JP2005240793A - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】デコンプ機能及び排気還流機能の両方を発揮することを可能とした，内燃機関の動弁装置を提供する。
【解決手段】カム軸２６に設けられて，圧縮行程で排気タペット２７ｅを開弁方向に作動する作動位置Ｃ及び，排気タペット２７ｅを解放する不作動位置Ｄ間を移動するデコンプカム部材４７と，カム軸２６に設けられて，排気タペット２７ｅを解放する不作動位置Ｆ及び，機関の吸気行程で排気タペット２７ｅを開弁方向に作動し得る作動位置Ｇ間を移動する排気還流カム部材４８と，カム軸２６により駆動されて，デコンプカム部材４７を，機関の始動回転域ａで作動位置Ｃに，始動後に不作動位置Ｄに作動すると共に，排気還流カム部材４８を，機関の低速運転域ｂで不作動位置Ｆに，高速運転域ｃで作動位置Ｇに作動する共通の遠心機構４６とを備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は，クランク軸に連動するカム軸と，このカム軸に形成された吸気カム及び排気カムにそれぞれ従動して吸気弁及び排気弁をそれぞれ開閉する吸気カム従動部材及び排気カム従動部材とを備える，内燃機関の動弁装置に関し，特に，前記排気弁を利用して，始動時にはデコンプ機能を発揮し，高速運転時には排気還流機能を発揮し得るようにした，内燃機関の動弁装置に関する。
内燃機関の動弁装置において，機関の高速運転時には，吸気行程で排気弁を僅かに開いて排気を燃焼室に還流させ，排気温度の過度の上昇を抑えてＮＯｘの発生を抑えるようにしたものは，下記特許文献１に開示されているように既に知られている。
実開昭５５−１３７２４５号公報
従来の上記動弁装置は，排気還流機能を発揮することはできるものゝ，機関の始動時，始動操作荷重を軽減するために，圧縮行程で排気弁を僅かに開いてシリンダ圧力を適度に下げるデコンプ機能を備えていない。
そこで本発明は，デコンプ機能及び排気還流機能の両方を発揮することを可能とした，内燃機関の動弁装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために，本発明は，クランク軸に連動するカム軸と，このカム軸に形成された吸気カム及び排気カムにそれぞれ従動して吸気弁及び排気弁をそれぞれ開閉する吸気カム従動部材及び排気カム従動部材とを備える，内燃機関の動弁装置において，前記カム軸に設けられて，機関の圧縮行程で該排気カム従動部材を排気弁の開き方向に作動する作動位置及び，前記排気カム従動部材を解放する不作動位置間を移動するデコンプカム部材と，前記カム軸に設けられて，前記排気カム従動部材を解放する不作動位置及び，機関の吸気行程で該排気カム従動部材を排気弁の開き方向に作動し得る作動位置間を移動する排気還流カム部材と，前記カム軸により駆動されて，前記デコンプカム部材を，機関の始動回転域で作動位置に，始動後に不作動位置に作動すると共に，前記排気還流カム部材を，機関の低速運転域で不作動位置に，高速運転域で作動位置に作動する共通の遠心機構とを更に備えることを第１の特徴とする。
尚，前記吸気カム従動部材及び排気カム従動部材は，後述する本発明の実施例中の吸気タペット及び排気タペットにそれぞれ対応する。
また本発明は，第１の特徴に加えて，前記遠心機構を，前記カム軸に固設される支持部材に半径方向に揺動可能に軸支される遠心重錘と，この遠心重錘を半径方向内方へ付勢する戻しばねと，前記遠心重錘の揺動に連動すると共に，前記デコンプカム部材及び排気還流カム部材にそれぞれ設けられたカムに係合して，前記デコンプカム部材を，機関の始動回転域で作動位置に，始動後に不作動位置に駆動し，また前記排気還流カム部材を，機関の低速運転域では不作動位置に，高速運転域では作動位置に駆動する共通の駆動部材とで構成したことを第２の特徴とする。
尚，前記支持部材及び駆動部材は，後述する本発明の実施例中の被動ギヤ３２及び駆動リング４５にそれぞれ対応する。
さらに本発明は，第２の特徴に加えて，前記戻しばねを，前記遠心重錘に対する半径方向内向きの付勢力を常時発揮する第１戻しばねと，該遠心重錘が半径方向外方へ所定角度以上揺動したときから該遠心重錘に対する半径方向内向きの反発力を発揮する第２戻しばねとで構成したことを第３の特徴とする。
さらにまた本発明は，第２の特徴に加えて，前記遠心重錘を，前記カム軸の回転中，常時前記戻しばねの付勢力に対抗する遠心力を発揮する第１遠心重錘と，この第１遠心重錘が半径方向外方へ所定角度揺動するまでは第１遠心重錘と一体となって前記戻しばねの付勢力に対抗する遠心力を発揮するが，第１遠心重錘の半径方向外方への揺動が所定角度以上になると第１遠心重錘から分離して前記戻しばねの付勢力と対抗する遠心力を無効にされる第２遠心重錘とで構成ことを第４の特徴とする。
本発明の第１特徴によれば，動弁装置のカム軸に，デコンプカム部材，排気還流カム部材及び共通の遠心機構を設けるだけで，動弁装置にデコンプ機能及び排気還流機能を付与することができ，したがってデコンプ機能及び排気還流機能付きの動弁装置を安価に提供することができる。
また本発明の第２特徴によれば，デコンプカム部材及び排気還流カム部材に対して共通の遠心機構を，共通の遠心重錘及び共通の駆動部材からなる簡単な構成とすることにより，デコンプ機能及び排気還流機能付き動弁装置を，より安価なものとすることができる。
さらに本発明の第３の特徴によれば，デコンプカム部材及び排気還流カム部材を，機関回転数の上昇に応じて揺動する共通の遠心重錘と，その揺動に反発する第１及び第２戻しばねとにより，共通の駆動リングを介して順次作動することができ，しかも第２戻しばねの作動時期の選定により，デコンプカム部材の作動領域に関係なく排気還流カム部材の作動領域を自由に設定することができ，したがって動弁装置に簡単な構造を追加するだけで，相互干渉のない所望特性のデコンプ機能及び排気還流機能を持った動弁装置を安価に提供することができる。
さらにまた本発明の第４の特徴によれば，デコンプカム部材及び排気還流カム部材を，機関回転数の上昇に応じて揺動する第１及び第２遠心重錘と，それらの揺動に反発する一本の戻しばねにより，共通の駆動リングを介して順次作動することができ，しかも第２遠心重錘の作動を無効にする時期の選定により，デコンプカム部材の作動領域に関係なく排気還流カム部材の作動領域を自由に設定することができ，したがって動弁装置に簡単な構造を追加するだけで，相互干渉のない所望特性のデコンプ機能及び排気還流機能を持った動弁装置を安価に提供することができる。
本発明の実施の形態を，図面に示す本発明の好適な実施例に基づき以下に説明する。
図１は本発明の第１実施例に係る動弁装置を備えた内燃機関の縦断側面図，図２は図１の２−２線断面図，図３は図１の３−３線断面図，図４は図３の４−４線断面図，図５は図３の５−５線断面図，図６は図５に対応する作用説明図，図７は図３の７−７線断面図，図８は図７に対応する作用説明図，図９はデコンプカム部材及び排気還流カム部材の作動領域を示す線図，図１０はクランク軸の回転角度と吸気弁及び排気弁の開閉タイミングとの関係を示す線図，図１１は本発明の第２実施例に係る動弁装置のカム軸周辺部の縦断側面図，図１２は図１１の１２−１２線断面図，図１３は図１２の１３−１３線断面図，図１４は図１１の１４−１４線断面図，図１５は図１４に対応する作用説明図，図１６は図１１の１６−１６線断面図，図１７は図１６に対応する作用説明図，図１８は本発明の第３実施例に係る動弁装置のカム軸周辺部の縦断側面図，図１９は図１８の１９−１９線断面図，図２０は図１９の２０−２０線断面図，図２１は図１８の２１−２１線断面図，図２２は図２１に対応する作用説明図，図２３は図１８の２３−２３線断面図，図２４は図２３に対応する作用説明図である。
先ず，図１〜図１０に示す本発明の第１実施例の説明より始める。
図１〜図３において，内燃機関Ｅの機関本体１は，クランクケース２と，このクランクケース２の一側部から斜め上方に延出するシリンダブロック３と，このシリンダブロック３の上端面に接合されるシリンダヘッド４とからなっている。クランクケース２には，その左右両側壁にベアリング５，５を介して支承されるクランク軸６が収容され，シリンダブロック３のシリンダボア３ａに嵌装されるピストン７に上記クランク軸６がコンロッド８を介して連接される。クランク軸６の，クランクケース２外に突出した一端部にはフライホイール１０が固着され，このフライホイール１０の外側面には環状の冷却ファン１１が固設される。さらにフライホイール１０の中心部には，冷却ファン１１より軸方向外方に突出する始動筒軸１２が固設され，この始動筒軸１２に係合してクランク軸６をクランキングし得る公知のリコイル式スタータ１３がブラケット１４を介してクランクケース２に取り付けられる。クランク軸６の他端部は，出力端部として，クランクケース２の他側壁外に突出している。
シリンダヘッド４には，シリンダボア３ａに連なる燃焼室１５と，この燃焼室１５に内端を開口する吸気ポート１６ｉ及び排気ポート１６ｅとが形成されると共に，これら吸気ポート１６ｉ及び排気ポート１６ｅを開閉する吸気弁１７ｉ及び排気弁１７ｅが設けられ，これら吸気弁１７ｉ及び排気弁１７ｅを開閉駆動する動弁装置２０がクランクケース２からシリンダヘッド４にかけて配設される。この動弁装置２０については後で詳述する。
シリンダヘッド４には，また，電極を燃焼室１５に臨ませる点火プラグ２１が螺着され，さらに吸気ポート１６ｉ及び排気ポート１６ｅの外端にそれぞれ連なる気化器２２及び排気マフラ２３が取り付ける。
またクランクケース２に上部には，気化器２２及び排気マフラ２３に隣接する燃料タンク２４が取り付けられる。
さて，動弁装置２０について説明する。
図１〜図３において，動弁装置２０は，クランクケース２の左右側壁に支承されると共にクランク軸６から調時伝動装置２５を介して駆動されるカム軸２６と，シリンダブロック３に軸方向摺動自在に支承されて，カム軸２６の吸気カム２６ｉ及び排気カム２６ｅに下端部のフランジ２７ｉａ，２７ｅａを摺接可能に当接させる吸気タペット２７ｉ及び排気タペット２７ｅと，これら吸気タペット２７ｉ及び排気タペット２７ｅの上端部に各下端部を連接して各上端部をシリンダヘッド４の上方まで延ばす吸気プッシュロッド２８ｉ及び配置プッシュロッド２８ｅと，シリンダヘッド４に固設された一対の球状支持部材３３，３３に揺動自在に支持される吸気ロッカアーム２９ｉ及び排気ロッカアーム２９ｅとを備え，吸気ロッカアーム２９ｉは，その一端部を吸気弁１７ｉの頭部に当接させると共に，他端部を吸気ロッカアーム２９ｉの上端部に連接させるように配置され，また排気ロッカアーム２９ｅは，その一端部を排気弁１７ｅの頭部に当接させると共に，他端部を排気ロッカアーム２９ｅの上端部に連接させるように配置される。
而して，吸気カム２６ｉ及び排気カム２６ｅが吸気タペット２７ｉ及び排気タペット２７ｅをそれぞれ押し上げると，それと共に移動する吸気プッシュロッド２８ｉ及び配置プッシュロッド２８ｅにより吸気ロッカアーム２９ｉ及び排気ロッカアーム２９ｅが吸気弁１７ｉ及び排気弁１７ｅの開き方向にそれぞれ揺動するようになっており，吸気弁１７ｉ及び排気弁１７ｅには，これらを閉じ方向に付勢する吸気弁ばね３０ｉ及び排気弁ばね３０ｅがそれぞれ装着される。吸気ロッカアーム２９ｉ及び排気ロッカアーム２９ｅ等の，シリンダヘッド４上の動弁装置２０を覆うヘッドカバー１８は，シリンダヘッド４の上端面に接合される。
前記調時伝動装置２５は，クランク軸６に固設された駆動ギヤ３１と，カム軸２６に固設されて駆動ギヤ３１から２倍の減速比で駆動される被動ギヤ３２とからなっている。図３及び図４に示すように，この被動ギヤ３２には，カム軸２６を半周取り囲むようにＵ字状に形成された遠心重錘３５の一端部が枢軸３６を介して支持される。遠心重錘３５は，そのＵ字状屈曲部に重心３７を有していて，そのＵ字状屈曲部が被動ギヤ３２のハブ３２ａに当接する収縮位置Ａ（図４，図５参照）と，上記Ｕ字状屈曲部の外側面が被動ギヤ３２の側面に突設されたストッパ３８に当接する拡張位置Ｂ（図８参照）との間を枢軸３６周りに揺動し得るようになっている。この遠心重錘３５には，その中間部と揺動端部とに第１及び第２可動接続部４０，４１が設けられており，被動ギヤ３２の共通の固定接続部４２に固定端部を接続した，引張りコイルばねからなる第１及び第２戻しばね４３，４４の可動端部４３ａ，４４ａが第１及び第２可動接続部４０，４１に接続される。第１戻しばね４３は，所定のセット荷重Ｆｓ１をもって遠心重錘３５を半径方向内方へ常時付勢するように構成されるが，第２戻しばね４４の可動端部４４ａと第２可動接続部４１との間には一定の遊びＳが設けられていて，第２戻しばね４４は，遠心重錘３５が収縮位置Ａから半径方向外方に所定角度揺動するまでは，遠心重錘３５の揺動に抵抗しないようになっている。言い換えれば，第２戻しばね４４は，遠心重錘３５が収縮位置Ａから半径方向外方に所定角度揺動してから，第１戻しばね４３と協働して遠心重錘３５を半径方向内方へ付勢する反発力を発揮するように構成される。
図３に示すように，上記遠心重錘３５と排気カム２６ｅとの間において，カム軸２６には，遠心重錘３５側から駆動リング４５，デコンプカム部材４７及び排気還流カム部材４８が順次嵌装される。駆動リング４５は，カム軸２６の外周面に回転自在に嵌合されるもので，その外周面から突出した連結突起４５ｃを，駆動リング４５の回転方向に沿う両側から挟むように配置される一対の連結片３５ａ，３５ａが遠心重錘３５に形成されていて，遠心重錘３５の半径方向外方への揺動に伴ない駆動リング４５を回動させるようになっている。また駆動リング４５は，その内周面に軸方向の保持溝４５ａを有しており，この保持溝４５ａによって，被動ギヤ３２及び排気カム２６ｅ間に亙ってカム軸２６の軸方向に延びるピン４５ｂを保持している。このピン４５ｂは，駆動リング４５のカム軸２６との相対回転によりカム軸２６の外周面上を転動することができる。
図５〜図８ににおいて，デコンプカム部材４７及び排気還流カム部材４８は，カム軸２６の両側面に形成された互いに平行な一対のガイド面５５，５５に，カム軸２６の直径線に沿って摺動し得るように嵌合される。これによりデコンプカム部材４７は，ガイド面５５，５５に沿って作動位置Ｃ（図５）及び不作動位置Ｄ（図５）間を摺動可能であり，その作動位置Ｃ及び不作動位置Ｄは，デコンプカム部材４７の，ガイド面５５，５５と直交する方向の内端面５６ａ，５６ｂがカム軸２６の外周面に当接することにより規定される。また排気還流カム部材４８は，ガイド面５５，５５に沿って不作動位置Ｆ（図７）及び作動位置Ｇ（図８）間を摺動可能であり，その作動位置Ｆ及び不作動位置Ｇは，排気還流カム部材４８の，ガイド面５５，５５と直交する方向の内端面５７ａ，５７ｂがカム軸２６の外周面に当接することにより規定される。
デコンプカム部材４７及び排気還流カム部材４８は，それぞれの外周面に，排気カム２６ｅのノーズ部より遥かに低い凸状カム４７ａ，４８ａを一体に有しており，これら凸状カム４７ａ，４８ａは，それぞれの作動位置Ｃ，Ｇで排気カム２６ｅのベース円より外方に突出し，不作動位置Ｄ，Ｆで該ベース円内方に退去するようになっている。またデコンプカム部材４７の凸状カム４７ａは，これが作動位置Ｃを占めるとき機関の圧縮行程で排気タペット２７ｅを押し上げるように配置され，排気還流カム部材４８の凸状カム４８ａは，これが作動位置Ｇを占めるとき機関の吸気行程で排気タペット２７ｅを押し上げるように配置される。
図５及び図６に示すように，デコンプカム部材４７の，凸状カム４７ａ側の内端面５６ｂ中央部には，前記ピン４５ｂと協働する凹状カム５８が形成される。この凹状カム５８は，第１戻しばね４３の付勢力により遠心重錘３５が収縮位置Ａに保持されるとき，ピン４５ｂに押圧されることでデコンプカム部材４７を作動位置Ｃに強制する斜面５８ａと，遠心重錘３５が収縮位置Ａから所定角度以上回転した後（図６の状態）は，ピン４５ｂの干渉を避けてデコンプカム部材４７の不作動位置Ｄへの移行を許容する円弧状底面５８ｂとからなっている。デコンプカム部材４７は，上記凹状カム５８の形成により，その重心がデコンプカム部材４７の中心より凹状カム５８と反対側にオフセットしていて，ピン４５ｂが円弧状底面５８ｂとの対向位置に来ると，デコンプカム部材４７は，上記重心に作用する遠心力により不作動位置Ｄへ移行するようになっている。
他方，排気還流カム部材４８の，凸状カム４８ａ側の内端面５７ｂ中央部には，前記ピン４５ｂと協働する凹状カム５９が形成される。この凹状カム５９は，遠心重錘３５が収縮位置Ａから所定角度まで回転する間には，ピン４５ｂとの干渉を避けて排気還流カム部材４８の不作動位置Ｆへの移行を許容する円弧状底面５９ａと，遠心重錘３５が遠心力により半径方向外方へ所定角度以上回転したとき，ピン４５ｂに押圧されることで排気還流カム部材４８を作動位置Ｇに強制する斜面５９ｂとからなっている。排気還流カム部材４８は，上記凹状カム５９の形成により，その重心が排気還流カム部材４８の中心より凹状カム５９と反対側にオフセットしていて，ピン４５ｂが円弧状底面５９ａとの対向位置にあると，排気還流カム部材４８は，上記重心に作用する遠心力により不作動位置Ｇへ移行するようになっている。
以上において，遠心重錘３５，第１，第２戻しばね４３，４４及び駆動リング４５は，互いに協働してデコンプカム部材４７及び排気還流カム部材４８を作動する共通の遠心機構４６を構成するものである。
次に，この実施例の作用について説明する。
クランク軸６が回転すると，カム軸２６は，クランク軸６により調時伝動装置２５を介して２分の１の減速比をもって駆動される。そして吸気行程では，吸気カム２６ｉが吸気タペット２７ｉを介して吸気プッシュロッド２８ｉを押し上げ，吸気ロッカアーム２９ｉを揺動して吸気弁１７ｉを吸気弁ばね３０ｉの付勢力に抗して押し開く。また排気行程では，排気カム２６ｅが排気タペット２７ｅを介して配置プッシュロッド２８ｅを押し上げ，排気ロッカアーム２９ｅを揺動して排気弁１７ｅを第２戻しばね４４を押し開く。このような吸気弁１７ｉ，排気弁１７ｅの開閉タイミングを図１０に示す。
ところで，図９において，機関回転数Ｎｅがゼロから，アイドリング回転数より低い所定回転数Ｎｅ１までの間にある機関の始動回転域ａでは，図４及び図５に示すように，遠心重錘３５は，第１戻しばね４３のセット荷重Ｆｓ１により収縮位置Ａに保持される。このとき，遠心重錘３５により，互いに係合する連結突起４５ｃ及び連結片３５ａ，３５ａを介して位置決めされる駆動リング４５のピン４５ｂがデコンプカム部材４７の凹状カム５８の斜面５８ａを押圧するので，デコンプカム部材４７は，その凸状カム４７ａを排気カム２６ｅのベース円より外方へ突出させた作動位置Ｃに保持される。したがって，いま，内燃機関Ｅを始動すべくリコイル式スタータ１３を操作すると，そのスタータ１３から始動筒軸１２を介してクランク軸６がクランキングされると同時に調時伝動装置２５を介してカム軸２６が駆動されるので，前述のように，ピストン７の圧縮行程ではデコンプカム部材４７の凸状カム４７ａが排気タペット２７ｅを僅かに押し上げることにより，排気プッシュロッド２８ｅ及び排気ロッカアーム２９ｅを介して排気弁１７ｅを僅かに開く。このときのタイミングを図１０に示す。その結果，シリンダボア３ａ内の圧縮ガスの一部が排気ポート１６ｅへ排出され，その圧縮圧力の上昇が抑えられるため，スタータ１３の操作荷重が軽減されることになり，クランク軸６を比較的軽快に勢いよくクランキングすることができ，したがって機関を容易に始動することができる。
機関が始動して，機関回転数Ｎｅが始動回転域ａから脱出すると，図６に示すように，遠心力Ｆｗによる遠心重錘３５の枢軸３６周りのモーメントが，第１戻しばね４３のセット荷重Ｆｓ１による遠心重錘３５の枢軸３６周りのモーメントに打ち勝って，収縮位置Ａから半径方向外方に揺動し，その揺動が連結片３５ａから連結突起４５ｃに伝達して駆動リング４５を反時計方向に回転させ，ピン４５ｂを排気還流カム部材４８の凹状カム５８の底面５８ｂとの対向位置に移す。したがって，デコンプカム部材４７は，ピン４５ｂに邪魔されることなく遠心力の作用により不作動位置Ｄに移行して，その凸状カム４７ａを排気カム２６ｅのベース円内方に退去させる。
この間，排気還流カム部材４８では，図７に示すように，その凹状カム５９の底面５９ａが駆動リング４５のピン４５ｂに対向しているので，排気還流カム部材４８は，ピン４５ｂに邪魔されることなく遠心力により不作動位置Ｆに保持され，その凸状カム４８ａを排気カム２６ｅのベース円内方に退去させている。
以上により，排気弁１７ｅは，通常通り排気カム２６ｅの作動のみに依存して開閉制御される。そして，このような状態は，機関回転数ＮｅがＮｅ１〜Ｎｅ２にある機関の低速運転域ｂにおいて継続する。そして機関回転数ＮｅがＮｅ２に達するころの遠心重錘３５の動きによれば，図７に示すように，遠心重錘３５の第２可動接続部４１と第２戻しばね４４の可動端部４４ａとの間の遊びＳがなくなり，第２戻しばね４４の遠心重錘３５に対する作用が開始する。したがって，その後は第１戻しばね４３の戻し力Ｆｓ１及び第２戻しばね４４の戻し力Ｆｓ２による遠心重錘３５の枢軸３６周りのモーメントと，遠心力Ｆｗによる遠心重錘３５の枢軸３６周りのモーメントとの釣り合いによって遠心重錘３５の位置が決定されることになるから，その後は，機関回転数Ｎｅの上昇に伴なう遠心重錘３５の揺動速度は遅くなる。
次に，機関回転数ＮｅがＮｅ２を超えて，内燃機関Ｅが高速運転域Ｃに入ると，遠心重錘３５は，最終的には，被動ギヤ３２上のストッパ３８に当接する拡張位置Ｂに到達し，それに伴なう駆動リング４５の反時計方向の更なる回転により，ピン４５ｂが排気還流カム部材４８の凹状カム５９の斜面５９ｂを押圧して，排気還流カム部材４８を，その遠心力に抗して作動位置Ｇに移動させるので，排気還流カム部材４８は，その凸状カム４８ａが排気カム２６ｅのベース円より突出させることになる。したがって，前述のように，ピストン７の吸気行程では排気還流カム部材４８の凸状カム４８ａが排気タペット２７ｅを僅かに押し上げることにより，配置プッシュロッド２８ｅ及び排気ロッカアーム２９ｅを介して排気弁１７ｅを僅かに開く。その結果，排気ポート１６ｅに残留する排ガスが燃焼室１５に引き込まれ，即ち排ガスの還流が行われる。この排ガスは後段の膨張行程での混合気の燃焼時，その燃焼温度の過度の上昇を抑制して，排ガス中のＮＯｘ濃度を下げると共に，ＨＣ濃度の低減延いては低燃費性の向上に寄与する。
以上のように，デコンプカム部材４７及び排気還流カム部材４８を，機関回転数Ｎｅの上昇に応じて揺動する共通の遠心重錘３５と，その揺動に反発する第１及び第２戻しばね４３，４４とにより，共通の駆動リング４５を介して順次作動することができ，しかも第２戻しばね４４の作動時期の選定，即ち第２戻しばね４４の可動端部４４ａの遊びＳの選定により，デコンプカム部材４７の作動領域に関係なく排気還流カム部材４８の作動領域を自由に設定することができ，したがって動弁装置２０に簡単な構造を追加するだけで，相互干渉のない所望特性のデコンプ機能及び排気還流機能を持った動弁装置２０を安価に提供することができる。
次に，図１１〜図１７に示す本発明の第２実施例について説明する。
図１１及び図１２に示すように，被動ギヤ３２に枢軸３６を介して支持される，遠心機構４６の遠心重錘３５は，前実施例と同様にＵ字状をなしていて，そのＵ字状屈曲部に重心３７を有し，そのＵ字状屈曲部が被動ギヤ３２のハブ３２ａに当接する収縮位置Ａと，上記Ｕ字状屈曲部の外側面が被動ギヤ３２の側面に突設されたストッパ３８に当接する拡張位置Ｂとの間を枢軸３６周りに揺動することができる。この遠心重錘３５には，前実施例と同様に，可動接続部４０が設けられており，被動ギヤ３２の固定接続部４２に固定端部を接続した，第１戻しばね４３の可動端部４３ａが可動接続部４０に接続される。この第１戻しばね４３は，所定のセット荷重Ｆｓ１をもって遠心重錘３５を半径方向内方へ常時付勢するように構成される。
前実施例とは異なり，上記枢軸３６の外周には捩じりコイルばねからなる第２戻しばね４４のコイル部４４ｂが遊嵌され，そのコイル部４４ｂに捩じり方向に所定のセット荷重Ｆｓ２を加えた状態で，この第２戻しばね４４の第１及び第２腕部４４ｃ，４４ｄは，枢軸３６を挟むようにして遠心重錘３５に形成された第１及び第２係止片６２，６３に係止される。第１腕部４４ｃの先端部は遠心重錘３５の端部より外方に延出しており，その先端部一側面に所定の間隔Ｌを存して対向するストッパピン６１が被動ギヤ３２の側面に突設される。そして，この第２戻しばね４４は，遠心重錘３５が収縮位置Ａから半径方向外方に所定角度揺動するまでは，ばね全体が遠心重錘３５と共に揺動して遠心重錘３５の揺動に抵抗しないが，遠心重錘３５が収縮位置Ａから半径方向外方に所定角度以上揺動すると，第１腕部４４ｃがストッパピン６１に受け止められてコイル部４４ｂを更に捩じることにより，第１戻しばね４３と協働して遠心重錘３５を半径方向内方へ付勢する反発力を発揮するようになっている。
その他の構成は前実施例と同様であるので，図１１〜図１７中，前実施例との対応部分には同一の参照符号を付して，その説明を省略する。
而して，機関回転数Ｎｅがゼロから，アイドリング回転数より低い所定回転数Ｎｅ１までの間にある機関の始動回転域ａ（図９参照）では，図１２及び図１４に示すように，遠心重錘３５は，第１戻しばね４３のセット荷重Ｆｓ１により収縮位置Ａに保持される。したがって，前実施例の場合と同様に，遠心重錘３５により，互いに係合する連結突起４５ｃ及び連結片３５ａ，３５ａを介して位置決めされる駆動リング４５のピン４５ｂがデコンプカム部材４７の凹状カム５８の斜面５８ａを押圧するので，デコンプカム部材４７は，その凸状カム４７ａを排気カム２６ｅのベース円より外方へ突出させた作動位置Ｃ（図１４参照）に保持される。そこで，内燃機関Ｅを始動すべくリコイル式スタータ１３を操作すると，そのスタータ１３から始動筒軸１２を介してクランク軸６がクランキングされると同時に調時伝動装置２５を介してカム軸２６が駆動されるので，ピストン７の圧縮行程ではデコンプカム部材４７の凸状カム４７ａが排気タペット２７ｅを僅かに押し上げることにより，排気プッシュロッド２８ｅ及び排気ロッカアーム２９ｅを介して排気弁１７ｅを僅かに開く。このときのタイミングは，前実施例の場合と同様に図１０に示す通りである。その結果，シリンダボア３ａ内の圧縮ガスの一部が排気ポート１６ｅへ排出され，その圧縮圧力の上昇が抑えられるため，スタータ１３の操作荷重が軽減されることになり，クランク軸６を比較的軽快に勢いよくクランキングすることができ，機関を容易に始動することができる。
機関が始動して，機関回転数Ｎｅが始動回転域ａから脱出すると，遠心力Ｆｗによる遠心重錘３５の枢軸３６周りのモーメントが，第１戻しばね４３のセット荷重Ｆｓ１による遠心重錘３５の枢軸３６周りのモーメントに打ち勝って，収縮位置Ａから半径方向外方に揺動し，その揺動が連結片３５ａから連結突起４５ｃに伝達して駆動リング４５を反時計方向に回転させ，ピン４５ｂを排気還流カム部材４８の凹状カム５８の底面５８ｂとの対向位置に移す。したがって，デコンプカム部材４７は，ピン４５ｂに邪魔されることなく遠心力の作用により不作動位置Ｄに移行して，その凸状カム４７ａを排気カム２６ｅのベース円内方に退去させる。
この間，排気還流カム部材４８では，図１６に示すように，その凹状カム５９の底面５９ａが駆動リング４５のピン４５ｂに対向しているので，排気還流カム部材４８は，ピン４５ｂに邪魔されることなく遠心力により不作動位置Ｆに保持され，その凸状カム４８ａを排気カム２６ｅのベース円内方に退去させている。
以上により，排気弁１７ｅは，通常通り排気カム２６ｅの作動のみに依存して開閉制御される。そして，このような状態は，機関回転数ＮｅがＮｅ１〜Ｎｅ２（図９参照）にある機関の低速運転域ｂにおいて継続する。そして機関回転数ＮｅがＮｅ２に達するころの遠心重錘３５の動きによれば，図１５，図１６に示すように，第２戻しばね４４の第１腕部４４ｃが被動ギヤ３２のストッパピン６１に受け止められてコイル部４４ｂを更に捩じることになり，その反発力が第１戻しばね４３と協働して遠心重錘３５を半径方向内方へ付勢することになる。したがって，その後は第１戻しばね４３の戻し力Ｆｓ１及び第２戻しばね４４の戻し力Ｆｓ２による遠心重錘３５の枢軸３６周りのモーメントと，遠心力Ｆｗによる遠心重錘３５の枢軸３６周りのモーメントとの釣り合いによって遠心重錘３５の位置が決定されることになるから，その後は，機関回転数Ｎｅの上昇に伴なう遠心重錘３５の揺動速度は遅くなる。
次に，機関回転数ＮｅがＮｅ２（図９参照）を超えて，内燃機関Ｅが高速運転域Ｃに入ると，遠心重錘３５は，最終的には，被動ギヤ３２上のストッパ３８に当接する拡張位置Ｂに到達し，それに伴なう駆動リング４５の反時計方向の更なる回転により，図１７に示すようにピン４５ｂが排気還流カム部材４８の凹状カム５９の斜面５９ｂを押圧して，排気還流カム部材４８を，その遠心力に抗して作動位置Ｇに移動させるので，排気還流カム部材４８は，その凸状カム４８ａが排気カム２６ｅのベース円より突出させることになる。したがって，ピストン７の吸気行程では排気還流カム部材４８の凸状カム４８ａが排気タペット２７ｅを僅かに押し上げることにより，配置プッシュロッド２８ｅ及び排気ロッカアーム２９ｅを介して排気弁１７ｅを僅かに開く。その結果，排気ポート１６ｅに残留する排ガスが燃焼室１５に引き込まれ，即ち排ガスの還流が行われる。この排ガスは後段の膨張行程での混合気の燃焼時，その燃焼温度の過度の上昇を抑制して，排ガス中のＮＯｘ濃度を下げると共に，ＨＣ濃度の低減延いては低燃費性の向上に寄与する。
以上のように，この第２実施例でも，デコンプカム部材４７及び排気還流カム部材４８を，機関回転数Ｎｅの上昇に応じて揺動する共通の遠心重錘３５と，その揺動に反発する第１及び第２戻しばね４３，４４により，共通の駆動リング４５を介して順次作動することができ，しかも第２戻しばね４４の第１腕部４４ｃとストッパピン６１との当接時期の選定により，デコンプカム部材４７の作動領域に関係なく排気還流カム部材４８の作動領域を自由に設定することができ，したがって動弁装置２０に簡単な構造を追加するだけで，相互干渉のない所望特性のデコンプ機能及び排気還流機能を持った動弁装置２０を安価に提供することができる。
次に，図１８〜図２４に示す本発明の第３実施例について説明する。
図１８及び図１９に示すように，遠心機構４６の遠心重錘は，被動ギヤ３２に共通の枢軸３６を介して支持される第１遠心重錘３５1 及び第２遠心重錘３５2 より構成される。第１遠心重錘３５1 は，第１実施例の遠心重錘３５と略同様にＵ字状をなすと共に，そのＵ字状屈曲部に重心３７1 を有しており，そのＵ字状屈曲部が被動ギヤ３２のハブ３２ａに当接する収縮位置Ａと，上記Ｕ字状屈曲部の外側面が被動ギヤ３２の側面に突設されたストッパ３８に当接する拡張位置Ｂとの間を枢軸３６周りに揺動することができる。この第１遠心重錘３５1 の可動接続部４０には，第１実施例の遠心重錘３５と同様に，この第１遠心重錘３５1 を所定のセット荷重Ｆｓをもって半径方向内方へ常時付勢する戻しばね５３の可動端部５３ａが接続され，また第１遠心重錘３５1 には駆動リング４５の連結突起４５ｃを挟む一対の連結片３５ａ，３５ａが設けられる。
第２遠心重錘３５2 は，カム軸２６を半周以上取り囲むように釣り針形に屈曲すると共に，その中間部に第１遠心重錘３５1 の重心３７1 に近接した重心３７2 を有しており，その中間部が被動ギヤ３２のハブ３２ａの外周面に当接する収縮位置Ｊ（図１９参照）と，先端部が同ハブ３２ａの外周面に当接する拡張位置Ｋ（図２４参照）との間を枢軸３６周りに揺動することができ，この第２遠心重錘３５2 の収縮位置Ｊ及び拡張位置Ｋ間の揺動角度は，第１遠心重錘３５1 の収縮位置Ａ及び拡張位置Ｂ間の揺動角度よりも小さく設定される。この第２遠心重錘３５2 には，これが上記収縮位置Ｊ及び拡張位置Ｋ間を揺動するとき，第１遠心重錘３５1 の先端部に当接する当接部３５2 ａ（図１９及び図２０参照）が設けられる。第１及び第２遠心重錘３５1 ，３５2 の相対揺動をスムーズにすべく第１遠心重錘３５1 には，第２遠心重錘３５2 の側面に摺動可能に接する一個又は複数個の突起６４（図２０参照）が形成される。
その他の構成は前実施例と同様であるので，図１８〜図２４中，第１実施例との対応部分には同一の参照符号を付して，その説明を省略する。
而して，機関回転数Ｎｅがゼロから，アイドリング回転数より低い所定回転数Ｎｅ１までの間にある機関の始動回転域ａ（図９参照）では，図１９及び図２１に示すように，第１遠心重錘３５1 は，戻しばね５３のセット荷重Ｆｓにより収縮位置Ａに保持される。したがって，第１実施例の場合と同様に，第１遠心重錘３５1 により，互いに係合する連結突起４５ｃ及び連結片３５ａ，３５ａを介して位置決めされる駆動リング４５のピン４５ｂがデコンプカム部材４７の凹状カム５８の斜面５８ａを押圧するので，デコンプカム部材４７は，その凸状カム４７ａを排気カム２６ｅのベース円より外方へ突出させた作動位置Ｃに保持される。そこで，内燃機関Ｅを始動すべくリコイル式スタータ１３を操作すると，そのスタータ１３から始動筒軸１２を介してクランク軸６がクランキングされると同時に調時伝動装置２５を介してカム軸２６が駆動されるので，ピストン７の圧縮行程ではデコンプカム部材４７の凸状カム４７ａが排気タペット２７ｅを僅かに押し上げることにより，排気プッシュロッド２８ｅ及び排気ロッカアーム２９ｅを介して排気弁１７ｅを僅かに開く。このときのタイミングを図１０に示す。その結果，シリンダボア３ａ内の圧縮ガスの一部が排気ポート１６ｅへ排出され，その圧縮圧力の上昇が抑えられるため，スタータ１３の操作荷重が軽減されることになり，クランク軸６を比較的軽快に勢いよくクランキングすることができ，機関を容易に始動することができる。
この間，第１遠心重錘３５1 が戻しばね５３のセット荷重Ｆｓをもって第２遠心重錘３５2 の当接部３５2 ａを押圧することにより，第２遠心重錘３５2 も収縮位置Ｊに保持される。
機関が始動して，機関回転数Ｎｅが始動回転域ａから脱出すると，図２２に示すように，第１遠心重錘３５1 の遠心力Ｆｗ１による枢軸３６周りのモーメントと，第２遠心重錘３５2 の遠心力Ｆｗ２による枢軸３６周りのモーメントとの和が，戻しばね５３のセット荷重Ｆｓによる両遠心重錘３５1 ，３５2 の枢軸３６周りのモーメントに打ち勝って，両遠心重錘３５1 ，３５2 は，それぞれの収縮位置Ａ，Ｋから半径方向外方に揺動し，第１遠心重錘３５1 の揺動が連結片３５ａから連結突起４５ｃに伝達して駆動リング４５を反時計方向に回転させ，ピン４５ｂを排気還流カム部材４８の凹状カム５８の底面５８ｂとの対向位置に移す。したがって，デコンプカム部材４７は，ピン４５ｂに邪魔されることなく遠心力の作用により不作動位置Ｄに移行して，その凸状カム４７ａを排気カム２６ｅのベース円内方に退去させる。
この間，排気還流カム部材４８では，図２３に示すように，その凹状カム５９の底面５９ａが駆動リング４５のピン４５ｂに対向しているので，排気還流カム部材４８は，ピン４５ｂに邪魔されることなく遠心力により不作動位置Ｆに保持され，その凸状カム４８ａを排気カム２６ｅのベース円内方に退去させている。
以上により，排気弁１７ｅは，通常通り排気カム２６ｅの作動のみに依存して開閉制御される。そして，このような状態は，機関回転数ＮｅがＮｅ１〜Ｎｅ２にある機関の低速運転域ｂにおいて継続する。そして機関回転数ＮｅがＮｅ２に達するころには，図２２及び図２３に示すように，第２遠心重錘３５2 が先端部をハブ３２ａの外周面に当接させる拡張位置Ｋに到達し，それ以上の外方揺動が拘束される。その結果，第２遠心重錘３５2 の遠心力Ｆｗ２は，戻しばね５３に対して抵抗しなくなる。したがって，第１遠心重錘３５1 の遠心力Ｆｗ１による枢軸３６周りのモーメントと，戻しばね５３の戻し力Ｆｓによる第１遠心重錘３５1 の枢軸３６周りのモーメントとの釣り合いによって第１遠心重錘３５1 の位置が決定されることになるから，その後は，機関回転数Ｎｅの上昇に伴なう第１遠心重錘３５1 の揺動速度は遅くなる。
そこで，機関回転数ＮｅがＮｅ２を超えて，内燃機関Ｅが高速運転域Ｃに入ると，第１遠心重錘３５1 は，最終的には，図２４に示すように，被動ギヤ３２上のストッパ３８に当接する拡張位置Ｂに到達し，それに伴なう駆動リング４５の反時計方向の更なる回転により，ピン４５ｂが排気還流カム部材４８の凹状カム５９の斜面５９ｂを押圧して，排気還流カム部材４８を，その遠心力に抗して作動位置Ｇに移動させるので，排気還流カム部材４８は，その凸状カム４８ａが排気カム２６ｅのベース円より突出させることになる。したがって，ピストン７の吸気行程では排気還流カム部材４８の凸状カム４８ａが排気タペット２７ｅを僅かに押し上げることにより，配置プッシュロッド２８ｅ及び排気ロッカアーム２９ｅを介して排気弁１７ｅを僅かに開く。その結果，排気ポート１６ｅに残留する排ガスが燃焼室１５に引き込まれ，即ち排ガスの還流が行われる。この排ガスは後段の膨張行程での混合気の燃焼時，その燃焼温度の過度の上昇を抑制して，排ガス中のＮＯｘ濃度を下げると共に，ＨＣ濃度の低減延いては低燃費性の向上に寄与する。
以上のように，この第３実施例では，デコンプカム部材４７及び排気還流カム部材４８を，機関回転数Ｎｅの上昇に応じて揺動する第１及び第２遠心重錘３５1 ，３５2 と，それらの揺動に反発する一本の戻しばね５３により，共通の駆動リング４５を介して順次作動することができ，しかも第２遠心重錘３５2 の作動を無効にする時期の選定により，デコンプカム部材４７の作動領域に関係なく排気還流カム部材４８の作動領域を自由に設定することができ，したがって動弁装置２０に簡単な構造を追加するだけで，相互干渉のない所望特性のデコンプ機能及び排気還流機能を持った動弁装置２０を安価に提供することができる。
本発明は，上記実施例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の設計変更が可能である。例えば，第１及び第２実施例においては，第１及び第２戻しばね４３，４４を，ばね定数が非線形な一本のばねで置き換えることもできる。
本発明の動弁装置を備える内燃機関の縦断側面図。 図１の２−２線断面図。 図１の３−３線断面図。 図３の４−４線断面図 図３の５−５線断面図 図５に対応する作用説明図。 図３の７−７線断面図。 図７に対応する作用説明図。 デコンプカム部材及び排気還流カム部材の作動領域を示す線図。 クランク軸の回転角度と吸気弁及び排気弁の開閉タイミングとの関係を示す線図。 本発明の第２実施例に係る動弁装置のカム軸周辺部の縦断側面図。 図１１の１２−１２線断面図。 図１２の１３−１３線断面図。 図１１の１４−１４線断面図。 図１４に対応する作用説明図。 図１１の１６−１６線断面図。 図１６に対応する作用説明図。 本発明の第３実施例に係る動弁装置のカム軸周辺部の縦断側面図。 図１８の１９−１９線断面図。 図１９の２０−２０線断面図。 図１８の２１−２１線断面図。 図２１に対応する作用説明図。 図１８の２３−２３線断面図。 図２３に対応する作用説明図。
符号の説明
Ｅ・・・・・・内燃機関
ａ・・・・・・内燃機関の始動回転域
ｃ・・・・・・内燃機関の高速回転域
Ｃ・・・・・・デコンプカム部材の作動位置
Ｄ・・・・・・デコンプカム部材の不作動位置
Ｆ・・・・・・排気還流カム部材の不作動位置
Ｇ・・・・・・排気還流カム部材の作動位置
６・・・・・・クランク軸
１７ｉ・・・・吸気弁
１７ｅ・・・・排気弁
２６・・・・・カム軸
２６ｉ・・・・吸気カム
２６ｅ・・・・排気カム
２７ｉ・・・・吸気カム従動部材（吸気タペット）
２７ｅ・・・・排気カム従動部材（排気タペット）
３２・・・・・支持部材（被動ギヤ）
３５・・・・・遠心重錘
３５1 ・・・・第１遠心重錘
３５2 ・・・・第２遠心重錘
４３，４４；５３・・戻しばね
４５・・・・・駆動部材（駆動リング）
４６・・・・・遠心機構
４７・・・・・デコンプカム部材
４８・・・・・排気還流カム部材
５８・・・・・デコンプカム部材の凹状カム
５９・・・・・排気還流カム部材の凹状カム

Claims (4)

  1. クランク軸（６）に連動するカム軸（２６）と，このカム軸（２６）に形成された吸気カム（２６ｉ）及び排気カム（２６ｅ）にそれぞれ従動して吸気弁（１７ｉ）及び排気弁（１７ｅ）をそれぞれ開閉する吸気カム従動部材（２７ｉ）及び排気カム従動部材（２７ｅ）とを備える，内燃機関の動弁装置において，
    前記カム軸（２６）に設けられて，機関の圧縮行程で該排気カム従動部材（２７ｅ）を排気弁（１７ｅ）の開き方向に作動する作動位置（Ｃ）及び，前記排気カム従動部材（２７ｅ）を解放する不作動位置（Ｄ）間を移動するデコンプカム部材（４７）と，前記カム軸（２６）に設けられて，前記排気カム従動部材（２７ｅ）を解放する不作動位置（Ｆ）及び，機関の吸気行程で該排気カム従動部材（２７ｅ）を排気弁（１７ｅ）の開き方向に作動し得る作動位置（Ｇ）間を移動する排気還流カム部材（４８）と，前記カム軸（２６）により駆動されて，前記デコンプカム部材（４７）を，機関の始動回転域（ａ）で作動位置（Ｃ）に，始動後に不作動位置（Ｄ）に作動すると共に，前記排気還流カム部材（４８）を，機関の低速運転域（ｂ）で不作動位置（Ｆ）に，高速運転域（ｃ）で作動位置（Ｇ）に作動する共通の遠心機構（４６）とを更に備えることを特徴とする，内燃機関の動弁装置。
  2. 請求項１記載の内燃機関の動弁装置において，
    前記遠心機構（４６）を，前記カム軸（２６）に固設される支持部材（３２）に半径方向に揺動可能に軸支される遠心重錘（３５；３５1 ，３５2 ）と，この遠心重錘（３５；３５1 ，３５2 ）を半径方向内方へ付勢する戻しばね（４３，４４；５３）と，前記遠心重錘（３５；３５1 ，３５2 ）の揺動に連動すると共に，前記デコンプカム部材（４７）及び排気還流カム部材（４８）にそれぞれ設けられたカム（５８，５９）に係合して，前記デコンプカム部材（４７）を，機関の始動回転域（ａ）で作動位置（Ｃ）に，始動後に不作動位置（Ｄ）に駆動し，また前記排気還流カム部材（４８）を，機関の低速運転域（ｂ）では不作動位置（Ｆ）に，高速運転域（ｃ）では作動位置（Ｇ）に駆動する共通の駆動部材（４５）とで構成したことを特徴とする，内燃機関の動弁装置。
  3. 請求項２記載の内燃機関の動弁装置において，
    前記戻しばねを，前記遠心重錘（３５）に対する半径方向内向きの付勢力を常時発揮する第１戻しばね（４３）と，該遠心重錘（３５）が半径方向外方へ所定角度以上揺動したときから該遠心重錘（３５）に対する半径方向内向きの反発力を発揮する第２戻しばね（４４）とで構成したことを特徴とする，内燃機関の動弁装置。
  4. 請求項２記載の内燃機関の動弁装置において，
    前記遠心重錘を，前記カム軸（２６）の回転中，常時前記戻しばね（５３）の付勢力に対抗する遠心力を発揮する第１遠心重錘（３５1 ）と，この第１遠心重錘（３５1 ）が半径方向外方へ所定角度揺動するまでは第１遠心重錘（３５1 ）と一体となって前記戻しばね（５３）の付勢力に対抗する遠心力を発揮するが，第１遠心重錘（３５1 ）の半径方向外方への揺動が所定角度以上になると第１遠心重錘（３５1 ）から分離して前記戻しばね（５３）の付勢力と対抗する遠心力を無効にされる第２遠心重錘（３５2 ）とで構成ことを特徴とする，内燃機関の動弁装置。
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