JP6737072B2

JP6737072B2 - エンジンの頭上弁作動機構

Info

Publication number: JP6737072B2
Application number: JP2016167158A
Authority: JP
Inventors: 田中　浩一; 浩一田中; 国男荒瀬
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2016-08-29
Filing date: 2016-08-29
Publication date: 2020-08-05
Anticipated expiration: 2036-08-29
Also published as: US20180058269A1; DE102017119265A1; US10316701B2; JP2018035693A; DE102017119265B4; CN107795348A

Description

本発明は、自動二輪車等の車両に搭載されるエンジンに使用されて好適な頭上弁作動機構に関する。

従来、例えば特許文献１に記載されるように動弁装置は、シリンダヘッド内部のカムシャフトと平行な軸線を有すると共にカムシャフトの軸線方向から見て結合面から突出した位置に配置されてシリンダヘッドに支持されるロッカシャフトと、カムシャフトに設けられた排気側動弁カムの回転に従動して揺動するようにしてロッカシャフトに回動可能に支承されるロッカアームとを備える。

特開２００９−２４３４０１号公報

従来の動弁装置では、シリンダヘッド内部で吸気バルブ側にカムシャフトが配置されるため、この吸気側のバルブ駆動系を保持するシリンダヘッドが大型となってその周辺のスペースが狭小になる。この様なカムシャフトと配置関係のためにシリンダヘッドに接続されるスロットルボディを近づけ難く、またシリンダヘッドの吸気ポートを長く形成する必要があり、吸気側の補機部品のレイアウトがし難くなる等の問題がある。

本発明は上記の問題に鑑み、特に吸気側の構成を簡素化し、スペース確保に有効に寄与するエンジンの頭上弁作動機構を提供することを目的とする。

本発明のエンジンの頭上弁作動機構は、シリンダヘッドと、前記シリンダヘッドに回転可能に支持されると共に１又は複数のバルブカムが設けられ、このバルブカムを介して吸気バルブ及び排気バルブを開閉操作するカムシャフトを備えるエンジンの頭上弁作動機構であって、前記カムシャフトから前記バルブカムを介して前記吸気バルブに作用して開閉するロッカアームと、前記シリンダヘッドに支持されてこのロッカアームを回転可能に支持するロッカアームシャフトとを備え、前記カムシャフトは、１つのシリンダヘッド内において１つのみ設けられ、前記カムシャフトの軸方向視において、該カムシャフトの全体がシリンダ軸線に対して前記排気バルブ側に偏倚して設けられ、前記ロッカアームは、前記ロッカアームシャフトに軸支されて揺動中心となるピボット部と、前記バルブカムからの押圧を受ける接触部と、前記吸気バルブ側に突出して揺動時に前記吸気バルブを押圧する押圧部と、前記ロッカアームから前記カムシャフト側に向って突出するように形成されたスリッパと、を備え、前記シリンダ軸線を挟んで、前記押圧部が吸気側に、前記接触部が排気側に設けられ、前記エンジンの頭上弁作動機構は、前記スリッパと対向する位置に、前記ロッカアームが揺動して所定の位置に達する時に前記スリッパが接触する揺動規制部を有し、前記スリッパは、前記ピボット部のロッカアームシャフト軸方向外側に位置し、前記カムシャフトは、前記スリッパと対向する位置にストッパカムを備え、前記ストッパカムは、前記揺動規制部としてのストッパ部を有すると共に、前記バルブカムのカムシャフト軸方向外側に位置することを特徴とする。

本発明によれば、カムシャフトを排気側に近づけて配置することで、シリンダヘッドの吸気側の上方周辺部領域の構成を簡素し、吸気ポートを短くてコンパクトに構成することができる。そして、スロットルボディ等をシリンダヘッドに近接して配置することが容易になる。

本発明の実施形態に係る自動二輪車の左側面図である。本発明の実施形態に係るエンジンの左側面図である。本発明の実施形態におけるシリンダヘッドカバーが取り外されたシリンダヘッドまわりを上方から見た図である。図３のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。図２のII−II線に沿う断面図である。本発明の頭上弁作動機構が配置構成されるシリンダヘッドまわりの構成例を示す斜視図である。本発明の頭上弁作動機構に係る主要部を示す下方斜視図である。本発明の頭上弁作動機構に係る主要部を示す側面図である。本発明の頭上弁作動機構に係る作用を示す側面図である。従来の動弁装置の作用を本発明との対比において示す側面図である。本発明の頭上弁作動機構に係る主要部を示す上方斜視図である。本発明の頭上弁作動機構に係る主要部を示す側面図である。本発明に係るロッカアームの動作を示す側面図である。本発明に係るロッカアームの支持構造まわりを示す図１１のIII−III線に沿う断面図である。本発明に係るロッカアームのオフセット調整方法の例を示す斜視図である。本発明の頭上弁作動機構に係る自動二輪車におけるエンジン周辺構成部材の配置例を示す側面図である。本発明の頭上弁作動機構に係る自動二輪車におけるエンジン周辺構成部材の他の配置例を示す側面図である。

以下、図面に基づき、本発明によるエンジンの頭上弁作動機構における好適な実施の形態を説明する。
本発明は自動二輪車等に搭載されるエンジンに好適に適用され、この実施形態では図１に示すような自動二輪車１００の例とする。図１は、本実施形態に係る自動二輪車１００の左側面図である。先ず、図１を用いて自動二輪車１００の全体構成について説明する。なお、以下の説明において図１を含めた各図で、必要に応じて車両の前方を矢印Ｆｒにより、車両の後方を矢印Ｒｒによりそれぞれ示し、また、車両の側方右側を矢印Ｒにより、車両の側方左側を矢印Ｌによりそれぞれ示す。

図１の自動二輪車１００は、典型的には所謂オフロード用であってよく、その車体前方上部にはステアリングヘッドパイプ１０１が配置されており、該ステアリングヘッドパイプ１０１内には不図示のステアリング軸が回動可能に挿通している。そして、このステアリング軸の上端にはハンドル１０２が結着されており、同ステアリング軸の下端にはフロントフォーク１０３が取り付けられ、該フロントフォーク１０３の下端には操向輪である前輪１０４が回転可能に軸支されている。

また、ステアリングヘッドパイプ１０１からは左右一対構成でなるメインフレーム１０５が、車体後方に向かって斜め下方に傾斜して延出すると共に、ダウンチューブ１０６が略垂直下方に延びている。そして、ダウンチューブ１０６は下部付近でロアフレーム１０６Ａとして左右に分岐し、これら一対のロアフレーム１０６Ａは下方に延びた後に、車体後方に向かって略直角に曲げられ、その後端部は左右一対のボディフレーム１０７を介してメインフレーム１０５の各後端部に連結されている。

左右一対のメインフレーム１０５とダウンチューブ１０６及びロアフレーム１０６Ａとボディフレーム１０７とによって囲まれる空間には、駆動源である水冷式のエンジン１０が搭載されている。エンジン１０の上方には後述するようにエアクリーナあるいは燃料タンク等が配され、車体上部に前後方向にシート１０８が配されている。また、エンジン１０の前方にはラジエータ１０９が配置されている。

車体の前後方向略中央の下部に設けられた左右一対のボディフレーム１０７には、スイングアーム１１０の前端部がピボット軸１１１によって上下に揺動可能に支持される。スイングアーム１１０の後端部には駆動輪である後輪１１２が回転可能に軸支されている。詳細図示等を省略するが、スイングアーム１１０は、リンク機構１１３とこれに連結されたショックアブソーバ（後輪懸架装置）を介して車体に懸架されている。スイングアーム１１０の前方に配置したエンジン１０の出力端にはドライブスプロケットが取り付けられると共に、後輪１１２の車軸にはスプロケットが軸着し、これらドライブスプロケット及びスプロケットにはチェーンが巻回され、相互に接続される。

本発明の頭上弁作動機構は、かかる自動二輪車１００に搭載されるエンジン１０に適用される。図２は、本実施形態の適用例としてのエンジン１０の左側面図である。
エンジン１０は、例えば単気筒ＳＯＨＣガソリンエンジン等であってよい。本実施形態では２つの吸気バルブ３０と２つの排気バルブ３１を持つ、所謂４バルブのエンジンの例とする（図６参照）。図２のエンジン１０の基本構成において、クランクケース１１の上部に順次シリンダブロック１２、シリンダヘッド１３及びシリンダヘッドカバー１４が一体的に結合してなり、シリンダ軸線Ｚが略鉛直方向を指向する。クランクケース１１のクランク室にはクランクシャフト１５（図２においてその軸線により略記する）が回転自在に軸支される。一方、図示等を省略するが、シリンダブロック１２のシリンダボア１６（図４参照）内にはピストンがシリンダ軸線Ｚ方向に移動可能に嵌装される。クランクシャフト１５のクランクピンとピストンのピストンピンは、コネクティングロッドを介して相互に連結され、ピストンがシリンダボア１６内でシリンダ軸線Ｚ方向に沿って往復運動することで、クランクシャフト１５が回転駆動されるようになっている。

クランクケース１１の後部にはトランスミッションケース１７が一体的に結合し、該トランスミッションケース１７内には図示等を省略するが、多段式変速システムとして構成される変速装置が配置構成される。クランクケース１１内に配置されたクランクシャフト１５と変速装置とが相互に連結され、エンジン１０の出力はその変速装置を介して、所望の変速比に変速された状態で、最終出力端であるドライブスプロケットに伝達される。

エンジン１０には、なお図示等を省略するが、エアクリーナから送給される清浄な空気（吸気）を供給する吸気系、燃料供給装置から燃料を供給する燃料系、シリンダ内での燃焼後の排気ガスをエンジン１０から排出する排気系を有する。また、吸気系及び排気系のそれぞれ吸気バルブ及び排気バルブを駆動制御する動弁系、エンジン１０を冷却する冷却系及びエンジン１０の可動部を潤滑する潤滑系を有する。更に、それらの各系を所定のシーケンスに沿って適正に作動制御する制御系（ＥＣＵ；Engine Control Unit）が付属し、制御系の制御により複数の機能系が上述の補機類等と協働し、これによりエンジン１０全体として円滑作動が遂行される。

図３は、シリンダヘッドカバー１４が取り外されたシリンダヘッド１３まわりを上方から見た図である。図４は図３のＩ−Ｉ線に沿う断面図、図５は図３のII−II線に沿う断面図である。
エンジン１０の吸気系において本例ではシリンダヘッド１３の後部側に吸気ポート１８が開口する。エアクリーナからスロットルバルブを介して、浄化された空気が吸気ポート１８に供給される。この吸気ポート１８にはスロットルボディ１９（図２等参照）が接続され、スロットルボディ１９内の吸気通路がスロットルバルブにより開閉され、吸気流量が制御される。スロットルバルブの下流側には燃料噴射用のインジェクタが装着され、燃料系の燃料タンクの燃料が燃料ポンプによりインジェクタに供給される。空気と燃料を混合してなる混合気が、吸気ポート１８を通過して燃焼室２０（図４参照）に流入する。燃焼室２０には点火プラグ２１が装着されており、点火プラグ２１により着火されて混合気が燃焼室２０内で燃焼・爆発する。

排気系において本例ではシリンダヘッド１３の前部側にて排気ポート２２が開口し、この排気ポート２２が燃焼室２０に連通する。燃焼室２０内で燃焼・爆発した混合気は、排気ガスとして排気ポート２２を介してエンジン１０から排出される。

シリンダヘッド１３において図３に示されるように、本発明に係る頭上弁作動機構２３が配置構成される。頭上弁作動機構２３はエンジン１０の動弁系を構成し、その基本構成においてシリンダヘッド１３に回転可能に支持されると共に１又は複数のバルブカムが設けられ、このバルブカムを介して吸気側及び排気側のバルブを開閉するカムシャフト２４を有する。また、カムシャフト２４のバルブカムによって揺動され、バルブに作用して開閉操作するロッカアーム２５と、シリンダヘッド１３に支持されると共にロッカアーム２５を揺動可能に支持するロッカアームシャフト２６とを備える。

カムシャフト２４はシリンダヘッド１３の排出側に偏倚して、即ちシリンダヘッド１３の前部側において左右方向に横架され、その左右両端部においてベアリング２７により回転自在に支持される。カムシャフト２４の駆動機構として、カムシャフト２４の左軸端部にはカムスプロケット２８が取り付けられ、このカムスプロケット２８は、図示しないカムタイミングチェーンを介してクランクシャフト１５と連結される。この場合、クランクシャフト１５の左側軸端部にはドライブスプロケットが取り付けられ、このドライブスプロケットとカムスプロケット２８との間にカムタイミングチェーンが巻回装架される。このカムタイミングチェーンはカムタイミングチェーン室２９内で、クランクシャフト１５を駆動源として駆動されて走行し、これによりカムシャフト２４がクランクシャフト１５に同期して回転駆動される。

カムシャフト２４には単一の吸気側バルブカム３２とその左右両側に配置された一対の排気側バルブカム３３が回転一体に設けられる。本例では（図４及び図６等を参照）、吸気バルブ３０にはロッカアーム駆動方式が適用され、即ちロッカアーム２５とこれを揺動可能に支持するロッカアームシャフト２６とを備える。ロッカアームシャフト２６は図３及び図４等に示されるようにカムシャフト２４の後側にて、且つカムシャフト２４と略同一高さ位置に配置され、その左右両端部に設けられる固定軸部２６ａが軸支部３４を介してシリンダヘッド１３に支持される。

ロッカアーム２５は、ロッカアームシャフト２６に回転自在に軸支されて揺動中心となるピボット部３５と、ピボット部３５から吸気側バルブカム３２側に突出して該バルブカム３２から押圧を受ける接触部３６と、ピボット部３５から吸気バルブ３０側にアーム状に突出し、該吸気バルブ３０の頂部に接触して揺動時にその吸気バルブ３０を押圧する押圧部３７とを有する。

接触部３６は、ロッカアーム２５の排気側の端部に回転自在に取り付けたタペットローラ３６Ａにより構成される。
押圧部３７は図３に示されるように２つの吸気バルブ３０を指向して、ピボット部３５から二股状に分岐して延出し、それぞれの先端部が吸気バルブ３０の吸気バルブステム３８の上端部に当接する。

吸気バルブ３０はその吸気バルブステム３８（図６等参照）がバルブガイドによってガイドされることで、吸気バルブステム３８と共にその軸方向に往復動可能である。詳細図示を省略するが、吸気バルブステム３８は、上下のスプリングシートの間に装着された吸気バルブスプリング３９の弾力により常時上方へ付勢される。吸気バルブスプリング３９の弾力に抗して押圧部３７が吸気バルブステム３８を押し下げることで、吸気バルブステム３８が下方へ付勢され、即ち吸気バルブ３０が開くようになっている。

また、排気バルブ３１には直打駆動方式が適用され、即ち排気バルブ３１は実質的に排気側バルブカム３３によって直接的に駆動される。
排気バルブ３１はその排気バルブステム４０がバルブガイドによってガイドされることで、排気バルブステム４０と共にその軸方向に往復動する。詳細図示を省略するが、排気バルブステム４０は、上下のスプリングシートの間に装着された排気バルブスプリング４１の弾力により常時上方へ付勢される。排気バルブスプリング４１の弾力に抗して排気側バルブカム３３が排気バルブステム４０を押し下げることで、排気バルブステム４０が下方へ付勢され、即ち排気バルブ３１が開くようになっている。

なお、排気側バルブカム３３と排気バルブステム４０の上端部との間には図４を参照して、支軸４２ａを介してシリンダヘッド１３に揺動可能に支持されたフィンガフォロワ４２が設けられ、排気側バルブカム３３がフィンガフォロワ４２を押圧することで排気バルブステム４０が押し下げられる。

ちなみに本例では、上述の様に吸気ポート１８の口径が排気ポート２２の口径よりも大きく形成されており、それに対応して吸気バルブ３０は排気バルブ３１よりも大径に形成されている。

頭上弁作動機構２３の基本動作において、前述のカムタイミングチェーンがカムタイミングチェーン室２９内で走行することにより、クランクシャフト１５の回転に同期してシリンダヘッド１３内でカムシャフト２４が回転駆動される。これによりカムシャフト２４の吸気側バルブカム３２と排気側バルブカム３３がそれぞれ吸気バルブ３０及び排気バルブ３１を所定のタイミングで開閉駆動する。

本発明の頭上弁作動機構２３においては、図７等に示されるように、ロッカアーム２５は、ピボット部３５からその軸方向外側にてカムシャフト２４側に突出するスリッパ４３を備える一方、カムシャフト２４は、スリッパ４３と対向する位置にストッパカム４４を備える。

この場合、図８に示されるように、スリッパ４３は、ロッカアーム回転軸方向視において、ロッカアーム２５の回転軸Ｌ１とカムシャフト中心軸Ｌｃとを結ぶ仮想線を挟んで、ロッカアーム２５の接触部３６とは反対側に設けられる。これにより接触部３６が吸気側バルブカム３２によって押圧されてロッカアーム２５が揺動するときに、スリッパ４３はストッパカム４４に接近する。

ストッパカム４４にはその外周面に形成され、ロッカアーム２５が揺動して所定の位置に達する時、例えばロッカアーム２５が吸気側バルブカム３２の頂部３２ａに対応する最大揺動位置を超えて揺動した時にスリッパ４３が接触する、揺動規制部としてのストッパ部４５が設けられる。

より具体的にはストッパカム４４のストッパ部４５は、吸気側バルブカム３２の頂部３２ａを含むカム山３２Ａの範囲（図８において一点鎖線により示す）においてロッカアーム２５が揺動する場合に、スリッパ４３とストッパ部４５との間隔が所定範囲内に保たれるように連続面として形成される。

ストッパ部４５は、吸気側バルブカム３２のカム山３２Ａに対応する第１の部位４５Ａと、吸気側バルブカム３２のカム山３２Ａ以外の範囲に対応する第２の部位４５Ｂとを含んでいる。第２の部位４５Ｂは略円周状に形成され、第１の部位４５Ａは第２の部位４５Ｂの円周の内側であって、吸気側バルブカム３２の頂部３２ａに対応する位置において半径が最小となるように形成される。

上記の場合、ストッパ部４５はストッパカム４４の全周域に設けられ、ロッカアーム２５が揺動しない場合も含むロッカアームシャフト２６の全ての回転位置でスリッパ４３とストッパ部４５との間隔が所定範囲内に保たれるように形成される。

また、図８に示す様に、スリッパ４３は、ロッカアーム回転軸方向視において、ロッカアーム２５の回転軸Ｌ２とカムシャフト中心軸Ｌｃとを結ぶ仮想線を挟んで、ロッカアーム２５の該バルブカム３２から押圧を受ける接触部３６とは反対側に設けられる。この様にカムシャフトに迫り出して形成される両者を振り分け配置することで、相互の干渉が避けられ、スリッパ４３とストッパ部４５との間隔の設定自由度が向上する。

なお本例では、スリッパ４３は吸気側のロッカアーム２５に設けられる。一般的に吸気バルブ３０は排気バルブ３１に較べて大型であり、吸気側のバルブ可動部の重量は排気側よりも大きくなる。従って吸気側の方が慣性の影響を受け易くなるが、この吸気側のロッカアームに上述のスリッパ４３を設けることで、この慣性の影響を抑えることができる。

さて、本発明の頭上弁作動機構２３において特に、カムシャフト２４は、１つのシリンダヘッド１３内において１つのみ設けられ、図４のようにカムシャフト２４の軸方向視において、該カムシャフト２４の軸中心がシリンダ軸線Ｚに対して排気バルブ３１側に偏倚する。
ここで、図４に示すように吸気バルブ３０及び排気バルブ３１の挟み角をθとする。吸気バルブ３０（吸気バルブステム３８）の軸線Ｌｉのシリンダ軸線Ｚに対する傾斜角度αと、排気バルブ３１（排気バルブステム４０）の軸線Ｌｅのシリンダ軸線Ｚに対する傾斜角度βとの和が挟み角θとなる。ここで本例においては、α＜βとなる様に、すなわち吸気バルブ３０の軸線Ｌｉの傾斜角度が小さく、排気バルブ３１の軸線Ｌｅに較べてシリンダ軸線Ｚに近接する様に形成されている。

また、カムシャフト２４は、その全体がシリンダ軸線Ｚに対して排気バルブ３１側に位置して設けられる。

また、図４のようにカムシャフト２４はその軸方向視において、その一部が排気バルブ３１の軸線Ｌｅに対して重なるように設けられる。

また、本発明の頭上弁作動機構２３は、カムシャフト２４から吸気側バルブカム３２を介して吸気バルブ３０に作用して開閉するロッカアーム２５と、このロッカアーム２５を回転可能に支持するロッカアームシャフト２６とを備える。
この場合、ロッカアーム２５はシリンダ軸線Ｚを挟んで、吸気バルブ３０に対する操作部である押圧部３７が吸気側に、また、吸気側バルブカム３２との接触部３６が排気側に設けられる。

また、ロッカアーム２５はその軸方向視において、ロッカアームシャフト２６の軸中心がシリンダ軸線Ｚに対して排気バルブ３１側に偏倚する。

更に、本発明の頭上弁作動機構２３は、ロッカアーム２５の回転軸が、ロッカアームシャフト２６のシリンダヘッド側固定軸部２６ａの中心軸線に対して、平行且つ僅かに離間している、ロッカアーム２５の支持構造を有することができる。

図１０は、ロッカアーム２５及びロッカアーム２５を回転可能に支持するロッカアームシャフト２６を表す斜視図であり、図１１は、ロッカアームシャフト２６の軸方向から見た側面視である。ここで図１１に示す様に、ロッカアームシャフト２６は、シリンダヘッド側固定軸部２６ａの中心軸線Ｌ１に対してロッカアーム２５の回転軸Ｌ２が僅かに上方に離間する様に形成されている。

図１２は、ロッカアームシャフト２６のシリンダヘッド側固定軸部２６ａの回転に伴うロッカアーム２５のピボット部３５、接触部３６、押圧部３７及びスリッパ４３の動作を示す側面図である。

図１３は、ロッカアーム２５の支持構造まわりを示す図１１のIII−III線に沿う断面図である。ロッカアームシャフト２６の両端部は軸支部３４により支持され、該軸支部３４に上側から被さるキャップ４６によって締結固定される。
また、ロッカアーム２５のピボット部３５は、ロッカアームシャフト２６に設けた一対の支持部４７により回転自在に軸支される。

支持部４７は、ロッカアーム２５の回転軸Ｌ２がロッカアームシャフト２６の固定軸部２６ａの中心軸線Ｌ１に対して平行且つ僅かに上方に離間（オフセット）する様に形成される。この場合、ロッカアームシャフト２６の軸方向視においては、ロッカアーム２５の回転軸Ｌ２がロッカアームシャフト２６の固定軸部２６ａの中心軸線Ｌ１に対して偏心することとなる。よって、ロッカアームシャフト２６は、ロッカアーム２５の支持部に所謂「エキセントリック支持構造」を持つこととなる。

また、中心軸線Ｌ１に対する回転軸Ｌ２のオフセット方向は、ロッカアームシャフト２６のシリンダヘッド１３への固定状態（位置、姿勢）を変えることで適宜調整可能である。例えば図１０及び図１１に示す様に、ロッカアームシャフト２６の固定軸部２６ａをシリンダヘッド１３の軸支部３４上で回転可能な構造とし、ロッカアームシャフト２６の一方の軸端部に溝部２６ｂを設け、その溝部２６ｂに工具を入れて中心軸線Ｌ１周りに回転させることで、ロッカアーム２５の回転軸Ｌ２が中心軸線Ｌ１周りに回転移動する。これに伴ってロッカアーム２５のピボット部３５、接触部３６、押圧部３７及びスリッパ４３もまた中心軸線Ｌ１周りに回転移動する（図１２参照）。この様にロッカアームシャフト２６を回転させて調節する構造とすることで、シリンダヘッド１３に支持された状態であっても容易に調整が可能になる。

または図１４に示すように、ロッカアームシャフト２６の軸端部に半径方向にアジャスト孔４８が形成され、このアジャスト孔４８に挿入可能なアジャスタ４９を有する構造であってもよい。アジャスト孔４８に挿入したアジャスタ４９を図１４の矢印Ｂのように適宜回動させることで、中心軸線Ｌ１に対する回転軸Ｌ２のオフセット方向を調整することができる。

次に、本発明の頭上弁作動機構２３における主要な作用効果について説明する。本例では上述のようにカムシャフト２４の軸方向視において、カムシャフト２４が排気バルブ３１側に偏って配置される。
このようにカムシャフト２４を排気側に近づけて配置することで、シリンダヘッド１３の吸気バルブ３０の上方周辺部領域の構成を簡素にし、吸気ポート１８を短くてコンパクトに構成することができる。そして、スロットルボディ１９等をシリンダヘッド１３に近接して配置することが容易になる。

この様な構造は、例えばシリンダヘッド１３の上方にエアクリーナ１１４を配置し、エアクリーナ１１４から下方のスロットルボディ１９に空気を流し込んで供給する、所謂、ダウンドラフトタイプの吸気構造において、従来の様にカムシャフトを吸気側に配置した構造に較べて吸気通路をシリンダヘッドに近接させて配置し易く、レイアウト自由度確保の面で有効である。エアクリーナ１１４とスロットルボディ１９とは接続管１１５を介して接続される。なお、燃料タンク１１６は図１５に示されるようにエンジン１０の後方適所に搭載することが可能である。

あるいはまた、図１６に示されるようにシリンダヘッド１３の上方に燃料タンク１１６を配置し、一方、エアクリーナ１１４はエンジン１０の後方適所に搭載することも可能である。エアクリーナ１１４とスロットルボディ１９とは接続管１１５を介して接続される。

また、カムシャフト２４全体がシリンダ軸線Ｚに対して排気バルブ３１側に位置して設けられる。更に、カムシャフト２４はその軸方向視において、その一部が排気バルブ３１の軸線に対して重なるように設けられる。
カムシャフト２４を排気側に近づけて配置することで、シリンダヘッド１３の吸気バルブ３０の上方周辺部領域の構成を簡素にし、吸気ポート１８を短くてコンパクトに構成することができる。

更に、上記の場合、ロッカアーム２５はシリンダ軸線Ｚを挟んで、吸気バルブ３０に対する操作部である押圧部３７が吸気側に、また、吸気側バルブカム３２との接触部３６が排気側に設けられる。また、ロッカアーム２５は、ロッカアームシャフト２６の軸中心がシリンダ軸線Ｚに対して排気バルブ３１側に偏倚する。
この様に頭上弁作動機構２３の主要構成部を排気側に集約的に配置することで、吸気側のスペースを有効に確保し、その空きスペースを効果的に活用することが可能になる。

一方、本例では上述のようにロッカアーム２５にはスリッパ４３を設けると共に、カムシャフト２４側のスリッパ４３と対向する位置には、ロッカアーム２５の揺動規制部としてのストッパ部４５が形成されたストッパカム４４を備える。
この構造によって、エンジン１０の高回転時に動弁機構即ち頭上弁作動機構２３の可動部（ロッカアーム２５等）の慣性力が吸気バルブスプリング３９から受ける反力よりも大きくなってロッカアーム２５が吸気側バルブカム３２のカムロブから離れる、所謂バルブジャンプを起こした場合に、ロッカアーム２５のスリッパ４３とストッパ部４５とが接触してロッカアーム２５の更なる揺動を規制し、バルブジャンプが過度に大きくならないようにする。

この構造によって、ロッカアーム２５と吸気側バルブカム３２とが一定隙間以上離れた際に、スリッパ４３がストッパ部４５の第１の部位４５Ａに接触し、ロッカアーム２５が過度のジャンプをしない様に動きを規制する（微小なジャンプは許容する）ことで、そのジャンプを僅かな範囲内に収めるようにしている。

ここで比較のために、従来の動弁機構を適用した場合を図９Ｂに示す（本例の場合と同一符号を用いて説明する）と、そもそもスリッパ４３及びストッパ部４５を持たないため、上述のバルブジャンプが発生した際に、ロッカアーム２５が慣性力によって過大に揺動し、矢印Ａのように大ジャンプしてしまい、その慣性力が吸気バルブ３０の動作を不安定にしてしまう可能性が有る。これを回避するために、従来はバルブジャンプを起こさない程度までエンジン１０の最大回転数を抑えて設計することが一般的であった。

これに対して本発明では、ロッカアーム２５のスリッパ４３と、ストッパ部４５が形成されたストッパカム４４を設け、ロッカアーム２５が過度のジャンプをしない様に途中で制止する（微小なジャンプは許容する）ことで、その後に吸気バルブ３０へと掛るロッカアーム２５の慣性質量を実質的にゼロ（０）にすることができる。これにより吸気バルブ３０が開閉時に受けるロッカアーム２５からの慣性力の影響が軽減され、エンジン１０が高回転であっても、より安定的なバルブ作動が可能になる。
従って、動弁装置が適正作動可能となるエンジン１０の回転数領域が高回転側に拡がることとなって、エンジンの更なる高回転化が可能になる。

また、エンジン１０の回転数が上昇し、従来の構造ではジャンプ量が増加する場合であっても、そのジャンプ量を一定量以下に抑えられるため、吸気バルブ３０が閉じる際にシリンダヘッド１３のバルブシートから受ける衝撃を小さく抑えることができる。同様に吸気バルブ３０によって戻されるロッカアーム２５が吸気側バルブカム３２に戻る際に穏やかに当接するので、吸気側バルブカム３２への衝撃も小さく抑えることができる。

上述の様に、本例の頭上弁作動機構２３は吸気バルブ３０をロッカアーム２５によって操作する構造であり、スリッパ４３はそのロッカアーム２５に設けられている。一般的に吸気バルブ３０は排気バルブ３１に較べて大型であり、吸気側のバルブ可動部の重量は排気側よりも大きいため、吸気側の方が排気側に較べて慣性の影響を受け易く、動弁機構の作動限界回転数は低くなる。これに対して本例の頭上弁作動機構２３を適用することで、吸気側バルブ駆動部品の慣性の影響を抑えられ、排気側に適用した場合に較べて動弁機構の適正作動回転数をより効果的に引き上げることができる。

特に、本例の様にカムシャフト２４がシリンダ軸線Ｚに対して排気バルブ３１側に位置し、ロッカアーム２５がシリンダ軸線Ｚを跨ぐ様に長く形成される構造であっても、本例の頭上弁作動機構２３によって慣性の影響を抑えることで、吸気バルブ３０の上方周辺部領域の構成をコンパクトにしつつ、動弁機構の適正作動回転数を引き上げる効果を両立することができる。

また、ストッパ部４５が形成されるストッパカム４４は、シリンダ軸線Ｚに対して排気バルブ３１側に位置するカムシャフト２４に設けられ、そのストッパ部４５に対向するスリッパ４３もまた排気バルブ３１側に位置している。この様にロッカアーム２５の揺動を抑制する機構が排気バルブ３１側に集約されることで、吸気側のスペースを有効に確保し、その空きスペースを効果的に活用することが可能になる。

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
上記のように本発明の実施形態において４バルブエンジンの例で説明したが、吸気側及び排気側にそれぞれ吸気バルブ及び排気バルブを１つずつ持つ２バルブエンジンの場合にも本発明を適用可能である。

１０エンジン、１１クランクケース、１２シリンダブロック、１３シリンダヘッド、１４シリンダヘッドカバー、１５クランクシャフト、１６シリンダボア、１７トランスミッションケース、１８吸気ポート、１９スロットルボディ、２０燃焼室、２１点火プラグ、２２排気ポート、２３頭上作動機構、２４カムシャフト、２５ロッカアーム、２６ロッカアームシャフト、２６ａ固定軸部、２７ベアリング、２８カムスプロケット、２９カムタイミングチェーン室、３０吸気バルブ、３１排気バルブ、３２吸気側バルブカム、３３排気側バルブカム、３４軸支部、３５ピボット部、３６接触部、３７押圧部、３８バルブステム、３９バルブスプリング、４０バルブステム、４１バルブスプリング、４２フィンガフォロワ、４３スリッパ、４４ストッパカム、４５ストッパ部、１００自動二輪車。

Claims

シリンダヘッドと、
前記シリンダヘッドに回転可能に支持されると共に１又は複数のバルブカムが設けられ、このバルブカムを介して吸気バルブ及び排気バルブを開閉操作するカムシャフトを備えるエンジンの頭上弁作動機構であって、
前記カムシャフトから前記バルブカムを介して前記吸気バルブに作用して開閉するロッカアームと、前記シリンダヘッドに支持されてこのロッカアームを回転可能に支持するロッカアームシャフトとを備え、
前記カムシャフトは、１つのシリンダヘッド内において１つのみ設けられ、
前記カムシャフトの軸方向視において、該カムシャフトの全体がシリンダ軸線に対して前記排気バルブ側に偏倚して設けられ、
前記ロッカアームは、前記ロッカアームシャフトに軸支されて揺動中心となるピボット部と、前記バルブカムからの押圧を受ける接触部と、前記吸気バルブ側に突出して揺動時に前記吸気バルブを押圧する押圧部と、前記ロッカアームから前記カムシャフト側に向って突出するように形成されたスリッパと、を備え、前記シリンダ軸線を挟んで、前記押圧部が吸気側に、前記接触部が排気側に設けられ、
前記エンジンの頭上弁作動機構は、前記スリッパと対向する位置に、前記ロッカアームが揺動して所定の位置に達する時に前記スリッパが接触する揺動規制部を有し、
前記スリッパは、前記ピボット部のロッカアームシャフト軸方向外側に位置し、
前記カムシャフトは、前記スリッパと対向する位置にストッパカムを備え、
前記ストッパカムは、前記揺動規制部としてのストッパ部を有すると共に、前記バルブカムのカムシャフト軸方向外側に位置することを特徴とするエンジンの頭上弁作動機構。
前記カムシャフトはその軸方向視において、その一部が前記排気バルブの軸線に対して重なるように設けられることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの頭上弁作動機構。
前記ロッカアームはその軸方向視において、該ロッカアームシャフトの軸中心が前記シリンダ軸線に対して前記排気バルブ側に偏倚することを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの頭上弁作動機構。
前記ストッパ部は、前記ロッカアームが前記バルブカムの頂部に対応する最大揺動位置を超えた揺動位置となる場合に、前記スリッパに接触することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンの頭上弁作動機構。