CN100410512C - 通用发动机的节气门装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通用发动机的节气门装置，其能够高效率地配置电动马达、减速齿轮、以及电路板这些节气门阀的开、闭所需要的多个部件，使得整体的尺寸实现小型化。其包括安装在节气门主体(40)上并与节气门主体(40)构成一体的箱(52)，而且在箱(52)的内部，收纳有：用于开、闭节气门阀(46)的电动马达(42)；将电动马达(42)的输出轴(42o)与节气门轴(48)连接的减速机(64)；控制电动马达(42)的驱动的电路板(66)；以及用于将电动马达(42)同设置于电路板(66)上的连接器(68)连接的线束(70)。

Description

通用发动机的节气门装置
技术领域
本发明涉及通用发动机的节气门装置，更详细地说，涉及能够通过电动马达开、闭节气门阀的通用发动机的节气门装置。
背景技术
就发电机、农用机械等在各种用途中被作为驱动源使用的通用发动机而言，现有技术中，一般都是由机械式的调速器(governor)构成节气门装置。具体地说，通过由重锤(weight)和弹簧构成的机械式调速器开、闭被收纳在节气门主体的内部的节气门阀，从而调整发动机转速。
此外，与通用发动机不同，作为汽车用发动机的节气门装置，例如提出有日本专利公开公报特开平5-231894号(第0012、0013段等)(专利文献1)所记载的技术。就专利文献1所记载的节气门装置而言，通过将气流传感器、节气门开度传感器、以及控制装置直接安装在节气门主体上，再用罩体覆盖这些部件，从而谋求结构的简约化和小型化，以及提高安装性。
发明内容
近年，即便是通用发动机，为了改善燃料消耗率、排放(emission)，有人提出了使用通过电动马达开、闭节气门阀的电子控制式的节气门装置(电子调节器)，而高精度地调节吸气的技术。
在通过电动马达开、闭节气门阀时，不仅要增大节气门阀的驱动转矩，还要缩小步进角(最小回转角)，因此，就需要有将电动马达的输出减速后再传输至节气门阀的减速机。进而，还需要用于控制电动马达的驱动的电路板、连接电路板同电动马达的线束等。
如上述那样，通用发动机作为驱动源被引入各种各样的机器，因此，在设计上存在诸多限制，必须尽量避免装载部件的大型化。但是，在如上述那样通过电动马达驱动节气门阀时，存在以下这样的问题，即，需要的部件数量多，而且各部件的外形也比较大，因此，节气门装置整体的尺寸容易大型化。
因此，本发明的目的在于解决上述课题，提供一种通用发动机的节气门装置，其能够高效率地配置电动马达、减速齿轮、以及电路板这些节气门阀的开、闭所需要的多个部件，使得整体的尺寸实现小型化。
为了解决上述课题，技术方案1涉及一种通用发动机的节气门装置，其中，在节气门主体的内部收纳有通用发动机的节气门阀，该节气门装置包括安装在上述节气门主体上并与上述节气门主体构成一体的箱，而且在上述箱的内部，收纳有：用于开、闭上述节气门阀的电动马达；连接上述电动马达的输出轴与上述节气门阀的回转轴的减速机；控制上述电动马达的驱动的电路板；以及用于将上述电动马达和设置于上述电路板上的连接器进行连接的线束。
此外，技术方案2构成为使上述箱沿着上述节气门主体的形状弯曲。
另外，技术方案3构成为上述箱具有防水和防尘功能。
就技术方案1的通用发动机的节气门装置而言，由于该节气门装置包括安装在节气门主体上并与上述节气门构成一体的箱，而且在上述箱的内部，收纳有：用于开、闭节气门阀的电动马达；连接上述电动马达的输出轴与上述节气门阀的回转轴的减速机；控制上述电动马达的驱动的电路板；以及用于将上述电动马达和设置于上述电路板上的连接器进行连接的线束，因此，能够在节气门主体的周围高效率地配置节气门阀的开、闭所需要的上述多个部件，由此能够使节气门装置整体的尺寸实现小型化。
此外，就技术方案2的通用发动机的节气门装置而言，由于使收纳节气门阀的开、闭所需要的多个部件的箱沿着节气门主体的形状弯曲，因此，能够在节气门主体的周围，进一步高效率地配置收纳于箱中的各部件，由此能够使节气门装置整体的尺寸进一步实现小型化。
此外，就技术方案3的通用发动机的节气门装置而言，由于收纳节气门阀的开、闭所需要的多个部件的箱具有防水和防尘功能，因此能够使收纳于箱内的各部件无需具有防水和防尘功能，由此能够使节气门装置整体的尺寸进一步实现小型化。
就其效果进行具体的说明，如在课题中阐述的那样，由于采用通用发动机的机器有多种，造成其使用环境也繁纷复杂。因此，需要对构成节气门装置的部件赋予防水和防尘功能，这就造成了各部件的大型化，并进一步导致节气门装置的大型化。但是，通过对箱赋予防水和防尘功能，就能使收纳于箱内的各部件无需再具有防水和防尘功能，能够使各部件实现小型化。由此能够使节气门装置整体进一步实现小型化。
附图说明
图1是整体地表示本发明的第1实施例的通用发动机的节气门装置的示意图。
图2是图1所示的节气门主体的扩大俯视图。
图3是图2的III-III线部分剖面图。
具体实施方式
以下，按照附图对用于实施本发明的通用发动机的节气门装置的最佳实施方式进行说明。
实施例1
图1是整体地表示本发明的第1实施例的通用发动机的节气门装置的示意图。
图1中的符号10表示通用发动机(以下称为“发动机”)。发动机10包括1个气缸(cylinder)12，在气缸12的内部收纳有活塞14，活塞14相对气缸12可自由往复移动。在探出到发动机10的燃烧室16内的位置上，配置有吸气阀18和排气阀20，用于对燃烧室16与吸气管22、或者燃烧室16与排气管24之间进行开、闭。另外，发动机10，具体地为水冷4冲程的单缸OHV型内燃发动机，具有196cc的排气量。
活塞14与曲柄轴28连结，曲柄轴28经由齿轮与凸轮轴30连结。而且，在曲柄轴28上安装有飞轮32，而且在飞轮32的前端侧，安装有用于通过手动起动发动机10的反冲起动器34。在飞轮32的内侧，配置有发电线圈(alternator：交流发电机)36，进行交流电发电。由发电线圈36发电的交流电流，经由未图示的处理电路被转换成直流电流后，作为工作电源被提供给未图示的点火电路和后述的电路板等。
而且，在吸气管22上配置有节气门主体40。在图1的图示中进行了省略，在节气门主体40中收纳有节气门阀，节气门阀经由后述的节气门轴和减速机，与电动马达42连接。另外，在节气门主体40的近旁，配置有未图示的空气滤清器。空气滤清器连接在吸气管22的节气门主体40的上游侧，除去包含在吸气中的尘埃。
此外，在节气门主体40上，设置有化油器总成(在图1中未图示)。化油器总成与燃料箱(未图示)连接，根据节气门阀的开度，朝被吸入的空气中喷射汽油燃料而生成混合气。生成的混合气通过节气门阀、吸气管22、以及吸气阀18，被吸入燃烧室16。
如此，本实施例的通用引擎10，通过由电动马达42开、闭节气门阀的电子控制式的节气门装置(电子调节器)调整发动机转速。
接着，参照图2和图3对节气门主体40进行详细说明。图2为节气门主体40的扩大俯视图。图3是图2的III-III线部分剖面图。
如图3所示那样，在形成于节气门主体40上的吸气路径44的中途，配置有节气门阀46。节气门阀46经由节气门轴(回转轴)48被节气门主体40所支承，具可相对节气门主体40自由旋转。而且，在形成于节气门主体40上的吸气路径44的节气门阀46的上游侧，安装有上述的化油器总成50。
进而，如图2和图3所示那样，在节气门主体40上一体安装有箱52。箱52由箱主体54同盖56构成。
如图3所示那样，箱52(更具体地说是箱主体54)，沿着节气门主体40的形状，更详细地说，是沿着节气门主体40和安装于节气门主体40上的化油器总成50的形状形成弯曲。
具体地说，箱52(更具体地说是箱主体54)以覆盖节气门主体40和化油器总成50的外周的多个面的方式形成大致L字状，该多个面更详细地为节气门轴48突出的面(同节气门轴48的轴向正交的面。用符号40A表示)，和在将该面作为上表面时，相当于节气门主体40和化油器总成50的侧面的面(同节气门轴48的轴向平行的面。用符号40B表示)这两个面。以下，将箱52的内部空间中覆盖面40A的空间称为第1空间，用符号52A表示。将覆盖面40B的空间(同第1空间52A正交的空间)称为第2空间，用符号52B表示。
箱主体54中，同节气门主体的面40A相向的壁面与40A贴紧在一起而被安装，由此箱52同节气门主体40形成一体化。而且，箱主体54中，与安装在面40A上的壁面相向的面形成开口，在此安装有盖56。箱主体54和盖56通过3根螺栓60(图2所示)被连结固定，而且在箱主体54同盖56之间插入有橡胶衬垫(密封材料)62。由此，箱52被赋予了防水和防尘功能。
在箱52的内部，收纳有：上述电动马达42(具体地为步进电机)，将电动马达42的输出轴42o与节气门轴48连接的减速机64(具体地为减速齿轮)，控制电动马达42的驱动的电路板66，用于连接电动马达42和设置于电路板66上的连接器68的线束70(仅表示一部分)。
以下，对收纳于箱52的内部的各部件的配置位置进行详细说明。
如图3所示那样，节气门轴48贯通插过箱52的第1空间52A。而且，在箱52的弯曲的部位(第1空间52A同第2空间52B正交的部位)配置有电动马达42。电动马达42配置成输出轴42o与节气门轴48平行，并且电动马达42通过2根螺栓74(图2所示)被连结固定在箱主体54上。
在箱52的第1空间52A中还配置有减速机64。减速机64由图2和图3所示的4个齿轮构成，将电动马达42的输出减速后传输至节气门轴48。如果进行具体的说明，则是在电动马达的输出轴42o上安装有第1齿轮76，第1齿轮76和被可自由回转地支承在第1空间52A中的第2齿轮78啮合。在第2齿轮78的同轴上安装有第3齿轮80，第3齿轮80和安装在节气门轴48上的第4齿轮82啮合。由此，电动马达42的输出一边按照各齿轮的齿轮比被减速，一边被传输到节气门轴48，节气门阀46由此被开、闭。
另外，如图2清楚地表示的那样，第3齿轮80同第4齿轮82为偏心齿轮，更具体地说，第3齿轮80和第4齿轮82以如下方式，即，随着节气门阀46的开度变小，相对第3齿轮80的回转角，第4齿轮82的回转角变小(减速比变大)。这是考虑到节气门阀46的上游侧和下游侧的压力差随着节气门开度变大而减少，最终达到饱和(即，通过节气门阀46的吸入空气量的变化量在节气门阀开度越小的时候变得越大)的缘故，通过象上述这样进行设定，能够在节气门阀开度小的时候进行精细的开度调整，在节气门阀开度大的时候进行迅速的开度调整，能够高精度、且响应迅捷地调整发动机转速。
继续图2和图3的说明，节气门轴48的一端贯穿盖56朝箱52的外方向突出。而且，在节气门轴48的突出到箱52的外侧的部位(图中用符号48a表示)上安装有杆86。
在盖56的外面的杆86的附近设置有空转转速调整机构88，该空转转速调整机构88用于调整发动机10的空转转速，且可自由手动操作。空转转速调整机构88突出设置于盖56的外表面，包括：在中心部刻有内螺纹的内螺纹部90，与上述内螺纹进行螺纹接合的螺栓92。
此外，如图3所示那样，在第1空间52A的节气门轴48的外周，配置有节气门复位弹簧94(扭转螺旋弹簧)。节气门复位弹簧94的一端被固定在安装于节气门轴48上的第4齿轮82上，另一端固定在突出设置于第1空间52A的钩销96上。另外，节气门复位弹簧94的卷绕方向，设定为节气门轴48能朝关闭节气门阀46的方向转动。
在节气门轴48能朝关闭节气门阀46的方向转动时，安装在节气门轴48上的杆86朝向螺栓92的前端转动。即，通过由节气门复位弹簧94的加载力使横杆86与螺栓92的前端抵接，从而保持节气门轴48的转动位置(角)。此时的节气门阀46的开度成为发动机10的空转运转时的节气门开度。因此，通过使螺栓92回转而改变其前端位置，能够变更空转运转时的节气门开度，从而调整发动机10的空转转速。
在箱52的第2空间52B中配置有电路板66。电路板66装载CPU、驱动电路等电子部件组(未图示)，并且接受由上述发电线圈36供给的工作电源。而且，在电路板66上设置有待与电动马达42连结的连接器68。电动马达42和连接器68经由线束70进行电连接。进而，配置于箱52的内部或者外部的未图示的节气门开度传感器等的传感器输出值被输入电路板66。
电路板66根据节气门开度传感器等的传感器输出值，算出电动马达42的通电指令值，并将与所算出的通电指令值对应的电流，经由驱动电路、连接器68、以及线束70提供给电动马达42，由此控制电动马达42的驱动。
对电路板66的配置位置进行更详细的说明，如图3所示那样，通过由突出设置于箱主体54上的2个凸缘100夹持电路板66的一端，电路板66与面40B平行配置。而且，在除去连接器68的电路板66的周围，为了提高抗振性以及确保绝缘性而充填有硅胶102。另外，如上述那样，由于箱52具有防水和防尘功能，因此，对于收纳于箱52的内部的电动马达42、连接器68、以及线束70等各部件无需专门赋予防水和防尘功能。
如此，就本发明的第1实施例的通用发动机的节气门装置而言，由于包括安装在节气门主体40上并与节气门主体40构成一体的箱52，而且在箱52的内部，收纳有：用于开、闭节气门阀46的电动马达42；将电动马达42的输出轴42o与节气门轴48连接的减速机64；控制电动马达42的驱动的电路板66；以及用于将电动马达42和设置于电路板66上的连接器68连接的线束70，因此，能够在节气门主体40的周围(更具体地为节气门主体40和化油器总成50的周围)高效率地配置节气门阀46的开、闭所需要的上述多个部件，由此能够使节气门装置整体的尺寸实现小型化。
而且，由于使箱52沿着节气门主体40(以及化油器总成50)的形状弯曲，因此，能够在节气门主体40(以及化油器总成50)的周围，进一步高效率地配置节气门阀46的开、闭所需要的上述多个部件，由此能够使节气门装置整体的尺寸进一步实现小型化。
尤其是，通过使箱52呈大致L字状而形成正交的第1和第2空间52A、52B，并且将待与电动马达42连接的减速机64配置于第1空间52A，将同样待与电动马达42连接的电路板66配置于第2空间52B，进而将电动马达42配置于该两个空间正交的部位(箱52弯曲的部位)、即减速机64和电路板66的中间位置，因此，能够在节气门主体40(以及化油器总成50)的周围效率极高地配置电动马达42、减速机64、以及电路板66，能够更为有效地获得上述作用和效果。
此外，由于箱52具有防水和防尘功能，因此，能够使收纳于箱52的内部的各部件无需具有防水和防尘功能，由此能够使节气门装置整体的尺寸进一步实现小型化。
如以上这样，就本发明的第1实施例而言，一种通用发动机的节气门装置，在节气门主体40的内部收纳有通用发动机10的节气门阀46，其中，该节气门装置包括安装在上述节气门主体40上并与上述节气门主体40构成一体的箱52，而且在上述箱52的内部，收纳有：用于开、闭上述节气门阀46的电动马达42；将上述电动马达42的输出轴42o与上述节气门阀46的回转轴(节气门轴48)连接的减速机64；控制上述电动马达42的驱动的电路板66；以及用于将上述电动马达42和设置于上述电路板66上的连接器68连接的线束70。
此外，上述箱52沿着上述节气门主体40的形状弯曲。
而且，上述箱52具有防水和防尘功能。
另外，在以上的记述中，虽然将电动马达42设定为步进电机，但也可以是DC电机等。
而且，虽然将箱52的形状设定为覆盖节气门主体40的2个面40A、40B的大致L字状，但既可以是仅覆盖1面的形状，也可以是覆盖3面以上的形状。
此外，也可以构成为在箱52的内部收纳其他部件，例如用于检测节气门轴48的回转角(即，节气门阀46的开度)的节气门开度传感器等。

Claims (2)

1. 一种通用发动机的节气门装置，其中，在节气门主体的内部收纳有通用发动机的节气门阀，其特征在于：
该节气门装置包括安装在上述节气门主体上并与上述节气门主体构成一体的箱，而且在上述箱的内部，收纳有：
用于开、闭上述节气门阀的电动马达；
连接上述电动马达的输出轴和上述节气门阀的回转轴的减速机；
控制上述电动马达的驱动的电路板；以及
用于将上述电动马达和设置于上述电路板上的连接器进行连接的线束；
上述箱沿着上述节气门主体的形状弯曲而呈L形状，并且在上述箱的第1空间中配置上述减速机，在第2空间中配置上述电路板，在上述第1空间和第2空间正交的部位配置上述电动马达。
2. 根据权利要求1所述的通用发动机的节气门装置，其特征在于：
上述箱具有防水和防尘功能。
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