JP2006188998A

JP2006188998A - バーチカルエンジンの潤滑装置

Info

Publication number: JP2006188998A
Application number: JP2005002182A
Authority: JP
Inventors: Sukenori Noguchi; 祐則野口
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2006-07-20

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。動弁機構４０は駆動側スプロケット３５とチェーン３７とを介してクランク軸１４に回転駆動される従動側スプロケット３６により作動され、シリンダヘッド２２には動弁機構４０の下方に位置して油溜め部７０が形成される。油溜め部７０にはオイルパン１３から潤滑油Ｌが供給され、油溜め部７０に供給された潤滑油Ｌは従動側スプロケット３６に取り付けられる飛沫用ポンプ８０により撥ね上げられて動弁機構４０を潤滑する。
【選択図】図１

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はクランク軸に取り付けられる撥ね上げ具等によりケース内に撥ね上げられて、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。

吸気バルブや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では、動弁機構はクランク軸から離れて配置されるので、特許文献１記載の潤滑装置では、クランクケース内に設けられた羽根車により撥ね上げられた潤滑油をクランクケース内に設けた案内壁により動弁機構へ案内するようにしている。また、特許文献２記載の潤滑装置では、クランク軸やクランクケースに油路を形成し、カム軸により回転駆動されるオイルポンプから送出される潤滑油をこれらの油路を介して動弁機構に供給するようにしている。
特開平１０−１４１０３７号公報（図８参照）特開平１１−３４３８２７号公報

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撥ね上げられた潤滑油を案内壁によって動弁機構側に導く構造では、動弁機構に対して潤滑油を充分に供給することは困難である。また、特許文献２記載のように、オイルポンプから送出される潤滑油を案内するための油路をクランク軸やクランクケースに形成するようにすると、すなわち強制潤滑を採用するとエンジンの構造が複雑化してエンジンの製造コストを低減することができず、また、エンジンの大型化を招くことになる。

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、吸気弁と排気弁を開閉させる動弁機構の下方に前記オイルパンから潤滑油が供給される油溜め部を形成し、前記クランク軸に回転駆動されて前記動弁機構を作動させる回転体に飛沫用ポンプを取り付け、前記飛沫用ポンプにより前記油溜め部に収容された潤滑油を撥ね上げて前記動弁機構を潤滑す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、前記クランク軸に固定される駆動側スプロケットとの間に掛け渡されたチェーンを介して前記クランク軸の回転が伝達される従動側スプロケットに前記飛沫用ポンプを取り付けることを特徴とする。

本発明によれば、動弁機構の下方に形成される油溜め部から飛沫用ポンプにより潤滑油が動弁機構に向けて撥ね上げられるので、所望量の潤滑油を動弁機構に効率的に供給することができる。動弁機構を作動させるための回転体に飛沫用ポンプを取り付けるようにしたので、飛沫用ポンプを駆動する構造を別に設けることなく、少ない部品点数により動弁機構に効率的に潤滑油を供給することができる。

また、本発明によれば、クランク軸に固定される駆動側スプロケットとの間にチェーンが掛け渡される従動側スプロケットに飛沫用ポンプを取り付けることにより、簡単な構造で飛沫用ポンプを駆動させて動弁機構に効率的に潤滑油を供給することができる。

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動弁機構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を介して回転自在に支持され、下端部はオイルパン１３に設けられた円筒部１６に回転自在に支持されている。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１０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を開閉する吸気弁つまり吸気バルブ３１と排気ポート２５を開閉する排気弁つまり排気バルブ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いる。図２に示すように、クランク軸１４には駆動側スプロケット３５が固定され、カムシャフト３４には従動側スプロケット３６が固定され、これらのスプロケット３５，３６にはチェーン３７が掛け渡され、従動側スプロケット３６はクランク軸１４により回転駆動される。従動側スプロケット３６が回転するとカムシャフト３４はこれにより作動され、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とを開閉させる動弁機構４０は、動弁カム３３やロッカーアーム３９ａ，３９ｂがシリンダヘッド２２に装着されて、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。エンジン回転数が規定回転数よりも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図示しないスロットル弁に連接されており、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。これにより、エンジン回転数が規定回転数よりも高くなると、ガバナー機構によりスロットル弁が閉弁し、エンジン回転数が規定回転数に維持される。

図１および図４に示すように、エンジンの各潤滑油要求部に対して潤滑油Ｌを供給するために、クランク軸１４にはスクレーパ６０が取り付けられている。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、嵌合部６１と嵌合部６１に対して下向きに折り曲げられて形成される傾斜壁６２とを有し、嵌合部６１がクランク軸１４に圧入嵌合されることによりクランク軸１４に取り付けられている。傾斜壁６２はクランク軸１４の回転方向前方側に向けて下向きに傾斜するとともに回転軌跡の接線方向を向けられており、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上端部を除いてオイルパン１３内の潤滑油Ｌに浸漬されている。クランク軸１４とともにスクレーパ６０が回転すると、傾斜壁６２によりオイルパン１３に収容された潤滑油Ｌが上方に撥ね上げられ、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供給される。

図５は図１に示す飛沫用ポンプの分解斜視図であり、図６は図１に示すＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

図１および図５に示すように、シリンダヘッド２２には動弁機構４０の下方に位置して油溜め部７０が形成され、油溜め部７０にはオイルパン１３から供給された潤滑油Ｌが収容される。図１に示すように、クランクケース１１にはオイルパン１３に収容された潤滑油Ｌをシリンダヘッド２２側に導く導入路７１が形成され、図５に示すように、シリンダヘッド２２には導入路７１に導かれた潤滑油Ｌを油溜め部７０に流し込むための導入溝７２が形成され、導入路７１と導入溝７２とを介してオイルパン１３から油溜め部７０に潤滑油Ｌが供給される。図６に示すように、油溜め部７０は隔壁７３により区画形成され、隔壁７３の周方向端部が互いに径方向にずれることにより油溜め部７０には開口溝７４が形成され、開口溝７４を介して潤滑油Ｌは油溜め部７０の内外に移動可能とされている。油溜め部７０の底部のほぼ中心には支持孔２２ａが形成され、カムシャフト３４の一端は支持孔２２ａに回転自在に支持される。従動側スプロケット３６には周方向に並べて６つの切り欠き孔３６ａが形成されており、開口溝７４に該当する部分においては油溜め部７０は切り欠き孔３６ａにより従動側スプロケット３６の上方に向けて開口している。

油溜め部７０に収容された潤滑油Ｌを動弁機構４０に供給するために、回転体としての従動側スプロケット３６の下面には飛沫用ポンプ８０が取り付けられている。図５に示すように、飛沫用ポンプ８０は嵌合孔８０ａを備えたボスの周りに等間隔に配置される１８枚のフィン８０ｂを備えており、嵌合孔８０ａにおいてカムシャフト３４に圧入嵌合されることによりカムシャフト３４を介して従動側スプロケット３６に取り付けられている。図６に示すように、飛沫用ポンプ８０は油溜め部７０の内部に配置され、クランク軸１４が回転すると飛沫用ポンプ８０は従動側スプロケット３６とともに回転し、油溜め部７０に収容された潤滑油Ｌを隔壁７３に沿って開口溝７４に向けて周方向に加速させる。周方向に加速された潤滑油Ｌには遠心力により上方に向く加速度が発生し、開口溝７４にまで達した潤滑油Ｌの一部は油溜め部７０から切り欠き孔３６ａを介して従動側スプロケット３６より上側に撥ね上げられる。これにより、油溜め部７０から動弁機構４０に潤滑油Ｌが供給され、たとえば動弁カム３３と各ロッカーアーム３９ａ，３９ｂとの摺動部等が潤滑油Ｌにより潤滑される。

このように、動弁機構４０の下方にオイルパン１３から潤滑油Ｌが供給される油溜め部７０を設け、油溜め部７０に収容された潤滑油Ｌを飛沫用ポンプ８０で撥ね上げることにより、クランク室１１ａから離れて設けられる動弁機構４０に所望量の潤滑油Ｌを効率的に供給することができる。

また、駆動側スプロケット３５とチェーン３７とを介してクランク軸１４に回転駆動される従動側スプロケット３６に飛沫用ポンプ８０を取り付けるようにしたので、飛沫用ポンプ８０を駆動する構造を別に設けることなく、少ない部品点数で動弁機構４０に効率的に潤滑油Ｌを供給することができる。

動弁機構４０を潤滑した後にシリンダヘッド２２の内部に落下する潤滑油Ｌは、開口溝７４から油溜め部７０に侵入し、以下同様に順次動弁機構４０に向けて撥ね上げられる。

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、飛沫用ポンプ８０はカムシャフト３４に圧入嵌合されることにより従動側スプロケット３６に取り付けられているが、これに限られず、従動側スプロケット３６に直接取り付けるようにしてもよい。

さらに、本実施の形態では、飛沫用ポンプ８０は複数のフィン８０ｂを備えたファン形状に形成されているが、これに限られず、従動側スプロケット３６とともに回転して油溜め部７０に収容された潤滑油Ｌを撥ね上げることができる形状であれば、たとえばスクレーパのようなものであってもよい。

さらに、本実施の形態では、動弁機構４０を作動させる回転体はクランク軸１４に固定される駆動側スプロケット３５との間にチェーン３７が掛け渡される従動側スプロケット３６とされているが、これに限られず、クランク軸１４の動力をベルトを介して動弁機構４０に伝達するベルト駆動の場合では、クランク軸１４に固定された駆動側プーリとの間にベルトが掛け渡される従動側プーリであってもよく、クランク軸１４の回転をギヤを用いて動弁機構４０に伝達するギヤ駆動の場合では、クランク軸１４に固定される駆動ギヤに噛み合う従動ギヤであってもよい。

さらに、本実施の形態では、動弁カム３３を備えたカムシャフト３４に従動側スプロケット３６を固定するようにしているが、これに限られず、従動側スプロケット３６に動弁カム３３を一体に形成し、シリンダヘッド２２に設けられる支持軸により従動側スプロケット３６を回転自在に支持するようにしてもよい。また、飛沫用ポンプ８０を従動側スプロケット３６と一体に形成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動弁機構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。図１に示す飛沫用ポンプの分解斜視図である。図１に示すＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

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
４０動弁機構
７０油溜め部
８０飛沫用ポンプ
Ｌ潤滑油

Claims

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、
吸気弁と排気弁を開閉させる動弁機構の下方に前記オイルパンから潤滑油が供給される油溜め部を形成し、
前記クランク軸に回転駆動されて前記動弁機構を作動させる回転体に飛沫用ポンプを取り付け、
前記飛沫用ポンプにより前記油溜め部に収容された潤滑油を撥ね上げて前記動弁機構を潤滑することを特徴とするバーチカルエンジンの潤滑装置。
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、前記クランク軸に固定される駆動側スプロケットとの間に掛け渡されたチェーンを介して前記クランク軸の回転が伝達される従動側スプロケットに前記飛沫用ポンプを取り付けることを特徴とするバーチカルエンジンの潤滑装置。