(57)【要約】【課題】実際にエンジンを始動させてガソリンを燃焼させ、その内部の動きを直に観察して理解することができる教材用エンジンを提供する。【解決手段】エンジン本体２内に、混合気の爆発力によるピストン１１の往復運動をコンロッド１２を介して回転運動に変えるクランクシャフト１３と、吸排気バルブ１５ａをプッシュロッド１６及びロッカアーム１７を介して開閉するカムシャフト１８とを平行に設けた教材用エンジン１において、エンジン本体２の少なくともクランクシャフト１３とプッシュロッド１６及びロッカアーム１７とに対向する位置に開口部５ａをそれぞれ設け、この各開口部５ａを透明部材２５で被覆した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン本体内に、混合気の爆発力によるピストンの往復運動をコンロッドを介して回転運動に変えるクランクシャフトと、吸排気バルブをプッシュロッド及びロッカアームを介して開閉するカムシャフトとを平行に設けた教材用エンジンにおいて、
前記エンジン本体の少なくとも前記クランクシャフトと前記プッシュロッド及びロッカアームに対向する位置に開口部をそれぞれ設け、この各開口部を透明部材で被覆したことを特徴とする教材用エンジン。
【請求項２】
請求項１記載の教材用エンジンであって、
前記エンジン本体を、前記クランクシャフトを配置したアルミ合金ダイキャスト製のクランクケースと、前記ピストンが摺動するアルミ合金ダイキャスト製のシリンダと、前記プッシュロッド及びロッカアームを配置したアルミ合金ダイキャスト製のシリンダヘッドとで構成し、このクランクケースの前記クランクシャフトに対向する位置に開口部を設け、この開口部を透明部材で被覆したことを特徴とする教材用エンジン。
【請求項３】
請求項１記載の教材用エンジンであって、
前記エンジン本体を、前記クランクシャフトを配置したアルミ合金ダイキャスト製のクランクケースと、前記ピストンが摺動するアルミ合金ダイキャスト製のシリンダと、前記プッシュロッド及びロッカアームを配置したアルミ合金ダイキャスト製のシリンダヘッドとで構成し、前記シリンダヘッドの前記プッシュロッド及びロッカアームに対向する位置に開口部を設け、この開口部を透明部材で被覆したことを特徴とする教材用エンジン。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の教材用エンジンであって、
前記透明部材として透明なポリカーボネート板を用いたことを特徴とする教材用エンジン。
【請求項５】
請求項４記載の教材用エンジンであって、
前記透明なポリカーボネート板をエンジン本体の開口部の周りにボルトを介して着脱自在に取り付けたことを特徴とする教材用エンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガソリンや軽油或はメタノール等の燃料用アルコール若しくは水素ガス等の燃焼によるエンジン回転の状態が観察可能な教材用エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ガソリンの燃焼によるエンジン回転の状態が観察可能な教材用エンジンとして組立式のものがある。この組立式の教材用エンジンでは、エンジンを構成する分解状態の各部品を組み立てて完成させ、実際にエンジンを始動させてガソリンの燃焼によるエンジン回転の出力状態をクランクシャフトの回転音や排気の臭い等により観察できるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２４２７６３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の教材用エンジンでは、エンジンを分解したり、エンジンを構成する全ての部品を組み立てることによりエンジンの仕組みを知ることができるようになっているが、その組立完了後のガソリン燃焼時に内燃機関の動きを実際に観察することができなかった。
【０００５】
これに対処するに、部分的に、或いはほぼ全ての部品を透明な模型で製作し、組み立てた後で手動によりエンジン回転の状態を観察できるようにした教材用エンジンがあるが、この手動式の教材用エンジンでは、実際にエンジンを始動させてガソリンを燃焼させ、その内部の動きを直に観察することはできなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、実際にエンジンを始動させてガソリンを燃焼させ、その内部の動きを直に観察して理解することができる教材用エンジンを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、エンジン本体内に、混合気の爆発力によるピストンの往復運動をコンロッドを介して回転運動に変えるクランクシャフトと、吸排気バルブをプッシュロッド及びロッカアームを介して開閉するカムシャフトとを平行に設けた教材用エンジンにおいて、前記エンジン本体の少なくとも前記クランクシャフトと前記プッシュロッド及びロッカアームに対向する位置に開口部をそれぞれ設け、この各開口部を透明部材で被覆したことを特徴とする。
【０００８】
この教材用エンジンでは、エンジンを始動させてガソリンを燃焼させた際に、エンジン本体内の少なくともクランクシャフトとコンロッド及び吸排気バルブ等の動きが直に観察され、エンジンの仕組みや動き等がトータル的に簡単に理解される。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１記載の教材用エンジンであって、前記エンジン本体を、前記クランクシャフトを配置したアルミ合金ダイキャスト製のクランクケースと、前記ピストンが摺動するアルミ合金ダイキャスト製のシリンダと、前記プッシュロッド及びロッカアームを配置したアルミ合金ダイキャスト製のシリンダヘッドとで構成し、このクランクケースの前記クランクシャフトに対向する位置に開口部を設け、この開口部を透明部材で被覆したことを特徴とする。
【００１０】
この教材用エンジンでは、エンジンを始動させてガソリンを燃焼させた際に、クランクケース内のクランクシャフト等の動きが直に観察されてその仕組みが簡単に理解される。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１記載の教材用エンジンであって、前記エンジン本体を、前記クランクシャフトを配置したアルミ合金ダイキャスト製のクランクケースと、前記ピストンが摺動するアルミ合金ダイキャスト製のシリンダと、前記プッシュロッド及びロッカアームを配置したアルミ合金ダイキャスト製のシリンダヘッドとで構成し、前記シリンダヘッドの前記プッシュロッド及びロッカアームに対向する位置に開口部を設け、この開口部を透明部材で被覆したことを特徴とする。
【００１２】
この教材用エンジンでは、エンジンを始動させてガソリンを燃焼させた際に、シリンダヘッド内のプッシュロッドとロッカアーム等の動きが直に観察されてその仕組みが簡単に理解される。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の教材用エンジンであって、前記透明部材として透明なポリカーボネート板を用いたことを特徴とする。
【００１４】
この教材用エンジンでは、透明部材として透明なポリカーボネート板を用いたので、エンジン本体の開口部近傍の耐久性及び美的外観が向する。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項４記載の教材用エンジンであって、前記透明なポリカーボネート板をエンジン本体の開口部の周りにボルトを介して着脱自在に取り付けたことを特徴とする。
【００１６】
この教材用エンジンでは、ポリカーボネート板の内側が汚れた際に、ポリカーボネート板を取り外してその汚れを洗浄することで、エンジン本体の内部の動きが常に観察可能な状態となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施形態の教材用エンジンを一部断面で示す正面図、図２は同教材用エンジンの要部の分解斜視図、図３は同教材用エンジンの概略斜視図、図４は同教材用エンジンのシリンダヘッド部分の斜視図、図５は同教材用エンジンの動弁機構の説明図である。
【００１９】
図１，図３に示すように、教材用エンジン１は空冷式の単気筒４サイクルガソリンエンジンであり、そのエンジン本体２は、後述するクランクシャフト１３を配置したアルミ合金ダイキャスト製のクランクケース３と、このクランクケース３の上部に一体形成され、ピストン１１が摺動するシリンダ４と、このシリンダ４の上端に取り付けられ、動弁機構１４を配置したアルミ合金ダイキャスト製のシリンダヘッド５とで構成されている。
【００２０】
図１，図３に示すように、クランクケース３には手動式のチョークレバー６を備えた燃料タンク７を取り付けてある。また、シリンダ４には吸気装置８及び排気装置９をそれぞれ取り付けてある。チョークレバー６はチョークリンク６ａを介してガバナアームシャフト６ｂとガバナスライダ６ｃ及びガバナウェイト６ｄ等に連係されている。そして、このチョークレバー６を手動により操作すると、キャブレタ１０の図示しないチョークバルブが開閉して空気とガソリンの混合比が調整されるようになっている。
【００２１】
また、吸気装置８は、シリンダ４に吸入する空気中のごみ等を除くエアクリーナ８ａと、シリンダ４にガソリンの混合気を分配するインテークマニホルド８ｂ等で構成されている。さらに、排気装置９は、シリンダ４の排気ガスをまとめる図示しないエキゾーストマニホルドと、排気ガスを大気中に排出する際に排気騒音を低下させるマフラ９ａ等で構成されている。
【００２２】
図１，図２に示すように、クランクケース３内には、ガソリンの混合気の爆発力によるピストン１１の往復運動をコンロッド１２を介して回転運動に変えるクランクシャフト１３と、動弁機構１４の吸気バルブ１５ａ及び排気バルブ１５ｂをプッシュロッド１６及びロッカアーム１７等を介して開閉するカムシャフト１８とを平行に配設してある。即ち、このクランクシャフト１３はシリンダ４の膨張行程で得られたピストン１１の直線的動力をコンロッド１２を介して回転動力に変え、またほかの行程では逆にピストン１１へ運動を与えることにより、連続した動力を発生させるものである。
【００２３】
図３に示すように、クランクシャフト１３のウォームホィール１３ａとカムシャフト１８のフライホィール１８ａは噛合していて共に連動するようになっている。さらに、図２に示すように、クランクシャフト１３の両端はクランクケース３に取り付けられる一対のベアリング１９ａ，１９ｂに回転自在に支持されている。
【００２４】
また、図２に示すように、クランクケース３のクランクシャフト１３の一端に対向する位置には、該クランクケース３の正面側の全面が開口した開口部３ａを形成してある。この開口部３ａの周りのフランジ部３ｂにはパッキン２１を介して透明なポリカーボネート板（透明部材）２０をボルト２２により着脱自在に取り付けてある。この透明なポリカーボネート板２０はクランクケース３の開口部３ａを被覆するカバーとクランクケース３の内部を覗く覗き窓の役目を有しており、その略中央には丸孔２０ａを形成してある。この丸孔２０ａには一方のベアリング１９ｂを嵌合してある。この一方のベアリング１９ｂは円環板状のベアリングカバー１９ｃにより被覆されている。
【００２５】
さらに、図４に示すように、シリンダヘッド５の動弁機構１４（プッシュロッド１６及びロッカアーム１７等）に対向する位置には、該シリンダヘッド５の上面側の全面が開口した開口部５ａを形成してある。この開口部５ａの周りのフランジ部５ｂには図示しないパッキンを介して透明なポリカーボネート板（透明部材）２５をボルト２６により着脱自在に取り付けてある。この透明なポリカーボネート板２５はシリンダヘッド５の開口部５ａを被覆するカバーとシリンダヘッド５の内部を覗く覗き窓の役目を有している。
【００２６】
尚、図１及び図３中符号２８はクランクケース３に併設された冷却ファンであり、図１中符号２９は点火プラグである。また、図２及び図３中符号Ｍの一点鎖線で囲まれた部分はエンジン本体２の内部の実際に観察できる範囲（本実施形態例では、ピストンの一部も観察可能）を示す。
【００２７】
以上実施形態の教材用エンジン１は、通常、図２に示すようにバラされた状態になっており、この状態から教材用エンジン１を構成する全ての部品を組み立てることにより、図１及び図３に示すような実際にガソリンを燃料として動く教材用エンジン１を完成させることができる。
【００２８】
そして、完成した教材用エンジン１を始動させてガソリンと空気の混合気を点火プラグ２９を介して燃焼させると、クランクケース３の開口部３ａを覆う透明なポリカーボネート板２０を介してクランクケース３内のコンロッド１２と吸・排気バルブ１５ａ，１５ｂとクランクシャフト１３及びカムシャフト１８及びピストン１１の一部の動きを直に観察することができると共に、シリンダヘッド５の開口部５ａを覆う透明なポリカーボネート板２５を介してシリンダヘッド５内のプッシュロッド１６とロッカアーム１７等の動弁機構１４の動き（図５に矢印で示す状態）を直に観察することができる。
【００２９】
このように、教材用エンジン１を始動させてガソリンを燃焼させた際に、エンジン本体２の内部のコンロッド１２とクランクシャフト１３と動弁機構１４及びカムシャフト１８等の動きを直に観察することができ、また、コンロッド１２や吸，排気バルブ１５ａ，１５ｂ等の動きでピストン１１の吸入行程と圧縮行程と膨張行程及び排気行程のタイミング等をタイムラグで観察することができる。これらにより、エンジンの仕組みや動き等をトータル的に簡単に理解することができる。
【００３０】
この際に、可変ストロボライトを使用すると、この可変ストロボライトにより教材用エンジン１のエンジン本体２の内部の動きを任意の位置で静止している状態で見ることができたり、任意の回転数、任意の回転方向に回っているような状態で観察することができる。その結果、ストロボライトの効果による通常では見られない状態の動きが見えるという面白さも相まってエンジンの仕組みに興味をもつきっかけづくりになり、理解度も一層深まる。
【００３１】
また、クランクケース３の開口部３ａ及びシリンダヘッド５の開口部５ａを覆う透明部材として透明なポリカーボネート板２０，２５をそれぞれ用いたので、クランクケース３の開口部３ａ及びシリンダヘッド５の開口部５ａ近傍の耐久性及び美的外観を向上させることができる。
【００３２】
さらに、透明なポリカーボネート板２０，２５をクランクケース３の開口部３ａのフランジ部３ｂ及びシリンダヘッド５の開口部５ａのフランジ部５ｂにボルト２２，２６を介してそれぞれ着脱自在に取り付けたので、各ポリカーボネート板２０，２５の内側が汚れた際に該各ポリカーボネート板２０，２５を取り外してその汚れを洗浄することで、クランクケース３及びシリンダヘッド５の内部の動きを常に良好な状態で観察することができる。
【００３３】
この教材用エンジン１はあらゆる教育機関でのエデュテイメント性のある教材として有効であり、また、エンターテイメント性をもつ遊戯物アトラクション用として使用することもでき、本物を直に見たり、直に触れて実感することで、エンジンの仕組みや動き等の理解度や関心度を更に高めることができる。
【００３４】
尚、前記実施形態によれば、エンジン本体のクランクシャフトや動弁機構に対向する位置に開口部をそれぞれ形成し、この各開口部を透明なポリカーボネート板で被覆してスケルトン（シースルー）構造にしたが、シリンダの燃焼室以外の部分であればエンジン本体を全てスケルトン構造にすることができる。例えば、キャブレタの一部を透明部材で形成することにより、セルモータ、スタータ等にてエンジンを回転させて、空気を吸っている現象や負圧によるガソリンを吸い上げる現象等を観察することができ、キャブレタの仕組みを簡単に理解することができる。また、前記実施形態によれば、透明部材として透明なポリカーボネート板を用いたが、透明部材は透明なポリカーボネート板に限るものでないことは勿論である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、エンジン本体の少なくともクランクシャフトとプッシュロッド及びロッカアームに対向する位置に開口部をそれぞれ設け、この各開口部を透明部材で被覆したので、エンジンを始動させてガソリンを燃焼させた際に、エンジン本体内の少なくともクランクシャフトや吸排気バルブ等の動きを直に観察することができる。これにより、エンジンの仕組みや動き等をトータル的に簡単に理解することができる。
【００３６】
請求項２の発明によれば、エンジン本体を、クランクシャフトを配置したアルミ合金ダイキャスト製のクランクケースと、ピストンが摺動するアルミ合金ダイキャスト製のシリンダと、吸排気バルブを配置したアルミ合金ダイキャスト製のシリンダヘッドとで構成し、クランクケースのクランクシャフトに対向する位置に開口部を設け、この開口部を透明部材で被覆したので、エンジンを始動させてガソリンを燃焼させた際に、クランクケース内のクランクシャフト等の動きを直に観察してその仕組みを簡単に理解することができる。
【００３７】
請求項３の発明によれば、エンジン本体を、クランクシャフトを配置したアルミ合金ダイキャスト製のクランクケースと、ピストンが摺動するアルミ合金ダイキャスト製のシリンダと、吸排気バルブを配置したアルミ合金ダイキャスト製のシリンダヘッドとで構成し、このシリンダヘッドのプッシュロッド及びロッカアームに対向する位置に開口部を設け、この開口部を透明部材で被覆したので、エンジンを始動させてガソリンを燃焼させた際に、シリンダヘッド内のプッシュロッドとロッカアーム等の動きを直に観察してその仕組みを簡単に理解することができる。
【００３８】
請求項４の発明によれば、透明部材として透明なポリカーボネート板を用いたので、エンジン本体の開口部近傍の耐久性及び美的外観を向上させることができる。
【００３９】
請求項５の発明によれば、透明なポリカーボネート板をエンジン本体の開口部の周りにボルトを介して着脱自在に取り付けたので、ポリカーボネート板の内側が汚れた際に該ポリカーボネート板を取り外してその汚れを洗浄することでエンジン本体の内部の動きを常に良好な状態で観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の教材用エンジンを一部断面で示す正面図である。
【図２】上記教材用エンジンの要部の分解斜視図である。
【図３】上記教材用エンジンの概略斜視図である。
【図４】上記教材用エンジンのシリンダヘッド部分の斜視図である。
【図５】上記教材用エンジンの動弁機構の説明図である。
【符号の説明】
１  教材用エンジン
２  エンジン本体
３  クランクケース
３ａ  開口部
４  シリンダ
５  シリンダヘッド
５ａ  開口部
１１  ピストン
１２  コンロッド
１３  クランクシャフト
１５ａ  吸気バルブ
１５ｂ  排気バルブ
１６  プッシュロッド
１７  ロッカアーム
１８  カムシャフト
２０，２５  透明なポリカーボネート板（透明部材）
２２，２６  ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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