JP2001227354A - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロス馬力が発生しにくく、また安定したチェ
ン挙動が得られ、極端な場合でも駒飛びが発生すること
のない内燃機関の動弁装置を提供する。 【解決手段】 シリンダヘッド２に配設されたカム軸
５，６に固定されたカム鎖車７，８とクランク軸９に配
設されたクランク鎖車１０とを帯状部材１１で連結する
とともに、該帯状部材１１の張力を調整するための張力
調整装置１６を備えた内燃機関の動弁装置において、上
記張力調整装置１６を、ケーシング１７内に回転可能に
配置されたシャフト部材１８と、該シャフト部材１８に
螺合され上記ケーシング１７に回転不能に支持されたプ
ランジャ部材１９と、上記シャフト部材１８を回転方向
に付勢することにより上記プランジャ部材１９を進退さ
せて上記帯状部材１１に張力調整用荷重を付与するばね
部材２０とをそなえた螺子式のものとし、上記プランジ
ャ部材１９の後退量の増加に伴って上記ばね部材２０に
よる荷重付与特性を変化させる荷重特性可変手段２１を
設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリンダヘッドに
配設されたカム軸をクランク軸によりタイミングチェン
やタイミングベルト（帯状部材）を介して回転駆動する
ようにした内燃機関の動弁装置に関し、詳細には上記タ
イミングチェン等の張力を所定範囲内に調整する張力調
整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から内燃機関の動弁装置では、タイ
ミングチェンが伸びた場合でも張力調整装置により所定
の張力を作用させ、もって該タイミングチェンをカムス
プロケット，クランクスプロケットに確実に噛合させ、
エンジンの高速回転域でも確実に吸気弁，排気弁を開閉
できるようにしている。

【０００３】この種の張力調整装置として従来例えばラ
チェット方式のものや図５，図６に示す螺子式のものが
ある。後者はケーシング３０内にシャフト部材３１を軸
回りに回転可能に配置し、該シャフト部材３１の螺子部
３１ａにプランジャ部材３２を螺合させるとともに該プ
ランジャ部材３２をケーシング３０に対して回り止め
し、上記シャフト部材３１をトーションばね３３で回転
付勢した構造を有している。上記プランジャ部材３２に
よりチェンガイド部材を押圧することによりタイミング
チェンに張力を作用させる。なお、Ｆはタイミングチェ
ンからの反力を示す。

【０００４】上記従来装置では、荷重付与特性は、上記
トーションばね３３の回転付勢力及び上記シャフト３１
の後端面３１ｂとケーシング３０の底面３０ａとの摩擦
力に依存している。そして上記トーションばね２３のば
ね特性の設定では、図５に示すように、プランジャ部材
３２のストロークが変化しても可能な限り荷重（カムチ
ェンの反力）が変化しないように設定するといった考え
が採用されている。

【０００５】

【発明が解決すようとする課題】ところが上記ラチェッ
ト式のものはプランジャ部材が上記張力を増加する方向
にしか移動しないので、チェン張力が過大になってロス
馬力が大きくなり易いという問題がある。

【０００６】一方、上記従来の螺子式のものの場合、荷
重変化を少なくするといった考えに基づいているために
チェンから反力を受けた際にはプランジャが過剰に後退
し易いといった問題がある。

【０００７】これを防止するために、上述のように、上
記シャフト部材３１の後端面３１ｂとケーシング３０の
底面３０ａとの摩擦力によって荷重付与特性を与えてい
るのであるが、長年の使用によりシャフト後端面３１ｂ
及びケーシング底面３０ａ摩耗劣化によりこの特性が変
化してしまい、エンジンのトルク変動等によりカムチェ
ンの張力が急激に変化し、チェンが踊るような場合に、
上記プランジャ部材３２が大きく押し込まれてしまい、
チェンの挙動が不安定となり、極端な場合にはチェンと
スプロケットとの噛み合いがずれるいわゆる駒飛びが発
生し、吸気，排気弁の開閉タイミングに支障が生じると
いった問題がある。

【０００８】本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされ
たものであり、ロス馬力が発生しにくく、また安定した
チェン挙動が得られ、極端な場合でも駒飛びが発生する
ことのない内燃機関の動弁装置を提供することを課題と
している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、シリ
ンダヘッドに配設されたカム軸に固定されたカム鎖車と
クランク軸に配設されたクランク鎖車とを帯状部材で連
結するとともに、該帯状部材の張力を調整するための張
力調整装置を備えた内燃機関の動弁装置において、上記
張力調整装置を、ケーシング内に回転可能に配置された
シャフト部材と、該シャフト部材に螺合され上記ケーシ
ングに回転不能に支持されたプランジャ部材と、上記シ
ャフト部材を回転方向に付勢することにより上記プラン
ジャ部材を進退させて上記帯状部材に張力調整用荷重を
付与するばね部材とをそなえた螺子式のものとし、上記
プランジャ部材の後退量の増加に伴って上記ばね部材に
よる荷重付与特性を変化させる荷重特性可変手段を設け
たことを特徴としている。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１において、上
記ばね部材が、その一端，他端が上記ケーシング，シャ
フト部材に係止されて該シャフト部材に上記プランジャ
部材を前進させる方向に回転付勢するトーションばねで
あり、上記荷重特性可変手段が、上記プランジャ部材の
後退量が所定値以上になったとき該プランジャ部材を前
進方向に付勢する圧縮ばねであることを特徴としてい
る。

【００１１】請求項３の発明は、請求項１において、上
記ばね部材が、その一端，他端が上記ケーシング，シャ
フト部材に係止されて該シャフト部材を上記プランジャ
部材を前進させる方向に回転付勢する第１トーションば
ねであり、上記荷重特性可変手段が、上記シャフト部材
の回転付勢力を、上記プランジャ部材の後退量が所定値
以上になったとき増大させる第２トーションばねである
ことを特徴としている。

【００１２】

【発明の作用効果】請求項１の発明によれば、プランジ
ャ部材の後退量の増加に伴ってばね部材による荷重付与
特性を変化させる荷重特性可変手段を設け、該可変手段
を、例えば請求項２の発明のように、上記プランジャ部
材の後退量が所定値以上になったとき該プランジャ部材
を前進方向に付勢する圧縮ばねで構成し、あるいは請求
項３の発明のように、上記プランジャ部材の後退量が所
定値以上になったときシャフト部材の回転付勢力を増大
させる第２トーションばねで構成したので、例えばエン
ジンのトルク変動によりチェンからの反力が大きくなっ
てプランジャ部材が大きく後退する場合には、上記圧縮
ばねあるいは第２トーションばね等の荷重特性可変手段
によりプランジャ部材の後退移動が抑制される。そのた
めチェンの挙動が不安定となることがなく、極端な場合
でもチェンーのスプロケットとの噛み合いがずれるいわ
ゆる駒飛びが発生するといったことがない。

【００１３】また荷重付与特性をプランジャ部材の後退
量に伴って変化させる方式であるから、ラチェット式の
ようにプランジャの移動が一方向のみではなく、チェン
反力により後退も可能なためロス馬力の発生を防止でき
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を添付図
面に沿って説明する。図１ないし図４は本発明の一実施
形態にかかるエンジンの動弁装置を説明するための図で
あり、図１，図２は動弁装置を備えたエンジンの一部断
面右側面図，背面図、図３は張力調整装置の模式図、図
４はプランジャストローク−荷重特性図である。

【００１５】図において、１は本実施形態の動弁装置が
採用された水冷式４サイクル並列４気筒エンジンであ
る。該エンジン１は、アッパークランクケース２のシリ
ンダブロック部２ａ上にシリンダヘッド３を積層締結
し、該シリンダヘッドヘッド３のカバー側合面３ａにヘ
ッドカバー４を被せ、シリンダブロック部２ａ内に挿入
配置されたピストン３ｅをコンロッド３ｆでクランク軸
９に連結した概略構造を有する。なお、２ｂはロアクラ
ンクケースである。また２ｃは動弁装置組立時の作業開
口であり、サイドカバー２ｅにより着脱可能に閉塞され
る。

【００１６】上記動弁装置はダブルオーバーヘッドカム
シャフトサイドチェン式のもので以下の概略構造を有す
る。シリンダヘッド３のブロック側合面３ｂ部分に凹設
された燃焼室３ｃに開口する吸気開口，排気開口を開閉
する吸気弁，排気弁３ｄが側面視でＶ字状をなすように
配置され、該吸気弁，排気弁３ｄを開閉駆動する吸気カ
ム軸５，排気カム軸６が上記シリンダヘッド３のカバー
側合面３ａ部分に図１の紙面直角方向に向けて配置され
ている。また上記吸気カム軸５，排気カム軸６の右端部
に固着された吸気カムスプロケット７，排気カムスプロ
ケット８と、上記アッパ、ロアクランクケース内に上記
カム軸と平行に配置されたクランク軸９の右端部に一体
成形されたクランクスプロケット１０とはタイミングチ
ェン１１で連結されている。

【００１７】また上記クランク軸９にはクランク軸回転
角検出用の円板２４が上記クランクスプロケット１０の
外側に位置するように固着されている。該円板２４の外
周に形成された凹凸に対向するように回転角センサ２５
が配設されており、該センサ２５は上記サイドカバー２
ｅの内面に固定されている。なお、これらの円板２４，
クランクスプロケット１０等は上記作業開口２ｃから外
方に臨んでいる。また、本実施形態エンジンは、図１に
おいて時計回り（矢印Ａ参照）に回転する。

【００１８】上記タイミングチェン１１の張り側部分
（排気カムスプロケット〜クランクスプロケット間部
分）１１ａ，スプロケット間部分１１ｂ，及び緩み側部
分（クランクスプロケット〜吸気カムスプロケット間部
分）１１ｃを外側から覆うように張り側ガイドプレート
１２，スプロケット間ガイドプレート１３，及び緩み側
ガイドプレート１５が配設されており、該各プレート上
をタイミングチェン１１のローラが転動する。上記張り
側ガイドプレート１２，スプロケット間ガイドプレート
１３は上記張り側部分１１ａ，スプロケット間部分１１
ｂがエンジンのトルク変動により前方，上方に振れるの
を防止する。

【００１９】上記張り側ガイドプレート１２は、上記排
気カム軸６からクランク軸９に渡る長さを有する略直線
状のものであり、上記シリンダヘッド３からシリンダブ
ロック部２ａ及びロアクランクケース２ｂ内にかけて、
かつ該エンジンの前側縁部に位置するように配設されて
いる。この張り側ガイドプレート１２の上端部１２ａは
上記シリンダヘッド３のカバー側合面３ａ部分に支持さ
れ、その下端部１２ｂは上記ロアクランクケース２ｂに
設けられた支持部材２ｄに係止支持されている。

【００２０】また上記スプロケット間ガイドプレート１
３は吸気，排気カム軸５，６間の長さを有する直線状の
ものであり、ヘッドカバー４に取り付けられており、該
ヘッドカバー４をシリンダヘッド３に装着することによ
りタイミングチェン１１に当接するようになっている。

【００２１】そして上記タイミングチェン１１の緩み側
部分１１ｃに対向するように張力調整装置１４が配設さ
れている。この張力調整装置１４は上記緩み側ガイドプ
レート１５と、該ガイドプレート１５を所定の荷重でも
ってシリンダ軸線側に押圧するテンショナ本体１６とか
ら構成されている。

【００２２】上記緩み側ガイドプレート１５は、上記吸
気カムスプロケット７の下縁付近からクランクスプロケ
ット１０の上縁付近に渡る長さを有し、シリンダ軸線側
に突出する円弧状をなしている。そして該緩み側ガイド
プレート１５の下端部１５ａは支持ピン１５ｂにより揺
動自在に支持されており、該支持ピン１５ｂはクランク
ケース部２ａの壁部に固定されている。上記ガイドプレ
ート１５上を上記タイミングチェン１１が摺動する。ま
た上記ガイドプレート１５の背面に円弧状の押圧凸部１
５ｄが突設されている。なお、符号Ｂはシリンダヘッド
３の組立作業時の上記緩み側ガイドプレート１５の位置
を示す。

【００２３】上記テンショナ本体１６はいわゆる螺子式
のものであり、以下の構造を有している。図３に示すよ
うに、有底円筒状のケーシング１７内に棒状で前部に送
り螺子部１８ａが形成されたシャフト部材１８が回転可
能に挿入配置され、該シャフト部材１８の送り螺子部１
８ａに有底円筒状のプランジャ部材１９が螺合装着され
ている。このプランジャ部材１９は固定プレート２２を
介して上記ケーシング１７に回転不能に支持されてい
る。従って上記シャフト部材１８を回転させると上記プ
ランジャ部材１９が進退し、逆に該プランジャ部材１９
を進退させると上記シャフト部材１８が回転する。

【００２４】そして上記シャフト部材１８にはトーショ
ンばね２０が巻回状態で装着されている。該トーション
ばね２０の前端部２０ａはケーシング１７の内面に係止
し、後端部２０ｂはシャフト部材１６の外面に係止して
おり、これによりシャフト部材１８は上記プランジャ部
材１９を前進させる方向に回転付勢されている。

【００２５】そして上記プランジャ部材１９の後端面と
上記シャフト部材１８のフランジ部１８ｃとの間に、該
プランジャ部材１９の後退量が所定値以上になったと
き、即ちプランジャストロークがｓｏより小さくなった
とき、上記トーションばね２０による荷重付与特性を変
化させる荷重特性可変手段として機能する圧縮ばね２１
が介在されている。

【００２６】ここで本実形態における荷重付与特性は、
具体的には図４に示すようになっている。即ち、プラン
ジャストロークが最大からｓｏに減少するまでは上記ト
ーションばね２０のみによる特性ａであり、プランジャ
ストロークがｓｏより小の領域ではトーションばね２０
と上記圧縮ばね２１の両方による特性ｂとなる。つま
り、上記プランジャ部材１９の後退量が所定値以上にな
ると荷重付与特性がａからｂに変化して付与される荷重
が大きくなり、その結果プランジャ部材１９の後退動作
を抑制する。ここで上記プランジャストロークｓｏの設
定値は初期設定ストロークｓより小さく、かつ駒飛びが
発生しない大きさに設定されている。

【００２７】本実施形態のテンショナ本体１６は、ケー
シング１７のフランジ部１７ｂをシリンダヘッド３の後
壁３ｃの取付ボス部３ｄにボルト締め固定することによ
りエンジンに取り付けられる。このときプランジャ部材
１９の突出部１９ｂが上記緩み側ガイドプレート１５の
押圧凸部１５ｄを押圧することとなる。そしてケーシン
グ１７の後端部に形成された調整孔１７ｃからマイナス
ドライバを挿入してシャフト部材１８の後端面に凹設さ
れた係止溝に係止させて該シャフト部材１８を回転させ
ることで、プランジャを大きく後退させることによりチ
ェン等の組付性を向上させる。そして組付終了後ドライ
バを外せばプランジャストロークが初期設定ストローク
ｓとなり、初期設定荷重がｆとなる。

【００２８】そしてエンジン運転時間の経過に伴い、タ
イミングチェン１１が伸びるとトーションばね２０の回
転付勢力によりシャフト部材１８が回転してプランジャ
部材１９を前進させ、これにより緩み側ガイドプレート
１５が支持ピン１５ｂを中心に時計回りに回動し、もっ
て自動的に上記タイミングチェン１１の伸びが吸収され
るとともにチェン張力が略一定に保持される。

【００２９】一方、エンジンのトルク変動等により緩み
側部分１１ｃが強く引っ張られると上記緩み側ガイドプ
レート１５が反時計回りに回動してプランジャ部材１９
が大きく押し込まれることとなる。本実施形態では、プ
ランジャ部材１９の押し込み量が大きくなってプランジ
ャストロークがｓｏ以下になると上記圧縮ばね２１が圧
縮開始されて荷重付与特性がａからｂに変化し、プラン
ジャ部材１９の押し込み移動が抑制される。その結果、
チェン張力が過小となったり、チェンの挙動が不安定に
なったりといった問題を回避でき、極端な場合でも駒飛
びが発生するといった問題は生じない。

【００３０】また本実施形態はプランジャストロークが
所定値以下となった場合にばねによる荷重付与特性を大
きくするといった方式であるので、上記従来のラチェッ
ト式のもののようにプランジャが後退しないということ
はなく、チェンからの反力によってプランジャ部材１９
がある程度押し込まれることは可能であり、従ってチェ
ン張力過大が起因するロス馬力の発生を防止できる。

【００３１】なお上記実施形態では、荷重付与特性可変
手段として、圧縮ばね２１をシャフト部材１８の送り螺
子部１８ａに巻回するように配設して構成した場合を説
明したが、この圧縮ばね２１は図２（ｂ）に示すよう
に、上記送り螺子部１８ａの前端面１８ｄとプランジャ
部材１９の底面１９ａとの間に介在させても良い。

【００３２】また上記荷重付与特性可変手段は、圧縮ば
ねに限定されるものではなく、上記シャフト部材１８の
回転付勢力を、上記プランジャ部材１９の後退量が所定
値以上になったとき増大させる第２トーションばねで構
成することも可能である。この場合、上記トーションば
ね２０の径方向外側又は内側に第２トーションばねを配
置した二重トーションばね構造とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による動弁装置を備えたエ
ンジンの一部断面右側面図である。

【図２】上記エンジンの一部断面背面図である。

【図３】上記動弁装置のテンショナ本体の断面模式図で
ある。

【図４】上記動弁装置のプランジャストローク−荷重特
性図である。

【図５】従来のテンショナ本体の断面模式図である。

【図６】従来装置のプランジャストローク−荷重特性図
である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ シリンダヘッド ５，６ カム軸 ７，８ カムスプロケット（カム鎖車） ９ クランク軸 １０ クランクスプロケット（クランク鎖車） １１ タイミングチェン（帯状部材） １６ テンショナ本体（張力調整装置） １７ ケーシング １８ シャフト部材 １９ プランジャ部材 ２０ トーションばね（ばね部材，第１トーションば
ね）） ２１ 圧縮ばね（荷重特性可変手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダヘッドに配設されたカム軸に固
   定されたカム鎖車とクランク軸に配設されたクランク鎖
   車とを帯状部材で連結するとともに、該帯状部材の張力
   を調整するための張力調整装置を備えた内燃機関の動弁
   装置において、上記張力調整装置を、ケーシング内に回
   転可能に配置されたシャフト部材と、該シャフト部材に
   螺合され上記ケーシングに回転不能に支持されたプラン
   ジャ部材と、上記シャフト部材を回転方向に付勢するこ
   とにより上記プランジャ部材を進退させて上記帯状部材
   に張力調整用荷重を付与するばね部材とをそなえた螺子
   式のものとし、上記プランジャ部材の後退量の増加に伴
   って上記ばね部材による荷重付与特性を大きくする荷重
   特性可変手段を設けたことを特徴とする内燃機関の動弁
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記ばね部材が、そ
   の一端，他端が上記ケーシング，シャフト部材に係止さ
   れて該シャフト部材に上記プランジャ部材を前進させる
   方向に回転付勢するトーションばねであり、上記荷重特
   性可変手段が、上記プランジャ部材の後退量が所定値以
   上になったとき該プランジャ部材を前進方向に付勢する
   圧縮ばねであることを特徴とする内燃機関の動弁装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、上記ばね部材が、そ
   の一端，他端が上記ケーシング，シャフト部材に係止さ
   れて該シャフト部材を上記プランジャ部材を前進させる
   方向に回転付勢する第１トーションばねであり、上記荷
   重特性可変手段が、上記シャフト部材の回転付勢力を、
   上記プランジャ部材の後退量が所定値以上になったとき
   増大させる第２トーションばねであることを特徴とする
   内燃機関の動弁装置。