JP4796111B2

JP4796111B2 - ４ストロークエンジンの潤滑装置

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Publication number: JP4796111B2
Application number: JP2008258947A
Authority: JP
Inventors: 少愉李; 宇洲林; 煥隆古; 志偉張
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2007-10-03
Filing date: 2008-10-03
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2028-10-03
Also published as: ATE537335T1; EP2045449A1; JP2009092066A; TW200916644A; TWI322221B; EP2045449B1

Description

本発明は、４ストロークエンジンに関し、特に４ストロークエンジンに用いられる潤滑装置に関するものである。

従来、産業において常用されている携帯式工作機械、例えば草刈り機、チェーンソー（ｃｈａｉｎｓａｗ）又はその他のクリッピンマシーンとしては、十分なトルク及び動力を得るために、内燃機関エンジンをその動力源として採用することがよくある。ただし、前記携帯式工作機械の使用状態は傾斜角度を常に変換しなければならず、例えばチェーンソーを使用する際に同一の角度を維持するのではなく、切断対象に応じて切断角度を変更する必要があり、さらに手持ち操作の軽量化及び高回転速度の操作の必要に応えるために、内燃機関エンジンの選択は、原則的には２ストロークエンジンが４ストロークエンジンよりも望ましいのである。

前記２ストロークエンジンの運転状態において、廃棄ガスを排出すると同時に吸気することがあり、排出された廃棄ガスに未燃焼の燃油又は燃焼不完全な状況が存在しているため、２ストロークエンジンの使用により廃棄ガスの汚染問題が起こり、最近新しく改正された汚染法規の排出標準を通過できないことが通常である。逆に、４ストロークエンジンの燃焼が完全であるため、これらの排出基準を満たすことができる。また、４ストロークエンジンの運転に生じた騒音も２ストロークエンジンよりも低いため、動力工作機械の設計において４ストロークエンジンを採用するのが趨勢になっている。

４ストロークエンジンには低汚染排出及び低騒音の利点があるが、不利もある。即ち、４ストロークエンジンのカム及びバルブセットには適当な潤滑が必要であるため、４ストロークエンジンには潤滑装置が組み込まれなければならない。ただし、潤滑装置が組み込まれた４ストロークエンジンは、例えばチェーンソー等の携帯式工作機械に応用された場合、使用環境のため、４ストロークエンジンが傾斜又は傾倒の状態で操作されることがあるため、この場合潤滑装置に含まれたクランクケースの潤滑油は吸・排気バルブに進入する可能性があり、かつ、空燃混合ガスの流路内に進入し、有効な吸気燃焼が干渉され、エンジンオイルが漏れるおそれがある。

前記４ストロークエンジンが携帯式工作機械に応用された場合の既存の問題を解決するために、例えばＵＳ，２１３，０７８、ＵＳ６，１７０，４５６等のアメリカ特許に４ストロークエンジンにおける潤滑装置に対する改良設計が提案されている。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、ＵＳ６，２１３，０７８特許に４ストロークエンジンの潤滑システムが開示されており、そのカム室１０の下方に潤滑油ケース１２に連通されたオイル孔１１が設けられ、そのオイル復帰方法はオイル孔１１により潤滑油ケース１２に復帰される。このような設計としては、ある傾斜角度に用いられた場合、潤滑油が直接カム室１０を介してバルブ室に逆注入し、バルブ室と空気フィルタとの間の呼吸パイプラインを経由してエンジンより流出する。

図２に示すように、ＵＳ６，１７０，４５６特許に４ストロークエンジンの潤滑装置が開示されており、クランクケース１３の下方に狭い空間が凹設されることで潤滑油タンク１４が形成され、該潤滑油タンク１４の端部にエンジンオイルボックス１６に連通されたエンジンオイル孔１５が設けられている。このような設計は、エンジンが傾斜状態において多量の潤滑油が溢れてクランクケース内に進入することを防止できるが、長時間の回転使用において、カム及びスチームバルブ（ｓｔｅａｍｖａｌｖｅ）機構部材に対して有効な潤滑を提供することができない。また、従来、空気フィルターに連通された呼吸管において、通常、フィルターの設計がないため、エンジンが傾斜状態である場合、潤滑油が呼吸管より流出し、さらに潤滑油が不必要に消耗したり、空気フィルターが汚染してしまう虞がある。

従って、潤滑油をバルブ室に連通させ、カム室を有効に潤滑させると同時に、多量の潤滑油がバルブセットに流入することによってエンジンがエンストしてしまうことを回避し、エンジンが異なる各角度で作動できるようにするための４ストロークエンジンの潤滑装置を提供することは、本技術領域において解決すべき課題となっている。

上記の背景技術の欠点に鑑みて、本発明は、エンジンを異なる各種の角度で作動できる４ストロークエンジンの潤滑装置を提供することを課題とする。

また、本発明は、適当な潤滑が提供され、潤滑不足によりエンジンがスタックし、カム及びスチームバルブ機構が摩耗してしまう問題を防止することができる４ストロークエンジンの潤滑装置を提供することを課題とする。

また、本発明は、呼吸管より流出した多量の潤滑油の消耗や、空気フィルターの汚染問題を防止することできる４ストロークエンジンの潤滑装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る４ストロークエンジンの潤滑装置は、エンジンのクランクケースの下方に結合され、潤滑油を収容するための潤滑油ケースと、該クランクケースの下方に形成され、一部が該潤滑油ケースに位置し、該潤滑油ケースに連通されたオイル孔が設けられた潤滑油タンクと、エンジンのピストン連接ロッドの一端に形成され、該潤滑油タンク内に収容され、潤滑油を油霧になるように攪拌する撥油ロッドと、エンジンのロッカーアーム（ｒｏｃｋｅｒａｒｍ）室と該クランクケースとを連通するパイプライン、クランクケースにおいてクランクの第１段に設けられ該パイプライン及び該クランクケース内部に対応して連通された供油チャネルを含み、該供油チャネルが該クランクの第１段の第１の回転角度に開放し、油霧を該ロッカーアームを経由して該エンジンのカム室に供給するための供給油路と、該クランクの第２段に設けられ該カム室及び該クランクケース内部に対応して連通された吸入チャネルを含み、該吸入チャネルが該クランクの第２段の第２の回転角度に開放し、油霧を該クランクケース内部に吸入するための吸入油路とを、備えている。

前記４ストロークエンジンの潤滑装置において、該潤滑油タンクは、該潤滑油ケースにある狭長凹部を有し、オイル孔のそれぞれが少なくとも該狭長凹部の両側や底端に設けられているが、これに限定されるものではない。該オイル孔のそれぞれが該潤滑油タンクの底部より該狭長凹部に隣接した両側に設けられてもよい。また、第１の回転角度と第２の回転角度とが互に交差できるものであれば、特に限定されるものではないが、本実施形態において、該第１の回転角度と該第２の回転角度とが互に１８０°交差している。

一つの実施形態において、該供油チャネルは、クランクケース内部に連通された第１の軸方向孔、該第１の軸方向孔とパイプラインとを連通する第１の径方向孔を備えている。前記供油チャネルは、該第１の軸方向孔と該クランクケース内部とを連通する第１の偏心孔をさらに含み、該クランクの第１段の軸心が該第１の偏心孔の周縁に対応して第１のクランプオイルプラグが設けられている。該クランクの第１段の外側に該第１の径方向孔に対応して例えば半円環形断面構造である第１の止めブロックが配設され、該第１の回転角度以外の領域を遮断する。

また、吸油チャネルは、需要に応じて該クランクケース内部に連通された第２の軸方向孔、該第２の軸方向孔と該カム室とを連通する第２の径方向孔を備えている。前記吸油チャネルは、該第２の軸方向孔と該クランクケース内部とを連通する第２の偏心孔をさらに含み、該クランクの第２段の軸心が該第２の偏心孔周縁に対応して第２のクランプオイルプラグが設けられている。該クランクの第２段の外側に該第２の径方向孔に対応して例えば半円環形断面構造である第２の止めブロックが配設され、該第２の回転角度以外の領域を遮断する。

他の実施形態において、該供油チャネルは、第１の端及び第２の端を有する第１の斜め孔を含み、該第１の端がパイプラインに連通され、該第２の端がクランクケース内部に連通されている。該供油チャネルは、該第２の端と該クランクケース内部とを連通する第１の偏心孔をさらに含み、該クランクの第１段の軸心が該第１の偏心孔の周縁に対応して第１のクランプオイルプラグが設けられている。該クランクの第１段の外側に該第１の端に対応して例えば半円環形断面構造である第１の止めブロックが配設され、該第１の回転角度以外の領域を遮断する。

同様に、該吸油チャネルは、需要に応じて、第１の端及び第２の端を有する第２の斜め孔を含み、該第１の端がカム室に連通され、該第２の端がクランクケース内部に連通されている。該供油チャネルは、該第２の端と該クランクケース内部とを連通する第２の偏心孔をさらに含み、該クランクの第２段の軸心が該第２の偏心孔の周縁に対応して第２のクランプオイルプラグが設けられている。該クランクの第２段の外側に該第１の端に対応して例えば半円環形断面構造である第２の止めブロックが配設され、該第２の回転角度以外の領域を遮断する。

また、上述の目的を達成するために、本発明に係る４ストロークエンジンの潤滑装置は、シリンダー、クランクケース、互に連通されたロッカーアーム室及びカム室、及び呼吸管を有する４ストロークエンジンに適用される潤滑装置において、該クランクケースはクランク第１段、連結部及びクランク第２段に区分されるクランクを有し、該シリンダーは、該連結部に連結されたピストン連接ロッドを有し、該カム室にはカム軸を有するカムが設けられており、該潤滑装置は、該クランクケースの下方に結合され、潤滑油を収容するための潤滑油ケースと、該クランクケースの下方に形成され、一部が該潤滑油ケースに位置し、該潤滑油ケースに連通されたオイル孔が設けられた潤滑油タンクと、ピストン連接ロッドの一端に形成され、該潤滑油タンク内に収容され、潤滑油を油霧になるように攪拌する撥油ロッドと、該ロッカーアーム室と該クランクケースとを連通するパイプライン、該クランクの第１段に設けられ該パイプライン及び該クランクケース内部に対応して連通された供油チャネルを含み、該供油チャネルが該クランクの第１段の第１の回転角度に開放し、油霧を該ロッカーアームを経由して該エンジンのカム室に供給するための供給油路と、該クランクの第２段に設けられ該カム室及び該クランクケース内部に対応して連通された吸入チャネルを含み、該吸入チャネルが該クランクの第２段の第２の回転角度に開放し、油霧を該クランクケース内部に吸入するための吸入油路と、該カム軸に設けられ該呼吸管に連通された第３の軸方向孔と、該第３の軸方向孔と該カム室とを連通する第３の径方向孔とを含む排気チャネルと、を備えている。

また、上述の目的を達成するために、本発明に係る４ストロークエンジンの潤滑装置は、シリンダー、クランクケース、互に連通されたロッカーアーム室及びカム室、及び呼吸管を有する４ストロークエンジンに適用される潤滑措置において、該クランクケースはクランク第１段、連結部及びクランク第２段に区分されるクランクを有し、該シリンダーは、該連結部に連結されたピストン連接ロッドを有し、該潤滑装置は、該クランクケースの下方に結合され、潤滑油を収容するための潤滑油ケースと、該クランクケースの下方に形成され、一部が該潤滑油ケースに位置し、該潤滑油ケースに連通された少なくとも１つのオイル孔が設けられた潤滑油タンクと、ピストン連接ロッドの一端に形成され、該潤滑油タンク内に収容され、潤滑油を油霧になるように攪拌する撥油ロッドと、該ロッカーアーム室と該クランクケースとを連通するパイプライン、該クランクの第１段に設けられ該パイプライン及び該クランクケース内部に対応して連通された供油チャネルを含み、該供油チャネルが該クランクの第１段の第１の回転角度に開放し、油霧を該ロッカーアームを経由して該エンジンのカム室に供給するための供給油路と、該クランクの第２段に設けられ該カム室及び該クランクケース内部に対応して連通された吸入チャネルを含み、該吸入チャネルが該クランクの第２段の第２の回転角度に開放し、油霧を該クランクケース内部に吸入するための吸入油路と、を備え、該呼吸管は、該４ストロークエンジン内の空間に連通され、該空間は該シリンダーと該クランクケースとの間のチャネルである。

さらに、上述の実施形態において、潤滑油タンクの設計を省略して、潤滑油ケースを、潤滑油の収容のためにクランクケースの下方に結合させ、撥油ロッドをピストン連接ロッドの該潤滑油ケースに対応した一端に形成させ、潤滑油を油霧になるように攪拌するようにしてもよい。

本発明に係る４ストロークエンジンの潤滑装置は、主に該ロッカーアームをクランクケースに連通させ、供油及び吸油チャネルの交差設計により、潤滑油霧がクランクケースよりロッカーアーム室を経由してカム室に到達しクランクケースに吸入することでサイクルが形成されることにより、エンジンが異なる各種の角度で操作できるようにし、また、供給油路及び吸入油路の設計により、適当な潤滑が提供され、偏心孔及びクランプオイルプラグの設計に合わせて多量の潤滑油がクランクケースより流出することを回避し、潤滑不足によりエンジンピストンがスタックし、カム及びスチームバルブ機構が摩耗してしまう問題を防止することができ、さらに、排気チャネルの設計により、遠心力の原理により油滴又は多量の油霧の進入を防止できるため、油滴又は多量の潤滑油が呼吸管より流出した潤滑油が消耗し又は空気フィルターが汚染してしまう問題を防止することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。本明細書に記載の内容は、この技術分野に精通した者なら簡単に本発明のその他の利点や効果が理解できる。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、本発明に係る４ストロークエンジンの潤滑装置は、少なくともシリンダー２、クランクケース３、互に連通されたロッカーアーム室４及びカム室５、及び呼吸管６を有する４ストロークエンジンに適用される４ストロークエンジンにおいて、潤滑油がクランクケース３よりロッカーアーム室４を経由してカム室５に到達しクランクケース３に吸入することでサイクルが構成されることにより、エンジンが異なる各種の角度で操作できるようにする。本実施形態において、潤滑装置は、ドライ式（クランクケースと潤滑油ケースとが互に連通する）の４ストロークエンジンを例にするが、これらは本発明に係る応用範囲に限定されるものではなく、潤滑装置が組み込まれた４ストロークエンジンであれば本発明に適用することができる。

本実施形態に適用された４ストロークエンジンにおいて、クランクケース３はクランクを有し、該クランクは、連結部３１を介して互に連結して同期動作するクランク第１段３２及びクランク第２段３３に区分され、該シリンダー２は、該連結部３１に連結されたピストン連接ロッド２１、該ピストン連接ロッド２１の頂端に結合されたピストン２２を有している。該ロッカーアーム室４は、ロッカーアーム４１を有し、該カム室５にはカム軸５２を有するカム５１が設けられ、該ロッカーアーム４１が該カム５１に連動され、該カム室５は空気フィルター（図示せず）の外付けに用いられるための呼吸管６に連通され、廃棄ガスが排出される。４ストロークエンジンの内燃原理は周知の技術であり、本発明の特徴ではないため、本願の明細書がより分かり易くなるように、エンジンの動作原理や細部の機構設計に関する詳しい説明を省略する。

本発明に係る潤滑装置は、クランクケース３の下方に結合され、潤滑油７１を収容するための潤滑油ケース７と、該クランクケース３の下方に形成され、一部が該潤滑油ケース７に位置し、該潤滑油ケース７に連通された少なくとも１つのオイル孔３４２が設けられた潤滑油タンク３４と、ピストン連接ロッド２１の底端に形成され、該潤滑油タンク３４内に収容され、潤滑油７１を油霧になるように攪拌する攪拌ロッド２３と、ロッカーアーム室４と該クランクケース３とを連通するパイプライン４２、クランクケース３においてクランクの第１段３２に設けられ該パイプライン４２及び該クランクケース３内部に対応して連通された供油チャネル３２１を含み、該供油チャネル３２１が該クランクの第１段３２の第１の回転角度に開放し、油霧を該ロッカーアーム４を経由して該カム室５に供給するための供給油路と、該クランクの第２段３３に設けられ該カム室５及び該クランクケース３内部に対応して連通された吸入チャネル３３１を含み、該吸入チャネル３３１が該クランクの第２段３３の第２の回転角度に開放し、油霧を該クランクケース３内部に吸入するための吸入油路とを、備えている。

本実施形態において、該潤滑油タンク３４は、該潤滑油ケース７にある狭長凹部３４１を有し、オイル孔３４２のそれぞれが少なくとも該狭長凹部の両側や底端に設けられているが、該潤滑油タンク３４の底部より該狭長凹部３４１に隣接した両側に設けられてもよく、エンジンが異なる各種の角度ないし傾倒状態における油滴チャネルが提供され、該クランクケース３と該潤滑油ケース７との圧力平衡作用として働く。また、クランクの第１段３２及びクランクの第２段３３は、連結部３１を介して互に連結して同期動作する。第１の回転角度及び第２の回転角度とは、互に交差するのが望ましいが、特に制限されるものではない。本実施形態において、該第１の回転角度と該第２の回転角度とが互に１８０°交差していることを例にしているが、これに限定されるものではない。

供油チャネル３２１は、クランクの第１段３２に形成され、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、本実施形態において、供油チャネル３２１は、クランクケース３内部に連通された第１の軸方向孔３２１１、該第１の軸方向孔３２１１とパイプライン４２とを連通する第１の径方向孔３２１３を備えている。また、供油チャネル３２１は、第１の軸方向孔３２１１とクランクケース３の内部とを連通する第１の偏心孔３２１５をさらに備え、クランクの第１段３２の軸心が第１の偏心孔３２１５の周縁に対応して第１のクランプオイルプラグ３２１７が設けられている。また、図４Ｃ及び図４Ｄに示すように、クランクの第１段３２の外側には第１の径方向孔３２１３に対応して、例えば半円環形断面構造である第１の止めブロック３２３が配設され、クランクの第１段３２の第１の径方向孔３２１３の第１の回転角度以外にある領域を遮断する。前記パイプライン４２の一端は、クランクケース３の一側が第１の径方向孔３２１３に対応した箇所、即ち第１の止めブロック３２３の対向側の空間に連通され、該空間を介して該第１の径方向孔３２１３に連通される。

前述した供給油路の設計としては、クランクの第１段３２が回転した場合、遠心力により顆粒状の油滴がクランクの第１段３２の端面より飛ばされ、油霧のみが供油チャネル３２１を通過し、即ち、第１のクランプオイルプラグ３２１７のほとんどを利用して、第１の軸方向孔３２１１の軸心の外端を封鎖することで、回転時の遠心力により顆粒状の油滴がクランクの第１段３２の端面より飛ばされ、油霧のみが圧力差の作用により該第１の偏心孔３２１５から該第１の軸方向孔３２１１に進入する。前記第１の径方向孔３２１３及び第１の止めブロック３２３は油霧を制御する供給スイッチとして形成され、本実施形態において、クランクの第１段３２が第１の回転角度（即ち第１の径方向孔３２１３が第１の止めブロック３２３より離脱された領域）に回転された場合、ピストン２２の下降ストロークに合わせて、この正圧により油霧をパイプライン４２を介してロッカーアーム室４を経由してカム室５に連通させることで、油霧伝送の効果を図る。

吸入チャネル３３１は、クランクの第２段３３に形成され、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、本実施形態において、吸入チャネル３３１は、クランクケース３内部に連通された第２の軸方向孔３３１１、該第２の軸方向孔３３１１と該カム室５とを連通する第２の径方向孔３３１３を備えている。また、吸油チャネル３３１は、第２の軸方向孔３３１１とクランクケース３内部とを連通する第２の偏心孔３３１５をさらに備え、クランクの第２段３３の軸心が第２の偏心孔３３１５の周縁に対応して第２のクランプオイルプラグ３３１７が設けられ、第２のクランプオイルプラグ３３１７のほとんどを利用して、第２の軸方向孔３３１１の軸心の外端を封鎖することで、回転時の遠心力により顆粒状の油滴がクランクの第２段３３の端面より飛ばされ、圧力差の作用に合わせて潤滑油が第２の偏心孔３３１５より第２の軸方向孔３３１１に進入することを防止する。また、図５Ｃ及び図５Ｄに示すように、クランクの第２段３３の外側には第２の径方向孔３３１３に対応して、例えば半円環形断面構造である第２の止めブロック３３３が配設され、クランクの第２段３３の第２の径方向孔３３１３の第２の回転角度以外にある領域を遮断する。

前述した吸入油路の設計としては、第２の径方向孔３３１３及び第２の止めブロック３３３は油霧又は油滴を制御する吸入スイッチとして形成され、本実施形態において、クランクの第２段３３が第２の回転角度（即ち第２の径方向孔３３１３が第２の止めブロック３３３より離脱された領域）に回転された場合、油霧又は油滴が第２の径方向孔３３１３、第２の軸方向孔３３１１を経由してクランクケース３内部に連通され、ピストン２２の上昇ストロークに合わせて、クランクケース３内の負圧により油霧を吸入することでサイクルを達成する。また、第２の偏心孔３３１５は、遠心力により油滴が潤滑油タンク３４から第２の軸方向孔３３１１に逆流入することを防止するようにする。ここで説明すべき点は、本実施形態における第１の回転角度及び第２の回転角度は、互に１８０°交差していることを例にしている。即ち、クランクの第１段３２が第１の回転角度に回転された場合、クランクの第２段３３は、第２の回転角度と１８０°異なっているため、供油チャネル３２１及び吸油チャネル３３１は同時に開放されるのではなく、交差に開放された状態にある。

さらに、本実施形態は、クランクケース３において連結部３１を介して互に連結して同期動作するクランクの第１段３２及びクランクの第２段３３を例にしているが、本発明に係る応用範囲に限定されるものではない。例えば、第１のクランクを採用してもよい。また、該クランクは第１段、連結部及び第２段に区分され、該クランクの第１段及び第２段にそれぞれ前述した供油チャネル３２１及び吸油チャネル３３１が形成されても同様の技術効果を達成できることがいうまでもない。エンジンのクランクケースに単一のクランク又は同期動作する２つのクランクを配置することは業界において周知の技術であり、本発明の特徴ではないため、図面に合わせながら詳しく説明することを省略する。

カム室５内にカム５１が設けられ、カム５１及びカムギヤ５３がカム軸５２上に固定され、クランクの第２段３３のクランクギヤ３３５を介して該カムギヤ５３を駆動する。また、カム軸５２においてカム室５及び呼吸管６を連通するための排気チャネル５２１が設けられ、該呼吸管６により空気フィルター（図示せず）に接続される。図６Ａ及び図６Ｂに示すように、本実施形態において、該排気チャネル５２１は、カム軸５２に設けられ呼吸管６に連通された第３の軸方向孔５２１１、及び該第３の軸方向孔５２１１と該カム室５とを連通する第３の径方向孔５２１３を備えている。第３の径方向孔５２１３は、カム５１及びカム軸５２の回転に伴って外へ飛ばされる遠心力が生じるため、顆粒状の油滴又は多量の油霧がエンジン運転状態において該排気チャネル５２１を介して空気フィルターへ排出されることを防止することができる。

エンジンが水平操作の状態において、図３Ａ、図４Ａないし図４Ｄ、及び図５Ａないし図５Ｄに示すように、潤滑油７１は、クランクケース３の下方の狭長凹部３４１の底部のオイル孔３４２によりクランクケース３の内部に進入し、クランク（クランクの第１段３２及びクランクの第２段３３を含む）が回転した場合、ピストン連接ロッド２１の下端にある攪拌ロッド２３が駆動され、狭長凹部３４１内の潤滑油が攪拌され油滴及び油霧が形成される。油滴及び油霧は均一的にクランクケース３の内部空間に分布され、狭長凹部３４１の両側のオイル孔３４２を介してクランクケース３及び潤滑油ケース７の内部圧力のバランスが図られる。

クランク（クランクの第１段３２及びクランクの第２段３３を含む）が反時計に第１の回転角度に回転してピストン連接ロッド２１が下降ストロークを行った場合、体積の減少によりクランクケース３の内部圧力が上昇し、クランクケース３内部空間の油霧をクランクの第１段３２の内部の供油チャネル３２１へ送入し、第１の偏心孔３２１５、第１の軸方向孔３２１１を経由して第１の径方向孔３２１３に到達する。この場合、第１の径方向孔３２１３及び第１の止めブロック３２３は開放状態にあり、第１の止めブロック３２３に対向した開放空間はパイプライン４２に連結されているため、油霧がパイプライン４２に連通され、油霧がパイプライン４２を経由してロッカーアーム室４のロッカーアーム４１等のパーツに流れるととともに、カム室５に連通されカム５１、カムギヤ５３及びクランクギヤ３３５を潤滑させる。排気チャネル５２１の第３の径方向孔５２１３の設計としては、遠心力により多量の油霧が空気フィルターに進入し、凝結した液体潤滑油及び油霧がカム室５の下端に蓄積することを防止することができる。この場合、クランクの第２段３３における第２の径方向孔３３１３及び第２の止めブロック３３３は閉鎖状態にある。

シリンダー２におけるピストン２２が下死点に達した後、ピストン２２が上昇ストロークに進入し、クランクの第１段３２の第１の径方向孔３２１３及び第１の止めブロック３２３は閉鎖状態にあり、クランクの第２段３３の第２の径方向孔３３１３及び第２の止めブロック３３３は開放状態にあり、体積の膨張によりクランクケース３の圧力が下降する。クランクの第２段３３の第２の径方向孔３３１３によりカム室５の下端に蓄積された潤滑油及び油霧を第２の軸方向孔３３１１、第２の偏心孔３３１５を介してクランクケース３内部に吸入することで、潤滑のサイクルが形成される。

図７に示すように、エンジンが９０°回転した場合、重力により潤滑油の分布が影響され、クランクケース３の狭長凹部３４１にもともと蓄積された潤滑油により潤滑され、潤滑油タンク３４底部より狭長凹部３４１に隣接した両側にあるオイル孔３４２により油滴を連続的にクランクの第１段３２上に滴下することで、クランクの第１段３２の回転衝撃により油霧を形成し潤滑を提供する。多量の潤滑油がロッカーアーム室４、カム室５、空気フィルターに進入することで過度潤滑又はエンジンのエンストが起こることを回避するために、供油チャネル３２１の設計では遠心力及び自動開放及び閉鎖制御により「油霧の通過及び大顆粒油滴の隔離」として機能することにより、過度の潤滑を回避し、また、吸油チャネル３３１の設計では「クランクケース３内の潤滑油の隔離及びカム室５の潤滑油の吸入」の効果を図ることができる。

図８に示すように、エンジンが１８０°回転した場合、その潤滑原理及びルートは共に前記エンジンが９０°回転した状態と同様であり、クランクケース３の狭長凹部３４１にもともと蓄積された潤滑油により潤滑され、潤滑油タンク３４底部より狭長凹部３４１に隣接した両側にあるオイル孔３４２により油滴を連続的にクランクの第１段３２上に滴下することであるため、詳しい説明を省略する。前記例示性の説明によれば、本発明に係る潤滑装置は、エンジンが各角度で正常に操作できるようにするための潤滑効果を図ることができる。

また、本実施形態において供油チャネル３２１は主にクランクの第１段３２に設けられた第１の軸方向孔３２１１及び第１の径方向孔３２１３を含み、吸油チャネル３３１は主にクランクの第２段３３に設けられた第２の軸方向孔３３１１及び第２の径方向孔３３１３を含むことを例にしているが、これらに限定されるものではない。例えば、前記クランクの第１段３２の第１の軸方向孔３２１１及び第１の径方向孔３２１３に代えて、図９に示す第１の端及び第２の端を有する第１の斜め孔３２１２にしてもよい。また、該第１の端がパイプラインに連通され、第２の端がクランクケース内部に連通され、第１の偏心孔及び第１のクランプオイルプラグの設計は前記実施形態と同様であることは言うまでもない。同様に、前記クランクの第２段３３の第２の軸方向孔３３１１及び第２の径方向孔３３１３に代えて、図１０に示す第１の端及び第２の端を有する第２の斜め孔３３１２にしてもよい。また、該第１の端がカム室に連通され、第２の端がクランクケース内部に連通され、第２の偏心孔及び第２のクランプオイルプラグの設計は前記実施形態と同様であることは言うまでもない。

ここで注意すべき点は、カム室５内に排気チャネル５２１が設けられたのは、多量の潤滑油が呼吸管６より流出し潤滑油が消耗し又は空気フィルターが汚染してしまい、さらに潤滑油が呼吸管６に蓄積すぎてエンジンのエンストが起こることを防止するためである。明細書がより分かり易くなるように、上述した実施形態に明示するが、排気チャネル５２１及び呼吸管６が本発明に係る設計位置に限定されるものではなく、実際の必要に応じて呼吸管６が本発明に係る４ストロークエンジン内にある位置を選択的に増設又は変更してもよい。図１１に示すように、本発明の他の実施形態において、図３Ａにおいて呼吸管６を本発明に係る４ストロークエンジン内の非カム室５の空間に直接連通させ、具体的には、該空間はシリンダー２とクランクケース３との間のチャネル６１であり、その他の設計は変更せず、図３Ａの実施形態に示すように、呼吸管６がカム軸５２に密閉に連通されていないため、カム５１及びカム軸５２の回転に伴って外へ飛ばされる遠心力が生じることはなく、顆粒が細微な油滴又は少量の油霧が生成されたエンジンが非長時間に持続的に回転運転した状態において、空気がチャネル６１内にスムーズに流入して、潤滑油が呼吸管６より流出することを回避することができる。また、本実施形態において、４ストロークエンジンの潤滑装置に、前述実施形態における供油チャネル３２１及び吸油チャネル３３１を設けずに、排気チャネル５２１のみを設けても、本発明の特許の請求範囲に含まれるものである。

図１２に示すように、本発明に係る４ストロークエンジンの潤滑装置の他の実施形態は、少なくともシリンダー２、クランクケース３、互に連通されたロッカーアーム室４及びカム室５、及び呼吸管６を有する４ストロークエンジンに適用される４ストロークエンジンにおいて、潤滑油がクランクケース３よりロッカーアーム室４を経由してカム室５に到達しクランクケース３に吸入することでサイクルが構成されることにより、エンジンが異なる各種の角度で操作できるようにする。本実施形態が前記実施形態（図３Ａに示す）と異なっているのは、その潤滑油ケース７と潤滑油タンク３４とが一体に形成されてもよい点にある。即ち、潤滑油ケース７を封鎖設計にせず、潤滑油が潤滑油タンク３４内に隔離されないようにし、即ち攪拌ロッド２３をピストン連接ロッド２１が潤滑油ケース７に対応した一端に直接形成することで、攪拌ロッド２３が直接潤滑油を攪拌して油霧を形成し、反転角度の小さい工作機械（例えば草刈り機）にも適用される。供油チャネル、吸油チャネル、偏心孔及びクランプオイルプラグ等の関連設計は前記実施形態と同一であるため、詳しい説明を省略する。本実施形態において呼吸管６をカム室５上に設ける他、呼吸管６をカム室５がロッカーアーム室４に連通された空間内に、又はシリンダー２とクランクケース３とのチャネル６１内に設けてもよい。

また、本実施形態において、４ストロークエンジンの潤滑装置には、前記実施形態における供油チャネル３２１及び吸油チャネル３３１が設けられなくてもよい。即ち排気チャネル５２１のみを設けても、本発明の特許の請求範囲に含まれるものである。

上述のように、本発明に係る４ストロークエンジンの潤滑装置は、主に該ロッカーアームをクランクケースに連通させ、供油及び吸油チャネルの交差設計により、潤滑油霧がクランクケースよりロッカーアームを経由してカム室に到達しクランクケースに吸入することでサイクルが形成されることにより、エンジンが異なる各種の角度で操作できるようにし、また、供給油路及び吸入油路の設計により、適当な潤滑が提供され、偏心孔及びクランプオイルプラグの設計に合わせて多量の潤滑油がクランクケースより流出することを回避し、さらに、排気チャネルの設計により、遠心力の原理により油滴又は多量の油霧の進入を防止できるため、多量の潤滑油が呼吸管より流出した潤滑油が消耗し又は空気フィルターが汚染してしまう問題を防止することができる。従って、本発明に係る４ストロークエンジンの潤滑装置は、既に従来技術における種々の欠点を克服し、特許出願における産業上の利用可能性、新規性及び進歩性という要件を満たしている。

上記のように、これらの実施の形態は本発明の原理および効果・機能を例示的に説明するものであり、本発明は、これらによって限定されるものではない。本発明に係る実質的な技術内容は、下記の特許請求の範囲に定義される。本発明は、この技術分野に精通した者により特許請求の範囲を脱しない範囲で色々な修飾や変更をすることが可能であり、そうした修飾や変更は本発明の技術範囲に入るものである。

ＵＳ６，２１３，０７８特許に開示された４ストロークエンジンの潤滑システムの正面図である。ＵＳ６，２１３，０７８特許に開示された４ストロークエンジンの潤滑システムの側面図である。ＵＳ６，２１３，０７８特許に開示された４ストロークエンジンの潤滑装置の正面図である。本発明が４ストロークエンジンに適用された実施形態を示す正面図である。本発明が４ストロークエンジンに適用された実施形態を側面図である。本発明が適用された４ストロークエンジンのクランク第１段の構造の正面図である。本発明が適用された４ストロークエンジンのクランク第１段の構造の一部の側面図である。図３ＡにおけるＸブロックの拡大模式図である。図３ＡにおけるＸブロックに示す第１の止めブロックの側面を示す模式図である。本発明が適用された４ストロークエンジンのクランク第２段の構造の正面図である。本発明が適用された４ストロークエンジンのクランク第２段の構造の一部の側面を示す模式図である。図３ＡにおけるＹブロックの拡大模式図である。図３ＡにおけるＹブロックに示す第２の止めブロックの側面を示す模式図である。図３ＡにおけるＺブロックの拡大模式図である。図３ＡにおけるＺブロックに示すカム及びカム軸の側面を示す模式図である。本発明に係る４ストロークエンジンの潤滑装置が、エンジンが９０°回転操作した状態に応用された場合を示す模式図である。本発明に係る４ストロークエンジンの潤滑装置が、エンジンが１８０°回転操作した状態に応用された場合を示す模式図である。本発明の他の実施形態に係る４ストロークエンジンの潤滑装置の供油チャネルを示す側面図である。本発明の他の実施形態に係る４ストロークエンジンの潤滑装置の吸油チャネルを示す側面図である。本発明の他の実施形態に係る４ストロークエンジンの呼吸管を示す正面図である。本発明の他の実施形態に係る４ストロークエンジンの潤滑装置を示す正面図である。

符号の説明

１０カム室
１１オイル孔
１２潤滑油ケース
１３クランクケース
１４潤滑油タンク
１５エンジンオイル孔
１６エンジンオイルボックス
２シリンダー
２１ピストン連接ロッド
２２ピストン
２３攪拌ロッド
３クランクケース
３１連結部
３２クランクの第１段
３２１供油チャネル
３２１１第１の軸方向孔
３２１３第１の径方向孔
３２１５第１の偏心孔
３２１７第１のクランプオイルプラグ
３２３第１の止めブロック
３３クランクの第２段
３３１吸油チャネル
３３１１第２の軸方向孔
３３１３第２の径方向孔
３３１５第２の偏心孔
３３１７第２のクランプオイルプラグ
３３３第２の止めブロック
３３５クランクギヤ
３４潤滑油タンク
３４１狭長凹部
３４２オイル孔
４ロッカーアーム室
４１ロッカーアーム
４２パイプライン
５カム室
５１カム
５２カム軸
５２１排気チャネル
５２１１第３の軸方向孔
５２１３第３の径方向孔
５３カムギヤ
６呼吸管
６１チャネル
７潤滑油ケース
７１潤滑油
Ｘ、Ｙ、Ｚブロック

Claims

シリンダー、クランクケース、互に連通されたロッカーアーム室及びカム室を有する４ストロークエンジンに適用される潤滑装置において、前記シリンダーは、連結部に連結されたピストン連接ロッドを有し、前記潤滑装置は、
前記クランクケースの下方に結合され、潤滑油を収容するための潤滑油ケースと、
前記クランクケースの下方に形成され、一部が前記潤滑油ケースに位置し、前記潤滑油ケースに連通された少なくとも１つのオイル孔が設けられた潤滑油タンクと、
前記ピストン連接ロッドの一端に形成され、前記潤滑油タンク内に収容され、潤滑油を油霧になるように攪拌する撥油ロッドと、
エンジン内の空間上に設けられ、廃棄ガスを排出するための呼吸管と、を備え、
前記クランクケースが、前記連結部を介して互に連結して同期動作するクランク第１段及びクランク第２段を有し、前記潤滑装置が、さらに、
前記ロッカーアーム室と前記クランクケースとを連通するパイプラインと、前記クランク第１段に設けられ前記パイプライン及び前記クランクケース内部に対応して連通可能な供油チャネルとを含み、前記クランク第１段が第１の回転角度のときに前記供油チャネルを開放して前記パイプライン及び前記クランクケース内部を連通させることにより、前記クランクケース内の油霧を前記ロッカーアーム室を経由して前記カム室に供給するための供給油路と、
前記クランク第２段に設けられ前記カム室及び前記クランクケース内部に対応して連通可能な吸入チャネルを含み、前記クランク第２段が第２の回転角度のときに前記吸入チャネルを開放して前記カム室及び前記クランクケース内部を連通させることにより、前記カム室内の油霧を前記クランクケース内部に吸入するための吸入油路と、備えていることを特徴とする４ストロークエンジンの潤滑装置。
前記潤滑油タンクが、前記潤滑油ケースにある狭長凹部を有し、前記オイル孔のそれぞれが少なくとも前記狭長凹部の両側及び底端に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の４ストロークエンジンの潤滑装置。
前記オイル孔のそれぞれがさらに前記潤滑油タンクの底部より前記狭長凹部に隣接した両側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の４ストロークエンジンの潤滑装置。
前記第１の回転角度と前記第２の回転角度とが互に交差し、前記第１の回転角度と前記第２の回転角度とが互に１８０°交差していることを特徴とする請求項１に記載の４ストロークエンジンの潤滑装置。
前記供油チャネルが、クランクケース内部に連通された第１の軸方向孔と、前記第１の軸方向孔と前記パイプラインとを連通する第１の径方向孔と、前記第１の軸方向孔と前記クランクケース内部とを連通する第１の偏心孔とを備え、前記クランクの第１段の軸心が前記第１の偏心孔の周縁に対応して第１のクランプオイルプラグが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の４ストロークエンジンの潤滑装置。
前記第１の回転角度以外の領域を遮断するために、前記クランクの第１段の外側に前記第１の径方向孔に対応して半円環形断面構造である第１の止めブロックが配設されている、ことを特徴とする請求項１に記載の４ストロークエンジンの潤滑装置。
前記吸油チャネルが、前記クランクケース内部に連通された第２の軸方向孔と、前記第２の軸方向孔と前記カム室とを連通する第２の径方向孔と、前記第２の軸方向孔と前記クランクケース内部とを連通する第２の偏心孔とを備え、前記クランクの第２段の軸心が前記第２の偏心孔の周縁に対応して第２のクランプオイルプラグが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の４ストロークエンジンの潤滑装置。
前記第２の回転角度以外の領域を遮断するために、前記クランクの第２段の外側に前記２の径方向孔に対応して半円環形断面構造である第２の止めブロックが配設されていることを特徴とする請求項７に記載の４ストロークエンジンの潤滑装置。
前記供油チャネルが、第１の端及び第２の端を有する第１の斜め孔を含み、前記第１の端が前記パイプラインに連通され、前記第２の端が前記クランクケース内部に連通されており、
前記第２の端と前記クランクケース内部とを連通する第１の偏心孔をさらに含み、前記クランクの第１段の軸心が前記第１の偏心孔の周縁に対応して第１のクランプオイルプラグが設けられ、前記第１の回転角度以外の領域を遮断するために、前記クランクの第１段の外側に前記第１の端に対応する第１の止めブロックが配設されていることを特徴とする請求項１に記載の４ストロークエンジンの潤滑装置。
前記吸油チャネルが、第１の端及び第２の端を有する第２の斜め孔を含み、前記第１の端が前記カム室に連通され、前記第２の端が前記クランクケース内部に連通されており、前記第２の端と前記クランクケース内部とを連通する第２の偏心孔をさらに含み、前記クランクの第２段の軸心が前記第２の偏心孔の周縁に対応して第２のクランプオイルプラグが設けられ、前記第２の回転角度以外の領域を遮断するために、前記クランクの第２段の外側に前記第１の端に対応する第２の止めブロックが配設されていることを特徴とする請求項１に記載の４ストロークエンジンの潤滑装置。
前記カム室にはカム軸を有するカムが設けられており、前記潤滑装置が、さらに前記カム軸に設けられ前記呼吸管に連通された第３の軸方向孔と、前記第３の軸方向孔とを連通する前記カム上の第３の径方向孔とを含む排気チャネルを備えていることを特徴とする請求項１に記載の４ストロークエンジンの潤滑装置。
前記第３の径方向孔が、前記第３の軸方向孔に垂直していることを特徴とする請求項１１に記載の４ストロークエンジンの潤滑装置。
前記呼吸管が、前記カム室と前記ロッカーアーム室との連通した空間内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の４ストロークエンジンの潤滑装置。
前記呼吸管が、前記シリンダーと前記クランクケースとの間のチャネルに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の４ストロークエンジンの潤滑装置。
前記潤滑油ケースと前記潤滑油タンクとが一体に形成されることができ、潤滑油が隔離されないようにすることを特徴とする請求項１に記載の４ストロークエンジンの潤滑装置。
シリンダー、クランクケース、互に連通されたロッカーアーム室及びカム室を有する４ストロークエンジンに適用される潤滑装置において、前記クランクケースはクランク第１段、連結部及びクランク第２段に区分されるクランクを有し、前記シリンダーが、前記連結部に連結されたピストン連接ロッドを有し、前記潤滑装置が、
前記クランクケースの下方に結合され、潤滑油を収容するための潤滑油ケースと、
前記ピストン連接ロッドの前記潤滑油ケースに対応した一端に形成され、潤滑油を油霧になるように攪拌する攪拌ロッドと、
前記ロッカーアーム室と前記クランクケースとを連通するパイプラインと、前記クランク第１段に設けられ前記パイプライン及び前記クランクケース内部に対応して連通可能な供油チャネルとを含み、前記クランク第１段が第１の回転角度のとき前記供油チャネルを開放して記パイプライン及び前記クランクケース内部を連通させることにより、前記クランクケース内の油霧を前記ロッカーアーム室を経由して前記カム室に供給するための供給油路と、
前記クランク第２段に設けられ前記カム室及び前記クランクケース内部に対応して連通可能な吸入チャネルを含み、前記クランク第２段が第２の回転角度のとき前記吸入チャネルを開放して前記カム室及び前記クランクケース内部を連通させることにより、前記カム室内の油霧を前記クランクケース内部に吸入するための吸入油路と、を備えていることを特徴とする４ストロークエンジンの潤滑装置。
前記４ストロークエンジンのカム室がさらに呼吸管を含み、かつ、前記カム室にはカム軸を有するカムが設けられており、前記潤滑装置が、さらに前記カム軸に設けられ前記呼吸管に連通された第３の軸方向孔と、前記第３の軸方向孔と前記カム室とを連通する第３の径方向孔とを含む排気チャネルを備えていることを特徴とする請求項１６に記載の４ストロークエンジンの潤滑装置。
前記４ストロークエンジン内の空間に呼吸管が設けられ、前記空間は前記ロッカーアーム室とカム室とが連通され又は前記シリンダーと前記クランクケースとの間のチャネルであることを特徴とする請求項１６に記載の４ストロークエンジンの潤滑装置。
シリンダー、クランクケース、呼吸管によって互に連通されたロッカーアーム室及びカム室を有する４ストロークエンジンに適用される潤滑装置において、シリンダーが、連結部に連結されたピストン連接ロッドを有し、前記潤滑装置が、
前記クランクケースの下方に結合され、潤滑油を収容するための潤滑油ケースと、
ピストン連接ロッドの前記潤滑油ケースに対応した一端に形成され、潤滑油を油霧になるように攪拌する攪拌ロッドと、
前記カム軸に設けられ前記呼吸管に連通された第３の軸方向孔と、前記第３の軸方向孔と前記カム室とを連通する第３の径方向孔とを含む排気チャネルと、
を備え、
前記クランクケースが、前記連結部を介して互に連結して同期動作するクランク第１段及びクランク第２段を有し、前記潤滑装置が、さらに、
前記ロッカーアーム室と前記クランクケースとを連通するパイプラインと、前記クランク第１段に設けられ前記パイプライン及び前記クランクケース内部に対応して連通可能な供油チャネルとを含み、前記クランク第１段が第１の回転角度のときに前記供油チャネルを開放して前記パイプライン及び前記クランクケース内部を連通させることにより、前記クランクケース内の油霧を前記ロッカーアーム室を経由して前記カム室に供給するための供給油路と、
前記クランク第２段に設けられ前記カム室及び前記クランクケース内部に対応して連通可能な吸入チャネルを含み、前記クランク第２段が第２の回転角度のときに前記吸入チャネルを開放して前記カム室及び前記クランクケース内部を連通させることにより、前記カム室内の油霧を前記クランクケース内部に吸入するための吸入油路と、備えていることを特徴とする４ストロークエンジンの潤滑装置。