JP2004360520A

JP2004360520A - ベルト式無段変速機構を備えた４ストロークエンジン

Info

Publication number: JP2004360520A
Application number: JP2003158043A
Authority: JP
Inventors: Hideshi Morii; 秀史森井; Toshio Hayashi; 富志夫林; Hideki Niimura; 秀樹新村
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2003-06-03
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2004-12-24
Also published as: US7063063B2; US20050014583A1

Abstract

【課題】クランクシャフトを太くすることなくその短縮化を図ると共に、ベアリングの耐久性の向上を図ったベルト式無段変速機構を備えた４ストロークエンジンを提供するにある。
【解決手段】分割可能に構成されるクランクケース２０の合せ面２３でクランクシャフト２４を軸支し、このクランクシャフト２４の一端にベルト式無段変速機構３６を接続した４ストロークエンジン１９において、ベルト式無段変速機構３６を、そのクラッチベルト４５の張力方向４６がクランクケース２０の合せ面２３を通る線４７と重ならぬよう、クランクシャフト２４を中心に所定の角度θを持って配置したものである。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルト式無段変速機構を備えた４ストロークエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ベルト式無段変速機構（以下、ＣＶＴ機構と略す。）を備えた４ストロークエンジンは、そのクランクシャフトの一端をエンジン外に突出させ、その突出端（出力軸端＝以下、ＰＴＯ軸と略す。）にＣＶＴ機構の入力部を接続している（例えば特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
ＰＴＯ軸にはＣＶＴ機構のベルト張力が働くため、ＰＴＯ軸の長さは短く設定することが望ましい。特に、ＰＴＯ軸とそれを受けるベアリングとの距離が遠くなると、十分な強度を得るためにＰＴＯ軸を含むクランクシャフトを太くする必要があり、それに伴ってベアリングそのものも大型化の必要があるため、全体が大型化し重量も増えてしまう。
【０００４】
また、ＰＴＯ軸長を短くするためにカムチェーンや補器駆動用動力の取り出しをＰＴＯ軸側から避けることが好ましい。さらに、エンジンの振動低減用にバランサ装置を備える場合、通常その駆動用動力をクランクシャフトから取り出すが、その取り出しは同様にＰＴＯ軸側から避けることが好ましい。
【０００５】
ところで、バランサ装置のバランサシャフトは、クランクシャフト同様、例えば上下方向に分割されるクランクケースの合せ面で保持することが、組付性がよく、コスト的にも有利である。
【０００６】
【特許文献１】
特開平３−２０８７８４号公報（第６図）
【０００７】
【特許文献２】
特開平１１−１５３０３５号公報（図２および図３）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、クランクシャフトの、ＰＴＯ軸とは反対側端部には通常マグネト装置が装着されており、クランクシャフトのこの側にカムチェーンや補器駆動用動力の取り出し、さらにはバランサ装置駆動用動力の取り出しを設けるのは困難である。
【０００９】
一方、上述した特許文献に示すように、ＣＶＴ機構のベルト張力が働く方向とクランクケースの合せ面方向とが同じになると、例えばメタルベアリングを用いる場合、その合せ位置方向にベルトの張力が働くため、ベアリングの寿命を低下させることになって好ましくない（例えば特許文献１の第１図および特許文献２の図３参照）。
【００１０】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、クランクシャフトを太くすることなくその短縮化を図ると共に、ベアリングの耐久性の向上を図ったベルト式無段変速機構を備えた４ストロークエンジンを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るベルト式無段変速機構を備えた４ストロークエンジンは、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、分割可能に構成されるクランクケースの合せ面でクランクシャフトを軸支し、このクランクシャフトの一端にベルト式無段変速機構を接続した４ストロークエンジンにおいて、上記ベルト式無段変速機構を、そのクラッチベルトの張力方向が上記クランクケースの合せ面を通る線と重ならぬよう、上記クランクシャフトを中心に所定の角度を持って配置したものである。
【００１２】
また、上述した課題を解決するために、請求項２に記載したように、上記クランクケースの合せ面をシリンダ軸線と直交するように設定すると共に、上記エンジンを上記クランクシャフトと直行する方向に傾斜させて配置したものである。
【００１３】
さらに、上述した課題を解決するために、請求項３に記載したように、上記クランクケースの合せ面に、上記クランクシャフトと共にバランサシャフトを配置したものである。
【００１４】
そして、上述した課題を解決するために、請求項４に記載したように、上記クランクケースの、上記ベルト式無段変速機構とは反対側にマグネト装置、カムシャフト駆動用のカムドライブスプロケット、オイルポンプ駆動用のポンプドライブギヤ、およびスタータモータの駆動力が伝達されるスタータクラッチのクラッチドリブンギヤ等のエンジン補器およびこれらの補器駆動系を配置したものである。
【００１５】
さらに、上述した課題を解決するために、請求項５に記載したように、上記バランサシャフトを駆動するバランサドライブギヤを、上記クランクシャフトの上記ベルト式無段変速機構側端を軸支する軸受部より内側に設けると共に、上記補器駆動系を、上記クランクシャフトの上記ベルト式無段変速機構とは反対側端を軸支する軸受部より外側に配置したものである。
【００１６】
そして、上述した課題を解決するために、請求項６に記載したように、上記エンジンを雪上車に適用したものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態を適用した雪上車の左側面図である。また、図２はこの雪上車の平面図であり、図３は同正面図である。
【００１８】
図１〜図３に示すように、この雪上車１は前後方向に延びる車体の前下部に左右一対の操舵用スキッド２が左右に操舵可能に設けられる。また、操舵用スキッド２はフロントサスペンション機構３により緩衝可能に支持される。一方、車体の後下部にはクローラ機構４が設けられる。このクローラ機構４は、例えば前側に配置された駆動輪５と、後側に配置された従動輪６と、これらの動輪５，６間に配置された複数個の中間輪７と、これらの中間輪７を緩衝可能に支持するリヤサスペンション機構８と、各車輪５〜７の周囲に巻装された無限軌道９とから構成される。
【００１９】
クローラ機構４の上方には前後に延びる運転シート１０が設けられ、この運転シート１０の左右には一段低いステップ１１が設けられる。また、運転シート１０の前方にはステアリングシャフト１２を介して上記操舵用スキッド２を操作するハンドルバー１３が設けられる。そして、ハンドルバー１３前方にはメータパネル１４やウィンドシールド１５等が設けられ、メータパネル１４前方のウィンドシールド１５前下端にはヘッドライト１６が設けられる。
【００２０】
車体の前上半分は開閉可能なエンジンフード１７によって覆われ、その内部にエンジンルーム１８を形成してエンジン１９が搭載される。また、エンジンフード１７は上記ヘッドライト１６の光軸を遮らないよう、ヘッドライト１６下前部を最高点として前方に行くほど下がってゆく前下がり形状を有する。
【００２１】
図４はエンジンルーム１８の右側面図である。また、図５はこのエンジンルーム１８の平面図である。さらに、図６はエンジン１９の右側面図であり、図７は図６に示すエンジン１９の下半分を示す右側面図である。そして、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【００２２】
図４〜図８に示すように、このエンジン１９は例えばロアークランクケース２０ａと、その上方に載置される、シリンダブロック２１を一体に備えたアッパークランクケース２０ｂとに分割可能に構成されるクランクケース２０と、そのシリンダブロック２１上方に載置されるシリンダヘッド２２とから構成された４サイクル並列多気筒（本実施形態においては二気筒）エンジンである。
【００２３】
クランクケース２０の、すなわちロアークランクケース２０ａとアッパークランクケース２０ｂとの合せ面２３にはクランクシャフト２４が軸支される。クランクシャフト２４は、例えばその三箇所（左右および中央部）がロアークランクケース２０ａおよびアッパークランクケース２０ｂの合せ面２３にそれぞれ形成された軸受部２５にメタルベアリング２６を介して回転自在に軸支される。
【００２４】
また、このエンジン１９はクランクシャフト２４の軸線が車体の幅方向に延びるよう、横置きに配置されると共に、エンジン１９は側面視でヘッドライト１６の下方にシリンダヘッド２２が配置されるように、且つクランクシャフト２４を軸に、このクランクシャフト２４と直行する方向、本実施形態においてはやや後方に傾斜した状態で配置される。さらに、このエンジン１９は平面視で一側、本実施形態においては車体の進行方向に向かってやや左側にオフセットして配置される。
【００２５】
シリンダブロック２１内にはシリンダ２７が形成され、その内部にはピストン２８がクランクシャフト２４と直角方向に摺動自在に挿入される。そして、ピストン２８とクランクシャフト２４とがコンロッド２９によって連結され、ピストン２８の往復ストロークがクランクシャフト２４の回転運動に変換される。また、シリンダヘッド２２内には吸・排気バルブ３０およびこれらのバルブ３０を開閉操作するカムシャフト３１等から構成されるエンジン補器を構成する動弁装置３２が設けられ、その上部がヘッドカバー３３により覆われる。
【００２６】
そして、ロアークランクケース２０ａとアッパークランクケース２０ｂとの合せ面２３はシリンダ軸線３４と直交するように設定されると共に、シリンダヘッド２２とアッパークランクケース２０ｂのシリンダブロック２１との合せ面７６はロアークランクケース２０ａとアッパークランクケース２０ｂとの合せ面２３と平行に設定される。なお、シリンダヘッド２２とヘッドカバー３３との合せ面３５はやや前下がりに設定される。
【００２７】
エンジン１９がオフセットされた側のクランクシャフト２４端、本実施形態においては左端、はエンジン１９外に突出して出力軸端２４ａ（以下、ＰＴＯ軸と略す。）を形成し、このＰＴＯ軸２４ａにベルト式無段変速機構３６（以下、ＣＶＴ機構と略す。）を構成する、ドライブクラッチ３７を備えたドライブプーリ３８がクランクシャフト２４（ＰＴＯ軸２４ａ）と回転一体に接続される。また、ＰＴＯ軸２４ａとは反対側のクランクシャフト２４端、本実施形態においては右端、もエンジン１９外に突出し、この端部にエンジン補器であるマグネト装置３９が設けられる。クランクケース２０の右側はマグネトカバー４０で覆われてその内部にマグネト室４１を形成し、このマグネト室４１内にマグネト装置３９が収納される。なお、図７はこのマグネトカバー４０を外した状態を示す。
【００２８】
一方、エンジン１９後方の斜め上方にはドライブシャフト４２がクランクシャフト２４と平行に配置され、ドライブプーリ３８側のドライブシャフト４２端部（左端）に他のＣＶＴ機構３６を構成する、ドリブンクラッチ４３を備えたドリブンプーリ４４が設けられる。そして、ドライブプーリ３８とドリブンプーリ４４との間には例えばクラッチベルト４５が巻装されてクランクシャフト２４の回転がドライブシャフト４２に伝達されるように構成される。
【００２９】
さらに、クラッチベルト４５の張力方向、すなわちＰＴＯ軸２４ａの中心とドライブシャフト４２の中心とを結ぶ線４６はクランクケース２０の合せ面２３を通る線４７と重ならぬよう、ＰＴＯ軸２４ａを中心に所定の角度θ、好ましくは３０°〜６０°、を持ってドライブシャフト４２が配置される。
【００３０】
他方、ドライブシャフト４２の他端（右端）には図示しないドライブスプロケットが設けられ、前記クローラ機構４の駆動輪５と同軸上に回転一体に設けられた図示しないドリブンスプロケットとの間に例えば図示しないドライブチェーンが巻装されてエンジン１９の回転がクローラ機構４に伝達されるように構成される。なお、ドライブシャフト４２の右端部にはブレーキディスク４８がドライブシャフト４２と回転一体に設けられ、ブレーキキャリパ４９と共に制動装置５０を構成してクローラ機構４に制動をかけるようになっている。
【００３１】
シリンダヘッドの前面には排気ポート５１が気筒毎に設けられ、これらの排気ポート５１にそれぞれ排気管５２が接続される。排気管５２は一旦前方に向かって延び、詳細には図示しないが後方に向かって曲成されると共に、その下流端には図示しない消音器が接続される。一方、シリンダヘッド２２の後面には吸気ポート５３が気筒毎に設けられ、これらの吸気ポート５３にそれぞれスロットルボディ５４が接続される。また、スロットルボディ５４の後方にはエアボックス５５が配置され、スロットルボディ５４の上流側に接続される。
【００３２】
さらに、このエンジン１９にはその振動低減用にバランサ装置５６が備えられる。バランサ装置５６は、ロアークランクケース２０ａとアッパークランクケース２０ｂとの合せ面２３にクランクシャフト２４を挟んでその前後に配置される前後一対のバランサシャフト５７と、これらのバランサシャフト５７に一体に形成されたバランサウェイト５８とから構成される。また、バランサシャフト５７はその両端がロアークランクケース２０ａおよびアッパークランクケース２０ｂの合せ面２３にそれぞれ形成された支持部５９にメタルベアリング６０を介して回転自在に軸支される。
【００３３】
クランクシャフト２４のＰＴＯ軸２４ａ側端を軸支する軸受部２５およびメタルベアリング２６と、左側気筒のクランクウェブ２４ｂとの間のクランクシャフト２４のジャーナル２４ｃ上にはバランサドライブギヤ６１が設けられると共に、このバランサドライブギヤ６１に対応した位置のそれぞれのバランサシャフト５７上にはバランサドライブギヤ６１に作動連結するバランサドリブンギヤ６２がそれぞれ設けられる。なお、詳細には図示しないが、バランサドライブギヤをクランクウェブ２４ｂに直接形成してもよい。
【００３４】
一方、クランクシャフト２４のＰＴＯ軸２４ａとは反対側端を軸支する軸受部２５およびメタルベアリング２６と、クランクシャフト２４の右端に設けられたマグネト装置３９との間のクランクシャフト２４のジャーナル２４ｃ上（マグネト室４１内）には補器駆動系を構成するカムドライブスプロケット６３が設けられ、前記カムシャフト３１に設けられた図示しないカムスプロケットとの間にカムチェーン６４が巻装される。
【００３５】
また、このエンジン１９は図示しない潤滑油タンクをエンジン１９とは別体に備えたドライサンプ方式の潤滑装置を備え、クランクケース２０右側のマグネト室４１内にエンジン補器であるフィード側オイルポンプ６５とスカベンジング側オイルポンプ６６とを備える。これらのオイルポンプ６５，６６は、前後一対のバランサシャフト５７のうち、クランクシャフト２４の前側に配置されたバランサシャフト５７右端の上下に配置される。なお、本実施形態においてはバランサシャフト５７右端の上方にフィード側オイルポンプ６５が、下方にスカベンジング側オイルポンプ６６がそれぞれ配置される。
【００３６】
そして、両オイルポンプ６５，６６はそれどれポンプドリブンギヤ６７を備えると共に、これらのポンプドリブンギヤ６７に作動連結する補器駆動系であるポンプドライブギヤ６８が上記前側配置されたバランサシャフト５７の右端に設けられる。さらに、本実施形態に用いられるエンジン１９は水冷式エンジンであって、図５および図６に示すように、マグネトカバー４０の外表面にはウォータポンプ６９が設けられる。
【００３７】
このウォータポンプ６９の図示しない駆動軸は例えば上記フィード側オイルポンプ６５のポンプ軸６５ａと同軸上に配置され、両軸が連結することにより、フィード側オイルポンプ６５とウォータポンプ６９とは同時に駆動される。そして、ウォータポンプ６９によって圧送される冷却水がエンジン１９内の図示しない冷却水ジャケットに導かれてエンジン１９各部が冷却される。
【００３８】
一方、吸気ポート５３下方の、アッパークランクケース２０ｂ後面にはエンジン補器であるスタータモータ７０が配置される。また、マグネト装置３９とカムドライブスプロケット６３との間のクランクシャフト２４のジャーナル２４ｃ上（マグネト室４１内）にはスタータクラッチ７１（ワンウェイクラッチ）が設けられ、スタータモータ７０のドライブシャフト７２（出力軸）は途中にスタータリミッタ７３およびスタータアイドルギヤ７４を介してスタータクラッチ７１の補器駆動系を構成するクラッチドリブンギヤ７５に作動連結される。なお、スタータリミッタ７３およびスタータアイドルギヤ７４は、クランクケース２０右側後部の、クランクシャフト２４の後側に配置されたバランサシャフト５７とスタータモータ７０との間のマグネト室４１内に配置される。
【００３９】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００４０】
クラッチベルト４５の張力方向、すなわちＰＴＯ軸２４ａの中心とドライブシャフト４２の中心とを結ぶ線４６がクランクケース２０の合せ面２３を通る線４７と重ならぬよう、ＰＴＯ軸２４ａを中心に所定の角度θ（好ましくは３０°〜６０°）を持ってＣＶＴ機構３６のドライブシャフト４２を配置したことにより、クランクシャフト２４を軸支するメタルベアリング２６の合せ位置方向にクラッチベルト４５の張力が働かないため（メタルベアリング２６の合せ位置に負担がかからない）、ベアリング２６の耐久性が向上し、その寿命が延びる。
【００４１】
また、ロアークランクケース２０ａとアッパークランクケース２０ｂとの合せ面２３をシリンダ軸線３４と直交するように設定し、エンジン１９をクランクシャフト２４と直行する方向、本実施形態においてはやや後方に傾斜した状態で配置したことにより、上述した所定の角度θを無理することなく容易に確保できると共に、クランクケース２０の作成が容易になり、且つクランクシャフト２４の軸受部２５の耐久性を向上させることができる。
【００４２】
さらに、ロアークランクケース２０ａとアッパークランクケース２０ｂとの合せ面２３に、クランクシャフト２４と共にバランサシャフト５７を配置するようにしたことにより、クランクシャフト２４およびバランサシャフト５７の組み付けが同工程で可能となり、組み付け工数が削減できると共に、バランサシャフト５７の支持部５９をクランクケース２０に一体に形成でき、クランクシャフト２４の軸受部２５にかかるクラッチベルト４５の張力を分散することが可能となる。また、エンジン１９全体の高さも低くすることができる。
【００４３】
さらにまた、クランクケース２０の、ＣＶＴ機構３６とは反対側にマグネト装置３９、カムシャフト３１駆動用のカムドライブスプロケット６３、オイルポンプ駆動用のポンプドライブギヤ６８、およびスタータモータ７０の駆動力が伝達されるスタータクラッチ７１のクラッチドリブンギヤ７５等のエンジン補器およびこれらの補器駆動系を配置したことにより、ＣＶＴ機構３６側のクランクシャフト２４に補器の駆動系が配置されない。その結果、クランクシャフト２４のＣＶＴ機構３６側端部、すなわちＰＴＯ軸２４ａを短くできるので、クランクシャフト２４のＰＴＯ軸２４ａ側軸受部２５にかかるベルト張力が小さくなり、ＰＴＯ軸２４ａを含むクランクシャフト２４を太くしなくてもよくなってベアリングの小型化を図ることができると共に、エンジン１９のコンパクト化、軽量化を図ることができる。
【００４４】
そして、バランサ装置５６のバランサシャフト５７を駆動するバランサドライブギヤ６１を、クランクシャフト２４のＰＴＯ軸２４ａ側端を軸支する軸受部２５より内側のジャーナル２４ｃ上に設けると共に、クランクシャフト２４のＰＴＯ軸２４ａとは反対側端を軸支する軸受部２５より外側にカムドライブスプロケット６３、ポンプドライブギヤ６８、およびクラッチドリブンギヤ７５を配置したことにより、エンジン１９の中心からクランクケース２０両側端の軸受部２５までの距離を等しく設定でき、過重バランスが良好になる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るベルト式無段変速機構を備えた４ストロークエンジンによれば、クランクシャフトを軸支するベアリングおよび軸受部の耐久性が向上し、ベアリングの寿命が延びる。また、エンジンの組み立てが容易になる。
【００４６】
さらに、クランクシャフトを細く短くできてエンジン全体のコンパクト化、軽量化を図ることができると共に、エンジンの荷重バランスを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るベルト式無段変速機構を備えた４ストロークエンジンの一実施形態を示す雪上車の左側面図。
【図２】図１に示す雪上車の平面図。
【図３】図１に示す雪上車の正面図。
【図４】エンジンルームの右側面図。
【図５】エンジンルームの平面図。
【図６】エンジンの右側面図。
【図７】図６に示すエンジンの下半分を示す右側面図。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図。
【符号の説明】
１雪上車
１９４ストロークエンジン
２０クランクケース
２０ａロアークランクケース
２０ｂアッパークランクケース
２３クランクケースの合せ面
２４クランクシャフト
２４ａクランクシャフトの出力軸端（ＰＴＯ軸）
２５軸受部
３１カムシャフト
３４シリンダ軸線
３６ベルト式無段変速機構（ＣＶＴ機構）
３９マグネト装置（エンジン補器）
４５クラッチベルト
４６ＰＴＯ軸の中心とドライブシャフトの中心とを結ぶ線（クラッチベルトの張力方向）
４７クランクケースの合せ面を通る線
５７バランサシャフト
６１バランサドライブギヤ
６３カムドライブスプロケット（補器駆動系）
６５，６６オイルポンプ（エンジン補器）
６８ポンプドライブギヤ（補器駆動系）
７０スタータモータ（エンジン補器）
７１スタータクラッチ（エンジン補器）
７５クラッチドリブンギヤ（補器駆動系）
θ 所定の角度

Claims

分割可能に構成されるクランクケースの合せ面でクランクシャフトを軸支し、このクランクシャフトの一端にベルト式無段変速機構を接続した４ストロークエンジンにおいて、上記ベルト式無段変速機構を、そのクラッチベルトの張力方向が上記クランクケースの合せ面を通る線と重ならぬよう、上記クランクシャフトを中心に所定の角度を持って配置したことを特徴とするベルト式無段変速機構を備えた４ストロークエンジン。
上記クランクケースの合せ面をシリンダ軸線と直交するように設定すると共に、上記エンジンを上記クランクシャフトと直行する方向に傾斜させて配置した請求項１記載のベルト式無段変速機構を備えた４ストロークエンジン。
上記クランクケースの合せ面に、上記クランクシャフトと共にバランサシャフトを配置した請求項１または２記載のベルト式無段変速機構を備えた４ストロークエンジン。
上記クランクケースの、上記ベルト式無段変速機構とは反対側にマグネト装置、カムシャフト駆動用のカムドライブスプロケット、オイルポンプ駆動用のポンプドライブギヤ、およびスタータモータの駆動力が伝達されるスタータクラッチのクラッチドリブンギヤ等のエンジン補器およびこれらの補器駆動系を配置した請求項１、２または３記載のベルト式無段変速機構を備えた４ストロークエンジン。
上記バランサシャフトを駆動するバランサドライブギヤを、上記クランクシャフトの上記ベルト式無段変速機構側端を軸支する軸受部より内側に設けると共に、上記補器駆動系を、上記クランクシャフトの上記ベルト式無段変速機構とは反対側端を軸支する軸受部より外側に配置した請求項４記載のベルト式無段変速機構を備えた４ストロークエンジン。
上記エンジンを雪上車に適用した請求項１、２、３、４または５記載のベルト式無段変速機構を備えた４ストロークエンジン。