JPH1136823A - 可搬型エンジンの動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容積や重量増加を抑制すると共に、４サイク
ルでの吸気、排気タイミングを長期間に亘って正常な状
態に維持することができる構成を備えた動弁装置を提供
する 【解決手段】 カムシャフト１９に装備されているカム
２０は、吸気弁７および排気弁８の開閉タイミングを設
定するカムプロフイールをそれぞれ有する吸気カム部２
０Ａおよび排気カム部２０Ｂをカムシャフト１９の軸方
向で隣り合わせて形成した一体的な構造とされ、両カム
部２０Ａ、２０Ｂの間にそれらカム部２０Ａ、２０Ｂに
摺接するカムフォロワ部材２１の軸方向の移動を規制す
る仕切り板２５が設けられている

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可搬型エンジンの
動弁装置に関し、さらに詳しくは、カム機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】可搬型の草刈り機・刈り払い機や落ち葉
吹き飛ばし用ブロワー等の駆動源用内燃機関として、２
サイクルエンジンを用いることがある。２サイクルエン
ジンは、サイクル特性上、小型化しやすい反面、燃焼に
用いられる混合気中に少量の潤滑油が混在していること
から排気ガス浄化において難点がある。そこで、２サイ
クルエンジンに代えて４サイクルエンジンを用いて２サ
イクルエンジンに生じていた排気ガス特性の悪化を改善
することが提案されている。４サイクルエンジンでは、
燃焼室内に対して吸気弁および排気弁を設け、これら各
弁の開閉タイミングが動弁装置のカムによって設定され
るようになっている。周知のように、動弁装置はクラン
クシャフトに連動するカムシャフトを備え、そのカムシ
ャフトに設けられているカムのカムプロフィールによっ
て吸気弁および排気弁の開閉タイミングを設定するよう
になっている。通常、カムシャフトは、クランクシャフ
トに対して１：２の回転比を以て回転し、一体化されて
いるカムを回転させることでカムによるロッカーアーム
の揺動タイミングを設定できるようになっている。上記
したカムとロッカーアームとの連動関係を設定する構造
の一つに、カム面に当接するタペットを延長方向一端に
有し、延長方向他端がロッカーアームに連結されている
プッシュロッドを介したオーバーヘッドバルブ（ＯＨ
Ｖ）方式がある。この方式は、燃焼室の頂部に吸気弁お
よび排気弁を位置させることができるので燃焼室の形状
を半球状あるいはクサビ状等の形状に種々選択でき、圧
縮比を向上させて熱効率および高回転さらには高出力を
得られるようにすることができる利点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した４
サイクルエンジンでの動弁装置では、次のような問題が
あった。つまり、吸気弁および排気弁の開閉タイミング
を設定するためのカムは、独立してカムシャフトに設け
られている関係上、カムシャフトの軸方向でそれらカム
が占める長さが長くなる。このため、カムシャフトの軸
方向長さが長くなることから、動弁装置の構造が大型に
なる。図６は、上記動弁装置の要部構造の一例を示す配
置図であり、同図において、カムシャフトＡには、その
軸端にカムギヤＢが設けられ、そのカムギヤＢに隣接し
て吸気カムＣおよびこの吸気カムＣに隣接して排気カム
Ｄがそれぞれ並設されている。このため、カムシャフト
Ａの軸方向で各カムが占める軸方向長さ（Ｌ）は、Ｌ＝
各カムの幅（Ｌ１）×２＋カム同士の間の間隔（Ｌ２）
となる。従って、カムシャフトＡの軸方向長さが長くな
る分、動弁装置の容積および重量が増大傾向となること
は否めない。このように動弁装置の容積および重量の増
大化傾向は、可搬型装置に組み込んだ場合、その装置の
使用者にとって運搬時や作業時での労力が増加する結果
となり、作業負担の増加につながりきわめて都合が悪
い。

【０００４】そこで、上記各カム同士をカムシャフト上
で接近させて、いわゆる、カム側面同士が接触する程度
に近づけて並設することも考えられる。しかし、このよ
うな構成とした場合には、タペットが隣り合うカムのカ
ム面に乗り上げる虞がある。つまり、吸気カムＣおよび
排気カムＤは、吸気弁および排気弁の開閉ストロークが
同じである関係上、短径のベースサークル面が隣り合っ
た場合、プッシュロッドに軸方向のずれが生じるとプッ
シュロッドに有するタペットが隣り合うカムのベースサ
ークル面にオーバラップした状態となり、異なる機能を
有するカムによって駆動されてしまう虞がある。このよ
うなタペットのずれは、例えば、長期間の使用後におけ
るカムシャフトの摩耗や、このカムシャフトに軸支され
るボス部の摩耗等が原因する。従って、タペットとカム
との当接関係が当初の関係と異なってくると、吸気弁あ
るいは排気弁の開閉タイミングが所定のタイミングに維
持されずに誤動作を生じてしまうという問題が生じる。

【０００５】本発明の目的は、上記従来の動弁装置にお
ける問題に鑑み、容積や重量増加を抑制すると共に、４
サイクルでの吸気、排気タイミングを長期間に亘って正
常な状態に維持することができる構成を備えた動弁装置
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、ロッカーアームを介してク
ランクシャフトの回転中心と平行に設けたカムシャフト
に装備されているカムのリフト量を吸気弁および排気弁
の開閉運動に変換する構成を備えた可搬型エンジンの動
弁装置において、上記カムシャフトに装備されているカ
ムは、上記吸気弁および排気弁の開閉タイミングを設定
するカムプロフイールをそれぞれ有する吸気カム部およ
び排気カム部を上記カムシャフトの軸方向で隣り合わせ
て形成した構造とされ、上記両カム部の間にそれらカム
部に摺接するカムフォロワ部材の軸方向の移動を規制す
る仕切り板が設けられていることを特徴としている。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の可
搬側エンジンの動弁装置において、上記仕切り板は、上
記カムに固定されているカムギヤが用いられることを特
徴としている。

【０００８】請求項３記載の発明は、請求項２記載の可
搬型エンジンの動弁装置において、上記カムギヤは、歯
部を除いた両側面が凹部に形成され、その凹部内に上記
吸気カムおよび排気カムのカム面にそれぞれ当接するカ
ムフォロワ部材の少なくとも一部を位置させたことを特
徴としている。

【０００９】

【作用】請求項１記載の発明では、カムシャフトに設け
られているカムが吸気カム部と排気カム部とを一体構造
とされ、しかも、上記各カム部の間に仕切り板が設けて
あるので、カムフォロワ部材の軸方向での移動を規制し
て異なるカムへのカムフォロワ部材の乗り上げが阻止で
きる。

【００１０】請求項２記載の発明では、仕切り板とし
て、既存の構成部品であるカムギヤを用いることで特別
な構造を必要としないでカムフォロワ部材の軸方向の移
動を規制することができる。

【００１１】請求項３記載の発明では、カムギヤの両側
面に形成されている凹部内にカムフォロワ部材の一部を
位置させることにより軸方向で上記両部材同士をオーバ
ラップさせて配置させることができるので、カムフォロ
ワ部材が必要な摺接面量を確保するとともに軸方向でカ
ムギヤおよびカムフォロワ部材が占有する長さを短くす
ることができる。

【００１２】

【実施例】以下図示実施例により請求項記載の発明の詳
細を説明する。図１は、請求項１記載の発明に係る動弁
装置が適用される可搬型エンジンの要部構造を示す図で
あり、同図に示した可搬型エンジン１はケース２の内部
に収容されているシリンダヘッド３とシリンダブロック
４およびクランクケース５と後で詳しく説明する動弁装
置６とを主要部として備えるオーバヘッドバルブ方式の
４サイクルエンジンで構成されている。つまり、シリン
ダヘッド３には、この種４サイクルエンジンと同様に、
吸気弁７、排気弁８および点火プラグ９が配設されてお
り、シリンダブロック４およびクランクケース５には、
これら両部材によって軸方向両端が支持されているクラ
ンクシャフト１０が設けられている。クランクシャフト
１０の軸方向一端には冷却用回転羽根１１を介して作業
機械の駆動軸１２が連結され、軸方向他端にはスタータ
１３に連動可能な係合円板１４が連結されている。クラ
ンクシャフト１０にはコネクティングロッド１５を介し
てピストン１６が取り付けられ、ピストン１６はシリン
ダブロック４内のシリンダ４Ａ内で摺動可能とされてい
る。シリンダヘッド３の頂部には、図示されない気化器
および排気マフラに連通する吸気ポートおよび排気ポー
トが形成されており、これら各ポートに対して上記吸気
弁７および排気弁８がそれぞれ配置されている。

【００１３】一方、動弁装置６は、シリンダヘッド３の
上部に位置するシリンダヘッドカバー３Ａ内に配置され
ているロッカーアーム１８と、クランクシャフト１０の
回転中心に平行するカムシャフト１９に取り付けられて
いるカム２０と、カム２０のカム面に一部が当接するカ
ムフォロワ部材をなすリフタ２１と、リフタ２１および
ロッカーアーム１８間に位置するプッシュロッド２２と
を備えている。ロッカーアーム１８は、シリンダヘッド
カバー３Ａ内に配置されているロッカーシャフト１８Ａ
により揺動可能に支持されており、吸気弁７および排気
弁８のステムエンドを押圧作動できる位置関係とされて
いる。

【００１４】図１において、カム２０はクランクシャフ
ト１０に取り付けられているカム駆動ギヤ２３に対して
回転比が１：２の割合に設定されているカムギヤ２４に
よって回転駆動されるようになっている。本実施例で
は、上記カム２０およびリフタ２１の構成が図２に示す
構成とされている。つまり、図２は、カム２０の原理構
造を説明するための模式図であり、同図において、カム
２０は、吸気弁７の開閉タイミング用カムプロフィール
を有する吸気カム部に相当するカム面２０Ａおよび排気
弁８の開閉タイミング用カムプロフィールを有する排気
カム部に相当するカム面２０Ｂをそれぞれ軸方向におい
て隣り合わせて一体に構成されている。上記カム面２０
Ａ、２０Ｂが互いに隣り合う面にはカムシャフト１９に
よって支持されている仕切り板２５が設けられている。
この仕切り板２５は、カム２０と一体成形にて設けられ
ても良く、またカム２０とは別体にて作成し、後にカム
２０に固設しても良い。また、仕切り板２５は、カム面
２０Ａ、２０Ｂのベースサークルの外径よりも大きくさ
れた板部材で構成されている。

【００１５】また、カムフォロワ部材をなすリフタ２１
は、カムシャフト１９と平行して配置されている支軸２
６により揺動自在に支持されている一対のアーム２１
Ａ、２１Ａ’で構成されており、各アーム２１Ａ、２１
Ａ’は、対応するカム面が異なるだけで同じ構成とされ
ている。つまり、図３において、アーム２１Ａ、２１
Ａ’の基端２１Ａ１、２１Ａ１’は、支軸２６に挿嵌さ
れているボス２６Ａ、２６Ｂにそれぞれ一体化され、水
平面でカムシャフト１９と直角な方向に張り出してお
り、その下面には各カム面２０Ａ、２０Ｂにそれぞれ摺
接するタペット部２１Ｂ、２１Ｂ’を有する垂下アーム
２１Ｃ、２１Ｃ’が一体形成されている。基端２１Ａ
１、２１Ａ１’とタペット部２１Ｂ、２１Ｂ’との間に
は、補強アーム２１Ｄ、２１Ｄ’がその両端を一体化さ
れて設けられており、垂下アーム２１Ｃ、２１Ｃ’の撓
み変形が防止されている。補強アーム２１Ｄ、２１Ｄ’
は、基端２１Ａ、２１Ａ’における揺動端側の下面に位
置しており、その上面にはプッシュロッド２２（図３
中、一点鎖線で示す）の下端支持部（図３において球体
のみが示されている）２７が設けられている。プッシュ
ロッド２２は、その延長方向一端が上記下端支持部２７
に位置し、延長方向他端がシリンダヘッドカバー３Ａ内
に配置されているロッカーアーム１８（図１参照）の揺
動端の一方に位置決めされて連動させることができるよ
うになっている。

【００１６】アーム２１Ａおよび２１Ａ’は、カム２０
におけるカム面２０Ａ、２０Ｂの当接するタペット部２
１Ｂ、２１Ｂ’が作用端に位置しており、支軸２６を支
点として基端２１Ａ、２１Ａ’を揺動させることにより
カム面２０Ａ、２０Ｂのカムプロフィールに応じたリフ
ト量を以てプッシュロッド２２を連動させ、吸気弁７お
よび排気弁８を開閉動作させることができるようになっ
ている。

【００１７】本実施例は以上のような構成であるから、
仕切り板２５をはさんでカム面２０Ａ、２０Ｂ同士を極
力接近させて隣り合わせた状態でカム２０がカムシャフ
ト１９に軸支される。このため、カムシャフト１９の軸
方向で占有するカム２０の長さは、カム同士を独立して
設けた場合に比べて短くすることができる。つまり、図
２において、カム２０は、カムシャフト１９の軸方向で
必要とする長さとして、仕切り板２５の厚さ（Ｔ）とカ
ム面２０Ａ、２０Ｂの幅とを加えた長さで済み、図６に
示したカム構造の場合に比べてカム同士の間隔を設けな
い分、およびタペット部２１Ｂ、２１Ｂ’の軸方向のず
れを考慮しなくて良いことのため、カムシャフト１０の
軸方向での長さ（Ｌ３）が短くされる。

【００１８】一方、リフタ２１は、アーム２１Ａ、２１
Ａ’のタペット部２１Ｂ、２１Ｂ’が各カム面２０Ａ、
２０Ｂに当接するように位置決めされ、支軸２６によっ
て揺動自在に支持される。支軸２６に取り付けられたリ
フタ２１は、カム２０が回転すると、カム面２０Ａ、２
０Ｂのカムプロフィールに応じたリフト量を以て揺動
し、プッシュロッド２２を昇降させて吸気弁７および排
気弁８をそれぞれ所定の開閉タイミングで開閉させる。

【００１９】リフタ２１は、仮に軸方向に変位するよう
なことがあると、仕切り板２５によりその変位を規制さ
れるので、隣り合うカム面への乗り上げが防止される。

【００２０】以上のような実施例によれば、単にカム面
同士を接近させて軸方向での占有長さを短くした場合、
異なるカム面同士が接近していても隣り合うカム面への
リフタ２１の乗り上げが確実に防止でき、これにより、
吸気弁７および排気弁８に要求される開閉タイミングを
誤動作なく設定することができる。

【００２１】次に請求項２および３記載の発明について
説明する。請求項２および３記載の発明は、上記実施例
において説明した仕切り板をカムギヤによって構成した
ことを特徴としている。なお、図４以降の図において、
図１乃至図３に示したものと同じ構成部品については同
符号により示してある。図４は、請求項３および４記載
の発明による動弁装置の要部構造を説明するための模式
図であり、同図において、仕切り板（便宜上、符号２
５’を用いる）は、カムシャフト１９の軸方向でカム
（便宜上、符号２０’を用いる）のカム面２０Ａ、２０
Ｂの間に配置されている。仕切り板２５’は、図５に示
すように、その外周面にカムギヤとしての歯面（便宜
上、図１に示したカムギヤの符号に関連させて２４’を
用いる）を有し、カム面２０Ａおよび２０Ｂと対向する
側面がカム面２０Ａ、２０Ｂに一体化されている。本実
施例では、カム２０’に有するカム面２０Ａおよび２０
Ｂに合わせて仕切り板２５’を一体成形した構成が用い
られている。

【００２２】一方、仕切り板２５’は、外周面の歯面２
４’を除く両側面がカムシャフト１９の軸方向に平行す
る幅方向中心に向け凹状に座繰り取られた凹所２５’
Ａ、２５’Ｂとされ、その内部にはリフタ（便宜上、図
１乃至図３に示したリフタに関連させて符号２１’を用
いる）の一部が嵌入させてある。なお、図５において
は、リフタ２１’のアームのうちで、カム面２０Ａに当
接するタペット部２１Ｂを有するアームの一部がカム面
２０Ａの手前側に位置している関係上、二点鎖線で示し
てある。つまり、カムシャフト１９の軸方向でカム２
０’のカム面２０Ａおよび２０Ｂの一部が仕切り板２
５’の凹所２５’Ａ、２５’Ｂ内に入り込ませてあるの
で、このカム面２０Ａおよび２０Ｂに当接するリフタ２
１のタペット部２１Ｂ、２１Ｂ’の一部が凹所２５’
Ａ、２５’Ｂ内に入り込んでいる。このため、仕切り板
２５’とリフタ２１’とは、カムシャフト１９の軸方向
で一部がオーバーラップしているので、これら両部材同
士をカムシャフト１９の軸方向で並べて配置した場合に
比べて軸方向での占有長さが短くされている。

【００２３】本実施例は以上のような構成であるから、
仕切り板２５’と一体成形されているカム２０’をカム
シャフト１９に取り付けることでこれら両部材の組み付
けが一括して行われる。仕切り板２５’の凹所２５’Ａ
および２５’Ｂの内部にタペット部２１Ｂ、２１Ｂ’が
入り込む状態でリフタ２１’を支軸２６に取り付け、プ
ッシュロッド２２をロッカーアーム１８に対して位置決
めすることで動弁装置６の主要部が構成される。動弁装
置６の作動時、リフタ２１’がカムシャフト１９の軸方
向で変位しようとした場合には、タペット部２１Ｂ、２
１Ｂ’が仕切り板２５’によって移動を規制されるの
で、隣り合う位置のカム面２０Ａ、２０Ｂへの乗り上げ
は起こらない。

【００２４】以上のような実施例によれば、仕切り板と
してカムギヤの機能も併せ持たせた構成としたので、部
品点数を少なくできるとともにカムシャフト１９の軸方
向でのカム２０’およびカムギヤの占有長さを短くする
ことが可能になる。つまり、図５において、カムギヤと
しての機能を併せ持つ仕切り板２５’をカム２０’にお
けるカム面２０Ａ、２０Ｂの間に位置させることによ
り、カムシャフト１９の軸方向での占有長さ（Ｌ４）
を、図２に示したカムギヤ２４を独立して設けた場合に
比べてさらに短くすることが可能になる。これは、単に
カム面２０Ａおよび２０Ｂの間にカムギヤの機能を併せ
持つ仕切り板２５’を位置させるだけでなく、その仕切
り板２５’の両側面に凹所２５’Ａ、および２５’Ｂを
設けたことで軸方向での部品間のオーバーラップ領域が
得られるようにしたからである。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、カムシャフト１９に設けられているカム２
０が吸気カム部２０Ａと排気カム部２０Ｂとを一体的な
構造とされ、しかも、上記各カム部２０Ａ、２０Ｂの間
に仕切り板２５が設けてあるので、軸方向での占有長さ
を短くした場合に起こりうるカムフォロワ部材の軸方向
での移動を規制して異なるカムへのカムフォロワ部材の
乗り上げが阻止できる。これにより、カムシャフト１９
の軸方向で占有するカムの長さを短くして動弁装置内で
の容積拡大および重量増加を抑制し、エンジンの小型化
とその小型化による動弁装置の誤動作防止を長期間に亘
って確実に行うことが可能になる。

【００２６】請求項２記載の発明によれば、仕切り板２
５’として、既存の構成部品であるカムギヤを用いるこ
とで特別な構造を必要としないでカムフォロワ部材の軸
方向の移動を規制してエンジンの小型化を可能にするこ
とができる。これにより、既存の構成部品によりエンジ
ンの小型化およびカムフォロワ部材の誤動作を確実に行
うことが可能になる。

【００２７】請求項３記載の発明によれば、仕切り板２
５’をなすカムギヤ２４の両側面に形成されている凹部
２５’Ａ、２５’Ｂ内にカムフォロワ部材２１’の一部
を位置させることにより軸方向で上記両部材同士をオー
バラップさせて配置させることができるので、軸方向で
カムギヤおよびカムフォロワ部材が占有する長さを短く
することができる。これにより、動弁装置を構成する部
品点数を少なくすることができると共に、カムシャフト
の軸方向でのカムおよびカムギヤの占有長さを短くで
き、しかも短くした場合のカムフォロワ部材の不用意な
他のカム面への乗り上げを未然に防止することができる
ので、エンジンの小型化に加えて部品コストの低減およ
び動弁装置の誤動作を未然に防止することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明による動弁装置が適用され
る可搬型エンジンの要部を説明するための図である。

【図２】図１に示した可搬型エンジンに用いられる動弁
装置の要部構成を説明するための模式図である。

【図３】図２に示した動弁装置における要部構造の斜視
図である。

【図４】請求項２および３記載の発明による動弁装置が
用いられる可搬型エンジンの要部を説明するための図で
ある。

【図５】図４に示した動弁装置の要部構成を説明するた
めの模式図である。

【図６】従来の動弁装置の構成を説明するための模式図
である。

【符号の説明】

１ 可搬型エンジン ３ シリンダヘッド ３Ａ シリンダヘッドカバー ４ シリンダブロック ５ クランクケース ６ 動弁装置 １０ クランクシャフト １８ ロッカーアーム １９ カムシャフト ２０、２０’ カム ２０Ａ 吸気カム部に相当する
カム面 ２０Ｂ 排気カム部に相当する
カム面 ２１、２１’ カムフォロワ部材をな
すリフタ ２１Ａ、２１Ａ’ アーム ２１Ｂ、２１Ｂ’ タペット部 ２５ 仕切り板 ２５’ カムギヤの歯面を有す
る仕切り板 ２５’Ａ、２５’Ｂ 凹所

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロッカーアーム（１８）を介してクラン
   クシャフト（１０）の回転中心と平行に設けたカムシャ
   フト（１９）に装備されているカム（２０）のリフト量
   を吸気弁（７）および排気弁（８）の開閉運動に変換す
   る構成を備えた可搬型エンジンの動弁装置において、 上記カムシャフト（１９）に装備されているカム（２
   ０）は、上記吸気弁（７）および排気弁（８）の開閉タ
   イミングを設定するカムプロフイールをそれぞれ有する
   吸気カム部（２０Ａ）および排気カム部（２０Ｂ）を上
   記カムシャフト（１９）の軸方向で隣り合わせて形成し
   た一体化構造とされ、 上記両カム部（２０Ａ）（２０Ｂ）の間にそれらカム部
   （２０Ａ）（２０Ｂ）に摺接するカムフォロワ部材（２
   １）（２１）の軸方向の移動を規制する仕切り板（２
   ５）が設けられていることを特徴とする可搬型エンジン
   の動弁装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の可搬型エンジンの動弁装
   置において、 上記仕切り板（２５）は、上記カム（２０）に固定され
   ているカムギヤ（２４）が用いられることを特徴とする
   可搬型エンジンの動弁装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の可搬型エンジンの動弁装
   置において、 上記カムギヤ（２４）は、歯部（２４’）を除いた両側
   面が凹部（２５’Ａ）（２５’Ｂ）に形成され、その凹
   部（２５’Ａ）（２５’Ｂ）内に上記吸気カム（２０
   Ａ）および排気カム（２０Ｂ）のカム面（２０Ａ’）
   （２０Ｂ’）にそれぞれ当接するカムフォロワ部材（２
   １’）の少なくとも一部を位置させたことを特徴とする
   可搬型エンジンの動弁装置。