線Ｌより前方で、ロッカアームシャフト62よりさらに前方に位置する。
また、図３の前シリンダヘッド４ｆの上面図において２点鎖線で示すように、下流側２次空気弁室80ｂは、左右シリンダ間で、左右のロッカアーム63，63の間に位置する。

底壁78の後側隅部は下方に延出し、この延出部78ａに２次空気通路81ａが形成され、延出部78ａの下端面は周壁70の下端合せ面と同一面をなし、前記前シリンダヘッド４ｆの取付ボス部56に取り付けられたロッカアームシャフト軸受部材60の膨出部60ｃの上端面と対向し、延出部78ａの２次空気通路81ａと膨出部60ｃの２次空気通路81ｂとが同軸で連結管82により連結される（図６参照）。
したがって、下流側２次空気弁室80ｂは、２次空気通路81ａ，81ｂ，81ｃを介して排気ポートと連通する。

前シリンダヘッドカバー５ｆの下流側２次空気弁室80ｂを形成する矩形の枠壁77が、左右に隣接して形成されており、一対の枠壁77，77の外側に取付ボス部77ａ，77ａが突出形成されており、この一対の枠壁77，77の上端開口に共通の弁カバー85が被せられ、弁カバー85の取付ボス部85ａ，85ａにボルト86，86を貫通して枠壁77，77側の取付ボス部77ａ，77ａに螺合して締結される。

図６を参照して、２次空気用リード弁90の矩形の支持板91が、枠壁77の上端開口に張設されて弁カバー85に外周部を挟まれるようにして架設され、支持板91の上方に弁カバー85に覆われて上流側２次空気弁室80ａが形成され、支持板91はこの上流側弁室80ａと支持板91の下方の下流側２次空気弁室80ｂとを仕切っている。
左右一対ある下流側２次空気弁室80ｂ，80ｂに対して左右の支持板91，91で仕切られた上流側２次空気弁室80ａは共通の空間をなしている。

２次空気用リード弁90は、下流側弁室80ｂ内で支持板91の下面にストッパ92に挟まれてリード弁板93が取り付けられる。
支持板91には、リード弁板93により開閉される弁孔91ａが穿設されている。

弁カバー85には、内燃機関１の吸気系のエアクリーナから２次空気を上流側弁室80ａに導入するための導入接続管89が突出している。
また、前シリンダヘッドカバー５ｆにおける下流側弁室80ｂの底壁78の隅に開口して下方に延出する２次空気通路81ａを逆流してくる高温の排気ガスに２次空気用リード弁90が直接曝されないように遮熱板88が設けられている。

したがって、２次空気用リード弁90の下流側２次空気弁室80ｂは、２次空気通路81ａ，81ｂ，81ｃにより排気ポート12と連通しているので、排気ポート12で生じる排気脈動に応じて２次空気用リード弁90が開閉して２次空気が２次空気通路81ａ，81ｂ，81ｃを通じて排気ポート12に導入され、排気ポート12を流通する排気ガスに混入され、排気ガス中のＨＣやＣＯ等の未燃成分を酸化し浄化することができる。

前記したようにロッカアームシャフト62がシリンダ軸線Ｌより前側にオフセットして位置することで、カムシャフト62より低く位置することができ、よってロッカアーム63が燃焼室10側により近づけて配置されており、シリンダ軸線Ｌより前側に配置される２次空気弁室80ａ，80ｂは、この低く配置されたロッカアーム63より上方空間に設けられるので、２次空気弁室80ａ，80ｂを比較的低く抑えて配置することができる。
よって内燃機関１のシリンダ軸線方向の長さを抑えて内燃機関１のコンパクト化を図ることができる。

図２を参照して、ロッカアーム63は、ロッカアームシャフト62により前側が下方に湾曲しながら延出しているので、この前側延出部は前方ほど低く位置している。
２次空気弁室80ａ，80ｂは、ロッカアーム63が低くなったロッカアームシャフト62より前側に設けられ、ロッカアーム63の湾曲した前側延出部に沿って前に行くほど低くなるように傾いて設けられているので、益々低く抑えて配置され、内燃機関１のコンパクト化をさらに図ることができる。

ロッカアームシャフト62が、前シリンダヘッド４ｆと別体のロッカアームシャフト軸受部材60により軸支されるので、内燃機関１のコンパクト化のためロッカアームシャフト62をカムシャフト51より燃焼室10側に近づけて配置することが容易にできる。
すなわち、ロッカアームシャフト軸受部材60を別体とすることで、ロッカアームシャフト62の軸孔形成のための加工孔等を前シリンダヘッド４ｆに穿孔する必要がなく、内燃機関１のコンパクト化を図りつつ、前シリンダヘッド４ｆの加工工数を削減し、組付性の向上を図ることができる。

なお、フロントバンクＦｂは、左右シリンダ間の距離が比較的に大きく、このシリンダ間に２次空気弁室80ａ，80ｂが配設され、図３の上面視に示すように左右のロッカアーム63，63の間にロッカアーム63，63と重ならないように２次空気弁室80ａ，80ｂが位置しているので、さらに低く２次空気弁室80ａ，80ｂを位置させて内燃機関１のコンパクト化をより一層促進することができる。

以上のフロントバンクＢｆに対して、リヤバンクＢｒは、左右シリンダ間の距離が小さくなるが、動弁構造は概ね前後対称の構造をなしている。
フロントバンクＢｆの各部材に相当する部材の符号には添え字ｒを付けて示すこととする。

後シリンダヘッドカバー５ｒを外して後シリンダヘッド４ｒの内部構造を示した上面図である図７を参照して、カムシャフト51ｒは、後シリンダヘッド４ｒの前半部に軸受（カムシャフトホルダ44ｒ，44ｒ，45ｒ）により回転自在に軸支され、カムシャフトホルダ44ｒの左右にカムシャフトホルダ44ｒに隣り合って吸気カムロブ52ｒ，52ｒが突出形成され、さらに吸気カムロブ52，52の左右外側に排気カムロブ53ｒ，53ｒが突出形成されている。
カムシャフト51ｒの吸気カムロブ52ｒ，52ｒの回転で直接吸気バルブ21ｒ，21ｒのバルブリフタ23ｒ，23ｒが駆動される。

そして、最外側の軸受である左側カムシャフトホルダ44ｒの左外側に１組の吸気カムロブ52ｒと排気カムロブ53ｒが片持ち状態で支持される。
そのため、カムシャフト51ｒの左端部には軸受はなく、その軸受のために前シリンダヘッド４ｒの周壁を外側に膨出させるようなことはなく、内燃機関のコンパクト化が図られている。
他方、カムシャフト51ｒの右端は、右側のカムシャフトホルダ45ｒに軸支されてチェーン室41ｒに突出してドリブンスプロケット54ｒが取り付けられている。

後シリンダヘッド４ｒのプラグ差込孔15ｒの左右には、後シリンダヘッド４ｒと別体のロッカアームシャフト軸受部材60ｒ，60rrが燃焼室10ｒに近づいて低く取り付けられているが、フロントバンクＢｆで内側２つのロッカアームシャフト軸受部材60，60は、リヤバンクＢｒでは１つのロッカアームシャフト軸受部材60rrとなっている。

このロッカアームシャフト軸受部材60rrは、左右の軸受壁60ｂr，60ｂr間の幅が大きく、軸受壁60ｂr，60ｂr間に架設されるロッカアームシャフト62rrに２つのロッカアーム63ｒ，63ｒが揺動自在に軸支されている。

ロッカアームシャフト62ｒ，62rrの中心軸線は、シリンダ軸線Ｌの近傍を通る位置にあり、シリンダ軸線Ｌに対して、カムシャフト51とは反対側にオフセットしている。
カムシャフト51ｒの排気カムロブ46ｒ，46ｒの回転が左右のロッカアーム63ｒ，63ｒを揺動し、このロッカアーム63ｒ，63ｒの揺動が左右の排気バルブ31ｒ，31ｒを駆動する。

図８の後シリンダヘッドカバー５ｒの上面図を参照して、後シリンダブロック３ｒの左右の各シリンダボアに近い周囲４か所に形成される締付ボス部47ｒは、中央の前後の締付ボス部47ｒ，47ｒが共通に使用されて、全体で６か所に締付ボス部47ｒが設けられている。

また、図８を参照して、前シリンダヘッドカバー５ｆと大きく異なるのは、下流側２次空気弁室80ｂr，80ｂrが、後半部にあって左右に分かれ、さらに左右のシリンダの外側に形成されていることである。

各下流側２次空気弁室80ｂrを形成する長尺矩形の枠壁77ｒが前後方向に対して傾いており、右前角部と左後角部が膨出して取付ボス部77ａr，77ａrが形成されている。
下流側弁室80ｂrの底壁78ｒには、２次空気通路81ａrが形成され、２次空気通路81ａrは、排気ポート12ｒまで連通している。

枠壁77ｒに弁カバー85ｒを被せ取り付けるのに、矩形の枠壁の対角線上の取付ボス部77ａr，77ａrの２か所で効率良く締め付けて、部品点数を削減している。
また、左側の枠壁77ｒの左後角部の取付ボス部77ａrは、後シリンダヘッド４ｒの左後隅の締付ボス部47ｒの上方にあってスペースを有効に利用しており、後シリンダヘッドカバー５ｒの左後角部を側方に膨出させる必要がなく、内燃機関１のコンパクト化を図っている。

また、右側の枠壁77ｒも傾いてチェーン室41との干渉を避けてスペースを有効に利用している。
リヤバンクＢｒは、その後方に例えば燃料タンクやエアクリーナなどの車体系構造部材が配置されるので、２次空気弁室80ｂrが左右に分かれ、さらに左右のシリンダの外側に形成されることで、中央部に車体系構造部材のためのスペースを大きく確保することができる。

その他のリヤバンクＢｒの動弁装置20ｒの構造は、前記フロントバンクＢｆの動弁装置20と同じであり、前記したと同じ作用効果を奏することができるものである。
なお、本実施の形態では、Ｖ型４気筒内燃機関を対象にしたが、本願発明は、直列多気筒の内燃機関に適用でき、さらに一部の請求項の発明については単気筒の内燃機関にも適用できるものである。

本発明の一実施の形態に係るＶ型４気筒内燃機関の部分側面図である。 同内燃機関の側断面図である。 前シリンダヘッドカバーを取り外した前シリンダヘッドの上面図である。 前シリンダヘッドカバーの上面図である。 図３のＶ−Ｖ線断面図である。 図３のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 後シリンダヘッドカバーを取り外した後シリンダヘッドの上面図である。 後シリンダヘッドカバーの上面図である。

符号の説明

Ｂｆ…フロントバンク、Ｂｒ…リヤバンク、Ｌ…シリンダ軸線、
１…内燃機関、２…クランクシャフト、３ｆ，３ｒ…シリンダブロック、４ｆ，４ｒ…シリンダヘッド、５ｆ，５ｒ…シリンダヘッドカバー、
10，10ｒ…燃焼室、11，11ｒ…吸気ポート、12，12ｒ…排気ポート、15，15ｒ…プラグ差込孔、16，16ｒ…点火プラグ、
20…動弁装置、21…吸気バルブ、31…排気バルブ、40…合せ面、42，43…軸受壁、44，44ｒ，45，45ｒ…カムシャフトホルダ、47，47ｒ…締付ボス部、48，48ｒ…締付ボルト、51，51ｒ…カムシャフト、52，52ｒ…吸気カムロブ、53，53ｒ…排気カムロブ、56…取付ボス部、60，60ｒ…ロッカアームシャフト軸受部材、62，…ロッカアームシャフト、63，63ｒ…ロッカアーム、
77…枠壁、78，78…底壁、80ａ…上流側２次空気弁室、80ｂ，80ｂr…下流側２次空気弁室、81ａ，81ａr，81ｂ，81ｃ…２次空気通路、85…弁カバー、90…２次空気用リード弁。

Claims (5)

1. 内燃機関のシリンダヘッドに支持される吸気バルブと排気バルブを各々吸気用カムロブと排気用カムロブが駆動するカムシャフトが、シリンダヘッドに回転自在に軸受支持される内燃機関のカムシャフト軸受構造において、
   前記吸気バルブまたは前記排気バルブの一方のバルブが前記カムシャフトの一方のカムロブにより直接駆動され、他方のバルブが前記カムシャフトの他方のカムロブによりロッカアームを介して駆動され、
   最外側の軸受の外側に前記カムシャフトの１組の吸気用カムロブと排気用カムロブが片持ち状態で支持されることを特徴とする内燃機関のカムシャフト軸受構造。
2. 前記一方のバルブを直接駆動するカムロブのバルブ押圧方向と前記他方のバルブをロッカアームを介して駆動するカムロブのロッカアーム押圧方向とが、互いに鈍角をなすことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のカムシャフト軸受構造。
3. 前記シリンダヘッドを締め付けてシリンダブロックに固定する締付ボルトが、その締付け方向に視て前記カムシャフトの最外側の軸受より外側に突出した端部と重なる位置にあることを特徴とする請求項１または請求項２記載の内燃機関のカムシャフト軸受構造。
4. 前記吸気用カムロブが直接前記吸気バルブを駆動し、
   前記排気用カムロブが前記ロッカアームを介して前記排気バルブを駆動し、
   前記吸気用カムロブが軸受に隣り合って配置されることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項記載の内燃機関のカムシャフト軸受構造。
5. 前記カムシャフトが、前記吸気バルブの上方に配置され、
   前記ロッカアームを揺動自在に軸支するロッカアームシャフトは、同ロッカアームシャフトの中心軸線がシリンダ軸線またはその近傍を通るように配置されることを特徴とする請求項２記載の内燃機関のカムシャフト軸受構造。

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