JP4260841B2 - 内燃機関のデコンプレッション装置 - Google Patents

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Description

この発明は、自動二輪車等の車両用内燃機関のデコンプレッション装置に関する。
従来、シリンダ部がその軸線を略水平にして配置され、該シリンダ部における吸気ポート及び排気ポートを有するシリンダヘッドに吸排気バルブを開閉させるカムシャフトが支持される内燃機関のデコンプレッション装置において、前記カムシャフトの逆転時にのみトルクを伝達し得る一方向クラッチを内蔵するデコンプレッション機構が、前記カムシャフトの一側に取り付けられると共に、前記カムシャフトの正転時には前記デコンプレッション機構の作動を停止させるストッパー機構が、前記シリンダヘッドに取り付けられるものがある(例えば、特許文献1参照。)。
特開2002−295217号公報
ところで、上記従来の構成では、ストッパー機構がシリンダヘッドに直接取り付けられる構成であり、シリンダヘッドへのストッパー機構の取り付けやカムシャフトとデコンプレッション機構との組み付けが容易ではなかった。また、シリンダヘッドにストッパー取り付け部を設けることで、シリンダヘッドの重量が増加したり構造が複雑化し易かった。また、従来の構成では、シリンダヘッドのストッパー取り付け部の加工が困難であった。
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、内燃機関のデコンプレッション装置において、エンジンの組み立てを容易にすると共にシリンダヘッドの重量低減及び構造の簡素化及びシリンダヘッドの製造を容易にすることを目的とする。
上記課題の解決手段として、本発明のデコンプレッション装置は、吸排気ポート(例えば実施例の吸気ポート49および排気ポート50)を内部に有するシリンダヘッド(例えば実施例のシリンダヘッド24)と、前記吸排気ポートを開閉する吸排気バルブ(例えば実施例の吸気バルブ51および排気バルブ52)と、前記シリンダヘッドに回転自在に支持され前記吸排気バルブを作動させるカムシャフト(例えば実施例のカムシャフト57)と、前記シリンダヘッドと共に前記カムシャフトを支持するカムシャフトホルダ(例えば実施例のカムシャフトホルダ65)とを備えた内燃機関のデコンプレッション装置であって、該デコンプレッション装置は、前記カムシャフトに取り付けられ、前記カムシャフトの逆転時にのみトルクを伝達する一方向クラッチ(例えば実施例のワンウェイクラッチ66)を内蔵するデコンプレッション機構(例えば実施例のデコンプレッションカム67)と、動弁室内に収容された前記カムシャフトホルダに取り付けられ前記カムシャフトの正転時に前記デコンプレッション機構の作動を停止させるストッパー機構(例えば実施例のストッパー片72)とを備えていることを特徴とする。
本発明のデコンプレッション装置は、前記ストッパー機構を取り付けるためのストッパー取り付け部(例えば実施例のストッパー取り付け部73)が、前記カムシャフトホルダに一体形成されていることを特徴とする。
本発明のデコンプレッション装置は、前記カムシャフトホルダが、前記シリンダヘッドとは別体構造であることを特徴とする。
本発明によれば、カムシャフトホルダにストッパー機構を予め小組みすることが可能となり、エンジン組み立て工数の削減を図ることができる。また、比較的複雑な構造をなすシリンダヘッドからストッパー取り付け部が無くなり、シリンダヘッドの重量軽減及び構造の簡素化及びシリンダヘッドの製造を容易にすることができる。さらに、シリンダヘッドとストッパー機構とが別体構造となり、エンジン組み立て時等におけるストッパー機構の損傷防止対応を不要にできる。
本発明によれば、シリンダヘッド周りの部品点数を削減してコストダウンを図ることができる。
本発明によれば、シリンダヘッドにカムシャフトホルダを取り付ける前に、このカムシャフトホルダにストッパー機構を取り付ける穴の加工を容易にするとともに、ストッパー機構自体も取り付けが容易になる。
この発明の実施例における自動二輪車の左側面図である。 上記自動二輪車のエンジンの右側面図である。 上記エンジンの展開断面図である。 上記エンジンのシリンダヘッドの右断面説明図である。 上記エンジンのデコンプレッション装置周辺の拡大断面図である。 上記デコンプレッション装置の第一作用説明図である。 上記デコンプレッション装置の第二作用説明図である。 上記デコンプレッション装置の第三作用説明図である。 上記デコンプレッション装置の第四作用説明図である。 図4のA−A間における断面図である。 図10のB−B間における断面図である。
符号の説明
1 自動二輪車(車両)
20 エンジン(内燃機関)
22 シリンダ部
24 シリンダヘッド
49 吸気ポート
50 排気ポート
51 吸気バルブ
52 排気バルブ
57 カムシャフト
65 カムシャフトホルダ
66 ワンウェイクラッチ(一方向クラッチ)
67 デコンプレッションカム(デコンプレッション機構)
72 ストッパー片(ストッパー機構)
73 ストッパー取り付け部
C 軸線
以下、この発明の実施例について図面を参照して説明する。なお、以下の説明における前後左右等の向きは、特に記載が無ければ車両における向きと同一とする。また、図中矢印FRは車両前方を、矢印LHは車両左方を、矢印UPは車両上方をそれぞれ示す。
図1に示す自動二輪車(車両)1において、車体フレーム2の前端部に位置するヘッドパイプ3には、前輪4を軸支する左右のフロントフォーク5がステアリングステム6を介して操向可能に枢支される。ステアリングステム6の上部には、転舵用のバーハンドル7が取り付けられる。
車体フレーム2は、ヘッドパイプ3から斜め下後方に一本のメインチューブ8を延ばし、ヘッドパイプ3と乗員用のシート9との間を低部として跨り易さを向上させた所謂バックボーン型とされる。メインチューブ8の後端部には左右のピボットプレート10が接合され、該左右ピボットプレート10には後輪11を軸支するスイングアーム12の前端部が揺動可能に枢支される。
メインチューブ8の後部には、斜め上後方へ延びる左右のシートフレーム13の前端部が接合され、該左右シートフレーム13の前後中間部とスイングアーム12の左右アーム後端部との間には、それぞれ左右のリアクッション14が配置される。左右シートフレーム13の上方には、運転者用及び後部同乗者用の座面を前後に有する前記シート9が配置される。なお、図中符号15は運転者用のステップを、符号16は後部同乗者用のステップをそれぞれ示す。
車体フレーム2の中央下部内側(前記低部内側)には、自動二輪車1の原動機であるエンジン(内燃機関)20が配置される。エンジン20は、クランク回転軸線を車幅方向(左右方向)に沿わせた空冷四ストローク単気筒エンジンであり、そのクランクケース21の前端部から車両前方に向けてシリンダ部22を略水平に立設した基本構成を有する。エンジン20は、クランクケース21の後部上下が左右ピボットプレート10に支持されると共に、クランクケース21の上部がエンジンハンガ8aを介してメインチューブ8の前後中間部に支持されることで、車体フレーム2に搭載される。
シリンダ部22先端側(前端側)のシリンダヘッド24には、その上方からスロットルボディ26の下流側が接続されると共に、その下方から排気管27の基端側が接続される。スロットルボディ26の上流側には、メインチューブ8前部下側に支持されたエアクリーナケース26aが接続される。排気管27は、シリンダヘッド24下方で適宜屈曲した後に後方へ延び、エンジン20後方に位置するサイレンサ27aに接続される。排気管27におけるシリンダ部22の斜め下左方には、排ガス浄化用の触媒コンバータ28が設けられる。
エンジン20からの回転動力は、クランクケース21内に収容されたクラッチ及び変速機を介して、クランクケース21後部左側のドライブスプロケット32に出力され、該ドライブスプロケット32からドライブチェーン33を介して後輪11左側のドリブンスプロケット34に伝達される。
車体フレーム2の前部、エンジン20のシリンダ部22、スロットルボディ26、及びエアクリーナケース26a等は、合成樹脂製の前部車体カバー35により覆われる。前部車体カバー35は、運転者の脚部を前方からの風圧等から保護するレッグシールドも兼ねる。また、車体フレーム2の後部は、同じく合成樹脂製の後部車体カバー36により覆われる。この後部車体カバー36は、左右シートフレーム13と共にシート9を支持する。車体フレーム2の後部内には、シート9下に位置する物品収納箱37が配置されると共に、該物品収納箱37の前部下側には、左右シートフレーム13の前部に支持される燃料タンク38が配置される。
図2に示すように、エンジン20のシリンダ部22は、その軸線Cを地面に対して略水平(詳細にはやや前上がり)にしてクランクケース21前端部から前方(車両進行方向)に突出するもので、クランクケース21前端部に取り付けられるシリンダ本体23と、該シリンダ本体23の前端部に取り付けられる前記シリンダヘッド24と、該シリンダヘッド24の前端部に取り付けられるヘッドカバー25とを備えている。以下、シリンダ部22における前記軸線C(シリンダ軸線)と平行な前後方向をシリンダ前後方向、前記軸線Cと直交する上下方向をシリンダ上下方向ということがある。シリンダヘッド24、シリンダ本体23、及び後述のカムシャフトホルダ65は、これらを車両前方から貫通する複数のボルトによりクランクケース21に一体的に結合される(図4参照)。また、ヘッドカバー25は、車両前方から挿通される複数のボルトにより前記カムシャフトホルダ65及びシリンダヘッド24に固定される。
図3を併せて参照すると、シリンダ本体23は、その内部に前記軸線Cに沿うシリンダボア39が形成され、該シリンダボア39内にピストン40が往復動可能に嵌装される。ピストン40には、左右方向に沿うピストンピンを介してコンロッド41の小端部が揺動自在に連結され、該コンロッド41の大端部は左右方向に沿うクランクピンを介してクランクシャフト42に回転自在に連結される。クランクシャフト42は、エンジン20の正常運転時において、ピストン40の往復動に伴い図2において時計回りに回転する。
クランクシャフト42の右端部には遠心クラッチ29が同軸配置され、該遠心クラッチ29を介してクランクシャフト42の回転動力がその回転速度に応じてプライマリドライブギヤ43に伝達される。プライマリドライブギヤ43はクランクシャフト42の右軸部上(クランク部から見て右側)に同軸配置され、該プライマリドライブギヤ43がクランクシャフト42後方のメインシャフト45の右側であって、メインシャフト45の軸上に同軸配置されたプライマリドリブンギヤ44に噛み合う。メインシャフト45はクランクシャフト42の後方にクランクシャフト42の左右軸部と平行に配置されるもので、メインシャフト45の右端部には運転者の操作により動力伝達を断続可能な多板クラッチ30が同軸配置され、該多板クラッチ30を介してプライマリドリブンギヤ44に入力された回転動力がメインシャフト45に伝達される。
メインシャフト45は、その後方に平行配置されたカウンタシャフト46と共に変速ギヤ群(図3では、互いに嵌合する一組の変速ギヤ対のみ示す)47を支持するもので、これらが変速機31の基本構成をなし、運転者の操作により不図示のチェンジ機構を介して前記変速ギヤ群47の減速比を多段階に変化させる。カウンタシャフト46の左端部はクランクケース21外に突出し、該左端部に前記ドライブスプロケット32が取り付けられる。なお、図2中符号63はエンジン20の始動を行うスタータモータを示す。
図5を併せて参照すると、シリンダヘッド24は、シリンダボア39の前端開口を閉塞して上死点にあるピストン40と共に所謂ペントルーフ型の燃焼室を形成する。この実施例におけるエンジン20はOHC二バルブであり、前記燃焼室のルーフ形成部における二つの傾斜上面にはそれぞれ吸気ポート49及び排気ポート50の燃焼室側開口が一つずつ形成され、該各燃焼室側開口がそれぞれ吸気バルブ51及び排気バルブ52により開閉される。
各ポート49,50は、前記燃焼室とシリンダヘッド24上部のスロットルボディ取り付け部53又はシリンダヘッド24下部の排気管取り付け部54とを連通する流通路であり、燃焼室側開口から前記傾斜上面と略直交するように斜め前方に延びた後、上方又は下方に湾曲してスロットルボディ取り付け部53又は排気管取り付け部54に至る。スロットルボディ取り付け部53及び排気管取り付け部54は、シリンダ上下方向と略直交する平面を形成し、該各平面にスロットルボディ26のインシュレータ又は排気管27の結合フランジが当接してこれらが締結される。
各バルブ51,52のステムは、前記傾斜上面と略直交するように側面視V字状をなして斜め前方に延び、これらが吸排気ポート49,50の内壁を貫通した後に、その先端部にそれぞれリテーナ52a(図5に排気バルブ52側のみ示す)が嵌合装着され、該各リテーナ52aを介して対応するバルブスプリング52b(図5に排気バルブ52側のみ示す)のバネ力が各バルブ51,52に入力されることで、これらが各ポート49,50の燃焼室側開口を閉塞する側に付勢される。
各バルブ51,52のステム間には、クランクシャフト42と平行をなす単一のカムシャフト57が配置される。カムシャフト57は、その長手方向中間部に吸気カム57a及び排気カム57bを一体に備え、かつ両端部がベアリングを介してシリンダヘッド24及びカムシャフトホルダ65に回転自在に支持される。カムシャフト57の左端部にはドリブンスプロケット58が同軸固定され、該ドリブンスプロケット58とクランクシャフト42の左端部に同軸固定されたドライブスプロケット59とに無端状のカムチェーン60が巻き掛けられる。これにより、カムシャフト57がクランクシャフト42と連係して同一方向に回転する。
カムシャフト57と各バルブ51,52のステム先端部との間には、カムシャフト57と平行をなす吸気側又は排気側ロッカーシャフト61,62がそれぞれ配置される。各ロッカーシャフト61,62は、それぞれカムシャフトホルダ65に支持されるもので、該各ロッカーシャフト61,62には、それぞれ吸気側又は排気側ロッカーアーム55,56の中間部が揺動自在に支持される。各ロッカーアーム55,56のカムシャフト57側の端部には、それぞれ吸気カム57a又は排気カム57bの外周面に当接するカムローラ56a(図5に排気バルブ52側のみ示す)が回転自在に支持される。一方、各ロッカーアーム55,56の他端部には、それぞれタペットボルト56b(図5に排気バルブ52側のみ示す)が螺着されてロックナットにより一体的に固定される。
各ロッカーアーム55,56は、それぞれ前記タペットボルト56bを介して各バルブ51,52のステム先端部に係合し、カムシャフト57が回転した際には、各カム57a,57bの外周パターンに応じて適宜揺動する。これにより、対応するバルブ51,52がそのステムに沿って往復動して各ポート49,50の燃焼室側開口を開閉させる。各バルブ51,52のステム、各ロッカーアーム55,56、及びカムシャフト57等はシリンダヘッド24の前部内側に支持されており、これらがシリンダヘッド24前部及びこれを閉塞するカップ状のヘッドカバー25で形成された動弁室内に収容される。
ここで、カムシャフト57の右端部には、ワンウェイクラッチ(一方向クラッチ)66を備えたデコンプレッションカム(デコンプレッション機構)67が嵌合装着される。図5においてカムシャフト57が時計回りに回転(正転、矢印N方向の回転、N方向は、エンジン20の正常運転状態におけるカムシャフト57の回転方向)した場合には、ワンウェイクラッチ66の作用によりカムシャフト57の正転トルクが殆ど伝達されず、カムシャフト57が図5において反時計回りに回転(逆転、矢印R方向の回転)した場合には、カムシャフト57の逆転トルクが伝達される。このデコンプレッションカム67が、排気側ロッカーアーム56のカムローラ支持部の外側(右側)に隣接配置される(図3参照)。排気側ロッカーアーム56のカムローラ支持部の外側には、デコンプレッションカム67の外周面に当接し得るカム当接部68が形成されている。
デコンプレッションカム67における側面視略円形状をなす外周部には、その一部を平坦状に切り欠いてなる切り欠き部69が形成されると共に、該切り欠き部69の正転方向リーディング側に隣接してカム山部70が形成され、かつ切り欠き部69よりも正転方向トレーリング側に離間して係止突部71が形成される。カム山部70は、デコンプレッションカム67の外周部に所定範囲に渡り略一定高さに形成されるもので、排気側ロッカーアーム56のカム当接部68に当接した状態において排気側ロッカーアーム56を所定量揺動させる。また、係止突部71は、切り欠き部69が排気側ロッカーアーム56のカム当接部68に接した状態において後述のストッパー片(ストッパー機構)72に係合し得るものである。
図5に加えて図4、図10、図11を併せて参照すると、カムシャフトホルダ65におけるデコンプレッションカム67の上方に位置する部位には、これをシリンダ上下方向に沿って貫通する貫通孔を形成するストッパー取り付け部73が設けられ、このストッパー取り付け部73内には、デコンプレッションカム67側に向けて突出する前記ストッパー片72が往復動可能に挿入される。ストッパー取り付け部73内にはコイルスプリング74が遊嵌されると共に、その上方には封止ボルト75が螺着されてコイルスプリング74にバネ力を発生させ、該バネ力によりストッパー片72がデコンプレッションカム67側に向けて付勢された状態で係止突部71に係合するべく下方に突出する。
すなわち、ストッパー片72が突出した状態でデコンプレッションカム67が正転した場合(図5における時計回り)には、ストッパー片72に係止突部71が係合し、デコンプレッションカム67の正転を停止させる。また、係止突部71の正転方向下流側には傾斜面71aが形成されており、デコンプレッションカム67が逆転した場合(図5における反時計回り)には、係止突部71の傾斜面71aにストッパー片72が乗り上げてコイルスプリング74のバネ力に抗してストッパー取り付け部73内に押し込まれ、係止突部71がストッパー片72を乗り越えてデコンプレッションカム67の逆転を可能とする。
次に、上記エンジン20のデコンプレッション装置の作用について説明する。
まず、エンジン20の正常運転状態からその運転が停止した場合には、クランクシャフト42の回転が燃焼室内の圧力上昇により圧縮行程の上死点手前で停止する。この時のカムシャフト57の吸気カム57a及び排気カム57b並びにデコンプレッションカム67の位置を図5に示す。
図5に示す如くクランクシャフト42が停止した後には、燃焼室内の圧力によりピストン40が押し下げられ、これに伴いクランクシャフト42が僅かに逆転して静止する。このとき、図6に示すように、カムシャフト57及びデコンプレッションカム67がワンウェイクラッチ66の作用により、いずれもクランクシャフト42の回転角の2分の1の角度だけ逆転して静止することで、排気側ロッカーアーム56のカム当接部68がデコンプレッションカム67のカム山部70に乗り上がり、排気側ロッカーアーム56が揺動して排気バルブ52を作動させ、圧縮行程でありながら排気ポート50の燃焼室側開口が開放する。
図6に示す運転停止状態から、前記スタータモータ63又はキックによる始動装置により回転するクランクシャフト42に連動してカムシャフト57が正転すると、図7に示すように、排気カム57bが排気側ロッカーアーム56のカムローラ56aに接近するが、その間、排気側ロッカーアーム56のカム当接部68がデコンプレッションカム67のカム山部70に当接することで、デコンプレッションカム67にはその回転を停止する力が作用しているため、カムシャフト57の正転とは無関係にデコンプレッションカム67は静止したままとなる。
図7に示す状態からさらにカムシャフト57が正転し、図8に示す如く排気カム57bに排気側ロッカーアーム56のカムローラ56aが乗り上げると、カム当接部68がカム山部70から離間してデコンプレッションカム67が全くの非拘束状態となり、ワンウェイクラッチ66の僅かな正転トルクによって正転方向へカムシャフト57と共に連れ回った後に、係止突部71がストッパー片72に係合することでデコンプレッションカム67の回転がその位置で停止する。
図8に示す状態からさらにカムシャフト57が正転し、図9に示す如く排気カム57bが排気側ロッカーアーム56のカムローラ56aを通過した後には、カム当接部68がデコンプレッションカム67の切り欠き部69に当接した状態、すなわち図5と同様の状態となり、デコンプレッションカム67によるデコンプレッション機能が自動的に解除され、エンジン20の正常運転状態にスムーズに移行する。
上述の如くカムシャフト57が一回転する間にクランクシャフト42は二回転し、これに伴いピストン40がシリンダボア39内を二往復して四つの行程を行う。このとき、図4に示す圧縮行程の上死点近傍となる状態から膨張行程及び排気行程を経由して吸入行程を終了する迄の間は、燃焼室が大気と連通して該燃焼室内の圧力上昇によるエンジン20の正転抑制力が排除されるので、クランクシャフト42の正転が円滑にかつ充分に加速され、エンジン20を確実に始動させることが可能となる。
以上説明したように、上記実施例におけるデコンプレッション装置は、シリンダ部22がその軸線Cを略水平にして配置され、該シリンダ部22における吸気ポート49及び排気ポート50を有するシリンダヘッド24に吸排気バルブ51,52を開閉させるカムシャフト57が支持されるエンジン20に適用されるものであって、前記カムシャフト57の逆転時にのみトルクを伝達し得るワンウェイクラッチ66を内蔵するデコンプレッションカム67が、前記カムシャフト57の一側に取り付けられると共に、前記カムシャフト57の正転時には前記デコンプレッションカム67の作動を停止させるストッパー片72が、前記カムシャフト57を前記シリンダヘッド24と共に支持するカムシャフトホルダ65に取り付けられるものである。
この構成によれば、カムシャフトホルダ65にストッパー片72を予め小組みすることが可能となり、エンジン組み立て工数の削減を図ることができる。また、比較的複雑な構造をなすシリンダヘッド24からストッパー取り付け部が無くなり、シリンダヘッド24の重量軽減及び構造の簡素化を図ることができる。さらに、シリンダヘッド24とストッパー片72とが別体構造となり、エンジン組み立て時等におけるストッパー片72の損傷防止対応を不要にできる。しかも、前記カムシャフトホルダ65にストッパー取り付け部73が一体形成されることで、シリンダヘッド24周りの部品点数を削減してコストダウンを図ることができる。
なお、この発明は上記実施例に限られるものではなく、例えば、吸排気バルブの少なくとも一方を複数有するエンジンや複数気筒エンジン、あるいは水冷エンジンに適用してもよい。
上記実施例における構成はこの発明の一例であり、スクータ型車両等の様々な車両にも適用できることはもちろん、該発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。
本発明によれば、カムシャフトホルダにストッパー機構を予め小組みすることが可能となり、エンジン組み立て工数の削減を図ることができる。また、比較的複雑な構造をなすシリンダヘッドからストッパー取り付け部が無くなり、シリンダヘッドの重量軽減及び構造の簡素化を図ることができる。さらに、シリンダヘッドとストッパー機構とが別体構造となり、エンジン組み立て時等におけるストッパー機構の損傷防止対応を不要にできる。

Claims (3)

  1. 吸排気ポートを内部に有するシリンダヘッドと、前記吸排気ポートを開閉する吸排気バルブと、前記シリンダヘッドに回転自在に支持され前記吸排気バルブを作動させるカムシャフトと、前記シリンダヘッドと共に前記カムシャフトを支持するカムシャフトホルダとを備えた内燃機関のデコンプレッション装置であって、該デコンプレッション装置は、
    前記カムシャフトに取り付けられ、前記カムシャフトの逆転時にのみトルクを伝達する一方向クラッチを内蔵するデコンプレッション機構と、
    動弁室内に収容された前記カムシャフトホルダに取り付けられ前記カムシャフトの正転時に前記デコンプレッション機構の作動を停止させるストッパー機構とを備えていることを特徴とするデコンプレッション装置。
  2. 請求項1に記載のデコンプレッション装置であって、前記ストッパー機構を取り付けるためのストッパー取り付け部が、前記カムシャフトホルダに一体形成されている。
  3. 請求項1または2に記載のデコンプレッション装置であって、前記カムシャフトホルダは、前記シリンダヘッドとは別体構造である。
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