JP4728310B2 - 自動二輪車の排気管装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動二輪車における排気管装置に関する。

内燃機関から起立したシリンダの一側面に排気管を取り付け、所定の長さを確保した後に消音器に連結する構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特公平２−２６０４５号公報

同特許文献１に開示された自動二輪車は、前傾シリンダと後傾シリンダが前後方向にＶ字状に配列したＶ型内燃機関を搭載しており、シリンダヘッドの側方（車幅方向外方）に形成された取付部に排気管が取り付けられ、該シリンダの側方を通って消音器に連結する構造をしている。

しかし、シリンダの側方に排気管を取り付けるため、排気管が短くなって排気効率を維持するに必要な排気管長を確保できなくなるという課題がある。

本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、必要な排気管長を容易に確保することができ、かつマスの集中が可能である自動二輪車の排気管装置を提供する点にある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、変速機をクランク軸の後方に備えシリンダを上方に起立させた内燃機関の排気を消音器に導く自動二輪車の排気管装置において、前記シリンダの上に重ねられるシリンダヘッドの後面から排気管が後方に延出し、前記排気管は、前記シリンダヘッドから後方に延出した後に前記変速機の上方で車幅方向に湾曲しながら下降して前記シリンダの側方を前方に斜め下向きに延び、前記内燃機関は前記クランク軸を車幅方向に指向させて自動二輪車に搭載され、前記内燃機関の後方に設けられる前記変速機は変速クラッチを備えるメイン軸とカウンタ軸が前記クランク軸と平行に配設され、後輪を支持するリヤフォークが変速機の後方で車幅方向に指向したピボット軸を介して車体フレームに揺動自在に軸支され、前記カウンタ軸と前記ピボット軸が略同じ高さに配置され、前記クランク軸と前記メイン軸が前記カウンタ軸と前記ピボット軸とを含む平面よりも下方に配置される自動二輪車の排気管装置とした。

請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の自動二輪車の排気管装置において、前記シリンダは斜め上方であって後方に傾いた後傾姿勢で起立していることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の自動二輪車の排気管装置において、前記排気管が配管される内燃機関の側方とは反対側の側方に、前記変速クラッチが配置され、前記排気管は、前記シリンダの側方からクランクケースの下面に廻り込んで後方に延びて消音器に連結されることを特徴とする。

請求項１記載の自動二輪車の排気管装置によれば、排気管は、シリンダヘッドから後方に延出した後に変速機の上方で車幅方向に湾曲しながら下降してシリンダの側方を前方に斜め下向きに延びるので、変速機の上方空間を有効に利用して排気管を湾曲させることで、排気効率を高く維持するに必要な排気管長を容易に確保することができる。
排気管は、シリンダヘッドから後方に延出した後に変速機の上方で湾曲して排気管長をかせいでいるので、消音器を前方に移動することが可能となり、マスの集中を図ることが可能である。
略同じ高さに配置されるカウンタ軸とピボット軸とを含む平面よりも下方にクランク軸とメイン軸が配置されるので、重量物であるクランクウエブおよび変速クラッチをそれぞれ備えるクランク軸とメイン軸が内燃機関の低い位置に配置されて低重心化を図ることができる。
大径の変速クラッチが低い位置にあって変速機の上方に突出しないように配置されて変速機上方空間を広く確保して排気管等のレイアウトの自由度を大きくすることができる。

請求項３記載の自動二輪車の排気管装置によれば、シリンダが斜め上方であって後方に傾いた後傾姿勢で起立しているので、シリンダおよびシリンダより上方が変速機に近づき、さらにマスの集中が図れるとともに、後傾したシリンダヘッドより排気管が後方に水平に近い姿勢で延出するので、その後湾曲しながら下降する際の屈曲量を少なくして排気の流れを円滑にすることができる。

請求項２記載の自動二輪車の排気管装置によれば、排気管が配管される内燃機関の側方とは反対側の側方に、変速クラッチが配置されるので、内燃機関の左右の重量バランスを良好にすることができる。

以下、本発明に係る一実施の形態について図１ないし図４に基づいて説明する。
本実施の形態に係る内燃機関Ｅは、内燃機関Ｅの後方に変速機Ｍを一体に備えて自動二輪車に搭載される。
なお、本実施の形態において、前後左右は、車両を基準としたときの前後左右に一致するものとする。

自動二輪車の一部省略した部分側面図である図１および同平面図である図２を参照して、車体フレーム１のヘッドパイプ２から２股に分かれて後方へ斜め下向きに延出したメインフレーム３が後部を下向きに屈曲させてピボットプレート３ｐを形成しており、同左右一対のメインフレーム３の中央よりヘッドパイプ２寄り位置から垂設されたブラケット３ｂの下端の支軸４ａとピボットプレート３ｐの上下部位の支軸４ｂ，４ｃの３支軸４ａ，４ｂ，４ｃで内燃機関Ｅは、クランクケース11のマウントブラケット11ａ，11ｂ，11ｃを支持されてメインフレーム３に懸架される。
左右一対のピボットプレート３ｐ，３ｐの中央高さ位置に架設されたピボット軸５に、図示しない後輪を支持するリヤフォーク６が揺動自在に前端を軸支されている。

内燃機関Ｅは、水冷式の単気筒４ストローク内燃機関であり、図３を参照して、車両の車幅方向でもある左右方向に指向してクランク軸20を軸支するクランクケース11は、クランク軸20が配置されるクランク室Ｃｃを形成するとともに、クランク室Ｃｃの後方には垂直な仕切壁11ｍで仕切られて変速機Ｍを収容するミッション室Ｃｍが形成され、クランク室Ｃｃの下方には略水平な仕切壁11ｏで仕切られてオイルを貯留するオイルパン室Ｃｏが一体に形成される構造をしている。

単気筒４ストローク内燃機関Ｅは、上記クランクケース11のクランク室Ｃｃの上に、１本のシリンダ12ａを有するシリンダブロック12と、シリンダブロック12の上部にガスケットを介してヘッドボルトにより結合されるシリンダヘッド13と、シリンダヘッド13の上部に結合されるシリンダヘッドカバー14とから構成される機関本体を備える。

クランクケース11の上に重ねられるシリンダブロック12，シリンダヘッド13，シリンダヘッドカバー14は、クランクケース11から若干後傾した姿勢で上方に延出している（図１のクランク軸を通る垂直線Ｖおよび水平線Ｈを参照）。
シリンダ12ａのシリンダ軸線Ｌｃは、クランク軸20の軸中心より前方に若干オフセットしている。

このようにシリンダが後傾姿勢にある内燃機関Ｅのクランクケース11の前半上部がクランク室Ｃｃであり、後半部がミッション室Ｃｍとなっている。
なお、クランク室Ｃｃの下方のオイルパン室Ｃｏは、クランクケース11の下方に延出して一体に形成されたオイルパン15の内側の室である。

メインフレーム３に支持された内燃機関Ｅは、メインフレーム３より下方で、ブラケット３ｂとピボットプレート３ｐとの間に懸架され、下方のクランクケース11から後傾して上方に延出したシリンダブロック12，シリンダヘッド13，シリンダヘッドカバー14のうちシリンダヘッド13とシリンダヘッドカバー14が、左右一対のメインフレーム３，３間に位置している。

クランクケース11のミッション室Ｃｍには、変速機Ｍのメイン軸21とカウンタ軸22とがクランク軸20と平行に左右水平方向に指向して配設されており、カウンタ軸22はクランクケース11を左方に貫通して外部に突出して出力軸となっており、突出した左端に駆動チェーンスプロケット23が嵌着されている。

カウンタ軸22はリヤフォーク６を軸支するピボット軸５の前方近くで略同じ高さ位置にあり、カウンタ軸22に嵌着された駆動チェーンスプロケット23に巻き掛けられる駆動チェーン24が、リヤフォーク６の後端に設けられる図示されない被動チェーンスプロケットに架渡されてチェーン伝達機構が構成され後輪側に動力が伝達される。

シリンダヘッド13は、前面から斜め上方に吸気ポート13ｉの延長である吸気通路16ｉが延出し、同吸気通路16ｉにスロットルボディ17が左右一対のメインフレーム３，３間で連結されており、スロットルボディ17の吸気通路上流側は開放されている。
また、若干後傾したシリンダヘッド13の後面からは、排気ポート13ｅの延長である排気通路16ｅが後方に略水平に延出しており、同排気通路16ｅに排気管18が左右一対のメインフレーム３，３間で連結されている。

排気通路17の連結出口は車体の右寄りに位置して、図２に示すように排気管18の上流連結端18ａは、車体の左右方向中心軸Ｌｂに対して右寄りの位置（内燃機関Ｅのシリンダ軸線Ｌｃの存在する左右方向位置）で排気通路16ｅに連結されている。

このように後傾したシリンダヘッド13の後面の排気通路17に連結されて略水平に後方へ延出した排気管18は、クランクケース11の後半部の変速機Ｍが収納されるミッション室Ｃｍの上方空間を左方向に湾曲しながら徐々に下降し前方に向きを変えて、左側のメインフレーム３の下を通り、内燃機関Ｅのシリンダブロック12の左側面に沿って前方斜め下向きに延び、クランクケース11の前面に回り込んだ後に急角度に下方に延びてクランクケース11の下端（オイルパン15の下端）に至ると、車体の左右方向略中央でオイルパン15の下端を後方に回り込んでマフラー（消音器）19に連結されている（図１，図２参照）。

クランクケース11の下面は、オイルパン15の前部が下方に突出して最低位置にあり、後方に行くに従い上昇する傾斜面をなし、後部のミッション室11の下方では概ね水平となっており、排気管18に連結されたマフラー19はこのクランクケース11の下面に沿って後方に延びている。

変速機Ｍの上方空間を有効に利用して排気管18を湾曲させることで、排気効率を高く維持するに必要な排気管長を容易に確保することができる。
このように、排気管18は、シリンダヘッドから後方に延出した後に変速機Ｍの上方で湾曲して排気管長をかせいでいるので、その後クランクケース11の下面（オイルパン15の下面）に廻り込んで後方に延びてマフラー19に連結する構成で、マフラー19を前方に移動して内燃機関Ｅと前後方向位置が重なる内燃機関Ｅの下面に沿うように配置しても必要な排気管長が確保され、よって同時にマスの集中を図ることができる。
また、シリンダヘッド13および変速機Ｍにより排気管18の流速の速い上流部を囲ったため、排気管18の保護を良好にすることができる。

なお、シリンダが斜め上方であって後方に傾いた後傾姿勢で起立しているので、シリンダ12ａおよびシリンダヘッド13、シリンダヘッドカバー14が変速機Ｍに近づき、より一層マスの集中が図られている。
そして、後傾したシリンダヘッド13より排気管18が後方に水平に近い姿勢で延出するので、また排気管18の上流連結端18ａは、車体の左右方向中心軸Ｌｂに対して右寄りの位置で排気通路16ｅに連結されるので、その後左側に湾曲しながら下降する際の屈曲量を少なく（大曲り）して排気の流れを円滑にすることができる。

車体フレーム１は、各部に分割された合成樹脂製のカバー部材を連結した車体カバーにより全体が覆われており、特に内燃機関Ｅの左右側方はボディカバー７で覆われている。
ボディカバー７は内燃機関Ｅの下方もマフラー19の下面に沿うようにして覆う。

図４を参照して、シリンダブロック12の下部に結合されるクランクケース11は、シリンダ軸線Ｌｃを含むと共にクランク軸20と直交する平面で左右に２分割された１対のケースである左クランクケース11Ｌと右クランクケース11Ｒとが、互いの合せ面が合わせられた状態で、ボルトにより結合されて構成される。

左右クランクケース11Ｌ，11Ｒが合わされて形成されるクランク室Ｃｃに左右方向に指向して回転自在に軸支されるクランク軸20は、クランクピン20ｐで連結された左右クランクウエブ20ｗ，20ｗから左右に軸体20Ｌ，20Ｒが同軸に延びた形状の一体に成型されたものである。
かかるクランク軸20における左右軸体20Ｌ，20Ｒのクランクウエブ20ｗ，20ｗと隣接する部分が軸受されるジャーナル部20Lj，20Rjである。

左右クランクケース11Ｌ，11Ｒの主軸受部11Lb，11Rbに挟まれた空間がクランク室Ｃｃで、左右クランクウエブ20ｗ，20ｗが収容され、その左右のジャーナル部20Lj，20Rjがそれぞれメタル軸受25，25を介して主軸受部11Lb，11Rbに軸支される。
左右クランクケース11Ｌ，11Ｒの合体でクランク室Ｃｃの上方に形成された円開口に、シリンダブロック12のシリンダ12ａの下部が嵌入され、シリンダ12ａのシリンダボア12ｂ内にピストン30が往復摺動自在に嵌合される。

ピストン30のピストン頂部31の裏面に突出された一対のピンボス34，34間にピストンピン38が架設され、同ピストンピン38に小端部が軸支されクランク軸20のクランクピン20ｐに大端部が大端メタル39ａを介して軸支されたコンロッド39によりピストン30とクランク軸20が連接されてクランク機構が構成されている。

左クランクケース11Ｌは左側主軸受部11Lbより左側にチェーン室Ｃccが形成され、クランク軸20の左側主軸受部11Lbより左方に突出した左軸体20Ｌは、チェーン室Ｃccを貫通し、さらに左クランクケース11Ｌの左側壁の開口を貫通しており、チェーン室Ｃccに相当する部分にはオイルポンプ駆動スプロケット20osと駆動カムチェーンスプロケット20csが形成され、左端にはＡＣジェネレータ26のアウタロータ26ｒが嵌着されている。

左クランクケース11Ｌの左側壁におけるクランク室Ｃｃおよびオイルパン15の側方の開口を塞ぐ左サイドカバー40に、ＡＣジェネレータ26のコイルが巻回されるインナステータ26ｓが固定されて、その周囲に磁石を保持したアウタロータ26ｒが回転するＡＣジェネレータ26が構成される。
左サイドカバー40は椀状をして、その底面中央から突出した円筒部41がクランク軸20の左端部に被せられて、同円筒部41にボルト26ｂによりインナステータ26ｓの固定子鉄心が固着される。

他方、クランク軸20における右クランクケース11Ｒの右側主軸受部11Rbより右方に突出した右軸体20Ｒには、主軸受部11Rb寄りからバランサ駆動ギヤ27ａと主駆動ギヤ28ａが嵌合されてワッシャ29ｗを介してフランジボルト29により固着されている（図４参照）。

バランサ駆動ギヤ27ａは、前方のバランサ軸55（図３参照）の右軸端部に設けられるバランサ被動ギヤ（図示せず）に噛合し、クランク軸20と等速で逆方向に回転駆動され、ピストン30の往復運動により発生する１次振動を低減する。

クランク室Ｃｃの後方のミッション室Ｃｍに配設される変速機Ｍは、メインギヤ群21ｇおよびカウンタギヤ群22ｇがそれぞれ設けられた前記メイン軸21およびカウンタ軸22と、変速操作機構により操作されるシフトドラム53およびシフトフォーク54ａ，54ｂ，54ｃを有する変速切換え機構52とを備える（図３参照）。

メイン軸21は、クランク軸20と略同じ上下位置にあって、左右クランクケース11Ｌ，11Ｒに軸受21ｂ，21ｂを介して回転可能に軸支され、右側軸受21ｂより右方に突出した部分に多板摩擦式の変速クラッチ50が配置され、同変速クラッチ50に設けられる主被動ギヤ28ｂが前記主駆動ギヤ28ａと噛合して１次減速機構が構成されている。
変速クラッチ50は、多数のクラッチ板50ｐを備え、クラッチ操作機構により操作されて変速機Ｍへのクランク軸20の動力の伝達および遮断を行う。

カウンタ軸22は、メイン軸21の後方の斜め上方に位置して、左右クランクケース11Ｌ，11Ｒに軸受22ｂ，22ｂを介して回転可能に軸支され、左側軸受22ｂより外部に突出した左端に前記チェーン駆動スプロケット23が嵌着される。

したがって、内燃機関Ｅの動力は、クランク軸20から、１次減速機構28ａ，28ｂおよびクラッチ45を介して変速機Ｍに伝達され、変速機Ｍのメインギヤ群21ｇとカウンタギヤ群22ｇとの噛合において変速された出力が、カウンタ軸22からチェーン伝達機構を介して図示されないチェーン被動スプロケットに伝達され、さらに２次減速機構（図示されず）を介して後輪に伝達される。

右クランクケース11Ｒの右側面には、オイルパン15を除くクランク室Ｃｃと変速室Ｃｍの側方に右サイドカバー45が被せられる。
右サイドカバー45は、前記変速クラッチ50の周囲を覆い開口する円筒部45ａ、クランク軸20の軸方向箇所に円開口45ｂが形成されるとともに、円開口45ｂの上方に水ポンプ56のポンプボディ45ｃが形成されており、円筒部45ａの開口にはクラッチカバー46が被せられ、円開口45ｂには蓋部材47が嵌合され、水ポンプボディ45ｃには水ポンプカバー48が被せられる。

内燃機関Ｅは、ＤＯＨＣ型の動弁機構を備え、図３および図４を参照して、シリンダヘッド13には、シリンダ12ａに対応して、シリンダ軸線方向でピストン30に対向して燃焼室60が構成され、該燃焼室60に前記吸気ポート13ｉが前半部左右に１対開口し、前記排気ポート13ｅが後半部左右に１対開口しており、燃焼室60の天井壁中央には点火栓61が先端を燃焼室60に臨ませて取り付けられる。

シリンダヘッド３に一体に嵌着された弁ガイド64ｉ，64ｅにそれぞれ摺動可能に支持される吸気弁62および排気弁63は、内燃機関Ｅに備えられる動弁装置65により駆動されて、吸気ポート13ｉの吸気開口および排気ポート27の排気開口をクランク軸20の回転に同期して開閉する。

動弁装置65は、シリンダヘッド13とシリンダヘッドカバー14により形成される動弁室14ｖ内に設けられ、左右１対の吸気弁62の上を左右方向に指向して配設された吸気カム軸66と左右１対の排気弁63の上を左右方向に指向して配設された排気カム軸67が、シリンダヘッド13とカムホルダ68ｉ，68ｅに挟まれるようにして回転自在に軸支されている。

吸気カム軸66のカムロブ66ｃが弁ばね62ｓにより上方に付勢された吸気弁62の上端に被せられたバルブリフタ62ｌの上面に接し、吸気カム軸66と一体のカムロブ66ｃの回転により吸気弁62が所要のタイミングで開閉駆動し、同様に排気カム軸67のカムロブ67ｃが弁ばね63ｓにより上方に付勢された排気弁63の上端に被せられたバルブリフタ63ｌの上面に接し、排気カム軸67と一体のカムロブ67ｃの回転により排気弁63が所要のタイミングで開閉駆動する。

吸気カム軸66と排気カム軸67は、それぞれの左軸端部に被動カムチェーンスプロケット66ｓ，67ｓが嵌着されて、この２つの被動カムチェーンスプロケット66ｓ，67ｓと前記クランク軸20の左軸体20Ｌに形成された駆動カムチェーンスプロケット20csとの間にカムチェーン69が架渡され（図６参照）、クランク軸20の回転動力がカムチェーン69を介して吸気カム軸66と排気カム軸67の回転に伝達され、クランク軸20に同期して吸気カム軸66と排気カム軸67が回転して吸気弁62と排気弁63が開閉駆動する。

このような内燃機関Ｅのクランク軸20を軸支するクランクケース11の右側主軸受部11Rbと左側主軸受部11Lbには、それぞれにピストンジェット油路Ｊ１，Ｊ２が形成されて、各ピストンジェット油路Ｊ１，Ｊ２の下流端に設けられたジェットノズルＮ１，Ｎ２により、シリンダボア12ｂ内に向けて斜め上方にオイルが噴射され（図３，図４参照）、シリンダボア12ｂ内を往復摺動するピストン30の裏面に斜めに当てピストン30を裏面から冷却することができる。

以上のような内燃機関Ｅにおいて、図１を参照して、変速機Ｍのカウンタ軸22と略同じ高さにあるピボット軸５とを含む略水平面である平面Ｓを想定すると、この平面Ｓより下方にクランク軸20とメイン軸21が配置される。

したがって、重量物であるクランクウエブ11ｗおよび変速クラッチ50をそれぞれ備えるクランク軸20とメイン軸21が内燃機関Ｅの低い位置に配置されて低重心化を図ることができる。
大径の変速クラッチ50が低い位置にあって変速機Ｍの上方に突出しないように配置されて変速機Ｍ上方空間を広く確保して排気管18等のレイアウトの自由度を大きくすることができる。

また、排気管18が配管される内燃機関Ｅの左側とは反対側の右側に、変速クラッチ50が配置されるので、内燃機関Ｅの左右の重量バランスを良好にすることができる。

本発明の一実施の形態に係る内燃機関を搭載した自動二輪車の一部省略した部分側面図である。 同平面図である。 本内燃機関の側断面図である。 図３におけるIV−IV線断面図である。

符号の説明

Ｅ…内燃機関、Ｍ…変速機、
11…クランクケース、11ｗ…クランクウエイト、Ｃｃ…クランク室、Ｃｍ…ミッション室、Ｃｏ…オイルパン室、11Ｌ…左クランクケース、11Ｒ…右クランクケース、11Lb，11Rb…主軸受部、12…シリンダブロック、12ａ…シリンダ、13…シリンダヘッド、14…シリンダヘッドカバー、15…オイルパン、16ｅ…排気通路、18…排気管、19…マフラー、20…クランク軸、20ｐ…クランクピン、20Lj，20Rj…ジャーナル部、21…メイン軸、22…カウンタ軸、
30…ピストン、38…ピストンピン、39…コンロッド、50…変速クラッチ、65…動弁装置。

Claims (3)

1. 変速機をクランク軸の後方に備えシリンダを上方に起立させた内燃機関の排気を消音器に導く自動二輪車の排気管装置において、
   前記シリンダの上に重ねられるシリンダヘッドの後面から排気管が後方に延出し、
   前記排気管は、前記シリンダヘッドから後方に延出した後に前記変速機の上方で車幅方向に湾曲しながら下降して前記シリンダの側方を前方に斜め下向きに延び、
   前記内燃機関は前記クランク軸を車幅方向に指向させて自動二輪車に搭載され、
   前記内燃機関の後方に設けられる前記変速機は変速クラッチを備えるメイン軸とカウンタ軸が前記クランク軸と平行に配設され、
   後輪を支持するリヤフォークが変速機の後方で車幅方向に指向したピボット軸を介して車体フレームに揺動自在に軸支され、
   前記カウンタ軸と前記ピボット軸が略同じ高さに配置され、
   前記クランク軸と前記メイン軸が前記カウンタ軸と前記ピボット軸とを含む平面よりも下方に配置されることを特徴とする自動二輪車の排気管装置。
2. 前記排気管が配管される内燃機関の側方とは反対側の側方に、前記変速クラッチが配置され、
   前記排気管は、前記シリンダの側方からクランクケースの下面に廻り込んで後方に延びて前記消音器に連結されることを特徴とする請求項１記載の自動二輪車の排気管装置。
3. 前記シリンダは斜め上方であって後方に傾いた後傾姿勢で起立していることを特徴とする請求項１または請求項２記載の自動二輪車の排気管装置。

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