(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来のエンジンの吸気構造は、エンジンの振動からキャブレタを絶縁するため、ゴム製の接続管を適用する場合がある。このゴム製の接続管は、吸気管とキャブレタとの相対的な変位を許可する。
【0005】
吸気管、キャブレタおよびゴム製の接続管は、接続管の一方の端部に吸気管を差し込み、接続管の他方の端部にキャブレタのバルブボディを差し込み、接続管をクランプバンドで締め付けることによって連結する。
【0006】
ところで、吸気管、キャブレタおよびゴム製の接続管は、所謂スピゴット継手により接続する構造を有する場合がある。この継手は、ゴム製の接続管のそれぞれの端部にあるソケットと、このソケットに適合する吸気管側の差し込み部およびキャブレタ側の差し込み部と、を備える。ソケットの内周面および差し込み部の外周面は、相互に嵌合して継手の抜け止めを担う凹凸を備える。
【0007】
接続管は、キャブレタ側のソケットと吸気管側のソケットとの間を中継して、吸気通路の壁面の一部となる内周面を有する。この内周面は、キャブレタの内周面と吸気管の内周面とをほぼ同径に連接する面であり、ソケット部分よりも小径である。すなわち、接続管は、それぞれの端部にあるソケット部分と、ソケット部分に挟まれて吸気通路の一部を担う部分とが段状に連接する内部構造を有する。
【0008】
従来のエンジンの吸気構造は、接続管をクランプバンドで締め付けるため、接続管の全体が縮径する方向へ締め付け力を受ける。この締め付け力は、接続管内面の段状部分に高い初期応力として集中することになり、接続管の上流側(キャブレタ側)と下流側(吸気管側)との変位によって生じる応力と重なり合って接続管にき裂を生じる可能性があった。
【0009】
また、クランプバンドの締め付け力は、吸気通路の一部を担う部分をも縮径するため、この部分における吸気通路の流路断面積に影響を及ぼす可能性もあった。
【0010】
一方、吸気管側の継手とキャブレタ側の継手とをそれぞれ別個のクランプバンドで締め付ける場合もあるが、この場合、キャブレタの支持剛性は接続管の剛性のみが支配的になり、支持剛性が不十分になる可能性があった。
【0011】
そこで、本発明は、吸気ポートに接続する吸気管とスロットルバルブを納めるバルブボディとを弾性的に接続しつつ、かつ支持剛性を適宜に調整し易く、接続管の応力集中を緩和してき裂の発生による寿命低下を生じ難いエンジンの吸気構造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】
【0012】
前記の課題を解決するため本発明に係るエンジンの吸気構造は、吸気流量を調整するスロットルバルブを収容するバルブボディと、エンジンの吸気ポートに接続する吸気管と、前記バルブボディを差し込む一方の端部および前記吸気管を差し込む他方の端部を有して前記バルブボディと前記吸気管との間を流体的に中継し、かつ前記バルブボディと前記吸気管との相対的な変位を許可する弾性的な接続管と、締付力負荷前は前記一方の端部と前記他方の端部とが挟む前記接続管の中間部の外周面から隙間を隔てて前記接続管に巻き付き可能であり、締付力負荷後は前記一方の端部および前記他方の端部を一括して締め付けて前記バルブボディ、前記吸気管および前記接続管を連結するクランプバンドと、を備え
、吸気の上流側から下流に向かって徐々に拡径するよう(前記バルブボディの内径)<(前記接続管の内周面の内径)<(前記吸気管の内径)の関係にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、吸気ポートに接続する吸気管とスロットルバルブを納めるバルブボディとを弾性的に接続しつつ、かつ支持剛性を適宜に調整し易く、接続管の応力集中を緩和してき裂の発生による寿命低下を生じ難いエンジンの吸気構造を提供できる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明に係るエンジンの吸気構造の実施形態について
図1から
図9を参照して説明する。
【0016】
図1は、本発明の実施形態に係るエンジンの吸気構造を適用する自動二輪車を示す左側面図である。
【0017】
なお、本実施形態において、前後、上下、左右の表現は、自動二輪車1のユーザであり、自動二輪車1に乗車するライダーを基準にする。
【0018】
図1に示すように、本実施形態に係る自動二輪車1はスクータ型の車両である。自動二輪車1は、所謂アンダーボーン形式の車体フレーム2と、車体フレーム2の前方に位置する前輪5と、車体フレーム2に対して左右方向に揺動可能であり前輪5を回転自在に支持するステアリング機構6と、車体フレーム2の後方に位置する後輪7と、車体フレーム2に対して上下方向に揺動可能であり後輪7を回転自在に支持するとともにエンジン8と伝導装置9とを一体に有するパワーユニット11と、車体フレーム2を覆う車体カバー12と、ライダーの着座するシート13と、を備える。
【0019】
車体フレーム2は、一体に組み合わさる複数の鋼鉄製中空管であり、前上部に位置するヘッドパイプ14と、ヘッドパイプ14に接続するダウンチューブ15と、ダウンチューブ15の後端部に接続する交差部材16と、交差部材16の左右それぞれの端部近傍に接続する左右一対のシートレール17と、を備える。
【0020】
ヘッドパイプ14はステアリング機構6を車両の左右方向へ操舵可能に支持する。ダウンチューブ15は、ヘッドパイプ14に接続する前上端部から後方下向きに傾斜して延びつつ側面視においてL文字形状に曲折して後方へ延びる。交差部材16は、ダウンチューブ15に接続する中央部分から車両の左右それぞれの方向へ延びる。左右のシートレール17は、交差部材16に接続する前下端部から後方上向きに傾斜して延び、傾斜の大きい前半部分と傾斜の小さい後半部分とを備える。
【0021】
ステアリング機構6は、サスペンション機構(図示省略)を内装して前輪5を回転自在に支持する左右一対のフロントフォーク18と、前輪5の上方に覆い被さるフロントフェンダ20と、フロントフォーク18の頂部に接続する左右一対のハンドル21と、を備える。ライダーは、ハンドル21を左右に操舵することによって自動二輪車1を旋回できる。車両の右側にあるハンドル21はアクセルグリップである。
【0022】
パワーユニット11は、後輪7を回転自在に支持し、後輪7を上下方向へ揺動可能に支持するスイングアームを兼ねる。また、パワーユニット11は、リンク部材22を介して交差部材16に連結する。リンク部材22は、パワーユニット11をピボット軸23まわりに揺動可能に支持する。リアクッションユニット25は、パワーユニット11と車体フレーム2との間に架かり後輪7から車体フレーム2に伝わる力を緩衝する。
【0023】
エンジン8は、50ccクラスや125ccクラスの小排気量で、例えば4サイクルの内燃機関であり、シリンダ(図示省略)の中心線を自動二輪車1の前後方向に向ける。
【0024】
エンジン8の吸気系統26は、パワーユニット11の上方に位置し、上流側から順にエアクリーナ27、アウトレットパイプ28、キャブレタ29、吸気管31を経てエンジン8に接続する。吸気系統26は、エンジン8へ混合気(燃料と空気の混合気)を供給する。
【0025】
後輪7は、エンジン8から伝導装置9を介して駆動力を得る。
【0026】
車体カバー12は、それぞれ合成樹脂製のハンドルカバー33、フロントレッグシールド35、フットボード36、フレームセンターカバー37、フレームサイドカバー38およびフレームロアカバー39を相互に連接して車体フレーム2を覆い隠し、自動二輪車1の意匠面を形成して外観を整える。
【0027】
フロントレッグシールド35は、車両の後方にシート13を臨み、走行風を遮りライダーの脚部を保護する。
【0028】
フットボード36は、フロントレッグシールド35、フレームセンターカバー37およびフレームロアカバー39に連接する大型のカバーであり、シート13に跨がるライダーが膝を曲げて足を置く足載部41を備える。
【0029】
フレームサイドカバー38は、左右一対あり、シート13下方のそれぞれの側面を覆う。
【0030】
フレームロアカバー39は、フットボード36の下方を覆う。
【0031】
シート13は、足載部41に足や膝を揃えたまま膝を曲げてライダーが座る前半部13aと、パッセンジャーが座る後半部13bと、を備える。
【0032】
また、シート13は、収納ボックス42および燃料タンク43の上部を覆ってフレームサイドカバー38に連接する。
【0033】
リヤフェンダ45は、燃料タンク43の下方から後方へ向かって延び、後輪7の上方を覆う。
【0034】
次に、エンジンの吸気構造について詳細に説明する。
【0035】
図2は、本発明の実施形態に係るエンジンの吸気構造を右斜め上方から示す斜視図である。
【0036】
図3は、本発明の実施形態に係るエンジンの吸気系統を示す右側面図である。
【0037】
図4は、本発明の実施形態に係るエンジンの吸気系統を示す左側面図である。
【0038】
図5は、本発明の実施形態に係るエンジンの吸気系統を示す平面図である。
【0039】
図2から
図5に示すように、本実施形態に係るエンジン8は、前側に位置してシリンダ軸を略水平に前傾するシリンダアッセンブリ46と、後ろ側に位置するクランクケース47と、を備える。
【0040】
シリンダアッセンブリ46は、クランクケース47に結合するシリンダブロック48と、シリンダブロック48に結合するシリンダヘッド49と、シリンダヘッド49に結合するヘッドカバー51と、を備え、シリンダブロック48、シリンダヘッド49、ヘッドカバー51の順に前方へ順次重なる。合成樹脂製のエンジンカバー52は、シリンダブロック48およびシリンダヘッド49を覆う。
【0041】
クランクケース47は、車体フレーム2のリンク部材22に連結する左右一対のフレーム支持部53を備える。フレーム支持部53は、クランクケース47の下面から前方へ向かって延びる。フレーム支持部53はピボット軸23を挿し通す揺動中心穴55を有する。揺動中心穴55はフレーム支持部53の前端部に位置する。
【0042】
伝導装置9はクランクケース47の左側に一体に併設されて後方へ延びる。
【0043】
吸気系統26は、シリンダアッセンブリ46およびクランクケース47の上方に位置し、シリンダヘッド49に接続する。
【0044】
エアクリーナ27は、空気中の塵埃等を濾過して清浄な空気を吸気としてキャブレタ29へ供給する。
【0045】
アウトレットパイプ28は、エアクリーナ27を通過して清浄になった吸気をキャブレタ29へ導く。
【0046】
キャブレタ29は、燃料タンク43から燃料を導き、霧状にしてエアクリーナ27から流入する吸気に混合する。
【0047】
図6は、本発明の実施形態に係るエンジンの吸気構造を左斜め前から示す斜視図である。
【0048】
図7は、本発明の実施形態に係るエンジンの吸気構造を示す断面図である。
【0049】
図8は、
図7の領域Aにおいて、本発明の実施形態に係るエンジンの吸気構造を拡大して示す断面図である。
【0050】
図2から
図5に加え、
図6から
図8に示すように、本実施形態に係るエンジン8の吸気構造57は、吸気流量を調整するスロットルバルブ58を収容するバルブボディ59と、エンジン8の吸気ポート61に接続する吸気管31と、弾性的な接続管62と、バルブボディ59、吸気管31および接続管62を連結するクランプバンド63と、を備える。
【0051】
バルブボディ59は吸気流路の一部であり、スロットルバルブ58を納める容器でもある。またバルブボディ59は燃料タンク43に接続するベンチュリ部を備える。ベンチュリ部は吸気の流速を高めると同時に圧力を下げて燃料を霧化する。バルブボディ59は接続管62に接続する差し込み部65を備える。
【0052】
スロットルバルブ58はバルブボディ59内の吸気流路を開閉するバタフライ弁である。スロットルバルブ58は、吸気流路を横切る弁軸58aと、弁軸58aを回転中心軸とする円盤状の弁体58bと、を備える。
【0053】
吸気管31は、キャブレタ29を通過して混合気になった吸気をシリンダヘッド49の吸気ポート61に供給する。吸気管31は湾曲するエルボ管である。吸気管31は接続管62に接続する差し込み部66を備える。
【0054】
接続管62はゴム製の管である。接続管62は、バルブボディ59を差し込む一方の端部および吸気管31を差し込む他方の端部を有してバルブボディ59と吸気管31との間を流体的に中継し、かつバルブボディ59と吸気管31との相対的な変位を許可する。
【0055】
また、接続管62は、バルブボディ59側のソケット67と、吸気管31側のソケット68と、ソケット67、68の間を中継して、吸気通路の壁面の一部となる内周面69を有する中間部71と、を備える。内周面69は、バルブボディ59の内周面と吸気管31の内周面とを連接する面であり、ソケット67、68部分よりも小径である。すなわち、接続管62は、それぞれの端部にあるソケット67、68部分と、ソケット67、68部分に挟まれて吸気通路の一部を担う部分(中間部71)とが段状に連接する内部構造を有する。
【0056】
なお、吸気流路の内径は、上流側から下流に向かって徐々に拡径するようバルブボディ59の内径<内周面69の内径<吸気管31の内径の関係にあり、吸気の流れを妨げたり遮ったりすることがない。
【0057】
ソケット67と差し込み部65、およびソケット68と差し込み部66は所謂スピゴット継手72、73である。ソケット67、68の内周面および差し込み部65、66の外周面は、相互に嵌合して継手の抜け止めを担う凹凸を備える。スピゴット継手72、73は、バルブボディ59、吸気管31および接続管62を接続する。
【0058】
クランプバンド63は、締付力負荷前は接続管62の一方の端部と接続管62の他方の端部とが挟む中間部71の外周面から隙間75を隔てて接続管62に巻き付き可能であり、締付力負荷後は接続管62の一方の端部および接続管62の他方の端部を一括して締め付ける。クランプバンド63は接続管62の外周長よりも若干短いベルト部63aを接続管62に巻き付け、ベルト部63aのそれぞれの端部に位置するフランジ63bにボルト76を通しナット77を締め込んで接続管62を締め付ける。
【0059】
また、接続管62は、中間部71の外周面に隙間75となる凹部78(第一凹部)を有する。凹部78は、接続管62を一周回る。隙間75の幅Q(すなわち凹部78の幅Q)は中間部71の幅Pよりも広い。
【0060】
このような構成の本実施形態に係るエンジン8の吸気構造57は、クランプバンド63を締め付け、接続管62を変形させてスピゴット継手72、73を固定する。接続管62はクランプバンド63、吸気管31およびバルブボディ59よりも弾性率が低い(変形しやすい)ため、クランプバンド63を締め付けることによって、ソケット67が差し込み部65を強固に保持し、ソケット68が差し込み部66を強固に保持する。
【0061】
一方、接続管62の中間部71は、クランプバンド63を隔てる隙間75によって締め付け力の影響を受けにくくなる。具体的には、クランプバンド63の締め付けが完了しても隙間75が確保されている場合、中間部71はほとんど変形することなく、特に径方向の変形が小さく抑えられる。また、クランプバンド63の締め付け過程で隙間75が埋まり、クランプバンド63が凹部78の底に接する場合でも、当初から隙間75の無いものに比べると、中間部71の変形が抑制される。この中間部71の変形の抑制効果は、隙間75の幅Qを中間部71の幅Pよりも広くすることでより向上し、ソケット67、68と中間部71との段差部分に生じる初期応力を緩和することにもなる。
【0062】
中間部71の変形抑制効果によって、中間部71の内周面69は初期形状を保ちやすく、バルブボディ59の内周面や吸気管31の内周面との関係を保ちやすくなる。このことは、クランプバンド63を締め付け後、接続管62の内周面69が吸気通路内に突出する態様の変形を防ぎ、吸気通路の圧力損失の増加を防止する。また、仮に接続管62の内周面69が吸気通路内に突出する態様の変形が生じると、流れの乱れに燃料が一時的に滞留し、溜まった燃料が不規則に吸気に混合してエンジン8のアイドリングを不安定にする現象が生じるが、本実施形態に係るエンジン8の吸気構造57は、このような事象の発生を抑制することもできる。
【0063】
また、中間部71の初期変形量が抑えられることによって、接続管62はエンジン8からバルブボディ59(キャブレタ29)側へ伝わる振動をより減衰することができる。
【0064】
このように、本実施形態に係るエンジン8の吸気構造57によれば、接続管62の中間部71をクランプバンド63で直接的に締め付けることを防ぎつつ、吸気管31とバルブボディ59との間にクランプバンド63を架け渡すことができる。クランプバンド63は接続管62とともにバルブボディ59を支持するため、例えばクランプバンド63のベルト部63aの板厚を変更することでバルブボディ59の支持剛性を適宜に調整することができる。
【0065】
次に、本実施形態に係るエンジン8の吸気構造57の他の実施形態について説明する。なお、エンジン8の吸気構造57と共通する説明は省略する。
【0066】
図9は、本発明の実施形態に係るエンジンの吸気構造の他の例を示す断面図である。
【0067】
図9に示すように、本実施形態に係るエンジン8の吸気構造57Aは、クランプバンド63に代えてクランプバンド63Aを備える。クランプバンド63Aは、隙間75となる凹部81(第二凹部)を有する。
【0068】
他方、接続管62Aは、接続管62における凹部78を必要とせず、略一様な円筒形状の外周面を有する。
【0069】
本実施形態に係るエンジン8の吸気構造57Aの場合、接続管62Aの中間部71は、クランプバンド63Aを隔てる隙間75によって締め付け力の影響を受けにくくなる。具体的には、クランプバンド63Aの締め付けが完了しても隙間75が確保されている場合、中間部71はほとんど変形することなく、特に径方向の変形が小さく抑えられる。また、クランプバンド63Aの締め付け過程で隙間75が埋まり、接続管62Aが凹部81の底に接する場合でも、当初から隙間75の無いものに比べると、中間部71の変形が抑制される。この中間部71の変形の抑制効果は、隙間75の幅Q(すなわち凹部81の幅Q)を中間部71の幅Pよりも広くすることでより向上し、ソケット67、68と中間部71との段差部分に生じる初期応力を緩和することにもなる。
【0070】
中間部71の変形抑制効果によって、中間部71の内周面69は初期形状を保ちやすく、バルブボディ59の内周面や吸気管31の内周面との関係を保ちやすくなる。このことは、クランプバンド63Aを締め付け後、接続管62Aの内周面69が吸気通路内に突出する態様の変形を防ぎ、吸気通路の圧力損失の増加を防止する。また、仮に接続管62Aの内周面69が吸気通路内に突出する態様の変形が生じると、流れの乱れに燃料が一時的に滞留し、溜まった燃料が不規則に吸気に混合してエンジン8のアイドリングを不安定にする現象が生じるが、本実施形態に係るエンジン8の吸気構造57Aは、このような事象の発生を抑制することもできる。
【0071】
また、中間部71の初期変形量が抑えられることによって、接続管62Aはエンジン8からバルブボディ59(キャブレタ29)側へ伝わる振動をより減衰することができる。
【0072】
このように、本実施形態に係るエンジン8の吸気構造57Aによれば、接続管62Aの中間部71をクランプバンド63Aで直接的に締め付けることを防ぎつつ、吸気管31とバルブボディ59との間にクランプバンド63Aを架け渡すことができる。クランプバンド63Aは接続管62Aとともにバルブボディ59を支持するため、例えばクランプバンド63Aのベルト部63aの板厚を変更することでバルブボディ59の支持剛性を適宜に調整することができる。
【0073】
なお、エンジン8の吸気構造57にクランプバンド63Aを適用して接続管62を締め付けても良い。この場合も吸気構造57、57Aと同様の効果を奏する。
【0074】
また、エンジン8の吸気構造57、57Aは、キャブレタ29に限定されるものではなく、吸気管31にインジェクタ(図示省略)を設け、キャブレタ29に代えてスロットルボディを備えるエンジンの吸気構造に適用することもできる。
【0075】
したがって、本実施形態に係るエンジン8の吸気構造57、57Aによれば、吸気ポート61に接続する吸気管31とスロットルバルブ58を納めるバルブボディ59とを弾性的に接続しつつ、かつ支持剛性を適宜に調整し易く、接続管62の応力集中を緩和してき裂の発生による寿命低下を生じ難い。