JP2005061357A

JP2005061357A - ガバナ装置

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Publication number: JP2005061357A
Application number: JP2003294770A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Watanabe; 延広渡辺; Hiroshi Omote; 洪志表; Akemasa Nakamura; 明正中村
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2003-08-19
Filing date: 2003-08-19
Publication date: 2005-03-10
Anticipated expiration: 2023-08-19
Also published as: CN100429388C; CN1721673A; JP4303536B2; CN1721671A; CN1721672A; CN100422524C; CN100441841C; CN1721673B; CN1831313A

Abstract

【課題】アングライヒ特性を有するガバナ装置をコンパクトで簡単な構造とし、コストを低減する。
【解決手段】ガバナレバー１５をガバナウエイト１１に連動して燃料噴射ポンプの噴射量を調節する第一レバー１６と、該第一レバー１６の回動を所定の範囲に規制し、回転数設定レバー２０と連結する第二レバー１７とにより構成したガバナ装置１０において、第一レバー１６と第二レバー１７の間に二つのバネ特性を有する弾性部材２２を介装した。
【選択図】図３

Description

本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関に用いられるガバナ装置に関する。

従来、ディーゼルエンジンに遠心式ガバナ装置を設けた技術は公知である。遠心式ガバナ装置は、クランク軸に設けたクランクギアよりギア等を介してガバナ軸が回転駆動されるように構成しており、該ガバナ軸にはガバナウエイトを外嵌し、該ガバナウエイトを摺動体を介してガバナレバーと連結し、該ガバナレバーを燃料噴射ポンプの燃料調節用のコントロールレバーと連動連結していた（例えば、特許文献１参照。）。

このような構成において、エンジンが始動されると、設定回転数で回転されて、その後、設定回転数より高くなればガバナウエイトが遠心力で開いて摺動体が摺動し、ガバナレバーが回動されて、コントロールレバーを減少側に移動させて、燃料噴射ポンプの噴射量を減少させ、逆に回転数が減少してガバナウエイトにかかる遠心力が小さくなると、逆方向に付勢するバネによって閉じて、燃料噴射ポンプのコントロールレバーを増量側に移動させるようにしていた。

特開２００３−２７９６６号公報

しかし、従来ガバナ装置において、中低速回転域における燃料噴射量の減量を図るべくアングライヒ特性を備える場合には、アングライヒ装置が複雑な構成となるため、部品点数が多くなり、コストが嵩むという不具合があった。
そこで本発明は、アングライヒ特性を有するガバナ装置をコンパクトで簡単な構造とし、コストを低減することを目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、ガバナレバーをガバナウエイトに連動して燃料噴射ポンプの噴射量を調節する第一レバーと、該第一レバーの回動を所定の範囲に規制し、回転数設定レバーと連結する第二レバーとにより構成したガバナ装置において、第一レバーと第二レバーの間に二つのバネ特性を有する弾性部材を介装したものである。

請求項２においては、ガバナレバーをガバナウエイトに連動して燃料噴射ポンプの噴射量を調節する第一レバーと、該第一レバーの回動を所定の範囲に規制し、回転数設定レバーと連結する第二レバーとにより構成したガバナ装置において、第一レバーと第二レバーの間に、始動時に燃料を増加させる方向に付勢するスプリングと、全回転域で燃料を減少させる方向に付勢するスプリングを介装したものである。

請求項３においては、前記スプリングを一つの捩じりコイルバネで構成し、該スプリングの直線部分の一部を折り曲げて二つのバネ特性が異なる付勢部分を構成したものである。

請求項４においては、前記スプリングの一端を第一レバーに固定し、他側に折り曲げ部を形成し、該スプリングの他側を第二レバーに摺動可能に挿通したピンに係止し、該ピンを第一レバーに当接可能に配置したものである。

請求項５においては、前記ピンの先端から基部側に延びる直径方向のスリットを構成し、該スリットに前記スプリングの一端を挿入して係止したものである。

請求項６においては、前記ピン外周にくびれ部を構成し、該くびれ部をピンの摺動ストローク設定部としたものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、弾性部材の第一のバネ特性部分で、始動時における燃料増量を図ることができ、第二のバネ特性部分でアングライヒ特性を持たせることができて、空気吸入効率や機械効率を向上できる。よって、設定運転域での馬力特性も向上できる。また、弾性部材は一体的な弾性部材で構成できるため、コンパクトな構成とすることができる。

請求項２においては、二つのスプリングにより、始動時に燃料増量を図ることで始動を容易に行うことができ、設定回転域で燃料減量を図ることで、空気吸入効率や機械効率を向上できる。所謂、アングライヒ特性を持たせることができる。また、スプリングにより安価に馬力特性の向上が図れ、アングライヒ装置を簡単に構成できる。

請求項３においては、捩じりコイルバネの一部を折り曲げるだけで、二つのバネ特性を有するスプリングを構成でき、安価に構成することができる。また、一体的に製造できるので安価に得ることができる。

請求項４においては、スプリングの他端をピンにより簡単に係止することが可能となり、取付け構造を簡単にできる。また、中低速回転域での燃料減量構造を、ピンに第一レバーが当接して付勢する簡単な構造で実現できる。

請求項５においては、第一レバーと第二レバーの間に介装したスプリングを係止するための係止部をピンに簡単に構成できる。

請求項６においては、アングライヒはピンのストロークで決まるため、くびれ部分の長さを第二レバーの板厚よりも長くして、そのくびれ部の段差位置、または、係止部材の厚さによりストロークを調整できる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１はガバナ装置の正面図、図２は同じく後面図、図３は始動時におけるガバナ装置の一部断面平面図、図４は通常運転時におけるガバナ装置の一部断面平面図、図５は図４におけるピン付近の拡大図、図６は燃料供給量を減少した状態を示すピン付近の拡大図である。

図１乃至図５を用いて、本発明のガバナ装置の構成について説明する。なお、以下の説明では便宜上図３中の矢印Ａの方向を前方向とする。

ケーシング２内において、燃料噴射ポンプのカム軸３が突出して支持されており、該カム軸３の突出部に歯車４が固定されている。また、該カム軸３の側方にはガバナ軸５が平行に配置され、該ガバナ軸５の中途部に歯車６が固定されて、該歯車６と前記カム軸３の歯車４とが噛合されている。そして、該ガバナ軸５の一側にガバナ装置１０が配置されている。

ガバナ装置１０は、複数の球状のガバナウエイト１１が、ガバナ軸５に固定された保持体１２と、その反対側でガバナ軸５に摺動自在に支持された摺動体１３とにより保持され、該摺動体１３の先端部が後述するガバナレバー１５の当接部１６ｂ・１６ｂと当接するように配置されている。こうして、遠心力によるガバナウエイト１１の動きを、摺動体１３を介してガバナレバー１５に伝達するように構成されている。

前記ガバナレバー１５は、第一レバー１６と第二レバー１７とから構成されている。該第一レバー１６は、その長手方向（左右）中途部に軸受部１６ａが設けられ、該軸受部１６ａにてガバナレバー軸１８の下部に回転自在に枢支されている。第一レバー１６の一端、つまり、軸受部１６ａの左（ガバナ軸５）側には上下一対の当接部１６ｂ・１６ｂが突設され、該当接部１６ｂ・１６ｂの先端部に前記摺動体１３の先端部が当接されている。一方、第一レバー１６の他端、つまり、軸受部１６ａの右側の先端部は二股状に形成された係合部１６ｃが突出され、該係合部１６ｃが燃料噴射ポンプの供給量を調節するためのコントロールレバー１９の一端に係合されている。

このように、前記ガバナ装置１０と燃料噴射ポンプの間を連動連結することで、エンジンの回転数が上昇すると、歯車等を介してガバナ軸５に回転力が伝えられ、回転数の上昇とともにガバナウエイト１１に遠心力が働き該ガバナウエイト１１が半径方向外側へと移動し、該ガバナウエイト１１に押されて摺動体１３が前方向に摺動する。そして、該摺動体１３の摺動により、第一レバー１６はその当接部１６ｂ・１６ｂが押されて図３において時計回り方向へ回動し、該第一レバー１６の係合部１６ｃに係合されたコントロールレバー１９を後方向へ移動させて、燃料噴射ポンプの燃料噴射量を減少する。

逆に、エンジンの回転数が減少すると、ガバナウエイト１１に働く遠心力が減少して、ガバナウエイト１１が半径方向内側へと移動し、摺動体１３が第一レバー１６に押されて後方向に摺動する。このとき、第一レバー１６は後述するスプリング２２により図３において反時計回り方向へ回動し、コントロールレバー１９を前記とは反対の前方向に移動させて、燃料噴射ポンプの燃料噴射量を増加する。こうして、エンジンの回転数が設定回転数となるように回転数が制御される。

また、前記第二レバー１７は、プレートを折り曲げて形成されており、側面視コ字状に折り曲げられて、そのガバナ軸５側の上下平行に舌片状の軸受部１７ａ・１７ａが所定間隔を置いて突出され、該軸受部１７ａ・１７ａに軸孔を開口してガバナレバー軸１８に支持されている。そして、該上下の軸受部１７ａ・１７ａは前記第一レバー１６の軸受部１６ａを挟むようにその上下両側に配置されており、該軸受部１７ａ・１７ａの少なくとも一方がガバナレバー軸１８に固定されて一体的に回動するようにガバナレバー１５が構成されている。この固定構造は螺子止めや接着等限定するものではなく、本実施例では、上側の軸受部１７ａの軸孔はガバナレバー軸１８の外形に合わせた円形とし、下側の軸受部１７ａの軸孔多角形状または半月状に構成し、ガバナレバー軸１８の下端の外形も軸孔に合わせた形状とし、ナットにより螺装固定する構造としている。したがって、ガバナレバー１５はガバナレバー軸１８に挿入してナットで固定するだけの組みたて易いものとなり、第一レバー１６の固定構造が簡単な構成となる。また、ガバナレバー軸１８上でのガバナレバー１５の位置決めが容易になる。

前記第二レバー１７はガバナレバー軸１８を介して回転数設定レバー２０と連動連結されている。該回転数設定レバー２０は、ケーシング２により支持されたガバナレバー軸１８の上部に固定されて半径方向に突設されており、その突出部に取り付けられたスプリング２１を介して、エンジンの回転数を設定したり、エンジンを停止させたりするレギュレータハンドル（図示せず）と連結されている。こうして、第二レバー１７によりエンジン回転数を規制することができるようにしている。

また、該第二レバー１７の反対側（左側）の上部は側面視コ字状に折り曲げて構成され、該前後に対向して配置される部分を規制部１７ｂ・１７ｃとしている。規制部１７ｂ・１７ｃは、前側に配置される規制部１７ｃが後側の規制部１７ｂより右側に位置するように左右にずれて配置されており、規制部１７ｂ・１７ｃの間に前記第一レバー１６が左右方向に配置されて挿入され、規制部１７ｂ・１７ｃの前後幅の範囲内でのみ回動可能とされて、第一レバー１６の回動が規制されている。

前記規制部１７ｂ・１７ｃの間に第一レバー１６が挿入された状態において、規制部１７ｂ・１７ｃのうち規制部１７ｂと第一レバー１６との間に、二つのバネ特性を有する弾性部材としてスプリング２２が設けられている。該スプリング２２は二重ねじりコイルバネ（ダブルトーションスプリング）からなり、そのコイル部分２２ａ・２２ａが第一レバー１６を挟むようにその上下両側に位置するように配置されている。

前記コイル部分２２ａ・２２ａからは略接線方向に係止部が二方向に突出され、その係止部は正面視コ字状に折り曲げて形成した直線部分２２ｂ・２２ｃとして、第一レバー１６と第二レバー１７に向かって延出されている。そして、一側の直線部分２２ｃ・２２ｃの先端部はそれぞれ上、下方向に折り曲げられて、第一レバー１６の中途部に設けられた挿入孔１６ｄに上下両側から挿入されて係止されている。

また、前記コイル部分２２ａ・２２ａの他側から「コ」字状に構成され直線部分２２ｂが第二レバー１７の規制部１７ｂ側に向かって延出されており、該直線部分２２ｂの中途部が平面視「く」字状に折り曲げられて折り曲げ部２２ｄが形成されている。該折り曲げ部２２ｄは凸側が規制部１７ｂの内側に当接し、直線部分２２ｂの先端がピン３５に係止されている。

このように、スプリング２２の直線部分２２ｂの一部を折り曲げることで、スプリング２２にバネ特性が異なる二つの付勢部分が構成されている。これらの付勢部分は異なる荷重設定がなされており、第一のバネ特性を有する付勢部分は前記コイル部分２２ａ・２２ａと直線部分２２ｃ、直線部分２２ｂからなり、始動時における燃料供給量の増量を図るものである。一方、第二のバネ特性を有する付勢部分は前記折り曲げ部２２ｄからなり、中低速回転域における燃料供給量の減量を図るものである。

前記ピン３５は、第二レバー１７の規制部１７ｂに開口した挿入孔に摺動可能に挿通され、Ｅリング等より構成される係止部材３６により抜け止めされている。そして、該ピン３５の基部３５ａが半球面状に形成されて、第一レバー１６の中途部下面に形成された当接部１６ｅと当接可能に、基部３５ａが上側となるように配置されている。

該ピン３５の上下中途部の外周にはくびれ部３５ａが構成されており、くびれ部分３５ｂの長さを規制部１７ｂの板厚よりも長くしてその差Ｌ１（図５）をピン３５のストロークとしている。よって、くびれ部分３５ｂの段差位置、又は係止部材３６の厚さによりストロークの調節が可能となり、該くびれ部３５ｂがピン３５の摺動ストローク設定部となっている。

また、該ピン３５にはその先端から基部３５ａ側に延びる直径方向のスリット３５ｃが形成されており、該スリット３５ｃの幅を前記スプリング２２の直線部分２２ｂの直径より若干大きくして該スリット３５ｃに前記折り曲げ部２２ｄ（直線部分２２ｂ）の先端がスリット内で移動自在に挿入されている。そして、前記折り曲げ部２２ｄの先端をスリット３５ｃに予め挿入した状態で、ピン３５のくびれ部３５ａを第二レバー１７の内側から規制部１７ｂに挿入し、第二レバー１７の外側に突出したピン３５の先端側に係止部材３６を固定することにより、ピン３５が規制部１７ｂに係止され、該ピン３５にスプリング２２の他側が係止される。

このようにして第二レバー１７と第一レバー１６の間にスプリング２２を介装することで、該スプリング２２の第一の特性により第一レバー１６が図３において反時計回り方向に回動するように付勢され、該スプリング２２の第二の特性によりピン３５が第一レバー１６側に付勢される。

なお、第一レバー１６と第二レバー１７との間に介装する弾性部材は、ねじりコイルバネからなる前記スプリング２２に限定するものではなく、バネ特性が異なる二つの付勢部分を有するスプリングならよく、例えば、第一レバー１６と第二レバー１７の間に一方の弾性部材は前記スプリング２２の折り曲げ部２２ｄがないスプリングとし、他方の弾性部材は圧縮バネとして、二部材から構成することもできる。

さらに、上述の第一レバー１６と第二レバー１７との間に介装する弾性部材であるスプリング２２では、二つの異なるバネ特性部分を一体的に構成することにより、コンパクトな構成を可能としているが、弾性部材を始動時に燃料を増加させる方向に付勢するバネ特性を有するスプリングと、中低速回転域で燃料を減少させる方向に付勢するバネ特性を有するスプリングとの二つのスプリングから構成してもよい。

また、前記規制部１７ｃの前（第一レバー１６と反対）側にはリミッタ２５のピン２７の先端が当接されている。該リミッタ２５はエンジンの回転数が最大許容範囲を越えないように制限するためのものであり、ケーシング２に着脱可能、且つ位置調整可能に取り付けられている。

前記リミッタ２５はケーシング２に螺挿されるボディ２６と、該ボディ２６内に摺動自在に収納され、前記第二レバー１７と当接可能なピン２７と、該ピン２７をボディ２６から突出するように付勢するスプリング２８と、該スプリング２８の一端を受け止めるプラグ２９とからなり、該ピン２７が所定のストロークをもってボディ２６に摺動可能に配置されている。

このように構成することによって、エンジン始動時においては、ガバナウエイト１１に働く遠心力が小さいことから、第一レバー１６に対するスプリング２２の付勢力と第二レバー１７に対するスプリング２１の付勢力との合力が第一レバー１６の当接部１６ｂ・１６ｂに対する摺動体１３の押出し力に比べて大きくなり、第一レバー１６は第二レバー１７の規制部１７ｃに当接した状態で図３において反時計回り方向へ回動し、該第二レバー１７の規制部１７ｃがリミッタ２５のピン２７に当接した状態となる。つまり、該第一レバー１６はスプリング２２の付勢力により第二レバー１７の内面に当接した状態の燃料増量側に回動した状態でコントロールレバー１９を燃料供給量の増量側に移動した状態となる。こうしてエンジンは始動し易くなる。

このように、始動時はレギュレータハンドルによる回転数設定レバー２０の回動により燃料供給量が設定され、その回動によりスプリング２１を介して回転数設定レバー２０の回動が設定されて、該回転数設定レバー２０に連結する第二レバー１７、スプリング２２を介して第一レバー１６を増量側に回動し、規制部１７ｂ・１７ｃの間で規制されている。

そして、燃料供給量が増量されている状態から、エンジン回転数の増加に伴って、ガバナウエイト１１に働く遠心力が大きくなり、設定回転数となると、第一レバー１６はスプリング２２の付勢力に抗して減少側に回動し、前記摺動体１３の押出し力と前記スプリング２１の付勢力と釣り合う位置で維持され、設定回転数となり、通常の運転状態となる。

また、通常運転において、負荷が大きくなった等の原因で回転数が大きく減少した場合、まず、回転数の減少によってウエイトが移動し、摺動体１３も移動して第一レバー１６は増量側に回動し、第二レバー１７の規制部１７ｃはリミッタ２５に当接した状態となる。このとき負荷が大きく更に回転数が減少した場合には、規制部１７ｃがリミッタ２５のピン２７を前方向へ押す。これにより、該ピン２７がスプリング２８の付勢力に抗して摺動し、第一レバー１６及び第二レバー１７が前方向へ回動する。この第一レバー１６の回動により、コントロールレバー１９を更に増量側に移動して、燃料供給量が通常よりも多くなり、黒煙等が発生しない限度において回転数を上げようとして、高負荷時等の低回転での粘りが増して、エンストが発生せずに回転を維持して設定回転数まで上げようとするのである。

また、ディーゼル機関の空気吸入効率と機械効率は、回転数の上昇により低下する特性があり、燃料噴射量を一定とした場合、高速時に燃料過多による黒煙が発生する。そこで、燃料噴射量特性を低速から高速域まで連続的に、噴射量減の方向に制御するようにアングライヒ特性を持たせている。つまり、設定運転状態のとき、ピン３５はスプリング２２の折り曲げ部２２ｄの付勢力により規制部１７ｂから第一レバー１６側に突出して、当接部１６ｅに当接してバランスしている。そして、負荷が減少した等の理由によって回転数が増加すると、前記摺動体１３の押出し力により、第一レバー１６はスプリング２２の折り曲げ部２２ｄの付勢力に抗して幅Ｌ１だけ減少側に回動し、第二レバー１７は設定位置に維持されている。

以上のようにして、ガバナレバー１５及びリミッタ２５を用いて、エンジン始動時等の回転数が低い状態では、スプリング２２の第一の特性部分により通常よりも燃料供給量が多くなるようにし、設定回転（通常運転）時において、回転数が上昇すると、スプリング２２の第二の特性部分により燃料供給量を減少させるようにしてアングライヒ特性を有するガバナ装置を構成しているのである。

したがって、負荷が大きくなった場合では、ねばりを向上することができ、回転数が上昇した場合には、空気吸入効率や機械効率を低下させることがなく、黒煙の発生も防止できる。また、ガバナ装置をコンパクトで簡単な構造に構成することができ、コストを低減することができる。

ガバナ装置の正面図。同じく後面図。始動時におけるガバナ装置の一部断面平面図。通常運転時におけるガバナ装置の一部断面平面図。図４におけるピン付近の拡大図。燃料供給量を減少した状態を示すピン付近の拡大図。

符号の説明

１５ガバナレバー
１６第一レバー
１６ａ軸受部
１７第二レバー
１７ａ軸受部
１８ガバナレバー軸
２０回転数設定レバー
２２スプリング
３５ピン

Claims

ガバナレバーをガバナウエイトに連動して燃料噴射ポンプの噴射量を調節する第一レバーと、該第一レバーの回動を所定の範囲に規制し、回転数設定レバーと連結する第二レバーとにより構成したガバナ装置において、第一レバーと第二レバーの間に二つのバネ特性を有する弾性部材を介装したことを特徴とするガバナ装置。
ガバナレバーをガバナウエイトに連動して燃料噴射ポンプの噴射量を調節する第一レバーと、該第一レバーの回動を所定の範囲に規制し、回転数設定レバーと連結する第二レバーとにより構成したガバナ装置において、第一レバーと第二レバーの間に、始動時に燃料を増加させる方向に付勢するスプリングと、全回転域で燃料を減少させる方向に付勢するスプリングを介装したことを特徴とするガバナ装置。
前記スプリングを一つの捩じりコイルバネで構成し、該スプリングの直線部分の一部を折り曲げて二つのバネ特性が異なる付勢部分を構成したことを特徴とする請求項２に記載のガバナ装置。
前記スプリングの一端を第一レバーに固定し、他側に折り曲げ部を形成し、該スプリングの他側を第二レバーに摺動可能に挿通したピンに係止し、該ピンを第一レバーに当接可能に配置したことを特徴とする請求項３に記載のガバナ装置。
前記ピンの先端から基部側に延びる直径方向のスリットを構成し、該スリットに前記スプリングの一端を挿入して係止したことを特徴とする請求項４に記載のガバナ装置。
前記ピン外周にくびれ部を構成し、該くびれ部をピンの摺動ストローク設定部としたことを特徴とする請求項４に記載のガバナ装置。