JP5135364B2

JP5135364B2 - 水冷式四サイクルエンジン

Info

Publication number: JP5135364B2
Application number: JP2010023850A
Authority: JP
Inventors: 義一佐藤; 茂貴枝松
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2030-02-05
Also published as: EP2354511B1; US8887673B2; EP2354511A1; JP2011163139A; US20110192360A1

Description

本発明は、主として汎用の水冷式四サイクルエンジンに関し、特に、シリンダボアを有するシリンダブロックと、燃焼室及びそれに開口する吸気ポート及び排気ポートを有するシリンダヘッドと、クランク室の一半部を有する第１クランクケース半体とよりなるエンジンコアを、一体鋳造された単一部品で構成し、このエンジンコアと、クランク室の他半部を有して第１クランクケース半体に接合される第２クランクケース半体と、シリンダヘッドに接合されて、それとの間に動弁室を画成するヘッドカバーとでエンジン本体を構成し、クランク室に収容されるクランク軸を前記第１及び第２クランクケース半体により支持し、動弁室に収容されるカム軸をシリンダヘッドにより支持し、エンジンコアには、シリンダボアを囲むシリンダジャケットと、このシリンダジャケットと連通して燃焼室を囲むヘッドジャケットとよりなるウォータジャケットを形成し、またエンジンコアの一側には、エンジンコアと一体の隔壁を挟んで前記シリンダジャケットに隣接して、クランク軸及びカム軸間を連結するタイミングベルトを収容するタイミングベルト室を設けた水冷式四サイクルエンジンの改良に関する。

かゝる水冷式四サイクルエンジンは、下記特許文献１に開示されるように、既に知られている。

特開平５−２６０９９号公報

特許文献１に開示される水冷式四サイクルエンジンでは、シリンダ周りのシリンダジャケットを鋳抜き形成するためにシリンダブロックの両側面に一対の開口部を設け、また燃焼室周りのヘッドジャケットを鋳抜き形成するための開口部をシリンダヘッドの上面に設けているので、ウォータジャケットを鋳抜き形成するための開口部は３つも必要となり、鋳造金型の構造が複雑でコスト高となり、またそれら開口部を水密に閉鎖する蓋板も３個必要となり、部品点数及び組立工数が多く、これもコスト高の要因となるのみならず、エンジンの小型化を困難にする欠点がある。

本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたもので、ウォータジャケットを鋳抜き形成するための開口部は２つで足り、したがってそれらを水密に閉鎖する蓋板も２枚で足り、鋳造が容易であると共に、部品点数及び組立工数が少なく、コストの低減に寄与し得る水冷式四サイクルエンジンを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、シリンダボアを有するシリンダブロックと、燃焼室及びそれに開口する吸気ポート及び排気ポートを有するシリンダヘッドと、クランク室の一半部を有する第１クランクケース半体とよりなるエンジンコアを、一体鋳造された単一部品で構成し、このエンジンコアと、クランク室の他半部を有して第１クランクケース半体に接合される第２クランクケース半体と、シリンダヘッドに接合されて、それとの間に動弁室を画成するヘッドカバーとでエンジン本体を構成し、クランク室に収容されるクランク軸を前記第１及び第２クランクケース半体により支持し、動弁室に収容されるカム軸をシリンダヘッドにより支持し、エンジンコアには、シリンダボアを囲むシリンダジャケットと、このシリンダジャケットと連通して燃焼室を囲むヘッドジャケットとよりなるウォータジャケットを形成し、またエンジンコアの一側には、エンジンコアと一体の隔壁を挟んで前記シリンダジャケットに隣接して、クランク軸及びカム軸間を連結するタイミングベルトを収容するタイミングベルト室を設けた水冷式四サイクルエンジンにおいて、前記シリンダジャケットの、前記タイミングベルト室と反対側の一半周部を鋳抜き形成するための第１開口部をシリンダブロックの一側面に設ける一方、前記シリンダジャケットの他半周部及び該他半周部に直接連通した前記ヘッドジャケットを鋳抜き形成するための第２開口部をシリンダヘッドの上面に設け、前記第１開口部を水密に閉鎖する第１蓋板をシリンダブロックに、また前記第２開口部を水密に閉鎖する第２蓋板をシリンダヘッドにそれぞれ接合し、その第２蓋板には、前記カム軸を回転自在に支持するための軸受部を設け、更にその第２蓋板には、前記カム軸と一体に回転する動弁用カムが出入り可能な凹部を形成すると共に、該凹部の背面側において、前記ヘッドジャケット側に突出する凸部を形成したことを第１の特徴とする。

また本発明は、第１の特徴に加えて、前記第１蓋板とエンジンコアとの接合面を、シリンダボアの軸線に平行し且つシリンダボアの周壁の外側面もしくはその近傍を通る平面上に配置すると共に、前記第１蓋板に、前記周壁の外側面から離れる方向に膨出する膨出部を形成したことを第２の特徴とする。

さらに本発明は、第１の特徴に加えて、前記シリンダジャケットを、その下部の厚みが第１クランクケース半体側に向かって減少するように形成したことを第３の特徴とする。

さらに本発明は、第１〜第３の何れかの特徴に加えて、前記タイミングベルト室を鋳抜き形成するための第３開口部を前記シリンダヘッドの上面に設けたことを第４の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば、互いに直交するたった２方向からの鋳抜きによりシリンダジャケット及びヘッドジャケットを、タイミングベルト室の存在にも拘らず、容易に形成することができ、したがってシリンダジャケット及びヘッドジャケット付きのエンジンコアの鋳造が容易になるのみならず、第１及び第２開口部を水密に閉鎖する蓋板も、第１及び第２蓋板の２枚で足り、部品点数及び組立工数が少なく、コストの低減に寄与し得る。

本発明の第２の特徴によれば、第１蓋板のシリンダブロックに対する接合面をシリンダボアに極力近接させてエンジンコアのコンパクト化を図りつゝ、第１蓋板の膨出部によりシリンダジャケットの必要容量を確保することができる。

本発明の第３の特徴によれば、シリンダボア周りの下部の冷却水による過冷却を防ぎ、エンジンの燃焼効率を高めることができる。

本発明の第１実施例に係る水冷式四サイクルエンジンの縦断正面図。図１の２−２線断面図。図２のの３−３線断面図。図１の４−４線断面図。図３の５−５線断面図。ウォータジャケット及びタイミングベルト室の形成方法を示すエンジンコアの横断面図。同形成方法を示すエンジンコアの縦断面図。本発明の第２実施例を示す、図２との対応図。

本発明の実施の形態を、添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。

先ず、本発明の第１実施例の説明より始める。図１〜図４において、水冷式四サイクルエンジンＥのエンジン本体１はエンジンコア２を有する。このエンジンコア２は、シリンダボア３ａを有するシリンダブロック３と、シリンダボア３ａに連なる燃焼室４ａ及びそれに開口する吸気ポート５及び排気ポート６を有するシリンダヘッド４と、クランク室７の一半部を有する第１クランクケース半体８ａとをダイキャスト鋳造により一体成形してなる単一部品を構成するものであり、このエンジンコア２と、クランク室７の他半部を有して第１クランクケース半体８ａに複数のボルト９により接合される第２クランクケース半体８ｂと、シリンダヘッド４に複数のボルト１０により接合されて、それとの間に動弁室１１を画成するヘッドカバー１２とでエンジン本体１が構成される。

エンジンコア２の一側には、クランク室７及び動弁室１１間を連通するタイミングベルト室１３が形成される。

第１及び第２クランクケース半体８ａ，８ｂは、互いに接合されてクランクケースを構成するもので、それらの接合面１４（図２参照）は、シリンダボア３ａの軸線Ｙに対して斜めに傾斜するように形成される。クランク室７に収容されるクランク軸１５は、これら第１及び第２クランクケース半体８ａ，８ｂにボールベアリング１６，１６を介して支承されると共に、シリンダボア３ａに摺動自在に嵌装されるピストン１７にコンロッド１８を介して連接される。このクランク軸１５には、前記タイミングベルト室１３に臨む歯付きの駆動プーリ１９が固設される。

またクランク室７には、クランク軸１５の両側に配置され、クランク軸１５上の駆動ギヤ２２により互いに反対方向に且つクランク軸１５と同一回転速度で駆動される一対の１次バランサ２３，２３が収容され、エンジンＥの１次慣性力振動を防ぐようになっている。

シリンダヘッド４には、吸気及び排気ポート５，６を開閉する吸気及び排気弁２４，２５が設けられ、これら吸気及び排気弁２４，２５を開閉する動弁装置２６が前記動弁室１１に収容される。

動弁装置２６は、吸気及び排気カム２７ａ，２７ｂを有してクランク軸１５と平行にシリンダヘッド４に回転自在に支持されるカム軸２７と、このカム軸２７と平行にヘッドカバー１２に支持される吸気及び排気ロッカ軸２８ａ，２８ｂと、吸気ロッカ軸２８ａに揺動自在に支持されて吸気カム２７ａ及び吸気弁２４間を連接する吸気ロッカアーム２９ａと、排気ロッカ軸２８ｂに揺動自在に支持されて排気カム２７ｂ及び排気弁２５間を連接する排気ロッカアーム２９ｂと、吸気及び排気弁２４，２５をそれぞれ閉じ方向に付勢する弁ばね３０ａ，３０ｂとよりなっている。

カム軸２７は、タイミングベルト室１３を跨ぐように後記第２蓋板４７及びシリンダヘッド４に設けられる一対の軸受部３１，３２により支持され、それら軸受部３１，３２間に配置されてタイミングベルト室１３に臨む歯付きの従動プーリ２０がカム軸２７に固設されている。この従動プーリ２０と、前記駆動プーリ１９とに巻き掛けかけられる歯付きのタイミングベルト２１がタイミングベルト室１３に配設される。従動プーリ２０は、歯数が前記駆動プーリ１９より２倍になっており、駆動プーリ１９の回転が２分の１に減速されてカム軸２７に伝達される。

図２に示すように、クランク軸１５の一端部には、発電コイル３３を備えるフライホイール３４が固着され、その他端部には、各種作業機（図示せず）を駆動する出力軸３５が連結される。

またシリンダヘッド４には、シリンダボア３ａの軸線Ｙを挟んでタイミングベルト室１３と反対側で、前記燃焼室４ａに電極を臨ませる点火プラグ３６が螺着される。

図１〜図４に示すように、エンジンコア２にはウォータジャケット４０が形成される。このウォータジャケット４０は、シリンダボア３ａを囲むシリンダジャケット４０ａと、このシリンダジャケット４０ａと連通して燃焼室４ａ、吸気ポート５及び排気ポート６を囲むヘッドジャケット４０ｂとよりなっており、上記シリンダジャケット４０ａの、タイミングベルト室１３と反対側の一半周部４０ａ１を鋳抜き形成するための第１開口部４１がシリンダブロック３の一側面に設けられ、また上記シリンダジャケット４０ａの他半周部４０ａ２及びそれに連なるヘッドジャケット４０ｂを鋳抜き形成するための第２開口部４２と、上記タイミングベルト室１３を鋳抜き形成するための第３開口部４３とがシリンダヘッド４の上面に設られる。

而して、上記シリンダジャケット４０ａの他半周部４０ａ２は、シリンダブロック３と一体の隔壁４４を挟んでタイミングベルト室１３に隣接するが、シリンダブロック３の外周面のタイミングベルト室１３側の半周部は半円筒状をなしていて、シリンダブロック３及びタイミングベルト室１３間には、前記隔壁４４の両側部に食い込む空間４５，４５が設けられる。これによれば、前記隔壁４４の両側部に食い込む空間４５，４５によりシリンダブロック及びタイミングベルト室周壁の放熱面が拡張して、それらの冷却を促進し得ると共に、エンジンコア２の軽量化を図ることができる。

上記第１開口部４１は、シリンダブロック３の一側面に複数のボルト４８で接合される第１蓋板４６により水密に閉鎖され、第２開口部４２は、シリンダヘッド４の上面に複数のボルト４９で接合される第２蓋板４７により水密に閉鎖される。

また第２蓋板４７には、図１，２に示されるように、カム軸２７と一体に回転する吸気及び排気カム２７ａ，２７ｂが出入り可能な凹部４７ａが形成されると共に、該凹部４７ａの背面側において、ヘッドジャケット４０ｂ側に突出する凸部４７ｂが形成される。

第１蓋板４６及びシリンダブロック３の接合面５０は、シリンダボア３ａの軸線Ｙに平行し且つシリンダボア３ａの周壁の外側面もしくはその近傍を通る平面５１上に配置される一方、前記第１蓋板４６には、前記周壁の外側面から離れる方向に膨出する膨出部４６ａが形成される。

図６及び図７は、上記エンジンコア２のダイキャスト鋳造時、特に、ウォータジャケット４０及びタイミングベルト室１３を形成する複数の中子を示すもので、第１開口部４１の開口方向、即ちシリンダボア３ａの半径方向に沿って進退する第１金型５２には、シリンダジャケット４０ａの一半周部４０ａ１の形成用の第１中子５２ａが設けられ、第２及び第３開口部４２，４３の開口方向、即ちシリンダボア３ａの軸線Ｙ方向に沿って進退する第２金型５３には、ヘッドジャケット４０ｂ及びシリンダジャケット４０ａの形成用の第２及び第３中子５３ａ，５３ｂが設けられる。エンジンコア２のその他の部分を形成する金型の図示は省略してある。

而して、型閉めして第１〜第３中子５２ａ，５３ａ，５３ｂを前進位置にセットし、キャビティに溶湯を射出充填することにより、ウォータジャケット４０及びタイミングベルト室１３を有するエンジンコア２を鋳造することができ、その鋳造後は第１〜第３中子５２ａ，５３ａ，５３ｂを第１〜第３開口部４１〜４３外に後退させる。このように、シリンダジャケット４０ａ及びヘッドジャケット４０ｂ及びタイミングベルト室１３は、互いに直交する２方向に沿って進退する第１〜第３中子５２ａ，５３ａ，５３ｂにより容易に形成することができる。

その際、シリンダジャケット４０ａは、その下部の厚みＳ（図３参照）が第１クランクケース半体８ａ側に向かって減少するように形成される。

再び図２において、シリンダヘッド４には、ヘッドジャケット４０ｂの上部に開口する入口管５４が設けられ、また第１蓋板４６には、シリンダジャケット４０ａの下部に開口する出口管５５が設けられる。図示しないラジエータで冷却された冷却水は、入口管５４からヘッドジャケット４０ｂの上部に供給され、ヘッドジャケット４０ｂを上部から下部に流れながら吸気及び排気ポート５，６周りを冷却し、そしてシリンダジャケット４０ａに移り、その上部から下部に流れてシリンダボア３ａ周りを冷却した後、出口管５５から流出してラジエータに戻るようになっている。

次に、この第１実施例の作用について説明する。

エンジンＥの運転中、上記のように、冷却水が吸気及び排気ポート５，６周りのヘッドジャケット４０ｂと、シリンダボア３ａ周りのシリンダジャケット４０ａを順次流れることにより、エンジンコア２を燃焼室４ａに近い高温部からシリンダボア３ａの下部の低温部に亙り効率よく冷却することができる。しかもシリンダボア３ａ周りのシリンダジャケット４０ａでは、その下部の厚みＳが第１クランクケース半体８ａ側に向かって減少するように形成されるので、シリンダボア３ａ周りの下部の冷却水による過冷却を防ぎ、エンジンＥの燃焼効率を高めることができる。

またシリンダジャケット４０ａの、タイミングベルト室１３と反対側の一半周部４０ａ１を鋳抜き形成するための第１開口部４１がシリンダブロック３の一側面に設けられ、またシリンダジャケット４０ａの他半周部４０ａ２及びそれに連なる前記ヘッドジャケット４０ｂを鋳抜き形成するための第２開口部４２、並びにタイミングベルト室１３を鋳抜き形成するための第３開口部４３がシリンダヘッド４の上面に設けられるので、互いに直交するたった２方向からの鋳抜きによりシリンダジャケット４０ａ、並びにヘッドジャケット４０ｂ及びタイミングベルト室１３を形成することができ、したがってシリンダジャケット４０ａ、ヘッドジャケット４０ｂ及びタイミングベルト室１３付きのエンジンコア２の鋳造が容易になるのみならず、第１及び第２開口部４１，４２を水密に閉鎖する蓋板も、第１及び第２蓋板４６，４７の２枚で足り、部品点数及び組立工数が少なく、コストの低減に寄与し得る。

しかも第１蓋板４６及びシリンダブロック３の接合面５０は、シリンダボア３ａの軸線Ｙに平行し且つシリンダボア３ａの周壁の外側面もしくはその近傍を通る平面５１上に配置され、そして上記第１蓋板４６には、前記周壁の外側面から離れる方向に膨出する膨出部４６ａが形成されるので、第１蓋板４６及びシリンダブロック３の接合面５０をシリンダボア３ａに極力近接させてエンジンコア２のコンパクト化を図りつゝ、第１蓋板４６の膨出部４６ａによりシリンダジャケット４０ａの必要容量を確保することができる。

次に、図８に示す本発明の第２実施例について説明する。

この第２実施例では、タイミングベルト室１３を画成するベルトケースが、エンジンコア２と一体に成形される第１ベルトケース半体５６ａと、これに複数のボルト５７で接合される第２ベルト室半体５６ｂとに分割構成される。その第１ベルトケース半体５６ａは、前実施例の隔壁４４を含むことになる。その他の構成は前実施例と略同様であるので、図８中、前実施例と対応する部分には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。

この第２実施例によれば、ベルトケース５６ａ，５６ｂの分割構成により、駆動及び従動プーリ１９，２０へのタイミングベルト２１の巻き掛け装着を容易に行うことができる。

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、第１及び第２クランクケース半体８ａ，８ｂの接合面を、クランク軸１５の軸線を含む平面上に配置して、両クランクケース半体８ａ，８ｂによりクランク軸１５を挟持するようにしてもよい。

Ｅ・・・・・水冷式四サイクルエンジン
２・・・・・エンジンコア
３・・・・・シリンダブロック
３ａ・・・・シリンダボア
４・・・・・シリンダヘッド
４ａ・・・・燃焼室
５・・・・・吸気ポート
６・・・・・排気ポート
７・・・・・クランク室
８ａ・・・・第１クランクケース半体
８ｂ・・・・第２クランクケース半体
１１・・・・動弁室
１２・・・・ヘッドカバー
１３・・・・タイミングベルト室
１５・・・・クランク軸
２１・・・・タイミングベルト
２７・・・・カム軸
３１・・・・軸受部
４０・・・・ウォータジャケット
４０ａ・・・シリンダジャケット
４０ａ１・・シリンダジャケットの一半周部
４０ａ２・・シリンダジャケットの他半周部
４０ｂ・・・ヘッドジャケット
４１・・・・第１開口部
４２・・・・第２開口部
４４・・・・隔壁
４６・・・・第１蓋板
４６ａ・・・膨出部
４７・・・・第２蓋板
４７ａ・・・第２蓋板の凹部
４７ｂ・・・第２蓋板の凸部
５０・・・・接合面
５１・・・・平面

Claims

シリンダボア（３ａ）を有するシリンダブロック（３）と、燃焼室（４ａ）及びそれに開口する吸気ポート（５）及び排気ポート（６）を有するシリンダヘッド（４）と、クランク室（７）の一半部を有する第１クランクケース半体（８ａ）とよりなるエンジンコア（２）を、一体鋳造された単一部品で構成し、このエンジンコア（２）と、クランク室（７）の他半部を有して第１クランクケース半体（８ａ）に接合される第２クランクケース半体（８ｂ）と、シリンダヘッド（４）に接合されて、それとの間に動弁室（１１）を画成するヘッドカバー（１２）とでエンジン本体（１）を構成し、クランク室（７）に収容されるクランク軸（１５）を前記第１及び第２クランクケース半体（８ａ，８ｂ）により支持し、動弁室（１１）に収容されるカム軸（２７）をシリンダヘッド（４）により支持し、エンジンコア（２）には、シリンダボア（３ａ）を囲むシリンダジャケット（４０ａ）と、このシリンダジャケット（４０ａ）と連通して燃焼室（４ａ）を囲むヘッドジャケット（４０ｂ）とよりなるウォータジャケット（４０）を形成し、またエンジンコア（２）の一側には、エンジンコア（２）と一体の隔壁（４４）を挟んで前記シリンダジャケット（４０ａ）に隣接して、クランク軸（１５）及びカム軸（２７）間を連結するタイミングベルト（２１）を収容するタイミングベルト室（１３）を設けた水冷式四サイクルエンジンにおいて、
前記シリンダジャケット（４０ａ）の、前記タイミングベルト室（１３）と反対側の一半周部（４０ａ１）を鋳抜き形成するための第１開口部（４１）をシリンダブロック（３）の一側面に設ける一方、前記シリンダジャケット（４０ａ）の他半周部（４０ａ２）及び該他半周部（４０ａ２）に直接連通した前記ヘッドジャケット（４０ｂ）を鋳抜き形成するための第２開口部（４２）をシリンダヘッド（４）の上面に設け、
前記第１開口部（４１）を水密に閉鎖する第１蓋板（４６）をシリンダブロック（３）に、また前記第２開口部（４２）を水密に閉鎖する第２蓋板（４７）をシリンダヘッド（４）にそれぞれ接合し、
その第２蓋板（４７）には、前記カム軸（２７）を回転自在に支持するための軸受部（３１）を設け、
更にその第２蓋板（４７）には、前記カム軸（２７）と一体に回転する動弁用カム（２７ａ，２７ｂ）が出入り可能な凹部（４７ａ）を形成すると共に、該凹部（４７ａ）の背面側において、前記ヘッドジャケット（４０ｂ）側に突出する凸部（４７ｂ）を形成したことを特徴とする水冷式四サイクルエンジン。
請求項１記載の水冷式四サイクルエンジンにおいて、
前記第１蓋板（４６）とエンジンコア（２）との接合面（５０）を、シリンダボア（３ａ）の軸線（Ｙ）に平行し且つシリンダボア（３ａ）の周壁の外側面もしくはその近傍を通る平面（５１）上に配置すると共に、前記第１蓋板（４６）に、前記周壁の外側面から離れる方向に膨出する膨出部（４６ａ）を形成したことを特徴とする水冷式四サイクルエンジン。
請求項１記載の水冷式四サイクルエンジンにおいて、
前記シリンダジャケット（４０ａ）を、その下部の厚み（Ｓ）が第１クランクケース半体（８ａ）側に向かって減少するように形成したことを特徴とする水冷式四サイクルエンジン。
請求項１〜３の何れか１項に記載の水冷式四サイクルエンジンにおいて、
前記タイミングベルト室（１３）を鋳抜き形成するための第３開口部（４３）を前記シリンダヘッド（４）の上面に設けたことを特徴とする水冷式四サイクルエンジン。