JP2013068119A - 携帯型作業機用エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】ピストンとコネクティングロッドとの連結部における耐久性を低下させることなく、エンジンの軽量化を図ることのできる携帯型作業機用エンジンを提供する。
【解決手段】クランクケース２３と別に設けられた潤滑油を貯留するオイルタンク室２５ａを備え、ピストンピン２１ａとコネクティングロッド２７を直接連結し、オイルタンク室２５ａからクランク室２３ａ内に潤滑油を供給することでミスト化し、ミスト化された潤滑油を循環させることで、駆動部品を潤滑させている。これにより、様々な姿勢で使用される携帯型作業機用エンジンにおいて、潤滑装置として機能し、ピストンピン２１ａとコネクティングロッド２７を直接連結しても潤滑不良とならず、焼きつきを生じることはない。したがって、ピストンピン２１ａとコネクティングロッド２７を直接連結できるので軽量化を図ることが可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば刈払機、チェーンソー、パワーブロワ等の携帯型作業機に用いることが可能な携帯型作業機用エンジンに関するものである。

従来、この種の携帯型作業機用エンジンは、刈払機、チェーンソー、パワーブロワ等の携帯型作業機に用いられている。この携帯型作業機は、使用者が直接手で持って作業を行うため、小型・軽量化が求められている。したがって、従来より２ストロークエンジンが用いられていた。

前記エンジンでは、ピストンピンとコネクティングロッドとを、ニードルベアリングを介して連結することにより、ピストンにコネクティングロッドを揺動自在に支持するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

２ストロークエンジンは、４ストロークエンジンと比較して、燃料消費率が悪く、環境負荷が大きい。このため、近年では、携帯型作業機用エンジンとして、４ストロークエンジンが搭載されつつある。

実開平０７−１２６５８号公報

４ストロークエンジンは、２ストロークエンジンと比較して部品点数が多いため、２ストロークエンジンよりも重量が大きくなる。４ストロークエンジンは、２ストロークエンジンに比べて、より軽量化が要求される。前記４ストロークエンジンにおいては、軽量化のためにピストンとコネクティングロッドを端にニードルベアリング無しで連結しただけでは、摩擦による焼き付きが生じ、耐久性が低下するおそれがある。

本発明の目的とするところは、ピストンとコネクティングロッドとの連結部における耐久性を低下させることなく、エンジンの軽量化を図ることのできる携帯型作業機用エンジンを提供することにある。

本発明は、前記目的を達成するために、シリンダ内を往復動自在に設けられたピストンと、前記シリンダの下側に設けられたクランクケースと、前記クランクケース内に回動自在に設けられたクランクシャフトと、前記ピストンに固定されたピストンピンと揺動自在に連結され、前記クランクシャフトと回動自在に連結されたコネクティングロッドと、を備えた携帯型作業機用エンジンにおいて、前記クランクケースと別に設けられた潤滑油を貯留するオイルタンクを備え、前記ピストンピンと前記コネクティングロッドを直接連結し、前記オイルタンクから前記クランクケースに潤滑油を供給することでミスト化し、ミスト化された潤滑油を循環させることで、駆動部品を潤滑させる。

これにより、様々な向きでエンジンを使用できる。ピストンピンとコネクティングロッドとの摺動部が、クランクケース内に供給される潤滑油によって潤滑される。

本発明によれば、ピストンピンとコネクティングロッドとの摺動部を、クランクケース内に供給される潤滑油によって潤滑することができるので、従来のように、ピストンピンとコネクティングロッドとの間に設けられていたニードルベアリングを必要とせず、携帯型作業機用エンジンとして部品点数を低減して軽量化を図ることが可能となる。

本発明の一実施形態を示す携帯型作業機用エンジンの背面断面図である。 図１のＡ−Ａ´断面図である。 ピストン、クランクシャフトおよびコネクティングロッドの背面断面図である。 ピストン、クランクシャフトおよびコネクティングロッドの側面断面図である。 潤滑油の流れを示す概略図である。 本発明の他の実施形態を示すピストン、クランクシャフトおよびコネクティングロッドの背面断面図である。

図１乃至図５は、本発明の一実施形態を示すものである。
本発明の携帯型作業機用エンジンは、例えば、刈払機、チェーンソー、パワーブロワ等の携帯型作業機の作業部を駆動する動力源として用いられるものである。

本発明のエンジン１０は、図１および図２に示すように、燃焼室２２ａに供給する混合気を生成するための気化器３０と、気化器３０に供給するガソリン等の液体燃料を貯留するための燃料タンク４０と、燃焼ガスを燃焼室２２ａから排出するための排気マフラ５０と、下面側を覆うアンダーカバー７０と、下面側以外を覆うケーシング６０と、を備えている。

エンジン１０は、ピストン２１が上下方向に往復動自在に設けられたシリンダブロック２２と、シリンダブロック２２の下方に位置するクランクケース２３と、シリンダブロック２２の上方に位置するシリンダヘッド２４と、クランクケース２３の下方に位置するオイルパン２５と、を有している。

シリンダブロック２２には、ピストン２１を往復動自在に収容するシリンダ２０が形成されており、ピストン２１の上面とシリンダヘッド２４との間が燃焼室２２ａとして形成される。

クランクケース２３には、クランクシャフト２６を回動自在に収容するクランク室２３ａが設けられている。

シリンダヘッド２４には、気化器３０で生成された混合気を燃焼室２２ａに導く吸気ポート２４ａと、燃焼室２２ａで生成された排ガスを排気マフラ５０に導く排気ポート２４ｂと、が設けられている。また、シリンダヘッド２４には、燃焼室２２ａに対して吸気ポート２４ａを開閉する吸気バルブ２４ｃと、排気ポート２４ｂに対して燃焼室２２ａを開閉する排気バルブ２４ｄが設けられている。吸気バルブ２４ｃおよび排気バルブ２４ｄは、カム室２２ｂおよびロッカー室２４ｅの内部に設けられたカムシャフトやロッカーアーム等から構成されたＯＨＶ型の動弁機構２４ｆによって開閉する。

オイルパン２５は、クランクケース２３の下側に別体で固定されている。クランクケース２３とオイルパン２５との間には、オイルタンク室２５ａが形成されており、内部に潤滑油が貯留されている。オイルタンク室２５ａは、可撓性を有するパイプ２５ｂおよびクランクケース２３に設けられた連通路２５ｃを介してクランク室２３ａに接続されている。また、連通路２５ｃのクランク室２３ａとの連通口２５ｄは、ピストン２１が上死点の近傍に位置している状態でクランク室２３ａに開口するようにシリンダ２０（ピストン２１の直下）に設けられている。オイルタンク室２５ａ内に貯留された潤滑油は、クランク室２３ａ内の圧力変動によって、クランク室２３ａ内に送られてミストとなり、さらに、カム室２２ｂおよびロッカー室２４ｅに供給され、クランク室２３ａ、カム室２２ｂおよびロッカー室２４ｅ内の部品を潤滑した後オイルタンク室２５ａに戻るように構成されている。

クランクシャフト２６は、前後方向両側がクランクケース２３に回動自在に支持され、前後方向両端がクランクケース２３から突出している。クランクシャフト２６には、コネクティングロッド２７を介してピストン２１が連結されており、ピストン２１の往復運動がクランクシャフト２６の回転運動に変換される。

クランクシャフト２６の前端側には、携帯型作業機の作業部を駆動するためのドライブシャフト（図示せず）を連結するための軸連結部２６ｃが設けられている。

また、クランクシャフト２６の後端側には、クランクシャフト２６の回動を安定させるとともに、エンジン１０を冷却し空冷ファンとしても機能するフライホイール２８が設けられている。フライホイール２８の前面側および後面側には、互いに間隔をおいて設けられた送風用の羽根２８ａがそれぞれ複数設けられている。このフライホイール２８に設けられた複数の羽根２８ａは、フライホイール２８の回転によってフライホイール２８の径方向に空気を流通させる。また、フライホイール２８の後側に位置するクランクシャフト２６の後端側には、エンジン１０を始動させるための周知のリコイルスタータ２９が連結されている。フライホイール２８は、クランクケース２３、シリンダブロック２２、ケーシング６０、リコイルスタータカバー６２によって囲まれており、フライホイール２８を囲む部材によってファンケーシングが構成される。

コネクティングロッド２７は、上下方向に延びる部材からなり、上端側にピストン２１が揺動自在に支持され、下端側にクランクシャフト２６が回動自在に支持されている。

図３および図４に示すように、コネクティングロッド２７の上端側には、ピストン２１に固定された前後方向に延びるピストンピン２１ａを、回動自在に挿通するピン挿通孔２７ａが設けられている。ピン挿通孔２７ａには、ピストンピン２１ａが直接挿通されている。

また、図３および図４に示すように、コネクティングロッド２７の下端側には、前後方向に延びるクランクシャフト２６のクランクピン２６ａを回動自在に挿通するピン挿通孔２７ｂが設けられている。ピン挿通孔２７ｂには、ニードルベアリング２６ｂを介してクランクピン２６ａが挿通されている。

また、コネクティングロッド２７の上端には、図３および図４に示すように、ピン挿通孔２７ａの中心軸方向中央部を周方向に沿って延びる潤滑溝２７ｃが設けられている。潤滑溝２７ｃは、ピン挿通孔２７ａと連通しており、ピン挿通孔２７ａに挿通されたピストンピン２１ａの外周面の一部がクランク室２３ａ内に露出している。

気化器３０は、図１に示すように、シリンダヘッド２４の左面側に設けられ、吸気ポート２４ａに接続されている。気化器３０には、一端側が燃料タンク４０に接続された吸入管および戻り管（図示せず）の他端側が接続されている。

燃料タンク４０は、合成樹脂製の部材からなり、図１に示すように、クランクケース２３の左側の気化器３０の下方のスペースに設けられている。

排気マフラ５０は、シリンダヘッド２４の右面側に設けられ、排気ポート２４ｂに接続されている。

ケーシング６０はシリンダブロック２２の後面から間隔をおいて設けられ、ケーシング６０とシリンダブロック２２の後面との間に空気流通路６１が形成されている。空気流通路６１は、上下方向に延びるように設けられ、フライホイール２８の回動によって下端側から上方に向かって空気を流通させる。また、空気流通路６１の下部側に位置するリコイルスタータカバー６２には、空気吸入口６１ａが設けられている。また、空気流通路６１の上部側の右側（排気マフラ５０側）には、空気流通路６１を流通する空気を外部に排出するための排気口６１ｂが設けられている。

アンダーカバー７０は、図１に示すように左側に位置する燃料タンク４０と一体に形成されている。アンダーカバー７０の下面の幅方向両側には、前後方向に延びるとともに下方に突出する脚部７１が設けられている。

以上のように構成された携帯型作業機用エンジンにおいて、エンジン１０を駆動させると、ピストン２１がシリンダブロック２２内で上下方向に往復運動し、クランクシャフト２６を回転させる。このとき、オイルタンク室２５ａ内に貯留された潤滑油は、図５に示すように、ピストン２１が上死点の近傍まで上方に移動してクランク室２３ａ内が負圧になると、パイプ２５ｂおよび連通路２５ｃを流通し、連通口２５ｄから吐出される。また、連通口２５ｄから吐出された潤滑油は、ピストン２１やクランクシャフト２６を潤滑してミスト化され、ピストン２１が下方に移動してクランク室２３ａ内が正圧になると、クランク室２３ａの底部とオイルタンク室２５ａとを連通する連通路２３ｂに設けられたリード弁２３ｃが開いてオイルタンク室２５ａに戻される。クランク室でミスト化された潤滑油は、クランク室の圧力変動に応じて吸気バルブ２４ｃや排気バルブ２４ｄにも送られて潤滑する。

また、ピストン２１が上死点近傍から下方に移動するタイミングで、連通口２５ｄからクランク室２３ａ内に吐出された潤滑油は、ピストンピン２１ａとコネクティングロッド２７のピン挿通孔２７ａとの摺動部に吹きつけられて潤滑する。コネクティングロッド２７の上端には、ピン挿通孔２７ａに連通する潤滑溝２７ｃが設けれ、ピストンピン２１ａがクランク室２３ａ内に露出しているため、潤滑溝２７ｃを介してピストンピン２１ａの周りに潤滑油が流入して油膜を形成する。

このように、本実施形態の携帯型作業機用エンジンによれば、クランクケース２３と別に設けられた潤滑油を貯留するオイルタンク室２５ａを備え、ピストンピン２１ａとコネクティングロッド２７を直接連結し、オイルタンク室２５ａからクランク室２３ａ内に潤滑油を供給することでミスト化し、ミスト化された潤滑油を循環させることで、駆動部品を潤滑させている。これにより、様々な姿勢で使用される携帯型作業機用エンジンにおいて、潤滑装置として機能し、ピストンピン２１ａとコネクティングロッド２７を直接連結しても潤滑不良とならず、焼きつきを生じることはない。したがって、ピストンピン２１ａとコネクティングロッド２７を直接連結できるので軽量化を図ることが可能となる。

また、連通路２５ｃは、ピストンが上死点近傍位置の時にシリンダで前記クランクケース内に開口する。これにより、連通路２５ｃから吹きつけられる潤滑油がピストンピン２１ａとピン挿通孔２７ａとの摺動箇所に直接付着することが可能となり、ピストンピン２１ａとピン挿通孔２７ａとを直接連結しても潤滑不良とならず、焼きつきを生じることはない。

コネクティングロッド２７のピストンピン２１ａとの連結部には、潤滑溝２７ｃが設けられている。これにより、潤滑油が吹きつけられたクランク室２３ａ内をピストン２１が移動することで潤滑溝２７ｃからピストンピン２１ａの周りに潤滑油を流入させることができる。したがって、ピストンピン２１ａとコネクティングロッド２７のピン挿通孔２７ａとの摺動部を、より効率的に潤滑することが可能となる。

図６は本発明の他の実施形態である。尚、前記実施形態と同様の構成部分には、同一の符号を付して示す。

本実施形態のエンジン１０は、コネクティングロッド２７のピン挿通孔２７ａの下部側の幅方向両側に、ピストンピン２１ａをクランク室２３ａ内に露出する潤滑孔２７ｄが設けられている。潤滑孔２７ｄは、ピストンピン２１ａと摺動接触するコネクティングロッド２７のクランクシャフトの側（下側）に設けられている。具体的には、図６に示すように、コネクティングロッド２７のピン挿通孔２７ａの中心点を中心として、コネクティングロッド２７の延びる方向を基準にθ度（例えば、３０度）の角度を成す位置に設けられている。また、潤滑孔２７ｄは、組付け性を考慮して、コネクティングロッド２７のピン挿通孔２７ａの両側に設けられている。

以上のように構成された携帯型作業機用エンジンにおいて、前記実施形態と同様にオイルタンク室２５ａ内の潤滑油が循環する。

また、連通口２５ｄからクランク室２３ａ内に吐出された潤滑油は、ピストン２１が上死点近傍から下方に移動することで、ピストンピン２１ａとコネクティングロッド２７のピン挿通孔２７ａとの摺動部に吹きつけられて潤滑する。コネクティングロッド２７の上端側には、ピン挿通孔２７ａに連通する潤滑孔２７ｄが設けれ、ピストンピン２１ａの一部がクランク室２３ａ内に露出しているため、潤滑孔２７ｄを介してピストンピン２１ａの周りに潤滑油が流入して油膜を形成する。

このように、本実施形態の携帯型作業機用エンジンによれば、前記実施形態と同様に、様々な姿勢で使用しても、潤滑装置として機能し、ピストンピン２１ａとコネクティングロッド２７を直接連結しても潤滑不良とならず、焼きつきを生じることはない。したがって、ピストンピン２１ａとコネクティングロッド２７を直接連結できるので軽量化を図ることが可能となる。

また、コネクティングロッド２７とピストンピン２１ａの摺動面において、潤滑孔２７ｄは、コネクティングロッド２７のクランクシャフト２６側に設けられている。これにより、コネクティングロッド２７とピストンピン２１ａの摺動面のクランクシャフト側の潤滑性能が強化され、通常のエンジンの点火タイミングであるピストンの上死点付近の燃焼圧力による衝撃を摺動面のクランクシャフト２６側で受け続けても、コネクティングロッド２７とピストンピン２１ａの摺動面の破壊を防止することが可能となる。

また、潤滑孔２７ｄは、コネクティングロッド２７のピン挿通孔２７ａの両側に設けられている。これにより、通常のエンジンの点火タイミングであるピストンの上死点到達直前の燃焼圧力による衝撃を摺動面で受け続けても、潤滑性能の強化された箇所の摺動面付近が受けることになり、コネクティングロッド２７とピストンピン２１ａの摺動面の破壊を防止することが可能となる。また、コネクティングロッド２７の向きを気にすることなく組付けができるので、組み付け作業が容易となる。

尚、前記実施形態では、シリンダブロック２２の上部側にシリンダヘッド２４が位置するとともに、シリンダブロック２２の下部側にクランクケース２３が位置する縦置きのエンジン１０を示したが、これに限られるものではない。例えば、シリンダブロックの水平方向一端側シリンダヘッドが位置するとともに、シリンダブロックの水平方向他端側にクランクケースが位置する横置きのエンジンも含まれる。

また、前記実施形態では、コネクティングロッド２７の上端部に、潤滑溝２７ｃや潤滑孔２７ｄを設けることによってピストンピン２１ａをクランク室２３ａ内に露出するようにしたものを示したが、これに限られるものではない。ピストンピン２１ａをクランク室２３ａ内に露出させることが可能であれば、例えば、コネクティングロッド２７の上端側を切欠いて、ピストンピン２１ａをクランク室２３ａ内に露出させてもよい。

また、前記第２実施形態では、コネクティングロッド２７のクランクシャフトの側に設けられた潤滑孔２７ｄを示したが、潤滑孔２７ｄの代わりにピストンピン２１ａをクランク室２３ａ内に露出する溝を形成するようにしてもよい。

１０…エンジン、２０…シリンダ、２１…ピストン、２１ａ…ピストンピン、２２…シリンダブロック、２３…クランクケース、２４…シリンダヘッド、２５…オイルパン、２５ｂ…パイプ、２５ｃ…連通路、２５ｄ…連通口、２６…クランクシャフト、２６ａ…クランクピン、２７…コネクティングロッド、２７ａ…ピン挿通孔、２７ｂ…ピン挿通孔、２７ｃ…潤滑溝、２７ｄ…潤滑孔。

Claims (5)

1. シリンダ内を往復動自在に設けられたピストンと、
   前記シリンダの下側に設けられたクランクケースと、
   前記クランクケース内に回動自在に設けられたクランクシャフトと、
   前記ピストンに固定されたピストンピンと揺動自在に連結され、前記クランクシャフトと回動自在に連結されたコネクティングロッドと、を備えた携帯型作業機用エンジンにおいて、
   前記クランクケースと別に設けられた潤滑油を貯留するオイルタンクを備え、
   前記ピストンピンと前記コネクティングロッドを直接連結し、前記オイルタンクから前記クランクケースに潤滑油を供給することでミスト化し、ミスト化された潤滑油を循環させることで、駆動部品を潤滑させる
   ことを特徴とする携帯型作業機用エンジン。
2. 前記オイルタンクと前記シリンダを連通路で接続し、
   前記連通路は、前記ピストンが上死点近傍位置の時に前記シリンダで前記クランクケース内に開口する
   ことを特徴とする請求項１記載の携帯型作業機用エンジン。
3. 前記コネクティングロッドの前記ピストンピンとの連結部には、溝または孔が設けられている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の携帯型作業機用エンジン。
4. 前記溝または孔は、クランクシャフトの側に設けられる
   ことを特徴とする請求項３に記載の携帯型作業機用エンジン。
5. 前記溝または孔は、前記コネクティングロッドの中心軸を中心として両側に設けられている
   ことを特徴とする請求項４に記載の携帯型作業機用エンジン。

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