JP2011038436A

JP2011038436A - Valve gear

Info

Publication number: JP2011038436A
Application number: JP2009184811A
Authority: JP
Inventors: Sadahisa Okuno; 禎久奥野; Kunio Arase; 国男荒瀬
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2009-08-07
Filing date: 2009-08-07
Publication date: 2011-02-24
Anticipated expiration: 2029-08-07
Also published as: JP5499557B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a valve gear capable of remarkably reducing hertz stress, and capable of preventing falling-in of suction-exhaust valves by bringing a locus of a contact point between the suction-exhaust valves and rocker arms near to the longitudinal axis center of a valve stem, by maximally enlarging a radius of curvature of a contact point in a low lift area of the suction-exhaust valves or a radius of curvature of a contact point in a high lift area of the suction-exhaust valves. <P>SOLUTION: This valve gear 34 includes the suction-exhaust valves 35 and 36 for opening-closing suction-exhaust ports 27 and 28 communicated with a combustion chamber 25, the freely rocking rocker arms 42 and 44 for opening the suction-exhaust valves 35 and 36, camshafts 38 and 40 having cams 38 and 40 for rocking the rocker arms 42 and 44, and valve sliding contact parts 61 and 66 arranged in the rocker arms 42 and 44 and having an elliptic arc-shaped contact surface 90A slidingly contacted with the suction-exhaust valves 35 and 36. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、オーバーヘッド・カムシャフト式またはダブル・オーバーヘッド・カムシャフト式の内燃機関の動弁装置に関する。 The present invention relates to a valve operating device for an internal combustion engine of an overhead camshaft type or a double overhead camshaft type.

エンジン（内燃機関）の動弁系を構成する動弁装置にオーバーヘッド・カムシャフト式（ＳＯＨＣ：ＳｉｎｇｌｅＯｖｅｒＨｅａｄＣａｍｓｈａｆｔ、単にＯＨＣとも言う。）およびダブル・オーバーヘッド・カムシャフト式（ＤＯＨＣ：ＤｏｕｂｌｅＯｖｅｒＨｅａｄＣａｍｓｈａｆｔ）がある。これらの動弁装置はシリンダヘッドに設けられる。動弁装置は、カムを有する吸気バルブ用カム軸または排気バルブ用カム軸と、回転するカム軸のカムによって揺動され吸気バルブまたは排気バルブを開閉（リフト）させる吸気バルブ用ロッカーアームまたは排気バルブ用ロッカーアームと、を備えたロッカーアーム方式のものが知られている。 An overhead camshaft type (SOHC: Single Overhead Camshaft, also simply referred to as OHC) and a double overhead camshaft type (DOHC: Double Overhead Camshaft) are used as valve operating devices constituting a valve operating system of an engine (internal combustion engine). is there. These valve gears are provided in the cylinder head. The valve operating apparatus includes an intake valve cam shaft or an exhaust valve cam shaft having a cam, and an intake valve rocker arm or an exhaust valve that swings and opens (lifts) the intake valve or the exhaust valve by a cam of the rotating cam shaft. A rocker arm type having a rocker arm is known.

従来のロッカーアームは、吸気バルブまたは排気バルブ（以下、いずれか一方または両方を「吸排気バルブ」と言う。）との接触面の形状に単一の半径をなす円弧形状が用いられる。このような従来のロッカーアームは、吸排気バルブとの接触点が吸排気バルブのリフト量に応じてバルブステムの長手軸に交わる方向に大きく移動する。この移動によって吸排気バルブは、バルブステムとバルブガイドとの寸法公差内で任意に傾いて倒れ込んでしまう。この吸排気バルブの倒れこみによって吸排気バルブの弁体およびシリンダヘッドの弁座は、相互に片当たりし偏摩耗を起こす虞がある。 In the conventional rocker arm, an arc shape having a single radius is used as a shape of a contact surface with an intake valve or an exhaust valve (hereinafter, either or both are referred to as “intake / exhaust valves”). Such a conventional rocker arm largely moves in the direction where the contact point with the intake / exhaust valve intersects the longitudinal axis of the valve stem in accordance with the lift amount of the intake / exhaust valve. This movement causes the intake / exhaust valve to tilt at an arbitrary inclination within the dimensional tolerance between the valve stem and the valve guide. When the intake / exhaust valve is collapsed, the valve body of the intake / exhaust valve and the valve seat of the cylinder head may contact each other and cause uneven wear.

そこで、吸排気バルブとの接触面の形状にインボリュート曲線を用いたロッカーアームが知られる（例えば、特許文献１参照）。このロッカーアームによれば、吸排気バルブとロッカーアームとの接触点は、吸排気バルブのリフト方向に直線的な軌跡を描く。これによって、吸排気バルブとロッカーアームとの接触点は、吸排気バルブのリフト量に係わらずバルブステムの長手軸中心に位置される。 Therefore, a rocker arm using an involute curve for the shape of the contact surface with the intake / exhaust valve is known (see, for example, Patent Document 1). According to this rocker arm, the contact point between the intake / exhaust valve and the rocker arm draws a linear locus in the lift direction of the intake / exhaust valve. Thus, the contact point between the intake / exhaust valve and the rocker arm is positioned at the center of the longitudinal axis of the valve stem regardless of the lift amount of the intake / exhaust valve.

特開平８−０４９５１０号公報JP-A-8-049510

図１５および図１６は、単一の半径をなす円弧形状の接触面を有する従来のロッカーアームを示す概略図である。図１５は、吸排気バルブが閉じた状態を示した図である。図１６は、吸排気バルブが最大リフト位置に開いた状態を示した図である。 15 and 16 are schematic views showing a conventional rocker arm having an arcuate contact surface having a single radius. FIG. 15 is a view showing a state where the intake and exhaust valves are closed. FIG. 16 is a view showing a state where the intake / exhaust valve is opened to the maximum lift position.

図１５および図１６に示すように、先ず、単一の半径をなす円弧形状の接触面を有する従来のロッカーアーム１０１は、揺動軸であるロッカーシャフト１０２に揺動自在に軸支される。ロッカーアーム１０１の揺動方向視において一方側にはカム１０３が配置され、ロッカーアーム１０１の揺動方向視において他方側には吸排気バルブ１０４が配置される。すなわち、ロッカーアーム１０１は、カム１０３およびバルブステム１０５に挟まれて配置される。ロッカーアーム１０１は、カム１０３の周面に摺接されたカム摺接部１０６と、バルブステム１０５の上部先端に設けられたシム１０７に摺接されたバルブ摺接部１０８と、を備える。 As shown in FIGS. 15 and 16, first, a conventional rocker arm 101 having an arc-shaped contact surface having a single radius is pivotally supported on a rocker shaft 102 which is a rocking shaft. A cam 103 is disposed on one side when the rocker arm 101 is viewed in the swing direction, and an intake / exhaust valve 104 is disposed on the other side when the rocker arm 101 is viewed in the swing direction. That is, the rocker arm 101 is disposed between the cam 103 and the valve stem 105. The rocker arm 101 includes a cam sliding contact portion 106 that is in sliding contact with the peripheral surface of the cam 103, and a valve sliding contact portion 108 that is in sliding contact with a shim 107 provided at the upper end of the valve stem 105.

ロッカーシャフト１０２は、カム１０３のカムノーズ１０３ａの回転軌跡Ｒｃ（図１５および図１６中、二点鎖線Ｒｃ）に対しロッカーアーム１０１が干渉しない程度の距離Ｄだけ離間させて配置される。 The rocker shaft 102 is disposed so as to be separated from the rotation locus Rc of the cam nose 103 a of the cam 103 (a two-dot chain line Rc in FIGS. 15 and 16) by a distance D that does not interfere with the rocker arm 101.

バルブ摺接部１０８は、単一の半径Ｒ１をなす円弧形状の接触面を有する。 The valve sliding contact portion 108 has an arcuate contact surface having a single radius R1.

カム１０３が回転しカムノーズ１０３ａがロッカーアーム１０１を押し下げると、吸排気バルブ１０４は、最大リフト位置に開かれる。このとき、バルブ摺接部１０８の接触面の曲率中心Ｃは、ロッカーシャフト１０２の軸芯Ｃｒを中心とする半径Ｒｒの円弧状の軌跡Ｌｃを描く。また、ロッカーアーム１０１および吸排気バルブ１０４の接触点Ｐ、より詳しくはバルブ摺接部１０８およびシム１０７の接触点Ｐは、バルブステム１０５の長手軸方向中心Ｃｖに交わる方向に横切りつつ円弧状の軌跡Ｌｐを描く。 When the cam 103 rotates and the cam nose 103a pushes down the rocker arm 101, the intake / exhaust valve 104 is opened to the maximum lift position. At this time, the center of curvature C of the contact surface of the valve sliding contact portion 108 draws an arcuate locus Lc having a radius Rr with the axis Cr of the rocker shaft 102 as the center. Further, the contact point P between the rocker arm 101 and the intake / exhaust valve 104, more specifically, the contact point P between the valve sliding contact portion 108 and the shim 107 is an arc shape while traversing in the direction intersecting the longitudinal center Cv of the valve stem 105. Draw a locus Lp.

ここで、従来のロッカーアーム１０１の接触面は、単一の半径Ｒ１をなす円弧形状を有する。そして、この接触面は、吸排気バルブ１０４をリフトさせるとき［数１］または［数２］で表される接触応力（ヘルツ応力）を受ける。
［数１］
σ=√{[F÷(π×b)]×{E÷[2×(1-ν²)]}×(1÷R1+1÷R2)}
σ ：ヘルツ応力
Ｆ：入力荷重
π ：円周率
ｂ：接触幅
Ｅ：ヤング率
ν ：ポアソン比
Ｒ１：ロッカーアーム側の接触面の半径
Ｒ２：吸排気バルブ側の接触面（シム表面）の半径
吸排気バルブ側の接触面が平面のとき、半径Ｒ２＝∞であり［式１］は[式２]のように表せる。
［数２］
σ=√{[F÷(π×b)]×{E÷[2×(1-ν²)]}×(1÷R1)}
このヘルツ応力を低減させることによって、ロッカーアームの接触面の摩耗を低減できる。 Here, the contact surface of the conventional rocker arm 101 has an arc shape having a single radius R1. The contact surface receives contact stress (Hertz stress) expressed by [Equation 1] or [Equation 2] when the intake / exhaust valve 104 is lifted.
[Equation 1]
σ = √ {[F ÷ (π × b)] × {E ÷ [2 × (1-ν ² )]} × (1 ÷ R1 + 1 ÷ R2)}
σ: Hertz stress F: Input load π: Circumferential ratio b: Contact width E: Young's modulus ν: Poisson's ratio R1: Radius of the contact surface on the rocker arm side R2: Radius of the contact surface (shim surface) on the intake / exhaust valve side When the contact surface on the intake / exhaust valve side is a flat surface, the radius R2 = ∞ and [Expression 1] can be expressed as [Expression 2].
[Equation 2]
σ = √ {[F ÷ (π × b)] × {E ÷ [2 × (1-ν ² )]} × (1 ÷ R1)}
By reducing the Hertz stress, the wear on the contact surface of the rocker arm can be reduced.

［数１］または［数２］から、ヘルツ応力σは、入力荷重Ｆを小さくするか、接触幅ｂを大きくとるか、ロッカーアーム側の接触面の半径Ｒ１を大きくとることで低減できる。しかし、入力荷重Ｆはバルブスプリングの反力または吸排気バルブの質量（慣性力）から決定され、接触幅ｂはシリンダヘッド内のレイアウト上の制約からあまり大きくとることができない。よって、ロッカーアーム側の接触面の半径Ｒ１を可能な限り大きくしたい。 From [Expression 1] or [Expression 2], the Hertz stress σ can be reduced by reducing the input load F, increasing the contact width b, or increasing the radius R1 of the contact surface on the rocker arm side. However, the input load F is determined from the reaction force of the valve spring or the mass (inertial force) of the intake / exhaust valve, and the contact width b cannot be made very large due to layout restrictions in the cylinder head. Therefore, it is desirable to make the radius R1 of the contact surface on the rocker arm side as large as possible.

そこで、単一の半径Ｒ１をなす円弧形状の接触面を有する従来のロッカーアームの場合は、この接触面の曲率半径を大きくすればヘルツ応力を低減できる。 Therefore, in the case of a conventional rocker arm having an arc-shaped contact surface having a single radius R1, Hertzian stress can be reduced by increasing the radius of curvature of the contact surface.

図１７および図１８は、単一の半径をなす円弧形状の接触面を有する従来のロッカーアームを示す概略図である。図１７は、吸排気バルブが閉じた状態を示した図である。図１８は、吸排気バルブが最大リフト位置に開いた状態を示した図である。 17 and 18 are schematic views showing a conventional rocker arm having an arc-shaped contact surface having a single radius. FIG. 17 is a view showing a state where the intake and exhaust valves are closed. FIG. 18 is a view showing a state where the intake / exhaust valve is opened to the maximum lift position.

図１５および図１６に対し図１７および図１８に比較して示すように、ロッカーアーム１０１の接触面の半径Ｒ１を単純に大きくすると、バルブ摺接部１０８の接触面の曲率中心Ｃは、ロッカーシャフト１０２の軸芯Ｃｒから遠ざかる。これによって、バルブリフトにともなう曲率中心Ｃの軌跡Ｌｃの半径Ｒｒは大きくなる。したがって、吸排気バルブ１０４のリフトにともなう接触点Ｐのバルブステム長手軸交差方向の移動量も大きくなる。そうすると、接触点Ｐは、バルブステム１０５の外側に逸脱する虞がある。また、吸排気バルブ１０４は、バルブステム１０５の倒れこみや、バルブステム１０５とステムガイド（図示省略）とのこじれ、これにともなう摺動抵抗の増大や吸排気バルブ１０４側の接触面（シム表面）の偏磨耗を生じる虞がある。 As shown in comparison with FIGS. 17 and 18 with respect to FIGS. 15 and 16, when the radius R1 of the contact surface of the rocker arm 101 is simply increased, the center of curvature C of the contact surface of the valve sliding contact portion 108 becomes the rocker. Move away from the axial center Cr of the shaft 102. As a result, the radius Rr of the locus Lc of the center of curvature C accompanying the valve lift increases. Accordingly, the amount of movement of the contact point P in the direction intersecting the valve stem longitudinal axis with the lift of the intake / exhaust valve 104 also increases. Then, the contact point P may deviate outside the valve stem 105. Further, the intake / exhaust valve 104 has a valve stem 105 collapsed, or the valve stem 105 and a stem guide (not shown) are twisted, resulting in an increase in sliding resistance and a contact surface (shim surface) on the intake / exhaust valve 104 side. ) May occur.

そこで、円弧形状の接触面の曲率半径を増大させたことによる問題の解決のために、ロッカーアーム１０１の揺動軸であるロッカーシャフト１０２とバルブステム１０５とを十分に離間させることが考えられる。これによって、吸排気バルブ１０４のリフトにともなう接触点Ｐのバルブステム１０５長手軸交差方向の移動量を小さくし、接触点Ｐの描く軌跡Ｌｐをバルブステム１０５長手軸方向中心Ｃｖの付近に位置させることができる。しかし、その反面シリンダヘッドが大型化してしまいかつロッカーアーム１０１の重量が増すという問題が生じる。 Thus, in order to solve the problem caused by increasing the radius of curvature of the arc-shaped contact surface, it is conceivable to sufficiently separate the rocker shaft 102 and the valve stem 105 which are the rocking shafts of the rocker arm 101. As a result, the amount of movement of the contact point P in the direction intersecting the longitudinal axis of the valve stem 105 accompanying the lift of the intake / exhaust valve 104 is reduced, and the locus Lp drawn by the contact point P is positioned near the longitudinal center Cv of the valve stem 105. be able to. However, on the other hand, there is a problem that the cylinder head is enlarged and the weight of the rocker arm 101 is increased.

よって、ヘルツ応力を低減させるためにロッカーアーム１０１の接触面の半径を単純に大きくすることは採用し難い。 Therefore, it is difficult to simply increase the radius of the contact surface of the rocker arm 101 in order to reduce the Hertz stress.

図１９から図２１は、接触面の形状にインボリュート曲線を用いた形状を有するロッカーアームを示す概略図である。図１９は、吸排気バルブが閉じた状態を示した図である。図２０は、吸排気バルブが最大リフト位置に開いた状態を示した図である。図２１は、吸排気バルブのリフト量とインボリュート曲線との関係を示した図である。 19 to 21 are schematic views showing a rocker arm having a shape using an involute curve as the shape of the contact surface. FIG. 19 is a view showing a state where the intake / exhaust valve is closed. FIG. 20 is a view showing a state where the intake / exhaust valve is opened to the maximum lift position. FIG. 21 is a diagram showing the relationship between the lift amount of the intake / exhaust valve and the involute curve.

図１９から図２１に示すように、接触面の形状にインボリュート曲線ｉｃを用いた形状を有するロッカーアーム１１１の場合は、吸排気バルブ１０４のリフトにともない接触面の曲率半径が大きくなるため、吸排気バルブ１０４の最大リフト（図２１中、距離ＬＩＦＴ）時にヘルツ応力を最も低減させることができる。 As shown in FIG. 19 to FIG. 21, in the case of the rocker arm 111 having a shape using an involute curve ic as the shape of the contact surface, the radius of curvature of the contact surface increases with the lift of the intake / exhaust valve 104. Hertz stress can be reduced most at the maximum lift of the exhaust valve 104 (distance LIFT in FIG. 21).

しかし、［数１］および［数２］の入力加重Ｆは、エンジンの高回転域において吸排気バルブ１０４の慣性力が支配的になる。この慣性力が接触面に最も大きく作用するのは、吸排気バルブ１０４のリフト開始時およびリフト終了時（すなわち、吸排気バルブ１０４が動き始める時と、動きが止まる時）である。そして、接触面の形状にインボリュート曲線ｉｃを用いた形状を有するロッカーアーム１１１は、吸排気バルブ１０４のリフト量が大きい境域における接触面の曲率半径に比べてリフト量が小さい領域における接触面の曲率半径のほうが小さくなるのでエンジンの高回転域においてヘルツ応力を低減させることが困難になる。 However, the input weight F of [Equation 1] and [Equation 2] is dominated by the inertial force of the intake / exhaust valve 104 in the high engine speed range. The inertial force acts most on the contact surface when the intake / exhaust valve 104 starts to lift and when the lift ends (that is, when the intake / exhaust valve 104 starts to move and stops moving). The rocker arm 111 having a shape using the involute curve ic as the shape of the contact surface has a curvature of the contact surface in a region where the lift amount is small compared to the curvature radius of the contact surface in the boundary region where the lift amount of the intake / exhaust valve 104 is large. Since the radius becomes smaller, it becomes difficult to reduce the Hertz stress in the high engine speed range.

そして、エンジンの高回転域における接触面のヘルツ応力を低減させるために、吸排気バルブ１０４のリフト量が小さい領域で接触面の曲率半径を大きくするには、ロッカーシャフト１０２の軸芯Ｃｒをバルブステム１０５の長手軸方向へ離間させる（図２１中、距離Ｌｏを大きく取る）必要がある。このことは、シリンダヘッドの高さ寸法を拡大させるという問題を生じてしまう。 In order to increase the radius of curvature of the contact surface in a region where the lift amount of the intake / exhaust valve 104 is small in order to reduce the Hertz stress on the contact surface in the high engine speed range, the shaft core Cr of the rocker shaft 102 is changed to the valve. It is necessary to separate the stem 105 in the longitudinal axis direction (the distance Lo is increased in FIG. 21). This causes a problem of increasing the height of the cylinder head.

また、インボリュート曲線ｉｃを用いた接触面は、吸排気バルブ１０４のリフト量に係わらず同じ接触点Ｐで吸排気バルブ１０４に接触するので、吸排気バルブ１０４の接触面およびロッカーアーム１１１の接触面に偏磨耗が顕著となる。 Further, the contact surface using the involute curve ic contacts the intake / exhaust valve 104 at the same contact point P regardless of the lift amount of the intake / exhaust valve 104, so the contact surface of the intake / exhaust valve 104 and the contact surface of the rocker arm 111 In particular, uneven wear becomes remarkable.

本発明は、吸排気バルブの低リフト領域における接触点の曲率半径または吸排気バルブの高リフト領域における接触点の曲率半径を極力大きくしヘルツ応力を顕著に低減できるとともに、吸排気バルブとロッカーアームとの接触点の軌跡をバルブステムの長手軸中心に近づけて吸排気バルブの倒れこみを防止できる動弁装置を提供することを目的とする。 The present invention can significantly reduce the Hertz stress by increasing the radius of curvature of the contact point in the low lift region of the intake / exhaust valve or the radius of curvature of the contact point in the high lift region of the intake / exhaust valve, as well as the intake / exhaust valve and the rocker arm. It is an object of the present invention to provide a valve operating device that can prevent the intake and exhaust valves from collapsing by making the locus of the contact point close to the center of the longitudinal axis of the valve stem.

前記の課題を解決するため本発明に係る動弁装置は、燃焼室に連通された吸排気口を開閉させる吸排気弁と、前記吸排気弁を開く揺動自在なロッカーアームと、前記ロッカーアームを揺動させるカムを有するカムシャフトと、前記ロッカーアームに設けられ前記吸排気弁に摺接させた楕円弧形状の接触面を有するバルブ摺接部と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a valve operating apparatus according to the present invention includes an intake / exhaust valve that opens and closes an intake / exhaust port communicated with a combustion chamber, a swingable rocker arm that opens the intake / exhaust valve, and the rocker arm And a valve sliding contact portion having an elliptical arc-shaped contact surface provided on the rocker arm and in sliding contact with the intake / exhaust valve.

本発明によれば、吸排気バルブの低リフト領域における接触点の曲率半径または吸排気バルブの高リフト領域における接触点の曲率半径を極力大きくしヘルツ応力を顕著に低減できるとともに、吸排気バルブとロッカーアームとの接触点の軌跡をバルブステムの長手軸中心に近づけて吸排気バルブの倒れこみを防止できる動弁装置を提供できる。 According to the present invention, the radius of curvature of the contact point in the low lift region of the intake / exhaust valve or the radius of curvature of the contact point in the high lift region of the intake / exhaust valve can be increased as much as possible, and the Hertzian stress can be significantly reduced. It is possible to provide a valve operating device that can prevent the intake and exhaust valves from collapsing by bringing the locus of the contact point with the rocker arm closer to the center of the longitudinal axis of the valve stem.

本発明に係る動弁装置を備えた自動二輪車の一例を示した右側面図。The right view which showed an example of the motorcycle provided with the valve gear which concerns on this invention. 本発明に係る動弁装置を備えたシリンダヘッドを示した断面図。Sectional drawing which showed the cylinder head provided with the valve gear which concerns on this invention. 本発明に係る動弁装置を備えたシリンダヘッドを示した平面図。The top view which showed the cylinder head provided with the valve operating apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る動弁装置を備えたシリンダヘッドを示した平面図。The top view which showed the cylinder head provided with the valve operating apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る動弁装置を示す概略図。Schematic which shows the valve gear which concerns on this invention. 本発明に係る動弁装置を示す概略図。Schematic which shows the valve gear which concerns on this invention. 本発明に係る動弁装置のロッカーアームにおけるバルブリフト量とヘルツ応力との関係を示した図。The figure which showed the relationship between the valve lift amount and the Hertz stress in the rocker arm of the valve gear which concerns on this invention. 単一の円弧形状の接触面を有する従来のロッカーアームにおけるバルブリフト量とヘルツ応力との関係を示した図。The figure which showed the relationship between the valve lift amount and the Hertz stress in the conventional rocker arm which has a single circular arc-shaped contact surface. 本発明に係る動弁装置の他の例を示す概略図。Schematic which shows the other example of the valve gear which concerns on this invention. 本発明に係る動弁装置の他の例を示す概略図。Schematic which shows the other example of the valve gear which concerns on this invention. 本発明に係る動弁装置を示す概略図。Schematic which shows the valve gear which concerns on this invention. 本発明に係る動弁装置を示す概略図。Schematic which shows the valve gear which concerns on this invention. 本発明に係る動弁装置のロッカーアームにおけるバルブリフト量とヘルツ応力との関係を示した図。The figure which showed the relationship between the valve lift amount and the Hertz stress in the rocker arm of the valve gear which concerns on this invention. 単一の円弧形状の接触面を有する従来のロッカーアームにおけるバルブリフト量とヘルツ応力との関係を示した図。The figure which showed the relationship between the valve lift amount and the Hertz stress in the conventional rocker arm which has a single circular arc-shaped contact surface. 単一の半径をなす円弧形状の接触面を有する従来のロッカーアームを示す概略図。Schematic which shows the conventional rocker arm which has the arc-shaped contact surface which makes a single radius. 単一の半径をなす円弧形状の接触面を有する従来のロッカーアームを示す概略図。Schematic which shows the conventional rocker arm which has the arc-shaped contact surface which makes a single radius. 単一の半径をなす円弧形状の接触面を有する従来のロッカーアームを示す概略図。Schematic which shows the conventional rocker arm which has the arc-shaped contact surface which makes a single radius. 単一の半径をなす円弧形状の接触面を有する従来のロッカーアームを示す概略図。Schematic which shows the conventional rocker arm which has the arc-shaped contact surface which makes a single radius. 接触面の形状にインボリュート曲線を用いた形状を有するロッカーアームを示す概略図。Schematic which shows the rocker arm which has a shape which used the involute curve for the shape of a contact surface. 接触面の形状にインボリュート曲線を用いた形状を有するロッカーアームを示す概略図。Schematic which shows the rocker arm which has a shape which used the involute curve for the shape of a contact surface. 接触面の形状にインボリュート曲線を用いた形状を有するロッカーアームを示す概略図。Schematic which shows the rocker arm which has a shape which used the involute curve for the shape of a contact surface.

本発明に係る動弁装置の実施形態について、図１から図１４を参照して説明する。 An embodiment of a valve gear according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図１は、本発明に係る動弁装置を備えた自動二輪車の一例を示した右側面図である。 FIG. 1 is a right side view showing an example of a motorcycle including a valve gear according to the present invention.

図１に示すように、自動二輪車１は、車体フレーム２と、車体フレーム２の前部に設けられバーハンドル３で操向されるフロントフォーク４と、フロントフォーク４の下端部に懸架されフロントフェンダ５に覆われた前輪６と、前輪６に設けられたディスクブレーキ７と、車体フレーム２の後部に揺動自在に設けられたスイングアーム８と、スイングアーム８の情報に設けられたリアフェンダ９と、スイングアーム８に懸架された後輪１０と、を備える。車体フレーム２とスイングアーム８との間は、リアサスペンション（図示省略）が設けられる。 As shown in FIG. 1, a motorcycle 1 includes a body frame 2, a front fork 4 provided at a front portion of the body frame 2 and steered by a bar handle 3, and a front fender suspended from a lower end portion of the front fork 4. A front wheel 6 covered with 5, a disc brake 7 provided on the front wheel 6, a swing arm 8 provided swingably on the rear part of the vehicle body frame 2, and a rear fender 9 provided on information of the swing arm 8, And a rear wheel 10 suspended on the swing arm 8. A rear suspension (not shown) is provided between the vehicle body frame 2 and the swing arm 8.

車体フレーム２の上部には、フューエルタンク１１が載置される。フューエルタンク１１を覆いかつリアフェンダ９の一部にかかる位置には、シート１２が延設される。 A fuel tank 11 is placed on the upper part of the vehicle body frame 2. A seat 12 is extended at a position that covers the fuel tank 11 and covers a part of the rear fender 9.

車体フレーム２の中央内部空間には、エンジン１３が搭載される。エンジン１３の斜め上前方にはラジエータ１４が配置される。 An engine 13 is mounted in the central internal space of the body frame 2. A radiator 14 is disposed obliquely above and forward of the engine 13.

エンジン１３は、ＯＨＣ式またはＤＯＨＣ式のバルブ駆動形式を備えた内燃機関であり、クランクケース２０と、シリンダブロック２１の上方に設けられたシリンダヘッド２２と、シリンダヘッド２２を覆うヘッドカバー２３と、を備える。 The engine 13 is an internal combustion engine having an OHC type or DOHC type valve drive type, and includes a crankcase 20, a cylinder head 22 provided above the cylinder block 21, and a head cover 23 covering the cylinder head 22. Prepare.

図２は、本発明に係る動弁装置を備えたシリンダヘッドを示した断面図である。なお、図２は、図３のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図であり、後述のアッパハウジングを省略して示した図である。 FIG. 2 is a sectional view showing a cylinder head provided with the valve gear according to the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 3, and is a view in which an upper housing described later is omitted.

図２に示すように、シリンダヘッド２２の下部は、シリンダブロック２１との間に形成された燃焼室２５と、２つの吸気ポート２７（図２中には、一方の吸気ポート２７のみ示される。）と、２つの排気ポート２８（図２中には、一方の排気ポート２８のみ示される。）と、を備える。吸気ポート２７は、燃焼室２５の内部と吸気通路２９とを連通させる。他方、排気ポート２８は、燃焼室２５の内部と排気通路３０とを連通させる。吸気ポート２７および排気ポート２８は、それぞれバルブシート３２、３３を備える。なお、シリンダヘッド２２は、ＤＯＨＣ式のバルブ駆動機構を備えるが、ＯＨＣ式のバルブ駆動機構を備えても良い。 As shown in FIG. 2, the lower portion of the cylinder head 22 includes a combustion chamber 25 formed between the cylinder block 21 and two intake ports 27 (only one intake port 27 is shown in FIG. 2). ) And two exhaust ports 28 (only one exhaust port 28 is shown in FIG. 2). The intake port 27 communicates the inside of the combustion chamber 25 with the intake passage 29. On the other hand, the exhaust port 28 communicates the inside of the combustion chamber 25 with the exhaust passage 30. The intake port 27 and the exhaust port 28 include valve seats 32 and 33, respectively. The cylinder head 22 includes a DOHC valve driving mechanism, but may include an OHC valve driving mechanism.

シリンダヘッド２２は、その内部に動弁装置３４を備える。動弁装置３４は、２つの吸気バルブ３５と、２つの排気バルブ３６と、吸気用カム軸３７と、吸気用カム軸３７に設けられた２つの吸気用カム３８と、排気用カム軸３９と、排気用カム軸３９に設けられた２つの排気用カム４０と、吸気用ロッカーシャフト４１と、吸気用ロッカーシャフト４１に揺動自在に軸支された２つの吸気用ロッカーアーム４２と、排気用ロッカーシャフト４３と、排気用ロッカーシャフト４３に揺動自在に軸支された２つの排気用ロッカーアーム４４と、を備える。 The cylinder head 22 includes a valve operating device 34 therein. The valve operating device 34 includes two intake valves 35, two exhaust valves 36, an intake camshaft 37, two intake cams 38 provided on the intake camshaft 37, and an exhaust camshaft 39. , Two exhaust cams 40 provided on the exhaust cam shaft 39, an intake rocker shaft 41, two intake rocker arms 42 pivotally supported on the intake rocker shaft 41, and an exhaust A rocker shaft 43 and two exhaust rocker arms 44 pivotally supported by the exhaust rocker shaft 43 are provided.

吸気バルブ３５は、吸気ポート２７を開閉させる。吸気バルブ３５は、傘形状の弁体３５ａと、弁体３５ａから略上方に向かって延設されたバルブステム３５ｂと、を備える。バルブステム３５ｂは、シリンダヘッド２２に設けられたステムガイド４７に摺動自在に挿通される。 The intake valve 35 opens and closes the intake port 27. The intake valve 35 includes an umbrella-shaped valve body 35a and a valve stem 35b extending substantially upward from the valve body 35a. The valve stem 35 b is slidably inserted into a stem guide 47 provided in the cylinder head 22.

バルブステム３５ｂの上端部には、スプリングリテーナ４８が設けられる。ステムガイド４７には、シリンダヘッド２２に支持されたスプリングシート４９が遊嵌される。スプリングリテーナ４８とスプリングシート４９との間には、バルブスプリング５０が挟まれて配設される。バルブスプリング５０は、スプリングリテーナ４８を介して吸気バルブ３５を閉じる方に付勢させる。バルブスプリング５０の付勢力によって弁体３５ａは、バルブシート３２に押圧され吸気ポート２７を閉じる。 A spring retainer 48 is provided at the upper end of the valve stem 35b. A spring seat 49 supported by the cylinder head 22 is loosely fitted to the stem guide 47. A valve spring 50 is sandwiched between the spring retainer 48 and the spring seat 49. The valve spring 50 urges the intake valve 35 to close via the spring retainer 48. The valve body 35 a is pressed by the valve seat 32 by the urging force of the valve spring 50 and closes the intake port 27.

排気バルブ３６は、排気ポート２８を開閉させる。排気バルブ３６は、傘状の弁体３６ａと、弁体３６ａから略上方に向かって延設されたバルブステム３６ｂとを備える。バルブステム３６ｂは、シリンダヘッド２２に設けられたステムガイド５２に摺動自在に挿通される。そして、シリンダヘッド２２の側面視において、吸気バルブ３５と排気バルブ３６とは、そのバルブステム３５ｂ、３６ｂが略Ｖ字形状に配設される。 The exhaust valve 36 opens and closes the exhaust port 28. The exhaust valve 36 includes an umbrella-shaped valve body 36a and a valve stem 36b extending substantially upward from the valve body 36a. The valve stem 36 b is slidably inserted into a stem guide 52 provided in the cylinder head 22. In the side view of the cylinder head 22, the valve stems 35 b and 36 b of the intake valve 35 and the exhaust valve 36 are arranged in a substantially V shape.

バルブステム３６ｂの上端部には、スプリングリテーナ５３が設けられる。ステムガイド５２には、シリンダヘッド２２に支持されたスプリングシート５４が遊嵌される。スプリングリテーナ５３とスプリングシート５４との間には、バルブスプリング５５が挟まれて配設される。バルブスプリング５５は、スプリングリテーナ５３を介して排気バルブ３６を閉じる方に付勢させる。バルブスプリング５５の付勢力によって弁体３６ａは、バルブシート３３に押圧され排気ポート２８を閉じる。 A spring retainer 53 is provided at the upper end of the valve stem 36b. A spring seat 54 supported by the cylinder head 22 is loosely fitted to the stem guide 52. A valve spring 55 is sandwiched between the spring retainer 53 and the spring seat 54. The valve spring 55 urges the exhaust valve 36 to close via the spring retainer 53. The valve body 36 a is pressed against the valve seat 33 by the urging force of the valve spring 55 and closes the exhaust port 28.

吸気用カム軸３７は、吸気バルブ３５の上方に位置させてシリンダヘッド２２に回転自在に軸支される。吸気用カム軸３７の軸芯は、吸気バルブ３５のバルブステム３５ｂの略延長線上に配置される。 The intake camshaft 37 is positioned above the intake valve 35 and is rotatably supported by the cylinder head 22. The axis of the intake camshaft 37 is disposed on a substantially extended line of the valve stem 35 b of the intake valve 35.

排気用カム軸３９は、排気バルブ３６の上方に位置させてシリンダヘッド２２に回転自在に軸支される。排気用カム軸３９の軸芯は、排気バルブ３６のバルブステム３６ｂの略延長線上に配置される。 The exhaust camshaft 39 is positioned above the exhaust valve 36 and is rotatably supported by the cylinder head 22. The shaft core of the exhaust camshaft 39 is disposed on a substantially extended line of the valve stem 36 b of the exhaust valve 36.

吸気用カム軸３７および排気用カム軸３９は、相互の軸芯が略平行になるよう配置される。 The intake camshaft 37 and the exhaust camshaft 39 are arranged so that their axial centers are substantially parallel to each other.

２つの吸気用カム３８は、それぞれの吸気バルブ３５に対応させて吸気用カム軸３７の適宜の位置に設けられる。吸気用カム３８は、吸気用カム軸３７と一体的に回転される。 The two intake cams 38 are provided at appropriate positions on the intake cam shaft 37 so as to correspond to the respective intake valves 35. The intake cam 38 is rotated integrally with the intake cam shaft 37.

２つの排気用カム４０は、それぞれの排気バルブ３６に対応させて排気用カム軸３９の適宜の位置に設けられる。排気用カム４０は、排気用カム軸３９と一体的に回転される。 The two exhaust cams 40 are provided at appropriate positions on the exhaust cam shaft 39 so as to correspond to the respective exhaust valves 36. The exhaust cam 40 is rotated integrally with the exhaust cam shaft 39.

吸気用ロッカーシャフト４１は、吸気用ロッカーアーム４２の揺動軸であり、吸気用カム軸３７および排気用カム軸３９に挟まれた領域Ａよりも外方に設けられる。また、吸気用ロッカーシャフト４１は、吸気用カム軸３７よりも下方に配置される。 The intake rocker shaft 41 is a rocking shaft of the intake rocker arm 42 and is provided outside the region A sandwiched between the intake camshaft 37 and the exhaust camshaft 39. The intake rocker shaft 41 is disposed below the intake camshaft 37.

排気用ロッカーシャフト４３は、排気用ロッカーアーム４４の揺動軸であり、領域Ａよりも外方に設けられる。また、排気用ロッカーシャフト４３は、排気用カム軸３９よりも下方に配置される。 The exhaust rocker shaft 43 is a rocking shaft of the exhaust rocker arm 44 and is provided outside the region A. Further, the exhaust rocker shaft 43 is disposed below the exhaust cam shaft 39.

吸気用ロッカーシャフト４１および排気用ロッカーシャフト４３は、管状に形成され、その内部にオイル通路５７を有する。 The intake rocker shaft 41 and the exhaust rocker shaft 43 are formed in a tubular shape and have an oil passage 57 therein.

吸気用カム軸３７と、排気用カム軸３９と、吸気用ロッカーシャフト４１と、排気用ロッカーシャフト４３とは、相互の軸芯が略平行になるよう配置される。 The intake camshaft 37, the exhaust camshaft 39, the intake rocker shaft 41, and the exhaust rocker shaft 43 are arranged so that their axial centers are substantially parallel to each other.

２つの吸気用ロッカーアーム４２は、それぞれの吸気バルブ３５に対応させて吸気用ロッカーシャフト４１の適宜の位置に設けられる。吸気用ロッカーアーム４２の上部には、吸気用カム３８が配置され、吸気用ロッカーアーム４２の下部には、吸気バルブ３５が配置される。吸気用ロッカーアーム４２は、吸気用カム３８の周面に摺接されたカム摺接部５９と、バルブステム３５ｂの上部先端に設けられたシム６０に摺接されたバルブ摺接部６１と、を備える。すなわち、吸気用ロッカーアーム４２は、吸気用カム３８およびバルブステム３５ｂに挟まれて配置される。 The two intake rocker arms 42 are provided at appropriate positions on the intake rocker shaft 41 so as to correspond to the respective intake valves 35. An intake cam 38 is disposed above the intake rocker arm 42, and an intake valve 35 is disposed below the intake rocker arm 42. The intake rocker arm 42 includes a cam slide contact portion 59 slidably contacted with the peripheral surface of the intake cam 38, a valve slide contact portion 61 slidably contacted with a shim 60 provided at an upper end of the valve stem 35b, Is provided. That is, the intake rocker arm 42 is disposed between the intake cam 38 and the valve stem 35b.

２つの排気用ロッカーアーム４４は、それぞれの排気バルブ３６に対応させて排気用ロッカーシャフト４３の適宜の位置に設けられる。排気用ロッカーアーム４４の上部には、排気用カム４０が配置され、排気用ロッカーアーム４４の下部には、排気バルブ３６が配置される。排気用ロッカーアーム４４は、排気用カム４０の周面に摺接されたカム摺接部６４と、バルブステム３６ｂの上部先端に設けられたシム６５に摺接されたバルブ摺接部６６と、を備える。すなわち、排気用ロッカーアーム４４は、排気用カム４０およびバルブステム３６ｂに挟まれて配置される。 The two exhaust rocker arms 44 are provided at appropriate positions on the exhaust rocker shaft 43 so as to correspond to the respective exhaust valves 36. An exhaust cam 40 is disposed above the exhaust rocker arm 44, and an exhaust valve 36 is disposed below the exhaust rocker arm 44. The exhaust rocker arm 44 includes a cam slide contact portion 64 slidably contacted with the peripheral surface of the exhaust cam 40, a valve slide contact portion 66 slidably contacted with a shim 65 provided at an upper end of the valve stem 36b, Is provided. That is, the exhaust rocker arm 44 is disposed between the exhaust cam 40 and the valve stem 36b.

吸気用カム３８は、吸気用カム軸３７と一体的に回転し、吸気用ロッカーシャフト４１に軸支された吸気用ロッカーアーム４２を介して吸気バルブ３５を開かせる。他方、排気用カム４０は、排気用カム軸３９と一体的に回転し、排気用ロッカーシャフト４３に軸支された排気用ロッカーアーム４４を介して排気バルブ３６を開かせる。 The intake cam 38 rotates integrally with the intake cam shaft 37 and opens the intake valve 35 via the intake rocker arm 42 pivotally supported by the intake rocker shaft 41. On the other hand, the exhaust cam 40 rotates integrally with the exhaust camshaft 39 and opens the exhaust valve 36 via the exhaust rocker arm 44 pivotally supported by the exhaust rocker shaft 43.

なお、吸気用カム軸３７は、吸気用カム３８のカムノーズ３８ａが吸気用ロッカーアーム４２の自由端側から吸気用ロッカーシャフト４１側に向かってカム摺接部５９を摺動する方向に回転される（図２中、実線矢Ｒｉ方向）。また、排気用カム軸３９は、排気用カム４０のカムノーズ４０ａが排気用ロッカーシャフト４３側から排気用ロッカーアーム４４の自由端側に向かってカム摺接部６４を摺動する方向に回転される（図２中、実線矢Ｒｏ方向）。 The intake camshaft 37 is rotated in a direction in which the cam nose 38a of the intake cam 38 slides on the cam sliding contact portion 59 from the free end side of the intake rocker arm 42 toward the intake rocker shaft 41 side. (In FIG. 2, a solid arrow Ri direction). Further, the exhaust cam shaft 39 is rotated in a direction in which the cam nose 40a of the exhaust cam 40 slides on the cam sliding contact portion 64 from the exhaust rocker shaft 43 side toward the free end side of the exhaust rocker arm 44. (In FIG. 2, solid arrow Ro direction).

図３および図４は、本発明に係る動弁装置を備えたシリンダヘッドを示した平面図である。 3 and 4 are plan views showing a cylinder head provided with the valve gear according to the present invention.

なお、図３は、後述のアッパハウジングと、吸気用カム軸３７と、吸気用カム３８と、排気用カム軸３９と、排気用カム４０と、を省略して示した図であり、図４は、後述のアッパハウジングを省略して示した図である。 3 is a diagram in which an upper housing, an intake camshaft 37, an intake cam 38, an exhaust camshaft 39, and an exhaust cam 40, which will be described later, are omitted. These are figures which abbreviate | omitted and showed the below-mentioned upper housing.

図３および図４に示すように、シリンダヘッド２２は、吸気用ロッカーシャフト４１および排気用ロッカーシャフト４３のそれぞれの両端部が支持されたロッカーシャフト両端軸支部６１ａ、６１ｂと、吸気用ロッカーシャフト４１および排気用ロッカーシャフト４３のそれぞれの中間部分が支持されたロッカーシャフト中間軸支部６２ａ、６２ｂと、を備える。ロッカーシャフト中間軸支部６２ａは、２つの吸気用ロッカーアーム４２に挟まれた吸気用ロッカーシャフト４１の中間部分に位置される。他方、ロッカーシャフト中間軸支部６２ｂは、２つの排気用ロッカーアーム４４に挟まれた排気用ロッカーシャフト４３の中間部分に配置される。 As shown in FIGS. 3 and 4, the cylinder head 22 includes rocker shaft both-end shaft support portions 61 a and 61 b in which both ends of the intake rocker shaft 41 and the exhaust rocker shaft 43 are supported, and the intake rocker shaft 41. And rocker shaft intermediate shaft support portions 62a and 62b on which intermediate portions of the exhaust rocker shaft 43 are supported. The rocker shaft intermediate shaft support portion 62 a is positioned at an intermediate portion of the intake rocker shaft 41 sandwiched between the two intake rocker arms 42. On the other hand, the rocker shaft intermediate shaft support portion 62 b is disposed at an intermediate portion of the exhaust rocker shaft 43 sandwiched between the two exhaust rocker arms 44.

ロッカーシャフト両端軸支部６１ａは、吸気用ロッカーシャフト４１に軸支された吸気用ロッカーアーム４２の側面まで延設される。また、ロッカーシャフト中間軸支部６２ａも、吸気用ロッカーシャフト４１に軸支された吸気用ロッカーアーム４２の側面まで延設される。なお、ロッカーシャフト両端軸支部６１ａと吸気用ロッカーアーム４２の側面との間、およびロッカーシャフト中間軸支部６２ａと吸気用ロッカーアーム４２の側面との間には、いずれも吸気用ロッカーアーム４２が揺動可能な程度の微小な隙間が形成される。 The rocker shaft both-ends pivot support portion 61 a extends to the side surface of the intake rocker arm 42 that is pivotally supported by the intake rocker shaft 41. Further, the rocker shaft intermediate shaft support portion 62 a also extends to the side surface of the intake rocker arm 42 that is pivotally supported by the intake rocker shaft 41. It should be noted that the intake rocker arm 42 swings between the rocker shaft both ends pivot support 61a and the side surface of the intake rocker arm 42 and between the rocker shaft intermediate shaft support 62a and the side surface of the intake rocker arm 42. A minute gap that is movable is formed.

他方、ロッカーシャフト両端軸支部６１ｂは、排気用ロッカーシャフト４３に軸支された排気用ロッカーアーム４４の側面まで延設される。また、ロッカーシャフト中間軸支部６２ｂも、排気用ロッカーシャフト４３に軸支された排気用ロッカーアーム４４の側面まで延設される。なお、ロッカーシャフト両端軸支部６１ｂと排気用ロッカーアーム４４の側面との間、およびロッカーシャフト中間軸支部６２ｂと排気用ロッカーアーム４４の側面との間には、いずれも排気用ロッカーアーム４４が揺動可能な程度の微小な隙間が形成される。 On the other hand, both end portions 61 b of the rocker shaft are extended to the side surface of the exhaust rocker arm 44 that is pivotally supported by the exhaust rocker shaft 43. The rocker shaft intermediate shaft support portion 62 b also extends to the side surface of the exhaust rocker arm 44 that is pivotally supported by the exhaust rocker shaft 43. It should be noted that the exhaust rocker arm 44 swings between the rocker shaft both ends shaft support 61b and the side surface of the exhaust rocker arm 44, and between the rocker shaft intermediate shaft support portion 62b and the side surface of the exhaust rocker arm 44. A minute gap that is movable is formed.

すなわち、それぞれの吸気用ロッカーアーム４２は、その揺動軸である吸気用ロッカーシャフト４１をロッカーシャフト両端軸支部６１ａおよびロッカーシャフト中間軸支部６２ａによって両持ち支持される。他方、それぞれの排気用ロッカーアーム４４も、その揺動軸である排気用ロッカーシャフト４３をロッカーシャフト両端軸支部６１ｂおよびロッカーシャフト中間軸支部６２ｂによって両持ち支持される。 That is, each intake rocker arm 42 is supported at both ends by the rocker shaft both-ends shaft support 61a and the rocker shaft intermediate shaft support 62a. On the other hand, each of the exhaust rocker arms 44 is also supported by both ends of the exhaust rocker shaft 43, which is the swinging shaft, by the rocker shaft both-end shaft support portion 61b and the rocker shaft intermediate shaft support portion 62b.

シリンダヘッド２２の側面のうち、吸気用ロッカーシャフト４１と、排気用ロッカーシャフト４３との長手軸方向と交差する一方の側面部２２ａは、吸気用ロッカーシャフト４１または排気用ロッカーシャフト４３の挿入口６７を有する。挿入口６７は、吸気用ロッカーシャフト４１または排気用ロッカーシャフト４３の抜止用ボルト６８で閉塞される。他方、シリンダヘッド２２の側面のうち、吸気用ロッカーシャフト４１と、排気用ロッカーシャフト４３との長手軸方向と交差する他方の側面部２２ｂは、シリンダヘッド２２の上下方向に貫通されたカムチェーントンネル６９を有する。 Of the side surfaces of the cylinder head 22, one side surface portion 22 a that intersects the longitudinal axis direction of the intake rocker shaft 41 and the exhaust rocker shaft 43 is an insertion port 67 of the intake rocker shaft 41 or the exhaust rocker shaft 43. Have The insertion port 67 is closed by a retaining bolt 68 of the intake rocker shaft 41 or the exhaust rocker shaft 43. On the other hand, of the side surfaces of the cylinder head 22, the other side surface portion 22 b intersecting with the longitudinal axis direction of the intake rocker shaft 41 and the exhaust rocker shaft 43 is a cam chain tunnel penetrating in the vertical direction of the cylinder head 22. 69.

また、シリンダヘッド２２は、２つの吸気用ロッカーアーム４２に挟まれた部分から２つの排気用ロッカーアーム４４に挟まれた部分に亘って吸気用カム軸３７および排気用カム軸３９を軸支するカム軸支部７０を備える。カム軸支部７０は、シリンダヘッド２２に一体に形成される。カム軸支部７０およびロッカーシャフト中間軸支部６２ａは相互に連結され、カム軸支部７０およびロッカーシャフト中間軸支部６２ｂは相互に連結される。カム軸支部７０には、アッパハウジング（図示省略）が締結される。カム軸支部７０およびアッパハウジングの中央部には、点火プラグ７２が挿入されたプラグ挿入孔７３を有する。プラグ挿入孔７３は、燃焼室２５に連通される。また、プラグ挿入孔７３は、シリンダブロック２１を上下に往復動可能なシリンダ（図示省略）の中心線と略同心に配置される。 The cylinder head 22 pivotally supports the intake camshaft 37 and the exhaust camshaft 39 from the portion sandwiched between the two intake rocker arms 42 to the portion sandwiched between the two exhaust rocker arms 44. A cam shaft support 70 is provided. The cam shaft support portion 70 is formed integrally with the cylinder head 22. The cam shaft support portion 70 and the rocker shaft intermediate shaft support portion 62a are connected to each other, and the cam shaft support portion 70 and the rocker shaft intermediate shaft support portion 62b are connected to each other. An upper housing (not shown) is fastened to the cam shaft support portion 70. A plug insertion hole 73 into which a spark plug 72 is inserted is provided in the central portion of the camshaft support 70 and the upper housing. The plug insertion hole 73 communicates with the combustion chamber 25. The plug insertion hole 73 is disposed substantially concentrically with the center line of a cylinder (not shown) that can reciprocate up and down the cylinder block 21.

カム軸支部７０およびアッパハウジングは、吸気用カム軸３７の軸受部７４ａおよび排気用カム軸３９の軸受部７４ｂを備える。 The cam shaft support portion 70 and the upper housing include a bearing portion 74 a of the intake cam shaft 37 and a bearing portion 74 b of the exhaust cam shaft 39.

シリンダヘッド２２は、カムチェーントンネル６９の縁部にアッパ軸受ハウジング（図示省略、アッパカムハウジング）と、ロア軸受ハウジング（図示省略、ロアカムハウジング、別体式ロアハウジング）と、を備える。アッパ軸受ハウジングおよびロア軸受ハウジングは、吸気用カム軸３７を回転自在に保持する軸受８１ａと、排気用カム軸３９を回転自在に保持する軸受８１ｂと、を備える。 The cylinder head 22 includes an upper bearing housing (not shown, upper cam housing) and a lower bearing housing (not shown, lower cam housing, separate lower housing) at the edge of the cam chain tunnel 69. The upper bearing housing and the lower bearing housing include a bearing 81a that rotatably holds the intake camshaft 37 and a bearing 81b that rotatably holds the exhaust camshaft 39.

なお、アッパ軸受ハウジングおよびアッパハウジングは、一体的に形成される。 Note that the upper bearing housing and the upper housing are integrally formed.

吸気用カム軸３７は、軸受部７４ａおよび軸受８１ａの２ヶ所で回転自在に保持される。他方、排気用カム軸３９は、軸受部７４ｂおよび軸受８１ｂの２ヶ所で回転自在に保持される。すなわち、シリンダヘッド２２は、吸気用カム軸３７および排気用カム軸３９のカムハウジングとして、シリンダヘッド２２に一体化されたカム軸支部７０および別体化されたアッパハウジングと、別体化されたアッパ軸受ハウジングおよび別体化されたロア軸受ハウジング８０と、を備える。 The intake camshaft 37 is rotatably held at two locations, a bearing portion 74a and a bearing 81a. On the other hand, the exhaust camshaft 39 is rotatably held at two locations of the bearing portion 74b and the bearing 81b. That is, the cylinder head 22 is separated from the camshaft support 70 integrated with the cylinder head 22 and the separated upper housing as cam housings for the intake camshaft 37 and the exhaust camshaft 39. An upper bearing housing and a separate lower bearing housing 80.

吸気用カム軸３７の端部のうち、カムチェーントンネル６９側に配置された端部は、吸気カムドリブンスプロケット８５を備える。他方、排気用カム軸３９の端部のうち、カムチェーントンネル６９側に配置された端部は、排気カムドリブンスプロケット８６を備える。吸気カムドリブンスプロケット８５と、排気カムドリブンスプロケット８６と、エンジン１３のクランク軸（図示省略）とは、カムチェーン８７が巻き掛けられる。カムチェーン８７は、クランク軸の回転を吸気用カム軸３７および排気用カム軸３９に伝達させて、吸気用カム軸３７および排気用カム軸３９を回転させる。吸気用カム軸３７および排気用カム軸３９は、吸気カムドリブンスプロケット８５と、排気カムドリブンスプロケット８６と、カムチェーン８７とを介して、クランク軸の回転に連動させて、その半分の回転数で回転される。 Of the end portions of the intake camshaft 37, the end portion disposed on the cam chain tunnel 69 side includes an intake cam driven sprocket 85. On the other hand, of the end portions of the exhaust camshaft 39, the end portion disposed on the cam chain tunnel 69 side includes an exhaust cam driven sprocket 86. A cam chain 87 is wound around the intake cam driven sprocket 85, the exhaust cam driven sprocket 86, and the crankshaft (not shown) of the engine 13. The cam chain 87 transmits the rotation of the crankshaft to the intake camshaft 37 and the exhaust camshaft 39 to rotate the intake camshaft 37 and the exhaust camshaft 39. The intake camshaft 37 and the exhaust camshaft 39 are linked to the rotation of the crankshaft via an intake cam driven sprocket 85, an exhaust cam driven sprocket 86, and a cam chain 87, and at half the number of rotations thereof. It is rotated.

他方、吸気用カム軸３７の端部のうち、カムチェーントンネル６９から遠い側に配置された自由端部には、吸気用カム３８の一方が配置され、排気用カム軸３９の端部のうち、カムチェーントンネル６９から遠い側に配置された自由端部には、排気用カム４０の一方が配置される。 On the other hand, among the end portions of the intake camshaft 37, one of the intake cams 38 is disposed at the free end portion that is disposed on the side far from the cam chain tunnel 69, and the exhaust camshaft 39 among the end portions thereof. One of the exhaust cams 40 is disposed at the free end disposed on the side far from the cam chain tunnel 69.

吸気用カム３８は、吸気用ロッカーアーム４２よりも幅広く形成される。他方、排気用カム４０は、排気用ロッカーアーム４４よりも幅広く形成される。 The intake cam 38 is formed wider than the intake rocker arm 42. On the other hand, the exhaust cam 40 is formed wider than the exhaust rocker arm 44.

図５および図６は、本発明に係る動弁装置を示す概略図である。図５は、吸排気バルブが閉じた状態を示した図である。図６は、吸排気バルブが最大リフト位置に開いた状態を示した図である。 5 and 6 are schematic views showing a valve gear according to the present invention. FIG. 5 is a view showing a state in which the intake and exhaust valves are closed. FIG. 6 is a view showing a state in which the intake / exhaust valve is opened to the maximum lift position.

なお、説明を容易にするため以下、吸気ポート２７および排気ポート２８のいずれか一方または両方を「吸排気ポート２７、２８（吸排気口）」と呼び、吸気バルブ３５および排気バルブ３６のいずれか一方または両方を「吸排気バルブ３５、３６（吸排気弁）」と呼び、吸気用カム軸３７および排気用カム軸３９のいずれか一方または両方を「カム軸３８、４０（カムシャフト）」と呼び、吸気用カム３８および排気用カム４０のいずれか一方または両方を「カム３８、４０」と呼び、吸気用ロッカーシャフト４１および排気用ロッカーシャフト４３のいずれか一方または両方を「ロッカーシャフト４１、４３」と呼び、吸気用ロッカーアーム４２および排気用ロッカーアーム４４のいずれか一方または両方を「ロッカーアーム４２、４４」と呼ぶ。また、説明を容易にするため以下、カム摺接部５９およびカム摺接部６４のいずれか一方または両方を「カム摺接部５９、６４」と呼び、バルブ摺接部６１およびバルブ摺接部６６のいずれか一方または両方を「バルブ摺接部６１、６６」と呼び、バルブステム３５ｂおよびバルブステム３６ｂのいずれか一方または両方を「バルブステム３５ｂ、３６ｂ」と呼ぶ。 For ease of explanation, either one or both of the intake port 27 and the exhaust port 28 will be referred to as “intake / exhaust ports 27 and 28 (intake / exhaust ports)”, and either the intake valve 35 or the exhaust valve 36 will be described. One or both are referred to as “intake and exhaust valves 35 and 36 (intake and exhaust valves)”, and either one or both of the intake camshaft 37 and the exhaust camshaft 39 are referred to as “camshafts 38 and 40 (camshaft)”. One or both of the intake cam 38 and the exhaust cam 40 are referred to as “cams 38, 40”, and either one or both of the intake rocker shaft 41 and the exhaust rocker shaft 43 are referred to as “rocker shaft 41, 43 ”, and one or both of the intake rocker arm 42 and the exhaust rocker arm 44 are referred to as“ rocker arms 42, 44 ”. The call. In order to facilitate explanation, hereinafter, either one or both of the cam sliding contact portion 59 and the cam sliding contact portion 64 will be referred to as “cam sliding contact portions 59 and 64”, and the valve sliding contact portion 61 and the valve sliding contact portion will be described. One or both of 66 are referred to as “valve sliding contact portions 61, 66”, and either one or both of the valve stem 35b and the valve stem 36b are referred to as “valve stems 35b, 36b”.

図５および図６に示すように、吸排気ポート２７、２８を開閉させる動弁装置３４のロッカーアーム４２、４４は、揺動軸であるロッカーシャフト４１、４３に揺動自在に軸支される。ロッカーアーム４２、４４の揺動方向視において一方側にはカム３８、４０が配置され、他方側には吸排気バルブ３５、３６が配置される。すなわち、ロッカーアーム４２、４４は、カム３８、４０およびバルブステム３５ｂ、３６ｂに挟まれて配置される。ロッカーアーム４２、４４は、カム３８、４０の周面に摺接されたカム摺接部５９、６４と、バルブステム３５ｂ、３６ｂの上部先端に設けられたシム６０、６５に摺接されたバルブ摺接部６１、６６と、を備える。カム３８、４０は、カム軸３８、４０によって回転されロッカーアーム４２、４４を揺動させる。 As shown in FIGS. 5 and 6, the rocker arms 42 and 44 of the valve gear 34 that opens and closes the intake / exhaust ports 27 and 28 are pivotally supported by rocker shafts 41 and 43 that are rocking shafts. . The cams 38 and 40 are disposed on one side of the rocker arms 42 and 44 when viewed in the swinging direction, and the intake and exhaust valves 35 and 36 are disposed on the other side. That is, the rocker arms 42 and 44 are disposed between the cams 38 and 40 and the valve stems 35b and 36b. The rocker arms 42 and 44 are slidably contacted with cam sliding contact portions 59 and 64 slidably contacted with the peripheral surfaces of the cams 38 and 40 and shims 60 and 65 provided at upper ends of the valve stems 35b and 36b. And sliding contact portions 61 and 66. The cams 38 and 40 are rotated by the cam shafts 38 and 40 to swing the rocker arms 42 and 44.

バルブ摺接部６１、６６は、接触点Ｐにおいて吸排気バルブ３５、３６に摺接させた楕円形状の接触面９０を有する。接触面９０は、長軸Ａｒを吸排気バルブ３５、３６の中心線（図５および図６中、一点鎖線Ｃｖ）に対し略平行な方向に指向させて位置された縦長楕円弧形状に形成される。具体的には、バルブ摺接部６１、６６は、吸排気バルブ３５、３６が吸気ポート２７を全閉（バルブリフト量がゼロ）させたときの吸排気バルブ３５、３６と接触面９０との接触点Ｐを楕円弧と長軸Ａｒとの交点に位置させた楕円弧形状を有する。 The valve sliding contact portions 61 and 66 have an elliptical contact surface 90 that is in sliding contact with the intake and exhaust valves 35 and 36 at the contact point P. The contact surface 90 is formed in a vertically long elliptical arc shape with the long axis Ar oriented in a direction substantially parallel to the center line of the intake and exhaust valves 35 and 36 (the chain line Cv in FIGS. 5 and 6). . Specifically, the valve sliding contact portions 61 and 66 are formed between the intake and exhaust valves 35 and 36 and the contact surface 90 when the intake and exhaust valves 35 and 36 fully close the intake port 27 (the valve lift amount is zero). It has an elliptic arc shape in which the contact point P is located at the intersection of the elliptic arc and the long axis Ar.

さらに、バルブ摺接部６１、６６は、接触面９０に連続させて楕円形状に形成された余剰面９１を有する。バルブ摺接部６１、６６は、接触面９０と同じ長軸Ａｒおよび短軸Ｂｒの楕円形状に形成された余剰面９１を有する。 Further, the valve sliding contact portions 61 and 66 have a surplus surface 91 formed in an elliptical shape continuously with the contact surface 90. The valve sliding contact portions 61 and 66 have a surplus surface 91 formed in an elliptical shape having the same major axis Ar and minor axis Br as the contact surface 90.

このように構成されたロッカーアーム４２、４４は、吸排気バルブ３５、３６が開くにつれて接触面９０の曲率半径が連続的に大きくなっていく。 In the rocker arms 42 and 44 configured in this manner, the radius of curvature of the contact surface 90 increases continuously as the intake and exhaust valves 35 and 36 open.

ここで、単一の円弧形状の接触面を有する従来のロッカーアーム１０１と比較しつつロッカーアーム４２、４４について説明する。 Here, the rocker arms 42 and 44 will be described in comparison with the conventional rocker arm 101 having a single arc-shaped contact surface.

図７は、本発明に係る動弁装置のロッカーアームにおけるバルブリフト量とヘルツ応力との関係を示した図である。また、図７は、縦長楕円弧形状に形成された接触面９０を有するロッカーアーム４２、４４におけるバルブリフト量とヘルツ応力との関係を示した図である。 FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the valve lift amount and the Hertz stress in the rocker arm of the valve gear according to the present invention. FIG. 7 is a view showing the relationship between the valve lift amount and the Hertz stress in the rocker arms 42 and 44 having the contact surface 90 formed in a vertically long elliptical arc shape.

図８は、単一の円弧形状の接触面を有する従来のロッカーアームにおけるバルブリフト量とヘルツ応力との関係を示した図である。 FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the valve lift and the Hertz stress in a conventional rocker arm having a single arc-shaped contact surface.

なお、図７および図８は、最高回転数が約６０００ｒｐｍから約８０００ｒｐｍの低回転型のエンジンにおけるロッカーアームに発生するヘルツ応力を示した図である。 FIG. 7 and FIG. 8 are diagrams showing Hertz stress generated in a rocker arm in a low-rotation engine having a maximum rotational speed of about 6000 rpm to about 8000 rpm.

図７および図８に示すように、低回転型のエンジン１３は、最高回転数におけるヘルツ応力（図７および図８中、実線Ｂ）よりもアイドリング状態におけるヘルツ応力（図７および図８中、実線Ａ）のほうが接触面に生じるヘルツ応力の最大値が大きい。そして、この最大値は、吸排気バルブが全開（バルブリフト量が最大）したときに発生する。これは、低回転型のエンジン１３における［数１］または［数２］の入力荷重Ｆについて吸排気バルブを閉じる方向に付勢させるバルブスプリングの反力が支配的であることによる。 As shown in FIGS. 7 and 8, the low-rotation type engine 13 has a Hertz stress in the idling state (in FIGS. 7 and 8, in FIG. 7 and FIG. 8) rather than the Hertz stress at the maximum rotation speed (solid line B in FIGS. 7 and 8). The maximum value of Hertz stress generated on the contact surface is larger in the solid line A). This maximum value is generated when the intake / exhaust valve is fully opened (the valve lift amount is maximum). This is because the reaction force of the valve spring that biases the intake / exhaust valve in the closing direction with respect to the input load F of [Equation 1] or [Equation 2] in the low-rotation type engine 13 is dominant.

ここで、吸排気バルブ３５、３６が全閉（バルブリフト量がゼロ）のときに、動弁装置３４のロッカーアーム４２、４４と従来のロッカーアーム１０１との接触面の曲率半径が一致する場合について説明する。この場合、ロッカーアーム４２、４４は吸排気バルブ３５、３６が開くにつれて接触面９０の曲率半径が漸増するのに対し、従来のロッカーアーム１０１はバルブリフト量によって接触面の曲率半径が変化しない。これによって、ロッカーアーム４２、４４は従来のロッカーアーム１０１よりも吸排気バルブ３５、３６のリフト量が最大に近づくほど接触面９０の曲率半径が大きくなりヘルツ応力を低減できる。また、ロッカーアーム４２、４４は、バルブリフトにともなって接触面９０の楕円形状の中心Ｃｅが円弧状の軌跡Ｌｃｅを描きつつ、接触点Ｐが接触面９０の楕円形状の中心Ｃｅに近づいていくので、接触点Ｐの軌跡Ｌｐｅが吸排気バルブ３５、３６のバルブ中心線Ｃｖから大きく離れることなく（図８）、接触点Ｐがシム６０から逸脱することもない。 Here, when the intake and exhaust valves 35 and 36 are fully closed (the valve lift amount is zero), the curvature radii of the contact surfaces of the rocker arms 42 and 44 of the valve operating device 34 and the conventional rocker arm 101 match. Will be described. In this case, the curvature radius of the contact surface 90 of the rocker arms 42 and 44 gradually increases as the intake and exhaust valves 35 and 36 open, whereas the curvature radius of the contact surface of the conventional rocker arm 101 does not change depending on the valve lift amount. As a result, the rocker arms 42 and 44 have a larger radius of curvature of the contact surface 90 as the lift amount of the intake / exhaust valves 35 and 36 approaches the maximum than that of the conventional rocker arm 101, thereby reducing Hertzian stress. In addition, the rocker arms 42 and 44 have the contact point P approaching the elliptical center Ce of the contact surface 90 while the elliptical center Ce of the contact surface 90 draws an arcuate locus Lce along with the valve lift. Therefore, the locus Lpe of the contact point P does not greatly deviate from the valve center line Cv of the intake and exhaust valves 35 and 36 (FIG. 8), and the contact point P does not deviate from the shim 60.

他方、従来のロッカーアーム１０１における接触点Ｐの軌跡Ｌｐと同程度にロッカーアーム４２、４４の接触点Ｐの軌跡Ｌｐｅが移動することを許容すれば、ロッカーアーム４２、４４は、接触面９０のヘルツ応力をさらに大幅に低減させることができる。 On the other hand, if the locus Lpe of the contact point P of the rocker arms 42 and 44 is allowed to move to the same extent as the locus Lp of the contact point P in the conventional rocker arm 101, the rocker arms 42 and 44 are Hertzian stress can be further greatly reduced.

図９および図１０は、本発明に係る動弁装置の他の例を示す概略図である。図９は、吸排気バルブが閉じた状態を示した図である。図１０は、吸排気バルブが最大リフト位置に開いた状態を示した図である。 9 and 10 are schematic views showing another example of the valve gear according to the present invention. FIG. 9 is a view showing a state in which the intake and exhaust valves are closed. FIG. 10 is a view showing a state where the intake / exhaust valve is opened to the maximum lift position.

図９および図１０に示すように、ロッカーアーム４２、４４は、単一の円弧形状の接触面を有する従来のロッカーアーム１０１に比べて接触点Ｐの軌跡Ｌｐｅが吸排気バルブ３５、３６のバルブ中心線Ｃｖに近づくので、従来のロッカーアーム１０１における接触点Ｐの軌跡Ｌｐと同程度にロッカーアーム４２、４４の接触点Ｐの軌跡Ｌｐｅが移動することを許容すれば、ロッカーシャフト４１、４３をバルブステム３５ｂ、３６ｂに近づけ（図９および図１０中一点鎖線から実線に距離Ｘ近づけ）、ロッカーアーム４２、４４の腕の長さを短く構成できる。これによってロッカーアーム４２、４４の小型軽量化が可能となる。 As shown in FIGS. 9 and 10, the rocker arms 42 and 44 have the locus Lpe of the contact point P of the intake and exhaust valves 35 and 36 compared to the conventional rocker arm 101 having a single arc-shaped contact surface. If the locus Lpe of the contact point P of the rocker arms 42 and 44 is allowed to move to the same extent as the locus Lp of the contact point P in the conventional rocker arm 101, the rocker shafts 41 and 43 are moved closer to the center line Cv. The arm lengths of the rocker arms 42 and 44 can be shortened by approaching the valve stems 35b and 36b (the distance X from the alternate long and short dash line in FIG. 9 and FIG. 10 to the solid line). As a result, the rocker arms 42 and 44 can be reduced in size and weight.

このように、ロッカーシャフト４１、４３をバルブステム３５ｂ、３６ｂに近づけ、ロッカーアーム４２、４４の腕の長さを短くすることは、接触面の形状にインボリュート曲線ｉｃを用いた形状を有するロッカーアーム１１１のようにロッカーシャフトの軸芯Ｃｒをバルブステムの長手軸方向へ十分に離間させることが必要なロッカーアーム１１１では極めて困難である。 Thus, reducing the length of the rocker arms 42 and 44 by bringing the rocker shafts 41 and 43 closer to the valve stems 35b and 36b has a shape using an involute curve ic as the shape of the contact surface. It is extremely difficult with the rocker arm 111 that requires the axial center Cr of the rocker shaft to be sufficiently separated in the longitudinal direction of the valve stem as in 111.

すなわち、縦長楕円弧形状に形成されたバルブ摺接部６１、６６を有するロッカーアーム４２、４４によれば、低回転型のエンジン１３の低回転域における性能を向上させることができる。また、高回転型のエンジン１３についても、アイドリング時の動弁系の焼きつき防止に効果がある。 That is, according to the rocker arms 42 and 44 having the valve sliding contact portions 61 and 66 formed in a vertically long elliptical arc shape, the performance of the low-rotation type engine 13 in the low rotation range can be improved. In addition, the high-rotation type engine 13 is also effective in preventing seizure of the valve system during idling.

次に、バルブ摺接部６１、６６の楕円弧曲面の他の例について説明する。 Next, another example of the elliptical arc curved surface of the valve sliding contact portions 61 and 66 will be described.

図１１および図１２は、本発明に係る動弁装置を示す概略図である。図１１は、吸排気バルブが閉じた状態を示した図である。図１２は、吸排気バルブが最大リフト位置に開いた状態を示した図である。 11 and 12 are schematic views showing the valve gear according to the present invention. FIG. 11 is a view showing a state in which the intake / exhaust valve is closed. FIG. 12 is a view showing a state where the intake / exhaust valve is opened to the maximum lift position.

図１１および図１２に示すように、バルブ摺接部６１、６６は、接触点Ｐにおいて吸排気バルブ３５、３６に摺接させた楕円形状の接触面９０Ａを有する。接触面９０Ａは、短軸Ｂｒを吸排気バルブ３５、３６の中心線（図１１および図１２中、一点鎖線Ｃｖ）に対し略平行な方向に指向させて位置された横長楕円弧形状に形成される。具体的には、バルブ摺接部６１、６６は、吸排気バルブ３５、３６が吸気ポート２７を全閉させた（バルブリフト量がゼロ）ときの吸排気バルブ３５、３６と接触面９０Ａとの接触点Ｐを楕円弧と短軸Ｂｒとの交点に位置させた楕円弧形状を有する。 As shown in FIGS. 11 and 12, the valve sliding contact portions 61 and 66 have an elliptical contact surface 90 </ b> A that is brought into sliding contact with the intake and exhaust valves 35 and 36 at the contact point P. 90 A of contact surfaces are formed in the shape of a horizontally long elliptical arc positioned with the short axis Br oriented in a direction substantially parallel to the center line of the intake and exhaust valves 35 and 36 (the chain line Cv in FIGS. 11 and 12). . Specifically, the valve sliding contact portions 61 and 66 are formed between the intake and exhaust valves 35 and 36 and the contact surface 90A when the intake and exhaust valves 35 and 36 fully close the intake port 27 (the valve lift amount is zero). It has an elliptic arc shape in which the contact point P is located at the intersection of the elliptic arc and the short axis Br.

さらに、バルブ摺接部６１、６６は、接触面９０Ａに連続させて楕円形状に形成された余剰面９１を有する。バルブ摺接部６１、６６は、接触面９０Ａと同じ長軸Ａｒおよび短軸Ｂｒの楕円形状に形成された余剰面９１を有する。 Further, the valve sliding contact portions 61 and 66 have an excess surface 91 formed in an elliptical shape continuously with the contact surface 90A. The valve sliding contact portions 61 and 66 have a surplus surface 91 formed in an elliptical shape having the same major axis Ar and minor axis Br as the contact surface 90A.

このように構成されたロッカーアーム４２、４４は、吸排気バルブ３５、３６が開くにつれて接触面９０Ａの曲率半径が連続的に小さくなっていく。 In the rocker arms 42 and 44 configured in this manner, the radius of curvature of the contact surface 90A continuously decreases as the intake and exhaust valves 35 and 36 open.

ここで、単一の円弧形状の接触面を有する従来のロッカーアーム１０１と比較しつつ説明する。 Here, it demonstrates, comparing with the conventional rocker arm 101 which has a single circular arc-shaped contact surface.

図１３は、本発明に係る動弁装置のロッカーアームにおけるバルブリフト量とヘルツ応力との関係を示した図である。また、図１３は、横長楕円弧形状に形成された接触面９０Ａを有するロッカーアーム４２、４４におけるバルブリフト量とヘルツ応力との関係を示した図である。 FIG. 13 is a view showing the relationship between the valve lift amount and the Hertz stress in the rocker arm of the valve gear according to the present invention. FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the valve lift amount and the Hertz stress in the rocker arms 42 and 44 having the contact surface 90A formed in a horizontally long elliptical arc shape.

図１４は、単一の円弧形状の接触面を有する従来のロッカーアームにおけるバルブリフト量とヘルツ応力との関係を示した図である。 FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the valve lift and the Hertz stress in a conventional rocker arm having a single arc-shaped contact surface.

なお、図１３および図１４は、最高回転数が約１２０００ｒｐｍから約１６０００ｒｐｍの高回転型のエンジン１３におけるロッカーアームに発生するヘルツ応力を示した図である。 FIG. 13 and FIG. 14 are diagrams showing Hertz stress generated in the rocker arm in the high-rotation type engine 13 having a maximum rotational speed of about 12000 rpm to about 16000 rpm.

図１３および図１４に示すように、高回転型のエンジン１３は、低回転のエンジン１３と異なりアイドリング状態におけるヘルツ応力（図７および図８中、実線Ｄ）よりも最高回転数におけるヘルツ応力（図７および図８中、実線Ｃ）のほうが接触面に生じるヘルツ応力の最大値が大きい。そして、この最大値は、吸排気バルブが大きく加速または減速したときに発生する。これは、高回転型のエンジン１３における［数１］または［数２］の入力荷重Ｆについて吸排気バルブの自重（質量）による慣性力が支配的であることによる。 As shown in FIGS. 13 and 14, the high-rotation engine 13 is different from the low-rotation engine 13 in Hertz stress at the maximum rotational speed (solid line D in FIGS. 7 and 8) in the idling state. 7 and 8, the maximum value of the Hertz stress generated on the contact surface is larger in the solid line C). This maximum value occurs when the intake and exhaust valves are greatly accelerated or decelerated. This is because the inertial force due to the weight (mass) of the intake and exhaust valves is dominant with respect to the input load F of [Equation 1] or [Equation 2] in the high-rotation type engine 13.

ここで、吸排気バルブ３５、３６が全開（バルブリフト量が最大）のときに、ロッカーアーム４２、４４と従来のロッカーアーム１０１との接触面の曲率半径が一致する場合について説明する。 Here, a case where the curvature radii of the contact surfaces of the rocker arms 42 and 44 and the conventional rocker arm 101 coincide with each other when the intake and exhaust valves 35 and 36 are fully opened (the valve lift amount is maximum) will be described.

この場合、ロッカーアーム４２、４４は、吸排気バルブ３５、３６が閉じるにつれて接触面９０Ａの曲率半径が漸増するのに対し従来のロッカーアーム１０１はバルブリフト量によって接触面の曲率半径が変わらない。これによって、ロッカーアーム４２、４４は従来のロッカーアーム１０１よりも吸排気バルブ３５、３６のリフト量が最小（閉じ）に近づくほど接触点Ｐの曲率半径が大きくなりヘルツ応力を低減できる。 In this case, the curvature radius of the contact surface 90A of the rocker arms 42 and 44 gradually increases as the intake and exhaust valves 35 and 36 are closed, whereas the curvature radius of the contact surface of the conventional rocker arm 101 does not change depending on the valve lift amount. Accordingly, the rocker arms 42 and 44 have a larger radius of curvature at the contact point P and can reduce Hertz stress as the lift amount of the intake and exhaust valves 35 and 36 approaches the minimum (closed) than the conventional rocker arm 101.

また、ロッカーアーム４２、４４は、接触点Ｐの軌跡が吸排気バルブ３５、３６のバルブ中心線Ｃｖから大きく離れることなく（図１４）、接触点がシム６０から逸脱することもない。これは、接触面９０Ａが横長楕円弧形状の場合、短軸Ｂｒにおける曲率半径Ｒ＝Ａｒ^２／Ｂｒから吸排気バルブ３５、３６の全閉（バルブリフト量がゼロ）状態における曲率半径を考えたとき、接触面９０Ａの楕円弧形状を形成する楕円の大きさが単一の円弧形状を形成する真円に比べて極めて小さくなるためである。 Further, the locus of the contact point P of the rocker arms 42 and 44 does not greatly deviate from the valve center line Cv of the intake and exhaust valves 35 and 36 (FIG. 14), and the contact point does not deviate from the shim 60. This is because when the contact surface 90A has a horizontally long elliptic arc shape, the curvature radius in the fully closed state (the valve lift amount is zero) of the intake and exhaust valves 35 and 36 is considered from the curvature radius R = Ar ² / Br in the short axis Br. This is because the size of the ellipse forming the elliptical arc shape of the contact surface 90A is extremely smaller than that of a perfect circle forming a single circular arc shape.

他方、従来のロッカーアーム１０１における接触点Ｐの軌跡Ｌｐと同程度にロッカーアーム４２、４４の接触点Ｐの軌跡Ｌｐｅが移動することを許容すれば、ロッカーアーム４２、４４は、接触面９０Ａのヘルツ応力をさらに大幅に低減させることができる。 On the other hand, if the locus Lpe of the contact point P of the rocker arms 42, 44 is allowed to move to the same extent as the locus Lp of the contact point P in the conventional rocker arm 101, the rocker arms 42, 44 will move to the contact surface 90A. Hertzian stress can be further greatly reduced.

すなわち、横長楕円弧形状に形成されたバルブ摺接部６１、６６を有するロッカーアーム４２、４４によれば、高回転型のエンジン１３の高回転域における性能を向上させることができる。 That is, according to the rocker arms 42 and 44 having the valve sliding contact portions 61 and 66 formed in a horizontally long elliptical arc shape, the performance of the high-rotation type engine 13 in a high rotation range can be improved.

したがって、動弁装置３４は、低回転型のエンジン１３においても高回転型のエンジン１３においても、所望のエンジン特性によってバルブ摺接部６１、６６に縦長楕円弧形状の接触面９０または横長楕円弧形状の接触面９０Ａを適宜に選択し形成して接触面９０、９０Ａのヘルツ応力を低減できる。 Therefore, the valve operating apparatus 34 has a vertically elliptical arc-shaped contact surface 90 or a laterally elliptical arc-shaped contact surface on the valve sliding contact portions 61 and 66 depending on desired engine characteristics in both the low-rotation engine 13 and the high-rotation engine 13. The contact surface 90A can be appropriately selected and formed to reduce the Hertz stress of the contact surfaces 90, 90A.

また、動弁装置３４のロッカーアーム４２、４４のバルブ摺接部６１、６６は、吸排気バルブのバルブ中心線Ｃｖの方向に対し長軸Ａｒまたは短軸Ｂｒを傾斜させて指向させた楕円弧形状の接触面（図示省略）を有することもできる。この場合は、吸排気バルブの全閉（バルブリフト量がゼロ）の状態および全開（バルブリフトが最大）の状態の双方について、適宜にヘルツ応力の低減効果の軽重を鑑みて高回転型のエンジン１３および低回転型のエンジン１３のいずれにも対応可能なロッカーアーム４２、４４または高回転型のエンジン１３および低回転型のエンジン１３の中間的な特性を有するエンジン１３に用いられるロッカーアーム４２、４４に適用できる。 Further, the valve sliding contact portions 61 and 66 of the rocker arms 42 and 44 of the valve operating device 34 are elliptical arc shapes in which the major axis Ar or the minor axis Br is inclined with respect to the direction of the valve center line Cv of the intake and exhaust valves. It is also possible to have a contact surface (not shown). In this case, the high-rotation type engine is appropriately considered in light of the hertz stress reduction effect in both the fully closed state (valve lift amount is zero) and the fully open state (valve lift is maximum). 13 and a rocker arm 42, 44 that can be used for both the low-rotation engine 13 or a rocker arm 42 used for the engine 13 having intermediate characteristics between the high-rotation engine 13 and the low-rotation engine 13. 44.

本実施形態に係る動弁装置３４によれば、吸排気バルブの全開（バルブリフトが最大）におけるバルブ摺接部６１、６６の接触面９０、９０Ａの曲率半径を極力大きくすることができるので、エンジン１３のアイドリング状態や低回転状態におけるバルブ摺接部６１、６６の接触面９０、９０Ａのヘルツ応力を低減させることができる。 According to the valve operating apparatus 34 according to the present embodiment, the radius of curvature of the contact surfaces 90, 90A of the valve sliding contact portions 61, 66 when the intake / exhaust valve is fully opened (the valve lift is maximum) can be increased as much as possible. The Hertz stress of the contact surfaces 90 and 90A of the valve sliding contact portions 61 and 66 in the idling state and the low rotation state of the engine 13 can be reduced.

また、本実施形態に係る動弁装置３４によれば、ロッカーシャフト４１、４３をバルブステム３５ｂ、３６ｂに近づけ、ロッカーアーム４２、４４の小型化および軽量化が可能となる。 Further, according to the valve operating apparatus 34 according to the present embodiment, the rocker shafts 41 and 43 are brought close to the valve stems 35b and 36b, and the rocker arms 42 and 44 can be reduced in size and weight.

さらに、本実施形態に係る動弁装置３４によれば、吸排気バルブの全閉（バルブリフト量がゼロ）から初期リフト状態におけるバルブ摺接部６１、６６の接触面の曲率半径を極力大きくすることができるので、エンジン１３の高回転状態におけるバルブ摺接部６１、６６の接触面のヘルツ応力を低減させることができる。 Furthermore, according to the valve operating apparatus 34 according to the present embodiment, the radius of curvature of the contact surfaces of the valve sliding contact portions 61 and 66 in the initial lift state is increased as much as possible after the intake / exhaust valve is fully closed (the valve lift amount is zero). Therefore, the Hertz stress of the contact surfaces of the valve sliding contact portions 61 and 66 in the high rotation state of the engine 13 can be reduced.

さらにまた、本実施形態に係る動弁装置３４によれば、バルブ摺接部６１、６６の接触面のヘルツ応力を低減させることによって、動弁系の機械的損失の低減や、カムプロフィールの改善、エンジン１３の高回転化などが可能となりエンジン性能を向上させることができる。 Furthermore, according to the valve operating apparatus 34 according to the present embodiment, the mechanical loss of the valve operating system is reduced and the cam profile is improved by reducing the Hertz stress on the contact surfaces of the valve sliding contact portions 61 and 66. The engine 13 can be rotated at a higher speed and the engine performance can be improved.

したがって、本実施形態に係る動弁装置３４によれば、吸排気バルブ３５、３６の低リフト領域における接触点Ｐの曲率半径または吸排気バルブ３５、３６の高リフト領域における接触点Ｐの曲率半径を極力大きくしヘルツ応力を顕著に低減できるとともに、吸排気バルブ３５、３６とロッカーアーム４２、４４との接触点Ｐの軌跡をバルブステム３５ｂ、３６ｂの長手軸中心に近づけて吸排気バルブ３５、３６の倒れこみを防止できる。 Therefore, according to the valve operating apparatus 34 according to the present embodiment, the radius of curvature of the contact point P in the low lift region of the intake / exhaust valves 35, 36 or the radius of curvature of the contact point P in the high lift region of the intake / exhaust valves 35, 36. And the Hertzian stress can be remarkably reduced, and the locus of the contact point P between the intake / exhaust valves 35, 36 and the rocker arms 42, 44 is brought close to the center of the longitudinal axis of the valve stems 35b, 36b. 36 can be prevented from falling.

１自動二輪車
２車体フレーム
３バーハンドル
４フロントフォーク
５フロントフェンダ
６前輪
７ディスクブレーキ
８スイングアーム
９リアフェンダ
１０後輪
１１フューエルタンク
１２シート
１３エンジン
１４ラジエータ
２０クランクケース
２１シリンダブロック
２２シリンダヘッド
２２ａ、２２ｂ側面部
２３ヘッドカバー
２５燃焼室
２７吸気ポート（吸排気口）
２８排気ポート（吸排気口）
２９吸気通路
３０排気通路
３２、３３バルブシート
３４動弁装置
３５吸気バルブ（吸排気バルブ）
３５ａ弁体
３５ｂバルブステム
３６排気バルブ（吸排気バルブ）
３６ａ弁体
３６ｂバルブステム
３７吸気用カム軸（カムシャフト）
３８吸気用カム（カム）
３８ａカムノーズ
３９排気用カム軸（カムシャフト）
４０排気用カム（カム）
４０ａカムノーズ
４１吸気用ロッカーシャフト（ロッカーシャフト）
４２吸気用ロッカーアーム（ロッカーアーム）
４３排気用ロッカーシャフト（ロッカーシャフト）
４４排気用ロッカーアーム（ロッカーアーム）
４７ステムガイド
４８スプリングリテーナ
４９スプリングシート
５０バルブスプリング
５２ステムガイド
３５ｂバルブステム
５３スプリングリテーナ
５４スプリングシート
５５バルブスプリング
５７オイル通路
５９カム摺接部
６０シム
６１バルブ摺接部
６４カム摺接部
６５シム
６６バルブ摺接部
６２ａ、６２ｂロッカーシャフト中間軸支部
６１ａ、６１ｂロッカーシャフト両端軸支部
６７挿入口
６８抜止用ボルト
６９カムチェーントンネル
７０カム軸支部
７２点火プラグ
７３プラグ挿入孔
７４ａ、７４ｂ軸受部
７９アッパ軸受ハウジング
８１ａ、８１ｂ軸受
８０ロア軸受ハウジング
８５吸気カムドリブンスプロケット
８６排気カムドリブンスプロケット
８７カムチェーン
９０、９０Ａ接触面
９１余剰面
１０１ロッカーアーム
１０２ロッカーシャフト
１０３カム
１０３ａカムノーズ
１０４吸排気バルブ
１０５バルブステム
１０６カム摺接部
１０７シム
１０８バルブ摺接部
１１１ロッカーアーム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motorcycle 2 Body frame 3 Bar handle 4 Front fork 5 Front fender 6 Front wheel 7 Disc brake 8 Swing arm 9 Rear fender 10 Rear wheel 11 Fuel tank 12 Seat 13 Engine 14 Radiator 20 Crank case 21 Cylinder block 22 Cylinder head 22a, 22b Side Part 23 Head cover 25 Combustion chamber 27 Intake port (intake / exhaust port)
28 Exhaust port (intake / exhaust port)
29 Intake passage 30 Exhaust passages 32, 33 Valve seat 34 Valve operating device 35 Intake valve (intake / exhaust valve)
35a Valve body 35b Valve stem 36 Exhaust valve (intake / exhaust valve)
36a Valve body 36b Valve stem 37 Intake camshaft (camshaft)
38 Intake cam (cam)
38a Cam nose 39 Exhaust camshaft (camshaft)
40 Exhaust cam (cam)
40a cam nose 41 intake rocker shaft (rocker shaft)
42 Rocker arm for intake (rocker arm)
43 Rocker shaft for exhaust (Rocker shaft)
44 Rocker arm for exhaust (rocker arm)
47 Stem guide 48 Spring retainer 49 Spring seat 50 Valve spring 52 Stem guide 35b Valve stem 53 Spring retainer 54 Spring seat 55 Valve spring 57 Oil passage 59 Cam slide contact portion 60 Shim 61 Valve slide contact portion 64 Cam slide contact portion 65 Shim 66 Valve sliding contact portions 62a, 62b Rocker shaft intermediate shaft support portions 61a, 61b Rocker shaft both end shaft support portions 67 Insert port 68 Retaining bolt 69 Cam chain tunnel 70 Cam shaft support portion 72 Spark plug 73 Plug insertion holes 74a, 74b Bearing portion 79 Upper bearing Housing 81a, 81b Bearing 80 Lower bearing housing 85 Intake cam driven sprocket 86 Exhaust cam driven sprocket 87 Cam chain 90, 90A Contact surface 91 Surplus surface 101 Rocker Arm 102 Rocker shaft 103 Cam 103a Cam nose 104 Intake / exhaust valve 105 Valve stem 106 Cam sliding contact portion 107 Shim 108 Valve sliding contact portion 111 Rocker arm

Claims

An intake / exhaust valve for opening / closing an intake / exhaust port communicated with the combustion chamber;
A swingable rocker arm that opens the intake and exhaust valves;
A camshaft having a cam for swinging the rocker arm;
And a valve sliding contact portion having an elliptical arc shaped contact surface provided on the rocker arm and in sliding contact with the intake / exhaust valve.

2. The valve operating device according to claim 1, wherein the valve sliding contact portion has the contact surface having a vertically long elliptical shape with a long axis oriented in a direction substantially parallel to a valve center of the intake / exhaust valve. .

The valve sliding contact portion is configured such that a contact point between the intake / exhaust valve and the contact surface when the intake / exhaust port is fully closed is located at an intersection of the elliptical arc and the long axis. The valve gear described in 1.

2. The valve operating device according to claim 1, wherein the valve sliding contact portion includes the contact surface having a horizontally long elliptical shape in which a minor axis is oriented in a direction substantially parallel to a valve center of the intake / exhaust valve. .

5. The valve sliding contact portion is characterized in that a contact point between the intake / exhaust valve and the contact surface when the intake / exhaust port is fully closed is located at an intersection of an elliptical arc and a short axis. The valve gear described in 1.

2. The valve operating valve according to claim 1, wherein the valve sliding contact portion has the contact surface having an elliptical arc shape in which a major axis or a minor axis is inclined with respect to a valve center direction of the intake / exhaust valve. apparatus.

The valve operating device according to any one of claims 1 to 6, wherein the valve sliding contact portion has an excess surface formed in an elliptical shape continuously with the contact surface.

The valve operating device according to claim 7, wherein the valve sliding contact portion includes the surplus surface formed in an elliptical shape having the same major axis and minor axis as the contact surface.