JP4606432B2 - Ｏｈｃ型内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＯＨＣ（オーバヘッドカムシャフト）型内燃機関の動弁装置に関する。

ＯＨＣ型内燃機関の動弁装置において、カムシャフトの回転により揺動するロッカアームと吸・排気バルブとのクリアランスは、特許文献１に開示されているようにロッカアームの端部に取り付けられたアジャストスクリュおよびナットによって行われるバルブクリアランス調整が一般的である。

実公昭５７−３９５３１号公報

しかし、ロッカアームの端部にアジャストスクリュおよびナットが取り付けられるので、動弁系等価質量が大きく、フリクション及び燃費に不利である。
そこで、カムシャフトの回転により揺動するロッカアームの作用点が、タペットシムを介して吸・排気バルブの端部を押さえるようにして、このタペットシムの交換によりクリアランスを調整するタペットクリアランス調整が行われている。

しかるに、タペットクリアランス調整は、タペットシムを介して吸・排気バルブの端部を押さえているロッカアームを移動しなければタペットシムの交換ができないので、従来、タペットクリアランス調整は、ロッカアームを取り外す等の作業が面倒であった。

本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、動弁系等価質量が小さく、フリクション及び燃費に有利であるとともに、タペットクリアランス調整が格段に簡単になったＯＨＣ型内燃機関の動弁装置を供する点にある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、カムシャフトに対して互いに斜め反対側に平行に配置される第１のロッカシャフトと第２のロッカシャフトがシリンダヘッドの対向する両側壁間に架設され、前記カムシャフトの第１のカムロブに力点を当接し吸気バルブにタペットシムを介して作用点を作用させる第１のロッカアームが前記第１のロッカシャフトに揺動自在に軸支され、前記カムシャフトの第２のカムロブに力点を当接し排気バルブにタペットシムを介して作用点を作用させる第２のロッカアームが前記第２のロッカシャフトに揺動自在に軸支されたＯＨＣ型内燃機関の動弁装置において、前記第１のロッカアームと前記シリンダヘッドの一方の側壁との間に介装されたスプリングにより前記第１のロッカアームが一方向に付勢され、前記第２のロッカアームと前記シリンダヘッドの他方の側壁との間に介装されたスプリングにより前記第２のロッカアームが他方向に付勢され、前記第１のロッカアームの作用点と前記第２のロッカアームの作用点が、前記カムシャフトの軸方向で同じ位置にあり、前記第１のロッカアームの力点と前記第２のロッカアームの力点が、それぞれのスプリングによる付勢方向に前記作用点からオフセットし、前記第１のロッカアームを前記スプリングに抗して移動して作用点を前記吸気バルブの端部から外すことができ、前記第２のロッカアームを前記スプリングに抗して移動して作用点を前記排気バルブの端部から外すことができるＯＨＣ型内燃機関の動弁装置とした。

請求項１記載のＯＨＣ型内燃機関の動弁装置によれば、第１のロッカアームおよび第２のロッカアームを、それぞれのスプリングの付勢力に抗して移動すれば、タペットシムの交換ができ、ロッカアームを取り外すことなくタペットクリアランス調整を簡単に行うことができる。

第１のロッカアームの力点と第２のロッカアームの力点が、それぞれのスプリングによる付勢方向に作用点からオフセットしているので、力点が互いに近づく方向に第１のロッカアームと第２のロッカアームを移動してタペットクリアランス調整を行うので、両側壁間の幅の狭い空間があれば十分タペットクリアランス調整を行うことができスペース効率が良い。

以下、本発明に係る一実施の形態について図１ないし図９に基づいて説明する。
図１は、本実施の形態に係るスクータ型自動二輪車１の全体側面図である。
走向ハンドル５により操舵される前輪６とスイング式のパワーユニット20により駆動される後輪７を備えたスクータ型自動二輪車１である。

車体フレームは、フロントフレーム２，センタフレーム３，リヤフレーム４の３つの部分を順に連結したものである。
フロントフレーム２は、ヘッドパイプ２ａから下方へダウンチューブ２ｂが延出し下端で後方へ屈曲してステップフロア部２ｃを一体に形成している。

センタフレーム３は、フロントフレーム２の後端に連結して上方へ立ち上がったのち斜め後方へ延出してヘルメットボックス11を支持するとともに、その屈曲部に突設したブラケットにパワーユニット20をピボット10を介して上下に揺動自在に支持している。

リヤフレーム４は、センタフレーム３の後端から後方へ延びたパイプ材であり、燃料タンク12を支持している。
ヘルメットボックス11と燃料タンク12の上方を開閉自在にシート13が覆っている。

パワーユニット20は、シリンダを車体前方に向け略水平に配置したＯＨＣ型の単気筒４サイクル内燃機関21と、内燃機関21の左側から車体後方に延びるベルト式無段変速機22とを一体に形成してなり、ベルト式無段変速機22の後部とセンタフレーム３の後端との間にリヤクッション14が介装されている。
ベルト式無段変速機22の上面にはエアクリーナ15が支持され、右側面にはマフラー16が支持され、内燃機関21の下面にはスタンド17が支持される。

内燃機関21は、図６に示すようにクランクシャフト25を境にした割り面を合わせてクランクケース26とシリンダブロック27が合体され、シリンダブロック27にシリンダヘッド28が重なり、シリンダヘッド28の端面をシリンダヘッドカバー29が覆う。

クランクケース26の左端面に変速機ケース30が、その前部を合体させて後方へ延びており、図２に示すように変速機ケース30の左方へ突出したクランクシャフト25に設けられた遠心ウエイトにより径を可変とするドライブプーリ31と出力シャフト34に設けられたドリブンプーリ32との間にＶベルト33が巻き掛けられてベルト式無段変速機22を構成している。

図３に示すようにクランクシャフト25の右側に設けられた交流発電機35は発電機カバー36により覆われ、その発電機カバー36の右側にラジエータ37が設けられる。
ラジエータ37に冷却風を供給すべくクランクシャフト25の右端に固定された冷却ファン38が交流発電機35とラジエータ37間に配置されている。

このクランクシャフト25は、カウンタウエイト25ａの両側をころがり軸受40，40により回転自在に支持されており、同ころがり軸受40，40はクランクケース26とシリンダブロック27のそれぞれ半円弧状の加工孔に挟まれて嵌着される。
シリンダブロック27に内装されたシリンダ41の内部に摺動自在に嵌合するピストン42は、コネクティングロッド43を介してクランクシャフト25のクランクピンに連接される。

シリンダヘッド28にはカムシャフト45が回転自在に支持されており、図４に示すようにカムシャフト45の斜め前方に上下にロッカシャフト46，47が配置され、各ロッカシャフト46，47にロッカアーム48，49が揺動自在に軸支されている。
シリンダヘッド28にバルブガイド50，50を介して摺動自在に吸気バルブ51と排気バルブ52が、それぞれ吸気ポート28ａ，排気ポート28ｂを貫通してポート開口を開閉可能に支持されている。

同吸気バルブ51と排気バルブ52のステム端部にはバルブスプリング53，54の一端を押さえるスプリングリテーナ53ａ，54ａが取り付けられ、その中央凹部にタペットシム55，56が納められ、その上にロッカアーム48，49の作用点が作用し、ロッカアーム48，49の力点はカムシャフト45の各カムロブ45ａ，45ｂに接している。
したがってカムシャフト45の回転でロッカアーム48，49が揺動して吸気バルブ51と排気バルブ52を所定のタイミングで摺動させバルブの開閉を行う。

図５に示すようにロッカシャフト46，47は構造が異なり、上側のロッカシャフト46は給油通路46ａが形成されているが、下側のロッカシャフト47は斯かる給油通路が形成されていない低コストのものを使用しており、互いに間違って組付けるのを防止するためにシリンダヘッド28の側方に露出した端面の形状も異なり、上側のロッカシャフト46の端面は凹部46ｂが形成され、下側のロッカシャフト47の端面は凸部47ａが形成されている。

このロッカシャフト46，47の端面を外側から押え板58が押さえ、押え板58はボルト59によりシリンダヘッド28に螺着される。
この押え板58のロッカシャフト46，47の端面をそれぞれ押さえる端部は、各端面の凹部46ｂと凸部47ａを考慮した形状をして（図２参照）、ロッカシャフト46，47が誤組みされた場合は、押え板58の端部が合致しないようになっている。

このロッカシャフト46，47は、図５に示すようにシリンダヘッド28の左側壁28ａと内壁28ｂとの間に架設されるように挿入されており、両壁28ａ，28ｂ間の空間28ｃに吸気バルブ51及び排気バルブ52が突出していて、同空間28ｃにおいてロッカアーム48，49がそれぞれロッカシャフト46，47に揺動かつ軸方向に摺動自在に軸支されている。

図５に示すように上側のロッカシャフト46に軸支されたロッカアーム48は、左側壁28ａとの間に介装されたスプリング60により右方（図５において左方）に付勢されて内壁28ｂに当接しており、同状態でロッカアーム48は力点がカムシャフト45の所定カムロブ45ａに当接し、作用点が吸気バルブ51の端部をタペットシム55を介して押さえている。

同様に下側のロッカシャフト47に軸支されたロッカアーム49は、内壁28ａとの間に介装されたスプリング61により左方（図５において右方）に付勢されて左側壁28ａに当接しており、同状態でロッカアーム49は力点がカムシャフト45の所定カムロブ45ｂに当接し、作用点が排気バルブ52の端部をタペットシム56を介して押さえている。
ロッカアーム48，49の各力点は、互いに軸方向にオフセットして所定のカムロブ45ａ，45ｂに接している。

以上のような動弁構造に有しているので、上側のロッカアーム48をスプリング60に抗して右方向に移動すると、図５に２点鎖線で示すようにロッカアーム48の作用点が吸気バルブ51の端部から外れ、タペットシム55の交換ができ、ロッカアーム48を取り外すことなくタペットクリアランス調整を簡単に行うことができる。

なお下側のロッカアーム49についても同様に図５に２点鎖線で示す位置に移動して排気バルブ52のタペットシム56の交換が可能で、タペットクリアランス調整を簡単に行うことができる。

しかもロッカアーム48，49の力点は移動方向と反対方向にオフセットしていて、この力点が互いに近づく方向にロッカアーム48，49が移動してタペットクリアランス調整を行うので、左側壁28ａと内壁28ｂとの間の幅の狭い空間28ｃがあれば十分タペットクリアランス調整を行うことができスペース効率が良い。

従来タペットクリアランス調整は、ロッカアームを取り外す等の作業が面倒であったので、一般的にバルブクリアランス調整は、実公昭５７−３９５３１号公報等に開示されているようにロッカアームの端部に取り付けられたアジャストスクリュ及びナットによって行われているが、動弁系等価質量が大きく、フリクション及び燃費に不利である。

この点本動弁構造は、タペットクリアランス調整であって、ロッカアーム48，49の作用点にアジャストスクリュ及びナットを有せず、動弁系等価質量が小さく、フリクション及び燃費に有利であるとともに、タペットクリアランス調整が格段に簡単になった。

ロッカアーム48，49を揺動させるカムシャフト45は、図３に示すように内壁28ｂを貫通して右方に延びその右端に冷却水ポンプ65が設けられ、冷却水ポンプ65はサーモスタット66のサーモスタットケース67に覆われている。

この冷却水ポンプ65と内壁28ｂとの間においてカムシャフト45にドリブンスプロケット71が嵌着されている（図３参照）。
一方ドリブンスプロケット71に対応してクランクシャフト25に嵌着されたドライブスプロケット70は、図３に示すように右側のころがり軸受40と交流発電機35との間にあってオイルポンプに動力を伝達するギヤ69と一体に形成されている。

このクランクケース26側のドライブスプロケット70とシリンダヘッド28側のドリブンスプロケット71との間にサイレントチェーンであるカムチェーン72が掛け渡され、カムチェーン72を通すためのチェーン通路27ａ，28ｄがシリンダブロック27及びシリンダヘッド28に形成されている（図３、図６参照）。

図６に示すように前側のドリブンスプロケット71と後側のドライブスプロケット70との間に架渡されたカムチェーン72の上側掛け渡し部分をカムチェーンテンショナ73により付勢されたカムチェーンガイド74が下方へ押さえ、下側掛け渡し部分をカムチェーンガイド75が支えガイドしている。

したがってカムチェーンガイド74，75に上下をガイドされドライブスプロケット70とドリブンスプロケット71との間に架渡されたカムチェーン72によりクランクシャフト25の回転がカムシャフト45に伝達される動弁駆動機構が構成される。

そしてクランクケース26におけるドライブスプロケット70の周囲でカムチエーンライン上にガイドプレート80が取付ボルト81により固着されている（図６参照）。

ガイドプレート80は、図７及び図８に図示するようにボルト孔80ａが形成された固着部80ｂから同一面で延出し先端が一方に曲がった係止部80ｃと反対方向で垂直に屈曲したのちさらに斜めに屈曲し延出したガイド部80ｄとが形成されている。

このガイドプレート80が取り付けられるクランクケース26は、図９に図示するように内側に互いに平行な３つのリブ26ａ，26ｂ，26ｃが図９において右から順に突出形成されており、右２つのリブ26ａ，26ｂに形成された半円形状の加工孔26ａ’，26ｂ’にクランクシャフト25を回転自在に支持する一対のころがり軸受40，40が嵌合支持される。

なおリブ26ｂとリブ26ｃとの間にドライブスプロケット70が、納まりカムチェーン72が巻き掛けられる。
同リブ26ｂとリブ26ｃとの間に取付ボス部26ｄが形成されていて、同取付ボス部26ｄにガイドプレート80が取付ボルト81により固着される。

図９に２点鎖線で示すような姿勢でガイドプレート80を取付ボス部26ｄに取付ボルト81により取り付ける。
すなわちガイドプレート80の係止部80ｃのリブ26ｂ側に曲がった先端縁をリブ26ｂに当接して取付ボルト81による螺着時にガイドプレート80が追随して回らないようにガイドプレート80を取り付ける。

こうしてガイドプレート80が取り付けられると、図６に示すようにガイドプレート80のガイド部80ｄと取付ボルト81の頭部81ａがカムチェーンライン上に並んで配設される。

ドライブスプロケット70に巻き掛けられたカムチェーン72とガイドプレート80のガイド部80ｄとの間隔及び取付ボルト81の頭部81ａとの間隔は僅かで近接しており、カムチェーン72が軸方向にずれて外れることを防止することができる。

特にサイレントチェーンは、その歯形形状からローラチェーンに比べて横にずれて外れ易いが、本ガイドプレート80と取付ボルト81により外れを容易に防止することができる。

従来のようにガイドプレート80と取付ボルト81の代わりに初めからリブを突出させておくことも考えられるが、クランクシャフト25をころがり軸受40で支持する構造のものではクランクケースの加工が困難である。

すなわち図６を参照してクランクケース26のころがり軸受40を嵌合支持する半円形状の加工孔26ｂ’の内径Ｄが、カムチェーン外径ｄより大きく、したがってカムチェーン72に近接するまで突出したリブを有すると、加工孔26ｂ’を加工するのにリブが邪魔して加工が極めて困難となる。

本実施の形態のカムチェーン外れ防止構造は、斯かるリブを廃止して加工を容易にするとともに、ガイドプレート80を取付ボルト81により固着する簡単な構造でコストの低減を図ることができる。

カムチェーンの外れは、特にカムチェーンの組付け時に問題となるが、本カムチェーン外れ防止構造はその際にもカムチェーンの外れを確実に防止することができる。

以下カムチェーンの組付け手順を説明すると、予めクランクケース26の取付ボス部26ｄにガイドプレート80を取付ボルト81により取り付けておく。
カムチェーン72をクランクシャフト25のドライブスプロケット70に巻き掛けた状態で、クランクシャフト25をクランクケース側を上にしたシリンダブロック27にころがり軸受40，40を介して載せ、カムチェーン72をチェーン通路27ａを通しシリンダヘッド側（下側）に引き出す。

そしてシリンダブロック27の上側となった合わせ面に先のガイドプレート80と取付ボルト81を取り付けておいたクランクケースを被せボルトにより合体させる。
シリンダヘッド側に引き出されたカムチェーン72を保持して合体したクランクケース26とシリンダブロック27とを上下反転させる。

通常この時にカムチェーンがドライブスプロケット70から外れ易いが、本実施の形態ではガイドプレート80と取付ボルト81によりカムチェーン72の外れが防止される。
そしてカムチェーンガイド74，75を取り付けてヘッドガスケットを挟んでシリンダヘッド28を取り付け、カムチェーン72をドリブンスプロケット71に巻き掛ける。

以上のようにカムチェーン72の組付け時に、先にドライブスプロケット70に巻き掛けたカムチェーン72が組付け途中で外れることがなく、作業を円滑に進めることができる。

上記実施の形態ではガイドプレート80を取付ボルト81で固着してガイドプレート80と取付ボルト81とによってカムチェーン72のドライブスプロケット70からの外れを防止したが、ガイドプレートを使わずにボルトの頭部だけであるいはノックピン等でカムチェーンの外れを防止することも可能である。

またガイドプレートの変形例を以下に示す。
図１０乃至図１３に示すガイドプレート90は、前記ガイドプレート80と概ね同じ形状をなしてボルト孔90ａが形成された固着部90ｂ，係止部90ｃ，ガイド部90ｄを有するとともに、ガイド部90ｄの斜めに屈曲した部分の一側縁から上方に爪部90ｅが延出している。

斯かるガイドプレート90を取付ボルト91によりクランクケース26の取付ボス部26ｄに固着すると、図１３に示すようにドライブスプロケット70に巻き掛けられたカムチェーン72の左側面に沿って爪部90ｅが近接して位置している。

したがって取付ボルト91の頭部とガイド部90ｄに加えて、爪部90ｅがカムチェーン72の左方向のずれを規制してドライブスプロケット70からカムチェーン72が外れるのを確実に防止することができる。
なおカムチェーン72の右方向のずれは、ギヤ69に規制されてカムチェーン72が外れることはない。

また別の変形例であるガイドプレート95について図１４乃至図１８に示し説明する。
ボルト孔95ａが形成された水平板部95ｂの両端部が垂直に屈曲して垂直板部95ｃ，95ｄがそれぞれ形成されており、垂直板部95ｃ，95ｄの上端が同心円弧状に展開してガイド部95ｅ，95ｆが形成されている。

斯かるガイドプレート95を取付ボルト96によりクランクケース26の取付ボス部26ｄに固着すると、図１７及び図１８に示すように同心円弧状のガイド部95ｅ，95ｆはクランクシャフト25を中心とした円弧をなし、カムチェーンライン上にあり、ドライブスプロケット70に巻き掛けられたカムチェーン72に近接している。

したがって前記したようにカムチェーンの組付けにおいて、シリンダヘッド側に引き出されたカムチェーン72を保持して合体したクランクケース26とシリンダブロック27とを上下反転させたときに、カムチェーン72の保持が緩むと、図１８に２点鎖線で示すようにドライブスプロケット70に巻き掛けられたカムチェーン72の両側部がガイド部95ｅ，95ｆに掛かり，中央のドライブスプロケット70に巻き掛けられた部分は維持されてカムチェーン72が外れることがない。

さらに別の変形例であるガイドプレート100について図１９乃至図２２に示し
説明する。
本ガイドプレート100は、前記ガイドプレート90に近似しており、ボルト孔100ａが形成された固着部100ｂ，ガイド部100ｄ及び爪部100ｅは同じであるが、係
止部90ｃは備えておらず、その代わりガイド部100ｄの先端が屈曲して係止部100ｃを形成している。

斯かるガイドプレート100をクランクケース26の取付ボス部26ｄに取付ボルト101により固着する際に、図２２に示すようにガイドプレート100のガイド部100ｄから屈曲した係止部100ｃが、カムチェーンガイド75の端部を係止するクランク
ケース26の係止溝26ｅに挿入されて係止されるので、取付ボルト101を取付ボス
部26ｄに螺合し締め付けるときにガイドプレート100の回り止めとなり、ガイド
プレート100のガイド部100ｄのカムチェーンラインに対する位置精度を向上させることができる。

こうして取付ボス部26ｄに取り付けられたガイドプレート100は、取付ボルト101の頭部とガイド部100ｄに加えて、爪部100ｅがカムチェーン72の左方向のずれを規制してドライブスプロケット70からカムチェーン72が外れるのを確実に防止することができる。

本発明の一実施の形態に係るスクータ型自動二輪車の全体側面図である。 同スクータ型自動二輪車に搭載されるパワーユニットの側面図である。 図２においてIII−III線に沿って切断した断面図である。 シリンダヘッドの内部構造を示す断面図である。 シリンダヘッドの内部構造を示す一部断面とした正面図である。 内燃機関の動弁伝達系を示す断面図である。 ガイドプレートの平面図である。 同側面図である。 クランクケースの内面図である。 ガイドプレートの変形例を示す平面図である。 同側面図である。 図１１におけるXII矢視図である。 クランクケースの要部断面図である。 ガイドプレートの他の変形例を示す平面図である。 同側面図である。 同後面図である。 クランクケースの要部断面図である。 同要部側面図である。 ガイドプレートの更に他の変形例を示す平面図である。 同側面図である。 図２０におけるXXI矢視図である。 同要部側面図である。

符号の説明

１…スクータ型自動二輪車、２…フロントフレーム、３…センタフレーム、４…リヤフレーム、
10…ピボット、11…ヘルメットボックス、12…燃料タンク、13…シート、14…リヤクッション、15…エアクリーナ、16…マフラー、17…スタンド、
20…パワーユニット、21…内燃機関、22…ベルト式無段変速機、25…クランクシャフト、26…クランクケース、27…シリンダブロック、28…シリンダヘッド、29…シリンダヘッドカバー、30…変速機ケース、31…ドライブプーリ、32…ドリブンプーリ、33…Ｖベルト、34…出力シャフト、35…交流発電機、36…発電機カバー、37…ラジエータ、38…冷却ファン、
40…ころがり軸受、41…シリンダ、42…ピストン、43…コネクティングロッド、45…カムシャフト、46，47…ロッカシャフト、48，49…ロッカアーム、50…バルブガイド、51…吸気バルブ、52…排気バルブ、53，54…バルブスプリング、55，56…タペットシム、58…押え板、60，61…スプリング
65…冷却水ポンプ、66…サーモスタット、67…サーモスタットケース、
69…ギヤ、70…ドライブスプロケット、71…ドリブンスプロケット、72…カムチェーン、73…カムチェーンテンショナ、74，75…カムチェーンガイド、
80…ガイドプレート、81…取付ボルト、
90…ガイドプレート、91…取付ボルト、
95…ガイドプレート、96…取付ボルト、
100…ガイドプレート、101…取付ボルト。

Claims (2)

1. カムシャフトに対して互いに斜め反対側に平行に配置される第１のロッカシャフトと第２のロッカシャフトがシリンダヘッドの対向する両側壁間に架設され、
   前記カムシャフトの第１のカムロブに力点を当接し吸気バルブにタペットシムを介して作用点を作用させる第１のロッカアームが前記第１のロッカシャフトに揺動自在に軸支され、
   前記カムシャフトの第２のカムロブに力点を当接し排気バルブにタペットシムを介して作用点を作用させる第２のロッカアームが前記第２のロッカシャフトに揺動自在に軸支されたＯＨＣ型内燃機関の動弁装置において、
   前記第１のロッカアームと前記シリンダヘッドの一方の側壁との間に介装されたスプリングにより前記第１のロッカアームが一方向に付勢され、
   前記第２のロッカアームと前記シリンダヘッドの他方の側壁との間に介装されたスプリングにより前記第２のロッカアームが他方向に付勢され、
   前記第１のロッカアームの作用点と前記第２のロッカアームの作用点が、前記カムシャフトの軸方向で同じ位置にあり、
   前記第１のロッカアームの力点と前記第２のロッカアームの力点が、それぞれのスプリングによる付勢方向に前記作用点からオフセットし、
   前記第１のロッカアームを前記スプリングに抗して移動して作用点を前記吸気バルブの端部から外すことができ、
   前記第２のロッカアームを前記スプリングに抗して移動して作用点を前記排気バルブの端部から外すことができることを特徴とするＯＨＣ型内燃機関の動弁装置。
2. 前記カムシャフトの一端に冷却水ポンプの回動軸が同軸に連結されて該冷却水ポンプが設けられ、
   前記カムシャフトが２点で前記冷却水ポンプの回動軸が１点で前記シリンダヘッドに支持されることを特徴とする請求項１記載のＯＨＣ型内燃機関の動弁装置。

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