(57)【要約】【課題】逆流防止効果に優れると共に燃費等の性能向上を図り得る自動二輪車エンジンを提供する。【解決手段】カムシャフト２７と、ロッカーアーム３３，３４を介して吸気バルブ２５及び排気バルブ２６を開閉する動弁機構と、カムシャフト２７に駆動力を伝達するカムチェーンと、カムチェーンを収容すると共にシリンダヘッド及びクランクケースを連通してシリンダヘッド１４からのオイル戻し通路を形成するカムチェーン室と、を備える。シリンダボア軸線Ｚが略水平となるように車体に搭載されると共に、カムシャフト２７がシリンダボア軸線Ｚに対して上側にオフセットして配置される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボア軸線と略交差するように配置されたカムシャフトと、該カムシャフトによりロッカーアームを介して吸気バルブ及び排気バルブを開閉する動弁機構と、前記カムシャフト及びクランクシャフト間に架け渡されて前記カムシャフトに駆動力を伝達するカムチェーンと、前記カムチェーンを収容すると共にシリンダヘッド及びクランクケースを連通して前記シリンダヘッドからのオイル戻し通路を形成するカムチェーン室と、を備えた自動二輪車エンジンであって、
前記シリンダボア軸線が略水平となるように車体に搭載されると共に、前記カムシャフトが前記シリンダボア軸線に対して上側にオフセットして配置されたことを特徴とする自動二輪車エンジン。
【請求項２】
当該エンジンは、前記クランクケースに前記シリンダ及び前記シリンダヘッドが車両の前方に向けて接続されると共に、ステアリングヘッドパイプから後下向きに延設される車体フレームのアンダボーンチューブの下側に吊下げ支持され、
前記アンダボーンチューブと前記シリンダヘッドとの間のスペースに吸気装置が配設されたことを特徴とする請求項１に記載の自動二輪車エンジン。
【請求項３】
前記クランクシャフトが、前記シリンダボア軸線に対して下側にオフセットして配置されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の自動二輪車エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動二輪車等の車両に搭載されるエンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のエンジン、特にＳＯＨＣ（Single Overhead Camshaft）エンジンでは１本のカムシャフトによりロッカーアームを介して、吸気バルブ（吸気弁）及び排気バルブ（排気弁）の双方を駆動させるという構造である。このように１本のカムシャフトで吸気及び排気両方のバルブを開閉駆動するため、バルブ挟み角等のバルブのレイアウトの許容範囲が狭く、周辺部品もしくは部材等との関係でレイアウト等に関して工夫がされている。
【０００３】
例えば燃焼室のレイアウトの関係上、吸気バルブの挟み角よりも排気バルブの挟み角が大きい場合があり、このようなエンジンのカムシャフトはシリンダボア軸線に対して排気側に偏倚して配置される。カムシャフトの軸線が排気側に配置されることから、排気側周辺部品もしくは部材等のレイアウト等にも影響する。
【０００４】
なお、特許文献１にはこのような自動二輪車エンジンの具体的な例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２０１９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
カムシャフトが排気側にオフセットされることで、カムチェーンも排気側にオフセットされ、カムチェーン室の下側のシリンダ壁面の傾斜角に制約が生じる。シリンダ壁面の傾斜角が緩い場合、シリンダヘッドからカムチェーン室を通ってオイルパンに戻るエンジンオイルの流れが悪くなる。また、走行中のブレーキ作動時にエンジンオイルがシリンダヘッド側に逆流すると、カムチェーン系部材によるオイル攪拌抵抗を招来し、所謂メカロス（機械的損失）が増大して燃費性能悪化の原因となる。
【０００７】
一方、かかる問題を避けるためにはシリンダ傾斜角を大きくせざるを得ず、その場合、車体フレームとエンジンが接近して吸気系部品のレイアウトが困難になる。そして、例えばエアクリーナを小さくすると、そのままではエンジン出力や燃費に影響が出てしまう。吸気性能を確保しようとすると、車体フレームを上に起こして配置することとなり、そうすると乗降性が悪くなる等の不都合が生じる。
【０００８】
本発明はかかる実情に鑑み、潤滑オイルの逆流防止効果に優れると共に燃費等の性能向上を図り得る自動二輪車エンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の自動二輪車エンジンは、シリンダボア軸線と略交差するように配置されたカムシャフトと、該カムシャフトによりロッカーアームを介して吸気バルブ及び排気バルブを開閉する動弁機構と、前記カムシャフト及びクランクシャフト間に架け渡されて前記カムシャフトに駆動力を伝達するカムチェーンと、前記カムチェーンを収容すると共にシリンダヘッド及びクランクケースを連通して前記シリンダヘッドからのオイル戻し通路を形成するカムチェーン室と、を備えた自動二輪車エンジンであって、前記シリンダボア軸線が略水平となるように車体に搭載されると共に、前記カムシャフトが前記シリンダボア軸線に対して上側にオフセットして配置されたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の自動二輪車エンジンにおいて、当該エンジンは、前記クランクケースに前記シリンダ及び前記シリンダヘッドが車両の前方に向けて接続されると共に、ステアリングヘッドパイプから後下向きに延設される車体フレームのアンダボーンチューブの下側に吊下げ支持され、前記アンダボーンチューブと前記シリンダヘッドとの間のスペースに吸気装置が配設されたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の自動二輪車エンジンにおいて、前記クランクシャフトが、前記シリンダボア軸線に対して下側にオフセットして配置されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、オイル戻し通路の勾配の大きさを確保できるので、ブレーキ作動時に潤滑オイルの逆流を有効に防止することができる。また、シリンダをより水平に近づけることが可能になり、シリンダヘッド高さを低く配置できるので、車体フレームとの間のスペースを拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のエンジンのシリンダヘッド構造に係る自動二輪車の側面図である。
【図２】本発明に係る自動二輪車における車体フレームに搭載されたパワーユニットの左側面図である。
【図３】本発明に係る自動二輪車における車体フレームに搭載されたパワーユニットの右側面図である。
【図４】本発明に係る自動二輪車における車体フレームに搭載されたパワーユニットの正面図である。
【図５】本発明に係るエンジンにおけるシリンダ軸線方向に沿う図４のＩ−Ｉ線断面図である。
【図６】本発明に係るエンジンにおけるカムシャフト軸方向に沿う図５のII−II線断面図である。
【図７】本発明に係るエンジンにおけるシリンダ軸線方向に沿う図６のIII−III線断面図である。
【図８】本発明に係るエンジンにおけるカムチェーン室まわりを示す部分断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るエンジンにおけるカムチェーン室まわりを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に基づき、本発明による自動二輪車エンジンにおける好適な実施の形態を説明する。
図１は本発明に係る自動二輪車の左側面図、図２〜図４は車体フレームにパワーユニットが搭載された状態をそれぞれ示し、図２はその左側面図、図３はその右側面図及び図４はその正面図である。先ず、これらの図１〜図４を用いて、自動二輪車の全体構成について説明する。なお、以下の説明で用いる図において、必要に応じて適宜車両の前方を矢印Ｆｒにより、車両の後方を矢印Ｒｒによりそれぞれ示し、また、車両の側方右側を矢印Ｒにより、車両の側方左側を矢印Ｌによりそれぞれ示す。
【００１５】
自動二輪車１００は、鋼製あるいはアルミニウム合金製でなる車体フレーム１０１（図２等参照）により車体骨格を形成し、車体フレーム１０１に対する各種部品の艤装を経て構成される。車体フレーム１０１の構成例として例えば所謂、アンダボーンタイプでよく、その前上端部に結合するステアリングヘッドパイプ１０２から後斜め下方へ向けてアンダボーンチューブ１０１Ａが延設され、このアンダボーンチューブ1０１Ａの後部付近にシートレール１０１Ｂが結合する。エンジンを含むパワーユニット１０は車体フレーム１０１（アンダボーンチューブ１０１Ａ）により、その下側に吊り下げられるように車体の略中央部で支持される。
【００１６】
ステアリングヘッドパイプ１０２は図２等に示すように、フロントフォーク１０３を回動可能に支持する。即ち、フロントフォーク１０３は、ステアリングヘッドパイプ１０２に挿通するステアリングシャフトを介してハンドルバー１０４と連結されると共に、その下端側には前輪１０５が回転可能に支持される。なお、前輪１０５の上方はフロントフェンダ１０６により覆われる。パワーユニット１０の後方には、ピボット軸１０７を介して上下動可能なスイングアーム１０８がアンダボーンチューブ１０１Ａにより支持され、スイングアーム１０８の後端部に後輪１０９が回転可能に支持される。スイングアーム１０８の後端部とシートレール１０１Ｂの間にはショックアブソーバ１１０が装着され、後輪１０９の上方にはライダーが着座するシート１１１が配置される。
【００１７】
車両外観としては図１に示されるように、各種車体カバーが車体フレーム１０１等の適所に支持されて被着される。詳細図示は省略するが、レッグシールド等を含むフロントフレームカバー１１２は車両前面側を覆うと共にウィンカ等が実装される。リヤフレームカバー１１３はシート１１１の下方乃至車両後方側を覆うと共に、ウィンカやブレーキランプが実装される。後輪１０９の上方はリヤフェンダ１１４よって覆われる。
【００１８】
図２〜図４において、この例ではパワーユニット１０は空冷式４サイクル単気筒エンジン１１を有し、このエンジン１１は本例ではＳＯＨＣエンジンとする。エンジン１１は主に、左右方向に水平配置されるクランクシャフトを回転自在に支持・収容するクランクケース１２と、クランクケース１２の前部に結合し、そのシリンダボア軸線が略水平方向に設定されたシリンダ（もしくはシリンダブロック）１３と、シリンダ１３の更に前部に結合するシリンダヘッド１４及びシリンダヘッド１４に蓋着するシリンダヘッドカバー１５とを含んで構成される。このようにクランクケース１２に対して、シリンダ１３及びシリンダヘッド１４が前方に向けて接続される。また、シリンダヘッド１４側が適度に高くなるようにシリンダ１３のシリンダボア軸線はかなり前傾して、即ち略水平に近いかたちで傾斜する。クランクケース１２は、車体フレーム１０１から延出する複数のブラケットによって支持される。
【００１９】
パワーユニット１０まわりに関連して、エンジン１１に混合気を供給するための吸気系においてエンジン１１、具体的にはシリンダヘッド１４の上方にアンダボーンチューブ１０１Ａにより吸気装置であるエアクリーナ１１５が支持される。このエアクリーナ１１５とシリンダヘッド１４との間に形成される吸気通路の途中にスロットルボディ１１６が配置される。スロットルボディ１１６にはその内部に形成される吸気通路を開閉するスロットルバルブを有する。スロットルボディ１１６はインテークパイプ１１７を介して、エンジン１１の後述するインテークポートと接続される。インテークパイプ１１７にはインジェクタ１１８が装着され、インテークパイプ１１７から送給される吸気に対してインジェクタ１１８から燃料が噴射供給されることにより、エンジン１１に対して混合気が供給される。
【００２０】
また、エンジン１１からの排気ガスを排気する排気系において、この例ではシリンダヘッド１４の下部側にエキゾーストパイプ１１９（排気管）が結合する。なお、エキゾーストパイプ１１９は、シリンダヘッド１４に形成されたエキゾーストポートに接続される。エンジン１１内で生成された燃焼ガスが排気ガスとして、エキゾーストポートからエキゾーストパイプ１１９を通り、最終的にマフラ１２０（図４）から排気される。
【００２１】
ここで、エンジン１１についてその基本的構成を説明する。図５は、シリンダボア軸線Ｚ方向に沿う断面図を示している。本例ではクランクケース１２は左右２つ割りに構成され、それらが相互に結合・一体化してなり、それらによってクランク室が形成される。このクランク室内にてクランクシャフト１６及びクランクシャフト１６と一体化した左右一対のクランクウェブ１７が、ベアリングを介して回転自在に軸支される。クランクウェブ１７相互間はクランクピン１８を介して結合され、該クランクピン１８にコンロッド１９の基端側である大端部１９ａが連結される。シリンダ１３内にはピストン２０が往復動可能に収容されており、ピストン２０はそのピストンピン２１を介してコンロッド１９の先端側である小端部１９ｂと連結される。ピストン２０がシリンダボア軸線Ｚ方向に往復動することで、クランクシャフト１６が回転する。また、シリンダヘッド１４内には、後述するカム及びカムシャフト等を含んでなる動弁装置もしくは動弁機構が組み込まれる。図示を省略するが、カムシャフトの一端に取り付けたスプロケットと、クランクシャフト１６に取り付けたドライブスプロケットとの間にカムチェーンが巻回装架され、クランクシャフト１６の回転に同期して動弁機構が作動するようになっている。
【００２２】
シリンダヘッド１４の底部には上死点にあるピストン２０の上面との間で燃焼室２２が形成され、燃焼室２２にはインテークポート２３とエキゾーストポート２４がそれぞれ連通形成される。燃焼室２２及びインテークポート２３間は吸気バルブ２５によって開閉され、また、燃焼室２２及びエキゾーストポート２４間は排気バルブ２６によって開閉される。シリンダヘッド１３及びシリンダヘッドカバー１５によって形成される内部空間には、吸気バルブ２５及び排気バルブ２６を駆動制御する動弁機構が収容される。
【００２３】
吸気バルブ２５のバルブステム２５ａ及び排気バルブ２６のバルブステム２６ａに挟まれるようにカムシャフト２７が配置される。本例では好適には図５のようにカムシャフト２７は、その軸線Ｚ1がシリンダボア軸線Ｚよりも吸気（ＩＮ）側、即ち上方に距離Ａだけオフセット（偏倚）して配置される。カムシャフト２７は図５の紙面直交方向に延設されるが、図６あるいは図７に示すようにカムシャフト２７の両端にてベアリング２８，２９を介してカムハウジング３０内で回転自在（図５、矢印参照）に支持される。カムハウジング３０の実質的に内側領域には、カムシャフト２７等を始めとして動弁機構の主要構成部材が収容配置される。カムシャフト２７には相互に所定間隔あけて吸気カム３１及び排気カム３２が一体的に形成され、これらのカム３１，３２と吸気バルブ２５のバルブステム２５ａ及び排気バルブ２６のバルブステム２６ａとの間にそれぞれロッカーアーム３３，３４が架け渡される。これらのロッカーアーム３３，３４はロッカーアームシャフト３５，３６上に揺動可能に支持される。
【００２４】
ロッカーアーム３３，３４はそれぞれの先端部に取り付けたタペット３７，３８を介して、バルブステム２５ａ及びバルブステム２６ａの頂部に当接する。吸気バルブ２５のバルブステム２５ａ及び排気バルブ２６のバルブステム２６ａの周囲にはそれぞれバルブスプリング３９，４０が装着され、これらのバルブスプリング３９，４０の弾力によってバルブステム２５ａあるいはバルブステム２６ａは常時バルブ閉じ方向へ付勢される。クランクシャフト１６を駆動源として回転するカムシャフト２７の回転により、ロッカーアーム３３，３４を介して、バルブスプリング３９，４０の弾力に抗してバルブステム２５ａ及びバルブステム２６ａを下方へ押動し、これにより吸気バルブ２５及び排気バルブ２６が所定タイミングで開くようになっている。
【００２５】
上記の場合、吸気バルブ２５及び排気バルブ２６はバルブハウジング４１，４２内に配置構成されるが、それらのバルブステム２５ａ及びバルブステム２６ａはバルブガイド４３，４４によりそれぞれスライドガイドされる。図５〜図７に示されるようにシリンダヘッド１４において燃焼室２２のカムシャフト２７側であって、実質的にシリンダボア軸線Ｚに直交するように中央平坦部４５が形成されている。
【００２６】
また、図８をも参照してカムシャフト２７の一端に取り付けたスプロケット４６と、クランクシャフト１６の一端に取り付けたドライブスプロケット（図示せず）との間にカムチェーン４７が巻回装架される。この場合、図６及び図７にも示すようにシリンダ１３及びシリンダヘッド１４の左側部において、シリンダヘッド１４及びクランクケース１２間を連通するカムチェーン室４８が、略シリンダボア軸線Ｚに沿って設けられる。カムチェーン４７はこのカムチェーン室４８内に収容され、走行する。カムチェーン４７は、その走行軌道の両外側からカムチェーンガイド４９及びカムチェーンテンショナ５０により、走行ガイドされると共に適正張力が付与される。
【００２７】
更に、エンジン１１を潤滑するための潤滑系において、詳細図示を省略するが、クランクシャフト１６の近傍には該クランクシャフト１６を駆動源として作動するオイルポンプを有する。このオイルポンプとしては例えばトロコイド式等の形式のものであってよく、クランクケース１１の底部に貯留された潤滑オイルを吸引し、吸引した潤滑オイルを吐出口から吐出するようになっている。吐出口から吐出される潤滑オイルは、オイル通路を経て潤滑を要するエンジン１１の各部位へ供給され、シリンダヘッド１４内の動弁機構にあってはロッカーアームシャフト３５，３６等を利用してオイル通路が形成される。動弁機構まわりを潤滑した潤滑オイルは、図８を参照してカムチェーン室４８の下部に位置する壁面５１によって構成されるオイル戻し通路５２（図８、一点鎖線）を通って、再びクランクケース１１の底部へ還流される。
【００２８】
さて、本発明のエンジン１１において、シリンダボア軸線Ｚが略水平方向に設定され、カムシャフト２７は、その軸線Ｚ1がシリンダボア軸線Ｚよりも上方にオフセットして配置される。これによりシリンダボア軸線Ｚの傾斜角度をそのままにしながら、スプロケット４６を介してかかるカムシャフト２７に連結されるカムチェーン４７の走行軌道の前側を高く起こすようにその傾斜を大きくする。そして、カムチェーン４７の走行軌道に対応して、図８に示すようにカムチェーン室４８を構成する壁面５１、即ちオイル戻し通路５２の勾配θを大きくすることができる。
【００２９】
上記のようにオイル戻し通路５２の勾配θの大きさを確保できるので、特に走行中のブレーキ作動時に潤滑オイルのシリンダヘッド１４側への逆流を有効に防止することができる。一方、オイル戻し通路５２の勾配θを確保することで、それに対応してシリンダ１３自体、即ちシリンダボア軸線Ｚについては、より水平に近づけることが可能になる。このようにシリンダボア軸線Ｚをより水平に配置することができるため、シリンダヘッド１５の高さ位置を低く配置できるので、図２等から明らかなようにアンダボーンチューブ１０１Ａとの間のスペースを拡大することができる。
【００３０】
従って、シリンダヘッド１５とアンダボーンチューブ１０１Ａの間のスペースに配置した吸気系、特にインテークパイプ１１７の曲り（曲率）を小さくできる。これにより該インテークパイプ１１７内を流れる吸気の吸気抵抗を減少させ、結果的にエンジン１１の出力性能及び燃費性能を向上することができる。また、このスペース拡大によりエアクリーナ１１５の容量増大にも寄与し、この点でもエンジン１１の出力性能等の向上を図ることができる。更にはスペース拡大による部品配置、設計自由度の向上効果も得られ、特に本例のようなアンダボーンタイプの車両に対して極めて有利である。また、シリンダ１３をより水平に近づけることができるため、車体重心を低くして操縦安定性を向上することも可能になる。
【００３１】
なお、上記の場合カムシャフト２７を上方にオフセットしても、吸気バルブ２５あるいは排気バルブ２６に駆動力を伝達するロッカーアーム３３，３４によりそのオフセット分の寸法を吸収できる。つまり吸気バルブ２５及び排気バルブ２６の配置や燃焼室、吸気及び排気通路の形状、更にはシリンダヘッド１４の外形状にまで影響することはない。
【００３２】
次に、本発明による自動二輪車エンジンの第２の実施形態を説明する。この例では図９に示したようにクランクシャフト１６は、その軸線Ｚ2がシリンダボア軸線Ｚに対して下側に距離Ｂだけオフセットして配置される。
【００３３】
第２の実施形態によれば、クランクシャフト１６の位置がシリンダボア軸線Ｚから下側にオフセットすることにより、カムチェーン室４８に構成されるオイル戻し通路５２の勾配θ′を確保しつつ、シリンダボア軸線Ｚを更に水平に近づけることが可能になる。これにより潤滑オイルの逆流防止効果やエンジン１１の出力性能等の向上に更なる効果を発揮する。
【００３４】
第２の実施形態において、前述のようにカムシャフト２７を上方にオフセットさせることと併用して行うとより効果的である。つまり、シリンダボア軸線Ｚに対するカムシャフト２７の上方へのオフセット分に加算して、クランクシャフト１６の下方へのオフセット分を持つことで、オイル戻し通路５２の勾配θ′をよりいっそう大きく確保することが可能になる。なお、クランクシャフト１６をシリンダボア軸線Ｚに対して下側にオフセットすることのみでも所定の作用効果を得ることができるのは勿論である。
【００３５】
以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
例えば、上記実施形態ではシリンダボア軸線Ｚが前傾している車両について述べたが、発明の趣旨に適えばシリンダボア軸線が後傾していてもよい。
また、本発明は自動二輪車の場合に限らず、同様にロッカーアームを用いるＳＯＨＣエンジンを搭載する小型車両（例えば4輪バギー車等）に適用してもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１０  パワーユニット、１１  エンジン、１２  クランクケース、１３  シリンダ、１４  シリンダヘッド、１５  シリンダヘッドカバー、１６  クランクシャフト、１７  クランクウェブ、１８  クランクピン、１９  コンロッド、２０  ピストン、２１  ピストンピン、２２  燃焼室、２３  インテークポート、２４  エキゾーストポート、２５  吸気バルブ、２６  排気バルブ、２７  カムシャフト、２８，２９  ベアリング、３０  カムハウジング、３１  吸気カム、３２  排気カム、３３，３４  ロッカーアーム、３５，３６  ロッカーアームシャフト、３７，３８  タペット、３９，４０  バルブスプリング、４１，４２  バルブハウジング、４３，４４  バルブガイド、４５  中央平坦部、４６  スプロケット、４７  カムチェーン、４８  カムチェーン室、５１  壁面、５２  オイル戻し通路、１００  自動二輪車。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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