(57)【要約】【課題】操縦安定性を損なうことなく、過給機の配置スペースを確保すること。【解決手段】エンジン（２）は、排気を駆動源とした過給機（２７）と、車両進行方向とは逆方向に回転するクランク軸（２３）と、クランク軸の中心より後方に軸線（Ｃ２）が設けられるシリンダ（２１）と、を備える。過給機は、シリンダの前方に配置される。これらにより、シリンダの前方に過給機を配置するためのスペース（Ｓ２）を確保することができると共に、タイヤやホイールの回転による回転イナーシャを相殺することができる。【選択図】図２
2017141774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気を駆動源とした過給機と、
車両進行方向とは逆方向に回転するクランク軸と、
前記クランク軸の中心より後方に軸線が設けられるシリンダと、を備え、
前記過給機は、前記シリンダの前方に配置されることを特徴とするエンジン。
【請求項２】
前記クランク軸の回転を伝達するカウンタ軸と、
前記クランク軸の回転振動を軽減するバランサ軸と、を更に備え、
前記クランク軸の回転は、前記バランサ軸を介して前記カウンタ軸に伝達されることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記バランサ軸は、前記クランク軸の中心と前記カウンタ軸の中心とを結ぶ直線より上方に配置されることを特徴とする請求項２に記載のエンジン。
【請求項４】
前記クランク軸を収容するクランクケースと、
冷却水を冷却するラジエータと、を更に備え、
前記過給機は、前記クランクケースの上方に配置され、
前記ラジエータは、前記過給機の上方に配置されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに関し、特に、過給機を備えたエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
過給機を備えた自動二輪車においては、エンジンの排気を過給機の駆動源としたものが存在する（例えば、特許文献１−３参照）。特許文献１−３に記載の自動二輪車では、シリンダヘッドの前方側に形成される排気口にエキゾーストマニホールドが取り付けられ、エキゾーストマニホールドに過給機（ターボチャージャー）が取り付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−２４０５２３号公報
【特許文献２】特開昭６０−２４０５２４号公報
【特許文献３】特開２０１５−８３４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、エンジン（シリンダヘッド）の前方に過給機を配置しようとすると、ラジエータや前輪との隙間を確保するのが難しい。この場合、当該隙間を確保するためにエンジン全体を後方にずらすことが考えられる。しかしながら、自動二輪車全体の重心位置も後方に移動してしまうため、前輪の分担荷重が減る結果、操縦安定性が悪化するという問題がある。
【０００５】
本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、操縦安定性を損なうことなく、過給機の配置スペースを確保することができるエンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るエンジンは、排気を駆動源とした過給機と、車両進行方向とは逆方向に回転するクランク軸と、前記クランク軸の中心より後方に軸線が設けられるシリンダと、を備え、前記過給機は、前記シリンダの前方に配置されることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、シリンダの軸線がクランク軸の中心より後方にオフセットされることで、シリンダの前方に過給機を配置するためのスペースを確保することができる。また、シリンダがオフセットされることで燃焼圧によるピストン側圧が低減され、ピストンのメカロスを抑えることができる。さらに、クランク軸が進行方向に対して逆回転されることで、タイヤやホイールの回転による回転イナーシャを相殺することができる。この結果、操縦安定性が向上される。
【０００８】
また、本発明に係る上記エンジンは、前記クランク軸の回転を伝達するカウンタ軸と、前記クランク軸の回転振動を軽減するバランサ軸と、を更に備え、前記クランク軸の回転は、前記バランサ軸を介して前記カウンタ軸に伝達されることが好ましい。この構成によれば、逆回転されるクランク軸をバランサ軸で正回転に変換することができる。このため、クランク軸の回転方向を変換するための軸を新たに設ける必要がなく、構成が簡略化される。
【０００９】
また、本発明に係る上記エンジンにおいて、前記バランサ軸は、前記クランク軸の中心と前記カウンタ軸の中心とを結ぶ直線より上方に配置されることが好ましい。この構成によれば、バランサ軸がオイルに浸かるのを防止することができ、バランサ軸のメカロス増加を抑えることができる。
【００１０】
また、本発明に係る上記エンジンは、前記クランク軸を収容するクランクケースと、冷却水を冷却するラジエータと、を更に備え、前記過給機は、前記クランクケースの上方に配置され、前記ラジエータは、前記過給機の上方に配置されることが好ましい。この構成によれば、シリンダがオフセットされたことでクランクケースの上方に過給機の配置スペースが確保されると共に、ラジエータもシリンダ側に詰めて配置することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、クランク軸を逆回転させ、シリンダを後方にオフセット配置することで、操縦安定性を損なうことなく、過給機の配置スペースを確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態に係るエンジンが適用される自動二輪車の概略構成を示す側面図である。
【図２】エンジン内の軸配置及び周辺部品の配置例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、本発明に係るエンジンをネイキッドタイプの自動二輪車に適用した例について説明するが、適用対象はこれに限定されることなく変更可能である。例えば、本発明に係るエンジンを、他のタイプの自動二輪車や、バギータイプの自動三輪車、自動四輪車等に適用してもよい。また、方向について、車両前方を矢印ＦＲ、車両後方を矢印ＲＥでそれぞれ示す。また、以下の各図では、説明の便宜上、一部の構成を省略している。
【００１４】
図１を参照して、本実施の形態に係るエンジンが適用される自動二輪車の概略構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るエンジンが適用される自動二輪車の概略構成を示す側面図である。なお、図１では、エンジン周辺の構成を模式図で表している。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態に係る自動二輪車１は、エンジン２の排気を駆動源とした過給機２７、いわゆるターボチャージャーを備えた自動二輪車である。自動二輪車１は、パワーユニット、電装系等の各部を搭載する鋼製又はアルミ合金製のツインスパー型の車体フレーム１０にエンジン２を懸架して構成される。
【００１６】
車体フレーム１０の上部には、燃料タンク１１が配置される。燃料タンク１１の後方には、運転者シート１２及び同乗者シート１３がリヤカウル１４と共に配置されている。車体フレーム１０の前頭部には、左右一対のフロントフォーク３０がハンドルバー３１と共に操舵可能に支持されている。ハンドルバー３１の前方には、ヘッドランプ３２が設けられている。フロントフォーク３０の下部には前輪３３が回転可能に支持されており、前輪３３の上方はフロントフェンダ３４によって覆われている。
【００１７】
車体フレーム１０の後部には、スイングアーム４０が上下に揺動可能に連結されている。スイングアーム４０の後部には、後輪４１が回転可能に支持されている。後輪４１の左側には、ドリブンスプロケット（不図示）が設けられており、ドライブチェーン４２によってエンジン２の動力が後輪４１に伝達される。後輪４１の上方は、リヤカウル１４の後部に設けられたリヤフェンダ４３により覆われる。
【００１８】
エンジン２は、例えば、単気筒又は多気筒の４サイクルエンジンで構成される。エンジン２は、シリンダブロックやシリンダヘッド等を組み合わせたシリンダアセンブリ２１（以下、単にシリンダ２１と記す）の下方に、クランクケース２２が取り付けられたエンジン本体２０を備えている。シリンダ２１内には、ピストン（不図示）等の構成部品が収容されている。クランクケース２２内には、クランク軸２３の他、クランク軸２３の回転を伝達する各種軸（後述するカウンタ軸２４、ドライブ軸２５、バランサ軸２６）等が収容される。
【００１９】
シリンダ２１の前方であって、クランクケース２２の上方には、過給機２７が設けられている。具体的に過給機２７は、エンジン本体２０（シリンダ２１）の前面に設けられる排気口（不図示）に、エキゾーストマニホールド（不図示）を介して取り付けられる。過給機２７は、排気ガスによって回転されるタービンと吸入空気を圧縮するコンプレッサ（共に不図示）とを有している。
【００２０】
過給機２７の側面（より具体的にはタービン側の側面）には、エキゾーストパイプ１５が接続されている。エキゾーストパイプ１５は、過給機２７から下方に延出し、クランクケース２２の下方で屈曲して車体後方へ延びている。エキゾーストパイプ１５の後端には、マフラー１６が取り付けられている。燃焼後の排気ガスは、過給機２７、エキゾーストパイプ１５及びマフラー１６を通って外部に排出される。
【００２１】
さらに、本実施の形態に係るエンジン１は、水冷式のエンジンであり、エンジン２内で温められた冷却水を冷却するラジエータ２８を備えている。ラジエータ２８は、エンジン本体２０（シリンダ２１）の前方であって、過給機２７の上方に設けられている。ラジエータ２８は、車両の走行風を受けることで冷却水を冷却する。
【００２２】
このように構成される自動二輪車１では、乗員のスロットル操作に応じて、エンジン２からの排気がエキゾーストマニホールドを介して過給機２７（タービン）に導入される一方、外の空気がエアクリーナ（不図示）を通じて過給機２７（コンプレッサ）に導入される。
【００２３】
過給機２７では、排気の流れによってタービンが高速回転され、排気がエキゾーストパイプ１５及びマフラー１６を通じて外に排出される一方、タービンの回転に伴ってコンプレッサが回転することで吸入空気が圧縮される。圧縮された吸入空気は、インテークパイプ（不図示）を通じてエンジン２内に導入される。
【００２４】
このように、過給機２７で吸入空気を圧縮することにより、エンジン２の総排気量以上の混合気をエンジン２内に送り込むことができる。この結果、より多くの燃料を燃やしてエンジン２の出力を高めることができる。
【００２５】
ところで、過給機を備える自動二輪車においては、エンジン本体と前輪との隙間に制約があるため、エンジン本体の前方に過給機を配置することが難しい。例えば、エンジン本体を車両後方に移動させることで過給機の配置スペースを確保することが考えられる。しかしながら、エンジン本体を後方にずらすと車両全体の重心が後輪側に集中してしまう。この結果、前輪側の分担荷重が小さくなり、操縦安定性に影響を与えるおそれがある。また、車両全体の前後長が大きくなってしまうという問題もある。
【００２６】
さらに、過給機を備えるエンジンは、自然吸気エンジンと比べてラジエータの放熱量を増やす必要があるため、ラジエータが大型化してしまう。また、ラジエータは、走行風を受けるためにエンジン本体の前方に設けられることが好ましい。この場合、上記したように、エンジン本体と前輪との隙間に制約があるため、エンジン本体の前方にラジエータを配置することが難しい。特に、発熱部品である過給機とラジエータとの間には、ある程度の隙間を確保する必要があるため、上記と同様に車両全体の前後長が大きくなってしまうという問題がある。
【００２７】
そこで、本実施の形態では、シリンダ２１の軸線をクランク軸２３の中心より後方にオフセットさせる構成とした。これにより、シリンダ２１の前方に過給機２７及びラジエータ２８の配置スペースを確保することができる。特に、重量物であるクランク軸２３を前輪３３側に近づけたまま、過給機２７及びラジエータ２８の配置スペースを確保することができるため、前輪３３の分担荷重を減らすことがない。この結果、操縦安定性を損なうことがない。また、上記した配置スペースに過給機２７及びラジエータ２８を配置したことで、車両の前後長を大きくすることもない。
【００２８】
また、本実施の形態では、クランク軸２３を車両の進行方向に対して逆回転させる構成とした。これにより、タイヤやホイールの回転による回転イナーシャを、クランク軸２３の回転イナーシャで相殺することができる。この結果、操縦安定性（ハンドリング性能）が向上される。このように、オフセットシリンダと逆回転クランクを組み合わせることで、メカロスを低減しつつ過給機２７及びラジエータ２８の配置スペースの確保と、操縦安定性の向上の両方を実現することが可能になった。
【００２９】
次に、図２を参照して、エンジンの構成部品のレイアウトについて説明する。図２は、エンジン内の軸配置及び周辺部品の配置例を示す模式図である。特に、図２Ａは比較例に係るエンジンのレイアウト図であり、図２Ｂは本実施の形態に係るエンジンのレイアウト図である。図２Ａ及び図２Ｂでは、部品のレイアウトが異なるだけであるため、各部品の名称は同一である。よって、既出の構成について説明は省略する。
【００３０】
先ず、比較例に係るエンジン５について説明する。図２Ａに示すように、クランクケース５２内には、クランク軸５３、カウンタ軸５４、ドライブ軸５５及びバランサ軸５６が収容されている。クランク軸５３は、クランクケース５２内の中央よりやや前側に配置されている。クランク軸５３の前下方には、クランク軸５３の回転振動を軽減するバランサ軸５６が配置されている。また、クランク軸５３の後方には、クランク軸５３の回転を伝達するカウンタ軸５４が配置されている。カウンタ軸５４の後方には、カウンタ軸５４の回転を後輪に伝達するドライブ軸５５が配置されている。
【００３１】
クランク軸５３にはプライマリドライブギヤ５３ａが設けられており、バランサ軸５６にはバランサギヤ５６ａが設けられている。バランサギヤ５６ａは、プライマリドライブギヤ５３ａに噛み合っている。カウンタ軸５４にはプライマリドリブンギヤ５４ａが設けられている。プライマリドリブンギヤ５４ａは、プライマリドライブギヤ５３ａに噛み合っている。また、カウンタ軸５４及びドライブ軸５５には、トランスミッションの一部を構成する複数の変速ギヤ５５ａが設けられている（カウンタ軸５４の変速ギヤは不図示）。
【００３２】
比較例では、クランク軸５３が車両の進行方向と同一方向（図２Ａで示す時計回り）に正回転される。クランク軸５３の回転は、プライマリドライブギヤ５３ａ及びプライマリドリブンギヤ５４ａを介してカウンタ軸５４に伝達される。なお、クランク軸５３の回転は、カウンタ軸５４に設けられるクラッチ（不図示）によって断接可能となっている。カウンタ軸５４の回転は、複数の変速ギヤ５５ａの組み合わせにより所定の変速比でドライブ軸５５に伝達される。そして、ドライブ軸５５の回転は、ドライブチェーン４２（図１参照）を介して後輪４１（図１参照）へと伝達される。
【００３３】
また、クランク軸５３の上方には、シリンダ５１が設けられている。シリンダ５１は、軸線Ｃ１（シリンダ５１の軸方向の中心線）がクランク軸５３の中心を通り、前側に傾くように配置されている。
【００３４】
比較例に係るエンジン本体５０では、クランク軸５３の中心が前輪３３の後縁部から距離Ｄ１だけ離れている。そして、エンジン本体５０の前方において、前輪３３とエンジン本体５０との間には、スペースＳ１が設けられている。ここで、スペースＳ１内にラジエータ２８を設ける際に、前輪３３とラジエータ２８との隙間Ｄ２を確保する必要があると想定する。
【００３５】
この場合、ラジエータ２８がエンジン本体５０側に接近し過ぎて、ラジエータ２８とシリンダ５１との隙間Ｄ３がほとんど確保されない。この結果、ラジエータ２８は、エキゾーストマニホールド（不図示）の熱の影響を受けると共に、ラジエータ２８を通過する走行風の通過効率が悪化して冷却効率が低下してしまうため、あまり好ましくない。また、スペースＳ１内に過給機を配置する余裕はない。
【００３６】
一方、本実施の形態に係るエンジン２では、図２Ｂに示すように、クランクケース２２内の前側にクランク軸２３が収容されている。クランク軸２３の後方には、カウンタ軸２４が配置されている。カウンタ軸２４の後方には、ドライブ軸２５が配置されている。これらの３軸は、車両の前後方向において、略一直線上に設けられる。また、クランク軸２３の後上方には、バランサ軸２６が配置されている。
【００３７】
クランク軸２３のプライマリドライブギヤ２３ａは、バランサ軸２６のバランサギヤ２６ａに噛み合っている。バランサギヤ２６ａは、カウンタ軸２４のプライマリドリブンギヤ２４ａに噛み合っている。また、カウンタ軸２４及びドライブ軸２５には、トランスミッションの一部を構成する複数の変速ギヤ２５ａが設けられている（カウンタ軸２４の変速ギヤは不図示）。
【００３８】
本実施の形態では、クランク軸２３が車両の進行方向（前輪３３の回転方向）とは反対方向（図２Ｂで示す反時計回り）に逆回転される。クランク軸２３の回転は、プライマリドライブギヤ２３ａ及びバランサギヤ２６ａを介してバランサ軸２６に伝達される。そして、バランサ軸２６の回転は、バランサギヤ２６ａ及びプライマリドリブンギヤ２４ａをカウンタ軸２４に伝達される。
【００３９】
このとき、逆回転されるクランク軸２３の回転方向がバランサ軸２６によって正回転に変換される。これにより、カウンタ軸２４の回転方向は、比較例に係るカウンタ軸５４の回転方向と同じ方向（図２で示す反時計回り）に変換される。このように、クランク軸２３の回転をバランサ軸２６を介してカウンタ軸２４に伝達する構成としたため、逆回転されるクランク軸２３をバランサ軸２６で正回転に変換することができる。この結果、クランク軸２３の回転方向を変換するための軸を新たに設ける必要がなく、構成が簡略化される。
【００４０】
カウンタ軸２４の回転は、比較例と同様に、複数の変速ギヤ２５ａの組み合わせにより所定の変速比でドライブ軸２５に伝達される。そして、ドライブ軸２５の回転は、ドライブチェーン４２を介して後輪４１へと伝達される。
【００４１】
また、クランク軸２３の上方には、シリンダ２１が設けられている。本実施の形態において、シリンダ２１は、軸線Ｃ２が前側に傾けられており、比較例に係る軸線Ｃ１に対して距離Ｅだけ後方にオフセットして配置されている。具体的には、クランク軸２３の中心より後方に軸線Ｃ２が位置するようにシリンダ２１がオフセット配置されている。また、比較例と同様に、クランク軸２３の中心が前輪３３の後縁部から距離Ｄ１だけ離れている。
【００４２】
本実施の形態では、上記したように、シリンダ２１が後方にオフセット配置され、バランサ軸２６がクランク軸２３の後下方に設けられている。このため、シリンダ２１及びクランクケース２２（エンジン本体２０）の前方において、比較例に係るスペースＳ１より大きいスペースＳ２を確保することができる。この結果、シリンダ２１の前方のスペースＳ２に過給機２７をシリンダ２１側に近づけて配置することができる。
【００４３】
このように、クランク軸２３と前輪３３の後縁部との距離Ｄ１を確保して、クランク軸２３を前輪３３側に近づけつつも、過給機２７を配置することが可能になっている。これらにより、エンジン本体２０を後方にずらす必要が無く、車両全体の重心が後輪側に集中することもない。よって、前輪３３の分担荷重を確保して、操縦安定性に影響を与えることがない。
【００４４】
また、過給機２７の上方においては、上記と同様に、シリンダ２１が後方にオフセットされたことで、シリンダ２１の前方のスペースＳ２にラジエータ２８も配置することが可能になっている。具体的には、前輪３３とラジエータ２８との隙間Ｄ２を確保しつつも、シリンダ２１が後方にオフセットされた分だけ、ラジエータ２８とシリンダ２１との隙間Ｄ４を確保することができる。
【００４５】
このように、比較例に係るラジエータ２８とシリンダ５１との隙間Ｄ３よりも大きい隙間Ｄ４を確保することが可能になった。これにより、シリンダ２１からの熱の影響をラジエータ２８に与え難くすることができる。また、シリンダ２１と前輪３３との間のスペースＳ２において、ラジエータ２８を可能な限りシリンダ２１側に詰めて配置することができる。
【００４６】
また、バランサ軸２６は、クランク軸２３の中心とカウンタ軸２４の中心とを結ぶ直線Ｌより上方に配置されている。このため、バランサ軸２６がオイルパン（不図示）内のオイルに浸かるのを防止することができる。この結果、バランサ軸２６のメカロス増加を抑えることができる。さらに、車両の前後方向に配置される３軸（クランク軸２３、カウンタ軸２４、ドライブ軸２５）の間にバランサ軸２６が配置されているため、比較例に比べて、エンジン本体２０の前後長を短くすることができる。
【００４７】
以上のように、本実施の形態によれば、シリンダ２１の軸線Ｃ２がクランク軸２３の中心より後方にオフセットされることで、シリンダ２１の前方に過給機２７を配置するためのスペースＳ２を確保することができる。また、シリンダ２１がオフセットされることで燃焼圧によるピストン側圧が低減され、ピストンのメカロスを抑えることができる。さらに、クランク軸２３が進行方向に対して逆回転されることで、タイヤやホイール（車輪３３）の回転による回転イナーシャを相殺することができる。この結果、操縦安定性が向上される。
【００４８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００４９】
例えば、上記した実施の形態においては、バランサ軸２６がクランク軸２３の後上方に設けられる構成としたが、この構成に限定されない。バランサ軸２６は、例えば、クランク軸２３の後下方に設けられてもよい。また、バランサ軸２６は、必ずしも設けられなくてよい。この場合、クランク軸２３の回転（逆回転）を正回転に戻すためにアイドルギヤを設けることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上説明したように、本発明は、操縦安定性を損なうことなく、過給機の配置スペースを確保することができるという効果を有し、特に、過給機を備えたエンジンに有用である。
【符号の説明】
【００５１】
１  自動二輪車
２、５  エンジン
２０、５０  エンジン本体
２１、５１  シリンダ
２３、５３  クランク軸
２４、５４  カウンタ軸
２６、５６  バランサ軸
２２、５２  クランクケース
２７  過給機
２８  ラジエータ
３３  前輪
Ｃ１、Ｃ２  シリンダの軸線
Ｄ１  クランク軸と前輪との距離
Ｄ２  ラジエータと前輪との距離
Ｄ３、Ｄ４  シリンダとラジエータとの距離
Ｌ  クランク軸の中心とカウンタ軸の中心とを結ぶ直線
Ｓ１、Ｓ２  スペース
【図１】
2017141774.tif 000003
【図２】
2017141774.tif 000004