CN1144938C - 车辆用内燃机的磁力驱动式泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供的车辆用内燃机的磁力驱动式泵，在与曲柄轴连动的驱动轴、和与该驱动轴同轴配置的被动轴上，分别固定着绕驱动轴和被动轴轴线、N极和S极交替充磁的永久磁铁，其特征在于，在上述驱动轴和被动轴上，分别固定着永久磁铁，该永久磁铁的N极和S极在周方向以90度或180度的相位交替地充磁。这样可切实防止失步现象的产生。

Description

车辆用内燃机的磁力驱动式泵

本发明涉及车辆用内燃机的磁力驱动式泵，该磁力驱动式泵中，在与曲柄轴连动的驱动轴、和与该驱动轴同轴配置着的被动轴上分别固定着绕驱动轴和被动轴的轴线交替充磁N极和S极而构成的永久磁铁。

现有技术中，例如日本特开昭64-66490号公报揭示了一种磁力驱动式泵，该泵中，在由电动马达驱动的驱动轴、和与该驱动轴同轴配置着的被动轴上分别固定着相互作用磁力的永久磁铁。

上述磁力驱动式泵中，由于驱动轴侧的旋转变动与通过磁力接受驱动轴侧动力的被动轴侧的旋转变动的共振现象，使驱动轴的永久磁铁和被动轴侧的永久磁铁的磁极的相位差变大，超过了在驱动轴与被动轴间可传递驱动力的磁极的相对角度范围，驱动轴与被动轴间的可传递动力的力矩因相对磁力的降低而降低，有时产生被动轴侧不能随着驱动轴侧旋转的失步现象。

为了解决该问题，上述日本特开昭64-66490号公报揭示的磁力驱动式泵中，将驱动轴侧的惯性矩设定为被动轴侧惯性矩的4倍以上，这样，可减小驱动轴侧的旋转变动，减缓加速度，防止被动轴侧的失步现象。

但是，在驱动轴与使用旋转区域大的内燃机的曲柄轴、尤其是与搭载在车辆上的内燃机的曲柄轴连动的磁力驱动式泵中，仅如上述那样地变更惯性量，还是不能完全防止被动轴侧的失步现象。

本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种可切实防止失步现象的车辆用内燃机的磁力驱动式泵。

为了实现上述目的，本发明的车辆用内燃机的磁力驱动式泵，在与曲柄轴连动的驱动轴、和与该驱动轴同轴配置的被动轴上，分别固定着绕驱动轴和被动轴轴线、N极和S极交替地充磁的永久磁铁，其特征在于，在上述驱动轴和被动轴上分别固定着永久磁铁，该永久磁铁是在周方向上以90度或180度的相位交替设置N极和S极而成的。

根据该构造，在驱动轴和被动轴上分别固定着周方向相邻的、磁极互不相同的4极或2极永久磁铁，该4极或2极永久磁铁间可传递驱动力的范围是相互的相位差在一侧为90度或180度的范围，从图3的实验结果可知，采用4极永久磁铁时，相对于被动轴的驱动轴的相位差，在一侧最大在前后为60度，与产生失步现象间有30度(＝90-60)的容许相位差，即使考虑到温度变化引起的磁力变化、泵组装时两永久磁铁的相对尺寸误差、被动轴侧的惯性量的偏差、以及内燃机侧的旋转变动幅度等因素，也有足够的容许相位差，所以，可切实防止失步现象的产生。另外，采用2极永久磁铁时，相对于被动轴的驱动轴的相位差，在一侧达到180度之前不产生失步现象，有足够的容许相位差，所以，与采用4极永久磁铁时同样地，可切实防止失步现象的产生。而采用6极以上的永久磁铁时，根据图3所示实验结果，离产生失步现象，一侧只有15度以下的容许相位差，对于防止失步现象而言，不能说是足够的允许相位差。

另外，本发明的车辆用内燃机的磁力驱动式泵，其特征在于，在上述驱动轴上固定着碗状的旋转部件，在该碗状旋转部件的内周固定着环状的上述一永久磁铁，在被旋转部件同轴覆盖的部分中，在上述被动轴上固定着上述另一环状永久磁铁。

根据该构造，与在轴方向拉开间隔地配置一对永久磁铁的相比，一方永久磁铁的各磁极朝着另一方永久磁铁的面积增大，可以加大磁力传递的力矩。另外，可以使设在被动轴侧的叶轮等在轴方向更接近驱动轴侧的旋转部件，可将被动轴侧的惯性量设定得小一些，可提高被动轴侧的随动性，更切实防止失步现象的产生。

另外，本发明的车辆用内燃机的磁力驱动式泵，其特征在于，上述驱动轴，是以1/2的减速比与上述曲柄轴连结、连动的凸轮轴。

根据该构造，凸轮轴的转速是曲柄轴转速的1/2，所以，可极力抑制驱动轴的旋转变动，不容易产生失步现象。

本发明的上述以外的目的、特征、和优点，可在参照附图以下说明的实施例中更清楚。

图1是表示内燃机局部的纵断面图。

图2是图1的2-2线断面图。

图3是表示使磁极数变化地测定相对于内燃机转速的驱动轴侧旋转变动的试验结果。

下面，参照图1至图3，说明本发明的一实施例。先参照图1，搭载在机动两轮车上的水冷式内燃机E的内燃机本体5，由气缸体6、气缸盖7、曲柄箱(图未示)构成。气缸体6具有气缸膛9，活塞8可滑动地嵌合在该气缸膛9内。气缸盖7结合在气缸体6上，在它与活塞8的顶部之间形成燃烧室10。曲柄箱结合在气缸体6上，支承着可旋转的曲柄轴12，该曲柄轴12通过连杆11与活塞8连接。另外，在气缸体6和气缸盖7上设有供冷却水流通的冷却水套13，在气缸盖7上安装着点火塞14，该点火塞14面向燃烧室10。

在气缸盖7与结合在该气缸盖7上的气缸盖罩15之间形成动阀室16。在该动阀室16内收容着动阀机构17。该动阀机构17用于驱动吸气阀(图未示)和排气阀(图未示)，吸气阀控制对燃烧室10的混合气的供给，排气阀控制从燃烧室10排出燃料气体。构成该动阀机构17的一部分的凸轮轴18具有与曲柄轴12平行的轴线，并可旋转地支承在气缸盖7上。

在曲柄轴12上固定着驱动链轮19，在凸轮轴18上固定着被动链轮20。在该被动链轮20和上述驱动链轮19上绕着环形链21。这样，曲柄轴12的旋转动力以1/2的减速比被减速后传递给凸轮轴18。

凸轮轴18，作为本发明磁力驱动式泵的水泵22备有的驱动轴，该水泵22中，在驱动轴即凸轮轴18上、和与该凸轮轴18同轴配置并且设有叶轮24的被动轴23上分别固定着绕凸轮轴18和被动轴23的轴线交替配置N极和S极而成的永久磁铁25、26。

如图1和图2所示，用多个螺栓28、28…将碗状旋转部件27(该碗状旋转部件27例如由薄的不锈钢板冲压成形)与上述被动链轮20一起同轴地固接在凸轮轴18上，在该碗状旋转部件27的内周上固定着环状的永久磁铁25。

上述叶轮24收容在形成于泵壳29内的涡室30内。泵壳29由泵壳主体31和泵盖32构成。泵壳主体31的与凸轮轴18相反侧是开放的。泵盖32与该泵壳主体31之间形成上述涡室30，泵盖32将泵壳主体31的开放端封闭。将泵壳主体31的一部分伸入气缸盖7内，并与气缸盖7连接。

泵壳主体31具有封闭凸轮轴18侧的有底圆筒31a，它由非磁性材料形成。旋转部件27与凸轮轴18一起旋转，上述有底圆筒31a同轴地插入固定在该旋转部件27内周的永久磁铁25内。

在泵壳主体31的有底圆筒部31a的封闭端和泵盖32上固定着与凸轮轴18同轴的支轴33的两端，例如由合成树脂制的被动轴23形成为同轴地围绕支轴33的圆筒状，该被动轴23由支轴33可旋转地支承着。而且，在该被动轴23的外周上固定着环状的永久磁铁26。

永久磁铁26由合成树脂做的包覆部34包覆着，叶轮24与该包覆部34形成为一体。即，叶轮24通过包覆部34和永久磁铁26固定在被动轴23上，在被旋转部件27(该旋转部件27的内周上固定着环状永久磁铁25)同轴覆盖的部分，环状磁铁26固定在被动轴23上，在被动侧磁铁26与上述环状永久磁铁25之间夹着有底圆筒部31a和包覆部34。

在泵盖32的中央部设有与涡室30的中央部连通的吸入口35，从该吸入口35吸入到涡室30内的冷却水被叶轮24的旋转加压。从水泵22排出的冷却水供给图1所示内燃机本体5的冷却水套13，冷却水套13与图未示的散热器连接。

在泵盖32内内藏着恒温器36，该恒温器36根据冷却水的温度决定是否将吸入口35与散热器的出口连通。即，来自冷却水套13的冷却水，在该冷却水的温度低的状态、即内燃机E的冷却状态时，经过恒温器36和水泵22返回水套13，在该冷却水温度高的状态、即内燃机的暖机完毕状态，经过散热器、恒温器36和水泵22返回冷却水套13，用散热器的散热使冷却水冷却。

在这种磁力驱动式的水泵22中，有时产生内燃机E的旋转变动引起的凸轮轴18旋转变动与借助磁力从凸轮轴18传递动力的被动轴侧的旋转变动的共振。即，通过驱动侧的永久磁铁25绕轴线旋转，在驱动侧与被动侧的永久磁铁25、26间作用着使两永久磁铁25、26的磁极间的相位差返回“0”的复原力，该复原力与相位差相应地呈非线形变化。如果把该复原力置换为弹簧力，则具有随着振幅的增加弹簧常数降低、固有振动数向低值推移的特性。由于固有振动频率的推移，在被动侧产生与驱动侧振动频率的共振。由于该共振，即使具有足够的静的传递力矩，驱动侧与被动侧间的相位差也增大，可能导致失步。

为此本发明者进行了由搭载在机动两轮车上状态的内燃机的实际动作，确认使固定在驱动侧即旋转部件27内周的永久磁铁25、以及固定在被动侧即被动轴23外周的永久磁铁26的磁极数，变化为4极、6极、8极时的被动侧相对于驱动侧的旋转变动的实验。图3表示实验结果。

图3中，纵轴表示相对于驱动侧的被动侧一侧的相位差，用内燃机E气门全开的全负荷状态的、相对于驱动侧的被动侧的振幅量代表上述相位差。

水泵22的实质上的功能是，内燃机E的旋转数大于空转旋转数N1(例如1200rpm)所以，只要用空转旋转数N1以上的内燃机旋转数判断振幅即可。另外，对于在内燃机E与驱动轮之间设有发动时传递动力的离心离合器的机动两轮车，只要用上述离合器接合状态的离合器接合旋转数NC(例如2000rpm)以上的内燃机旋转数判断振幅即可。

在该条件下，采用磁极数不同的永久磁铁25、26，观察在驱动侧与被动侧之间产生了何种程度的相位差，在8极时即周方向以45度相位、各4个N极和S极交替充磁的永久磁铁25、26时，空转旋转数N1以上的内燃机旋转数约为4000rpm时，在一侧产生约30度的最大相位差，与产生失步现象的相位差45度之间的容许相位差δ8为15度。

另外，在6极时即周方向以60度相位，各3个N极和S极交替充磁的永久磁铁25、26时，在离合器接合旋转数NC以上的内燃机旋转数为3000rpm时，在一侧产生约45度的相位差，与产生失步现象的相位差60度之间的容许相位差δ6为15度，另外，在空转数N1以上的内燃机旋转数为1500rpm时，在一侧产生约42.5度的最大相位差，与产生失步现象的相位差45度之间的容许相位差δ6′为2.5度。

另外，在4极时即周方向以90度的相位差，各2个N极和S极交替充磁的永久磁铁25、26时，内燃机旋转数约2500rpm时，一侧产生约60度的相位差，与产生失步现象的相位差90度之间的容许相位差δ4是约30度。

根据该实验结果，在采用4极永久磁铁25、26的水泵22中，相对于被动轴23的驱动侧即旋转部件27和凸轮轴18的相位差，最大时在一侧仅是60度，与产生失步现象有30度(＝90-60)的容许相位差δ4，即使考虑到温度变化引起的磁力变化、组装水泵22时的两永久磁铁25、26的相对尺寸误差、被动轴23侧的惯性量的偏差、以及内燃料机E侧的旋转变动振幅等因素，也有足够的相位差δ4，所以，可切实防止失步现象的产生。

另外，采用2极磁铁25、26的水泵22中，驱动侧相对于被动侧的相位差，在一侧达到180度之前，不产生失步现象，有足够的容许的相位差，所以，与采用4极永久磁铁时同样地，可切实防止失步现象的产生。

而采用6极以上永久磁铁25、26时，与产生失步现象的相位差之间，在一侧只有15度以下的容许相位差δ6、δ8、δ8′，这对于防止失步现象而言，不能说是足够的容许相位差。

这样，通过采用4极或2极的永久磁铁25、26，可得到在驱动侧与被动侧之间可充分地传递力矩、切实防止失步现象的水泵22。由于环状永久磁铁25固定在碗状旋转部件27(该碗状旋转部件27固定在凸轮轴18上)的内周、环状永久磁铁26在被旋转部件27同轴覆盖的部分固定在被动轴23上，所以，与在轴方向拉开间隔地配置一对永久磁铁相比，两永久磁铁25、26的一方面临另一方的面积增大，可以加大用磁力传递的力矩。另外，可以使被动轴23侧的叶轮24在轴方向更接近旋转部件27，可将被动轴23侧的惯性量设定得小一些，可提高被动轴23侧的随动性，更切实防止失步现象的产生。

另外，一方永久磁铁25与凸轮轴18一起转动，该凸轮轴18以1/2的减速比与曲柄轴12连结、连动，凸轮轴18的旋转数是曲柄轴12旋转数的1/2，所以，可极力抑制凸轮轴18的旋转变动，不容易产生失步现象。

上面说明了本发明的实施例，但本发明并不限于上述实施例，在权利要求记载的范围内，可作各种设计变更。

Claims (3)

1.车辆用内燃机的磁力驱动式泵，在与曲柄轴连动的驱动轴和与该驱动轴同轴配置的被动轴上分别固定着绕驱动轴和被动轴的轴线交替地配置N极和S极而成的永久磁铁，其特征在于，上述永久磁铁分别在上述驱动轴和被驱动轴的周向上以90度或180度的相位交替地配置N极和S极。

2.如权利要求1所述的车辆用内燃机的磁力驱动式泵，其特征在于，在上述驱动轴上固定着碗状的旋转部件，在该碗状旋转部件的内周上设置环状的上述一永久磁铁，在上述被动轴的被该旋转部件同轴地覆盖的部分上固定着环状的上述另一永久磁铁。

3.如权利要求1或2所述的车辆用内燃机的磁力驱动式泵，其特征在于，上述驱动轴是以1/2的减速比与上述曲柄轴连结、连动的凸轮轴。

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