JP7344947B2 - 鞍乗り型車両におけるエアクリーナ構造 - Google Patents

Description

本発明は、鞍乗り型車両におけるエアクリーナ構造に関する。

鞍乗り型車両は、外気をエアクリーナ内のエアクリーナエレメント等のフィルターで濾過した後、内燃機関に送る構造を備える。
特許文献１では、略半球形状のカバー部を燃料タンクの下方に備えるエアクリーナを開示する。このエアクリーナにおいては、コネクティングチューブが浄化室に挿入されてすぐの位置に開口部が設けられた態様が開示されている。

特開２０１５－１３２２３３号公報

しかし、上記エアクリーナの構造では吸気効率の改善の余地があった。
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、エアクリーナにおける吸気効率の向上を目的とする。

鞍乗り型車両は、未浄化室と、浄化室とがエアクリーナエレメントによって仕切られ、浄化室には、パワーユニットに外気を導入するコネクティングチューブが挿入されるとともに、浄化室を形成する第１ケース部と未浄化室を形成する第２ケース部とを有するエアクリーナにおいて、第２ケース部は略半球形状であり、コネクティングチューブは第１ケース部の略半球形状の頂部に向けて、その上流端開口部を臨ませ、車両側面視において、前記エアクリーナエレメントに対して垂直な第２仮想平面を前記第１ケース部の前後長の中間位置に仮定したときに、前記コネクティングチューブの前記上流端開口部の少なくとも一部は、第２仮想平面よりも、前記コネクティングチューブが前記第１ケース部に挿入される基端部から遠ざかる位置に設けられ、前記第１ケース部は第２仮想平面に対して前後方向の両側に球状壁面を有している。

半球体形状の第１ケース部の頂部に集まる空気を、効率的に内燃機関に導入することができるため、吸気抵抗を減らして吸気量を向上できる。

鞍乗り型車両の側面図である。 図１の３矢示部の一部切り欠き拡大図である。 エアクリーナ構造の断面図である。 図２のＩＶ－ＩＶ断面図である。 図３の９０矢視図である。 図５のＶＩ－ＶＩ断面図である。 図３の１００矢視図である。 図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ断面図である。 第１ケース部の一部を省略した状態での図２の４矢視図である。 エアクリーナ３１の内部における外気の流れについてのシミュレーション実験結果を示す模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、説明中、前後左右および上下といった方向の記載は、特に記載がなければ車体に対する方向と同一とする。また、各図に示す符号ＦＲは車体前方を示し、符号ＵＰは車体上方を示し、符号ＬＨは車体左方を示す。

［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る鞍乗り型車両１０の側面図である。
鞍乗り型車両１０は、車体フレーム１１と、車体フレーム１１に支持されるパワーユニット１２と、前輪１３を操舵自在に支持するフロントフォーク１４と、後輪１５を支持するスイングアーム１６と、乗員用のシート１７とを備える車両である。
鞍乗り型車両１０は、乗員がシート１７に跨るようにして着座する車両である。シート１７は、車体フレーム１１の後部の上方に設けられる。

車体フレーム１１は、車体フレーム１１の前端部に設けられるヘッドパイプ１８と、ヘッドパイプ１８の後方に位置するフロントフレーム１９と、フロントフレーム１９の後方に位置するリアフレーム２０とを備える。フロントフレーム１９の前端部は、ヘッドパイプ１８に接続される。
シート１７は、リアフレーム２０に支持される。

フロントフォーク１４は、ヘッドパイプ１８によって左右に操舵自在に支持される。前輪１３は、フロントフォーク１４の下端部に設けられる車軸１３ａに支持される。乗員が把持する操舵用のハンドル２１は、フロントフォーク１４の上端部に取り付けられる。

スイングアーム１６は、車体フレーム１１に支持されるピボット軸２２に支持される。ピボット軸２２は、車幅方向に水平に延びる軸である。スイングアーム１６の前端部には、ピボット軸２２が挿通される。スイングアーム１６は、ピボット軸２２を中心に上下に揺動する。
後輪１５は、スイングアーム１６の後端部に設けられる車軸１５ａに支持される。

パワーユニット１２は、前輪１３と後輪１５との間に配置され、車体フレーム１１に支持される。
パワーユニット１２は、内燃機関である。パワーユニット１２は、クランクケース２３と、往復運動するピストンを収容するシリンダー部２４とを備える。シリンダー部２４の排気ポートには、排気装置２５が接続される。
パワーユニット１２の出力は、パワーユニット１２と後輪１５とを接続する駆動力伝達部材によって後輪１５に伝達される。

また、鞍乗り型車両１０は、前輪１３を上方から覆うフロントフェンダー２６と、後輪１５を上方から覆うリアフェンダー２７と、乗員が足を載せるステップ２８と、パワーユニット１２が使用する燃料を蓄える燃料タンク２９とを備える。
フロントフェンダー２６は、フロントフォーク１４に取り付けられる。リアフェンダー２７及びステップ２８は、シート１７よりも下方に設けられる。燃料タンク２９は、車体フレーム１１に支持される。

図２は、図１の符号３で示す矢示部の一部切り欠き拡大図である。シリンダー部２４の後部側壁には吸気装置であるエアクリーナ３１が接続される。エアクリーナ３１は、燃料タンク２９とパワーユニット１２の間であって、パワーユニット１２よりも後方に配設される。またエアクリーナ３１は、車体フレーム１１の後部に支持され、リアフェンダー２７の前方に配置される。

エアクリーナ３１は、図２中の上方に配設される第１ケース部３７と、下方に配設される第２ケース部３５と、第１ケース部３７と第２ケース部３５とを隔てるエアクリーナエレメント４１とを有する。エアクリーナ３１は、第２ケース部３５が形成する未浄化室３２と、第１ケース部３７が形成する浄化室３３とが、エアクリーナエレメント４１によって仕切られる。エアクリーナエレメント４１は略板状の乾式または湿式のフィルターである。第１ケース部３７は略半球形状である。

浄化室３３には、パワーユニット１２に外気を導入するコネクティングチューブ４３が挿入される。ここで、コネクティングチューブ４３の浄化室３３側を吸気の上流と定義し、コネクティングチューブ４３のシリンダー部２４側を吸気の下流と定義する。コネクティングチューブ４３は、第１ケース部３７の略半球形状の頂部３９に向けて、その上流端開口部５７を臨ませる。
コネクティングチューブ４３の下流端部には、スロットルボディ４５が接続され、スロットルボディ４５には燃料噴射弁４７が付設される。スロットルボディ４５の下流端部にはシリンダー部２４が接続される。また、コネクティングチューブ４３には、レゾネーター５０が接続されていてもよい。

図１に示すように、シリンダー部２４の前部側壁には排気装置２５が接続される。排気装置２５は、シリンダー部２４の前部側壁からパワーユニット１２の前方を経てパワーユニット１２の下方に延びる排気管５１と、パワーユニット１２の下方で排気管５１の下流端部に接続される触媒コンバータ５２と、触媒コンバータ５２の下流端部に接続される排気マフラー５３とを備える。

未浄化室３２には、図２に示すように、外気を導入するための吸気ダクト４０が挿入される。吸気ダクト４０の上流には、パラボラ形状の反射板４９が対向して設けられる。反射板４９は、鞍乗り型車両１０が走行中に、カウル内を前方から後方に流れる外気を反射して吸気ダクト４０にガイドする。

Ｍ３は吸気ダクト４０が第２ケース部３５に挿入された断面の中心である。Ｍ２は吸気ダクトの下流端開口部５５の中心である。Ｍ４はコネクティングチューブ４３の上流端開口部５７の中心である。Ｍ１はコネクティングチューブ４３が第１ケース部３７に挿入された断面の中心である。換言すればＭ１は基端部６１の中心である。

図３に示すように、板状のエアクリーナエレメント４１を含んでエアクリーナエレメント４１の主面に平行な第３仮想平面ＶＣと、第３仮想平面ＶＣと垂直な第２仮想平面ＶＶを仮定する。このときエアクリーナエレメント４１の前後長の略中間位置に第２仮想平面ＶＶを置くとする。このとき第３仮想平面ＶＣと平行でＭ１を含む平面を第１仮想平面ＶＨとする。
第１仮想平面ＶＨと第２仮想平面ＶＶとの交線と、エアクリーナ３１の縦断面の交点を中心に球面Ｃを仮定する。球面Ｃは第１ケース部３７の内周面の少なくとも一部を含んでよい。コネクティングチューブ４３の上流端開口部５７の中心Ｍ４は、球面Ｃと第１仮想平面ＶＨと第２仮想平面ＶＶに囲まれた立体内にある。球面Ｃに対向する内周面Ｐにおいて、第１仮想平面ＶＨと第２仮想平面ＶＶで囲まれた部分である頂部３９に、コネクティングチューブ４３の上流端開口部５７が臨む。

コネクティングチューブ４３の上流端開口部５７の全体が、球面Ｃと第１仮想平面ＶＨと第２仮想平面ＶＶに囲まれた立体内にあることが望ましい。

第１ケース部３７は、第１仮想平面ＶＨよりも上方に向かって略半球形状である。側面視した場合の第１仮想平面ＶＨをＸ軸と考えて、第２仮想平面ＶＶをＹ軸と考えた場合であって、図３の右下向きをＸ軸正の向き、図３の右上向きをＹ軸正の向きとするとき、第２象限にあたる場所にコネクティングチューブ４３の上流端開口部５７の少なくとも一部が入っている。
第２象限にあたる場所にコネクティングチューブ４３の上流端開口部５７の全体が入っていることが望ましい。

この構成によれば、半球体状の第１ケース部３７の頂部３９に集まる吸気を、より効率的に内燃機関に導入することができる。そのため吸気抵抗を減らして内燃機関への吸気量が向上する。

第１ケース部３７の車両前方側に設けられる基端部６１からコネクティングチューブ４３が浄化室３３へ挿入される。車両側面視において、コネクティングチューブ４３の上流端開口部５７の中心Ｍ４は、コネクティングチューブ４３が第１ケース部３７に挿入される基端部６１の中心Ｍ１から、エアクリーナエレメント４１と略平行に延びた第１仮想平面ＶＨよりも頂部３９側に設けられる。
この構成によれば、半球体状の第１ケース部３７の頂部３９に集まる吸気を、より効率的に内燃機関に導入することができる。

車両側面視において、エアクリーナエレメント４１に対して垂直で第２仮想平面ＶＶを第１ケース部３７の前後長の中間位置に仮定したときに、コネクティングチューブ４３の上流端開口部５７の少なくとも一部は、第２仮想平面ＶＶよりも基端部６１から遠ざかった位置に設けられる。
この構成によれば、吸気ダクトを未浄化室３２内で最大限長く配置できる。このため中低速領域において、吸気の脈動効果を最大限に活用することができ、吸気量を増大させてドライバビリティを向上させる。

コネクティングチューブ４３は、基端部６１から第１ケース部３７の頂部３９に向かって延びる屈曲部５９を有する。
この構成によれば、コネクティングチューブ４３が直線形状である構造と比べて、より長く延伸することができる。そして半球体状の第１ケース部３７の頂部３９に集まる空気を、効率的に内燃機関に導入することができる。またコネクティングチューブ４３が長いため脈動効果が生じやすくなり、吸気量を向上することができる。

また鞍乗り型車両１０は、コネクティングチューブ４３の屈曲部５９の第１内径Ｄ１は、その上流側の第２内径Ｄ２よりも径が大きい。
この構成によれば、屈曲箇所による吸気抵抗を減らすことができる。そのため低中速のドライバビリティを向上させることができる。
第２ケース部３５の車両後方側から吸気ダクト４０が未浄化室３２へ挿入される。吸気ダクト４０は、コネクティングチューブ４３と対向する方向から取り付けられており、図３中のＭ３とＭ２の距離を吸気ダクト４０のエアクリーナ３１内に挿入される挿入部の長さＬ１と定義する。また図３中のＭ４とＭ１の距離を、コネクティングチューブ４３の上流端開口部５７の中心と、第１ケース部の壁面７２との間隔の長さＬ２とする。Ｌ１とＬ２の長さは略同一である。
この構成によれば、吸気効率を向上し得る。このため吸気量が増大し、ドライバビリティを向上させる。

また吸気ダクト４０の下流端開口部５５は、その開口部軸線方向に直交して開口する。このように開口することで、例えば斜面８０方向への流れ等が円滑になる。

図４は、図２におけるＩＶ－ＩＶ断面図である。図４中では、反射板４９の一部が省略されている。
吸気ダクト４０の上流端開口部５４の外周６３に沿って二重管部６７が設けられる。外気は反射板４９に反射された後、二重管部６７で整流され吸気ダクト４０の上流端開口部５４から未浄化室３２へと導入される。

図５は、吸気ダクト４０の上流端開口部５４を示す、図３における９０矢視図である。二重管部６７は、吸気ダクト４０の上流端開口部５４を取り囲むように弧状に設けられる。図６は、図５のＶＩ－ＶＩ断面図である。
上流端開口部５４に直接入る向きの吸気と、吸気ダクト４０の外周に沿った方向から吸気ダクト４０の上流端開口部５４に入ろうとする吸気が衝突して乱流が起きることを防ぐ整流作用が生じる。
二重管部６７によって吸気を整流することができるので吸気ダクト４０からの吸気効率を向上させることができる。そのため出力が向上する。

図７は、吸気ダクト４０の下流端開口部５５を示す、図３における１００矢視図である。
吸気ダクトの下流端開口部５５の外周６３に沿って二重管部６９が設けられる。言い換えれば二重管部６９は、吸気ダクト４０の下流端開口部５５を取り囲むように弧状に設けられる。図８は、図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ断面図である。
この構成によれば、二重管部６９によって、上記開口部５５後方へ流れる吸気の流れを抑制し、上記開口部５５近傍での乱流発生を抑制する整流作用及び吸気騒音低減作用を高める。また、このような構成によれば、吸気効率を向上し得る。このため吸気量を増大させてドライバビリティを向上させる。

図９は、第１ケース部３７の一部を省略した状態での、図２の符号４で示す矢視図である。コネクティングチューブの上流端開口部５７の外周６５に沿って二重管部７１が設けられる。未浄化室３２から導入された外気は、エアクリーナエレメント４１で濾過された後に、浄化室３３に到達する。

濾過された外気は、第１ケース部３７の半球形状の内周面Ｐに沿って頂部３９方向に流れる。外気は、二重管部７１で整流されてコネクティングチューブ４３の上流端開口部５７から吸気される。具体的には外径の大きな二重管部７１の裏手からコネクティングチューブ４３の上流端開口部５７へと入り込もうとする外気の流れと、直接コネクティングチューブ４３の上流端開口部５７に吸気される外気の流れが衝突し難くなり、吸気効率が向上する。外気は、頂部３９の近傍に開口したコネクティングチューブ４３の上流端開口部５７から吸気され、最終的にパワーユニット１２へと導かれる。

この構成によれば、二重管部７１によって吸気を整流することができるので吸気効率を向上させることができる。そのため出力が向上する。

図１０はエアクリーナ３１の内部における外気の流れについてのシミュレーション実験結果を示す模式図である。
吸気ダクト４０の上流端開口部５４から吸気された外気は、吸気ダクト４０から未浄化室３２へと導かれる。
このとき外気は斜面８０に衝突して未浄化室３２内で拡散する流れや、吸気ダクトの下流端開口部５５からエアクリーナエレメント４１方向に拡散する流れもあり、また吸気ダクト４０の下流端開口部５５の裏手に廻り込む流れもある。それらの外気は、エアクリーナエレメント４１によって濾過されて浄化室３３へ導入される。

濾過された外気は第１ケース部３７の内周面Ｐに沿って頂部３９方向に流れる。もちろんエアクリーナエレメント４１から直接コネクティングチューブの上流端開口部５７方向に向かう流れや、斜面８２に沿って頂部３９へと向かう流れ等も存在し、いずれも頂部３９付近に向かって流れる。
頂部３９の近傍に開口されたコネクティングチューブの上流端開口部５７から、外気はパワーユニット１２へと導かれるため、吸気効率が従来の構成よりもよくなるという優れた効果を奏する。

（上記実施の形態によりサポートされる構成）
上記実施の形態は、以下の構成をサポートする。

（構成１）
エアクリーナ構造は、未浄化室と、浄化室とがエアクリーナエレメントによって仕切られ、前記浄化室には、パワーユニットに外気を導入するコネクティングチューブが挿入されるとともに、前記浄化室を形成する第１ケース部と前記未浄化室を形成する第２ケース部とを有するエアクリーナにおいて、前記第１ケース部は略半球形状であり、前記コネクティングチューブは前記第１ケース部の略半球形状の頂部に向けて、その上流端開口部を臨ませることを特徴とする鞍乗り型車両におけるエアクリーナ構造。

このような構成によれば、半球体形状の第１ケース部の頂部に集まる空気を、効率的に内燃機関に導入することができる。そのため吸気抵抗を減らして吸気量を向上することができる。

（構成２）
車両側面視において、前記コネクティングチューブの前記上流端開口部の中心は、前記コネクティングチューブが前記第１ケース部に挿入される前記基端部の中心から、前記エアクリーナエレメントと平行に延びた第１仮想平面よりも前記頂部側に設けられることを特徴とする（構成１）に記載の鞍乗り型車両におけるエアクリーナ構造。

このような構成によれば、半球体状の第１ケース部の頂部に集まる吸気を、より効率的に内燃機関に導入することができる。このため吸気抵抗を減らして吸気量を向上することができる。

（構成３）
車両側面視において、前記エアクリーナエレメントに対して垂直な第２仮想平面を前記第１ケース部の前後長の中間位置に仮定したときに、前記コネクティングチューブの前記上流端開口部の少なくとも一部は、第２仮想平面よりも前記基端部から遠ざかる位置に設けられることを特徴とする（構成１）または（構成２）に記載の鞍乗り型車両におけるエアクリーナ構造。

このような構成によれば、吸気ダクトをエアクリケースカバー内で最大限長く配置できる。このため中低速領域において、吸気の脈動効果を最大限に活用することができ、吸気量を増大させてドライバビリティを向上させる。

（構成４）
前記コネクティングチューブの外周に沿って二重管部が設けられることを特徴とする（構成１）から（構成３）のうちのいずれかに記載の鞍乗り型車両におけるエアクリーナ構造。

このような構成によれば、開口部に直接入る向きの吸気と、コネクティングチューブの外周に沿った方向から開口部に入ろうとする吸気が衝突して乱流が起きることを防ぐ整流作用が生じる。二重管部によって吸気を整流することができるのでコネクティングチューブからの吸気効率を向上させることができる。そのため出力が向上する。

（構成５）
前記コネクティングチューブは、前記基端部から前記第１ケース部の前記頂部に向かって延びる屈曲部を有することを特徴とする（構成１）から（構成４）のうちのいずれかに記載の鞍乗り型車両におけるエアクリーナ構造。

このような構成によれば、コネクティングチューブが直線形状である構造と比べて、より長く延伸することができる。そして半球体状の第１ケース部の頂部に集まる空気を、効率的に内燃機関に導入することができる。またコネクティングチューブが長いため脈動効果が生じやすくなり、吸気量を向上することができる。

（構成６）
前記コネクティングチューブの屈曲部の内径は、その上流側の内径よりも径が大きいことを特徴とする（構成５）に記載の鞍乗り型車両におけるエアクリーナ構造。

このような構成によれば、屈曲箇所による吸気抵抗を減らすことができる。そのため低中速のドライバビリティを向上させることができる。

（構成７）
前記第２ケース部（３５）には外気を導入するための吸気ダクトが挿入され、前記気ダクトの外周に沿って二重管部が設けられることを特徴とする（構成１）から（構成６）のいずれかに記載の鞍乗り型車両におけるエアクリーナ構造。

このような構成によれば、開口部後方へ流れる吸気の流れを抑制し、上記開口部近傍での乱流発生を抑制する整流作用 及び吸気騒音低減作用を高める。したがって、吸気を整流することができるので吸気ダクトからの外気の吸気効率を向上させることができる。そのため出力が向上する。

なお、上記実施の形態は本発明を適用した一態様を示すものであって、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
例えば、コネクティングチューブ４３が挿入される浄化室３３と、吸気ダクト４０が挿入される未浄化室３２の位置関係が、鉛直方向について、上記したものと逆に置かれてもよい。換言すれば、頂部３９と表現した半球形状の浄化室３３の部分が、車両の下方側に位置してもよい。

１０ 鞍乗り型車両
３１ エアクリーナ
３２ 未浄化室
３３ 浄化室
３５ 第２ケース部
３７ 第１ケース部
３９ 頂部
４０ 吸気ダクト
４１ エアクリーナエレメント
４３ コネクティングチューブ
５５ 吸気ダクトの下流端開口部
５７ コネクティングチューブの上流端開口部
５９ 屈曲部
６１ 基端部
６３ 外周
６５ 外周
６７ 二重管部
７１ 二重管部
７２ 壁面
Ｄ１ 第１内径
Ｄ２ 第２内径
Ｌ１ 長さ
Ｌ２ 長さ
Ｍ１ 中心
Ｍ４ 中心
Ｐ 内周面
ＶＨ 第１仮想平面
ＶＶ 第２仮想平面
ＶＣ 第３仮想平面

Claims (6)

1. 未浄化室（３２）と、浄化室（３３）とがエアクリーナエレメント（４１）によって仕切られ、前記浄化室（３３）には、パワーユニット（１２）に外気を導入するコネクティングチューブ（４３）が挿入されるとともに、前記浄化室（３３）を形成する第１ケース部（３７）と前記未浄化室（３２）を形成する第２ケース部（３５）とを有するエアクリーナにおいて、
   前記第１ケース部（３７）は略半球形状であり、
   前記コネクティングチューブ（４３）は前記第１ケース部（３７）の略半球形状の頂部（３９）に向けて、その上流端開口部（５７）を臨ませ、
   車両側面視において、前記エアクリーナエレメント（４１）に対して垂直な第２仮想平面（ＶＶ）を前記第１ケース部（３７）の前後長の中間位置に仮定したときに、前記コネクティングチューブ（４３）の前記上流端開口部（５７）の少なくとも一部は、第２仮想平面（ＶＶ）よりも、前記コネクティングチューブ（４３）が前記第１ケース部（３７）に挿入される基端部（６１）から遠ざかる位置に設けられ、
   前記第１ケース部（３７）は第２仮想平面（ＶＶ）に対して前後方向の両側に球状壁面を有していることを特徴とする鞍乗り型車両におけるエアクリーナ。
2. 車両側面視において、前記コネクティングチューブ（４３）の前記上流端開口部（５７）の中心（Ｍ４）は、前記コネクティングチューブ（４３）が前記第１ケース部（３７）に挿入される基端部（６１）の中心（Ｍ１）から、前記エアクリーナエレメント（４１）と平行に延びた第１仮想平面（ＶＨ）よりも前記頂部（３９）側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の鞍乗り型車両におけるエアクリーナ。
3. 前記コネクティングチューブ（４３）の外周（６５）に沿って二重管部（７１）が設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鞍乗り型車両におけるエアクリーナ。
4. 前記コネクティングチューブ（４３）は、前記基端部（６１）から前記第１ケース部（３７）の前記頂部（３９）に向かって延びる屈曲部（５９）を有することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれかに記載の鞍乗り型車両におけるエアクリーナ。
5. 前記コネクティングチューブ（４３）の屈曲部（５９）の第１内径（Ｄ１）は、その上流側の第２内径（Ｄ２）よりも径が大きいことを特徴とする請求項４に記載の鞍乗り型車両におけるエアクリーナ。
6. 前記第２ケース部（３５）には外気を導入するための吸気ダクト（４０）が挿入され、前記吸気ダクト（４０）の外周（６３）に沿って二重管部（６７）が設けられることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれかに記載の鞍乗り型車両におけるエアクリーナ。

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