JP4568672B2 - 強制空冷エンジンの冷却風案内カバー - Google Patents

Description

本発明は、強制空冷エンジンの冷却風を、シリンダ及びシリンダブロックの外周に均等に分流させるための案内カバーに関する。

水平に配置したクランク軸の一端にファンを備え、クランク軸から半径方向に突出した傾斜シリンダとその外周の放熱フィンに、当該ファンからの冷却風を当ててシリンダを冷却させる強制空冷エンジンは、ファンを冷風源とした風の流れを必要に応じて案内し、可能な限り均等に放熱フィンに当てるよう構成されていた（例えば、特許文献１）。しかしながら、当該ファンから吹き出す冷却風の上流側では、相対的に温度が低く、下流側に流れる冷却風は、上流でシリンダから奪った熱で相対的に温度が高くなっているので、シリンダの均一な冷却が妨げられていた。

シリンダが傾斜した強制空冷エンジンでは、シリンダの冷却が重点的に行われるので、シリンダブロックのシリンダ根元部も比較的良く冷却される。他方、シリンダブロックの大半を占めるシリンダの取り付かない部分については、冷却風の流れが局所的で冷却も不十分となり、シリンダブロック全体としては不均一な冷却になっていた。

図７に示す従来の強制空冷エンジンにおいては、出力軸４の反対側に備えられたファンカバー１内のファン（図示せず）の主吹き出し口（図示せず）からの冷却風５は、シリンダ部７の正面に当たり、放熱フィン２に沿って両側を通過し、一部が背面に回り込みシリンダ部７の背後上方に抜けて行く。また、主吹き出し口からの冷却風の一部は、シリンダ部７の根元部にも流れ、隣接するシリンダブロック３のシリンダ根元部３ａを冷却して、エンジン背後上方に抜けて行く。
一方、副吹き出し口１ｂからの冷風６は、近傍のシリンダブロック壁３ｂに当たり、局所的な冷却をして、周辺に拡散して行く。

図７に示す従来の強制空冷エンジンにおいては、シリンダ部７の反ファン側部分を冷却する風の温度が相対的に高くなり、且つ風量が不足するため、冷却不足で高温となり易かった。また、シリンダブロック３も、シリンダ根元部３ａの周辺と副吹き出し口１ｂの近傍のシリンダブロック壁３ｂを局所的に冷却するだけであったので、シリンダ部７及びシリンダブロック３の冷却に斑が生じる虞があった。

強制空冷エンジンの中には、様々な設計上の条件によって、エンジン上部の燃料タンクから下の気化器に至る燃料ホースを、シリンダの背面（冷却風の下流側）に配置するものがある。燃料ホースが、前記のように配置されたエンジンでは、シリンダの熱を奪い比較的高温になった風との接触、並びにシリンダの放散する輻射熱によって、燃料ホースが加熱され、ホース内に蒸気泡による燃料通過障害（ベーパーロック現象）を発生しやすい。これを防ぐためには、ホースとシリンダの間に遮熱板を設け、シリンダからの輻射熱及び比較的高温の冷却風からの熱が、燃料ホースに伝わらないよう処置する必要があった。

前記の燃料ホースは、弾力性のある材質で製作されているので、エンジンの振動或は揺動により振れて、高温になっているシリンダの放熱フィン、或はシリンダブロックに接触して損傷を受けるおそれがあり、万一の場合には、燃料漏れによるエンジン火災の心配がある。これを防ぐためには、遮熱板或は冷却風の案内板に固定したクランプにより、エンジンが振動或は揺動しても、燃料ホースは振れないように固定する必要があった。（例えば、特許文献２）

遮熱板は、耐熱性や取り扱いが容易な点等から金属板から製作されることが多いが、遮音性や防振性が十分でなく、静粛なエンジンにするためには、更に追加の加工や処置が必要であった。

特開２００３−５６４０８号公報（図３） 実開昭６４―４７９７６号公報（第１図、第４図）

クランク軸の一端に備えられたファンのケーシングに設けられ、傾斜シリンダの正面に対峙する冷却風の主吹き出し口から噴出する冷風は、シリンダ外周の半分を取り囲むように設けられた冷却風案内カバーに導かれて、シリンダ及び放熱フィンの背後に回りこむように流れるだけでなく、シリンダ根元のシリンダブロック外周にも当たり、そこを冷却する。しかしながら、当該ファンに対して反対側になるシリンダの背後部、並びに放熱フィン、及びシリンダブロックの背後部分には、上流で熱を奪って相対的に高温の風が当たるため、シリンダの均一な冷却ができない。したがって、この部分の冷却を強化する方法を案出する必要がある。

また、シリンダブロックに関しても、前記のシリンダ根元部は良く冷却されるが、外周の大半を占めるシリンダの取り付かない部分は、ファンの副吹き出し口近辺の一部を除いて殆ど冷却されていない。したがって、当該エンジンのクランク軸を通る鉛直線に対して、前記の冷却風主吹き出し口と対称な位置より下に設けた、冷却風の副吹き出し口から吹き出す冷却風を案内して、シリンダブロック外周に沿ってシリンダ部までを均等に冷却し、且つ、シリンダ部で吹き出す余剰の冷却風を案内して、シリンダ背後まで送ることができれば、シリンダ及びシリンダブロックの冷却が均一化される。

前記の位置に設けられた冷却風の副吹き出し口から、シリンダブロック外周に沿ってシリンダ部まで延びる冷却風の案内カバーは、エンジンの発生する振動や熱に対する抵抗力のあるものでなければならない。耐熱性については金属が優れているが、耐振性や複雑な形状に加工する加工性については問題があり、より適性の高い材質と加工方法を選定することが課題である。

エンジン上部の燃料タンクから下の気化器に至る燃料ホースを、シリンダの背面（冷却風の下流側）に配置するエンジンにおいては、当該の冷却風案内カバーをホースの遮熱・振れ止め部材として利用できれば、熱的に或は機械的に合理的である。

上記の課題に対し、本発明は以下の各手段により課題の解決を図る。
（１）第１の手段の冷却風案内カバーは、シリンダブロックに対して傾斜したシリンダ部を備えた強制空冷エンジンであって、クランク軸の一端側に冷却ファンが取り付けられ他端側が出力軸となり、前記冷却ファンを覆うファンカバーに備えられるシリンダ用冷却風の主吹き出し口が、冷却風を前記シリンダ部に向かって吹き出すように設けられ、シリンダブロック用冷却風の副吹き出し口が、前記主吹き出し口より下で且つクランク軸線を挟んで反対側に設けられた強制空冷エンジンの冷却風案内カバーにおいて、前記主吹き出し口から吹き出される冷却風をシリンダ部のファンカバーが配置される面とは反対側の出力軸側まで回りこむように送り込むシリンダカバー部分と、前記副吹き出し口から吹き出される冷却風がシリンダブロックの上面を冷却しつつ流れ上がりシリンダ部に至り、前記主吹出し口から吹き出されてシリンダ部を冷却する冷却風に合流するように案内するトップカバー部分とを備えてなることを特徴とする。

（２）第２の手段の冷却風案内カバーは、上記第１の手段の冷却風案内カバーにおいて、前記の冷却風案内カバーは、振動エネルギーの吸収性と伝熱抵抗が大きい耐熱樹脂射出成形品であるとともに、複数個に分割可能、且つ嵌め込みにより組み付け可能な冷却風案内カバー。

第３の手段の冷却風案内カバーは、上記第２の手段の冷却風案内カバーにおいて、前記の冷却風案内カバーに、エンジン上部の燃料タンクと中央部の気化器を結ぶ燃料ホースを支持・固定するチャンネル構造及び／又はホースクランプを備えている冷却風案内カバー。

請求項１に係わる発明は、ファンの複数の冷却風吹き出し口から噴出する冷風を案内するカバーの具体的な構造に関するもので、前記主吹き出し口から吹き出される冷却風をシリンダ部のファンカバーが配置される面とは反対側の出力軸側まで回りこむように送り込むシリンダカバー部分と、前記副吹き出し口から吹き出される冷却風がシリンダブロックの上面を冷却しつつ流れ上がりシリンダ部に至り、前記主吹出し口から吹き出されてシリンダ部を冷却する冷却風に合流するように案内するトップカバー部分とを備えることによって、冷却の均一化に寄与する効果がある。
シリンダ及びシリンダブロックの冷却が均一化されると、強制空冷エンジンの主要部に局部的な高温や異常な熱応力及び熱膨張が発生しにくくなり、酷使にも耐え、耐久性が高く、潤滑油の消費も少ない、信頼性の高いエンジンが実現する効果がある。

請求項２に係わる発明は、前記の冷却風案内カバーの材質と製造方法に関するもので、エンジンの発する熱及び振動に耐え、輻射熱や伝達熱を遮断し得る耐熱樹脂を素材とし、射出成形により高能率に生産することにより、複雑で精密な形状・寸法のカバーを量産可能にし、且つ、必要な個所にワンタッチ脱着構造からなる接合端を設けることができ、ファンカバーの端部に形成した突起等を利用してエンジンへの組み付けも容易にする効果がある。

請求項３に係わる発明は、特段の追加部品を要さずに、当該の案内カバーのみで、反ファン側を通る燃料ホースを支持・固定し、且つ伝達熱から燃料ホースを護るので、エンジンの構造を簡素にし、信頼性の高い強制空冷エンジンを提供する効果がある。

本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図1は、本発明を適用したエンジン本体について、冷却風の流れを概念的に示したもの（表示の複雑化を避けるために、燃料タンク、エアクリーナ、消音器、制御装置等を取り外した本体を立体的に示したもの）、図２は、図１のエンジン本体を出力軸側から見た正面図に、冷却風の流れを概念的に示したもの。図３は、図２のエンジン本体を矢印Ｐから見た側面図に、冷却風の流れを概念的に示したもの。図４は、図２のエンジン本体をＱ方向から見た平面図に、冷却風の流れを概念的に示したもの。図５は、図２のエンジン本体をＲ方向から見た側面図に、冷却風の流れを概念的に示したもの。図６は、本発明に係る冷却風案内カバーの概略構造を示す立体図である。

図１は、本発明の冷却風案内カバーを取り付けた強制空冷エンジンについて、冷却風の流れを概念的に示したものである。ファンカバー１１の主吹き出し口１１ａ（図４）から吹き出す冷却風１５は、シリンダ部２７及び放熱フィン１２の両側を通過し、シリンダカバー２０によって案内されて、大半の冷却風15は、シリンダ部２７の背面に回り込み、最後にシリンダ部２７の背後の上面から抜けて行く。
ファンカバー１１の副吹き出し口１１ｂから吹き出す冷却風１６は、トップカバー１０とシリンダブロック１３によって囲まれた空間を通気路として、シリンダブロック1３を冷却しつつ流れ上がり、シリンダ部２７に至って、主吹き出し口１１ａからの冷却風15の一部と混合して平均温度を下げ、且つ流量を増した冷却風１６ｂとなって、シリンダ部２７の背面部に回り込み、シリンダ部２７を冷却した後、上面に抜けて行く。１４は出力軸である。

図１のような、必要な部分に行き渡る冷却風の流れでは、風量の調整をしておけば、シリンダ部２７及びシリンダブロック１３の冷却は均一化し易く、斑の少ない冷却を行うことが可能となる。
しかしながら、実際のエンジンでは、シリンダブロック１３の外郭形状が複雑であり、シリンダ部２７も周囲に吸気管、排気管、動弁機構、放熱フィン、潤滑機構等の付属部品が組み付けられているので、極めて複雑な外形となっている。そのために、実際のエンジンの冷却風案内カバーの形状も複雑となるので、図２、図３、図４、図５に基づいて説明をする。

図２は、本発明を適用したエンジン本体（完成品のエンジンから、燃料タンク、エアクリーナ、消音器、制御装置等を取り外したもの）の正面を示す。ファンカバー１1の副吹き出し口１１ｂから吹き込んだ冷却風１６は、トップカバー１０（太い実線と太い破線で表現された長い蓋形状）とシリンダブロック１３で囲まれた空間を通気路として、複雑な曲面を持つシリンダブロック１３の表面を冷却しつつ流れ上がり、シリンダ部２７に至ると通気路はトップカバー１０のみとなるので、冷却風１６は、主吹き出し口１１ａからの冷風１５の一部と混合し、冷却風１６ｂとなってシリンダ部２７の背面部に回り込み、シリンダ部２７を冷却した後、上方空間に抜けて行く。
また、シリンダカバー２０（太い実線と破線で表現された逆Ｌ字型のカバー）は、ファンカバー１１の主吹き出し口１１ａ（図４）からシリンダ部２７に向かって吹き出した冷却風１５を、シリンダ部２７の背後に回り込むように案内するためのものであり、接合端１８によって、トップカバー１０と嵌め合わされ、一体化される。

いずれのカバーも、ボルトと、シリンダブロックの必要個所に設けられたほぞ穴（図示せず）にキッチリと嵌まり込むほぞ（図示せず）で、エンジンに簡単に組み付けられる。当該のほぞを含めた凹凸、曲面、開口、切り欠き、折れ込み、ボルト座等々を使用できる。

図３は、図２のＰ方向から見た側面を示す。ファンカバー１１の副吹き出し口１１ｂから吹き込んだ冷却風16は、トップカバー１０とシリンダブロック13で囲まれた空間を通気路として、シリンダブロック13の表面を冷却しつつ上方へ流れ、シリンダ部２７へ吹き込む。トップカバー１０の上部には、シリンダブロック１３の壁はなく開放されているので、冷却風は天蓋状のトップカバー１０と放熱フィン１２に導かれて、シリンダ部２７の背後に回りこむように流れ、その後、上方空間に抜けて行く。

図４は、図２のＱ方向から見た平面を示す。ファンカバー１１の副吹き出し口１１ｂから吹き出す冷却風１６は、シリンダブロック１３の上面を冷却しながら吹き上がって、シリンダ部２７に至り、トップカバー１０とシリンダ部２７の放熱フィン12に案内されて、シリンダ部２７の背後に向かう流れ１６ｂとなる。一方、ファンカバー１１の主吹き出し口１１ａから吹き出す冷却風１５は、シリンダ部２７の放熱フィン１２を冷却しつつシリンダ部２７の背後に向かう。両方の風は、その後一部が混合して、シリンダ部２７の背後上方に抜けて行く。

図５は、図２のＲ方向から見た側面を示す。ファンカバー１１の主吹き出し口１１ａから吹き出した冷却風１５は、シリンダカバー２０によって案内されて放熱フィン１２から熱を奪いながらシリンダ部２７の背後に回り込み、上方に抜けて行く。燃料ホース１７は、トップカバー１０とシリンダカバー２０のチャンネル１０ａ，２０ａとホースクランプ１９及びトップカバー２０自体によって把持・支持され、安定した状態で気化器へとつながる。

図６は、冷却風の案内カバーの概略構造を示す立体図である。実際の冷却風案内カバーには、複雑な凹凸、曲面、開口、切り欠き、折れ込み、ボルト座等々の加工があり、ボルトとほぞの固定により、当該エンジンへの組み付けを可能にしている。また、本発明の案内カバーは、耐熱樹脂の射出成形によって製作された上部のトップカバー１０及び下部のシリンダカバー２０を、接合端１８で一体化し、それぞれに備えられたボルト孔とほぞを利用して、当該エンジンに組み付ける。燃料ホース１７は、平行アーム状のホースクランプ１９の開口に圧入され、ホースクランプ１９の反発力で挟みつけられて把持される。
本冷却風案内カバーが当該エンジンに組み付けられると、主吹き出し口１１ａからのシリンダ冷却風１５と副吹き出し口１１ｂからのシリンダブロック冷却風１６が二点鎖線で示したように流れ込む。

本発明を適用したエンジン本体について、冷却風の流れを概念的に示したものである。 本発明を適用したエンジン本体を、出力軸側から見た正面図である。 図２のエンジン本体をＰ方向から見た側面図に、冷却風の流れを概念的に示した図である。 図２のエンジン本体をＱ方向から見た平面図に、冷却風の流れを概念的に示した図である。 図２のエンジン本体をＲ方向から見た側面図に、冷却風の流れを概念的に示した図である。 本発明に係わる冷却風案内カバーの概略構造を示す立体図である。 従来のエンジン本体について、冷却風の流れを概念的に示したものである。

符号の説明

１０ トップカバー
１１ ファンカバー
１１ａ 主吹き出し口
１１ｂ 副吹き出し口
１２ 放熱フィン
１３ シリンダブロック
１５ 主吹き出し口からの冷却風
１６ 副吹き出し口からの冷却風
１６ｂ 平均温度を下げ、流量を増した冷却風
１７ 燃料ホース
１８ 接合端
１９ ホースクランプ
２０ シリンダカバー
１０ａ、２０ａ チャンネル

Claims (3)

1. シリンダブロックに対して傾斜したシリンダ部を備えた強制空冷エンジンであって、クランク軸の一端側に冷却ファンが取り付けられ他端側が出力軸となり、前記冷却ファンを覆うファンカバーに備えられるシリンダ用冷却風の主吹き出し口が、冷却風を前記シリンダ部に向かって吹き出すように設けられ、シリンダブロック用冷却風の副吹き出し口が、前記主吹き出し口より下で且つクランク軸線を挟んで反対側に設けられた強制空冷エンジンの冷却風案内カバーにおいて、
   前記主吹き出し口から吹き出される冷却風をシリンダ部のファンカバーが配置される面とは反対側の出力軸側まで回りこむように送り込むシリンダカバー部分と、前記副吹き出し口から吹き出される冷却風がシリンダブロックの上面を冷却しつつ流れ上がりシリンダ部に至り、前記主吹出し口から吹き出されてシリンダ部を冷却する冷却風に合流するように案内するトップカバー部分とを備えてなることを特徴とする強制空冷エンジンの冷却風案内カバー。
2. 請求項１において、前記の冷却風案内カバーは、振動エネルギーの吸収性と伝熱抵抗が大きい耐熱樹脂射出成形品であるとともに、複数個に分割可能、且つ嵌め込みにより組み付け可能なことを特徴とする強制空冷エンジンの冷却風案内カバー。
3. 請求項２において、前記の冷却風案内カバーに、エンジン上部の燃料タンクと中央部の気化器を結ぶ燃料ホースを支持・固定するチャンネル構造及び／又はホースクランプを備えていることを特徴とする強制空冷エンジンの冷却風案内カバー。

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