JP5351587B2

JP5351587B2 - 小型車両用内燃機関

Info

Publication number: JP5351587B2
Application number: JP2009086483A
Authority: JP
Inventors: 正明根来; 俊朗山本; 正純内藤; 誠一西平
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: JP2010236451A

Description

本発明は、小型車両用内燃機関における各回転軸の配置構造に関するものである。

従来の内燃機関として、シリンダ軸線を前傾させてシリンダ背面に設けたスペースにバランサ軸を配置したものが開示されている。さらに、この従来技術ではメイン軸とカウンタ軸とを内燃機関の前後方向に並べないで、メイン軸をクランク軸及びカウンタ軸より上方のバランサ側にずらすことにより、これら中心軸を通過する平面が側面視で傾斜するように配置して、内燃機関の全長を短くしている（例えば、特許文献１参照。）。ところで、このような変速機を内蔵した内燃機関においては、メイン軸端部にクラッチが配置され、さらにメイン軸、カウンタ軸に平行にシフトドラム及びチェンジアームがクランクケースの上方寄りに集中して配置されるために、内燃機関の重心が高くなると共に、各種軸間のスペースが厳しく、組付け性が低くなっていたので、これらを両立させながら改善することが課題となっていた。

特許第２６７０１０９号公報

本発明は、内燃機関の重心位置を低くし、且つ各種軸間のスペースに余裕が生じるようにして組付け性の向上を図ることを課題とする。

本発明は上記課題を解決したものであって、請求項１に記載の発明は、
側面視でシリンダ中心軸線が前傾し、シリンダの背面側のクランクケースに上側バランサ軸を有するとともに、クランクケースの前方寄りに下側バランサ軸を有し、クランクケース内に、クランク軸と、クランク軸により駆動されかつ一端部にクラッチを有する変速機メイン軸と、変速機カウンタ軸とを備え、前記メイン軸と前記カウンタ軸を通る平面が前下がりに傾斜するようメイン軸とカウンタ軸が配置され、メイン軸が、クランク軸およびカウンタ軸より下方に配置される小型車両用内燃機関において、
前記下側バランサ軸は、前記クランク軸と前記上側バランサ軸を通過する平面の延長上であって、クランク軸の下方かつ前方寄りに配置され、メイン軸とカウンタ軸とを結ぶ前記平面は、側面視で前記シリンダ中心軸線とほぼ直交し、前記クランク軸と前記上側バランサ軸と前記下側バランサ軸とを通る前記平面に対して、前記メイン軸と前記カウンタ軸を通る前記平面がほぼ平行となるよう配置され、前記シフトドラムが、側面視で前記メイン軸とカウンタ軸および上下に延びるクランクケース後壁と下壁で囲まれる領域に配置され、前記クランクケースは、上部クランクケースと、クランク軸とカウンタ軸を含む平面より下方にある下部クランクケースとに上下に２分割され、前記下側バランサ軸は、クランク軸とカウンタ軸を含む前記平面よりも下方で、かつメイン軸と前記カウンタ軸を通る前記平面より前方で、前記下部クランクケースの前壁と下壁で囲まれる領域に配置され、前記メイン軸より下方にシフトドラムが配置されるとともに、シフトドラムを駆動するチェンジアームの長手方向が前記両平面にほぼ平行となるように配置されることを特徴とする小型車両用内燃機関である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の小型車両用内燃機関において、前記メイン軸および前記シフトドラムが、クランク軸とカウンタ軸とを含む前記平面に対して下方に配置されることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の小型車両用内燃機関において、メイン軸とカウンタ軸を通る前記平面より前方かつクランク軸より下方にオイルポンプが配置されることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の小型車両用内燃機関において、前記下側バランサ軸の端部に前記オイルポンプの駆動軸が接続されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の小型車両用内燃機関において、前記チェンジアームの一端側の揺動中心から他端に向かって延びる方向をクラッチ外径の接線方向に概ね合わせたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、メイン軸、下側バランサ及びシフトドラムを内燃機関の前後の下方に配置することによって重心を低くすることができる上に、メイン軸とカウンタ軸の配列方向と、チェンジアームの長手方向とを、クランク軸と上側、下側バランサ軸の配列方向と略平行にし、かつこれらの方向をシリンダ中心軸線とほぼ直交する方向とすることにより、これら軸間の近接具合をほぼ均等にすることで、軸間スペースを確保して組付け性を向上させることができる。

請求項２の発明によれば、重量物であるクラッチとシフトドラムを内燃機関下方寄りに配置することにより、内燃機関の重心を低くすることができる。

請求項３の発明によれば、メイン軸とカウンタ軸とを結ぶ平面より後方にオイルポンプを配置した場合には、ポンプ軸を含めた複数の軸が密集してしまい、重量バランスが偏ってしまうが、メイン軸とカウンタ軸とを結ぶ平面より前で、且つクランク軸の下方の空きスペースに配置することによって、重量バランスを改善することができる。

請求項４の発明によれば、オイルポンプの駆動軸を下側バランサ軸に連結することによってこれらの何れか一方のみを駆動させれば共回りするため、相互に独立した伝動機構が不要となり、部品点数の削減を図ることができる。

請求項５の発明によれば、クラッチ外径にチェンジアームが重ならない範囲で、これらを近接配置することにより集約させると、内燃機関の小型化を図りながら、チェンジアームをクラッチ側からクラッチを外すことなく確認できるので、チェンジアームのメンテナンス性を向上することができる。

は本発明の一実施形態に係る自動二輪車の側面図である。上記内燃機関の縦断面を右側から見た図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。常時噛合い式歯車変速機とギヤチェンジ機構の構成図である。クランクケースの内部の拡大図である。下側バランサ軸とクランク軸と変速機軸を含む断面の展開図である。上記内燃機関の縦断図である。

図１は本発明の一実施形態に係る自動二輪車80の側面図である。図において、自動二輪車80の車体フレームはヘッドパイプ81と、ヘッドパイプ81から斜め後方に延出するメインフレーム82と、メインフレーム82の後端から下方に延出するセンターフレーム83と、ヘッドパイプ81から下方に延びるダウンフレーム84と、センターフレーム83の上部から後方に延出するシートステー85と、センターフレーム83の後部とシートステー85の後部に掛け渡されたミッドフレーム86を備えている。前輪ＦＷを支持するフロントフォーク87が、ヘッドパイプ81で操向可能に支持され、フロントフォーク87の上部にはステアリングハンドル88が連結されている。また、後輪ＲＷを支持するリヤフォーク89がセンターフレーム83の後部に上下揺動可能に支持されている。

内燃機関１は２気筒内燃機関であり、メインフレーム82、センターフレーム83及びダウンフレーム84に支持されている。内燃機関１の動力は、内燃機関１に組み込まれた変速機及び後輪駆動用チェーン41を介して後輪ＲＷに伝達される。左右のメインフレーム82及びセンターフレーム83には、内燃機関１の上方に位置するようにして燃料タンク91が搭載され、シートステー85上には運転者用と同乗者用のタンデム型シート92が取付けられている。内燃機関１の吸気ポートに連なるスロットルボディ25はエアクリーナ93に接続されている。内燃機関１の前方には、ラジエータ94が配置されている。内燃機関１の前面から延出する排気管95は、内燃機関１の下部を通って車体後部のマフラー96に通じている。排気管95の、内燃機関前方位置には、触媒ケース97が設けられ、その中に触媒98が収容されている。燃料タンク91の燃料は、燃料ポンプ99を介してインジェクタ（燃料噴射弁）26に送られ、内燃機関１に供給される。

図２は、上記２気筒内燃機関１の縦断面を右側から見た図である。矢印Ｆはこの内燃機関１を車両に搭載した時の、車両の前方に対応した内燃機関１の前方を示している。この内燃機関１は変速機一体型の内燃機関であって、その殻体は、上部クランクケース２Ａと下部クランクケース２Ｂとからなる上下２分割のクランクケース２、上記上部クランクケース２Ａと一体成形されているシリンダブロック３、シリンダヘッド４、シリンダヘッドカバー５、及び下部クランクケース２Ｂの下面に取付けられたオイルパン６からなっている。

上下クランクケース２Ａ、２Ｂの分割面に、クランク軸７と常時噛合い式歯車変速機８のカウンタ軸10が設けてある。上記両軸の中間下方に変速機８のメイン軸９が設けてある。カウンタ軸10の下方且つメイン軸９の後方にギヤチェンジ機構11が設けてある。クランク軸７の斜め後上方に上側バランサ12Ａが設けてある。クランク軸７の斜め前下方、上記上側バランサ12Ａの対称位置に下側バランサ12Ｂが設けてある。これらのバランサ12Ａ、12Ｂはクランク軸７から直接駆動される。下側バランサ12Ｂの軸端にはオイルポンプ13が設けてある。

シリンダブロック３には２本のシリンダ14が備えられ、各シリンダ14にピストン15が摺動可能に嵌装されている。シリンダヘッド４には吸気弁18、排気弁19、カム軸20、ロッカーアーム21を備えたロッカー軸22が設けてある。２本のシリンダ14の各吸気通路23はインテークマニホールド部24によって１本にまとめられ、１個のスロットルボディ25に接続されている。インテークマニホールド部24には、インジェクタ（燃料噴射弁）26が、各気筒毎に１本ずつ設けてある。スロットルボディ25はインテークマニホールド部24に、インシュレータ33を介して取付けられている。

図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であり、カム軸20、シリンダ14、クランク軸７、メイン軸９、カウンタ軸10を含む上記内燃機関１の横断面展開図である。図には、この内燃機関１を車両に搭載したときの車両の左右に対応した内燃機関１の左右が矢印Ｌ、Ｒで示してある。図において、エンジン１の殻体は下から、下部クランクケース２Ｂ、上部クランクケース２Ａ、上部クランクケース２Ａと一体のシリンダブロック３、シリンダヘッド４、シリンダヘッドカバー５、左クランクケースカバー32Ｌ、右クランクケースカバー32Ｒとからなっている。クランク軸７の左端には交流発電機27が設けてあり、左クランクケースカバー32Ｌで覆われている。上部クランクケース２Ａと一体のシリンダブロック３は、２本のシリンダ14を備え、各シリンダ14にピストン15が摺動可能に嵌装され、コンロッド16を介してクランク軸７と結合されている。ピストン15の上面とシリンダヘッド４の下面との間に燃焼室17が形成されている。シリンダヘッド４には１本のカム軸20が設けてある。カム軸20の上方にロッカーアーム21を備えたロッカー軸22が１本設けてある。カム軸20の左端部にはウオーターポンプ28が設けられ冷却水を循環させる。カム軸20の右端にはカム軸従動スプロケット29が設けられ、クランク軸７に設けられたカム軸駆動スプロケット30との間に張られたカムチェーン31を介して回転駆動される。

クランク軸７と平行に変速機８のメイン軸９とカウンタ軸10が設けてある。メイン軸９の右端には多板式クラッチ34が設けてあり、右クランクケースカバー32Ｒによって覆われている。クランク軸７の右端のプライマリ駆動ギヤ35から、メイン軸９に空転可能に設けられたプライマリ従動ギヤ36が回転駆動され、プライマリ従動ギヤ36に接続されているクラッチアウタ37が回転し、複数の摩擦板38を介してクラッチインナ39が回転し、クラッチインナ39が固定されているメイン軸９が回転駆動される。これによって、クランク軸７の回転がメイン軸９に伝達される。クラッチ操作によって、クラッチ34の加圧プレート40の押圧力が解除され、複数の摩擦板38の摩擦力が減じるとクラッチ34は断となる。メイン軸９とカウンタ軸10には常時噛合い式歯車変速機８が設けてある。なお、カウンタ軸10の左端には車両を駆動する後輪駆動用チェーン41が係合する後輪駆動スプロケット42が設けてある。

図４は常時噛合い式歯車変速機８とギヤチェンジ機構11の構成図である。メイン軸９とカウンタ軸10には、常時噛合い式歯車変速機８の歯車がそれぞれ６個ずつ設けてある。メイン軸９にはＭ１〜Ｍ６の６個の歯車が設けてあり、カウンタ軸10には上記歯車Ｍ１〜Ｍ６に対応して、これらと常時噛み合うＣ１〜Ｃ６の６個の歯車が設けてある。Ｍはメイン軸付属歯車、Ｃはカウンタ軸付属歯車、添数字１〜６は１速〜６速の変速比を決める歯車であることを示している。添字ｘは軸と一体またはスプラインによって軸に固定された固定歯車、添字ｗは軸上の所定の位置で軸に対して回転可能の空転歯車、添字ｓはスプラインによって軸に保持され軸に対して回転が規制された状態で軸方向に移動可能な摺動歯車であることを示している。固定歯車（添字ｘ）と摺動歯車（添字ｓ）が噛み合う相手側の歯車は空転歯車（添字ｗ）である。空転歯車（添字ｗ）は単独では歯車としての機能を果たせず、歯車としての機能を果たすには、隣の摺動歯車（添字ｓ）によって軸に固定されることが必要である。摺動歯車（添字ｓ）には、この歯車を軸方向に駆動するためにシフトフォーク43が係合する係合溝Ｇが設けてある。メイン軸９の摺動歯車は２個が一体となっており、その中央部に上記係合溝Ｇが形成されている。シフトフォーク43はギヤチェンジ機構11によって駆動される。

図の下部に、上記摺動歯車（添字ｓ）を駆動するギヤチェンジ機構11の断面が示してある。図には、２本のシフトフォーク支持軸51Ａ、51Ｂに支持される３本のシフトフォーク43、シフトフォーク43のピン44が係合するシフトドラム45、チェンジスピンドル47などが描いてある。３本のシフトフォーク43のうち中央のシフトフォークはメイン軸９の摺動歯車に係合し、両端のシフトフォークはカウンタ軸10の摺動歯車に係合する。

図５は、クランクケース２の内部の拡大図である。図の左半部においてにおいて、ギヤチェンジ機構11は、シフトドラム45、星型プレート46、チェンジスピンドル47、チェンジスピンドル47の端部に溶接されているチェンジアーム48、規制ボルト49、チェンジアーム復帰ばね50等から成り、チェンジスピンドル47の回動操作によってチェンジアーム48が動かされ、星型プレート46とシフトドラム45が間欠的に回動し、これに応じてシフトフォーク43がピン44を介して動き、変速機８のシフトアップ、シフトダウンの操作がなされる。

図の右半部において、オイルパン６の中には、オイルストレーナ53を備えたオイル吸入管54が設けられ、その上端はオイルポンプ13のオイル吸入口55に接続されている。オイルポンプ13の回転軸は下側バランサ12Ｂの回転軸60Ｂに直結されている。オイルポンプ13の吐出口56はオイルフィルタ57に連なり浄化されたオイルはメインギャラリ58を経て、内燃機関１の各潤滑箇所へ供給される。

図６は、下側バランサ12Ｂの回転軸60Ｂとクランク軸７とメイン軸９、及びカウンタ軸10を含む断面の展開図であり、特に、下側バランサ12Ｂとオイルポンプ13との関係を示している。上側バランサ12Ａ及び上側バランサ軸60Ａの構成は、下側バランサ12Ｂ及び下側バランサ軸60Ｂと同じ構成である。下側バランサ軸60Ｂの左端に設けられたバランサ従動ギヤ61が、クランク軸７の左側クランクウエブ62に隣接して設けられた同径のバランサ駆動ギヤ63に係合し、下側バランサ軸60Ｂはクランク軸７によって駆動される。上側バランサ軸60Ａにも同様のバランサ従動ギヤ61が設けてあり、クランク軸７によって駆動される。下側バランサ軸60Ｂの右端にオイルポンプ13が設けてある。このオイルポンプ13は下側バランサ軸60Ｂに直結されて駆動される。

図７は、先に述べた内燃機関１の縦断図である。以下に述べる実施形態の効果の説明のために、クランク軸７とバランサ軸60Ａ、60Ｂを含む平面をＡ、メイン軸９とカウンタ軸10を含む平面をＢ、チェンジアーム48の長手方向線をＣ、シリンダ14の中心軸線をＤ、クランク軸７とカウンタ軸10を含む平面をＥ、で表示してある。

以上詳述したように、上記実施形態では次の効果がもたらされる。
（１）図７において、メイン軸９及びシフトドラム45を内燃機関１の下部に配置することによって重心を低くすることができる上に、メイン軸９及びシフトドラム45と、バランサ軸60Ａ、60Ｂとを離間させると共に、メイン軸９とカウンタ軸10を含む平面Ｂとチェンジアームの長手方向線Ｃを、クランク軸７とバランサ軸60Ａ、60Ｂを含む平面Ａの方向と略平行にすることにより、これら軸間の近接具合をほぼ均等にすることによって、軸間スペースを確保して組付け性を向上させてある。
（２）図７において、メイン軸９とカウンタ軸10を含む平面Ｂが、側面視でシリンダ14の中心軸線Ｄとほぼ直交するよう前下がりに傾斜するように配置され、上記シフトドラム45を側面視で上記メイン軸９とカウンタ軸10を含む平面Ｂ及びクランクケース２の後壁と下面で囲まれる領域に配置してある。デッドスペースを利用してシフトドラム45を配置してあるので、空間利用率が高い。
（３）図７において、端部にクラッチ34を備えたメイン軸９及びシフトドラム45が、クランク軸７とカウンタ軸10を含む平面Ｅより下方に配置されている。重量物であるクラッチ34とシフトドラム45を内燃機関下方寄りに配置することにより、内燃機関の重心を低くし、車両の安定化に寄与している。
（４）図７において、メイン軸９とカウンタ軸10を含む平面Ｂが前下がりになるように、これらの軸を配置して、オイルポンプ13を側面視でこの平面より前方かつクランク軸７より下方に配置してある。メイン軸９とカウンタ軸10を含む平面Ｂより後方にオイルポンプ13を配置すると、重量が後方に偏るが、上記のように配置し、クランク軸７の下方の空きスペース利用することによって、重量バランスを改善することができる。
（５）図７において、クランク軸７の上下両側にバランサ軸60Ａ、60Ｂを設け、下側バランサ軸60Ｂにオイルポンプ13を接続してある。２個のバランサ12Ａ、12Ｂとオイルポンプ13が連動するので、相互に独立した伝動機構が不要となり、部品点数が削減される。
（６）図７において、チェンジアーム48の一端側の揺動中心（チェンジスピンドル47）から他端に向かって伸びる方向を、上記チェンジアーム48に近いクラッチ34外径の接線方向に概ねあわせてある。側面視で、クラッチ34の外径にチェンジアーム48が重ならない範囲で、これらを近接配置することにより、内燃機関の小型化を図りながら、チェンジアーム48をクラッチ側からクラッチ34を外すことなく確認できるので、チェンジアーム48のメンテナンス性を向上することができる。

２…クランクケース、８…変速機、９…メイン軸、10…カウンタ軸、11…ギヤチェンジ機構、12Ａ…上側バランサ、12Ｂ…下側バランサ、13…オイルポンプ、14…シリンダ、34…クラッチ、45…シフトドラム、46…チェンジスピンドル、48…チェンジアーム、60Ａ…上側バランサ軸、60Ｂ…下側バランサ軸、Ａ…クランク軸とバランサ軸を含む平面、Ｂ…メイン軸とカウンタ軸を含む平面、Ｃ…チェンジアームの長手方向線、Ｄ…シリンダ中心軸線、Ｅ…クランク軸とカウンタ軸を含む平面

Claims

側面視でシリンダ中心軸線(D)が前傾し、シリンダ(14)の背面側のクランクケース(2)に上側バランサ軸(60A)を有するとともに、クランクケース(2)の前方寄りに下側バランサ軸(60B)を有し、クランクケース(2)内に、クランク軸(7)と、クランク軸(7)により駆動されかつ一端部にクラッチ(34)を有する変速機メイン軸(9)と、変速機カウンタ軸(10)とを備え、前記メイン軸(9)と前記カウンタ軸(10)を通る平面(B)が前下がりに傾斜するようメイン軸(9)とカウンタ軸(10)が配置され、メイン軸(9)が、クランク軸(7)およびカウンタ軸(10)より下方に配置される小型車両用内燃機関において、
前記下側バランサ軸(60B)は、前記クランク軸(7)と前記上側バランサ軸(60A)を通過する平面(A)の延長上であって、クランク軸(7)の下方かつ前方寄りに配置され、
メイン軸(9)とカウンタ軸(10)とを結ぶ前記平面(B)は、側面視で前記シリンダ中心軸線(D)とほぼ直交し、
前記クランク軸(7)と前記上側バランサ軸(60A)と前記下側バランサ軸(60B)とを通る前記平面(A)に対して、前記メイン軸(9)と前記カウンタ軸(10)を通る前記平面(B)がほぼ平行となるよう配置され、
前記シフトドラム(45)が、側面視で前記メイン軸(9)とカウンタ軸(10)および上下に延びるクランクケース(2)後壁と下壁で囲まれる領域に配置され、
前記クランクケース(2)は、上部クランクケース(2A)と、クランク軸(7)とカウンタ軸(10)を含む平面(E)より下方にある下部クランクケース(2B)とに上下に２分割され、
前記下側バランサ軸(60B)は、クランク軸(7)とカウンタ軸(10)を含む前記平面(E)よりも下方で、かつメイン軸(9)と前記カウンタ軸(10)を通る前記平面(B)より前方で、前記下部クランクケース(2B)の前壁と下壁で囲まれる領域に配置され、
前記メイン軸(9)より下方にシフトドラム(45)が配置されるとともに、シフトドラム(45)を駆動するチェンジアーム(48)の長手方向が前記両平面(A,B)にほぼ平行となるように配置される
ことを特徴とする小型車両用内燃機関。
前記メイン軸(9)および前記シフトドラム(45)が、クランク軸(7)とカウンタ軸(10)とを含む前記平面(E)に対して下方に配置されることを特徴とする請求項１に記載の小型車両用内燃機関。
メイン軸(9)とカウンタ軸(10)を通る前記平面(B)より前方かつクランク軸(7)より下方にオイルポンプ(13)が配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の小型車両用内燃機関。
前記下側バランサ軸(60B)の端部に前記オイルポンプ(13)の駆動軸が接続されていることを特徴とする請求項３に記載の小型車両用内燃機関。
前記チェンジアーム(48)の一端側の揺動中心(47)から他端に向かって延びる方向をクラッチ(34)外径の接線方向に概ね合わせたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の小型車両用内燃機関。