JP6478356B2 - ４サイクルエンジンの潤滑システム - Google Patents

Description

本発明はエンジンの潤滑システムに関し、特に、４サイクルエンジンの潤滑システムに関する。

通常の手持式エンジンは２サイクルエンジンを採用し、潤滑構造の制限を受けないため、いかなる作業状態、例えば、傾斜状態または横向きに転倒した状態でも作動することができる。このような通常の手持式エンジンにおいて、廃ガスは多くの汚染物を含んで排出されるため、中国の国家では汚染物の排出についてさらに厳しくなって、２サイクルエンジンを採用することができなくなる。

通常の４サイクルエンジンは、廃ガスの排出面では、２サイクルエンジンに比べて優れているが、既存の潤滑システムの需要を満たすことができない。もし、エンジンが倒置または横転されると、潤滑システムが円滑に運転されず、エンジンにおける潤滑油の燃焼やオイルの噴出を引き起こす恐れがある。

本発明の解決しようとする課題は、任意の反転が可能で、かつ専用のオイルポンプの使用を必要としない４サイクルエンジンの潤滑システムを提供することである。

本発明の４サイクルエンジンの潤滑システムは、
内部にクランク室と動弁室が設けられているエンジン本体と、
エンジンに固定され、かつ大気と連通するシリンダヘッドカバーと、
潤滑油を貯留し、エンジン本体に設けられ、かつカムの片側に位置し、その内部にオイルミスト生成装置が設けられているオイルタンクを含む。
前記オイルミスト生成装置の排油通路は、排油パイプを通じてオイルタンクとクランク室を連通させ、前記クランク室と動弁室の間は逆止弁を通じて連通され、前記動弁室は通路を介してオイルタンクに連通され、前記動弁室はシリンダヘッドカバーに連通され、前記シリンダヘッドカバーはオイルタンクに連通する。

さらに、前記オイルミスト生成装置は、回転軸と、撹拌プレートと、中継スリーブを含む。前記回転軸は中継スリーブに回転可能に設けられ、前記撹拌プレートは回転軸に固定される。前記撹拌プレートと回転軸にはそれぞれ排油通路が設けられ、前記撹拌プレートの排油通路は回転軸の排油通路に連通される。前記回転軸の排油通路は中継スリーブを通じて排油パイプに連結される。

さらに、撹拌プレートは２つの異型ブレードを含み、各異型ブレードにはオイル溝が設けられ、２つの異型ブレードは固定され、２つのオイル溝は組合されて排油通路を形成する。

さらに、前記中継スリーブ内には収集室と排油室が設けられ、前記回転軸の排油通路は収集室に連通される。
さらに、前記中継スリーブとオイルタンクは一体成形される。
さらに、前記オイルタンクはタンク体とタンクカバーを含み、前記タンク体はタンクカバーに固定され、前記タンク体とエンジン本体は一体成形される。

さらに、前記エンジン本体にはフライホイールが更に設けられ、前記オイルタンクはフライホイールの上方に位置する。
さらに、前記逆止弁はダイヤフラムバルブである。

本発明における４サイクルエンジンの潤滑システムは、オイルタンク、クランク室、動弁室、シリンダヘッドカバーを順次に連通させ、かつ動弁室とオイルタンクを直接連通させる。クランク室と動弁室の間には逆止弁が設けられる。逆止弁はクランク室の圧力が上昇されるとオンになり、圧力が低下するとオフになることにより、潤滑油の還流を回避する。クランク室の圧力パルスにより、オイルタンクで生成したオイルミストをオイルタンクからクランク室、動弁室、オイルタンクへ流れて循環させる。エンジンが任意に反転する場合、潤滑油はオイルミスト生成装置からクランク軸へ流入されて循環されるため、専用のオイルポンプの使用を必要としない。さらに、飛沫潤滑法に比べて、パーツを徹底的に潤滑させることができる。

図１は、本発明の４サイクルエンジンの潤滑システムの好ましい実施形態の構造模式図である。 図２は、本発明の４サイクルエンジンの潤滑システムの断面図である。 図３は、本発明の４サイクルエンジンの潤滑システムの他の断面図である。 図４は、クランク室とオイルタンクの連結構造を示す図である。 図５は、動弁室とオイルタンクの連結構造を示す図である。 図６は、ロッカーアームの構造模式図である。 図７は、ロッカーアームの平面図である。 図８は、シリンダヘッドカバーの構造模式図である。 図９は、図８におけるＡ-Ａ線断面図である。 図１０は、シリンダヘッドカバーの構造模式図である。 図１１は、ブリーザプレートの構造模式図である。 図１２は、オイル戻しプレートの構造模式図である。 図１３は、エンジンが左側へ横転するときの断面図である。 図１４は、エンジンが右側へ横転するときの断面図である。 図１５は、エンジンが倒置されたときの断面図である。

下記では図面を用いて本発明について詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の４サイクルエンジン潤滑システムにおいて、好ましい実施形態は、シリンダヘッドとシリンダブロックが一体になるエンジン本体１、シリンダヘッドカバー２、オイルタンク３を含み、前記シリンダヘッドカバー２とオイルタンク３はエンジン本体１の上端にそれぞれ設けられ、前記オイルタンク３はエンジン本体１の外部に位置する。

図２乃至図５に示すように、前記エンジン本体１内にはクランク室１１、動弁室１２、前記クランク室１１の下方に設けられているバルブ室１３が設けられている。バルブ室１３内には逆止弁１３１が設けられ、前記クランク室１１と動弁室１２の間はバルブ室１３により連通される。前記エンジン本体１の上端にはシリンダヘッドカバー２が設けられ、前記エンジン本体１の下端にはフライホイール１４が更に設けられている。前記シリンダヘッドカバー２は大気と連通し、前記シリンダヘッドカバー２には排気孔２１１が設けられ、前記排気孔２１１は動弁室１２に連通して、動弁室１２の上端を大気と連通させる。前記オイルタンク３はフライホイール１４の上方に位置することで、フライホイール１４とエンジンでの空きスペースを合理的に利用することができる。従来技術では、オイルタンク３がエンジン本体１内に設けられていることに比べて、全体エンジンの占用スペースが小さくなっているため、エンジン本体１の体積が減少し、切断機またはチェーンソーの動力源として用いられるとき、機器全体の重心は人体の重心に更に近づき、使い勝手の向上を図り、制御しやすくなる。

前記バルブ室１３内にはバルブ孔と循環流路が設けられ、バルブ室１３はバルブ孔を通じてクランク室１１に連通され、前記バルブ室１３は循環流路を通じて動弁室１２に連通される。前記逆止弁１３１はダイヤフラムバルブであって、バルブ室１３内に設けられて、バルブ孔の開閉に用いられる。ピストンの昇降運動により、クランク室１１内の圧力は正圧力、負圧力を交互に繰り返すように脈動する。クランク室１１内の圧力が上昇するとき、バルブシートによりバルブ孔を開く。クランク室１１内の圧力が減少されるとき、バルブシートによりバルブ孔を閉じる。前記クランク室１１内にはピストンに連結されるクランク軸１１１が設けられている。

図６と図７に示すように、前記動弁室１２内には動弁機構が設けられている。動弁機構は、タイミングギヤ１２１、タイミングベルト１２２、カム１２９、カム軸１２３、ロッカーアーム軸１２４、吸気ロッカーアーム１２５、排気ロッカーアーム１２６を含む。前記ロッカーアーム軸１２４及びカム軸１２３はそれぞれエンジン本体１に設けられ、前記吸気ロッカーアーム１２５及び排気ロッカーアーム１２６はそれぞれロッカーアーム軸１２４に設けられている。平面図において、吸気ロッカーアーム１２５と排気ロッカーアーム１２６はＸ字状になり、前記カム１２９はカム軸１２３に位置して前記カム軸１２３を回転させる。前記タイミングベルト１２２の一端はカムに連結され、タイミングベルト１２２の他端はタイミングギヤ１２１に連結される。前記タイミングベルト１２２は動弁室１２内の潤滑油ミストをカム軸１２３の一端にもたらして上端のパーツを潤滑する。前記吸気ロッカーアーム１２５と排気ロッカーアーム１２６は１つの軸に設けられるため、エンジンの幅を短くし、同時にロッカーアーム軸１２４の取付け位置を下へ移動させるほか、ロッカーアームとピストンの適応性を保持することができる。従来技術の２つのロッカーアーム軸１２４を有するエンジン本体１に比べてその体積が更に小さくなる。同時に、１つロッカーアーム軸１２４のみを使用するため、吸気バルブ１２７と排気バルブ１２８の間の夾角が小さくなって、ロッカーアーム機構の全体スペースが小さくなる。吸気バルブ１２７と排気バルブ１２８の角度を直角に近づけることが可能であるため、吸気通路をほぼ直角に設けてもよい。これにより、大気がシリンダ内に円滑に流入されて、更に高性能のエンジンが得られる。特に、エンジンが高速回転するとき、吸気が円滑になって、エンジンの空燃比を適切範囲内に維持し、優れた性能を発揮することができる。

前記オイルタンク３はタンク体３１とタンクカバー３２を含み、前記タンクカバー３２及びタンク体３１はねじにより固定されて収容室を形成する。前記タンク体３１と前記タンクカバー３２には給油孔が設けられ、給油孔内には密閉に用いる密閉キャップ３３が設けられ、給油孔を通じて潤滑油をオイルタンク３内に供給する。前記タンク体３１には還流通路３１１が設けられ、前記還流通路３１１の一端は収容室に連通され、前記還流通路３１１の他端はシリンダヘッドカバー２に連通され、前記タンク体３１及びエンジン本体１は一体成形になっているため、製造が簡単になる。前記オイルタンク３は潤滑油の貯留に用いられ、オイルタンク３内には潤滑油を撹拌してオイルミストを生成させるためのオイルミスト生成装置が設けられている。前記オイルミスト生成装置には排油通路が設けられ、前記排油通路は排油パイプ５１を通じてオイルタンク３とクランク室１１を連通させる。前記動弁室１２はオイル戻しパイプ５２を通じてオイルタンク３に連通され、前記シリンダヘッドカバー２は底部にオイル戻し孔２４１が設けられてオイルタンク３と連通する。

前記オイルミスト生成装置は、回転軸、撹拌プレート４２、中継スリーブ４３を含む。前記中継スリーブ４３は回転軸を被覆して設けられ、回転軸は中継スリーブ４３に対して回転し、前記撹拌プレート４２は回転軸に固定されている。前記回転軸及びカム軸１２３は一体形成されることで、製造や取付けが簡単になる。前記回転軸と各撹拌プレート４２には排油通路が設けられ、各撹拌プレート４２の排油通路は回転軸の排油通路に連通され、前記回転軸の排油通路は中継スリーブ４３を通じて排油パイプ５１に連通される。具体的に、前記撹拌プレート４２は２つの異型ブレードを含み、各異型ブレードにはオイル溝４２２と取付孔が設けられ、２つの異型ブレードは固定されている。２つのオイル溝４２２は組合されて排油通路を形成し、前記回転軸は取付孔内に設けられている。前記回転軸には給油孔と排油孔が設けられ、給油孔と排油孔は回転軸内の排油通路に連通し、前記給油孔は取付孔内に位置する。前記中継スリーブ４３内には収集室と排油室が設けられ、収集室は排油室に連通する。前記回転軸の排油通路は収集室に連通し、回転軸の排油孔は収集室内に位置し、前記排油室は排油パイプ５１を通じてクランク室１１に連通する。前記中継スリーブ４３はオイルタンク３と一体成形され、即ち、中継スリーブ４３、タンク体３１及びエンジン本体１は一体成形になっているため、製造が簡単になる。

図８乃至図１２に示すように、前記シリンダヘッドカバー２は、シリンダカバー本体２１、ゴムパッド２２、ブリーザプレート２３、オイル戻しプレート２４を含む。前記シリンダカバー本体２１、ゴムパッド２２、ブリーザプレート２３及びオイル戻しプレート２４は順次に上から下へ積層して固定されている。前記シリンダカバー本体２１には大気に連通する排気孔２１１が設けられ、前記ブリーザプレート２３とオイル戻しプレート２４には吸気孔２３１、２４３が設けられている。前記ブリーザプレート２３の四角縁部にはオイル落し孔２３３及びオイル落し柱２３２が設けられ、前記オイル落し柱２３２には穿孔が設けられている。前記オイル戻しプレート２４にはオイル戻し溝２４２及びオイル戻し孔２４１が設けられ、前記オイル戻し孔２４１はオイルタンク３の還流通路３１１に連通する。前記シリンダカバー本体２１とブリーザプレート２３により沈殿室を形成し、前記ブリーザプレート２３とオイル戻しプレート２４によりオイル戻し室を形成する。エンジンが水平に配置されて作動するとき、オイルガスは吸気孔２３１、２４３を通じて沈殿室に入り込み、その後、ガスは排気孔２１１から排出され、同時にガスと共に入り込んだオイルミストはブリーザプレート２３上のオイル落し孔２３３からオイル戻し室へ流入される。潤滑油はオイル戻し室内に位置し、オイル戻し溝２４２内に収集されて、オイル戻し孔２４１を通じて還流通路３１１に流入され、更にオイルタンク３に流入される。エンジンが倒置されるとき、ガスは同じく吸気孔２３１、２４３を通じてシリンダヘッドカバー２に入り込み、その後、排気孔２１１から排出される。潤滑油はオイル落し柱２３２によりオイル戻し室へ吸引され、最終的にはオイルタンク３に流入される。おなじく、エンジンがいかなる方向に傾斜されたときも、潤滑油はオイル落し孔２３３またはオイル落し柱２３２によりオイルタンクへ吸引される。前記ゴムパッドはＵ字形をなして、オイルガスの流動速度の制御に用いられ、更に、潤滑油がガスと共に排出されることを防ぐ。
クランク室１１はピストンの上下運動により、上昇負圧が最大になると、クランク室１１内の圧力はオイルタンク３内の圧力より小さい。バルブ室と動弁室１２はシリンダヘッドカバー２の通気孔により大気と連通され、オイルタンク３はオイル戻し流路によりシリンダヘッドカバー２に連結し、間接的にシリンダヘッドカバー２により大気と連通されているため、オイルタンク３内の圧力は動弁室１２の圧力より小さい。

各室内での圧力の関係は以下の式により表示される。
Ｐｃ＜Ｐｏ＜Ｐｖ＜Ｐｔ
Ｐｃはクランク室１１内の圧力、Ｐｏはオイルタンク３内の圧力、Ｐｖは動弁室１２内の圧力、Ｐｔはシリンダヘッドカバー２内の圧力である。

エンジンの作動期間中、撹拌プレート４２はカム軸１２３に従って回転し、貯油室の底部の潤滑油を撹拌してオイルミストを生成する。この場合、ピストンが上昇するとき、Ｐｃ＜Ｐｏであるため、潤滑油は撹拌、回転軸、中継スリーブ４３、排油パイプ５１を順次に通過してクランク室１１に吸引されて、クランク室１１内のクランク軸１１１のリンク機構を潤滑させ、このとき、逆止弁１３１はオフ状態になっている。ピストンが降下するとき、逆止弁１３１がオンになって、クランク室１１とバルブ室を連通させる。同時に、逆止弁１３１によりオイルガスの分離性能が向上され、潤滑油が動弁室１２に流入され、タイミングベルト１２２により各パーツを潤滑させることができ、一部の余分な潤滑油はオイル戻しパイプ５２を通じて貯油室に戻される。エンジン本体１内の廃ガスは吸気孔からシリンダヘッドカバー２へ流入される。シリンダヘッドカバー２内でオイルガスが分離された後、ガスはエアフィルターへ流入して二次利用される。潤滑油はシリンダヘッドカバー２のオイル戻し孔２４１を通じてオイルタンク３へ還流されることにより、全体の潤滑ステップが完了する。エンジンが横転または倒置（図１３乃至図１５）されたとき、底部のオイル面は中継スリーブ４３上の油孔より常に低くなり、同時に撹拌プレート４２上の排油通路のいずれか一端は潤滑油を有する部位に位置し、かつ霧化された潤滑油を吸引し、順次に排油パイプ５１、クランク室１１、バルブ室１３、動弁室１２を経由して、シリンダヘッドカバー２へ進入する。シリンダヘッドカバー２内でオイルガスが分離された後、潤滑油はオイル落し孔２３３またはオイル落し柱２３２を通じてオイルタンク３内へ吸引される。

オイルタンク３、クランク室１１、動弁室１２、シリンダヘッドカバー２は順次に連通し、動弁室１２とオイルタンク３を直接連通させる。クランク室１１と動弁室１２の間には逆止弁１３１が設けられる。逆止弁１３１はクランク室１１の圧力が上昇されるとオンになり、圧力が低下するとオフになることにより、潤滑油の還流を回避する。クランク室１１の圧力パルスにより、オイルタンク３で生成したオイルミストをオイルタンク３からクランク室１１、動弁室１２、オイルタンク３へ流れて循環させる。エンジンが任意に反転する場合、潤滑油はオイルミスト生成装置から各室へ流入された後にオイルタンク３へ還流することで、全体の循環が完了する。オイルミストによる潤滑は、飛沫潤滑法に比べて、パーツを徹底的に潤滑させることができる。

上述は本発明の実施形態のみであり、本発明の権利範囲を制限するのもではない。本発明の明細書及び図面の内容に基づいて行う同等構造は、他の関連技術分野で直接または間接的に利用されてもよいが、いずれも本発明の特許請求の範囲内に属するべきである。

Claims (7)

1. ４サイクルエンジンの潤滑システムであって、
   内部にクランク室と動弁室が設けられるエンジン本体と、
   エンジンに固定されて大気と連通する排気孔が設けられるシリンダヘッドカバーと、
   潤滑油の貯留に用いられ、エンジン本体に設けられ、かつカムの片側に位置し、その内部にオイルミスト生成装置が設けられているオイルタンクを含み、
   前記オイルミスト生成装置の排油通路は、排油パイプを通じてオイルタンクとクランク室を連通させ、前記クランク室と動弁室の間は逆止弁を通じて連通され、前記動弁室は通路を介してオイルタンクに連通され、前記動弁室はシリンダヘッドカバーに連通され、前記シリンダヘッドカバーはオイルタンクに連通し、
   前記オイルミスト生成装置は、回転軸と、撹拌プレートと、中継スリーブを含み、前記回転軸は中継スリーブに回転可能に設けられ、前記撹拌プレートは回転軸に固定されており、前記撹拌プレートと回転軸にはそれぞれ排油通路が設けられ、前記撹拌プレートの排油通路は回転軸の排油通路に連通され、前記回転軸の排油通路は中継スリーブを通じて排油パイプに連結される、ことを特徴とする４サイクルエンジンの潤滑システム。
2. 前記撹拌プレートは、２つの異型ブレードを含み、各異型ブレードにはオイル溝が設けられ、２つの異型ブレードは固定され、２つのオイル溝は組合されて排油通路を形成する、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システム。
3. 前記中継スリーブ内には収集室と排油室が設けられ、前記回転軸の排油通路は収集室に連通される、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システム。
4. 前記中継スリーブ及びオイルタンクは一体成形される、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システム。
5. 前記オイルタンクは、タンク体とタンクカバーを含み、前記タンクカバーはタンク体に固定され、前記タンク体とエンジン本体は一体成形される、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システム。
6. 前記エンジン本体にはフライホイールが更に設けられ、前記オイルタンクはフライホイールの上方に位置する、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システム。
7. 前記逆止弁はダイヤフラムバルブである、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システム。