JP2017089657A - ４ストローク内燃機関のロッカー軸配置構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 吸気および排気両ロッカー軸間距離を所要の値に保持できて、シリンダヘッドの大型化を避けながらロッカーアームの組み付けを容易に行なうことができる内燃機関動弁機構のロッカー軸配置構造を提供する。【解決手段】 内燃機関の動弁機構のロッカー軸配置構造において、各ロッカーアーム41，42をそれぞれ揺動可能に枢支するロッカー軸43，44がシリンダヘッド13の吸、排気ロッカー軸支持部45, 46に支持される。吸、排気ロッカー軸支持部45, 46は、吸気バルブ31および排気バルブ32に挟まれる空間で相互に接近するとともに、シリンダ孔中心線18ａに沿った方向に関して上下に位置を変えて配置される。吸、排気ロッカー軸支持部45, 46に挿通される吸、排気ロッカー軸43, 44は、それぞれ係合凹部43a, 44aを有し、これら係合凹部43a, 44aに係合するように、吸、排気ロッカー軸支持部45, 46専用の係合ボルト49が吸、排気ロッカー軸支持部45, 46に螺入される。【選択図】 図５

Description

本発明は、４ストローク内燃機関のロッカー軸配置構造に関する。

内燃機関の小型化を図り、しかも運転時における高速化を図るために、吸・排気バルブを略平行に配置したロッカーアーム付き４ストローク内燃機関の動弁装置において、吸気バルブおよび排気バルブのロッカー軸を、シリンダブロックおよびシリンダヘッドの合せ面に対し平行な平面に沿い相互に接近させたものがあった（特許文献１参照）。

特許文献１記載のものでは、シリンダブロックとシリンダヘッドとの合せ面の近くでこれと平行な平面に沿い前記両ロッカー軸を相互に接近して配置すると、前記両ロッカー軸の外側に位置する両カムシャフトの軸受部に挟まれる空間に前記ロッカー軸が並んで配置されるため、前記シリンダヘッドに設けられたロッカー軸支持部に前記ロッカー軸の軸方向から前記ロッカー軸を挿入する作業が困難であった。

また、前記特許文献１記載のものでは、前記ロッカー軸を支持するホルダーを前記シリンダヘッドと別体に形成して、該ホルダーを前記シリンダヘッドに組み付けることにより、前記ロッカー軸を保持する構造とし、シリンダ孔の中心線に沿って装入される点火プラグを避けるために、動弁装置周辺の構造が複雑化して部品点数が増加するとともに重量が増大して大型化し、かつ動弁装置の保守・点検の際に多くの工数を必要とした。

特許第４０６３９６０号公報

本発明は、前記特許文献１に記載のものの難点を克服した４ストローク内燃機関のロッカー軸配置構造に係り、その目的とする処は、シリンダ孔中心線に沿った方向から見た吸気バルブ側ロッカー軸と排気バルブ側ロッカー軸間の投影距離を短縮しながら、該両ロッカー軸間距離を所要の値に保持できて、シリンダヘッドの大型化を避けながらロッカーアームの組み付けを容易に行い、動弁装置の保持・点検を短時間内に実行できるロッカー軸配置構造を具備した４ストローク内燃機関の動弁装置を提供することにある。

上記目的の達成のため、本発明によるロッカー軸配置構造は、４ストローク多気筒内燃機関の隣接する各シリンダヘッドに設けられた吸気バルブおよび排気バルブをそれぞれ駆動する吸気カムシャフトおよび排気カムシャフトを有し、前記吸気バルブおよび前記排気バルブの各ステム軸端と前記吸気カムシャフトの吸気カムおよび前記排気カムシャフトの排気カムとの間に吸気ロッカーアームおよび排気ロッカーアームが介在されたロッカー軸配置構造において、
前記隣接する各シリンダヘッドに設けられて、前記吸気ロッカーアームの端部および前記排気ロッカーアームの端部をそれぞれ揺動可能に枢支する吸気ロッカー軸および排気ロッカー軸と、前記隣接する各シリンダヘッドに一体で設けられた吸気ロッカー軸支持部および排気ロッカー軸支持部とを具備し、
前記各シリンダヘッドと該シリンダヘッドを支持するシリンダブロックとを結ぶ方向のシリンダ孔中心線方向に位置を変えて、前記吸気ロッカー軸支持部および前記排気ロッカー軸支持部が配置され、前記吸気ロッカー軸支持部および前記排気ロッカー軸支持部は、前記吸気ロッカー軸および前記排気ロッカー軸が、前記吸気カムシャフトおよび前記排気カムシャフトの軸方向と平行する方向にそれぞれ挿通されて支持される吸気ロッカー軸嵌装孔および排気ロッカー軸嵌装孔を有し、前記吸気ロッカー軸および前記排気ロッカー軸には、それぞれ軸方向所定位置に係合凹部が形成され、これら複数の係合凹部にそれぞれ係合される係合ボルトが、前記吸気ロッカー軸支持部および前記排気ロッカー軸支持部にのみ螺入されて結合されたことを特徴とする。

前記吸気ロッカー軸および前記排気ロッカー軸の延長上に、シリンダヘッドの外壁を貫通する孔を設けることができる。

本発明のロッカー軸配置構造によれば、前記吸気バルブおよび排気バルブの間の前記両バルブのロッカー軸支持部が相互に接近するとともにシリンダ孔中心線に沿った方向に関して上下に位置を変えて配置されているので、シリンダ孔中心線方向から見た両ロッカー軸間の投影距離が短くなりながら前記両ロッカー軸間距離が必要な距離を確保しながら配置される。その結果、シリンダヘッドの大型化の招くことなく、ロッカー軸支持部とロッカーアームへのロッカー軸の挿入作業性と、該ロッカー軸支持部へのロッカーアームの組み付け作業性とが向上する。

また、本発明によれば、複数のロッカー軸が何れも相互に平行であるので、ロッカー軸支持部におけるロッカー軸嵌装孔の加工が単純化されて該ロッカー軸支持部の加工作業性が向上するとともに、ロッカー軸嵌装孔へのロッカー軸嵌装作業が簡単に実行できて、ロッカー軸支持部へのロッカーアームの組付け作業性が向上する。

また、吸気、排気ロッカー軸支持部にのみ螺入される専用の係合ボルトを、複数のロッカー軸の係合凹部に係合させてロッカー軸の移動を阻止することが可能となる。

本発明の一実施の形態に係るロッカー軸配置構造を具備している前後Ｖ型４気筒ＤＯＨＣ型４ストローク内燃機関を搭載した自動二輪車の全体左側面図である。 図１に示された自動二輪車に搭載されている前後Ｖ型４気筒４ストローク内燃機関の左側面図である。 図２に示される内燃機関の後部シリンダの一部を欠除した右側面図である。 図２に示される内燃機関の平面図である。 図４のV−V断面図である。 図２のVI−VI断面図である。 図２のVII−VII断面図である。

以下、本発明に係る一実施の形態について図１ないし図７に基づいて説明する。

本発明に係るロッカー軸配置構造を具備した前後Ｖ型４気筒ＤＯＨＣ型４ストローク内燃機関（以下内燃機関と称する）10は、図１に示される自動二輪車０に搭載される。

本実施形態では、上下、前後は、自動二輪車０の上下、前後を意味し、左右は自動二輪車０の前方に向いた方向を基準とした左右を意味している。

自動二輪車０のメインフレーム１の前端にフロントフォーク２が左右に旋回可能に設けられ、該フロントフォーク２の上端に操舵ハンドル３が一体に取り付けられるとともに、フロントフォーク２の下部に前輪４が回転可能に枢支される。メインフレーム１の後部に上下へ揺動可能に設けられたリヤフォーク５の後端に後輪６が回転可能に枢支され、後輪６は内燃機関10からの動力によりチェーン伝動系７を介して回転駆動される。メインフレーム１の前部上方に燃料タンク８が載置されるとともに燃料タンク８の後方にシート９が設けられている。

図２および図３に示されるように、内燃機関10では、クランクケース11の上にシリンダブロック12、シリンダヘッド13およびヘッドカバー14が順次重ねられ、これが相互に一体に結合されるとともに、クランクケース11の下にオイルパン15が一体に取り付けられている。

図６に示されるように、シリンダブロック12とその下方の図示されないクランクケース11との接合部には、左右方向に指向したクランクシャフト17が軸受部16を介して回転可能に枢支されるとともに、シリンダブロック12のシリンダ孔18にピストン19が摺動可能に嵌装され、クランクシャフト17にコンロッド20の大径端部20ａが回転可能に結合されるとともに、ピストン19に嵌装されたピストンピン21にコンロッド20の小径端部20ｂが回転可能に結合されており、ピストン19の上下往復運動によりクランクシャフト17は回転駆動されるようになっている。

内燃機関10のシリンダヘッド13では、図３に示されるように、Ｖバンクの内側に、シリンダ孔18に連通する吸気ポート22が形成されるとともに、Ｖバンクの外側に、図５に示されるように、シリンダ孔18に連通する排気ポート23が形成されている。図１に示すようにＶバンク間に位置したエアクリーナ24は、前後のシリンダヘッド13の吸気ポート22に接続されるとともに、Ｖバンクの前後外側に位置した排気管25は前後のシリンダヘッド13の排気ポート23に接続され、前方に位置した前方排気管25ａは、図１に示すように内燃機関10の下方を迂回して、後方に位置した後方排気管25ｂとともにシート９の下方から後方へ指向し、内燃機関10内で発生した排気が自動二輪車０の後方へ排出されるようになっている。

図５、６に一部が示されるように、動弁装置30では、各シリンダ孔18毎に、Ｖバンクの内側で左右一対の吸気バルブ31が配置されるとともに、Ｖバンクの外側に左右一対の排気バルブ32が配置され、シリンダ孔18に開口する吸気ポート22の吸気開口22ａを開閉する吸気バルブ31は、バルブガイド33を介してシリンダヘッドに摺動可能に嵌装されるとともに、排気ポート23の排気開口23ａを開閉する排気バルブ32も、バルブガイド33を介してシリンダヘッド13に摺動可能に嵌装されている。吸気バルブ31のステム軸端31ａに取り付けられたスプリングリテーナ34と、シリンダヘッド13に設けられたスプリングシート35とにバルブスプリング36が介装され、排気バルブ32のステム軸端32ａに取り付けられたスプリングリテーナ34とシリンダヘッド13に設けられたスプリングシート35とにバルブスプリング36が介装されており、バルブスプリング36の伸長ばね力により吸気バルブ31のバルブフェース31ｂと、排気バルブ32のバルブフェース32ｂとは、吸気開口22ａと排気開口23ａとにそれぞれ密接して、吸気ポート22と排気ポート23とはそれぞれ密閉されるようになっている。

図５に示されるように、吸気バルブ31、排気バルブ32のステム軸端31ａ，32ａの延長線上でシリンダヘッド13とヘッドカバー14との合わせ面に図示されない軸受を介して吸気カムシャフト37、排気カムシャフト38がそれぞれ回転可能に支持され、吸気カムシャフト37、排気カムシャフト38の右端にカムギヤ（図示されず）が一体に装着され、このカムギヤは図示されないギヤトレインを介してクランクシャフト17に連結されており、クランクシャフト17の半分の回転速度でカムギヤ、排気カムシャフト38は回転駆動されるようになっている。

吸気バルブ31、排気バルブ32のステム軸端31ａ，32ａと、吸気カムシャフト37、排気カムシャフト38の吸気カム37ａ、排気カム38ａとの間に介在するロッカー軸配置構造40（図５参照）においては、吸気ポート22に隣接した吸気側シリンダヘッド部13ａで各シリンダ孔18毎に吸気ロッカー軸支持部45、排気ロッカー軸支持部46が、左右に指向したクランクシャフト17と平行してシリンダヘッド13に一体に形成される。この両吸気ロッカー軸支持部45、排気ロッカー軸支持部46では、図７に示されるように、それぞれ吸気バルブ31側の吸気側切欠き45ａに吸気ロッカーアーム41の枢支基部41ａが装入されるとともに、排気バルブ32側の排気側切欠き46ａに排気ロッカーアーム42の枢支基部42ａが装入される。クランクシャフト17と平行して吸気ロッカー軸支持部45の吸気ロッカー軸嵌装孔47に挿入された吸気ロッカー軸43は吸気ロッカーアーム41の枢支基部41ａを貫通する。クランクシャフト17と平行して排気ロッカー軸支持部46の排気ロッカー軸嵌装孔48に挿入された排気ロッカー軸44は、図５に示されるように、吸気ロッカー軸43よりもシリンダブロック12側に接近した位置で排気ロッカーアーム42の枢支基部42ａを貫通している。

図５に示されるように、吸気ロッカー軸支持部45には、先端に雄ネジ49ａが形成された係合部材49が螺合されており、この係合部材49は、吸気ロッカー軸43の係合凹部43ａと排気ロッカー軸44の係合凹部44ａに係合し、吸気ロッカー軸43、排気ロッカー軸44では係合部材49により吸気側シリンダヘッド部13ａからの脱落が阻止されるようになっている。
なお、係合部材49の頭部には横断面形状が正六角形状の孔が形成されており、この孔に図示されない工具の正六角形状先端部を挿入して、係合部材49を螺回できるようになっている。

Ｖバンクの前方のシリンダヘッド13がその中心線18ａ（図５参照）に沿って切断された図６において、各シリンダ孔18の中心線18ａに沿ってシリンダヘッド13にプラグ挿入用孔61がそれぞれ形成され、このプラグ挿入用孔61に円筒状のプラグ挿入用筒60が挿嵌され、このプラグ挿入用筒60およびプラグ挿入用孔61に図示されない点火プラグが挿入されるようになっている。プラグ挿入用孔61の内周面とプラグ挿入用筒60の外周面とには、図７に示されるように狭い間隙が存在して潤滑油路62が形成されている。

図７において、シリンダヘッド13における車体右側部に隣接してＶバンク内側部にロッカー軸潤滑油路51の開口部51ａが設けられ、該開口部51ａは図示されない管を介して内燃機関10のケランクケース11内に設けられている潤滑油ポンプ（図示されず）の吐出口に接続されている。

吸気ロッカー軸支持部45に挿入される吸気ロッカー軸43と排気ロッカー軸支持部46に挿入される排気ロッカー軸44とには、それぞれ前記排気ロッカーアーム潤滑油路51に連通する吸気側潤滑油路52と排気側潤滑油路53とが形成されており、前記潤滑油ポンプから吐出された潤滑油は、ロッカー軸潤滑油路51および潤滑油路62を介して吸気ロッカー軸43の吸気側潤滑油路52および排気ロッカー軸44の排気側潤滑油路53に流入し、吸気ロッカーアーム41と吸気ロッカー軸43との摺接部および排気ロッカーアーム42と排気ロッカー軸44との摺接部に供給され、これら摺接部が潤滑されるようになっている。

また、図５に示されるように、シリンダヘッド13の前後外側に位置した吸気側シリンダヘッド部13ａおよび排気側シリンダヘッド部13ｂには、前記した図示されない潤滑油ポンプの吐出口に連通する吸気ロッカーアーム潤滑油路54および排気ロッカーアーム潤滑油路55が設けられ、この吸気ロッカーアーム潤滑油路54の吸気ロッカーアーム噴射孔56から吸気カム37ａと吸気ロッカーアーム41との摺接部に潤滑油が噴射されるとともに、排気ロッカーアーム潤滑油路55の排気ロッカーアーム噴射孔57から排気カム38ａと排気ロッカーアーム42との摺接部に潤滑油が噴射されるようになっている。

潤滑油ポンプからロッカー軸潤滑油路51に圧送された潤滑油は、プラグ挿入用筒60の外周面と、プラグ挿入用筒60を遊嵌できるように吸気ロッカー軸支持部45、排気ロッカー軸支持部46に形成されたプラグ挿入用筒61の内周面との空間に形成された潤滑油路62が形成されているので、シリンダヘッド13における吸気ロッカー軸支持部45および排気ロッカー軸支持部46の吸気ロッカー軸嵌装孔47および排気ロッカー軸嵌装孔48に挿入されている吸気ロッカー軸43、排気ロッカー軸44中の吸気側潤滑油路52、排気側潤滑油路53に供給され、吸気ロッカー軸43、排気ロッカー軸44と吸気ロッカーアーム41、排気ロッカーアーム42の枢支基部41ａ，42ａとの摺接部は確実に潤滑される。

以上、本発明の内燃機関の４ストローク内燃機関のロッカー軸配置構造を一実施形態によって説明したがその態様に限定されるものではないことは勿論であり、本発明は、各請求項の発明の要旨の範囲で、多様な様態で実施されるものも含む。

例えば、４気筒ロッカーアーム式内燃機関に限定されず、Ｖ型以外であってもよく、気筒数も問わない。なお、内燃機関の左右の配置が、上記実施形態に示すものと左右逆となる内燃機関においても、本発明は同様に実施可能である。

本発明の内燃機関の４ストローク内燃機関のロッカー軸配置構造を備える内燃機関は、自動二輪車に搭載されるものに限らず、バギー車等多様な小型車両に搭載されるものであってもよい。さらには、定置式内燃機関であってもよいが、本発明は内燃機関の小型化が求められる自動二輪車等の小型車両用内燃機関において特に効果的に実施できる。

０…自動二輪車、１…メインフレーム、２…フロントフォーク、３…操舵ハンドル、４…前輪、５…リヤフォーク、６…後輪、７…チェーン伝動系、８…燃料タンク、９…シート、10…内燃機関、11…クランクケース、12…シリンダブロック、13…シリンダヘッド、14…ヘッドカバー、15…オイルパン、16…軸受部、17…クランクシャフト、18…シリンダ孔、19…ピストン、
20…コンロッド、21…ピストンピン、22…吸気ポート、23…排気ポート、24…エアクリーナ、25…排気管、
30…動弁装置、31…吸気バルブ、32…排気バルブ、33…バルブガイド、34…スプリングリテーナ、35…スプリングシート、36…バルブスプリング、37…吸気カムシャフト、38…排気カムシャフト、39…カムギヤ、
40…ロッカー軸配置構造、41…吸気ロッカーアーム、42…排気ロッカーアーム、43…吸気ロッカー軸、44…排気ロッカー軸、45…吸気ロッカー軸支持部、46…排気ロッカー軸支持部、47…吸気ロッカー軸嵌装孔、48…排気ロッカー軸嵌装孔、49…係合部材、
50…連結部、51…ロッカー軸潤滑油路、52…吸気側潤滑油路、53…排気側潤滑油路、54…吸気ロッカーアーム潤滑油路、55…排気ロッカーアーム潤滑油路、56…吸気ロッカーアーム噴射孔、57…排気ロッカーアーム噴射孔、
60…プラグ挿入用筒、61…プラグ挿入用孔、62…潤滑油路

Claims (2)

1. ４ストローク多気筒内燃機関（10）の隣接する各シリンダヘッド（13）に設けられた吸気バルブ（31）および排気バルブ（32）をそれぞれ駆動する吸気カムシャフト（37）および排気カムシャフト（38）を有し、前記吸気バルブ（31）および前記排気バルブ（32）の各ステム軸端（31ａ，32ａ）と前記吸気カムシャフト（37）の吸気カム（37a）および前記排気カムシャフト（38）の排気カム（38a）との間に吸気ロッカーアーム（41）および排気ロッカーアーム（42）が介在されたロッカー軸配置構造（40）において、
   前記隣接する各シリンダヘッド（13）に設けられて、前記吸気ロッカーアーム（41）の端部および前記排気ロッカーアーム（42）の端部をそれぞれ揺動可能に枢支する吸気ロッカー軸（43）および排気ロッカー軸（44）と、
   前記隣接する各シリンダヘッド（13）に一体で設けられた吸気ロッカー軸支持部（45）および排気ロッカー軸支持部（46）と、
   を具備し、
   前記各シリンダヘッド（13）と該シリンダヘッド（13）を支持するシリンダブロック（12）とを結ぶ方向のシリンダ孔中心線（18a）方向に位置を変えて、前記吸気ロッカー軸支持部（45）および前記排気ロッカー軸支持部（46）が配置され、
   前記吸気ロッカー軸支持部（45）および前記排気ロッカー軸支持部（46）は、前記吸気ロッカー軸（43）および前記排気ロッカー軸（44）が、前記吸気カムシャフト（37）および前記排気カムシャフト（38）の軸方向と平行する方向にそれぞれ挿通されて支持される吸気ロッカー軸嵌装孔（47）および排気ロッカー軸嵌装孔（48）を有し、
   前記吸気ロッカー軸（43）および前記排気ロッカー軸（44）には、それぞれ軸方向所定位置に係合凹部（43a, 44a）が形成され、これら複数の係合凹部（43a, 44a）にそれぞれ係合される係合ボルト（49）が、前記吸気ロッカー軸支持部（45）および前記排気ロッカー軸支持部（46）にのみ螺入されて結合されたことを特徴とするロッカー軸配置構造。
2. 前記吸気ロッカー軸（43）および排気ロッカー軸（44）の延長上に、前記シリンダヘッド（13）の外壁を貫通する孔を有することを特徴とする請求項１記載のロッカー軸配置構造。

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