JP3649301B2 - ２サイクル内燃機関における始動兼発電装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２サイクルの内燃機関の始動装置と発電装置を一体に組み合わせた始動兼発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関における始動兼発電装置としては実開平３−９１０６４号公報記載の例がある。
同例に係る装置は、同一電機子のステータコアに始動コイルと発電コイルを巻回した始動兼発電装置であり、ステータコアの外側を界磁極が回転しており、ステータコアの径内方にブラシと整流子からなる電流転換器およびブラシを移動させる電磁コイルが配設される構造となっている。
【０００３】
そしてスタータスイッチがオン操作されている間、バッテリから電流転換器を介して始動コイルに電流が流れ、電動機として働き内燃機関の始動を行う。
スタータスイッチのオフ状態では、発電コイルとバッテリとで閉回路が形成され、界磁極の回転により発電機として働きバッテリへの充電が行われる。
発電機として働いている時には、始動コイルは殆ど利用されていない。
【０００４】
ところで２サイクル内燃機関は、クランク回転部の回転トルクが小さくなる停止直前に逆転を起こすおそれがあり、そのため従来はクランク回転部の慣性モーメントを大きくして逆転の防止を行う等していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし必要慣性モーメントを付加する構造であると、内燃機関の性能に対し負荷となるとともに、装置自体が大型化し重くなるという問題が生じる。
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、２サイクル内燃機関の大型化や重量の増大をすることなく、始動時以外使用されない始動コイルを利用して２サイクル内燃機関の停止直前の逆転を防止する始動兼発電装置を供する点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、発電コイルとは別個に始動コイルを備え、始動コイルへの電力供給はブラシと整流子の接触を介して行う２サイクル内燃機関の始動兼発電装置において、２サイクル内燃機関のアイドル回転数未満の所定回転数を基準に前記ブラシと整流子との接離を行い、所定回転数以下で前記ブラシと整流子を接触し所定回転数を越えると離脱するブラシ接離機構と、スタータスイッチのオン操作で第１の接点を閉じ、第２の接点を開くスイッチ機構と、閉じた前記第１の接点および接触した前記ブラシと整流子を介してバッテリと前記始動コイルとを連結して形成される第１の閉回路と、閉じた前記第２の接点および接触した前記ブラシと整流子を介して前記始動コイルのみで形成される第２の閉回路とを備えた２サイクル内燃機関における始動兼発電装置とした。
【０００７】
２サイクル内燃機関が停止してブラシと整流子が接触している状態でスタータスイッチがオン操作されると、第１の接点が閉じ第１の閉回路が形成されてバッテリの電力がブラシと整流子の接触を介して始動コイルに供給され、ロータに回転トルクが発生してクランク軸を回転し内燃機関を始動する。
【０００８】
２サイクル内燃機関が停止直前でブラシと整流子が接触している状態では、第２の接点が閉じ始動コイルのみの第２の閉回路が形成されており、ロータの回転で始動コイルに起電力を生じて電流が流れ、磁気フリクションによる制動トルクがロータに作用してクランク軸の逆転を阻止する。
逆転防止のためにロータに慣性モーメントを付加する必要がなく、装置の大型化や重量の増大を回避できる。
なお所定回転数を越えて通常回転している場合は、始動コイルが何ら負荷となることはない。
【０００９】
前記ブラシ接離機構は、遠心式自動調速装置からなる請求項１記載の２サイクル内燃機関における始動兼発電装置とすることで、簡単な機械的構成で２サイクル内燃機関の所定回転数を基準に前記ブラシと整流子との接離を行うことができる。
【００１０】
前記スイッチ機構は、前記第１の接点および第２の接点をリレー接点とし、前記スタータスイッチの操作で該リレー接点の開閉を行うリレー装置である請求項１または２記載の２サイクル内燃機関における始動兼発電装置とすることで、バッテリの電力を利用して駆動する簡単なスイッチ機構とすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１ないし図１７に図示し説明する。本実施の形態に係る始動兼発電装置１は、自動二輪車に搭載される２サイクル内燃機関に設けられたもので、その側断面図を状態別に図１および図２に図示する。
【００１２】
車両用始動兼発電装置80はクランクケース82の側方に設けられ、インナーロータ90は、そのロータボス91がクランクシャフト83の端部に嵌合しナット84で緊締されて、クランクシャフト83と一体に回転する。
【００１３】
インナーロータ90を図３ないし図５に図示する。
クランクシャフト83の端部に嵌着されるロータボス91には、その外周に６か所マグネット92が嵌合され、ロータカバー93が被せられている。
ロータボス91の一側面には円筒部91ｄが突出形成され、同円筒部91ｄには所定箇所にピン91ｅが突設されている。
【００１４】
このロータボス91の円筒部91ｄの外周囲に偏平円筒状のガバナーアウター94が内側開口縁をロータボス91にリベット95により固着されている。
同ガバナーアウター94は、内周面に軸方向に指向した浅い溝条94ａが６条周方向に等間隔に形成されていて、同６条の溝条94ａにそれぞれ対応して外側開口縁には中心軸側に屈曲して延出した爪部94ｂが形成されている。
【００１５】
一方上記ロータボス91の円筒部91ｄには、略有底円筒状をしたガバナーインナー96が外側から軸方向の摺動を許し回転は一体に嵌合する。
同ガバナーインナー96は、図６ないし図８に図示するように、円底部96ａを囲む円筒部96ｂの外周に等間隔に６か所外側に開口したポケット96ｃが膨出形成されており、同ポケット96ｃの底壁96ｄは、斜めにテーパしている。
【００１６】
また円筒部96ｂの外周には、対称位置にネジ孔96ｅが形成されたボス部96ｆが突出形成されて、円底部96ａに接してブラシホルダー100 がネジ97によって貫通されネジ孔96ｅに螺合して一体に固着される。
該ガバナーインナー96の外周６か所のポケット96ｃにそれぞれ金属ボール98が収容されて、円筒部96ｂがロータボス91の円筒部91ｄに外側から摺動自在に嵌合すると同時に、ポケット96ｃが前記ガバナーアウター94の内側にボール98とともに嵌装され、図１および図２に示すようにガバナーアウター94の屈曲した爪部94ｂは、ポケット96ｃの開口を幾らか覆ってボール98をポケット96ｃの底壁96ｄとの間に位置させている。
【００１７】
なおガバナーインナー96の円筒部91ｄの一部には切欠き91ｇを有して、前記のロータボス91の円筒部91ｄに突設されたピン91ｅが嵌合し、ロータボス91に対してガバナーインナー96が相対的な回転を禁止され軸方向の摺動だけを許されている。
【００１８】
ロータボス91の円筒部91ｄの内側底部とガバナーインナー96の円底部96ａとの間にはスプリング99が介装されて、ロータボス91に対してガバナーインナー96をブラシホルダー100 とともに外側に付勢しており、したがってボール98は、ガバナーアウター94の斜めに屈曲した爪部94ｂとポケット96ｃのテーパした底壁96ｄとに挟持される。
なおガバナーアウター94の内周面とガバナーインナー96の円筒部96ｂの外周面との間は、ボール98が半径方向にある程度移動可能なように余裕を持たせている。
【００１９】
したがって図１に示す状態にあるガバナーインナー96は、インナーロータ90の回転速度が増すと、ボール98が遠心力により遠心方向に移動しようとしてガバナーアウター94の斜めに屈曲した爪部94ｂに案内されてガバナーインナー96のポケット96ｃのテーパした底壁96ｄを押して図２に示すようにガバナーインナー96をブラシホルダー100 とともにスプリング99に抗して軸方向内側に摺動させる。
【００２０】
次にブラシホルダー100 は、図９ないし図１１に示すように円底部100aを偏平円筒部100bが囲む外形状をなし、円筒部100b内は同心円状に概ね大径凹部101a，中径凹部101b，小径凹部101cが内壁100cによって仕切られて形成されている。
また小径凹部101cの外周面と内周面に沿ってそれぞれ略一周に近い円環状の大径間隙102aと小径間隙102bとが円底部100aに穿設されている。
また大径凹部101aの所定対称位置に前記ガバナーインナー96と結合するネジ97が貫通する円孔103 が一対形成されている。
【００２１】
該ブラシホルダー100 の円環状の大径間隙102aには、図１２に示すように一部欠損して円環状に形成された−側ターミナルプレート105 が円底部100a側から嵌入され、同様に小径間隙102bには、図１３に示すように略同形で径を小さくした＋側ターミナルプレート106 が嵌入される。
各ターミナルプレート105 ，106 は、それぞれ所定の３か所に突起105a，106aが形成されていて、円底部100aに対し反対側に向けている。
【００２２】
大径凹部101aの所定箇所に配設された１個の−側ブラシ110aから延出した無酸素銅からなる導線111aが、前記−側ターミナルプレート105 の１つの突起105aに接続され、中径凹部101bの所定３か所に配設された３個の−側ブラシ110b，110c，110dのうち隣合う２個の−側ブラシ110b，110cは互いに導線111bにより接続され、そのうち１個の−側ブラシ110cからさらに延出した導線111cおよび残りの１個の−側ブラシ110dから延出した導線111dが−側ターミナルプレート105 の他の２つの突起105a，105aに接続される。
【００２３】
したがって大径凹部101aに配設される１個の−側ブラシ110aと中径凹部101bに配設される３個の−側ブラシ110b，110c，110dとは、−側ターミナルプレート105 を介して導通状態にある。
【００２４】
また小径凹部101cの所定箇所に配設された１個の＋側ブラシ112aから延出した導線113aが、前記＋側ターミナルプレート106 の１つの突起106aに接続され、中径凹部101bの所定３か所に配設された３個の＋側ブラシ112b，112c，112dのうち隣合う２個の＋側ブラシ112b，112cは互いに導線113bにより接続され、そのうち１個の＋側ブラシ112cからさらに延出した導線113cおよび残りの１個の＋側ブラシ112dから延出した導線113dが＋側ターミナルプレート106 の他の２つの突起106a，106aに接続される。
【００２５】
したがって小径凹部101cに配設される１個の＋側ブラシ112aと中径凹部101bに配設される３個の＋側ブラシ112b，112c，112dとは、＋側ターミナルプレート106 を介して導通状態にある。
なお各ブラシは、前記実施の形態と同様に凹部に介装されたスプリング115 により外側に付勢され、ストッパー116 により凹部から抜けないようになっている。
【００２６】
上記ブラシホルダー100 に対応する整流子ホルダー120 は、図１４ないし図１６に図示するように、円板部120aの周囲をブラシホルダー100 より径の大きい円筒部120bが周設されており、円板部120aのブラシホルダー100 側表面にはブラシホルダー100 の大径凹部101a，小径凹部101cにそれぞれ対向して円環状をなす大径導電路121 ，小径導電路123 が配設され、中径凹部101bに対向しては18等分に分割された整流子片122 が円環状に配列されている。
【００２７】
大径導電路121 と小径導電路123 とは、それぞれ一部端子片121a，123aが延出して円板部120aを貫通して外側表面に突出しており、18個の整流子片122 はそれぞれ端子片122aが円板部120aを貫通して外側表面に突出している。
【００２８】
インナーロータ90の外周に配設されるアウターステータ130 は、ステータコア131 のヨーク131aに発電コイル132 と始動コイル133 が巻回された構造となっている。
【００２９】
そしてこのアウターステータ130 のステータコア131 の内周部が軸方向に延出して形成された円筒部135 が前記ガバナーアウター94およびブラシホルダー100 の一部を覆うとともに整流子ホルダー120 の円筒部120bに連結して支持している（図１および図２参照）。
【００３０】
図１７に同実施の形態の始動機構における回路を図示する。
ステータコア131 のヨーク131aに重ね巻きされた始動コイル133 は、所定箇所から延出したコード134 を介して所定の整流子片122 に導通している。
【００３１】
大径導電路121 は、バッテリ140 のマイナス端子に接続されて接地され、小径導電路123 は、切換えリレーであるスタータリレー141 のＣ接点に接続され、バッテリ140 のプラス端子は、スタータリレー141 の常開型のＮＯ接点に接続されるとともに、スタータリレー141 のリレーコイル141aの一端に接続されている。
【００３２】
スタータリレー141 の常閉型のＮＣ接点は、大径導電路121 に接続されている。
リレーコイル140aの他端は、スタータボタン142 の１端子に接続され、他方の端子は接地されている。
【００３３】
ブラシホルダー100 に支持された４個の−側ブラシ110a，110b，110c，110dと４個の＋側ブラシ112a，112b，112c，112dは、整流子ホルダー120 の大径導電路121 ，整流子片122 、小径導電路123 のいずれかにそれぞれ接離可能に移動する。
【００３４】
−側ブラシ110aは大径導電路121 と接離し、他の−側ブラシ110b，110c，110dはそれぞれ整流子片122 に接離可能で、接触状態で円環状に配列された整流子片122 に順次接触し、この４個の−側ブラシ110a，110b，110c，110dは−側ターミナルプレート105 によって導通状態にある。
【００３５】
また＋側ブラシ112aは小径導電路123 と接離し、他の＋側ブラシ112b，112c，112dはそれぞれ整流子片122 に接離可能で、接触状態で円環状に配列された整流子片122 に順次接触し、この４個の＋側ブラシ112a，112b，112c，112dは＋側ターミナルプレート106 によって導通状態にある。
【００３６】
計８個のブラシ110a，110b，110c，110d，112a，112b，112c，112dの大径導電路121 ，整流子片122 、小径導電路123 との接離は自動的に行われ、クランクシャフト83の回転数がアイドル回転数未満の所定回転数以下であれば、スプリング99による付勢力でブラシはそれぞれ所定の大径導電路121 ，整流子片122 、小径導電路123 に接触状態にあり（図１参照）、所定回転数を越えると遠心力によりボール98がガバナーインナー96のポケット96ｃのテーパした底壁96ｄに作用しスプリング99の付勢力に打ち勝ってガバナーインナー96をブラシホルダー100 とともに移動し、ブラシは一斉に大径導電路121 ，整流子片122 、小径導電路123 から離れる（図２参照）。
２サイクル50ccぐらいの内燃機関でアイドル回転数が1800rpm 程度の内燃機関においては、1000〜1600rpm 程でブラシが離れるのが好ましい。
【００３７】
したがって所定回転数以下でブラシがそれぞれ所定の大径導電路121 ，整流子片122 、小径導電路123 に接触状態にある場合に、スタータリレー141 のリレー接点Ｃ−ＮＯ間が閉じることでバッテリ140 と始動コイル133 とを連結して第１の閉回路が形成され、またリレー接点Ｃ−ＮＯ間が開いてリレー接点Ｃ−ＮＣ間が閉じることで始動コイル133 のみの第２の閉回路が形成される。
【００３８】
以上のような構成の始動兼発電装置80において、スタータボタン142 がオン操作されると、リレーコイル141aが励磁されスタータリレー141 のＣ接点とＮＯ接点が閉じて第１の閉回路が通じ、すなわちバッテリ140 から電流が小径導電路123 ，＋側ブラシ112a，＋側ターミナルプレート106 ，３つの＋側ブラシ112b，112c，112d，３つの整流子片122 を順次経て，所要の始動コイル133 に流れ、次いで始動コイル133 を流れた電流は３つの整流子片122 ，３つの−側ブラシ110b，110c，110d，−側ターミナルプレート105 ，−側ブラシ110a，大径導電路121 を経てバッテリ141 に戻る。
この始動コイル133 に流れる電流によりインナーロータ90に回転トルクを生じクランクシャフト83を回転させ、内燃機関を始動させる。
【００３９】
またスタータボタン142 がオフ状態でスタータリレー141 のＣ接点とＮＣ接点が閉じている場合で内燃機関の停止直前にあっては、ブラシはそれぞれ所定の大径導電路121 ，整流子片122 、小径導電路123 に接触状態にあって第２の閉回路が通じており（図１７に示す状態）、すなわち始動コイル133 がブラシと整流子片等の接触を介して閉回路が形成され、インナーロータ90の回転は始動コイル133 に起電力を生じさせて、始動コイル133 は発電コイルとして働き、第２の閉回路に電流が流れ、そのため磁気フリクションによる制動トルクがインナーロータ90に作用する。
【００４０】
したがって２サイクル内燃機関における停止直前のクランクシャフト83の逆転は、この制動トルクにより阻止される。
特に本実施の形態の如く小排気量（50〜100cc)で、回転慣性の小さい回転内磁型インナーロータ90の場合は、停止直前にクランクシャフト83の逆転の可能性が他のものに比して大きいので、始動コイル133 を発電コイルとして利用して制動トルクを生じさせることで、逆転を防止するのは有効である。
２サイクル50cc程度の内燃機関においては、500rpmでブラシが接触し、磁気フリクションが効けば、逆転は有効に抑制可能である。
なお所定回転数を越えて通常回転している場合は、ブラシは大径導電路121 ，整流子片122 、小径導電路123 から離れ、始動コイルが何ら負荷となることはない。
【００４１】
本実施の形態は、ステータコア131 の内側に回転内磁型インナーロータ90を配設したので、回転慣性は小さく内燃機関の性能に対し負荷となることはなく、かつ装置全体を小型軽量化することができ、またブラシおよび整流子をインナーロータ90の側方に設け、熱の影響を避けブラシの性能に影響を与えない。
【００４２】
またブラシと整流子片・導電路との接離をボール98の遠心力を利用して自動的に行っているので、スタータレバーに連動してブラシホルダーを移動する機構および内燃機関の回転数検出信号に基づき回路の断接を制御する制御機構の両機構を必要とせず、同両機構の働きを１つの簡単な遠心ボール機構で自動的に行っている。
したがって構成を簡素化しコストの低減を図ることができる。
【００４３】
次に実際に２サイクル内燃機関200 に始動兼発電装置250 が備え付けられた実施の形態を図１８に示し説明する。
２サイクル内燃機関200 は、左右水平方向に指向したクランクシャフト201 をを回転自在に支持する左右ケースを合体したクランクケース202 にシリンダブロック203 ，シリンダヘッド204 が順次組合わされ、冷却フィン203aを備えるシリンダブロック203 には図示されない排気通路のほかシリンダボアに開口する掃気ポートから掃気通路205 が形成されてクランクケース202 のクランク室と連通している。
【００４４】
シリンダヘッド204 には、点火プラグ206 が燃焼室に向け嵌着され、同点火プラグ206 の露出部を除き、シリンダヘッド204 およびシリンダブロック203 はファンシェラウド207 で覆われる。
ファンシェラウド207 の左側の一部に形成された開口からはホットエアダクト208 が延出して、図示されないキャブレタまで通じており、シリンダブロック203 で温められた温風をキャブレタに送る構造となっている。
【００４５】
左クランンクケース202Lは、ベルト式無段変速室ケースを兼ねており、同左クランンクケース202Lを貫通して延びたクランクシャフト201 にはベルト駆動プーリ210 がともに回転可能に設けられている。
【００４６】
ベルト駆動プーリ210 は、固定側プーリ半体210Lと可動側プーリ半体210Rとからなり、固定側プーリ半体210Lはクランクシャフト201 の左端部にボス211 を介して固着され、その右側に可動側プーリ半体210Rがクランクシャフト201 にスプライン嵌合され、固定側プーリ半体210Lに接近・離反することができ、両プーリ半体210L，210R間にＶベルト212 が挟まれて巻き掛けられる。
【００４７】
可動側プーリ半体210Rの右側にカムプレート215 がクランクシャフト201 に固着されており、その外周端に設けたスライドピース215aが可動側プーリ半体210Rの外周端に軸方向に形成したカムプレート摺動ボス部210Ra に摺動自在に係合している。
【００４８】
可動側プーリ半体210Rのカムプレート215 側側面は、カムプレート215 側に向けてテーパしており、同テーパ面内側にカムプレート215 に挟まれてドライウェイトローラ216 が収容されている。
【００４９】
したがってクランクシャフト201 の回転速度が増加すると、可動側プーリ半体210Rとカムプレート215 間にあってともに回転するドライウェイトローラ216 が、遠心力により遠心方向に移動し、可動側プーリ半体210Rは同ドライウェイトローラ216 に押圧されて左方に移動して固定側プーリ半体210Lに接近し、両プーリ半体210L，210R間に挟まれたＶベルト212 を遠心方向に移動させ巻き掛け径を大きくするように構成されている。
【００５０】
かかるベルト駆動プーリ76に対応して後方の図示されないベルト被動プーリにＶベルト212 が巻き掛けられて、動力が自動調整されて後方の減速機構等に伝達され、減速機構を介して後輪に伝達される。
【００５１】
かかるベルト式無段変速機室を左側から覆う伝動ケースカバー220 は、前方のベルト駆動プーリ210 から後方に延出して覆っており、前寄りにキック軸221 が回動自在に貫通支持されており、同キック軸221 の内側端部には駆動ヘリカルギヤ222 が嵌着され、リターンスプリング223 により付勢されている。
【００５２】
そして伝動ケースカバー220 の前部内面には、クランクシャフト201 と同軸に摺動軸224 が回転かつ軸方向の摺動可能に支持されており、同摺動軸224 には被動ヘリカルギヤ225 が形成されて前記駆動ヘリカルギヤ222 と噛合しているとともに、右端にはラチェットホイール226 が固着され、全体がフリクションスプリング227 により左方に付勢されている。
一方クランクシャフト201 側のボス211 には、ラチェットホイール226 に対向してラチェットが形成されており、両者は摺動軸224 の摺動で接離可能である。
【００５３】
したがってキックペダルが踏み込まれ、キック軸221 がリターンスプリング223 に抗して回転すると、キック軸221 と一体に駆動ヘリカルギヤ222 が回転して、これと噛合する被動ヘリカルギヤ225 が摺動軸224 と一体に回転しながらフリクションスプリング227 に抗して右方に摺動して、ラチェットホイール226 がボス211 のラチェットと噛み合ってクランクシャフト201 を強制的に回転させ内燃機関200 を始動することができる。
【００５４】
一方右クランクケース202Rは、クランクシャフト201 を回転自在に支持する主軸受209 の右側に略円筒状をなして延出しており、その中心軸にクランクシャフト201 が突出している。
この右クランクケース202Rの円筒内に本始動兼発電装置250 が配設されている。
【００５５】
インナーロータ251 は、右方に突出したクランクシャフト201 にロータボス252 が嵌合してナット253 で緊締され、同ロータボス252 は略円筒状をなし、内側に幾らか縮径した小径円筒部252aを有し、大径円筒部の外周に６か所マグネット254 が嵌着されている。
【００５６】
このロータボス252 の小径円筒部252aの外周囲にテーパして左方に開いたガバナーアウター255 が、内側開口縁をロータボス252 にリベット256 により固着されて設けられている。
同ガバナーアウター255 は、テーパ内周面に軸方向に指向した６条の溝が形成され、各溝に対応した外側開口縁は軸に閉口に屈曲して若干延出している。
【００５７】
一方ロータボス252 の小径円筒部252aの周面に左右軸方向に摺動自在にガバナーインナー258 が嵌合しており、同ガバナーインナー258 は、その円筒部の外周に６か所外側に開口したポケット259 が膨出形成され、同ポケット259 の底壁は斜めにテーパしている。
このポケット259 に金属ボール260 が収容され、そのポケット259 の開口を塞ぐようにして前記ガバナーアウター255 のテーパ壁が位置している。
【００５８】
なおガバナーインナー258 の円筒部の一部が右方向に延出して形成された複数本の連結部258aが、ロータボス252 の大径円筒部を貫通して、ロータボス252 の右側において左右軸方向に摺動自在に支持されるブラシホルダー262 に端部を固着して、ガバナーインナー258 とブラシホルダー262 が一体に摺動できるようにしている。
【００５９】
したがってスプリングにより右方に付勢され図１８に実線で示す状態にあるガバナーインナー258 は、インナーロータ251 の回転速度が増すと、ボール260 がガバナーアウター255 のテーパ壁に沿って遠心方向に移動しようとしてガバナーインナー258 のポケット底壁を押して、図１８に２点鎖線で示すようにブラシホルダー262 とともに左方向に摺動する。
【００６０】
ブラシホルダー262 は、前記実施の形態におけるブラシホルダー100 と略同じ構造をしており、ブラシホルダー262 の右側面には所定位置にブラシ263 が突設され、＋側ブラシは互いに＋側ターミナルプレートで導通され、−側ブラシは互いに−側ターミナルプレートで導通されている点も前記実施の形態と同様の構成である。
【００６１】
このブラシホルダー262 に対応して配設される整流子ホルダー265 も前記整流子ホルダー120 と同じ構造をしており、ブラシホルダー262 に対向する面に大径導電路266 ，整流子片267 ，小径導電路268 が同心円上に配設されている。
この整流子ホルダー262 は、インナーロータ251 の外周に配設されるアウターステータ270 に支持される。
【００６２】
アウターステータ270 は、ステータコア271 のヨークに発電コイル272 と始動コイル273 が巻回された構造であり、右クランクケース202Rの円筒内にステータコア271 を同右クランクケース202Rに固着して配設されている。
該始動兼発電装置250 の始動機構の電気回路は、前記実施の形態の図１７に図示されたものと同じである。
【００６３】
なおクランクシャフト201 は、整流子ホルダー262 を貫通して、さらに右方に延びて、その先端に強制空冷ファン280 が取り付けられており、同強制空冷ファン280 の右側方にファンカバー281 がファンシェラウド207 と連結されて設けられている。
【００６４】
本２サイクル内燃機関200 に備え付けられた始動兼発電装置250 は、以上のような構造をしており、クランクシャフト201 と一体にインナーロータ251 が回転し、アイドル回転数未満の所定回転数以下であると、ガバナーインナー258 およびブラシホルダー262 は図１８に実線で示すように右方にあってブラシ263 は整流子ホルダー265 の大径導電路266 ，整流子片267 ，小径導電路268 に接触しているが、所定回転数を越えると、ガバナー機構によりブラシホルダー262 は図１８に２点鎖線で示すように左方に摺動してブラシ263 は大径導電路266 ，整流子片267 ，小径導電路268 から離れる。
【００６５】
したがって２サイクル内燃機関200 が停止直前では、所定回転数以下でブラシ263 は整流子ホルダー265 の大径導電路266 ，整流子片267 ，小径導電路268 に接触しており、スタータボタンが押されていないので、始動コイル273 のみの第２の閉回路が通じており、インナーロータ251 の回転は始動コイル273 に起電力を生じさせて、始動コイル273 は発電コイルとして働き、第２の閉回路に電流が流れ、そのため磁気フリクションによる制動トルクがインナーロータ251 に作用する。
２サイクル内燃機関における停止直前のクランクシャフト83の逆転は、この制動トルクにより阻止される。
【００６６】
また始動時には、スタータボタンが押されて、第１の閉回路が通じて、バッテリの電力が、ブラシ263 の整流子ホルダー265 の大径導電路266 ，整流子片267 ，小径導電路268 との接触を介して始動コイルに供給され、始動コイル133 に流れる電流によりインナーロータ251 に回転トルクを生じクランクシャフト201 を回転させ、内燃機関を始動させる。
したがって始動専用のスタータモータが不要で、省スペース，軽量化，低コストを実現できる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明は、２サイクル内燃機関が停止直前で整流子とブラシが接触している状態では、第２の接点が閉じ始動コイルのみで構成される第２の閉回路が通じており、ロータの回転で始動コイルに起電力を生じて電流が流れ、磁気フリクションによる制動トルクがロータに作用してクランク軸の逆転を阻止することができる。
なお所定回転数を越えて通常回転している場合は、始動コイルが何ら負荷となることはない。
【００６８】
逆転防止のためにロータに慣性モーメントを付加する必要がなく、装置の大型化や重量の増大を回避でき、また始動コイルを利用しているので、スペース的にもコスト的にも有利である。
【００６９】
ブラシ接離機構を、遠心式自動調速装置で構成することで、簡単な機械的構成で２サイクル内燃機関の所定回転数を基準に前記整流子と前記ブラシとの接離を行うことができる。
【００７０】
第１の接点および第２の接点をリレー接点とし、スタータスイッチの操作で該リレー接点の開閉を行うリレー装置でスイッチ機構を構成することで、バッテリの電力を利用して駆動する簡単なスイッチ機構とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る始動兼発電装置の側断面図である。
【図２】別の状態の同始動兼発電装置の側断面図である。
【図３】インナーロータの正面図である。
【図４】同裏面図である。
【図５】図３におけるＶ−Ｖ線に沿って截断した断面図である。
【図６】ガバナーインナーの正面図である。
【図７】同裏面図である。
【図８】図６におけるVIII−VIII線に沿って截断した断面図である。
【図９】ブラシホルダーの正面図である。
【図１０】同裏面図である。
【図１１】図９におけるXI−XI線に沿って截断した断面図である。
【図１２】−側ターミナルプレートの斜視図である。
【図１３】＋側ターミナルプレートの斜視図である。
【図１４】整流子ホルダーの正面図である。
【図１５】同裏面図である。
【図１６】図１４におけるXVI −XVI 線に沿って截断した断面図である。
【図１７】同実施の形態の始動機構の回路図である。
【図１８】別の実施の形態に係る２サイクル内燃機関に備え付けられた状態の始動兼発電装置の断面図である。
【符号の説明】
80…始動兼発電装置、82…クランクケース、83…クランクシャフト、
90…インナーロータ、91…ロータボス、92…マグネット、93…ロータカバー、ガバナーアウター、95…リベット、96…ガバナーインナー、97…ネジ、98…ボール、99…スプリング、 100 …ブラシホルダー、103 …円孔、105 …−側ターミナルプレート、106 …＋側ターミナルプレート、110a,110b,110c,110d …−側ブラシ、112a,112b,112c,112d …＋側ブラシ、115 …スプリング、116 …ストッパー、 120 …整流子ホルダー、121 …大径導電路、122 …整流子片、123 …小径導電路、 130 …アウターステータ、131 …ステータコア、132 …発電コイル、133 …始動コイル、134 …コード、135 …円筒部、 140 …バッテリ、141 …スタータリレー、142 …スタータボタン、 200 …２サイクル内燃機関、201 …クランクシャフト、202 …クランクケース、203 …シリンダブロック、204 …シリンダヘッド、205 …掃気通路、206 …点火プラグ、207 …ファンシェラウド、208 …ホットエアダクト、209 …主軸受、210 …ベルト駆動プーリ、211 …ボス、212 …Ｖベルト、215 …カムプレート、216 …ドライウェイトローラ、220 …伝動ケースカバー、221 …キック軸、222 …駆動ヘリカルギア、223 …リターンスプリング、224 …摺動軸、225 …被動ヘリカルギア、226 …ラチェットホイール、227 …フリクションスプリング、 250 …始動兼発電装置、251 …インナーロータ、252 …ロータボス、253 …ナット、254 …マグネット、255 …ガバナーアウター、256 …リベット、258 …ガバナーインナー、259 …ポケット、260 …金属ボール、262 …ブラシホルダー、263 …ブラシ、265 …整流子ホルダー、266 …大径導電路、267 …整流子、268 …小径導電路、 270 …アウターステータ、271 …ステータコア、272 …発電コイル、273 …始動コイル、 280 …強制空冷ファン、281 …ファンカバー。
【発明の属する技術分野】
本発明は、２サイクルの内燃機関の始動装置と発電装置を一体に組み合わせた始動兼発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関における始動兼発電装置としては実開平３−９１０６４号公報記載の例がある。
同例に係る装置は、同一電機子のステータコアに始動コイルと発電コイルを巻回した始動兼発電装置であり、ステータコアの外側を界磁極が回転しており、ステータコアの径内方にブラシと整流子からなる電流転換器およびブラシを移動させる電磁コイルが配設される構造となっている。
【０００３】
そしてスタータスイッチがオン操作されている間、バッテリから電流転換器を介して始動コイルに電流が流れ、電動機として働き内燃機関の始動を行う。
スタータスイッチのオフ状態では、発電コイルとバッテリとで閉回路が形成され、界磁極の回転により発電機として働きバッテリへの充電が行われる。
発電機として働いている時には、始動コイルは殆ど利用されていない。
【０００４】
ところで２サイクル内燃機関は、クランク回転部の回転トルクが小さくなる停止直前に逆転を起こすおそれがあり、そのため従来はクランク回転部の慣性モーメントを大きくして逆転の防止を行う等していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし必要慣性モーメントを付加する構造であると、内燃機関の性能に対し負荷となるとともに、装置自体が大型化し重くなるという問題が生じる。
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、２サイクル内燃機関の大型化や重量の増大をすることなく、始動時以外使用されない始動コイルを利用して２サイクル内燃機関の停止直前の逆転を防止する始動兼発電装置を供する点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、発電コイルとは別個に始動コイルを備え、始動コイルへの電力供給はブラシと整流子の接触を介して行う２サイクル内燃機関の始動兼発電装置において、２サイクル内燃機関のアイドル回転数未満の所定回転数を基準に前記ブラシと整流子との接離を行い、所定回転数以下で前記ブラシと整流子を接触し所定回転数を越えると離脱するブラシ接離機構と、スタータスイッチのオン操作で第１の接点を閉じ、第２の接点を開くスイッチ機構と、閉じた前記第１の接点および接触した前記ブラシと整流子を介してバッテリと前記始動コイルとを連結して形成される第１の閉回路と、閉じた前記第２の接点および接触した前記ブラシと整流子を介して前記始動コイルのみで形成される第２の閉回路とを備えた２サイクル内燃機関における始動兼発電装置とした。
【０００７】
２サイクル内燃機関が停止してブラシと整流子が接触している状態でスタータスイッチがオン操作されると、第１の接点が閉じ第１の閉回路が形成されてバッテリの電力がブラシと整流子の接触を介して始動コイルに供給され、ロータに回転トルクが発生してクランク軸を回転し内燃機関を始動する。
【０００８】
２サイクル内燃機関が停止直前でブラシと整流子が接触している状態では、第２の接点が閉じ始動コイルのみの第２の閉回路が形成されており、ロータの回転で始動コイルに起電力を生じて電流が流れ、磁気フリクションによる制動トルクがロータに作用してクランク軸の逆転を阻止する。
逆転防止のためにロータに慣性モーメントを付加する必要がなく、装置の大型化や重量の増大を回避できる。
なお所定回転数を越えて通常回転している場合は、始動コイルが何ら負荷となることはない。
【０００９】
前記ブラシ接離機構は、遠心式自動調速装置からなる請求項１記載の２サイクル内燃機関における始動兼発電装置とすることで、簡単な機械的構成で２サイクル内燃機関の所定回転数を基準に前記ブラシと整流子との接離を行うことができる。
【００１０】
前記スイッチ機構は、前記第１の接点および第２の接点をリレー接点とし、前記スタータスイッチの操作で該リレー接点の開閉を行うリレー装置である請求項１または２記載の２サイクル内燃機関における始動兼発電装置とすることで、バッテリの電力を利用して駆動する簡単なスイッチ機構とすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１ないし図１７に図示し説明する。本実施の形態に係る始動兼発電装置１は、自動二輪車に搭載される２サイクル内燃機関に設けられたもので、その側断面図を状態別に図１および図２に図示する。
【００１２】
車両用始動兼発電装置80はクランクケース82の側方に設けられ、インナーロータ90は、そのロータボス91がクランクシャフト83の端部に嵌合しナット84で緊締されて、クランクシャフト83と一体に回転する。
【００１３】
インナーロータ90を図３ないし図５に図示する。
クランクシャフト83の端部に嵌着されるロータボス91には、その外周に６か所マグネット92が嵌合され、ロータカバー93が被せられている。
ロータボス91の一側面には円筒部91ｄが突出形成され、同円筒部91ｄには所定箇所にピン91ｅが突設されている。
【００１４】
このロータボス91の円筒部91ｄの外周囲に偏平円筒状のガバナーアウター94が内側開口縁をロータボス91にリベット95により固着されている。
同ガバナーアウター94は、内周面に軸方向に指向した浅い溝条94ａが６条周方向に等間隔に形成されていて、同６条の溝条94ａにそれぞれ対応して外側開口縁には中心軸側に屈曲して延出した爪部94ｂが形成されている。
【００１５】
一方上記ロータボス91の円筒部91ｄには、略有底円筒状をしたガバナーインナー96が外側から軸方向の摺動を許し回転は一体に嵌合する。
同ガバナーインナー96は、図６ないし図８に図示するように、円底部96ａを囲む円筒部96ｂの外周に等間隔に６か所外側に開口したポケット96ｃが膨出形成されており、同ポケット96ｃの底壁96ｄは、斜めにテーパしている。
【００１６】
また円筒部96ｂの外周には、対称位置にネジ孔96ｅが形成されたボス部96ｆが突出形成されて、円底部96ａに接してブラシホルダー100 がネジ97によって貫通されネジ孔96ｅに螺合して一体に固着される。
該ガバナーインナー96の外周６か所のポケット96ｃにそれぞれ金属ボール98が収容されて、円筒部96ｂがロータボス91の円筒部91ｄに外側から摺動自在に嵌合すると同時に、ポケット96ｃが前記ガバナーアウター94の内側にボール98とともに嵌装され、図１および図２に示すようにガバナーアウター94の屈曲した爪部94ｂは、ポケット96ｃの開口を幾らか覆ってボール98をポケット96ｃの底壁96ｄとの間に位置させている。
【００１７】
なおガバナーインナー96の円筒部91ｄの一部には切欠き91ｇを有して、前記のロータボス91の円筒部91ｄに突設されたピン91ｅが嵌合し、ロータボス91に対してガバナーインナー96が相対的な回転を禁止され軸方向の摺動だけを許されている。
【００１８】
ロータボス91の円筒部91ｄの内側底部とガバナーインナー96の円底部96ａとの間にはスプリング99が介装されて、ロータボス91に対してガバナーインナー96をブラシホルダー100 とともに外側に付勢しており、したがってボール98は、ガバナーアウター94の斜めに屈曲した爪部94ｂとポケット96ｃのテーパした底壁96ｄとに挟持される。
なおガバナーアウター94の内周面とガバナーインナー96の円筒部96ｂの外周面との間は、ボール98が半径方向にある程度移動可能なように余裕を持たせている。
【００１９】
したがって図１に示す状態にあるガバナーインナー96は、インナーロータ90の回転速度が増すと、ボール98が遠心力により遠心方向に移動しようとしてガバナーアウター94の斜めに屈曲した爪部94ｂに案内されてガバナーインナー96のポケット96ｃのテーパした底壁96ｄを押して図２に示すようにガバナーインナー96をブラシホルダー100 とともにスプリング99に抗して軸方向内側に摺動させる。
【００２０】
次にブラシホルダー100 は、図９ないし図１１に示すように円底部100aを偏平円筒部100bが囲む外形状をなし、円筒部100b内は同心円状に概ね大径凹部101a，中径凹部101b，小径凹部101cが内壁100cによって仕切られて形成されている。
また小径凹部101cの外周面と内周面に沿ってそれぞれ略一周に近い円環状の大径間隙102aと小径間隙102bとが円底部100aに穿設されている。
また大径凹部101aの所定対称位置に前記ガバナーインナー96と結合するネジ97が貫通する円孔103 が一対形成されている。
【００２１】
該ブラシホルダー100 の円環状の大径間隙102aには、図１２に示すように一部欠損して円環状に形成された−側ターミナルプレート105 が円底部100a側から嵌入され、同様に小径間隙102bには、図１３に示すように略同形で径を小さくした＋側ターミナルプレート106 が嵌入される。
各ターミナルプレート105 ，106 は、それぞれ所定の３か所に突起105a，106aが形成されていて、円底部100aに対し反対側に向けている。
【００２２】
大径凹部101aの所定箇所に配設された１個の−側ブラシ110aから延出した無酸素銅からなる導線111aが、前記−側ターミナルプレート105 の１つの突起105aに接続され、中径凹部101bの所定３か所に配設された３個の−側ブラシ110b，110c，110dのうち隣合う２個の−側ブラシ110b，110cは互いに導線111bにより接続され、そのうち１個の−側ブラシ110cからさらに延出した導線111cおよび残りの１個の−側ブラシ110dから延出した導線111dが−側ターミナルプレート105 の他の２つの突起105a，105aに接続される。
【００２３】
したがって大径凹部101aに配設される１個の−側ブラシ110aと中径凹部101bに配設される３個の−側ブラシ110b，110c，110dとは、−側ターミナルプレート105 を介して導通状態にある。
【００２４】
また小径凹部101cの所定箇所に配設された１個の＋側ブラシ112aから延出した導線113aが、前記＋側ターミナルプレート106 の１つの突起106aに接続され、中径凹部101bの所定３か所に配設された３個の＋側ブラシ112b，112c，112dのうち隣合う２個の＋側ブラシ112b，112cは互いに導線113bにより接続され、そのうち１個の＋側ブラシ112cからさらに延出した導線113cおよび残りの１個の＋側ブラシ112dから延出した導線113dが＋側ターミナルプレート106 の他の２つの突起106a，106aに接続される。
【００２５】
したがって小径凹部101cに配設される１個の＋側ブラシ112aと中径凹部101bに配設される３個の＋側ブラシ112b，112c，112dとは、＋側ターミナルプレート106 を介して導通状態にある。
なお各ブラシは、前記実施の形態と同様に凹部に介装されたスプリング115 により外側に付勢され、ストッパー116 により凹部から抜けないようになっている。
【００２６】
上記ブラシホルダー100 に対応する整流子ホルダー120 は、図１４ないし図１６に図示するように、円板部120aの周囲をブラシホルダー100 より径の大きい円筒部120bが周設されており、円板部120aのブラシホルダー100 側表面にはブラシホルダー100 の大径凹部101a，小径凹部101cにそれぞれ対向して円環状をなす大径導電路121 ，小径導電路123 が配設され、中径凹部101bに対向しては18等分に分割された整流子片122 が円環状に配列されている。
【００２７】
大径導電路121 と小径導電路123 とは、それぞれ一部端子片121a，123aが延出して円板部120aを貫通して外側表面に突出しており、18個の整流子片122 はそれぞれ端子片122aが円板部120aを貫通して外側表面に突出している。
【００２８】
インナーロータ90の外周に配設されるアウターステータ130 は、ステータコア131 のヨーク131aに発電コイル132 と始動コイル133 が巻回された構造となっている。
【００２９】
そしてこのアウターステータ130 のステータコア131 の内周部が軸方向に延出して形成された円筒部135 が前記ガバナーアウター94およびブラシホルダー100 の一部を覆うとともに整流子ホルダー120 の円筒部120bに連結して支持している（図１および図２参照）。
【００３０】
図１７に同実施の形態の始動機構における回路を図示する。
ステータコア131 のヨーク131aに重ね巻きされた始動コイル133 は、所定箇所から延出したコード134 を介して所定の整流子片122 に導通している。
【００３１】
大径導電路121 は、バッテリ140 のマイナス端子に接続されて接地され、小径導電路123 は、切換えリレーであるスタータリレー141 のＣ接点に接続され、バッテリ140 のプラス端子は、スタータリレー141 の常開型のＮＯ接点に接続されるとともに、スタータリレー141 のリレーコイル141aの一端に接続されている。
【００３２】
スタータリレー141 の常閉型のＮＣ接点は、大径導電路121 に接続されている。
リレーコイル140aの他端は、スタータボタン142 の１端子に接続され、他方の端子は接地されている。
【００３３】
ブラシホルダー100 に支持された４個の−側ブラシ110a，110b，110c，110dと４個の＋側ブラシ112a，112b，112c，112dは、整流子ホルダー120 の大径導電路121 ，整流子片122 、小径導電路123 のいずれかにそれぞれ接離可能に移動する。
【００３４】
−側ブラシ110aは大径導電路121 と接離し、他の−側ブラシ110b，110c，110dはそれぞれ整流子片122 に接離可能で、接触状態で円環状に配列された整流子片122 に順次接触し、この４個の−側ブラシ110a，110b，110c，110dは−側ターミナルプレート105 によって導通状態にある。
【００３５】
また＋側ブラシ112aは小径導電路123 と接離し、他の＋側ブラシ112b，112c，112dはそれぞれ整流子片122 に接離可能で、接触状態で円環状に配列された整流子片122 に順次接触し、この４個の＋側ブラシ112a，112b，112c，112dは＋側ターミナルプレート106 によって導通状態にある。
【００３６】
計８個のブラシ110a，110b，110c，110d，112a，112b，112c，112dの大径導電路121 ，整流子片122 、小径導電路123 との接離は自動的に行われ、クランクシャフト83の回転数がアイドル回転数未満の所定回転数以下であれば、スプリング99による付勢力でブラシはそれぞれ所定の大径導電路121 ，整流子片122 、小径導電路123 に接触状態にあり（図１参照）、所定回転数を越えると遠心力によりボール98がガバナーインナー96のポケット96ｃのテーパした底壁96ｄに作用しスプリング99の付勢力に打ち勝ってガバナーインナー96をブラシホルダー100 とともに移動し、ブラシは一斉に大径導電路121 ，整流子片122 、小径導電路123 から離れる（図２参照）。
２サイクル50ccぐらいの内燃機関でアイドル回転数が1800rpm 程度の内燃機関においては、1000〜1600rpm 程でブラシが離れるのが好ましい。
【００３７】
したがって所定回転数以下でブラシがそれぞれ所定の大径導電路121 ，整流子片122 、小径導電路123 に接触状態にある場合に、スタータリレー141 のリレー接点Ｃ−ＮＯ間が閉じることでバッテリ140 と始動コイル133 とを連結して第１の閉回路が形成され、またリレー接点Ｃ−ＮＯ間が開いてリレー接点Ｃ−ＮＣ間が閉じることで始動コイル133 のみの第２の閉回路が形成される。
【００３８】
以上のような構成の始動兼発電装置80において、スタータボタン142 がオン操作されると、リレーコイル141aが励磁されスタータリレー141 のＣ接点とＮＯ接点が閉じて第１の閉回路が通じ、すなわちバッテリ140 から電流が小径導電路123 ，＋側ブラシ112a，＋側ターミナルプレート106 ，３つの＋側ブラシ112b，112c，112d，３つの整流子片122 を順次経て，所要の始動コイル133 に流れ、次いで始動コイル133 を流れた電流は３つの整流子片122 ，３つの−側ブラシ110b，110c，110d，−側ターミナルプレート105 ，−側ブラシ110a，大径導電路121 を経てバッテリ141 に戻る。
この始動コイル133 に流れる電流によりインナーロータ90に回転トルクを生じクランクシャフト83を回転させ、内燃機関を始動させる。
【００３９】
またスタータボタン142 がオフ状態でスタータリレー141 のＣ接点とＮＣ接点が閉じている場合で内燃機関の停止直前にあっては、ブラシはそれぞれ所定の大径導電路121 ，整流子片122 、小径導電路123 に接触状態にあって第２の閉回路が通じており（図１７に示す状態）、すなわち始動コイル133 がブラシと整流子片等の接触を介して閉回路が形成され、インナーロータ90の回転は始動コイル133 に起電力を生じさせて、始動コイル133 は発電コイルとして働き、第２の閉回路に電流が流れ、そのため磁気フリクションによる制動トルクがインナーロータ90に作用する。
【００４０】
したがって２サイクル内燃機関における停止直前のクランクシャフト83の逆転は、この制動トルクにより阻止される。
特に本実施の形態の如く小排気量（50〜100cc)で、回転慣性の小さい回転内磁型インナーロータ90の場合は、停止直前にクランクシャフト83の逆転の可能性が他のものに比して大きいので、始動コイル133 を発電コイルとして利用して制動トルクを生じさせることで、逆転を防止するのは有効である。
２サイクル50cc程度の内燃機関においては、500rpmでブラシが接触し、磁気フリクションが効けば、逆転は有効に抑制可能である。
なお所定回転数を越えて通常回転している場合は、ブラシは大径導電路121 ，整流子片122 、小径導電路123 から離れ、始動コイルが何ら負荷となることはない。
【００４１】
本実施の形態は、ステータコア131 の内側に回転内磁型インナーロータ90を配設したので、回転慣性は小さく内燃機関の性能に対し負荷となることはなく、かつ装置全体を小型軽量化することができ、またブラシおよび整流子をインナーロータ90の側方に設け、熱の影響を避けブラシの性能に影響を与えない。
【００４２】
またブラシと整流子片・導電路との接離をボール98の遠心力を利用して自動的に行っているので、スタータレバーに連動してブラシホルダーを移動する機構および内燃機関の回転数検出信号に基づき回路の断接を制御する制御機構の両機構を必要とせず、同両機構の働きを１つの簡単な遠心ボール機構で自動的に行っている。
したがって構成を簡素化しコストの低減を図ることができる。
【００４３】
次に実際に２サイクル内燃機関200 に始動兼発電装置250 が備え付けられた実施の形態を図１８に示し説明する。
２サイクル内燃機関200 は、左右水平方向に指向したクランクシャフト201 をを回転自在に支持する左右ケースを合体したクランクケース202 にシリンダブロック203 ，シリンダヘッド204 が順次組合わされ、冷却フィン203aを備えるシリンダブロック203 には図示されない排気通路のほかシリンダボアに開口する掃気ポートから掃気通路205 が形成されてクランクケース202 のクランク室と連通している。
【００４４】
シリンダヘッド204 には、点火プラグ206 が燃焼室に向け嵌着され、同点火プラグ206 の露出部を除き、シリンダヘッド204 およびシリンダブロック203 はファンシェラウド207 で覆われる。
ファンシェラウド207 の左側の一部に形成された開口からはホットエアダクト208 が延出して、図示されないキャブレタまで通じており、シリンダブロック203 で温められた温風をキャブレタに送る構造となっている。
【００４５】
左クランンクケース202Lは、ベルト式無段変速室ケースを兼ねており、同左クランンクケース202Lを貫通して延びたクランクシャフト201 にはベルト駆動プーリ210 がともに回転可能に設けられている。
【００４６】
ベルト駆動プーリ210 は、固定側プーリ半体210Lと可動側プーリ半体210Rとからなり、固定側プーリ半体210Lはクランクシャフト201 の左端部にボス211 を介して固着され、その右側に可動側プーリ半体210Rがクランクシャフト201 にスプライン嵌合され、固定側プーリ半体210Lに接近・離反することができ、両プーリ半体210L，210R間にＶベルト212 が挟まれて巻き掛けられる。
【００４７】
可動側プーリ半体210Rの右側にカムプレート215 がクランクシャフト201 に固着されており、その外周端に設けたスライドピース215aが可動側プーリ半体210Rの外周端に軸方向に形成したカムプレート摺動ボス部210Ra に摺動自在に係合している。
【００４８】
可動側プーリ半体210Rのカムプレート215 側側面は、カムプレート215 側に向けてテーパしており、同テーパ面内側にカムプレート215 に挟まれてドライウェイトローラ216 が収容されている。
【００４９】
したがってクランクシャフト201 の回転速度が増加すると、可動側プーリ半体210Rとカムプレート215 間にあってともに回転するドライウェイトローラ216 が、遠心力により遠心方向に移動し、可動側プーリ半体210Rは同ドライウェイトローラ216 に押圧されて左方に移動して固定側プーリ半体210Lに接近し、両プーリ半体210L，210R間に挟まれたＶベルト212 を遠心方向に移動させ巻き掛け径を大きくするように構成されている。
【００５０】
かかるベルト駆動プーリ76に対応して後方の図示されないベルト被動プーリにＶベルト212 が巻き掛けられて、動力が自動調整されて後方の減速機構等に伝達され、減速機構を介して後輪に伝達される。
【００５１】
かかるベルト式無段変速機室を左側から覆う伝動ケースカバー220 は、前方のベルト駆動プーリ210 から後方に延出して覆っており、前寄りにキック軸221 が回動自在に貫通支持されており、同キック軸221 の内側端部には駆動ヘリカルギヤ222 が嵌着され、リターンスプリング223 により付勢されている。
【００５２】
そして伝動ケースカバー220 の前部内面には、クランクシャフト201 と同軸に摺動軸224 が回転かつ軸方向の摺動可能に支持されており、同摺動軸224 には被動ヘリカルギヤ225 が形成されて前記駆動ヘリカルギヤ222 と噛合しているとともに、右端にはラチェットホイール226 が固着され、全体がフリクションスプリング227 により左方に付勢されている。
一方クランクシャフト201 側のボス211 には、ラチェットホイール226 に対向してラチェットが形成されており、両者は摺動軸224 の摺動で接離可能である。
【００５３】
したがってキックペダルが踏み込まれ、キック軸221 がリターンスプリング223 に抗して回転すると、キック軸221 と一体に駆動ヘリカルギヤ222 が回転して、これと噛合する被動ヘリカルギヤ225 が摺動軸224 と一体に回転しながらフリクションスプリング227 に抗して右方に摺動して、ラチェットホイール226 がボス211 のラチェットと噛み合ってクランクシャフト201 を強制的に回転させ内燃機関200 を始動することができる。
【００５４】
一方右クランクケース202Rは、クランクシャフト201 を回転自在に支持する主軸受209 の右側に略円筒状をなして延出しており、その中心軸にクランクシャフト201 が突出している。
この右クランクケース202Rの円筒内に本始動兼発電装置250 が配設されている。
【００５５】
インナーロータ251 は、右方に突出したクランクシャフト201 にロータボス252 が嵌合してナット253 で緊締され、同ロータボス252 は略円筒状をなし、内側に幾らか縮径した小径円筒部252aを有し、大径円筒部の外周に６か所マグネット254 が嵌着されている。
【００５６】
このロータボス252 の小径円筒部252aの外周囲にテーパして左方に開いたガバナーアウター255 が、内側開口縁をロータボス252 にリベット256 により固着されて設けられている。
同ガバナーアウター255 は、テーパ内周面に軸方向に指向した６条の溝が形成され、各溝に対応した外側開口縁は軸に閉口に屈曲して若干延出している。
【００５７】
一方ロータボス252 の小径円筒部252aの周面に左右軸方向に摺動自在にガバナーインナー258 が嵌合しており、同ガバナーインナー258 は、その円筒部の外周に６か所外側に開口したポケット259 が膨出形成され、同ポケット259 の底壁は斜めにテーパしている。
このポケット259 に金属ボール260 が収容され、そのポケット259 の開口を塞ぐようにして前記ガバナーアウター255 のテーパ壁が位置している。
【００５８】
なおガバナーインナー258 の円筒部の一部が右方向に延出して形成された複数本の連結部258aが、ロータボス252 の大径円筒部を貫通して、ロータボス252 の右側において左右軸方向に摺動自在に支持されるブラシホルダー262 に端部を固着して、ガバナーインナー258 とブラシホルダー262 が一体に摺動できるようにしている。
【００５９】
したがってスプリングにより右方に付勢され図１８に実線で示す状態にあるガバナーインナー258 は、インナーロータ251 の回転速度が増すと、ボール260 がガバナーアウター255 のテーパ壁に沿って遠心方向に移動しようとしてガバナーインナー258 のポケット底壁を押して、図１８に２点鎖線で示すようにブラシホルダー262 とともに左方向に摺動する。
【００６０】
ブラシホルダー262 は、前記実施の形態におけるブラシホルダー100 と略同じ構造をしており、ブラシホルダー262 の右側面には所定位置にブラシ263 が突設され、＋側ブラシは互いに＋側ターミナルプレートで導通され、−側ブラシは互いに−側ターミナルプレートで導通されている点も前記実施の形態と同様の構成である。
【００６１】
このブラシホルダー262 に対応して配設される整流子ホルダー265 も前記整流子ホルダー120 と同じ構造をしており、ブラシホルダー262 に対向する面に大径導電路266 ，整流子片267 ，小径導電路268 が同心円上に配設されている。
この整流子ホルダー262 は、インナーロータ251 の外周に配設されるアウターステータ270 に支持される。
【００６２】
アウターステータ270 は、ステータコア271 のヨークに発電コイル272 と始動コイル273 が巻回された構造であり、右クランクケース202Rの円筒内にステータコア271 を同右クランクケース202Rに固着して配設されている。
該始動兼発電装置250 の始動機構の電気回路は、前記実施の形態の図１７に図示されたものと同じである。
【００６３】
なおクランクシャフト201 は、整流子ホルダー262 を貫通して、さらに右方に延びて、その先端に強制空冷ファン280 が取り付けられており、同強制空冷ファン280 の右側方にファンカバー281 がファンシェラウド207 と連結されて設けられている。
【００６４】
本２サイクル内燃機関200 に備え付けられた始動兼発電装置250 は、以上のような構造をしており、クランクシャフト201 と一体にインナーロータ251 が回転し、アイドル回転数未満の所定回転数以下であると、ガバナーインナー258 およびブラシホルダー262 は図１８に実線で示すように右方にあってブラシ263 は整流子ホルダー265 の大径導電路266 ，整流子片267 ，小径導電路268 に接触しているが、所定回転数を越えると、ガバナー機構によりブラシホルダー262 は図１８に２点鎖線で示すように左方に摺動してブラシ263 は大径導電路266 ，整流子片267 ，小径導電路268 から離れる。
【００６５】
したがって２サイクル内燃機関200 が停止直前では、所定回転数以下でブラシ263 は整流子ホルダー265 の大径導電路266 ，整流子片267 ，小径導電路268 に接触しており、スタータボタンが押されていないので、始動コイル273 のみの第２の閉回路が通じており、インナーロータ251 の回転は始動コイル273 に起電力を生じさせて、始動コイル273 は発電コイルとして働き、第２の閉回路に電流が流れ、そのため磁気フリクションによる制動トルクがインナーロータ251 に作用する。
２サイクル内燃機関における停止直前のクランクシャフト83の逆転は、この制動トルクにより阻止される。
【００６６】
また始動時には、スタータボタンが押されて、第１の閉回路が通じて、バッテリの電力が、ブラシ263 の整流子ホルダー265 の大径導電路266 ，整流子片267 ，小径導電路268 との接触を介して始動コイルに供給され、始動コイル133 に流れる電流によりインナーロータ251 に回転トルクを生じクランクシャフト201 を回転させ、内燃機関を始動させる。
したがって始動専用のスタータモータが不要で、省スペース，軽量化，低コストを実現できる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明は、２サイクル内燃機関が停止直前で整流子とブラシが接触している状態では、第２の接点が閉じ始動コイルのみで構成される第２の閉回路が通じており、ロータの回転で始動コイルに起電力を生じて電流が流れ、磁気フリクションによる制動トルクがロータに作用してクランク軸の逆転を阻止することができる。
なお所定回転数を越えて通常回転している場合は、始動コイルが何ら負荷となることはない。
【００６８】
逆転防止のためにロータに慣性モーメントを付加する必要がなく、装置の大型化や重量の増大を回避でき、また始動コイルを利用しているので、スペース的にもコスト的にも有利である。
【００６９】
ブラシ接離機構を、遠心式自動調速装置で構成することで、簡単な機械的構成で２サイクル内燃機関の所定回転数を基準に前記整流子と前記ブラシとの接離を行うことができる。
【００７０】
第１の接点および第２の接点をリレー接点とし、スタータスイッチの操作で該リレー接点の開閉を行うリレー装置でスイッチ機構を構成することで、バッテリの電力を利用して駆動する簡単なスイッチ機構とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る始動兼発電装置の側断面図である。
【図２】別の状態の同始動兼発電装置の側断面図である。
【図３】インナーロータの正面図である。
【図４】同裏面図である。
【図５】図３におけるＶ−Ｖ線に沿って截断した断面図である。
【図６】ガバナーインナーの正面図である。
【図７】同裏面図である。
【図８】図６におけるVIII−VIII線に沿って截断した断面図である。
【図９】ブラシホルダーの正面図である。
【図１０】同裏面図である。
【図１１】図９におけるXI−XI線に沿って截断した断面図である。
【図１２】−側ターミナルプレートの斜視図である。
【図１３】＋側ターミナルプレートの斜視図である。
【図１４】整流子ホルダーの正面図である。
【図１５】同裏面図である。
【図１６】図１４におけるXVI −XVI 線に沿って截断した断面図である。
【図１７】同実施の形態の始動機構の回路図である。
【図１８】別の実施の形態に係る２サイクル内燃機関に備え付けられた状態の始動兼発電装置の断面図である。
【符号の説明】
80…始動兼発電装置、82…クランクケース、83…クランクシャフト、
90…インナーロータ、91…ロータボス、92…マグネット、93…ロータカバー、ガバナーアウター、95…リベット、96…ガバナーインナー、97…ネジ、98…ボール、99…スプリング、 100 …ブラシホルダー、103 …円孔、105 …−側ターミナルプレート、106 …＋側ターミナルプレート、110a,110b,110c,110d …−側ブラシ、112a,112b,112c,112d …＋側ブラシ、115 …スプリング、116 …ストッパー、 120 …整流子ホルダー、121 …大径導電路、122 …整流子片、123 …小径導電路、 130 …アウターステータ、131 …ステータコア、132 …発電コイル、133 …始動コイル、134 …コード、135 …円筒部、 140 …バッテリ、141 …スタータリレー、142 …スタータボタン、 200 …２サイクル内燃機関、201 …クランクシャフト、202 …クランクケース、203 …シリンダブロック、204 …シリンダヘッド、205 …掃気通路、206 …点火プラグ、207 …ファンシェラウド、208 …ホットエアダクト、209 …主軸受、210 …ベルト駆動プーリ、211 …ボス、212 …Ｖベルト、215 …カムプレート、216 …ドライウェイトローラ、220 …伝動ケースカバー、221 …キック軸、222 …駆動ヘリカルギア、223 …リターンスプリング、224 …摺動軸、225 …被動ヘリカルギア、226 …ラチェットホイール、227 …フリクションスプリング、 250 …始動兼発電装置、251 …インナーロータ、252 …ロータボス、253 …ナット、254 …マグネット、255 …ガバナーアウター、256 …リベット、258 …ガバナーインナー、259 …ポケット、260 …金属ボール、262 …ブラシホルダー、263 …ブラシ、265 …整流子ホルダー、266 …大径導電路、267 …整流子、268 …小径導電路、 270 …アウターステータ、271 …ステータコア、272 …発電コイル、273 …始動コイル、 280 …強制空冷ファン、281 …ファンカバー。
Claims (3)
- 発電コイルとは別個に始動コイルを備え、始動コイルへの電力供給はブラシと整流子の接触を介して行う２サイクル内燃機関の始動兼発電装置において、
２サイクル内燃機関のアイドル回転数未満の所定回転数を基準に前記ブラシと整流子との接離を行い、所定回転数以下で前記ブラシと整流子を接触し所定回転数を越えると離脱するブラシ接離機構と、
スタータスイッチのオン操作で第１の接点を閉じ、第２の接点を開くスイッチ機構と、
閉じた前記第１の接点および接触した前記ブラシと整流子を介してバッテリと前記始動コイルとを連結して形成される第１の閉回路と、
閉じた前記第２の接点および接触した前記ブラシと整流子を介して前記始動コイルのみで形成される第２の閉回路とを備えたことを特徴とする２サイクル内燃機関における始動兼発電装置。 - 前記ブラシ接離機構は、遠心式自動調速装置からなることを特徴とする請求項１記載の２サイクル内燃機関における始動兼発電装置。
- 前記スイッチ機構は、前記第１の接点および第２の接点をリレー接点とし、前記スタータスイッチの操作で該リレー接点の開閉を行うリレー装置であることを特徴とする請求項１または２記載の２サイクル内燃機関における始動兼発電装置。
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