CN1089966C - 灯泡电压调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能减少磁阻损耗的灯泡电压调整装置，其设有下列机构，即、装在交流发电机116和灯泡负荷30的闭合回路中的开关机构91；与灯泡负荷30并列地设置的、在开关机构91短路时由交流发电机116的输出进行充电，此后进行自己放电的充放电机构92、93；将根据交流发电机116的输出电压确定的规定电压与充放电机构92、93的充电电压进行比较，在上述充电电压比规定电压大时，将开关机构91形成断开状态，当通过放电使充电电压比规定电压小时，将开关机构91短路的控制机构。

Description

灯泡电压调整装置

本发明涉及一种设置在车辆用的内燃机上的交流发电机向灯泡负荷供电时的电压调整装置。

交流发电机发出的电力在供给电池充电的同时还供给灯泡等负荷。

供给灯泡负荷的电力是经电压调整后供给的，以保护灯泡，这种以前的实例(日本专利公报特公平4-63640号)如图5所示。

灯泡02通过点灯开关03与发电绕组01并联地连接，而且还并联地连接闸流晶体管04。

而且在与发电绕组01两端相连接的全波整流回路05的输出端子之间并联地连接电阻06和电容07，一端与晶体三极管08的基极端子相连，另一端与发射极端子相连接。

晶体三极管08的集电极端子通过电阻09与发电绕组01的一端(闸流晶体管04的阴极端子)相连接，而且与闸流晶体管04的触发端子相连接。

这样，在点灯开关03接通的状态下，在发电绕组01发出的交流电压的正电压周期中，在闸流晶体管04断开的状态下，电流流到灯泡02而使其点灯。

在发电绕组01发出的交流电压的负电压周期中，虽然在开始这段时间里闸流晶体管04处在断开状态下，电流通过灯泡02，但当全波整流回路05的输出整流波经电阻06和电容07变得平滑并且被延迟、使晶体三极管08接通时，脉冲加到闸流晶体管04的触发端子上，使闸流晶体管04导通，由此停止电流通过灯泡02。

也就是说，在负电压周期中，限制电流通过灯泡，由此调整加在灯泡02上的电压。

如上所述，以前是通过将闸流晶体管04的开关机构导通，使流过灯泡的电流流到开关机构侧来调整施加到灯泡02上的电压的。

由于在闸流晶体管04导通时流过电流的闭合回路里，由发电绕组01和闸流晶体管04的极小电阻消耗由发电绕组01产生的电力，因而流过较大的短路电流。

这大的短路电流形成磁阻损耗而使燃费激增。

特别是在车辆停止时每次都将发动机停止、每次起动时又使起动马达回转的那种结构中，由于必需确保每次起动扭矩和必需提高电池的充电容量，因而交流发电机采用了钕系顽磁力较大的磁铁，在这种情况下短路电流就越加增大，磁阻损耗更加增大，从而更使燃费激增。

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而作出的，其目的是提供一种能减少磁阻损耗的灯泡电压调整装置。

为了达到上述目的而作出的本发明的灯泡电压调整装置设有下列单元，即、装在交流发电机和灯泡负荷的闭合回路中的开关单元；与上述灯泡负荷并列地设置的、在上述开关单元短路时由上述交流发电机的输出进行充电，此后进行自己放电的充放电单元；将根据上述交流发电机的输出电压确定的规定电压与上述充放电单元的充电电压进行比较，在上述充电电压比规定电压大时，将上述开关单元形成为断开状态，当通过放电使上述充电电压比规定电压小时，将上述开关单元短路的控制单元。

上述灯泡电压调整装置的结构是在交流发电机和灯泡负荷的闭合回路中装有开关单元，在开关单元形成短路时电流通过灯泡而将其点亮，在开关单元断开时电流不通过灯泡负荷；在开关单元短路时对与灯泡负荷并联设置的充放电单元进行充电，断开时进行放电；在其充电电压比规定的电压小时，将开关单元短路，使电流通过灯泡负荷。

这样，由于开关单元短路时交流发电机的短路电流流过灯泡负荷，将其点亮，因而短路电流不会增大，能减少磁阻损耗、减少燃费。

权利要求2所述的发明是如权利要求1所述的灯泡电压调整装置，其特征是，它的结构是在上述充电电压比规定电压大、上述开关单元处于断开状态时，上述交流发电机的输出电流流过规定的电阻单元。

由于做成为开关单元断开时使交流发电机的输出电流流过规定的电阻单元而使其没有大电流流动的构造，因而即使在开关单元断开时也能减少磁阻损耗。

权利要求3所述的发明是如权利要求1所述的灯泡电压调整装置，其特征在于：上述控制单元具有根据上述交流发电机的输出电压而保持规定电压的定电压单元。

定电压单元根据交流发电机的输出电压保持规定电压，借助上述充放电单元的充电电压变成比规定电压小将开关单元短路的时间控制就能调整加在灯泡上的电压。

图1是设有本发明实施例的灯泡电压调整装置的小型摩托车的局部省略的整体侧视图。

图2是沿着图1的II-II线将装在该小型摩托车上的内燃机剖切的断面图。

图3是起动控制系统的概略结构图。

图4是表示加在灯泡上的电压波形的示意图。

图5是表示以前的灯泡电压调整回路的线路图。

下面，参照着图1～图4来说明本发明的实施例。

图1表示设有本发明实施例的灯泡电压调整装置的小型摩托车的整体侧视图。

本小型摩托车1装着2冲程内燃机。

车身前部2和车身后部3通过较低的底板部4相连接，作为车身骨架的车架大致由下行管6和主管7构成。

由上述主管7支承燃料箱和收藏箱，在其上方配置着座位8。

另一方面，在车身前部2的转向头5的上方、借助支轴能转动地设置着操纵手柄11；前叉12向下延伸、前轮13被轴支承在前又12的下端。

灯泡30配设在手柄11的中央前方，在右部手柄11上设置着加速把手61(参照图3)。在主管7立起部的下端突出地设置着支架15，摆动组件17借助连杆构件16能自由摆动地与这支架15相连接地支持着。

在这摆动组件17的前部装着单汽缸二冲程内燃机200，从该内燃机200到后方悬挂着皮带式无级变速器35，在其后部借助离心离合器设置着减速机构38，后轮21轴支承在这减速机构38上。

在上述减速机构38的上端和上述主管7的上部弯曲段之间配设着后缓冲器22。

在摆动组件17的上部配设着化油器24和与这化油器24相连接的空气滤清器25，从内燃机200的汽缸盖上部伸出的吸气管23与化油器24相连接。

另一方面，在整体摆动箱31的下部突出地设置的吊架18上借助枢轴支承着主支架26，脚踏臂28的基端紧固在从皮带式无级变速器35的传动箱盖36突出的脚踏起动轴27上，在这脚踏起动臂28的前端设置着脚蹬起动踏板29。

图2是沿着图1的II-II线将内燃机剖切的断面图。

内燃机200的汽缸体203和汽缸盖204依次组合在曲轴箱202内，曲轴箱202是由左右箱体组合构成，左右水平指向的曲轴20被旋转自由地支承在曲轴箱202上；在汽缸体203上除了形成图中没表示的排气通路之外，还形成有从口部开在汽缸内径上的换气孔口引出的换气通路205，与曲轴箱202的曲轴室连通。

在汽缸盖204上朝向燃烧室地嵌装着火花塞206，除了该火花塞206的露出部分之外，汽缸盖204和汽缸体203由风扇护罩207覆盖。

左曲轴箱202L兼用作皮带式无级变速箱体，在贯通这左曲轴箱202L而延伸的曲轴201上设置着能一起回转的皮带驱动式皮带轮210。

皮带驱动式皮带轮210由固定侧皮带轮半体210L和可动侧皮带轮半体210R构成，固定侧皮带轮半体210L借助轮毂211固定在曲轴201的左端部，在它右侧的可动侧皮带轮半体210R借助花键而嵌装在曲轴201上，能与固定侧皮带轮半体210L接近或脱离，“V”字形皮带212被夹持、卷挂在上述两个皮带轮半体210L、210R之间。

可动侧皮带轮半体210R的右侧的凸轮盘215紧固在曲轴201上，在凸轮盘215的外周端设置着滑动件215a，它与沿轴向形成可动侧皮带轮半体210R外周端上的凸轮盘滑动轮毂部210Ra能自由滑动地结合。

可动侧皮带轮半体210R的面临凸轮盘215的侧面朝凸轮盘215倾斜，这样，就能容易地将干式平衡钢球216夹持收容在倾斜面内侧和凸轮盘215之间。

这样，当曲轴201的旋转转速增加时，处在可动侧皮带轮半体210R和凸轮盘215之间随着一起回转的干式平衡钢球216受离心力作用而朝离心方向移动，可动侧皮带轮半体210R受上述干式平衡钢球216推压而朝左方移动，接近固定侧皮带轮半体210L，使夹持在两个皮带轮半体210L、210R之间的“V”字形皮带212朝离心方向移动，从而使卷绕的直径增大。

与该驱动皮带轮210相对应，将“V”字形皮带212卷绕在后方的图中没表示的被动皮带轮上，将动力自动调整后，借助离心离合器传递给后方的减速机构等，以驱动后轮。

从左侧覆盖该皮带式无级变速器室的传动箱盖体220从前方的驱动皮带轮210起向后方延伸地覆盖，上述脚踏起动轴27贯通并能自由转动地支承在较靠前的部位，在这脚踏起动轴27的内侧端部嵌装着驱动斜齿轮222，由复位弹簧223对其施加压力作用。

而且在传动箱盖体220的前部内面上能回转并能沿轴向滑动地支承着与曲轴201同轴的滑动轴224，在这滑动轴224上形成被动斜齿轮225，与上述驱动斜齿轮222啮合；在滑动轴224的右端还紧固着棘轮226，整体受摩擦阻力弹簧227的作用而弹向左方。

在曲轴201的轮毂211上，与棘轮226对着地形成棘爪，这两者通过滑动轴224的滑动能相互接合或脱离。

这样，当踏压脚蹬起动踏板29、使脚踏起动轴27克服复位弹簧223的作用而回转时，驱动斜齿轮222与脚踏轴27成一体地旋转，由此，与其啮合的被动斜齿轮225与滑动轮224成一体地回转，同时克服摩擦阻力弹簧227的作用而向右方滑动，使棘轮226与轮毂211的棘爪啮合，强制地使曲轴201回转，由此能将内燃机200起动。

另一方面，右曲轴箱202R则大致做成圆筒状并伸出在主轴承209的右侧，该主轴承209是自由回转地支承曲轴201的；曲轴201沿着它的中心轴突出着。

在该右曲轴箱202R的圆筒内配设着将起动马达和交流发电机组合的起动兼发电装置110。

在曲轴201的前端圆锥部上嵌装着内转子(回转内磁式转子)111，并用螺母113紧固，使它们成一体地回转。

在内转子111的外周面上的6个部位形成断面为圆弧形的槽，在各条槽里嵌装着由钕铁硼制的磁铁112。

在内转子111外部周围配设着外定子115，它是用螺栓119将它的外周缘部拧紧在曲轴箱202的圆筒壁202a上并被支承。

沿轴向朝内侧突出在曲轴箱202的圆筒壁202a内的发电绕组116和起动绕组117做成圆环状，在其内侧形成内空间，在这内空间里构成整流电刷机构120。

在上述内空间中、曲轴201贯通的电刷保持架121被嵌装着，它不能相对于曲轴201沿周向回转，只能沿轴向滑动，在它与内转子111之间装着弹簧123，将电刷保持架121弹压向轴向内侧。

电刷122受弹簧推压作用而突出在电刷保持架121的内侧面上的多个规定部位上。

与上述电刷保持架121的内侧面相对着的整流子保持架125的中央被曲轴201贯通，整流子保持架125的外周缘固定支承在朝上述轴向内侧突出的发电绕组116和起动绕组117局部上。

整流子片126呈同心圆状地配设在整流子保持架125的与电刷保持架121相对着的侧面的规定部位上。

与曲轴201一起回转的电刷保持架121能相对于固定的整流子保持架125接近或脱离，接近时电刷122与所要求的整流子片126相接触。

另一方面，在内转子111的沿曲轴方向外侧，朝轴向外方伸出内圆筒部131和遮盖它外侧的同心外圆筒部132，在这里构成调速器机构130；上述内圆筒部131遮盖了拧紧在曲轴201前端的螺母113的周围。

即、通过在外圆筒部132的内周面上形成圆锥，构成调速器外部构件，在内圆筒部131的外周上嵌装着能沿轴向自由滑动的调速器内部构件133，在调速器内部构件133和外圆筒部132之间装着作为离心调速器重锤的钢球134。

连接轴135与曲轴201平行地贯通内转子111，连接轴135的一端紧固在调速器机构130的沿轴向滑动的调速器内部构件133上，连接轴135的前端嵌装在电刷保持架121上。

连接轴135连接调速器内部构件133和电刷保持架121，使它们相互成一体地能沿曲轴方向移动。

在曲轴201停止时，如图2所示，电刷保持架121受弹簧123的弹力作用，朝轴向内侧移动，使电刷122与整流子片126接触，因此由电源供给电流时，经电刷122与整流子片126接触，流到起动绕组117，产生回转扭矩而使曲轴201回转，由此能使内燃机200起动。

当内燃机转数提高时，由离心力作用使钢球134在外圆筒部132的圆锥内面上朝外周方向移动，由此使调速器内部构件133朝轴向外侧滑动，借助连接轴135电刷保持架121也一体地朝轴向外侧移动，当超过规定转数时，电刷122自整流子片126自动脱离，以后由发电绕组116进行发电，向电池充电，将灯泡点亮。

检测曲轴转角用的圆环板状转动体140的内周缘嵌装在构成调速器机构130的外圆筒部132的端缘部而与外圆筒部成一体地设置，与转动体140的外周缘接近的脉冲发生器141紧固在曲轴箱202上，配置在规定位置上。

脉冲发生器141检测形成在转动体140外周缘上的刻痕，由此判断曲轴转角，转动体是通过内转子111而与曲轴201成一体回转的。

圆环板状转动体140从外侧覆盖外定子115的发电绕组116和起动绕组117。

在转动体140的轴向外侧成一体地设置着内燃机强制空冷用的风扇构件145。

风扇构件145的中央圆锥部145a的裙部由螺栓146紧固在内转子111的外圆筒部132上，设置在其外周上的风扇145b从转动体140向外侧直立地设置。

风扇构件145由风扇罩148覆盖着。

风扇罩148形成着在风扇构件145的外方形成外界空气吸入口148a、将吸入的空气引导到汽缸体203和汽缸盖204的导向壁148b。

具有上述结构的本实施例的车辆用起动兼发电装置110在内转子111的轴向内侧配设整流电刷机构120，在内转子111的轴向外侧配设着与整流电刷机构120分离的调速器机构130。

图3表示内燃机200中的起动控制系统，该内燃机200具有如上所述的直接使曲轴201回转的起动兼发电装置250。

图3表示了向电池50充电的充电回路80和点亮灯泡30的灯泡电压调整回路90，下面对这回路进行说明。

电池50的正极端子通过组合开关51与点火停止机构70和供电机构60的节气门开关62的1个固定接点62a相连接，而且与供电机构60的起动磁性开关63的1个接点63a相连接。

节流阀开关62设置在上述加速把手61上，由固定接点62a、与加速把手61一起回转的圆弧状接点62b构成，在节流阀全闭时两个接点62a、62b成断开状态，除此之外，两个接点成接通状态。

圆弧状接点62b与起起磁性开关63的电磁线圈63c相连接，电磁线圈63c的另一端通过制动开关64而接地。

起动磁性开关63的另一接点63b与起动兼发电装置110的导电通路相连接，而且与点火停止机构70的NOR回路71的一个输入端子相连接。

即、在给电机构中，在将组合开关51接通，进行刹车而将制动开关64接通时，使加速把手61转动，将节流阀全闭状态解除时，电流流到电磁线圈63c，使起动磁性开关63导通，将电力供给起动兼发电装置110，驱动起动马达而进行起动，同时把H(高)电平信号输出到点火停止机构70的NOR回路71的1个输入端子。

这样，在刹车的状态下，不用按动起动按钮，只要使加速把手61回转就能马上起动内燃机，在其他状态下不能起动。

另一方面，把车速传感器55检测的表示后轮21是否回转、即表示车速是否为零的信号输入到点火停止机构70的NOR回路71的另一输入端子，若车速为零，则输入L(低)电平信号；若车速不是零则输入H(高)电平信号。

NOR回路71的输出被输入到下一级的NAND回路72的1个输入端子，装在化油器24上的双向起动器54的接通断开信号、即预热运转结束与否的信号输入到上述NAND回路72的另一个输入端子，若预热运转没结束、则输入“L”电平信号；若预热运转结束、则输入“H”电平信号。

上述NAND回路72的输出端子与晶体三极管73的基极端子相连接。

点火停止机构70的晶体三极管73的集电极端子与上述组合开关51相连接，发射极端子与CDI(电容放电点火)组件52的电源输入端子相连接，CDI组件52的输出端子与使火花塞206动作的点火线圈53相连接。

具有上述结构的点火停止机构70在节气门开度是全闭；车速为零时，NOR回路71的2个输入端子中的任意一个都输入“L”电平信号，因此“H”电平信号输出到NAND回路72上；而且在预热运转结束时，把“H”级信号输入到NAND回路72的另一个输入端子，这样，从NAND回路72输出“L”电平信号，使晶体三极管73的基极端子成为“L”电压，形成非导通状态，电源电流不流到CDI组件52上，因此使点火停止。

即使在节气门开度是全闭；车速为零，预热运转结束等上述的状态中有1个变成与上述的不一样时，NAND回路72的输出就成为“H”电平信号，使晶体三极管73导通，形成能点火状态。

由于上述起动控制系统具有上述结构，由于在小型摩托车1行驶后停止时，操作加速把手61，使节气门开度全闭；当进行刹车、停止行驶时车速为零；预热运转处于已结束状态，因而可由点火停止机构和停止点火，从而停止内燃机运转。

譬如在用信号等进行临时停止的场合，也能停止内燃机运转，从而能避免不必要的燃料消费。

在刹车的状态(制动开关64接通的状态)下，当操作加速把手61而将节气门开度打开时，该起动磁性开关63导通，将电流供到起动兼发电装置110的起动绕组117，驱动起动马达，进行起动，同时将“H”电平信号输出到点火停止机构70的NOR回路71的1个输入端子上，将晶体三极管73导通，由此使点火塞206点火，使内燃机200起动。

由于上述起动兼发电装置110是直接使曲轴201回转而进行起动，因而能瞬时且无噪声地使曲轴201回转，能顺利地进行内燃机200的起动。

当内燃机200起动后，曲轴201超过规定转数时，由调速器机构停止向起动兼发电装置110供给电力，内燃机转数瞬时上升到与加速操作确定的节流阀开度相对应程度。

由于如上所述，在临时停止后，只要操作加速把手61就使内燃机200起动，使内燃机转数上升，因而，如果后轮21侧的离心离合器被连接着，若将制动器脱开，则能马上发动并进入行驶状态。

也就是说，即使在每次临时停止时，停止内燃机200运转，以免浪费燃料的情况下，也只要用简单的操作就能马上而且顺利地发动并进入行驶状态。

另外虽然点火停止机构70在如暂时停止时那样地节气门开度为全闭、车速为零而且预热运转结束的场合停止点火，但在发动机起动时需要预热运转时，直到预热运转完了继续点火不会使内燃机的运转停止。

由于如上所述的起动控制系统中，必需提高每次起动时使起动马达回转用的电池50的充电容量，因而起动兼发电装置110的磁铁112采用顽磁力强的钕铁硼制的。

由该起动兼发电装置110的发电绕组116确定的用于电池50的充电回路80是这样的，即，它是把一端接地的发电绕组116的另一端通过闸流晶体管81与组合开关51的下游侧端子相连接，串联连接的二极管82和电阻83与闸流晶体管81的控制极相连接，二极管82和电阻83的连接部通过二极管84和齐纳二极管85而接地。

这样，在组合开关51接通的状态下，充电回路80把由发电绕组116发出的交流电抑制成规定电压，加以半波整流后，用正电压周期对电池50进行充电。

下面，说明使灯泡30点灯的灯泡电压调整回路90。

在阳极接地的闸流晶体管91的阴极端子上连接着灯泡30的一端，灯泡30的另一端与起动兼发电装置110的发电绕组116相连接，发电绕组116、晶体闸流管91、灯泡30构成闭合回路。

将电阻92和电容93并联连接的充放电机构的两端分别连接着电阻94和二极管95，然后与灯泡30并联连接，在二极管95的阳极端子上依次串联连接着齐纳二极管96、二极管97、电阻98，电阻98接地。

电阻98的一端接地，其另一端通过二极管97与上述闸流晶体管91的控制极端子相连接。

具有上述结构的灯泡电压调整回路90在根据发电绕组116产生的交流电压V(参照图4)进行动作时，在正电压周期闸流晶体管91处于断开状态，电流不流过灯泡30，因此不点灯。

而且，由于二极管95把并联地连接电阻92和电容93的充放电机构上的电流切断，因而不进行充电。

接着，当进入最初的负电压周期时，由于随着闸流晶体管91上电压的增加，通过电阻98、二极管99，在闸流晶体管91的控制极端子上加上触发电压，将闸流晶体管91接通，电流通过灯泡30而点灯(参见图4中的打阴影线的L₁部分)。

在闸流晶体管接通的同时，电池也流过并联地连接电阻92和电容93的充放电机构，由此将电容93充电。

在下一个正电压周期时，使闸流晶体管91断开，电流不通过灯泡30。

而且正电流在二极管95处被切断，不影响充放电机构，电容93通过电阻92进行放电。

接着，当进入下一个负电压周期时，在当初充放电机构的电容93上的充电电压比齐纳二极管96的规定电压大时，由于闸流晶体管91上加了逆相电压，因而仍然是在断开状态下，这时电流依次流过电阻98、二极管97、齐纳二极管96、二极管95。

由于这电流流过比较大的电阻98，因而电流值较小、消耗电能也极小。

接着，当充放电机构的电容93上的充电电压通过放电而比齐纳二极管96的规定电压小时，由于借助电阻98、二极管99将触发电压加到闸流晶体管91的控制极端子上，因而使闸流晶体管91接通，电流通过灯泡30(参见图4中的打阴影线部分L₂)。

如上所述，灯泡电压调整回路90采用了在闸流晶体管91接通状态下电流流过灯泡30而使其点灯的结构，由充放电机构和齐纳二极管96控制闸流二极管91的接通时间进行电压调整。

在本实施例的小型摩托车1上由于采用了这样的起动控制系统，即、在行驶中停止时将内燃机停止，每次起动时使起动马达回转；为此起动兼发电装置110的磁铁112采用顽磁力强的钕铁硼制的磁铁，这样，发电绕组116的短路电流变大往往是使磁阻损耗增大，但由于本实施例的灯泡电压调整回路90在把闸流二极管91接通时使短路电流流到灯泡30而使其点灯，因而短路电流不会变大，能把磁阻损耗抑制成较小，能防止燃费的激增。

闸流二极管91断开时由发电绕组116将流过灯泡电压调整回路90的电流从电阻98流过，由于电流值小，这时磁阻损耗小，对燃费没影响。

在设有每次起动时使起动马达回转的起动控制系统的场合下，本实施例的灯泡电压调整回路90当然是有效的机构。

Claims (3)

1.灯泡电压调整装置，其特征在于：设有下列单元，即、

装在交流发电机和灯泡负荷的闭合回路中的开关单元；

与上述灯泡负荷并列地设置的、在上述开关单元短路时由上述交流发电机的输出进行充电，此后进行自己放电的充放电单元；

将根据上述交流发电机的输出电压确定的规定电压与上述充放电单元的充电电压进行比较，在上述充电电压比规定电压大时，将上述开关单元形成断开状态，当通过放电使上述充电电压比规定电压小时，将上述开关单元短路的控制单元。

2.如权利要求1所述的灯泡电压调整装置，其特征在于：该灯泡电压调整装置，在上述充电电压比规定电压大、上述开关单元处于断开状态时，上述交流发电机的输出电流流过规定的电阻单元。

3.如权利要求1所述的灯泡电压调整装置，其特征在于：上述控制单元具有定电压单元，该定电压单元是根据上述交流发电机的输出电压而保持规定电压。

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