JP2000345814A - 頭上弁式内燃機関のロッカアーム支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 頭上弁式４サイクル内燃機関において、簡単
な構造で、加工工数が少なく、低コストで以って運転中
におけるロッカアーム軸の抜出しを確実に阻止し得るロ
ッカアームの支持構造を提供する。 【解決手段】 シリンダヘッドの上面に固定されたロッ
カアーム支台と、該支台に支持されたロッカアーム軸
と、該ロッカアーム軸に揺動可能に嵌挿されるロッカア
ームとを備えてなる頭上弁式内燃機関において、前記ロ
ッカアーム軸の、前記ロッカアームの嵌挿部を挿んだ一
方の端部を前記ロッカアーム支台の第１の支持部にしま
りばめにて固定するとともに、他方の端部を該ロッカア
ーム支台の第２の支持部にすきまばめにて嵌合し、前記
第２の支持部の前記ロッカアーム軸の嵌合孔内に該ロッ
カアーム軸の抜出しを阻止するプッシュナットを嵌装す
る。また、板状のストッパ部材の中央部を固定し、両側
を吸・排気用ロッカアーム軸端に当接させて抜出しを阻
止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は頭上弁式内燃機関、
特に吸気弁及び排気弁を駆動するためのロッカアームを
ロッカアーム軸の略中央部で支持し、該ロッカアーム軸
の両端をロッカアーム支台に支持するようにした４サイ
クル頭上弁式内燃機関のロッカアーム支持構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】空冷頭上弁式４サイクル内燃機関では、
燃焼効率の面から、近年は燃焼室型式を上側に凸状曲面
とした半球形やペントルーフ型にしたものが多く用いら
れている。かかる半球型あるいはペントルーフ型燃焼室
の場合は、シリンダヘッドにおける動弁装置の支持機構
が３次元的配置となることから、工作面で困難を伴な
い、このため加工工数及び組立工数が増加するという課
題を有している。かかる課題を解決するために、本件出
願人は既に特願平９−１８４３９８号（特開平１１−１
３４２３号）において動弁装置について種々の提案を行
なった。

【０００３】図５〜図７は、かかる発明における４サイ
クル頭上弁式内燃機関を示し、図５はそのシリンダ中心
線に沿う断面図、図６は動弁装置の平面図、図７は図６
のＡ−Ａ線断面図である。１は燃焼室、２は空冷式のシ
リンダ、５はクランク軸、６はコネクチングロッド、７
はピストン、８はシリンダヘッド、１４ａは吸気弁、１
４ｂは排気弁（以下吸気弁１４ａと排気弁１４ｂとを合
わせて吸・排気弁１４と呼ぶ）、５１は点火プラグ、５
２はクランクケースである。また、１７はクランク軸５
に歯車列を介して連動されるカム軸、１７ａはカム軸１
７に形成されたカム、１６はタペット、１５はプッシュ
ロッド、１８は吸・排気弁１４用の弁ばね、１９は弁ば
ね１８を支持するばね受である。

【０００４】また、９はヘッドカバーで、シリンダヘッ
ド８の周囲壁の上面即ち合わせ面１０１に取り付けられ
て後述する動弁機構が収納されるロッカ室２００を形成
している。燃焼室１はペントルーフ型燃焼室であるた
め、吸気弁１４ａ及び排気弁１４ｂは、図７に示すよう
に、これらの軸心１０３及び１０４がシリンダ中心１０
２に対して上方に拡がるように、つまり放射状になるよ
うに、傾斜角度θ（２θ＝２２°〜４５°）だけ傾斜し
て設けられている。

【０００５】また、２１は吸気弁用のロッカアーム、２
１’は吸気弁用ロッカアーム２１とシリング中心１０２
に関して対称形状をした排気弁用ロッカアーム、２３，
２３はロッカアーム軸、２２はロッカアーム支台であ
り、これらとカム１７ａ、タペット１６、プッシュロッ
ド１５等により動弁機構を構成している。前記ロッカア
ーム支台２２は、図６に示すように、シリンダヘッド８
から内側に延設されたボス部８ｄの上面即ち取付面１０
０に４本のボルト２５によって固定され、その両端部に
シリンダ中心１０２に関して対称に形成された４個の支
持部２２ａと２２ｂによって吸気弁用及び排気弁用のロ
ッカアーム軸２３，２３を両端支持型式により、かつ２
本のロッカアーム軸２３，２３を平行に固定支持してい
る。

【０００６】さらに、ロッカアーム軸２３，２３は図６
に示すようにその軸心２３ａ，２３ａが、吸気弁１４ａ
中心と排気弁１４ｂ中心とを結ぶ線１０５に直角になる
ようにロッカアーム支台２２に取付けられている。吸気
弁用ロッカアーム２１及び排気弁用ロッカアーム２１’
は図６に示すように、その中央の筒状部を、充分に大き
な軸受面積を有するように大径に構成されたロッカアー
ム軸２３、２３に揺動可能にかつ軸方向への移動を規制
されて支持されるとともに、ロッカアーム軸２３，２３
の軸方向のプッシュロッド１５側に第１アーム部２１ｂ
及び２１’ｂが形成され、吸気弁１４ａ及び排気弁１４
ｂ側に第２アーム部２１ｃ及び２１’ｃが形成されてい
る。

【０００７】そして第１アーム部２１ｂ及び２１’ｂに
は動弁機構のクリアランス調整用の調整ねじ２４，２４
が夫々ねじ込まれている。各調整ねじ２４，２４は、そ
の先端に球面軸受が設けられ、この球面軸受を介して吸
気弁用及び排気弁用のプッシュロッド１５，１５に連結
されている。また第２アーム部２１ｃ及び２１’ｃは耐
摩耗性材料からなる当て金２１ａ、２１ａを介して吸気
弁１４ａ及び排気弁１４ｂに当接されている。シリンダ
ヘッド８の上面におけるロッカアーム支台２２の取付面
１００はへッドカバー９の取付用の合わせ面１０１と同
一平面（面一）になるように形成されている。

【０００８】カム軸１７はクランク軸５からタイミング
ギヤ（図示省略）を介して１／２に減速されて回転する
ようになっており、また前記カム軸１７の回転によって
カム１７ａでプッシュロッド１５，１５が押し上げら
れ、吸気弁用、あるいは排気弁用ロッカアーム２１ある
いは２１’がロッカアーム軸２３回りに揺動して吸気弁
１４ａ、あるいは排気弁１４ｂを弁ばね１８，１８の弾
力に抗して押上げ、吸・排気弁１４を開弁させるように
なっている。カム１７ａの動きをプッシュロッド１５，
１５を介して吸・排気弁１４に正確に伝達するため、ば
ね１８は比較的大きなばね定数を有する強いばねからな
り、ロッカアーム軸２３は比較的大きな径を備えてい
る。

【０００９】図５〜図７に示す従来技術においては、動
弁機構を支持するロッカアーム支台２２の取付面１００
とヘッドカバー９取付用の合わせ面１０１とを同一平面
に形成し、２面を同時に機械加工によって仕上げること
ができ、２段加工や加工工具の取り替えを必要としない
ようにするとともに、ロッカアーム支台２２にロッカア
ーム軸２３，２３を固着し、このロッカアーム軸２３，
２３に吸気弁用ロッカアーム２１及び排気弁用ロッカア
ーム２１’を調整ねじ２４をねじ込んだ状態で嵌挿し、
ユニット化してシリンダヘッド８に組み付けることを可
能としたことを特徴としている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図５〜図７に示す従来
技術においては、ロッカアーム軸２３のロッカアーム支
台２２への取付にあたっては、組立工数を減ずるため
に、ロッカアーム軸２３とロッカアーム支台２２のプッ
シュロッド１５側の支持部２２ａとのはめあいをすきま
はめとし、かつ吸・排気弁１４側の支持部２２ｂとのは
めあいをしまりばめとし、ロッカアーム軸２３を支持部
２２ａの孔から挿入し、ロッカアーム２１の孔を通した
後、支持部２２ｂの孔に圧入して固定している。

【００１１】かかる構成の動弁機構では、ロッカアーム
２１，２１’は、外力としてロッカアーム軸２３の左右
でかつ軸線方向に離れた位置でプッシュロッド１５及び
吸・排気弁１４から上方に突上げる力を繰返して受け、
この力はロッカアーム支台２２で両端支持されたロッカ
アーム軸２３にこれの直角方向に加えられるが、同時に
ロッカアーム軸２３に対して軸方向の推力を与えるとい
う現象が生じる。この推力によって、ロッカアーム軸２
３は支持部２２ａ側に移動し、遂には圧入側の一端が支
持部２２ｂから外れてしまうという不具合が発生する。
かかるロッカアーム軸２３の抜け出しを防止する手段と
しては止め輪やピン等を用いる手段があるが、何れもロ
ッカアーム軸２３やロッカアーム支台２２側に機械加工
を施すことを要することから、加工工数が増し、製造コ
ストも高くなる。

【００１２】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、簡
単な構造で、加工工数が少なく、低コストで以って運転
中におけるロッカアーム軸の抜出しを確実に阻止し得る
ロッカアームの支持構造を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、請求項１記載の発明として、半球型、ペン
トルーフ型等の、上側に凸状の燃焼室を有するシリンダ
ヘッドに、吸気弁及び排気弁をシリンダ軸心線に対称に
配置して装着するとともに、前記シリンダヘッドの上面
に固定されたロッカアーム支台と、該支台に支持された
ロッカアーム軸と、該ロッカアーム軸に揺動可能に嵌挿
され、両端部にプッシュロッド及び前記吸・排気弁がそ
れぞれ連結されるロッカアームとを備えてなる頭上弁式
内燃機関において、前記ロッカアーム軸の、前記ロッカ
アームの嵌挿部を挿んだ一方の端部を前記ロッカアーム
支台の第１の支持部にしまりばめにて固定するととも
に、他方の端部を該ロッカアーム支台の第２の支持部に
すきまばめにて嵌合し、前記第２の支持部の前記ロッカ
アーム軸の嵌合孔内に該ロッカアーム軸の抜出しを阻止
するプッシュナットを嵌装したことを特徴とする頭上弁
式内燃機関のロッカアーム支持構造を提案する。

【００１４】本発明が適用される頭上弁式内燃機関にお
いては、プッシュロッド及び吸・排気弁からの上方への
突き上げ力により、ロッカアーム軸はこれの軸心に直角
方向の力を受けると同時に軸心方向に推力を受け、この
推力がロッカアーム軸をロッカアーム支台の支持部にか
ら抜出すように作用する。

【００１５】然るに、かかる発明によればロッカアーム
支台のすきまばめ側に設けたロッカアーム軸用嵌合孔内
にプッシュナットを嵌装し、該プッシュナットにロッカ
アーム軸の端面を当てるようにしており、該プッシュナ
ットは前記嵌合孔の内壁に喰い込み強固に固定されてい
るので、ロッカアーム軸の軸心方向移動に対して強力な
抵抗力を生ぜしめ、前記ロッカアーム軸の抜け出しを確
実に阻止できる。また、該プッシュナットは、嵌合孔に
挿入後、挿入方向に逆方向に力を加えてそのリップ部を
拡げるのみで嵌合孔の内壁に堅く喰い込み固定でき、ま
たロッカアーム軸と同時に前記嵌合孔に挿入できるの
で、組み付けが簡単で、余分な手間を必要としない。

【００１６】請求項２記載の発明は、請求項１記載のよ
うな頭上弁式内燃機関において、前記ロッカアーム軸
の、前記ロッカアームの嵌挿部を挿んだ一方の端部を前
記ロッカアーム支台の第１の支持部にしまりばめにて固
定するとともに、他方の端部を該ロッカアーム支台の第
２の支持部にすきまばめにて嵌合し、前記ロッカアーム
支台あるいは前記シリンダヘッドの上面に固定されるベ
ース部と該ベース部から延設された係止部とを備えた板
状のストッパ部材を設け、前記第２の支持部には該スト
ッパ部材の係止部が嵌合可能な溝を設け、該溝内に前記
ストッパ部材の係止部を嵌合して前記ロッカアーム軸の
端面に当接可能として、ロッカアーム軸の抜出しを阻止
することを特徴としている。

【００１７】また請求項３記載の発明は、請求項２にお
いて、前記ストッパ部材は、中央部に設けた前記ベース
部から前記係止部を左右に延設してなり、前記吸気弁用
及び排気弁用の前記代の支持部には前記溝を設けて、該
双方の溝に前記左右の係止部を同時に嵌合可能に構成し
てなる。

【００１８】かかる発明によれば、ロッカアーム支台と
共通のボルトを使用可能にしてベース部を該ロッカアー
ム支台に固定し、該ベース部から左右に延設された係止
部を、ロッカアーム支台の吸気弁側及び排気弁側支持部
の溝に係合させることにより、ロッカアーム軸の端面に
当接可能とし、該ロッカアーム軸の抜け出しを阻止す
る。従って、かかる発明によれば、板状に形成された簡
単な形状の１個のストッパを装着するのみで、吸気弁
用、排気弁用の双方のロッカアーム軸の抜け出しを完全
に阻止できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特
に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

【００２０】図１は、本発明の実施形態に係る頭上弁式
４サイクル内燃機関におけるロッカ室内の平面図、図２
は図１のＢ矢視図、図３はプッシュナットの外観図、図
４はストッパの外観図である。

【００２１】図１〜図２において、８はシリンダヘッ
ド、２００は該シリンダヘッド８の上部にヘッドカバー
９（図５参照）に覆われて後述する動弁機構の各部材が
収納されるロッカ室、２２は前記シリンダヘッド８の上
面に固着されたロッカアーム支台である。２１及び２
１’は吸気用ロッカアーム及び排気用ロッカアーム、２
１ｂ，２１’ｂ及び２１ｃ，２１’ｃはそれぞれロッカ
アーム２１及び２１’の第１アーム部及び第２アーム部
である。２２ａ及び２２ｂは前記ロッカアーム支台２２
のプッシュロッド１５側の支持部及び吸・排気弁１４側
の支持部である。また２３，２３はロッカアーム軸で、
その両端部を前記ロッカアーム支台２２の第１支持部２
２ａ，２２ａ及び第２の支持部２２ｂ，２２ｂに支持さ
れ、中央部には前記ロッカアーム２１，２１’が揺動自
在に支持されている。２５は前記ロッカアーム支台２２
をシリンダヘッド８の上面に固定するためのボルトであ
る。

【００２２】前記ロッカアーム軸２３は、これに嵌挿さ
れる前記ロッカアーム２１及び２１’との接触面積を大
きくするために軸径を大きくした中空軸となっている。
そして該ロッカアーム軸２３は前記ロッカアーム支台２
２の支持部２２ａ側の孔からすきまばめ状態で挿入さ
れ、ロッカアーム２１及び２１’の胴部の孔をすきまば
め状態で通って支持部２２ｂにしまりばめ状態で圧入さ
れて固定される。また、該ロッカアーム軸２３は、その
挿入方向の後端面２３ａが、ロッカアーム支台２２の支
持部２２ａの後端面２２ｃよりも内側に入り込むようよ
うに取付けられている。

【００２３】前記ロッカアーム軸２３，２３の、ロッカ
アーム支台２２の支持部２２ａ，２２ｂからの抜け止め
手段として、次の２つの実施例がある。

【００２４】［第１実施例］この実施例においては、前
記支持部２２ａ，２２ａの嵌合孔２２ｄにすきまばめに
て嵌合されるロッカアーム軸２３の後端面２２ｃに当接
させてプッシュナット５０を内嵌装する。該プッシュナ
ット５０は公知のばね鋼製の穴用止め輪であり、図３に
示すように、小孔５０ｃが設けられた円板部５０ａとそ
の外周部から斜めに延びて外周がロッカアーム支台２２
の支持部２２ａの嵌合孔２２ｄの内径よりも僅かに大き
い円形の複数（図では６枚）のリップ部５０ｂとよりな
る。該プッシュナット５０は、リップ部５０ｂの外側先
端が向く方向と反対方向に該リップ部５０ｂの外径より
も径の小さい支持部２２ａの嵌合孔２２ｄに挿入される
が、該嵌合孔２２ｄの挿入時はリップ部５０ｂの傾斜を
強め、先端の外径を縮めて嵌合孔２２ｄに入り、一方、
逆方向に移動させるとリップ部５０ｂの先端が支持部２
２ａの嵌合孔２２ｄの内壁との摩擦によって止められ
る。

【００２５】さらに該プッシュナット５０を移動させよ
うとすると、リップ部５０ａの傾斜が小さくなってその
外径を広げ、先端が相手の支持部２２ａの嵌合孔２２ｄ
の内壁に喰い込んで、強力に前記ロッカアーム軸２３の
軸方向移動に抵抗するようになっている。該プッシュナ
ット５０は、前記ロッカアーム軸２３をロッカアーム支
台２２に挿入する際に、ロッカアーム軸２３とともに同
時に挿入することができるので、ロッカアーム軸２３や
ロッカアーム２１，２１’とともに自動組立を行なうの
に都合がよく、またシリンダヘッド８への取付けに余分
な手間を必要としないという利点がある。

【００２６】［第２実施例］この実施例においては、前
記支持部２２ａ，２２ａの嵌合孔２２ｄの開口部に設け
た角溝２２ｅに板状のストッパ６０を係合させる。

【００２７】即ち、この実施例におけるロッカアーム軸
２３の抜止め構造は、吸気弁用及び排気弁用の２個のロ
ッカアーム軸２３，２３の端部をストッパ６０に当てる
ことにより抜出しを係止するもので、該ストッパ６０
は、図４に示すように、中央部に取付孔６０ａを有する
ベース部６０ｂから両側に立上がって水平に広がる２つ
の翼部６０ｃ，６０ｃを有する蝶形の板金プレス部材か
らなる。前記ロッカアーム支台２２の支持部２２ａの端
部には外側からロッカアーム軸２３の端部に達するよう
な、幅が前記ストッパ６０の板厚をわずかに超える角溝
２２ｅを設けている。

【００２８】そして、ストッパ６０の両翼部６０ｃは、
この角溝２２ｄに上下を挟まれてこれに嵌合し、その前
側端をロッカアーム軸２３の後端面２３ａに当接させて
ボルト２５によってロッカアーム支台２２とともにシリ
ンダヘッド８に固定される。これにより、該ロッカアー
ム軸２３が嵌合孔２２ｄから抜け出すのを阻止する。該
ストッパ６０は、ロッカアーム支台２２をシリンダヘッ
ド８に組み立てる際に同時に取り付けを要するが、簡単
な形状の１つのストッパ６０で吸気弁用、排気弁用の、
２つのロッカアーム軸２３の抜止めを行なうことができ
る。

【００２９】

【発明の効果】以上記載のごとく、請求項１記載の発明
によれば、プッシュナットをロッカアーム軸とともにロ
ッカアーム支台の嵌合孔内に嵌装することができるの
で、自動組立が容易にできるとともに、格別な加工を必
要とせず、少ない工数でかつ低コストで以って、ロッカ
アーム軸の抜け止めを確実に行なうことができる。

【００３０】また請求項２〜３記載の発明によれば、板
状に形成された１つのストッパを、ロッカアーム支台の
溝に嵌合することにより、１個のストッパで吸気弁用、
排気弁用の、２つのロッカアーム軸の抜け出しを阻止す
ることができ、またロッカアーム支台取付け用のボルト
を利用して取付け可能であるので、少ない部品コスト及
び組立コストで以って、確実な抜け止めが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係る頭上弁式４サイクル
内燃機関におけるロッカ室内の平面図である。

【図２】 図１のＢ矢視図である。

【図３】 上記実施形態におけるプッシュナットの外観
図である。

【図４】 上記実施形態におけるストッパ取付状態を示
す外観図である。

【図５】 従来技術に係る４サイクル内燃機関の横断面
図である。

【図６】 上記従来技術におけるロッカ室内の平面図で
ある。

【図７】 図６のＡ−Ａ線断面図である。

【符号の説明】

８ シリンダヘッド ９ ヘッドカバー ２１ 吸気用ロッカアーム ２１’ 排気用ロッカアーム ２１ｂ、２１’ｂ 第１アーム部 ２１ｃ、２１’ｃ 第２アーム部 ２２ ロッカアーム支台 ２２ａ、２２ｂ 支持部 ２２ｄ 嵌合孔 ２２ｅ 角溝 ２３ ロッカアーム軸 ２５ ボルト ５０ プッシュナット ５０ａ 円板部 ５０ｂ リップ部 ６０ ストッパ ６０ｂ ベース部 ６０ｃ 翼部 ２００ ロッカ室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 彰吾 名古屋市中村区岩塚町字高道１番地 三菱 重工業株式会社名古屋機器製作所内 (72)発明者 長瀬 裕治 名古屋市中村区岩塚町字高道１番地 三菱 重工業株式会社名古屋機器製作所内 Ｆターム(参考） 3G016 AA02 AA05 AA15 AA19 BB08 BB12 BB19 CA04 CA13 CA32 CA41 CA45 CA52 CA57 EA02 FA27 FA29 FA35 FA37 FA39 GA00 3G024 AA18 DA03 DA04 DA08 EA01 FA14 GA26 GA31 GA40 HA01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半球型、ペントルーフ型等の、上側に凸
   状の燃焼室を有するシリンダヘッドに、吸気弁及び排気
   弁をシリンダ軸心線に対称に配置して装着するととも
   に、前記シリンダヘッドの上面に固定されたロッカアー
   ム支台と、該支台に支持されたロッカアーム軸と、該ロ
   ッカアーム軸に揺動可能に嵌挿され、両端部にプッシュ
   ロッド及び前記吸・排気弁がそれぞれ連結されるロッカ
   アームとを備えてなる頭上弁式内燃機関において、 前記ロッカアーム軸の、前記ロッカアームの嵌挿部を挿
   んだ一方の端部を前記ロッカアーム支台の第１の支持部
   にしまりばめにて固定するとともに、他方の端部を該ロ
   ッカアーム支台の第２の支持部にすきまばめにて嵌合
   し、前記第２の支持部の前記ロッカアーム軸の嵌合孔内
   に該ロッカアーム軸の抜出しを阻止するプッシュナット
   を嵌装したことを特徴とする頭上弁式内燃機関のロッカ
   アーム支持構造。
2. 【請求項２】 半球型、ペントルーフ型等の、上側に凸
   状の燃焼室を有するシリンダヘッドに、吸気弁及び排気
   弁をシリンダ軸心線に対称に配置して装着するととも
   に、前記シリンダヘッドの上面に固定されたロッカアー
   ム支台と、該支台に支持されたロッカアーム軸と、該ロ
   ッカアーム軸に揺動可能に嵌挿され、両端部にプッシュ
   ロッド及び前記吸・排気弁がそれぞれ連結されるロッカ
   アームとを備えてなる頭上弁式内燃機関において、 前記ロッカアーム軸の、前記ロッカアームの嵌挿部を挿
   んだ一方の端部を前記ロッカアーム支台の第１の支持部
   にしまりばめにて固定するとともに、他方の端部を該ロ
   ッカアーム支台の第２の支持部にすきまばめにて嵌合
   し、前記ロッカアーム支台あるいは前記シリンダヘッド
   の上面に固定されるベース部と該ベース部から延設され
   た係止部とを備えた板状のストッパ部材を設け、 前記第２の支持部には該ストッパ部材の係止部が嵌合可
   能な溝を設け、該溝内に前記ストッパ部材の係止部を嵌
   合して前記ロッカアーム軸の端面に当接可能として、ロ
   ッカアーム軸の抜出しを阻止することを特徴とする頭上
   弁式内燃機関のロッカアーム支持構造。
3. 【請求項３】 前記ストッパ部材は、中央部に設けた前
   記ベース部から前記係止部を左右に延設してなり、前記
   吸気弁用及び排気弁用の前記代の支持部には前記溝を設
   けて、該双方の溝に前記左右の係止部を同時に嵌合可能
   に構成してなる請求項２記載の内燃機関のロッカアーム
   支持構造。