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JP3986782B2 - エンジンの動弁機構 - Google Patents
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JP3986782B2 - エンジンの動弁機構 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は,クランク軸に連動するカムと,エンジン本体の軸受孔に回転自在に支承されるロッカ軸と,このロッカ軸の一端部に固着されて先端部をカムに摺接させるカムフォロワと,ロッカ軸の他端部に固着されて先端部を,エンジン本体に装着される弁に連接するロッカアームとを備える,エンジンの動弁機構及びその組立方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
かゝるエンジンの動弁機構は,本出願人によって既に提案されており(特願2000−276459参照),この機構によれば,比較的大径のカムをエンジン本体の一側に配置し,またエンジン本体の直上には,ロッカアーム及び比較的小径のロッカ軸を配置することにより,動弁機構の上方への嵩張りを抑え,エンジンの全高の低下,延いてはエンジンのコンパクト化を図ることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
かゝる動弁機構では,カムによる弁の開閉作動を適正に行わせるために,ロッカ軸の軸線周りのカムフォロワ及びロッカアーム相互の位相が適正である必要がある。
【0004】
そこで本発明は,カムフォロワ及びロッカアームを適正な位相をもってロッカ軸に固着したり,それら相互の位相が適正である否かを確認し得るようにした,エンジンの動弁機構及びその組立方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために,本発明は,クランク軸に連動するカムと,エンジン本体の軸受孔に回転自在に支承されるロッカ軸と,このロッカ軸の一端部に固着されて先端部をカムに摺接させるカムフォロワと,ロッカ軸の他端部にカムフォロワとの所定位相を保つ ように固着されて,先端部を,エンジン本体に装着される弁に連接するロッカアームとを備える,エンジンの動弁機構であって,カムフォロワ及びロッカアームに第1及び第2当接面をそれぞれ形成し,これら第1及び第2当接面がそれぞれ同時に当接する第1及び第2基準面をエンジン本体に形成したことを第1の特徴とする。
【0006】
この第1の特徴によれば,カムフォロワ及びロッカアーム相互のロッカ軸周りの位相は,組立時,それらの当接面をエンジン本体の基準面に当接させることにより,適正に設定,確認することができ,したがってカムの回転により弁をタイミング良く開閉することができる。
【0007】
また本発明は,第1の特徴を持つエンジンの動弁機構を組み立てるに当たり,カムフォロワ及びロッカアームの一方に一端部を圧入したロッカ軸を軸受孔に嵌装し,カムフォロワ及びロッカアームの一方の当接面を対応する基準面に当接させた状態で,ロッカ軸の他端部にカムフォロワ及びロッカアームの他方を,該他方の当接面を対応する基準面に当接させつゝ圧入することを第2の特徴とする。
【0008】
この第2の特徴によれば,カムフォロワ及びロッカアームのロッカ軸への結合と同時に,それらの適正位相の確認を行うことができ,品質と生産性の両方を満足させることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を,添付図面に示す本発明の実施例に基づいて説明する。
【0010】
図1は本発明の動弁機構を有するエンジンの縦断側面図,図2は図1の要部分解図,図3は図1の3−3線断面図,図4は図3の4−4線断面図,図5は図4の5−5線断面図,図6は図4の6−6線断面図,図7は上記動弁機構の組立方法を示す,図5との対応図,図8も同動弁機構の組立方法を示す,図6との対応図,図9は上記動弁機構における被動プーリ・カム結合体の正面図,図10は図9の10−10線断面図,図11は図10の11−11線断面図である。
【0011】
先ず,図1〜図4及び図6において,エンジンEのエンジン本体1は,クランク室2aを有するクランクケース2,一つのシリンダボア3aを有するシリンダブロック3,並びに燃焼室5及び該室5に開口する吸,排気ポート6,7を有するシリンダヘッド4からなっている。
【0012】
クランク室2aに収容されるクランク軸10は,クランクケース2の左右両側壁ベアリング11,11′を介して支承される。
【0013】
クランクケース2の左側壁には,その外側に隣接するオイルタンク12が一体に連設され,このオイルタンク12をクランク軸10の一端部が油密に貫通している。
【0014】
オイルタンク12の天井壁には,それを貫通するように上下方向に延びる偏平断面のベルト案内筒13が一体に連設される。このベルト案内筒13の下端は,オイルタンク12内のクランク軸10近傍まで延びて開口しており,また上端部は,シリンダヘッド4と隔壁14を共有するように,シリンダヘッド4に一体に連設される。シリンダヘッド4及びベルト案内筒13の上端周縁には,一連の環状シールビード15が形成され,隔壁14は,このシールビード15より上方に突出している。
【0015】
シリンダヘッド4の上端に結合されるヘッドカバー8の下端面には,上記シールビード15に対応する環状シール溝16が,また該カバー8の内面には,環状シール溝16の両側部間を連結する線状シール溝17がそれぞれ形成され,環状シール溝16には環状パッキン18が装着され,線状シール溝17には,環状パッキン18と一体成形された線状パッキン19が装着される。そして,環状パッキン18にはシールビード15が,線状パッキン19には隔壁14がそれぞれ圧接するように,ヘッドカバー8はシリンダヘッド4にボルト結合される。
【0016】
而して,ベルト案内筒13とヘッドカバー8の一半部とで第1動弁室21aが画成され,またシリンダヘッド4とヘッドカバー8の他半部とで第2動弁室21bが画成され,両動弁室21a,21bは前記隔壁14によって仕切られる。
【0017】
シリンダヘッド4には,吸気ポート6及び排気ポート7をそれぞれ開閉する吸気弁22i及び排気弁22eがシリンダボア7aの軸線と平行に配設される。
【0018】
次に,上記吸気弁22i及び排気弁22eを開閉駆動する本発明の動弁機構23について説明する。
【0019】
図1〜図6において,動弁機構23は,オイルタンク12内から前記第1動弁室21aにわたり配設される調時伝動装置23aと,第1動弁室21aから第2動弁室21bにわたり配設されるカム装置23bとで構成される。
【0020】
調時伝動装置23aは,オイルタンク12内のクランク軸13に固設した駆動プーリ24と,ベルト案内筒13の上部に回転自在に軸支される被動プーリ25と,これら駆動及び被動プーリ24,25間に巻き掛けたタイミングベルト26とからなっている。被動プーリ25には,ハブ30及びカム29が一体に形成され,これによって被動プーリ・カム結合体50が構成される。こうしてカム29は,シリンダヘッド4の一側に被動プーリ25と共に配置される。駆動及び被動プーリ24,25は歯付きであり,駆動プーリ24はベルト26を介して被動プーリ25を2分の1の減速比をもって駆動するようになっている。
【0021】
ベルト案内筒13の外側壁には,環状のシールビード15の内側で起立してヘッドカバー8の内面に当接もしくは近接する支持壁27が一体に形成されており,この支持壁27に設けた貫通孔28aと,隔壁14に設けた底付き孔28bにより支軸39の両端部が回転自在に支持され,この支軸39の中間部で前記ハブ30が回転自在に支承される。支軸39は,ヘッドカバー8の取り付け前に,貫通孔28aから,被動プーリ25及びカム29の軸孔35,底付き孔28bへと挿入されるもので,その挿入後,ヘッドカバー8をシリンダヘッド4及びベルト案内筒13に接合すると,ヘッドカバー8の内面が支軸39の外端に対向して,その抜け止めを果たすようになっている。
【0022】
シリンダヘッド4には,隔壁14から第2動弁室21b側に支軸39と平行に突出する一対の軸受ボス31i,31eが一体に形成されており,カム装置23bは,前記カム29と,上記軸受ボス31i,31eの軸受孔32i,32eにそれぞれ回転自在に支承される吸気ロッカ軸33i及び排気ロッカ軸33eと,第1動弁室21aでこれらロッカ軸33i,33eの一端部にそれぞれ圧入されてカム29側に延びる吸気カムフォロワ34i及び排気カムフォロワ34eと,第2動弁室21bで吸気及び排気ロッカ軸33i,33eの他端にそれぞれ圧入されて吸気弁22i及び排気弁22e側に延びる吸気ロッカアーム35i及び排気ロッカアーム35eと,吸気弁22i及び排気弁22eにそれぞれ装着されて,それらを閉弁方向に付勢する吸気ばね38i及び排気ばね38eとからなっている。吸気カムフォロワ34i及び排気カムフォロワ34eは,それらの先端部上面に形成されたスリッパ面36,36をカム29の下面に摺接させるように配置され,また吸気ロッカアーム35i及び排気ロッカアーム35eは,それらの先端部に螺着された調節ボルト37,37を吸気弁22i及び排気弁22eの上端にそれぞれ当接させるように配置される。
【0023】
支軸39及び吸気及び排気ロッカ軸33i,33eは,シリンダヘッド4及びベルト案内筒13上端の環状のシールビード15より上方に配置される。したがってヘッドカバー8を取り外した状態では,上記シールビード15に何等邪魔されることなく,その上方で支軸39及び吸気及び排気ロッカ軸33i,33eの組付け及び分解が可能であり,組立性及びメンテナンス性が極めて良好である。
【0024】
図5〜図8において,吸気カムフォロワ34i及び排気カムフォロワ34eには,各スリッパ面36,36と反対側の背面にロッカ軸33i,33eの軸線と平行な当接面40i,40eが形成され,また吸気ロッカアーム35i及び排気ロッカアーム35eには,調節ボルト37,37の突出側と反対側の背面に当接面41i,41eが形成される。一方,シリンダヘッド4には,吸気カムフォロワ34i及び吸気ロッカアーム35iをシリンダヘッド4の外側方に回動したとき,それらの当接面40i,40eにそれぞれ対面する基準面42i,42eが形成され,また排気カムフォロワ34e及び排気ロッカアーム35eをシリンダヘッド4の外側方に回動したとき,それらの当接面41i,41eにそれぞれ対面する基準面43i,43eが形成される。
【0025】
而して,吸気カムフォロワ34i及び吸気ロッカアーム35i相互の吸気ロッカ軸33i周りの位相が適正であれば,当接面40i,41i及び基準面42i,43iが互いに同時に当接し,同じく排気カムフォロワ34e及び排気ロッカアーム35e相互の排気ロッカ軸33e周りの位相が適正であれば,当接面40e,41e及び基準面42e,43eが互いに同時に当接するようになっている。上記全ての基準面42i,42e,43i,43eは,これらの同時加工を可能にすべく,同一高さに配置される。
【0026】
各吸気ロッカ軸33iに吸気カムフォロワ34i及び吸気ロッカアーム35iを組み付ける際には,先ず,例えば吸気カムフォロワ34iをロッカ軸33iの一端部に圧入して固着し,そのロッカ軸33iを軸受孔32iに嵌挿した後,図7(B)及び図8(B)に示すように,吸気カムフォロワ34iをシリンダヘッド4の外側方に回動して,その当接面40iを対応する基準面42iに当接させた状態でロッカ軸33iの他端部に吸気ロッカアーム35iを,その当接面41iを対応する基準面43iに当接させつゝ圧入して固着すれば,吸気カムフォロワ34i及び吸気ロッカアーム35i相互の吸気ロッカ軸33i周りの位相を適正に設定することができる。排気カムフォロワ34e及び排気ロッカアーム35e相互の排気ロッカ軸33e周りの位相も同様の要領で適正に設定し得ることは勿論である。またロッカアーム35i,35eを最初にロッカ軸33i,33eに圧入する場合も同様である。組み付け後は,図7(A)及び図8(A)に示すように,カムフォロワ34i,34e及びロッカアーム35i,35eをシリンダヘッド4の中央側の使用位置へ回動する。
【0027】
図4及び図5において,シリンダヘッド4と吸気カムフォロワ34i及び排気カムフォロワ34eとの各間には,吸気カムフォロワ34i及び排気カムフォロワ34eを吸気ばね38i及び排気ばね38eの作用方向に付勢する補助ばね45i,45eが介装される。各補助ばね45i,45eは,捩じりコイルばねからなるもので,そのコイル部46が対応するロッカ軸33i,33e外周の嵌装され,固定端部47がシリンダヘッド4の係止部49に係止され,可動端部48が対応するカムフォロワ34i,34eに,それを上方に付勢するように接続される。
【0028】
図9〜図11において,前記カム29は,支軸39に回転自在に支承される円筒状のハブ30と共に,焼結合金により一体に成形される。その際,ハブ30は,カム29の一端面から突出するように配置されると共に,その先端部外周面には面取り部30aが形成され,またカム29の一端面にはハブ30を囲繞する凹部51と,この凹部51底面に突出する放射状の突起52とが形成される。上記凹部51は,その内周面がカム29の外周面と略相似する形状をなしており,これにより凹部51周りのカム29の肉厚は略一定に設定される。
【0029】
ハブ30及びカム29には合成樹脂製の前記被動プーリ25がモールド結合される。その際,被動プーリ25の素材,即ち合成樹脂によってハブ30の外周面は面取り部30aと共に包まれ,またカム29の前記凹部51は充填される。こうして被動プーリ・カム結合体50が構成される。
【0030】
再び図1及び図2において,オイルタンク12には,給油口12aから注入された規定量の潤滑用オイルOが貯留される。このオイルタンク12内において,クランク軸13には,前記駆動プーリ24を挟んで軸方向に並ぶ一対のオイルスリンガ55a,55bが圧入等により固着される。これらオイルスリンガ55a,55bは,互いに正反対の半径方向を向くと共に,互いに先端を軸方向に離反させるように屈曲しており,クランク軸13により回転駆動されると,エンジンEの如何なる運転姿勢でも,両オイルスリンガ55a,55bの少なくとも一方がオイルタンク12内に貯留オイルOを攪拌,飛散させ,オイルミストを生成するようになっている。このとき,発生したオイルミストは,オイルタンク12から第1動弁室21aに進入して調時伝動装置23aを潤滑する一方,クランク室6a,第2動弁室21b,オイルタンク12へと循環して,クランク室2a内の各部及びカム装置22bを潤滑するようになっている。
【0031】
次に,この実施例の作用について説明する。
【0032】
クランク軸10の回転時,それと共に回転する駆動プーリ24がベルト26を介して被動プーリ25及びカム29を回転すると,そのカム29が吸気及び排気カムフォロワ34i34eを適時揺動させ,それらの揺動は,各対応するロッカ軸33i,33eを介して吸気及び排気ロッカアーム35i,35eに伝達して,それらを揺動させるので,吸気及び排気ばね38i,38eとの協働により,吸気及び排気弁22i,22eを適時開閉することができる。
【0033】
この間,カム29及びハブ30は,オイルタンク12内で生成されたオイルミストにより潤滑されるのであるが,これらカム29及びハブ30が無数の空腔を有する焼結合金製であるので,その空腔でオイルが保持されることなり,カムフォロワ34i,34eとの摺接部や支軸39との回転摺動部を摩耗を効果的に潤滑することができ,それらの耐久性の向上に寄与し得る。
【0034】
しかもハブ30は支軸39に回転自在に支承され,またその支軸39も第1動弁室21aの両側壁に回転自在に支承されるので,被動プーリ25及びカム29の回転中は,摩擦により引きずられて支軸39も回転することなり,ハブ30と支軸39との回転速度差が減少し,回転摺動部の摩耗の低減を図ることができ,それらの耐久性の更なる向上に寄与し得る。
【0035】
また駆動プーリ24からベルト26を介して駆動される被動プーリ25は合成樹脂製であるので,これが比較的大径であるにも拘わらず比較的軽量であり,被動プーリ・カム結合体50の軽量化,延いてはエンジンEの軽量化に寄与し得る。
【0036】
その上,この被動プーリ25はカム29及びハブ30にモールド結合されるので,特別な固着部材を不要としながら被動プーリ・カム結合体50を構成することができ,該結合体50の更なる軽量化に寄与し得る。
【0037】
さらに被動プーリ25のカム29及びハブ30に対するモールド結合に際して,被動プーリ25の素材,即ち合成樹脂で,ハブ30の外周面を面取り部30aと共に包み,且つカム29の凹部51を充填するので,被動プーリ25とハブ30及びカム29との回転方向及び軸方向の結合力を強化することができる。
【0038】
特に上記凹部51がカム29の外周面と略相似した形状をなすことで,被動プーリ25及びカム29の特に回転方向の結合力を効果的に高めることができ,のみならず凹部51周りのカム29の肉厚が略一定となるため,カム29の焼結時の熱歪みを抑えることができ,カムプロフィルの精度向上にも寄与し得る。
【0039】
一方,吸気カム29及び排気カム29のべース円部が吸気カムフォロワ34i及び排気カムフォロワ34eに対向して,それらに対する下方押圧力を解放するのに伴ない,吸気弁22i及び排気弁22eが吸気ばね38i及び排気ばね38eの付勢力で閉弁するときは,各ロッカアーム35i,35eは吸気弁22i及び排気弁22eにより上方に押し上げられ,各ロッカ軸33i,33eの軸線周りに揺動しながら,各ロッカ軸33i,33eの一端部を押し上げて,各ロッカ軸33i,33eに偶力を加えようとする。
【0040】
しかし,ロッカ軸33i,33eの他端部側には,カムフォロワ34i,34eに接続した補助ばね45i,45eの付勢力によって常時,上方への押圧力が加えられており,この押圧力により上記偶力は打ち消される。その結果,ロッカ軸33i,33eは,軸受孔32i,32eの上面に全体的へ押圧されることになるから,偶力によるガタつきを未然に回避し,異音や叩き摩耗の発生を防ぐことができる。
【0041】
ところで,比較的大径のカム29は被動プーリ25と共にシリンダヘッド4の一側に配置され,またシリンダヘッド4の直上には吸気及び排気ロッカアーム35i,35e及び比較的小径の吸気及び排気ロッカ軸33i,33eしか配置されないので,動弁機構23がシリンダヘッド4の上方に大きく嵩張ることがなく,エンジンEの全高の低下,延いてはエンジンEのコンパクト化を図ることができる。
【0042】
またロッカ軸33i,33eの両端部に固着されたカムフォロワ34i,34e及びロッカアーム35i,35eは,その組立時,それらの当接面40i,4 0e,41i,41eをシリンダヘッド4の基準面42i,42e,43i,43eに当接させて,ロッカ軸33i,33e周りの位相が適正に設定されているから,カム29の回転により吸気及び排気弁22i,22eをタイミング良く開閉することができる。
【0043】
特に,組立時,前述のように,ロッカ軸33i,33eの一端部に例えばカムフォロワ34i,34eを圧入し,そのロッカ軸33i,33eを軸受ボス31i,31eの軸受孔32i,32eに嵌挿した後,ロッカ軸33i,33eの他端部にロッカアーム35i,35eを圧入する際,カムフォロワ34i,34eの当接面40i,40eを対応する基準面42i,42eに当接させた状態でロッカアーム35i,35eの当接面41i,41eを対応する基準面43i,43eに当接させつゝ圧入するので,カムフォロワ34i,34e及びロッカアーム35i,35eのロッカ軸33i,33eへの結合と同時に,それらの適正位相の確認を行うことができ,品質と生産性の両方を満足させることができる。
【0044】
本発明は,上記実施例に限定されるものではなく,その要旨の範囲を逸脱することなく種々の設計変更が可能である。
【0045】
【発明の効果】
以上のように本発明の第1の特徴によれば,クランク軸に連動するカムと,エンジン本体の軸受孔に回転自在に支承されるロッカ軸と,このロッカ軸の一端部に固着されて先端部をカムに摺接させるカムフォロワと,ロッカ軸の他端部にカムフォロワとの所定位相を保つように固着されて,先端部を,エンジン本体に装着される弁に連接するロッカアームとを備える,エンジンの動弁機構であって,カムフォロワ及びロッカアームに第1及び第2当接面をそれぞれ形成し,これら第1及び第2当接面がそれぞれ同時に当接する第1及び第2基準面をエンジン本体に形成したので,カムフォロワ及びロッカアーム相互のロッカ軸周りの位相は,組立時,それらの当接面をエンジン本体の基準面に当接させることにより,適正に設定,確認することができ,したがってカムの回転により弁をタイミング良く開閉することができる。
【0046】
また本発明の第2の特徴によれば,第1の特徴を持つエンジンの動弁機構を組み立てるに当たり,カムフォロワ及びロッカアームの一方に一端部を圧入したロッカ軸を軸受孔に嵌装し,カムフォロワ及びロッカアームの一方の当接面を対応する基準面に当接させた状態で,ロッカ軸の他端部にカムフォロワ及びロッカアームの他方を,該他方の当接面を対応する基準面に当接させつゝ圧入するので,カムフォロワ及びロッカアームのロッカ軸への結合と同時に,それらの適正位相の確認を行うことができ,品質と生産性の両方を満足させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の動弁機構を有するエンジンの縦断側面図。
【図2】 図1の要部分解図。
【図3】 図1の3−3線断面図。
【図4】 図3の4−4線断面図。
【図5】 図4の5−5線断面図。
【図6】 図4の6−6線断面図。
【図7】 上記動弁機構の組立方法を示す,図5との対応図。
【図8】 同動弁機構の組立方法を示す,図6との対応図。
【図9】 上記動弁機構における被動プーリ・カム結合体の正面図。
【図10】 図9の10−10線断面図。
【図11】 図10の11−11線断面図。
【符号の説明】
E・・・・・・エンジン
1・・・・・・エンジン本体
10・・・・・クランク軸
22i・・・・弁(吸気弁)
22e・・・・弁(排気弁)
29・・・・・カム
23・・・・・動弁機構
23a・・・・調時伝動装置
23b・・・・カム装置
29・・・・・カム
22i・・・・軸受孔
22e・・・・軸受孔
33i・・・・ロッカ軸(吸気ロッカ軸)
33e・・・・ロッカ軸(排気ロッカ軸)
34i・・・・カムフォロワ(吸気カムフォロワ)
34e・・・・カムフォロワ(排気カムフォロワ)
35i・・・・ロッカアーム(吸気ロッカアーム)
35e・・・・ロッカアーム(排気ロッカアーム)
40i・・・・当接面(吸気カムフォロワの)
40e・・・・当接面(排気カムフォロワの)
41i・・・・当接面(吸気ロッカアームの)
41e・・・・当接面(排気ロッカアームの)
42i・・・・基準面(当接面40iに対応する)
42e・・・・基準面(当接面40eに対応する)
43i・・・・基準面(当接面41iに対応する)
43e・・・・基準面(当接面41eに対応する)

Claims (2)

  1. クランク軸(10)に連動するカム(29)と,エンジン本体(1)の軸受孔(32i,32e)に回転自在に支承されるロッカ軸(33i,33e)と,このロッカ軸(33i,33e)の一端部に固着されて先端部をカム(29)に摺接させるカムフォロワ(34i,34e)と,ロッカ軸(33i,33e)の他端部にカムフォロワ(34i,34e)との所定位相を保つように固着されて,先端部を,エンジン本体(1)に装着される弁(22i,22e)に連接するロッカアーム(35i,35e)とを備える,エンジンの動弁機構であって,
    カムフォロワ(34i,34e)及びロッカアーム(35i,35e)に第1及び第2当接面(40i,40e;41i,41e)をそれぞれ形成し,これら第1及び第2当接面(40i,40e;41i,41e)がそれぞれ同時に当接する第1及び第2基準面(42i,42e;43i,43e)をエンジン本体(1)に形成したことを特徴とする,エンジンの動弁機構。
  2. 請求項1記載のエンジンの動弁機構を組み立てるに当たり,
    カムフォロワ(34i,34e)及びロッカアーム(35i,35e)の一方に一端部を圧入したロッカ軸(33i,33e)を軸受孔(32i,32e)に嵌装し,カムフォロワ(34i,34e)及びロッカアーム(35i,35e)の一方の当接面(40i,40e)を対応する基準面(42i,42e)に当接させた状態で,ロッカ軸(33i,33e)の他端部にカムフォロワ(34i,34e)及びロッカアーム(35i,35e)の他方を,該他方の当接面(41i,41e)を対応する基準面(43i,43e)に当接させつゝ圧入することを特徴とする,エンジンの動弁機構の組立方法。
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