JP2006057605A - ４ストロークエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】 クランク室と他の空間との連通口を大きくして、それによりポンピングロスを好適に低減できる４ストロークエンジンを提供すること。
【解決手段】 クランク軸を収容するクランク室を形成するクランク室壁部３１Ｌに設けられ、前記クランク軸を回動可能に軸支する軸受けを収容する軸受け収容部２４と、前記クランク室の前記クランク室壁部３１Ｌにおける前記軸受けの径方向に設けられ、前記クランク軸の軸方向に隣接するカムチェーン室と前記クランク室とを連通する連通口６０と、を備え、前記連通口６０の前記軸受け側の縁部は、前記軸受け収容部２４の内周面２４ａの形状に応じた曲がり部６２を備える。
【選択図】 図６

Description

本発明は４ストロークエンジンに関し、特にポンピングロスの低減に関する。

４ストロークエンジン（４サイクルエンジン）においては、クランク室と他の空間との隔壁に連通口を設けて、クランク室と他の空間とで空気の流通を可能とし、これによりポンピングロスを低減するものがあった。すなわち、連通口を設けてクランク室及びクランク室と連通する空間の総体積を大きくして、それによりピストンの往復動作に伴うクランク室内の空気の圧力変化を抑制し、ピストンの往復運動に対する抵抗を低減させるようにしたものがあった。

例えば、下記の特許文献１には、自動二輪車用並列四気筒エンジンにおいて、クランク室を、カムチェーン通路として用いられる空間と連通させたり、クラッチ室と連通させたりして、ポンピングロスを低減させる構成が開示されている。
特公平３−６２８９１号公報

しかしながら、ポンピングロスを低減するためには、クランク室と他の空間とを小径の連通口により連通させるだけでは不十分であって、できるだけ連通口を大きくしてクランク室と他の空間とで空気の出入りが円滑に行われるようにすることが望ましい。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、クランク室と他の空間との連通口を大きくして、それによりポンピングロスを好適に低減できる４ストロークエンジンを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る４ストロークエンジンは、クランク軸を収容するクランク室を形成する壁に設けられ、前記クランク軸を回動可能に軸支する軸受けを収容する軸受け収容部と、前記クランク室の前記壁における前記軸受け収容部に隣接する位置に設けられ、前記クランク軸の軸方向に隣接する他の空間と前記クランク室とを連通する連通口と、を備え、前記連通口の前記軸受け側の縁部は、前記軸受け収容部の内周面形状に応じた曲がり部を備える、ことを特徴とする。

本発明によれば、前記連通口の前記軸受け側の縁部が軸受け収容部の内周面形状に応じた曲がり部を備えるので、前記軸受けの周囲の剛性を大きく低下させることなく、軸受け収容部に隣接して前記連通口を大きくすることができ、これによりポンピングロスを好適に低減させることができる。なお、他の空間は、例えばチェーン、スパーギヤ、ベベルギヤ等のカム駆動機構が配置されるものであってよい。

本発明の一態様では、前記クランク室はクランクケース内に形成され、前記クランクケースには前記クランク室に通じる開口部が形成され、前記開口部にはシリンダが挿入され、前記連通口は前記開口部側に形成される。

この態様では、前記シリンダは前記開口部の周囲に配される複数のボルトによって前記クランクケースに取り付けられ、前記連通口は前記複数のボルトのうち２つの間に設けられるようにしてもよい。ボルトの取付部位には応力が集中するので、その間に連通口を設けることにより、エンジンの必要な剛性を確保しつつ、連通口を大きくすることが可能となる。

また、本発明の一態様では、前記連通口の前記軸受け側の縁部は、前記軸受け収容部の内周面と同心の円弧部を備える。こうすれば、効率的に連通口を大きくすることができる。

この態様では、前記円弧部は前記軸受け収容部の外周面上に設けられるようにしてもよい。こうすれば、さらに効率的に連通口を大きくすることができる。

さらに、前記軸受け収容部は、前記軸受けの径方向であってシリンダ軸方向に離間する２つの位置に、前記軸受けを固定するのに用いられる２つの雌ネジ孔を備えるようにしてもよい。こうすれば、軸受けを固定するのに用いられる雌ネジ孔による剛性低下を防ぎ、連通口を大きくすることができる。

また、本発明に係る４ストロークエンジンは、クランクケースと、該クランクケースとは別体のシリンダブロックと、を備え、前記クランクケースは、クランク軸を収容するクランク室を形成する壁に設けられ、前記クランク軸を回動可能に軸支する軸受けを収容する軸受け収容部と、前記クランク室に通じ、前記シリンダブロックに形成されたシリンダ端部が外部から挿入される開口部と、を備え、前記クランク室の前記壁における前記軸受け収容部に隣接する位置には、前記クランク軸の軸方向に隣接する他の空間と前記クランク室とを連通する連通口が設けられ、該連通口は、周縁の少なくとも一部が前記シリンダ端部により形成される、ことを特徴とする。

本発明によれば、連通口の周縁の少なくとも一部がシリンダ端部により形成されるので、シリンダ端部の形状や位置に応じて連通口を大きくすることができる。なお、他の空間は、例えばチェーン、スパーギヤ、ベベルギヤ等のカム駆動機構が配置されるものであってよい。また、シリンダ端部は切り欠き部を備えるようにしてもよい。こうすれば、連通口を大きくすることができる。

本発明の一態様では、前記クランクケースに備えられた前記開口部は、前記軸受け収容部に対応する位置に切り欠き部を備える。こうすれば、クランクケースを軽量化することができる。

なお、前記クランクケースは、前記クランク軸の各端部をそれぞれ支持する左右のクランクケースを組み合わせることにより形成されてよい。この場合、前記軸受け収容部及び前記連通口は、前記左右のクランクケースの少なくとも一方に形成されてよい。こうすれば、前記軸受け収容部及び前記連通口が形成される前記左右のクランクケースのうち前記一方を、例えば鋳造等により容易に形成することができる。

以下、本発明の実施形態について図面に基づき詳細に説明する。

本実施形態に係る４ストロークエンジンは、例えば自動二輪車等の駆動源として用いられる単気筒エンジンであり、左右分割式のクランクケース、シリンダブロック及びシリンダヘッドを含んで構成される。ここでは左右分割式のクランクケースに本発明を適用する例について説明するが、本発明はこれに限らず、上下分割式等、他のタイプのクランクケースにも同様に適用することができる。クランクケースの内部機構、ピストン等のシリンダブロックの内部機構、シリンダヘッド等は公知技術を適用することができるので、その説明を省略し、ここではクランクケース及びシリンダブロックの構成について詳細に説明する。

まず、クランクケースについて説明する。図１乃至３は、クランクケースを示す図である。このうち図１は、左右分割式のクランクケースを構成する左クランクケースを内側から見た状態を示す側面図である。また、図２は、同クランクケースを構成する右クランクケースを内側から見た状態を示す側面図である。図３は、クランクケースの組立状態をシリンダブロックの取付部位を中心に示す拡大平面図である。

クランクケースは、図１に示す左クランクケース１０Ｌと図２に示す右クランクケース１０Ｒとを突き合わせた状態で、両者をボルト固定することによって形成される。これにより、クランクケースの内部に、クランク軸（クランクシャフト）を収容するクランク室、カムチェーンを収容するカムチェーン室の一部、ミッション室等の各種空間が形成される。また、右クランクケース１０Ｒのさらに右側にクラッチ室が設けられる。上述のように、本実施形態に係るクランクケースは、クランク軸の軸方向略中央で左右に分割可能な、いわゆる左右分割式であり、クランク軸の一端側をその軸受け収容部２４に収容されるクランクベアリング（図示せず）で回動可能に軸支する左クランクケース１０Ｌと、他端側をその軸受け収容部２４に収容されるクランクベアリング（図示せず）により回動可能に軸支する右クランクケース１０Ｒと、を組み合わせることにより形成される。左クランクケース１０Ｌ及び右クランクケース１０Ｒは、いずれも例えばアルミニウム製であり、鋳造等により容易に形成することができる。

図１に示すように、左クランクケース１０Ｌには、クランク室隔壁２８Ｌ及び３０Ｌが立設されている。クランク室隔壁３０Ｌは、シリンダを挿入する開口１２を構成する左開口縁部１２Ｌの一端からクランクケースの下方に向けて延伸しており、クランク室隔壁２８Ｌは、左開口縁部１２Ｌの他端からクランクケースの下方に向けて延伸している。また、図２に示すように、右クランクケース１０Ｒには、クランク室隔壁２８Ｒ及び３０Ｒが立設されている。クランク室隔壁３０Ｒは、シリンダを挿入する開口１２を構成する右開口縁部１２Ｒの一旦からクランクケースの下方に向けて延伸しており、クランク室隔壁２８Ｒは、右開口縁部１２Ｒの他端からクランクケースの下方に向けて延伸している。クランク室隔壁２８Ｌとクランク室隔壁２８Ｒとは対応する形状を有しており、また、クランク室隔壁３０Ｌとクランク室隔壁３０Ｒとは対応する形状を有しており、それぞれ組み付け状態において頂部が当接し、クランク室の隔壁の一部を構成するようになっている。すなわち、左クランクケース１０Ｌには、軸受け収容部２４の周囲にクランク室壁部３１Ｌが設けられており、右クランクケース１０Ｒには、軸受け収容部２４の周囲にクランク室壁部３１Ｒが設けられており、クランク室隔壁２８Ｌ，２８Ｒ，３０Ｌ並びに３０Ｒ、及びクランク室壁部３１Ｌ並びに３１Ｒにより、クランク室が区画されるようになっている。

クランク室の中央には、クランク軸を挿通する軸孔２６が形成されており、その周囲にはクランクベアリング（軸受け）を収容する軸受け収容部２４が形成されている。軸受け収容部２４は、クランク軸を回動可能に軸支する、図示しないクランクベアリングの外形（円筒状）に合わせた内周面２４ａを備えている。また、軸受け収容部２４は肉厚の補強部２４ｂにより囲まれており、補強部２４ｂ上の２カ所（シリンダ軸方向Ａに最も離間した２カ所（図６参照））にはクランクベアリングを固定するためのベアリング押さえを取り付ける雌ネジ孔２０が刻設されている。左右の軸受け収容部２４には、それぞれクランクベアリングが取り付けられ、各雌ネジ孔２０に取り付けられるボルトにてそれらクランクベアリングが固定される。また、クランクベアリングにはクランク軸のジャーナル部が挿入される。こうして、左クランクケース１０Ｌと右クランクケース１０Ｒとを組み付けた状態では、クランク室にクランク軸が収容される。

また、図３に示すように、クランク室のクランク軸方向には、左クランクケース１０Ｌのクランク室壁部３１Ｌの一部（肉薄部１８を含む。）を介して、カムチェーン室３４が隣接して設けられている。カムチェーン室３４はカムチェーン室壁３２により区画されている。

図１に示すように、クランク室壁部３１Ｌの一部、軸受け収容部２４の径方向のうちシリンダを挿入する開口１２側は、周囲よりも肉薄の肉薄部１８が形成されており、その中央（軸受け収容部２４に対応する位置）には開口縁部１２Ｌの一部を切り欠いてなる切り欠き部１４が入り込んでおり、該切り欠き部１４の底部は雌ネジ孔２０の側壁及び補強部２４ｂの側壁にまで達している。また、図２に示すように、クランク室壁部３１Ｒの一部、軸受け収容部２４の径方向のうちシリンダを挿入する開口１２側にも、周囲よりも肉薄の肉薄部１８が形成されている。そして、該肉薄部１８にも外部空間と連通する開口１３が形成されている。孔１５は油通路として用いられる。

左クランクケース１０Ｌと右クランクケース１０Ｒとは、両者を突き合わせてクランクケースを構成するよう、その突き合わせ面が平面上に配置されている。しかしながら、上述したように、左クランクケース１０Ｌのうちクランク室の上方にあたる部分には、例外的に円弧状に反った左開口縁部１２Ｌが形成されており、右クランクケース１０Ｒのうちクランク室の上方にあたる部分にも、例外的に円弧状に反った右開口縁部１２Ｒが形成されている。そして、左クランクケース１０Ｌと右クランクケース１０Ｒとを組み付けた状態では、図３に示すように左開口縁部１２Ｌと右開口縁部１２Ｒとによって円形の開口１２が形成されるようになっている。開口１２の周囲にはシリンダブロックを取り付けるためのシリンダブロック取付面１７が形成されており、該シリンダブロック取付面１７上には略等間隔に（左クランクケース１０Ｌに２つ、右クランクケース１０Ｒに２つ）、シリンダブロックをクランクケースに取り付けるためのボルトをねじ入れるためのボルト用雌ネジ孔１６が設けられている。

次に、シリンダブロックについて説明する。図４は、シリンダブロックの底面図であり、図５は、図４のＶ−Ｖ線断面図である。図５に示すように、シリンダブロック４０の底部には略円筒状のシリンダ端部５０が形成されている。シリンダ端部５０の下端から一定距離にはクランクケース突き合わせ面４１が形成されている。また、シリンダブロック４０では、ピストン通路４３の他に、側部にカムチェーン室３４の一部が配されている。このため、シリンダブロック４０は、上記クランクケース突き合わせ面４１と面一の頂部を有するカムチェーン室壁４８を備えている。カムチェーン室３４には、カムチェーンテンショナーを取り付けるためのカムチェーンテンショナー取付部４６が備えられている。なお、図５ではカムチェーン室壁４８及びカムチェーンテンショナー取付部４６の図示を省略している。

図５に示すように、シリンダ端部５０の下端は、円筒を垂直に切り落とし、縁部のうち２カ所を凸状に切り欠き、２カ所の水平縁部４４と２カ所のシリンダ切り欠き部４２を備えるよう形成されている。具体的には、一方のシリンダ切り欠き部４２は、シリンダブロック４０をクランクケースに取り付けた状態にて、開口切り欠き部１４の直上に位置するよう形成されている。また、他方のシリンダ切り欠き部４２は、シリンダブロック４０をクランクケースに取り付けた状態にて、開口１３及び孔１５の直上に位置するよう形成されている。各シリンダ切り欠き部４２の大きさは、例えば開口切り欠き部１４の大きさ、開口１３及び孔１５の位置及び大きさ、ピストンの下死点等に応じて決定される。

図６は、左クランクケースにシリンダブロック４０を取り付けた状態を示す側面図である。図７は、右クランクケースにシリンダブロック４０を取り付けた状態を示す側面図である。これらの図に示すように、シリンダブロック４０をクランクケースに取り付けた状態では、シリンダ端部５０が開口１２に嵌挿され、シリンダブロック取付面１７にクランクケース突き合わせ面４１が当設するようになっている。また、左クランクケース１０Ｌの開口切り欠き部１４の正面に一方のシリンダ切り欠き部４２により切り欠かれた部分が位置し、右クランクケース１０Ｒの開口１３及び孔１５の正面に他方のシリンダ切り欠き部４２により切り欠かれた部分が位置するようになっている。また、左クランクケース１０Ｌとシリンダブロック４０とを組み付けた状態では、カムチェーン室壁３２とカムチェーン室壁４８とが当接するようになっており、これにより左クランクケース１０Ｌ側に設けられたカムチェーン室３４とシリンダブロック４０側に設けられたカムチェーン室３４とが一体化するようになっている。

ここで、クランク室とカムチェーン室との連通口についてさらに詳細に説明する。図８は、左クランクケースの切り欠き部を中心として示す拡大側面図である。図９は、左クランクケースにシリンダブロックを取り付けた状態を連通口を中心に示す拡大側面図である。これらの図に示すように、シリンダ端部５０をクランク室に挿入した状態では、シリンダ切り欠き部４２により形成される切り欠きの正面に左クランクケース１０Ｌの開口切り欠き部１４により形成される切り欠きが位置することになる。これにより、シリンダ切り欠き部４２の縁をその上縁とし、開口切り欠き部１４の縁をその下縁とする、連通口６０が形成されることになる。この連通口６０により、クランク室とカムチェーン室３４とが連通される。シリンダ切り欠き部４２の縁は、上述のようにピストンの下死点等に応じて出来るだけ上側（ピストン側）に形成することが望ましい。また、開口切り欠き部１４の縁は、出来るだけ下側（クランク軸側）に形成することが望ましい。この際、本実施形態では、開口切り欠き部１４の下縁は、軸受け収容部２４の内周面２４ａの形状に応じた曲がり部６２（本実施形態の場合は円弧部）を備えるようにしているので、補強部２４ｂや雌ネジ孔２０のための肉厚部等、軸受け収容部２４の周囲の剛性を確保するのに必要な部分を回避しつつ、軸受け収容部２４に隣接する位置に大きな連通口６０を設けることができる。

以上説明した４ストロークエンジンによれば、クランク室とカムチェーン室３４との連通口６０を大きくして、それによりポンピングロスを好適に低減できる。この際、連通口６０の下縁を軸受け収容部２４の内周面２４ａの形状に応じた曲がり部６２を有するようにしている。また、連通口６０はボルトを取り付ける雌ネジ孔１６の間に形成するようにしている。さらに、クランクベアリングを固定するための雌ネジ孔２０も、軸受け収容部２４の環状の補強部２４ｂ上において、シリンダ軸線方向に最も離間した２つの位置に設けるようにしている。こうした構成により、連通口６０を大きくしても、軸受け周辺の必要な剛性が確保されるようになっている。また、本実施形態では、左右分割式のクランクケースに本発明を適用しており、この結果、鋳造により開口切り欠き部１４を備える左クランクケース１０Ｌを容易に形成することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では左クランクケース１０Ｌに開口切り欠き部１４を形成するようにしたが、シリンダ切り欠き部４２により形成される切り欠きの正面に位置する開口を左クランクケース１０Ｌに設けるようにしてもよい。この場合、該開口の軸受け収容部２４側の縁部は上記のように曲がり部６２を有するようにすることが望ましい。或いは、連通口６０の上縁をシリンダ端部５０のシリンダ切り欠き部４２の縁によって構成する場合、左クランクケース１０Ｌに設ける開口切り欠き部１４又はその代わりの開口の下縁に、必ずしも曲がり部６２を設けなくてもよい。

また、上記実施形態では、クランク室とカムチェーン室３４との連通口６０に本発明を適用する例を取り上げたが、クランク室と該クランク室に隣接する他の空間との連通口にも本発明を同様にして適用することができる。さらに、本発明は左右クランクケース１０Ｌ及び１０Ｒのいずれか任意の一方、又は双方に適用してよい。

左クランクケースを内側から見た状態を示す側面図である。 右クランクケースを内側から見た状態を示す側面図である。 クランクケースの組立状態をシリンダブロックの取付部位を中心に示す拡大平面図である。 シリンダブロックの底面図である。 図４のＶ−Ｖ線断面図である。 左クランクケースにシリンダブロックを取り付けた状態を示す側面図である。 右クランクケースにシリンダブロックを取り付けた状態を示す側面図である。 左クランクケースの切り欠き部を中心として示す拡大側面図である。 左クランクケースにシリンダブロックを取り付けた状態を連通口を中心に示す拡大側面図である。

符号の説明

Ａ ピストン軸方向、１０Ｌ 左クランクケース、１０Ｒ 右クランクケース、１２ 開口、１２Ｌ 左開口縁部、１２Ｒ 右開口縁部、１３ 開口、１４ 開口切り欠き部、１５ 孔、１６ ボルト用雌ネジ孔、１７ シリンダブロック取付面、１８ 肉薄部、２０ 軸受け押さえ用雌ネジ孔、２４ 軸受け収容部、２４ａ 内周面、２４ｂ 補強部、２６ 軸孔、２８Ｌ，２８Ｒ，３０Ｌ，３０Ｒ クランク室隔壁、３１Ｌ，３１Ｒ クランク室壁部、３２，４８ カムチェーン室壁、３４ カムチェーン室、４０ シリンダブロック、４１ クランクケース突き合わせ面、４２ シリンダ切り欠き部、４３ ピストン通路、４４ 水平縁部、４６ カムチェーンテンショナー取付部、５０ シリンダ端部、６０ 連通口、６２ 曲がり部。

Claims (11)

1. クランク軸を収容するクランク室を形成する壁に設けられ、前記クランク軸を回動可能に軸支する軸受けを収容する軸受け収容部と、
   前記クランク室の前記壁における前記軸受け収容部に隣接する位置に、前記クランク軸の軸方向に隣接する他の空間と前記クランク室とを連通する連通口と、を備え、
   前記連通口の前記軸受け側の縁部は、前記軸受け収容部の内周面形状に応じた曲がり部を備える、
   ことを特徴とする４ストロークエンジン。
2. 請求項１に記載の４ストロークエンジンにおいて、
   前記クランク室はクランクケース内に形成され、
   前記クランクケースには前記クランク室に通じる開口部が形成され、
   前記開口部にはシリンダが挿入され、
   前記連通口は前記開口部側に形成される、
   ことを特徴とする４ストロークエンジン。
3. 請求項２に記載の４ストロークエンジンにおいて、
   前記シリンダは前記開口部の周囲に配される複数のボルトによって前記クランクケースに取り付けられ、
   前記連通口は前記複数のボルトのうち２つの間に設けられる、
   ことを特徴とする４ストロークエンジン。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の４ストロークエンジンにおいて、
   前記連通口の前記軸受け側の縁部は、前記軸受け収容部の内周面と同心の円弧部を備える、
   ことを特徴とする４ストロークエンジン。
5. 請求項４に記載の４ストロークエンジンにおいて、
   前記円弧部は前記軸受け収容部の外周面上に設けられる、
   ことを特徴とする４ストロークエンジン。
6. 請求項５に記載の４ストロークエンジンにおいて、
   前記軸受け収容部は、前記軸受けの径方向であってシリンダ軸方向に離間する２つの位置に、前記軸受けを固定するのに用いられる２つの雌ネジ孔を備える、
   ことを特徴とする４ストロークエンジン。
7. クランクケースと、該クランクケースとは別体のシリンダブロックと、を備え、
   前記クランクケースは、
   クランク軸を収容するクランク室を形成する壁に設けられ、前記クランク軸を回動可能に軸支する軸受けを収容する軸受け収容部と、
   前記クランク室に通じ、前記シリンダブロックに形成されたシリンダ端部が外部から挿入される開口部と、を備え、
   前記クランク室の前記壁における前記軸受け収容部に隣接する位置には、前記クランク軸の軸方向に隣接する他の空間と前記クランク室とを連通する連通口が設けられ、該連通口は、周縁の少なくとも一部が前記シリンダ端部により形成される、
   ことを特徴とする４ストロークエンジン。
8. 請求項７に記載の４ストロークエンジンにおいて、
   前記シリンダ端部は切り欠き部を備える、
   ことを特徴とする４ストロークエンジン。
9. 請求項７又は８に記載の４ストロークエンジンにおいて、
   前記クランクケースに備えられた前記開口部は、前記軸受け収容部に対応する位置に切り欠き部を備える、
   ことを特徴とする４ストロークエンジン。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の４ストロークエンジンにおいて、
    前記他の空間にはカム駆動機構が配置される、
    ことを特徴とする４ストロークエンジン。
11. 請求項２乃至１０のいずれかに記載の４ストロークエンジンにおいて、
    前記クランクケースは、前記クランク軸の各端部をそれぞれ支持する左右のクランクケースを組み合わせることにより形成され、
    前記軸受け収容部及び前記連通口は前記左右のクランクケースの少なくとも一方に形成される、
    ことを特徴とする４ストロークエンジン。
    

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