JP2014227970A - 自動二輪車用エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】構成の簡素化を図りながら、有効に小型軽量化を実現する自動二輪車用エンジンを提供する。【解決手段】クランクウェブ１８が付設されたクランク軸１７と、クランク軸中心１７Ａに対してその軸線１２Ａが一方側にオフセットされたシリンダ１２と、バランサウェイト２０が付設されると共にクランク軸１７に平行に配置されたバランサ軸１９と、スタータモータ軸２１とを配置してなる。バランサ軸１９及びスタータモータ軸２１は、クランク軸中心１７Ａに対してシリンダ軸線１２Ａがオフセットされた側に配置され、スタータモータ軸２１はバランサ軸１９よりもシリンダ１２側において、シリンダ１２下端近傍に配置される。【選択図】図７

Description

本発明は、自動二輪車等の車両において、特にクランクシャフトの軸中心に対してシリンダの軸中心がオフセットされたエンジンに関するものである。

自動二輪車用エンジンにおいて所謂オフセットクランクエンジンでは、クランクケースまわりに配設される各軸（バランサ軸、カウンタ軸、ドライブ軸、スタータモータ軸等）の配置を特定することにより、エンジンがコンパクトとなり、車両の小型・軽量化が図られている。

この種のオフセットクランクエンジンにおける軸配置に関する公知広報として、例えば特許文献１あるいは特許文献２で開示されている。特許文献１ではバランサ軸がクランク軸中心に対してオフセットされた反対側に配置される。また、特許文献２ではバランサ軸のみオフセットされた側で、スタータモータはオフセットされた反対側に配置された構造となっている。

特許第４５１４７１２号公報 特許第４４５１２３４号公報

上述のような従来例ではシリンダ後部のスペースにセルモータ及びバランサが配置されているため、トランスミッションにおけるカウンタシャフト位置が制約され、つまり上方に配置できない。このためカウンタシャフト軸上に配置されたクラッチが潤滑油の油面に近くなり、潤滑油による抵抗に起因するメカニカルロス（機械的損失）が大きくなり易い配置とならざるを得ない。なお、そのような問題を避けるにはシリンダ傾斜角を前傾させる方法があるが、かかるシリンダ配置ではエンジン全長が長くなり、車両の小型・軽量化を阻害することとなる。

本発明はかかる実情に鑑み、構成の簡素化を図りながら、有効に小型軽量化を実現する自動二輪車用エンジンを提供することを目的とする。

本発明の自動二輪車用エンジンは、クランクウェブが付設されたクランク軸と、クランク軸中心に対してその軸線が一方側にオフセットされたシリンダと、バランサウェイトが付設されると共に前記クランク軸に平行に配置されたバランサ軸と、スタータモータ軸とを配置してなる自動二輪車用エンジンであって、前記バランサ軸及び前記スタータモータ軸は、前記クランク軸中心に対してシリンダ軸線がオフセットされた側に配置され、前記スタータモータ軸は前記バランサ軸よりも前記シリンダ側において、前記シリンダ下端近傍に配置されていることを特徴とする。

また、本発明の自動二輪車用エンジンにおいて、前記バランサ軸の前記バランサウェイトの回転軌跡と前記クランク軸のクランクウェブの回転軌跡とは、前記クランク軸方向視で重なり、前記バランサ軸の前記バランサウェイトの回転軌跡は、前記クランク軸中心に対して前記シリンダ軸線がオフセットされた側のシリンダスリーブの外周面からの前記シリンダ軸線と平行な下方への延長線と前記クランク軸方向視で重なっていることを特徴とする。

また、本発明の自動二輪車用エンジンにおいて、前記バランサ軸と前記スタータモータ軸の間にエンジン懸架部が配置されていることを特徴とする。

また、本発明の自動二輪車用エンジンにおいて、当該エンジンの前方にフレームが配置され、前記バランサ軸及び前記スタータモータ軸は、前記フレームと前記シリンダ軸線との間に配置されていることを特徴とする。

また、本発明の自動二輪車用エンジンにおいて、前記クランク軸に平行に配置されたカウンタ軸及びドライブ軸が、前記シリンダ軸線に対して前記バランサ軸及び前記スタータモータ軸と反対側に配置されていることを特徴とする。

また、本発明の自動二輪車用エンジンにおいて、前記カウンタ軸は、前記クランク軸方向視でバランサ軸中心と交差して前記シリンダ軸線に直交する面と略同一面上に配置されていることを特徴とする。

また、本発明の自動二輪車用エンジンにおいて、左右割りのクランクケースの締付方向は、該クランクケースにおけるスタータモータの締付方向に設定され、前記クランクケースの締付ネジ部は、前記クランクケースに一体的に突出したスタータモータ取付腕のエンジン中心側端面よりも内側で終了し、マグネトカバー合せ面とは段差となっていることを特徴とする。

本発明において、クランク軸中心に対してシリンダ軸中心がオフセットされた一側にバランサ軸とスタータモータを配置し、他側にカウンタ軸及びドライブ軸を配置して、バランサ軸とスタータモータ軸の間に前方に配置したフレームとのエンジン懸架部を設ける。特にクランク軸にスタータモータを近づけることができ、部品点数の削減や軽量化を図ることができる。

本発明に係る自動二輪車の全体構成を示す側面図である。 本発明に係る自動二輪車の外装まわりを取り外した状態を示す側面図である。 本発明に係る自動二輪車における車体フレームに搭載されたエンジンまわりを示す右側面図である。 本発明に係る自動二輪車における車体フレームに搭載されたエンジンまわりを示す左側面図である。 本発明の自動二輪車用エンジンの実施形態を示す斜視図である。 本発明の自動二輪車用エンジンの実施形態におけるクラッチカバーを外した状態を示す右側面図である。 本発明の自動二輪車用エンジンの実施形態における内部構造を示す断面図である。 本発明の自動二輪車用エンジンの実施形態におけるマグネトカバーを外した状態を示す左側面図及び部分拡大図である。 本発明の自動二輪車用エンジンの実施形態におけるスタータモータ搭載部まわりを示す部分斜視図である。 本発明の自動二輪車用エンジンの実施形態におけるスタータモータ搭載部まわりを示す部分右側面図及び部分左側面図である。

以下、図面に基づき、本発明による自動二輪車用エンジンにおける好適な実施の形態を説明する。
図１は、本発明の適用例としての自動二輪車１００の側面図である。先ず、図１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によりそれぞれ示し、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によりそれぞれ示す。

自動二輪車１００は、鋼製あるいはアルミニウム合金製でなる車体フレームにより車体骨格を形成し、車体フレームに対する各種部品の艤装を経て構成される。車体フレームの具体的構成については後述するが、その前上端部に結合するステアリングヘッドパイプ１０１から後斜め下方へ向けてメインフレームが延設され、このメインフレームの後部付近にシートレール等が結合する。エンジン１０を含むパワーユニットは車体フレームにより車体の略中央部で支持される。

ステアリングヘッドパイプ１０１は、フロントフォーク１０２を回動可能に支持し、このフロントフォーク１０２の上端側にはハンドルバー１０３が結合される。フロントフォーク１０２の下端側には前輪１０４が回転可能に支持される。前輪１０４の上方はフロントフェンダ１０５により覆われる。エンジン１０の後方には、ピボット軸を介して上下方向に揺動可能なスイングアーム１０６が車体フレームにより支持され、スイングアーム１０６の後端部に後輪１０７が回転可能に支持される。スイングアーム１０６の前後方向中間部適所と車体フレーム側の間にはショックアブソーバ１０８が装着され、後輪１０７の上方はリヤフェンダ１０９よって覆われると共に、その上方にライダーが着座するシート１１０が配置される。シート１１０の前側には燃料タンク１１１が搭載される。

エンジン１０はこの例では空冷式４サイクル単気筒（２気筒以上でもよい）エンジンとする。このエンジン１０の基本構成においてここでは詳細な説明を省略するが、左右方向に水平配置されるクランクシャフトを回転自在に支持・収容するクランクケース１１と、クランクケース１１の上部に結合し、その軸線が適度に前傾して略上下方向に設定されたシリンダ１２と、シリンダ１２の更に上部に結合するシリンダヘッド１３及びこのシリンダヘッド１３に蓋着するシリンダヘッドカバー１４とを含んで構成される。

図２をも参照して、パワーユニットの吸気系において、エンジン１０と図示しないエアクリーナの間にスロットルボディ１１２が配設され、このスロットルボディ１１２からエンジン１０のインテークポートに所定混合比の混合気が供給される。また、エンジン１０のシリンダ１２内で爆発、燃焼した燃焼ガスは、排気系においてエンジン１０から排出される。即ち、エンジン１０内で生成された燃焼ガスは排気ガスとして、エンジン１０のエキゾーストポートに接続されたエキゾーストパイプ１１３（排気管）を通り、最終的にマフラ１１４（排気消音器）から排気される。

車両外観としては、図１のようにシリンダヘッド１３及びシリンダヘッドカバー１４の上部外側付近に配置されたシュラウド１１５や、サイドカバー１１６及びリヤカバー１１７等の各種車体カバーが車体フレーム等の適所に支持されて被着される。また、前輪１０４の上方にはヘッドランプ１１８が搭載されると共に、車両の前後にはウィンカ１１９，１２０等が実装される。

更に図３及び図４も参照して車体フレームまわりについて説明する。ステアリングヘッドパイプ１０１から後斜め下方へ向けてメインフレーム１２１が延設され、車両の前後方向略中央で下方へ湾曲し、その下端部付近にて左右一対のサイドフレーム１２２が、概略門型を呈するように左右に結合する。メインフレーム１２１及びサイドフレーム１２２には複数のエンジンマウント用のブラケットが突設され、エンジン１０を支持する。また、ステアリングヘッドパイプ１０１から後方寄りに傾斜してダウンチューブ１２３が下方へ延設され、このダウンチューブ１２３はエンジンマウント用のブラケットを介してエンジン１０（クランクケース１１）前部を支持する。

また、メインフレーム１２１の後部付近には左右一対のシートレール１２４が結合し、このシートレール１２４は後輪１０７の上方まで延出する。更に、サイドフレーム１２２の肩部付近に左右一対のピラー１２５が結合し、これらのピラー１２５はそれぞれシートレール１２４の後端部付近に結合する。これらのフレーム部材により立体構造を持つ車体フレームが構成され、エンジン１０に対する高い支持剛性が確保されている。
また、前述のように後輪１０７はスイングアーム１０６によって支持され、該スイングアーム１０６はピボット軸１２６を介して上下方向に揺動可能である。スイングアーム１０６と車体フレームとの間には、ショックアブソーバ１０８としてのリヤクッションユニットが装架される。

エンジン１０について更に説明する。エンジン１０において、図５のようにクランクケース１１の上部に結合するシリンダ１２の軸線１２Ａが適度に前傾し、クランクケース１１内には左右方向に水平配置された後述のクランクシャフトが回転自在に支持される。なお、通常この種のシャフト部材はクランクシャフト等と称するが、以下の説明ではクランクシャフト及びこれ以外のシャフト部材についても軸と称し、それらの軸中心は実質的に直線状に延設されるものとする。この例ではクランクケース１１は左右のケース１１Ｌ，１１Ｒにより２つ割りに構成され、その右外側に形成されたクラッチ室等がクラッチカバー１５により覆われる。また、クランクケース１１の左外側に形成されたマグネト室は、マグネトカバー１６により覆われる。クランクケース１１の後側には、トランスミッション装置を収容するトランスミッション室が形成される。

図６及び図７をも参照してエンジン１０には、クランクウェブ１８が付設されたクランク軸１７と、クランク軸中心１７Ａに対してその軸線１２Ａが一方側（この例では前方である）にオフセットされた（オフセット量ｔ）シリンダ１２と、バランサウェイト２０が付設されると共にクランク軸１７に平行に配置されたバランサ軸１９と、スタータモータ２２の回転軸としてのスタータモータ軸２１とが配置される。

クランク軸１７の後側には図６及び図７のように所定間隔あけてカウンタ軸２３が平行配置されており、図示等を省略するがカウンタ軸２３の周囲に配置されたプライマリドリブンギヤと、クランク軸１７の周囲に配置されたプライマリドライブギヤと噛合する。カウンタ軸２３の軸端にはクラッチ装置が取り付けられ、クランク軸１７及びカウンタ軸２３間の動力伝達はクラッチ装置を介して接続、切断される。更に、カウンタ軸２３の後側には所定間隔あけてドライブ軸２４が平行配置されている。カウンタ軸２３及びドライブ軸２４にはそれぞれ、変速用のギヤ列が列設され、これらのギヤ列に含まれるギヤ相互間の噛合関係を適宜設定することで変速比を変えるようにしたトランスミッション装置が構成される。ドライブ軸２４の軸端にはスプロケットが取り付けられ、このスプロケットと後輪１０７（図１）の車軸に取り付けたスプロケットとの間に巻回されるチェーンを介して、ドライブ軸２４の出力が後輪１０７へ伝達される。

図５〜図７等に示されるようにクランクケース１２の前部及び後部には、エンジン１０を車体フレームに搭載するための複数のエンジンマウント部２５（図６の例では４ヶ所）が設けられる。これらのエンジンマウント２５が車体フレーム（メインフレーム１２１、サイドフレーム１２２及びダウンチューブ１２３）に直接的あるいはブラケットを介して結合され、これによりエンジン１０は車体フレームの所定位置に剛固に搭載される。なおシリンダヘッド１３にもエンジンマウント部が設けられる。

次に、本発明のエンジン１０における主だった特徴等について説明する。先ず、バランサ軸１９及びスタータモータ軸２１は、図７のようにクランク軸中心１７Ａに対してシリンダ１２の軸線１２Ａがオフセットされた側に配置される。また、スタータモータ軸２１はバランサ軸１９よりもシリンダ１２側、即ちバランサ軸１９よりも上方において、シリンダ１２の下端近傍に配置される。

ここで、スタータモータ軸２１とクランク軸１７の間にはそれらと平行に、図８（ａ）及び（ｂ）のようにスタータアイドル軸２６が配置される。スタータアイドル軸２６のスタータアイドル軸中心２６Ａのまわりに取り付けられたスタータアイドルギヤ２７を介して、スタータモータ軸２１及びクランク軸１７が相互に連結される。つまり先ず、従来のようにスタータモータが、シリンダがオフセットされた反対側に配置される構造とは逆に、シリンダ１２の軸線１２Ａがクランク軸中心１７Ａに対してオフセットされた側に配置されるため、クランク軸１７に対してスタータモータ２２を近づけることができる。これによりスタータアイドルギヤ２７をスタータアイドル軸２６の１軸のみで配置可能となり、部品点数の削減や、軽量コンパクト化が図れる。

また、図７に示されるようにバランサ軸１９のバランサウェイト２０の回転軌跡２０Ａとクランク軸１７のクランクウェブ１８の回転軌跡１８Ａとは、クランク軸方向視（左右方向）で重なっている。また、バランサ軸１９のバランサウェイト２０の回転軌跡２０Ａは、クランク軸中心１７Ａに対してシリンダ１２の軸線１２Ａがオフセットされた側のシリンダスリーブ２８の外周面２８ａからのシリンダ１２の軸線１２Ａと平行な下方への延長線２８Ａとクランク軸方向視で重なっている。なお、この延長線２８Ａは、シリンダスリーブ２８の外周面２８ａ（円柱側面）における最前部の母線から下方へ延長されたものである。

このようにバランサウェイト２０が配置されることで、バランサ軸１９をクランク軸１７により近づけて配置することができるため、特にはクランクケース１１まわりの小型軽量化が図られる。なお、図６に示されるようにバランサ軸１９とクランク軸１７は、バランサアイドルギヤ２９を介して連結される。このような小型化により車体フレームのフレームラインの通し場所とエンジン懸架部のスペースの確保が容易になる。バランサ軸１９はクランクケース１１の前部側に配置されるため、とりわけダウンチューブ１２３やエンジンマウント２５の配置スペースを確保し易く、それらの設計自由度を拡大することができる。また、図７等からも分かるようにバランサ軸１９がクランク軸１７の下方に配置されるため、エンジン１０ひいては自動二輪車１００全体としての低重心化が図れ、走行安定性に寄与する。

また、図６あるいは図７等に示されるようにバランサ軸１９とスタータモータ軸２１の間にエンジンマウント２５が配置されている。即ち、特に前部のエンジンマウント２５Ａは、実質的にバランサ軸１９及びスタータモータ軸２１の間に配置される。
この場合、図２等のようにエンジン１０の前方にフレームであるダウンチューブ１２３が配置され、図７等から分かるようにバランサ軸１９とスタータモータ軸２１はダウンチューブ１２３とシリンダ軸線１２Ａとの間に配置されている。

この構成によりエンジン１０の前方のダウンチューブ１２３をよりエンジン１０に近づけることで、ダウンチューブ１２３とピボット軸１２６（図３等参照）の距離が詰まる。これにより前輪１０４をピボット軸１２６に近づけることが可能となるため、結果的に車両のホイールベースが短縮でき、この点でも小型軽量化に貢献する。

また、図７等に示されるようにクランク軸１７と平行に配置されたカウンタ軸２３及びドライブ軸２４がシリンダ軸線１２Ａに対して、バランサ軸１９とスタータモータ軸２１の配設側と反対側に配置される。
この場合、側面視、即ちクランク軸方向視においてカウンタ軸２３は、図７のようにバランサ軸１９のバランサ軸中心１９Ａと交差してシリンダ軸線１２Ａに直交する面１９Ｂと略同一面上に配置されている。

この構成によりカウンタ軸２３はスタータモータ軸２１やバランサ軸１９に影響されることなく、クランク室内の高い位置に配置することができる。クラッチ装置はカウンタ軸２３の軸端に同軸に取り付けられるが、カウンタ軸２３の高さ位置を高くすることで、クラッチが潤滑オイルの油面に深く浸かることがないので、そのことによるメカニカルロスが低減する。

ここで、左右のケース１１Ｌ，１１Ｒからなるクランクケース１１（図５参照）の締付は、右側のケース１１Ｒ側からの締付方向として行われる。特に図９に示されるようにスタータモータ軸２１よりもシリンダ１２側でシリンダ１２の下端に設定されたクランクケース締付部３０では、右側のケース１１Ｒには締付ボルト３１が挿通するボス部３２を有し、左側のケース１１Ｌには締付ボルト３１が螺合するネジ部３３を有する。スタータモータ２２は図５あるいは図６のようにクランクケース１１の前上部に搭載されるが、図９に示されるように左側のケース１１Ｌに一体的に形成され、前方に突設されたスタータモータ取付用腕部３４に対して、図９の矢印Ａのように右側から挿入されて固定される。

上記の場合、図９においてネジ部３３はスタータモータ取付用腕部３４のエンジン中心（シリンダ軸線１２Ａ）側端面よりも内側で終了し、図９の矢印Ｂのようにマグネトカバー１６の合わせ面３５とは段差となっている。
また、図１０（ａ）及び（ｂ）に示されるようにクランクケース１１の上端には、シリンダ１２と結合するための合わせ面であるシリンダベース面３６を有する。クランクケース１１に形成されたクランクケース締付部３０のボス部３２等の外周面は、シリンダベース面３６よりも下方（図１０（ａ）及び（ｂ）、矢印Ｃ方向）で処理され、つまり上方へ突出しない。

これによりスタータモータ２２をシリンダ１２により近づけて取り付けることが可能になるため、エンジン１０の特に前後長が短縮でき、それに伴い車両のホイールベースが短縮できる。特に本例のようにシリンダ１２が前方にオフセットされるオフセットシリンダにあっては、そのままでは前後長が長くなり易いが、スタータモータ２２をシリンダ１２側へ寄せることによる効果は極めて大きい。

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。
上記実施形態におけるクランクケース１１が左右のケース１１Ｌ，１１Ｒにより２つ割りに構成される例で説明したが、一体型のクランクケースであっても本発明を同様に適用可能である。
また、本実施形態を自動二輪車の例で説明したが、その他の車両に対して適用しても上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。

１０ エンジン、１１ クランクケース、１１Ｌ，１１Ｒ ケース、１２ シリンダ、１３ シリンダヘッド、１４シリンダヘッドカバー、１５ クラッチカバー、１６ マグネトカバー、１７ クランク軸、１８ クランクウェブ、１９ バランサ軸、２０ バランサウェイト、２１ スタータモータ軸、２２ スタータモータ、２３ カウンタ軸、２４ ドライブ軸、２５ エンジンマウント部、２６ スタータアイドル軸、２７ スタータアイドルギヤ、２８ シリンダスリーブ、２９ バランサアイドルギヤ、３０ クランクケース締付部、３１ 締付ボルト、３２ ボス部、３３ ネジ部、３４ スタータモータ取付用腕部、３５ 合わせ面、３６ シリンダベース面、１００ 自動二輪車。

Claims (7)

1. クランクウェブが付設されたクランク軸と、クランク軸中心に対してその軸線が一方側にオフセットされたシリンダと、バランサウェイトが付設されると共に前記クランク軸に平行に配置されたバランサ軸と、スタータモータ軸とを配置してなる自動二輪車用エンジンであって、
   前記バランサ軸及び前記スタータモータ軸は、前記クランク軸中心に対してシリンダ軸線がオフセットされた側に配置され、
   前記スタータモータ軸は前記バランサ軸よりも前記シリンダ側において、前記シリンダ下端近傍に配置されていることを特徴とする自動二輪車用エンジン。
2. 前記バランサ軸の前記バランサウェイトの回転軌跡と前記クランク軸のクランクウェブの回転軌跡とは、前記クランク軸方向視で重なり、
   前記バランサ軸の前記バランサウェイトの回転軌跡は、前記クランク軸中心に対して前記シリンダ軸線がオフセットされた側のシリンダスリーブの外周面からの前記シリンダ軸線と平行な下方への延長線と前記クランク軸方向視で重なっていることを特徴とする請求項１に記載の自動二輪車用エンジン。
3. 前記バランサ軸と前記スタータモータ軸の間にエンジン懸架部が配置されてい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用エンジン。
4. 当該エンジンの前方にフレームが配置され、前記バランサ軸及び前記スタータモータ軸は、前記フレームと前記シリンダ軸線との間に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動二輪車用エンジン。
5. 前記クランク軸に平行に配置されたカウンタ軸及びドライブ軸が、前記シリンダ軸線に対して前記バランサ軸及び前記スタータモータ軸と反対側に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動二輪車用エンジン。
6. 前記カウンタ軸は、前記クランク軸方向視でバランサ軸中心と交差して前記シリンダ軸線に直交する面と略同一面上に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の自動二輪車用エンジン。
7. 左右割りのクランクケースの締付方向は、該クランクケースにおけるスタータモータの締付方向に設定され、
   前記クランクケースの締付ネジ部は、前記クランクケースに一体的に突出したスタータモータ取付腕のエンジン中心側端面よりも内側で終了し、マグネトカバー合せ面とは段差となっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の自動二輪車用エンジン。

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