JP2757920B2 - 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
吸気弁及び排気弁を開閉駆動するようにしたOHCエンジ
ンにおいて、カム軸の中央部も軸支するようにした場合
の、シリンダヘッドに形成された中央軸受部の剛性を向
上できるようにした構造に関する。

〔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それだけカム軸が長く
なり、必要な剛性を確保するため軸径が増大し、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〕

とこで上記カム軸の中央部を軸支する場合は、当然シ
リンダヘッドに中央軸受部の下半部を形成する必要があ
るが、単にシリンダヘッドの一部を膨出させてこの軸受
部を形成すると、該部分の剛性が不足したり、該部分の
剛性を向上させるための補強壁によってシリンダヘッド
自体の重量が増加し、これにより結局カム軸小径化の効
果が相殺され易い。

そこで本発明は、このような従来の実情に鑑み、シリ
ンダヘッドの重量増加を抑制しながらカム軸の中央軸受
部の剛性を大幅に向上できる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〕

本発明は排気弁及び３本の吸気弁をロッカアームを介
して１本のカム軸によっ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、上記排気弁，上
記吸気弁をそれぞれ上記カム軸の一側，他側に位置しか
つ略円周上に位置するように配置し、上記カム軸の略中
央部を軸支する中央軸受部を中央の上記吸気弁とカム軸
方向位置が略同位置となるように配置し、該中央軸受部
の下半部と、上記中央の吸気弁用開口に連通する吸気通
路の壁部とを連結し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
央軸受部で軸支したので、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部を中
央の吸気弁とカム軸方向位置が略同一となるように配置
するとともに、該中央軸受部の下半部を上記中央吸気弁
用吸気通路の壁部に連結したので、該中央軸受部の剛性
を大きく向上できる。そしてこの場合、上記中央軸受部
の下半部を中央吸気弁とカム軸方向位置が略同位置とな
るように配置したので、該下半部と吸気通路の壁部とが
近接し、かつ対向することとなり、両者を容易に連結で
き、その結果、シリンダヘッドに余分の壁面をほとんど
形成する必要がないので、シリンダヘッドの重量増加を
抑制できる。

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、それだけシリンダヘッド廻
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図は本発明の第１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量タンク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
に配置されている。

また、上記シリンダヘッド11の合面の略中央には上記
ピストン14の上面とで燃焼室Ｅを形成する燃焼室凹部が
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2
0,21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11,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,共用吸気通
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15が形成されており、該ジャケット15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。さらに各弁ステム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25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Ｅの平面視中心ＣよりD2だけ
後方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、車両後方（第１図左方）から見て左，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部
39は上記中央の吸気弁24,プラグ挿入孔29間に位置し、
両者とカム軸方向位置が略同位置となっている。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,36b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42
a〜45aが摺接している。この両吸気ロッカーアーム43,4
4,及び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
よって摺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の他端側は２本の作動部43b,43cに分岐され
ており、該両作動部43b,43c及び他のロッカーアームの
作動部42b,44b,45b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。

一方、カム軸を中心部でも支持するようにすると、設
計の如何によっては中央軸受部の剛性確保のために補強
壁が必要となり、そのためシリンダヘッド自体の重量が
増加し易い。これに対して本実施例では、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。そしてこの剛性向上において、上述
のように中央軸受部39はプラグ挿入孔29及び共用吸気通
路31と近接し、かつカム軸方向位置が略同位置となって
いるので、この中央軸受部39の下半部39aを、ヘッド側
挿入孔29aの周壁，吸気通路31の天井壁31aに容易に連結
することができ、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いから、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、５本の弁を、中央軸受部39の左
側３本と、右側２本とに分けて配置するとともに、この
中央軸受部39を燃焼室15の平面から見たときの中心Ｃに
対して、弁数が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、それだけ動弁装置を、ひいてはシリンダヘッド11廻
りをコンバクト化できる。また、本実施例ではカム軸36
が５本の弁の間を通り、中央軸受部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廻りをコンバクト化できる。

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の
垂直性を大幅に向上できる。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、これによ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の挿着部付近を車体フレ
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、上記第１実施例では、中央軸受部39と対向する
ようにプラグ挿入孔29を配置したが、この挿入孔29は必
ずしも中央に設ける必要はない。第５図ないし第８図は
本発明の第２実施例を示し、本実施例は点火プラグを
左，右側部に２本配設した例である。

図中第１図ないし第３図と同一符号は同一又は相当部
分を示す。

右側の点火プラグ30aはシリンダヘッド11に形成され
たプラグ挿入孔29cに直接挿入されており、左側の点火
プラグ30bは、シリンダヘッド11内に挿入されたガイド
筒49内に挿入されている。このガイド筒49はシリンダヘ
ッド11の外壁に捻じ込まれており、その先端部は水冷ジ
ャケット10aを通って内側壁に当接しており、該当接部
にはオーリングが介挿されている。

また、図示していないが、本実施例では、中央軸受部
39の下半部39aの前側部分は、排気通路32,33の天井壁
に、後側は上記第１実施例と同様に吸気通路31の天井壁
31aに連結されている。

第９図ないし第11図は本発明の第３実施例を示し、こ
れは複数気筒エンジンに適用した例であり、図中、第１
図ないし第４図と同一符号は同一又は相当部分を示す。

55は本実施例構造が適用された水冷式４サイクル４気
筒エンジンであり、該エンジン55は、シリンダボディ50
上にシリンダヘッド51を搭載し、該シリンダヘッド51の
上部開口をヘッドカバー52で覆った構成となっている。
上記シリンダボディ50にはそれぞれピストン14が上下動
自在に挿入された４つの気筒が形成され、上記シリンダ
ヘッド51には上記ピストン毎に燃焼室Ｅが形成されてい
る。そしてこのシリンダヘッド51は、各燃焼室Ｅ間に２
本づつ配設されたヘッドボルト53によって上記シリンダ
ボディ50に締結されており、また該ヘッドボルト53の外
側に形成されたオイル戻し穴51aによってシリンダボデ
ィ50に連通されている。

また、カム軸36は上記各燃焼室Ｅの中心Ｃより後方に
D2だけずれた位置を横切るように配置されている。図示
していないが、このカム軸36の左，右端部は左，右軸受
で軸支されており、さらに各燃焼室Ｅの中心部分は中央
軸受部39で軸支されている。この中央軸受部39は、中央
の吸気弁24とプラグ挿入孔29間に位置し、両者とカム軸
方向位置が略同位置となっており、かつ上記燃焼室15の
中心Ｃから右方にD1だけ偏位している。

上記中央軸受部39は、シリンダヘッド51側に形成され
た下半部39aと、軸受キャップ54に形成された上半部54a
とで構成された２分割構造になっている。そして上記下
半部39aの前側部分はプラグ挿入孔29の下半部を構成す
るヘッド側挿入孔29aの周壁に、後側部分は共用吸気通
路31の天井壁31aにそれぞれ一体形成されている。

また上記軸受キャップ54は、締結ボルト12bによって
シリンダヘッド51に締結されている。またこの軸受キャ
ップ54の前，後部によってロッカーアーム軸47,46を軸
支しており、さらに前側のロッカーアーム軸47より前側
に上記プラグ挿入孔29の上半部を構成するカバー側挿入
孔29bが形成されている。さらにこのカバー側挿入孔29b
の上端にはヘッドカバー52の開口52aが位置している。
なお、29cはヘッドカバー52内の潤滑油の外方漏出を防
止するためのオイルシールである。

本実施例においても、上記第１実施例と同様に、中央
軸受部39の下半部39aをヘッド側挿入孔29aの周壁，共用
吸気通路31の天井壁31aに連結したので、重量増加を招
くことなく、中央軸受部39の剛性を向上できる。

〔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、３本の吸気弁を略円周上に、カム軸を燃
焼室の中央上方を横切るようにそれぞれ配置し、中央軸
受部を中央の吸気弁とカム軸方向位置が略同位置となる
ように配置するとともに、該軸受の下半部を中央吸気弁
用吸気通路の壁部と連結したので、シリンダヘッドの重
量増加を防止しながら、中央軸受部の剛性を向上できる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１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IIa
−IIa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、第５図な
いし第８図は本発明の第２実施例を説明するための図で
あり、第５図はその平面図、第６図は第５図のVI−VI線
断面正面図、第７図は第５図のVII−VII線断面側面図、
第８図はシリンダヘッドの底面図、第９図ないし第11図
は本発明の第３実施例を説明するための図であり、第９
図はヘッドカバーを取り外した状態の平面図、第10図，
第11図，第12図はそれぞれ第９図のＸ−Ｘ線断面図、XI
−XI線断面図、XII−XII線断面図である。 図において、９はエンジンユニット、15は燃焼室、23〜
25は吸気弁、26,27は排気弁、31は吸気弁用吸気通路、3
1aは天井壁、36はカム軸、39は中央軸受部、39aは下半
部、42〜45はロッカーアームである。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−160508（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−243307（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−18114（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−216013（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−102506（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−107923（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01L 1/00 - 1/46 F02F 1/24

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】排気弁及び３本の吸気弁をロッカアームを
   介して１本のカム軸によっ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、上記排気弁，
   上記吸気弁をそれぞれ上記カム軸の一側，他側に位置し
   かつ略円周上に位置するように配置し、上記カム軸の略
   中央部を軸支する中央軸受部を中央の上記吸気弁とカム
   軸方向位置が略同位置となるように配置し、該中央軸受
   部の下半部と、上記中央の吸気弁用開口に連通する吸気
   通路の壁部とを連結したことを特徴とする４サイクルエ
   ンジンの動弁装置。