JPS644045B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、燃焼室の中央の上方付近を横断す
る１個の頭上カム軸で複数の吸気弁および２個の
排気弁を開閉駆動する１頭上カム軸式エンジンに
関するものである。

（発明の背景） ４サイクルエンジンでは、吸・排気抵抗を減ら
すと共に良好な燃焼室形状を得るために、１つの
気筒につき吸気弁と排気弁をそれぞれ２個づつ備
えたものがある。この場合、２個の頭上カム軸で
各２個づつの吸気弁および排気弁を開閉するよう
にすると、エンジンが大型化する。このためエン
ジン搭載空間に制限がある自動二輪車などでは、
頭上カム軸を１個にすることが好ましい。このよ
うな４バルブ１頭上カム軸式のものとして燃焼室
中央の上方まで延びる短いカム軸に２個のカムを
形成し、各カムに摺接する２個のロツカアームで
４個の吸・排気弁を開閉駆動すると共に、カム軸
と反対側に点火栓を斜めに配置するものがある
（例えば実公昭50−4882、実開昭54−74816）。す
なわちロツカアームは、それぞれ２個の吸気弁ま
たは排気弁を開閉する２本の腕と、カムに摺接す
る１本の腕とを備えていた。

ところで吸・排気弁は特に高速運転時における
バルブの踊りを防ぐために弁ばねを十分に強くし
ておく必要があるが、前記のように１個のロツカ
アームで２個の吸・排気弁を開閉する場合には、
カム軸とカム面とロツカアームとの摺動面に加わ
る面圧が非常に大きくなり、潤滑および摩耗の点
で不利になり易い。そこでこのカムの摺動面に加
わる面圧を低くするために弁ばねを弱くすると、
高速運転時にバルブ踊りが発生するという問題が
生じる。

また点火栓を１気筒に１個設ける場合には点火
栓の着火部を燃焼室の中央付近にできるだけ垂直
に近くなるように位置させるのが望ましい。しか
しこの種の４バルブエンジンでは、燃焼室の上方
に１本のカム軸が位置することになるため、点火
栓の位置を燃焼室中央から離したり、点火栓を大
きく傾けて取付けたりしなければならなかつた。

さらにカム軸には多数のカムが形成されるため
カム軸の軸受間隙が増大し、カム軸を大径にする
必要が生じ、このためエンジンが重く大型化する
という問題があつた。

（第１の発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑みなされたもので
あり、吸・排気弁の踊りが発生しにくく高速運転
に適すると共に、点火栓を燃焼室中央付近にでき
るだけ垂直に近くなるように配設でき、燃焼室形
状を悪化させることなくこの点火栓の着脱性を良
好にでき、さらにエンジン全高も低くおさえ、エ
ンジンの軽量小型化が可能な１頭上カム軸式エン
ジンを提供することを第１の目的とする。

（第１の発明の構成） この発明によればこの第１の目的は、１つの気
筒に対し、燃焼室中心の上方付近を横断する１本
の頭上カム軸で複数の吸気弁を複数のロツカアー
ムにより開閉駆動し、また２個の排気弁を２個の
ロツカアームにより開閉駆動するものにおいて、
前記カム軸に形成された複数のカムと、前記燃焼
室中心の上方付近に位置し前記カム間で前記カム
の最大径より小径の軸受面で前記カム軸を支持す
る軸受と、前記カム軸を前記複数のカムの外側で
支持する一対の軸受とを備え、前記カム軸を前記
各吸気弁の弁軸と両排気弁の弁軸との間であつて
各ロツカアーム軸より低い位置に配設する一方、
前記両排気弁の上部を互いに離れるように拡開さ
せ、これら両排気弁間に前記カム間でカム軸を支
持する軸受で近接するように点火栓を配設したこ
とを特徴とする４バルブ１頭上カム軸式エンジン
により達成される。

（第２の発明の目的） またこのように２個の排気弁とカム軸とで囲ま
れる位置に点火栓を配設する場合には、点火栓の
冷却を行うことが困難になる。この発明はこのよ
うな場合にも点火栓を十分に冷却でき、点火栓の
発火部を燃焼室中央付近の最適位置に配置するこ
とを可能にすることを第２の目的とする。

（第２の発明の構成） 本発明によればこの第２の目的は、前記第１の
発明における２つの排気弁の弁軸間にエンジン前
方へ開口する冷却風通路を形成し、走行風を点火
栓付近へ導くことにより達成される。以下図面に
示す実施例に基づいて、この発明を詳細に説明す
る。

（実施例） 第１図は自動二輪車に適用したこの発明の一実
施例を一部断面した側面図、第２図はそのエンジ
ンの要部を示す中央縦断面図、第３図は第２図に
おけるシリンダヘツドカバーを取外して動弁機構
を示す平面図、また第４図は各ロツカアームの取
付状態を示すためにシリンダヘツドカバーを一部
断面した平面図である。

第１図において符号１０はメインフレーム、１
２は前輪１４を支持するフロントフオーク、１６
は後輪である。１８は４バルブ１頭上カム軸式１
気筒エンジンであつて、その吸気通路２０が車体
後方をまた排気通路２２が車体前方をそれぞれ指
向するようにメインフレーム１０に取付けられて
いる。２４は吸気通路２０へ混合気を供給する気
化器、また２６は排気管であつて、この排気管２
６は排気通路２２から排出される排気をエンジン
１０の前方からエンジン１０の下方を通つて後方
へ導くように折曲されている。

２８はクランクケース、３０はシリンダ、３２
はシリンダヘツド、３４はシリンダヘツドカバー
（以下ヘツドカバーという）である。シリンダヘ
ツド３２とヘツドカバー３４の接合面間にはカム
軸３６が横向きに軸支され、このカム軸３６の一
端に固定されたスプロケツト３８はクランク軸４
０との間に掛け回されたタイミングチエーン４２
によつて、クランク軸４０の半分の速度で回転さ
れる。このカム軸３６は燃焼室４４の中心の上方
付近を横断する。

シリンダヘツド３２には燃焼室４４に開口する
２個の吸気口４６，４６（第２，３図）と、２個
の排気口４８，４８が形成され、各吸気口４６，
４６には２個の前記吸気通路２０，２０が連通
し、また各排気口４８，４８には２個の前記排気
通路２２，２２が連通している。なおこの実施例
では前記排気管２６（第１図では一方のみが表わ
れている）を２本備え、各排気通路２２，２２か
ら排気はこれら２本の排気管２６を経て別々に排
出される。

５０，５０は吸気弁であつて、第２図から明ら
かなようにその弁軸５２，５２が後方へ傾斜する
ように支持され、弁ばね５４，５４によつてその
傘部５６，５６が吸気口４６，４６を閉じるよう
に付勢されている。第３図において５８，５８は
この吸気弁５０，５０の軸線を示し、この図から
明らかなようにこの軸線５８，５８は前記カム軸
３６と直交する。

６０，６０は排気弁であつて、第３図から明ら
かなようにその弁軸６２，６２が前方へ傾斜する
ように支持され、弁ばね６４，６４によつてその
傘部６６，６６が前記排気口４８，４８を閉じる
ように付勢されている。第３図において６８，６
８はこの排気弁６０，６０の軸線を示し、この図
から明らかなようにこの排気弁６０，６０はその
上部が相互に次第に離れるように支持されてい
る。

シリンダヘツド３２は各弁５０，５０，６０，
６０および各弁ばね５４，５４，６４，６４を組
付けた後、第３図に示す４本のボトル７０によつ
て前記シリンダ３０（第１図）へ固定される。

カム軸３６には、第３図に示すように内側に位
置する２個の吸気側カム７２，７２および外側に
位置する２個の排気側カム７４，７４が形成さ
れ、各１個のカム７２と７４が互いに近接する一
方、内側のカム７２，７２間は離隔している。こ
のカム軸３６は両端部と中央部が、前記シリンダ
ヘツド３２とヘツドカバー３４の接合面間に形成
される３個のすべり軸受７６，７８，８０により
軸支される。すなわち前記内側のカム７２，７２
の間が燃焼室４４中心の上方付近に位置する中央
の軸受８０で、軸支される。この軸受８０の軸受
面は各カム７２，７４の最大径より小径であり、
本実施例では各カム７２，７４の最小径部分より
もさらに小径となつている。このカム軸３６の一
端（第３図で上方）には前記スプロケツト３８が
固定され、また他端（第３図で下方）には回転速
度検出用歯車機構（図示せず）が接続される。

シリンダヘツド３２およびヘツドカバー３４に
は第２，３図に示すように冷却風通路８２が形成
されている。すなわち前記排気弁６０，６０の間
にはエンジン１８の前方および上方へ開口する縦
長の間隙が形成され、この実施例ではさらにこの
間隙は前記中央の軸受８０の下方から前記吸気弁
５０，５０間を通つて後方に開口している。この
冷却風通路８２は、両排気弁６０，６０間におい
て前記軸受８０に近接する部分が略円筒状の空間
となつていて、ここが点火栓着脱孔８４となつて
いる。すなわちこの着脱孔８４を形成する壁は軸
受８０と一体となつている。第２，３図において
８６はこの軸受８０に近接するように配設された
点火栓であり、この点火栓８６の着火部は燃焼室
４４の中央付近に位置する。

軸受８０の軸受面はカム７２，７４の最大径よ
りも小径であるから点火栓８６は一層カム軸３６
に接近させて配設できる。すなわちカム軸３６の
中央すなわち燃焼室４４中心の上方付近にカムが
あると、このカムの最大径部分との干渉を避ける
ように動弁機構を収容する動弁室の壁（この壁は
点火栓着脱孔８４ともなる）を設けねばならず、
この壁がカム軸３６の中心から遠くなるのに対
し、本願によればこの位置にはカムは無く軸受８
０があり、その軸受面はカム７２，７４の最大径
より小径なので動弁室の壁をカム軸３６の中心に
接近させることができる。このため点火栓８６は
エンジン全高を低く保ちつつ大きく傾けることも
なく最も垂直に近い角度に配設でき、良好な燃焼
を得るのに好ましい位置となる。

なおシリンダヘツド３２、ヘツドカバー３４に
は、冷却風流入側に補助用のリブ８８，９０が形
成されている。特にシリンダヘツド３２のリブ８
８内には油路９２（第２図）が形成され、この油
路９２は、第３図で下方に位置する排気弁６０を
潤滑した後の潤滑油を、同図上方に位置する排気
弁６０の弁ばね６４の装填室内を通つて前記スプ
ロケツト３８収容室９４（第３図）へ導く。

一方、両排気弁６０，６０は上部が互いに離れ
るように拡開しているので、冷却風通路８０の流
入側および点火栓着脱孔８４を大きく確保でき、
点火栓８６の冷却性と着脱性が一層向上する。

なおシリンダヘツド３２およびヘツドカバー３
４に形成された点火栓着脱孔８４の壁は一種の柱
としての機能を持ち、この壁と一体に軸受８０が
形成されているので、シリンダヘツド３２および
ヘツドカバー３４の剛性も向上する。

ヘツドカバー３４は第３図に示すように、多数
のボルト９６〜１０２によつてシリンダヘツド３
２に固定される。すなわち軸受７６，７８がボル
ト９６，９６，９８，９８で、また中央の軸受８
０が３本のボルト１００でさらに接合面の外周が
多数のボルト１０２で、それぞれ締付けられてい
る。

１０４，１０４は前記内側のカム７２，７２に
上方から摺接して揺動する内側ロツカアームであ
る。この内側ロツカアーム１０４，１０４は、カ
ム軸３６と平行になるようにヘツドカバー３４の
内面に挿入されたロツカアーム軸１０６に軸支さ
れている（第４図）。このロツカアーム１０４，
１０４は各一方の腕１０８，１０８が内側カム７
２，７２に上方から摺接し、他方の腕１１０，１
１０が前記各吸気弁５０，５０の軸端を押圧す
る。なお第４図において１１２は、ロツカアーム
軸１０６を貫通するようにヘツドカバー３４の内
面側から螺入された位置決め用ボルトである。す
なわちこのロツカアーム軸１０６には、前記多数
のボルト９６〜１０２のうちの２本９８，１００
（第４図）が干渉する位置に凹部１１４，１１４
が形成されているので、この凹部１１４，１１４
の位置を固定してヘツドカバー３４をシリンダヘ
ツド３２に取付ける際にボルト９８，１００を挿
通し易くするために、位置決め用ボルト１１２が
必要になるのである。

１１６，１１６は外側のカム７４，７４に上方
から摺接する外側ロツカアームである。これらの
ロツカアーム１１６，１１６は、カム軸と平行と
なるようにヘツドカバー３４に保持された２本の
ロツカアーム軸１１８，１１８に軸支されてい
る。このロツカアーム１１６，１１６は一方の腕
１２０，１２０が外側のカム７４，７４に上方か
ら摺接し、他方の腕１２２，１２２が前記各排気
弁６０，６０の軸端を押圧する。なお１２４，１
２４は各ロツカアーム軸１１８，１１８を貫通す
る位置決め用ボルト、１２６，１２６はボルト１
００との干渉を避けるための凹部である。なお前
記カム軸３６は各ロツカアーム軸１０６，１１８
より低い位置に配設されている。この実施例で
は、このように排気側のロツカアーム１１６，１
１６を燃焼室４４に対して外側に配置するばかり
でなく、外側ロツカアーム１１６，１１６を第
３，４図に示すようにその腕１２０，１２０側が
腕１２２，１２２に比べて広がるように形成して
いるので、２本のロツカアーム軸１１８，１１８
の間隔を広げることができ、その結果点火栓着脱
孔８４を十分に拡大することが可能になる。ここ
に排気弁６０，６０を前記したようにその上部の
間隔が次第に広がるように傾斜して設けた点も、
点火栓着脱孔８４の拡大に寄与していることは勿
論である。

ヘツドカバー３４にはロツカアーム１０４，１
０４，１１６，１１６、ロツカアーム軸１０６，
１１８，１１８を予め組付け、さらに位置決め用
ボルト１１２，１２４，１２４によつて各凹部１
１４，１２６，１２６を第４図の位置に位置決め
した後、シリンダヘツド３２に被冠し、各ボルト
９６〜１０２で締付ける。

このエンジン１８の運転中にはカム軸２６が回
転しカム７２，７２，７４，７４がロツカアーム
１０４，１０４，１１６，１１６を揺動して吸気
弁５０，５０、排気弁６０，６０を所定の吸・排
気タイミングに従つて開閉する。車両走行中にお
いては排気弁６０，６０間に形成された冷却風通
路８２へ走行風が流入し、点火栓８６の螺着部付
近を特に十分に冷却する。そして冷却風はその一
部が吸気弁５０，５０間を通つてエンジン１８の
後方へ、他の一部は点火栓着脱孔８４からエンジ
ン１８の上方へ流出する。

（第１の発明の効果） 第１の発明は以上のように、カム軸をロツカア
ーム軸の下に配置し、カム軸を燃焼室中心の上方
付近と複数のカムの両側との３つの軸受で支持
し、中央軸受の軸受面をカムの最大径より小径と
し、両排気弁上部を互いに拡開させ、両排気弁間
に点火栓を配設したものである。このためカム軸
は燃焼室中心の上方付近と両側との３つの軸受に
て支持されるので中央の軸受荷重は小さくなり、
カム軸の小径化が可能となり特に中央の軸受に支
持される部分の大幅な小径化が可能となる。この
ためエンジンの軽量化と小型化とが図れる。一方
両排気弁は上部が拡開しているのでその間に点火
栓着脱孔をカム軸に十分近く無理なく配設できる
ようになり、燃焼室形状を悪化させることなく点
火栓をできるだけ垂直に近づけて着火部を燃焼室
中央付近の最適位置に配置でき、好ましい燃焼室
を得ることができる。さらに各吸・排気弁はそれ
ぞれ独立にロツカアームで開閉されるので、吸・
排気弁の踊りが発生せず高速運転に適する。

（第２の発明の効果） 第２の発明によれば、両排気弁間に走行風を点
火栓付近に導く冷却風通路を設けたから、点火栓
の冷却性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を適用した自動二
輪車の一部断面図、第２図はその要部の中央縦断
側面図、第３図は第２図におけるヘツドカバー取
外し状態を示す平面図、また第４図はヘツドカバ
ーの一部断面平面図である。 １８……エンジン、３６……カム軸、５０……
吸気弁、６０……排気弁、７２，７４……カム、
７６，７８……軸受、８０……中央の軸受、８２
……冷却風通路、８４……点火栓着脱孔、８６…
…点火栓、１０４……内側ロツカアーム、１１６
……外側ロツカアーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １つの気筒に対し、燃焼室中心の上方付近を
   横断する１本の頭上カム軸で複数の吸気弁を複数
   のロツカアームにより開閉駆動し、また２個の排
   気弁を２個のロツカアームにより開閉駆動するも
   のにおいて、 前記カム軸に形成された複数のカムと、前記燃
   焼室中心の上方付近に位置し前記カム間で前記カ
   ムの最大径より小径の軸受面で前記カム軸を支持
   する軸受と、前記カム軸を前記複数のカムの外側
   で支持する一対の軸受とを備え、前記カム軸を前
   記各吸気弁の弁軸と両排気弁の弁軸との間であつ
   て各ロツカアーム軸より低い位置に配設する一
   方、前記両排気弁の上部を互いに離れるように拡
   開させ、これら両排気弁間に前記カム間でカム軸
   を支持する軸受に近接するように点火栓を配設し
   たことを特徴とする１頭上カム軸式エンジン。 ２ 前記点火栓の着脱孔を形成する壁はカム軸の
   内側のカム間を支持する軸受と一体となつている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の１
   頭上カム軸式エンジン。 ３ １つの気筒に対し、燃焼室中心の上方付近を
   横断する１本の頭上カム軸で複数の吸気弁を複数
   のロツカアームにより開閉駆動し、また２個の排
   気弁を２個のロツカアームにより開閉駆動するも
   のにおいて、 前記カム軸に形成された複数のカムと、前記燃
   焼室中心の上方付近に位置し内側のカムの間で前
   記カムの最大径より小径の軸受面で前記カム軸を
   支持する軸受と、前記カム軸を前記複数のカムの
   外側で支持する一対の軸受とを備え、前記カム軸
   を前記各吸気弁の弁軸と両排気弁の弁軸との間に
   あつて各ロツカアーム軸より低い位置に配設する
   一方、前記両排気弁の上部を互いに離れるように
   互いに拡開させ、これら両排気弁間に前記内側の
   カムの間でカム軸を支持する軸受に近接するよう
   に点火栓を配設し、両排気弁の弁軸間にエンジン
   前方へ開口する冷却通路を形成して走行風を前記
   点火栓付近に導くことを特徴とする１頭上カム軸
   式エンジン。