JP3698800B2 - ウォータビークルのエンジン搭載構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、船底から吸い込んだ水を加圧して船尾後方に噴射することにより推進力を発生させるようにしたウォータビークルに関し、特に4サイクルエンジンを採用する場合の搭載構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、船底から吸い込んだ水をインペラで加圧して船尾後方に噴射することにより水上を走行するようにしたジェット推進タイプのウォータビークルが注目されている。このウォータビークルは、船体内に推進ユニットを回転駆動するエンジンを搭載し、船体を構成するデッキ上に鞍乗型シートを配設するとともに、該デッキの左, 右側部に足乗部を形成した構造となっている。
【0003】
この種の推進機駆動用エンジンには、従来から構造が簡単でしかも軽量である等の理由から2サイクルエンジンを採用するのが一般的である。ところが、2サイクルエンジンの場合、水中に放出される排気ガス中のCO,HC量が多いという問題がある。
【0004】
一方、4サイクルエンジンの場合は、2サイクルエンジンに比べて排気ガス中のCO,HC量が少ないことから大気汚染への影響が小さいという点で有利である。このため最近では上記ウォータビークルにおいても4サイクルエンジンの採用が検討されている。この場合、コスト低減の観点から既存のエンジン、例えば自動車用エンジンを流用することが考えられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところでウォータビークルは、その用途からして転覆を前提とした水密型の船体構造となっていることから、エンジン室内に外部から換気用,あるいは冷却用の空気を導入する吸気ダクトが配設されている。一方、上記自動車用エンジンは大径のフライホイール,あるいはフライホイールマグネットを備えていることから、上記吸気ダクトの配置,エンジンの搭載構造の如何によっては、エンジン室内に導入した空気の流れが悪く、冷却性が損なわれることが懸念される。
【0006】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、既存の例えば自動車用4サイクルエンジンを採用する場合の冷却性を確保できるウォータビークルのエンジン搭載構造を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、バスタブ状のハルと蓋状のデッキとを略水密に結合してなる船体のエンジン室内に4サイクルエンジンを搭載するとともに、エンジン室内の前部及び後部に外部と連通する吸気ダクトを配設し、該エンジンにより推進ユニットを回転駆動することにより水上を走行するようにしたウォータビークルのエンジン搭載構造において、上記エンジンをクランク軸を前後方向に向けて搭載し、該クランク軸の後端部にフライホイールを配設し、上記前部の吸気ダクトのエンジン室内開口を上記フライホイールの上縁より下方に位置させたことを特徴としている。
【0008】
請求項2の発明は、請求項1と同様のウォータビークルのエンジン搭載構造において、上記エンジンをクランク軸を前後方向に向けて搭載し、該クランク軸の前部に装着されたフライホイールより前側にカム軸駆動系を配設し、上記前部の吸気ダクトのエンジン室内開口を上記カム軸駆動系の前方近傍に位置させたことを特徴としている。
【0009】
請求項3の発明は、請求項1又は2において、上記エンジンが、カム軸を2本備え、クランク軸方向に見て気筒軸を左, 右何れかに傾斜させて搭載されており、上記カム軸駆動系が、クランク軸により反傾斜側のカム軸を駆動する1段目駆動系と、該1段目駆動系で駆動されるカム軸により残りのカム軸を駆動する2段目駆動系とで構成されていることを特徴としている。
【0010】
請求項4の発明は、バスタブ状のハルと蓋状のデッキとを略水密に結合してなる船体のエンジン室内に4サイクルエンジンを搭載するとともに、エンジン室内の後部に外部と連通する吸気ダクトを配設し、該エンジンにより推進ユニットを回転駆動することにより水上を走行するようにしたウォータビークルのエンジン搭載構造において、上記エンジンをクランク軸を前後方向に向けて搭載し、該クランク軸の後端部にフライホイールを配設し、該フライホイールの後方にエンジン出力軸と上記推進ユニットのインペラ軸との連結部を設け、上記後部の吸気ダクトのエンジン室内開口を上記フライホイールより後方に位置させたことを特徴としている。
【0011】
請求項5の発明は、請求項4において、上記吸気ダクトのエンジン室内開口をフライホイールの上縁より下方に位置させたことを特徴としている。
【0012】
ここで本発明が対象とするウォータビークルは、デッキ上に配置されたシートに着座して操舵ハンドルを持つ着座タイプのもの,デッキ上に起立した状態で操舵ハンドルを持つ起立タイプのもの、及びデッキ部分が開放されたオープンデッキのいわゆるジェットボートタイプのものを含む。
【0013】
また、本発明でいう「フライホイール」とは大径の板状のいわゆる「フライホイール」はもちろん発電コイルに備えたいわゆる「フライホイールマグネト」も含む。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1ないし図4は、請求項1,4,5の発明の一実施形態(第1実施形態)によるウォータビークルのエンジン搭載構造を説明するための図であり、図1〜図3はそれぞれウォータビークルの左側面図,右側面,断面正面図、図4はエンジン左側面図である。本実施形態でいう左右,前後とは特記なき限りシートに着座した状態で見た場合の左右,前後である。
【0015】
図において、1はウォータビークルであり、これの船体2はバスタブ状のハル3と蓋状のデッキ4とをガンネル5で水密に結合し、該デッキ4の前部にハッチカバー6を開閉可能に配設した構造のものである。上記デッキ4の上面中央部には鞍乗型シート7が着脱可能に配設されており、該シート7の前部には操舵ハンドル8が左, 右操向可能に配設されている。また上記デッキ4の左, 右側縁には縦壁状のブルーワーク4aが一体に立設されており、該ブルーワーク4aの内側には段落ち状に足乗部4bが形成されている。
【0016】
上記船体2内のシート7下方にはエンジン9が搭載されており、該エンジン9の前方のハッチカバー6の下方には燃料タンク10が配設されている。また上記エンジン9の後方には船体2内をエンジン室12とポンプ室13とに区分けするバルクヘッド14が配設されており、該ポンプ室13内に推進ユニット15が配設されている。
【0017】
なお、図2は、操舵ハンドル8より前側のデッキ形状等については、図1のものの変形例を示している。即ち、燃料タンク10を高さの低いものとし、デッキ4の操舵ハンドル8より前側部分を下方に段落ち形成している。これによりこの段落ち部分にシートを配置し、着座を可能としている。
【0018】
上記推進ユニット15は、船底2aに開口する吸込口16aと船尾2bに開口する噴射口16bとを有する推進通路16内にインペラ17が固着されたインペラ軸18を挿入配置し、該噴射口16bにノズルデフレクタ19を左右,上下に揺動可能に接続して構成されている。このインペラ軸18はバルクヘッド14に回転自在に軸支されており、該インペラ軸18の前端部18aはエンジン室12内に突出している。
【0019】
上記推進ユニット15は、インペラ17の回転により吸込口16aから水を吸い上げ、この吸い込んだ水を加圧して噴射口16bのノズルデフレクタ19から後方に噴射することにより推進力を発生するものである。また上記ノズルデフレクタ19には不図示の旋回機構,トリム機構が連結されており、該両機構は操作ケーブルを介して上記操舵ハンドル8に連結されている。この操舵ハンドル8の操作により船体2を旋回させたり,トリム角を可変させたりするようになっている。
【0020】
上記エンジン室12内のエンジン9の前方及び後方には外部から空気を導入する吸気ダクト20,21が配設されている。該各ダクト20,21の上端開口20a,21aはデッキ4を挿通して外部に開口しており、下端開口20b,21bは船底2a近傍に位置している。
【0021】
上記エンジン9は、水冷式4サイクル4気筒エンジンであり、クランク軸25を前端が後端よりも高くなるようにわずかに後傾させ、かつ前後方向に向けるとともに、気筒軸を垂直に向けて配置されている。このエンジン9はクランクケース26にシリンダブロック27,シリンダヘッド28を積層して締結し、該シリンダヘッド28にヘッドカバー29を装着した構造のものである。このシリンダブロック27内に摺動自在に配置されたピストン30はコンロッド31で上記クランク軸25に連結されており、上記シリンダヘッド28の前方から見て右側壁には吸気ポート32が、左側壁には排気ポート33がそれぞれ形成されており、該各ポート32,33の内端はシリンダヘッド28の下面に凹設された燃焼凹部28aに開口している。この燃焼凹部28aには点火プラグ34が挿入されている。
【0022】
上記吸気ポート32の外端には吸気マニホールド35が接続されており、該吸気マニホールド35にはキャブレタ36,吸気サイレンサ37が接続されている。また上記排気ポート33の外端には排気マニホールド38が接続されており、該排気マニホールド38には不図示の排気管,ウォータロック,排気管が接続されており、該排気管の下流端は上記船尾2bに開口している。
【0023】
上記吸気ポート32,排気ポート33には該開口を開閉する吸気バルブ40,排気バルブ41が配設されている。該各バルブ40,41はカム軸駆動系を構成する一対のカム軸42,42により開閉駆動される。該各カム軸42の前端部にはカムプーリ43が固着され、また上記クランク軸25の前端部25aにはクランクプーリ44が固着されており、該クランクプーリ44と上記各カムプーリ43とはタイミングベルト45で連結されている。なお、46aはベルトカバー、46bはオルタネータ等の補機類を駆動するためのプーリである。
【0024】
上記クランク軸25の後端部25bにはフライホイール50が固着されている。このフライホイール50にはリングギヤ51が結合されており、該リングギヤ51にはクランクケース26の底部に配設されたスタータモータ52のスタータギヤ53が噛合可能になっている。上記フライホイール50は前後方向に見てクランクケース26より大径に形成されており、ケースカバー54により覆われている。
【0025】
上記クランク軸25の後端部25bはケースカバー54の後方に突出しており、該突出部25cには上記インペラ軸18の前端部18aがカップリング55を介して連結されている。そして上記後部の吸気ダクト21の下端開口21bは上記フライホイール50後方のカップリング55の後方近傍に位置しており、前部の吸気ダクト20の下端開口20bは上記ベルトカバー46aの前方近傍に位置している。そして前後方向に見ると上記下端開口20b,21bはいずれも上記フライホイール50の外周縁より外側でかつ中心高さより下方に位置している。
【0026】
次に本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態によれば、エンジン9をクランク軸25を前後方向に向けて配置するとともに、該クランク軸25の後端部25bにフライホイール50を装着し、前側吸気ダクト20の下端開口20bを上記フライホイール50のの外周縁より外側かつ中心より下方に位置させたので、該前側吸気ダクト20により導入された外気の一部は、クランクケース26の側壁に沿って後方に流れ、フライホイール50のケースカバー54に当たって上方に方向変換することとなる(図2の→印参照)。このように、大径のフライホイール50を備えた自動車用4サイクルエンジンを採用した場合に、上記フライホイール50のケースカバー54を空気の流れ方向を変換させる導風板として機能させることができ、エンジンの冷却機能を向上できる。
【0027】
本実施形態では、上記クランク軸25の後端部25bをフライホイール50の後方に突出し、該突出部25cとインペラ軸18とをカップリング55を介して連結し、後側吸気ダクト21の下端開口21bを上記カップリング55近傍に位置させたので、該吸気ダクト21からの外気の一部はフライホイール50のケースカバー54に当たって上方に方向変換し、この際にカップリング55部分を冷却することとなる。このように上記フライホイール50のケースカバー54をカップリング55を冷却するための導風板として機能させる点からも冷却機能を向上できる。
【0028】
ここで、上記冷却性向上の点をより詳細に説明する。エンジンの吸気作用によって、外気が吸気ダクト20,21を通ってエンジン室12に導入されるが、この導入された外気はエンジンの吸気口37aに向かって流れることになる。この場合吹き出しの慣性力によって、吸気ダクト20の下端開口20bから導入された外気は後方に、吸気ダクト21の下端開口21bから導入された外気は前方に流れるのはもちろんであるが、吸気サイレンサ37の吸気口37aは前後方向に見ると吸気ダクト20と21との間に位置し、かつ上下方向に見ると、4サイクルエンジンの場合吸気通路がシリンダヘッドという高所に接続されている関係上、吸気口37aは比較的高い位置に位置している。そのため下端開口20b,21bから導入された外気は吸気口37aに向かうように上方にも流れる。下端開口をフライホイール上端よりも下方に位置させた場合、これらの外気の流れによって、フライホイールが導風板として機能できる。なお、下端開口20b,21bを船底2aに接近させたとしても、この下端開口から導入された外気は吸気口に向かって上方にも流れることから、フライホイールが導風板として機能できる。
【0029】
また上記フライホイール50の後方でクランク軸25と推進ユニット15のインペラ軸18とをカップリング55で連結したので、該フライホイール50とともに推進ユニット15及びカップリング55がトルク変動を吸収するダンパとして機能することとなり、振動,騒音の発生を抑制できる。
【0030】
さらに上記クランク軸25の後端とインペラ軸18との間にフライホイール50を配置したので、該フライホイール50とインペラ軸18との軸間距離を短くすることができ、軸剛性を向上できる。そしてこの軸剛性の向上によりフライホイール50とインペラ軸18とが略同様に回転することからトルク変動をより一層確実に吸収できる。
【0031】
図5及び図6は、請求項2,3の発明の一実施形態(第2実施形態)によるウォータビークルのエンジン搭載構造を説明するための図であり、図中、図3R>3,図4と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【0032】
本実施形態では、4サイクルエンジン60を、クランク軸61を前端が後端よりも高くなるようにわずかに後傾し、かつ前後方向に向けて配置するとともに、前方からクランク軸方向に見て気筒軸Aを右側に傾斜させている。このクランク軸61の後端にはインペラ軸(不図示)がカップリング55を介設して同軸状に連結されている。上記クランク軸61の前部61aには発電コイルを備えたフライホイールマグネト62が装着されており、この前部61aはフライホイールマグネト62より前方に突出している。該突出部61bにはカム軸駆動系を構成するクランクプーリ44が固着されている。
【0033】
上記カム駆動系は1段目駆動系と2段目駆動系とからなり、該1段目駆動系は、上記クランク軸61と平行に配置された2本のカム軸63,64のうち反傾斜側のカム軸63の前端に上記クランクプーリ44の2倍の径を有するカムプーリ65を固着するとともに、該カムプーリ65と上記クランクプーリ44とをタイミングベルト66により連結して構成されている。なお、67はテンションプーリである。
【0034】
また上記2段目駆動系は、上記1段目駆動系のクランク軸61により回転駆動されるカム軸63の軸方向中央部に駆動ギヤ70を固着し、傾斜側の上記カム軸64の軸方向中央部に駆動ギヤ70と同一径の従動ギヤ71を固着し、該両ギヤ70,71をカムチェーン72で連結して構成されている。
【0035】
そしてエンジン室12の前側に配設された吸気ダクト20の下端開口20bは上記1段目駆動系の前方近傍にかつ上下方向略中央部に位置している。
【0036】
本実施形態によれば、クランク軸61の前部61aに固着されたフライホイールマグネト62より前方に1段目駆動系を配設し、前側吸気ダクト20の下端開口20bを上記1段目駆動系の前方中央部に位置させたので、該吸気ダクト20により導入された外気の一部はベルトカバー46aに沿って下方及び上方に流れ、内部のタイミングベルト66を冷却することとなり、カム軸駆動系を備えた自動車用4サイクルエンジンを採用した場合のカム軸駆動系の冷却姓を確保できる。
【0037】
また本実施形態では、反傾斜側に位置するカム軸63とクランク軸61とをタイミングベルト66で連結し、上記カム軸63と傾斜側のカム軸64とをカムチェーン72で連結する2段掛け構造としたので、傾斜側のカム軸64の従動ギヤ70の径を小さくすることができ、それだけヘッドカバー29の傾斜側壁29aを小さくできる。その結果、気筒軸を右側に傾斜させた場合に、デッキ幅を大きくすることなくヘッドカバー29とデッキ4とのクリアランスを確保できる。
【0038】
【発明の効果】
以上のように請求項1の発明に係るウォータビークルのエンジン搭載構造によれば、クランク軸の後端にフライホイールを配設し、前部の吸気ダクトのエンジン室内開口を上記フライホイールの上縁より下方に位置させたので、該フライホイールのカバー部材を冷却風の導風板として機能させることができ、大径のフライホイールを備えたエンジンを採用した場合のエンジン冷却性を向上できる効果がある。
【0039】
請求項2の発明では、クランク軸の前部に装着されたフライホイールマグネトより前側にカム軸駆動系を配設し、前部の吸気ダクトのエンジン室内開口を上記カム軸駆動系の前方近傍に位置させたので、該カム軸駆動系のカバー部材を冷却風の導風板として機能させることができ、カム軸駆動系を備えたエンジンを採用した場合のカム軸駆動系の冷却性を向上できる効果がある。
【0040】
請求項3の発明では、気筒軸を傾斜させてエンジンを配置した場合に、クランク軸により反傾斜側のカム軸を駆動する第1段目駆動系と、該クランク軸で駆動されるカム軸により残りのカム軸を駆動する2段目駆動系とを備えたので、エンジンの傾斜側を小さくでき、気筒軸を傾斜させながら船体とのクリアランスを確保できる効果がある。
【0041】
請求項4の発明では、クランク軸の後端にフライホイールを配設し、該フライホイールの後方でエンジン出力軸とインペラ軸とを連結し、後部の吸気ダクトのエンジン室内開口を上記フライホイールより後方に位置させたので、該フライホイールを連結部に冷却空気を導く導風板として機能させることができ、大径のフライホイールを備えたエンジンを採用する場合の連結部の冷却性を向上できる効果があり、またフライホイールと共に推進ユニットがトルク変動を吸収するダンパ部材として機能し、振動,騒音を軽減できる効果がある。
【0042】
請求項5の発明では、吸気ダクトのエンジン室内開口をフライホイールの上縁より下方に位置させたので、フライホイールのカバー部材によってより多くの冷却空気が連結部に導かれることになり、連結部の冷却性が一層向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 請求項1,4,5の発明の第1実施形態によるウォータビークルのエンジン搭載構造を説明するための側面図である。
【図2】 上記ウォータビークルのエンジン部分の側面図である。
【図3】 上記ウォータビークルの断面正面図である。
【図4】 上記エンジンの側面図である。
【図5】 請求項2,3の発明の第2実施形態によるエンジン搭載構造を説明するための側面図である。
【図6】 上記第2実施形態エンジンのカム軸駆動系を示す正面図である。
【符号の説明】
1 ウォータビークル
2 船体
3 ハル
4 デッキ
9,60,704 サイクルエンジン
12 エンジン室
15 推進ユニット
18 インペラ軸
20,21 吸気ダクト
20b,21b エンジン室内開口
25,61 クランク軸
50 フライホイール
62,71 フライホイールマグネト
Claims (5)
- バスタブ状のハルと蓋状のデッキとを略水密に結合してなる船体のエンジン室内に4サイクルエンジンを搭載するとともに、エンジン室内の前部及び後部に外部と連通する吸気ダクトを配設し、該エンジンにより推進ユニットを回転駆動することにより水上を走行するようにしたウォータビークルのエンジン搭載構造において、上記エンジンを、クランク軸を前後方向に向けて搭載し、該クランク軸の後端部にフライホイールを配設し、上記前部の吸気ダクトのエンジン室内開口を上記フライホイールの上縁より下方に位置させたことを特徴とするウォータビークルのエンジン搭載構造。
- バスタブ状のハルと蓋状のデッキとを略水密に結合してなる船体のエンジン室内に4サイクルエンジンを搭載するとともに、エンジン室内の前部に外部と連通する吸気ダクトを配設し、該エンジンにより推進ユニットを回転駆動することにより水上を走行するようにしたウォータビークルのエンジン搭載構造において、上記エンジンをクランク軸を前後方向に向けて搭載し、該クランク軸の前部に装着されたフライホイールより前側にカム軸駆動系を配設し、上記前部の吸気ダクトのエンジン室内開口を上記カム軸駆動系の前方近傍に位置させたことを特徴とするウォータビークルのエンジン搭載構造。
- 請求項1又は2において、上記エンジンが、カム軸を2本備え、クランク軸方向に見て気筒軸を左, 右何れかに傾斜させて搭載されており、上記カム軸駆動系が、クランク軸により反傾斜側のカム軸を駆動する1段目駆動系と、該1段目駆動系で駆動されるカム軸により残りのカム軸を駆動する2段目駆動系とで構成されていることを特徴するウォータビークルのエンジン搭載構造。
- バスタブ状のハルと蓋状のデッキとを略水密に結合してなる船体のエンジン室内に4サイクルエンジンを搭載するとともに、エンジン室内の後部に外部と連通する吸気ダクトを配設し、該エンジンにより推進ユニットを回転駆動することにより水上を走行するようにしたウォータビークルのエンジン搭載構造において、上記エンジンをクランク軸を前後方向に向けて搭載し、該クランク軸の後端部にフライホイールを配設し、該フライホイールの後方にエンジン出力軸と上記推進ユニットのインペラ軸との連結部を設け、上記後部の吸気ダクトのエンジン室内開口を上記フライホイールより後方に位置させたことを特徴とするウォータビークルのエンジン搭載構造。
- 請求項4において、上記吸気ダクトのエンジン室内開口をフライホイールの上縁より下方に位置させたことを特徴とするウォータビークルのエンジン搭載構造。
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