JP3541640B2 - 水上滑走艇 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、インペラの回転で後方に水を噴射して推進する水上滑走艇に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の小型の水上滑走艇は、図示しないが、その船体に2サイクルエンジンとジェットポンプとをそれぞれ搭載し、2サイクルエンジンを駆動してジェットポンプを動作させ、所定の方向に推進する。船体に2サイクルエンジンを搭載するのは、2サイクルエンジンは、オイルパンや動弁機構を必要とせず、軽量・コンパクトであるとともに、比出力も高く、小型の水上滑走艇にきわめて適しているという理由に基づくものである。
【0003】
しかしながら、2サイクルエンジンでは、炭化水素(以下、HCと略称する)の排出量が多く、燃料消費が大きいので、大気の汚染や川水、湖水、又は海水の汚染を防止するという要請に十分応えることができない。そこで、近年においては、HC排出量と燃料消費率とに優れた4サイクルエンジンを使用して環境汚染の防止に寄与するとともに、2サイクルエンジンと同等の出力を確保するため、高回転化、大排気量、及び多気筒化を図るようにしている。特に、4サイクルエンジンの高回転化を図り、軽量・コンパクト化と高出力とを実現するようにしている。
【0004】
なお、この種の水上滑走艇に関する先行技術文献として特開平7−237586号公報、特開平7−237587号公報、特開平7−237588号公報、特開平8−26185号公報、特開平8−49596号公報、及び特開平8−53098号公報などがあげられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の水上滑走艇は、以上のように4サイクルエンジンを使用するとともに、2サイクルエンジンと同等の出力を実現するため、高回転化、大排気量、及び多気筒化を図るようにしているが、これを実現するには、4サイクルエンジンの吸気系機器と排気系機器とを理想的に配置しなければならず、大きなエンジンスペースを必要とする。また、排気系機器は、排ガスで高温化する点に鑑み、ウォータジャケットが安全上の観点から設けられて水冷されるので、大型化し、重くなる。しかしながら、従来の水上滑走艇のエンジン室のスペースは、2サイクルエンジンの搭載使用時となんら変わらないので、吸気系機器及び排気系機器を理想的に配置したり、この大型で重い排気系機器を確実に保持することはきわめて困難であるという問題があった。
【0006】
本発明は、前記従来の問題に鑑みなされたもので、4サイクルエンジンの吸気系機器及び排気系機器を理想的に配置し、この排気系機器を確実に保持することのできる水上滑走艇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】
本発明は、船体の中央部の隆起した箇所にハンドルを設け、該ハンドルの後方の船体上部にシートを載置し、前記船体に4サイクルエンジンとジェットポンプを搭載し、前記4サイクルエンジンのクランク軸を前記船体の幅方向に向けて配置し、前記クランク軸の回転駆動力を前記インペラ軸に向きを変えて伝達する動力伝達機構を前記クランク軸よりも前記船体の後方に設け、前記エンジンの駆動で前記ジェットポンプを動作させて推進する水上滑走艇において、前記船体の内部であって、前記ハンドルの斜め前下方に前記4サイクルエンジンを配置するとともに、該4サイクルエンジンのシリンダを前記ジェットポンプのインペラ軸に対してほぼ垂直に配置し、前記4サイクルエンジンの吸気系機器を前記クランク軸よりも船体の前方に配置する一方、前記4サイクルエンジンの排気系機器は、前記クランク軸よりも船体の後方であって、前記4サイクルエンジンのクランクケースの上方に配置したことを特徴とする。
【0008】
本発明によれば、エンジンの吸気系から排気系までをほぼ一直線状にレイアウトすることができ、これにより、吸気抵抗と排気抵抗とが減少する。また、吸気管内、排気管内における吸気・排気脈動、吸気・排気慣性の減衰が小さくなり、吸気・排気脈動効果と吸気・排気慣性効果とをそれぞれ活用することが可能になる。
また、エンジンの出力部分とジェットポンプとの間の距離を短くすることができるとともに、これらを接続する軸の全長を短くすることができる。
また、排気ポート部分、クランクケース、エンジンマウントフレーム、エンジンブラケット、あるいはこれらに類似する部品などを用いて排気系機器を支持固定できる。したがって、排気系機器とシリンダヘッド、クランクケース、及び又はエンジンマウントフレームとを強固に結合することが可能になる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。本実施形態における水上滑走艇は、船体1に4サイクルで水冷の4気筒エンジン6とジェットポンプ32とをそれぞれ搭載し、4気筒エンジン6のクランク軸12を船体1の左右横方向に、4気筒エンジン6のシリンダ11をジェットポンプ32のインペラ軸33に対して垂直にそれぞれ指向させている。そして、4気筒エンジン6の各気筒の排気ポートに排気マニホールドパイプ38を接続し、この複数の排気マニホールドパイプ38の下流端部を流出部39とし、この流出部39を継手パイプ40を介してマフラ64の排気パイプ60に接続する。
【0011】
船体1は、各種の合成樹脂で一体成形され、図1に示すように、その上部中央の前部寄りに回転可能な操向ハンドル2が、上部後方にはバンド付きのシート3がそれぞれ設けられるとともに、このシート3の左右両側には図示しない足乗せ用のステップがそれぞれ一体成形されており、シート3に跨がった図示しない乗員が操向ハンドル2などを適宜操作することにより水面上を滑走推進する。
【0012】
船体1は、直進安定性や反力の抑制などを考慮した構造に構成され、図2に示すように、内部中央から少々前部にずれた箇所のエンジン室に複数のマウントゴム4及びほぼ箱形のマウントフレーム5を介して大型で直列の4気筒エンジン6が垂直起立状態に設置されている。船体1の内部中央の後部寄りには4気筒エンジン6に燃料を供給する燃料タンク7が設置され、内部中央の最後部付近のポンプ室には船体1の前後方向に指向するジェットポンプ32が設置されている。
【0013】
エンジン室は図示しない複数の大気流通ダクトを介して大気を導入するよう構成されている。また、4気筒エンジン6は、図1や図2に示すように、その下部にクランクケース9を備え、このクランクケース9には上部にシリンダヘッド10を備えたシリンダ11が縦に取り付けられている。クランクケース9の内部にはクランク軸12が複数の軸受を介して軸支され、このクランク軸12がクランクケース9の内部の動力変向機構13に駆動歯車14を介して噛合しており、この動力変向機構13がクランク軸12の回転駆動力を90°変換して減速伝達するよう機能する。
【0014】
動力変向機構13は、図3に示すように、クランク軸12の一側部に嵌め着けられた駆動歯車14と、クランク軸12に平行に軸支された駆動シャフト15と、クランクケース9の内部中心の中心部から後方にかけて複数の軸受16を介して軸支された従動シャフト17とを備えている。駆動シャフト15は、クランクケース9の内部後方の一側部に複数の軸受18を介して軸支され、その一端部にマグネトー19が、中央部にナット20を介して駆動歯車14と噛合する従動歯車21が、そして他端部には駆動ベベルギヤ22がそれぞれ取り付けられている。
【0015】
マグネトー19は、図3に示すように、駆動シャフト15に取り付けられたフライホイール23を備え、このフライホイール23の内周部にN極とS極とを交互に備えた永久磁石24が取り付けられており、フライホイール23には永久磁石24に対向する発電コイル25が内蔵されている。さらに、従動シャフト17には従動ベベルギヤ26がナット27を介して嵌め着けられ、この従動ベベルギヤ26が駆動ベベルギヤ22と相互に噛合する。
【0016】
このような動力変向機構13を備えた4気筒エンジン6は、従来のような縦置きタイプではなく、横置きタイプとして使用され、シリンダ11が船体1の左右横方向に並んでいる。また、クランク軸12の中心線の上方、かつ前方にはエアボックス28及びキャブレタ29からなる吸気系機器30が設置され、クランク軸12の後方一側部には4気筒エンジン6の潤滑用のオイルタンク31がオイルパイプを介して設置されており、比較的余裕のある前後方向のスペースがきわめて効率的に活用される。なお、オイルタンク31は、4気筒エンジン6の重心位置を低くし、冷却性能の向上を確保することができるよう、オイルの送り・戻り用のポンプと共にドライサンプの一部を構成している。
【0017】
ジェットポンプ32は、図1や図2に示すように、船体1の中心線上に傾斜して位置するステンレス製のインペラ軸33を備え、このインペラ軸33が動力変向機構13の従動シャフト17にゴム製のカップリング34を介して接続されている。インペラ軸33の末端部にはケーシング35の内部で回転するインペラ36が嵌め着けられ、このインペラ36の回転で船体1の開口部から水を吸い上げ、ノズル37から後方に水が噴射される。
【0018】
なお、ケーシング35の内部にはステータ(図示せず)が固定されている。また、ノズル37は操向ハンドル2のステアリング操作に基づき揺動するよう構成され、この揺動で水上滑走艇の操舵が行われる。さらに、ジェットポンプ32の吐出側には冷却水取入口(図示せず)が設けられ、この冷却水取入口から複数の排気マニホールドパイプ38に冷却水がそれぞれ給水される。
【0019】
複数(本実施形態では4本)の排気マニホールドパイプ38は、図1、図2、図4ないし図6に示すように、長さがほぼ同一の複数の管からなり、各シリンダ11のシリンダヘッド10の排気ポートに湾曲接続されてクランク軸12の後方に位置しており、下流端部がクランクケース9上で集合して単一の流出部39を形成するとともに、この流出部39が継手パイプ40に貫通して接続されている。複数の排気マニホールドパイプ38は、継手パイプ40とともに排気系機器41を構成し、マウントフレーム5に支持されるとともに、クランクケース9の上方に位置している。
【0020】
各排気マニホールドパイプ38は、同軸の二重管構造に構成され、長い内管42とやや短い外管43との間には冷却水の流通用のジャケット44が区画形成されている。外管43は、その上下流部にニップル45をそれぞれ備え、上流部に冷却水流入管46が接続されており、下流部には冷却水流出管47が接続されている。
【0021】
継手パイプ40は、図5や図6に示すように、板金加工で複数の排気マニホールドパイプ38を並べて貫通支持する拡径筒部48、上流部から下流部に向かうにつれ徐々に断面積を減少させるテーパ筒部49、及び縮径筒部50を備えた一体構造に構成され、マウントフレーム5に支持されるとともに、クランクケース9の上方に位置している。拡径筒部48とテーパ筒部49は、二重壁構造に構成され、インナーシェル51とアウターシェル52との間には冷却水の流通用のジャケット53が区画形成されており、拡径筒部48のアウターシェル52の上流部に複数の冷却水流入管54が、下流部には冷却水流出管55がそれぞれ接続されている。
【0022】
複数の冷却水流入管54は、排気マニホールドパイプ38の冷却水流出管47に連通パイプ56を介して接続されている。また、冷却水流出管55は排気パイプ60の冷却水流入管54に連通パイプ57を介して接続されている。また、縮径筒部50には図5や図6に示すように、取付ジョイント58が嵌め着けられ、この取付ジョイント58に排気パイプ60の上流部の取付ジョイント59が耐ショック、耐振動用の球面ガスケットや締結具を介して接続されている。
【0023】
排気パイプ60は、その上流部から下流部に向かうにつれ船体1の中心部から側部方向に徐々に向かい、かつ下降するよう屈曲形成され、振動吸収用の支持ブラケット61に支持されている。この排気パイプ60は、その上流部に継手パイプ40用の取付ジョイント59が嵌め着けられ、下流部には取付ジョイント63が嵌め着けられており、この取付ジョイント63がマフラ64の取付ジョイントに球面ガスケットや締結具を介して接続されている。また、排気パイプ60は、同軸の二重管構造に構成され、図示しない触媒を内蔵した内管と外管との間には冷却水の流通用のジャケットが区画形成されている。外管は、その上下流部にニップルをそれぞれ備え、上流部に冷却水流入管54が接続されており、下流部には冷却水流出管55が接続されている。
【0024】
さらに、マフラ64は、図2に示すように、上下流方向に図示しない複数の排気室を並べ備え、船体1の内部の後部一側に設置されている。複数の排気室は相互に連通され、上流部の排気室から船体1の前方に伸びる接続管65には排気パイプ60の下流部の取付ジョイント用の取付ジョイント66が形成されており、下流部の排気室にはジェットポンプ32と交差する平面ほぼL字形の排気ホース67が船外排出用として接続されている。なお、上流部の排気室は排気パイプ60の冷却水流出管55に連通パイプ68を介して接続されている。
【0025】
前記構成において、シート3に跨がった乗員が4気筒エンジン6を始動させると、4気筒エンジン6の回転駆動力を動力変向機構13が向きを変えてインペラ軸33に伝達し、ジェットポンプ32が駆動してインペラ36を回転させ、このインペラ36が船体1の開口部から水を吸い上げ、ノズル37から後方に水が噴射される。この水の噴射作用により水上滑走艇が水面上を滑走する。この際、排ガスは、4気筒エンジン6の排気ポートから排気マニホールドパイプ38、継手パイプ40、排気パイプ60、及びマフラ64を順次通過し、排気ホース67から船体1の船尾から船外に排気される。
【0026】
また、4気筒エンジン6の始動に伴い、海水や湖水からなる冷却水(矢印で示す)が冷却水取入口に流入し、この冷却水取入口から連通パイプを介して排気マニホールドパイプ38のジャケット44、継手パイプ40のジャケット53、及び排気パイプ60のジャケットに順次給水され、過熱された排気マニホールドパイプ38、継手パイプ40、排気パイプ60及び触媒を冷却する。こうして排気マニホールドパイプ38、継手パイプ40、排気パイプ60及び触媒を冷却した冷却水は、排気パイプ60のジャケットからマフラ64を通過して排気ホース67に流入し、その後、船外に排出される。
【0027】
前記構成によれば、4気筒エンジン6を利用するので、2サイクルエンジンに比べ、HCが大幅に少なくなり、有効な排ガス対策とすることができる。また、インペラ軸33の中心線に対してシリンダ11を垂直に配置しているので、吸気系機器30と排気系機器41とをほぼ一直線状に配置することができる。この配置により、4気筒エンジン6の運転時に吸気抵抗と排気抵抗とが減少し、吸入空気の充てん効率と排気効率とを著しく向上させることが可能になる。また、吸気系機器30と排気系機器41とをほぼ一直線状に配置するので、吸気管内、排気管内における吸気・排気脈動、吸気・排気慣性の減衰が小さくなり、吸気・排気脈動効果と吸気・排気慣性効果とをそれぞれ十分に活用することが可能になる。そして、この活用を通じて4気筒エンジン6の出力の向上が期待できる。
【0028】
また、スペースに余裕のある船体1の前後方向に吸気系機器30と排気系機器41とをほぼ一直線状に配置するので、吸気管、排気マニホールドパイプ38、及び排気パイプ60を長くして4気筒エンジン6の出力の大幅な向上が期待できる。これらの機能により、4サイクルエンジンを高回転型、高出力型にすることができ、従来の2サイクルエンジン以上の性能を得ることができる。また、ベベルギヤタイプの動力変向機構13をクランク軸12よりも船体1の後方に設けるので、4気筒エンジン6の出力端部とジェットポンプ32との間の距離を短縮することができ、これらを結合するインペラ軸33を短縮することができる。このインペラ軸33の短縮により、船体全体の軽量化とコストダウンとを図ることができ、しかも、インペラ軸33の曲げ振動やねじり振動を抑制防止することが可能になる。
【0029】
また、クランクケース9の上方に重量物である排気系機器41を設置するので、この排気系機器41の支持固定を排気ポート部分だけではなく、クランクケース9、エンジンマウントフレーム5、エンジンブラケット61、あるいはこれらに類似する部品にさせることができる。したがって、排気系機器41とシリンダヘッド10、クランクケース9、及び又はエンジンマウントフレーム5との強固な結合が期待でき、4気筒エンジン6の振動、走行時の船体振動から生じる耐久性の低下を未然に防止することが可能になる。さらに、重い燃料タンク7とオイルタンク31とをクランク軸12よりも後方にそれぞれ設置するとともに、これら7、31の間に排気系機器41を介在させたレイアウトに設定しているので、操縦性やバランスが非常に向上する。
【0030】
なお、前記実施形態では4気筒エンジン6を示したが、なんらこれに限定されるものではなく、例えば2気筒、3気筒、又は5気筒以上のエンジンを使用しても良いのはいうまでもない。また、燃料タンク7とオイルタンク31のいずれか一方をクランク軸12よりも後方に設置しても良い。また、動力変向機構13の形状や構造などを適宜変更しても良い。また、インペラ軸33に対してシリンダ11を完全な垂直に配置しても良いし、あるいはシリンダ11をおおよそ垂直と認められる程度に配置しても良い。また、排気マニホールドパイプ38の本数、あるいは支持ブラケット61や触媒の数などは適宜増減することができる。
【0031】
また、複数の排気マニホールドパイプ38の長さを適宜変更することも可能である。また、他の冷却流体を適宜利用することもできる。また、排気マニホールドパイプ38及び又は継手パイプ40をクランクケース9に支持させても良い。また、継手パイプ40を二重管構造としても良い。また、マウントフレーム5に複数の排気マニホールドパイプ38を支持させたが、クランクケース9の表面などを使用しても良い。また、各パイプの接続方式としては、ねじ込み式、突き合わせ溶接式、差し込み溶接式、食い込み式、又はフレア式などを適宜用いることが可能である。さらに、ジャケット44、53を区画形成する内管42やインナーシェル51に冷却流体噴出孔を単数複数開けても良いのはいうまでもない。
【0032】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、4サイクルエンジンの吸気系機器及び排気系機器を理想的、かつ適切に配置し、排気系機器を確実に保持することができるという効果がある。
また、エンジンとジェットポンプとの間の距離を短かくでき、これらを結合する軸を短縮することができる。また、この軸の短縮を通じて船体全体の軽量化とコストダウンとが可能になり、軸の曲げ振動などを抑制防止することができる。
さらに、エンジンの振動、走行時の船体振動から生じる耐久性の低下を防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る水上滑走艇の実施形態を示す断面側面図である。
【図2】本発明に係る水上滑走艇の実施形態を示す断面平面図である。
【図3】本発明に係る水上滑走艇の実施形態におけるエンジンを一部簡略化して示す断面平面図である。
【図4】本発明に係る水上滑走艇の実施形態におけるエンジン、排気マニホールドパイプ、及び継手パイプを示す平面図である。
【図5】本発明に係る水上滑走艇の実施形態における排気マニホールドパイプと継手パイプとを示す正面図である。
【図6】図5の断面説明図である。
【符号の説明】
1 船体
5 マウントフレーム
6 4気筒エンジン(エンジン)
9 クランクケース
11 シリンダ
12 クランク軸
13 動力変向機構(動力伝達機構)
30 吸気系機器
32 ジェットポンプ
33 インペラ軸
36 インペラ
38 排気マニホールドパイプ
39 流出部
40 継手パイプ
41 排気系機器
60 排気パイプ
64 マフラ
Claims (1)
- 船体の中央部の隆起した箇所にハンドルを設け、該ハンドルの後方の船体上部にシートを載置し、前記船体に4サイクルエンジンとジェットポンプを搭載し、前記4サイクルエンジンのクランク軸を前記船体の幅方向に向けて配置し、前記クランク軸の回転駆動力を前記インペラ軸に向きを変えて伝達する動力伝達機構を前記クランク軸よりも前記船体の後方に設け、前記エンジンの駆動で前記ジェットポンプを動作させて推進する水上滑走艇において、
前記船体の内部であって、前記ハンドルの斜め前下方に前記4サイクルエンジンを配置するとともに、該4サイクルエンジンのシリンダを前記ジェットポンプのインペラ軸に対してほぼ垂直に配置し、前記4サイクルエンジンの吸気系機器を前記クランク軸よりも船体の前方に配置する一方、前記4サイクルエンジンの排気系機器は、前記クランク軸よりも船体の後方であって、前記4サイクルエンジンのクランクケースの上方に配置したことを特徴とする水上滑走艇。
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