JP5212652B2 - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents
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また、ホルダープレートを外側支持とし、ホルダープレートをカム軸に挿通した後に外側からホルダープレートを支持できるため、簡単に組み立てできる。
この構成によれば、動弁カムの支持部を駆動カムと反対側の軸径よりも大径に形成して段部を設け、カム軸カラーの端を段部に当接させるようにしてカム軸にカム軸カラーを挿入し、カム軸カラーの端によって動弁カムの位置を規制できるため、動弁カムをカム軸の軸方向に位置決めできる。
この場合、カム軸カラーを動弁カムの位置決め部材として用いるだけでなく、カム軸カラーの外周面をカム軸支持用のプレーンベアリングとしても使用するため、部品点数を削減できる。また、部品点数が減るため、組立て工数を削減できる。
この場合、サブロッカアーム支持部材に一対のホルダープレートをボルトにより締結して一体に組み立てるため、ボルトにより締結する前の段階でサブロッカアーム支持部材及びホルダープレートに動弁機構の他の部品を組付けし、その後、ホルダープレートを締結できる。これにより、動弁装置の構造及び組立ての自由度を向上させることができる。さらに、一対のホルダープレートをそれぞれ個別にサブロッカアーム支持部材に締結することにより、動弁機構の各部品を段階的に固定しながら組付けできるため、組付け中の部品の脱落を防止でき、組立て性が向上する。
また、ホルダープレートを外側支持とし、ホルダープレートをカム軸に挿通した後に外側からホルダープレートを支持できるため、簡単に組み立てできる。
さらに、カム軸カラーを動弁カムの位置決め部材として用いるだけでなく、カム軸カラーの外周面をカム軸支持用のプレーンベアリングとしても使用するため、部品点数を削減できる。また、部品点数が減るため、組立て工数を削減できる。
図1は、本発明の実施の形態に係る動弁装置を適用した自動二輪車を示す側面図である。この自動二輪車10は、車体フレーム11と、車体フレーム11の前端部に取り付けられたヘッドパイプ12に回動自在に支持された左右一対のフロントフォーク13と、フロントフォーク13の上端部を支持するトップブリッジ14に取り付けられた操舵用のハンドル15と、フロントフォーク13に回転自在に支持された前輪16と、車体フレーム11に支持された内燃機関としてのエンジン17と、エンジン17に排気管18A,18Bを介して連結された排気マフラー19A,19Bと、車体フレーム11の後下部のピボット20に上下に揺動自在に支持されたリアスイングアーム21と、このリアスイングアーム21の後端部に回転自在に支持された後輪22とを備え、リアスイングアーム21と車体フレーム11との間にリアクッション23が配設される。
前バンク110Aと後バンク110Bによって形成されるV字状の空間には、エンジン吸気系を構成するエアクリーナ41とスロットルボディ42が配設される。スロットルボディ42は、エアクリーナ41で浄化された空気を前バンク110A及び後バンク110Bに供給する。また、各バンク110A,110Bには、エンジン排気系を構成する排気管18A,18Bが接続され、各排気管18A,18Bが車体右側を通ってその後端に排気マフラー19A,19Bが各々接続され、これら排気管18A,18B及び排気マフラー19A,19Bを介して排気ガスが排出される。
図2において、エンジン17の前バンク110A及び後バンク110Bは同一の構造である。図2中、前バンク110Aはピストン周辺を示し、後バンク110Bはカムチェーン周辺を示している。また、図2において、符号121は中間シャフト(後側バランサシャフト)を示し、符号123はメインシャフトを示し、符号125はカウンタシャフトを示している。クランクシャフト105を含むこれらシャフト121,123,125は、車体前後方向及び上下方向にずらして互いに平行に配置され、これらシャフトを支持するクランクケース110C内には、クランクシャフト105の回転を、中間シャフト121、メインシャフト123及びカウンタシャフト125の順に伝達する歯車伝達機構が構成されている。
各シリンダヘッド132A,132Bの下面には、ピストン136上方に形成される燃焼室の天面を構成する燃焼凹部141が形成され、各燃焼凹部141には、点火プラグ142がその先端を臨ませて配置される。この点火プラグ142は、シリンダ軸線Cと略同軸に設けられる。
シリンダヘッド132Aの上部には、燃料ポンプ144が設けられ、燃料ポンプ144から燃料配管144Aを介して各インジェクタ143に燃料が供給される。
各吸気ポート145は、図2及び図3に示すように、シリンダヘッド132A,132Bと一体に設けた下部吸気ポート145Bと、シリンダヘッド132A,132Bと別体に設けた上部吸気ポート145Cとを備えている。上部吸気ポート145Cは、下部吸気ポート145Bに対し、よりヘッドカバー133A,133Bに接近する方向に角度を変えて取り付けられている。
この中間シャフト121の右端部には、オイルポンプ用駆動スプロケット181と、上記中間側被動歯車177と、この被動歯車177より小径の駆動歯車(以下、中間側駆動歯車という)182とが順に取り付けられている。
オイルポンプ用駆動スプロケット181は、中間シャフト121の後側であって、メインシャフト123下方に配置されたオイルポンプ184の駆動軸185に固定された被動スプロケット186に伝動チェーン187を介して該中間シャフト121の回転力を伝達し、オイルポンプ184を駆動させる。
カウンタシャフト125の左端部は、車体の前後方向に延びるドライブシャフト(不図示)に連結される。これによって、カウンタシャフト125の回転がドライブシャフトに伝達される。
動弁装置50は、図3に示すように、シリンダ軸線Cを中心として吸気側と排気側とに独立して対称に設けられている。前バンク110A及び後バンク110Bの動弁装置50は略同一構造であるため、本実施の形態では、前バンク110Aの吸気側の動弁装置50について説明する。
また、カムシャフト支持部201,202における吸気カム153の側の面には、ホルダ53を支持するホルダ支持部201D,202Dがそれぞれ設けられている。
軸部59Aの第1プレート53A側の端には、サブロッカアーム54の一端が連結されるサブロッカアーム支持部59B(支点)が形成されている。
これら第1,第2プレート53A,53B及び連結部材59は、第1プレート53Aの外面側から第1プレート53Aと連結部材59とを締結する一対のボルト53Dと、第2プレート53Bの外面側から第2プレート53Bと連結部材59とを締結する一対のボルト53Eとによって固定される。これらのボルト53D、53Eが螺号される雌ネジ部79は、軸部59A、59Cにそれぞれ形成されている。
また、サブロッカアーム54は、連結部材59に形成された穴に収容されたサブロッカアームリターンスプリング58により付勢されており、サブロッカアーム54のローラ54Aが常に吸気カム153に押し付けられている。ここで、サブロッカアームリターンスプリング58は円筒状のコイルスプリングである。
このように構成された動弁装置50において、図4を参照し、カムシャフト151が回転されると、カムシャフト151と一体に回転する吸気カム153のカム山部153Bにより、サブロッカアーム54がローラ54Aを介して押し上げられて軸部59Aを中心として揺動し、これに伴い、コネクトリンク55を介して動弁カム52がカムシャフト151を中心として図4中の時計回りに回転する。そして、動弁カム52の回転によりカム山部52Bがローラ51Cを介してロッカアーム51と共に吸気弁147を押し下げ、吸気弁147が開弁される。また、カムシャフト151がさらに回転されて吸気カム153のベース円部153Aがローラ54Aに当接する状態では、サブロッカアーム54がサブロッカアームリターンスプリング58により押し下げられると共に、動弁カム52がリターンスプリング57により図4中の反時計回りに回転させられてベース円部52Aがローラ51Cに当接する。これにより、吸気弁147は弁ばね149(図2参照)により押し上げられて閉弁される。
これによって、動弁装置50は、吸気弁147及び排気弁148の開閉の作動特性を変更可能に構成されている。
連結リンク部材63は、図6に示すように、駆動機構60に連結されている。
図6は、駆動機構60を側面側から見た縦断面図であり、図7は、駆動機構60を前部側から見た縦断面図である。
駆動機構60は、図6に示すように、連結リンク部材63を介してホルダ53に連結されている。駆動機構60は、吸気側カムシャフト151と排気側カムシャフト152とに跨って配置されたボールねじ61と、吸気側・排気側のそれぞれに設けられ、ボールねじ61上を軸方向に移動可能な2つのナット62とを備え、ナット62及びホルダ53間に連結リンク部材63が設けられている。
ボールねじ61の端部にはギヤ64が固着され、ギヤ64には図示を省略した電動アクチュエータがギヤ輪列で連結されている。
図6に示すように、ボールねじ61の外周面には、吸気側と排気側にそれぞれ螺旋状のねじ山61A,61Bと、螺旋状の軸ねじ溝61C,61Dとが形成されている。これらねじ山61A,61B及び軸ねじ溝61C,61Dは、巻き方向が吸気側と排気側で異なる方向に設定されている。
ナット側リンク63Aの一端部は、ナット62を両側方から挟み込み、ボルト66によってナット62に固定されている。ナット側リンク63Aの他端部は、ピン67によってホルダ側リンク63Bの一端部に揺動可能に支持されている。ホルダ側リンク63Bの他端部は、偏心ピン68によって第2プレート53Bに揺動可能に支持されている。偏心ピン68は、六角ボルト68Aと、六角ボルト68Aの頭部に偏心して一体形成された偏心軸68Bとを備えて構成されている。六角ボルト68Aは、スプリングワッシャ68C及び六角ナット68Dによって第2プレート53Bに固定され、偏心軸68Bは、ナット側リンク63Aに回転自在に支持される。
例えば、ボールねじ61が回転してナット62がボールねじ61の中央側に移動させられ、連結リンク部材63によってホルダ53が図4中の時計回り方向にさらに揺動されると、動弁カム52はリンク機構56によって時計回り方向に回転され、この状態でカムシャフト151が回転されると、カム山部52Bがローラ51Cを押し下げる期間及び押し下げ量が大きくなり、吸気-弁147の開弁期間及びリフト量が大きくなる。
動弁装置50は、カムシャフト151にホルダ53や動弁カム52等の部品が組み込まれたカムシャフト構造体80が、シリンダヘッド132Aに取り付けてられて構成される。このカムシャフト構造体80は、ホルダ53、サブロッカアーム54、コネクトリンク55、動弁カム52、カムシャフトカラー155、サブロッカアームリターンスプリング58及び、リターンスプリング57を備えている。
主軸81は、カラー嵌合部151Dの側からスプロケット固定部151Aの側にかけて段階的に大径になるように形成されており、吸気カム153が形成された部分の主軸81の径D1は、動弁カム支持部151Cの径D2より大きく、径D2は、径D2を挟んで径D1の反対側に位置するカラー嵌合部151Dの径D3よりも大径に形成されている。そして、カムシャフト構造体80を組み立てる際には、手前側の小径のカラー嵌合部151Dの側から奥側のスプロケット固定部151Aの方へ各部品が挿通される。
第1プレート53Aの上部には、第1プレート53Aを連結部材59に連結するボルト53Dが通る孔75が形成されている。カムシャフト151が貫通するシャフト孔157Aは、第1プレート53Aの下部に位置している。第1,第2プレート53A,53Bは、プレス加工及び切削加工等を経て製作され、ホルダ支持部201D,202Dに相対回転可能に嵌合わされる凸部157B,158Bの外周の径は高精度に加工されている。また、円環状の凸部157B,158Bは、それぞれシャフト孔157A,158Aと同軸に形成されている。
ホルダ支持部201D,202Dは、ヘッド側支持部201A,202A及びキャップ201B,202Bの各々に形成された半円状の上下一対の凹部が、ヘッド側支持部201A,202Aにキャップ201B,202Bが取り付けられて合わさることで円環状に構成される。円環状のホルダ支持部201D,202Dは、カムシャフト151をカムシャフト支持部201,202に組み付けた状態で、カムシャフト151と同軸となるように形成されている。また、ホルダ支持部201D,202Dの内径は、カムシャフト支持部201,202の各々がカムシャフト151を支持する部分の径よりも大径に形成されている。
一方、第2プレート53Bのシャフト孔157Bの内径は、最大外径Xよりも小さく形成されており、第2プレート53Bは吸気カム153を乗り越えて移動されない。このため、第2プレート53Bが吸気カム153を乗り越えた位置に誤って配設されないため、第2プレート53Bの誤組を防止できる。
動弁カム52の側面には、カム山部52Bの下部をカムシャフト151の軸方向に貫通するばね支持孔52Cが形成されている。また、ホルダ53における連結部材59の軸部59Aには、軸部59Aの外周面を一段窪ませて形成されたばね支持段部59Dが設けられている。
カムシャフト151は、一端に大径のスプロケット固定部151Aを一体に有しており、第1,第2プレート53A,53B及び動弁カム52は一端側からカムシャフト151に挿通されることができない。このため、第1,第2プレート53A,53B及び動弁カム52等のカムシャフト構造体80の構成部品は、他端側のカラー嵌合部151Dの側である手前側からスプロケット固定部151Aが位置する奥側へ挿通される。
そして、カムシャフトカラー155をカラー嵌合部151Dに嵌合させるとともにワッシャ156Aを介在させて固定ボルト156を締め付けてカムシャフトカラー155を固定し、その後、リターンスプリング57をカムシャフトカラー155に通し、一端57Bを支持孔52Cに挿入し、他端57Cをホルダ53に引っ掛ける。それから、第2プレート53Bをカムシャフト151に通し、ボルト53Eにより第2プレート53Bを連結部材59に締結し、第1,第2プレート53A,53Bを連結部材59に一体とし、ホルダ53を組み上げる。最後に、サブロッカアームリターンスプリング58を連結部材59の穴に組み付けることでカムシャフト構造体80が組み上げられる。
また、第1,第2プレート53A,53Bを外側支持とし、第1,第2プレート53A,53Bをカムシャフト151に挿通した後に外側から第1,第2プレート53A,53Bを介してホルダ53を支持できるため、簡単に組み立てできる。
上記実施の形態では、エンジン17は、DOHC型のエンジンであるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、1つの気筒に設けられるカムシャフト151、吸気弁147及び排気弁148の数は特に限定されず、例えば、エンジンはSOHC型のエンジンであっても良い。その他の自動二輪車10の細部構成についても任意に変更可能であることは勿論である。
17 エンジン(内燃機関)
50 動弁装置
52 動弁カム
53A 第1プレート(ホルダープレート)
53B 第2プレート(ホルダープレート)
53D、53E ボルト
56 リンク機構
59 連結部材(サブロッカアーム支持部材)
59B サブロッカアーム支持部(支点)
60 駆動機構
132A、132B シリンダヘッド
147 吸気弁(機関弁)
148 排気弁(機関弁)
151、152 カムシャフト(カム軸)
151E 段部
153 吸気カム(駆動カム)
154 排気カム(駆動カム)
155 カムシャフトカラー(カム軸カラー)
155A 鍔部(カム軸カラーの端部)
155B 外周面
157A シャフト孔(挿通孔)
Claims (4)
- 内燃機関の回転に同期して回転するカム軸と、前記カム軸と一体回転する駆動カムと、前記カム軸と相対回転し、機関弁を開閉させる動弁カムと、前記駆動カムの弁駆動力を前記動弁カムに伝達するリンク機構と、前記リンク機構の支点を支持し前記カム軸の周りを揺動可能な一対のホルダープレートと、前記ホルダープレートを揺動させて前記リンク機構の支点位置を変化させる駆動機構とを備え、前記リンク機構の支点の揺動位置で、前記機関弁が開閉するバルブ作動特性を変更可能にする内燃機関の動弁装置において、
前記駆動カムをカム軸に一体に形成し、奥側のホルダープレートに組み付け時に前記駆動カムを通す挿通孔を形成し、前記ホルダープレートを前記挿通孔の外側から支持したことを特徴とする内燃機関の動弁装置。 - 前記駆動カムに隣接して前記動弁カムを設け、前記カム軸の前記動弁カムの支持部の軸径を反駆動カム側の軸径より大径に形成し、前記カム軸の反駆動カム側からカム軸カラーを挿入して前記カム軸カラーの端部を前記動弁カムの支持部の段部に当接させて前記動弁カムの位置決めを行うようにしたことを特徴とする請求項1記載の内燃機関の動弁装置。
- 前記カム軸カラーの外周面を前記カム軸を支持するプレーンベアリングとしたこと、
を特徴とする請求項2記載の内燃機関の動弁装置。 - 前記一対のホルダープレートを、前記リンク機構の支点を支持するサブロッカアーム支持部材にボルトにより締結し一体に形成したこと、
を特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の内燃機関の動弁装置。
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