４サイクルエンジンの潤滑装置
【課題】クランク軸周りの潤滑不良を防止し、動弁室へのオイルの滞留を確実に抑止可能な４サイクルエンジンの潤滑装置を提供する。
【解決手段】４サイクルエンジン１の潤滑装置は、油溜室７が傾いて油溜室７内のオイルＡの油面の位置が変化しても油面下に位置する吸入部５５ｂからオイルＡを吸い上げてクランク室５ａに送る送油通路５４と、一端側が動弁室３０の内部に間隔をあけて複数開口し、他端側がクランク室５ａに開口し、クランク室５ａの負圧時に動弁室３０とクランク室５ａとを連通する直通通路４７を有する。直通通路４７のクランク室５ａ内に開口する開口端部４７ａは、ピストン１３が上死点近傍位置から上死点に向かって移動する間にピストン１３の移動に伴って開口する位置に設けられ、クランク室５ａが負圧になると、動弁室３０内に溜まるオイルは直通通路４７を介してクランク室５ａ内に戻される。
【解決手段】４サイクルエンジン１の潤滑装置は、油溜室７が傾いて油溜室７内のオイルＡの油面の位置が変化しても油面下に位置する吸入部５５ｂからオイルＡを吸い上げてクランク室５ａに送る送油通路５４と、一端側が動弁室３０の内部に間隔をあけて複数開口し、他端側がクランク室５ａに開口し、クランク室５ａの負圧時に動弁室３０とクランク室５ａとを連通する直通通路４７を有する。直通通路４７のクランク室５ａ内に開口する開口端部４７ａは、ピストン１３が上死点近傍位置から上死点に向かって移動する間にピストン１３の移動に伴って開口する位置に設けられ、クランク室５ａが負圧になると、動弁室３０内に溜まるオイルは直通通路４７を介してクランク室５ａ内に戻される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４サイクルエンジンの潤滑装置に関し、さらに詳細には、様々な姿勢で使用してもエンジン内を潤滑するオイルが循環する４サイクルエンジンの潤滑装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
草木を対象とした可搬型の刈払機（トリマー）や背負式作業機のように、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エンジンとして、従来から２サイクルエンジンが用いられている。しかしながら、２サイクルエンジンは、環境問題に関する意識の高まりや排ガス規制の強化等により、４サイクルエンジンを駆動源に置き換えるニーズが高まっている。
【０００３】
この４サイクルエンジンは、必要な部品数が２サイクルエンジンと比較して多いため重くなり易く、特に携帯型作業機では、作業者が作業機を携帯しながら作業を行うのが前提となるので、エンジンの軽量化が求められる。
【０００４】
そこで、潤滑用のポンプを別に設けることなくクランク室内の圧力変動を利用してオイルを循環させる４サイクルエンジン用の潤滑装置が提案されている（特許文献１参照）。この潤滑装置は、クランク軸内に穿設されてオイルタンク内とクランク室内を連通する第１油路を介し、クランク室内が負圧になるのを利用してオイルタンク内で生成されたオイルミストをクランク室内に供給してクランク軸周りを潤滑する。またオイルタンク内で生成されて飛散するオイルミストは、クランク室内が正圧になるのを利用して正立状態においてオイルタンクの上方に配置された第１動弁室内の動力伝達機構（吸気弁や排気弁）や第２動弁室内のカム装置に送られてこれらの駆動部品を潤滑する。
【０００５】
第２動弁室を形成するヘッドカバー内には仕切り板が設けられ、この仕切り板によってヘッドカバー内の上側がブリーザ室としてヘッドカバー内の下側が第２動弁室として画成されている。ブリーザ室は、第２動弁室側に開口する連通部を介して第２動弁室に連通している。仕切り板には、箱状に形成された仕切り体が溶着されて、仕切り板と仕切り体との間にオイル回収室が形成されている。仕切り板には第２動弁室内の動力伝達機構側に延びる吸い上げ管が設けられ、仕切り体にはヘッドカバーの天井面側へ延びる吸い上げ管が設けられている。また仕切り板には、オイル回収室に連通して第２動弁室側へ突出した導管が設けられ、この導管はクランク室に連通している。
【０００６】
この潤滑装置は、クランク軸の回転に伴いピストンが移動してクランク室が負圧になると、導管を介してオイル回収室が負圧化されて、第２動弁室内又はブリーザ室内に溜まるオイルが吸い上げ管を介して吸引されてクランク室に戻される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１４７２１３号公報（段落００４１〜００５１、図５、図１０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般に、クランク軸周りには高いオイル濃度を必要とし、動弁装置にはクランク軸周りほど高いオイル濃度を必要としない。
【０００９】
この従来の潤滑装置は、オイルタンク内で生成されたオイルミストをクランク室内と動弁室内に供給するので、動弁装置に供給するオイルミスト濃度とクランク室に供給するオイルミスト濃度が実質同じものになる。そのため、オイルミストの生成が充分でなかったり、生成されたオイルミストの供給が充分でないと、クランク軸周りを充分に潤滑できなくなる。また、動弁室内へオイルミストが過剰に送り込まれると、動弁室内に滞留するオイルの量が多くなりすぎて、ブローバイガスの燃焼室への排出と共にオイルが多く排出されてしまい、オイルが早期に消費されてしまうという問題がある。
【００１０】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、クランク軸周りの潤滑不良を防止するとともに、動弁室へのオイルの滞留を確実に抑止することができる４サイクルエンジンの潤滑装置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】
【００１１】
このような課題を解決するため、本発明は、ピストンの往復動によるクランク室内の圧力変動を利用して、クランク室と別に設けられた油溜室に貯留するオイル（例えば、実施形態における潤滑オイルＡ）を、クランク室及び吸・排気の各バルブ機構を収納した動弁室に供給して各部の潤滑を行いながらオイルを循環させるとともに、オイルの循環経路中に含まれるブローバイガスを動弁室から燃焼室に排出する４サイクルエンジンの潤滑装置であって、油溜室にオイルが規定量の範囲で貯留された状態で、油溜室が傾いてオイルの油面の位置が変化しても、オイルの油面下に位置する吸入部を有し、クランク室内の負圧時に油溜室とクランク室とを連通して油溜室内のオイルを吸入部から吸い上げてクランク室に送る送油通路が設けられ、送油通路のクランク室内に開口する開口端部は、ピストンが上死点近傍位置から上死点に向かって移動する間にピストンの移動に伴って開口する位置に設けられ、一端側が動弁室の内部に間隔をあけて複数開口し、他端側がクランク室に開口し、クランク室の負圧時に動弁室と該クランク室とを連通する直通通路（例えば、実施形態における直通通路４７，連結通路４５，吸引管４６）が設けられ、直通通路のクランク室内に開口する開口端部は、ピストンが上死点近傍位置から上死点に向かって移動する間にピストンの移動に伴って開口する位置に設けられ、クランク室が負圧になると、動弁室内のオイルが直通通路を介してクランク室内に送られることを構成要件とする(請求項１)。
【００１２】
吸入部は、油溜室にオイルが規定量の範囲で貯留された状態で、油溜室が傾いてオイルの油面の位置が変化しても、オイルの油面下に位置するように構成される。具体的には、吸入部は、ゴム等の弾性材料製の管体と、管体の先端部に取り付けられた吸入口付きの錘とを有してなり、錘は重力により鉛直下方に移動可能に取り付けられる。このため、吸入部はエンジンが傾いても油溜室のオイルの油面下に没した状態にあるので、送油通路を介して吸入部から吸い込んだオイルをクランク室内に充分に送ることができる。
【００１３】
直通通路の一端側は、動弁室の内部に間隔をあけて複数開口したものである。具体的には、４サイクルエンジンが傾斜することで、動弁室内でのオイルの滞留位置が変化しても、直通通路の一端側は、その滞留位置に開口するよう、間隔をあけて複数設けられる。
【００１４】
直通通路のクランク室に開口する開口端部は、ピストンが上死点近傍位置から上死点に向かって移動する間にピストンの移動に伴って開口する位置に設けられる。この開口端部は、ピストンの移動に伴って開口し始めるタイミングで、クランク室内が負圧となるような位置に設けられている。そして、ピストンが上死点に達した時点では、既に開口端部は完全に開口しているので、動弁室でオイルミストが液化してオイルが多く滞留しても、強い負圧でクランク室にオイルを一気に送ることができ、動弁室へのオイルの滞留を抑止することができる。
【００１５】
ここで、液状のオイルを吸い込むためにはある程度の強い負圧が必要となる。そして、直通通路の複数の開口のうち一つのみがオイルを吸い込み、残りの開口が空気を吸い込む状況でも、強い負圧が必要となる。本発明では、クランク室内が最も強い負圧になるタイミングで動弁室とクランク室が連通しているので、より効率的に動弁室からクランク室にオイルを送ることができる。
【００１６】
ところで、クランク室の圧力変動の過程における、弱い負圧のタイミングで直通通路が開口し始めると、クランク室への空気の吸入量が多くなりすぎて、オイルを吸い込むのに充分な強さの負圧が得られない場合がある。本発明では、直通通路が開口し始める位置を設計的に調整することで、より良くオイルを吸い込むのに適した強さの負圧を得ることができる。なお、本発明によれば、ピストンが上死点から上死点近傍位置に向かって移動する間にも直通通路が開口したままになり、クランク室内が正圧になることで、クランク室から動弁室にオイルやオイルミストが逆流する場合も想定される。このような場合には、オイルやオイルミストがクランク室から動弁室へ流れるのを規制する一方向弁を、直通通路に設けることで、逆流を防止することができる。
【００１７】
また、本発明は、クランク室内の正圧時にクランク室と油溜室とを連通して、クランク室内で生成されるオイルミストを油溜室に送る連通路が設けられ、油溜室から動弁室にオイルミストを供給する供給通路が設けられ、供給通路には、バルブ機構の駆動部品を収容するバルブ駆動室が設けられ、バルブ駆動室の油溜室側底部と直通通路との間に、バルブ駆動室内のオイルをクランク室に戻すための戻し通路が設けられていることを構成要件とする（請求項２）。
【００１８】
連通路は、クランク室内で生成されたオイルミストを油溜室に送るためのものである。バルブ駆動室は、駆動部品を収容する必要があるので、一定の広がりを持たせる必要がある。一方、供給通路は、オイルミストの循環経路として機能させるために、バルブ駆動室ほどの広がりを必要としない。供給通路は、その途中にバルブ駆動室を形成し、バルブ駆動室に連通する供給通路に比べてバルブ駆動室は広がりを持つ構造となる。バルブ駆動室の底部とは、供給通路の一部とバルブ駆動室の接続箇所に形成される段差のことである。
【００１９】
供給通路に供給されたオイルミストは、バルブ機構の駆動部品を潤滑する時に、バルブ機構の駆動部品に付着して液化する。ここで液化したオイルは、戻し通路を介してクランク室に戻されるので、さらに濃度低下したオイルミストが動弁室に供給される。戻し通路を介してクランク室にオイルを充分に戻せない時があっても、供給通路の途中にバルブ機構の駆動部品があるので、この駆動部品が抵抗として機能して動弁室へのオイルの流出を抑止できる。そして、必要以上に濃度の高いオイルミストが油溜室から供給通路に供給されたとしても、戻し通路の一方の開口端部がバルブ駆動室の油溜室側底部に設けられるのでオイルがバルブ機構の駆動部品を通過する前に底部に留まることができ、オイルとしてクランク室に戻される。供給通路や戻し通路の形状は設計的事項であり、このような設計的事項を考慮することで、より適切な濃度のオイルミストを動弁室に供給することができる。なお、バルブ駆動室のオイルは、直通通路を介してクランク室に送られることにもなるので、前述と同様に効率良くクランク室に送られる。
【００２０】
また、本発明は、送油通路のクランク室側に開口する開口端部は、直通通路のクランク室側の開口端部が開口する前に開口する位置に設けられていることを構成要件とする（請求項３）。
【００２１】
送油通路のクランク室側の開口端部は、直通通路のクランク室側の開口端部が開口する前に開口するので、送油通路の開口端部が開口した時点では直通通路の開口端部は閉じている。このため、送油通路を介して先ずクランク室にオイルを充分に供給することができ、その後に直通通路の開口端部が開口することで空気も充分に供給できる。なお、直通通路と送油通路のそれぞれの開口端部が同時に開口した状況ではクランク室に粘性の低い空気ばかりが吸い込まれる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係わる４サイクルエンジンの潤滑装置によれば、油溜室にオイルが規定量の範囲で貯留された状態で、油溜室が傾いてオイルの油面の位置が変化しても、オイルの油面下に位置する吸入部を備えて、クランク室内の負圧時に油溜室とクランク室とを連通して油溜室内のオイルを吸入部から吸い上げてクランク室に送る送油通路を有し、送油通路のクランク室内に開口する開口端部を、ピストンが上死点近傍位置から上死点に向かって移動する間にピストンの移動に伴って開口する位置に設けることにより、油溜室が傾いても吸入部は油溜室のオイルの油面下に没した状態にあるので、送油通路を介して油溜室から液状のまま吸い込んだオイルをクランク室内に充分に送ることができ、クランク軸周りの潤滑不良を防止することができる。
【００２３】
また、一端側が動弁室の内部に間隔をあけて複数開口し、他端側がクランク室に開口し、クランク室の負圧時に動弁室と該クランク室とを連通する直通通路を設け、直通通路のクランク室内に開口する開口端部を、ピストンが上死点近傍位置から上死点に向かって移動する間にピストンの移動に伴って開口する位置に設けることにより、ピストンが上死点近傍位置から上死点に向かって移動すると、直通通路の一端側がクランク室内に開口して、クランク室内の負圧を効果的に直通通路に作用させることができる。このため、動弁室内に溜まるオイルを確実に吸引してクランク室に戻し、動弁室内のオイルの滞留を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態に係わる４サイクルエンジンの潤滑装置において、ピストンが上死点に位置するときの潤滑装置の概略説明図を示す。
【図２】本発明の一実施の形態に係わる４サイクルエンジンの潤滑装置において、送油通路のクランク室側の開口端部が開き、直通通路のクランク室側の開口端部が閉じた状態にあるときの潤滑装置の概略説明図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の４サイクルエンジンの潤滑装置の好ましい実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。潤滑装置は４サイクルエンジンに搭載されるものであるので、この潤滑装置を搭載した４サイクルエンジンについて図１（概略説明図）を用いて説明する。なお、図１は、ピストンが上死点に位置した状態にあるときの４サイクルエンジンを示している。
【００２６】
４サイクルエンジン１（以下、単に「エンジン１」と記す。）は、図１に示すように、シリンダヘッド３ａが設けられたシリンダブロック３と、シリンダブロック３の下部に取り付けられてクランク室５ａを形成するクランクケース５と、クランクケース５の下方に配設された油溜室７とを備える。油溜室７は、クランクケース５と別個に設けられ、潤滑オイルＡ（以下、単に「オイルＡ」と記す。）を貯留する。
【００２７】
シリンダブロック３とクランクケース５との接続部分には、クランク軸（図示せず）が回転自在に支持され、このクランク軸にはカウンタウェイトやこれに連結されたコンロッド等を介してピストン１３が連接されている。ピストン１３はシリンダブロック３内に設けられたシリンダ３ｂ内に摺動自在に挿入されている。
【００２８】
シリンダブロック３内に設けられたシリンダ３ｂの上壁には、気化器（図示せず）及び排気マフラ（図示せず）にそれぞれ連通する吸気ポート及び排気ポートが設けられ、これらの各ポートには、ポートを開閉する吸気バルブ及び排気バルブが配設されている。
【００２９】
これらのバルブを駆動する動弁機構２０は、クランク軸に固着されたバルブ駆動ギヤ２１、バルブ駆動ギヤ２１によって駆動されカムが連接されたカムギヤ２２、ロッカーアーム（図示せず）等の部品により構成される。この動弁機構２０のうちバルブ駆動ギヤ２１及びカムギヤ２２は、シリンダブロック３の頭部に形成された動弁室３０と油溜室７とを連通する供給通路５１の途中に設けられたバルブ駆動室５２内に収容され、ロッカーアーム等の部品は、動弁室３０内に設けられている。
【００３０】
油溜室７とシリンダブロック３との間には、送油通路５４が設けられている。送油通路５４の油溜室側の端部には、吸入部５５が取り付けられている。吸入部５５は、ゴム等の弾性材料により形成されて容易に撓むことができる管体５５ａと、管体５５ａの先端部に取り付けられた吸入口付きの錘５５ｂとを有してなる。吸入部５５の錘５５ｂは、重力により鉛直下方に移動可能に取り付けられており、これにより油溜室７が傾いても、規定量の範囲で貯留されるオイルＡの油面下に吸入部５５の吸入口を没入させることができる。
【００３１】
送油通路５４は、ピストン１３の上昇によりクランク室５ａ内が負圧化傾向となったときに、クランク室５ａ内と油溜室７とを連通させて油溜室７からオイルＡを吸い上げてクランク室５ａ内に供給する部分である。送油通路５４のクランク室５ａ側に開口する開口端部５４ａの位置は、ピストン１３が上死点近傍位置から上死点に向かって移動する間にピストン１３の移動に伴って開口する位置に設けられ、上死点近傍位置に移動したピストン下部のスカート部１３ａの下死点方向側に位置している。従って、送油通路５４の開口端部５４ａは、ピストン１３が上死点に達した時点では既に全開している。送油通路５４の開口端部５４ａの位置の詳細については後述する。
【００３２】
送油通路５４の途中には、一方向弁５７が設けられている。この一方向弁５７は、クランク室５ａの圧力変化に応じて開閉し、油溜室７内に対しクランク室５ａ内の圧力が低い状態で開いて送油通路５４を連通状態にし、クランク室５ａ内の圧力の方が高い状態で閉じるように構成されている。
【００３３】
クランク室５ａの底部と油溜室７との間には、クランク室５ａと油溜室７を連通する連通路５９が設けられている。この連通路５９は、クランク室５ａ内で生成されたオイルミスト及び、このオイルミストが液化したオイルを油溜室７に送るためのものである。連通路５９のクランク室側に開口する開口端部５９ａにはリード弁６０が設けられている。このリード弁６０は、クランク室５ａの圧力変化に応じて開閉可能に構成され、ピストン１３が下死点側に移動するときのクランク室内の正圧によって開いて連通路５９を連通状態にするように構成されている。このためリード弁６０が開いて連通路５９が連通状態になると、クランク室５ａ内のオイルミスト及びオイルが連通路５９を通って油溜室７内に送られる。
【００３４】
連通路５９の油溜室側の開口端部５９ｂは、油溜室７内の略中央で開口し、油溜室７の傾斜状態に拘わらず、規定量以下で貯留されたオイルＡの油面上となる位置に配置されている。
【００３５】
供給通路５１の開口端部５１ａは、油溜室７内の内部空間の略中央部で開口し、油溜室７の傾斜状態に拘わらず、規定量以下で貯留されたオイルＡの油面の位置が変化しても油面下に没することがないように配置されている。さらに、開口端部５１ａに対して開口端部５９ｂが突出するように配置している。
【００３６】
このように、供給通路５１の開口端部５１ａに対し連通路５９の開口端部５９ｂが油溜室７内に突出するように配置されているので、連通路５９の開口端部５９ｂから吐出するオイルミストが供給通路５１の開口端部５１ａに直接に入ることはない。さらに好ましくは連通路５９と供給通路５１は、各開口端部側に進むに従って隣接する開口端部と離れる方向に配置されてもよい。
【００３７】
連通路５９の開口端部５９ｂの近傍には、開口端部５９ｂから吐出するオイルミストを液化させる液化部４０が設けられている。液化部４０は、開口端部５９ｂから吐出するオイルミストを付着させて液化させる衝突板４１を備え、衝突板４１の供給通路側端部に、連通路５９の延伸方向後側に突出する突出部４１ａを設け、開口端部５９ｂと開口端部５１ａの間を突出部４１ａで遮蔽するように構成されている。
【００３８】
このようにすると、連通路５９の開口端部５９ｂから吐出するオイルミストは衝突板４１に衝突してオイルに液化され、衝突板４１の端部から排出されて油溜室７に貯留するオイルに戻される。開口端部５９ｂから吐出して液化することなく残ったオイルミストは突出部４１ａに阻止されて供給通路５１の開口端部５１ａに直接に入ることは殆どない。
【００３９】
従って、連通路５９から吐出するオイルミストはその大部分が液化される。このため、油溜室７内に貯留するオイルミストの濃度を低くすることができ、供給通路５１に供給されるオイルミストの濃度を低下させることができる。
【００４０】
供給通路５１の動弁室３０側の開口端部５１ｂは、動弁室３０のシリンダブロック３側に開口している。このため、供給通路５１を流れるオイルミストはバルブ駆動室５２内の動弁機構２０を潤滑し、開口端部５１ｂから吐出して動弁室３０内に供給されて動弁室３０内のロッカーアーム等を潤滑する。
【００４１】
動弁室３０内には、動弁室３０内に溜まったオイルを吸引するために吸引管４６が複数設けられている。そして、吸引管４６と連結通路４５が接続されている。連結通路４５は動弁室３０のクランク室５ａとは反対側に設けられ、吸引管４６はこれに連通して動弁室３０内のクランク室側へ延びるように設けられ、吸引管４６の先端は開口している。吸引管４６の開口先端部は、動弁室３０内のクランク室側底面からオイルを吸い上げるために、動弁室３０のクランク室側底面の近傍位置に配置されている。そして、吸引管４６は動弁室３０の隅部に配置されて、動弁室３０が上方に位置する状態でエンジン１が傾いても、いずれかの吸引管４６を介して動弁室３０内に溜まるオイルが吸引されるようになっている。
【００４２】
また連結通路４５には小孔４４が複数設けられている。この小孔４４は、動弁室３０のクランク室５ａとは反対側の隅部に配置され、動弁室３０が下方に位置する反転状態にエンジン１が傾いても、いずれかの小孔４４を介して動弁室３０内に溜まるオイルを吸引できる。
【００４３】
連結通路４５には直通通路４７が設けられ、クランク室５ａ内の負圧時に、動弁室３０とクランク室５ａとが直通通路４７を介して連通する。直通通路４７のクランク室側の開口端部４７ａの位置は、送油通路５４の開口端部５４ａと同様に、ピストン１３が上死点近傍位置から上死点に向かって移動する間にピストン１３の移動に伴って開口する位置に設けられ、上死点近傍位置に移動したピストン下部のスカート部１３ａの下死点方向側に位置している。従って、直通通路４７の開口端部４７ａは、ピストン１３が上死点に達した時点では既に全開している。
【００４４】
また直通通路４７の開口端部４７ａは、供給通路５４のクランク室側の開口端部５４ａが開口した後に開口する位置に設けられている。このため、図２に示すように、送油通路５４の開口端部５４ａが全開した状態の時点では直通通路４７の開口端部４７ａは閉じているので、クランク室内の負圧が直通通路４７に作用することなく送油通路５４に作用して、クランク室５ａに先ずオイルを充分に供給することができ、そして開口端部４７ａが開口することで、空気も充分に供給できる。
【００４５】
また直通通路４７に、動弁室３０からクランク室５ａ側への流れを許容し、クランク室５ａから動弁室３０側への流れを規制する一方向弁４８を設けるのがよい。このようにすることで、クランク室５ａから動弁室３０へオイルやオイルミストが逆流することを確実に防止することができる。
【００４６】
動弁室３０の略中央部にはブリーザ通路３６の一端部が開口し、ブリーザ通路３６の他端部がエアクリーナ６３に接続されている。ブリーザ通路３６は、ブローバイガスを燃焼室へ排出することを目的として設けられている。動弁室３０内のオイルミストやブローバイガスは、ブリーザ通路３６を介してエアクリーナ６３に送られ、エアクリーナ６３に設けられたオイルセパレータ６３ａによりオイルとブローバイガスに気液分離される。ブリーザ通路３６の一端部は、動弁室３０の略中央部に開口するので、動弁室３０にオイルが多く滞留しても、容易にそのオイルを吸い込むことはない。このブリーザ通路３６には一方向弁３６ｂが設けられ、この一方向弁３６ｂによりエアクリーナ６３から動弁室３０側へのブローバイガスやオイルミストの逆流を防止している。
【００４７】
気液分離されたオイルは、エアクリーナ６３とクランク室５ａを連通する環流通路６５を通ってクランク室５ａに送られる。環流通路６５にはクランク室側への流れのみを許容する一方向弁６５ａが設けられている。一方、気液分離されたブローバイガスは、吸気とともに燃焼室に送られる。
【００４８】
バルブ駆動室５２の油溜室側の底部と直通通路４７との間には、バルブ駆動室５２内のオイルをクランク室５ａ内に戻すための戻し通路６６が設けられている。戻し通路６６と直通通路４７は、一方向弁４８と動弁室３０の間に接続される。クランク室５ａの負圧時には、戻し通路６６を介してバルブ駆動室５２に溜まるオイルが吸引される。この戻し通路６６は、一方向弁４８を介してクランク室５ａと接続するので、クランク室５ａからバルブ駆動室５２へオイルが逆流することは殆どない。
【００４９】
このように戻し通路６６と直通通路４７とを連通するように設けることにより、供給通路５１から動弁室３０に必要以上にオイルが供給されることはない。
【００５０】
またバルブ駆動室５２と送油通路５４との間には、流量調整通路６７が設けられている。流量調整通路６７がバルブ駆動室５２内の空気を吸い込むことで、送油通路５４を介してクランク室５ａに供給されるオイルの流量が調整される。この空気の吸い込み量が多ければ、送油通路５４を介して供給されるオイルの流量は減少する。流量調整通路６７は、バルブ駆動室５２の底部から離し、バルブ駆動室５２に滞留するオイルを吸い込みにくい位置に設けるのが良い。このようにすることで、流量調整通路６７は、バルブ駆動室５２で戻し通路６６よりも動弁室３０側に接続されているので、オイルを吸い込むこともない。
【００５１】
流量調整通路６７の送油通路５４への接続位置は、送油通路５４に設けられた一方向弁５７よりも油溜室側に位置している。このため、一方向弁５７によりオイルの供給を遮断すると、一方向弁５７よりも油溜室側の送油通路５４内にはオイルが溜まり、流量調整通路６７と送油通路５４の接続部位にはオイルが溜まった状態になる。このため、流量調整通路６７から送油通路５４が空気を吸い込むタイミングで、空気だけが送油通路５４を流れることはなく、バルブ駆動室５２から送り込まれた空気とともに送油通路５４内のオイルがクランク室５ａに送られる。
【００５２】
この流量調整通路６７には、バルブ駆動室５２から送油通路５４に送られる空気の流量を調整する流量絞り６８が設けられている。流量絞り６８を調整してバルブ駆動室５２から吸い込まれる空気の量を調整することで、送油通路５４を介してクランク室５ａに供給されるオイルの流量を調整することができる。つまり、流量調整通路６７の内径を気にせず、流量絞り６８の設計のみで容易にオイルの流量調整ができる。
【００５３】
なお、流量絞り６８は、流量調整通路６７と別体に設ける必要はなく、流量調整通路６７の一部として構成されてもよい。例えば、シリンダブロック３とクランクケース５のシール面に沿って流量調整通路６７の一部を形成し、シール面で送油通路５４と接続すると、流量絞り６８を容易に構成することができる。
【００５４】
つまり、潤滑装置の循環経路は、送油通路５４、連通路５９、供給通路５１、吸引管４６、小孔４４、連結通路４５、直通通路４７、ブリーザ通路３６、環流通路６５、戻し通路６６、流量調整通路６７を有して構成されている。
【００５５】
エンジン１が始動されると、ピストン１３の昇降運動によりクランク室５ａに圧力変化が生じ、ピストン１３の上昇時にはクランク室５ａが減圧されて負圧化傾向となり、ピストン１３の下降時にはクランク室５ａが昇圧されて正圧化傾向となる。
【００５６】
クランク室５ａが負圧化傾向となり、ピストン１３の上死点近傍への移動に伴い送油通路５４の開口端部５４ａが開き始め、クランク室５ａと油溜室７が連通すると、送油通路５４にクランク室５ａ内の負圧が作用する。エンジン１が傾いても送油通路５４の吸入部５５は、油溜室７のオイルＡの油面下に没した状態にあり、油溜室７からオイルＡが吸い込まれてクランク室５ａ内に送られる。開口端部５４ａは、これが全開となった時点で直通通路４７の開口端部４７ａがまだ閉じた状態にあるので（図２参照）、クランク室５ａ内の負圧を充分に送油通路５４に作用させることができる。そのため、油面下より汲み上げられるオイルＡをクランク室５ａ内に充分に供給することができる。
【００５７】
クランク室５ａ内に送られたオイルは、ピストン１３，クランクシャフトなどの駆動部品を潤滑し、同時にそれらの駆動部品により飛散されてオイルミストになる。オイルミストの一部はクランク室５ａの壁面に付着して再度液化される。
【００５８】
図１に示すように、ピストン１３が上死点近傍から上死点側にさらに移動すると、直通通路４７の開口端部４７ａも開口し、クランク室５ａ内の負圧が直通通路４７に作用させることができる。そして、直通通路４７を介して充分な空気をクランク室５ａへ供給し、オイルミストを生成できる。また、動弁室３０内にオイルが多く滞留してもクランク室５ａに戻すことができる。
【００５９】
ピストン１３が上死点から下降するときには、クランク室５ａが正圧に変わり、リード弁６０は開放されて、クランク室５ａと油溜室７は連通する。そして、クランク室５ａ内で昇圧されたオイルミスト及びオイルが連通路５９を通って油溜室７に送られ、油溜室７内の圧力が高まる。連通路５９から吐出するオイルミストは液化部４０によって液化されてオイルとなり、油溜室７に貯留される。油溜室７内に残ったオイルミストの濃度は、クランク室５ａ内での濃度よりも低くなる。なお、クランク室５ａが正圧になると、一方向弁４７ａ、５７の作用によってクランク室５ａから動弁室３０及び油溜室７へのオイルが逆流しないよう直通通路４７、送油通路５４を遮断し、次いで開口端部４７ａ、５４ａがピストン１３により閉じられる。
【００６０】
油溜室７内の圧力が高まることで、油溜室７内と動弁室３０の間に圧力勾配ができ、油溜室７内に溜まるオイルミストは、供給通路５１を介して動弁室３０に送られる。油溜室７から動弁室３０にオイルミストを送る過程で、供給通路５１に設けられたバルブ駆動室５２内の動弁機構２０の各部品は潤滑される。この際オイルミストの一部は液化する。
【００６１】
バルブ駆動室５２で液化されてなったオイルは、戻し通路６６、直通通路４７を介してクランク室５ａに送ることができる。このため、バルブ駆動室５２でオイルが過度に滞留することを抑止でき、動弁室３０にオイルが流出することを抑止できる。またオイルが供給通路５１を塞ぐ事を防止できる。
【００６２】
動弁室３０に供給されたオイルミストは、動弁室３０内に設けられた動弁機構を潤滑し、直通通路４７を介してクランク室５ａに送られる。また動弁室３０内に供給されたオイルミストが液化して滞留してもクランク室５ａ内の強い負圧が作用して、クランク室５ａ内にオイルを送ることができ、動弁室３０でオイルが滞留することを抑止できる。
【００６３】
従って、動弁室３０からブリーザ通路３６を介してブローバイガスを排出する際のオイルの放出を抑えることができる。
【００６４】
このように、本願発明の４サイクルエンジン１の潤滑装置は、油溜室７にオイルＡが規定量の範囲で貯留された状態で、油溜室７が傾いてオイルＡの油面の位置が変化しても、オイルＡの油面下に位置する吸入部５５ｂから油溜室７内のオイルＡを吸い上げてクランク室５ａに送る送油通路５４を有し、送油通路５４のクランク室内に開口する開口端部５４ａは、ピストン１３が上死点近傍位置から上死点に向かって移動する間にピストン１３の移動に伴って開口する位置に設けられているので、油溜室７が傾いても送油通５４路を介して油溜室７から吸い込んだオイルＡをクランク室５ａ内に充分に送ることができ、クランク軸周りの潤滑不良を防止することができる。
【００６５】
また、一端側が動弁室３０の内部に間隔をあけて複数開口し、他端側がクランク室５ａに開口し、クランク室５ａの負圧時に動弁室３０とクランク室５ａとを連通する直通通路４７を設け、直通通路４７のクランク室５ａ内に開口する開口端部４７ａが、ピストン１３が上死点近傍位置から上死点に向かって移動する間にピストン１３の移動に伴って開口する位置に設けることにより、ピストン１３が上死点近傍位置から上死点に向かって移動すると、クランク室５ａ内の負圧を効果的に直通通路４７に作用させることができ、動弁室５ａ内に溜まるオイルを確実に吸引してクランク室５ａに戻し、動弁室３０内のオイルの滞留を抑止することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ ４サイクルエンジン
５ａ クランク室
７ 油溜室
１３ ピストン
３０ 動弁室
４５ 連結通路（直通通路）
４６ 吸引管（直通通路）
４７ 直通通路
４７ａ、５１ａ、５４ａ、５９ｂ 開口端部
５１ 供給通路
５２ バルブ駆動室
５４ 送油通路
５５ 吸入部
５９ 連通路
６６ 戻し通路
Ａ 潤滑オイル（オイル）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４サイクルエンジンの潤滑装置に関し、さらに詳細には、様々な姿勢で使用してもエンジン内を潤滑するオイルが循環する４サイクルエンジンの潤滑装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
草木を対象とした可搬型の刈払機（トリマー）や背負式作業機のように、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エンジンとして、従来から２サイクルエンジンが用いられている。しかしながら、２サイクルエンジンは、環境問題に関する意識の高まりや排ガス規制の強化等により、４サイクルエンジンを駆動源に置き換えるニーズが高まっている。
【０００３】
この４サイクルエンジンは、必要な部品数が２サイクルエンジンと比較して多いため重くなり易く、特に携帯型作業機では、作業者が作業機を携帯しながら作業を行うのが前提となるので、エンジンの軽量化が求められる。
【０００４】
そこで、潤滑用のポンプを別に設けることなくクランク室内の圧力変動を利用してオイルを循環させる４サイクルエンジン用の潤滑装置が提案されている（特許文献１参照）。この潤滑装置は、クランク軸内に穿設されてオイルタンク内とクランク室内を連通する第１油路を介し、クランク室内が負圧になるのを利用してオイルタンク内で生成されたオイルミストをクランク室内に供給してクランク軸周りを潤滑する。またオイルタンク内で生成されて飛散するオイルミストは、クランク室内が正圧になるのを利用して正立状態においてオイルタンクの上方に配置された第１動弁室内の動力伝達機構（吸気弁や排気弁）や第２動弁室内のカム装置に送られてこれらの駆動部品を潤滑する。
【０００５】
第２動弁室を形成するヘッドカバー内には仕切り板が設けられ、この仕切り板によってヘッドカバー内の上側がブリーザ室としてヘッドカバー内の下側が第２動弁室として画成されている。ブリーザ室は、第２動弁室側に開口する連通部を介して第２動弁室に連通している。仕切り板には、箱状に形成された仕切り体が溶着されて、仕切り板と仕切り体との間にオイル回収室が形成されている。仕切り板には第２動弁室内の動力伝達機構側に延びる吸い上げ管が設けられ、仕切り体にはヘッドカバーの天井面側へ延びる吸い上げ管が設けられている。また仕切り板には、オイル回収室に連通して第２動弁室側へ突出した導管が設けられ、この導管はクランク室に連通している。
【０００６】
この潤滑装置は、クランク軸の回転に伴いピストンが移動してクランク室が負圧になると、導管を介してオイル回収室が負圧化されて、第２動弁室内又はブリーザ室内に溜まるオイルが吸い上げ管を介して吸引されてクランク室に戻される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１４７２１３号公報（段落００４１〜００５１、図５、図１０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般に、クランク軸周りには高いオイル濃度を必要とし、動弁装置にはクランク軸周りほど高いオイル濃度を必要としない。
【０００９】
この従来の潤滑装置は、オイルタンク内で生成されたオイルミストをクランク室内と動弁室内に供給するので、動弁装置に供給するオイルミスト濃度とクランク室に供給するオイルミスト濃度が実質同じものになる。そのため、オイルミストの生成が充分でなかったり、生成されたオイルミストの供給が充分でないと、クランク軸周りを充分に潤滑できなくなる。また、動弁室内へオイルミストが過剰に送り込まれると、動弁室内に滞留するオイルの量が多くなりすぎて、ブローバイガスの燃焼室への排出と共にオイルが多く排出されてしまい、オイルが早期に消費されてしまうという問題がある。
【００１０】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、クランク軸周りの潤滑不良を防止するとともに、動弁室へのオイルの滞留を確実に抑止することができる４サイクルエンジンの潤滑装置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】
【００１１】
このような課題を解決するため、本発明は、ピストンの往復動によるクランク室内の圧力変動を利用して、クランク室と別に設けられた油溜室に貯留するオイル（例えば、実施形態における潤滑オイルＡ）を、クランク室及び吸・排気の各バルブ機構を収納した動弁室に供給して各部の潤滑を行いながらオイルを循環させるとともに、オイルの循環経路中に含まれるブローバイガスを動弁室から燃焼室に排出する４サイクルエンジンの潤滑装置であって、油溜室にオイルが規定量の範囲で貯留された状態で、油溜室が傾いてオイルの油面の位置が変化しても、オイルの油面下に位置する吸入部を有し、クランク室内の負圧時に油溜室とクランク室とを連通して油溜室内のオイルを吸入部から吸い上げてクランク室に送る送油通路が設けられ、送油通路のクランク室内に開口する開口端部は、ピストンが上死点近傍位置から上死点に向かって移動する間にピストンの移動に伴って開口する位置に設けられ、一端側が動弁室の内部に間隔をあけて複数開口し、他端側がクランク室に開口し、クランク室の負圧時に動弁室と該クランク室とを連通する直通通路（例えば、実施形態における直通通路４７，連結通路４５，吸引管４６）が設けられ、直通通路のクランク室内に開口する開口端部は、ピストンが上死点近傍位置から上死点に向かって移動する間にピストンの移動に伴って開口する位置に設けられ、クランク室が負圧になると、動弁室内のオイルが直通通路を介してクランク室内に送られることを構成要件とする(請求項１)。
【００１２】
吸入部は、油溜室にオイルが規定量の範囲で貯留された状態で、油溜室が傾いてオイルの油面の位置が変化しても、オイルの油面下に位置するように構成される。具体的には、吸入部は、ゴム等の弾性材料製の管体と、管体の先端部に取り付けられた吸入口付きの錘とを有してなり、錘は重力により鉛直下方に移動可能に取り付けられる。このため、吸入部はエンジンが傾いても油溜室のオイルの油面下に没した状態にあるので、送油通路を介して吸入部から吸い込んだオイルをクランク室内に充分に送ることができる。
【００１３】
直通通路の一端側は、動弁室の内部に間隔をあけて複数開口したものである。具体的には、４サイクルエンジンが傾斜することで、動弁室内でのオイルの滞留位置が変化しても、直通通路の一端側は、その滞留位置に開口するよう、間隔をあけて複数設けられる。
【００１４】
直通通路のクランク室に開口する開口端部は、ピストンが上死点近傍位置から上死点に向かって移動する間にピストンの移動に伴って開口する位置に設けられる。この開口端部は、ピストンの移動に伴って開口し始めるタイミングで、クランク室内が負圧となるような位置に設けられている。そして、ピストンが上死点に達した時点では、既に開口端部は完全に開口しているので、動弁室でオイルミストが液化してオイルが多く滞留しても、強い負圧でクランク室にオイルを一気に送ることができ、動弁室へのオイルの滞留を抑止することができる。
【００１５】
ここで、液状のオイルを吸い込むためにはある程度の強い負圧が必要となる。そして、直通通路の複数の開口のうち一つのみがオイルを吸い込み、残りの開口が空気を吸い込む状況でも、強い負圧が必要となる。本発明では、クランク室内が最も強い負圧になるタイミングで動弁室とクランク室が連通しているので、より効率的に動弁室からクランク室にオイルを送ることができる。
【００１６】
ところで、クランク室の圧力変動の過程における、弱い負圧のタイミングで直通通路が開口し始めると、クランク室への空気の吸入量が多くなりすぎて、オイルを吸い込むのに充分な強さの負圧が得られない場合がある。本発明では、直通通路が開口し始める位置を設計的に調整することで、より良くオイルを吸い込むのに適した強さの負圧を得ることができる。なお、本発明によれば、ピストンが上死点から上死点近傍位置に向かって移動する間にも直通通路が開口したままになり、クランク室内が正圧になることで、クランク室から動弁室にオイルやオイルミストが逆流する場合も想定される。このような場合には、オイルやオイルミストがクランク室から動弁室へ流れるのを規制する一方向弁を、直通通路に設けることで、逆流を防止することができる。
【００１７】
また、本発明は、クランク室内の正圧時にクランク室と油溜室とを連通して、クランク室内で生成されるオイルミストを油溜室に送る連通路が設けられ、油溜室から動弁室にオイルミストを供給する供給通路が設けられ、供給通路には、バルブ機構の駆動部品を収容するバルブ駆動室が設けられ、バルブ駆動室の油溜室側底部と直通通路との間に、バルブ駆動室内のオイルをクランク室に戻すための戻し通路が設けられていることを構成要件とする（請求項２）。
【００１８】
連通路は、クランク室内で生成されたオイルミストを油溜室に送るためのものである。バルブ駆動室は、駆動部品を収容する必要があるので、一定の広がりを持たせる必要がある。一方、供給通路は、オイルミストの循環経路として機能させるために、バルブ駆動室ほどの広がりを必要としない。供給通路は、その途中にバルブ駆動室を形成し、バルブ駆動室に連通する供給通路に比べてバルブ駆動室は広がりを持つ構造となる。バルブ駆動室の底部とは、供給通路の一部とバルブ駆動室の接続箇所に形成される段差のことである。
【００１９】
供給通路に供給されたオイルミストは、バルブ機構の駆動部品を潤滑する時に、バルブ機構の駆動部品に付着して液化する。ここで液化したオイルは、戻し通路を介してクランク室に戻されるので、さらに濃度低下したオイルミストが動弁室に供給される。戻し通路を介してクランク室にオイルを充分に戻せない時があっても、供給通路の途中にバルブ機構の駆動部品があるので、この駆動部品が抵抗として機能して動弁室へのオイルの流出を抑止できる。そして、必要以上に濃度の高いオイルミストが油溜室から供給通路に供給されたとしても、戻し通路の一方の開口端部がバルブ駆動室の油溜室側底部に設けられるのでオイルがバルブ機構の駆動部品を通過する前に底部に留まることができ、オイルとしてクランク室に戻される。供給通路や戻し通路の形状は設計的事項であり、このような設計的事項を考慮することで、より適切な濃度のオイルミストを動弁室に供給することができる。なお、バルブ駆動室のオイルは、直通通路を介してクランク室に送られることにもなるので、前述と同様に効率良くクランク室に送られる。
【００２０】
また、本発明は、送油通路のクランク室側に開口する開口端部は、直通通路のクランク室側の開口端部が開口する前に開口する位置に設けられていることを構成要件とする（請求項３）。
【００２１】
送油通路のクランク室側の開口端部は、直通通路のクランク室側の開口端部が開口する前に開口するので、送油通路の開口端部が開口した時点では直通通路の開口端部は閉じている。このため、送油通路を介して先ずクランク室にオイルを充分に供給することができ、その後に直通通路の開口端部が開口することで空気も充分に供給できる。なお、直通通路と送油通路のそれぞれの開口端部が同時に開口した状況ではクランク室に粘性の低い空気ばかりが吸い込まれる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係わる４サイクルエンジンの潤滑装置によれば、油溜室にオイルが規定量の範囲で貯留された状態で、油溜室が傾いてオイルの油面の位置が変化しても、オイルの油面下に位置する吸入部を備えて、クランク室内の負圧時に油溜室とクランク室とを連通して油溜室内のオイルを吸入部から吸い上げてクランク室に送る送油通路を有し、送油通路のクランク室内に開口する開口端部を、ピストンが上死点近傍位置から上死点に向かって移動する間にピストンの移動に伴って開口する位置に設けることにより、油溜室が傾いても吸入部は油溜室のオイルの油面下に没した状態にあるので、送油通路を介して油溜室から液状のまま吸い込んだオイルをクランク室内に充分に送ることができ、クランク軸周りの潤滑不良を防止することができる。
【００２３】
また、一端側が動弁室の内部に間隔をあけて複数開口し、他端側がクランク室に開口し、クランク室の負圧時に動弁室と該クランク室とを連通する直通通路を設け、直通通路のクランク室内に開口する開口端部を、ピストンが上死点近傍位置から上死点に向かって移動する間にピストンの移動に伴って開口する位置に設けることにより、ピストンが上死点近傍位置から上死点に向かって移動すると、直通通路の一端側がクランク室内に開口して、クランク室内の負圧を効果的に直通通路に作用させることができる。このため、動弁室内に溜まるオイルを確実に吸引してクランク室に戻し、動弁室内のオイルの滞留を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態に係わる４サイクルエンジンの潤滑装置において、ピストンが上死点に位置するときの潤滑装置の概略説明図を示す。
【図２】本発明の一実施の形態に係わる４サイクルエンジンの潤滑装置において、送油通路のクランク室側の開口端部が開き、直通通路のクランク室側の開口端部が閉じた状態にあるときの潤滑装置の概略説明図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の４サイクルエンジンの潤滑装置の好ましい実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。潤滑装置は４サイクルエンジンに搭載されるものであるので、この潤滑装置を搭載した４サイクルエンジンについて図１（概略説明図）を用いて説明する。なお、図１は、ピストンが上死点に位置した状態にあるときの４サイクルエンジンを示している。
【００２６】
４サイクルエンジン１（以下、単に「エンジン１」と記す。）は、図１に示すように、シリンダヘッド３ａが設けられたシリンダブロック３と、シリンダブロック３の下部に取り付けられてクランク室５ａを形成するクランクケース５と、クランクケース５の下方に配設された油溜室７とを備える。油溜室７は、クランクケース５と別個に設けられ、潤滑オイルＡ（以下、単に「オイルＡ」と記す。）を貯留する。
【００２７】
シリンダブロック３とクランクケース５との接続部分には、クランク軸（図示せず）が回転自在に支持され、このクランク軸にはカウンタウェイトやこれに連結されたコンロッド等を介してピストン１３が連接されている。ピストン１３はシリンダブロック３内に設けられたシリンダ３ｂ内に摺動自在に挿入されている。
【００２８】
シリンダブロック３内に設けられたシリンダ３ｂの上壁には、気化器（図示せず）及び排気マフラ（図示せず）にそれぞれ連通する吸気ポート及び排気ポートが設けられ、これらの各ポートには、ポートを開閉する吸気バルブ及び排気バルブが配設されている。
【００２９】
これらのバルブを駆動する動弁機構２０は、クランク軸に固着されたバルブ駆動ギヤ２１、バルブ駆動ギヤ２１によって駆動されカムが連接されたカムギヤ２２、ロッカーアーム（図示せず）等の部品により構成される。この動弁機構２０のうちバルブ駆動ギヤ２１及びカムギヤ２２は、シリンダブロック３の頭部に形成された動弁室３０と油溜室７とを連通する供給通路５１の途中に設けられたバルブ駆動室５２内に収容され、ロッカーアーム等の部品は、動弁室３０内に設けられている。
【００３０】
油溜室７とシリンダブロック３との間には、送油通路５４が設けられている。送油通路５４の油溜室側の端部には、吸入部５５が取り付けられている。吸入部５５は、ゴム等の弾性材料により形成されて容易に撓むことができる管体５５ａと、管体５５ａの先端部に取り付けられた吸入口付きの錘５５ｂとを有してなる。吸入部５５の錘５５ｂは、重力により鉛直下方に移動可能に取り付けられており、これにより油溜室７が傾いても、規定量の範囲で貯留されるオイルＡの油面下に吸入部５５の吸入口を没入させることができる。
【００３１】
送油通路５４は、ピストン１３の上昇によりクランク室５ａ内が負圧化傾向となったときに、クランク室５ａ内と油溜室７とを連通させて油溜室７からオイルＡを吸い上げてクランク室５ａ内に供給する部分である。送油通路５４のクランク室５ａ側に開口する開口端部５４ａの位置は、ピストン１３が上死点近傍位置から上死点に向かって移動する間にピストン１３の移動に伴って開口する位置に設けられ、上死点近傍位置に移動したピストン下部のスカート部１３ａの下死点方向側に位置している。従って、送油通路５４の開口端部５４ａは、ピストン１３が上死点に達した時点では既に全開している。送油通路５４の開口端部５４ａの位置の詳細については後述する。
【００３２】
送油通路５４の途中には、一方向弁５７が設けられている。この一方向弁５７は、クランク室５ａの圧力変化に応じて開閉し、油溜室７内に対しクランク室５ａ内の圧力が低い状態で開いて送油通路５４を連通状態にし、クランク室５ａ内の圧力の方が高い状態で閉じるように構成されている。
【００３３】
クランク室５ａの底部と油溜室７との間には、クランク室５ａと油溜室７を連通する連通路５９が設けられている。この連通路５９は、クランク室５ａ内で生成されたオイルミスト及び、このオイルミストが液化したオイルを油溜室７に送るためのものである。連通路５９のクランク室側に開口する開口端部５９ａにはリード弁６０が設けられている。このリード弁６０は、クランク室５ａの圧力変化に応じて開閉可能に構成され、ピストン１３が下死点側に移動するときのクランク室内の正圧によって開いて連通路５９を連通状態にするように構成されている。このためリード弁６０が開いて連通路５９が連通状態になると、クランク室５ａ内のオイルミスト及びオイルが連通路５９を通って油溜室７内に送られる。
【００３４】
連通路５９の油溜室側の開口端部５９ｂは、油溜室７内の略中央で開口し、油溜室７の傾斜状態に拘わらず、規定量以下で貯留されたオイルＡの油面上となる位置に配置されている。
【００３５】
供給通路５１の開口端部５１ａは、油溜室７内の内部空間の略中央部で開口し、油溜室７の傾斜状態に拘わらず、規定量以下で貯留されたオイルＡの油面の位置が変化しても油面下に没することがないように配置されている。さらに、開口端部５１ａに対して開口端部５９ｂが突出するように配置している。
【００３６】
このように、供給通路５１の開口端部５１ａに対し連通路５９の開口端部５９ｂが油溜室７内に突出するように配置されているので、連通路５９の開口端部５９ｂから吐出するオイルミストが供給通路５１の開口端部５１ａに直接に入ることはない。さらに好ましくは連通路５９と供給通路５１は、各開口端部側に進むに従って隣接する開口端部と離れる方向に配置されてもよい。
【００３７】
連通路５９の開口端部５９ｂの近傍には、開口端部５９ｂから吐出するオイルミストを液化させる液化部４０が設けられている。液化部４０は、開口端部５９ｂから吐出するオイルミストを付着させて液化させる衝突板４１を備え、衝突板４１の供給通路側端部に、連通路５９の延伸方向後側に突出する突出部４１ａを設け、開口端部５９ｂと開口端部５１ａの間を突出部４１ａで遮蔽するように構成されている。
【００３８】
このようにすると、連通路５９の開口端部５９ｂから吐出するオイルミストは衝突板４１に衝突してオイルに液化され、衝突板４１の端部から排出されて油溜室７に貯留するオイルに戻される。開口端部５９ｂから吐出して液化することなく残ったオイルミストは突出部４１ａに阻止されて供給通路５１の開口端部５１ａに直接に入ることは殆どない。
【００３９】
従って、連通路５９から吐出するオイルミストはその大部分が液化される。このため、油溜室７内に貯留するオイルミストの濃度を低くすることができ、供給通路５１に供給されるオイルミストの濃度を低下させることができる。
【００４０】
供給通路５１の動弁室３０側の開口端部５１ｂは、動弁室３０のシリンダブロック３側に開口している。このため、供給通路５１を流れるオイルミストはバルブ駆動室５２内の動弁機構２０を潤滑し、開口端部５１ｂから吐出して動弁室３０内に供給されて動弁室３０内のロッカーアーム等を潤滑する。
【００４１】
動弁室３０内には、動弁室３０内に溜まったオイルを吸引するために吸引管４６が複数設けられている。そして、吸引管４６と連結通路４５が接続されている。連結通路４５は動弁室３０のクランク室５ａとは反対側に設けられ、吸引管４６はこれに連通して動弁室３０内のクランク室側へ延びるように設けられ、吸引管４６の先端は開口している。吸引管４６の開口先端部は、動弁室３０内のクランク室側底面からオイルを吸い上げるために、動弁室３０のクランク室側底面の近傍位置に配置されている。そして、吸引管４６は動弁室３０の隅部に配置されて、動弁室３０が上方に位置する状態でエンジン１が傾いても、いずれかの吸引管４６を介して動弁室３０内に溜まるオイルが吸引されるようになっている。
【００４２】
また連結通路４５には小孔４４が複数設けられている。この小孔４４は、動弁室３０のクランク室５ａとは反対側の隅部に配置され、動弁室３０が下方に位置する反転状態にエンジン１が傾いても、いずれかの小孔４４を介して動弁室３０内に溜まるオイルを吸引できる。
【００４３】
連結通路４５には直通通路４７が設けられ、クランク室５ａ内の負圧時に、動弁室３０とクランク室５ａとが直通通路４７を介して連通する。直通通路４７のクランク室側の開口端部４７ａの位置は、送油通路５４の開口端部５４ａと同様に、ピストン１３が上死点近傍位置から上死点に向かって移動する間にピストン１３の移動に伴って開口する位置に設けられ、上死点近傍位置に移動したピストン下部のスカート部１３ａの下死点方向側に位置している。従って、直通通路４７の開口端部４７ａは、ピストン１３が上死点に達した時点では既に全開している。
【００４４】
また直通通路４７の開口端部４７ａは、供給通路５４のクランク室側の開口端部５４ａが開口した後に開口する位置に設けられている。このため、図２に示すように、送油通路５４の開口端部５４ａが全開した状態の時点では直通通路４７の開口端部４７ａは閉じているので、クランク室内の負圧が直通通路４７に作用することなく送油通路５４に作用して、クランク室５ａに先ずオイルを充分に供給することができ、そして開口端部４７ａが開口することで、空気も充分に供給できる。
【００４５】
また直通通路４７に、動弁室３０からクランク室５ａ側への流れを許容し、クランク室５ａから動弁室３０側への流れを規制する一方向弁４８を設けるのがよい。このようにすることで、クランク室５ａから動弁室３０へオイルやオイルミストが逆流することを確実に防止することができる。
【００４６】
動弁室３０の略中央部にはブリーザ通路３６の一端部が開口し、ブリーザ通路３６の他端部がエアクリーナ６３に接続されている。ブリーザ通路３６は、ブローバイガスを燃焼室へ排出することを目的として設けられている。動弁室３０内のオイルミストやブローバイガスは、ブリーザ通路３６を介してエアクリーナ６３に送られ、エアクリーナ６３に設けられたオイルセパレータ６３ａによりオイルとブローバイガスに気液分離される。ブリーザ通路３６の一端部は、動弁室３０の略中央部に開口するので、動弁室３０にオイルが多く滞留しても、容易にそのオイルを吸い込むことはない。このブリーザ通路３６には一方向弁３６ｂが設けられ、この一方向弁３６ｂによりエアクリーナ６３から動弁室３０側へのブローバイガスやオイルミストの逆流を防止している。
【００４７】
気液分離されたオイルは、エアクリーナ６３とクランク室５ａを連通する環流通路６５を通ってクランク室５ａに送られる。環流通路６５にはクランク室側への流れのみを許容する一方向弁６５ａが設けられている。一方、気液分離されたブローバイガスは、吸気とともに燃焼室に送られる。
【００４８】
バルブ駆動室５２の油溜室側の底部と直通通路４７との間には、バルブ駆動室５２内のオイルをクランク室５ａ内に戻すための戻し通路６６が設けられている。戻し通路６６と直通通路４７は、一方向弁４８と動弁室３０の間に接続される。クランク室５ａの負圧時には、戻し通路６６を介してバルブ駆動室５２に溜まるオイルが吸引される。この戻し通路６６は、一方向弁４８を介してクランク室５ａと接続するので、クランク室５ａからバルブ駆動室５２へオイルが逆流することは殆どない。
【００４９】
このように戻し通路６６と直通通路４７とを連通するように設けることにより、供給通路５１から動弁室３０に必要以上にオイルが供給されることはない。
【００５０】
またバルブ駆動室５２と送油通路５４との間には、流量調整通路６７が設けられている。流量調整通路６７がバルブ駆動室５２内の空気を吸い込むことで、送油通路５４を介してクランク室５ａに供給されるオイルの流量が調整される。この空気の吸い込み量が多ければ、送油通路５４を介して供給されるオイルの流量は減少する。流量調整通路６７は、バルブ駆動室５２の底部から離し、バルブ駆動室５２に滞留するオイルを吸い込みにくい位置に設けるのが良い。このようにすることで、流量調整通路６７は、バルブ駆動室５２で戻し通路６６よりも動弁室３０側に接続されているので、オイルを吸い込むこともない。
【００５１】
流量調整通路６７の送油通路５４への接続位置は、送油通路５４に設けられた一方向弁５７よりも油溜室側に位置している。このため、一方向弁５７によりオイルの供給を遮断すると、一方向弁５７よりも油溜室側の送油通路５４内にはオイルが溜まり、流量調整通路６７と送油通路５４の接続部位にはオイルが溜まった状態になる。このため、流量調整通路６７から送油通路５４が空気を吸い込むタイミングで、空気だけが送油通路５４を流れることはなく、バルブ駆動室５２から送り込まれた空気とともに送油通路５４内のオイルがクランク室５ａに送られる。
【００５２】
この流量調整通路６７には、バルブ駆動室５２から送油通路５４に送られる空気の流量を調整する流量絞り６８が設けられている。流量絞り６８を調整してバルブ駆動室５２から吸い込まれる空気の量を調整することで、送油通路５４を介してクランク室５ａに供給されるオイルの流量を調整することができる。つまり、流量調整通路６７の内径を気にせず、流量絞り６８の設計のみで容易にオイルの流量調整ができる。
【００５３】
なお、流量絞り６８は、流量調整通路６７と別体に設ける必要はなく、流量調整通路６７の一部として構成されてもよい。例えば、シリンダブロック３とクランクケース５のシール面に沿って流量調整通路６７の一部を形成し、シール面で送油通路５４と接続すると、流量絞り６８を容易に構成することができる。
【００５４】
つまり、潤滑装置の循環経路は、送油通路５４、連通路５９、供給通路５１、吸引管４６、小孔４４、連結通路４５、直通通路４７、ブリーザ通路３６、環流通路６５、戻し通路６６、流量調整通路６７を有して構成されている。
【００５５】
エンジン１が始動されると、ピストン１３の昇降運動によりクランク室５ａに圧力変化が生じ、ピストン１３の上昇時にはクランク室５ａが減圧されて負圧化傾向となり、ピストン１３の下降時にはクランク室５ａが昇圧されて正圧化傾向となる。
【００５６】
クランク室５ａが負圧化傾向となり、ピストン１３の上死点近傍への移動に伴い送油通路５４の開口端部５４ａが開き始め、クランク室５ａと油溜室７が連通すると、送油通路５４にクランク室５ａ内の負圧が作用する。エンジン１が傾いても送油通路５４の吸入部５５は、油溜室７のオイルＡの油面下に没した状態にあり、油溜室７からオイルＡが吸い込まれてクランク室５ａ内に送られる。開口端部５４ａは、これが全開となった時点で直通通路４７の開口端部４７ａがまだ閉じた状態にあるので（図２参照）、クランク室５ａ内の負圧を充分に送油通路５４に作用させることができる。そのため、油面下より汲み上げられるオイルＡをクランク室５ａ内に充分に供給することができる。
【００５７】
クランク室５ａ内に送られたオイルは、ピストン１３，クランクシャフトなどの駆動部品を潤滑し、同時にそれらの駆動部品により飛散されてオイルミストになる。オイルミストの一部はクランク室５ａの壁面に付着して再度液化される。
【００５８】
図１に示すように、ピストン１３が上死点近傍から上死点側にさらに移動すると、直通通路４７の開口端部４７ａも開口し、クランク室５ａ内の負圧が直通通路４７に作用させることができる。そして、直通通路４７を介して充分な空気をクランク室５ａへ供給し、オイルミストを生成できる。また、動弁室３０内にオイルが多く滞留してもクランク室５ａに戻すことができる。
【００５９】
ピストン１３が上死点から下降するときには、クランク室５ａが正圧に変わり、リード弁６０は開放されて、クランク室５ａと油溜室７は連通する。そして、クランク室５ａ内で昇圧されたオイルミスト及びオイルが連通路５９を通って油溜室７に送られ、油溜室７内の圧力が高まる。連通路５９から吐出するオイルミストは液化部４０によって液化されてオイルとなり、油溜室７に貯留される。油溜室７内に残ったオイルミストの濃度は、クランク室５ａ内での濃度よりも低くなる。なお、クランク室５ａが正圧になると、一方向弁４７ａ、５７の作用によってクランク室５ａから動弁室３０及び油溜室７へのオイルが逆流しないよう直通通路４７、送油通路５４を遮断し、次いで開口端部４７ａ、５４ａがピストン１３により閉じられる。
【００６０】
油溜室７内の圧力が高まることで、油溜室７内と動弁室３０の間に圧力勾配ができ、油溜室７内に溜まるオイルミストは、供給通路５１を介して動弁室３０に送られる。油溜室７から動弁室３０にオイルミストを送る過程で、供給通路５１に設けられたバルブ駆動室５２内の動弁機構２０の各部品は潤滑される。この際オイルミストの一部は液化する。
【００６１】
バルブ駆動室５２で液化されてなったオイルは、戻し通路６６、直通通路４７を介してクランク室５ａに送ることができる。このため、バルブ駆動室５２でオイルが過度に滞留することを抑止でき、動弁室３０にオイルが流出することを抑止できる。またオイルが供給通路５１を塞ぐ事を防止できる。
【００６２】
動弁室３０に供給されたオイルミストは、動弁室３０内に設けられた動弁機構を潤滑し、直通通路４７を介してクランク室５ａに送られる。また動弁室３０内に供給されたオイルミストが液化して滞留してもクランク室５ａ内の強い負圧が作用して、クランク室５ａ内にオイルを送ることができ、動弁室３０でオイルが滞留することを抑止できる。
【００６３】
従って、動弁室３０からブリーザ通路３６を介してブローバイガスを排出する際のオイルの放出を抑えることができる。
【００６４】
このように、本願発明の４サイクルエンジン１の潤滑装置は、油溜室７にオイルＡが規定量の範囲で貯留された状態で、油溜室７が傾いてオイルＡの油面の位置が変化しても、オイルＡの油面下に位置する吸入部５５ｂから油溜室７内のオイルＡを吸い上げてクランク室５ａに送る送油通路５４を有し、送油通路５４のクランク室内に開口する開口端部５４ａは、ピストン１３が上死点近傍位置から上死点に向かって移動する間にピストン１３の移動に伴って開口する位置に設けられているので、油溜室７が傾いても送油通５４路を介して油溜室７から吸い込んだオイルＡをクランク室５ａ内に充分に送ることができ、クランク軸周りの潤滑不良を防止することができる。
【００６５】
また、一端側が動弁室３０の内部に間隔をあけて複数開口し、他端側がクランク室５ａに開口し、クランク室５ａの負圧時に動弁室３０とクランク室５ａとを連通する直通通路４７を設け、直通通路４７のクランク室５ａ内に開口する開口端部４７ａが、ピストン１３が上死点近傍位置から上死点に向かって移動する間にピストン１３の移動に伴って開口する位置に設けることにより、ピストン１３が上死点近傍位置から上死点に向かって移動すると、クランク室５ａ内の負圧を効果的に直通通路４７に作用させることができ、動弁室５ａ内に溜まるオイルを確実に吸引してクランク室５ａに戻し、動弁室３０内のオイルの滞留を抑止することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ ４サイクルエンジン
５ａ クランク室
７ 油溜室
１３ ピストン
３０ 動弁室
４５ 連結通路（直通通路）
４６ 吸引管（直通通路）
４７ 直通通路
４７ａ、５１ａ、５４ａ、５９ｂ 開口端部
５１ 供給通路
５２ バルブ駆動室
５４ 送油通路
５５ 吸入部
５９ 連通路
６６ 戻し通路
Ａ 潤滑オイル（オイル）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンの往復動によるクランク室内の圧力変動を利用して、前記クランク室と別に設けられた油溜室に貯留するオイルを、前記クランク室及び吸・排気の各バルブ機構を収納した動弁室に供給して各部の潤滑を行いながらオイルを循環させるとともに、前記オイルの循環経路中に含まれるブローバイガスを前記動弁室から燃焼室に排出する４サイクルエンジンの潤滑装置であって、
前記油溜室にオイルが規定量の範囲で貯留された状態で、前記油溜室が傾いて前記オイルの油面の位置が変化しても、前記オイルの油面下に位置する吸入部を有し、前記クランク室内の負圧時に前記油溜室と前記クランク室とを連通して前記油溜室内のオイルを前記吸入部から吸い上げて前記クランク室に送る送油通路が設けられ、
前記送油通路の前記クランク室内に開口する開口端部は、前記ピストンが上死点近傍位置から上死点に向かって移動する間に前記ピストンの移動に伴って開口する位置に設けられ、
一端側が前記動弁室の内部に間隔をあけて複数開口し、他端側が前記クランク室に開口し、前記クランク室の負圧時に前記動弁室と該クランク室とを連通する直通通路が設けられ、
前記直通通路の前記クランク室内に開口する開口端部は、前記ピストンが上死点近傍位置から上死点に向かって移動する間に前記ピストンの移動に伴って開口する位置に設けられ、
前記クランク室が負圧になると、前記動弁室内のオイルが前記直通通路を介して前記クランク室内に送られ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】
前記クランク室内の正圧時に前記クランク室と前記油溜室とを連通して、前記クランク室内で生成されるオイルミストを前記油溜室に送る連通路が設けられ、
前記油溜室から前記動弁室にオイルミストを供給する供給通路が設けられ、
前記供給通路には、前記バルブ機構の駆動部品を収容するバルブ駆動室が設けられ、
前記バルブ駆動室の前記油溜室側底部と前記直通通路との間に、前記バルブ駆動室内のオイルを前記クランク室に戻すための戻し通路が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の４サイクルエンジンの潤滑装置。
【請求項３】
前記送油通路の前記クランク室側に開口する開口端部は、前記直通通路の前記クランク室側の開口端部が開口する前に開口する位置に設けられていること を特徴とする請求項１又は２に記載の４サイクルエンジンの潤滑装置。
【請求項１】
ピストンの往復動によるクランク室内の圧力変動を利用して、前記クランク室と別に設けられた油溜室に貯留するオイルを、前記クランク室及び吸・排気の各バルブ機構を収納した動弁室に供給して各部の潤滑を行いながらオイルを循環させるとともに、前記オイルの循環経路中に含まれるブローバイガスを前記動弁室から燃焼室に排出する４サイクルエンジンの潤滑装置であって、
前記油溜室にオイルが規定量の範囲で貯留された状態で、前記油溜室が傾いて前記オイルの油面の位置が変化しても、前記オイルの油面下に位置する吸入部を有し、前記クランク室内の負圧時に前記油溜室と前記クランク室とを連通して前記油溜室内のオイルを前記吸入部から吸い上げて前記クランク室に送る送油通路が設けられ、
前記送油通路の前記クランク室内に開口する開口端部は、前記ピストンが上死点近傍位置から上死点に向かって移動する間に前記ピストンの移動に伴って開口する位置に設けられ、
一端側が前記動弁室の内部に間隔をあけて複数開口し、他端側が前記クランク室に開口し、前記クランク室の負圧時に前記動弁室と該クランク室とを連通する直通通路が設けられ、
前記直通通路の前記クランク室内に開口する開口端部は、前記ピストンが上死点近傍位置から上死点に向かって移動する間に前記ピストンの移動に伴って開口する位置に設けられ、
前記クランク室が負圧になると、前記動弁室内のオイルが前記直通通路を介して前記クランク室内に送られ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】
前記クランク室内の正圧時に前記クランク室と前記油溜室とを連通して、前記クランク室内で生成されるオイルミストを前記油溜室に送る連通路が設けられ、
前記油溜室から前記動弁室にオイルミストを供給する供給通路が設けられ、
前記供給通路には、前記バルブ機構の駆動部品を収容するバルブ駆動室が設けられ、
前記バルブ駆動室の前記油溜室側底部と前記直通通路との間に、前記バルブ駆動室内のオイルを前記クランク室に戻すための戻し通路が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の４サイクルエンジンの潤滑装置。
【請求項３】
前記送油通路の前記クランク室側に開口する開口端部は、前記直通通路の前記クランク室側の開口端部が開口する前に開口する位置に設けられていること を特徴とする請求項１又は２に記載の４サイクルエンジンの潤滑装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−７４８３３（Ｐ２０１１−７４８３３Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２７１３５（Ｐ２００９−２２７１３５）
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（０００１３７２９２）株式会社マキタ (1,210)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（０００１３７２９２）株式会社マキタ (1,210)
【Ｆターム（参考）】
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