JP4298436B2 - カートリッジ式トランスミッションを備えたエンジン - Google Patents

Description

本発明は、カートリッジ式トランスミッションを備えたエンジンに関する。

自動二輪車などの内燃機関であるエンジンには運転者の操作によりシフトドラムを回転させて変速段を切り換えるトランスミッションを備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されているトランスミッションは、左右に分割されたクランクケースに軸支されるメインシャフト、カウンタシャフト、シフトフォークシャフト及びシフトドラムを有する。シフトドラムは、メインシャフトの前方の下側に配置される。カウンタシャフトは、メインシャフトの後方の下側に配置される。シフトフォークシャフトは、メインシャフトの下側に配置され、一本のシフトフォークにメインシャフト用のシフトフォークと、カウンタシャフト用のシフトフォークが挿通される。また、シフトドラムを回転させるシフトアームの揺動中心となるチェンジスピンドルは、シフトドラムの下方に配置される。
特公平２−２９９０６号公報（第５頁、第４図）

しかしながら、この種のトランスミッションは、メインシャフトの下側にチェンジスピンドル、シフトフォークシャフト、シフトドラム、カウンタシャフトが集中して配置されるため、トランスミッションの下側部分が大型化してしまい、エンジンが前後方向に大きくなるという問題を有する。特に、特許文献１のようにシフトドラムと、シフトフォークと、カウンタシャフトを前後方向に順番に配置するとトランスミッションの前後方向の長さが大きくなり、エンジンが大型化する。さらに、シフトドラム及びチェンジスピンドルがエンジンの下側に配置されるので、エンジンに潤滑油を供給するオイルポンプなどのレイアウトが制限される。
また、トランスミッションをクランクケースに対して着脱自在なカートリッジ式トランスミッションとして構成するためには、トランスミッションを小型化して着脱を容易にすることが望ましい。
さらに、カートリッジ式トランスミッションはエンジンから容易に着脱できることが望ましい。
この発明は、このような課題を鑑みてなされたものであり、カートリッジ式のトランスミッションを小型化し、エンジンの前後方向の長さを短くすることを目的とする。

上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、クランクケース（例えば、実施形態のクランクケース３１）を上下に分割可能な上部クランクケース（例えば、実施形態の上部クランクケース４４）と下部クランクケース（例えば、実施形態の下部クランクケース４５）から構成し、前記クランクケースの割面（例えば、実施形態の割面ＢＦ）に軸支されるクランクシャフト（例えば、実施形態のクランクシャフト４７）とメインシャフト（例えば、実施形態のメインシャフト１０２）とを有し、前記メインシャフトの回転動力をカウンタシャフト（例えば、実施形態のカウンタシャフト１０３）に伝達するように構成され、前記クランクケースを分離させることなく取り外し可能なカートリッジ式トランスミッション（例えば、実施形態のカートリッジ式トランスミッション１００）を備えたエンジンにおいて、チェンジスピンドル（例えば、実施形態のチェンジスピンドル１２４）が前記上部クランクケースに軸支され、複数のシフトフォーク（例えば、実施形態のシフトフォーク１１０，１１１，１１２）を振り分けて支持する一対のシフトフォークシャフト（例えば、実施形態のシフトフォークシャフト１１３，１１４）が前記上部クランクケース及び下部クランクケースに分けて軸支され、かつ該各シフトフォークシャフトの一端部を支持するミッションホルダ（例えば、実施形態のミッションホルダ１０１）が前記クランクケースの割面を跨いで配置されることを特徴とするカートリッジ式トランスミッションを備えたエンジン（例えば、実施形態のエンジン１５）とした。
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のカートリッジ式トランスミッションを備えたエンジンにおいて、前記ミッションホルダが、上部クランクケース及び下部クランクケースにこれらを接続するように固定されることを特徴とする。

このカートリッジ式トランスミッションを備えたエンジンは、メインシャフトをクランクケースの割面上に配置し、メインシャフトよりも上側にチェンジスピンドルと、少なくとも１つのシフトフォークシャフトを配置した。チェンジスピンドル及びシフトフォークと、これらと協働するシフト機能部材、例えばシフトドラムがクランクケースの高い位置に配置されることになるので、従来使用されていなかったスペースを有効利用することができる。また、メインシャフトの下側にトランスミッションの構成要素が集中するのを防止できる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のカートリッジ式トランスミッションを備えたエンジンにおいて、前記カウンタシャフトが前記下部クランクケースに軸支されることを特徴とする。

このカートリッジ式トランスミッションを備えたエンジンは、割面よりも上側にチェンジスピンドルなどを配置し、メインシャフトよりも下方にカウンタシャフトを配置した。トランスミッションの構成要素が上下に振り分けて配置されるので、トランスミッションの前後方向の長さが短縮される。

請求項４に係る発明は、請求項１から３の何れか１項に記載のカートリッジ式トランスミッションを備えたエンジンにおいて、カートリッジ式トランスミッションを備えたエンジンにおいて、シフトドラム（例えば、実施形態のシフトドラム１０５）を回転させるシフトアーム（例えば、実施形態のシフトアーム１２２）と前記ミッションホルダとを車両の左右に振り分けて配置したことを特徴とする。
このカートリッジ式トランスミッションを備えたエンジンは、シフトアームとミッションホルダとを車体の左右に振り分けて配置したので、シフトアームを取り外すことなくカートリッジ式トランスミッションを着脱できる。

請求項５に係る発明は、請求項１から４の何れか１項に記載のカートリッジ式トランスミッションを備えたエンジンにおいて、シフトドラムが前記下部クランクケースに支持されることを特徴とする。
請求項６に係る発明は、請求項１から５の何れか１項に記載のカートリッジ式トランスミッションを備えたエンジンにおいて、シフトドラムの軸中心が、上下方向で前記各シフトフォークシャフトの軸中心の間に配置されると共に、前後方向で前記各シフトフォークの軸中心よりも後方に配置され、かつ前記クランクケースの割面が、前記上部クランクケースが軸支するシフトフォークシャフトの軸中心と前記シフトドラムの軸中心との間に配置されることを特徴とする。
請求項７に係る発明は、請求項１から６の何れか１項に記載のカートリッジ式トランスミッションを備えたエンジンにおいて、前記クランクケースの割面が、前記上部クランクケースがシフトフォークシャフトを介して支持するシフトフォークの凸部と該凸部が係合するシフトドラムの溝部との係合部位と側面視で重なることを特徴とする。
請求項８に係る発明は、請求項１から７の何れか１項に記載のカートリッジ式トランスミッションを備えたエンジンにおいて、一側がチェンジスピンドルに固着されると共に他側がシフトドラムに係合して前記シフトドラムを回転させるシフトアームを有し、該シフトアームが側面視で前記クランクケースの割面と重なることを特徴とする。
請求項９に係る発明は、請求項１から８の何れか１項に記載のカートリッジ式トランスミッションを備えたエンジンにおいて、前記下部クランクケースに変速ペダルが支持され、該変速ペダルにロッドの一端が連結されると共に、前記クランクケースの割面よりも上方において前記チェンジスピンドルにリンク部材の一端が固定され、該リンク部材の他端に前記ロッドの他端が連結されることを特徴とする。
請求項１０に係る発明は、請求項１から９の何れか１項に記載のカートリッジ式トランスミッションを備えたエンジンにおいて、前記クランクケースの割面に対してトランスミッション及びチェンジ機構と側面視で略対称となる部位に、当該エンジンの始動系部品が配置されることを特徴とする。

この発明によれば、チェンジスピンドルと、少なくとも１つのシフトフォークシャフトをクランクケースの割面よりも上側に配置したので、チェンジスピンドル及びシフトフォークと協働するシフトドラムなどがクランクケースの高い位置に配置されることになり、エンジンの後方上側のスペースを有効活用することができ、カートリッジ式トランスミッションを小型化することができる。したがって、トランスミッションの着脱が容易になり、メンテナンス性が向上する。また、カートリッジ式トランスミッションの小型化に伴い、エンジンの前後方向の長さを短くすることができる。さらに、トランスミッションの構成要素がメインシャフトの下側に集中しないので、エンジンの下部に配置される構成部品のレイアウトの自由度が高まる。
また、この発明によれば、クランクケースの上下の割面上にメインシャフトを配置し、割面の上側にチェンジスピンドルなどを配置する一方で、割面の下側にカウンタシャフトを配置したので、トランスミッションの構成要素がメインシャフトに対して上下に配置される。したがって、カートリッジ式トランスミッションの前後方向の長さを短くすることができる。これにより、トランスミッションの着脱が容易になる。クランクシャフトからカウンタシャフトまでの距離が短くなるので、エンジンの前後方向の長さを短縮することができる。
さらに、この発明によれば、シフトアームとミッションホルダとを車体の左右に振り分けて配置したので、シフトアームを取り外すことなくミッションホルダを取り外すことができ、カートリッジ式トランスミッションの着脱が容易になる。

発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下において、前側とは車両の前進方向であり、後側とは車両が後退する方向である。さらに、右側及び左側とは車両が前進する方向に向かって右側及び左側とする。

図１に示すように、自動二輪車１の前輪２は、フロントフォーク３に軸支されており、フロントフォーク３はトップブリッジ４を介して車体フレーム５の前端部に設けられたヘッドパイプ６に操舵可能に枢支される。自動二輪車１の後輪７はリアフォーク８に軸支されており、リアフォーク８は車体フレーム５の中間部に設けられたピボット部９及びエンジン１５に揺動可能に枢支される。リアフォーク８のピボット軸近傍には、リアクッションユニット１０の上端が取り付けられる。リアクッションユニット１０の下端はエンジン１５の下部にリンク機構１１を介して取り付けられており、路面から後輪７及びリアフォーク８を介して車体に伝播する荷重を有効に吸収する。
ヘッドパイプ６の上部からは車体フレーム５のメインフレーム１２が左右に分かれて後方下側に延び、その後端部が下方に屈曲してピポット部９に連なる。メインフレーム１２の後方には車体フレーム５のシートレール１３が連結される。メインフレーム１２の上方には燃料タンク１４が配設され、メインフレーム１２の下方にはエンジン１５が配設される。

燃料タンク１４の後方には運転者用のシート１６及び後部搭乗者用のピリオンシート１７が各々シートレール１３に支持される。また、メインフレーム１２のピボット部９の後部には運転者用のステップ１８が取り付けられ、シートレール１３の下部には後部搭乗者用のステップ１９が取り付けられる。さらに、フロントフォーク３の上端部には左右一対のハンドル２０が取り付けられる。
フロントフォーク３の下端部にはブレーキキャリパ２１が取り付けられ、前輪２にはブレーキキャリパ２１に対応するブレーキロータ２２が取り付けられてフロントブレーキ装置２３が構成される。なお、後輪７の右側には、前輪２のフロントブレーキ装置２３と同様の構成を有するリアブレーキ装置（図示略）が設けられる。
自動二輪車１の車体前部はフロントカウル２４により覆われ、シートレール１３周辺はリアカウル２５により覆われる。後輪７の左側にはリアスプロケット２６が取り付けられ、このリアスプロケット２６とエンジン１５の後部左側に配設されるドライブスプロケット２７とにドライブチェーン２８が掛け回されてエンジンの駆動力を後輪７に伝達可能である。車体フレーム５の左側下部には格納可能なサイドスタンド２９が配設され、自動二輪車１をその車体が左側に傾斜した起立状態で支持可能である。

本実施形態のエンジン１５は、水冷式の直列四気筒型のエンジンであり、シリンダ本体３０をクランクケース３１上にやや前傾した状態で配設される。シリンダ本体３０の後部には各気筒に対応するスロットルボディ３２が接続され、各スロットルボディ３２はメインフレーム１２と燃料タンク１４との間に配置されたエアクリーナケース３３に接続される。また、シリンダ本体３０の前部には各気筒に対応する排気管３４が接続される。排気管３４は、シリンダ本体３０の前壁から下方に向かって湾曲し、クランクケース３１下方を通過した後にピボット部９後方で上方に向かって屈曲してシートレール１３に支持されたサイレンサ３５に接続される。

排気管３４の前方にはラジエータ３６がシリンダ本体３０と同様やや前傾した姿勢で配設される。ラジエータ３６はその前面側が凹状に湾曲したラウンド型であると共に、上下方向でシリンダ本体３０の上部からクランクケース３１の下部に渡るように設けられる。ラジエータ３６の上部背面側には左右一対のラジエータファン３９が取り付けられる。

図２の左側面図、及び図３の右側面図に示すように、エンジン１５は、その主要部品であるシリンダヘッド４０及びシリンダブロック４３とクランクケース３１とを備えている。シリンダヘッド４０はヘッド本体４１とヘッドカバー４２とに分割構成され、クランクケース３１は上部クランクケース４４と下部クランクケース４５とに分割構成される。上部クランクケース４４とシリンダブロック４３とは一体成形され、下部クランクケース４５の下にはオイルパン４６が取り付けられる。ここで、ヘッド本体４１はアルミ合金製の鋳造品である。クランクケース３１の割面ＢＦは、上部クランクケース４４と下部クランクケース４５の境界をなす面であり、側面視ではエンジン１５の前傾姿勢に対応して後側が上がるような傾斜を有する面である。

シリンダヘッド４０のヘッド本体４１には、各燃焼室内に臨ませるように点火プラグ７０が螺着され、かつ各燃焼室と外部とを連通する吸気ポート７１及び排気ポート７２が各々形成される。各吸気ポート７１の外部側の開口にはスロットルボディ３２が接続され、各排気ポート７２の外部側の開口には排気管３４が接続される。また、各吸気ポート７１及び排気ポート７２の燃焼室側の開口には各々バルブシートが装着され、かつ、これら開口が吸気バルブ７５及び排気バルブ７６の作動により各々開閉可能である。

各吸気バルブ７５及び排気バルブ７６の上方には、これらを作動させる吸気側カムシャフト８５及び排気側カムシャフト８６が、クランクシャフト４７の軸線Ｃと平行に配設される。これら吸気側カムシャフト８５及び排気側カムシャフト８６の周面には、各吸気バルブ７５及び排気バルブ７６に対応する吸気側カム及び排気側カム（図示略）が設けられる。

また、各カムシャフト８５，８６の右端には不図示のカムスプロケットがそれぞれに設けられ、このカムスプロケットに巻回されるカムチェーンを介して各カムシャフト８５，８６がクランクシャフト４７と連係させられる。クランクシャフト４７の回転に伴い、各カムシャフト８５，８６が回転するので、吸気バルブ７５及び排気バルブ７６を作動させることができる。なお、各カムシャフト８５，８６は中空とされ、その中空部がエンジンオイル（潤滑オイル）Ｌの通路となって所定の油孔から各摺動面にエンジンオイルＬが供給される。

シリンダブロック４３には４つのシリンダ５０が車体幅方向に並んで形成される。さらに、これらシリンダ５０内にはピストン５１が摺動可能に嵌装される。図２に示すように、各ピストン５１にはクランクピン５４を介してコンロッド５３が回転自在に連結されると共に、コンロッド５３の大端部がクランクシャフト４７のクランクピン５４に回転自在に連結され、ピストン５１の往復運動が軸線Ｃを中心とした回転運動に変換される。

図３に示すように、クランクケース３１の下部には、エンジン１５内の適宜箇所にエンジンオイルＬを圧送するオイルポンプ８９が配設される。オイルポンプ８９は、カートリッジ式トランスミッション１００のメインシャフト１０２と共に回転するオイルポンプドライブスプロケット１２８とチェーン１２９を介して連係され、クランクシャフト４７の回転に伴い作動を開始する。下部クランクケース４５下部に固定されたオイルパン４６内にはエンジンオイルＬが貯溜され、貯溜されたエンジンオイルＬ中にはオイルストレーナ１３０を浸漬させてある。

オイルストレーナ１３０の上端部はオイルポンプ８９の吸入口に接続され、オイルポンプ８９の吐出口は下部クランクケース４５に形成された第一の油路１３３に接続する。第一の油路１３３はオイルポンプ８９の吐出口から上方に延びた後に前方に向かって屈曲し、やや前下がりとなって前方へ延出する。下部クランクケース４５の前壁１９６にはカートリッジ式のオイルフィルタ１３４を着脱可能に取り付けてある。エンジンオイルＬは、オイル流入経路１３６からオイルフィルタ１３４に流入し、オイル流出経路１３７から流出し、水冷式オイルクーラ６５へと導かれる。

クランクケース３１の前壁１９６の略中央には上記した水冷式オイルクーラ６５が配置されており、水冷式オイルクーラ６５よりも右側にオイルフィルタ１３４が取り付けられる。水冷式オイルクーラ６５は、クランクケース３１を構成する下部クランクケース４５の前部に取り付けられており、その内部を通流するエンジンオイルＬを冷却水で冷却する。冷却水は、オイルポンプ８９に取り付けられた導入ホース６８から導入する。水冷式オイルクーラ６５内を通流してエンジンオイルＬを冷却した後の冷却水は、導出ホース６７へ経て、下部クランクケース４５の左側壁に取り付けられたウォータポンプ５５に戻される。

ウォータポンプ５５は、エンジン１５の下部クランクケース４５の左側壁に取り付けられている。このウォータポンプ５５にはラジエータ３６（図１参照）から冷却水を導入する冷却水導入ホース５８と、バイパスホース６４が接続される。さらに、ウォータポンプ５５はインペラが接続された回転軸を有し、この回転軸は、図２にオイルポンプ８９の回転軸と同軸上に配置される。したがって、ウォータポンプ５５の回転軸は、図３に示すオイルポンプドライブスプロケット１２８及びチェーン１２９により、メインシャフト１０２と共に回転し、インペラにより冷却水が加圧される。加圧された冷却水は、冷却水導出ホース５６からシリンダ側ウォータジャケット５７に圧送され、シリンダヘッド４０の後部のヘッド側ウォータジャケット６０に設けられた冷却水出口６１から流出する。また、圧送される冷却水の一部は、導入ホース６８を介して水冷式オイルクーラ６５に供給される。

水冷式オイルクーラ６５の導出口は、下部クランクケース４５に形成され第一の油路１３３と略平行にやや後上がりとなって後方へ延出する第二の油路１４０に接続される。第二の油路１４０は、エンジン１５内のオイルギャラリ１７３及びオイルジェット（図示略）等に通じている。
エンジン１５内に供給されたエンジンオイルＬは自然滴下等によりオイルパン４６内に戻って貯溜される。このエンジンオイルＬは再びオイルストレーナ１３０、オイルポンプ８９、オイルフィルタ１３４、及び水冷式オイルクーラ６５を経てエンジン１５内に供給され、エンジン１５内を循環する。なお、エンジン１５が高回転になると圧送されるエンジンオイルＬの油圧が高まるが、この油圧が所定値に達した場合には第一の油路１３３とオイル流入経路１３６の交差部下側にリリーフ経路１４１を介して接続されたオイルリリーフバルブ１４２が作動する。エンジンオイルＬの一部がオイルパン４６内に還流し、経路内の油圧が調節される。

さらに、図３及び図４に示すように、クランクケース３１には、前側にクランクシャフト４７が車体幅方向に平行な軸線Ｃを有して配設され、後側にクラッチ機構１６３及びカートリッジ式トランスミッション１００が配設される。そして、カートリッジ式トランスミッション１００の上部にはスタータモータ９８、減速ギヤ９９などからなる始動系部品が配設され、エンジン始動時にクランクシャフト４７を回転できるようになっている。

クランクシャフト４７は、割面上に軸線Ｃが位置し、ピストン５１のコンロッド５３を回転自在に連結するクランクピン５４を車体幅方向に沿って有する。このエンジン１５は直列四気筒型であるので、クランクシャフト４７は４つのクランクピン５４を備える。各クランクピン５４は一対のクランクアーム１６９で支持される。各クランクアーム１６９には、クランクピン５４と反対側の部位にカウンタウエイト１６９ａが一体形成してある。左側から二つ目のクランクピン５４を支持するクランクアーム１６９の外周には二次バランサ１８５を稼動させるバランサドライブギヤ１８７を設けている。また、最も右側の４つ目のクランクピン５４を支持するクランクアーム１６９の外周にはプライマリドライブギヤ１８９を設けている。クランクシャフト４７の両端部及び各クランクアーム１６９間であって軸線Ｃ上に設けられる五箇所のジャーナル部１７０は、上部クランクケース４４及び下部クランクケース４５に設けられた軸受け１７１に回転自在に支持される。クランクシャフト４７の左端には、発電機となるジェネレータが配設されると共に、ジェネレータカバー２２１で覆われる。

クラッチ機構１６３は、クランクシャフト４７のプライマリドライブギヤ１８９に噛み合うプライマリドリブンギヤ１９０を有し、これと一体に回転するクラッチアウタ１９１を備える。クラッチアウタ１９１内には、カートリッジ式トランスミッション１００のメインシャフト１０２とスプライン結合し、一体に回転するクラッチセンタ１９３と、クラッチアウタ１９１側及びクラッチセンタ１９３側の複数の摩擦板１９１ａ・・・，１９３ａ・・・等を備え、クランクシャフト４７で発生した回転動力をカートリッジ式トランスミッション１００のメインシャフト１０２に伝達する役割を担う。クラッチセンタ１９３には複数のクラッチスプリング１９４により付勢されたプレッシャプレート１９５が取り付けられ、このプレッシャプレート１９５により両摩擦板１９１ａ・・・，１９３ａ・・・が相互に圧接されてクラッチ機構１６３が動力伝達可能な状態となる。

さらに、図５の模式図を参照しながらカートリッジ式トランスミッション１００について説明する。なお、図５はエンジン１５を右側方から見た図で、クランクケース３１からカートリッジ式トランスミッション１００を矢印Ｄで示す取り外し方向に引き出した状態を示す図である。
図５に示すように、カートリッジ式トランスミッション１００は、クランクケース３１の右側後部に開口９１を有して形成されるミッションケース部９２に着脱自在なカートリッジ式の変速機である。カートリッジ式トランスミッション１００は、開口９１を覆うミッションホルダ１０１を有し、ミッションホルダ１０１の前方上側にはメインシャフト１０２がベアリング１０７（図４参照）を介して回転自在に軸支される。ミッションホルダ１０１の前方下側には、メインシャフト１０２の回転動力を伝達するカウンタシャフト１０３が回転自在に軸支される。これら両シャフト１０２，１０３には、相互にスプライン嵌合する変速ギヤ群１０４をそれぞれに設けてある。この変速ギヤ群１０４を構成する複数の変速ギヤから噛み合い状態になる一組の変速ギヤを選択することで変速比を選択することができる。噛み合わせる変速ギヤの選択は、ミッションホルダ１０１の後方上側を回転自在に貫通するシフトドラム１０５と、これと共に作動する複数のシフトフォーク（図５にはシフトフォーク１１０のみが図示されている）により制御する。カートリッジ式トランスミッション１００は、シフトドラム１０５、メインシャフト１０２、カウンタシャフト１０３の各回転軸の軸線がクランクシャフト４７の軸線Ｃと平行になるように、ミッションホルダ１０１の内面から左側に向かって配置される。

カートリッジ式トランスミッション１００をエンジン１５、つまりミッションケース部９２に装着すると、図４に示すように、メインシャフト１０２の左端部１０２ａがクランクケース３１（ミッションケース部９２）の左側壁９３に設けたベアリング１０６に回転自在に支持される。
図５に示すカウンタシャフト１０３の左端部１０３ａ側は、左側壁９３のベアリング（不図示）を介して軸支されつつ、左側壁９３を貫通する。左端部１０３ａの左側壁９３から突出した部分にはドライブスプロケット２７（図２参照）がスプライン嵌合される。シフトドラム１０５の左端部１０８は、左側壁９３に軸支される。

このカートリッジ式トランスミッションがエンジン１５に装着された状態における各要素の配置について図２及び図６を参照して説明する。
図２に示すように、カートリッジ式トランスミッション１００は、エンジン１５のクランクケース３１の後部に配置される。
図２及び図６に示すように、メインシャフト１０２は、クランクケース３１の上部クランクケース４４と下部クランクケース４５の割面ＢＦ上に回転軸の軸線Ｍが位置する。この位置は、クランクシャフト４７の配設位置から割面ＢＦに沿って後方である。カウンタシャフト１０３は、クランクシャフト４７の後方で、メインシャフト１０２の後方かつ下側に回転軸の軸線Ｎが位置し、割面ＢＦよりも下側の下部クランクケース４５に軸支される。シフトドラム１０５は、メインシャフト１０２の略後方で、カウンタシャフト１０３の後方かつ上側に回転軸の軸線Ｒが位置し、下部クランクケース４５に軸支される。メインシャフト１０２の軸線Ｍと、カウンタシャフト１０３の軸線Ｎ、シフトドラム１０５の軸線Ｒは、平面視でこの順番に前側から配置されている。

シフトフォーク１１０を貫通するシフトフォークシャフト１１３は、メインシャフト１０２の後方かつ上側、シフトドラム１０５の前方かつ上側に回転軸の軸線Ｔが位置し、割面ＢＦよりも上側の上部クランクケース４４に軸支される。また、シフトドラム１０５とカウンタシャフト１０３との間には２本のシフトフォーク１１１，１１２が配設されており、このシフトフォーク１１１，１１２は共にシフトフォークシャフト１１４が貫通する。シフトフォークシャフト１１４は、カウンタシャフト１０３の後方かつ上側、シフトドラム１０５の前方かつ下側に軸線Ｖが位置し、下部クランクケース４５に軸支される。シフトフォークシャフト１１３，１１４は、共にシャフト１０２，１０３よりもシフトドラム１０５に近接した位置に配置される。

図７に示すように、シフトドラム１０５は、円筒形状の外周面に複数の溝１０９を有し、その左端部１０８がクランクケース３１の左側壁９３にベアリング１１５を介して軸支され、右端部１１６がミッションホルダ１０１にベアリング１５１で軸支される。この溝１０９は、軸線Ｒ方向に沿って変位する形状を有する。溝１０９の形状は、ニュートラルを含む全ての変速段に対応して形成してあり、溝１０９に係合するシフトフォーク１１０，１１１，１１２を溝１０９に沿って軸線Ｒ方向に移動させることで変速ギヤ群１０４の噛み合いを制御し、変速段を切り換える。中央の溝１０９ａには、シフトフォーク１１０の一端１１０ａが係合し、両脇の溝１０９ｂと溝１０９ｃには、それぞれシフトフォーク１１１の一端１１１ａとシフトフォーク１１２の一端１１２ａが係合する。

シフトフォーク１１０は、シフトフォークシャフト１１３が貫通する貫通孔１１０ｂを有し、貫通孔１１０ｂのボス部からシフトドラム１０５に係合する一端１１０ａと、メインシャフト１０２側の変速ギヤ群１０４に係合する他端１１０ｃが延設される。他端１１０ｃは、その先端が二股に分岐し、変速ギヤ群１０４の所定の変速ギヤに設けてある溝に係合する。シフトフォークシャフト１１３は、軸線Ｔがクランクシャフト４７の軸線Ｃと平行に配置され、右端部が上部クランクケース４４に軸支され（図６参照）、左端部がミッションホルダ１０１に軸支される。シフトフォーク１１０は、シフトフォークシャフト１１３の長手方向（軸線Ｔ）に沿って摺動可能である。したがって、シフトドラム１０５が回転して溝１０９ａによりシフトフォーク１１０の一端１１０ａが左右方向に押圧されたときには、シフトフォーク１１０全体が左右方向に移動し、メインシャフト１０２側の変速ギヤ群１０４をメインシャフト１０２の軸線Ｍに沿って摺動させる。

シフトフォーク１１１は、シフトフォークシャフト１１４が貫通する貫通孔１１１ｂを有し、貫通孔１１１ｂのボス部からシフトドラム１０５に係合する一端１１１ａと、カウンタシャフト１０３側の変速ギヤ群１０４に係合する他端１１１ｃが延設される。他端１１１ｃは、その先端が二股に分岐し、変速ギヤ群１０４の所定の変速ギヤに設けてある溝に係合する。同様に、シフトフォーク１１２は、貫通孔１１２ｂのボス部から一端１１２ａと他端１１２ｃが延設される。シフトフォークシャフト１１４の軸線Ｖは、クランクシャフト４７の軸線Ｃと平行に配置され、右端部が下部クランクケース４５に軸支され（図６参照）、左端部がミッションホルダ１０１に軸支される。シフトフォーク１１１，１１２は、シフトフォークシャフト１１４の軸線Ｖに沿って摺動可能であり、シフトドラム１０５により、左右方向に移動することができる。シフトフォーク１１１，１１２の移動時には、カウンタシャフト１０３側の変速ギヤ群１０４の内、それぞれの他端１１１ｃ，１１２ｃに係合する所定の変速ギヤをカウンタシャフト１０３の軸線Ｎに沿って摺動させる。

シフトドラム１０５の左端部１０８は、左側壁９３に回転自在に軸支され、その右端面にはシフトプレート１１７がボルト１１８で固定される。このシフトプレート１１７と左端部１０８の突き合わせ部分にはノックピン１１９が挿入されており、シフトプレート１１７とシフトドラム１０５とは一体的に回転可能である。
シフトプレート１１７は、側面視で円形状を有し、その中心がボルト１１８で固定されると共に、同心円上に略等間隔に６つの貫通孔１２０を有する。貫通孔１２０はシフトドラム１０５の軸線Ｒと平行に設けられ、その各々にドラムピン１２１がシフトドラム１０５の軸線方向に沿って内側から外側（左側）に向かって挿入される。ドラムピン１２１の突出方向は、図５に矢印Ｄで示すカートリッジ式トランスミッション１００の取り外し方向と反対向きであり、突出する６本の内の少なくとも１本のドラムピン１２１には、シフトアーム１２２の係合爪１２３がエンジン１５（カートリッジ式トランスミッション１００）の幅方向外側から係合する。

シフトアーム１２２は、エンジン１５の前後方向に沿って細長形状を有し、後側で係合爪１２３がシフトドラム１０５に向かって切り起こされ、前側でチェンジスピンドル１２４に固着されている。このチェンジスピンドル１２４は、クランクケース３１の左側壁９３の上部クランクケース４４（図６参照）に回転可能に軸支され、コイル状のシフトリターンスプリング１２５が装着される。シフトアーム１２２は、チェンジスピンドル１２４よりも上側、かつ後側にスリット１２７を有し、ここに左側壁９３に固定したストッパピン１２６を遊嵌してある。このストッパピン１２６には、上記のシフトリターンスプリング１２５の一端を上側から係合させてあり、シフトアーム１２２に対して半径回りの方向（図２で矢印Ｅと反対の方向）の付勢力を与えている。なお、ストッパピン１２６はシフトアーム１２２に形成したスリット１２７を挿通しているので、シフトアーム１２２の回転量はストッパピン１２６により規制される。

チェンジスピンドル１２４は、シフトアーム１２２を覆うギヤシフトリンケージカバー２２２を貫通する。図６に示すように、チェンジスピンドル１２４の回転軸の軸線Ｓは、クランクケース３１の割面ＢＦよりも上側で、メインシャフト１０２の後方かつ上側に位置する。これは、シフトドラム１０５からみて前方かつ上側にあり、側面視でシフトフォークシャフト１１３と一部重なる位置である。

図２に示すように、チェンジスピンドル１２４にはリンク部材１４５の前側の一端が固定される。このリンク部材１４５は一端からエンジン１５に沿って後方に向かって延び、その他端にはピン１４６でロッド１４７の上部に連結される。ロッド１４７の下部は、エンジン１５に対して揺動可能に取り付けられたシフトチェンジ用の変速ペダル１４８に連結される。ロッド１４７の下部と変速ペダル１４８との連結部は、揺動中心となるピン１４９と運転者が足をかける作用点との間に設けてある。なお、上記の変速ペダル１４８、ロッド１４７、リンク部材１４５、チェンジスピンドル１２４、及びシフトアーム１２２はエンジン１５の左側に配置される。

一方、図７に示すように、シフトドラム１０５の右端部１１６は、ベアリング１５１でミッションホルダ１０１に回転自在に支持され、ミッションホルダ１０１を貫通する。シフトドラム１０５の右端面にはストッパプレート１５２がボルト１５３で固定され、シフトドラム１０５の回転を規制するようになっている。ストッパプレート１５２と右端部１１６の突き合わせ部分にはノックピン１５４が圧入されており、ストッパプレート１５３とシフトドラム１０５とは一体的に回転する。

ストッパプレート１５２は、外周に沿って曲面形状の溝１５５を有し、その中心部分がボルト１５３で固定されている。図３に示すように、ストッパプレート１５２は、カートリッジ式トランスミッション１００を６段階に切り換えられるタイプのストッパプレートで、上記したドラムピン１２１の配置に合わせて６つの溝１５５を設けた略星型形状を有する。この溝１５５の１つには、ストッパローラ組立体１５６のストッパローラ１５７を弾接させてある。図７に示すように、ストッパローラ組立体１５６はミッションホルダ１０１から立設するボルト１５８にレバー部材１５９を揺動可能に取り付け、レバー部材１５９の先端にストッパローラ１５７を回転自在に取り付けた構成を有する。ボルト１５８にはコイル状のリターンスプリング１６０が装着されており、ストッパローラ１５７をストッパプレート１５２に押し付ける方向にレバー部材１５９を付勢している。

また、シフトドラム１０５は、ベアリング１５１よりも内側の右側外周部にカム面２０１を有する。カム面２０１は、ニュートラルを含む全ての変速段に対応した突出部（カム）２０１ａを有する。さらに、このカム面２０１に対応する位置で、下部クランクケース４５の後部の壁部４５ａにはシフトドラム１０５の回転位置を検出するセンサ２０２を取り付けてある。このセンサ２０２は、壁部４５ａの外側から取り付けられ、先端部分の検知ピン２０３がカム面２０１（またはシフトドラム１０５の軸線Ｒ）に対して略垂直な方向からカム面２０１に当接するようにしてある。

次に、本実施形態の作用について説明する。
エンジン１５が始動すると、図３及び図４に示すクランクシャフト４７で発生した回転動力がクラッチ機構１６３を介して、カートリッジ式トランスミッション１００のメインシャフト１０２に伝達される。メインシャフト１０２は、変速ギヤ群１０４から選択されて噛み合い状態にある一組の変速ギヤでカウンタシャフト１０３と連結されているので、変速段の変速ギヤのギヤ比に応じた回転比でカウンタシャフト１０３が回転する。このようにしてメインシャフト１０２からカウンタシャフト１０３に回転動力が伝達され、カウンタシャフト１０３の左側に取り付けられたドライブスプロケット２７によりドライブチェーン２８を介して後輪７が回転する（図１参照）。

ここで、変速段を切り換えるときには、運転者が図２に示す変速ペダル１４８を踏む。変速ペダル１４８がピン１４９を支点にして下方に踏み下ろされると、ロッド１４７が略下方に引き下ろされ、ロッド１４７の上部にピン１４６で連結されたリンク部材１４５がチェンジスピンドル１２４を中心として下方に揺動する。そして、チェンジスピンドル１２４と一体のシフトアーム１２２の係合爪１２３もチェンジスピンドル１２４を中心として時計回り（図２の矢印Ｅの向き）に揺動する。ドラムピン１２１が所定量だけ押し下げられて、シフトプレート１１７が回転し、シフトプレート１１７と一体に固定されたシフトドラム１０５も、シフトプレート１１７の回転角度に等しい角度だけ回転する。

この際に、シフトドラム１０５と一体に固定されたストッパプレート１５２も回転する。ストッパプレート１５２は、これに弾接するストッパローラ組立体１５６のストッパローラ１５７を押し戻す。ストッパローラ１５７はストッパプレート１５２の外周面に沿って押し戻され、ストッパプレート１４３が一つの溝１５５に相当する回転角度だけ回転したときに、リターンスプリング１６０の付勢力により回転後の溝１５５に収まる。これにより、ストッパプレート１５２及びこれに一体に固定されたシフトドラム１０５の回転が停止する。
なお、運転者が変速ペダル１４８から足を外すと、変速ペダル１４８が上方に戻る。シフトアーム１２２は、シフトリターンスプリング１２５によりストッパピン１２６とスリット１２７が当接するまで図２の矢印Ｅと反対の方向に戻され、そこで次のドラムピン１２１と係合する。

図７に示す溝１０９の形状が軸線方向の左右に変化している場合には、シフトドラム１０５が回転したときにシフトフォーク１１０，１１１，１１２との係合位置が左右方向に移動する。例えば、シフトフォーク１１０の一端１１０ａが係合している溝１０９ａが、変速の前後で右側に変位する形状を有していれば、シフトドラム１０５が回転する過程で、シフトフォーク１１０の一端１１０ａも溝１０９ａに沿って右側に移動させられる。シフトフォーク１１０は、シフトフォークシャフト１１３に摺動可能に支持されているので、シフトフォーク１１０の全体が右側に移動する。さらに、シフトフォーク１１０の他端１１０ｃの二股部分はメインシャフト１０２側の変速ギヤ群１０４に係合しているので、他端１１０ｃが右側に移動するのに伴い、これに係合するメインシャフト１０２側の変速ギヤも右側に移動する。溝１０９が、変速の前後で左側に変位する形状を有していれば、シフトフォーク１１０は左側に移動し、変速ギヤも左側に移動させられる。また、溝１０９が、変速の前後で左右方向に変位しない形状であれば、シフトフォーク１１０も移動せず、変速ギヤ群１０４も移動しない。
同様に、カウンタシャフト１０３側の変速ギヤ群１０４についても、シフトフォーク１１１とシフトフォーク１１２とシフトドラム１０５の溝１０９ｂ，１０９ｃの係合位置が左右に変化すると、これに従って右側又は左側に移動し、係合位置が変化しなければ移動しない。

シフトドラム１０５の溝１０９ａと溝１０９ｂと溝１０９ｃは、シフトドラム１０５の回転時に左側に移動する溝形状と、右側に移動する溝形状と、シフトドラムシフトドラム１０５が回転してもシフトフォーク１１０，１１１，１１２が移動しない溝形状とを、ニュートラルを含む各変速段を対応させて形成してある。したがって、運転者によって１速が選択されたときには、シフトドラム１０５の溝１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃの形状に応じてシフトフォーク１１０，１１１，１１２が移動して所定の変速ギヤが噛み合い状態になり１速の変速段が形成される。１速から２速にシフトチェンジするときには、シフトドラム１０５の溝１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃの形状に応じてシフトフォーク１１０，１１１，１１２が移動して１速の変速段を形成していた変速ギヤの噛み合い状態が解除されて、これと略同時に２速の変速段を構成する変速ギヤが噛み合い状態になる。

カートリッジ式トランスミッション１００をクランクケース３１から外す際には、最初にエンジン１５の左右のクランクケースカバーを外す。左側のクランクケースカバーを外すと、カウンタシャフト１０３の左端部１０３ａが現れるので、これに固定されているドライブスプロケット２７（図２参照）を取り外す。一方、右側のクランクケースカバーを外すと、クラッチ機構１６３が現れるので、これを取り外してミッションホルダ１０１を露出させる。次に、ミッションホルダ１０１の外周のボルトを取り外して、ミッションホルダ１０１を図５の矢印Ｄに沿って引き出して、カートリッジ変速機１００をクランクケース３１から取り外す。このときに、ミッションホルダ１０１に軸支されるメインシャフト１０２、カウンタシャフト１０３、シフトドラム１０５もクランクケース３１から引き出される。ストッパプレート１５２やストッパローラ組立体１５６はミッションホルダ１０１側に配されているので、ミッションホルダ１０１と共に引き出される。同様に、ドラムピン１２１を装着したシフトプレート１１７は、シフトドラム１０５と共にクランクケース３１から引き出される。一方、ドラムピン１２１と係合していたシフトアーム１２２はクランクケース３１側に残る（図６参照）。

そして、カートリッジ式トランスミッション１００をクランクケース３１に取り付ける際には、図４及び図５に示すように、ミッションホルダ１０１をクランクケース３１のミッションケース部９２に挿入する。このときに、シフトプレート１１７がミッションケース部９２の左側壁９３を貫通し、ドラムピン１２１が係合爪１２３と係合する。この状態でミッションホルダ１０１をボルトでクランクケース３１に固定し、ミッションホルダ１０１から右側に突出するメインシャフト１０２の右端部１０２ｂ（図５参照）にクラッチ機構１６３を装着する。一方、エンジン１５の左側にはカウンタシャフト１０３が突出するので、これにドライブスプロケット２７を固定する。その後は、左右のクランクケースカバーを取り付ける。このように、カートリッジ式トランスミッション１００は、クランクケース３１を割面ＢＦから分離させることなく取り外しが可能である。

図２及び図６に示すように、本実施形態では、カートリッジ式トランスミッション１００を備えたエンジン１５において、クランクケース３１の割面ＢＦ上にメインシャフト１０２を配置し、この割面ＢＦよりも上側でチェンジスピンドル１２４及びシフトフォークシャフト１１３を支持する構成にした。従来では使用されなかったメインシャフト１０２の後方上側のスペースにチェンジスピンドル１２４及びシフトフォークシャフト１１３を配置することで、空きスペースを有効に活用することができる。また、チェンジスピンドル１２４及びシフトフォークシャフト１１３と、これらと協働するシフトドラム１０５や、シフトフォーク１１０、シフトアーム１２２などからなるシフト機能部品がクランクケース３１の高い位置に配置されるので、メインシャフト１０２の下方のレイアウトの自由度が向上する。さらに、シフト機能部品の配置を最適化することでカートリッジ式トランスミッション１００をコンパクトにすることができる。したがって、エンジン１５の前後方向の長さを短くすることができる。

また、シフトアーム１２２とミッションホルダ１０１とがエンジン１５の左右方向に振り分けて配置されるので、シフトアーム１２２を取り外さずにミッションホルダ１０１を取り外すことができる。したがって、カートリッジ式トランスミッション１００が着脱容易になり、メンテナンス性が向上する。

さらに、メインシャフト１０２の上方にチェンジスピンドル１２４などを配置する一方で、カウンタシャフト１０３をメインシャフト１０２よりも下側の下部クランクケース４５に配置した。カートリッジ式トランスミッション１００の構成要素がメインシャフト１０２に対して上下に配置されるので、前後方向の長さがさらに短くなり、エンジン１５の前後方向の長さが短くなる。また、メンテナンス性もさらに向上する。

本発明はこの実施形態に限定されない。例えば、カートリッジ式トランスミッション１００は、二輪車に限定されずに、三輪車や、四輪車、船舶などの変速機であっても良い。
クランクケース３１の割面ＢＦは、傾斜を有しなくても良く、前側が後側に対して上がる傾斜を有しても良い。シフトドラム１０５をクランクケース３１の上部クランクケース４４側に軸支しても同様の効果を実現することができる。同様にシフトフォークシャフト１１４を上部クランクケース４４側に軸支しても良い。

本発明の実施形態における二輪車の側面図である。 エンジンの左側面図である。 エンジンの右側面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 カートリッジ式トランスミッションの着脱を説明する模式図である。 エンジンの右側面図であって、カートリッジ式トランスミッションの配置を説明図する拡大図である。 シフトドラムを示す展開図である。

符号の説明

１５ エンジン
３１ クランクケース
４４ 上部クランクケース
４５ 下部クランクケース
４７ クランクシャフト
１００ カートリッジ式トランスミッション
１０１ ミッションホルダ
１０２ メインシャフト
１０３ カウンタシャフト
１０５ シフトドラム
１１３ シフトフォークシャフト
１２２ シフトアーム
１２４ チェンジスピンドル
ＢＦ 割面

Claims (10)

1. クランクケースを上下に分割可能な上部クランクケースと下部クランクケースから構成し、前記クランクケースの割面に軸支されるクランクシャフトとメインシャフトとを有し、前記メインシャフトの回転動力をカウンタシャフトに伝達するように構成され、前記クランクケースを分離させることなく取り外し可能なカートリッジ式トランスミッションを備えたエンジンにおいて、
   チェンジスピンドルが前記上部クランクケースに軸支され、複数のシフトフォークを振り分けて支持する一対のシフトフォークシャフトが前記上部クランクケース及び下部クランクケースに分けて軸支され、かつ該各シフトフォークシャフトの一端部を支持するミッションホルダが前記クランクケースの割面を跨いで配置されることを特徴とすることを特徴とするカートリッジ式トランスミッションを備えたエンジン。
2. 前記ミッションホルダが、上部クランクケース及び下部クランクケースにこれらを接続するように固定されることを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ式トランスミッションを備えたエンジン。
3. 前記カウンタシャフトが前記下部クランクケースに軸支されることを特徴とする請求項１又は２に記載のカートリッジ式トランスミッションを備えたエンジン。
4. シフトドラムを回転させるシフトアームと前記ミッションホルダとを車両の左右に振り分けて配置したことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のカートリッジ式トランスミッションを備えたエンジン。
5. シフトドラムが前記下部クランクケースに支持されることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のカートリッジ式トランスミッションを備えたエンジン。
6. シフトドラムの軸中心が、上下方向で前記各シフトフォークシャフトの軸中心の間に配置されると共に、前後方向で前記各シフトフォークの軸中心よりも後方に配置され、かつ前記クランクケースの割面が、前記上部クランクケースが軸支するシフトフォークシャフトの軸中心と前記シフトドラムの軸中心との間に配置されることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載のカートリッジ式トランスミッションを備えたエンジン。
7. 前記クランクケースの割面が、前記上部クランクケースがシフトフォークシャフトを介して支持するシフトフォークの凸部と該凸部が係合するシフトドラムの溝部との係合部位と側面視で重なることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載のカートリッジ式トランスミッションを備えたエンジン。
8. 一側がチェンジスピンドルに固着されると共に他側がシフトドラムに係合して前記シフトドラムを回転させるシフトアームを有し、該シフトアームが側面視で前記クランクケースの割面と重なることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載のカートリッジ式トランスミッションを備えたエンジン。
9. 前記下部クランクケースに変速ペダルが支持され、該変速ペダルにロッドの一端が連結されると共に、前記クランクケースの割面よりも上方において前記チェンジスピンドルにリンク部材の一端が固定され、該リンク部材の他端に前記ロッドの他端が連結されることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載のカートリッジ式トランスミッションを備えたエンジン。
10. 前記クランクケースの割面に対してトランスミッション及びチェンジ機構と側面視で略対称となる部位に、当該エンジンの始動系部品が配置されることを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載のカートリッジ式トランスミッションを備えたエンジン。

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