JPS61119840A - 狭角ｖ型４気筒エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、挟角Ｖ型４気筒エンジン、特に自動二輪車
に搭載してスペース面で有益な低振動特性を有する挟角
■型４気筒エンジンに関するものである。

（従来の技術） 例えば、自動二輪車に搭載するエンジンとして、前後に
分けて配置された各気筒群が前後でＶ字形となるように
して搭載するものがある。

従来、この種■型４気筒エンジンにおいては、Ｖ型に配
置された前後の気筒のシリンダ挟角を９０″に設定し、
−個のクランクピンに対して２本のコンロッドを取付け
たいわゆる１スロー２０ツド構成が用いられている。シ
リンダ挟角をこのように９０°に設定すると、ピストン
の往復部質量の往復運動により生ずる残存不平衡慣性力
及び同慣性偶力の１次の項を消去して振動を抑制するこ
とができる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、例えば自動二輪車に搭載した場合等で、シリ
ンダ挟角を９０°に設定すると、車両の高さは比較的低
く抑えることができるが、エンジンが車両の前後方向に
長くなる。従って、その分ホイールベースが長くなるた
め、全長を短縮して小型化を図るためにはシリンダ挟角
を９０″未満に設定する必要がある。ところがシリンダ
挟角を９０”未満に設定すると、慣性偶力の１次の項が
消去されずに残ってしまうため、低振動のエンジンが得
られなくなり、振動がハンドル、フートレスト、燃料タ
ンク等に伝わって乗り心地の悪化の原因となるという問
題が生ずる。また、振動成分を消去するためには各部に
防振対策を施したり。

バランサを追加したりする等複雑な措置が必要であった
。

この発明はかかる実情に鑑みて為されたもので、簡単な
構成によってシリンダ挟角が９０”未満であっても、エ
ンジン振動の原因となる慣性力及び慣性偶力を十分に消
去し、安定した低振動な挟角Ｖ型４気筒エンジンを提供
することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） この発明は前記の問題点を解決するため、クランク軸の
軸方向に端から順に第１．第３気筒と第２、第４気筒と
が、それぞれ左右ｖ型に配置されたＶ型４気筒エンジン
において、前記Ｖ型に配置された気筒のシリンダ挟角β
が００より大きく９００未満の角度に設定され、前記第
１気筒と第２気筒、第３気筒と第４気筒間のピッチが等
しく、且つ前記第１気筒の第１クランクピンと第２気筒
の第２クランクピンの挟角が前記シリンダ挟角と逆方向
に測って（１８０°−２β）に設定され、前記第３気筒
の第３クランクピンを前記第１クランクピンに対して１
８０°、前記第４気筒の第４クランクピンを前記第２ク
ランクピンに対して１８００、それぞれクランク軸を中
心とし位相をずらして配置されていることを特徴とする
ものである。

（作用） この発明は前記のように構成されているので、シリンダ
挟角が９０’″未渦の挟角■型４気筒エンジンであっち
、各気筒間のピッチを所定の間隔に設定し、また気筒の
クランクピンの挟角を所定の角度に設定することにより
、バランサ等の手段を採用することなく、振動の主因と
なる１次慣性偶力を十分に抑制し、シリンダ挟角を９０
’のＶ型４気筒エンジンと同様な振動レベルにまで低減
することができる。従って、この発明によるエンジンを
自動二輪車に搭載すれば、低振動で、かつホイールベー
スを短縮することができ車両の小型化が達成できる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説
明する。

第１図はこの発明になる挟角■型４気筒エンジンを搭載
した自動二輪車の側面図、第２図は発明になる挟角■型
４気筒エンジンの一部断面側面図である。

挟角■型４気筒エンジン１は自動二輪車の車体フレーム
２の下部中央に搭載され、その気筒３゜４はそれぞれ車
体の前後斜め上方に向かってＶ字形に配置されている。

この前＠Ｖ型に配置された複数の気筒３．４から排気管
５．６が車体の後方に延びるように接続されている。Ｖ
型に配置された前後の気筒３，４の間には気化器７，８
が設けられ、その上部にエアクリーナ９が接続されてい
る。

前後の気筒３，４のシリンダ挟角βは９０’未満の挟角
に設定され、エンジン１の前後間の間隔Ｌ１が短くなっ
ている。従って、前後輪１０．１１の車軸間のホイール
ベースＬ２が短縮され、これにより自動二輪車の小型化
が図られる。また、エンジン１の高さＨはやや高くなり
、燃料タンク１２との間の空間が狭くなっているが、気
化器７．８が気筒３，４の間に配置されているため、車
体の高さを比較的低く抑えることができる。このシリン
ダ挟角βは一般にエンジンの排気量、車両の使用目的、
冷却性、空力特性、点火間隔等を考慮して定められる。

前後の各気筒３．４には第２図に示すように、シリンダ
１３．１４が形成され、このシリンダ１３．１４にピス
トン１５．１６が摺動可能に配置されている。ピストン
１５．１６はクランクケース１７に回転可能に軸支され
ているクランク軸１８に、コンロッド１９．２０を介し
て連結されている。コンロッド１９．２０はその一端部
がピストンピン２１，２２を介してピストン１５　、１
６と、他端部がクランクピン２３．２４を介してクラン
ク軸１８と連結されている。

エンジン１はシリンダ１３．１４内を爆発により往復運
動するピストン１５．１６の動作によって動力を発生し
、このピストン１５．１６の往復運動がコンロッド１９
．２０を介してクランク軸１８を回転する回転運動に変
換される。このニンジン１から得られた動力は、クラン
クケース１７内に配置さ′れた変速＠２５を介して後輪
１１に伝達される。

前記気筒３．４とクランク軸１８とを含む主要部の構成
を第３図乃至第９図に示している。第３図はその平面図
、第４図はその正面図、第５図乃至第７図は第４図にお
けるｖ−■断面図、ＶＩ−ＶＩ断面図、■−■断面図、
第８図はピストン、クランクピン及びバランスウェイト
の関係を示す概略図、第９図は各気筒のピッチを示す概
略図である。

前記複数の気筒３．４は第３図に示すように。

クランク軸１８に左側から第１気筒３ａ、第２気筒４ａ
、第３気筒３ｂ、第４気筒４ｂの順で配置されている。

このように、Ｖ型に配置された一方の気筒３、即ち、奇
数気筒群３ａ、３ｂの第１．第３ピストン１５ａ、１５
ｂはコンロッド１９ａ、１９ｂを介して、また他方の気
筒４、即ち、偶数気筒群４ａ’、ａｂの第２．第４ピス
トン１６ａ、１６ｂはコンロッド２０ａ、２０ｂを介し
て各気筒対応の第１．第２．第３．第４クランクピン２
３ａ、２４ａ、２３ｂ、２４ｂと連結されている。

そして、第１．第３気筒３ａ、３ｂのピストン１５ａ、
１５ｂと、第２．第４気筒４ａ、４ｂのピストン１６ａ
、１６ｂは第８図に示すように、奇数気筒と偶数気筒同
士がそれぞれ同じ側に配置されて、シリンダ挟角βが９
０°未満の角度でｖ型に配置されている。

さらに、第９図に示すように、第１気筒３ａと第２気筒
４ａ間のピッチ、第３気筒３ｂと第４気筒４ｂ間のピッ
チは等しくＳに設定され、第２気筒４ａと第３気筒３ｂ
間のピッチはＬに設定されている。

また、第８図に示すように、第１クランクピン２３ａと
第２クランクピン２４ａの挟角αはシリンダ挟角βと逆
方向に測って（１８０°−２β）に設定され、第３クラ
ンクピン２３ｂは第１クランクピン２３ａに対して１８
０”位相をずらした位置に、第４クランクピン２４ｂは
第２クランク２４ａに対してｉａｏ’位相をずらした位
置に設定されている。

クランク軸１８のクランクウェブ２６ａ　、２６ｂ　、
２６ｃは、それぞれ第５図乃至第７図に示すように形成
して、バランスウェイトが設けられている。このバラン
スウェイトは第８図に示すように、その質量中心２７ａ
、２７ｂ、２８ａ、２８ｂがそれぞれのクランクピン２
３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂと対称位置に設定されて
いる。

次に、この発明により振動成分が十分に抑制される作動
を説明する。

第１０図はこの発明の作動原理の説明を容易にするため
、第８図をさらに簡略化した図である。

この図は慣性力の方向を複素平面上にとり、座標軸はシ
リンダ挟角βの２等分線である縦方向のＸ軸が実軸で、
横方向のｙ軸が虚軸として、クランク軸１８の回転角は
時計・回りにθとする。また、ωはクランク軸１８の回
転角速度を示す、さらに、角度αはシリンダ挟角と逆方
向に測った第１クランクピン２３ａから第２クランクピ
ン２４ａまでの角度で２β−１８０’に設定しである。

従って、挟角Ｖ型４気筒エンジンも単気筒の組合せであ
るので、まず、第１１図に示す単気筒エンジンの１次慣
性力Ｆについて説明する。

予め回転バランスをとっておけば、１次慣性力Ｆは次の
通りになる。

Ｆ＝ｍ＊ｒ＊　ω　　＊ｃｏｓ　θ 乙 ・　−−（Ｌ） ｍ：ピストン１０１及びコンロッド １０２等による往復部質量 ｒ：クランク軸１０３゛のクランクピン回転半径 ω：クランク軸１０３の回転角速度 θ：クランク軸１０３の回転角 よって、第１０図において、各気筒により生じる１次慣
性力Ｆはシリンダ挟角βの２等分線を座標軸とすれば下
記の式の如く表わせる。　　′Ｆ＝Ｆｌ＋Ｆ２＋Ｆ３＋
Ｆ４ ＝　　２　　°［ｅ ＋ｅ−１（θ十−＋−）；（−４＞ ２２］、９２ ＋。−ｉ（θ−−−−）　　　　ｉ　（−！−）２２］
、、２ ＋、−ｉ（θ十五十ｌ＋π）　　　１（−Ｌ）２２　　
　　　］、ｅ２ ＋、−１（θ−孟−ユ＋π）ｌ（−） ２　２　　　　］　・ｅ２ ・　・　・　（２） これを、奇数気筒３ａ、３ｂに生じる１次慣性力Ｆｌ、
Ｆ３と、偶数気筒４ａ、４ｂに生じる１次慣性力につい
てまとめると、以下のようになる。

Ｆ＝　（Ｆ１＋Ｆ３）＋　（Ｆ２＋Ｆ４）ｉπ　　　　
−ｉ（θ十亘＋Ｌ） ・　（１＋ｅ　　　）＋ｅ　　　　　　２　２、（□＋
、　　　　、］、ｅｌ（−７−）−１π ｉπ　　　　−１（θ−２−２） ・　（１＋ｅ　　　　　　）　　＋ｅ −ｉπ　　　　　　　　１（−） ・　（１＋　ｅ　　　　　　　）　、１　　・　ｅ２・
　会　・　（３） 即ち、前記（３）式から明らかなように、奇数気筒３ａ
、３ｂに生じる１次慣性力が釣合い、また同様に偶数気
筒４ａ、４ｂに生じるそれぞれの１次慣性力も同様に釣
合う、従って、上述の如き構成を有するエンジン１にお
いては１次慣性力Ｆは消去される。

次に、前記エンジン１のシリンダセンタ周りの偶力を計
算して１次慣性偶力Ｍを求めると、や。−１（θ＋２＋
２）］ 、（。−１（−＋β）　　　ｉ（区＋β）２　　　　　
＋６　　　２　　　　　）］−・ｊ　　　　　　　　−
ｏＬ ・（ｅ　　　２　　＋ｅ　　２　　）＋ｅ−１θ−（ｅ
ｉ（＋＋β）−ｉ（−Ｌ＋β） ＋ｅ　　　　　　２　　　　　　）］ ２　　　　　　　　Ｌ　　　　　　　　Ｌ・ｍｒω　　
　・　（−＋５＋　　−）−　（Ｌ＋３）・ｍｒω２ ”　ＣＣＯ３−＊６１θ 一　ｉ　θ ＋ｃｏｓ（−＋β）＠ｅ　　　　　］ ・　争　・　　（４） である。従って、（４）式中カー２＝内の第１項は正転
成分であるからクランクウェブの前記バランスウェイト
で釣合わせ消去可能である。その例が第５図乃至第７図
に示すバランスウェイトである。最終的なバランス微調
整法としては、第１気筒から第４気筒までのクランクピ
ンに５０％のダミーウェイトをボルトで固定し、バラン
シングマシンにかけてバランスをとる手段等がある。

これに対して、（４）式中カッコ内の第２項は慣性偶力
の逆転成分であり、 ｃｏｓ（−＋β）＝０ どなるようにαとβを設定することで消去できる。即ち
、 故に α＋２β＝（２ｎ＋１）π α＝（２ｍ＋１）π−２β ０′″くβく９０１であるから ｏ＠＜α＜３６０’に設定したとき、ｎ−＝０と結局 α＝１８０″″−２βに設定すれば良い。

この発明では角度αとβの関係をかかる条件に設定して
一次慣性偶力を消去している。

なお、クランクピンとシリンダの配置は回転方向の違い
も考慮すると、第１ｚ図（ａ）乃至（ｂ）に示すように
前述実施例の他に３通りの配置がある。このいずれも前
記と同様の考え方で、１次慣性力と１次慣性偶力ともに
消去可能である。

（発明の効果） この発明は前記のように、シリンダ挟角を９００未満に
設定した挟角Ｖ型４気筒エンジンにおいても、各気筒の
ピッチ間隔及び気筒間のクランクピンの挟角を所定の角
度に設定することにより。

バランサ等の手段を採用することなく、極めて簡単な構
成で振動成分を十分抑制できる。従って、このエンジン
を自動二輪車に前後の気筒群で７字形となるように搭載
すれば、低振動でしかも機関設計の自由度が増して、ホ
イールベースが短縮でき車両の小型化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明になる挟角■型４気筒エンジンを搭載
した自動二輪車の側面図、第２図は発明になる挟角Ｖ型
４気筒エンジンの一部断面側面図、第３図はこの発明の
エンジンのクランク軸周辺部を簡略化した平面図、第４
図は正面図、第５図は第４図のｖ−■断面図、第６図は
第４図の■−■断面図、第７図は第４図の■−■断面図
、第８図はピストン、クランクピン及びバランスウェイ
トの関係を示す概略図、第９図は各気筒のピッチを示す
概略図、第１０図はこの発明の作動原理の説明を容易に
するため第８図をさらに簡略化した図、第１１図は単気
筒エンジンの１次慣性力を説明する図、第１２図（Ｌ）
乃至（Ｃ）は他の実施例を示す概略図である。 １・・・エンジン　　　　　２・・・車体クレーム３．
４・・・気筒　　　　　５，６・・・排気管７．８・・
・気化器　　　　９・・・エアクリーナ１０・・・前輪
　　　　　　１１・・・後輪１２・・・燃料タンク　　
　１３．１４・・・シリンダ１５．１６・・・ピストン
　１７・・・クランクケース１８・・・クランク軸　　
　１９．２０・・・コンロッド２１．２２・・・ピスト
ンピン ２３．２４・・・クランクピン ２５・・・変速機 手続補正書 昭和６０年１月１２日 １　事件の表示 昭和５９年特許願第２３９２３７号 ？　発明の名称　挟角Ｖ型４気筒エンジン３　補正をす
る者 事件との関係　　　特許出願人 住所　静岡県磐田市新＠２５００８地 氏名　（ＡＯ７）ヤマハ発動機株式会社４　代理人〒１
５１ 住所　東京都渋谷区代々木２丁目２３番１号６　補正の
対象　図面 （１）図面中、第１０図を添付図面の通り訂正する。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. クランク軸の軸方向に端から順に第１、第３気筒と第２
   、第４気筒とが、それぞれ左右Ｖ型に配置されたＶ型４
   気筒エンジンにおいて、前記Ｖ型に配置された気筒のシ
   リンダ挟角βが０°より大きく９０°未満の角度に設定
   され、前記第１気筒と第２気筒、第３気筒と第４気筒間
   のピッチが等しく、且つ前記第１気筒の第１クランクピ
   ンと第２気筒の第２クランクピンの挟角が前記シリンダ
   挟角と逆方向に測って（１８０°−２β）に設定され、
   前記第３気筒の第３クランクピンを前記第１クランクピ
   ンに対して１８０°、前記第４気筒の第４クランクピン
   を前記第２クランクピンに対して１８０°、それぞれク
   ランク軸を中心とし位相をずらして配置されている挟角
   Ｖ型４気筒エンジン。