JP4719778B2 - スイング式パワーユニット - Google Patents

Description

本発明は、エンジンと該エンジンの駆動力を駆動輪に伝達する変速機とを一体に備えて車体フレームに揺動自在に支持されたスイング式パワーユニットに関する。

かかるスイング式パワーユニットは小型の自動二輪車や自動三輪車の簡便な動力源として好適であり、その一例が特許文献１に開示されている。上記公報に記載されたものは、スイング式パワーユニットのエンジンブロックがクランクシャフトに直交する割り面で２分割されており、その一方の分割体に変速機のケーシングが一体に形成されている。
特許第２６４９１７９号公報

ところで上記従来のものは、２分割されたエンジンブロックの一方の分割体に変速機のケーシングが一体に形成されているので、前記一方の分割体が大型化して製造コストが嵩むだけでなく、エンジンを変速機から分離することができないので変速機がエンジンの組み立てや運搬の邪魔になるという問題がある。またエンジンおよび変速機が一体化されているので、仕様の異なるエンジンと変速機とを任意に組み合わせて使用することができず、それらエンジンおよび変速機の汎用性が阻害されるという問題がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、エンジンおよび変速機を一体に備えたスイング式パワーユニットにおいて、エンジンの製造、組み立て、取り扱いを容易化するとともに、エンジンおよび変速機の任意の組み合わせを可能にして汎用性を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、エンジンと該エンジンの駆動力を駆動輪に伝達する変速機とを一体に備え、小型の自動二輪車や自動三輪車の車体フレームに揺動自在に支持されたスイング式パワーユニットにおいて、前記エンジンのクランクシャフトを支持するエンジンブロックと、前記変速機のケーシングとが分離可能に結合され、前記エンジンブロックの、前記ケーシングと対向する側面には、エンジンのシリンダの軸線方向で前記クランクシャフトの前後にそれぞれ配置されて前記結合に用いられる複数のボスが突設され、前記エンジンブロックは、クランクケースの半部及びシリンダブロックを構成する第１エンジンブロックと、クランクケースの残りの半部を構成する第２エンジンブロックとに分割構成されると共に、前記シリンダブロックに内装した前記シリンダの周囲で一部の前記ボスが該シリンダブロックに突設され、前記クランクシャフトの一端には前記変速機の入力回転部材を備えており、前記エンジンブロックを前記ケーシングに結合する際に前記入力回転部材が通過可能な開口が、該ケーシングに形成されることを特徴とするスイング式パワーユニットスイング式パワーユニットが提案される。

上記構成によれば、エンジンのクランクシャフトを支持するエンジンブロックと変速機のケーシングとが分離可能であるため、それらエンジンブロックおよびケーシングの寸法を小型化して製造コストを削減することができ、しかもエンジンが変速機から独立するため、エンジンの組み立てや運搬を容易に行うことができるだけでなく、仕様の異なるエンジンおよび変速機の任意の組み合わせが可能になって汎用性が向上する。その上、クランクシャフトに設けた変速機の入力回転部材が、変速機のケーシングに形成した開口を通過可能であるため、エンジンのクランクシャフトに予め前記入力回転部材を組み付けてサブアセンブリ化しても、エンジンブロックおよび変速機のケーシングを支障なく結合することが可能になって組み付け性が向上する。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記エンジンブロックの、前記ケーシングと対向する側面には、前記クランクシャフトを中心とする円形開口が形成され、前記エンジンブロック及び前記ケーシング相互の結合状態で、該エンジンブロックの前記円形開口周縁に形成した環状の第１座部と、該ケーシングの前記開口周縁に形成した環状の第２座部とが互いに当接することを特徴とするスイング式パワーユニットが提案される。

さらに請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記第１座部と前記第２座部とが環状のシール部材を介して互いに当接することを特徴とするスイング式パワーユニットが提案される。

以上のように本発明によれば、エンジンのクランクシャフトを支持するエンジンブロックと変速機のケーシングとが分離可能であるため、それらエンジンブロックおよびケーシングの寸法を小型化して製造コストを削減することができる。しかもエンジンが変速機から独立するため、エンジンの組み立てや運搬を容易に行うことができるだけでなく、仕様の異なるエンジンおよび変速機の任意の組み合わせが可能になって汎用性が向上する。さらにクランクシャフトに設けた変速機の入力回転部材が変速機のケーシングに形成した開口を通過可能であるため、エンジンのクランクシャフトに予め前記入力回転部材を組み付けてサブアセンブリ化しておいても、エンジンブロックおよび変速機のケーシングを支障なく結合することが可能になって組み付け性が向上する。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に例示した本発明の実施例に基づいて以下に具体的に説明する。

図１〜図１０は本発明の一実施例を示すもので、図１はスクータ型の自動二輪車の全体側面図、図２は図１の要部拡大図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図３の４−４線矢視図、図５は図３の５−５線断面図、図６は図３の６−６線断面図、図７は図３の７−７線断面図、図８は図２の要部拡大図、図９は図８の９−９線断面図、図１０はパワーユニットの組み立て時の作用説明図である。

図１および図２に示すように、操向ハンドル１１により操舵される前輪Ｗｆとスイング式のパワーユニットＰにより駆動される後輪Ｗｒとを備えたスクータ型の自動二輪車Ｖの車体フレームＦは、フロントフレーム１２、センターフレーム１３およびリヤフレーム１４に３分割される。フロントフレーム１２は、ヘッドパイプ１２₁ 、ダウンチューブ１２₂ およびステップフロア支持部１２₃ を一体に備えたアルミ合金の鋳造品から構成される。パワーユニットＰがピボット１５を介して上下揺動自在に支持されるセンターフレーム１３はアルミ合金の鋳造品から構成され、前記フロントフレーム１２の後端に結合される。パワーユニットＰの後上方に延びるリヤフレーム１４は環状のパイプ材から構成され、その上面に燃料タンク１６が支持される。センターフレーム１３の上面にはヘルメットケース１７が支持されており、シート１８を一体に有するカバー１９によってヘルメットケース１７および燃料タンク１６が開閉自在に覆われる。

パワーユニットＰは、シリンダを車体前方に向けて配置した水冷式の単気筒４サイクルエンジンＥと、エンジンＥの左側面から車体後方に延びるベルト式無段変速機Ｔとを一体に結合してなり、ベルト式無段変速機Ｔの後部上面がリヤクッション２０を介してセンターフレーム１３の後端に結合される。ベルト式無段変速機Ｔの上面にはエアクリーナ２１が支持され、ベルト式無段変速機Ｔの右側面にはマフラー２２が支持され、エンジンＥの下面にはスタンド２３が支持される。

図３〜図５から明らかなように、エンジンＥは、クランクシャフト３１に沿って鉛直方向に延びる割り面Ｐ₁ により分割された第１エンジンブロック３２および第２エンジンブロック３３を備えており、第１エンジンブロック３２はシリンダブロックおよびクランクケースの半部を構成するとともに、第２エンジンブロック３３はクランクケースの残りの半部を構成する。第１エンジンブロック３２の前端には割り面Ｐ₂ を介してシリンダヘッド３４が結合され、シリンダヘッド３４の前端には割り面Ｐ₃ を介してヘッドカバー３５が結合される。第１、第２エンジンブロック３２，３３の右側面には割り面Ｐ₄ を介して発電機カバー３６が結合される。

ベルト式無段変速機Ｔは、割り面Ｐ₅ を介して結合された右側の第１変速機ケーシング３７および左側の第２変速機ケーシング３８を備えており、第１変速機ケーシング３７の前部右側面が、第１、第２エンジンブロック３２，３３の左側面に割り面Ｐ₆ を介して結合される。また第１変速機ケーシング３７の後部右側面には割り面Ｐ₇ を介して減速機ケーシング３９が結合される。

図３に示すように、第１エンジンブロック３２に内装したシリンダ４１の内部に摺動自在に嵌合するピストン４２は、コネクティングロッド４３を介してクランクシャフト３１に連接される。シリンダヘッド３４にはカムシャフト４４が回転自在に支持されており、シリンダヘッド３４に設けた図示せぬ吸気バルブおよび排気バルブが前記カムシャフト４４によって開閉駆動される。第１エンジンブロック３２に設けたチェーン通路３２₁ 内に収納されたタイミングチェーン４５が、クランクシャフト３１に設けた駆動スプロケット４６とカムシャフト４４に設けた従動スプロケット４７とに巻き掛けられる。従って、クランクシャフト３１の２回転につき、カムシャフト４４は１回転する。

クランクシャフト３１の右側に設けられた交流発電機４８は前記発電機カバー３６により覆われており、その発電機カバー３６の右側にラジエータ４９が設けられる。ラジエータ４９に冷却風を供給すべく、クランクシャフト３１の右端に固定された冷却ファン５０が交流発電機４８およびラジエータ４９間に配置される。また内部にサーモスタット５１を収納したサーモスタットケース５２がシリンダヘッド３４の右側面に割り面Ｐ₈ を介して結合されており、カムシャフト４４の右端に設けられた冷却水ポンプ５３がシリンダヘッド３４およびサーモスタットケース５２によって囲まれた空間に収納される。

第１変速機ケーシング３７および第２変速機ケーシング３８の内部に突出するクランクシャフト３１の左端に、ベルト式無段変速機Ｔの入力回転部材である駆動プーリ５４が設けられる。駆動プーリ５４は、クランクシャフト３１に固定された固定側プーリ半体５５と、固定側プーリ半体５５に対して接近・離間可能な可動側プーリ半体５６とを備えており、可動側プーリ半体５６はクランクシャフト３１の回転数の増加に応じて半径方向外側に移動する遠心ウエイト５７によって固定側プーリ半体５５に接近する方向に付勢される。

第１変速機ケーシング３７の後部および減速機ケーシング３９間に支持された出力軸５８に設けられた従動プーリ５９は、出力軸５８に相対回転可能に支持された固定側プーリ半体６０と、固定側プーリ半体６０に対して接近・離間可能な可動側プーリ半体６１とを備えており、可動側プーリ半体６１はスプリング６２で固定側プーリ半体６０に向けて付勢されるとともに、固定側プーリ半体６０と出力軸５８との間に発進用クラッチ６３が設けられる。そして駆動プーリ５４および従動プーリ５９間に無端状のＶベルト６４が巻き掛けられる。

第１変速機ケーシング３７および減速機ケーシング３９間には前記出力軸５８と平行な中間軸６５および車軸６６が支持されており、これら出力軸５８、中間軸６５および車軸６６間に減速ギヤ列６７が設けられる。そして減速機ケーシング３９を貫通して右側に突出する車軸６６の右端に後輪Ｗｒが設けられる。

而して、エンジンＥのクランクシャフト３１の回転はベルト式無段変速機Ｔの入力部材である駆動プーリ５４に伝達され、その駆動プーリ５４からＶベルト６４、従動プーリ５９、発進用クラッチ６３および減速ギヤ列６７を介して後輪Ｗｒに伝達される。

エンジンＥの低速回転時には、駆動プーリ５４の遠心ウエイト５７に作用する遠心力が小さいため、従動プーリ５９のスプリング６２によって固定側プーリ半体６０および可動側プーリ半体６１間の溝幅が減少し、変速比はＬＯＷになっている。この状態からクランクシャフト３１の回転数が増加すると、遠心ウエイト５７に作用する遠心力が増加して駆動プーリ５４の固定側プーリ半体５５および可動側プーリ半体５６間の溝幅が減少し、それに伴って従動プーリ５９の固定側プーリ半体６０および可動側プーリ半体６１間の溝幅が増加するため、変速比はＬＯＷからＴＯＰに向かって無段で変化する。

図３および図４から明らかなように、ラジエータ４９の前下部とサーモスタットケースカバー５２₁ とが冷却水配管７１で接続され、サーモスタットケース５２と第１エンジンブロック３２とが冷却水配管７２で接続され、シリンダヘッド３４とラジエータ４９の後上部とが冷却水配管７３で接続される。

エンジンＥの暖機運転が完了した状態では、カムシャフト４４により駆動される冷却水ポンプ５３から排出された冷却水は、サーモスタットケース５２および冷却水配管７２を経て第１エンジンブロック３２およびシリンダヘッド３４内のウオータジャケットに供給され、そこを通過する間にエンジンＥを冷却した後に冷却水配管７３を経てラジエータ４９に供給される。そしてラジエータ４９を通過する間に温度低下した冷却水は、冷却水配管７１およびサーモスタット５１を経て前記冷却水ポンプ５３に戻される。一方、エンジンＥが暖機運転中であって冷却水温度が低いときにはサーモスタット５１が作動し、冷却水はラジエータ４９を通過することなくエンジンＥの内部を循環して速やかに温度上昇する。

このように、エンジンＥの右側面にラジエータ４９、冷却ファン５０、サーモスタット５１、冷却水ポンプ５３、冷却水配管７１，７２，７３等のエンジン冷却用の補機類を集中的に配置したので、組み立て時やメンテナンス時にエンジンＥの姿勢を大きく変更することなく前記補機類を一方向から効率よく着脱することが可能となり、しかも冷却水配管７１，７２，７３の長さを最小限に抑えることができる。

特に、エンジンＥに対してベルト式無段変速機Ｔが分離可能であるためにエンジンＥの運搬や姿勢変更等が容易になるだけでなく、ベルト式無段変速機Ｔが結合される割り面Ｐ₆ を下向きにしてエンジンＥを支持することにより、前記補機類の着脱が容易なようにエンジンＥの姿勢を安定させることができる。またカムシャフト４４および冷却水ポンプ５３を駆動するタイミングチェーン４５もエンジンＥの右側面に配置されているため、冷却水ポンプ５３の組み付け時にタイミングチェーン４５を同時に組み付けることが可能になって作業性が一層向上する。またエンジンブロックおよび変速機ケーシングを分離不能な一体構造とした従来のものに比べて、個々の部品を小型化して鋳造金型のコストを削減することができるだけでなく、複数種類のエンジンおよび複数種類の変速機を種々の態様で組み合わせることが可能になって汎用性が向上する。

更に、エンジンブロックをクランクシャフト３１の軸線に沿って第１エンジンブロック３２および第２エンジンブロック３３に２分割し、第１エンジンブロック３２側にシリンダ４１、ピストン４２、コネクティングロッド４３およびクランクシャフト３１を予め組み付けることができるので、エンジンＥの組み立てが容易になる。

図３および図５〜図７から明らかなように、第１、第２エンジンブロック３２，３３と第１変速機ケーシング３７とは、第１変速機ケーシング３７側から螺入される４本のボルト７４，７４；７５，７５によって一体に結合される。第１変速機ケーシング３７を第１エンジンブロック３２に結合する前側の２本のボルト７４，７４の頭部はベルト式無段変速機Ｔの外部に露出しており、第１変速機ケーシング３７を第２エンジンブロック３３に結合する後側の２本のボルト７５，７５の頭部は第２変速機ケーシング３８により覆われてベルト式無段変速機Ｔの外部からは目視不能である。

第１、第２エンジンブロック３２，３３の左側面にはクランクシャフト３１を中心とする円形の開口７６（図５参照）が形成され、また第１変速機ケーシング３７にもクランクシャフト３１を中心とする円形の開口７７（図６および図７参照）が形成される。第１、第２エンジンブロック３２，３３および第１変速機ケーシング３７を結合するとき、第１、第２エンジンブロック３２，３３の開口７６の周縁に形成した環状の座部７８と、第１変速機ケーシング３７の開口７７の周縁に形成した環状の座部７９とが、環状のシール部材８０（図３参照）を介して当接する。第１変速機ケーシング３７の開口７７の直径は、ベルト式無段変速機Ｔの駆動プーリ５４の最大外径よりも僅かに大きくなっており、従って駆動プーリ５４は第１変速機ケーシング３７の開口７７を通過可能である。

また第１エンジンブロック３２および第１変速機ケーシング３７には、クランクシャフト３１の前側で２本のボルト７４，７４が貫通する各２個のボス部８１，８１；８２，８２が突設されるとともに、第２エンジンブロック３３および第１変速機ケーシング３７には、クランクシャフト３１の後側で２本のボルト７５，７５が貫通する各２個のボス部８３，８３；８４，８４が突設される。また一部のボス部８１は、図３，図５，図１０に示されるように、シリンダ４１の周囲で第１エンジンブロック３２のシリンダブロックに突設される。

従って、第１、第２エンジンブロック３２，３３を４本のボルト７４，７４；７５，７５で第１変速機ケーシング３７に結合するとき、第１、第２エンジンブロック３２，３３の４個のボス部８１，８１；８３，８３が第１変速機ケーシング３７の４個のボス部８２，８２；８４，８４にそれぞれ当接する。尚、図５および図６において、第１、第２エンジンブロック３２，３３および第１変速機ケーシング３７の相互に当接する部分が網目で示されている。

而して、相互に当接する第１、第２エンジンブロック３２，３３の座部７８および第１変速機ケーシング３７の座部７９と、相互に当接する第１、第２エンジンブロック３２，３３のボス部８１，８１；８３，８３および第１変速機ケーシング３７のボス部８２，８２；８４，８４との間に、断熱空気層を構成する空間Ｓ（図３参照）が形成される。このように、第１、第２エンジンブロック３２，３３と第１変速機ケーシング３７との間に断熱空気層を構成する空間Ｓを形成することにより、エンジンＥの熱がベルト式無段変速機Ｔに伝達されるのを防止し、ベルト式無段変速機Ｔの冷却機能を特別に高めることなく熱に弱いＶベルト６４の耐久性を確保することができる。

また図１０に示すように、パワーユニットＰを組み立てる際に、予めサブアセンブリとして組み立てたエンジンＥのクランクシャフト３１にベルト式無段変速機Ｔの駆動プーリ５４を組み付けておき、その後に第１、第２エンジンブロック３２，３３と第１変速機ケーシング３７とを４本のボルト７４，７４；７５，７５で結合する。このとき、第１変速機ケーシング３７の開口７７の直径はクランクシャフト３１に組み付けた駆動プーリ５４の最大外径よりも大きいため、第１、第２エンジンブロック３２，３３と第１変速機ケーシング３７とを支障なく結合することが可能となって組み付け性が向上する。

図８および図９に示すように、センターフレーム１３にゴムブッシュ９１，９１を介して支持した左右一対のボルト９２，９２に、左右のリンクプレート９３，９４が揺動自在に枢支される。車体左側のリンクプレート９３の外側面に設けた２個のボックス状のストッパラバー支持部材９５，９５にストッパラバー９６，９６がそれぞれ装着され、またセンターフレーム１３に前記ストッパラバー９６，９６がそれぞれ当接する２個の受け面１３₁ ，１３₂ が形成される。左右のリンクプレート９３，９４は連結ロッド９７および前記ピボット１５で一体に連結されており、エンジンＥから前上方に突出する左右一対のハンガーブラケット９８，９８が、前記ピボット１５にそれぞれゴムブッシュ９９，９９を介して支持される。

而して、パワーユニットＰからハンガーブラケット９８，９８を介してピボット１５に入力された荷重は、ピボット１５を支持するゴムブッシュ９９，９９の弾性変形により吸収されるとともに、リンクプレート９３，９４がボルト９２，９２回りに揺動してストッパラバー９６，９６がセンターフレーム１３の受け面１３₁ ，１３₂ に押し付けられて弾性変形することにより吸収される。また前記荷重はボルト９２，９２をセンターフレーム１３に支持するゴムブッシュ９１，９１の弾性変形によっても吸収される。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施例では自動二輪車Ｖのスイング式パワーユニットＰを例示したが、本発明のスイング式パワーユニットＰは自動三輪車に対しても適用することができる。またエンジンＥおよびベルト式無段変速機Ｔは、必ずしも仕様の異なるものを複数種類ずつ用意する必要はなく、１種類のエンジンＥおよび１種類のベルト式無段変速機Ｔの組み合わせも勿論可能である。

スクータ型の自動二輪車の全体側面図 図１の要部拡大図 図２の３−３線断面図 図３の４−４線矢視図 図３の５−５線断面図 図３の６−６線断面図 図３の７−７線断面図 図２の要部拡大図 図８の９−９線断面図 パワーユニットの組み立て時の作用説明図

Ｅ エンジン
Ｆ 車体フレーム
Ｐ₁ 割り面
Ｓ 空間
Ｔ ベルト式無段変速機（変速機）
Ｗｒ 後輪（駆動輪）
３１ クランクシャフト
３２ 第１エンジンブロック（エンジンブロック）
３３ 第２エンジンブロック（エンジンブロック）
３７ 第１変速機ケーシング（ケーシング）
３８ 第２変速機ケーシング（ケーシング）
４１ シリンダ
４２ ピストン
５４ 駆動プーリ（入力回転部材）
７４ ボルト
７５ ボルト
７６ 円形開口
７７ 開口
７８ 第１座部
７９ 第２座部
８０ シール部材
８１，８３ ボス

Claims (3)

1. エンジン（Ｅ）と該エンジン（Ｅ）の駆動力を駆動輪（Ｗｒ）に伝達する変速機（Ｔ）とを一体に備え、小型の自動二輪車や自動三輪車の車体フレーム（Ｆ）に揺動自在に支持されたスイング式パワーユニットにおいて、
   前記エンジン（Ｅ）のクランクシャフト（３１）を支持するエンジンブロック（３２，３３）と、前記変速機（Ｔ）のケーシング（３７，３８）とが分離可能に結合され、
   前記エンジンブロック（３２，３３）の、前記ケーシング（３７，３８）と対向する側面には、エンジン（Ｅ）のシリンダ（４１）の軸線方向で前記クランクシャフト（３１）の前後にそれぞれ配置されて前記結合に用いられる複数のボス（８１，８３）が突設され、
   前記エンジンブロック（３２，３３）は、クランクケースの半部及びシリンダブロックを構成する第１エンジンブロック（３２）と、クランクケースの残りの半部を構成する第２エンジンブロック（３３）とに分割構成されると共に、前記シリンダブロックに内装した前記シリンダ（４１）の周囲で一部の前記ボス（８１）が該シリンダブロックに突設され、
   前記クランクシャフト（３１）の一端には前記変速機（Ｔ）の入力回転部材（５４）を備えており、
   前記エンジンブロック（３２、３３）を前記ケーシング（３７，３８）に結合する際に前記入力回転部材（５４）が通過可能な開口（７７）が、該ケーシング（３６，３７）に形成されることを特徴とするスイング式パワーユニット。
2. 前記エンジンブロック（３２，３３）の、前記ケーシング（３６，３７）と対向する側面には、前記クランクシャフト（３１）を中心とする円形開口（７６）が形成され、
   前記エンジンブロック（３２，３３）及び前記ケーシング（３７，３８）相互の結合状態で、該エンジンブロック（３２，３３）の前記円形開口（７６）周縁に形成した環状の第１座部（７８）と、該ケーシング（３７，３８）の前記開口（７７）周縁に形成した環状の第２座部（７９）とが互いに当接することを特徴とする、請求項１に記載のスイング式パワーユニット。
3. 前記第１座部（７８）と前記第２座部（７９）とが環状のシール部材（８０）を介して互いに当接することを特徴とする、請求項２に記載のスイング式パワーユニット。

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