JP2007146731A - エンジン及び車両 - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比べて高さを低減できるエンジン及び当該エンジンを備えた車両を提供する。
【解決手段】ステム部を有する吸気用又は排気用のバルブと、貫通穴が形成され、前記ステム部が固定されるスプリングリテーナであって、前記ステム部の、エンジンの燃焼室側に延伸する側とは反対側の一端が前記貫通穴内に位置するスプリングリテーナと、その外周側面が前記貫通穴の他方側の内周面に接し、前記内周面に沿って前記ステム部の軸方向に移動可能に設けられるとともに、前記ステム部の一端面に当接するシムと、を備えたエンジン及び当該エンジンを備えた車両とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジン及び車両に関し、特にバルブクリアランスを調整するためのシムの配置に関する。

従来、エンジンの吸気用又は排気用のバルブのクリアランスを調整するためのシムは、例えば、特許文献１に記載のように、バルブステムの先端部分に取り付けられていた。

すなわち、バルブステムの先端部分には、シムをガイドするために高い精度で面出し加工が施されたストレート部分が延設され、有蓋円筒形状のシムの円筒内周面が、このストレート部分によってガイドされていた。
特開平４−９１３１０号公報

しかしながら、上記従来の技術において、バルブステムのストレート部分の長さは、シムを確実にガイドするために一定値以上とする必要があるため、例えば、バルブを収納するシリンダヘッドの高さを低減する上で限界があった。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、従来に比べて高さを低減できるエンジン及び当該エンジンを備えた車両を提供することをその目的の一つとする。

上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係るエンジンは、ステム部を有する吸気用又は排気用のバルブと、貫通穴が形成され、前記ステム部が固定されるスプリングリテーナであって、前記ステム部の、エンジンの燃焼室側に延伸する側とは反対側の一端が前記貫通穴内に位置するスプリングリテーナと、その外周側面が前記貫通穴の内周面に接し、前記内周面に沿って前記ステム部の軸方向に移動可能に設けられるとともに、前記ステム部の一端面に当接するシムと、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、エンジンの高さを従来に比べて低減できる。したがって、本発明に係るエンジンを備えた自動二輪車においては、当該エンジンの周囲に、吸気用のダクトや電気配線等を配置するためのスペースや、当該エンジンに隣接して配置される燃料タンクの容量を、従来に比べて大きく確保できる。

また、本発明によれば、従来に比べてバルブの全長を低減できるため、バルブを軽量化することができる。したがって、本発明に係るエンジンにおいては、従来に比べて高速回転時のバルブの動作性を向上させることができる。

また、本発明の一態様では、前記シムは、前記ステム部の一端面に当接する天井部と、前記天井部から、前記貫通穴の内周面に沿って、前記燃焼室側に延びる縁部と、を有することとしてもよい。こうすれば、シムの外周側面と、スプリングリテーナの貫通穴の内周面と、の接触面積を大きくできるため、当該内周面によるシムのガイドをより確実に行うこともできる。また、この態様によれば、スプリングリテーナからのシムの脱落をより効果的に防止することもできる。また、この場合、さらに前記縁部は、円筒形状に形成され、前記縁部の円筒の内径は、前記ステム部の一端の外形より大きいこととしてもよい。こうすれば、ステム部の一端を、シムの縁部の円筒内に容易に挿入しつつ、スプリングリテーナの貫通穴の内周面によるシムのガイドを確実に行うこともできる。

また、本発明の一態様では、前記シムの外径は、前記ステム部の一端の外径より大きいこととしてもよい。こうすれば、スプリングリテーナの貫通穴の内周面と、シムの外周側面と、の面合わせをより簡便且つ確実に行うことができる。

上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る車両は、吸気用又は排気用のバルブと、貫通穴が形成されたスプリングリテーナであって、前記バルブのステム部の一端が前記貫通穴内に位置するとともに、前記ステム部が前記貫通穴の一方側からエンジンの燃焼室側に延伸するよう、前記ステム部が固定されるスプリングリテーナと、その外周側面が前記貫通穴の他方側の内周面に接し、前記内周面に沿って前記ステム部の軸方向に移動可能に設けられるとともに、前記ステム部の一端面に当接するシムと、を有するエンジンを備えたことを特徴とする。本発明によれば、従来に比べて高さを低減したエンジンを備えた車両とすることができるため、当該エンジンの周囲に、他の部材を配置するためのスペース等を、従来に比べて大きく確保できる。なお、本発明に係る車両は、エンジンの動力によって走行するものであれば、特に限られず、自動二輪車（原動機付自転車（スクータ）を含む）、四輪バギー（全地形型車両）、スノーモービル等を含む。

以下に、本発明の一実施形態に係るエンジン及び車両について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態においては、本発明に係る車両を自動二輪車として実現した場合を例として説明する。

図１は、本実施形態に係る自動二輪車１の側面図である。この自動二輪車１は、車体に回転可能に軸支された前輪２及び後輪３、ライダーが着座するシート４、燃料を収容する燃料タンク５、車体の車幅方向外側を覆う車体カバー６、後輪３を駆動するための動力を発生させるエンジン１０、を有する。エンジン１０は、直列４気筒の４サイクルエンジンであり、車体カバー６内において燃料タンク５の下方に配置されている。

図２は、自動二輪車１の車幅方向に垂直な面で切断したエンジン１０の断面図である。図２に示すように、エンジン１０は、ピストン２０のコンロッド２１を支持するクランクシャフト２２が収納されたクランクケース１１と、ピストン２０が収納されたピストンシリンダ１２と、吸気ポート１５及び排気ポート１６が形成されるとともに、吸気バルブ３０及び排気バルブ４０が収納されたシリンダヘッド１３と、シリンダヘッド１３の上方を覆うヘッドカバー１４と、を有している。自動二輪車１において、ピストンシリンダ１２及びシリンダヘッド１３は、車両前方（図１に示す矢印Ｆの指す方向）に傾斜しつつクランクケース１１から車両上方に延びている（図１参照）。

図３は、図２に示すエンジン１０のうち、シリンダヘッド１３付近の一部分を拡大した断面図である。シリンダヘッド１３の車両後方側に設けられた吸気ポート１５は、燃料タンク５内の燃料をエンジン１０に供給するためのインジェクタ（図示せず）及び燃料と混合する空気を供給するためのスロットルバルブ（図示せず）に連結されている。また、シリンダヘッド１３の車両前方側に設けられた排気ポート１６は、一端にマフラー（図示せず）が接続された排気管（図示せず）の他端に連結されている。吸気ポート１５及び排気ポート１６は、それぞれ吸気バルブ３０及び排気バルブ４０によって開閉可能となっている。

吸気バルブ３０及び排気バルブ４０は、それぞれ吸気ポート１５及び排気ポート１６の燃焼室１７側の開口部分を閉塞可能な傘状の下端部３１，４１と、当該下端部３１，４１から上方に延びるステム部３２，４２と、を有している。吸気バルブ３０及び排気バルブ４０のステム部３２，４２は、シリンダヘッド１３内に圧入されたバルブガイド５０ａ，５０ｂに挿入されるとともに、さらに燃焼室１７側に延びて、それぞれ吸気バルブ３０及び排気バルブ４０内に突出している。なお、吸気バルブ３０のステム部３２の内部には、当該吸気バルブ３０の軽量化のための空洞３６が形成されている。

ステム部３２，４２の周囲には、第一のスプリング５１ａ，５１ｂが設けられ、さらに当該第一のスプリング５１ａ，５１ｂを囲むように、当該第一のスプリング５１ａ，５１ｂより径の大きな第二のスプリング５２ａ，５２ｂが設けられている。すなわち、ステム部３２，４２は、これら第一のスプリング５１ａ，５１ｂ及び第二のスプリング５２ａ，５２ｂ内に挿通されている。また、第一のスプリング５１ａ，５１ｂ及び第二のスプリング５２ａ，５２ｂは、ステム部３２，４２の上端部分に固定されたスプリングリテーナ６０ａ，６０ｂと、当該スプリングリテーナ６０ａ，６０ｂより下方でシリンダヘッド１３の台座部１８ａ，１８ｂに載置された受部５３ａ，５３ｂと、の間にそれぞれ挟まれて保持されている。

そして、第一のスプリング５１ａ，５１ｂ及び第二のスプリング５２ａ，５２ｂがスプリングリテーナ６０ａ，６０ｂを介して吸気バルブ３０及び排気バルブ４０を上方に付勢することにより、当該吸気バルブ３０及び排気バルブ４０は、それぞれ吸気ポート１５及び排気ポート１６を塞いでいる。すなわち、第一のスプリング５１ａ，５１ｂ及び第二のスプリング５２ａ，５２ｂがスプリングリテーナ６０ａ，６０ｂを押し上げようとする力によって、吸気バルブ３０及び排気バルブ４０の下端部３１，４１は、それぞれ吸気ポート１５及び排気ポート１６の開口部分に設けられたリング状のバルブシート５４ａ，５４ｂに燃料室１７側から当接する。この結果、吸気ポート１５及び排気ポート１６は、それぞれ吸気バルブ３０及び排気バルブ４０によって閉じられる。

また、ステム部３２，４２の上端面３３，４３には、それぞれ吸気バルブ３０及び排気バルブ４０のクリアランスを調整するために所定の厚みのシム７０ａ，７０ｂが載置されている。このシム７０ａ，７０ｂの上面７５ａ，７５ｂには、上下に揺動可能なロッカーアーム８０ａ，８０ｂの先端部分がそれぞれ当接している。そして、このロッカーアーム８０ａ，８０ｂが、その上方に設けられたカムシャフト８１ａ，８１ｂ（図２参照）によって下方に押圧される場合には、当該ロッカーアーム８０ａ，８０ｂによってシム７０ａ，７０ｂもまた、第一のスプリング５１ａ，５１ｂ及び第二のスプリング５２ａ，５２ｂの上方への付勢力に抗して、下方に押圧される。この場合、吸気バルブ３０及び排気バルブ４０は、そのステム部３２，４２をバルブガイド５０ａ，５０ｂに沿って滑らせつつ、下方に押し下げられる。この結果、吸気バルブ３０及び排気バルブ４０の下端部３１，４１はバルブシート５４ａ，５４ｂから離れて燃焼室１７内に移動し、吸気ポート１５及び排気ポート１６が開く。

ここで、エンジン１０の動作について簡単に説明する。まず、吸気工程においては、ピストン２０が上死点から下降するとともに、吸気バルブ３０がロッカーアーム８０ａにより押し下げられる。この結果、吸気ポート１５が開いて、インジェクタから噴射された燃料と、スロットルバルブから導入された空気と、の混合気が、当該吸気ポート１５を介して燃焼室１７に吸い込まれる。

続く圧縮工程においては、吸気ポート１５及び排気ポート１６がそれぞれ吸気バルブ３０及び排気バルブ４０によって閉じられた状態で、ピストン２０が下死点から上昇することにより、燃焼室１７内で混合気が圧縮される。そして、燃焼行程においては、点火プラグ（図示せず）からの火花によって燃焼室１７内の圧縮された混合気への点火が行われる。この結果、燃焼室１７内で混合気が燃焼することにより、ピストン２０が下方に押し下げられ、動力が得られる。排気工程においては、排気バルブ１６がロッカーアーム８０ｂにより押し下げられる。この結果、排気ポート１６が開いて、燃焼後の排気ガスが、燃焼室１７から当該排気ポート１６を介してエンジン１０外の排気管へと排出される。

次に、エンジン１０におけるシム７０ａ，７０ｂの配置構造について詳しく説明する。ここでは、説明の便宜のため、吸気バルブ３０及び排気バルブ４０のうち、吸気バルブ３０のクリアランスを調整するためのシム７０ａについて説明する。図４は、図３に示す吸気バルブ３０の上端部分３４を中心に示す拡大断面図である。図５及び図６は、それぞれ図３に示すスプリングリテーナ６０ａ及びシム７０ａの断面図である。

図５に示すスプリングリテーナ６０ａには、その中央を上下に貫通する貫通穴６１ａが形成されている。この貫通穴６１ａの内周面６２ａは、吸気バルブ３０のステム部３２の上端部分３４が固定されるテーパ面部６３ａと、シム７０ａが設けられるガイド面部６４ａと、を含む。テーパ面部６３ａは、貫通穴６１ａの内周面６２ａのうち下方側の部分であって、その径が下方に向けて減少するテーパ形状である。ガイド面部６４ａは、テーパ面部６３ａより上方に延びる、貫通穴６１ａの内周面６２ａのうち上方側の部分であって、その径Ｄ１は、上下方向において、テーパ面部６３ａの上端の径Ｄ２（すなわち、テーパ面部の最大の径）より大きい一定値である。

また、スプリングリテーナ６０ａは、貫通穴６１ａの周囲に、その半径方向外側に延び出るつば部６５ａを有している。このつば部６５ａは、半径方向内側に配置される第一のスプリング５１ａ（図４参照）が下方から当接する第一下面部６６ａと、当該第一のスプリング５１ａの半径方向外側に配置される第二のスプリング５２ａが下方から当接する第二下面部６７ａと、を含んでいる。第一下面部６６ａと第二下面部６７ａとは、第二下面部６７ａが第一下面部６６ａより上方に位置するよう、互いに段差をもって環状に形成されている。そして、これら第一下面部６６ａと第二下面部６７ａとに、第一のスプリング５１ａの上端及び第二のスプリング５２ａの上端がそれぞれ係合することにより、当該第一下面部６６ａ及び第二下面部６７ａは、それぞれ第一のスプリング５１ａ及び第二のスプリング５２ａからの上方への付勢力を受け止める。

図６に示すシム７０ａは、円板状の天井部７１ａと、当該天井部７１ａの円周部分から下方に延びる円筒状の縁部７２ａと、を有する。天井部７１ａの厚みＨ１は、吸気バルブ３０のクリアランスを所定の値に設定するために必要な厚みとなっている。したがって、吸気バルブ３０のクリアランスは、この天井部７１ａの厚みＨ１を変えることによって調整される。すなわち、例えば、吸気バルブ３０のクリアランスが所定の値から変化した場合には、当該変化前に使用されていたシム７０ａは、当該変化後にクリアランスを再び当該所定の値に維持するために必要な厚みの天井部を有する他のシムに交換される。

また、シム７０ａの外径Ｄ３（すなわち、シム７０ａの外周側面７３ａの外径）は、天井部７１ａから縁部７２ａに亘り、当該縁部７２ａ内に挿入されるステム部３２（図４参照）の軸方向において、スプリングリテーナ６０ａのガイド面部６４ａの内径Ｄ１（図５参照）と略等しい一定値となっている。また、縁部７２ａの内径Ｄ４は、ステム部３２の上端部分３４の外径Ｄ５（図４参照）より大きくなっている。

そして、エンジン１０においては、図４に示すように、吸気バルブ３０のステム部３２のうち、エンジン１０の燃焼室１７側に延伸する下端部３１側とは反対側の一端である上端部分３４が、スプリングリテーナ６０ａの貫通穴６１ａ内に位置するよう、当該ステム部３２が当該スプリングリテーナ６０ａに固定されている。

すなわち、ステム部３２の上端部分３４は、当該上端部分３４に形成された窪み３５に嵌められた円筒形状のコッタ５４ａを介して、スプリングリテーナ６０ａのテーパ面部６３ａに、かしめ固定されている。この結果、ステム部３２の上端面３３は、貫通穴６１ａ内で、当該ステム部の軸方向において、テーパ面部６３ａの上端より上方であって、ガイド面部６４ａの上端より下方に位置することとなる。また、ステム部３２は、貫通穴６１ａの下方側からエンジン１０の燃焼室１７側に延伸し、吸気ポート１５内に突出している（図３参照）。

また、シム７０ａは、スプリングリテーナ６０ａの貫通穴６１ａ内において、その外周側面７３ａがガイド面部６４ａに接しつつ、天井部７１ａの下面７４ａが吸気バルブ３０のステム部３２の上端面３３に当接するよう設けられている。そして、シム７０ａの外周側面７３ａと、スプリングリテーナ６０ａのガイド面部６４ａと、は互いに密接するよう、高い精度で面出し加工が施されているため、シム７０ａは、貫通穴６１ａ内において、その外周側面７３ａをガイド面部６４ａに沿って滑らせることにより、吸気バルブ３０のステム部３２の軸方向に移動可能となっている。

このように、エンジン１０においては、スプリングリテーナ６０ａに形成された貫通穴６１ａの内周面６２ａの上端部分であるガイド面部６４ａが、当該貫通穴６１ａ内におけるシム７０ａの移動をガイドする役割を果たすとともに、シム７０ａの貫通穴６１ａ外への脱落を防止している。このため、吸気バルブ３０のステム部３２にシム７０ａをガイドするための部分を延設する必要がない。したがって、エンジン１０においては、吸気バルブ３０の全長の低減及び吸気バルブ３０の軽量化が可能となる。

また、スプリングリテーナ６０ａのガイド面部６４ａによるシム７０ａのガイドには、シム７０ａの天井部７１ａから延設された高さＨ２の縁部７２ａの外周側面のみならず、クリアランス調整用の厚みＨ１をもつ天井部７１ａの外周側面も利用できる。すなわち、天井部７１ａの厚みＨ１と縁部７２ａの高さＨ２との合計であるシム７０ａの全高Ｈ３の範囲内で、シム７０ａの外周側面７３ａがガイド面部６４ａによってガイドされることが可能である。このため、シム７０ａの高さＨ３は、ガイド面部６４ａによってその移動が確実にガイドされるために必要な最低限の高さとすることができる。したがって、このシム７０ａは、クリアランス調整用の厚みに加えてさらにガイド用の高さが必要とされていた従来のシムに比べて、その全高を低減することができる。なお、ここでは吸気バルブ３０に関して説明したが、排気バルブ４０に関しても同様であり、例えば、当該排気バルブ４０のクリアランスを調整するためのシム７０ｂは、スプリングリテーナ６０ｂの貫通穴の内周面によりガイドされるよう当該貫通穴内に保持される（図３参照）。

このように、本実施形態に係るエンジン１０においては、吸気バルブ３０及び排気バルブ４０のステム部３２，４２の長さの低減及びシム７０ａ，７０ｂの高さの低減により、シリンダヘッド１３の高さを低減することができる。このため、エンジン１０は、従来のエンジンに比べてコンパクト化が可能となる。また、このエンジン１０を備えた自動二輪車１においては、例えば、エンジン１０の上方に他の部材を配置するためのスペースを従来に比べて大きく確保でき、又はエンジン１０の上方に配置される燃料タンク５の容量を従来に比べて増加させることもできる。また、吸気バルブ３０及び排気バルブ４０の軽量化により、エンジン１０の高回転時における吸気バルブ３０及び排気バルブ４０の動作性能を向上させることもできる。

なお、本発明は、本実施形態に限られない。すなわち、例えば、シム７０ａは縁部７２ａを有しない、厚みが一定の円板であってもよい。また、例えば、スプリングリテーナ６０ａ，６０ｂによって保持されるスプリングは１つであってもよい。

本発明の一実施形態に係る自動二輪車の側面図である。 本発明の一実施形態に係るエンジンの断面図である。 図２に示すエンジンのシリンダヘッド部分を拡大した断面図である。 図３に示す吸気バルブの上端部分をさらに拡大した断面図である 本発明の一実施形態に係るスプリングリテーナの断面図である。 本発明の一実施形態に係るシムの断面図である。

符号の説明

１ 自動二輪車、２ 前輪、３ 後輪、４ シート、５ 燃料タンク、６ 車体カバー、１０ エンジン、１１ クランクケース、１２ ピストンシリンダ、１３ シリンダヘッド、１４ ヘッドカバー、１５ 吸気ポート、１６ 排気ポート、１７ 燃焼室、１８ 台座部、２０ ピストン、２１ コンロッド、２２ クランクシャフト、３０ 吸気バルブ、４０ 排気バルブ、３１，４１ 下端部、３２，４２ ステム部、３３，４３ 上端面、５０ａ，５０ｂ バルブガイド、５１ａ，５１ｂ 第一のスプリング、５２ａ，５２ｂ 第二のスプリング、５３ａ，５３ｂ 受部、５４ａ，５４ｂ バルブシート、６０ａ，６０ｂ スプリングリテーナ、６１ａ 貫通穴、６２ａ 貫通穴の内周面、６３ａ テーパ面部、６４ａ ガイド面部、６５ａ つば部、６６ａ 第一下面部、６７ａ 第二下面部、７０ａ，７０ｂ シム、７１ａ 天井部、７２ａ 縁部、７３ａ 外周側面、７４ａ 天井部の下面、７５ａ，７５ｂ シムの上面。

Claims (5)

1. ステム部を有する吸気用又は排気用のバルブと、
   貫通穴が形成され、前記ステム部が固定されるスプリングリテーナであって、前記ステム部の、エンジンの燃焼室側に延伸する側とは反対側の一端が前記貫通穴内に位置するスプリングリテーナと、
   その外周側面が前記貫通穴の内周面に接し、前記内周面に沿って前記ステム部の軸方向に移動可能に設けられるとともに、前記ステム部の一端面に当接するシムと、
   を備えた
   ことを特徴とするエンジン。
2. 前記シムは、
   前記ステム部の一端面に当接する天井部と、
   前記天井部から、前記貫通穴の内周面に沿って、前記燃焼室側に延びる縁部と、
   を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
3. 前記縁部は、円筒形状に形成され、
   前記縁部の円筒の内径は、前記ステム部の一端の外形より大きい
   ことを特徴とする請求項２に記載のエンジン。
4. 前記シムの外径は、前記ステム部の一端の外径より大きい
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
5. 請求項１に記載のエンジンを備えた
   ことを特徴とする車両。
   

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