JP2009121284A - 内燃機関における動力取出し装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クランク軸５の方向に並ぶ複数のシリンダ３を有するシリンダブロック２に，前記クランク軸を内蔵するクランクケース４を一体に設け，このクランクケースに，オイルパン１２を，周囲を囲うように枠型に構成したラダーフレーム８を介して接合するか又は直接に接合して成る内燃機関において，この内燃機関にて得た動力を，前記クランク軸に交差する向きの動力取出し軸２４の回転として取り出す。
【解決手段】前記クランクケース又は前記ラダーフレームに，前記動力取出し軸２４を，軸受け部２５にて回転自在に軸支しする一方，前記クランクケース又は前記ラダーフレームの内部に，前記クランク軸から前記動力取出し軸への動力伝達機構４１を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は，内燃機関において得た動力を，当該内燃機関におけるクランク軸と直交する向きの動力取出し軸より取り出すように構成した動力取出し装置に関するものである。

一般に，内燃機関において得た動力は，当該内燃機関におけるクランク軸の一端部より，このクランク軸の回転として取り出すか，或いは，前記クランク軸と平行する向きの動力取出し軸における回転として取り出すように構成していた。

従って，従来，この内燃機関を，小型船舶における船外機等として使用する場合には，例えば，特許文献１及び２等に記載されているように，当該内燃機関におけるクランク軸を縦向きにすることにより，この内燃機関にて得た動力を，下方に向かって縦向きに動力取出し軸における回転として取り出すという構成にしている。
特開２００３−２６２１３３号公報 特開２００４−２３９１５６号公報

しかし，クランク軸を縦向きに構成した内燃機関においては，気筒に対する噴射燃料の供給，各種の作動部分に対する潤滑油の供給，及び気筒に対する冷却水の供給が，クランク軸を横向きにした内燃機関の場合よりも著しく難しくなるから，これら噴射燃料の供給系統，潤滑油の供給系統及び冷却水の供給系統を特殊な構成にしなければならない等の各種の困難な課題があり，これらの課題を解消することが必要で，その使用は，船外機等のような極く特殊な用途に限られているのであった。

本発明は，クランク軸を横向きにした内燃機関において，その出力を，前記クランク軸と交差する向きの動力取出し軸における回転として取り出すことを技術的課題する。

この技術的課題を達成するため本発明の請求項１は，
「横向きにしたクランク軸の方向に並ぶ複数のシリンダを有するシリンダブロックに，前記クランク軸を内蔵するクランクケースを設け，このクランクケースの下面に，オイルパンを，その間にラダーフレームを挟んで接合するか，又は直接に接合して成る内燃機関において，
前記クランクケース又は前記ラダーフレームに，前記クランク軸と交差する向きに構成して成る動力取出し軸が，回転自在に軸支されている一方，前記クランクケース又は前記ラダーフレームの内部に，前記クランク軸から前記動力取出し軸への動力伝達機構が設けられている。」
ことを特徴としている。

本発明の請求項２は，
「前記請求項１の記載において，前記動力伝達機構が，前記オイルパン内に溜まる潤滑油の油面よりも高い部位に位置している。」
ことを特徴としている。

本発明の請求項３は，
「前記請求項１又は２の記載において，前記動力伝達機構が，前記クランク軸と平行に延びる中間軸と，この中間軸の一端における前記クランク軸からの動力入力部と，前記中間軸の他端における前記動力取出し軸への動力出力部を備えて成る構成である。」
ことを特徴としている。

本発明の請求項４は，
「前記請求項３の記載において，前記クランク軸から前記中間軸への動力入力部が，前記クランク軸の回転を増速して前記中間軸に伝える構成である。」
ことを特徴としている。

本発明の請求項５は，
「前記請求項１〜４のいずれかの記載において，前記動力取出し軸の軸受け部は，前記オイルパン内に溜まる潤滑油の油面よりも高い部位に位置しており，この軸受け部には，その外側端の部分に前記動力取出し軸に密接するオイルシールが設けられているとともに，このオイルシールより内側の部分に，当該軸受け部内から前記オイルパン内へのオイル逃がし通路が設けられている。」
ことを特徴としている。

前記請求項１に記載した構成によると，内燃機関におけるクランク軸を横向きにしたままの状態で，当該内燃機関からの動力取出し軸を，水平横向きにしたり，或いは，下方に向かって縦向きにしたりすることができる。

これにより，クランク軸を横向きにした内燃機関を，その動力取出し軸を下方に向かって縦向きにすることで船外機にできるほか，その動力取出し軸を水平横向きにすることで容易に車両用内燃機関とすることができるというように，前記内燃機関の用途を大幅に拡大できる。

この場合において，請求項２に記載した構成にすると，前記クランク軸から前記動力取出し軸への動力伝達機構にて，オイルパン内に溜まる潤滑油を攪拌することを回避できるから，潤滑油を攪拌することによる動力損失を少なくできる利点がある。

また，請求項３に記載した構成によると，前記動力取出し軸における前記クランク軸の方向についての設置位置を，前記クランク軸と平行の中間軸における長さを増減することによって，クランク軸の一端に近づけたり，一端から遠ざけたりするように，前記クランク軸の方向に沿って容易に変更できる利点がある。

しかも，この構成においては，請求項４に記載した構成にすることにより，前記中間軸より以降における回転数が早くなって，動力伝達のトルクを低減できるから，前記中間軸の小径化等が可能で，小型化及び軽量化を図ることができる利点がある。

ところで，前記クランク軸と交差する向きに構成した動力取出し軸を，前記クランクケース又はラダーフレームに軸支することは，その軸受け部から外側への潤滑油の漏れが増大するおそれがある。

これに対しては，請求項５に記載した構成にすることにより，前記軸受け部が，オイルパン内の潤滑油に常時漬かった状態になることを回避できる一方，前記軸受け部に供給された潤滑油は，動力取出し軸に密接するオイルシールに至る前において，オイル逃がし通路を介してオイルパンに逐次排出されるから，前記軸受け部からの潤滑油の漏れを確実に防止できる。

以下，本発明の実施の形態を，図１〜図７の図面について説明する。

これらの図において，符号１は，多気筒内燃機関１を示し，この多気筒内燃機関１は，複数のシリンダ３を一列状に設けて成るシリンダブロック２を備え，このシリンダブロック２の下部には，クランクケース４が一体に設けられ，このクランクケース４の内部には，図２に矢印Ａで示す方向に回転する一本のクランク軸５が，前記各シリンダ３の列方向に延びるように横向きにして配設され，このクランク軸５に，前記各シリンダ３内におけるピストン６が，クランク軸５の回転にて往復動するようにロッド７を介して連結されている。

また，前記クランクケース４の下面には，当該下面の周囲を囲うように枠型に構成したラダーフレーム８が，その周囲に配設した複数本のボルト９の締結にて，着脱可能に接合され，このラダーフレーム８の下面には，当該ラダーフレーム８の底を構成する底部材１０が，同じくその周囲に配設した複数本のボルト１１の締結にて着脱可能に接合されており，更に，この底部材１０における下面のうち前記クランク軸５の一端部側の部分には，前記内燃機関１における各種の作動部分に対して供給された潤滑油が開口部１０ａを通って戻るように構成したオイルパン１２が，同じくその周囲に配設した複数本のボルト（図示せず）の締結にて，着脱可能に接合されている。

前記クランクケース４内における横向きのクランク軸５は，前記各シリンダ３の列方向の両端の部分と，前記各シリンダ３間の部分との複数箇所において軸支されている。

すなわち，このクランク軸５のうち両端の部分は，前記クランクケース４内に一体に設けた上半分の軸受け部１３，１４と，前記ラダーフレーム８内に一体に設けた下半分の軸受け部１５，１６とによって軸支され，また，前記クランク軸５のうち前記各シリンダ３間の部分は，前記クランクケース４内のうち各シリンダ３間の部分に一体に設けた上半分の軸受け部１７と，前記ラダーフレーム８内に一体に設けた下半分の軸受け部１８とによって軸支されている。

この場合，前記ラダーフレーム８における下半分の各軸受け部１５，１６，１８は，前記クランクケース４における上半分の各軸受け部１３，１４，１７に対して少なくとも二本のボルト１９にて着脱可能に締結されている。

また，前記内燃機関１には，従来から良く知られているように，図示していないが，前記クランクケース４又は前記ラダーフレーム８の内部に，前記オイルパン１２内における潤滑油を前記各シリンダ３におけるピストン６に対して跳ね掛け給油するための機構が設けてられており，また，前記各ピストン６に対して跳ね掛け給油した潤滑油，及び前記クランク軸５の各軸受け部に対して給油した潤滑油，並びにその他の作動部分に対して給油した潤滑油の全ては，前記底部材１０における開口部１０ａからオイルパン１２内に戻るように構成されている。

前記ラダーフレーム８において，前記クランク軸５の方向から見て（図２），前記クランク軸５の方向に延びる左右両側における長手側面板８ａ，８ｂの各々には，内部に流体通路２０ａ，２１ａを備えた中空のパイプ体２０，２１が，前記クランク軸５の方向にクランク軸５の略全長，つまり，当該クランク軸５と実質的に同じ長さにわたって延びるようにして一体に設けられている。

この両パイプ体２０，２１は，その円周の一部が両側の長手側面板８ａ，８ｂの内面より突出するという構成であることに加えて，この両パイプ体２０，２１にて，前記ラダーフレーム８における下半分の各軸受け部１５，１６，１８の相互間を一体に連結するという構成である。

更に，前記両パイプ体２０，２１の内部における流体通路２０ａ，２１ａは，図３に示すように，その各々の一端は，前記ラダーフレーム８のうちクランク軸５の方向の一端部における外側面８ｃに開口２０ａ′，２１ａ′しているが，その各々の他端は，前記各軸受け部１５，１６，１８のうち前記外側面８ｃから最も遠い箇所に位置する一端軸受け部１５に前記クランク軸５と直交するように一体に設けた補強部材２２の内部における流体通路２２ａを介して互いに連通している。

前記補強部材２２は，前記ラダーフレーム８において，その内面のうち前記クランク軸５の方向に延びる左右両側における長手側面板８ａ，８ｂの相互間を一体に連結するという構成でもあり，この補強部材２２にて，前記一端軸受け部１５の補強と，前記両長手側面板８ａ，８ｂの相互間の補強とを図っている。

前記両パイプ体２０，２１のうち一方のパイプ体２０内における流体通路２０ａに，図３に矢印Ｂで示すように，その一端の開口２０ａ′から流入した冷却水又は空気等の冷却用流体は，当該流体通路２０ａ内を流れたのちその他端から前記補強部材２２の内部における流体通路２２ａを通って他方のパイプ体２１内における流体通路２１ａ内の他端に流入し，この流体通路２１ａ内を流れ，そして，図３に矢印Ｃで示すように，その一端の開口２１ａ′から流出するように構成されている。

前記両パイプ体２０，２１内における流体通路２０ａ，２１ａは，前記外側面８ｃからのドリル等による孔あけ加工によって形成される。

一方，前記補強部材２２内における流体通路２２ａは，図５に示すように，左右両外側面からの斜め下向き方向へのドリル等による孔あけ加工によって前記流体通路２０ａ，２１ａに連通するように穿設されたのち，その両外側面への開口部をプラグ２３のねじ込み等にて塞ぐことによって形成される。

前記クランク軸５が回転すると，前記各ピストン６及びこのクランク軸５に対して強制給油された潤滑油は，前記クランク軸５の回転及びロッド７の揺動運動に伴う遠心力によって前記クランク軸５の周囲に振り飛ばされることにより，前記クランクケース４の左右両側における長手側面板４ａ，４ｂの内面及び前記ラダーフレーム８の左右両側における長手側面板８ａ，８ｂの内面に対して吹き付けられ，これらの内面を伝って流れ下り，前記ラダーフレーム８の底部材１０における上面よりオイルパン１２に戻る。

このとき，潤滑油は，その伝い流れの途中で前記冷却用パイプ体２０，２１の表面に接触するとともに，前記補強部材２２の表面にも接触するから，確実に冷却される。

そして，前記クランク軸５の下方には，当該クランク軸５に交差する向きに構成した動力取出し軸２４が，前記ラダーフレーム８における底部材１０を貫通して，下方に向かって縦向きにして配設され，この動力取出し軸２４は，前記ラダーフレーム８における底部材１０に一体に設けた軸受け部２５にて回転自在に軸支されている。

前記動力取出し軸２４に対する前記軸受け部２５は，前記オイルパン１２における潤滑油の油面よりも高い部位に位置しており，この軸受け部２５には，その下端の部分に，オイルシール２６が前記動力取出し軸２４に密接して被嵌するように設けられているとともに，このオイルシール２６より内側の部分に，当該軸受け部２５の内部を前記オイルパン１２に連通するオイル逃がし通路２７が設けられている。

これにより，前記軸受け部２５に供給された潤滑油は，前記オイル逃がし通路２７を通って前記オイルパン１２に逐次流出されることになるから，前記オイルシール２６からの潤滑油の漏れを確実に低減できる構成になっている。

前記軸受け部２５内に対する潤滑油の供給は，前記底部材１０の上面における潤滑油を導くように構成しても良いが，本発明の実施の形態においては，以下に述べる構成にしている。

すなわち，図７に示すように，前記動力取出し軸２４における上端部には，その端面２４ａに漏斗型のオイル溜め室２８が凹み形成されているとともに，このオイル溜め室２８から半径方向の外向きに延びるオイル通路４５を，当該オイル通路４５の他端が前記動力取出し軸２４の外周面に開口するように穿設して成る構成にしている。

これにより，前記クランクケース４及び前記ラダーフレーム８内においてクランク軸５の回転にて飛散している潤滑油の一部は，前記オイル溜め室２８に入って溜まり，このオイル溜め室２８内の潤滑油は，前記オイル通路４５を通るとき，前記動力取出し軸２４の回転による遠心力によって半径方向の外向きに振り出されることになるから，前記軸受け部２５内に対して強制的に供給される。

前記動力取出し軸２４には，そのうち前記ラダーフレーム８内への一端部に従動傘歯車２９が固着されている一方，その下端の内部に，出力軸３０が動力伝達の状態で着脱自在に挿入されるスプライン嵌合による軸継ぎ手孔３１が設けられている。

なお，前記従動傘歯車２９の上面には，前記底部材１０に対してボルト３２にて締結した押え板３３が配設され，この押え板３３にて，前記動力取出し軸２４に対する下から上向きのスラストを支持するように構成している。

前記ラダーフレーム８における下半分の各軸受け部１５，１６，１８のうち一端軸受け部１５の下方の部位には，中空の中間軸３４が前記クランク軸５と平行にして配設され，この中間軸３４は，前記底部材１０のうち前記オイルパン１２への開口部１０ａの部分にボルト３５の締結にて着脱可能に取り付けた軸受け部３６にて回転自在に軸支されている。

更に，前記中間軸３４の一端には，前記クランク軸５の一端に固着した主動歯車３７に中間歯車３８を介して連動する従動歯車３９が固着される一方，前記中間軸３４の他端には，前記動力取出し軸２４における従動傘歯車２９に噛合する主動傘歯車４０が固着されている。

これにより，前記主動歯車３７，前記中間歯車３８，前記従動歯車３９，前記中間軸３４，前記主動傘歯車４０及び前記従動傘歯車２９をもって，前記クランク軸５の回転を前記動力取出し軸２４に伝達する動力伝達機構４１を構成しており，この動力伝達機構４１は，前記オイルパン１２における潤滑油に浸漬しないように，当該潤滑油の油面よりも高い部位に位置しているとともに，この動力伝達機構４１のうち大部分及び前記動力取出し軸２４が，前記ラダーフレーム８の底を構成する底部材１０に組み付けるという構成になっている。

また，前記動力伝達機構４１のうち，前記主動歯車３７，前記中間歯車３８及び前記従動歯車３９をもって，前記クランク軸５から前記中間軸３４の一端への動力入力部を構成し，前記動力伝達機構４１のうち，前記主動傘歯車４０及び前記従動傘歯車２９をもって，前記中間軸３４の他端から前記動力取出し軸２４への動力出力部を構成している。

この場合，前記中間軸３４の一端における従動歯車３９は，前記クランク軸５の一端における主動歯車３７よりも小径であり，前記クランク軸５の回転を増速して，前記中間軸３４に伝達するように構成している。

なお，前記中間歯車３８は，前記一端軸受け部１５の側面にボルト４２の締結にて着脱可能に取付けた中間軸４３に，回転自在に被嵌している。

また，前記中間軸３４に対する軸受け部３６には，前記ラダーフレーム８からの潤滑油導入孔４４が穿設されている。

更にまた，前記動力伝達機構４１のうち，前記底部材１０側における前記従動歯車３９と，前記ラダーフレーム８側における中間歯車３８とは，前記ラダーフレーム８に対して前記底部材１０を接合すると同時に互いに噛合するように構成することで，組み立ての容易性を図っている。

前記した構成において，内燃機関１の運転によってそのクランク軸５が回転すると，このクランク軸５の回転が，前記動力伝達機構４１における動力入力部にて増速されて前記中間軸３４に伝達され，この中間軸３４の回転が前記主動傘歯車４０及び前記従動傘歯車２９から成る動力出力部を介して前記クランク軸５に交差する向きの前記動力取出し軸２４に伝達されるから，前記内燃機関１において得た動力を，前記動力取出し軸２４の回転として取り出すことができる。

なお，前記内燃機関１において得た動力は，前記動力取出し軸２４から取り出すと同時に，前記クランク軸５の両端のうちいずれか一方又は両方からも取り出すことができるように構成できる。

前記動力伝達機構４１における動力入力部が，前記中間軸３４を，クランク軸５よりも増速して回転する構成であることにより，前記動力取出し軸２４への動力伝達のトルクを，回転数を増速した分だけ低減できるから，前記中間軸３４の小径化及び傘歯車２９，４０の小モデュール化及び小径化が可能になる。

また，前記クランク軸５から前記動力取出し軸２４への動力伝達機構４１は，前記クランク軸５を平行に延びる中間軸３４を有する構成であるから，前記動力取出し軸２４における前記クランク軸５の方向についての設置位置を，前記中間軸３４における長さを増減することによって，クランク軸５の一端に近づけたり，一端から遠ざけたりするように，前記クランク軸５の方向に沿って容易に変更できる。

なお，前記図示した実施の形態は，前記クランク軸５に交差する向きの前記動力取出し軸２４を，下方に向かって縦向きにして，ラダーフレーム８の底を構成する底体部材１０に，これに貫通して軸支するという構成であったが，本発明は，これに限らず，前記動力取出し軸２４を横向きにして，前記ラダーフレーム８の左右両側における長手側面板８ａ，８ｂのうちいずれか一方の長手側面板に，これに貫通して軸支するという構成にするか，或いは，前記クランクケース４の左右両側における長手側面板４ａ，４ｂのうちいずれか一方の長手側面板に，これに貫通して軸支するという構成にすることができる。

また，前記図示した実施の形態は，そのシリンダブロック２の下部におけるクランクケース４とオイルパン１２との間にラダーフレーム８を設け，このラダーフレーム８に，前記クランク軸５に対する下半分の各軸受け部１５，１６，１８を一体に設けるという構成に適用した場合であった。

本発明は，この構成にした場合に限らず，前記ラダーフレーム８に，下半分の各軸受け部１５，１６，１８を一体化しない構成，つまり，前記下半分の各軸受け部１５，１６，１８を，前記ラダーフレーム８とは別体にして，前記クランクケース４側における上半分の各軸受け部１３，１４，１７に対してボルト１９にて締結するという構成にするか，或いは，前記ラダーフレーム８を省略して，前記クランクケース４の下面に，その底を構成する底部材１０を介してオイルパン１２を直接に接合するという構成にすることができる。

内燃機関の要部縦断正面図である。 図１のII−II視断面図である。 図１のIII −III 視平断面図である。 図１の部分的分解図である。 図４のＶ−Ｖ視断面図である。 図４のVI−VI視断面図である。 図１の要部拡大図である。

符号の説明

１ 多気筒内燃機関
２ シリンダブロック
３ シリンダ
４ クランクケース
４ａ，４ｂ クランクケースの長手側面板
５ クランク軸
６ ピストン
８ ラダーフレーム
８ａ，８ｂ ラダーフレームの長手側面板
１０ 底部材
１２ オイルパン
１３，１４，１７ 上半分の軸受け部
１５，１６，１８ 下半分の軸受け部
２０，２１ 冷却用パイプ体
２０ａ，２１ａ 流体通路
２２ 補強部材
２２ａ 補強部材の流体通路
２４ 動力取出し軸
２５ 動力取出し軸の軸受け部
２６ オイルシール
２７ オイル逃がし通路
３４ 中間軸
４１ 動力伝達機構

Claims (5)

1. 横向きにしたクランク軸の方向に並ぶ複数のシリンダを有するシリンダブロックに，前記クランク軸を内蔵するクランクケースを設け，このクランクケースの下面に，オイルパンを，その間にラダーフレームを挟んで接合するか，又は直接に接合して成る内燃機関において，
   前記クランクケース又は前記ラダーフレームに，前記クランク軸と交差する向きに構成して成る動力取出し軸が，回転自在に軸支されている一方，前記クランクケース又は前記ラダーフレームの内部に，前記クランク軸から前記動力取出し軸への動力伝達機構が設けられていることを特徴とする内燃機関における動力取出し装置。
2. 前記請求項１の記載において，前記動力伝達機構が，前記オイルパン内に溜まる潤滑油の油面よりも高い部位に位置していることを特徴とする内燃機関における動力取出し装置。
3. 前記請求項１又は２の記載において，前記動力伝達機構が，前記クランク軸と平行に延びる中間軸と，この中間軸の一端における前記クランク軸からの動力入力部と，前記中間軸の他端における前記動力取出し軸への動力出力部を備えて成る構成であることを特徴とする内燃機関における動力取出し装置。
4. 前記請求項３の記載において，前記クランク軸から前記中間軸への動力入力部が，前記クランク軸の回転を増速して前記中間軸に伝える構成であることを特徴とする内燃機関における動力取出し装置。
5. 前記請求項１〜４のいずれかの記載において，前記動力取出し軸の軸受け部は，前記オイルパン内に溜まる潤滑油の油面よりも高い部位に位置しており，この軸受け部には，その外側端の部分に前記動力取出し軸に密接するオイルシールが設けられているとともに，このオイルシールより内側の部分に，当該軸受け部内から前記オイルパン内へのオイル逃がし通路が設けられていることを特徴とする内燃機関における動力取出し装置。

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