JP2009257168A - エンジン及びそれを備えた鞍乗型車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジンの軽量化を図る。
【解決手段】エンジン20は、クランクケース22と、クランクシャフト21と、ボディシリンダ24と、ヘッドシリンダ25と、ピストン30と、ピストンリング31と、シリンダ固定用ボルト27とを備えている。ピストンリング31は、ピストン30の外周面に配置されている。シリンダ固定用ボルト27の一端部は、ヘッドシリンダ25にまで延びてる一方、シリンダ固定用ボルト27の他端部は、クランクケース22にまで延びている。シリンダ固定用ボルト27は、ヘッドシリンダ25と、ボディシリンダ24と、クランクケース22とを接続している。ボディシリンダ24の下方部26fは、クランクケース22内に位置している。ピストンリング31は、ピストン30が下死点に位置するときに、下方部26fと当接する。
【選択図】図4
【解決手段】エンジン20は、クランクケース22と、クランクシャフト21と、ボディシリンダ24と、ヘッドシリンダ25と、ピストン30と、ピストンリング31と、シリンダ固定用ボルト27とを備えている。ピストンリング31は、ピストン30の外周面に配置されている。シリンダ固定用ボルト27の一端部は、ヘッドシリンダ25にまで延びてる一方、シリンダ固定用ボルト27の他端部は、クランクケース22にまで延びている。シリンダ固定用ボルト27は、ヘッドシリンダ25と、ボディシリンダ24と、クランクケース22とを接続している。ボディシリンダ24の下方部26fは、クランクケース22内に位置している。ピストンリング31は、ピストン30が下死点に位置するときに、下方部26fと当接する。
【選択図】図4
Description
本発明は、エンジン及びそれを備えた鞍乗型車両に関する。
図9は、特許文献1に開示されたエンジン100の模式的断面図である。エンジン100は、クランクケース101と、ボディシリンダ102と、ヘッドシリンダ103とを備えている。
特開2006−307827号公報
図9に示すように、通常、ピストン104のピストンリング105は、クランクケース101よりも常に高い位置に位置している。すなわち、ピストン104が下死点に達した際にも、ピストンリング105は、クランクケース101よりも高い位置に位置している。
このため、ヘッドシリンダ103のクランクケース101よりも高い位置に位置する上方部102aの長さをピストン104のストローク長よりも長くする必要がある。
ところで、一般的に、ヘッドシリンダと、ボディシリンダと、クランクケースとは、ボルトによって一体化されている。このため、図9に示すエンジンのように、ヘッドシリンダとクランクケースとの間の距離が長いと、それだけボルトを長くしなければならない。従って、ボルトが長くなる分だけ、エンジンが重量化する傾向にある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジンの軽量化を図ることにある。
本発明に係るエンジンは、クランクケースと、クランクシャフトと、コンロッドと、ピストンと、ピストンリングと、ボディシリンダと、ヘッドシリンダと、シリンダ固定用ボルトとを備えている。クランクシャフトは、クランクケースに収納されている。コンロッドは、クランクシャフトに接続されている。ピストンは、コンロッドの先端部に接続されている。ピストンリングは、ピストンの外周面に取り付けられている。ボディシリンダは、クランクケースに接続されている。ボディシリンダは、ピストンが内部を変位するシリンダ部を有する。ヘッドシリンダは、ボディシリンダの先端部に接続されている。シリンダ固定用ボルトの一端部は、ヘッドシリンダにまで延びている。シリンダ固定用ボルトの他端部は、クランクケースにまで延びている。シリンダ固定用ボルトは、ボディシリンダと、ヘッドシリンダと、クランクケースとを接続している。シリンダ部は、下方部と、上方部とを含む。下方部は、クランクケース内に位置する。上方部は、クランクケースよりも高い位置に位置する。ピストンリングは、ピストンが下死点に位置するときに、シリンダ部の下方部と当接する。
本発明に係る車両は、上記本発明に係るエンジンを備えている。
本発明によれば、エンジンの軽量化を図ることができる。
以下、本発明を実施した鞍乗型車両の好ましい形態の一例について図1に示す自動二輪車1を例に挙げて詳細に説明する。なお、以下の説明において、前後左右の方向は、シート9に着座したライダーから見た方向をいうものとする。
本発明において、「鞍乗型車両」とは、ライダーがシート(鞍)に跨がって乗る車両のことをいう。鞍乗型車両には、自動二輪車、ATV(All Terrain Vehicle)やスノーモービルなどが含まれる。本発明において、「自動二輪車」とは、広義のモーターサイクルをいう。ここで、「広義のモーターサイクル」には、狭義のモーターサイクルのみならず、モペット、オフロード車、スクーターなどが含まれる。
従って、本発明に係る鞍乗型車両は、図1に示す狭義のモーターサイクルである自動二輪車1に限定されない。本発明に係る鞍乗型車両は、狭義のモーターサイクル以外の自動二輪車であってもよい。本発明に係る鞍乗型車両は、具体的には、モペット、オフロード車またはスクーターなどであってもよい。本発明に係る鞍乗型車両は、ATVやスノーモービルなどの自動二輪車以外の鞍乗型車両であってもよい。
なお、本発明において、自動二輪車には、前輪及び後輪の少なくとも一方が複数の車輪により構成されている車両であって、車両を傾斜させて進行方向を変更する車両も含まれるものとする。
(自動二輪車1の概略構成)
図1は、第1の実施形態に係る自動二輪車1の左側面図である。図1に示すように、自動二輪車1は、車体フレーム10を備えている。車体フレーム10は、ヘッドパイプ11と、メインフレーム12とを備えている。ヘッドパイプ11は、車両の前方部に配置されている。メインフレーム12は、ヘッドパイプ11から後方に向かって斜め下方に延びている。
図1は、第1の実施形態に係る自動二輪車1の左側面図である。図1に示すように、自動二輪車1は、車体フレーム10を備えている。車体フレーム10は、ヘッドパイプ11と、メインフレーム12とを備えている。ヘッドパイプ11は、車両の前方部に配置されている。メインフレーム12は、ヘッドパイプ11から後方に向かって斜め下方に延びている。
ヘッドパイプ11には、図示しないステアリングシャフトが回転可能に挿入されている。図示しないステアリングシャフトには、ハンドル13と、一対のフロントフォーク14とが接続されている。一対のフロントフォーク14の下端部分には、前輪15が回転可能に取り付けられている。
メインフレーム12の後方部分には、ピボット軸16が取り付けられている。ピボット軸16には、リアアーム17が揺動可能に取り付けられている。リアアーム17の後端部分には、後輪18が回転可能に取り付けられている。
(エンジン20)
動力源としてのエンジン20は、メインフレーム12に懸架されている。図2に示すように、エンジン20の前方には、ラジエター2が配置されている。
動力源としてのエンジン20は、メインフレーム12に懸架されている。図2に示すように、エンジン20の前方には、ラジエター2が配置されている。
本実施形態において、エンジン20は、並列多気筒エンジンである。具体的には、エンジン20は、水冷式の並列4気筒エンジンである。但し、本発明において、エンジンの種類は、特に限定されない。エンジンは、例えば、並列2気筒エンジン、並列3気筒エンジンまたは並列5気筒以上のエンジンであってもよい。また、エンジンは、例えば、単気筒エンジン、直列多気筒エンジン、水平対向多気筒エンジン、V型多気筒エンジンであってもよい。エンジンは、空冷式であってもよい。
エンジン20は、図3に示すクランクシャフト21を備えている。クランクシャフト21は、車幅方向に延びている。クランクシャフト21は、図2に示すクランクケース22に収納されている。
図3に示すように、クランクシャフト21は、第1のクランクウェブ対36aと、第2のクランクウェブ対36bと、第3のクランクウェブ対36cと、第4のクランクウェブ対36dと、第1のクランクピン32aと、第2のクランクピン32bと、第3のクランクピン32cと、第4のクランクピン32dと、第1のクランクジャーナル33bと、第2のクランクジャーナル33cと、第3のクランクジャーナル33dと、第4のクランクジャーナル33aと、第5のクランクジャーナル33eとを備えている。
第1のクランクウェブ対36aは、最も右側に配置されている。第1のクランクウェブ対36aは、第1のクランクウェブ34aと、第2のクランクウェブ34bとを備えている。第2のクランクウェブ34bは、第1のクランクウェブ34aに対して車幅方向右側に配置されている。第1のクランクウェブ34aと、第2のクランクウェブ34bとは、車幅方向に延びる第1のクランクピン32aによって相互に接続されている。なお、第1のクランクウェブ34aの車幅方向左側には、第4のクランクジャーナル33aが配置されている。第1のクランクウェブ34aは、第4のクランクジャーナル33aと接続されている。第4のクランクジャーナル33aは、クランクケース22に形成された第1の軸受部22fによって支持されている。
第2のクランクウェブ対36bは、第1のクランクウェブ対36aの車幅方向右側に配置されている。第2のクランクウェブ対36bは、第3のクランクウェブ34cと、第4のクランクウェブ34dとを備えている。第3のクランクウェブ34cは、第2のクランクウェブ34bの車幅方向右側に配置されている。第3のクランクウェブ34cは、第1のクランクジャーナル33bによって第2のクランクウェブ34bに接続されている。第1のクランクジャーナル33bは、クランクケース22に形成された第2の軸受部22gによって支持されている。第4のクランクウェブ34dは、第3のクランクウェブ34cの車幅方向右側に配置されている。第3のクランクウェブ34cと第4のクランクウェブ34dとは、車幅方向に延びる第2のクランクピン32bによって相互に接続されている。
第2のクランクウェブ対36bの車幅方向右側には、第3のクランクウェブ対36cが配置されている。第3のクランクウェブ対36cは、第5のクランクウェブ34eと、第6のクランクウェブ34fとを備えている。第5のクランクウェブ34eは、第4のクランクウェブ34dの車幅方向右側に配置されている。第5のクランクウェブ34eと第4のクランクウェブ34dとは、車幅方向に延びる第2のクランクジャーナル33cによって相互に接続されている。第2のクランクジャーナル33cは、クランクケース22に形成された第3の軸受部22hによって支持されている。第6のクランクウェブ34fは、第5のクランクウェブ34eの車幅方向右側に配置されている。第6のクランクウェブ34fと第5のクランクウェブ34eとは、車幅方向に延びる第3のクランクピン32cによって相互に接続されている。
第4のクランクウェブ対36dは、第3のクランクウェブ対36cの車幅方向右側に配置されている。第4のクランクウェブ対36dは、第7のクランクウェブ34gと、第8のクランクウェブ34hとを備えている。第7のクランクウェブ34gは、第6のクランクウェブ34fの車幅方向右側に配置されている。第7のクランクウェブ34gと第6のクランクウェブ34fとは、車幅方向に延びる第3のクランクジャーナル33dによって相互に接続されている。第3のクランクジャーナル33dは、クランクケース22に形成された第4の軸受部22iによって支持されている。第8のクランクウェブ34hは、第7のクランクウェブ34gの車幅方向右側に配置されている。第8のクランクウェブ34hと第7のクランクウェブ34gとは、車幅方向に延びる第4のクランクピン32dによって相互に接続されている。
第8のクランクウェブ34hの車幅方向右側には、第5のクランクジャーナル33eが配置されている。第8のクランクウェブ34hは、第5のクランクジャーナル33eに接続されている。第5のクランクジャーナル33eは、クランクケース22に形成された第5の軸受部22jによって支持されている。
クランクケース22は、上ケーシング部22aと、下ケーシング部22bとを備えている。下ケーシング部22bは、上ケーシング部22aの下に配置されている。これら上ケーシング部22aと下ケーシング部22bとによって、クランクシャフト21が収納される図3に示すクランク室22eが区画形成されている。
下ケーシング部22bには、下方に向かって開口する開口部が形成されている。図2に示すように、この下ケーシング部22bの開口部には、オイルパン23が取り付けられている。
一方、上ケーシング部22aの前半部分には、図5に示す開口部22cが形成されている。開口部22cの上には、図2に示すボディシリンダ24が取り付けられている。ボディシリンダ24の上端部には、ヘッドシリンダ25が取り付けられている。
図3に示すように、ボディシリンダ24は、複数のシリンダ部26を備えている。具体的には、ボディシリンダ24は、第1のシリンダ部26aと、第2のシリンダ部26bと、第3のシリンダ部26cと、第4のシリンダ部26dとを備えている。これら4つのシリンダ部26a〜26dは、車幅方向に配列さている。
なお、本明細書において、「シリンダ部」とは、ピストンが変位する略筒状の空間が形成された部分をいう。通常、ひとつまたは複数のシリンダ部が集合してボディシリンダが形成されている。
各シリンダ部26a〜26dは、上方部26eと、下方部26fとを備えている。図4に示すように、下方部26fは、クランクケース22の内部に位置している。一方、上方部26eは、クランクケース22よりも高い位置に配置されている。図6に示す上方部26eの下端面26gは、図5に示す上ケーシング部22aの座面22dと当接している。なお、図4に一点破線で示すピストン30は、下死点に位置するときのピストンである。また、一点破線で示すクランクピン32は、ピストン30が下死点に位置するときのクランクピンである。
なお、図4では、シリンダ部26、ピストン30及びピストンリング31と、クランクケース22などとの位置関係が明確となるように、シリンダ部26、ピストン30及びピストンリング31を模式的に描画している。具体的には、図4では、シリンダ部材26とシリンダ固定用ボルト27とが重ならないように、シリンダ部26、ピストン30及びピストンリング31を、シリンダ部26の軸線と垂直な方向に縮小して記載している。
図6に示すように、上方部26eは、下方部26fよりも厚肉に形成されている。上方部26eには、冷却水が供給されるウォータージャケット24dが形成されている。ウォータージャケット24dは、シリンダ部26の中心軸の延びる方向において、上方部26eの上端部から下端部にまで形成されている。
下方部26fの中央より下の部分には、テーパー部26hが形成されている。テーパー部26hは、下方に向かって薄肉となるように形成されている。このテーパー部26hは、下死点に位置するピストン30のピストンリング31よりもクランクシャフト21側に配置されている。テーパー部26hは、下死点に位置するピストン30のピストンリング31よりもクランクシャフト21とは反対側に位置する下方部26fの部分よりも薄肉に形成されている。
図3に示すように、各シリンダ部26a〜26dには、シリンダ部26a〜26d内を摺動変位するピストン30が配置されている。ピストン30は、コンロッド29の先端部に接続されている。コンロッド29の基端部は、クランクシャフト21に接続されている。
図3及び図6に示すように、ピストン30の外周面には、複数のピストンリング31が配置されている。具体的には、ピストン30の外周面には、第1のピストンリング31aと、第2のピストンリング31bと、第3のピストンリング31cとが配置されている。これらのピストンリング31によって、燃焼室の気密が保持されている。
図4に示すように、ヘッドシリンダ25と、ボディシリンダ24と、上ケーシング部22aとは、複数のシリンダ固定用ボルト27によって相互に固定されている。本実施形態では、シリンダ固定用ボルト27は、両端にねじ孔が形成されたスタッドボルトにより構成されている。
図5に示すように、シリンダ固定用ボルト27は、第1のシリンダ部26aの左側と、第4のシリンダ部26dの右側と、シリンダ部26a〜26dの間とのそれぞれにおいてシリンダ部26の前側と後側とに合計10本配置されている。
図4に示すように、シリンダ固定用ボルト27の上端は、ヘッドシリンダ25にまで延びている。また、シリンダ固定用ボルトの下端部は、上ケーシング部22aにまで延びている。シリンダ固定用ボルト27は、ヘッドシリンダ25と、上ケーシング部22aとのそれぞれにねじ止めされている。
上ケーシング部22aと、下ケーシング部22bとは、ケーシング固定用ボルト28によって相互に固定されている。ケーシング固定用ボルト28には、第1のケーシング固定用ボルト28aと、第2のケーシング固定用ボルト28bとが含まれる。第1のケーシング固定用ボルト28aは、クランクシャフト21の前後に配置されている。一方、第2のケーシング固定用ボルト28bは、バランサ軸35の前後に配置されている。
図4に示すように、本実施形態では、シリンダ部26は、クランクケース22の内部にまで至っている。本実施形態では、ピストン30が下死点に位置するときには、ピストンリング31は、下方部26fと当接する。すなわち、ピストン30が下死点に到達したときには、ピストンリング31は、クランクケース22内に位置している。より具体的には、本実施形態では、ピストン30が下死点に到達したときには、ピストン30全体が実質的にクランクケース22の内部に位置している。すなわち、ボディシリンダ24のピストン30との摺動部が、クランクケース22の内部にまで至っている。
従来、ボディシリンダのピストンとの摺動部は、一般的に、クランクケースよりも高い位置に設けられる。このため、図7に示すように、ボディシリンダ124のうち、クランクケース122よりも上方に位置する上方部124aのシリンダの中心軸方向の長さが比較的長い。よって、クランクケース122の上ケーシング部122aと、ヘッドシリンダ125との距離が比較的長い。従って、シリンダ固定用ボルト127を比較的長くする必要がある。
それに対して、本実施形態では、図3及び図6に示すように、ピストン30が下死点に位置するときに、ピストンリング31が下方部26fと当接する。すなわち、ボディシリンダ24のピストン30との摺動部が、クランクケース22の内部に位置する下方部26fにまで至っている。このため、クランクケース22よりも高い位置に位置する上方部26eのシリンダ部26の中心軸方向の長さを、ピストン30のストローク長よりも短くすることができる。よって、図4に示すように、ヘッドシリンダ25とクランクケース22との間の距離を短くすることができる。その結果、図7に示す場合と比べて、シリンダ固定用ボルト27の長さを短くすることができる。従って、エンジン20を軽量化することが可能となる。
図4に示すように、本実施形態では、クランクケース22は、上ケーシング部22aと、上ケーシング部22aの下に位置する下ケーシング部22bとを備えている。そして、上ケーシング部22aと下ケーシング部22bとは、上下方向に延びるケーシング固定用ボルト28によって相互に固定されている。このため、シリンダ固定用ボルト27と、ケーシング固定用ボルト28とが比較的近接して配置されることとなる。
例えば、図7に示すように、ボディシリンダ124のピストンとの摺動部がクランクケース122よりも高い位置に位置している場合であれば、クランクシャフトの軸線Cと上ケーシング部122aの座面122dとの間の距離L1が比較的短い。このため、シリンダ固定用ボルト127と、ケーシング固定用ボルト128との距離L2も比較的短くなる。従って、シリンダ固定用ボルト127の下端部とケーシング固定用ボルト128の上端部との間に位置するクランクケース122の部分に大きな応力が加わることとなる。このため、シリンダ固定用ボルト127の下端部とケーシング固定用ボルト128の上端部との間に位置するクランクケース122の部分を厚肉にするなどの必要がある。しかしながら、シリンダ固定用ボルト127の下端部とケーシング固定用ボルト128の上端部との間に位置するクランクケース122の部分を厚肉にすると、クランクケース122の重量が増大する傾向にある。従って、エンジン20の重量も増大する傾向にある。
また、図8に示すように、後側のシリンダ固定用ボルト127を下方に延長して、シリンダ固定用ボルト127とケーシング固定用ボルト128とを上下方向にオーバーラップさせることによって、クランクケース122の剛性を確保することも考えられる。しかしながら、この場合は、シリンダ固定用ボルト127の長さがさらに長くなる。このため、シリンダ固定用ボルト127の重量がさらに増大する。従って、エンジン20の重量がさらに増大することとなる。
それに対して、本実施形態では、図4に示すように、ボディシリンダ24のピストン30との摺動部がクランクケース22の内部に位置している。従って、上ケーシング部22aの座面22dとクランクシャフト21の軸線Cとの間の距離L1を比較的大きくすることができる。このため、シリンダ固定用ボルト27の下端部とケーシング固定用ボルト28の上端部との間の距離L2を比較的大きくすることができる。従って、シリンダ固定用ボルト27の下端部とケーシング固定用ボルト28の上端部との間に位置するクランクケース22の部分に加わる単位体積あたりの応力を小さくすることができる。よって、図7に示す場合ほどシリンダ固定用ボルト27の下端部とケーシング固定用ボルト28の上端部との間に位置するクランクケース22の部分を厚肉する必要がない。また、図8に示すように、シリンダ固定用ボルト27とケーシング固定用ボルト28とを上下方向においてオーバーラップさせる必要もない。従って、エンジン20のさらなる軽量化を図ることができる。
図6に示すように、本実施形態では、下方部26fにテーパー部26hが設けられている。テーパー部26hは、上述のように、下死点に位置するピストン30のピストンリング31よりもクランクシャフト21側に配置されている。そして、テーパー部26hは、下死点に位置するピストン30のピストンリング31よりもヘッドシリンダ25側に位置している下方部26fの部分よりも薄肉に形成されている。このため、ボディシリンダ24、ひいてはエンジン20をさらに軽量化することが可能となる。
なお、テーパー部26hは、下死点に位置するピストン30のピストンリング31よりもクランクシャフト21側に位置している。このため、テーパー部26hには、下方部26fのテーパー部26hよりも上方に位置する部分ほど高い剛性が求められない。また、テーパー部26hに要求される形状精度は、下方部26fのテーパー部26hよりも高い位置に位置する分に要求される形状精度よりも低い。このため、下死点に位置するピストン30のピストンリング31よりもクランクシャフト21側に位置するテーパー部26hであれば、薄肉にしても大きな問題は生じない。
1 自動二輪車(鞍乗型車両)
20 エンジン
21 クランクシャフト
22 クランクケース
22a 上ケーシング部
22b 下ケーシング部
22e クランク室
24 ボディシリンダ
25 ヘッドシリンダ
26a 第1のシリンダ部(シリンダ部)
26b 第2のシリンダ部(シリンダ部)
26c 第3のシリンダ部(シリンダ部)
26d 第4のシリンダ部(シリンダ部)
26e 上方部
26f 下方部
27 シリンダ固定用ボルト
28 ケーシング固定用ボルト
29 コンロッド
30 ピストン
31 ピストンリング
20 エンジン
21 クランクシャフト
22 クランクケース
22a 上ケーシング部
22b 下ケーシング部
22e クランク室
24 ボディシリンダ
25 ヘッドシリンダ
26a 第1のシリンダ部(シリンダ部)
26b 第2のシリンダ部(シリンダ部)
26c 第3のシリンダ部(シリンダ部)
26d 第4のシリンダ部(シリンダ部)
26e 上方部
26f 下方部
27 シリンダ固定用ボルト
28 ケーシング固定用ボルト
29 コンロッド
30 ピストン
31 ピストンリング
Claims (5)
- クランクケースと、
前記クランクケースに収納されたクランクシャフトと、
前記クランクシャフトに接続されたコンロッドと、
前記コンロッドの先端部に接続されたピストンと、
前記ピストンの外周面に取り付けられたピストンリングと、
前記クランクケースに接続され、前記ピストンが内部を変位するシリンダ部を有するボディシリンダと、
前記ボディシリンダの先端部に接続されたヘッドシリンダと、
一端部が前記ヘッドシリンダにまで延びる一方、他端部が前記クランクケースにまで延び、前記ヘッドシリンダと、前記ボディシリンダと、前記クランクケースとを接続するシリンダ固定用ボルトと、
を備え、
前記シリンダ部は、
前記クランクケース内に位置する下方部と、
前記クランクケースよりも高い位置に位置する上方部と、
を含み、
前記ピストンリングは、前記ピストンが下死点に位置するときに、前記下方部と当接するエンジン。 - 請求項1に記載されたエンジンにおいて、
前記クランクケースは、
前記ボディシリンダが接続される上ケーシング部と、
前記上ケーシング部の下側に接続される下ケーシング部と、
を含み、
前記上ケーシング部と前記下ケーシング部とを接続するケーシング固定用ボルトをさらに備えるエンジン。 - 請求項1に記載されたエンジンにおいて、
前記ピストンが下死点に位置するときの前記ピストンリングよりも前記クランクシャフト側に位置する前記シリンダ部の下方部の部分の少なくとも一部は、前記ピストンが下死点に位置するときの前記ピストンリングよりも前記クランクシャフトとは反対側に位置する前記下方部の部分よりも薄肉に形成されているエンジン。 - 請求項1に記載されたエンジンにおいて、
前記ボディシリンダには、前記シリンダ部が前記クランクシャフトの延びる方向に複数配列されているエンジン。 - 請求項1に記載のエンジンを備えた鞍乗型車両。
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