JP3111403B2 - 空冷四サイクルエンジンの潤滑装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主としてトリマー
やチェンソーの動力源に用いられるハンドヘルド型四サ
イクルエンジンに関し、特にシリンダブロックの外周を
覆ってそれとの間に冷却風通路を画成するシュラウド、
クランクケースに支持されるクランク軸の一端に取付け
られて冷却風を冷却風通路に送る冷却羽根、及びシュラ
ウド外側への突出状態でクランクケースに取付けられて
クランク軸の他端をクランキングし得るリコイル式スタ
ータを備えた空冷四サイクルエンジンの潤滑装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のハンドヘルド型エンジンとして
は、傾斜、横転など如何なるエンジン運転姿勢でも、潤
滑機能を発揮し得る二サイクルエンジンが広く用いられ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら近年、排
ガス浄化の見地からハンドヘルド型エンジンとしても四
サイクルエンジンの採用が要請されている。ところが、
四サイクルエンジンでは、潤滑専用のオイルを貯留させ
る必要があるので、これをハンドヘルド型に採用すれ
ば、どのようなエンジンの運転姿勢でもエンジン各部を
確実に潤滑することが必要となる。

【０００４】本発明は、そのような要求を満足させ得、
しかも潤滑油を貯留する油溜を備えるもエンジン全体を
コンパクトに構成し得る空冷四サイクルエンジンの潤滑
装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、前記空冷四サイクルエンジンにおいて、
クランクケースに、クランク軸のクランク部を収容する
該ケース内のクランク室とリコイル式スタータとの間に
配置されて潤滑油を貯留する油溜室を形成し、この油溜
室には、潤滑油を攪拌してオイルミストを生成するオイ
ルミスト生成手段を収容し、油溜室で生成されたオイル
ミストをクランク室その他のエンジン各部に供給するよ
うにしたことを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、添付図面
に示す本発明の実施例に基づいて説明する。

【０００７】図１は本発明の潤滑装置を備えたハンドヘ
ルド型四サイクルエンジンの一使用例を示す斜視図、図
２はその四サイクルエンジンの縦断正面図、図３〜図９
は図２の３−３線〜９−９線断面図である。

【０００８】先ず、図１に示すように、ハンドヘルド型
の四サイクルエンジンＥは、例えば動力トリマＴの動力
源として、その駆動部に取付けられる。動力トリマＴ
は、その作業状態によりカッタを色々の方向に向けて使
用されるので、その都度エンジンＥも大きく傾けられ、
あるいは逆さにされ、その運転姿勢は一定しない。

【０００９】図２及び図３において、上記エンジンＥの
エンジン本体１には、その前後に気化器２及び排気マフ
ラ３がそれぞれ取付けられ、気化器２の吸気道入口には
エアクリーナ４が装着される。またエンジン本体１の下
面には燃料タンク５が取付けられる。気化器２は、エン
ジンＥの後述するクランク室の圧力脈動を利用して燃料
タンク５から燃料を汲上げ、余剰燃料を該タンク５に還
流させるダイヤフラムポンプを備えており、どのような
姿勢でもエンジンＥの吸気ポートに燃料を供給すること
ができる。

【００１０】図２及び図３において、エンジン本体１
は、ヘッド一体型のシリンダブロック６と、このシリン
ダブロック６の下端面に接合されるクランクケース７と
からなっている。シリンダブロック６は、ピストン８を
収容する単一のシリンダ９を中心部に備え、その外周に
は多数の冷却フィン１０を備える。

【００１１】クランクケース７は、上下一対のケース半
体７ａ，７ｂを、それらの周縁に並ぶ複数のボルト１１
により相互に接合してなるもので、ピストン８にコンロ
ッド１２を介して連接するクランク軸１３が両ケース半
体７ａ，７ｂ間で次のように支持される。

【００１２】即ち、上部ケース半体７ａは、その天井壁
から垂下する左右一対の上部ジャーナル壁１４，１４′
を一体に有し、また下部ケース半体７ｂは、その底壁か
ら立上って上部ジャーナル壁１４，１４′と対向する左
右一対の下部ジャーナル支持壁１５，１５′を一体に有
し、左側の上、下部ジャーナル支持壁１４，１５により
クランク軸１３の左側のジャーナル部がプレーンベアリ
ング１６を介して挟持され、右側の上、下部ジャーナル
支持壁１４′，１５′によりクランク軸１３の右側のジ
ャーナル部がボールベアリング１７を介して挟持され
る。上、下部ジャーナル支持壁１４，１４′；１５，１
５′には、プレーンベアリング１６又はボールベアリン
グ１７を間に置いて並んでクランクケース７を上下に貫
通する合計四本のボルト孔１８が穿設されており、これ
らボルト孔１８を貫通する四本のスタッドボルト１９が
シリンダブロック６の下端面に植込まれている。これら
スタッドボルト１９の、クランクケース７下面から突出
した各下端にナット２０が螺締され、これによって上、
下部ジャーナル支持壁１４，１４′；１５，１５′が相
互に結合されると共に、シリンダブロック６及びクラン
クケース７も相互に結合される。

【００１３】このような結合構造は、シリンダブロック
６外周の冷却フィン１０と何等干渉しないので、冷却フ
ィン１０の枚数、広さ等を自由に選択することができ、
エンジンＥの空冷効果を充分に高めることができる。ま
たクランクケース７のクランク軸１３に対する支持剛性
をも高めることができる。

【００１４】クランクケース７の両端壁には、クランク
軸１３の貫通部分にオイルシール２１，２１′が装着さ
れる。

【００１５】クランクケース７の内部には、前記上、下
部ジャーナル支持壁１４，１４′；１５，１５′によ
り、図２で左側の油溜室２２と中央のクランク室２３と
右側の動弁室２４とに区画され、クランク室２３にはク
ランク軸１３のクランク部１３ａが配置される。油溜室
２２には規定量の潤滑油Ｏが貯留され、これを攪拌、飛
散させるオイルスリンガ２５（オイルミスト生成手段）
がクランク軸１３に固着される。

【００１６】図２及び図４に示すように、オイルスリン
ガ２５は、クランク軸１３に嵌着されるボス２５ａと、
その外周から突出するそれぞれ複数の長腕羽根２５ｂ及
び短腕羽根２５ｃとからなっており、両羽根２５ｂ，２
５ｃの先端は互いに軸方向反対側に屈曲している。

【００１７】このような構造のオイルスリンガ２５は、
エンジンＥの如何なる運転姿勢においても、両羽根２５
ｂ，２５ｃの回転により油溜室２２の貯留油を攪拌し
て、常にオイルミストを生成することができる。

【００１８】動弁室２４は、シリンダブロック６の一側
部を通ってその頭部まで延びており、この動弁室２４の
上部は、シリンダブロック６の頭部に接合されるヘッド
カバー２６により開閉可能になっている。

【００１９】図２及び図５に示すように、シリンダブロ
ック６の頭部には、前記気化器２及び排気マフラ３に連
なる吸、排気ポート２７，２８が形成されると共に、こ
れら吸、排気ポート２７，２８を開閉する吸、排気弁２
９，３０が設けられ、これら吸、排気弁２９，３０を開
閉駆動する動弁装置３１が動弁室２４に配設される。

【００２０】この動弁装置３１は、クランク軸１３に固
着される駆動タイミングギヤ３２と、シリンダブロック
６及びクランクケース７の接合面間に支持された支軸３
４に回転自在に支承されて駆動タイミングギヤ３２から
２分の１の減速比で駆動される被動タイミングギヤ３３
と、この被動タイミングギヤ３３の一端に一体に連設さ
れたカム３５と、このカム３５により揺動されるべく、
シリンダブロック６に設けられたカムフォロワ軸３６に
支持される一対のカムフォロワ３７，３８と、シリンダ
ブロック６の頭部に設けられたロッカ軸３９により支持
されてそれぞれ一端を前記吸、排気弁２９，３０の弁頭
に当接させる一対のロッカアーム４０，４１と、これら
ロッカアーム４０，４１の他端に前記カムフォロワ３
７，３８をそれぞれ連接させる一対のプッシュロッド４
２，４３と、吸、排気弁２９，３０をそれぞれ閉弁方向
へ付勢する弁ばね４４，４５とからなっており、ピスト
ン８の吸気行程時に吸気弁２９を開き、排気行程時に排
気弁３０を開くことができる。

【００２１】油溜室２２及びクランク室２３間は、クラ
ンク軸１３に穿設した通孔４６を介して連通される。そ
の際、通孔４６の油溜室２２への開口部は、該室２２の
中心部に配置され、該室２２の潤滑油Ｏの貯留量は、エ
ンジンＥのどのような傾斜、倒立状態でも、上記開口部
が油中に沈まないように設定される。

【００２２】図２及び図７に示すように、クランクケー
ス７の下面には、前記動弁室２４に連なる弁室４７が形
成され、この弁室４７は弁孔４８を介してクランク室２
３の底部と連通する。この弁室４７には弁孔４８を開閉
する制御弁としての一方向弁４９が設けられ、この一方
向弁４９はクランク室２３の圧力脈動に応動するもの
で、その減圧時に弁孔４８を閉じ、昇圧時にそれを開く
ようになっている。

【００２３】またクランクケース７の下面には、図７に
示すように弁室４７を取囲むＵ字状の油戻し室５０が形
成される。この油戻し室５０は、互いに極力離れて配置
される一対のオリフィス５１を介して動弁室２４の底部
と連通する一方、一対の通孔を介して油溜室２２とも連
通する。通孔２２の総合断面積は、オリフィス５１の総
合断面積よりも十分に大きく設定される。

【００２４】上記弁室４７及び油戻し室５０は、クラン
クケース７の下面に形成された凹部を底板５３により閉
鎖することにより形成されるもので、その底板５３は前
記スタッドボルト１９及びナット２０によりクランクケ
ース７に共締めされる。

【００２５】動弁室２４の上部は、ヘッドカバー２６の
一側壁にそれを貫通するように取付けられたゴム製のブ
リーザチューブ５４を介して前記エアクリーナ４内部と
連通する。その際、ブリーザチューブ５４の動弁室２４
への開口端は、動弁室２４に所定長さ突入するように配
置される。したがって、エンジンＥの如何なる運転姿勢
においても、動弁室２４に多少とも溜る油のブリーザチ
ューブ５４への流出を防ぐことができる。

【００２６】図２、図８及び図９に示すように、ヘッド
カバー２６には、その外周に嵌合するアウタカバー５５
が結合される。これらカバー２６，５５の天井壁間には
扁平な最上部室５６が画成され、該室５６は、ヘッドカ
バー２６の天井壁の対角位置に穿設された一対のオリフ
ィス５７（望ましくは四隅に穿設される）を介して動弁
室２４と連通する。また最上部室５６はシリンダブロッ
ク６及びクランクケース７に穿設された１本の油路５８
を介して前記油戻し室５０とも連通する。油路５８は、
前記一対のオリフィス５７の総合断面積よりも大きい断
面積を有する。

【００２７】而して、エンジンＥの運転中、クランク軸
１３の回転により油溜室２２においてオイルスリンガ２
５が潤滑油Ｏを攪拌してオイルミストを生成すると、ピ
ストン８の上昇運動によりクランク室２３が減圧したと
き、そのオイルミストは通孔４６を通してクランク室２
３に吸入され、クランク部１３ａ及びピストン８周りを
潤滑する。次いでピストン８の下降運動によりクランク
室２３が昇圧すると、一方向弁４９の開弁により上記オ
イルミストはクランク室２３で発生したブローバイガス
と共に弁孔４８から弁室４７、したがって動弁室２４へ
供給され、該室２４でオイルミストとブローバイガスの
分離が行われる。そしてオイルミストは動弁装置３１の
各部を潤滑し、ブローバイガスはブリーザチューブ５４
を通してエアクリーナクリーナ４へ排出される。

【００２８】ところで、クランク室２３の圧力は、ピス
トン５の昇降運動により、正圧、負圧を交互に繰返すよ
うに脈動し、その正圧時には一方向弁４９が開いてその
正圧を弁室４７側へ放出し、負圧時には一方向弁４９が
閉じて弁室４７からの正圧の逆流を阻止するので、クラ
ンク室２３の圧力は平均的には負圧状態に保たれる。

【００２９】一方、相互に連なる動弁室２４及び弁室４
７はブリーザチューブ５４を介して大気圧状態のエアク
リーナ４内部に連通しているので、両室２４，４７の圧
力は略大気圧となっている。

【００３０】また油溜室２２は、通孔４６を介してクラ
ンク室２３に連通しているので、油溜室２２の圧力はク
ランク室２３と同圧又はそれより若干高い圧力となる。

【００３１】油戻し室５０は、通孔５２を介して油溜室
２２と連通する一方、オリフィス５１を介して動弁室２
４とも連通しているので、油戻し室５０の圧力は油溜室
２２と同圧またはそれより若干高い圧力となる。

【００３２】最上部室５６は、油路５８を介して油戻し
室５０と連通する一方、オリフィス５７を介して動弁室
２４とも連通するので、最上部室５６の圧力は油戻し室
５０と同圧又はそれより若干高い圧力となる。

【００３３】上記各室の圧力の高低関係は次式により表
わすことができる。

【００３４】Ｐｃ≦Ｐｏ≦Ｐｒ≦Ｐｔ＜Ｐｖ 但し、Ｐｃ：クランク室２３の圧力 Ｐｏ：油溜室２２の圧力 Ｐｒ：油戻し室５０の圧力 Ｐｔ：最上部室５６の圧力 Ｐｖ：動弁室２４の圧力 その結果、エンジンの運転中は次のような経路で圧力の
流れが生じる。

【００３５】

【外１】 したがって、動弁室２４に送られたオイルミストは上記
圧力経路を経て油溜室２２に還流し、また動弁室２４で
液化した油はオリフィス５１を経て油戻し室５０、油溜
室２２へと還流する。そして、このようなオイルミスト
及び液化した油の還流はエンジンＥをどのように傾斜さ
せた場合でも支障無く行われる。

【００３６】またエンジンＥの倒立運転状態では最上部
室５６が動弁室２４の下方にくるので、動弁室２４で液
化した油はオリフィス５７を通して最上部室２４に流入
し、油路５８を通して油戻し室５０に吸上げられ、油溜
室２２に還流する。

【００３７】このようにエンジンＥの傾斜、倒立など、
どのような運転姿勢においても、エンジンＥ内部で潤滑
油の循環が絶間無く行われ、良好な潤滑状態を常に確保
することができる。したがって動力トリマＴのあらゆる
方向での作業に耐えることができる。しかも潤滑油の循
環にはクランク室２３の圧力脈動を利用しているから、
高価なオイルポンプは不要である。

【００３８】再び図２において、前記クランク軸１３
の、動弁室２４側の外端部には、フライホイールマグネ
トー５９の冷却羽根６０付ロータ６１が固着され、この
ロータ６１と協働する点火コイル６２はシリンダブロッ
ク６に固着される。また上記ロータ６１と作業機用駆動
軸６３との間に遠心クラッチ６４が介装される。この遠
心クラッチ６４は、ロータ６１に拡径可能に軸支された
複数のクラッチシュー６５と、これを縮径方向に付勢す
るクラッチばね６６と、クラッチシュー６５を取囲んで
駆動軸６３に固着されるクラッチドラム６７とからなっ
ており、ロータ６１が所定回転数以上で回転すると、ク
ラッチシュー６５が拡径してクラッチドラム６７の内周
面に圧接し、クランク軸１３の出力トルクを駆動軸６３
に伝達するようになる。

【００３９】エンジン本体１には、そのヘッド部及びフ
ライホイールマグネトー５９を覆うと共に、それとの間
に冷却風通路６８を画成するシュラウド６９が取付けら
れ、遠心クラッチ６４とシュラウド６９との間に上記通
路６８の入口６８ｉが環状に設けられ、これと反対側の
シュラウド６９に出口６８ｏが設けられる。

【００４０】クランク室２３の一側に隣接する油溜室２
２は、冷却風通路６８に臨むようにシリンダブロック６
外側面より突出するように配置され、この油溜室２２側
のクランクケース７外側面に、クランク軸１３をクラン
キングし得る公知のリコイルスタータ７０が取付けられ
る。このスタータ７０は、そのスタータロープの操作が
シュラウド６９に干渉されないようシュラウド６９の外
側へ突出するように配置される。

【００４１】而して、クランク軸１３と共にロータ６１
が回転すると、冷却羽根６０により生起された風が冷却
風通路６８を流れ、エンジンＥの各部を冷却するが、特
に、油溜室２２は冷却風通路６８に臨んでいるので、こ
れも上記冷却風により冷却され、潤滑油Ｏの冷却を効果
的に行うことができる。しかも油溜室２２は、従来デッ
ドスペースとされていたクランク室２３及びリコイル式
スタータ７０間の空間に配置されることになるので、そ
の存在によるもエンジンＥの大型化を招くこともない。

【００４２】図１０ないし図１３は、前記一方向弁４９
に代えてロータリ弁７１を採用した本発明の別の実施例
を示す。図１０ないし図１２において、ロータリ弁７１
は、動弁装置３１の被動タイミングギヤ３３の、カム３
５と反対側の側面に隆起形成されて直径線上に並ぶ一対
の扇形弁部７２と、これら弁部７２に周方向で挟まれる
一対の凹部７３とを有し、これらクランク室２３及び動
弁室２４間の隔壁に穿設された弁孔７４に対向させ、被
動タイミングギヤ３３の回転により弁孔７４を開閉する
ようにしたものである。

【００４３】各弁部７２及び凹部７３はそれぞれ略９０
°の中心角を持っているが、被動タイミングギヤ３３が
クランク軸１３と一体回転する駆動タイミングギヤ３２
から２分の１の減速比をもって駆動されることから、各
弁部７２及び凹部７３による弁孔７４の閉じ期間及び開
き期間はクランク角に換算するとそれぞれ略１８０°と
なる。

【００４４】しかも、図１３に示すように弁部７２及び
凹部７３は、弁孔７４をピストン８の下降行程時に開き
（図１２参照）、上昇行程時に閉じる（図１０参照）よ
うに配置される。特に望ましい配置は、ピストン８の
上、下死点間の中点Ｐからクランク角でピストン８の下
降側４５°までの範囲で弁孔７４を開き、上記中点Ｐか
らクランク角でピストン８の上昇側４５°までの範囲で
閉じるようにすることである。

【００４５】その他の構成は、前記弁室４７を廃止した
点を除けば前実施例と同様の構成であり、図中、前実施
例と対応する部分には、それと同一の符号を付す。

【００４６】而して、ロータリ弁７１は、クランク軸１
３の回転に機械的に連動して弁孔７４を開閉するもので
あるから、エンジンＥの高速回転時でも弁孔７４に対す
る所定の開閉タイミングに狂いを生じることがなく、流
動する気体の慣性効果を有効に利用してクランク室２３
から動弁室２４へオイルミストを効率よく供給し得ると
共に、クランク室２３の平均的な負圧状態を確保するこ
とができる。

【００４７】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく、その要旨の範囲を逸脱することなく種々の設計
変更が可能である。例えば油溜室２２及びクランク室２
３間を連通する通孔４６をプレーンベアリング１６又は
両室２２，２３間の隔壁に設けることもできる。また油
戻し室５０を廃止して動弁室２４をオリフィス５１を介
して油溜室２２に直接連通し、また最上部室５６を油路
５８を介して油溜室２２に直接連通することもできる。
また最上部室５６は、これを油路５８を介してクランク
室２３に連通することもできる。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明の第１の特徴によれ
ば、クランクケースに、クランク軸のクランク部を収容
する該ケース内のクランク室とリコイル式スタータとの
間に配置されて潤滑油を貯留する油溜室を形成したの
で、従来デッドスペースとされていたクランクケース及
びリコイル式スタータ間の空間を、クランクケースと一
体化された油溜室により埋めることになり、したがって
油溜室を備えるも、部品点数を増すことなくエンジン全
体を比較的コンパクトに構成するとができる。

【００４９】また、上記油溜室には、潤滑油を攪拌して
オイルミストを生成するオイルミスト生成手段を収容
し、油溜室で生成されたオイルミストをクランク室その
他のエンジン各部に供給するようにしたので、エンジン
の如何なる運転姿勢においても、その各部をオイルミス
トにより確実に潤滑することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るエンジンを備えた動弁ト
リマの使用状態説明図

【図２】上記エンジンの縦断正面図

【図３】図２の３−３線断面図

【図４】図２の４−４線断面図

【図５】図２の５−５線断面図

【図６】図２の６−６線断面図

【図７】図２の７−７線断面図

【図８】図２の８−８線断面図

【図９】図２の９−９線断面図

【図１０】本発明の別の実施例を示すもので、ロータリ
弁を閉じ状態で示す縦断面図

【図１１】図１０の１１−１１線断面図

【図１２】ロータリ弁を開き状態で示す縦断面図

【図１３】上記ロータリ弁の開閉タイミングを示す線図

【符号の説明】

Ｏ 潤滑油 ６ シリンダブロック ７ クランクケース １３ クランク軸 １３ クランク部 ２２ 油溜室 ２３ クランク室 ２５ オイルミスト生成手段としてのオイルスリ
ンガ ６０ 冷却羽根 ６９ シュラウド ７０ リコイル式スタータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本田 宗平 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01M 9/06 F16N 7/26 F16N 35/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダブロック（６）の外周を覆って
   それとの間に冷却風通路（６８）を画成するシュラウド
   （６９）、クランクケース（７）に支持されるクランク
   軸（１３）の一端に取付けられて冷却風を冷却風通路
   （６８）に送る冷却羽根（６０）、及びシュラウド（６
   ９）外側への突出状態でクランクケース（７）に取付け
   られてクランク軸（１３）の他端をクランキングし得る
   リコイル式スタータ（７０）を備えた空冷四サイクルエ
   ンジンにおいて、 クランクケース（７）に、クランク軸（１３）のクラン
   ク部（７ａ）を収容する該ケース（７）内のクランク室
   （２３）とリコイル式スタータ（７０）との間に配置さ
   れて潤滑油（Ｏ）を貯留する油溜室（２２）を形成し、
   この油溜室（２２）には、潤滑油（Ｏ）を攪拌してオイ
   ルミストを生成するオイルミスト生成手段（２５）を収
   容し、油溜室（２２）で生成されたオイルミストをクラ
   ンク室（２３）その他のエンジン各部に供給するように
   したことを特徴とする、空冷四サイクルエンジンの潤滑
   装置。