(57)【要約】【課題】  簡単かつコンパクトな構造でピストンの側圧を低減することが可能なエンジンを提供する。【解決手段】  シリンダ軸線Ｌ１に対して平行に配置されたガイド部材２４に、一端がピストン１５に接続された第１コネクティングロッド１７の他端を案内するとともに、一端が第１コネクティングロッド１７に接続された第２コネクティングロッド１８の他端をクランクシャフト１６に接続したので、第２コネクティングロッド１８がシリンダ軸線Ｌ１に対して傾斜したときの偏荷重をガイド部材２４で受けてピストン１５の側圧を効果的に低減することができる。またコネクティングロッド１７，１８を２分割し、かつガイド部材２４を追加するだけの簡単な構造であるため、スコッチヨーク機構やロンビック機構を備えたエンジンに比べて部品点数を大幅に減少させ、コストの削減、寸法の小型化、往復質量の減少による高回転化を可能にすることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ（１４）と、
シリンダ（１４）に摺動自在に嵌合するピストン（１５）と、
シリンダ軸線（Ｌ１）に沿うように配置されたガイド部材（２４）と、
一端がピストン（１５）に接続されて他端がガイド部材（２４）に案内される第１コネクティングロッド（１７）と、
一端が第１コネクティングロッド（１７）に接続されて他端がクランクシャフト（１６）に接続された第２コネクティングロッド（１８）と、
を備えたことを特徴とするエンジン。
【請求項２】
シリンダ軸線（Ｌ１）に対してクランクシャフト軸線（Ｌ３）をオフセットしたことを特徴とする、請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
ガイド部材（２４）をシリンダ軸線（Ｌ１）と平行に配置し、ピストン（１５）および第１コネクティングロッド（１７）を一体に形成したことを特徴とする、請求項１に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダに摺動自在に嵌合するピストンをコネクティングロッドを介してクランクシャフトに接続したエンジンに関し、特にピストンの側圧を低減することが可能なエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
コネクティングロッドがシリンダ軸線に対して傾斜することで発生するピストンの側圧を低減する機構を備えたエンジンが、下記特許文献１および下記特許文献２により公知である。
【０００３】
特許文献１に記載されたピストンの側圧低減機構はスコッチヨーク機構と呼ばれるもので、ピストンに接続されたコネクティングロッドが揺動せずにシリンダ軸線上を往復動するように拘束されており、コネクティングロッドの大端部にシリンダ軸線と直交する方向に形成された長溝に、クランクシャフトのクランクピンが摺動自在に係合している。このスコッチヨーク機構によれば、コネクティングロッドが常にシリンダ軸線上を往復動することで、ピストンの側圧の発生を防止することができる。
【０００４】
特許文献２に記載されたピストンの側圧低減機構はロンビック機構と呼ばれるもので、平行に配置された一対のクランクシャフトを同速度で逆回転するようにギヤで接続し、両クランクシャフト軸線を通る平面に直交するシリンダ軸線上に往復働自在に配置したピストンおよびディスプレーサをリンク式のコネクティングロッドを介して両クランクシャフトのクランクピンに接続している。このロンビック機構によれば、リンク式のコネクティングロッドが常にシリンダ軸線に対して対称形状を保って運動することで、ピストンの側圧の発生を防止することができる。
【特許文献１】特公昭６３−５６４０８号公報
【特許文献２】実公平１−２８２９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のスコッチヨーク機構は往復運動部分の質量が増加するために高速運転が困難であるだけでなく、エンジンの寸法がシリンダ軸線に直交する方向に大型化する問題がある。また従来のロンビック機構は、部品点数が増加してコストアップの要因となるだけでなく、スコッチヨーク機構と同様にエンジンの寸法がシリンダ軸線に直交する方向に大型化する問題がある。
【０００６】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、簡単かつコンパクトな構造でピストンの側圧を低減することが可能なエンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、シリンダと、シリンダに摺動自在に嵌合するピストンと、シリンダ軸線に沿うように配置されたガイド部材と、一端がピストンに接続されて他端がガイド部材に案内される第１コネクティングロッドと、一端が第１コネクティングロッドに接続されて他端がクランクシャフトに接続された第２コネクティングロッドとを備えたことを特徴とするエンジンが提案される。
【０００８】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、シリンダ軸線に対してクランクシャフト軸線をオフセットしたことを特徴とするエンジンが提案される。
【０００９】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、ガイド部材をシリンダ軸線と平行に配置し、ピストンおよび第１コネクティングロッドを一体に形成したことを特徴とするエンジンが提案される。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の構成によれば、シリンダ軸線に沿うように配置されたガイド部材に、一端がピストンに接続された第１コネクティングロッドの他端を案内するとともに、一端が第１コネクティングロッドに接続された第２コネクティングロッドの他端をクランクシャフトに接続したので、第２コネクティングロッドがシリンダ軸線に対して傾斜したときの偏荷重をガイド部材で受けてピストンの傾斜を防止することで、ピストンの側圧を効果的に低減することができる。またコネクティングロッドを第１、第２コネクティングロッドに２分割し、かつガイド部材を追加するだけの簡単な構造であるため、スコッチヨーク機構やロンビック機構を備えたエンジンに比べて部品点数を大幅に減少させ、コストの削減、寸法の小型化、往復質量の減少による高回転化を可能にすることができる。
【００１１】
請求項２の構成によれば、シリンダ軸線に対してクランクシャフト軸線をオフセットしたことにより、所定のピストンストロークを確保するためのクランク半径を小さくすることができ、クランクシャフトの小型軽量化を図ることができる。
【００１２】
請求項３の構成によれば、ガイド部材をシリンダ軸線と平行に配置し、ピストンおよび第１コネクティングロッドを一体に形成したことにより、部品点数の更なる減少と重量の軽減とが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１４】
図１〜図３は本発明の一実施例を示すもので、図１はピストンの側圧低減機構を備えたエンジンの縦断面図、図２は上死点および膨張・吸気行程の作用説明図、図３は下死点および圧縮・排気行程の作用説明図である。
【００１５】
図１に示すように、４サイクル単気筒エンジンＥはクランクケース１１と、シリンダブロック１２と、シリンダヘッド１３とを備えており、シリンダブロック１２の内部に設けたシリンダ１４に摺動自在に嵌合するピストン１５と、クランクケース１１に回転自在に支持したクランクシャフト１６とが、第１コネクティングロッド１７および第２コネクティングロッド１８を介して接続される。
【００１６】
シリンダヘッド１３の下面にピストン１５の上面に臨む燃焼室１９が形成されており、燃焼室１９に連なる吸気ポート２０および排気ポート２１がそれぞれ吸気バルブ２２および排気バルブ２３で開閉される。これらの吸気バルブ２２および排気バルブ２３は、図示せぬ動弁機構により駆動される。
【００１７】
クランクケース１１の内部に円形断面のロッド状のガイド部材２４がステー２５を介して固定されており、このガイド部材２４の軸線Ｌ２は、シリンダ軸線Ｌ１に対して平行であり、かつ距離Ａだけ左側に偏心している。第１コネクティングロッド１７は「く」字状に屈曲した部材であり、その上端がピストン１５の下面にピストンピン２６を介して枢支されるとともに、その下端に設けた円筒状の摺動部１７ａがガイド部材２４の外周に摺動自在に嵌合する。
【００１８】
クランクシャフト１６はジャーナル１６ａと、クランクウエブ１６ｂと、クランクピン１６ｃとを備えており、クランクシャフト軸線Ｌ３、つまりジャーナル１６ａの軸線はシリンダ軸線Ｌ１に対して距離Ｂだけ右側に偏心している。第２コネクティングロッド１８は直線状の部材であって、その上端が第１コネクティングロッド１７の中間部に中間ピン２７を介して枢支されるとともに、その下端がクランクシャフト１６のクランクピン１６ｃに枢支される。
【００１９】
図２および図３においてクランクシャフト１６は矢印Ｒで示す反時計方向に回転するものであり、図２（Ａ）は上死点、図２（Ｂ）は膨張・吸気行程、図３（Ｃ）は下死点、図３（Ｄ）は圧縮・排気行程を示している。エンジンＥの膨張行程および圧縮行程では第１、第２コネクティングロッド１７，１８に大きな圧縮荷重が作用する。第１コネクティングロッド１７のピストンピン２６および中間ピン２７に挟まれた部分は常にシリンダ軸線Ｌ１に沿って移動するのに対し、第２コネクティングロッド１８のシリンダ軸線Ｌ１に対する傾斜角はクランクシャフト１６の回転に伴って連続的に変化する。
【００２０】
特に、本実施例では、図３（Ｄ）に示す圧縮行程において、第２コネクティングロッド１８がシリンダ軸線Ｌ１に対して大きく傾斜するため、第２コネクティングロッド１８に作用する圧縮荷重の反力で第１コネクティングロッド１７の中間ピン２７が左側に付勢される。しかしながら、この付勢力は第１コネクティングロッド１７の下端の摺動部１７ａにおいてガイド部材２４により支持されるため、ピストン１５に作用する偏荷重による側圧を大幅に低減し、偏摩耗の発生による耐久性の低下を防止することができる。このピストン１５の側圧の低減効果は、程度の差は存在するものの、全てのクランクアングルにおいて達成される。
【００２１】
またクランクシャフト軸線Ｌ３がシリンダ軸線Ｌ１上にあると仮定すると、ピストン１５のストローク（上死点および下死点間の距離）はクランクシャフト軸線Ｌ３とクランクピン１６ｃの中心との距離Ｃ（図１参照）の２倍になるが、本実施例の如くクランクシャフト軸線Ｌ３をシリンダ軸線Ｌ１から偏心させると、ピストン１５の同一のストロークを確保するための前記距離Ｃを小さくすることができ、これによりクランクシャフト１６の小型化および重量軽減を達成することができる。
【００２２】
以上のように、シリンダ軸線Ｌ１に対してガイド部材２４を平行に配置し、一端がピストン１５に接続された第１コネクティングロッド１７の他端をガイド部材２４に摺動自在に案内するとともに、一端が第１コネクティングロッド１７に接続された第２コネクティングロッド１８の他端をクランクシャフト１６のクランクピン１６ｃに接続したので、第２コネクティングロッド１８がシリンダ軸線Ｌ１に対して傾斜したときの偏荷重をガイド部材２４で受けてピストン１５の傾斜を防止することができる。これにより、ピストン１５の側圧を効果的に低減して偏摩耗の発生を防止することができ、しかもピストン１５のスカート部を廃止して重量の軽減に寄与することができる。
【００２３】
更に、コネクティングロッドを第１、第２コネクティングロッド１７，１８に２分割してガイド部材２４を追加するだけの簡単な構造であるため、従来のスコッチヨーク機構やロンビック機構を備えたエンジンに比べて構造を大幅に簡素化してコストダウンを達成することができ、しかも往復運動部分の質量が殆ど増加しないのでエンジンＥの高回転化が可能である。
【００２４】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００２５】
例えば、実施例では４サイクル単気筒エンジンＥを例示したが、本発明は２サイクルエンジンに対しても適用することができ、しかも気筒数や気筒の配置も任意である。
【００２６】
また実施例ではガイド部材２４をシリンダ軸線Ｌ１と平行に配置しているが、必ずしもシリンダ軸線Ｌ１と平行である必要はなく、シリンダ軸線Ｌ１に沿う方向に配置しても良い。より厳密にいうと、ガイド部材２４をクランクシャフト軸線Ｌ３に直交する平面内でシリンダ軸線Ｌ１に対して若干傾斜するように配置しても良い。この場合、第１コネクティングロッド１７に対して摺動部１７ａが揺動し得るように枢支する必要がある。
【００２７】
また実施例ではピストン１５および第１コネクティングロッド１７をピストンピン２６で枢支しているが、ガイド部材２４をシリンダ軸線Ｌ１と平行に配置した場合には、ピストン１５および第１コネクティングロッド１７がピストンピン２６まわりに揺動することはないため、ピストン１５および第１コネクティングロッド１７を一部材で構成しても良い。このようにすれば、部品点数の更なる低減と重量の更なる低減とが可能になる。
【００２８】
また実施例ではクランクシャフト軸線Ｌ３をシリンダ軸線Ｌ１に対して偏心させているが、クランクシャフト軸線Ｌ３をシリンダ軸線Ｌ１上に配置しても良い。
【００２９】
また実施例ではガイド部材２４を円形断面のロッド状の部材で構成しているが、第１コネクティングロッド１７の下端を摺動自在に案内可能なものであれば、その形状は任意である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】ピストンの側圧低減機構を備えたエンジンの縦断面図
【図２】上死点および膨張・吸気行程の作用説明図
【図３】下死点および圧縮・排気行程の作用説明図
【符号の説明】
【００３１】
１４        シリンダ
１５        ピストン
１６        クランクシャフト
１７        第１コネクティングロッド
１８        第２コネクティングロッド
２４        ガイド部材
Ｌ１        シリンダ軸線
Ｌ３        クランクシャフト軸線
【図１】
2005120859.tif 000003
【図２】
2005120859.tif 000004
【図３】
2005120859.tif 000005