JP2005076609A

JP2005076609A - 並列多気筒エンジン

Info

Publication number: JP2005076609A
Application number: JP2003311781A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Uejima; 淳上嶋
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-09-03
Filing date: 2003-09-03
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2023-09-03
Also published as: DE602004005114T2; US20050045141A1; EP1512854A1; US7219646B2; DE602004005114D1; JP4369185B2; EP1512854B1

Abstract

【課題】エンジンの前後長さおよび幅が短縮でき、さらに、エンジンの低重心化とコンパクト化、質量の重心付近への集中化を実現できる並列多気筒エンジンを提供する。
【解決手段】クランク軸１７の軸心７０とこれにクラッチギヤ４０を介して噛み合うインプット軸１８の軸心８０とを含む仮想平面Ｈがほぼ水平に設定され、前記インプット軸１８と噛み合うアウトプット軸１９の軸心９０が前記仮想平面Ｈよりも上方に位置し、前記クランク軸１７とアウトプット軸１９の間に形成されるエンジンの重心Ｇ付近に発電機３０が配置されて、クランク軸１７とアウトプット軸１９の軸心７０，９０同士を結ぶ仮想傾斜面Ｍよりも上方に発電機３０の軸心３０Ｃが配置され、発電機３０の駆動ギヤ５２がクラッチギヤ４０に噛み合っている。
【選択図】図３

Description

本発明は、主として自動二輪車に搭載される並列多気筒エンジンに関し、詳しくはエンジンの低重心化とコンパクト化が図られ、自動二輪車に搭載したときに大きなバンク角を得ることができる並列多気筒エンジンに関する。

自動二輪車に搭載される大排気量の並列多気筒エンジンは、重量が大きいので、車体の低重心化のために、クランク軸を比較的低い位置になるように設定してエンジンの低重心化を図っている。このような並列多気筒エンジンでは、気筒が並列、つまり車体に対して横置となることでエンジンの全幅が元々大きいので、発電機をエンジン下部のクランク軸端に配置している場合には、エンジン下部の横幅が一層大きくなる。

また、一般にエンジンは、シリンダボアを大きく、かつストロークを短くした方が高回転化でき、高出力化が可能となることが知られているが、シリンダボアを大きくすると、さらにエンジンの全幅が大きくなるので、上記したクランク軸端への発電機の配置と相まって、車体の大きなバンク角が得られにくくなる。その結果、シリンダボアを大きくしにくい制約がある。

他方、並列多気筒エンジンの先行技術として、発電機をクランク軸端でなく、シリンダ背面側に配置したものがあり、クランク軸端に発電機を配置したエンジンに比べてエンジンの全幅が短縮され、これにより、大きな車体のバンク角が得られる（例えば特許文献１参照）。
特公昭６３−１６５７３号公報

ところが、前記先行技術において、クランク軸とインプット軸とアウトプット軸とが一直線上に並んで配置される場合（同文献の第１図）には、エンジンの前後長さが大きくなってエンジンの大型化、重量増となるのみならず、ホイールベースも長くなり、車体全体の大型化および重量増を招く。また、クランク軸とアウトプット軸とを水平レベルとなるように配置し、インプット軸をこれらの軸よりも下方に位置するように配置した場合には、エンジンの前後長さを短縮できるものの、クランク軸がインプット軸よりも上方に位置し、その結果、クランク軸にベルト連結された発電機も上方に位置するので、エンジンの重心位置が高くなり、この種のエンジンに求められる低重心化という点で満足のいくものが得られにくい。

そこで、本発明は、自動二輪車に搭載した場合にバンク角を大きくとることができ、さらに、エンジンの前後長さおよびエンジンの全幅を短縮でき、しかもエンジンの低重心化とコンパクト化、質量の重心付近への集中化を図れる並列多気筒エンジンを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の並列多気筒エンジンは、クランク軸の軸心とこれにクラッチギヤを介して噛み合うインプット軸の軸心とを含む仮想平面がほぼ水平に設定され、前記インプット軸と噛み合うアウトプット軸の軸心が前記仮想平面よりも上方に位置し、前記クランク軸とアウトプット軸の間に発電機が配置されて、クランク軸とアウトプット軸の軸心同士を結ぶ仮想傾斜面よりも上方に発電機の軸心が配置され、前記発電機の駆動ギヤが前記インプット軸上に設けられて前記クランク軸と常時連動する連動ギヤに噛み合っている。

この構成によれば、クランク軸とアウトプット軸の間の上方に形成されるスペースに発電機を配置することで、従来のようにクランク軸端に発電機を配置した場合に比べ、エンジン下部の全幅を短くできる結果、自動二輪車に搭載した場合にバンク角を大きくとることができる。しかも、前記クランク軸、インプット軸およびアウトプット軸は、クランク軸およびインプット軸が下がった３角形の軸配置となるので、エンジンの低重心化が図れる。また、前記したエンジンの全幅の短縮化に加え、３角形の軸配置によってエンジンの前後長さも短縮できるので、エンジンのコンパクト化が図れる。言い換えれば、エンジンの大きさを同じにした場合、シリンダボア径を大きくし、ショートストローク化して高出力を得ることが容易になる。さらに、発電機は、前記クランク軸とアウトプット軸の間の上方、つまり、シリンダの背面に配置されるので、質量の集中化、特にエンジン重心付近への質量集中が図られる。したがって、このエンジンを搭載した自動二輪車の総合的な性能が向上する。また、前記発電機の駆動ギヤと前記連動ギヤとは直接噛み合い、スプロケットを介したチェーン駆動ではないので、部品点数の増加と重量の増大が抑制される。

本発明の好ましい実施形態では、前記インプット軸上に設けたクラッチ機構がエンジンの側部に配置され、前記発電機とスタータモータとが前記クラッチ機構よりもエンジンの中央部寄りに配置され、発電機とスタータモータの両軸心が径方向に近接している。

この構成によれば、発電機に加えてスタータモータもエンジンエンジン重心付近に位置するので、質量のエンジン重心付近への集中化を図ることができる。

本発明の好ましい実施形態では、シリンダとクランクケースを含むエンジンケースが上下に分割されたケースアッパとケースロワを有し、前記クランク軸とアウトプット軸とがケースアッパとケースロワの合わせ面上に配置されている。

この構成によれば、エンジンケースが上下に２分割され、しかもケースアッパとケースロワの合わせ面上に前記クランク軸とアウトプット軸とが配置されているので、両軸の軸受孔の形成が容易になる。

本発明の並列多気筒エンジンによれば、エンジンの全幅を小さくして自動二輪車に搭載した場合の車体バンク角を大きくとることができるとともに、エンジンの低重心化、エンジンの前後長さの短縮、質量の集中化、部品点数の増加抑制およびエンジンの軽量化が実現される

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る自動二輪車用の並列多気筒エンジンを示す側面図である。同図において、エンジンＥは並列４気筒４サイクルエンジンであり、車体フレームＦの下部前側に位置し、車体フレームＦに支持されている。クランクケースＣＲ、シリンダＣＹおよびギヤケースＧＥが、エンジン本体１のエンジンケースＥＣを形成している。このエンジンケースＥＣは上下二つ割のケースアッパＣ１とケースロワＣ２とから構成され、ケースアッパＣ１におけるシリンダＣＹの上面にシリンダヘッド１１が連結され、シリンダヘッド１１の上面に、動弁室を形成するシリンダヘッドカバー１２が装着されている。ケースロワＣ２の下面にはオイルパン１３が連結されている。これらエンジンケースＥＣ、シリンダヘッド１１、シリンダヘッドカバー１２およびオイルパン１３がエンジン本体１を形成している。

図２に示すように、シリンダヘッド１１の４つの排気ポート１４に、それぞれ排気パイプ１５が取り付けられている。図１に示す発電機３０とスタータモータ３１は、シリンダＣＹの背面に配置されている。前記エンジンＥの前面には、取付ブラケット５を介してオイルフィルタ３とオイルクーラ４からなるオイルフィルタ・クーラ・ユニット１６が取り付けられている。

クランク軸１７、インプット軸１８およびアウトプット軸１９の配置関係は、側方から見ると、図３に示すようになっている。すなわち、クランク軸１７の軸心７０と、クランク軸１７にクラッチギヤ４０を介して噛み合うインプット軸１８の軸心８０とを含む仮想平面Ｈが、ほぼ水平に設定され、インプット軸１８と噛み合うアウトプット軸１９の軸心９０は、前記仮想平面Ｈよりも上方に位置している。換言すれば、前記インプット軸１８、アウトプット軸１９およびクランク軸１７の３軸は、クランク軸１７とアウトプット軸１９の両軸心を含む仮想の面Ｍが前下がりに傾斜しており、インプット軸１８が前記仮想傾斜面Ｍよりも下に位置する３角形の配置になっている。これにより、クランク軸１７が下方に位置するので、エンジンＥの重心Ｇが低下する。発電機３０は、インプット軸１８に支持されたインプットギヤ１８ａと、アウトプット軸１９に支持されたアウトプットギヤ１９ａとからなる変速歯車列４２に対し、これと干渉することのない位置に配置されている。

図１に示すように、前記仮想傾斜面Ｍは、エンジンケースＥＣのケースアッパＣ１とケースロワＣ２の合わせ面に合致しており、クランク軸１７とアウトプット軸１９の軸心７０，９０をこの合わせ面Ｍ上に配置し、発電機３０をケースアッパＣ１側に、インプット軸１８をケースロワＣ２側にそれぞれ配置している。図３に示すように、シリンダＣＹの中心軸、すなわちシリンダ軸心Ｃと前記合わせ面Ｍとは直交しており、これにより、シリンダボアの加工が容易になる。

図４は、図３のシリンダＣＹの中心軸線Ｃから、クランク軸心７０とインプット軸心８０とを結ぶ仮想平面Ｈを通り、インプット軸心８０とアウトプット軸心９０とを結ぶ面Ｌを通るIV−IV線で切断した断面を示している。図４に示すように、シリンダヘッド１１の下部のエンジンケースＥＣ内は、隣接するシリンダボア２ａ〜２ｄおよびクランク室３ａ〜３ｄ間を仕切る仕切り壁１０によって、４つの気筒２Ａ〜２Ｄに仕切られ、これら各気筒２Ａ〜２Ｄのシリンダボア２ａ〜２ｄ内に、ピストン３Ａ〜３Ｄが往復動可能に挿入されている。前記仕切り壁１０の下部には、クランク軸受３５が設けられている。各ピストン３Ａ〜３Ｄは、コンロッド３２を介してクランク軸１７に取り付けられている。

前記クランク軸１７の一端部（左端部）には、ワンウエイクラッチ２１を介してスタータギヤ２２が取り付けられ、これに隣接して設けられるアイドルギヤ２３と噛み合っており、これらワンウエイクラッチ２１およびギヤ２２，２３が、椀状のカバー体２４で覆われている。

また、前記クランク軸１７の他端部（右端部）近傍にはクラッチギヤ４０に噛み合う駆動ギヤ２６が設けられている。クラッチギヤ４０が装着されたクラッチ機構２０は、インプット軸１８の端部に装着されて、エンジンＥの側部に位置しており、クラッチギヤ４０とインプット軸１８との接続／断絶を行う。インプット軸１８に近接して、これに変速歯車列４２を介して噛み合うアウトプット軸１９が配置されている。エンジンＥの一側部寄りに、スタータモータ３１が配置され、その先端から突出する駆動ギヤ２７の回転力がアイドルギヤ２３、スタータギヤ２２およびワンウェイクラッチ２１を介してクランク軸１７に伝達される。前記クラッチ機構２０はクラッチカバー２８で覆われ、前記アウトプット軸１９の一端には出力用のチェーンスプロケット２９が固定されている。

図５に示すように、発電機３０は、固定軸５０と、これの先端部にベアリング５１を介して取り付けられた駆動ギヤ５２と、前記固定軸５０の基端部を支持するベース５４と、ボルト５３によりベース５４上に固定された環状のコイル５５と、このコイル５５の周囲に回転可能に配置されたロータ５６と、これら各部を収納したハウジング５７とを備え、前記駆動ギヤ５２とロータ５６とをカップリングダンパ５８により連結した構造となっている。このような構造の発電機３０がクラッチ機構２０よりもエンジンＥの幅方向の中央寄りに配置され、発電機３０の駆動ギヤ５２が、インプット軸１８上に設けられてクランク軸１７と常時連動する連動ギヤであるクラッチギヤ４０に噛み合って、クランク軸１７の回転時に常時、発電機３０が駆動されるようになっている。発電機３０からエンジンＥの幅方向におけるクラッチ機構２０と反対側に離間した位置にスタータモータ３１が配置されている。発電機３０の軸心３０Ｃとスタータモータ３１の軸心３１Ｃは、発電機３０とスタータモータ３１がエンジンＥの側方から見て少なくとも一部分オーバラップするように、径方向に近接して配置されている。

上記構成において、図３に示すクランク軸１７とアウトプット軸１９の間の上方に形成されるスペースに発電機３０を配置することで、従来のように、図２に示すクランク軸端に発電機３０Ａを配置した場合に比べ、エンジン下部の全幅を短くできる結果、自動二輪車に搭載した場合に、路面Ｒに対する車体傾斜角であるバンク角θを、従来のバンク角θ１よりも大きくとることができる

また、図３に示すクランク軸１７、インプット軸１８およびアウトプット軸１９は３角形の軸配置となり、そのうちのクランク軸１７およびインプット軸１８がアウトプット軸１９よりも下方に位置しているので、エンジンＥが低重心化される。さらに、前記したエンジンＥの全幅の短縮化に加え、３角形の軸配置によってエンジンＥの前後長さも短縮できるので、エンジンＥのコンパクト化が図れる。言い換えれば、エンジンＥの大きさを同じにした場合、シリンダボア径を大きくし、ショートストローク化して高出力を得ることが容易になる。

また、エンジンＥの重心Ｇは、通常、シリンダＣＹの背面近傍に位置するのに対し、発電機３０はクランク軸１７とアウトプット軸１９の間の上方、つまり、シリンダＣＹの背面近傍に配置されるので、発電機３０がエンジン重心Ｇ近傍に位置することになり、これによって、エンジン重心Ｇ付近への質量の集中が図られる。したがって、このエンジンＥを搭載した自動二輪車の性能が向上する。さらに、発電機３０は、図５に示す駆動ギヤ５２とクラッチギヤ４０とが直接噛み合っており、前記特許文献１のようなスプロケットを介したチェーン駆動ではないので、部品点数の増加と重量の増大が抑制される。

図４に示されたとおり、クラッチギヤ４０が装着されたクラッチ機構２０がエンジンＥの側部に配置され、発電機３０とスタータモータ３１とがクラッチギヤ４０よりもエンジンＥの中央部寄りに配置され、発電機３０とスタータモータ３１の両軸心３０Ｃ，３１Ｃが径方向に近接している。したがって、図３に示す発電機３０に加えて、スタータモータ３１もエンジン重心Ｇ付近に位置するので、質量のエンジン重心Ｇ付近への集中化が促進される。したがって、このエンジンＥを搭載した自動二輪車の性能が向上する。

さらに、シリンダＣＹとクランクケースＣＲを含むエンジンケースＥＣが、上下に分割されたケースアッパＣ１とケースロワＣ２を有し、クランク軸１７とアウトプット軸１９とがケースアッパＣ１とケースロワＣ２の合わせ面Ｍ上に配置されているので、両軸１７，１９の軸受孔をエンジンケースＥＣに容易に形成できる。

なお、図５に示す発電機３０の駆動ギヤ５２は、インプット軸１８上に設けられてクランク軸１７と常時連動する連動ギヤに噛み合わせればよいものであり、この連動ギヤは、クラッチギヤ４０に限らず、クラッチギヤ４０と一体形成するか、または別部品で形成した別のギヤであってもよい。

本発明の一実施形態に係る自動二輪車に搭載された並列多気筒エンジンを示す側面図である。同並列多気筒エンジンを示す正面図である。クランク軸とインプット軸とアウトプット軸の配置関係を示す概略側面図である。図３のIV−IV線に沿った断面図である。発電機とクラッチとの噛み合い関係を示す要部断面図である。

符号の説明

１７クランク軸
１８インプット軸
１９アウトプット軸
３０発電機
３１スタータモータ
４０クラッチギヤ（連動ギヤ）
５２発電機の駆動ギヤ
Ｃ１ケースアッパ
Ｃ２ケースロワ
Ｅエンジン
Ｈ…仮想平面
Ｍ…仮想傾斜面（合わせ面）

Claims

クランク軸の軸心とこれにクラッチギヤを介して噛み合うインプット軸の軸心とを含む仮想平面がほぼ水平に設定され、
前記インプット軸と噛み合うアウトプット軸の軸心が前記仮想平面よりも上方に位置し、
前記クランク軸とアウトプット軸の間に発電機が配置されて、クランク軸とアウトプット軸の軸心同士を結ぶ仮想傾斜面よりも上方に発電機の軸心が配置され、
前記発電機の駆動ギヤが前記インプット軸上に設けられて前記クランク軸と常時連動する連動ギヤに噛み合っている並列多気筒エンジン。
請求項１において、前記インプット軸上に設けたクラッチ機構がエンジンの側部に配置され、前記発電機とスタータモータとが前記クラッチ機構よりもエンジンの中央部寄りに配置され、発電機とスタータモータの両軸心が径方向に近接している並列多気筒エンジン。
請求項１または請求項２において、シリンダとクランクケースを含むエンジンケースが上下に分割されたケースアッパとケースロワを有し、前記クランク軸とアウトプット軸とがケースアッパとケースロワの合わせ面上に配置されている並列多気筒エンジン。