JP3233530B2 - 内燃機関の冷却機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば４サイクルエ
ンジンなどの内燃機関を冷却するための冷却機構に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば携帯発電機に搭載された４サイク
ルエンジン等の内燃機関（以下、「エンジン」と称す
る）は、エンジンのシリンダブロックやマフラーなどを
冷却するための冷却機構を備えている。従来、このよう
な冷却機構は、エンジンの外部にファンカバーが設けら
れ、このファンカバー内にエンジンのクランクシャフト
と一体に回転するファンが設けられて構成されている。
そして、エンジンの運転時にはクランクシャフトの回転
にともなってファンが一体的に回転し、これによってフ
ァンカバーなどに形成された導風孔から外気を導入し、
冷却風をシリンダブロックに供給するようになってい
る。

【０００３】図１２は上記のような冷却機構を備えたエ
ンジンの一例を示す図である。図１２に示すように、エ
ンジン１の外部には、シリンダブロック２とクランクケ
ース３の側面を覆うようにファンカバー４が取り付けら
れている。また、このエンジン１のクランクシャフト５
は、その一端部５ａがクランクケース３からファンカバ
ー４内に突出させられ、その一端部５ａには、点火タイ
ミング検出用のロータ６とファン７がクランクシャフト
５と一体的に回転するよう取り付けられている。

【０００４】ファン７は、クランクケース３側に位置し
てロータ６に当接する円盤状の基部７ａと、ファンカバ
ー４側に位置する環状の連結部７ｂと、複数の羽根８が
基部７ａと連結部７ｂとの間に円周方向に連設された羽
根部７ｃが一体に形成されて構成されている。一方、フ
ァンカバー４には、導風孔（図示略）が形成されてい
る。

【０００５】このような構成からなるエンジン１の冷却
機構では、エンジン１を運転させるとクランクシャフト
５が回転し、これにともなってファン７が回転する。そ
して、ファン７の回転によりファンカバー４の導風孔か
ら内部に外気が導入され、これが羽根部７ｃの内周側か
ら外周側に送り出されてシリンダブロック２を冷却す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の内燃機関の冷却機構は、以下に示すような欠点を有
していた。すなわち、ファン７は、一般に、射出成形に
より形成される樹脂製であり、成形時に脱型するために
基部７ａの外径寸法よりも連結部７ｂの内径寸法を大き
くする必要がある。このため、連結部７ｂで各羽根８の
連結部７ｂ側の端縁部８ａ全体を覆うことができず、連
結部７ｂの内周側に各羽根８の端縁部８ａが露出してい
る。このため、ファン７の回転時に露出した端縁部８ａ
から冷却風が外周側へ流れ、その外周側の部分で渦が発
生して風の冷却風の流れが乱される。この結果、ファン
７による冷却効率が低下するばかりか、騒音の発生の原
因にもなるという問題があった。

【０００７】この発明は、上記欠点を解消するためにな
されたもので、冷却効率を高めるとともに、騒音の発生
を防ぐことのできる内燃機関の冷却機構を提供すること
を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の内燃機
構の冷却機構は、クランクケースから突出させられたク
ランクシャフトに設けられたファンと、クランクケース
とシリンダブロックとを覆って上記ファンを内部に収容
するファンカバーとを備え、上記ファンは、略円盤状の
基部と、この基部に対して上記ファンカバー側へ所定寸
法離間するとともに上記基部の外径よりも大きな内径を
有する環状の連結部と、上記基部と上記連結部との間で
周方向へ向けて増設されるとともに、内径が上記連結部
の内径よりも小さい複数の羽根を有する羽根部とを具備
した内燃機関の冷却機構において、上記ファンカバーに
は、外気を導入する導風孔が形成され、上記導風孔が形
成された部分と上記ファンとの間には、上記ファンカバ
ーの内周全周にわたって上記クランクシャフトに向かう
方向にガイド部が突設され、上記ガイド部は、上記羽根
のうち上記連結部よりも内周側の部分に近接して配置さ
れることを特徴としている。

【０００９】請求項２に記載の内燃機構の冷却機構は、
上記ファンカバーは、上記クランクケースと上記シリン
ダブロックの側部に取り付けられ、側部に開口部が形成
されている一方のファンカバーと、上記一方のファンカ
バーの開口部を覆う他方のファンカバーとを有し、上記
他方のファンカバーに上記導風孔が形成され、上記一方
のファンカバーと上記他方のファンカバーとの間に他の
導風孔が形成され、上記ガイド部は、上記一方のファン
カバーの開口部の縁部を構成する部材が内周側へ延長さ
せられて形成されるとともに上記他の導風孔の一側面を
形成していることを特徴としている。

【００１０】請求項３に記載の内燃機構の冷却機構は、
上記ガイド部は、側面視したときに上記連結部の内周方
向への延長線の近傍に配置されるとともに上記羽根のう
ち上記連結部よりも内周側の部分と略相似形に形成され
ることを特徴としている。

【００１１】

【作用】請求項１に記載の内燃機関の冷却機構にあって
は、ファンカバーに、羽根のうち連結部よりも内周側に
近接したガイド部を設けているから、冷却風の外周側へ
の流出が抑制され、渦の発生が防止される。

【００１２】請求項２に記載の内燃機関の冷却機構にあ
っては、ガイド部は、一方のファンカバーの開口部の縁
部を構成する部材が内周側へ延長させられて形成される
とともに導風孔の一側面を形成する。

【００１３】請求項３に記載の内燃機関の冷却機構にあ
っては、ガイド部を連結部の内周方向への延長戦の近傍
に配置しているから、冷却風がガイド部に沿って流れて
連結部の内側へスムーズに流入する。

【００１４】

【実施例】

（１）構成 以下、この発明の一実施例を図１ないし図１１を参照し
ながら説明する。以下に説明する実施例は、本発明の内
燃機関の冷却機構を、例えば携帯発電機に適用したもの
である。そこで、まず、携帯発電機の概略構成について
図１ないし図８を参照しながら説明する。

【００１５】Ａ．携帯発電機の構成 図１において符号２０はフレームである。フレーム２０
は、コ字状をなす上部パイプ２１と下部パイプ２２とを
外観略矩形状に組み合わせて構成されている。下部パイ
プ２２，２２の下側部どうしには棒状のサポート２３が
架設され、サポート２３にはゴムマウント２４を介して
４サイクルエンジン（内燃機関、以下、「エンジン」と
略称する）２５が取り付けられている。なお、図中符号
２６はエアクリーナ、２７は燃料タンク、２８はマフラ
ーカバー、２９はマフラーである。また、図１において
符号３０は、リコイルスタータのハンドルであり、この
ハンドル３０を引き出すことによりクランクシャフトが
回転してエンジン２５が始動するようになっている。

【００１６】また、フレーム２０のサポート２３には、
エンジン２５のクランクシャフトと同軸に連結された回
転子（それぞれ図示略）を有する発電機３１がゴムマウ
ント２４を介して取り付けられている。なお、図４にお
いて符号３２は、ソケット３３およびスイッチ３４，３
５が配置されたスイッチパネル、５９ａ，５９ｂは冷却
用ファンのカバーである。

【００１７】次に、上部パイプ２１には、燃料タンク２
７を保護するためのプロテクトフレーム４０が着脱自在
に取り付けられている。プロテクトフレーム４０はパイ
プ状をなし、図６ないし８に示すように、その両端部で
一対のサドル４１，４２により上部パイプ２１に取り付
けられている。各サドル４１，４２は、直交して配置さ
れたプロテクトフレーム４０および上部パイプ２１の外
周面に密着する内周面を有している。また、一方のサド
ル４１の先端部には横長の孔４１ａが形成され、孔４１
ａには、他方のサドル４２の先端部に形成された鉤部４
２ａが係合されている。また、各サドル４１，４２の両
側部はボルト４３およびナット４４で締め付けられてお
り、これにより、プロテクトフレーム４０と上部パイプ
２１とが互いに固定されている。

【００１８】Ｂ．エンジンの構成 次に、実施例の冷却機構が備えられているエンジン２５
について図９を参照しながら説明する。この図は、シリ
ンダ中心線を含む断面図である。図において符号５０は
クランクケース、５１はクランクケース５０に一体成形
されたシリンダブロックである。クランクケース５０に
はクランクシャフト５２が回転自在に支持されている。
クランクシャフト５２の偏心軸５２ａにはコネクティン
グロッド５３の下端部が回転自在に支持されている。こ
のコネクティングロッド５３の上端部には、シリンダブ
ロック５１のシリンダ５１ａ内に収容されてその軸線方
向に摺動自在なピストン５４が回転自在に連結されてい
る。

【００１９】また、クランクシャフト５２は、その両端
部がクランクケース５０の外方に突出しており、その一
端部５２ｂには点火タイミング用のロータ５５、ファン
５６、リコイルスタータ５７の回転子５７ａがナット５
８で取り付けられ、他端部５２ｃには発電機３１の回転
軸（図示略）が接続されている。そして、クランクケー
ス５０とシリンダブロック５１の側方には、例えば樹脂
製のファンカバー５９が取り付けられており、その内部
に上記ロータ５５、ファン５６、リコイルスタータ５７
が収納されている。

【００２０】ロータ５５は、例えば鋳鉄製で、基部５５
ａと、この基部５５ａからクランクケース５０に向けて
所定寸法延出する円筒状の外周部５５ｂとが一体に形成
されて構成されている。また、基部５５ａの中心部には
取付穴６０が形成されており、この取付穴６０にクラン
クシャフト５２が嵌合されている。この取付穴６０とク
ランクシャフト５２の間には、キー材６１が介装されて
おり、このキー材６１によってロータ５５とクランクシ
ャフト５２との回転方向の位置決めがなされている。な
お、クランクシャフト５２と取付穴６０はテーパ一状に
形成され、ナット５８で締め付けられることにより両者
は固定され、一体的に回転するようになっている。ま
た、ロータ５５の基部５５ａには、ファン５６の回り止
め用の孔６２と、リコイルスタータ５７の回転子５７ａ
の回り止め用の凸部６３とが形成されている。さらに、
ロータ５５の外周部５５ｂには、点火タイミング検出用
の永久磁石６４が取り付けられている。この永久磁石６
４は、点火のための電圧を発生する発電機の一部を構成
している。また、ファン５６の基部５６ａの裏面側に
は、複数の突起６５が形成されており、この突起６５が
ロータ５５の孔６２に嵌合させられている。

【００２１】上記リコイルスタータ５７の回転子５７ａ
の底部には、孔６６が形成され、この穴６６に、ロータ
５５の凸部６３が嵌合させられている。これによって、
ロータ５５，ファン５６，リコイルスタータ５７の回転
子５７ａがクランクシャフト５２と一体に回転するよう
になっている。一方、リコイルスタータ５７の本体部５
７ｂは、ファンカバー５９ａの内面に固定されている。
そして、本体部５７ｂに設けられたラチェット部５７ｃ
が回転子５７ａの内面と一方の回転方向にのみ係合する
ことにより、エンジン２５の始動時には、回転子５７ａ
は本体部５７ｂに押されて回転するが、始動後には本体
部５７ｂとは無関係に回転するようになっている。

【００２２】Ｃ．冷却機構の構成 次に、上記のような構成のエンジン２５の冷却機構につ
いて図９ないし図１１を参照して説明する。これらの図
に示すように、エンジン２５のクランクケース５０とシ
リンダブロック５１の側部には、ファンカバー５９ａが
取り付けられ、ファンカバー５９ａの側部には開口部７
５が形成されている。この開口部７５は、ファンカバー
５９ａに取り付けたファンカバー５９ｂにより覆われて
いる。なお、図１０において符号Ａはファンカバー５９
ｂをファンカバー５９ａに取り付けているボルト、Ｂは
ファンカバー５９ａをクランクケース５０等に取り付け
ているボルトである。ファンカバー５９ａとファンカバ
ー５９ｂとの間には導風孔６７が形成され、ファンカバ
ー５９ｂの側部にも導風孔６８が形成されている。

【００２３】図９および図１１に示すように、このファ
ンカバー５９ａ内に収納されたファン５６は、例えば樹
脂により構成され、クランクシャフト５２の軸線と直交
する面内に位置する円盤状の基部５６ａと、この基部５
６ａからファンカバー５９ａ側に所定寸法離間して同心
状に位置する環状の連結部５６ｂと、これら基部５６ａ
と連結部５６ｂとの間に架設された羽根部５６ｃとが、
射出成形等によって一体成形されて構成されている。上
記連結部５６ｂの内径寸法は、成形工程を簡略化するた
めに、基部５６ａの外径寸法よりも大きく設定されてい
る。

【００２４】図１０および図１１に示すように、羽根部
５６ｃは、長さの異なる二種類の羽根６９ａ，６９ｂ
が、周方向に交互に一定間隔で配置されて構成されてい
る。これら羽根６９ａ，６９ｂは、ファン５６の外周か
ら内周部へ向けて一方向に湾曲形成されており、クラン
クシャフト５２の回転にともなってファン５６が回転し
たときに、ファン５６の内周側から外周側に向けて風を
送り出すようになっている。

【００２５】図９に示すように、羽根６９ａを側面方向
から見ると、連結部５６ｂの外周縁部から内周縁部に至
るまで軸方向の寸法（幅）が漸次増加している。そし
て、連結部５６ｂの内周縁部からさらに内周側へ至る所
定範囲の部分では、羽根６９ａの端縁部７０は側面視に
おいて基部５６ａ側へ凹んだ形状とされ、その凹んだ形
状の部分から内周側へ向かうに従って幅が減少して基部
５６ａに連なっている。また、羽根６９ｂの側面視形状
も羽根６９ｂとほぼ同等とされているが、全長が羽根６
９ａよりも短く設定されている。そして、これら羽根６
９ａ，６９ｂを連結する連結部５６ｂは、外周側から内
周側へ向かうに従って基部５６ａから漸次遠ざかる略テ
ーパ状に形成されている。より正確には、連結部５６ｂ
は、側方から見たときに緩やかな凹曲線を描く凹曲面と
されている。

【００２６】一方、ファンカバー５９ａには、その開口
部７５の全周にわたって延在するガイド部７１が形成さ
れている。ガイド部７１は、開口部７５の演舞を構成す
る素材が内周側へ向けて延長させられ、かつ、その延長
部分がファンカバー５９ｂ側へ湾曲させられて構成され
ている。これにより、ガイド部７１の形状は、羽根６９
ａ，６９ｂの端縁部７０の凹んだ形状と略相似形となっ
ている。また、ガイド部７１の縁部７１ａは、他の部分
と逆方向へ湾曲させられることにより、導風孔６７で構
成される冷却風の流路と平行とされている。ガイド部７
１は、その湾曲した部分がファン５６の連結部５６ｂを
側面視で延長したライン、すなわち、緩い凹曲線に接す
るように配置されている。

【００２７】また、ロータ５５の外径は、羽根部５６ｃ
の基部５６ａ側の外径ｄとほぼ同一とされている。これ
により、羽根部５６ｃで発生される冷却風がロータ５５
側へ流れないようになっている。

【００２８】（２）実施例の動作 次に、実施例の冷却機構の動作について説明する。ま
ず、エンジン２５を始動させるには、リコイルスタータ
のハンドル３０（図１参照）を手で持って勢い良く引っ
張る。これによりクランクシャフト５２が回転し、ピス
トン５４が上下方向へスライドしてエンジン２５が始動
する。

【００２９】エンジン２５が始動すると、クランクシャ
フト５２の回転にともなって、ロータ５５、ファン５
６、リコイルスタータ５７の回転子５７ａが一方向に回
転する。そして、このファン５６の回転によって、ファ
ンカバー５９およびスタータカバー５９ａの導風孔６
７，６８からファン５６の内周側に外気が導入され、こ
れが羽根部５６ｃを通って外周側に送り出される。そし
て、送り出された冷却風はシリンダブロック５１等を冷
却する。

【００３０】ここで、導風孔６７，６８から内部に導入
された外気は、ファン５６の中央部へ集められ、羽根部
５６ｃにより半径方向外方へ向けて送り出される。こう
して発生させられた冷却風は、ガイド部７１に沿って外
周側へ進み、ファン５６の連結部５６ｂの内側へスムー
ズに流れ込む。すなわち、冷却風は層流となって外周側
へ送られる。

【００３１】このように、上記構成の内燃機関の冷却機
構においては、羽根６９ａ，６９ｂの端縁部７０に近接
してガイド部７１を配置しているから、従来のように、
ファン５６とファンカバー５９ａおよびファンカバー５
９ｂとの間で渦が発生するようなことがなく、よって、
冷却効率を高めることができるとともに、騒音や振動の
発生を防止することができる。

【００３２】特に、上記実施例では、ガイド部７１をそ
の一部がファン５６の連結部５６ｂの延長線上に配置し
ているので、ガイド部７１で案内された冷却風がそのま
ま連結部５６ｂの内側へ導かれる。よって、連結部５６
ｂの外側へ流出する冷却風の量をより少なくすることが
でき、理想的な冷却風の層流を造ることができる。ま
た、上記実施例では、ロータ５５の外径を羽根部５６ｃ
の外径ｄと略同一としているので、発生した冷却風がロ
ータ５５側へ流出し難くなる。したがって、冷却効率が
さらに向上される。

【００３３】（４）変形例 なお、上記実施例ではガイド部７１を連結部５６ｂの延
長線上に配置しているが、本発明はそのような構成に限
定されるものではなく、羽根６９ａ，６９ｂの凹部７０
に近接して配置されることにより冷却風の流出を防止で
きるのであれば、ガイド部７１の位置はその範囲で変更
可能である。したがって、ガイド部７１を上記延長線の
近傍に配置することは勿論のこと、延長線から離間して
内側へ配置したり、さらには延長線から離間して外側に
配置することも可能である。また上記実施例では、ファ
ンカバー５９ａにガイド部７１を形成しているが、ファ
ンカバー５９ｂに形成してもよい。さらに、上記実施例
は本発明を携帯発電機のエンジンに適用したものである
が、その他オートバイ用などあらゆる用途のエンジンに
適用可能であることは勿論である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の内燃機関
の冷却機構においては、ファンから流出する冷却風によ
る渦の発生を防止することができるので、冷却効率を向
上させることができるとともに、騒音の発生を防止する
ことができる等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内燃機関の冷却機構を適用した携帯発
電機を示す正面図である。

【図２】図１のII方向矢視であって、前記発電機の左側
面図である。

【図３】図２のIII方向矢視であって、前記発電機の背
面図である。

【図４】図１のIV方向矢視であって、前記発電機の右側
面図である。

【図５】図１のＶ方向矢視であって、前記発電機の平面
図である。

【図６】図１のVI方向矢視である。

【図７】図６のVII-VII線断面図である。

【図８】図７のVIII-VIII線断面図である。

【図９】前記発電機に備えたエンジンの内部構造を示す
シリンダ中心を含む断面図である。

【図１０】図９のVI方向矢視を示すエンジンの側面図で
あって、ファンカバー５９ｂの一部を破砕した状態を示
すものである。

【図１１】図１０のファンカバーを取り外した状態のエ
ンジンを示す側面図であり、ロータ５５の一部を破砕し
た状態を示すものである。

【図１２】従来の内燃機関の冷却機構を適用したエンジ
ンの一例を示す断面図である。

【符号の説明】

２５…エンジン（内燃機関）、５０…クランクケース、
５２…クランクシャフト、５５…ロータ、５５ａ…基部
（接触面）５６…ファン、５６ａ…基部、５６ｂ…連結
部、５６ｃ…羽根部、５９ａ…ファンカバー、６９ａ，
６９ｂ…羽根、７１…ガイド部、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−18616（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01P 5/06 502 B62J 39/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クランクケースから突出させられたク
   ランクシャフトに設けられたファンと、クランクケース
   とシリンダブロックとを覆って上記ファンを内部に収容
   するファンカバーとを備え、上記ファンは、略円盤状の
   基部と、この基部に対して上記ファンカバー側へ所定寸
   法離間するとともに上記基部の外径よりも大きな内径を
   有する環状の連結部と、上記基部と上記連結部との間で
   周方向へ向けて増設されるとともに、内径が上記連結部
   の内径よりも小さい複数の羽根を有する羽根部とを具備
   した内燃機関の冷却機構において、 上記ファンカバーには、 外気を導入する導風孔が形成され、 上記導風孔が形成された部分と上記ファンとの間には、
   上記ファンカバーの内周全周にわたって上記クランクシ
   ャフトに向かう方向にガイド部が突設され、 上記ガイド部は、上記羽根のうち上記連結部よりも内周
   側の部分に近接して配置される ことを特徴とする内燃機
   関の冷却機構。
2. 【請求項２】 上記ファンカバーは、 上記クランクケースと上記シリンダブロックの側部に取
   り付けられ、側部に開口部が形成されている一方のファ
   ンカバーと、 上記一方のファンカバーの開口部を覆う他方のファンカ
   バーとを有し、 上記他方のファンカバーに上記導風孔が形成され、上記一方のファンカバーと上記他方のファンカバーとの
   間に他の導風孔が形成され、 上記ガイド部は、上記一方のファンカバーの開口部の縁
   部を構成する部材が内周側へ延長させられて形成される
   とともに上記他の導風孔の一側面を形成している ことを
   特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却機構。
3. 【請求項３】 上記ガイド部は、側面視したときに上記
   連結部の内周方向への延長線の近傍に配置されるととも
   に上記羽根のうち上記連結部よりも内周側の部分と略相
   似形に形成される ことを特徴とする請求項１または２に
   記載の内燃機関の冷却機構。