JP7312209B2 - 内燃機関 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関に関する。
従来、シリンダーブロックとシリンダーヘッドからなり、シリンダーブロックの側方にカムチェーン室を有する内燃機関が知られている(例えば、特許文献1)。
特開2019-43204号公報
この種の内燃機関においては、シリンダーヘッド内に形成された燃焼室近傍の高温領域における冷却性に課題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、燃焼室近傍を効率よく冷却できる内燃機関を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、シリンダーブロック(24a)とシリンダーヘッド(24b)からなり、シリンダーブロック(24a)の壁内に形成されるカムチェーン室(66)を有する内燃機関において、前記カムチェーン室(66)に該カムチェーン室(66)を横切る梁部材(77)を備え、前記梁部材(77)は、前記シリンダーブロック(24a)と前記シリンダーヘッド(24b)の合わせ面に設けた溝内に、着脱可能に配置されることを特徴とする。
また、本発明は、シリンダーブロック(24a)とシリンダーヘッド(24b)からなり、シリンダーブロック(24a)の壁内に形成されるカムチェーン室(66)を有する内燃機関において、前記シリンダーブロック(24a)を覆うシリンダー部カバー(86)を備え、前記シリンダーブロック(24a)と前記シリンダー部カバー(86)の間に送風装置(80)からの気流(W)を通す風路(88)を形成し、前記カムチェーン室(66)に該カムチェーン室(66)を横切る梁部材(77)を備え、前記梁部材(77)は、シリンダー室(71)側の内壁(66A)と前記シリンダーブロック(24a)の外壁(66B)を熱的につなぎ、前記カムチェーン室(66)に着脱可能であることを特徴とする。
本発明によれば、カムチェーン室に該カムチェーン室を横切る梁部材を配置したから、シリンダーブロックの熱をシリンダー外部の熱で引くことができ、燃焼室近傍の高温領域の冷却を効率よく行える。
鞍乗り型車両の左側面図である。 パワーユニットの断面図である。 図2のIII-III断面図である。 シリンダー部の斜視図である。 シリンダー部の平面図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、説明中、前後左右および上下といった方向の記載は、特に記載がなければ車体に対する方向と同一とする。また、各図に示す符号FRは車体前方を示し、符号UPは車体上方を示し、符号LHは車体左方を示す。
[実施の形態]
図1は、本発明の実施の形態に係る鞍乗り型車両10の側面図である。
鞍乗り型車両10は、車体フレーム11と、車体フレーム11に支持されるパワーユニット12と、前輪13を操舵自在に支持するフロントフォーク14と、後輪15を支持するスイングアーム16と、乗員用のシート17とを備える車両である。
鞍乗り型車両10は、乗員がシート17に跨るようにして着座する車両である。シート17は、車体フレーム11の後部の上方に設けられる。
車体フレーム11は、車体フレーム11の前端部に設けられるヘッドパイプ18と、ヘッドパイプ18の後方に位置するフロントフレーム19と、フロントフレーム19の後方に位置するリアフレーム20とを備える。フロントフレーム19の前端部は、ヘッドパイプ18に接続される。
シート17は、リアフレーム20に支持される。
フロントフォーク14は、ヘッドパイプ18によって左右に操舵自在に支持される。前輪13は、フロントフォーク14の下端部に設けられる車軸13aに支持される。乗員が把持する操舵用のハンドル21は、フロントフォーク14の上端部に取り付けられる。
スイングアーム16は、車体フレーム11に支持されるピボット軸22に支持される。ピボット軸22は、車幅方向に水平に延びる軸である。スイングアーム16の前端部には、ピボット軸22が挿通される。スイングアーム16は、ピボット軸22を中心に上下に揺動する。
後輪15は、スイングアーム16の後端部に設けられる車軸15aに支持される。
パワーユニット12は、前輪13と後輪15との間に配置され、車体フレーム11に支持される。
パワーユニット12は、内燃機関である。パワーユニット12は、クランクケース23と、往復運動するピストンを収容するシリンダー部24とを備える。シリンダー部24の排気ポートには、排気装置25が接続される。
パワーユニット12の出力は、パワーユニット12と後輪15とを接続する駆動力伝達部材によって後輪15に伝達される。
また、鞍乗り型車両10は、前輪13を上方から覆うフロントフェンダー26と、後輪15を上方から覆うリアフェンダー27と、乗員が足を載せるステップ28と、パワーユニット12が使用する燃料を蓄える燃料タンク29とを備える。
フロントフェンダー26は、フロントフォーク14に取り付けられる。リアフェンダー27及びステップ28は、シート17よりも下方に設けられる。燃料タンク29は、車体フレーム11に支持される。
スイングアーム16の後端には、クッション連結部126が設けられる、クッション連結部126と、リアフレーム20の後端の連結部20aとの間には、リアクッション127が掛け渡される。
パワーユニット12は、エアクリーナーボックス124と、吸気量を調整するスロットルボディ125とを備える。
エアクリーナーボックス124は、外側から取り入れた空気を浄化してスロットルボディ125に供給する。
図2は、パワーユニット12の断面図である。
パワーユニット12は、クランクケース23とシリンダー部24とを備える。シリンダー部24は、シリンダーブロック24aとシリンダーヘッド24bとを備える。シリンダーブロック24aの外面には、周方向に延びる複数の放熱フィン73が設けられる。
クランクケース23は、車幅方向(左右方向)に延びるクランク軸30を収容するクランク室31を備える。
クランク軸30は、不図示のベアリングを介し、支持壁31a,31bに支持される。シリンダーブロック24aにはピストン32が配置される。
ピストン32は、コンロッド33を介し、クランク軸30のクランクピン30aに連結される。
クランク室31の右側には発電機室35が設けられる。発電機室35内では、クランク軸30に発電機36が連結される。
クランク軸30は発電機36を貫通し、クランク軸30の右端にはパワーユニット12を空冷する送風装置80が連結される。送風装置80は、クランク軸30と一体に回転する送風ファン83と、送風ファン83を外側から覆うファンカバー84と、シリンダー部24を覆うシリンダー部カバー86とを備える。
シリンダー部カバー86は、シリンダーブロック24a及びシリンダーヘッド24bを略全周に亘って覆う。
シリンダー部カバー86とシリンダー部24との間に形成される空間は、送風装置80によって送られる気流Wが通る風路88である。
送風ファン83は、クランク軸30と一体に回転し、ファンカバー84を通じて外側から空気を吸い込み、吸い込んだ空気を送風ファン83の径方向外側に吹き出す。送風ファン83が吹き出す気流Wは、風路88を通ってシリンダーブロック24a及びシリンダーヘッド24bの周囲に到達し、シリンダーブロック24a及びシリンダーヘッド24bを強制的に冷却する。
風路88の気流Wは、シリンダー部カバー86に設けられる排出口(不図示)から外側に排出される。
クランク室31の左側には、変速機ケース部40が設けられる。変速機ケース部40は、クランク室31から後輪15の左側まで前後に延びる。
クランクケース23の後部には、スイングアーム16の反対側を後方に延びるサブアーム42が接続される。後輪車軸15aは、スイングアーム16及びサブアーム42によって支持される。
変速機ケース部40は、後輪15の外側面に沿うように前後に延びるケース側壁部40aと、ケース側壁部40aの周縁部から車幅方向外側に延出するケース周壁部40bとを備える。一方の支持壁31aは、ケース側壁部40aの前端部を構成する。ケース周壁部40bによって区画される開放部40cは、ケース周壁部40bに固定されるケースカバー41によって塞がれる。
スイングアーム16は、変速機ケース部40と ケースカバー41とによって構成される。スイングアーム16には、クランク軸30の回転を変速して後輪15側に伝達する変速機構43と、遠心式のクラッチ機構44と、複数のギヤで構成される減速機構45とが設けられる。
クランク軸30の駆動力は、変速機構43、クラッチ機構44、及び減速機構45を介し、後輪15に伝達される。
クランク軸30の他端部には、変速機ケース部40内に突出するプーリー支持軸部30bが設けられる。変速機ケース部40の後部には、プーリー支持軸部30bと平行に配置される出力軸47が設けられる。出力軸47は、不図示のベアリングを介し、ケース側壁部40aに支持される。
変速機構43は、ベルト式の無段変速機46と、遠心ファン48とを備える。無段変速機46は、プーリー支持軸部30bに支持されるドライブプーリー50、出力軸47に支持されるドリブンプーリー51、及び、ドライブプーリー50とドリブンプーリー51とを接続するVベルト52を備える。
ドライブプーリー50は、円板状の固定プーリー片50aと、軸方向に移動可能な可動プーリー片50bとを備える。
可動プーリー片50bは、クランク軸30の回転による遠心力によって移動するローラーウェイト(不図示 )に押されて、軸方向に移動する。これにより、固定プーリー片50aと可動プーリー片50bとの間隔が変化する。
ドリブンプーリー51は、出力軸47の外周に回転自在に嵌合する外軸51aと、外軸51a上に固定される固定プーリー片51bと、外軸51a上で軸方向に移動可能な可動プーリー片51cとを備える。
可動プーリー片51cは、ばね51dによって固定プーリー片51b側に移動するように付勢されている。
無段変速機46の機能は、可動プーリー片50b及び可動プーリー片51cが軸方向に変位することで、Vベルト52に対するプーリー径が変化し、これにより、変速比が無段階で変更される。
クラッチ機構44は、ドリブンプーリー51が回転すると、遠心力によって接続状態となり、ドリブンプーリー51の回転を出力軸47に伝達する。出力軸47の回転は、減速機構45を介して後輪車軸15aに伝達される。
遠心ファン48は、ドライブプーリー50の固定プーリー片50aの車幅方向の外側面に一体に設けられる。遠心ファン48は、固定プーリー片50aの側面におけるケースカバー41側の面に設けられる。
シリンダー部24には、シリンダーヘッド24bが配置される。シリンダーヘッド24bは、ヘッドカバー24cにより覆われる。ヘッドカバー24cの内側には動弁室54が形成され、動弁室54には、動弁装置55が設けられる。動弁装置55は、吸気バルブ(不図示)と、排気バルブ(不図示)と、これら吸気バルブ及び排気バルブを駆動するカム軸56とを備える。
パワーユニット12は、クランク軸30の回転によってカム軸56を回転駆動する駆動力伝達構造60を備える。
図3は、図2のIII-III断面図である。
駆動力伝達構造60は、クランク軸30と、カム軸56と、各軸30、56の間に掛け渡される無端状のカムチェーン61と、走行するカムチェーン61を押圧してカムチェーン61の張りを調整する押圧部材62と、押圧部材62をカムチェーン61に押し付けるテンショナー63とを備える。
クランク軸30は、駆動歯車64を備える。駆動歯車64は、発電機室35内においてクランク軸30上に固定される。また、カム軸56は、被動歯車65を端部に備える。被動歯車65は、駆動歯車64よりも大径の歯車である。
カムチェーン61は、内周部61aが駆動歯車64及び被動歯車65の歯部に噛み合う。カムチェーン61は、無端状のベルトでもよい。
シリンダー部24の壁内には、図2、図3に示すように、カムチェーン61を収容するカムチェーン室66が設けられる。
カムチェーン室66は、発電機室35と動弁室54とを連通し、ピストン32の側方を通ってシリンダー軸線23dの軸方向に延びる。
カムチェーン61は、発電機室35で駆動歯車64に接続され、カムチェーン室66を通って動弁室54に入り、動弁室54で被動歯車65に接続される。
パワーユニット12の運転時において、駆動歯車64の回転方向Rは、図3中の反時計回り方向である。このため、カムチェーン61には、駆動歯車64によって引っ張られる方向に力を受ける第1区間部67と、被動歯車65によって引っ張られる方向に力を受ける第2区間部68とが存在する。
第1区間部67は、駆動歯車64及び被動歯車65の下方の部分であり、 第2区間部68は、駆動歯車64及び被動歯車65の上方の部分である。カムチェーン61の走行方向Dは略水平方向である。
カムチェーン室66には、第1区間部67をガイドするスライダー69が設けられる。スライダー69は、第1区間部67においてカムチェーン61の外周部61bに摺接する。 スライダー69は、パワーユニット12の壁の内面に固定される。
スライダー69には、第1区間部67の外周部61bに摺接する摺接面69aが設けられる。摺接面69aは凹状に形成され、第1区間部67は、摺接面69aの凹状部にガイドされて走行する。
テンショナー63は、ピン状の押圧部63aと、押圧部63aを押圧部材62に向けて付勢するばね(不図示)とを備える。
押圧部材62は、シリンダー軸線23dに沿って前後方向に延伸し、一端部62aは発電機室35に配置される。押圧部材62の他端部62bは、シリンダーヘッド24b内において被動歯車65の近傍に位置する。
図4は、シリンダーブロック24aの斜視図、図5は、同平面図である。
シリンダーブロック24aは、ピストン32が摺動するシリンダー室71を備える。シリンダー室71の側方にはカムチェーン室66が設けられる。
カムチェーン室66はシリンダーブロック24aの壁内に形成される。カムチェーン室66は、断面視で縦長に形成される。カムチェーン室66は、シリンダー室71側の内壁66Aと、内壁66Aに対向する外壁66Bと、内壁66Aと外壁66Bとをつなぐ一対の端壁66C、66Dとにより囲われる。
一対の端壁66C、66Dと外壁66Bとは、送風装置80からの気流Wが通る風路88(図2参照)内に位置する。
シリンダー室71の外周面には、周方向に延びる複数の放熱フィン73と、シリンダー軸線23dの軸方向に延びる複数の放熱フィン74と、が設けられる。
本実施の形態では、シリンダーブロック24aのカムチェーン室66には、カムチェーン室66を横切るように、梁部材77が配置される。梁部材77は金属製の中実板状であり、一様の幅、高さで延び、概略立方体である。
梁部材77は伝熱部材であって、内壁66Aと外壁66Bを熱的につなぐように、内壁66Aと外壁66Bとの間に掛け渡される。
本実施の形態では、外壁66Bが、風路88(図2参照)内に位置するため、外壁66Bが気流Wにより強制冷却される。したがって、カムチェーン室66を横切る梁部材77が、内壁66Aから外壁66Bに熱をより引きやすくなり、シリンダーブロック24aの熱をシリンダー外部の熱で引くことができる。
梁部材77は、シリンダーブロック24aの外壁66B側からの側面視において、シリンダー室71と重なる位置に配置される。
また、梁部材77は、シリンダーブロック24aの断面において、カムチェーン室66とシリンダー室71との間の薄肉になる部分78、79に設けられる。
無端状のカムチェーン61は、図3に示すように、駆動歯車64によって引っ張られる方向に力を受ける第1区間部67と、被動歯車65によって引っ張られる方向に力を受ける第2区間部68とを備えて構成される。第2区間部68には、テンショナー63により、押圧部材62が押し付けられる。
カムチェーン室66には、梁部材77を挟んで、カムチェーン61の第1区間部67が位置する第1チェーン領域81と、カムチェーン61の第2区間部68が位置する第2チェーン領域82と、が形成される。
第2チェーン領域82の側には、押圧部材62をカムチェーン61に押し付けるテンショナー63が配置される。
板状の梁部材77は、カムチェーン61の巻き掛け内に設けられる。
カムチェーン61は、カムチェーン室66の内部を、カムチェーンラインL1、L2に沿うように往復する。カムチェーンラインL2の側には、押圧部材62及びテンショナー63が配置される。
板状の梁部材77は、カムチェーン室66を往復するカムチェーンラインL1、L2の何れか一方寄りに設けられる。
本実施の形態では、梁部材77は、カムチェーン室66を往復するカムチェーンラインL1、L2のうち、テンショナー63が位置する側とは逆側のカムチェーンラインL1寄りに近づけて設けられる。
また、梁部材77は、シリンダーヘッド24bの内側に形成された燃焼室85(図2参照。)寄りに近づけて設けられる。
本実施の形態では、カムチェーン室66を横切る梁部材77を有するため、シリンダーブロック24aの熱をシリンダー外部の熱で引くことができる。梁部材77は、カムチェーン室66に着脱可能に設けられる。カムチェーン61は無端状であり、梁部材77を着脱可能とすることで、カムチェーン61の組付けが阻害されない。
梁部材77が、側面視においてシリンダー室71と重なることで、最も高温になりやすい部分を冷却することができる。
梁部材77が、断面においてカムチェーン室66とシリンダー室71の間が薄肉になる部分に設けられることで、最も高温になりやすい部分を冷却できる。
梁部材77が、カムチェーン61の巻き掛け内に設けられることで、最も高温になりやすい部分を冷却できる。
梁部材77が、往復するカムチェーンラインL1、L2の何れか一方寄りに設けられることで、カムチェーン61の回転風や、カムチェーン61からのオイル飛沫により梁部材77自体を冷却できる。
梁部材77が、テンショナー63と逆側のカムチェーンラインL1寄りに設けられる。カムチェーンラインL1は、カムチェーンラインL2と比較して、カムチェーンラインが一定なため、ギリギリまでカムチェーンラインL1に寄せることができる。
梁部材77が、シリンダーブロック24aとシリンダーヘッド24bの合わせ面近傍に設けられてもよい。これによれば、最も高温になりやすい部分を冷却できる。
本実施の形態では、シリンダーブロック24aのカムチェーン室66に、一つの梁部材77を設けたが、これに限定されない。
梁部材77が、カムチェーン室66に複数設けられてもよい。これによれば、梁部材77の個数が増えるごとに冷却効率を向上できる。梁部材77は、カムチェーン61の巻き掛け内でなくても、巻き掛け外に配置されてもよい。梁部材77が複数設けられる場合、少なくとも一つの梁部材77が、シリンダーブロック24aとシリンダーヘッド24bの合わせ面近傍に設けられていればよい。
梁部材77は、カムチェーン室66の内壁66Aと外壁66Bとの間に斜めに掛け渡されてもよい。また、梁部材77は短冊状でなく、幅広く形成して、内壁66Aと外壁66Bとの間に掛け渡されてもよい。
上記実施の形態では、自動二輪車の内燃機関を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、前輪又は後輪を2つ備える3輪の車両の内燃機関、及び、4輪以上を備える車両の内燃機関にも適用可能である。
[上記実施の形態によりサポートされる構成]
上記実施の形態は、以下の構成をサポートする。
(構成1)シリンダーブロックとシリンダーヘッドからなり、シリンダーブロックの側方にカムチェーン室を有する内燃機関において、
前記カムチェーン室に該カムチェーン室を横切る梁部材を配置したことを特徴とする内燃機関。
これによれば、シリンダー部の熱をシリンダー外部の熱で引くことができる。
(構成2)前記梁部材が前記カムチェーン室に着脱可能に設けられることを特徴とする構成1に記載の内燃機関。
これによれば、カムチェーンは無端状であり、梁部材が着脱可能とされることで、無端状部材の組付けが阻害されない。
(構成3)前記梁部材が側面視において前記シリンダーブロックのシリンダー室と重なることを特徴とする構成1又は2に記載の内燃機関。
これによれば、最も高温になりやすい部分を冷却できる。
(構成4)前記梁部材が前記シリンダーブロックの断面において前記シリンダーブロックのカムチェーン室と前記シリンダー室との間の薄肉になる部分に設けられることを特徴とする構成1乃至3の何れか一つに記載の内燃機関。
これによれば、最も高温になりやすい部分を冷却できる。
(構成5)前記梁部材が前記カムチェーン室に複数設けられることを特徴とする構成1乃至4の何れか一つに記載の内燃機関。
これによれば、梁部材の個数が増えるごとに冷却効率を向上できる。
(構成6)前記梁部材がカムチェーンの巻き掛け内に設けられることを特徴とする構成1乃至5の何れか一つに記載の内燃機関。
これによれば、最も高温になりやすい部分を冷却できる。
(構成7)前記梁部材が前記カムチェーン室を往復するカムチェーンラインの一方寄りに設けられることを特徴とする構成1乃至6の何れか一つに記載の内燃機関。
これによれば、カムチェーンの回転風や、カムチェーンからのオイル飛沫により梁部材自体を冷却できる。
(構成8)前記梁部材がテンショナーと逆側のカムチェーンライン寄りに設けられることを特徴とする構成7に記載の内燃機関。
これによれば、テンショナーと逆側のカムチェーンラインは、テンショナー側のカムチェーンラインと比較して、カムチェーンラインが一定なため、梁部材を一定なカムチェーンラインにギリギリまで寄せることができる。
(構成9)前記梁部材が前記シリンダーブロックと前記シリンダーヘッドの合わせ面近傍に設けられることを特徴とする構成1乃至8の何れか一つに記載の内燃機関。
これによれば、最も高温になりやすい部分を冷却できる。
10 鞍乗り型車両
12 パワーユニット
23 クランクケース
24 シリンダー部
24a シリンダーブロック
24b シリンダーヘッド
61 カムチェーン
63 テンショナー
66 カムチェーン室
71 シリンダー室
73、74 放熱フィン
77 梁部材
78、79 薄肉になる部分
81 第1チェーン領域
82 第2チェーン領域
85 燃焼室
L1、L2 カムチェーンライン

Claims (8)

  1. シリンダーブロック(24a)とシリンダーヘッド(24b)からなり、シリンダーブロック(24a)の壁内に形成されるカムチェーン室(66)を有する内燃機関において、
    前記カムチェーン室(66)に該カムチェーン室(66)を横切る梁部材(77)を備え、前記梁部材(77)は、前記シリンダーブロック(24a)と前記シリンダーヘッド(24b)の合わせ面に設けた溝内に、着脱可能に配置されることを特徴とする内燃機関。
  2. シリンダーブロック(24a)とシリンダーヘッド(24b)からなり、シリンダーブロック(24a)の壁内に形成されるカムチェーン室(66)を有する内燃機関において、
    前記シリンダーブロック(24a)を覆うシリンダー部カバー(86)を備え、前記シリンダーブロック(24a)と前記シリンダー部カバー(86)の間に送風装置(80)からの気流(W)を通す風路(88)を形成し、
    前記カムチェーン室(66)に該カムチェーン室(66)を横切る梁部材(77)を備え、前記梁部材(77)は、シリンダー室(71)側の内壁(66A)と前記シリンダーブロック(24a)の外壁(66B)を熱的につなぎ、前記カムチェーン室(66)に着脱可能であることを特徴とする内燃機関。
  3. 前記梁部材(77)が側面視において前記シリンダーブロック(24a)のシリンダー室(71)と重なることを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関。
  4. 前記梁部材(77)が前記シリンダーブロック(24a)の断面において前記カムチェーン室(66)と前記シリンダーブロック(24a)のシリンダー室(71)との間の薄肉になる部分(78、79)に設けられることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一つに記載の内燃機関。
  5. 前記梁部材(77)が前記カムチェーン室(66)に複数設けられることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一つに記載の内燃機関。
  6. 前記梁部材(77)がカムチェーン(61)の巻き掛け内に設けられることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一つに記載の内燃機関。
  7. 前記梁部材(77)が前記カムチェーン室(66)を往復するカムチェーンライン(L1、L2)の何れか一方寄りに設けられることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一つに記載の内燃機関。
  8. 前記梁部材(77)がテンショナー(63)と逆側のカムチェーンライン(L1)寄りに設けられることを特徴とする請求項7に記載の内燃機関。
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