(57)【要約】本発明は、多気筒シリンダ往復動ピストンエンジンに関する。本発明による往復動ピストンエンジン(30)は、２つのクランクシャフト(44,46)を有し、これらのクランクシャフト(44,46)は、互いに対して端部と端部とが向い合うように、且つ、それらの動力出力端が互いに隣接するように配置されている。２つのクランクシャフト(44,46)の動力出力端は、それらが等速度で反対方向に回転するように互いに機械的に連結される。反対方向に運動するピストン(48,50,56,58)の組合せにより、エンジンの振動を軽減する。クランクシャフト(44,46)は、同軸であってもよいし、互いに半径方向にオフセットされていてもよい。エンジンからの動力は、クランクシャフト(44,46)の隣接した動力出力端から供給される。
2006514725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復動ピストンエンジンであって、
シリンダブロックと、
前記シリンダブロック内に構成された少なくとも２つのシリンダと、
前記シリンダブロックに対して支持され且つ長手方向に隣接した２つのクランクシャフトと、を有し、この２つのクランクシャフトは、互いに平行なそれぞれのクランクシャフト回転軸線を中心に回転し、前記クランクシャフトの各々と前記シリンダの少なくとも１つが関連し、
更に、前記シリンダの各々の中を往復動可能なそれぞれのピストンを有し、前記ピストンの各々は、そのシリンダと関連した方の前記クランクシャフトと相互連結され、
更に、前記２つの隣接したクランクシャフトを互いに連結し且つそれらを互いに反対方向に回転させるクランクシャフトタイミング機構を有することを特徴とする往復動ピストンエンジン。
【請求項２】
前記２つの隣接したクランクシャフトの一方と相互に連結された１つの前記ピストンが、前記２つの隣接したクランクシャフトの他方と相互に連結された別のピストンと同位相で運動するように、前記クランクシャフトは、前記クランクシャフトタイミング機構によって相互に連結される、請求項１に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項３】
２つのシリンダと、前記クランクシャフトの各々と関連した２つのピストンと、を有する、請求項１に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項４】
前記クランクシャフトは、互いに同軸に整列する、請求項１に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項５】
２つのシリンダと、前記クランクシャフトの各々と関連した２つのピストンと、を有する、請求項４に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項６】
前記クランクシャフトの一方と関連した前記シリンダは両方とも、単一の平面内で互いに並んで位置する、請求項５に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項７】
前記クランクシャフトの各々は、出力端と、この出力端に取付けられたクランクシャフト出力ギヤと、を有し、前記クランクシャフトタイミング機構は、前記２つのクランクシャフト出力ギヤを互いに連結する逆回転ギヤ構成を有し、それにより、前記２つのクランクシャフトを互いに反対方向に回転させる、請求項４に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項８】
前記クランクシャフトの一方は、その出力端に取付けられた第１のクランクシャフト出力ギヤを有し、前記１対のクランクシャフトの他方は、その出力端に取付けられた第２のクランクシャフト出力ギヤを有し、前記第１のクランクシャフト出力ギヤは、所定の比率だけ、前記第２のクランクシャフト出力ギヤよりも大きく、前記第１のクランクシャフト出力ギヤは、第１の従動ギヤと噛合い、第２の従動ギヤが前記第１の従動ギヤと同軸に従動ギヤ回転軸線を中心に回転するように前記第１の従動ギヤに締結され、前記第２の従動ギヤは、前記所定の比率だけ、前記第１の従動ギヤよりも小さく、クランクシャフトタイミングギヤが、前記第２の出力ギヤ及び前記第２の従動ギヤの両方と噛合い、アイドルギヤ回転軸線を中心に回転する、請求項４に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項９】
前記第１の従動ギヤ及び前記第２の従動ギヤは、共通の軸線を中心に回転するように取付けられる、請求項８に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項１０】
前記シリンダブロックは、前記クランクシャフトの一方と関連した第１のブロック部分と、前記クランクシャフトの他方と関連した第２のブロック部分と、を有し、前記第１のブロック部分によって構成されるシリンダの軸線が、前記第２のブロック部分によって構成されるシリンダの軸線に対して、所定の角度をなす向きに配置される、請求項１に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項１１】
前記シリンダはすべて、単一の平面内に互いに整列する、請求項１に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項１２】
前記２つのクランクシャフトの各々は、動力出力端を有し、前記２つのクランクシャフトの動力出力端は、互いに隣接して位置する、請求項１に記載の往復動ピストン。
【請求項１３】
更に、バルブ作動用の１対のカムシャフトを有し、この１対のカムシャフトは、互いに対して反対方向に回転し、前記クランクシャフトの一方の動力出力端と関連したカムシャフト駆動タイミング機構を介して駆動される、請求項１２に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項１４】
前記駆動機構は、減速ギヤ列を有する、請求項１３に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項１５】
前記１対のクランクシャフトの各々は、互いに対向する１対の端部を有し、端部間の中心位置に配置された前記カムシャフト駆動機構によって回転駆動される、請求項１３に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項１６】
前記カムシャフトの各々は、出力端を有し、前記クランクシャフトタイミング機構は、前記クランクシャフトの各々の出力端に、それぞれのクランクシャフト出力ギヤを有し、前記クランクシャフト出力ギヤは、互いに噛合い、それにより、前記クランクシャフトを反対方向に回転させる、請求項１に記載の往復動ピストンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復動ピストンエンジンに関し、更に詳細には、互いに反対方向に回転する１対のクランクシャフトを有する内燃エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、オートバイ及びそれよりも小さい適用例に使用するのに十分に小さい在来の多気筒高速内燃エンジンは、典型的には、すべてのピストンに連結ロッドを介して連結された単一のクランクシャフトを使用する。クランクシャフトの一端は、エンジンからの動力をクラッチ又はトルクコンバータを介して伝達するように連結される。かかるクランクシャフトは、ピストン及び連結ロッドのバランスをとる釣合い錘を含み、且つ、エンジンによって発生したトルクに耐えるのに十分な捩り強さを有していなければならない。クランクシャフトの回転質量は、特に高速度において、かかるエンジンが使用される車、特にオートバイのハンドリング性能に著しい影響を与えるジャイロ力を引き起こす。かかるエンジンにおいては、いかなるアンバランスも、著しい振動をもたらすことがある。従って、エンジンのクランクケース及びシリンダブロック構造は、運転中にエンジンによって発生する振動並びにトルク及び動力を吸収するのに十分に頑丈でなければならない。
【０００３】
クランクシャフトのジャイロ効果を最小にするために、互いに反対方向に回転する１対のクランクシャフトをエンジン内で並列させて設けることが、過去に知られており、この場合、各クランクシャフトは、例えば 、ハマートン(Hammerton)の米国特許第５，４３５，２３２号及びウイットナー(Wittner)の米国特許第５，６８２，８４４号及び同第５，８７３，３３３号に示すような少なくとも１本の連結ロッドによって各ピストンに連結される。ウイットナーは、発明者がクレームするエンジンのクランクシャフトが互いに近接して位置しているので、かかるエンジンは比較的狭くなり、オートバイに望ましいということを開示する。しかしながら、かかるエンジンは、複雑でコスト高な構造のものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
望まれているものは、従来知られているエンジンに見られる望ましくないジャイロ効果及び振動の問題なしに、高速度で安全に操作することができ、しかも、過度に複雑でないエンジンである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、互いに反対方向に回転する１対のクランクシャフトの端部と端部とがほぼ直線的に整列するエンジンを提供することによって、以前から知られているエンジンの前述の欠点に対する解決法を提供する。
【０００６】
本発明のエンジンの１つの好ましい実施形態では、複数のシリンダが互いにほぼ直線的に配列され、各シリンダ内にそれぞれ、ピストンが往復動可能に配置され、各ピストンが、互いに反対方向に回転するクランクシャフトのいずれかに連結される。
【０００７】
本発明の好ましい実施形態では、クランクシャフトは、互いに同軸に配置される。
【０００８】
本発明の他の好ましい実施形態では、ギヤが、クランクシャフトの隣接した端部に取付けられ、且つ、互いに噛合い、クランクシャフトの互いに反対方向の回転を得る。
【０００９】
本発明の前述した、及び、その他の目的、特徴及び利点は、添付図面と関連してなされる以下の本発明の詳細な説明を考慮することにより、容易に理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
今、この開示の一部を構成する図面を参照すれば、図１では、オートバイ１０が、前輪１４によって支持されたフレーム１２を含み、前輪１４は、フロントフォーク１６に取付けられ、フロントフォーク１６は、フレーム１２の前部に操舵可能に取付けられ且つハンドルバー１８によって制御される。フレーム１２は、運転者座席２０を支持している。駆動後輪２２が、揺動アーム２４に取付けられ、チェーン２６によって駆動され、チェーン２６には、概略的に破線で示すエンジンと変速機の組合せ２８によって動力が供給される。チェーン２６の代わりに、シャフト駆動、ベルト駆動又はその他の最終駆動機構があってもよいことを理解すべきである。
【００１１】
次に図２を参照すれば、エンジン３０を非常に単純化した形態で示し、シリンダブロック３１及びシリンダヘッド３３の輪郭を破線で表し、エンジンバルブを省略し、その他のエンジンの運動部品をより明確に表している。
【００１２】
エンジン出力シャフト３５に連結されたクラッチ３２及び変速機３４が、エンジン３０と関連している。図示のエンジンと変速機の組合せ２８では、エンジン出力シャフト３５は、管状であり、即ち、クラッチ３２への動力入力体として駆動可能に連結されたトルクチューブであり、トルクチューブ内に位置する別のシャフトが、動力をクラッチから変速機３４に伝達する。
【００１３】
スタータ及び適当な駆動ギヤ装置が、ハウジング３８内に設けられるのがよい。チェーン２６のための最終駆動スプロケット４２が、変速機３４によって駆動される。
【００１４】
非常に重要なことは、エンジン３０が、互いに長手方向に整列し且つ反対方向に回転する２つのクランクシャフトを含むことである。即ち、クランクシャフトは、互いに並列して配置されるのではなく、概略的には、端部と端部とを直線的に整列させるように配置され、後クランクシャフト４４及び前クランクシャフト４６は、適当なベアリング（図示せず）に支持され、互いに対して反対方向に回転する。図２及び図３に示すように、後クランクシャフト４４及び前クランクシャフト４６は、単一の回転軸線４７に沿って互いに同軸に整列している。かくして、クランクシャフト４４、４６の駆動、即ち、動力出力端は、互いに向い合い、エンジン３０の長さの中間のところで互いに近接している。
【００１５】
１対のピストン、即ち、前側の第１ピストン４８及び第２ピストン５０は、それぞれの連結ロッド５２、５４によって前クランクシャフト４６に連結されている。各ピストン４８、５０のための前クランクシャフト４６のクランクスロー即ちクランクの腕が、クランクシャフトの回転に対して１８０度反対側に離れていることが分かり、その結果、図２に示すように、第１ピストン４８が上死点にあるとき、第２ピストン５０は、下死点にある。
【００１６】
同様に、第３ピストン５６及び第４ピストン５８は、それぞれの連結ロッド６０、６２によって後クランクシャフト４４に連結されている。後クランクシャフト４４のクランクスローも互いに反対側にあり、前クランクシャフト４６のクランクスローと同位相にある。かくして、図２に示すように、第１ピストン４８が上死点にあるとき、第３ピストン５６は上死点にあり、それと同時に、第４ピストン５８は下死点にある。図３では、図２の状態から１８０度回転させたクランクシャフトを示し、ピストン４８、５０、５６、５８は、図２の状態に対して、それぞれのストロークの反対側の端にある。
【００１７】
前クランクシャフト出力ギヤ６４が、前クランクシャフト４６によって駆動され且つそれと一緒に回転するように、前クランクシャフト４６の動力出力端に締結されている。同様に、後クランクシャフト出力ギヤ６６が、後クランクシャフト４４によって駆動され且つそれと一緒に回転するように、前クランクシャフト出力ギヤ６４から小さい距離だけ離れて、後クランクシャフト４４の動力出力端に締結されている。前クランクシャフト出力ギヤ６４の直径が、後クランクシャフト出力ギヤ６６の直径よりも大きいことが分かる。
【００１８】
カムシャフト駆動ギヤ列６８が、クランクシャフト出力ギヤ６４、６６の上を上方に延び、実際のカム及びバルブ位置を省略して図３に簡略化して示すエンジン３０のシリンダヘッド３３それぞれのバルブを作動させるために、適当なベアリング（図示せず）によって支持された１対のカムシャフト７０、７２を駆動するように構成されている。駆動ギヤ列の減速ギヤは、前クランクシャフト出力ギヤ６４と噛合った状態で示す大きい入力ギヤ７４と、この大きい出力ギヤ７４と同心であり且つそれと一緒に回転するように駆動される小さい入力ギヤ７６とを含んでいる。小さい出力ギヤ７６は、下側の中間アイドルギヤ７８を駆動し、この中間アイドルギヤ７８は、上側の中間アイドルギヤ８０を駆動する。上側の中間アイドルギヤ８０は、１対のカムシャフト駆動ギヤの一方と噛合っている。中間アイドルギヤ７８、８０は、ヘッド高さの変化、摩耗及びバックラッシに順応するために、好ましくは、調整可能なベアリング内に支持される。
【００１９】
図示の実施形態では、上側の中間アイドルギヤ８０は、左側のカムシャフト７０に固定された左側のカムシャフト駆動ギヤ８２と噛合い、それにより、左側のカムシャフト７０を駆動する。左側のカムシャフト駆動ギヤ８２は、右側のカムシャフト７２に駆動的に固定された右側のカムシャフト駆動ギヤ８４と噛合い、この右側のカムシャフト駆動ギヤ８４の寸法は、左側のカムシャフト駆動ギヤ８２の寸法と同じである。かくして、カムシャフト７０、７２は両方とも、同じ角速度で反対方向に回転する。変形例として、上側の中間アイドルギヤ８０は、適当なカムデザインを有する右側のカムシャフト駆動ギヤ８４と噛合わされてもよい。
【００２０】
減速ギヤの大きいギヤ７４と小さいギヤ７６との間の寸法の相違、及び、前クランクシャフト出力ギヤ６４とカムシャフト駆動ギヤ８２、８４との間の寸法の相違は、４ストロークサイクルを使用する内燃エンジン３０のカムシャフト７０、７２の回転が、クランクシャフト４４、４６の回転速度の２分の１になるように選択される。カムシャフト駆動ギヤ列６８のためのスピンドル及びベアリングは、シリンダブロック３１及びシリンダヘッド３３に締結された別のギヤ駆動タワーに支持されるのがよい。
【００２１】
変形例として、カムシャフト駆動ギヤ列６８が、適当なギヤ寸法を使用する後クランクシャフト出力ギヤ６６によって駆動されてもよいことを理解すべきである。
【００２２】
カムシャフト駆動ギヤ列６８の代わりに、ベルト又はチェーン駆動機構によってカムシャフト７０、７２を駆動することも可能であり、その他のバルブタイミング合わせ及び作動機構（図示せず）を使用することも可能であることを理解すべきである。
【００２３】
図３及び図４に最もよく示すように、前クランクシャフト出力ギヤ６４は、第１エンジン出力シャフト駆動ギヤ９０と駆動関係をなして噛合っている。第１のエンジン出力シャフト駆動ギヤ９０は、適当な駆動フランジ及びハブ等の他の構成を使用してもよいけれども、例えば、第１のエンジン出力シャフト駆動ギヤ９０のハブ内で噛合い且つエンジン出力シャフト３５の外面に設けられたスプラインを使用することによって、エンジン出力シャフト３５に駆動可能に取付けられている。また、第１のエンジン出力シャフト駆動ギヤ９０よりも直径が幾分小さい第２のエンジン出力駆動ギヤ９４は、エンジン出力シャフト３５と駆動関係をなして噛合っている。第２のエンジン出力シャフト駆動ギヤ９４は、後クランクシャフト出力ギヤ６６と整列しているが、第２のエンジン出力シャフト駆動ギヤ９４が第１のエンジン出力シャフト駆動ギヤ９０よりも小さく、且つ、後クランクシャフト出力ギヤ６６が前クランクシャフト出力ギヤ６４よりも小さいので、後クランクシャフト出力ギヤ６６と第２のエンジン出力シャフト駆動ギヤ９４との間に隙間９６があり、これらのギヤ６６、９４は互いに噛合っていない。
【００２４】
図２、図３及び図４に示すように、クランクシャフトタイミングアイドルギヤ９８が、クランクシャフト回転軸線４７と平行な回転軸線を構成する適当なベアリングに回転可能に支持されている。クランクシャフトタイミングアイドルギヤ９８は、後クランクシャフト出力ギヤ６６及び第２のエンジン出力シャフト駆動ギヤ９４と噛合い、その結果、それらは両方とも従動ギヤ回転軸線８６を中心に回転する。
【００２５】
後クランクシャフト出力ギヤ６６は、前クランクシャフト出力ギヤ６４よりも小さく、それと同じ有効直径比だけ、第２のエンジン出力シャフト駆動ギヤ９４は、第１のエンジン出力シャフト駆動ギヤ９０よりも小さく、それにより、クランクシャフトタイミングアイドルギヤ９８は、前クランクシャフト４６及び後クランクシャフト４４を同じ角速度で反対方向に強制的に回転させる。 結果として、前クランクシャフト４６及び後クランクシャフト４４の回転の慣性及びその結果生じたジャイロ力は、本質的に等しく且つ互いに反対方向であるので、互いに相殺される。
【００２６】
比較的大きいギヤの組合せである前クランクシャフト出力ギヤ６４及び第１のエンジン出力シャフト駆動ギヤ９０の代わりに、比較的大きい後クランクシャフト出力ギヤ６６及び第２のエンジン出力シャフト駆動ギヤ９４が互いに噛合い、クランクシャフトタイミングアイドルギヤ９８が前クランクシャフト出力ギヤ６４及び第１のエンジン出力シャフト駆動ギヤ９０と噛合っていてもよいことを理解すべきである。また、クランクシャフト出力ギヤ６４、６６が両方とも同じ寸法であり、且つ、クランクシャフトタイミングアイドルギヤが減速ギヤ対（図示せず）であっても実行可能である。
【００２７】
エンジン出力シャフト駆動ギヤ９０、９４及びエンジン出力トルクチューブ３５へのエンジン出力シャフト駆動ギヤの締結部が受ける力のアンバランスが周期的に起こるのを回避するために、第１ピストン４８及び第３ピストン５６がそれぞれのシリンダ内で互いに同位相の作動サイクルで互いに同位相で往復動し、その結果、第１ピストン４８及び第３ピストン５６は両方とも、パワーストロークを同時に経験する。同様に、第２ピストン５０及び第４ピストン５８は、互いに同位相のパワーサイクルで互いに同位相で往復動する。
【００２８】
変速機の釣合い回転ャフト及びギヤが対称でなく、おそらく等しい速度で回転せず、その結果として生じた正味のジャイロ効果がいくらかあるので、変速機自体から幾分アンバランスな回転の慣性があるけれども、クランクシャフトの質量がより大きく、直径がより大きく、より高い速度で回転するので、変速機のアンバランスな回転の慣性は、各クランクシャフトの回転の慣性よりも著しく小さい。
【００２９】
前クランクシャフト４６及び後クランクシャフト４４は、従来のエンジンにおいて同じ数のシリンダを有する直列型エンジンの単一のクランクシャフトの長さよりも著しく短いので、各クランクシャフト４６、４４は、より小さい捩り負荷しか受けず、その全長にわたる捩りが、もっと長い単一のクランクシャフトの捩りよりも小さい。結果として、エンジン３０の前クランクシャフト４６及び後クランクシャフト４４の各々が、より小さい直径であってもよく、その結果、より小さいベアリングを使用して、より小さい重量であってもよく、かくして、より少ない摩擦しか生じさせない。
【００３０】
クランクシャフトの１つと連結された２つのピストンが常に互いに反対方向に運動しているので、エンジン３０の各クランクシャフトと連結されたピストンの往復動質量は互いにバランスがとれている。同時に、前クランクシャフト４６及び後クランクシャフト４４が反対方向に回転するので、前クランクシャフト４６及び後クランクシャフト４４の一方のうちの１つのピストンに対応する連結ロッド及びクランクの運動の横方向成分は、前クランクシャフト４６及び後クランクシャフト４４の他方のうちの、上記１つのピストンと同位相のピストンに対応するエンジン部品（連結ロッド及びクランク）の運動の横方向成分と反対向きであり、釣合いがとられる。各クランクシャフトがエンジンブロック及びエンジンフレームに付与するトルクが、他方のクランクシャフトが付与するトルクと釣合っているとき、エンジン全体の振動及びジャイロ効果が釣合い、最小になる。単一のクランクシャフトを有するエンジンにおいて、概略的には、エンジンブロック全体がクランクシャフトを中心に角度方向に振動する間、エンジン３０は、振動に対して非常に大きな減少傾向を有し、その結果、２つのクランクシャフト４６、４４の釣合い回転が生じる。
【００３１】
好ましくは、等しい数のシリンダとそれに対応するピストンは、エンジンバランスに対するすべての利用可能な有利な効果を得るために、かかるエンジンの互いに反対方向に回転している両方のクランクシャフトと関連している。互いに反対方向に回転しているクランクシャフトの各々に対し、同じ偶数の数の同様のシリンダとピストンが関連しているとき、各ピストンが同じクランクシャフトの他のピストンと反対方向に移動するようにクランクが配置され、各ピストンが、それに対応し且つ他方のクランクシャフトと連結されたピストンと同じ方向にしかもそのパワーサイクルの同じ位相で移動すれば、いくつかの利点が得られる。第１に、各ピストンの主要な往復動質量及び力が、反対方向に運動する別の主要な往復動質量及び力によって釣合いがとられる。第２に、各連結ロッド及びクランクピンの加速及び運動の横方向成分に起因する回転力は、反対方向に回転しているのクランクシャフトの反対方向に回転しているクランクピン及びそれと関連した連結ロッドの等しく且つ反対方向の二次的力によって釣合わされている。第３に、互いに反対方向に回転しているクランクシャフト及びカムシャフトの対のジャイロ力は、互いに反対方向であり、釣合っている。結果として、ユニットとしてのエンジン３０は、極めて少しの振動で作動し、クランクシャフト４４、４６の重い釣合い錘を必要としない。 変速機３４等の変速機が１対の互いに反対方向に回転しているシャフト及びギヤの組を含んでいるとき、変速機内のジャイロ力を釣合わせる同様の効果が得られる。
【００３２】
それにもかかわらず、シリンダ及びピストンの数及び寸法が、２つの互いに反対方向に回転するクランクシャフトの間で釣合わされることなくても、互いに反対方向に回転しているクランクシャフトの少なくとも主要な利益が利用可能である。
【００３３】
本発明による１対の互いに反対方向に回転するクランクシャフトを含むエンジンが、任意所望の数のシリンダ及びピストンを有していてもよく、その他の多種多様の最終的な用途、例えば、自動車、 オフロードオートバイ、ボート、及び個人的な船、航空機及びその他の車両に採用されてもよいことを理解すべきである。
【００３４】
また、このエンジンにおいて、エンジン及びエンジンブロック３１内のギヤ及びシャフト及びそれと関連した変速機構造の中央配置構成が重要である。この中央配置構成により、クランクシャフトのパワー出力端のベアリング及びカムシャフトの駆動列を支持する中央部分において、エンジンのケーシングの構造要素を補強することを可能にし、エンジンケース構造の外側部分の厚さ及び重量の著しい軽減する余裕を得る。
【００３５】
図５及び図６では、別のエンジン及び変速機の組合せにより、本発明の変形実施形態を示す。図５は、往復動ピストン１１０、１１２、１１４、１１６を有する直列４気筒４ストローク内燃エンジン１０８を示す。ピストン１１０、１１２は、クランクシャフト１１８を駆動するために、従来の連結ロッドを介してクランクシャフト１１８に連結され、同様に、ピストン１１４、１１６は、第２のクランクシャフト１２０に連結されている。クランクシャフト１１８、１２０は、互いに上下方向にずらされているが、それらの回転軸線１２２、１２４は、同じ上下平面１２６内に平行に配置され（図６）、すべてのシリンダは、好ましくは、互いに及び上下平面１２６と整列している。ピストン１１０、１１４を下死点のところに示し、ピストン１１２、１１６を上死点のところに示す。
【００３６】
クランクシャフト１１８、１２０は、等しい寸法のギヤ１２８、１３０を介して、互いに連結され且つ互いにタイミング合わせされており、等しい寸法のギヤ１２８、１３０は、隣接した出力端の上で互いに噛合い、かくして、２つのクランクシャフト１１８、１２０は、等速度で反対方向に回転する。この互いに反対方向の回転は、エンジンブロックにおけるほとんどすべてのジャイロ力及びその他の慣性トルク力を相殺し、かかるエンジンがオートバイに使用されるとき、ジャイロ効果の消失により、方向転換のためのハンドル操作及びブレーキ操作を著しく改善する。クランクシャフト出力ギヤ１２８は、変速機１３６を駆動する入力シャフト１３４に連結された変速機入力駆動ギヤ１３２と噛合っている。出力シャフト１３８及び駆動スプロケット１４０が、変速機１３６からの動力を、図１に示すオートバイ１０の駆動チェーン２６等の駆動チェーンに出力する。
【００３７】
デュアルオーバヘッドカムシャフト１４２、１４４、１４６、１４８が、カウンタ回転対内に設けられる。カムシャフト１４２、１４４は、互いに反対方向の回転を得るために、ギヤ１５０、１５２を介して互いに連結され、同様に、カムシャフト１４６、１４８が、互いに反対方向の回転のために、ギヤ１５４、１５６を介して互いに連結されている。ギヤ１５０、１５４が、シャフト１６０に取付けられたアイドルギヤ１５８と噛合い、アイドルギヤ１５８によって駆動される。アイドルギヤ１５８は、減速ギヤ対の大きい方のギヤ１６６と一緒に回転させるためにシャフト１６４に取付けられた減速ギヤ対の小さい方のギヤ１６２と噛合い、この小さい方のギヤ１６２によって駆動される。大きい方のギヤ１６６は、上クランクシャフト出力ギヤ１３０と噛合い、この上クランクシャフト出力ギヤ１３０によって駆動され、また、小さい方の出力ギヤ１６２と連結され、小さい方の出力ギヤ１６２を回転させる。カムシャフト１４２、１４４、１４６、１４８を駆動する速度をクランクシャフトの速度の２分の１に減速し、エンジンバルブ１６８の作動をピストンの動きと一致させるために、種々のギヤの寸法が選択される。
【００３８】
エンジン３０におけるように、エンジン１０８の全長の半分のクランクシャフト及びカムシャフトを設けることは、各シャフトに及ぼされる捩り負荷を効果的に減少させ、それに応じて、各シャフトに付与される圧力を減少させる。これは、より軽量のクランクシャフト及びカムシャフトを可能にするとともに、より小さいベアリングを可能にし、いっそう効率的なエンジンに貢献する。
【００３９】
図６から明らかなように、分割式クランクシャフト及びカムシャフトとギヤとの構成はまた、エンジンケース構造１７０の横方向寸法の縮小に貢献する。このことは、 オートバイ、航空機及び船の適用例について、車幅、特にオートバイ運転者がまたがるオートバイ本体の幅の縮小に有利に貢献し、オートバイのステアリング性能及びその他の取り扱い性能を改善する。エンジンは、往復動質量及び回転質量の両方に関して、重い釣合い錘を必要とすることなしにバランスがとられる。エンジンは、より少ないストレスで、より滑らかに作動し、重量及び寸法を最小にする利益を得る。
【００４０】
図７、図８、図９及び図１０を参照すれば、エンジン１８０は、本発明の更なる変形の実施形態である。エンジン１８０は、前部分、即ち、第１の部分１８２及び後部分、即ち、第２の部分１８４を含むシリンダブロック組立体を含んでいる。第１の即ち前シリンダヘッド１８６が、シリンダブックの第１の部分１８２に締結され、シリンダヘッド１８８が、シリンダブロックの第２の部分１８４に締結されている。排気ヘッダー１９０が、第１の即ち前シリンダヘッド１８６に取付けられ、１対の排気ヘッダー１９２が、後即ち第２のシリンダヘッド１８８に取付けられている。排気バルブカムシャフト１９４が、シリンダヘッド１８６の適当なベアリングヘッドに支持され、同様に、排気バルブカムシャフト１９６が、第２の即ち後シリンダヘッド１８８に取付けられている。入力バルブカムシャフト１９８が、シリンダヘッド１８６、１８８の各々の適当なベアリングに支持されている。
【００４１】
単純化のために、カム及びカムシャフトベアリングを特に示していない。カムシャフトを支持し且つ保護する適当なカムシャフトカバー及びベアリングがシリンダヘッド部分１８６、１８８に取付けられることを理解すべきである。
【００４２】
２つの別々の入力カムシャフト１９８、１９８ａを示し、各カムシャフト１９８、１９８ａが、シリンダヘッド１８６、１８８間のカムシャフト１９８、１９８ａの隣接した端部に取付けられたそれぞれの駆動ギヤを有しているけれども、所望ならば、カムシャフトが単一のカムシャフト１９８として構成されてもよいことを理解すべきである。
【００４３】
前述したエンジン３０のように、エンジン１８０は、２つの反対向きに回転するクランクシャフト、即ち、前クランクシャフト２００及び後クランクシャフト２０２を有し、これらのクランクシャフト２００、２０２は、端と端とが向い合わされて配置され、共通の回転軸線２０４を中心に反対方向に回転するように支持されている。エンジン出力シャフト即ちトルクチューブ２０６が、エンジン３０で使用した仕方と同じ仕方で、両方のクランクシャフト２００、２０２によって駆動され、前クランクシャフト出力ギヤ２０８が、第１のエンジン出力シャフト駆動ギヤ２１０と噛合っている。後クランクシャフト出力ギヤ２１２が、前クランクシャフト出力ギヤ２０８よりも小さく、それと同じ寸法比率だけ、後即ち第２のエンジン出力シャフト駆動ギヤ２１４の直径は、第１のエンジン出力シャフト駆動ギヤ２１０よりも小さい。これにより、エンジン出力シャフト駆動ギヤ２１２、２１４間に隙間２１５が形成され（図１０参照）、エンジン出力シャフト駆動ギヤ２１２、２１４は両方とも、クランクシャフトタイミングアイドルギヤ２１６と噛合い、それにより、後クランクシャフト２０２を前クランクシャフト２００と反対方向に且つ同じ角速度で回転させる。
【００４４】
エンジン３０のように、クランクシャフト２００、２０２の各々は、２つの両側のクランクスローを有し、各クランクスローは、それぞれのピストンに連結され、２つのクランクは、それぞれのパワーサイクルの同じ位相において同時的に、一方のピストンが上死点にあり且つ他方のピストンが下死点にあるように、互いに対してタイミング合わせされる。
【００４５】
シリンダブロック組立体の前ブロック部分１８２と後ブロック部分１８４との間に位置するカムシャフト駆動ギヤ列２１８が、互いに噛合っている、減速ギヤ対２２０、中間アイドルギヤ２２１、上アイドルギヤ２２２及び入力カムシャフト従動ギヤ２２４を含み、クランクシャフト２００、２０２の回転速度の２分の１の回転速度を、入力カムシャフト１９８、１９８ａに提供する。排気バルブカムシャフト１９４、１９６はそれぞれ、カムシャフト駆動ギヤ２２６、２２８によって駆動され、カムシャフト駆動ギヤ２２６、２２８は両方とも、入力カムシャフト１９８、１９８ａと反対方向に且つ同じ速度で回転するように、入力カム従動ギヤ２２４と噛合っている。
【００４６】
シリンダブロック組立体の第１の部分１８２及び第２の部分１８４は、それぞれのシリンダを有し、第１の部分１８２のシリンダのボアの軸線２３０が、第２の部分１８４のシリンダのボアの軸線２３２に対して適当な角度２３４で配置されるように構成され、上述したカムシャフトの整列を構成する。また、シリンダブロックの部分１８２、１８４間の角度２３４は、エンジン１８０をオートバイにより効率的に使用するために、インテーク側へのインテークエアの流れ及び前シリンダヘッド１８６及び後シリンダヘッド１８８の出力バルブ側からの排気ガスの流れのためのより望ましい経路を構成する。
【００４７】
エンジン３０、１０８、１８０を４気筒エンジンとして示したけれども、互いに反対方向に回転する同様のクランクシャフトを有するエンジンが２気筒であってもよいし４気筒よりも多くてもよく、オートバイより大きい乗り物又はパワーボートのエンジンに使用されることも望ましい。
【００４８】
エンジン３０、１８０のクランクシャフトを、特定の構成の変速機入力トルクチューブ３５又はエンジン出力トルクチューブ２０６と関連させて示したけれども、本発明の概念から逸脱することなしに、エンジンパワー出力シャフトがかかるエンジンから動力を供給する種々のその他の仕方で構成されてもよいことを理解すべきである。
【００４９】
本明細書で採用された用語及び表現は、説明のために使用され、限定のために使用されていない。また、かかる用語及び表現の使用において、図示し且つ説明した特徴及びその一部分の均等物を排除する意図はない。本発明の範囲は、請求の範囲によってのみ定められ且つ限定されることを認識すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明によるエンジンとこのエンジンに取付けられた変速機とを破線で示す、オートバイの概略的な側面図である。
【図２】本発明の実施例であるエンジンと、このエンジンと関連したクラッチ及び変速機と、を示す右上後方からの斜視図である。
【図３】図２に示すエンジン及び変速機の概略的な右側面図である。
【図４】クランクシャフトタイミングギヤ列を示す、図２の線４−４における、図２及び図３に示すエンジンの概略的な断面図である。
【図５】本発明の変形例であるエンジンと、このエンジンによって駆動される変速機と、を示す概略的な右側面図である。
【図６】図５の線６−６における、図５に示すエンジンの断面図である。
【図７】本発明の別の変形例であるエンジンの概略的な右上後方からの斜視図である。
【図８】図７に示すエンジンの概略的な正面図である。
【図９】図７に示すエンジンの概略的な右側面図である。
【図１０】図９の線１０−１０における、図７、図８及び図９に示すエンジンの概略的な断面図である。
【図１】
2006514725.tif 000003
【図２】
2006514725.tif 000004
【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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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年9月28日(2005.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復動ピストンエンジンであって、
シリンダブロックと、
前記シリンダブロック内に構成された少なくとも２つのシリンダと、
前記シリンダブロックに対して支持され且つ端部と端部とが向い合うように長手方向に隣接した２つのクランクシャフトと、を有し、この２つのクランクシャフトは、互いに平行なそれぞれのクランクシャフト回転軸線を中心に回転し、前記クランクシャフトの各々と前記シリンダの少なくとも１つが関連し、
更に、前記シリンダの各々の中を往復動可能なそれぞれのピストンを有し、前記ピストンの各々は、そのシリンダと関連した方の前記クランクシャフトと相互連結され、
更に、前記２つの隣接したクランクシャフトを互いに連結し且つそれらを互いに反対方向に回転させるクランクシャフトタイミング機構を有することを特徴とする往復動ピストンエンジン。
【請求項２】
前記２つの隣接したクランクシャフトの一方と相互に連結された１つの前記ピストンが、前記２つの隣接したクランクシャフトの他方と相互に連結された別のピストンと同位相で運動するように、前記クランクシャフトは、前記クランクシャフトタイミング機構によって相互に連結される、請求項１に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項３】
２つのシリンダと、前記クランクシャフトの各々と関連した２つのピストンと、を有する、請求項１に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項４】
前記クランクシャフトは、互いに同軸に整列する、請求項１に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項５】
２つのシリンダと、前記クランクシャフトの各々と関連した２つのピストンと、を有する、請求項４に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項６】
前記クランクシャフトの一方と関連した前記シリンダは両方とも、単一の平面内で互いに並んで位置する、請求項５に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項７】
前記クランクシャフトの各々は、出力端と、この出力端に取付けられたクランクシャフト出力ギヤと、を有し、前記クランクシャフトタイミング機構は、前記２つのクランクシャフト出力ギヤを互いに連結する逆回転ギヤ構成を有し、それにより、前記２つのクランクシャフトを互いに反対方向に回転させる、請求項４に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項８】
前記クランクシャフトの一方は、その出力端に取付けられた第１のクランクシャフト出力ギヤを有し、前記１対のクランクシャフトの他方は、その出力端に取付けられた第２のクランクシャフト出力ギヤを有し、前記第１のクランクシャフト出力ギヤは、所定の比率だけ、前記第２のクランクシャフト出力ギヤよりも大きく、前記第１のクランクシャフト出力ギヤは、第１の従動ギヤと噛合い、第２の従動ギヤが前記第１の従動ギヤと同軸に従動ギヤ回転軸線を中心に回転するように前記第１の従動ギヤに締結され、前記第２の従動ギヤは、前記所定の比率だけ、前記第１の従動ギヤよりも小さく、クランクシャフトタイミングギヤが、前記第２の出力ギヤ及び前記第２の従動ギヤの両方と噛合い、アイドルギヤ回転軸線を中心に回転する、請求項４に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項９】
前記第１の従動ギヤ及び前記第２の従動ギヤは、共通の軸線を中心に回転するように取付けられる、請求項８に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項１０】
前記シリンダブロックは、前記クランクシャフトの一方と関連した第１のブロック部分と、前記クランクシャフトの他方と関連した第２のブロック部分と、を有し、前記第１のブロック部分によって構成されるシリンダの軸線が、前記第２のブロック部分によって構成されるシリンダの軸線に対して、所定の角度をなす向きに配置される、請求項１に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項１１】
前記シリンダはすべて、単一の平面内に互いに整列する、請求項１に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項１２】
前記２つのクランクシャフトの各々は、動力出力端を有し、前記２つのクランクシャフトの動力出力端は、互いに隣接して位置する、請求項１に記載の往復動ピストン。
【請求項１３】
更に、バルブ作動用の１対のカムシャフトを有し、この１対のカムシャフトは、互いに対して反対方向に回転し、前記クランクシャフトの一方の動力出力端と関連したカムシャフト駆動タイミング機構を介して駆動される、請求項１２に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項１４】
前記駆動機構は、減速ギヤ列を有する、請求項１３に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項１５】
前記１対のクランクシャフトの各々は、互いに対向する１対の端部を有し、端部間の中心位置に配置された前記カムシャフト駆動機構によって回転駆動される、請求項１３に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項１６】
前記カムシャフトの各々は、出力端を有し、前記クランクシャフトタイミング機構は、前記クランクシャフトの各々の出力端に、それぞれのクランクシャフト出力ギヤを有し、前記クランクシャフト出力ギヤは、互いに噛合い、それにより、前記クランクシャフトを反対方向に回転させる、請求項１に記載の往復動ピストンエンジン。
【請求項１７】
エンジンであって、
少なくとも１つのエンジンブロックと、
前記少なくとも１つのエンジンブロックに連結された第１のクランクシャフトと、
端部と端部とが向い合うように且つ互いに反対方向に回転するように前記第１のクランクシャフトに連結された第２のクランクシャフトと、
前記第１のクランクシャフトに連結された第１のピストンと、
前記第２のクランクシャフトに連結された第２のピストンと、を有することを特徴とするエンジン。
【請求項１８】
前記第１のクランクシャフト及び前記第２のクランクシャフトは、実質的に同軸である、請求項１７に記載のエンジン。
【請求項１９】
前記第１のピストンは、第１の平面内で往復動し、前記第２のピストンは、前記第１の平面と異なる第２の平面内で往復動する、請求項１７に記載のエンジン。
【請求項２０】
前記第１の平面と前記第２の平面とは、前記クランクシャフトのところで実質的に交差する、請求項１９に記載のエンジン。
【請求項２１】
前記少なくとも１つのエンジンブロック、前記第１の平面及び前記第２の平面は、Ｖ型エンジンを構成する請求項２０に記載のエンジン。
【請求項２２】
前記Ｖの角度は、５〜１５度である、請求項２１記載のエンジン。
【請求項２３】
前記第１のクランクシャフトは、前記第２のクランクシャフトと隣接した端部のところにギヤを有し、前記第２のクランクシャフトは、前記第１のクランクシャフトと隣接した端部のところにギヤを有し、且つ、前記第１のクランクシャフトのギヤと係合する、請求項１７に記載のエンジン。
【請求項２４】
更に、前記第１のクランクシャフトに連結された第３のピストンと、前記第２のクランクシャフトに連結された第４のピストンと、を有する請求項１７に記載のエンジン。
【請求項２５】
前記第１のクランクシャフトは、前記第１のピストン及び前記第３のピストンの位相が実質的に１８０度ずれる形状を有し、前記第２のクランクシャフトは、前記第２のピストン及び前記第４のピストンの位相が実質的に１８０度ずれる形状を有する、請求項２４に記載のエンジン。
【請求項２６】
前記第１のクランクシャフトと前記第２のクランクシャフトとは、前記第１のピストンと前記第２のピストン及び前記第４のピストンの一方とが実質的に同位相であり、且つ、前記第３のピストンと前記第２のピストン及び前記第４のピストンの他方とが実質的に同位相になるように連結される、請求項２５に記載のエンジン。
【請求項２７】
前記第３のピストン及び前記第２のピストンは、４つのピストンの中央で互いに隣接し、前記第１のピストン及び前記第４のピストンはそれぞれ、前記クランクシャフトの外側の端部に配置され、前記第３のピストン及び前記第２のピストンは、実質的に同位相である、請求項２６に記載のエンジン。
【請求項２８】
移動長手方向を有するオートバイであって、
フレームと、
前記フレームに連結された後輪と、
前記フレームに連結された前輪と、
前記フレームに連結されたエンジンと、を有し、このエンジンは、
ブロックと、
前記ブロック内に往復動可能に配置された複数のピストンと、
前記ブロックに連結されたクランクケースと、
前記クランクケース内に回転可能に配置された第１のクランクシャフトと、
前記クランクケース内に回転可能に配置された第２のクランクシャフトと、を有し、前記第２のクランクシャフトの端部と前記第１のクランクシャフトの端部とが実質的に向い合い、前記第２のクランクシャフトは、前記第１のクランクシャフトと反対方向に回転するように前記第１のクランクシャフトに連結され、
前記エンジンは、更に、対応する数のピストンを前記第１のクランクシャフトに連結させる少なくとも１つの第１の連結ロッドと、
対応する数のピストンを前記第２のクランクシャフトに連結させる少なくとも１つの第２の連結ロッドと、を有することを特徴とするオートバイ。
【請求項２９】
前記第１のクランクシャフト及び前記第２のクランクシャフトは、前記移動長手方向に対して実質的に平行である、請求項２８に記載のオートバイ。
【請求項３０】
前記複数のピストンは、４つのピストンを有し、前記少なくとも１つの第１の連結ロッドは、第１のピストン及び第２のピストンをそれぞれ第１のクランクシャフトに連結する２つの連結ロッドを有し、前記少なくとも１つの第２の連結ロッドは、第３のピストン及び第４のピストンをそれぞれ第２のクランクシャフトに連結する２つの連結ロッドを有する、請求項２８に記載のオートバイ。
【請求項３１】
前記第１のピストン及び前記第２のピストンは、実質的に異なる位相で互いに往復動し、前記第３のピストン及び前記第４のピストンは、実質的に異なる位相で互いに往復動する、請求項３０に記載のオートバイ。
【請求項３２】
前記第２のピストン及び前記第３のピストンは、実質的に互いに同位相で往復動する、請求項３１に記載のオートバイ。
【請求項３３】
前記第２のピストン及び前記第３のピストンは、互いに隣接し、前記第１のピストン及び前記第４のピストンはそれぞれ、４つのピストンの両端部にある、請求項３２に記載のオートバイ。
【請求項３４】
更に、４つのピストンの各々と関連したインテークバルブ及び排気バルブを有し、前記第２及び第３のピストンと前記第１及び第４のピストンの少なくとも一方のバルブが実質的に同位相で作動され、それにより、ビッグバン形態が達成される、請求項３３に記載のオートバイ。
【請求項３５】
第２及び第３のピストンが実質的に同位相で作動され、且つ、第１及び第４のピストンが実質的に同位相で作動される、請求項３４に記載のオートバイ。
【国際調査報告】
2006514725.tif 000013