(57)【要約】【課題】  潤滑性能を高めたバーチカルエンジンの小型化および低コスト化を達成する。【解決手段】  クランク軸１４には軸方向に伸びる圧送油路５１が形成され、この圧送油路５１には螺旋状に形成されるスパイラルプレート５０が組み込まれる。また、クランク軸１４には径方向から圧送油路５１に連通する導入孔５５が形成され、オイルパン１３に貯留される潤滑油Ｌは導入孔５５を介して圧送油路５１に案内される。バーチカルエンジン１０が始動されると、クランク軸１４と一体にスパイラルプレート５０が回転するため、圧送油路５１内の潤滑油Ｌはスパイラルプレート５０によって上方に汲み上げられる。つまり、クランク軸１４にポンプ機能を組み込むことができるため、別途オイルポンプを組み込むことなく潤滑性能を向上させることが可能となり、潤滑性能を高めたバーチカルエンジン１０の小型化および低コスト化を達成することができる。【選択図】  図４
2006132450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクケース内にクランク軸が上下方向を向いて収容されるバーチカルエンジンの潤滑装置であって、
前記クランク軸の下部を回転自在に支持するとともに潤滑油を貯留するオイルパンを前記クランクケースの下部に形成し、
前記クランク軸に軸方向に伸びる圧送油路を形成するとともに、径方向から前記圧送油路に連通する導入孔を形成し、
前記導入孔を介して潤滑油が流入する前記圧送油路内に螺旋部材を組み込むことにより、前記クランク軸の回転に伴って前記圧送油路内の潤滑油を上方に圧送することを特徴とするバーチカルエンジンの潤滑装置。
【請求項２】
請求項１記載のバーチカルエンジンの潤滑装置において、前記圧送油路は前記クランク軸の回転中心に形成されることを特徴とするバーチカルエンジンの潤滑装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のバーチカルエンジンの潤滑装置において、前記導入孔は前記クランク軸の回転方向に傾斜して形成されることを特徴とするバーチカルエンジンの潤滑装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランク軸が上下方向を向いてクランクケースに収容されるバーチカルエンジンの潤滑装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
縦軸エンジンとも言われるバーチカルエンジンは、クランクケース内に上下方向を向いて収容されるクランク軸を備えており、草刈機や刈払機などの動力源となる汎用エンジンとして使用されることが多い。このバーチカルエンジンにあっては、クランク軸の下端部を支持するクランクケースの下部がオイルパンとなっており、このオイルパンに貯留される潤滑油は潤滑装置を介してクランク軸を支持する軸受やジャーナル等の摺動部に供給されている。
【０００３】
このような潤滑装置として、クランク軸によって回転駆動されるガバナーホルダの外周にオイルディッパ(オイルスクレーパ)を設け、オイルパンに貯留される潤滑油をオイルディッパによって掻き上げるようにした跳ねかけ式の潤滑装置が提案されている(たとえば、特許文献１参照)。また、クランク軸によって駆動される歯車式のオイルポンプを設け、オイルポンプから吐出される潤滑油をクランクケース内の油路を介して摺動部に供給するようにした強制潤滑式の潤滑装置が提案されている(たとえば、特許文献２参照)。
【特許文献１】特開平８−１７７４４１号公報
【特許文献２】特開平９−２５６９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示されるように、ガバナーホルダのオイルディッパを用いて潤滑油を掻き上げるようにした潤滑装置にあっては、ガバナーホルダの外周面に付着した潤滑油を掻き上げるだけであるため、潤滑油を充分かつ的確に供給することが困難であり、潤滑性能の向上を図ることが困難であった。また、特許文献２に示されるように、オイルポンプから吐出される潤滑油をクランクケース内の油路を介して供給するようにすると、潤滑性能を向上させることが可能となる一方、エンジンの部品点数が増加するとともにエンジン構造が複雑になり、エンジンの大型化や高コスト化を招くことになっていた。
【０００５】
本発明の目的は、潤滑性能を高めたバーチカルエンジンの小型化や低コスト化を達成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のバーチカルエンジンの潤滑装置は、クランクケース内にクランク軸が上下方向を向いて収容されるバーチカルエンジンの潤滑装置であって、前記クランク軸の下部を回転自在に支持するとともに潤滑油を貯留するオイルパンを前記クランクケースの下部に形成し、前記クランク軸に軸方向に伸びる圧送油路を形成するとともに、径方向から前記圧送油路に連通する導入孔を形成し、前記導入孔を介して潤滑油が流入する前記圧送油路内に螺旋部材を組み込むことにより、前記クランク軸の回転に伴って前記圧送油路内の潤滑油を上方に圧送することを特徴とする。
【０００７】
本発明のバーチカルエンジンの潤滑装置は、前記圧送油路は前記クランク軸の回転中心に形成されることを特徴とする。
【０００８】
本発明のバーチカルエンジンの潤滑装置は、前記導入孔は前記クランク軸の回転方向に傾斜して形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、クランク軸に軸方向に伸びる圧送油路を形成するとともに圧送油路に連通する導入孔を形成し、この導入孔を介して潤滑油が流入する圧送油路内に螺旋部材を組み込むことにより、クランク軸にポンプ機能を組み込むことが可能となる。これにより、別途オイルポンプを組み付けることなくバーチカルエンジンの潤滑性能を向上させることができ、潤滑性能を高めたバーチカルエンジンの小型化および低コスト化を達成することができる。しかも、極めて簡易な構造によって潤滑油を圧送することができるため信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である潤滑装置を備えたバーチカルエンジン１０を示す側面図であり、図２は図１のａ−ａ線に沿ってバーチカルエンジン１０を示す断面図である。また、図３はバーチカルエンジン１０の吸排気系を概略的に示す断面図である。
【００１１】
図１および図２に示すように、バーチカルエンジン１０のクランクケース１１は、ケース本体１２とケース本体１２の下端に取り付けられるオイルパン１３とを備えており、ケース本体１２は、ほぼ円筒状に形成される側壁部１２ａと、この側壁部１２ａの上部に一体となって形成される天壁部１２ｂとを有している。クランクケース１１内にはクランク軸１４が上下方向つまり垂直方向を向いて収容されており、クランク軸１４の上部を構成する上側主軸部１５は天壁部１２ｂにボール軸受１６を介して回転自在に支持される一方、下部を構成する下側主軸部１７はオイルパン１３に設けられた円筒部１８に回転自在に支持されている。また、下側主軸部１７の先端はオイルパン１３から突き出されるようになっており、たとえばバーチカルエンジン１０が草刈機の動力源として使用される場合には、突出する下側主軸部１７の先端に図示しないシャフトを介して草刈用の切刃が連結されることになる。さらに、オイルパン１３内にはバーチカルエンジン１０の各摺動部を潤滑するための潤滑油Ｌが貯留されており、オイルパン１３と下側主軸部１７との間から潤滑油Ｌが漏れるのを防止するため、オイルパン１３と下側主軸部１７との間にはオイルシール１９が装着されている。
【００１２】
図１に示すように、ケース本体１２にはシリンダ２５が一体に設けられており、このシリンダ２５内にはピストン２６が水平方向に往復動自在に収容されている。ピストン２６はコネクティングロッド２７を介してクランク軸１４に連結されており、往復運動を行うピストン２６によってクランク軸１４が回転駆動されるようになっている。シリンダ２５には動弁機構が組み込まれたシリンダヘッド２８が組み付けられ、シリンダ２５とシリンダヘッド２８とピストン２６の頂面とによって燃焼室２９が形成されている。図３に示すように、シリンダヘッド２８には、燃焼室２９に混合気を供給する吸気ポート３０ａと燃焼ガスを排出する排気ポート３０ｂとが形成され、吸気ポート３０ａに連通する吸気管３１ａと排気ポート３０ｂに連通する排気管３１ｂとが取り付けられている。
【００１３】
図３に示すように、シリンダヘッド２８には、吸気ポート３０ａを開閉する吸気バルブ３２ａと排気ポート３０ｂを開閉する排気バルブ３２ｂとが開閉自在に装着され、これらのバルブ３２ａ，３２ｂを駆動するカム３３ａを備えたカム軸３３が回転自在に組み込まれている。また、シリンダヘッド２８に組み付けられるロッカー軸３４には、カム３３ａの回転運動を往復運動に変換して吸気バルブ３２ａや排気バルブ３２ｂに伝達するロッカーアーム３５ａ，３５ｂが揺動自在に組み付けられている。さらに、図１および図２に示すように、クランク軸１４に固定されるクランクスプロケット３６と、カム軸３３に固定されるカムスプロケット３７との間には、クランク軸１４の回転をカム軸３３に伝達するタイミングチェーン３８が掛け渡されており、吸気バルブ３２ａと排気バルブ３２ｂとはクランク角度に同期して所定のタイミングで開閉駆動されるようになっている。
【００１４】
また、図１に示すように、クランクケース１１の上方にはエンジンカバー４０が取り付けられ、このエンジンカバー４０内にはクランク軸１４に連結される冷却ファン４１が収容されており、冷却ファン４１から生成される冷却風はエンジンカバー４０に沿ってクランクケース１１やシリンダ２５等に吹き付けられるようになっている。さらに、エンジンカバー４０内には、クランク軸１４に係合機構を介して連結されるリコイルプーリ４２が収容されており、作業者がリコイルプーリ４２に巻き付けられたリコイルロープ４３を引っ張ることにより、クランク軸１４を回転させてバーチカルエンジン１０を始動させることが可能となっている。
【００１５】
なお、図２に示すように、クランク軸１４に隣接してガバナー機構４４が設けられており、クランク軸１４によって回転駆動されるガバナー機構４４は、エンジン回転数の上昇に伴って外側に傾動するガバナーウエイト４５と、ガバナーウエイト４５の傾動によって押し出される図示しないガバナー軸とを備えており、カバナー軸の押し出し動作はＬ字形状のガバナーレバー４６に伝達されている。このようにエンジン回転数に連動して作動するガバナーレバー４６は、図示しないリンク機構を介してスロットルバルブに連結されており、エンジン回転数が負荷変動などによって変化したときには、ガバナーレバー４６によってスロットルバルブが作動制御され、エンジン回転数が所定範囲に収束するようになっている。
【００１６】
続いて、バーチカルエンジン１０の潤滑装置について説明する。ここで、図４(Ａ)は図１の範囲ｂでバーチカルエンジン１０を示す部分断面図であり、図４(Ｂ)は(Ａ)のａ−ａ線に沿ってクランク軸１４とこれを支持する円筒部１８とを示す断面図である。また、図５はバーチカルエンジン１０のクランク軸１４に組み込まれるスパイラルプレート５０を示す斜視図である。
【００１７】
図４(Ａ)に示すように、クランク軸１４の下側主軸部１７には、その回転中心Ｃに重なって軸方向に伸びる圧送油路５１が形成されており、この圧送油路５１の下部は嵌合する金属球５２によって閉塞される一方、圧送油路５１の上部は吐出口５３となってクランクケース１１内に開口されている。また、下側主軸部１７を回転自在に支持する円筒部１８の内側には環状の貯留溝５４が形成され、下側主軸部１７には圧送油路５１と貯留溝５４とを連通する導入孔５５が径方向に向けて形成されており、円筒部１８には潤滑油Ｌを貯留溝５４に案内する連通孔５６が形成されている。つまり、クランク軸１４の下側主軸部１７に形成される圧送油路５１には、連通孔５６、貯留溝５４そして導入孔５５を介して、オイルパン１３内の潤滑油Ｌが流入するようになっている。なお、潤滑油Ｌを圧送油路５１に案内する連通孔５６、貯留溝５４、導入孔５５は、潤滑油Ｌの下限レベルよりも下側に位置するように形成されている。
【００１８】
このように潤滑油Ｌが流入する圧送油路５１には、クランク軸１４の回転に伴って潤滑油Ｌを上方に汲み上げるため、螺旋部材としてのスパイラルプレート５０が組み込まれている。図５に示すように、スパイラルプレート５０は長方形状の金属板を捩ることによって滑らかな螺旋状に形成されており、このスパイラルプレート５０はクランク軸１４と一体に回転するようにクランク軸１４に対して固定されている。
【００１９】
バーチカルエンジン１０を始動させてクランク軸１４を回転させると、図４(Ａ)に矢印Ｆで示すように、クランク軸１４と一体に回転するスパイラルプレート５０によって圧送油路５１内の潤滑油Ｌが上方に圧送されることになる。ここで、図５に示すように、圧送油路５１に組み込まれるスパイラルプレート５０の回転中心は、クランク軸１４の回転中心Ｃにほぼ一致するため、スパイラルプレート５０は偏心することなく回転し、効率良く潤滑油Ｌを上方に圧送することが可能となっている。
【００２０】
そして、スパイラルプレート５０によって圧送された潤滑油Ｌは、図４(Ａ)に示すように、クランクケース１１内に開口する吐出口５３から吐出され、クランク軸１４、コネクティングロッド２７、ピストン２６、シリンダ２５、および各種軸受等を潤滑した後に、再びオイルパン１３内に流入することになる。また、下側主軸部１７には圧送油路５１から分岐してクランクスプロケット３６近傍に開口する分岐油路５７が形成されるため、潤滑油Ｌはクランクスプロケット３６に対して供給されることになり、潤滑油Ｌはタイミングチェーン３８に運ばれてシリンダヘッド２８の動弁機構にも供給される。
【００２１】
また、図４(Ｂ)に示すように、クランク軸１４の下側主軸部１７に形成される導入孔５５は、クランク軸１４の回転方向Ｒに向けて所定の角度θで傾斜するように形成されている。つまり、導入孔５５の入口が出口に対して回転方向Ｒに先行しており、導入孔５５の入口から出口に効率良く潤滑油Ｌを取り込むことが可能となっている。さらに、回転方向Ｒに傾斜する導入孔５５は接線方向から圧送油路５１に連通しており、潤滑油Ｌの流れを乱すことなく圧送油路５１内に案内することが可能となっている。
【００２２】
このように、クランク軸１４に圧送油路５１を形成し、この圧送油路５１にスパイラルプレート５０を組み込むことにより、クランク軸１４にポンプ機能を持たせることが可能となる。これにより、別途オイルポンプを組み込むことなくバーチカルエンジン１０の潤滑性能を向上させることが可能となり、潤滑性能を高めたバーチカルエンジン１０の小型化および低コスト化を達成することが可能となる。しかも、極めて簡易な構造によって潤滑油Ｌを圧送することができるため、バーチカルエンジン１０の信頼性をも高めることが可能となる。
【００２３】
また、オイルディッパ(オイルスクレーパ)等による跳ねかけ式の潤滑装置に比べ、オイルパン１３に貯留された潤滑油Ｌの攪拌抵抗によるエンジン出力損失や、強制潤滑方式による歯車式等のオイルポンプの駆動によるエンジン出力損失がないため、エンジン出力を向上することが可能となる。
【００２４】
さらに、オイルディッパ(オイルスクレーパ)等による跳ねかけ式の潤滑装置に比べ、オイルパン１３内の潤滑油Ｌの攪拌運動による油温上昇がなくオイル劣化を低減できると共に、オイルパン１３内の油面レベル(潤滑油残量)の上下による潤滑必要部に対するオイル供給量の差がなく安定した吐出量を確保できる。また、攪拌による油面荒れがなく、オイルレベルを検出するオイルセンサ等を備えたエンジンに適用した場合には、オイルセンサの作動を常に安定させることが可能となり、エンジン回転差による影響も少ない。且つ、油面荒れがなく異物が沈殿し易いため、異物循環によるトラブルも低減することが可能となる。
【００２５】
また、オイルディッパ(オイルスクレーパ)等を要しないため、オイルディッパ(オイルスクレーパ)の回転範囲にリブを配置することが可能となって、クランク軸１４を支持する軸受ボス部の剛性確保が容易となり、エンジンの軽量化に寄与することができる。且つ、クランク軸１４のオイルディッパ(オイルスクレーパ)の取付スペースが不要となって、クランク全長(エンジン全高)を短縮でき、コンパクトで軽量なバーチカルエンジンを得ることができる。
【００２６】
なお、円筒部１８の連通孔５６の入口にオイルフィルタを設置するようにしてもよい。
【００２７】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、スパイラルプレート５０の材料としては金属材料に限られることはなく、樹脂材料などを用いてスパイラルプレートを形成するようにしても良い。また、金属板を捩ることによってスパイラルプレート５０を形成するだけでなく、鋳型を用いることにより鋳造によってスパイラルプレートを形成するようにしても良く、金型を用いることにより押出加工や射出成形によってスパイラルプレートを形成するようにしても良い。
【００２８】
また、図示する場合には、１つの導入孔５５がクランク軸１４に形成されているが、これに限られることはなく、複数の導入孔をクランク軸１４に形成するようにしても良い。さらに、クランク軸１４のアーム内に分岐油路を形成することにより、圧送油路５１からの潤滑油Ｌをクランクピンに直接案内するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施の形態である潤滑装置を備えたバーチカルエンジンを示す側面図である。
【図２】図１のａ−ａ線に沿ってバーチカルエンジンを示す断面図である。
【図３】バーチカルエンジンの吸排気系を概略的に示す断面図である。
【図４】(Ａ)は図１の範囲ｂでバーチカルエンジンを示す部分断面図であり、(Ｂ)は(Ａ)のａ−ａ線に沿ってクランク軸とこれを支持する円筒部とを示す断面図である。
【図５】クランク軸に組み込まれるスパイラルプレートを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０    バーチカルエンジン
１１    クランクケース
１３    オイルパン
１４    クランク軸
５０    スパイラルプレート(螺旋部材)
５１    圧送油路
５５    導入孔
Ｌ      潤滑油
Ｃ      回転中心
Ｒ      回転方向
【図１】
2006132450.tif 000003
【図２】
2006132450.tif 000004
【図３】
2006132450.tif 000005
【図４】
2006132450.tif 000006
【図５】
2006132450.tif 000007