JP3943403B2 - エンジンのカムシャフトピン取付構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの動弁用カムシャフトを回転自在に支持するカムシャフトピンに関し、特に、カムシャフトピンの潤滑性や組付性を改善し得るカムシャフトピン取付構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
草刈機や動力噴霧機、発電機等の動力源として、ＯＨＶ（頭上弁）型やＯＨＣ（頭上カム軸）型の汎用エンジンが広く用いられている。このうちＯＨＣエンジンでは、動弁用のカムシャフトはシリンダヘッド側に配設され、チェーンやコグベルト等によりクランクシャフトと同期して駆動される。カムシャフトには動弁カムが設けられており、シリンダヘッドに取り付けられたカムシャフトピンに回転自在に支持されている。動弁カムにはロッカーシャフトを中心に揺動自在に設けられたロッカーアームが摺接しており、動弁カムの回転に伴ってロッカーアームが揺動して吸排気バルブの開閉が行われる。
【０００３】
このようなＯＨＣエンジンでは、特開平8-177416号公報に示されているように、カムシャフトピンはシリンダヘッドに設けられた軸受孔に挿通・支持される。シリンダヘッド内にはチェーン等を装着したカムシャフトが収容されており、カムシャフトピンはシリンダヘッド外部からカムシャフトの軸孔に挿入される。この際、カムシャフトはシリンダヘッド内側面と直接又は前記公報のように当金を介して当接され、動弁カムの軸方向の位置決めがなされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のようなカムシャフトピン取付構造では、カムシャフト端面とシリンダヘッド内側面との間に間隙がなく、しかもカムシャフトピンが軸受孔やカムシャフトに隙間なく挿入される構成となっているため、カムシャフト内部に挿通されているカムシャフトピンに対し潤滑油を十分に供給できないという問題があった。また、シリンダヘッドにカムシャフトピンを組み付ける際、カムシャフトとシリンダヘッド内側面との間に隙間がないため、カムシャフトピン挿入時にカムシャフトの軸孔が見えず、軸孔を探り当てるようにしてカムシャフトピンを装着しなければならず組付作業性が良くないという問題もあった。
【０００５】
本発明の目的は、カムシャフトピンの潤滑性および組付性を改善することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のエンジンのカムシャフトピン取付構造は、エンジンのシリンダヘッドに形成された取付孔に装着され、前記シリンダヘッドのチェーン室内に収容される動弁用のカムシャフトの軸孔に挿入されて前記カムシャフトを回転自在に支持するカムシャフトピンの取付構造であって、前記シリンダヘッドの内側面に前記取付孔に臨んで突設された凸部と、前記凸部に前記取付孔と連通して形成され、前記カムシャフトピンの外径より大径の内径を有し、前記カムシャフトピン挿通時に前記カムシャフトピンとの間に間隙を形成するピン収容部と、前記凸部の前記ピン収容部上部に形成され、前記ピン収容部内と前記チェーン室内との間を連通する開放部とを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、開放部を備えたピン収容部を有する凸部をシリンダヘッド内側面に設けたので、開放部を介してカムシャフトピンに対しオイルが供給されると共に、ピン収容部内にもオイルが流入して間隙に溜まりオイル溜まりが形成される。これによりカムシャフトピンに対し十分に潤滑油を供給することができ、カムシャフトピンの潤滑性向上を図ることが可能となる。
【０００８】
また、前記カムシャフトピン取付構造において、前記開放部を前記凸部の前記カムシャフト側に位置する端部に設けるようにしても良い。これにより、開放部を介して前記カムシャフトピンおよび前記カムシャフトの前記軸孔が外部から視認できるようになり、カムシャフトをシリンダヘッド内に組み込む際に、開放部からカムシャフトピンとカムシャフトの軸孔を見ながらカムシャフトピンを取り付けることができる。従って、軸孔を探しつつカムシャフトピンを取り付けるような無駄な労力を費やすことなく、簡単かつ迅速にカムシャフトの軸孔にカムシャフトピンを挿入することができ、組付作業性の改善を図ることが可能となる。
【０００９】
【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。図１は本発明の一実施の形態であるカムシャフトピン取付構造を適用したＯＨＣエンジンの構成を示す説明図、図２は図１のエンジンの外観図、図３は図１のエンジンのロッカーカバーを外した状態を示す斜視図、図４は図１のエンジンのロッカーカバーを外した状態をシリンダ軸線方向から見た平面図、図５は図４のＡ−Ａ線に沿った断面図、図６は図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。なお、図５ではロッカーカバーを付して示し、図６ではカムシャフト等の内部構成部品を略して示している。
【００１０】
図１のエンジンは、単気筒４サイクルガソリンエンジンであり、図２に示すように、シリンダ軸線が天地方向に対し傾斜したいわゆる傾斜型のＯＨＣエンジンとなっている。当該エンジンでは、エンジン本体１は、シリンダ２の下側にクランクケース３を一体に成形した構成となっており、鉄や、アルミニウム合金等の軽合金によって形成される。シリンダ２の上側にはアルミニウム合金等のシリンダヘッド４が取り付けられている。また、シリンダヘッド４の上側には、ガスケット６８を介して板金製若しくは合成樹脂製のロッカーカバー５が載置されている。
【００１１】
クランクケース３は、図１において右側の側面が大きく開口しており、メインベアリングケース取付面６となっている。メインベアリングケース取付面６には、アルミニウム合金等のメインベアリングケース７が取り付けられる。これにより、クランクケース３内にクランク室８が形成されると共に、その下部に潤滑オイル９（以下、オイル９と略記する）が貯留されるオイルパン１０が形成される。
【００１２】
ベアリングケース７には、メインベアリング１１ａが圧入固定され、このベアリング１１ａによりクランクシャフト１２の一端側が支持される。また、メインベアリング１１ａの外側にはオイルシール１３ａが圧入固定されている。
【００１３】
クランクケース３のメインベアリングケース取付面６と反対側の壁面１４には、メインベアリング１１ｂが圧入固定されている。そして、このメインベアリング１１ｂによってクランクシャフト１２の他端側が支持される。また、メインベアリング１１ｂの外側にもオイルシール１３ｂが配されており、両オイルシール１３ａ,１３ｂにより、オイルパン１０に貯留されたオイル９がクランクシャフト１２部分からクランクケース３外に漏出しないようになっている。
【００１４】
壁面１４からクランクケース３の外部に延伸したクランクシャフト１２の端部には、フライホイール１５および冷却ファン１６が取り付けられている。この冷却ファン１６は、クランクケース３の外側、筐体５７の内側に配置され、クランクシャフト１２と共に回転して筐体５７外部から冷却風を導入する。そして、この導入した冷却風によりエンジン本体１やシリンダヘッド４等の冷却を行う。さらに、筐体５７の外側には、リコイル装置１７が配設されており、リコイルレバー１７ａを手動にて引っ張ることによりクランクシャフト１２が回転され、エンジンが始動するようになっている。
【００１５】
シリンダ２の内部にはシリンダボア１８が形成されている。シリンダボア１８内には、ピストン１９が摺動自在に嵌合されている。シリンダボア１８の上端側はシリンダヘッド４によって閉塞されており、ピストン１９の頂面とシリンダヘッド４の底壁面２０とにより燃焼室２１が形成されている。なお、燃焼室２１の上部には、吸気バルブ２２や、図示しない排気バルブ、点火プラグ６９等が臨まされている。
【００１６】
ピストン１９には、図示しないピストンピンを介してコンロッド２４の小端部が回転自在に連結されている。また、コンロッド２４の大端部２６には、クランクシャフト１２のクランクピン２７が回転自在に連結されている。これにより、ピストン１９の上下動に伴って、クランクシャフト１２が回転する。一方、シリンダヘッド４内には、シリンダ軸線上に、クランクシャフト１２と平行にカムシャフト２８が配設されている。カムシャフト２８には、動弁カム２９とスプロケット３１とが一体に形成されており、カムシャフトピン６１に回転自在に支持されている。そして、スプロケット３１，３２およびチェーン３３からなる調時動弁系３０により、動弁カム２９はクランクシャフト１２と同期して駆動される。
【００１７】
カムシャフトピン６１は、シリンダヘッド４に設けられたカムシャフトピン取付孔６６ａにシリンダヘッド４の外部から挿通される。シリンダヘッド４内に挿入されたカムシャフトピン６１は、カムシャフト２８を軸支しつつ動弁カム２９に近い奥側のカムシャフトピン取付孔６６ｂに挿入される。カムシャフトピン６１の外部側（図４，５において右側）寄りには、Ｏリング７０が装着されており、カムシャフトピン６１は、油密な状態でカムシャフトピン取付孔６６ａ，６６ｂによってシリンダヘッド４内に支持される。
【００１８】
シリンダヘッド４の内側面には、図４に示すように、カムシャフトピン取付孔６６ａに臨んで凸部７１が設けられている。凸部７１は、図５，６に示すように、シリンダヘッド４の下端側からカムシャフトピン取付孔６６ａに向かってリブ状に突設されており、その先端面７１ａはカムシャフト２８をシリンダヘッド４内に組み付けたとき、カムシャフト２８の端面に近接するようになっている。
【００１９】
凸部７１の上面７１ｂには、カムシャフトピン取付孔６６ａと連通して形成されたピン収容部７２が形成されている。この場合、凸部７１は、その上端がピン収容部７２の中心を通る平面にて切断され、円形断面を有するピン収容部７２の上半分が除去された形態となっている。つまり、ピン収容部７２は凸部上面７１ｂに半円筒状の溝として形成されており、その上側はシリンダヘッド４のチェーン室５１と連通した開放部７３となっている。また、ピン収容部７２の内径は、カムシャフトピン６１の外径より大径となっており、カムシャフトピン６１が挿通されるとその下側に間隙７４が形成される。
【００２０】
このようなピン収容部７２では、エンジンの運転を行うとオイル９がチェーン３３によってシリンダヘッド４側に運ばれ、スプロケット３１の潤滑も行われるが、この際、開放部７３からカムシャフトピン６１にオイル９が降りかかると共に、ピン収容部７２内にもオイル９が流入する。そして、ピン収容部７２に流入したオイル９は間隙７４に溜まり、これによりカムシャフトピン６１はあたかもオイル溜まりに浸漬されたような状態となる。従って、カムシャフトピン６１に対し十分に潤滑油を供給することができ、その潤滑性の向上を図ることが可能となる。
【００２１】
また、カムシャフト２８をシリンダヘッド４内に組み込む際には、まずスプロケット３１にチェーン３３を掛け渡し、それらと共にカムシャフト２８をシリンダヘッド４の上部から挿入する。そして、シリンダヘッド４の外部よりカムシャフトピン取付孔６６ａにカムシャフトピン６１を挿入し、その先端をカムシャフト２８の軸孔２８ａに挿入する。前述のように、この際、従来のエンジンではカムシャフト２８とシリンダヘッド４の内側面との間に隙間がないため、カムシャフト２８の軸孔２８ａやカムシャフトピン６１が見えず、軸孔２８ａを探るようにカムシャフトピン６１を取り付けなければならない。
【００２２】
これに対し当該エンジンでは、ピン収容部７２の上方がカムシャフト２８取付側の端部まで開放部７３となっているため、開放部７３を介してカムシャフト２８の軸孔２８ａやカムシャフトピン６１を視認することができる。従って、軸孔２８ａを見ながらカムシャフトピン６１を取り付けることが可能となり、無駄な労力を費やすことなく、簡単かつ迅速にカムシャフト２８の軸孔２８ａにカムシャフトピン６１を挿入することができる。このため、カムシャフト２８に対するカムシャフトピン６１の組付作業性を大幅に改善することができ、組付工数の削減を図ることが可能となる。
【００２３】
また、カムシャフトピン６１は、シリンダヘッド４の側面に取り付けられたフランジボルト６２によって抜け止めおよび回り止めされている。図２に示すように、カムシャフトピン６１の端部には、ピンの一部を切り欠いて係合部６３が形成されている。この係合部６３は、断面がＤ字形に形成されたＤカット形状となっており、弦状に形成され軸方向に延在する平面部６４と、平面部６４の最奥部に形成され径方向に延在する断面部６５とから構成されている。また、係合部６３は、カムシャフトピン取付孔６６ａからシリンダヘッド４の側面に突出して配設され、このとき断面部６５は、カムシャフトピン取付孔６６ａの開口面と面一若しくは若干内側に位置するよう設定されている。
【００２４】
これに対し、シリンダヘッド４の側面には、カムシャフトピン６１から偏心した位置にフランジボルト６２が取り付けられている。このフランジボルト６２にはフランジ部６７が形成されており、フランジボルト６２をシリンダヘッド４に取り付けると、フランジ部６７がカムシャフトピン取付孔６６ａにかかるようになっている。従って、フランジ部６７は、その下面側が係合部６３の断面部６５に当接し、フランジ部６７と係合部６３が係合する形となり、カムシャフトピン６１は、フランジ部６７によって係止されて軸方向の動きが規制され、シリンダヘッド４から抜け出ないよう抜け止めされる。また、フランジ部６７は、カムシャフトピン６１が回転すると、係合部６３の平面部６４と当接し係合する位置関係にあり、カムシャフトピン６１は、フランジ部６７によって係止されて回転方向の動きも規制され、カムシャフト２８と共に連れ回りしないよう回り止めされる。
【００２５】
一方、クランクシャフト１２には、スプロケット３２が固着されている。また、シリンダ２とシリンダヘッド４には、チェーン室５０,５１が形成されており、両スプロケット３１,３２の間は、これらのチェーン室５０,５１内に配設されたチェーン３３にて連結されている。そして、これらのスプロケット３１,３２およびチェーン３３により調時動弁系３０が形成される。なお、スプロケット３１の歯数は、スプロケット３２の歯数の２倍となっており、クランクシャフト１２が２回転すると動弁カム２９が１回転するようになっている。また、チェーン３３は、図示しないチェーンテンショナによって適宜張力が付与されている。
【００２６】
動弁カム２９にはカム面２９ａが形成されており、このカム面２９ａにはロッカーアーム３４の一端側に形成されたスリッパ３５が摺接している。ロッカーアーム３４は、揺動式のものが吸気用と排気用に２個設けられている。これらのロッカーアーム３４は、それぞれロッカーサポート５９に支持されたロッカーシャフト３６を中心として揺動自在に取り付けられている。ロッカーアーム３４の他端側は、吸気バルブ２２や図示しない排気バルブの先端部とアジャストスクリュウを介して接続されている。そして、動弁カム２９によりロッカーアーム３４が揺動すると、吸気バルブ２２や排気バルブが駆動される。また、吸気バルブ２２や排気バルブは、バルブスプリングにより閉弁方向に付勢されており、これにより、吸気バルブ２２等が動弁カム２９の回転に伴って開閉される。
【００２７】
次に、調時動弁系３０は、コンロッド２４の大端部２６に設けられたスクレーパ３８によって潤滑される。スクレーパ３８は、図３に示すように、大端部２６の下側部材３９から下方、すなわち、クランクシャフト１２の径方向に延伸形成され、図３に一点鎖線にて示すような軌跡を描きつつ、クランクシャフト１２の回転に伴って揺動運動する。そしてこれにより、オイルパン１０に溜まったオイル９が掻き上げられ、スクレーパ３８が油面４０から出る際にオイル９がチェーン３３に跳ねかけられ、調時動弁系３０の潤滑が行われる。
【００２８】
スクレーパ３８は、略Ｌ字形の断面を有しており、底壁４１と、底壁４１の一端側に底壁４１と一体に立設された側壁４２とから構成されている。なお、本実施の形態では、底壁４１と側壁４２との間の角度は９０°に形成されているが、両者の角度は直角には限定されず、６０°〜９０°程度の間で適宜選択し得る。
【００２９】
このようなスクレーパ３８の揺動運動に伴い、底壁４１によってオイル９が掻き上げられると共に、底壁４１によって掻き上げられたオイル９が、側壁４２に案内されて側壁４２とは反対側に跳ね上げられる。すなわち、スクレーパ３８の側方にもオイル９の飛沫が３次元的に斜めに跳ね上げられ、チェーンテンショナの根本部分近傍方向へ飛ばされる。また、その一部はクランクケース３の内壁に当たってチェーン３３方向に跳ね返る。従って、スクレーパ３８に対し、メインベアリングケース７側にオフセットして配置されたチェーン３３にオイル９の飛沫をかけることができ、チェーン３３にオイル９を確実に供給できる。
【００３０】
このようにしてチェーン３３に跳ねかけられたオイル９は、チェーン３３の移動と共にシリンダヘッド４側に運ばれ、スプロケット３１の潤滑も行われる。また、スプロケット３２もチェーン３３に付着したオイル９によって潤滑される。なお、前述のように、この際カムシャフトピン６１にもオイル９が降りかかると共に、ピン収容部７２の間隙７４内にもオイル９が流入し、カムシャフトピン６１の潤滑も行われる。
【００３１】
ところで、チェーン３３に付着したオイル９は、その一部がシリンダヘッド４側にて遠心力によって振り飛ばされる。すなわち、チェーン３３がスプロケット３１に巻き付く際に、その一部がスプロケット３１の円周方向に飛ばされチェーン３３から分離する。当該エンジンでは、スプロケット３１の上方にはロッカーカバー５が配設されており、オイル９の飛沫はロッカーカバー５の天井面５３に当たる。そして、天井面５３に付着したオイル９は、天井面５３に沿って下方に流れ、チェーン室５１,５０を伝ってオイルパン１０に戻される。
【００３２】
また、ロッカーカバー５の天井面５３の一部には、図１に示すように、凸部５４が形成されており、天井面５３に付着したオイル９がこの凸部５４から滴下するようにもなっている。この凸部５４は、動弁カム２９とスリッパ３５との摺接部の上方に位置しており、ここから滴下するオイル９によって前記摺接部が潤滑されるようになっている。
【００３３】
シリンダヘッド４の内部にはさらに、チェーン室５１とは別に気液分離室４３が設けられている。また、ロッカーカバー５内には、この気液分離室４３とリードバルブ４４を介して連通した気液分離室４５が形成されている。さらに、気液分離室４５は、ブローバイ通路４６を介してエアクリーナ４７に接続されている。なお、エアクリーナ４７は、気化器４８を介してシリンダヘッド４内の吸気ポート４９に接続されている。
【００３４】
これらの気液分離室４３,４５は、クランク室８内に貯留されるブローバイガスをエアクリーナ４７に還流させる際に、ブローバイガスに含まれるオイル９のミスト分を分離させるためのものである。当該エンジンでは、気液分離室４３は、シリンダボア１８とは別に形成されたチェーン室５０に開口している。すなわち、シリンダ２のチェーン室５０上端部には、ガス導入口５２が設けられており、チェーン室５０に流入したブローバイガスは、ガス導入口５２を介して気液分離室４３内に流入する。そして、気液分離室４３内を流通することにより、その中のオイルミスト分が気液分離室４３の壁面に付着し、ブローバイガスとオイルミストの分離が行われる。この際、気液分離室４３内にて分離されたオイル分は、気液分離室４３およびチェーン室５０の壁面を伝ってオイルパン１０に戻される。
【００３５】
また、リードバルブ４４を経てロッカーカバー５内に流入したブローバイガスは、さらに、気液分離室４５内にてオイルミスト分の分離が行われる。つまり、気液分離室４５に入ったブローバイガス中のオイルミスト分が、気液分離室４５の壁面に付着し、さらに気液分離が行われる。なお、ロッカーカバー５の下面側には、図示しないオイルリターン孔が設けられており、気液分離室４５の壁面に付着したオイル分は、そこからチェーン室５１,５０に流出し、チェーン室５１,５０の壁面を伝ってオイルパン１０に戻される。
【００３６】
以上、本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。たとえば、前述の実施の形態では、開放部７３をピン収容部７２の上半分をカットする形で設けたが、これをピン収容部７２の上部にスリットを形成する形で設けても良い。この際、開放部７３は、組付性の観点から言えば、軸孔２８ａやカムシャフトピン６１が視認できる程度の溝であれば良いが、潤滑性の観点からすると、ピン収容部７２の直径の１／３以上の幅があることが望ましい。また、スリット（開放部）は、組付性の観点から少なくとも凸部７１の先端部に形成されていることが望ましいが、必ずしもシリンダヘッド４の内側面まで形成する必要はない。つまり、前述の実施の形態における開放部７３も、必ずしもシリンダヘッド４の内側面まで形成する必要はなく、ピン収容部７２の半分をトンネル状に形成しても良い。
【００３７】
一方、前述の実施の形態では、傾斜型エンジンに本発明を適用したものを示したが、シリンダ軸線が天地方向に沿って配置された通常のエンジンに本発明を適用することも勿論可能である。また、単気筒の空冷エンジンを例として示したが、本発明を多気筒の空冷エンジンや、単気筒または多気筒の水冷エンジンに適用することも可能である。
【００３８】
さらに、シリンダ２とクランクケース３を一体に形成した例を示したがこれらを分離形成することも可能であり、シリンダヘッド４とシリンダ２とを一体に形成するようにしても良い。加えて、調時動弁系３０を、スプロケット３１,３２とチェーン３３にて構成した例を示したが、これをコグプーリとコグベルトやタイミングプーリとタイミングベルトなど、他の公知の調時動弁系を適用することも可能である。
【００３９】
【発明の効果】
本発明のカムシャフトピン取付構造によれば、開放部を備えたピン収容部を有する凸部をシリンダヘッド内側面に設けたので、開放部を介してカムシャフトピンに対しオイルが供給されると共に、ピン収容部内にもオイルが流入して間隙に溜まりオイル溜まりが形成される。これによりカムシャフトピンに対し十分に潤滑油を供給することができ、カムシャフトピンの潤滑性向上を図ることが可能となる。
【００４０】
また、開放部を凸部のカムシャフト側端部に設けたことにより、カムシャフトピンおよびカムシャフトの軸孔が外部から視認できるようになり、カムシャフトをシリンダヘッド内に組み込む際に、開放部からカムシャフトピンとカムシャフトの軸孔を見ながらカムシャフトピンを取り付けることができる。従って、軸孔を探しつつカムシャフトピンを取り付けるような無駄な労力を費やすことなく、簡単かつ迅速にカムシャフトの軸孔にカムシャフトピンを挿入することができ、組付作業性の改善を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるカムシャフトピン取付構造を適用したＯＨＣエンジンの構成を示す説明図である。
【図２】図１のエンジンの外観図である。
【図３】図１のエンジンのロッカーカバーを外した状態を示す斜視図である。
【図４】図１のエンジンのロッカーカバーを外した状態をシリンダ軸線方向から見た平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
４ シリンダヘッド
２８ カムシャフト
２８ａ 軸孔
２９ 動弁カム
５１ チェーン室
６１ カムシャフトピン
６６ａ カムシャフトピン取付孔
７１ 凸部
７２ ピン収容部
７３ 開放部
７４ 間隙

Claims (2)

1. エンジンのシリンダヘッドに形成された取付孔に装着され、前記シリンダヘッドのチェーン室内に収容される動弁用のカムシャフトの軸孔に挿入されて前記カムシャフトを回転自在に支持するカムシャフトピンの取付構造であって、
   前記シリンダヘッドの内側面に前記取付孔に臨んで突設された凸部と、
   前記凸部に前記取付孔と連通して形成され、前記カムシャフトピンの外径より大径の内径を有し、前記カムシャフトピン挿通時に前記カムシャフトピンとの間に間隙を形成するピン収容部と、
   前記凸部の前記ピン収容部上部に形成され、前記ピン収容部内と前記チェーン室内との間を連通する開放部とを有することを特徴とするエンジンのカムシャフトピン取付構造。
2. 請求項１記載のエンジンのカムシャフトピン取付構造において、前記開放部は前記凸部の前記カムシャフト側端部に設けられることを特徴とするエンジンのカムシャフトピン取付構造。

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