JP4232930B2

JP4232930B2 - 船外機

Info

Publication number: JP4232930B2
Application number: JP29161699A
Authority: JP
Inventors: 秀憲厚沢
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1999-10-13
Filing date: 1999-10-13
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2019-10-13
Also published as: JP2001115806A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、４サイクルエンジンを備える船外機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような船外機の動力源に用いられるエンジンには、安価で小型な２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４サイクルエンジンの採用が要請されている。ところが、４サイクルエンジンは、２サイクルと同一排気量で高出力を得るためには高回転とする必要があり、負荷の回転数に合わせるための減速装置が不可欠であり、この分エンジンが大型化し重量が嵩む等の問題がある。
【０００４】
さらに、エンジン本体内の減速装置を、フライホイールを取り付けるクランク軸に設ける駆動プーリと、出力軸に設ける被駆動プーリと、両プーリを連結するベルトとから構成するか、あるいは、駆動プーリの替わりの駆動スプロケットと、被駆動プーリの替わりの被駆動スプロケットと両スプロケットを連結するチェーンとから構成し、クランク軸と出力軸を同一方向回転させる場合も考えられる。
【０００５】
この場合には、クランク軸の回転速度を変化させる加速あいは減速時に、クランク軸から減速装置を介して出力軸に到るまでの各構成部品の慣性モーメントと角加速度を掛け合わせた各構成部品の慣性トルクを積算した慣性トルクは大きなものとなり、この大きな慣性トルクでエンジン本体を加振するので、エンジン振動の原因となる問題があり得る。
【０００６】
さらにまた、４サイクルエンジンは２サイクルエンジンと違い、燃焼室のガス交換のため吸気弁及び排気弁をクランク軸角に対して所定のカム軸角で開閉駆動している。このため、上記減速装置を、上記駆動プーリと、被駆動プーリと、両プーリを連結するベルトとから構成するか、あるいは上記駆動スプロケットと、被駆動スプロケットと、両スプロケットを連結するチェーンとから構成するとともに、出力軸をカム軸で構成することも考えられる。この場合には、ベルトあるいはチェーンはクランク角に対してカム軸角を所定の閏係に保つ（基準時にクランク軸、カム軸がそれぞれ基準クランク角、基準カム角あるとする時、所定時間後クランク軸、カム軸がそれぞれ基準クランク角、基準カム角から回転する角度をそれぞれクランク角とカム軸角とする時、カム軸角＝１／２クランク角の関係を常時保つ）機能、いわゆる調時する機能を有することになるとともに、動力伝達系の一部をなすことになり、クランク軸から出力軸さらには負荷までの間に発生する捩り振動により、可撓性のベルトあるいはチェーンの張力が０あるいは小さくなってしまい、上記調時機能を失ってしまい、安定した出力を発揮させることができない問題がある。
【０００７】
さらにまた、カム軸自身が捩り振動を起こす場合には上記調時機能を失ってしまい、安定した出力を発揮させることができない問題がある。
【０００８】
この発明は、かかる実情に鑑みてなされたもので、小型かつ軽量で旦つ、回転速度が変化する加速あるいは減速によっても、エンジン本体に加振力が作用しにくくエンジン振動を低減できる４サイクルエンジンを備える船外機を提供することを第１の目的とする。
【０００９】
さらにこの発明は、カム軸の捩り振動を低減して吸気弁及び排気弁の開閉駆動を安定化し、安定したエンジン出力を発揮させることが可能な４サイクルエンジンを備える船外機を提供することを第２の目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、『エンジン本体の燃焼室に開口する吸気口と排気口と、これらの吸気口と排気口を各々開閉する吸気弁と排気弁を有し、前記エンジン本体のシリンダに往復動可能に設けられるピストンと、このピストンとクランク軸の間に介設されピストンの往復動をクランク軸の回転に変えるコンロッドと、前記クランク軸と連動するカム軸と、このカム軸に形成されるカムを含み前記吸気弁及び前記排気弁を駆動しカム軸１回転毎に１回前記吸気弁及び前記排気弁を開閉する弁駆動手段と、前記エンジン本体からの出力軸とを有する４サイクルエンジンを備える船外機において、
前記クランク軸の下端部に駆動歯車を、前記カム軸に前記駆動歯車に噛合い歯数が前記駆動歯車の２倍の被駆動歯車を、前記カム軸に前記出力軸への回転力出力部をそれぞれ配置し、
前記駆動歯車と前記被駆動歯車を収容する歯車室を設け、
オイル供給路が、その途中において前記歯車室を通過するように配置されていることを特徴とする船外機。』である。
【００１２】
この請求項１に記載の発明によれば、クランク軸回転を１／２に減速してカム軸に伝達する駆動歯車と、被駆動歯車が、クランク軸から出力軸への動力伝達系における減速装置を兼ねることになるので、この分エンジンの大型化且つ重量増大化を防止することができる。また、クランク軸とカム軸は回転方向が逆となり、その分動力伝達系の慣性トルクを小さくできるので、加速あるいは減速時にエンジン本体が加振されない。また、前記駆動歯車と、被駆動歯車からなる変速装置がクランク軸から出力軸さらには負荷までの動力伝達系の一部となり、捩り振動の影響を受けるが、歯車機構であるからクランク軸角とカム軸角の間の調時機能は失われることがない。また、オイル供給路が、その途中において歯車室を通過することで、被駆動歯車及び駆動歯車の潤滑が容易である。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、『前記請求項１に記載した４サイクルエンジンにおいて、
前記カム軸は前記被駆動歯車の配置部位を境として一方の側に前記カムを配置し、他方の側に前記回転力出力部を設けたことを特徴とする船外機。』である。
【００１４】
この請求項２に記載の発明によれば、カム軸の内カムが設けられる部分そのものが動力伝達系の一部を構成することはないので、カム軸の内カムが設けられる部分が捩り振動を起こすことがない。このため、より確実にクランク軸角とカム軸角の間の調時機能は失われることがない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明するが、この発明はこの実施の形態の説明及び図面に限定されない。
【００１６】
まず、図１乃至図７は船外機に適用した実施の形態を示し、図１は船体に船外機を取り付けた状態を示す側面図、図２は船外機のエンジン部分の縦断面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図、図４はオイルミスト分離部の断面図、図５は図２のV-V線に沿う断面図、図６は図２のVI-VI線に沿う断面図、図７は吸気及び排気タイミングを示す図である。
【００１７】
この実施の形態の船舶１には、船体２の船尾板２ａにブラケットユニット３が固定され、このブラケットユニット３には水平方向に配置されるチルト軸４が支持されている。このチルト軸４の後方には、船外機５のケーシングユニット６が配置され、このケーシングユニット６は傾動ブラケット３ａに回動自在に保持され、傾動ブラケット３ａはチルト軸４に保持され且つブラケット本体３ｂに係合されるとともに、係合が解除されればチルト軸回りにチルト可能である。
【００１８】
ケーシングユニット６は、トップカウリング６ａとアッパーケース６ｂとロアーケース６ｃとにより構成され、さらにトップカウリング６ａは、アッパーカウル６ａ１とボトムカウル６ａ２とからなる。アッパーケース６ｂは、その上部がエンジンプレート１５によってその下部がロアーケース６ｃによってそれぞれ覆われていて、ロアーケース６ｃに対してプロペラ８が装着されている。エンジンプレート１５の上側には、４サイクルエンジン７と、４サイクルエンジン７を覆うようにボトムカウル６ａ２とが載置される。ボトムカウル６ａ２に取付けられるアッパーカウル６ａ１は船体側を支点にして開けることが可能、またボトムカウル６ａ２が左右に開けることが可能とされる。これにより４サイクルエンジンＥのメンテナンスが可能となる。
【００１９】
船外機５は、４サイクルエンジンＥの出力軸５９が鉛直方向に配置し、この出力軸５９の下方端に連結され鉛直方向に配置されるドライブ軸９を有し、このドライブ軸９の下端部に配置されるピニオン５０２と、ピニオン５０２に噛合する前後進用の一対の減大歯車５０３ａ、５０３ｂからなる傘歯車機構を有する前後進及び中立切換装置５００により、ドライブ軸９に連結されるプロペラ軸５０１が配置され、このプロペラ軸５０１に保持されるプロペラを有する。
【００２０】
クランク軸３６の回転を減速してプロペラ８に伝達する場合に際して、従来は傘歯車機構で減速していた。これに対してこの実施の形態の船外機５においては、ドライブ軸９はクランク軸３６の回転に対して既に１／２に減速されているので傘歯車機構での減速は不要あるいは減速比（＝ドライブ軸回転数／プロペラ軸回転数）を小さくできる分、前後方向に配置されるプロペラ軸５０１に対して垂直方向に配置される減大歯車５０３ａ、５０３ｂの外形を小さくでき、減大歯車５０３ａ、５０３ｂを収容するロワーケース６ｃの進行方向の投影面積を小さくでき流体抵抗を小さくできる。また、カム軸５０を出力軸５９とし、傘歯車機構での滅速を加えることにより、全体減速比（＝クランク軸回転数／プロペラ回転数）を大きくすることで、クランク軸３６における回転トルクを、プロペラ軸５０１においてより大きな回転トルクとすることができ、大きな推進力を得られるようにすることができるので加速性を向上できる。且つ、この場合でも減大歯車５０３ａ、５０３ｂの外形を小さくでき、あるいは従来と同等とすることで流体抵抗を小さくできるかあるいは同等のままとすることができる。
【００２１】
この４サイクルエンジンＥのエンジン本体１０には、その一方の側部に吸気マニホールド１１が取り付けられ、他方の側部に排気マニホールド１２が取り付けられている。吸気マニホールド１１には、気化器１３、吸気サイレンサ１４がこの順に接続され、これらで構成される吸気系により吸気される。排気マニホールド１２は冷却フィン１２ａを有し、この排気マニホールド１２は、エンジン本体１０が載置されるエンジンプレート１５に接続されている。エンジンプレート１５には排気通路１６が形成され、排気マニホールド１２からの排気ガスが排気通路１６を介してアッパーケース６ｂ内に形成される膨張室１８に導かれ、これらで形成される排気系により排気される。アッパーケース６ｂはエンジンプレート１５に支持され、このアッパーケース６ｂにはブッシュ１９、ダンパーラバー２０を介して回動可能に傾動ブラケット３ａに支持されている。
【００２２】
また、エンジン本体１０の上方には燃料タンク２１が取付けられ、燃料タンク２１の注入部２１ａがアッパーカウル６ａ１から上方に突出し、キャップ２２を取り外して燃料が供給される。気化器１３は、４サイクルエンジンＥのクランク室２３の圧力脈動を利用して燃料タンク２１から燃料を導き、余剰燃料を燃料タンク２１に還流させ、どのような姿勢でも吸気通路に燃料を供給することができるようになっている。
【００２３】
エンジン本体１０は、ヘッドカバー３０と、シリンダヘッド３１ａが一体に形成されるシリンダブロック３１のシリンダ本体と、このシリンダブロック３１に接合されるクランクケース３２とからなっている。シリンダブロック３１には、ピストン３３を収容する単一のシリンダ３４が中心部に備えられ、このシリンダ３４内をピストン３３が往復動する。シリンダ本体の外周には多数の冷却フィン３１ｂが備えられている。
【００２４】
クランクケース３２は、一対のケース半体３２ａ、３２ｂを、それらの周縁に並ぶ複数の図示しないボルトにより相互に接合され、ピストン３３にコンロッド３５を介して連接するクランク軸３６は、両ケース半体３２ａ，３２ｂ間でボールベアリング３７，３８により軸支され、シール部材３９，４０によりシールされ、鉛直方向に配置されるクランク軸３６がクランクケース３２を貫通する。
【００２５】
クランク軸３６の上端部には、フライホイールマグネット４１、その上側にマニュアルスタータ手段４２が配置されている。フライホイールマグネット４１はケース４３により覆われ、クランク軸３６の回転によりフライホイールマグネット４１のフライホイール４４が連動して回転し、外気がアッパーカウル６ａ１のルーバ４５から下向きに吸入されて水滴が分離され、さらに外気がケース４３の吸入孔４３ａから導入され、さらに外気がケース４３の吸入孔４３ａから導入され、エンジン本体１０を覆うシュラウド４６によりエンジン本体１０の外周との間に形成される空気流路４７を流れてエンジン本体１０の冷却を行ない、排気マニホールド１２が貫通するボトムカウル６ａ２の開口を通り外部に排出される。このとき排気マニホールド１２の冷却を行う。
【００２６】
マニュアルスタータ手段４２はカバー４８に備えられ、スタータブリップ４９を引くことによりマニュアルスタータ手段４２の回転部材がフライホイール４４のプレート４４ａに係合してクランク軸３６を強制的に回転し、これによりエンジンの始動が行なわれる。
【００２７】
クランク軸３６の下端部の他方には、カム軸５０に配置される被駆動歯車５１を駆動する駆動歯車５２が配置され、クランク軸３６の回転を１／２に減速してカム軸５０に伝達するカム軸駆動手段Ａを構成する。この駆動歯車５２はシール部材５３によりシールされている。カム軸５０の上方端は、シリンダ本体のシリンダブロック３１にボールベアリング５４を介して支持され、下方端はカバー部材５５にボールベアリング５６を介して支持され、シール部材５７によりシールされている。カバー部材５５は、シリンダブロック３１に接合され、接合部に被駆動歯車５１及び駆動歯車５２等を収納する歯車室５８が形成される。
【００２８】
カム軸５０には、ドライブ軸９がスプライン係合により同軸上に連結され、カム軸５０によりエンジン本体１０からの出力軸５９が構成され、この出力軸５９が鉛直方向に配置され、出力軸５９の下方端にドライブ軸９が連結されて鉛直方向に配置される。このようにクランク軸３６から出力軸５９への動力伝達の途中にカム軸駆動手段Ａが配置される。また、クランク軸方向の投影範囲にカム軸５０を配置することで、上方から見てエンジン本体１０さらにはアッパーケース６ｂがコンパクトになり、船尾のスペースが確保でき、機掛け、網打ち、乗り降りが容易になる。
【００２９】
吸気通路６０と排気通路６１は、燃焼室６２へ開口し、この燃焼室６２への吸気口６０ｂ及び排気口６１ｂは、弁駆動手段Ｂにより開閉される。また、シリンダヘッド３１ａには、点火プラグ６４が燃焼室６２に臨むように取り付けられている。
【００３０】
弁駆動手段Ｂは、吸気口６０ｂ及び排気口６１ｂを開閉する吸気弁６５及び排気弁６６と、この吸気弁６５及び排気弁６６の頭部に設けられるタペット６５ａ，６６ａと、吸気弁６６及び排気弁６６を常に閉じ方向に付勢するスプリング６７，６８と、吸気弁６６及び排気弁６６を押動するロッカアーム６９，７０と、このロッカアーム６９，７０をアジャストスクリュウ６９ａ、７０ａを介して押動するプッシュロッド９１，９２と、アジャストスクリュウ６９ａ、７０ａの緩み止めをするロックナット６９ｂ、７０ｂと、プッシュロッド９１，９２と当接しカムフォロア軸９３に支持されるカムフォロア９４，９５と、このカムフォロア９４，９５を押動するカム軸５０に形成されるカム９６とから構成される。すなわち、カム軸５０の上部に被駆動歯車５１が設けられ、下部が回転力出力部５０ａとなり、被駆動歯車５１と回転力出力部５０ａとの中間部にカム９６が設けられる。
【００３１】
カムフォロア軸９３の上方端は、シリンダ本体のシリンダブロック３１に支持され、下方端はカバー部材５５に支持されている。この弁駆動手段Ｂは、クランク軸３６の２回転毎に図７に示す開閉タイミングで吸気弁６５及び排気弁６６を１回開閉する。
【００３２】
このように、カム軸駆動手段Ａと、弁駆動手段Ｂとを配置し、カム軸５０を動力伝達系の一部とする構成により、出力軸５９の位置をクランク軸３６の位置からずらすことが可能であり、しかもクランク軸回転数の１／２に減速できる。また、出力軸５９をカム軸５０で構成したから、出力軸５９の回転数を特別な減速装置がなくてもクランク軸回転数の１／２に減速可能であり、小型化軽量化が可能である。しかも出力軸５９はクランク軸３６及びフライホイール４４と逆回転となるので加速、減速時のトルク反力を軽減できる。
【００３３】
すなわち、フライホイール４４、クランク軸３６、駆動歯車５０、被駆動歯車５１及びカム軸５０がエンジン本体１０内の動力伝達系を構成し、それぞれの慣性モーメントと角加速度を掛け合わせたものの積算した慣性トルク（トルク反力）でエンジン本体１０を加振する。しかし、フライホイール４４、クランク軸３６及び駆動歯車５０の回転方向に対して、被駆動歯車５１及びカム軸５０の回転方向が逆となり角加速度のベクトル方向も逆となり、積算した慣性トルクは小さくなる。特に、船外機５においては、エンジン本体１０に加えアッパーケース６ｂやロワーケース６ｃ等からなるケーシングユニット６全体に、出力軸の慣性トルクにドライブ軸９の慣性トルクが加わった大きなトルク反力が作用することになり、このトルク反力はケーシングユニット６をプッシュ１９回りに回動させる力となり、ボトムカウル６ａ２に設けられケーシングユニット６全体を回動させて操舵するステアリングハンドル６ａに作用し、操舵荷重を変化増大させ、いわゆるハンドル取られを引き起こす可能性があるが、この実施の形態においては、出力軸５９及びドライブ軸９の回転方向と、クランク軸３６の回転方向を変更しているので、操舵荷重の変化を小さくし、ハンドル取られを引き起こしにくくしている。
【００３４】
さらに、フライホイール４４、クランク軸３６、駆動歯車５０、被駆動歯車５１、カム軸５０、ドライブ軸９及びプロペラ軸５０１からなる動力伝達系は、エンジンそのものがレシプロ式であることもあり、大きな捩り振動を起こす場合があるが、クランク軸３６とカム軸５０は駆動歯車５０と被駆動歯車５１によって強固に連結されるので、クランク軸角とカム軸角の間にずれが起きにくい（調時が正しく行われる）ので、カム９６、カムフォロワ９４、９５、プッシュロッド９１、９２、ロッカーアーム６９、７０は、クランク角に対応して往動し、吸気弁６５及び排気弁６６は所定のクランク角で正しく開閉する（図７に示すクランク角に対応する排気弁、吸気弁のバルブリフト曲線が、クランク軸３６の２回転毎に正しく再現される）ので、常に安定したエンジン出力が発揮される。
【００３５】
カバー部材５５は排気ガイド１５の上面に配置され、エンジンプレート１５はケーシングユニット６を構成するアッパーケース６ｂの上端部に接合するようにされている。アッパーケース６ｂは上部を上方に開口しており、エンジンプレート１５でこの開口を閉栓するようにしている。
【００３６】
シリンダヘッド３１ａには、吸気通路６０と排気通路６１が設けられ、エンジンプレート１５には排気通路１６が設けられており、エンジンプレート１５をカバー部材５５を介してシリンダ本体のシリンダブロック３１に接合するとともに、エンジンプレート１５をシリンダヘッド３１ａにも同時に排気マニホールド１２を介して接合するようにし、接合によりシリンダヘッド３１ａ内の排気通路６１と、エンジンプレート１５内の排気通路１６を連通させるようにしている。シリンダヘッド３１ａに形成される排気通路出口６１ａと、エンジンプレート１５のケーシング側壁に設けられる開口との間を排気マニホールド１２で連結されている。エンジンプレート１５内の排気通路１６の下端部は、アッパーケース６ｂの上部開口内に向け開口する。
【００３７】
このようにクランク室２３を船体側に、シリンダヘッド３１を非船体側に配置し、エンジンの出力軸５９に連結されケーシングユニットに収納されるドライブ軸手段Ｃを有し、このドライブ軸手段Ｃの端部にプロペラ８を配置し、このドライブ軸手段Ｃはカム軸５０に連結し、ドライブ軸手段Ｃとチルト軸４の間の前後方向の距離を一定に保ったまま、カム軸５０に対して船体側にクランク軸３６を配置したから、エンジンがチルト軸４の上側において船体側にずれることになり、船外機５のチルト軸４周りに回動する傾動部の重心がチルト軸側に寄ることになりチルトアップ荷重を軽減できる。
【００３８】
なお、通常チルトアップはアッパーカウル６ａ１の後部の上方角に船体内から手を掛けて実施されるか、油圧あるいは電動のチルトアップ装置により実施される。
【００３９】
クランク室２３を形成するクランクケース３２のケース半体３２ｂには、クランク室２３に隣接し弁室７２が配置され、この弁室７２は逆止弁７１を介して連通する。また、クランク室２３の船体側にオイル収納する弁室７２が配置されることから、オイル重量に対してもチルトアップ荷重が軽減できる。
【００４０】
弁室７２と、吸気弁６５及び排気弁６６の端部を押圧する動弁系部品を収容する動弁系収容室７３とを連通する第１オイル供給路７４と、動弁系収容室７３の下部とクランク室２３内を連通する第２オイル供給路７５とが配置されている。
動弁系収容室７３は、歯車室７３ａとタペット室７３ｂとからなり、この歯車室７３ａとタペット室７３ｂはプッシュロッド孔７３ｃにより連通されている。第１オイル供給路７４は、カバー部材内オイル通路７４ａ、シリンダブロック内オイル通路７４ｂ、シリンダヘッド内オイル通路７４ｃ及びヘッドカバー内オイル通路７４ｄから構成される。第２オイル供給路７５は、ケース半体内オイル通路７５ａから構成される。
【００４１】
第２オイル供給路７５の出口をクランク軸３６、コンロッド３５及びピストン３３からなるクランク室内連動部品と対向させている。ここではウェブ３６ａの側面と対向させている。第２オイル供給路７５は、クランクケース３２のケース半体３２ｂに形成され、途中において歯車室５８を通過するようになっており、被駆動歯車５１及び駆動歯車５２の潤滑が容易である。
【００４２】
また、第１オイル供給路７４とクランク室２３とを連通するオイル連通路７６が、カバー部材内オイル通路７６ａと、クランク軸３６の軸心からウェブ３６ａを通るクランク軸内オイル通路７６ｂから構成されている。
【００４３】
弁室７２の上部にはオイル注入口７２ａが設けられ、このオイル注入口７２ａにキャップ９９が脱着可能に取り付けられ、弁室７２の底部には、ドレンプラグ７７が設けられており、弁室７２をオイルパンとして利用できる。また、弁室７２の上部にはオイル注入口７２ａが設けられることから、キャップ９９を取り外すことでオイル注入の作業を容易に行なうことができる。また、オイル注入口７２ａ及びドレンプラグ７７が船体側に集中して配置されており、船上からオイルメンテナンスを容易に行なうことができる。
【００４４】
逆止弁７１を通りオイルミストと共にクランク室内ガスが弁室７２に入ると、その分弁室内のオイルが押し出され循環し、ピストン３３の１往復毎に逆止弁７１を通りクランク室内ガスがオイルミストとともに弁室に入るので、注入時のオイルは順次押し出され、循環路の途中部に滞留して潤滑する。
【００４５】
この４サイクルエンジンＥには、クランク室２３と外部を連通するブローバイガス排出路７８が配置されている。このブローバイガス排出路７８は、オイルミスト分離器７９と、シリンダ本体内空気通路８０ａと、シリンダヘッド内空気通路８０ｂと、ヘッドカバー内空気通路８０ｃと、ヘッドカバー３０と吸気サイレンサ１４とを絞り８１を介して連通するブローバイガスパイプ８２から構成されている。オイルミスト分離器７９は、図４に示すように、サイクロン室７９ａを有し、導入口７９ｂからミスト状のオイルがサイクロン室７９ａに入ると、このサイクロン室７９ａでオイル部分が分離されてブローバイガスが排出口７９ｃからシリンダ本体内空気通路８０ａへ排出される。
【００４６】
この４サイクルエンジンＥでは、弁室７２であるＬ字形オイルパン室内のオイルは、Ｌ宇形オイルパン室内下部に滞留する。弁室７２がＬ字形のオイルパン室であり、その底部の角部にオイル押し込み口７４ａ１が形成されており、縦置きあるいは横置きのエンジンに兼用でき、さらに傾斜しても運転可能である。
【００４７】
この４サイクルエンジンＥの運転で、ピストン３３の上死点から下死点への移動に伴うクランク室２３の圧力が変動し、クランク室２３からオイルミストが逆止弁７１を介して弁室７２のＬ字形オイルパン室に送り込まれ、このクランク室２３、さらには逆止弁７１を介してのＬ字形オイルパン室内の昇圧により、滞留するオイルはドレンプラグ７７近傍のオイル押し込み口７４ａ１から第１オイル供給路７４内に入る。
【００４８】
オイルは、第１オイル供給路７４から分岐してオイル連通路７６を流れ、クランク軸３６のクランクウェブ３６ａの遠心作用によりクランク室２３にミスト状となって循環する。
【００４９】
一方、分岐しないオイルは、第１オイル供給路７４からタペット室７３ｂ、ロッド孔７３ｃ及び歯車室７３ａを通り、第２オイル供給路７５からクランク室２３に循環する。
【００５０】
オイル連通路７６のクランク軸内オイル通路７６ｂからクランクウェブ３６ａの出口７６ｂ１に到達するオイルに対して、ピストン３３の下死点から上死点への移動に伴うクランク室内圧力の低下により負圧が作用する。さらに、クランクウェブ３６ａの出口７６ｂ１のオイルには遠心力も作用し、これにより、クランクウェブ３６ａの出口７６ｂ１からオイルがミスト状となってクランク室２３内に入る。
【００５１】
また、第１オイル供給路７４を経てタペット室７３ｂ内に入るオイルは下部に滞留し、タペット室内下部に形成されるプッシュロッド孔７３ｃのタペット室側開口端から、プッシュロッド孔７３ｃを経て歯車室７３ａに入り、歯車室７３ａに開口する第２オイル供給路７５の入口７５ａ２から第２オイル供給路７５内に入り、クランク室内圧力が低下した時、出口７５ａ１からクランク室２３内に流出する。出口７５ａ１はクランクウェブ３６ａに対面しており、流出したオイルはクランクウェブ３６ａに付着し、且つ遠心力によりクランク室２３内にミスト状に飛散し、クランク室２３内においてオイルはミスト状に存在することになる。
【００５２】
このようにクランク室２３内においてオイルは、ミスト状になって存在し、ピストン３３の上死点から下死点への移動に伴ってクランク室内圧力は上昇し、オイルミストは逆止弁７１を通ってクランク室内空気とともに、弁室７２のＬ字形オイルパン室に入り、このＬ字型オイルパン室を昇圧する。Ｌ字形オイルパン室内のオイルはＬ宇形オイルパン室内下部に、クランク室内空気を気泡として含んだ形で滞留する。
【００５３】
プローバイガスを含むクランク室内空気は、オイルミスト分離器７９によりオイルミストが分離されて、シリンダ本体内空気通路８０ａ、シリンダヘッド内空気通路８０ｂ、ヘッドカバー内空気通路８０ｃ、絞り８１、ブローバイガスパイプ８２を介して吸気サイレンサ１４へ排出され、吸気通路６０を通り燃焼室６２で燃焼成分が燃焼せられ、排気ガスとなって排気通路６１から排出される。ブローバイガスパイプ８２は、エアクリーナあるいは気化器に接続し、これらにブローバイガスを排出するようにしてもよい。
【００５４】
また、ブローバイガス排出路７８には、絞り８１があるので、クランク室内空気が多量に流出してクランク室内圧力さらにはＬ字型オイルパン室内圧力の上昇を阻害することはない。
【００５５】
また、第１オイル供給路７４、第２オイル供給路７５及びオイル連通路７６の各オイル通路を流れるオイルには全ブローバイガス量の一部からなる気泡が含まれることになるが、しかし量は少ないので被潤滑部への影響は少ない。さらに、タペット室７３ｂで気泡が一部分離されてタペット室圧力が上昇するが、結局タペット室下部に滞留するオイルとともにガス成分が流出してプッシュロッド孔７３ｃから歯車室７３ａへと流れ、オイルの循環が可能となる。
【００５６】
また、ブローバイガス排出路７８の他の実施の形態としてタペット室７３ｂの上部に開口を設け、絞りを介して吸気サイレンサあるいは気化器と連通パイプで連結しても良く、絞りによりタペット室７３ｂの圧力が低下することによる、タペット室７３ｂからのオイル循環不良を防止しつつ、歯車室７３ａへのブローバイガスを含む気泡の量を減らすことができる。
【００５７】
このようにこの実施の形態のオイル潤滑機構では、ピストン３３の往復動により弁室７２であるオイルパン室内の圧力を高めることにより、オイルポンプが不要となる。しかも、オイルパン室下部の押し出し口７４ａ１からオイル循環を開始しており、オイルパン室内のオイル量が少ない場合でも、オイル循環が可能となる。さらに、空気を循環させるとその分、オイル循環量が不足し被潤滑部を傷め易いし、またブローバイガスは腐食性があり、循環するオイルヘの混入量が多いと長期の運転により被潤滑部を傷め易いが、循環するオイルヘのブローバイガスの混入量を少なくすることにより、被潤滑部の耐久性が向上する。
【００５８】
図８乃至図１０は参考例の芝刈り機に適用した実施の形態を示し、図８は芝刈り機の側面図、図９は芝刈り機の一部を破断した拡大側面図、図１０は芝刈り機のエンジン部分の断面図である。
【００５９】
この実施の形態の芝刈り機１０１には、４サイクルエンジンＥが搭載されており、この４サイクルエンジンＥは図１乃至図７に示す船外機に搭載されるものと同様に構成され、同様な作用効果を有するから、同じ符号を付して説明を省略する。
【００６０】
芝刈り機１０１は、前後に配置される各々左右一対の車輪１０２、１０３に支持されるカッターデッキ１０４を有している。このカッターデッキ１０４はアルミ鋳造製、樹脂製、もしくは板金製であり、このカッターデッキ１０４には後部から後上方に突出するハンドル１０５が取り付けられている。ハンドル１０５を前方へ押動すれば、車輪１０２、１０３が芝面１０６上を転動してカッターデッキ１０４が前方移動する。
【００６１】
カッターデッキ１０４上には４サイクルエンジンＥが搭載され、燃料タンク２１はステー１３０，１３１によりエンジン本体１０に支持されている。この４サイクルエンジンＥは、クランク軸３６が鉛直方向に配置され、カム軸５０に接続されたドライブ軸９の下端にはクラッチ１１２を介して水平方向に延びるカッターブレード１１３がボルト１１４により着脱自在にねじ止めされている。この４サイクルエンジンＥでは、エンジン回転数を増大させることで小排気量で小型軽量のエンジンでも大きな出力を得ることができ、接続する機器の要求回転数まで減速するに当たり特に減速装置が不要となる分小型軽量化が可能である。
【００６２】
カッターブレード１１３の両端にはそれぞれ刈刃１１３ａが形成されており、４サイクルエンジンＥを駆動させて図９の矢印で示す方向にカッターブレード１１３を回転させ、かつ、カッターデッキ１０４を前方移動させれば、刈刃１１３ａが芝面１０６の芝を前方移動に伴って順次刈り取ることとなる。
【００６３】
カッターデッキ１０４の下面側はカッターブレード１１３の回転軌跡の上面と外周面とを覆う平面視円形状をなし、即ち、このカッターデッキ１０４はカッターブレード１１３のハウジング１１５ともなっている。また、カッターデッキ１０４には、ハウジング１１５の両側部下端と芝面１０６との隙間１１９を覆うように前後方向に延びる左右一対のカバープレート１２０が設けられている。
【００６４】
ハウジング１１５の後部には、集草バッグ１１８が連接され、通気製のある樹脂製鋼材で成形されている。そして、カッターブレード１１３を回転させれば、これに伴い起風羽根１１６も回転し、カッターブレード１１３により刈り取られた刈り草がこの起風羽根１１６により生じた空気流と共にハウジング１１５の後部に達すると、集草バッグ１１８内に投げ込まれる。ここで、空気流は集草バッグ１１８を通過して外部に放出され、一方、刈り草はこの集草バッグ１１８内に残されて収容される。この状態で、ハンドル１０５の押動操作によりカッターデッキ１０４を前方移動させれば、この前方移動に伴って上記のような芝刈り作業が順次行われる。なお、２１ａは４サイクルエンジンＥの上部を覆うエンジンカバーである。
【００６５】
なお、この芝刈り機１０１においても、トルク反力が大きい場合にはドライブ軸９回りにローリングが起きて走行軌道がずれたり、全体が大きく振動する可能性があるが、出力軸５９及びドライブ軸９の回転方向と、クランク軸３６の回転方向を変更しているので、トルク反力を小さくすることができ、走行軌道のずれを防止でき、トルク反力に起因する振動を抑えることができる。また、クランク軸３６からカッターブレード１１３に到る動力伝達系は、エンジンそのものがレシプロ式であることもあり、大きな捩り振動を起こす場合があるが、クランク軸角とカム軸角の間にずれが起きにくい（調時が正しく行われる）ので、吸気弁６５及び排気弁６６は所定のクランク角で正しく開閉するので、常に安定したエンジン出力が発揮される。
【００６６】
図１１は汎用エンジンに適用した実施の形態を示し、図１１は汎用エンジンの断面図である。
【００６７】
この実施の形態の汎用エンジン２０１には、４サイクルエンジンＥが搭載されており、この４サイクルエンジンＥは図１乃至図７に示す船外機に搭載されるものと同様に構成され、同様な作用効果を有するから、同じ符号を付して説明を省略する。
【００６８】
汎用エンジン２０１は、縦方向に配置された左右一対の環状の支持フレーム２０２が上下に配置される各々前後一対のフレームパイプ２０３，２０４で連結して構成された枠体２０５を有し、この枠体２０５内にエンジン本体１０が配置されている。枠体２０５の支持フレーム２０２の下部はアンカー用ステー２０６により設置面２０７に固定される。エンジン本体１０の下部は、支持フレーム２０２の下部に設けられ左右の支持フレーム２０２に連結固定されたステー２０８にマウント２０９を介して支持され、エンジン本体１０の上部は支持フレーム２０２の上部に設けられ左右の支持フレーム２０２に連結固定されたステー２１０にマウント２１１を介して支持され、エンジン本体１０の振動を抑えるような支持構造になっている。
【００６９】
４サイクルエンジンＥはクランク軸３６が水平方向になるように搭載され、カム軸５０により構成される出力軸５９に、各種機器が接続される。燃料タンク２１は枠体２０５の上部に配置され、この燃料タンク２１にはエンジンに燃料を供給する燃料供給管２２０が接続されている。燃料供給管２２０に配置した燃料コック２２１は、支持フレーム２０２に固定したステー２２２に取り付けられている。この４サイクルエンジンＥでは、エンジン回転数を増大させることで小排気量で小型軽量のエンジンでも大きな出力を得ることができ、接続する機器の要求回転数まで減速するに当たり特に減速装置が不要となる分小型軽量化が可能であり、枠体２０５にコンパクトに搭載される。
【００７０】
なお、クランク軸３６を出力軸５９であるカム軸５０より下方とすることで、出力軸５９の位置を上方にしつつ、４サイクルエンジンＥを下方に配置することができ、汎用エンジン２０１としての全高を小さくできる。さらにクランク軸３６及びカム軸５０の上下方向配置を維持したまま、シリンダ３４を水平方向とすることにより、汎用エンジン２０１としての全高をより小さくできる。
【００７１】
なお、この汎用エンジン２０１においても、アンカー用ステー２０６を介して汎用エンジン２０１を単に地面に置いている場合においてトルク反力が大きいと、クランク軸３６ローリングが起きて、アンカー用ステー２０６の正しい接地が崩れ出力軸５９により負荷を正しく駆動できなくなる可能性があるが、出力軸５９の回転方向と、クランク軸３６の回転方向を変更しているので、トルク反力を小さくすることができ、アンカー用ステー２０６の正しい設置の崩れを防止でき、トルク反力に起困する振動を抑えることができる。また、クランク軸３６から出力軸５９に到る動力伝達系は、エンジンそのものがレシプロ式であることもあり、大きな捩り振動を起こす場合があるが、クランク軸角とカム軸角の間ずれが起きにくい（調時が正しく行われる）ので、吸気弁６５及び排気弁６６は所定のクランク角で正しく開閉するので、常に安定したエンジン出力が発揮される。
【００７２】
図１２乃至図１４は船外機に適用した他の実施の形態を示し、図１２は船舶に搭載した船外機の縦断面図、図１３は船外機のエンジン部分の縦断面図、図１４は図１３のXIV-XIV線に沿う断面図である。
【００７３】
この実施の形態の船外機３０１には、水冷式の４サイクルエンジンＥが搭載されており、この４サイクルエンジンＥは図１乃至図７に示す船外機に搭載されるものが空冷式である点と、燃料タンク２１が船体３０２に配置される点で異なるが、その他は同様に構成されるものは、同じ符号を付して説明を省略する。
【００７４】
船体３０２の船尾板３０２ａには、クランプブラケット３０３及びスイベルブラケット３０４を介して、船外機３０１がチルト軸３６０周りにチルト可能であり、かつ転舵可能に支持されている。
【００７５】
船外機３０１の上部には４サイクルエンジンＥが搭載され、船体３０２に配置された燃料タンク２１から燃料がプライマリーポンプ３４０でエア抜けがされた後、不図示の燃料ポンプの駆動で供給される。４サイクルエンジンＥの出力軸５９には、ドライブ軸９の上端部が接続され、ドライブ軸９の下端部には、シフトロッド３０９、シフトカム３１０、ピニオン３１１、一対の前進用、後進用の減大歯車３１２ａ、３１２ｂ、及び不図示のクラッチドッグからなる前後進及び中立切換装置３０６を介して、プロペラ軸３０７、プロペラ３０８が接続されている。前後進及び中立切換装置３０６は、シフトロッド３０９に加えるシフト操作によってシフトカム３１０を作動し、ドライブ軸９とプロペラ軸３０７との連結状態を中立、前進、後進の各状態のいずれかに設定可能としている。
【００７６】
このように４サイクルエンジンＥを搭載した船外機３０１では、全体減速比（＝クランク軸回転数／プロペラ回転数）が従来と同一でも、この実施の形態においては、カム軸５０を出力軸５９としており、従来のものより傘歯車機構での減速は不要あるいは減速比（＝ドライブ軸回転数／プロペラ軸回転数）を小さくできる分、前後方向に配置されるプロペラ軸３０７に対して垂直方向に配置される減大歯車３１２ａ、３１２ｂの外形を小さくでき、減大歯車３１３ａ、３１３ｂを収容するロワーケース６ｃの進行方向の投影面積を小さくでき流体抵抗を小さくできる。また、全体減速比（＝クランク軸回転数／プロペラ回転数）を従来のものより大きくすることで、クランク軸３６における回転トルクを、プロペラ軸３０７においてより大きな回転トルクとすることができ、大きな推進力を得られるようにすることができるので加速性を向上できる。旦つ、この場合でも減大歯車３１２ａ、３１２ｂの外形を小さくでき、あるいは従来と同等とすることで流体抵抗を小さくできるかあるいは同等のままとすることができる。
【００７７】
また、加速あるいは減速する場合でもトルク反力を小さくできるので、アッパーケース６ｂより船体側となるステアリング軸３４１回りにケーシングユニット６全体を回動させて、ステアリングハンドル６ｄの操舵荷重を変化増大させるいわゆるハンドル取られを小さくできる。また、クランク軸３６から出力軸５９に到る動力伝達系は、エンジンそのものがレシプロ式であることもあり、大きな捩り振動を起こす場合があるが、クランク軸角とカム軸角の間にずれが起きにくい（調時が正しくおこなわれる）ので、吸気弁６５及び排気弁６６は所定のクランク角で正しく開閉するので、常に安定したエンジン出力が発揮される。
【００７８】
ドライブ軸９には水ポンプ３３０が設けられ、水ポンプ３３０の駆動によりロアーケース６ｃに設けられた水吸い込み口３３１から冷却水が吸い込まれ、冷却水用パイプ３３２を介してエンジンプレート１５に形成された冷却水通路３３３からエンジン本体１０の水ジャケット３５０に供給され、各部を冷却する。
【００７９】
排気マニホールド１２には水ジャケット３５１が形成されており、水ジャケット３５０から冷却水が水ジャケット３５１に導かれ、排気マニホールド１２を冷却してエンジンプレート１５に形成された冷却水通路３５２を介してアッパーケース６ｂ内の膨張室１８へ排出される。ここで１７は、エンジンプレート１５の下側に取り付けられ出力向上を図るための排気マフラである。
【００８０】
さらに、図１５は参考例のスクータに適用した実施の形態を示した、スクータ上面視の動力伝達図である。
【００８１】
スクータ６００は前部にステアリングハンドル６０１、前輪６０２、後部に後輪６０３を有し、中央部不図示の座席の下方に２気筒の４サイクルエンジンＥを搭載している。クランク軸３６の端部に駆動歯車５２が配置され、駆動歯車５２はクランク軸３６に平行に配置されるカム軸５０に保持される被駆動歯車５１を回転駆動する。カム軸５０の一方の端部にフライホイール４４が配置され、他方の端部は無段減速装置６１１への出力軸５９となっている。
【００８２】
４サイクルエンジンＥに、主に前記無段減速装置６１１、前方傘歯車機構６１２、ドライブ軸６１３、後方傘歯車６１４からなる動力伝達装置６１０が接続されいる。クランク軸３６の回転力は、１／２に減速されてカム軸５０に伝達され、遠心式の無段減速装置６１１でさらに減速されて、前方傘歯車機構６１２、ドライブ軸６１３、後方傘歯車６１４を経て後輪６０３に伝達される。
【００８３】
この実施の形態においても、全体減速比（＝クランク軸回転数／後輪回転数）をより大きくできるので、エンジンは従来のものより小型高速型のものとすることができ、エンジン重量を小さく、且つコンパクトなものとすることができる。また、無段減速装置６１１は伝達力は大きくなるが、回転速度を小さくできるので、ベルト６１ｌａに作用する遠心力を小さくできるので、結果として強度を向上できる。また、フライホイール４４をカム軸に配置したので、クランク機構に伴うクランク軸３６から後輪６０３に到る動力伝達系のトルク変動をフライホイール４４の重量を小さくしても低減可能となり、重量軽減が可能となる。
【００８４】
さらに、この実施の形態においても、捩り振動の加振源となるクランクピン３６ｂからクランク軸３６、駆動歯車５２、被駆動歯車５１、無段変速減速機構６１１、前方傘歯車機構６１２、ドライブ軸６１３、後方傘歯車機構６１４、後輪６０３に到る動力伝達系が捩り振動を発生させたとしても、駆動歯車５２と被駆動歯車５１により、クランク角に対するカム軸角の関係を常時所定の関係に保持する調時機能を確保できるので、燃焼室内のガス交換が捩り振働に拘らず常に安定して行われ、安定したエンジン出力を得ることができる。
【００８５】
なおさらに、フライホイール４４をカム軸５０の端部位置５０Ｂに配置するのを止めて、クランク軸３６上（例えば端部位置３６Ａ）に配置する場合には、カム軸５０は被駆動歯車５１の配置部位を境として、一方の側にカム５９を配置し、他方の側に回転力出力部５０ａを設けることになるので、カム軸５０自身が単独で捩り振動を発生しにくくなり、技駆動歯車５１の配置部位に対してカム５９の配置部位が捩れることがなくなるので、クランク角に対するカム５９の配置部位におけるカム軸角が常に所定の関係に保たれることになり、安定したエンジン出力を得ることができる。
【００８６】
またさらに、フライホイール４４をカム軸５０の端部位置５０Ｂに配置するのを止めて、カム軸５０上の端部位置５０Ｃに配置する場合にも同様、被駆動歯車５１の配置部位に対してカム５９の配置部位が捩れることがなくなるので、クランク角に対するカム５９の配置部位におけるカム軸角が常に所定の関係に保たれることになり、安定したエンジン出力を得ることができる。且つフライホイール４４をクランク軸に取り付けた場合に比ベ、フライホイール４４の慣性マスを小さくできる。
【００８７】
なお、上記いずれの実施の形態においても、駆動歯車５２及び駆動歯車５２は、弁の開閉タイミングを同期させるためカム軸をクランク軸に対して１／２に減速する機能と、動力伝達系における減速装置としての機能の両方を持たせることになり、部品点数の減少を図ることができ、旦つクランク角に対してカム軸角を所定の関係に常時安定して調時するので、安定したエンジン出力を得ることができる。
【００８８】
【発明の効果】
前記したように、請求項１に記載の発明では、クランク軸に駆動歯車と、カム軸に駆動歯車に噛合い歯数が駆動歯車の２倍の被駆動歯車と、カム軸に出力軸への回転力出力部とをそれぞれ設けたから、出力軸の回転数を特別な減速装置がなくてもクランク軸回転数の１／２に減速可能であり、小型且つ軽量のエンジンで高い出力、高い出力トルクを得ることが可能であり、且つ加速、減速時のトルク反力を軽減できるとともに、クランク角に対してカム軸角を所定の関係に常時安定して調時するので、安定したエンジン出力を得ることができる。また、オイル供給路が、その途中において歯車室を通過することで、被駆動歯車及び駆動歯車の潤滑が容易である。
【００８９】
請求項２に記載の発明では、カム軸は被駆動歯車の配置部位を境として一方の側にカムを配置し、他方の側に回転力出力部を設けたから、クランク角に対して、カムの配置部位におけるカム軸角が常に所定の関係に保たれることになり、安定したエンジン出力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】船体に船外機を取り付けた状態を示す側面図である。
【図２】船外機のエンジン部分の縦断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】オイルミスト分離部の断面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】図２のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【図７】吸気及び排気タイミングを示す図である。
【図８】参考例の芝刈り機の側面図である。
【図９】芝刈り機の一部を破断した拡大側面図である。
【図１０】芝刈り機のエンジン部分の断面図である。
【図１１】汎用エンジンの断面図である。
【図１２】船舶に搭載した船外機の縦断面図である。
【図１３】船外機のエンジン部分の縦断面図である。
【図１４】図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う断面図である。
【図１５】参考例のスクータにおける上面視の動力伝達図である。
【符号の説明】
１０エンジン本体
３３ピストン
３４シリンダ
３５コンロッド
３６クランク軸
５０カム軸
５９出力軸
６０吸気通路
６２燃焼室
Ｅ４サイクルエンジン
Ａカム軸駆動手段
Ｂ弁駆動手段

Claims

エンジン本体の燃焼室に開口する吸気口と排気口と、これらの吸気口と排気口を各々開閉する吸気弁と排気弁を有し、前記エンジン本体のシリンダに往復動可能に設けられるピストンと、このピストンとクランク軸の間に介設されピストンの往復動をクランク軸の回転に変えるコンロッドと、前記クランク軸と連動するカム軸と、このカム軸に形成されるカムを含み前記吸気弁及び前記排気弁を駆動しカム軸１回転毎に１回前記吸気弁及び前記排気弁を開閉する弁駆動手段と、前記エンジン本体からの出力軸とを有する４サイクルエンジンを備える船外機において、
前記クランク軸の下端部に駆動歯車を、前記カム軸に前記駆動歯車に噛合い歯数が前記駆動歯車の２倍の被駆動歯車を、前記カム軸に前記出力軸への回転力出力部をそれぞれ配置し、
前記駆動歯車と前記被駆動歯車を収容する歯車室を設け、
オイル供給路が、その途中において前記歯車室を通過するように配置されていることを特徴とする船外機。
前記請求項１に記載した４サイクルエンジンにおいて、
前記カム軸は前記被駆動歯車の配置部位を境として一方の側に前記カムを配置し、他方の側に前記回転力出力部を設けたことを特徴とする船外機。