JP2013113264A - バーチカル型ｏｈｖ式空冷エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】冷却風の経路を変更することなく，吸，排気弁の両方を均等に冷却し得るようにした前記バーチカル型ＯＨＶ式空冷エンジンを提供する。
【解決手段】動弁装置３５を，鉛直姿勢のクランク軸１２により回転駆動されるよう，それと平行に配置されるカム軸３６と，カム軸３６の吸，排気カム３６ｉ，３６ｅにより昇降駆動される吸，排気用プッシュロッド４０ｉ，４０ｅと，これらの昇降にそれぞれ連動して吸，排気弁２９ｉ，２９ｅを開閉する吸，排気用ロッカアーム４２ｉ，４２ｅとで構成し，クランク軸１２により駆動される冷却ファン１８で発生した冷却風Ｗを，シリンダヘッド６に対して上下方向へ流すように誘導するシュラウド２１を備えるバーチカル型ＯＨＶ式空冷エンジンにおいて，吸，排気弁２９ｉ，２９ｅを，クランク軸１２の軸線Ｙと平行で且つシリンダボア４ａの軸線Ｘを含む鉛直面Ｐの両側に配置した。
【選択図】 図３

Description

本発明は，シリンダヘッドに設けられる吸，排気弁を開閉駆動する動弁装置を，鉛直の姿勢でクランクケースに支持されるクランク軸により回転駆動されるよう，それと平行に配置されるカム軸と，シリンダブロック及びシリンダヘッドの一側部に配設されて前記カム軸により昇降駆動される吸，排気用プッシュロッドと，これら吸，排気用プッシュロッドの昇降にそれぞれ連動して前記吸，排気弁を開閉すべくシリンダヘッドに軸支される吸，排気用ロッカアームとで構成し，前記クランク軸には，これにより駆動される冷却ファンを付設し，この冷却ファンにより発生した冷却風を，シリンダヘッドに対して上下方向へ流すように誘導するシュラウドを備えるバーチカル型ＯＨＶ式空冷エンジンの改良に関する。

かゝるバーチカル型ＯＨＶ式空冷エンジンは，特許文献１に開示されるように，既に知られている。

特開昭５９−７０８３８号公報

かゝるバーチカル型ＯＨＶ式空冷エンジンは，クランクケースに連なるシリンダブロック及びシリンダヘッドが水平方向に向けて配置されることで，その全高を低く抑えて低重心化を図ることができるため，芝刈り機，その他の各種作業機の動力源となる汎用エンジンとして有効である。

しかしながら，従来のバーチカル型ＯＨＶ式空冷エンジンでは，冷却ファンがクランク軸の上端部に付設され，この冷却ファンで発生させた冷却風が，冷却ファンと同側のシリンダヘッドの上面側から下方に流れるようになっているが，シリンダヘッドでは，吸，排気弁が上下に並ぶように配置していたため，冷却風が強く当たるシリンダヘッドの上面に近い方の吸気弁又は排気弁の冷却は良好となるが，その下側に位置する排気弁又は吸気弁の冷却性は低下することになる。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，冷却風の経路を変更することなく，吸，排気弁の両方を均等に冷却し得るようにした前記バーチカル型ＯＨＶ式空冷エンジンを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，シリンダヘッドに設けられる吸，排気弁を開閉駆動する動弁装置を，鉛直の姿勢でクランクケースに支持されるクランク軸により回転駆動されるよう，それと平行に配置されるカム軸と，シリンダブロック及びシリンダヘッドの一側部に配設されて前記カム軸により昇降駆動される吸，排気用プッシュロッドと，これら吸，排気用プッシュロッドの昇降にそれぞれ連動して前記吸，排気弁を開閉すべくシリンダヘッドに軸支される吸，排気用ロッカアームとで構成し，前記クランク軸には，これにより駆動される冷却ファンを付設し，この冷却ファンにより発生した冷却風を，シリンダヘッドに対して上下方向へ流すように誘導するシュラウドを備えるバーチカル型ＯＨＶ式空冷エンジンにおいて，前記吸，排気弁を，クランク軸の軸線と平行で且つシリンダブロックのシリンダボアの軸線を含む鉛直面の両側に配置したことを第１の特徴とする。

また本発明は，第１の特徴に加えて，シリンダヘッドの前記冷却風の流れに直面する面を，この面から前記吸，排気弁までの各距離が略等しくなるように形成したことを第２の特徴とする。

さらに本発明は，第１又は第２の特徴に加えて，シリンダヘッドには，前記吸，排気弁の間を通るようにシリンダヘッドを上下方向に貫通する通風孔を設けたことを第３の特徴とする。

さらにまた本発明は，第１〜第３の特徴の何れかに加えて，前記吸，排気用ロッカアームを，前記吸，排気用プッシュロッド及び吸，排気弁の各間の距離に応じて互いに長さが異なるように形成し，その長い側のロッカアームを，シリンダヘッドに軸支される中央部が両端部より外側方にオフセットするように屈曲形成し，前記吸，排気弁間に，この両弁間の距離がそれぞれの弁頭に向かって広がる挟み角を付与したことを第４の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，吸，排気弁は，クランク軸の軸線と平行で且つシリンダブロックのシリンダボアの軸線を含む鉛直面の両側に配置されるので，冷却風が強く当たるシリンダヘッドの上面又は下面の放熱の影響を略等しく受けることになり，これら吸，排気弁の冷却が共に効果的に促進され，吸，排気効率の向上により，エンジン出力の向上とエミッションの低減を図ることができる。

本発明の第２の特徴によれば，シリンダヘッドの冷却風の流れに直面する面は，その面から吸，排気弁までの各距離が略等しくなるように形成されるので，吸，排気弁は，シリンダヘッドの前記面側から，より等しい条件で冷却されることになり，吸，排気両弁の冷却効果を高めることができる。

本発明の第３の特徴によれば，シリンダヘッドに向かう冷却風の一部は，吸，排気弁間に設けられる通風孔を通過する際，通風孔の周壁からの放熱を促すことで，それに近接した吸，排気弁の冷却を促進することができる。

本発明の第４の特徴によれば，排気用ロッカアームと吸気弁との干渉を回避しつゝ，吸，排気弁間に挟み角を付与することを容易にし，燃焼室を，混合気の燃焼を良好にし得るペントルーフ型に形成することができる。

本発明に係るバーチカル型ＯＨＶ式空冷エンジンの縦断平面図。 図１の２−２線拡大断面図。 図２の３−３線断面図。 図２の４矢視方向から見た動弁装置の底面図。

本発明の実施形態を添付図面に基づいて以下に説明する。

先ず，図１において，バーチカル型ＯＨＶ式空冷エンジン（以下，単にエンジンという。）Ｅのエンジン本体１は，クランクケース２と，このクランクケース２の開放した下端面に接合されるオイルパン３と，このクランクケース２の一側に一体に連設されて水平に配置されるシリンダブロック４と，このシリンダブロック４の端面にガスケット５を介して接合されるシリンダヘッド６とより構成され，シリンダブロック４及びシリンダヘッド６は，複数のボルト７（図３参照）により相互に結合される。これらシリンダブロック４及びシリンダヘッド６の各外周には放熱フィン８，９が形成される。

クランクケース２にはボールベアリング１０が装着され，オイルパン３には軸受ボス１１が一体に形成され，これらによって鉛直姿勢のクランク軸１２の上下両端部が回転自在に支承される。

シリンダブロック４に形成される水平方向のシリンダボア４ａにはピストン１５が摺動可能に嵌装され，このピストン１５は，コンロッド１６を介してクランク軸１２に連接される。

クランク軸１２の上端部には，フライホイール１７がキー結合されると共に，このフライホイール１７と，その上端面に重ねられる遠心式の冷却ファン１８と，この冷却ファン１８の中心部上端面に重ねられる始動筒１９とがナット２０により固着される。したがって，冷却ファン１８はフライホイール１７と共にクランク軸１２により回転駆動されるようになっている。

エンジン本体１の上面には，冷却ファン１８を囲みながらシリンダヘッド６側へ延びるシュラウド２１の周縁部が，エンジン本体１の上面に突設される複数のボス２２（図１にはそのうちの１個のみ示す。）にボルト２３により固着される。このシュラウド２１の，冷却ファン１８に対向する部分には，上方へ膨出したルーバ２４が連結され，このルーバ２４の内壁に，前記始動筒１９と協働してクランク軸１２をクランキングし得るリコイル式のスタータ２６が取り付けられる。

ルーバ２４は複数の冷却風導入孔２５を有しており，またシュラウド２１は，冷却ファン１８の回転により，冷却風導入孔２５から導入した冷却風Ｗをシリンダヘッド６に対して，その上方から下方へ向けて誘導するようになっている。

図２〜図４に示すように，シリンダヘッド６には，ピストン１５の頂面が臨む燃焼室２７と，この燃焼室２７に開口する吸気ポート２８ｉ及び排気ポート２８ｅとが形成されると共に，これら吸気ポート２８ｉ及び排気ポート２８ｅの燃焼室２７への各開口端部をそれぞれ開閉する吸気弁２９ｉ及び排気弁２９ｅが取り付けられ，また燃焼室２７に電極を臨ませる点火プラグ３０が螺着される。吸気ポート２８ｉには気化器３１が，また排気ポート２８ｅにはマフラ３２がそれぞれ接続される。

図２及び図３に明示するように，吸気弁２９ｉ及び排気弁２９ｅは，クランク軸１２の軸線Ｙと平行で且つシリンダボア４ａの軸線Ｘを含む鉛直面Ｐの両側に配置される。また吸気弁２９ｉは，シリンダボア４ａの軸線Ｘと平行に配置され，排気弁２９ｅは，これと吸気弁２９ｉとの間の間隔が，それらの弁頭に向かって広くなるように配置される。即ち吸，排気弁２９ｉ，２９ｅ間には挟み角θが付与され，これによって前記燃焼室２７は，混合気の燃焼を良好にし得るペントルーフ型に形成される。

また排気弁２９ｅは，図３に示すように，吸気弁２９ｉよりやや下方に配置され，シリンダヘッド６の，シリンダブロック４との接合部を除く上面６ａは，この上面６ａから上記吸気弁２９ｉ及び排気弁２９ｅまでの各距離が略等しくなるよう，斜面に形成される。

さらにシリンダヘッド６には，上記吸気弁２９ｉ及び排気弁２９ｅの間を通るようにシリンダヘッド６を上下方向に貫通する通風孔３３が設けられ，この通風孔３３の入口近傍に前記点火プラグ３０が配置される。

上記吸気弁２９ｉ及び排気弁２９ｅを開閉駆動する動弁装置３５が次の構成される。動弁装置３５は，吸，排気カム３６ｉ，３６ｅを有してクランク軸１２と平行に配置されるカム軸３６と，クランク軸１２及びカム軸３６間を連結するタイミングギヤ列３７と，シリンダブロック４の横方向一側部に形成されるガイド孔３８ｉ，３８ｅに摺動自在に支承されて前記吸，排気カム３６ｉ，３６ｅにそれぞれ摺接可能に当接する吸，排気用タペット３９ｉ，３９ｅと，これら吸，排気用タペット３９ｉ，３９ｅの先端に一端を球面係合させる吸，排気用プッシュロッド４０ｉ，４０ｅと，これら吸，排気用プッシュロッド４０ｉ，４０ｅの他端に一端を球面係合させ，他端を弁頭間隙調節ボルト４１ｉ，４１ｅを介して吸，排気弁２９ｉ，２９ｅの各頭部に当接させる吸，排気用ロッカアーム４２ｉ，４２ｅと，吸，排気弁２９ｉ，２９ｅにそれぞれ装着されて各弁を閉じ方向に付勢する吸，排気用弁ばね４３ｉ，４３ｅとより構成される。

前記カム軸３６は，クランクケース２とオイルパン３にそれぞれ形成される軸受ボス４５ａ，４５ｂにより回転自在に支承され，前記タイミングギヤ列３７は，オイルパン３の軸受ボス１１の内端に隣接してクランク軸１２に固設される駆動ギヤ３７ａと，カム軸３６に一体に形成されて駆動ギヤ３７ａから１／２の減速比で駆動される従動ギヤ３７ｂとよりなっている。

またシリンダブロック４及びシリンダヘッド６の横方向一側部に，前記ガイド孔３８ｉ，３８ｅと連通するように形成されるプッシュロッド通路４６が形成され，このプッシュロッド通路４６に前記吸，排気用プッシュロッド４０ｉ，４０ｅが収容される。その際，これら吸，排気用プッシュロッド４０ｉ，４０ｅは，それらの間に前記吸気ポート２８ｉを挟むように配置される（図４参照）。

図２及び図３に明示するように，シリンダヘッド６には，吸，排気弁２９ｉ，２９ｅの弁頭より外側方に突出する吸，排気用支柱４７ｉ，４７ｅが一体に形成されており，吸気用支柱４７ｉは，吸気用プッシュロッド４０ｉ及び吸気弁２９ｉの中間点に，また排気用支柱４７ｅは排気用プッシュロッド４０ｅ及び排気弁２９ｅの中間点にそれぞれ配置される。その吸気用支柱４７ｉに，吸気用ロッカ軸４８ｉを介して吸気用ロッカアーム４２ｉの中央部が，また排気用支柱４７ｅに，排気用ロッカ軸４８ｅを介して排気用ロッカアーム４２ｅの中央部がそれぞれ揺動自在に支持される。上記吸，排気用ロッカ軸４８ｉ，４８ｅは，クランク軸１２と平行に配置される。

ところで，前述のように，吸，排気弁２９ｉ，２９ｅは，クランク軸１２の軸線Ｙと，シリンダボア４ａの軸線Ｘとを通る鉛直面Ｐの両側に配置されると共に，これら吸，排気弁２９ｉ，２９ｅ間には挟み角θが付与されることから，吸気弁２９ｉ及び吸気用プッシュロッド４０ｉ間の距離は短く，排気弁２９ｅ及び排気用ロッカアーム４２ｅ間の距離は長い。したがって，吸気用ロッカアーム４２ｉ及び吸気弁２９ｉ間を連接する吸気用ロッカアーム４２ｉは短く，排気用プッシュロッド４０ｅ及び排気弁２９ｅ間を連接する排気用ロッカアーム４２ｅは長く形成される。この長い排気用ロッカアーム４２ｅを支持する排気用ロッカ軸４８ｅは，吸気弁２９ｉとの干渉を避けて排気弁２９ｅより外方へオフセットして配置される。これに関連して，排気用ロッカアーム４２ｅは，排気用ロッカ軸４８ｅに支持される中央部が，排気用プッシュロッド４０ｅ及び排気弁２９ｅに連接させる両端部より吸気弁２９ｉと反対側へオフセットするように屈曲形成される。

シリンダヘッド６には，シリンダヘッド６上の動弁装置３５を覆うヘッドカバー５０がシール部材５１を介して複数のボルト５２（図３参照）により接合される。

次に，この実施形態の作用について説明する。

エンジンＥの運転中，カム軸３６がクランク軸１２よりタイミングギヤ列３７を介して駆動され，吸，排気カム３６ｉ，３６ｅが吸，排気用タペット３９ｉ，３９ｅを介して吸，排気用プッシュロッド４０ｉ，４０ｅをそれぞれ押動すると，吸，排気用ロッカアーム４２ｉ，４２ｅが吸，排気用弁ばね４３ｉ，４３ｅのセット荷重に抗して揺動して，吸，排気弁２９ｉ，２９ｅをそれぞれ開弁する。また吸，排気カム３６ｉ，３６ｅが吸，排気用タペット３９ｉ，３９ｅを解放すると，吸，排気弁２９ｉ，２９ｅはそれぞれの弁ばね４３ｉ，４３ｅの反発力で閉弁する。

一方，クランク軸１２により回転駆動される冷却ファン１８は，ルーバ２４の冷却風導入孔２５より外気を冷却風として取り入れて半径方向外方へ圧送する。すると，その冷却風Ｗは，シュラウド２１により誘導されてシリンダヘッド６側へ流れ，そして冷却ファン１８と同側のシリンダヘッド６の上面６ａから，その周囲及び通風孔３３を下方へ向かって流れ，シリンダヘッド６を冷却していく。その際，冷却風Ｗは，シリンダヘッド６の上面６ａに強く当たるので，その上面６ａからの放熱が特に良好に行われる。

ところで，吸，排気弁２９ｉ，２９ｅは，クランク軸１２の軸線Ｙと平行で且つシリンダブロック４のシリンダボア４ａの軸線Ｘを含む鉛直面Ｐの両側に配置されるので，シリンダヘッド６の上面６ａの放熱の影響を略等しく受けることになり，これら吸，排気弁２９ｉ，２９ｅの冷却が共に効果的に促進され，吸，排気効率の向上により，エンジン出力の向上とエミッションの低減を図ることができる。

特に，シリンダヘッド６の冷却風Ｗの流れに直面する上面６ａは，その上面６ａから吸，排気弁２９ｉ，２９ｅまでの各距離が略等しくなるように形成されるので，吸，排気弁２９ｉ，２９ｅは，シリンダヘッド６の上面６ａ側から，より等しい条件で冷却されることになり，両弁２９ｉ，２９ｅの冷却効果を高めることができる。

さらにシリンダヘッド６の上面６ａに向かう冷却風Ｗの一部は，吸，排気弁２９ｉ，２９ｅ間に設けられる通風孔３３を通過する際，通風孔３３の周壁からの放熱を促すことで，それに近接した吸，排気弁２９ｉ，２９ｅの冷却を促進することができる。しかも通風孔３３の入口近傍には点火プラグ３０が配置されるので，通風孔３３に流入する冷却風Ｗにより点火プラグ３０の冷却をも図ることができ，その耐久性の向上に寄与し得る。

また吸，排気用ロッカアーム４２ｉ，４２ｅは，吸，排気用プッシュロッド４０ｉ，４０ｅ及び吸，排気弁２９ｉ，２９ｅの各間の距離に応じて，吸気用ロッカアーム４２ｉが短く，排気用ロッカアーム４２ｅが長く形成され，その長い排気用ロッカアーム４２ｅは，排気用ロッカ軸４８ｅに支持される中央部が両端部より外側方にオフセットするように屈曲形成されるので，排気用ロッカアーム４２ｅと吸気弁２９ｉとの干渉を回避しつゝ，吸，排気弁２９ｉ，２９ｅ間に挟み角θを付与することを容易に可能にする。

本発明は，上記実施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の設計変更が可能である。例えば，冷却ファン１８をクランク軸１２の下端部に取り付け，冷却ファン１８で発生した冷却風をシリンダヘッド６の下面側から上方へ流すようにすることもできる。また上記実施形態において，吸気弁２９ｉと排気弁２９ｉ，２９ｅとの配置を互いに逆にすると共に，動弁装置３５における吸気系の部材と排気系の部材との配置を互いに逆にすることもできる。

Ｅ・・・・・バーチカル型ＯＨＶ式空冷エンジン
Ｐ・・・・・鉛直面
Ｘ・・・・・シリンダボアの軸線
Ｙ・・・・・クランク軸の軸線
θ・・・・・吸，排気弁間の挟み角
２・・・・・クランクケース
４・・・・・シリンダブロック
４ａ・・・・シリンダボア
６・・・・・シリンダヘッド
６ａ・・・・シリンダヘッドの，冷却風の流れに直面する面（上面）
２１・・・・シュラウド
２９ｉ，２９ｅ・・・吸，排気弁
３３・・・・通風孔
３５・・・・動弁装置
３６・・・・カム軸
３６ｉ，３６ｅ・・・吸，排気カム
４０ｉ，４０ｅ・・・吸，排気用プッシュロッド
４２ｉ，４２ｅ・・・吸，排気用ロッカアーム

Claims (4)

1. シリンダヘッド（６）に設けられる吸，排気弁（２９ｉ，２９ｅ）を開閉駆動する動弁装置（３５）を，鉛直の姿勢でクランクケース（２）に支持されるクランク軸（１２）により回転駆動されるよう，それと平行に配置されるカム軸（３６）と，シリンダブロック（４）及びシリンダヘッド（６）の一側部に配設されて前記カム軸（３６）により昇降駆動される吸，排気用プッシュロッド（４０ｉ，４０ｅ）と，これら吸，排気用プッシュロッド（４０ｉ，４０ｅ）の昇降にそれぞれ連動して前記吸，排気弁（２９ｉ，２９ｅ）を開閉すべくシリンダヘッド（６）に軸支される吸，排気用ロッカアーム（４２ｉ，４２ｅ）とで構成し，前記クランク軸（１２）には，これにより駆動される冷却ファン（１８）を付設し，この冷却ファン（１８）により発生した冷却風（Ｗ）を，シリンダヘッド（６）に対して上下方向へ流すように誘導するシュラウド（２１）を備えるバーチカル型ＯＨＶ式空冷エンジンにおいて，
   前記吸，排気弁（２９ｉ，２９ｅ）を，クランク軸（１２）の軸線（Ｙ）と平行で且つシリンダブロック（４）のシリンダボア（４ａ）の軸線（Ｘ）を含む鉛直面（Ｐ）の両側に配置したことを特徴とするバーチカル型ＯＨＶ式空冷エンジン。
2. 請求項１記載のバーチカル型ＯＨＶ式空冷エンジンにおいて，
   シリンダヘッド（６）の前記冷却風（Ｗ）の流れに直面する面（６ａ）を，この面（６ａ）から前記吸，排気弁（２９ｉ，２９ｅ）までの各距離が略等しくなるように形成したことを特徴とするバーチカル型ＯＨＶ式空冷エンジン。
3. 請求項１又は２記載のバーチカル型ＯＨＶ式空冷エンジンにおいて，
   シリンダヘッド（６）には，前記吸，排気弁（２９ｉ，２９ｅ）の間を通るようにシリンダヘッド（６）を上下方向に貫通する通風孔（３３）を設けたことを特徴とするバーチカル型ＯＨＶ式空冷エンジン。
4. 請求項１〜３の何れかに記載のバーチカル型ＯＨＶ式空冷エンジンにおいて，
   前記吸，排気用ロッカアーム（４２ｉ，４２ｅ）を，前記吸，排気用プッシュロッド（４０ｉ，４０ｅ）及び吸，排気弁（２９ｉ，２９ｅ）の各間の距離に応じて互いに長さが異なるように形成し，その長い側のロッカアーム（４２ｅ）を，シリンダヘッド（６）に軸支される中央部が両端部より外側方にオフセットするように屈曲形成し，前記吸，排気弁（２９ｉ，２９ｅ）間に，この両弁（２９ｉ，２９ｅ）間の距離がそれぞれの弁頭に向かって広がる挟み角（θ）を付与したことを特徴とするバーチカル型ＯＨＶ式空冷エンジン。

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