JP4054041B2 - ローラ・ロッカアームを有する動弁装置、4サイクルエンジンおよび4サイクルエンジンを搭載した自動二輪車 - Google Patents
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Description
排気用ロッカアームおよび吸気用ロッカアームは、夫々ロッカ軸に揺動可能に支持されている。ロッカ軸は、カム軸を間に挟んで互いに平行に配置されている。このため、排気用ロッカアームは、排気カムからロッカ軸を跨いで排気バルブに向けて延びているとともに、吸気用ロッカアームは、吸気カムからロッカ軸を跨いで吸気バルブに向けて延びている。
特公平07−068892号公報は、排気用ロッカアームおよび吸気用ロッカアームに夫々ローラベアリングを組み込んだ4サイクルエンジン用の動弁装置を開示している。ローラベアリングは、排気カムおよび吸気カムに転がり接触することで、排気用ロッカアームと排気カムとの接触部分および吸気用ロッカアームと吸気カムとの接触部分に生じる摩擦抵抗を小さく抑えている。
この従来の動弁装置において、カム軸の回転により吸気用ロッカアームのローラベアリングが吸気カムのベース円からカムノーズに乗り移ると、カムノーズがローラベアリングを押し上げる。これにより、吸気用ロッカアームがロッカ軸を中心に揺動し、吸気バルブを開方向に押圧する。
吸気用ロッカアームを支持するロッカ軸は、カム軸の中心を通ってシリンダの軸方向に延びる中心線よりもカム軸の回転方向の後側に位置している。このため、カムノーズが吸気用ロッカアームのローラベアリングを押し上げる時に、このローラベアリングの押し上げ方向に吸気用ロッカアームを支えるロッカ軸が位置することはない。
言い換えると、吸気カムのカムノーズがローラベアリングを押し上げる過程において、カムノーズとローラベアリングとの接触部に加わる力は、ローラベアリングの回転中心とロッカ軸の中心との間を結ぶ線に対し交差する方向に作用する。したがって、カムノーズがローラベアリングを押し上げる力は、ロッカ軸を中心に吸気用ロッカアームを揺動させる力として働き、吸気用ロッカアームに無理な力が加わることはない。
一方、排気用ロッカアームを支持するロッカ軸は、カム軸の中心を通る中心線よりもカム軸の回転方向の前側に位置している。このため、排気カムのカムノーズが排気用ロッカアームのローラベアリングを押し上げる過程においては、このローラベアリングを押し上げる方向に排気用ロッカアームを支えるロッカ軸が位置する。よって、カムノーズとローラベアリングとの接触部に加わる力は、このローラベアリングの回転中心とロッカ軸の中心との間を結ぶ線に沿うように作用する。
この結果、カムノーズがローラベアリングを押し上げる力が排気用ロッカアームを座屈させる力として働き、排気用ロッカアームの荷重負担が大きくなる。
したがって、排気用ロッカアームに座屈荷重に打ち勝てるような種々の補強対策を講じる必要があり、それ故、排気用ロッカアームが重く大きなものとなるといった不具合がある。
本発明の目的は、カム軸上のカムノーズがローラベアリングを押し上げる過程において、カム軸の回転方向の前側に位置する第1のロッカ軸で支えられた第1のロッカアームに座屈荷重が加わるのを防止でき、第1のロッカアームの荷重負担を軽減できる動弁装置を得ることにある。
本発明の他の目的は、上記動弁装置を有する4サイクルエンジンを得ることにある。
本発明のさらに他の目的は、上記動弁装置を有する4サイクルエンジンを搭載した自動二輪車を得ることにある。
第1の動弁カムおよび第2の動弁カムを有するカム軸と、
上記カム軸を間に挟むように配置された第1のロッカ軸および第2のロッカ軸と、
上記第1のロッカ軸に揺動可能に支持され、一端に上記第1の動弁カムに転がり接触するローラベアリングを有する第1のロッカアームと、
上記第2のロッカ軸に揺動可能に支持され、一端に上記第2の動弁カムに転がり接触するローラベアリングを有する第2のロッカアームと、を備えている。
上記カム軸の第1および第2の動弁カムは、夫々ベース円と、このベース円から突出するカムノーズとを有し、上記第1のロッカアームを支持する上記第1のロッカ軸は、上記カム軸の中心を通ってシリンダの軸方向に延びる中心線よりも上記カム軸の回転方向の前側に位置するとともに、上記第2のロッカアームを支持する上記第2のロッカ軸は、上記中心線よりも上記カム軸の回転方向の後側に位置し、
さらに上記第1のロッカ軸は、上記第1のロッカアームのローラベアリングが上記第1の動弁カムのベース円に接している時に、上記ローラベアリングの回転中心よりも上記カム軸に近づく方向にずれていることを特徴としている。
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る4サイクルエンジンは、
ボア中心線を有するシリンダと、
上記シリンダに連結され、排気バルブおよび吸気バルブを有するシリンダヘッドと、
上記シリンダヘッドに支持され、第1の動弁カムおよび第2の動弁カムを有するカム軸と、
上記カム軸を間に挟むように配置された第1のロッカ軸および第2のロッカ軸と、
上記第1のロッカ軸に揺動可能に支持され、一端に上記第1の動弁カムに転がり接触するローラベアリングを有するとともに、上記排気バルブおよび上記吸気バルブのうちのいずれか一方を駆動する第1のロッカアームと、
上記第2のロッカ軸に揺動可能に支持され、一端に上記第2の動弁カムに転がり接触するローラベアリングを有するとともに、上記排気バルブおよび上記吸気バルブのうちの他方を駆動する第2のロッカアームと、を備えている。
上記カム軸の第1および第2の動弁カムは、夫々ベース円と、このベース円から突出するカムノーズとを有し、上記第1のロッカアームを支持する上記第1のロッカ軸は、上記カム軸の中心を通る上記ボア中心線よりも上記カム軸の回転方向の前側に位置するとともに、上記第2のロッカアームを支持する上記第2のロッカ軸は、上記ボア中心線よりも上記カム軸の回転方向の後側に位置し、
さらに上記第1のロッカ軸は、上記第1のロッカアームのローラベアリングが上記第1の動弁カムのベース円に接している時に、上記ローラベアリングの回転中心よりも上記カム軸に近づく方向にずれていることを特徴としている。
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る自動二輪車は、
フレームと、このフレームに支持された4サイクルエンジンと、を備えている。
上記4サイクルエンジンは、
ボア中心線を有するシリンダと、
上記シリンダに連結され、排気バルブおよび吸気バルブを有するシリンダヘッドと、
上記シリンダヘッドに支持され、第1の動弁カムおよび第2の動弁カムを有するカム軸と、
上記カム軸を間に挟むように配置された第1のロッカ軸および第2のロッカ軸と、
上記第1のロッカ軸に揺動可能に支持され、一端に上記第1の動弁カムに転がり接触するローラベアリングを有するとともに、上記排気バルブおよび上記吸気バルブのうちのいずれか一方を駆動する第1のロッカアームと、
上記第2のロッカ軸に揺動可能に支持され、一端に上記第2の動弁カムに転がり接触するローラベアリングを有するとともに、上記排気バルブおよび上記吸気バルブのうちの他方を駆動する第2のロッカアームと、を含んでいる。
上記カム軸の第1および第2の動弁カムは、夫々ベース円と、このベース円から突出するカムノーズとを有し、上記第1のロッカアームを支持する上記第1のロッカ軸は、上記カム軸の中心を通る上記ボア中心線よりも上記カム軸の回転方向の前側に位置するとともに、上記第2のロッカアームを支持する上記第2のロッカ軸は、上記ボア中心線よりも上記カム軸の回転方向の後側に位置し、
さらに上記第1のロッカ軸は、上記第1のロッカアームのローラベアリングが上記第1の動弁カムのベース円に接している時に、上記ローラベアリングの回転中心よりも上記カム軸に近づく方向にずれていることを特徴としている。
このような構成において、カム軸が回転すると、第1および第2の動弁カムのカムノーズが第1および第2のロッカアームのローラベアリングを押し上げる。
第2の動弁カムのカムノーズがローラベアリングを押し上げる過程においては、カムノーズが第2のロッカ軸から離れる方向に移動するので、ローラベアリングの押し上げ方向に第2のロッカ軸が位置することはない。このため、カムノーズがローラベアリングを押し上げようとする力は、第2のロッカ軸を中心に第2のロッカアームを揺動させる力として働く。
一方、第1のロッカアームを支持する第1のロッカ軸は、第1のロッカアームのローラベアリングが第1の動弁カムのベース円に接している時に、このローラベアリングの回転中心よりもカム軸に近づく方向にずれている。このため、第1の動弁カムのカムノーズがローラベアリングを押し上げる過程において、このローラベアリングの押し上げ方向に第1のロッカ軸が位置することはない。
したがって、カムノーズとローラベアリングの接触部に加わる力は、ローラベアリングと第1のロッカ軸との間を結ぶ線とは異なる方向に作用する。よって、第1のロッカアームが座屈荷重を受け難くなる。
図2は、カム軸、排気用ロッカアームおよび吸気用ロッカアームの位置関係を示す本発明の実施の形態に係る4サイクルエンジンの断面図。
図3は、図2のF3−F3線に沿う断面図。
図4は、排気用ロッカアームおよび吸気用ロッカアームの位置関係を示す本発明の実施の形態に係る4サイクルエンジンの平面図。
図5は、本発明の実施の形態に係るタペットカバーの平面図。
図6は、本発明の実施の形態において、排気カムのカムノーズによって排気用ロッカアームのローラベアリングが押し上げられた状態を示す断面図。
図1は、本発明の実施の形態に係る自動二輪車100を開示している。自動二輪車100は、フレーム101を有している。フレーム101は、ヘッドパイプ部102、左右のメインフレーム103(一方のみを図示)および左右のリヤアームブラケット104(一方のみを図示)を備えている。
ヘッドパイプ部102は、フレーム101の前端に位置するとともに、フロントフォーク105を介して前輪106を支持している。メインフレーム103は、ヘッドパイプ部102から後方に向けて延びるとともに、ヘッドパイプ部102の後方に進むに従い下向きに傾斜している。メインフレーム103は、燃料タンク107を支持している。
リヤアームブラケット104は、メインフレーム103の後端部から下向きに突出している。リヤアームブラケット104は、リヤアーム108を揺動可能に支持している。リヤアーム108は、リヤアームブラケット104から後方に延びている。このリヤアーム108の後端部に後輪109が支持されている。
リヤアームブラケット104の上端部に左右のシートレール110(一方のみを図示)が連結されている。シートレール110は、後輪109の上方を通してリヤアームブラケット104の後方に向けて延びている。シートレール110は、シート111を支持している。シート111の前端部は燃料タンク107に連なっている。
図1に示すように、フレーム101は、後輪109を駆動する水冷4サイクル単気筒エンジン1を支持している。エンジン1は、メインフレーム103の下方に位置するとともに、メインフレーム103およびリヤアームブラケット104によって支持されている。
図1および図2に示すように、エンジン1は、クランクケース1a、シリンダブロック2およびシリンダヘッド3を備えている。クランクケース1aは、図示しないクランク軸を収容している。シリンダブロック2は、クランクケース1aの上面から起立している。シリンダブロック2は、シリンダ4を有している。シリンダ4はピストン5を収容している。ピストン5は、コンロッド6を介してクランク軸に連結されている。
シリンダヘッド3は、シリンダブロック2の上面に連結されている。シリンダヘッド3は、シリンダ4と向かい合う面に凹部7を有している。凹部7は、ピストン5の頂面との間にペントルーフ形の燃焼室8を形成している。
図2および図4に示すように、シリンダヘッド3は、一対の排気ポート10a,10bと一対の吸気ポート11a,11bとを有している。排気ポート10a,10bおよび吸気ポート11a,11bは、燃焼室8に開口するとともに、燃焼室8の中心を通るシリンダ4のボア中心線O1を間に挟んで互いに向かい合うように配置されている。
シリンダヘッド3は、排気ポート10a,10bを開閉する二本の排気バルブ12と、吸気ポート11a,11bを開閉する二本の吸気バルブ13を支持している。排気バルブ12のバルブステム12aは、互いに平行に配置されているとともに、燃焼室8から遠ざかるに従いボア中心線O1から離れる方向に傾斜している。吸気バルブ13のバルブステム13aは、互いに平行に配置されているとともに、ボア中心線O1に対し排気バルブ12のバルブステム12aとは逆方向に傾斜している。
排気バルブ12のバルブステム12aは、吸気バルブ13のバルブステム13aよりも全長が短い。このため、バルブステム12aの先端は、バルブステム13aの先端よりも下方に位置している
排気バルブ12は、バルブスプリング14によって排気ポート10a,10bを閉じる方向に付勢されている。同様に吸気バルブ13は、バルブスプリング15によって吸気ポート11a,11bを閉じる方向に付勢されている。
図2および図3に示すように、シリンダヘッド3の内部に動弁室16が形成されている。動弁室16は、燃焼室8の真上に位置している。排気バルブ12のバルブステム12aの先端および吸気バルブ13のバルブステム13aの先端は、動弁室16に突出している。
動弁室16は、排気バルブ12および吸気バルブ13を駆動する動弁装置17を収容している。動弁装置17は、一本のカム軸18、第1のロッカアームとしての排気用ロッカアーム19および第2のロッカアームとしての吸気用ロッカアーム20を備えている。
カム軸18は、その一端および他端が夫々軸受21を介してシリンダヘッド3に支持されている。カム軸18の回転中心X1は、ボア中心線O1と直交している。カム軸18の一端は、ボア中心線O1の付近に位置している。このため、カム軸18は、ボア中心線O1に対しシリンダ4の径方向にオフセットされている。
カム軸18の他端は、動弁室16の外に引き出されている。このカム軸18の他端にスプロケット22が固定されている。スプロケット22とクランク軸との間には、カムチェーン23が掛け渡されている。本実施の形態では、カム軸18は、図2に矢印で示すように反時計回り方向(自動二輪車100が前進する時の前輪106の回転方向)に正回転するようになっている。
図3に示すように、カム軸18は、第1の動弁カムとしての排気カム25と、第2の動弁カムとしての吸気カム26とを備えている。排気カム25および吸気カム26は、カム軸18の軸方向に並んでいる。シリンダヘッド3をシリンダ4の軸方向から見た時に、排気カム25および吸気カム26は、ボア中心線O1に対しカム軸18の軸方向にオフセットされている。ボア中心線O1に対する排気カム25のオフセット量L1は、ボア中心線O1に対する吸気カム26のオフセット量L2よりも大きい。
図2に示すように、排気カム25は、排気バルブ12を閉じた状態に保つベース円27aと、排気バルブ12を開く方向に作動させるカムノーズ27bとを有している。カムノーズ27bは、ベース円27aから突出している。
同様に、吸気カム26は、吸気バルブ13を閉じた状態に保つベース円28aと、吸気バルブ13を開く方向に作動させるカムノーズ28bとを有している。カムノーズ28bは、ベース円28aから突出している。
図3および図6に示すように、排気カム25および吸気カム26に夫々オイル噴出口29a,29bが形成されている。オイル噴出口29aは、排気カム25のベース円27aの外周面に開口している。オイル噴出口29bは、吸気カム26のベース円28aの外周面に開口している。オイル噴出口29a,29bは、潤滑油を動弁装置17の各部に供給するためのものである。そのため、オイルポンプによって加圧された潤滑油は、オイル噴出口29a,29bを通じてカム軸18の周囲に噴出するようになっている。
図2および図4に示すように、排気用ロッカアーム19は、第1のロッカ軸30を介してシリンダヘッド3に揺動可能に支持されている。第1のロッカ軸30は、カム軸18と平行をなすとともに、カム軸18よりも上方に位置している。さらに、第1のロッカ軸30は、カム軸18の回転中心X1を通るボア中心線O1よりもカム軸18の回転方向の前側に位置している。言い換えると、第1のロッカ軸30は、カム軸18と排気バルブ12のバルブステム12aとの間に位置している。
排気用ロッカアーム19は、円筒状のボス部31、ローラ支持部32および一対の押圧腕部33a,33bを有している。ボス部31は、第1のロッカ軸30に揺動可能に支持されている。ボス部31は、ボア中心線O1に対し第1のロッカ軸30の軸方向に沿う一方側にオフセットされている。
ローラ支持部32は、二股状に形成されてボス部31の外周面から排気カム25に向けて突出している。ローラ支持部32は、ローラベアリング34を回転自在に支持している。ローラベアリング34は、排気用ロッカアーム19の一端に位置するとともに、排気カム25のベース円27aおよびカムノーズ27bに転がり接触するようになっている。ローラベアリング34の回転中心X2は、カム軸18の回転中心X1を通るボア中心線O1に対し第1のロッカ軸30の方向にオフセットされている。
図4に示すように、押圧腕部33a,33bは、ボス部31の外周面から排気バルブ12のバルブステム12aに向けて突出している。二本のバルブステム12aは、ボア中心線O1を間に挟んで均等に振り分けられている。これに対し、ボス部31は、ボア中心線O1に対し第1のロッカ軸30の軸方向に沿う一方側にオフセットされている。このため、一方の押圧腕部33aの長さと他方の押圧腕部33bの長さは互いに相違している。ボス部31から遠い側のバルブステム12aを押圧する他方の押圧腕部33bは、ボア中心線O1およびカム軸18と直交するように燃焼室8の径方向に延びる線Aを横切っている。
押圧腕部33a,33bの突出端は、排気用ロッカアーム19の他端に位置するとともに、バルブステム12aの先端と向かい合っている。押圧腕部33a,33bの突出端に夫々アジャストスクリュー35がねじ込まれている。アジャストスクリュー35は、バルブステム12aの先端に突き当たっている。したがって、排気用ロッカアーム19は、排気カム25から第1のロッカ軸30を跨いで排気バルブ12のバルブステム12aの先端に向けて延びている。
さらに、排気用ロッカアーム19のボス部31に一対のオイル供給孔36が形成されている。オイル供給孔36は、カム軸18のオイル噴出口29a,29bから噴出する潤滑油を受け止めて、これをボス部31と第1のロッカ軸30との間に導くためのものである。これらオイル供給孔36は、ボス部31の軸方向に互いに離れている。
図2および図4に示すように、吸気用ロッカアーム20は、第2のロッカ軸38を介してシリンダヘッド3に揺動可能に支持されている。第2のロッカ軸38は、カム軸18と平行をなすとともに、カム軸18よりも上方に位置している。第2のロッカ軸38は、カム軸18の回転中心X1を通るボア中心線O1よりもカム軸18の回転方向の後側に位置している。このため、第1のロッカ軸30と第2のロッカ軸38とは、カム軸18を間に挟んで互いに平行に配置されている。
吸気用ロッカアーム20は、円筒状のボス部39、ローラ支持部40および一対の押圧腕部41a,41bを有している。ボス部39は、第2のロッカ軸38に揺動可能に支持されている。ボス部39は、ボア中心線O1に対し第2のロッカ軸38の軸方向に沿う一方側にオフセットされている。
ローラ支持部40は、二股状に形成されてボス部39の外周面からカム軸18の吸気カム26に向けて突出している。ローラ支持部40は、ローラベアリング42を支持している。ローラベアリング42は、吸気用ロッカアーム20の一端に位置するとともに、吸気カム26のベース円28aおよびカムノーズ28bに転がり接触するようになっている。ローラベアリング42の回転中心X3は、カム軸18の回転中心X1を通るボア中心線O1に対し第2のロッカ軸30の方向にオフセットされている。
図2および図4に示すように、押圧腕部41a,41bは、ボス部39の外周面から吸気バルブ13のバルブステム13aに向けて突出している。二本のバルブステム13aは、ボア中心線O1を間に挟んで均等に振り分けられている。
これに対し、ボス部39はボア中心線O1に対し第2のロッカ軸38の軸方向に沿う一方側にオフセットされている。このため、一方の押圧腕部41aと他方の押圧腕部41bの長さは互いに相違している。ボス部39から遠い側のバルブステム13aを押圧する他方の押圧腕部41bは、上記線Aを横切っている。さらに、押圧腕部41a,41bの突出端の配置間隔D1は、上記排気用ロッカアーム19の押圧腕部33a,33bの突出端の配置間隔D2よりも大きくなっている。
押圧腕部41a,41bの突出端は、吸気用ロッカアーム20の他端に位置するとともに、バルブステム13aの先端と向かい合っている。押圧腕部41a,41bの突出端にアジャストスクリュー43がねじ込まれている。アジャストスクリュー43は、バルブステム13aの先端に突き当たっている。したがって、吸気用ロッカアーム20は、吸気カム26から第2のロッカ軸38を跨いで吸気バルブ13のバルブステム13aの先端に向けて延びている。
吸気用ロッカアーム20のボス部39に一対のオイル供給孔44が形成されている。オイル供給孔44は、カム軸18のオイル噴出口29a,29bから噴出する潤滑油を受け止めて、これをボス部39と第2のロッカ軸38との間に導くためのものである。これらオイル供給孔44は、ボス部39の軸方向に互いに離れている。
図2に示すように、排気用ロッカアーム19を支持する第1のロッカ軸30は、排気用ロッカアーム19のローラベアリング34が排気カム25のベース円27aに接している時に、ローラベアリング34の回転中心X2よりもシリンダ4のボア中心線O1に沿ってカム軸18に近づく方向にずれている。言い換えると、第1のロッカ軸30の中心X4は、ローラベアリング34がベース円27aに接している限り、ローラベアリング34の回転中心X2よりも低い位置にある。
このことから、第1のロッカ軸30の中心X4とローラベアリング34の回転中心X2との間を結ぶ線B1と、カム軸18の回転中心X1とローラベアリング34の回転中心X2との間を結ぶ線B2との交差角をθ1とした時、この交差角θ1は例えば92°に設定されている。
吸気用ロッカアーム20を支持する第2のロッカ軸38は、吸気用ロッカアーム20のローラベアリング42が吸気カム26のベース円28aに接している時に、ローラベアリング42の回転中心X3よりもカム軸18から遠ざかる方向にずれている。言い換えると、第2のロッカ軸38の中心X5は、ローラベアリング42がベース円28aに接している限り、ローラベアリング42の回転中心X3よりも高い位置にある。
このため、第2のロッカ軸38の中心X5とローラベアリング42の回転中心X3との間を結ぶ線C1と、カム軸18の回転中心X1とローラベアリング42の回転中心X3との間を結ぶ線C2との交差角をθ2とした時、この交差角θ2は例えば76°に設定されている。
したがって、交差角θ1は、交差角θ2よりも大きい(θ1>θ2)。
図3に示すように、シリンダヘッド3は、燃焼室8の中心に向けて陥没する凹部46を有している。凹部46は、カム軸18に対しボア中心線O1を間に挟んだ反対側に位置している。この凹部46の底に燃焼室8の中心に開口するプラグ装着孔47が形成されている。プラグ装着孔47に点火プラグ48がねじ込まれている。点火プラグ48の絶縁体48aは、凹部46内に位置している。
このようなシリンダヘッド3によると、カム軸18がボア中心線O1に対しシリンダ4の径方向にオフセットされている。このため、シリンダヘッド3のうちカム軸18とはボア中心線O1を間に挟んだ反対側の部分に凹部46を形成する広いスペースを確保することができる。この結果、凹部46をボア中心線O1に近づけることが可能となり、燃焼室8に対して点火プラグ48を極力起立させることができる。
図2および図4に示すように、シリンダヘッド3は、動弁室16に開口する第1の開口部50および第2の開口部51を有している。第1の開口部50は、排気バルブ12のタペット調整を行なうためのものであり、排気バルブ12のバルブステム12aと排気用ロッカアーム20の押圧腕部33a,33bとの当接部を露出させるような開口形状を有している。この第1の開口部50は、シリンダヘッド3の前端に位置している。
第2の開口部51は、吸気バルブ13のタペット調整を行なうためのものであり、吸気バルブ13のバルブステム13aと吸気用ロッカアーム20の押圧腕部41a,41bとの当接部を露出させるような開口形状を有している。この第2の開口部51は、シリンダヘッド3の後端に位置している。第1および第2の開口部50,51は、互いに同一の開口形状を有している。
図2に示すように、第1および第2の開口部50,51は、夫々タペットカバー52で覆われている。第1の開口部50を覆うタペットカバー52と、第2の開口部51を覆うタペットカバー52とは互いに共通のものであり、シリンダヘッド3に取り外し可能に固定されている。
タペットカバー52は、動弁室16に露出する内面を有している。タペットカバー52の内面に第1および第2の壁54,55が形成されている。第1および第2の壁54,55は、カム軸18のオイル噴出口29a,29bから噴出する潤滑油を受け止めるように、動弁室16に向けて斜め下向きに突出している。第1および第2の壁54,55は、シリンダヘッド3の高さ方向に間隔を存して並んでいるとともに、第1および第2のロッカ軸30,38の軸方向に沿って延びている。
図5に示すように、第1の壁54は、第2の壁55の上方に位置している。第1の壁54は、V形に形成された一対の油ガイド56a,56bを有している。油ガイド56a,56bは、タペットカバー52の幅方向に並んでいるとともに、夫々第1の壁54で受け止めた潤滑油を滴下させる供給口57a,57bを有している。供給口57a,57bの配置間隔D3は、排気用ロッカアーム29の押圧腕部33a,33bの配置間隔D2と一致している。
第1の壁54の下方に位置する第2の壁55は、V形に形成された一対の油ガイド58a,58bを有している。油ガイド58a,58bは、タペットカバー52の幅方向に並んでいるとともに、夫々第2の壁55で受け止めた潤滑油を滴下させる供給口59a,59bを有している。供給口59a,59bの配置間隔D4は、吸気用ロッカアーム20の押圧腕部41a,41bの配置間隔D1と一致している。
このことから、排気側の第1の開口部50をタペットカバー52で覆った状態では、第1の壁54の供給口57a,57bが排気用ロッカアーム19の押圧腕部33a,33bの突出端の真上に位置する。よって、供給口57a,57bは、アジャストスクリュー35と排気バルブ12のバルブステム12aとの当接部に潤滑油を供給する。
同様に、吸気側の第2の開口部51をタペットカバー52で覆った状態では、第2の壁54の供給口59a,59bが吸気用ロッカアーム20の押圧腕部41a,41bの突出端の真上に位置する。よって、供給口59a,59bは、アジャストスクリュー43と吸気バルブ13のバルブステム13aとの当接部に潤滑油を供給する。
したがって、排気側の第1の開口部50および吸気側の第2の開口部51を共通のタペットカバー52で覆うようにしたにも拘わらず、アジャストスクリュー35と排気バルブ12との当接部およびアジャストスクリュー43と吸気バルブ13との当接部に潤滑油を確実に供給できる。
特に本実施の形態では、排気用ロッカアーム19のボス部31および吸気用ロッカアーム20のボス部39がボア中心線O1に対し第1および第2のロッカ軸30,38の軸方向にオフセットされている。このため、潤滑油を噴くカム軸18のオイル噴出口29a,29bが他方の排気バルブ12のバルブステム12aおよび他方の吸気バルブ13のバルブステム13aから遠ざかっている。この結果、潤滑油の噴出量が少ないアイドリング運転時では、他方の排気バルブ12および他方の吸気バルブ13の潤滑条件が厳しくなる。
上記構成によれば、タペットカバー52に形成された供給口57a,57b,59a,59bからアジャストスクリュー35と他方の排気バルブ12との当接部およびアジャストスクリュー43と他方の吸気バルブ13との当接部に潤滑油を供給することができる。このため、上記当接部がオイル噴出口29a,29bから離れていても、この当接部に供給される潤滑油が不足することはない。よって、潤滑の信頼性が向上する。
次に、動弁装置17の動作について図6を加えて説明する。
図2は、排気用ロッカアーム19のローラベアリング34および吸気用ロッカアーム20のローラベアリング42が夫々排気カム25のベース円27aおよび吸気カム26のベース円28aに接触した状態を開示している。この時、排気バルブ12および吸気バルブ13は閉じている。
カム軸18が図2に矢印で示す反時計回り方向に回転すると、排気用ロッカアーム19のローラベアリング34が排気カム25のベース円27aからカムノーズ27bに乗り移る。カムノーズ27bは、排気用ロッカアーム19のローラベアリング34を押し上げる。このため、排気用ロッカアーム19が第1のロッカ軸30を支点に揺動し、この排気用ロッカアーム19の押圧腕部33a,33bが排気バルブ12のバルブステム12aを押し下げる。よって、排気バルブ12が開く。
引き続いて吸気用ロッカアーム20のローラベアリング42が吸気カム26のベース円28aからカムノーズ28bに乗り移る。このカムノーズ28bは、吸気用ロッカアーム20のローラベアリング42を押し上げる。このため、吸気用ロッカアーム20が第2のロッカ軸38を支点に揺動し、この吸気用ロッカアーム20の押圧腕部41a,41bが吸気バルブ13のバルブステム13aを押し下げる。よって、吸気バルブ13が開く。
吸気用ロッカアーム20を支持する第2のロッカ軸38は、カム軸18の回転中心X1を通るボア中心線O1よりもカム軸18の回転方向の後側に位置している。このため、吸気カム26のカムノーズ28bがローラベアリング42を押し上げる過程においては、カムノーズ28bが第2のロッカ軸38から離れる方向に移動する。
よって、ローラベアリング42の押し上げ方向に第2のロッカ軸38が位置することはない。この結果、カムノーズ28bがローラベアリング42を押し上げる力は、第2のロッカ軸38を中心に吸気用ロッカアーム20を揺動させる力として働く。
一方、排気用ロッカアーム19を支持する第1のロッカ軸30は、カム軸18の回転中心X1を通るボア中心線O1よりもカム軸18の回転方向の前側に位置している。第1のロッカ軸30は、排気用ロッカアーム19のローラベアリング34が排気カム25のベース円27aに接している時に、このローラベアリング34の回転中心X2よりも低い位置にある。
このことから、排気カム25のカムノーズ27bがローラベアリング34を押し上げる過程において、このローラベアリング34の押し上げ方向に第1のロッカ軸30が位置することはない。したがって、図6に矢印で示すようにカムノーズ27bとローラベアリング34との接触部に加わる力Fは、ローラベアリング34の回転中心X2と第1のロッカ軸30の中心X4との間を結ぶ線分B1とは異なる方向に作用する。
言い換えると、上記動弁装置17では、排気用ロッカアーム19が排気バルブ12を開く方向に揺動する時に、この排気用ロッカアーム19に座屈が生じないように第1のロッカ軸30の中心X4、排気用ロッカアーム19のローラベアリング34の回転中心X2およびカム軸18の回転中心X1の相対的な位置関係が規定されている。
この結果、第1のロッカ軸30がボア中心線O1よりもカム軸18の回転方向の前側に位置する構成でありながら、排気用ロッカアーム19が座屈荷重を受け難くなる。そのため、排気用ロッカアーム19の荷重負担を軽減することができ、排気用ロッカアーム19に座屈荷重に耐え得るような大掛かりな補強対策を講じる必要はない。よって、排気用ロッカアーム19の軽くコンパクトに形成することができる。
さらに、上記構成によれば、カムノーズ27bがローラベアリング34を押し上げる力の多くを、排気用ロッカアーム19を揺動させるための力として有効に活用することができる。これにより、排気用ロッカアーム19の揺動が滑らかとなる。よって、排気用ロッカアーム19の軽量化が可能なことと合わせて、エンジン1の高回転化に無理なく対応することができる。
加えて、カム軸18に対する第1のロッカ軸30の位置が低くなるので、シリンダヘッド3の上面の位置を下げることができる。したがって、シリンダヘッド3のコンパクト化にも寄与するといった利点がある。
本発明は上記実施の形態に特定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施可能である。
上記実施の形態では、一つの燃焼室につき一対の排気バルブと一対の吸気バルブを設けた、いわゆる4バルブエンジンとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば一つの燃焼室につき一つの排気バルブと一つの吸気バルブを設けた2バルブエンジン、あるいは一つの燃焼室につき一つの排気バルブと一対の吸気バルブを設けた3バルブエンジンでも同様に実施可能である。
加えて、カム軸の回転方向の前側に位置する第1のロッカ軸で支持されるロッカアームは排気バルブを駆動するものに限らず、吸気バルブを駆動するロッカアームであってもよい。
さらに、カム軸にしてもボア中心線に配置する必要はない。例えばカム軸をボア中心に対し排気バルブ側あるいは吸気バルブ側にオフセットしてもよい。
Claims (7)
- 第1の動弁カムおよび第2の動弁カムを有するカム軸と、
上記カム軸を間に挟むように配置された第1のロッカ軸および第2のロッカ軸と、
上記第1のロッカ軸に揺動可能に支持され、一端に上記第1の動弁カムに転がり接触するローラベアリングを有する第1のロッカアームと、
上記第2のロッカ軸に揺動可能に支持され、一端に上記第2の動弁カムに転がり接触するローラベアリングを有する第2のロッカアームと、を具備し、
上記カム軸の第1および第2の動弁カムは、夫々ベース円と、このベース円から突出するカムノーズとを有し、上記第1のロッカアームを支持する上記第1のロッカ軸は、上記カム軸の中心を通ってシリンダの軸方向に延びる中心線よりも上記カム軸の回転方向の前側に位置するとともに、上記第2のロッカアームを支持する上記第2のロッカ軸は、上記中心線よりも上記カム軸の回転方向の後側に位置し、
さらに上記第1のロッカ軸は、上記第1のロッカアームのローラベアリングが上記第1の動弁カムのベース円に接している時に、上記ローラベアリングの回転中心よりも上記シリンダの軸方向に延びる中心線に沿って上記カム軸に近づく方向にずれており、
上記第1のロッカ軸の中心と上記第1のロッカアームのローラベアリングの回転中心との間を結ぶ線と、上記カム軸の回転中心と上記第1のロッカアームのローラベアリングの回転中心との間を結ぶ線との交差角をθ1、
上記第2のロッカ軸の中心と上記第2のロッカアームのローラベアリングの回転中心との間を結ぶ線と、上記カム軸の回転中心と上記第2のロッカアームのローラベアリングの回転中心との間を結ぶ線との交差角をθ2とした時、
θ1>θ2
の関係を満たし、
上記第1の動弁カムのカムノーズが上記第1のロッカアームのローラベアリングに接触して上記第1のロッカアームが開弁方向に揺動する時に、上記第1のロッカアームに座屈が生じないように上記第1のロッカ軸の中心、上記第1のロッカアームのローラベアリングの回転中心および上記カム軸の回転中心の相対的な位置関係を規定したことを特徴とする動弁装置。 - 請求項1に記載の動弁装置において、上記第1のロッカアームのローラベアリングおよび上記第2のロッカアームのローラベアリングは、夫々上記シリンダの中心線に対しシリンダの径方向である上記カム軸の軸方向にオフセットされており、上記第1のロッカアームのローラベアリングは、上記第2のロッカアームのローラベアリングよりも上記中心線に対するオフセット量が大きいことを特徴とする動弁装置。
- 請求項1又は請求項2のいずれかに記載の動弁装置において、上記第1のロッカアームは、少なくとも一つの排気バルブを開閉するとともに、上記第2のロッカアームは、少なくとも一つの吸気バルブを開閉することを特徴とする動弁装置。
- 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の動弁装置において、上記交差角θ1は90°よりも大きく、上記交差角θ2は90°よりも小さいことを特徴とする動弁装置。
- ボア中心線を有するシリンダと、
上記シリンダに連結され、排気バルブおよび吸気バルブを有するシリンダヘッドと、
上記シリンダヘッドに支持され、第1の動弁カムおよび第2の動弁カムを有するカム軸と、
上記カム軸を間に挟むように配置された第1のロッカ軸および第2のロッカ軸と、
上記第1のロッカ軸に揺動可能に支持され、一端に上記第1の動弁カムに転がり接触するローラベアリングを有するとともに、上記排気バルブおよび上記吸気バルブのうちのいずれか一方を駆動する第1のロッカアームと、
上記第2のロッカ軸に揺動可能に支持され、一端に上記第2の動弁カムに転がり接触するローラベアリングを有するとともに、上記排気バルブおよび上記吸気バルブのうちの他方を駆動する第2のロッカアームと、を具備した4サイクルエンジンであって、
上記カム軸の第1および第2の動弁カムは、夫々ベース円と、このベース円から突出するカムノーズとを有し、上記第1のロッカアームを支持する上記第1のロッカ軸は、上記カム軸の中心を通る上記ボア中心線よりも上記カム軸の回転方向の前側に位置するとともに、上記第2のロッカアームを支持する上記第2のロッカ軸は、上記ボア中心線よりも上記カム軸の回転方向の後側に位置し、
さらに上記第1のロッカ軸は、上記第1のロッカアームのローラベアリングが上記第1の動弁カムのベース円に接している時に、上記ローラベアリングの回転中心よりも上記シリンダのボア中心線に沿って上記カム軸に近づく方向にずれており、
上記第1のロッカ軸の中心と上記第1のロッカアームのローラベアリングの回転中心との間を結ぶ線と、上記カム軸の回転中心と上記第1のロッカアームのローラベアリングの回転中心との間を結ぶ線との交差角をθ1、
上記第2のロッカ軸の中心と上記第2のロッカアームのローラベアリングの回転中心との間を結ぶ線と、上記カム軸の回転中心と上記第2のロッカアームのローラベアリングの回転中心との間を結ぶ線との交差角をθ2とした時、
θ1>θ2
の関係を満たし、
上記第1の動弁カムのカムノーズが上記第1のロッカアームのローラベアリングに接触して上記第1のロッカアームが開弁方向に揺動する時に、上記第1のロッカアームに座屈が生じないように上記第1のロッカ軸の中心、上記第1のロッカアームのローラベアリングの回転中心および上記カム軸の回転中心の相対的な位置関係を規定したことを特徴とする4サイクルエンジン。 - 請求項5に記載の4サイクルエンジンにおいて、上記排気バルブおよび上記吸気バルブは、夫々バルブステムを有するとともに、上記第1のロッカアームおよび上記第2のロッカアームは、夫々上記バルブステムを押圧する他端を有し、
上記シリンダヘッドは、上記第1のロッカアームの他端と上記バルブステムとの当接部を露出させる第1の開口部と、上記第2のロッカアームの他端と上記バルブステムとの当接部を露出させる第2の開口部とを有し、これら第1の開口部および第2の開口部は、上記ボア中心線を間に挟んで互いに向かい合うように配置されているとともに、夫々取り外し可能な共通のカバーで覆われており、
上記カバーは、上記当接部と向かい合う内面に潤滑油を受け止める第1および第2の壁を有し、上記第1の壁に上記第1のロッカアームの他端と上記バルブステムとの当接部に潤滑油を導く供給口を形成するとともに、上記第2の壁に上記第2のロッカアームの他端と上記バルブステムとの当接部に潤滑油を導く供給口を形成したことを特徴とする4サイクルエンジン。 - フレームと、
上記フレームに支持された4サイクルエンジンと、を具備した自動二輪車であって、
上記4サイクルエンジンは、
ボア中心線を有するシリンダと、
上記シリンダに連結され、排気バルブおよび吸気バルブを有するシリンダヘッドと、
上記シリンダヘッドに支持され、第1の動弁カムおよび第2の動弁カムを有するカム軸と、
上記カム軸を間に挟むように配置された第1のロッカ軸および第2のロッカ軸と、
上記第1のロッカ軸に揺動可能に支持され、一端に上記第1の動弁カムに転がり接触するローラベアリングを有するとともに、上記排気バルブおよび上記吸気バルブのうちのいずれか一方を駆動する第1のロッカアームと、
上記第2のロッカ軸に揺動可能に支持され、一端に上記第2の動弁カムに転がり接触するローラベアリングを有するとともに、上記排気バルブおよび上記吸気バルブのうちの他方を駆動する第2のロッカアームと、を含み、
上記カム軸の第1および第2の動弁カムは、夫々ベース円と、このベース円から突出するカムノーズとを有し、上記第1のロッカアームを支持する上記第1のロッカ軸は、上記カム軸の中心を通る上記ボア中心線よりも上記カム軸の回転方向の前側に位置するとともに、上記第2のロッカアームを支持する上記第2のロッカ軸は、上記ボア中心線よりも上記カム軸の回転方向の後側に位置し、
さらに上記第1のロッカ軸は、上記第1のロッカアームのローラベアリングが上記第1の動弁カムのベース円に接している時に、上記ローラベアリングの回転中心よりも上記シリンダのボア中心線に沿って上記カム軸に近づく方向にずれており、
上記第1のロッカ軸の中心と上記第1のロッカアームのローラベアリングの回転中心との間を結ぶ線と、上記カム軸の回転中心と上記第1のロッカアームのローラベアリングの回転中心との間を結ぶ線との交差角をθ1、
上記第2のロッカ軸の中心と上記第2のロッカアームのローラベアリングの回転中心との間を結ぶ線と、上記カム軸の回転中心と上記第2のロッカアームのローラベアリングの回転中心との間を結ぶ線との交差角をθ2とした時、
θ1>θ2
の関係を満たし、
上記第1の動弁カムのカムノーズが上記第1のロッカアームのローラベアリングに接触して上記第1のロッカアームが開弁方向に揺動する時に、上記第1のロッカアームに座屈が生じないように上記第1のロッカ軸の中心、上記第1のロッカアームのローラベアリングの回転中心および上記カム軸の回転中心の相対的な位置関係を規定したことを特徴とする自動二輪車。
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