JP2001271652A

JP2001271652A - 多気筒内燃機関

Info

Publication number: JP2001271652A
Application number: JP2000086854A
Authority: JP
Inventors: Kengo Nishi; 賢悟西
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2000-03-27
Publication date: 2001-10-05

Abstract

(57)【要約】【課題】クランク軸の軸方向における内燃機関の形状
を小形化させて、エンジンルームが狭い自動車等への内
燃機関の設置作業やこの内燃機関の補機類の最適配置が
容易にできるようにする。【解決手段】クランク軸３の周りに配設される第１、
第２気筒４，５が、クランク軸３側からその径方向外方
に突出すると共にこのクランク軸３の周方向で互いに偏
位する第１、第２シリンダ本体９，１０と、これら各シ
リンダ本体９，１０にそれぞれ軸方向に摺動自在となる
よう嵌入される第１、第２ピストン１３，１４と、これ
ら各ピストン１３，１４と上記クランク軸３とをそれぞ
れ互いに連動連結させる第１、第２連接棒１５，１６と
を備える。第１連接棒１５の小端部２０を第１ピストン
１３に枢支し、大端部２２をクランク軸３に枢支する。
第２連接棒１６の小端部２５を第２ピストン１４に枢支
し、大端部２７を第１連接棒１５の長手方向の中途部に
枢支する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、クランク軸の周り
に配設される２つの気筒を備えた多気筒内燃機関に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】上記多気筒内燃機関は、一般に、クラン
ク軸の周りに配設される第１、第２気筒を備えている。
また、これら第１、第２気筒は、上記クランク軸側から
その径方向外方に突出すると共にこのクランク軸の周方
向で互いに偏位する第１、第２シリンダ本体と、これら
各シリンダ本体にそれぞれ軸方向に摺動自在となるよう
嵌入される第１、第２ピストンと、これら各ピストンと
上記クランク軸とをそれぞれ互いに連動連結させる第
１、第２連接棒とを備えている。

【０００３】上記第１連接棒の小端部は上記第１ピスト
ンに枢支され、大端部は上記クランク軸に枢支されてい
る。また、上記第２連接棒の小端部は上記第２ピストン
に枢支され、大端部は上記クランク軸の軸方向で上記第
１連接棒の大端部に並設されて上記クランク軸に枢支さ
れている。

【０００４】そして、上記内燃機関の運転時には、各気
筒の作動により、上記クランク軸が回動させられ、この
クランク軸から動力が出力されるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
技術では、各気筒の大端部がクランク軸の軸方向に並設
されていて、上記軸方向における内燃機関の形状が大き
いものとなっている。

【０００６】このため、エンジンルームが狭い自動車な
どにあっては、上記内燃機関の設置作業が煩雑になり、
また、内燃機関の補機類の最適配置がし難くなるという
問題点がある。

【０００７】また、上記したように、内燃機関の形状が
大形になると、その分、重量も重くなって、この内燃機
関を自動車など乗り物に搭載したときには、その燃費が
低下するという問題点もある。

【０００８】本発明は、上記のような事情に注目してな
されたもので、クランク軸の軸方向における内燃機関の
形状を小形化させて、エンジンルームが狭い自動車等へ
の内燃機関の設置作業やこの内燃機関の補機類の最適配
置が容易にできるようにし、かつ、内燃機関を軽量にさ
せることにより、これを乗り物に搭載した場合における
燃費の向上を達成できるようにすることを課題とする。

【０００９】また、上記クランク軸からの動力の出力が
円滑にできるようにし、また、この出力の向上が簡単な
構成で達成されるようにすることを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の多気筒内燃機関は、次の如くである。

【００１１】請求項１の発明は、クランク軸３の周りに
配設される第１、第２気筒４，５を備え、これら第１、
第２気筒４，５が、上記クランク軸３側からその径方向
外方に突出すると共にこのクランク軸３の周方向で互い
に偏位する第１、第２シリンダ本体９，１０と、これら
各シリンダ本体９，１０にそれぞれ軸方向に摺動自在と
なるよう嵌入される第１、第２ピストン１３，１４と、
これら各ピストン１３，１４と上記クランク軸３とをそ
れぞれ互いに連動連結させる第１、第２連接棒１５，１
６とを備えた多気筒内燃機関において、

【００１２】上記第１連接棒１５の小端部２０を上記第
１ピストン１３に枢支し、大端部２２を上記クランク軸
３に枢支し、上記第２連接棒１６の小端部２５を上記第
２ピストン１４に枢支し、大端部２７を上記第１連接棒
１５の長手方向の中途部に枢支したものである。

【００１３】請求項２の発明は、図１，２に例示するよ
うに、請求項１の発明に加えて、上記第１、第２ピスト
ン１３，１４の各ストローク長Ｓ１，Ｓ２を互いにほぼ
同じにしたものである。

【００１４】請求項３の発明は、図３に例示するよう
に、請求項１の発明に加えて、上記第１ピストン１３の
ストローク長Ｓ１に対し第２ピストン１４のストローク
長Ｓ３を相違させたものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により説明する。

【００１６】図１，２において、符号１は４サイクルＶ
型の多気筒内燃機関であり、この内燃機関１は自動車に
搭載されている。

【００１７】上記内燃機関１は、車体に支持される不図
示のクランクケースと、軸心２が車体の前後方向に延び
てこの軸心２回りに回転自在となるよう上記クランクケ
ースに支承されるクランク軸３と、このクランク軸３の
周りに配設される第１、第２気筒４，５とを備えてい
る。これら第１、第２気筒４，５による気筒群は、上記
クランク軸３の軸方向に沿って等間隔に複数（５群）設
けられ、この内燃機関１は１０気筒を有している。

【００１８】上記各気筒４，５は、それぞれ上記クラン
クケースに支持されて上記クランク軸３側からその径方
向外方に突出すると共に、上記クランク軸３の周方向で
互いに偏位する第１、第２シリンダ本体９，１０と、こ
れら各シリンダ本体９，１０に形成された第１、第２シ
リンダ孔１１，１２にそれぞれ軸方向に摺動自在となる
よう嵌入される第１、第２ピストン１３，１４と、これ
ら各ピストン１３，１４と上記クランク軸３をそれぞれ
互いに連動連結させる第１、第２連接棒１５，１６とを
備え、上記各シリンダ孔１１，１２同士と、各ピストン
１３，１４同士はそれぞれ互いにほぼ同形同大とされて
いる。

【００１９】上記第１連接棒１５の小端部２０は上記第
１ピストン１３のピストンピン２１に枢支され、上記第
１連接棒１５の大端部２２は上記クランク軸３のクラン
クピン２３に枢支されている。また、上記第２連接棒１
６の小端部２５は上記第２ピストン１４のピストンピン
２６に枢支され、上記第２連接棒１６の大端部２７は上
記クランクピン２３の近傍で上記第１連接棒１５の長手
方向の中途部に枢支具２８により枢支されている。この
場合、上記第１、第２連接棒１５，１６は上記クランク
軸３の軸方向で互いにほぼ同じところに位置させられて
いる。

【００２０】上記枢支具２８は、上記第１連接棒１５の
中途部に形成された板状部２９と、上記第２連接棒１６
の小端部２５に形成されて上記板状部２９に外嵌する二
又部３０と、これら板状部２９と二又部３０とを貫通し
てこれらを互いに枢支させる枢支軸３１とを備えてい
る。

【００２１】上記第１ピストン１３のピストンピン２
１、クランクピン２３、第２ピストン１４のピストンピ
ン２６、および枢支軸３１の各軸心３３〜３６は上記ク
ランク軸３の軸心２と互いに平行であり、上記した互い
に枢支された各部材は上記各軸心３３〜３６回りでそれ
ぞれ相対的に回動自在とされている。また、上記クラン
クピン２３はクランク軸３の軸心２に対し、その径方向
で偏位しており、上記クランクピン２３の軸心３４は、
上記クランク軸３の軸心２を中心とした仮想円３７に沿
って回動自在とされている。

【００２２】上記クランク軸３の軸心２に沿った視線で
みた内燃機関１の正面視（図１）で、上記第１ピストン
１３のピストンピン２１の軸心３３とクランクピン２３
の軸心３４を結ぶ線が上記第１連接棒１５の中心線４０
とされている。また、上記第２ピストン１４のピストン
ピン２６の軸心３５と枢支軸３１の軸心３６を結ぶ線が
上記第２連接棒１６の中心線４１とされている。更に、
上記クランクピン２３の軸心３４と枢支軸３１の軸心３
６とを結ぶ線が仮想連結線４２とされている。

【００２３】上記の場合、内燃機関１の正面視で、上記
第１、第２シリンダ孔１１，１２の各軸心４５，４６
は、それぞれ上記クランク軸３の軸心２を通ると共に、
このクランク軸3の軸心２を通る鉛直線４４の左右に配
設され、この鉛直線４４とのなす交角θ１，θ２は互い
にほぼ等しくされている（θ１≒θ２）。

【００２４】内燃機関１の運転時において、図１中実
線、二点鎖線、および各ピストン１３，１４を梨地模様
で示すこの内燃機関１の「第１状態」では、上記第１シ
リンダ孔１１の軸心４５と上記第１連接棒１５の中心線
４０とが一致し、かつ、上記第１ピストン１３が上記第
１シリンダ孔１１で上死点に位置する一方、上記第２ピ
ストン１４は上記第２シリンダ孔１２の軸方向の中途部
に位置している。この「第１状態」における上記軸心３
３〜３６の各符号にはＡを付記してある。

【００２５】上記「第１状態」から、内燃機関１の運転
に伴い、上記クランクピン２３の軸心３４が上記クラン
ク軸３の軸心２回りの一方向Ｒに上記仮想円３７に沿っ
て約９０°回動し、上記クランクピン２３の軸心３４が
上記第２シリンダ孔１２の軸心４６上に達すると、図１
中一点鎖線で示す「第２状態」となり、上記第１ピスト
ン１３が上記第１シリンダ孔１１の軸方向の中途部に位
置する一方、上記第２ピストン１４は上記第２シリンダ
孔１２で上死点に位置する。この「第２状態」における
上記軸心３３〜３６の各符号にはＢを付記してある。

【００２６】上記「第２状態」から、内燃機関１の運転
に伴い、上記クランクピン２３の軸心３４が上記一方向
Ｒに更に約９０°回動し、上記クランクピン２３の軸心
３４が上記第１シリンダ孔１１の軸心４５上に達し（３
４Ｃ）、上記第１シリンダ孔１１の軸心４５と上記第１
連接棒１５の中心線４０が一致すると、「第３状態」と
なり、上記第１ピストン１３が図１中三点鎖線で示すよ
うに上記第１シリンダ孔１１の下死点に位置する一方、
上記第２ピストン１４は上記第２シリンダ孔１２の軸方
向の中途部に位置する（不図示）。

【００２７】上記「第３状態」から、上記内燃機関１の
運転に伴い、上記クランクピン２３の軸心３４が上記一
方向Ｒに更に約９０°回動し、上記クランクピン２３の
軸心３４が上記第２シリンダ孔１２の軸心４６上に達し
（３４Ｄ）、上記第２シリンダ孔１２の軸心４６と上記
第２連接棒１６の中心線４１が一致すると、「第４状
態」となり、上記第１ピストン１３が上記第１シリンダ
孔１１の軸方向の中途部に位置する（不図示）一方、上
記第２ピストン１４は図１中三点鎖線で示すように上記
第２シリンダ孔１２の下死点に位置する。

【００２８】上記「第４状態」から、上記内燃機関１の
運転に伴い、上記クランクピン２３の軸心３４が上記一
方向Ｒに更に約９０°回動すれば、上記「第１状態」に
戻る。

【００２９】そして、上記内燃機関１の運転時には、上
記したように「第１〜第４状態」が繰り返されて、上記
クランク軸３が回動させられ、このクランク軸３から動
力が出力される。

【００３０】上記構成によれば、第１連接棒１５の小端
部２０を上記第１ピストン１３に枢支し、大端部２２を
上記クランク軸３に枢支し、上記第２連接棒１６の小端
部２５を上記第２ピストン１４に枢支し、大端部２７を
上記第１連接棒１５の長手方向の中途部に枢支してい
る。

【００３１】このため、第１、第２連接棒の各大端部を
クランク軸の軸方向に並設させてこのクランク軸に枢支
させていた従来の技術に比べ、上記クランク軸３に枢支
される大端部２２が単一になる分、上記クランク軸３を
短くできて、その軸方向における内燃機関１の形状が小
形化される。

【００３２】よって、エンジンルームが狭い自動車等で
あっても、内燃機関１の形状が小形になる分、その設置
作業が容易にでき、また、内燃機関１の補機類の最適配
置も容易にできることとなる。

【００３３】また、前記したように、第１、第２連接棒
１５，１６を個別に設けていた従来の技術に比べて、上
記構成によれば、第１連接棒１５の中途部に第２連接棒
１６の大端部２７を枢支させることにより、両連接棒１
５，１６の各一部を互いに共用させてあり、また、これ
に加えて、上記したように、内燃機関１が小形化される
ことから、この内燃機関１の重量を軽くさせることがで
きる。

【００３４】よって、上記内燃機関１を自動車など乗り
物に搭載したときには、その燃費の向上が達成される。

【００３５】また、前記したように、両連接棒１５，１
６の各一部を互いに共用させ、かつ、クランク軸３を短
くできることから、内燃機関１を構成する回転部分の重
量を軽くできる。

【００３６】よって、その分、上記内燃機関１の運転時
における機械損失が少なく抑制されて、トルク伝達率の
向上が達成される。

【００３７】更に、上記構成によれば、特に、第１気筒
４のピストン１３には、上記クランク軸３から上記第１
連接棒１５を介し外力が与えられると共に、上記第２気
筒５の連接棒１６からも上記第１連接棒１５を介し他の
外力が与えられる。

【００３８】このため、上記第１連接棒１５に対する第
２連接棒１６の枢支位置を所望位置に設定することなど
により、上記両外力をバランスさせるよう構成すれば、
上記第１気筒４において、シリンダ孔１１の内周面に対
するピストン１３の摩擦力を小さく抑えることができ、
このようにすれば、内燃機関１における機械損失は更に
少なく抑制される。

【００３９】また、上記「第２状態」で、上記第１連接
棒１５の中心線４０と仮想連結線４２との交角θ３を、
上記交角θ１と交角θ２との和の値とほぼ同じにするこ
とにより、上記第１、第２ピストン１３，１４の各スト
ローク長Ｓ１，Ｓ２を互いにほぼ同じにしてある。

【００４０】このため、上記第１、第２気筒４，５によ
る各出力の大きさが互いにほぼ同じとなる。

【００４１】よって、上記各気筒４，５の出力に時差が
あるとしても、これらの出力が順次与えられるクランク
軸３はその軸心２回りに円滑に回動させられ、このクラ
ンク軸３からの動力の出力が円滑になされる。

【００４２】また、前記したように、第１連接棒１５の
中途部に第２連接棒１６の小端部２５を枢支させる上記
枢支具２８は、上記第１連接棒１５の中途部に形成され
た板状部２９と、上記第２連接棒１６の小端部２５に形
成されて上記板状部２９に外嵌する二又部３０と、これ
ら板状部２９と二又部３０とを貫通してこれらを互いに
枢支させる枢支軸３１とを備えている。

【００４３】ここで、上記第１連接棒１５は第２連接棒
１６に比べて長いことから、より重くなりがちである一
方、この第２連接棒１６は二又部３０を有して、上記板
状部２９を有する第１連接棒１５に比べて、より重くな
りがちであり、このため、上記第１、第２連接棒１５，
１６の重量が互いにより均衡して、その各慣性力も互い
により等しくなる。

【００４４】よって、上記各慣性力を均衡にさせるため
には、クランク軸３のクランクウェブの調整でも可能で
はあるが、これに大きく頼らなくても、上記のようにす
れば、上記各気筒４，５から出力が与えられるクランク
軸３はその軸心２回りに円滑に回動させられ、このクラ
ンク軸３からの動力の出力が円滑になされる。

【００４５】なお、以上は図示の例によるが、車両は自
動二輪車であってもよく、また、交角θ３は約１８０°
であってもよい。

【００４６】図３は、他の実施の形態を示している。

【００４７】これによれば、上記第１連接棒１５の中途
部に対する第２連接棒１６の大端部２７の連結位置を、
前記実施の形態に比べ、上記第１連接棒１５の長手方向
で変更させることにより、前記「第２状態」のとき、枢
支軸３１の軸心３６が第２シリンダ孔１２の軸心４６上
に位置することとされている。

【００４８】上記のようにすれば、上記第１ピストン１
３のストローク長Ｓ１に比べて上記第２ピストン１４の
ストローク長Ｓ３を約１０％大きくさせることができ、
その分、上記第２気筒５の出力をより大きくさせること
ができる。

【００４９】よって、上記第１連接棒１５の中途部に対
する第２連接棒１６の大端部２７の枢支位置を単に変更
するという簡単な構成で、上記クランク軸３からの出力
を向上させることができる。

【００５０】なお、上記構成では、各気筒４，５の出力
が相違するため、バランサーを設けるなどして、クラン
ク軸３を円滑に回動させるようにすることが好ましい。

【００５１】他の構成や作用は、前記実施の形態と同様
であるため、図面に共通の符号を付して、その重複した
説明を省略する。

【００５２】

【発明の効果】本発明による効果は、次の如くである。

【００５３】請求項１の発明は、クランク軸の周りに配
設される第１、第２気筒を備え、これら第１、第２気筒
が、上記クランク軸側からその径方向外方に突出すると
共にこのクランク軸の周方向で互いに偏位する第１、第
２シリンダ本体と、これら各シリンダ本体にそれぞれ軸
方向に摺動自在となるよう嵌入される第１、第２ピスト
ンと、これら各ピストンと上記クランク軸とをそれぞれ
互いに連動連結させる第１、第２連接棒とを備えた多気
筒内燃機関において、

【００５４】上記第１連接棒の小端部を上記第１ピスト
ンに枢支し、大端部を上記クランク軸に枢支し、上記第
２連接棒の小端部を上記第２ピストンに枢支し、大端部
を上記第１連接棒の長手方向の中途部に枢支している。

【００５５】このため、第１、第２連接棒の各大端部を
クランク軸の軸方向に並設させてこのクランク軸に枢支
させていた従来の技術に比べ、上記クランク軸に枢支さ
れる大端部が単一になる分、上記クランク軸を短くでき
て、その軸方向における内燃機関の形状が小形化され
る。

【００５６】よって、エンジンルームが狭い自動車等で
あっても、内燃機関の形状が小形になる分、その設置作
業が容易にでき、また、内燃機関の補機類の最適配置も
容易にできることとなる。

【００５７】また、前記したように、第１、第２連接棒
を個別に設けていた従来の技術に比べて、本発明によれ
ば、第１連接棒の中途部に第２連接棒の大端部を枢支さ
せることにより、両連接棒の各一部を互いに共用させて
あり、また、これに加えて、上記したように、内燃機関
が小形化されることから、この内燃機関の重量を軽くさ
せることができる。

【００５８】よって、上記内燃機関１を自動車など乗り
物に搭載したときには、その燃費の向上が達成される。

【００５９】また、前記したように、両連接棒の各一部
を互いに共用させ、かつ、クランク軸を短くできること
から、内燃機関を構成する回転部分の重量を軽くでき
る。

【００６０】よって、その分、上記内燃機関の運転時に
おける機械損失が少なく抑制されて、トルク伝達率の向
上が達成される。

【００６１】更に、本発明によれば、特に、第１気筒の
ピストンには、上記クランク軸から上記第１連接棒を介
し外力が与えられると共に、上記第２気筒の連接棒から
も上記第１連接棒を介し他の外力が与えられる。

【００６２】このため、上記第１連接棒に対する第２連
接棒の枢支位置を所望位置に設定することなどにより、
上記両外力をバランスさせるよう構成すれば、上記第１
気筒において、シリンダ孔の内周面に対するピストンの
摩擦力を小さく抑えることができ、このようにすれば、
内燃機関における機械損失は更に少なく抑制される。

【００６３】請求項２の発明は、上記第１、第２ピスト
ンの各ストローク長を互いにほぼ同じにしてある。

【００６４】このため、上記第１、第２気筒による各出
力の大きさが互いにほぼ同じとなる。

【００６５】よって、上記各気筒の出力に時差があると
しても、これらの出力が順次与えられるクランク軸はそ
の軸心回りに円滑に回動させられ、このクランク軸から
の動力の出力が円滑になされる。

【００６６】請求項３の発明は、上記第１ピストンのス
トローク長に対し第２ピストンのストローク長を相違さ
せてある。

【００６７】ここで、上記したようなストローク長の相
違は、上記第１連接棒の中途部に対する第２連接棒の大
端部の枢支位置を上記第１連接棒の長手方向で変更させ
ることで可能となる。

【００６８】よって、上記第１連接棒の中途部に対する
第２連接棒の大端部の枢支位置を単に変更するという簡
単な構成で、上記クランク軸からの出力を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関の正面簡略図である。

【図２】枢支具の平面展開断面図である。

【図３】他の実施の形態で、図１に相当する図である。

【符号の説明】

１内燃機関２軸心３クランク軸４，５気筒９，１０シリンダ本体１１，１２シリンダ孔１３，１４ピストン１５，１６連接棒２０小端部２１ピストンピン２２大端部２３クランクピン２５小端部２６ピストンピン２７大端部２８枢支具２９板状部３０二又部３１枢支軸３３〜３６軸心３７仮想円４０，４１中心線４２仮想連結線４４鉛直線４５，４６軸心 θ１，θ２，θ３交角Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ストローク長

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クランク軸の周りに配設される第１、第
２気筒を備え、これら第１、第２気筒が、上記クランク
軸側からその径方向外方に突出すると共にこのクランク
軸の周方向で互いに偏位する第１、第２シリンダ本体
と、これら各シリンダ本体にそれぞれ軸方向に摺動自在
となるよう嵌入される第１、第２ピストンと、これら各
ピストンと上記クランク軸とをそれぞれ互いに連動連結
させる第１、第２連接棒とを備えた多気筒内燃機関にお
いて、上記第１連接棒の小端部を上記第１ピストンに枢支し、
大端部を上記クランク軸に枢支し、上記第２連接棒の小
端部を上記第２ピストンに枢支し、大端部を上記第１連
接棒の長手方向の中途部に枢支した多気筒内燃機関。
【請求項２】上記第１、第２ピストンの各ストローク
長を互いにほぼ同じにした請求項１に記載の多気筒内燃
機関。
【請求項３】上記第１ピストンのストローク長に対し
第２ピストンのストローク長を相違させた請求項１に記
載の多気筒内燃機関。