JP2016516157A - レシプロエンジン - Google Patents

Abstract

第１、第２及び第３のシリンダ、及び、クランクドライブを有するレシプロエンジンであって、クランクドライブがクランクケース内で回転可能に支持され、第１及び第２のクランクピンを有するクランクシャフトを有しているレシプロエンジンにして、第１のクランクピンには、第１及び第２のピストンのための第１及び第２のコネクティングロッドが割り当てられており、第２のクランクピンには、第３のピストンのための第３のコネクティングロッドが割り当てられており、第１及び第２のシリンダは第１及び第２のピストンとともにＶ形状に配設されており、その際、第３のシリンダは第３のピストンとともにＶ内に配設されているレシプロエンジン。本発明に従う構成により、Ｗ型３気筒のレシプロエンジンを略、Ｖ型２気筒のレシプロエンジンの構成空間内に組み込むことが可能となる。

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１の前提部分に記載の特徴を有するレシプロエンジン（ピストン式内燃機関、往復動型内燃機関）に関するものである。

技術分野については、例えば、世界的に知られているハーレーダビッドソン社のオートバイ用の、それの特徴的な「２気筒サウンド」を有するハーレーダビッドソン社のＶ型２気筒エンジンが示される。

この世界的に有名なＶ型２気筒のレシプロエンジンの更なる発展は、ジム・フューリング（Jim Feuling）によって、所謂Ｗ３プロジェクトが行われた。このプロジェクトにおいては、Ｖ型２気筒のエンジンのように、２つのシリンダがＶ字形状で互いに配設されており、また、コネクティングロッド（以下「コンロッド」とも称する）はクランクシャフトの共通のクランクピンに作用するが、このプロジェクトにおけるフューリングの構造では、シリンダは３つあり、それらは「Ｗ」を思わせるものである。それ故に「Ｗ３（Ｗ型３気筒）」と称される。フューリングは新規のクランクケースを設計し、そこでは第３のシリンダはシリンダヘッドと共に４５°ずらされて、Ｖ部内に組み込まれている。３つ全てのシリンダは、１つの平面上で広がっている。それに従い、ツインカムＶツインから、トリプルカムＷスリーがもたらされた。それは、クランクシャフトの一本の共通のクランクピンを共用する２本のサブコンロッド及び１本のメインコンロッドを用いることによって可能となったものである。これは、フューリングのエンジンにおいて、放射状のシリンダ配置とともに、今日においてなお用いられている構成である。フューリングの世界的に知られた例外的な構成は、一方では、特許文献１の米国デザイン特許、また、他方では特許文献２の米国特許によって、保護されている。

フューリングのＷ型３気筒構造において不利であることは、比較的大きな構成空間を必要とする大きなシリンダ角である。

特許文献３は、３気筒のレシプロエンジンを作製するための別の方法を記載している。この特許文献３からは、特にモータサイクルに使用するためのＶ配置内に３つのシリンダを備えるレシプロエンジンが既知となる。当該レシプロエンジンは、一本のクランクシャフト、並びに、第１の外側シリンダ、第２の外側シリンダ、中央シリンダを含んでいる。個々のシリンダには、１つのピストン及び１本のコネクティングロッドが割り当てられており、その際、２つの外側シリンダはクランクシャフト軸線を通って延びる、共通の平面内に存在し、中央シリンダは同様にクランクシャフト軸線を通って延びるものの、それに対して傾斜した平面内に存在する。当該３気筒のレシプロエンジンは、クランクシャフトが２つのクランクピンを有し、第１の外側シリンダ及び中央シリンダのコネクティングロッドが共に第１のクランクピンを掴持し、また、第２の外側シリンダのコネクティングロッドが第２のクランクピンを掴持することによって特徴付けられる。

特許文献３から知られる３気筒のレシプロエンジンにおいて不利であるのは、比較的大きな構造幅であり、これは特にはモータサイクルに使用する際に、不利に働く。

ＵＳ Ｄ ４４９，６２０ Ｓ ＵＳ ４１７，６７４ ＤＥ １０ ２００８ ０２０ ４２３ Ａ１

従って本発明は、幅においても、同様に複数のシリンダによって広げられた角度範囲においても、既知の従来技術よりも小さい構造形態を有する３気筒のレシプロエンジンを作製する、という課題に基づいている。

この課題は、特許請求の範囲の請求項１の特徴部分の特徴によって、解決される。
本発明ではそれに従い、他の星型レシプロエンジンに対してより狭いシリンダ角（Ｖ角度）が可能であり、また同時に、他のレシプロエンジンに対して、伝統的な航空機由来のエンジンの、精巧で洗練された印象が可能である。更に、本発明は、可能なシリンダ角に基いて、Ｗ型３気筒のレシプロエンジンを、略、既知のＶ型２気筒のレシプロエンジンの構成空間内に組み込むことを可能にし、構造幅は問題にならない範囲で増加するのみである。

特に好ましくは、第３のシリンダは、請求項２に従い、第３のピストンとともにＶ内中央に配されている。対称な配置は、簡潔な機械的設計を可能にする。

請求項３に従う構成も同様に、簡潔な機械的設計を可能にする。

請求項４に従う構成も同様に、簡潔な機械的設計を可能するものであり、それは第２の好ましい実施形態である。

請求項５に従う構成は、Ｖ角度の変更を可能にし、それに従い構造幅に影響を与えることが出来る。

請求項６に従う異なるオフセット角度βは、異なる点火順序を実現することを可能にし、それにより、レシプロエンジンの音響はポジティブに作用され得て、これは特にモータサイクルに組み込んだ場合に有利である。更に、クランク角度１８０°のオフセット角度は、「フラットな」クランクシャフトを使用することを可能にする。この「フラットな」クランクシャフトは、例えば鋳造により、製造技術的に本質的に簡潔で安価に製造可能である。

請求項７に従う構成は、走行性能、或いは、３気筒のレシプロエンジンの走行の快適性（ＮＶＨ＝騒音、振動、ハーシュネス）に、有利な方法で影響を及ぼす。

好ましくは、本発明に従うレシプロエンジンは、請求項８に従えば、例えばモータサイクルのような二輪車に備えられる。

可能な範囲で最善の機械的な構造並びに印象的な外観のために、レシプロエンジンのクランクシャフトは、請求項９に従い、例えばモータサイクルのような二輪車の走行方向に対して、好ましくは左右方向（横方向）に取り付けられる。

以下において、本発明に従う３気筒のレシプロエンジンが４枚の図面を用いてより詳細に説明される。

本発明に従うレシプロエンジンのためのクランクドライブの側面図を示す。 本発明に従うレシプロエンジンのためのクランクドライブの正面図を示す。 本発明に従うレシプロエンジンのためのクランクドライブの三次元的な図を示す。 本発明に従うレシプロエンジンのためのクランクドライブの上面図を示す。

以下において、図１から図４の同一の構成要素には、同一の符号が用いられる。

図１は、本発明に従う３気筒のレシプロエンジン１８のためのクランクドライブ１の側面図を示す。クランクシャフト２のクランクシャフト軸線２´は破線で表されている。レシプロエンジン１８は、第１、第２及び第３のシリンダ１５、１６、１７（図４に図示）、及び、クランクドライブ１を有している。このクランクドライブ１は、非図示クランクケース内で回転可能に支持されており第１及び第２のクランクピン３、４を有するクランクシャフト２を、有している。その際、第１のクランクピン３には、第１及び第２のピストン７、８のための第１及び第２のコネクティングロッド５、６が割り当てられており、また、第２のクランクピン４には第３のピストン１０のための第３のコネクティングロッド９が割り当てられている。第１及び第２のシリンダ１５、１６は、第１及び第２のピストン７、８とともに、Ｖ字形状に配設されている。本発明に従い、第３のシリンダ１７は、第３のピストン１０とともに、第１及び第２のシリンダ１５、１６からなるＶ内に配設されている（図２に図示）。クランクシャフト２を支持するために、これは３つのジャーナル（ベアリングジャーナル）１２を有している。第３のシリンダ１７に隣接する端部側では、クランクシャフト２に、ダブルピニオンを有する従動部１３が配設されている。

特に好ましくは、第３のシリンダ１７は、第３のピストン１０とともに、第１のシリンダ１５により第２のシリンダ１６に形成されるＶ字の中央に配設されている。これは、本発明に従うレシプロエンジン１８の、格別に簡潔な機械的構造を可能にする。

機械的な構造の更なる簡易化は、第１、第２、及び第３のシリンダ１５、１６、１７がクランクシャフト軸線２´のアライメントで、互いにずらされて配設されていることによって、達成される。このずれにより、単純な方法で、本発明に従うレシプロエンジン１８の構造幅は影響を与えられ得る、並びに、第１及び第２のシリンダ１５、１６のＶ角度αもまた、影響を与えられ得る。

図１から図４には示されていない、更なる好ましい実施例では、第１及び第２のシリンダ１５、１６は、１つの平面内で、クランクシャフト軸線方向に対して垂直に配設されており、また、第３のシリンダ１７はその平面に対してクランクシャフト軸線方向にずらされて配設されている。この実施例では、第１及び／又は第２のピストン７、８には、例えばフォークコンロッド（フォーク型コンロッド、フォーク状コンロッド）が備え付けられている。

特に好ましくは、第１のシリンダ軸線１５´及び第２のシリンダ軸線１６´は、４５°から９０°の間のＶ角度αを有しており、これは図２に示されている。

更なる３つの実施例では、第１及び第２のクランクピン３、４は、９０°、又は好ましくは１８０°又は２７０°のオフセット角度βを有している。９０°（２７０°）の実施例は、図２に示されている。異なるオフセット角度βは、有利な方法で、異なる点火順序を実現することを可能し、それによってレシプロエンジンの音響はポジティブに作用され得て、これは特にモータサイクルに組み込む場合に有利である。更に、１８０°のクランク角度のオフセット角度は、「フラットな」クランクシャフトを使用することを可能にする。このフラットなクランクシャフトは、例えば鋳造により、製造技術的に本質的に簡潔で安価に製造可能である。

本発明に従うレシプロエンジン１８の、特に良好な走行の快適性（滑らかさ）のために、クランクシャフトによって駆動可能であり、クランクシャフト２に対して平行に指向された、１次のマスバランスシャフト（１次バランサー）１１が設けられている。このマスバランスシャフト１１は、図３にて見て取れる。

好ましくは、本発明に従うレシプロエンジン１８は、モータサイクルのような二輪車のために備えられている。しかしながら熟慮するまでもなく、モータビークルへ組み込むことも可能である。

レシプロエンジン１８を二輪車に組み込む際、好ましくは、クランクシャフトの長手軸線２´の組み込みは、二輪車の走行方向に対して左右方向に行われる。しかしながら、長手方向の組み込みも考えられ、また、可能である。

図２は、本発明に従うレシプロエンジン１８のクランクドライブ１の正面図を示している。

図２からは特に、第１のシリンダ軸線１５´及び第２のシリンダ軸線１６´の間のＶ角度が認識可能であり、このＶ角度は２つの半分のＶ角度α／２で分割されている。図示されている実施例では、Ｖ角度αは６５°のクランク角を取っているが、他の実施例では、４５°から９０°の間のクランク角で変化出来る。他方で、別の実施例では、Ｖ角度αは均等に分割されていなくてもよい、すなわちα／２で分割されてなくてもよい。Ｖ角度は例えば、α／３と２α／３で分割されていてもよい。角度変更を介して、本発明に従う３気筒のレシプロエンジン１８の響きに再度影響を与えることが出来る。

更に、第１及び第２のクランクピン３、４のオフセット角度βが記入されており、それはこの実施例においては９０°の値を取る。別の実施例では、オフセット角度βは１８０°のクランク角を取ることも、又は２７０°のクランク角を取ることも出来る、またそれらからずれた種々の角度が可能であることも自明である。

図３は再度本発明に従うレシプロエンジン１８のクランクドライブ１の三次元的な図を示している。クランクドライブ１に加えて、既に述べた１次のバランスシャフト１１も認識可能で、このバランスシャフト１１はギヤペア１４を介してクランクシャフト２により位相固定で駆動可能である。１次のバランスシャフトは、当業者にとって周知であるので、ここではより詳しい説明はなされない。

図４は、本発明に従うレシプロエンジン１８の第１のシリンダ１５及び第２のシリンダ１６及び第３のシリンダ１７の、個別の符号を付されてはいない３つのシリンダヘッドの上面図を示している。クランクシャフトは再度符号２を付されており、クランクシャフト２の従動部には符号１３が付されている。

図４では、第２のシリンダ１６に対する第１のシリンダ１５のずれ（オフセット）には符号ａが付されており、また、第３のシリンダ１７に対する第２のシリンダ１６のずれには符号ｂが付されている。

非図示の更なる実施例においては、第１及び第２のシリンダ１５、１６は、１つの平面内で、クランクシャフトの軸線方向に対して垂直に配設されており、また、第３のシリンダ１７は、クランクシャフトの軸線方向で、その平面に対してずらされて配設されている。この変形例においては、第１及び／又は第２のピストン７、８には例えばフォークコンロッドが備え付けられている。

従って、本発明では、他の星型レシプロエンジンに対して、より狭いシリンダ角（Ｖ角度）が可能であり、また同時に他のレシプロエンジンに対して、伝統的な航空機由来のレシプロエンジンの、精巧で洗練された印象を可能にする。

本発明は更に、可能なシリンダ角に基いて、Ｗ型３気筒のレシプロエンジン１８を、略、既知のＶ型２気筒のレシプロエンジンの構成空間内に組み込むことを可能にし、構造幅は問題にならない範囲内で増加するのみである。

同様に、本発明に従うこのようなレシプロエンジン１８を用いて、Ｖ型２気筒のレシプロエンジンのサウンドが模倣され得て、それどころか「より生々しい（より鮮明な）」音を鳴らす。

３気筒のレシプロエンジンの本発明に従う構成に加えて、４気筒のレシプロエンジンを作製することも可能であり、その際には、２つのコネクティングロッドがピストンとともにそれぞれに共通のクランクピンに配設され、両クランクピンは共通の一本のクランクシャフトに配設される。

１ クランクドライブ
２ クランクシャフト
２´ クランクシャフト軸線
３ 第１のクランクピン
４ 第２のクランクピン
５ 第１のコネクティングロッド
６ 第２のコネクティングロッド
７ 第１のピストン
８ 第２のピストン
９ 第３のコネクティングロッド
１０ 第３のピストン
１１ マスバランスシャフト（バランサー）
１２ ジャーナル
１３ 従動部
１４ ギヤペア
１５ 第１のシリンダ
１５´ 第１のシリンダ軸線
１６ 第２のシリンダ
１６´ 第２のシリンダ軸線
１７ 第３のシリンダ
１８ レシプロエンジン

Claims (9)

1. 第１、第２及び第３のシリンダ（１５、１６、１７）、及び、クランクドライブ（１）を有するレシプロエンジン（１８）であって、前記クランクドライブ（１）がクランクケース内で回転可能に支持され、第１及び第２のクランクピン（３、４）を有するクランクシャフト（２）を有している、レシプロエンジン（１８）にして、
   前記第１のクランクピン（３）には、第１及び第２のピストン（７、８）のための第１及び第２のコネクティングロッド（５、６）が割り当てられており、また、前記第２のクランクピン（４）には第３のピストン（１０）のための第３のコネクティングロッド（９）が割り当てられており、前記第１及び前記第２のシリンダ（１５、１６）が前記第１及び前記第２のピストン（７、８）とともに、Ｖ形状に配設されている、
   レシプロエンジン（１８）において、
   前記第３のシリンダ（１７）が、前記第３のピストン（１０）とともに、Ｖ内に配設されていること、
   を特徴とするレシプロエンジン。
2. 請求項１に記載のレシプロエンジンにおいて、
   前記第３のシリンダ（１７）が、前記第３のピストン（１０）とともに、Ｖ内中央に配設されていること、
   を特徴とするレシプロエンジン。
3. 請求項１又は２に記載のレシプロエンジンにおいて、
   前記第１、前記第２、及び、前記第３のシリンダ（１５、１６、１７）が、クランクシャフトの軸線方向で互いにずらされて、配設されていること、
   を特徴とするレシプロエンジン。
4. 請求項１又は２に記載のレシプロエンジンにおいて、
   前記第１及び前記第２のシリンダ（１５、１６）が、１つの平面内で、クランクシャフトの軸線方向に対して垂直に、配設されており、また、前記第３のシリンダ（１７）が、クランクシャフトの軸方向で前記平面に対してずらされて、配設されていること、
   を特徴とするレシプロエンジン。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のレシプロエンジンにおいて、
   第１のシリンダ軸（１５´）及び第２のシリンダ軸（１６´）が、４５°から９０°の間のＶ角度αをなすこと、
   を特徴とするレシプロエンジン。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のレシプロエンジンにおいて、
   前記クランクピン（３、４）が、好ましくは９０°又は１８０°又は２７０°のクランク角度の、オフセット角度βを有すること
   を特徴とするレシプロエンジン。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のレシプロエンジンにおいて、
   前記クランクシャフト（２）によって駆動可能であり、前記クランクシャフト（２）に対して平行に指向された、１次のマスバランスシャフト（１１）が設けられていること、
   を特徴とするレシプロエンジン。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載のレシプロエンジンにおいて、
   前記レシプロエンジン（１８）が、二輪車のために設けられていること、
   を特徴とするレシプロエンジン。
9. 請求項８に記載のレシプロエンジンにおいて、
   前記レシプロエンジン（１８）が、前記二輪車の走行方向に対して左右方向に搭載されていること、
   を特徴とするレシプロエンジン。
   
   

Images