JP4439972B2 - エンジンのブリーザ装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのクランクケースのブリーザ装置に関する。

従来、エンジンのブリーザ装置としては、クランクケースのカバー等に複数のフィンを有する迷路状のブリーザ通路を形成した構造（従来技術１）や、クランク軸にブリーザ通路を形成し、該ブリーザ通路と外部とを連通した構造（従来技術２）や、クランク室内に配置したバランサ軸内にブリーザ通路を形成し、該ブリーザ通路と外部とを連通した構造（従来技術３、特許文献１参照）等が提案されている。クランク軸やバランサ軸内にブリーザ通路を形成した構造（従来技術２，３）は、フィン等により迷路状のブリーザ通路を形成した構造（従来技術１）に比べ、コンパクトにできると共に、クランク軸又はバランサ軸の回転による遠心力を利用して、強制的に油気を分離するようにしている。
特公昭６２−３２９２号公報

ところが、前記クランク軸内にブリーザ通路を形成する従来技術２では、クランク軸の端部にジェネレータ又は各種ギヤ類を取り付ける必要性から、クランク軸は軸方向に長くなっており、そのためエンジンの軸方向寸法のコンパクト化が困難である。

従来技術３のブリーザ装置は、クランク室内のバランサ軸にブリーザ通路を形成することにより、クランク軸方向のコンパクト性を維持しているが、ブリーザ通路の入口を直接、クランク室に開口しているため、クランク室内で飛散し、充満する油滴がブリーザ通路内に侵入する可能性が大きい。

本発明は上記課題を解決するために創出されたものであり、クランクケース内に、クランク軸とバランサ軸とを配置したエンジンにおいて、前記バランサ軸内にバランサ軸芯方向に延びるブリーザ通路を形成し、前記バランサ軸に設けられたバランサウエイトに、前記ブリーザ通路に連通すると共に径方向外方に延びるブリーザ入口通路を形成し、該ブリーザ入口通路の径方向外周端面にブリーザ通路入口を形成し、前記ブリーザ入口通路の途中に、軸芯方向に開口する副入口を形成し、上記ブリーザ通路入口と副入口とは、クランク室と隔壁を隔てたジェネレータ室に開口し、前記ブリーザ通路の出口は、クランク室外に形成されたブリーザ室を介してエンジン外部に連通している。

本発明において、好ましくは、ジェネレータ室の下端部は、スカベンジングポンプのオイル吸込口に連通し、スカベンジングポンプによりジェネレータ室内のオイルを吸い上げ構成とする。

また、本発明は、前記ジェネレータ室を覆うジェネレータカバーの外側面にブリーザ室を一体に形成し、バランサ軸の軸方向一端部を上記ブリーザ室内に突出させ、該ブリーザ室内に前記ブリーザ通路の出口を開口し、ブリーザ室にはブリーザ室蓋を着脱可能に取り付ける。

また、本発明は、バランサ軸の一端をブリーザ室に突出させる構造において、バランサ軸のブリーザ室内部分にタイミング調節用工具係合部を形成し、ブリーザ室蓋を取り外した状態で、エンジン外部から上記工具係合部に回転用工具を係合可能とする。

（１）バランサ軸内にブリーザ通路を形成していることにより、バランサ軸の回転遠心力により、ブリーザ通路内に浸入しようとする油滴の一部（たとえば大きな油滴）を排除できる。また、ブリーザ通路内に侵入した細かい油滴に対しても、バランサ軸の回転遠心力により、強制的に油気分離することができる。すなわち、バランサ軸の回転を利用することにより、油気分離機能が向上する。

（２）バランサ軸にバランサ軸芯方向のブリーザ通路を形成しているため、従来のようにクランク軸内にブリーザ通路を形成する場合に比べ、バランサ軸の軸方向端部にブリーザ室を形成したとしても、エンジンのクランク軸方向寸法のコンパクト化を維持することができる。

（３）ジェネレータ室は、クランク室に比べると容積が大きく、しかも、油滴の量が少ない部屋であり、このジェネレータ室に、ブリーザ通路の入口を開口させているので、従来のようにクランク室にブリーザ入口を開口する構造と比較して、ブリーザ通路内に侵入する可能性のある油滴を少なくすることができる。

（４）ブリーザ通路の入口を、バランサ軸に設けられたバランサウエイトの径方向外周部に形成すると、バランサ軸の回転による遠心力作用が増大され、ブリーザ通路の入口における油気分離機能が向上する。

（５）ジェネレータ室をスカベンジングポンプのオイル吸込口に連通し、スカベンジングポンプによりジェネレータ室内のオイルを吸い上げる構成とすることにより、ブリーザ通路の入口から浸入しようとする油滴量を一層減少させることができる。

（６）ジェネレータカバーの外側面にブリーザ室を一体に形成し、バランサ軸を上記ブリーザ室内に突出させ、該ブリーザ室内に前記ブリーザ通路の出口を開口し、前記ブリーザ室にブリーザ室蓋を着脱可能に取り付けてあると、ブリーザ通路からブリーザ室への通路形成が簡単になり、また、ジェネレータカバーを外さなくとも、小さなブリーザ室蓋を取り外すだけで、ブリーザ通路のメンテナンス及び掃除が簡単に行える。

（７）バランサ軸のブリーザ室内部分にタイミング調節用工具係合部を形成してあると、ブリーザ室蓋のみを取り外すだけで、エンジン外部から上記工具係合部に回転用工具を係合でき、それにより、バランサ軸を介してクランク軸を手動で回転させ、吸、排気弁の開開タイミングの調節を行うことができる。

[クランクケース内構造の概略]
図１〜図５は、本発明をセミドライサンプ型の単気筒４サイクルエンジンに適用した実施の形態である。図２は、クランク軸芯Ｏ1、バランサ軸芯Ｏ2及びポンプ軸芯Ｏ3を通る切断面の展開図（図１のII-II断面展開図）であり、クランクケース１は左右のクランクケース部材１ａ、１ｂを結合することにより構成されており、クランク軸３を収納するクランク室４は、左右のクランクケース部材１ａ，１ｂの隔壁５，６とクランク室周壁７とで囲まれている。クランク室周壁７はクランク室４の下側から後方を円弧状に覆っている。クランク室４の左側には左側隔壁５を隔ててジェネレータ室１０が形成され、クランク室４の右側には右側隔壁６を隔てて伝動ギヤ室１１及びクラッチ室１２が形成されている。ジェネレータ室１０は左方からジェネレータカバー１５により覆われており、該ジェネレータカバー１５はボルト１６により、左側クランクケース部材１ａの左端面（ジェネレータカバー取付面）に着脱可能に取り付けられている。

クランク軸３は左右の隔壁５，６に嵌着された軸受１７，１８により回転可能に両持ち状に支持されている。クランク軸３の右端部は、右側の軸受１８から伝動ギヤ室１１内に突出すると共に、クランクギヤ２０及びポンプ駆動ギヤ２１が固着されている。クランク軸３の左端部は左側の軸受１７からジェネレータ室１０内に突出すると共に、バランサ駆動ギヤ２５及びカム駆動チェーン用ギヤ（スプロケットギヤ）２６が設けられており、さらに、左先端部にはジェネレータ３０のロータ部３０ａが固定されている。

クランク軸３より前方位置のクランク室４内部分には、クランク軸３と平行なバランサ軸３１が配置されており、該バランサ軸３１は前記左右の隔壁５，６に軸受３３，３４を介して両持ち状に回転可能に支持されている。バランサ軸３１の右端部は、前記伝動ギヤ室１１に突出すると共に、右サイドウエイト３６が一体成形されている。また、バランサ軸３１の軸方向の右端面には、ウォーターポンプ３８のポンプ軸３９が同一軸芯Ｏ2上で連結しており、バランサ軸３１によりウォーターポンプ３８を駆動するようになっている。

バランサ軸３１の左端部はジェネレータ室１０内に突出しており、該左端突出部分には、バランサギヤ４０及び左サイドウエイト４１が右側から順にスプライン嵌合し、これらバランサギヤ４０及び左側サイドウエイト４１は、バランサ軸３１に螺着された締付ナット４３により軸方向移動不能に固定されている。

クランク室４の後側には、クランク室周壁７を隔ててミッション室８が形成されており、該ミッション室８内には、トランスミッションが収納されると共に、エンジン潤滑冷却用のオイル（潤滑油）が一定高さまで貯留されている。トランスミッション室８の左右の隔壁部分には、同一軸芯Ｏ3上にスカベンジングポンプ７５とフィードポンプ７４とが左右に分配設置されており、右側のフィードポンプ７４は、トランスミッション室８内のオイルをクランク軸３やカム軸の各潤滑箇所に供給し、左側のスカベンジングポンプ７５は、ジェネレータ室１０やクランク室４に戻ってきた使用後のオイルを、クランク室４の前部下側に形成されたスカベンジング室７６（図１）を介して汲み上げ、トランスミッション室８に戻すようになっている。

[ブリーザ装置]
図３は図２の矢印III部分であり、ブリーザ装置の拡大断面図である。この図３において、ジェネレータカバー１５の外側面（左側面）には、前記バランサ軸芯Ｏ2と同一軸芯上に左端開口状の円筒型ブリーザケース４５が一体に形成されており、該ブリーザケース４５の左端開口にはブリーザ室蓋４６が着脱自在に螺着され、ブリーザケース４５とブリーザ室蓋４６によりブリーザ室４７を形成している。該ブリーザ室４７の前上端部には空気出口通路４９が形成され、該空気出口通路４９にはボルト継手管５０が螺着され、該ボルト継手管５０には空気排出用ゴムホース５１が接続している。該ゴムホース５１は外部に開放しているが、エアクリーナに接続することも可能である。ブリーザ室蓋４６の左側面には、コイン係合用のスリット６６が形成され、該スリット６６にコインを係合し、ブリーザ室蓋４６を回転することにより、ブリーザ室蓋４６を着脱するようになっている。

バランサ軸３１の左端部は、ジェネレータ室１０内からブリーザケース４５の右端貫通孔５２を通ってブリーザ室４７内に突出しており、貫通孔５２の内周面にはシール部材５３が嵌着され、該シール部材５３によりバランサ軸３１の外周面を回転可能にシールしている。

バランサ軸３１の軸芯部分には、バランサ軸芯Ｏ2方向に延びるブリーザ通路６０が形成されており、該ブリーザ通路６０の左端は、ブリーザ通路６０の出口６３として、バランサ軸３１の左側軸端面からブリーザ室４７に直接開口している。ジェネレータ室１０内に位置する左サイドウエイト４１内には、ブリーザ通路６０に連通すると共に径方向外方に延びるブリーザ入口通路６０ａが形成されており、該ブリーザ入口通路６０ａの径方向外周端は、ブリーザ通路６０の入口６１として、左側サイドウエイト４１の径方向外周端面からジェネレータ室１０に開口している。さらに、ブリーザ入口通路６０ａの外周端寄りの部分には、ジェネレータ室１０に対して軸芯方向に開口する副入口６２が形成されている。バランサ軸３１のブリーザ室４７内部分の外周面には、多角形状、たとえば六角形状の回転用の工具係合部６５が形成されており、該回転用工具係合部６５の最大外径は、ブリーザケース４５の貫通孔５２の内径よりも小さく形成され、これにより、ジェネレータカバー１５をクランクケース部材１ａに装着する際、貫通孔５３を工具係合部６５が通過できるようになっている。ブリーザ通路６０の右端部は、図２に示すようにバランサ軸３１の右端部近傍まで延びているが、閉塞されており、右方に空気が抜けないようになっている。

[ジェネレータ室内の構成]
図１はジェネレータカバーを外して示すクランクケースの左側面図であり、クランク軸３のカム駆動チェーン用ギヤ２６に巻き掛けられたカム駆動チェーン２７は、左側クランクケース部材１ａの前上端部に形成されたチェーン通路６７及びシリンダ２の左端部に形成されたチェーン通路を通ってシリンダヘッド（図示せず）の上側まで上方に延び、吸、排気弁用の各カム軸の駆動スプロケットに巻き掛けられており、クランク軸３の回転（Ｒ1方向）によって矢印Ｓ方向に移動し、カム軸を回転駆動するようになっている。バランサ軸３１は、クランク軸３と概ね同じ高さに配置されると共に前述のようにクランク軸３よりも前方位置に配置されているが、バランサ駆動ギヤ２５及び該ギヤ２５と同一径のバランサギヤ４０の径を大きく取ることにより、左サイドウエイト４１が、左側方から見てカム駆動チェーン２７と重ならない位置まで前方に寄せられている。また、左サイドウエイト４１に形成された前記ブリーザ入口通路６０ａは、たとえば放射状に２本形成され、各ブリーザ入口通路６０ａにそれぞれ入口６１及び副入口６２が形成されている。

ジェネレータ室１０の下端部は、オイル流通孔７１を介してクランク室４の前部下側の前記スカベンジング室７６に連通し、該スカベンジング室７６にはスカベンジングポンプ７５の下端吸込口７５ａが開口している。エンジン運転中、スカベンジングポンプ７５の吸引作用により、ジェネレータ室１０内及びスカベンジング室７４内のオイルは殆ど吸引され、クランク室後方のミッション室８に戻されるようになっている。すなわち、運転中、ジェネレータ室１０はオイルが殆ど吸い出された状態に保たれている。

図５は図１のV-V断面拡大部分図であり、左側クランクケース部材１ａのチェーン通路６７の右端壁６７ａには、チェーン通路６７内とクランク室４内とを空気流通可能に連通する２個の連通孔７０が形成されており、該連通孔７０及び前記左側軸受１７を介してクランク室４のブローバイガスがジェネレータ室１０に流入すると共に、クランク室４内の圧力変化がジェネレータ室１０内に伝わり、ジェネレータ室１０内もクランク室４内と同様な圧力変化を生じるようになっている。

図４はブリーザ室４７の左側面拡大図であり、ブリーザ室４７の下端にはオイル排出通路８０が形成され、該オイル排出通路８０はパイプ又はチューブ等によりスカベンジング室７６に連通している。なお、上記のようにオイル排出通路８０をスカベンジング室７６に連通する代わりに、ジェネレータ室１０に連通することも可能であるが、上記のようにスカベンジング室７６に連通していることにより、スカベンジングポンプ７５の吸引力を利用して、積極的にブリーザ室４７に溜まるオイルを排出することができる。

[作用]
図２において、エンジン運転中、クランク室４内は、ピストンとシリンダの間から漏れるブローバイガスが充満し、また、クランク室４内の底部から掻き揚げられるオイルが油滴（オイルミスト）となってブローバイガス中に浮遊しており、前記ブローバイガスは図５の連通孔７０及び左側軸受１７を介してジェネレータ室１０に流入している。また、クランク室４内の圧力は、ピストンの昇降により周期的に変化しており、この圧力変化も連通孔７０及び左側軸受１７を介してジェネレータ室１０にも伝達されている。

図３において、ジェネレータ室１０内のガスは、ジェネレータ室１０の圧力変化により、左サイドウエイト４１の入口６１及び副入口６２からブリーザ入口通路６０ａに入り、バランサ軸３１内のブリーザ通路６０を経てブリーザ室４７に流入するが、入口６１，６２、ブリーザ入口通路６０ａ、ブリーザ通路６０及びブリーザ室４７において油気分離される。ブリーザ室４７内で油気分離された後の気体成分はゴムホース５１を通って外部又はエアクリーナに排出され、分離後の油成分はオイル排出通路８０（図４）を経てスカベンジング室７６に戻される。

前記のようなブローバイガスの排出工程における油気分離作用を、さらに詳しく説明する。図３において、ジェネレータ室１０はクランク室４と比べると容積が大きく、ガス中に含まれる油滴成分が少なく、しかも、スカベンジングポンプ７５（図１）により常時オイルが吸い出されており、これらにより、左サイドウエイト４１の入口６１，６２からブリーザ通路６０内に浸入しようとする油滴成分は、従来のようにクランク室内に入口を開口する場合に比べて、格段と少ない量に減少している。これに加え、バランサ軸３１はクランク軸３と同一回転速度で回転しているので、左サイドウエイト４１の外周端部近傍では、大きな油滴は遠心力により分離され、入口６１，６２から浸入することは殆どない。

また、ジェネレータ室１０には、カム軸部分からチェーン通路６７を通ってオイルが戻ってくるが、入口６１，５２を有する左サイドウエイト４１は、図１のようにカム駆動チェーン２７から前方に離れて位置しているので、カム駆動チェーン２７と共にジェネレータ室１０に戻ってくるオイルが前記入口６１，６２から浸入する可能性も極めて小さい。

前記入口通路６０ａを通ってブリーザ通路６０内に流入した油滴も、バランサ軸３１の回転による遠心力によってブリーザ通路６０の内周面に付着することにより、気体成分から分離され、さらに、ブリーザ室４７に流入することにより、ブリーザ室４７内でも分離される。

また、本実施の形態では、入口通路６０ａは２本形成され、さらに各入口通路６０ａには径方向に開口する入口６１と軸芯方向に開口する副入口６２が形成されているので、一方の入口通路６０ａが詰まった場合には、残りの入口通路６０ａのみでブリーザ機能を維持でき、また、１つの入口通路６０ａの入口６１又は副入口６２の一方が詰まった場合には、残りの入口でブリーザ機能を維持できる。

[ブリーザ通路のメンテナンス及びタイミング調節]
吸、排気弁の開閉タイミングの調節をする場合には、図３のブリーザ室蓋４６をジェネレータカバー１５から取り外し、左端開口からボックスレンチ等の回転用工具をブリーザ室４７内に挿入し、バランサ軸３１の工具係合部６５に係合する。そして、回転用工具によってバランサ軸３１を手動で回転することにより、クランク軸３を回転させ、上記開閉タイミングの調節を行う。このように、ジェネレータカバー１５を取り外すことなく、開閉タイミングの調節作業後を行うことができる。

[その他の発明の実施の形態]
（１）前記実施の形態では、オイルをクランクケース内のミッション室に貯留するセミドライサンプ型の単気筒４サイクルエンジンに適用したが、オイルタンクをエンジン外部に設置した外部オイルタンク設置型のエンジンに適用することも可能であり、また、単気筒４サイクルエンジン以外でも、クランクケース内にバランサ軸を備えるエンジンであれば本発明の適用は可能である。

（２）前記実施の形態では、ブリーザ通路の入口をサイドウエイトに形成しているが、バランサ軸の外周面に、ジェネレータに向けて開口する構造とすることもできる。また、ジェネレータ室に開口する入口は、前記実施の形態のような４つに限定されるものではなく、１個、２個３個又は５個以上形成することも可能である。

本発明を適用した単気筒４サイクルエンジンのクランクケースの左側面図である。 図１のII-II断面展開図である。 図２の矢印III部分の拡大図である。 図３のブリーザ室の左側面図である。 図１のV-V断面拡大部分図である。

符号の説明

１ クランクケース
３ クランク軸
４ クランク室
８ トランスミッション室
１０ ジェネレータ室
１５ ジェネレータカバー
３０ ジェネレータ
３１ バランサ軸
４１ 左サイドウエイト
４５ ブリーザケース
４６ ブリーザ室蓋
４７ ブリーザ室
６０ ブリーザ通路
６０ａ ブリーザ入口通路
６１、６２ ブリーザ通路の入口
６３ ブリーザ通路の出口
７６ スカベンジング室
７５ スカベンジングポンプ

Claims (3)

1. クランクケース（１）内に、クランク軸（３）とバランサ軸（３１）とを配置したエンジンにおいて、
   前記バランサ軸（３１）内にバランサ軸芯方向に延びるブリーザ通路（６０）を形成し、
   前記バランサ軸（３１）に設けられたバランサウエイト（４１）に、前記ブリーザ通路（６０）に連通すると共に径方向外方に延びるブリーザ入口通路（６０ａ）を形成し、
   該ブリーザ入口通路（６０ａ）の径方向外周端面にブリーザ通路入口（６１）を形成し、
   前記ブリーザ入口通路（６０ａ）の途中に、軸芯方向に開口する副入口（６２）を形成し、
   上記ブリーザ通路入口（６１）と副入口（６２）とは、クランク室（４）と隔壁を隔てたジェネレータ室（３０）に開口し、
   前記ブリーザ通路（６０）の出口（６３）は、クランク室外に形成されたブリーザ室（４７）を介してエンジン外部に連通していることを特徴とするエンジンのブリーザ装置。
2. ジェネレータ室の下端部は、スカベンジングポンプのオイル吸込口に連通し、スカベンジングポンプによりジェネレータ室内のオイルを吸い上げていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンのブリーザ装置。
3. 前記ジェネレータ室を覆うジェネレータカバーの外側面にブリーザ室を一体に形成し、バランサ軸の軸方向一端部を上記ブリーザ室内に突出させ、該ブリーザ室内に前記ブリーザ通路の出口を開口し、
   ブリーザ室にはブリーザ室蓋を着脱可能に取り付けてあることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンのブリーザ装置。

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