JP4476221B2

JP4476221B2 - エンジン

Info

Publication number: JP4476221B2
Application number: JP2005511557A
Authority: JP
Inventors: 辰哉増田; 隆司井上
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2003-07-10
Filing date: 2004-07-06
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2024-07-06
Also published as: EP1645745A4; JPWO2005005814A1; EP1645745A1; WO2005005814A1

Description

この発明は、シリンダヘッド側に設けられたカムシャフトにスプロケット等の回転部材が配設されたエンジンに関するものである。

従来からエンジンには、シリンダブロックの上側に、シリンダヘッドが複数の締付けボルトにより締め付けられて固定され、そのシリンダブロック内には、ピストンが往復動自在に配設され、このピストン、シリンダブロック及びシリンダヘッド等により形成される燃焼室を開閉する吸気用バルブ及び排気用バルブが設けられ、更に、これらバルブを押圧するロッカーアームが設けられている。

また、そのシリンダヘッドには、そのロッカーアームを駆動させるカムシャフトが配設されると共に、このカムシャフトにクランク軸からの駆動力が伝達されるスプロケットが配設されている。このシリンダヘッドには、その吸・排気用バルブ及びスプロケットが外部に露出する開口が形成され、そのシリンダヘッドの上側には、その開口を覆うヘッドカバーが配設されている。そのヘッドカバーを取り外すことにより、タペット調整が行えるようになっている（例えば、特開２０００−３０３９０６号公報参照）。

しかしながら、このような従来のものにあっては、シリンダヘッドに吸・排気用バルブ及びスプロケットが外部に露出する大きな開口が形成されているため、強度が弱くなることから、この開口の上に別体の補強プレートを取り付け、更に、この上にヘッドカバーを取り付けるようにすると、部品点数が増加すると共に、エンジンの高さが高くなってしまう。

また、吸・排気用バルブを外部に露出させる開口が２ヶ所形成されると共に、この２ヶ所の開口は異なる向きに傾いているため、それら開口を形成するのは大変であった。

そこで、この発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、シリンダヘッドの強度を確保しつつ、高さを低くできるエンジンを提供することを課題としている。

かかる課題を達成することのできる本発明のエンジンは、シリンダヘッドに配設されたカムシャフトに回転部材が固定され、該回転部材に、クランク軸からの駆動力が伝達されると共に、該回転部材を収容する収容室の天壁が前記シリンダヘッドに一体形成され、該シリンダヘッドの上面部には、前記天壁に隣接して開口が形成され、該開口から吸気・排気バルブが外部に臨むように構成されると共に、該開口の開口面は、前記天壁の上端より低い位置で、且つ、該開口面が一つの平面により形成され、前記開口の周縁部の、該開口を覆うヘッドカバーとの合い面の少なくとも一部は、前記シリンダヘッド上方から見て前記吸気・排気バルブと前記収容室との間に位置し、前記カムシャフトの軸線方向から見て、前記天壁の前記開口面より上方に突出する部分の幅は、前記合い面の前記ヘッド締結部材と前記収容室との間の部分の幅より短くなるように形成され、前記シリンダヘッドをシリンダブロックに固定するヘッド締結部材を、前記開口の内側に配設し、該ヘッド締結部材を前記開口を介して外部に臨むように配置し、前記シリンダヘッド上方から見て、前記吸気・排気バルブの上端が前記カムシャフトの軸方向と垂直な方向において前記ヘッド締結部材よりも前記カムシャフト側に配置されたことを特徴とする。

また、本発明のエンジンにおいて、前記開口の周縁部の、該開口を覆うヘッドカバーとの合い面には、前記収容室側の前記回転部材の配設位置と対応した位置が、前記開口の中央寄りに向けて凹むことにより、収容室側凹部が形成されていることが好ましい。

また、本発明のエンジンにおいて、前記開口の周縁部の、該開口を覆うヘッドカバーとの合い面は、前記収容室側と反対側の対向辺部が、前記開口中央寄りに向けて凹むことにより、プラグ側凹部が形成され、該プラグ側凹部内にスパークプラグが配置されていることが好ましい。

また、本発明のエンジンにおいて、前記単一の開口内から前記吸気バルブと前記排気バルブとが外部に臨んでいることが好ましい。

また、本発明のエンジンにおいて、前記開口の開口面は、シリンダ軸心に対して傾斜していることが好ましい。

また、本発明のエンジンにおいて、前記天壁は、前記カムシャフト方向から見て、前記回転部材より大きい円弧形状を呈していることが好ましい。

以下、この発明の実施の形態について説明する。

図１乃至図７に、この発明の実施の形態を示す。

まず構成を説明すると、図１中符号１１は、自動二輪車に配設された単気筒４サイクル、４バルブのエンジンで、このエンジン１１は、図示省略のシリンダブロックにシリンダヘッド１３が取り付けられている。

このシリンダヘッド１３には、図１に示すように、径の異なる軸受け１４，１５を介してカムシャフト１６が回転自在に配設され、このカムシャフト１６の端部には、「回転部材」としてのスプロケット１７がボルト１８により取り付けられている。このスプロケット１７に「巻掛け伝動帯」としてのカムチェーン１９が掛けられ、このカムチェーン１９を介してクランク軸からの駆動力がスプロケット１７、カムシャフト１６に伝達されるように構成されている。

このカムシャフト１６には、吸気・排気用のカム部１６ａが形成され、これらカム部１６ａに、図５に示すような吸気側ロッカーアーム２０及び排気側ロッカーアーム２１の一端部２０ａ，２１ａが当接される一方、他端部２０ｂ，２１ｂが吸気バルブ２２及び排気バルブ２３に当接されるようになっている。これで、カムシャフト１６が回転されることにより、各ロッカーアーム２０，２１が回動軸２０ｃ，２１ｃを中心に揺動して、各バルブ２２，２３が所定のタイミングで作動させられて吸気通路２４及び排気通路２５が開閉されるように構成されている。

それら吸気バルブ２２と排気バルブ２３は、それぞれ２本づつ計４本配設され、これら吸気バルブ２２及び排気バルブ２３の上側には開口１３ｈが形成され、この開口１３ｈに「カバー」としてのヘッドカバー２７が取付ねじ２８により着脱自在に配設されている（図１及び図６参照）。

また、その開口１３ｈ内で、カムシャフト１６を挟んだ両側に、図６に示すように、それぞれ２ヶ所づつ「ヘッド締結部材」としてのスタットボルト３１及び締付けナット３２が配設され、これらスタットボルト３１及び締付けナット３２により、シリンダヘッド１３がシリンダブロックに取り付けられるようになっている。

すなわち、そのシリンダブロックに形成された挿通孔に「締付けボルト」としてのスタッドボルト３１が挿入されて固定されることにより、このスタッドボルト３１がシリンダブロックから突設されている。このスタッドボルト３１は、シリンダヘッド１３の挿通孔１３ａに挿通されるようになっており、シリンダ軸と平行に配置されている。そして、このスタッドボルト３１に締付けナット３２が螺合されることにより、シリンダヘッド１３がシリンダブロックに取り付けられるようになっている。

そして、そのヘッドカバー２７を外すことにより、締付けナット３２が露出して、この締付けナット３２を着脱することができるように構成され、締付けナット３２を外すことにより、シリンダヘッド１３をシリンダブロックから外すことができるようになっている。

一方、図１に示すように、カムシャフト１６の図中左側端部に固定されたスプロケット１７には、ブリーザ装置３５のブリーザ回転体３６が取り付けられ、このブリーザ回転体３６に対向してブリーザ固定体３７が配設されている。また、このブリーザ回転体３６内には、デコンプ装置３９の回動部材４０が回動軸４１を中心に回動自在に配設され、この回動部材４０は、スプロケット１７の回転時の遠心力により回動するように構成されている。

これらスプロケット１７やブリーザ装置３５等がシリンダヘッド１３の収容室１３ｂ内に収容され、この収容室１３ｂの天壁１３ｃがシリンダヘッド１３に一体成形されている。この収容室１３ｂは前記開口１３ｈに隣接して形成され、この開口１３ｈの開口面が、前記天壁１３ｃの上端より、低い位置に設定されると共に、天壁１３ｃは、カムシャフト１６方向から見て、スプロケット１７の径より大きい円弧形状を呈している。

そして、この開口１３ｈの周縁部の、この開口１３ｈを開閉するヘッドカバー２７との合い面１３ｄは、収容室１３ｂ側のスプロケット１７の配設位置と対応した位置に図６に示すように、開口中央寄りに向けて凹んだ収容室側凹部１３ｅが形成されている。この収容室側凹部１３ｅの両側位置に、スタッドボルト３１及び締付けナット３２が配置されている。

また、その合い面１３ｄは、収容室１３ｂ側と反対側の対向辺部に、開口中央寄りに向けて凹んだプラグ側凹部１３ｆが形成され、このプラグ側凹部１３ｆにスパークプラグ４３が配置されている。

さらに、その合い面１３ｄには、図４及び図６に示すように、取付面１３ｉが一体成形され、この取付面１３ｉにＡＩＳ（エア・インダクション・システム）５０が取り付けられている。

さらにまた、前記収容室１３ｂの側方には、収容室開口１３ｇが形成され、この収容室開口１３ｇにウオータポンプ装置４７のウオータポンプハウジング４８の嵌合部４８ａがシール状態で嵌合されて取り付けられている。このウオータポンプ装置４７は、インペラ軸４５及びインペラ４６を有し、そのインペラ軸４５がカムシャフト１６に取り付けられたボルト１８に嵌合されることにより、カムシャフト１６の回転に伴って、インペラ４６が回転するようになっている。

このようなものにあっては、スプロケット１７が収容される収容室１３ｂの天壁１３ｃをシリンダヘッド１３に一体成形することにより、このシリンダヘッド１３の強度を向上させることができる。しかも、上記のようにシリンダヘッド１３の剛性を確保できるため、開口１３ｈの開口面を天壁１３ｃの上端より低い位置に形成することにより、シリンダヘッド１３の高さを低くすることができる。すなわち、開口１３ｈを収容室１３ｂ側まで連続して形成すると、剛性が弱くなるため、開口１３ｈの上面に別体の補強プレートを配設する必要があり、更に、この上にヘッドカバー２７を固定すると、シリンダヘッド１３の高さが高くなってしまう。これに対して、この発明では、天壁１３ｃを一体成形することによりシリンダヘッド１３の強度が向上しているため、その別体の補強プレートを配設する必要がないと共に、天壁１３ｃより低い位置に開口１３ｈが形成されているため、この開口１３ｈにヘッドカバー２７を取り付けた場合でも、シリンダヘッド１３の高さを低くすることができる。

また、この収容室１３ｂには、スプロケット１７の側方に収容室開口１３ｇが形成され、この収容室開口１３ｇがウオータポンプハウジング（閉塞部材）４８で閉じられるようになっている場合でも、その天壁１３ｃがシリンダヘッド１３に一体成形されているため、その収容室開口１３ｇの周縁部（合わせ面）が、途中でずれたりすることなく、そのウオータポンプハウジング４８の嵌合部４８ａの合わせ面と確実に接触させることができ、シール性を確保することができる。

すなわち、天壁１３ｃ側がシリンダヘッド１３と別体となっていると、収容室開口１３ｇの周縁部（シール部分）が不連続となるため、成形誤差や組付け誤差等により、シール部分が天壁１３ｃ側との間でずれ、シール不良等が生じる虞がある。これに対して、この発明のように天壁１３ｃをシリンダヘッド１３と一体に形成すると、そのようなシール不良等が生じる虞がない。

さらに、開口１３ｈの開口面が同一平面上に形成されているため、傾きの異なる複数の開口を成形する場合より、容易に成形できる。

さらにまた、スタッドボルト３１及び締付けナット３２を開口１３ｈの内側に配置することにより、スタッドボルト３１を短くでき、軸力を安定させることができると共に、スタッドボルト３１及び締付けナット３２がヘッドカバー２７の上側に突出していないため、エンジン１１の高さを低くできる。また、ヘッドカバー２７を外すことにより、タペット調整を行うことができると共に、そのスタッドボルト３１及び締付けナット３２を着脱できて、シリンダヘッド１３をシリンダブロックに対して着脱できる。

また、開口１３ｈの周縁部の合い面１３ｄは、収容室１３ｂ側のスプロケット１７の配設位置と対応した位置が、開口１３ｈ中央寄りに向けて凹んで、収容室側凹部１３ｅが形成されているため、スプロケット１７を各バルブ２２，２３側に接近させることができ、シリンダヘッド１３側（エンジン１１上部）のカムシャフト１６方向の幅をよりコンパクトな形状に形成できる。

さらに、開口１３ｈの周縁部の合い面１３ｄのプラグ側凹部１３ｆに、スパークプラグ４３を配置することにより、このスパークプラグ４３を各バルブ２２，２３の間で、より立たせて配置できるため、シリンダヘッド１３側のカムシャフト１６方向の幅をよりコンパクトにできる。

さらにまた、単一の開口１３ｈ内から吸気バルブ２２と排気バルブ２３とが外部に臨んでいるため、この開口１３ｈを覆うヘッドカバー２７を外すことにより、吸気バルブ２２側と排気バルブ２３側との何れの調整も行うことができる。

しかも、天壁１３ｃは、カムシャフト１６方向から見て、スプロケット１７より大きい円弧形状を呈しているため、この天壁１３ｃ内にスプロケット１７を配設した状態で、この天壁１３ｃ内における無駄な空間を極力狭くできることから、この天壁１３ｃの外形を極力、コンパクトにできる。

また、その合い面１３ｄには、図４及び図６に示すように、ＡＩＳ（エア・インダクション・システム）５０が取り付けられる取付面１３ｉが一体成形されているため、その取付面１３ｉを容易に成形できると共に、ＡＩＳ５０をヘッドカバー２７に配設することにより、ヘッドカバー２７をその合い面１３ｄに取り付けるだけで、ＡＩＳ５０の配設も簡単に行うことができる。

ところで、その開口１３ｈは、開口面が図１中二点鎖線Ａに示すように、天壁１３ｃ側と反対側が低くなるようにシリンダ軸に対して傾斜させることができる。このようにすれば、この開口１３ｈから工具を挿入して、スタッドボルト３１及び締付けナット３２の側方側から着脱作業を行うことができることから、メンテナンスの作業がし易い。

なお、上記実施の形態では、自動二輪車用のエンジン１１に、この発明を適用しているが、勿論他の用途に用いられるエンジンにも適用できる。また、エンジンの種類も、単気筒、４バルブのものに限らず、他のタイプのものでも良い。さらに、「回転部材」としてスプロケット１７を適用しているが、これに限らず、スプロケット１７の代わりにプーリを適用し、「巻掛け伝動帯」としてカムチェーン１９の代わりにベルトを用いることもできる。また、スプロケット１７の代わりにギヤを適用し、クランク軸からの駆動力を複数のギヤを用いて伝達するようにすることもできる。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は、２００３年７月１０日出願の日本特許出願（特願２００３−１９５２１１）、２００４年６月１５日出願の日本特許出願（特願２００４−１７６４０６）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

本発明によれば、回転部材が収容される収容室の天壁をシリンダヘッドに一体成形することにより、シリンダヘッドの強度を向上させることができる。しかも、上記のようにシリンダヘッドの剛性を確保できるため、開口の開口面を天壁の上端より低い位置に形成することにより、シリンダヘッドの高さを低くすることができる。すなわち、シリンダヘッドに天壁を一体成形せずに、開口を収容室上方まで連続して形成すると、剛性が弱くなるため、開口の上面に別体の補強プレートを配設する必要があり、更に、この上にカバーを固定していることから、シリンダヘッドの高さが高くなってしまう。これに対して、本発明では、天壁を一体成形することによりシリンダヘッドの強度が向上しているため、その別体の補強プレートを配設する必要がないと共に、天壁より低い位置に開口が形成されているため、この開口にヘッドカバーを取り付けた場合でも、シリンダヘッドの高さを低くできる。

また、この収容室には、回転部材の側方に収容室開口が形成され、この収容室開口が閉塞部材で閉じられるようになっている場合でも、その天壁がシリンダヘッドに一体成形されていることにより、その収容室開口の周縁部（合わせ面）が、途中でずれたりすることなく、その閉塞部材の合わせ面と確実に当接させることができ、シール性を確保することができる。

さらに、開口面が同一平面上に形成されていることにより、傾きの異なる複数の開口を成形する場合より、容易に成形できる。

また、本発明によれば、ヘッド締結部材を開口の内側に配置することにより、ヘッド締結部材の位置を低くできるため、ヘッド締結部材（例えば締結ボルト）を短くでき、軸力を安定させることができると共に、ヘッド締結部材がヘッドカバーの上側に突出していないため、エンジンの高さを低くできる。また、ヘッドカバーを外すことにより、タペット調整を行うことができると共に、そのヘッド締結部材も着脱できて、シリンダヘッドをシリンダブロックに対して着脱できる。

また、開口の周縁部の合い面には、収容室側の回転部材の配設位置と対応した位置に収容室側凹部が形成されていることにより、回転部材をバルブ側に接近させることができ、シリンダヘッド側のカムシャフト方向の幅をよりコンパクトにできる。

また、開口の周縁部の合い面の、開口中央寄りに向けて凹むプラグ側凹部内にスパークプラグを配置することにより、スパークプラグを各バルブの間で、より立たせて配置できるため、シリンダヘッド側のカムシャフト方向の幅をよりコンパクトにできる。

また、単一の開口内から吸気バルブと排気バルブとが外部に臨んでいることにより、この開口を覆うカバーを外すことにより、吸気バルブ側と排気バルブ側との何れの調整も行うことができる。

また、開口の開口面が傾斜していることにより、この開口から工具を挿入して、ヘッド締結部材の側方側から着脱作業を行うことができることから、メンテナンスがし易い。

また、円形の回転部材に対応させて天壁が円弧形状に形成されていることにより、この天壁内に回転部材を配設した状態で、この天壁内における無駄な空間を極力狭くできることから、この天壁の外形を極力、コンパクトにできる。

この発明の実施の形態に係るシリンダヘッド側の断面図である。同実施の形態に係るシリンダヘッド側の一部を破断した正面図である。同実施の形態に係る図２の右側面図である。同実施の形態に係るＡＩＳ配設状態を示す一部を破断した正面図である。同実施の形態に係る吸・排気用バルブを示す断面図である。同実施の形態に係るシリンダヘッドの平面図である。同実施の形態に係るシリンダヘッドの側面図である。

符号の説明

１１はエンジン、１３はシリンダヘッド、１３ａは挿通孔、１３ｂは収容室、１３ｃは天壁、１３ｄは合い面、１３ｅは収容室側凹部、１３ｆはプラグ側凹部、１３ｇは収容室開口、１３ｈは開口、１６はカムシャフト、１７はスプロケット（回転部材）、１９はカムチェーン（巻掛け伝動帯）、２２は吸気バルブ、２３は排気バルブ、２７はヘッドカバー、３１はスタッドボルト（ヘッド締結部材）、３２は締付けナット（ヘッド締結部材）である。

Claims

シリンダヘッドに配設されたカムシャフトに回転部材が固定され、該回転部材に、クランク軸からの駆動力が伝達されると共に、該回転部材を収容する収容室の天壁が前記シリンダヘッドに一体形成され、
該シリンダヘッドの上面部には、前記天壁に隣接して開口が形成され、該開口から吸気・排気バルブが外部に臨むように構成されると共に、該開口の開口面は、前記天壁の上端より低い位置で、且つ、該開口面が一つの平面により形成され、前記開口の周縁部の、該開口を覆うヘッドカバーとの合い面の少なくとも一部は、前記シリンダヘッド上方から見て前記吸気・排気バルブと前記収容室との間に位置し、前記カムシャフトの軸線方向から見て、前記天壁の前記開口面より上方に突出する部分の幅は、前記合い面の前記吸気・排気バルブと前記収容室との間の部分の幅より短くなるように形成され、
前記シリンダヘッドをシリンダブロックに固定するヘッド締結部材を、前記開口の内側に配設し、該ヘッド締結部材を前記開口を介して外部に臨むように配置し、
前記シリンダヘッド上方から見て、前記吸気・排気バルブの上端が前記カムシャフトの軸方向と垂直な方向において前記ヘッド締結部材よりも前記カムシャフト側に配置されたことを特徴とするエンジン。
前記開口の周縁部の、該開口を覆うヘッドカバーとの合い面には、前記収容室側の前記回転部材の配設位置と対応した位置が、前記開口の中央寄りに向けて凹むことにより、収容室側凹部が形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のエンジン。
前記開口の周縁部の、該開口を覆うヘッドカバーとの合い面は、前記収容室側と反対側の対向辺部が、前記開口中央寄りに向けて凹むことにより、プラグ側凹部が形成され、該プラグ側凹部内にスパークプラグが配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のエンジン。
前記単一の開口内から前記吸気バルブと前記排気バルブとが外部に臨んでいることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のエンジン。
前記開口の開口面は、シリンダ軸心に対して傾斜していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のエンジン。
前記天壁は、前記カムシャフト方向から見て、前記回転部材より大きい円弧形状を呈していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のエンジン。