JP2010116974A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、燃焼室用ピストンと対向して運動する複数のバランサ用ピストンを備えた内燃機関において、全長の短縮、および、重量の軽減を図る。
【解決手段】内燃機関１０は、燃焼室用のピストン１２ａ，１２ｂと、ピストン１２ａ，１２ｂが接続されるクランクシャフト１６と、ピストン１２ａ，１２ｂと対向して運動する複数のバランサ用ピストン１８ａ，１８ｂと、複数のバランサ用ピストン１８ａ，１８ｂを一括してクランクシャフト１６に連結するコネクティングロッド２０とを備える。コネクティングロッド２０は、バランサ用ピストン１８ａ，１８ｂがそれぞれ連結される複数の小端部と、クランクシャフト１６が備えるクランクピンと連結される単一の大端部２２とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関に関する。

特表２０００−５０７６７０号公報の図１〜図５等には、コンロッド１４によってクランクシャフト１８に連結された燃焼室用の二つのピストン１２と対向した位置に、二つのバランスアーム３２ａ，３２ｂを備えたエンジンが開示されている。各バランスアーム３２ａ，３２ｂは、それぞれ、ベアリング３４によりクランクケースに連結され、揺動可能になっている。各バランスアーム３２ａ，３２ｂは、それぞれ、別個のコンロッド２６を介して、クランクシャフト１８に連結されている。なお、上記の符号は、上記公報における符号である。

特表２０００−５０７６７０号公報

上記公報に開示された従来のエンジンには、次のような問題がある。
（１）クランクシャフト１８には、燃焼室用の二つのピストン１２を連結するための二つのクランクピンに加えて、二つのバランスアーム３２ａ，３２ｂを連結するための二つのクランクピンを更に設ける必要がある。このため、クランクシャフト１８の全長が長くなり、ひいてはエンジンの全長が長くなる。また、クランクシャフトやエンジンの重量も増大する。
（２）燃焼室用の二つのピストン１２を連結するための二つのコンロッド１４に加えて、二つのバランスアーム３２ａ，３２ｂを連結するための二つのコンロッド２６を設ける必要がある。このため、コンロッドの数が多くなるので、重量が増大するとともに、部品点数が増え、製造コストが増大する。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、燃焼室用ピストンと対向して運動する複数のバランサ用ピストンを備えた内燃機関において、全長を短縮でき、且つ、重量軽減が図れる内燃機関を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関であって、
燃焼室用ピストンと、
前記燃焼室用ピストンが接続されるクランクシャフトと、
前記燃焼室用ピストンと対向して運動する複数のバランサ用ピストンと、
前記複数のバランサ用ピストンを一括して前記クランクシャフトに連結するコネクティングロッドと、
を備え、
前記コネクティングロッドは、前記各バランサ用ピストンが連結される複数の小端部と、前記クランクシャフトが備えるクランクピンと連結される単一の大端部とを有することを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記複数のバランサ用ピストンを一括して保持するシリンダライナを備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、燃焼室用ピストンと対向して運動する複数のバランサ用ピストンを備えた内燃機関において、各バランサ用ピストンが連結される複数の小端部と、単一の大端部とを有するコネクティングロッドを用いて、複数のバランサ用ピストンを一括してクランクシャフトに連結することができる。上記コネクティングロッドによれば、複数のバランサ用ピストンをクランクシャフトに連結するためのクランクピンは、一箇所だけ設ければよい。このため、各バランサ用ピストンを個別のコネクティングロッドによってクランクシャフトに連結する場合と比べて、クランクシャフトの全長を短縮することができ、ひいては内燃機関の全長も短縮できる。また、クランクシャフトやエンジンの重量も軽減できる。更に、コネクティングロッドについても、本数を削減できるので、重量を軽減できる。これらにより、軽量化が図れ、また、熱容量も低減することができる。なお、第１の発明と異なり、バランサ用ピストンを１個だけ設ける構成も考えられるが、その場合には、十分な慣性質量を確保することが困難で、振動を十分に低減しにくいという問題がある。また、バランサ用ピストンを１個だけにした場合に、十分な慣性質量を確保しようとすると、バランサ用ピストンが大型化するので、エンジンの全高が高くなるという問題がある。これに対し、第１の発明によれば、複数に分割したバランサ用ピストンを用いることにより、十分な慣性質量を確保しつつ、エンジンの全高を低く抑えることができる。

第２の発明によれば、複数のバランサ用ピストンを一括して保持するシリンダライナを備えたことにより、各バランサ用ピストンに対して個別のシリンダライナを用いる場合と比べて、軽量化および熱容量低減が図れる。また、シリンダライナの真円仕上げが不要となり、製造が容易となる。また、バランサ用ピストンの形状の自由度が大きくなり、円形断面以外のものであっても容易に実現可能となる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の内燃機関を示す側面図である。なお、図１では、ピストンおよびクランクシャフトのみを描いており、シリンダブロックやクランクケース等については図示を省略している。

図１に示す本実施形態の内燃機関１０は、直列２気筒型である。すなわち、内燃機関１０は、燃焼室用の二つのピストン１２ａ，１２ｂを備えている。両ピストン１２ａ，１２ｂは、それぞれ、コネクティングロッド１４ａ，１４ｂを介して、クランクシャフト１６に連結されている。

両ピストン１２ａ，１２ｂは、クランクシャフト１６に対し、同位相で連結されている。すなわち、両ピストン１２ａ，１２ｂは、常に同方向に往復動する。

内燃機関１０は、両ピストン１２ａ，１２ｂと対向して運動する二つのバランサ用ピストン１８ａ，１８ｂを備えている。両バランサ用ピストン１８ａ，１８ｂは、単一のコネクティングロッド２０により、一括してクランクシャフト１６に連結されている。バランサ用ピストン１８ａ，１８ｂは、ピストン１２ａ，１２ｂに対し常に反対方向に往復動する。これにより、ピストン１２ａ，１２ｂによる振動を低減することができる。

図２は、コネクティングロッド２０の斜視図である。図２に示すように、コネクティングロッド２０は、二つの小端部２１ａ，２１ｂと、単一の大端部２２とを有している。すなわち、コネクティングロッド２０は、小端部側が二又に分かれた形状をなしている。小端部２１ａ，２１ｂには、バランサ用ピストン１８ａ，１８ｂがそれぞれ連結される。大端部２２は、クランクシャフト１６のクランクピンに連結される。

内燃機関１０では、このようなコネクティングロッド２０を用いたことにより、二つのバランサ用ピストン１８ａ，１８ｂを一つのコネクティングロッド２０によってクランクシャフト１６に連結することができる。よって、クランクシャフト１６には、バランサ用ピストン１８ａ，１８ｂのためのクランクピンを一箇所だけ設ければよい。このため、２本のコネクティングロッドを用いる場合と比べて、クランクシャフト１６の全長を短縮することができ、ひいては内燃機関１０の全長も短縮できる。

また、クランクシャフト１６の全長を短縮することができるので、クランクシャフト１６や内燃機関１０全体の重量も軽減できる。また、コネクティングロッド２０は、２本のコネクティングロッドを用いる場合よりも、重量を軽減できる。これらにより、軽量化が図れ、また、熱容量も低減することができる。また、部品点数を削減することもできる。

なお、本発明と異なり、バランサ用ピストンを１個だけ設ける構成も考えられるが、その場合には、十分な慣性質量を確保することが困難で、振動を十分に低減しにくいという問題がある。また、バランサ用ピストンを１個だけにした場合に、十分な慣性質量を確保しようとすると、バランサ用ピストンが大型化するので、エンジンの全高が高くなるという問題がある。

これに対し、本発明によれば、二つに分割したバランサ用ピストン１８ａ，１８ｂを設けたことにより、十分な慣性質量を確保しつつ、エンジンの全高を低く抑えることができる。

図３は、バランサ用ピストン１８ａ，１８ｂと、そのシリンダライナ２４とを示す断面図である。図３に示すように、シリンダライナ２４は、楕円形の断面形状を有しており、両バランサ用ピストン１８ａ，１８ｂを一括して保持している。

このように、両バランサ用ピストン１８ａ，１８ｂのシリンダライナを一体化することにより、軽量化および熱容量低減が図れる。また、シリンダライナの真円仕上げが不要となり、製造が容易となる。また、バランサ用ピストン１８ａ，１８ｂの形状の自由度が大きくなり、円形断面以外のものであっても容易に実現可能となる。

なお、バランサ用ピストン１８ａ，１８ｂは、作動ガスの圧縮等を行うものではないため、シリンダライナ２４のように、ボア間が省略されていても、問題はない。

図４は、バランサ用ピストン１８ａ，１８ｂのシリンダライナの他の例を示す断面図である。図４に示す例では、シリンダライナ２６，２８が両バランサ用ピストン１８ａ，１８ｂを一括して保持しているが、荷重の大きいスラスト側を保持するシリンダライナ２６と、反スラスト側を保持するシリンダライナ２８とに分割されている。このような構成の場合であっても、上述した図３の場合と同様の効果が得られる。

本発明の実施の形態１の内燃機関を示す側面図である。 コネクティングロッドの斜視図である。 バランサ用ピストンと、そのシリンダライナとを示す断面図である。 バランサ用ピストンのシリンダライナの他の例を示す断面図である。

符号の説明

１０ 内燃機関
１２ａ，１２ｂ ピストン
１４ａ，１４ｂ コネクティングロッド
１６ クランクシャフト
１８ａ，１８ｂ バランサ用ピストン
２０ コネクティングロッド
２１ａ，２１ｂ 小端部
２２ 大端部
２４，２６，２８ シリンダライナ

Claims (2)

1. 燃焼室用ピストンと、
   前記燃焼室用ピストンが接続されるクランクシャフトと、
   前記燃焼室用ピストンと対向して運動する複数のバランサ用ピストンと、
   前記複数のバランサ用ピストンを一括して前記クランクシャフトに連結するコネクティングロッドと、
   を備え、
   前記コネクティングロッドは、前記各バランサ用ピストンが連結される複数の小端部と、前記クランクシャフトが備えるクランクピンと連結される単一の大端部とを有することを特徴とする内燃機関。
2. 前記複数のバランサ用ピストンを一括して保持するシリンダライナを備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関。

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