JP6822224B2 - 多気筒エンジンユニット - Google Patents

Description

本発明は、二軸二次バランサ装置を搭載した内燃機関である多気筒エンジンユニットに関する。

自動二輪車等の車両に搭載される４サイクル直列四気筒エンジンユニットでは、ピストンの往復運動に起因して振動が発生するため、その振動を除去するバランサ装置を備えるものがある。
バランサ装置として、前後二つのバランサを備えることにより、ピストンの往復運動に起因して発生する振動を除去するとともに、バランサ自体が発生する起振力をキャンセルするようにした二軸二次バランサ装置が知られている（例えば特許文献１を参照）。

特開２００７−７８０８０号公報

特許文献１のエンジンのバランサ装置では、前側のバランサは、クランク軸の前方に配置され、クランク軸から直接的に回転動力が伝達され、また、後側のバランサは、クランク軸の後斜め上方であってシリンダの後方に配置され、バランサ駆動用ギヤを兼ねるスタータ用フリーホイールギヤを介してクランク軸から回転動力が伝達される。クランクケースの後部では上下ケースの合面よりも下方にミッション室が形成され、入力軸、出力軸、変速ギヤ群を備える変速装置が配置される。

しかしながら、特許文献１では、後側のバランサがシリンダの後方に隣接するように位置するため、シリンダの後方の空間に配置すべき他部品のレイアウトに大きな影響を与えてしまう。例えば特許文献１において、シリンダの後方の空間を確保するために後側のバランサやバランサ駆動用ギヤの位置を下げると、変速装置に近接してしまう。後側のバランサやバランサ駆動用ギヤとの干渉を避けるために変速装置の位置を下げると、クラッチがオイルに浸かることになり、メカロスの増加、オイルの早期劣化、オイルのエア噛み発生の要因となる。

また、直列多気筒エンジンユニットでは各気筒間にクランク軸の軸受が必要であることから、クランクケースを上下に分割して、その割面にクランク軸を配置する。この場合に、クランクケースの割面にクランク軸だけでなく、他の軸（例えば変速装置の軸やバランサ装置の軸）も配置すれば、組み付け性に優れたエンジンユニットとすることができる。例えば特許文献１では、前側のバランサのバランサ軸と、クランク軸と、変速装置の出力軸とを、クランクケースの上下ケースの合面に配置する構成が開示されている。その一方で、割面に配置する軸の本数が多くすると、クランクケースの前後長が長くなり、エンジンユニットが大型化してしまう。

本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、二軸二次バランサ装置を搭載した多気筒エンジンユニットにおいて小型化を図るとともに、組み付け性を向上させることを目的とする。

本発明による多気筒エンジンユニットは、クランク軸を挟んで前後に配置される二本のバランサ軸を備え、前記二本のバランサ軸のうちの一方のバランサ軸に前記クランク軸からの回転動力を直接的に伝達し、他方のバランサ軸にバランサ駆動用ギヤを介して前記クランク軸からの回転動力を伝達する二軸二次バランサ装置を搭載した多気筒エンジンユニットであって、上下方向に三分割されたクランクケースと、変速装置を構成するカウンタ軸及びドライブ軸とを備え、前記クランクケースの二つの割面のうち、上割面に、前記カウンタ軸と、前記ドライブ軸とを配置し、下割面に、前記クランク軸と、前記一方のバランサ軸と、前記バランサ駆動用ギヤの軸とを配置し、前記他方のバランサ軸及び前記バランサ駆動用ギヤの軸は、前記クランク軸を挟んで前記カウンタ軸及び前記ドライブ軸と反対側に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、二軸二次バランサ装置を搭載した多気筒エンジンユニットにおいて小型化を図るとともに、組み付け性を向上させることができる。

実施形態に係るエンジンユニットの概略構成を示す左側面図である。 実施形態における各軸の配置関係を示す左側面図である。 実施形態における各軸の配置関係を示す斜視図である。 実施形態における各軸の配置関係を模式的に示す図である。

本発明の一実施形態に係る多気筒エンジンユニットは、クランク軸を挟んで前後に配置される二本のバランサ軸を備え、前記二本のバランサ軸のうちの一方のバランサ軸に前記クランク軸からの回転動力を直接的に伝達し、他方のバランサ軸にバランサ駆動用ギヤを介して前記クランク軸からの回転動力を伝達する二軸二次バランサ装置を搭載した多気筒エンジンユニットであって、上下方向に三分割されたクランクケースと、変速装置を構成するカウンタ軸及びドライブ軸とを備え、前記クランクケースの二つの割面のうち、上割面に、前記カウンタ軸と、前記ドライブ軸とを配置し、下割面に、前記クランク軸と、前記一方のバランサ軸と、前記バランサ駆動用ギヤの軸とを配置した。このように二つの割面にクランク軸と、一方のバランサ軸と、バランサ駆動用ギヤの軸、カウンタ軸、ドライブ軸を分けて配置することで、クランクケースの前後長が長くなるのを避けて、二軸二次バランサ装置を搭載した多気筒エンジンユニットにおいて小型化を図るとともに、組み付け性を向上させることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施例について説明する。本実施形態では、自動二輪車に搭載される４サイクル直列四気筒エンジンユニット１を説明する。本願において上下、左右、前後といった方向は、エンジンユニットの使用状態、すなわち自動二輪車等の車両に搭載された状態での方向を指すものとし、以下の説明で用いる図において、必要に応じて方向を矢印で示す。

図１は、実施形態に係るエンジンユニット１の概略構成を示す左側面図である。図１に示すように、エンジンユニット１は、主としてクランクケース２、シリンダブロック３、シリンダヘッド４、シリンダヘッドカバー５により外形が構成される。エンジンユニット１は、シリンダ軸線Ｓが前傾したかたちで自動二輪車に搭載される。エンジンユニット１は、シリンダヘッド４の後部にある各気筒の吸気ポートから混合気を燃焼室に取り込み、燃焼させることにより不図示のピストンを往復運動させ、燃焼後の燃焼ガスをシリンダヘッド４の前部にある各気筒の排気ポートから排出する。

クランクケース２は、上下方向に三分割され、ミドルケース６と、アッパーケース７と、ロアーケース８とにより構成される。クランクケース２の二つの割面９、１０は相互に平行に配置され、水平或いはやや前下がり（シリンダ軸線Ｓの前傾に比べて水平に近い角度）に配置される。
ミドルケース６には、シリンダブロック３が設けられる。シリンダブロック３はミドルケース６と一体成形されてもよいし、別体としたものがミドルケース６に取り付けられるようにしてもよい。
アッパーケース７は、ミドルケース６の上部に設置され、シリンダブロック３の後方に位置する。
ロアーケース８は、ミドルケース６の下部に設置される。ロアーケース８の下部にはオイルパン１１が設けられる。

図２乃至図４に、クランクケース２に収容される各軸１２〜１５、１７、１８の配置関係を示す。
クランク軸１２は、車幅方向に延伸するように配置されて、シリンダブロック３内のピストンにコンロッド２４を介して連結し、ピストンの往復運動により回転する。図３に示すように、クランク軸１２の左端部には、後述する後側のバランサ軸１４のギヤ１４ａ及びアイドラギヤ１５ａに噛み合うギヤ１２ａが配設され、右端部には、後述するカウンタ軸１７のプライマリドリブンギヤ２０ａに噛み合うプライマリドライブギヤ１２ｂが配設される。

クランク軸１２を挟んで前後に、二軸二次バランサ装置を構成する二本のバランサ軸１３、１４が配置される。
前側のバランサ軸１３は、クランク軸１２の前下方に、クランク軸１２と平行に配置される。また、クランク軸１２の前方に、クランク軸１２のギヤ１２ａに噛み合うアイドラギヤ１５ａが配置され、アイドラギヤ軸１５がクランク軸１２と平行に配置される。前側のバランサ軸１３には、クランク軸１２と連動回転させるためのギヤ１３ａと、バランサウエイト１３ｂとが装着されており、ギヤ１３ａがアイドラギヤ１５ａに噛み合う。アイドラギヤ１５ａがバランサ駆動用ギヤに相当する。

後側のバランサ軸１４は、クランク軸１２の後方に、クランク軸１２と平行に配置される。後側のバランサ軸１４には、クランク軸１２と連動回転させるためのギヤ１４ａと、バランサウエイト１４ｂとが装着されており、ギヤ１４ａがクランク軸１２のギヤ１２ａに噛み合う。

二軸二次バランサ装置では、二本のバランサ軸１３、１４を互いに逆方向に回転させる必要がある。本実施例では、後側のバランサ軸１４にクランク軸１２からの回転動力を直接的に伝達することにより、図２に矢印で示すように逆転させる。一方、前側のバランサ軸１３にアイドラギヤ１５ａを介してクランク軸１２からの回転動力を伝達することにより、図２に矢印で示すように正転させる。４サイクル直列四気筒エンジンユニットでは、クランク軸１２の一回転について二回の二次振動が発生するので、それを打ち消すようにバランサ軸１３、１４がエンジン回転数の倍の回転数で回転するように設定される。

本実施例では、前側のバランサ軸１３は、アイドラギヤ軸１５の下方やや後方に配置される。前側のバランサ軸１３のギヤ１３ａとアイドラギヤ１５ａとは略同径を有し、ギヤ１３ａがアイドラギヤ１５ａよりも前方に出ない、換言すればギヤ１３ａがアイドラギヤ１５ａよりもやや後方に位置するようになっている。これにより、クランク軸１２の前方にアイドラギヤ１５ａを配置する場合でも、クランクケース２が前方に長くならないようにすることができる。
そして、図４に示すように、二本のバランサ軸１３、１４はシリンダ軸線Ｓに対して線対称に配置され、シリンダ軸線Ｓから各バランサ軸１３、１４までの距離Ｌが等しい。これにより、二本のバランサ軸１３、１４の間で例えばバランサウエイト１３ｂ、１４ｂの重量バランスをとりやすい等、エンジンユニット１に発生する振動を効果的に低減させることができる。

クランクケース２はミッションケースを兼ねており、クランクケース２の後部に設けられたミッション室に変速装置１６が配置される。変速装置１６は、カウンタ軸１７及びドライブ軸１８を備え、これらカウンタ軸１７及びドライブ軸１８にはその間で動力を伝達する変速ギヤ群１９が設けられる。これらカウンタ軸１７及びドライブ軸１８は、クランク軸１２と平行に配置される。

図３に示すように、カウンタ軸１７の右端部には、プライマリドリブンギヤ２０ａが配設され、クランク軸１２のプライマリドライブギヤ１２ｂに噛み合う。また、カウンタ軸１７の右端には、プライマリドリブンギヤ２０ａに係合するクラッチ機構２０が設けられる。
図２に示すように、側面視において、後側のバランサ軸１４は、クランク軸１２とカウンタ軸１７とをむすぶ線分の下方に位置する。そして、後側のバランサ軸１４のギヤ１４ａとカウンタ軸１７上の変速ギヤ群１９とが、上下方向に離れているが、前後方向にオーバラップする。

ドライブ軸１８は、クランク軸１７の回転がカウンタ軸１７及びクラッチ機構２０を介して伝達されて回転し、不図示のチェーン伝導機構等を介して走行系動力を出力する。

図１に示すように、後側のバランサ軸１４の下方にオイルポンプ２１及びウォータポンプ２２が同軸駆動するように配置される。オイルパン１１に貯留されるオイルはオイルポンプ２１によってエンジンユニット１の各部に圧送される。

ここで、ミドルケース６とアッパーケース７との割面（本願では「上割面」とも呼ぶ）９には、前方から順にカウンタ軸１７、ドライブ軸１８が配置、支持される。
また、ミドルケース６とロアーケース８との割面（本願では「下割面」とも呼ぶ）１０には、前方から順にアイドラギヤ軸１５、クランク軸１２、後側のバランサ軸１４が配置、支持される。

図４に示すように、前側のバランサ軸１３は軸１２〜１５、１７、１８の中で最下方に位置するが、ギヤ１３ａが、オイルパン１１に貯留されるオイルの油面２３よりも上方に位置し、オイルに浸からないようになっている。そして、前方からギヤ１３ａ、ギヤ１２ａ、ギヤ１４ａ、プライマリドリブンギヤ２０ａ、ドライブ軸１８上の変速ギヤ群１９それぞれの最下端が後上がりで、略同一線上に位置するようになっている。これにより、いずれの回転体もオイルに浸かることがなく、メカロスの増加、オイルの早期劣化、オイルのエア噛み発生を抑制することができる。

以上のように、上下方向に三分割されたクランクケース２の割面９、１０に複数の軸１２、１４、１５、１７、１８を分けて配置することで、クランクケース２の前後長が長くなるのを避けて、小型化を図ることができる。

また、クランクケース２の割面９、１０に複数の軸１２、１４、１５、１７、１８を分けて配置することで、組み付け性を向上させることができる。しかも、割面に軸を配置する場合、ニードルベアリングではなく半割型のメタルベアリングを使用することができるので、コストダウンを図ることができる。また、クランクケース２に軸１２、１４、１５、１７、１８を組み付けるための孔を別途形成しなくてもよいので、クランクケース２の剛性を向上させることができる。

さらに、上割面９にカウンタ軸１７とドライブ軸１８とを配置することにより、シリンダの後方に空間を確保しやすくなる。特許文献１では、クランク軸と後側のバランサとが比較的小径のバランサ駆動用ギヤを介して配置されるため、後側のバランサがシリンダの後方に隣接するように位置する。それに対して、本実施形態では、クランク軸１２とカウンタ軸１７とが比較的大径のギヤ１２ｂ、２０ａを介して配置されるので、シリンダの後方に空間を確保することができ、他部品のレイアウトの自由度を向上させることができる。シリンダの後方にレイアウトされる部品としては、ブリーザ室、スタータモータ、スロットルボディ、キャニスタ、冷却水リザーバタンク等がある。

また、割面９、１０の締結力をそれぞれ適宜に設定することも可能であり、例えば振動の発生源となるアイドラギヤ軸１５、クランク軸１２、後側のバランサ軸１４が配置される下割面１０の締結力を、カウンタ軸１７及びドライブ軸１８が配置される上割面９の締結力より高く設定することができ、組み付け時の効率を向上させることができる。

また、アイドラギヤ１５はクランク軸１２の前方に配置し、後側のバランサ軸１４にクランク軸１２からの回転動力を直接的に伝達するようにしている。すなわち、前側のバランサ軸１４及びアイドラギヤ軸１５は、クランク軸１２を挟んでカウンタ軸１７及びドライブ軸１８と反対側に配置される。これにより、後側のバランサ軸１４と変速装置１６とを近接させることができ、エンジンユニット１の高さを抑制することができる。また、クランク軸１２の後方にアイドラギヤを配置しないので、後側のバランサ軸１４の下方の空間を空けることができ、そこにオイルポンプ２１やウォータポンプ２２を配置することができる。

また、割面９、１０を相互に平行にすることにより、ミドルケース６とロアーケース８の組み付け時と、ミドルケース６とアッパーケース７の組み付け時とで冶具角度を変える必要がなく、工数削減となり、組み付け性を向上させることができる。また、割面９、１０を相互に平行にすることにより、金型のスライド方向と締付方向とが同一方向となり、例えばネジボスに鋳抜きピンを使用することができ、鋳造時の肉厚部を少なくして鋳造性を向上させることができる。

以上、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明したが、各実施例は、本発明の実施にあたっての具体例を示したに過ぎない。本発明の技術的範囲は、各実施例に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれる。

１：エンジンユニット、２：クランクケース、３：シリンダブロック、４：シリンダヘッド、５：シリンダヘッドカバー、６：ミドルケース、７：アッパーケース、８：ロアーケース、９、１０：割面、１２：クランク軸、１３：前側のバランサ軸、１４：後側のバランサ軸、１５：アイドラギヤ軸、１６：変速装置、１７：カウンタ軸、１８：ドライブ軸、２１：オイルポンプ、２２：ウォータポンプ

Claims (6)

1. クランク軸を挟んで前後に配置される二本のバランサ軸を備え、前記二本のバランサ軸のうちの一方のバランサ軸に前記クランク軸からの回転動力を直接的に伝達し、他方のバランサ軸にバランサ駆動用ギヤを介して前記クランク軸からの回転動力を伝達する二軸二次バランサ装置を搭載した多気筒エンジンユニットであって、
   上下方向に三分割されたクランクケースと、
   変速装置を構成するカウンタ軸及びドライブ軸とを備え、
   前記クランクケースの二つの割面のうち、上割面に、前記カウンタ軸と、前記ドライブ軸とを配置し、下割面に、前記クランク軸と、前記一方のバランサ軸と、前記バランサ駆動用ギヤの軸とを配置し、
   前記他方のバランサ軸及び前記バランサ駆動用ギヤの軸は、前記クランク軸を挟んで前記カウンタ軸及び前記ドライブ軸と反対側に配置されることを特徴とする多気筒エンジンユニット。
2. クランク軸を挟んで前後に配置される二本のバランサ軸を備え、前記二本のバランサ軸のうちの一方のバランサ軸に前記クランク軸からの回転動力を直接的に伝達し、他方のバランサ軸にバランサ駆動用ギヤを介して前記クランク軸からの回転動力を伝達する二軸二次バランサ装置を搭載した多気筒エンジンユニットであって、
   上下方向に三分割されたクランクケースと、
   変速装置を構成するカウンタ軸及びドライブ軸とを備え、
   前記クランクケースの二つの割面のうち、上割面に、前記カウンタ軸と、前記ドライブ軸とを配置し、下割面に、前記クランク軸と、前記一方のバランサ軸と、前記バランサ駆動用ギヤの軸とを配置し、
   前記他方のバランサ軸は、前記バランサ駆動用ギヤの軸の下方に配置されることを特徴とする多気筒エンジンユニット。
3. クランク軸を挟んで前後に配置される二本のバランサ軸を備え、前記二本のバランサ軸のうちの一方のバランサ軸に前記クランク軸からの回転動力を直接的に伝達し、他方のバランサ軸にバランサ駆動用ギヤを介して前記クランク軸からの回転動力を伝達する二軸二次バランサ装置を搭載した多気筒エンジンユニットであって、
   上下方向に三分割されたクランクケースと、
   変速装置を構成するカウンタ軸及びドライブ軸とを備え、
   前記クランクケースの二つの割面のうち、上割面に、前記カウンタ軸と、前記ドライブ軸とを配置し、下割面に、前記クランク軸と、前記一方のバランサ軸と、前記バランサ駆動用ギヤの軸とを配置し、
   前記他方のバランサ軸が前記各軸の中で最下方に配置され、前記他方のバランサ軸に設けられるギヤが、前記クランクケースの下部のオイルパンに貯留されるオイルの油面よりも上方に位置することを特徴とする多気筒エンジンユニット。
4. 前記二本のバランサ軸はシリンダ軸に対して線対称に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の多気筒エンジンユニット。
5. 前記一方のバランサ軸の下方にオイルポンプ及びウォータポンプのうち少なくともいずれか一方が配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の多気筒エンジンユニット。
6. 前記クランクケースの二つの割面は相互に平行に配置されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の多気筒エンジンユニット。

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