JPS647208B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は頭上弁式内燃機関の構造に関し、特
に、頭上弁式内燃機関の吸気系および排気系の配
置構造に関する。

〔従来技術〕

頭上弁式（オーバーヘツドバルブ）内燃機関は
燃焼室の真上に吸気弁および排気弁を配置する構
造を有し、車両用エンジンや農作業、土木作業等
の作業機器用エンジンとして広く採用されてい
る。

作業機器用エンジンとしては一般に汎用内燃機
関が使用されるが、汎用内燃機関はクランク軸を
垂直（したがつてシリンダは水平）に配置する型
式とクランク軸を水平（シリンダを垂直）に配置
する型式に大別できる。

特に、芝刈機や芝刈機等の駆動源としては、機
関の高さを小さくでき機体の安定性を確保しやす
いことから、クランク軸を垂直に配置し出力軸を
下側から取り出す型式のものが好んで使用されて
いる。

ところで、従来の頭上弁式内燃機関は、一般
に、シリンダヘツドの相対向する側面すなわち
180度で互いに反対側となる面に吸気孔および排
気孔をそれぞれ開口させ、吸気孔には気化器およ
びエアクリーナを接続し、排気孔にはマフラーを
接続する構成を有している。

また、シリンダおよびシリンダヘツドの冷却方
法としては、一般に、クランク軸の通常出力軸と
は反対側の端部にフアンを設け、該フアンで発生
した冷却風を導風カバー等で所望個所に導く空気
冷却方法が採用されている。

このような従来の頭上弁式内燃機関の構成は例
えば特開昭59―70838（特願昭57―180867）に開示
されている。

しかし、この従来構造にあつては、シリンダヘ
ツドの両側に吸気孔および排気孔がそれぞれ開口
しているので、フアンからの冷却風の流れがこれ
ら吸排気孔形成部分およびプツシユロツド内蔵部
分で妨げられ、シリンダヘツド部を充分冷却でき
ないという欠点があつた。

さらに、シリンダヘツドの燃焼室部の冷却がわ
るいため、ノツキング等の異常燃焼が生じやす
く、出力向上を図ることができず、かつ頭上弁式
内燃機関の長所である低燃費化も実現困難にな
る。

また、シリンダヘツド内に圧入等で固定される
バルブガイド（通常鉄系材料を使用）は熱的な問
題が生じやすい個所であるが、特に、排気弁用の
バルブガイドを出力軸側に配置すると（これは通
常実施されている配置）、この部分の冷却風によ
る冷却が困難となり、バルブガイド部が燃焼ガス
で加熱されバルブステムが焼付きを起したりバル
ブガイドがシリンダヘツド（通常アルミ鋳物）よ
り脱落するという重大なトラブルを起す可能性が
ある。

〔発明の目的〕

本発明は上記従来技術に鑑みなされたものであ
り、シリンダヘツドの燃焼室部分およびバルブガ
イド部分を効果的に冷却することができ、機関の
性能および耐久性を向上させうる頭上弁式内燃機
関を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

本発明は、クランク軸の一端部を出力軸とし他
端部に冷却フアンを取付け、該冷却フアンからの
冷却風によつてシリンダヘツド部を冷却するよう
にした頭上弁式内燃機関において、排気孔を前記
クランク軸と略平行で前記出力軸側に開口させ、
マフラーを前記シリンダヘツドの側方で前記排気
孔と略直交する位置に設けるとともに該マフラー
と前記排気孔とを排気管で接続し、吸気孔を前記
シリンダヘツドの前記排気孔と略直交しかつ前記
マフラーの反対側に開口させ、該吸気孔に気化器
を接続し、前記シリンダヘツドのマフラー側にお
いて前記冷却フアンからの冷却風が該シリンダヘ
ツドの表面に沿つて前記出力軸側へ流れるように
構成したことを特徴とする頭上弁式内燃機関によ
り、上記目的を達成するものである。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

第１図は一実施例に係わる頭上弁式内燃機関の
要部断面側面図、第２図および第３図はそれぞれ
第１図中の線―および線―から見た断面
図および要部断面端面図である。

図示の機関はクランク軸を垂直に配置する型式
の頭上弁式内燃機関である。

第１図および第２図において、クランクケース
１を上下に貫通してクランク軸２が軸承され、そ
のクランクピン３にはコンロツド４が連結され、
該コンロツドの他端にはシリンダ５に嵌挿された
ピストン６が連結されている。なお、図示の機関
ではクランクケース１とシリンダ５は一体成形さ
れ、シリンダ５は水平に配置されている。

シリンダ５の頂面（先端面）には、シリンダヘ
ツド７が気密状態で接合され、その接合部には燃
焼室８が形成されている。燃焼室８の真上（ピス
トンストローク方向に対して）には吸気弁９およ
び排気弁１０が配置され、これらの弁９，１０は
シリンダヘツド７に圧入等で固定したバルブガイ
ド１１に嵌合している。

第１図〜第３図に示すごとく、シリンダヘツド
７内には、前記吸排気弁９，１０によつて燃焼室
８との連通を制御される吸気孔１２および排気孔
１３が形成されている。図示の例では、吸排気弁
９，１０は上下に配列され、吸気弁９の方が上に
位置している。

然して、第３図に示すごとく、吸気孔１２およ
び排気孔１３は互いに略直交する方向に形成さ
れ、吸気孔１２は水平に延びてシリンダヘツド７
の一側面に開口し、排気孔１３は下方へ延びてシ
リンダヘツド７の下側の側面に開口している。

シリンダヘツド７には、第１図および第２図に
示すごとく、吸排気弁９，１０を戻しスプリング
に抗して開弁作動する一対のロツカーアーム１
４，１４が揺動可能に軸支されている。また、シ
リンダヘツド７には前記吸排気弁用の一対のロツ
カーアーム１４，１４を覆うヘツドカバー１５が
密閉状態で接合され、その内部にロツカーアーム
室１６が形成されている。

一方、クランクケース１内にはクランク軸によ
り２倍の周期で回転駆動されるカム軸１７が設け
られ、該カム軸１７に設けた一対の吸排気弁用の
カムと前記一対のロツカーアーム１４，１４のそ
れぞれの間には第２図および第３図に示すごとく
タペツト１８およびプツシユロツド１９から成る
往復運動機構が設けられ、クランク軸回転に伴な
い前記一対のロツカーアーム１４，１４を介して
吸気弁９および排気弁１０をピストンストローク
中所定のタイミングで開弁駆動するよう構成され
ている。

なお、各プツシユロツド１９，１９は第３図に
示すごとくシリンダヘツド７の吸気孔１２の側を
貫通しており、このため吸気弁用のプツシユロツ
ド（上側）１９が吸気孔１２と干渉することにな
るが、図示の例では、吸気孔１２のほぼ中心部を
横切つてプツシユロツド通路２０が形成されてい
る。この通路２０は例えばパイプ材をシリンダヘ
ツド７に圧入固定して形成される。このように吸
排気弁用のプツシユロツド１９，１９を吸気孔１
２側に配置したので、第２図に示すごとく吸排気
弁用のロツカーアーム１４，１４の揺動軸受２１
も吸排気弁９，１０より吸気孔１２側に配置され
る。

ところで、前記ロツカーアーム室１６は吸排気
弁９，１０およびプツシユロツド１９，１９を囲
む範囲で設けられるものであり、前述のように揺
動軸受２１，２１を吸排気弁９，１０よりも吸気
孔１２側に配置すると、シリンダヘツド７の該吸
気孔１２の反対側の領域では、排気孔周壁などの
部材が何もない表面にすることができ、シリンダ
ヘツド７の側面のみならず燃焼室を含む頂面まで
なだらかな障害物のない表面にすることができ
る。

このなだらかな表面には、冷却風を充分に流す
ことができると同時に、冷却フイン等も自由に設
けることができ、したがつて、シリンダヘツド７
の頂面の冷却効果を高めることができる。

前記吸気孔１２には気化器２２が接続（図示の
例では吸気管等を介在させず直接に接続）されて
いる。また、気化器２２の入口側には通常エアク
リーナ（図示せず）が接続される。

第２図および第３図に示すごとく、シリンダヘ
ツド７を挾んで前記気化器２２の反対側にはマフ
ラー２３が配置され、前記排気孔１３と該マフラ
ー２３とは排気管２４で接続されている。

前記クランクケース１の下側には前記クランク
軸２を下方へ突出させて出力軸２５が取り出され
ている。なお、クランクケース１の下側には作業
機等へ機関を搭載するためのマウンテイングケー
ス２６が取付けられている。

したがつて、前記排気孔１３は図示の構造では
出力軸側（機関の下側）に開口している。

クランク軸２はクランクケース１の上側からも
突出しており、この上方突出部にはフライホイー
ル２７および冷却フアン２８（図示の例ではフラ
イホイール兼用の冷却フアン）が装着され、さら
にその上側には始動用リコイルスタータ２９が取
付けられている。

前記冷却フアン２８および機関上半部を覆う位
置にフアンハウジング３０が設けられ、冷却風を
シリンダ５およびシリンダヘツド７の表面に沿つ
て流すよう構成されている。

さらに、シリンダヘツド７と前記マフラー２３
との間には、上方からの冷却風をシリンダヘツド
７およびシリンダ５の表面に沿つてその下側へ案
内し、出力軸２５側の排気孔１３の部分へ冷却風
を導く導風板３１が設置されている。

なお、シリンダ５およびシリンダヘツド７の
（シリンダヘツド７の反吸気孔側の頂面を含む）
には図示のように冷却効果を高めるための冷却フ
インが設けられている。

以上の構成によれば、シリンダヘツド７の吸気
通路１２の反対側の表面には第２図に示すごとく
バルブガイド１１，１１の周囲を中心として充分
な冷却フインを設けることができ、しかも、これ
らの冷却フインの領域には、第３図中鎖線矢印で
示すごとく、冷却フアン２８からの冷却風が円滑
に流れ充分に供給されるので、シリンダヘツド７
の表面のうち特に頂面のバルブガイド１１，１１
の周囲を充分に冷却することができる。図示の例
では、導風板３１を設けたので、この領域の冷却
風の流れを強化し、冷却効果を一層向上させるこ
とができる。

なお、吸気孔１２側では、該吸気孔およびプツ
シユロツド１９に阻まれて冷却風が反対側ほど充
分に流れずまた冷却フインも充分には形成できな
いが、吸気孔１２の近傍はそもそも熱的問題が少
なくまた混合気である程度冷却できるので、問題
はない。要すれば、第２図に示すごとく、シリン
ダヘツド７を上下に貫通する冷却風通路３２を設
けることにより吸気孔１２側の冷却効果を高める
ことができる。

前記吸気孔１２の反対側（第３図中のシリンダ
ヘツド７の左側）を流れた冷却風は、第３図中鎖
線矢印で示すごとく、容易に出力軸側へまわり込
むことができ、シリンダヘツド７の下側に設けた
排気孔１３の領域（排気管２４の一部を含む）を
冷却することができる。図示の例では導風板３１
を設けたのでこれで流れを案内することにより、
一層冷却効果を向上させることができる。高温ガ
スが流れる排気孔１３の領域を冷却した冷却風は
下方へ排風される。なお、図示の例では、導風板
３１とフアンハウジング３０は別部品で形成した
が、場合によつてはこれらを一体の部品で形成す
ることもできる。

こうして、冷却効果にすぐれているのみなら
ず、各部をバランスよく冷却することができ、燃
焼室８やバルブガイド１１，１１などの重要部分
の過熱を防止しうる機関の配置構成が得られる。

また、上記構成よれば、第３図から明らかなご
とく、冷却風はシリンダヘツド７などの各部を冷
却した後排気孔１３側（図示の例では下側）へ排
風されるので、昇温空気が気化器２２に当ること
はなく、したがつて、燃料通路におけるパーコレ
ーシヨン（気泡が生じ燃料流れがわるくなる現
象）等の不具合を防止することができる。

さらに、第３図から明らかなごとく、シリンダ
ヘツド７の一側面に吸気孔１２を開口させるとと
もにこれに気化器２２を接続し、これと直交する
側（図示の例では下側の出力側）に開口させた排
気孔１３と気化器２２の反対側に配置したマフラ
ー２３とを排気管２４で接続する構成にしたの
で、第３図中のＷ（機関の巾）およびＨ（機関の高
さ）を小さくすることができ、全体としてコンパ
クト化が可能であり、作業機への搭載に便利であ
りかつ取扱い性にすぐれた頭上弁式内燃機関を得
ることができる。

特に、第３図から明らかなごとく、コンパクト
な構造のままで排気管２４の長さを充分に確保す
ることが可能になつた。

また、シリンダヘツド７にはこれを貫通した燃
焼室８へ達する点火ランプ（図示せず）が取付け
られるが、以上の構成によれば、シリンダヘツド
７の一側面に吸気孔１２を開口させるとともにこ
れと略直交する側に排気孔１３を開口させたの
で、第２図および第３図からも明らかなごとく、
反吸気孔側に点火プラグ取付けに利用できるスペ
ースを増大させることができ、したがつて、点火
プラグの装着位置および貫通方向の自由度を向上
させうるという効果も得られた。

なお、上記実施例ではカム軸１７をクランクケ
ース１内に配置する型式の機関を例示して説明し
たが、本発明はカム軸をロツカーアーム室１６内
に配置するオーバーヘツドカムシヤフト（OHC）
型式の機関に対しても同様に適用することができ
る。

また、上記実施例ではクランク軸２を上下に配
置（シリンダ５は水平に配置）する型式の機関を
例示した説明したが、本発明はシリンダを垂直ま
たは傾斜させる型式の機関に対しても同様に適用
することができる。

さらに、第３図では排気孔１３と排気管２４は
クランク軸に対し直角方向に取付けられている
が、これはクランク軸に対して所望の角度（例え
ば45度）をもつて取付けてもよい。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明によれ
ば、クランク軸の一端部を出力軸とし他端部に冷
却フアンを取付け、該冷却フアンからの冷却風に
よつてシリンダヘツド部を冷却するようにした頭
上弁式内燃機関において、排気孔を前記クランク
軸と略平行で前記出力軸側に開口させ、マフラー
を前記シリンダヘツドの側方で前記排気孔と略直
交する位置に設けるとともに該マフラーと前記排
気孔とを排気管で接続し、吸気孔を前記シリンダ
ヘツドの前記排気孔と略直交しかつ前記マフラー
の反対側に開口させ、該吸気孔に気化器を接続
し、前記シリンダヘツドのマフラー側において前
記冷却フアンからの冷却風が該シリンダヘツドの
表面に沿つて前記出力軸側へ流れるように構成し
たので、シリンダヘツドの燃焼室およびバルブガ
イドの領域を効果的に冷却することができ、機関
の性能や耐久性を向上させうる頭上弁式内燃機関
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る頭上弁式内燃
機関の要部断面側面図、第２図は第１図中の線
―に沿つた断面図、第３図は第１図中の線―
から見た要部断面端面図である。 ７…シリンダヘツド、９…吸気弁、１０…排気
弁、１２…吸気孔、１３…排気孔、１４…ロツカ
ーアーム、２１…ロツカーアームの揺動軸受部、
２２…気化器、２３…マフラー、２４…排気管、
２５…出力軸、２８…冷却フアン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ クランク軸の一端部を出力軸とし他端部に冷
   却フアンを取付け、該冷却フアンからの冷却風に
   よつてシリンダヘツド部を冷却するようにした頭
   上弁式内燃機関において、排気孔を前記クランク
   軸と略平行で前記出力軸側に開口させ、マフラー
   を前記シリンダヘツドの側方で前記排気孔と略直
   交する位置に設けるとともに該マフラーと前記排
   気孔とを排気管で接続し、吸気孔を前記シリンダ
   ヘツドの前記排気孔と略直交しかつ前記マフラー
   の反対側に開口させ、該吸気孔に気化器を接続
   し、前記シリンダヘツドのマフラー側において前
   記冷却フアンからの冷却風が該シリンダヘツドの
   表面に沿つて前記出力軸側へ流れように構成した
   ことを特徴とする頭上弁式内燃機関。 ２ 吸排気弁作動用のロツカーアームの揺動軸受
   を吸排気弁に対し吸気孔側に配置することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の頭上弁式内燃
   機関。