(57)【要約】【課題】大型化や構造の複雑化および加工コストの上昇を招くことなくクランク室内の圧力変化を有効に利用して送油潤滑が行える４サイクルエンジンの潤滑装置を提供する。【解決手段】クランク軸（７）を軸支させたクランク室（４）の近傍に設けられた油溜室（６）から前記クランク室（４）および吸・排気の各バルブ機構を収納した動弁室（１１）に送油して各部の潤滑を行い、オイルを循環させる４サイクルエンジンの潤滑装置において、オイルを供給するために上記油溜室（６）と上記クランク室（４）内とを連通可能な送油通路（１３）のみを設け、該送油通路（１３）は、上記クランク室（４）内が負圧となったときに開口して上記油溜室（６）からのオイルを汲み上げることによりクランク室（４）内に送油する構成であることを特徴とする。【選択図】    図１
2004251231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸（７）を軸支させたクランク室（４）の近傍に設けられた油溜室（６）から前記クランク室（４）および吸・排気の各バルブ機構を収納した動弁室（１１）に送油して各部の潤滑を行い、オイルを循環させる４サイクルエンジンの潤滑装置において、
オイルを供給するために上記油溜室（６）と上記クランク室（４）内とを連通可能な送油通路（１３）のみを設け、該送油通路（１３）は、上記クランク室（４）内が負圧となったときに開口して上記油溜室（６）からのオイルを汲み上げることによりクランク室（４）内に送油する構成であることを特徴とする４サイクルエンジンの潤滑装置。
【請求項２】
請求項１記載の４サイクルエンジンの潤滑装置において、
上記送油通路（１３）における上記クランク室側の開口（１３Ａ）は、クランク室（４）内のピストン（８）が上死点近傍位置から上死点に至るまでの間に全開若しくは徐々に開口面積を大きくすることができる位置に設けられていることを特徴とする４サイク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４サイクルエンジンの潤滑装置において、
上記送油通路（１３）におけるクランク室（４）側の開口（１３Ａ）は、上死点位置にあるピストン（８）のスカート部（８Ａ）の下死点方向側に位置決めされていることを特徴とする４サイクルエンジンの潤滑装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちの一つに記載の４サイクルエンジンの潤滑装置において、
上記送油通路（１３）には、クランク室（４）内が負圧となった際に開放する機能を有する逆止弁（１９）が配置されていることを特徴とする４サイクルエンジンの潤滑装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、４サイクルエンジンの潤滑装置に関し、さらに詳しくは、傾斜態位を作業態位の一つとされる可搬型の刈払機や背負式動力噴霧機等に用いられる小型４サイクルエンジンの潤滑装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、草木を対象とした可搬型の刈払機（トリマー）や背負式動力噴霧機のように、作業者自身が携帯若しくは背負って作業を行う作業機の駆動源であるエンジンは、作業機を傾けた場合でも安定して作動することが必要とされている。エンジンの１型式である２サイクルエンジンにおいては、例えば、リードバルブ使用のものは、ピストンの上昇時に発生する負圧を利用して燃料と潤滑用のオイルとを混ぜた混合燃料をエンジン内部に吸入し、各可動部の潤滑を行う機構を備えている関係上、自由な角度で使用が可能な構造が容易に実現できる。この例のように、２サイクルエンジンは、上記可搬型の作業機に広く用いられている。一方、エンジンの他の型式である４サイクルエンジンは、設計、加工技術の進歩により小型軽量なものが製作できるものの、その多くは潤滑装置の一構成部材である油溜室（オイルパン）がクランク室の下部に設けられ、その位置からオイルを跳ね上げたりポンプで汲み上げることにより各可動部を潤滑する構造が採用されている関係上、正立状態での使用が基本とされている。換言すれば、傾斜運転における自由度が２サイクルエンジンに比して劣っていた。
しかし、２サイクルエンジンは、排気ガス中の炭化水素が多いことや騒音が大きい等の問題がある。
近年、排気ガス浄化や作業環境の悪化防止の要請が高まっており、２サイクルエンジンでは要請に応えきれなくなりつつある。このため、排気ガス特性が良好でしかも低騒音の４サイクルエンジンを可搬型の作業機に用いることができるように、傾斜運転における自由度を高める技術の確立が待たれた。
そこで、ピストンの昇降動作に応じてクランク室内の圧力が変化するのを利用した４サイクルエンジン用の潤滑装置を本出願人は先に提案している（例えば、特許文献１）。
この提案においては、油溜室とクランク室とを完全に遮断したうえで、油溜室からクランク軸の回転軌跡中の一部にクランク室と油溜室とを連通させてクランク室の負圧により油溜室からオイルを吸引してクランク室に送り込む間欠送油手段を設け、その送油手段の構成として、クランク室が負圧になった際にクランク室と油溜室とを連通させる通路をクランク軸内部に設けた構成が採用されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２８８０１９号公報（段落「００２３」欄、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に示されている構成においては、クランク室内の圧力変化を利用するだけでクランク室及び動弁室内の潤滑が行える利点があるものの、比較的装置構造が大型となる虞がある。
つまり、クランク室と油溜室との間の連通路の一つとして、クランク軸内部に形成された通路がある。このため、クランク軸のサイズとしては強度を確保できる寸法に加えて通路を確保するための寸法が必要となり、結果としてクランク軸の径寸法を大きくせざるを得ない。しかも、クランク軸内部において軸方向に貫通するのでなく途中で径方向に屈曲するような通路形状が必要とされ、また、通路同士の整合精度を高める必要があることから加工コストの上昇を招く虞もある。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来の４サイクルエンジン、特に小型の４サイクルエンジン用潤滑装置における問題に鑑み、大型化や構造の複雑化および加工コストの上昇を招くことなくクランク室内の圧力変化を有効に利用して送油潤滑が行える４サイクルエンジンの潤滑装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、クランク軸（７）を軸支させたクランク室（４）の近傍に設けられた油溜室（６）から前記クランク室（４）および吸・排気の各バルブ機構を収納した動弁室（１１）に送油して各部の潤滑を行い、オイルを循環させる４サイクルエンジンの潤滑装置において、オイルを供給するために上記油溜室（６）と上記クランク室（４）内とを連通可能な送油通路（１３）のみを設け、該送油通路（１３）は、上記クランク室（４）内が負圧となったときに開口して上記油溜室（６）からのオイルを汲み上げることによりクランク室（４）内に送油する構成であることを特徴としている。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の４サイクルエンジンの潤滑装置において、上記送油通路（１３）における上記クランク室側の開口（１３Ａ）は、クランク室（４）内のピストン（８）が上死点近傍位置から上死点に至るまでの間に全開若しくは徐々に開口面積を大きくすることができる位置に設けられていることを特徴としている。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の４サイクルエンジンの潤滑装置において、上記送油通路（１３）におけるクランク室（４）側の開口（１３Ａ）は、上死点位置にあるピストン（８）のスカート部（８Ａ）の下死点方向側に位置決めされていることを特徴としている。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のうちの一つに記載の４サイクルエンジンの潤滑装置において、上記送油通路（１３）には、クランク室（４）内が負圧となった際に開放する機能を有する逆止弁（１９）が配置されていることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る潤滑装置を用いた４サイクルエンジンの潤滑経路を説明するための模式図である。特に、図１では、ピストンが上死点に位置している場合が示されている。
【００１１】
図１に示すように、４サイクルエンジン１は、シリンダヘッド２が一体化されているシリンダブロック３とクランクケース４とで構成されたクランク室５およびクランクケース４の近傍に設けられている油溜室６とを備えている。
油溜室６は、クランクケース４に対して仕切られ、全体として密閉空間が構成されている。
【００１２】
図１において油溜室６内には後述する吸入部３０が設けられ、クランクケース４には一方向弁４０が設けられており、一方向弁４０は、クランク室５内の圧力変化に応動して開閉することができ、圧力変化がない場合には閉鎖されることにより、油溜室６がいかなる傾斜状態にあっても外部に油漏れを起こさないような構成とされている。
【００１３】
シリンダブロック３とクランクケース４には、図１に示すように、クランク軸７が回転自在に支持されている。クランク軸７のクランクピンにコンロッドを介して連接されたピストン８は、シリンダブロック３の内部に設けられているシリンダ３Ａ内で摺動自在に挿嵌されている。
【００１４】
図１においてシリンダ３Ａの上壁には、気化器（図示されず）および排気マフラ（図示されず）にそれぞれ連通する吸気ポートおよび排気ポートが形成され、これら各ポートにはポートを開閉する吸気バルブおよび排気バルブ（図１では、便宜上、一つのバルブのみが符号Ｖで示されている）が配置されている。
これらバルブを駆動するバルブ駆動部１０は、図１に示すように、バルブ駆動ギヤ１０Ａ、カムギヤ１０Ｂおよび図示しないロッカーアームなどの部品により構成されている。
これらバルブ駆動部１０の各構成部品のうち、バルブ駆動ギヤ１０Ａ、カムギヤ１０Ｂは、シリンダブロック３の頭部に形成されている動弁室１１とクランク室４とを連通させるようにシリンダブロック３とクランクケース５との側部に形成された連通路１２内に配設されている。
【００１５】
シリンダブロック３と油溜室６との間には、吸入部３０および送油通路１３とで構成された送油手段が設けられている。
図１において、吸入部３０は、ゴムなどの弾性材により容易に撓むことができる管体３０Ａと、その先端に設けられている吸入口付きの錘３０Ｂとにより構成されている。つまり、この錘３０Ｂはその重力により常に鉛直下方に移動することができるようになっており、これにより油溜室６が傾斜した状態にされていてもそのオイルの油面下に先端部を没入させることができるようになっている。
【００１６】
吸入部３０に一方の開口を位置させている送油通路１３は、他方の開口１３Ａの位置として、シリンダブロック３内で、クランク室４内が負圧化された際に油溜室６とクランク室４内とが連通する位置が設定されている。
送油通路１３における他方の開口１３Ａは、クランク室４内がピストン８の上昇により負圧化傾向となったときにクランク室４内と油溜室６とを連通させて油溜室６からオイルを汲み上げてクランク室４内に導入できる部分である。このため、開口１３Ａの位置としては、ピストン８が上死点近傍に達した時点で全開する位置とされ、上死点近傍に位置するピストン８下部のスカート部８Ａの下死点方向側（図１では右側）に位置している。従って、開口１３Ａは、ピストン８が上死点近傍に達した時点で全開し、この状態をピストン８が上死点に達するまでの間、維持されるようになっている。
【００１７】
開口１３Ａは、ピストン８の上死点近傍位置で全開することができる位置に設けられるばかりでなく、ピストン８が上死点近傍に達した時点から上死点に至るまでの間、徐々に開口面積を大きくすることができる位置に設けることもできる。つまり、ピストン８が上死点近傍に至った時点で開口１３Ａが開き始め、上死点に達するまでの間で徐々に開口面積を大きくしていき、上死点に達した時点で全開となる位置に設ける。
一方、シリンダブロック３の前記開口１３Ａの開口部と対向する側には前記開口１３Ａと略同等形状の開口部１４Ａが開口されており、この開口部分１４Ａと油溜室６とはミスト通路１４により連通されている。
前記ミスト通路１４の油溜室６内における開口部分１４Ｂは、油溜室６の略中央箇所に開口しており、この開口部分１４Ｂからは主にオイルミストが吸入される。なお、図１において符号２０は逆止弁１９と同様な逆止弁である。
【００１８】
前述した一方向弁４０は、クランク室４と連通路１２との間に設けられており、クランクケース４の下部に穿設されたバルブ穴とピストン８の上昇によりクランク室４内が負圧になったときにバルブ穴を塞ぐバルブプレート４０Ａで構成されている。
【００１９】
一方、図１において、シリンダブロック３の上部にはブリーザ管１５が設けられており、ブリーザ管１５は、一端が動弁室１１内にて開口して連結され、他端がエアクリーナ１６に連結されている。
動弁室１１には、戻し油路１７が設けられており、戻し油路１７は、一端が該動弁室１１に開口し、他端が油溜室６に配置されている。
油溜室６内に位置する戻し油路１７の他端は、油溜室６の厚さ寸法Ｓにおけるほぼ中央位置に位置決めされている。油溜室６内には、戻し油路１７の他端が常にオイルの液面上方に位置するように収容されるオイルの量が規定されるようになっている。これにより、油溜室６が傾斜した場合や横倒しとなった場合においても戻し油路１７の他端がオイル液面上方に開口してオイルの還流ができるようにしてある。
前述のミスト通路１４の開口部分１４Ｂも同様である。なお、エアクリーナ１６にはオイルセパレータ１６Ａにより気液分離されたオイルを油溜室６に還流するための戻し油路１８も設けられている。
【００２０】
本実施形態は以上のような構成であるから、エンジン１の動弁室１１を上方に位置させて、いわゆる、正立状態とした場合には、ピストン８が昇降動作にない場合にクランク室４、油溜室６および動弁室１１において潤滑用のオイルが適量溜まっている。エンジン１が正立状態から倒立あるいは傾斜状態に変化した場合には、油溜室６内において給油部３０の錘３０Ｂがオイルの溜まっている位置に移動することができるので、常にオイル中に位置してオイルの汲み上げができる状態を維持する。また、油溜室６内のオイルの量が戻し油路１７の開口がオイル液面から常に突出している状態となる量とされているので、非正立状態にあってもオイルの還流路がオイル中に没してしまうことがなく、油溜室６に対する動弁室１１からのオイルの還流を可能にする状態が維持される。これにより、動弁室１１内でオイルが過剰な状態となることによる他の部分へのオイルの循環量が不足する事態を防止することができる。
【００２１】
エンジン１が始動されるとピストン８の昇降動作によりクランク室４に圧力変化が生じ、ピストン８の上昇時にはクランク室４が減圧されて負圧化傾向となり、下降時にはクランク室４が昇圧されて正圧傾向となる。
【００２２】
クランク室４が負圧化傾向となると、クランク室４と油溜室６との間に差圧が生じ、ピストン８の上死点近傍への移動に伴い送油通路１３の開口１３Ａが開き始め、ピストン８が上死点近傍に移動した時点で全開される。これにより、送油通路１３内にはクランク室４内の負圧が作用することで油溜室６からオイルが吸い込まれてクランク室４内に向けて送られる。送油通路１３内は、ピストン８が上死点近傍から上死点位置に移動するまでの間、全開となっているので、クランク室４内の負圧が十分作用されることとなり、送油量を十分なものとすることができる。
【００２３】
クランク室４内に送られたオイルは、ピストン８，クランクシャフト７などにより粉砕されてオイルミストになる。
【００２４】
図１において、ピストン８が下降するときには、クランク室４が正圧になり、油溜室６との間に差圧が生じる。
この場合、一方向弁４０のバルブプレート４０Ａがバルブ孔を開放し、昇圧された空気と共にクランク室４およびシリンダ３Ａに溜められたオイルミストをクランク室４から連通路１２に送る。
連通路１２に送られたオイルミストは、正圧により動弁室１１に圧送されると共に途中のバルブ駆動部１０の各部品を潤滑する。
バルブ駆動部１０の各部品を潤滑したオイルミストは、動弁室１１に至り、油溜室６の空気が通路１４より吸入され、また、油溜室６のオイルが給油部３０により吸引されることにより前記油溜室６が負圧になることで戻し通路１７を通じて油溜室６側に回収されることになる。
また、動弁室１１のオイルミストおよびブローバイガスの一部はブリーザ管１５を介してエアクリーナ１６内に開放され、オイルとブローバイガスとに分離され、空気は吸気系へ、オイルは油溜室６へ回収される。
【００２５】
本実施形態においては、クランク室４と油溜室６との間に設けられている送油通路１３に、逆止弁１９が設けられている。
逆止弁１９は、クランク室４内が負圧化した場合に開放されて油溜室６からオイルを流すことができる習性を有しており、クランク室４内が正圧となった場合には閉じてクランク室４内よりの逆流を防止し、オイルの円滑な供給を可能とする。
なお、細管２１はクランクケース４の底部とバルブ駆動部１０のケース２２とを連通させる小径の通路であり、エンジンの回転停止時においてクランクケース４内の残留オイルを前記ケース２２側へ排出させるための通路である。
【００２６】
本実施形態では、クランク室４内の潤滑のための構成として、クランク室４内の負圧を利用したオイルの流路をピストン８の上死点近傍への移動により全開あるいは徐々に開口面積を拡大する構成の開口をクランク室に連結させるだけであるので、クランク軸にクランク室内の送油手段を設ける場合と違って加工がきわめて容易となる。
ちなみに、図２は、本出願人の先願である特開２００２−２７６３２１号公報に示された構成であり、この構成では、ピストン８の上死点位置移動によって開口するオイル吐出部（便宜上、図２において符号１３Ａ’で示す）が設けられているが（同公報、段落「００２９」欄）、オイル吐出部１３Ａ’に至る流路として、動弁室１１からの還流オイル及び油溜室（便宜上、図１において符号６で示す）からのオイルの流路とを複合させていることから配管経路が複雑となる虞がある。これに対して本実施形態では、クランク室４への油溜室６からの流路は単一で済むので、構成及び加工がきわめて簡単となる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、クランク室の潤滑のための構成として、クランク室内が負圧となった場合に油溜室からオイルを汲み上げることができる送油通路を設けるだけであるので、クランク軸内への通路を形成する必要がない。これにより、潤滑構造を簡単なものとして装置の大型化や複雑化などを防止してコスト上昇を低減できる潤滑装置を得ることが可能となる。
【００２８】
請求項２および３記載の発明によれば、ピストンの上死点近傍において全開あるいは上死点近傍から上死点に達するまでの間で徐々に開口面積を変化させる構成の送油通路を備えているので、クランク室内の負圧が最大となる状態の時に最大量の潤滑量を確保することが可能となる。
【００２９】
請求項４記載の発明によれば、送油通路にクランク室が負圧となる場合にのみ開放される逆止弁を備えているので、オイルの円滑な供給が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施例による潤滑装置が適用される４サイクルエンジンにおける潤滑経路を説明するためにピストンが上死点にある状態を示す模式図である。
【図２】
図１に示した実施形態との作用の違いを説明するための４サイクルエンジンにおける潤滑経路を示した模式図である。
【符号の説明】
１            エンジン
４            クランク室
６            油溜室
８            ピストン
１１          動弁室
１３    送油通路
１３Ａ  開口
１９    逆止弁
【図１】
2004251231.tif 000003
【図２】
2004251231.tif 000004