JP2006132365A - バーチカルエンジンの潤滑装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バーチカルエンジンにおけるエンジンの潤滑性能を向上する。
【解決手段】 クランクケース１１の下端部には潤滑油Ｌを収容するオイルパン１３が設けられており、クランク軸１４はクランクケース１１に上下方向を向いて回転自在に装着される。クランク軸１４には径方向外方に突出する支持片６５を有するスクレーパ６０が取り付けられており、支持片６５の先端には回転方向前方側に向けて下向きに傾斜してパイプ６７が設けられており、このパイプ６７の下端部には潤滑油Ｌに開口して潤滑油Ｌが流入する流入口６８が設けられ、上端部には潤滑油Ｌが流出する流出口６９が油面よりも上方に開口して設けられている。
【選択図】 図４

Description

本発明はクランク軸が上下方向を向いてクランクケースに装着されるバーチカルエンジンの潤滑装置に関する。

バーチカルエンジンはクランク軸が上下方向となってクランクケースに装着されるタイプのエンジンであって、バーチカルシャフトエンジンないし縦軸エンジンとも言われ、草刈り機（芝刈り機）や刈払機などの動力源として使用されている。このようなバーチカルエンジンにおいては、クランクケースの下端部は潤滑油を収容するオイルパンとなっており、オイルパン内の潤滑油がクランク軸を回転自在に支持する軸受やクランク軸のジャーナル部等の摺動面に供給される。

オイルパン内の潤滑油を垂直方向のクランク軸の下端部を支持する軸受部に供給するために、特許文献１には、クランクケース内に動弁カム軸により回転駆動される潤滑油跳ね上げ具を取り付けるようにした潤滑装置が記載されている。また、特許文献２にはクランク軸に対して直角に配置されたガバナーのガバナーホルダをクランク軸により回転駆動するとともに、ガバナーホルダの外周にオイルパンの潤滑油に浸漬されるオイルディッパ（オイルスクレーパ）を設けるようにした潤滑装置が記載されている。
実開平５−３２７０５号公報 特開平８−１７７４４１号公報（図５参照）

しかしながら、特許文献１記載のように、クランクケース内に専用の潤滑油跳ね上げ具を設けると、エンジンの部品点数が増加してエンジン構造が複雑化し、エンジンの製造コストを低減することができない。また、特許文献２記載のように、ガバナーホルダに設けられたオイルディッパにより潤滑油を掻き上げるようにすると、ガバナーホルダの外周面に付着した潤滑油が掻き上げられるに過ぎず、潤滑油を充分に所望の潤滑油要求部に供給することができない。特に、吸排気バルブを駆動するための動弁機構をＯＨＶ型やＯＨＣ型としたバーチカルエンジンにおいては、燃焼圧力がサイドバルブ型のエンジンに比して高いので、クランク軸のジャーナル部に加わる負荷が大きくなり、摺動面の潤滑性能を高める必要がある。

本発明の目的は、バーチカルエンジンにおけるエンジンの潤滑性能を向上することにある。

本発明のバーチカルエンジンの潤滑装置は、ピストンにより回転駆動されるクランク軸が上下方向を向いて装着されるクランクケースに、前記クランク軸の下端部を回転自在に支持するとともに潤滑油を収容するオイルパンを設けてなるバーチカルエンジンの潤滑装置であって、前記クランク軸に取り付けられる嵌合部と当該嵌合部から径方向外方に突出する支持片とを有するスクレーパを前記クランク軸に取り付け、回転方向前方側に向けて下向きに傾斜し、下端部に前記オイルパン内の潤滑油に開口する流入口が設けられるとともに上端部に前記潤滑油の油面より上方に開口する流出口が設けられたパイプを前記支持片の先端に設けることを特徴とする。

本発明のバーチカルエンジンの潤滑装置は、前記パイプを前記スクレーパの回転軌跡に対して接線方向に設けることを特徴とする。

本発明のバーチカルエンジンの潤滑装置は、前記支持片の先端に前記オイルパンに向けて前記クランク軸に沿って延びる垂直部を前記支持片と一体に設け、前記垂直部の先端に前記垂直部と一体に前記パイプを折り曲げ形成することを特徴とする。

本発明によれば、クランク軸に取り付けられるスクレーパは下向きに傾斜したパイプを有しており、パイプの下端部には潤滑油に開口する流入口が設けられ、上端部には潤滑油の油面よりも上方に開口する流出口が設けられているので、クランク軸の回転によって流入口からパイプ内に流入する潤滑油は、潤滑油の油面が変動しても、常に一定量が流入して流出口から噴出されることになり、各潤滑油要求部には常に一定量の潤滑油が供給される。これにより、油面が変動しても各潤滑油要求部における所望の潤滑性能を確保することができる。

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はバーチカルエンジンを示す縦断面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図３は図１および図２に示したバーチカルエンジンの吸排気系を示す概略図であり、図４は図２におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

このバーチカルエンジン１０のクランクケース１１は、図２に示すようにほぼ筒形となった側壁部１２ａ、および図１に示すように側壁部１２ａの上部に一体に設けられた天壁部１２ｂを有するケース本体１２と、側壁部１２ａの下部に取り付けられるオイルパン１３とを備えており、内部にはクランク室１１ａが形成されている。クランクケース１１内にはクランク軸１４が上下方向つまり垂直方向を向いて装着されており、クランク軸１４の上端部は天壁部１２ｂにボール軸受１５を介して支持され、下端部はオイルパン１３に設けられた円筒部１６に支持されている。このオイルパン１３内には、エンジンを構成する各部材の摺動部つまり潤滑油要求部に供給される潤滑油Ｌが収容され、潤滑油Ｌがクランク軸１４とオイルパン１３との間から漏れるのを防止するためにオイルパン１３にはオイルシール１７が装着されている。このバーチカルエンジンが草刈り（芝刈り）機や刈払機の動力源として使用される場合には、クランク軸１４の下端部には草刈り用の切刃が直接、或いは、図示しないシャフトを介して連結される。

ケース本体１２にはシリンダ１８が一体に設けられており、このシリンダ１８に水平方向を向いて形成されたシリンダボア１９内にはピストン２０が水平方向に往復動自在に装着され、ピストン２０はコネクティングロッド２１によりクランク軸１４に連結され、ピストン２０の往復動によりクランク軸１４は回転駆動される。シリンダ１８にはシリンダヘッド２２が取り付けられており、シリンダヘッド２２とシリンダ１８とピストン２０により燃焼室２３が形成される。シリンダヘッド２２には、図３に示すように、燃焼室２３に混合気を供給する吸気ポート２４と、燃焼排ガスを排出する排気ポート２５とが形成され、吸気ポート２４に連通する吸気管２６と排気ポート２５に連通する排気管２７とがシリンダヘッド２２に装着されている。シリンダヘッド２２には燃焼室２３内の混合気を点火するための点火プラグ３０が図１に示すように取り付けられている。

図３に示すように、シリンダヘッド２２には吸気ポート２４を開閉する吸気バルブ３１と排気ポート２５を開閉する排気バルブ３２が装着されるとともに、動弁カム３３を有するカムシャフト３４が回転自在に組み付けられており、図２に示すようにクランク軸１４に固定された駆動側スプロケット３５とカムシャフト３４に固定された従動側スプロケット３６との間にはチェーン３７が掛け渡され、カムシャフト３４はクランク軸１４により回転駆動され、クランク軸１４が２回転するとカムシャフト３４は１回転する。図３に示すようにシリンダヘッド２２に設けられたロッカーシャフト３８には、動弁カム３３の回転により所定のタイミングで吸気バルブ３１を開閉駆動するロッカーアーム３９ａと、排気バルブ３２を開閉駆動するロッカーアーム３９ｂとが揺動自在に装着されている。このように、吸気バルブ３１と排気バルブ３２とを開閉駆動する動弁機構は、これらのバルブ３１，３２と動弁カム３３がシリンダヘッド２２に装着されており、ＯＨＣ型となっている。

図１に示すように、クランクケース１１の上方にはこれを覆うようにエンジンカバー４１が取り付けられており、このエンジンカバー４１内にはクランク軸１４の上端に固定された冷却ファン４２が配置され、クランク軸１４の回転によって冷却ファン４２によりクランクケース１１の外面に沿って流れる冷却風が生成される。エンジンカバー４１にはエンジンを始動させるリコイルスタータのリコイルプーリ４３が回転自在に装着され、このリコイルプーリ４３にはリコイルロープ４４が巻き付けられている。一方、クランク軸１４には回転筒体４５が取り付けられており、リコイルプーリ４３には、これを回転させると回転筒体４５に係合してリコイルプーリ４３の回転をクランク軸１４に伝達する係合機構４６が設けられている。したがって、作業者がリコイルロープ４４を引っ張ってクランク軸１４を回転させると、クランク軸１４が回転されてエンジンを始動させることができる。

ガバナー機構を構成するため、図４に示すように、オイルパン１３にはガバナーホルダ５１がクランク軸１４に平行となって回転自在に装着され、ガバナーホルダ５１の外周面には、クランク軸１４に固定された駆動歯車５２に噛み合う従動歯車５３が設けられており、クランク軸１４の回転によりガバナーホルダ５１は回転駆動される。ガバナーホルダ５１には、図４に示すように、２つのガバナーウエイトつまり重り５４がそれぞれピン５５により揺動自在に取り付けられるとともに、両方の重り５４に当接するガバナー軸５６が組み込まれており、ガバナー軸５６はオイルパン１３に設けられた軸部５７に塾方向に摺動自在に嵌合している。エンジン回転数が高くなると遠心力により重り５４は図４に示すように上端部が相互に広がるように揺動してガバナー軸５６を押し上げる。クランクケース１１には、図２に示されるように、Ｌ字形状に折り曲げられたガバナーレバー５８が回動自在に装着され、ガバナーレバー５８の作動端部はガバナー軸５６に対向している。

図５（Ａ）は図１および図４に示されたスクレーパ６０を示す斜視図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の平面図である。

スクレーパ６０は金属製の板材を折り曲げることにより形成されており、クランク軸１４に圧入嵌合される嵌合孔６１が形成された嵌合部６２を有している。嵌合部６２には嵌合部６２から径方向外方に突出して係合片６３が設けられており、係合片６３の先端部は下方に向けて折り曲げられ、この係合片６３は図４に示されるようにクランク軸１４に嵌合されたスリーブ６４の外周に係合するようになっており、係合片６３とスリーブ６４との係合によりスクレーパ６０はクランク軸１４に取り付けられる。

嵌合部６２には係合片６３に対して回転方向にほぼ１８０度の位相をずらして径方向外方に突出する支持片６５が設けられており、支持片６５の先端にはこれに対して下向きに折り曲げられてクランク軸１４に沿って延びる垂直部６６が一体に設けられている。垂直部６６の先端にはこれと一体にパイプ６７が設けられており、パイプ６７はクランク軸１４によるスクレーパ６０の回転方向が図５において矢印で示す方向とすると、スクレーパ６０の回転方向前方側に向けて下向きに傾斜している。

パイプ６７内には潤滑油Ｌの通路６７ａが形成されており、通路６７ａの外周はパイプ６７により囲まれた形状となっており、パイプ６７の下端部には潤滑油Ｌが流入する流入口６８が設けられるとともに、上端部には潤滑油Ｌの流出口６９が設けられており、通路６７ａは流入口６８と流出口６９に連通している。スクレーパ６０がクランク軸１４に取り付けられた状態のもとでは、パイプ６７は上端部を除いてオイルパン１３内の潤滑油Ｌに浸漬され、流入口６８が潤滑油Ｌに開口し、流出口６９が潤滑油Ｌの油面Ｓより上方に開口する。スクレーパ６０の回転軌跡は図５（Ｂ）に符号Ｒで示すように円を描いており、パイプ６７は図５に示されるように回転方向前方側向けて下向きに傾斜するとともに、回転軌跡Ｒの接線方向を向いている。

このように流入口６８が潤滑油Ｌに開口したパイプ６７が設けられたスクレーパ６０をクランク軸１４により回転させると、流入口６８は外周面がパイプ６７の内壁面により閉じられており、開口面積は一定となっているので、通路６７ａ内に流入する潤滑油Ｌの流入量は回転速度に対応した一定量になり、この流入量は潤滑油Ｌの油面Ｓが変動しても常に一定量になる。したがって、流入口６８から流入して流出口６９から上方に向けて噴出される潤滑油Ｌの油量は、油面Ｓが変動しても変化することなく、所望量の潤滑油Ｌがエンジンの各潤滑油要求部に向けて効率的に供給され、各潤滑油要求部には供給不足を発生することなく、潤滑油Ｌを供給することができる。図５（Ｂ）に示すように、パイプ６７を回転軌跡Ｒの接線方向に向けると、パイプ６７の回転速度の流入口６８に向かう方向の分速度が大きくなり、接線方向に対して傾斜させる場合よりも流入口６８内に入り込む潤滑油Ｌの量を高めることができる。

図６はスクレーパ６０の変形例を示す斜視図であり、このスクレーパ６０は嵌合部６２に対して相互に１８０度の位相で２つの支持片６５が設けられており、それぞれの支持片６５には垂直部６６を介してパイプ６７が一体に設けられている。このように、嵌合部６２を中心に２つの支持片６５を介して２つのパイプ６７をスクレーパ６０に設けることにより、各潤滑油要求部に対して供給される潤滑油Ｌの量を増加させることができるとともに、スクレーパ６０がクランク軸１４とともに回転するときに、クランク軸１４に対してスクレーパ６０が偏心荷重を加えることなく、クランク軸１４に対して回転力をアンバランスさせる影響が与えられるのを防止することができ、クランク軸１４の回転バランスが均等に保たれるようになる。さらに、２つのパイプ６７を設ける場合には、それぞれの下向き傾斜角度を相互に相違させるようにすると、それぞれのパイプ６７から相互に異なった部位に対して潤滑油Ｌを飛散させることができ、全ての潤滑油要求部に効率的に潤滑油Ｌを供給することができる。

それぞれのパイプ６７は垂直部６６に対して径方向外側に設けられており、この場合には支持片６５の長さが図５に示す場合よりも短くなる。図５に示すように１つのパイプ６７を支持片６５に設ける場合においてもパイプ６７を垂直部６６に対して外側に設けるようにしても良い。

図７は比較例として示すスクレーパ６０ａであり、図７に示すように、スクレーパ６０ａの先端に潤滑油Ｌを掻き上げる傾斜壁７０を設けるようにした場合には、掻き上げられた潤滑油Ｌが傾斜壁７０から横方向に流れることになり、油面Ｓの変化によって掻き上げられる潤滑油Ｌの量が変化することになる。これに対して本発明においては、クランク軸１４にパイプ６７を取り付けることにより、パイプ６７により外周面が閉じられた通路６７ａが形成されるので、油面Ｓが変動しても一定量の潤滑油Ｌを潤滑油要求部に供給することができる。

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。例えば、図示するバーチカルエンジンは草刈り（芝刈り）機や刈払機の動力源として使用されるが、発電機等の他の機器の動力源としても使用することができる。発電機の動力源として使用される場合には、クランク軸１４の下端部に発電体が取り付けられることになる。

また、本実施の形態では、スクレーパ６０の支持片６５に垂直部６６を介してパイプ６７を一体に折り曲げて形成しているが、これに限られず、例えば、パイプ６７を別部材として垂直部６６に溶接等により固設するようにしてもよい。

バーチカルエンジンを示す縦断面図である。 図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１および図２に示したバーチカルエンジンの吸排気系を示す概略図である。 図２におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 （Ａ）はスクレーパを示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の平面図である。 スクレーパの変形例を示す斜視図である。 （Ａ）は比較例としてのスクレーパを示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の平面図である。

符号の説明

１０ バーチカルエンジン
１１ クランクケース
１３ オイルパン
１４ クランク軸
６０ スクレーパ
６２ 嵌合部
６３ 係合片
６５ 支持片
６６ 垂直部
６７ パイプ
６８ 流入口
６９ 流出口

Claims (3)

1. ピストンにより回転駆動されるクランク軸が上下方向を向いて装着されるクランクケースに、前記クランク軸の下端部を回転自在に支持するとともに潤滑油を収容するオイルパンを設けてなるバーチカルエンジンの潤滑装置であって、
   前記クランク軸に取り付けられる嵌合部と当該嵌合部から径方向外方に突出する支持片とを有するスクレーパを前記クランク軸に取り付け、
   回転方向前方側に向けて下向きに傾斜し、下端部に前記オイルパン内の潤滑油に開口する流入口が設けられるとともに上端部に前記潤滑油の油面より上方に開口する流出口が設けられたパイプを前記支持片の先端に設けることを特徴とするバーチカルエンジンの潤滑装置。
2. 請求項１記載のバーチカルエンジンの潤滑装置において、前記パイプを前記スクレーパの回転軌跡に対して接線方向に設けることを特徴とするバーチカルエンジンの潤滑装置。
3. 請求項１記載のバーチカルエンジンの潤滑装置において、前記支持片の先端に前記オイルパンに向けて前記クランク軸に沿って延びる垂直部を前記支持片と一体に設け、前記垂直部の先端に前記垂直部と一体に前記パイプを折り曲げ形成することを特徴とするバーチカルエンジンの潤滑装置。

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