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JP6291786B2 - 自動二輪車 - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンの冷却系を構成するウォータポンプを備えた自動二輪車に関する。
自動二輪車に搭載される水冷式エンジンでは、エンジンの冷却系を構成するウォータポンプが装着される。エンジンの冷却系において、ウォータポンプにより、冷却水がシリンダやシリンダヘッド等に設けられた冷却水通路を通り、ラジエタに導かれる。ラジエタで冷却された冷却水は、再びウォータポンプに戻される。
この種の自動二輪車として、例えば特許文献1には、エンジンの下部(クランクケースの右側部)にウォータポンプが配置されて、ウォータポンプがエンジンのクランクに連結されて駆動される構成が開示されている。
特開2007−40297号公報
しかしながら、ウォータポンプをクランクケースに設けると、その分だけクランクケースが大型化してしまう。
また、ウォータポンプをクランクケースに設けると、ウォータポンプをラジエタやシリンダに接続する冷却水用配管を、車体下部に位置するクランクケースまで延ばす必要がある。そのため、エンジンまわりで冷却水用配管が上下に延伸するかたちとなり、特にエンジンを剥き出しにする車両においては、冷却水用配管が露出して、外観の美しさが損なわれてしまう。また、冷却水用配管が長くなると、それだけ冷却水の容量も大きくなってしまう。
本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、クランクケースのコンパクト化を図るとともに、ウォータポンプに接続する冷却水用配管が長くならないようにし、その露出を抑えられるようにすることを目的とする。
本発明の自動二輪車は、クランクケース、シリンダ及びシリンダヘッドを有するエンジンと、前記エンジンに冷却水を送り込むウォータポンプと、前記エンジンから導入される冷却水の熱を放散させて、前記ウォータポンプに供給するラジエタとを備え、前記ウォータポンプは、前記シリンダヘッドの上方に配置され、前記クランクケース及び前記ラジエタよりも上方に配置され、前記ウォータポンプと前記ラジエタとを接続する冷却水用配管が、前記ウォータポンプから前記ラジエタへと下方に向かって配置されることを特徴とする。
また、本発明の自動二輪車の他の特徴とするところは、前記ラジエタは、前記エンジンから冷却水を導入する入口部と、前記ウォータポンプに冷却水を供給する出口部とをいずれも上端部に備える点にある。
また、本発明の自動二輪車の他の特徴とするところは、ステアリングヘッドパイプと、前記ステアリングヘッドパイプの後部に結合し、後方に向けて左右一対で二又状に分岐するメインフレームと、前記二又状に分岐するメインフレームの上方に搭載される燃料タンクとを備え、前記ウォータポンプは、前記燃料タンクの下方であって、前記二又状に分岐するメインフレームの間に配置され、車体側面視において前記メインフレームと重なるように配置される点にある。
また、本発明の自動二輪車の他の特徴とするところは、前記ウォータポンプを駆動する専用の駆動源を備える点にある。
また、本発明の自動二輪車の他の特徴とするところは、燃焼用の空気を取り入れるエアクリーナと、吸入した燃焼用の空気を圧縮する過給機と、前記エアクリーナと前記過給機とを接続するパイプとを備え、前記過給機は、前記エンジンの前下部に配置され、前記エアクリーナは、車体下部に配置される点にある。
本発明の自動二輪車は、クランクケース、シリンダ及びシリンダヘッドを有するエンジンと、前記エンジンに冷却水を送り込むウォータポンプと、前記エンジンから導入される冷却水の熱を放散させて、前記ウォータポンプに供給するラジエタと、ステアリングヘッドパイプと、前記ステアリングヘッドパイプの後部に結合し、後方に向けて左右一対で二又状に分岐するメインフレームとを備え、前記ウォータポンプは、前記シリンダヘッドの上方に配置され、前記クランクケースよりも上方に配置され、前記二又状に分岐するメインフレームの間に配置され、車体側面視において前記メインフレームと重なるように配置されることを特徴とする。
本発明によればクランクケースの幅や前後長さをコンパクトにすることができる。また、ウォータポンプに接続する冷却水用配管をクランクケースまで延ばす必要がなくなり、冷却水用配管の露出を抑えて、エンジンまわりの外観が美しくなる。また、冷却水用配管を短くすることができるので、冷却水の容量を低減させて、効率的に冷却水を循環させることができる。
実施形態に係る自動二輪車の側面図である。 実施形態に係る自動二輪車の外装を取り外した状態の側面図である。 実施形態に係る自動二輪車の外装を取り外した状態の側面図である。 実施形態に係るエンジンユニットを示す斜視図である。 実施形態に係るエンジンユニットまわりの正面図である。 実施形態に係るエンジンユニットまわりの上面図である。 実施形態に係るエンジンユニットまわりの底面図である。 実施形態に係る自動二輪車の前部下方斜視図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図1〜図3は、本発明の適用例としての自動二輪車100の概略構成を示し、図1は車両全体の側面図、図2及び図3は外装を取り外した状態のそれぞれ側面図である。先ず、これらの図を用いて、自動二輪車100の全体構成について説明する。なお、図1〜図3を含め、以下の説明で用いる図においては、必要に応じて車両の前方を矢印Frにより、車両の後方を矢印Rrにより示し、また、車両の側方右側を矢印Rにより、車両の側方左側を矢印Lにより示す。
図1〜図3において、鋼製あるいはアルミニウム合金材でなる車体フレーム101(メインフレーム)の前部には、ステアリングヘッドパイプ102によって左右に回動可能に支持された左右2本のフロントフォーク103が設けられる。フロントフォーク103の上端にはステアリングブラケット105を介してハンドルバー104が固定される。フロントフォーク103の下部には前輪106が回転可能に支持されるとともに、前輪106の上部を覆うようにフロントフェンダ107が固定される。
車体フレーム101はステアリングヘッドパイプ102の後部に一体的に結合し、後方に向けて左右一対で二又状に分岐し、ステアリングヘッドパイプ102から後下方に拡幅しながら延設する。本例では、高速性能を要求される車両等に好適なものとして採用される所謂、ツインスパータイプのフレームであってよい。なお、図示を省略するが車体フレーム101の後部付近から、後上りに適度に傾斜してシートレールが後方へ延出し、シート108(着座シート)を支持する。また、車体フレーム101はその後端部付近で下方へ湾曲もしくは屈曲しつつ左右が相互に結合し、全体として内側にスペースが形成された立体的構造を有する。
車体フレーム101の後端下方付近にはピボット軸109を介して、スイングアーム110が上下方向に揺動可能に結合する。スイングアーム110の後端には後輪111が回転可能に支持される。この例では、後輪111はスイングアーム110の後部側で片持ち式に支持される。車体フレーム101とスイングアーム110の間にはリヤショックアブソーバ112が装架されるが、特にリヤショックアブソーバ112の下端側はリンク機構113を介して車体フレーム101及びスイングアーム110の双方に連結される。後輪111には、後述するエンジンの動力を伝達するチェーン115が巻回されるドリブンスプロケット114が軸着し、後輪111はこのドリブンスプロケット114を介して回転駆動される。後輪111の直近周囲にはその前上部付近及び後上部付近をそれぞれ覆うリヤフェンダ116A、116Bが設けられる。
車両外装において、車両の主に前部及び左右両側部はそれぞれカウリング、この例ではハーフカウル117及びサイドカウル118によって覆われる。また、車両後部ではシート108まわりにシートカバーもしくはシートカウル119が被着する。更に、エンジンの下部まわりを覆うアンダーカウルを有し、これらの外装部材によって所謂、流線型を有する車両の外観フォルムが形成される。なお、シート108の前側では、車体フレーム101の上方に燃料タンク121が搭載される。
自動二輪車100の略車両中央部においてエンジンユニット10が搭載される。図4はエンジンユニット10の要部構成を示している。以下、図4〜図8も参照して、エンジンユニット10について説明する。エンジンユニット10はエンジン11を有し、本実施形態では水冷式多気筒の4サイクルガソリンエンジンを使用する。エンジン11は1番(♯1)気筒及び2番(♯2)気筒が左右(車幅方向)に並設された並列2気筒エンジンとし、左右に水平支持されるクランクシャフトを収容するクランクケース12の上方にシリンダ13、シリンダヘッド14及びシリンダヘッドカバー15が順次重なるように一体的に結合し(図4参照)、最下部にはオイルパン16が付設される。なお、エンジン11のシリンダ軸線は前方に適度に傾斜し、またオイルパン16は実質的に車幅方向略中央で前後方向に沿って配置され(図7参照)、クランクケース12の底部から下方へ突設される。かかるエンジン11は複数のエンジンマウントを介して車体フレーム101に懸架されることで車体フレーム101の内側に一体的に結合支持され、それ自体で車体フレーム101の剛性部材として作用する。
クランクケース12の後部にはトランスミッションケース17が一体的に形成され(図2参照)、このトランスミッションケース17内には図示しないカウンタシャフトや複数のトランスミッションギヤが配設される。エンジン11の動力はクランクシャフトからトランスミッションを経て最終的に、その出力端であるドライブスプロケット18に伝達され、このドライブスプロケット18が動力伝達用チェーン115(図1参照)を介してドリブンスプロケット114、従って後輪111を回転駆動する。
なお、クランクケース12とトランスミッションケース17は相互に一体的に結合し、全体としてエンジン11のケーシングアセンブリを構成する。このケーシングアセンブリの適所にはエンジン始動用のスタータモータやクラッチ装置等を始めとする複数の補機類が搭載もしくは結合し、これらを含めたエンジンユニット10全体が車体フレーム101によって支持される。
エンジン11には更に、エアクリーナ及び燃料供給装置(これらについては後述するものとする)からそれぞれ供給される空気(吸気)及び燃料でなる混合気を供給する吸気系、燃焼後の排気ガスをエンジン11から排出する排気系、エンジン11の可動部を潤滑する潤滑系及びエンジン11を冷却する冷却系、更にはそれらを作動制御する制御系(ECU;Engine Control Unit)が付属する。制御系の制御により複数の機能系が上述の補機類等と協働し、これによりエンジンユニット10全体として円滑作動が遂行される。
より具体的には先ず、吸気系において、♯1及び♯2気筒ともシリンダヘッド14の後側に吸気口19(インテークポート;図6にその概略位置を点線で略記する)が開口し、この吸気口19に吸気管21(インテークパイプ)を介してスロットルボディ20が接続される。スロットルボディ20にはその内部に形成されている吸気流路もしくは通路を、アクセル開度に応じて開閉するスロットルバルブ(図示せず)が装着され、後述するエアクリーナから送給されてくる燃焼用の空気の流量が制御される。この例では、♯1及び♯2気筒のスロットルバルブ軸が同軸に配置され、このスロットルバルブ軸を電気もしくは電磁式に駆動するバルブ駆動機構22を有する。
一方、各スロットルボディ20にはスロットルバルブの下流側に燃料噴射用のインジェクタ23が配置され、これらのインジェクタ23に対して燃料ポンプによって燃料タンク121内の燃料が供給される。この場合、各インジェクタ23はその上側にて車幅方向に横架されたデリバリパイプ24と接続され、燃料ポンプに接続されたデリバリパイプ24から燃料が配給されるようになっている。各インジェクタ23は上述の制御系の制御により所定タイミングでスロットルボディ20内の吸気流路に燃料を噴射し、これにより♯1及び♯2気筒のシリンダ13に所定空燃比の混合気が供給される。
ここで、図7及び図8に示すように、エンジン11の下部、即ちクランクケース12の左側に設けられたマグネト室25の下方であって、オイルパン16の左側方に所定間隔あけてエアクリーナ26が隣接配置される。エアクリーナ26は左側面が下方に向けて内側へ傾斜する箱型のケーシングを有し、このケーシング内にエアフィルタが装着されており、ケーシング内に取り込んだ空気を該エアフィルタで清浄化する。エアクリーナ26のケーシング後面部には空気を取り込むための流入口26aが、またケーシング前面部には清浄化された空気の流出口26b(図7にその概略位置をそれぞれ点線で略記する)が開設されており、流出口26bに空気送給パイプ27が接続される。空気送給パイプ27はエアクリーナ26から前方に延出してクランクケース12の前方に回り込み、その後上方へ湾曲し、更にシリンダ13(♯1気筒)の左側方を通って本例では空冷式のインタークーラ28に接続される。なお、詳細図示は省略するが、インタークーラ28に対して冷却風を導風するエアダクトを備える。
インタークーラ28は空気送給パイプ27から供給された空気を冷却し、その冷却された空気は、サージタンク29を介して♯1及び♯2気筒のスロットルボディ20に供給されるようになっている。本例では吸気系において空気送給パイプ27の途中、即ちエンジン11の前側に配置されて、吸入した空気を圧縮する過給機30(ターボチャージャ)を備える。過給機30のコンプレッサによって圧縮された空気は発熱するため、そのままではエンジン11の吸気効率を低下させる。スロットルボディ20の吸気上流側でインタークーラ28により、過給機30から供給される空気を冷却することで吸気効率を有効に向上することができる。
一方、排気系において、♯1及び♯2気筒ともシリンダヘッド14の前側にて排気口31(エキゾーストポート;図6にその概略位置を点線で略記する)が開口し、この排気口31に排気管32(エキゾーストパイプ)が接続される。各気筒の排気管32は排気口31から一旦下方へ延出して、シリンダ13の前側で合流して一体化する。排気管32はその後、クランクケース12の右方下部に回り込んで、図7に示すように更に後方へ延出する。排気管32の後端にはマフラ33(図1にその一部が示される)が取り付けられる。本例では、排気管32の途中に過給機30の駆動部側、即ちタービンが配置され、このタービンにより回転駆動される過給機30のコンプレッサが空気送給パイプ27の途中に配置される。このように本実施形態では、エンジン11の排気流を利用して、エアクリーナ26から送給される空気を加圧しインタークーラ28に供給するターボチャージャを採用する。
ここで、吸気系の基本的な作用等について説明する。先ず、過給機30を備えることによりエンジン11の実質的な排気量ダウンと吸気効率の向上を同時に図ることができる。この場合インタークーラ28によって、過給機30により加圧された空気を冷却することで、吸気効率の低下を防ぎ、燃費改善と出力向上を実現する。
上記に加えて、インタークーラ28をサージタンク29に隣接配置することで、両者間の空気経路を短縮できてスロットルレスポンスが向上する。また、配管類を減らすことができるため軽量化、部品点数減にも繋がる。また、インタークーラ28をエンジン11の後方に配置することで、ラジエタ35や排気管32、及び過給機30(主にターボの場合)が配置されるエンジン11の前方側のレイアウトを容易化できる。
また、過給機30をインタークーラ28の前方に配置することで、過給機30がエンジン11付近に配置されることになり、吸気系部品を集約できるため、配管を短縮、簡略化できる。また、部品重量が車体中央部に集中するため、車両の操作性が向上する。本例において排気流を利用して吸入空気を圧縮する所謂ターボである過給機30は、シリンダ13の前側から延びる排気管32に隣接してエンジン11の前方に配置する必要が有るが、インタークーラ28を後方に配置したことでエンジン11前方のレイアウトを容易にしている。
また、インタークーラ28において詳細図示は省略するが、空気の流入口と流出口とが一方側(車体前半部)に位置し、内部の空気流路が略U字形状となる。これにより空気の流路をインタークーラ28の内部で折り返す構成とすることで、折返し型のU字配管を設けた場合に較べてインタークーラ28を、従来のU字配管の占有分広く設定できる。これによりシート108下側の限られた空間もしくはスペースを最大限に活用できるため、吸入空気の冷却効率が向上する上、部品点数も減らすことが可能になる。
また、インタークーラ28はシート108の下方に位置し、少なくともその一部がシート108の前端に対して後方に位置する。これにより高温の排熱風を発するインタークーラ28を、シート108の下方(真下もしくは後方)に配置することで、シート108の前方に設けた場合に較べて排熱風が乗員に当り難くなり、乗員における快適性が向上する。
次に、潤滑油が供給される潤滑系において、詳細図示は省略するが、クランクシャフトやシリンダヘッド14内に構成される動弁装置、そしてそれらを連結するカムチェーン、トランスミッション等々が含まれる。本実施形態において潤滑系に対して、通常のオイルポンプを使用するが、このオイルポンプによりオイルパン16から吸い上げた潤滑油を潤滑系に送給する。
次に、冷却系において、詳細図示は省略するが、シリンダ13を含むシリンダブロックの周囲には冷却水が循環するように形成されたウォータジャケットが構成される。
また、シリンダヘッド14の上方で、シリンダヘッドカバー15上に載置するようにしてウォータポンプ34が配置される。ウォータポンプ34には、その専用の駆動源である電動モータ36が連設される。ウォータポンプ34は、図4に示すように、シリンダヘッドカバー15及びシリンダヘッド14の前部を通るように配置された冷却水用配管37を介してシリンダブロックのウォータジャケットに冷却水を送り込む(矢印w1参照)。このようにしたウォータポンプ34及び電動モータ36は、シリンダヘッドカバー15上で左側に片寄るように配置されて、燃料タンク121の下方であって、二又状に分岐する車体フレーム101の間に位置する。これにより、ウォータポンプ34が隠れるように配置され、エンジン11まわりの外観が美しくなる。
また、エンジンユニット10の前部にて車体フレーム101等を利用して、ラジエタ35が支持される。ラジエタ35は、シリンダブロックのウォータジャケットから導入される冷却水の熱を、走行風を受けることにより放散させた後、冷却水をウォータポンプ34に供給する。ラジエタ35は、図7及び図8に示すように、上辺側が底辺側よりも長く設定された台形状を呈し、図2及び図3に示すように、ステアリングヘッドパイプ102の下端付近からクランクケース12の前方付近まで、後方に適度に傾斜して延設配置される。エンジン11のシリンダブロックの正面はラジエタ35によって略覆われる。
図4に示すように、ラジエタ35の上端部において、左側にはエンジン11から冷却水を導入する入口部38が(矢印w2参照)、右側にはウォータポンプ34に冷却水を供給する出口部39が配されている(矢印w3参照)。
ラジエタ35の入口部38は、冷却水用配管40を介してシリンダブロックに接続する。冷却水用配管40は、シリンダヘッドカバー15の上方において、シリンダブロックの後部から前方に延伸し、左下方に向かって緩やかに湾曲して冷却水用配管37の前方を通り、ラジエタ35の入口部38に接続する。
また、ラジエタ35の出口部39は、冷却水用配管41を介してウォータポンプ34に接続する。冷却水用配管41は、シリンダヘッドカバー15の上方において、ウォータポンプ34から右方向に延出して冷却水用配管40の上方を通り、前下方に向かって湾曲してラジエタ35の出口部39に接続する。
ここで、ウォータポンプ34はラジエタ35よりも上方に位置し、冷却系で最上部に位置する。冷却系で最上部に位置するウォータポンプ34もしくはウォータポンプ34と冷却水用配管41との接続部位に、冷却水を注入する注入口42を配設する。
以上のように、過給機30がエンジン11の前下部に位置し、エアクリーナ26は過給機30の近くに位置させるように車体下部に配置される。これにより、従来エアクリーナが配置されることが多かった燃料タンク121の下方でエンジン11の上方にスペースが確保され、ここにウォータポンプ34を配置するようにしている。
このようにウォータポンプ34をエンジン11のクランクケース12よりも上方に配置することにより、クランクケース12の幅や前後長さをコンパクトにすることができる。また、ウォータポンプ34に接続する冷却水用配管37、41をクランクケース12まで延ばす必要がなくなり、冷却水用配管37、41の露出を抑えて、エンジン11まわりの外観が美しくなる。また、冷却水用配管37、41を短くすることができるので、冷却水の容量を低減させて、効率的に冷却水を循環させることができる。
特に上記実施形態のようにウォータポンプ34をシリンダヘッド14の上方(シリンダヘッドカバー15上)に配置することにより、エンジン11全体の幅を抑えることができ、並列多気筒のエンジンであっても車幅をコンパクトにすることができる。
また、ラジエタ35の上端部に入口部38及び出口部39の両方を配することも相まって、ラジエタ35につながる冷却水用配管40、41をエンジンユニット10の上方に集約させることができる。したがって、冷却水用配管40、41を短くするとともに、外部からほとんど見えないようにすることができ、エンジンユニットまわりの外観が美しくなる。
また、ウォータポンプ34専用の駆動源を設けることにより、従来のようにウォータポンプの動力をエンジンのいずれかの回転軸から取るタイプに比べて、ウォータポンプの配置自由度を高めることができる。また、エンジンから動力を取るための部品を削減し、エンジンをコンパクトにすることができる。さらに、エンジンの出力を削ぐことがなく、動力性能の低下を避けることができる。
また、過給器がエンジン前下方に位置する車両の場合において、エアクリーナを車体下方に設け、従来エアクリーナが配置されていた燃料タンク下のシリンダヘッド上部周辺にウォータポンプを配置することで、吸気配管、冷却水配管の両方が短縮できてシンプルな構造となり、整備性が向上するとともに外観が美しくなる。
以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
上記実施形態において水冷式の並列2気筒エンジンの例で説明したが、エンジン11の気筒数や冷却方式等は適宜選択可能であり、例えば3気筒以上の空冷エンジンに対しても適用可能である。
10 エンジンユニット、11 エンジン、12 クランクケース、13 シリンダ、14 シリンダヘッド、15 シリンダヘッドカバー、16 オイルパン、17 トランスミッションケース、18 ドライブスプロケット、19 吸気口、20 スロットルボディ、21 吸気管、22 バルブ駆動機構、23 インジェクタ、24 デリバリパイプ、25 マグネト室、26 エアクリーナ、27 空気送給パイプ、27A 連結パイプ、28 インタークーラ、29 サージタンク、30 過給機、31 排気口、32 排気管、33 マフラ、34 ウォータポンプ、35 ラジエタ、36 電動モータ、37 冷却水用配管、38 入口部、39 出口部、40、41 冷却水用配管、42 注入口、100 自動二輪車、101 車体フレーム、103 フロントフォーク、106 前輪、107 フロントフェンダ、120 アンダーカウル、121 燃料タンク。

Claims (6)

  1. クランクケース、シリンダ及びシリンダヘッドを有するエンジンと、
    前記エンジンに冷却水を送り込むウォータポンプと、
    前記エンジンから導入される冷却水の熱を放散させて、前記ウォータポンプに供給するラジエタとを備え、
    前記ウォータポンプは、前記シリンダヘッドの上方に配置され、前記クランクケース及び前記ラジエタよりも上方に配置され、
    前記ウォータポンプと前記ラジエタとを接続する冷却水用配管が、前記ウォータポンプから前記ラジエタへと下方に向かって配置されることを特徴とする自動二輪車。
  2. 前記ラジエタは、前記エンジンから冷却水を導入する入口部と、前記ウォータポンプに冷却水を供給する出口部とをいずれも上端部に備えることを特徴とする請求項に記載の自動二輪車。
  3. ステアリングヘッドパイプと、前記ステアリングヘッドパイプの後部に結合し、後方に向けて左右一対で二又状に分岐するメインフレームと、前記二又状に分岐するメインフレームの上方に搭載される燃料タンクとを備え、
    前記ウォータポンプは、前記燃料タンクの下方であって、前記二又状に分岐するメインフレームの間に配置され、車体側面視において前記メインフレームと重なるように配置されることを特徴とする請求項1又は2に記載の自動二輪車。
  4. 前記ウォータポンプを駆動する専用の駆動源を備えることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の自動二輪車。
  5. 燃焼用の空気を取り入れるエアクリーナと、吸入した燃焼用の空気を圧縮する過給機と、前記エアクリーナと前記過給機とを接続するパイプとを備え、
    前記過給機は、前記エンジンの前下部に配置され、
    前記エアクリーナは、車体下部に配置されることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の自動二輪車。
  6. クランクケース、シリンダ及びシリンダヘッドを有するエンジンと、
    前記エンジンに冷却水を送り込むウォータポンプと、
    前記エンジンから導入される冷却水の熱を放散させて、前記ウォータポンプに供給するラジエタと、
    ステアリングヘッドパイプと、前記ステアリングヘッドパイプの後部に結合し、後方に向けて左右一対で二又状に分岐するメインフレームとを備え、
    前記ウォータポンプは、前記シリンダヘッドの上方に配置され、前記クランクケースよりも上方に配置され、前記二又状に分岐するメインフレームの間に配置され、車体側面視において前記メインフレームと重なるように配置されることを特徴とする自動二輪車。
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