(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪を支持するヘッドパイプの直後で左右方向に拡開された後に斜下後方に延びる左右一対のメインフレームと、これらのメインフレームの後端部に接続され、略上下方に向かって延びる左右一対のセンターフレームと、これらのセンターフレームの後部から斜め後上方に延びる左右一対のシートレールとを有する車体フレームを備え、後輪を支持するスイングアームをスイング自在に、且つリヤショックユニットによって上記車体フレームに弾性的に支持すると共に、上記車体フレームに４サイクル多気筒エンジンを搭載し、このエンジンの各気筒の前部にエンジン排気系を構成するエキゾーストパイプを接続した自動二輪車において、上記各エキゾーストパイプを上記エンジン後下方において一本に集合化して集合部を形成し、この集合部と車体一側の後輪側方に配置されたマフラを接続管を介して接続する一方、上記センターフレームに架設されたピボット軸に前端が枢着された上記スイングアームの前部下方で、上記リヤショックユニットと車体のバンク角の限度を示すバンク線との間に形成される三角形状のスペースに上記接続管を配設し、且つその接続管に排気通路面積を変化させて排気脈動を制御する、バルブ本体と、バルブシャフトと、プーリとを主な構成部材とするバルブ機構を設けたことを特徴とする自動二輪車の排気制御装置。
【請求項２】
上記バルブ機構を構成するプーリを、上記バンク角の限度を示すバンク線と反対側のリヤショックユニット側おいて接続管外部に突出したバブルシャフトに取り付けると共に、このプーリに駆動モータから延びる駆動ケーブルを巻着し、駆動モータによってバルブシャフトを回動することにより接続管内の排気通路面積を変化させたことを特徴とする請求項１記載の自動二輪車の排気制御装置。
【請求項３】
上記バルブ機構は排気通路面積を変化させるバルブ本体を支持するバルブシャフトを備え、上記バブルシャフトを、その軸方向に延びる中心線が車体のバンク角の限度を示すバンク線に対して略垂直になるように配置した請求項２記載の自動二輪車の排気制御装置。
【請求項４】
上記自動二輪車の車体前部から中央下部にかけてカウリングで覆うと共に、このカウリング後下部の形状を、上記バルブ機構およびバルブ機構が取り付けられた接続管より下方の車体を覆うように後方に延設し、上記バルブ機構の前下部を覆う形状に形成した請求項２または３記載の自動二輪車の排気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動二輪車の排気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
４ストローク多気筒エンジンにおいては各気筒に接続されるエキゾーストパイプをその下流側にて集合化させてマフラに接続させることによりエキゾーストパイプ内の負圧を増幅させて慣性吸入の効率を促進させている（脈動効果の向上）。また、脈動はエンジンの回転数によって条件が変化するため、エンジン排気系の途中に排気通路面積を変化させるバルブ等の手段を用いて排気脈動を制御する排気制御装置を備えたものがある。
【０００３】
排気制御装置を備えた自動二輪車の例としては、例えば特開昭６３−１６１２７号公報（以下、従来例１と称す）や特開平６−２８０５７７号公報（以下、従来例２と称す）に示すように、エキゾーストパイプ下流端の集合部内にバルブを備えたものや、実開平４−１７１３８号公報（以下、従来例３と称す）に示すように、マフラに下流端にバルブを備えたものもある。なお、特開昭６３−７５３１１号公報（以下、従来例４と称す）に示すように、排気制御装置を２サイクルエンジンのエンジン排気系に備えたものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例１や従来例２に示すようにエキゾーストパイプ下流端の集合部内に排気制御装置を設けた場合、エンジンの中低速回転域における排気脈動は有効に制御可能であるが、エンジンの高回転域においては集合部内の排気ガスの流速がまだ早く、各気筒から流出してくる排気ガスが交じり合う部分である集合部内に排気制御装置を設けるとエキゾーストパイプ内の抵抗が増加し、出力の低下を招く虞がある。
【０００５】
また、エキゾーストパイプの集合部は通常エンジンの下部に配置されるので、集合部に排気制御装置を設けるとオイルパンの容量を制限したり、カウリングの形状に影響を与える虞があると共に、車体のバンク角にも影響を与える虞がある。
【０００６】
一方、従来例３に示すようにマフラの下流端に排気制御装置を設けた場合、マフラの下流端では排気ガスの圧力が低下しており、排気制御装置による脈動効果はあまり期待できない。
【０００７】
さらに、従来例４に示す２サイクルエンジンはエキゾーストパイプを集合化させることがないなど、エンジン排気系の構造が４サイクルエンジンのものとはまったく異なる。
【０００８】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、エンジンの高回転域におけるエキゾーストパイプ内の抵抗を低減させ、且つ脈動効果を利用してエンジンの中低速回転域における出力の向上を図った自動二輪車の排気制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る自動二輪車の排気制御装置は、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、前輪を支持するヘッドパイプの直後で左右方向に拡開された後に斜下後方に延びる左右一対のメインフレームと、これらのメインフレームの後端部に接続され、略上下方に向かって延びる左右一対のセンターフレームと、これらのセンターフレームの後部から斜め後上方に延びる左右一対のシートレールとを有する車体フレームを備え、後輪を支持するスイングアームをスイング自在に、且つリヤショックユニットによって上記車体フレームに弾性的に支持すると共に、上記車体フレームに４サイクル多気筒エンジンを搭載し、このエンジンの各気筒の前部にエンジン排気系を構成するエキゾーストパイプを接続した自動二輪車において、上記各エキゾーストパイプを上記エンジン後下方において一本に集合化して集合部を形成し、この集合部と車体一側の後輪側方に配置されたマフラを接続管を介して接続する一方、上記センターフレームに架設されたピボット軸に前端が枢着された上記スイングアームの前部下方で、上記リヤショックユニットと車体のバンク角の限度を示すバンク線との間に形成される三角形状のスペースに上記接続管を配設し、且つその接続管に排気通路面積を変化させて排気脈動を制御する、バルブ本体と、バルブシャフトと、プーリとを主な構成部材とするバルブ機構を設けたものである。
【００１０】
また、上述した課題を解決するために、請求項２に記載したように、上記バルブ機構を構成するプーリを、上記バンク角の限度を示すバンク線と反対側のリヤショックユニット側おいて接続管外部に突出したバブルシャフトに取り付けると共に、このプーリに駆動モータから延びる駆動ケーブルを巻着し、駆動モータによってバルブシャフトを回動することにより接続管内の排気通路面積を変化させたものである。
【００１２】
さらにまた、上述した課題を解決するために、請求項３に記載したように、上記バルブ機構は排気通路面積を変化させるバルブ本体を支持するバルブシャフトを備え、上記バブルシャフトを、その軸方向に延びる中心線が車体のバンク角の限度を示すバンク線に対して略垂直になるように配置したものである。
【００１３】
そして、上述した課題を解決するために、請求項４に記載したように上記自動二輪車の車体の前部から中央下部にかけてカウリングで覆うと共に、このカウリング後下部の形状を、上記バルブ機構およびバルブ機構が取り付けられた接続管より下方の車体を覆うように後方に延設し、上記バルブ機構の前下部を覆う形状に形成したものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、この発明を適用した自動二輪車の一例を示す左側面図である。また、図２はこの自動二輪車の平面図であり、図３はこの自動二輪車の後面図である。
【００１６】
図１〜図３に示すように、この自動二輪車１は車体フレーム２を有し、その前方にヘッドパイプ３が設けられる。ヘッドパイプ３には図示しないサスペンション機構を内装し、前輪４を回動自在に支持する左右一対のフロントフォーク５やハンドルバー６等から構成されるステアリング機構７が設けられ、ハンドルバー６により前輪４が左右に回動自在に操舵される。
【００１７】
一方、車体フレーム２は、例えばツインチューブ型のもので、主にヘッドパイプ３の直後で左右方向に拡開された後、互いに平行に斜下後方に延びるタンクレールを兼ねた左右一対のメインフレーム８と、これらのメインフレーム８の後端部に一体に接続され、略上下方に向かって延びる左右一対のセンターフレーム９と、これらのセンターフレーム９の後上端から斜め後上方に延びる左右一対のシートレール１０とから構成される。
【００１８】
メインフレーム８の上方には燃料タンク１１が配置され、シートレール１０の上方には運転シート１２が配置される。また、センターフレーム９の略中央下部にはピボット軸１３が架設され、このピボット軸１３にスイングアーム１４がピボット軸１３廻りにスイング自在に枢着されると共に、このスイングアーム１４の後端に後輪１５が回動自在に軸支される。
【００１９】
車体の中央下部、燃料タンク１１下方の車体フレーム２には４サイクル多気筒エンジン１６が搭載される。エンジン１６の後上部にはエンジン吸気系を構成するスロットルボディ１７が接続され、このスロットルボディ１７の上流側にエアクリーナ１８が接続される。なお、スロットルボディ１７はハンドルバー６右端に設けられるスロットルグリップ１９によって図示しないケーブルを介して開閉操作される。
【００２０】
一方、エンジン１６の前部にはエンジン排気系を構成するエキゾーストパイプ２０が接続され、エンジン１６下部を回って後方に延びると共に、車体の一側、本実施形態においては後輪１５の右側、にはマフラ２１が斜め後上がりに配置され、エキゾーストパイプ２０とマフラ２１とが接続管２２によって接続される。
【００２１】
さらに、この自動二輪車１は車体の少なくとも一部、本実施形態においては前部から中央下部にかけて、が流線形のカウリング２３で覆われており、走行中の空気抵抗低減と、走行風圧からのライダの保護とが図られている。
【００２２】
図４は、エンジン１６部分の拡大左側面図である。また、図５はエンジン排気系の平面図であり、図６はエンジン排気系の左側面図である。
【００２３】
図４に示すように、本発明が適用されるエンジン１６は例えば４サイクル並列四気筒エンジンであり、主に上からシリンダヘッドカバー２４、シリンダヘッド２５、シリンダブロック２６、クランクケース２７、そしてオイルパン２８から外形が構成される。また、クランクケース２７の後部には図示しないトランスミッション機構が内装される。
【００２４】
図４、図５および図６に示すように、シリンダヘッド２５の前部に各気筒あたり一本、計四本のエキゾーストパイプ２０が接続される。四本のエキゾーストパイプ２０のうち、車体の進行方向右側の二本はオイルパン２８の右下方にて一本に集合化され、第一集合部２９を形成する。また、車体の進行方向左側の二本もオイルパン２８の左下方にて一本に集合化され、第二集合部３０を形成する。さらに、第一集合部２９から後方に延びる右連結管３１と第二集合部３０から後方に延びる左連結管３２とがさらに一本に集合化されて第三集合部３３を形成し、この第三集合部３３に前記マフラ２１との接続管２２が接続される。そして、この接続管２２は車体の最低地上高、本実施形態においてはカウリング２３の下縁部、より上方に配置される。
【００２５】
一方、センターフレーム９にスイング自在に枢着される前記スイングアーム１４はリヤショックユニット３４によって車体フレーム２に弾性的に支持される。具体的には、リヤショックユニット３４はリヤショックアブソーバ３５と、リンクレバー３６と、リンクロッド３７とから構成され、後面視垂直に配置された（図３参照）リヤショックアブソーバ３５の上端がセンターフレーム９の後中央部に軸着される（図１参照）と共に、リヤショックアブソーバ３５の下端が円弧状のリンクレバー３６を介してセンターフレーム９の下端部に軸着される。そして、リンクレバー３６の中央にはリンクロッド３７の一端が軸着され、リンクロッド３７の他端がスイングアーム１４の下部に軸着される。
【００２６】
この自動二輪車１のエンジン排気系にはその途中に排気通路面積を変化させて排気脈動を制御する排気制御装置３８が備えられる。排気制御装置３８は排気通路面積を変化させるバルブ機構３９と、駆動ケーブル４０を介してこのバルブ機構３９を操作する駆動モータ４１と、この駆動モータ４１を制御するＣＰＵ（中央演算装置）４２とを主な構成部材として備え、ＣＰＵ４２は例えば運転シート１２下部のスペース（図１および図２参照）に配置されると共に、駆動モータ４１は例えば右側メインフレーム８Ｒの内側（図２および図４参照）に固定される。そして、バルブ機構３９は図４〜図６に示すように、第三集合部３３とマフラ２１とを接続する接続管２２上に配置される。
【００２７】
図７は、図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。図４および図７に示すように、バルブ機構３９はメインフレーム８後方のスイングアーム１４下方で、リヤショックユニット３４と車体のバンク角の限度を示すバンク線４３との間に形成される三角形状のスペースに、本実施形態においては接続管２２の第三集合部３３寄りに配置される。また、カウリング２３後下部の形状は少なくともバルブ機構３９の前下部を覆う形状に形成される。
【００２８】
図７に示すように、接続管２２に取り付けられるバルブ機構３９はバルブ本体４４と、バルブシャフト４５と、プーリ４６とを主な構成部材として備える。バルブ本体４４は、接続管２２内にバルブシャフト４５を介して配置され、バブルシャフトは接続管２２外に設けられる軸受け部４７によって回動自在に軸支される。
【００２９】
バブルシャフトはその軸方向に延びる中心線４８が上記バンク線４３に対して略垂直になるように配置されると共に、バブルシャフトのリヤショックユニット３４側端部は軸受け部４７外に突出し、この突出端にプーリ４６が回動一体に固定される。そして、このプーリ４６に前記駆動モータ４１から延びる駆動ケーブル４０が巻着され、駆動モータ４１の駆動力によってバルブ本体４４が接続管２２内にてバルブシャフト４５を軸に回動することにより接続管２２内の排気通路面積が変化される。
【００３０】
図８は、排気制御装置３８のバルブ開度とエンジン回転数との関係、すなわちバルブ開度特性の基本パターンを示すグラフである。図８の線Ａに示すように、本実施形態に用いられる自動二輪車１のエンジン１６は、所定のエンジン回転数、本実施形態においては４０００ｒｐｍ前後、に達するまでのバルブ本体４４の開度が５０％に設定され、所定のエンジン回転数に達するとバルブ本体４４の開度が１００％（全開）になるように設定される。
【００３１】
図９（ａ）は接続管２２内におけるバルブ本体４４の開度が５０％の状態を示し、排気ガスの流れを矢印で示す。また、図９（ｂ）は接続管２２内におけるバルブ本体４４の開度が１００％の状態を示す。
【００３２】
このバルブ本体４４の開閉操作は、例えばエンジン１６に設けられた回転数センサ（図示せず）からのデータがＣＰＵ４２に入力され、このＣＰＵ４２がエンジン回転数を検地して駆動モータ４１にＯＮ／ＯＦＦ信号を発することによりバルブ本体４４が開閉操作される。
【００３３】
ところで、上記実施形態においては所定のエンジン回転数に達するまでのバルブ本体４４の開度を５０％に設定しているが、このバルブ本体４４の開度はエンジン（排気量）の大きさや自動二輪車１の用途に応じて異なることは当然であり、例えば図１０の線Ｂに示すように、所定のエンジン回転数に達するまでのバルブ本体４４の開度を５０％以上に設定してもよい。
【００３４】
また、図１０の線Ｃに示すように、エンジン回転数が０ｒｐｍ（エンジン１６停止時）のバルブ本体４４の開度を５０％以下に設定し、エンジン回転数が上昇するに伴ってバルブ本体４４の開度を徐々に開き、所定のエンジン回転数に達するとバルブ本体４４の開度が１００％（全開）になるように設定してもよい。
【００３５】
さらに、上述した実施形態においてはエンジン１６の回転数のみをバルブ開度設定のパラメータとして用いていたが、例えばスロットルグリップ１９またはスロットルボディ１７に設けられるスロットル開度センサ（図示せず）やトランスミッション機構に設けられるギヤポジションセンサ（図示せず）からのデータをＣＰＵ４２に入力し、図１０の線Ｄに示すように、所定のエンジン回転数に達するまでのバルブ本体４４の開度を運転状況（スロットル開度やギヤポジション）に合わせて変化させてもよい。
【００３６】
一方、上述した実施形態においてはバルブ本体４４の開度を二段階に設定した例を示したが、図１１の線Ｅに示すように、バルブ本体４４の開度を多段階、図１１においては三段階、に設定してもよい。また、バルブ本体４４の開度を多段階に設定するのはエンジン回転数が上昇するとき（加速時）のみとし、図１１の線Ｆに示すように、エンジン回転数が下降するときは二段階に設定してもよい。
【００３７】
さらに、図１１の線Ｆに示すように、エンジン回転数が下降するとき（減速時）はバルブ本体４４を一気に閉じてもよく、また、図１１の線Ｇに示すように、バルブ本体４４を徐々に閉じてもよい。
【００３８】
さらにまた、図１１の線Ｈに示すように、例えば加速時のバルブ開度を運転状況（スロットル開度やギヤポジション）に合わせて変化させてもよい。
【００３９】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００４０】
多気筒エンジン１６の各気筒に接続されるエキゾーストパイプ２０を一本に集合化して（第三）集合部３３を形成し、この（第三）集合部３３に接続管２２を介してマフラ２１を接続すると共に、この接続管２２に排気通路面積を変化させて排気脈動を制御する排気制御装置３８のバルブ機構３９を設けたことにより、排気脈動を有効に制御してエンジン１６の中低速回転域における出力の向上を図りながらもエキゾーストパイプ２０内の抵抗は低減され、エンジン１６の高回転域における出力の低下が防止される。
【００４１】
また、メインフレーム８後方のスイングアーム１４下方で、リヤショックユニット３４と車体のバンク角の限度を示すバンク線４３との間に形成される三角形状のスペースは通常デッドスペースであり、このデッドスペースにバルブ機構３９が設けられた接続管２２を配置したことにより、デッドスペースの有効利用が図られると共に、周辺機器のレイアウトに制限を与えない。さらにオイルパン２８の容量を制限したり、カウリング２３の形状に影響を与えたりすることがなく、また、車体のバンク角にも影響を与えない。そして、この接続管２２にバルブ機構３９を設けたことにより車体の最低地上高に影響を与えない。
【００４３】
さらに、バルブ機構３９を構成するプーリ４６を、バンク角の限度を示すバンク線４３と反対側のリヤショックユニット３４側おいて接続管２２外部に突出したバブルシャフト４５に取り付けると共に、このプーリ４６に駆動モータ４１から延びる駆動ケーブル４０を巻着し、駆動モータ４１によってバルブシャフト４５を回動することにより接続管２２内の排気通路面積を変化させると共に、また、バルブ機構３９のバルブ本体４４を保持するバブルシャフトを、その軸方向に延びる中心線４８が車体のバンク角の限度を示すバンク線４３に対して略垂直になるように配置したことにより、車体のバンク角に影響を与えることなくバルブ機構３９と駆動モータ４１とを連結する駆動ケーブル４０の配設を容易にすると共に、駆動ケーブル４０の作動もスムーズになる。
【００４４】
そして、自動二輪車１の、車体前部から中央下部にかけてカウリング２３で覆うと共に、このカウリング２３後下部の形状を、上記バルブ機構およびバルブ機構が取り付けられた接続管より下方の車体を覆うように後方に延設し、上記バルブ機構３９の前下部を覆う形状に形成したことにより、バルブ機構３９を前輪４が跳ね上げる砂や小石、水、泥などから守ることができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る自動二輪車の排気制御装置によれば、前輪を支持するヘッドパイプの直後で左右方向に拡開された後に斜下後方に延びる左右一対のメインフレームと、これらのメインフレームの後端部に接続され、略上下方に向かって延びる左右一対のセンターフレームと、これらのセンターフレームの後部から斜め後上方に延びる左右一対のシートレールとを有する車体フレームを備え、後輪を支持するスイングアームをスイング自在に、且つリヤショックユニットによって上記車体フレームに弾性的に支持すると共に、上記車体フレームに４サイクル多気筒エンジンを搭載し、このエンジンの各気筒の前部にエンジン排気系を構成するエキゾーストパイプを接続した自動二輪車において、上記各エキゾーストパイプを上記エンジン後下方において一本に集合化して集合部を形成し、この集合部と車体一側の後輪側方に配置されたマフラを接続管を介して接続する一方、上記センターフレームに架設されたピボット軸に前端が枢着された上記スイングアームの前部下方で、上記リヤショックユニットと車体のバンク角の限度を示すバンク線との間に形成される三角形状のスペースに上記接続管を配設し、且つその接続管に排気通路面積を変化させて排気脈動を制御する、バルブ本体と、バルブシャフトと、プーリとを主な構成部材とするバルブ機構を設けたため、エンジンの高回転域におけるエキゾーストパイプ内の抵抗が低減し、且つ脈動効果を利用してエンジンの中低速回転域における出力の向上が図れる。
【００４６】
また、上記メインフレーム後方の上記スイングアーム下方で、上記リヤショックユニットと車体のバンク角の限度を示すバンク線との間に形成される三角形状のスペースに上記バルブ機構を配置したため、デッドスペースの有効利用が図られると共に、周辺機器のレイアウトに制限を与えることがない。さらに、エンジン下部やカウリングの形状およびバンク角に影響を与えない。
【００４８】
さらに、上記バルブ機構を構成するプーリを、上記バンク角の限度を示すバンク線と反対側のリヤショックユニット側おいて接続管外部に突出したバブルシャフトに取り付けると共に、このプーリに駆動モータから延びる駆動ケーブルを巻着し、駆動モータによってバルブシャフトを回動することにより接続管内の排気通路面積を変化させると共に、また、上記バルブ機構のバルブ本体を保持するバルブシャフトを、その軸方向に延びる中心線が車体のバンク角の限度を示すバンク線に対して略垂直になるように配置したため、駆動ケーブルの配設が容易になり、駆動ケーブルの作動もスムーズになる。
【００４９】
そして、上記自動二輪車の車体前部から中央下部にかけてカウリングで覆うと共に、このカウリング後下部の形状を、上記バルブ機構およびバルブ機構が取り付けられた接続管より下方の車体を覆うように後方に延設し、上記バルブ機構の前下部を覆う形状に形成したため、前輪が跳ね上げる異物からバルブ機構を守ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自動二輪車の排気制御装置の一実施形態を示す左側面図。
【図２】自動二輪車の平面図。
【図３】自動二輪車の後面図。
【図４】エンジン部分の拡大左側面図。
【図５】エンジン排気系の平面図。
【図６】エンジン排気系の左側面図。
【図７】図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図。
【図８】排気制御装置のバルブ開度とエンジン回転数との関係を示すグラフ。
【図９】（ａ）および（ｂ）は接続管内におけるバルブ本体の開度が５０％および１００％の状態を示す図。
【図１０】排気制御装置のバルブ開度とエンジン回転数との関係の他の例を示すグラフ。
【図１１】排気制御装置のバルブ開度とエンジン回転数との関係のさらに他の例を示すグラフ。
【符号の説明】
１  自動二輪車
２  車体フレーム
３  ヘッドパイプ
４  前輪
８  メインフレーム
９  センターフレーム
１０  シートレール
１４  スイングアーム
１５  後輪
１６  ４サイクル多気筒エンジン
２０  エキゾーストパイプ
２１  マフラ
２２  接続管
２３  カウリング
２９  第一集合部
３０  第二集合部
３３  第三集合部
３４  リヤショックユニット
３８  排気制御装置
３９  バルブ機構
４０  駆動ケーブル
４１  駆動モータ
４２  ＣＰＵ（中央演算装置）
４３  車体のバンク角の限度を示すバンク線
４４  バルブ本体
４５  バルブシャフト
４８  バブルシャフトの中心線
【図１】
0003988379.tif 000002
【図２】
0003988379.tif 000003
【図３】
0003988379.tif 000004
【図４】
0003988379.tif 000005
【図５】
0003988379.tif 000006
【図６】
0003988379.tif 000007
【図７】
0003988379.tif 000008
【図８】
0003988379.tif 000009
【図９】
0003988379.tif 000010
【図１０】
0003988379.tif 000011
【図１１】
0003988379.tif 000012