(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンが往復動する円筒部、前記円筒部から径方向外側に延在する複数の放熱フィン、前記円筒部から排気ガスを排出するために径方向外側に延びる排気通路を有するシリンダと、
前記シリンダが固定されるクランクケースと、
前記クランクケースから突出するクランク軸に前記シリンダを冷却するための冷却風を生成する冷却ファンと、を有するエンジンであって、
前記放熱フィンは、前記円筒部の径方向外側に延びる複数の第一放熱フィンと、前記第一放熱フィンと交差する方向に延びて、隣接する前記第一放熱フィンの間を接続する第二放熱フィンと、前記第二放熱フィンと所定間隔を隔てて径方向外側に形成され、隣接する前記第一放熱フィンの間を接続する第三放熱フィンを有し、
前記クランク軸の軸線方向にみて、前記第一放熱フィンと前記円筒部と前記第二放熱フィンとで囲まれる最小風路面積が、前記第一放熱フィンと前記第二放熱フィンと前記第三放熱フィンとで囲まれる最小風路面積よりも小さくなるように、前記第二放熱フィン及び前記第三放熱フィンが配置されることを特徴とするエンジン。
【請求項２】
前記排気通路の端部にはマフラーが固定され、
前記第二放熱フィンと前記第三放熱フィンの少なくとも一部は、前記円筒部の外壁面と前記マフラーとの間に配置されることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
ピストンが往復動する円筒部、前記円筒部から径方向外側に延在する複数の放熱フィン、前記円筒部から排気ガスを排出するために径方向外側に延びる排気通路を有するシリンダと、
前記シリンダが固定されるクランクケースと、
前記クランクケースから突出するクランク軸に前記シリンダを冷却するための冷却風を生成する冷却ファンと、を有するエンジンであって、
前記放熱フィンは、前記円筒部の径方向外側に延びる複数の第一放熱フィンと、前記第一放熱フィンと交差する方向に延びて、隣接する前記第一放熱フィンの間を接続する第二放熱フィンと、前記第二放熱フィンと所定間隔を隔てて径方向外側に形成され、隣接する前記第一放熱フィンの間を接続する第三放熱フィンを有し、
冷却風の流入側から排出側に見た際の前記第二放熱フィンの長さが、前記第一放熱フィンの長さよりも短く形成され、
冷却風の流入側から排出側に見た際の前記第三放熱フィンの長さが、前記第二放熱フィンの長さよりも短く形成されることを特徴とするエンジン。
【請求項４】
冷却風の流れに対して、前記第三放熱フィンの下流側端部が、前記第二放熱フィンの下流側端部より上流側で途切れることを特徴とする請求項３に記載のエンジン。
【請求項５】
ピストンが往復動する円筒部、前記円筒部から径方向外側に延在する複数の放熱フィン、前記円筒部から排気ガスを排出するために径方向外側に延びる排気通路を有するシリンダと、
前記シリンダが固定されるクランクケースと、
前記クランクケースから突出するクランク軸に前記シリンダを冷却するための冷却風を生成する冷却ファンと、を有するエンジンであって、
前記放熱フィンは、前記円筒部の径方向外側に延びる複数の第一放熱フィンと、前記第一放熱フィンと交差する方向に延びて、隣接する前記第一放熱フィンの間を接続する第二放熱フィンと、前記第二放熱フィンと所定間隔を隔てて径方向外側に形成され、隣接する前記第一放熱フィンの間を接続する第三放熱フィンを有し、
前記第二放熱フィン及び前記第三放熱フィンは前記円筒部の軸線方向から見て前記排気通路と重複する位置に配置され、
前記第二放熱フィンの少なくとも一部が、前記排気通路の上側及び下側に接続されるように配置されることを特徴とするエンジン。
【請求項６】
前記排気通路の下側において、前記排気通路の端部から前記シリンダの取付部に向けて延びる補助放熱フィンが設けられ、
前記補助放熱フィンが前記第二放熱フィンの延長部に接続されることを特徴とする請求項５に記載のエンジン。
【請求項７】
前記補助放熱フィンが前記排気通路の端部から前記第二放熱フィンに向かって傾斜して接続されることを特徴とする請求項６に記載のエンジン。
【請求項８】
前記第一放熱フィンのそろえられた先端を通る仮想面と、前記第三放熱フィンとの間に、隣接する前記第一放熱フィンの間を接続するものであって前記第三放熱フィンと平行に設けられる第四放熱フィンを設けることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のエンジン。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の前記エンジンを用いて作業機器を駆動させることを特徴とするエンジン作業機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンを動力源とする刈払機やチェンソー等の携帯型のエンジンの改良に係り、特に、シリンダの冷却を効率良く行わせるようにしたエンジン及びエンジン作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
刈払機やチェンソー等の携帯型エンジン作業機に搭載されているエンジンのシリンダを効率良く冷却するものとして、特許文献１の発明が知られている。特許文献１のエンジンの冷却構造では、シリンダの放熱フィン間の冷却風の流れが排気ポート及び排出側開口によって妨げられること無く、燃焼室の側部を越えて流れるようにすることで、燃焼室近傍を効率的に冷却するようにした。また、特許文献２の発明では、シリンダの放熱フィンの間に、放熱フィンと垂直に交わるように追加の放熱フィンを設けることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０７４８７４号公報
【特許文献２】特開２０１４−１７３５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
刈払機やチェンソー等の携帯型エンジン作業機においては、製品の小型・軽量化が重要な要素であることから、シリンダの放熱フィンの大きさを小さくして、製品全体の小型・軽量化が図られる。しかしながら、放熱フィンの小型化を進めるとシリンダの燃焼室付近が高温になりすぎて、ノッキングによる出力低下や、ピストンの焼付き、シリンダ周辺の部品の溶損などが生じる恐れが高くなる。このようなことから、エンジンを大型化することなく、シリンダ高温による上述のような不具合を確実に防止できるエンジン及びそのエンジンを用いたエンジン作業機が望まれていた。
【０００５】
本発明の目的は、シリンダの冷却効果を更に高めることで、シリンダの過熱による各種不具合を確実に防止し、小型・軽量化を実現できるエンジン及びエンジン作業機を提供することにある。
本発明の他の目的は、特にシリンダの排気通路付近の冷却効果を一層向上させたエンジン及びエンジン作業機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
本発明の一つの特徴によれば、ピストンが往復動する円筒部、円筒部から径方向外側に延在する複数の放熱フィン、円筒部から排気ガスを排出するために径方向外側に延びる排気通路を有するシリンダと、シリンダが固定されるクランクケースと、クランクケースから突出するクランク軸にシリンダを冷却するための冷却風を生成する冷却ファンと、を有するエンジンにおいて、放熱フィンは、円筒部の径方向外側に延びる複数の第一放熱フィンと、第一放熱フィンと交差する方向に延びて隣接する第一放熱フィンの間を接続する第二放熱フィンと、第二放熱フィンと所定間隔を隔てて径方向外側に形成され、隣接する第一放熱フィンの間を接続する第三放熱フィンを有するように構成した。このように、第二放熱フィンの反円筒部側に、第一放熱フィンと交差する方向に延びる第三放熱フィンを設けたので、第二放熱フィンの反円筒部側における冷却風の剥離を防止し、第二放熱フィン周囲の冷却風の風速を上げ、第二放熱フィンによる放熱をより促進させることができる。
【０００７】
本発明の他の特徴によれば、排気通路の端部にはマフラーがネジ止め等により固定され、第二放熱フィンと第三放熱フィンの少なくとも一部は、円筒部の外壁面とマフラーとの間に配置される。これにより、高温になりやすいシリンダ円筒部のマフラー側壁面と、排気通路の周辺の放熱フィン部分を効果的に冷却できる。また、クランク軸の軸線方向にみて、第一放熱フィンと円筒部と第二放熱フィンとで囲まれる最小風路面積が、第一放熱フィンと第二放熱フィンと第三放熱フィンとで囲まれる最小風路面積よりも小さくなるように、第二放熱フィン及び第三放熱フィンが配置される。この配置により各風路に適切な量の冷却風を流すことができるので、シリンダをより均一に冷却することができる。さらに、冷却風の流入側から排出側に見た際の第二放熱フィンの長さが、第一放熱フィン長さよりも短く形成され、同様にして第三放熱フィンの長さが、第二放熱フィンの長さよりも短く形成される。
【０００８】
本発明のさらに他の特徴によれば、冷却風の流れに対して、第三放熱フィンの下流側端部が、第二放熱フィンの下流側端部より上流側で途切れるように形成される。また、第二放熱フィン及び第三放熱フィンは円筒部の軸線方向から見て排気通路と重複する位置に配置される。さらに、第二放熱フィンの少なくとも一部が、排気通路の上側及び下側に接続されるように配置される。これにより、燃焼ガス通過のために特に高温となる排気通路の放熱を補助し、シリンダへの熱の伝導を防止できる。
【０００９】
本発明のさらに他の特徴によれば、排気通路の下側において、排気通路の端部からシリンダの取付部に向けて延びる補助放熱フィンが設けられ、補助放熱フィンが第二放熱フィンの延長部に接続される。また、補助放熱フィンが排気通路の端部から第二放熱フィンに向かって傾斜して接続される。このように補助放熱フィンの壁面の少なくとも一部が、第二放熱フィンに向かって傾斜しているので、第二放熱フィンの反円筒部側における冷却風の剥離をより効果的に防止できる。
【００１０】
本発明のさらに他の特徴によれば、第一放熱フィンのそろえられた先端を通る仮想面と、第三放熱フィンとの間に、隣接する第一放熱フィンの間を接続するものであって第三放熱フィンと平行に設けられる第四放熱フィンを設けるようにした。この構成により、第三放熱フィンによる第二放熱フィンの冷却性能改善効果を損なうことなく、第一放熱フィンのマフラーの取付け部分付近を冷却でき、より高い冷却性能が得られる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のエンジンによれば、放熱フィン自体の表面積の増加のみならず、第二放熱フィンおよび第三放熱フィンを有効に冷却に利用することで、シリンダの冷却効果を更に高め、シリンダの温度が高くなりすぎることによる各種不具合を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例に係る刈払機１の外観全体を示す斜視図である。
【図２】図１の動力部１０の正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ部の断面図である。
【図４】図１の動力部１０のシリンダ３０とマフラー６０を示す正面図である。
【図５】図４のシリンダ３０の上面図である。
【図６】図３のＢ−Ｂ部の断面図である。
【図７】図１の動力部１０のトップカバー２０の内側形状を示すための斜視図である。
【図８】図６のシリンダ３０とマフラー６０付近の部分拡大図である。
【図９】図４のシリンダ３０の放熱フィンの部分拡大図である。
【図１０】本発明の第二の実施例に係るエンジン本体部のシリンダ１３０とマフラー６０を示す側面図である。
【図１１】従来のエンジン作業機のシリンダの形状を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１３】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ここではエンジン作業機の一例として刈払機１を用いて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後左右、上下の方向は図中に示す方向であるとして説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施例に係る刈払機１の外観全体を示す斜視図である。刈払機１は、動力部１０に小型の２サイクルエンジンを搭載する。動力部１０から前方側には操作棹２が延びるように接続され、操作棹２には後述する駆動軸が通される。この駆動軸を操作棹２の一端側に設けたエンジンにて回転させることで、操作棹２の他端側に設けた回転刃３を回転させる。回転刃３の近傍には、刈り払った草の飛散を防ぐための飛散防御カバー４が設けられる。刈払機１は図示しない肩掛け用吊りベルト等を用いて携帯されるもので、操作棹２の長手中央部付近に作業者が操作するための正面視略Ｕ字状を呈するハンドル５が取り付けられる。ハンドル５の両端部は、グリップ部６ａ、６ｂが設けられ、グリップ部６ａ側にはスロットルレバー７が設けられる。作業者はスロットルレバー７を操作することによってエンジンの回転を制御する。スロットルレバー７の操作は、ワイヤー８によって動力部１０の気化器（後述）に伝達される。
【００１５】
図２は、図１の動力部１０の正面図であって前方側から見た図である。動力部１０においてはエンジンが合成樹脂製のトップカバー２０とファンケース２２によってほぼ全体が覆われる。エンジン本体の左側には、シリンダ（後述）の吸気ポートに連結されるインシュレータを介して気化器５５が設けられ、気化器５５の外側には吸入する空気を濾過するエアクリーナの格納空間を構成するエアクリーナカバー５６が設けられる。エンジン本体の右側には後述するマフラーが設けられ、マフラーの側面及びエンジンの上側はトップカバー２０により覆われる。エンジン本体のクランクケース（後述）の下側には、燃料を溜めるための燃料タンク２７が装着され、燃料タンク２７の下側には脚部２８が設けられる。燃料タンク２７から気化器５５に燃料が供給され、図示しないエアクリーナを介して気化器５５に導入された空気との混合気がエンジン本体に供給される。エアクリーナカバー５６の下側には始動時に燃料タンク２７から燃料を吸い上げて気化器５５に送るためのプライマリポンプ５７が設けられる。本実施例のエンジン本体は、シリンダの一方側（左側）から外気が吸気されて、他方側（右側）に排気ガスが排出されるような吸排気方向となる。
【００１６】
図３は図２のＡ−Ａ部の断面図であって、動力部１０におけるクランク軸を通る縦断面図である。動力部１０は、エンジン本体１１に補機類を取り付けてこれらをハウジング（ファンケース２２とトップカバー２０）によって収容するように構成される。エンジンは、クランクケース１６とシリンダ３０を含むエンジン本体１１に、気化器５５（図２参照）と、後述するマフラー６０（図４参照）と、冷却ファン２３と、遠心クラッチ装置２６等を取り付けたものである。クランクケース１６の内部にはクランク１５が収容され、コンロッド１３によりクランク１５とピストン１２が接続される。ピストン１２はシリンダ３０の円筒空間内で上下方向に往復移動する。ここで、クランクケース１６から突出するクランク軸１４の中心線たる軸線Ａ１は、操作棹２の中心軸の延長線と同軸となるように配置される。エンジン本体１１は、ピストン１２の往復方向が鉛直方向となるように、シリンダ３０が縦置きとされるが、縦置きだけに限定されるものではない。シリンダ３０は、鉄またはアルミニウム合金の鋳造品によって製造され、混合気を内部に流入させる筒状の部品（円筒部３０ａ）を構成するものであって、所定のシリンダーボア（内径）と、所定のピストンストローク（行程）を有する。シリンダ３０は、空気によって冷却されるため円筒部分の外側表面から径方向外側に延在するように複数の放熱フィンが形成される。シリンダ３０の円筒部分と放熱フィンは鋳造時に一体に成形され、必要に応じて削りだし加工がされる。
【００１７】
クランク軸１４の前方側には、冷却ファン２３及び遠心クラッチ装置２６が固定される。冷却ファン２３はマグネトロータの役割をも兼ねるようにアルミニウム合金によりより一体に製造され、クランク軸１４と同期して回転する。クランク軸１４が高速で回転すると冷却ファン２３も回転し、冷却ファン２３によってファンケース２２の吸入孔（図示せず）から外気が吸引されて冷却風が生成される。冷却風は、ファンケース２２とトップカバー２０の内部空間内を所定方向（後方側）に流れることによって、シリンダ３０の放熱フィンから熱を奪って冷却し、その後、トップカバー２０の後方側のスリット部２０ａから外部に排出される。冷却ファン２３の外周側の一部には、発電用の磁石（図示せず）が固定され、その磁石がイグニッションコイル２４の近傍を通過することにより、イグニッションコイル２４に電力を発生させる。この電力は、イグニッションコイル２４で昇圧され、プラグキャップ２５（図２参照）で覆われた点火プラグ（図示せず）に適正な点火タイミングで供給されることによって、点火プラグ（図示せず）による混合気への点火が実行される。
【００１８】
クランク軸１４の前方の遠心クラッチ装置２６には、伝達軸９が接続される。遠心クラッチ装置２６の一部は軸受２９によってファンケース２２に対して回転可能なように軸支される。遠心クラッチ装置２６は、高速回転時にクラッチ爪が外側に移動してクラッチドラムの内面と接触することにより動力の伝達を行うようにした公知のクラッチ機構である。遠心クラッチ装置２６は、エンジン本体１１の回転が所定の回転数以上になるとクラッチ爪からクラッチドラム側への動力伝達が行われて、操作棹２内に同軸に設けられた伝達軸９に動力が伝達される。クランク軸１４の後方には、エンジンを始動させるための始動装置５８が装着される。始動装置５８としては、例えばリコイルスタータを用い、作業者がスタータハンドル５９（図６参照）を引くことによりエンジンを始動させる。エンジン本体１１の全体構成は、通常用いられているエンジン作業機におけるものと基本的に同様であるが、本実施例では、２サイクルエンジンの冷却に関わる構造、特にシリンダ３０の放熱フィンの形状に特徴を有する。この点について以下に説明する。
【００１９】
図４は、図１の動力部１０のシリンダ３０とマフラー６０を示す正面図である。シリンダ３０は、ピストン１２（図３参照）が往復動する円筒部分（円筒部３０ａ）と、円筒部分に接続される排気通路４２が形成され、円筒部３０ａの外側には多数の放熱用のフィンが形成される。また、シリンダ３０にはクランクケース１６（図３参照）に接続される吸気通路４１も形成される。シリンダ３０の円筒部３０ａの下側はフランジ状に広がる取付部３８が形成される。円筒部３０ａの外側であって、排気通路４２よりも上側部分（図示しない点火プラグに近い側）には、水平方向に延在する７層の放熱フィン３１〜３７が設けられる。放熱フィン３１〜３７はほぼ等間隔で平行になるように配置され、クランクケース１６（図３参照）に近い側（下側）から５層分の放熱フィン３１〜３５が上面視でほぼ同じ外縁形状に形成される。上から２番目の放熱フィン３６は、図示しない点火プラグの取り付けのために一端側（左側）が短くカットされた形状とされる。一番上の放熱フィン３７は、半球状の燃焼室の頂点部分に対応するため、他の放熱フィン３１〜３６に比べて上面視で小さめの形状とされる。
【００２０】
放熱フィン３１〜３６のマフラー６０に近い側には、上下方向に連続するように形成された第二放熱フィン４５と第三放熱フィン４６が形成される。第二放熱フィン４５は放熱フィン３６の下面から放熱フィン３５〜３２を介して放熱フィン３１の上面に接続された上、さらに放熱フィン３１の下面から下方に延びて排気通路４２の上面に接続される。また、排気通路４２の下面からさらに下方側に延長され、補助放熱フィン４８に接続される。一方、第三放熱フィン４６は放熱フィン３６の下面から放熱フィン３５〜３２を介して放熱フィン３１の上面に接続される。放熱フィン３１〜３７、第二放熱フィン４５及び第三放熱フィン４６は、シリンダ３０の鋳造時に一体に製造されるものである。
【００２１】
水平方向に延びる第一放熱フィン（放熱フィン３１〜３６）に対して、垂直方向に延びるように配置される第二放熱フィン４５と第三放熱フィン４６は、シリンダ３０の円筒部３０ａとマフラー６０の間となる位置、つまり、第二放熱フィン４５及び第三放熱フィン４６は円筒部３０ａの軸線方向から見て排気通路４２と重複する位置に設けられる。ここでは、第二放熱フィン４５と第三放熱フィン４６は、その面が円筒部３０ａの最近接点における法線方向と直交し、かつ、放熱フィン３１〜３６とも直交する方向に伸びるように形成される。第二放熱フィン４５の下側部分、つまり放熱フィン３１の下側は、矢印４５ｂのように第二放熱フィン４５が放熱フィン３１と排気通路４２を接続するように延長される。さらに第二放熱フィン４５の延長部は、矢印４５ｃのように排気通路４２よりも下側にまで延びる位置まで設けられる。このように第二放熱フィン４５を排気通路４２と交差する位置にまで延長したことによって、結果的に排気通路４２の外周面に放熱フィンを設けたことになり、排気通路４２部分の放熱効果を高めることができる。
【００２２】
第三放熱フィン４６は、上側が矢印４６ａのように放熱フィン３６の下面に接続され、下側は矢印４６ｂのように放熱フィン３１の上面に接続される。但し、第三放熱フィン４６は放熱フィン３１の下側部分には形成されない。これは、放熱フィン３１の右側端部が排気通路４２のフランジ部４２ａに接続されるためである。本実施例では更に、排気通路４２のフランジ部４２ａの下側部分からシリンダ３０の取付部３８に向けて斜めに配置された補助放熱フィン４８が形成される。第二放熱フィン４５の下端部は矢印４５ｃのように補助放熱フィン４８と接続される。尚、補助放熱フィン４８の風上側から風下側の長さは、第二放熱フィン４５の長さと同等か、または短くすれば良い。
【００２３】
排気通路４２のマフラー６０側の端部には、導風板６３を挟んでマフラー６０がネジ（図示せず）により固定される。マフラー６０にはネジを貫通させて、マフラー６０のシリンダへのネジ締めを可能とするための円筒形のネジ取付け孔６１が２カ所設けられる。マフラー６０においては、ネジ取付け孔６１よりも下方側に排気出口を形成した排気プレート６２が取り付けられる。排気通路４２のマフラー６０側の端部には、マフラー６０のネジ締めによる取り付け台座となるフランジ部４２ａが形成される。また、一番下側の放熱フィン３１のマフラー６０側の辺部の一部がフランジ部４２ａに接続される。
【００２４】
以上のようにシリンダ３０には冷却効果を向上させために第二放熱フィン４５、第三放熱フィン４６、補助放熱フィン４８による工夫が成されているが、さらに、放熱フィン３１〜３６の風上側の辺部には、直方体状の段差状の窪み３６ａが設けられる。これは放熱フィン３１〜３６の一部に、風の流れを乱して乱流を起こすことにより冷却風ＣＡ１、ＣＡ２が良好に放熱フィンに当たるようにしたものである。窪み３６ａは放熱フィン３６の下面かつ前方面の境界部分に設けられた直方体状の窪みであり、窪みの高さは放熱フィンの板厚ｔの半分程度で、窪みの深さ（前後方向の長さ）も板厚ｔの半分程度とし、窪みの幅（左右方向の長さ）は板厚ｔの１〜３倍程度とすれば良い。図４では符号を付していないが、放熱フィン３１〜３５にも同様の直方体状の窪みが形成される。窪みを設ける左右方向位置は、図４のように前面から見た際に窪み（３６ａ等）が第二放熱フィン４５と同じ位置、またはその近傍位置になるようにすると良い。さらにシリンダ３０の上側であって点火プラグ（図示せず）の近傍には、冷却風の流れを整えるための整流フィン４４ａ、４４ｂが設けられる。
【００２５】
図５はシリンダ３０の上面図である。取付部３８の四つ角付近には図示しないボルトを通すための４つのネジ穴３８ａ〜３８ｄが設けられる。また放熱フィン３３〜３５付近の４つの角部付近は、図示しないボルトを通すことができるように角部を四角く落とした形状とされる。逆の言い方をすると放熱フィン３１〜３５は、ボルトを通す位置を結んだ四角形部分を越えて、４つの辺部を径方向外側に伸ばすようにしている。放熱フィン３１〜３５は上面視で同一の外縁形状とされ、風上側から風下側に見た長さ（クランク軸と同方向の長さ）たる幅Ｗに対して、マフラー６０と対面する辺部の幅Ｗ１は十分短くなる。また、フランジ部４２ａの前後方向の幅Ｗ２との関係は、Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗの関係となる。放熱フィン３３〜３５の前方側には、イグニッションコイル２４を固定するための突起３９が形成される。突起３９と放熱フィン３３〜３５は鋳造時に一体成形にて形成されるものであり、突起３９を設けるか否か、又は、設ける場合のその位置をどこにするかは任意であり必ずしも図５で示す位置になければならない訳ではない。
【００２６】
シリンダ３０の燃焼室上面には図示しない点火プラグを装着するためのプラグ孔４３が形成される。点火プラグはシリンダ３０の円筒部分の中心軸線に対して所定の角度を有する様に斜めに取り付けられる。取り付けられる点火プラグに最も近い放熱フィン３５の上面には整流フィン４４ａ、４４ｂが設けられる。同一形状の整流フィン４４ａ、４４ｂはくさび形であって、冷却風の風上側で横幅が狭く風下側で広くなり、また高さも風下側から風上側に向けて徐々に高くなるように構成される。これらの整流フィン４４ａ、４４ｂはシリンダ３０の鋳造時に一緒に製造される。整流フィン４４ａ、４４ｂの後端部は、シリンダ３０の鋳造の型枠の分割面とほぼ同じ位置に形成される。このように整流フィン４４ａ、４４ｂを設けることによって、点火プラグ付近の整流効果を高めて点火プラグ付近の冷却風の流れを理想的にし、点火プラグが効果的に冷却されるようにした。整流フィン４４ａ、４４ｂの最大高さは、図４からわかるように放熱フィン３５の板厚ｔに対して整流フィン４４ａ、４４ｂの高さｈが０．５〜１．５倍程度、好ましくは０．５〜１倍程度とすると良い。
【００２７】
図６は図３のＢ−Ｂ部の断面図である。クランク軸１４（図３参照）はここでは前後方向に延びるように配置され、クランク軸１４の前方側には冷却ファン２３が固定される。冷却ファン２３の上側にはイグニッションコイル２４が設けられる。冷却ファン２３で発生される冷却風は、後述するトップカバー２０の内壁面に案内されてシリンダ３０側に導かれ、シリンダ３０の放熱フィン３１〜３６の間の空間、又は、放熱フィン３６よりも上側部分を通過して、トップカバー２０の後方側に形成されたスリット部２０ａより外部に排出される。放熱フィン３１〜３６の間の空間を流れる冷却風は、一部が冷却風ＣＡ１、ＣＡ２としてシリンダ３０の円筒部３０ａのマフラー６０側を後方に流れ、一部が冷却風ＣＡ３として円筒部３０ａの気化器側を流れる。本実施例では、放熱フィン３２のマフラー６０と面する側に、軸線Ａ１と平行かつ鉛直方向に延びる第二放熱フィン４５と第三放熱フィン４６を形成した。このように所定間隔を隔てて平行に配置された第二放熱フィン４５と第三放熱フィン４６を設けた事によって冷却風ＣＡ１、ＣＡ２が効果的に後方側に案内される。
【００２８】
図７は図１の動力部１０のトップカバー２０の内側形状を示すための斜視図である。本実施例では、トップカバー２０は、中央付近に仕切り板２０ｅが設けられ、一方側の空間がシリンダ３０を収容するシリンダ室２１ａとなり、他方側の空間がマフラー６０を収容するマフラー室２１ｂとなる。シリンダ室２１ａの後方側には、冷却風ＣＡ１〜ＣＡ３を排出するための複数の風窓たるスリット部２０ａが設けられ、マフラー室２１ｂの後方側には排気ガスを大気中に放出するための開口たる排気出口２０ｂが設けられる。本実施例ではシリンダ室２１ａとマフラー室２１ｂを一つのトップカバー２０により覆うように構成したが、シリンダ室２１ａを独立したシリンダカバーで覆い、マフラー６０側を独立したマフラーカバーにて覆うように構成しても良い。トップカバー２０の内側にはさらに湾曲部２０ｄを有するリブ２０ｃが設けられ、そのリブ２０ｃの先端がシリンダ３０の放熱フィン３１〜３７に向けられるようにした。このリブ２０ｃの湾曲部２０ｄにより、冷却風がシリンダ３０の円筒部３０ａに向けて滑らかに送り込まれることから、風路抵抗が少なくなり、より多くの冷却風ＣＡ１〜ＣＡ３をシリンダ３０の円筒部３０ａの外周面と放熱フィン３１〜３７の外縁部により囲まれる領域に向けて送り込むことができる。また、本実施例では、シリンダ３０とマフラー６０との間に、冷却ファン２３からの冷却風を下流側に導く導風板６３が配置されるため、円筒部３０ａの外周面と第二放熱フィン４５の間の空間、及び第二放熱フィン４５と第三放熱フィン４６の間の空間に冷却風ＣＡ１、ＣＡ２が多量に通過するようにガイドすることができる。
【００２９】
図８は本発明の図６のシリンダ３０とマフラー６０付近の部分拡大図である。本実施例のシリンダ３０の形状を説明する前に図１１を用いて従来のエンジンにおけるシリンダについて説明する。図１１は従来のエンジン作業機のシリンダの形状を説明するための図である。図１１のシリンダと図６、８のシリンダ３０との違いは第三放熱フィン４６の有無であり、従来のシリンダでは第二放熱フィン４５は設けられるものの第三放熱フィン４６は設けられない。シリンダの円筒部３０ａから後方側であって放熱フィン３２の部分には、成形時に金型から押し出すための突起３０ｂが設けられるが、放熱フィン３１、３３〜３６の近傍には突起３０ｂは設けられないので注意されたい。従来のシリンダでは、例えば放熱フィン３２と３３の間の空間においては、冷却ファン２３によって生成された冷却風の一部がシリンダ３０の円筒部３０ａの外側と気化器５５（図２参照）の間を通り、冷却風ＣＡ３として流れる。残りの空気は上面視で円筒部３０ａに対して時計回りに沿って流れる。時計回りに沿って流れる空気の一部は、冷却風ＣＡ１に示すように第二放熱フィン４５と円筒部３０ａの外壁に間を流れ、残りの空気は冷却風ＣＡ２に示すように第二放熱フィン４５と導風板６３との間の空間を流れる。ここで導風板６３はシリンダ３０のマフラー６０側の辺部において近接するように僅かな距離を隔てるように配置されるので、放熱フィン３２と３３の間に流れる冷却風ＣＡ２は水平かつ後方側に流れることになる。
【００３０】
第二放熱フィン４５のマフラー６０側（反円筒部側）を通る冷却風ＣＡ２は、矢印Ｄの領域が比較的距離があるため、シリンダ３０の後方に向かうにつれて反円筒部側へと徐々に押しやられる。その結果、第二放熱フィン４５の反円筒部側の壁面、特に点線４９で囲む付近において冷却風ＣＡ２の第二放熱フィン４５に対する剥離現象が生じることがわかった。この結果、冷却風ＣＡ２が第二放熱フィン４５の反円筒部側の壁面に当たりにくくなり、第二放熱フィン４５が放熱板として効果的に活用されないことになる。この現象はシリンダ３０の放熱フィン３１〜３６の大きさ、冷却風の風量、第二放熱フィン４５を設ける位置など様々な要因により変化する。
【００３１】
そこで本実施例においては、図８に示すように第二放熱フィン４５とマフラー６０との間に更なる第三放熱フィン４６を設けるようにした。第三放熱フィン４６を設けるのは図１０の点線４９付近における第二放熱フィン４５との剥離現象を抑制して、冷却風ＣＡ２を第二放熱フィン４５の反円筒部側の面にも効果的に当てるためである。そのため。第三放熱フィン４６の前端部が第二放熱フィン４５の前端部と同じ位置またはほぼ同じ位置になるように配置される。このように本実施例では第二放熱フィン４５の反円筒部側に、第三放熱フィン４６を設けたことにより冷却風ＣＡ２は、第三放熱フィン４６からシリンダ側へと押し返され、第二放熱フィン４５の反円筒部側側面に効果的に当たるようになり、第二放熱フィン４５の内側面と外側面の両方を有効に冷却に使用できるようになった。第二放熱フィン４５と第三放熱フィン４６の表面に沿って流れる冷却風ＣＡ１、ＣＡ２は、その際に第二放熱フィン４５と第三放熱フィン４６を効果的に冷却させることができるので、全体としてみたシリンダ３０の冷却効果を一層高めることができた。また、第二放熱フィン４５と第三放熱フィン４６は、シリンダ３０の円筒部３０ａとマフラー６０の間に配置されており、上面視において排気通路４２と重なる位置に配置されるので、高温になりやすいシリンダ３０のマフラー６０側の壁面や排気通路４２付近を効果的に冷却できるようになった。
【００３２】
また、冷却風ＣＡ２の下流側において、第三放熱フィン４６は、第二放熱フィン４５よりも短くなるよう構成した。つまり、第三放熱フィン４６の長さＬ２が第二放熱フィンの長さＬ１よりも短い上に、第三放熱フィン４６の冷却風の下流側端部が、第二放熱フィン４５の下流側端部より上流側で途切れるようにした。発明者らの実験によると、第三放熱フィン４６の上流側の位置を第二放熱フィン４５と合わせれば、Ｌ２の長さはＬ１の０．５〜１倍程度で良いことがわかった。これにより、第三放熱フィン４６による第二放熱フィン４５の冷却性能改善効果を損なうことなく、より冷却に有利な円筒部３０ａの外壁近傍において放熱フィンの表面積を拡大でき、高い冷却性能が得られる。
【００３３】
第二放熱フィン４５および第三放熱フィン４６は、放熱フィン３１から３６の間のそれぞれにおいて図８と同形状になるように形成される。図８では放熱フィン３２と３３の間の冷却風ＣＡ１〜ＣＡ３の流れを説明したが、放熱フィン３１と３２の間、３３と３４の間、３４と３５の空間においても図８で示す冷却風ＣＡ１〜ＣＡ３と同じように流れる。第二放熱フィン４５は放熱フィン３１の下面を通過して下側にまで延び、排気通路４２とも交差してさらに排気通路４２の下方まで伸長する。この結果、排気通路４２の中間部分において排気通路４２の排気方向と直交する放熱フィンが形成されることになるので、燃焼ガス通過のために特に高温となる排気通路４２の放熱を補助することができ、マフラー６０からシリンダ３０への熱の伝導を防止できる。尚、第三放熱フィン４６は、冷却風ＣＡ２の上流側から下流側において、第二放熱フィン４５に向かって僅かに傾斜するように配置している。これは成形加工の型枠形状により僅かに傾斜するようになるものであるが、この傾きをさらに大きく形成すれば冷却風ＣＡ３を、より強く第二放熱フィン４５の反円筒部側壁面へと押し返すように構成することも可能であり、第二放熱フィン４５によるシリンダ３０の冷却を促進できる。
【００３４】
図９はシリンダ３０の第二放熱フィン４５、第三放熱フィン４６付近の部分拡大図である。隣接する放熱フィン３１〜３６のマフラー側の辺（端部）は、その位置が軸方向視でそろえられている。本実施例ではこれらの辺（端部）を結んだ仮想面が、第三放熱フィン４６の外側の面（反円筒部側の面）と一致するようにした。しかしながら、第三放熱フィン４６の外側の面が仮想面よりも内側（円筒部３０ａに近い側）になるように配置しても良い。ここで、第二放熱フィン４５と円筒部３０ａの距離５１は、第二放熱フィン４５と第三放熱フィン４６の距離５２よりも小さくなるように設定した。この結果、放熱フィン３１〜３５と第二放熱フィン４５と円筒部３０ａによって構成される風路の最小風路面積が、放熱フィン３１〜３５と第二放熱フィン４５と第三放熱フィン４６によって形成される風路の最小断面積よりも小さくなる。言い換えれば、第二放熱フィン４５を、シリンダ３０の円筒部３０ａ側に近接させて設けることで、円筒部３０ａに生じた熱を第二放熱フィン４５から効果的に放熱することができるとともに、先述の通り第三放熱フィン４６によって剥離現象を抑制して第二放熱フィン４５の流路方向の反円筒部側の側面を好適に冷却できるようにしている。さらに、第二放熱フィン４５と第三放熱フィン４６との間隔を大きくとることにより，導入される冷却風の風量を確保し、第二放熱フィン４５の冷却効果を向上させている。尚、矢印５２の長さは、第二放熱フィン４５とシリンダ３０の円筒部３０ａとの最短距離が、隣接する第一放熱フィンの間隔より大きくなるように設定されるようにしており、シリンダ３０の円筒部３０ａの外壁部分の近い側に流れる空気を十分に確保できるようになっている。
【実施例２】
【００３５】
次に図１０を用いて本発明の第二の実施例を説明する。第二の実施例では第二放熱フィン１４５と第三放熱フィン１４６に加えて、さらに第四放熱フィン１４７を追加した。第二放熱フィン１４５と第三放熱フィン１４６は、放熱フィン１３１から１３６の間を接続するようにして配置される。また、斜めに形成され排気通路１４２のフランジ部１４２ａから取付部１３８を接続する補助放熱フィン１４８が設けられる。補助放熱フィン１４８には矢印１４５ｃのように第二放熱フィン１４５の下端部が接続され、同様にして矢印１４６ｃのように第三放熱フィン１４６の下端部が接続される。第四放熱フィン１４７は第三放熱フィン１４６と平行になるように設けられ、放熱フィン１３１から１３６の間を接続するように、これらと直交方向にその面が位置するように配置される。冷却風の流入側から排出側に見た際の第四放熱フィン１４７の長さは、第三放熱フィン１４６と同等またはやや短い長さとすれば良い。
【００３６】
第二〜第四放熱フィンの間隔は、図１０のように前方側（冷却風ＣＡの風上側）から見た際の円筒部１３０ａの外壁面と第二放熱フィン１４５との間隔が一番広くなり、第二放熱フィン１４５との第三放熱フィン１４６との間隔がそれよりも短くされ、第三放熱フィン１４６と第四放熱フィン１４７の間隔がさらに短くされ、と第四放熱フィン１４７と放熱フィン１３１から１３６の右側先端を通る仮想面との距離が一番短くなるようにした。このように第二放熱フィン１４５、第三放熱フィン１４６、第四放熱フィン１４７の配置を変えることにより、シリンダ１３０の放熱フィン１３１〜１３６の局所的な冷却特性を調整する事ができる。また、円筒部１３０ａよりもマフラー側を流れる風を意図的に分配することができるので、第二放熱フィン１４５、第三放熱フィン１４６、第四放熱フィン１４７に所望の量の冷却風を効果的に晒すことができる。
【００３７】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、第二放熱フィン４５と第三放熱フィン４６を、シリンダの円筒部の法線方向及び第一放熱フィンと直交する方向になるように形成したが、第一放熱フィンと第三放熱フィン４６が直交でなくて、所定の角度を成して交差するようにしても良い。また、上記の実施例では第二放熱フィン４５と第三放熱フィン４６をクランク軸の中心線Ａ１と平行かつ鉛直方向に延びるよう形成したが、第二放熱フィンと第三放熱フィンが平行でなく互いに角度差を有して延びていても良い。さらに、上述の実施例ではエンジン作業機の例として刈払機で説明したが、作業機器の種類は刈払い機器だけに限られずに、チェンソー、カッター、ヘッジトリマ、ブロア等その他の空冷式のエンジンを用いたエンジン作業機であっても良い。
【符号の説明】
【００３８】
１  刈払機                            ２  操作棹
３  回転刃                            ４  飛散防御カバー
５  ハンドル                          ６ａ、６ｂ  グリップ部
７  スロットルレバー                  ８  ワイヤー
９  伝達軸                            １０  動力部
１１  エンジン本体                    １２  ピストン
１３  コンロッド                      １４  クランク軸
１５  クランク                        １６  クランクケース
２０  トップカバー                    ２０ａ  スリット部
２０ｂ  排気出口                      ２０ｃ  リブ
２０ｄ  湾曲部                        ２０ｅ  仕切り板
２１ａ  シリンダ室                    ２１ｂ  マフラー室  
２２  ファンケース                    ２３  冷却ファン
２４  イグニッションコイル            ２５  プラグキャップ
２６  遠心クラッチ装置                ２７  燃料タンク
２８  脚部                            ２９  軸受
３０  シリンダ                        ３０ａ  円筒部
３０ｂ  突起                          ３１〜３７  （第一）放熱フィン
３８  取付部                          ３８ａ〜３８ｄ  ネジ穴
３９  突起                            ４１  吸気通路
４２  排気通路                        ４２ａ  フランジ部
４３  プラグ孔                        ４４ａ、４４ｂ  整流フィン
４５  第二放熱フィン                  ４６  第三放熱フィン
４８  補助放熱フィン                  ５５  気化器
５６  エアクリーナカバー              ５７  プライマリポンプ
５８  始動装置                        ５９  スタータハンドル
６０  マフラー                        ６１  ネジ取付け孔
６２  排気プレート                    ６３  導風板
１３０  シリンダ                      １３０ａ  円筒部
１３１〜１３７  （第一）放熱フィン    １３８  取付部
１４２  排気通路                      １４２ａ  フランジ部
１４５  第二放熱フィン                １４６  第三放熱フィン
１４７  第四放熱フィン                １４８  補助放熱フィン
ＣＡ１〜ＣＡ３  冷却風
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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