JP2008175200A - 一体構造シリンダ−クランクケース - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術の問題点を解決する。
【解決手段】スパークプラグを受容するためのシリンダヘッドを有するシリンダブロックを含むシリンダ−クランクケースが開示されている。シリンダ−クランクケースは、クランクケース、及び、クランクシャフトを支持するためのクランクアームも含む。シリンダブロック、シリンダヘッド、及び、クランクアームは、単一の一体形の部品である。
【選択図】図１

Description

本出願は内燃機関（エンジン）に関し、具体的には、シリンダクランクケース組立体に関する。

２サイクルエンジンは、普通、（４サイクルエンジンとは対称的に）小さく、従って、それらは、自動二輪車及びモペットのような軽量車両、或いは、トリマ、ブロア、及び、チェーンソーのような動力園芸用途のために一般的に使用される。一般的にこれらのエンジンは軽量であることが望ましい。

２サイクルエンジンは、一般的に、集合的に「シリンダクランクケースショートブロック」と呼ばれる、クランクケース、シリンダブロック、及び、シリンダヘッドから成る。典型的には、シリンダクランクケースショートブロックは、機械加工され且つ一体に締結される必要のある別個の構成部品から形成され、よって、ある許容差内で注意深く機械加工されなければならない取付孔を必要とする。その上、締結具はシリンダクランクケースショートブロックに付加的な重量を加える。

シリンダクランクケースショートブロックは、空気及び／又は燃料の漏れを回避するために、構成部品間のシールも必要とする。シールの使用は、シリンダクランクケースをシールの劣化又は漏れのような故障に晒す。

ＭｃＣｏｙに発効した米国特許第２，４８９，１５０号は、一体的に鋳造されるシリンダクランクケース及びブロックを開示している。シリンダヘッドは、シリンダブロックがシリンダヘッドで覆われる前にスリーブがシリンダブロック内に圧入され得るよう、シリンダブロックに取り付けられなければならない別個の部品である。同様に、Ｃｈａｔｏｕｒｅｌに発効した米国特許第３，９８３，８５２号は、一体式のシリンダヘッドを備える一体形のシリンダ及びクランクケースを教示している。しかしながら、Ｃｈａｔｏｕｒｅｌのシリンダ及びクランクケース鋳造品は、鋳造品に付着する別個のカバーを必要とする。このカバーは鋳造品を「シール」し、カムシャフトのための支持体又は軸受表面として作用している。

本発明は従来技術の問題点を解決することを目的とする。

スパークプラグを受容するためのシリンダヘッドを有するシリンダブロックを含むシリンダ−クランクケースがここに開示される。シリンダ−クランクケースは、クランクケース、及び、クランクシャフトを支持するためのクランクアームも含む。シリンダブロック、シリンダヘッド、クランクケース、及び、クランクアームは、単一の一体形の部品である。

本開示は、シリンダ−クランクケースを形成するための方法も含む。本方法は、シリンダ−クランクケースが、如何なる締結具及びガスケットをも備えずに形成されるよう、シリンダブロック、シリンダヘッド、シリンダケース、及び、クランクアームを単一の一体形の部品として形成するステップを含む。

本発明の第一の特徴によれば、スパークプラグを受容するためのシリンダヘッドを有するシリンダブロックと、シリンダブロックと接続されるクランクケースと、クランクケースと接続されるクランクシャフトを支持するためのクランクアームとを含み、シリンダブロック、シリンダヘッド、シリンダケース、及び、クランクアームは一体形の部品であるシリンダ−クランクケースが提供される。

シリンダブロックは、ガス状混合物のための燃焼のための室と、ガス状混合物をクランクケースから室内に移転するための少なくとも１つの通路、より具体的には、４つのそのような通路とをさらに含む。

シリンダヘッドは、シリンダブロックの複数のフィンと連続的な少なくとも１つのフィンを含み得る。

シリンダ−クランクケースは、シリンダブロック内に配置される金属シリンダスリーブをさらに含み、シリンダブロック、シリンダヘッド、クランクケース、及び、クランクアームは、シリンダスリーブの上に成形され得る。

クランクケースは、クランクアームを取り囲む複数の指をさらに含み、指は、シリンダブロック内への冷却空気の通過を促進し得る。複数の指の少なくとも２つは、クランクケースの下方部に配置され、クランクケースは、複数の指の少なくとも２つの間に配置される孔をさらに含み、孔は、冷却空気が指の間を通るのを可能にする。シリンダブロック内への冷却空気の通路は、逆流パターンをさらに含む。

好適実施態様において、シリンダブロックは、点火モジュールを取り付けるための少なくとも１つのボスを含む。

さらなる特徴において、本発明は、スパークプラグを受容するためのシリンダヘッドを有するシリンダブロックと、エンジンのクランクシャフトを支持するためのクランクアームを有するクランクケースとを含むシリンダ−クランクケースであって、シリンダブロック、シリンダヘッド、クランクケースを単一の一体形の部品として鋳造することを改良点とするシリンダ−クランクケースに存する。

シリンダブロック、シリンダヘッド、及び、クランクケースは、好ましくは、ステンレス鋼、鋳鉄、又は、アルミニウムで形成される。

さらなる特徴において、本発明は、シリンダ−クランクケースを形成するための方法であって、シリンダ−クランクケースが、追加的な構成部品の取付けのための如何なる締結具及びガスケットをも備えずに形成されるよう、シリンダブロック、シリンダヘッド、クランクケース、及び、クランクアームを単一の一体形の部品として形成するステップを含む方法に存する。

シリンダブロック、シリンダヘッド、クランクケース、及び、クランクアームは、シリンダブロック内に配置される金属スリーブの上に成形され得る。

図１及び２を参照すると、２サイクルシリンダエンジンのための一体形のシリンダ−クランクケースが示されている。シリンダ−クランクケースは、単一の一体形の部分、典型的には、ダイキャスト射出鋳造プロセスを通じて一体的に鋳造される。シリンダ−クランクケース２は、鋼、アルミニウム、マグネシウム、又は、エンジンが晒されるより高温に耐えるのに適した任意の他の金属若しくは合金から成り得る。

シリンダ−クランクケース２は、クランクケース４と、シリンダブロック６と、シリンダヘッド８とを含む。クランクケース４は、フレーム１０を含む。フレーム１０の中心は、クランクシャフト１４を支持するためのクランクアーム１２を有する。クランクアーム１２は、エンジンの平衡を保つためのカウンタウェイト１５（図２）も支持する。カウンタウェイト１５は、コネクティングロッド１８及び関連する軸受２０の取付けのためのコネクティングロッド取付け点１６を含む。図６及び７を参照すると、クランクアーム１２の各端部は、好ましくは、軸受ボア２８を含み、軸受ボアの各々は、クランクシャフト１４と関連付けられた支持軸受（図示せず）を支持する。クランクアーム１２及び軸受ボア２８は、エンジンブロックの構造に依存して、フレーム１０内に同軸に或いは偏心して配置され得る。好ましくは、軸受ボア２８は、一体形のシリンダ−クランクケース２の一部として一体的に鋳造される。しかしながら、代替的な実施態様において、軸受ボアはシリンダ−クランクケースに機械加工され得る。

クランクケース４は、クランクアーム１２を取り囲む複数の指２２を含む。下部指２４は、シリンダ−クランクケース２を冷却するために、シリンダブロック６内への冷却空気の進入を促進するフィンとして作用する。図１及び７を参照すると、空気は、好ましくは、矢印によって描写される逆流パターンを介してシリンダブロック内に引き込まれる。シリンダ−クランクケースを冷却するために、冷却空気は、クランクケース４の後部（即ち、クランクアーム１２を含む側とは反対の側）から、下部指の間に配置される孔２６内に進入する。孔２６の通過後、空気は、クランクケース内に通じ、シリンダブロック内に進入する（図２及び３）。空気は、シリンダブロック６の外表面３６に配置された複数の指３４を介して出る。

シリンダブロック６は、様々なエンジン構成部品の取付けのための幾つかの部分も含む。例えば、シリンダブロックは、点火モジュールのようなスパークプラグ起爆剤(initiator)を取り付けるために、取付ネジを受容する少なくとも１つのボス３８を含む。図１及び４に示されるように、ボス３８は、スパークプラグ起爆剤の取付けに適した数多くの構造を有し得る。

シリンダブロック６は、排気装置及び気化器をそれぞれ取り付けるための排気装置取付部４０及び気化器取付部４２も含む。排気装置取付部４０及び気化器取付部４２は互いに対して様々な方法（即ち、並んで、等）で構成され得るが、当業者であれば、気化器が排気装置から受け得る熱が低減されるよう、排気装置取付部４０及び気化器取付部４２をシリンダブロック６の反対側に配置するのが好ましいことを理解するであろう。

シリンダブロックは、往復ピストン組立体を収容する室を含み、往復ピストン組立体は、室内を移動し、且つ、上述されたコネクティングロッド１８に接続されている。以下にさらに説明されるように、室は、クランクケースからの燃料及び空気のガス状混合物も収容する。シリンダブロックの下方面４６は、ピストン組立体が室３２内に配置されることを可能にする開口４８を含む。図６及び７を参照すると、シリンダブロックは、クランクケースからシリンダブロックの室内へのガス状混合物の通過を促進する複数の通路３０も含む。好ましくは、シリンダブロックは、４つのポートを含む。通路３０は、一体形のシリンダ−クランクケース２の一部として一体的に鋳造される。

シリンダヘッド８は、シリンダブロック６の上に配置され、上記に説明されたように、シリンダブロック６及びクランクケース４と一体形に鋳造される。シリンダヘッド８は数多くの構造を有し得るが、好適実施態様において、シリンダヘッド８は、シリンダブロック６と関連付けられた複数のフィン３４と類似する少なくとも１つのフィン５０から成る。フィン５０は、シリンダブロック６の室３２内に開口する開口５２を含む。開口５２は、シリンダヘッド１８を通じて室３２内に螺旋込まれるスパークプラグ５４を受容するためにある。

エンジンの動作は以下の通りである。ピストン組立体が室内で上向きに移動すると、燃料及び空気のガス状混合物を気化器から室内に引き込む真空が創成される。同時に、ピストンの上向き行程の間、室内に既にある如何なるガス状混合物も圧縮され、且つ、スパークプラグによって点火され、高圧チャージを生成する。次に、このチャージは、ピストンを下向き方向に駆動し、室内に残る如何なるガスをも排気装置を通じて排出することを可能にし、且つ、クランクケース内のガス状混合物が通路を通過することによって室内に侵入することを可能にする。次に、ピストンの上向き及び下向きの移動は、コネクティングロッド及びクランクケースを駆動する。

上記に説明されたように、エンジンシリンダ−クランクケース（即ち、クランクアーム及びシリンダボアを含むクランクケース、シリンダブロック、及び、シリンダヘッド）は、１つの一体形の部品として鋳造される。従って、本発明のシリンダ−クランクケースは、シリンダ−クランクケースを組み立てるための追加的な締結具及び部品の必要を排除する。これは幾つかの利益をもたらす。１）シリンダ−クランクケースを形成する部分は、「整合」するために機械加工される必要がなく、締結具のための整列孔を有する必要がない。２）シリンダ−クランクケースの重量は、締結具の欠如の故に減少される。３）シリンダ−クランクケースは一体形であるので、部分が一体的に締結される地域に最も起こりがちな結合の弱さ及び疲労が大いに低減される。その上、従来技術のシリンダクランクケースと異なり、本発明のシリンダ−クランクケースは、追加的な別個の支持構成部品を必要とすることなしに、一体的な軸受ボアを介して軸受を支持し得る。

同様に、一体形のシリンダ−クランクケースは、一体的に締結されるシリンダ−クランクケースのために典型的には求められるガスケット及び他のシールの必要も排除する。次いで、これは、シリンダ−クランクケースの重量をさらに減少し、且つ、圧力の損失を招き得る劣化又は漏れのようなしばしばシールに関連付けられる故障を排除するという利点をもたらす。

有利に、シリンダ−クランクケースは、他のプロセスを通じても製造され得るし、上記に列挙された利益を依然として保有し得る。シリンダ−クランクケースは、射出成形を通じて形成され得る。次に、鋳鉄のような材料から成る金属シリンダスリーブが、シリンダブロックの開口４８を通じて、シリンダブロック内に挿入され得る。上記の利益が依然として実現されるのみならず、スリーブの追加はエンジンによって生成される騒音を低減する。代替的な実施態様において、シリンダ−クランクケースは、シリンダ−クランクケースが形成されるときに、スリーブの上に鋳造され得る。

従って、前記の詳細な記載は、制限的であるというよりも、むしろ例示的であると見なされることが意図され、且つ、本発明の範囲を定めることが意図されているのは、全ての均等物を含む請求項であることが理解されよう。例えば、シリンダ−クランクケース２は２サイクルシリンダエンジンとの使用との関連で記載されているが、当業者であれば、一体的なシリンダ−クランクケースが４サイクルシリンダエンジンと共にも使用され得ることを理解しよう。

付加的なエンジン構成部品が取り付けられたシリンダ−クランクケースを正面から示す斜視図である。 図１のシリンダ−クランクケースを背面から示す斜視図である。 付加的なエンジン構成部品を具備しない図１のシリンダ−クランクケースを示す底面図である。 シリンダ−クランクケースの代替的な実施態様を正面から示す斜視図である。 図３のシリンダ−クランクケースを示す上面図である。 シリンダブロック及びクランクケースの一部が取り除かれたシリンダ−クランクケースを背面から示す平面図である。 シリンダブロック及びクランクケースの一部が取り除かれたシリンダ−クランクケースを示す側面図であり、ガス状混合物の燃焼のための室と、クランクケースから室へのガス状混合物の移動のための少なくとも１つの通路を示している。

符号の説明

２ シリンダ−クランクケース
４ クランクケース
６ シリンダブロック
８ シリンダヘッド
１０ フレーム
１２ クランクアーム
１４ クランクシャフト
１６ コネクティングロッド取付け点
１８ コネクティングロッド
２０ 軸受
２２ 指
２４ 下部指
２６ 孔
２８ 軸受ボア
３０ 通路
３２ 室
３４ フィン
３６ 外表面
３８ ボス
４０ 排気装置取付部
４２ 気化器取付部
４６ 下方面
４８ 開口
５０ フィン

Claims (28)

1. スパークプラグを受容するためのシリンダヘッドを有するシリンダブロックと、
   該シリンダブロックと接続されるクランクケースと、
   該クランクケースと接続されるクランクシャフトを支持するためのクランクアームとを含み、
   前記シリンダブロック、前記シリンダヘッド、前記シリンダケース、及び、前記クランクアームは、一体形の部品である、
   シリンダ−クランクケース。
2. 前記シリンダブロックは、ガス状混合物の燃焼のための室をさらに含む、請求項１に記載のシリンダ−クランクケース。
3. 前記シリンダブロックは、前記クランクケースから前記室へのガス状混合物の移動のための少なくとも１つの通路をさらに含む、請求項１に記載のシリンダ−クランクケース。
4. 前記少なくとも１つの通路は、４つの通路を含む、請求項３に記載のシリンダ−クランクケース。
5. 前記シリンダヘッドは、前記シリンダブロックの複数のフィンと連続的な少なくとも１つのフィンを含む、上記請求項のうちのいずれかに記載のシリンダ−クランクケース。
6. 前記シリンダブロック内に配置される金属シリンダスリーブをさらに含み、
   前記シリンダブロック、前記シリンダヘッド、前記クランクケース、及び、前記クランクアームは、前記シリンダスリーブの上に鋳造される、
   上記請求項のうちのいずれかに記載のシリンダ−クランクケース。
7. 前記クランクケースは、前記クランクアームを取り囲む複数の指を含み、該指は、前記シリンダブロック内への冷却空気の通過を促進する、上記請求項のうちのいずれかに記載のシリンダ−クランクケース。
8. 前記複数の指の少なくとも２つは、前記クランクケースの下方部に配置され、前記クランクケースは、前記複数の指の前記少なくとも２つの間に配置される孔をさらに含み、該孔は、前記冷却空気が前記指の間を通ることを可能にする、請求項７又は８に記載のシリンダ−クランクケース。
9. 前記シリンダブロック内への冷却空気の前記通路は、逆流パターンを含む、請求項７又は８に記載のシリンダ−クランクケース。
10. 前記シリンダブロックは、点火モジュールを取り付けるための少なくとも１つのボスを含む、上記請求項のうちのいずれかに記載のシリンダ−クランクケース。
11. スパークプラグを受容するためのシリンダヘッドを有するシリンダブロックと、エンジンのクランクシャフトを支持するためのクランクアームを有するクランクケースとを含むシリンダ−クランクケースであって、
    前記シリンダブロック、前記シリンダヘッド、前記クランクケースを単一の一体形の部品として鋳造することを特徴とする、
    シリンダ−クランクケース。
12. 前記シリンダブロック、前記シリンダヘッド、及び、前記シリンダケースは、ステンレス鋼から成る、請求項１１に記載のシリンダ−クランクケース。
13. 前記シリンダブロック、前記シリンダヘッド、及び、前記シリンダケースは、アルミニウムから成る、請求項１１に記載のシリンダ−クランクケース。
14. 前記シリンダブロック、前記シリンダヘッド、及び、前記シリンダケースは、鋳鉄から成る、請求項１１に記載のシリンダ−クランクケース。
15. 前記シリンダブロックは、スパークプラグ起爆剤を含む、請求項１１乃至１４のうちのいずれか１項に記載のシリンダ−クランクケース。
16. 前記シリンダブロックは、ピストン組立体を収容するための室をさらに含む、請求項１１乃至１５のうちのいずれか１項に記載のシリンダ−クランクケース。
17. 前記クランクケースは、前記クランクアームを取り囲む複数の指をさらに含み、該指は、前記シリンダブロック内への冷却空気の通過を促進する、請求項１１乃至１６のうちのいずれか１項に記載のシリンダ−クランクケース。
18. 前記複数の指の少なくとも２つは、前記クランクケースの下方部に配置され、前記クランクケースは、前記複数の指の前記少なくとも２つの間に配置される孔をさらに含み、該孔は、冷却空気が前記指の間を通過するのを可能にする、請求項１７に記載のシリンダ−クランクケース。
19. 前記シリンダブロック内への冷却空気の前記通路は、逆流パターンをさらに含む、請求項１８に記載のシリンダ−クランクケース。
20. 前記シリンダブロックは、ガス状混合物の燃焼のための室をさらに含む、請求項１１乃至１９のうちのいずれか１項に記載のシリンダ−クランクケース。
21. 前記シリンダブロックは、前記クランクケースから前記室内へのガス状混合物の通過のための複数のポートをさらに含む、請求項１１乃至２０のうちのいずれか１項に記載のシリンダ−クランクケース。
22. シリンダ−クランクケースを形成するための方法であって、
    前記シリンダ−クランクケースが、追加的な構成部品の取付けのための如何なる締結具及びガスケットをも備えずに形成されるよう、シリンダブロック、シリンダヘッド、クランクケース、及び、クランクアームを単一の一体形の部品として形成するステップを含む、
    方法。
23. 前記シリンダブロック、前記シリンダヘッド、前記クランクケース、及び、前記クランクアームは、ダイカスト鋳造される、請求項２２に記載の方法。
24. 前記シリンダブロック、前記シリンダヘッド、前記クランクケース、及び、前記クランクアームは、射出成形される、請求項２２に記載の方法。
25. 前記シリンダブロック、前記シリンダヘッド、前記クランクケース、及び、前記クランクアームを金属スリーブの上に成形するステップをさらに含み、前記金属スリーブは、前記シリンダブロック内に配置される、請求項２４に記載の方法。
26. 金属スリーブを前記シリンダブロック内に挿入するステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
27. 複数の指を前記単一の一体形の部品の一部として形成するステップをさらに含み、前記複数の指は、前記クランクアームを取り囲む、請求項２２乃至２６のうちのいずれか１項に記載の方法。
28. 複数の通路を前記単一の一体形の部品の一部として形成するステップをさらに含み、前記複数のポートは、前記シリンダブロック内に配置される、請求項２２乃至２７のうちのいずれか１項に記載の方法。

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