JP2005248780A

JP2005248780A - エンジンの始動補助装置

Info

Publication number: JP2005248780A
Application number: JP2004058584A
Authority: JP
Inventors: Akira Furuya; 彰古屋
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2004-03-03
Filing date: 2004-03-03
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】カムシャフトにカバーを装着することなく、リリースレバーの倒れを抑制しフライウエイトによりデコンプ軸が確実に回転し得るようにする。
【解決手段】クランク軸により回転駆動されるカムシャフト２６には、吸気弁を駆動する動弁カム３１が設けられており、カム面３５に開口してカムシャフト２６にはその回転中心軸Ｏ1に平行に軸収容孔３６が形成されている。リリースレバー３７は軸収容孔３６に回転自在に嵌合するデコンプ軸３８と、これに設けられたフライウエイト３９とを備えており、デコンプ軸３８には軸収容孔３６の内周面に対応した曲率半径の円弧面３８ａと、内周面に接触しない切り欠き面３８ｂとが形成され、円弧面３８ａの曲率半径よりも大きい曲率半径を有する凸部４５がリリースレバー３７の端部に設けられている。デコンプ軸３８によりエンジン低回転時の圧縮行程中には吸気弁が開いて燃焼室の圧縮圧力が低減される。
【選択図】図４

Description

本発明はエンジンを始動させる際にエンジンの圧縮圧力を低下させるようにしたエンジンの始動補助装置に関し、特に、汎用エンジンに適用して好適な始動補助装置に関する。

発電機や草刈り機などの動力源やランマーなどの建設機器の動力源として使用される汎用エンジンには、リコイルスタータが搭載されており、作業者がリコイルロープを操作してクランク軸を回転させることによって手動操作でエンジンを始動させるようにしている。この手動操作によるエンジン始動時の作業者の負荷を軽減し、小さな操作力でエンジンを始動させることができるようにするための始動補助装置としてはデコンプ装置がある。デコンプ装置は、エンジンを始動させるときにおける低回転時の圧縮行程中に、吸気弁と排気弁の少なくともいずれか一方を僅かに開いて燃焼室の圧縮圧力を低下させるようにした装置であり、デコンプ装置は吸排気弁を駆動するための動弁カムが設けられたカムシャフトに組み込まれている。

カムシャフトはこれに設けられるスプロケットとクランク軸に設けられるスプロケットとに掛け渡されるチェーンを介してクランク軸により駆動されるようになっており、カムシャフトには吸気弁と排気弁とを１つの動弁カムにより駆動させるようにしたタイプや、吸気弁駆動用の動弁カムと排気弁駆動用の動弁カムとを備えたタイプがある。また、１つの気筒に複数の吸気弁と排気弁とを設ける場合にはそれぞれの弁数に対応させて複数の動弁カムがカムシャフトに設けられる。いずれのタイプにおいても、デコンプ装置は動弁カムのカム面に突出する突出部材とこれを作動するフライウエイトとを有し、エンジンが低回転のときには突出部材により吸排気弁が僅かに開かれ、カムシャフトの回転数が所定値以上となると遠心力によりフライウエイトが突出部材をカム面から後退移動させて吸排気弁はカム面により開閉駆動される。

たとえば、特許文献１に記載されるデコンプ装置においては、カムシャフトの低回転時には排気弁駆動用の動弁カムのカム面からデコンプ軸によりボールを突出させるようにし、エンジン回転数が所定値以上になると遠心力によりフライウエイトによりデコンプ軸が回転してボールを動弁カム内に引っ込ませるようにしている。
特開平９−７９０１７号公報

簡単な構造でエンジンの始動を補助するために、デコンプ軸の横断面の一部が半月形状に切り欠かれるとともにフライウエイトが一体に設けられたリリースレバーを用いたデコンプ装置が開発されている。このデコンプ装置においては、カムシャフトに一体に設けられたスプロケットにフライウエイトを沿わせてデコンプ軸がカムシャフトに回転自在に組み込まれ、エンジン低回転時にはデコンプ軸がカム面から突出し、エンジン回転数が所定値以上となるとフライウエイトによりデコンプ軸が回転して切り欠かれた部分がカム面に対向するので吸排弁はカム面により駆動されることになる。

このタイプのデコンプ装置においては、デコンプ軸を円滑に回転させるためカムシャフトに形成された軸収容孔とデコンプ軸の外周面との間に所定のクリアランスを設ける必要がある。さらに、デコンプ軸の一部が半月形状となっているとともにデコンプ軸の長さがフライウエイトに比して短くなっているため、エンジンが始動されてカムシャフトの回転によりフライウエイトに加わる遠心力によってデコンプ作動を解除するときに、デコンプ軸を軸収容孔から突き出させる方向にフライウエイトが倒れるおそれがあり、その場合にはデコンプ軸が軸収容孔に引っ掛かってデコンプ解除を行うことができなくなるという問題点がある。

フライウエイトの倒れは、前記特許文献１に記載されるように、カムシャフトの端面にカバーを装着し、カバーによりフライウエイトの姿勢を保持するようにすれば防止することができるが、カムシャフトを大幅に改変しなければならないだけでなく、カムシャフトを長くする必要があるとともにカムシャフトが大径化し、エンジンをコンパクト化する上での妨げとなる。

本発明の目的は、カムシャフトにカバーを装着することなく、リリースレバーの倒れを抑制しフライウエイトによりデコンプ軸が確実に回転し得るようにすることにある。

本発明のエンジンの始動補助装置は、エンジン低回転時の圧縮行程中に、吸気弁と排気弁の少なくともいずれか一方を僅かに開いて燃焼室の圧縮圧力を低減するエンジンの始動補助装置であって、弁を駆動するカム面を有する動弁カムが設けられ、クランク軸により回転駆動されるカムシャフトと、前記カム面に開口して前記カムシャフトに形成された軸収容孔に回転自在に嵌合するデコンプ軸、および前記デコンプ軸に一体のフライウエイトを備えるリリースレバーとを有し、前記デコンプ軸に前記軸収容孔の内周面に対応した曲率半径の円弧面と、前記内周面に接触しない切り欠き面とを形成し、前記円弧面の曲率半径よりも大きい曲率半径を有する凸部を前記リリースレバーの端部に設け、前記フライウエイトに加わる遠心力により前記円弧面が前記カム面から突出する状態から後退する状態に前記デコンプ軸が回転する際に、前記凸部により前記リリースレバーの倒れを防止することを特徴とする。

本発明のエンジンの始動補助装置は、前記凸部に前記デコンプ軸と前記フライウエイトとの境界から前記リリースレバーの端面に向けて傾斜するテーパ面を形成することを特徴とする。

本発明のエンジンの始動補助装置は、前記カムシャフトは前記デコンプ軸が貫通するスプロケットを有し、前記円弧面が前記カム面から突出する方向に前記デコンプ軸にばね力を加えるばね部材を前記スプロケットに設け、エンジンが所定回転数以上となったときに前記円弧面が前記カム面から後退して前記切り欠き面が前記カム面に対向する状態にデコンプ軸を位置決めするストッパを前記スプロケットに設けることを特徴とする。

本発明によれば、リリースレバーの端部にデコンプ軸の曲率半径よりも大きい径の凸部を設けたので、フライウエイトに加わる遠心力によりデコンプ軸がデコンプ作動位置とデコンプ解除位置とに回動する際に、デコンプ軸が軸収容孔に引っ掛かることなく円滑に回転することになり、リリースレバーの倒れを防止するためのカバーが不要となる。これにより、カムシャフトを大幅に改変したり、長くする必要がなく、カムシャフトを大径化することが不要になり、エンジンをコンパクト化することができる。

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は汎用エンジンの一例を示す概略図であり、図２は図１において矢印Ａ−Ａ線方向から見た断面図である。

図１に示されるように、この汎用エンジンはクランク軸１０が回転自在に装着されるクランクケース１１と、これに取り付けられるシリンダ１２とを有している。シリンダ１２のシリンダボア１３内に往復動自在にピストン１４が組み込まれ、ピストン１４はクランク軸１０にコネクティングロッド１５を介して連結されている。このエンジンは単気筒の４サイクルガソリンエンジンであり、シリンダ１２に取り付けられたシリンダヘッド１６とクランクケース１１とシリンダ１２とによりエンジン本体１７が形成されている。

クランク軸１０にはエンジンを始動させるため、図１に示されるように、リコイルプーリ１８が回転自在に装着されており、このリコイルプーリ１８には先端にリコイルノブ１９ａを有するリコイルロープ１９が巻き付けられている。リコイルロープ１９を引き出してリコイルプーリ１８を回転させると、クランク軸１０に係合部材が係合して手動によりクランク軸１０が回転されてエンジンを始動させることができ、エンジンが始動した後にはクランク軸１０とリコイルプーリ１８との係合が解除される。クランク軸１０にはエンジン本体１７に向けて冷却風を生成するための冷却ファン２０が取り付けられている。なお、この汎用エンジンを用いて発電機を駆動する場合には、クランク軸１０には発電機が組み込まれることになり、動力噴霧器を駆動する場合にはクランク軸１０に噴霧器のシャフトが連結されることになる。

シリンダヘッド１６には、図２に示されるように、シリンダ１２内の燃焼室２１に混合気を供給するための吸気ポート２２と、燃焼室２１内の燃焼排ガスを外部に排出するための排気ポート２３とが形成されている。吸気ポート２２と排気ポート２３とをそれぞれ開閉するために、シリンダヘッド１６には吸気弁２４と排気弁２５とが装着されており、これらの弁２４，２５を駆動するために、図１に示すように、エンジン本体１７に回転自在に装着されたカムシャフト２６にはスプロケット２７が設けられ、クランク軸１０に固定されたスプロケット２８とスプロケット２７との間にはチェーン２９が掛け渡されている。カムシャフト２６側のスプロケット２７の直径（歯数）はクランク軸１０側のスプロケット２８の２倍となっており、エンジンが駆動されてクランク軸１０が回転すると、これに同期してカムシャフト２６がクランク軸１０の２分の１の回転数で回転駆動されることになる。なお、シリンダヘッド１６には、燃焼室２１内に供給された混合気を点火するために、図１に示されるように、点火プラグ３０が取り付けられている。

図２に示すように、カムシャフト２６には吸気弁２４を駆動するための動弁カム３１が設けられるとともに、排気弁２５を開閉するための動弁カム（図示省略）が動弁カム３１に対して軸方向にずらして設けられている。カムシャフト２６に平行にエンジン本体１７に設けられたロッカシャフト３２には、それぞれ揺動自在にロッカアーム３３，３４が装着され、吸気弁用のロッカアーム３３は動弁カム３１のカム面３５に接触するカム接触部３３ａと、吸気弁２４に係合する作動部３３ｂとを有しており、同様に排気弁用のロッカアーム３４は図示しない排気弁用の動弁カムのカム面に接触するカム駆動部３４ａと、排気弁２５に係合する作動部３４ｂとを有している。

図３はカムシャフト２６側のスプロケット２７およびカムシャフト２６を示す正面図であり、図４（Ａ）は図３の断面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、図５（Ａ）は図３に示されたリリースレバーを示す正面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の側面図である。

図４に示すように、カムシャフト２６にはスプロケット２７が一体に設けられている。カムシャフト２６に設けられた動弁カム３１のカム面３５は、ベース面３５ａと偏心面３５ｂからなり、このカム面３５にはロッカアーム３３のカム接触部３３ａが接触するようになっている。なお、カムシャフト２６とスプロケット２７とを別部品とし、ボルトなどによりスプロケット２７をカムシャフト２６に締結するようにしても良い。

カムシャフト２６には、その回転中心軸Ｏ1に平行に横断面形状が円形となった軸収容孔３６がスプロケット２７を貫通して形成されている。この軸収容孔３６の中心Ｏ2は回転中心軸Ｏ1に対して距離Ｅだけずれており、軸収容孔３６は図４（Ｂ）に示すようにカム面３５に開口している。この軸収容孔３６にはリリースレバー３７が装着されるようになっており、リリースレバー３７はデコンプ軸３８とこれの端部に一体に設けられたフライウエイト３９とを有している。デコンプ軸３８は軸収容孔３６に回転自在に嵌合されており、軸収容孔３６の半径とほぼ同様な曲率半径を有するとともに軸収容孔３６に接触する円弧面３８ａと、軸収容孔３６に接触しない平坦な切り欠き面３８ｂとを有し、横断面がほぼ半円ないし半月形状となっている。図４（Ｂ）に示すように、円弧面３８ａの曲率半径Ｒ1と偏心距離Ｅの合計寸法は、回転中心軸Ｏ1とカム面３５との距離Ｒよりも大きく設定されており、デコンプ軸３８は、その回転に伴って円弧面３８ａがカム面３５から突出するデコンプ作動状態と、円弧面３８ａがカム面３５から後退して切り欠き面３８ｂがカム面３５に対向するデコンプ解除状態とに変化する。

フライウエイト３９はデコンプ軸３８に対してほぼ直角となっており、図３に示されるように基端から先端に向けて円周方向に折れ曲がっている。ただし、図４（Ａ）においては折れ曲がったフライウエイト３９の全長が示されている。フライウエイト３９は、クランク軸１０により駆動されるカムシャフト２６の回転により遠心力を受けて、図３において実線で示すデコンプ作動位置から破線で示すデコンプ解除位置まで移動し、このフライウエイト３９の移動によってデコンプ軸３８は回転することになる。

図３に示すように、フライウエイト３９に対してデコンプ作動位置に向けてばね力を加えるために、スプロケット２７に固定された止めピン４１にはリターンスプリング４２がばね部材として装着されている。このリターンスプリング４２の一端はスプロケット２７に形成された係止孔４３に固定され、他端はフライウエイト３９に接触しており、このリターンスプリング４２によりフライウエイト３９には、エンジンの停止時および所定の回転数に到達するまでの低回転時に、デコンプ軸３８がデコンプ作動位置となるよう設定される。一方、エンジンが所定の回転数以上となって遠心力によりリターンスプリング４２のばね力に抗してフライウエイト３９が拡開してデコンプ軸３８がデコンプ解除位置となったときにその状態を保持するためにスプロケット２７にはフライウエイト３９の移動を規制するためのストッパ４４が取り付けられている。

リリースレバー３７の基端部には、図５（Ａ）に示されるように、デコンプ軸３８の円弧面３８ａの曲率半径Ｒ1よりも大きい曲率半径Ｒ2を有する凸部４５が設けられており、凸部４５はリリースレバー３７の端面側に設けられた幅Ｌ1の接触部４５ａと、デコンプ軸３８とフライウエイト３９との境界４６からリリースレバー３７の端面に向けて径が大きくなるように傾斜したテーパ面４５ｂとを有している。一方、カムシャフト２６には、図４（Ａ）に示されるように、凸部４５の接触部４５ａが接触する支持面４７が形成されている。したがって、カムシャフト２６にリリースレバー３７を装着した状態のもとでは凸部４５が支持面４７に接触した状態になり、デコンプ軸３８の回転時には凸部４５が支持面４７に案内されるので、凸部４５によりリリースレバー３７のラジアル方向のガタが規制されることになる。したがって、デコンプ軸３８が軸収容孔３６内で円滑に回転するようにスプロケット２７に形成された貫通孔とデコンプ軸３８との間に所定のクリアランスを設けても、フライウエイト３９の先端がスプロケット２７から離れるとともにデコンプ軸３８の先端がカム面３５から突出する方向にリリースレバー３７が倒れることを防止できる。

上述したエンジン始動補助装置を有するエンジンを始動させる際には、作業者はエンジン停止状態のもとで図１に示すリコイルノブ１９ａを把持してリコイルロープ１９を引っ張ってリコイルプーリ１８を回転させる。エンジンの停止時にはクランク軸１０およびカムシャフト２６は停止状態となっているので、リリースレバー３７は図３に実線で示すデコンプ作動状態となっており、デコンプ軸３８の円弧面３８ａはカム面３５から突出している。したがって、エンジンを始動させる際に、カムシャフト２６が所定の回転数となるまでは、図２に示すように、カムシャフト２６の回転に伴ってロッカアーム３３のカム接触部３３ａはカム面３５に直接接触することなく、デコンプ軸３８に接触するので、エンジンの圧縮行程のもとで吸気弁２４はロッカアーム３３を介して僅かに吸気ポート２２を開くことになる。これにより、圧縮行程時における燃焼室２１の圧縮圧力が低減し、強い力でリコイルロープ１９を引っ張ることなく、リコイルプーリ１８の回転がクランク軸１０に伝達されて容易にエンジンを始動させることができる。

図６（Ａ）は本発明のリリースレバー３７の最大倒れ状態を示す断面図であり、図６（Ｂ）は比較例として示すリリースレバー３７の最大倒れ状態を示す断面図であり、図６（Ｂ）においては図６（Ａ）と共通する部材には同一の符号が付されている。図６（Ａ）に示すようにリリースレバー３７に凸部４５を設けると、最大倒れ角度はθ1となるのに対して、図６（Ｂ）に示すように凸部４５を設けない場合にはこれよりも大きな倒れ角度θ2となる。このように、本発明においては比較例に比して最大倒れ角度が小さくなり、デコンプ軸３８が軸収容孔３６内で引っ掛かることが防止される。比較例の場合にはリリースレバー３７の倒れを防止するためにカバーなどの部材を設ける必要があるが、本発明にあっては、カバーなどの部材を設けることなくリリースレバー３７の倒れを抑制してデコンプ軸３８を確実に回転させることができ、カムシャフト２６を大径化したり、軸長を大きくすることが不要となり、エンジンをコンパクト化することが可能となる。

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。たとえば、図示する実施の形態においては、エンジン低回転の圧縮行程時に吸気弁２４を僅かに開いて圧縮圧力を低減するようにしているが、圧縮行程時に排気弁２５を僅かに開いて圧縮圧力を低減するようにしても良く、吸気弁２４と排気弁２５の両方を開くようにしても良い。また、実施の形態においては、カムシャフト２６には吸気弁駆動用の動弁カムと排気弁駆動用の動弁カムとの２つのカムが設けられているが、１つの動弁カムにより吸気弁と排気弁とを駆動するようにしたタイプの動弁機構にも本発明を適用することができる。さらに、図示するエンジンは、吸気ポート２２と排気ポート２３とがそれぞれ１つずつ設けられた単気筒の４サイクルガソリンエンジンであるが、吸気ポート２２と排気ポート２３とをそれぞれ複数設けるようにしたエンジンや、複数の気筒を有するエンジンに対しても本発明を適用することができる。

動弁機構には、吸排気弁をシリンダヘッド１６に配置し、クランクケースに配置されたカムシャフトをプッシュロッドとロッカアームを介して吸排気弁を作動させるようにしたＯＨＶ型と、吸排気弁とカムシャフトをシリンダヘッドに配置するようにしたＯＨＣ型とがある。また、このＯＨＣ型にはロッカアームを用いることなく動弁カムにより吸排気弁を直接駆動するようにした弁リフタ型と、ロッカアームを用いたロッカアーム型と、１つのカムシャフトに吸気弁用と排気弁用の動弁カムを設けることなく吸気弁用のカムシャフトと排気弁用のカムシャフトとを有するＤＯＨＣ型などがある。図示する動弁機構はロッカアームを介して動弁カムにより吸排気弁を駆動するようにしたタイプであるが、上述したそれぞれのタイプに本発明を適用することができ、さらには側弁式つまりＳＶ型にも適用することができる。

また、この発明は図１に示すエンジンのみならず、スタータモータを具備することなく、人力によりエンジンを始動させるタイプの４サイクルエンジンであればどのようなエンジンにも適用することができる。

汎用エンジンの一例を示す概略図である。図１において矢印Ａ−Ａ線方向から見た断面図である。カムシャフト側のスプロケットとカムシャフトを示す正面図である。（Ａ）は図３の断面図であり、（Ｂ）は図４（Ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。（Ａ）は図３に示されたリリースレバーを示す正面図であり、（Ｂ）は図５（Ａ）の側面図である。（Ａ）は本発明のリリースレバーの最大倒れ状態を示す断面図であり、（Ｂ）は比較例として示すリリースレバーの最大倒れ状態を示す断面図である。

符号の説明

１０クランク軸
１６シリンダヘッド
１８リコイルプーリ
２２吸気ポート
２３排気ポート
２４吸気弁
２５排気弁
２６カムシャフト
２７スプロケット
３１動弁カム
３２ロッカシャフト
３３，３４ロッカアーム
３６軸収容孔
３７リリースレバー
３８デコンプ軸
３８ａ円弧面
３８ｂ切り欠き面
３９フライウエイト
４２リターンスプリング（ばね部材）
４４ストッパ
４５凸部
４５ａ接触部
４５ｂテーパ面
４７支持面

Claims

エンジン低回転時の圧縮行程中に、吸気弁と排気弁の少なくともいずれか一方を僅かに開いて燃焼室の圧縮圧力を低減するエンジンの始動補助装置であって、
弁を駆動するカム面を有する動弁カムが設けられ、クランク軸により回転駆動されるカムシャフトと、
前記カム面に開口して前記カムシャフトに形成された軸収容孔に回転自在に嵌合するデコンプ軸、および前記デコンプ軸に一体のフライウエイトを備えるリリースレバーとを有し、
前記デコンプ軸に前記軸収容孔の内周面に対応した曲率半径の円弧面と、前記内周面に接触しない切り欠き面とを形成し、
前記円弧面の曲率半径よりも大きい曲率半径を有する凸部を前記リリースレバーの端部に設け、
前記フライウエイトに加わる遠心力により前記円弧面が前記カム面から突出する状態から後退する状態に前記デコンプ軸が回転する際に、前記凸部により前記リリースレバーの倒れを防止することを特徴とするエンジンの始動補助装置。
請求項１記載のエンジンの始動補助装置において、前記凸部に前記デコンプ軸と前記フライウエイトとの境界から前記リリースレバーの端面に向けて傾斜するテーパ面を形成することを特徴とするエンジンの始動補助装置。
請求項１または２記載のエンジンの始動補助装置において、前記カムシャフトは前記デコンプ軸が貫通するスプロケットを有し、前記円弧面が前記カム面から突出する方向に前記デコンプ軸にばね力を加えるばね部材を前記スプロケットに設け、エンジンが所定回転数以上となったときに前記円弧面が前記カム面から後退して前記切り欠き面が前記カム面に対向する状態にデコンプ軸を位置決めするストッパを前記スプロケットに設けることを特徴とするエンジンの始動補助装置。