JP4614853B2 - 過給機の取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、空気を圧縮してエンジンに供給する過給機の取付構造に関する。

従来から、小型船舶や自動車等においては、エンジンに空気を供給するための吸気通路に過給機が設けられており、この過給機で空気を圧縮してエンジンに供給することが行われている（例えば、特許文献１参照）。この過給機は、ウォータークラフト（以下、ウォータービークルと記す。）のエンジンの前部に設けられた取付部に取り付けられている。そして、過給機をエンジンの取付部に取り付ける際には、過給機をクランクシャフトの軸方向に沿って後方に移動させながら取付部に合わせ、固定部材を用いて過給機を取付部に固定している。
米国特許第６５６８３７６号公報

しかしながら、ウォータービークルにおいては、通常、船体におけるエンジンの上方の部分に、蓋部材によって開閉可能になった開口部が設けられており、この開口部を開けた状態で、手を船体内に入れて、エンジンやエンジン近傍の各部分の点検や修理が行われる。したがって、取付部に対して過給機を取り付ける場合には、開口部から船内に入れた手で過給機を持って、エンジンの前方側から後方に過給機を移動させるようにして取付部に設置し、クランクシャフトに平行する方向にボルトを取り付けることにより固定しなければならない。また、取付部から過給機を取り外す場合には、その逆の操作が行われる。このため、過給機の取付部への着脱作業がしにくいという問題がある。また、過給機をクランクシャフトに平行する方向に移動させるためのスペースが必要になるため、過給機を設置するためのスペースが大きくなるという問題もある。

本発明は、前述した問題を解決するためになされたもので、その目的は、過給機のエンジン取付部への着脱が容易になり、さらに省スペース化が図れる過給機の取付構造を提供することである。

前述した目的を達成するため、本発明に係る過給機の取付構造の構成上の特徴は、開口部を備えたエンジンルーム内に設置されたエンジンに取り付けられ、インペラと、インペラを収容するハウジングと、インペラを回転させる駆動軸と、駆動軸に連結される駆動ギアとを備える過給機の取付構造であって、過給機は、駆動軸とエンジンが備えるクランクシャフトとを、駆動ギアを含む直結ギアトレインを介して連結して、クランクシャフトの回転力をギアトレインを介して駆動軸に伝達することによって駆動され、エンジンにおける開口部に対向する部分に、開口部と対向する取付面を備えた取付部を設け、取付部の取付面に、過給機を配置したことにある。

このように構成した本発明に係る過給機の取付構造では、過給機を取り付けるための取付部を、エンジンにおける開口部に対向する部分に設けたため、メンテナンスの際に、過給機を着脱する操作が容易になる。また、過給機の取り付けが過給機を開口側から取付部の取付面側に移動させることによって行えるため過給機を設置するために要するスペースが小さくて済むようになる。また、直結ギアトレインで、過給機の駆動軸とエンジンのクランクシャフトとを連結するため、回転力の伝達に時間差が生じたり、過過給が生じたりすることがない。

また、本発明に係る過給機の取付構造の他の構成上の特徴は、ハウジングの一面から他面に貫通する挿通穴を設けるとともに、取付部の取付面側に、取付面に直交する方向に延びるねじ穴を設け、過給機を取付部の取付面に合わせ、ボルトを挿通穴に通してねじ穴に螺合させることにより、過給機を取付部に取り付けたことにある。

これによると、過給機を取り付けるための操作が、取付部に過給機を設置したのちに、ボルトを挿通穴に通しねじ穴に螺合させることによって行え、ボルトの差込方向が、開口部から取付面に向かう方向になるため、作業が容易になる。

また、本発明に係る過給機の取付構造のさらに他の構成上の特徴は、過給機の取付構造がウォータービークルに設けられたものであり、ウォータービークルの船体におけるエンジンの上方部分に開口部を設けたことにある。

これによると、ウォータービークルの船体に設けられた開口部を開けたときに、開口部 の下方に過給機が位置するようになるため、過給機の着脱操作が容易になる。また、ハウジングに挿通穴を設けるとともに、取付部にねじ穴を設け、過給機を取付部の取付面に合わせて、ボルトを挿通穴に通してねじ穴に螺合させる場合には、上方の開口部側からボルトを着脱操作できるため、過給機の着脱操作がさらに容易になる。

また、本発明に係る過給機の取付構造のさらに他の構成上の特徴は、過給機を取付部に設置したときに、過給機の駆動ギアが、直結ギアトレインのうちの駆動ギアに駆動力を直接伝達する中間ギアに直結されるようにしたことにある。

これによると、過給機を取付部に設置したときに、過給機が直結ギアトレインに連結されるため、過給機の取り付けが容易になる。

また、本発明に係る過給機の取付構造のさらに他の構成上の特徴は、直結ギアトレインを構成するギアのうちのクランクシャフトが収容されるクランクケース側に配置されたギアにトルク変動吸収機構を設けたことにある。このように、直結ギアトレインにトルク変動吸収機構を設けることで、急減速時等のエンジン回転数の低下や、エンジンの各行程（吸入→圧縮→爆発→排気）で発生するトルク変動をトルク変動吸収機構が吸収して過給機が破損することを防止できる。

また、本発明に係る過給機の取付構造のさらに他の構成上の特徴は、直結ギアトレインが少なくとも２個のギアで構成されていることにある。これによると、ギアを複数個にすることで、直結ギアトレインを構成する各ギアを小型化することができ、省スペース化が図れる。また、ギアを複数にすることで、ギアを選択的に変更することができ、これによって、過給機の性能を容易に変更できる。

以下、本発明の一実施形態に係る過給機の取付構造を図面を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る過給機の取付構造３０を備えたウォータービークル１０を示している。このウォータービークル１０では、船体１１がデッキ１１ａとハル１１ｂとで構成されており、船体１１の上部における中央よりもやや前側部分に操舵ハンドル（図示せず）が設けられ、船体１１の上部における中央部にシート１２が設けられている。このシート１２は、デッキ１１ａに対して着脱可能になっており、デッキ１１ａの略中央に形成された開口部１２ａに取り付けられている。

そして、船体１１の内部は、船体１１内の前部から中央部にかけて形成されたエンジンルーム１３と、船体１１内の後部に形成されたポンプルーム１４とで構成されている。エンジンルーム１３には、エンジン２０、吸気装置１５および排気装置１６（図２ないし図４参照）などが設置され、ポンプルーム１４には推進機１７などが設置されている。そして、エンジンルーム１３内における前部側と後部側には、それぞれ外部の空気をエンジンルーム１３内に導くための空気ダクト（図示せず）が設けられている。これらの空気ダクトは、船体１１の上部からエンジンルーム１３の底部まで上下に延びるように形成され、デッキ１１ａに設けた防水構造（図示せず）を介して船外の空気を上端部から吸い込み、下端部からエンジンルーム１３内に導く構成をとっている。

そして、エンジンルーム１３の前部側に燃料を収容するための燃料タンク１８が設置され、船体１１内の底部中央にエンジン２０が設置されている。このエンジン２０およびその近傍部分は、シート１２（開口部１２ａ）の下方に位置しており、シート１２を取り外すと、エンジン２０およびその近傍部分は開口部１２ａを介して外部から見えるようになっている。また、エンジン２０は水冷式の４サイクル４気筒エンジンからなっており、図５および図６に示すように、クランクシャフト２１が収容されたクランクケース２２の上部にシリンダーボディ２３とシリンダーヘッド２４とを順次形成してエンジン本体の外郭部が構成されている。

そして、シリンダーボディ２３内には、コンロッド２５を介してクランクシャフト２１に連結されたピストン２６が上下方向に移動可能な状態で収容されており、このピストン２６の上下運動がクランクシャフト２１に伝達されてクランクシャフト２１の回転運動になる。また、エンジン２０の上部に形成された各気筒２７は、吸気弁と排気弁（図示せず）とを備えている。

各気筒２７の吸気弁に連通する吸気口は吸気多岐管１５ａ等で構成される吸気装置１５に接続され、排気弁に連通する排気口は、排気多岐管１６ａ等で構成される排気装置１６に接続されている。吸気弁は、吸気のときに開いて吸気口を介して吸気装置１５から供給される空気と、後述する燃料供給装置から供給される燃料との混合気を各気筒２７内に送り、排気のときに閉じる。排気弁は、排気のときに開いて排気口を介して各気筒２７から吐出される燃焼ガスを排気装置１６に送り出し、吸気のときに閉じる。

図２ないし図４は、エンジン２０に接続された吸気装置１５と排気装置１６との構成およびその配置を示している。吸気装置１５は、吸気多岐管１５ａ、サージタンク１５ｂ、スロットルボディ（図示せず）に連通された空気通路１５ｃおよび空気通路１５ｄ等で構成される吸気通路を備えている。そして、空気通路１５ｃと空気通路１５ｄとの間にインタークーラー２８が設置され、空気通路１５ｄの上流端に、スーパーチャージャーからなる過給機３１が設置されている。また、過給機３１の上流端には空気通路２９ａを介して吸気ボックス２９が設置されている。なお、吸気装置１５および排気装置１６のように、気体や液体が一方から他方に流れる装置等においては、供給する側を上流側とし供給される側を下流側として説明する。

吸気ボックス２９は、エンジン２０と燃料タンク１８との間における船体１１の左舷側部分に、エンジン２０と所定間隔を保って配置されている。この吸気ボックス２９の内部には、エアーフィルター（図示せず）が設けられており、この吸気ボックス２９は、空気ダクトを介して船内のエンジンルーム１３に取り込んだ空気を吸引し、その空気を、エアーフィルターを通過させて異物を除去したのちに、空気通路２９ａを介して、過給機３１に送る。

過給機３１は、図７に示したように、エンジン２０の前端部から前方に突出して形成された取付部３２の上面３２ａに設置されている。また、過給機３１は、空気通路２９ａに連結されて吸気ボックス２９から送られる空気を取り込む吸気口３３ａと、空気通路１５ｄに連結されて吸気口３３ａから取り込んだ空気をインタークーラー２８側に送る吐出口３３ｂとを有するハウジング部３４を備えている。そして、ハウジング部３４の内部には、駆動軸３５ａと、駆動軸３５ａの前端部に連結されて駆動軸３５ａとともに回転可能になったインペラ３５ｂとを備えた回転部３５が取り付けられている。この回転部３５は、インペラ３５ｂを、吸気口３３ａ内に位置させた状態でハウジング部３４内に取り付けられている。

また、駆動軸３５ａの後端部には、駆動ギア３５ｃが取り付けられている。そして、クランクシャフト２１の前端部には、トルク変動吸収機構としてのワンウェイクラッチ３６ａを備えた駆動ギア３６が取り付けられており、この駆動ギア３６は、中間ギア３７を介して駆動ギア３５ｃに連結されている。このため、エンジン２０の作動によって、クランクシャフト２１が回転すると、その回転力は、駆動ギア３６、中間ギア３７および駆動ギア３５ｃからなる直結ギアトレインを介して回転部３５に伝達されインペラ３５ｂが回転する。このインペラ３５ｂの回転によって、空気通路２９ａから吸気口３３ａに送られる空気は圧縮されて、吐出口３３ｂから空気通路１５ｄに吐出される。

また、その際、減速等により、クランクシャフト２１の回転速度が遅くなった場合には、ワンウェイクラッチ３６ａの作動により駆動ギア３６が空回りして、過給機３１の作動が急に停止することを防止する。また、エンジン２０の各行程（吸収→圧縮→爆発→排気）で発生するトルク変動も吸収することができる。これによって、過給機３１の作動が急に停止して、過給機３１や直結ギアトレインを構成する各ギアが破損することが防止される。また、この過給機３１は、複数のボルト３８を介して取付部３２に固定されている。すなわち、取付部３２には、上下方向に延びるねじ穴３８ａが形成され、ハウジング部３４におけるねじ穴３８ａに対応する部分にはそれぞれ上下に貫通する挿通穴３８ｂが形成されている。

そして、過給機３１を取付部３２の上面３２ａに載せ、ボルト３８を挿通穴３８ｂに通してねじ穴３８ａに螺合させることにより、過給機３１は取付部３２に取り付けられている。この場合、過給機３１を取付部３２の上面３２ａに載せたときに、駆動ギア３５ｃと中間ギア３７とが噛合するように構成されている。インタークーラー２８は、エンジン２０の前端側における船体１１のやや右舷側部分に過給機３１と並んで設置されている。そして、空気通路１５ｄを介して過給機３１から送られてくる圧縮空気を通過させ、その圧縮空気が、内部を通過する間に冷却する。

この冷却によって、圧縮空気の密度が大きくなり、密度が大きくなった圧縮空気は、空気通路１５ｃを介してスロットルボディに送られる。スロットルボディは、回転軸と、回転軸に取り付けられて回転軸とともに回転可能になった円板状のスロットルバルブ（図示せず）とを備えている。そして、回転軸の回転によってスロットルバルブがスロットルボディ内の空気通路を開閉することにより、各気筒２７内に供給される空気の流量が調節される。

サージタンク１５ｂは、スロットルボディの後端部に接続され、エンジン２０の右舷側側面の上部側部分に沿って設置されている。また、サージタンク１５ｂの側部からは、前後方向に一定間隔を保って、４個の吸気多岐管１５ａが延びており、各吸気多岐管１５ａは、サージタンク１５ｂに接続された上流端から斜め上方に延びてその下流端が気筒２７の吸気口にそれぞれ接続されている。サージタンク１５ｂは、インタークーラー２８側から送られてくる圧縮空気に吸気脈動が生じることを防止し、圧縮空気を均一な状態にして吸気多岐管１５ａに送る。

また、エンジン２０には、燃料供給装置（図示せず）を介して燃料タンク１８から燃料が供給される。この燃料供給装置は、燃料ポンプや燃料噴射装置等で構成されており、燃料ポンプの作動によって燃料タンク１８から取り出される燃料は、燃料噴射装置によって霧状にされて気筒２７内に噴射される。この際、燃料は吸気ボックス２９から過給機３１等を介して供給される圧縮空気と吸気多岐管１５ａで混合され混合気となって気筒２７内に送られる。また、エンジン２０は点火装置を備えており、この点火装置の点火によって混合気は爆発する。この爆発によって、ピストン２６が上下に移動しその移動によってクランクシャフト２１が回転する。そして、このクランクシャフト２１の回転力が過給機３１および推進機１７に伝達される。

排気装置１６は、各気筒２７の排気口にそれぞれ接続された排気多岐管１６ａ、各排気多岐管１６ａの下流端に接続された複数の管からなる排気管１６ｂ、排気管１６ｂの下流端に接続されたウォーターロック（図示せず）等で構成されている。排気多岐管１６ａは、気筒２７の排気口に接続された上流端から斜め下方に向って延び、その下流端が排気管１６ｂに接続されている。排気管１６ｂは、エンジン２０の左舷側側面のやや下部側部分に沿って後方に延びている。そして、排気管１６ｂの下流端はウォーターロックに接続されている。

ウォーターロックは、大径の円筒状タンクで構成されており、その後部上面からは、排気ガス管（図示せず）が後方に向って延びている。この排気ガス管は、一旦上方に延びたのちに下方後部に延び、その下流端部は、推進機１７を船体１１の本体側と隔離するためのケーシング４１に開口して、船体１１の後端部から外部に通じている。また、エンジン２０の後部からはクランクシャフト２１にカップリング２１ａを介して連結されたポンプ駆動軸４２が後方のポンプルーム１４内に延びている。このポンプ駆動軸４２は、船体１１の船尾に設けられたジェットポンプ１７ａの内部に設けられたインペラ（図示せず）に連結され、エンジン２０の駆動によるクランクシャフト２１の回転力をインペラに伝達してインペラを回転させる。

ジェットポンプ１７ａを備えた推進機１７は、船体１１の後端部における船体１１の幅方向の中央部に設置されている。また、この推進機１７は、船体１１の底部に開口する水導入口４３と船尾に開口する水噴射口４４とを備えており、水導入口４３から導入される海水をジェットポンプ１７ａの駆動により水噴射口４４から噴射させることにより船体１１に推進力を生じさせる。この推進機１７は、ケーシング４１によって、船体１１の本体側と隔離された状態で船体１１の船尾における底部に取り付けられており、ポンプ駆動軸４２は、ケーシング４１を貫通することによって、エンジン２０から推進機１７のジェットポンプ１７ａに延びている。

そして、ジェットポンプ１７ａの後端部には、操舵ハンドルの操作に応じて、後部側を左右に移動させることにより、ウォータービークル１０の進行方向を左右に変更させるステアリングノズル４５が取り付けられている。さらに、ステアリングノズル４５の後部側には、上下に移動することによりウォータービークル１０の進行方向を前後に変更させるリバースゲート４６が取り付けられている。また、ウォータービークル１０は、前述した各装置の外に、各種の電気機器を収容した電装ボックス、スタートスイッチおよび各種のセンサなどウォータービークル１０を走行させるために必要な各種の装置も備えている。

以上のように構成されたウォータービークル１０を走行させるときには、まず、運転者がシート１２を跨いで座り、スタートスイッチをオンに操作することにより、ウォータービークル１０を走行可能な状態にする。そして、操舵ハンドルを操舵するとともに、操舵ハンドルのグリップに設けられたスロットル操作子（図示せず）を操作することによりウォータービークル１０は各操作に応じた所定の方向に所定の速度で走行する。

また、ウォータービークル１０を停止させるときには、減速してウォータービークル１０を接岸させスタートスイッチをオフにする。また、エンジン２０や過給機３１等の保守点検や修理を行う場合には、シート１２を船体１１から取り外して開口部１２ａを開ける。そして、開口部１２ａから船体１１の内部に手を延ばして作業を行う。また、過給機３１をエンジン２０の取付部３２から取り外して点検する場合は、工具等を用いて、上方に向いたボルト３８の頭部を回転操作してボルト３８を外す。

このように、本実施形態に係る過給機の取付構造３０では、ウォータービークル１０のデッキ１１ａに開口部１２ａを形成し、この開口部１２ａにシート１２を着脱可能に取り付けている。そして、過給機３１を取り付けるための取付部３２を、開口部１２ａの下方に位置するエンジン２０の前端部に設け、その上面３２ａを取付面にしている。このため、過給機３１の取付部３２への取り付けが、過給機３１を開口部１２ａから船体１１内に入れ、取付部２１の上面３２ａ側に下降させることによって行える。この結果、過給機３１の取付部３２への設置が容易になるとともに、過給機３１を設置するために要するスペースが小さくて済む。

また、取付部３２に設置された過給機３１の取付部３２への固定が、ハウジング部３４に設けた挿通穴３８ｂにボルト３８を上方から差し込み、ボルト３８の先端部を取付部３２に設けたねじ穴３８ａに螺合させることにより行われる。このため、メンテナンスの際に、過給機３１を取付部３２から着脱する操作が容易になる。また、本実施形態に係る過給機の取付構造３０では、過給機３１の駆動軸３５ａとエンジン２０のクランクシャフト２１とを、駆動ギア３５ｃ、中間ギア３７および駆動ギア３６とからなる直結ギアトレインを介して連結しているため、クランクシャフト２１から過給機３１への回転力の伝達に時間差が生じたり、過過給が生じたりすることがない。

また、過給機３１を取付部３２に設置したときに、過給機３１の駆動ギア３５ｃが、中間ギア３７に噛合されるため、過給機３１の取り付けが容易になる。さらに、駆動ギア３６にワンウェイクラッチ３６ａを設けたため、減速時等にエンジン２０の回転数が低下して、急激なトルク変動が生じても、そのトルク変動をワンウェイクラッチ３６ａが吸収して過給機３１や直結ギアトレインを構成する各ギアが破損することを防止できる。また、直結ギアトレインが駆動ギア３５ｃ、中間ギア３７および駆動ギア３６の３個のギアで構成されているため、各ギアを小型化することができ、省スペース化が図れる。また、直結ギアトレインを構成するギアを複数にすることで、ギアを選択的に変更することができ、これによって、過給機３１の性能を容易に変更できる。

また、本発明に係る過給機の取付構造３０は、前述した実施形態に限らず適宜変更して実施することができる。例えば、前述した実施形態では、過給機の取付構造３０をウォータービークル１０に設けているが、ウォータービ−クル１０に代えて、自動車や、自動二輪車等、エンジンに過給機を取り付けた乗物に用いることができる。また、前述した実施形態では、直結ギアトレインを駆動ギア３５ｃ、中間ギア３７および駆動ギア３６の３個のギアで構成しているが、この直結ギアトレインは、中間ギア３７を省略して２個のギアで構成してもよい。

さらに、前述した実施形態では、開口部１２ａの下方に取付部３２を設けているが、開口部と取付部との位置関係は、開口部に対して取付面が対向する位置にあれば、どのような配置であってもよい。また、トルク変動吸収機構としてはワンウェイクラッチ３６ａに限らず、例えば、ゴムダンパを用いることもできる。本発明に係る過給機の取付構造を構成する各部分の配置や構造等も本発明の技術的範囲内で適宜変更することができる。

本発明の一実施形態に係る過給機の取付構造を備えたウォータービ−クルを示した断面図である。 エンジンに取り付けられた過給機を船体の前方側から見た状態を示した正面図である。 エンジンに取り付けられた過給機を船体の上方側から見た状態を示した平面図である。 エンジンに取り付けられた過給機を船体の側方側から見た状態を示した側面図である。 エンジンに取り付けられた過給機を示した断面図である。 図５の６−６断面図である。 図５の要部を拡大して示した断面図である。

符号の説明

１０…ウォータービークル、１１…船体、１２ａ…開口部、１３…エンジンルーム、２０…エンジン、２１…クランクシャフト、３０…過給機の取付構造、３１…過給機、３２…取付部、３２ａ…上面、３４…ハウジング部、３５ａ…駆動軸、３５ｂ…インペラ、３５ｃ，３６…駆動ギア、３６ａ…ワンウェイクラッチ、３７…中間ギア、３８…ボルト、３８ａ…ねじ穴、３８ｂ…挿通穴。

Claims (6)

1. 開口部を備えたエンジンルーム内に設置されたエンジンに取り付けられ、インペラと、前記インペラを収容するハウジングと、前記インペラを回転させる駆動軸と、前記駆動軸に連結される駆動ギアとを備える過給機の取付構造であって、
   前記過給機は、前記駆動軸と前記エンジンが備えるクランクシャフトとを、前記駆動ギアを含む直結ギアトレインを介して連結して、前記クランクシャフトの回転力を前記ギアトレインを介して前記駆動軸に伝達することによって駆動され、
   前記エンジンにおける前記開口部に対向する部分に、前記開口部と対向する取付面を備えた取付部を設け、前記取付部の取付面に、前記過給機を配置したことを特徴とする過給機の取付構造。
2. 前記ハウジングの一面から他面に貫通する挿通穴を設けるとともに、前記取付部の取付面側に、前記取付面に直交する方向に延びるねじ穴を設け、前記過給機を前記取付部の取付面に合わせ、ボルトを前記挿通穴に通して前記ねじ穴に螺合させることにより、前記過給機を前記取付部に取り付けた請求項１に記載の過給機の取付構造。
3. 前記過給機の取付構造がウォータービークルに設けられたものであり、前記ウォータービークルの船体における前記エンジンの上方部分に前記開口部を設けた請求項１または２に記載の過給機の取付構造。
4. 前記過給機を前記取付部に設置したときに、前記過給機の駆動ギアが、前記直結ギアトレインのうちの前記駆動ギアに駆動力を直接伝達する中間ギアに直結されるようにした請求項１ないし３のうちのいずれか一つに記載の過給機の取付構造。
5. 前記直結ギアトレインを構成するギアのうちの前記クランクシャフトが収容されるクランクケース側に配置されたギアにトルク変動吸収機構を設けた請求項４に記載の過給機の取付構造。
6. 前記直結ギアトレインが少なくとも２個のギアで構成されている請求項４または５に記載の過給機の取付構造。

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