JP6650795B2 - 作業機用エンジン - Google Patents

Description

本発明は、クランクシャフトの回転をカム駆動ベルトを介してカムシャフトに伝える作業機用エンジンに関する。

作業機用エンジンとして、クランクシャフトに駆動タイミングプーリが同軸上に形成され、駆動タイミングプーリおよび従動タイミングプーリにタイミングベルトが掛け渡されるオーバーヘッドカムシャフト（ＯＨＣ）構造が知られている。
すなわち、クランクシャフトと平行にカムシャフトが設けられ、カムシャフトに従動タイミングプーリが同軸上に形成され、駆動タイミングプーリおよび従動タイミングプーリにタイミングベルトが掛け渡される（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１の作業機用エンジンによれば、カムシャフトがクランクシャフトと平行に設けられる。よって、吸気ポートや排気ポートの設置自由度が制限される。よって、吸気ポートに連通される吸気系部品や、排気ポートに連通される排気系部品の配置に制約が与えられる。
このため、吸気系部品や排気系部品を小型にして作業機用エンジンを軽量化することが難しい。さらに、吸気系部品や排気系部品を効率よくまとめて作業機用エンジンをコンパクト化ことが難しい。

特開２００３−１２０２２２号公報

本発明は、軽量化が図れ、さらに、コンパクト化が図れる作業機用エンジンを提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、クランクシャフトの回転をカムシャフトに伝えるカム駆動ベルトを備える作業機用エンジンにおいて、前記クランクシャフトに同軸に設けられる駆動用の第１ベベルギヤと、該第１ベベルギヤに噛み合い、前記クランクシャフトに対して交差するように支持される従動用の第２ベベルギヤと、該第２ベベルギヤと同軸上に支持される駆動タイミングプーリと、該駆動タイミングプーリの上方に設けられ、前記クランクシャフトに対して交差するように支持される従動タイミングプーリと、を備え、前記駆動タイミングプーリおよび前記従動タイミングプーリに前記カム駆動ベルトが掛け渡される、作業機用エンジンが提供される。

このように、従動用の第２ベベルギヤをクランクシャフトに対して交差させ、第２ベベルギヤと同軸上に駆動タイミングプーリを支持した。また、クランクシャフトに対して交差するように従動タイミングプーリを支持した。さらに、駆動タイミングプーリおよび従動タイミングプーリにカム駆動ベルトを掛け渡した。
ここで、「クランクシャフトに対して交差する」とは、クランクシャフトに対して直交、あるいは、クランクシャフトに対して任意の角度を持つように配置されることをいう。

クランクシャフトに対して交差するように従動タイミングプーリを支持することにより、カムシャフトがクランクシャフトに対して交差するように配置される。よって、吸気バルブ、排気バルブの配置位置を任意に選択できる。すなわち、吸気バルブで開閉する吸気ポートや、排気バルブで開閉する排気ポートの配置位置を任意に選択できる。

これにより、吸気ポートに連通する吸気系部品や、排気ポートに連通する排気系部品の配置位置の自由度を高めることができる。したがって、吸気系部品、排気系部品を小型にすることや、効率よくまとめて配置することが可能になり、作業機用エンジンの軽量化、コンパクト化が図れる。

また、吸気系部品、排気系部品の配置位置の自由度を高めることにより、各系部品を冷却風の導入方向に合わせることが可能になる。よって、エンジンを効率よく冷却できる。これにより、冷却ファンの小型化が図れ、低損失、低騒音を得ることができる。

請求項２に係る発明では、好ましくは、前記第１ベベルギヤおよび前記第２ベベルギヤがクランクケースの内部に収納され、前記第２ベベルギヤは、該第２ベベルギヤの内部にコネクティングロッドの作動軌跡が進入可能に形成される。

このように、第１ベベルギヤおよび第２ベベルギヤをクランクケースの内部に収納した。さらに、第２ベベルギヤのピッチ円の内部にコネクティングロッドの作動軌跡を進入可能とした。よって、第１ベベルギヤおよび第２ベベルギヤをクランクケースの内部にコンパクトに収納できる。これにより、作業機用エンジンの軽量化、コンパクト化を一層良好に図ることができる。

本発明によれば、吸気系部品、排気系部品の配置位置の自由度を高めることにより、各系部品を小型にすることや、効率よくまとめて配置することが可能になる。これにより、作業機用エンジンの軽量化を図ることができる。さらに、コンパクト化を図ることができる。

本発明に係る作業機用エンジンを搭載した発電機を示す断面図である。 図１の作業機用エンジンおよびマフラーを示す分解斜視図である。 図１の作業機用エンジンを示す断面図である。 図２の作業機用エンジンを後方から見た状態を示す斜視図である。 図４の５−５線断面図である。 図５の第２ベベルギヤおよび駆動タイミングプーリを示す断面図である。 図４の第１ベベルギヤと第２ベベルギヤとを示す斜視図である。 図４の動弁機構を示す斜視図である。 本発明に係る作業機用エンジンを搭載した発電機を冷却する例を説明する図である。 本発明に係る作業機用エンジンの第１ベベルギヤおよび第２ベベルギヤの疲労限度や摩耗の進展を抑制する例を説明する図である。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
なお、図中に示す「前（Ｆｒ）」、「後（Ｒｒ）」、「左（Ｌ）」、「右（Ｒ）」は発電機１０の操作盤３３側を前（Ｆｒ）とする。
ここで、本発明に係る作業機用エンジン２０を実施例において発電機１０に適用する例について説明するが、作業機用エンジン２０を草刈機、除雪機、耕耘機などの他の作業機に適用することも可能である。
また、本発明に係る作業機用エンジン２０を「エンジン２０」と略記する。

実施例に係る作業機用エンジン２０について説明する。
図１、図２に示すように、発電機１０は、発電機１０の外枠を形成する外装ケース１２と、外装ケース１２の内部１３に収納されるエンジン２０と、エンジン２０の前側に設けられる発電部（作業部）２１と、発電部２１の前側に設けられる冷却ファン２２と、冷却ファン２２の前側に設けられるリコイルスタータ２３とを備える。

また、発電機１０は、エンジン２０の吸気ポート２５に連通する吸気系（吸気系部品）２６と、エンジン２０の排気ポート２７に連通する排気系（排気系部品）２８と、エンジン２０の前方に配置される燃料タンク３１と、燃料タンク３１の下方に設けられるインバータ３２と、外装ケース１２の前壁１２ａに設けられる操作盤３３とを備える。

発電機１０によれば、リコイルスタータ２３を手動で回転することにより、エンジン２０が駆動する。エンジン２０が駆動することによりクランクシャフト４９が回転する。クランクシャフト４９に発電部２１のロータが連結される。よって、クランクシャフト４９が回転することにより発電部２１のロータが回転する。

発電部２１のロータが回転することにより、ロータとステータとに起電力が発生し、発電部２１で発電がおこなわれる。発電部２１で発電された直流電力がインバータ３２で交流電力に変換され、操作盤３３のコネクタ３５から外部に給電される。

また、発電部２１のロータに冷却ファン２２が連結される。よって、発電部２１のロータが回転することにより、冷却ファン２２が回転する。冷却ファン２２が回転することにより、外装ケース１２の外部１４から内部１３に外気を吸い込み、吸い込んだ外気を冷却風としてエンジン２０や排気系２８（特に、マフラー３７）に送風する。これにより、エンジン２０や排気系２８のマフラー３７を冷却風で冷却できる。
マフラー３７は排気ポート２７にボルト３８で連結される。

図３、図４に示すように、エンジン２０は、クランクケース４２が第１ケース４３と第２ケース４４とに傾斜状に２分割されるエンジンである。第１ケース４３に、シリンダ４５、シリンダヘッド４６およびベルトケース４７が一体に形成される。
さらに、ベルトケース４７の左側壁４７ａの下部に支持部（いわゆる、ボス）４８が一体形成される。

支持部４８は、クランクシャフト４９に交差する方向へ延びる取付孔４８ａ（図５も参照）が形成される。取付孔４８ａに支持軸６９（後述する）の基部６９ａが差し込まれることにより、支持部４８に支持軸６９が取り付けられる。この状態において、支持軸６９がクランクシャフト４９に対して交差するように配置される。

第１ケース４３にシリンダ４５、シリンダヘッド４６、ベルトケース４７および支持部４８を一体形成し、単体のブロック構造４１とすることができる。これにより、エンジン２０の軽量化やコンパクト化が図れる。
以下、構成の理解を容易にするために「単体のブロック構造４１」を「ユニブロック４１」と称す。

また、クランクケース４２が第１ケース４３と第２ケース４４とに傾斜状に２分割される。よって、第１ケース４３の第１分割面４３ａと第２ケース４４の第２分割面４４ａとが合わせられる合わせ面５１が傾斜状に形成される。
ここで、第１分割面４３ａと第２分割面４４ａとの合わせ面は、ノックピン（図示せず）を用いることにより精度よく位置決めされる。

また、エンジン２０は、クランクケース４２の内部５３に回転自在に支持されるクランクシャフト４９と、クランクシャフト４９にピストン５５を連結するコネクティングロッド（以下、「コンロッド」という）５６と、ユニブロック４１に支持される動弁機構（動弁構造）６０とを備える。

クランクシャフト４９の出力軸（一端部側）４９ａが第１ケース４３の取付部４３ｂに回転自在に支持される。また、クランクシャフト４９の支持軸（他端部側）４９ｂが第２ケース４４の取付部４４ｂに回転自在に支持される。クランクシャフト４９のクランクピンにコンロッド５６の大端部５６ａが回転自在に連結される。
また、コンロッド５６の小端部５６ｂがピストンピン６２を介してピストン５５に連結される。

動弁機構６０は、クランクシャフト４９に設けられる第１ベベルギヤ６４と、第１ベベルギヤ６４に噛み合う第２ベベルギヤ６５と、第２ベベルギヤ６５と同軸上に支持される駆動タイミングプーリ６６と、駆動タイミングプーリ６６の上方に設けられる従動タイミングプーリ６７と、駆動タイミングプーリ６６および従動タイミングプーリ６７に掛け渡されるカム駆動ベルト６８とを備える。

また、動弁機構６０は、第２ベベルギヤ６５および第２ベベルギヤ６５を同軸上に支持する支持軸６９と、従動タイミングプーリ６７を支持するカムシャフト７１と、カムシャフト７１のカム７１ａ（図５参照）で駆動する吸気バルブ７２および排気バルブ７３とを備える。

第１ベベルギヤ６４は、クランクシャフト４９の支持軸４９ｂに対して同軸に設けられ、軸受７４とバランスウエイト７５との間に配置される。クランクシャフト４９が回転することにより、クランクシャフト４９と一体に第１ベベルギヤ６４が回転する。第１ベベルギヤ６４に第２ベベルギヤ６５が噛み合わされる。
また、第１ベベルギヤ６４および第２ベベルギヤ６５が、クランクケース４２の内部５３に収納される（図５も参照）。

図５、図６に示すように、第２ベベルギヤ６５の左側に駆動タイミングプーリ６６が同軸上に、かつ、一体に形成される。第２ベベルギヤ６５および駆動タイミングプーリ６６が支持軸６９に複数の軸受７７を介して回転自在に支持される。

支持軸６９の基部６９ａが支持部４８の取付孔４８ａに差し込まれることにより、支持部４８に支持軸６９がクランクシャフト４９に対して交差するように取り付けられる。よって、第２ベベルギヤ６５および駆動タイミングプーリ６６が、複数の軸受７７や支持軸６９を介して第１ケース４３に回転自在に支持される。

また、第２ベベルギヤ６５および駆動タイミングプーリ６６の軸線７９がクランクシャフト４９に対して交差するように配置される。
ここで、「クランクシャフト４９に対して交差する」とは、クランクシャフト４９に対して直交、あるいは、クランクシャフト４９に対して任意の角度を持つように配置されることをいう。

このように、支持軸６９を第１ケース４３を利用して支持することにより、支持軸６９を固定する部材を個別に設ける必要がない。これにより、部品数の増加を抑えて、エンジン（すなわち、発電機１０）の軽量化が図れる。

この状態において、第１ベベルギヤ６４が回転することにより第２ベベルギヤ６５が回転する。すなわち、第１ベベルギヤ６４は駆動用のギヤ、第２ベベルギヤ６５は従動用のギヤである。

ところで、第１ベベルギヤ６４と第２ベベルギヤ６５とはバックラッシュなどを考慮して、第１ベベルギヤ６４に対して第２ベベルギヤ６５の軸方向に精度よく位置決めする必要がある。
そこで、第２ベベルギヤ６５、駆動タイミングプーリ６６を支持軸６９で支持し、支持軸６９を第１ケース４３に取り付けるようにした。この第１ケース４３には、クランクシャフト４９の出力軸４９ａが取り付けられる。また、第２ケース４４には、クランクシャフト４９の支持軸４９ｂ（図３参照）が取り付けられる。

図３、図４に戻って、第１ケース４３の第１分割面４３ａと第２ケース４４の第２分割面４４ａとの合わせ面５１がノックピンで精度よく位置決めされる。すなわち、第１ケース４３に対して第２ケース４４が精度よく位置決めされる。
この状態において、クランクシャフト４９の出力軸４９ａが第１ケース４３の取付部４３ｂで支持される。また、クランクシャフト４９の支持軸４９ｂが第２ケース４４の取付部４４ｂで支持される。
よって、第１ケース４３の取付部４３ｂと第２ケース４４の取付部４４ｂとが精度よく位置決めされる。すなわち、第１ケース４３に対してクランクシャフト４９が精度よく取り付けられる。

また、第１ケース４３に支持軸６９が取り付けられる。このように、第１ケース４３の単一部材に支持軸６９を取り付けることにより、クランクシャフト４９に対して支持軸６９が精度よく位置決めされる。
よって、第１ベベルギヤ６４に対して第２ベベルギヤ６５を精度よく位置決めできる。特に、第２ベベルギヤ６５を軸方向に対して精度よく位置決めできる。

これにより、第１ベベルギヤ６４と第２ベベルギヤ６５とのバックラッシュを好適に抑えることができる。したがって、第１ベベルギヤ６４、第２ベベルギヤ６５の噛み合いによる騒音や振動を抑え、さらに、第１ベベルギヤ６４、第２ベベルギヤ６５の耐久性を高めることができる。
さらに、第１ベベルギヤ６４に対して第２ベベルギヤ６５を精度よく位置決めすることにより、管理工数の削減も可能になる。

また、第１ケース４３の取付部４３ｂと第２ケース４４の取付部４４ｂとが精度よく位置決めされる。よって、第１ケース４３と第２ケース４４とを一体に組み付けた状態で、第１ケース４３の取付部４３ｂと第２ケース４４の取付部４４ｂとを同時に加工（すなわち、共加工）する必要がなくなる。これにより、クランクケース４２の製造費や管理費を抑えることができる。

図６に示すように、第１ベベルギヤ６４および第２ベベルギヤ６５は、樹脂材で形成される。また、第１ベベルギヤ６４の歯部６４ａおよび第２ベベルギヤ６５の歯部（歯）６５ａは、歯型がスパイラル形状に形成される。
第１ベベルギヤ６４および第２ベベルギヤ６５を樹脂材で形成し、各歯部６４ａ，６５ａの歯型をスパイラル形状に形成する理由について後で説明する。

図６に戻って、第２ベベルギヤ６５は、クランクケース４２の内部５３に収納され、中空の円錐台状に形成される。具体的には、第２ベベルギヤ６５は、支持軸６９に複数の軸受７７を介して支持されるギヤ基部８１と、ギヤ基部８１から歯部６５ａに向けて円錐台状に徐々に拡径されるリブ部８２と、リブ部８２の先端部に形成される環状の歯部６５ａとを有する。
第２ベベルギヤ６５の歯部６５ａはピッチ円Ｐ１（図７参照）に形成される。また、歯部６５ａのピッチ円Ｐ１の直径はＰＤ１である。

ここで、第２ベベルギヤ６５のリブ部８２をギヤ基部８１から歯部６５ａに向けて円錐台状に徐々に拡径させる理由について説明する。
すなわち、エンジン２０の駆動中にクランクシャフト４９が回転する。さらに、クランクシャフト４９の回転に追従してコンロッド５６およびピストン５５が作動する。クランクシャフト４９の回転に追従してコンロッド５６が作動することにより、コンロッド５６の大端部５６ａ側がピストンピン６２を支点にして左右側に作動する。

コンロッド５６の大端部５６ａが最も左側に位置した作動軌跡８４を想像線で示す。コンロッド５６の作動軌跡８４は、左側の第２ベベルギヤ６５に向けて膨らむように作動する。そこで、第２ベベルギヤ６５のリブ部８２を、ギヤ基部８１から歯部６５ａに向けて円錐台状に徐々に拡径させるようにした。

よって、第２ベベルギヤ６５のピッチ円Ｐ１の内部（具体的には、第２ベベルギヤ６５のリブ部８２および歯部６５ａの内部）８５に空間が確保される。以下、「第２ベベルギヤ６５のピッチ円Ｐ１の内部８５」を「第２ベベルギヤ６５の内部８５」と略記する。
この第２ベベルギヤ６５の内部８５にコンロッド５６の作動軌跡８４を進入可能とした。

このように、第１ベベルギヤ６４および第２ベベルギヤ６５がクランクケース４２の内部５３に収納される。さらに、第２ベベルギヤ６５の内部８５にコンロッドの作動軌跡８４を進入可能とした。
よって、第１ベベルギヤ６４および第２ベベルギヤ６５をクランクケース４２の内部５３にコンパクトに収納できる。これにより、エンジン２０の軽量化、コンパクト化を図ることができる。

図８に示すように、第２ベベルギヤ６５がクランクシャフト４９に対して交差に配置され、第２ベベルギヤ６５と同軸上に駆動タイミングプーリ６６が支持軸６９で支持される。駆動タイミングプーリ６６の上方で、かつ、クランクシャフト４９に対して交差するように従動タイミングプーリ６７が配置される。
また、従動タイミングプーリ６７がカムシャフト７１に支持される。カムシャフト７１はシリンダヘッド４６およびベルトケース４７（図５参照）に回転自在に支持される。この状態において、駆動タイミングプーリ６６および従動タイミングプーリ６７にカム駆動ベルト６８が掛け渡される。

よって、クランクシャフト４９の回転が第１ベベルギヤ６４、第２ベベルギヤ６５、駆動タイミングプーリ６６を経てカム駆動ベルト６８に伝えられる。カム駆動ベルト６８が回転することにより、従動タイミングプーリ６７とともにカムシャフト７１が回転する。
カムシャフト７１が回転することにより、カムシャフト７１のカム７１ａ（図５参照）で吸気バルブ７２、排気バルブ７３が作動する。吸気バルブ７２の作動で吸気ポート２５が開閉され、排気バルブ７３の作動で排気ポート２７が開閉される。

このように、クランクシャフト４９に対して交差するように従動タイミングプーリ６７が支持されることにより、カムシャフト７１がクランクシャフト４９に対して交差するように配置される。よって、吸気バルブ７２、排気バルブ７３の配置位置を任意に選択できる。
すなわち、吸気バルブ７２で開閉する吸気ポート２５や、排気バルブ７３で開閉する排気ポート２７の配置位置を任意に選択できる。
具体的には、吸気ポート２５がエンジン２０の前側に配置され、排気ポート２７がエンジン２０の後側に配置される。

ここで、図３に示すように、吸気ポート２５には、吸気系２６の気化器９１やエアクリーナ（図示せず）などが連通される。また、排気ポート２７には、排気系２８の排気マニホールド やマフラー３７などが連通される。
よって、吸気ポート２５や排気ポート２７の配置位置を任意に選択可能とすることにより、吸気系２６の気化器９１や、排気系２８のマフラー３７の配置位置を選択する際の自由度を高めることができる。
これにより、吸気系２６、排気系２８を小型にすることや、効率よくまとめて配置することが可能になり、エンジン２０の軽量化、コンパクト化が図れる。

具体的には、吸気ポート２５がエンジン２０の前側に配置されることにより、吸気系２６の気化器９１がエンジン２０の前側で、かつ、冷却ファン２２の後側に配置される。すなわち、エンジン２０と冷却ファン２２との間に気化器９１が配置される。
また、排気ポート２７がエンジン２０の後側に配置されることにより、排気系２８のマフラー３７がエンジン２０の後側に配置される。

また、図９に示すように、吸気系２６（図３参照）や排気系２８の配置位置の自由度を高めることにより、吸気系２６や排気系２８を冷却風の導入方向に合わせて配置することが可能になる。
すなわち、エンジン２０と冷却ファン２２との間に気化器９１が配置され、エンジン２０の後側にマフラー３７が配置される。

よって、冷却ファン２２から発電部２１を経て気化器９１、エンジン２０（特に、シリンダ４５など）やマフラー３７に冷却風を矢印Ａの如く送風できる。
これにより、発電部２１やシリンダ４５の冷却に加えて、気化器９１やマフラー３７などを効率よく冷却できる。したがって、冷却ファン２２の小型化が図れ、さらに、冷却ファン２２の低損失、低騒音を確保できる。

さらに、図８に示すように、駆動タイミングプーリ６６と従動タイミングプーリ６７とがクランクシャフト４９に対して交差するように支持される。よって、カム駆動ベルト６８をクランクシャフト４９に沿って配置できる。
これにより、冷却ファン２２（図９参照）から送風される冷却風の流れをカム駆動ベルト６８で遮ることを抑制できる。よって、冷却風によるエンジン２０（特に、シリンダ４５など）やマフラー３７への冷却効果を高めることができる。
したがって、発電部２１やエンジン２０を少量の冷却風で効率よく冷却でき、冷却ファン２２の小型化が図れる。

また、図５に示すように、カム駆動ベルト６８をクランクシャフト４９に沿って配置することにより、ベルトケース４７とシリンダ４５との間に空間９６を確保できる。空間９６は、図９に示すように、冷却風の流れ方向（すなわち、矢印Ａ方向）に沿って形成される。よって、冷却ファン２２から矢印Ａの如く送風された冷却風を空間９６に導くことができる。これにより、シリンダ４５を一層効率よく冷却できる。
また、空間９６を経た冷却風をマフラー３７に導いて、マフラー３７を一層効率よく冷却できる。

図１０に示すように、吸気バルブ７２、排気バルブ７３が圧縮ばねにより保持されている。よって、カムシャフト７１のカム７１ａ（図５参照）により吸気バルブ７２、排気バルブ７３が圧縮ばねの付勢力に抗して開閉される。この際に、第２ベベルギヤ６５の歯部６５ａと第１ベベルギヤ６４の歯部６４ａとの噛合部（接触部）９８に圧縮ばねの反力が作用する。

また、吸気バルブ７２、排気バルブ７３の開閉のタイミングはクランクシャフト４９の回転と同期する。よって、第１ベベルギヤ６４と第２ベベルギヤ６５とを同じ歯数とした場合、第１ベベルギヤの特定の歯部６５ａと第２ベベルギヤ６５の特定の歯部６５ａとに圧縮ばねの反力が作用する。
このため、第１ベベルギヤ６４の特定の歯部６５ａ、第２ベベルギヤ６５の特定の歯部６５ａの疲労限度や摩耗の進展などの観点から考慮の余地がある。

そこで、第１ベベルギヤ６４の歯数Ｎ１、第２ベベルギヤ６５の歯数Ｎ２、駆動タイミングプーリ６６の歯数Ｎ３、従動タイミングプーリ６７の歯数Ｎ４とし、
Ｎ１＝０．５×（Ｎ２／Ｎ３）×Ｎ４ ……（１）
Ｎ１＜Ｎ２ ………（２）
とした。

これにより、第１ベベルギヤ６４の特定の歯部６５ａ、第２ベベルギヤ６５の特定の歯部６５ａに荷重が作用する頻度（以下、「荷重作用頻度」という）は、
荷重作用頻度＝２×Ｎｒ×（Ｇ．Ｃ．Ｄ）／Ｎ２………（３）
となる。
但し、Ｎｒ：クランクシャフト４９の回転数
Ｇ．Ｃ．Ｄ：歯数Ｎ１、歯数Ｎ２の最大公約数

一例として、
第１ベベルギヤ６４の歯数Ｎ１：４２
第２ベベルギヤ６５の歯数Ｎ２：４８
駆動タイミングプーリ６６の歯数Ｎ３：１６
従動タイミングプーリ６７の歯数Ｎ４：２８
と設定した場合、歯数Ｎ１、歯数Ｎ２のＧ．Ｃ．Ｄ＝６となり、式（３）から荷重作用頻度は、
荷重作用頻度＝２×Ｎｒ×６／４８ ………（４）
となる。

よって、第１ベベルギヤ６４の特定の歯部６５ｂ、第２ベベルギヤ６５の特定の歯部６５ｂに荷重が作用した状態から、クランクシャフト４９が２回転（すなわち、エンジン２０が１サイクル）する。
この状態において、第１ベベルギヤ６４の特定の歯部６５ｂは元の位置に戻る。一方、第２ベベルギヤ６５の特定の歯部６５ｂは下方位置に配置される。すなわち、第１ベベルギヤ６４の特定の歯部６５ａに対して第２ベベルギヤ６５の特定の歯部６５ａが噛み合わない位置に配置される。
これにより、荷重作用頻度を少なく抑えることができる。

これに対して、第１ベベルギヤ６４の歯数Ｎ１と、第２ベベルギヤ６５の歯数Ｎ２とを同一（すなわち、Ｎ１＝Ｎ２）とした場合、荷重作用頻度が多くなる。
具体的には、
第１ベベルギヤの歯数Ｎ５：４３
第２ベベルギヤの歯数Ｎ６：４３
駆動タイミングプーリの歯数Ｎ７：１６
従動タイミングプーリの歯数Ｎ８：３２
と設定すると、荷重作用頻度は、
荷重作用頻度＝２×Ｎｒ
となり、式（４）の荷重作用頻度＝２×Ｎｒ×６／４８より大きくなる。
荷重作用頻度＝２×Ｎｒの場合、例えば、第１ベベルギヤ６４の特定の歯部６５ｂ、第２ベベルギヤ６５の特定の歯部６５ｂに荷重が作用した状態から、クランクシャフト４９が２回転（すなわち、エンジン２０が１サイクル）した後、第１ベベルギヤ６４の特定の歯部６５ｂに第２ベベルギヤ６５の特定の歯部６５ｂが噛み合わされる。
これにより、荷重作用頻度が多くなる。

よって、式（１）、式（２）を満たすことにより、吸気バルブ７２、排気バルブ７３を開閉する際に、第１ベベルギヤ６４の特定の歯部６５ｂと第２ベベルギヤ６５の特定の歯部６５ｂとに圧縮ばねの反力が作用する荷重作用頻度を少なく抑えることができる。
すなわち、第１ベベルギヤ６４の任意の歯部６５ａと第２ベベルギヤ６５の任意の歯部６５ａとに圧縮ばねの反力を分散させることができる。

これにより、第１ベベルギヤ６４の歯部６４ａと第２ベベルギヤ６５の歯部６５ａとの疲労限度や摩耗の進展などを抑制できる。したがって、第１ベベルギヤ６４、第２ベベルギヤ６５に疲労強度の低い材質を選定することが可能になり、材料費の低減や軽量化が図れる。
また、第１ベベルギヤ６４、第２ベベルギヤ６５の摩耗の進展を抑えることにより、第１ベベルギヤ６４、第２ベベルギヤ６５（すなわち、エンジン２０）の長寿命化が図れる。

ここで、第２ベベルギヤ６５と同軸上に駆動タイミングプーリ６６が支持され、かつ、駆動タイミングプーリ６６が第２ベベルギヤ６５と一体に形成される。よって、第２ベベルギヤ６５と駆動タイミングプーリ６６との回転数が同一になる。
この状態において、第１ベベルギヤの歯数Ｎ１、第２ベベルギヤの歯数Ｎ２の関係が
Ｎ１＜Ｎ２
の条件を満たす。

よって、クランクシャフト４９の回転数に対して第２ベベルギヤ６５（すなわち、駆動タイミングプーリ６６）の回転数を減らすことが可能になる。これにより、吸気バルブ７２、排気バルブ７３の開閉のタイミングをクランクシャフト４９の回転と同期させるために、従動タイミングプーリ６７の歯数Ｎ４を減らすことができる。
よって、従動タイミングプーリ６７のピッチ円直径を小さく抑えることができる。これにより、シリンダヘッド４６のコンパクト化が図れる。さらに、シリンダヘッド４６をコンパクト化することにより冷却性能の向上が図れる。

また、吸気バルブ７２、排気バルブ７３が圧縮ばねの付勢力に抗して開閉される際に、第２ベベルギヤ６５の歯部６５ａと第１ベベルギヤ６４の歯部６４ａとの噛合部（接触部）９８に衝撃荷重（衝撃力）が作用し、騒音が発生することが考えられる。

そこで、第１ベベルギヤ６４および第２ベベルギヤ６５を樹脂材で形成した。これにより、排気バルブ７３、吸気バルブ７２を開くときの衝撃荷重（衝撃力）を低減できる。
さらに、図７に示すように、第１ベベルギヤ６４の歯部６４ａおよび第２ベベルギヤ６５の歯部６５ａをスパイラル形状に湾曲形成した。これにより、排気バルブ７３、吸気バルブ７２を開くときの衝撃荷重（衝撃力）を一層良好に低減できる。

なお、本発明に係る作業機用エンジンは、前述した実施例に限定されるものではなく適宜変更、改良などが可能である。
例えば、前記実施例で示した発電機、エンジン、クランクケース、クランクシャフト、コンロッド、第１ベベルギヤ、第２ベベルギヤ、駆動タイミングプーリ、従動タイミングプーリ、カム駆動ベルトおよびカムシャフトなどの形状や構成は例示したものに限定するものではなく適宜変更が可能である。

本発明は、クランクシャフトの回転を駆動タイミングプーリ、従動タイミングプーリおよびカム駆動ベルトを介してカムシャフトに伝える作業機用エンジンへの適用に好適である。

１０ 発電機
２０ エンジン（作業機用エンジン）
４２ クランクケース
４９ クランクシャフト
５３ クランクケースの内部
５６ コンロッド（コネクティングロッド）
６４ 第１ベベルギヤ
６５ 第２ベベルギヤ
６６ 駆動タイミングプーリ
６７ 従動タイミングプーリ
６８ カム駆動ベルト
７１ カムシャフト
８４ コンロッドの作動軌跡
８５ 第２ベベルギヤの内部（第２ベベルギヤのピッチ円の内部）
Ｐ１ 第２ベベルギヤのピッチ円

Claims (1)

1. クランクシャフトの回転をカムシャフトに伝えるカム駆動ベルトを備える作業機用エンジンにおいて、
   前記クランクシャフトに同軸に設けられる駆動用の第１ベベルギヤと、
   該第１ベベルギヤに噛み合い、前記クランクシャフトに対して交差するように支持される従動用の第２ベベルギヤと、
   該第２ベベルギヤと同軸上に支持される駆動タイミングプーリと、
   該駆動タイミングプーリの上方に設けられ、前記クランクシャフトに対して交差するように支持される従動タイミングプーリと、を備え、
   前記駆動タイミングプーリおよび前記従動タイミングプーリに前記カム駆動ベルトが掛け渡され、
   前記第１ベベルギヤおよび前記第２ベベルギヤがクランクケースの内部に収納され、
   前記第２ベベルギヤは、
   該第２ベベルギヤの内部にコネクティングロッドの作動軌跡が進入可能に形成されることを特徴とする作業機用エンジン。

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