JP4567501B2 - 内燃機関の動弁機構 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の動弁機構の改良に関するものである。

従来の内燃機関の動弁機構として、バルブをカムシャフト及びロッカアームで強制的に開閉するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
実開平１−１４４４１０号公報

特許文献１の第１図を以下の図６で説明する。なお、符号は振り直した。
図６は従来の内燃機関の動弁機構を示す側面図であり、動弁機構は、開弁用カム２０１及び閉弁用カム２０２を形成したカムシャフト２０３と、ロッカシャフト２０４にスイング自在に取付けるとともに一端部２０６を開弁用カム２０１に当てた開弁用ロッカアーム２０７と、ロッカシャフト２０４にスイング自在に取付けるとともに一端部２０８を閉弁用カム２０２に当てた閉弁用ロッカアーム２１１と、開弁用ロッカアーム２０７の先端部２１２及び閉弁用ロッカアーム２１１の先端部２１３により開閉されるバルブ２１４とからなる。

バルブ２１４は、その弁軸２１６にネジ部２１７を形成して、このネジ部２１７に、開弁用フォロアナット２２１及びそのロックナット２２２、閉弁用フォロアナット２２３及びそのロックナット２２４をねじ込んだものであり、開弁用フォロアナット２２１の端面に開弁用ロッカアーム２０７の先端部２１２を当て、閉弁用フォロアナット２２３の端面に閉弁用ロッカアーム２１１の先端部２１３を当てる。

バルブ２１４は、開弁用ロッカアーム２０７及び閉弁用ロッカアーム２１１を当てるための開弁用フォロアナット２２１及び閉弁用フォロアナット２２３やロックナット２２２，２２４を設けたものであるから、これらの開弁用フォロアナット２２１、閉弁用フォロアナット２２３、ロックナット２２２，２２４を含めたバルブ２１４の重量が大きくなるから、内燃機関の高回転化の妨げになる。また、バルブ２１４を開閉動させるために大きな駆動力が必要になるため、ロッカシャフト２０４、開弁用ロッカアーム２０７、閉弁用ロッカアーム２１１等の動弁系部品の強度を上げなければならない。

また、バルブ２１４には、各フォロアナット２２１，２２３、ロックナット２２２，２２４が取付けられ、部品数が多くなる構造であるため、コストを考慮すれば、部品数の増加をより抑え、簡単な構造であることが望まれる。

本発明の目的は、吸排気バルブの軽量化を図り、部品数の増加を抑え、構造が簡単な内燃機関の動弁機構を提供することにある。

請求項１に係る発明は、カムシャフトに設けたカムで開弁用ロッカーアーム及び閉弁用ロッカアームを駆動し、吸排気バルブを強制的に開閉作動させる形式の内燃機関の動弁機構において、記吸排気バルブの軸部に前記開弁用ロッカアームを連結し、前記吸排気バルブの軸部の端部と前記閉弁用ロッカアームとを紐で連結し、前記紐は前記吸排気バルブの軸部の一部が置き換えられるようにこの軸部の一部を構成し、前記閉弁用ロッカアームにより前記紐を引いて前記吸排気バルブを閉じるようにしたことを特徴とする。

吸排気バルブの軸部を短くし、この軸部の先端と閉弁用ロッカアームの一端とを紐で連結する。軸部の先端と閉弁用ロッカアームの一端とを、軸部の一部に置き換えることができ、その一部を構成する紐で連結するだけであるから構造が簡単であり、部品数の増加を抑え、吸排気バルブの軸部の短縮化、軽量化を図るこが可能である。

請求項２に係る発明は、紐を連結するために閉弁用ロッカアームに設けた連結部を、吸排気バルブを開く開弁用ロッカアームを吸排気バルブに連結又は当接するために開弁用ロッカアームに設けた一端部よりも吸排気バルブの傘部から遠い側に設けたことを特徴とする。

吸排気バルブを開く場合は、吸排気バルブに連結又は当接させるために設けた開弁用ロッカアームの一端部で吸排気バルブの軸部を押し、吸排気バルブを閉じる場合は、閉弁用ロッカアームの一端部よりも、吸排気バルブの傘部から遠い側に設けた閉弁用ロッカアームの連結部に連結した紐を引く。
請求項３に係る発明は、請求項１において、前記閉弁用ロッカアームの先端部には円弧状の溝部を備え、この溝部に円弧状の嵌めた円弧状のカラー部材を介して前記紐をＵ字状に掛けて前記吸排気バルブの軸部端部に連結したことを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１において、前記吸排気バルブの軸部端部に挿通孔を設け、前記閉弁用ロッカアームの先端部に設けた円弧状の溝にＵ字状に紐を掛け、この紐の一部を前記挿通孔に通し、この紐の端部相互を加締具で加締め、結合したことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、閉弁用ロッカアームの一端と吸排気バルブの軸部の先端とを紐で連結し、この紐を引いて吸排気バルブを閉じるので、吸排気バルブの軸部の一部を構成し、軸部の一部となる紐で置き換えることができ、吸排気バルブの軸部の長さを短縮することができて、吸排気バルブの軽量化を図ることができる。また、閉弁用ロッカアームと吸排気バルブの軸部とを紐で連結する簡単な構造であり、部品数の増加を抑えることが可能になるから、動弁機構のコストを低減することができる。

請求項２に係る発明では、閉弁用ロッカアームの紐との連結部を、開弁用ロッカアームの一端部よりも吸排気バルブの傘部から遠い側に設けたので、紐による吸排気バルブの軸部の置き換えを効果的に行うことができ、吸排気バルブの軽量化がし易くなる。
請求項３に係る発明は、請求項１において、前記閉弁用ロッカアームの先端部には円弧状の溝部を備え、この溝部に円弧状の嵌めた円弧状のカラー部材を介して前記紐をＵ字状に掛けて前記吸排気バルブの軸部端部に連結したので、吸排気バルブと閉弁用ロッカアームととを２本の紐で連結したのと同様となり、大きな引張荷重に耐えることができるとともに、２本の紐でそれぞれ連結したのに比べて、Ｕ字状の紐の左右の部分の張力を均等にすることができる。
請求項４に係る発明は、請求項１において、前記吸排気バルブの軸部端部に挿通孔を設け、前記閉弁用ロッカアームの先端部に設けた円弧状の溝にＵ字状に紐を掛け、この紐の一部を前記挿通孔に通し、この紐の端部相互を加締具で加締め、結合したので、閉弁用ロッカアームと吸排気バルブとを連結する構造が、紐と加締め具だけで構成され、部品数が少なく、構造を簡素にすることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る内燃機関のシリンダヘッドを示す斜視図（第１実施形態）であり、内燃機関１０の上部に備えるシリンダヘッド１１は、シリンダヘッド本体１２と、このシリンダヘッド本体１２に組み込んだ動弁機構１３とからなり、シリンダヘッド本体１２の基部１５に取付けたシャフト支持部材１６，１７で動弁機構１３を構成するカムシャフト１８を回転自在に支持し、このカムシャフト１８に設けたカム（不図示。詳細は後述する。）で閉弁用ロッカアーム２１及び開弁用ロッカアーム２２を駆動し、閉弁用ロッカアーム２１に紐２３を介して連結するとともに開弁用ロッカアーム２２に直接に連結した吸気バルブ（又は排気バルブ）２４を開閉するものである。なお、２５はシャフト支持部材１６，１７に渡したクロス部材である。

図２は本発明に係る動弁機構（第１実施形態）を示す断面図であり、動弁機構１３は、閉弁用カム３１及び開弁用カム３２を設けたカムシャフト１８と、クロス部材２５側の上部ブラケット３３で支持した第１ロッカアーム軸３４にスイング自在に取付けるとともに閉弁用カム３１の周面に当てた閉弁用ロッカアーム２１と、この閉弁用ロッカアーム２１に一端を掛けるとともに他端を吸気バルブ２４の軸部２４ａの端部２４ｂに連結した紐２３と、基部１５側の下部ブラケット３６で支持した第２ロッカアーム軸３７にスイング自在に取付けるとともに開弁用カム３２の周面に当て且つ先端部２２ａをリンク（後で詳述するサイドプレート６２）を介して吸気バルブ２４に連結した開弁用ロッカアーム２２と、吸気バルブ２４と、この吸気バルブ２４をガイドするために基部１５に設けたバルブガイド３８とを備えた弁強制開閉式のものである。なお、２４ｃは吸気バルブ２４の傘部、４１は吸気ポート（又は排気ポート）、４２は吸気ポート（又は排気ポート）の入口に設けたバルブシートである。

閉弁用ロッカアーム２１は、紐２３をカラー部材６１（詳細は後述する。）を介して掛けた先端部２１ａと、閉弁用カム３１の周面に当てた摺動面２１ｂとを備える。
開弁用ロッカアーム２２は、吸気バルブ２４側に連結する先端部２２ａと、開弁用カム３２の周面に当てた摺動面２２ｂとを備える。
紐２３は、吸気バルブ２４の軸部２４ａにピン５７で取付けたものであり、高強度繊維、ナイロン繊維又は鋼線からなる組紐が好適である。

図３（ａ），（ｂ）は本発明に係る閉弁用ロッカアームと吸気バルブとの連結構造を示す説明図（第１実施形態）である。
（ａ）は側面図であり、閉弁用ロッカアーム２１は、先端部２１ａに、底面の断面形状が円弧状の溝部２１ｃを設けたものであり、この溝部２１ｃにカラー部材６１を嵌め、このカラー部材６１に設けた溝部６１ａに紐２３を掛ける。

紐２３は、その側部（手前側）をサイドプレート６２で保持したものであり、開弁用ロッカアーム２２は、ピン５７にサイドプレート６２，６２（一方の符号６２のみ示す。）を介して連結するものであり、図ではサイドプレート６２を外して紐２３及び開弁用ロッカアーム２２の吸気バルブ２４への連結状態を理解し易いようにした。

紐２３は、端部２３ａを折り返して輪を作り、端部２３ａとこの端部２３ａに隣接する部分２３ｂとを筒状の加締め具６３で加締めることで、ループ状の連結部２３ｃを形成したものであり、この連結部２３ｃを吸気バルブ２４側のピン５７に連結する。

（ｂ）は断面図であり、開弁用ロッカアーム２２は、先端部２２ａを二股形状として取付部２２ｃ，２２ｃを設けたものであり、各取付部２２ｃは、側方に突出する側方突出ピン５６を一体に設けた部分である。

紐２３は、両端に設けた連結部２３ｃ，２３ｃを吸気バルブ２４にピン５７を介して連結し、中央部２３ｄを閉弁用ロッカアーム２１側に掛けてほぼＵ字形状に取付けたものである。このように、紐２３をＵ字形状に取付けることで、閉弁用ロッカアーム２１と吸気バルブ２４とを２本の紐で連結したのと同様になり、大きな引張荷重に耐えることができるとともに、２本の紐でそれぞれ連結したのに比べて、Ｕ字状の紐２３の左右の部分の張力を均等にすることができる。
吸気バルブ２４の軸部２４ａは、端部２４ｂにピン５７を通す貫通穴２４ｅを開けた部分である。

サイドプレート６２は、吸気バルブ２４に取付けたピン５７に掛けた紐２３の連結部２３ｃ，２３ｃの両側部を保持するとともに、開弁用ロッカアーム２２の取付部２２ｃ，２２ｃに連結した部材であり、ピン５７を貫通させる第１ピン挿通穴６２ａと、開弁用ロッカアーム２２の側方突出ピン５６を貫通させる第２ピン挿通穴６２ｂとを開けたものである。

ピン５７の第１ピン挿通穴６２ａからの抜け止めと、側方突出ピン５６の第２ピン挿通穴６２ｂからの抜け止めは、ピン５７及び側方突出ピン５６のそれぞれに設けた環状溝に止め輪５８を取付けることで行う。

以上の図２で説明したように、本発明は第１に、閉弁用ロッカアーム２１により吸気バルブ２４を閉じる内燃機関１０（図１参照）の動弁機構１３において、閉弁用ロッカアーム２１の一端と吸気バルブ２４の軸部２４ａの先端とを紐２３で連結することで、この紐２３を閉弁用ロッカアーム２１で引いて吸気バルブ２４を閉じることを特徴とする。

閉弁用ロッカアーム２１と吸気バルブ２４とを紐２３で連結したので、吸気バルブ２４の軸部２４ａの一部を紐２３で置き換えることができ、吸気バルブ２４の軸部２４ａの長さを短縮することができて、吸気バルブ２４の軽量化を図ることができる。また、閉弁用ロッカアーム２１と吸気バルブ２４の軸部２４ａとを紐２３で連結する簡単な構造であり、部品数の増加を抑えることが可能になるから、動弁機構１３のコストを低減することができる。

本発明は第２に、図２及び図３に示したように、紐２３を連結するために閉弁用ロッカアーム２１に設けた連結部としての溝部２１ｃを、吸気バルブ２４を開く開弁用ロッカアーム２２を吸気バルブ２４に連結又は当接させるために開弁用ロッカアーム２２に設けた一端部としての先端部２２ａよりも吸気バルブ２４の傘部２４ｃから遠い側に設けたことを特徴とする。

閉弁用ロッカアーム２１の紐２３との連結部である溝部２１ｃを、開弁用ロッカアームの先端部２２ａよりも吸気バルブ２４の傘部２４ｃから遠い側に設けたので、紐２３による吸気バルブ２４の軸部２４ａの置き換えを効果的に行うことができ、吸気バルブ２４の軽量化がし易くなる。

図４（ａ），（ｂ）は本発明に係る動弁機構（第２実施形態）を示す説明図であり、図１〜図３に示した実施形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
（ａ）において、動弁機構７０は、カムシャフト１８と、閉弁用ロッカアーム２１と、この閉弁用ロッカアーム２１に一端を掛けるとともに他端を吸気バルブ７１の軸部７１ａの端部７１ｂに連結した紐７２と、第２ロッカアーム軸３７にスイング自在に取付けるとともに開弁用カム３２の周面に当て且つ先端部７３ａを吸気バルブ２４に押し当てた開弁用ロッカアーム７３と、吸気バルブ７１とを備えた弁強制開閉式のものである。
吸気バルブ７１は、端部７１ｂに、紐７２を通す紐挿通穴７１ｃを開け、開弁用ロッカアーム７３の先端部７３ａに押圧される鍔部７１ｄを一体成形した部材である。

（ｂ）において、吸気バルブ７１の紐挿通穴７１ｃは、紐７２が当たる部分の断面を円弧形状にして、紐挿通穴７１ｃの内面と紐７２との当たりが局部的に強くならないようにしたものである。

紐７２は、閉弁用ロッカアーム２１の溝部２１ｃと吸気バルブ７１の紐挿通穴７１ｃとに掛け、各端部７２ａ，７２ｂを合わせて金属製の加締め具６３で加締めて結合したものである。
開弁用ロッカアーム７３は、先端部７３ａを二股形状として押圧部７３ｂ，７３ｂを設けたものである。

このように、本実施形態では、閉弁用ロッカアーム２１と吸気バルブ７１とを連結する構造を、紐７２と加締め具６３だけで構成するため、部品数が少なく、構造を簡素にすることができる。

図５（ａ），（ｂ）は本発明に係る動弁機構の別実施形態を示す説明図であり、動弁機構の各構成を模式的に表した。（ａ）は第３実施形態、（ｂ）は第４実施形態を示す。
（ａ）において、動弁機構８０は、閉弁用カム８１及び開弁用カム８２を設けたカムシャフト８３と、第１ロッカアーム軸８４にスイング自在に取付けるとともに閉弁用カム８１の周面に当てた閉弁用ロッカアーム８６と、この閉弁用ロッカアーム８６の先端部８６ａに一端を掛けるとともに他端を吸気バルブ８７の軸部８７ａの端部８７ｂに連結した紐８８と、第２ロッカアーム軸９１にスイング自在に取付けるとともに開弁用カム８２の周面に当て且つ先端部９２ａを吸気バルブ８７の鍔部８７ｃに当てた開弁用ロッカアーム９２と、吸気バルブ８７と、この吸気バルブ８７をガイドするバルブガイド９３とを備えた弁強制開閉式のものである。なお、９５はカムシャフト８３を回転自在に支持するシャフト支持部材、９６は第１ロッカアーム軸８４及び第２ロッカアーム軸９１を支持するアーム軸支持部材である。

（ｂ）において、動弁機構１１０は、カムシャフト８３と、第１ロッカアーム軸８４にスイング自在に取付けるとともに閉弁用カム８１の周面に当てた閉弁用ロッカアーム１１１と、この閉弁用ロッカアーム１１１の先端部１１１ａに一端を掛けるとともに他端を吸気バルブ８７の軸部８７ａの端部８７ｂに連結した紐８８と、第１ロッカアーム軸８４にスイング自在に取付けるとともに開弁用カム８２の周面に当て且つ先端部１１２ａを吸気バルブ８７の鍔部８７ｃに当てた開弁用ロッカアーム１１２と、吸気バルブ８７と、バルブガイド９３とを備えた弁強制開閉式のものである。

尚、本発明では、閉弁用ロッカアームのみを吸排気バルブと連結したが、これに限らず、閉弁用ロッカアーム及び開弁用ロッカアームの両方を吸排気バルブに連結してもよい。

本発明の動弁機構は、二輪車、四輪車の内燃機関に好適である。

本発明に係る内燃機関のシリンダヘッドを示す斜視図（第１実施形態）である。 本発明に係る動弁機構（第１実施形態）を示す断面図である。 本発明に係る閉弁用ロッカアームと吸気バルブとの連結構造を示す説明図（第１実施形態）である。 本発明に係る動弁機構（第２実施形態）を示す説明図である。 本発明に係る動弁機構の別実施形態を示す説明図である。 従来の内燃機関の動弁機構を示す側面図である。

符号の説明

１０…内燃機関、１３，７０，８０，１１０…動弁機構、２１，８６，１１１…閉弁用ロッカアーム、２１ｃ…連結部（溝部）、２２，７３，９２，１１２…開弁用ロッカアーム、２２ａ，７３ａ，９２ａ，１１２ａ…一端部（先端部）、２３，７２，８８…紐、２４，７１，８７…吸排気バルブ（吸気バルブ）、２４ａ…軸部、２４ｃ…傘部、６１…カラー部材、６１ｃ…溝部、６３…加締具。

Claims (4)

1. カムシャフトに設けたカムで開弁用ロッカーアーム及び閉弁用ロッカアームを駆動し、吸排気バルブを強制的に開閉作動させる形式の内燃機関の動弁機構において、
   前記吸排気バルブの軸部に前記開弁用ロッカアームを連結し、
   前記吸排気バルブの軸部の端部と前記閉弁用ロッカアームとを紐で連結し、
   前記紐は前記吸排気バルブの軸部の一部が置き換えられるようにこの軸部の一部を構成し、前記閉弁用ロッカアームにより前記紐を引いて前記吸排気バルブを閉じるようにした、
   ことを特徴とする内燃機関の動弁機構。
2. 前記紐を連結するために前記閉弁用ロッカアームに設けた連結部を、前記吸排気バルブを開く開弁用ロッカアームを前記吸排気バルブに連結又は当接するために開弁用ロッカアームに設けた一端部よりも前記吸排気バルブの傘部から遠い側に設けたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の動弁機構。
3. 前記閉弁用ロッカアームの先端部には円弧状の溝部を備え、この溝部に円弧状の嵌めた円弧状のカラー部材を介して前記紐をＵ字状に掛けて前記吸排気バルブの軸部端部に連結したことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の動弁機構。
4. 前記吸排気バルブの軸部端部に挿通孔を設け、前記閉弁用ロッカアームの先端部に設けた円弧状の溝にＵ字状に紐を掛け、この紐の一部を前記挿通孔に通し、この紐の端部相互を加締具で加締め、結合したことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の動弁機構。

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