JP3360224B2 - ４サイクルエンジン - Google Patents

４サイクルエンジン

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各気筒について少なく
とも３つの吸気バルブを備える４サイクルエンジンに関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、４サイクルエンジンの高速化の一
手段として多バルブ化が進められており、例えば各気筒
について３つの吸気バルブと２つの排気バルブを備える
所謂５バルブエンジンも出現している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、バルブ数が
増えると、シリンダヘッドにおけるバルブリフタとヘッ
ドボルト等との干渉やヘッドボルト位置が問題となり、
これらの問題を避けるにはシリンダヘッドを大型化した
り、２段構造とする必要があり、シリンダヘッドの部品
点数が増え、構造が複雑化する。
【０００４】又、４サイクルエンジンにおいては、クラ
ンクシャフトの回転は１／２に減速されてカムシャフト
に伝達されるため、カムシャフトに結着されたスプロケ
ット等の径が大きくなり、このことがエンジンのコンパ
クト化を阻害する要因となっている。
【０００５】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、多バルブ化しても、シリンダ
ヘッドを一体構造として小型化を図ることができる４サ
イクルエンジンを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明は、各気筒毎に少なくとも３つの吸気バルブを備
え、シリンダヘッド上に回転自在に配されたカムシャフ
トによって吸・排気バルブをそれぞれ開閉する４サイク
ルエンジンにおいて、前記シリンダヘッドを一体構造と
し、クランクシャフトの回転を２段減速して前記カムシ
ャフトに伝達するとともに、吸気バルブのリフタ間にカ
ムシャフトベアリングを配し、上面視で吸気側の各ヘッ
ドボルトを全吸気バルブのリフタよりもシリンダヘッド
の幅方向外側に配置し、シリンダヘッドの幅方向中央部
に各気筒について各１つ設けられたプラグホールを上方
に向かって排気側に傾斜させ、シリンダボア中心と吸・
排気側カムシャフト中心との距離Ｌ1 ，Ｌ2 と前記プ
ラグホールの中心と吸・排気側カムシャフト中心との距
離Ｌ1 ’，Ｌ2 ’との間に、Ｌ1 ＜Ｌ2 、Ｌ1’≦
Ｌ2 ’なる関係が成立するよう構成したことを特徴と
する。
【０００７】又、本発明は、３つの吸気バルブをそのバ
ルブ軸がカムシャフトに直交する方向から見て放射状に
なるよう配置するとともに、カムシャフトの長手方向か
ら見て中央の吸気バルブと左右の吸気バルブを非平行に
配置し、隣り合う吸気バルブの軸間がバルブ軸線方向の
バルブ下端からリフタ上端の中間位置で最小となるよう
構成したことを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明によれば、各気筒の吸気側に配される少
なくとも３つの吸気バルブのリフタ間にカムシャフトベ
アリングを配し、上面視で吸気側の各ヘッドボルトを全
吸気バルブのリフタよりもシリンダヘッドの幅方向外側
に配置し、シリンダヘッドの幅方向中央部に各気筒につ
いて各１つ設けられたプラグホールを上方に向かって排
気側に傾斜させ、シリンダボア中心と吸・排気側カムシ
ャフト中心との距離Ｌ1 ，Ｌ2 と前記プラグホールの
中心と吸・排気側カムシャフト中心との距離Ｌ1 ’，
Ｌ2 ’との間に、Ｌ1 ＜Ｌ2 、Ｌ1 ’≦Ｌ2 ’な
る関係が成立するよう構成したため、シリンダヘッドボ
ルトとリフタ及びカムシャフトベアリングとの干渉を避
けつつ、シリンダヘッドを一体構造として該シリンダヘ
ッドの部品点数の削減及び構造単純化を図ることができ
る。
【０００９】又、本発明によれば、クランクシャフトの
回転が２段減速されてカムシャフトに伝達されるため、
カムシャフトに結着されたスプロケット等の径が小さく
抑えられ、吸・排気側に配されるカムシャフト間の距離
を縮めることができ、当該４サイクルエンジンの小型化
を図ることができる。
【００１０】更に、本発明によれば、３つの吸気バルブ
を三次元的に配置したため、隣り合う吸気バルブ間の距
離を詰め、その間にカムシャフトのジャーナル部を配置
することができ、大きなリフタ径を確保することもでき
る。
【００１１】
【実施例】以下に本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。
【００１２】図１は本発明に係る４サイクルエンジンの
シリンダヘッド要部の平面図、図２、図３及び図４はそ
れぞれ図１のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線断面図、図
５は吸気バルブのカム軸方向の配列状態を示す断面図、
図６は４サイクルエンジンの正面図、図７は同４サイク
ルエンジンの一部のカバーを取り外した状態の側面図で
ある。
【００１３】先ず、本発明に係る４サイクルエンジン１
の概略構成を図６及び図７に基づいて説明すると、該４
サイクルエンジン１は複数の気筒を並設して成る多気筒
エンジンであって、図６に示すように、その正面にはク
ランクシャフト２の一端に結着されたプーリ３、オルタ
ネータ４を駆動するためのプーリ５、ウォーターポンプ
６を駆動するためのプーリ７、パワーステアリングポン
プ８を駆動するためのプーリ９及びエアコンディショナ
用コンプレッサ１０を駆動するためのプーリ１１が配設
されており、これらのプーリ３，５，７，９，１１間に
はＶベルト１２が巻装されている。尚、図６において１
３はＶベルト１２の張力調整用のプーリである。
【００１４】ところで、４サイクルエンジン１のシリン
ダブロック１４の上部にはシリンダヘッド１５が被着さ
れており、該シリンダヘッド１５の上部はシリンダヘッ
ドカバー１６にて被われている。又、シリンダブロック
１４の下部にはオイルパン１７が取り付けられている。
【００１５】而して、４サイクルエンジン１の一側であ
って、シリンダブロック１４の一端に形成された空間部
には、図７に示すように前記クランクシャフト２の他端
が臨んでおり、該クランクシャフト２には小径のスプロ
ケット１８が結着されている。又、前記シリンダヘッド
１５の下部には回転自在な中間軸１９がクランクシャフ
ト２と平行に配されており、該中間軸１９の一端には大
小異径のスプロケット２０，２１が結着されている。
【００１６】更に、シリンダヘッド１５の吸・排気側の
上部には、図７の紙面垂直方向に長いカムシャフト２
２，２３がそれぞれ互いに平行に、且つ、回転自在に配
されており、これらのカムシャフト２２，２３の一端に
は前記スプロケット２１よりも大径なスプロケット２
４，２５がそれぞれ結着されている。
【００１７】而して、前記スプロケット１８と２０間に
はチェーン２６が巻装され、スプロケット２１と２４，
２５間にはチェーン２７が巻装されており、これらのチ
ェーン２６，２７はテンショナー２８，２９によってそ
れぞれ所要の張力が付与されている。
【００１８】ここで、本発明の要部を構成する前記シリ
ンダヘッド１５の構成の詳細を図１乃至図５に基づいて
説明する。
【００１９】本実施例に係る４サイクルエンジン１は吸
気側に３つの吸気バルブ３０−１，３０−２（図３乃至
図４参照）を設け、排気側に２つの排気バルブ３１（図
３参照）を設けて成る５バルブエンジンであり、シリン
ダヘッド１５には３つの吸気通路３２−１，３２−２
（図３及び図４参照）と２つの排気通路３３（図３参
照）が形成されている。そして、吸気通路３２−１，３
２−２は前記吸気バルブ３０−１，３０−２によって、
排気通路３３は前記排気バルブ３１によってそれぞれ適
当なタイミングで開閉される。
【００２０】ところで、上記吸気バルブ３０−１，３０
−２と排気バルブ３１はバルブガイド３４，３５によっ
てそれぞれ摺動自在に挿通支持されており、これらの上
部にはバルブリフタ３６，３７がそれぞれ設けられてい
る。そして、これらの吸気バルブ３０−１，３０−２と
排気バルブ３１はスプリング３８，３９によってそれぞ
れ閉じ側に付勢されている。
【００２１】而して、上記バルブリフタ３６はシリンダ
ヘッド１５の吸気側に各気筒について形成された３つの
円孔４０−１，４０−２に摺動自在に嵌合し、バルブリ
フタ３７はシリンダヘッド１５の排気側に各気筒につい
て形成された２つの円孔４１に摺動自在に嵌合するが、
図５に示すように、前記吸気バルブ３０−１，３０−２
は、カムシャフト２２に直交する方向から見てそのバル
ブ軸が放射状になるよう配置され、又、図３及び図４に
示すように、カムシャフト２２の長手方向から見て中央
の吸気バルブ３０−１と左右の吸気バルブ３０−２は非
平行に配置されている。このように、３つの吸気バルブ
３０−１，３０−２を三次元的に配置すれば、隣り合う
吸気バルブ３０−１，３０−２間の距離を詰め、その間
にカムシャフト２２のジャーナル部を配置することがで
き、又、リフタ３６の径を大きくすることができる。
【００２２】一方、シリンダヘッド１５の上部の吸・排
気側には前記カムシャフト２２，２３が互いに平行に配
されており、吸気側のカムシャフト２２はシリンダヘッ
ド１５のバルブリフタ３６間（円孔４０−１と４０−２
の間）に形成されたベアリング部とこれに結着されたベ
アリングキャップ４２及び同シリンダヘッド１５の両端
部に形成されたベアリング部とこれに結着されたベアリ
ングキャップ４３によってそのジャーナル部が回転自在
に支承されている。又、排気側のカムシャフト２３はシ
リンダヘッド１５のバルブリフタ３７間（円孔４１間）
に形成されたベアリング部４４とこれにボルト４５によ
って結着されたベアリングキャップ４６（図４参照）及
び同シリンダヘッド１５の両端部に形成されたベアリン
グ部とこれに結着されたベアリングキャツプ４７によっ
てそのジャーナル部が回転自在に支承されている。
【００２３】そして、カムシャフト２２，２３には前記
バルブリフタ３６，３７にそれぞれ摺接するカム２２
ａ，２３ａが一体に形成されている。
【００２４】ここで、図５に示すように、吸気側の各カ
ム２２ａの幅方向の中心は吸気側のバルブリフタ３６の
中心に対して図５の左方からｅ1 ，ｅ2 ，ｅ3 だけオフ
セットされており、従って、カム２２ａによってバルブ
リフタ３６が駆動されると、該バルブリフタ３６はその
中心（吸気バルブ３０−１，３０−２の軸中心）回りに
回転し、該バルブリフタ３６の片当りによる偏摩耗が防
がれる。
【００２５】ところで、図５に示す例では、両側のオフ
セットｅ1 ，ｅ3 はカム２２ａの中心に対して内側に取
られ、中央のオフセットｅ2 はカム２２ａの中心に対し
て左側に取られているため、左側２つのカム２２ａの中
心間距離ｌ1 の方が右側２つのカム２２ａの中心間距離
ｌ2 よりも大きく（ｌ1 ＞ｌ2 ）なっており、従って、
左側２つのカム２２ａ間のジャーナル部の幅ｂ1 の方が
右側２つのカム２２ａ間のジャーナル部の幅ｂ2 よりも
大きく（ｂ1 ＞ｂ2 ）なっている。尚、オフセットｅ2
はカム２２ａの中心に対して何れの側に設けても良く、
図５においてカム２２ａの中心に対して右側にオフセッ
トｅ2 を取れば、上記大小関係は逆転し、それぞれｌ1
＜ｌ2 ，ｂ1 ＜ｂ2 の関係が成立する。
【００２６】又、図１及び図４に示すように、シリンダ
ヘッド１５の幅方向中央部には各気筒について各１つの
プラグホール４８が上方に向かって排気側に傾斜して形
成されている。尚、図１及び図２において、４９はシリ
ンダヘッド１５に形成された砂抜き孔である。
【００２７】ここで、図４に示すように、シリンダボア
中心とカムシャフト２２，２３の中心との距離をそれぞ
れＬ1 ，Ｌ2 、プラグホール４８の中心とカムシャフト
２２，２３の中心との距離をそれぞれＬ1 ’，Ｌ2 ’と
すると、これらの間にはＬ1＜Ｌ2 、Ｌ1 ’≦Ｌ2 ’の
大小関係が成立している。
【００２８】而して、本実施例においては、シリンダヘ
ッド１５は鋳造によって一体に成形されており、これは
吸気側に適当なピッチで穿設されたボルト挿通孔５０と
排気側に適当なピッチで穿設されたボルト挿通孔５１に
挿通するシリンダヘッドボルト５２，５３（図２参照）
によって前記シリンダブロック１４（図６参照）に結着
されているが、図１に示すように、吸気側のボルト挿通
孔５０は吸気側の全バルブリフタ３６（円孔４０−１，
１０−２）よりもシリンダヘッド１５の幅方向外側に形
成されている。
【００２９】以上の構成を有する４サイクルエンジン１
が駆動されてクランクシャフト２が回転すると、これの
回転は図７に示すスプロケット１８、チェーン２６及び
スプロケット２０を経て中間軸１９に伝達されて該中間
軸１９が回転駆動されるが、クランクシャフト２の回転
はスプロケット１８と２０との直径比と同率で１段減速
されて中間軸１９に伝達される。そして、１段減速され
た中間軸１９の回転は、更にスプロケット２１、チェー
ン２７及びスプロケット２４，２５を経てカムシャフト
２２，２３にそれぞれ伝達されて該カムシャフト２２，
２３がそれぞれ回転駆動されるが、中間軸１９の回転は
スプロケット２１と２４，２５との直径比と同率で２段
減速されてカムシャフト２２，２３に伝達され、結局、
カムシャフト２２，２３はクランクシャフト２の１／２
の速度で回転駆動されることになる。
【００３０】而して、上述のようにカムシャフト２２，
２３が回転駆動されると、これらに形成された前記カム
２２ａ，２３ａが回転して吸・排気側に設けられた前記
バルブリフタ３６，３７を適当なタイミングで押し下げ
るため、吸・排気バルブ３０−１，３−２、３１がスプ
リング３８，３９の弾発力に抗して押し開けられるた
め、前述のように吸・排気通路３２−１，３２−２、３
３は吸・排気バルブ３０−１，３０−２、３１によって
それぞれ適当なタイミングで開閉される。
【００３１】以上のように、本実施例によれば、クラン
クシャフト２の回転が２段減速されてカムシャフト２
２，２３に伝達されるため、カムシャフト２２，２３に
結着されたスプロケット２４，２５の径が小さく抑えら
れ、吸・排気側に配されるカムシャフト２２，２３間の
距離を縮めることができ、当該４サイクルエンジン１の
小型化を図ることができる。
【００３２】又、本実施例によれば、各気筒の吸気側に
配される３つの吸気バルブ３０−１，３０−２のバルブ
リフタ３６間にカムシャフト２２用のベアリング部が配
され、吸気側のボルト挿通孔５０（シリンダヘッドボル
ト５２）が吸気側のバルブリフタ３６（円孔４０−１，
４０−２）の外方へ配されるため、シリンダヘッドボル
ト５２とバルブリフタ３６及びベアリング部との干渉を
避けつつ、シリンダヘッド１５を一体構造とすることが
でき、該シリンダヘッド１５の部品点数の削減及び構造
単純化を図ることができる。
【００３３】
【発明の効果】以上の説明で明らかな如く、本発明によ
れば、各気筒毎に少なくとも３つの吸気バルブを備え、
シリンダヘッド上に回転自在に配されたカムシャフトに
よって吸・排気バルブをそれぞれ開閉する４サイクルエ
ンジンにおいて、前記シリンダヘッドを一体構造とし、
クランクシャフトの回転を２段減速して前記カムシャフ
トに伝達するとともに、吸気バルブのリフタ間にカムシ
ャフトベアリングを配し、上面視で吸気側の各ヘッドボ
ルトを全吸気バルブのリフタよりもシリンダヘッドの幅
方向外側に配置し、シリンダヘッドの幅方向中央部に各
気筒について各１つ設けられたプラグホールを上方に向
かって排気側に傾斜させ、シリンダボア中心と吸・排気
側カムシャフト中心との距離Ｌ1 ，Ｌ2 と前記プラグホ
ールの中心と吸・排気側カムシャフト中心との距離Ｌ
1 ’，Ｌ2 ’との間に、Ｌ1 ＜Ｌ2 、Ｌ1 ’≦Ｌ2 ’な
る関係が成立するよう構成したため、当該４サイクルエ
ンジンを多バルブ化しても、そのシリンダヘッドを一体
構造として小型化を図ることができるという効果が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る４サイクルエンジンのシリンダヘ
ッド要部の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】吸気バルブのカム軸方向の配列状態を示す断面
図である。
【図６】本発明に係る４サイクルエンジンの正面図であ
る。
【図７】本発明に係る４サイクルエンジンの一部のカバ
ーを取り外した状態の裏面図である。
【符号の説明】
１ ４サイクルエンジン ２ クランクシャフト １５ シリンダヘッド ２２，２３ カムシャフト ３０−１，３０−２ 吸気バルブ ３１ 排気バルブ ３６，３７ バルブリフタ ５２，５３ シリンダヘッドボルト
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01L 1/26 F01L 1/04 F02B 67/06 F02F 1/24

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各気筒毎に少なくとも３つの吸気バルブ
    を備え、シリンダヘッド上に回転自在に配されたカムシ
    ャフトによって吸・排気バルブをそれぞれ開閉する４サ
    イクルエンジンにおいて、 前記シリンダヘッドを一体構造とし、クランクシャフト
    の回転を２段減速して前記カムシャフトに伝達するとと
    もに、吸気バルブのリフタ間にカムシャフトベアリング
    を配し、上面視で吸気側の各ヘッドボルトを全吸気バル
    ブのリフタよりもシリンダヘッドの幅方向外側に配置
    し、シリンダヘッドの幅方向中央部に各気筒について各
    １つ設けられたプラグホールを上方に向かって排気側に
    傾斜させ、シリンダボア中心と吸・排気側カムシャフト
    中心との距離Ｌ1 ，Ｌ2 と前記プラグホールの中心と
    吸・排気側カムシャフト中心との距離Ｌ1 ’，Ｌ2 ’
    との間に、Ｌ1 ＜Ｌ2 、Ｌ1 ’≦Ｌ2 ’なる関係が
    成立するよう構成したことを特徴とする４サイクルエン
    ジン。
  2. 【請求項２】 ３つの吸気バルブをそのバルブ軸がカム
    シャフトに直交する方向から見て放射状になるよう配置
    するとともに、カムシャフトの長手方向から見て中央の
    吸気バルブと左右の吸気バルブを非平行に配置し、隣り
    合う吸気バルブの軸間がバルブ軸線方向のバルブ下端か
    らリフタ上端の中間位置で最小となるよう構成したこと
    を特徴とする請求項１記載の４サイクルエンジン。
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