JP3406039B2 - エンジンの過給装置 - Google Patents
エンジンの過給装置Info
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、クランク室内の容積変
化を利用して過給を行うエンジンの過給装置に関するも
のである。 【０００２】 【従来の技術】従来、クランク室を圧縮室として過給を
行うクランクケース過給方式の過給装置としては、エン
ジンのピストンを可動子としかつクランク室を圧縮室と
して容積型圧縮機を形成し、この圧縮機によって吸気を
吸気ポート側の吸気通路内に圧送するものがある。この
種の過給装置は、ピストンが上昇するときにクランク室
内に混合気を吸入し、ピストンが下降するときに吸気ポ
ート側の吸気通路に前記混合気を押出す構造になってい
た。 【０００３】すなわち、クランク軸が１回転する間にそ
のエンジンの行程容積分だけ過給が行われることにな
り、このクランクケース過給方式の過給装置を４サイク
ルエンジンに適用すると、吸気行程で過給される量は２
倍となる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかるに、上述したよ
うに構成された従来のクランクケース過給方式の過給装
置では、実際には数十パーセント程度しかエンジン出力
を向上させることができなかった。これは、クランク室
内の無駄容積や通路抵抗が大きいことや、過給される混
合気がエンジンの熱によって膨張して充填効率が低下す
ることに起因していた。 【０００５】また、過給性能を高めてエンジン出力を高
めるには、クランク室内の無駄容積を小さくして一次圧
縮比を大きくすればよい。なお、この一次圧縮比は、ピ
ストンが下死点に位置しているときのケース容積Ｖcに
行程容積Ｖhを加算し、この加算値を前記Ｖcで除して求
められる。しかし、前記ケース容積Ｖcとしてはクラン
ク軸のウェブ間の容積が大きく占めているためそれを小
さくするにも限度があった。 【０００６】さらに、クランクケース過給方式の過給装
置としては、上述したようにピストンを可動子とする他
に、特開平２−１３６５１３号公報に示されたようにク
ランクケース内にキニー型真空ポンプと同等の圧縮機を
形成したものもあった。 【０００７】この公報に開示された過給装置は、クラン
クケース内にロータ室を設けると共に、このロータ室
に、クランク軸によって駆動されるロータが摺動自在に
装填されていた。そして、クランク軸が回転することに
よりロータが回動しつつ揺動して振り子運動を行い、ロ
ータとロータ室の内面との間に形成された圧縮室の容積
が変わることによって吸気が蓄圧室に圧送される構造に
なっていた。 【０００８】しかしながら、このようにロータを用いて
吸気を圧送する構成を採ると、クランク軸にロータを連
結する構造が複雑になると共に、吸込側通路と吐出側通
路を閉塞するためのバルブをクランクケースに設けなけ
ればならない。このため、構造が複雑になると共に部品
点数が多くなってしまう。 【０００９】本発明は上述したような問題点を解消する
ためになされたもので、部品点数が増えたり構造が複雑
になったりするのを抑えつつ一次圧縮比を大きくしてク
ランクケース過給の能力を大幅に増加させることを目的
とする。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明に係るエンジンの
過給装置は、クランク軸を軸支するクランクケースに、
コンロッドが対向する内周壁を形成し、上死点付近を除
いたクランク角度においてコンロッドによってクランク
ケース内を２つの気室に仕切る構造とし、これらの気室
のうち一方を新気導入部に連通させると共に、他方を吸
気通路を介して燃焼室に連通させ、この燃焼室に連通さ
れた気室を圧縮室としかつコンロッドを可動子とする容
積型圧縮機を形成してなり、前記コンロッドを、ピスト
ンピンとの摺動連結部、クランクピンとの摺動連結部及
び前記両摺動連結部を結ぶコンロッド中心線近傍部を剛
性あるいは及び強度が高い材料によって一体に形成して
なる芯体と、この芯体の外部を覆いかつ前記気室の壁面
に対向するシール部材とによって形成し、このシール部
材を、前記芯体を形成する材料より比重が小さい合成樹
脂によって形成したものである。 【００１１】 【作用】本発明によれば、クランク軸が１回転する毎に
ピストンの行程容積とコンロッド収容部の容積分だけ新
気が燃焼室に圧送されることになるので、一次圧縮比を
大きくすることができる。また、本発明に係る過給装置
は、エンジンを構成する部材だけで形成できる。さら
に、合成樹脂は金属に較べて熱膨張率が低いので、コン
ロッドと気室の壁面とのクリアランスを可及的に小さく
設定可能になる。しかも、この合成樹脂は芯体より比重
が小さいので、コンロッドの重量が軽く抑えられる。加
えて、コンロッドを形成する上で最終工程が合成樹脂を
モールド成形する工程になるので、モールド金型によっ
てコンロッド外面が成形される関係から、コンロッドの
外面を仕上げる加工が不要になる。このようにコンロッ
ドの外面を合成樹脂によって形成すると、クランクケー
ス内に異物が混入したときにこれが合成樹脂部に埋め込
まれるようになると共に、合成樹脂のもつ自己潤滑性に
より、コンロッドが焼き付き難くなる。 【００１２】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図７に
よって詳細に説明する。図１は本発明に係る過給装置が
設けられた２サイクルエンジンの断面図、図２は図１に
おけるII−II線断面図、図３は本発明に係る過給装置に
使用するクランク軸の概略構成を示す斜視図、図４は同
じくコンロッドの正面図、図５は同じくピストンの概略
構成を示す斜視図、図６は同じくエンジンボディの概略
構成を示す斜視図で、同図はエンジンボディを図２中の
VI−VI線で破断した状態を示す。図７は本発明に係る過
給装置の動作を説明するための断面図で、同図（ａ）は
クランク軸が上死点にあるときの状態を示し、同図
（ｂ）はクランク軸が上死点から約１３５度回った状態
を示している。 【００１３】これらの図において、１は本発明に係る過
給装置が設けられた２サイクルエンジン（以下、単にエ
ンジンという）で、本実施例では理解し易いように構造
が単純な単気筒型のものを示す。このエンジン１は、ク
ランク軸２を回転自在に支持する下部ケース３ａ及び上
部ケース３ｂとからなるクランクケース３と、ピストン
４が嵌挿されるシリンダ孔５を有し前記クランクケース
３上に固着されたシリンダブロック６と、前記クランク
軸２に前記ピストン４を連結するコンロッド７と、前記
シリンダブロック６上に固着されたシリンダヘッド８等
とから構成されている。このシリンダヘッド８には燃焼
室９に臨む点火プラグ１０が螺着されている。 【００１４】また、前記シリンダ孔５は、前記クランク
ケース３の上部ケース３ｂとシリンダブロック６に形成
された吸気通路１１を介してクランクケース内空間１２
に連通されると共に、シリンダブロック６に形成された
排気通路１３を介して排気管１４内に連通されている。
前記吸気通路１１はクランクケース内空間１２に開口す
る部分が二股状に形成されている。この二股部分を図中
符号１１ａで示し、以下において吐出通路という。 【００１５】前記クランクケース内空間１２は、前記吐
出通路１１ａとはクランク軸２を挟んで反対側となる部
位がエンジン側方へ向けて開口しており、この開口部に
接続された空気吸込管１５と、気化器１６とを介して大
気に連通されている。なお、この気化器１６は、空気に
燃料を混合させた混合気中に２サイクルエンジン用潤滑
油を混入させる従来周知のものが用いられている。 【００１６】前記クランク軸２は、図３に示すように、
円板状に形成された一対のクランクウエブ１７，１７を
クランクピン１８を介して連結して形成されている。２
ａはクランクケース３に支持されるジャーナル部であ
る。そして、両クランクウエブ１７は、互いに対向する
面（コンロッド側の端面）が平坦に形成され、後述する
コンロッド７が両クランクウエブ１７どうしの間に介入
できる寸法をもって離間している。 【００１７】また、両クランクウエブ１７の外周部には
切欠き１７ａがそれぞれ形成されている。これらの切欠
き１７ａ，１７ａは、両クランクウエブ１７で同じ位置
に形成され、クランクウエブ１７におけるコンロッド側
の端面と外周面とに開口している。そして、これらの切
欠き１７ａの形成位置はクランクピン１８よりクランク
軸２の回転方向前側とされている。 【００１８】このクランク軸２にピストン４を連結する
コンロッド７は、図１、図２及び図４に示すように全体
が細長い板状に形成されている。詳述すると、このコン
ロッド７は、剛性あるいは及び強度が高い金属材料によ
って形成された芯体１９と、この芯体１９を覆う合成樹
脂製シール部材２０とから形成されている。前記芯体１
９は、例えばクロムモリブデン鋼等の剛性あるいは及び
強度が高い材料を鍛造してなり、前記クランクピン１８
が貫通する大端部側摺動連結部１９ａと、ピストンピン
２１が貫通する小端部側摺動連結部１９ｂと、これら両
摺動連結部を結ぶコンロッド中心線近傍部１９ｃを一体
に成形して形成されている。なお、芯体１９は、さらに
浸炭等の表面処理により耐摩耗性が高められている。 【００１９】前記シール部材２０は、例えばＰＦ（強化
繊維入りフェノール樹脂）やＰＩ（強化繊維入りポリイ
ミド樹脂）等の熱膨張率及び比重が前記芯体１９の材料
より小さくかつ耐熱変形温度及び耐ガソリン性が高い熱
硬化性樹脂からなり、モールド金型（図示せず）に前記
芯体１９を装填してモールド成形することによって形成
されている。 【００２０】そして、このコンロッド７は、クランク軸
２の軸方向を指向する端面を平坦に形成することによっ
てその面にシール面７ａが設けられており、大端部から
小端部にわたってその厚みが一定になるように形成され
ている。また、このコンロッド７のシール部材２０にお
ける前記大端部側連結部１９ａを覆う部位と、前記小端
部側連結部１９ｂを覆う部位には、各々の外周面を円弧
状に形成することによってシール面７ｂ，７ｃが設けら
れている。さらに、これらのシール面７ｂ，７ｃに一連
に形成されたコンロッド側面７ｄは直線状に形成されて
いる。 【００２１】このコンロッド７は、図２に示すように、
その厚みｔが前記クランクウエブ１７どうしの間隔Ｔよ
り僅かに小さい寸法に設定されている。すなわち、コン
ロッド７をクランクウエブ１７，１７間に挿入すると、
大端部のシール面７ａは同図中に示すクリアランスＣＬ
1 を介してクランクウエブ１７の側面に対向するように
なる。このクリアランスＣＬ1 は、前記両者が摺接可能
かつシール機能を果たす寸法になっている。 【００２２】前記ピストン４は、図５に示すように形成
され、スカート部に開口するコンロッド挿入用凹部が設
けられている。この凹部は、コンロッド７の小端部が摺
動自在に嵌入するように構成されており、コンロッド７
のクランク軸方向端面のシール面７ａが摺接する平坦面
からなる摺接面４ａと、小端部外周面のシール面７ｃが
摺接する凹曲面からなる周壁面４ｂと、この周壁面４ｂ
に連なる平坦面からなる側壁４ｃとが形成されている。
図５中４ｄはピストンピン２１が嵌入されるピストンピ
ン孔である。 【００２３】また、このピストン４における２つの摺接
面４ａどうしの間隔は、前記クランクウエブ１７どうし
の間隔Ｔと同一寸法に設定されている。すなわち、コン
ロッド７の小端部のシール面７ａは、この摺接面４ａに
前記クリアランスＣＬ1 を介して摺接可能に対向するこ
とになる。さらに、このピストン４の周壁面４ｂの曲率
半径ｒ（図１）は、前記コンロッド７のシール面７ｃで
の曲率半径ｒ1 より僅かに大きくなるように設定されて
いる。そして、周壁面４ｂとシール面７ｃの間に生じる
クリアランスＣＬ2 は、両者が互いに摺接可能かつシー
ル機能を果たす寸法になっている。 【００２４】上述したように形成されたクランク軸２，
コンロッド７及びピストン４は、従来のエンジンと同様
に、コンロッド７の大端部をクランクピン１８を介して
クランク軸２のクランクウエブ１７に連結すると共に、
コンロッド７の小端部をピストンピン２１を介してピス
トン４に連結することによって組立てられる。このクラ
ンク軸組立体では、コンロッド７のクランク軸方向端面
のシール面７ａがクランク軸２のクランクウエブ１７と
ピストン４の摺接面４ａに摺接し、コンロッド７の小端
部外周面のシール面７ｃがピストン４の周壁面４ｂに摺
接することになる。 【００２５】前記クランクケース３とシリンダブロック
６との組立体からなるエンジンボディＥには、図６に示
すように、クランク軸２のクランクウエブ１７が回転自
在に嵌入する円形凹部２２と、シリンダ孔５に連通され
かつコンロッド７が移動する空間となるコンロッド収容
部２３と、このコンロッド収容部２３に一連に設けられ
てコンロッド収容部２３とエンジン外とを連通する吸入
通路２４とが形成されている。また、前記円形凹部２２
ａの周壁面には、前記吸気通路１１の一部となる吐出通
路１１ａが開口されている。なお、前記クランクケース
内空間１２は、前記円形凹部２２、コンロッド収容部２
３、吸入通路２４等から構成されている。 【００２６】前記円形凹部２２の内径及び深さ寸法は、
クランクウエブ１７の外径及び厚み寸法より僅かに大き
く設定され、円形凹部２２内にクランクウエブ１７が微
小間隙をおいて挿入されるように構成されている。さら
に、この円形凹部２２の周壁面とコンロッド７の大端部
との間には、クリアランスＣＬ3 （図１）が形成されて
いる。このクリアランスＣＬ3 は、図１に示すようにコ
ンロッド大端部の軸心から前記周壁面までの寸法をＲと
すると、このＲよりコンロッド７の大端部外周面（シー
ル面７ｂ）の曲率半径ｒ2 （図４）が僅かに小さくなる
ように設定されている。図１中に示す二点鎖線Ｃは、ク
ランク軸２が回転したときにコンロッド７の大端部中心
が描く回転軌跡である。そして、円形凹部２２の周壁面
とシール面７ｂの間に生じるクリアランスＣＬ3 は、両
者が互いに摺接可能かつシール機能を果たす寸法になっ
ている。なお、図６中２５はクランク軸２のジャーナル
部２ａが挿通される軸受孔である。 【００２７】前記コンロッド収容部２３の側壁２３ａ
は、前記円形凹部２２に前記クランク軸組立体のクラン
ク軸２を装着させてピストン４を往復動作させたときの
コンロッド７の外縁部分の移動軌跡と略対応するように
形成されている。そして、このコンロッド収容部２３を
エンジンボディＥに形成することによって、エンジンボ
ディＥにはコンロッド７のクランク軸方向端面のシール
面７ａが摺接する平坦面からなる摺接面２６と、コンロ
ッド７の大端部外周面のシール面７ｂが摺接する凹曲面
からなる周壁面２７とが形成されている。なお、前記摺
接面２６はエンジンボディＥ内に互いに対向するように
２箇所に形成され、これらの摺接面２６どうしの間隔
は、前記クランクウエブ１７どうし、あるいはピストン
４の摺接面４ａどうしの間隔Ｔと同一に設定されてい
る。このため、コンロッド７のシール面７ａは摺接面２
６に前記クリアランスＣＬ1 を介して対向するようにな
る。 【００２８】すなわち、エンジンボディＥにクランク軸
組立体を装着すると、ピストン４が下死点に位置すると
きにはエンジンボディＥ内はコンロッド７及びピストン
４によって２室に仕切られ、図１に示すように、吸入通
路２４側の気室Ａと吐出通路１１ａ側の気室Ｂとが設け
られることになる。 【００２９】二股状に形成された前記吐出通路１１ａ
は、クランク軸２に２つ設けられたクランクウエブ１７
の各々の外周面と対向するように、２つの開口がクラン
ク軸２の軸方向に並べられている。その形成位置は、円
形凹部２２の周方向に対して同じ位置であって、図６に
示すように、コンロッド収容部２３における側壁２３ａ
のクランク軸側端部と隣接する位置とされている。 【００３０】このように吐出通路１１ａが形成されたエ
ンジンボディＥにクランク軸組立体を装着させてクラン
ク軸２を回すと、吐出通路１１ａはクランク軸２のクラ
ンクウエブ１７によって開閉されることになる。すなわ
ち、図７（ａ），（ｂ）に示すように、クランクウエブ
１７の外周面が吐出通路１１ａの開口に対向している状
態では、吐出通路１１ａはクランクウエブ１７によって
閉塞される。そして、クランク軸２が回って図１に示し
たようにクランクウエブ１７の切欠き１７ａが吐出通路
１１ａの開口に対向するようになると、吐出通路１１ａ
はこの切欠き１７ａを介して気室Ｂ側に連通するように
なる。このときには、気室Ｂと吸気通路１１とが切欠き
１７ａ，吐出通路１１ａを介して連通される。 【００３１】このため、クランクウエブ１７が実質的に
ロータリバルブとなり、クランクウエブ１７によって吐
出通路１１ａが開閉されることになる。 【００３２】上述したように構成されたエンジン１で
は、エンジンボディＥにクランク軸組立体を装着させて
クランク軸２を回転させると、ピストン４がシリンダ孔
５内を往復すると共に、コンロッド７がコンロッド収容
部２３内で揺動しつつ上下動して振り子運動するように
なる。このときにはコンロッド７の大端部中心は図１Ｃ
で示すような回転軌跡を描くことになる。 【００３３】そして、ピストン４が下死点近傍に位置す
るときに図１中に矢印で示すようクランク軸２が時計回
りに回転することによって、気室Ｂは容積が次第に減少
してその内部の空気が圧縮される。このとき、図１に示
すようにクランクウエブ１７の切欠き１７ａが吐出通路
１１ａの開口と対向するようになると、圧縮されていた
気室Ｂの空気は吐出通路１１ａへ押し出されると共に、
気室Ａは容積が次第に増加し、その内部には気化器１６
によって燃料及び２サイクルエンジン用潤滑油が混合さ
れた混合気が空気吸込管１５から導入されるようにな
る。また、吐出通路１１ａに圧送された空気は、エンジ
ン１の吸気行程で吸気通路１１が開くと同時に燃焼室９
内に押し込まれる。 【００３４】すなわち、エンジン１内に、コンロッド収
容部２３を圧縮室としかつピストン４及びコンロッド７
を可動子とし、クランクウエブ１７を実質的に圧縮空気
逆流防止用ロータリバルブとして構成された容積型圧縮
機が形成され、この圧縮機によって過給を行うことがで
きる。 【００３５】ここで、上述したように構成された過給装
置の動作を図７（ａ），（ｂ）によってさらに詳細に説
明する。 【００３６】先ず、図７（ａ）に示すエンジン１の圧縮
行程終期で爆発が起こりピストン４が下降する。ピスト
ン４が下降してクランク軸２が図において時計回りに回
転すると、コンロッド７の大端部外周面のシール面７ｂ
が周壁面２７に摺接するようになり、コンロッド収容部
２３内がびＡ，Ｂ２気室に画成されるようになる。この
とき、気室Ｂには、それまでコンロッド収容部２３内に
吸入された空気が入ることになる。 【００３７】そして、クランク軸２がさらに回転する
と、気室Ｂの容積が次第に減少すると共に気室Ａの容積
が次第に増加するようになり、気室Ｂ内の空気が圧縮さ
れかつコンロッド収容室２２内に新気が吸い込まれるこ
とになる。このときの状態を図７（ｂ）に示す。 【００３８】図７（ｂ）の状態からさらにクランク軸２
が回ると、気室Ｂがさらに狭められると共に気室Ａが拡
張される。このときには、コンロッド７の大端部と小端
部のシール面７ｂ，７ｃがエンジンボディＥの周壁面２
７とピストン４の周壁面４ｂにそれぞれ摺接しており、
コンロッド７のクランク軸方向端面のシール面７ａがク
ランク軸２のクランクウエブ１７，エンジンボディＥの
摺接面２６及びピストン４の摺接面４ａに摺接している
ために、気室Ａと気室Ｂとが連通されることはない。 【００３９】さらにクランク軸２が回転すると、図１に
示したように、クランクウエブ１７に形成された切欠き
１７ａが吐出通路１１ａの開口に対向するようになり、
気室Ｂが切欠き１７ａを介して吐出通路１１ａに連通さ
れることになる。このため、気室Ｂが狭められることに
よって圧縮されたその部分の混合気が切欠き１７ａ及び
吐出通路１１ａを通って吸気通路１１へ圧送される。す
なわち、切欠き１７ａの形成位置は、コンロッド７が過
給装置の圧縮行程の終期にあるときに前記開口と対応す
る位置に設定されている。 【００４０】一方、気室Ａはコンロッド移動分とピスト
ン上昇分だけ容積が増えて減圧されるから、気室Ａには
減圧分だけ空気吸込管１５から混合気が吸い込まれる。 【００４１】気室Ｂの容積は、図１の状態からクランク
軸２が引き続き回転することによって次第に狭められ、
コンロッド７の大端部外周面のシール面７ｂが吐出通路
１１ａの開口の下側開口縁に達したときに最も狭くな
る。すなわち、このときまで吸気通路１１に混合気が圧
送されることになる。 【００４２】そして、さらにクランク軸２が回ると図７
（ａ）に示す状態になり、クランクウエブ１７の切欠き
１７ａが吐出通路１１の開口から離間すると共にこの開
口がクランクウエブ１７によって閉塞されるようにな
る。このため、エンジン１の圧縮行程において吸気通路
１１内の混合気がコンロッド収容部２３内（気室Ａ側）
に逆流することはない。すなわち、従来の２サイクルエ
ンジンに用いられるリード弁装置は本発明に係るエンジ
ン１では不要になる。 【００４３】上述したように構成された過給装置では、
クランク軸２が１回転する毎にコンロッド収容部２３内
の空間の容積と、ピストン４の行程容積とを加算した容
積の空気が吸気通路１１に圧送されることになる。そし
て、エンジン１の吸入行程で吸気通路１１が開くときに
は、吸気通路１１に圧送された混合気が燃焼室９内に供
給される。また、クランク軸２、ピストン４及びコンロ
ッド７の各摺動部の潤滑は、混合気中に含まれる２サイ
クルエンジン用潤滑油によって行われることになる。 【００４４】したがって、本実施例で示す過給装置では
コンロッド７の芯体１９を合成樹脂製シール部材２０で
覆ったため、合成樹脂は金属に較べて熱膨張率が低いの
で、コンロッド７と前記Ａ室，Ｂ室の壁面とのクリアラ
ンスＣＬ1〜ＣＬ3を可及的に小さく設定することが可能
になる。すなわち、クリアランスＣＬ1〜ＣＬ3はエンジ
ン１の暖機が終了した後も変化が小さいから、圧縮漏れ
を起こし難い過給装置を得ることができる。 【００４５】しかも、この合成樹脂は芯体１９より比重
が小さいので、コンロッド７の重量を軽く抑えることが
できる。このため、クランクウエブ１７やジャーナル部
２ａの小径化を図ることができる。これと共に、回転物
が軽量になってエンジン振動が小さくなる。加えて、コ
ンロッド７を形成する上で最終工程が合成樹脂をモール
ド成形する工程になるので、モールド金型によってコン
ロッド外面が成形される関係から、コンロッド７の外面
を仕上げる加工が不要になる。 【００４６】このようにコンロッド７の外面を合成樹脂
によって形成すると、クランクケース３内に異物が混入
したときにこれが合成樹脂部に埋め込まれるようにな
り、焼き付きが起き難くなる。しかも、合成樹脂のもつ
自己潤滑性により摺動部の抵抗が小さくなり、これによ
ってもコンロッド７の焼き付きを防ぐことができる。 【００４７】なお、本実施例ではコンロッド７のクラン
ク軸方向端面の全面にシール面７ａを形成したが、同等
の機能を果たすことができればシール面７ａの構造は適
宜変更することができる。また、クランク軸２のクラン
クウエブ１７，コンロッド７，ピストン４及びエンジン
ボディＥの各摺接部分には、摩擦抵抗を減らすと共に気
密を高めるために、ルーツ型過給装置のロータに採用さ
れているようにフッ素樹脂をコーティングすることもで
きる。 【００４８】また、本実施例では吐出通路１１ａをクラ
ンクウエブ１７の外周面と対向する位置に開口させた例
について説明したが、この開口位置としては、クランク
ウエブ１７の軸方向端面と対向する部位に位置づけるこ
ともできる。このようにしても上記実施例と同等の効果
が得られる。 【００４９】さらに、本実施例ではシリンダ軸線が鉛直
方向を指向するエンジン１を使用したが、本発明を適用
するエンジンとしては、シリンダ軸線が水平方向を指向
するものを採用することができる。例えば、図１の紙面
を時計回りに９０度回してシリンダ軸線を水平にしたよ
うなエンジンを用いることもできる。このようなエンジ
ンでは、気室Ｂが気室Ａの上方に位置するようになる。
そして、クランクケース３内に漂うミスト状の潤滑油が
気室Ｂ内に溜まる場合には、この潤滑油がコンロッド７
の側面７ｄを伝ってピストンピン２１側へ流れることに
なる。すなわち、潤滑し難いピストンピン２１が給油さ
れて耐久性を向上させることができる。 【００５０】加えて、本実施例では通常の形状のクラン
クによる構成を示したが、片側のみのジャーナル部２
ａ，同じく片側のみのクランクウエブ１７及びクランク
ピン１８により形成される片持ちクランクによって構成
することもできる。 【００５１】さらにまた、コンロッド７としては、上記
実施例に示したようにその長手方向軸線を中心にして対
称に形成する以外に、図８に示すように形成することも
できる。 【００５２】図８はコンロッドの他の実施例を示す図
で、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は（ａ）図におけ
るVIIIＢ−VIIIＢ線断面図、同図（ｃ）は（ａ）図にお
けるVIIIＣ−VIIIＣ線断面図である。これらの図におい
て前記図４で説明したものと同一もしくは同等部材につ
いては、同一符号を付し詳細な説明は省略する。 【００５３】図８に示すコンロッド７は、エンジンに装
着されたときのシール形状に対応させて外形が形成され
ている。すなわち、コンロッド７における前記気室Ａ側
となる側部は圧縮時のシール面にはならないので、この
部分を削除して形成してある。図８において３０は気室
Ａ側となる（前記コンロッド収容部２３の側壁２３ａと
は反対側となる）側面である。 【００５４】さらにまた、図１ないし図７に示すコンロ
ッド７を図９に示すように構成することもできる。図９
はクランクピン及びピストンピンとの連結部にニードル
ベアリングをそれぞれ介装したコンロッドの他の実施例
を示す断面図である。同図において前記図１ないし図７
で説明したものと同一もしくは同等部材については、同
一符号を付し詳細な説明は省略する。 【００５５】図９に示したコンロッド７は、主に爆発力
を伝達する芯体１９の周囲を、圧縮室形成機能あるいは
及び爆発力を副次的に伝達する補強機能を有する補助体
４１で覆って形成されており、芯体１９の大端部側連結
部、小端部側連結部１９ａ，１９ｂとクランクピン１
８、ピストンピン２１との間にアウターケージ付きニー
ドルベアリング４２，４３が介装されている。前記芯体
１９は焼き入れした炭素鋼によって形成されている。前
記補助体４１は合成樹脂によって形成されている。 【００５６】また、このコンロッド７は、芯体１９の連
結部１９ａ，１９ｂの軸方向端面を補助体４１の外面に
露出させて形成されている。すなわち、芯体１９のコン
ロッド中心線近傍部１９ｃは補助体４１より薄く形成さ
れている。 【００５７】前記ニードルベアリング４２，４３は、そ
れぞれアウターケージ４２ａ，４３ａと、ニードル４２
ｂ，４３ｂとから構成されている。アウターケージ４２
ａ，４３ａは芯体１９のボス部１９ａ，１９ｂにそれぞ
れ圧入固定されている。そして、これらのアウターケー
ジ４２ａ，４３ａとクランクピン１８、ピストンピン２
１との間にニードル４２ｂ，４３ｂが転動自在に多数本
介装されている。ニードル４２ｂ，４３ｂはアウターケ
ージ４２ａ，４３ａと同等の材料（例えば、ＳＵＪ鋼
等）によって形成されている。 【００５８】すなわち、図９に示したコンロッド７は、
ニードルベアリング４２，４３が他の部位より剛性ある
いは及び強度の高い材料によって形成されることにな
る。 【００５９】なお、図９に示したようにニードルベアリ
ングを使用する場合には、アウターケージを使用しない
構成を採ることもできる。このように構成するに当たっ
ては、前記連結部１９ａ，１９ｂ（例えば、鍛造された
クロムモリブデン鋼等製）のニードル転動面に浸炭焼入
れあるいは窒化処理を施してこの部分の表面硬度を高め
ておく。 【００６０】さらに、上述したニードルベアリング４
２，４３を図８のコンロッド７に対して使用することも
可能である。この場合では、ニードルベアリングがコン
ロッド７側の連結部１９ａ，１９ｂの内周に圧入され、
コンロッド７はニードルベアリング内周を貫通するピス
トンピン及びクランクピンに揺動可能に連結される。 【００６１】 【発明の効果】以上説明したように本発明に係るエンジ
ンの過給装置は、クランク軸を軸支するクランクケース
に、コンロッドが対向する内周壁を形成し、上死点付近
を除いたクランク角度においてコンロッドによってクラ
ンクケース内を２つの気室に仕切る構造とし、これらの
気室のうち一方を新気導入部に連通させると共に、他方
を吸気通路を介して燃焼室に連通させ、この燃焼室に連
通された気室を圧縮室としかつコンロッドを可動子とす
る容積型圧縮機を形成してなり、前記コンロッドを、ピ
ストンピンとの摺動連結部、クランクピンとの摺動連結
部及び前記両摺動連結部を結ぶコンロッド中心線近傍部
を剛性あるいは及び強度が高い材料によって一体に形成
してなる芯体と、この芯体の外部を覆いかつ前記気室の
壁面に対向するシール部材とによって形成し、このシー
ル部材を、前記芯体を形成する材料より比重が小さい合
成樹脂によって形成したため、クランク軸が１回転する
毎にピストンの行程容積とコンロッド収容部の容積分だ
け新気が燃焼室に圧送されることになるので、一次圧縮
比を大きくすることができる。 【００６２】このため、クランクケース過給を行うに当
たって一次圧縮比を大きくとれるので、過給性能を高め
ることができる。また、合成樹脂は金属に較べて熱膨張
率が低いので、コンロッドと気室の壁面とのクリアラン
スを可及的に小さく設定することが可能になる。したが
って、エンジンの温度変化によるクリアランス変化が小
さくなってシール性を高めることができ、過給性能を高
く保つことができる。 【００６３】しかも、この合成樹脂は芯体より比重が小
さいので、コンロッドの重量が軽く抑えられる。このた
め、クランク軸のクランクウエブやジャーナル部等の小
径化を図ることができ、エンジン及び過給装置の小型化
を図ることができる。これと共に、エンジンの振動が小
さくなる。 【００６４】加えて、コンロッドを形成する上で最終工
程が合成樹脂をモールド成形する工程になるので、モー
ルド金型によってコンロッド外面が成形される関係か
ら、コンロッドの外面を仕上げる加工が不要になる。こ
のようにコンロッドの外面を合成樹脂によって形成する
と、クランクケース内に異物が混入したときにこれが合
成樹脂部に埋め込まれるようになると共に、合成樹脂の
もつ自己潤滑性により、コンロッドが焼き付き難くな
る。 【００６５】また、本発明に係る過給装置は、エンジン
を構成する部材だけで形成できるから、従来の過給装置
に較べて構造が簡素化されると共に部品点数が減少す
る。特に、クランクウエブが実質的に圧縮空気逆流防止
用ロータリバルブとなるので、吸気系に逆止弁を別途に
設ける必要がなくなる。このため、従来の基本的なクラ
ンクケース過給装置に較べて吸気抵抗を減らすことがで
き、しかも、構造が簡単になる。 【００６６】さらに、本発明に係る過給装置は、コンロ
ッドの幅とエンジンのボア，ストロークによって吐出量
が決まるので、吐出量設計の自由度が高い。
化を利用して過給を行うエンジンの過給装置に関するも
のである。 【０００２】 【従来の技術】従来、クランク室を圧縮室として過給を
行うクランクケース過給方式の過給装置としては、エン
ジンのピストンを可動子としかつクランク室を圧縮室と
して容積型圧縮機を形成し、この圧縮機によって吸気を
吸気ポート側の吸気通路内に圧送するものがある。この
種の過給装置は、ピストンが上昇するときにクランク室
内に混合気を吸入し、ピストンが下降するときに吸気ポ
ート側の吸気通路に前記混合気を押出す構造になってい
た。 【０００３】すなわち、クランク軸が１回転する間にそ
のエンジンの行程容積分だけ過給が行われることにな
り、このクランクケース過給方式の過給装置を４サイク
ルエンジンに適用すると、吸気行程で過給される量は２
倍となる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかるに、上述したよ
うに構成された従来のクランクケース過給方式の過給装
置では、実際には数十パーセント程度しかエンジン出力
を向上させることができなかった。これは、クランク室
内の無駄容積や通路抵抗が大きいことや、過給される混
合気がエンジンの熱によって膨張して充填効率が低下す
ることに起因していた。 【０００５】また、過給性能を高めてエンジン出力を高
めるには、クランク室内の無駄容積を小さくして一次圧
縮比を大きくすればよい。なお、この一次圧縮比は、ピ
ストンが下死点に位置しているときのケース容積Ｖcに
行程容積Ｖhを加算し、この加算値を前記Ｖcで除して求
められる。しかし、前記ケース容積Ｖcとしてはクラン
ク軸のウェブ間の容積が大きく占めているためそれを小
さくするにも限度があった。 【０００６】さらに、クランクケース過給方式の過給装
置としては、上述したようにピストンを可動子とする他
に、特開平２−１３６５１３号公報に示されたようにク
ランクケース内にキニー型真空ポンプと同等の圧縮機を
形成したものもあった。 【０００７】この公報に開示された過給装置は、クラン
クケース内にロータ室を設けると共に、このロータ室
に、クランク軸によって駆動されるロータが摺動自在に
装填されていた。そして、クランク軸が回転することに
よりロータが回動しつつ揺動して振り子運動を行い、ロ
ータとロータ室の内面との間に形成された圧縮室の容積
が変わることによって吸気が蓄圧室に圧送される構造に
なっていた。 【０００８】しかしながら、このようにロータを用いて
吸気を圧送する構成を採ると、クランク軸にロータを連
結する構造が複雑になると共に、吸込側通路と吐出側通
路を閉塞するためのバルブをクランクケースに設けなけ
ればならない。このため、構造が複雑になると共に部品
点数が多くなってしまう。 【０００９】本発明は上述したような問題点を解消する
ためになされたもので、部品点数が増えたり構造が複雑
になったりするのを抑えつつ一次圧縮比を大きくしてク
ランクケース過給の能力を大幅に増加させることを目的
とする。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明に係るエンジンの
過給装置は、クランク軸を軸支するクランクケースに、
コンロッドが対向する内周壁を形成し、上死点付近を除
いたクランク角度においてコンロッドによってクランク
ケース内を２つの気室に仕切る構造とし、これらの気室
のうち一方を新気導入部に連通させると共に、他方を吸
気通路を介して燃焼室に連通させ、この燃焼室に連通さ
れた気室を圧縮室としかつコンロッドを可動子とする容
積型圧縮機を形成してなり、前記コンロッドを、ピスト
ンピンとの摺動連結部、クランクピンとの摺動連結部及
び前記両摺動連結部を結ぶコンロッド中心線近傍部を剛
性あるいは及び強度が高い材料によって一体に形成して
なる芯体と、この芯体の外部を覆いかつ前記気室の壁面
に対向するシール部材とによって形成し、このシール部
材を、前記芯体を形成する材料より比重が小さい合成樹
脂によって形成したものである。 【００１１】 【作用】本発明によれば、クランク軸が１回転する毎に
ピストンの行程容積とコンロッド収容部の容積分だけ新
気が燃焼室に圧送されることになるので、一次圧縮比を
大きくすることができる。また、本発明に係る過給装置
は、エンジンを構成する部材だけで形成できる。さら
に、合成樹脂は金属に較べて熱膨張率が低いので、コン
ロッドと気室の壁面とのクリアランスを可及的に小さく
設定可能になる。しかも、この合成樹脂は芯体より比重
が小さいので、コンロッドの重量が軽く抑えられる。加
えて、コンロッドを形成する上で最終工程が合成樹脂を
モールド成形する工程になるので、モールド金型によっ
てコンロッド外面が成形される関係から、コンロッドの
外面を仕上げる加工が不要になる。このようにコンロッ
ドの外面を合成樹脂によって形成すると、クランクケー
ス内に異物が混入したときにこれが合成樹脂部に埋め込
まれるようになると共に、合成樹脂のもつ自己潤滑性に
より、コンロッドが焼き付き難くなる。 【００１２】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図７に
よって詳細に説明する。図１は本発明に係る過給装置が
設けられた２サイクルエンジンの断面図、図２は図１に
おけるII−II線断面図、図３は本発明に係る過給装置に
使用するクランク軸の概略構成を示す斜視図、図４は同
じくコンロッドの正面図、図５は同じくピストンの概略
構成を示す斜視図、図６は同じくエンジンボディの概略
構成を示す斜視図で、同図はエンジンボディを図２中の
VI−VI線で破断した状態を示す。図７は本発明に係る過
給装置の動作を説明するための断面図で、同図（ａ）は
クランク軸が上死点にあるときの状態を示し、同図
（ｂ）はクランク軸が上死点から約１３５度回った状態
を示している。 【００１３】これらの図において、１は本発明に係る過
給装置が設けられた２サイクルエンジン（以下、単にエ
ンジンという）で、本実施例では理解し易いように構造
が単純な単気筒型のものを示す。このエンジン１は、ク
ランク軸２を回転自在に支持する下部ケース３ａ及び上
部ケース３ｂとからなるクランクケース３と、ピストン
４が嵌挿されるシリンダ孔５を有し前記クランクケース
３上に固着されたシリンダブロック６と、前記クランク
軸２に前記ピストン４を連結するコンロッド７と、前記
シリンダブロック６上に固着されたシリンダヘッド８等
とから構成されている。このシリンダヘッド８には燃焼
室９に臨む点火プラグ１０が螺着されている。 【００１４】また、前記シリンダ孔５は、前記クランク
ケース３の上部ケース３ｂとシリンダブロック６に形成
された吸気通路１１を介してクランクケース内空間１２
に連通されると共に、シリンダブロック６に形成された
排気通路１３を介して排気管１４内に連通されている。
前記吸気通路１１はクランクケース内空間１２に開口す
る部分が二股状に形成されている。この二股部分を図中
符号１１ａで示し、以下において吐出通路という。 【００１５】前記クランクケース内空間１２は、前記吐
出通路１１ａとはクランク軸２を挟んで反対側となる部
位がエンジン側方へ向けて開口しており、この開口部に
接続された空気吸込管１５と、気化器１６とを介して大
気に連通されている。なお、この気化器１６は、空気に
燃料を混合させた混合気中に２サイクルエンジン用潤滑
油を混入させる従来周知のものが用いられている。 【００１６】前記クランク軸２は、図３に示すように、
円板状に形成された一対のクランクウエブ１７，１７を
クランクピン１８を介して連結して形成されている。２
ａはクランクケース３に支持されるジャーナル部であ
る。そして、両クランクウエブ１７は、互いに対向する
面（コンロッド側の端面）が平坦に形成され、後述する
コンロッド７が両クランクウエブ１７どうしの間に介入
できる寸法をもって離間している。 【００１７】また、両クランクウエブ１７の外周部には
切欠き１７ａがそれぞれ形成されている。これらの切欠
き１７ａ，１７ａは、両クランクウエブ１７で同じ位置
に形成され、クランクウエブ１７におけるコンロッド側
の端面と外周面とに開口している。そして、これらの切
欠き１７ａの形成位置はクランクピン１８よりクランク
軸２の回転方向前側とされている。 【００１８】このクランク軸２にピストン４を連結する
コンロッド７は、図１、図２及び図４に示すように全体
が細長い板状に形成されている。詳述すると、このコン
ロッド７は、剛性あるいは及び強度が高い金属材料によ
って形成された芯体１９と、この芯体１９を覆う合成樹
脂製シール部材２０とから形成されている。前記芯体１
９は、例えばクロムモリブデン鋼等の剛性あるいは及び
強度が高い材料を鍛造してなり、前記クランクピン１８
が貫通する大端部側摺動連結部１９ａと、ピストンピン
２１が貫通する小端部側摺動連結部１９ｂと、これら両
摺動連結部を結ぶコンロッド中心線近傍部１９ｃを一体
に成形して形成されている。なお、芯体１９は、さらに
浸炭等の表面処理により耐摩耗性が高められている。 【００１９】前記シール部材２０は、例えばＰＦ（強化
繊維入りフェノール樹脂）やＰＩ（強化繊維入りポリイ
ミド樹脂）等の熱膨張率及び比重が前記芯体１９の材料
より小さくかつ耐熱変形温度及び耐ガソリン性が高い熱
硬化性樹脂からなり、モールド金型（図示せず）に前記
芯体１９を装填してモールド成形することによって形成
されている。 【００２０】そして、このコンロッド７は、クランク軸
２の軸方向を指向する端面を平坦に形成することによっ
てその面にシール面７ａが設けられており、大端部から
小端部にわたってその厚みが一定になるように形成され
ている。また、このコンロッド７のシール部材２０にお
ける前記大端部側連結部１９ａを覆う部位と、前記小端
部側連結部１９ｂを覆う部位には、各々の外周面を円弧
状に形成することによってシール面７ｂ，７ｃが設けら
れている。さらに、これらのシール面７ｂ，７ｃに一連
に形成されたコンロッド側面７ｄは直線状に形成されて
いる。 【００２１】このコンロッド７は、図２に示すように、
その厚みｔが前記クランクウエブ１７どうしの間隔Ｔよ
り僅かに小さい寸法に設定されている。すなわち、コン
ロッド７をクランクウエブ１７，１７間に挿入すると、
大端部のシール面７ａは同図中に示すクリアランスＣＬ
1 を介してクランクウエブ１７の側面に対向するように
なる。このクリアランスＣＬ1 は、前記両者が摺接可能
かつシール機能を果たす寸法になっている。 【００２２】前記ピストン４は、図５に示すように形成
され、スカート部に開口するコンロッド挿入用凹部が設
けられている。この凹部は、コンロッド７の小端部が摺
動自在に嵌入するように構成されており、コンロッド７
のクランク軸方向端面のシール面７ａが摺接する平坦面
からなる摺接面４ａと、小端部外周面のシール面７ｃが
摺接する凹曲面からなる周壁面４ｂと、この周壁面４ｂ
に連なる平坦面からなる側壁４ｃとが形成されている。
図５中４ｄはピストンピン２１が嵌入されるピストンピ
ン孔である。 【００２３】また、このピストン４における２つの摺接
面４ａどうしの間隔は、前記クランクウエブ１７どうし
の間隔Ｔと同一寸法に設定されている。すなわち、コン
ロッド７の小端部のシール面７ａは、この摺接面４ａに
前記クリアランスＣＬ1 を介して摺接可能に対向するこ
とになる。さらに、このピストン４の周壁面４ｂの曲率
半径ｒ（図１）は、前記コンロッド７のシール面７ｃで
の曲率半径ｒ1 より僅かに大きくなるように設定されて
いる。そして、周壁面４ｂとシール面７ｃの間に生じる
クリアランスＣＬ2 は、両者が互いに摺接可能かつシー
ル機能を果たす寸法になっている。 【００２４】上述したように形成されたクランク軸２，
コンロッド７及びピストン４は、従来のエンジンと同様
に、コンロッド７の大端部をクランクピン１８を介して
クランク軸２のクランクウエブ１７に連結すると共に、
コンロッド７の小端部をピストンピン２１を介してピス
トン４に連結することによって組立てられる。このクラ
ンク軸組立体では、コンロッド７のクランク軸方向端面
のシール面７ａがクランク軸２のクランクウエブ１７と
ピストン４の摺接面４ａに摺接し、コンロッド７の小端
部外周面のシール面７ｃがピストン４の周壁面４ｂに摺
接することになる。 【００２５】前記クランクケース３とシリンダブロック
６との組立体からなるエンジンボディＥには、図６に示
すように、クランク軸２のクランクウエブ１７が回転自
在に嵌入する円形凹部２２と、シリンダ孔５に連通され
かつコンロッド７が移動する空間となるコンロッド収容
部２３と、このコンロッド収容部２３に一連に設けられ
てコンロッド収容部２３とエンジン外とを連通する吸入
通路２４とが形成されている。また、前記円形凹部２２
ａの周壁面には、前記吸気通路１１の一部となる吐出通
路１１ａが開口されている。なお、前記クランクケース
内空間１２は、前記円形凹部２２、コンロッド収容部２
３、吸入通路２４等から構成されている。 【００２６】前記円形凹部２２の内径及び深さ寸法は、
クランクウエブ１７の外径及び厚み寸法より僅かに大き
く設定され、円形凹部２２内にクランクウエブ１７が微
小間隙をおいて挿入されるように構成されている。さら
に、この円形凹部２２の周壁面とコンロッド７の大端部
との間には、クリアランスＣＬ3 （図１）が形成されて
いる。このクリアランスＣＬ3 は、図１に示すようにコ
ンロッド大端部の軸心から前記周壁面までの寸法をＲと
すると、このＲよりコンロッド７の大端部外周面（シー
ル面７ｂ）の曲率半径ｒ2 （図４）が僅かに小さくなる
ように設定されている。図１中に示す二点鎖線Ｃは、ク
ランク軸２が回転したときにコンロッド７の大端部中心
が描く回転軌跡である。そして、円形凹部２２の周壁面
とシール面７ｂの間に生じるクリアランスＣＬ3 は、両
者が互いに摺接可能かつシール機能を果たす寸法になっ
ている。なお、図６中２５はクランク軸２のジャーナル
部２ａが挿通される軸受孔である。 【００２７】前記コンロッド収容部２３の側壁２３ａ
は、前記円形凹部２２に前記クランク軸組立体のクラン
ク軸２を装着させてピストン４を往復動作させたときの
コンロッド７の外縁部分の移動軌跡と略対応するように
形成されている。そして、このコンロッド収容部２３を
エンジンボディＥに形成することによって、エンジンボ
ディＥにはコンロッド７のクランク軸方向端面のシール
面７ａが摺接する平坦面からなる摺接面２６と、コンロ
ッド７の大端部外周面のシール面７ｂが摺接する凹曲面
からなる周壁面２７とが形成されている。なお、前記摺
接面２６はエンジンボディＥ内に互いに対向するように
２箇所に形成され、これらの摺接面２６どうしの間隔
は、前記クランクウエブ１７どうし、あるいはピストン
４の摺接面４ａどうしの間隔Ｔと同一に設定されてい
る。このため、コンロッド７のシール面７ａは摺接面２
６に前記クリアランスＣＬ1 を介して対向するようにな
る。 【００２８】すなわち、エンジンボディＥにクランク軸
組立体を装着すると、ピストン４が下死点に位置すると
きにはエンジンボディＥ内はコンロッド７及びピストン
４によって２室に仕切られ、図１に示すように、吸入通
路２４側の気室Ａと吐出通路１１ａ側の気室Ｂとが設け
られることになる。 【００２９】二股状に形成された前記吐出通路１１ａ
は、クランク軸２に２つ設けられたクランクウエブ１７
の各々の外周面と対向するように、２つの開口がクラン
ク軸２の軸方向に並べられている。その形成位置は、円
形凹部２２の周方向に対して同じ位置であって、図６に
示すように、コンロッド収容部２３における側壁２３ａ
のクランク軸側端部と隣接する位置とされている。 【００３０】このように吐出通路１１ａが形成されたエ
ンジンボディＥにクランク軸組立体を装着させてクラン
ク軸２を回すと、吐出通路１１ａはクランク軸２のクラ
ンクウエブ１７によって開閉されることになる。すなわ
ち、図７（ａ），（ｂ）に示すように、クランクウエブ
１７の外周面が吐出通路１１ａの開口に対向している状
態では、吐出通路１１ａはクランクウエブ１７によって
閉塞される。そして、クランク軸２が回って図１に示し
たようにクランクウエブ１７の切欠き１７ａが吐出通路
１１ａの開口に対向するようになると、吐出通路１１ａ
はこの切欠き１７ａを介して気室Ｂ側に連通するように
なる。このときには、気室Ｂと吸気通路１１とが切欠き
１７ａ，吐出通路１１ａを介して連通される。 【００３１】このため、クランクウエブ１７が実質的に
ロータリバルブとなり、クランクウエブ１７によって吐
出通路１１ａが開閉されることになる。 【００３２】上述したように構成されたエンジン１で
は、エンジンボディＥにクランク軸組立体を装着させて
クランク軸２を回転させると、ピストン４がシリンダ孔
５内を往復すると共に、コンロッド７がコンロッド収容
部２３内で揺動しつつ上下動して振り子運動するように
なる。このときにはコンロッド７の大端部中心は図１Ｃ
で示すような回転軌跡を描くことになる。 【００３３】そして、ピストン４が下死点近傍に位置す
るときに図１中に矢印で示すようクランク軸２が時計回
りに回転することによって、気室Ｂは容積が次第に減少
してその内部の空気が圧縮される。このとき、図１に示
すようにクランクウエブ１７の切欠き１７ａが吐出通路
１１ａの開口と対向するようになると、圧縮されていた
気室Ｂの空気は吐出通路１１ａへ押し出されると共に、
気室Ａは容積が次第に増加し、その内部には気化器１６
によって燃料及び２サイクルエンジン用潤滑油が混合さ
れた混合気が空気吸込管１５から導入されるようにな
る。また、吐出通路１１ａに圧送された空気は、エンジ
ン１の吸気行程で吸気通路１１が開くと同時に燃焼室９
内に押し込まれる。 【００３４】すなわち、エンジン１内に、コンロッド収
容部２３を圧縮室としかつピストン４及びコンロッド７
を可動子とし、クランクウエブ１７を実質的に圧縮空気
逆流防止用ロータリバルブとして構成された容積型圧縮
機が形成され、この圧縮機によって過給を行うことがで
きる。 【００３５】ここで、上述したように構成された過給装
置の動作を図７（ａ），（ｂ）によってさらに詳細に説
明する。 【００３６】先ず、図７（ａ）に示すエンジン１の圧縮
行程終期で爆発が起こりピストン４が下降する。ピスト
ン４が下降してクランク軸２が図において時計回りに回
転すると、コンロッド７の大端部外周面のシール面７ｂ
が周壁面２７に摺接するようになり、コンロッド収容部
２３内がびＡ，Ｂ２気室に画成されるようになる。この
とき、気室Ｂには、それまでコンロッド収容部２３内に
吸入された空気が入ることになる。 【００３７】そして、クランク軸２がさらに回転する
と、気室Ｂの容積が次第に減少すると共に気室Ａの容積
が次第に増加するようになり、気室Ｂ内の空気が圧縮さ
れかつコンロッド収容室２２内に新気が吸い込まれるこ
とになる。このときの状態を図７（ｂ）に示す。 【００３８】図７（ｂ）の状態からさらにクランク軸２
が回ると、気室Ｂがさらに狭められると共に気室Ａが拡
張される。このときには、コンロッド７の大端部と小端
部のシール面７ｂ，７ｃがエンジンボディＥの周壁面２
７とピストン４の周壁面４ｂにそれぞれ摺接しており、
コンロッド７のクランク軸方向端面のシール面７ａがク
ランク軸２のクランクウエブ１７，エンジンボディＥの
摺接面２６及びピストン４の摺接面４ａに摺接している
ために、気室Ａと気室Ｂとが連通されることはない。 【００３９】さらにクランク軸２が回転すると、図１に
示したように、クランクウエブ１７に形成された切欠き
１７ａが吐出通路１１ａの開口に対向するようになり、
気室Ｂが切欠き１７ａを介して吐出通路１１ａに連通さ
れることになる。このため、気室Ｂが狭められることに
よって圧縮されたその部分の混合気が切欠き１７ａ及び
吐出通路１１ａを通って吸気通路１１へ圧送される。す
なわち、切欠き１７ａの形成位置は、コンロッド７が過
給装置の圧縮行程の終期にあるときに前記開口と対応す
る位置に設定されている。 【００４０】一方、気室Ａはコンロッド移動分とピスト
ン上昇分だけ容積が増えて減圧されるから、気室Ａには
減圧分だけ空気吸込管１５から混合気が吸い込まれる。 【００４１】気室Ｂの容積は、図１の状態からクランク
軸２が引き続き回転することによって次第に狭められ、
コンロッド７の大端部外周面のシール面７ｂが吐出通路
１１ａの開口の下側開口縁に達したときに最も狭くな
る。すなわち、このときまで吸気通路１１に混合気が圧
送されることになる。 【００４２】そして、さらにクランク軸２が回ると図７
（ａ）に示す状態になり、クランクウエブ１７の切欠き
１７ａが吐出通路１１の開口から離間すると共にこの開
口がクランクウエブ１７によって閉塞されるようにな
る。このため、エンジン１の圧縮行程において吸気通路
１１内の混合気がコンロッド収容部２３内（気室Ａ側）
に逆流することはない。すなわち、従来の２サイクルエ
ンジンに用いられるリード弁装置は本発明に係るエンジ
ン１では不要になる。 【００４３】上述したように構成された過給装置では、
クランク軸２が１回転する毎にコンロッド収容部２３内
の空間の容積と、ピストン４の行程容積とを加算した容
積の空気が吸気通路１１に圧送されることになる。そし
て、エンジン１の吸入行程で吸気通路１１が開くときに
は、吸気通路１１に圧送された混合気が燃焼室９内に供
給される。また、クランク軸２、ピストン４及びコンロ
ッド７の各摺動部の潤滑は、混合気中に含まれる２サイ
クルエンジン用潤滑油によって行われることになる。 【００４４】したがって、本実施例で示す過給装置では
コンロッド７の芯体１９を合成樹脂製シール部材２０で
覆ったため、合成樹脂は金属に較べて熱膨張率が低いの
で、コンロッド７と前記Ａ室，Ｂ室の壁面とのクリアラ
ンスＣＬ1〜ＣＬ3を可及的に小さく設定することが可能
になる。すなわち、クリアランスＣＬ1〜ＣＬ3はエンジ
ン１の暖機が終了した後も変化が小さいから、圧縮漏れ
を起こし難い過給装置を得ることができる。 【００４５】しかも、この合成樹脂は芯体１９より比重
が小さいので、コンロッド７の重量を軽く抑えることが
できる。このため、クランクウエブ１７やジャーナル部
２ａの小径化を図ることができる。これと共に、回転物
が軽量になってエンジン振動が小さくなる。加えて、コ
ンロッド７を形成する上で最終工程が合成樹脂をモール
ド成形する工程になるので、モールド金型によってコン
ロッド外面が成形される関係から、コンロッド７の外面
を仕上げる加工が不要になる。 【００４６】このようにコンロッド７の外面を合成樹脂
によって形成すると、クランクケース３内に異物が混入
したときにこれが合成樹脂部に埋め込まれるようにな
り、焼き付きが起き難くなる。しかも、合成樹脂のもつ
自己潤滑性により摺動部の抵抗が小さくなり、これによ
ってもコンロッド７の焼き付きを防ぐことができる。 【００４７】なお、本実施例ではコンロッド７のクラン
ク軸方向端面の全面にシール面７ａを形成したが、同等
の機能を果たすことができればシール面７ａの構造は適
宜変更することができる。また、クランク軸２のクラン
クウエブ１７，コンロッド７，ピストン４及びエンジン
ボディＥの各摺接部分には、摩擦抵抗を減らすと共に気
密を高めるために、ルーツ型過給装置のロータに採用さ
れているようにフッ素樹脂をコーティングすることもで
きる。 【００４８】また、本実施例では吐出通路１１ａをクラ
ンクウエブ１７の外周面と対向する位置に開口させた例
について説明したが、この開口位置としては、クランク
ウエブ１７の軸方向端面と対向する部位に位置づけるこ
ともできる。このようにしても上記実施例と同等の効果
が得られる。 【００４９】さらに、本実施例ではシリンダ軸線が鉛直
方向を指向するエンジン１を使用したが、本発明を適用
するエンジンとしては、シリンダ軸線が水平方向を指向
するものを採用することができる。例えば、図１の紙面
を時計回りに９０度回してシリンダ軸線を水平にしたよ
うなエンジンを用いることもできる。このようなエンジ
ンでは、気室Ｂが気室Ａの上方に位置するようになる。
そして、クランクケース３内に漂うミスト状の潤滑油が
気室Ｂ内に溜まる場合には、この潤滑油がコンロッド７
の側面７ｄを伝ってピストンピン２１側へ流れることに
なる。すなわち、潤滑し難いピストンピン２１が給油さ
れて耐久性を向上させることができる。 【００５０】加えて、本実施例では通常の形状のクラン
クによる構成を示したが、片側のみのジャーナル部２
ａ，同じく片側のみのクランクウエブ１７及びクランク
ピン１８により形成される片持ちクランクによって構成
することもできる。 【００５１】さらにまた、コンロッド７としては、上記
実施例に示したようにその長手方向軸線を中心にして対
称に形成する以外に、図８に示すように形成することも
できる。 【００５２】図８はコンロッドの他の実施例を示す図
で、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は（ａ）図におけ
るVIIIＢ−VIIIＢ線断面図、同図（ｃ）は（ａ）図にお
けるVIIIＣ−VIIIＣ線断面図である。これらの図におい
て前記図４で説明したものと同一もしくは同等部材につ
いては、同一符号を付し詳細な説明は省略する。 【００５３】図８に示すコンロッド７は、エンジンに装
着されたときのシール形状に対応させて外形が形成され
ている。すなわち、コンロッド７における前記気室Ａ側
となる側部は圧縮時のシール面にはならないので、この
部分を削除して形成してある。図８において３０は気室
Ａ側となる（前記コンロッド収容部２３の側壁２３ａと
は反対側となる）側面である。 【００５４】さらにまた、図１ないし図７に示すコンロ
ッド７を図９に示すように構成することもできる。図９
はクランクピン及びピストンピンとの連結部にニードル
ベアリングをそれぞれ介装したコンロッドの他の実施例
を示す断面図である。同図において前記図１ないし図７
で説明したものと同一もしくは同等部材については、同
一符号を付し詳細な説明は省略する。 【００５５】図９に示したコンロッド７は、主に爆発力
を伝達する芯体１９の周囲を、圧縮室形成機能あるいは
及び爆発力を副次的に伝達する補強機能を有する補助体
４１で覆って形成されており、芯体１９の大端部側連結
部、小端部側連結部１９ａ，１９ｂとクランクピン１
８、ピストンピン２１との間にアウターケージ付きニー
ドルベアリング４２，４３が介装されている。前記芯体
１９は焼き入れした炭素鋼によって形成されている。前
記補助体４１は合成樹脂によって形成されている。 【００５６】また、このコンロッド７は、芯体１９の連
結部１９ａ，１９ｂの軸方向端面を補助体４１の外面に
露出させて形成されている。すなわち、芯体１９のコン
ロッド中心線近傍部１９ｃは補助体４１より薄く形成さ
れている。 【００５７】前記ニードルベアリング４２，４３は、そ
れぞれアウターケージ４２ａ，４３ａと、ニードル４２
ｂ，４３ｂとから構成されている。アウターケージ４２
ａ，４３ａは芯体１９のボス部１９ａ，１９ｂにそれぞ
れ圧入固定されている。そして、これらのアウターケー
ジ４２ａ，４３ａとクランクピン１８、ピストンピン２
１との間にニードル４２ｂ，４３ｂが転動自在に多数本
介装されている。ニードル４２ｂ，４３ｂはアウターケ
ージ４２ａ，４３ａと同等の材料（例えば、ＳＵＪ鋼
等）によって形成されている。 【００５８】すなわち、図９に示したコンロッド７は、
ニードルベアリング４２，４３が他の部位より剛性ある
いは及び強度の高い材料によって形成されることにな
る。 【００５９】なお、図９に示したようにニードルベアリ
ングを使用する場合には、アウターケージを使用しない
構成を採ることもできる。このように構成するに当たっ
ては、前記連結部１９ａ，１９ｂ（例えば、鍛造された
クロムモリブデン鋼等製）のニードル転動面に浸炭焼入
れあるいは窒化処理を施してこの部分の表面硬度を高め
ておく。 【００６０】さらに、上述したニードルベアリング４
２，４３を図８のコンロッド７に対して使用することも
可能である。この場合では、ニードルベアリングがコン
ロッド７側の連結部１９ａ，１９ｂの内周に圧入され、
コンロッド７はニードルベアリング内周を貫通するピス
トンピン及びクランクピンに揺動可能に連結される。 【００６１】 【発明の効果】以上説明したように本発明に係るエンジ
ンの過給装置は、クランク軸を軸支するクランクケース
に、コンロッドが対向する内周壁を形成し、上死点付近
を除いたクランク角度においてコンロッドによってクラ
ンクケース内を２つの気室に仕切る構造とし、これらの
気室のうち一方を新気導入部に連通させると共に、他方
を吸気通路を介して燃焼室に連通させ、この燃焼室に連
通された気室を圧縮室としかつコンロッドを可動子とす
る容積型圧縮機を形成してなり、前記コンロッドを、ピ
ストンピンとの摺動連結部、クランクピンとの摺動連結
部及び前記両摺動連結部を結ぶコンロッド中心線近傍部
を剛性あるいは及び強度が高い材料によって一体に形成
してなる芯体と、この芯体の外部を覆いかつ前記気室の
壁面に対向するシール部材とによって形成し、このシー
ル部材を、前記芯体を形成する材料より比重が小さい合
成樹脂によって形成したため、クランク軸が１回転する
毎にピストンの行程容積とコンロッド収容部の容積分だ
け新気が燃焼室に圧送されることになるので、一次圧縮
比を大きくすることができる。 【００６２】このため、クランクケース過給を行うに当
たって一次圧縮比を大きくとれるので、過給性能を高め
ることができる。また、合成樹脂は金属に較べて熱膨張
率が低いので、コンロッドと気室の壁面とのクリアラン
スを可及的に小さく設定することが可能になる。したが
って、エンジンの温度変化によるクリアランス変化が小
さくなってシール性を高めることができ、過給性能を高
く保つことができる。 【００６３】しかも、この合成樹脂は芯体より比重が小
さいので、コンロッドの重量が軽く抑えられる。このた
め、クランク軸のクランクウエブやジャーナル部等の小
径化を図ることができ、エンジン及び過給装置の小型化
を図ることができる。これと共に、エンジンの振動が小
さくなる。 【００６４】加えて、コンロッドを形成する上で最終工
程が合成樹脂をモールド成形する工程になるので、モー
ルド金型によってコンロッド外面が成形される関係か
ら、コンロッドの外面を仕上げる加工が不要になる。こ
のようにコンロッドの外面を合成樹脂によって形成する
と、クランクケース内に異物が混入したときにこれが合
成樹脂部に埋め込まれるようになると共に、合成樹脂の
もつ自己潤滑性により、コンロッドが焼き付き難くな
る。 【００６５】また、本発明に係る過給装置は、エンジン
を構成する部材だけで形成できるから、従来の過給装置
に較べて構造が簡素化されると共に部品点数が減少す
る。特に、クランクウエブが実質的に圧縮空気逆流防止
用ロータリバルブとなるので、吸気系に逆止弁を別途に
設ける必要がなくなる。このため、従来の基本的なクラ
ンクケース過給装置に較べて吸気抵抗を減らすことがで
き、しかも、構造が簡単になる。 【００６６】さらに、本発明に係る過給装置は、コンロ
ッドの幅とエンジンのボア，ストロークによって吐出量
が決まるので、吐出量設計の自由度が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る過給装置が設けられた２サイク
ルエンジンの断面図である。 【図２】 図１におけるII−II線断面図である。 【図３】 本発明に係る過給装置に使用するクランク軸
の概略構成を示す斜視図である。 【図４】 本発明に係る過給装置に使用するコンロッド
の正面図である。 【図５】 本発明に係る過給装置に使用するピストンの
概略構成を示す斜視図である。 【図６】 本発明に係る過給装置に使用するエンジンボ
ディの概略構成を示す斜視図で、同図はエンジンボディ
を図２中のVI−VI線で破断した状態を示す。 【図７】 本発明に係る過給装置の動作を説明するため
の断面図で、同図（ａ）はクランク軸が上死点にあると
きの状態を示し、同図（ｂ）はクランク軸が上死点から
約１３５度回った状態を示している。 【図８】 コンロッドの他の実施例を示す図で、同図
（ａ）は正面図、同図（ｂ）は（ａ）図におけるVIIIＢ
−VIIIＢ線断面図、同図（ｃ）は（ａ）図におけるVIII
Ｃ−VIIIＣ線断面図である。 【図９】 クランクピン及びピストンピンとの連結部に
ニードルベアリングをそれぞれ介装したコンロッドの他
の実施例を示す断面図である。 【符号の説明】 １…エンジン、２…クランク軸、３…クランクケース、
４…ピストン、６…シリンダブロック、７…コンロッ
ド、７ａ…シール面、７ｂ…シール面、７ｃ…シール
面、９…燃焼室、１１…吸気通路、１１ａ…吐出通路、
１７…クランクウエブ、１７ａ…切欠き、１８…クラン
クピン、１９…芯体、２１…ピストンピン、２４…吸入
通路、２６…摺接面、２７…周壁面、４１…補助体、４
２…ニードルベアリング、４３…ニードルベアリング。
ルエンジンの断面図である。 【図２】 図１におけるII−II線断面図である。 【図３】 本発明に係る過給装置に使用するクランク軸
の概略構成を示す斜視図である。 【図４】 本発明に係る過給装置に使用するコンロッド
の正面図である。 【図５】 本発明に係る過給装置に使用するピストンの
概略構成を示す斜視図である。 【図６】 本発明に係る過給装置に使用するエンジンボ
ディの概略構成を示す斜視図で、同図はエンジンボディ
を図２中のVI−VI線で破断した状態を示す。 【図７】 本発明に係る過給装置の動作を説明するため
の断面図で、同図（ａ）はクランク軸が上死点にあると
きの状態を示し、同図（ｂ）はクランク軸が上死点から
約１３５度回った状態を示している。 【図８】 コンロッドの他の実施例を示す図で、同図
（ａ）は正面図、同図（ｂ）は（ａ）図におけるVIIIＢ
−VIIIＢ線断面図、同図（ｃ）は（ａ）図におけるVIII
Ｃ−VIIIＣ線断面図である。 【図９】 クランクピン及びピストンピンとの連結部に
ニードルベアリングをそれぞれ介装したコンロッドの他
の実施例を示す断面図である。 【符号の説明】 １…エンジン、２…クランク軸、３…クランクケース、
４…ピストン、６…シリンダブロック、７…コンロッ
ド、７ａ…シール面、７ｂ…シール面、７ｃ…シール
面、９…燃焼室、１１…吸気通路、１１ａ…吐出通路、
１７…クランクウエブ、１７ａ…切欠き、１８…クラン
クピン、１９…芯体、２１…ピストンピン、２４…吸入
通路、２６…摺接面、２７…周壁面、４１…補助体、４
２…ニードルベアリング、４３…ニードルベアリング。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02B 33/24
F02B 33/02
F02B 33/44
F16C 7/02
F02B 33/28
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ピストンがコンロッドを介して連結され
たクランク軸を軸支するクランクケースに、前記コンロ
ッドが対向する内周壁を形成し、上死点付近を除いたク
ランク角度においてコンロッドによってクランクケース
内を２つの気室に仕切る構造とし、これらの気室のうち
一方の気室を新気導入部に連通させると共に、他方の気
室を吸気通路を介して燃焼室に連通させ、この燃焼室に
連通された気室を圧縮室としかつコンロッドを可動子と
する容積型圧縮機を形成してなり、前記コンロッドを、
ピストンピンとの摺動連結部、クランクピンとの摺動連
結部及び前記両摺動連結部を結ぶコンロッド中心線近傍
部を剛性あるいは及び強度が高い材料によって一体に形
成してなる芯体と、この芯体の外部を覆いかつ前記気室
の壁面に対向するシール部材とによって形成し、このシ
ール部材を、前記芯体を形成する材料より比重が小さい
合成樹脂によって形成したことを特徴とするエンジンの
過給装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34721793A JP3406039B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | エンジンの過給装置 |
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| EP94120728A EP0661468B1 (en) | 1993-12-27 | 1994-12-27 | Supercharged engine |
| TW84106493A TW268075B (en) | 1993-12-27 | 1995-06-24 | Supercharged engine |
| MYPI9501744 MY130552A (en) | 1993-12-27 | 1995-06-26 | Supercharged engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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