(57)【要約】【課題】自動二輪車用内燃機関の二次バランサ装置の改良。【解決手段】クランク軸２６の軸線を通る平面でクランクケースが上下２１、２０に分割された４サイクル内燃機関４に設けられ、ピストンの上下動に伴う振動を除去する二次バランサ７０において、上記二次バランサ７０の回転軸心が、上記クランク軸２６のジャーナル軸受締結ボルト６５の外側で、かつ上記クランクケース２０、２１の上下分割面Ｓよりも下方、すなわち上記上下に分割された下方のクランクケース２０に配置されたことを特徴とする。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸の軸線を通る平面でクランクケースが上下に分割された４サイクル内燃機関に設けられ、ピストンの上下動に伴う振動を除去する二次バランサにおいて、
上記二次バランサの回転軸心が、上記クランク軸のジャーナル軸受締結ボルトの外側で、かつ上記クランクケースの上下分割面よりも下方に配置されたことを特徴とする内燃機関のバランサ装置。
【請求項２】
上記二次バランサが、上記上下に分割された下方のクランクケースの前面に配置されたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のバランサ装置。
【請求項３】
クランク軸の軸線を通る平面で上下に分割されたクランクケースと、ピストンの上下動に伴う振動を除去する二次バランサと、機関の各部を潤滑するオイルを冷却するオイルクーラとを備えた４サイクル内燃機関において、
上記上下に分割された下方のクランクケースの前部に、上記二次バランサと上記オイルクーラとが並列に配置されたことを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
上記オイルクーラの取り付け座面と上記クランクケースの上下分割面との間に、上記二次バランサの軸中心が配置されたことを特徴とする請求項３記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動二輪車用内燃機関の二次バランサ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載される４サイクル内燃機関は、ピストンの往復運動に基づく振動が発生しやすい。そのため、内燃機関にはこの振動を除去するためのバランサ装置を備えたものがある。バランサ装置は、例えばクランク軸にウェブを一体に形成した一次バランサ装置と、ピストンやコンロッド等の全質量に見合ったバランスウェイトをバランサ軸に設け、このウェイトをクランク軸と連動回転させることにより機関運転時の振動を除去する二次バランサ装置とがある。
【０００３】
従来の自動二輪車の二次バランサ装置は、上下に分割されたクランクケースの分割面に二次バランサの回転軸心を配置したものがある（例えば、特許文献１参照。）。また、クランク軸のジャーナル軸受締結ボルトの下方延長線の間に配置されたものもあった。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１２２０２８号公報
【０００５】
【解決しようとする課題】
前記従来の二次バランサ装置は、回転軸線がクランクケースの分割面にあるので、取付精度が低かった。また、バランサが低い位置にあると、オイルを掻き上げてしまうので、フリクションロスが増大する。
【０００６】
【課題を解決するための手段および効果】
前記従来の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、クランク軸の軸線を通る平面でクランクケースが上下に分割された４サイクル内燃機関に設けられ、ピストンの上下動に伴う振動を除去する二次バランサにおいて、上記二次バランサの回転軸心が、上記クランク軸のジャーナル軸受締結ボルトの外側で、かつ上記クランクケースの上下分割面よりも下方に配置されたことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項１記載の発明は上記のとおり構成され、二次バランサの回転軸心がクランクケースの上下分割面よりも下方に配置されるので、取付精度が向上する。また、ジャーナル軸受締結ボルトの外側に配置されるため、ジャーナル軸受締結ボルトの下方延長線間に配置した従来のものよりも高く設置でき、フリクションロスが低減される。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、前記請求項１記載の発明において、上記二次バランサが、上記上下に分割された下方のクランクケースの前面に配置されたことを特徴とするものである。
【０００９】
このように請求項２記載の発明は、二次バランサが上下に分割された下方のクランクケースの前面に配置されるので、二次バランサの軸穴をクランクケースと一体に形成でき、したがって取付精度が向上する。
【００１０】
次に請求項３記載の発明は、クランク軸の軸線を通る平面で上下に分割されたクランクケースと、ピストンの上下動に伴う振動を除去する二次バランサと、機関の各部を潤滑するオイルを冷却するオイルクーラとを備えた４サイクル内燃機関において、上記上下に分割された下方のクランクケースの前部に、上記二次バランサと上記オイルクーラとが並列に配置されたことを特徴とするものである。
【００１１】
また請求項４記載の発明は、前記請求項３記載の発明において、上記オイルクーラの取り付け座面と上記クランクケースの上下分割面との間に、上記二次バランサの軸中心が配置されたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３および請求項４記載の発明は前記構成を有するので、二次バランサの取付け精度を確保しつつ、機関中心（特にオイルクーラやメインギャラリ）にオイルを供給できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例を適用した水冷式直列４気筒ウェットサンプ式内燃機関が搭載された自動二輪車１の側面図であって、部分的に断面で示されている。この自動二輪車１のヘッドパイプ２に連なる車体フレーム３に、燃焼装置部４ａと変速機部４ｂとを一体化した内燃機関４が懸架されている。車体フレーム３は複数の部材から構成されている。ヘッドパイプ２にはフロントフォーク５が回動可能に支持されていて、その上端には操縦用ハンドル６が装着され、また下端には前輪７が軸支されている。
【００１４】
車体フレーム３の後部には、リヤフォーク８がその前端を枢支され、上下方向に揺動可能になっている。リヤフォーク８の中央下部に三角形リンク部材９がその一つの角部で枢支され、その三角形リンク部材９の他の角部に棒状リンク部材１０が枢支され、更にその棒状リンク部材１０の他端は車体フレーム３の下部に枢支されている。車体フレーム３と上記三角形リンク部材９の第３の角部との間には、リヤクッション１１が介装されている。リヤフォーク８の後端には後輪１２が軸支されている。この後輪１２は、内燃機関４の変速機部４ｂのカウンタ軸軸端に装着されている図示しない駆動スプロケットと、後輪の軸に装着された従動スプロケット１３との間に、巻掛けられたチェーン１４によって、駆動される。
【００１５】
変速機部のカウンタ軸はクランク軸などと平行で、車体の左右方向に向けて配置されている。内燃機関４の前側に設けられている排気ポートに連なる排気管１５は内燃機関の下部側方を回って車体後部に至り、排気消音器１６に接続されている。車体フレーム３の上部には、燃料タンク１７が装着され、その後方にシート１８が装備されている。この内燃機関は水冷式であり、シリンダやオイルを冷却する過程で昇温した水は、ラジエータ１９で冷却される。
【００１６】
図２は上記水冷４気筒ウェットサンプ式内燃機関４の縦断面図である。この内燃機関４は燃焼装置部４ａと変速機部４ｂとが一体化されている。矢印ｆは前方を指している。内燃機関４の外殻は、下部クランクケース２０、上部クランクケース２１、シリンダヘッド２２、シリンダヘッドカバー２３および最下部のオイルパン２４から成っている。シリンダ２５は上部クランクケース２１と一体になっている。下部クランクケース２０と上部クランクケース２１との合わせ面（分割面）Ｓに設けられた軸受に、クランク軸２６および変速機のメイン軸２７が回転可能に支持されている。図２中の符号６５は、クランク軸２６のジャーナル軸受締結ボルトを示す。メイン軸２７の下方には変速機のカウンタ軸２８が回転可能に支持され、メイン軸２７の後方にはシフトドラム２９が回動可能に支持されている。シリンダ２５内にはピストン３０が摺動可能に収容されている。そのピストン３０とクランク軸２６のクランクピン３１との間はコンロッド３２で接続されている。また、上記クランクケース分割面Ｓの下方でクランク軸２６の前方に二次バランサ７０が配置されている。
【００１７】
シリンダヘッド２２の下部の、ピストン３０の上面に対向する部分に燃焼室３３が形成されている。この燃焼室３３には吸気ポート３４の出口端と排気ポート３５の入口端が開口している。吸気ポート３４の入口端には、図示していないが、吸気マニホールド、キャブレター、エアクリーナ等が接続されている。排気ポート３５の出口端には、図１に示された排気管１５、排気消音器１６が接続されている。燃焼室３３に臨んで、吸気ポート３４と排気ポート３５をそれぞれ開閉する吸気弁３６と排気弁３７が設けられている。シリンダヘッド２２の上部とシリンダヘッドカバー２３の内部に動弁機構３８が設けられている。
【００１８】
このような内燃機関４において、燃焼室３３に供給された燃料・空気混合気に点火すると、燃料が燃焼して燃焼室３３の圧力が上昇し、ピストン３０を押下げる（図２参照。）。吸気弁３６および排気弁３７を作動させ所定の順序・タイミングで吸排気と点火を繰返すことにより、ピストン３０が往復動する。ピストン３０のこの運動はコンロッド３２を介してクランク軸２６の回転となり、この回転は歯車を介して変速機のメイン軸２７に伝達され、更に変速歯車を介してカウンタ軸２８に伝達される。そして最終的には図１に示されるチェーン１４、従動スプロケット１３を介して、後輪１２に伝達される。クランク軸２６の回転はまた動弁機構３８に伝達され、前記吸気弁３６、排気弁３７を所定の順序・タイミングで開閉することになる。
【００１９】
下部クランクケース２０の下部には、オイルポンプ３９が設けられている。オイルポンプ３９は、メイン軸２７の駆動スプロケットに掛け回されているチェーン４０によって駆動される。また、上端がオイルポンプ３９の吸入口に接続され、下方のオイルパン２４内へ向けてラッパ状に広がりながら伸びる吸入管４１が設けられている。吸入管４１の下端の大径部には、ストレーナ４２が取付けられている。４３はオイルレベル確認用覗き窓を示す。ストレーナ４２と吸入管４１の内部が、オイルパン２４からのオイル吸入油路Ａである。
【００２０】
下部クランクケース２０の右側面にはオイルフィルタ４４が設けられている。また下部クランクケース２０の前面にオイルクーラ４５が設けられている。更に下部クランクケース２０の内部において左右方向にメインギャラリ４６が設けられている。オイルポンプ３９で吸い上げられ圧力上昇したオイルは、油路Ｂを経由してオイルフィルタ４４に送られる。オイルフィルタ４４で浄化されたオイルは油路Ｃを経てオイルクーラ４５へ送られて、冷却される。冷却されたオイルは、油路Ｄを経てメインギャラリ４６へ送られ、そこからクランクケース２０、２１の各軸受部へ送られて、クランク軸２６の回転摺動部の潤滑・冷却に供せられる。図中の小矢印はオイルの流れを示している。油路Ｂから油路Ｆが分岐し、下端にリリーフバルブ４７が連なっている。オイルポンプに過剰圧力が生じた時に、このリリーフバルブ４７によって油圧が解放される。
【００２１】
図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図であり、クランクケース２０、２１の横断面を前から見た図である。図のほぼ中央に左右方向に向くクランク軸２６が配されている。このクランク軸２６には４箇所のクランクピン３１があり、４個のピストン３０（図２）のそれぞれに連なる各コンロッド３２の大端部３２ａが接続されている。また、クランク軸２６は下部クランクケース２０と上部クランクケース２１とによって形成される５ヶ所の軸受部５０で支持されている。下部クランクケース２０にはメインギャラリー４６が仕切壁状の部分を貫いて左右方向に穿設されている。メインギャラリー４６の上部に接して、油路Ｂ（図２、図５）の断面が見える。５１はメインギャラリーのオイル入口であり、オイルクーラ４５から油路Ｄ（図２、図５）を経て送られたオイルがここからメインギャラリ４６内へ入る。メインギャラリー４６から各軸受部５０へ向けて、下部クランクケース２０に、油路Ｅが穿設されている。
【００２２】
クランク軸２６の、上記各軸受部５０に支持されている部分のうちの４箇所に、クランク軸の軸方向に直交する油路Ｇが穿設されている。また各クランクピン３１の内部には、上記油路Ｇに連通する斜めの油路Ｈが穿設されている。更に上記油路Ｈに連通しクランクピン３１を横断する油路Ｊが穿設されている。油路Ｈを穿設した時生じた開口端は、鋼ボール５２を圧入して塞がれている。クランク軸２６の軸端には発電機５３が装着されている。
【００２３】
油路Ｄを経由して、オイル入口５１からメインギャラリー４６内に送り込まれたオイルは、上方へ向かう油路Ｅを経て各軸受部５０へ入り、クランク軸２６の摺動部を潤滑する。さらにそのオイルは、クランク軸２６内の油路Ｇ、油路Ｈ、油路Ｊを経て、クランクピン３１とコンロッド３２の大端部３２ａの間に押し出され、そこの摺動部を潤滑することになる。
【００２４】
図４は、図２の矢印ＩＶの方向から見たオイルフィルタ４４とオイルクーラ４５、および関連のある油路を、前述の図３の対応位置に表示した図である。図において、４４はオイルフィルタ、４５はオイルクーラをそれぞれ示す。オイルフィルタ４４のオイル出口５４とオイルクーラ４５のオイル入口５５との間は、下部クランクケース２１に穿設された油路Ｃでつながっている。オイルクーラ４５のオイル出口５６と、図３のメインギャラリ４６のオイル入口５１との間は、下部クランクケース２１に穿設された直線的な油路Ｄ（図２、図５）でつながっている。油路Ｆは、図４に示されていない油路Ｂ（図５のオイルフィルタ４４のオイル入口５３に連なる油路）から分岐した油路であり、下端にリリーフバルブ４７が接続されている。リリーフバルブ４７は、オイルポンプ３９により過剰圧力が生じた時に、それを解放する。
【００２５】
図５は、図２の矢印Ｖ−Ｖ方向から見た下部クランクケース２０の図である。矢印ｆは前方を指している。図中の小矢印はオイルの流れを示している。オイルフィルタ４４は下部クランクケース２０の右側部に取付けられている。オイルクーラ４５は、全４個ある気筒の中央側気筒前方の下部クランクケース２０前面に取付けられている。下部クランクケースのクランク軸下方を左右に貫通してメインギャラリ４６が設けられている。メインギャラリの上方でメインギャラリに交差し、オイルフィルタ４４のオイル入口５３に連なる油路Ｂが見える。また、油路Ｂの曲がり部から下方へ分岐する油路Ｆの断面が見える。オイルフィルタ４４のオイル出口５４とオイルクーラ４５のオイル入口５５とは油路Ｃで結ばれている。オイルクーラ４５のオイル出口５６とメインギャラリのオイル入口５１は油路Ｄで結ばれている。図には、下部クランクケース２０の上面に形成された５箇所の軸受部５０が見え、各軸受部５０の中央にメインギャラリ４６に通じる油路Ｅが開口している。油路Ｅの両側にスリット５７が形成されている。油路Ｅの側面形は図２にも示されている。５８は上下のクランクケースの軸受部を、ひとつながりの円環状に接続形成するためのボルト孔を示す。
【００２６】
オイルポンプで圧送され、油路Ｂを経てオイルフィルタ４４に入ったオイルは、そこで浄化された後、油路Ｃを経てオイルクーラ４５に入る。そこで水で冷却された後、油路Ｄを経てメインギャラリ４６へ入り、さらに油路Ｅを経て各軸受部５０へ送給され、潤滑に供される。オイルを冷やす過程で温度が上昇した水は、車体前面に装着されているラジエータ１９（図１）で冷却される。この内燃機関では、オイルクーラ自体も内燃機関の前面に装着されているので、オイル空冷の効果がある。
【００２７】
図６は上記実施形態の油路のつながりを分かり易く示した斜視図である。矢印ｆは前方を指している。図中の小矢印はオイルの流れを示す。各部材や装置の位置や名称はすでに述べた通りである。図示のオイル流通系統において、ストレーナ４２のオイル入口５９から吸入されたオイルは、オイル吸入管４１内の油路Ａを経由し、オイル入口６０からオイルポンプ３９に入る。オイルポンプ３９で昇圧されたオイルは、オイル出口６１から出て油路Ｂを経由し、オイル入口５３からオイルフィルタ４４に入る。オイルフィルタ４４で浄化されたオイルは、オイル出口５４から出て油路Ｃを経由し、オイル入口５５からオイルクーラ４５へ入る。そこで冷却されたオイルは、オイル出口５６から出て油路Ｄを経由し、オイル入口５１からメインギャラリ４６に入る。横長のメインギャラリ４６のほぼ中央部へ注入されたオイルは、５個の油路Ｅにほぼ均等に行き渡り、油路Ｅとスリット５７を経由して各軸受部５０に供給される。オイルポンプ３９によりオイルに過剰圧力が生じた時には、油路Ｂから分岐した油路Ｆの下端に接続されているリリーフバルブ４７によって、過剰油圧が解放される。解放されたオイルは、オイルパンに戻る。上記油路Ｂ〜Ｆはクランクケース内に穿設された油路である。
【００２８】
図７は、図２の矢印Ｖ−Ｖ方向から見たクランク軸２６の一部とバランサ７０の図を、図５の下部クランクケース２０の対応位置に重ねて示した図である。図には、クランク軸２６も二次バランサ７０も断面で示されている。この図において、二次バランサ７０は全４気筒のうちの中央側の気筒の前方に配置されている。バランサ軸７１は下部クランクケース２０の壁体部に支持されて固定されている。バランサ軸７１の外周には、ニードル７２ａとニードル保持器７２ｂとからなるニードルベアリング７２を介して、バランスウエイト７３が回転可能に保持されている。バランスウエイト７３のボス部外周には、ウエイト部に隣接してバランサ従動歯車７４が嵌装され、凹凸嵌合部７５によって、バランスウエイト７３とバランサ従動歯車７４とが一体的に回転するようになっている。バランスウエイト７３の両端は、バランサ従動歯車７４と共にサイドワッシャ７６、７７によって、軸方向の動きが規制されている。クランク軸２６の一つのクランクウエブには、歯数が前記バランサ従動歯車７４の２倍のバランサ駆動歯車７８が設けられており、前記バランサ従動歯車７４に噛合っている。そこで、クランク軸２６の回転がバランサ駆動歯車７８、バランサ従動歯車７４を介してバランサ軸７１に伝達され、クランク軸２６の２倍の回転速度で二次バランサ７０を回転駆動して、２次振動を打ち消す。
【００２９】
図８は下部クランクケース２０の正面図である。図中Ｓはクランクケース上下分割面、４４はオイルフィルタ、４８はオイルクーラの取り付け座面、５５はオイルクーラのオイル入口、５６はオイルクーラのオイル出口、７０は二次バランサ、７１ａはバランサ軸中心、２４はオイルパンである。この図から判るように、本実施形態では、下部クランクケース２０の前部に二次バランサ７０とオイルクーラ４５とが並列に、かつオイルクーラ４５の取り付け座面４８とクランクケースの上下分割面Ｓとの間に、二次バランサ７０の軸中心７１ａが位置するように、配される。
【００３０】
本実施例の二次バランサ７０は、回転軸心がクランク軸２６のジャーナル軸受締結ボルト６５の外側に配置されるので、ジャーナル軸受締結ボルトの下方延長線間に配置した従来のものよりも高く設置でき、フリクションロスが低減される。また二次バランサ７０の回転軸心が、クランクケースの上下分割面Ｓの下方、すなわち上下に分割された下方の下部クランクケース２０の前面に配置されるので、二次バランサ７０の軸穴を下部クランクケース２０と一体に形成でき、したがって取付精度が向上する。また、二次バランサ７０の取付け精度を確保しつつ、機関中心部にオイルを供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施例を適用した内燃機関が搭載された自動二輪車の側面図であって、部分的に断面で示されている。
【図２】図２は上記内燃機関の縦断面図である。
【図３】図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視拡大断面図であり、クランクケースの横断面を前から見た図である。
【図４】図４は図２の矢印ＩＶの方向から見たオイルフィルタとオイルクーラ、および関連のある油路を、上記図３の対応位置に表示した図である。
【図５】図５は図２の矢印Ｖ−Ｖ方向から見た下部クランクケースの図である。
【図６】図６は上記実施形態の油路のつながりを分かり易く示した斜視図である。
【図７】図７は図２の矢印Ｖ−Ｖ方向から見たクランク軸の一部とバランサの図を、図５の下部クランクケース２０の対応位置に重ねて示した図である。
【図８】図８は下部クランクケース２０の正面図である。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｊ…油路、Ｓ…クランクケース上下分割面、１…自動二輪車、２…ヘッドパイプ、３…車体フレーム、４…内燃機関、４ａ…燃焼装置部、４ｂ…変速機部、５…フロントフォーク、６…操縦用ハンドル、７…前輪、８…リヤフォーク、９…三角形リンク部材、１０…棒状リンク部材、１１…リヤクッション、１２…後輪、１３…従動スプロケット、１４…チェーン、１５…排気管、１６…排気消音器、１７…燃料タンク、１８…シート、１９…ラジエータ、２０…下部クランクケース、２１…上部クランクケース、２２…シリンダヘッド、２３…シリンダヘッドカバー、２４…オイルパン、２５…シリンダ、２６…クランク軸、２７…メイン軸、２８…カウンタ軸、２９…シフトドラム、３０…ピストン、３１…クランクピン、３２…コンロッド、３３…燃焼室、３４…吸気ポート、３５…排気ポート、３６…吸気弁、３７…排気弁、３８…動弁機構、３９…オイルポンプ、４０…チェーン、４１…オイル吸入管、４２…ストレーナ、４３…オイルレベル確認用覗き窓、４４…オイルフィルタ、４５…オイルクーラ、４６…メインギャラリ、４７…リリーフバルブ、４８…オイルクーラの取付け座面、５０…軸受部、５１…メインギャラリのオイル入口、５２…鋼ボール、５３…オイルフィルタのオイル入口、５４…オイルフィルタのオイル出口、５５…オイルクーラのオイル入口、５６…オイルクーラのオイル出口、５７…スリット、５８…軸受部ボルト孔、５９…ストレーナのオイル入口、６０…オイルポンプのオイル入口、６１…オイルポンプのオイル出口、６２…三角形リンク部材、６３…棒状リンク部材、６５…ジャーナル軸受締結ボルト、７０…二次バランサ、７１…バランサ軸、７１ａ…バランサ軸中心、７２…ニードルベアリング、７２ａ…ニードル、７２ｂ…ニードル保持器、７３…バランスウエイト、７４…バランサ従動歯車、７５…凹凸嵌合部、７６、７７…サイドワッシャ、７８…バランサ駆動歯車。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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