JP4063960B2 - 多気筒エンジンの動弁機構 - Google Patents

多気筒エンジンの動弁機構 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロッカーアーム方式を採用する多気筒エンジンの動弁機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
4サイクルエンジンにおいては、燃焼室に開口する吸気ポートと排気ポートが吸気バルブと排気バルブによってそれぞれ適当なタイミングで開閉されて所要のガス交換がなされるが、吸・排気バルブを駆動する動弁機構の1つとして、吸・排気カム軸の回転をロッカーアームを介して吸・排気バルブの摺動運動に変換して該吸・排気バルブを開閉するロッカーアーム方式が知られている。
【0003】
ところで、ロッカーアーム方式を採用する動弁機構において、ロッカー軸を吸・排気カム軸の間でかつ下方に配置する構成を採用する場合、従来はシリンダヘッドを上下に2分割する必要があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のようにシリンダヘッドを上下に2分割する構成を採用すると、部品点数が増大して構造が複雑化するとともに、組付工数が増大する。
【0005】
一方、スポーツ系の高回転エンジンにおいてバルブ挟み角が小さく、且つ、吸・排気通路角が大きくなると、シリンダ中央部にロッカーアームを配置することが困難となる。即ち、多気筒に亘って形成されたロッカー軸孔に共通のロッカー軸を通す構成ではロッカー軸孔がプラグ孔を貫通してしまい、又、長くて小径のロッカー軸孔をカム軸との間に高い平行度を維持して高精度に加工することは不可能であった。
【0006】
他方、ロッカー軸をカム軸よりも外側に配する構成を採用すると、吸・排気通路の形成において不利を免れなかった。
【0007】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、ロッカー軸を吸・排気カム軸の間でかつ下方に配しつつも一体型のシリンダヘッドを採用することができ、ロッカーアームをコンパクトに支持してその支持剛性を高めることができる多気筒エンジンの動弁機構を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、多気筒に共通の吸・排気カム軸を互いに平行に配すると共に、吸・排気バルブのバルブ毎に設けられるロッカーアームの内端部を揺動自在に軸支するロッカー軸を前記吸・排気カム軸の間でかつ下方に配し、前記内端部から外側方へ延在する前記ロッカーアームの先端部の上面に吸・排気カムを当接させて、前記吸・排気カム軸の回転を前記ロッカーアームを介して前記吸・排気バルブの摺動運動に変換して該吸・排気バルブを開閉する多気筒エンジンの動弁機構において、前記吸・排気カム軸を一体型シリンダヘッドのヘッドカバー取付面と同一平面上に支承すると共に、各気筒について前記ロッカーアームを支持する別体のホルダーを前記ヘッドカバー取付面より下方に取り付け、前記ホルダーは、前記ロッカーアームの内端部が嵌合すべき切欠溝と、前記ホルダーに嵌め込まれ、前記切欠溝に保持されたそれぞれの前記ロッカーアームを軸支するロッカー軸と、を有することを特徴とする。
【0009】
請求項2記載の発明は、多気筒に共通の吸・排気カム軸を互いに平行に配すると共に、吸・排気バルブのバルブ毎に設けられるロッカーアームの内端部を揺動自在に軸支するロッカー軸を前記吸・排気カム軸の間でかつ下方に配し、前記内端部から外側方へ延在する前記ロッカーアームの先端部の上面に吸・排気カムを当接させて、前記吸・排気カム軸の回転を前記ロッカーアームを介して前記吸・排気バルブの摺動運動に変換して該吸・排気バルブを開閉する多気筒エンジンの動弁機構において、前記吸・排気カム軸を一体型シリンダヘッドのヘッドカバー取付面と同一平面上に支承すると共に、各気筒について前記ロッカーアームを支持する別体のホルダーを前記ヘッドカバー取付面より下方に取り付け、前記ホルダーは、前記ホルダーが取り付けられる取付面の側に形成され、前記ロッカーアームの内端部が嵌合すべき複数の切欠溝と、前記ホルダーにそれぞれ嵌め込まれ、前記各切欠溝に保持されたそれぞれの前記ロッカーアームを軸支する複数のロッカー軸と、を有することを特徴とする。
【0010】
請求項3記載の発明は、多気筒に共通の吸・排気カム軸を互いに平行に配すると共に、吸・排気バルブのバルブ毎に設けられるロッカーアームの内端部を揺動自在に軸支するロッカー軸を前記吸・排気カム軸の間でかつ下方に配し、前記内端部から外側方へ延在する前記ロッカーアームの先端部の上面に吸・排気カムを当接させて、前記吸・排気カム軸の回転を前記ロッカーアームを介して前記吸・排気バルブの摺動運動に変換して該吸・排気バルブを開閉する多気筒エンジンの動弁機構において、前記吸・排気カム軸を一体型シリンダヘッドのヘッドカバー取付面と同一平面上に支承すると共に、各気筒について前記ロッカーアームを支持する別体のホルダーを前記ヘッドカバー取付面より下方に取り付け、前記ホルダーは、中央部を貫通して円筒状に一体形成されたプラグ孔と、前記プラグ孔に対して前記吸・排気カム軸の軸方向の両側で、前記ホルダーが取り付けられる取付面の側に形成され、前記ロッカーアームの内端部が嵌合すべき複数の切欠溝と、前記ホルダーにそれぞれ嵌め込まれ、前記各切欠溝に保持されたそれぞれの前記ロッカーアームを軸支する、前記吸・排気カム軸と平行に形成された4つのロッカー軸と、前記中央部に対して前記切欠溝よりも外側に設けられた締結孔と、を有することを特徴とする。
【0011】
請求項4記載の発明は、請求項1ないし3の何れかに記載の発明において、前記各ホルダーを鉄系材料で構成したことを特徴とする。
【0012】
請求項5記載の発明は、請求項1ないし3の何れかに記載の発明において、前記吸・排気カム軸の上半部を共通の一体型軸受キャップで支持し、該軸受キャップをシリンダヘッドの相対向する吸・排気側ヘッド取付ボス間に架設したことを特徴とする。
【0013】
請求項6記載の発明は、請求項1ないし3の何れかに記載の発明において、吸・排気バルブの軸中心線上に吸・排気カム軸中心を位置せしめたことを特徴とする。
【0014】
請求項7記載の発明は、請求項1ないし3の何れかに記載の発明において、シリンダヘッドの上部に被着されたヘッドカバーの内面にオイル受け用リブを形成したことを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0016】
図1は本発明に係る動弁機構を備える多気筒エンジン上部(シリンダヘッド部)の横断面図(図2のB−B線断面図)、図2は図1の矢視A−A線方向の図、図3は図2のC−C線断面図である。
【0017】
本実施の形態に係る多気筒エンジン1は4サイクル4バルブエンジンであって、図1に示すように、アルミニウム合金製のシリンダヘッド2には各気筒についてそれぞれ2つの吸気バルブ3(図1には1つのみ図示)と2つの排気バルブ4(図1には1つのみ図示)が備えられている。
【0018】
尚、上記シリンダヘッド2は不図示のシリンダブロックの上部に被着されており、シリンダブロックに各気筒毎に形成されたシリンダ内には不図示のピストンが上下摺動自在に嵌装されている。そして、ピストンは不図示のコンロッドを介して不図示のクランク軸に連結されている。
【0019】
又、図1に示すように、シリンダヘッド2には各気筒について各2つの吸気通路5と排気通路6(図1にはそれぞれ1つのみ図示)が形成されており、これらの吸気通路5と排気通路6の燃焼室Sに開口する吸気ポート5aと排気ポート6aは前記吸気バルブ3と排気バルブ4によってそれぞれ適当なタイミングで開閉されて所要のガス交換がなされる。
【0020】
ここで、吸気バルブ3と排気バルブ4を開閉駆動するための本発明に係る動弁機構の構成について説明する。
【0021】
図1に示すように、各吸気バルブ3と各排気バルブ4は、シリンダヘッド2に圧入されたバルブガイド7,8によってそれぞれ摺動自在に挿通保持されるとともに、エアースプリングによって閉じ側に付勢されている。即ち、各吸気バルブ3と各排気バルブ4の上端にそれぞれ取り付けられたバルブリフタ9,10はシリンダヘッド2に取り付けられたハウジング11,12の凹部11a,12aにそれぞれ摺動自在に嵌合してその内部に圧力室S1,S2を形成しており、不図示のコンプレッサーから通路11b,12bを経て各圧力室S1,S2に供給された圧縮エアーはエアースプリングを構成して前述のように吸気バルブ3と排気バルブ4をそれぞれ閉じ側に付勢している。
【0022】
ところで、本実施の形態に係る多気筒エンジン1においては、図1に示すように吸気バルブ3と排気バルブ4は横断面においては(幅方向には)上方に向かって開くように傾斜して放射状に配されており、縦断面においては(長さ方向には)互いに平行を成して垂直に配されている。
【0023】
一方、図2に示すように、シリンダヘッド2の各気筒の吸気バルブ3と排気バルブ4を挟んでこれらの長手方向両側には吸・排気側のヘッド取付ボス2a,2bがそれぞれ相対向して形成されており、これらの吸・排気側ヘッド取付ボス2a,2bの上面には半円筒状の2連軸受2a−1,2b−1がそれぞれ形成されている。そして、各2連軸受2a−1,2b−1の中央部には円孔状のボルト挿通孔2cがそれぞれ貫設されており、シリンダヘッド2は各ボルト挿通孔2cに挿通されたヘッドボルト13によって不図示のシリンダブロックの上部に取り付けられ、該シリンダヘッド2の上面にはアルミニウム合金製のヘッドカバー14が被着されている(図1及び図3参照)。
【0024】
而して、図1に示すように、シリンダヘッド2の吸気側と排気側の各上面には吸気カム軸15と排気カム軸16が前記2連軸受2a−1,2b−1によってそれぞれ回転自在に支承されて長手方向(図1の紙面垂直方向)に互いに平行に配されており、これらの吸気カム軸15と排気カム軸16の上半部はアルミニウム合金製の一体型軸受キャップ17によって支持されている。ここで、軸受キャップ17はシリンダヘッド2の相対向する吸・排気側のヘッド取付ボス2a,2bの上面に4本のボルト18によって取り付けられており、相対向する吸・排気側のヘッド取付ボス2a,2b間には一体型の軸受キャップ17が架設される構成が採用されている。
【0025】
そして、各気筒について吸気カム軸15の前記2つの吸気バルブ3に対向する部位には2つの吸気カム15a(図1には一方のみ図示)が一体に連設されており、同様に排気カム軸16の前記2つの排気バルブ4に対向する部位には2つの排気カム16a(図1には一方のみ図示)が一体に連設されている。
【0026】
ここで、図1に示すように、吸気カム軸15と排気カム軸16の各内部にはパイプ材19,20との間に断面リング状のオイル通路21,22がそれぞれ形成されており、吸気カム15aと排気カム16aには各オイル通路21,22に連通する油孔15b,16bがそれぞれ形成され、吸気カム軸15と排気カム軸16のジャーナル部には油孔15c,16cがそれぞれ形成されている。
【0027】
一方、前記ヘッドカバー14の吸気側及び排気側の内面には、図1及び図3に示すように、吸気カム15aと排気カム16aにそれぞれ形成された前記油孔15b,16bから噴射されるオイルを受けるためのリブ23,24が取り付けられている。
【0028】
ところで、本発明に係る動弁機構はロッカーアーム式を採用するものであって、図1及び図2に示すように、ロッカー軸25,26を中心として揺動する計4つのロッカーアーム27,28を吸気カム軸15と排気カム軸16の間に配し、吸気カム軸15と排気カム軸16の回転をロッカーアーム27,28を介して吸気バルブ3と排気バルブ4の摺動運動に変換して該吸気バルブ3と排気バルブ4をそれぞれ適当なタイミングで開閉して所要のガス交換を行うものである。
【0029】
而して、本実施の形態においては、シリンダヘッド2の上面(ヘッドカバー14の取付面)よりも下方の吸・排気カム軸15,16の間の部位に空間を形成し、この空間に各気筒毎に別体のホルダー29を大小3本のボルト30,31によって取り付け、このホルダー29に前記4つのロッカーアーム27,28を計4つのロッカー軸25,26によって揺動可能に支持せしめる構成を採用している。
【0030】
ところで、上記ホルダー29はアルミニウム合金よりも強度及び剛性が高い鉄系材料によって構成され、図3に示すように、その中央部にはプラグ孔29aが形成され、その両側には各ロッカアーム27,28が嵌合すべき切欠溝29bが形成されている。又、このホルダー29には各ロッカー軸25,26を嵌め込むための計4つのロッカー軸孔29c(図1参照)が吸・排気カム軸15,16と平行(図1の紙面垂直方向)に形成されている。
【0031】
尚、図3に示すように、ホルダー29とシリンダヘッド2にそれぞれ形成されたプラグ孔29a,2dには点火プラグ32が挿入され、この点火プラグ32はシリンダヘッド2に螺着されてその電極部32aは燃焼室Sの中央部に臨んでいる。
【0032】
そして、各ロッカーアーム27,28のホルダー29から側方へ延出する先端部の上面はスリッパ33,34を介して吸・排気カム15a,16aに当接しており、下面は吸・排気バルブ3,4の上端に当接している。ここで、本実施の形態に係る動弁機構においては、図1に示すように、吸・排気バルブ3,4の軸中心線上に吸・排気カム軸15,16の中心が位置せしめられている。
【0033】
次に、本発明に係る動弁機構の作用を説明する。
【0034】
多気筒エンジン1が始動されて不図示のクランク軸が回転駆動されると、該クランク軸の回転が1/2に減速されて前記吸・排気カム軸15,16に伝達され、これらの吸・排気カム軸15,16及び吸・排気カム15a,16aが所定の速度(クランク軸の1/2の速度)で回転駆動される。
【0035】
而して、上述のように吸・排気カム15a,16aが回転駆動されると、各ロッカーアーム27,28はその先端部に当接する吸・排気カム15a,16aによって適当なタイミングで押し下げられるため、吸・排気バルブ3,4をエアースプリングの付勢力に抗して押し下げてこれらを各々所定時間だけ開いて所要のガス交換を行わしめる。
【0036】
以上において、本実施の形態では各気筒についてロッカーアーム27,28を支持する別体のホルダー29をシリンダヘッド2のヘッドカバー取付面より下方に取り付けたため、ロッカーアーム27,28を揺動自在に軸支するロッカー軸25,26を吸・排気カム軸15,16の間に配置する構成を採用したにも拘らず、シリンダヘッド2を一体型として構成することができ、これを従来のように上下に2分割する必要がなく、構造を単純化して部品点数と組付工数の削減及びコストダウンを図ることができる。
【0037】
又、本実施の形態では、シリンダヘッド2とは別体に構成される各ホルダー29を強度及び剛性が高い鉄系材料で構成するとともに、吸・排気カム軸15,16の上半部を共通の一体型軸受キャップ17で支持し、該軸受キャップ17をシリンダヘッド2の相対向する吸・排気側ヘッド取付ボス2a,2b間に架設したため、ロッカーアーム27,28の支持系の剛性が高められ、ロッカーアーム27,28をコンパクトに支持してその支持剛性を高めることができる。
【0038】
更に、吸・排気バルブ3,4の軸中心線上に吸・排気カム軸15,16の中心を位置せしめたため、各ロッカー軸25,26に作用する荷重が軽減され、該ロッカー軸25,26の耐久性を高めることができる。
【0039】
又、本実施の形態では、シリンダヘッド2の上部に被着されたヘッドカバー14の内面にオイル受け用のリブ23,24を形成したため、吸・排気カム15a,16aに形成された油孔15b,16bから噴射されるオイルがリブ23,24によって受けられて自重で落下し、吸・排気カム15a,16aとロッカーアーム27,28との摺動部に供給されて潤滑と冷却に供されるため、吸・排気カム15a,16aとロッカーアーム27,28との摩耗が防がれるとともに、摩擦に伴う発熱が抑えられる。
【0040】
尚、以上は本発明を吸・排気バルブを各2つずつ備える4バルブエンジンに適用した場合について述べたが、本発明は動弁機構にロッカーアーム方式を採用する他の任意の多気筒エンジンに対しても同様に適用可能であることは勿論である。
【0041】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、ロッカーアームを揺動自在に軸支するロッカー軸を吸・排気カム軸の間に配し、吸・排気カム軸の間に配し、吸・排気カム軸の回転をロッカーアームを介して吸・排気バルブの摺動運動に変換して該吸・排気バルブを開閉する多気筒エンジンの動弁機構において、各気筒について前記ロッカーアームを支持する別体のホルダーを一体型シリンダヘッドのヘッドカバー取付面より下方に取り付けたため、ロッカー軸を吸・排気カム軸の間に配しつつも一体型のシリンダヘッドを採用することができ、ロッカーアームをコンパクトに支持してその支持剛性を高めることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る動弁機構を備える多気筒エンジン上部(シリンダヘッド部)の横断面図(図2のB−B線断面図)である。
【図2】図1の矢視A−A線方向の図である。
【図3】図2のC−C線断面図である。
【符号の説明】
1 多気筒エンジン
2 シリンダヘッド
2a,2b ヘッド取付ボス
3 吸気バルブ
4 排気バルブ
15 吸気カム軸
16 排気カム軸
17 一体型カムキャップ
23,24 オイル受け用リブ
25,26 ロッカー軸
27,28 ロッカーアーム
29 ホルダー
29a プラグ孔
29c ロッカー軸孔

Claims (7)

  1. 多気筒に共通の吸・排気カム軸を互いに平行に配すると共に、吸・排気バルブのバルブ毎に設けられるロッカーアームの内端部を揺動自在に軸支するロッカー軸を前記吸・排気カム軸の間でかつ下方に配し、前記内端部から外側方へ延在する前記ロッカーアームの先端部の上面に吸・排気カムを当接させて、前記吸・排気カム軸の回転を前記ロッカーアームを介して前記吸・排気バルブの摺動運動に変換して該吸・排気バルブを開閉する多気筒エンジンの動弁機構において、
    前記吸・排気カム軸を一体型シリンダヘッドのヘッドカバー取付面と同一平面上に支承すると共に、
    各気筒について前記ロッカーアームを支持する別体のホルダーを前記ヘッドカバー取付面より下方に取り付け、
    前記ホルダーは、
    前記ロッカーアームの内端部が嵌合すべき切欠溝と、
    前記ホルダーに嵌め込まれ、前記切欠溝に保持されたそれぞれの前記ロッカーアームを軸支するロッカー軸と、
    を有する、
    ことを特徴とする多気筒エンジンの動弁機構。
  2. 多気筒に共通の吸・排気カム軸を互いに平行に配すると共に、吸・排気バルブのバルブ毎に設けられるロッカーアームの内端部を揺動自在に軸支するロッカー軸を前記吸・排気カム軸の間でかつ下方に配し、前記内端部から外側方へ延在する前記ロッカーアームの先端部の上面に吸・排気カムを当接させて、前記吸・排気カム軸の回転を前記ロッカーアームを介して前記吸・排気バルブの摺動運動に変換して該吸・排気バルブを開閉する多気筒エンジンの動弁機構において、
    前記吸・排気カム軸を一体型シリンダヘッドのヘッドカバー取付面と同一平面上に支承すると共に、
    各気筒について前記ロッカーアームを支持する別体のホルダーを前記ヘッドカバー取付面より下方に取り付け、
    前記ホルダーは、
    前記ホルダーが取り付けられる取付面の側に形成され、前記ロッカーアームの内端部が嵌合すべき複数の切欠溝と、
    前記ホルダーにそれぞれ嵌め込まれ、前記各切欠溝に保持されたそれぞれの前記ロッカーアームを軸支する複数のロッカー軸と、
    を有する、
    ことを特徴とする多気筒エンジンの動弁機構。
  3. 多気筒に共通の吸・排気カム軸を互いに平行に配すると共に、吸・排気バルブのバルブ毎に設けられるロッカーアームの内端部を揺動自在に軸支するロッカー軸を前記吸・排気カム軸の間でかつ下方に配し、前記内端部から外側方へ延在する前記ロッカーアームの先端部の上面に吸・排気カムを当接させて、前記吸・排気カム軸の回転を前記ロッカーアームを介して前記吸・排気バルブの摺動運動に変換して該吸・排気バルブを開閉する多気筒エンジンの動弁機構において、
    前記吸・排気カム軸を一体型シリンダヘッドのヘッドカバー取付面と同一平面上に支承すると共に、
    各気筒について前記ロッカーアームを支持する別体のホルダーを前記ヘッドカバー取付面より下方に取り付け、
    前記ホルダーは、
    中央部を貫通して円筒状に一体形成されたプラグ孔と、
    前記プラグ孔に対して前記吸・排気カム軸の軸方向の両側で、前記ホルダーが取り付けられる取付面の側に形成され、前記ロッカーアームの内端部が嵌合すべき複数の切欠溝と、
    前記ホルダーにそれぞれ嵌め込まれ、前記各切欠溝に保持されたそれぞれの前記ロッカーアームを軸支する、前記吸・排気カム軸と平行に形成された4つのロッカー軸と、
    前記中央部に対して前記切欠溝よりも外側に設けられた締結孔と、
    を有する、
    ことを特徴とする多気筒エンジンの動弁機構。
  4. 前記各ホルダーを鉄系材料で構成したことを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載の多気筒エンジンの動弁機構。
  5. 前記吸・排気カム軸の上半部を共通の一体型軸受キャップで支持し、該軸受キャップをシリンダヘッドの相対向する吸・排気側ヘッド取付ボス間に架設したことを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載の多気筒エンジンの動弁機構。
  6. 吸・排気バルブの軸中心線上に吸・排気カム軸中心を位置せしめたことを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載の多気筒エンジンの動弁機構。
  7. シリンダヘッドの上部に被着されたヘッドカバーの内面にオイル受け用リブを形成したことを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載の多気筒エンジンの動弁機構。
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