KR101016339B1 - 모터사이클 엔진 - Google Patents

Abstract

모터사이클의 전방 부근에 있는 구멍을 통해, 하나의 실린더 또는 실린더들의 하나의 뱅크만을 구비하고 있는 엔진에 공기를 제공하는 공기 흡입 경로를 구비하는 모터사이클이 개시된다. 상기 경로는 상기 구멍으로부터 에어박스에 이르기까지 실질적으로 직선이다. 상기 엔진은 엔진의 실린더마다 스로틀 바디를 구비하고, 상기 스로틀 바디는 엔진의 실질적으로 전방 지향면에 장착된다. 또한, 하나의 실린더 또는 실린더들의 하나의 뱅크만을 구비하는 엔진을 포함하는 모터사이클이 개시되는데, 엔진의 실질적으로 후방 지향면에 장착되고 엔진의 실린더마다 제공되는 배기 헤더를 포함한다. 상기 헤더는 상기 엔진으로부터 머플러까지 이어지고, 상기 모터사이클의 섀시에 장착되는 시트 지지 부재 부근에 실질적으로 길이 전체가 위치하고 있는 제1 배기 파이프를 공급한다.

Description

모터사이클 엔진{MOTORCYCLE ENGINE}

본 발명은 모터사이클, 특히 고성능 모터사이클에서의 기체 유동 관리에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 이러한 모터사이클의 흡입 경로 및 배출 경로에 관한 것이다.

다음과 같은 출원들이 본 출원과 동일자로, 그리고 동일한 출원인에 의해 출원되었다.

대리인 참조 번호 발명의 명칭

24606 모터사이클(MOTORCYCLE)

24611 모터사이클 엔진(MOTORCYCLE ENGINE)

25241 모터사이클(MOTORCYCLE)

상기 출원들의 개시 내용은 인용하는 것으로 본 명세서에 포함된다.

퍼포먼스 모터사이클 분야에 있어서, 공기를 압력 하에서 엔진의 연소실로 제공하는 램-공기 흡입부(ram-air intake)를 제공하는 것이 알려져 있다. 그러나, 공지의 시스템은 압력을 효과적으로 회복하지 못한다고 하는 단점을 갖고 있다. 이들 시스템은 모터사이클에 엔진을 배치하는 데에 있어서 제약이 있다. 또한, 퍼포먼스 모터사이클에 있어서, (최적의 길이를 갖는다는 점에서) 튜닝되는 배기부를 제공하는 것이 알려져 있다. 그러나, 공지의 배기부는 모터사이클의 유선형에 부정적인 효과를 가하는 단점을 갖고 있다.

본 발명은 전술한 문제들 일부를 제거하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따라 제공되는 모터사이클은 모터사이클의 전방 부근에 있는 구멍을 통해 엔진에 공기를 공급하는 공기 흡입 경로가 마련되며, 이 경로는 상기 구멍에서부터, 상기 엔진의 공기 흡입부 내로 돌출되는 에어박스에 이르기까지 실질적으로 직선형이며, 상기 공기 흡입부는, 상기 엔진의 실질적으로 전방 지향면에 장착된다.

공기를 실질적으로 직선 경로를 통해 에어박스에 공급하고, 이어서 하나의 실린더 또는 실린더들의 뱅크(bank)가 구비된 엔진에 전방 장착 공기 흡입부를 통해 공기를 공급하면, 램-공기 효과(즉, 연소실로 전달되는 압력)를 개선할 수 있고, 그 결과 엔진으로부터의 피크 동력은 더 커지면서, 모터사이클 중에 엔진의 무게 중심을 위치시키는 융통성은 증대된다. 더욱이, (전방을 향하는 흡입부 및 후방을 향하는 배기부가 구비된) 실린더 헤드의 효과적인 "반전" 상태는 흡입부와 배기 파이프 사이의 물리적 분리 정도를 유지하고, 이는 상기 흡입 경로에서 공기와 배기 파이프 사이에서의 열전달을 감소시키고, 그 결과 보다 농후한 충전물이 연소실로 급송된다.

바람직하게는, 2개 이상의 실린더가 있다면, 이들 실린더는 "직렬형"으로 배치된다. 각 실린더에 대하여 별도의 공기 흡입부가 있을 수도 있다.

바람직하게는, 상기 실린더의 종축은 모터사이클의 후방을 향해 경사져 있다. 예컨대, 상기 종축은 10°내지 25°, 또는 보다 바람직하게는 13°내지 15°만큼 후방을 향해 경사질 수 있다.

실린더들이 후방을 향해 경사져 있어, 엔진의 크랭크 케이스의 질량(및 내용물)이 전방으로 옮겨질 수 있고, 이는, 특히 가속 상태 하에서 모터사이클의 핸들링을 개선하고, 또 엔진의 실린더 블록 전방의 에어박스의 체적을 크게 할 수 있도록 하여, 특히 저속에서 더 크고 더 많은 체적의 정체 공기를 엔진이 이용할 수 있도록 함으로써, 동력 곡선(power curve) 및 스로틀 응답을 더 부드럽게 한다.

바람직하게는, 상기 흡입 경로는 그 경로의 상류측 단부 부근에 수렴부(convergent portion)를 포함한다. 이 수렴부로 인해, 공기는 상기 흡입 경로를 따라 보다 균일하게 (난류 상태가 덜한 상태로) 유동할 수 있게 된다.

상기 흡입 경로는, 바람직하게는 수렴부의 하류측에 분기부(divergent portion)를 포함하는 것이 바람직하다. 이는 에어박스에서의 압력 회복 효율을 증대시킬 수 있다.

상기 분기부는 5°내지 10°의 동등한 원뿔각으로 분기할 수 있고, 약 7°의 분기이 바람직하다. 이러한 분기각은 에어박스에서 압력 회복을 최대화하는 역할을 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 흡입 경로는 바람직하게는 분기형인 모터사이클의 헤드스톡을 통과할 수 있다. 이는 에어박스로의 경로를 보다 직선적으로 할 수 있게 하여, 압력 회복이 보다 효율적으로 될 수 있다.

상기 흡입 경로가 헤드스톡을 통과하는 경우에, 상기 헤드스톡은 모터사이클의 조향 핀 둘레에 유선형 페어링(streamlined fairing)을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 페어링을 제공함으로써, 공기 흐름 중에서의 난류를 감소시킬 수 있어, 엔진으로부터의 스로틀 응답이 더 부드러워진다.

상기 구멍은 모터사이클이 실질적으로 직선 운동을 할 때에 가장 큰 입사 압력점에 배치하는 것이 바람직한데, 왜냐하면 이러한 압력점으로부터 공기를 취하면, 에어박스에 더 큰 압력이 형성될 수 있고, 그 결과 엔진으로부터의 피크 압력이 더 커질 수 있기 때문이다.

상기 에어박스의 체적은, 5 리터, 7.5 리터 또는 10 리터보다 더 큰 체적이 제공될 수도 있지만, 적어도 12 리터인 것이 바람직하다.

상기 모터사이클은 엔진의 실린더마다 엔진의 실질적으로 후방 지향면에 장착되는 배출 헤더를 더 포함하는 것이 바람직한데, 상기 헤더는 엔진으로부터 머플러에 이르는 배출 덕트를 공급하고, 상기 배출 덕트는 실질적으로 그 길이 전체가 모터사이클의 시트 부근에 배치된다.

상기 배출 덕트의 경로를 모터사이클의 시트에 밀접하게 함으로써, 모터사이클이 "젖는" 면적을 더 작게 할 수 있고, 이는 종방향 항력을 감소시킨다. 이는 또한, 모터사이클의 프로화일 면적을 감소시킬 수 있고, 옆바람(cross-wind)에서의 측방향 항력을 감소시킬 수 있다.

상기 중요한 특징은 독립적으로 제공될 수도 있다.

상기 머플러는 모터사이클의 꼬리부에서 시트의 후방부에 장착되는 것이 바 람직하며, 이는 항력을 더욱 감소시킬 수 있다.

바람직하게는, 상기 엔진은 복수 개의 실린더를 포함하고, 각 실린더는 배출 덕트의 일부를 형성하는 각 배출 헤더 및 제1 배기 파이프를 공급하며, 상기 제1 배기 파이프는 모두 실질적으로 그 길이 전체가 상기 시트 지지 부재 부근에 배치된다.

다음에, 상기 배출 덕트는 머플러의 상류측에 제2 파이프를 포함하는 것이 바람직한데, 상기 제1 파이프는 상기 제2 파이프 내로 수렴한다.

상기 모터사이클은 복수 개의 머플러를 포함하는 것이 바람직하고, 각각의 머플러는 모터사이클의 꼬리부에 장착되며, 상기 배출 덕트는 상기 각각의 머플러를 공급하는 각 3차 파이프로 분산된다.

이러한 경우에 있어서, 상기 배출 덕트는 모터사이클의 전방을 향해 더블링(doubling) 되기 전에, 적어도 두 머플러 사이의 위치까지 연장되는 것이 바람직하며, 이는 충분한 길이를 가능하게 하여 상기 배기 파이프를 올바르게 튜닝할 수 있도록 해준다.

이하에서는, 첨부 도면을 참조하여 특정 실시예를 단지 예로써 설명한다.

도 1 및 도 2는 본체 패널이 설치 및 제거되어 있는 모터사이클을 각각 보여주는 도면이다.

도 3 내지 도 5는 도 1 및 도 2에 도시한 모터사이클 내부의 엔진의 측면도, 정면도 및 배면도이다.

도 6 및 도 7은 도 1 및 도 2에 도시한 모터사이클의 섀시의 사시도로서, 흡입 덕트, 에어 필터 및 에어박스를 보여준다.

도 8은 도 1 및 도 2에 도시한 모터사이클의 평면도로서, 연료 탱크 및 히트 싱크는 제거되어 있다.

도 9는 도 1 및 도 2에 도시한 모터사이클의 흡입 경로의 단면도이다.

도 10은 도 1 및 도 2에 도시한 모터사이클의 조향 핀을 나타내는 도면으로서, 그 핀 주위의 페어링도 보여주고 있다.

도 11은 덕트 및 에어박스는 제거된 도 6 및 도 7의 섀시의 정면도로서, 조향 핀 페어링의 위치를 보여준다.

도 12는 도 3 내지 도 5에 도시한 엔진의 실린더 헤드의 단면도이다.

도 13은 도 1 및 도 2에 도시한 모터사이클의 배기 시스템의 사시도이다.

도 13a는 도 13에 도시한 배기 시스템의 제1 배기 파이프의 사시도이다.

도 14는 도 13에 도시한 배기 시스템의 제2 배기 파이프와 머플러 및 단부 파이프의 사시도이다.

도 15는 도 13에 도시한 배기 시스템의 개략도이다.

도 16은 하나의 머플러만을 구비하고 있는 제2 배기 시스템의 개략도이다.

도 17은 머플러의 위치를 나타낸, 도 13에 도시한 배기 시스템을 구비하는 도 1 및 도 2에 도시한 모터사이클의 꼬리부의 배면도이다.

도 18은 도 17에 도시한 꼬리부의 저면도이다.

도 19는 현장에서의 모터사이클 내부의 도 13의 배기 시스템을 보여주는 도 면이다.

흡입

도 1 및 도 2는 각각, 페어링이 장착되어 있는 모터사이클과 제거되어 있는 모터사이클을 보여준다. 도 2에서, 모터사이클 중에서의 엔진(4)의 위치 및 자세가 강조되어 있다. 도 2를 참조하면 명확한 바와 같이, 일반적으로 받아들여지고 있는 종래의 것과 비교하여, 엔진(4)은 "반전형(reveresed)" 실린더 헤드를 갖고 있다. 즉, (도 2에서 볼 수 있는 스로틀 본체 및 흡입 트럼펫이 설치되는) 엔진(4)의 흡입구가 모터사이클의 전방을 향해 있고, 반면에 (도 2에서는 볼 수 없는) 배기 포트는 후방을 향하고 있다.

도 3 내지 도 5는 엔진(4)을 보다 상세히 나타내고 있다. 엔진은 직렬형 구조의 3개의 실린더(6)를 구비하고 있으며, 각각의 실린더에는 각각의 흡입 트럼펫(8) 및 스로틀 바디(10)를 통해 연료/공기 혼합물이 공급된다. 배출구(12)가 엔진(14)의 후방 지향면에 제공되어 있는데, 엔진을 모터사이클에 설치할 때 제1 배기 파이프가 상기 배출구에 연결된다. 도 3에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 실린더(6)는 수직면에 대해 15°의 각도를 두고 후방을 향해 경사져 있고, 흡입 트럼펫(8)은 전체적으로 상방을 향하고 있다.

도 6 및 도 7은 엔진(4)이 장착되는 도 1 및 도 2의 모터사이클의 섀시(16)의 사시도이다. 공기 흡입 덕트(18)가 상기 섀시의 전방부로부터 전방을 향해 연장된다. 흡입 덕트(18)는 그 후방 단부에서 섀시의 헤드스톡(20)의 전방(또는 상 류측 단부)에 대해 밀봉된다. 헤드스톡 내에 통로가 형성되어, 흡입 덕트(18)를 따라 통과하는 공기는 계속 헤드스톡을 통과할 수 있다. 헤드스톡의 하류측에서, 공기는 공기 필터(24)(도 7)에 도달하기 전에 추가의 덕트의 짧은 부분(22)으로 들어가는데, 이 짧은 부분은 충만실 또는 에어박스(26)로의 입구를 형성한다.

도 8을 참조하면, 엔진(4)과 에어박스(26) 모두가 섀시에 장착되는 경우, 엔진은 에어박스의 구멍(28)에 대해 안장되고, 엔진의 흡입 트럼펫(8)은 에어박스 체적 내로 돌출된다. 상기 구멍(28)은 트럼펫 주위에서 밀봉되어, 공기는 트럼펫(8) 중 하나를 통과하는 것을 제외하고는, 구멍(28)을 통해 에어박스로부터 빠져나가지 못할 수 있다.

도 1, 도 6, 도 7 및 도 9를 참조하여, 흡입 통로를 보다 상세하게 고려하면, 흡입 덕트(18)의 개방 선단부(A)는 모터사이클(2)의 전방 페어링(30)의 최전방점에 위치하는데, 상기 최전방점은 모터사이클이 일반적으로 전방 이동을 할 때 모터사이클에 있어서 공기압이 가장 큰 지점이다. 모터사이클의 전방 페어링(30)은 (항력을 감소시키기 위하여) 상기 최전방점으로부터 상방으로 그리고 후방으로 후퇴하기 때문에, 그리고 옆바람에서의 원하지 않는 항력을 최소화하기 위하여, 상기 덕트의 개방 단부는 실질적으로 삼각형이다(도 9 참조). 그러나, 상기 덕트의 단면은 덕트가 헤드스톡과 만나기 직전의 지점(B)(도 9)에서 실질적으로 사각형으로 점차 변화된다. 전체적으로 삼각형 단면에서 전체적으로 사각형 단면으로의 이러한 변화 중에, 상기 덕트의 단면적은, 공기의 흐름을 보다 균일하게 하기 위하여, 최전방점(A)에서의 단면적 8700 mm²으로부터 약간 감소한다. 지점(B)에서, 상기 단면적은 약 7°의 동등한 원뿔각으로(즉, 개략적으로, 압력 회복을 위한 이론적인 최적 각도) 증가하기 시작하여, 덕트가 헤드스톡을 만나게 되는 지점 C(지점(A)으로부터 200 mm 지점)에서의 단면적은 9000 mm²이 된다.

도 9를 참조하면, 헤드스톡(20)은 지점(C)으로부터 지점(D)까지 연장되고, 그 전면과 후면 사이에서 전체적으로 사각형 단면의 통로를 갖고 있다. 이 통로는 최전방점(A)으로부터 에어박스(26)에 이르는 공기 유로의 일부를 형성한다. 모터사이클의 조향 스핀들(32)(도 10 참조)은 상단부터 바닥까지 상기 헤드스톡(20)을 통과하고, 유선형 단면을 갖고 있는 페어링(34)이 상기 스핀들 둘레에 제공되어, 스핀들이 헤드스톡을 통과하는 공기 흐름을 차단하는 것을 최소화한다. 도 11은 섀시(16)의 정면도로서, 헤드스톡(20)을 통과하는 통로를 보여주며, 조향 핀 둘레의 페어링(34)을 볼 수 있다.

상기한 바와 같이, 헤드스톡의 상류측 단부(지점(C))는 9000 mm²의 단면적을 갖고 있으며, 하류측 단부(지점 A로부터 400 mm)는 16,000 mm²의 단면적을 갖고 있다. 따라서, 헤드스톡 자체는 약 7°의 원뿔각을 갖는 디퓨저를 형성한다(다른 실시예에서, 지점 B로부터 지점 D까지의 흡입 경로가 5°내지 10°의 원뿔각을 갖는 디퓨저이다).

상기 헤드스톡의 바로 하류측에서, 공기는 덕트의 급팽창부(22) 내를 통과하 는데, 상기 급팽창부에서 단면적은, 지점(D)에서의 16,000 mm²으로부터, 공기 필터(24)(지점(D) 하류측으로 140 mm)와 만나는 지점(E)에서의 40,000 mm²까지 증가한다. 상기 공기 필터(24)(알루미늄 메시 프레임에 장착되는, 오일로 젖고 주름진 수술용 무명 거즈 필터)는 에어박스(26)로의 입구를 나타낸다. 에어박스(26)로의 입구에서, 단면적의 갑작스러운 큰 증가가 있으며, 공기 필터(24)는 그 지점에서의 와류 형성 및 난류를 감소시키는 역할을 한다.

흡입 덕트가 전체적으로 정상적으로 지점(B)로부터 지점(D)까지 분기함으로써, 에어박스에 전달되는 공기의 압력이 증가되고, 이는 엔진의 피크 동력을 증대시키는 강한 램-공기 효과를 야기한다.

상기 에어박스의 체적은 12 리터이다. 이 상대적으로 큰 체적은, 충만실에서의 공기의 느린 흐름과 함께, 엔진에 급송된 공기가 비교적 일정한 압력하에 있도록 해주는 것을 도와주어, 엔진의 동력 곡선이 비교적 완만하도록 해준다.

도 12는 도 3 내지 도 5에 도시한 엔진의 실린더의 단면도로서, 듀얼 오버헤드 캠샤프트(40)에 의해 구동되는 단일 흡입 밸브(36) 및 단일 유출 밸브(38)(그러나, 바람직한 실시예에 따르면, 실린더마다 2개의 흡입 밸브와 2개의 배기 밸브가 제공된다), 연소실(42) 및 피스톤(44), 스로틀 바디(10) 및 흡입 트럼펫(8), 배출 헤드(46)를 보여준다. 또한, 상부 분사기(48) 및 하부 분사기(50)도 볼 수 있는데, 상부 분사기는 스로틀 바디와 동축의 위치에 있으며, 하부 분사기는 버터플라이(52)의 하류측에서 스로틀 바디의 벽 내부에 배치되고, 연료를 전체적으로 하류 측 방향으로 안내하도록 경사져 있다. 분사기 각각은 연료 레일(54)에 의해 공급되고, 예컨대 마그네티 마렐리(Magneti Marelli)에 의해서도 제공된다. 다른 실시예(예컨대, 주로 도로용으로 사용하기 위한 모터사이클)는 실린더마다 (버터플라이 아래에) 하나의 분사기를 포함한다.

상기 트럼펫 및 스로틀 바디의 축은 각 실린더의 축으로부터 49°의 각도로 배치되어 있다. 이들 축 사이에는 상기 실린더의 축으로부터 9°의 각도를 두고, 흡입 밸브(예컨대, 델 웨스트(Dell West)에서 제공하는 표준 흡입 밸브-특히 바람직한 실시예는 델 웨스트가 제조하는 밸브판 및/또는 쿠르트 쿠프만 게엠베하(Kurt Kauffmann GmbH)가 제조하는 밸브 스프링, 바람직하게는 코일 밸브 스프링을 더 포함한다)가 배치되어 있다. 경주용으로 의도한 특히 바람직한 실시예에서, 상기 밸브들은 티탄으로 형성된다. 각 실린더마다 제공되는 2개의 흡입 밸브는 병렬 구조로 되어 있다.

실린더 헤드의 배출측에는, 배기 밸브의 축이 실린더의 축에 대해 12°의 각도를 두고 배치되어 있다. 상기 실린더의 축은 배기 포트의 축으로부터 61°의 각도를 두고 배치되어 있다. 각 실린더에 대한 상기 2개의 배기 밸브는 병렬 구조로 되어 있다.

비대칭인 다른 특정 실시예의 치수, 예컨대, 실린더의 축으로부터 흡입 및 배기 캠샤프트 축의 반경 방향 거리(각각, 31.8 mm, 45.4 mm), 폐쇄된 밸브(36, 38)의 최저점으로부터, 흡입구 및 배기구 중심의 실린더 축에 평행한 거리(각각, 73.42 mm, 48 mm), (피스톤이 상사점에 있을 때) 거전 핀(gudgeon pin)과 흡입 및 배기 밸브(36, 38) 축 사이의 반경 방향 거리(각각, 9.83 mm, 15.72 mm)가 도 12에 도시되어 있다.

(도시한 것과 같은) 바람직한 실시예는 실린더마다 2개의 흡입 밸브 및 2개의 배기 밸브를 포함하고 있으며, 밸브의 위치와 관련하여 전술한 설명에 있어서, 밸브의 축이라고 언급한 것은, 예컨대 각 실린더 및 각 스로틀 바디의 축에 의해 형성되는 평면 위로 수직하게 축을 투영한 것을 의미하기 위한 것임을 유의하여야 한다.

밸브(36, 38)는, 그 자체가 엔진의 크랭크샤프트로(도시 생략)부터 기어에 의해 구동되는 듀얼 오버헤드 캠샤프트(40)에 의해 태핏(tappet)을 매개로 구동된다.

밸브(36, 38), 실린더 헤드의 일부, 피스톤 크라운 및 실린더 슬리브의 면들은 함께 전체적으로 연소실(42)을 형성하는데, 이 연소실은 개방되었을 때 각각의 밸브를 통해 흡입 포트 및 배기 포트와 연통한다. 바람직한 실시예에서, 상기 연소실은 전체적으로 반구형이다. 다른 실시예에서, 상기 연소실은 전체적으로 실린더의 일부의 형태이다. 특히 바람직한 실시예에서, 상기 연소실 지붕과 관련하여 중심에는 점화 플러그가 배치된다.

배기

전술하고 도 2에 도시한 바와 같이, 엔진의 실린더 헤드는, 배기 헤더가 부착되는 배기구가 엔진의 후방 지향면에 위치하도록 효과적으로 "반전"되어 있다. 3개의 제1 파이프가 상기 배기구로부터 연장되고, 다음에 단일의 제2 파이프(60)를 형성하도록 합쳐지기 전에 시트(58)(도 1 참조)의 하부를 밀접하게 따라가며, 상기 제2 파이프는 다시 머플러(62)로 들어가기 전에 2개로 분기된다. 상기 머플러는, 후방의 페어링(64)과 조합하여, 매끈하고 난잡하지 않은 공기역학적 서브조립체를 형성하도록 성형되어 있다.

상기 배기 시스템은 도 13 내지 도 18에 보다 상세하게 도시되어 있다. 상기 배기 시스템은 모터사이클의 시트 지지 부재(66)에 장착되어 있다. 상기 시트 지지 부재는 모터사이클의 섀시(16)에 직접 장착되는 단일편의 탄소 섬유 부재로서 제조된다.

상기 배기 시스템의 꼬리부는 한 쌍의 장착 브라켓(도시 생략)에 의해 시트지지 부재(66)의 후방 꼬리부(68)에 장착되는데, 상기 브라켓은 상기 꼬리부(68)로부터 하방으로 매달려 있고, 한 쌍의 머플러(62) 각각의 상면에 연결되어 있다.

도 8 및 도 13에 도시한 바와 같이, 상기 배기 시스템은 3개의 별도의 제1 배기 파이프(56)를 포함하는데, 각각의 파이프는 직렬형의 3기통 엔진인 엔진(4)의 각 실린더의 배기 유출 포트에 연결되어 있다.

엔진(4)의 "반전형" 실린더 헤드 때문에, 상기 제1 배기 파이프(56)는 시트 지지 부재(66)의 스파(spar) 사이에서, 엔진(4)의 후면으로부터 나타난다. 각각의 제1 배기 파이프(56)는 엔진(4)으로부터 모터사이클(2)의 후방으로 직접 위쪽으로 이어지고, 예컨대 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 시트 지지 부재(66) 내부에서 부분적으로 폐쇄되어 있다.

특히 도 13 및 도 13a로부터 알 수 있는 바와 같이, 제1 배기 파이브(56)는 상기 엔진으로부터 나선형 또는 사형(蛇形) 경로를 따라 "쓰리-인투-원(three-into-one)" 컬렉터, 즉 제2 파이프(60)로 이어지는데, 상기 제2 파이프는 제1 파이프를 하나로 합친다. 개개의 제1 배기 파이프(56)는 시트 지지 부재(66) 내부에 형성된 영역에 수용되도록 형성되어 있다.

상기 엔진에 장착된 배기 헤더(70)(도 13 참조)로부터 제2 파이프(60)까지 이르는 제1 배기 파이프(56)의 길이는 엔진의 성능 사양에 의해 결정된다. 도 15에 도시한 바와 같이, 피크 출력이 13,500 rpm인 엔진에 적당한 한 가지 실시예에서, 배기 헤더(70)에 연결된 배기 출력 포트로부터 "가스 연결부"(61)(제1 배기 파이프(56)가 수렴하는 지점)까지의 중심선 길이(72)는 450 mm이다. 피크 출력이 12,000 rpm인 엔진에 적당한 도 16에 도시한 다른 실시예에서, 상기 중심선 길이(76)는 542 mm이다.

상기 제1 배기 파이프(56)는, 제2 파이프(60)를 공유하는 실린더에 의해 배압이 발생되지 않도록 하는 방식으로 배기 가스가 제2 파이프(60)에 도달하도록 하기 위하여, 각각 동일한 길이를 갖도록 설계되어 있다. 구체적으로, 각 실린더로부터의 배기 가스의 각 펄스는 다른 실린더로부터의 선행 및 후속 펄스에 대하여 정확한 시간에 상기 가스 연결부에 도달하여야 한다. 따라서, 요구되는 동일한 길이(72, 76)를 여전히 갖고 있으면서 시트 지지 부재(66)에 대해 제1 배기 파이프가 꼭 맞게 끼워지도록 하기 위하여, 제1 배기 파이프(56)의 복수의 나선부가 필요하다.

도 13을 참조하면, 열 차폐판(78)(점선으로 개략적으로 도시)이 장착 보스(80)에 연결되어 있다. 상기 열 차폐판(78)은 제1 배기 파이프(56)로부터 방사되는 열로부터 시트 지지 부재(66) 및 탑승자를 보호한다.

도 13에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 열 차폐판(78)은 모터사이클(2)의 후방 단부를 향해 테이퍼지며, 제2 파이프(60)와 결합되는 제1 배기 파이프(56) 둘레에 부분적으로 감싸진다. 열 차폐판(78)은 탄소 섬유로 성형되고, 내열성 Kevlar™가 배킹된 Gentex™이다. Gentex™은 탄소 섬유와 함께 경화된다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 제2 배기 파이프는 그 자체가 뒤로 접혀져 있고, 각 머플러(62)의 단부판(84)에 있는 구멍을 통과하는 2개의 제3 파이프(82)로 분기되기 전에, 모터사이클(2)의 전방을 향해 짧은 거리에 걸쳐 이어진다. 한 가지 실시예에서, 제2 배기 파이프(60)의 길이는 338 mm이고, 외경은 50.8 mm이다.

머플러(62)의 하우징은, 시트 지지 부재(66)의 후방부의 공기역학적 유선형태에 상응하기에 적합한 공기역학적 형태를 달성하기 위하여, 열 차폐 Gentex™과 함께 경화된 탄소 섬유 복합재로 성형된다. 상기 머플러(62)의 외벽은 또한, Kevlar™ 배킹층을 포함할 수 있다. 보다 고성능의 모터사이클에 사용하기 위한 다른 실시예에서, 상기 하우징은 티탄 합금으로 형성된다.

특히, 도 18을 참조하면, 머플러(62)의 하우징의 형태가 꼬리부(68)의 테이퍼진 공기역학적 라인에 어떻게 부합하는지를 평면도 형태로 볼 수 있다. 또한, 도 17 및 도 18로부터 볼 수 있는 바와 같이, 후방의 페어링(64)이 꼬리부(68)에 연결되어 있고, 머플러(62)는 페어링(64)에 의해 상기 측부 위에, 그리고 그 측부 에 에워싸이도록 형성되어 있다.

도 15를 참조하면, 각각의 제3 파이프(82)는 소리를 감소시키기 위하여 흡수재를 사용하는 각 유리 팩 머플러(62)로 들어간다. 따라서, 도시한 바와 같이, 머플러 내부의 각 파이프(86)는 천공되어 있고, 각 머플러(62)의 보어를 통과한다. 흡수 섬유-유리 절연층(88)이 각 파이프를 에워싸고 있다. 따라서, 배출물은 각 내부 파이프(86)를 직선형으로 통과하고, 배기 소음을 야기하는 배기 가스의 압력 펄스는, 배기 가스가 각 파이프(86)를 따라 이동함에 따라 머플러(62) 내에서 팽창할 때, 적어도 부분적으로 흡수된다. 각 파이프(86)의 천공부는 메싱(meshing)에 의해 덮여 있다. 이런 식으로, 소음은 약 102 dB 정도로 감쇠된다.

이러한 실시예에서, "가스 연결부"로부터 내부 배기 파이프(86)의 천공부 시작점까지의 중심선 길이(90)는 618 mm이다.

도 16에 개략적으로 도시한 바와 같이, 다른 실시예에서, 단일의 머플러(62)가 제공되고, 제2 배기 파이프(60)는 머플러로 들어가기 전에 제3 파이프로 분기하지 않는다. 이러한 구조에서, 튜브(92) 및 배플형(baffled) 챔버를 조합하여, 배기 가스의 압력 펄스를 적어도 부분적으로 상쇄하고, 따라서 배기 소음을 감소시킨다.

이러한 실시예에서, 상기 단일의 머플러는 길이가 약 320 mm이다. 이 머플러의 내벽은 스테인리스강 와이어-울이 구비된 천공 시트 스크린으로 덮여 있는데, 이는 열을 분산시키는 것을 도와주고 고주파수 손실을 개선한다. 상기 머플러에서의 소음은 약 86 dB로 감쇠된다.

한 가지 실시예에서, 상기 머플러는 시트 지지 부재(66)의 상면과 하면 사이에 최소 25 mm의 간극을 두고 장착되어, 두께가 20 mm인 (유리섬유 Durablanket™ 형태의) 유리섬유 열 차폐부를 수용한다.

상기 배기 파이프 구조는 통상, 304 등급 스테인리스강으로 제조되고, 단부 파이프 구조(94)(예컨대, 도 18 참조)는 마모 및 인열(tear)의 영향을 더 받기 쉬운 306 등급 스테인리스강으로 제조된다.

도 19는 모터사이클에 장착되는 (특히 도 13을 참조하여) 전술한 배기 시스템을 보여준다. 제1 배기 파이프(56)는 시트 지지 부재(66)에 근접하여 있는 엔진(도면에서는 보이지 않는다)으로부터 모터사이클의 꼬리부(68)에 있는 머플러(62)까지 후방으로 연장된다.

도 19 및 도 1을 참조하면, 모터사이클의 후방에서 그 프로화일 면적이 작다는 것을 알 수 있다. 배기 파이프, 머플러, 서스펜션 구성 부품, 시트 및 다른 구조적 구성 부품들을 난잡하게 조립하는 대신에, 제1 배기 파이프(56)는 단일편의 시트 지지 부재(66)를 따라, 후방 지향 배기 헤더로부터, 모터사이클의 꼬리부에 위치한 머플러(62)까지 이어진다. 모터사이클의 후방부의 측면적이 매우 작을뿐만 아니라, 후방 페어링 및 배기 조립체는 원하지 않는 공기역학적 측력(side force)을 최소화하도록 주의 깊게 설계되어 있다. 특히, 모터사이클의 회전력을 감소시키기 위하여, 후륜의 축 뒤에 있는 상기 측면 영역은 작다.

종방향으로의 항력을 감소시키는 관점에서, 상기 꼬리 조립체는 이상적으로, 탑승자 뒤쪽의 저압 공동을 채우고, 소정의 한 지점으로 정형화되는데(fair down), 이로 인해 꼬리부는 측면적이 매우 크게 되고, 결국 측력이 극히 커지게 된다. 전술한 실시예 대신에, 특히 옆바람시에 핸들링을 현저히 개선하는 프로화일 면적의 최소화를 위하여, 탑승자 뒤에 공동이 제공된다.

또한, 후방 페어링(64) 및 소음기(62)는 측력 뿐만 아니라, 후방 리프트를 최소화하도록 형성되어 있다. 주목할 특징으로는 부드러운 외형 윤곽과, 상기 조립체가 전체적으로 평면 및 프로화일의 한 지점에서 종단된다는 것이다.

본 명세서(청구의 범위도 포함)에 개시 및/또는 도면에 도시된 각 특징은 다른 개시 및/또는 설명된 특징과는 독립적으로 본 발명에 합체될 수 있다.

본 명세서에서 "발명의 목적"이라고 언급한 것은 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 것이고, 청구의 범위 내에 있는 본 발명의 모든 실시예에 관한 것이 아니다.

도면을 참조로 한 본 발명의 상세한 설명은 단지 예에 불과하다.

Claims (23)

1. 모터사이클의 전방 부근에 있는 구멍을 통해 하나 이상의 실린더를 가진 엔진에 공기를 제공하는 공기 흡입 경로가 구비되어 있는 모터사이클로서,

   상기 공기 흡입 경로는 상기 구멍으로부터 상기 엔진의 공기 흡입부를 개방하는 에어박스에 이르기까지 실질적으로 직선 형태이고, 상기 공기 흡입부는 상기 엔진의 실질적으로 전방 지향면에 장착되며,

   상기 공기 흡입 경로는 분기부를 포함하며, 상기 분기부는 5°내지 10°의 동등한 원뿔 각도로 분기하는 모터사이클.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 실린더의 종방향 축은 모터사이클의 후방을 향해 경사져 있는 것인 모터사이클.
4. 제3항에 있어서, 상기 종방향 축은 10°내지 20°만큼 후방으로 경사져 있는 것인 모터사이클.
5. 제3항에 있어서, 상기 종방향 축은 13°내지 15°만큼 후방으로 경사져 있는 것인 모터사이클.
6. 제1항에 있어서, 상기 공기 흡입 경로는 상기 경로의 상류측 단부 부근에 수렴부를 포함하는 것인 모터사이클.
7. 제1항에 있어서, 복수 개의 실린더와, 상기 엔진의 각 실린더에 대해 별개의 공기 흡입부를 포함하는 모터사이클.
8. 제1항에 있어서, 상기 분기부는 7°의 동등한 원뿔 각도로 분기하는 것인 모터사이클.
9. 제1항에 있어서, 상기 공기 흡입 경로는 상기 모터사이클의 헤드스톡을 통과하는 것인 모터사이클.
10. 제9항에 있어서, 상기 헤드스톡은 상기 공기 흡입 경로의 분기부의 일부를 형성하는 것인 모터사이클.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 헤드스톡은 상기 모터사이클의 조향 핀 둘레에 공기역학적 페어링을 포함하는 것인 모터사이클.
12. 제1항에 있어서, 상기 구멍은 상기 모터사이클이 실질적으로 직선 이동을 할 때에 가장 큰 입사 압력점에 위치하는 것인 모터사이클.
13. 제1항에 있어서, 상기 에어박스의 체적은 5 리터보다 큰 모터사이클.
14. 제13항에 있어서, 상기 에어박스의 체적은 7.5 리터보다 큰 것인 모터사이클.
15. 제13항에 있어서, 상기 에어박스의 체적은 10 리터보다 큰 것인 모터사이클.
16. 제13항에 있어서, 상기 에어박스의 체적은 12 리터보다 큰 모터사이클.
17. 제1항에 있어서, 상기 엔진의 실질적으로 후방 지향면에 장착되고 상기 엔진의 실린더마다 제공되는 배기 헤더를 포함하고, 상기 배기 헤더는 상기 엔진으로부터 머플러에 이르는 배기 덕트를 공급하고, 상기 배기 덕트는 실질적으로 그 길이 전체가 상기 모터사이클의 시트 부근에 위치하는 것인 모터사이클.
18. 삭제
19. 제17항에 있어서, 상기 머플러는 모터사이클의 꼬리부에서 시트의 후방부에 장착되는 것인 모터사이클.
20. 제19항에 있어서, 상기 엔진은 복수 개의 실린더를 포함하고, 각각은 배기 덕트의 일부를 형성하는 제1 배기 파이프 및 배기 헤더를 공급하고, 상기 제1 배기 파이프는 모두 실질적으로 그 길이 전체가 상기 시트 부근에 위치하는 것인 모터사이클.
21. 제20항에 있어서, 상기 배기 덕트는 상기 머플러의 상류측에 제2 파이프를 포함하고, 상기 제1 파이프는 상기 제2 파이프 내로 수렴하는 것인 모터사이클.
22. 제21항에 있어서, 복수 개의 머플러를 포함하고, 각각의 머플러는 상기 모터사이클의 꼬리부에 장착되며, 상기 덕트는 상기 각각의 머플러를 공급하는 각각의 제3 파이프로 분기되는 것인 모터사이클.
23. 제22항에 있어서, 상기 제2 파이프는, 상기 모터사이클의 전방을 향해 더블 링되기 전에, 적어도 2개의 머플러 사이에서 연장되는 것인 모터사이클.

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