JP3819666B2 - ハンドヘルド型四サイクルエンジン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，主としてトリマその他の携帯型作業機の動力源となるエンジンに好適なハンドヘルド型四サイクルエンジンに関の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハンドヘルド型四サイクルエンジンとして，エンジンの如何なる運転姿勢でも，エンジン内部を潤滑すべく，油溜めのオイルからから生成したオイルミストをエンジン内部で循環させるようにしたものが，特開平１０−２８８０１号公報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記公報に開示されている潤滑装置では，オイルミストの循環経路がオイルタンクから始まってクランク室，動弁室へと移り，オイルタンクに戻るように，比較的長く複雑である。このようにオイルミストの循環経路が長く複雑であると，それを形成するエンジン本体の大型化を招き，軽量化が困難となる。軽量化は，特にハンドヘルド型四サイクルエンジンにとって作業性を良好にする上で重要な課題の一つである。
【０００４】
本発明は，かゝる点に鑑みてなされたもので，エンジン本体のコンパクト化，軽量化を可能しながら，エンジンの如何なる運転姿勢でも，動弁機構を確実に潤滑し得るようにした，ハンドヘルド型四サイクルエンジン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，クランク軸を収容するクランク室を有するクランクケースと，シリンダボアを有するシリンダブロックとを備え，このシリンダブロックの側壁には，吸気弁及び排気弁，並びにこれら弁をクランク軸に連動して開閉駆動する動弁機構を設けたハンドヘルド型四サイクルエンジンであって，クランクケースからシリンダブロックにわたりその一側壁に，オイルを貯留するオイルタンクを形成し，このオイルタンクには，貯留オイルからオイルミストを生成するオイルミスト生成手段と前記動弁機構とを収容したことを第１の特徴とする。
【０００６】
上記オイルミスト生成手段は，後述する本発明の実施例におけるオイルスリンガ３６〜４１に対応する。
【０００７】
この第１の特徴によれば，オイルタンク内はオイルミスト生成手段により生成されたオイルミストで満たすことができるので，このオイルタンク内に配設された動弁機構の各部を，エンジンの如何なる運転姿勢でも，上記オイルミストにより確実に潤滑することができる。したがって，動弁機構の潤滑のための特別なオイル供給油路をエンジン本体に設ける必要がなく，エンジンの小型，軽量化を図ることができる。またオイルタンクをクランクケースからシリンダブロックにわたりその一側壁に連設したことから，クランクケースの下部に油溜めを設ける必要がなくなり，エンジンの全高を低く抑えて，その小型化を一層図ることができる。
【０００８】
また本発明は，第１の特徴に加えて，オイルタンクの貯留オイルの上方でオイルタンク及びクランク室間を連通する往路及び復路を設け，その復路に，クランク室に生ずる圧力脈動の正圧成分をオイルタンク側に導く弁手段を設けたことを第２の特徴とする。
【０００９】
上記弁手段は，後述する本発明の実施例における一方向弁５１に対応する。
【００１０】
この第２の特徴によれば，クランク室の圧力脈動を利用して，オイルタンク内で生成されたオイルミストを，オイルタンク及びクランク室間で循環させるので，エンジンの如何なる運転姿勢でも，クランク軸及びピストンを潤滑することができる。しかも，オイルミストはオイルタンク及びクランク室の２室間を循環すれば足りるので，この２室間を結ぶ往路及び復路を比較的短く，且つ単純化することが可能となり，エンジンの更なる小型，軽量化図ることができる。
【００１１】
さらに本発明は，第１又は第２の特徴に加えて，弁手段及びオイルタンク間の復路にブリーザ室を連通し，このブリーザ室を，一方において吸気系のエアクリーナに連通し，他方においてオイルタンクに連通する吸い出し室にオリフィスを介して連通したことを第３の特徴とする。
【００１２】
この第３の特徴によれば，クランク室で発生したブローバイガスは，オイルミストと共にブリーザ室に移って気液分離され，ブローバイガスはエアクリーナへ排出され，液化したオイルは，オリフィスを通って吸い出し室に流入し，低圧のオイルタンク内に戻ることができる。
【００１３】
【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。
【００１４】
図１は本発明のハンドヘルド型四サイクルエンジンの一使用例を示す斜視図，図２は上記四サイクルエンジンの縦断側面図，図３は図２の３−３線断面図，図４は図３の４−４線断面図，図５は図４の５−５線断面図，図６は図５の６−６線断面図である。
【００１５】
図１に示すように，ハンドヘルド型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Ｃ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。
【００１６】
図２及び図３において，上記ハンドヘルド型四サイクルエンジン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の下面には合成樹脂製の燃料タンク５が取付けられる。
【００１７】
エンジン本体１は，クランク室６ａを有するクランクケース６，一つのシリンダボア７ａを有するシリンダブロック７，並びに燃焼室８ａを有するシリンダヘッド８からなっており，シリンダブロック７及びシリンダヘッド８の外周には多数の冷却フィン１１が形成される。
【００１８】
クランク室６ａに収容されるクランク軸１２は，クランクケース６の左右両側壁にボールベアリング１４，１４′を介して回転自在に支承されと共に，シリンダボア７ａに嵌装されたピストン１５にコンロッド１６を介して連接される。
【００１９】
クランクケース６からシリンダブロック７にかけてその左側壁にはオイルタンク１３が連設される。このオイルタンク１３は，クランクケース６及びシリンダブロック７に一体に連なるタンク内側半体１３ａと，これにボルト結合されるタンク外側半体１３ｂとからなっており，このオイルタンク１３をクランク軸１２の左端部が貫通して外部に突出し，このクランク軸１２の外周面に密接するオイルシール１７がタンク外側半体１３ｂに装着される。
【００２０】
オイルタンク１３外に突出したクランク軸１２の左端部には，多数の冷却羽根２５を備えたフライホイール２４が固着され，このフライホイール２４の外側にリコイル式スタータ２６が配設される。
【００２１】
クランクケース６の右側壁には，ベアリング１４′の外側に隣接してオイルシール１７′が装着され，このオイルシール１７′を貫通して外部に突出するクランク軸１２の右端部に駆動板２７が固着され，この駆動板２７に複数の遠心シュー２８（図には１個のみを示す）が揺動自在に軸支される。この遠心シュー２８は，前記カッタＣを駆動する駆動軸２９に連なるクラッチドラム３０と共に遠心クラッチ３１を構成するもので，クランク軸１２の回転数が所定値を超えると，遠心シュー２８が，それ自体の遠心力によりクラッチドラム３０の内周壁に圧接して，クランク軸１２の出力トルクを駆動軸２９に伝達するようになる。
【００２２】
シリンダブロック７及びシリンダヘッド８は，オイルタンク１３と同側に張出す張出し部１９を有し，この張出し部１９の下部はタンク内側半体１３ａの上壁の一部を構成する。この張出し部１９においてシリンダヘッド８に燃焼室８ａが形成され，それに連なる吸気ポート９ｉ及び排気ポート９ｅがシリンダブロック７に形成される。燃焼室８ａに電極を望ませる点火プラグ１０はシリンダヘッド８に螺着される。
【００２３】
張出し部１９即ちタンク内側半体１３ａの上壁には，吸気ポート９ｉ及び排気ポート９ｅを開閉する吸気弁１８ｉ及び排気弁１８ｅが各弁頭をオイルタンク１３内に突出するようにして昇降自在に取付けられる。そして，これら吸気弁１８ｉ及び排気弁１８ｅを開閉駆動する動弁機構２３がオイルタンク１３内に配設される。
【００２４】
この動弁機構２３は，クランク軸１２に固着される駆動ギヤ３２と，クランク軸１２の上方でオイルタンク１３に設けられた一対の支軸３３，３４に回転自在に支承されて駆動ギヤ３２により２分の１の減速比をもって駆動される一対の被動ギヤ３６，３７と，これら被動ギヤ３６，３７にそれぞれ一体に形成される吸気カム２１ｉ及び排気カム２１ｅと，オイルタンク１３に揺動自在に軸支されて吸気カム２１ｉ及び吸気弁１８ｉ間に介裝される吸気カムフォロワ２２ｉと，排気カム２１ｅ及び排気弁１８ｅ間に介裝される排気カムフォロワ２２ｅと，吸気弁１８ｉ及び排気弁１８ｅをそれぞれ閉じ方向に付勢する弁ばね２０ｉ，２０ｅとから構成される。こうして，エンジンＥはＳＶ型に構成される。
【００２５】
被動ギヤ３６と吸気カム２１ｉ，被動ギヤ３７と排気カム２１ｅは，それぞれオイルタンク１３の左右内側壁に近接するように，互いに大きく軸方向に離隔して配置され，しかも吸気カム２１ｉ及び排気カム２１ｅにそれぞれ隣接して歯車型のオイルスリンガ３９，４０が一体に形成される。
【００２６】
またオイルタンク１３には，クランク軸１２の下方に位置する更に１本の支軸３５が設けられ，この支軸３５には，駆動ギヤ３２により駆動される被動ギヤ３８及びこれと一体の羽根型のオイルスリンガ４１が回転自在に支承される。これら被動ギヤ３８及びオイルスリンガ４１は，それぞれオイルタンク１３の左右内側壁に近接するように，互いに軸方向に離隔して配置される。
【００２７】
オイルタンク１３内には，規定量の潤滑用オイルＯが貯留されるもので，エンジンＥの如何なる運転姿勢においても，各３個の被動ギヤ３６〜３８及びオイルスリンガ３９〜４１の何れかが貯留オイルＯ中に一部を浸漬していて，その回転により貯留オイルＯを飛散させ，オイルミストを生成するようになっている。したがって，３個の被動ギヤ３６〜３８も，オイルスリンガとして機能するものであり，結局，３本の支軸３３，３４，３５には，それぞれ軸方向に離隔した一対のオイルスリンガ３６，３９；３７，４０；３８，４１が支持されることになる。
【００２８】
次に，オイルタンク１３及びクランク室６ａ間におけるオイルミストの循環経路について，図２，図４〜図６により説明する。
【００２９】
オイルタンク１３及びクランク室６ａ間には，オイルタンク１３内で生成されたオイルミストを上記二室１３，６ａ間で循環させるための往路４５及び復路４６が設けられる。その往路４５は，クランク軸１２に形成されてオイルタンク１３及びクランク室６ａ間を連通する通孔で構成され，復路４６は，クランクケース６底壁の弁孔４７と，この弁孔４７を介してクランク室６ａに連通する弁室４８と，この弁室４８及びオイルタンク１３間を連通する第１戻し管４９とで構成される。弁室４８には，弁孔４７を開閉するリード弁からなる一方向弁５１が設けられ，ピストン１５の昇降運動に伴いクランク室６ａに正圧が発生したとき開弁して弁孔４７を開き，負圧が発生したとき閉弁して弁孔４７を閉じるようになっている。
【００３０】
上記往路４５及び第１戻し管４９のオイルタンク１３への開口端は，エンジンＥの如何なる運転姿勢でも，貯留オイルＯの液面から常に露出するように配置されるものである。
【００３１】
また弁室４８の一側には，この弁室４８に連通孔５２を介して連通するブリーザ室５３が設けられる。このブリーザ室５３は，障壁５４により複数の膨張室５３ａ，５３ｂ（図では２室）に仕切られる。これら膨張室５３ａ，５３ｂは，障壁５４の両側の絞り通路５５，５５を介して相互に連通しており，連通孔５２から最も離れた膨張室５３ｂは，ブリーザパイプ５６を介して前記エアクリーナ４内に連通される。
【００３２】
ブリーザ室５３の直下には，水平方向の偏平室５７ａが設けられ，またブリーザ室５３の，オイルタンク１３側の一側には，この水平方向の偏平室５７ａの一端から立ち上がる縦方向い偏平室５７ｂが設けられ，両偏平室５７ａ，５７ｂにより吸い出し室５７が構成される。そして水平方向の偏平室５７ａは，数箇所に分散配置したオリフィス５８，５８…を介してブリーザ室５３と連通され，縦方向い偏平室５７ｂも，ブリーザ室５３の天井に近接したオリフィス５８，５８…を介してブリーザ室５３と連通される。
【００３３】
吸い出し室５７は，第２戻し管５９を介してオイルタンク１３内と連通される。その際，第２戻し管５９のオイルタンク１３への開口端は，第１戻し管４９と同様に，エンジンＥの如何なる運転姿勢でも，貯留オイルＯの液面から常に露出するように配置される
上記弁室４８及びブリーザ室５３は，クランクケース６の下部に一体に形成された囲い壁６０と，その下端面に接合されるガスケット６１との間に画成され，また水平方向の偏平室５７ａは，ガスケット６１と，その周縁部を挟んで囲い壁６０に結合される底板６２との間に画成される。また縦方向い偏平室５７ｂは，ブリーザ室６３及びオイルタンク１３間の隔壁に形成される。
【００３４】
再び図２において，エンジン本体１には，これを覆うエンジンカバー６５が固着され，このカバーによってリコイルスタータ２６が支持され，このリコイルスタータ２６の周囲のエンジンカバー６５に空気取り入れ口６６がフライホイール２４の冷却羽根２５に対向して設けられる。
【００３５】
次に，この実施例の作用について説明する。
【００３６】
エンジンＥの作動中，クランク軸１２と共に駆動ギヤ３２が回転すると，これによって，３本の支軸３３，３４，３５に支持された３組のオイルスリンガ３６，３９；３７，４０；３８，４１が一斉に回転し，エンジンかの如何なる運転姿勢でも，何れか１個のオイルスリンガが貯留オイルＯを飛散してオイルミストを確実に生成するので，オイルタンク１３内を常にオイルミストで満たすことができる。このようなオイルタンク１３に動弁機構２３が配設され，上部の被動ギヤ３６，３７と共に回転する吸気カム２１ｉ及び排気カム２１ｅが弁ばね２０ｉ，２０ｅと協働しながらカムフォロワ２２ｉ，２２ｅを介して吸気弁１８ｉ及び排気弁１８ｅを適時開閉駆動するので，この動弁機構２３の各部を上記オイルミストにより確実に潤滑することができる。したがって，動弁機構２３の潤滑のための特別なオイル供給油路をエンジン本体１に設ける必要がなく，エンジンＥの小型，軽量化を図ることができる。またオイルタンク１３をクランクケース６からシリンダブロック７にわたりその一側壁に連設したことから，クランクケース６の下部に油溜めを設ける必要がなくなり，エンジンＥの全高を低く抑えて，その小型化を一層図ることができる。
【００３７】
一方，クランク室６ａではピストン１５の昇降に伴い負圧及び正圧が交互に発生する圧力脈動が生じ，その負圧発生時には，一方向弁５１が閉弁して弁孔４７を閉じると共に，クランク軸１２の通孔，即ち往路４５を通してオイルタンク１３内のオイルミストをクランク室６ａに吸入し，これによりクランク軸１２及びピストン１５を潤滑することができる。このとき，オイルタンク１３内は，オイルミストのクランク室６ａへの吸入により減圧される。
【００３８】
次に正圧発生時には，一方向弁５１が開弁して弁孔４７を開くので，クランク室６ａのオイルミストは，復路４６，即ち弁孔４７，弁室４８及び第１戻し管４９を通して低圧のオイルタンク１３内に戻される。こうしてオイルミストはオイルタンク１３及びクランク室６ａの２室間を循環すれば足りるので，上記２室１３，６ａ間を結ぶ往路４５及び復路４６を比較的短く，且つ単純化することが可能となり，エンジン本体１の小型，軽量化に寄与し得る。
【００３９】
この間に，クランク室６ａで発生したブローバイガスは，オイルミストと共に弁室４８へ，更に連通孔５２を通ってブリーザ室５３へ移り，第１及び第２膨張室５３ａ，５３ｂを経るうちに気液分離され，ブローバイガスのみはブリーザパイプ５６からエアクリーナ４へと排出される。
【００４０】
ブリーザ室５３で分離されて液化したオイルは，オリフィス５８，５８…を通って吸い出し室５７に流入する。第１吸い出し室５７及び第２吸い出し室５７は，第２戻し管５９を介して低圧のオイルタンク１３内と連通しているので，吸い出し室５７に移ったオイルは第２戻し管５９を通してオイルタンク１３内に吸い上げられる。特に，吸い出し室５７は，前述のように，水平方向の偏平室５７ａと，その一端部から立ち上がる縦方向い偏平室５７ｂとからなっていて，それぞれオリフィス５８，５８…を介してブリーザ室５３と連通しているので，水平方向の偏平室５７ａを下方にしたエンジンＥの成立時は勿論，縦方向い偏平室５７ｂを下方にしたエンジンＥの横倒し時でも，ブリーザ室５３に溜まったオイルを吸い出し室５７に流入させ，オイルタンク１３に戻すことができる。
【００４１】
また，オイルタンク１３の外側に隣接して，クランク軸１２により駆動される冷却羽根２５付きのフライホイール２４が配置されるので，冷却羽根２５の回転によりエンジンカバー６５の空気取り入れ口６６から吸入された冷却空気をオイルタンク１３に直ちに当てゝ，その内部の貯留オイルＯ及びオイルミストを効果的に冷却し，各部の潤滑及び冷却を良好に行うことができる。
【００４２】
さらに，エンジン本体１を間に置いて，クランク軸１２の両端部に動弁機構２３及び遠心クラッチ３１がそれぞれ連結されるので，エンジンＥの作動中，動弁機構２３及び駆動軸２９による負荷は，クランク軸１２の両端部に分散して作用することになるため，クランク軸１２及びそれを支持するベアリング１４，１４′への荷重の集中を回避して，それらの耐久性を向上させることができる。
【００４３】
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，一方向弁６１に代えて，クランク軸１２に連動して，オイル送り導管６０をピストン１５の下降時に導通し，その上昇時に遮断するように作動するロータリバルブを設けることもできる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように本発明の第１の特徴によれば，クランク軸を収容するクランク室を有するクランクケースと，シリンダボアを有するシリンダブロックとを備え，このシリンダブロックの側壁には，吸気弁及び排気弁，並びにこれら弁をクランク軸に連動して開閉駆動する動弁機構を設けたハンドヘルド型四サイクルエンジンであって，クランクケースからシリンダブロックにわたりその一側壁に，オイルを貯留するオイルタンクを形成し，このオイルタンクには，貯留オイルからオイルミストを生成するオイルミスト生成手段と前記動弁機構とを収容したので，オイルタンク内で，それを満たすオイルミストにより動弁機構の各部を，エンジンの如何なる運転姿勢でも確実に潤滑することができる。したがって，動弁機構の潤滑のための特別なオイル供給油路をエンジン本体に設ける必要がなく，エンジンの小型，軽量化を図ることができる。またオイルタンクをクランクケースからシリンダブロックにわたりその一側壁に連設したことから，クランクケースの下部に油溜めを設ける必要がなくなり，エンジンの全高を低く抑えて，その小型化を一層図ることができる。
【００４５】
また本発明の第２の特徴によれば，オイルタンクの貯留オイルの上方でオイルタンク及びクランク室間を連通する往路及び復路を設け，その復路に，クランク室に生ずる圧力脈動の正圧成分をオイルタンク側に導く弁手段を設けたので，クランク室の圧力脈動を利用して，オイルタンク内で生成されたオイルミストを，オイルタンク及びクランク室間で循環させ，エンジンの如何なる運転姿勢でも，クランク軸及びピストンを潤滑することができる。しかも，オイルミストはオイルタンク及びクランク室の２室間を循環すれば足りるので，この２室間を結ぶ往路及び復路を比較的短く，且つ単純化することが可能となり，エンジンの更なる小型，軽量化を図ることができる。
【００４６】
さらに本発明の第３の特徴によれば，弁手段及びオイルタンク間の復路にブリーザ室を連通し，このブリーザ室を，一方において吸気系のエアクリーナに連通し，他方においてオイルタンクに連通する吸い出し室にオリフィスを介して連通したので，クランク室で発生したブローバイガスをオイルミストと共にブリーザ室に移して気液分離し，ブローバイガスはエアクリーナへ排出し，オイルは，オリフィス及び吸い出し室を通して低圧のオイルタンク内に戻すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のハンドヘルド型四サイクルエンジンの一使用例を示す斜視図。
【図２】上記四サイクルエンジンの縦断側面図。
【図３】図２の３−３線断面図。
【図４】図３の４−４線断面図。
【図５】図４の５−５線断面図。
【図６】図５の６−６線断面図。
【符号の説明】
Ｅ・・・・・エンジン
Ｏ・・・・・貯留オイル
１・・・・・エンジン本体
４・・・・・エアクリーナ
６・・・・・クランクケース
６ａ・・・・クランク室
７・・・・・シリンダブロック
７ａ・・・・シリンダボア
８・・・・・シリンダヘッド
１２・・・・クランク軸
１３・・・・オイルタンク
１８ｉ・・・吸気弁
１８ｅ・・・排気弁
２３・・・・動弁機構
３６〜４１・・・オイルミスト生成手段（オイルスリンガ）
４５・・・・往路
４６・・・・復路
５１・・・・弁手段（一方向弁）
５３・・・・ブリーザ室
５７・・・・吸い出し室
５８・・・・オリフィス

Claims (3)

1. クランク軸（１２）を収容するクランク室（６ａ）を有するクランクケース（６）と，シリンダボア（７ａ）を有するシリンダブロック（７）とを備え，このシリンダブロック（７）の側壁には，吸気弁（１８ｉ）及び排気弁（１８ｅ），並びにこれら弁をクランク軸（１２）に連動して開閉駆動する動弁機構（２３）を設けた，ハンドヘルド型四サイクルエンジンであって，
   クランクケース（６）からシリンダブロック（７）にわたりその一側壁に，オイル（Ｏ）を貯留するオイルタンク（１３）を連設し，このオイルタンク（１３）には，貯留オイル（Ｏ）からオイルミストを生成するオイルミスト生成手段（３６〜４１）と前記動弁機構（２３）とを収容したことを特徴とする，ハンドヘルド型四サイクルエンジン。
2. 請求項１記載のハンドヘルド型四サイクルエンジンにおいて，
   オイルタンク（１３）の貯留オイル（Ｏ）の上方でオイルタンク（１３）及びクランク室（６ａ）間を連通する往路（４５）及び復路（４６）を設け，その復路（４６）に，クランク室（６ａ）に生ずる圧力脈動の正圧成分をオイルタンク（１３）側に導く弁手段（５１）を設けたことを特徴とする，ハンドヘルド型四サイクルエンジン。
3. 請求項１又は２記載のハンドヘルド型四サイクルエンジンにおいて，
   弁手段（５１）及びオイルタンク（１３）間の復路（４６）にブリーザ室（５３）を連通し，このブリーザ室（５３）を，一方において吸気系のエアクリーナ（４）に連通し，他方においてオイルタンク（１３）に連通する吸い出し室（５７）にオリフィス（５８）を介して連通したことを特徴とする，ハンドヘルド型四サイクルエンジン。

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