JPH03909A - ４サイクルエンジンの動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば吸気弁を３本、排気弁を２本備えた５
バルブエンジンの動弁装置に関し、特に６弁を放射状に
配置した場合に、吸気側、又は排気側の弁が１種類で済
み、かつカム軸のカム面の研削加工性を改善できるよう
にしたカム形状の改善に関する。

〔従来の技術〕

４サイクルエンジンにおいて高出力化を図るために、吸
気弁、排気弁を複数設ける場合があり、例えば吸気弁３
本、排気弁２本を備えた５バルブエンジンがある。この
ようなエンジンにおける上記吸気弁、排気弁の配置構造
として、従来、例えば第８図に示す構造がある。この図
では弁配置状態を燃焼室内側から見て示しており、吸気
弁４３ａ〜４３ヒ、及び排気弁４４ａ、４４ｂを相互に
平行に配置している。なお、４５ば点火プラグである。

しかし上記従来の配置構造の場合、特に吸気弁４３ａ、
４３ｂ、４３ｃ同士の間隔が狭くなり易いことから、該
各吸気弁の上端に装着されたりフタを大径化するには限
度があり、そのため６弁のリフト量を十分に確保できな
い問題がある。

そこで上記ｒｊＩＢを解決するために、第９図、第１０
図に示すように、多弁を放射状に配置した構造がある。

この構造では、第１０図に示すように、外側の吸気弁４
３ｂ、４３Ｃ及び排気弁４４ａ。

４４ｂをカム軸４６の軸方向外側に傾斜させることによ
り、全ての弁を点火プラグ４５を中心に放射状に配置し
ている。また、第９図に示すように、カム軸４６の上記
傾斜させた弁の駆動用カム４６ａについては、そのカム
面を傾斜弁の軸線Ｅと直角をなすように外側が高いテー
バ状に形成している。これにより、斜めに配置された弁
を支障なく開閉駆動でき、かつ各吸気弁同士の間隔が広
くなり、リフタ径を大きくしてリフト量を確保できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記従来の弁配置構造、カム形状を採用し
た動弁装置の場合、圧縮比を高めるために燃焼室の頂面
を平坦に形成すると、外側吸気弁４３ｂ、４３Ｃと中央
吸気弁４３ａでは弁の下端からカム軸の軸線に至る距離
が相違していることに加え、外側吸気弁４３ｂ、４３Ｃ
がカム軸方向にも斜めになっている分だけ弁軸長さを長
くする必要があり、従って吸気弁が２種類必要となる。

また、上記傾斜した弁用カム４６ａの研削加工において
は、砥石４７も斜めになることから、該砥石４７の端部
４７ａがカム軸４６のジャーナル部４６ｂに干渉する恐
れがあり、これを回避するために逃げ溝４６Ｃを大きく
すれば、ジャーナル幅が狭くなる問題が生じる。

本発明は、上記従来の問題点を解消するためになされた
もので、弁を放射状に、かつ燃焼室の頂面が略平坦にな
るように配置した場合に、内側弁外側弁を同一寸法にで
き、吸気側、又は排気側の弁が１種類で済み、かつテー
バ状カム面の研削加工性に優れ、ジャーナル幅を犠牲に
することのない４サイクルエンジンの動弁装置を提供す
ることを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、複数の吸気弁、及び排気弁を配置し、それぞ
れを吸気カム軸、排気カム軸で開閉駆動するとともに、
カム軸方向に見て両外側に位置する外側弁をカム軸方向
外側に傾斜させて放射状に配置した４サイクルエンジン
の動弁装置において、上記両外側弁を駆動する外側カム
を、これのカム面が外側弁の軸線と直角をなすようにテ
ーバ状に形成するとともに、該外側カムのベース円を、
該外側弁の内側に位置する内側弁を駆動するストレート
状の内側カムのベース円より大径にしたことを特徴とし
ている。

ここで本発明におけるカムのベース円径とは、リフトｔ
が零の部分における直径をいい、またテーバ状の外側カ
ムのベース円は、該カムの、外側弁の軸線と交差する点
におけるベース円である。

また、外側カムのベース円径の具体的な大きさについて
は、外側弁をカム軸方向にも傾斜させたことにより外側
弁の下端面からカム軸の軸線までの距離が、内側弁の下
端面からカム軸の軸線までの距離より長くなった分を吸
収できる程度に設定することとなる。

また、本発明における外側カムとは、カム軸方向に見て
３本以上配置された吸気弁又は排気弁の内、両外側に位
置する弁の駆動用カムであり、従って本発明は、吸気弁
、排気弁駆動用カムの何れにも通用できる。

〔作用〕

本発明に係る４サイクルエンジンの動弁装置によれば、
テーバ状の外側カムのベース円をストレート状の内側カ
ムのベース円より大きくしたので、このベース円径差に
より、外側弁を放射状に配置したことによる外側弁の下
端面からカム軸の軸線までの距離の延長分を吸収でき、
従って内側弁外側弁を同一寸法に設定でき、例えば３本
の吸気弁を１［［で済ませることができる。

また、上述のように、テーバ状カムのベース円をストレ
ート状カムのベース円より大径にしたので、酸テーパ状
カムのベース円は、ストレート状カムのベース円・より
小径のジャーナルに比較すればさらに大径となっている
。従って、テーバ状カムの研削時に砥石がジャーナルに
干渉するのを回避でき、その結果研削加工性を改善でき
るとともに、逃げ溝は従来通りの幅でよく、ジャーナル
幅が狭くなることはない。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第７図は本発明の一実施例による４サイク
ルエンジンを説明するための図である。

なお、第７図ｆａｌは弁配置状態を燃焼室内側から見た
底面図、第７図中１．　ｔＣ）は第７図ｆａｔの■ｂ−
■ｂ線断面図、■Ｃ−■Ｃ線断面図である。

図において、１は本実施例構造が採用された水冷式４サ
イクル単気筒５パルプエンジンであり、これはシリンダ
ボディ２上に、下部へラド５と上部ヘッド６とからなる
２分割式のシリンダヘッド３を搭載し、該上部ヘッド６
の上面をヘッドカバー４で覆った構造となっている。

上記下部へラド５のシリンダボディ２との台面５ａには
、該シリンダボディ２のボア２ａ内に挿入されたピスト
ン（図示せず）とで燃焼室Ａを構成する燃焼凹部７が凹
設されており、該燃焼凹部７は燃焼室Ａの天井壁を構成
している。上記下部ヘッド５には、吸気ボート８及び排
気ボート９が形成されている。吸気ボート８は３つの通
路に分岐されて、また排気ボート９は２つの通路に分岐
されてそれぞれ上記燃焼凹部７に開口している。

排気ボート９の燃焼室Ａ側の各開口９ａ、９ｂは排気弁
１０ａ、１０ｂで開閉可能になっており、また吸気ボー
ト８の中央開口８ａは中央吸気弁１１ａで、その両外側
の外側開口８ｂ、８ｃは外側吸気弁１１ｂ、ｌｉＧでそ
れぞれ開閉可能になっている。なお、２３は燃料噴射装
置であり、これはスライド式スロットル弁２３ａを備え
た吸気管２３ｂを上記吸気ボート８の外側開口８ｄに接
続し、該吸気管２３ｂに燃料噴射弁２３ｃを取り付け、
これの噴射ノズルを上記スロットル弁２３ａより下流側
に指向させた構造となっている。

ここで上記燃焼凹部７の表面形状について詳述する。上
記吸気ボート８の開口８ａ、８ｂの中心ＣＩ同士を結ぶ
線Ｂｌ及び開口８ａ、　　８ｃの中心Ｃ１同士を結ぶ線
Ｂｌ上における開口縁部７ａ７ｂの台面５ａからの高さ
は同一になっている。

そしてこのような開口縁部の台面５ａからの高さは、排
気ボート９の開口９ａ、９ｂの中心Ｃ２同士を結ぶ線Ｂ
２上の開口縁部７ｃ、７ｄについても同様であり、さら
に中心ＣＩ、Ｃ２同士を結ぶ線Ｂ３上の開口縁部７ｅ、
７ｆについても同様である。

上記各吸、排気弁は、上記燃焼凹部７の中心、つまり上
記ボア２ａの中心に挿入された点火プラグ１２を中心に
放射状に配置されている。即ち、排気弁１０ａ、１０ｂ
は、側面からカム軸方向に見ると、その軸線Ｅが排気カ
ム軸１５の軸ｖＡＦと交差するように傾斜しており、さ
らに平面から見ると排気カム軸１５方向の左、右外側に
傾斜している。また吸気弁１１ａ〜ＩＩＧは、側面から
カム軸方向に見ると、その軸線Ｅが吸気カム軸１６の軸
線Ｆと交差するように傾斜しており、平面から見ると中
央吸気弁１１ａは吸気カム軸１６と直交し、外側吸気弁
１１ｂ、ｔｉｃは排気弁と同様にカム軸方向に左、右外
側に傾斜している。

上記答弁１１ａ　〜ｌｌｃ、１０ａ、１０ｂの上部には
２分割コック１２ａを介してリテーナ１２ｂが装着され
ており、該リテーナ１２ｂと、下部ヘッド５のばねシー
ト１２Ｃとの間には弁ばね１２ｄ、１２ｅが介設されて
おり、これにより答弁は閉方向に付勢されている。また
、上記答弁の上端にはインナバッド１２ｆを介して排気
リフタ１＠３．１３．吸気リフタ１４ａ〜１４Ｃが装着
されており、該各リフタは上記上部ヘッド６に形成され
たガイド穴６ａによって摺動自在に支持されている。

また上記排気リフタ１３，１３、吸気リフタ１４ａ〜１
４ｃの上方には、それぞれ排気カム軸１５、吸気カム軸
１６が配置されている。排気カム軸１５は一対の排気カ
ム１５ａ、１５ｂと、該両カム間及び略中央に形成され
たジャーナル１５Ｃを存し、また吸気カム軸１６は中央
吸気カム１６ａ、これの外側に形成された一対の外側吸
気カム１６ｂ、１６Ｃと、咳各カム間、及び略中央に形
成されたジャーナル１６ｄを有しており、上記各ジャー
ナル１５ｃ、１６ｄが上部ヘッド６の軸受部６ｂとキャ
ップ１７の軸受部１７ａとで軸支されている。また上記
排気カム軸１５．吸気カム軸１６の一端は、ボールベア
リング１８で軸支すれている。これは後述のように、カ
ム面がテーバ状に形成されていることにより発生するス
ラスト荷重を負担するためのものである。

また排気カム軸１５．吸気カム軸１６の他端側には互い
に噛合する伝動ギヤ１９が装着されており、該各ギヤ１
９は、これの一端に形成された連結フランジ１９ａ部分
と、該カム軸１５．１６にキー２１で結合され、さらに
ロックナツト２２で締付固定された連結プレート２０と
にピン２０ａを挿通することによって各カム軸１５．１
６に連結されている。なお、図示していないが、上記い
ずれかの伝動ギヤ１９に歯車を介してクランク軸の回転
が伝達され、これによってカム軸１５．１６が駆動され
る。

そして上記排気カム１５ａ、１５ｂ、吸気カム１６ｂ　
　１６Ｃのカム面は、上述のように放射状に配置された
排気弁１０ａ、１０ｂ、吸気弁１１ｂ、ｌｉｅの軸線Ｅ
と直角をなすように外側が高いテーバ状に形成されてい
る。また、上記外側吸気カム１６ｂ、１６ｃのベース円
ＤＩは中央吸気カム１６ａのベース円Ｄ２より大径にな
っている。

ここでテーバ状をなす上記各カムにおけるベース円とは
、吸、排気弁の軸＆９！Ｅが吸、排気カム面と交差する
点Ｅ′におけるベース円を意味している。

また上記ベース円ＤＩ、Ｄ２は、両者の直径の差の２が
、外側吸気弁１１ｂ、ＩＩＣの下端面から吸気カム軸１
６の軸線Ｆまでの距離と、中央吸気弁１１ａの下端面か
ら吸気カム軸１６の軸線Ｆまでの距離との差と略等しく
なるように設定される。

なお、上記交差点Ｅ′は吸気カム１６ｂ、１６ｃの軸方
向中央より小径側に位置しているが、これは各カムの軸
方向中央又は大径側に位置させても良い。

上記排気カム１５ａ、１５ｂは上記排気リフタ１３に、
吸気カム１６ａ〜１６Ｃは吸気リフタｌ４ａ−１４ｃに
それぞれ摺接しており、排気カム軸１５．吸気カム軸１
６を回転させることによって、上記各排気弁１０ａ、１
０ｂ、吸気弁１１ａ〜ｌｉｅが開閉駆動される。

次に本実施例の作用効果について説明する。

本実施例の動弁装置のように３本の吸気弁を放射状に、
かつ燃焼室の頂面が略平坦になるように配置した場合、
外側吸気弁１１ｂ、ｌｌｃはカム軸方向にも傾斜してい
る分だけ、該吸気弁の下端面からカム軸の軸線までの距
離が大きくなるので、設計の如何によっては外側弁を内
側弁より長くする必要があり、吸気弁が２種類となる。

本実施例では、外側弁駆動用カム１６Ｃをテーバ状に形
成するとともに、そのベース円Ｄ１を上記距離が大きく
なった分だけ内側弁駆動用カムのベース円Ｄ２より大径
にしたので、上記大°きくなった分を吸収でき、従って
外側吸気弁、内側吸気弁は同一寸法でよ（、吸気弁が１
種類で済む。

また、上記外側吸気カム１６ｃのベース円ＤＩを内側吸
気カム１６ａのベース円Ｄ２より大径にしたので、外側
吸気カム１６ｃの研削加工性が向上する。即ち、カム面
の研削加工においては、第１図に示すように、研削用砥
石４７を、これの端部４７ａがカムの端部から外方に一
定量出るようにカム面に沿って移動させる。従って、テ
ーバ状のカム面の研削においては、そのベース円の径に
よっては砥石の端部がジャーナル１６ｄに干渉する恐れ
があり、これを回避するには逃げ溝１６ｅを広くするこ
とが考えられるが、このようにするとジャーナル幅が狭
くなってしまう。本実施例では、上記ベース円Ｄ１を、
ジャーナル１６ｄより大径に設定された内側カム１８ａ
のベース円Ｄ２より大径に設定したので、ジャーナル１
６ｄとの直径差が相当に大きくなり、上述の砥石の干渉
の問題が生じることはなく、従ってジャーナル幅が狭く
なることもない。

また本実施例では、吸気ボート８の中央開口８ａの開口
縁部７ａと、外側開口８ｂ、又は８Ｃ開ロ縁部７ｂのシ
リンダ軸方向高さが略一致しており、さらに他の開口縁
部の高さも略一致している。

従って燃焼凹部７の内表面、つまり燃焼室頂面（天井壁
）の、各バルブ間部分に生じる段差を小さいものとし、
燃焼室の天井壁面を全体的に平坦化できる。

また、上記外側吸気弁１１ｂ、Ｉｌｃ、及び排気弁１０
ａ、１０ｃを放射状に配置したので、答弁の燃焼室外周
部におけるマスキング７ｇ、７ｆが小さくなり、それだ
け吸気、あるいは排気の流れを円滑化できる。

なお、上記実施例では、吸気弁３本、排気弁２本の５パ
ルプエンジンについて説明したが、本発明は吸気弁４本
以上、あるいは排気弁３本以上の場合にも、答弁が放射
状に配置されておれば適用できる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る４サイクルエンジンの動弁装
置によれば、外側弁用カムのベース円を内側弁用カムの
ベース円より大径に設定したので、内側、外側弁を同一
長さにでき、該弁が１種類で済み、またテーパ状に形成
された外側弁用カムの研削加工性を向上できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の一実施例による４サイク
ルエンジンの動弁装置を説明するための図であり、第１
図はカム軸の正面図、第２図はその側面図、第３図はカ
ム軸回りの正面図、第４図、第５図は該実施例エンジン
の断面側面図、第６図はヘッドカバーを取り外した状態
の平面図、第７図＋ａｌは弁配置状態を燃焼室内側から
見た底面図、第７図（ｂ）、第７図ｆｃｌはそれぞれ第
７図ｆａｔの■ｂ−■ｂ線断面図、■Ｃ−■Ｃ線断面図
、第７図＋ｄｌは弁配置状態を示す側面図、第８図ない
し第１０図は従来例を示す図であり、第８図、第１０図
は弁配置状態を燃焼室内側から見た底面図、第９図はカ
ム軸の正面図である。 図において、１はエンジン、１０ａ、１０ｂは排気弁、
ｌｌａは内側吸気弁、ｌｌｂ、ｌｌｃは外側吸気弁、１
５は排気カム軸、１６は吸気カム軸、１６ａは内側吸気
カム、１６ｂ、１６ｃは外側吸気カム、Ｄｌは外側吸気
カムのベース円、Ｄ２は内側吸気カムのベース円、Ｅは
外側吸気弁の軸線である。 特許出願人　ヤマハ発動機株式会社 代理人　　　　弁理士　下車　努 第４ 図 第 図 」

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の吸気弁、及び排気弁を配置し、それぞれを
   吸気カム軸、排気カム軸で開閉駆動するとともに、カム
   軸方向に見て両外側に位置する外側弁をカム軸方向外側
   に傾斜させて放射状に配置した４サイクルエンジンの動
   弁装置において、上記外側弁を駆動する外側カムを、こ
   れのカム面が外側弁の軸線と直角をなすようにテーパ状
   に形成するとともに、該外側カムのベース円を、該外側
   弁の内側に位置する内側弁を駆動するストレート状の内
   側カムのベース円より大径にしたことを特徴とする４サ
   イクルエンジンの動弁装置。