(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関回転数が第１所定回転数のときに全負荷時の図示出力の最大値である最大図示出力を発生する出力特性を有する往復動内燃機関において、
前記内燃機関は、機関回転数を検出する回転数センサおよび機関出力を低下させる出力低下手段を備え、該出力低下手段は、前記第１所定回転数未満の第２所定回転数にて前記内燃機関に要求されている全負荷時の最大の図示出力であって前記最大図示出力よりも小さい必要図示出力が得られるように、前記回転数センサにより検出された機関回転数が前記第２所定回転数を越えたとき、前記内燃機関の機関出力を低下させ、前記第２所定回転数は、前記第１所定回転数を上限値としたときの機関回転域を三等分して低回転域、中回転域および高回転域に分けたときの前記中回転域または前記低回転域に属する機関回転数であることを特徴とする往復動内燃機関の運転方法。
【請求項２】
機関回転数が第１所定回転数のときに全負荷時の図示出力の最大値である最大図示出力を発生する出力特性を有する往復動内燃機関において、
前記内燃機関は、機関回転数を検出する回転数センサおよび機関出力を低下させる出力低下手段を備え、該出力低下手段は、前記第１所定回転数未満の第２所定回転数にて前記内燃機関に要求されている全負荷時の最大の図示出力であって前記最大図示出力よりも小さい必要図示出力が得られるように、前記回転数センサにより検出された機関回転数が前記第２所定回転数を越えたとき、前記内燃機関の機関出力を低下させ、前記必要図示出力は、前記内燃機関の排気量の略１／２の排気量を有する往復動内燃機関の最大図示出力に等しいことを特徴とする往復動内燃機関の運転方法。
【請求項３】
前記内燃機関はマニュアル変速機を備えた車両に搭載され、前記第２所定回転数は、前記マニュアル変速機の各変速段に対応して、減速比が最も大きい１速で最も高く、前記減速比が小さくなるにつれて順次低くなるように設定されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の往復動内燃機関の運転方法。
【請求項４】
機関回転数が第１所定回転数のときに全負荷時の図示出力の最大値である最大図示出力を発生する出力特性を有する往復動内燃機関において、
前記内燃機関は、制御手段、機関回転数を検出する回転数センサおよび機関出力を低下させる出力低下手段を備え、前記制御手段は、前記回転数センサにより検出された機関回転数が前記第１所定回転数未満であって前記内燃機関に要求されている全負荷時の図示出力である必要図示出力が得られる第２所定回転数を越えたとき、前記出力低下手段により前記内燃機関の機関出力を低下させ、前記第２所定回転数は、前記第１所定回転数を上限値としたときの機関回転域を三等分して低回転域、中回転域および高回転域に分けたときの前記中回転域または前記低回転域に属する機関回転数であることを特徴とする往復動内燃機関。
【請求項５】
前記内燃機関は車両用内燃機関であり、該内燃機関のクランク軸には発進クラッチが結合され、該発進クラッチは、前記第２所定回転数よりも低い所定の機関回転数を越えたときクラッチアウタに当接する揺動自在な遠心ウエイトからなるクラッチシューを有するトレーリング式の遠心式クラッチであることを特徴とする請求項４記載の往復動内燃機関。
【請求項６】
前記内燃機関のクランク軸には、スタータモータにより回転駆動される被動部材が一方向クラッチを介して結合され、該一方向クラッチのアウタレースは、前記クランク軸と一体に回転する交流発電機のロータの結合部に着脱可能に結合されると共に該結合部よりも径方向外方に延びることにより、回転慣性質量を調整可能なフライホールを構成することを特徴とする請求項４または請求項５記載の往復動内燃機関。
【請求項７】
前記アウタレースは、所定半径よりも外側に軸方向での最大幅を有し、前記所定半径よりも内側に前記ロータの軸方向での一端部である前記結合部が嵌合される凹部を有することを特徴とする請求項６記載の往復動内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機関回転数が第１所定回転数のとき最大図示出力を発生する出力特性を有する往復動内燃機関において、前記第１所定回転数未満の機関回転数において必要図示出力を得るようにした往復動内燃機関およびその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、所定の排気量を有する往復動内燃機関において、内燃機関の全負荷時（またはスロットル弁全開時）の性能曲線で表される図示出力の最大値、すなわち最大図示出力は、吸・排気系の通路径や吸・排気弁の径およびリフト量、圧縮比等の内燃機関を構成する部材の諸元に依存して決定される。そして、このようにして決定される最大図示出力は内燃機関の排気量が大きいほど大きくなり、また排気量の異なる内燃機関において、同じ大きさの図示出力を発生するときの機関回転数は、排気量が大きいほど低くなる。さらに、該最大図示出力が発生する機関回転数は、内燃機関が運転される機関回転域のうちの高回転域にあり、この最大図示出力が、該内燃機関に要求されている図示出力の最大値である必要図示出力となっている。
【０００３】
また、車両用内燃機関では、所定の機関回転数に達したときに、変速機等から構成される動力伝達装置にクランク軸のトルクを伝達する発進クラッチが設けられる。この発進クラッチとして、支持軸に揺動自在に支持された遠心ウエイトからなるクラッチシューを有する遠心式クラッチが使用される場合、クラッチシューの重心が、クランク軸の回転方向で支持軸よりも進み側に位置する、いわゆるリーディング式の遠心式クラッチが使用されていた。そして、リーディング式の遠心式クラッチでは、クラッチアウタとクラッチシューとの間の摩擦力がクラッチシューを径方向外方に揺動させるように作用する（以下、セルフロック作用という。）ため、クラッチでのトルク伝達性能、すなわちクラッチ容量を高めることができる利点がある。
さらに、内燃機関のクランク軸に結合された交流発電機のロータは、クランク軸の回転変動を抑制するためのフライホイールと一体に形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、往復動内燃機関には、クランク軸、クランクピン、ピストン、動弁装置等の各摺動部における機械的摩擦損失と、オイルポンプ、発電機等の各種補機を駆動するための補機駆動損失とからなる摩擦損失動力が発生するため、該内燃機関の正味出力は、図示出力から摩擦損失動力を差し引いた値となる。そして、この摩擦損失動力は機関回転数の増加に応じて増加することから、図示出力は機関回転数が高くなるほど増加するものの、同時に摩擦損失動力も増加するため、最大図示出力が発生する機関回転数が含まれる高回転域において、単位正味出力および単位時間当たりの燃料消費率である正味燃料消費率を大幅に改善することは困難であり、前記高回転域での運転頻度が高い内燃機関では燃料消費率が悪化していた。
【０００５】
また、リーディング式の遠心式クラッチでは、非接続状態からのクラッチの接続時に、セルフロック作用により、クラッチシューの、クラッチアウタに対する押圧力の急増、すなわちクランク軸に作用する負荷の急増に起因するクランク軸の回転数の低下と、その回転数の低下によるクラッチシューのクラッチアウタに対する押圧力の減少、すなわちクランク軸に作用する負荷の減少に起因するクランク軸の回転数の上昇とを繰り返す結果、ジャダーと呼ばれる振動が発生し易く、この振動が車体を通じて乗員に伝わっていた。そして、低い回転域をその運転域とする内燃機関では、発進クラッチが接続状態となる機関回転数も低くなるため、適正なクラッチ容量を確保するためには、クラッチシューの重量を増加させたり、クラッチシューを大型化する必要があるが、このことは、ジャダーによる車体に対する加振力を大きくして、伝達される振動が乗員に不快感を与えることになる。
【０００６】
さらに、フライホールによるクランク軸の回転変動の抑制の程度を調整するためには、フライホイールと共に該フライホイールと一体の交流発電機を交換する必要があるため、簡単な調整ができない難点があり、また低い回転域をその運転域とする内燃機関では、回転変動を抑制する更なるフライホイールが必要となることがあるが、そのような場合には、新たなフライホイールを設けるスペースを確保する必要から、内燃機関が大型化することがあった。
【０００７】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、請求項１ないし請求項３記載の発明は、内燃機関が運転される機関回転域のうちの高回転域が、最大図示出力が発生する機関回転数よりも低い回転数に設定されると共に、この高回転域において必要図示出力を得ることにより、従来と同等の大きさの図示出力における摩擦損失動力を従来よりも減少させて正味出力を増加させ、正味燃料消費率を改善する往復動内燃機関の運転方法を提供することを目的とする。
そして、請求項４記載の発明は、請求項１記載の運転方法を行う往復動内燃機関を提供することを目的とし、請求項５記載の発明は、さらに、遠心式クラッチからなる発進クラッチの接続時に発生するジャダーを低減することを目的とし、請求項６および請求項７記載の発明は、さらに、内燃機関を大型化することなく、回転慣性質量の調整が容易なフライホイールを設けることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本願の請求項１記載の発明は、機関回転数が第１所定回転数のときに全負荷時の図示出力の最大値である最大図示出力を発生する出力特性を有する往復動内燃機関において、該内燃機関は、機関回転数を検出する回転数センサおよび機関出力を低下させる出力低下手段を備え、該出力低下手段は、前記第１所定回転数未満の第２所定回転数にて前記内燃機関に要求されている全負荷時の最大の図示出力であって前記最大図示出力よりも小さい必要図示出力が得られるように、前記回転数センサにより検出された機関回転数が前記第２所定回転数を越えたとき、前記内燃機関の機関出力を低下させ、前記第２所定回転数は、前記第１所定回転数を上限値としたときの機関回転域を三等分して低回転域、中回転域および高回転域に分けたときの前記中回転域または前記低回転域に属する機関回転数である往復動内燃機関の運転方法である。
【０００９】
この請求項１記載の発明によれば、第２所定回転数を越えたとき作動する出力低下手段により、最大図示出力が得られる第１所定回転数よりも低い第２所定回転数にて必要図示出力が得られる。そして、従来の往復動内燃機関では、最大図示出力が前記必要図示出力となっているのに対して、本発明の内燃機関は、必要図示出力よりも大きな最大図示出力を発生し得る出力特性を有し、さらに第２所定回転数は第１所定回転数を上限値としたときの機関回転域を三等分して低回転域、中回転域および高回転域に分けたときの中回転域または低回転域に属する回転数であるため、前記従来の内燃機関の最大図示出力（必要図示出力でもある）が発生するときの機関回転数と比べても大幅に低い回転数となり、したがって第２所定回転数が含まれる高回転域における図示出力のうちの摩擦損失動力も、前記従来の内燃機関に比べて大幅に減少して、その分、正味出力が増加する。
【００１０】
その結果、第２所定回転数は、本発明の内燃機関が運転される機関回転域のうちの中回転域または低回転域に属する回転数であるため、前記従来の内燃機関の最大図示出力が発生するときの機関回転数に比べて大幅に低い回転数となるので、第２所定回転数が含まれる高回転域における図示出力のうちの摩擦損失動力も大幅に減少して正味出力が大きくなり、正味燃料消費率が大幅に改善されて、高回転域での運転頻度が高い内燃機関の燃料消費率が改善される。
また、本発明の内燃機関は、前記従来の内燃機関に比べて大幅に低い高回転域を有する機関回転域で運転されるため、該機関回転域よりも高い回転域での運転にも耐えるようにするために高剛性、高強度が要求される構成部品から構成される前記従来の内燃機関とは異なり、剛性および強度が低い構成部品により内燃機関を構成することができるので、内燃機関の軽量化ができ、この点でも燃料消費率が改善される。
【００１１】
請求項２記載の発明は、機関回転数が第１所定回転数のときに全負荷時の図示出力の最大値である最大図示出力を発生する出力特性を有する往復動内燃機関において、前記内燃機関は、機関回転数を検出する回転数センサおよび機関出力を低下させる出力低下手段を備え、該出力低下手段は、前記第１所定回転数未満の第２所定回転数にて前記内燃機関に要求されている全負荷時の最大の図示出力であって前記最大図示出力よりも小さい必要図示出力が得られるように、前記回転数センサにより検出された機関回転数が前記第２所定回転数を越えたとき、前記内燃機関の機関出力を低下させ、前記必要図示出力は、前記内燃機関の排気量の略１／２の排気量を有する往復動内燃機関の最大図示出力に等しい往復動内燃機関の運転方法である。
【００１２】
この請求項２記載の発明によれば、第２所定回転数を越えたとき作動する出力低下手段により、最大図示出力が得られる第１所定回転数よりも低い第２所定回転数にて必要図示出力が得られる。そして、本発明の内燃機関は、略１／２の排気量の内燃機関よりも排気量が大きな内燃機関であることから、第２所定回転数は、略１／２の内燃機関の最大図示出力が発生するときの機関回転数と比べて大幅に低い回転数となり、したがって第２所定回転数が含まれる高回転域における図示出力のうちの摩擦損失動力も、前記従来の内燃機関に比べて大幅に減少して、その分、正味出力が増加する。
【００１３】
その結果、本発明の内燃機関の必要図示出力は、本発明の内燃機関の排気量の略１／２の排気量を有する内燃機関の最大図示出力に等しいため、第２所定回転数は、略１／２の排気量の内燃機関の最大図示出力が発生するときの機関回転数に比べて大幅に低い回転数となるので、第２所定回転数が含まれる高回転域における図示出力のうちの摩擦損失動力も大幅に減少して正味出力が大きくなり、正味燃料消費率が大幅に改善されて、高回転域での運転頻度が高い内燃機関の燃料消費率が改善される。  また、本発明の内燃機関は、略１／２の排気量の内燃機関に比べて大幅に低い高回転域を有する機関回転域で運転されるため、該機関回転域よりも高い回転域での運転にも耐えるようにするために高剛性、高強度が要求される構成部品から構成される略１／２の排気量の内燃機関とは異なり、剛性および強度が低い構成部品により内燃機関を構成することができるので、内燃機関の軽量化ができ、この点でも燃料消費率が改善される。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の往復動内燃機関の運転方法において、前記内燃機関はマニュアル変速機を備えた車両に搭載され、前記第２所定回転数は、前記マニュアル変速機の各変速段に対応して、減速比が最も大きい１速で最も高く、前記減速比が小さくなるにつれて順次低くなるように設定されるものである。
【００１５】
この請求項３記載の発明によれば、第２所定回転数が減速比が最も大きい１速で最も高く、減速比が小さくなるにつれて順次低くなるように設定されるので、変速段毎の駆動力が確保されたうえで、各変速段における第２所定回転数を変更することによりシフトアップ時の駆動力を任意に変更できる。
その結果、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、マニュアル変速機の変速段毎の駆動力が確保されたうえで、シフトアップ時の駆動力変化を任意に変更できるので、シフトアップ時の駆動力変化を滑らかにして、スムーズな加速運転を実現できる。さらに、減速比の異なるギヤを有する車種に対する駆動力の確保およびシフトアップ時の駆動力変化の調整も容易になる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、機関回転数が第１所定回転数のとき最大図示出力を発生する出力特性を有する往復動内燃機関において、前記内燃機関は、制御手段、機関回転数を検出する回転数センサおよび機関出力を低下させる出力低下手段を備え、前記制御手段は、前記回転数センサにより検出された機関回転数が前記第１所定回転数未満であって前記内燃機関に要求されている全負荷時の図示出力である必要図示出力が得られる第２所定回転数を越えたとき、前記出力低下手段により前記内燃機関の機関出力を低下させる往復動内燃機関である。
【００１９】
この請求項４記載の発明によれば、制御手段、回転数センサおよび出力低下手段を有する往復動内燃機関により、請求項１記載の発明と同様の効果が奏される。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の往復動内燃機関において、前記内燃機関は車両用内燃機関であり、該内燃機関のクランク軸には発進クラッチが結合され、該発進クラッチは、前記第２所定回転数よりも低い所定の機関回転数を越えたときクラッチアウタに当接する揺動自在な遠心ウエイトからなるクラッチシューを有するトレーリング式の遠心式クラッチであるものである。
【００２１】
この請求項５記載の発明によれば、トレーリング式の遠心式クラッチでは、クラッチシューの重心が、クランク軸の回転方向で支持軸よりも遅れ側にあるため、クラッチの非接続状態からクラッチシューがクラッチアウタに当接するクラッチ接続時に、摩擦力がクラッチシューを径方向内方に揺動させるように作用するので、クラッチシューの、クラッチアウタに対する押圧力の大きさの変化は、リーディング式のものに比べて小さくなり、その押圧力の増加、すなわちクランク軸に作用する負荷の増加に起因するクランク軸の回転数の低下と、その回転数の低下によるクラッチシューのクラッチアウタに対する押圧力の減少、すなわちクランク軸に作用する負荷の減少に起因するクランク軸の回転数の上昇との繰り返しによる回転数の変動幅を小さくすることができる。
【００２２】
その結果、請求項４記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、発進クラッチは、トレーリング式の遠心式クラッチから構成されるので、クラッチ接続時に、クラッチシューのクラッチアウタとの当接によるクランク軸の回転数の変動幅を小さくすることができて、ジャダーを低減することができ、発生するジャダーによる車両に対する加振力は小さいものとなって、伝達される振動による乗員の不快感が軽減される。そして、クラッチ接続時の機関回転数が低い場合にクラッチシューの重量を増加させ、またはクラッチシューを大型化させたときにも、適正なクラッチ容量を確保したうえで、ジャダーを低減することができる。
【００２３】
請求項６記載の発明は、請求項４または請求項５記載の往復動内燃機関において、前記内燃機関のクランク軸には、スタータモータにより回転駆動される被動部材が一方向クラッチを介して結合され、該一方向クラッチのアウタレースは、前記クランク軸と一体に回転する交流発電機のロータの結合部に着脱可能に結合されると共に該結合部よりも径方向外方に延びることにより、回転慣性質量を調整可能なフライホールを構成するものである。
【００２４】
この請求項６記載の発明によれば、従来の一方向クラッチのアウタレースの径方向外方に存したスペースを利用して、アウタレースが交流発電機のロータの結合部よりも径方向外方に延びるように形成され、このアウタレースによりフライホイールが構成される。しかも、フライホールを構成するアウタレースは交流発電機のロータに着脱可能であるので、フライホイールの回転慣性質量の調整がアウタレースのみを交換することによりできる。
【００２５】
その結果、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、従来の一方向クラッチのアウタレースの径方向外方に存したスペースを利用して、交流発電機のロータの結合部に結合されると共に、結合部よりも径方向外方に延びるアウタレースによりフライホイールが構成されるので、内燃機関の大型化を回避しつつフライホイールを追加して設けることができて、クランク軸の回転変動を一層抑制することができる。しかも、フライホールを構成するアウタレースは交流発電機のロータに着脱可能であるので、フライホイールの回転慣性質量の調整は、アウタレースのみを交換することにより簡単にできて、回転変動の抑制の程度を容易に調整することができる。
【００２６】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の往復動内燃機関において、前記アウタレースは、所定半径よりも外側に軸方向での最大幅を有し、前記所定半径よりも内側に前記ロータの軸方向での一端部である前記結合部が嵌合される凹部を有するものである。
【００２７】
この請求項７記載の発明によれば、アウタレースは、ロータの結合部の径方向外方で軸方向に存するスペースを利用して、所定半径よりも外側で軸方向での最大幅を有するように形成されることから、回転慣性質量を大きくすることができる。しかも、交流発電機のロータの軸方向での一端部である結合部が、アウタレースの凹部に嵌合されるので、その嵌合している分、アウタレースとロータとを結合したときの軸方向での寸法が小さくなる。
【００２８】
その結果、請求項６記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、径方向で大型化されたアウタレースは、ロータの結合部の径方向外方で軸方向に存するスペースを利用して、所定半径よりも外側で軸方向での最大幅を有するように形成されることから、内燃機関の大型化を回避したうえで、回転慣性質量を大きくすることができて、回転変動の抑制に効果的なフライホイールを構成できる。しかも、所定半径よりも内側で、交流発電機のロータの軸方向での一端部である結合部がアウタレースの凹部に嵌合されるので、アウタレースとロータとを結合したときの軸方向での寸法が小さくなって、この点でも内燃機関の大型化を回避できる。
【００２９】
なお、この明細書において、「軸方向」とは、クランク軸の回転軸線の方向を意味し、「径方向」とは、クランク軸の回転軸線を中心とする放射方向を意味する。
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施例を図１ないし図６を参照して説明する。
本願発明が適用される往復動内燃機関１は、自動２輪車に搭載される、単気筒の頭上カム軸式４サイクル往復動内燃機関であり、その要部構成図である図１および図２を参照すると、火花点火式、かつ水冷式の内燃機関１は、クランクケース２の上端に、シリンダ３、シリンダヘッド４およびヘッドカバー（図示されず）が順次組み付けられて一体とされる。クランクケース２にはクランク軸５が１対の主軸受18,19を介して回転自在に支持され、シリンダ３内に摺動自在に嵌合されたピストン６の往復動が、コンロッド７を介してクランク軸５の回転動に変換される。
【００３０】
クランク軸５の、主軸受18から左方に延びる左軸端部には、主軸受18側から左方に向かって駆動スプロケット30、スタータドリブンギヤ62および交流発電機31が順次設けられる。クランク軸５と一体に結合された駆動スプロケット30と、シリンダヘッド４に回転自在に支持されたカム軸32に一体に結合されたカムスプロケット33との間には、タイミングチェーン34が掛け渡されて、カム軸32が、クランク軸５の１／２の回転数で回転駆動される。さらに、カム軸５の左端には永久磁石を使用した磁気カップリング35を介してカム軸32と駆動結合される冷却水ポンプ36が設けられる。
【００３１】
図３および図４を併せて参照すると、スタータモータ60のピニオンギヤ60aから、減速ギヤ61を介して回転駆動される被動部材としてのスタータドリブンギヤ62は、そのボス部62aの内周面とクランク軸５の外周面に配置された多数のニードル63を介して、クランク軸５に回転自在に支持される。そして、スタータドリブンギヤ62は、周知のカム型の一方向クラッチ64を介してクランク軸５に結合される。すなわち、一方向クラッチ64の後述するアウタレース66は、アウタレース66に形成された３つのねじ孔Ｈに螺合される３本のボルトＢにより、交流発電機31の、クランク軸５と一体に回転するロータ31bに締結される。
【００３２】
一方向クラッチ64は、インナレース65としての円環状のボス部62aと、円環状のアウタレース66との間に配置されたカム面を有する多数のころ状のカム67と、カム67相互を所定間隔に保持するカム保持器68と、各カム67の軸方向での移動を規制する１対のサイドプレート69，70と、各カム67に連結されたスプリング71とを備えている。
【００３３】
これにより、始動時には、スタータモータ60の回転が、ピニオンギヤ60aから減速ギヤ61を介してスタータドリブンギヤ62に伝達され、さらに一方向クラッチ64およびロータ31bを介してクランク軸５に伝達されて、クランク軸５が回転駆動される。そして、内燃機関１が自力回転を始めて、クランク軸５の回転数がスタータドリブンギヤ62の回転数を上回るようになったとき、クランク軸５からスタータドリブンギヤ62への回転の伝達は、一方向クラッチ64により遮断される。
【００３４】
また、交流発電機31は、発電機カバー37に固定されたステータ31aと、該ステータ31aの外方を囲んでクランク軸５に一体に結合された椀状のロータ31bとを備える。ロータ31bは、クランク軸５に対して、回転方向にキー結合されると共に、軸方向にナット38により締結される基部31cと、該基部31cのフランジ部31c1にリベット結合される椀状の磁石保持部31dとを有する。そして、アウタレース66は、ロータ31bの結合部としてのフランジ部31c1に、ボルトＢにより着脱可能に締結される。
【００３５】
ところで、アウタレース66は、従来の一方向クラッチのアウタレースの径方向外方に存していたスペースを利用して、従来のアウタレースよりも径方向に大きくされて、フランジ部31c1よりも径方向外方に延びることにより、発電機カバー37の内周面37a付近まで延びて、その外周面66aが内周面37aに近接する位置を占める。また、アウタレース66の、軸方向でのロータ31b側の端面には、所定半径であるフランジ部31c1の回転軸線Ｌからの半径にほぼ等しい位置に、軸方向に所定幅の段差を有する段差部66bが形成される。そして、アウタレース66には、該段差部66bの外側に、アウタレース66の、軸方向での幅が最大となる外側部分66cが、外周面66aに達する径方向範囲に渡って形成され、段差部66bの内側に、軸方向での幅が外側部分66cのそれよりも前記段差の分小さくされた内側部分66dが、内周面66eの近傍にまでの径方向範囲に渡って形成され、この段差部66bおよび内側部分66dにより、フランジ部31c1が嵌合される凹部72が形成される。
【００３６】
このように、アウタレース66の外側部分66cは、フランジ部31c1よりも径方向外方に位置すると共に、一方向クラッチ64とロータ31bとの間に存する軸方向でのスペースを利用して、軸方向での幅を大きくすることができ、それによって外側部分66cの質量を大きくすることが可能となる。したがって、アウタレース66は、クランク軸５と一体に回転する交流発電機31のロータ31bに着脱可能とされることで、アウタレース66のみを交換することにより回転慣性質量の調整が可能であり、かつクランク軸５の回転変動を抑制するためのフライホイールを構成する。
【００３７】
一方、クランク軸５の、主軸受19から右方に延びる右軸端部の外周には、クランク軸５の回転軸線Ｌと同軸に、クランク軸５に回転自在に支持された筒状部材40が設けられ、該筒状部材40の主軸受19側には駆動ギヤ41が一体に形成され、筒状部材40の右側の先端部には発進クラッチ50が設けられる。
【００３８】
図２および図５を参照すると、発進クラッチ50は、クランク軸５と一体に回転するドライブプレート51と、ドライブプレート51の外側に位置して筒状部材40と一体に回転する椀状のクラッチアウタ52とを有する遠心式クラッチからなる。該ドライブプレート51に固定された３つの支持軸53には、３つの遠心ウェイトからなるクラッチシュー54が、それぞれ揺動自在に支持され、外側面に摩擦材からなるライニング55を有する各クラッチシュー54は、クラッチシュー54の重心が支持軸53の位置よりもクランク軸５の回転方向Ａで遅れ側に位置するように配置されて、発進クラッチ50の接続時に、摩擦力がクラッチシュー54を径方向内方に揺動させるように作用することから、この遠心式クラッチは、いわゆるトレーリング式の遠心式クラッチとなっている。
【００３９】
発進クラッチ50は、機関回転数Ｎが、後述する第２所定回転数N2よりも低い所定の回転数を越えたときに接続するように構成される。すなわち、機関回転数Ｎが所定の機関回転数を越えたとき、クラッチシュー54は、発生する遠心力により、クラッチスプリング56のばね力に抗して支持軸53を中心に径方向外方に揺動し、ライニング55を介してクラッチアウタ52の内周面に当接して、発進クラッチ50の接続が開始され、やがてドライブプレート51とクラッチアウタ52とが一体に回転するようになり、発進クラッチ50が完全接続状態になる。
【００４０】
そして、発進クラッチ50は、内燃機関１の機関回転数Ｎが低回転数のときにも確実なトルク伝達が可能なクラッチ容量を確保することが可能な比較的大きな遠心力がクラッチシュー54に発生するように、従来の内燃機関のそれよりも大型のクラッチシュー54とされるか、または大きな質量を持つクラッチシュー54を備えたものとされる。
【００４１】
駆動ギヤ41と噛合する被動ギヤ43は、常時噛み合い式のギヤ変速機であるマニュアル変速機Ｍのメイン軸44に回転自在に支持され、該被動ギヤ43は、メイン軸44の、クランクケース２から右方に突出した右端部に設けられた変速クラッチＣのクラッチアウタにダンパを介して駆動連結される。変速クラッチＣは、運転者により操作されるリレーズ機構により摩擦接合または接合解除がなされる多数のクラッチ板を有する摩擦式多板クラッチであり、多数のクラッチ板がスプリング力により摩擦接合したとき、クランク軸５のトルクが、クラッチアウタを介してメイン軸44と一体に結合されたクラッチインナに伝達されて、変速クラッチＣが接続状態となり、多数のクラッチ板の摩擦接合が解除されたとき、クラッチアウタからクラッチインナへのトルクの伝達が断たれて、変速クラッチＣが非接続状態となる。
【００４２】
クランクケース２内でクランク軸５の後方に配置されるマニュアル変速機Ｍは、メインギヤ群45が設けられたメイン軸44およびカウンタギヤ群47が設けられカウンタ軸46を備え、図示されない変速操作機構によりシフトドラム48が回転されると、シフトドラム48のカム溝に係合したシフトフォークが支持軸上で左右方向に適宜移動して、変速操作に対応したメインギヤ群45のギヤとカウンタギヤ群47のギヤとが適宜噛み合って変速が行われる。
【００４３】
なお、ドライブプレート51の軸方向の一側には、カバー80により覆われて形成される遠心ストレーナ81が形成され、メインギャラリ（図示されず）に連通する油路82を経て遠心ストレーナ81に供給された潤滑油に混入している異物が、遠心ストレーナ81において、遠心力により分離されて、清浄な潤滑油がクランク軸５の内部に形成された油路83を経てクランクピン5a等の潤滑箇所に供給される。
【００４４】
それゆえ、クランク軸５のトルクは、発進クラッチ50から筒状部材40と一体の駆動ギヤ41に伝達され、さらに、駆動ギヤ41および被動ギヤ43からなる１次減速機構、変速クラッチＣを介して、マニュアル変速機Ｍに伝達され、変速後のトルクが、カウンタ軸46から２次減速機構（図示されず）を介して後輪ＷRに伝達されて、後輪ＷRが回転駆動される（図１参照）。
【００４５】
図１および図２を再度参照すると、内燃機関１において、ピストン６との間に燃焼室８を形成するシリンダヘッド４には、燃焼室８にそれぞれ連通する吸気ポート９および排気ポート10が設けられ、さらに吸気ポート９の燃焼室８側の開口を開閉する吸気弁11および排気ポート10の燃焼室８側の開口を開閉する排気弁12が設けられる。吸気弁11および排気弁12は、カム軸32およびロッカアーム（図示されず）等から構成される動弁装置により、クランク軸５と同期して、所定の開閉時期およびリフト量で開弁駆動される。さらに、燃焼室８に臨んで、燃焼室８内の混合気に点火するための点火栓13がシリンダヘッド４に装着される。
【００４６】
吸気ポート９の上流側であるシリンダヘッド４側面の開口には吸気管14が接続され、該吸気管14には、吸気ポート９に向かって燃料を供給して混合気を形成する燃料噴射弁16が設けられる一方、排気ポート10の下流側であるシリンダヘッド４側面の開口には排気管15が接続される。
【００４７】
燃料噴射量と点火時期とを制御する制御手段である電子制御ユニット（ＥＣＵ）20には、機関回転数Ｎを検出する回転数センサ21、スロットル弁開度を検出する開度センサ22、スロットル弁下流の吸気圧力を検出する圧力センサ23、冷却水温を検出する温度センサ24等の内燃機関１の運転状態を検出する検出手段である前記各種センサ21〜24からの検出信号が入力され、これら検出信号に基づいて、燃料噴射弁16からは、機関運転状態に応じた噴射量で燃料が噴射され、さらに点火コイル17での高電圧の発生時期が制御されて、点火栓13により、機関運転状態に応じた点火時期で点火が行われる。
【００４８】
ここで、全負荷時（スロットル弁全開時）の性能曲線を示す図６を参照すると、設定された排気量、例えば２００ｃｃの排気量を有する内燃機関１は、吸・排気系の通路径や吸気弁11・排気弁12の径およびリフト量、圧縮比等の、内燃機関１の図示出力の最大値である最大図示出力PMを決定する内燃機関１を構成する部材の諸元により、図中二点鎖線で示されるように、機関回転数Ｎが第１所定回転数N1である６０００ｒｐｍのときに、最大図示出力PMが発生する出力特性を有している。
【００４９】
そして、この第１所定回転数N1で最大図示出力PMを発生する出力特性を有する内燃機関１において、第１所定回転数N1未満の第２所定回転数N2、例えば３５００ｒｐｍにおいて、内燃機関１に要求されている図示出力の最大値である必要図示出力PSが得られるように、回転数センサ21で検出される機関回転数Ｎが第２所定回転数N2を越えたとき、電子制御ユニット20での一連の演算処理で構成される出力低下手段26から、燃料噴射弁16の駆動を停止する信号が出力されて、燃料噴射弁16からの燃料の供給がカットされ、内燃機関１の機関出力が低下させられる。
【００５０】
このとき、第２所定回転数N2は、必要図示出力PSが得られる機関回転数Ｎであることを前提として、内燃機関１の排気量および最大図示出力PMに基づいて決定される。そして、この実施例では、第２所定回転数N2は、内燃機関１が、停止時（機関回転数Ｎが０（ゼロ））から第１所定回転数N1を上限値とする機関回転域で運転されると仮定して、該機関回転域を三等分して低回転域、中回転域および高回転域に分けたときの中回転域に属する機関回転数Ｎとされ、内燃機関１が運転される機関回転域Ｒのうちの高回転域に属する。
【００５１】
次に、前述のように構成された実施例の作用および効果について説明する。
図６を参照すると、排気量が内燃機関１のそれの略１／２であって、必要図示出力PSと等しい最大図示出力Pmを発生する従来の往復動内燃機関の出力特性が破線で示されている。そして、内燃機関１の必要図示出力PSが得られる機関回転数Ｎ、すなわち第２所定回転数N2は、前記従来の内燃機関において最大図示出力Pmが発生するときの機関回転数N3の１／２以下であり、それに対応して、内燃機関１の必要図示出力PSのうちの摩擦損失動力PLMは、やはり破線で示される前記従来の内燃機関の最大図示出力Pmのうちの摩擦損失動力PLmの１／２以下であることがわかる。そして、内燃機関１と前記従来の内燃機関とを比較すると、同じ大きさの図示出力のうちの摩擦損失動力PLは、内燃機関１のほうが少なくなっている。なお、図６の摩擦損失動力PLのデータを得るに当たり、内燃機関１と前記従来の内燃機関とにおいて、機械的摩擦損失が生じる摺動部は同じ箇所とされ、また補機駆動損失を生じさせる補機は同一とされた。
【００５２】
このように、機関回転数Ｎが第１所定回転数N1のとき最大図示出力PMを発生する出力特性を有する内燃機関１において、内燃機関１が第１所定回転数N1未満であって、第１所定回転数N1を上限値としたときの機関回転域を三等分して低回転域、中回転域および高回転域に分けたときの中回転域に属する第２所定回転数N2を越えたとき作動する出力低下手段26により、最大図示出力PMが得られる第１所定回転数N1よりも大幅に低い第２所定回転数N2にて、内燃機関１に要求されている最大の図示出力である必要図示出力PSが得られる。そして、前記従来の内燃機関では最大図示出力Pmが必要図示出力PSとなっているため、内燃機関１は、必要図示出力PSよりも大きな最大図示出力PMを発生し得る出力特性を有することから、前記従来の内燃機関よりも排気量が大きな内燃機関となっている。そして、必要図示出力PSが発生する第２所定回転数N2は、前記従来の内燃機関において最大図示出力Pmが発生するときの機関回転数N3と比べても大幅に低い回転数となり、必要図示出力PSのうちの摩擦損失動力PLMは、前記従来の内燃機関に比べて大幅に減少するので、内燃機関１が、その機関回転域Ｒのうちの高回転域で運転されるときにも、図示出力のうちの摩擦損失動力PLは、前記従来の内燃機関よりも大幅に減少して、その分、正味出力が増加するので、正味燃料消費率が大幅に改善されて、前記高回転域での運転頻度が高いときにも内燃機関１の燃料消費率が改善される。また、内燃機関１は、前記従来の内燃機関に比べて大幅に低い高回転域を有する機関回転域Ｒで運転されるため、該機関回転域Ｒよりも高い回転域での運転にも耐えるようにするため高剛性、高強度が要求される構成部品から構成される前記従来の内燃機関とは異なり、剛性および強度が比較的低い構成部品により内燃機関１を構成することができるので、内燃機関１の軽量化ができ、この点でも燃料消費率が改善される。
【００５３】
また、機関回転数Ｎが第２所定回転数N2を越えたとき、出力低下手段26は内燃機関１に供給される燃料をカットするので、点火時期を制御して機関出力を低下させる場合に比べて、燃料消費が少なくなり、燃料消費率が一層改善される。
【００５４】
また、内燃機関１は前記従来の内燃機関に比べて大幅に低い高回転域を有する機関回転域Ｒで運転されるにも拘わらず、クランク軸５に設けられた発進クラッチ50および交流発電機31が、クランク軸５に付加された回転慣性質量として機能するため、低回転数のクランク軸５の回転変動が抑制されて、スムーズな運転が可能となる。さらに、内燃機関１は従来の内燃機関に比べて低い回転域で運転されることから、低回転数においても確実なトルク伝達ができるように、発進クラッチ50は、従来の内燃機関のものよりも大型とされたり、または従来の内燃機関に比べて大きな質量を有する遠心ウエイトを備えたものとされるので、回転慣性質量を増加させることができて、前記回転変動が一層抑制される。
【００５５】
そのうえ、発進クラッチ50はトレーリング式の遠心式クラッチから構成されるので、クラッチシュー54の重心はクランク軸５の回転方向Ａで支持軸53よりも遅れ側にあり、機関回転数Ｎが前記所定の機関回転数を越えて、発進クラッチ50が非接続状態からクラッチシュー54のライニング55がクラッチアウタ52に当接するクラッチ接続時に、摩擦力がクラッチシュー54を径方向内方に揺動させるように作用する。そのため、クラッチシュー54の、クラッチアウタ52に対する押圧力の大きさの変化は、リーディング式のものに比べて小さくなり、その押圧力の増加、すなわちクランク軸５に作用する負荷の増加に起因するクランク軸５の回転数の低下と、その回転数の低下によるクラッチシュー54のクラッチアウタ52に対する押圧力の減少、すなわちクランク軸５に作用する負荷の減少に起因するクランク軸５の回転数の上昇との繰り返しによる回転数の変動幅を小さくすることができて、ジャダーを低減することができ、発生するジャダーによる車両に対する加振力は小さいものとなって、伝達される振動による乗員の不快感が軽減される。
【００５６】
そして、第２所定回転数N2が、前記中回転域に属すると共に、前記従来の内燃機関において最大図示出力Pmが発生するときの機関回転数N3の１／２以下の回転数であることにより、内燃機関１が従来に比べて低い回転数領域に属する機関回転域Ｒにおいて運転される場合にも、クラッチシュー54の重量を増加させ、またはクラッチシュー54を大型化させて適正なクラッチ容量を確保したうえで、ジャダーを低減することができる。
【００５７】
スタータドリブンギヤ62をクランク軸５に結合する一方向クラッチ64のアウタレース66は、従来の一方向クラッチのアウタレースの径方向外方に存したスペースを利用して、交流発電機31のロータ31bのフランジ部31c1に結合されると共に、フランジ部31c1よりも径方向外方に延びるように形成され、このアウタレース66によりフライホイールが構成されるので、内燃機関１の大型化を回避しつつフライホイールを追加して設けることができて、クランク軸５の回転変動を一層抑制することができる。しかも、フライホールを構成するアウタレース66は交流発電機31のロータ31bに着脱可能であるので、フライホイールの回転慣性質量の調整は、アウタレース66のみを交換することにより簡単にできて、回転変動の抑制の程度を容易に調整することができる。
【００５８】
径方向で大型化されたアウタレース66は、ロータ31bのフランジ部31c1の径方向外方で軸方向に存するスペースを利用して、段差部66bが形成される前記所定半径よりも外側に形成される外側部分66cで軸方向での最大幅を有することから、内燃機関１の大型化を回避したうえで、回転慣性質量をさらに大きくすることができる。
【００５９】
それゆえ、第２所定回転数N2が、前記中回転域に属すると共に、前記従来の内燃機関において最大図示出力Pmが発生するときの機関回転数N3の１／２以下の回転数であることにより、内燃機関が従来に比べて低い回転域に属する機関回転域Ｒにおいて運転される場合にも、一方向クラッチ64のアウタレース66を利用して、内燃機関１の大型化を回避したうえで、フライホイールの増設が可能であり、しかも回転慣性質量を大きくすることができて、クランク軸５の回転変動の抑制に効果的なフライホイールを構成できる。
【００６０】
しかも、前記所定半径よりも内側で、交流発電機31のロータ31bの軸方向での一端部であるフランジ部31c1が、アウタレース66の凹部72に嵌合されるので、その嵌合している分（段差分）、アウタレース66とロータ31bとを結合したときの軸方向での寸法が小さくなって、この点でも内燃機関１の大型化を回避できる。
【００６１】
以下、前述した実施例の一部の構成を変更した実施例について、変更した構成に関して説明する。
前記実施例では、第２所定回転数N2は、中回転域に属する回転数であったが、第２所定回転数N2は、第１所定回転数N1未満であればよく、その大きさは、前述のように、内燃機関１の排気量および最大図示出力PMに基づいて決定され、これによっても、前記実施例に比べると、燃料消費率の改善の程度および内燃機関１の軽量化の程度は少なくなるものの、正味燃料消費率の改善、内燃機関１の軽量化等の、前記実施例と同種の効果が奏される。
【００６２】
また、図１に図示されるように、マニュアル変速機Ｍの変速位置を検出するギヤ位置スイッチ25を設けて、第２所定回転数N2が、１速から４速までの変速段を有するマニュアル変速機Ｍの各変速段に対応して設定されるようにしてもよい。その際、各変速段において必要な駆動力が確保されるように、各第２所定回転数N2は、減速比が最も大きい１速での第２所定回転数N2が最も高く、以下、減速比が小さくなるにつれて、各変速段での第２所定回転数N2が順次低くなるように設定される。
【００６３】
このようにすることで、マニュアル変速機Ｍの各変速段に対応して第２所定回転数N2が設定されるので、変速段毎の駆動力が確保されたうえで、各変速段における第２所定回転数N2を変更することによりシフトアップ時の駆動力を任意に変更できるので、シフトアップ時の駆動力変化を滑らかにして、スムーズな加速運転を実現できる。さらに、減速比の異なるギヤを有する車種に対する駆動力の確保およびシフトアップ時の駆動力変化の調整も容易になる。
【００６４】
前記実施例では、出力低下手段26は、燃料噴射弁16を制御して、燃料カットを行うものであったが、燃料噴射量を減量するものであってもよく、また点火時期を最適点火時期から大きく遅角または進角させるか、または点火の停止または間引き点火を行うことで、内燃機関１の機関出力を低下させるものであってもよい。そして、出力低下手段26により、燃料噴射量の減量、点火時期の遅角または進角、点火の間引きがなされた場合には、第２所定回転数N2を越えたときの出力の低下は、図６の一点鎖線で示されるように、燃料カットを実行したときに比べて緩やかなものとなり、さらにこれらの場合、最高回転数を燃料カットまたは点火の停止により規制することもできる。
【００６５】
第２所定回転数N2は、内燃機関１の排気量が大きく、かつ必要図示出力PSが小さいときは、第１所定回転数N1を上限値としたときの機関回転域の低回転域に属する機関回転数Ｎとすることもできる。さらに、内燃機関１は多気筒であってもよく、車両は、自動２輪車以外の車両であってよい。
【００６６】
前記実施例では、アウタレース66に凹部72が形成されたが、この凹部72はなくてもよく、また前記所定半径は、ロータ31bの基部31cのフランジ部31c1の半径とされたが、フランジ部31c1の半径よりも大きくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施例である往復動内燃機関の要部構成図である。
【図２】図１の内燃機関のクランク軸の回転軸線を含む平面での平断面図である。
【図３】図２の要部拡大平断面図である。
【図４】図３において、交流発電機および一方向クラッチのサイドプレートを外したときのＩＶ矢視図である。
【図５】図２において、ドライブプレートを外したときのＶ矢視図である。
【図６】図１の内燃機関の性能曲線を示すグラフである。
【符号の説明】
１…内燃機関、２…クランクケース、３…シリンダ、４…シリンダヘッド、５…クランク軸、６…ピストン、７…コンロッド、８…燃焼室、９…吸気ポート、10…排気ポート、11…吸気弁、12…排気弁、13…点火栓、14…吸気管、15…排気管、16…燃料噴射弁、17…点火コイル、18，19…主軸受、
20…電子制御ユニット、21…回転数センサ、22…開度センサ、23…圧力センサ、24…温度センサ、25…ギヤ位置スイッチ、26…出力低下手段、
30…駆動スプロケット、31…交流発電機、31b…ロータ、31c1…フランジ部、32…カム軸、33…カムスプロケット、34…タイミングチェーン、35…磁気カップリング、36…冷却水ポンプ、37…発電機カバー、38…ナット、
40…筒状部材、41…駆動ギヤ、43…被動ギヤ、44…メイン軸、45…メインギヤ群、46…カウンタ軸、47…カウンタギヤ群、48…シフトドラム、
50…発進クラッチ、51…ドライブプレート、52…クラッチアウタ、53…支持軸、54…クラッチシュー、55…ライニング、56…クラッチスプリング、
60…スタータモータ、61…減速ギヤ、62…スタータドリブンギヤ、63…ニードル、64…一方向クラッチ、65…インナレース、66…アウタレース、66b…段差部、66c…外側部分、66d…内側部分、67…カム、68…カム保持器、69，70…サイドプレート、71…スプリング、72…凹部、
80…カバー、81…遠心ストレーナ、82，83…油路、
Ｃ…変速クラッチ、Ｍ…マニュアル変速機、ＷR…後輪、Ｒ…機関回転域、Ａ…回転方向、Ｂ…ボルト、Ｈ…ねじ孔、Ｌ…回転軸線。
【図１】
0003642418.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003642418.tif 000004
【図４】
0003642418.tif 000005
【図５】
0003642418.tif 000006
【図６】
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