(57)【要約】【課題】構成部品の数を減らしながら、エンジン部品の潤滑を維持できるような４サイクル機関を提供する。【解決手段】本発明の４サイクル機関は、エンジン部品の潤滑のためにエンジンの振動を使用する。エンジン振動によって、エンジンのクランクケース内に配置されたオイルリザーバ内のオイル表面部分に波を生じさせる。このオイル波によってオイルが霧化し、よって、露出したエンジン部品を潤滑する。クランクケースの壁厚を約１．５ｍｍ以下にすることによって、エンジン振動を増大させることができる。別の態様では、クランクケース内に配置された間隙領域を減少することによりオイル表面波とカウンタウェイトとの接触を促進させ、よって露出したエンジン部品へオイルを跳ねかけることができる。エンジンの振動は、振動プレート又はばねをクランクケースの一部と連結することによってさらに増大させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクケース、
前記クランクケース内に配置されたオイルリザーバ、及び
前記オイルリザーバからのオイルを霧化してエンジン部品を潤滑するためにクランクケースを振動させる手段
を備えた４サイクル機関。
【請求項２】
クランクケースを振動させる手段が、約１．５ｍｍの壁厚を有するクランクケースを具備している、請求項１に記載の４サイクル機関。
【請求項３】
クランクケースを振動させる手段が、１．５ｍｍ未満の壁厚を有するクランクケースを具備している、請求項１に記載の４サイクル機関。
【請求項４】
クランクケースを振動させる手段が、クランクケースの一部に連結された振動機構を具備している、請求項１に記載の４サイクル機関。
【請求項５】
振動機構が振動プレートである、請求項４に記載の４サイクル機関。
【請求項６】
振動機構が振動ばねである、請求項４に記載の４サイクル機関。
【請求項７】
振動機構がクランクケースの底部分と連結している、請求項４に記載の４サイクル機関。
【請求項８】
クランクケース内に配置された間隙領域が１０ｍｍ未満である、請求項１に記載の４サイクル機関。
【請求項９】
クランクケース内に配置された間隙領域が約１．５ｍｍである、請求項１に記載の４サイクル機関。
【請求項１０】
クランクケース内に配置された間隙領域がカウンタウェイトに対するオイルの跳ねかけを促進している、請求項１に記載の４サイクル機関。
【請求項１１】
クランクケース、
前記クランクケース内に配置されたオイルリザーバと、
油かきを使用せずに、前記オイルリザーバからのオイルを霧化する手段
を備えた４サイクル機関。
【請求項１２】
オイルリザーバからのオイルを霧化する手段が、オイルリザーバの表面波がエンジン内のカウンタウェイトに対して跳ねかかるようにクランクケース内の間隙領域を最小化することを含む、請求項１１に記載の４サイクル機関。
【請求項１３】
間隙領域が１０ｍｍ未満である、請求項１２に記載の４サイクル機関。
【請求項１４】
間隙領域が約１．５ｍｍである、請求項１２に記載の４サイクル機関。
【請求項１５】
オイルリザーバからのオイルを霧化する手段が、エンジン振動を利用してオイルの表面に波を発生させることを含む、請求項１１に記載の４サイクル機関。
【請求項１６】
波を増幅させるために、クランクケースと連結された振動機構をさらに備えている、請求項１５に記載の４サイクル機関。
【請求項１７】
クランクケースが約１．５ｍｍの壁厚を有する、請求項１１に記載の４サイクル機関。
【請求項１８】
クランクケースが１．５ｍｍ未満の壁厚を有する、請求項１１に記載の４サイクル機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４サイクル機関、さらに詳細には、携帯用小型４サイクル機関の内部機関部品の潤滑に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、屋外用電動工具は、ライントリマ、送風機／掃除機又はチェーンソー等の道具に動力供給するために、２サイクル内燃機関又は電動モータを利用している。２サイクル機関は比較的軽量で、様々な角度位置を取る操作中に容易に携帯することができる。しかし、２サイクル機関は、そのよく知られた排気ガス排出の問題によって、カリフォルニア州の大気の質に関するカリフォルニア州大気保全局（California Air Resource Board(CARB)）及び連邦環境保護局（Federal EPA）の規制のような排気ガス排出基準を満たさなくてはならない地域で、しばしば使用が実施不能となる。一方、４サイクル内燃機関は、カリフォルニア州大気保全局及び連邦環境保護局の排出規制に合わせるという試みによって、屋外用電動工具製造者に明確な利点をもたらしている。加えて、４サイクル機関は２サイクル機関に比べ、操作時の騒音が小さい。
【０００３】
未燃燃料を含む燃焼生成物を排出しながら燃料及び潤滑油と混合された空気の新規充填を同時に行う２サイクル機関とは異なり、４サイクル内燃機関は潤滑油を燃焼室から比較的隔離して保持している。４サイクル機関は、通常、エンジンの下側部分に取り付けられたパンの形式のクランクケース内、又は外部のタンク内の、分離されたオイルリザーバのオイルによって注油される。油かきが連接棒の端部に連結されており、潤滑のためにオイルリザーバから様々なエンジン部品にオイルを跳ねかけるように働く。
【発明の開示】
【０００４】
以下に、本発明のいくつかの態様の基本的な理解が得られるように、本発明の簡単な概要を示す。この概要は、本発明の包括的な全体像ではない。また、本発明の主要な又は重要な要件を特定することや、発明の範囲を記述することを意図したものでもない。その唯一の目的は、本発明のいくつかの概念を、後述するさらに詳細な説明への前置きとして簡単な形で示すことである。
【０００５】
本発明の第１の態様では、クランクケース、クランクケース内に配置されたオイルリザーバ、及びオイルリザーバからオイルを霧化してエンジン部品を潤滑するためにクランクケースを振動させる手段を備える４サイクル機関が提供される。
【０００６】
また、本発明の別の態様では、クランクケース、クランクケース内に配置されたオイルリザーバ、及び油かきを使用せずにオイルリザーバからオイルを霧化する手段を備える４サイクル機関が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
前述の目的及びそれに関連した目的を達成するために、本発明は、以下に詳細に説明するような特徴を具備している。以下の説明及び添付の図面によって、本発明の特定の例示的態様が詳細に開示される。しかし、これらの態様は、本発明の原理を利用することができる様々な方法のうちの一部を示しているに過ぎず、本発明はこのような全ての態様及びその均等物を包含するものである。本発明の別の目的、利点及び新規の特徴は、添付図面を参照する以下の詳細な説明により明らかとなるであろう。
【０００８】
本発明は、４サイクル機関のエンジン部品を潤滑するためのシステムを提供する。ここでは図面を参照して本発明を説明するが、図中、同等の要素には一貫して同一の参照符号が使用されている。これら複数の図面は、全ての図面を通じて、又は一図の内部で、必ずしも一定の縮尺で描かれている訳ではなく、特に、部品の寸法は、図面の読み取りを簡単にするために任意に描かれていることを理解されたい。以下の記述では、説明を目的として、本発明の完全な理解のために多数の特定の詳細が開示されている。しかし、これらの特定の詳細を使用することなしに本発明が実施されてよいことは明らかである。
【実施例】
【０００９】
まず、図１及び図２を参照すると、本発明の第１の態様による４サイクル機関１０の前方断面図及び側方断面図が示されている。４サイクル機関１０は、トリマのような携帯用電動工具１２で使用することができる。しかし、４サイクル機関１０は、別の任意の適当な用途に使用できることを理解されたい。エンジン１０は、シリンダ１４、吸気弁１６及び排気弁１８、及びピストン２０を具備している。ピストン２０は、シリンダ１４内で長手方向に可動であり、クランクピン２１によって連接棒２２で枢動的に可動であるように軸支されている。クランクピン２１は、クランク駆動部の質量をバランスするように働く２つのクランクウェブ２３の間で支持されている。連接棒２２は、ピストン２０とクランク軸２４との間に延びていて、第１の軸受け２８によってピストン２０に、第２の軸受け３０によってクランク軸２４に作動的に連結されている。クランク軸２４は、クランクケース２６内で回転するように第３の軸受け３２及び第４の軸受け３４によって支持されており、電動工具１２の一部（例えば、トリマヘッド駆動軸）に回転力を伝達する駆動軸３６に作動的に結合されている。
【００１０】
クランクケース２６の底部分はオイルリザーバ３８を形成しており、このオイルリザーバ３８は、エンジン１０の部品を潤滑するためのオイルを収容している。従来型の４サイクル機関では、連接棒２２の大端には長い油かき（図示せず）が設けられている。この油かきは、オイルリザーバ３８を出入りしてオイルを跳ねかけ、エンジン部品を潤滑する。しかし、本発明の４サイクル機関１０によって油かきの必要性は小さくなり、これによって４サイクル機関１０を構成するのに必要な部品点数が減少する。油かきを使用せずにエンジン部品を十分に潤滑するために、エンジン振動を利用してオイルの表面部分４０にオイル波を生じさせる。このオイル波によって、エンジン１０内でオイルの霧化が起こり、よって露出したエンジン部品が潤滑される。
【００１１】
エンジン１０の振動を増大させるために、クランクケースの壁厚（ｔ）は、約１．５ｍｍ以下とすることができる。従来のクランクケースの壁厚は、約２．５ｍｍである。したがって、本発明は、従来のクランクケースより少なくとも１．０ｍｍ薄い壁を有するクランクケース２６を提供する。クランクケース壁が薄いことによって、エンジン振動源の共鳴及び／又は増幅が促進される。エンジンの普通の振動は、通常、ピストン２０及びカウンタウェイト（図示せず）の運動によって生じる。１つ又は複数のカウンタウェイトを、クランク駆動部をバランスするためにクランクウェブ２３の少なくとも１つに接続させることができる。振動によって、クランクケース２６内でドラム効果が生じ、続いてこのドラム効果によって、クランクケース２６の内側でオイル表面４０が波立つ。クランクケース２６の壁は、エンジン部品を効果的に潤滑するのに適したあらゆる厚さで製造できることを理解されたい。
【００１２】
本発明の別の態様では、クランクケース２６内に配置された間隙領域４６を、従来の４サイクル機関と比較して減少させることができる。一般には、従来のエンジンの間隙領域は、油受及び油かきのために十分なスペースをつくることができるように約１０ｍｍ〜２５ｍｍの範囲である。しかし、本発明のエンジン１０は油かきを使用しないので、間隙領域４６は、１０ｍｍ未満に減少させることができる。領域４６を減少させることによって、カウンタウェイトを備えたエンジン１０の振動によって生じるオイル波との接触が促進され、これによって露出したエンジン部品へのオイルの跳ねかけが起こる。例えば、間隙領域４６は、約１．５ｍｍとすることができる。
【００１３】
４サイクル機関１０の作動中、気化器４８は燃料混合物を供給し、この燃料混合物は、シリンダ１４の燃焼室部分５２内での燃焼のための点火装置５０（例えばスパークプラグ）によって点火される。燃料混合物への点火はピストン２０をシリンダ１４内で運動させ、当業者に知られているように、この運動によってクランク軸２４が回転する。
【００１４】
吸気通路５４は、気化器４８から、シリンダブロック５６及び／又はシリンダヘッド５８を通ってシリンダ１４に向かって延びている。吸気弁１６はシリンダヘッド５８に取り付けられており、吸気通路５４及びシリンダ１４の燃焼室部分５２と連通している。吸気弁１６は、開いて燃料混合物をシリンダ１４の燃焼室部分５２内へと流入させることができるように作動可能である。例えば、吸気弁１６はポペット弁とすることができる。バルブばね６０は、バルブ１６に固定されたバルブ保持器６２と、シリンダヘッド５８、又はシリンダヘッドに設けられたばね座（図示せず）との間に延びていて、バルブを閉じた位置に置くようにバイアスをかけている。排気弁１８が設けられており、吸気弁１６と同様に作動的に結合されている。排気弁１８は、当業者に知られているように、燃焼ガスをシリンダ１４から排気する役割を果たしている。
【００１５】
上記実施例に関して説明したように、気化器４８は燃料混合物を供給し、この燃料混合物は吸気通路５４を通過し、開いた吸気弁１６を通ってシリンダ１４の燃焼室部分５２内へ流入する。しかしながら、シリンダ１４の燃焼室部分５２に燃料混合物を供給するための異なる構造が可能であり、考慮可能であることに注意されたい。例えば、気化器４８を省くか、又は変形させることが可能であり、ガス及びオイルをシリンダ１４の燃焼室部分５２内へと噴霧することもでき、この場合吸気弁１６は空気だけを送出する。このような燃料混合物の運搬の別の構成も本発明の範囲に含まれる。
【００１６】
図示した実施例に戻ると、吸気弁１６及び排気弁１８は、バルブ駆動トレーンにそれぞれ接続している。吸気弁１６に接続するバルブ駆動トレーン６４のみが示されているが、排気弁１８についても同様の構造が存在していると理解されたい。駆動トレーン６４内では、ロッカーアーム６６が、バルブ室７０内に配置されたピボット架台６８に枢動的に連結している。ロッカーアーム６６の一端はバルブ１６に勘合しており、（例えば図１で見て下方に）バルブを動かすように作動可能で、ばね６０のバイアスに抗してバルブ１６を開く。
【００１７】
プッシュロッド７２は、通路７４を通ってシリンダブロック５６に延びている。プッシュロッド７２は、ロッカーアーム６６の他方の端部に勘合しており、（例えば図１で見て上方に）ロッカーアーム６６を押して旋回させるように作動可能である。カム従動子７６は、シリンダブロック５６内の通路７４内に配置されており、プッシュロッド７２に勘合している。カム従動子７６は、カム従動子ピン７８によってシリンダブロック５６に対する相対運動が制約されており、運動力（例えば、図１で見て上方へ）をプッシュロッド７２に伝達することができる。
【００１８】
カムギア８０は、シリンダブロック５６内の通路７４に配置されており、カムギアピン８２によってシリンダブロック５６に対して相対運動するように支持されている。カムギア８０はカム従動子７６と勘合しており、またクランク軸２４上のクランクギア８４と勘合している。カムギア８０は、クランク軸２４の回転に応じてカム従動子７６に力を伝達する。駆動トレーン６４は別の異なる構造、構成等を有していてよいことを理解されたい。
【００１９】
駆動トレーン６４は、４サイクル機関シーケンスにおいて吸気弁１６を作動させるように構成されている。具体的には、吸気弁１６の作動のタイミングが４サイクル機関シーケンス内で得られるようになっている。排気弁１８（図２）も、４サイクル機関シーケンスにおいて同様に作動する。
【００２０】
駆動トレーン６４が貫通している通路７４（図１）は、クランクケース２６とバルブ室７０とを連通している。通路７４によって、流体（例えば気体）がクランクケース２６とバルブ室７０との間を流れることが可能となる。特に、通路７４は、流体が駆動トレーン６４内の部品６６〜８４全ての近傍を流れて通過することができるような寸法に作られている。同様の流体流れが、排気弁１８の駆動トレーン部品のために存在している。
【００２１】
図３に４サイクル機関８６の別の実施例を示す。第１実施例と第２実施例の類似性を考慮して、第１実施例の部品又は段階と本質的に同一である第２実施例の部品又は段階には同一の参照番号を付与した。さらに、第１実施例の部品又は段階と同一である第２実施例の部品又は段階の説明は簡潔にするために省く。
【００２２】
４サイクル機関８６は、エンジン潤滑を維持するためにエンジンの振動を利用する。エンジン８６の自然な振動を増幅するために、振動機構８８はクランクケース２６の一部に連結されている。振動機構８８は、振動プレートや振動ばねの形態、或いは別の適当な振動機構であってよい。振動機構は、クランクケース２６内でドラム効果を生じさせ、続いてこのドラム効果によってクランクケース２６の内部のオイル表面４０に波が生じる。このオイル表面４０の波はエンジン８６内にオイル霧を生じさせ、エンジン部品を潤滑する。振動機構８８は、あらゆる適当な壁厚（ｔ）及びあらゆる適当な間隙領域４６を有するクランクケース２６で使用することができる。振動機構８８はクランクケース２６の底部分に連結されているように図示されているが、振動機構８８はクランクケース２６の任意の適当な部分に連結されてよい。
【００２３】
本発明の潤滑システムは、あらゆる４サイクル機関に使用できる。例えば、この潤滑システムは、シリンダ及びシリンダヘッドが一体型で製造され、エンジン製造のために必要な部品点数が減じられた４サイクル機関内で使用することができる。別の例として、この潤滑システムはサイドバルブを利用する４サイクル機関で使用することができる。
【００２４】
本明細書で開示したように、１つ又は複数の構造及び／又は構成によって、従来の油かきを使用することなく４サイクル機関の十分な潤滑が達成できる。この構造及び／又は構成は、エンジン及び／又はクランクケースの振動を利用してオイルリザーバに表面波を導入し、これによってオイルの霧化及び／又は跳ねかけを促進するものである。前述の図面及びこれに対応する説明では、３つの別個の構造及び／又は構成を提示した。これらの構造及び／又は構成のうち１つだけを４サイクル機関で使用することができるし、もしくは開示した構造及び／又は構成２つ以上を１つの４サイクル機関で使用することもできる。さらに、実施例の構造及び／又は構成とは異なる構造及び／又は構成を、単独で、又は開示した構造及び／又は構成の１つと併せて利用できる。
【００２５】
上述の説明は、本発明の例示的な実施を含む。当然のことながら、本発明を説明するために考え得る全ての部品の組み合わせ又は方法論を説明することは不可能であるが、当業者であれば、本発明の多くのさらなる組合せ及び置換えに想到することが可能であろう。従って、本発明は、特許請求の範囲に記載の精神及び範囲内の全ての変更、修正及び変形を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施例による４サイクル機関の前方断面図である。
【図２】図１の４サイクル機関の側方断面図である。
【図３】本発明の第２の実施例による４サイクル機関の前方断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０、８６    ４サイクル機関
１２    携帯用電動工具
１４    シリンダ
１６    吸気弁
１８    排気弁
２０    ピストン
２１    クランクピン
２２    連接棒
２３    クランクウェブ
２４    クランク軸
２６    クランクケース
２８、３０、３２、３４    軸受け
３６    駆動軸
３８    オイルリザーバ
４０    オイル表面部分
４６    間隙領域
４８    気化器
５０    点火装置
５２    燃焼室部分
５４    吸気通路
５６    シリンダブロック
５８    シリンダヘッド
６０    バルブばね
６２    バルブ保持器
６４    バルブ駆動トレーン
６６    ロッカーアーム
６８    ピボット架台
７０    バルブ室
７２    プッシュロッド
７４    通路
７６    カム従動子
７８    カム従動子ピン
８０    カムギア
８８    振動機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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