JP4473740B2

JP4473740B2 - レジャービィークル用エンジン

Info

Publication number: JP4473740B2
Application number: JP2005015251A
Authority: JP
Inventors: 義基松田
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2005-01-24
Filing date: 2005-01-24
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2025-01-24
Also published as: US7395798B2; US20060174848A1; JP2006200499A

Description

本発明は、自動二輪車、ＡＴＶ（All Terrain Vehicle : 不整地走行車両) 、小型運搬車、小型滑走艇 (Personal Water Craft) 等のレジャービィークル用のエンジンに関する。

レジャービィークル、例えば、自動二輪車の場合、エンジンが４サイクルエンジンであるとき、一般にジャーナル部分や摺動部分等のエンジンの要潤滑部分へ潤滑油を供給するためのオイルポンプがエンジンに内装（内蔵）されている（特許文献１参照）。
そして、エンジンの排気ガス浄化およびエンジンの高出力化のため、エンジンの給排気バルブのリフト量をエンジン回転数等に対応して可変にした可変バルブ機構を具備したエンジンがあり、かかる可変バルブ機構の駆動用アクチュエータは、一般に、前記オイルポンプから供給される潤滑油（潤滑オイル）の油圧を利用して駆動している。

しかしながら、このように潤滑油を用いて前記可変バルブ機構の駆動装置を駆動すると、潤滑油の劣化を促進するとともに、またブローバイガス等に起因してガソリンが混入している潤滑油によって前記アクチュエータを駆動することになる。

また、エンジンのスロットルバルブや、クラッチ等をフライ・バイ・ワイヤー方式で電動モータで操作しようとすると、電動モータが必要となり、また、迅速に操作するためには大きな出力の電動モータが必要となる。また、前記電動モータは、同時に比較的大きな電力を必要とするが、自動二輪車を含むレジャービィークルの場合には、一般の乗用車やトラック等に比べて、電気容量的に大きな余裕がないのが実情であり、また大きなバッテリーと発電機を装備すると、レジャービィークルの車重が大きくなり、軽快な走行が要求される自動二輪車の場合には、改良が望まれる。
実開昭６０−１５５７０９号公報。

本発明は、このような状況に鑑みて行われたもので、前記課題を解決するレジャービィークル用エンジンを提供することを目的とする。

前記本発明の目的は、以下の構成からなるレジャービィークル用エンジンによって達成することができる。

本第１の発明にかかるレジャービィークル用エンジンは、エンジン各部へ潤滑油を供給する潤滑用オイルポンプを備えたレジャービィークル用エンジンであって、
前記潤滑用オイルポンプとは別に、該潤滑用オイルポンプの供給圧力より高い供給圧力で動作するアクチュエータを駆動するための、該潤滑用オイルポンプの吐出圧力より高い吐出圧力を有する駆動用油圧ポンプを設けたことを特徴とする。

本第２の発明にかかるレジャービィークル用エンジンは、レジャービィークルの原動機として使用されるレジャービィークル用エンジンであって、
大きな供給圧力を必要とするアクチュエータを駆動するための、少なくとも８ｋｇｆ／ｃｍ² 以上で１５０ｋｇｆ／ｃｍ² 以下の吐出圧力を有する駆動用油圧ポンプを、エンジンに設けたことを特徴とする。

前述のような構成からなる本第１の発明にかかるレジャービィークル用エンジンによれば、エンジンの潤滑に必要な圧力に影響されることなくより高い圧力に設定された駆動用油圧ポンプによって、アクチュエータ、例えば、エンジンの給排気バルブのための可変カム機構の駆動用アクチュエータ、スロットルバルブ操作用アクチュエータ、クラッチ操作用アクチュエータ、あるいはサスペンション調節用アクチュエータ等へ、従来より高い圧力の圧油を供給できるため、迅速に、且つ効率的にこれらアクチュエータを駆動することが可能となる。このため、前記スロットルバルブ、クラッチ等を所謂「フライ・バイ・ワイヤ方式」によって、運転者（ライダー）はより小さな力でこれらの操作を迅速におこなうことが可能となる。また、この駆動用油圧ポンプとアクチュエータとの間を流れる媒体として、潤滑油と独立した別系統になったオイルを用いるため、このオイルの劣化が殆ど無く、またこのオイル内にガソリン等も混入するような影響も受けない点で好ましい。そして、この油圧ポンプに使用する圧油は潤滑油として使用しないため、アクチュエータの駆動に適した性状のオイルを使用することが可能となる点においても好ましい。
そして、前記アクチュエータを従来の潤滑用オイルポンプに比べて高圧の圧油によって操作するため、アクチュエータをコンパクトにできるとともに、配管も細径にすることが可能となる。従って、嵩張ることもない。
前記アクチュエータとしては、可変バルブ機構の駆動用アクチュエータ、クラッチ駆動用のアクチュエータ、スロットルボディのスロットルバルブ駆動用のアクチュエータ、可変サスペンション駆動用アクチュエータ等が考えられる。

前述のような構成からなる本第２の発明にかかるレジャービィークル用エンジンによれば、高い吐出圧力を有する駆動用油圧ポンプによって、アクチュエータ、例えば、エンジンの可変バルブ機構の駆動用アクチュエータ（エンジンが４サイクルエンジンの場合のみ）、スロットルバルブ操作用アクチュエータ、クラッチ操作用アクチュエータ、あるいはサスペンション調節用アクチュエータ等へ、高い圧力の圧油を供給できるため、迅速に、且つ効率的にこれらアクチュエータを駆動することが可能となる。このため、前記スロットルバルブ、クラッチ等を所謂「フライ・バイ・ワイヤ方式」によって、運転者（ライダー）はより小さな力でこれらの操作を迅速におこなうことが可能となる。
そして、前記アクチュエータを高い圧力の圧油によって操作するため、アクチュエータをコンパクトにできるとともに、配管も細径にすることが可能となる。従って、嵩張ることもない。
前記アクチュエータとしては、可変バルブ機構の駆動用アクチュエータ（エンジンが４サイクルエンジンの場合のみ）が考えられ、クラッチ駆動用のアクチュエータ、スロットルボディのスロットルバルブ駆動用のアクチュエータ、可変サスペンション駆動用アクチュエータ等が考えられる。

また、前記レジャービィークル用エンジンにおいて、前記油圧ポンプの吐出圧力が少なくとも８ｋｇｆ／ｃｍ² 以上で１５０ｋｇｆ／ｃｍ² 以下であると、迅速にアクチュエータを動作させるのに好ましい構成となる。実用的な数値としては、前記油圧ポンプの吐出圧力が少なくとも１０ｋｇｆ／ｃｍ² 以上で２０ｋｇｆ／ｃｍ² 以下の範囲であると好ましい。

また、前記レジャービィークル用エンジンにおいて、前記駆動用油圧ポンプが、エンジンのクランクケースから上方へ延設されているシリンダに近接した、該クランクケース上方の位置に、配置されていると、油圧ポンプは前記シリンダおよびクランクケースによって保護されるとともに、駆動源（エンジンの出力軸）から近い位置となるため、好ましい構成となる。

さらに、前記レジャービィークル用エンジンにおいて、前記油圧ポンプの配置位置が、エンジンの重心あるいはその近傍であると、比較的重量が大きいこの油圧ポンプを付設することによっても、エンジンおよびその周辺機器（補機）全体の重心位置が変化するのを、可及的に少なくすることができる点で、好ましい構成となる。また、一般に、エンジンのシリンダが略直立した縦置き式で該シリンダとその後方に変速装置が一体に配置されたエンジンの場合には、一般に、該エンジンの重心位置がシリンダの下端部分のすぐ後方に位置するため、このシリンダと変速装置とで囲まれた空間内に前記油圧ポンプが配置されると、エンジン全体の重心位置が殆ど変化しないとともに、該油圧ポンプの前方をシリンダで、該油圧ポンプの下方を変速装置で、また上方をフレーム等（自動二輪車の場合にはメインフレーム）でそれぞれ保護されることになる。

また、前記レジャービィークル用エンジンにおいて、前記駆動用油圧ポンプが、エンジンの出力軸に配置された出力ギヤと噛合する変速機の入力軸に配置されたプライマリギヤと同体的に回転するドライブギヤから、該駆動用油圧ポンプの回転軸に取着されたドリブンギヤを介して、減速して駆動されるように構成されていると、駆動用油圧ポンプに適した回転数（低速）に減速して駆動できる構成を実現できる。

また、前記レジャービィークル用エンジンにおいて、前記アクチュエータが、エンジンの可変バルブ機構の駆動用のアクチュエータであると、該可変バルブを迅速に駆動できる構成を実現できる。

前述のように構成された本発明にかかるレジャービィークル用エンジンによると、アクチュエータ等を、従来に比べて迅速に且つ効率的に駆動することが可能となる。従って、所謂「フライ・バイ・ワイヤ方式」によって、運転者（ライダー）はより小さな力でこれらの操作を迅速におこなうことが可能となる。また、この駆動用油圧ポンプとアクチュエータとの間を流れる媒体として、潤滑油と独立した別系統になったオイルを用いるため、このオイルの劣化が殆ど無い。また、このオイル内にガソリン等も混入するような影響も受けない。

以下、本願発明にかかるレジャービィークル用エンジンを、自動二輪車用エンジンを例に挙げて、図面を参照しながら以下に具体的に説明する。

図１は本発明の一実施例にかかる自動二輪車用エンジンの概略の構成を示す側面図、図２は油圧ポンプの駆動系（ギヤ・トレイン）を示す図１に示すエンジンのII−II矢視断面図である。

図１において、１は自動二輪車６０（図３参照）に搭載される４サイクル式のエンジンで、このエンジン１は、各シリンダ１Ｃがほぼ直立した所謂「縦向き」に複数のシリンダ１Ｃが横（車幅）方向に並んで配置された所謂「横置きインライン」型の多気筒（この実施例では４気筒）エンジンで、シリンダヘッド１Ｈは、前記シリンダ１Ｃの上方に配置されているとともに、このシリンダ１Ｃの下方位置にはクランクケース１Ｂが配置されている。そして、このクランクケース１Ｂの後方（自動二輪車６０の進行方向に対して後方：図１において右方）には、変速装置５がエンジン１と一体に配置されている。なお、本実施例では、多気筒エンジンを例に説明するが、本発明は多気筒エンジンに限定されるものでなく、単気筒エンジンにも適用できる。

そして、前記シリンダヘッド１Ｈの車体後方部位には、エンジン１の吸気ポート１ｉへ混合気（燃料を含んだフレッシュエア）を供給する吸気装置（燃料インジェクタを備えたスロットルボディ）３が配置されている。そして、吸気装置３の下方、つまり、前記シリンダ１Ｃの直ぐ後方位置で且つ変速装置５のケーシング５Ｃの上方には、駆動用油圧ポンプ２が配設されている。

この駆動用油圧ポンプ２は、図１あるいは図２に図示するように、前記クランクケース１Ｂ内に配設されているクランクシャフト１Ｄに固着されている出力ギヤ（アウトプットギア）１ｇによって、複数の歯車列を介して、減速されて、駆動されている。具体的には、前記クランクシャフト１Ｄに固着されている出力ギヤ１ｇは、変速装置５の入力軸５Ａに固着されているプライマリギヤ５ｇと噛合し、またこの入力軸５Ａに前記プライマリギヤ５ｇと同体回転するドライブギヤ５ｄが、変速装置５のケーシング５Ｃに回転自在に配設されているアイドルギヤ５ｉと噛合し、さらに、このアイドルギヤ５ｉは前記駆動用油圧ポンプ２の回転軸２Ａに固着されているドリブンギヤ２ｖに噛合している。この結果、前記クランクシャフト１Ｄから駆動用油圧ポンプ２の回転軸２Ａに減速して動力が伝達される。この実施例の場合、前記駆動用油圧ポンプ２の回転軸２Ａは、クランクシャフト１Ｄの回転数の、略１／３程度の回転数に減速されて駆動されるよう構成されている。
この結果、駆動用油圧ポンプ２がポンプ機能を奏して、この駆動用油圧ポンプ２内で昇圧したオイルを吐出することができる。なお、前記駆動用油圧ポンプ２としては、吐出圧力が、８ｋｇｆ／ｃｍ² 以上で１５０ｋｇｆ／ｃｍ² 以下のもの、より好ましくは、１０ｋｇｆ／ｃｍ² 以上で５０ｋｇｆ／ｃｍ² 以下のもの、この実施例では、吐出圧力が１０ｋｇｆ／ｃｍ² 〜２０ｋｇｆ／ｃｍ² の、ギヤポンプ型の油圧ポンプが使用されている。しかし、ポンプの形式としては、このギヤポンプの形態の油圧ポンプに限定されるものでなく、他の形式の油圧ポンプであってもよい。

そして、この駆動用油圧ポンプ２は、図４に図示するように、オイル吸入口２ｉとオイル吐出口２ｏを有し、前記オイル吸入口２ｉは、後端がオイルタンク１４と接続されている吸入パイプ１０の先端と接続されるとともに、前記オイル吐出口２ｏは、先端が、アキュムレータ１５および切替バルブ１６を介して、アクチュエータ２０（例えば、可変カム機構３０のアクチュエータ）の圧油供給口２０Ａに接続された供給パイプ１２の後端と、接続されている。
そして、前記アクチュエータ２０の圧油吐出口２０Ｂは、前記切替バルブ１６を経て、前記オイルタンク１４と接続されているリターンパイプ１３の先端と接続されている。
また、前記切替バルブ１６は、制御装置４０（この実施例では、ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）が制御装置４０として機能している）と制御線４２で接続され、該制御装置４０からの制御によって、開閉操作がなされて、前記駆動用油圧ポンプ２から昇圧された圧油が前記アクチュエータ２０へ供給され、あるいは該駆動用油圧ポンプ２とアクチュエータ２０との流路が遮断されるよう構成されている。

ところで、図１に図示するように、前記駆動用油圧ポンプ２の後方には、同じく変速装置５上にジェネレータ６が配設され、このジェネレータ６の回転軸６Ａにはドリブンギヤ６ｖが固着されており、このドリブンギヤ６ｖは、前記回転軸２Ａに配設されているドリブンギヤ２ｖに噛合して、駆動されるよう構成されている。

ところで、前記エンジン１のシリンダヘッド１Ｈ内には、エンジン１のバルブを開閉するための、図示しないカム機構が配設されているが、このカム機構には可変カム機構が採用されている。つまり、この可変カム機構では、カムの偏芯量を前記アクチュエータ２０（図４参照）をＯＮ−ＯＦＦすることによって、あるいはアクチュエータの作動部を段階的に異なる状態に変化させることによって、又はアクチュエータ２０の作動部を無段階式に変化させることによって、可変にすることが可能に構成されている。

また、前記アクチュエータ２０としては、可変カム機構３０のアクチュエータに限定されるものでなく、吸気通路あるいはスロットルボディに配設されているスロットルバルブを開閉操作するための操作用アクチュエータ、エンジン１からの駆動力を後輪に伝達するためのクラッチを操作するための操作用アクチュエータ、あるいはサスペンションの硬さ（長さ）を調節するための調節用アクチュエータであってよく、又は、これら全てのアクチュエータへ前記駆動用油圧ポンプ２から圧油を供給するように構成するのが好ましい構成となる。

また、このエンジン１の場合、所謂ウェットサンプ方式の潤滑システムを採用しており、従って、前記クランクケース１Ｂの底部には潤滑油が溜まるよう構成されており、このため、このクランクケース１Ｂの底部には潤滑ポンプ５０が配置されている。そして、この潤滑ポンプ５０から供給される潤滑油によって、各ジャーナル部分や摺動部分等が潤滑されるよう構成されている。そして、この実施例では、前記潤滑ポンプ５０の吐出圧力は、自動二輪車６０用のものとして一般的な、４ｋｇｆ／ｃｍ² 〜５ｋｇｆ／ｃｍ² になっている。

しかして、このように構成された本実施例にかかるエンジン１の場合、以下のように作用する。つまり、
自動二輪車６０（図３参照）のエンジン１が稼働状態においては、前記駆動用油圧ポンプ２の回転軸２Ａがクランクシャフト１Ｄの回転数に比べて減速された状態で回転させられ、従って、この駆動用油圧ポンプ２の吐出口２ｏから所定圧に昇圧された圧油が、アキュムレータ１５へ供給される。そして、アキュムレータ１５が所定圧以上になると、図示しない該アキュムレータ１５のリリーフバルブが開いて、前記駆動用油圧ポンプ２からの圧油は、アキュムレータ１５から前記オイルタンク１４側へ戻され、この結果、アキュムレータ１５には常に所定圧力に維持された圧油が蓄積されている。
このような状態において、前記可変カム機構３０のアクチュエータ２０を操作させなければならない場合には、前記制御装置４０が、前記切替バルブ１６を制御して、該切替バルブ１６のバルブを「開」の状態にする。この結果、前記アクチュエータ２０がアキュムレータ１５側と連通して、該アキュムレータ１５側からアクチュエータ２０へ前記した所定圧に維持された圧油が供給され、該アクチュエータ２０が動作する。この結果、可変カム機構３０の可変部分が動作して、該可変カム機構３０の給排気バルブのカムを所定の状態に偏位させ、そのときのエンジン１の状態に対して適正な状態に変更する。そして、前記動作は、従来の潤滑用油圧ポンプに比べて、高い圧力（約２〜５倍）でおこなわれるため、迅速に且つ確実におこなわれる。
また、前記アクチュエータ２０が、クラッチを駆動するための駆動用アクチュエータ、スロットルボディのスロットルバルブを駆動（開閉）するための駆動用のアクチュエータとして、使用されている場合にも、前記可変カム機構３０の場合と同様に使用することができ、所謂「フライ・バイ・ワイヤ」でクラッチ、スロットルバルブを操作することができる。かかる場合には、小さな操作力で、迅速な操作が可能となる。
また、前記アクチュエータ２０が、可変サスペンションを駆動するための駆動用アクチュエータとして、使用されている場合にも、前記可変カム機構３０の場合と同様に使用することができ、走行中にもサスペンションの硬さ（長さ）を調節することができる。かかる場合には、走行中にサスペンションの硬さを調節でき、最適なコーナリングあるいはブレーキング特性を得ることが可能となる。

そして、本実施例の場合、前記駆動用油圧ポンプ２を、前記シリンダ１Ｃの直ぐ後方位置で且つ変速装置５のケーシング５Ｃの上方の位置に配置しているため、つまり、この直ぐ近傍位置に、エンジン１全体の重心位置Ｏｅ（図１参照）があるため、重量的に比較的重い（具体的に４〜６ｋｇｆ程度）駆動用油圧ポンプ２を配置しても、エンジン１全体の重心位置Ｏｅが殆ど変化することがない。

ところで、前記実施例では、レジャービィークルの一つである自動二輪車を例に挙げて説明したが、本実施例にかかるエンジンは、他のレジャービィークル、例えば、ＡＴＶ（不整地走行車両）、小型運搬車、小型滑走艇等（ＰＷＣ：パーソナル・ウォータクラフト）にも同様に搭載することができ、同様の作用効果を得ることができる。

また、前記実施例では、専ら、４サイクルエンジンについて述べたが、スロットルバルブを操作するアクチュエータ２０、クラックを操作するアクチュエータ２０、あるいはサスペンションの硬さ（長さ）を調節するためのアクチュエータ２０等としては、２サイクルエンジンにも適用することができる。

本願発明にかかるレジャービィークル用エンジンは、レジャービィークルである自動二輪車や、ＡＴＶ、小型運搬車、小型滑走艇等に搭載することができる。

本発明の一実施例にかかる自動二輪車用エンジンの概略の構成を示す側面図である。駆動用油圧ポンプの駆動系を示す図１に示すエンジンのII−II矢視断面図である。図１，図２に示すエンジンを搭載した自動二輪車全体の側面図である。図１，図２に示す駆動用油圧ポンプとアクチュエータ等の油圧回路等を概念的に示した油圧回路図である。

符号の説明

１…エンジン
２…駆動用油圧ポンプ
２０…アクチュエータ
５０…潤滑オイルポンプ

Claims

エンジン各部へ潤滑油を供給する潤滑用オイルポンプを備えたレジャービィークル用エンジンであって、
前記潤滑用オイルポンプとは別に、該潤滑用オイルポンプの供給圧力より高い供給圧力で動作するアクチュエータを駆動するために、オイル吸入口がオイルタンクと接続されて、該潤滑用オイルポンプの吐出圧力より高い吐出圧力を有する駆動用油圧ポンプを、
エンジンのクランクケースから上方へ延設されているシリンダに近接した、該クランクケース上方の位置に、配置したことを特徴とするレジャービィークル用エンジン。
前記駆動用油圧ポンプの配置位置が、エンジンの重心あるいはその近傍であることを特徴とする請求項１記載のレジャービィークル用エンジン。
前記駆動用油圧ポンプが、エンジンの出力軸に配置された出力ギヤと噛合する変速機の入力軸に配置されたプライマリギヤと同体的に回転するドライブギヤから、該駆動用油圧ポンプの回転軸に取着されたドリブンギヤを介して、減速して駆動されることを特徴とする請求項１又は２に記載のレジャービィークル用エンジン。
前記アクチュエータが、エンジンの可変バルブ機構の駆動用アクチュエータであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１の項に記載のレジャービィークル用エンジン。
前記駆動用油圧ポンプと前記アクチュエータとの間を流れる媒体として、潤滑油とは独立した別系統になったオイルが用いられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１の項に記載のレジャービークル用エンジン。
前記エンジンが、シリンダが略直立した縦置き式の形態をしたエンジンであって、且つ、前記変速装置が前記シリンダの後方にエンジンと一体に設けられており、
前記駆動用油圧ポンプが、前記エンジンのシリンダの後方で且つ前記変速装置の上方の位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１の項に記載のレジャービークル用エンジン。
前記レジャービークルが自動二輪車であって、
前記アクチュエータが、可変バルブ機構の駆動用アクチュエータ、クラッチ駆動用のアクチュエータ、スロットルボディのスロットルバルブ駆動用のアクチュエータ、可変サスペンション駆動用アクチュエータのうちの、少なくとも１つのアクチュエータであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１の項に記載のレジャービークル用エンジン。