JP4181903B2 - デコンプ装置付きカム機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、往復動式内燃機関の始動時に、燃焼室内の圧縮圧力を低減して始動を容易にするデコンプ装置付きカム機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
往復動式内燃機関においては、吸気弁を開いて燃焼室内に導入された空気と燃料の混合気をシリンダで圧縮した上で燃焼させ、この燃焼のエネルギーでシリンダーを往復運動させることにより動力を得ているが、エンジンの始動時等は、この混合気の圧力が高いと始動しにくい場合がある。そのため、エンジンの始動時のように、エンジンの回転が所定の速度より遅いときに、圧縮した混合気を排気するために排気弁を開放させるカムのカム山とは別のカム山を設け、この別のカム山により混合気を圧縮して燃焼させる前に排気弁を微少量開放して燃焼室内の混合気の圧力を下げるデコンプ装置が用いられる（例えば、特許文献１参照）。このデコンプ装置は、カム軸の回転による遠心力で揺動する遠心ウエイトと、この遠心ウエイトによりカムから突出したりカム内に挿入されたりするデコンプピンより構成され、このデコンプピンにより排気弁を微小量開放するように構成されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６４−４６４０９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、デコンプ装置において遠心ウエイトとデコンプピンを別体として構成すると、部品点数が多くなるとともにカム軸への組み付けが困難になるという課題があった。またこの場合、デコンプ装置を取付けるためにカム山を大型化する必要もあった。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みたもので、遠心ウエイトとデコンプカム山を一体化して構成することにより部品点数を削減し、組付け性を向上させるとともに小型化したデコンプ装置付きカム機構を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明に係るデコンプ装置付きカム機構は、クランク軸に連動して回転駆動され、少なくとも１つのカム（例えば、実施形態における排気カム２３）とこのカムの近傍に形成されたガイド部とを有するカム軸と、ガイド部を挟みカムと対向するカム軸上に配設されたフランジ部材と、円筒状の外周面を有した軸部と、前記軸部の一端の外周面側に形成されたデコンプカム山と、軸部の他端でこの軸部の軸線と直交する方向に延びる遠心ウエイト部とを有するデコンプカムとから構成される。このとき、カムのカム軸を挟んでデコンプカム山と対向する位置に溝部が形成され、ガイド部の溝部に対向する位置にカム軸に平行にこのガイド部材を貫通する軸受け孔が形成される。そして、デコンプカムの軸部が軸受け孔に挿入されて枢支され、デコンプカム山が溝部に挿入され、遠心ウエイト部がガイド部とフランジ部材の間に位置するようにデコンプカムが配設される。そのため、カム軸が所定の回転速度以下のときは、遠心ウエイト部がカム軸の近傍に位置してデコンプカム山が溝部から外方に突出し、カム軸が所定の回転速度より速いときは、遠心力により遠心ウエイト部がカム軸から離れて軸部が回転し、デコンプカム山が溝部の中に位置するように構成され、デコンプカム山は、軸部の一端の外周面を中心軸を挟んで両側２箇所切り欠き、残された２箇所で外周面の一部を有する形状を備える。
【０００７】
このような構成によると、遠心ウエイトとデコンプカム山とがデコンプカムとして一体に構成されるため、部品点数が削減され、組付け性が向上するとともに、デコンプ装置を小型化することができる。
【０００８】
なお、本発明に係るデコンプ装置付きカム機構において、デコンプカムが軸部の軸線上に延びて形成されたバネ取付部と、このバネ取付部に巻き付けられた弾性を有するリターンスプリングとを有し、遠心ウエイトの軸部の近傍にリターンスプリングを係止するための係止部が形成され、リターンスプリングの一端を係止部に係止し、他端をカム軸に係止してリターンスプリングの付勢力により、遠心ウエイトをカム軸方向に付勢させるように構成するとともに、ガイド部の近傍に遠心ウエイト部が配設され、遠心ウエイト部とフランジ部材との間にリターンスプリングが配設されることが好ましい。
【０００９】
このような構成によれば、リターンスプリングの組付け性が向上するともに、リターンスプリングがデコンプカムの揺動中心である軸部の軸線上に支持されるため、遠心ウエイトにかかる遠心力に抗して遠心ウエイトをカム軸側に付勢させる作動特性を良好に維持できることとなり、内燃機関の始動特性が向上する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図２を用いて、本発明に係るデコンプ装置付きカム機構が取付けられた内燃機関について説明する。図２は内燃機関Ｅのシリンダヘッド１を示しており、このシリンダヘッド１に形成された燃焼室２は吸気口３及び排気口（図示せず）を介して吸気ポート（図示せず）及び排気ポート４が連通している。この吸気口３及び排気口には、茸状の吸気バルブ及び排気バルブ（図示せず）が取付けられており、スプリングにより吸気口３及び排気口を常時閉じる方向に付勢されている。
【００１１】
シリンダヘッド１の上部には、本発明に係るデコンプ装置付きカム機構１０が配設されている。カム機構１０は両端がベアリング５，６によりシリンダヘッド１に支持されて回転自在に取付けられ、吸気カム２２及び排気カム２３等を有するカム軸２０と、このカム軸２０に取付けられたデコンプカム３０及びスプロケット４０とから構成される。内燃機関Ｅのクランク軸（図示せず）の回転がスプロケット４０とこのスプロケット４０に巻きかけられたタイミングチェーン７によりカム軸２０に伝えられ、カム軸２０に形成された吸気カム２２及び排気カム２３を回転させる。吸気カム２２及び排気カム２３にはカム山が形成されており、このカム山で吸気バルブ及び排気バルブを直接、若しくは、スイングアームやロッカーアームを用いて押し下げる。このため、カム軸２０の軸線に対するカム山が形成された角度により決められるタイミングで、吸気口３及び排気口を開口する。そして、吸気口３から燃焼室２に導入された混合気は図示しないピストンで圧縮された後、点火プラグ８により点火されて燃焼し、ピストンを介してクランク軸を回転させるエネルギーとなり、その後、排気ガスとして排気口から排気ポート４へ排出される。
【００１２】
以上のように構成されたカム機構１０について、図面を参照してさらに詳しく説明する。図１及び図３は、本発明に係るデコンプ装置付きカム機構１０を示すものであり、図２に示したスプロケット部４２は省略している。まず、図４〜図７を用いて、カム軸２０について説明する。カム軸２０は円筒状の軸部２１の外周面に突出するように吸気カム２２、排気カム２３及びガイド部２４がこの順に並んで形成されている。なお、吸気カム２２及び排気カム２３には、吸気バルブ及び排気バルブを押し下げるためのカム山２２ａ，２３ａがそれぞれ形成されている。
【００１３】
排気カム２３におけるカム山２３ａと軸部２１を挟んで対向する部分には溝部２３ｂが形成されており、この溝部２３ｂはガイド部２４側の側面が貫通して形成されている。一方、ガイド部２４の溝部２３ｂと対向する部分には軸部２１に平行に貫通する軸受け孔２４ａが形成されている。
【００１４】
次にこのカム軸２０の溝部２３ｂ及び軸受け孔２４ａに取付けられるデコンプカム３０について、図８〜１０を用いて説明する。デコンプカム３０は、円筒状の軸部３１の一端にこの軸部３１の軸線に対して直交方向に延びる遠心ウエイト部３２が形成され、軸部３１の他端にデコンプカム山３４が形成されており、さらに、遠心ウエイト部３２から軸部３１の軸線に沿って延びる円筒状のバネ取付部３５が形成されている。このデコンプカム山３４は円筒状の軸部３１の一端における外周面の一部３４ａ（本実施例では２箇所）を切り欠いた形状をしており、残った部分がデコンプカム山３４として用いられる（図１０）。
【００１５】
このデコンプカム３０は、軸部３１がカム軸２０のガイド部２４に形成された軸受け孔２４ａに挿入されて回転自在に支持され、デコンプカム山３４が形成された部分が、排気カム２３に形成された溝部２３ｂ内に位置するように取付けられる。また、遠心ウエイト部３２は、ガイド部２４を挟んで排気カム２３と反対側に位置する。このため、遠心ウエイト部３２は、ガイド部２４に対して、軸受け孔２４ａで支持された軸部３１を中心に揺動自在である。
【００１６】
デコンプカム３０のバネ取付部３５の円周面上には、図１〜３に示すようにリターンスプリング５０が巻き付けられている。このリターンスプリング５０は、デコンプカム３０の遠心ウエイト部３２をカム軸２０の方向に付勢するように取付けられており、リターンスプリング５０の一端がデコンプカム３０の遠心ウエイト部３２における軸部３１の近傍に形成された係止部３３に係止され、他端は、カム軸２０の軸部２１に係止されている。このようにリターンスプリング５０を構成すると、カム軸２０に取付けられたデコンプカム３０から突出するようにバネ取付部３５が位置しているため、リターンスプリング５０の組み付けが容易となる。
【００１７】
デコンプカム３０がカム軸２０に取付けられた状態において、遠心ウエイト部３２がリターンスプリング５０によりカム軸２０に付勢されているときは、デコンプカム山３４は、排気カム２３に形成された溝部２３ｂから外方に突出して位置するように形成されている。そして、遠心ウエイト部３２が軸部３１を中心に揺動してカム軸２０から離れると、軸部３１を中心にデコンプカム山３４が回転し、デコンプカム山３４は排気カム２３の溝部２３ｂ内に位置して格納されるため、排気カム２３から外方に突出する部分がなくなる。
【００１８】
さらに、デコンプカム３０の外側のカム軸２０上には、フランジ部材４１とスプロケット部材４２とから構成されるスプロケット４０が配設されている。フランジ部材４１は、図１１〜１２に示すように、円筒状の取付部４１ａの円筒軸方向一端の外周面から、互いに軸線を挟んで対向して外方にフランジ状に延びる２つのフランジ部４１ｃが形成されている。この取付部４１ａには軸線上に貫通するカム軸取付孔４１ｂが形成され、２つのフランジ部４１ｃには、図１３に示すようにスプロケット部材４２を取付けるスプロケット取付孔４１ｄが形成されている。なお、スプロケット部材４２はボルト等の締結部材４３がスプロケット取付孔４１ｄに締結されて取付けられる。
【００１９】
フランジ部材４１は、フランジ部４１ｃが延出する側の面からカム軸取付孔４１ｂにカム軸２０の軸部２１が圧入されて固着されている。カム軸２０にフランジ部材４１が取付けられた状態において、図１に示すようにこのフランジ部材４１によりデコンプカム３０がガイド部２４の軸受け孔２４ａに沿って移動するのを規制している。なお、遠心ウエイト３２の自由な揺動を妨げないよう、遠心ウエイト３２とガイド部２４及びフランジ部材４１との間には適当なクリアランスが設けられている。
【００２０】
以上のようにデコンプカム３０はカム軸２０に組付けられているが、その組立方法としては、まず、カム軸２０のガイド部材２４に形成された軸受け孔２４ａに対して、排気カム２３と反対側からデコンプカム３０のデコンプカム山３４を挿入し、このデコンプカム山３４が排気カム２３の溝部２３ｂに位置して、軸部２１が軸受け孔２４ａに枢支される位置まで挿入する。そして、リターンスプリング５０を上述のようにバネ取付部３５に取付けてカム軸２０にデコンプカム３０を付勢させ、最後にスプロケット４０（フランジ部材４１）をカム軸２０に圧入して取付ける。
【００２１】
このように、フランジ部材４１及びスプロケット部材４２よりなるスプロケット４０をカム軸２０本体とは別個に製作することができるので、その成形、加工が容易となる。また、デコンプカム山３４と遠心ウエイト３２が一体に形成されたデコンプカム３０とすることにより、デコンプ装置の部品点数を減らすことができ、カム軸２０への組付け性を向上させる。さらに、ガイド部２４によりデコンプカム３０を枢支するように構成することで、デコンプカム３０をカム軸２０に取付けることができるため、デコンプ装置を小型化することができる。そして、デコンプカム３０をカム軸２０に取付けた後、スプロケット４２が取付けられたフランジ部材４１をカム軸２０に圧入固着すればカム機構１０の組立が完成するので、デコンプ装置付きカム機構１０全体の製作、組立て並びにエンジンへの組付けが容易になる。
【００２２】
なお、以上の説明では、クランク軸の回転をカム軸２０に伝達するスプロケット４０として、フランジ部材４１とスプロケット部材４２とに分けて構成したが、図１４に示すように、フランジ部材とスプロケット部材とを一体に構成したスプロケット４１′とすれば、さらに部品点数を減らすことができるとともに、同様の効果を得ることが可能である。
【００２３】
最後に、このように構成したデコンプ装置付きカム機構１０の動作について説明する。内燃機関Ｅが起動する前は、カム軸２０は回転しておらず、デコンプカム３０の遠心ウエイト３２はリターンスプリング５０によりカム軸２０に付勢している。そのため、デコンプカム山３４は排気カム２３の溝部２３ｂから外方に突出している。このような状態で内燃機関Ｅが始動されるとクランク軸の回転がタイミングベルト７を介してスプロケット４０に伝達されカム軸２０が回転する。このカム軸２０の回転に従って吸気カム２２及び排気カム２３が回転して吸気口及び排気口を開き、そのタイミングに合わせて混合気及び排気ガスが燃焼室に対して吸気及び排気される。このとき、上述のように排気カム２３におけるカム山２３ａと対向する部分にデコンプカム山３４が突出しているため、通常の排気工程とは別に、圧縮行程の最後にデコンプカム山３４により排気口が微少量開口され、燃焼室２内の圧力が下げられる。
【００２４】
一方、内燃機関Ｅが始動してカム軸２０が所定の回転数を超えると、リターンスプリング５０の付勢力に抗して、遠心力により遠心ウエイト３２が降り出される。遠心ウエイト３２が降り出されて揺動すると、ガイド部２４に対して軸部３１を中心にデコンプカム山３４が回転して溝部２３ｂの中に格納され、排気カム２３はカム山２３ａだけを有するようになる。そのため、排気カム２３のカム山２３ａにより、通常の排気工程のときのみ排気口が開くようになる。
【００２５】
以上のように、本発明に係るデコンプ装置付きカム機構１０を内燃機関Ｅに用いた場合、始動時等におけるカム軸２０（クランク軸）の回転が所定の速度以下のときは、デコンプカム山３４により圧縮行程の最後に排気口を微小量開放して燃焼室２内の混合気の圧力を下げて燃焼が容易になるようにし、内燃機関Ｅが始動してカム軸２０（クランク軸）の回転速度が所定の速度より速くなったときは、デコンプカム山３４が溝部２３ｂ内に格納されてこのデコンプカム山３４による排気口の開放がなくなるため、混合気が十分に圧縮されて燃焼されることになり、内燃機関Ｅの出力を最大限に引き出せるようになる。
【００２６】
なお、リターンスプリング５０を、上述のようにデコンプカム３０の揺動中心（軸部３１の軸線上に位置するバネ取付部３５）に取付けているため、遠心ウエイト３２にかかる遠心力に抗して遠心ウエイト３２をカム軸２０に付勢させる作動特性を良好に維持できるため、内燃機関Ｅの始動特性が向上する。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るデコンプ装置付きカム機構によれば、カム軸に取付けられるデコンプ装置のデコンプカム山と、このデコンプカム山をカムから突出させたりカム内に格納したりするための遠心ウエイトとを一体にしたデコンプカムとして構成することにより、部品点数が削減され、組付け性が向上するとともに、デコンプ装置を小型化することができる。
【００２８】
また、デコンプカムの遠心ウエイトをカム軸方向に付勢させるリターンスプリングを、デコンプカムがカム軸に取付けられたときのこのデコンプカムの揺動中心に沿って巻き付けて取付けることにより、リターンスプリングの取付け性が向上するとともに、遠心ウエイトにかかる遠心力に抗して遠心ウエイトをカム軸側に付勢させるこのリターンスプリングによる作動特性を良好に維持できるため、内燃機関の始動特性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るデコンプ装置付きカム機構を示す断面図（図３のＩ−Ｉ断面図）である。
【図２】本発明に係るデコンプ装置付きカム機構が取付けられた内燃機関を示す断面図である。
【図３】本発明に係るデコンプ装置付きカム機構をカム軸の軸線方向から見た正面図である。
【図４】カム軸の軸線を含む断面図である。
【図５】カム軸の要部の側面図である。
【図６】カム軸をガイド部方向から見た正面図である。
【図７】図４のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
【図８】デコンプカムの正面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ断面図である。
【図１０】デコンプカムの背面図である。
【図１１】フランジ部材の正面図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ断面図である。
【図１３】スプロケットの軸線を含む断面図である。
【図１４】スプロケットの別の実施例の軸線を含む断面図である。
【符号の説明】
１０ デコンプ装置付きカム機構
２０ カム軸
２３ 排気カム（カム）
２３ｂ 溝部
２４ ガイド部
２４ａ 軸受け孔
３０ デコンプカム
３１ 軸部
３２ 遠心ウエイト部
３３ 係止部
３４ デコンプカム山
３５ バネ取付部
４１ フランジ部材
５０ リターンスプリング

Claims (2)

1. クランク軸に連動して回転駆動され、少なくとも１つのカムと前記カムの近傍に形成されたガイド部とを有するカム軸と、
   前記ガイド部を挟み前記カムと対向する前記カム軸上に配設されたフランジ部材と、
   円筒状の外周面を有した軸部と、前記軸部の一端の外周面側に形成されたデコンプカム山と、前記軸部の他端で前記軸部の軸線と直交する方向に延びる遠心ウエイト部とを有するデコンプカムとから構成されるデコンプ装置付きカム機構であって、
   前記カムの前記カム軸を挟んで前記デコンプカム山と対向する位置に溝部が形成され、
   前記ガイド部の前記溝部に対向する位置に前記カム軸に平行に前記ガイド部材を貫通する軸受け孔が形成され、
   前記デコンプカムの前記軸部が前記軸受け孔に挿入されて枢支され、前記デコンプカム山が前記溝部に挿入され、前記遠心ウエイト部が前記ガイド部と前記フランジ部材との間に位置するように前記デコンプカムが配設され、
   前記カム軸が所定の回転速度以下のときは、前記遠心ウエイト部が前記カム軸の近傍に位置して前記デコンプカム山が前記溝部から外方に突出し、
   前記カム軸が所定の回転速度より速いときは、遠心力により前記遠心ウエイト部が前記カム軸から離れて前記軸部が回転し、前記デコンプカム山が前記溝部の中に位置するように構成し、
   前記デコンプカム山は、前記軸部の一端の外周面を中心軸を挟んで両側２箇所切り欠き、残された２箇所で前記外周面の一部を有する形状を備えることを特徴とするデコンプ装置付きカム機構。
2. 前記デコンプカムが前記軸部の軸線上に延びて形成されたバネ取付部と、
   前記バネ取付部に巻き付けられた弾性を有するリターンスプリングとを有し、前記遠心ウエイト部の前記軸部の近傍に前記リターンスプリングを係止するための係止部が形成され、前記リターンスプリングの一端を前記係止部に係止し、他端を前記カム軸に係止して前記リターンスプリングの付勢力により、前記遠心ウエイト部を前記カム軸方向に付勢させるように構成し、
   前記ガイド部の近傍に前記遠心ウエイト部が配設され、前記遠心ウエイト部と前記フランジ部材との間に前記リターンスプリングが配設されることを特徴とする請求項１記載のデコンプ装置付きカム機構。

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