JP6058158B2 - 単気筒sohcエンジン及び単気筒sohcエンジン用ロッカーアーム - Google Patents
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Description
また、排気用ロッカーアームは、排気用ロッカーシャフトに支持された排気用ボス部と、排気用ボス部から突出し、排気用カムと接触し、排気用カムによって押圧される排気用カムアーム部と、排気用ボス部から突出し、端部が排気用バルブと接触し、排気用バルブを開く方向に押圧する排気用バルブアーム部とを含む。この排気用ロッカーアームは、排気用カムアーム部と一体成形され、その基材より摩擦係数が低く、硬度が高い被膜を介して排気用カムと摺動する排気用摺動面を有する。
以下、吸気用ロッカーアームと排気用ロッカーアームを、ロッカーアームと総称する場合がある。他の「吸気用」「排気用」が付く名称についても同様に総称する場合がある。
上述の構成によると、カムアーム部の摺動面とカムは、被膜を介して摺動する。この被膜は、摺動面の基材よりも摩擦係数が低い。そのため、被膜と、この被膜と摺動する面との摩擦係数は小さい。
摺動面のカムシャフトの回転軸線方向の幅を小さくした場合、ロッカーアームを軽量化でき、その結果、機械的損失を低減できる。その一方で、摺動面とカムとの接触面圧が高くなる。接触面圧の増加は、摩擦力の増加につながる。しかし、本発明では、上述したように被膜によって接触面の間の摩擦係数を下げているため、摺動面のカムシャフトの回転軸線方向の幅を小さくしても、摩擦力の増加による機械的損失の増加を抑えることができる。
カムアーム部のボス部に近い端部のカムシャフトの回転軸線方向の幅は、ロッカーアームにかかる力の大きさによって決まっており、極端に大きくなることはない。したがって、カムシャフトの回転軸線方向において、カムアーム部の摺動面の幅を、カムアーム部のボス部に近い端部の幅より小さくすることで、摺動面の幅を、従来のロッカーアームのカム側の端部の幅よりも小さくできる。
そのため、本発明では、機械的損失の増加を抑えつつ、カムシャフトの回転軸線方向において、吸気用摺動面と排気用摺動面の幅を、従来のロッカーアームのカム側の端部の幅よりも小さくできる。
これらにより、エンジン内に大きいスペースを確保しやすくなる。したがって、エンジンの設計自由度をさらに向上できるため、エンジンをより小型化できる。
また、吸気用カムと排気用カムのカムシャフトの回転軸線方向の幅が小さいため、カムシャフトの長さを短くすることでエンジンを小型化できる。
図1は、例えばスクータ型自動二輪車に用いるスイング式のエンジンユニット1を開示している。このエンジンユニット1は、単気筒SOHCエンジン2と、スイングアームを兼ねる伝動ケース3とを備えている。単気筒SOHCエンジン2は、水冷式の4サイクルエンジンである。なお、以下の説明において、前後方向とは、自動二輪車のシートに着座したライダーから視た車両前後方向のことであり、左右方向とは、シートに着座したライダーから視たときの車両左右方向(車両の幅方向)のことである。また、各図面の矢印F方向と矢印B方向は、前方と後方を表しており、矢印L方向と矢印R方向は、左方と右方を表しており、矢印U方向と矢印D方向は、上方と下方を表している。
本実施形態では、カムアーム部44、54の摺動面46、56には被膜(62)が形成されており、カム40、41の外周面に、被膜62と同様の被膜(図示省略)が形成されている。したがって、カムアーム部44、54の摺動面46、56と、カム40、41の外周面とは、2つの被膜を介して摺動する。この被膜は、摺動面46、56の基材よりも摩擦係数が低い。そのため、被膜と、この被膜と摺動する面との摩擦係数は小さい。
そのため、本実施形態では、機械的損失の増加を抑えつつ、カムシャフト31の回転軸線C2の方向において、摺動面46、56の幅(D1)を、従来のロッカーアーのカム側の端部の幅よりも小さくできる。
これらにより、エンジン2内に大きいスペースを確保しやすくなる。したがって、エンジン2の設計自由度をさらに向上できるため、エンジン2をより小型化できる。
また、カム40、41のカムシャフト31の回転軸線C2の方向の幅が小さいため、カムシャフト31の長さを短くすることでエンジン2を小型化できる。
一方、本実施形態では、ロッカーアーム32、33とカム40、41とを摺動させるため、摺動する箇所に摩擦係数を下げる表面処理が施されていても、ローラーロッカーアームを用いた場合よりも若干摩擦抵抗が大きくなる。そのため、ローラーロッカーアームを用いた場合よりも、摩擦抵抗が大きくなった分、カムシャフト31の駆動トルクが大きくなる。しかしながら、ロッカーアーム32、33を軽量化できるため、吸気用及び排気用スプリング22、24スプリング力を小さくでき、その分、カムシャフト31の駆動トルクを小さくできる。その結果、カムシャフト31の駆動トルクの増大を抑制でき、機械損失の増大を抑制できる。
また、本発明において、吸気用摺動面と排気用摺動面がカムシャフトの回転軸線方向に並ぶとは、カムシャフトの回転軸線方向において、吸気用摺動面と排気用摺動面が近接している場合と、離間している場合の両方を含む。また、本発明において、吸気用摺動面と排気用摺動面がカムシャフトの回転軸線方向に並ぶとは、吸気用摺動面と排気用摺動面の間に何らの部材が配置されている場合と、何も配置されていない場合の両方を含む。
6 シリンダボディ部
7、207 シリンダヘッド部
9 シリンダ孔
13 燃焼室
14 吸気通路
14a 吸気口
15 排気通路
15a 排気口
16 吸気用バルブ
16a、18a バルブ傘部
16b、18b バルブ軸部
18 排気用バルブ
22 吸気用スプリング
24 排気用スプリング
30 動弁装置
31、231 カムシャフト
32、232A、232B、332 吸気用ロッカーアーム
33 排気用ロッカーアーム
34 吸気用ロッカーシャフト
35 排気用ロッカーシャフト
40、240A、240B 吸気用カム
41 排気用カム
43、53、343 ボス部
44、54、344 カムアーム部
44a、54a 端部
45、55、345 バルブアーム部
46、56 摺動面
47、48、57、58 穴
49、59 押圧部(端部)
50、60 シム
62 被膜
68 点火プラグ
170 デコンプレッション機構
280 可変バルブタイミング機構
281 アクチュエータ
281a ロッド
C1 シリンダ孔の中心軸線
C2 カムシャフトの回転軸線
C3 吸気用ロッカーシャフトの中心軸線
C4 排気用ロッカーシャフトの中心軸線
Claims (16)
- 単一のシリンダ孔を備えたシリンダボディ部と、
前記シリンダ孔の一端開口を覆い、燃焼室の少なくとも一部を構成するシリンダヘッド部と、
前記シリンダヘッド部に設けられ、回転可能であって、少なくとも1つの吸気用カムおよび少なくとも1つの排気用カムが回転軸線方向に並んで設けられた1つのカムシャフトと、
それぞれ前記カムシャフトと並列に配置される吸気用ロッカーシャフトおよび排気用ロッカーシャフトと、
前記燃焼室に設けられた吸気口を開閉可能な少なくとも1つの吸気用バルブおよび前記燃焼室に設けられた排気口を開閉可能な少なくとも1つの排気用バルブと、
前記吸気用ロッカーシャフトに支持された吸気用ボス部と、前記吸気用ボス部から突出し、前記吸気用カムと接触し、前記吸気用カムによって押圧される吸気用カムアーム部と、前記吸気用ボス部から突出し、端部が前記吸気用バルブと接触し、前記吸気用バルブを開く方向に押圧する吸気用バルブアーム部とを含み、前記吸気用ロッカーシャフトの中心軸線周りに揺動可能な少なくとも1つの吸気用ロッカーアームと、
前記排気用ロッカーシャフトに支持された排気用ボス部と、前記排気用ボス部から突出し、前記排気用カムと接触し、前記排気用カムによって押圧される排気用カムアーム部と、前記排気用ボス部から突出し、端部が前記排気用バルブと接触し、前記排気用バルブを開く方向に押圧する排気用バルブアーム部とを含み、前記排気用ロッカーシャフトの中心軸線周りに揺動可能な少なくとも1つの排気用ロッカーアームと、を備え、
前記吸気用ロッカーアームは、前記吸気用カムアーム部と一体成形され、前記カムシャフトの回転軸線方向において、その幅が前記吸気用カムアーム部の前記吸気用ボス部に近い端部の幅より小さく形成され、その基材より摩擦係数が低く、硬度が高い被膜を介して前記吸気用カムと摺動する吸気用摺動面を有し、
前記排気用ロッカーアームは、前記排気用カムアーム部と一体成形され、前記カムシャフトの回転軸線方向において、その幅が前記排気用カムアーム部の前記排気用ボス部に近い端部の幅より小さく形成され、その基材より摩擦係数が低く、硬度が高い被膜を介して前記排気用カムと摺動し、前記吸気用ロッカーアームの前記吸気用摺動面と前記カムシャフトの回転軸線方向に並ぶように設けられている排気用摺動面を有する、ことを特徴とする単気筒SOHCエンジン。 - 前記吸気用摺動面と前記排気用摺動面は、前記カムシャフトの回転軸線方向から見て、前記カムシャフトに対して、前記シリンダ孔の中心軸線方向の一方向に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の単気筒SOHCエンジン。
- 前記カムシャフトの回転軸線方向を左右方向とした時、
前記吸気用ロッカーシャフトおよび前記排気用ロッカーシャフトのいずれか一方は前記カムシャフトより上方に設けられ、他方は前記カムシャフトより下方に設けられ、
前記吸気用摺動面と前記排気用摺動面は、前記シリンダ孔の中心軸線方向から見て前記吸気用ロッカーシャフトと前記排気用ロッカーシャフトの間に設けられ、且つ、両方とも前記カムシャフトの前方または後方に設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の単気筒SOHCエンジン。 - 前記カムシャフトの回転軸線方向を左右方向とした時、前記シリンダ孔の中心軸線方向から見て、
前記吸気用カムアーム部は、前記吸気用ボス部から上下方向に突出し、
前記排気用カムアーム部は、前記排気用ボス部から上下方向に突出し、
前記吸気用摺動面と前記排気用摺動面は、左右方向に並ぶように設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の単気筒SOHCエンジン。 - 前記吸気用カムアーム部および前記排気用カムアーム部は、前記カムシャフトの回転軸線方向に貫通する穴を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の単気筒SOHCエンジン。
- 前記吸気用カムアーム部は、前記カムシャフトの回転軸線方向の幅において、前記吸気用ボス部に近い端部の幅が最大となるように形成され、
前記排気用カムアーム部は、前記カムシャフトの回転軸線方向の幅において、前記排気用ボス部に近い端部の幅が最大となるように形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の単気筒SOHCエンジン。 - 前記吸気用カムは、前記カムシャフトの回転軸線方向において、その幅が前記吸気用カムアーム部の前記吸気用ボス部に近い端部の幅より小さく、
前記排気用カムは、前記カムシャフトの回転軸線方向において、その幅が前記排気用カムアーム部の前記排気用ボス部に近い端部の幅より小さいことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の単気筒SOHCエンジン。 - 先端部が前記燃焼室に臨むように前記シリンダヘッド部に設けられた点火プラグをさらに備え、
前記点火プラグの一部が、前記カムシャフトの回転軸線上に配置されていることを特徴とする請求項7に記載の単気筒SOHCエンジン。 - 前記吸気用バルブおよび排気用バルブは、バルブ軸部と、前記バルブ軸の先端に連結されたバルブ傘部とを有しており、
前記吸気用摺動面および前記排気用摺動面は、前記カムシャフトの回転軸線方向の幅が、前記吸気用バルブおよび排気用バルブの前記バルブ軸部の最小直径よりも小さいことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の単気筒SOHCエンジン。 - 前記カムシャフトに装着されたデコンプレッション機構を備えることを特徴とする請求項7に記載の単気筒SOHCエンジン。
- 前記吸気用ロッカーアームおよび前記排気用ロッカーアームの少なくとも一方を複数備えており、
前記カムシャフトと並列に配置されるロッドを有するアクチュエータを含む可変バルブタイミング機構を備えることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の単気筒SOHCエンジン。 - 前記吸気用ボス部および前記排気用ボス部は、それぞれ、前記吸気用ロッカーシャフトおよび前記排気用ロッカーシャフトに回転可能に支持されており、
前記吸気用ロッカーシャフトおよび前記排気用ロッカーシャフトの外周面のうち少なくとも前記吸気用ボス部および前記排気用ボス部と接触する部分には、その基材よりも摩擦係数が低く、硬度が高い被膜が形成されていることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の単気筒SOHCエンジン。 - 前記吸気用バルブアーム部の前記吸気用バルブを押圧する端部の表面に、その基材よりも摩擦係数が低く、硬度が高い被膜が形成されており、
前記排気用バルブアーム部の前記排気用バルブを押圧する端部の表面に、その基材よりも摩擦係数が低く、硬度が高い被膜が形成されていることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の単気筒SOHCエンジン。 - 前記吸気用バルブアーム部と前記吸気用バルブとの間に配置された吸気用シムと、
前記排気用バルブアーム部と前記排気用バルブとの間に配置された排気用シムとを有し、
前記吸気用シムおよび前記排気用シムの表面に、その基材よりも摩擦係数が低く、硬度が高い被膜が形成されていることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の単気筒SOHCエンジン。 - 前記吸気用摺動面および前記吸気用カムの少なくとも一方に、前記吸気用摺動面の基材より摩擦係数が低く、硬度が高い前記被膜が形成され、
前記排気用摺動面および前記吸気用カムの少なくとも一方に、前記排気用摺動面の基材より摩擦係数が低く、硬度が高い前記被膜が形成されていることを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の単気筒SOHCエンジン。 - 請求項1〜15のいずれかに記載の単気筒SOHCエンジンに用いられる前記吸気用ロッカーアームまたは前記排気用ロッカーアームであって、前記吸気用摺動面または前記排気用摺動面に、その基材よりも摩擦係数が低く、硬度が高い前記被膜が形成されていることを特徴とする単気筒SOHCエンジン用ロッカーアーム。
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