JP2596972B2 - ４サイクルエンジンの動弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば自動二輪車用４サイクル単気筒エン
ジンに採用される動弁装置に関し、特に１本のカム軸で
３本の吸気弁及び２本の排気弁を開閉駆動するようにし
たOHCエンジンにおいて、カム軸の中央部に軸支するよ
うにした場合の、シリンダヘッド廻りのコンパクト化に
関する。

〔従来の技術〕

一般にOHCエンジンの動弁装置は、１本のカム軸を燃
焼室の中央上方を横切るように配置し、該カム軸によっ
てロッカーアームを介して吸気弁と排気弁の両方を開閉
駆動するように構成されている。この場合、排気量が増
加して燃焼室径が大きくなると、吸気弁３本，排気弁２
本というように弁数を増加させる場合がある。このよう
にした場合はカム軸が長くなり、その結果、必要な剛性
を確保するためカム軸径が増大し、重量増加の問題が生
じ易い。そのため、従来、上記カム軸の左，右端部だけ
でなくその中央部も軸支することにより、カム軸の小径
化を図った例がある（例えば特開昭57−102506号公報参
照）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで上記カム軸の中央部も軸支する場合は、中央
軸受の左，右外側に吸気弁，排気弁駆動用カムを形成す
ることとなるが、このカムが中央軸受の幅分だけ外側に
押しやられ、それだけシリンダヘッド廻りが大型化して
しまう懸念がある。特に、吸気弁３本，排気弁２本の５
バルブエンジンのように弁数が多い場合は、この問題が
顕著となり、従って各弁駆動用カム，中央軸受等の配置
設計が重要となる。

そこで本発明は、このような５バルブエンジンにおけ
る実情に鑑み、中央軸受，及び各弁駆動用カムの配置を
最適化することにより、シリンダヘッド廻りをコンパク
ト化できる４サイクルエンジンの動弁装置を提供するこ
とを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、３本の吸気弁と２本の排気弁を１本のカム
軸でロッカーアームアームを介して開閉駆動するように
した４サイクルエンジンの動弁装置において、上記カム
軸を燃焼室の略中央上方を横切るように配置するととも
に、該カム軸の略中央部を中央軸受で軸支し、該中央軸
受の一側に２本の吸気弁用第１吸気カムと１本の排気弁
用第１排気カムを形成し、他側に１本の吸気弁用第２吸
気カムと１本の排気弁用第２排気カムを形成するととも
に、上記中央軸受を燃焼室中心に対して上記第２吸気，
排気カム側に偏位させたことを特徴としている。

〔作用〕

本発明に係る動弁装置によれば、カム軸の中央部を中
央軸受で軸支したので、カム軸を大径にする必要はな
く、カム軸を軽量化できる。そしてこの中央軸受の一側
に、吸気弁２本用第１吸気カム及び排気弁１本用第１排
気カムを、他側に吸気弁１本用第２吸気カム及び排気弁
１本用第２吸気カムを形成したので、５本の弁に対して
４つのカムで済み、それだけカム軸が短縮され、さらに
吸気弁，排気弁とも１本だけ配置されていることから比
較的スペースに余裕のある第２吸気，排気カム側に中央
軸受を偏位させたので、空きスペースを有効利用でき、
これらの結果シリンダヘッド廻りをコンパクト化でき
る。

また、本発明では中央軸受部が各弁で囲まれた中央部
に位置し、これらの弁と干渉することがないので、該カ
ム軸の高さ位置を低くでき、この点からもシリンダヘッ
ド廻りをコンパクト化できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第４図は本発明の一実施例による４サイ
クルエンジンの動弁装置を説明するための図である。

図において、１は本実施例装置が適用された４サイク
ルエンジンを搭載した自動二輪車であり、これの車体フ
レーム２の前端には、下端で前輪３を軸支する前フォー
ク４が軸支され、中央下端には、後端で後輪５を軸支す
る後アーム６が上下に揺動自在に枢支されており、さら
に後部には大型の燃料タンク７が、その上側にはシート
８がそれぞれ搭載されている。なお、62〜64,58はそれ
ぞれオイルタンク，ラジエータ，エアクリーナ，気化器
である。

そして上記車体フレーム２の前部には水冷式４サイク
ル単気筒のエンジンユニット９が搭載されている。この
エンジンユニット９は、シリンダ10,シリンダヘッド11,
及びヘッドカバー12をクランクケース14上に積層して構
成されている。

上記シリンダ10は水冷ジャケット10aを有するシリン
ダ本体10b内に円筒状のシリンダライナ10cを圧入してな
り、該シリンダライナ10c内にはピストン14が摺動自在
に挿入されている。

また、上記シリンダヘッド11の下面の略中央には上記
ピストン14の上面とで燃焼室15を形成する燃焼室凹部16
が凹設されている。この燃焼室凹部16の周縁に沿う略円
周上に、３つの吸気弁開口17〜19及び２つの排気弁開口
20,21が形成されている。また、この燃焼室凹部16の中
央にはプラグ孔22が形成されており、このプラグ孔22
は、点火プラグを外方から装着するためのプラグ挿入孔
29によって外方に導出されている。このプラグ挿入孔29
は周壁で囲まれた筒状をなしており、シリンダヘッド1
1,ヘッドカバー12に直線状に形成されたヘッド側挿入孔
29a,カバー側挿入孔29bで構成されている。また上記プ
ラグ孔22には点火プラグ30が装着されている。

上記３つの吸気弁開口17〜19はこのシリンダヘッド11
に形成された１つの共用吸気通路31に合流した後、車両
前後方向後側に導出されており、また、２つの排気弁開
口20,21はそれぞれ別個の排気通路32,33によって前側に
導出されている。そしてこの各排気通路32,33,吸気通路
31,及び上記燃焼室凹部16の周囲にはヘッド側水冷ジャ
ケット19が形成されており、該ジャケット19は上記シリ
ンダ側水冷ジャケット10aと連通している。

上記吸気弁開口17〜19及び排気弁開口20,21には、こ
れを開閉する吸気弁23〜25及び排気弁26,27の弁板が配
置されている。この各吸，排気弁23〜27の弁ステム23a
〜27aは吸気，排気通路31〜33の天井壁部を貫通してこ
のシリンダヘッド11の上側に突出している。この場合に
弁ステム24aは23a,25aに比べてより起立しており、上記
プラグ挿入孔29は排気弁26,27の間に位置し、かつ該両
排気弁26,27と平行になっている。また吸気弁ステム23a
〜25aの突出端及び排気弁ステム26a,27aの突出端はそれ
ぞれ第１図に示すように、平行な直線A,B上に位置して
いる。また各弁ステム23a〜27aの上端に取り付けられた
バネストッパ34とシリンダヘッド11に装着されたばね座
11aとの間には付勢ばね35が配設されており、これによ
り各弁23〜27は各弁開口17〜21を閉じるように付勢され
ている。

そして上記直線A,B間には、１本のカム軸36がこれら
と平行に、かつ上記燃焼室15の平面視中心ＣよりD2だけ
後側にずれた位置を横切るように配設されている。この
カム軸36の、車両前方（第１図右方）に見て左，右両端
及び中央はそれぞれ左，右軸受部37,38、及び中央軸受
部39で支持されており、該中央軸受部39は上記中心Ｃか
ら右方にD1だけ偏位している。そしてこの中央軸受39は
上記中央の吸気弁24,プラグ挿入孔29間に位置し、かつ
両者と対向している。またこのカム軸36の左軸受部37か
らの突出部には駆動スプロケット40が取り付けられてお
り、これはカムチェン41でクランク軸と連結されてい
る。

また、上記カム軸36の、軸受部37,39間には第１排
気，吸気カム36a,37bが、軸受部39,38間には第２吸気，
排気カム36c,36dが一体形成されており、この第１吸気
カム36bは、吸気弁24,25の両方を駆動するためのもので
あり、該両弁24,25の略中央に位置している。そしてこ
の各カム36a〜36dにはそれぞれ第１排気，吸気ロッカー
アーム42,43、第２吸気，排気ロッカーアーム44,45の摺
動部42a〜45aが摺接している。この両吸気ロッカーアー
ム43,44,及び両排気ロッカーアーム42,45はそれぞれカ
ム軸36と平行に配置された吸気，排気ロッカーアーム軸
46,47によって揺動自在に支持されている。

上記第１吸気ロッカーアーム43は２本の吸気弁24,25
を駆動するためのものであり、他のロッカーアームはそ
れぞれ１本の弁用である。そのため上記第１吸気ロッカ
ーアーム43の他端側には２つの作動部43b,43cが分岐形
成されており、このロッカーアーム43は、該両作動部43
b,43cを結ぶ線を底辺とし、摺動部43aを頂点とする概略
二等辺三角形になっている。また他のロッカーアームの
他端側にはそれぞれ１つの作動部が形成されている。こ
れらの作動部42b〜45b及び42cには調整ボルト48が螺装
されており、この各調整ボルト48は上記各弁ステム23a
〜27aの上端に当接している。

上記左，右軸受部37,38及び中央軸受部39は、シリン
ダヘッド11側に形成された下半部とヘッドカバー12側に
形成された上半部とからなる２分割構造になっている。
そして、中央軸受部39の下半部39aの前，後部分は、そ
れぞれ上記ヘッド側挿入孔29aの周壁，上記共用吸気通
路31の天井壁31aと一体に連結されている。

また、この連結部にはシリンダヘッド11とヘッドカバ
ー12とを締め付け固定する締結ボルト12bが挿着されて
いる。このボルト12bは該ヘッドカバー12に一体形成さ
れた懸架用フランジ部12a内に位置しており、このフラ
ンジ部12aは一対の懸架ブラケット61,61及びボルト61a,
61bを介して車体フレーム２のテンションパイプ2aに懸
架されている。

次に本実施例の作用効果について説明する。

本実施例の動弁装置では、クランク軸によりカムチェ
ン41を介してカム軸36が回転駆動されると、各カム36a
〜36dによって各ロッカーアーム42〜45が揺動し、各吸
気，排気弁23〜27が開閉駆動されることとなる。

このような動作を行う動弁装置では、１気筒当たりの
弁数が例えば５本というように多い場合はカム軸の全長
が長くなり、カム軸の剛性を確保するためカム軸径が大
きくなって重量増加の問題が生じ易い。これに対して本
実施例では、カム軸36を左，右軸受部37,38だけでな
く、中央軸受部39でも支持するようにしたので、カム軸
径を細くでき、重量増加を防止できる。

また、本実施例のように、中央軸受部を設け、しかも
弁数が５本と多くなると、カム位置，中央軸受位置等の
設計の如何によっては、カム軸が長くなり、シリンダヘ
ッド廻りが大型化する恐れがある。これに対して本実施
例では、２本の吸気弁24,25を１つのカム36bで駆動する
ようにしたので、５本の弁23〜27に対して４つのカム36
a〜3dで済み、それだけカム軸36の軸長を短縮でき、動
弁装置、ひいてはシリンダヘッド11をコンパクト化でき
る。しかもこの場合、中央軸受部39を、燃焼室中心Ｃか
ら、弁数が２本と少なく、スペースに比較的余裕のある
右側にD1だけ偏心させたので、余裕スペースを有効利用
でき、この点からもシリンダヘッド11廻りをコンパクト
化できる。また、上述のように２本の吸気弁を１つのカ
ムで駆動するようにしたので、ロッカーアーム数も少な
くて済み、さらにこのロッカーアーム43は、上記カム36
dが両弁24,25の略中間に位置しているので、二等辺三角
形となって、応力バランスがよいとともに、軽量化でき
る。

そして上記中央軸受部39を中央の吸気弁24とプラグ挿
入孔29との間に配置するとともに、該中央軸受部39の下
半部39aの前，後部をそれぞれヘッド側挿入孔29aの周
壁，共用吸気通路31の天井壁31aに連結したので、該中
央軸受部39の剛性を、例えば該下半部をオーバーハング
状に形成した場合に比べて大幅に向上できる。しかもこ
の剛性向上に際し、下半部39aの前，後部を近接するヘ
ッド側挿入孔29aの周壁，吸気通路31の天井壁31aに接続
するだけであるから、シリンダヘッド11に余分の軸受用
壁部を形成する必要はなく、該シリンダヘッド11の重量
増加の問題が生じることもない。

また、本実施例ではカム軸36が５本の弁の間を通り、
中央軸受39がこれらと干渉することはないから、カム軸
36を低く配置でき、この点からもシリンダヘッド11廻り
をコンパクト化できる。

また、本実施例では、カム軸36を燃焼室中心Ｃに対し
て後側にD2だけ偏心させるとともに、この偏心によって
スペース的に有利となった前側にプラグ挿入孔29を燃焼
室中心Ｃに向けて形成し、さらに排気ロッカーアーム軸
47に点火プラグ挿入時の干渉を防止する切欠部47aを形
成したので、構造を複雑化させることなく点火プラグ30
をより垂直に配置できる。ちなみに、従来はこの垂直性
を向上させるために、ロッカーアーム軸を２分割した
り、該軸に貫通孔を形成したりしており、部品点数の増
加，構造の複雑化等の問題が生じていた。

また、本実施例では、ロッカーアーム軸47の切欠部47
a面がカバー側挿入孔29bの内周壁の一部を構成してお
り、スペースの有効利用が図れ、かつ軽量化が図れる。

さらにまた、本実施例では、シリンダヘッド11とヘッ
ドカバー12との締結ボルト12bの挿着付近を車体フレー
ム２に懸架するようにしたので、それだけ強度を向上で
きる。

なお、上記実施例では自動二輪車用エンジンについて
説明したが、本発明はこれ以外のエンジンにも勿論適用
できる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る４サイクルエンジンの動弁
装置によれば、カム軸を燃焼室中央を横切るように配置
してその中央部を中央軸受で軸支し、該中央軸受の一側
に２本の吸気弁用カム,1本の排気弁用カムをそれぞれ形
成し、他側に吸気弁１本，排気弁１本用カムを形成しす
るとともに、中央軸受を上記他側方向に偏位させたの
で、弁数が２本と少なく、スペース的に比較的余裕のあ
る部分を利用して中央軸受を配置でき、シリンダヘッド
廻りをコンパクト化できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例による動弁装置
を説明するための図であり、第１図はそのヘッドカバー
を外した状態の平面図、第２図（ａ）は第１図のII_a−I
I_a線断面側面図、第２図（ｂ）は懸架状態を示す断面
図、第３図はシリンダヘッドの底面図、第４図は本実施
例装置が適用された自動二輪車の左側面図である。 図において、９は４サイクルエンジン、15は燃焼室、23
〜25は３本の吸気弁、26,27は２本の排気弁、36はカム
軸、36a,36dは１本の排気弁用第1,第２排気カム、36bは
２本の吸気弁用第１吸気カム、36cは１本の吸気弁用第
２吸気カム、39は中央軸受、42〜45はロッカーアーム、
Ｃは燃焼室中心、D1は中央軸受の偏位量である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】３本の吸気弁と２本の排気弁を１本のカム
   軸でロッカーアームアームを介して開閉駆動するように
   した４サイクルエンジンの動弁装置において、上記カム
   軸を燃焼室の略中央上方を横切るように配置し、該カム
   軸の略中央部を中央軸受で軸支するとともに、該中央軸
   受の一側に２本の吸気弁用第１吸気カムと１本の排気弁
   用第１排気カムを形成し、他側に１本の吸気弁用第２吸
   気カムと１本の排気弁用第２排気カムを形成し、さらに
   上記中央軸受を燃焼室中心に対して上記第２吸気，排気
   カム側に偏位させたことを特徴とする４サイクルエンジ
   ンの動弁装置。