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JP6337439B2 - 自動二輪車 - Google Patents

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JP6337439B2
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Description

本発明は自動二輪車、特にクランクシャフト及びバランサシャフトを内包するクランクケースとこのクランクケース上方に位置するシリンダとを有するエンジンを備えた自動二輪車に関するものである。
自動二輪車等の車両において、内燃機関であるエンジンの振動抑制技術として、クランクシャフトから発生する振動を低減するためにクランクシャフトと反対方向に回転するバランサシャフトが用いられる。
例えば特許文献1にはクランクケース前方にバランサを配置した例が示されている。この例ではクランクケース前端がバランサシャフトウェイト及びバランサシャフト駆動ギヤの分だけ前方に迫り出す配置構成となっている。
特開2005−16511号公報
特許文献1に記載のものでは、クランクケース前端がバランサシャフトウェイト及びバランサシャフト駆動ギヤの分だけ前方に迫り出しており、例えば仮に排気管をそのクランクケース前方に通す場合に大きく迂回することになる。その結果、排気管の配置自由度が低く、また車体が前後に長くなってしまう等の問題がある。
本発明はかかる実情に鑑み、排気管の配置自由度を有効に向上し得る自動二輪車を提供することを目的とする。
本発明の自動二輪車は、クランクシャフト及びバランサシャフトを内包するクランクケースと、該クランクケース上方に位置して複数の気筒を有するシリンダ及びシリンダヘッドとを備えるエンジンと、前記シリンダヘッドから延出する複数の排気管と、を備える自動二輪車において、前記バランサシャフトは前記クランクシャフトの前方に位置し、前記クランクケースは、内側に前記バランサシャフトを支持するバランサシャフトハウジングを備え、このバランサシャフトハウジングの前端中央部に後方に窪んだ凹部を有し、前記シリンダの前側で合流して一体化する前記排気管が接続され、その排気流により駆動されて、吸入した空気を圧縮して前記エンジンに供給する過給機を備え、前記過給機は前記エンジンの前下方であって、前記バランサシャフトの下方に位置し、前記一体化した排気管を、前記凹部を通すように設け、前記過給機に対する排気流導入口の一部が車体側面視にて、前記バランサシャフトハウジングの前端より後方に位置することを特徴とする。
本発明によれば、バランサシャフトハウジングの前端中央部を窪ませることで後方に窪んだ凹部を形成し、クランクケース前方のスペースが拡がり、特に排気管等のレイアウトが容易になる。クランクケース前方におけるバランサシャフトの保持部の形状を最適化することで、排気管の配置自由度を向上させることができる。
本発明の実施形態に係る自動二輪車の側面図である。 本発明の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。 本発明の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。 本発明の実施形態に係るエンジンユニットを示す斜視図である。 本発明の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。 本発明の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。 本発明の実施形態に係る自動二輪車の前部下方斜視図である。 本発明の実施形態に係るエンジンユニットの正面図である。 本発明の実施形態に係るエンジンユニットのシリンダ及びクランクケースまわりを示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るエンジンユニットのクランクケースまわりを示す左側面図である。 本発明の実施形態に係るエンジンユニットのクランクケースまわりを示す右側面図である。 図10のI−I線に沿う断面図である。
以下、図面に基づき、本発明による自動二輪車における好適な実施の形態を説明する。
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共に、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、後述するエンジンの下部まわりを覆うアンダーカウル120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の前側には燃料タンク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。次に図4〜図6をも参照して、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)、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て配置される。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等を参照のこと)、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。エンジンユニット10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(図4等参照)へ伝達され、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)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ユニット10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を冷却する冷却系及びエンジン11の可動部を潤滑する潤滑系、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5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機械式又は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4あるいは図6に示したようにエンジン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は図7あるいは図8等に示されるように左側面が下方に向けて内側へ傾斜する箱型のエアクリーナボックスを有する。このエアクリーナボックス内にエアフィルタが装着されており、エアクリーナボックス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のエアクリーナボックス後面部には空気を取り込むための流入口26aが、またエアクリーナボックス前面部には清浄化された空気の流出口26b(図6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図4等に示されるようにクランクケース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。
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。なお、エアクリーナ26はエンジン11の側方下部に位置し、過給機30と近接させることで配管が短縮できる。
次に、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4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は図4に示されるように排気口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6の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。
なお、上述の吸気系に付随して、インタークーラ28に対して冷却風を導風する導風手段を備える。この例では例えば図2及び図3に概略示したように燃料タンク121の下方に前後方向に延設されたエアダクト34を有する。このエアダクト34はその前端部にて、ハーフカウル117の前端部から取り込んだ走行風が供給され、その後端部からインタークーラ28に対して冷却風を供給するように導風する。
また、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。図7及び図8等に示すように、ウォータジャケットに送給される冷却水を冷却するラジエータ35を装備する。この例ではラジエータ35は図8のように正面視で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等に示される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は図8のようにラジエータ35によって略覆われる。なお、ラジエータ35はエンジンユニット10の前部にて車体フレーム101等を利用して、それらの適所に支持される。
更に、エンジンユニット10の可動部に潤滑油を供給して、それらを潤滑するための潤滑系が構成される。この潤滑系には、なお同様に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。
ここで、本発明における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、ラジエータ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。
さて、本発明の自動二輪車において、前述のように過給機30はエンジン11の前方下部に位置し、更にかかるエンジン11において図9にも示すようにクランクケース12の上方にシリンダ13が位置し、またクランクケース12内にはクランクシャフト36が左右(車幅方向)に水平支持される。特にクランクシャフト36の前方にバランサシャフト37を有する。なお、このバランサシャフト37を設けることで、クランクシャフト36から発生する振動を低減もしくは抑制する。クランクケース12には、その内部にバランサシャフト37を収容して支持するバランサシャフトハウジング38が前方に突出するかたちで一体に形成される。
図10及び図11にも略記したが、バランサシャフト37はクランクシャフト36と実質的に同一の高さ位置において、クランクシャフト36と所定間隔おいて平行に配置される。バランサシャフトハウジング38はクランクケース12の前方に突出するが、図10及び図11に示されるように排気管32は車体側面視にて、その一部がバランサシャフトハウジング38と重なる。
更に、図12はバランサシャフト37まわりの具体的構成例を示しており、バランサシャフト37はバランサシャフトハウジング38内でその左右両端部が、図示しないベアリングを介して回転自在に支持される。バランサシャフト37はバランサシャフトウェイト39を備えるが、バランサシャフトウェイト39としてバランサシャフト37の軸方向の一方側(例えば左側)及び他方側(例えば右側)に相互に離間するバランサシャフトウェイト39A及びバランサシャフトウェイト39Bを有する。これらのバランサシャフトウェイト39A及びバランサシャフトウェイト39Bは、車幅方向で♯1及び♯2気筒に略対応して配置される。バランサシャフト37上には、一方側のバランサシャフトウェイト39Aの左側にバランサシャフトギヤ40が隣接配置される。このバランサシャフトギヤ40は、クランクシャフト36に軸着された駆動ギヤ41と噛合し、これによりクランクシャフト36の回転によってバランサシャフト37が回転する。
また、バランサシャフトハウジング38はその前端中央部にて後方に窪んだ凹部42を有する。この凹部42は♯1及び♯2気筒の略中間に位置して形成され、この凹部42の内側を排気管32が通過する。そして、上述したように車体側面視にて排気管32の一部がバランサシャフトハウジング38と重なる。
前述のように排気管32が接続されその排気流により駆動されて、吸入した空気を圧縮してエンジン11に供給する過給機30を備える。図11等に示すように過給機30に対する排気流導入口32Aの一部が車体側面視にて、バランサシャフトハウジング38の前端より後方に位置する。
次に、本発明の過給機付自動二輪車における主だった作用等について説明する。先ず、排気管32はエンジン11のシリンダヘッド14から下方に延びて、シリンダ13の前側で合流する。そのような排気管32の排気流を利用して作動する、所謂ターボである過給機30はかかる排気管32に隣接して配置する必要がある。本発明において、クランクシャフト36の前方にバランサシャフト37を備え、このバランサシャフト37を収容するバランサシャフトハウジング38がクランクケース12の前方に一体形成される。バランサシャフトハウジング38の前端中央部に後方に窪んだ凹部42を有し、クランクケース12の前面のうちバランサシャフト37の車幅方向中央部位を窪ませることで、クランクケース12前方のスペースが拡がり、特に排気管32等のレイアウトが容易になる。
本例のように過給機30に至る前に排気管32が集合して大径化する場合、クランクケース12が中央で窪んでいることで排気管32の配置が特に容易になる。このようにクランクケース12の前方のバランサシャフト保持部、即ちバランサシャフトハウジング38の形状を最適化することで、排気管32の配置自由度を向上させることができる。
その場合、バランサシャフト37は車幅方向に相互に離間するバランサシャフトウェイト39A及びバランサシャフトウェイト39Bを備える。これらのバランサシャフトウェイト39A及びバランサシャフトウェイト39Bの中間に位置する部分を窪ませることで凹部42を形成し、バランサシャフトウェイト39を設けているに拘わらず、凹部42のスペース内に排気管32等を効率よく配置することができる。
その際、バランサシャフトウェイト39A及びバランサシャフトウェイト39Bを左右に分散して配置する。ここで、単一のバランサシャフトウェイトを設ける場合、そのバランサシャフトウェイトは大径化し、クランクケース12の前部まわりが嵩張るため、そのままでは他部品のレイアウトを制約する。本例ではバランサシャフトウェイト39を2つに分割構成することで、個々のバランサシャフトウェイト39A及びバランサシャフトウェイト39Bを小径化できるため、クランクケース12の前部まわりをコンパクトにすることができる。また、2つのバランサシャフトウェイト39A及びバランサシャフトウェイト39Bはバランサシャフトギヤ40を含めて全体として、左右重量バランスよく配置され、車両の操縦安定性を保証する。
また、排気管32は、バランサシャフトハウジング38の凹部42の内側を通過するため、車体側面視にてその一部がバランサシャフトハウジング38と重なることで、排気管32がシリンダ13及びクランクケース12に沿うように下方へと延出し、排気管32の前方への迫り出しを抑えることができる。これによりエンジンコンポーネントとしてコンパクトになり、重量物の集中配置により車両の操作性が向上する。更に、前輪106等のエンジン11の前方に位置する部品をよりエンジン11側に近付けて配置でき、ホイールベースが短縮されて車両操作性が向上する。
更に、過給機30に対する排気流導入口32Aの一部が車体側面視にて、バランサシャフトハウジング38の前端より後方に位置する。排気管32をクランクケース12に這わせることで、排気管32がバランサシャフトハウジング38の前方を迂回せずに比較的曲がりの少ない形状で過給機30に到達する。これにより排気管32内の排気抵抗を低減して過給機30のタービンをより強力に回すことができ、過給機30の加圧能力が向上する。
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バランサシャフトハウジング38の凹部42には、排気管32のみならず、冷却水ホース等他の部品を通してもよい。
また、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の気筒数あるいはシリンダ配置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、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、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 エアダクト、35 ラジエータ、36 クランクシャフト、37 バランサシャフト、38 バランサシャフトハウジング、39 バランサシャフトウェイト、40 バランサシャフトギヤ、41 駆動ギヤ、42 凹部、100 自動二輪車、101 車体フレーム、101A ピボットフレーム、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 (2)

  1. クランクシャフト及びバランサシャフトを内包するクランクケースと、該クランクケース上方に位置して複数の気筒を有するシリンダ及びシリンダヘッドとを備えるエンジンと、前記シリンダヘッドから延出する複数の排気管と、を備える自動二輪車において、
    前記バランサシャフトは前記クランクシャフトの前方に位置し、
    前記クランクケースは、内側に前記バランサシャフトを支持するバランサシャフトハウジングを備え、このバランサシャフトハウジングの前端中央部に後方に窪んだ凹部を有し、
    前記シリンダの前側で合流して一体化する前記排気管が接続され、その排気流により駆動されて、吸入した空気を圧縮して前記エンジンに供給する過給機を備え、
    前記過給機は前記エンジンの前下方であって、前記バランサシャフトの下方に位置し、
    前記一体化した排気管を、前記凹部を通すように設け、
    前記過給機に対する排気流導入口の一部が車体側面視にて、前記バランサシャフトハウジングの前端より後方に位置することを特徴とする自動二輪車。
  2. 前記バランサシャフトはその軸方向の一方側及び他方側に相互に離間するバランサシャフトウェイトを備えることを特徴とする請求項に記載の自動二輪車。
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