JP2007321748A - ベルト式伝動機構を備えるバーチカル内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】バーチカル内燃機関において、クランク室からのオイル混入気体が伝動機構のゴム製のベルトに過剰に接触することを防止して、ベルトの寿命を延ばす。
【解決手段】バーチカル内燃機関Ｅは、クランク室20に収容されたクランク軸18と、クランク軸18の動力を動弁装置23のカム軸24に伝達するゴム製のベルト53を備えると共にベルト室63に収容された伝動機構50とを備える。ベルト室63を形成する伝動ケース60は、クランク室20とベルト室63との間に下ケース61を備える。下ケース61は、ベルト53の、平面視でクランク室20と重なる重なり部53ａを、クランク室20から遮蔽する。ベルト53はオイル混入気体中のオイルにより潤滑される。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転中心線が上下方向を指向してクランク室に収容されたクランク軸と、クランク軸の動力を被動装置に伝達するゴム製のベルトを備えると共にベルト室に収容されたベルト式伝動機構とを備え、ベルトがオイルにより潤滑されるバーチカル内燃機関に関する。そして、該バーチカル内燃機関は例えば船外機に搭載される。

バーチカル内燃機関において、クランク軸の動力を被動装置に伝達するゴム製のベルトを備えるベルト式伝動機構がベルト室に収容され、該ベルトがクランク室からベルト室に流入するオイルにより潤滑されるものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平２−２７５０２０号公報

ベルト室がクランク室に開放していて、伝動機構を構成するベルトやプーリなどがクランク室に露出していると、クランク室からベルト室に流入するミスト状のオイルやブローバイガスが混入している気体（以下、「オイル混入気体」という。）に含まれるオイルやブローバイガスにベルトが曝されやすく、さらにクランク軸の回転により飛散するオイルの滴がベルト室でベルトにそのまま付着したり、プーリに一旦付着したオイルがプーリの回転により飛散してベルトに付着するなどして、ベルトに接触するオイルが潤滑に必要な量を越えて過剰になる。そして、オイル混入気体中のオイルやブローバイガスがベルトに過剰に接触し、さらに高温のオイル混入気体がベルトに接触すると、オイルの成分やブローバイガスの成分によりゴム製のベルトの劣化を早めることになって、ベルトの寿命が短くなる原因になる。そこで、劣化の影響を低減するために、ベルトの幅や厚みを大きくしたり、ベルトの強度を高めたりすると、伝動機構の大型化やコスト高を招来する。その一方で、ベルトの潤滑性が低下するとプーリとの摩擦が増加するために摩耗が生じやすく、やはりベルトの寿命が短くなる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、請求項１，２記載の発明は、バーチカル内燃機関において、クランク室からのオイル混入気体が伝動機構のゴム製のベルトに過剰に接触することを防止して、ベルトの寿命を延ばすことを目的とする。そして、請求項２記載の発明は、さらに、クランク室とベルト室とを連通させる通気口を通じて流入するオイル混入気体中のオイルミストによりベルトの潤滑性を確保することを目的とする。

請求項１記載の発明は、回転中心線が上下方向を指向するようにクランク室に収容されたクランク軸と、前記クランク軸の動力により回転駆動される被動軸を備える被動装置と、前記クランク軸の動力を前記被動軸に伝達するゴム製のベルトを備えると共にベルト室に収容されたベルト式伝動機構とを備え、前記ベルトがオイルにより潤滑されるバーチカル内燃機関において、前記クランク室と前記ベルト室との間に遮蔽部材を備え、前記遮蔽部材は、前記ベルトの、平面視で前記クランク室と重なる重なり部を、前記クランク室から遮蔽するバーチカル内燃機関である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のバーチカル内燃機関において、前記遮蔽部材には、平面視で前記重なり部と重ならない位置に、前記クランク室と前記ベルト室とを連通させる通気口が設けられるものである。

請求項１記載の発明によれば、ベルトにおいてクランク室との重なり部が遮蔽部材により遮蔽されるため、クランク室から飛散して来る滴状のオイルやクランク室からのオイル混入気体が遮蔽部材により遮蔽されて、該滴状のオイルやオイル混入気体中のミスト状のオイルがベルトに過剰に接触することが防止され、さらにオイル混入気体中のブローバイガスがベルトに過剰に接触することも防止されるので、オイルやブローバイガスとの接触によるベルトの劣化が抑制されて、オイル混入気体中のオイルにより潤滑されるベルトの寿命が延び、メンテナンスまでの期間を長くすることができる。
請求項２記載の事項によれば、通気口は、平面視で、ベルトの重なり部と重ならない位置にあるので、通気口からベルト室に流入するオイル混入気体中のオイルが過剰にベルトに接触することが防止されたうえで、通気口を通じて流入するオイル混入気体中のオイルによりベルトの潤滑性が確保される。

以下、本発明の実施形態を図１〜図４を参照して説明する。
図１を参照すると、本発明が適用されたバーチカル内燃機関Ｅは船外機Ｓに搭載される。船外機Ｓは、上下方向を指向する回転中心線を有するクランク軸18を備える内燃機関Ｅのほかに、内燃機関Ｅを支持するマウントケース１と、マウントケース１の下端部に結合されるエクステンションケース２と、エクステンションケース２の下端部に結合されるギヤケースと、内燃機関Ｅの下部からエクステンションケース２の上部までの周囲を覆うアンダカバー３と、アンダカバー３の上端部に結合されるエンジンカバー４とを備える。
船外機Ｓは、クランク軸18の下軸端部18ｂに同軸に連結される駆動軸５と前記ギヤケース内に収容される前後進切換装置とプロペラとから構成される動力伝達装置を備え、内燃機関Ｅが発生する動力は、クランク軸18から駆動軸５および前記前後進切換装置を経て前記プロペラに伝達される。
船外機Ｓを船体の船尾に取り付ける取付装置は、マウントケース１およびエクステンションケース２に固定されるスイベル軸６を回動可能に支持するスイベルケース７と、スイベルケース７を上下方向に揺動可能に支持するチルト軸８を保持すると共に船体の船尾に固定されるブラケット９とを備える。この取付装置により、船外機Ｓは、船体に対してチルト軸８を中心に上下方向に揺動可能であると共に、スイベル軸６を中心に左右方向に揺動可能である。

図１，図２を参照すると、多気筒４ストローク内燃機関である内燃機関Ｅは、上下方向に直列に並んで一体成形された複数の、この実施形態では３つのシリンダ11ｎから構成されるシリンダブロック11と、シリンダブロック11の前端部に結合されるクランクケース12と、シリンダブロック11の後端部に結合されるシリンダヘッド13と、シリンダヘッド13の後端部に結合されるヘッドカバー14とから構成される機関本体（以下、「機関本体」という。）を備え、さらにマウントケース１の下端部に結合されてエクステンションケース２内に収容されたオイルパン15を備える。

各シリンダ11ｎに往復動可能に嵌合するピストン16は、シリンダブロック11およびクランクケース12により形成されるクランク室20に収容されたクランク軸18にコンロッド17を介して連結される。上下方向に延びて配置されて回転中心線が上下方向にほぼ平行な方向を指向し得るクランク軸18は、シリンダブロック11およびクランクケース12に主軸受19を介して回転可能に支持される。

シリンダヘッド13には、各シリンダ11ｎ毎に、シリンダ軸線の方向でピストン16に対向する燃焼室21と、各燃焼室21に開口する吸気ポートおよび排気ポートと、各燃焼室21に臨む点火栓とが設けられる。さらに、シリンダヘッド13に設けられて前記吸気ポートおよび前記排気ポートをそれぞれ開閉する吸気弁および排気弁は、シリンダヘッド13とヘッドカバー14とにより形成される収容室としての動弁室22に収容される頭上カム軸型の動弁装置23により駆動されてクランク軸18の回転に同期して開閉動作を行う。

動弁装置23は、ベルト式伝動機構50を介して伝達されるクランク軸18の動力により回転駆動されるカム軸24と、カム軸24に設けられた動弁カムとしての吸気カム25ａおよび排気カム25ｂと、１対のロッカアーム軸に揺動可能に支持される吸気ロッカアーム26ａおよび排気ロッカアーム26ｂとを備える。そして、上下方向に延びて配置されてクランク軸18の回転中心線と平行な回転中心線を有するカム軸24が、吸気カム25ａおよび排気カム25ｂによりそれぞれ駆動されて揺動する吸気ロッカアーム26ａおよび排気ロッカアーム26ｂを介して前記吸気弁および前記排気弁を開閉駆動する。それゆえ、動弁装置23は、クランク軸18の動力により回転駆動される被動軸としてのカム軸24を備える被動装置である。

図３を併せて参照すると、内燃機関Ｅは、吸気消音器27ａと、該吸気消音器27ａから流入して気化器28のスロットル弁により計量された吸入空気を前記吸気ポートに導く吸気管27ｂとから構成される吸気装置27を備える。吸気装置27により形成される吸気通路を流通する吸入空気は、シリンダ11ｎ毎に設けられた気化器28において燃料と混合して混合気を形成し、該混合気が吸気管27ｂおよび前記吸気ポートを経て燃焼室21に吸入される。燃焼室21で前記点火栓により点火された混合気が燃焼して発生した燃焼ガスの圧力により駆動されて往復運動するピストン16は、コンロッド17を介してクランク軸18を回転駆動する。
燃焼ガスは、排気ガスとして、燃焼室21から、前記排気ポートを経てシリンダブロック11に設けられた排気集合通路に流出し、さらにマウントケース１内、排気管内およびエクステンションケース２内の通路を通って水中に排出される。

内燃機関Ｅの潤滑系統は、シリンダブロック11、シリンダヘッド13およびクランクケース12の下方に配置されたオイルパン15と、シリンダヘッド13に設けられてカム軸24により駆動されるオイルポンプ29と、多数の油路とから構成される。そして、オイルポンプ29がオイルパン15からマウントケース１、シリンダブロック11およびシリンダヘッド13にそれぞれ設けられた吸入油路を経て吸入した後に吐出したオイルは、シリンダヘッド13およびシリンダブロック11に設けられた吐出油路およびオイルフィルタを経てメインギャラリに流入し、該メインギャラリからシリンダブロック11、シリンダヘッド13およびクランク軸18などに設けられた油路を経て、クランク室20内のクランク軸18における摺動部や主軸受19などの各潤滑箇所、および動弁室22内のカム軸24やロッカアーム26ａ，26ｂなどの動弁装置23における摺動部などの各潤滑箇所に供給された後、シリンダブロック11およびシリンダヘッド13に設けられた戻り油路およびマウントケース１に設けられた戻り油路を経てオイルパン15に戻る。

図１〜図３を参照すると、伝動機構50は、内燃機関Ｅに備えられる伝動ケース60により形成されるベルト室63に収容される。伝動ケース60は、機関本体の一部としての上端部Ｅａに結合されて設けられる第１ケースとしての下ケース61と、下ケース61に結合される第２ケースとしての上ケース62とから構成される。ベルト室63の第１室壁としての底壁Ｗ１および第２室壁としての天井壁Ｗ２をそれぞれ構成する下ケース61および上ケース62は、その周縁部61ａ，62ａ同士において、下ケース61のネジ孔Ｈ１にねじ込まれる複数のボルト（図示されず）と、下ケース61の挿通孔Ｈ２に挿通されてシリンダブロック11およびクランクケース12の各上端部11ａ，12ａにねじ込まれる複数のボルト（図示されず）とにより、油密に結合される。さらに、下ケース61は、複数のボルトＢ１によりシリンダヘッド13の上端部13ａおよびカム軸ホルダ31を介して上端部13ａに結合される。ここで、上端部11ａ，12ａ，13ａは、機関本体の上端部Ｅａを構成する。また、底壁Ｗ１および天井壁Ｗ２はベルト室63の室壁である。

一方、伝動機構50は、下ケース61および上ケース62を下方から順次貫通して上方に延びるクランク軸18の上軸端部18ａにベルト室63内で結合される駆動プーリ51と、下ケース61および上ケース62を下方から順次貫通して上方に延びるカム軸24の上軸端部24ａにベルト室63内で結合される被動プーリ52と、両プーリ51，52に掛け渡されて水平面にほぼ平行な走行軌道を走行するゴム製の歯付ベルトから構成される無端ベルト53と、クランク軸18の動力をカム軸24に伝達するベルト53に張力を付与するテンショナ54とを備える。

図１，図２を参照すると、上軸端部18ａにおいて上ケース62から上方に突出する部分には、上ケース62に結合されるカバー32により覆われる。カバー32内には、フライホイール33と、永久磁石34ａが取り付けられた該フライホイール33をロータとすると共に上端部Ｅａなどに固定される点火用のエキサイタコイル34ｂや充電用コイル34ｃなどのコイルをステータとする交流発電機34とが収容される。そして、フライホイール33の外周には、クランクケース12に取り付けられたスタータモータ35のピニオン35ａと噛合可能なリングギヤ36が設けられる。また、上軸端部24ａには、パスサロータ37が設けられ、カム軸24の回転位置を検出するためのパルサコイル38が上ケース62に取り付けられる。
さらに、上ケース62には、両上軸端部18ａ，24ａおよび被動プーリ52のボス部52ｃが油密状態で貫通する孔と、カバー39により覆われるテンショナ54の位置調整用の作業孔42とが設けられる。

図１〜図３を参照すると、上下方向でクランク室20とベルト室63との間に配置される下ケース61には、両上軸端部18ａ，24ａがそれぞれ貫通する孔41ａ，41ｂと、クランク室20に連通するクランク室側通気口70と、動弁室22に連通する動弁室側通気口71とが設けられる。下ケース61と両上端部11ａ，12ａとの間に形成される空間43に開放する通気口70は、該空間43と上端部11ａに設けられた連通路44とを介してクランク室20に連通する。なお、孔41ａの周囲で、下ケース61とシリンダブロック11およびクランクケース12とは油密状態で結合され、孔41ｂの周囲で、下ケース61とシリンダヘッド13およびカム軸ホルダ31とは密封状態で結合されている。
そして、円形の孔41ａは上軸端部18ａの円形のフランジ部18ｃよりも僅かに大きいだけであり、孔41ａを通じてのクランク室20・ベルト室63間での気体の流通量は、それぞれ、通気口70，71を通じての気体の流通量に比べて、極めて少ないか、または無視できる程度である。それゆえ、クランク室20とベルト室63との間の気体の流通は実質的に通気口70のみを通じて行われ、動弁室22とベルト室63との間の気体の流通は実質的に通気口71のみを通じて行われる。

各通気口70，71は、ベルト53よりも下方に位置し、平面視で、ベルト室63がベルト53を境にしてベルト53により囲まれる内側領域とベルト53の外側の外側領域とに分けられるとき、該外側領域で、伝動機構50と周縁部61ａとの間に配置される。このため、各通気口70，71は、平面視で、伝動機構50の全体と重なることがない位置にある。したがって、下ケース61は、伝動機構50の、平面視でクランク室20と重なる部分である重なり部の全体またはほぼ全体を、クランク室20から遮蔽する遮蔽部材または隔壁を構成し、各通気口70，71は、平面視で前記重なり部と重ならない位置に設けられる。そして、この実施形態において、前記重なり部は、伝動機構50の構成部材のうちで、少なくともベルト53における平面視でクランク室20と重なる部分53ａから構成される。

図１，図２を参照すると、クランク室20内のブローバイガスを吸気装置27に還流するブリーザ機構は、動弁室22内に設けられたブリーザ室45と、ブリーザ室45と吸気消音器27ａ（図３参照）とを連通させる外部ブリーザ通路を形成するブリーザ管46とから構成される。ブリーザ室45は、上流側で動弁室22に連通し、下流側でブリーザ管46に連通する。そして、ブリーザ室45を通じてブローバイガスが前記吸気通路に導かれる。

より具体的には、クランク室20内には、クランク軸18の回転により飛散したオイルや主軸受19から噴出したオイルなどにより形成される滴状のオイルやミスト状のオイル、およびブローバイガスが存在する。このうち、ミスト状のオイルとブローバイガスとが混入した気体（すなわち、オイル混入気体）は、内燃機関Ｅの運転時に、クランク室20から、シリンダブロック11およびシリンダヘッド13に設けられた孔からなる内部ブリーザ通路（図示されず）を通じて、ブリーザ室45を通じて作用する吸気負圧により負圧状態になる動弁室22に流入する。同時に、オイル混入気体の一部は、クランク室20から、連通路44、空間43および通気口70を通ってベルト室63に流入し、さらにベルト室63から通気口71を通って動弁室22に流入する。そして、動弁室22内でのオイル混入気体は、ブリーザ室45においてオイルが分離された後、ブリーザ管46を通って吸気消音器27ａに流入し、吸入空気と共に燃焼室21に吸入される。

このとき、クランク室20からベルト室63に流入したオイル混入気体に含まれるミスト状のオイルは、ベルト室63内でベルト53や各プーリ51，52をはじめとする伝動機構50に付着し、該オイルによりベルト53や各プーリ51，52などが潤滑される。一方、クランク室20から飛散した滴状のオイルは、下ケース61により遮られてベルト53を含む伝動機構50に付着することが抑制される。

また、クランク室20からベルト室63に向かうオイル混入気体は、空間43内で下ケース61に当たって偏向して、クランク室20からベルト室63に向かう方向から一旦逸れた後、通気口70を通ってベルト室63に流入する。この過程で、オイル混入気体中のオイルの一部は下ケース61に付着するので、ベルト室63に流入するオイル混入気体に含まれるオイルが減少する。

それゆえ、ベルト室63は、クランク室20からのオイル混入気体がベルト53をはじめとする伝動機構50から逸れるようにクランク室20から隔離され、伝動ケース60はクランク室20からベルト室63を隔離する隔壁を構成する。

次に、前述のように構成された実施形態の作用および効果について説明する。
内燃機関Ｅに備えられてベルト室63を形成する伝動ケース60は、クランク室20とベルト室63との間に遮蔽部材としての下ケース61（底壁Ｗ１）を備え、下ケース61は、ベルト53の重なり部53ａを、クランク室20から遮蔽することにより、重なり部53ａが下ケース61により遮蔽されるため、クランク室20から飛散して来る滴状のオイルやクランク室20からのオイル混入気体が下ケース61により遮蔽されて、該滴状のオイルやオイル混入気体中のミスト状のオイルがベルト53に過剰に接触することが防止され、さらにオイル混入気体中のブローバイガスがベルト53に過剰に接触することも防止されるので、オイルやブローバイガスとの接触によるベルト53の劣化が抑制されて、オイル混入気体中のオイルにより潤滑されるベルト53の寿命が延び、メンテナンスまでの期間を長くすることができる。
また、伝動ケース60を構成する下ケース61が遮蔽部材を構成するので、該遮蔽部材を別途設ける必要がないので、部品点数およびコストが削減される。

下ケース61には、平面視で重なり部53ａと重ならない位置に、クランク室20とベルト室63とを連通させる通気口70，71が設けられることにより、通気口70，71からベルト室63に流入するオイル混入気体中のオイルが過剰にベルト53に接触することが防止されたうえで、通気口70，71を通じて流入するオイル混入気体中のオイルによりベルト53の潤滑性が確保される。

以下、前述した実施形態の一部の構成を変更した実施形態について、変更した構成に関して説明する。
図４に示されるように、伝動ケース60の下ケース61（底壁Ｗ１）は機関本体の上端部Ｅａにより構成され、上ケース62が上端部Ｅａに結合されてベルト室63が形成されてもよい。この実施形態によれば、上端部Ｅａが下ケース61を兼ねるので、部品点数が削減され、さらに上下方向で内燃機関Ｅを小型化できる。

被動装置は、回転軸を被動軸とするオイルポンプ29などの補機やその他の動力伝達装置であってもよい。
フライホイールがクランク軸18の下軸端部18ｂに設けられ、駆動軸５がフライホイールを介してクランク軸18に連結されてもよい。
ベルト室63は、前述の実施形態のように機関本体に対して上方に配置される場合以外に、機関本体に対して、その内部または下方に配置されてもよい。
バーチカル内燃機関は、単気筒内燃機関であってもよく、さらに船外機以外の機械に搭載されてもよい。

本発明が適用されたバーチカル内燃機関が搭載された船外機の模式的な要部左側断面図である。 図１の内燃機関の要部拡大断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視での要部の平面図である。 本発明の別の実施形態を示し、図１に相当する模式的な要部左側断面図である。

符号の説明

11…シリンダブロック、12…クランクケース、13…シリンダヘッド、18…クランク軸、20…クランク室、22…動弁室、23…動弁装置、24…カム軸、50…伝動機構、53…ベルト、60…伝動ケース、63…ベルト室、70，71…通気口、
Ｅ…内燃機関、Ｗ１…底壁、Ｗ２…天井壁。

Claims (2)

1. 回転中心線が上下方向を指向するようにクランク室に収容されたクランク軸と、前記クランク軸の動力により回転駆動される被動軸を備える被動装置と、前記クランク軸の動力を前記被動軸に伝達するゴム製のベルトを備えると共にベルト室に収容されたベルト式伝動機構とを備え、前記ベルトがオイルにより潤滑されるバーチカル内燃機関において、
   前記クランク室と前記ベルト室との間に遮蔽部材を備え、前記遮蔽部材は、前記ベルトの、平面視で前記クランク室と重なる重なり部を、前記クランク室から遮蔽することを特徴とするバーチカル内燃機関。
2. 前記遮蔽部材には、平面視で前記重なり部と重ならない位置に、前記クランク室と前記ベルト室とを連通させる通気口が設けられることを特徴とする請求項１記載のバーチカル内燃機関。
   
   

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