JP3656921B2

JP3656921B2 - 並列４気筒エンジンのクランク構造

Info

Publication number: JP3656921B2
Application number: JP34674195A
Authority: JP
Inventors: 真二白石
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1995-12-13
Filing date: 1995-12-13
Publication date: 2005-06-08
Anticipated expiration: 2015-12-13
Also published as: JPH09166126A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動二輪車に搭載される並列４気筒エンジン（パラレル４）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動二輪車に搭載されている並列４気筒エンジン（パラレル４）では、通常、各気筒の爆発が等間隔となるように、すなわち、クランク軸１／２回転毎に何れか１つの気筒で爆発が起きるように、２個ずつのクランクピンがクランク角（クランク軸回転中心に対する角度）を１８０°として等角度で配置されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来の並列４気筒エンジンでは、エンジンにおける各気筒の爆発が略等間隔で起きることにより、運転状態が一定の時にはトルク変動が殆ど無いことから、該エンジンを搭載した自動二輪車では、加速時の無造作なスロットル操作により駆動輪（後輪）が瞬間的に路面に対してスリップすると、そのままの運転状態では駆動輪の回転トルクが一定であるために滑り続けてしまうこととなる。
【０００４】
そのため、そのようなエンジンを搭載した自動二輪車で、加速時にトラクションを維持しながら最大の加速力を得るには、操縦者の手動による微妙なスロットル操作がどうしても必要となってくる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために、上記の請求項１に記載したように、第１気筒から第４気筒まで順次に４個の気筒が並列的に配置されている並列４気筒エンジンにおいて、クランク軸の回転中心に対する各クランクピンの配置角度が、各気筒の爆発が不等間隔となるように設定されていて、第１気筒のクランクピンと第２気筒のクランクピンとは、クランク軸の回転中心を通る一つの平面上で回転中心に対して対向して配置され、また、第３気筒のクランクピンと第４気筒のクランクピンとは、前記の一つの平面とはクランク軸回転方向で４５度ずれた他の平面上で回転中心に対して対向して配置されていると共に、第１気筒のクランクピンと第４気筒のクランクピンとで同じ方向に発生するアンバランス力の和による慣性力と、第２気筒のクランクピンと第３気筒のクランクピンとで同じ方向に発生するアンバランス力の和による慣性力との総和が略０となるように構成されていることを特徴とするものである。
【０００６】
また、そのような並列４気筒エンジンのクランク構造において、上記の請求項２に記載したように、第１気筒のクランクピンと第４気筒のクランクピンとで同じ方向に発生するアンバランス力の和による慣性力と、第２気筒のクランクピンと第３気筒のクランクピンとで同じ方向に発生するアンバランス力の和による慣性力との総和を略０とすることで、クランク軸全体に働く一次慣性偶力が略０となるように、それぞれの気筒において、クランクピンにより連結されたクランクウエブに付けられたバランスウエイトの重心位置が、クランクピンから１８０°の位置よりずらされていることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の並列４気筒エンジンのクランク構造の実施形態について図面に基づいて説明する。
【０００８】
図１は、本発明の一実施形態である並列４気筒エンジンのクランク構造の概略を示すもので、並列に配置された第１〜第４気筒に共通するクランク軸１には、各気筒のそれぞれのピストン（図示せず）にそれぞれコンロッド（図示せず）を介して連結されるそれぞれのクランクピン１１，１２，１３，１４が、クランク軸１の回転中心Ｏに対して、クランクピン１１とクランクピン１２が１８０°の角度を隔てて配置され、クランクピン１２とクランクピン１３が４５°の角度を隔てて配置され、クランクピン１３とクランクピン１４が１８０°の角度を隔てて配置された状態で、軸方向に間隔を置いて設けられている。
【０００９】
すなわち、図２に示すように、クランク軸１の軸線方向から見て、第１気筒のクランクピン１１と第２気筒のクランクピン１２が、クランク軸１の回転中心Ｏを通る同一平面Ｘ上で回転中心Ｏに対して対向して配置され、第３気筒のクランクピン１３と第４気筒のクランクピン１４が、クランク軸１の回転中心Ｏを通る同一平面Ｙ上で回転中心Ｏに対して対向して配置され、且つ、平面Ｘに対して平面Ｙがクランク軸の回転方向Ｒと反対方向に４５°だけずれるように、各クランクピン１１，１２，１３，１４の位置が設定されている。
【００１０】
このようなクランク構造を有する並列４気筒エンジンでは、第１気筒−第２気筒−第３気筒−第４気筒の順で点火されることにより、第１気筒の爆発からクランク軸１が１８０°回転した段階で第２気筒が爆発し、第２気筒の爆発からクランク軸１が更に４５°だけ回転した段階で第３気筒が爆発し、第３気筒の爆発からクランク軸１が更に１８０°回転した段階で第４気筒が爆発し、第４気筒の爆発からクランク軸１が３１５°回転した段階で第１気筒が爆発するというように、各気筒での爆発が不等間隔で繰り返されることとなる。
【００１１】
これに対して、従来の並列４気筒エンジンでは、図３および図４に示すように、並列に配置された第１〜第４気筒の各クランクピン１１，１２，１３，１４が、全てクランク軸１の回転中心Ｏを通る同一平面Ｘ上に位置していて、クランク軸１の回転中心Ｏに対して、クランクピン１１，１４とクランクピン１２，１３が対向した状態で、クランク軸１の軸方向に間隔を置いて設けられている。
【００１２】
そのような従来のクランク構造を有する並列４気筒エンジンでは、第１気筒−第２気筒−第４気筒−第３気筒、または、第１気筒−第３気筒−第４気筒−第２気筒の順で点火されることにより、クランク軸１が１８０°回転する毎に何れか１つの気筒が爆発して、各気筒の爆発が等間隔で繰り返されることとなる。
【００１３】
なお、上記の本実施形態のように並列４気筒エンジンの点火の順序を第１気筒−第２気筒−第３気筒−第４気筒とする場合には、各気筒からの排気通路は、第１気筒の排気通路と第３気筒の排気通路を集合させ、第２気筒の排気通路と第４気筒の排気通路を集合させてから、それら２本の集合排気通路を１本に集合させるのが好適である。
【００１４】
ところで、上記のような本実施形態のクランク軸１の場合、各クランクピン１１，１２，１３，１４のそれぞれのウエブに付けるバランスウエイトを、各クランクピン１１，１２，１３，１４毎にそれぞれのピストンの上下動による一次慣性力と釣り合ったものにすると、各クランクピン１１，１２，１３，１４に一次慣性力の働く時期が不等間隔であるため、クランク軸１全体について見ると、クランクピン１２とクランクピン１３の中間位置を中心としてクランク軸１が振れるように、一次慣性偶力が働くことになる。
【００１５】
そこで、そのようなクランク軸１の振れを防ぐために、クランク軸１とは別軸で平行な１軸あるいは２軸のバランサーを、クランク軸１に対して所定の位置に配置することにより、一次慣性偶力を打ち消すこともできるが、本実施形態では、そのような別軸のバランサーを特に設置することなく、各気筒トータルでクランク軸１に働く一次慣性偶力を打ち消して略０とすることにより、クランク軸１の振れを防いでいる。
【００１６】
すなわち、図５に示すように、クランクピン１１とクランクピン１４のアンバランス、および、クランクピン１２とクランクピン１３のアンバランスを、平面Ｘと平面Ｙの中間の角度（ＸからＹ側に２２．５°）の方向に出すようにして、全体のアンバランスを釣り合った状態とすることにより、各気筒トータルでクランク軸１に働く一次慣性偶力を略０とすることが可能となる。
【００１７】
そのために、各クランクピンのクランクウエブに付けるウエイトとして、各クランクピン１１，１２，１３，１４に対して、クランクピン付近の重量による回転重量（Ｗｒ）を完全一次バランスとするためのウエイト（ＣＷｒ）を設定すると共に、ピストンの往復重量（ｍ）による一次慣性力をアンバランスの方向に出すためのウエイト（ＣＷｔ）を設定する。
【００１８】
すなわち、図６に示すように、例えば、クランクピン１１について見ると、回転重量（Ｗｒ）のためのウエイト（ＣＷｒ）を回転中心Ｏを挟んでクランクピン１１と対向する位置（クランクピン１１から１８０°の位置）に設定し、且つ、往復重量（ｍ）のかかる方向と直交する方向に対して回転中心Ｏからアンバランスを出した分（２２．５°）だけずらせた位置で、ＣＷｔ＝ｍ・ｓｉｎα（ｍ＝往復重量 α＝２２．５°）として、一次慣性力をアンバランスの方向Ｆに出すためのウエイト（ＣＷｔ）を設定するもので、結果的には、両方のウエイト（ＣＷｒ），（ＣＷｔ）のトータルのウエイト（ＣＷ）が、バランスウエイトの本来の重心位置（クランクピン１１から１８０°の位置）に対して、その重心位置がずらされた状態でクランクウエブに付けられる。
【００１９】
上記のような本実施形態のクランク構造を有する並列４気筒エンジンによれば、各気筒での爆発が不等間隔で繰り返されて、各気筒の爆発行程でのピストンの移動によって発生するエンジンの回転トルクが脈動的に変動することとなる。
【００２０】
そのため、そのような並列４気筒エンジンを搭載した自動二輪車では、加速時の無造作なスロットル操作により、駆動輪（後輪）が瞬間的に路面に対してスリップした時にも、そのままの運転状態でもエンジンにより駆動されている駆動輪の回転トルクが脈動的に変動していることにより、滑り続けることなく、路面に対する駆動輪のトラクションが自動的に回復されることとなるため、加速時の微妙なスロットル操作が不要となる。
【００２１】
また、本実施形態では、それぞれの気筒のクランクピン１１，１２，１３，１４に対して、それぞれのバランスウエイト（ＣＷ）の重心位置を、クランクピンから１８０°の位置よりずらせて、アンバランスを意図的に作ることにより、クランク軸１全体に働く一次慣性偶力を略０としているため、別軸のバランサー特に設置することなく、各気筒での爆発が不等間隔となることにより発生するクランク軸１の振れを防ぐことができる。
【００２２】
なお、上記のようなアンバランスを意図的に作ることによりクランク軸１の振れを防ぐという技術思想によれば、本実施形態のように別軸のバランサーを全く廃止しないまでも、別軸のバランサーの機能を軽減させることが可能となるため、クランク軸とバランサー軸の間のクランクケースの剛性（強度）上有利なものとなる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したような本発明の並列４気筒エンジンのクランク構造によれば、微妙なスロットル操作を必要とすることなく、エンジンの回転により発生するトルクを脈動的に変動させることができて、エンジンにより駆動される駆動輪のトラクションを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る並列４気筒エンジンのクランク構造の概略を示す斜視説明図。
【図２】図１に示したクランク構造におけるクランク軸回転中心に対する各クランクピンの配置関係を示すクランク軸線方向から見た説明図。
【図３】従来の並列４気筒エンジンのクランク構造の一例を示す斜視説明図。
【図４】図３に示したクランク構造におけるクランク軸回転中心に対する各クランクピンの配置関係を示すクランク軸線方向から見た説明図。
【図５】図１に示したクランク構造において、クランク軸全体に働く一次慣性偶力を略０とするための、各クランクピンに対するアンバランスの取り出し方向を示す説明図。
【図６】図５に示したアンバランスの取り出し方向に一次慣性力を出すための、クランクピンに対するバランスウエイトの付け方を示す説明図。
【符号の説明】
１クランク軸
１１クランクピン
１２クランクピン
１３クランクピン
１４クランクピン

Claims

第１気筒から第４気筒まで順次に４個の気筒が並列的に配置されている並列４気筒エンジンにおいて、クランク軸の回転中心に対する各クランクピンの配置角度が、各気筒の爆発が不等間隔となるように設定されていて、第１気筒のクランクピンと第２気筒のクランクピンとは、クランク軸の回転中心を通る一つの平面上で回転中心に対して対向して配置され、また、第３気筒のクランクピンと第４気筒のクランクピンとは、前記の一つの平面とはクランク軸回転方向で４５度ずれた他の平面上で回転中心に対して対向して配置されていると共に、第１気筒のクランクピンと第４気筒のクランクピンとで同じ方向に発生するアンバランス力の和による慣性力と、第２気筒のクランクピンと第３気筒のクランクピンとで同じ方向に発生するアンバランス力の和による慣性力との総和が略０となるように構成されていることを特徴とする並列４気筒エンジンのクランク構造。
第１気筒のクランクピンと第４気筒のクランクピンとで同じ方向に発生するアンバランス力の和による慣性力と、第２気筒のクランクピンと第３気筒のクランクピンとで同じ方向に発生するアンバランス力の和による慣性力との総和を略０とすることで、クランク軸全体に働く一次慣性偶力が略０となるように、それぞれの気筒において、クランクピンにより連結されたクランクウエブに付けられたバランスウエイトの重心位置が、クランクピンから１８０°の位置よりずらされていることを特徴とする請求項１に記載の並列４気筒エンジンのクランク構造。