JPS63129111A - 内燃機関の回転開閉型球状吸排気弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ＩＬＬＬ立皿旦公１ 本発明は、往復動型４サイクル内燃機関において、耳状
吸排気弁を用いず、吸排気通路に対し直角方向の軸を中
心として回転可能に球状吸排気弁を吸排気通路に介装し
、この球状吸排気弁の回転によって吸排気通路を間」す
る球状吸排気弁に関するものである。

従ｍ 通常の内燃機関に用いられる耳状吸排気弁では、この弁
部通路面積は弁径と弁揚程が大ぎい程広くなるが、弁径
はシリンダ半径で制限され、また弁揚程は弁の往復運動
による衝撃等によって成る限度に制限されるので、弁部
通路を広くして高速運転状態における吸入効率を大巾に
高めることが困難である。

これを改善するために、第１図ないし第２図に図示する
ように吸排気通路０１．０２に対し直角方向の軸を中心
として一方向または往復方向へ吸排気弁０３．０４を回
転自在に介装したものが、従来から存在してしたし実公
昭６０−９１３６１号公報参照）。

°　し　　と　るｎ＋−１ ところが、第１図ないし第２図に図示の吸排気系では、
吸排気通路０１．０２は、各気筒毎に吸排気弁０３．０
４の回転中心軸に沿い所定間隔を存してそれぞれ２本ず
つ設けられ、吸排気弁０３．０４の各回転中心軸に沿っ
てそれぞれ相互に一体に結合された吸排気弁０３．０４
でもって、この２本の各吸排気通路０１．０２は、それ
ぞれ開閉自在に閉塞されるようになっているため、吸排
気弁０３．０４とこれに圧接するシール（図示されず）
との間の摩耗が均一でないと、弁閉塞時に隙間が生じて
ガス漏れが生ずる倶れがある。

これを防止するために回転軸に沿って並んだ２個の各吸
排気弁０３．０４にそれぞれ喰違い接手を介装し、弁閉
塞時の隙間を減少させようとしても、喰違い接手内のＩ
Ｉ擦力によって各吸排気弁０３．０４およびシール間の
接触圧力が均等化しにくく、ガス漏れを確実に防止する
ことが困難であった。

μ　　ｔ　゛　るための　　　　び 本発明はこのような難点を克服した内燃１１１ｖＡの回
転開閉型球状吸排気弁の改良に係り、内燃機関の吸排気
通路に球状吸排気弁が回転可能に介装され、該吸排気通
路が該球状吸排気弁の回転によって開閉される吸排気系
において、前記吸排気通路のいずれか一方または両方に
少なくとも２本の弁通路を形成し、該２木の弁通路に前
記球状吸排気弁をそれぞれ介装し、該各法状吸排気弁を
独立して弁駆動部に連結することにより、前記球状吸排
気弁をそれぞれ別個に回転駆動することができる。

夫」Ｌ贋 以下第３図ないし第８図に図示された本発明の一実施例
について説明する。

図示されない自動二輪車に搭載されるエンジン１は、１
気筒４サイクルガソリンエンジンで、エンジン１のクラ
ンクケース２には、クランクシャフト６が回転自在に枢
支され、シリンダブロック３に摺動自在に嵌装されたピ
ストン７はコネクティングロッドｄを介してクランクシ
せフト６に連結されており、ピストン７の往復動によっ
とクランクシャフト６は爪方向へ回転駆動されるように
なっている。

またシリンダヘッド４とヘッドカバー５には２本の吸気
通路９と２本の排気通路１０がそれぞれ形成され、各吸
気通路９にはそれぞれ別個にキャブレター１１が連続さ
れ、排気通路１０にもそれぞれ排気管１２が接続されて
いる。

さらに吸気通路９．排気通路１０には、その長手方向と
直角な方向を中心として揺動可能に球状吸気弁１３２球
状排気弁１４がそれぞれ嵌装され、ヘッドカバー５と球
状吸気弁１３１球状拮気弁１４との間にアッパーシール
材１５が介装されるとともに、シリンダヘッド４と球状
吸気弁１３２球状排気弁１４との間にシム１６．断面Ｃ
型リング状弾発材１７．ロアシール材１８が介装され、
シム１６の上面とロアシール材１８の弾発材接触面とは
、断面Ｃ型リング状弾発材１７の横断面外径と略同−径
の曲面に形成され、球状吸気弁１３２球状排気弁１４に
は吸気通路９．排気通路１０と同一の断面形状をした通
路１３ａ、　１４ａが形成されている。

さらに各球状吸気弁１３１球状排気弁１４の一端に基軸
１３ｂ、１４ｂが一体に突設され、この基軸１３ｂ。

１４ｂに弁駆動軸管１９．２０が焼成めまたは圧入によ
り一体に嵌着され、この弁駆動軸管１９．２０に吸気弁
ドリブンギヤ２１．排気弁ドリブンギヤ２２が一体に形
成され、この弁駆動軸管１９．２０の吸気弁ドリブンギ
ヤ２１．排気弁ドリブンギヤ２１？：ｉり拡大部弁駆動
軸管１９ａ、２０ａに球面球受２３の外径部分２３ａが
一体に嵌着され、球面球受２３の内径部分２３ｂはシリ
ンダヘッド４とヘッドカバー５とで１火着されたドリブ
ンギＶ支持軸２４に軸方向へ移動自在に遊嵌されている
。

しかして前記吸気弁ドリブンギヤ２１．排気弁ドリブン
ギヤ２２は、第５図に図示されるＪ：うに、球状吸気弁
１３１球状排気弁１４の揺動回覧中心線に対し球面球受
２３の球面中心より直角な放射面上に配置されている。

またクランクシャフト６のクランクギヤ２５が一体に嵌
着され、クランクギヤ２５はクランクケース２に枢支さ
れているクランクギヤ２５の２倍の歯数のアイドルギヤ
２６に噛合され、このアイドルギヤ２６と一体のアイド
ルギヤ２７はドライブギヤ２８を介して１対のカムギヤ
２９．３０に連結され、このカムギヤ２９．３０にそれ
ぞれカム３１．３２が一体に取付けられており、クラン
クシャフト６がクランクギヤ２５とともに爪方向へ回転
すると、アイドルギヤ２６゜２７はＢ方向、ドライブギ
ヤ２８は爪方向、カムギＡ７２９、３０．カム３１．３
２はＢ方向へ回転駆動されるようになっている。

なお、左右各１対のカムギヤ２９．３０はカムシャフト
３３を介してそれぞれ相互に一体に結合されている。

しかもシリンダヘッド４には、カム３１．３２と接触し
て揺動されるカムフォロワー３４．３５が枢支され、こ
のカムフォロワー３４．３５に吸気弁ドライブギヤ３６
．排気弁ドライブギヤ３７が一体に形成されており、こ
の吸気弁ドライブギＡ７３６．排気弁ドライブギヤ３７
は、吸気弁ドリブンギヤ２１．排気弁ドリブンギヤ２２
にそれぞれ噛合されている。

またヘッドカバー５とカムフォロワー３４．３５とには
リターンスプリング３８が介装されており、リターンス
プリング３８のバネ力によってカムフォロワー３４．３
５がカム３１．３２に常時圧接されるようになっている
。

第３図ないし第８図に図示の実施例は前記したように構
成されているので、図示されないスタータモータにより
クランクシャフト６がへ方向へ回転されると、カムギヤ
２９．３０およびカム３１．３２はクランクシャフト６
の半分の回転数でＢ方向へ回転駆動され、このカム３１
．３２に接するカムフォロワー３４．３５はクランクシ
１シフト６が２回転する毎に１回上下へ揺動駆動され、
吸気弁ドリブンギへ７２１、排気弁ドリブンギヤ２２．
弁駆動軸管１９．２０、球状吸気弁１３９球状排気弁１
４はその都度９０’揺動回転駆動され、吸気通路９，１
０は開閉され、かくして所要の吸入、圧縮、膨張、排気
の４行程が繰返され、エンジン１は運転状態となる。

さらにまたロアシール材１８は断面Ｃ型リング状弾発材
１７のバネ力と断面Ｃ型リング状弾発材１７の内周面に
働く燃焼ガス圧力とにより球状吸気弁１３゜球状排気弁
１４に押付けられ、アッパーシール材１５と球状吸気弁
１３２球状排気弁１４とにも押圧力が作用するため、吸
気通路９．排気通路１０と球状吸気弁１３２球状排気弁
１４どの気密性が高い。

しかも断面Ｃ型リング状弾発材１７の表面の横断面は略
円形に近い形状であり、またシム１６の上面およびロア
シール材１８の弾発材当接部下面は断面Ｃ型リング状弾
発材１７と同一径の曲面に形成されているため、断面Ｃ
型リング状弾発材１７の表面がシム１６およびロアシー
ル材１８に広い面積に亘って略均−に密接して確実な密
封が可能となり、局部的な摩耗と応力の集中が阻止され
て耐久性が大巾に向上する。

また、各球状吸気弁１３、球状排気弁１４は吸気弁ドリ
ブンギヤ２１、排気弁ドリブンギヤ２２の歯面と同一平
面内に位置したドリブンギヤ支持軸２４を中心どして立
体的に首振り自在に枢支されているため、球状吸気弁１
３、球状刊気弁１４とアッパーシール材１５．ロアシー
ル材１８との接触面に摩耗が生じても、球状吸気弁１３
２球状排気弁１４はこれに追従してアッパーシール１５
、ロアシール材１８に密接して揺動でき、しかも吸気弁
ドリブンギヤ２１、排気弁ドリブンギヤ２２が吸気弁ド
ライブギヤ３６．排気弁ドライブギヤ３７との噛み合い
による反力が生じても、球状吸気弁１３、球状排気弁１
４を首振りさせようとするモーメントを発生させないよ
うに、この反力を球面速量２３を介してドリブンギヤ支
持軸２４が支持でき、さらに各球状吸気弁１３、球状排
気弁１４は、それぞれアッパーシール材１５、ロアシー
ル材１８に無理なく茫着できるので、球状吸気弁１３、
球状排気弁１４の気密性が確実に保持される。

さらに各左右球状吸気弁１３および球状排気弁１４は回
転軸方向には並ｌυでいるものの、その間は分離されて
いるため、シリンダヘッドおよびヘッドカバー５に補強
リブを形成でき、エンジン１の本体の強度、剛性を高め
ることができる。

第３図ないし第８図に図示の実痛例では、左右１対カム
ギヤ２９およびカム３１はカムシャフト３３で相互に一
体に結合され、各カムフォロワー３４はそれぞれシリン
ダヘッド４にそれぞれ枢支位置を変えずに枢着されてい
るため、左右１対の球状吸気弁１３は同時に同一角度回
転し、その開閉タイミングは同一であるが、第９図ない
し第１２図に図示するように一方のカムツヤロワー３４
をホルダー３９の一端に軸４０を介して枢着し、このホ
ルダー３９の他端を吸気弁１３の回転中心に合致させて
、シリンダヘッド４とヘッドカバー５とに軸受４１を介
し揺動自在に枢着し、このホルダー３９の他端に軸受４
２゜４３を介して吸気弁１３を回転自在に枢着し、ホル
ダー３９の一端の３９８に対向してアクチュエータ４４
を出没自在に設けてもＪ：い。

ぞしてアクチュエータ４４はオイルポンプ４５と制御弁
４６を介して接続され、この制御弁４６は調整装置４７
において設定回転数Ｎｅｏと実際のエンジン回転数Ｎｅ
との差が比較され、実際のエンジン回転数Ｎｅが設定回
転数Ｎｅｏを越えた場合に、調整装置４７により制御弁
４６が開放されて、アクチュエータ４４に圧油が送られ
、アクチュエータ４４が後退されるようになっている。

第９図ないし第１２図に図示の実施例では、エンジン１
が設定回転数Ｎｅｏを越えて高速回転状態となると、第
１１図に図示されるように７クチユエータ４４が後退し
、第９図に図示の状態から第１１図に図示の状態に軸４
０が移動し、カムフォロワー３４がα方向へ僅かに揺動
され、吸気弁１３はβ方向へ僅かに揺動され、カム３１
のカム山がカムフォロワー３４に接近してカムフォロワ
ー３４がカム山にα方向へ押された際に、低速回転状態
よりも早いタイミングで吸気弁１３が開放されるので、
吸気徂が増大し、高速状態での運転性能が改善される。

排気弁１４においても一方の排気弁１４に対しても、前
記吸気弁１３と同様な構造に構成することにより、封気
抵抗を減らして高速状態での運転性能の改善をさらに進
めることができる。

ざらに第１３図ないし第１７１図に図示するように、カ
ム３１．３２に戻りカム４８．４９を一体に形成すると
ともにこの戻りカム４８．４９に当接する強制戻りロッ
カーアーム５０．５１をカムフォロワー３４．３５に付
設し、カム３１．３２および戻りカム４８．４９にカム
フォロワー３４．３５および強制戻りロッカーアーム５
０．５１をそれぞれ常に隙間なく当接させるための調整
ネジ５２をカムフォロワー３４．３５に螺着し、ロック
ナツト５３でこれを固定させればリターンスプリング３
８を排除することができ、その結果、球状吸気弁１３お
よび球状排気弁１４を高速回転状態でも少ない摩擦力で
もって間欠的に開閉でき、しかもタペットクリアランス
調整を不必要にして、保守、整備を簡略化できる。

几１と狐里 このように本発明においては、球状吸排気弁をそれぞれ
別個に回転駆動することができるので、球状吸排気弁に
シールを各吸排気弁毎に独立して圧接し、弁閉塞時に吸
排気通路を確実に密封することができる。

また本発明では、各球状吸排気弁をそれぞれ別個に回転
駆動することができるため、機関の運転状況に応じて吸
排気弁の開閉タイミングを変え、または吸排気弁を適宜
休止させることもでき、機関の性能を向上させることが
できる。

さらに本発明においては、球状吸排気弁を挟んで、機関
本体を上下割に形成した場合、吸排気弁の回転軸方向に
並んだ各吸排気弁の中間に補強部分を形成し、機関本体
の剛性、強度を高めて軽ω化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の内燃機関の回転開閉型吸排気弁の縦断平
面は第２図はその横断側面図、第３図は本発明に係る回
転開閉型球状吸排気弁の一実施例を備えた自動二輪車用
１気筒４サイクルガソリンエンジンの縦断左側面図、第
４図はそのエンジンの要部縦断右側面図、第５図は第４
図のｖ−ｖ線に沿って裁断した断面図、第６図はシリン
ダヘッドの一部欠裁平面図、第７図はその縦断正面図、
第８図はその要部分解斜面図、第９図は低速状態にお【
プる他の実施例の要部間面図、第１０図はそのＸ−Ｘ約
に沿って裁断した縦断面図、第１１図はその高速状態を
図示した型部分側面図、第１２図はその制御部分を図示
した説明図、第１３図は他の実施例の型部分側面図、第
１４図は第１３図のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿って裁断した
縦断面図である。 １・・・エンジン、２・・・クランクケース、３・・・
シリンダブロック、４・・・シリンダヘッド、５・・・
ヘッドカバー、６・・・クランクシャフト、７・・・ピ
ストン、８・・・コネクティングロッド、９・・・吸気
通路、１０・・・排気通路、１１・・・キャブレター、
１２・・・排気管、１３・・・球状吸気弁、１４・・・
球状排気弁、１５・・・アッパーシール材、１６・・・
シム、１７・・・断面Ｃ型リング状弾発材、１８・・・
ロアシール材、１９．２０・・・弁駆８ＩＮｌ管、２１
・・・吸気弁ドリブンギＡア、２２・・・排気弁ドリブ
ンギヤ、２３・・・球面速量、２４・・・ドリブンギヤ
支持軸、２５・・・クランクギヤ、２６．２７・・・ア
イドルギＶ、２８・・・ドライブギヤ、２９．３０・・
・カムギヤ、３１．３２・・・カム、３３・・・管状カ
ムシャフト、３４．３５・・・カムフォロワー、３Ｇ・
・・吸気弁ドライブギヤ、３７・・・排気弁ドライブギ
ヤ、３８・・・リターンスプリング、３９・・・ホルダ
ー、４０・・・軸、４１、４２．４３・・・軸受、４４
・・・アクチュエータ、４５・・・オイルポンプ、４６
・・・制御弁、４７・・・Ｗ４整装置、４８．４９・・
・戻りカム、５０．５１・・・強制戻りロッカーアーム
、５２・・・調整ネジ、５３・・・ロックナツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関の吸排気通路に球状吸排気弁が回転可能に介装
   され、該吸排気通路が該球状吸排気弁の回転によって開
   閉される吸排気系において、前記吸排気通路のいずれか
   一方または両方に少なくとも２本の弁通路が形成され、
   該２本の弁通路に前記球状吸排気弁がそれぞれ介装され
   、該各球状吸排気弁は独立して弁駆動部に連結されたこ
   とを特徴とする内燃機関の回転開閉型球状吸排気弁。