JP5601135B2

JP5601135B2 - エンジンのデコンプ装置

Info

Publication number: JP5601135B2
Application number: JP2010225467A
Authority: JP
Inventors: 正敏井戸; 洋三神谷
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2010-10-05
Filing date: 2010-10-05
Publication date: 2014-10-08
Anticipated expiration: 2030-10-05
Also published as: JP2012077711A; CN102444444B; CN102444444A

Description

本発明は、４サイクルエンジンの動弁機構が備えるエンジンのデコンプ（デコンプレッション；以下単にデコンプと称する）装置に関する。

一般に、エンジンの動弁機構１００（図８）における吸気バルブ１０１、排気バルブ１０２をそれぞれ駆動する吸気側ロッカアーム１０３、排気側ロッカアーム１０４には、カムシャフト１０５の吸気側カム１０６、排気側カム１０７との摺動面の構造により、図８に示すローラ１０８を備えたローラタイプと、特許文献１に示すスリッパタイプとに大別される。このうち、ローラタイプの吸気側ロッカアーム１０３、排気側ロッカアーム１０４では、ローラ１０８のローラ幅Ｍ（図９）により吸気側カム１０６、排気側カム１０７との接触面の幅が規定されるため、通常、スリッパタイプに比べて、吸気側ロッカアーム１０３及び排気側ロッカアーム１０４の摺動面幅が狭くなる。

一方、図８及び図９に示すように、エンジンの始動性の向上を目的として、一端にデコンプカム１０９を、他端にデコンプアーム１１０を備えたデコンプシャフト１１１が、カムシャフト１０５の回転に伴う遠心力と戻しスプリング１１２の付勢力との作用で回動するタイプのデコンプ装置１１３が知られている。このデコンプ装置１１３では、エンジン始動時に、排気側カム１０７のベースサークル部１０７Ａに対してデコンプカム１０９が突出することで、排気側ロッカアーム１０４を介して排気バルブ１０２を開弁させ、燃焼室を減圧してエンジンの始動性を向上している。

このようなデコンプ装置１１３では、排気側カム１０７のベースサークル部１０７Ａを含むカムシャフト１０５にデコンプ溝１１４が形成され、このデコンプ溝１１４内にデコンプシャフト１１１及びデコンプカム１０９が回動自在に収容されている。しかしながら、ローラタイプの排気側ロッカアーム１０４では、排気側カム１０７との摺動面幅がローラ１０８のローラ幅Ｍで決定されるため、カムシャフト１０５の長手方向の位置関係を考察した場合、排気側カム１０７のベースサークル部１０７Ａに排気側ロッカアーム１０４のローラ１０８が接触可能なローラ軌跡１１５とデコンプ溝１１４とが重なってしまう。このため、排気側カム１０７のベースサークル部１０７Ａと排気側ロッカアーム１０４のローラ１０８との摺動面積を十分に確保できない。

従って、デコンプ装置１１３が、デコンプ機能を発揮していないエンジンの通常運転時に、バルブクリアランスが減少して排気側カム１０７のベースサークル部１０７Ａに排気側ロッカアーム１０４のローラ１０８が接触して転動する状態になった場合、ローラ１０８の一部または全てがデコンプ溝１１４に急激に脱落し、そのときに衝撃音（異音）が発生することがある。

そこで、図１０及び図１１に示すように、排気側ロッカアーム１０４のローラ１０８近傍に凸部１１６を形成し、デコンプシャフト１１１のデコンプカム１０９がエンジン始動時に上記凸部１１６を押し上げることでデコンプ機能を発揮させるデコンプ装置１１７が開発されている。このデコンプ装置１１７では、カムシャフト１０５に形成されるデコンプ溝１１８を排気側カム１０７のベースサークル部１０７Ａにおいて短くすることができる。このため、この排気側カム１０７のベースサークル部１０７Ａ上におけるローラ軌跡１１５とデコンプ溝１１８とが重なる範囲を極めて少なくすることが可能になる。従って、排気側ロッカアーム１０４のローラ１０８がデコンプ溝１１８に急激に脱落することを防止でき、この急激な脱落時に生ずる異音の発生を抑制できる。

特開２００８−１９０４２３号公報

ところが、図１０及び図１１に示すデコンプ装置１１７では、排気側ロッカアーム１０４に凸部１１６が形成されるため、この排気側ロッカアーム１０４の重量が増大し、この結果、エンジンの許容回転数が低下してエンジン性能が低下してしまう。

また、排気側ロッカアーム１０４に凸部１１６が形成されることで、この凸部１１６に対して機械加工を施す必要が生じ、排気側ロッカアーム１０４の製造コストが上昇してしまう。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、ロッカアームのローラがカムシャフトのデコンプ溝に脱落する際に生ずる異音を抑制でき、更に、ロッカアームの重量を低減してエンジン性能を確保できると共に、製造コストも低減できるエンジンのデコンプ装置を提供することにある。

本発明は、カムシャフトに設けられた吸気側カムおよび排気側カムのプロフィールに沿ってロッカアームのローラが転動することで、前記ロッカアームにより吸気バルブおよび排気バルブを開閉駆動する動弁機構を備えたエンジンであって、一端にデコンプカムを、他端にデコンプアームをそれぞれ備えたデコンプシャフトが、前記排気側カムのベースサークル部を含んで前記カムシャフトに形成されたデコンプ溝内に、前記デコンプカムと共に回動自在に収容され、前記デコンプカムは、排気側ロッカアームのローラを、エンジン回転数が始動時の低速回転時には、排気側カムのベースサークル部よりも高い位置になるように作動させ、またエンジン回転数が所定回転数に至ると、デコンプシャフトが回転して、排気側カムのベースサークル部よりも低い位置になるように作動させる一方、前記排気側カムの前記ベースサークル部には前記ローラが接触可能なローラ軌跡が想定され、前記カムシャフトに形成された前記デコンプ溝は、排気側カムのベースサークル部を含んで前記ローラ軌跡の領域に形成される溝端を有し、前記デコンプ溝の前記溝端は、前記ローラ軌跡を画成する、前記カムシャフトの軸心に直交する２本の縁のうち、前記デコンプカムを横切る縁と交差する各点の接線が前記カムシャフトの軸心に対し交差するように前記ローラの転動方向に対して斜めに形成されたことを特徴とするものである。

本発明によれば、デコンプ溝の溝端は、カムのベースサークル部に形成されると共に、このベースサークル部のローラ軌跡の領域における各点の接線がカムシャフトの軸に対し交差して形成されている。このため、ロッカアームのローラがカムのベースサークル部に接触するとき、このローラは、カムの回転時に、デコンプ溝の溝端に沿ってベースサークル部に接触し転動する。この結果、ローラの幅方向の一部または全てがデコンプ溝に急激に脱落することを防止でき、この急激な脱落の際に生ずる異音を抑制できる。

更に、デコンプカムに当接可能な凸部がロッカアームに形成されないので、このロッカアームの重量を低減でき、この結果、エンジンの許容回転数の低下を防止してエンジン性能を確保できる。また、ロッカアームに上述の凸部を形成する必要がないので、この凸部に施す機械加工を省略でき、ロッカアームの製造コストを低減できる。

本発明に係るエンジンのデコンプ装置における一実施の形態が適用された動弁機構を備えるエンジンの、シリンダヘッドを取り外して示す斜視図。図１の動弁機構をデコンプ装置と共に示す斜視図。図２のデコンプ装置が装備されたカムシャフト示す斜視図。図３のデコンプ装置の作用を説明するもので、（Ａ）はデコンプ装置の作動時、（Ｂ）はデコンプ装置の非作動時を示す断面図。デコンプ溝が形成された図３のカムシャフトを示す斜視図。図３のカムシャフトとデコンプシャフトと排気側ロッカアームのローラとの関係を示す構成図。本発明に係るエンジンのデコンプ装置における他の実施の形態を示す図６に対応する構成図。従来のデコンプ装置を備えた動弁機構を示す斜視図。図８のカムシャフトとデコンプシャフトと排気側ロッカのローラとの関係を示す構成図。従来の他のデコンプ装置が適用された動弁機構の排気側ロッカアームを示す斜視図。図１０の排気側ロッカアームとカムシャフトとデコンプシャフトとの関係を示す構成図。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面に基づき説明する。但し、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。図１は、本発明に係るエンジンのデコンプ装置における一実施の形態が適用された動弁機構を備えるエンジンの、シリンダヘッドを取り外して示す斜視図である。図２は、図１の動弁機構をデコンプ装置と共に示す斜視図である。

図１に示す４サイクル単気筒エンジン１０には、シリンダヘッド１１内にＳＯＨＣ（シングルオーバーヘッドカムシャフト）方式の動弁機構１２が装備されている。この動弁機構１２は、図１及び図２に示すように、それぞれ１本の吸気バルブ１３及び排気バルブ１４と、吸気側カム１５及び排気側カム１６が並列して形成された１本のカムシャフト１７と、それぞれ１本の吸気側ロッカアーム１８及び排気側ロッカアーム１９と、を有して構成される。

カムシャフト１７の一端には、図１及び図３に示すように、カムドリブンスプロケット２０が回転一体に設けられる。このカムドリブンスプロケット２０は、カムチェーン２１を介して、図示しないクランクシャフトに設けられたカムドライブスプロケット（不図示）に作動的に連結される。これにより、クランクシャフトの回転がカムチェーン２１等を介してカムシャフト１７に伝達される。このカムシャフト１７に吸気側カム１５及び排気側カム１６が軸方向に並列して形成され、排気側カム１６がカムドリブンスプロケット２０側に設けられる。

図１及び図２に示すように、吸気側ロッカアーム１８及び排気側ロッカアーム１９は、それぞれがロッカシャフト（不図示）に軸支されて揺動可能に設けられ、一端にローラ２２が、他端にアジャストスクリュー２３がそれぞれ配設される。吸気側ロッカアーム１８は、ローラ２２が吸気側カム１５に接触して転動可能に設けられ、アジャストスクリュー２３が吸気バルブ１３に当接する。また、排気側ロッカアーム１９は、ローラ２２が排気側カム１６に接触して転動可能に設けられ、アジャストスクリュー２３が排気バルブ１４に当接する。

従って、カムシャフト１７の回転により吸気側カム１５及び排気側カム１６が回転すると、吸気側カム１５のカムプロフィールに沿って吸気側ロッカアーム１８のローラ２２が転動することで吸気側ロッカアーム１８が揺動し、この吸気側ロッカアーム１８のアジャストスクリュー２３が吸気バルブ１７を開閉駆動する。と同時に、排気側カム１６のカムプロフィールに沿って排気側ロッカアーム１９のローラ２２が転動することで排気側ロッカアーム１９が揺動し、この排気側ロッカアーム１９のアジャストスクリュー２３が排気バルブ１４を開閉駆動する。尚、図２中の符号２４はアジャストナット、符号２５はバルブスプリングをそれぞれ示す。

上述のように構成された動弁機構１２のカムシャフト１７にデコンプ装置３０が装備されている。このデコンプ装置３０は、図３に示すように、デコンプシャフト３１、デコンプカム３２、デコンプアーム３３及び戻しスプリング３４を有して構成され、エンジン１０の始動時にデコンプカム３２を突出させるデコンプ動作によって排気バルブ１４を開弁させ、エンジン１０の図示しない燃焼室を減圧させて、エンジン１０の始動性を高めるものである。

カムシャフト１７には、排気側カム１６から軸方向にカムドリブンスプロケット２０側へ向かって延びるデコンプ溝３５が形成されている。このデコンプ溝３５は、図４に示すように、カムシャフト１７の軸心Ｏを挟んで排気側カム１６のベースサークル部１６Ａの範囲に、このベースサークル部１６を含んでカムシャフト１７の表面側に形成される。ここで、排気側カム１６のベースサークル部１６Ａは、リフト部１６Ｂと異なり、排気バルブ１４のリフトに寄与しない部分である。

前記デコンプシャフト３１は、図３及び図４に示すように、一端が円弧部分と弦部分からなる半月形状に形成され、このうちの円弧部分がデコンプカム３２として構成される。このデコンプカム３２を含むデコンプシャフト３１がデコンプ溝３５内に回動自在に収容される。この状態で、デコンプシャフト３１の他端側はカムドリブンスプロケット２０を貫通し、このデコンプシャフト３１の他端にデコンプアーム３３が回転一体に結合される。このデコンプアーム３３は遠心ウェイトとして機能し、カムシャフト１７の回転による遠心力の作用で、カムシャフト１７から離れる方向に揺動してデコンプシャフト３１を回動させる。

このとき、デコンプアーム３３の係止部３３Ａがストッパプレート３６に当接して、デコンプアーム３３の位置決めがなされる。このストッパプレート３６は、例えば板状部材を折曲加工して形成され、カムシャフト１７の端面にカムドリブンスプロケット２０と共に着脱自在に締結されている。

デコンプアーム３３とカムドリブンスプロケット２０との間に戻しスプリング３４が介在される。この戻しスプリング３４、例えばコイル状に形成され、一端がカムドリブンスプロケット２０に係止され、他端がデコンプアーム３３に係止される。この戻しスプリング３４は、デコンプアーム３３をカムシャフト１７の回転により発生する遠心力に抗する方向、即ちカムシャフト１７に接近する方向に付勢する。尚、このときのデコンプアーム３３は、例えばカムシャフト１７の端面にカムドリブンスプロケット２０を結合させるために用いたボルト３７（図３）に当接することで位置決めされる。

エンジン１０の停止時、カムシャフト１７が回転していないときには、デコンプアーム３３が戻しスプリング３４の付勢力の作用でカムシャフト１７に接近する位置にある。このとき、デコンプシャフト３１の一端に設けられたデコンプカム３２は、図３及び図４（Ａ）に示すように、排気側カム１６のベースサークル部１６Ａよりも外方へ突出した状態にある。従って、エンジンの始動時には、排気側ロッカアーム１９のローラ２２が排気側カム１６のベースサークル部１６Ａから突出したデコンプカム３２に乗り上げ、これにより排気側ロッカアーム１９が排気バルブ１４を押し下げてこの排気バルブ１４を開弁させ、燃焼室を減圧させてエンジン１０の始動を容易化する。

エンジン１０が始動してカムシャフト１７が回転し、このカムシャフト１７の回転数が所定回転数、例えばアイドリング回転数に至ると、デコンプアーム３３は、遠心力の作用でデコンプシャフト３１を中心に、戻しスプリング３４の付勢力に抗してカムシャフト１７から離れる方向に揺動する。これにより、デコンプシャフト３１が回転して、図４（Ｂ）に示すように、デコンプカム３２はデコンプ溝３５内に収容され、排気側カム１６のベースサークル部１６Ａよりも低い位置になる。従って、排気側ロッカアーム１９は、通常のバルブ作動によって排気バルブ１４を開閉駆動する。

さて、図５及び図６に示すように、前記デコンプ溝３５は、排気側カム１６のベースサークル部１６Ａに形成される溝端３５Ａを有する。ここで、排気側カム１６のベースサークル部１６Ａには、排気側ロッカアーム１９のローラ２２が転動可能なローラ軌跡３８が、図６のハッチングに表示すように想定される。デコンプ溝３５の前記溝端３５Ａは、排気側カム１６のベースサークル部１６Ａにおけるローラ軌跡３８の領域における各点の接線２９がカムシャフト１７の軸心Ｏに対し交差して、全体として円弧形状に形成される。従って、デコンプ溝３５の溝端３５Ａは、カムシャフト１７の軸心Ｏに直交するローラ２２の転動方向に対して斜めになり、全体として円弧形状に形成される。

また、デコンプ溝３５内に、一端にデコンプカム３２を備えるデコンプシャフト３１が回転自在に収容され、デコンプカム３２の軸方向先端が溝端３５Ａに略接触して設けられる。このとき、デコンプ溝３５内に収容されるデコンプカム３２が排気側ロッカアーム１９のローラ２２に接触するデコンプカム３２の軸方向（つまりカムシャフト１７の軸方向）の接触幅Ｌは、排気側ロッカアーム１９のローラ２２のローラ幅Ｗに対し、
Ｗ／２≦Ｌ＜Ｗ
の関係を有して設定される。ここで、ローラ２２のローラ幅Ｗは、デコンプカム３２の軸方向（つまりカムシャフト１７の軸方向）に平行な幅寸法である。

また、デコンプ溝３５に収容されるデコンプシャフト３１の直径をＡとし、デコンプ溝３５の溝端３５Ａが排気側カム１６のベースサークル部１６Ａにおけるローラ軌跡３８の一方の縁３９と交差する２つの点Ｂ１、Ｂ２間の距離をＢとしたとき、
Ｂ＞１．５Ａ
に設定される。この２点間距離Ｂは、好ましくはＢ＝２Ａに設定される。ここで、上述のローラ軌跡３８の一方の縁３９は、ローラ軌跡３８を画成する、カムシャフト１７の軸心Ｏに直交する２本の縁３９、４０のうち、デコンプカム３２を横切る縁である。

以上のように構成されたことから、本実施の形態によれば、次の効果（１）〜（５）を奏する。

（１）デコンプ溝３５の溝端３５Ａは、排気側カム１６のベースサークル部１６Ａに形成されると共に、このベースサークル部１６Ａのローラ軌跡３８の領域における各点の接線２９がカムシャフト１７の軸心Ｏに対し交差して形成され、従って、ローラ２２の転動方向に対して斜めに形成されている。このため、デコンプ装置３０がデコンプ機能を発揮しないエンジン１０の通常運転時に、バルブクリアランスが減少して排気側ロッカアーム１９のローラ２２が排気側カム１６のベースサークル部１６Ａに接触するとき、このローラ２２は、排気側カム１６の回転時に、デコンプ溝３５の溝端３５Ａに沿ってベースサークル部１６Ａに接触し転動する。この結果、ローラ２２の幅方向の一部または全てがデコンプ溝３５に急激に脱落することを防止でき、この急激な脱落の際に生ずる異音を抑制できる。

（２）排気側ロッカアーム１９に、デコンプカム３２に当接可能な凸部が形成されていないので、この排気側ロッカアーム１９の重量を低減でき、この結果、エンジン１０の許容回転数の低下を防止してエンジン性能を確保できる。また、排気側ロッカアーム１９に上述の凸部を形成する必要がないので、この凸部に施す機械加工を省略でき、排気側ロッカアーム１９の製造コストを低減できる。

（３）排気側ロッカアーム１９の重量が低減されることで、動弁機構１２のバルブスプリング２５のばね荷重を低下させることができる。このため、排気側ロッカアーム１９のローラ２２と排気側カム１６との面圧等が低くなって、動弁機構１２のメカニカルロスを低減できる。

（４）デコンプカム３２が排気側ロッカアーム１９のローラ２２に接触するデコンプカム３２の軸方向の接触幅Ｌが、排気側ロッカアーム１９のローラ２２のローラ幅Ｗに対し、Ｗ／２≦Ｌ＜Ｗに設定されている。Ｌ≧Ｗ／２に設定されることで、デコンプカム３２が排気側ロッカアーム１９のローラ２２を押し上げる範囲が広くなり、押し上げ時の排気側ロッカアーム１９の傾きを防止できる。また、Ｌ＜Ｗに設定し、溝端３５Ａがローラ軌跡３８の範囲内でローラ軌跡の他方の縁４０よりはみ出さないようにすることで、排気側ロッカアーム１９のローラ２２の一部を排気側カム１６のベースサークル部１６Ａに接触させることができ、ローラ２２の全てがデコンプ溝３５に脱落することを防止できる。このように、排気側ロッカアーム１９のローラ２２とデコンプカム３２及び排気側カム１６のベースサークル部１６Ａとの接触面積を良好に確保することができる。

（５）デコンプ溝３５の溝端３５Ａが排気側カム１６のベースサークル部１６Ａにおけるローラ軌跡３８の一方の縁３９と交差する２点間距離Ｂが、デコンプシャフト３１の直径Ａに対しＢ＞１．５Ａに設定され、この好ましくはＢ＝２Ａに設定されている。このため、排気側カム１６のベースサークル部１６Ａのローラ軌跡３８内において、デコンプ溝３５の溝端３５Ａにおける各点の接線２９をカムシャフト１７の軸心Ｏに対し交差して形成することができ、排気側ロッカアーム１９のローラ２２がデコンプ溝３５に急激に脱落することを防止できる。

以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、図７に示すように、デコンプ溝４１は、カムシャフト１７及び排気側カム１６のベースサークル部１６Ａに形成されて、デコンプシャフト３１及びデコンプカム３２を収容するが、排気側カム１６のベースサークル部１６Ａに形成される溝端４１Ａの形状は、そのベースサークル部１６Ａのローラ軌跡３８の領域における各点の接線４２がカムシャフト１７の軸心Ｏに対し交差して、全体として直線形状に形成されてもよい。この場合にも、デコンプ溝４１の溝端４１Ａは、カムシャフト１７の軸心Ｏに直交するローラ２２の転動方向に対して斜めに形成されるので、ローラ２２のデコンプ溝４１への急激な脱落を防止できる。

１０エンジン
１２動弁機構
１４排気バルブ
１６排気側カム
１６Ａベースサークル部
１７カムシャフト
１９排気側ロッカアーム
２２ローラ
２９接線
３０デコンプ装置
３１デコンプシャフト
３２デコンプカム
３３デコンプアーム
３５デコンプ溝
３５Ａデコンプ溝の溝端
Ａデコンプシャフトの直径
Ｂ２点間距離
Ｌデコンプカムの接触幅
Ｗローラ幅
Ｏカムシャフトの軸心

Claims

カムシャフトに設けられた吸気側カムおよび排気側カムのプロフィールに沿ってロッカアームのローラが転動することで、前記ロッカアームにより吸気バルブおよび排気バルブを開閉駆動する動弁機構を備えたエンジンであって、
一端にデコンプカムを、他端にデコンプアームをそれぞれ備えたデコンプシャフトが、前記排気側カムのベースサークル部を含んで前記カムシャフトに形成されたデコンプ溝内に、前記デコンプカムと共に回動自在に収容され、
前記デコンプカムは、排気側ロッカアームのローラを、エンジン回転数が始動時の低速回転時には、排気側カムのベースサークル部よりも高い位置になるように作動させ、またエンジン回転数が所定回転数に至ると、デコンプシャフトが回転して、排気側カムのベースサークル部よりも低い位置になるように作動させる一方、
前記排気側カムの前記ベースサークル部には前記ローラが接触可能なローラ軌跡が想定され、
前記カムシャフトに形成された前記デコンプ溝は、排気側カムのベースサークル部を含んで前記ローラ軌跡の領域に形成される溝端を有し、
前記デコンプ溝の前記溝端は、前記ローラ軌跡を画成する、前記カムシャフトの軸心に直交する２本の縁のうち、前記デコンプカムを横切る縁と交差する各点の接線が前記カムシャフトの軸心に対し交差するように前記ローラの転動方向に対して斜めに形成されたことを特徴とするエンジンのデコンプ装置。
前記デコンプ溝内に収容されるデコンプカムがロッカアームのローラに接触する前記デコンプカムの軸方向の接触幅をＬとし、前記デコンプカムの軸方向に平行なローラの幅をＷとしたとき、
Ｗ／２≦Ｌ＜Ｗ
に設定されたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンのデコンプ装置。
前記デコンプ溝内に収容されるデコンプシャフトの直径をＡとし、前記デコンプ溝の溝端がカムのローラ軌跡における一方の縁と交差する２点間距離をＢとしたとき、
Ｂ＞１．５Ａ
に設定されたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンのデコンプ装置。
前記デコンプ溝の溝端が、円弧形状または直線形状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンのデコンプ装置。