JP2019018586A - 自動二輪車の車両構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ホイールベースを短くしつつ、スイングアームを長くすること。【解決手段】自動二輪車（１）は、左右方向に延びるクランク軸（３５）と、クランク軸と同方向に延びクランク軸の回転を伝達するメイン軸（３６）と、クランク軸と同方向に延びメイン軸の回転を伝達するドライブ軸（３７）と、クランク軸と同方向に延びスイングアームを揺動可能に支持するピボット軸（３８）と、を備える。メイン軸は、クランク軸の前下方に配置され、ドライブ軸は、クランク軸の下方で且つメイン軸の後方に配置される。ピボット軸は、側面視で、クランク軸、メイン軸、及びドライブ軸の各中心を結ぶ三角形の内側に配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、自動二輪車の車両構造に関する。

昨今の自動二輪車にあっては、車両のホイールベースを小さくして軽快な乗り心地を得るものが流行となっている。そこで、従来より、前輪及び後輪の軸間距離を短縮して操縦性を向上する自動二輪車の車両構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、Ｌ型ツインエンジンが開示されており、エンジン内の各種軸配置を工夫することにより、マスの集中化、エンジンのコンパクト化、更にはホイールベースの短縮化を実現している。具体的には、クランク軸の前下方にメイン軸を配置し、クランク軸より前方でメイン軸の後方にドライブ軸を配置している。

特開平７−３０４４８４号公報

ところで、自動二輪車においては、操縦安定性向上のため、リヤサスペンションストロークによるジオメトリ変化を小さくするようにスイングアーム（リヤアーム）を長くすることが望まれている。

しかしながら、特許文献１では、前輪及び後輪の軸間距離の短縮を優先すると、スイングアームを長くすることが困難である。すなわち、前輪及び後輪の軸間距離とスイングアームの長さとがトレードオフの関係にある。

本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、ホイールベースを短くしつつ、スイングアームを長くすることが可能な自動二輪車の車両構造を提供することを目的とする。

本発明の一態様の自動二輪車の車両構造は、自動二輪車の左右方向に延びるクランク軸と、前記クランク軸と同方向に延び前記クランク軸の回転を伝達するメイン軸と、前記クランク軸と同方向に延び前記メイン軸の回転を伝達するドライブ軸と、前記クランク軸と同方向に延びスイングアームを揺動可能に支持するピボット軸と、を備え、前記メイン軸は、前記クランク軸の前下方に配置され、前記ドライブ軸は、前記クランク軸の下方で且つ前記メイン軸の後方に配置され、前記ピボット軸は、側面視で、前記クランク軸、前記メイン軸、及び前記ドライブ軸の各中心を結ぶ三角形の内側に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、ホイールベースを短くしつつ、スイングアームを長くすることができる。

本実施の形態に係る自動二輪車の概略構成を示す左側面図である。 エンジンの軸配置のバリエーションを示す模式図である。 比較例に係る自動二輪車の概略構成を示す左側面図である。

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、本発明に係る自動二輪車の車両構造をスポーツ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、本発明に係る自動二輪車の車両構造を、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。

図１及び図３を参照して、本実施の形態に係る自動二輪車の車両構造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自動二輪車の概略構成を示す左側面図である。図３は、比較例に係る自動二輪車の概略構成を示す左側面図である。図１と図３とでは、エンジンの構成部品及び自動二輪車の構成部品の配置のみが異なるため、同一名称の構成については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１及び図３に示すように、自動二輪車１では、車体フレーム２にパワーユニット３が搭載される。パワーユニット３は、例えば、水冷式の単気筒エンジン又は並列多気筒エンジンにトランスミッション（不図示）を組み合わせて構成される。

パワーユニット３は、左右方向に軸方向を有するクランク軸３５等が収容されるクランクケース３０の上部に、シリンダブロック３１、シリンダヘッド３２及びシリンダヘッドカバー３３を取り付けて構成される。シリンダブロック３１の軸線は、鉛直方向に対して前側に傾いている。クランクケース３０の下部には、オイルパン３４が設けられる。なお、本明細書においては、クランクケースとシリンダブロックとを合わせてエンジンケースと呼ぶことにする。

クランクケース３０内には、クランク軸３５の他、クランク軸３５の回転を後輪５３に伝達する各種軸が配置（収容）されている。具体的には、クランク軸３５の回転を伝達するメイン軸３６（カウンタ軸と呼ばれてもよい）と、メイン軸３６の回転を伝達するドライブ軸３７とがクランクケース３０内に配置されている。これらの軸配置については後述する。

車体フレーム２は、例えばアルミツインスパーフレームやダイヤモンドフレームであり、上記のようにパワーユニット３を懸架することで、車体全体として剛性が得られるように構成される。車体フレーム２は、全体として、前方から後方に向かって延在し、後端側で下方に向かって湾曲した形状を有している。

具体的に車体フレーム２は、ヘッドパイプ２０から後下方に向かって延びる左右一対のメインフレーム２１と、メインフレーム２１の後端から下方に延びるボディフレーム２２とを備えている。メインフレーム２１には、下方に延びる不図示のエンジン懸架部が設けられており、当該エンジン懸架部でパワーユニット３の前側（例えばシリンダヘッド３２）を支持する。

ボディフレーム２２は、上下端部でパワーユニット３の後部を支持する。また、ボディフレーム２２の鉛直方向の略中央部分には、スイングアーム２５を揺動可能に支持するピボット軸３８が配置されている。ボディフレーム２２の上端には、後上方に向かって延びるシートレール２３及びバックステー２４が設けられている。

また、図３では、メインフレーム２１の上方に燃料タンク４０が配置されている。燃料タンク４０の後方には、シートレール２３に沿ってシート４１が配置されている。シート４１の下方において、一対のボディフレーム２２の上端内側には、バッテリ等の電装部品４２が配置されている。

ヘッドパイプ２０には、ステアリングシャフト（不図示）を介して左右一対のフロントフォーク５０が操舵可能に支持される。フロントフォーク５０の下部には前輪５１が回転可能に支持されており、前輪５１の上方はフロントフェンダ５２によって覆われる。

スイングアーム２５は、ピボット軸３８から後方に向かって延びている。スイングアーム２５とボディフレーム２２の間には、不図示のリヤサスペンションが設けられている。スイングアーム２５の後端には後輪５３が回転可能に支持されている。

また、シリンダヘッド３２の排気ポートには、排気システムとして、エキゾーストパイプ６、及びマフラ７が接続される。排気ポートはパワーユニット３の前側に向けて設けられている。エキゾーストパイプ６は、排気ポートから下方に向かって延び、パワーユニット３の前下方で後方に屈曲してパワーユニット３の後方まで延びている。エキゾーストパイプ６の後端にマフラ７が取り付けられる。

ところで、昨今の自動二輪車にあっては、車両のホイールベース（前輪と後輪との軸間距離）を小さくして軽快な乗り心地を得るものが流行となっている。その一方で、自動二輪車においては、操縦安定性向上のため、リヤサスペンションストロークによるジオメトリ変化を小さくするようにスイングアーム（リヤアーム）を長くすることが望まれている。

ジオメトリ変化が大きい場合、スイングアームの揺動範囲と周辺部品との位置関係上の制約が大きくなり、設計工数の増加の要因と成り得る。また、スイングアームを長くすることは、ホイールベースの短縮化とは相反するものである。すなわち、ホイールベースとスイングアームの長さとはトレードオフの関係にあるため、ホイールベースを短縮しつつ、スイングアームを長くすることは困難である。

例えば、図３に示す比較例に係るパワーユニット３では、シリンダブロック３１の軸線Ｃが鉛直方向に対して前側に傾いており、シリンダブロック３１の下方において当該軸線Ｃの延長線上にクランク軸３５が配置されている。クランク軸３５の後方にはメイン軸３６が配置されており、メイン軸３６の後方にはドライブ軸３７が配置されている。更にドライブ軸３７の後方にはピボット軸３８が配置されており、これらの４軸が略水平方向で一直線上に並んでいる。このため、パワーユニット３全体が前後方向に大きくなっている。

比較例では、ホイールベースＬ１（前輪５１と後輪５３との軸間距離Ｌ１）を短くするためには、（１）スイングアーム２５の長さ（ピボット軸３８と後輪５３の軸間距離Ｌ２）を短くする、又は（２）前輪５１をパワーユニット３側に近づける、すなわち、前輪５１を後方にオフセットすることが考えられる。スイングアーム２５を短くすると、リヤサスペンショストロークによるジオメトリ変化が大きくなるため、あまり好ましくない。また、前輪５１をパワーユニット３側に近づけようとすると、パワーユニット３と前輪５１とのクリアランスの関係から、前輪５１がパワーユニット３に干渉してしまうおそれがある。このように、比較例では、ホイールベースＬ１の短縮化とスイングアーム２５の延長化を両立することが難しい。

そこで、本件発明者は、パワーユニット３の各種軸配置に着目し、ホイールベースを短くしつつ、スイングアームを長くすることを着想した。具体的に本実施の形態では、図１に示すように、メイン軸３６をクランク軸３５の前下方に配置し、ドライブ軸３７をクランク軸３５の下方（前下方）で且つメイン軸３６の後方（後下方）に配置した。更にピボット軸３８をクランク軸３５よりも前方（前下方かつドライブ軸３７の後上方）に配置した。より具体的には、ピボット軸３８を、クランク軸３５、メイン軸３６、及びドライブ軸３７の各中心を結ぶ三角形の内側に配置した。

この構成によれば、クランク軸３５の前方にドライブ軸３７を配置したことで、ピボット軸３８をよりパワーユニット３の前方に配置することができる。この結果、スイングアーム２５の長さ（ピボット軸３８と後輪５３との軸間距離Ｌ４）を比較例より長くすることが可能である。

また、本実施の形態では、シリンダヘッドカバー３３、シリンダヘッド３２、及びシリンダブロック３１が左右一対のメインフレーム２１の間に挟まれており、シリンダブロック３１の軸線Ｃ（軸方向）が左右一対のメインフレーム２１の延在方向と平行になるように配置されている。クランク軸３５は、シリンダブロック３１の後方において当該軸線Ｃの延長線上に配置されている。

このようにパワーユニット３の左右を一対のメインフレーム２１で囲うようにしたことで、パワーユニット３の剛性を利用して、車体剛性を向上させることができる。また、シリンダブロック３１の軸方向をメインフレーム２１の延在方向に沿わせたことで、クランク軸３５を車両のより上方に配置することができ、その下方にメイン軸３６及びドライブ軸３７を配置することが可能になった。これにより、パワーユニット３の前後幅を小さくすることができ、シリンダヘッド３２の前下方、すなわちクランクケース３０前方において、前輪５１とパワーユニット３との間に空間Ｓを確保することができる。これにより、前輪５１をパワーユニット３と干渉することなくパワーユニット３側（車両後方）にずらして配置することができる。この結果、ホイールベースＬ３（前輪５１と後輪５３との軸間距離Ｌ３）を比較例より小さくすることが可能になっている。

また、前輪５１を後方にずらしたことで、前輪５１を車両重心に近づけることができ、前輪５１及び後輪５３の分担荷重のバランスを均等に近づけることが可能である。更には、マスの集中化を図ることが可能である。

また、図１においては、メインフレーム２１の上方（クランクケース３０の上方）にエアクリーナ４３が配置されている。エアクリーナ４３を車両前方に配置したことで、前方からのエアをエアクリーナ４３に導入しやすくすることができ、エアの吸気効率を向上することが可能である。

エアクリーナ４３の後下方には、一対のボディフレーム２２間にバッテリ等の電装部品４２が配置されている。なお、エアクリーナ４３の後下方には、電装部品４２に限らず、キャニスタやＡＢＳユニットを配置してもよい。エアクリーナ４３の後方には、シートレール２３及びバックステー２４に沿って燃料タンク４０が配置されている。また、エアクリーナ４３の後方において、電装部品４２及び燃料タンク４０の上方には、シート４１が配置されている。

また、横に寝たシリンダヘッド３２の側面には排気ポート（不図示）が設けられており、排気ポートは、車両下側に向けられている。当該排気ポートには、エキゾーストパイプ６が接続されている。エキゾーストパイプ６は、クランクケース３０の側方から下方に向かって延びている。エキゾーストパイプ６の下端には、排気浄化触媒４４を介してマフラ７が接続されている。マフラ７は、クランクケース３０の下方に沿って、車両後方に延びている。

排気浄化触媒４４は、例えば、三元触媒で構成され、排気ガス内の汚染物質（一酸化炭素、炭化水素や窒素酸化物等）を無害な物質（二酸化炭素、水、窒素等）に変換することで、排気ガスを浄化する。排気ポートから遠く離れない位置、すなわち排気上流側に排気浄化触媒４４が配置されることで、排気熱による排気浄化触媒４４の早期活性化を実現することができ、排気浄化触媒４４の排気浄化性能を向上することが可能である。

このように、本実施の形態では、クランクケース３０内に配置されるクランク軸３５、メイン軸３６及びドライブ軸３７並びにピボット軸３８を上記配置にしたことで、ホイールベースの短縮化とスイングアーム２５の延長化を両立することが可能である。これにより、車両の操縦安定性を向上すると共に、パワーユニット３をコンパクトに構成することが可能になっている。

なお、上記実施の形態では、スポーツタイプの自動二輪車１を例にして説明したが、この構成に限定されない。例えば、自動二輪車１は、オフロードタイプやツアラータイプの自動二輪車で構成されてもよい。

また、上記実施の形態では、水冷式の単気筒又は多気筒のエンジンを例にして説明したが、この構成に限定されない。例えば、エンジンは、空冷式であってもよく、気筒数及び気筒の配置も適宜変更が可能である。

また、上記実施の形態では、車体フレーム３をアルミツインスパータイプ、又はダイヤモンドタイプのフレームで構成したが、この構成に限定されない。車体フレーム３は、クレードルタイプやアンダーボーンタイプ等、他のタイプのフレームであってもよい。

また、上記実施の形態では、シリンダブロック３１及びクランクケース３０を別部品で構成したが、この構成に限定されない。シリンダブロック３１とクランクケース３０とは、一体化された部品で構成されてもよい。

また、上記実施の形態では、エアクリーナ４３の後方に電装部品４２が配置される構成としたが、この構成に限定されない。エアクリーナ４３と電装部品４２との前後関係は、逆であってもよい。

また、上記実施の形態では、シリンダブロック３１の軸線Ｃがメインフレーム２１の延在方向と平行となるように配置される場合について説明したが、この構成に限定されない。軸線Ｃは、メインフレーム２１の延在方向と完全に平行である必要はなく、軸線Ｃとメインフレーム２１の延在方向とが交差してもよい。

また、上記実施の形態では、ピボット軸３８が、クランク軸３５、メイン軸３６、及びドライブ軸３７の各中心を結ぶ三角形の内側に配置される構成としたが、この構成に限定されない。ピボット軸３８は、当該三角形の辺上、又は三角形の外側に配置されてもよい。

また、上記実施の形態では、ピボット軸３８がクランク軸３５の前方に配置される構成としたが、この構成に限定されない。ピボット軸３８は、ドライブ軸３７の前方に配置されてもよい。また、上記４軸の位置関係は、上記構成に限らず、適宜変更が可能である。ここで、図２を参照して、変形例に係る軸配置について説明する。図２（図２Ａ−Ｃ）は、エンジンの軸配置のバリエーションを示す模式図である。図２では、説明の便宜上、４軸の位置関係のみ示している。

図２Ａに示すように、メイン軸３６は、クランク軸３５の前下方に配置され、ドライブ軸３７は、クランク軸３５の後下方で且つメイン軸３６の後下方に配置されている。ピボット軸３８は、クランク軸３５、メイン軸３６、及びドライブ軸３７の各中心を結ぶ三角形の内側において、クランク軸３５の後下方で且つメイン軸３６の後上方で且つドライブ軸３７の前上方に配置されている。

図２Ｂに示すように、メイン軸３６は、クランク軸３５の前下方に配置され、ドライブ軸３７は、クランク軸３５の後下方で且つメイン軸３６の後上方に配置されている。ピボット軸３８は、クランク軸３５、メイン軸３６、及びドライブ軸３７の各中心を結ぶ三角形の内側において、クランク軸３５の前下方で且つメイン軸３６の後上方で且つドライブ軸３７の前下方に配置されている。

図２Ｃに示すように、メイン軸３６は、クランク軸３５の前下方に配置され、ドライブ軸３７は、クランク軸３５の前下方で且つメイン軸３６の後下方に配置されている。ピボット軸３８は、クランク軸３５、メイン軸３６、及びドライブ軸３７の各中心を結ぶ三角形の外側において、クランク軸３５の前下方で且つメイン軸３６の後下方で且つドライブ軸３７の後上方に配置されている。これらのような配置であっても、スイングアーム２５を延長することが可能である。なお、図２に示す配置はあくまで一例を示すものであり、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲でその配置は適宜変更が可能である。

また、上記実施の形態では、シリンダブロック３１の軸線Ｃの延長線上にクランク軸３５が設けられる構成について説明したが、この構成に限定されない。例えば、エンジンは、軸線Ｃに対してクランク軸３５が所定距離オフセットされたオフセットクランク式のエンジンで構成されてもよい。

また、本実施の形態及び変形例を説明したが、本発明の他の実施の形態として、上記実施の形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。

また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。更には、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施形態をカバーしている。

以上説明したように、本発明は、ホイールベースを短くしつつ、スイングアームを長くすることができるという効果を有し、特に、自動二輪車の車両構造に有用である。

１ 自動二輪車
２ 車体フレーム
２０ ヘッドパイプ
２１ メインフレーム
３ パワーユニット
３０ クランクケース
３１ シリンダブロック
３５ クランク軸
３６ メイン軸
３７ ドライブ軸
３８ ピボット軸
４３ エアクリーナ
４４ 排気浄化触媒

Claims (4)

1. 自動二輪車の左右方向に延びるクランク軸と、
   前記クランク軸と同方向に延び前記クランク軸の回転を伝達するメイン軸と、
   前記クランク軸と同方向に延び前記メイン軸の回転を伝達するドライブ軸と、
   前記クランク軸と同方向に延びスイングアームを揺動可能に支持するピボット軸と、を備え、
   前記メイン軸は、前記クランク軸の前下方に配置され、
   前記ドライブ軸は、前記クランク軸の下方で且つ前記メイン軸の後方に配置され、
   前記ピボット軸は、側面視で、前記クランク軸、前記メイン軸、及び前記ドライブ軸の各中心を結ぶ三角形の内側に配置されることを特徴とする自動二輪車の車両構造。
2. ヘッドパイプから後方に向かって延びる左右一対のメインフレームを更に備え、
   エンジンのシリンダブロックは、前記左右一対のメインフレームの間に挟まれ、軸方向が前記左右一対のメインフレームの延在方向と平行になるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の自動二輪車の車両構造。
3. 前記エンジンの上方に配置されるエアクリーナを更に備えることを特徴とする請求項２に記載の自動二輪車の車両構造。
4. 前記エンジンの下方に配置される排気浄化触媒を更に備えることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の自動二輪車の車両構造。

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