JP6882151B2 - エンジン用停止装置 - Google Patents

Description

本発明は、小型産業用ディーゼルエンジンの停止装置など、エンジン用停止装置に関するものである。

農業機械や産業機械に搭載されるエンジンには、負荷の大小に拘わらずにエンジンを定速回転させるためのガバナが用いられている。ガバナには、エンジン始動時にコントロールラック（調量具）を燃料増量側に操作して、エンジン始動を容易とするためのスタートスプリングや、停止操作でコントロールラックを燃料減量側に操作してエンジンを停止させる停止装置などが設けられている。

一般的な停止装置は、ガバナレバーに連動連係された操作軸をエンジンケースに貫通支承させ、操作軸のエンジンケースから外部に突出している部分にアームなどの連動部材を設け、その連動部材を駆動操作可能な停止ソレノイドをエンジンケースに支持させて構成されている。このような従来例としては、特許文献１において開示されたものが知られている。

また、エンジンのレイアウトやエンジン補機類の配置などの設計都合により、コントロールラックに連動された操作軸をエンジン外部へ延出させ、その突出軸部に取り付けた操作アームを、リニアアクチュエータの一つである停止ソレノイドで駆動操作させる、という構成を採る場合がある。このような構成又は似た構成は、特許文献２の第４図に描かれたものや、特許文献３の図２に描かれたものが知られている。

特開２００１−１１５８６２号公報 実開平３−７３６３７号公報 特開平１１−３０１３６号公報

特許文献２や３に記載された構造では、停止ソレノイドのリニア出力部である出退ロッドと回転運動する操作レバーとを連動させて操作力を伝達させることになる。出退ロッドの直線運動を操作レバーの回転運動に変換させるには、それらの両者の連結箇所の位置が互いに変化することに対応できる構造とする必要がなる。

特許文献２においては出退ロッド（アクチュエータ：３３ａ）と操作アーム（第２ロックレバー：３２）とが枢支連結されており、特許文献３においては出退ロッド（符記なし）と操作アーム（９Ａ）とが枢支連結されているので、それぞれ軸と孔とを十分な遊びを持たせて嵌合させる構造（いわゆるバカ孔構造）が採られているものと思われる。

しかしながら、出退ロッド伸縮のストローク量が定まっている停止ソレノイドは位置固定状態で取付けられるため、寸法誤差や組付け誤差、或いはそれらの相乗により、操作アームを停止位置まで操作することができないとか、待機位置（ガバナの設定位置）に戻すことができないなど、動作が不安定になるおそれがあった。

そこで、停止ソレノイドなどを組付ける際には、操作アームと停止ソレノイドとのそれぞれのガタを微調整しながらボルト止めし、適正に作動する状態にする、という作業が行われていた。しかしながら、そのような作業には熟練を要するため、誰でも組付け作業ができるものではなく、従って、前述した「動作が不安定になる」というおそれを解消できないものであった。

本発明の目的は、軸支されている操作アームを停止ソレノイドで駆動操作する構造を取りながら、各部品の寸法誤差や組付け誤差が生じても、停止ソレノイドによる操作アームの駆動操作が適正に行われるようになり、かつ、熟練未熟を問わずに組付けすることが可能となるように改善されたエンジン用停止装置を提供する点にある。

本発明は、エンジン用停止装置において、
燃料噴射ポンプ６のコントロールラック７に連動されている操作軸１がエンジンケースｋに回動可能に支持され、前記操作軸１の突出部に一体回動状態に設けられた操作アーム２に停止ソレノイド４を作用させて、前記コントロールラック７を停止位置に強制移動することが可能に構成され、
前記操作アーム２は、前記操作軸１に取付けられる本体レバー部１４と、前記本体レバー部１４の根元から前記操作軸１の軸長手方向に沿って立ち上がる起立レバー部１５と、前記起立レバー部１５の先端を折り曲げてなる入力レバー部１６とを有し、
前記停止ソレノイド４の直線移動する出退ロッド５と前記操作アーム２の円弧移動する前記入力レバー部１６とは、これら両者５，２の一方に設けられたピン１０と他方に設けられた孔又は切欠き部１６Ａとの係合により連動され、
前記孔又は切欠き部１６Ａは、前記他方の移動軌跡に対して交差する方向に長い形状に設定され、
前記孔又は切欠き部１６Ａの移動軌跡と前記出退ロッド５の移動軌跡との互いの傾きが許容されるように、前記出退ロッド５の先端部５Ａと前記入力レバー部１６との間に隙間を有した状態で、かつ、前記孔又は切欠き部１６Ａの内幅が前記ピン１０の直径より大きくなる構成とされていることを特徴とする。

第２の本発明は、本発明によるエンジン用停止装置において、
前記孔又は切欠き部１６Ａは前記操作アーム２に形成されていることを特徴とする。

第３の本発明は、第２の本発明によるエンジン用停止装置において、
前記孔又は切欠き部１６Ａは、前記操作アーム２の移動軌跡に直交する方向に凹入形成された切欠きであることを特徴とする。

第４の本発明は、第３の本発明によるエンジン用停止装置において、
前記切欠き部１６Ａは、前記操作軸１の軸心Ｑに向かって開放される形状に設定されていることを特徴とする。

第５の本発明は、第２の本発明〜第４の本発明のいずれかのエンジン用停止装置において、
前記ピン１０は、出退ロッド５の先端部５Ａに一体化されている円柱状のものであることを特徴とする。

本発明によれば、移動軌跡に対して交差する方向に長い形状の孔又は切欠き部とピンとの係合によって出退ロッドと操作アームとが連動されているので、直線運動する出退ロッドと円弧運動するフック部との運動方向のズレは孔又は切欠き部とピンとの相対移動によって吸収されるようになる。従って、出退ロッドによる操作アームの駆動移動を円滑に安定して行わせることができる。

そして、ピン連結構造など、出退ロッドと操作アームとが単純に枢支連結される構成に比べて、寸法誤差や組付け誤差、或いはそれらの相乗により、操作アームを停止位置まで移動することができないとか、待機位置（ガバナの設定位置）に戻すことができないなど、動作が不安定になるおそれが解消されるものとなる。

その結果、軸支されている操作アームを停止ソレノイドで駆動移動する構造を取りながら、各部品の寸法誤差や組付け誤差が生じても、停止ソレノイドによる操作アームの駆動移動が適正に行われるようになり、かつ、熟練未熟を問わずに組付けすることが可能となるように改善されたエンジン用停止装置を提供することができる。

（ａ）停止ソレノイドと操作軸との関係を示す要部の部分平面図，（ｂ）出退ロッドとフック部との連動構造を示す要部の側面図 エンジン停止装置を示すギヤケースの縦断正面図 エンジン停止装置を示す燃料噴射ポンプ周辺の縦断側面図 停止ソレノイドの取付位置を示すエンジンの平面図 エンジン用停止装置に用いる停止ソレノイドの平面図 図５に示す停止ソレノイドの正面図 入力レバー部の別構造を示す要部の平面図

以下に、本発明によるエンジン用停止装置の実施の形態を、トラクタなどに搭載される産業用ディーゼルエンジンに適用される場合について、図面を参照しながら説明する。なお、エンジンケースｋとは、シリンダブロック４０、ギヤケース１８、ポンプ収容ケース２７、操作軸支持板２０、及びシリンダヘッド４２などを含む概念である。

図１（ａ）及び図２に示されるように、シリンダブロック４０の横にポンプ収容ケース２７が一体形成され、シリンダブロック４０の前にギヤケース１８が組み付けられている。ポンプ収容ケース２７内には、その上方から燃料噴射ポンプ６が差し込まれており、その下部にフューエルカム軸（燃料噴射カム軸）２８が収容されている。ギヤケース１８内にはタイミングギヤトレイン２９が収容されている。

タイミングギヤトレイン２９の構成要素である燃料噴射カムギヤ３０にガバナウェイト３１が配置され、ガバナウェイト３１にガバナスリーブ３２が当接され、ガバナスリーブ３２にガバナレバー３３が当接されている。ガバナレバー３３はガバナスプリング３４を介して調速レバー３５に連動連結されている。ガバナレバー３３には燃料噴射ポンプ６の燃料調量部７が連動連結されている。燃料調量部７は、燃料調量ラック（コントロールラック）の一部（ラックピン）である。

エンジン用停止装置について説明する。図１（ａ），（ｂ）及び図２に示されるように、操作軸１に入力レバーである操作アーム２と出力レバー３とが取り付けられ、連動連係機構ｒにより、操作アーム２の入力レバー部１６と停止ソレノイド４のリニア出力部である出退ロッド（アクチュエータ出力部、シャフト、スピンドルとも呼ばれる）５とが連動されている。

従って、操作アーム２に停止ソレノイド４を作用させて、コントロールラック７を停止位置に強制移動することが可能に構成されている。出退ロッド５の直線運動が、操作アーム２と操作軸１と出力レバー３の各回転運動を経て、燃料噴射ポンプ６の燃料調量部７に伝達され、燃料調量部７が燃料無噴射位置（停止位置）８に移動されるように構成されている。

図１及び図２に示されるように、操作軸１は、円筒の調速レバー軸３６に回動可能に内嵌され、調速レバー軸３６は操作軸支持板２０に回動可能に支持されている。操作軸支持板２０は、ギヤケース１８の周壁１９にあけた開口３７の蓋となるようにボルト止めされている。調速レバー軸３６におけるギヤケース１８の内部側に調速レバー３５が取り付けられ、外部側には速度調整レバー９が取り付けられている。

操作軸１におけるギヤケース１８の外部側に操作アーム２が取り付けられ、内部側には出力レバー３が取り付けられている。停止ソレノイド４は、これのハウジング部４Ａに固定された板金製のブラケット１３を、ギヤケース１８の取付座３９にボルト止めすることによりギヤケース１８に支持されている。板金製のブラケット１３には、ハウジング本体４ａに被さる円弧部１３Ａ、両端の折り曲げ縁１３ａ，１３ａ、２箇所のボルト用孔１３ｂ，１３ｂが形成されている。

停止ソレノイド４の出退ロッド５は、通電時にハウジング部４Ａからの突出量が減る方向（引っ張り方向）に退入移動され、非通電時はハウジング部４Ａから所定量突出した位置に復帰維持されるように構成されている。操作アーム２は、戻しスプリング３８で連動待機位置（本体レバー部１４が待機位置Ｔとなる位置）に付勢されている。従って、停止ソレノイド４の非通電時は、操作アーム２（操作軸１及び出力レバー３も含む）が戻しスプリング３８の弾性付勢力を受けるとともに、出退ロッド５も連動待機位置に復帰維持されている。

キースイッチ（図示省略）をエンジン停止位置に操作すると、タイマによって所定時間だけ停止ソレノイド４に通電され、出退ロッド５が引っ張り方向に作動される。それによって、戻しスプリング３８の付勢力に抗して、操作アーム２と操作軸１と出力レバー３が回動され、ガバナレバー３３の揺動を介して燃料噴射ポンプ６の燃料調量部７が燃料無噴射位置８まで移動される。

出退ロッド５と操作アーム２との連動連係機構ｒや停止ソレノイド４について説明する。図３，５，６に示されるように、停止ソレノイド４はハウジング部４Ａと出退ロッド５とを有している。出退ロッド５は、ハウジング部４Ａに対してスライド（直線運動）により出退移動されるものであって、非通電時は最も突き出た待機位置に維持され、通電時には待機位置から退入移動されてハウジング部４Ａに対して最も引き込まれた作用位置に駆動保持される。

棒状金属材からなる出退ロッド５の先端部５Ａは潰し加工された平板状の部分であり、その平板状の先端部５Ａには、その面に対して起立する状態でピン１０が立設されている。ピン１０は円柱状の金属材でなり、カシメ（加締）や圧入、或いは溶着ななどにより先端部５Ａに一体化されている。

図１に示されるように、操作アーム２は、操作軸１に取付けられる本体レバー部１４と、本体レバー部１４の根元から操作軸１の軸長手方向に沿って立ち上がる起立レバー部１５と、起立レバー部１５の先端を折り曲げ加工してなる入力レバー部１６とを有して構成されている。起立レバー部１５は本体レバー部１４に対して９０度曲げられ、入力レバー部１６は起立レバー部１５に対して９０度曲げられており、本体レバー部１４と入力レバー部１６とは互いに平行である。

図１に示されるように、操作アーム２の入力レバー部１６は、操作軸１の軸心Ｑに向かって開放する切欠き部１６Ａを有するコ字状のものに形成されている。つまり、切欠き部１６Ａは、操作アーム２の移動軌跡（矢印Ｙ）に直交する方向に凹入形成された切欠きである。切欠き部１６Ａにおける対向する２辺のうちの起立レバー部１５側と反対の側（停止ソレノイド４側）の長辺である作用縁１６ａは、出退ロッド５の先端部５Ａのピン１０と当接する滑り面でもある。作用縁１６ａは、操作アーム２の板厚分の面（作用面)である。また、切欠き部１６Ａの内幅は、ピン１０の直径より少し大きい。

出退ロッド５と操作アーム２とは、先端部５Ａと入力レバー部１６との間に若干の隙間を有した状態で、ピン１０が切欠き部１６Ａに嵌まり込むことにより連動されている。このように、出退ロッド５と操作アーム２とは、ピン１０と切欠き部１６Ａとの係合によりなる連動連係機構ｒにより連動される構成とされている。

図１（ａ）において、操作軸支持板２０に立上る角ブロック２１が一体に設けられ、その角ブロック２１の下部に第１ストッパボルト２２が、そして上部に第２ストッパボルト２３がそれぞれ螺着されている。第１ストッパボルト２２は、その先端が速度調整レバー９の側縁に当接されてその戻り位置を規定するものである。第２ストッパボルト２３は、その先端が起立レバー部１５に当接して操作アーム２の復帰位置を規定するストッパである。

図１（ａ）は、停止ソレノイド４に通電されていない非通電状態であって、操作アーム２が操作されておらず、戻しスプリング３８によって本体レバー部１４が待機位置Ｔに付勢維持された連動待機状態にあることを示している。このとき、起立レバー部１５は第２ストッパボルト２３の先端に当接されるとともに、連動連係機構ｒによって出退ロッド５も突出位置に付勢維持される。

停止ソレノイド４に通電されると、出退ロッド５が退入移動して作用縁１６ａに当接するピン１０によって入力レバー部１６が引張られ、図１において操作軸１が左方向に回動し、本体レバー部１４が待機位置Ｔから無噴射位置Ｍに揺動移動される（エンジンが停止される）。

図１（ａ）に示されるように、出退ロッド５はその長手方向である矢印Ｘ方向に直線移動するのに対して、入力レバー部１６は、操作軸１の軸心Ｑ回りの矢印Ｙ方向に円弧移動し、両者の移動軌跡は合わない。従って、出退ロッド５と入力レバー部１６（操作アーム２）とを単純に枢支連結できず、バカ孔を用いて枢支連結させる構造なら可能であり、従来ではそのようにされていた。（特許文献２，３を参照）

しかしながら、実際には、移動軌跡の違いによる平面視における誤差吸収だけでなく、側面視において双方の移動軌跡が互いにズレたり傾いたりすることもあり、従って互いの移動軌跡が３次元的にズレていることが多々ある。
従って、出退ロッド５と操作アーム２とをバカ孔によって枢支連結させるだけの構造では、前述した３次元のズレに対応させることが非常に困難である。

本発明によるエンジン用停止装置では、ピン１０と切欠き部１６Ａとを係合させ、切欠き部１６Ａの作用縁１６ａを、出退ロッド５の移動方向に対して交差（直交）する方向に直線的に延びる長辺としてあるから、従来のバカ孔による円弧縁にピンが当接する構成に比べて、ピン１０がより円滑に作用縁１６ａを滑り移動し、連動連係機構ｒによる機能の円滑さが増すものとなる。加えて、先端部５Ａと入力レバー部１６とをピン１０の長手方向（上下方向）に離間させてあるので、出退ロッド５の移動軌跡と入力レバー部１６の移動軌跡とが側面視で互いにズレたり傾いたりしていても、出退ロッド５で入力レバー部１６を円滑に引っ張り操作することができる。

つまり、停止ソレノイド４の出退ロッド５と操作アーム２の入力レバー部１６とは、３次元に融通の効く連動連係機構ｒにより連動連係されている。従って、出退ロッド５の移動軌跡と入力レバー部１６（操作アーム２）の移動軌跡とが前後左右上下のいずれにもズレている状態であっても、停止ソレノイド４による操作アーム２の円滑な操作が可能になり、完全なるエンジン停止である完全停止と、出退ロッド５が操作アーム２に干渉しない完全フリーとが両立できる。

このように、停止ソレノイド４で、軸支されている操作アーム２を駆動操作する構造を採りながら、各部品の寸法誤差や組付け誤差が生じても、停止ソレノイド４による操作アーム２の駆動操作が適正に行われるようになり、かつ、熟練未熟を問わずに組付け可能となる利点がある。また、ボルト用孔１３ｂ，１３ｂによるハウジング部４Ａの組付け時の位置調整を伴う煩雑な作業も不要又は軽減され、簡単な組付け作業により停止ソレノイド４が良好に作動するものを安価に実現できるエンジン用停止装置が実現されている。

本発明によるエンジン用停止装置は、燃料噴射ポンプ６による単位時間当たりの噴射量が多くなる増量方向に操作アーム２が弾性付勢され、停止ソレノイド４は、操作アーム２を増量方向と反対の減量方向に強制移動する状態に構成されている。第２ストッパボルト２３は、操作アーム２の増量方向への移動を規制するストッパとして機能する。

停止ソレノイド４について補足説明する。
図５，６に示されるように、ハウジング部４Ａは、強度材製のハウジング本体４ａと可撓性を有する材料製であってハウジング本体４ａに被せられるキャップ部２４とを有してなる。鋼板などでなるハウジング本体４ａの基端部に、ゴム製のキャップ部２４が装着されており、キャップ部２４からはリード線４１が取り出されている。キャップ部２４から径方向に飛び出したチューブ状のものは、結露水の凝縮を防止するための水抜き孔用チューブ２４Ａである。１７は、出退ロッド５を根元側から覆うゴム製の蛇腹ブーツである。

停止ソレノイド４のエンジンＥへの装着例について簡単に説明する。
図４に示されるように、産業用ディーゼルエンジンＥは、シリンダヘッド４２、ヘッドカバー４３、エンジン冷却ファン４４、吸気マニホルド４５、排気マニホルド４６、フライホイールハウジング４７などを有し構成されている。ギヤケース１８の上側に取付けられる停止ソレノイド４は、エンジン前部の上部に配置されており、エンジン冷却ファン４４による冷却風Ｗが当り易い位置にある。従って、エンジンＥやエンジンルーム（図外）が高温になっても、停止ソレノイド４（ブラケット１３も）は効率良く冷やされ、高温になり難い利点がある。

〔別実施例〕
図７に示されるように、入力レバー部１６におけるピン１０が挿入される箇所として、操作軸１の軸心Ｑに対する径方向（遠近方向）に長い長孔１６Ａでも良い。
この長孔１６Ａを用いる構成と切欠き部１６Ａ（図１など参照）を用いる構成とでは、操作軸１と入力レバー部１６とが干渉する場合、ピン１０の入力レバー部１６の軸心Ｑに対する径方向の移動量が同じとすれば、切欠き部１６Ａの方が長孔１６Ａに比べて軸心Ｑにより近付けることが可能である。

１ 操作軸
２ 操作アーム
４ 停止ソレノイド
５ 出退ロッド
５Ａ 先端部
６ 燃料噴射ポンプ
７ コントロールラック
１０ ピン
１４ 本体レバー部
１５ 起立レバー部
１６ 入力レバー部
１６Ａ 孔又は切欠き
ｋ エンジンケース
Ｑ 軸心

Claims (5)

1. 燃料噴射ポンプのコントロールラックに連動されている操作軸がエンジンケースに回動可能に支持され、前記操作軸の突出部に一体回動状態に設けられた操作アームに停止ソレノイドを作用させて、前記コントロールラックを停止位置に強制移動することが可能に構成され、
   前記操作アームは、前記操作軸に取付けられる本体レバー部と、前記本体レバー部の根元から前記操作軸の軸長手方向に沿って立ち上がる起立レバー部と、前記起立レバー部の先端を折り曲げてなる入力レバー部とを有し、
   前記停止ソレノイドの直線移動する出退ロッドと前記操作アームの円弧移動する前記入力レバー部とは、これら両者の一方に設けられたピンと他方に設けられた孔又は切欠き部との係合により連動され、
   前記孔又は切欠き部は、前記他方の移動軌跡に対して交差する方向に長い形状に設定され、
   前記孔又は切欠き部の移動軌跡と前記出退ロッドの移動軌跡との互いの傾きが許容されるように、前記出退ロッドの先端部と前記入力レバー部との間に隙間を有した状態で、かつ、前記孔又は切欠き部の内幅が前記ピンの直径より大きくなる構成とされているエンジン用停止装置。
   
2. 前記孔又は切欠き部は前記操作アームに形成されている請求項１に記載のエンジン用停止装置。
3. 前記孔又は切欠き部は、前記操作アームの移動軌跡に直交する方向に凹入形成された切欠きである請求項２に記載のエンジン用停止装置。
4. 前記切欠き部は、前記操作軸の軸心に向かって開放される形状に設定されている請求項３に記載のエンジン用停止装置。
5. 前記ピンは、出退ロッドの先端部に一体化されている円柱状のものである請求項２〜４の何れか一項に記載のエンジン用停止装置。

Images