JPS61119841A - 広角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、広角Ｖ型４気筒エンジンに関し、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
る広角Ｖ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、Ｖ型に
配置した気筒を車両の進行方向と直交するように搭載す
るものがある。

従来、この種の広角Ｖ型４気筒エンジンにおいては、Ｖ
型に配置された左右の気筒のシリンダ挟角を９０°また
は１８０°に設定し、−個のクランクビンに対して２木
のコンロッドを取付け、それぞれのシリンダに設けたピ
ストンと連結した、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°または
１８０°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、シリンダ挟角を１８０＠に設定すると、車両
が走行する際に、左右に突出するシリンダブロックが地
面に接触するので大なるバンク角が得られないという問
題があった０反面、シリンダ挟角を９０”に設定すると
、バンク角の問題はないが、エンジン上側の燃料タンク
や車体フレームとの間の空間が狭くなるため、気化器や
エアクリーナ等の配置が困難となり、機関設計の自由度
が大幅に制限されるという問題がある。

そこで、エンジン上側の空間を広くとるために、シリン
ダ挟角を９０°から１８０°未満に設定したいという要
望が強い。ところが、このようにシリンダ挟角が９０″
を越え、１８０′″未満に設定されると、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、この振動がハンドル、燃料タン
ク、フートレスト、シート等に伝わって乗り心地が悪化
する問題が生ずる。従って、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
る等の複雑な措置が必要であった。この発明はかかる実
情に鑑みてなされたもので、簡単な構成によってシリン
ダ挟角が９０’を越え、１８０’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が十分に消去
され、安定で低振動な広角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気筒が
それぞれ左右にＶ型に配置された広角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９０°より太きく１８０′″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
ッチが等しく設定されるとともに、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
記シリンダ挟角と同じ方向に測って（２β−１８０”　
）に設定され、かつ前記第３気筒の第３クランクビンを
前記第１クランクピンに対して１８０°、前記第４気筒
の第４クランクビンを前記第２クランクピンに対して１
８０°、それぞれクランク軸を中心として位相をずらし
て配置されていることを特徴としている。

（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βが９０″″を越え、１８００未満の広角■型４
気筒エンジンであっても、各気筒間のピッチ及び気筒の
クランクピンを所定の間隔、角度に配置することにより
、振動の主因となる１次慣性偶力を十分に抑制し、９０
’及び１８０°Ｖ型４気筒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、エンジン上方の他装置を搭
載する空間が広くなり、機関設計の自由度が大幅に向上
する。

（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図はこの発明を適用した広角Ｖ型４気筒エンジンを
搭載した自動二輪車の側面図、第２図はその正面図、第
３図はこの発明になる広角Ｖ型４気筒エンジンの一部断
面正面図である。

広角Ｖ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はそれぞれ斜
め上方に向かってＶ型に配置され、車両の進行方向に対
して直交するようになっている。この左右Ｖ型に配置さ
れた複数の気筒３．４には下方から排気管５．６が車体
の後方に延びるように接続されている。Ｖ型装置の左右
の気筒３．４の上方には気化器７，８及びエアクリーナ
９等が配置される。

前記気筒３，４はそのシリンダ挟角βが９０’を越え、
１８０°未満の広角に設定されている。

従って、エンジン１は高さＨに抑えられ、気筒３．４と
燃料タンク１０間の、即ちエンジン１の上方の利用可能
な空間１１が広くとれ、前記の気化器７．８及びエアク
リーナ９等を収納のためのスペースが確保されている。

また、前記シリンダ挟角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１点火間隔等を考慮
して定められる。

左右の各気筒３，４に形成されているシリンダ１２．１
３にはピストン１４．１５が摺動回部に配置され、クラ
ンクケース１６に回転可能に軸支されているクランク軸
１７に、コンロッド１８゜１９を介して連結されている
。コンロッド１８゜１９はその一端部がピストンピン２
０，２１を介してピストン１４．１５と、他端部がクラ
ンクピン２２．２３を介してクランク軸１７と連結され
ている。

エンジン１はシリンダ１２．１３内を燃焼爆発によって
往復運動するピストン１４．１５の動作により動力を発
生し、このピストン１４．１５の往復運動がコンロッド
１８．１１を介して回転運動に変換される。このエンジ
ン１から得られた動力はクランクケース１６内に配置さ
れた変速Ｊａ２４を介して後輪に伝達される。

前記気筒３，４とクランク軸１７とを含む主要部の構成
を第４図乃至第１０図に示している。第４図はその平面
図、第５図はその正面図、第６図乃至第８図は第５図に
おけるＶＴ−ＶＴ断面図、■−■断面図、ＶＩ−Ｖｌ断
面図、第９図はピストン、クランクビン及びバランスウ
ェイトの関係を示す概略図、第１０図は各気筒間のピッ
チを示す概略図である。

前記複数の気筒３．４は第４図に示すように、クランク
軸１７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が順に配置されている。このよう
に、■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及び第３のピストン１４ａ、１４ｂは
コンロッド１８ａ、１８ｂを介して、各気筒の第１及び
第３クランクピン２２ａ、２２ｂと連結されている。ま
た、他方の気筒４、即ち、偶数気筒群４ａ、４ｂの第２
及び第４のピストン１５ａ、１５ｂはコンロ−２ド１９
ａ、１９ｂを介して各気筒の第２及び第４クランクピン
２３ａ、２３ｂと連結されている。

そして、第１気筒３ａのピストン１４ａと第３気筒３ｂ
のピストン１４ｂと、第２気筒４ａのピストン１５＆と
第４気筒４ｂのピストン１４ｂは第９図に示すように、
奇数気筒と偶数気筒同士でそれぞれ同じ側に配置され、
両者間のシリンダ挟角βは９０°を越え、１８０°未満
の角度でＶ型に配置されている。

さらに、第１０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
ッチはそれぞれ等しくＳに設定されている。また、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１クランクピン２２ａと第２クランクビン２３
ａの挟角は第９図に示すように、シリンダ挟角βと同じ
方向に測って（２β−１８０°）に設定され、第３クラ
ンクビン２３ｂは第１クランクピン２２ａに対して１８
００位相をずらした位置に、第４クランクビン２３ｂは
第２クランクビン２３ａに対して１８０°位相をずらし
た位置に設定されている。

クランク軸１７のクランクウェブ２５ａ　、２５ｂ　、
２５ｃは第６図乃至第８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
の質量中心２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂはそれぞれ
の第１．第３クランクビン２２ａ、２２ｂ及び第２．第
４クランクピン２３ａ、２３ｂとクランク軸１７の軸芯
に対して対称位置に配置されている。

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。

＠１１図はこの発明の作動原理の説明を容易にするため
、第９図をさらに簡略化した図である。

図は慣性力の方向を複素平面上にとり、シリンダ挟角β
の２等分線を座標軸とし、縦方向のＸ軸を実軸、横方向
のｙ軸を虚軸として、クランク軸１７の回転角は時計回
りにθとする。また、ωはクランク軸１７の回転角速度
を示す。

同図において、αはシリンダ挟角βと同じ方向に測った
第１クランクピン２２ａから第２クランクビン２３ａま
での角度で（２β−１８０°）に設定しである。

かかるエンジンに生じる１次慣性力は、各気筒に対応し
て生じる１次慣性力Ｆ１乃至Ｆ４の和で表わすことがで
きる。

従って、Ｖ型４気筒エンジンも単気筒エンジンの組合わ
せであり、まず、第１２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＊ｒｅω　＊ｃｏｓθ 争　・　・　　（１） ｍ：ピストン１０１及びコンロ−２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の回転角度 よって、第１１図において、各気筒により生じる１次慣
性力Ｆは下記の式の如く表わせる。

Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３＋Ｆ４ 、／９ 、−ｉ（θ−五＋１）　　　、（−、）２　　２　］　
・　ｅ −ｉ（θ＋Ｌ−Ａ）　　　　　１（） ＋ｅ２　　２　　　　］　　＊　ｅ２ −ｉ（θ−五＋ユ＋τ）ｉ（−！！−）＋ｅ　　　　　
　　２　２　　　　］　、ｅ　　　２−ｉ（θ十−−−
＋π）　　　１（Ａ）＋ｅ　　　　　　　　　２　　２
　　　　　］　　＊　　６　　　２・　・　−（２） この（２）式を奇数気筒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Ｆ
２．Ｆ４についてまとめると、以下のようになる。

Ｆ＝　（Ｆ１＋Ｆ３）　＋　（Ｆ２＋Ｆ４）・・・（３
） 即ち、前記（３）式から明らかなように、奇数気筒群３
ａ　、３ｂに生じるそれぞれの１次慣性力が釣合い、ま
た同様に偶数気筒群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、−ｉ（θ−士十子）
］ ＋　ｅ ２　　・［・°°“−。

＋ｅ−ｉ（θ＋Ｔ−β）］　−（−＋Ｓ）？ Ｌ ＝　　−ｃ　−＋　ｓ　）・ｃ　ｅｌ。

・謙Ｌ ＊（ｅ　　　２＋ｅ　　２）＋ｅ−１゜。（ｅ　ｌ　（
ｚ−β）−１（互−β））］＋ｅ　　　　　　２ Ｌ ＋　　　　・（−）・［ｅ　ｌ。

°“　　　　　−ｉｏｃ　　　　　　　−ｉ　　。

φ　（Ｂ　　　２　　　＋ｅ　　　　２　　　）＋ｅ、
（ｅ−１（Ｔ−β）＋ｅｉ恰−β））ｊ＝（Ｌ＋Ｓ）　
　　會　ｍｒ　　ω 、〔。。　　　、ｅｉｅ ・　争　φ　（４） であるから、 （４）式中カー、コ内、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
鋤である。その例が第６図乃至第８図に示すバランスウ
ェイトである。最終的なｌく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ビンに５０％のダ
ミーウェイトをポルトチ固定し、バランシングマシンに
かけて／ヘランスをとる等の手段を用いる。

これに対して。

（４）式中カッコ内、第２項は慣性偶力の逆転成分であ
り、 ｃｏｓｃ　　−−β）＝０ となるようにクランクビンの配列はαとβを設定するこ
とで消去できる。この条件を満足するためには、 （α／２）−β＝　　［（２ｎ＋１）／２］　　）　　
πであれば良い。

故に α−２β＝（２ｎ＋１）π α＝２β＋（２ｎ＋１）π ９００くβ＜ｔａｏ”であるから ｏ’＜αく３６０°に設定したとき、 ｎ＝−１となり、 結局　α＝２β−１８０’に設定すれば良い。

この発明では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、クランクビンとシリンダの配置は回転方向の違い
も考慮すると、前記実施例の他に３通りの配置がある。

これを第１３図（ａ）　、　（ｂ）　　。

（ｃ）に示す。そのいずれも上述説明と同様の考え方で
、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、シリンダ挟角が９０°より大
きく１８０°未満の角度に設定した広角■型４気筒エン
ジンにおいても、気筒間のピッチ及び気筒のクランクビ
ンの挟角を所定の角度に設定することにより、パランサ
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、この発明によるエンジ
ンを自動二輪車に搭載すれば、エンジン上方の他装置を
搭載する空間が広くなり、機関の設計自由度も大幅に向
上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を適用した広角Ｖ型４気筒エンジンを
搭載した自動二輪車の側面図、第２図は同じくその正面
図、第３図はこの発明になる広角■型４気筒エンジンの
一部断面正面図、第４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５図はその正面図、
第６図は第５図のＶＩ−ＶＩ断面図、第７図は第５図の
■−■断面図、第８図は第５図の■−■断面図、第９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１０図は各気筒間のピッチを示す概略
図、第１１図はこの発明の作９ｈ原理の説明を容易にす
るため第９図をさらに簡略化した図、第１２図は単気筒
の１次慣性力を説明する図、第１３図（ａ）乃至（Ｃ）
は他の実施例を示す概略図である。 ｌ…エンジン　　　　２・・・７＋（（４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・・・燃料タン
ク　　１２．１３・・・シリンダ１４．１５・・・ピス
トン １６・・・クランクケース １７・・・クランクＭ　　　　１８．１９−・・コンロ
ッド２０．２１・・・ピストンピン ２２．２３・・・クランクビン 第４１７ｉ ｘｉｓ　　図 Ｎ　９　図 第１０図 第１１図 第１２図 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２３９２３８号 ２　発明の名称　広角Ｖ型４気筒エンジン３　　ｗ！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＠２５００番地 氏名　（ＡＯ７）ヤマハ発ｅ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号氏名　ニュ
ーステイトメナー７７０号電話０３　（３７５）３７４
０番６　補正の対象　図面 （１）図面中、第９図を別紙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気筒がそれぞれ左右にＶ型に配置された広角り型
   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９０°より大きく１８０°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設定されるとともに、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同じ方向に測って（２β−
   １８０°）に設定され、かつ前記第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て位相
   をずらして配置されている広角Ｖ型４気筒エンジン。