JP4675866B2 - バランサを備える内燃機関および該内燃機関が搭載された自動二輪車 - Google Patents
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Description
そこで、自動二輪車の乗車振動を低減する内燃機関として、クランク軸の1次慣性力およびバランサの慣性力により生じる加速度と、クランク軸の1次慣性力およびバランサの慣性力により内燃機関の重心を回転中心として生じる偶力による加速度とを調整することにより、前記支持部材(車体フレーム)への内燃機関の支持部において、互いに実質的に逆向きかつ実質的に同じ大きさにして、振動を相殺するものが知られている(例えば特許文献1参照)。
さらに、内燃機関がその支持部で車体フレームに支持される場合、該支持部に適度な大きさに低減された振動を更に意図的に特定の略一方向のみに発生させることができれば、車体フレームを介して乗員に伝わるこの振動により、乗員に適度な鼓動感を与えることができるので、製品の魅力の一つとなる。
しかも、合成加速度は、内燃機関から支持部材へ振動を伝達する特定支持部において略一方向となるので、特定支持部と支持部材との間に設けられる振動低減手段のみにより、支持部材に伝わる内燃機関の振動を効果的に低減することができて、振動低減手段の数またはその構成部材の数を減らすことが可能になるため、部品点数の削減によるコスト削減および軽量化に寄与する。
請求項2記載の事項によれば、合成加速度が発生する略一方向を、特定の方向として、車両の進行方向に略平行な方向とすることにより、合成加速度により発生する振動が、車体フレームに伝わって、乗員に鼓動感を与えることができるので、該鼓動感による乗り心地性の向上を実現できる。
請求項3記載の発明によれば、請求項1記載の発明と同様の効果が奏されるうえ、合成加速度が発生する略一方向が、特定の方向として、リンクによる振動低減効果が大きいリンクの両枢支中心点を通る直線である中心線に略直交する方向であることにより、簡単な構造で車体フレームに伝わる振動を効果的に低減することができて、乗り心地性が向上する。また、振動低減のためには、合成加速度の方向とリンクの枢支中心点の位置関係を設定するだけでよいので、車体フレームに内燃機関を支持するための支持機構を大幅に変更することなく、従来の自動二輪車に本発明を適用することができるので、コスト削減に寄与する。
図1を参照すると、本発明が適用された内燃機関2は、車両としてのスクータ型の自動二輪車1にクランク軸Cが車幅方向に指向する横置き配置で搭載される水冷式の単気筒4ストローク内燃機関であり、内燃機関2の左方から後方に延びて配置される動力伝達装置3と共にパワーユニット4を構成する。
なお、この実施形態において、上下、前後および左右は、自動二輪車1を基準としたものとする。
それゆえ、パワーユニット4、ひいては内燃機関2は、複数の、この実施形態では2つの支持部としての前ハンガPおよび後ハンガ16において、車体フレームFに支持される。そして、前記複数の支持部のうち、前ハンガPは、パワーユニット4または内燃機関2を支持する支持部材としての車体フレームFに、前記緩衝部材、リンク22およびピボット軸17を介して、揺動中心線L4を支持中心として揺動可能に支持される特定支持部である。
それゆえ、重心Gにおける振動を許容したとしても、前ハンガPにおいて合成加速度aTにより発生する振動が前記略一方向での振動となるように、各起振力Fp,Fc,Fbおよび起振モーメントMFp,Mmp,MFc,MFb,Mpcにより発生する前ハンガPでの加速度aFp,aFc,aFb,aMp,aMm,aMc,aMb,aMpcの総和である合成加速度aTの方向が前記略一方向となるように、カウンタウエイトWcの回転運動質量mc、バランサウエイトWbの回転運動質量mb、クランク軸Cに対するカウンタウエイトWcの位相差α1、クランク軸Cに対するバランサウエイトWbの位相差α2および重心Gに対する回転中心線L3の位置(座標)などにより構成される制振パラメータが設定される。そして、前記略一方向の方向は、前記制振パラメータを変更することにより、任意の方向に設定することができる。
このように、前ハンガPで発生する合成加速度aTの方向、ひいては該合成加速度aTにより発生する前ハンガPでの振動の方向を制御することにより、内燃機関2の振動に起因して車体フレームFひいては自動二輪車1の乗員に伝達される振動の方向を変更することができる。例えば、前記略一方向を、自動二輪車1の進行方向に略平行な方向に設定することにより、合成加速度aTにより発生する振動が前記緩衝部材により適度の大きさに低減された後に車体フレームに伝わって、乗員に適度な鼓動感を与えることができる。
また、前記略一方向を、揺動中心線L4の方向から見て、リンク22の両枢支中心点T1,T2を通る中心線L5(図1参照)に略直交する方向に設定することにより、合成加速度aTが発生する略一方向が、リンク22による振動低減効果が大きいリンク22の中心線L5に略直交する方向となるため、合成加速度aTにより発生する振動が、リンク22により効果的に低減される。それゆえ、リンク22は振動低減手段でもある。
また、位相差α1および位相差α2は、それぞれ、カウンタウエイトWcの重心およびバランサウエイトWbの重心の位置により定まり、ピストン34が上死点にあるときに、回転中心線L1に直交する平面上で、シリンダ軸線L2に平行な直線に対して0以外の所定値を有する。したがって、前記直交平面上で、前記直線に対して、回転中心線L1とカウンタウエイトWcの重心を結ぶ直線および回転中心線L1とバランサウエイトWbの重心を結ぶ直線は傾斜する。
制振機構N2を備えると共に前ハンガPにおいて車体フレームFに支持される内燃機関2を備えるパワーユニット4において、往復運動部D1の往復運動質量mpにより発生する起振力Fpによる加速度aFpと、起振力Fpにより発生する起振モーメントMFpによる加速度aMpと、往復運動質量mpにより発生する起振モーメントMmpによる加速度aMmと、燃焼圧pcにより発生する起振モーメントMpcによる加速度aMpcと、カウンタウエイトWcおよびバランサウエイトWbにより構成される回転運動部D2の回転運動質量mrにより発生する起振力Fc,Fbによる加速度aFc,aFbと、起振力Fc,Fbよりそれぞれ発生する起振モーメントMFc,MFbによる加速度aMc,aMbとが、前ハンガPにて前記略一方向に発生するように、カウンタウエイトWcの位相差α1およびバランサウエイトWbの位相差α2、カウンタウエイトWcおよびバランサウエイトWbの回転運動質量mc,mbが特定の値に設定される。これにより、バランサ軸Bを備える内燃機関2に発生する起振力Fp,Fc,Fbによる加速度aFp,aFc,aFbと起振モーメントMFp,Mmp,MFc,MFb,Mpcによる加速度aMp,aMm,aMc,aMb,aMpcとを合わせた合成加速度aTが、内燃機関2の、車体フレームFとの連結部である前ハンガPにおいて前記略一方向に発生するので、該略一方向の振動を低減する振動低減手段としての前記緩衝部材またリンク22を前ハンガPから車体フレームFへの振動伝達経路に設けることにより、起振力Fp,Fc,Fbによる加速度aFp,aFc,aFbのみが考慮される場合に比べて、車体フレームFに伝わる内燃機関2の振動を該振動伝達経路に設けられる該振動低減手段のみで効果的に低減することが可能になる。
しかも、合成加速度aTは、内燃機関2から車体フレームFへ振動を伝達する前ハンガPにおいて前記略一方向となるので、前記振動伝達経路に設けられる振動低減手段のみにより、車体フレームFに伝わる内燃機関2の振動を効果的に低減することができて、該振動低減手段の数またはその構成部材の数を減らすことが可能になるため、部品点数の削減によるコスト削減および軽量化に寄与する。
バランサは、前記実施形態では、1つであったが、複数であってもよい。
内燃機関単体が、支持部材に揺動可能に支持されてもよい。
クランク軸にカウンタウエイトWcが設けられなくてもよく、その場合、回転運動部D2は、バランサウエイトWbのみにより構成され、前記制振パラメータには、カウンタウエイトの位相差α1およびカウンタウエイトの回転運動質量mcは含まれない。
内燃機関は、多気筒内燃機関であってもよく、また2ストローク内燃機関であってもよい。
内燃機関は、自動二輪車以外の車両に搭載されてもよく、さらに車両以外の機械に搭載されてもよい。
F…車体フレーム、P…前ハンガ、C…クランク軸、N1…クランク機構、B…バランサ軸、Wc…カウンタウエイト、Wb…バランサウエイト、D1…往復運動部、D2…回転運動部、aT…合成加速度。
Claims (3)
- 燃焼圧により駆動されてクランク軸を回転駆動するピストンと、前記クランク軸により回転駆動されるバランサと、を備える内燃機関であって、支持部材に複数の支持部で支持される内燃機関において、
前記ピストンを含む往復運動部の質量により発生する起振力による加速度と、前記往復運動質量の前記起振力により発生する起振モーメント(M Fp )による加速度と、前記往復運動質量により発生するローリング起振モーメント(M mp )による加速度と、前記燃焼圧により発生する起振モーメントによる加速度と、前記バランサのバランサウエイトおよび前記クランク軸のカウンタウエイトのうちの少なくとも前記バランサウエイトを含む回転運動部の回転運動質量により発生する起振力による加速度と、前記回転運動質量の前記起振力より発生する起振モーメントによる加速度との総和である合成加速度が、前記支持部のうちの1つの特定支持部にて略一方向に発生するように、前記クランク軸と前記バランサウエイトとの位相差および前記クランク軸と前記カウンタウエイトとの位相差のうちの少なくとも前記クランク軸と前記バランサウエイトとの前記位相差と、前記バランサウエイトの質量および前記カウンタウエイトの質量のうちの少なくとも前記バランサウエイトの質量とが設定されたことを特徴とする内燃機関。 - 車両に搭載される請求項1記載の内燃機関において、前記支持部材は車体フレームであり、前記略一方向は、前記車両の進行方向に略平行な方向であることを特徴とする内燃機関。
- 燃焼圧により駆動されてクランク軸を回転駆動するピストンと、前記クランク軸により回転駆動されるバランサと、を備える内燃機関が搭載された自動二輪車であって、内燃機関は、その複数の支持部で車体フレームに支持される自動二輪車において、
前記ピストンを含む往復運動部の質量により発生する起振力による加速度と、前記往復運動質量の前記起振力により発生する起振モーメント(M Fp )による加速度と、前記往復運動質量により発生するローリング起振モーメント(M mp )による加速度と、前記燃焼圧により発生する起振モーメントによる加速度と、前記バランサのバランサウエイトおよび前記クランク軸のカウンタウエイトのうちの少なくとも前記バランサウエイトを含む回転運動部の回転運動質量により発生する起振力による加速度と、前記回転運動質量の前記起振力より発生する起振モーメントによる加速度との総和である合成加速度が、前記支持部のうちの1つの特定支持部にて略一方向に発生するように、前記クランク軸と前記バランサウエイトとの位相差および前記クランク軸と前記カウンタウエイトとの位相差のうちの少なくとも前記クランク軸と前記バランサウエイトとの前記位相差と、前記バランサウエイトの質量および前記カウンタウエイトの質量のうちの少なくとも前記バランサウエイトの質量とが設定され、前記特定支持部はリンクを介して前記車体フレームに揺動中心線を中心に揺動可能に支持され、前記略一方向は、前記揺動中心線の方向から見て、前記リンクの両枢支中心点を通る中心線に略直交する方向であることを特徴とする自動二輪車。
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