(57)【要約】【課題】転がり軸受の性能を維持して耐久性を向上させた小型エンジンの提供。【解決手段】シリンダボア１２ａを画成するシリンダ１２と、シリンダボア１２ａ内で往復運動するピストン１３と、シリンダ１２に固定されクランク室１５ａを画成するクランクケース１５と、クランクケース１５ａに設けられた転がり軸受１６と、転がり軸受１６に支承されるクランクシャフト１７Ａと、クランクシャフト１７Ａとピストン１３との間に介在してピストン１３の往復運動をクランクシャフト１７Ａの回転運動に変換する往復運動変換機構と、クランクシャフト１７Ａに設けられ、クランク室１５ａ内と転がり軸受１６との間を遮断するシール部材１８と、を備えた小型エンジン１１を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボアを画成するシリンダブロックと、
該シリンダボア内で往復運動するピストンと、
該シリンダブロックに固定されクランク室を画成するクランクケースと、
該クランクケースに設けられた転がり軸受と、
該転がり軸受に支承されるクランクシャフトと、
該クランクシャフトと該ピストンとの間に介在して該ピストンの往復運動を該クランクシャフトの回転運動に変換する往復運動変換機構と、
該クランクシャフト上であって該往復運動機構と該転がり軸受との間に設けられ、該クランク室内の潤滑材が該転がり軸受側に流出するのを抑制するシール部材と、を備えることを特徴とする小型エンジン。
【請求項２】
該転がり軸受は、潤滑剤が密封された密封軸受であることを特徴とする請求項１に記載の小型エンジン。
【請求項３】
該クランクシャフトは、該転がり軸受に支承される小径部と、該クランク室内に位置して該小径部より大径の大径部とを有し、該小径部と該大径部との間には段差が構成され、
該転がり軸受は、該小径部に装着される内輪と、該クランクケースに装着される外輪と、該内輪と該外輪との間に介在するボールとを有し、
該内輪は、該段差に接する位置で該小径部に装着され、
該シール部材は、該大径部の該段差近傍位置に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の小型エンジン。
【請求項４】
該クランクケースには、反クランク室側で該外輪と当接する当接部が設けられたことを特徴とする請求項３に記載の小型エンジン。
【請求項５】
請求項１乃至４に記載の小型エンジンを備えたことを特徴とするエンジン工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンに関し、特に動力工具に用いられる小型内燃エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
チェーンソー等の高出力が要求される動力工具においては、一般に小型内燃エンジンが用いられている。この小型内燃エンジンでは、例えば図３に示されるエンジン１１１のように、出力軸であるクランクシャフト１１７Ａを備えたクランク部１１７がクランクケース１１５内のクランク室１１５ａに配置され、クランクケース１１５に嵌合された一対の転がり軸受１１６、１１６でクランクシャフト１１７Ａをクランクケース１１５に対して回転可能に支承している。クランクシャフト１１７Ａはクランクケース１１５外に延出されているため、クランクシャフト１１７Ａとクランクケース１１５との間にはオイルシール等のシール部材１１８が配置されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この構成のエンジン１１１では、クランク室１１５ａ内に位置するクランクシャフト１１７Ａ上に転がり軸受１１６を配置し、クランクシャフト１１７Ａ上において転がり軸受よりも外側にシール部材１１８を配置している。この構成により、潤滑剤やクランクケース１１５ａ内の圧力の漏れ、及び外部からクランクケース１１５ａ内への塵埃の侵入を防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１７９３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記構成のエンジン１１１では、転がり軸受１１６がクランクアーム１１７Ｂに近接する位置に配置される構造になるため、クランクケース１１５ａ内の空間を確保するためには、クランクケース１１５が過度に転がり軸受１１６に覆い被さることができない。これによりクランクケース１１５の転がり軸受１１６との当接面を充分に大きくできない場合があった。当接面が小さいとクリープが生じ、異常発熱、嵌合面の磨耗、磨耗粉の軸受内部への侵入、振動等の問題が発生する恐れがあった。よって本発明は、転がり軸受の性能を維持して耐久性を向上させた小型内燃エンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、シリンダボアを画成するシリンダブロックと、該シリンダボア内で往復運動するピストンと、該シリンダブロックに固定されクランク室を画成するクランクケースと、該クランクケースに設けられた転がり軸受と、該転がり軸受に支承されるクランクシャフトと、該クランクシャフトと該ピストンとの間に介在して該ピストンの往復運動を該クランクシャフトの回転運動に変換する往復運動変換機構と、該クランクシャフト上であって該往復運動機構と該転がり軸受との間に設けられ、該クランク室内の潤滑材が該転がり軸受側に流出するのを抑制するシール部材と、を備える小型内燃エンジン及びこの小型エンジンを備えたエンジン工具を提供する。
【０００７】
このような構成によると、クランクシャフトにおいて転がり軸受と往復運動変換機構との間にシール部材が配置される構成になる。転がり軸受と往復運動変換機構との間にシール部材が介在するため、クランクケースが転がり軸受全体を覆うような構成にしたとしても、クランクケース内に十分な空間を確保することができる。よってクランクケースの転がり軸受との当接面を大きくすることができ、クリープ等の発生を抑制することができる。また往復運動変換機構から離れた位置でクランクシャフトをクランクケースに対して保持するため、より安定してクランクシャフトを保持することができる。
【０００８】
上記構成の小型内燃エンジンにおいて、該転がり軸受は、潤滑剤が密封された密封軸受であることが好ましい。
【０００９】
このような構成によると、クランク室内の潤滑剤に頼らずに転がり軸受を潤滑することができ、かつ外部から転がり軸受内部への塵埃の侵入を抑制することができる。
【００１０】
また該クランクシャフトは、該転がり軸受に支承される小径部と、該クランク室内に位置して該小径部より大径の大径部とを有し、該小径部と該大径部との間には段差が構成され、該転がり軸受は、該小径部に装着される内輪と、該クランクケースに装着される外輪と、該内輪と該外輪との間に介在するボールとを有し、該内輪は、該段差に接する位置で該小径部に装着され、該シール部材は、該大径部の該段差近傍位置に配置されていることが好ましい。
【００１１】
このような構成によると、転がり軸受とクランクシャフトとの相対位置を正確に規定することができ、クランクシャフトの安定した回転を促進することができる。
【００１２】
また該クランクケースには、反クランク室側で該外輪と当接する当接部が設けられることが好ましい。
【００１３】
このような構成によると、クランクケースに対する転がり軸受の位置を正確に規定することができる。転がり軸受の位置を正確に規定することができるので、クランクケースに対するクランクシャフトの位置を正確に規定することができ、クランクシャフトの安定した回転を促進することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の小型内燃エンジンによれば、転がり軸受の性能が維持されて耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る小型内燃エンジンが使用されたチェーンソーの斜視図。
【図２】本発明の実施の形態に係る小型内燃エンジンの断面図。
【図３】従来例に係る小型内燃エンジンの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態に係る小型内燃エンジン及び小型内燃エンジンを搭載したエンジン工具について図1及び図２に基づき説明する。図１に示されるエンジン工具であるチェーンソー１は、図２に示される小型内燃エンジンであるエンジン１１を動力として用いており、ハウジング２と、ガイドバー３とから主に構成されている。ハウジング２は、内部にエンジン１１を内蔵しており、作業者が把持するハンドル２Ａと、エンジン１１の図示せぬスロットルバルブと接続されるスロットルレバー２Ｂと、エンジン１１を始動する時に用いられるスタータ２Ｃと、ガイドバー３から飛散する切削片が手にあたらないよう保護するハンドガード２Ｄとを備えている。
【００１７】
ガイドバー３は、板状を成し、ハウジング２のハンドガード２Ｄ近傍位置から突出して構成されている。ガイドバー３には、ガイドバー３周縁を軌道として移動するソーチェーン３Ａが配置されており、ソーチェーン３Ａは、エンジン１１により駆動される。
【００１８】
エンジン１１は２サイクルエンジンであり、図２に示されるようにシリンダ１２と、ピストン１３と、コンロッド１４と、クランクケース１５と、転がり軸受１６と、クランク部１７と、オイルシール１８とから主に構成されている。
【００１９】
シリンダ１２は、シリンダブロックとシリンダヘッドとが一体成型されて構成されており、内部にシリンダボア１２ａが形成され、シリンダボア１２ａに開口する図示せぬ吸気ポート、排気ポート、送気ポート等を備えると共に図示せぬ点火プラグが装着されている。シリンダ１２においてシリンダボア１２ａの開口が形成される下端位置には、転がり軸受１６を受けるシリンダ側受け部１２Ａが一対設けられている。一対のシリンダ側受け部１２Ａ、１２Ａは同一形状を成しているため、一方のシリンダ側受け部１２Ａについて説明する。シリンダ側受け部１２Ａには、シリンダボア１２ａの穿設方向と直交する方向に並んだ一対の第一隔壁１２Ｂ、１２Ｃを有しており、第一隔壁１２Ｂ、第二隔壁１２Ｃの間に転がり軸受１６を受ける当接面が規定されている。以下の説明においては、シリンダ１２において、シリンダボア１２ａの穿設方向であってシリンダボア１２ａの開口が形成された側を下側として上下方向を規定する。
【００２０】
ピストン１３は、シリンダボア１２ａ内に往復動可能に配置されており、その外周にシリンダボア１２ａ内周と摺接するピストンリング１３Ａが設けられ、下端位置に、スカート１３Ｂが規定されている。またピストン１３には、ピストンピン１３Ｃが設けられている。ピストンピン１３Ｃは、スカート１３Ｂ内空間１３ａに一部が露出し、上下方向と直交する方向を軸方向としてピストン１３に保持されている。このピストンピン１３Ｃの軸方向を左右方向と規定する。
【００２１】
コンロッド１４は、ピストンピン１３Ｃに接続される第一接続部１４Ａとクランク部１７に回動可能に接続される第二接続部１４Ｂとを有しておりピストン１３の往復運動をクランク部１７に伝達している。第一接続部１４Ａと第二接続部１４Ｂとにはそれぞれ軸受箇所となるブッシュが設けられている。
【００２２】
クランクケース１５は、シリンダ１２の下側に図示せぬボルトにより固定されており、シリンダ１２と協働してシリンダボア１２ａの開口と連通するクランク室１５ａを画成している。クランクケース１５において一対のシリンダ側受け部１２Ａ、１２Ａと対向する位置には、転がり軸受１６を受ける一対のケース側受け部１５Ａ、１５Ａが規定されている。一対のケース側受け部１５Ａ、１５Ａは同一形状を成しているため、一方のケース側受け部１５Ａについて説明する。ケース側受け部１５Ａには、シリンダボア１２ａの穿設方向と直交する方向に並んだ一対の第一、第二隔壁１５Ｂ、１５Ｃを有しており、第一隔壁１５Ｂ、第二隔壁１５Ｃの間に転がり軸受１６を受ける当接面が規定されている。
【００２３】
転がり軸受１６は、一対のシリンダ側受け部１２Ａ、１２Ａ及び一対のケース側受け部１５Ａ、１５Ａに対応して一対設けられており、それぞれ同形状を成しているため、一方について説明する。転がり軸受１６は、クランク部１７を支持する内輪１６Ａと、シリンダ側受け部１２Ａ及びケース側受け部１５Ａで保持される外輪１６Ｂと、内輪と１６Ａと外輪１６Ｂの間に介在するボール１６Ｃと、内輪１６Ａと外輪１６Ｂとの間の空間を閉止するシール１６Ｄとを備えた密封軸受であり、密封された内部に潤滑油が充填されている。よって外部から潤滑油を供給しなくても、滑らかに回転することが可能であり、かつ外部から転がり軸受１６内部への塵埃の侵入を抑制することができる。外輪１６Ｂは、当接部である第一隔壁１５Ｂが反クランク室側に配置され第二隔壁１５Ｃがクランク室側に配置されて第一隔壁１５Ｂ及び第二隔壁１５Ｃそれぞれに当接しケース側受け部１５Ａで覆われるように保持される。同様に外輪１６Ｂは、第一隔壁１２Ｂ及び第二隔壁１２Ｃそれぞれに当接しシリンダ側受け部１２Ａで覆われるように保持される。このように保持されることにより、クランクケース１５及びシリンダ１２に対して転がり軸受１６の位置を正確に規定することができる。
【００２４】
クランク部１７は、クランクシャフト１７Ａと、クランクアーム１７Ｂとクランクピン１７Ｃとカウンターウェイト１７Ｄから主に構成され、クランク室１５ａ内に配置されている。クランクシャフト１７Ａは、左右方向を軸方向として延出され一方の転がり軸受１６と他方の転がり軸受１６とで回転可能に支承されており、一端と他端とがそれぞれクランク室１５ａから外部に突出している。クランクシャフト１７Ａの他端側（図２における左側）には、クランク室１５ａ外において、図示せぬフライホイールが設けられると共に遠心クラッチに接続され、遠心クラッチを介してソーチェーン３Ａ(図１)が掛けられる図示せぬスプロケットに接続されている。クランクアーム１７Ｂは、左右方向においてクランク室１５ａの略中央に位置するようにクランクシャフト１７Ａから左右方向と直交する方向に延出されて設けられており、一対の腕状に構成されている。クランクピン１７Ｃは、クランクアーム１７Ｂの一対の腕間に左右方向を軸方向として配置されており、第二接続部１４Ｂに回転可能に支承されている。カウンターウェイト１７Ｄは、クランクアーム１７Ｂの延出方向と反対の方向へと延出されるようにクランクシャフト１７Ａに設けられている。カウンターウェイト１７Ｄを設けることにより、クランク部１７の重心位置をクランクシャフト１７Ａの軸心上に位置させることができる。
【００２５】
クランクシャフト１７Ａは、一方の転がり軸受１６と他方の転がり軸受１６とで支承されている箇所（小径部）が、クランクアーム１７Ｂに接続されている箇所（大径部）より小径になるように構成されており、小径部と大径部との間には段差１７Ｆが構成されている。この段差１７Ｆは、転がり軸受１６の内輪１６Ａと接する位置に構成されているため、クランクシャフト１７Ａの転がり軸受１６に対する位置を正確に規定することができる。上述のように転がり軸受１６のクランクケース１５及びシリンダ１２に対する位置が正確に規定されているため、クランクケース１５及びシリンダ１２に対するクランクシャフト１７Ａの位置を正確に規定することができる。また上記クランクアーム１７Ｂ、クランクピン１７Ｃ及びコンロッド１４により、ピストン１３の往復運動をクランク部１７の回転運動に変換する往復運動変換機構が構成される。
【００２６】
シール部材であるオイルシール１８は、一方の転がり軸受１６とクランクアーム１７Ｂとの間、及び他方の転がり軸受１６とクランクアーム１７Ｂとの間にそれぞれ配置されるように一対設けられている。オイルシール１８は、例えば合成ゴムや金属などによって構成される。一対のオイルシール１８、１８は同形状に構成されているので、一方のオイルシール１８について説明する。オイルシール１８は、クランク室１５ａを画成するクランクケース１５及びシリンダ１２内面、具体的には、第二隔壁１５Ｃ、第二隔壁１２Ｃと、第二隔壁１５Ｃに連なるクランクケース１５内面と、第二隔壁１２Ｃに連なるシリンダ１２内面とに嵌め合いにより固定され、かつ内周がクランクシャフト１７Ａにおいて大径部に摺接している。このようにオイルシール１８が往復運動変換機構と転がり軸受１６との間に設けられることによりクランク室１５ａと転がり軸受１６との間を遮断し、クランク室１５ａ内から転がり軸受１６にクランク室１５ａ内の潤滑油が流出することが抑制される。
【００２７】
上述のように、本実施の形態のエンジン１１によると、クランクシャフト１７Ａにおいて転がり軸受１６とクランクアーム１７Ｂ（往復運動変換機構）との間にオイルシール１８が配置される構成になる。よって転がり軸受１６とクランクアーム１７Ｂとの間にオイルシール１８が挿入される空間が必要になるため、クランクアーム１７Ｂと軸受１６を保持するケース側受け部１５Ａ、シリンダ側受け部１２Ａとがオイルシール１８を挿入可能な所定の距離ほど離間する必要がある。このように、クランクアーム１７Ｂとケース側受け部１５Ａ、シリンダ側受け部１２Ａとが離間することにより、ケース側受け部１５Ａ、シリンダ側受け部１２Ａで転がり軸受１６全体を覆うような構成にしたとしても、クランクケース１５及びシリンダ１２とクランクアーム１７Ｂ等の往復運動変換機構とが干渉しないようにすることができる。よってクランクケース１５において、ケース側受け部１２Ａの転がり軸受１６との当接面を大きくしたとしても、クランクケース１５が往復運動変換機構と干渉することはない。故にケース側受け部１２Ａの転がり軸受１６との当接面を大きくすることができる。同様にシリンダ側受け部１２Ａの転がり軸受１６との当接面を大きくすることができる。このように転がり軸受１６との当接面を大きくすることにより、クランクケース１５及びシリンダ１２に対して転がり軸受１６を安定して保持することができ、クランクケース１５等へのクリープ等の発生を抑制することができる。またオイルシール１８は転がり軸受１６よりクランク室１５ａ内側に配置されているため、転がり軸受１６とクランクケース１５との当接面を大きくしても、クランクケース１５がクランクシャフト１７Ａの軸方向に大きくなることを抑制できる。また往復運動変換機構から離れた位置でクランクシャフト１７Ａを一対の転がり軸受１６でクランクケース１５及びシリンダ１２に対して保持するため、より安定してクランク部１７を保持することができる。故に転がり軸受１６の性能を維持して、エンジン１１の耐久性を向上させることができる。尚、転がり軸受１６は、図２に示されるような両シール付深溝玉軸受の他にも両シールド付深溝玉軸受や、少なくとも軸受の外側に片面シール或いは片面シールドが設けられた深溝玉軸受であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の小型内燃エンジンは、上述したチェーンソーに限定せず、動力として小型内燃エンジンを必要とする他のエンジン工具、例えば刈払機等に適用することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１・・チェーンソー  ２・・ハウジング  ２Ａ・・ハンドル
２Ｂ・・スロットルレバー  ２Ｃ・・スタータ  ２Ｄ・・ハンドガード
３・・ガイドバー  ３Ａ・・ソーチェーン  １１・・エンジン  １２・・シリンダ
１２Ａ・・シリンダ側受け部  １２Ｂ・・第一隔壁  １２Ｃ・・第二隔壁
１２ａ・・シリンダボア  １３・・ピストン  １３Ａ・・ピストンリング
１３Ｂ・・スカート  １３Ｃ・・ピストンピン  １３ａ・・空間  １４・・コンロッド
１４Ａ・・第一接続部  １４Ｂ・・第二接続部  １５・・クランクケース
１５Ａ・・ケース側受け部  １５Ｂ・・第一隔壁  １５Ｃ・・第二隔壁
１５ａ・・クランク室  １６・・転がり軸受  １６Ａ・・内輪  １６Ｂ・・外輪
１６Ｃ・・ボール  １６Ｄ・・シール  １７・・クランク部
１７Ａ・・クランクシャフト  １７Ｂ・・クランクアーム  １７Ｃ・・クランクピン
１７Ｄ・・カウンターウェイト  １７Ｆ・・段差  １８・・オイルシール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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