JP2012052502A - 車載内燃機関の可変バルブタイミング動弁装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アクチュエータ(61)の駆動をスライダ機構(52)に伝達してバルブタイミングを変える可変バルブタイミング駆動機構(60)を備え、鞍乗型車両の車体フレーム(2)に内燃機関がシリンダを僅かに前傾させて懸架され、車体フレーム(2m)に上方から跨るように支持される燃料タンク(6)が内燃機関を上方から覆って燃料タンク(6)の底板にヘッドカバー(20)が臨むようにし、アクチュエータ(61)は、ヘッドカバー(20)の上に支持され、上方を燃料タンク(6)により覆われてシリンダ軸線方向視で動弁カム軸(41)と重なる位置に配置される車載内燃機関の可変バルブタイミング動弁装置。
【選択図】図1
Description
ソレノイドがロッドを進行させると、スプリングにより変位カム,押圧カム,変位シャフトがスプリングにより移動して、変位シャフトに連結する変位部材がEGRカムに係合してともに回転し、EGRカムはEGRバルブに作用して所定タイミングで排気ガスが燃焼に供せられる。
同時に、シリンダ軸線に平行に、すなわち略下方に延出する補強リブ(23r)は、動弁機構(40)やカムチェーン(37)などの駆動による飛沫油を集めて下方に導き、オイル溜め(13p)等への戻りを良好にする。
本実施の形態に係る内燃機関10は、同内燃機関10の後方に変速機を一体に備えて自動二輪車にクランク軸11を車幅方向である左右方向に指向させて横置きに搭載される。
なお、本実施の形態において、前後左右は、車両を基準としたときの前後左右に一致するものとする。
本自動二輪車1の車体フレーム2は、ヘッドパイプ2hから後方へ左右一対のメインフレーム2m,2mが若干下向きに延出した後にさらに下方に屈曲して急傾斜部2ma,2maを形成して下端部に至っている。
またヘッドパイプ2hから斜め急角度に下方へ左右一対のダウンフレーム2d,2dが、側面視でメインフレーム2mの急傾斜部2maに略平行に延出している。
メインフレーム2m,2mの前部には燃料タンク6が上方から跨るように車体幅方向中央に架設され(図16参照)、燃料タンク6の後方にシート7がシートレール2s,2sに支持されて設けられている。
内燃機関10の若干前傾したシリンダの上部のヘッドカバー16の上方を燃料タンク6が覆う位置関係にある。
クランク室13Cの下方には底壁が幾らか下方に膨出してオイルを貯留するオイル溜め13Pが一体に形成される。
クランク室13C,ミッション室13M,オイル溜め13Pを形成するクランクケース13は、左右割り構造をしている。
クランクケース13の上に重ねられるシリンダブロック14,シリンダヘッド15およびヘッドカバー20は、クランクケース13から若干前傾した姿勢で上方に延出している(図2参照)。
一方、クランク軸11には駆動カムチェーンスプロケット35が嵌着されており、同駆動カムチェーンスプロケット35とその上方の前記被動カムチェーンスプロケット36との間にカムチェーン37が架渡され(図2参照)、クランク軸11の回転動力がカムチェーン37を介して動弁カム軸41の回転にクランク軸11の1/2の回転数で伝達され、クランク軸11に同期して吸気ロッカアーム44iと排気ロッカアーム44eを揺動して吸気バルブ33と排気バルブ34がそれぞれ所要のタイミングで開閉駆動する。
テンションスリッパ39は背後をテンショナリフタ39tにより押圧されている。
該動弁カム軸41は、中心軸孔41hを有する円筒状部材であり、軸方向中央に最大外径のスプライン形成部41cが6条のスプライン溝条41csを有して形成されており、スプライン形成部41cの右方に段部を経て縮径されたカム固定部41rが形成され、右端はさらに縮径されたジャーナル部41jを形成している。
一方、スプライン形成部41cの左方は、若干縮径した左側円筒部41lが形成されている。
なお、動弁カム軸41の左端にはキー溝41kが形成されている。
該動弁カム軸41は、冷間鍛造により精度良く成形される。
定常カム部材42は、排気カムロブ42eを左側に、吸気カムロブ42iを右側にして、動弁カム軸41のカム固定部41rに、右側からスプライン形成部41cに接するまで圧入されるので、排気カムロブ42eがスプライン形成部41cに隣接して一体化する。
図6を参照して、可変カム部材50は、内周面に動弁カム軸41のスプライン形成部41cの6条のスプライン溝条41csに嵌合する6条のスプライン突条50csが形成されており、外周面には可変カムロブ50eが右側部に形成されている。
可変カムロブ50eは、大部分の外周が排気カムロブ42eの基礎円と同径または若干小径の基礎円をなし、一部所定の位相角度に僅かなリフト量の小さいカム山が突出している。
前記被動カムチェーンスプロケット36は、中央の円孔36cを動弁カム軸41のフランジ部材47より左側に露出した左端に嵌合し、対称位置に設けられた取付孔36h,36hをフランジ部材47のねじ孔47h,47hに合せてねじ48,48を貫通し螺合してフランジ部材47に固着する(図4参照)。
スライドロッド53は、中央大径部53cの両側がそれぞれ僅かに縮径しており、中央大径部に軸方向に直交してピン孔53pが穿孔されている(図7参照)。
連結ピン54は、可変カム部材50の外周溝50vの内径より短く、外周溝50vに嵌合される止め輪55により抜け止めされ、連結ピン54の両端が可変カム部材50のピン孔50p,50pに係合して可変カム部材50と一体に移動する。
連結ピン54は可変カム部材50の厚肉のスプライン突条50csに係合して可変カム部材50を径方向に大きくすることなく、連結ピン54と可変カム部材50の係合代を大きくして係合を確実にすることができる。
こうして、可変カム部材50を軸方向に変位させるスライダ機構52が構成される。
なお、右側のベアリング46は、右軸受壁16Rの段部に当接して位置決めされ、左側のベアリング45は左軸受壁16Lにボルト58により固定される止め板59により左方を位置決めされて抜け落ちが防止されている(図4参照)。
この可変カムロブ50eによる排気バルブ34の開閉は、EGR(排気再循環)を実行するものである。
可変バルブタイミング駆動機構60は、アクチュエータとしての電磁ソレノイド61と同電磁ソレノイド61の駆動をスライダ機構52に伝達する揺動アーム65からなり、電磁ソレノイド61はヘッドカバー20の天井壁20uの上方に固定され、揺動アーム65はヘッドカバー20のカムチェーン室20cに揺動自在に枢支される。
この天井壁20uのカムチェーン室20cを覆う部分の前後方向中央部が上方に厚肉に突出して中央突出部21を形成しており、その中央突出部21の前後両側に連続して突出ボス部22,22が突出形成されている(図4,図5,図11参照)。
突出ボス部22,22には、右側面から雌ねじが刻設されている。
電磁ソレノイド61の本体からは前後に取付フランジ部62f,62fが延出している。
この電磁ソレノイド61は、プランジャ61pを左側にして、中央突出部21に右側から取り付けられる。
このように、電磁ソレノイド61は、突出ボス部22,22および中央突出部21に片持ち支持されるので、電磁ソレノイド61を含めヘッドカバー20の軽量化を図ることができる。
ヘッドカバー20は天井壁20uが凹部20uhおよび凸部20up,20upを形成して剛性を高くし、電磁ソレノイド61は下部を凹部20uhに挿入して支持されることで、電磁ソレノイド61の上方への突出を極力抑えることができる。
なお、ヘッドカバー20の凹部20uhに一部挿入して支持された電磁ソレノイド61のプランジャ61pは、スライドロッド53をシリンダ14aの中心軸線であるシリンダ軸線方向に平行移動した位置にある。
シリンダ軸線に平行に、すなわち略下方に延出する補強リブ23rは、動弁機構(40)やカムチェーン(37)などの駆動による飛沫油を集めて下方に導き、オイル溜め13pへの戻りを良好にする。
図13の断面図を参照して、ガイド壁23,23は、中央空隙21cを挟んで相対面する前後側面21a,21aに沿って端面23a,23aを有して前後方向に延びて途中で斜め左方に屈曲して展開している。
前後ガイド壁23,23の端面23a,23aの所定箇所にストッパ部片24,24が、互いに近付く方向に突出している。
なお、ヘッドカバー20の周壁20sの前後ガイド壁23,23が対向する左側周壁内面における下端中央部に弾性ストッパ部片29が貼着されている。
そして、中央空隙21cを構成する前後側面21a,21aには所定位置に枢軸孔21b,21bが同軸に形成されている。
図4を参照して、動弁カム軸41の中心軸孔41h内を摺動するスライドロッド53は、ヘッドカバー20とシリンダヘッド15との合せ面S(弾性シール部材18の下面とする)と略同一面上にあり、揺動アーム65の下端はヘッドカバー20とシリンダヘッド15との合せ面Sより下方に若干突出している。
枢軸ボルト64に軸支される揺動アーム65は、その下半部が前後ガイド壁23,23の端面23a,23aに挟まれるようにしてガイドされて揺動するが、図4に実線で示すように、ストッパ部片24,24に左側から当接して揺動が規制される。
また、揺動アーム65は、下部がヘッドカバー20の周壁20sの内面に貼着された弾性ストッパ部片29に右側から当接して揺動が規制されるので、揺動アーム65はストッパ部片24,24と弾性ストッパ部片29との間で揺動可能である。
ねじ48の抜け止め用の部材を別途必要とせず、部品点数を少なくし軽量化を図ることができる。
電磁ソレノイド61が消磁すると、コイルスプリング56の付勢力によりスライドロッド53が左方に摺動し、揺動アーム65を揺動してプランジャ61pが右方に押し込まれる。
すなわち、可変バルブタイミング駆動機構60,スライダ機構52,可変カム部材50によりEGR装置が構成されており、このEGR装置は特別専用のEGRバルブやEGRポート等を要せずに簡単な構造で構成することができる。
揺動アーム65は長尺方向がシリンダ軸線方向と略平行に(略上下方向に)指向して配設され、同揺動アーム65の支点Pが動弁カム軸41に固着された被動カムチェーンスプロケット36よりも上方に位置するので、レバー比rを大きく構成しながら揺動アーム65を動弁装置にコンパクトに組み込むことができる。
なお、揺動アーム65は、直線棒状をなし、力点Q,支点P,作用点Rが上から下へ順に直線的に位置しているので、揺動アーム65をカムチェーン室20cの狭いスペースに組み込み易く、揺動アーム65の軽量化を図りつつ、揺動アーム65にねじれ方向の力がかかることを可及的に防止している。
さらに、揺動アーム65は、断面コ字状をなすので、揺動アーム65の軽量化を図りつつ、剛性を確保して揺動アーム65の撓みが防止されている。
そのため、EGR(排気再循環)を効率良く実行することができる。
ヘッドカバー20が、揺動軸64を支持するとともに一対のガイド壁23,23を一体に形成するので、部品点数を削減した簡素な構造とすることができる。
なお、シリンダヘッド15の上面には、図10に示すように、ヘッドカバー20の取付けボス部20b,20bおよびノック穴20n,20n,20nに対応する取付けボルト孔15b,15bおよびノック穴15n,15n,15nが形成されている。
突条25の後端は周壁20sに達しており、オイル通路26は前端が天井壁20uの前半部中央辺りに至っており、突条25の所定4箇所にオイル通路26に連通する噴射孔27が下方に向けて穿設されている。
したがって、ヘッドカバー20はシリンダヘッド15に弾性シール部材18および弾性部材71を介して弾性支持される。
なお、ノック部材72は、オイル連結部のシールも兼ねている。
すなわち、シリンダヘッド15は、中央突出部21に枢軸ボルト64を介して軸支された揺動アーム65がカムチェーン室20c内にストッパ部片24,24と弾性ストッパ部片29との間で揺動自在に配設されている。
揺動する揺動アーム65の下端はヘッドカバー20とシリンダヘッド15との合せ面S(弾性シール部材18の下面)より下方に若干突出していて側方から視認することができる。
したがって、誤って揺動アーム65の下端をスライドロッド53の左端に上方から当接して破損等の不具合を生じさせることを防止できる。
正常にヘッドカバー20がシリンダヘッド15に取り付けられると、揺動アーム65の下端は、スライドロッド53の左端面に対向する。
電磁ソレノイド61の取付円筒部62bが中央突出部21の円孔21hに嵌入されると、電磁ソレノイド61の消磁状態で後退したプランジャ61pが揺動アーム65の上端に当接して押し、揺動した揺動アーム65の下端は、コイルスプリング56により付勢されたスライドロッド53の左端に当接して若干押した図4に2点鎖線で示した状態となる。
すなわち、揺動アーム65は、下端がスライドロッド53を介してコイルスプリング56により付勢された状態にあり、自由に揺動しないようになっている。
このとき、図4に2点鎖線で示すように、スライドロッド53は左方に摺動して連結ピン54を介して可変カム部材50を左方に変位させて定常カム部材42から離れて排気ロッカアーム44eのローラ44erは排気カムロブ42eのみに接して、排気バルブ34は通常の排気バルブタイミングで開閉する。
この場合、可変カムロブ50eが定常カム部材42に当接すると、軸孔周縁部のみが定常カム部材42に接して接触面積が小さく、オイルの粘性による可変カム部材50の定常カム部材42への貼り付きが弱く、可変カム部材50が定常カム部材42から離れEGRを解除するときに、可変カム部材50の移動が遅れるような不具合は生じない。
このオイルは、揺動アーム65の揺動部分とガイド壁23,23との間隙にも浸入するので、揺動アーム65の揺動を滑らかにする。
さらに、比較的重量物である電磁ソレノイド61が車体幅方向中心線C−C´と上面視で重なる位置に配置されることで、車体の重量バランスを維持することができる。
20…ヘッドカバー、20u…天井壁、20uh…凹部、20up…凸部、21…中央突出部、21c…中央空隙、22…突出ボス部、23r…補強リブ、23…ガイド壁、23a…端面、24…ストッパ部片、25…突条、26…オイル通路、27…噴射孔、
40…動弁機構、41…動弁カム軸、41s…長孔、42…定常カム部材、42i…吸気カムロブ、42e…排気カムロブ、44i…吸気ロッカアーム、44e…排気ロッカアーム、43ir,44er…ローラ、47…フランジ部材、48…ねじ、
50…可変カム部材、52…スライダ機構、53…スライドロッド、54…連結ピン、56…コイルスプリング、57…フランジ付きボルト、
60…可変バルブタイミング駆動機構、61…電磁ソレノイド、64…枢軸ボルト、65…揺動アーム、
72…ノック部材。
Claims (9)
- 鞍乗型車両に搭載される内燃機関のシリンダヘッド(15)に回転自在に軸支されヘッドカバー(20)に覆われる動弁カム軸(41)と、前記動弁カム軸(41)の外周に相対回転不能に嵌合し軸方向に摺動変位してバルブタイミングを可変とする可変カム部材(50)と、前記可変カム部材(50)を軸方向に摺動して変位させるスライダ機構(52)と、アクチュエータ(61)の駆動を前記スライダ機構(52)に伝達してバルブタイミングを変える可変バルブタイミング駆動機構(60)とを備えた車載内燃機関の可変バルブタイミング動弁装置において、
前記鞍乗型車両の車体フレームに内燃機関がシリンダを僅かに前傾させて懸架され、
前記車体フレームに上方から跨るように支持される燃料タンク(6)が前記内燃機関を上方から覆って前記燃料タンク(6)の底板に前記ヘッドカバー(20)が臨むようにし、
前記アクチュエータ(61)は、前記ヘッドカバー(20)の上に支持され、上方を前記燃料タンク(6)により覆われてシリンダ軸線方向視で前記動弁カム軸(41)と重なる位置に配置されることを特徴とする車載内燃機関の可変バルブタイミング動弁装置。 - 前記可変バルブタイミング駆動機構(60)は、
支点(P)によって揺動自在に軸支された揺動アーム(65)が、前記アクチュエータ(61)の動作を力点(Q)で受け作用点(R)で前記スライダ機構(52)に伝達する機構であり、
前記アクチュエータ(61)を支持する前記ヘッドカバー(20)は、
シリンダヘッド(15)に対して少なくとも2本のノック部材(72)により位置決めされてシリンダ軸線に垂直な合せ面にシール部材(18)を介して重ねて取り付けられることを特徴とする請求項1記載の車載内燃機関の可変バルブタイミング動弁装置。 - 前記揺動アーム(65)は、前記ヘッドカバー(20)に支点(P)となる揺動軸(64)で軸支され、
前記ヘッドカバー(20)は、シリンダヘッド(15)に対して合せ面に介装される前記シール部材(18)が弾性シール部材であって弾性支持されることを特徴とする請求項2記載の車載内燃機関の可変バルブタイミング動弁装置。 - 前記ヘッドカバー(20)の天井壁(20u)の一部が上方に突出して突出部(21,22)が形成され、
前記アクチュエータ(61)は、前記突出部(21,22)に片持ち支持されることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項記載の車載内燃機関の可変バルブタイミング動弁装置。 - 前記ヘッドカバー(20)は、内面に補強リブ(23r)がシリンダ軸線に平行に延出して形成されることを特徴とする請求項4記載の車載内燃機関の可変バルブタイミング動弁装置。
- 前記ヘッドカバー(20)の天井壁(20u)は、下方に凹出した凹部(20uh)が形成され、
前記アクチュエータ(61)は、下部を前記凹部(20uh)に挿入して前記突出部(21,22)に片持ち支持されることを特徴とする請求項4または請求項5記載の車載内燃機関の可変バルブタイミング動弁装置。 - 前記ヘッドカバー(20)の天井壁(20u)は、
前記凹部(20uh)がシリンダ軸線方向視で前記動弁カム軸(41)と重なる位置に前記動弁カム軸(41)の指向する方向に長尺に延びて形成され、
前記凹部(20uh)の両側に上方に凸出した凸部(20up)が前記動弁カム軸(41)の指向する方向に長尺に延びて形成されることを特徴とする請求項6記載の車載内燃機関の可変バルブタイミング動弁装置。 - 前記ヘッドカバー(20)に支持された前記アクチュエータ(61)は、
前記鞍乗型車両の車体幅方向中心線と上面視で重なる位置に配置されることを特徴する請求項1ないし請求項7のいずれか1項記載の車載内燃機関の可変バルブタイミング動弁装置。 - 前記ヘッドカバー(20)に支持された前記アクチュエータ(61)は、
本体ケースが前記動弁カム軸(41)と平行な筒状をなし、前記動弁カム軸(41)が指向する方向に駆動軸が進退する電磁ソレノイドであることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項記載の車載内燃機関の可変バルブタイミング動弁装置。
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