JP6216079B2 - Ｏｈｃ型内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、シリンダヘッドにカムシャフトを備えたＯＨＣ型内燃機関の改良に関する。

内燃機関において、吸排気バルブを駆動するバルブ駆動形式の１つに、シリンダヘッドに吸排気バルブを駆動するカムシャフトを備えたＯＨＣ（Ｏｖｅｒ Ｈｅａｄ Ｃａｍｓｈａｆｔ）型内燃機関が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に示すように、シリンダヘッドに、カムシャフトを支持する軸受が配置され、この軸受の軸方向の移動を規制する押さえ板がシリンダヘッドに取付けられる。押さえ板に臨むように、シリンダヘッドの側面には、カムシャフト及びその周辺部をメンテナンスするための開口が設けられている。

ところで、特許文献１の技術では、カムシャフトの中心に比べて、開口の中心が上方に位置するので、その分、シリンダヘッドのシリンダ軸方向の長さが長くなる。シリンダヘッドが長くなると、内燃機関の重量増加につながり易い。また、ＯＨＣ型内燃機関では、燃焼室の上方に動弁機構が配置されるため、重心が高くなり易い。軽量化及び低重心化に貢献することができるＯＨＣ型内燃機関が望まれる。

特許第３４６６５８８号公報

本発明は、軽量化及び低重心化に貢献することができるＯＨＣ型内燃機関を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、燃焼室を構成するシリンダブロック及びこのシリンダブロックに取付けられるシリンダヘッドと、このシリンダヘッドのカムシャフト支持孔で保持されるカムシャフトベアリングと、当該カムシャフトベアリングに保持されるカムシャフトと、シリンダヘッドを覆うことで動弁機構収容室を構成するシリンダヘッドカバーと有し、シリンダヘッド壁面に、カムシャフトの軸方向に開口する開口部を形成し、この開口部を蓋部材で覆ったＯＨＣ型内燃機関において、カムシャフトベアリングの近傍に、このカムシャフトの軸方向にカムシャフトベアリングを規制する固定部材が配置され、カムシャフトを軸方向に沿って見たときに、シリンダブロックに形成したシリンダの軸線方向で、開口部の軸中心に対しカムシャフトの軸中心が燃焼室から離間する方向に、カムシャフトが配置されているＯＨＣ型内燃機関を提供する。

請求項２に係る発明では、開口部の軸中心は、カムシャフトの軸中心と固定部材とに挟まれるように配置されると共に、カムシャフトを軸方向に沿って見たときに、カムシャフトベアリングと固定部材とは、開口部に全て露出されている。

請求項３に係る発明では、カムシャフトの端部に、カムシャフトに駆動力を伝達するカム軸スプロケットを止めるスプロケットホルダが備えられ、カムシャフトを軸方向に沿って見たときに、スプロケットホルダの回転軌跡と固定部材とは、少なくとも一部が重なっている。

請求項４に係る発明では、スプロケットホルダに、スプロケットを締結する締結孔が形成され、カムシャフトを軸方向に沿って見たときに、スプロケットホルダの回転軌跡は、開口部の範囲内にある。

請求項５に係る発明では、固定部材は、板状部材であり、この板状部材は、ボルト部材で固定され、カムシャフト支持孔の近傍にてシリンダヘッドに、板状部材を囲うように凹部が形成されている。

請求項６に係る発明では、固定部材は、ボルト部材のフランジ部であり、このボルト部材のフランジ部を囲うように凹部が形成されている。

請求項７に係る発明では、シリンダヘッドカバーは、樹脂製である。

請求項１に係る発明では、カムシャフトの軸中心が開口部の軸中心に対し、燃焼室から離間する方向になるように、カムシャフトが配置されている。すなわち、開口部の中心は、カムシャフトの軸中心に比べて燃料室側に近づくように配置される。開口部の中心を燃焼室側に寄せて配置したので、シリンダヘッドのシリンダ軸線方向の長さを短くすることができる。

仮に、開口部の中心が、カムシャフトの軸中心に比べて燃料室から遠ざかるように配置される場合には、その分、シリンダヘッドとシリンダヘッドカバーの合わせ面を燃焼室側から遠ざける必要がある。そうすると、シリンダヘッドのシリンダの軸線方向の長さが長くなる。

この点、本発明では、開口部の中心は、カムシャフトの軸中心に比べて燃料室側に近づくように配置されるので、シリンダヘッドとシリンダヘッドカバーの合わせ面を燃焼室側に近づけることができる。

すなわち、シリンダヘッドのシリンダの軸線方向の長さが短くなるので、シリンダヘッドの軽量化を図ることができる。加えて、内燃機関のシリンダの軸線方向が鉛直に延びる又は傾斜して延びるように内燃機関を配置したときに、シリンダヘッドのシリンダの軸線方向の長さが短くなるので、内燃機関の低重心化を図ることができる。

請求項２に係る発明では、カムシャフトベアリングと固定部材とは、開口部に全て露出されているので、蓋部材を外したときに、固定部材を外して、この固定部材によって保持されるカムシャフトベアリングを取り外すことが可能になる。従って、カムシャフト回りのメンテナンス性を高めることができる。

請求項３に係る発明では、カムシャフトを軸方向に沿って見たときに、スプロケットホルダの回転軌跡と固定部材とは、少なくとも一部が重なっている。
仮に、スプロケットホルダの回転軌跡と固定部材とが重ならないように配置すると、スプロケットホルダの回転軌跡と固定部材とが重なる構造に比べ、シリンダヘッドの長さがカムシャフトの軸直角方向に長くなる。

この点、本発明では、スプロケットホルダの回転軌跡と固定部材とは、少なくとも一部が重なっているので、シリンダヘッドの長さを短くできる。結果、内燃機関を小型化することができる。

請求項４に係る発明では、スプロケットホルダに、スプロケットを締結する締結孔が形成され、スプロケットホルダの回転軌跡は、開口部の範囲内にある。スプロケットホルダがどの角度位置に停止していてもスプロケットの取外しが可能になる。結果、スプロケットの着脱に係るメンテナンス性が向上する。

請求項５に係る発明では、カムシャフト支持孔の近傍に、板状部材を囲う凹部が形成されている。この凹部に板状部材を配置することで、カムシャフト軸方向において、板状部材及びボルト部材の突出を抑えることができる。結果、内燃機関をカムシャフト軸方向で小型化することができる。

請求項６に係る発明では、カムシャフト支持孔の近傍に、ボルト部材のフランジ部を囲う凹部が形成されている。この凹部にボルト部材のフランジ部を配置することで、カムシャフト軸方向において、ボルト部材の突出を抑えることができる。結果、内燃機関をカムシャフト軸方向で小型化することができる。

請求項７に係る発明では、シリンダヘッドカバーは、樹脂製である。シリンダヘッドカバーを軽量な樹脂製で構成したので、内燃機関を軽量化することができる。

本発明による内燃機関の左側面図である。 図１の内燃機関の要部拡大図である。 図２からシリンダヘッドカバー及び蓋部材を取外した図である。 図２の４−４線断面図である。 実施例及び比較例に係るＯＨＣ型内燃機関の作用説明図である。 図４の別実施例図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。本発明の実施例に係る内燃機関は、自動二輪車に搭載される４サイクル単気筒のＯＨＣ型空冷式内燃機関である。

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、ＯＨＣ型内燃機関１０は、クランクシャフト１１が収容されるクランクケース１２と、このクランクケース１２に重ねるように取付けたシリンダブロック１３と、このシリンダブロック１３に重ねるように取付けたシリンダヘッド１４と、このシリンダヘッド１４の上に被せたシリンダヘッドカバー１５とを有する。

シリンダブロック１３に、ピストン１７を摺動可能に支持するシリンダボア１８が形成される。シリンダボア１８の中心軸であるシリンダ軸１９は、鉛直軸Ｙに対して前傾している。シリンダブロック１３の壁部とシリンダヘッド１４の壁部１４ｗには、各々、シリンダ軸１９の垂直な面で外方へ複数の冷却用のフィン２１が延びている。

シリンダボア１８内を摺動するピストン１７は、コンロッド２２を介してクランクシャフト１１に連結される。クランクケース１２に、クランクシャフト１１が収容されるクランク室２３と、このクランク室２３の後方に仕切壁２５を介して変速機２６が収容されるミッション室２４とが形成される。クランク室２３には、クランクシャフト１１を回転自在に支持するクランクジャーナル部２８が備えられる。

ミッション室２４には、メインシャフト３１とカウンタシャフト３２が収容され、メインシャフト３１とカウンタシャフト３２間に変速ギヤ機構３３が収容されている。カウンタシャフト３２は、出力軸を兼ねており、ミッション室２４から左外方へ突出している。

次に、内燃機関上部の構成について説明する。
内燃機関１０の燃焼室３５は、主に、シリンダブロック１３に形成される。詳細には、燃焼室３５は、シリンダブロック１３のシリンダボア１８内を往復摺動するピストン１７の頂面１７ｔとこの頂面１７ｔに対向配置されるシリンダヘッド１４の間に形成される。シリンダヘッド１４において、燃焼室３５の天井面後半部に、混合気を吸気する吸気ポート３７が形成され、燃焼室３５の天井面前半部に、排気を排出する排気ポート３８が前方に向け形成される。

シリンダヘッド１４には、吸気ポート３７と燃焼室３５の間を開閉する吸気バルブ４１が設けられ、この吸気バルブ４１の上端は、吸気ロッカアーム４５によって押圧可能とされ、この吸気ロッカアーム４５は、カムシャフト４０に一体的に設けられる吸気カム４３によって駆動される。つまり、吸気カム４３によって、吸気バルブ４１が駆動される。なお、吸気バルブ４１は、燃焼室３５に開いた開口を閉じる向きに付勢されており、吸気カム４３のプロファイルによって押圧されたときに開口する。

同様に、シリンダヘッド１４には、排気ポート３８と燃焼室３５の間を開閉する排気バルブ４２が設けられ、この排気バルブ４２の上端は、排気ロッカアーム４６によって押圧可能とされ、この排気ロッカアーム４６は、カムシャフト４０に一体的に設けられる排気カム４４によって駆動される。つまり、排気カム４４によって、排気バルブ４２が駆動される。なお、排気バルブ４２は、燃焼室３５に開いた開口を閉じる向きに付勢されており、排気カム４４のプロファイルによって押圧されたときに開口する。

ここで、カムシャフト４０、吸気ロッカアーム４５、排気ロッカアーム４６は、シリンダヘッド１４とこのシリンダヘッド１４を覆うシリンダヘッドカバー１５の間に形成される動弁機構収容室５５に配置されている。

動弁機構５０は、吸気バルブ４１及び排気バルブ４２を駆動する機構である。この動弁機構５０は、クランクシャフト１１に一体的に設けられカムチェーン５１を駆動するクランク軸スプロケット５２と、カムシャフト４０に一体的に設けられるカム軸スプロケット５３と、カム軸スプロケット５３とクランク軸スプロケット５２間に巻き掛けられるカムチェーン５１とを有する。シリンダブロック１３に、カムチェーン室５４（図４参照）が形成されている。このカムチェーン室５４は、動弁機構収容室５５とクランク室２３の間を連通する空間であって、カムチェーン５１を通すことができるスペースである。

このような動弁機構５０によって、クランクシャフト１１が２回転したときに、カムシャフト４０が１回転し、前記吸気カム４３のプロファイル及び前記排気カム４４のプロファイルによって、燃焼室３５と吸気ポート３７の間及び燃焼室３５と排気ポート３８の間を各々クランクシャフト１１の回転に同期させて開閉する。

図２及び図３に示すように、シリンダヘッド１４の左側面上部１４ｆ（壁面１４ｆ）に、カムシャフト４０及びその周辺部をメンテナンスするための開口部５６が設けられ、この開口部５６は、蓋部材５７で塞がれている。この蓋部材５７は、カムシャフト４０の軸方向から見たときに、円形であり、その中心部に工具ソケットが係合可能な六角ボルト頭部５８が形成される。蓋部材５７の六角ボルト頭部５８に工具ソケットを当て回すことで、蓋部材５７を容易に脱着することができる。

シリンダヘッド１４に、シリンダヘッドカバー１５が被せられるときに当たる合わせ面１４ｔが形成され、この合わせ面１４ｔにシリンダヘッドカバー１５が取付けられる。このシリンダヘッドカバー１５は、樹脂製で構成した。シリンダヘッドカバー１５を軽量な樹脂製で構成したので、内燃機関１０の軽量化を図ることができる。

図３に示すように、シリンダヘッド壁面１４ｆに、カムシャフト４０の軸方向に開口し蓋部材５７で覆うことができる開口部５６が形成されている。この開口部５６は、蓋部材５７を取外したときに、カムシャフト４０及びその周辺部が露出する大きさ及び露出する位置に設けられている。

次に、カムシャフト及びその周辺部の詳細な構造について説明する。
図４に示すように、シリンダヘッド１４の動弁機構収容室５５に、左右のカムシャフト支持孔６１（６１Ｌ、６１Ｒ）が設けられ、当該左右のカムシャフト支持孔６１に各々カムシャフトベアリング６２が保持され、当該カムシャフトベアリング６２にカムシャフト４０が保持される。

カムシャフトベアリング６２の近傍に、このカムシャフト４０の軸方向でカムシャフトベアリング６２を規制する固定部材６４が配置される。この固定部材６４は、板状部材６５であり、この板状の固定部材６４は、ワッシャ状の座部６７ｗが一体的に設けられているボルト部材６７でシリンダヘッド１４に固定される。

次に、カムシャフトベアリングの中心と蓋部材の中心の位置関係等について説明する。
カムシャフト４０は、このカムシャフト４０を軸方向に沿って見たときに、シリンダブロック１３に形成したシリンダボア１８の軸線１９（図１参照）方向で、開口部５６の軸中心５６Ｃに対しカムシャフト４０の軸中心４０Ｃが燃焼室３５（図１参照）から離間する方向に配置されている。

図３を併せて参照し、カムシャフト４０の軸中心４０Ｃと固定部材６４は、開口部５６の軸中心５６Ｃを挟むように配置される。また、カムシャフト４０を軸方向に沿って見たときに、カムシャフトベアリング６２と固定部材６４とは、開口部５６に全て露出されている。また、カムシャフト支持孔６１の近傍にてシリンダヘッド１４に、板状の固定部材６４を囲うように凹部６８が形成されている。

次に、カムシャフトにカム軸スプロケットを固定する構造について説明する。
カムシャフト４０の端部に、カムシャフト４０に駆動力を伝達するカム軸スプロケット５３を止めるスプロケットホルダ７１が備えられる。このスプロケットホルダ７１に、スプロケット（カム軸スプロケット５３）を締結する締結孔７２が形成される。

カムシャフト４０を軸方向に沿って見たときに、スプロケットホルダ７１の回転軌跡と固定部材６４とは、少なくとも一部が重なるように構成される。カムシャフト４０を軸方向に沿って見たときに、スプロケットホルダ７１の回転軌跡は、開口部５６の範囲内にある。

組立に際しては、締結孔７２に合わせてスプロケット（カム軸スプロケット５３）をスプロケットホルダ７１にセットし、締結孔７２に締結部材７３をねじ込んで、カムシャフト４０にカム軸スプロケット５３を取付ける。なお、スプロケットホルダ７１は、回り止めねじ７４によりカムシャフト４０に一体的に設けられる。

以上に述べたＯＨＣ型内燃機関の作用を次に述べる。
図５（ａ）は、実施例に係るＯＨＣ型内燃機関の開口部の軸中心とカムシャフトの軸中心との関係を説明する図であり、図５（ｂ）は、比較例に係るＯＨＣ型内燃機関の開口部の軸中心とカムシャフトの軸中心との関係を説明する図である。

図５（ａ）の実施例に示すように、カムシャフトの軸中心４０Ｃが開口部の軸中心５６Ｃから、燃焼室３５（図１参照）から離間する方向になるように、カムシャフト４０（図４参照）が配置されている。

図４を併せて参照し、開口部５６の軸中心５６Ｃは、カムシャフト４０の軸中心４０Ｃに比べて燃料室側に近づくように配置される。開口部５６の軸中心５６Ｃを燃焼室側に寄せて配置したので、シリンダヘッド１４のシリンダ軸線（シリンダ軸１９）方向の長さを短くすることができる。

図５（ｂ）の比較例に示すように、開口部の軸中心５６Ｃｂが、カムシャフトの軸中心４０Ｃｂに比べて燃焼室３５（図１参照）から遠ざかるように配置される場合には、その分、シリンダヘッド１４とシリンダヘッドカバー１５の合わせ面１４ｔを燃焼室側から遠ざける必要がある。そうすると、シリンダヘッド１４のシリンダの軸線方向（シリンダ軸１９）の長さが長くなる。

図５（ａ）に戻り、本発明では、開口部の軸中心５６Ｃは、カムシャフトの軸中心４０Ｃに比べて燃料室側に近づくように配置されるので、シリンダヘッド１４とシリンダヘッドカバー１５の合わせ面１４ｔを燃焼室側に近づけることができる。すなわち、シリンダヘッド１４のシリンダ軸１９方向の長さが短くなるので、シリンダヘッド１４の軽量化を図ることができる。

加えて、内燃機関１０のシリンダ軸１９方向が鉛直に延びる又は傾斜して延びるように内燃機関１０を配置したときに、シリンダヘッド１４のシリンダ軸１９方向の長さが短くなるので、内燃機関１０の低重心化を図ることができる。

図４に戻り、カムシャフトベアリング６２と固定部材６４とは、開口部５６に全て露出可能に構成されているので、蓋部材５７を外したときに、固定部材６４を外して、この固定部材６４によって保持されるカムシャフトベアリング６２を取外すことが可能になる。従って、カムシャフト４０回りのメンテナンス性を高めることができる。

カムシャフト４０を軸方向に沿って見たときに、スプロケットホルダ７１の回転軌跡と固定部材６４とは、少なくとも一部が重なっている。
仮に、スプロケットホルダ７１の回転軌跡と固定部材６４とが重ならないように配置すると、スプロケットホルダ７１の回転軌跡と固定部材６４とが重なる構造に比べ、シリンダヘッド１４の長さがシリンダ軸１９方向に長くなる。

この点、本発明では、スプロケットホルダ７１の回転軌跡と固定部材６４とは、少なくとも一部が重なっているので、シリンダヘッド１４の長さを短くできる。シリンダヘッド１４の長さが短くなれば、内燃機関１０を小型化することができる。

図３を併せて参照し、スプロケットホルダ７１に、スプロケット（カム軸スプロケット５３）を締結する締結孔７２が形成され、スプロケットホルダ７１の回転軌跡は、開口部５６の範囲内にある。これにより、スプロケットホルダ７１がどの角度位置に停止していてもカム軸スプロケット５３の取外しが可能になる。結果、カム軸スプロケット５３の着脱に係るメンテナンス性が向上する。

カムシャフト支持孔６１の近傍に、板状部材（固定部材６４）を囲う凹部６８が形成されている。この凹部６８に固定部材６４を配置することで、カムシャフト４０の軸方向において、固定部材６４及びボルト部材６７の突出を抑えることができる。結果、内燃機関１０を軸方向で小型化することができる。

また、カムシャフト支持孔６１の近傍に、ボルト部材６７のフランジ部（座部６７ｗ）を囲う凹部６８が形成されている。この凹部６８にボルト部材６７のフランジ部（座部６７ｗ）を配置することで、カムシャフト４０の軸方向において、ボルト部材６７の突出を抑えることができる。結果、内燃機関１０をカムシャフト軸方向で小型化することができる。

次に、ＯＨＣ型内燃機関の別実施例について説明する。
図６に示すように、固定部材６４は、ボルト部材６７と一体のフランジ部６７ｆであり、このボルト部材６７のフランジ部６７ｆを囲うように凹部６８が形成されている。この凹部６８にボルト部材６７のフランジ部６７ｆを配置することで、カムシャフト軸方向において、ボルト部材６７の突出を抑えることができる。結果、内燃機関１０をカムシャフト軸方向で小型化することができる。
固定部材６４の構造以外の構造については、実施例と異なる点はなく、作用効果についても実施例と同様なものであり説明を省略する。

尚、本発明は、実施の形態ではＯＨＣ型内燃機関に適用したが、ＤＯＨＣ型内燃機関にも適用可能であり、一般の内燃機関に適用することは差し支えない。

本発明は、ＯＨＣ型内燃機関に好適である。

１０…内燃機関（ＯＨＣ型内燃機関）、１３…シリンダブロック、１４…シリンダヘッド、１５…シリンダヘッドカバー、１９…シリンダ軸、３５…燃焼室、４０…カムシャフト、５３…カム軸スプロケット、５５…動弁機構収容室、５６…開口部、５７…蓋部材、６１…カムシャフト支持孔、６２…カムシャフトベアリング、６４…固定部材、６７…ボルト部材、６７ｆ…フランジ部、６８…凹部、７１…スプロケットホルダ、７２…締結。

Claims (7)

1. 燃焼室を構成するシリンダブロック及びこのシリンダブロックに取付けられるシリンダヘッドと、このシリンダヘッドのカムシャフト支持孔で保持されるカムシャフトベアリングと、当該カムシャフトベアリングに保持されるカムシャフトと、前記シリンダヘッドを覆うことで動弁機構収容室を構成するシリンダヘッドカバーと有し、前記シリンダヘッド壁面に、前記カムシャフトの軸方向に開口する開口部を形成し、この開口部を蓋部材で覆ったＯＨＣ型内燃機関において、
   前記カムシャフトベアリングの近傍に、このカムシャフトの軸方向に前記カムシャフトベアリングを規制する固定部材が配置され、
   前記カムシャフトを軸方向に沿って見たときに、前記シリンダブロックに形成したシリンダ軸方向で、前記開口部の軸中心に対し前記カムシャフトの軸中心が前記燃焼室から離間する方向に、前記カムシャフトが配置されていることを特徴とするＯＨＣ型内燃機関。
2. 前記カムシャフトの軸中心と前記固定部材が、前記開口部の軸中心を挟むように配置されると共に、前記カムシャフトを軸方向に沿って見たときに、前記カムシャフトベアリングと前記固定部材とは、前記開口部に全て露出されている、請求項１記載のＯＨＣ型内燃機関。
3. 前記カムシャフトの端部に、前記カムシャフトに駆動力を伝達するカム軸スプロケットを止めるスプロケットホルダが備えられ、
   前記カムシャフトを軸方向に沿って見たときに、前記スプロケットホルダの回転軌跡と前記固定部材とは、少なくとも一部が重なっている、請求項１又は請求項２記載のＯＨＣ型内燃機関。
4. 前記スプロケットホルダに、前記カム軸スプロケットを締結する締結孔が形成され、
   前記カムシャフトを軸方向に沿って見たときに、前記スプロケットホルダの回転軌跡は、前記開口部の範囲内にある、請求項３記載のＯＨＣ型内燃機関。
5. 前記固定部材は、板状部材であり、この板状部材は、ボルト部材で固定され、
   前記カムシャフト支持孔の近傍にて前記シリンダヘッドに、前記板状部材を囲うように凹部が形成されている、請求項１〜４のいずれか１項記載のＯＨＣ型内燃機関。
6. 前記固定部材は、ボルト部材のフランジ部であり、このボルト部材のフランジ部を囲うように凹部が形成されている、請求項１〜４のいずれか１項記載のＯＨＣ型内燃機関。
7. 前記シリンダヘッドカバーは、樹脂製である、請求項１〜６のいずれか１項記載のＯＨＣ型内燃機関。

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