JP2014129749A - エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの組付性を向上させつつ、小型化及び軽量化を図る。
【解決手段】カウンタウェイト３２，３３，３４，３５を有するクランク軸２４と、バランサウェイト６９，７０を有するバランサ軸５２とを平行に配置し、クランク軸２４とバランサ軸５２とをクランクケース１６の端部壁に回転自在に支持したエンジンにおいて、シリンダライナをクランク室側からシリンダボア内に挿入するようシリンダボアをクランク室側端部に最大内径部を有する形状に形成し、クランクケース１６の端部壁をシリンダボアの最大内径部より外側に配置し、クランク軸の軸方向端部に配置されるカウンタウェイト３２とこのカウンタウェイト３２に隣接するクランクケース１６の端部壁とに挟まれる空間でクランク軸２４の軸部と半径方向に対向するバランサ軸５２の軸部５３に、バランサウェイト６９，７０のうち少なくとも１つを配置した。
【選択図】図４

Description

この発明はエンジンに係り、特に、シリンダライナのエンジンヘの組付性を向上し、エンジンの小型化及び軽量化を図ることができるエンジンに関する。

従来のエンジンでは、シリンダブロックにシリンダスリーブを組み付ける際に、シリンダブロックのシリンダヘッドへの接合面側からシリンダスリーブをシリンダボアに挿入することが一般的である。
このため、シリンダブロックは、シリンダボアの最大内径部がシリンダヘッドヘの接合面側に配置されており、シリンダボアの径方向中心からクランクケースの端部壁までの距離が比較的短く設定されていた。
ところで、シリンダブロックをシリンダヘッドと一体化するなどし、エンジンの製造性を向上させるため、シリンダスリーブをクランク室側からシリンダボアに挿入する場合がある。この際、シリンダボアの径方向中心からクランクケースの端部壁までの距離が短いと、シリンダボアに挿入しようとするシリンダスリーブが端部壁と干渉し、シリンダスリーブをクランクケース側からシリンダボアに組み付けることが困難であった。

一方、特開２００６−５７６５１号公報には、バランサ軸をクランク軸と平行に配置し、クランク軸の軸方向端部に配置されるカウンタウェイトとこのカウンタウェイトに隣接するクランクケースの端部壁とに挟まれる空間に、バランサ軸のバランサウェイトを配置することが記載されている。

特開２００６−５７６５１号公報

しかし、従来のエンジンでは、クランク軸の軸方向端部に配置されるカウンタウェイトと、このカウンタウェイトに隣接する位置に配置されるクランクケースの端部壁とに挟まれる空間が、狭くなっていた。
このため、前記特開２００６−５７６５１号公報に開示されるように、この狭い空間にバランサ軸のバランサウェイトを配置する場合、バランサウェイトの軸方向の寸法を小さく（薄く）しなければならず、同等の重量を確保するにはバランサウェイトの径方向の寸法を大きくする必要がある。
その結果、バランサウェイトの径方向の寸法がクランク軸と重ならないように、バランサ軸をクランク軸から離れた位置に配置することが必要となり、エンジンが大型化する問題があった。
また、上記狭い空間にクランク軸からバランサ軸に回転を伝達するクランクギヤ及びバランサギヤを配置しようとする場合、各ギヤの歯幅が小さくなり、各ギヤの強度が低下する問題があった。
これを防止するため、クランクギヤ及びバランサギヤをクランクケースの外側に配置した場合、エンジンが大型化する問題があった。

この発明は、エンジンの組付性を向上させつつ、エンジンの小型化及び軽量化を図ることを目的とする。

この発明は、シリンダブロックにシリンダライナが挿入されるシリンダボアを形成したシリンダ部とクランク室を画成するクランクケースとを備え、カウンタウェイトを有するクランク軸とバランサウェイトを有するバランサ軸とを平行に配置し、前記クランク軸と前記バランサ軸とをそれぞれ軸受を介して前記クランクケースの端部壁に回転自在に支持したエンジンにおいて、前記シリンダライナを前記クランク室側から前記シリンダボア内に挿入するよう前記シリンダボアを前記クランク室側端部に最大内径部を有する形状に形成し、前記クランクケースの端部壁を前記シリンダボアの最大内径部より外側に配置し、前記クランク軸の軸方向端部に配置されるカウンタウェイトとこのカウンタウェイトに隣接する前記クランクケースの端部壁とに挟まれる空間で前記クランク軸の軸部と半径方向に対向する前記バランサ軸の軸部に、前記バランサウェイトのうち少なくとも１つを配置したことを特徴とする。

シリンダライナをクランク室側からシリンダボア内に挿入するエンジンの場合、シリンダボアはクランク室側端部に最大内径部を有する形状となる。このエンジンは、クランクケースの端部壁をシリンダボアの最大内径部より外側に配置することで、シリンダボアに挿入しようとするシリンダライナが端部壁と干渉することがなく、シリンダライナのエンジンヘの組付性を向上できる。
また、シリンダライナをクランク室側からシリンダボア内に挿入するエンジンは、従来のエンジンと比べ、クランク軸の軸方向一端部に配置されるカウンタウェイトとクランクケースの端部壁との間の空間が広くなる。この広くなる空間にバランサウェイトのうち少なくとも１つを配置する場合、従来のエンジンよりもバランサウェイトの軸方向の寸法を厚くできるとともにバランサウェイトの径方向の寸法を相対的に小型化でき、バランサ軸をクランク軸に近づけて配置することができる。
よって、この発明では、シリンダライナのエンジンヘの組付性を向上させつつ、エンジンの小型化及び軽量化を図ることができる。

図１はエンジンの正面図である。（実施例） 図２は図１のＡ−Ａ線によるエンジンの断面図である。（実施例） 図３は図１のＢ−Ｂ線によるエンジンの一部断面図である。（実施例） 図４はオイルパンを外したエンジンの底面図である。（実施例） 図５はシリンダブロックの拡大断面図である。（実施例） 図６は図２のＣ−Ｃ線によるエンジンの断面図である。（実施例） 図７はエンジンの運動部品の斜視図である。（実施例）

以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。

図１〜図７は、この発明の実施例を示すものである。図１〜図３において、１はエンジン、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はフロントカバー、５はオイルパン、６はシリンダヘッドカバーである。エンジン１は、シリンダブロック２をシリンダヘッド３と一体成形し、また、フロントカバー４と一体形成している。シリンダブロック２の下部には、オイルパン５を取り付け、シリンダヘッド３にシリンダヘッドカバー６を取り付けている。シリンダヘッド３には、吸気マニホルド７を取り付け、排気マニホルド８を取り付けている。排気マニホルド８には、触媒９が接続されている。
前記シリンダブロック２は、図４に示すように、幅方向の両側に配置した各側壁部１０、１１と、各側部壁１０、１１の長手方向両端及び中間を連結する各端部壁１２、１３及び中間壁１４とによって、底面視で幅方向よりも長手方向に長い形状を有している。シリンダブロック２の上部には、図５に示すように、各側部壁１０、１１と各端部壁１２、１３及び中間壁１４とによって形成されるシリンダ部１５を備えている。シリンダブロック２の下部には、図６に示すように、シリンダ部１５から下方に広がるように延びた各側部壁１０、１１と各端部壁１２、１３とによって形成されるクランクケース１６を備えている。
前記シリンダ部１５には、図２、図５に示すように、各側部壁１０、１１の間で各端部壁１２、１３及び中間壁１４の間に位置するように２つのシリンダボア１７、１８を形成している。前記クランクケース１６は、図６に示すように、下方に広がる各側部壁１０、１１と各端部壁１２、１３によってクランク室１９を画成している。
前記シリンダボア１７、１８は、図５に示すように、シリンダ軸線方向の一端がシリンダヘッド３に形成した燃焼室２０、２１によって閉鎖され、他端がクランク室１９に開放されている。シリンダボア１７、１８は、クランク室１９側から燃焼室２０、２１に向かって、最大内径部１７ａ、１８ａと中間内径部１７ｂ、１８ｂと最小内径部１７ｃ、１８ｃとを順に形成している。前記クランクケース１６の２つの端部壁１２、１３は、シリンダボア１７、１８の最大内径部１７ａ、１８ａより外側に配置している。シリンダボア１７、１８には、クランク室１９側からシリンダライナ２２、２３を挿入する。前記クランク室１９は、クランクケース１６に取り付けられる前記オイルパン５によって閉鎖される。

前記エンジン１は、図２に示すように、クランクケース１６のクランク室１９内に、シリンダブロック２の長手方向に指向させてクランク軸２４を配置している。クランク軸２４は、軸部２５の軸方向両端部を軸受２６、２７を介してクランクケース１６の端部壁１２、１３に回転自在に支持している。軸受２６、２７は、軸受キャップ２８、２９でクランクケース１３の端部壁１２、１３に取り付けている。また、クランク軸２４は、軸部２５の軸方向中間部を軸受３０を介してクランクケース１６の中間壁１４に回転自在に支持している。軸受３０は、クランクケース１６の中間壁１４に軸受キャップ３１で取り付けている。
クランク軸２４は、軸部２５の軸方向一端部のクランクケース１６の端部壁１２と中間壁１４とに対向するように一対のカウンタウェイト３２、３３を設け、軸部２５の軸方向他端部のクランクケース１６の端部壁１３と中間壁部１４とに対向するように他の一対のカウンタウェイト３４・３５を設けている。
クランク軸２４は、２対のカウンタウェイト３２、３３及びカウンタウェイト３４、３５間にコネクティングロッド３６、３７の一端側を接続している。コネクティングロッド３６、３７の他端側は、前記シリンダライナ２２、２３に摺動自在に挿入したピストン３８、３９に接続している。

前記クランク軸２４は、図２、図７に示すように、軸部２５の軸方向他端部をクランクケース１６の端部壁１３から突出させ、突出した先端にクランク軸ベベルギヤ４０を設けている。クランク軸ベベルギヤ４０は、フロントカバー４内に回転自在に支持したカム駆動軸４１の軸方向一端部に設けた入力側ベベルギヤ４２に噛み合っている。カム駆動軸４１は、シリンダヘッド３側の軸方向他端部に出力側ベベルギヤ４３を設けている。出力側ベベルギヤ４３は、シリンダヘッドカバー６内に回転自在に支持したカム軸４４に設けたカム軸ベベルギヤ４５に噛み合っている。カム軸４４は、吸気カム４６及び排気カム４７を備えている。
クランク軸２４の回転は、カム駆動軸４１を介してカム軸４４に伝達され、吸気カム４６及び排気カム４７により吸気ロッカアーム４８及び排気ロッカアーム４９を介して各燃焼室２０、２１の吸気弁５０及び排気弁５１を駆動する。

前記エンジン１は、図３、図４に示すように、シリンダブロック２のクランク室１９内に、前記クランク軸２４と平行にバランサ軸５２を配置している。バランサ軸５２は、クランク軸２４の軸線方向からみた場合、ピストン３８、３９の反スラスト側（図６において、クランク軸２４の右側）に配置する。バランサ軸５２は、軸部５３の軸方向両端を軸受５４、５５を介してクランクケース１６の端部壁１２、１３に回転自在に支持している。軸受５４は、クランクケース１６の一つの端部壁１２の窪部５６に装着している。軸受５５は、クランクケース１６の他の端部壁１３の貫通孔５７に装着している。貫通孔５７には、軸受５５のクランク室１９外側にオイルシール５８を設けている。
バランサ軸５２は、クランク軸２４により駆動される。クランク軸２４は、図２に示すように、クランクギヤ５９を備えている。クランクギヤ５９は、クランクケース１６の一つの端部壁１２と反対側にあるクランクケース１６の他の端部壁１３と、この端部壁１３に隣接するカウンタウェイト３５との間の空間Ｓ１に配置している。バランサ軸５２には、図３に示すように、クランクギヤ５９と噛み合うバランサギヤ６０を備えている。バランサギヤ６０は、クランクケース１６の端部壁１２に隣接する前記空間Ｓ１で、クランク軸２４の軸部２５と半径方向に対向する位置の軸部５３に配置している。
バランサ軸５２は、図１、図３に示すように、クランクケース１６の端部壁１３から突出された軸部５３の先端に補機用プーリ６１を備えている。補機用プーリ６１には、補機用ベルト６２を巻き掛けている。補機用ベルト６２は、オルタネータ６３のオルタネータプーリ６４、コンプレッサ６５のコンプレッサプーリ６６、テンショナ６７のテンショナプーリ６８に巻き掛けている。
クランク軸２４の回転は、バランサ軸５２の補機用プーリ６１により補機用ベルト６２を介してオルタネータプーリ６４、コンプレッサプーリ６６、テンショナプーリ６８に伝達され、オルタネータ６３、コンプレッサ６５を駆動する。

前記バランサ軸５２は、図３、図４に示すように、軸部５３に複数のバランサウェイト６９、７０、７１を設けている。
バランサウェイト６９は、半径ｒ３を有する円弧形状に形成され、クランクケース１６の一つの端部壁１２に隣接するように軸部５３の半径方向に配置している。すなわち、バランサウェイト６９は、クランク軸２４の軸方向一端部のカウンタウェイト３２とこのカウンタウェイト３２に隣接するクランクケース１６の端部壁１２とに挟まれる空間Ｓ２で、クランク軸２４の軸部２５と半径方向に対向するバランサ軸５２の軸部５３に配置している。
また、バランサウェイト７０は、半径ｒ２、長さｌ２を有する略半円筒形状に形成され、バランサウェイト６９から軸部５３の軸線方向他端部のバランサギヤ６０に向かって伸びるように軸部５３外周に沿わせて配置している。さらに、バランサウェイト７１は、半径ｒ１を有する円弧形状に形成され、前記補機用プーリ６１のクランクケース１６の他の端部壁１３と対向する側であって、補機用プーリ６１の半径方向に一体的に配置している。
バランサウェイト６９、７０、７１の各半径の関係は、ｒ２＜ｒ３＜ｒ１とする。バランサウェイト７０は、長さｌ２を調整し、バランサウェイト６９、７０、７１全体の遠心力の基点がエンジン１の中心（シリンダボア１７、１８間の中間点）に来るようにする。

このエンジン１は、図５に示すように、シリンダライナ２２、２３をクランク室１９側からシリンダボア１７、１８内に挿入するように、シリンダボア１７、１８をクランク室１９側の端部に最大内径部１７ａ、１８ａを有する形状に形成し、クランクケース１６の端部壁１２、１３をシリンダボア１７、１８の最大内径部１７ａ、１８ａより外側に配置している。
このように、シリンダライナ２２、２３をクランク室１９側からシリンダボア１７、１８内に挿入するエンジン１の場合、シリンダボア１７、１８はクランク室１９側の端部に最大内径部１７ａ、１８ａを有する形状となる。このエンジン１は、クランクケース１６の端部壁１２、１３をシリンダボア１７、１８の最大内径部１７ａ、１８ａより外側に配置することで、シリンダライナ２２、２３のエンジン１ヘの組付性を向上できる。
そして、このエンジン１は、図４に示すように、クランク軸２４の軸方向一端部に配置されるカウンタウェイト３２とこのカウンタウェイト３２に隣接するクランクケース１６の一つの端部壁１２とに挟まれる空間Ｓ２で、クランク軸２４の軸部２５と半径方向に対向するバランサ軸５２の軸部５３に、バランサウェイト６９を配置している。
前記のように、シリンダライナ２２、２３をクランク室１９側からシリンダボア１７、１８内に挿入するエンジン１は、従来のエンジンと比べ、クランク軸２４の軸方向一端部に配置されるカウンタウェイト３２とクランクケース１６の端部壁１２との間の空間Ｓ２が広くなる。
この広くなる空間Ｓ２にバランサウェイト６９、７０、７１のうち少なくとも１つ、バランサウェイト６９を配置する場合、従来のエンジンよりもバランサウェイト６９の軸方向の寸法を厚くできるとともにバランサウェイト６９の半径方向の寸法を相対的に小型化でき、バランサ軸５２をクランク軸２４に近づけて配置することができる。
よって、このエンジン１では、シリンダライナ２２、２３のエンジン１ヘの組付性を向上させつつ、エンジン１の小型化及び軽量化を図ることができる。

また、このエンジン１は、クランク軸２４にクランクギヤ５９を備え、バランサ軸５２はクランクギヤ５９と噛み合うバランサギヤ６０を備えている。クランクギヤ５９及びバランサギヤ６０は、図３、図７に示すように、クランク軸２４及びバランサ軸５２の軸方向他端部で、クランク軸２４の軸方向一端部のバランサウェイト３２とは相対的に離れる位置に配置されるクランクケース１６の他の端部壁１３と、この端部壁１３に隣接するクランク軸２４のカウンタウェイト３５とに挟まれる空間Ｓ１に配置している。
これにより、このエンジン１は、バランサウェイト６９とは相対的に離れる位置に配置されるクランクケース１６の他の端部壁１３と、この端部壁１３に隣接するカウンタウェイト３５とに挟まれる空間Ｓ１が、従来のエンジンと比べ広くなる。
このため、このエンジン１は、空間Ｓ１にクランクギヤ５９とバランサギヤ６０を配置する場合、各ギヤ５９、６０の歯幅を厚くすることができ、各ギヤ５９、６０の耐久性を向上させることができる。
そして、このエンジン１は、シリンダブロック２をシリンダヘッド３と一体化した構造としているので、エンジン１の軽量化に最適である。

さらに、このエンジン１は、バランサ軸５２のバランサウェイト６９を、クランクケース１６の端部壁１２に設けた軸受５４の近傍の軸部５３に配置しているので、軸受５４に片持ち荷重がかかりにくく、軸受５４の摩耗を抑えて使用寿命を向上することができる。バランサウェイト６９が隣接する軸受５４は、クランクケース１６内の窪部５６に装着しているので、この部分のオイルシールが不用である。
前記補機用プーリ６１は、エンジン回転数と等速で回転するので、通常の補機用プーリと同じ直径である。即ち、比較的大径とすることができる。このため、バランサウェイト７１の重心位置を半径方向に大きく（離れて）設定でき、遠心力を効果的に発生できる。
前記バランサ軸５２は、クランクケース１６の他の端部壁１３の軸受５５の両側にバランサウェイト７０及びバランサウェイト７１が配置されているので、片持ち荷重を減少することができ、軸受５４の摩耗を抑えることができる。
このエンジン１は、バランサウェイト６９〜７１を極力軸受５４、５５に接近して配置させ、片持ち荷重を減少させることにより、バランサ軸５２の中間部分（シリンダボア１７、１８間の中間点）の軸受を廃止することができた。

この発明は、エンジンの組付性を向上させつつ、エンジンの小型化及び軽量化を図ることができるものであり、シリンダヘッドを一体成形してなるシリンダブロックを有するエンジンに限らず、シリンダヘッドとシリンダブロックと別体とするエンジンにも適用可能である。

１ エンジン
２ シリンダブロック
３ シリンダヘッド
４ フロントカバー
５ オイルパン
６ シリンダヘッドカバー
１２、１３ 端部壁
１５ シリンダ部
１６ クランクケース
１７、１８ シリンダボア
１９ クランク室
１７ａ、１８ａ 最大内径部
２２、２３ シリンダライナ
２４ クランク軸
２５ 軸部
２６、２７ 軸受
３２、３３ カウンタウェイト
３４、３５ カウンタウェイト
４１ カム駆動軸
４４ カム軸
５２ バランサ軸
５３ 軸部
５４、５５ 軸受
５９ クランクギヤ
６０ バランサギヤ
６１ 補機用プーリ
６９、７０、７１ バランサウェイト

Claims (3)

1. シリンダブロックにシリンダライナが挿入されるシリンダボアを形成したシリンダ部とクランク室を画成するクランクケースとを備え、カウンタウェイトを有するクランク軸とバランサウェイトを有するバランサ軸とを平行に配置し、前記クランク軸と前記バランサ軸とをそれぞれ軸受を介して前記クランクケースの端部壁に回転自在に支持したエンジンにおいて、前記シリンダライナを前記クランク室側から前記シリンダボア内に挿入するよう前記シリンダボアを前記クランク室側端部に最大内径部を有する形状に形成し、前記クランクケースの端部壁を前記シリンダボアの最大内径部より外側に配置し、前記クランク軸の軸方向端部に配置されるカウンタウェイトとこのカウンタウェイトに隣接する前記クランクケースの端部壁とに挟まれる空間で前記クランク軸の軸部と半径方向に対向する前記バランサ軸の軸部に、前記バランサウェイトのうち少なくとも１つを配置したことを特徴とするエンジン。
2. 前記クランク軸はクランクギヤを備え、前記バランサ軸は前記クランクギヤと噛み合うバランサギヤを備え、前記クランク軸及び前記バランサ軸の軸方向で前記バランサウェイトとは相対的に離れる位置に配置されるクランクケースの他の端部壁と、この端部壁に隣接する前記クランク軸のカウンタウェイトとに挟まれる空間に、前記クランクギヤ及び前記バランサギヤを配置したことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
3. 前記シリンダブロックをシリンダヘッドと一体化した構造であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジン。

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