JP6624144B2 - 内燃機関及びその組み立て方法 - Google Patents

Description

本発明は、カムの力をロッカアームに伝達するための中間アームを備える内燃機関及びその組み立て方法に関する。

特許文献１は、内燃機関の動弁機構を開示している。その動弁機構は、カムシャフトの回転によりロッカアームを揺動し、それによりバルブを開閉する。カムシャフト及びロッカアームは、シリンダヘッドを覆うヘッドカバーの内側に配置されている。より詳細には、ロッカアームは、ロッカシャフトによって回転自在に支持されており、カムシャフト及びロッカシャフトは、ヘッドカバーによって支持されている。

内燃機関の組み立て時には、ヘッドカバーをシリンダヘッド上に組み付ける必要がある。この時、ヘッドカバーの内側のロッカアームが個々に回転してしまうと、ヘッドカバーを組み付けにくい。特許文献１によれば、そのようなロッカアームの回転を防止するために、ヘッドカバーをシリンダヘッド上に組み付ける際、ロッカアームに棒状部材が通される、あるいは、ロッカアームは棒状部材によって下から支えられる。

特開２００８−１９０４２７号公報

内燃機関の動弁機構が、可変動弁機構である場合を考える。この場合、カムの力をロッカアームに伝達する「中間アーム」が更に必要となる。中間アームは、カムとロッカアームとの間に挟まれるように配置される。

カムやロッカアームと異なり、中間アームは必ずしもシャフトで支持されない。従って、内燃機関の組み立て時、中間アームは、カムとロッカアームに挟まれる前に“脱落”してしまう可能性がある。中間アームがシャフトによって回転自在に支持される場合もある。その場合であっても、中間アームは、カムとロッカアームに挟まれる前に、自重で回転してしまう。いずれの場合であっても、組み付け作業性（assembly workability）が良くない。

本発明の１つの目的は、カムの力をロッカアームに伝達するための中間アームを備える内燃機関の組み付け作業性を向上させることができる技術を提供することにある。

第１の発明は、内燃機関を提供する。
内燃機関は、
シリンダヘッドを覆うヘッドカバーと、
可変動弁機構と
を備える。
前記可変動弁機構は、
前記ヘッドカバーの内側に配置され、回転軸方向に延在するカムシャフトと共に回転するカムと、
前記ヘッドカバーの内側に配置され、前記カムとロッカアームとの間に挟まれた中間アームと
を備える。
前記ヘッドカバーの側面には、前記中間アームを支持する支持棒を通すための一対の側面貫通孔が、前記回転軸方向において対向するように形成されている。

第２の発明は、第１の発明において、更に次の特徴を有する。
前記中間アームには、前記支持棒を通すためのアーム貫通孔が、前記回転軸方向に貫通するように形成されている。

第３の発明は、第１あるいは第２の発明において、更に次の特徴を有する。
前記中間アームは、前記回転軸方向に延在するコントロールシャフトによって回転自在に支持されている。

第４の発明は、内燃機関の組み立て方法を提供する。
前記内燃機関は、
シリンダヘッドを覆うヘッドカバーと、
可変動弁機構と
を備える。
前記可変動弁機構は、
前記ヘッドカバーの内側に配置され、回転軸方向に延在するカムシャフトと共に回転するカムと、
前記ヘッドカバーの内側に配置され、前記カムとロッカアームとの間に挟まれた中間アームと
を備える。
前記ヘッドカバーの側面には、前記回転軸方向において対向する一対の側面貫通孔が形成されている。
前記組み立て方法は、
支持棒を前記一対の側面貫通孔を通して前記ヘッドカバーに差し込み、前記ヘッドカバーの内側において前記中間アームを前記支持棒で支持する工程と、
前記ヘッドカバーを前記シリンダヘッドの上に組み付ける工程と
を含む。

第１の発明によれば、ヘッドカバーの側面には、回転軸方向において対向する一対の側面貫通孔が形成されている。内燃機関の組み立て時には、その一対の側面貫通孔を通して、支持棒をヘッドカバーに差し込むことができる。そのような支持棒を利用することによって、ヘッドカバーの内側において中間アームを支持し、中間アームの脱落あるいは回転を防止することができる。すなわち、内燃機関の組み立て時、中間アームの脱落あるいは回転を防止し、中間アームをヘッドカバーと共に一体的に取り扱うことが可能となる。その結果、ヘッドカバーをシリンダヘッド上に組み付けやすくなり、組み付け作業性が向上する。

第２の発明によれば、中間アームには、回転軸方向に貫通するアーム貫通孔が形成されている。この場合、内燃機関の組み立て時に、中間アームのアーム貫通孔を通るように支持棒を差し込むことができる。これにより、中間アームの脱落あるいは回転を確実に防止することが可能となる。

第３の発明によれば、内燃機関の組み立て時、中間アームが回転してしまうことを防止することが可能となる。

第４の発明によれば、内燃機関の組み立て時に、ヘッドカバーの側面に形成された一対の側面貫通孔を通して、支持棒がヘッドカバーに差し込まれる。そして、ヘッドカバーの内側において、中間アームは支持棒で支持される。これにより、中間アームの脱落あるいは回転を防止し、中間アームをヘッドカバーと共に一体的に取り扱うことが可能となる。その結果、ヘッドカバーをシリンダヘッド上に組み付けやすくなり、組み付け作業性が向上する。

本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の構造を概略的に示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の組み立てを説明するための断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の組み立て時のヘッドカバーを示す概略図である。 本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の組み立て時のヘッドカバーを示す概略図である。 本発明の第３の実施の形態に係る内燃機関の組み立てを説明するための断面図である。

添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

１．第１の実施の形態
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の構造を概略的に示す断面図である。内燃機関は、可変動弁機構１を備えている。可変動弁機構１は、バルブ（図示されない）を開閉するための機構である。可変動弁機構１が用いられる場合、バルブの開閉タイミングやリフト量は調整可能である。図１に示されるように、可変動弁機構１は、カム１０、ロッカアーム２０、及び中間アーム３０を備えている。

カム１０は、カムシャフト１１に取り付けられている。より詳細には、カム１０は、カムシャフト１１と一体となっており、カムシャフト１１と共に回転する。ここで、「Ｘ方向」を、カム１０及びカムシャフト１１の回転軸方向、つまり、カムシャフト１１の延在方向と定義する。カムシャフト１１は、Ｘ方向に延在しており、Ｘ軸を回転軸として回転する。カムシャフト１１が回転することにより、カム１０もＸ軸を回転軸として回転する。尚、図１では１つのカム１０だけが示されているが、実際には複数のカム１０がＸ方向に離間して配置されている。

ロッカアーム２０は、揺動することによりバルブを開閉する部品である。より詳細には、ロッカアーム２０は、ロッカシャフト２１によって回転自在に支持されている。このロッカシャフト２１もＸ方向に延在している。ロッカアーム２０の一端は、バルブステム２を介してバルブにつながっている。バルブは、バルブスプリング３によって、閉弁方向に付勢されている。ロッカアーム２０がロッカシャフト２１を中心として揺動することにより、バルブが開閉する。

中間アーム３０は、カム１０の力をロッカアーム２０に伝達するための部品である。よって、中間アーム３０は、カム１０とロッカアーム２０との間に挟まれるように配置される。図１では１つの中間アーム３０だけが示されているが、実際には複数のカム１０のそれぞれに対応するように複数の中間アーム３０がＸ方向に離間して配置されている。

カム１０の回転によって中間アーム３０が揺動し、中間アーム３０の揺動によってロッカアーム２０が揺動する。つまり、カム１０の回転によって発生する押圧力は、中間アーム３０を介して、ロッカアーム２０に伝達される。尚、中間アーム３０の揺動範囲は可変であり、調整可能である。中間アーム３０の揺動範囲を調整することによって、バルブの開閉タイミングやリフト量を調整することができる。中間アーム３０の揺動範囲を調整するためのメカニズムとしては様々なものが提案されている。本実施の形態では、そのメカニズムは特に限定されない。

内燃機関は、更に、ヘッドカバー１００及びシリンダヘッド２００を備えている。ヘッドカバー１００は、シリンダヘッド２００を覆うように設置されている。図１において、Ｚ方向は、シリンダヘッド２００からヘッドカバー１００に向かう方向であり、Ｙ方向は、上記のＸ方向及びＺ方向と直交する方向である。

可変動弁機構１は、ヘッドカバー１００とシリンダヘッド２００によって形成される空間内に配置されている。より詳細には、カム１０、カムシャフト１１、及び中間アーム３０は、ヘッドカバー１００の内側に配置されている。カムシャフト１１は、ヘッドカバー１００によって支持されている。カムシャフト１１は、ヘッドカバー１００の内側に形成されたジャーナル１１０を貫通するように配置されていてもよい。バルブ、ロッカアーム２０、及びロッカシャフト２１は、シリンダヘッド２００の内側に配置されている。

次に、図１で示された内燃機関を組み立てることを考える。一例として、図１で示された各部品を順番に積み上げていく手法が考えられる。具体的には、まず、バルブやロッカアーム２０が配置されたシリンダヘッド２００が用意される。次に、ロッカアーム２０上に中間アーム３０が載せられる。次に、中間アーム３０上にカム１０及びカムシャフト１１が載せられる。最後に、ヘッドカバー１００がかぶせられる。しかしながら、この手法では、工程数が多く、作業に要する時間が長くなる。

そこで、本実施の形態によれば、図２に示されるように、ヘッドカバー１００とヘッドカバー１００側に配置される部品がユニット化される。つまり、ヘッドカバー１００とヘッドカバー１００側に配置される部品が、一体的に取り扱われる。この場合、内燃機関を組み立てる際に、ユニット化されたヘッドカバー１００をシリンダヘッド２００上に組み付けるだけでよく、作業工数及び作業時間が削減される。

但し、カム１０やロッカアーム２０と異なり、中間アーム３０は必ずしもシャフトで支持されない。シャフトで支持されない場合、中間アーム３０は、カム１０とロッカアーム２０との間に挟まれることだけで支持される。そのような構造の内燃機関を組み立てる場合、中間アーム３０がヘッドカバー１００から“脱落”してしまう可能性がある。つまり、ヘッドカバー１００をシリンダヘッド２００上に組み付ける際、中間アーム３０は、カム１０とロッカアーム２０に挟まれる前に脱落してしまう可能性がある。中間アーム３０が脱落しやすいと、ヘッドカバー１００をシリンダヘッド２００上に組み付けにくく、組み付け作業性が悪化する。

そこで、本実施の形態では、内燃機関を組み立てる際に中間アーム３０が脱落してしまうことを防止することができる技術を提案する。

図３は、本実施の形態に係る内燃機関の組み立て時のヘッドカバー１００を示す概略図である。図３に示されるように、中間アーム３０の脱落を防止するために、支持棒ＳＡ（棒状部材）が用いられる。具体的には、支持棒ＳＡは、複数の中間アーム３０を貫通するように、Ｘ方向に沿ってヘッドカバー１００に差し込まれる。

そのために、ヘッドカバー１００の側面であるヘッドカバー側面１００Ｓには、支持棒ＳＡを通すための側面貫通孔１３０Ａが形成されている。より詳細には、ヘッドカバー側面１００Ｓには、Ｘ方向において対向する一対の側面貫通孔１３０Ａが形成されている。また、各々の中間アーム３０には、Ｘ方向に貫通するアーム貫通孔３５が形成されている。そして、支持棒ＳＡは、一対の側面貫通孔１３０Ａ及び各中間アーム３０のアーム貫通孔３５を通るように、Ｘ方向に沿ってヘッドカバー１００に差し込まれる。支持棒ＳＡが差し込まれたとき、一対の側面貫通孔１３０Ａと各中間アーム３０のアーム貫通孔３５は、Ｘ方向に沿って一直線に並んでいる。

このように、内燃機関の組み立て時、ヘッドカバー１００の内側において、中間アーム３０は、中間アーム３０を貫通する支持棒ＳＡによって支持される。支持棒ＳＡは、ヘッドカバー１００の一対の側面貫通孔１３０Ａを通り、ヘッドカバー１００によって支持される。従って、内燃機関の組み立て時に、中間アーム３０の脱落を確実に防止し、中間アーム３０をヘッドカバー１００と共に一体的に取り扱うことが可能となる。その結果、ユニット化されたヘッドカバー１００をシリンダヘッド２００上に組み付けやすくなり、組み付け作業性が向上する。

尚、ヘッドカバー１００がシリンダヘッド２００上に組み付けられた後、支持棒ＳＡはヘッドカバー１００から引き抜かれる。支持棒ＳＡが引き抜かれた後も、ヘッドカバー１００の一対の側面貫通孔１３０Ａと各中間アーム３０のアーム貫通孔３５は残ったままである。

２．第２の実施の形態
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の組み立て時のヘッドカバー１００を示す概略図である。第１の実施の形態と重複する説明は適宜省略する。

第２の実施の形態では、支持棒ＳＡは、中間アーム３０を貫通する代わりに、中間アーム３０を下から支える。従って、中間アーム３０には、アーム貫通孔３５は形成されていない。ヘッドカバー側面１００Ｓには、第１の実施の形態の場合と同様に、支持棒ＳＡを通すための側面貫通孔１３０Ｂが形成されている。より詳細には、ヘッドカバー側面１００Ｓには、Ｘ方向において対向する一対の側面貫通孔１３０Ｂが形成されている。支持棒ＳＡは、一対の側面貫通孔１３０Ｂを通るように、Ｘ方向に沿ってヘッドカバー１００に差し込まれる。複数の中間アーム３０は、支持棒ＳＡによって下から支えられる。

このように、内燃機関の組み立て時、ヘッドカバー１００の内側において、中間アーム３０は、支持棒ＳＡによって下から支えられる。支持棒ＳＡは、ヘッドカバー１００の一対の側面貫通孔１３０Ｂを通り、ヘッドカバー１００によって支持される。従って、内燃機関の組み立て時、中間アーム３０の脱落を防止し、中間アーム３０をヘッドカバー１００と共に一体的に取り扱うことが可能となる。その結果、ユニット化されたヘッドカバー１００をシリンダヘッド２００上に組み付けやすくなり、組み付け作業性が向上する。

３．第３の実施の形態
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る内燃機関の組み立てを説明するための断面図である。第１の実施の形態と重複する説明は適宜省略する。

第３の実施の形態では、中間アーム３０は、コントロールシャフト３１によって回転自在に支持されている。コントロールシャフト３１は、カムシャフト１１と平行であり、Ｘ方向に延在している。コントロールシャフト３１は、ヘッドカバー１００によって支持されている。コントロールシャフト３１は、ヘッドカバー１００の内側に形成されたジャーナル１１０を貫通するように配置されていてもよい。

中間アーム３０はコントロールシャフト３１によって支持されているため、内燃機関の組み立て時に中間アーム３０が脱落することはない。しかしながら、中間アーム３０は、カム１０とロッカアーム２０に挟まれる前に、自重で回転してしまう。中間アーム３０が回転すると、ヘッドカバー１００をシリンダヘッド２００上に組み付けにくく、組み付け作業性が悪化する。

中間アーム３０の回転を防止するためには、上記の図３あるいは図４で示された手法がやはり有用である。すなわち、図３で示されたように、中間アーム３０を貫通するように支持棒ＳＡをヘッドカバー１００に差し込むことによって、中間アーム３０の回転を確実に防止することができる。あるいは、図４で示されたように、中間アーム３０を下から支えるように支持棒ＳＡをヘッドカバー１００に差し込むことによって、中間アーム３０の回転を防止することができる。その結果、ユニット化されたヘッドカバー１００をシリンダヘッド２００上に組み付けやすくなり、組み付け作業性が向上する。

１ 可変動弁機構
２ バルブステム
３ バルブスプリング
１０ カム
１１ カムシャフト
２０ ロッカアーム
２１ ロッカシャフト
３０ 中間アーム
３１ コントロールシャフト
３５ アーム貫通孔
１００ ヘッドカバー
１００Ｓ ヘッドカバー側面
１１０ ジャーナル
１３０Ａ、１３０Ｂ 側面貫通孔
２００ シリンダヘッド
ＳＡ 支持棒

Claims (4)

1. シリンダヘッドを覆うヘッドカバーと、
   可変動弁機構と
   を備え、
   前記可変動弁機構は、
   前記ヘッドカバーの内側に配置され、回転軸方向に延在するカムシャフトと共に回転するカムと、
   前記ヘッドカバーの内側に配置され、前記カムとロッカアームとの間に挟まれた中間アームと
   を備え、
   前記中間アームは、前記カムと前記ロッカアームとの間に挟まれない状況では脱落し、
   前記ヘッドカバーの側面には、前記中間アームを支持する支持棒を通すための一対の側面貫通孔が、前記回転軸方向において対向するように形成されている
   内燃機関。
2. シリンダヘッドを覆うヘッドカバーと、
   可変動弁機構と
   を備え、
   前記可変動弁機構は、
   前記ヘッドカバーの内側に配置され、回転軸方向に延在するカムシャフトと共に回転するカムと、
   前記ヘッドカバーの内側に配置され、前記カムとロッカアームとの間に挟まれた中間アームと
   を備え、
   前記中間アームは、前記回転軸方向に延在するコントロールシャフトによって回転自在に支持され、前記カムと前記ロッカアームとの間に挟まれない状況では自重で回転し、
   前記ヘッドカバーの側面には、前記中間アームを支持する支持棒を通すための一対の側面貫通孔が、前記回転軸方向において対向するように形成されている
   内燃機関。
3. 請求項１又は２に記載の内燃機関であって、
   前記中間アームには、前記支持棒を通すためのアーム貫通孔が、前記回転軸方向に貫通するように形成されている
   内燃機関。
4. 内燃機関の組み立て方法であって、
   前記内燃機関は、
   シリンダヘッドを覆うヘッドカバーと、
   可変動弁機構と
   を備え、
   前記可変動弁機構は、
   前記ヘッドカバーの内側に配置され、回転軸方向に延在するカムシャフトと共に回転するカムと、
   前記ヘッドカバーの内側に配置され、前記カムとロッカアームとの間に挟まれた中間アームと
   を備え、
   前記中間アームは、前記カムと前記ロッカアームとの間に挟まれない状況では脱落する、あるいは、前記中間アームは、前記回転軸方向に延在するコントロールシャフトによって回転自在に支持され、前記カムと前記ロッカアームとの間に挟まれない状況では自重で回転し、
   前記ヘッドカバーの側面には、前記回転軸方向において対向する一対の側面貫通孔が形成されており、
   前記組み立て方法は、
   支持棒を前記一対の側面貫通孔を通して前記ヘッドカバーに差し込み、前記ヘッドカバーの内側において前記中間アームを前記支持棒で支持する工程と、
   前記ヘッドカバーを前記シリンダヘッドの上に組み付ける工程と
   を含む
   内燃機関の組み立て方法。

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