モノブロック型エンジン
【課題】組み立てが容易で、しかも高速回転時のバルブの追従性を良好にすることができるモノブロック型エンジンを提供する。
【解決手段】クランク軸を２６支持するシリンダブロック２２と、吸気通路及び排気通路４６を備えたシリンダヘッド４２とを備えている。シリンダブロック２２及びシリンダヘッド４２は、機械加工された対向面を有しない単一のモノブロック部材４８からなっている。シリンダブロック２２及びクランクケース８８は、ピストンの往復動軸線に対して傾斜した平面上にある境界面に沿う合わせ面９０及び９１を有していて、これらの合わせ面を突き合わせた状態でクランクケース８８がシリンダブロック２２に取り付けられている。シリンダブロック及びクランクケースの合わせ面に設けられたクランク軸支持部及びカム軸支持部にクランク軸２４及びカム軸７０が支持されている。
【解決手段】クランク軸を２６支持するシリンダブロック２２と、吸気通路及び排気通路４６を備えたシリンダヘッド４２とを備えている。シリンダブロック２２及びシリンダヘッド４２は、機械加工された対向面を有しない単一のモノブロック部材４８からなっている。シリンダブロック２２及びクランクケース８８は、ピストンの往復動軸線に対して傾斜した平面上にある境界面に沿う合わせ面９０及び９１を有していて、これらの合わせ面を突き合わせた状態でクランクケース８８がシリンダブロック２２に取り付けられている。シリンダブロック及びクランクケースの合わせ面に設けられたクランク軸支持部及びカム軸支持部にクランク軸２４及びカム軸７０が支持されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダヘッドとシリンダブロックとが一体に形成されたモノブロック形エンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンは、シリンダを有するシリンダブロックと、シリンダ内に開口した燃焼室と該燃焼室内に開口した吸気ポート及び排気ポートと吸気ポート及び排気ポートにそれぞれ一端が接続された吸気通路及び排気通路とを有するシリンダヘッドと、吸気ポート及び排気ポートをそれぞれ開閉する吸気バルブ及び排気バルブと、シリンダ内に往復動自在に嵌合されたピストンと、シリンダブロックに取り付けられたクランクケースと、シリンダブロック及びクランクケースに対して支持されてピストンにより駆動されるクランク軸と、シリンダブロック及びクランクケースに対して支持されてクランク軸により減速歯車機構を介して駆動されるカム軸とを備えている。また、オーバヘッドバルブ式のエンジンにおいては、カム軸により駆動される第１及び第２のプッシュロッドと、第１及び第２のプッシュロッドによりそれぞれ駆動されて吸気バルブ及び排気バルブをそれぞれ駆動する第１及び第２のロッカーアームとが設けられている。
【０００３】
通常のエンジンでは、シリンダブロック及びシリンダヘッドが別体に構成されていて、、シリンダブロック及びシリンダヘッドが一対の機械加工された対向面で結合され、該対向面の間にガスケットが設けられている。このような構造では、部品点数が多くなって構造が複雑になるのを避けられない。
【０００４】
そこで、特許文献１や特許文献２に示されているように、シリンダブロックとシリンダヘッドとを一体化して単一のモノブロック部材としたモノブロック型のエンジンが開発された。シリンダブロックとシリンダヘッドとを一体化すると、部品点数を削減して構造の簡素化を図ることができる。
【０００５】
特許文献１に示されているように、モノブロック型のエンジンにおいては、シリンダブロック及びクランクケースに、ピストンの移動方向と直交する平面に沿う合わせ面が設けられていて、シリンダブロックの合わせ面とクランクケースの合わせ面とが突き合わせ接続され、シリンダブロック及びクランクケースの合わせ面に設けられた支持部にクランク軸及びカム軸が支持される。
【０００６】
このように、シリンダブロックの合わせ面とクランクケースの合わせ面との間にクランク軸及びカム軸を支持するようにすると、クランク軸とカム軸とを同時に組み付けることが可能になり、エンジンの組立を容易にすることができる。また、クランク軸とカム軸とを同時に組み付けることができるため、クランク軸とカム軸との間に設ける減速機構を構成するタイミングギアの合わせマークを合わせ間違うおそれを無くすことができ、品質の安定化を図ることができる。
【特許文献１】特開平１１−１０７８４９号公報
【特許文献２】米国特許第４，９３８，１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のこの種のエンジンにおいては、シリンダブロック及びクランクケースの合わせ面がピストンの移動方向と直交する平面に沿うように設けられていたため、シリンダブロック及びクランクケースの合わせ面に設けられた支持部にクランク軸及びカム軸を支持した場合、カム軸とロッカーアームとの間の距離が長くなるのを避けられなかった。カム軸とロッカーアームとの間の距離が長くなると、プッシュロッドが長くなって、機関の高速回転時にプッシュロッドが湾曲し易く、また慣性重量も増加するため、機関の高速回転時に吸気バルブ及び排気バルブの追従性が悪くなるという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、構造の簡素化を図り、組立を容易にするとともに、プッシュロッドの長さを短くして、高速回転時のバルブの追従性を良好にすることができるようにしたモノブロック型エンジンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、シリンダを有するシリンダブロックと、シリンダ内に開口させられる吸気ポート及び排気ポートと吸気ポート及び排気ポートにそれぞれ一端が接続された吸気通路及び排気通路とを有するシリンダヘッドと、吸気ポート及び排気ポートをそれぞれ開閉する吸気バルブ及び排気バルブと、シリンダ内に往復動自在に嵌合されたピストンと、シリンダブロックに取り付けられたクランクケースと、シリンダブロック及びクランクケースに対して支持されてピストンにより駆動されるクランク軸と、シリンダブロック及びクランクケースに対して支持されてクランク軸により減速歯車機構を介して駆動されるカム軸と、カム軸により駆動されて吸気バルブ及び排気バルブをそれぞれ駆動する第１及び第２のプッシュロッドとを備え、シリンダブロックとシリンダヘッドとが単一の一体型モノブロック部材からなっているモノブロック型エンジンを対象とする。
【００１０】
本発明においては、シリンダブロック及びクランクケースが、前記ピストンの往復動軸線に対して傾斜した平面上にある境界面に沿う合わせ面を有していて、シリンダブロックの合わせ面とクランクケースの合わせ面とを境界面を間にして突き合わせた状態でクランクケースがシリンダブロックに取り付けられる。また、シリンダブロック及びクランクケースの合わせ面に、クランク軸支持部及びカム軸支持部が設けられ、クランク軸及びカム軸は互いに平行に設けられて、それぞれの軸線を前記境界面上に位置させた状態でクランク軸支持部及びカム軸支持部にそれぞれ支持されている。本発明においては、カム軸支持部が、クランク軸支持部よりもシリンダヘッド側に偏った位置に設けられている。
【００１１】
上記のように、シリンダブロック及びクランクケースの合わせ面にクランク軸支持部及びカム軸支持部を設けて、これらの支持部によりクランク軸及びカム軸を支持するようにすると、クランク軸とカム軸とを同時に組み付けることが可能になり、エンジンの組立を容易にすることができる。また、クランク軸とカム軸とを同時に組み付けることができるため、クランク軸とカム軸との間に設ける減速機構を構成するタイミングギアの合わせマークを合わせ間違うおそれを無くすことができ、品質の安定化を図ることができる。
【００１２】
従来のエンジンでは、シリンダブロック及びクランクケースの合わせ面にクランク軸支持部及びカム軸支持部を設けると、カム軸とロッカアームとの間の距離が長くなり、プッシュロッドの長さが長くなるのを避けられなかったが、本発明では、シリンダブロック及びクランクケースの合わせ面をピストンの往復動軸線に対して傾斜させて、カム軸支持部をクランク軸支持部よりもシリンダヘッド側に偏った位置に設けたので、カム軸とロッカアームとの間の距離を短くすることができ、これによりプッシュロッドを短くすることができるため、機関の高速回転時にプッシュロッドが湾曲するのを防ぐとともに慣性重量を減らして、吸気バルブ及び排気バルブの追従性を良好にすることができる。
【００１３】
本発明の好ましい態様では、シリンダヘッド及びシリンダブロックの内部に冷却媒体通路が形成され、排気通路は、冷却媒体通路と隣り合うように設けられて、排気通路と冷却媒体通路との間の隔壁が排気通路に面する第１の面と冷却媒体通路に面する第２の面とを有している。排気通路及び冷却媒体通路は同方向に直線的に伸びるように設けられ、吸気通路は、排気通路及び冷却媒体通路が延びる方向とは異なる方向に直線的に伸びるように設けられている。
【００１４】
上記のように、吸気通路、排気通路及び冷却媒体通路を直線的に設けると、シリンダブロック及びシリンダヘッドを鋳造する際にこれらの通路を成形するための中子を簡単に抜くことができるため、シリンダブロック及びシリンダヘッドの鋳造を容易にすることができ、エンジンの製造能率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明よれば、シリンダブロック及びクランクケースの合わせ面にクランク軸支持部及びカム軸支持部を設けて、これらの支持部によりクランク軸及びカム軸を支持するので、クランク軸とカム軸とを同時に組み付けることが可能になり、エンジンの組立を容易にすることができる。また、クランク軸とカム軸とを同時に組み付けることができるため、クランク軸とカム軸との間に設ける減速機構を構成するタイミングギアの合わせマークを合わせ間違うおそれを無くすことができ、品質の安定化を図ることができる。
【００１６】
特に本発明によれば、シリンダブロック及びクランクケースの合わせ面をピストンの往復動軸線に対して傾斜させて、カム軸支持部をクランク軸支持部よりもシリンダヘッド側に偏った位置に設けたので、カム軸とロッカアームとの間の距離を短くしてプッシュロッドを短くすることができ、機関の高速回転時にプッシュロッドが湾曲するのを防ぐとともに慣性重量を減らして、吸気バルブ及び排気バルブの追従性を良好にすることができる。
従って、エンジンの高速時の性能を犠牲にすることなく、シリンダブロック及びクランクケースの合わせ面にクランク軸及びカム軸を取り付ける構造を採用して、エンジンの組み立てを容易にするとともに品質の安定化を図ることができる。
【００１７】
また本発明において、吸気通路、排気通路及び冷却媒体通路を直線的に設けた場合には、シリンダブロック及びシリンダヘッドを鋳造する際にこれらの通路を成形するための中子を簡単に抜くことができるため、シリンダブロック及びシリンダヘッドの鋳造を容易にしてエンジンの製造能率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１ないし図９は、シリンダブロック２２及びシリンダヘッド４２を備えたエンジン２０を示している。シリンダブロック２２は、クランク軸２６（図４，７参照）を符号２４で示されたクランク軸支持部で支持している。クランク軸２６は、シリンダ３２（図６参照）内で往復動軸線３４（図７参照）に沿って往復動する往復動ピストン３０により駆動されて回転軸線２８（図３，図７参照）の回りを回転する。クランク軸２６のクランクロッド４０には、符号３８で示した部分でコネクティングロッド３６が支持されている。シリンダヘッド４２は、ピストン３０を駆動するために可燃性の燃料と空気との混合気を供給するための吸気通路４４と、燃焼生成物を排出するための排気通路４６とを有している。これらの点は既に知られているが、本発明では、図７に示されているように、シリンダブロック２２及びシリンダヘッド４２が、機械加工された対向面と該対向面間に介在するヘッド・ガスケットとを有しない単一、一体型のモノブロック部材４８からなっている。
【００１９】
従来技術では、図５に示されているように、シリンダブロック２２ａ及びシリンダヘッド４２ａが別体に形成されていて、機械加工された対向面２２ｂ及び４２ｂと、該対向面間に介在するヘッドガスケット５０とを有していた。また図５に示された従来技術では、シリンダ３２内に開口させられる吸気ポート４１ａ及び排気ポート４３ａと、吸気ポート４１ａ及び排気ポート４３ａにそれぞれ一端が接続された吸気通路４４ａ及び排気通路４６ａとがシリンダヘッド４２ａ内に設けられていた。
【００２０】
これに対し、本発明においては、図６に示したように、シリンダブロック２２及びシリンダヘッド４２が単一の一体型モノブロック部材４８からなっていて、対向面を有しておらず、対向面間に介在するヘッドガスケットも有していない。
【００２１】
本実施形態においては、全体を単一のモノブロック部材として形成されたシリンダヘッド４２及びシリンダブロック２２内に１以上の冷却媒体通路５２が連続的に形成され、この冷却媒体通路５２内の冷却液によりエンジン２０が冷却される。
【００２２】
好ましい実施形態においては、図８及び図９に示されているように、排気通路４６と、１以上の冷却媒体通路５２とが、両者間に設けられたシリンダヘッドの共通の壁部５４を共有しており、該共通の壁部５４は、排気通路４６に面する第１の面５６と、第１の面と反対側で冷却媒体通路５２に面する第２の面５８とを有している。必要に応じて、サーモスタット用開口部５９（図１及び図２参照）が設けられる。
【００２３】
図９に示されているように、本発明の好ましい実施形態においては、吸気通路４４及び排気通路４６がそれぞれ、直線的な型抜き通路６０及び６２に沿って伸びていて、モノブロック部材を鋳造する際にシリンダヘッド及びシリンダブロックに吸気通路４４及び排気通路４６を連続的に成形するための中子（コア）を直線的に型抜きする（引き抜く）ことができるようになっている。冷却媒体通路５２は、直線的な型抜き通路６４に沿って伸びるように設けられており、これにより、シリンダヘッド及びシリンダブロックに冷却媒体通路５２を連続的に形成するための中子を直線的に型抜きすることを可能にしている。排気通路４６及び冷却媒体通路５２を成形する中子は、同じ型抜き方向６２及び６４に沿って型抜きされる。図示の例では、吸気通路４４を成形する中子が、排気通路４６及び冷却媒体通路５２の型抜き方向６２及び６４とは異なる方向に型抜きされるように吸気通路４４と排気通路４６及び冷却媒体通路５２とが設けられている。
【００２４】
本実施形態のエンジンは、クランク軸をほぼ垂直方向に向けた状態で使用される４ストローク機関で、図５に示された従来例と同様に、シリンダ３２内に開口した吸気ポート４１及び排気ポート４３（図６参照）と吸気通路４４及び排気通路４６とがシリンダヘッド４２内に設けられている。吸気通路４４及び排気通路４６は、モノブロック部材４８を構成するシリンダヘッド及びシリンダブロックに連続的に形成されていて、それぞれの一端が吸気ポート４１及び排気ポート４３に通じている。
【００２５】
エンジンはまた、吸気ポート４１及び排気ポート４３をそれぞれ開閉する吸気バルブ６６及び排気バルブ６８を備えている。吸気バルブ６６は、吸気ポート４１を開閉する弁体６６ａと該弁体に連結された操作軸６６ｂとからなり、排気バルブ６８は、排気ポート４３を開閉する弁体６８ａと、該弁体６８ａに連結された操作軸６８ｂとからなっている。
吸気バルブ６６及び排気バルブ６８は、後記するカム軸の回転によりプッシュロッドとロッカーアームとを介して所定のタイミングで駆動される。吸気バルブ６６は、エンジンの行程が吸気行程にあるときに吸気ポート４１を開き、排気バルブ６８はエンジンの行程が排気行程にあるときに排気ポート４３を開く。吸気バルブ６６が吸気ポート４１を開いているときに、可燃性の燃料と空気との混合気が吸気通路４４と吸気ポート４１とを通してシリンダ内に供給される。また排気バルブ６８が排気ポート４３を開いている間に、シリンダ内で生じた燃焼生成物が、排気ポート４３と排気通路４６とを通して外部に排出される。
【００２６】
図７に示したように、シリンダブロックはまた、クランク軸２６によりタイミングギア７２及び７４からなる歯車減速機構を介して回転駆動されるカム軸７０を支持している。
シリンダヘッド４２はプッシュロッド通路７６を備えている。プッシュロッド通路７６は、シリンダヘッド４２及びシリンダブロック２２内に連続的に形成されていて、該プッシュロッド通路７６に、一対のプッシュロッド７８及び８０（図７及び図８参照）が収容されている。既に知られているものと同様に、プッシュロッド７８及び８０はそれぞれカム軸７０によりカム突起８１を介して駆動され、プッシュロッド７８及び８０によりそれぞれロッカーアーム８２及び８４（図６，図７参照）を介して吸気バルブ６６及び排気バルブ６８が駆動される。ピストン３０は、往復動軸線３４（図７参照）に沿って往復動する。プッシュロッド通路７６は、往復動軸線３４と平行に伸びていて、第１の横方向に沿って往復動軸線３４から横方向に間隔を隔てて配置されている。
【００２７】
シリンダヘッド４２及びシリンダブロック２２内に連続的に形成された吸気通路４４及び排気通路４６は、プッシュロッド通路７６の相対向する側壁部（図７の紙面と直角な方向に相対する側壁部）の近くにあって、前記第１の横方向を横切る第２の横方向に間隔を隔てて配置されている。クランク軸２６は往復動軸３４を横切る第１の回転軸線２８の回りを回転する。カム軸７０は第１の回転軸線２８と平行で、かつ往復動軸線３４（図７参照）を横切る方向に伸びる第２の回転軸線８６の回りを回転する。
【００２８】
図７に示すように、シリンダブロック２２及びクランクケース８８はそれぞれ、ピストン３０の往復動軸線３４に対して傾斜した平面上にある境界を間にして相対向する合わせ面９０及び９１を有していて、シリンダブロック２２の合わせ面９０とクランクケース８８の合わせ面９１とをガスケット（図示せず。）を介して突き合わせた状態でクランクケース８８がシリンダブロック２２に取り付けられている。
【００２９】
シリンダブロック２２及びクランクケース８８の合わせ面９０及び９１に、クランク軸支持部２４及びカム軸支持部９２が設けられている。クランク軸支持部２４は合わせ面９０及び９１の一部に形成された半割円筒状の部分により円筒状に形成されていて、クランク軸支持部２４の内側にクランク軸２６が軸受けを介して回転自在に支持されている。同様に、カム軸支持部９２は合わせ面９０及び９１の一部に形成された半割円筒状の部分により円筒状に形成されていて、該カム軸支持部９２の内側にカム軸７０が軸受けを介して支持されている。このようにしてクランク軸２６及びカム軸７０を支持した状態で、クランク軸の回転軸線２８とカム軸の回転軸線８６とがシリンダブロック２２及びクランクケース８８の合わせ面９０及び９１の間の傾斜した境界面上に位置するように、クランク軸支持部２４及びカム軸支持部９２が設けられている。
【００３０】
シリンダブロック２２及びクランクケース８８の合わせ面９０及び９１は、ピストン３０の往復動軸線３４に対して鋭角をなす方向に沿って、第１の回転軸線２８から第２の回転軸線８６に向って伸びていて、カム軸支持部９２がクランク軸支持部２４よりもシリンダヘッド側に偏った位置に配置されている。
【００３１】
上記のように、シリンダブロック２２とクランクケース８８との合わせ面にクランク軸支持部２４及びカム軸支持部９２を設けて、これらの支持部によりクランク軸２６及びカム軸７０を支持するようにすると、クランク軸２６とカム軸７０とを同時に組み付けることが可能になるため、エンジンの組立を容易にすることができる。また、クランク軸２６とカム軸７０とを同時に組み付けることができるため、クランク軸とカム軸との間に設ける減速機構を構成するタイミングギア７２，７４の合わせマークを合わせ間違うおそれを無くすことができる。
【００３２】
また上記のように、シリンダブロック及びクランクケースの合わせ面９０及び９１をピストンの往復動軸線３４に対して傾斜させて、カム軸支持部９２をクランク軸支持部２４よりもシリンダヘッド側に偏った位置に設けると、カム軸７０とロッカアーム８２，８４との間の距離を短くすることができるため、プッシュロッド７８，８０を短くすることができる。従って、機関の高速回転時にプッシュロッド７８，８０が湾曲するのを防ぐとともに慣性重量を減らして、吸気バルブ及び排気バルブの追従性を良好にすることができる。
【００３３】
図１に示したように、シリンダブロック２２及びクランクケース８８のそれぞれの下端に、クランク軸２６の軸線及びカム軸７０の軸線と直交する共通の平面上に位置する開口端面９３及び９４が設けられ、これらの端面９３及び９４にガスケットを介してオイルパン１００の開口端のフランジ１０１が突き合わされている。そして、オイルパン１００のフランジ１０１がボルトによりシリンダブロック２２及びクランクケース８８に締結され、これによりオイルパン１００がシリンダブロック２２及びクランクケース８８に取り付けられている。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係わるエンジンを一方向から見て示した斜視図である。
【図２】図１のエンジンの要部の分解斜視図である。
【図３】図１のエンジンを他方向から見て示した要部の斜視図である。
【図４】図１のエンジンを一部切り欠いて示した要部の斜視図である。
【図５】従来の同種のエンジンの要部を示した断面図である。
【図６】図１のエンジンの図５と同様の断面図である。
【図７】図１の７−７線に沿った断面図である。
【図８】図３の８−８線に沿った断面図である。
【図９】図８の一部を切り欠いて示した斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
２０ エンジン
２２ シリンダブロック
２４ クランク軸支持部
２６ クランク軸
３０ ピストン
３２ シリンダ
３４ ピストンの往復動軸線
４１ 吸気ポート
４２ シリンダヘッド
４３ 排気ポート
４４ 吸気通路
４６ 排気通路
４８ モノブロック部材
５２ 冷却媒体通路
６６ 吸気バルブ
６８ 排気バルブ
７０ カム軸
７８ プッシュロッド
８０ プッシュロッド
８２ ロッカーアーム
８４ ロッカーアーム
８８ クランクケース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダヘッドとシリンダブロックとが一体に形成されたモノブロック形エンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンは、シリンダを有するシリンダブロックと、シリンダ内に開口した燃焼室と該燃焼室内に開口した吸気ポート及び排気ポートと吸気ポート及び排気ポートにそれぞれ一端が接続された吸気通路及び排気通路とを有するシリンダヘッドと、吸気ポート及び排気ポートをそれぞれ開閉する吸気バルブ及び排気バルブと、シリンダ内に往復動自在に嵌合されたピストンと、シリンダブロックに取り付けられたクランクケースと、シリンダブロック及びクランクケースに対して支持されてピストンにより駆動されるクランク軸と、シリンダブロック及びクランクケースに対して支持されてクランク軸により減速歯車機構を介して駆動されるカム軸とを備えている。また、オーバヘッドバルブ式のエンジンにおいては、カム軸により駆動される第１及び第２のプッシュロッドと、第１及び第２のプッシュロッドによりそれぞれ駆動されて吸気バルブ及び排気バルブをそれぞれ駆動する第１及び第２のロッカーアームとが設けられている。
【０００３】
通常のエンジンでは、シリンダブロック及びシリンダヘッドが別体に構成されていて、、シリンダブロック及びシリンダヘッドが一対の機械加工された対向面で結合され、該対向面の間にガスケットが設けられている。このような構造では、部品点数が多くなって構造が複雑になるのを避けられない。
【０００４】
そこで、特許文献１や特許文献２に示されているように、シリンダブロックとシリンダヘッドとを一体化して単一のモノブロック部材としたモノブロック型のエンジンが開発された。シリンダブロックとシリンダヘッドとを一体化すると、部品点数を削減して構造の簡素化を図ることができる。
【０００５】
特許文献１に示されているように、モノブロック型のエンジンにおいては、シリンダブロック及びクランクケースに、ピストンの移動方向と直交する平面に沿う合わせ面が設けられていて、シリンダブロックの合わせ面とクランクケースの合わせ面とが突き合わせ接続され、シリンダブロック及びクランクケースの合わせ面に設けられた支持部にクランク軸及びカム軸が支持される。
【０００６】
このように、シリンダブロックの合わせ面とクランクケースの合わせ面との間にクランク軸及びカム軸を支持するようにすると、クランク軸とカム軸とを同時に組み付けることが可能になり、エンジンの組立を容易にすることができる。また、クランク軸とカム軸とを同時に組み付けることができるため、クランク軸とカム軸との間に設ける減速機構を構成するタイミングギアの合わせマークを合わせ間違うおそれを無くすことができ、品質の安定化を図ることができる。
【特許文献１】特開平１１−１０７８４９号公報
【特許文献２】米国特許第４，９３８，１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のこの種のエンジンにおいては、シリンダブロック及びクランクケースの合わせ面がピストンの移動方向と直交する平面に沿うように設けられていたため、シリンダブロック及びクランクケースの合わせ面に設けられた支持部にクランク軸及びカム軸を支持した場合、カム軸とロッカーアームとの間の距離が長くなるのを避けられなかった。カム軸とロッカーアームとの間の距離が長くなると、プッシュロッドが長くなって、機関の高速回転時にプッシュロッドが湾曲し易く、また慣性重量も増加するため、機関の高速回転時に吸気バルブ及び排気バルブの追従性が悪くなるという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、構造の簡素化を図り、組立を容易にするとともに、プッシュロッドの長さを短くして、高速回転時のバルブの追従性を良好にすることができるようにしたモノブロック型エンジンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、シリンダを有するシリンダブロックと、シリンダ内に開口させられる吸気ポート及び排気ポートと吸気ポート及び排気ポートにそれぞれ一端が接続された吸気通路及び排気通路とを有するシリンダヘッドと、吸気ポート及び排気ポートをそれぞれ開閉する吸気バルブ及び排気バルブと、シリンダ内に往復動自在に嵌合されたピストンと、シリンダブロックに取り付けられたクランクケースと、シリンダブロック及びクランクケースに対して支持されてピストンにより駆動されるクランク軸と、シリンダブロック及びクランクケースに対して支持されてクランク軸により減速歯車機構を介して駆動されるカム軸と、カム軸により駆動されて吸気バルブ及び排気バルブをそれぞれ駆動する第１及び第２のプッシュロッドとを備え、シリンダブロックとシリンダヘッドとが単一の一体型モノブロック部材からなっているモノブロック型エンジンを対象とする。
【００１０】
本発明においては、シリンダブロック及びクランクケースが、前記ピストンの往復動軸線に対して傾斜した平面上にある境界面に沿う合わせ面を有していて、シリンダブロックの合わせ面とクランクケースの合わせ面とを境界面を間にして突き合わせた状態でクランクケースがシリンダブロックに取り付けられる。また、シリンダブロック及びクランクケースの合わせ面に、クランク軸支持部及びカム軸支持部が設けられ、クランク軸及びカム軸は互いに平行に設けられて、それぞれの軸線を前記境界面上に位置させた状態でクランク軸支持部及びカム軸支持部にそれぞれ支持されている。本発明においては、カム軸支持部が、クランク軸支持部よりもシリンダヘッド側に偏った位置に設けられている。
【００１１】
上記のように、シリンダブロック及びクランクケースの合わせ面にクランク軸支持部及びカム軸支持部を設けて、これらの支持部によりクランク軸及びカム軸を支持するようにすると、クランク軸とカム軸とを同時に組み付けることが可能になり、エンジンの組立を容易にすることができる。また、クランク軸とカム軸とを同時に組み付けることができるため、クランク軸とカム軸との間に設ける減速機構を構成するタイミングギアの合わせマークを合わせ間違うおそれを無くすことができ、品質の安定化を図ることができる。
【００１２】
従来のエンジンでは、シリンダブロック及びクランクケースの合わせ面にクランク軸支持部及びカム軸支持部を設けると、カム軸とロッカアームとの間の距離が長くなり、プッシュロッドの長さが長くなるのを避けられなかったが、本発明では、シリンダブロック及びクランクケースの合わせ面をピストンの往復動軸線に対して傾斜させて、カム軸支持部をクランク軸支持部よりもシリンダヘッド側に偏った位置に設けたので、カム軸とロッカアームとの間の距離を短くすることができ、これによりプッシュロッドを短くすることができるため、機関の高速回転時にプッシュロッドが湾曲するのを防ぐとともに慣性重量を減らして、吸気バルブ及び排気バルブの追従性を良好にすることができる。
【００１３】
本発明の好ましい態様では、シリンダヘッド及びシリンダブロックの内部に冷却媒体通路が形成され、排気通路は、冷却媒体通路と隣り合うように設けられて、排気通路と冷却媒体通路との間の隔壁が排気通路に面する第１の面と冷却媒体通路に面する第２の面とを有している。排気通路及び冷却媒体通路は同方向に直線的に伸びるように設けられ、吸気通路は、排気通路及び冷却媒体通路が延びる方向とは異なる方向に直線的に伸びるように設けられている。
【００１４】
上記のように、吸気通路、排気通路及び冷却媒体通路を直線的に設けると、シリンダブロック及びシリンダヘッドを鋳造する際にこれらの通路を成形するための中子を簡単に抜くことができるため、シリンダブロック及びシリンダヘッドの鋳造を容易にすることができ、エンジンの製造能率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明よれば、シリンダブロック及びクランクケースの合わせ面にクランク軸支持部及びカム軸支持部を設けて、これらの支持部によりクランク軸及びカム軸を支持するので、クランク軸とカム軸とを同時に組み付けることが可能になり、エンジンの組立を容易にすることができる。また、クランク軸とカム軸とを同時に組み付けることができるため、クランク軸とカム軸との間に設ける減速機構を構成するタイミングギアの合わせマークを合わせ間違うおそれを無くすことができ、品質の安定化を図ることができる。
【００１６】
特に本発明によれば、シリンダブロック及びクランクケースの合わせ面をピストンの往復動軸線に対して傾斜させて、カム軸支持部をクランク軸支持部よりもシリンダヘッド側に偏った位置に設けたので、カム軸とロッカアームとの間の距離を短くしてプッシュロッドを短くすることができ、機関の高速回転時にプッシュロッドが湾曲するのを防ぐとともに慣性重量を減らして、吸気バルブ及び排気バルブの追従性を良好にすることができる。
従って、エンジンの高速時の性能を犠牲にすることなく、シリンダブロック及びクランクケースの合わせ面にクランク軸及びカム軸を取り付ける構造を採用して、エンジンの組み立てを容易にするとともに品質の安定化を図ることができる。
【００１７】
また本発明において、吸気通路、排気通路及び冷却媒体通路を直線的に設けた場合には、シリンダブロック及びシリンダヘッドを鋳造する際にこれらの通路を成形するための中子を簡単に抜くことができるため、シリンダブロック及びシリンダヘッドの鋳造を容易にしてエンジンの製造能率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１ないし図９は、シリンダブロック２２及びシリンダヘッド４２を備えたエンジン２０を示している。シリンダブロック２２は、クランク軸２６（図４，７参照）を符号２４で示されたクランク軸支持部で支持している。クランク軸２６は、シリンダ３２（図６参照）内で往復動軸線３４（図７参照）に沿って往復動する往復動ピストン３０により駆動されて回転軸線２８（図３，図７参照）の回りを回転する。クランク軸２６のクランクロッド４０には、符号３８で示した部分でコネクティングロッド３６が支持されている。シリンダヘッド４２は、ピストン３０を駆動するために可燃性の燃料と空気との混合気を供給するための吸気通路４４と、燃焼生成物を排出するための排気通路４６とを有している。これらの点は既に知られているが、本発明では、図７に示されているように、シリンダブロック２２及びシリンダヘッド４２が、機械加工された対向面と該対向面間に介在するヘッド・ガスケットとを有しない単一、一体型のモノブロック部材４８からなっている。
【００１９】
従来技術では、図５に示されているように、シリンダブロック２２ａ及びシリンダヘッド４２ａが別体に形成されていて、機械加工された対向面２２ｂ及び４２ｂと、該対向面間に介在するヘッドガスケット５０とを有していた。また図５に示された従来技術では、シリンダ３２内に開口させられる吸気ポート４１ａ及び排気ポート４３ａと、吸気ポート４１ａ及び排気ポート４３ａにそれぞれ一端が接続された吸気通路４４ａ及び排気通路４６ａとがシリンダヘッド４２ａ内に設けられていた。
【００２０】
これに対し、本発明においては、図６に示したように、シリンダブロック２２及びシリンダヘッド４２が単一の一体型モノブロック部材４８からなっていて、対向面を有しておらず、対向面間に介在するヘッドガスケットも有していない。
【００２１】
本実施形態においては、全体を単一のモノブロック部材として形成されたシリンダヘッド４２及びシリンダブロック２２内に１以上の冷却媒体通路５２が連続的に形成され、この冷却媒体通路５２内の冷却液によりエンジン２０が冷却される。
【００２２】
好ましい実施形態においては、図８及び図９に示されているように、排気通路４６と、１以上の冷却媒体通路５２とが、両者間に設けられたシリンダヘッドの共通の壁部５４を共有しており、該共通の壁部５４は、排気通路４６に面する第１の面５６と、第１の面と反対側で冷却媒体通路５２に面する第２の面５８とを有している。必要に応じて、サーモスタット用開口部５９（図１及び図２参照）が設けられる。
【００２３】
図９に示されているように、本発明の好ましい実施形態においては、吸気通路４４及び排気通路４６がそれぞれ、直線的な型抜き通路６０及び６２に沿って伸びていて、モノブロック部材を鋳造する際にシリンダヘッド及びシリンダブロックに吸気通路４４及び排気通路４６を連続的に成形するための中子（コア）を直線的に型抜きする（引き抜く）ことができるようになっている。冷却媒体通路５２は、直線的な型抜き通路６４に沿って伸びるように設けられており、これにより、シリンダヘッド及びシリンダブロックに冷却媒体通路５２を連続的に形成するための中子を直線的に型抜きすることを可能にしている。排気通路４６及び冷却媒体通路５２を成形する中子は、同じ型抜き方向６２及び６４に沿って型抜きされる。図示の例では、吸気通路４４を成形する中子が、排気通路４６及び冷却媒体通路５２の型抜き方向６２及び６４とは異なる方向に型抜きされるように吸気通路４４と排気通路４６及び冷却媒体通路５２とが設けられている。
【００２４】
本実施形態のエンジンは、クランク軸をほぼ垂直方向に向けた状態で使用される４ストローク機関で、図５に示された従来例と同様に、シリンダ３２内に開口した吸気ポート４１及び排気ポート４３（図６参照）と吸気通路４４及び排気通路４６とがシリンダヘッド４２内に設けられている。吸気通路４４及び排気通路４６は、モノブロック部材４８を構成するシリンダヘッド及びシリンダブロックに連続的に形成されていて、それぞれの一端が吸気ポート４１及び排気ポート４３に通じている。
【００２５】
エンジンはまた、吸気ポート４１及び排気ポート４３をそれぞれ開閉する吸気バルブ６６及び排気バルブ６８を備えている。吸気バルブ６６は、吸気ポート４１を開閉する弁体６６ａと該弁体に連結された操作軸６６ｂとからなり、排気バルブ６８は、排気ポート４３を開閉する弁体６８ａと、該弁体６８ａに連結された操作軸６８ｂとからなっている。
吸気バルブ６６及び排気バルブ６８は、後記するカム軸の回転によりプッシュロッドとロッカーアームとを介して所定のタイミングで駆動される。吸気バルブ６６は、エンジンの行程が吸気行程にあるときに吸気ポート４１を開き、排気バルブ６８はエンジンの行程が排気行程にあるときに排気ポート４３を開く。吸気バルブ６６が吸気ポート４１を開いているときに、可燃性の燃料と空気との混合気が吸気通路４４と吸気ポート４１とを通してシリンダ内に供給される。また排気バルブ６８が排気ポート４３を開いている間に、シリンダ内で生じた燃焼生成物が、排気ポート４３と排気通路４６とを通して外部に排出される。
【００２６】
図７に示したように、シリンダブロックはまた、クランク軸２６によりタイミングギア７２及び７４からなる歯車減速機構を介して回転駆動されるカム軸７０を支持している。
シリンダヘッド４２はプッシュロッド通路７６を備えている。プッシュロッド通路７６は、シリンダヘッド４２及びシリンダブロック２２内に連続的に形成されていて、該プッシュロッド通路７６に、一対のプッシュロッド７８及び８０（図７及び図８参照）が収容されている。既に知られているものと同様に、プッシュロッド７８及び８０はそれぞれカム軸７０によりカム突起８１を介して駆動され、プッシュロッド７８及び８０によりそれぞれロッカーアーム８２及び８４（図６，図７参照）を介して吸気バルブ６６及び排気バルブ６８が駆動される。ピストン３０は、往復動軸線３４（図７参照）に沿って往復動する。プッシュロッド通路７６は、往復動軸線３４と平行に伸びていて、第１の横方向に沿って往復動軸線３４から横方向に間隔を隔てて配置されている。
【００２７】
シリンダヘッド４２及びシリンダブロック２２内に連続的に形成された吸気通路４４及び排気通路４６は、プッシュロッド通路７６の相対向する側壁部（図７の紙面と直角な方向に相対する側壁部）の近くにあって、前記第１の横方向を横切る第２の横方向に間隔を隔てて配置されている。クランク軸２６は往復動軸３４を横切る第１の回転軸線２８の回りを回転する。カム軸７０は第１の回転軸線２８と平行で、かつ往復動軸線３４（図７参照）を横切る方向に伸びる第２の回転軸線８６の回りを回転する。
【００２８】
図７に示すように、シリンダブロック２２及びクランクケース８８はそれぞれ、ピストン３０の往復動軸線３４に対して傾斜した平面上にある境界を間にして相対向する合わせ面９０及び９１を有していて、シリンダブロック２２の合わせ面９０とクランクケース８８の合わせ面９１とをガスケット（図示せず。）を介して突き合わせた状態でクランクケース８８がシリンダブロック２２に取り付けられている。
【００２９】
シリンダブロック２２及びクランクケース８８の合わせ面９０及び９１に、クランク軸支持部２４及びカム軸支持部９２が設けられている。クランク軸支持部２４は合わせ面９０及び９１の一部に形成された半割円筒状の部分により円筒状に形成されていて、クランク軸支持部２４の内側にクランク軸２６が軸受けを介して回転自在に支持されている。同様に、カム軸支持部９２は合わせ面９０及び９１の一部に形成された半割円筒状の部分により円筒状に形成されていて、該カム軸支持部９２の内側にカム軸７０が軸受けを介して支持されている。このようにしてクランク軸２６及びカム軸７０を支持した状態で、クランク軸の回転軸線２８とカム軸の回転軸線８６とがシリンダブロック２２及びクランクケース８８の合わせ面９０及び９１の間の傾斜した境界面上に位置するように、クランク軸支持部２４及びカム軸支持部９２が設けられている。
【００３０】
シリンダブロック２２及びクランクケース８８の合わせ面９０及び９１は、ピストン３０の往復動軸線３４に対して鋭角をなす方向に沿って、第１の回転軸線２８から第２の回転軸線８６に向って伸びていて、カム軸支持部９２がクランク軸支持部２４よりもシリンダヘッド側に偏った位置に配置されている。
【００３１】
上記のように、シリンダブロック２２とクランクケース８８との合わせ面にクランク軸支持部２４及びカム軸支持部９２を設けて、これらの支持部によりクランク軸２６及びカム軸７０を支持するようにすると、クランク軸２６とカム軸７０とを同時に組み付けることが可能になるため、エンジンの組立を容易にすることができる。また、クランク軸２６とカム軸７０とを同時に組み付けることができるため、クランク軸とカム軸との間に設ける減速機構を構成するタイミングギア７２，７４の合わせマークを合わせ間違うおそれを無くすことができる。
【００３２】
また上記のように、シリンダブロック及びクランクケースの合わせ面９０及び９１をピストンの往復動軸線３４に対して傾斜させて、カム軸支持部９２をクランク軸支持部２４よりもシリンダヘッド側に偏った位置に設けると、カム軸７０とロッカアーム８２，８４との間の距離を短くすることができるため、プッシュロッド７８，８０を短くすることができる。従って、機関の高速回転時にプッシュロッド７８，８０が湾曲するのを防ぐとともに慣性重量を減らして、吸気バルブ及び排気バルブの追従性を良好にすることができる。
【００３３】
図１に示したように、シリンダブロック２２及びクランクケース８８のそれぞれの下端に、クランク軸２６の軸線及びカム軸７０の軸線と直交する共通の平面上に位置する開口端面９３及び９４が設けられ、これらの端面９３及び９４にガスケットを介してオイルパン１００の開口端のフランジ１０１が突き合わされている。そして、オイルパン１００のフランジ１０１がボルトによりシリンダブロック２２及びクランクケース８８に締結され、これによりオイルパン１００がシリンダブロック２２及びクランクケース８８に取り付けられている。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係わるエンジンを一方向から見て示した斜視図である。
【図２】図１のエンジンの要部の分解斜視図である。
【図３】図１のエンジンを他方向から見て示した要部の斜視図である。
【図４】図１のエンジンを一部切り欠いて示した要部の斜視図である。
【図５】従来の同種のエンジンの要部を示した断面図である。
【図６】図１のエンジンの図５と同様の断面図である。
【図７】図１の７−７線に沿った断面図である。
【図８】図３の８−８線に沿った断面図である。
【図９】図８の一部を切り欠いて示した斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
２０ エンジン
２２ シリンダブロック
２４ クランク軸支持部
２６ クランク軸
３０ ピストン
３２ シリンダ
３４ ピストンの往復動軸線
４１ 吸気ポート
４２ シリンダヘッド
４３ 排気ポート
４４ 吸気通路
４６ 排気通路
４８ モノブロック部材
５２ 冷却媒体通路
６６ 吸気バルブ
６８ 排気バルブ
７０ カム軸
７８ プッシュロッド
８０ プッシュロッド
８２ ロッカーアーム
８４ ロッカーアーム
８８ クランクケース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダを有するシリンダブロックと、前記シリンダ内に開口させられる吸気ポート及び排気ポートと前記吸気ポート及び排気ポートにそれぞれ一端が接続された吸気通路及び排気通路とを有するシリンダヘッドと、前記吸気ポート及び排気ポートをそれぞれ開閉する吸気バルブ及び排気バルブと、前記シリンダ内に往復動自在に嵌合されたピストンと、前記シリンダブロックに取り付けられたクランクケースと、前記シリンダブロック及びクランクケースに対して支持されて前記ピストンにより駆動されるクランク軸と、前記シリンダブロック及びクランクケースに対して支持されて前記クランク軸により減速歯車機構を介して駆動されるカム軸と、前記カム軸により駆動されて前記吸気バルブ及び排気バルブをそれぞれ駆動する第１及び第２のプッシュロッドとを備え、前記シリンダブロックとシリンダヘッドとが単一の一体型モノブロック部材からなっているモノブロック型エンジンにおいて、
前記シリンダブロック及びクランクケースは、前記ピストンの往復動軸線に対して傾斜した平面上にある境界面に沿う合わせ面を有していて、前記シリンダブロックの合わせ面と前記クランクケースの合わせ面とを前記境界面を間にして突き合わせた状態で前記クランクケースが前記シリンダブロックに取り付けられ、
前記シリンダブロック及びクランクケースの合わせ面に、クランク軸支持部及びカム軸支持部が設けられ、
前記クランク軸及びカム軸は互いに平行に設けられて、それぞれの軸線を前記境界面上に位置させた状態で前記クランク軸支持部及びカム軸支持部にそれぞれ支持され、
前記カム軸支持部は、前記クランク軸支持部よりも前記シリンダヘッド側に偏った位置に設けられているモノブロック型エンジン。
【請求項２】
前記シリンダヘッド及びシリンダブロックの内部に冷却媒体通路が形成され、
前記排気通路は、前記冷却媒体通路と隣り合うように設けられて、前記排気通路と冷却媒体通路との間の隔壁が前記排気通路に面する第１の面と前記冷却媒体通路に面する第２の面とを有しており、
前記排気通路及び冷却媒体通路は同方向に直線的に伸びるように設けられ、
前記吸気通路は、前記排気通路及び冷却媒体通路が延びる方向とは異なる方向に直線的に伸びるように設けられている請求項１に記載のモノブロック型エンジン。
【請求項１】
シリンダを有するシリンダブロックと、前記シリンダ内に開口させられる吸気ポート及び排気ポートと前記吸気ポート及び排気ポートにそれぞれ一端が接続された吸気通路及び排気通路とを有するシリンダヘッドと、前記吸気ポート及び排気ポートをそれぞれ開閉する吸気バルブ及び排気バルブと、前記シリンダ内に往復動自在に嵌合されたピストンと、前記シリンダブロックに取り付けられたクランクケースと、前記シリンダブロック及びクランクケースに対して支持されて前記ピストンにより駆動されるクランク軸と、前記シリンダブロック及びクランクケースに対して支持されて前記クランク軸により減速歯車機構を介して駆動されるカム軸と、前記カム軸により駆動されて前記吸気バルブ及び排気バルブをそれぞれ駆動する第１及び第２のプッシュロッドとを備え、前記シリンダブロックとシリンダヘッドとが単一の一体型モノブロック部材からなっているモノブロック型エンジンにおいて、
前記シリンダブロック及びクランクケースは、前記ピストンの往復動軸線に対して傾斜した平面上にある境界面に沿う合わせ面を有していて、前記シリンダブロックの合わせ面と前記クランクケースの合わせ面とを前記境界面を間にして突き合わせた状態で前記クランクケースが前記シリンダブロックに取り付けられ、
前記シリンダブロック及びクランクケースの合わせ面に、クランク軸支持部及びカム軸支持部が設けられ、
前記クランク軸及びカム軸は互いに平行に設けられて、それぞれの軸線を前記境界面上に位置させた状態で前記クランク軸支持部及びカム軸支持部にそれぞれ支持され、
前記カム軸支持部は、前記クランク軸支持部よりも前記シリンダヘッド側に偏った位置に設けられているモノブロック型エンジン。
【請求項２】
前記シリンダヘッド及びシリンダブロックの内部に冷却媒体通路が形成され、
前記排気通路は、前記冷却媒体通路と隣り合うように設けられて、前記排気通路と冷却媒体通路との間の隔壁が前記排気通路に面する第１の面と前記冷却媒体通路に面する第２の面とを有しており、
前記排気通路及び冷却媒体通路は同方向に直線的に伸びるように設けられ、
前記吸気通路は、前記排気通路及び冷却媒体通路が延びる方向とは異なる方向に直線的に伸びるように設けられている請求項１に記載のモノブロック型エンジン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−２９９９５９（Ｐ２００６−２９９９５９Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２３５９７（Ｐ２００５−１２３５９７）
【出願日】平成１７年４月２１日（２００５．４．２１）
【出願人】（０００１０９９４５）トーハツ株式会社 (8)
【出願人】（５９２０１４４３６）ブランズウィック コーポレイション (4)
【氏名又は名称原語表記】ＢＲＵＮＳＷＩＣＫ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月２１日（２００５．４．２１）
【出願人】（０００１０９９４５）トーハツ株式会社 (8)
【出願人】（５９２０１４４３６）ブランズウィック コーポレイション (4)
【氏名又は名称原語表記】ＢＲＵＮＳＷＩＣＫ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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