(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
全てのシリンダのシリンダ軸線が車体側方から見て重なる状態で車体の前後方向に延び、少なくとも二つのピストンが同じ位相で往復する構造とし、クランク軸における前記二つのピストンに連結するクランクピンどうしの間であってこのクランクピンと位相を１８０°ずらした位置にバランサー用クランクピンを設け、このクランクピンに、シリンダに対しクランク軸を挾んで反対側に延びる往復式バランサーを連結してなり、前記バランサー用クランクピンの両端部は、前記二つのピストンに連結するクランクピンを支持するクランクウェブどうしによって支持され、前記クランク軸は、両端部のみがクランクケースに回転自在に支持されていることを特徴とする自動二輪車用多気筒エンジン。
【請求項２】
請求項１記載の自動二輪車用多気筒エンジンにおいて、クランク軸の車幅方向の一端部にＶベルト式自動変速機の駆動プーリを連結し、このＶベルト式自動変速機の従動プーリに車幅方向の反対側へ延びる連結軸を介して遠心クラッチを連結するとともに、この遠心クラッチの従動側を動力伝達手段によって後輪に連結し、前記従動プーリと遠心クラッチとの間であって前記連結軸の下方に往復式バランサーを位置付けたことを特徴とする自動二輪車用多気筒エンジン。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の自動二輪車用多気筒エンジンにおいて、バランサー用クランクピンの回転半径をピストン用クランクピンの回転半径より短く設定したことを特徴とする自動二輪車用多気筒エンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、往復式バランサーを備えた自動二輪車用多気筒エンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動二輪車用エンジンにおいて振動を低減するには回転式のバランサーが多く用いられている。この種の回転式のバランサーは、クランクケースに軸線がクランク軸と平行になるように回転自在に取付けたバランスウェイトがクランク軸と逆方向へ同じ回転数で回転する構造を採っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、スクータ型自動二輪車においては、大型自動二輪車のように多気筒エンジンを搭載して排気量を多くすることが要請されている。スクータ型自動二輪車は、大型自動二輪車より大幅にエンジンの振動を小さくしなければならないとともに、シート下方に広い収納空間を形成しなければならないため、振動を抑制する構造が問題になる。
【０００４】
これは、上述したように構成した従来の回転式バランサーを採用すると、大排気量エンジンではバランスウェイトが大きくなり、これに伴ってクランクケースが大型化するので、スクータ型自動二輪車においてクランクケースとシートとの間に設ける荷物収納ボックスが小さくなってしまうからである。
【０００５】
本発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、エンジン振動が小さいとともにクランクケース上方に収納空間を広く形成することができる自動二輪車用多気筒エンジンを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る自動二輪車用多気筒エンジンは、全てのシリンダのシリンダ軸線が車体側方視にて重なる状態で車体の前後方向に延び、少なくとも二つのピストンが同じ位相で往復する構造とし、前記ピストン用クランクピンどうしの間であってこのクランクピンと位相を１８０°ずらした位置に設けたバランサー用クランクピンに、シリンダと反対側に延びる往復式バランサーを連結してなり、前記バランサー用クランクピンの両端部は、前記二つのピストンに連結するクランクピンを支持するクランクウェブどうしによって支持され、前記クランク軸は、両端部のみがクランクケースに回転自在に支持されているものである。
【０００７】
本発明によれば、同じ位相をもって二つのピストンが往復することにより生じるエンジン振動が往復式バランサーで生じる振動によって相殺される。また、往復式バランサーの慣性重量はクランク軸におけるピストンに連結する二つのクランクピンの間に作用するから、偶力に起因して生じる曲げ方向の振動も小さい。往復式バランサーを収容する空間はクランクケース内で車体の前後方向に延びるように形成すればよいので、回転式バランサーを用いる場合に較べてクランクケース上面が低くなる。
【０００８】
他の発明に係る自動二輪車用多気筒エンジンは、上述した発明に係る自動二輪車用多気筒エンジンにおいて、クランク軸の一端部にＶベルト式自動変速機の駆動プーリを連結し、このＶベルト式自動変速機の従動プーリに、従動側が動力伝達手段によって後輪に連結する遠心クラッチを車幅方向の反対側へ延びる連結軸を介して連結し、前記従動プーリと遠心クラッチとの間であって連結軸の下方に往復式バランサーを位置付けたものである。
【０００９】
本発明によれば、相対的に大径なＶベルト式自動変速機の従動プーリと遠心クラッチとの間に形成されるデッドスペースに往復式バランサーが収容される。
【００１０】
他の発明に係る自動二輪車用多気筒エンジンは、上述した発明に係る自動二輪車用多気筒エンジンにおいて、バランサー用クランクピンの回転半径をピストン用クランクピンの回転半径より短く設定したものである。
【００１１】
本発明によれば、全てのクランクピンの回転半径が同じ寸法の場合に較べてバランサーの移動量が少なくなり、これを往復移動自在に支持する部分の抵抗が小さくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るスクータ型自動二輪車を図１ないし図９によって詳細に説明する。ここでは、並列２気筒エンジンに本発明を適用する場合の形態について説明する。
【００１３】
図１は本発明に係る多気筒エンジンを搭載したスクータ型自動二輪車の側面図、図２は同じく平面図、図３は動力ユニットの側面図、図４は動力ユニットの平面図である。図５は動力ユニットのオイルパン部分の縦断面図、図６は図３における動力伝達系のVI−VI線断面図、図７は動力ユニット後部の縦断面図、図８はバランサーの断面図、図９は要部を示す斜視図である。
【００１４】
これらの図において、符号１はこの実施の形態によるスクータ型自動二輪車（以下、これを単にスクータという）を示す。このスクータ１は、従来のスクータとは異なり、動力ユニット２を車体フレーム３にエンジンマウントボルト４によって固定し、後輪５をリヤアーム６によって支持している。動力ユニット２から後輪５への動力の伝達は、リヤアーム６の車体左側のアーム６ａに内蔵した従来周知のシャフトドライブ機構６ｂによって行う。
【００１５】
また、リヤアーム６の二つのアーム６ａ，６ａと車体フレーム２の後部との間にそれぞれクッションユニット７を介装している。なお、前輪８は、車体フレーム３のヘッドパイプ９に操舵自在に取付けたテレスコピック式フロントフォーク１０に支持させている。このフロントフォーク１０の上端部に操向ハンドル１１を取付けている。
【００１６】
前記動力ユニット２は、図３および図４に示すように、シリンダ１２と左右分割式クランクケース１３とからなる４サイクル並列２気筒型エンジンに後述するＶベルト式自動変速機１４および遠心クラッチ１５を組込んだ構造を採っている。このスクータ１は、図１に示すように、前記クランクケース１３の上方にシート１６と収納ボックス１７とを配設している。シート１６は、運転者用着座部と同乗者用着座部とを一体的に備え、車体前側の端部を支点として上下方向に揺動することができる構造を採っている。前記支点となる枢軸を符号１６ａで示す。
【００１７】
前記収納ボックス１７は、上方に向けて開口する箱状であって、フルフェイス型ヘルメット１８とジェット型ヘルメット１９とを車体の前後方向に並べて収納することができるような形状に形成し、車体フレーム３に支持させている。この収納ボックス１７の開口は、従来のスクータと同様に前記シート１６を回動させることによって開閉する。
【００１８】
動力ユニット２の前記シリンダ１２は、軸線方向が車体の前後方向を指向するように前傾させた状態でクランクケース１３に取付けてあり、図３に示すように、シリンダヘッド１２ａの上部に吸気管２０を接続するとともに下部に排気管２１を接続している。これらの吸気管２０および排気管２１は気筒毎に設け、吸気管２０は、シリンダヘッド１２ａから車体後側に延設して後端に気化器２２を接続している。この気化器２２に接続したエアクリーナ２３は、シート１６の前部とクランクケース１３との間であって収納ボックス１７より車体の前方に、上部がシート１６の下側の凹陥部１６ｂ内に臨む状態で配置している。２３ａはこのエアクリーナ２３の空気吸込用ダクトを示し、２３ｂはエアクリーナエレメントを示す。
【００１９】
前記排気管２１は、シリンダヘッド１２ａから車体の前後方向に沿ってシリンダボディ１２ｂの下方へ延ばし、クランクケース１３の最下部に設けたオイルパン１３ａに図１および図３に示すように側面視において重なるとともに図５に示すようにオイルパン１３ａの側面に沿う状態でクランクケース１３の下方を通し、車体後方へ延設している。このように排気管２１をオイルパン１３ａの側方に通すことによって、排気管がエンジンの最下部のオイルパン１３ａから下方へ突出することがないとともに、オイルパン１３ａの側方へ大きく張り出すこともない。このため、図５中にθで示すバンク角が排気管２１によって狭められることがなく、しかも、最低地上高Ｈを確保することができる。
【００２０】
前記動力ユニット２を搭載する車体フレーム３は、図１および図２に示すように、前記ヘッドパイプ９と、左右一対で前記ヘッドパイプ９から後下がりに延びるメインパイプ２４，２４と、前記ヘッドパイプ９に３本の連結パイプ２５を介して連結したダウンチューブ２６と、前記メインパイプ２４の後部に連結したシートレール２７、バックステー２８などから構成している。前記メインパイプ２４は、前記動力ユニット２の上方を通してこの動力ユニット２の後方に延設し、後端部にピボット軸２９を介して前記リヤアーム６を揺動自在に連結している。このメインパイプ２４にクランクケース１３の上部をボルトによって固定するとともに、メインパイプ２４の後端部に設けたブラケット２４ａ（図１参照）にクランクケース１３の後部をボルトによって固定している。
【００２１】
前記ダウンチューブ２６は、１本の管体によって図２に示すように平面視において横向きＵ字状に形成し、ヘッドパイプ９の前方からフロントフォーク１０の側方を通ってシリンダ１２の下側方に延設している。このダウンチューブ２６の後端部にシリンダ１２をボルトによって固定している。
【００２２】
すなわち、この車体フレーム３は、メインパイプ２４とダウンチューブ２６とによって囲まれた空間にシリンダ１２を収容した状態で動力ユニット２を支持している。車体フレーム３がこのような形態を採っているため、このスクータ１の足載せ台３０は、図９に示すように、車幅方向の中央部を両側の足載せ部３０ａより上方へ突出させている。この突出部を符号３０ｂで示す。シリンダ１２は、前記足載せ台３０の突出部３０ｂの下方であって、左右の足載せ部３０ａで挟まれる空間に臨んでいる。この空間を図９中に符号３１で示す。また、この空間３１には、シリンダ１２の他に、シリンダ１２とエアクリーナ２３との間の吸気系（吸気管２０および気化器２２）をも収容している。
【００２３】
動力ユニット２に内蔵する前記Ｖベルト式自動変速機１４は、従来のスクータに用いるものと同等の構造を採り、図４に示すように、クランク軸３２の車体右側の軸端部に装着した駆動プーリ３３と、この駆動プーリ３３にＶベルト３４を介して連結した従動プーリ３５とから構成している。この従動プーリ３５は、図６に示すように、軸線方向が車幅方向と平行な連結軸３６を軸心部に結合し、この連結軸３６を介して車体左側の遠心クラッチ１５の入力部材３７に連結している。なお、Ｖベルト式自動変速機１４は、クランクケース１３の車体右側の側壁と、この側壁の外側に取付けた変速機カバー２ａとによって形成される空間に収容している。
【００２４】
遠心クラッチ１５は、ボール３８で摩擦板３９を付勢する湿式多板式のもので、前記入力部材３７の回転上昇によりこの入力部材３７の回転が摩擦板３９を介して出力部材４０に伝達される構造を採っている。この出力部材４０を図６中に符号４１で示す動力伝達機構を介してリヤアーム６内のシャフトドライブ機構６ｂに連結している。前記動力伝達機構４１は、円筒状に形成して前記連結軸３６の外側を覆う第１の回転軸４２と、この第１の回転軸４２に歯車結合させた第２の回転軸４３と、この第２の回転軸４３に傘歯車４４，４５を介して連結したユニバーサルジョイント４６とから構成している。なお、この動力伝達機構４１と前記シャフトドライブ機構６ｂとが本発明に係る動力伝達手段を構成している。
【００２５】
このように車体右側にＶベルト式自動変速機１４の従動プーリ３５を配設するとともに車体左側に遠心クラッチ１５を配設すると、これら両部材の間の連結軸３６の周囲に空間が形成される。この動力ユニット２は、この空間の上側を荷物収納空間の一部として利用するとともに、下側をバランサ収容空間として利用している。
【００２６】
すなわち、図７に示すように、クランクケース１３の上面における前記従動プーリ３５と遠心クラッチ１５との間の部位に凹陥部４７を形成し、この凹陥部４７に上方から収納ボックス１７の底部１７ａを臨ませている。この構造を採ることにより、前記空間の上側を荷物収納空間の一部として利用することができ、収納ボックス１７の容量を多くとることができる。
【００２７】
前記空間の下側には、図３に示すように、往復式バランサー５１を配設している。このバランサー５１は、図８に示すように、クランク軸３２に連結したバランサー用コンロッド５２と、このコンロッド５２の先端部に筒体５３および枢支用ピン５４からなる連結部材を介して連結した丸棒形のバランスウェイト５５とから構成し、バランスウェイト５５をボール式直動型の軸受５６とホルダー５７とによってクランクケース１３に往復自在に支持させている。また、バランスウェイト５５は、図３に示す側面視においてその軸線がシリンダ軸線の延長線と一致する位置に位置付けられている。
【００２８】
このバランサー５１を連結するクランク軸３２は、２個のピストン５８，５８（図４参照）が同じ位相をもって往復するように形成し、ピストン用のコンロッド５９，５９の大端部を連結する二つのクランクピン３２ａ，３２ａの間に位相が１８０°ずれるようにバランサー用クランクピン３２ｂを設けている。このクランクピン３２ｂに前記バランサー５１のコンロッド５２を連結している。また、このクランク軸３２は、車幅方向の両端部のみをクランクケース１３に回転自在に支持させている。
前記二つのクランクピン３２ａ，３２ａは、図８に示すように、それぞれ両端部がクランク軸３２のクランクウェブ３２ｃ〜３２ｆに支持されている。前記二つのクランクピン３２ａ，３２ａのうち、車体左側（図８において下側）に位置するクランクピン３２ａは、図８に示すように、車体左側に位置する二つのクランクウェブ３２ｃ，３２ｄに支持されている。一方、車体右側に位置するクランクピン３２ａは、車体右側に位置する二つのクランクウェブ３２ｅ，３２ｆに支持されている。前記バランサー用クランクピン３２ｂは、図８に示すように、前記４個のクランクウェブ３２ｃ〜３２ｆのうち車幅方向の中央近傍に位置する２個のクランクウェブ３２ｄ，３２ｅに支持されている。言い換えれば、前記バランサー用クランクピン３２ｂの両端部は、前記二つのピストン５８，５８に連結するクランクピン３２ａ，３２ａを支持するクランクウェブ３２ｄ，３２ｅどうしによって支持されている。
なお、この実施の形態では、バランサー用クランクピン３２ｂの回転半径、すなわち図８中に符号ｒで示すアーム長がクランクピン３２ａのアーム長Ｒより短くなるように設定している。さらに、バランサー５１の重量は、２気筒分のピストン５８が往復するときにクランク軸３２に生じる慣性力を相殺する重量に設定している。
【００２９】
このようにバランサー５１を構成すると、二つの気筒のピストン５８，５８が往復することにより生じる振動を一つのバランサー５１で打消すことができる。しかも、バランサー５１の慣性重量はクランク軸３２における二つのクランクピン３２ａの間に作用するから、偶力に起因して生じる曲げ方向の振動も小さい。すなわち、２気筒エンジンでありながら、４気筒エンジンと同等の振動特性をもつようになる。
【００３０】
また、前記Ｖベルト式自動変速機１４と遠心クラッチ１５とを車幅方向の一方と他方に配設する構造を採ると、上述したようにこれら両部材の間の空間の有効利用を図ることができることに加え、Ｖベルト式自動変速機１４をクランクケース１３の外方に配置してクランクケース１３内のオイルから隔離することが容易に実施できる。このことは、クランク軸３２や湿式多板クラッチ１５などを収容する空間、すなわちオイルがかかる部材を収容する空間から乾式のＶベルト式自動変速機１４を隔離するために特別な仕切壁を設けなくてよいことを意味する。
【００３１】
上述したように構成した動力ユニット２のエンジンは、二つのシリンダ１２のシリンダ軸線が車体側方視にて重なる状態で車体の前後方向に延び、少なくとも二つのピストン５８が同じ位相で往復する構造とし、前記ピストン用クランクピン３２ａどうしの間であってこのクランクピン３２ａと位相を１８０°ずらした位置に設けたバランサー用クランクピン３２ｂに、シリンダ１２と反対側に延びる往復式バランサー５１を連結したため、二つのピストン５８が往復することにより生じるエンジン振動が往復式バランサー５１で生じる振動によって相殺される。また、往復式バランサー５１の慣性重量はクランク軸３２における二つのクランクピン３２ａの間に作用するから、偶力に起因して生じる曲げ方向の振動も小さい。
【００３２】
また、往復式バランサー５１を収容する空間はクランクケース１３内で車体の前後方向に延びるように形成すればよいので、回転式バランサーを用いる場合に較べてクランクケース上面が低くなる。
【００３３】
さらに、Ｖベルト式自動変速機１４の従動プーリ３５と遠心クラッチ１５との間であって連結軸３６の下方に往復式バランサー５１を位置付けたため、相対的に大径な前記従動プーリ３５と遠心クラッチ１５との間に形成されるデッドスペースに往復式バランサー５１を収容することができる。したがって、クランクケース１３内に他の部材との干渉を避けながらバランサー用収容空間を形成することができる。
【００３４】
さらにまた、バランサー用クランクピン３２ｂのアーム長ｒがクランクピン３２ａのアーム長Ｒより短くなるように設定しているので、両アーム長が等しい場合に較べてバランスウェイト５５の移動量が少なくなり、バランスウェイト５５が移動するときの抵抗、すなわち動力ユニット２の動力の損失が少なくなる。
【００３５】
加えて、この実施の形態で示したスクータ１は、シート１６の下方にクランクケース１３を配設し、足載せ台３０の車幅方向の中央部を上方へ突出させてなる突出部３０ｂの下方であって両側の足載せ部３０ａで挟まれる空間３１にシリンダを臨ませているため、足載せ台３０の内側にシリンダ１２を収容することができ、２気筒型大排気量エンジンを搭載してもシート１６とクランクケース１３との間に荷物収納用などとして利用する空間を広く形成することができる。
【００３６】
また、このスクータ１は、エンジンを並列２気筒型とし、気筒毎の排気管２１をシリンダ１２の下方から側面視においてオイルパン１３ａと重なるようにオイルパン１３ａの側面に沿わせて車体後方に延設したため、排気管２１がエンジンの最下部のオイルパン１３ａから下方へ突出することがなく、しかも、オイルパン１３ａの側方へ大きく張り出すこともない。したがって、車体の最低地上高やバンク角などの条件を満たしながら、排気管２１を車幅方向の両側に延設して排気抵抗が小さくなるように大径に形成することができる。
【００３７】
さらに、シート１６の車体前側の端部とクランクケース１３との間にエアクリーナ２３を配設し、足載せ台３０の突出部３０ｂの下方の空間にエアクリーナ２３とシリンダ１２との間の吸気系を収容したため、吸気系の部品も足載せ台３０の内側に収容することができるから、シート１６の下方の空間がより一層広くなる。
【００３８】
なお、この実施の形態ではスクータ１に本発明に係る多気筒エンジンを搭載する例を示したが、自動二輪車であれば車体の形態はどのようなものでもよく、本発明の多気筒エンジンを搭載することによってクランクケースの上方に空間を広く形成することができる。この空間には、収納ボックスの他に、大容量のエアクリーナや燃料タンクなどを配置することができる。
【００３９】
また、この実施の形態では並列２気筒型エンジンに本発明を適用する場合の例を示したが、本発明は、並列４気筒型のエンジンにも適用することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、同じ位相をもって二つのピストンが往復することにより生じるエンジン振動が往復式バランサーで生じる振動によって相殺される。また、往復式バランサーの慣性重量はクランク軸におけるピストンに連結する二つのクランクピンの間に作用するから、偶力に起因して生じる曲げ方向の振動も小さい。往復式バランサーの軸線は、シリンダを軸線がクランク軸から車体の前方に延びるように形成していることから、クランク軸から車体の後方に延びるようになる。このため、この往復式バランサーを収容する空間をクランクケース内で車体の前後方向に延びるように形成すればよいから、回転式バランサーを用いる場合に較べてクランクケース上面が低くなる。
【００４１】
したがって、エンジン振動が小さいとともにクランクケース上方に収納空間を広く形成することができる自動二輪車用多気筒エンジンを提供することができる。この結果、このエンジンをスクータ型自動二輪車に搭載することによって、振動が小さくて乗り心地がよいとともにシート下方に大容量の荷物収納ボックスを備えたスクータ型自動二輪車を製造することができる。
【００４２】
Ｖベルト式自動変速機の従動プーリと遠心クラッチとの間の空間の下側に往復式バランサーを位置付ける他の発明によれば、相対的に大径なＶベルト式自動変速機の従動プーリと遠心クラッチとの間に形成されるデッドスペースに往復式バランサーを収容することができるから、クランクケース内に他の部材との干渉を避けながらバランサー用収容空間を形成することができる。したがって、クランクケースが大型化することがなく、クランクケースの上方により一層広い収納空間を形成することができる。
【００４３】
バランサー用クランクピンの回転半径を他のクランクピンより短くする他の発明によれば、全てのクランクピンの回転半径が同じ寸法の場合に較べてバランサーの移動量が少なくなり、これを往復移動自在に支持する部分の抵抗が小さくなる。このため、往復式バランサーが動作するときにエンジンの動力の損失が小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る多気筒エンジンを搭載したスクータ型自動二輪車の側面図である。
【図２】  本発明に係る多気筒エンジンを搭載したスクータ型自動二輪車の平面図である。
【図３】  動力ユニットの側面図である。
【図４】  動力ユニットの平面図である。
【図５】  動力ユニットのオイルパン部分の縦断面図である。
【図６】  図３における動力伝達系のVI−VI線断面図である。
【図７】  動力ユニット後部の縦断面図である。
【図８】  バランサーの断面図である。
【図９】  車体の一部を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…スクータ型自動二輪車、２…動力ユニット、３…車体フレーム、１２…シリンダ、１３…クランクケース、１４…Ｖベルト式自動変速機、１５…遠心クラッチ、１６…シート、１７…収納ボックス、３６…連結軸、５１…往復式バランサー。
【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】
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【図８】
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【図９】
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