모터사이클 엔진

모터사이클 엔진{MOTORCYCLE ENGINE}

본 발명은 모터사이클 엔진에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 3기통 모터사이클 엔진에 있어서서 샤프트의 레이아웃에 관한 것이다.

다음과 같은 관련 출원들이 본 출원과 동일자로 그리고 동일 출원인에 의해 출원되었다.

대리인 참조번호 발명의 명칭

24605 가스 흐름 관리(Gas Flow Management)

24606 모터사이클(Motorcycle)

25241 모터사이클(Motorcycle)

이들 출원들의 설명 내용은 인용하는 것에 의하여 본 명세서에 포함된다.

3개의 실린더를 갖는 엔진을 모터사이클에 이용하는 것이 알려져 있다. 또한, 이러한 엔진에서 피스톤의 관성에 의해 야기되는 제1차 힘은 밸런싱 샤프트를 이용하여 균형이 이루어질 수 있다고 하는 것도 또한 공지되어 있는데, 그 밸런싱 샤프트는 탈균형 질량체(out-of-balance masses)를 구비하고 크랭크 샤프트와 동일한 속도로 회전하도록 구동된다. 그러나, 크랭크 케이스에 추가의 샤프트를 포함시키면 엔진의 중량, 복잡성 및 비용이 증가된다. 본 발명은 추가적인 목적을 위한 밸런싱 샤프트를 이용하여 이러한 단점을 완화하고자 한다.

도 1a는 엔진의 우측면도이다.

도 1b는 도 1a에 도시한 엔진의 좌측면도이다.

도 1c는 도 1a 및 도 1b에 도시한 엔진의 정면도이다.

도 1d는 도 1a 내지 도 1c에 도시한 엔진의 배면도이다.

도 1e는 도 1a 내지 도 1d에 도시한 엔진의 평면도이다.

도 2a는 엔진(기어 박스 포함)의 샤프트의 단부도이다.

도 2b는 도 2a에 도시한 구조의 단면도이다.

도 3은 엔진의 크랭크 샤프트 및 밸런싱 샤프트를 보여주는 도면이다.

도 4는 엔진의 크랭크 샤프트가 밸런싱 샤프트를 구동시키는 기어를 보여주는 도면이다.

도 5a는 엔진의 밸런싱 샤프트의 종동 단부의 입면도로서, 밸런싱 샤프트를 구동시키는 기어를 보여준다.

도 5b는 엔진의 밸런싱 샤프트의 종단면도이다.

도 5c는 도 5b에 도시한 밸런싱 샤프트의 사시도이다.

도 6은 모터사이클의 파워 트레인의 개략도이다.

도 7은 엔진의 윤활 시스템의 개략도이다.

도 8은 윤활 시스템의 요소들의 엔진에 대한 위치를 보여주는 도면이다.

따라서, 밸런싱 샤프트를 구동시키고, 그 밸런싱 샤프트는 다시 기어 박스 입력부를 구동시키는 크랭크 샤프트를 포함하는 모터사이클 엔진이 제공되는데, 상기 밸런싱 샤프트는 상기 기어 박스 입력부가 상기 크랭크 샤프트보다 느리게 회전하도록 배치된다.

밸런싱 샤프트를 매개로 상기 크랭크 샤프트와 기어 박스 입력부 사이에 감속 기어 장치를 제공하면, 기어 박스 및 최종 드라이브 트레인(체인, 벨트 또는 샤프트를 경유할 수 있다)에서 전체 속도를 추가적으로 감소시킬 필요성이 줄어든다. 특히, 체인 또는 벨트 드라이브에서 감속의 필요성을 줄임으로써, 후방 스프로켓 또는 풀리를 보다 작게 할 수 있다. 이는 스프링 아래 중량(unsprung weight), 체인 길이(및 따라서 시간에 따른 스트렛칭(stretching))를 감소시킬 수 있으며, 후방 서스펜션의 설계 자유도를 증가시킬 수 있다.

본 명세서에서 "기어 박스"라는 용어는 박스 또는 케이싱에 포함되는지 여부에 상관없이 임의 형태의 가변 비율 변속장치(variable-ratio transmission)를 포함하는 것으로 사용된다.

바람직하게는, 상기 밸런싱 샤프트는 밸런싱 샤프트를 구동하는 제1 기어와, 밸런싱 샤프트가 기어 박스 입력부를 구동시키도록 하는 제2 기어를 포함하고, 상기 제1 기어는 제2 기어보다 크다. 특히 바람직한 실시예에서, 상기 제2 기어는 n개의 치형부를 포함하고, 상기 제1 기어는 적어도 1.5n개, 바람직하게는 2n개의 치형부를 포함한다.

상기 밸런싱 샤프트는 클러치를 통해 상기 기어 박스 입력부를 구동시킬 수 있다.

바람직한 실시예에서, 크랭크 샤프트 상에 특히 작은 기어를 필요로 한다든지(이는 크랭크의 행정에 의해 구속된다) 또는 특히 큰 클러치 일차 기어(이는 엔진의 크기를 증가시킨다)를 필요로 하는 일이 없이, 필요한 감속을 달성할 수 있다.

바람직하게는, 상기 크랭크 샤프트는 기어 박스 출력부와 반대 방향으로 회전한다. 예를 들면, 엔진은 단지 4개의 샤프트, 즉 크랭크 샤프트, 밸런싱 샤프트, 기어 박스 입력 샤프트 및 카운터 샤프트(출력 샤프트)를 포함할 수도 있다. 크랭크 샤프트가 반대 방향으로 회전하게 되면, 모터사이클의 전륜이 토크 작용으로 인해 지면을 떠나기 전, 가속이 증가될 수 있다. 이는 또한 모터사이클에 인가되는 회전력(gyroscopic force)을 감소시키는데, 그 이유는 엔진과 휠이 평행 축을 중심으로 반대 방향으로 회전하기 때문이다.

단지 하나의 실린더 또는 실린더들의 하나의 뱅크를 포함하는 실시예에서, 상기 실린더 또는 실린더 뱅크는 엔진의 후방을 향해 경사져 있는 것이 바람직하다. 이것은 엔진을 모터사이클에서 보다 전방에 위치시킬 수 있게 해준다.

상기 밸런싱 샤프트의 밸런싱 질량체는 상기 기어 부근에 배치될 수 있다. 상기 기어는 그 자체가 밸런싱 질량체를 구성할 수도 있다.

상기 엔진은 밸런싱 샤프트를 통해 구동되는 오일 펌프를 포함할 수 있다. 상기 오일 펌프는 상기 클러치의 일차 기어를 통해 구동될 수 있다.

바람직하게는, 상기 오일 펌프는 엔진의 섬프(sump) 후방에 배치되고, 상기 밸런싱 샤프트는 상기 크랭크 샤프트의 후방에서 상기 섬프 위에 배치된다.

다른 양태에 따르면, 윤활 회로 및 윤활제 냉각용 냉각 회로를 포함하며, 상기 윤활 회로로부터 냉각 회로로 공급되는 오일의 양은 엔진의 속도와 관련되어 있는 것인 엔진용 윤활 시스템이 제공된다.

또 다른 양태에 따르면, 엔진에 윤활제를 공급하는 윤활제 공급 시스템과, 상기 윤활제 공급 시스템으로부터 윤활제를 공급받고, 냉각된 윤활제를 윤활제 공급 시스템으로 복귀시키는 윤활제 냉각 시스템 및 상기 윤활제 공급 시스템에서의 윤활제의 압력이 미리 정해진 값을 초과하는 경우 상기 윤활제 공급 시스템으로부터 상기 윤활제 냉각 시스템까지 윤활제가 통과할 수 있도록 해주는 수단을 포함하는 엔진용 윤활 시스템이 제공된다.

또 다른 양태에 따르면, 엔진에 윤활제를 공급하는 윤활제 공급 시스템 및 상기 윤활제 공급 시스템으로부터 윤활제를 공급 받고 냉각된 윤활제를 상기 윤활제 공급 시스템으로 복귀시키는 윤활제 냉각 시스템을 포함하는 엔진용 윤활 시스템으로서, 상기 윤활제 시스템은 압력 릴리프 밸브를 통해 상기 윤활제 공급 시스템에 연결되는 것인 엔진용 윤활 시스템이 제공된다.

또 다른 양태에 따르면 엔진용 윤활 시스템이 제공되고, 상기 시스템은 엔진에 윤활제를 공급하는 엔진-구동 윤활제 공급 시스템과, 상기 윤활제 공급 시스템으로부터 윤활제를 공급 받고 냉각된 윤활제를 상기 윤활제 공급 시스템으로 복귀시키는 윤활제 냉각 시스템 및 엔진 속도가 미리 정해진 값을 초과하는 경우 상기 윤활제 공급 시스템으로부터 상기 윤활제 냉각 시스템으로 윤활제를 공급하는 수단을 포함한다.

이하에서는, 첨부 도면을 참조하여 구체적인 실시예를 단지 예시의 목적으로 설명한다.

외관의 개관

바람직한 실시예의 5개의 외관 도면이 도 1a 내지 도 1e에 도시되어 있는데, 이들은 각각 엔진의 우측면도, 좌측면도, 전면도, 배면도 및 평면도이다.

개괄적으로, 상기 엔진은 직렬식 구조의 3-실린더(80a, 80b, 80c)를 포함하는 4 행정 엔진(20)으로서, 각 실린더는 각각 88 mm 및 49.3 mm의 보어(bore)와 스트로크를 갖고 있다. 이러한 오버스퀘어(oversquare) 형태는 엔진이 보다 고속으로 동작할 수 있도록 해준다.

주로 도로용으로 의도한 실시예에서, 각각의 실린더의 연소실(실린더 헤드 및 피스톤 크라운의 형태에 의해 형성되고, 실질적으로 반구형인 것이 바람직하다)은 12:1 내지 13:1 이상의 압축비를 발생시키는 크기를 갖고 있다. 예를 들면, 세계 수퍼바이크 선수권 대회와 같은 경주용으로 의도된 실시예에서, 상기 압축비가 13:1 내지 14:1 이상이다.

상기 엔진은 엔진 케이싱(22)과, 실린더 헤드(60)에 착탈 가능하게 배치된 실린더 헤드 커버(40)를 포함한다. 실린더 헤드(60)는 (공지의 프로덕션 및 도로 모터사이클과는 대조적으로) 그 전방측(62)에 배치된 3개의 흡입구(70a, 70b, 70c)를 포함한다. 각각 흡입 트럼펫(120a, 120b, 120c)을 구비하는 스로틀 바디(100a, 100b, 100c)가 (바람직한 실시예에서, 탄성식으로) 흡입구(70)에 부착된다. 흡입구(70), 스로틀 바디(100) 및 흡입 트럼펫(120)는 각각 후술하는 바와 같이 각 실린더(80)에 연료를 공급한다. 실린더 헤드(60)의 후방측(64)에는 3개의 배기구(200a, 200b, 200c)가 배치되며, 이들 배기구에는 각각 배기 통로(도시 생략)가 부착된다. 배기구(200)에는, 후술하는 바와 같이, 실린더마다 제공되는 2개의 배기 포트(도시 생략)를 통해 연소실(82)에 의해 배기 가스가 공급된다.

엔진의 전방측에 흡입구를 마련하고, 후방측에 배기구를 마련하면, 배기 시스템 및 흡기 시스템을 서로 거리를 두고 배치할 수 있게 되는데, 이는 상기 시스템들이 서로 근접하고 있어 배출 가스에 의해 흡입 공기가 가열되는 공지의 엔진에서의 문제점을 극복 또는 제거해 줄 수 있다. 또한, 배기 시스템은 냉각제 라디에이터 및 윤활제 라디에이터(후술)와 떨어져 있으며, 그 결과 배기 시스템으로부터 이들 라디에이터로 열이 덜 전달될 수 있다. 상기 실린더들은 수직면으로부터 15°만큼 뒤로 기울어져 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 각도는 13.5°내지 16.5°일 수 있고, 또 다른 실시예에서, 상기 각도는 12°내지 18°일 수도 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 상기 각도는 최대 20°또는 25°일 수 있다. 그 결과, 상기 유입 트럼펫(120)은 더 큰 각도로 위쪽으로 향한다. 또 다른 결과로서, 상기 엔진은 공지의 모터사이클에서보다 더 전방에 위치하여 무게 중심을 보다 융통성 있게 위치시킬 수 있도록 해준다.

상기 실린더 헤드(60)는 실린더마다 제공되는 2개의 흡입 밸브와 2개의 배기 밸브를 구동하는 2개의 캠샤프트(240a, 240b)를 내장한다. 상기 밸브 트레인은 이하에서 보다 상세히 설명한다.

상기 실린더들은 각각 탈착 가능한 실린더 라이너에 의해 라이닝된다. 별도의 라이너들을 사용하여, 비틀림이 생길 여지를 감소시킬 수 있고, 이러한 라이너들은 서로 그리고 실린더 헤드/엔진 블록과 독립적으로 제조, 제거, 교체될 수 있으며, 보다 신뢰성 있는 해법을 제공할 수 있다. 더욱이, 라이너들은 제거될 수 있고, 엔진 블록은 재사용할 수 있다.

엔진 둘레에 냉각제를 펌핑하는 수펌프(water pump)(300)가 실린더 블록(24)의 우측에 장착되어 있다.

상기 엔진 케이싱(22)은 제거 가능한 크랭크 샤프트 케이싱(320), 제거 가능한 클러치 케이싱(340) 및 제거 가능한 밀봉된 기어 박스 매거진(420)용 구멍을 포함한다.

오일 펌프가 상기 엔진 케이싱의 일부분(360) 내에 장착된다. 상기 오일 펌프는 오일을 섬프(sump)(380)로부터 끌어낸다. 오일 필터(400)가 제공된다. 윤활 시스템은 이하에서 보다 상세히 설명한다.

크랭크 샤프트 및 밸런싱 샤프트

엔진(20)은 크랭크 샤프트(440)(도 2, 도 3, 도 4 및 도 5a 내지 도 5c 참조)를 더 포함한다. 상기 엔진은 균일한 점화 순서를 갖고 있으며, 크랭크 샤프트(440) 상의 3개의 크랭크핀(448a, b, c)은, 왕복 운동하는 구성 부품들의 가속으로 인한 힘이 서로에 의해 또는 크랭크 샤프트 상의 연장 웹(442)(바람직한 실시예에서 무거운 금속 삽입물을 포함)에 의해 공지의 방식으로 대부분 균형이 잡히도록 동일한 간격으로 배치된다. 그러나, 외측의 두 개의 실린더(80a, 80c)는 피스톤 등의 왕복 운동 질량에 의해 또는 연장 웹(442)의 회전 질량에 의해 상쇄되지 않는 추가의 토크를 상기 크랭크 샤프트 상에 생성한다.

상기 토크에 대항하기 위하여, 엔진(20)은 밸런싱 샤프트(460)를 포함한다. 상기 밸런싱 샤프트는 밸런싱 샤프트(460) 상의 기어(464)와 크랭크 샤프트 상의 기어(444)가 맞물림으로써 구동된다. 밸런싱 샤프트 구동 기어(444, 464)는 밸런싱 샤프트(460)가 크랭크 샤프트(440)와 동일한 속도로 회전하도록 동일한 크기로 되어 있다.

상기 밸런싱 샤프트는 2개의 밸런싱 질량체를 포함한다. 즉, 제1 질량체(466)는 기어(464) 부근에 있고, 제2 질량체(468)(보다 높은 밀도의 재료로 형성된 삽입물(470)을 포함할 수도 있다)는 기어(464)와 떨어진 밸런싱 샤프트의 일단에 인접해 있다. 클러치를 통해 기어 박스 입력 샤프트를 구동시키기 위해 밸런싱 샤프트가 이용되는 특히 바람직한 실시예에 있어서, 제2 질량체(468)는 밸런싱 샤프트 상의 밸런싱 샤프트 일차 기어(472)에 인접한다. 밸런싱 샤프트 일차 기어(472)는 클러치 일차 기어와 맞물리도록 배치된다(도 12를 참조하여 후술함).

(예를 들면 도 5b에서) 볼 수 있는 바와 같이, 제1 및 제2 질량체(466, 468)는 밸린싱 샤프트(460)의 대향하는 양측에 배치된다. 제1 및 제2 질량체(466, 468)의 효과 외에, 추가의 밸런싱 질량체가 기어 휠(464,472)에 의해 제공된다. 이들은 기어 휠의 무게 중심을 그 회전축으로부터 이동시키기 위하여 하나 이상의 공동 또는 보어(예컨대, 기어(464) 내의 474)를 포함한다.

바람직한 실시예에서, 크랭크 샤프트 상의 웹은 크랭크 샤프트상의 원심력을 50% 정도까지 균형을 잡도록 설계된 질량을 갖고 있다. 이것은 제작 비용이 저렴하고, 관성이 작은 소형의 경량 크랭크 샤프트를 이용할 수 있도록 해준다. 본 실시예의 바람직한 개량 형태에 있어서, 크랭크 샤프트는 적어도 2개의 비대칭 웹을 갖고 있다. 다른 바람직한 실시예에서, 상기 웹은 원심력을 100% 균형을 잡도록 하는 질량을 갖는다.

(도면에서 도시된 것과 같은) 특히 바람직한 실시예에서, 밸런싱 샤프트(460)가 크랭크 샤프트의 전방을 향하게 위치하고, 오일 펌프가 섬프 위에 위치한 밸런싱 샤프트를 이용하는 공지의 시스템과는 대조적으로, 밸런싱 샤프트(460)는 섬프 위에 배치된다. 이러한 구성은 엔진의 길이를 보다 짧게 할 수 있도록 한다.

특히 바람직한 실시예에서, 밸런싱 샤프트 장착 밸런싱 샤프트 구동 기어(464)는 (26개의 치형부를 갖고 있는) 추가의 기어(472)보다 더 큰 반경을 갖고 있다. 또한, 제2 질량체(468)의 반경은 추가의 기어(472)의 반경보다 크다(특히, 제2 질량체(468)의 반경은 밸런싱 샤프트 일차 기어(472)의 디덴덤(dedendum) 원의 반경보다 더 크다). 이것은 예를 들어, 밸런싱 샤프트(460)를 조립체로서 형성함으로써 달성할 수 있다.

상기한 바와 같이, 밸런싱 샤프트(460) 상의 밸런싱 샤프트 일차 기어(472)는 클러치 일차 기어(482)와 맞물린다. 이러한 이유로, 그리고 바람직한 실시예에 있어서 기어 박스(420)가 크랭크 샤프트(440)의 후방에 있기 때문에, 밸런싱 샤프트(460)는 후방에, 그리고 크랭크 샤프트(440)보다 높게 위치한다. 엔진 케이싱(22)에는 조립/분해를 용이하게 할 수 있도록, 대략 샤프트의 레벨에서 단일 스플릿(도시 생략)이 마련되어 있다.

도 6은 엔진(20)에서 시작하는 파워 트레인의 개략도이다. 실린더(80)는 크랭크 샤프트(440)을 회전시키고, 이는 다시 메싱 기어(444, 464)를 통해 밸런싱 샤프트를 구동한다. 밸런싱 샤프트는 밸런싱 샤프트 일차 기어(472)와 클러치 일차 기어(482)를 포함하는 일차 구동부를 구동시킨다. 이러한 구조는, 크랭크 샤프트 및 기어 박스 출력 샤프트가 동일한 방향으로 회전하는 공지의 모터사이클과는 대조적으로, 스프로켓(422)이 옳바른 방향으로 회전하도록, 크랭크 샤프트가 모터사이클의 휠의 회전과 반대 방향으로 회전하여야 한다는 것을 의미한다. 이러한 구조는, 관성에 대항하는 크랭크 샤프트의 회전이 모터사이클의 전륜에 가해지는 하향힘을(공지의 모터사이클에서와 같이 그 힘을 줄이는 것이 아니라) 증가시키는 역할을 하는 이점을 제공하여, 모터사이클의 앞 타이어가 지면을 떠나기 전에 보다 빠른 속도록 가속할 수 있게 해준다. 각각의 휠에 약 50%의 중량이 분포되는 특히 바람직한 실시예에서, 약 1.5kg의 유효 질량이 전륜 상의 하중에 부가되는 효과가 있고, 이는 전륜이 지면을 떠나기 전에 가능한 가속 증가에 상응하는 결과를 야기하는 약 3~4%의 증가에 대응한다.

도 2a는 엔진의 샤프트의 단부도이다. 도 2b는 도 2a에 도시한 구조의 단면도이다. 상기한 바와 같이, 밸런싱 샤프트를 구동시키는 기어(즉, 크랭크 샤프트(440)상의 기어(444) 및 밸런싱 샤프트(460)상의 기어(464))는 동일한 개수의 치형부를 갖고 있다. 즉, 도 2에 도시한 실시예에서는 38개. 크랭크 샤프트와 후륜 사이에서의 회전 속도의 필요한 감속을 부분적으로 이루기 위하여, 밸런싱 샤프트 장착 일차 기어(472)는, 도시한 실시예에서 26 개의 치형부를 갖고 있고 밸런싱 샤프트를 구동시키는 기어(464)보다 작다. 이 기어(472)는 클러치 일차 기어(482)(53 개의 치형부를 갖고 있다)와 맞물린다. 따라서, 기어 박스 입력 샤프트(484)는 크랭크 샤프트의 속도의 절반보다 약간 작은 속도로 구동된다. 클러치가 크랭크 샤프트에 의해 직접 구동되게 하여 상기한 것과 동일한 감소를 얻기 위해서는, 클러치 일차 기어는 상기 실시예에서 도시한 것의 직경의 약 두 배를 갖는다는 것에 유의할 필요가 있다. 속도의 최종 감소는 출력 스프로켓(422)과 후륜 스프로켓 사이의 크기 차이에 의해 이루어진다.

윤활

도 7을 참조하여, 윤활 시스템을 설명한다.

상기 윤활 시스템(600)은 윤활 회로(620)외 오일 냉각 회로(640)를 포함한다.

오일은 오일 펌프(622)(바람직하게는 용적형 펌프(positive-displacement volumetric pump))에 의해 오일 섬프(380)로부터 엔진 내의 윤활 회로(620)로 펌핑된다. 오일 펌프(622)는 클러치 일차 (입력) 기어에 의해 구동되는 기어를 지탱하는 드라이브 샤프트(도시 생략)를 포함한다. 오일 펌프는 오일 필터를 통해 오일을 윤활 회로 내로 펌핑한다. 오일은 오일 필터로부터 메인 갤러리(main gallery)(630)로 유동하고, 이곳으로부터 크랭크 샤프트 및 피스톤하에서 오일을 분사하는 오일 제트가 윤활된다. 상기 메인 갤러리는 또한 실린더 헤드와 제2 갤러리(632)에 공급하며 이곳으로부터 밸런싱 샤프트가 윤활된다. 오일은 (기어 박스 입력 샤프트(484)를 통과하는 종방향 보어(1400)에 의해 형성된 도관을 통하여) 클러치 일차 기어 및 클러치(도시 생략)에 펌핑된다. 리스트릭터가 오일 제트, 실린더 헤드와 클러치 일차 기어의 상류측에 제공되어 오일 압력과 유량을 감소시킨다. 윤활된 여러 표면으로부터의 오일은 결국 오일 섬프(380)로 복귀한다.

압력 릴리프 밸브(624)가 오일 펌프(622) 부근의 윤활 회로에 위치한다. 압력 릴리프 밸브는 윤활 시스템의 오일 압력이 특정 문턱값 보다 높이 상승하는 것을 방지하도록 되어 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 문턱값은 3 bar 및 6 bar 사이(3 x 10 ⁵ Pa과 6 x 10 ⁵ Pa 사이)의 범위에 있다. 특히 바람직한 실시예에서, 상기 문턱값은 4 bar 내지 5 bar( 4 x 10 ⁵ Pa 내지 5 x 10 ⁵ Pa)의 범위에 있다. 압력 릴리프 밸브(624)는 도관(626), 예를 들어 바람직한 실시예에서는 파이프를 통해 오일 냉각 회로(640)에 연결된 릴리프 유출구, 및 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동 가능한 스프링 예압 피스톤(spring preloded piston)을 포함하며, 상기 개방위치에서 피스톤은 오일이 릴리프 유출구의 오리피스를 통해 빠져나가도록 해준다.

윤활 회로(620)의 오일 압력이 상기 특정 문턱값을 초과하는 경우, 압력 릴리프 밸브(624)가 개방되어, 일부 오일이 릴리프 유출구를 통해 도관(626)으로 들어가고 그 도관으로부터 오일 냉각 회로(640)로 들어가게 해준다. 이것은 윤활 회로(620)에서 오일 압력을 감소시켜 준다. 윤활 회로의 오일 압력이 특정 문턱값 미만으로 떨어지면, 압력 릴리프 밸브가 닫혀 더 이상의 오일이 상기 오일 냉각 회로로 빠져나가지 못하도록 한다.

바람직한 실시예에서, 오일 냉각 회로(640)는 모터사이클의 엔진 부근에 장착된 열 교환기 또는 라디에이터를 포함한다. 오일 냉각 회로(640)를 통하여 흐르는 오일은 냉각되어 오일 섬프(380)로 복귀하고, 이 섬프로부터 다시 오일 펌프(622)에 의해 윤활 회로로 펌핑된다. 오일 냉각 회로가 상기 오일 섬프로 개방되기 때문에, 오일 냉각 회로의 오일 압력은 낮다.

오일 펌프(622)는 클러치 일차 기어(도 6의 482)에 의해 구동되며, 펌프가 만들어내는 오일의 부피는 엔진 속도에 비례한다. 주어진 오일 온도에서, 펌프에 의해 생성된 오일 압력은, 펌프에 의해 생성된 유동에 대한 펌프 하류측의 윤활 회로의 저항에 의존한다. 낮은 엔진 속도에서(예를 들어 약 1000 rpm의 느린 속도에서), 오일 펌프는 임의의 오일이 압력 릴리프 밸브를 통하여 오일 냉각 회로 내로 빠져나가기에 충분한 오일 압력을 생성하지 않는다. 그러나, 이것은 낮은 엔진 속도에서는 엔진이 더 적은 열을 생성하고 따라서 오일이 상대적으로 차갑기 때문에 문제를 야기하지 않는다.

더 큰 엔진 속도에서는, 엔진 및 오일의 온도는 일반적으로 보다 높다. 일단 엔진이 오일 압력을 압력 릴리프 밸브(624)의 문턱값 이상으로 상승시키기에 충분한 속도(약 4000 rpm)에 도달하면, 압력 릴리프 밸브가 개방되어 오일 냉각 회로(640) 내의 일부 오일이 냉각되도록 한다.

이러한 방식에서, 오일 냉각 시스템은 필요할 때만 사용된다. 보다 큰 엔진 속도에서 오일 펌프는 더 많은 오일을 펌핑하여 보다 높은 오일 압력을 생성한다. 오일 냉각 회로에 공급된 오일의 양은 오일 펌프에 의해 생성된 오일 압력에 의해 결정되며, 따라서 엔진 속도에 관계된다. 엔진 속도 역시 부분적으로 엔진의 온도(그리고 따라서 오일의 온도)를 결정하므로, 오일 온도와 오일 냉각 회로를 통과하는 오일의 양 사이에는 간접적인 관계가 존재한다. 이것은 오일 온도가 엔진 속도에 따라 자동적으로 조절되는 윤활 시스템을 제공한다.

오일 냉각 회로가 압력 릴리프 밸브에 의해 윤활 회로와 분리되므로, 오일 냉각 회로 내의 오일 압력은 또한 윤활 회로의 오일 압력보다 항상 상당히 낮다. 이것은 전체적인 윤활 시스템의 노출된 부분(예, 라디에이터 및 연결 파이프)에 대한 손상이 갑작스럽고 재해성인 오일 손실로 이어지지 않는다는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 모터사이클의 전륜에 의해 도로 표면으로부터 위로 튕기는 돌과 같은 파편은 오일 냉각 라디에이터에 구멍을 낼 수 있다. 만약 라디에이터 내의 오일이 고압 상태이면, 모든 오일이 곧 손실되어, 모터사이클은 즉시 작동하지 못하게 될 것이다. 대조적으로, 저압 하에서의 느린 누설은 탑승자에게 모든 오일이 손실되기 전에 그의 목적지 또는 차고까지 가기에 충분한 시간을 제공할 수 있다.

이제 엔진(16)의 간단한 개요와 관련하여 윤활 시스템의 요소들을 개략적으로 보여주고 있는 도 8을 참조하여 윤활 시스템의 요소들의 구조를 보다 상세히 설명한다.

오일 펌프가 종종 오일 섬프 바로 위에 위치하는 종래의 모터사이클 엔진과는 대조적으로, 바람직한 실시예에서, 오일 펌프(622)는 오일 섬프(380)의 후방에서 기어 박스 아래에 배치된다. 이로 인해 밸런싱 샤프트(예컨대, 도 12의 460)는 다른 곳에서 설명한 것과 같이, 오일 섬프 위에 위치할 수 있다.

바람직한 실시예에서, 오일 펌프(622)는 여과기(strainer)(382)를 통해 오일 섬프(380)로부터 오일을 끌어낸다.

특정의 실시예에 있어서, 배플(662)이 오일 섬프(380)와 엔진 케이싱의 오일 펌프부(360) 사이에 위치한다. 오일 섬프 그 자체는 상대적으로 깊다. 배플과 함께 상기 깊은 오일 섬프는 가속하에서, 그리고 모터사이클의 전면이 지면으로부터 들려올라가는 경우에 오일이 오일 섬프를 떠나는 것을 방지하거나 억제하여, 엔진이 도시한 정상적인 직립 위치에 대해 소정의 각도에 있도록 한다. 이로 인해 그러한 환경에서 윤활 회로 내로 펌핑되기에 충분한 오일이 오일 섬프에 남아 있게 된다. 특히 바람직한 실시예에서, 엔진 케이싱의 내벽과 함께 배플은 전방 지향 개구가 마련된 공동(엔진 케이싱 내부에서 에워쌓임)을 형성하여, 만일 엔진이 뒤로 기울어지는 경우, 상기 공동은 오일로 채워지게 된다.

다른 실시예에 있어서, 추가의/대안적인 배플이 오일 섬프의 전방을 향해 제공되어, 감속 하에서 오일이 오일 섬프를 떠나는 것을 방지 또는 억제한다.

추가의 바람직한 실시예에서, 오일 섬프 내에서 오일의 이동을 억제하도록 배열된 복수 개의 배플이 오일 섬프 내에 배치된다.

각 피스톤의 다운 스트로크시 실린더의 바닥 단부로부터 내보내지는 가스가 직접 오일 섬프 내로 들어가 오일 섬프 내의 오일이 대체되거나 거품을 형성하는 것을 방지하는 추가의 배플(663)이 제공된다.

추가의 바람직한 실시예에서, 오일 섬프의 깊이와 모양은 실질적으로, 예를 들어 도 1 및 도 2에 도시한 것과 같다.

바람직한 실시예에서, 상기 설명한 윤활 시스템은 기어 박스를 제외하고 엔진의 모든 부분을 윤활시킨다. 상기 기어 박스는 도 6에 도시한 것과 같이, 자체함유된 별도의 윤활 유닛이다.

(밸런싱 샤프트(460)와 밸런싱 샤프트 일차 기어(472)를 포함하는) 엔진(20)과 클러치 일차 기어(482)는 상기한 바와 같이, 윤활 시스템(600)에 의해 윤활된다.

기어 박스 입력 샤프트(484)의 종동 말단을 제외하고, 기어 박스는 기어 박스 케이싱 내에 완전히 둘러싸인다. 오일욕(oil bath)이 기어 박스(420) 내에 마련된다. 기어가 오일욕에 담궈지게 되는 동작을 통해, 기어 박스 전체에 퍼지는 오일 미스트가 생성되어, 알려진 바와 같이, 기어 박스 내부의 구성 부품들을 충분히 윤활시킨다.

기어 박스는 추출가능한 일정한-메쉬 매거진(extractable constant-mesh magazine)으로서 구성된다. 상기 기어 박스는 클러치(480)에 의해 구동되는 입력 샤프트(484) 및 출력 샤프트(486)(또는 카운터 샤프트)를 포함한다.

본 명세서(청구의 범위를 포함)에서 개시 및/또는 도면에 도시한 각 특징들은 다른 개시 및/또는 도시된 특징들과 독립적으로 본 발명에 합체될 수 있다.

본 명세서에서 "발명의 목적"이라고 언급한 것은 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 것이고, 청구의 범위 내에 있는 본 발명의 모든 실시예에 관한 것이 아니다.

도면을 참고로 한 본 발명의 설명은 단지 예시하기 위한 것이다.