JP4054041B2

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

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Publication number: JP4054041B2
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Inventors: 幹記桜井
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Description

本発明は、動弁用のカムとの接触部分にローラベアリングを有するロッカアームを備えた動弁装置およびこの動弁装置を有するオーバヘッドカム形の４サイクルエンジンに関する。さらに、本発明は４サイクルエンジンを搭載した自動二輪車に関する。

一本のカム軸で排気バルブおよび吸気バルブを駆動する、いわゆるＳＯＨＣ（ＳｉｎｇｌｅＯｖｅｒｈｅａｄＣａｍｓｈａｆｔ）形の４サイクルエンジンが知られている。この種の４サイクルエンジンは、排気カムの動きを排気バルブに伝える排気用ロッカアームと、吸気カムの動きを吸気バルブに伝える吸気用ロッカアームとを備えている。
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。

上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る動弁装置は、
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１は、本発明の実施の形態に係る自動二輪車の側面図。
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。

以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
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。

本発明によれば、第１のロッカアームが座屈荷重を受け難くなり、第１のロッカアームの荷重負担を軽減できる。したがって、第１のロッカアーム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く、第１のロッカアームの小型軽量化が可能となる。

Claims

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。