CN1268799A - 四冲程内燃机的启动兼发电装置 - Google Patents

Abstract

一种四冲程内燃机的启动兼发电装置,在从曲轴室9突出的曲轴12上,安装用于驱动凸轮轴的链轮59,在其外侧设置启动兼发电装置。在内转子15的链轮59侧,设置由离心力而动作的含有调速器重块55的调速器54,另一方面在内转子15的外侧设置含有电刷44的保持器41。为了根据调速器重块55的动作而使电刷44相对于整流片53接合和分离,用连结销45连结调速器54与电刷保持器41。按照这样的构造,可减小向启动兼发电装置外侧突出的程度。

Description

四冲程内燃机的启动兼发电装置

本发明涉及启动兼发电装置，特别是涉及四冲程内燃机用的启动兼发电装置。

以往的内燃机(下称“发动机”)所使用的启动兼发电装置以特开平9-215292号公报所记载的为例来说明。图11为两轮摩托车的二冲程发动机所使用的启动兼发电装置的断面图。启动兼发电装置100设置在曲轴箱101的侧面。内转子102的转子轮毂103嵌合在曲轴104的端部，用螺母105可回转地与曲轴104紧固成一体。在转子轮毂103的外周上分6个位置安装有永磁铁106，上面覆盖有转子盖107。

转子轮毂103的一侧面上突设有圆筒部103a，在其外周上嵌合着在曲轴104的轴向可滑动的圆筒状的调速器内件108。调速器内件108与转子轮毂103的圆筒部103a由图中未示出的销子限制它们在回转方向的相互运动。在调速器内件108与圆筒部103a之间收容着压缩弹簧109，该压缩弹簧沿使调速器内件108与转子轮毂103远离的方向施加作用力。

在转子轮毂103的一侧面上，由铆钉111固定着从外周包围调速器内件108地设置的调速器外件110。前述调速器内件108与调速器外件110形成容纳作为调速器重块的金属滚球112的窝穴113，窝穴113的断面形状形成为在调速器外件110侧收拢的锥形形状。

调速器内件108的底部外侧上设有电刷保持器114，其用螺钉115相互一体地组装。电刷保持器114上设有由压缩弹簧116施压的电刷117。

在配设于内转子102外周上的外定子118的定子铁心118a上，绕组有发电线圈119与启动线圈120，从该定子铁心118a延伸的圆筒部121覆盖着调速器外件110与电刷保持器114的一部分。此外，在定子铁心118a的圆筒部121的端部上连结着整流子保持器122，由端部支承该整流子保持器。在整流子保持器122上固定着与前述电刷117相互滑动的整流片123。

在上述构成中，当从图中未示出的电池向连通整流片123与电刷117的启动线圈120供给电流时，内转子102就产生扭矩，曲轴104旋转而启动发动机。随着内转子102的转速的增大，窝穴113内的滚球112由于离心力而向调速器外件110侧移动，沿曲轴104的轴向作用着使调速器内件108远离调速器外件110的力，电刷保持器114就与调速器内件108同时移动。结果，电刷117离开整流片123。电刷117离开整流片123后，由发动机的驱动而使曲轴104回转，结果，由发电线圈119发电而向图中未示出的电池供给电流。

上述启动兼发电装置由于在内转子的外侧周围、也就是说在离开曲轴的轴承的位置，设置有调速机构及电刷机构，因此具有向曲轴的端部方向的突出量变大的问题。在汽缸盖上具有凸轮轴的四冲程发动机中，在曲轴上配置有凸轮轴的驱动装置。因此，在该情况下，曲轴的端部离曲轴的轴承部更远。特别是，在轴端设有调速器重块的惯性矩大的物体的情况下，曲轴的直径必然要变大等，使得发动机大型化。

本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的是提供可力图使向曲轴的端部方向的突出部分减少的发动机小型化的启动兼发电装置。

解决上述问题、达到上述发明目的的本发明涉及一种四冲程内燃机用启动兼发电装置，其具有驱动设置在汽缸盖上的吸气阀与排气阀的阀驱动系；驱动设置在曲轴一侧的前述阀驱动系的驱动装置，其特征是具有：设置在前述驱动装置设置侧的曲轴的端部上的内转子，在该内转子的周围配置有永磁铁；配置在前述内转子的外周、具有启动线圈和发电线圈的外定子；在与前述驱动装置邻接侧、设置在前述内转子上的调速器装置；在与前述驱动装置设置侧相反的一侧的用于启动线圈的给电电刷装置，其可在轴向自由偏移地设置在前述内转子上；将前述调速器装置及前述给电电刷装置连结的连结装置，其中调速器装置用于使前述给电电刷装置相对于给电侧接合和分离。

采用上述特征，阀驱动系的驱动装置、调速器装置、内转子及给电电刷装置按上述顺序从曲轴室向外侧配列在曲轴上。这样，按照配列，曲轴乃至设置在曲轴上的部分向外侧突出的程度可减小。而且，由于调速器装置的惯性矩的大部分配置在曲轴的中央位置、即曲轴室的附近，因此曲轴的直径不至于太大，使得发动机可以小型化。

图1是含有本发明一实施例的启动兼发电装置的发动机的断面图。

图2是含有本发明一实施例的启动兼发电装置的发动机的汽缸盖的周边的侧面断面图。

图3是发动机的汽缸盖周边的正面断面图。

图4是发动机的汽缸盖周边的背面断面图。

图5是含有本发明一实施例的启动兼发电装置的发动机的自动变速装置周边的断面图。

图6是含有本发明一实施例的启动兼发电装置的发动机的离心离合器及自动变速机构的断面图。

图7是含有本发明一实施例的启动兼发电装置的发动机的润滑装置的断面图。

图8是表示产生曲轴脉冲的传感器(曲轴脉冲发生器)的配置的曲轴周边的侧面断面图。

图9是曲轴周边的正面断面图。

图10是装载着含有本发明一实施例的启动兼发电装置的发动机的两轮摩托车的侧面图。

图11是现有的启动兼发电装置的主要部分的断面图。

下面参照附图详细说明本发明。图10是装载着作为本发明一实施例的启动兼发电装置的两轮摩托车的整体侧面图。该图中，车体前部2与车体后部3通过低的底部4相连，由含有下管6与主管7的车架构成车体的骨架。燃料箱及储藏箱(图中都未示出)由主管7支承，在其上方配置座椅8。座椅8兼作其下部的行李箱的盖，行李箱由设置于其前部FR上的铰链机构开闭自如地构成。

另外，在车体前部2的下管6上设有转向头5，由该转向头5枢轴地支承着前叉12A。在向上方延伸的前叉12A的上端，安装着把手11A，另外在下端枢轴地支承着前轮13A。把手11A的上部由兼作仪表板的把手盖33覆盖。

在主管7的途中可回转自如地枢轴地支承着连杆部件(吊架)37，由该吊架37使摆动装置17可摆动自如地连结支承在主管7上。在摆动装置17上，装载着单汽缸的四冲程发动机200。在该发动机200后方构造有皮带式无级变速机构35，在其后部，在通过离心离合器设置的减速机构38上，枢轴地支承着后轮21。在减速机构38的上端与主管7的上部屈曲部之间，夹装着后减振器22。在摆动装置17的前部上连接从发动机200的汽缸盖32延伸的吸气管23，并且在该吸气管23上配置着化油器24及与该化油器24相连的空气滤清器25。

在从皮带式无级变速机构35的传动箱盖36突出的反冲启动轴27上，固定着反冲启动臂28的基端，在反冲启动臂28的前端上设置反冲启动踏板29。在摆动装置壳体31的下部所设置的枢轴18上，枢装着主支架26，在停车时将该主支架26立起(图中虚线所示)。

下面，就前述发动机200作详细说明。图1是表示启动兼发电装置的构造的发动机200的断面图，是图10中A-A位置的断面图。首先，在图1中，在具有保持在前述主管7上的吊架37的摆动装置31上，设置着由主轴承10、11回转自如地支承的曲轴12，在该曲轴12上经曲轴销13连结着连杆14。在从曲轴室9伸出的曲轴12的一端部上设置着启动兼发电装置的内转子15。

内转子15具有转子轮毂16及嵌着于转子轮毂16的外周面上的永磁铁19。永磁铁19例如为钕铁硼系列(ネオジゥム鉄ボロン系)，以曲轴12为中心设置在等角度间隔的6个位置。转子轮毂16由其中心部嵌合在曲轴12的前端锥部上。转子轮毂16的一端(与曲轴12相反的端)上配置着凸缘部件39，转子轮毂16用螺钉20与该凸缘部件39一起被固定到曲轴12上。

在转子轮毂16上形成向前述凸缘部件39侧突出的直径小的圆筒部40，在圆筒部40的外周上设置着可相对于该圆筒部40自由滑动的电刷保持器41。电刷保持器41由压缩弹簧42向前述凸缘部件39方向施压。在电刷保持器41上设置由压缩弹簧42施压的电刷44。在转子轮毂16上贯通着与曲轴12的中心轴平行地延伸的连结销45，其一端被固结在前述电刷保持器41上，同时另一端被连结在调速器(后面将详述)的板46上。

配设于内转子15的外周上的外定子47的定子铁心48由保持器49固定在摆动装置壳体31上。在该定子铁心48的磁轭49a上，绕组有发电线圈50与启动线圈51，从定子铁心48延伸的圆筒部49b覆盖着前述电刷保持器41。在圆筒部49b的端部上连结有整流子保持器52，在该整流子保持器52上固定着可相对于前述电刷44滑动的整流片53。即，在与由前述压缩弹簧43施压的电刷44相对的位置配设整流片53。

图1中虽然仅示出了一个电刷44，但不只限于该一个，不用说在内转子15的回转方向设置必要的个数也是可以的。电刷与整流片的个数及形状的一例子记载在本申请人的在先申请(特开平9-215292号)的说明书中。此外，当由后述的调速器使电刷保持器41向曲轴12侧偏移时，电刷44就离开整流片53，电刷44的行程被限制在给定量。为了限制行程，在电刷保持器41与电刷44之间设置有图中未示出的止动装置。

在前述转子轮毂16的端部、即在曲轴12的嵌合部侧设有可自动切换启动模式与发电模式的调速器54。调速器54含有前述板46和将该板46沿曲轴12的中心轴方向偏移的作为调速器重块的滚球55。滚球55最好是在金属制造的芯上设置树脂盖层，但是不设置树脂盖层或者整个都用树脂来形成也是可以的。转子轮毂16上形成有容纳前述滚球55的窝穴56，该窝穴56如图所示地在外定子47侧收拢形成锥形状断面。

在前述凸缘部件39上安装散热器风扇57，在与该散热器风扇相对的方向设置散热器58。此外，在曲轴12上在内转子15及主轴承11之间固定链轮59，在该链轮59上挂着链条60，用于从曲轴12获得驱动凸轮轴(参见图2)的动力。再者，链轮59与齿轮61一体地形成，用于向使润滑油循环的泵传递动力。齿轮61向固定在图7有关的后述齿轮泵的驱动轴上的齿轮传递动力。

在上述构造中，当按压启动按钮而通过电池(图中未示出)向整流片53施加电压时，电刷44被接通、电流流入启动线圈51内，内转子15回转。结果，与内转子15结合的曲轴12也回转，由此启动发动机200。当发动机200的转速增大时，调速器重块55受到离心力作用，在窝穴56内向转子轮毂16的外周方向移动，到达图中虚线所示的位置。

当调速器重块55移动时，板46及与该板46结合的连结销45也如虚线所示地偏移。由于该连结销45的另一端与电刷保持器41结合，因此同样地电刷保持器41也偏移。电刷44的行程由于如上述那样地被限制，因此当电刷保持器41偏移得比该行程要大时，电刷44与整流片53的接触就被隔绝了。电刷44离开整流片53后，由发动机的驱动而使曲轴12回转，结果通过发电线圈51而发电，向电池供给电流。

接着，说明发动机200的头部周边的构造。图2是发动机头部周边的侧面图，图3是正面断面图，图4是其背面断面图。配置于汽缸62内的活塞63通过活塞销64连结到连杆14的小端侧。在汽缸盖32上螺旋地连接着点火火花塞65，其电极部邻近在活塞63的头部与汽缸盖32之间所形成的燃烧室。汽缸62的周边用水套66包围。

汽缸盖32内在前述汽缸62的上方，设置由轴承67、68回转自如地支承的凸轮轴69。在凸轮轴69上嵌合着连接件70，在该连接件70上由螺钉71固定着凸轮链轮72和磁阻部72a，该磁阻部72a用于产生与凸轮传感器155关联的凸轮脉冲。在凸轮链轮72上挂着链条60。通过该链条60将前述链轮59(参见图1)的回转即曲轴12的回转传递给凸轮轴69。

在凸轮轴69的上部设置有锁止臂73，该锁止臂73随着凸轮轴69的回转而对应于凸轮轴69的凸轮形状地摇动。凸轮轴69的凸轮形状对应于四冲程发动机给定的行程来开闭吸气阀95及排气阀96地确定。由吸气阀95开闭吸气管23，由排气阀96开闭排气管97。

在凸轮轴69上一体地形成排气凸轮及吸气凸轮，在邻近于这些凸轮处，设置仅与凸轮轴69的逆转方向结合的减压凸轮98。减压凸轮98在凸轮轴69逆转时随着凸轮轴69的回转，回转到比排气凸轮的外周形状突出的位置。

因此，在凸轮轴69正转时，排气阀96呈稍微被提升的状态，减轻发动机的压缩行程的负荷。这样，由于启动曲轴时的扭矩变小，作为四冲程发动机的启动可使用小型的装置。结果，曲轴周围可以紧凑，具有倾斜角可增大的优点。另外，通过凸轮的暂时正转，减压凸轮98的外形返回到排气凸轮的外周形状内。

在汽缸盖32上形成有由水泵基座74与水泵壳体75包围的泵室76。泵室76内配置具有叶轮77的泵轴78。泵轴78嵌合在凸轮轴69的端部，由轴承79回转自如地保持着。泵轴78的驱动力通过结合于凸轮链轮72的中心部的销子80而获得。

在头盖81上设置空气引导阀94。该空气引导阀94在排气管97内产生负压时改善吸入空气的排出。此外，在泵室76的周边的任意位置设置密封部件，在此省略其说明。

接着，说明使发动机200的回转变速的传递到后轮的自动变速机构。图5、图6是发动机的自动变速机构的部分断面图，其中图5表示驱动侧、图6表示从动侧。图5中，在曲轴12上的与设置前述启动兼发电装置的内转子15侧相反侧的端部上设有用于卷挂V形皮带82的皮带轮83。皮带轮83由固定皮带轮片83a与可动皮带轮片83b组成，其中固定皮带轮片83a在相对于曲轴12的回转方向及轴向的运动被固定，而可动皮带轮片83b则可相对于曲轴12在轴向自由滑动。在可动皮带轮片83b的背面、即与V形皮带82不相接的面上安装保持板84。保持板84相对于曲轴12的回转方向及轴向两者的运动被限制地(与曲轴12)一体地回转。由保持板84与可动皮带轮片83b所围成的空间形成容纳作为调速器重块的滚球85的窝穴。

另一方面，将动力连接到后轮21上的离合器机构如下所述地构成。图6中，离合器的主轴125由嵌合在壳体126内的轴承127与嵌合在齿轮箱128内的轴承129支承。在该主轴125上通过轴承130及131支承有皮带轮132的固定皮带轮片132a。在主轴125的端部上通过螺母133固定有盖帽状的离合器板134。

在前述固定皮带轮片132a的轴套135上，设有可在主轴125的纵向自由滑动的皮带轮132的可动皮带轮片132b。可动皮带轮片132b可在主轴125的周围一体回转地结合于圆盘136上。在圆盘136与可动皮带轮片132b之间，设有在两者间的距离扩大的方向施加反作用力的压缩弹簧137。此外，在圆盘136上设有可由销子138摇动自如地支承的轴瓦139。轴瓦139在圆盘136的回转速度增大时沿离心力作用的外周方向摇动，与离合器板134的内周相接。而且，当圆盘136达到给定的回转速度时，使轴瓦139与离合器板134相接地设置弹簧140。

在主轴125上固定有小齿轮141，该小齿轮141与固定于中间轴142上的齿轮143啮合。而且，固定于中间轴142上的小齿轮143与输出轴145上的齿轮146啮合。后轮21由轮缘21a与嵌入该轮缘21a周围的轮胎21b组成，轮缘21a被固定在前述输出轴145上。

在上述构造中，在发动机转速最小的情况下，滚球85位于图5的实线所示的位置，V形皮带82卷挂在皮带轮83的最小直径部分。当皮带轮132的可动皮带轮片132b被压缩弹簧137推压而偏移到图6的实线所示的位置时，V形皮带82就卷挂在皮带轮132的最大直径部分。在该状态下，由于离心离合器的主轴125以最小转速回转，因此施加于圆盘136上的离心力最小，轴瓦139通过弹簧140而进入内侧，与离合器板134不相接。即，发动机的回转不被传递给主轴125，车轮21不旋转。

另一方面，在发动机的转速大的情况下，滚球85由离心力而向外周方向偏移。图5的虚线所示的位置为最大转速时滚球85的位置。当滚球85向外周方向偏移时，由于可动皮带轮片83b被按压到固定皮带轮片83a侧，因此V形皮带82被移动到皮带轮83的最大直径位置。此时，在离心离合器侧，可动皮带轮片132b克服压缩螺旋弹簧137而偏移，V形皮带82就移动到皮带轮132的最小直径位置。因此，施加于圆盘136上的离心力增大，轴瓦139克服弹簧140而向外侧伸出，与离合器板134相接。结果，发动机的回转被传递到主轴125上，通过齿轮传动系向车轮21传递动力。这样，根据发动机的转速，V形皮带82相对于曲轴12侧的皮带轮83及离心离合器侧的皮带轮132的卷挂直径变化，实现变速作用。

如上所述，发动机启动时推压向启动线圈51通电的发动机，但在本实施例中，通过脚踏动作而可合用启动发动机200的反冲启动装置。再参照图5说明反冲启动装置。在前述固定皮带轮片83a的背面上固定有反冲启动用的从动卡爪齿轮86。另外，在盖36侧上可自由回转地支承着带有螺旋齿轮87的支承轴88。在支承轴88的端部上固定着盖罩89，在该盖罩89的端面上形成与前述从动卡爪齿轮86相啮合的驱动卡爪齿轮90。

而且，反冲启动轴27可回转自如地支承在盖36上，在该反冲启动轴27上焊接与前述螺旋齿轮87啮合的扇形螺旋齿轮91。在反冲启动轴27的端部、即从盖36向外部突出的部分上形成花键，该花键与设置在反冲启动臂28(参照图10)上的花键结合。另外，符号92、93为回位弹簧。

在上述构造中，当踩踏反冲启动踏板29时，反冲启动轴27与扇形螺旋齿轮91克服回位弹簧93而转动。支承轴88与扇形螺旋齿轮91在扇形螺旋齿轮91由反冲启动踏板的踩踏而转动的情况下，将螺旋齿轮87向皮带轮83侧推压，产生推力地设定相互的扭转方向。因此，在踩踏反冲启动踏板29时，螺旋齿轮87向皮带轮83侧偏移，在盖罩89的端面上形成的驱动卡爪齿轮90就与从动卡爪齿轮86相啮合。结果，曲轴12被转动，可以启动发动机200。当发动机启动时，反冲启动踏板29的踩踏减弱，由回位弹簧92、93而使扇形螺旋齿轮91反转，从而解除驱动卡爪齿轮90与从动卡爪齿轮86的结合。

下面，参照图7说明润滑油的供给系。油供给部设置在曲轴室9的下部。在油底壳147上形成用于导入油的管路148，油沿着箭头D1被吸入齿轮泵149内。吸入齿轮泵149内的油被排出到压力高的管路150内，沿着箭头D2、D3通过管路150，输出到曲轴室内。

这里，在齿轮泵149的泵轴151上结合有齿轮152，而且在该齿轮152上啮合着与曲轴12结合的齿轮61。即，齿轮泵149根据曲轴12的回转而被驱动，使润滑用的油进行循环。

接着，说明输出曲轴脉冲的传感器的配置。图8为表示产生曲轴脉冲的传感器(曲轴脉冲发生器)的配置的曲轴周围的侧面断面图，图9为其正面断面图。图中，曲轴箱由前曲轴箱99F与后曲轴箱99R构成，曲轴脉冲发生器153在后曲轴箱99R侧、与曲轴12直交地设置。而且，其检测用端部153a与左曲轴腹板12L的外周边缘相对地设置。在前述左曲轴腹板12L的外周上形成凸部、即磁阻部154，曲轴脉冲发生器153与该磁阻部154磁气地结合而输出曲轴角的检测信号。

如上所述，本实施例是将用于驱动凸轮轴69的链轮59及油泵驱动用的齿轮61与支承曲轴12的轴承11邻近地安装在曲轴12上。而且，在靠近链轮59及齿轮61的位置、即在离轴承11不远的位置，配置含有永磁铁19的内转子15。特别是，能自动切换启动与发电的调速器机构的调速器重块55配置在轴承11的邻近处。

由上述说明可以明白，按照本发明的第一方面，在将来自曲轴的驱动力传递给设置在四冲程发动机的汽缸盖内的凸轮轴的情况下，设在同一曲轴上的启动兼发电装置用的内转子等部件向外部突出的程度可减小。因此，可使发动机整体的小型化。

Claims (1)

1.一种四冲程内燃机用启动兼发电装置，具有驱动设置在汽缸盖上的吸气阀与排气阀的阀驱动系；驱动设置在曲轴一侧的前述阀驱动系的驱动装置，其特征在于还包括：

设置在前述驱动装置设置侧的曲轴的端部上的内转子，在该内转子的周围配置有永磁铁；

配置在前述内转子的外周的外定子；

绕组在前述外定子上的启动线圈和发电线圈；

在与前述驱动装置邻接侧、设置在前述内转子上的调速器装置；

在与前述驱动装置设置侧相反的一侧的、用于启动线圈的给电电刷装置，可在轴向自由偏移地设置在前述内转子上；

将前述调速器装置及前述给电电刷装置连结的连结装置，其中调速器装置用于使前述给电电刷装置相对于给电侧接合和分离。

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