JP2024004961A - 内燃機関および鞍乗型車両 - Google Patents

Abstract

【課題】スターターモータおよびバランサーを備えた内燃機関であって、クランク軸の軸線方向の寸法を小さくすることができ、重量の低減を図ることができる内燃機関を提供すること。【解決手段】内燃機関５は、クランク軸１１と、スターターモータ１２と、クランク軸１１に固定されたスターターギヤ２１と、スターターギヤ２１からクランク軸１１への駆動力を伝達し、クランク軸１１からスターターギヤ２１への駆動力を遮断するワンウェイクラッチ３０と、クランク軸１１に固定されたバランサードライブギヤ４１を有するバランサー４０と、を備える。ワンウェイクラッチ３０とバランサードライブギヤ４１とは、一体的に形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関およびそれを備えた鞍乗型車両に関する。

従来から、例えば特開２０２０－１５９３２５号公報に開示されているように、スターターモータおよびバランサーを備えた内燃機関が知られている。スターターモータを備えた内燃機関では、始動時にはスターターモータの駆動力をクランク軸に伝達し、始動後はクランク軸からスターターモータへの駆動力を遮断する必要がある。そこで、従来から、スターターモータとクランク軸との間に、ワンウェイクラッチが設けられている。バランサーは、クランク軸に設けられたバランサードライブギヤと、バランサードライブギヤと噛み合うバランサードリブンギヤとを有する。

特開２０２０－１５９３２５号公報に開示された内燃機関では、ワンウェイクラッチおよびバランサードライブギヤはクランク軸に固定されている。クランク軸は左右方向に延びており、ワンウェイクラッチはバランサードライブギヤの右方に配置されている。すなわち、ワンウェイクラッチおよびバランサードライブギヤは、互いに別部品であり、クランク軸の軸線方向に並んで配置されている。

特開２０２０－１５９３２５号公報

前記内燃機関では、ワンウェイクラッチおよびバランサードライブギヤがクランク軸の軸線方向に並んでいるので、内燃機関のクランク軸の軸線方向の寸法が大きくなる傾向があった。また、ワンウェイクラッチおよびバランサードライブギヤが互いに別部品であるため、部品点数が増え、重量が増加する傾向があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、スターターモータおよびバランサーを備えた内燃機関であって、クランク軸の軸線方向の寸法を小さくすることができ、重量を低減できる内燃機関およびそれを備えた鞍乗型車両を提供することである。

ここに開示される内燃機関は、クランク軸と、モータ軸を有するスターターモータと、前記クランク軸に固定され、前記モータ軸の駆動力を受けるスターターギヤと、ワンウェイクラッチと、バランサーと、を備える。前記ワンウェイクラッチは、前記クランク軸と前記スターターギヤとの間に介在し、前記スターターギヤから前記クランク軸への駆動力を伝達し、前記クランク軸から前記スターターギヤへの駆動力を遮断する。前記バランサーは、前記クランク軸に固定されたバランサードライブギヤと、前記バランサードライブギヤの駆動力を受けることにより回転するバランサードリブンギヤと、を有する。前記ワンウェイクラッチと前記バランサードライブギヤとは、一体的に形成されている。

上記内燃機関によれば、ワンウェイクラッチとバランサードライブギヤとが一体的に形成されているので、ワンウェイクラッチとバランサードライブギヤとが互いに別部品であってクランク軸の軸線方向に並んで配置されている場合に比べて、内燃機関のクランク軸の軸線方向の寸法を小さくすることができる。また、内燃機関の重量を低減することができる。

前記ワンウェイクラッチは、筒状のインナーレースと、前記インナーレースの径方向の外方に配置された筒状のアウターレースと、前記インナーレースと前記アウターレースとの間に配置されたクラッチエレメントと、を有していてもよい。前記アウターレースは、前記クランク軸に固定されていてもよい。前記インナーレースは、前記スターターギヤに一体的に形成されていてもよい。前記バランサードライブギヤは、前記アウターレースに一体的に形成されたギヤ歯を有していてもよい。

前記ギヤ歯は、前記アウターレースの径方向の外側部分に形成されていてもよい。

前記内燃機関は、前記クランク軸と平行に配置されたメイン軸と、前記メイン軸に同軸状に配置され、前記クランク軸と前記メイン軸とを断続可能に接続するクラッチと、前記スターターギヤと噛み合い、前記モータ軸の駆動力を前記スターターギヤに伝達するスターターアイドルギヤと、を備えていてもよい。前記スターターアイドルギヤは、前記メイン軸に同軸状に配置されていてもよい。

このことにより、モータ軸とスターターギヤとの間にスターターアイドルギヤが介在するので、スターターモータをクランク軸から遠い位置に配置することができる。スターターアイドルギヤはメイン軸に同軸状に配置されているので、メイン軸の軸線方向から見て内燃機関の大型化を避けることができる。スターターアイドルギヤはメイン軸に支持されるので、スターターアイドルギヤを支持するための専用の軸は不要である。よって、部品点数を削減することができ、内燃機関の重量を低減することができる。

前記クラッチは、前記クランク軸に連結されたクラッチハウジングと、前記クラッチハウジングに対して回転可能なクラッチボスと、を有していてもよい。前記スターターアイドルギヤは、前記クラッチハウジングに固定されていてもよい。前記内燃機関は、前記モータ軸と前記スターターアイドルギヤとの間に介在するトルクリミッターを備えていてもよい。

ここに開示される鞍乗型車両は、前記内燃機関を備えたものである。前記内燃機関は、前記クランク軸を支持するクランクケースと、前記クランクケースから車両前後方向の後方かつ車両上下方向の上方に延びるシリンダボディと、を備えていてもよい。前記スターターモータは、前記シリンダボディの後方に配置されていてもよい。

上記鞍乗型車両によれば、スターターモータがシリンダボディの後方に配置されているので、鞍乗型車両のマスの集中化を促進することができる。

前記メイン軸の軸心は、前記クランク軸の軸心に対して、車両前後方向の後方かつ車両上下方向の上方に位置していてもよい。前記モータ軸の軸心は、前記メイン軸の軸心に対して、車両前後方向の後方かつ車両上下方向の上方に位置していてもよい。

このことにより、スターターモータはクランク軸から比較的遠い位置に配置される。しかし、モータ軸とスターターギヤとの間にスターターアイドルギヤが介在するので、スターターモータによって内燃機関を良好に始動させることができる。

本発明によれば、スターターモータおよびバランサーを備えた内燃機関であって、クランク軸の軸線方向の寸法を小さくすることができ、重量の低減を図ることができる内燃機関およびそれを備えた鞍乗型車両を提供することができる。

実施形態に係る自動二輪車の右側面図である。 内燃機関の一部を抽出して示す鉛直断面図である。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。

以下、図面を参照しながら、一実施形態に係る内燃機関および鞍乗型車両について説明する。図１は、鞍乗型車両の一例である自動二輪車１の右側面図である。

以下の説明では特に断らない限り、前、後、左、右、上、下とは、乗員が乗車せずかつ荷物が載せられていない自動二輪車１が水平面上に直立した状態で停止している場合に、シート２に着座した仮想的な乗員から見た前、後、左、右、上、下をそれぞれ意味するものとする。図中のＦ、Ｒｅ、Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｄは、それぞれ前、後、左、右、上、下を表す。

自動二輪車１は、ヘッドパイプ３Ａを有する車体フレーム３と、乗員が座るシート２と、内燃機関（以下、エンジンという）５と、前輪６と、後輪８とを備えている。ヘッドパイプ３Ａには、図示しないステアリング軸が左右に回転可能に支持されている。ステアリング軸の上部にはハンドルバー４が固定されている。ステアリング軸の下部にはフロントフォーク７が固定されている。前輪６はフロントフォーク７に支持されている。

図２は、エンジン５の一部を抽出して示す鉛直断面図である。エンジン５は、クランクケース６１と、クランクケース６１から後方かつ上方に延びるシリンダボディ６２とを備えている。エンジン５は、クランクケース６１に支持されたクランク軸１１と、図示しないコンロッドを介してクランク軸１１に連結されたピストン（図示せず）とを備えている。ピストンはシリンダボディ６２の内部に配置されている。

図３は図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。クランク軸１１は左右方向に延びている。クランク軸１１と平行にメイン軸１３が配置されている。メイン軸１３にはクラッチ５０が取り付けられている。クラッチ５０はメイン軸１３に同軸状に配置されている。クラッチ５０は、クランク軸１１とメイン軸１３とを断続可能に接続する。クラッチ５０は、クラッチハウジング５１と、クラッチハウジング５１に対して回転可能なクラッチボス５２と、クラッチハウジング５１に支持された複数のプレート５３と、クラッチボス５２に支持された複数のプレート５４と、プレート５３とプレート５４とを圧着させるプレッシャプレート５５とを有している。プレート５３とプレート５４とは、互い違いに配置されている。クランク軸１１にはギヤ１７が固定されている。クラッチハウジング５１には、ギヤ１７と噛み合うギヤ５７が形成されている。クラッチハウジング５１は、ギヤ５７およびギヤ１７を介してクランク軸１１と連結されている。クラッチハウジング５１はクランク軸１１と共に回転する。

図２に示すように、エンジン５は、スターターモータ１２と、トルクリミッター１５と、スターターアイドルギヤ１４と、スターターギヤ２１と、ワンウェイクラッチ３０とを備えている。また、エンジン５は、バランサードライブギヤ４１およびバランサードリブンギヤ４２を有するバランサー４０を備えている。

スターターモータ１２は、シリンダボディ６２の後方に配置されている。スターターモータ１２は、クランク軸１１の軸心１１ｃよりも後方かつ上方に配置されている。スターターモータ１２は、モータ軸１２Ａを有している。モータ軸１２Ａは左右方向に延びている。

トルクリミッター１５はモータ軸１２Ａに接続されている。トルクリミッター１５は、モータ軸１２Ａとスターターアイドルギヤ１４との間に介在する。図３に示すように、トルクリミッター１５は、左右方向に延びる軸１５Ａと、軸１５Ａに摺動可能に支持されたギヤ１５Ｂと、軸１５Ａに一体的に設けられたギヤ１５Ｃとを有している。軸１５Ａとギヤ１５Ｂとの間の伝達トルクが閾値以下の場合、軸１５Ａとギヤ１５Ｂとは共に回転する。軸１５Ａとギヤ１５Ｂとの間の伝達トルクが閾値よりも大きい場合、軸１５Ａとギヤ１５Ｂとは互いに回転する。言い換えると、ギヤ１５Ｂは軸１５Ａ上において空回りする。これにより、スターターモータ１２に過大な負荷がかかることが防止されている。

スターターアイドルギヤ１４は、スターターモータ１２の駆動力をスターターギヤ２１に伝達するギヤである。スターターアイドルギヤ１４は、スターターギヤ２１と噛み合っている。スターターアイドルギヤ１４は、メイン軸１３に回転可能に支持されている。ここでは、スターターアイドルギヤ１４は、クラッチハウジング５１に固定されている。スターターアイドルギヤ１４は、クラッチハウジング５１を介してメイン軸１３に支持されている。スターターアイドルギヤ１４は、メイン軸１３に同軸状に配置されている。スターターアイドルギヤ１４は、トルクリミッター１５のギヤ１５Ｃと噛み合っている。スターターアイドルギヤ１４は、トルクリミッター１５のギヤ１５Ｃと共に回転する。

スターターギヤ２１は、スターターモータ１２の駆動力をクランク軸１１に伝達するギヤである。スターターギヤ２１は、クランク軸１１に固定されている。スターターギヤ２１は、トルクリミッター１５およびスターターアイドルギヤ１４を介して、モータ軸１２Ａの駆動力を受けるようになっている。

ワンウェイクラッチ３０は、クランク軸１１とスターターギヤ２１との間に介在している。ワンウェイクラッチ３０は、スターターギヤ２１からクランク軸１１への駆動力を伝達し、クランク軸１１からスターターギヤ２１への駆動力を遮断する。

バランサー４０のバランサードライブギヤ４１は、クランク軸１１に固定されている。バランサードライブギヤ４１はクランク軸１１と共に回転する。図２に示すように、バランサードリブンギヤ４２はバランサー軸１８に支持されている。バランサードリブンギヤ４２は、バランサードライブギヤ４１と噛み合っている。バランサードリブンギヤ４２は、バランサードライブギヤ４１の駆動力を受けることにより回転する。バランサードリブンギヤ４２はバランサードライブギヤ４１と共に回転する。なお、図２の矢印は回転方向を表している。

本実施形態では、ワンウェイクラッチ３０とバランサードライブギヤ４１とは、一体的に形成されている。図３に示すように、ワンウェイクラッチ３０は、筒状のインナーレース３１と、インナーレース３１の径方向の外方に配置された筒状のアウターレース３２と、インナーレース３１とアウターレース３２との間に配置されたクラッチエレメント３３とを有している。アウターレース３２はクランク軸１１に固定されている。インナーレース３１はスターターギヤ２１に一体的に形成されている。インナーレース３１とスターターギヤ２１とは一部品となっている。ただし、インナーレース３１とスターターギヤ２１とは別体であってもよい。バランサードライブギヤ４１は、アウターレース３２と一体化されている。バランサードライブギヤ４１とアウターレース３２とは一部品となっている。バランサードライブギヤ４１は、アウターレース３２に一体的に形成された複数のギヤ歯４１Ａを有している。ギヤ歯４１Ａは、アウターレース３２の径方向の外側部分に形成されている。

図２に示すように、トルクリミッター１５の軸１５Ａの軸心１５Ａｃは、モータ軸１２Ａの軸心１２Ａｃよりも後方かつ下方に位置している。メイン軸１３の軸心１３ｃは、軸１５Ａの軸心１５Ａｃよりも前方かつ下方に位置している。クランク軸１１の軸心１１ｃは、メイン軸１３の軸心１３ｃよりも前方かつ下方に位置している。バランサー軸１８の軸心１８ｃは、クランク軸１１の軸心１１ｃよりも前方かつ上方に位置している。ただし、上述の軸の配置は一例に過ぎず、特に限定される訳ではない。

以上が本実施形態に係るエンジン５および自動二輪車１の構成である。次に、本実施形態によってもたらされる様々な効果について説明する。

本実施形態に係るエンジン５によれば、図３に示すように、ワンウェイクラッチ３０とバランサードライブギヤ４１とが一体的に形成されている。バランサードライブギヤ４１は、ワンウェイクラッチ３０のアウターレース３２に一体的に形成されたギヤ歯４１Ａを有している。ギヤ歯４１Ａはアウターレース３２の径方向の外側部分に形成されている。本実施形態によれば、ワンウェイクラッチ３０およびバランサードライブギヤ４１の合計の上記軸線方向の寸法Ｌ３４は、ワンウェイクラッチ３０単体の上記軸線方向の寸法Ｌ３０と等しい。ワンウェイクラッチ３０およびバランサードライブギヤ４１の合計の上記軸線方向の寸法Ｌ３４は、ワンウェイクラッチ３０とバランサードライブギヤ４１とが互いに別部品であってクランク軸１１の軸線方向に並んで配置されている場合に比べて小さい。よって、本実施形態によれば、エンジン５のクランク軸１１の軸線方向の寸法を小さくすることができる。本実施形態では、クランク軸１１は左右方向に延びているので、エンジン５の左右方向の寸法を小さくすることができる。また、部品点数が削減されるので、エンジン５の重量を低減することができる。

本実施形態によれば、エンジン５はメイン軸１３に同軸状に配置されたスターターアイドルギヤ１４を備えている。モータ軸１２Ａとスターターギヤ２１との間にスターターアイドルギヤ１４が介在するので、スターターモータ１２をクランク軸１１から遠い位置に配置することができる。スターターモータ１２の位置の制約が少ないので、スターターモータ１２の設置自由度を高めることができる。また、スターターアイドルギヤ１４はメイン軸１３に同軸状に配置されているので、メイン軸１３の軸線方向から見てエンジン５の大型化を避けることができる。また、スターターアイドルギヤ１４はメイン軸１３に支持されるので、スターターアイドルギヤ１４を支持するための専用の軸は不要である。よって、部品点数を削減することができる。エンジン５の重量を低減することができる

本実施形態によれば、図２に示すように、スターターモータ１２がシリンダボディ６２の後方に配置されているので、自動二輪車１のマスの集中化を促進することができる。

本実施形態によれば、メイン軸１３の軸心１３ｃはクランク軸１１の軸心１１ｃよりも後方かつ上方に位置し、モータ軸１２Ａの軸心１２Ａｃはメイン軸１３の軸心１３ｃよりも後方かつ上方に位置している。スターターモータ１２はクランク軸１１から比較的遠い位置に配置されているが、モータ軸１２Ａとスターターギヤ２１との間にスターターアイドルギヤ１４が介在するので、スターターモータ１２によってエンジン５を良好に始動させることができる。

以上、一実施形態について説明したが、前記実施形態は例示に過ぎず、他にも様々な実施形態が可能である。

前記実施形態では、エンジン５はスターターアイドルギヤ１４を備えているが、モータ軸１２Ａとスターターギヤ２１との距離が短い場合は、スターターアイドルギヤ１４は無くてもよい。前記実施形態では、スターターアイドルギヤ１４は、クラッチ５０を支持するメイン軸１３に支持されているが、スターターアイドルギヤ１４はメイン軸１３以外の軸に支持されていてもよい。

シリンダボディ６２は、必ずしもクランクケース６１から後方かつ上方に延びていなくてもよい。例えば、シリンダボディ６２は、クランクケース６１から前方かつ上方に延びていてもよい。

鞍乗型車両とは、乗員が跨がって乗車する車両のことである。鞍乗型車両は自動二輪車１に限定されない。鞍乗型車両は、例えば、自動三輪車、ＡＴＶ（All Terrain vehicle）、スノーモービルであってもよい。

ここに用いられた用語及び表現は、説明のために用いられたものであって限定的に解釈するために用いられたものではない。ここに示されかつ述べられた特徴事項の如何なる均等物をも排除するものではなく、本発明のクレームされた範囲内における各種変形をも許容するものであると認識されなければならない。本発明は、多くの異なった形態で具現化され得るものである。この開示は本発明の原理の実施形態を提供するものと見なされるべきである。それらの実施形態は、本発明をここに記載しかつ／又は図示した好ましい実施形態に限定することを意図するものではないという了解のもとで、実施形態がここに記載されている。ここに記載した実施形態に限定されるものではない。本発明は、この開示に基づいて当業者によって認識され得る、均等な要素、修正、削除、組み合わせ、改良及び／又は変更を含むあらゆる実施形態をも包含する。クレームの限定事項はそのクレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書あるいは本願のプロセキューション中に記載された実施形態に限定されるべきではない。

１…自動二輪車（鞍乗型車両）、５…内燃機関、１１…クランク軸、１２…スターターモータ、１２Ａ…モータ軸、１３…メイン軸、１４…スターターアイドルギヤ、１５…トルクリミッター、２１…スターターギヤ、３０…ワンウェイクラッチ、３１…インナーレース、３２…アウターレース、３３…クラッチエレメント、４０…バランサー、４１…バランサードライブギヤ、４１Ａ…ギヤ歯、４２…バランサードリブンギヤ、５０…クラッチ、５１…クラッチハウジング、５２…クラッチボス、６１…クランクケース、６２…シリンダボディ

Claims (7)

1. クランク軸と、
   モータ軸を有するスターターモータと、
   前記クランク軸に固定され、前記モータ軸の駆動力を受けるスターターギヤと、
   前記クランク軸と前記スターターギヤとの間に介在し、前記スターターギヤから前記クランク軸への駆動力を伝達し、前記クランク軸から前記スターターギヤへの駆動力を遮断するワンウェイクラッチと、
   前記クランク軸に固定されたバランサードライブギヤと、前記バランサードライブギヤの駆動力を受けることにより回転するバランサードリブンギヤと、を有するバランサーと、を備え、
   前記ワンウェイクラッチと前記バランサードライブギヤとは、一体的に形成されている、内燃機関。
2. 前記ワンウェイクラッチは、筒状のインナーレースと、前記インナーレースの径方向の外方に配置された筒状のアウターレースと、前記インナーレースと前記アウターレースとの間に配置されたクラッチエレメントと、を有し、
   前記アウターレースは、前記クランク軸に固定され、
   前記インナーレースは、前記スターターギヤに一体的に形成され、
   前記バランサードライブギヤは、前記アウターレースに一体的に形成されたギヤ歯を有している、請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記ギヤ歯は、前記アウターレースの径方向の外側部分に形成されている、請求項２に記載の内燃機関。
4. 前記クランク軸と平行に配置されたメイン軸と、
   前記メイン軸に同軸状に配置され、前記クランク軸と前記メイン軸とを断続可能に接続するクラッチと、
   前記スターターギヤと噛み合い、前記モータ軸の駆動力を前記スターターギヤに伝達するスターターアイドルギヤと、を備え、
   前記スターターアイドルギヤは、前記メイン軸に同軸状に配置されている、請求項１に記載の内燃機関。
5. 前記クラッチは、前記クランク軸に連結されたクラッチハウジングと、前記クラッチハウジングに対して回転可能なクラッチボスと、を有し、
   前記スターターアイドルギヤは、前記クラッチハウジングに固定され、
   前記モータ軸と前記スターターアイドルギヤとの間に介在するトルクリミッターを備えた、請求項４に記載の内燃機関。
6. 請求項１～３のいずれか一つに記載の内燃機関を備え、
   前記内燃機関は、前記クランク軸を支持するクランクケースと、前記クランクケースから車両前後方向の後方かつ車両上下方向の上方に延びるシリンダボディと、を備え、
   前記スターターモータは、前記シリンダボディの後方に配置されている、鞍乗型車両。
7. 請求項４または５に記載の内燃機関を備え、
   前記内燃機関は、前記クランク軸を支持するクランクケースと、前記クランクケースから車両前後方向の後方かつ車両上下方向の上方に延びるシリンダボディと、を備え、
   前記スターターモータは、前記シリンダボディの後方に配置され、
   前記メイン軸の軸心は、前記クランク軸の軸心に対して、車両前後方向の後方かつ車両上下方向の上方に位置し、
   前記モータ軸の軸心は、前記メイン軸の軸心に対して、車両前後方向の後方かつ車両上下方向の上方に位置している、鞍乗型車両。

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