JPH11200819A - Ｏｈｃエンジンの動弁用カムシャフト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カム駆動部材の強度を確保しつつ、動弁用カ
ムシャフトの軽量化や、エンジンの騒音や振動の低減を
図る。 【解決手段】 ＯＨＣエンジンのエンジン本体頭部に配
設され、エンジン本体下部に配設されたクランクシャフ
トと調時伝動系を介して連結されてＯＨＣエンジンの
吸、排気弁を駆動させる動弁用カム１を合成樹脂によっ
て形成する。また、動弁用カム１は、エンジン本体の頭
部側に配設され調時伝動系を構成する金属製のスプロケ
ット２と射出成形により一体に形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＯＨＣエンジンに
おける吸、排気弁の駆動機構に関し、特に、吸、排気弁
を駆動するための動弁用カムシャフトに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】草刈りや農薬散布等に用いられる汎用の
ＯＨＣエンジンでは、エンジン本体の頭部に吸、排気弁
駆動用のカムシャフト（動弁用カム）が配設され、エン
ジン本体下部に設けられたクランクシャフトと調時伝動
系を介して連結されている。この場合、調時伝動系と
は、クランクシャフトと動弁用カムシャフトとを所定の
タイミングで同期駆動させる機構であり、例えば、クラ
ンクシャフトとカムシャフトにそれぞれ取り付けたスプ
ロケットをチェーンにより連結したものが挙げられる。
なお、調時伝動系としては、この他にもタイミングプー
リとタイミングベルトを用いたものやギアを用いたもの
などがあり、これらはエンジンの設計条件により適宜選
択される。

【０００３】この動弁用カムシャフトには、従来より図
９に示したように、吸気用と排気用を独立に設けた吸排
独立型のカム（図９（ａ））と、１個のカムにて吸、排
気弁を動作させる吸排共用型のカム（図９（ｂ））があ
る。この場合、吸排独立型のカムは、図９（ａ）に示し
たように、鋳鉄や鋳鋼、鉄系焼結材料などによって形成
された金属製のカムシャフト７１にカム山７２を形成す
ることによって形成される。そして、このカムシャフト
７１に、カム駆動部材である金属製のスプロケット７３
を圧入やねじ止め、キー結合等により固着しエンジン本
体の頭部に配設される。

【０００４】これに対し吸排共用型のカムは、中央部に
支持ピン孔７４を有する金属製のカム７５を鋳鉄等によ
って形成し、それを金属製のスプロケット７６に圧入や
ねじ止め、キー等に固着して用いられる。また、このよ
うな吸排共用型カムにおいては、近年、特開平８−１７
７４１６号公報の動弁用カムシャフトのように、カムと
スプロケットを燒結金属や合成樹脂にて一体に成形した
ものも提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな動弁用カムシャフトは、全体を金属によって形成す
るとその重量が大きくなり、エンジン重量が増加すると
いう問題や、エンジンの重心がクランクシャフトから離
れるという問題がある。また、カム動作音も大きくな
り、エンジンの騒音や振動の一因となるという問題もあ
った。

【０００６】これに対し、動弁用カムシャフトを合成樹
脂にて形成すると上述のような問題は少ないが、スプロ
ケット等のカム駆動部材も含めて一体成形する従来の方
式では、カム駆動部材の強度や耐久性が金属製のものに
比して劣るという問題がある。また、合成樹脂製のスプ
ロケット等を用いた場合には、そこにデコンプ機構など
の他の装置を付加することが強度上困難となるという不
都合もあった。

【０００７】本発明の目的は、カム駆動部材の強度を確
保しつつ、動弁用カムシャフトの軽量化や、エンジンの
騒音や振動の低減を図ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【０００９】すなわち、本発明のＯＨＣエンジンの動弁
用カムシャフトは、ＯＨＣエンジンのエンジン本体頭部
に配設され、前記エンジン本体下部に配設されたクラン
クシャフトと調時伝動系を介して連結されてＯＨＣエン
ジンの吸、排気弁を駆動させる動弁用カムシャフトであ
り、当該動弁用カムは合成樹脂によって形成され、エン
ジン本体の頭部側に配設され調時伝動系を構成する金属
製のカム駆動部材と一体に成形されることを特徴として
いる。この場合好ましくは、動弁用カムは、スプロケッ
ト等のカム駆動部材と射出成形により一体成形される。

【００１０】これにより、動力入力部分であるカム駆動
部材の強度を保ちつつ動弁用カムを軽量化することが可
能となる。また、カム動作による騒音や振動を従来の金
属製カムに比して低減することができる。また、スプロ
ケットを金属製としているため、動力入力部分の強度確
保のみならず、スプロケット側にデコンプ機構などの付
随機構を設けることができる。

【００１１】すなわち、前記カム駆動部材に、エンジン
始動時に動弁用カムのベース円の径を増加させるように
ベース円上から突出してエンジンの圧縮行程において
吸、排気弁の少なくとも何れか一方を開き、エンジン駆
動後には遠心力によってベース円上から後退するデコン
プ機構を設けるようにすることができる。

【００１２】なお、前記カム駆動部材として、チェーン
用のスプロケットホイールや、タイミングプーリ、ギア
などを採用す- ることが可能である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１４】図１は本発明の一実施の形態である動弁用
カムシャフトを用いたＯＨＣエンジンの構成を示す断面
図であり、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図であ
る。

【００１５】図１に示したエンジン１０は汎用型の空冷
式エンジンであり、シリンダケース１２とそれを覆うヘ
ッドカバー４４とからなるエンジン本体４１内に、シリ
ンダ１１やクランクシャフト１５等を配した構成となっ
ている。また、エンジン本体４１の頭部（図１において
上部）には、エンジン１０の吸、排気弁を駆動するため
の動弁用カム１（以下、カム１と略す）が設けられてい
る。本発明は、このカム１をポリアセタールやポリアミ
ド、ポリカーボネート等の合成樹脂によって形成し、さ
らに、それをカム駆動部材である金属製のスプロケット
２と一体に射出成形したものである。

【００１６】エンジン１０のシリンダ１１には、シリン
ダボア１１ａが形成されており、その内部にはピストン
１３が往復動自在に装着されている。シリンダケース１
２の下部はクランクケース１４がシリンダケース１２と
一体に形成されており、クランクシャフト１５が回転自
在に取り付けられている。また、クランクシャフト１５
は、コネクティングロッド１６によりピストン１３に連
結されており、ピストン１３の往復動によりクランクシ
ャフト１５が回転駆動されるようになっている。クラン
クシャフト１５の端部にはその回転を円滑にするためフ
ライホイール１７が取り付けられている。なお、クラン
クケース１４には、クランクシャフト１５を回転自在に
支持するためのベアリング２８とクランクケース１４内
の潤滑油の洩れをシールするためのオイルシール２９が
設けられている。

【００１７】シリンダ１１の上部には吸入ポート１８が
形成されており、この吸入ポート１８を開閉するために
吸気弁（インテークバルブ）１９が設けられている。な
お、吸入ポート１８の図１において背面側には、排気ポ
ート４２（図６参照）が形成されており、この排気ポー
ト４２を開閉するための排気弁（エグゾーストバルブ）
４３（図６参照）が設けられている。また、シリンダケ
ース１２には、図２に示したように、吸入ポート１８を
介して燃料と空気の混合気をシリンダボア内に供給する
ための気化器（キャブレター）２１が取り付けられてい
る。さらに、排気ポート４２側には排気ガスを消音して
外部に排出するためのマフラー２２が取り付けられてい
る。そして、吸入ポート１８の近傍には点火プラグ２０
が設けられており、吸入ポート１８を介してシリンダボ
ア内に供給された混合気を所定のタイミングで点火する
ようになっている。

【００１８】シリンダケース１２の上部には、吸気弁１
９および排気弁４３を開閉させるためのカム１が回転自
在に設けられている。このカム１は、１個のカムにより
吸、排気弁を駆動させる、いわゆるワンカムタイプの動
弁用カムであり、金属製のスプロケット２と一体に形成
されている。そして、クランクシャフト１５を駆動側と
して、調時伝動系によりクランクシャフト１５の１／２
の回転数にて駆動される。当該実施の形態では、調時伝
動系としてチェーンとスプロケットを用いたものを採用
しており、スプロケット２は、クランクシャフト１５に
取り付けられたスプロケット３１との間に掛け渡された
チェーン３３によって駆動されるようになっている。

【００１９】図３は本発明の一実施の形態であるカム１
の構成を示す断面図、図４は図３のカム１の左側面図で
ある。当該カム１は、図３, ４に示したように、ベース
円部１ａとカム面１ｂとを有するカム本体１ｃと、スプ
ロケット２の図３において右側面側に形成されたフラン
ジ部１ｄとから構成されている。カム１は、前述のよう
に合成樹脂によって形成されており、スプロケット２と
一体に射出成形される。この場合、スプロケット２には
その中央にスプライン溝２ａが設けられており、そのス
プライン溝に合成樹脂が入り込むことによりカム１とス
プロケット２が回り止めされる。また、スプロケット２
にはさらに樹脂連通孔２ｂが設けられており、そこに合
成樹脂が回り込むことによってもカム１とスプロケット
２が回り止めされるようになっている。なお、図３では
樹脂連通孔２ｂが１個のみ設けられているが、これを複
数設けても良く、その数は限定されない。

【００２０】また、カム１は、カム本体１ｃとフランジ
部１ｄによってスプロケット２を挟み込むように形成さ
れる。従って、スプロケット２はこれらによって軸方向
に抜け止めされた形でカム１と一体化される。すなわ
ち、カム１は、スプライン溝２ａと樹脂連通孔２ｂによ
って回り止めされ、かつ、カム本体１ｃとフランジ部１
ｄによって軸方向に抜け止めされた形でスプロケット２
と一体化されている。

【００２１】さらに、カム１の中央には軸孔１ｅが形成
されている。この軸孔１ｅには、図１に示したように、
シリンダケース１２に圧入固定された固定シャフト２３
が挿通される。これにより、カム１およびそれと一体化
されたスプロケット２が、シリンダケース１２内に回転
自在に支持される。

【００２２】このように、本発明によるカム１は合成樹
脂によって形成されているため、カム１を軽量化するこ
とが可能となり、また、カム動作による騒音や振動を従
来の金属製カムに比して低減することができる。さら
に、カム駆動用の動力が入力される部分であるスプロケ
ット２が金属製であるため、カムとカム駆動部材を全て
合成樹脂によって形成したものに比して部材強度を高く
することができ、信頼性の向上を図ることができる。

【００２３】一方、スプロケット２のカム１とは反対面
には、図３に示したようなデコンプ機構５１が設けられ
ている。図５〜８は、このデコンプ機構５１の構成と作
用を示した説明図であり、図５, ６はエンジン停止時お
よび起動時の状態を示し、図７, ８はエンジン駆動時の
状態を示している。デコンプ機構５１は、エンジン起動
時における作業者の負担を軽減するための装置であり、
ピストン１３が圧縮行程にかかった際に吸気弁１９を僅
かに開放してシリンダボア内の圧力を逃がし、クランク
シャフト１５を回転させるために必要な力を低減させる
ものである。本発明においては、スプロケット２を金属
製としているため、スプロケット２側にこのようなデコ
ンプ機構５１を設けることができるようになっている。

【００２４】デコンプ機構５１は、図３, ５に示したよ
うに、レリースレバー５２によってＤ形断面を有するデ
コンプピン５３を作動させる。そして、エンジン停止時
および起動時にデコンプピン５３をベース円部１ａから
突出させることにより吸気弁１９を開く一方、エンジン
起動後エンジン回転数の上昇と共に遠心力を利用してレ
リースレバー５２を作動させ通常の弁動作に戻すよう構
成されている。

【００２５】ここで、レリースレバー５２は、スプロケ
ット２に固定されたアンカーピン５４を中心に揺動自在
に取り付けられたプレート状の部材であり、その先端側
には切欠部５２ａが形成されている。また、レリースレ
バー５２の先端側には、一端がカム１のフランジ部１ｄ
に固定されたリターンスプリング５５が取り付けられて
いる。一方、スプロケット２には、カム１のベース円部
１ａに臨むようにスプロケット２の図中右面側から左面
側に貫通して取り付けられたデコンプピン５３が設けら
れている。このデコンプピン５３には、スプロケット２
の図中右面側においてピンレバー５６が取り付けられて
おり、ピンレバー５６はデコンプピン５３を中心として
回転自在となっている。また、ピンレバー５６の先端側
には連動ピン５７が設けらており、この連動ピン５７が
レリースレバー５２の切欠部５２ａに係合している。従
って、レリースレバー５２が図中左右に揺動すると、ピ
ンレバー５６がデコンプピン５３を中心に回転し、それ
と共にＤ形断面を有するデコンプピン５３自身も回転す
ることになる。

【００２６】レリースレバー５２は、エンジン１０が停
止している場合には、リターンスプリング５５によって
図中左側に引っ張られる。このときピンレバー５６もレ
リースレバー５２と共に矢印方向の力を受け図５の位置
に保持される。このため、デコンプピン５３は図６に示
したような状態となり、その一部がカム１のベース円部
１ａから突出する。

【００２７】この場合、カム１のベース円部１ａおよび
カム面１ｂには、ロッカシャフト２５ａ, ２５ｂを中心
に揺動するロッカアーム２６, ２７が接触して吸、排気
弁の開閉動作を行うようになっている。すなわち、ロッ
カアーム２６, ２７はそれぞれ吸気弁１９と排気弁４３
に連結されており、カム１の動きにより吸気弁１９と排
気弁４３が適宜位相がずれて開閉動作を行うようになっ
ている。このため、デコンプピン５３の一部がカム１の
ベース円部１ａから突出すると、図５に示したようにロ
ッカアーム２６がデコンプピン５３に押され、吸気弁１
９が下方に移動し吸入ポート１８とシリンダボア内が連
通するようになる。従って、ベース円部１ａがロッカア
ーム２６, ２７に接触している状態（圧縮行程）におい
ても吸気弁１９が開かれシリンダボア内の圧力を逃がす
ことができ、クランクシャフト１５を回転させるために
必要な力を低減させることが可能となる。

【００２８】一方、エンジンが起動しスプロケット２が
回転し回転数が上昇するとレリースレバー５２には遠心
力が働く。このため、レリースレバー５２はスプロケッ
ト２の外周方向に振られ、リターンスプリング５５の付
勢力に抗してアンカーピン５４を中心に回転する。ま
た、ピンレバー５６もレリースレバー５２と共に回転
し、図７のような状態となる。このとき、デコンプピン
５３は図８に示したような状態となり、そのＤカット面
がベース円部１ａ側に向き、デコンプピン５３がベース
円部１ａ内に収容された形となる。従って、ロッカアー
ム２６にはカム１がそのまま当接することになり、通常
の弁開閉動作が行われる。

【００２９】以上、本発明によってなされた発明を実施
の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施
の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００３０】たとえば、前述の実施の形態では、調時伝
動系をスプロケットとチェーンにより構成したが、タイ
ミングプーリとタイミングベルトを用いてこれを構成し
ても良く、また、複数のギアによりこれを構成しても良
い。さらに、前記の例ではリターンスプリング５５を引
っ張りバネを用いて構成したが、これをねじりバネや板
バネによって構成しても良い。

【００３１】加えて、クランクケース１４内に潤滑油を
収容して、これをスプラッシャフィンを有してなる羽根
車によりチェーン３３に吹き掛けるようにしても良い。
この場合、前記羽根車は、スプラッシャフィンが潤滑油
に接するようにクランクシャフト１５とは別途に設けら
れる。そして、羽根車の一部に形成されたギア歯とクラ
ンクシャフト１５に取り付けた歯車とを噛合させて羽根
車を回転させ、スプラッシャフィンにより潤滑油をはね
上げる。

【００３２】

【発明の効果】本発明において開示される発明のうち、
代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれ
ば、以下のとおりである。

【００３３】（１）. 動弁用カムを合成樹脂によって形
成し、これを金属製スプロケット（カム駆動部材）と一
体に成形することにより、動力入力部分の強度を保ちつ
つカムを軽量化することが可能となる。また、カム動作
による騒音や振動を従来の金属製カムに比して低減する
ことができる。

【００３４】（２）. スプロケットを金属製としている
ため、動力入力部分の強度確保のみならず、スプロケッ
ト側にデコンプ機構などの付随機構を設けることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である動弁用カムシャフ
トを用いたＯＨＣエンジンの構成を示す断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図３】本発明の一実施の形態である動弁用カムの構成
を示す断面図である。

【図４】図３の動弁用カムの左側面図である。

【図５】デコンプ機構の構成と作用を示した説明図であ
り、エンジン停止時および起動時の状態を示している。

【図６】デコンプ機構の構成と作用を示した説明図であ
り、エンジン停止時および起動時の状態を示している。

【図７】デコンプ機構の構成と作用を示した説明図であ
り、エンジン駆動時の状態を示している。

【図８】デコンプ機構の構成と作用を示した説明図であ
り、エンジン駆動時の状態を示している。

【図９】従来の動弁用カムシャフトの構成を示す説明図
であり、（ａ）は吸排独立型のカムを、（ｂ）は吸排共
用型のカムの構成を示している。

【符号の説明】

１ 動弁用カム １ａ ベース円部 １ｂ カム面 １ｃ カム本体 １ｄ フランジ部 １ｅ 軸孔 ２ スプロケット（カム駆動部材） ２ａ スプライン溝 ２ｂ 樹脂連通孔 １０ エンジン １１ シリンダ １１ａ シリンダボア １２ シリンダケース １３ ピストン １４ クランクケース １５ クランクシャフト １６ コネクティングロッド １８ 吸入ポート １９ 吸気弁 ２３ 固定シャフト ２５ａ ロッカシャフト ２５ｂ ロッカシャフト ２６ ロッカアーム ２７ ロッカアーム ３１ スプロケット ３３ チェーン ４１ エンジン本体 ４２ 排気ポート ４３ 排気弁 ４４ ヘッドカバー ５１ デコンプ機構 ５２ レリースレバー ５２ａ 切欠部 ５３ デコンプピン ５４ アンカーピン ５５ リターンスプリング ５６ ピンレバー ５７ 連動ピン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＯＨＣエンジンのエンジン本体頭部に配
   設され、前記エンジン本体下部に配設されたクランクシ
   ャフトと調時伝動系を介して連結されて前記ＯＨＣエン
   ジンの吸、排気弁を駆動させる動弁用カムシャフトであ
   って、 動弁用カムが合成樹脂によって形成され、前記エンジン
   本体の頭部側に配設され前記調時伝動系を構成する金属
   製のカム駆動部材と一体に成形されることを特徴とする
   ＯＨＣエンジンの動弁用カムシャフト。
2. 【請求項２】 請求項１記載のＯＨＣエンジンの動弁用
   カムシャフトであって、前記カム駆動部材に、エンジン
   始動時に前記動弁用カムのベース円の径を増加させるよ
   うにベース円上から突出してエンジンの圧縮行程におい
   て前記吸、排気弁の少なくとも何れか一方を開き、エン
   ジン駆動後には遠心力によってベース円上から後退する
   デコンプ機構を設けたことを特徴とするＯＨＣエンジン
   の動弁用カムシャフト。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のＯＨＣエンジン
   の動弁用カムシャフトであって、前記カム駆動部材がチ
   ェーン用のスプロケットホイールであることを特徴とす
   るＯＨＣエンジンの動弁用カムシャフト。