JP4392224B2 - ２サイクルエンジン - Google Patents

Description

本発明は、クランクケース圧縮掃気型の２サイクルエンジンの技術に関する。より詳細には、クランク室の容積を小さくし、クランク室の圧縮比を大きくする技術に関する。

従来、（１）ピストンが下死点付近に来たときに、クランク室（クランクケース内に形成され、クランク軸が収容される空間）内で予圧された混合気を掃気経路を経て燃焼室に送りこむ（掃気する）とともに、該混合気により、燃焼室に残存する燃焼ガスを排気経路を経て燃焼室の外部に排出し、（２）ピストンの上昇により燃焼室内の混合気を圧縮するとともに、吸気経路を経てクランク室に混合気を吸入し、（３）ピストンが上死点付近に来たときに、燃焼室内で圧縮された混合気に点火プラグで点火し、該混合気を爆発的に燃焼させてピストンを押し下げ、（４）ピストンの下降により排気経路を経てシリンダの外部に燃焼ガスを排出するとともに、クランク室内の混合気を予圧する、クランクケース圧縮掃気型の２サイクルエンジンの技術は公知となっている。上記クランクケース圧縮型２サイクルエンジンにおいては、クランク室圧縮比ε（ピストン下降時のクランク室容積に対するピストン上昇時のクランク室容積の比）を大きくすることにより、混合気の吸気量の増加、燃焼ガスの掃気量の増加および燃焼の安定性の向上が得られ、出力向上に寄与することが知られている。このとき、ピストンが下死点に位置するときの、クランク室の容積をＶｍｉｎ、ピストンが上死点に位置するときのクランク室の容積をＶｍａｘ、ピストンの行程容積をＶｈ（定数）とすると、クランク室圧縮比εは、ε＝（Ｖｍａｘ／Ｖｍｉｎ）＝｛（Ｖｍｉｎ＋Ｖｈ）／Ｖｍｉｎ｝＝１＋（Ｖｈ／Ｖｍｉｎ）と表すことができる。従って、エンジンの仕様等でピストンの行程容積を所定の大きさに決定した後、さらにクランク室圧縮比εを大きくするためには、（下死点に位置するときの）クランク室の容積を極力小さくすることが重要である。

クランク室容積を小さくする方法としては、（Ａ）軸線方向（クランクシャフトのクランク主軸の長手方向）から見て、クランクシャフトのクランクアームおよびカウンターウェイトを合わせた部材の形状をクランク主軸を中心とした略円形とし、該クランクアームおよびカウンターウェイトを合わせた部材のクランクピンに近い部位に適宜貫通孔等を穿設してピストン等の往復運動をする部材との重量バランスをとる方法が知られている。また、クランク室容積を小さくする別の方法としては、（Ｂ）軸線方向（クランクシャフトのクランク主軸の長手方向）から見て、クランクシャフトのクランクアームおよびカウンターウェイトを合わせた部材の形状をクランク主軸を中心とした略円形とし、該クランクアームおよびカウンターウェイトを合わせた部材のクランクピンに近い部位を薄肉に形成し、該薄肉の部位のクランクピンが取り付けられている面にボルト等で軽量部材（クランクシャフトを構成する材料よりも比重が小さい材料からなる部材）を固定する方法が知られている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

上記（Ａ）、（Ｂ）の方法は、いずれもクランク室内で回転運動するクランクアームおよびカウンターウェイトと、クランク室内壁と、の隙間を極力小さくすることにより、（下死点に位置するときの）クランク室の容積を小さくするものである。そして、クランク室容積を小さくする手段を何ら施していない２サイクルエンジンは、一般的にクランク室圧縮比が小さいために、シリンダ内に吸入された混合気が排出ガスに大量に混ざり易い（燃費の低下、ＨＣ（炭化水素）成分の排出）という問題が生じる。

米国特許第６０６２１８０号明細書

しかし、上記クランク室容積を小さくする方法は、二輪車用等、比較的大型の２サイクルエンジンには適用されているが、携帯型の小型２サイクルエンジンに適用する場合には以下の問題点がある。前記（Ａ）の方法の場合、クランクアームとカウンターウェイトとを合わせた部材を略円形に形成した結果、該部位の重量（機関重量）が増大する。従って、ピストン等の往復運動をする部材との重量バランスをとるのが困難となり、機関振動が増大する。前記（Ｂ）の方法の場合、クランクシャフトに複数のボルト孔を形成したり、ボルト締結作業を行う必要がある。従って、組み立て工程が複雑化するとともに部品コストが増大する。特に、小型２サイクルエンジンは、通常、排気経路と燃焼室とが連通してから掃気経路と燃焼室とが連通するまでの時間差（クランク軸の回転角度差）が小さいため、混合気がシリンダ内で排出ガスと混合し易い。本発明は上記の如き状況に鑑み、機関重量の増大を抑えつつ、安価かつ簡便にクランク室圧縮比を大きくし、２サイクルエンジンの出力向上を可能とするものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

請求項１においては、クランクケース圧縮掃気型の２サイクルエンジン（１）において、クランクケース（３）に回転可能にクランクシャフト（６）を軸支し、該クランクシャフト（６）を構成するクランクアーム（６２ａ・６２ｂ）とカウンターウェイト（６３ａ・６３ｂ）を軸線方向から見たときに、略円形から二箇所の切り欠き部を形成した略Ｔ字型に形成し、該クランクアーム（６２ａ・６２ｂ）両側に形成される切り欠き部により生じた空間に、カウンターウェイト（６３ａ・６３ｂ）よりも比重が小さい材質からなる挿入部材（１０）を、環状部材（６４）を外嵌することにより固定すべく構成し、該挿入部材（１０）は、左胴体部（１０ａ）、右胴体部（１０ｂ）、連結部（１０ｃ）を具備し、該左胴体部（１０ａ）及び右胴体部（１０ｂ）は、前記クランクアーム（６２ａ）とカウンターウェイト（６３ａ）とを合わせた略Ｔ字型形状における、該クランクアーム（６２ａ）の左右両側の切り欠き部により生じた空間に配置して充填し、該連結部（１０ｃ）は、左胴体部（１０ａ）と右胴体部（１０ｂ）とを連結する板状の部材であり、中心部に突起（１０ｄ）を形成し、前記クランクシャフト（６）を構成するクランクアーム（６２ａ）の根元部でクランク主軸（６０ａ）との接合部に係合孔（６ａ）を形成し、前記挿入部材（１０）の突起（１０ｄ）を、該係合孔（６ａ）に係合嵌入したものである。

請求項２においては、前記挿入部材（１０）およびクランクシャフト（６）において、前記環状部材（６４）と当接する部位に溝（１０ｈ）を形成したものである。

請求項３においては、前記挿入部材（１０）の外周部に段差（１０ｆ）を構成し、該段差（１０ｆ）と軸方向反対側には、外周に沿って複数の係止爪（１０ｅ・・・）を形成し、前記環状部材（６４）を反クランクピン（６１）側からのみ、外嵌可能としたものである。

請求項４においては、前記挿入部材（１０）の軸線方向の厚さが前記一対のカウンターウェイト（６３ａ・６３ｂ）の間隔よりも小さいものである。

請求項５においては、前記挿入部材（１０）を構成する、左胴体部（１０ａ）と右胴体部（１０ｂ）と連結部（１０ｃ）と突起（１０ｄ）とを、一体的に形成したことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の２サイクルエンジンである。

請求項６においては、前記挿入部材（１０）に、該クランクシャフト（６）の軸線方向に貫通する貫通孔（１０ｇ）を穿設するとともに、クランクシャフト（６）を軸支する軸受がクランクケース（３）に嵌装されている部位において、該クランクケース（３）に凹部（３ｄ）を形成したものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、クランクケース圧縮掃気型の２サイクルエンジン（１）において、クランクケース（３）に回転可能にクランクシャフト（６）を軸支し、該クランクシャフト（６）を構成するクランクアーム（６２ａ・６２ｂ）とカウンターウェイト（６３ａ・６３ｂ）を軸線方向から見たときに、略円形から二箇所の切り欠き部を形成した略Ｔ字型に形成し、該クランクアーム（６２ａ・６２ｂ）両側に形成される切り欠き部により生じた空間に、カウンターウェイト（６３ａ・６３ｂ）よりも比重が小さい材質からなる挿入部材（１０）を、環状部材（６４）を外嵌することにより固定すべく構成し、該挿入部材（１０）は、左胴体部（１０ａ）、右胴体部（１０ｂ）、連結部（１０ｃ）を具備し、該左胴体部（１０ａ）及び右胴体部（１０ｂ）は、前記クランクアーム（６２ａ）とカウンターウェイト（６３ａ）とを合わせた略Ｔ字型形状における、該クランクアーム（６２ａ）の左右両側の切り欠き部により生じた空間に配置して充填し、該連結部（１０ｃ）は、左胴体部（１０ａ）と右胴体部（１０ｂ）とを連結する板状の部材であり、中心部に突起（１０ｄ）を形成し、前記クランクシャフト（６）を構成するクランクアーム（６２ａ）の根元部でクランク主軸（６０ａ）との接合部に係合孔（６ａ）を形成し、前記挿入部材（１０）の突起（１０ｄ）を、該係合孔（６ａ）に係合嵌入したので、機関重量の増大を抑えつつ、安価かつ簡便にクランク室の容積を小さくし、クランク室圧縮比を大きくして出力を向上することが可能である。
また、クランク室圧縮比を大きくすることにより、クランク室から掃気経路を経て燃焼室に供給される混合気の気流が強くなり、混合気が排出ガスに混入する量を低減し、燃費が向上するとともに排出ガスに含まれるＨＣ（炭化水素）の量を低減させることが可能である。

また、突起（１０ｄ）と係合孔（６ａ）により、挿入部材をクランクシャフトに固定する際の位置決めが容易であり作業性に優れる。また、挿入部材にクランクシャフトの回転による遠心力が働いた場合でも、クランクシャフトに対して相対的に位置がずれるのを防止することが可能である。

請求項２においては、前記挿入部材（１０）およびクランクシャフト（６）において、前記環状部材（６４）と当接する部位に溝（１０ｈ）を形成したので、クランクシャフトの軸線方向における環状部材の位置決めが容易であるとともに、環状部材がクランクシャフトから脱落することを防止することが可能である。

請求項３においては、前記挿入部材（１０）の外周部に段差（１０ｆ）を構成し、該段差（１０ｆ）と軸方向反対側には、外周に沿って複数の係止爪（１０ｅ・・・）を形成し、前記環状部材（６４）を反クランクピン（６１）側からのみ、外嵌可能としたので、ボルト等の部品点数を増加させることなくワンタッチでクランクシャフトの軸線方向における環状部材の位置決めおよび固定が可能であるとともに、環状部材がクランクシャフトから脱落することを防止することが可能である。

請求項４においては、前記挿入部材（１０）の軸線方向の厚さが前記一対のカウンターウェイト（６３ａ・６３ｂ）の間隔よりも小さいので、挿入部材の突起をクランクピン側からクランクシャフトに係合させている場合に、クランクアームにクランクピンを取り付けた後でも挿入部材および環状部材の取付作業を行うことが可能であり、作業性に優れる。

請求項５においては、前記挿入部材（１０）を構成する、左胴体部（１０ａ）と右胴体部（１０ｂ）と連結部（１０ｃ）と突起（１０ｄ）とを、一体的に形成したので、挿入部材の強度を十分に保持しつつ部品点数の削減、組立工数の削減を図ることが可能である。

請求項６においては、前記挿入部材（１０）に、該クランクシャフト（６）の軸線方向に貫通する貫通孔（１０ｇ）を穿設するとともに、クランクシャフト（６）を軸支する軸受がクランクケース（３）に嵌装されている部位において、該クランクケース（３）に凹部（３ｄ）を形成したので、簡単な加工でクランクシャフトをクランクケースに軸支する軸受に潤滑油が供給され、該軸受の耐久性が向上する。

以下では、図１から図３を用いて本発明の２サイクルエンジンの実施の一形態であるエンジン１の全体構成について説明する。

なお、説明の便宜上、図１、図２および図３においては、隔壁部材２２・２３（図８に図示）を省略している。エンジン１はクランクケース圧縮掃気型の２サイクルエンジンであり、主に、シリンダブロック２、クランクケース３、ピストン４、コンロッド５、クランクシャフト６、リコイルスタータ７、フライホイール８等で構成される。

シリンダブロック２は内部で混合気を爆発的に燃焼させ、ピストン４を往復運動させる容器としての機能と、エンジン１の上半部の構造体としての機能とを兼ねる部材である。シリンダブロック２は一般に熱伝導率が高く冷却効果に優れたアルミニウム合金や剛性に優れる鋳鉄等により鋳造される。

シリンダブロック２はその内部に燃焼室２ａ、内部空間２ｂが形成され、下方に開口している。燃焼室２ａは圧縮された混合気を爆発的に燃焼させるための空間であり、シリンダブロック２の上部には燃焼室２ａ内で圧縮された混合気（霧状の燃料と空気とを混合させたもの）に点火する点火プラグ２０が設けられる。内部空間２ｂはピストン４が往復運動するための空間であり、上下に往復運動するピストン４の位置に応じて、ピストン４よりも上方となる部分は燃焼室２ａの一部として機能し、ピストン４よりも下方となる部分はクランク室３ｃの一部として機能する。内部空間２ｂのシリンダ面（ピストン４が当接する面）には軸心（ピストンの往復方向）と平行に溝２１ａ・２１ｂが形成されており、該溝２１ａ・２１ｂにはそれぞれ隔壁部材２２・２３（図８および図９に図示）が設けられている。そして、本実施例においては溝２１ａ・２１ｂと隔壁部材２２・２３とで掃気経路１１ａ・１１ｂを形成している。隔壁部材２２・２３の詳細構成については後述する。

図３に示す如く、シリンダブロック２には内部空間２ｂと外部とを連通する吸気経路１２および排気経路１３が穿設される。吸気経路１２にはリードバルブ（図示せず）を経てキャブレータ（図示せず）が接続される。該キャブレータは空気と燃料とを混合して霧状の混合気を生成し、該混合気を吸気経路１２を経てクランク室３ｃ（シリンダブロック２とクランクケース３とを合わせたエンジン１の筐体内部の空間のうち、ピストン４よりも下方に位置する空間）に供給する。排気経路１３にはマフラ（図示せず）が接続される。燃焼室２ａにて爆発的に燃焼した混合気は排気ガスとして排気経路１３、マフラを経て外部に放出される。

クランクケース３はクランクシャフト６を収容し、回転可能に軸支するエンジン１の下半部の構造体としての機能と、予圧した混合気を前記シリンダブロック２の燃焼室２ａに供給する機能とを兼ねる部材である。クランクケース３はケース３ａとケース３ｂとをボルト締結により固定し、上方に開口し、クランクシャフト６を収容するクランク室３ｃを内部に形成した構成となっている。そして、クランクケース３の上面開口部と前記シリンダブロック２の下面開口部とを一致させてボルト締結により固定することにより、燃焼室２ａ、内部空間２ｂおよびクランク室３ｃを密閉可能としている。

ピストン４は外周面に外嵌されたピストンリング４０・４１を介して内部空間２ｂの内周面（シリンダ面）に気密的に摺接し、燃焼室２ａとクランク室３ｃとを区画するとともに、燃焼室２ａ内で爆発的に燃焼した混合気の燃焼エネルギーを上下の往復運動によりクランクシャフト６の回転駆動力に変換する部材である。また、ピストン４はクランク室３ｃ内の混合気を予圧する機能も兼ねている。ピストン４はピストンピン４２およびブッシュ４３を介してコンロッド５のスモールエンド部（上端部）に回動可能に枢着される。

コンロッド５はピストン４とクランクシャフト６とを連結し、ピストン４の上下の往復運動をクランクシャフト６の回転運動として伝達する部材である。コンロッド５は上端部から下端部にかけて順にスモールエンド部、ロッド部、ビッグエンド部を形成している。スモールエンド部は前述の如くピストン４が回動可能に枢着される部位である。ロッド部はスモールエンド部とビッグエンド部とを繋ぐ部位である。ビッグエンド部にはコンロッドベアリング５１を介してクランクシャフト６のクランクピン６１が貫装され、クランクシャフト６はコンロッド５に回動可能に枢着される。

クランクシャフト６はピストン４の往復運動を自己の回転運動に変換し、フライホイール８を経て外部に回転駆動力を伝達する部材である。本実施例におけるクランクシャフト６は、主に一対のクランク主軸６０ａ・６０ｂ、一本のクランクピン６１、一対のクランクアーム６２ａ・６２ｂ、一対のカウンターウェイト６３ａ・６３ｂを具備している。クランクシャフト６の詳細構成については後述する。なお、本実施例のエンジン１は一気筒のエンジンであるため、クランクシャフト６の構成が上記構成となったが、本発明はエンジンの気筒数に関わらず適用可能である。従って、クランクシャフトの構成については気筒数に応じて適宜選択する必要がある。例えば、二気筒のエンジンの場合には、クランクシャフトは少なくとも一対のクランク主軸と、二本のクランクピンと、二対のクランクアームと、二対のカウンターウェイトと、を具備している。

リコイルスタータ７はエンジン１を手動で始動させるための部材である。リコイルスタータ７は主にスタータケース７０、リコイルロープ７１、ロープリール７２、クラッチ機構７３、駆動ホイール７４、ゼンマイバネ７５等を具備している。スタータケース７０はリコイルスタータ７を構成する他の部材を収容する部材であり、クランクケース３を構成するケース３ｂに固定される。リコイルロープ７１はその一端がロープリール７２に固定され、他端には作業者が握る把手部が設けられたロープであり、ロープリール７２の外周部に形成された溝に巻回される。また、ロープリール７２はスタータケース７０に回転可能に枢着されるとともに、ゼンマイバネ７５の一端が固定される。ゼンマイバネ７５の他端はスタータケース７０に固定されており、作業者がリコイルロープ７１を引くとゼンマイバネ７５が巻かれ、作業者が手を離すと該ゼンマイバネ７５によりリコイルロープ７１が再びロープリール７２に巻回される。駆動ホイール７４はクランクシャフト６のクランク主軸６０ｂの先端部に固定され、該クランクシャフト６と一体的に回転可能に構成される。駆動ホイール７４の回転軸（本実施例の場合、クランク主軸６０ｂ）の軸線と、ロープリール７２の回転軸の軸線とが一直線となっており、駆動ホイール７４にはロープリール７２と対向する面にクラッチ機構７３が設けられている。クラッチ機構７３は作業者がリコイルロープ７１を引いたときにのみロープリール７２と駆動ホイール７４とを一体的に回転可能とするものである。

フライホイール８はクランクシャフト６のクランク主軸６０ａの先端部に固定された略円盤形状の部材であり、クランクシャフト６と一体的に回転して、該クランクシャフト６の回転を滑らかにするための部材である。

以下では、図１から図７を用いてクランクシャフト６および挿入部材１０・１０の詳細構成について説明する。

前述の如く、クランクシャフト６は、主に一対のクランク主軸６０ａ・６０ｂ、一本のクランクピン６１、一対のクランクアーム６２ａ・６２ｂ、一対のカウンターウェイト６３ａ・６３ｂを具備している。

クランク主軸６０ａ・６０ｂはクランクシャフト６の回転の中心軸となる部材であり、それぞれ軸受３０ａ・３０ｂを介してクランクケース３に回転可能に軸支される。なお、クランク主軸６０ａ・６０ｂはその軸線が互いに一直線となるように構成されている。クランク主軸６０ａの一端にはクランクアーム６２ａおよびカウンターウェイト６３ａが固設され、クランク主軸６０ｂの一端にはクランクアーム６２ｂおよびカウンターウェイト６３ｂが固設される。

クランクアーム６２ａ・６２ｂはクランク主軸６０ａ・６０ｂからオフセットした位置でクランクピン６１を支持するための部材である。クランクピン６１はクランクシャフト６をコンロッド５に回動可能に枢着するための部材であり、クランクピン６１の両端はそれぞれクランクアーム６２ａ・６２ｂの先端部に嵌設される。カウンターウェイト６３ａ・６３ｂはクランクシャフト６の回転のバランスを良くするために設けられる部材である。

図４に示す如く、軸線方向（クランクシャフト６のクランク主軸６０ａの長手方向）から見たときのクランクアーム６２ａとカウンターウェイト６３ａとを合わせた形状（クランクアーム６２ｂとカウンターウェイト６３ｂとを合わせた形状）は、略円形から二箇所の切り欠き部を形成した略Ｔ字型である。

図５に示す如く、挿入部材１０は主に左胴体部１０ａ、右胴体部１０ｂ、連結部１０ｃ等を具備しており、カウンターウェイト６３ａやその他クランクシャフト６の構成部材よりも比重が小さい材質からなる。

左胴体部１０ａおよび右胴体部１０ｂは、それぞれ前記クランクアーム６２ａとカウンターウェイト６３ａとを合わせた形状におけるクランクアーム６２ａの左右二箇所（両側）の切り欠き部（より厳密には、該切り欠き部を形成することにより生じた空間）に配置され、該空間を充填するための部材である。連結部１０ｃは左胴体部１０ａと右胴体部１０ｂとを連結する板状の部材であり、その略中心部には突起１０ｄが形成されている。

クランクシャフト６のクランクアーム６２ａの根元部（すなわち、クランクアーム６２ａとクランク主軸６０ａとの接合部）には係合孔６ａが形成され、クランクシャフト６のクランクアーム６２ｂの根元部（すなわち、クランクアーム６２ｂとクランク主軸６０ｂとの接合部）には係合孔６ｂが形成されている。挿入部材１０・１０の突起１０ｄ・１０ｄはそれぞれ係合孔６ａ・６ｂ（図１および図２に図示）に係合する。

このように構成することにより、挿入部材１０・１０をクランクシャフト６に固定する際の位置決めが容易であり作業性に優れる。また、挿入部材１０・１０はクランクシャフト６に固定されてクランクシャフト６と一体的に高速回転するが、挿入部材１０・１０に回転による遠心力が働いた場合でも、クランクシャフト６に対して相対的に位置がずれるのを防止することが可能である。

図６に示す如く、挿入部材１０・１０をクランクシャフト６に（より厳密には、右胴体部１０ａおよび右胴体部１０ｂを前記切り欠き部に）配置した状態でリング状の部材である環状部材６４・６４を外嵌することにより、挿入部材１０・１０をクランクシャフト６に固定する。このとき、図４に示す如く、軸線方向（クランクシャフト６のクランク主軸６０ａの長手方向）から見たときのクランクアーム６２ａとカウンターウェイト６３ａと挿入部材１０とを合わせた形状（クランクアーム６２ｂとカウンターウェイト６３ｂと挿入部材１０とを合わせた形状）は略円形となる。

図４、図５および図６に示す如く、挿入部材１０・１０の外周面（より厳密には、環状部材６４・６４と当接する部位）には段差１０ｆが形成され、該段差に環状部材６４・６４が係止される。同様に、クランクアーム６２ａ・６２ｂおよびカウンターウェイト６３ａ・６３ｂの外周面（より厳密には、環状部材６４・６４と当接する部位）にも段差が形成され、該段差に環状部材６４・６４が係止される。このように構成することにより、環状部材６４の軸線方向の位置決めが容易であるとともに、環状部材６４・６４がクランクシャフト６から脱落することを防止することが可能である。なお、図７に示す如く、挿入部材１０・１０、クランクアーム６２ａ・６２ｂおよびカウンターウェイト６３ａ・６３ｂの外周面に段差１０ｆに代えて溝１０ｈを形成し、該溝にバネ用の線材等の弾性材料からなる環状部材６４・６４またはベルトを外嵌しても略同様の効果を奏する。

本実施例の挿入部材１０の段差１０ｆと軸方向反対側には複数の係止爪１０ｅ・１０ｅ・１０ｅ・１０ｅが外周に沿って形成されている。該係止爪１０ｅ・１０ｅ・１０ｅ・１０ｅは、挿入部材１０に外嵌された環状部材６４が挿入部材１０から脱落するのを防止するためのものである。すなわち、前記段差１０ｆ、クランクアーム６２ａ・６２ｂの段差、およびカウンターウェイト６３ａ・６３ｂの段差は側面視でクランクピン６１に近い側が高くなっており、該段差に環状部材６４を外嵌する際には係止爪１０ｅ・１０ｅ・１０ｅ・１０ｅはクランク主軸６０ａ・６０ｂに近づく方向に弾性変形し、環状部材６４を段差に当接するところまで外嵌すると係止爪１０ｅ・１０ｅ・１０ｅ・１０ｅが元の形状に戻って環状部材６４のクランクピン６１から遠い方の端部を係止する。従って、環状部材６４は、反クランクピン側（クランクアームを挟んでクランクピンの反対側）からのみ外嵌可能な構成となっている。

このように構成することにより、ボルト等の部品点数を増加させることなくワンタッチで環状部材６４の軸線方向の位置決めおよび固定が可能であるとともに、環状部材６４・６４がクランクシャフト６から脱落することを防止することが可能である。なお、係止爪の形状および個数は限定されず、環状部材６４を係止可能であれば良い。また、クランクアーム６２ａ・６２ｂにクランクピン６１を取り付けた後でも挿入部材１０・１０および環状部材６４・６４の取付作業を行うことが可能であり、作業性に優れる。例えば、エンジン１に要求される仕様（出力）に応じて挿入部材１０・１０をクランクシャフト６に取り付けるか否かを選択することも可能である。さらに、挿入部材を一個だけ取り付けるという選択も可能であり、エンジン１の出力等を調整することも可能である。また、本実施例の如く、挿入部材１０の突起１０ｄをクランクピン側からクランクシャフト６に係合させている場合には、挿入部材１０の軸線方向の厚さを一対のカウンターウェイト６３ａ・６３ｂの間隔（図１中のＷ）よりも小さくすることにより、クランクアーム６２ａ・６２ｂにクランクピン６１を取り付けた後でも挿入部材１０・１０および環状部材６４・６４の取付作業を行うことが可能であり、作業性に優れる。

本実施例の挿入部材１０の場合、連結部１０ｃを鉄板等で構成し、該連結部１０ｃを金型にインサートして残りの部位をアルミダイキャストで成型した場合と、挿入部材１０を全てアルミダイキャストで一体的に成型した場合とを比較すると、どちらも強度的に十分であったことから、挿入部材１０は各部位毎に形成して組み立てても良いが、部品点数の削減、組立工数の削減の観点から見て一体的に形成することが好ましい。

さらに、本実施例の挿入部材１０の左胴体部１０ａおよび右胴体部１０ｂには、クランクシャフト６の軸線方向に貫通する貫通孔１０ｇ・１０ｇが形成されている。一方、クランクシャフト６を軸支する軸受３０ａ・３０ｂがクランクケース３に嵌装されている部位において、クランクケース３に凹部３ｄが形成されている。このように構成することにより、簡単な加工で貫通孔１０ｇ・１０ｇを通じて潤滑油が軸受３０ａ・３０ｂに供給され、軸受３０ａ・３０ｂの耐久性が向上する。

以上の如く、本発明の２サイクルエンジンの実施の一形態であるエンジン１は、クランクケース圧縮掃気型の２サイクルエンジンであって、クランクケース３に回転可能に軸支されるクランクシャフト６は、少なくとも一対のクランク主軸６０ａ・６０ｂと、一本のクランクピン６１と、少なくとも一対のクランクアーム６２ａ・６２ｂと、少なくとも一対のカウンターウェイト６３ａ・６３ｂとを具備し、クランクシャフト６の軸線方向から見たときのクランクアーム６２ａ（６２ｂ）とカウンターウェイト６３ａ（６３ｂ）とを合わせた形状は、略円形から二箇所の切り欠き部を形成した略Ｔ字型とし、カウンターウェイト６３ａ・６３ｂよりも比重が小さい材質からなる挿入部材１０・１０を、環状部材６４・６４を外嵌することにより前記切り欠き部に固定したものである。 このように構成することにより、機関重量の増大を抑えつつ、安価かつ簡便にクランク室の容積を小さくし、クランク室圧縮比を大きくして出力を向上することが可能である。また、クランク室圧縮比を大きくすることにより、クランク室３ｃから掃気経路１１ａ・１１ｂを経て燃焼室２ａに供給される混合気の気流が強くなり、混合気が排出ガスに混入する量を低減し、燃費が向上するとともに排出ガスに含まれるＨＣ（炭化水素）の量を低減させることが可能である。

以下では、図８から図１３を用いて掃気経路１１ａ・１１ｂの詳細構成について説明する。なお、本構成例では掃気経路が二箇所形成されているが、一箇所でも、三箇所以上でも良く、限定されない。前述の如く、本構成例のエンジン１における掃気経路１１ａ・１１ｂは、ピストン４が往復運動する内部空間２ｂのシリンダ面（ピストン４が当接する面）に形成された溝２１ａ・２１ｂと隔壁部材２２・２３とで形成される。溝２１ａ・２１ｂの長手方向はピストン４の運動方向（上下方向）と略一致し、溝２１ａ・２１ｂの下端部はシリンダブロック２の下端面まで達し、溝２１ａ・２１ｂの上端部はピストン４が下死点付近に位置するときにピストン４の上面より上方となる位置まで達している。隔壁部材２２・２３は、溝２１ａ・２１ｂの上端部と下端部をシリンダブロック２の内部空間２ｂと連通させ、溝２１ａ・２１ｂの中途部と内部空間２ｂとを隔てて掃気経路１１ａ・１１ｂを形成する隔壁となる部材である。

以下では、隔壁部材２２・２３の詳細構成について説明する。なお、本構成例の隔壁部材２２・２３は左右対称に構成されていることから隔壁部材２２の詳細構成についてのみ説明し、隔壁部材２３については説明を省略する。

図１１および図１２に示す如く、隔壁部材２２は平面視略コの字型の部材であり、主に隔壁部２２ａ、側壁部２２ｂ、側壁部２２ｃ、係止部２２ｄ、係止部２２ｅ、連通孔２２ｆ等で構成される。

隔壁部２２ａは溝２１ａに隔壁部材２２を設けたときに溝２１ａの中途部と内部空間２ｂとを隔てる略長方形の部材である。側壁部２２ｂおよび側壁部２２ｃは隔壁部２２ａの左右端部から延設される略長方形の板状の部材であり、溝２１ａに隔壁部材２２を設けたときに溝２１ａの壁面と当接して隔壁部材２２を支持する。そして、隔壁部２２ａと側壁部２２ｂと側壁部２２ｃを合わせた形状は、平面視略コの字型の樋状となっている。

このように構成することは、以下の利点がある。第一に、隔壁部材２２により内部空間２ｂに形成された溝２１ａの中途部を確実に隔てて掃気経路１１ａを形成することが可能であり、クランク室３ｃから掃気経路１１ａを経て燃焼室２ａに送りこまれる混合気の気流（掃気流）が安定する。従って、２サイクルエンジンの出力および燃費が向上し、排気ガス中のＨＣ（炭化水素）の低減が可能である。第二に、隔壁部材２２をシリンダブロック２と別体とすることにより、隔壁部材２２を形成する際の寸法精度のばらつきを抑えることが容易であり、エンジン１の個体間の出力特性のばらつきを抑えることが可能である。また、隔壁部材２２の厚さや形状を変更するだけで容易に掃気経路１１ａの形状を変更し、エンジンの出力特性等を仕様等に応じて変更または調整することが可能である。第三に、シリンダブロック２を鋳造する際に高価な可動式の鋳型や中子を用いる必要がないので、組立工数を削減し、組立時の作業性が向上することが可能であり、２サイクルエンジンを安価に製造可能である。第四に、側壁部２２ｂ・２２ｃにより、隔壁部材２２を溝２１ａに対して所望の位置および姿勢で精度良く固定することが可能であり、掃気経路１１ａを精度良く形成することが可能である。

隔壁部材２２は鋳造、削り出し、板材の曲げ加工等の方法により形成することが可能であるが、前記側壁部２２ｂと側壁部２２ｃとが略平行、または開放端に向かって開いている場合には、板状の部材（鉄板等）を絞り成型により屈曲して形成することが可能である。このように構成することにより、隔壁部材２２を安価に製造可能である。

係止部２２ｄおよび係止部２２ｅは、それぞれ側壁部２２ｂおよび側壁部２２ｃの下端部を９０度折り曲げて形成されるか、または溶接固定等により水平状に設けられる。係止部２２ｄおよび係止部２２ｅはシリンダブロック２の下端面（すなわち、クランクケース３との接合面）に溝２１ａ・２１ｂに連続して形成された凹部２ｃ・２ｃに係合することにより、隔壁部材２２を係止する。このように構成することにより、隔壁部材２２をシリンダブロック２に対して位置決めしてボルト等を用いることなく溝２１ａに固定することが可能であり、部品点数および組立工数の削減が可能である。

連通孔２２ｆは隔壁部材２２の隔壁部２２ａの上端部に設けられる孔であり、溝２１ａの上端部と内部空間２ｂとを連通させる掃気ポートとしての機能を果たす。このように構成することにより、掃気ポート（掃気経路と燃焼室との連通させる孔）の形状を変更して、２サイクルエンジンの出力特性等を容易に変更および調整することが可能である。なお、連通孔２２ｆは図１２に示す如き切り欠き（あるいはスリット）でも、図１３の別構成例の如き丸孔でも良い。また孔の形状および個数についても限定されず、所望の２サイクルエンジンの出力特性等に応じて適宜選択可能である。

本構成例の場合、溝２１ａと内部空間２ｂのシリンダ面との境界部分に隔壁部材２２を支持するための突起２４が設けられている。このように構成することにより、隔壁部材２２の隔壁部２２ａは突起２４に当接して支持されるので、内部空間２ｂ側に倒れ込むことがなく、隔壁部材２２の姿勢を確実に保持することが可能である。

なお、本構成例の隔壁部材２２・２３は平面視略コの字型であったがこれに限定されず、所望の出力特性等に応じて平面視半円型や平面視瓦型等、別の形状としても良い。

ピストンが上死点に位置するときの２サイクルエンジンの正面断面図。 ピストンが下死点に位置するときの２サイクルエンジンの正面断面図。 ピストンが上死点に位置するときの２サイクルエンジンの側面断面図。 挿入部材が固定されたクランクシャフトの側面図。 挿入部材の斜視図。 挿入部材が固定されたクランクシャフトの斜視図。 挿入部材の別実施例が固定されたクランクシャフトの斜視図。 掃気経路を示す２サイクルエンジンの要部正面断面図。 掃気経路を示す２サイクルエンジンの要部側面断面図。 シリンダブロックと隔壁部材との組み付け状態を示す斜視図。 掃気経路の要部平面断面図。 隔壁部材の斜視図。 隔壁部材の別構成例の斜視図。

１ エンジン（２サイクルエンジン）
３ クランクケース
６ クランクシャフト
１０ 挿入部材
６０ａ・６０ｂ クランク主軸
６１ クランクピン
６２ａ・６２ｂ クランクアーム
６３ａ・６３ｂ カウンターウェイト
６４ 環状部材

Claims (6)

1. クランクケース圧縮掃気型の２サイクルエンジン（１）において、クランクケース（３）に回転可能にクランクシャフト（６）を軸支し、該クランクシャフト（６）を構成するクランクアーム（６２ａ・６２ｂ）とカウンターウェイト（６３ａ・６３ｂ）を軸線方向から見たときに、略円形から二箇所の切り欠き部を形成した略Ｔ字型に形成し、該クランクアーム（６２ａ・６２ｂ）両側に形成される切り欠き部により生じた空間に、カウンターウェイト（６３ａ・６３ｂ）よりも比重が小さい材質からなる挿入部材（１０）を、環状部材（６４）を外嵌することにより固定すべく構成し、該挿入部材（１０）は、左胴体部（１０ａ）、右胴体部（１０ｂ）、連結部（１０ｃ）を具備し、該左胴体部（１０ａ）及び右胴体部（１０ｂ）は、前記クランクアーム（６２ａ）とカウンターウェイト（６３ａ）とを合わせた略Ｔ字型形状における、該クランクアーム（６２ａ）の左右両側の切り欠き部により生じた空間に配置して充填し、該連結部（１０ｃ）は、左胴体部（１０ａ）と右胴体部（１０ｂ）とを連結する板状の部材であり、中心部に突起（１０ｄ）を形成し、前記クランクシャフト（６）を構成するクランクアーム（６２ａ）の根元部でクランク主軸（６０ａ）との接合部に係合孔（６ａ）を形成し、前記挿入部材（１０）の突起（１０ｄ）を、該係合孔（６ａ）に係合嵌入したことを特徴とする２サイクルエンジン。
2. 前記挿入部材（１０）およびクランクシャフト（６）において、前記環状部材（６４）と当接する部位に溝（１０ｈ）を形成したことを特徴とする請求項１に記載の２サイクルエンジン。
3. 前記挿入部材（１０）の外周部に段差（１０ｆ）を構成し、該段差（１０ｆ）と軸方向反対側には、外周に沿って複数の係止爪（１０ｅ・・・）を形成し、前記環状部材（６４）を反クランクピン（６１）側からのみ、外嵌可能としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の２サイクルエンジン。
4. 前記挿入部材（１０）の軸線方向の厚さが、前記一対のカウンターウェイト（６３ａ・６３ｂ）の間隔よりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の２サイクルエンジン。
5. 前記挿入部材（１０）を構成する、左胴体部（１０ａ）と右胴体部（１０ｂ）と連結部（１０ｃ）と突起（１０ｄ）とを、一体的に形成したことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の２サイクルエンジン。
6. 前記挿入部材（１０）に、該クランクシャフト（６）の軸線方向に貫通する貫通孔（１０ｇ）を穿設するとともに、クランクシャフト（６）を軸支する軸受がクランクケース（３）に嵌装されている部位において、該クランクケース（３）に凹部（３ｄ）を形成したことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の２サイクルエンジン。

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