JP3718327B2 - ４サイクルエンジンの冷却装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、４サイクルエンジン、特に手持ち式の噴霧機、刈払機等に搭載されて使用される小型４サイクルエンジンの冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
草木向けの噴霧機や刈払機（トリマー）に代表される手持ち式作業機は、作業者が不自由な姿勢をとることなく作業できることが要求される。これにより、作業機の駆動源であるエンジンにはどんな角度に傾けても安定して作動する能力が要求される。２サイクルエンジンはピストンの上昇時に発生する負圧を利用して潤滑用のオイルを燃料と共にエンジン内部に吸入し各可動部の潤滑を行う機構を有するため、自由な角度で使用可能な構造が容易に実現される。従って、上記の作業機には傾斜性能に優れ小型軽量な２サイクルエンジンが広く使用されてきている。一方、一般の４サイクルエンジンは、設計・加工技術等の進歩により小型軽量なものは製作できるが、クランク室下部に設けられた油溜部（オイルパン）にオイルを貯留させ、そこから跳ね上げたりポンプで汲み上げることで各可動部の潤滑を行う機構を採用しているため、基本的には正立させて使用せねばならない。すなわち、この４サイクルエンジンの潤滑機構が２サイクルエンジンに比して劣った傾斜性能を４サイクルエンジンが有する要因となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、２サイクルエンジンは排気ガス中の炭化水素が多い、騒音が大きい等の問題を有しており、近年の排気ガス浄化等の観点から、排気ガス特性が良好でかつ低騒音な４サイクルエンジンの手持ち式作業機への利用が要請されており、自由な角度で作業できるように傾斜性能に優れた４サイクルエンジンの開発が望まれている。この傾斜性能に優れた４サイクルエンジンは、密閉的な構造となることから熱が発散されにくく、各部の熱バランスを調整することが課題となるが、積極的に外部から空気を導入することでエンジンの内部冷却を行う機構を設ければ、エンジン内での良好な熱バランスが長期間維持され、より滑らかなエンジン動作が実現される。
【０００４】
本発明はこうした点を鑑みてなされたもので、その目的はどのような傾斜状態でも確実にエンジンが内部冷却される４サイクルエンジンの冷却装置を提供することにある。
【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、以下に示す冷却装置をその手段として構成する。
【０００６】
すなわち、請求項１に係る４サイクルエンジンの冷却装置は、クランク室近傍に設けられた油溜部がクランク室と仕切られた油溜室として構成され、この油溜室がいかなる傾斜状態にあってもその開口部が油溜室に貯められたオイルの油面より上方になるように構成され、油溜室が負圧となった際に外部から油溜室に空気を導く第１空気導入手段と、これと同様に、傾斜状態にかかわらず開口部が油溜室の油面より上方になるよう構成され、クランク室が負圧となった際に油溜室からクランク室の方向へ空気を送る第２空気導入手段と、油溜室からクランク室へのオイルの供給ルートの途中に設けられ、前記の第２空気導入手段からの空気とオイルとを混合する混合手段とを備えている。
【０００７】
かかる構成の冷却装置によれば、傾斜状態にかかわらず、温度の低い外気を第１空気導入手段を介して油溜室に取り入れ、冷却用ブロアによって冷却を受ける油溜室から第２空気導入手段及び混合手段を介してクランク室に導くことで、クランク室を内部冷却することが可能である。
【０００８】
次に、請求項２に係る４サイクルエンジンの冷却装置では、請求項１の第１空気導入手段と第２空気導入手段が、油溜室の内部において３次元空間内の概ね中央位置で開口して構成されている。
【０００９】
こうした構成によれば、油溜室がいかなる傾斜状態にあっても、簡単な構成で油溜室に適量貯められたオイルの油面より開口部が上方に配置される。
【００１０】
また、請求項３に係る４サイクルエンジンの冷却装置では、上記の第１空気導入手段と第２空気導入手段が、可撓性を有する管体と、オイルに浮き開口部を油面より上方になるよう支持するフロートとを備えている。
【００１１】
かかる構成の冷却装置によれば、貯留されたオイルの量にかかわらず、油溜室がいかなる傾斜状態にあってもオイルの油面より開口部が上方に配置される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の冷却装置を備えた４サイクルエンジンの正面断面図、図２、及び図６はそれぞれ図１のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線における断面図である。
【００１３】
図１に示した４サイクルエンジンＥは、左側面にエアクリーナ２及び気化器４、右側面に排気マフラ６を配置して構成されており、シリンダヘッド１０が頂部に設けられたシリンダブロック１２とクランクケース１４とで形成され、さらにクランクケース１４の側方に設けられた油溜室１８を有している。この油溜室１８は本発明の特徴的な構成を有しており、クランクケース１４とは、別体のケースとして形成され、クランク室１６近傍に設けられていて全体として密閉した空間となっている。
【００１４】
また、図１及び図２に示したように、油溜室１８には、第１空気導入手段である第１空気導入管２０、第２空気導入手段である第２空気導入管２２及びオイル吸入部６０が設けられている。第１空気導入管２０及び第２空気導入管２２は、図１に示したように油溜室１８内の３次元空間内略中央位置で開口しており、油溜室１８に貯留されたオイルが必要量を超えない範囲であれば、油溜室１８はいかなる傾斜状態においても第１空気導入管２０あるいは第２空気導入管２２を通じて外部に油漏れしない構成を有している。
【００１５】
第１空気導入管２０はエアクリーナ２内に開口してその一端が設けられ、その他端が油溜室１８内の上記所定位置に配されている。第２空気導入管２２はその一端が油溜室１８内の上記所定位置に開口して配され、その他端は油溜室１８からクランク室１６の下方へ延在している。
【００１６】
図１又は図２に示したオイル吸入部６０は、例えばゴム材のような弾性材を用いた容易に撓む所定長さの管体６２により形成されており、その先端には錘６４が設けられている。すなわち、この錘６４の重さにより常に鉛直下方に撓む構成となっている。これにより、オイル吸入部６０の先端は、油溜室１８がいかなる傾斜状態にあっても常に適量溜まったオイルの油面下に存在する。オイル吸入部６０の管体６２及び錘６４の材質は耐油性、耐熱性を有するものが好適である。このオイル吸入部６０の管体６２の他端は、後述のオイルミキサ７２の下端に連通されている。
【００１７】
シリンダブロック１２とクランクケース１４とは図２に示したようにベアリング２４、２６を介して軸線を水平方向に設けたクランク軸２８を支承している。このベアリング２４、２６はシールドの無い、いわゆる開放型の玉軸受であり、図３に示したようにボール２６ａ間に設けられた空隙２６ｂを通してオイル又はオイルミストの通過が可能とされている。
【００１８】
図１に示したように、クランク軸２８のクランクピン２８ｂにコンロッド２９を介して連接するピストン３０は、シリンダブロック１２の内部に設けられたシリンダ１２ａに摺動自在に嵌装されている。
【００１９】
また、図２に示したように、クランク軸２８はその右端部にリコイルスタータ３０及びその左端部に冷却用ブロア３２を同軸に嵌装して有している。送風して熱を奪う目的から冷却用ブロア３２は、クランク軸２８の回動により回転運動を行ってシリンダブロック１２及びクランクケース１４、更に油溜室１８及び後述の混合部ケース７４に外気を送る機能を有している。
【００２０】
シリンダ１２ａの頂壁には、上記の気化器４及び排気マフラ６にそれぞれ連なる吸気ポート３４及び排気ポート３６が形成されると共に、これらを開閉する吸気バルブ３５及び排気バルブ３７が挿設されている。これらバルブを駆動するバルブ駆動部４０は、クランク側スプロケット４２、チェーン４４、カム側スプロケット４６、カムシャフト４８等の部品により構成されている。これらバルブ駆動部４０の各構成要素は、シリンダヘッド１０内に形成された動弁室５０及びこの動弁室５０とクランク室１６とを連通させるようにシリンダブロック１２とクランクケース１４の側部に形成された連通路５２に配設されている。
【００２１】
油溜室１８とクランク室１６との間には、オイルミキサ７２、ミキサ室７６及びボール式チェックバルブ７８を備えた混合手段７０が設けられている。
【００２２】
オイルミキサ７２は、図１に示したように鉛直方向に長手となるよう立設された略円筒形状であって、上記のオイル吸入部６０からクランク室１６に連通したオイルミスト通路７２ａ及び後述するミキサ室７６からオイルミスト通路７２ａに連通した空気通路７２ｂを備えている。オイルミキサ７２の周囲はクランク室１６下面と混合部ケース７４とによって仕切られたミキサ室７６が設けられており、油溜室１８に連通した第２空気導入管２２の一端がこの混合部ケース７４の側部に連通接続されている。
【００２３】
上記空気通路７２ｂは、略鉛直に設けられたオイルミスト通路７２ａの通路径に対し、約１／２〜１／３の直径を有する空気通路７２ｂが１２本略水平方向に設けられている。このように、空気通路７２ｂがオイルミスト通路７２ａよりも小径の一つ又は複数の通路によって構成されている場合には、オイルミスト通路７２ａに所定の流速を有するオイルが流れた際に、空気を空気通路７２ｂからオイルミスト通路７２ａに吸い込むという効果が効率的に発揮され、空気通路７２ｂを通してオイルミスト化に十分な空気が導入される。
【００２４】
オイルミキサ７２の上部には、オイルミスト通路７２ａの開閉手段として、図４に示したチェックボール７８ａ、スプリング７８ｂ、スプリング押さえ７８ｃを有するボール式チェックバルブ７８が配設されている。スプリング押さえ７８ｃとチェックボール７８ａとの間に弾装されたスプリング７８ｂはチェックボール７８ａを下方に付勢し、付勢されたチェックボール７８ａはオイルミキサ７２上部に設けられたテーパ面７２ｃに押さえ付けられて、クランク室１６が正圧時にはオイルミスト通路７２ａを閉鎖している。スプリング７８ｂの付勢力は、クランク室１６が所定分負圧となった際、チェックボール７８ａがクランク室１６側に吸引されて上昇しオイルミスト通路７２ａを開くように予め定めておく。
【００２５】
スプリング押さえ７８ｃはその平面図である図５に示したように４個又は複数の押さえ爪７８ｄを有しており、押さえ爪７８ｄの設けられていない空間は、オイルミキサ７２からクランク室１６に連通している。なお、本実施の形態では、上記押さえ爪７８ｄを有するスプリング押さえ７８ｃをクランクケース１４と別体に設けてあるが、一体形成してもよい。
【００２６】
このように構成された混合手段７０によってクランク室１６を経て動弁室５０に送られたオイルを油溜室１８に戻すため、図２に示したように、動弁室５０の側部に一端が連通接続され他端が油溜室１８に連通されたオイル戻し管８０がシリンダブロック１２及びクランクケース１４の側方に配設されている。
【００２７】
また、クランク室１６底部に溜まったオイルを油溜室１８に戻すため、クランク室１６底部に穿設された孔８２ａ、図６に示した混合部ケース７４の上面に設けられた溝８２ｂ及び混合部ケース７４の側面に設けられた管体８２ｃから構成されたオイル戻し通路８２が設けられている。このオイル戻し通路８２の管体８２ｃは、上記のオイル戻し管８０の途中位置で連通接続されている。
【００２８】
このように構成した本実施の形態の動作は以下の通りである。図１は、４サイクルエンジンＥを搭載した手持ち式作業機の姿勢により、エンジン本体の動弁室５０を上方に向けて傾斜状態にない、いわゆる正立位置での使用状態を示している。このとき、クランク室１６、油溜室１８及び動弁室５０には潤滑用のオイルが適量溜まっている。油溜室１８のオイル吸入部６０の先端はオイル中に没している。
【００２９】
この４サイクルエンジンＥを作動させると、ピストン３０の昇降運動によりクランク室１６に圧力変化が生じる。すなわち、ピストン３０の上昇行程ではクランク室１６が減圧され負圧状態となり、下降行程ではクランク室１６が昇圧されて正圧状態となる。
【００３０】
また、４サイクルエンジンＥはその作動により熱を発生させるが、この発熱に対しシリンダブロック１２、クランクケース１４等の表面からの放熱と、冷却用ブロア３２によるシリンダブロック１２、クランクケース１４、油溜室１８及び混合部ケース７４への積極的な冷却が行われている。
【００３１】
クランク室１６が負圧になることで、ボール式チェックバルブ７８のチェックボール７８ａがスプリング７８ｂの付勢力に打ち勝ってオイルミキサ７２のテーパ面７２ｃから離れ上昇する。これにより、オイルミキサ７２に設けられたオイルミスト通路７２ａが開かれ、クランク室１６と油溜室１８との差圧から油溜室１８に貯留されたオイルがオイル吸入部６０の先端から吸引され、所定の流速をもってオイルミスト通路７２ａに流入する。
【００３２】
このオイルのオイルミスト通路７２ａへの流入の際、所定の流速を有するオイル流れが空気通路から空気をオイルミスト通路７２ａに吸い込むという作用を引き起こし、ミキサ室７６に貯められた空気が空気通路７２ｂを介してオイルミスト通路７２ａに吸引される。この吸引作用がミキサ室７６を負圧にし、新たに第２空気導入管２２から温度の低下した油溜室１８内の空気をミキサ室７６に導いてミキサ室７６を冷却する。
【００３３】
油溜室１８は、ミキサ室７６に空気を送ることで大気圧に比して圧力が低下することから、第１空気導入管２０を通じてエアクリーナ２側から空気が導入される。このとき、エンジンからの熱伝播等により温度の上昇した油溜室１８は、上記の冷却用ブロア３２による冷却作用に加え、エアクリーナ２側から温度の低い新気を導入することにより冷却される。
【００３４】
上記のオイルミスト通路７２ａでは、油溜室１８から吸引されたオイルとミキサ室７６から吸引された空気が混合されオイルミストとなって、負圧によりクランク室１６に導入されクランク室１６内に拡散する。温度の低い空気とオイルとが混合したオイルミストは、クランク室１６に導入されることによりエンジン内部の温度を低下させる。
【００３５】
このオイルミスト化は、クランク室１６内が所定の負圧状態にある限り連続して行われるが、クランク室１６底部からオイル戻し管８０に連通して設けられたオイル戻し通路８２より、クランク室１６の昇圧時にオイル又はオイルミストが油溜室１８方向に戻されるので、クランク室１６にオイルが過剰に貯留されることはない。従って、クランク室１６でのオイルの溜まり過ぎを防ぎつつ動弁室５０へ適量のオイル（オイルミスト）を供給することが可能であり、過剰供給による動力損失を防ぐことができる。
【００３６】
続いて、ピストン３０が下降行程に入り、クランク室１６が正圧となる。クランク室１６が正圧になることで、ボール式チェックバルブ７８のチェックボール７８ａはこの圧力とスプリング７８ｂの付勢力とによりオイルミキサ７２のテーパ面７２ｃに当接せられる。従って、オイルミキサ７２のオイルミスト通路７２ａが閉鎖され、油溜室１８からクランク室１６へのオイルミスト導入が停止される。
【００３７】
そして、クランク室１６に導入されたオイルミストは、昇圧された空気と共に上記ベアリング２６の空隙２６ｂを通して連通路５２へと送られる。
【００３８】
連通路５２に送られたオイルミストは正圧により動弁室５０に圧送されると共にバルブ駆動部４０の各部品を潤滑する。カムシャフト４８、吸気バルブ３５、排気バルブ３７等の位置まで送られ潤滑を行ったオイル又はオイルミストは、動弁室５０の側部に設けられたオイル戻し管８０を通って油溜室１８に戻される。一方、動弁室５０の余剰空気は、ブリーザ管（図示せず）を通じてエアクリーナ２内に開放される。
【００３９】
次に、４サイクルエンジンＥの作動中その姿勢を変化させ、図７に示したようにエンジン本体の動弁室５０を下方に向けて倒立位置で使用したり、或いは図８に示したようにエアクリーナ２及び排気マフラ６を上下方向に向けた傾斜位置で使用した場合においても、潤滑用のオイル又はオイルミストが上述の正立位置での使用と同様に４サイクルエンジンＥの内部を潤滑する。このとき、油溜室１８内に配された第１空気導入管２０及びの第２空気導入管２２の開口部は、所定量貯留されたオイル中に没することなく、常に油面の上方に位置している。
【００４０】
更に、図９に示したようにエンジン本体のクランク軸２８を上下方向に向けた傾斜位置で使用した場合にも第１空気導入管２０及び第２空気導入管２２の開口部は、油面の上方にあってオイル中に没することがない。
【００４１】
これら図示から判断されるように、４サイクルエンジンＥがどのような傾斜状態にあっても温度の低い油溜室１８内の空気が温度の高いクランク室１６に導入され確実にエンジンの内部冷却が行われる。
【００４２】
第２の実施の形態では、図１０に示したように、上記の第１空気導入管２０と第２空気導入管２２が、可撓性のある管体から構成され、更に、オイルより比重が軽くオイルに浮き、第１空気導入管２０と第２空気導入管２２の開口部を油溜室１８に貯留されたオイルの油面より上方になるよう支持するフロート９０を備えている。
【００４３】
フロート９０は、図示のように第１空気導入管２０と第２空気導入管２２を１個でまとめて支持するものの他、空気導入管毎に１個ずつ設けられてもよい。
【００４４】
このように構成した第２の実施の形態では、４サイクルエンジンＥの作動中その姿勢を変化させて傾斜を強くした場合でも、貯留されたオイルの量にかかわらずフロート９０が常に油面上に浮き、第１空気導入管２０と第２空気導入管２２の開口部をオイルに浸らせずに油面の上方に位置させる。
【００４５】
従って、第１の実施の形態と同様に、４サイクルエンジンＥがどのような傾斜状態にあっても温度の低い油溜室１８内の空気がクランク室１６に導入され確実にエンジンの内部冷却が為される。
【００４６】
なお、本発明は上記各実施の形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、第１空気導入管２０と第２空気導入管２２が連続一体の空気導入管として形成され、油溜室１８の３次元空間内略中央位置において空気の出入りが可能な開口部を有する構成であってもよい。また、図では本発明に係る冷却装置がＯＨＣ形式の４サイクルエンジンに用いられたものを示したが、ＯＨＶ形式等の４サイクルエンジンに使用されてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる４サイクルエンジンの冷却装置によれば、どのような角度に傾斜させても確実にエンジンが内部冷却されるという優れた効果を呈する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る冷却装置を備えた４サイクルエンジンの正面断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本実施の形態に係る冷却装置を備えた４サイクルエンジンのベアリングの概略構成図である。
【図４】本実施の形態に係る冷却装置のボール式チェックバルブの概略構成図である。
【図５】本実施の形態に係る冷却装置のボール式チェックバルブにおけるスプリング押さえの平面図である。
【図６】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】４サイクルエンジンの動弁室を下方に向けた傾斜状態での潤滑説明図である。
【図８】４サイクルエンジンのエアクリーナ及び排気マフラを上下方向に向けた傾斜状態での潤滑説明図である。
【図９】４サイクルエンジンの駆動軸及びクランク軸を上下方向に向けた傾斜状態での潤滑説明図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る冷却装置の第１空気導入管及び第２空気導入管の概略構成図である。
【符号の説明】
Ｅ ４サイクルエンジン
１２ シリンダブロック
１４ クランクケース
１６ クランク室
１８ 油溜室
２０ 第１空気導入管
２２ 第２空気導入管
３２ 冷却用ブロア
７０ 混合手段
９０ フロート
【発明の属する技術分野】
本発明は、４サイクルエンジン、特に手持ち式の噴霧機、刈払機等に搭載されて使用される小型４サイクルエンジンの冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
草木向けの噴霧機や刈払機（トリマー）に代表される手持ち式作業機は、作業者が不自由な姿勢をとることなく作業できることが要求される。これにより、作業機の駆動源であるエンジンにはどんな角度に傾けても安定して作動する能力が要求される。２サイクルエンジンはピストンの上昇時に発生する負圧を利用して潤滑用のオイルを燃料と共にエンジン内部に吸入し各可動部の潤滑を行う機構を有するため、自由な角度で使用可能な構造が容易に実現される。従って、上記の作業機には傾斜性能に優れ小型軽量な２サイクルエンジンが広く使用されてきている。一方、一般の４サイクルエンジンは、設計・加工技術等の進歩により小型軽量なものは製作できるが、クランク室下部に設けられた油溜部（オイルパン）にオイルを貯留させ、そこから跳ね上げたりポンプで汲み上げることで各可動部の潤滑を行う機構を採用しているため、基本的には正立させて使用せねばならない。すなわち、この４サイクルエンジンの潤滑機構が２サイクルエンジンに比して劣った傾斜性能を４サイクルエンジンが有する要因となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、２サイクルエンジンは排気ガス中の炭化水素が多い、騒音が大きい等の問題を有しており、近年の排気ガス浄化等の観点から、排気ガス特性が良好でかつ低騒音な４サイクルエンジンの手持ち式作業機への利用が要請されており、自由な角度で作業できるように傾斜性能に優れた４サイクルエンジンの開発が望まれている。この傾斜性能に優れた４サイクルエンジンは、密閉的な構造となることから熱が発散されにくく、各部の熱バランスを調整することが課題となるが、積極的に外部から空気を導入することでエンジンの内部冷却を行う機構を設ければ、エンジン内での良好な熱バランスが長期間維持され、より滑らかなエンジン動作が実現される。
【０００４】
本発明はこうした点を鑑みてなされたもので、その目的はどのような傾斜状態でも確実にエンジンが内部冷却される４サイクルエンジンの冷却装置を提供することにある。
【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、以下に示す冷却装置をその手段として構成する。
【０００６】
すなわち、請求項１に係る４サイクルエンジンの冷却装置は、クランク室近傍に設けられた油溜部がクランク室と仕切られた油溜室として構成され、この油溜室がいかなる傾斜状態にあってもその開口部が油溜室に貯められたオイルの油面より上方になるように構成され、油溜室が負圧となった際に外部から油溜室に空気を導く第１空気導入手段と、これと同様に、傾斜状態にかかわらず開口部が油溜室の油面より上方になるよう構成され、クランク室が負圧となった際に油溜室からクランク室の方向へ空気を送る第２空気導入手段と、油溜室からクランク室へのオイルの供給ルートの途中に設けられ、前記の第２空気導入手段からの空気とオイルとを混合する混合手段とを備えている。
【０００７】
かかる構成の冷却装置によれば、傾斜状態にかかわらず、温度の低い外気を第１空気導入手段を介して油溜室に取り入れ、冷却用ブロアによって冷却を受ける油溜室から第２空気導入手段及び混合手段を介してクランク室に導くことで、クランク室を内部冷却することが可能である。
【０００８】
次に、請求項２に係る４サイクルエンジンの冷却装置では、請求項１の第１空気導入手段と第２空気導入手段が、油溜室の内部において３次元空間内の概ね中央位置で開口して構成されている。
【０００９】
こうした構成によれば、油溜室がいかなる傾斜状態にあっても、簡単な構成で油溜室に適量貯められたオイルの油面より開口部が上方に配置される。
【００１０】
また、請求項３に係る４サイクルエンジンの冷却装置では、上記の第１空気導入手段と第２空気導入手段が、可撓性を有する管体と、オイルに浮き開口部を油面より上方になるよう支持するフロートとを備えている。
【００１１】
かかる構成の冷却装置によれば、貯留されたオイルの量にかかわらず、油溜室がいかなる傾斜状態にあってもオイルの油面より開口部が上方に配置される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の冷却装置を備えた４サイクルエンジンの正面断面図、図２、及び図６はそれぞれ図１のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線における断面図である。
【００１３】
図１に示した４サイクルエンジンＥは、左側面にエアクリーナ２及び気化器４、右側面に排気マフラ６を配置して構成されており、シリンダヘッド１０が頂部に設けられたシリンダブロック１２とクランクケース１４とで形成され、さらにクランクケース１４の側方に設けられた油溜室１８を有している。この油溜室１８は本発明の特徴的な構成を有しており、クランクケース１４とは、別体のケースとして形成され、クランク室１６近傍に設けられていて全体として密閉した空間となっている。
【００１４】
また、図１及び図２に示したように、油溜室１８には、第１空気導入手段である第１空気導入管２０、第２空気導入手段である第２空気導入管２２及びオイル吸入部６０が設けられている。第１空気導入管２０及び第２空気導入管２２は、図１に示したように油溜室１８内の３次元空間内略中央位置で開口しており、油溜室１８に貯留されたオイルが必要量を超えない範囲であれば、油溜室１８はいかなる傾斜状態においても第１空気導入管２０あるいは第２空気導入管２２を通じて外部に油漏れしない構成を有している。
【００１５】
第１空気導入管２０はエアクリーナ２内に開口してその一端が設けられ、その他端が油溜室１８内の上記所定位置に配されている。第２空気導入管２２はその一端が油溜室１８内の上記所定位置に開口して配され、その他端は油溜室１８からクランク室１６の下方へ延在している。
【００１６】
図１又は図２に示したオイル吸入部６０は、例えばゴム材のような弾性材を用いた容易に撓む所定長さの管体６２により形成されており、その先端には錘６４が設けられている。すなわち、この錘６４の重さにより常に鉛直下方に撓む構成となっている。これにより、オイル吸入部６０の先端は、油溜室１８がいかなる傾斜状態にあっても常に適量溜まったオイルの油面下に存在する。オイル吸入部６０の管体６２及び錘６４の材質は耐油性、耐熱性を有するものが好適である。このオイル吸入部６０の管体６２の他端は、後述のオイルミキサ７２の下端に連通されている。
【００１７】
シリンダブロック１２とクランクケース１４とは図２に示したようにベアリング２４、２６を介して軸線を水平方向に設けたクランク軸２８を支承している。このベアリング２４、２６はシールドの無い、いわゆる開放型の玉軸受であり、図３に示したようにボール２６ａ間に設けられた空隙２６ｂを通してオイル又はオイルミストの通過が可能とされている。
【００１８】
図１に示したように、クランク軸２８のクランクピン２８ｂにコンロッド２９を介して連接するピストン３０は、シリンダブロック１２の内部に設けられたシリンダ１２ａに摺動自在に嵌装されている。
【００１９】
また、図２に示したように、クランク軸２８はその右端部にリコイルスタータ３０及びその左端部に冷却用ブロア３２を同軸に嵌装して有している。送風して熱を奪う目的から冷却用ブロア３２は、クランク軸２８の回動により回転運動を行ってシリンダブロック１２及びクランクケース１４、更に油溜室１８及び後述の混合部ケース７４に外気を送る機能を有している。
【００２０】
シリンダ１２ａの頂壁には、上記の気化器４及び排気マフラ６にそれぞれ連なる吸気ポート３４及び排気ポート３６が形成されると共に、これらを開閉する吸気バルブ３５及び排気バルブ３７が挿設されている。これらバルブを駆動するバルブ駆動部４０は、クランク側スプロケット４２、チェーン４４、カム側スプロケット４６、カムシャフト４８等の部品により構成されている。これらバルブ駆動部４０の各構成要素は、シリンダヘッド１０内に形成された動弁室５０及びこの動弁室５０とクランク室１６とを連通させるようにシリンダブロック１２とクランクケース１４の側部に形成された連通路５２に配設されている。
【００２１】
油溜室１８とクランク室１６との間には、オイルミキサ７２、ミキサ室７６及びボール式チェックバルブ７８を備えた混合手段７０が設けられている。
【００２２】
オイルミキサ７２は、図１に示したように鉛直方向に長手となるよう立設された略円筒形状であって、上記のオイル吸入部６０からクランク室１６に連通したオイルミスト通路７２ａ及び後述するミキサ室７６からオイルミスト通路７２ａに連通した空気通路７２ｂを備えている。オイルミキサ７２の周囲はクランク室１６下面と混合部ケース７４とによって仕切られたミキサ室７６が設けられており、油溜室１８に連通した第２空気導入管２２の一端がこの混合部ケース７４の側部に連通接続されている。
【００２３】
上記空気通路７２ｂは、略鉛直に設けられたオイルミスト通路７２ａの通路径に対し、約１／２〜１／３の直径を有する空気通路７２ｂが１２本略水平方向に設けられている。このように、空気通路７２ｂがオイルミスト通路７２ａよりも小径の一つ又は複数の通路によって構成されている場合には、オイルミスト通路７２ａに所定の流速を有するオイルが流れた際に、空気を空気通路７２ｂからオイルミスト通路７２ａに吸い込むという効果が効率的に発揮され、空気通路７２ｂを通してオイルミスト化に十分な空気が導入される。
【００２４】
オイルミキサ７２の上部には、オイルミスト通路７２ａの開閉手段として、図４に示したチェックボール７８ａ、スプリング７８ｂ、スプリング押さえ７８ｃを有するボール式チェックバルブ７８が配設されている。スプリング押さえ７８ｃとチェックボール７８ａとの間に弾装されたスプリング７８ｂはチェックボール７８ａを下方に付勢し、付勢されたチェックボール７８ａはオイルミキサ７２上部に設けられたテーパ面７２ｃに押さえ付けられて、クランク室１６が正圧時にはオイルミスト通路７２ａを閉鎖している。スプリング７８ｂの付勢力は、クランク室１６が所定分負圧となった際、チェックボール７８ａがクランク室１６側に吸引されて上昇しオイルミスト通路７２ａを開くように予め定めておく。
【００２５】
スプリング押さえ７８ｃはその平面図である図５に示したように４個又は複数の押さえ爪７８ｄを有しており、押さえ爪７８ｄの設けられていない空間は、オイルミキサ７２からクランク室１６に連通している。なお、本実施の形態では、上記押さえ爪７８ｄを有するスプリング押さえ７８ｃをクランクケース１４と別体に設けてあるが、一体形成してもよい。
【００２６】
このように構成された混合手段７０によってクランク室１６を経て動弁室５０に送られたオイルを油溜室１８に戻すため、図２に示したように、動弁室５０の側部に一端が連通接続され他端が油溜室１８に連通されたオイル戻し管８０がシリンダブロック１２及びクランクケース１４の側方に配設されている。
【００２７】
また、クランク室１６底部に溜まったオイルを油溜室１８に戻すため、クランク室１６底部に穿設された孔８２ａ、図６に示した混合部ケース７４の上面に設けられた溝８２ｂ及び混合部ケース７４の側面に設けられた管体８２ｃから構成されたオイル戻し通路８２が設けられている。このオイル戻し通路８２の管体８２ｃは、上記のオイル戻し管８０の途中位置で連通接続されている。
【００２８】
このように構成した本実施の形態の動作は以下の通りである。図１は、４サイクルエンジンＥを搭載した手持ち式作業機の姿勢により、エンジン本体の動弁室５０を上方に向けて傾斜状態にない、いわゆる正立位置での使用状態を示している。このとき、クランク室１６、油溜室１８及び動弁室５０には潤滑用のオイルが適量溜まっている。油溜室１８のオイル吸入部６０の先端はオイル中に没している。
【００２９】
この４サイクルエンジンＥを作動させると、ピストン３０の昇降運動によりクランク室１６に圧力変化が生じる。すなわち、ピストン３０の上昇行程ではクランク室１６が減圧され負圧状態となり、下降行程ではクランク室１６が昇圧されて正圧状態となる。
【００３０】
また、４サイクルエンジンＥはその作動により熱を発生させるが、この発熱に対しシリンダブロック１２、クランクケース１４等の表面からの放熱と、冷却用ブロア３２によるシリンダブロック１２、クランクケース１４、油溜室１８及び混合部ケース７４への積極的な冷却が行われている。
【００３１】
クランク室１６が負圧になることで、ボール式チェックバルブ７８のチェックボール７８ａがスプリング７８ｂの付勢力に打ち勝ってオイルミキサ７２のテーパ面７２ｃから離れ上昇する。これにより、オイルミキサ７２に設けられたオイルミスト通路７２ａが開かれ、クランク室１６と油溜室１８との差圧から油溜室１８に貯留されたオイルがオイル吸入部６０の先端から吸引され、所定の流速をもってオイルミスト通路７２ａに流入する。
【００３２】
このオイルのオイルミスト通路７２ａへの流入の際、所定の流速を有するオイル流れが空気通路から空気をオイルミスト通路７２ａに吸い込むという作用を引き起こし、ミキサ室７６に貯められた空気が空気通路７２ｂを介してオイルミスト通路７２ａに吸引される。この吸引作用がミキサ室７６を負圧にし、新たに第２空気導入管２２から温度の低下した油溜室１８内の空気をミキサ室７６に導いてミキサ室７６を冷却する。
【００３３】
油溜室１８は、ミキサ室７６に空気を送ることで大気圧に比して圧力が低下することから、第１空気導入管２０を通じてエアクリーナ２側から空気が導入される。このとき、エンジンからの熱伝播等により温度の上昇した油溜室１８は、上記の冷却用ブロア３２による冷却作用に加え、エアクリーナ２側から温度の低い新気を導入することにより冷却される。
【００３４】
上記のオイルミスト通路７２ａでは、油溜室１８から吸引されたオイルとミキサ室７６から吸引された空気が混合されオイルミストとなって、負圧によりクランク室１６に導入されクランク室１６内に拡散する。温度の低い空気とオイルとが混合したオイルミストは、クランク室１６に導入されることによりエンジン内部の温度を低下させる。
【００３５】
このオイルミスト化は、クランク室１６内が所定の負圧状態にある限り連続して行われるが、クランク室１６底部からオイル戻し管８０に連通して設けられたオイル戻し通路８２より、クランク室１６の昇圧時にオイル又はオイルミストが油溜室１８方向に戻されるので、クランク室１６にオイルが過剰に貯留されることはない。従って、クランク室１６でのオイルの溜まり過ぎを防ぎつつ動弁室５０へ適量のオイル（オイルミスト）を供給することが可能であり、過剰供給による動力損失を防ぐことができる。
【００３６】
続いて、ピストン３０が下降行程に入り、クランク室１６が正圧となる。クランク室１６が正圧になることで、ボール式チェックバルブ７８のチェックボール７８ａはこの圧力とスプリング７８ｂの付勢力とによりオイルミキサ７２のテーパ面７２ｃに当接せられる。従って、オイルミキサ７２のオイルミスト通路７２ａが閉鎖され、油溜室１８からクランク室１６へのオイルミスト導入が停止される。
【００３７】
そして、クランク室１６に導入されたオイルミストは、昇圧された空気と共に上記ベアリング２６の空隙２６ｂを通して連通路５２へと送られる。
【００３８】
連通路５２に送られたオイルミストは正圧により動弁室５０に圧送されると共にバルブ駆動部４０の各部品を潤滑する。カムシャフト４８、吸気バルブ３５、排気バルブ３７等の位置まで送られ潤滑を行ったオイル又はオイルミストは、動弁室５０の側部に設けられたオイル戻し管８０を通って油溜室１８に戻される。一方、動弁室５０の余剰空気は、ブリーザ管（図示せず）を通じてエアクリーナ２内に開放される。
【００３９】
次に、４サイクルエンジンＥの作動中その姿勢を変化させ、図７に示したようにエンジン本体の動弁室５０を下方に向けて倒立位置で使用したり、或いは図８に示したようにエアクリーナ２及び排気マフラ６を上下方向に向けた傾斜位置で使用した場合においても、潤滑用のオイル又はオイルミストが上述の正立位置での使用と同様に４サイクルエンジンＥの内部を潤滑する。このとき、油溜室１８内に配された第１空気導入管２０及びの第２空気導入管２２の開口部は、所定量貯留されたオイル中に没することなく、常に油面の上方に位置している。
【００４０】
更に、図９に示したようにエンジン本体のクランク軸２８を上下方向に向けた傾斜位置で使用した場合にも第１空気導入管２０及び第２空気導入管２２の開口部は、油面の上方にあってオイル中に没することがない。
【００４１】
これら図示から判断されるように、４サイクルエンジンＥがどのような傾斜状態にあっても温度の低い油溜室１８内の空気が温度の高いクランク室１６に導入され確実にエンジンの内部冷却が行われる。
【００４２】
第２の実施の形態では、図１０に示したように、上記の第１空気導入管２０と第２空気導入管２２が、可撓性のある管体から構成され、更に、オイルより比重が軽くオイルに浮き、第１空気導入管２０と第２空気導入管２２の開口部を油溜室１８に貯留されたオイルの油面より上方になるよう支持するフロート９０を備えている。
【００４３】
フロート９０は、図示のように第１空気導入管２０と第２空気導入管２２を１個でまとめて支持するものの他、空気導入管毎に１個ずつ設けられてもよい。
【００４４】
このように構成した第２の実施の形態では、４サイクルエンジンＥの作動中その姿勢を変化させて傾斜を強くした場合でも、貯留されたオイルの量にかかわらずフロート９０が常に油面上に浮き、第１空気導入管２０と第２空気導入管２２の開口部をオイルに浸らせずに油面の上方に位置させる。
【００４５】
従って、第１の実施の形態と同様に、４サイクルエンジンＥがどのような傾斜状態にあっても温度の低い油溜室１８内の空気がクランク室１６に導入され確実にエンジンの内部冷却が為される。
【００４６】
なお、本発明は上記各実施の形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、第１空気導入管２０と第２空気導入管２２が連続一体の空気導入管として形成され、油溜室１８の３次元空間内略中央位置において空気の出入りが可能な開口部を有する構成であってもよい。また、図では本発明に係る冷却装置がＯＨＣ形式の４サイクルエンジンに用いられたものを示したが、ＯＨＶ形式等の４サイクルエンジンに使用されてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる４サイクルエンジンの冷却装置によれば、どのような角度に傾斜させても確実にエンジンが内部冷却されるという優れた効果を呈する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る冷却装置を備えた４サイクルエンジンの正面断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本実施の形態に係る冷却装置を備えた４サイクルエンジンのベアリングの概略構成図である。
【図４】本実施の形態に係る冷却装置のボール式チェックバルブの概略構成図である。
【図５】本実施の形態に係る冷却装置のボール式チェックバルブにおけるスプリング押さえの平面図である。
【図６】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】４サイクルエンジンの動弁室を下方に向けた傾斜状態での潤滑説明図である。
【図８】４サイクルエンジンのエアクリーナ及び排気マフラを上下方向に向けた傾斜状態での潤滑説明図である。
【図９】４サイクルエンジンの駆動軸及びクランク軸を上下方向に向けた傾斜状態での潤滑説明図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る冷却装置の第１空気導入管及び第２空気導入管の概略構成図である。
【符号の説明】
Ｅ ４サイクルエンジン
１２ シリンダブロック
１４ クランクケース
１６ クランク室
１８ 油溜室
２０ 第１空気導入管
２２ 第２空気導入管
３２ 冷却用ブロア
７０ 混合手段
９０ フロート
Claims (3)
- 冷却用ブロアによりシリンダブロック、クランクケース及びクランク室近傍に設けられクランク室に供給するオイルを貯留する油溜部を冷却する４サイクルエンジンの冷却装置において、
前記油溜部が前記クランク室と仕切られた油溜室として構成され、
前記油溜室の傾斜状態にかかわらず常に開口部が前記油溜室の油面より上方に存在するように構成され、前記油溜室が負圧となった際に外部から前記油溜室に空気を導入する第１空気導入手段と、
前記油溜室の傾斜状態にかかわらず常に開口部が前記油溜室の油面より上方に存在するように構成され、前記クランク室が負圧となった際に前記油溜室から前記クランク室方向へ空気を送る第２空気導入手段と、
前記油溜室から前記クランク室への前記オイルの供給ルート途中に設けられ前記第２空気導入手段からの空気をオイルと混合する混合手段と、
を備えることを特徴とする４サイクルエンジンの冷却装置。 - 前記第１空気導入手段及び前記第２空気導入手段は、
前記油溜室内の３次元空間内略中央位置で開口して構成されることを特徴とする請求項１に記載の４サイクルエンジンの冷却装置。 - 前記第１空気導入手段及び前記第２空気導入手段は、
可撓性を有する管体と、
オイルに浮き前記開口部を油面より上方になるよう支持するフロートと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の４サイクルエンジンの冷却装置。
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1997
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