JP4519747B2

JP4519747B2 - 小型内燃機関

Info

Publication number: JP4519747B2
Application number: JP2005277568A
Authority: JP
Inventors: 義基松田
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2005-09-26
Filing date: 2005-09-26
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2025-09-26
Also published as: US7373913B2; US20070068479A1; JP2007085291A

Description

本発明は、自動二輪車、自動三輪車、不整地走行車、小型滑走艇等に搭載される小型内燃機関に関する。

自動二輪車、自動三輪車、不整地走行車、小型滑走艇等に搭載される小型内燃機関は、軽量化のため、クランクケースの壁（隔壁）の肉厚を強度が保てる範囲内において薄くする傾向にある。

ところで、クランクシャフトの軸受部（メインジャーナル軸受部）やコネクティングロッドの大端部の軸受部分へ供給するオイル通路が、前記壁と別途配設されている。

また、内燃機関を運転状態から停止させたときには、前記オイル通路内のオイルが重力により降下してその上方から空気が入り込み、再運転させたときには、供給する潤滑油内に前記入り込んだ空気が混入した状態となる。しかし、潤滑性能（潤滑の効率）を高めるためには、潤滑油への空気の混入は避けることが望ましい。
実公昭６１−１８１６６号公報。

本発明は、このような状況に鑑みておこなわれたもので、再始動時にも、供給する潤滑油中に空気の混入が少ないような小型内燃機関を提供することを第１の目的とし、且つ、前記クランクケースの剛性を低下させることなく該クランクケースの壁の肉厚をより一層薄くできる小型内燃機関を提供することを第２の目的とする。

前記本発明の第１の目的は、以下の構成からなる小型内燃機関によって解決される。つまり、本第１の発明にかかる小型内燃機関は、クランクケースを備えた小型内燃機関であって、
クランクシャフトの軸受部に潤滑油を供給する第１オイル通路を、該軸受部の下方に、該クランクシャフトに略平行（この明細書および特許請求の範囲において、「略平行」には、厳格な意味での「平行」も含む概念で使用する）になるように形成するとともに、
前記第１オイル通路に略平行に、且つ、第１オイル通路より高い位置に、潤滑油が通る第２オイル通路を形成したことを特徴とする。

前述のように構成された本第１の発明にかかる小型内燃機関によれば、該小型内燃機関が停止し、第１オイル通路および第２オイル通路へ供給される潤滑油内に空気が混入している場合、潤滑油に比べて比重の低い該空気は、第１オイル通路より高い位置にある第２オイル通路側へ供給される潤滑油内へ逃げる。このため、小型内燃機関を再始動する際には、第１オイル通路へ供給される潤滑油内に空気が混入することがない。かかる場合、第１オイル通路を、クランクシャフトの軸受部への潤滑油供給路として使用し、第２オイル通路をシリンダヘッドへのオイル供給通路として使用する場合には、より高い負荷のかかるクランクシャフトの軸受部へ優先的に空気の混入しない潤滑油を供給できる点において、好ましい構成となる。

また、前記小型内燃機関において、前記クランクケースを形成する壁に一体に、前記クランクシャフトと略平行に延びる少なくとも２本のリブを形成し、これらのリブのうちの１つのリブ内に前記第１オイル通路を形成するとともに残りのリブ内に前記第２オイル通路を形成すると、該２本のリブによって前記壁（クランクケース）の剛性を高めることができ、この部分のクランクケースの壁の肉厚をさらに薄肉化することが可能となり、軽量化が促進できる。かかる軽量化は、小型内燃機関の場合、燃費の向上、高出力化等に有効である。

また、前記小型内燃機関において、前記第１オイル通路と前記第２オイル通路とに対して、略平行に第３オイル通路を形成し、前記第１オイル通路をクランクシャフトへの潤滑油路として、第２オイル通路をシリンダヘッドへの潤滑油路として、さらに第３オイル通路をピストンの摺動部分への潤滑油路とすると、それぞれの要オイル供給部へ、独立して潤滑油を供給することができる点で好ましい構成となる。

さらに、前記小型内燃機関において、前記壁に形成された２本のリブに略平行に３本目のリブを形成し、この３本目のリブ内に、前記第３オイル通路が形成されていると、前記壁の剛性をさらに高めることができ、その結果、壁の肉厚をさらに薄くできる。

また、前記小型内燃機関において、前記第２オイル通路と第３オイル通路とが、前記第１オイル通路を中心にその両側に配設されていると、前記壁の剛性を効率よく高めることができ、その結果、該壁の肉厚を薄くすることができる。

さらに、前記小型内燃機関において、前記壁がクランクケースの底部を形成する壁であり、前記第２オイル通路が該壁の一端部に、前記第３オイル通路が該壁の他端部に、前記第１オイル通路が該壁の中央部に、それぞれ配設されていると、該壁の剛性を合理的に高めることができ、その結果、該壁の肉厚を薄くできる。

また、前記小型内燃機関において、前記第１オイル通路、第２オイル通路および第３オイル通路が、これらの通路を横切る方向に延びるクロス通路により、互いに連通されていると、このクロス通路を介して、各オイル通路に所望の量の潤滑油を供給することができ、各オイル通路は他のオイル通路への潤滑油の供給に影響されることなく、潤滑油を供給することができる。また、エンジン再始動時等において、潤滑油の中に空気が混入している場合には、このクロス通路を介して、高い位置にある第２オイル通路側へ空気が逃げ、下方にある第１オイル通路あるいは第３オイル通路側へは空気が混入していない潤滑油を供給することができる。

また、前記小型内燃機関において、前記クロス通路が、前記クランクシャフトと交角を有する方向に延びる、前記壁に形成されたクロス・リブ内に、形成されていると、さらに該壁の剛性を高めることができ、該壁の薄肉化を促進できる。

また、前記小型内燃機関において、前記クロス通路が供給通路によってオイルポンプの吐出口側と接続されていると、前記第１オイル通路〜第３オイル通路へ、これら各オイル通路において相互に他のオイル通路への供給量にさほど影響されることなく潤滑油を供給することができる。

また、前記小型内燃機関において、前記オイルポンプが、前記第１オイル通路の下方位置に配設されていると、該第１オイル通路に優先的に潤滑油を供給するような構成を実現できる。また、この小型内燃機関が液冷式である場合には、前記オイルポンプと同軸上にウォーターポンプを配設した場合に、ウォーターポンプがエンジンの前部に配置することができるため、該ウォーターポンプとラジエータとの距離を短くでき、その間をゴムホースで接続しても、外観上シンプルに形成できる。

また、前記小型内燃機関において、前記供給通路にリリーフバルブが介装され、該リリーフバルブが作動すると前記供給通路と該リリーフバルブに設けられたリリーフ通路の一端とが連通するよう構成されているとともに、
該リリーフ通路の他端が前記オイルポンプの吸入通路に連通しており、前記リリーフバルブが作動したときに、前記供給通路側の潤滑油が前記オイルポンプの吸入通路側に戻るよう構成されていると、オイルポンプで加圧された潤滑油のエネルギーを無駄なくリサイクルできる。

前述のように構成された本発明にかかる小型内燃機関によると、再始動時にも、供給する潤滑油中に空気が混入するのを可及的に防止することができ、且つ、前記クランクケースを構成する壁の剛性を高めることができ、従って、該壁をより一層薄くすることが可能となる。

以下、本発明にかかるレジャービィークル用内燃機関（エンジンともいう）の実施形態を図面を参照しながら具体的に説明する。

図１は本発明の一実施形態にかかる小型内燃機関の要部の構成を示す全体側面図、図２は図１の内燃機関のクランクケースの底部とそこに配置されたオイルポンプを示す該図１のII−II矢視図、図３はオイルポンプから要潤滑部へ潤滑油を供給する潤滑油の回路図である。

図４に図示する自動二輪車３０に搭載される小型内燃機関である４サイクルエンジンＥは、図１に図示するように構成されている。つまり、図１に図示するように、本実施形態にかかる小型内燃機関である４サイクルエンジンＥのクランクケース１の底部を形成する壁１Ｋには、クランクシャフト２に略平行に延びる３本のリブ３Ａ，３Ｂ，３Ｃが形成されている。前記３本のリブ３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、互いに所定の距離を隔てて設けられている。
そして、前記リブ３Ａ内には、潤滑油の通路（第１オイル通路）４Ａが形成されており、この通路４Ａは、この実施形態では、クランクシャフト２のメインジャーナル軸受に潤滑油を供給するためのメイン・ギャラリーを構成している。また、図１に図示するように、前記通路４Ａは、前記クランクシャフト２の軸受部（メインジャーナル・軸受）６の下方位置に位置している。
また、前記リブ３Ｂ内には、潤滑油の通路（第２オイル通路）４Ｂが形成されており、この通路４Ｂは、この実施形態では、ミッション（変速機）５の入力軸５Ａと出力軸５Ｂの各軸受、およびシリンダヘッド２６の要潤滑部（カムシャフトの軸受部、カムとカムフォロアとの接触面等）に潤滑油を供給するためのサブ・ギャラリーを構成している。
また、前記リブ３Ｃ内には、潤滑油の通路（第３オイル通路）４Ｃが形成されており、この通路４Ｃは、この実施形態では、各シリンダのピストンの摺動部分に潤滑油を供給するためのピストン・ギャラリーを構成している。

また、前記クランクケース１の底部を形成する壁１Ｋには、前記３本のリブ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ（あるいはクランクシャフト２）に交角を有する（この実施形態では、直交する）ように、各リブの長手方向中央部分に、クロス・リブ７が延設されている。このクロス・リブ７内には、潤滑油の通路（クロス通路）４Ｄが形成されており、この通路４Ｄは、前記各通路４Ａ〜４Ｃと連通する。また、この通路４Ｄの長手方向の中央部分、つまり、この通路４Ｄと前記通路４Ａとの交点の近くには、基端部がオイルポンプ８の吐出口８Ａ（図２参照）に接続される供給通路９（図１参照）の先端部が接続され、オイルポンプ８から、該供給通路９および前記通路４Ｄを介して、各通路４Ａ〜４Ｃに、所定の圧力を有する潤滑油が供給されるよう構成されている。

そして、この実施形態では、前記通路４Ｂは、前記通路４Ａに比べて高い位置に位置している。また、前記通路４Ｃは、前記通路４Ａに比べて低い位置に位置している。また、前記通路４Ｂは、前記通路４Ａの後方（図１において左側）に位置し、前記通路４Ｃは、該通路４Ａの前方（図１において右側）に位置している。つまり、前記通路４Ｂと前記通路４Ｃは、前記通路４Ａを中心にその両側に配設されている。

そして、前記メイン・ギャラリーとなる前記通路４Ａの下方位置の、ミッションケース５Ｃ内には、前記オイルポンプ８が配置されており、このオイルポンプ８の吸入口８Ｂは、吸入パイプ（吸入通路）１０の先端部１０Ａと接続されており、この吸入パイプ１０の基端部１０Ｂは、エンジンＥのオイル溜１２内のオイル５０内に浸漬している。従って、オイルポンプ８は、前記吸入パイプ１０を介してオイル溜１２内のオイル５０を吸入する。なお、この実施形態では、前記ミッションケース５Ｃとオイル溜１２は連通している。

また、この実施形態では、前記オイルポンプ８は、エンジンＥとは、独立した別体に構成されており、複数の取付ボルト１３によって、前記ミッションケース５Ｃ側に取付られている。従って、これらの取付ボルト１３を取り外すことによって、該オイルポンプ８を、ミッションケース５Ｃから簡単に取り外すことができるよう構成されている。また、ボルト１７を取り外して、前記オイル溜１２の外殻を形成するオイルパン１２Ｐを前記クランクケース５Ｃから取り外して、次に、前述のように、前記オイルポンプ８を前記クランクケース５Ｃから取り外すと、クランクケース１の底部がエンジンＥ下方に開放され、従って、この状態において、エンジンＥのメイン・ジャーナル軸受の取付ボルト１４および後述する取付ボルト２０を取り外すと、上下に二分割可能なこのクランクケース１の、下部クランクケース１Ｌを下方に取り外すことができるよう構成されている。従って、容易に、底部側から、クランクケース１内の図示しないコネクティングロッドやピストンあるいは前記クランクシャフト２等を点検することができるようになっている。

また、前記オイルポンプ８は、この実施形態では、前記通路４Ａの下方位置に配置されている。そして、図３に図示するように、このオイルポンプ８の供給通路９にリリーフバルブ２２が配設されており、このリリーフバルブ２２が作動すると、供給通路９内を流れている加圧された潤滑油が、リリーフバルブ２２に設けられたリリーフ通路２４側に逃がされ、この逃がされた圧油（潤滑油）は、前記リリーフ通路２４の先端部が接続されているオイルポンプ８の吸入パイプ（吸入通路）１０側に戻されるよう構成されている。

また、該オイルポンプ８は、エンジンＥの前方（図１において右方）位置に配置されているオイルクーラ１５（図１，図２参照）と、図２に図示するように、２本の通路１６Ａ，１６Ｂで接続され、エンジンＥの要オイル潤滑部分を潤滑しようとする潤滑油を、効果的に冷却することができるよう構成されている。なお、オイルクーラ１５を配設する場合には、潤滑油の流れとしては、前記オイル溜１２（図１参照）からの潤滑油は、前記オイルポンプ８の第１のポンプ室８Ｆによって前記オイルクーラ１５に供給され、このオイルクーラ１５で冷却された潤滑油が、該オイルポンプ８の第２のポンプ室８Ｓに戻って該第２のポンプ室で加圧されて、前記供給通路９（図１参照）側へ供給されるように構成される。従って、かかる場合には、前記オイルポンプ８には、オイルクーラ１５側へ供給するための第１のポンプ室と供給通路９へ供給するための第２のポンプ室の、２つのポンプ室が形成されることになる。

また、この実施形態の場合、図１に図示するように、上部クランクケース１Ｕと下部クランクケース１Ｌとに上下に二分割されている前記クランクケース１の、該二分割される割り面１Ｇに、前記クランクシャフト２が位置するよう構成されている。そして、前記上部クランクケース１Ｕと下部クランクケース１Ｌは、複数本の取付ボルト２０等によって、一体に組み立てられている。

また、図１において、１６はエンジンＥのモーメントバランサーの回転軸、１９はジェネレータである。

前述のように構成された本実施形態にかかるエンジンＥの場合、以下のような作用効果を奏する。つまり、
この実施形態にかかるエンジンＥでは、前記通路４Ａが、距離的に、前記供給通路９と前記通路４Ｄの接続部分に近いため、潤滑油を優先的に供給することができ、従って、負荷の大きいメイン・ジャーナル軸受部分には、十分な潤滑油を供給することができる。
また、エンジンＥが再始動されたときなど、供給される潤滑油中に空気が混入することがあり、前記供給通路９から前記通路４Ｄへ供給される潤滑油中に空気が混入していたとしても、この空気は上位位置にある前記通路４Ｂ側へそこへ流れる潤滑油とともに流れるため、前記通路４Ａ，４Ｃへ供給される潤滑油内に空気が混入し難い。
従って、エンジンＥの再始動時に、より潤滑油の供給の優先順位の高い、前記通路４Ａおよび通路４Ｃへ、空気がほとんど混入していない潤滑油が供給されることになる。

また、前述のように、クランクケース１の底部の壁１Ｋに、クランクシャフト２と略平行な方向に３本の互いに離間したリブ３Ａ〜３Ｃが配置され、且つそれらの長手方向の中央部分には、クランクシャフト２に直交する方向にクロス・リブ７が配設されているため、クランクケース１の底部の壁１Ｋの剛性を高めることが可能となる。このため、エンジンＥの振動を低減することが可能となる。また、これらのリブ３Ａ〜３Ｃおよびクロス・リブ７によって、クランクケース１の底部の壁１Ｋの剛性を高めることができるため、該クランクケース１の底部の壁１Ｋの肉厚をより薄くすることも可能となる。

ところで、前述のようにオイルポンプ８の供給通路９にリリーフバルブ２２が配設され、該リリーフバルブ２２が作動すると、該供給通路９の圧油が、リリーフバルブ２２に設けられたリリーフ通路２４側を経てオイルポンプ８の吸入パイプ１０側に戻されるよう構成されているため、オイルポンプ８で加圧された潤滑油のエネルギーを無駄なくリサイクルすることができる。

また、このエンジンＥの場合、図２に図示するように、前記オイルポンプ８と同軸状にウォーターポンプ２１の回転軸２１Ａを配設しているため、該ウォーターポンプ２１がエンジンＥの比較的前端に近い位置に配置されることになるため、該ウォーターポンプ２１とラジエータ２３（図４参照）との距離を短くすることができる。従って、これらウォーターポンプ２１とラジエータ２３（図４参照）間に配設される配管２５（図４参照）あるいはゴムホース（図示せず）の長さを短くでき、従って、自動二輪車３０の外観をシンプルにするこができる。このような構成および作用効果は、外観が商品価値を左右する重要な要素となる「自動二輪車」にとって、好ましい構成となる。

前記実施形態では、専ら、自動二輪車に搭載するエンジン（小型内燃機関）について説明したが、本発明は、自動二輪車以外のレジャービィークル用の小型内燃機関にも適用することができ、前記実施形態の場合と同様の作用効果を奏することができる。

本発明にかかる小型内燃機関は、自動二輪車をはじめ、各種のレジャービィークル等に搭載することができる。

本発明の一実施形態にかかる小型内燃機関の要部の構成を概念的に示す一部破断した全体側面図である。図１の内燃機関のクランクケースの底部とそこに配置されたオイルポンプを示す該図１のII−II矢視図である。図１に示すエンジンにおいてオイルポンプから要潤滑部へ潤滑油を供給する潤滑油の経路を概念的に示した回路図である。図１に図示するエンジンを搭載した自動二輪車の全体の斜視図である。

符号の説明

１…クランクケース
１Ｋ…壁
２…クランクシャフト
３Ａ…リブ
３Ｂ…リブ
３Ｃ…リブ
４Ａ…通路（第１オイル通路）
４Ｂ…通路（第２オイル通路）
４Ｃ…通路（第３オイル通路）
４Ｄ…クロス通路
７…クロス・リブ
Ｅ…エンジン（小型内燃機関）

Claims

クランクケースを備えた小型内燃機関であって、
クランクシャフトの軸受部に潤滑油を供給する第１オイル通路を、該軸受部の下方に、該クランクシャフトに略平行になるように形成するとともに、
前記第１オイル通路に略平行に、且つ、第１オイル通路より高い位置に、潤滑油が通る第２オイル通路を形成するとともに、
前記第１オイル通路及び第２オイル通路を連通するべく、該第１オイル通路及び第２オイル通路を横切る方向に、該第１オイル通路側から第２オイル通路側に向かって上に傾斜するように、クロス通路を延設したことを特徴とする小型内燃機関。
前記第１オイル通路と前記第２オイル通路とに対して、略平行に第３オイル通路を該第１オイル通路より低い位置に形成するとともに、該第１オイル通路，第２オイル通路及び第３オイル通路を連通するべく、前記クロス通路が該第３オイル通路から第１オイル通路側に向かって上に傾斜するようにさらに延設されていることを特徴とする請求項１記載の小型内燃機関。
前記第３オイル通路が、この小型内燃機関のピストンの摺動部に潤滑油を供給する通路であることを特徴とする請求項２記載の小型内燃機関。
前記クランクケースを形成する壁に一体に、前記クランクシャフトと略平行に延びる少なくとも２本のリブを形成し、これらのリブのうちの１つのリブ内に前記第１オイル通路を形成するとともに残りのリブ内に前記第２オイル通路を形成し、
さらに、前記壁に形成された２本のリブに略平行に３本目のリブを形成し、この３本目のリブ内に、前記第３オイル通路を形成し、
前記クロス通路を、前記クランクシャフトと交角を有する方向に延びる、前記壁に形成されたクロス・リブ内に、形成したことを特徴とする請求項２又は３記載の小型内燃機関。
前記第２オイル通路と第３オイル通路とが、前記第１オイル通路を中心にその両側に配設されており、
前記壁がクランクケースの底部を形成する壁であり、前記第２オイル通路が該壁の一端部に、前記第３オイル通路が該壁の他端部に、前記第１オイル通路が該壁の中央部に、それぞれ配設されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１の項に記載の小型内燃機関。
前記クロス通路の、前記第２オイル通路より第１オイル通路に近い部位に、該クロス通路にオイルを供給する供給通路の先端を接続したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１の項に記載の小型内燃機関。
前記オイルポンプが、前記第１オイル通路の下方位置に配設されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１の項に記載の小型内燃機関。
前記供給通路にリリーフバルブが介装され、該リリーフバルブが作動すると前記供給通路と該リリーフバルブに設けられたリリーフ通路の一端とが連通するよう構成されているとともに、
該リリーフ通路の他端が前記オイルポンプの吸入通路に連通しており、前記リリーフバルブが作動したときに、前記供給通路側の潤滑油が前記オイルポンプの吸入通路側に戻るよう構成されていることを特徴とする請求項７に記載の小型内燃機関。
前記クロス通路の前記傾斜が、直線的に傾斜していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１の項に記載の小型内燃機関。