JP6389200B2 - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents
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Description
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、内燃機関の動弁装置において、簡単な構造でロッカーアームとバルブとの隙間を小さくできるようにすることを目的とする。
本発明によれば、内燃機関の動弁装置は、カムと、回転軸を中心に回動し、カムによって駆動されるロッカーアームと、ロッカーアームの押圧部によって押圧されるバルブとを備え、内燃機関のシリンダは水平に配置されており、ロッカーアームは、ロッカーアームにカムが当接していない状態で、押圧部が回転軸の上方に位置するようにロッカーアームの重心位置を調整する錘部を備えている。これにより、錘部によって生じたロッカーアームの重心の偏りにより、ロッカーアームは、押圧部がカムから離れ且つ回転軸の上方に位置する回動位置に自然に位置するようになる。このため、簡単な構造でロッカーアームとバルブとの隙間を小さくでき、ロッカーアームとバルブとが衝突する際の音も小さくできる。また、メンテナンス等の際にカムを取り外した場合であっても、ロッカーアームがバルブの反対側に倒れることを抑制でき、メンテナンス性が良い。また、ロッカーアームは、ロッカーアームにカムが当接していない状態で、錘部があることで、バルブに当接させられている。これにより、錘部によって生じたロッカーアームの重心の偏りにより、ロッカーアームをバルブに当接させておくことができるため、ロッカーアームとバルブとの隙間を極力小さくでき、ロッカーアームとバルブとが衝突する際の音を小さくできる。
本発明によれば、錘部は、回転軸の軸線方向から見て、バルブ側にあり、且つ、略水平方向に延びている。これにより、錘部がロッカーアームをバルブ側に回動させようとするモーメントを大きくできるため、ロッカーアームとバルブとの隙間を効果的に小さくできる。また、錘部を軽量にした場合であっても十分なモーメントを得ることができるため、ロッカーアームを軽量化できる。
また、本発明は、前記錘部(67)は、前記回転軸(35)の軸線方向から見て、前記カム(38)とは前記回転軸(35)を挟んで反対側にあり、且つ、略水平方向に延びていることを特徴とする。
本発明によれば、錘部は、回転軸の軸線方向から見て、カムとは回転軸を挟んで反対側にあり、且つ、略水平方向に延びている。これにより、錘部がロッカーアームを回転軸に対しカムの反対側に回動させようとするモーメントを大きくできるため、ロッカーアームとバルブとの隙間を効果的に小さくできる。また、錘部を軽量にした場合であっても十分なモーメントを得ることができるため、ロッカーアームを軽量化できる。
本発明によれば、錘部の幅は、ロッカーアームの回転軸に対する軸受部の幅よりも小さいため、錘部を回転軸から離れた位置まで延ばすことができ、ロッカーアームをバルブ側に回動させるモーメントを効果的に大きくできる。また、錘部が軸受部の幅内に収まるため、錘部が他の部品の配置に影響することを抑制できる。
また、本発明は、カム(38)と、回転軸(35)を中心に回動し、前記カム(38)によって駆動されるロッカーアーム(33)と、前記ロッカーアーム(33)の押圧部(70)によって押圧されるバルブ(40)とを備えた内燃機関の動弁装置において、前記内燃機関のシリンダ(12L,212)は水平に配置されており、前記ロッカーアーム(33)は、前記押圧部(70)が前記カム(38)から離れる方向に当該ロッカーアーム(33)を回動させる錘部(67)を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、ロッカーアームは、押圧部がカムから離れる方向にロッカーアームを回動させる錘部を備えた。これにより、錘部によって、押圧部がバルブに近づく方向にロッカーアームを回動させることができるため、簡単な構造でロッカーアームとバルブとの隙間を小さくでき、ロッカーアームとバルブとが衝突する際の音も小さくできる。また、メンテナンス等の際にカムを取り外した場合であっても、ロッカーアームがバルブ側とは反対側に倒れることを抑制でき、メンテナンス性が良い。
また、ロッカーアームをバルブに当接させておくことができるため、ロッカーアームとバルブとが衝突する際の音を小さくできる。
また、錘を軽量にした場合であっても十分なモーメントを得ることができるため、ロッカーアームを軽量化できる。
さらに、錘部をコンパクトに設けながら、回動のモーメントを大きくできる。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る自動二輪車の右側面図である。
自動二輪車100は、車体フレーム101にパワーユニットとしての内燃機関10が支持され、前輪102を操舵可能に支持するフロントフォーク(不図示)が車体フレーム101の前端に操舵可能に支持され、後輪103を支持するスイングアーム104が車体フレーム101の後部側に設けられた車両である。自動二輪車100は、乗員が跨るようにして着座する乗車用のシート105が車体フレーム101の後部の上方に設けられた鞍乗り型車両である。
内燃機関10は、前輪102と後輪103との間に配置され、車体フレーム101から吊り下げられるようにして支持されている。内燃機関10のクランク軸11(図2)の軸線11aは、前後方向に略水平に延びる。
なお、第1の実施の形態では、内燃機関10が車両としての自動二輪車100に設けられる構成を例に挙げて説明する。内燃機関10が設けられる車両は、前輪または後輪を2つ備えた3輪の車両、及び、4輪以上を備えた車両であっても良い。
内燃機関10は、1本のクランク軸11を挟んでシリンダ部12L,12Rを一側及び他側に水平に配置し、対になるピストン13同士が向かい合うように往復運動する水平対向型のエンジンである。本第1の実施の形態では、クランク軸11は自動二輪車100の前後方向へ略水平に真っ直ぐ延び、シリンダ部12L,12Rは、クランク軸11を中心に自動二輪車100の左側(一側)及び右側(他側)へ水平にそれぞれ延びる。
内燃機関10は、車幅方向の中央に位置してクランク軸11を支持するクランクケース14と、クランクケース14から車幅方向に水平に延びる上記シリンダ部12L,12Rとを備える。
クランクケース14は、クランク軸11の下方に位置する下部に、変速機室15を備える。変速機室15には、クランク軸11の出力を減速して駆動輪である後輪103側に出力する変速機16が収納されている。
シリンダブロック17は、ピストン13が設けられるシリンダボア17aを有する。シリンダボア17aのシリンダ軸線17bは、クランク軸11に直交する姿勢で車幅方向に水平に延びる。ピストン13は、不図示のコンロッドを介してクランク軸11のクランクピンに連結されている。
シリンダヘッド18は、側方に開放した動弁室22を周壁部18bの内側に備える。動弁室22には、内燃機関10の吸気及び排気を制御する動弁装置23が収納されている。動弁室22は、ヘッドカバー19が周壁部18bの端面に取り付けられることで密閉される。
シリンダヘッド18は、排気管27が接続される排気管接続部18dを、自動二輪車100の上下方向におけるシリンダヘッド18の下面部に備える。排気管接続部18dは、底壁部18aに形成された排気ポート28を介して燃焼室20に連通する。
動弁装置23は、吸気ポート26を開閉する吸気バルブユニット30と、排気ポート28を開閉する排気バルブユニット31と、クランク軸11(図2)によって駆動されるカム軸32と、吸気バルブユニット30を駆動する吸気ロッカーアーム33(ロッカーアーム)と、排気バルブユニット31を駆動する排気ロッカーアーム34と、吸気ロッカーアーム33及び排気ロッカーアーム34をシリンダヘッド18に軸支する回転軸35とを備える。
カム軸32は、カム軸32の軸端に設けられたスプロケット32aとクランク軸11との間に掛け渡されるカムチェーン36を介して回転駆動される。
吸気バルブ40は、吸気バルブ本体43と、吸気バルブ本体43のバルブステム43aの軸端部に設けられる円板状のバルブリフタ44と、バルブステム43aの端面に配置される板状のシム45とを備える。バルブスプリング42は、底壁部18aとバルブリフタ44との間に圧縮された状態で設けられている。また、バルブリフタ44は、中央部にシム収納孔44aを備え、シム45は、シム収納孔44a内に保持された状態でバルブステム43aの端面に当接する。
排気バルブ50は、排気バルブ本体53と、排気バルブ本体53のバルブステム53aの軸端部に設けられる円板状のバルブリフタ54とを備える。バルブスプリング52は、底壁部18aとバルブリフタ54との間に圧縮された状態で設けられている。
吸気バルブ40及び排気バルブ50は、重力方向(上下方向)に並んで配置されている。吸気バルブ40は、排気バルブ50に対して重力方向で上方に配置されるバルブである。
カム軸32は、シリンダヘッド18の底壁部18aに設けられたカム軸ホルダ37に回転自在に支持されている。カム軸ホルダ37は、軸線32bの延在方向に複数設けられている。カム軸ホルダ37は、底壁部18aに一体に形成されるヘッド側ホルダ部37aと、ヘッド側ホルダ部37aに締結されるキャップ部37bとを備える。
吸気カム38は、真円状のベース円部38aと、真円状のベース円部38aよりも径方向に突出するカム山部38bとを備える。
回転軸35は、上下方向では、吸気バルブ40と排気バルブ50との間に位置するとともに、シリンダ軸線17bの上方に位置している。また、回転軸35は、シリンダ軸線17bの軸方向(車幅方向)では、吸気バルブ40の軸端部とカム軸32との間に位置している。
排気カム当接部62は、例えばローラーを介して前記排気カムに摺動自在に当接する。アーム部61の先端部には、排気バルブ50の軸端部に当接するピン状の当接部63が設けられている。当接部63は、その軸方向に位置を変更可能であり、当接部63に螺合するナット63aによって位置を固定される。すなわち、ナット63aによって当接部63の固定位置を調節することで、当接部63と排気バルブ50の軸端部との隙間である排気側バルブクリアランスを調節できる。
図3及び図4を参照し、吸気ロッカーアーム33は、回転軸35に軸支される円筒状の軸受部65と、軸受部65から吸気カム38と吸気バルブ40の軸端部との間の空間に延びるアーム部66と、軸受部65の外周部から径方向外側に延びる錘部67とを備える。
吸気ロッカーアーム33は、排気ロッカーアーム34に対して重力方向で上側に位置するロッカーアームである。
軸受部65において吸気カム38に対向する面には、軸受部65を支持孔65aまで貫通させるオイル孔65bが形成されている。動弁装置23に供給されたオイルの一部は、オイル孔65bを介して支持孔65aに供給される。
押圧部70の車幅方向内側の面には、吸気バルブ40の軸端部に当接するバルブ当接面70aが形成されている。詳細には、当接面70aは、吸気バルブ40のシム45に当接しており、シム45を介して吸気バルブ本体43を押圧する。当接面70aは、シム45に滑らかに当接するように円弧状に形成されている。
押圧部70の車幅方向外側の面には、カム軸32の吸気カム38に当接するカム摺動面70bが形成されている。カム摺動面70bは、吸気カム38に滑らかに当接するように円弧状に形成されている。
また、前記排気カムのカム山部によって排気ロッカーアーム34が駆動されると、排気バルブ50がバルブスプリング52に抗して押圧されて排気ポート28が開かれる。
図5に示すように、吸気ロッカーアーム33は、アーム部66が回転軸35側から略鉛直に上方に延びて、押圧部70が吸気カム38と吸気バルブ40の軸端部であるシム45との間に挟まれている。
シム45と吸気ロッカーアーム33のバルブ当接面70aとの間には、吸気バルブ本体43の熱膨張に対応するために、所定の大きさの隙間、すなわち吸気側バルブクリアランスが設けられている。このため、吸気ロッカーアーム33が吸気バルブ40を押圧していない状態では、吸気ロッカーアーム33は、ベース円部38aとシム45との間を、吸気側バルブクリアランスに対応する分だけ僅かに回動可能である。吸気側バルブクリアランスは、内燃機関10が低温状態では大きく、内燃機関10が高温になると吸気バルブ本体43の熱膨張等に起因して小さくなる傾向にある。
なお、吸気側バルブクリアランスは、必要に応じてシム45を異なる厚さのシムに組み替えることで調節可能である。
本第1の実施の形態では、錘部67が吸気バルブ40側に設けられているため、吸気ロッカーアーム33は、押圧部70がシム45に近づく方向である回動方向Rへ、錘部67によって回動させられている。換言すると、吸気ロッカーアーム33は、押圧部70が吸気カム38から離れる方向へ、錘部67によって回動させられている。なお、回動方向Rは、吸気ロッカーアーム33が吸気バルブ40を押圧して吸気ポート26を開く際の回動方向である。
詳細には、吸気ロッカーアーム33は、錘部67によって回動方向Rへ回動させられることで、押圧部70のバルブ当接面70aが吸気バルブ40のシム45に当接させられている。この状態では、吸気カム38のベース円部38aと吸気ロッカーアーム33のカム摺動面70bとの間には、吸気側バルブクリアランスに対応する大きさの隙間Sが形成されており、吸気ロッカーアーム33は吸気カム38に当接していない。
なお、吸気バルブ40は高速で駆動されるため、錘部67による回動によって押圧部70がシム45に常に当接させられるとは限らないが、錘部67を設けることで、押圧部70をシム45に近づけることはできる。このため、バルブ当接面70aとシム45との衝突を抑制でき、この衝突による音の発生を低減できる。
また、動弁装置23のメンテナンスの際に、カム軸32をシリンダヘッド18から取り外した場合であっても、吸気ロッカーアーム33は、錘部67によってシム45に当接させられた状態となる。このため、メンテナンス等の際に、吸気ロッカーアーム33が吸気バルブ40とは反対側に倒れて作業の邪魔になることを防止できる。
これにより、錘部67を軸受部65の径方向に長く延ばして吸気ロッカーアーム33の回転のモーメントMを大きくすることができるとともに、軽量な錘部67であっても十分な大きさのモーメントMを得ることができる。また、錘部67が他の部品の配置の邪魔になり難い。
また、錘部67は、回転軸35の軸線方向から見て、吸気バルブ40側にあり、且つ、略水平方向に延びている。これにより、錘部67が吸気ロッカーアーム33を吸気バルブ40側に回動させようとするモーメントMを大きくできるため、吸気ロッカーアーム33と吸気バルブ40との隙間を効果的に小さくできる。また、錘部67を軽量にした場合であっても十分なモーメントMを得ることができるため、吸気ロッカーアーム33を軽量化できる。
また、錘部67は、回転軸35の軸線方向から見て、吸気カム38とは回転軸35を挟んで反対側にあり、且つ、略水平方向に延びている。これにより、錘部67が吸気ロッカーアーム33を回転軸35に対し吸気カム38の反対側に回動させようとするモーメントMを大きくできるため、吸気ロッカーアーム33と吸気バルブ40との隙間を効果的に小さくできる。また、錘部67を軽量にした場合であっても十分なモーメントMを得ることができるため、吸気ロッカーアーム33を軽量化できる。
また、内燃機関10の動弁装置23は、吸気カム38と、回転軸35を中心に回動し、吸気カム38よって駆動される吸気ロッカーアーム33と、吸気ロッカーアーム33の押圧部70によって押圧される吸気バルブ40とを備え、内燃機関10のシリンダ部12Lは水平に配置されており、吸気ロッカーアーム33は、押圧部70が吸気カム38から離れる方向に吸気ロッカーアーム33を回動させる錘部67を備えた。これにより、錘部67によって、押圧部70が吸気バルブ40に近づく方向に吸気ロッカーアーム33を回動させることができるため、簡単な構造で吸気ロッカーアーム33と吸気バルブ40との隙間を小さくでき、吸気ロッカーアーム33と吸気バルブ40とが衝突する際の音も小さくできる。また、メンテナンス等の際に吸気カム38を取り外した場合であっても、吸気ロッカーアーム33が吸気バルブ40側とは反対側に倒れることを抑制でき、メンテナンス性が良い。
以下、図6を参照して、本発明を適用した第2の実施の形態について説明する。この第2の実施の形態において、上記第1の実施の形態と同様に構成される部分については、同符号を付して説明を省略する。
本第2の実施の形態は、シリンダ部212が自動二輪車200の前後方向に水平に延びる点が上記第1の実施の形態と異なる。
自動二輪車200は、車体フレーム201にパワーユニットとしての内燃機関210が支持され、前輪202を操舵可能に支持するフロントフォーク206が車体フレーム201の前端に操舵可能に支持され、後輪203を支持するスイングアーム204が車体フレーム201の後部側に設けられた車両である。自動二輪車200は、乗員が跨るようにして着座する乗車用のシート205が車体フレーム201の後部の上方に設けられた鞍乗り型車両である。
内燃機関210は、前輪202と後輪203との間に配置され、車体フレーム201から吊り下げられるようにして支持されている。内燃機関210のクランク軸211は、車幅方向に水平に延びている。
シリンダ部212は、クランクケース214側から順に、シリンダブロック217、シリンダブロック217に結合されるシリンダヘッド218、及び、シリンダヘッド218に結合されるヘッドカバー219を備える。シリンダ部212のシリンダ軸線217aは、クランク軸211に直交する姿勢で自動二輪車200の前後方向に略水平に延びる。ここでは、内燃機関210は単気筒エンジンであるが、複数の気筒を備えた内燃機関に本発明を適用しても良い。
シリンダ部212は、回転軸及びカム軸がクランク軸211と平行に車幅方向に延びて配置される動弁装置(不図示)を備える。このようなシリンダ部212が前後方向に延びる内燃機関210の動弁装置のロッカーアームに本発明の錘部を適用しても良い。
上記第1及び第2の実施の形態では、シリンダ部12L,212のシリンダ軸線17b,217aが水平に配置されている構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。シリンダ部(シリンダ)は、シリンダ部が略水平であることでロッカーアームが上下方向に延び、このロッカーアームを、ロッカーアームに設けられた錘部でカムから離れる方向に回動させることができる程度に略水平であれば良い。すなわち、本発明におけるシリンダの水平の度合いは、略水平も含む。
また、上記第1及び第2の実施の形態では、錘部67によって生じた吸気ロッカーアーム33の重心の偏りにより、吸気ロッカーアーム33が吸気バルブ40に当接させられるものとして説明したが本発明はこれに限定されるものではない。吸気ロッカーアーム33は、錘部67によって吸気バルブ40側に近づくように回動させられることで、吸気バルブ40に当接しない状態で、押圧部70が回転軸35の上方に位置するように設けられても良い。
また、上記第1及び第2の実施の形態では、吸気カム38、吸気ロッカーアーム33及び吸気バルブ40を例に挙げて説明したが、排気カム、排気ロッカーアーム及び排気バルブに本発明を適用しても良い。
12L,212 シリンダ部(シリンダ)
23 動弁装置
33 吸気ロッカーアーム(ロッカーアーム)
35 回転軸
38 吸気カム(カム)
40 吸気バルブ(バルブ)
65 軸受部
67 錘部
70 押圧部
W1 幅(錘部の幅)
W2 幅(軸受部の幅)
Claims (5)
- カム(38)と、回転軸(35)を中心に回動し、前記カム(38)によって駆動されるロッカーアーム(33)と、前記ロッカーアーム(33)の押圧部(70)によって押圧されるバルブ(40)とを備えた内燃機関の動弁装置において、
前記内燃機関のシリンダ(12L,212)は水平に配置されており、
前記ロッカーアーム(33)は、当該ロッカーアーム(33)に前記カム(38)が当接していない状態で、前記押圧部(70)が前記回転軸(35)の上方に位置するように前記ロッカーアーム(33)の重心位置を調整する錘部(67)を備え、
前記ロッカーアーム(33)は、当該ロッカーアーム(33)に前記カム(38)が当接していない状態で、前記錘部(67)があることで、前記バルブ(40)に当接させられていることを特徴とする内燃機関の動弁装置。 - 前記錘部(67)は、前記回転軸(35)の軸線方向から見て、前記バルブ(40)側にあり、且つ、略水平方向に延びていることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の動弁装置。
- 前記錘部(67)は、前記回転軸(35)の軸線方向から見て、前記カム(38)とは前記回転軸(35)を挟んで反対側にあり、且つ、略水平方向に延びていることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の動弁装置。
- 前記錘部(67)の幅(W1)は、前記ロッカーアーム(33)の前記回転軸(35)に対する軸受部(65)の幅(W2)よりも小さいことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の内燃機関の動弁装置。
- カム(38)と、回転軸(35)を中心に回動し、前記カム(38)によって駆動されるロッカーアーム(33)と、前記ロッカーアーム(33)の押圧部(70)によって押圧されるバルブ(40)とを備えた内燃機関の動弁装置において、
前記内燃機関のシリンダ(12L,212)は水平に配置されており、
前記ロッカーアーム(33)は、前記押圧部(70)が前記カム(38)から離れる方向に当該ロッカーアーム(33)を回動させる錘部(67)を備えたことを特徴とする内燃機関の動弁装置。
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