(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドの吸気ポート近傍には、ウオータジャケットに連通すると共にサーモスタットの一部を収納する収納部が設けられ、前記吸気ポートに接続されるインテークマニホールドには、前記サーモスタットの残部を収納すると共にラジエータへ向かう冷却水の出口を有する収納部が設けられ、前記サーモスタットは、シリンダヘッド側の収納部と、インテークマニホールド側の収納部とに収納されて該各収納部で保持され、該サーモスタットでシリンダヘッド側の収納部と、インテークマニホールド側の収納部とを区画し、
前記インテークマニホールドにシリンダヘッド側の収納部と吸気を暖める温水ライザとを繋ぐ導水路を形成し、
水温が一定温度以下ではサーモスタットは閉じて、シリンダヘッド側の収納部からサーモスタットの小孔を介して入った水を前記導水路を通って、インテークマニホールド外に出して、キャブレタに一体的に設けた前記温水ライザに供給し、始動直後のキャブレタを暖めるとともに、
水温が一定温度以上では、サーモスタットを開いて、小孔から入った水を出口を介してラジエータに供給するようにした、
ことを特徴とする水冷エンジンのサーモスタット取付け構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水冷エンジンのサーモスタット取付け構造、特に小型の水冷エンジンを搭載する自動二輪車に好適なサーモスタット取付け構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ガソリンエンジンを駆動源とした車両が主流であるが、排気ガスの発生を避けなければならない所等では電動機を駆動源とした電動車両が必要となる。電動車両では車体重量が増加し、走行距離が短いなどの理由から、エンジンと電動機との双方を備えたハイブリッド型車両の需要も増加している。
【０００３】
例えば、特開平８−１７５４７７号公報「自動二輪車等のエンジンとモータの動力切換装置」はハイブリッド型自動二輪車に関する発明である。
上記公報のエンジン１０は単純な空冷エンジンである。
しかし、自動二輪車では、種々の要求により水冷エンジンを搭載するものもでてくる。水冷エンジンは、ラジエータやサーモスタットなどの冷却水系統が必要となる。
【０００４】
図１１は従来の自動二輪車の冷却水系統の一例を示す図であり、シリンダブロック２０１やシリンダヘッド２０２を冷却した後の温水は、黒矢印の如くサーモスタット２０３を介してラジエータ２０４に至り、ここで強制冷却されることで冷水となり、白抜き矢印の如くエンジン２００に向う。
始動直後は、冷却水の水温が低いためサーモスタット２０３が閉となってラジエータ２０４を介すること無く、冷却水をエンジン２００に循環供給し、エンジン２００の温度上昇を促す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記例では、サーモスタット２０３をケース２０５に納めてリッド２０６で蓋をしなければならず、サーモスタット２０３に係る部品点数が多くなる。自動二輪車ではパーツの取付けスペースに限りがあるため、部品点数の削減が望まれる上、ハイブリッド型エンジンにおいては極力パワーユニットの軽量化、コンパクト化が要求される。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記要望を満たすために請求項１は、シリンダヘッドの吸気ポート近傍には、ウオータジャケットに連通すると共にサーモスタットの一部を収納する収納部が設けられ、前記吸気ポートに接続されるインテークマニホールドには、前記サーモスタットの残部を収納すると共にラジエータへ向かう冷却水の出口を有する収納部が設けられ、前記サーモスタットは、シリンダヘッド側の収納部と、インテークマニホールド側の収納部とに収納されて該各収納部で保持され、該サーモスタットでシリンダヘッド側の収納部と、インテークマニホールド側の収納部とを区画し、前記インテークマニホールドにシリンダヘッド側の収納部と吸気を暖める温水ライザとを繋ぐ導水路を形成し、水温が一定温度以下ではサーモスタットは閉じて、シリンダヘッド側の収納部からサーモスタットの小孔を介して入った水を前記導水路を通って、インテークマニホールド外に出して、キャブレタに一体的に設けた前記温水ライザに供給し、始動直後のキャブレタを暖めるとともに、水温が一定温度以上では、サーモスタットを開いて、小孔から入った水を出口を介してラジエータに供給するようにしたことを特徴とする。
サーモスタットを直接シリンダヘッドに取付けるため従来のケースが不要となり、インテークマニホールドでカバーするので従来のリッドが不要となる。
従って、サーモスタットを取付けるための部品を削減することができる。
また、温水ライザで吸気を暖めることができるので、エンジン効率を高めることができ、特に、水温が低いときには、ラジエータを介さないで、直接温水ライザに水を送り、温水ライザでキャブレタを暖めてキャブレタの性能を維持させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る自動二輪車の側面図である。
自動二輪車１は、中央下部にバッテリ収納ボックスを兼ねた箱状のメインフレーム２を配置し、このメインフレーム２の前部下部から前ピボット軸３を介して逆Ｕ字形の前スイングアーム４を延出し、この前スイングアーム４に前輪５を回転自在に取付け、一方、前記メインフレーム２の前部上部からヘッドパイプポスト７を斜め上に延ばし、このヘッドパイプポスト７の先端にヘッドパイプ８を固定し、このヘッドパイプ８にハンドルポスト９を回転可能に取付け、このハンドルポスト９の下端にステアリングアーム１１を取付け、このステアリングアーム１１の先端（下端）を前輪５に取付けたナックル１２に連結し、さらにはメインフレーム２の後部上部に後ピボット軸１３を介してパワーユニット１５をスイング可能に取付け、このパワーユニット１５に後輪１６を取付け、図面上で後輪１６の手前にリヤクッション１７、後輪１６の奥にエアクリーナ１８、排気管１９、マフラー２１、テールパイプ２２を配置し、車体を前から後にフロントフェンダ２５、フロントカバー２６、フロントハンドルカバー２７、センタカウル２８、リヤカウル２９、リヤフェンダ３１で囲ったものである。
【０００９】
なお、３０はステム軸、３２はフロントブレーキディスク、３３はキャリパ、３４は樹脂スプリング、３５はフロントダンパー、３６はレッグシールド、３７は乗員ステップ、３８はサイドスタンド、３９はメインスタンドである。図面上部において、４１はホーン、４２はフロントランプ、４３はハンドルバー、４４はグリップ、４５は導風ダクト、４６はラジエータ、４７はファン、４８はシート、４９はヘルメットボックス、５１はヘルメット、５２はテールランプ、５５はパワーユニットケースである。
このパワーユニットケース５５は、左・右クランクケース５５ａ，５５ｂ（奥の右クランクケース５５ｂは不図示）と変速機ケース５５ｃと電動機ケース５５ｄと減速機ケース５５ｅとからなる。
【００１０】
図２は本発明のパワーユニットの側面断面図である。
パワーユニット１５は、（後述の図８に示す通りシリンダヘッドに吸・排気２本のカム軸を備える４サイクルエンジンを備え、）パワーユニットケース５５内の下部にクランクシャフト５６を配置し、このクランクシャフト５６に平行に且つ上位にクラッチ軸５７を配置し、このクラッチ軸５７の一端に変速機軸５８，電動機軸５９を車体長手方向（車体前後方向）に配置したものであり、クラッチ軸５７，変速機軸５８及び電動機軸５９を直列に且つ、これらをクランクシャフト５６に平行に且つ上位に配置したことを特徴とする。
【００１１】
クラッチ軸５７，変速機軸５８及び電動機軸５９を車体前後方向に直列に配置したので、パワーユニットケース５５に作用する力の向きは単純になる。従って、パワーユニットケース５５の設計は容易となる。具体的には、力が作用する方向には剛性を高め、作用せぬ方向には剛性を下げることができ、全体としては作用力が単純化された分だけ、パワーユニットケース５５を軽くすることができ、パワーユニットケース５５のコンパクト化も図れる。
【００１２】
なお、図中、７５は遊星ギヤ減速機、７６はポテンショメータであり、後述する変速制御モータ９５の回転角を検出する機器である。１２１はカム軸駆動プーリ、７８はプーリ１２１で駆動される水ポンプ、７９はベルトカバー、図中央下の１０３ａはオイルポンプケースである。
クラッチ軸５７，変速機軸５８及び電動機軸５９に係る各機器の詳細は別図で説明する。
【００１３】
図３は本発明のパワーユニットの平面断面図であり、本図で機器の詳細及び駆動力の伝達形態を説明する。
クランクシャフト５６のプライマリドライブギヤ６１で、クラッチ軸５７に回転自在に取付けたプライマリドリブンギヤ６２を駆動し、このプライマリドリブンギヤ６２でスタータ用一方向クラッチ（ワンウェイクラッチ）６３のクラッチアウタ６４及び遠心クラッチ６７のクラッチインナ６８をクラッチ軸５７とは独立して駆動し、遠心クラッチインナ６８が所定回転数以上になると遠心クラッチアウタ６９を連れ回し、クラッチ軸５７が回転し始める。
なお、上記プライマリドライブギヤ６１は、せらしギヤ６１ａとスプリング６１ｂとを備え、打音を防止する構造にした。
【００１４】
変速機７０はコーン式無断変速機であり詳細な作用は別図で説明するが、変速機軸５８→インナディスク７１→コーン７２→アウタカップ７３の順で動力を伝達する装置であり、ワンウェイクラッチ８３を介して電動機軸５９にその回転を伝達する。
電動機８０はコアレスモータであり、電動機軸５９に永久磁石型ロータ８１を取付け、電動機ケース５５ｄにステータコイル８２を取付けたものである。
従って、遠心クラッチ６７が「オン」になると、クラッチ軸５７、変速機軸５８、変速機７０、電動機軸５９の順に駆動力が伝わり、多板式トルクリミッタ８４及び歯車減速機構８５（小ギヤ８６→大ギヤ８７→小ギヤ８８→大ギヤ８９からなる減速機構）を介して車軸９０を駆動するものである。
【００１５】
多板式トルクリミッタ８４は電動機軸５９と共に回転するリミッタインナ８４ａと、ディスク８４ｂ，８４ｃ（ディスク８４ｂはリミットインナ８４ａに付き、ディスク８４ｃは次に示すリミットアウタ８４ｄに付ける。）と、リミッタアウタ８４ｄと、スプリング８４ｅとからなり、小ギヤ８６はリミットアウタ８４ｄと一体である。
動力はリミッタインナ８４→ディスク８４ｂ→ディスク８４ｃ→リミッタアウタ８４ｄ→小ギヤ８６の順に伝わるが、設定トルクを越える過大なトルクが作用するとディスク８４ｂとディスク８４ｃとの間でスリップして、機器を保護する。設定トルクはスプリング８４ｅで調整できる。
【００１６】
なお、スタータ用一方向クラッチアウタ６４ははずみ車としての作用を発揮し、エンジンバランスを取るためのバランスウエイト９１を備え、スタータ用一方向クラッチインナ６５と組合わせることによりスタータの回転を伝達する一方向クラッチ６３となる。
図示せぬスタータでスタータドリブンギヤ９３を廻すことで、スタータ用一方向クラッチインナ６５及びスタータ用一方向クラッチアウタ６４を介して遠心クラッチインナ６８を廻しエンジンが始動してスタータ用一方向クラッチアウタ６４が高速になれば低速側のスタータ用一方向クラッチインナ６５と分離するものである。
【００１７】
図４及び図５は本発明のコーン式無断変速機の構成図兼作用図である。
図４において、コーン支軸７４の中心からインナディスク７１までの距離（回転半径）をＲ１、コーン支軸７４の中心からアウタカップ７３までの距離（回転半径）をＲ２とし、Ｒ１＞Ｒ２とする。
インナディスク７１でコーンの大径（Ｒ１）部を廻すためコーン７２は低速で回転し、次にコーン７２の小径（Ｒ２）部でアウタカップ７３を廻すためアウタカップ７３は低速で回転する。
【００１８】
なお、アウタカップ７３から電動機軸５９への動力伝達はアウタカップ７３の回転がワンウェイクラッチ８３により、電動機軸５９よりも速くなった場合に動力が伝達される。
また、７０ａはアウタカップ７３を回転に伴なって図左に押し出す作用をなすカムボールであり、この押し出し作用によってアウタカップ７３とコーン７２との間に接触圧を掛けることができる。
７０ｂ，７０ｃ，７０ｄはオイルシールであり、オイルシール７０ｂ，７０ｃで変速機７０内部に変速機オイルを溜める密閉空間を形成し、オイルシール７０ｄで図左のクランクケース５５ｂ側のオイルを遮断する。従って、クランクケース内のオイルと、変速機オイルが混合する心配はない。
【００１９】
図５において、コーン支軸７４の中心からインナディスク７１までの距離（回転半径）をＲ３、コーン支軸７４の中心からアウタカップ７３までの距離（回転半径）をＲ４とし、Ｒ３＜Ｒ４とする。
インナディスク７１でコーンの小径（Ｒ３）部を廻すためコーン７２は高速で回転し、次にコーン７２の大径（Ｒ４）部でアウタカップ７３を廻すためアウタカップ７３は高速で回転する。
この様にコーン７２を移動することにより、変速機７０は減速、等速、増速の作用を発揮する。
【００２０】
その為には、図４において変速制御モータ９５でギヤ９６ａ，９６ｂ，９６ｃを介して制御ギヤ９７を廻す。この制御ギヤ９７はボス部に台形雌ねじ部９９を備えており、この台形雌ねじ部９９はケース５５側に固定した台形雄ねじ部９８に噛み合わせたものであり、台形雌ねじ部９９の螺旋運動に伴なって制御ギヤ９７は図左へ移動する。この移動によりコーン支軸７４と共にコーン７２が図左に移動し、例えば図５の状態になる。
【００２１】
ここで重要なことは、台形雄・雌ねじ部９８，９９をアウタカップ７３側ではなく、インナディスク７１側に設けたことである。コーン７２はアウタカップ７３の反作用で図左に押される。この結果、制御ギヤ９７に矢印▲１▼の力が作用する。矢印▲１▼は低速から高速へ移動する方向に合致している。従って、本実施例の構造にしたことにより、小さなトルクで高速側へシフトさせることができ、変速制御モータ９５の容量を下げることも可能となる。
【００２２】
次に、潤滑系統の説明をする。
図６は本発明に係るエンジン潤滑系統の説明図であり、矢印はオイルの流れである。
パワーユニットケース５５には下部に下部オイルタンク１０１、上部に上部オイルタンク１０２を設け、クランクシャフト５６の一端部（右端部）に第１オイルポンプ１０３、第２オイルポンプ１０４及び第３オイルポンプ１０５を同軸に配置し、先ず下部オイルタンク１０１のオイルをストレーナ１０６及び第１油路１０７を介して第１オイルポンプ１０３でくみ上げ、第２油路１０８を介して上部オイルタンク１０２へ供給する。
次に、上部オイルタンク１０２のオイルは、第３油路１０９を介して第２オイルポンプ１０４に至り、第２オイルポンプ１０４で加圧されたオイルは第４油路１１１、フィルタ１１２、第５油路１１３を介してクランクシャフト５６のメインジャーナル５６ａ，５６ａ、コンロッド大端部５６ｂ、その他の部分（特に図示せぬ動弁室）を潤滑した後に下部オイルタンク１０１に戻る。１１２ａはフィルタカバーである。
【００２３】
図７は本発明に係る変速機潤滑系統の説明図であり、パワーユニットケース５５の下部に別途設けた変速機オイルタンク１１５から変速機オイルを第６油路１１６を介して第３オイルポンプ１０５でくみ上げ、第７油路１１７を介して変速機軸５８へ送り、変速機軸５８内の油路１１８を通じてオイルを変速機７０へ供給する。オイルは図の矢印の如く変速機オイルタンク１１５に戻り、ストレーナ１１９を介して第３オイルポンプ１０５にてくみ上げられる。
【００２４】
図８は本発明に係る動弁系駆動機構としてのカム軸駆動機構を示す、パワーユニットの正面図である。
右クランクケース５５ｂと一体化したシリンダブロック１２９Ｂの図右に左クランクケース５５ａを取付け、クランクシャフト５６の上位に電動機８０を配置し、シリンダブロック１２９Ｂの図左にシリンダヘッド１２９Ｈを取付け、このシリンダヘッド１２９Ｈから延ばした排気管１９の先にマフラー２１を取付け、また、図左上奥のエアクリーナ１８からキャブレタ１２９Ｃを介してインテークマニホールド１２９Ｍをシリンダヘッド１２９Ｈに繋いだことを示す。１２９Ｓはスタータモータ取付用孔である。
【００２５】
そして、図ではベルトカバー７９を外したことにより、パワーユニット１５の正面には、カム軸駆動プーリ１２１、ベルト１２２、吸気側カム軸プーリ１２３，排気側カム軸プーリ１２４及びテンショナ１２５からなるカム軸駆動機構１２０を見ることができる。
【００２６】
図８から明らかなように、シリンダ軸１２６をほぼ水平（例えば地面に対して傾斜角α＝＋１０゜）にして車幅方向に寝かせて配置するので、低重心化が図れるとともにシリンダ長さはその車幅内に納めることができ、設計の自由度は大きい。
【００２７】
図９は本発明に係るサーモスタットの取付け図であり、シリンダヘッド１２９Ｈの吸気ポート１３１の近傍のウオータジャケット１３２にサーモスタット１３３を取付け、このサーモスタット１３３をインテークマニホールド１３５で抑えたところのサーモスタットの取付構造を示す。
サーモスタット１３３は、図９で明示されているように、シリンダヘッド１２９Ｈのウオータジャケット１４２に連通するように、該シリンダヘッド１２９Ｈに設けた収納部１３２と、インテークマニホールド１３５に設けた収納部１３５ａに設けられ、サーモスタット１３３の一部が収納部１３２内に、サーモスタット１３３の残部が収納部１３５ａ内に臨み、サーモスタット１３３で収納部１３２，１３５ａを区画するように保持されている。
【００２８】
図１０は図９の１０−１０線断面図であり、シリンダヘッド１２９Ｈのウオータジャケット１３６を通って暖まった冷却水、即ち温水はサーモスタット１３３を通って、インテークマニホールド１３５に一体形成した出口１３７からラジエータに向う。
【００２９】
図９に戻って、サーモスタット１３３は一定の温度以下では閉じ、一定温度以上で開く弁である。
水温が低いとき（一定温度以下）には、ウオータジャケット１４２の水は、ウオータジャケット１４２と連通する収納部１３２から、サーモスタット１３３の小孔１３８…を介して、矢印ａのようにサーモスタット１３３内部に入り、入った水はインテークマニホールド１３５に形成した導水路１３９の上流部１３９ａを通って矢印ｂのようにインテークマニホールド１３５外に出て、ライン１４４を介してキャブレタ（図８のキャブレタ１２９Ｃ）に一体的に設けた温水ライザ１４１に至り、始動直後のキャブレタを暖めてキャブレタの性能を維持する。
水温が高くなれば（一定温度以上）、サーモスタット１３３が開くため、小孔１３８…から入った水は出口１３７からライン１４３を介してラジエータに送られる。Ｐはポンプである。
【００３０】
尚、本発明を適用する水冷エンジンは、自動二輪車用水冷エンジンの他、小型四輪車用水冷エンジン、汎用水冷エンジンであってもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１では、シリンダヘッドの吸気ポート近傍には、ウオータジャケットに連通すると共にサーモスタットの一部を収納する収納部が設けられ、前記吸気ポートに接続されるインテークマニホールドには、前記サーモスタットの残部を収納すると共にラジエータへ向かう冷却水の出口を有する収納部が設けられ、前記サーモスタットは、シリンダヘッド側の収納部と、インテークマニホールド側の収納部とに収納されて該各収納部で保持され、該サーモスタットでシリンダヘッド側の収納部と、インテークマニホールド側の収納部とを区画し、前記インテークマニホールドにシリンダヘッド側の収納部と吸気を暖める温水ライザとを繋ぐ導水路を形成し、水温が一定温度以下ではサーモスタットは閉じて、シリンダヘッド側の収納部からサーモスタットの小孔を介して入った水を前記導水路を通って、インテークマニホールド外に出して、キャブレタに一体的に設けた前記温水ライザに供給し、始動直後のキャブレタを暖めるとともに、水温が一定温度以上では、サーモスタットを開いて、小孔から入った水を出口を介してラジエータに供給するようにしたので、サーモスタットを収納するためのケースやリッドが不要となる。従って、サーモスタットを取付けるための部品を削減することができるとともに、ハイブリッド型エンジンにおいてはパワーユニットの軽量化、コンパクト化が図れるとともに、温水ライザで吸気を暖めることができるので、エンジン効率を高めることができる。
また、水温が低いときには、ラジエータを介さないで、直接温水ライザに水を送り、温水ライザでキャブレタを暖めてキャブレタの性能を維持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自動二輪車の側面図
【図２】本発明のパワーユニットの側面断面図
【図３】本発明のパワーユニットの平面断面図
【図４】本発明のコーン式無断変速機の構成図兼作用図
【図５】本発明のコーン式無断変速機の構成図兼作用図
【図６】本発明に係るエンジン潤滑系統の説明図
【図７】本発明に係る変速機潤滑系統の説明図
【図８】本発明に係る動弁系駆動機構としてのカム軸駆動機構を示す、パワーユニットの正面図
【図９】本発明に係るサーモスタットの取付け図
【図１０】図９の１０−１０線断面図
【図１１】従来の自動二輪車の冷却水系統の一例を示す図
【符号の説明】
１…自動二輪車、１２９Ｈ…シリンダヘッド、１３３…サーモスタット、１３５…インテークマニホールド、１３９…導水路、１４１…温水ライザ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003939831.tif 000008
【図８】
0003939831.tif 000009
【図９】
0003939831.tif 000010
【図１０】
0003939831.tif 000011
【図１１】
0003939831.tif 000012