(57)【要約】  【課題】バランス軸あるいはバランサ機構を用いることなく、サイドスラストに起因する振動やクランク軸周りの回転モーメントに起因する振動の低減を図る。  【解決手段】本発明の内燃機関は、ピストン５、６の往復動によりクランク軸を回転させる二気筒のものであって、各気筒に対応して設けられて同期して互いに反対方向に回転する第一及び第二クランク軸１、２と、第一及び第二クランク軸１、２に駆動され一方向に回転する回転軸３を備える回転逆転機構４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンの往復動によりクランク軸を回転させる二気筒の内燃機関であって、
各気筒に対応して設けられて同期して互いに反対方向に回転する第一及び第二クランク軸と、
第一及び第二クランク軸に駆動され一方向に回転する回転軸を備える回転逆転機構とを備える内燃機関。
【請求項２】
回転逆転機構が、第一及び第二クランク軸に取り付けられる第一及び第二傘歯車と、
回転軸に取り付けられて第一傘歯車及び第二傘歯車と噛み合う出力傘歯車とを備える請求項１記載の内燃機関。
【請求項３】
機関出力を、回転軸を介して取り出す請求項１又は２記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンの往復動によりクランク軸を回転させる内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、気筒数が少ない多気筒エンジン、例えば２気筒のエンジンでは、それぞれの気筒のピストンが同時に昇降する３６０°位相のクランク軸構造のものが一般的である。このようなエンジンにあっては、ピストンの往復動に垂直な方向の振動、いわゆるサイドスラストによる振動やクランク軸の回転モーメントによる振動を打ち消すために、クランク軸とは反対方向に回転するバランス軸を備えることがある。
【０００３】
例えば特許文献１に記載のものでは、上述した振動を打ち消すために、クランク軸の回転をバランス軸に伝達する複数のギアに、偏心ギアを介装し、ピストンの上死点位置でバランス軸の回転角速度を最大となるようにしている。
【０００４】
このような構成にあっては、バランス軸を駆動するために、複数のギアが必要となるとともに、偏心ギアといった特殊なギアが必要になる。したがって、このような駆動力の伝達装置としてのギア構成が複雑になり、バランス軸を装着するためのスペースの確保と相俟って、エンジンが大型化するとともに重量の増加を余儀なくされる。この結果、製造コストが上昇するとともに、重量の増加により、燃費を低下させる恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０‐１０９６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は以上の点に着目し、バランス軸を用いることなく振動の低減を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明の内燃機関は、ピストンの往復動によりクランク軸を回転させる二気筒の内燃機関であって、各気筒に対応して設けられて互いに反対方向に回転する第一及び第二クランク軸と、第一及び第二クランク軸に駆動され一方向に回転する回転軸を備える回転逆転機構とを備えることを特徴とする。
【０００８】
このような構成であれば、第一クランク軸と第二クランク軸とが同期して互いに反対方向に回転することにより、上述した振動を打ち消す。しかも、第一クランク軸と第二クランク軸とは反対方向に回っていても、回転逆転機構により一方向に回転する回転力となる。これにより、バランス軸やその類似の機構がなくとも、振動を低減することが可能になるとともに、軽量化を図ることができる。
【０００９】
回転逆転機構は、具体的には、第一及び第二クランク軸に取り付けられる第一及び第二傘歯車と、回転軸に取り付けられて第一傘歯車及び第二傘歯車と噛み合う出力傘歯車とを備えるものが挙げられる。
【００１０】
以上の構成において、機関出力は、回転軸を介して取り出すものが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、以上説明したような構成であり、振動を低減することができるとともに、バランス軸等が不要であるので、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態のエンジンの概略構成説明図。
【図２】同実施形態のシリンダとクランク軸との関係を示す概略平面図。
【図３】本発明の実施形態に使用可能な第一及び第二傘歯車の断面図及び正面図。
【図４】同実施形態の変形例の回転逆転機構の構造を示す構成説明図。
【図５】本発明の回転逆転機構の他の実施形態の構成を模式的に示す図。
【図６】同他の実施形態の第一及び第二補助回転軸と回転軸との駆動関係を示す概略底面図。
【図７】同他の実施形態の平歯車を用いる変形例。
【図８】同他の実施形態の内歯車を用いる変形例。
【図９】同他の実施形態の内歯車を用いる他の変形例。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１に示すこの実施形態のエンジン１００は、３６０°位相の二気筒のもので、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンの何れであってもよい。エンジン１００は、それぞれの気筒のピストンに対応するクランク軸、すなわち第一及び第二クランク軸１、２を備えるとともに、第一及び第二クランク軸１、２に駆動され一方向に回転する回転軸３を備える回転逆転機構４を備えている。なお、第一及び第二クランク軸１、２と回転逆転機構４以外の構成については、この分野で知られているエンジンのものと同じであってよい。
【００１５】
すなわち、第一気筒Ｃ１の第一ピストン５に対して第一クランク軸１が、第二気筒Ｃ２の第二ピストン６に対して第二クランク軸２が、それぞれ設けられている。第一クランク軸１は、第一ピストン５に第一クランクピン７及び第一コネクティングロッド８を介して接続され、同様に、第二クランク軸２は、第二ピストン６に第二クランクピン１０及び第二コネクティングロッド１１を介して接続される。第一クランク軸１と第二クランク軸２とは、エンジン１００を始動すると、互いに同期して反対方向に回転する。第一クランク軸１と第二クランク軸２とは、ピストン往復動方向において同一軸線上に配置される。第一クランク軸１と第二クランク軸２との外向きの端部１ａ、２ａは、シリンダブロック１２から突出するものである。そして、第一クランク軸１の突出した端部１ａを利用して、例えばオルタネータ等の補機を駆動するとともに、第二クランク軸２の突出した端部２ａを利用して、後述する吸気カム軸１３及び排気カム軸１４を、タイミングチェーンを介して駆動する。
【００１６】
この実施形態にあっては、図２に示すように、第一気筒Ｃ１及び第二気筒Ｃ２のそれぞれが、それぞれのクランク軸１、２がシリンダ中心軸１５上にではなく、シリンダ中心軸１５から少し離れた位置に置かれるオフセットクランク機構を採用している。また、シリンダヘッドに設けられる吸気ポートを開閉する吸気弁１６、１７、及び排気ポートを開閉する排気弁１８、１９の配置を、シリンダ中心軸１５を挟んで同一側に配置している。したがって、第一気筒Ｃ１にあっては、第一クランク軸１の回転方向に対して従来と同様の弁配置であるが、第二気筒Ｃ２にあっては、第二クランク軸２が第一クランク軸１とは逆方向に回転するものであるので、弁配置は第二クランク軸２の回転方向に対して、従来のものであるなら排気弁が配置される側に吸気弁１７が配置され、同様に吸気弁が配置される側に排気弁１９が配置される。このように吸排気弁を配置することによって、吸気カム軸１３及び排気カム軸１４を、第一気筒Ｃ１と第二気筒Ｃ２とに共通のもので構成することができる。
【００１７】
この実施形態の回転逆転機構４は、上述した回転軸３と、第一及び第二クランク軸１、２に取り付けられる第一及び第二傘歯車２０、２１と、回転軸３に取り付けられて第一傘歯車２０及び第二傘歯車２１と噛み合う出力傘歯車２２とを備える。具体的には、第一傘歯車２０は、第一クランク軸１を構成する第一クランクピン７の一端に接続される。この場合、第一クランクピン７の一端は、第一傘歯車２０の外端歯先円２０ａの近傍に接続、つまり第一傘歯車２０の回転中心から外側に偏心した位置に接続される。同様にして、第二傘歯車２１は第二クランク軸２を構成する第二クランクピン１０の一端に接続される。つまり、第二クランクピン１０の一端は、第二傘歯車２１の外端歯先円２１ａの近傍に接続、つまり第二傘歯車２１の回転中心から外側に偏心した位置に接続される。第一傘歯車２０と第二傘歯車２１とは、同じ仕様のものである。
【００１８】
これに対して、出力傘歯車２２は、第一及び第二傘歯車２０、２１と同じ仕様、若しくは歯数が第一及び第二傘歯車２０、２１より多い仕様のものである。出力傘歯車２２の歯数が第一及び第二傘歯車２０、２１より多いと、第一クランク軸１と第２クランク軸２との回転速度が減速されて回転軸３に伝達される。出力傘歯車２２の歯数が第一及び第二傘歯車２０、２１より少ないと回転軸３が第一及び第二クランク軸１、２より高速で回転することになるので、好ましくない。
【００１９】
図１にあっては、構成が容易に把握できるように便宜的に、機関出力を取り出す回転軸３をピストン５、６の往復動と同じ方向に延びるように図示しているが、回転軸３は、図２に示すように、ピストン５、６の往復動方向に対し垂直な方向、すなわち例えばピストン５、６が上下方向（縦方向）に往復動し、クランク軸方向を左右方向とし、左右方向に直交する方向を前後方向とする場合には、前後方向（横方向）に延びるものである。このような回転軸３の配置により、車体にエンジン１００を搭載する際の自由度を上げることができる。しかも、回転軸３を、エンジン１００の前後両方向に延長するように構成すれば、例えば前方に延びた部分にスタータ、ジェネレータ及び出力補助（モータアシスト）となり得る電動機を接続し、後方に延びた部分に変速機を接続する、といった構成を採用することができる。このような構成にすれば、ハイブリッド車両やアイドルストップ車両用のパワープラントへの応用を容易にすることができる。
【００２０】
このような構成において、エンジン１００を始動して第一ピストン５と第二ピストン６とが往復動を開始すると、第一クランク軸１と第二クランク軸２とが互いに同期して反対方向に回転する。それぞれのクランク軸１、２の駆動力は、第一傘歯車２０、第二傘歯車２１及び出力傘歯車２２を介して回転軸３に伝達される。この場合に、第一クランク軸１と第二クランク軸２とが互いに逆方向に回転していることから、それぞれのクランク軸周りの回転モーメントを打ち消しあうことができる。また、それぞれのピストン５、６におけるサイドスラストについてもほぼ打ち消しあうものとなるので、サイドスラストに起因する振動を最小限にすることができる。このサイドスラストの相殺にあっては、第一気筒Ｃ１と第二気筒Ｃ２とが同時に膨張行程となる型式つまり７２０°位相のものにおいて最も効果を奏する。
【００２１】
このエンジン１００にあっては、上述した振動をバランス軸あるいはバランサー機構を用いることなく低減しているので、バランス軸等の廃止に伴ってエンジン１００を軽量化するとともに小型化することができる。したがって、製造コストを低減することができるとともに、燃費を向上させることができる。
【００２２】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００２３】
第一傘歯車２０と第二傘歯車２１とは、図３に示すように、クランクウェブと一体化することにより軽量化を図るものであってよい。つまり、クランクウェブを構成するバランスウエイト２３を歯部分２４の支持部分として兼用する構成のものが望ましい。この場合、バランスウエイト２３を歯部分２４に固定するため、及びクランクピン７、１０を設けるために、バランスウエイト２３と歯内周部分とを連結する連結部２５を設けている。バランスウエイト２３と連結部２５との間は、肉抜き部分となる。このため、第一及び第二傘歯車２０、２１とクランクウェブとの構成を簡素化することができ、全体として軽量化することができる。
【００２４】
また、第一及び第二傘歯車２０、２１とクランクウェブとの位置関係は、例えば図４に示すようなものであってもよい。すなわち、第二クランク軸２におけるバランスウエイト２３を、第一傘歯車２０と第二傘歯車２１との中間位置に配置する。このような構成によれば、第一傘歯車２０と第二傘歯車２１との間の距離が大きくなり、第一傘歯車２０、第二傘歯車２１及び出力傘歯車２２のギヤ比と気筒間ピッチとのバランスを調整することができる。
【００２５】
さらに、図５に示すように、上記実施形態の第一傘歯車２０及び第二傘歯車２１の向きを反転し、第一傘歯車２０に対して第一補助傘歯車２７、第二傘歯車２１に対して第二補助傘歯車２８を噛み合わせ、第一補助傘歯車２７の第一補助回転軸２９と第二補助傘歯車２８の第二補助回転軸３０とにより、最終的な機関出力を取り出すための回転軸３を駆動する構成とするものであってもよい。第一補助回転軸２９と第二補助回転軸３０とにはスプロケット若しくは平歯車を取り付ける。
【００２６】
スプロケット３１の場合は回転軸３に取り付けたスプロケット３２との間にチェーン３３を掛けて、機関出力を取り出す（図６）。一方、第一補助回転軸２９及び第二補助回転軸３０に平歯車３４、３５を取り付けた場合、それぞれの平歯車３４、３５に噛み合う平歯車３６に回転軸３を取り付けて機関出力を取り出す（図７）。それぞれの補助回転軸２９、３０に平歯車３４を使用する場合にあっては、それぞれの補助回転軸２９、３０の平歯車３４及び回転軸３の平歯車３６と噛み合う内歯車３７を用いて、回転軸３から機関出力を取り出すもの（図８）、あるいは内歯車３７自体を出力軸として機関出力を取り出す（図９）。
【００２７】
このような構成によれば、第一補助回転軸２９及び第二補助回転軸３０にダンパーを組み込むことで、第一クランク１軸と第二クランク軸２との回転差や駆動力差を吸収することができる。したがって、傘歯車の強度、歯打ち音などのことを改善することができる。
【００２８】
回転逆転機構としては、遊星歯車装置あるいは傘歯車を用いることなく複数枚の平歯車により構成するものであってもよい。
【００２９】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の活用例として、自動車を含む各種車両、内燃機関を用いる発電機などの原動機に適用するものが挙げられる。
【符号の説明】
【００３１】
１…第一クランク軸
２…第二クランク軸
３…回転軸
４…回転逆転機構
５…第一ピストン
６…第二ピストン
【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】
2012197720.tif 000008
【図７】
2012197720.tif 000009
【図８】
2012197720.tif 000010
【図９】
2012197720.tif 000011