JP3388229B2 - 四サイクルエンジンの潤滑装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，主としてトリマー
やチェンソーの動力源に用いられるハンドヘルド型四サ
イクルエンジンの潤滑装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のハンドヘルド型エンジンとして
は，傾斜，横転など如何なるエンジン運転姿勢でも，潤
滑機能を発揮し得る二サイクルエンジンが広く用いられ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら近年，排
ガス浄化の見地からハンドヘルド型エンジンとしても四
サイクルエンジンの採用が要請されている。ところが，
四サイクルエンジンでは，潤滑専用のオイルを貯留させ
る必要があるので，これをハンドヘルド型に採用すれ
ば，どのようなエンジンの運転姿勢でもエンジン各部を
確実に潤滑することが必要となる。

【０００４】本発明は，そのような要求を満足させ得る
四サイクルエンジンの潤滑装置を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，本発明は，クランク軸のクランク部を収容すると共
に，潤滑油を貯留するクランク室と，動弁装置を収容す
る動弁室とをエンジン本体に設け，どのような運転姿勢
においてもクランク室及び動弁室間での潤滑油の循環を
可能とした四サイクルエンジンの潤滑装置であって，ク
ランク室には貯留潤滑油からオイルミストを生成するオ
イルミスト生成手段を設け，クランク室及び動弁室間
を，クランク室の昇圧時に開き減圧時に閉じる制御弁を
介して連通する一方，動弁室の上部を実質的に大気に連
通し，また動弁室の底部をオリフィスを介してクランク
室に連通し，クランク室の圧力をＰｃ，動弁室の圧力を
Ｐｖとすると，エンジンの運転時に次式 Ｐｃ＜Ｐｖ
が成立するようにし，さらにクランク室を，クランク軸
のクランク部が配置される内側室と，この内側室に隔壁
を挟んで隣接すると共に，該隔壁の開口部を介して内側
室と連通する外側室とから構成して，エンジンの横倒し
や倒立時には潤滑油の多くが外側室に受容されるように
したことを第１の特徴とする。

【０００６】また本発明は，クランク軸のクランク部を
収容すると共に，潤滑油を貯留するクランク室と，動弁
装置を収容する動弁室とをエンジン本体に設け，どのよ
うな運転姿勢においてもクランク室及び動弁室間での潤
滑油の循環を可能とした四サイクルエンジンの潤滑装置
であって，クランク室には貯留潤滑油からオイルミスト
を生成するオイルミスト生成手段を設け，クランク室及
び動弁室間を，クランク室内の貯留潤滑油の油面上方で
クランク室の昇圧時に開き減圧時に閉じる制御弁を介し
て連通する一方，動弁室の上部を実質的に大気に連通
し，また動弁室の底部をオリフィスを介してクランク室
に連通し，クランク室の圧力をＰｃ，動弁室の圧力をＰ
ｖとすると，エンジンの運転時に次式 Ｐｃ＜Ｐｖ が
成立するようにし，さらにクランク室を，クランク軸の
クランク部が配置される内側室と，この内側室をその底
部から周方向に取り囲む断面Ｕ字状に形成されて該内側
室の両側部に隔壁を挟んで隣接すると共に，内側室の底
部と連通する外側室とから構成して，エンジンの横倒し
や倒立時にはクランク室内の潤滑油の多くが外側室に受
容されるようにしたことを第２の特徴とする。

【０００７】また本発明は，上記各特徴に加えて，エン
ジン本体に，動弁室の上方位置を占める最上部室を設
け，この最上部室をオリフィスを介して動弁室に連通す
ると共に，還流油路を介してクランク室に連通し，最上
部室の圧力をＰｔとしたとき，エンジンの運転時に次式
Ｐｃ≦Ｐｔ＜Ｐｖ が成立するようにしたことを第３
の特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を，添付図面
に示す本発明の実施例に基づいて説明する。

【０００９】先ず，図１に示すように，ハンドヘルド型
の四サイクルエンジンＥは，例えば動力トリマＴの動力
源として，その駆動部に取付けられる。動力トリマＴ
は，その作業状態によりカッタを色々の方向に向けて使
用されるので，その都度エンジンＥも大きく傾けられ，
あるいは逆さにされ，その運転姿勢は一定しない。

【００１０】図２において，上記エンジンＥのエンジン
本体１には，その前後に気化器２及び排気マフラ３がそ
れぞれ取付けられ，気化器２の吸気道入口にはエアクリ
ーナ４が装着される。またエンジン本体１の下面には燃
料タンク５が取付けられる。気化器２は，エンジンＥの
後述するクランク室の圧力脈動を利用して燃料タンク５
から燃料を汲上げ，余剰燃料を該タンク５に還流させる
ダイヤフラムポンプを備えており，どのような姿勢でも
エンジンＥの吸気ポートに燃料を供給することができ
る。

【００１１】図３，図４，図６及び図７において，エン
ジン本体１は，左右一対のケース半体６ａ，６ｂをボル
トにより接合してなるクランクケース６と，このクラン
クケース６の上端面にボルト結合されるヘッド一体型の
シリンダブロック７とを備える。両ケース半体６ａ，６
ｂは，クランク軸８を水平に支承し，このクランク軸８
のクランクピンにコンロッド９を介して連接するピスト
ン１０は，シリンダブロック７に形成されたシリンダ７
ａに摺動自在に嵌装される。

【００１２】シリンダ７ａの頂壁には，前記気化器２及
び排気マフラ３にそれぞれ連なる吸気ポート１１及び排
気ポート１２が形成されると共に，吸，排気ポート１
１，１２を開閉する吸，排気弁１３，１４が設けられ
る。そして，これら吸，排気弁１３，１４を駆動する動
弁装置１５が，クランクケース６及びシリンダブロック
７の側部からシリンダブロック７の頭部に亘り形成され
た動弁室１６に配設される。この動弁室１６は，シリン
ダブロック７の頭部に接合したヘッドカバー２１により
開閉可能になっている。

【００１３】動弁装置１５は，クランク軸８に固着され
た駆動タイミングギヤ１７と，動弁室１６の中間部でク
ランクケース６に取付けられた支軸１９に支承されて駆
動タイミングギヤ１７から２分の１の減速比で駆動され
る被動タイミングギヤ１８と，この被動タイミングギヤ
１８の一端に一体に連設されたカム２０と，このカム２
０により揺動されるべく，シリンダブロック７に設けら
れたカムフォロワ軸２２に支持される一対のカムフォロ
ワ２３，２４と，シリンダブロック７の頭部に設けられ
たロッカ軸２５により支持されてそれぞれ一端を前記
吸，排気弁１３，１４の弁頭に当接させる一対のロッカ
アーム２６，２７と，これらロッカアーム２６，２７の
他端に前記カムフォロワ２３，２４をそれぞれ連接させ
る一対のプッシュロッド２８，２９と，吸，排気弁１
３，１４をそれぞれ閉弁方向へ付勢する弁ばね３０，３
１とからなっており，ピストン１０の吸気行程時に吸気
弁１３を開き，排気行程時に排気弁１４を開くようにな
っている。

【００１４】クランクケース６に形成されるクランク室
３２は，クランク軸８のクランク部８ａが配置される円
筒状の内側室３２ａと，この内側室３２ａをその底部か
ら周方向両側部に亘り取囲む断面Ｕ字状の外側室３２ａ
とを備え，これら内，外側室３２ａ，３２ｂ間の隔壁３
４には，クランク室３２の底部において内，外側室３２
ａ，３２ｂ相互を連通させる開口部３３が設けられる。

【００１５】このクランク室３２の底部には潤滑油Ｏが
貯留され，その量は，その油面がクランク部８ａの外周
に僅かに接する程度に設定される。そして，クランク軸
８の回転時にはこの潤滑油Ｏを攪拌，飛散させてオイル
ミストをつくる，オイルミスト生成手段としてのオイル
ディッパ３５が前記コンロッド９の大端部に形成され
る。

【００１６】図４及び図１０に示すように，クランク室
３２及び動弁室１６は，クランク室３２内の油面上方に
おいてクランク軸８及びクランクケース６にそれぞれ穿
設された第１及び第２供給油路３６，３７を介して相互
に連通される。また動弁室１６は，その底部においてオ
リフィス３８を介してクランク室３２と連通される。

【００１７】前記第１及び第２供給油路３６，３７間に
は，制御弁としてのロータリ弁３９が設けられる。この
ロータリ弁３９は，クランク軸８の一端側のジャーナル
部８ｂ外周に形成された略１８０°の円弧溝６０と，上
記ジャーナル部８ｂを支承するクランクケース６の軸受
部６１に，上記円弧溝６０と連通すべく設けられた弁孔
６２とからなり，円弧溝６０にクランク軸８側の第１供
給油路３６が接続され，弁孔６２にクランクケース６側
の第２供給油路３７が接続される。したがって，円弧溝
６０と弁孔６２とは，クランク軸８が略１８０°回転す
る度に，連通（開弁）と遮断（閉弁）とを交互に繰返す
るものであるが，ピストン１０の下降行程に開弁（図５
参照）し，上昇行程時に閉弁（図４参照）するように配
置される。特に望ましい配置は，図１１に示すように，
ピストン１０の上，下死点間の中点Ｐからクランク角で
ピストン１０の下降側４５°までの範囲に開弁を開始
し，上記中点Ｐからクランク角でピストン１０の上昇側
４５°までの範囲に開弁を終了することである。

【００１８】図７に示すように，動弁室２４の上部は，
ヘッドカバー２１の一側壁にそれを貫通するように取付
けられたゴム製のブリーザチューブ４２を介して前記エ
アクリーナ４内部と連通する。その際，ブリーザチュー
ブ４２の動弁室１６への開口端は，動弁室１６に所定長
さ突入するように配置される。したがって，エンジンＥ
の如何なる運転姿勢においても，動弁室１６に多少とも
溜る油のブリーザチューブ４２への流出を防ぐことがで
きる。

【００１９】図３，図８及び図９に示すように，ヘッド
カバー２１には，その外周に嵌合するアウタカバー６３
が結合される。これらカバー２１，６３の天井壁間には
扁平な最上部室６４が画成され，該室６４は，ヘッドカ
バー２１の天井壁の対角位置に穿設された一対のオリフ
ィス６５（望ましくは四隅に穿設される）を介して動弁
室１６と連通する。また最上部室６４はシリンダブロッ
ク６及びクランクケース６に穿設された１連の還流油路
６６を介してクランク室３２の内側室３２ａに連通す
る。この還流油路６６は，前記一対のオリフィス６５の
総合断面積よりも大きい断面積を有する。

【００２０】而して，エンジンＥの運転中，クランク軸
８の回転に伴い，コンロッド９大端部のオイルディッパ
３５がクランク室３２の内，外側室３２ａ，３２ｂ間を
開口部３３を通して上下しつつ揺動することにより，潤
滑油Ｏを攪拌，飛散させ，クランク室２２でオイルミス
トを生成する。このオイルミストは，先ずクランク部８
ａ及びピストン１０周りを潤滑してから，ロータリ弁３
９が開弁したとき，クランク室３２の昇圧により，第１
及び第２供給油路３６，３７を通してブローバイガスと
共に動弁室１６に供給され，該室１６でオイルミストと
ブローバイガスとの分離が行われる。そしてオイルミス
トは動弁装置１５の各部を潤滑し，ブローバイガスはブ
リーザチューブ４２を通ってエアクリーナ４へ排出され
る。

【００２１】ところで，クランク室３２の圧力は，ピス
トン１０の昇降運転により，正圧，負圧を交互に繰返す
ように脈動し，その正圧発生時には，ロータリ弁３９の
開弁によりその正圧を第１，第２供給油路３６，３７を
経て動弁室１６に放出し，負圧発生時にはロータリ弁３
９の閉弁により動弁室１６からの正圧の逆流を阻止する
ので，クランク室３２の圧力は平均的には負圧状態に保
たれる。

【００２２】一方，動弁室１６はブリーザチューブ４２
を介して大気圧状態のエアクリーナ４内部に連通してい
るので，動弁室１６の圧力は略大気圧となっている。

【００２３】また最上部室６４は，還流油路１６を介し
てクランク室３２と連通する一方，オリフィス６５を介
して動弁室１６とも連通するので，最上部室６４の圧力
はクランク室３２と同圧又はそれより若干低い圧力とな
る。

【００２４】上記各室の圧力の高低関係は次式により表
わすことができる。

【００２５】 Ｐｃ≦Ｐｔ＜Ｐｖ 但し，Ｐｃ：クランク室３２の圧力 Ｐｔ：最上部室６４の圧力 Ｐｖ：動弁室１６の圧力 その結果，エンジンＥの運転中は，次のような経路で圧
力の流れが生じる。

【００２６】

【外１】

【００２７】したがって，クランク室３２から動弁室１
６に送られたオイルミストは，上記経路を経て再びクラ
ンク室３２に還流する。また動弁室１６で液化した油は
オリフィス３８を通してクランク室３２に還流する。そ
して，このようなオイルミスト及び液化した油の還流は
エンジンＥをどのように傾けても支障無く行われる。

【００２８】またエンジンＥの運転中，これを図１２及
び図１３に示すように横倒し又は倒立させると，クラン
ク室３２内の潤滑油Ｏの多くは外側室３２ｂの閉塞端側
へ流れ，内側室３２ａに残留する潤滑油Ｏは僅かとなる
から，ピストン１０が油漬けになることを防ぎ，燃焼室
への油の浸入を回避することができる。

【００２９】このようなエンジンＥの横倒し，倒立姿勢
での運転状態では，動弁室１６で液化した油はオリフィ
ス６５を通して最上部室６４へ流出するが，前述の各室
の圧力関係は維持されているから，最上部室６４に溜っ
た油は還流油路６６を通してクランク室３２の内側室３
２ａに吸上げられる。

【００３０】一方，コンロッド９のオイルディッパ３５
は，このような場合，潤滑油Ｏを攪拌し得なくなるが，
還流油路６６から内側室３２ａに戻された油がクランク
軸８のクランク部８ａやピストン１０に当って飛散さ
れ，再びオイルミストとなるので，エンジンＥ各部の潤
滑に支障を来たすことはない。

【００３１】このようにエンジンＥの傾斜，倒立など，
どのような運転姿勢においても，エンジンＥ内部で潤滑
油の循環が絶間無く行われ，良好な潤滑状態を常に確保
することができる。したがって動力トリマＴのあらゆる
方向での作業に耐えることができる。しかも潤滑油の循
環には，ロータリ弁３９によりクランク室２３の圧力脈
動を利用しているから，高価なオイルポンプは不要であ
る。

【００３２】特に，ロータリ弁３９は，エンジンＥの高
速回転時でも開閉タイミングに狂いを生じることがない
から，高速回転型エンジンに適用して有効であり，その
際，図１１に従い開弁期間を設定すれば，気体の慣性効
果を利用して，オイルミストの循環とクランク室３２の
減圧をより効果的に行うことができる。

【００３３】再び図３において，クランクケース６の，
動弁室１６と反対側の外側面には，クランク軸８をクラ
ンキングし得るリコイル式スタータ４３が取付けられ
る。また前記クランク軸８の，動弁室１６側の外端部に
は，フライホイールマグネトー４４の冷却羽根４５付ロ
ータ４６が固着され，このロータ４６と協働する点火コ
イル４７はシリンダブロック６に固着される。また上記
ロータ４６と作業機用駆動軸４８との間に遠心クラッチ
４９が介装される。この遠心クラッチ４９は，ロータ４
６に拡径可能に軸支された複数のクラッチシュー５０
と，これを縮径方向に付勢するクラッチばね５１と，ク
ラッチシュー５０を取囲んで駆動軸４８に固着されるク
ラッチドラム５２とからなっており，ロータ４６が所定
回転数以上で回転すると，クラッチシュー５０が拡径し
てクラッチドラム５２の内周面に圧接し，クランク軸８
の出力トルクを駆動軸４８に伝達するようになる。

【００３４】エンジン本体１には，そのヘッド部及びフ
ライホイールマグネトー４４を覆うと共に，それとの間
に冷却風通路５４を画成するシュラウド５３が取付けら
れ，遠心クラッチ４９とシュラウド５３との間に上記通
路５４の入口５４ａが環状に設けられ，これと反対側の
シュラウド５３に出口５４ｂが設けられる。

【００３５】而して，ロータ４６の回転時には，冷却羽
根４５によって生起された風が冷却風通路５４を流れて
エンジンＥの各部を冷却する。

【００３６】本発明は，上記実施例に限定されるもので
はなく，その要旨の範囲を逸脱することなく種々の設計
変更が可能である。例えば，ロータリ弁３９に代えて，
クランク室３２の昇・減圧に応動して開・閉するリード
弁等の一方弁をクランク室３２及び動弁室１６間に配設
することもできる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明の第１，第２の各特
徴によれば，エンジンの如何なる傾斜状態でも両室の圧
力の高低関係を利用してオイルミストをクランク室及び
動弁室間で循環させ，また動弁室で液化した油もクラン
ク室へ還流させることができるから，エンジンの如何な
る傾斜状態でも良好な潤滑状態を確保することができ，
しかも高価なオイルポンプが不要であるから，コスト面
でも有利である。

【００３８】またクランク室を，クランク軸のクランク
部が配置される内側室と，この内側室に隔壁を挟んで隣
接すると共に，該隔壁の開口部を介して内側室と連通す
る外側室とから構成して，エンジンの横倒しや倒立時に
は潤滑油の多くが外側室に受容されるようにしたので，
エンジンの横倒しや倒立時には，クランク室内の潤滑油
を，その外側室に誘導してピストンの油漬けを防ぎ，燃
焼室への油の浸入を回避することができる。

【００３９】また特に本発明の第３の特徴によれば，エ
ンジン本体に，動弁室の上方位置を占める最上部室を設
け，この最上部室をオリフィスを介して動弁室に連通す
ると共に，還流油路を介してクランク室を連通し，最上
部室の圧力をＰｔとしたとき，エンジンの運転時に次式
Ｐｃ≦Ｐｔ＜Ｐｖ が成立するようにしたので，エン
ジンの横倒しや倒立状態でも，オイルミストの循環は勿
論のこと，液化して最上部室に溜った油のクランク室へ
の還流をも確実に行うことができ，良好な潤滑状態を確
保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る四サイクルエンジンを備
えた動力トリマの使用状態説明図

【図２】上記エンジンの側面図

【図３】上記エンジンの縦断正面図

【図４】図３の要部拡大図

【図５】ロータリ弁の異なる作動状態を示す，図４に対
応した断面図

【図６】図３の６−６線断面図

【図７】図３の７−７線断面図

【図８】図３の８−８線断面図

【図９】図３の９−９線断面図

【図１０】図４の１０−１０線断面図

【図１１】ロータリ弁の開閉タイミングを示す線図

【図１２】エンジン横倒し時におけるクランク室内の潤
滑油の状態を示す断面図

【図１３】エンジン倒立時におけるクランク室内の潤滑
油の状態を示す断面図

【符号の説明】

Ｅ エンジン Ｏ 潤滑油 １ エンジン本体 ６ クランクケース ８ クランク軸 ８ａ クランク部 １５ 動弁装置 １６ 動弁室 ３２ クランク室 ３２ａ 内側室 ３２ｂ 外側室 ３４ 隔壁 ３５ オイルミスト生成手段としてのオイルディッ
パ ３８ オリフィス ６４ 最上部室 ６５ オリフィス ６６ 還流油路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 告川 高則 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 平５−86826（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−14515（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01M 1/04 F01M 1/16 F01M 9/06 F01M 11/00 F01M 11/06

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クランク軸（８）のクランク部（８ａ）
   を収容すると共に，潤滑油（Ｏ）を貯留するクランク室
   （３２）と，動弁装置（１５）を収容する動弁室（１
   ６）とをエンジン本体（１）に設け，どのような運転姿
   勢においてもクランク室（３２）及び動弁室（１６）間
   での潤滑油の循環を可能とした四サイクルエンジンの潤
   滑装置であって， クランク室（３２）には貯留潤滑油（Ｏ）からオイルミ
   ストを生成するオイルミスト生成手段（３５）を設け，
   クランク室（３２）及び動弁室（１６）間を，クランク
   室（３２）の昇圧時に開き減圧時に閉じる制御弁（３
   ９）を介して連通する一方，動弁室（１６）の上部を実
   質的に大気に連通し，また動弁室（１６）の底部をオリ
   フィス（３８）を介してクランク室（３２）に連通し，
   クランク室（３２）の圧力をＰｃ，動弁室（１６）の圧
   力をＰｖとすると，エンジンの運転時に次式 Ｐｃ＜Ｐ
   ｖ が成立するようにし， さらにクランク室（３２）を，クランク軸（８）のクラ
   ンク部（８ａ）が配置される内側室（３２ａ）と，この
   内側室（３２ａ）に隔壁（３４）を挟んで隣接すると共
   に，該隔壁（３４）の開口部（３３）を介して内側室
   （３２ａ）と連通する外側室（３２ｂ）とから構成し
   て，エンジンの横倒しや倒立時には潤滑油（Ｏ）の多く
   が外側室（３２ｂ）に受容されるようにしたことを特徴
   とする，四サイクルエンジンの潤滑装置。
2. 【請求項２】 クランク軸（８）のクランク部（８ａ）
   を収容すると共に，潤滑油（Ｏ）を貯留するクランク室
   （３２）と，動弁装置（１５）を収容する動弁室（１
   ６）とをエンジン本体（１）に設け，どのような運転姿
   勢においてもクランク室（３２）及び動弁室（１６）間
   での潤滑油の循環を可能とした四サイクルエンジンの潤
   滑装置であって， クランク室（３２）には貯留潤滑油（Ｏ）からオイルミ
   ストを生成するオイルミスト生成手段（３５）を設け，
   クランク室（３２）及び動弁室（１６）間を，クランク
   室（３２）内の貯留潤滑油（Ｏ）の油面上方でクランク
   室（３２）の昇圧時に開き減圧時に閉じる制御弁（３
   ９）を介して連通する一方，動弁室（１６）の上部を実
   質的に大気に連通し，また動弁室（１６）の底部をオリ
   フィス（３８）を介してクランク室（３２）に連通し，
   クランク室（３２）の圧力をＰｃ，動弁室（１６）の圧
   力をＰｖとすると，エンジンの運転時に次式 Ｐｃ＜Ｐ
   ｖが成立するようにし， さらにクランク室（３２）を，クランク軸（８）のクラ
   ンク部（８ａ）が配置される内側室（３２ａ）と，この
   内側室（３２ａ）をその底部から周方向に取り囲む断面
   Ｕ字状に形成されて該内側室（３２ａ）の両側部に隔壁
   （３４）を挟んで隣接すると共に，内側室（３２ａ）の
   底部と連通する外側室（３２ｂ）とから構成して，エン
   ジン（Ｅ）の横倒しや倒立時にはクランク室（３２）内
   の潤滑油（Ｏ）の多くが外側室（３２ｂ）に受容される
   ようにしたことを特徴とする，四サイクルエンジンの潤
   滑装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載のものにおいて， エンジン本体（１）に，動弁室（１６）の上方位置を占
   める最上部室（６４）を設け，この最上部室（１６）を
   オリフィス（６５）を介して動弁室（１６）に連通する
   と共に，還流油路（６６）を介してクランク室（３６）
   に連通し，最上部室（６４）の圧力をＰｔとしたとき，
   エンジンの運転時に次式 Ｐｃ≦Ｐｔ＜Ｐｖ が成立するようにしたことを特徴とする，四サイクルエ
   ンジンの潤滑装置。