JP3943660B2 - 空冷4サイクル汎用エンジン - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケース蓋を含むクランクケースの両側に配した転がり軸受によりクランク軸を両持ち支持させ、該クランク軸の一側を出力軸とする空冷4サイクル汎用エンジンに係り、より具体的には空冷4サイクル汎用エンジンのクランクケース内の軸受構成に関する。
【0002】
【従来の技術】
空冷4サイクル汎用エンジンではそのエンジンを搭載する作業機によって異なる要求事項が課せられるが、例えば圧縮機や軸流ポンプ、プロペラ軸直結船外エンジン等においては高速の要求の為に、クランク軸を出力軸とし、農業機械関係では低速の出力の要求が多い為にクランク軸の回転速度の1/2等に減速したカム軸を出力軸とするエンジンが多用されている。
そして前者のクランク軸を出力軸するエンジンクランク軸の軸受は、シリンダヘッド内の燃焼ガス圧力によりピストンが受けるラジアル負荷と、出力軸として加えられる外部のラジアル及びスラスト負荷に対応できる負荷容量の玉軸受により両持ち支持構成であるが、その玉軸受は中程度負荷用の標準玉軸受が一般的であり、部品や加工の共通性のため玉軸受はクランク軸の両側とも同じサイズのものを使用する場合が多い。
【0003】
また、汎用エンジンには回転数を調整するためのガバナ装置が欠かせないものであるが、通常の機械的なガバナ装置はクランクケース内に収納されクランク軸に直接駆動される構成となっており、このようなガバナ装置について、特開平5−44522号に開示されたものを例として取り上げ、下記図3に基づいて構成の概略を説明する。
図3はクランクケース内の内部構成を示し、図中クランク軸5はクランクシャフト5a1 、5a2 、クランク腕5b及びクランクピン5cからなり、該シャフト5a1 、5a2 はクランクケース17とケース蓋18夫々に取付けた同一外径の玉軸受40a、40bにより両持ち支持されており、該クランク軸5の出力側シャフト5a1 にタイミング歯車3を軸着し、カム歯車8を介してカム軸7にクランク軸5の回転力を伝達可能に構成されている。カム軸7はクランクケース17とケース蓋18夫々に取付けた同一外径のすべり軸受70a、70bにより両持ち支持されている。
【0004】
そして本従来技術においては、特にガバナ駆動歯車2を、タイミング歯車3よりもクランクシャフト5a1 軸端よりに配設し、且つ、このガバナ駆動歯車2をタイミング歯車3の外周囲に着脱自在に装備した構成を取るとともに、小型化したガバナ機構10をクランクケース17の出力側シャフト5a1 下方とクランクケース17及び蓋18底部との間を下方に延在した空間70に収納し、クランクケースの拡大を僅かにとどめ小型化の要請を可能としたものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記クランク軸の出力軸に対する負荷、特に例えば軸流ポンプ、プロペラ軸直結船外エンジン等のように出力軸を引く方向のスラスト負荷が大きい場合は、前記従来技術に示すようにクランク軸を両持ち支持する玉軸受に同一外径のものを用いる軸受共用の軸受構成では軸受容量が不十分で、長期の耐久性を維持出来ない。
一方外径の大きな軸受を使用すると、クランク軸とカム軸との距離が増大するのでクランクケースが必然的に大きくなり、小型化の要請に反する。
【0006】
このような場合に軸受径を変えずに材質を変え、軸受部品の嵌合を厳しくして軸受容量を増大した特殊な軸受を使用することもできるが、クランク軸との嵌合精度を高くする必要があり、選択嵌合となるため組み立ての自動化が困難となる。また、標準仕様の玉軸受とサイズが同一であるため、組立間違いを生じる恐れもある。
また、前記従来技術のように、クランク軸の出力軸側にカム歯車/カム軸受けとともに、調速ガバナ/ガバナ駆動歯車が出力側に設置する構成をとるために、例え極力小型化を図るにしてもクランクケース7及び蓋8底部との間を下方に延在した空間70を必要とし、クランクケースが過大となる不具合を生じる。
【0007】
本発明はクランクケースの小型化の要請を達成しつつ、特殊な軸受を使用せず、大型の標準精度の玉軸受を使用して軸受容量を増大することの出来、更には、加工の容易化と組み立ての自動化が可能となり、この結果、加工、組立コストが安上がりとなるとともに組立間違いを生じる恐れもない空冷4サイクル汎用エンジンを提供する事を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項1においては、一対のクランク腕により挟まれる中央側にクランクピンを有し、該クランク腕より軸端側に位置するシャフト部をケース蓋を含むクランクケースの両側に配した転がり軸受により両持ち支持させ、該クランク軸の一側を出力軸とする空冷4サイクル汎用エンジンにおいて、
前記クランク軸の出力側に配した第一の転がり軸受(好ましくは玉軸受)の外径を、他側に配した第二の転がり軸受(好ましくは玉軸受)の外径より大に、前記第一の転がり軸受の外径を、前記クランク腕回転軌跡の外側に位置するカム軸と前記クランク軸との軸距離と同一かそれより大きい外径に設定するとともに、該クランク軸により駆動されるカム軸の軸受をすべり軸受(プレーンベアリング、平軸受)とし、前記クランク軸の出力側の前記シャフト部に前記カム軸駆動用歯車が、その反対側に位置する冷却ファン側の前記シャフト部にガバナ駆動歯車が夫々軸着され、前記ガバナ駆動歯車により駆動される回転調整ガバナを、クランク軸のシャフト部を挟んでカム軸の反対側に位置するクランクケース内に収容したことを特徴とする。
【0009】
かかる発明によれば、例えば軸流ポンプ等のスラスト負荷が大きい作業機を取付けた場合でも、クランク軸出力軸側に大外径の大負荷容量の玉軸受を取付けているために、十分な軸受容量と耐久性を確保出来る。
一方外径の大きな軸受を使用すると、クランク軸とカム軸との距離が増大するのでクランクケースが必然的に大きくなるが、本発明においてはカム軸の軸受をすべり軸受とすることで軸受径を小さくすることが出来、これにより容易に小型化が達成し得る。
【0011】
さらに、かかる発明によれば、クランク軸の出力軸側にはカム歯車/カム軸受けが、その反対側に位置する冷却ファン側には調速ガバナ/ガバナ駆動歯車が、クランクピンを中心に左右に振分けられてクランクケース内に配列されているために、クランクケースに特別な空間を延在させる等の不具合を生じることなく容易に小型化が達成される。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図1及び図2を参照して、シリンダが傾斜した汎用4サイクル単筒エンジンに、本発明を適用した好適な実施形態について例示的に詳しく説明する。但しこの実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図1は、本発明の実施の形態に係る4サイクル単筒エンジンの側面断面図で、図2は図1のA−A断面図である。
これらの図において、1はシリンダが傾斜した4サイクル単筒エンジン全体を示し、5はクランク軸で、クランクシャフト5a1 、5a2 、クランク腕5b及びクランクピン5cからなり、該シャフト5a1 、5a2 はクランクケース17とケース蓋18夫々に取付けた玉軸受25、26により両持ち支持されており、そして該クランク軸5の出力軸の反対側にはフライホイールマグネットを兼用する冷却ファン28が取付けてある。
【0013】
かかる点は前記従来技術と同様であるが、本実施形態では、前記クランク軸5の出力側の即ちケース蓋18に取付けた玉軸受25の外径を、冷却ファン28側に配した玉軸受26の外径より大に、好ましくはクランク軸5の出力軸側、即ち、ケース蓋18に取付けた玉軸受25はクランク軸5とカム軸7の軸距離と同一か若しくはより大きい外径を有する大負荷容量の玉軸受25に設定する。
冷却ファン28側に配した玉軸受26は従来技術と同様な並のサイズの玉軸受26に設定する。
【0014】
従って玉軸受25はピストン30が受けるシリンダ燃焼ガス圧力によるラジアル負荷に加え、出力軸としてクランク軸5が直接受ける大きなラジアル負荷及び出力軸を引く方向の大きなスラスト負荷にも耐えられる重負荷用とすることが出来る。
【0015】
一方、前記クランク軸5の出力側シャフト5a1 にカム駆動歯車14が、又その反対側に位置する冷却ファン28側シャフト5a2 には、ガバナ駆動歯車13が夫々軸着されており、カム駆動歯車14はカム歯車8に歯合されカム軸7にクランク軸5の回転力を伝達可能に構成されている。
カム軸7はクランクケース17とケース蓋18夫々に取付けた同一外径のすべり軸受7a、7bにより両持ち支持されている。
【0016】
すべり軸受7a、7bは、クランクケース17及びクランクケース蓋18に開けられた軸穴をそのまま又はメタルやブッシュを嵌入してカム軸7より僅かに大径の平軸受(プレーンベアリング)としている。
ガバナ装置15は冷却ファン28側シャフト5a2 下方のクランクケース17内に配設され、そして該ガバナ装置15は、クランク軸5に軸着するガバナ駆動歯車13により駆動される歯車16aを備えた回転筒16と、該回転筒16に対称に固設された複数の軸23と、軸23に回転可能に支持された複数の重錘22と、クランクケース17に固設されたガバナ19と、フランジを備えた移動筒20と、ガバナ作動取出軸21とにより構成され、クランク軸5の回転がガバナ駆動歯車13及び歯車16aを介して回転筒16に伝えられると、回転筒16と共に回転する重錘22が遠心力の作用で移動筒20を押し出し、移動筒20の変位をアーム21aによりガバナ作動取出軸21の角度変位としてクランクケース17の外へ伝達する。
【0017】
ガバナ作動取出軸21のクランクケース17の外に突き出した部分には、アーム21aを押し戻す方向にバネ(不図示)により付勢された不図示のレバーが取付けられ、不図示の気化器のスロットルバルブに連動している。この不図示のレバーに取付けられているバネの付勢力を加減することにより、エンジンの回転数を調整することができる。
尚、図中6はピストン30とクランクピン5c間を連設するコネクチングロッド、31はシリンダ、32はシリンダヘッド、 35はヘッドカバー、36は給油タンク、34はカム軸7に軸着されたカム、33は前記カムにより往復動するプッシュロッドで、吸/排気弁の開閉制御を行なう動弁機構の一部をなす。かかる構成は周知であるためにその詳細な説明は省略する。
【0018】
次に係る実施形態の作用を説明すると、クランク軸5の出力側シャフト5a1 に重負荷用の大径の玉軸受25を設けたので、クランク軸5を出力軸として、大きいラジアル荷重に対しては勿論、軸流ポンプ、プロペラ軸直結船外エンジン等の出力軸を引っ張る方向の大きなスラスト荷重が掛かる外部の負荷と直結しても、十分にその負荷に耐えて適合することができる。
【0019】
又クランクケース蓋18のシャフト5a1 取付け場所付近の空間が、大型の玉軸受25により占領されても、クランクケース蓋18の軸穴(必要によりメタルやブッシュを嵌め込んでもよい)はすべり軸受7a、7bとしてカム軸7と同一か僅かに大径(ブッシュを用いた構成の場合)の構成でカム軸7を直接支持することにより、クランク軸5とカム軸7の間隔を広げる必要が無く、また、ガバナ装置15を、図2に示すように、クランクケース17の出力軸反対側の冷却ファン28側に収容することによりクランクケース容積を増大しないようにすることができる。
【0020】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、クランク軸の出力側の玉軸受を大外径サイズで大負荷容量のものにしている為に、エンジンのクランク出力軸に、大きな振動負荷や、出力軸を引っ張る方向のスラスト負荷の大きい被動機を直結した場合でも、軸受の負荷能力は十分で、耐久性を確保することができるとともに、軸受容量を増大した特殊な軸受を使用せず、大型の標準精度の玉軸受を使用しているので、標準の嵌合公差で加工することができ、組み立ての自動化が可能となるので、かえって部品コストや加工、組立コストが安上がりとなる。また、組立間違いを生じる恐れもない。
また、クランク軸の出力側に大外径の玉軸受を使用しても、カム軸の軸受をクランクケース若しくはクランクケース蓋18に開けられた軸穴をそのまま(又はブッシュを嵌入して)すべり軸受とすることにより軸間距離が長くならないで済む。さらにまた、クランク軸に駆動される回転速度ガバナを前記出力側と反対側の冷却ファン28側に収容することにより、クランクケースの大型化を防ぐことができる。
【0021】
この結果、本発明はクランクケースの小型化の要請を達成しつつ、特殊な軸受を使用せず、大型の標準精度の玉軸受を使用して軸受容量を増大することの出来、更には、加工の容易化と組み立ての自動化が可能となり、この結果、加工、組立コストが安上がりとなるとともに組立間違いを生じる恐れもない空冷4サイクル汎用エンジンを得る事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る4サイクル単筒エンジンの側面断面図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】従来の4サイクル単筒エンジンのガバナ位置を示す断面図である。
【符号の説明】
1 4サイクル単筒エンジン
5 クランク軸
15 ガバナ装置
17 クランクケース
18 クランクケース蓋
25 玉軸受(転がり軸受)
26 平軸受(すべり軸受)
28 冷却ファン

Claims (1)

  1. 一対のクランク腕により挟まれる中央側にクランクピンを有し、該クランク腕より軸端側に位置するシャフト部をケース蓋を含むクランクケースの両側に配した転がり軸受により両持ち支持させ、該クランク軸の一側を出力軸とする空冷4サイクル汎用エンジンにおいて、
    前記クランク軸の出力側に配した第一の転がり軸受の外径を、他側に配した第二の転がり軸受の外径より大に、前記第一の転がり軸受の外径を、前記クランク腕回転軌跡の外側に位置するカム軸と前記クランク軸との軸距離と同一かそれより大きい外径に設定するとともに、該クランク軸により駆動されるカム軸の軸受をすべり軸受とし、前記クランク軸の出力側の前記シャフト部に前記カム軸駆動用歯車が、その反対側に位置する冷却ファン側の前記シャフト部にガバナ駆動歯車が夫々軸着され、前記ガバナ駆動歯車により駆動される回転調整ガバナを、クランク軸のシャフト部を挟んでカム軸の反対側に位置するクランクケース内に収容したことを特徴とする空冷4サイクル汎用エンジン。
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