(57)【要約】吸気バルブと、排気バルブと、これら吸気バルブ（８）と排気バルブ（１０）とを作動するためにクランクシャフト（４）によって駆動せしめられるバルブ駆動組立体（１８）とを有する４サイクル往復ピストン内燃エンジン。混合気準備装置（１５）が空気と燃料と潤滑油との混合気をクランクケースに供給し、クランクケースは混合気投入のためのポンプとしてピストンと共に機能する。バルブ駆動組立体（１９、２０、２１、２２）が一つ又はそれ以上の区画（１９、２０、２１、２２）を有し、吸気通路（１６）がクランクケースまたはシリンダに接続されることによって、或いは、クランクケース内部空間（１２）に連通しているバルブ駆動組立体ハウジング（１９、２０、２１、２２）に接続されることによってクランクケース内部空間（１２）に連通する連絡管（１７）を有し、吸気通路（１６）からクランクケース内部空間への連通が少なくとも一つのバルブによって調整される。
2006514208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ（２）と、コンロッド（５）を介してクランクシャフト（４）を回転駆動するために前記シリンダ内に可動に取り付けられたピストン（３）とを具備し、これらシリンダとピストンとが共同して燃焼室（６）を画成し、前記シリンダが吸気口（７）と該吸気口を開閉するための吸気バルブ（８）とを有すると共に、前記シリンダが排出口（９）とその後に排気管（２８）が続く該排気口を開閉するための排気バルブ（１０）とを有する４サイクルエンジン（１）であって、空気と燃料と潤滑油との混合気を供給し或いは空気と潤滑油との混合気と吸気と燃料との混合気とを二段階で供給する混合気準備装置（１５）と、前記シリンダに接続され、前記混合気準備装置によって少なくとも空気（１３）と潤滑油（１４）とが供給されるクランクケース内部空間１２を前記ピストンの底面と共同して画成するクランクケース（１１）と、前記吸気に少なくとも空気を供給するために前記吸気バルブ（８）を備えた前記吸気口（７）に接続された吸気通路（１６）と、前記吸気バルブ（８）と前記排気バルブ（１０）とを作動するために前記クランクシャフト（４）によって駆動せしめられるバルブ駆動組立体（１８）とをさらに具備するエンジンにおいて、一つ又はそれ以上の区画（１９、２０、２１、２１’、２２）を有するバルブ駆動組立体ハウジング（１９、２０、２１、２１’、２２）をさらに具備し、前記吸気通路が前記クランクケースまたは前記シリンダに接続されることによって、或いは、前記クランクケース内部空間（１２）に連通している前記バルブ駆動組立体ハウジング（１９、２０、２１、２１’、２２）に接続されることによって前記クランクケース内部空間（１２）に連通する連絡管（１７）を有し、前記吸気通路（１６）から前記クランクケース内部空間への連通が少なくとも一つのバルブによって調整されることを特徴とするエンジン。
【請求項２】
前記吸気通路（１６）が少なくとも空気（１３）と潤滑油（１４）とを前記吸気通路と前記連絡管（１７）とに供給するために前記混合気準備装置（１５）を有している請求項１に記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項３】
前記混合気準備装置（１５）が空気と燃料と潤滑油との混合気を前記吸気通路と前記連絡管（１７）とに供給するキャブレタまたは低圧噴射装置の形態をしている請求項２に記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項４】
前記クランクケースまたは前記シリンダに接続される形で吸気管（４７）が追加されており、該吸気管（４７）が少なくとも空気（１３）と潤滑油（１４）とを前記クランクケース内部空間（１２）に供給するために前記混合気準備装置（１５）を有している請求項１に記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項５】
前記混合気準備装置（１５）が空気と燃料と潤滑油との混合気を前記クランクケース内部空間（１２）に供給するキャブレタまたは低圧噴射装置の形態をしている請求項４に記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項６】
前記連絡管（１７）が前記クランクケース（１１）または前記シリンダ（２）に接続されており、前記バルブ駆動組立体ハウジング（１９、２０、２１、２１’、２２）が前記クランクケース内部空間（１２）にのみ連通している請求項１〜５のいずれか一つに記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項７】
前記バルブ駆動組立体ハウジングの区画（１９、２０、２１、２１’、２２）が前記クランクケース内部空間から分離しているが、少なくとも一つの通路（２３、２４、２５、２６、２７）を介して前記クランクケース内部空間に連通している請求項１〜６のいずれか一つに記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項８】
前記吸気通路（１６）から前記クランクケースへの連通が機関サイクル毎に一回開閉する少なくとも一つのバルブによって調整される請求項１〜７のいずれか一つに記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項９】
前記少なくとも一つの通路（２３）がバルブを有していない請求項７または８に記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項１０】
バルブを有していない一つのみの通路（２３）が存在する請求項９に記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項１１】
前記クランクケース内部空間と前記バルブ駆動組立体ハウジング（１９、２０、２１、２１’、２２）とを接続する前記少なくとも一つの通路（２４）または流路がチェックバルブを有している請求項９に記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項１２】
前記チェックバルブが前記バルブ駆動組立体ハウジングへ流入する流れのみを許可するように配設されている請求項１１に記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項１３】
前記チェックバルブが前記バルブ駆動組立体ハウジングから流出する流れのみを許可するように配設されている請求項１１または１２に記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項１４】
前記少なくとも一つの通路（２５）が前記ピストン（３）によって開閉せしめられる請求項９または１１〜１３に記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項１５】
前記少なくとも一つの通路（２６、２７）がロータリーバルブによって制御される請求項１〜１４のいずれか一つに記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項１６】
前記少なくとも一つの通路（２３、２４、２５、２６、２７）が小さく、前記シリンダ直径の４０％の直径、好ましくは、前記シリンダ直径の３０％の直径を有する口径の断面積よりも小さいトータルの断面積を有している請求項１〜１５のいずれか一つに記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項１７】
前記少なくとも一つの通路（２３、２４、２５、２６、２７）が小さく、前記シリンダ直径の２０％の直径、好ましくは、前記シリンダ直径の１０％の直径を有する口径の断面積よりも小さいトータルの断面積を有している請求項１〜１６のいずれか一つに記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項１８】
前記バルブがカムシャフトによって駆動せしめられる部品または該カムシャフトと同じ速度、すなわち、前記クランクシャフトの半分の速度で駆動せしめられる部品によって構成されている請求項８に記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項１９】
前記バルブがロータリーバルブ（４９）である請求項１８に記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項２０】
前記吸気通路（１６）から前記クランクケースへの連通が少なくとも一つのロータリーバルブ（４９）によって調整される請求項１〜１９のいずれか一つに記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項２１】
前記ロータリーバルブがクランク機構（３１、３１’）によって構成されている請求項１５または２０に記載の４サイクルエンジン（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載された４サイクルエンジンに関する。これは、主に、チェーンソーや刈込道具や電動カッターといった携帯用工具を対象としている。
【背景技術】
【０００２】
チェーンソーや電動カッターのような携帯用工具は、多くの異なる操作姿勢で使用され、逆さまな状態でも使用される。したがって、これらは、通常、掃気されたクランクケースであり、クランクケースには、潤滑油、例えば、オイルが供給される。この潤滑装置は、すべての操作姿勢で機能する。これらエンジンは、通常、２サイクル型であるが、４サイクルエンジンも提案されている。
【０００３】
特許文献１〜５は、燃料型４サイクルエンジンにおけるクランクケース掃気されるオイルを示している。吸気バルブおよびバルブ駆動組立体ハウジングを介して燃焼室内に流れるようになっている。このシステムは、良好な潤滑を提供するが、非常に高温のエンジン部品、例えば、バルブステムと接触することで吸気が非常に熱くなってしまう。このため、出力が低下してしまう。このことは、特許文献６（図３および図６参照）と特許文献７における部分流れにも当てはまる。そして、このことは、出力損失を低減するが、それは、複雑な構造の吸気システム装置を必要とする。
【０００４】
クランクケース掃気・潤滑ではないデザインもある。これらデザインでは、オイルサンプまたはオイルタンクは、推奨されるオイルレベルにまでオイルで満たされる。このため、オイルを燃料に供給する必要はない。しかしながら、その代わりに、それらは、かなりの大きさのオイルタンクまたはオイルサンプを必要とする。このオイルタンクまたはオイルサンプは、通常、クランクケースの高さの十分下方にまで達している。このため、エンジンの大きさと重量とがかなり増加する。その例は、特許文献８および特許文献９である。また、これらは、オイルミストを生成するための特別な部品を使用する。
【０００５】
特許文献１０は、クランクケースの十分下方に達しているかなりの大きさのオイルサンプを備えたデザインを示している。所定の高さにまでオイルが満たされる。重量および大きさは、特許文献８および特許文献９のデザインに比較して、若干減少しているが、それでもなお、問題がある。そのエンジンは、純粋な燃料、すなわち、オイルを混ぜられていないものを使用するクランクケース掃気されるものである。
【０００６】
特許文献４は、クランクケース掃気されるのではなく、吸気管からクランクケースとバルブ駆動組立体の双方へ複雑な形で延びるダクトを有するいくつかの種類を示している（図６および図７参照）。
【０００７】
特許文献１１は、バルブ駆動ハウジングの最も上方の区画と吸気管との間に連絡通路が配設されているエンジンを示している。クランクケースから吸気通路への流れに関する接続には、バルブや制御要素がない。このシステムは、単純であるが、吹返しと呼ばれ、燃料と潤滑油との流れがキャブレタやエアフィルタに戻ってしまうクランクケース内におけるいわゆる吹返しと呼ばれるポンピングに対して脆弱である。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第４７０８１０７号明細書
【特許文献２】米国特許第５３４７９６７号明細書
【特許文献３】米国特許第５５７９７３５号明細書
【特許文献４】米国特許第６１４５４８４号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第３０２２９０１号明細書
【特許文献６】米国特許第６４０１７０１号明細書
【特許文献７】独国特許発明第３４３８０３１号明細書
【特許文献８】欧州特許出願公開第１１３４３６５号明細書
【特許文献９】欧州特許出願公開第１１３６６６５号明細書
【特許文献１０】米国特許第６１５２０９８号明細書
【特許文献１１】米国特許第６１９９５３２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上記で概略を説明した問題を実質的に減少し且つ多くの点において利点を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的は、添付の特許請求の範囲から現れる特徴を備えた本発明に従った４サイクルエンジンにて達成される。すなわち、本発明に従ったクランクケース掃気型エンジンは、実質的に、一つ又はそれ以上の区画を有するバルブ駆動組立体ハウジングを具備し、吸気通路がクランクケースまたはシリンダに接続されることによって、或いは、クランクケース内部空間に連通しているバルブ駆動組立体ハウジングに接続されることによってクランクケース内部空間に連通する連絡管を有し、吸気通路からクランクケース内部空間への連通が少なくとも一つのバルブによって調整されることを特徴とする。このことは、バルブ駆動組立体ハウジングを介した燃焼室内への流れがないことを意味する。したがって、実質的に、吸気がエンジンの非常に高温の部品によって加熱されることはない。これにより、出力が増加する。
【００１１】
吸気通路からクランクケース内部空間への連通においてバルブを使用することは、キャブレタやエアフィルタへの吹返しが避けられることを意味する。最も好ましくは、バルブが機関サイクル毎に一回開閉することである。このことは、クランク機構によって構成されるピストンポートバルブまたはチェックバルブまたはロータリーバルブの場合には当てはまらない。しかしながら、いくつかの実施形態で説明するように、このことは、クランクシャフトによって駆動せしめられる部品によって構成されるバルブ、例えば、ロータリーバルブには当てはまる。
【００１２】
いくつかの実施形態では、連絡管は、クランクケースまたはシリンダに接続されており、バルブ駆動組立体ハウジングは、クランクケース内部空間にのみ連通している。このことは、流れに関する二つのシステムが分かれていて、例えば、バルブのタイプの選択や流量制限の選択などに関して別々に最適化されることを意味する。
【００１３】
さらなる本発明の特徴や利点は、以下の発明を実施するための最良の形態の説明から明らかになるであろう。実施形態は組み合わされてもよい。
【００１４】
以下、異なる図において同じ参照符号が互いに対応する部分を示している添付の図面を参照し、様々な実施形態を通じて、本発明を詳細に説明する。便宜上、エンジン内の上下は、図の上下に対応させている。また、エンジンは、様々な製品において様々な姿勢に配設され、これら製品は、様々な姿勢で使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明によるクランクケース掃気型４サイクルエンジン１を斜視図で示している。このエンジンは、冷却フィン３２と点火プラグ３３を備えるシリンダ２を有する。シリンダ２の下方に、クランクケース１１が接続されている。また、吸気バルブ８を備えた吸気口７に、吸気通路１６が接続されている。吸気通路１６には、好ましくは空気と燃料と潤滑油との混合気を供給する混合気準備装置１５が配設されている。これは、少なくとも空気１３と潤滑油１４とを吸気通路と連絡管１７とに供給する。このことは、図３Ａおよび図３Ｂを参照すれば十分に記載されている。また、バルブ駆動組立体ハウジング１９、２０、２１、２１’２２内に、バルブ駆動組立体１８が収容されている。
【００１６】
クランクケース１１とバルブ駆動組立体ハウジングの最も下方の区画１９との間には、通路２３が接続されている。また、バルブ駆動組立体ハウジングの二番目に下方の区画２０は、蓋３４で覆われている。また、バルブ駆動組立体ハウジングの最も上方の区画２２は、管２１、２１’を介して下方の区画２０、１９に接続され、蓋３５で覆われている。
【００１７】
図２は、図１に示したエンジンの側面図である。蓋３４は取り外されている。最上部の区画２２の蓋３５も取り外されている。このため、バルブ駆動組立体１８の一部が示されている。二つのプッシュロッド３７、３７’と共に、二つのロッカアーム３６、３６’が示されている。クランクケース１１から突出しているクランクシャフト４の両端も見えている。
【００１８】
図３Ａおよび図３Ｂには、エンジンにおいて最も重要な二つの断面図が示されている。これら二つの断面図は、並べて示されており、クランクシャフト４が軸線３８上にある。図３Ｂは、コンロッド５を介してクランクシャフト４を回転駆動するためにシリンダ２に可動に取り付けられたピストン３を備えるエンジンシリンダ２を示している。これらシリンダとピストンとは、共同して燃焼室６を画成している。シリンダは、吸気口７と、該吸気口７を開閉するための吸気バルブ８とを有する。また、シリンダは、排気口９と、その後に排気管２８が続く該排気口を開閉するための排気バルブ１０とを有する。クランクケースまたはシリンダに接続されるように分岐している連絡管１７を有する吸気通路１６が混合気準備装置１５として明示されている。これは、空気と燃料と潤滑油との混合気を吸気通路１６と連絡管１７とに供給し、キャブレタまたは低圧噴射装置の形態をしている。また、それは、空気と潤滑油のみを供給してもよい。この場合、燃料は、分岐の後方で吸気通路１６内へ供給されて空気と混合せしめられ、或いは、燃焼室６内へ直接供給される。したがって、二段階装置が可能である。クランクシャフト４は、該クランクシャフトとコンロッド５とを接続するクランク機構３１、３１’を有する。連絡管１７は、該連絡管１７の出入口と共にロータリーバルブを形成するクランク機構３１，３１’によって開閉せしめられる。通路２３は、クランクケース内部空間１２とバルブ駆動組立体ハウジング１９、２０、２１、２１’、２２とを接続している。バルブ駆動組立体ハウジングは、図３Ａに明示されている。クランクケース１１から始まる通路２３は、バルブ駆動組立体ハウジングの最も下方の区画１９に達する。次の区画または中間の区画２０は、管２１、２１’を介して最上部の区画２２に接続されている。
【００１９】
バルブ駆動組立体ハウジングの最下部の区画１９内において、クランクシャフトには、クランクシャフト歯車２９が配設される。この区画は、隣接する区域を有し、この区域は、クランクケースの対応する区域よりもかなり小さいので、オイルサンプを形成することができない。協働する歯車３９は、固定されたカム４０を備える。このカム上に、二つのカムフォロア４１、４１’が乗っている。これらは、それぞれ、ロッカアーム３６、３６’を介してバルブ８、１０を駆動するプッシュロッド３７、３７’を有する。これは、従来のものであるので、これ以上詳細には説明しない。
【００２０】
しかしながら、クランクケース内部空間１２とバルブ駆動組立体ハウジング１９、２０、２１、２１’、２２との間の接続部分が小さいことは、特別なことである。バルブ駆動組立体ハウジングは、クランクケース内部空間から分離してはいるが、通路２３を介してのみクランクケース内部空間に連通している一つ又はそれ以上の区画１９、２０、２１、２１’、２２を有する。そして、クランクケース内部空間内の脈動圧によって、通路２３内を潤滑油が行き交い、バルブ駆動組立体ハウジングの区画１９、２０、２１、２１’、２２とその可動部品すべてを潤滑する。この潤滑油の流れは、連絡管１７内の流れとは別であり、以下、様々な形態のものを説明する。しかしながら、以下に概略を説明するように、潤滑油の流れが別ではない形態もある。さらに、多くの実施形態は、一つ又はそれ以上の小さい通路２３、２４、２５、２６、２７によってバルブ駆動組立体ハウジング１９、２０、２１、２２とクランクケース内部空間１２との間に形成される連通を有する。このことは、通常、バルブ駆動組立体の潤滑を考慮した場合に利点がある。しかしながら、図５、図７、および、図８に示されているように、通路がかなり大きい場合であっても、潤滑装置は機能するであろう。もちろん、こうした「オープン型」の装置では、シール軸受を選択する理由はない。また、場合によっては、右側の軸受が歯車またはプーリ２９の右側に配置されてもよい。この場合、バルブ駆動組立体ハウジングの下方の区画１９は存在しない。また、バルブ駆動組立体ハウジングの各区画１９、２０、２１、２１’、２２の最も下方の区画がシリンダボアの軸線方向において高いほう、すなわち、クランクケースの最も下方の部分よりも燃焼室に近いところにあることは明らかである。したがって、これらは、エンジンが通常の姿勢で運転せしめられるとき、オイルサンプを形成しない。
【００２１】
図４Ａは、通路２３の一つの実施形態を示す。この通路は、クランクケース１１からバルブ駆動組立体ハウジングの最下部の区画１９に通じる流路として配設される。通路２３にはバルブがなく、バルブがないただ一つの通路がある。通路２３は小さく、その断面積はシリンダ直径の４０％の直径、好ましくは、シリンダ直径の３０％よりも小さい直径を有する口径の断面積よりも小さい。潤滑の目的では、その断面積が、シリンダ直径の２０％の直径、好ましくは、シリンダ直径の１０％の直径を有する口径の断面積よりも非常に小さいことが好ましい。しかしながら、一つ以上の通路があってもよい。この場合、断面積の合計は、前述の大きさの断面積よりも小さくなるべきである。一つ又はそれ以上の通路は、多くの形態で配設される。また、図４Ａに示すように、右側の軸受４２、すなわち、クランク機構３１、３１’の右側の軸受はシールされている。したがって、クランクケース内部空間１２とバルブ駆動組立体ハウジングとの間にリークはない。一方、左側の軸受４３はシールされていない。こうした軸受が右側で使用された場合、空間同士の間において、かなりのリークが生じるであろう。しかしながら、適切な断面積の通路を形成するために、それを部分的にシールするようにしてもよい。このように、右側の軸受は、全体として適切な断面積の通路を形成するのに貢献するように、部分的にシールされていてもよいし、全くシールされていなくてもよい。また、連絡管は、図３Ｂに示すように、クランクケースまたはシリンダに接続されていてもよいし、図４Ａに示すように、バルブ駆動組立体ハウジングに接続されていてもよい。後者の場合、歯車３９は、図３Ａに示すように、スロット４８を有する。連通は、機関サイクル毎に一回開閉し、このことは、吹返しを避けるための際立った利点である。接続管１７を行き交う連通は、通路２３を使用しなければならないであろう。また、それは、クランクケース内部空間１２とバルブ駆動組立体ハウジング１９、２０、２１、２１’、２２との間を行き来する流れにも使用される。これには、不利な点もある。しかしながら、特に、連絡管１７の出入口が回転中のカムシャフトの歯車に潤滑油を供給するという利点もある。歯車の左側がシールされ、対応する通路がクランクケースを通って配設された場合、連絡管１７、１７’は、代わりに、ハウジングの区画を通ってまっすぐ進み、クランクケース内部空間に直接達する。そして、通路２３は、バルブ歯車組立体の潤滑のためにのみ最適化される。
【００２２】
図４Ｂは、バルブを利用して開閉せしめられる多数の様々な通路を示している。クランクケース内部空間とバルブ駆動組立体ハウジング１９、２０、２１、２１’、２２によって構成される潤滑箇所とを接続する通路２４は、チェックバルブを備える。このチェックバルブは、例えば、バルブ駆動組立体ハウジング内に流入する流れのみを許可するように配設せしめられる。また、それは、バルブ駆動組立体ハウジングから流出する流れのみを許可するように配設せしめられてもよい。いずれの場合であっても、通常、バルブがない別の小さな通路またはバルブによって制御される別の小さな通路と組み合わされる。このことは、通路２５、２６、２７にも当てはまる。通路２５は、ピストンによって制御され、ピストン３の一ストローク毎にピストンによって開閉される。通路２６は、クランク機構３１’の軸線方向を向いた面によって制御される。図３Ｂと比較すれば、通路２６がクランクシャフトの一回転毎に開閉せしめられることは明らかである。したがって、クランク機構は、おそらくは、通路２５に対してピストンによって提供される開閉頻度の半分の頻度の少ない頻度で開閉するロータリーバルブを形成する。したがって、ロータリーバルブ制御は、制御に関して高い可能性を提供する。ロータリーバルブによって制御される別の実施形態の通路は、クランク機構３１の径方向外方の外周面によって制御される通路２７である。図示してはいないが、連絡管１７がクランクケースまたはシリンダに直接接続されている場合には、バルブ駆動組立体ハウジングは、クランクケース内部空間１２にのみ連通し、概略を説明した上記可能性は、単に、バルブ駆動組立体の効率的な潤滑を調整するためのものである。しかしながら、図示されているように連絡管１７が取り付けられているときには、状況は、幾分か複雑である。混合気は、クランクケース内部空間１２とバルブ駆動組立体ハウジングの様々な区画との両方に到達する必要がある。ピストンポート通路２５とロータリーバルブ制御通路２６，２７とは、両方向への流れを許可し、このため、例えば、別々に使用され、或いは、場合によっては、組み合わされて使用される。異なるタイプのバルブ、例えば、チェックバルブ通路２４とピストンポート通路２５とが組み合わされる。通路２５の軸線方向の位置を適合することによって、吹返しを少なくすることができ、或いは、防止することさえできる。
【００２３】
図５Ａ〜図５Ｄは、図４Ａに示したエンジンと非常によく似ているＯＨＶエンジンの略図を示している。これは、バルブ駆動組立体ハウジング１９、２０のカムシャフトの外側に配置されるロータリーバルブ４９を有する。このロータリーバルブは、図５Ａ〜図５Ｃに示されているように、バルブ組立体ハウジングに接続され、或いは、図５Ｄに示されているように、クランクケースまたはシリンダに接続されるように、吸気通路１６から始まる連絡管１７のための径方向の吸気口と、バルブ駆動組立体ハウジングから出る連絡管１７’のための軸線方向の排気口とを備えたバルブハウジング５０からなる。バルブハウジング５０において、バルブロータ５１は、回動可能に連結されたものであって、カムシャフトによってその速度で駆動せしめられる。また、バルブロータ５１は、半月形状、または、それと同様な形状である。もちろん、バルブの形状は、エンジンの良好な潤滑を得るために、広範囲に亘って変更可能である。右側の小さい図は、ロータリーバルブ４９がちょうど開いたところを示している。
【００２４】
図５Ａでは、吸気バルブ８が開いており、ピストン３が下降している。そして、キャブレタ１５から吸気通路１６を介して、空気と燃料と潤滑油とがシリンダ内へ引き込まれる。また、混合気は、クランクケース内部空間１２からバルブ駆動組立体ハウジング１９、２０および連絡管１７’，１７を介して吸気通路１６およびシリンダ内へも引き込まれる。
【００２５】
図５Ｂは、シリンダ内への吸気の終わりを示している。圧縮行程が始まり、吸気バルブ８が閉じられる。このことにより、ロータリーバルブが全開となるので、キャブレタ１５から連絡管１７，１７’を介してクランクケース内部空間１２内へ混合気が引き込まれる。
【００２６】
図５Ｃは、膨張行程を示しており、ここでは、ピストン３が強制的に下降せしめられ、ロータリーバルブが閉弁する。クランクケース内部空間１２内の圧力の増加がバルブ組立体ハウジングのすべての区画に混合気の流れを生成し、それにより、バルブ軸受を潤滑する。しかしながら、ロータリーバルブは閉弁しているので、連絡管１７、１７’に逆流はしない。したがって、キャブレタや空気フィルタへの混合気の吹返しが避けられる。そして、ピストンが図５Ａの位置から下降しているとき、ロータリーバルブは開弁し、ピストンが図５Ｃの位置から下降しているとき、ロータリーバルブは閉弁する。この重要な特徴は、ロータリーバルブのロータ５１がカムシャフトと同じ速度で回転していることから、図５Ｃに示す膨張行程において吹返しが避けられるという事実の要因となる。チェックバルブまたはカムシャフトと同じ速度で駆動せしめられるロータリーバルブは、運転のために必要な図５Ａの位置と、望ましくなく、吹返しをさせてしまう膨張行程、すなわち、図５Ｃの位置との両方において開いている。したがって、上述した他のタイプのバルブに比べてカムシャフト駆動ロータリーバルブにとって際立った利点がある。重要なことは、バルブ４９が機関サイクル毎に一回開閉することである。このことは、上述したように、カムシャフトによって駆動せしめられるロータリーバルブによって達成される。また、バルブは、カムシャフトによって駆動せしめられる部品によって、或いは、別の様式でもってカムシャフトと同じ速度、すなわち、クランクシャフトの半分の速度で駆動せしめられる部品によって構成される。一つの実施形態は、バルブハウジング内で往復動せしめられる小さいピストン、例えば、リンク機構によって形成されるバルブである。
【００２７】
もちろん、バルブを使用することなく吹返しを減速させ且つ減少させる可能性もある。この場合、繊細なクランク機構の潤滑を増加させることから、連絡管は、クランクケースまたはシリンダ、或いは、バルブ駆動組立体ハウジング、好ましくは、該バルブ駆動組立体ハウジングの下方の区画１９または区画２０に接続される。バルブを使用することなく吹返しを減少させる方法は、例えば、連結部においてキャブレタから離して連結管の地点を形成すること、或いは、連結部上流の吸気通路１６内にバッフルを配置することである。これらバッフルは、好ましくは、空気力学的に良好なデザインによって、前方への流れに対する抵抗よりも大きい後方への流れに対する抵抗を生成すべきである。
【００２８】
図５Ｄは、排気工程を示しており、ここでは、ロータリーバルブが閉弁している。バルブ組立体ハウジング内には、クランクケース内部空間１２に向う流れだけがある。例えば、連絡管１７’は、クランクケースまたはシリンダに接続されている。
【００２９】
図１〜図５に示されているエンジンは、バルブ制御のためにプッシュロッド構成を使用する。そして、それは、ＯＨＶエンジンと呼ばれている。しかしながら、バルブ駆動組立体ハウジング１９、２０、２１、２１’、２２を潤滑するための上述した原理は、他のタイプのバルブ駆動組立体にも使用される。歯車２９，３９の代わりに、二つの対応するチェーンスプロケットがチェーンに接続された形で使用されてもよい。上方にある方のスプロケットがカム４０を備える。このように、カム４０は、プッシュロッド３７、３７’を短くし、或いは、それらを排除するために、エンジン内でより高い位置に配置される。同じ結果を得るために、歯車２９，３９間に配置される歯車を使用することもできる。また、エンジンは、サイドバルブタイプと呼ばれている。この場合、カムフォロア４１，４１’は、バルブを直接制御する。
【００３０】
したがって、上述した発明は、後述するように、ＯＨＶエンジンやサイドバルブエンジンやＯＨＣエンジンのような様々な種類の４サイクルエンジンに使用可能である。また、多くの様々な種類の各エンジンのタイプも本発明を使用可能である。いくつかの実施例だけを挙げる。
【００３１】
図６は、バルブ上方に配置され、これらバルブを直接またはロッカアームを介して制御するカムシャフト４５を備えたエンジンを示している。これは、ＯＨＣエンジンと呼ばれている。それは、歯付ベルト４６によって接続されるプーリ２９’とプーリ４４とを使用する。これは、従来型のデザインであるので、詳細には説明しない。また、ベルトは潤滑されるべきではないので、最上部の区画２２のみ有するバルブ駆動組立体ハウジングを使用可能である。ハウジングの区画２２は、少なくとも一つの小さい通路を介してクランクケース内部空間に連通している。多くの代替が可能である。バルブを備えていない通路２３が一つだけでもよい。また、この通路を、図４Ｂに示されているように、チェックバルブ２４またはピストンポートバルブ２５またはロータリーバルブ２６または２７を使用する別の通路によって補完してもよい。しかしながら、このＯＨＣエンジンの実施形態において、接続管１７は、クランクケースまたはシリンダに接続され、好ましくは、上述したように、バルブによって制御されるが、バルブはなくてもよい。バルブを使用する通路の異なる組合せと同様に、バルブ２３のない二つの通路を有する異なる組合せも可能である。バルブを有する通路を使用することは、最上部の区画２２への空気と潤滑油との流れを増加することができる。
【００３２】
図７は、ＯＨＣエンジンのさらなる代替の実施形態を概略的に示している。これは、最上部の区画２２よりも多くの区画、すなわち、下方の区画１９，２０を備えるバルブ駆動組立体ハウジングを有する。最上部の区画とその部品とは、下方の部品を介した混合気の流れにより潤滑される。これとロータリーバルブ４９’とは、図５Ａ〜図５Ｄに示されている装置と同様である。
【００３３】
また、ロータリーバルブ４９’は、カムシャフトによって駆動せしめられる半月形状のロータを有する。この場合、二つの流路１７，１７’は、ロータリーバルブハウジングに径方向に接続される。矢印は、潤滑油の流れを示している。流れは、図５Ａ〜図５Ｄに示されているように流れる。また、ロータリーバルブ４９’から始まる連絡管１７’は、クランクケースまたはシリンダに接続される。
【００３４】
図８は、ＯＨＣエンジンのさらなる実施形態を示している。これは、バルブ駆動組立体ハウジングの最上部の区画２２内へ入る短い連絡管１７と、この流れを下方の区画１９，２０に接続するロータリーバルブとを有する。ロータリーバルブは、図５に示されているものとほぼ同一である。
【００３５】
図９Ａおよび図９Ｂは、図１〜図５のエンジンに匹敵するＯＨＶエンジンを示している。シリンダ２に接続される形で、吸気管４７が追加されている。これは、ピストンポートである。また、これは、クランクケースにも接続されており、チェックバルブも備える。吸気管４７は、少なくとも空気１３と潤滑油１４とをクランクケース内部空間１２に供給するために混合気準備装置１５を備える。吸気通路１６またはシリンダには、別々に燃料が供給される。好ましくは、混合気準備装置１５は、空気と燃料と潤滑油との混合気をクランクケース内部空間１２に供給するキャブレタまたは低圧噴射装置の形態をしている。連絡管１７との連結部分上流には、バルブ５２が配設されている。このバルブ５２は、混合気準備装置１５のスロットルバルブと実質的に同期して制御される。これは、好ましくは、リンクを介して配設されるが、それは、図示されていない。
【００３６】
図１０Ａ〜図１０Ｄは、図９Ａおよび図９Ｂのエンジンと同様のエンジンの動作時の４つの異なる段階を概略的に示している。概略のエンジンは、カムシャフトによって駆動せしめられるロータリーバルブを有する。これは、図５Ａ〜図５Ｄを参照して説明した利点を有する。
【００３７】
排気行程（図１０Ａ参照）中および圧縮行程（図１０Ｃ参照）中にピストンが上昇するときに、クランクケース内部空間１２内に混合気が引き込まれる。吸気行程（図１０Ｂ参照）中にピストン３が下降するときには、開いているロータリーバルブ４９を介して混合気が吸気通路１６およびシリンダ内へと移動せしめられる。バルブ駆動組立体ハウジング１９、２０、２１、２１’、２２の潤滑は、図５Ａ〜図５Ｄに関して説明したものと同様である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の４サイクルエンジンの斜視図である。これは、エンジンの主要部分と特にバルブ駆動組立体ハウジングとその様々な区画とを示している。
【図２】図１に示したエンジンの側面図である。ここでは、二つの蓋が取り外されている。
【図３Ａ】エンジンの二つの重要な断面図を並べたうちの一つである。ここには、バルブ駆動組立体に関して、クランクケース内部空間とバルブ駆動組立体ハウジングとその様々な区画とが明確に現れている。
【図３Ｂ】エンジンの二つの重要な断面図を並べたうちの別の一つである。ここには、バルブ駆動組立体に関して、クランクケース内部空間とバルブ駆動組立体ハウジングとその様々な区画とが明確に現れている。
【図４Ａ】クランクケース内部空間とバルブ駆動組立体ハウジングを接続する小さい通路を有するが、カムシャフト駆動ロータリーバルブによって開閉される連絡管の代替の機構を有している図１〜図３に示したエンジンの断面図である。
【図４Ｂ】バルブによって制御される多くの様々な小さい通路と、連絡管１７の更なる代替可能な構成とを示している。
【図５Ａ】主要部品の潤滑を示すために運転時のエンジンの四つの異なる段階のうちの一つを示した略断面図である。
【図５Ｂ】主要部品の潤滑を示すために運転時のエンジンの四つの異なる段階のうちの一つを示した略断面図である。
【図５Ｃ】主要部品の潤滑を示すために運転時のエンジンの四つの異なる段階のうちの一つを示した略断面図である。
【図５Ｄ】主要部品の潤滑を示すために運転時のエンジンの四つの異なる段階のうちの一つを示した略断面図である。
【図６】オーバーヘッドカムシャフトを有する４サイクルエンジンのさらに代替可能な実施形態であるＯＨＣエンジンを示している。
【図７】ＯＨＣエンジンのさらに代替可能な実施形態の略断面図である。
【図８】ＯＨＣエンジンのさらに代替可能な実施形態を示している。
【図９Ａ】図１〜図５のエンジンに匹敵するオーバーヘッドバルブエンジンであるＯＨＶエンジンの二番目の実施形態を示している。ここでは、クランクケースまたはシリンダに接続される形で吸気管が追加されており、この吸気管は、混合気準備装置を備える。
【図９Ｂ】図１〜図５のエンジンに匹敵するオーバーヘッドバルブエンジンであるＯＨＶエンジンの二番目の実施形態を示している。ここでは、クランクケースまたはシリンダに接続される形で吸気管が追加されており、この吸気管は、混合気準備装置を備える。
【図１０Ａ】混合気流と潤滑とを示すために、図９Ａおよび図９Ｂのエンジンと同様のエンジンの運転時の四つの異なる段階のうちの一つの略断面図である。
【図１０Ｂ】混合気流と潤滑とを示すために、図９Ａおよび図９Ｂのエンジンと同様のエンジンの運転時の四つの異なる段階のうちの一つの略断面図である。
【図１０Ｃ】混合気流と潤滑とを示すために、図９Ａおよび図９Ｂのエンジンと同様のエンジンの運転時の四つの異なる段階のうちの一つの略断面図である。
【図１０Ｄ】混合気流と潤滑とを示すために、図９Ａおよび図９Ｂのエンジンと同様のエンジンの運転時の四つの異なる段階のうちの一つの略断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年4月25日(2005.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ（２）と、コンロッド（５）を介してクランクシャフト（４）を回転駆動するために前記シリンダ内に可動に取り付けられたピストン（３）とを具備し、これらシリンダとピストンとが共同して燃焼室（６）を画成し、前記シリンダが吸気口（７）と該吸気口を開閉するための吸気バルブ（８）とを有すると共に、前記シリンダが排出口（９）とその後に排気管（２８）が続く該排気口を開閉するための排気バルブ（１０）とを有する４サイクルエンジン（１）であって、空気と燃料と潤滑油との混合気を供給し或いは空気と潤滑油との混合気と吸気と燃料との混合気とを二段階で供給する混合気準備装置（１５）と、前記シリンダに接続され、前記混合気準備装置によって少なくとも空気（１３）と潤滑油（１４）とが供給されるクランクケース内部空間１２を前記ピストンの底面と共同して画成するクランクケース（１１）と、前記吸気に少なくとも空気を供給するために前記吸気バルブ（８）を備えた前記吸気口（７）に接続された吸気通路（１６）と、前記吸気バルブ（８）と前記排気バルブ（１０）とを作動するために前記クランクシャフト（４）によって駆動せしめられるバルブ駆動組立体（１８）とをさらに具備するエンジンにおいて、一つ又はそれ以上の区画（１９、２０、２１、２１’、２２）を有するバルブ駆動組立体ハウジング（１９、２０、２１、２１’、２２）をさらに具備し、前記吸気通路が前記クランクケースまたは前記シリンダに接続されることによって、或いは、前記クランクケース内部空間（１２）に連通している前記バルブ駆動組立体ハウジング（１９、２０、２１、２１’、２２）に接続されることによって前記クランクケース内部空間（１２）に連通する連絡管（１７）を有し、前記吸気通路（１６）から前記クランクケース内部空間への連通が機関サイクル毎に一回開閉する少なくとも一つのバルブ（４９）によって調整されることを特徴とするエンジン。
【請求項２】
前記吸気通路（１６）が少なくとも空気（１３）と潤滑油（１４）とを前記吸気通路と前記連絡管（１７）とに供給するために前記混合気準備装置（１５）を有している請求項１に記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項３】
前記混合気準備装置（１５）が空気と燃料と潤滑油との混合気を前記吸気通路と前記連絡管（１７）とに供給するキャブレタまたは低圧噴射装置の形態をしている請求項２に記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項４】
前記少なくとも一つのバルブ（４９）がカムシャフトによって駆動せしめられる部品または該カムシャフトと同じ速度、すなわち、前記クランクシャフトの半分の速度で駆動せしめられる部品によって構成されている請求項１〜３のいずれか一つに記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項５】
前記バルブがロータリーバルブ（４９）である請求項４に記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項６】
前記バルブ駆動組立体ハウジングの最も上方の区画（２２）が下方の区画（２１、２０）にのみ連通するように接続されており、これにより、前記バルブ駆動組立体ハウジングの下方の区画（１９、２０）を介した前記クランクケースから前記最も上方の区画（２２）への流れも前記吸気通路（１６）を介した前記燃焼室への流れもない請求項１〜５のいずれか一つに記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項７】
前記連絡管（１７）が前記クランクケース（１１）または前記シリンダ（２）に接続されており、前記バルブ駆動組立体ハウジング（１９、２０、２１、２１’、２２）が前記クランクケース内部空間（１２）にのみ連通している請求項１〜６のいずれか一つに記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項８】
前記バルブ駆動組立体ハウジングの区画（１９、２０、２１、２１’、２２）が前記クランクケース内部空間から分離しているが、少なくとも一つの通路（２３、２４、２５、２６、２７）を介して前記クランクケース内部空間に連通している請求項１〜７のいずれか一つに記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項９】
前記少なくとも一つの通路（２３）がバルブを有していない請求項８に記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項１０】
バルブを有していない一つのみ通路（２３）が存在する請求項９に記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項１１】
前記クランクケース内部空間と前記バルブ駆動組立体ハウジング（１９、２０、２１、２１’、２２）とを接続する前記少なくとも一つの通路（２４）または流路がチェックバルブを有している請求項８に記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項１２】
前記チェックバルブが前記バルブ駆動組立体ハウジングへ流入する流れのみを許可するように配設されている請求項１１に記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項１３】
前記チェックバルブが前記バルブ駆動組立体ハウジングから流出する流れのみを許可するように配設されている請求項１１に記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項１４】
前記少なくとも一つの通路（２５）が前記ピストン（３）によって開閉せしめられる請求項８に記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項１５】
前記少なくとも一つの通路（２６、２７）がロータリーバルブによって制御される請求項８に記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項１６】
前記少なくとも一つの通路（２３、２４、２５、２６、２７）が小さく、前記シリンダ直径の４０％の直径、好ましくは、前記シリンダ直径の３０％の直径を有する口径の断面積よりも小さいトータルの断面積を有している請求項８〜１５のいずれか一つに記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項１７】
前記少なくとも一つの通路（２３、２４、２５、２６、２７）が小さく、前記シリンダ直径の２０％の直径、好ましくは、前記シリンダ直径の１０％の直径を有する口径の断面積よりも小さいトータルの断面積を有している請求項８〜１５のいずれか一つに記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項１８】
前記クランクケースまたは前記シリンダに接続される形で吸気管（４７）が追加されており、該吸気管（４７）が少なくとも空気（１３）と潤滑油（１４）とを前記クランクケース内部空間（１２）に供給するために前記混合気準備装置（１５）を有している請求項１に記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項１９】
前記混合気準備装置（１５）が空気と燃料と潤滑油との混合気を前記クランクケース内部空間（１２）に供給するキャブレタまたは低圧噴射装置の形態をしている請求項１８に記載の４サイクルエンジン（１）。
【請求項２０】
前記ロータリーバルブがクランク機構（３１、３１’）によって構成されている請求項１５に記載の４サイクルエンジン（１）。
【国際調査報告】
2006514208.tif 000014
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