JPH0233428A - エンジンのガバナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 肢Ｊし１万− 本発明は、エンジン回転数の変動に応じてエンジンの調
速を行なわせるエンジンのガバナ装置に関する。

従】」１１ 従来、エンジンのガバナ装置としては、エンジンの回転
に応じた遠心力がガバナウェイトに作用したときのガバ
ナウェイトの開動をもってエンジンの調速を行なわせる
遠心重錘式によるものが広く用いられている。

しかしこのような遠心重錘式のガバナ装置では、回転部
と非回転部との間の摺動部分が摩耗しないように潤滑す
る必要があり、またエンジンの安定した調速を行なわせ
るために構成上がらして部品精度１組付精度ともに充分
な精度が要求されている。また、ガバナウェイトの大き
さおよび移動量などの制約からして、その制御ストロー
ク、伝達駆動力の設定の自由度が低く、さらに遠心力に
ょるガバナウェイトの開動位置によってガバナウェイト
の重心位置が変化することに起因して制御特性の非線形
度が大きなものとなっている。

また従来、遠心重錘式のガバナ装置を用いることなく、
エンジンにより駆動されるトルクジェネレータを用いて
、エンジンの回転部と非接触で、そのステータに生ずる
回転トルクをエンジンのスロットルバルブに伝えてその
開度調整を行なわせるようにしたものが提案されている
（特公昭５５−２２６１７号公報および特公昭５５−２
２６１８号公報参照）。

しかしこのようなものでは、エンジン回転数の動的な変
動をトルクジェネレータの励磁出力を制御して静的な変
動に変換するようにしているため。

エンジン回転数の変動に対する応答性があまり良くない
。また、エンジン部分にこのようなトルクジェネレータ
を設けること自体、構造の複雑化および大形化の要因と
なっている。

さらに従来では、オーバヘッドカムシャフト型のエンジ
ンにあって、そのエンジンへのガバナ装置の組込性を良
くするため、カムシャフトの回転に応動するようにその
カムシャフト部分に遠心重錘式によるガバナ装置を組み
込むようにしたものが開発されている（特開昭６１−２
０７８３６号公報参照）。

しかし、それも前述した遠心重錘式によるガバナ装置の
問題点をそのまま有するものとなっている。

１１年 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、エンジン
の回転部分と非接触で、制御ストロークおよび駆動力の
設定自由度を広範囲にとって、エンジンの調速をリニア
なガバナ制御特性をもって精度良くかつ応答性良く行な
わせることができるようにした構造簡単で、かつエンジ
ン部分への組込性の良好なエンジンのガバナ装置を提供
するものである。

１１文 本発明はその目的達成のため、エンジンの回転と同期し
て回転する非磁性体からなる導電性をもった回転体に、
揺動部材に取り付けられた永久磁石による磁界を作用さ
せることによって発生する電磁力により、または非磁性
体からなる揺動部材に、エンジンの回転と同期して回転
する回転体に取り付けられた永久磁石による磁界を作用
させることによって発生する電磁力により、前記揺動部
材をガバナスプリングに抗して揺動させてエンジンの調
速を行なわせるようにし、その際特に、回転体としてオ
ーバヘッドカムシャフト型エンジンにおけるカムシャフ
トに取り付けられたカムプーリを利用してエンジンへの
組付性を良好にするとともに、揺動部材の揺動に応じて
エンジン回転数に比例したリニアなガバナ制御特性が得
られるべく、回転体の回転軸と揺動部材の揺動軸とが同
一軸心上にくるように回転体と揺動部材とを相対的に位
置決めするようにしている。

以下、添付図面を参照して本発明の一実施例について詳
述する。

第３図（ａ）、（ｂ）は、本発明によるエンジンのガバ
ナ装置の基本的な構成を示すもので、クランク軸、カム
軸などのエンジンの回転に同期して回転する回転軸１に
アルミニウムなどの非磁性体からなる導電性をもった円
板２が取り付けられ、その円板２に対向して１回転軸１
と同一軸心上に揺動軸３が配されるように揺動部材４が
設けられている。その揺動部材４の先端部分には、円板
２とギャップを介して対向するように永久磁石５が取り
付けられている。その揺動部材４と固定側との間には、
揺動部材４が図中矢印Ａで示す円板２の回転方向に揺動
するのを抑制するように、揺動軸３を中心として巻回さ
れたトーションコイル型のガバナスプリング６が装架さ
れている。

また特に図示しないが、揺動部材４の揺動軸３がエンジ
ンの調速を行なわせるガバナシャフトとして用いられ、
その揺動軸３の回動力によって、例えばリンク機構を介
してエンジンのスロットルバルブの開度調整が適宜なさ
れるようになっている。

このように構成されたものでは、エンジンの回転に同期
して円板２が図中矢印Ａ方向に回転すると、永久磁石５
の作る磁界によって円板２にうず電流が生じ、そのうず
電流と永久磁石５の磁界との間で揺動部材４を円板２の
回転方向に揺動させる電磁力が発生する。その発生する
電磁力の大きさは、円板２の回転数すなわちエンジン回
転数にほぼ比例することになる。

しかして、エンジン回転数が設定回転数のときに揺動部
材４に作用する回動力とガバナスプリング６の引張力と
が等しくなるようにそのガバナスプリング６による揺動
部材４の引張力を設定しておけば、エンジン回転数が設
定回転数に保たれているときには揺動部材４が何ら揺動
することなく定位置に静止してエンジンのスロットルバ
ルブが所定の開度位置に保持される。

負荷の減少等にともなってエンジン回転数が設定回転数
よりも増大すると、揺動部材４に作用する回動力がガバ
ナスプリング６の引張力にうち勝って、その増大分に応
じて揺動部材４が円板２の回転方向に所定量だけ回動し
、その揺動部材４の回動によってスロットルバルブを閉
方向に駆動して回転数を設定回転数に維持しようとする
。

スロットルバルブが閉方向に駆動された状態で負荷状態
がちとに復帰すると、エンジンの回転数が低下し、それ
に応じて次第に揺動部材４に作用する回動力が弱められ
ていき、その回動力がガバナスプリング６の引張力と平
衡して揺動部材４がもとの定位置に復帰することにより
、スロットルバルブが所定の開度位置に戻されてエンジ
ンの回転数が設定回転数に維持されるようになる。

また、負荷の増大等にともなってエンジン回転数が設定
回転数よりも減少すると、揺動部材４に作用する回動力
よりもガバナスプリング６の引張力の方が大きくなって
、その減少分に応じて揺動部材４が円板２の回転方向と
は反対方向に所定量だけ回動し、その揺動部材４の回動
によってスロットルバルブを開方向に駆動してエンジン
の回転数を設定回転数に維持しようとする。

スロットルバルブが開方向に駆動された状態で負荷状態
がちとに復帰すると、エンジンの回転数が上昇し、それ
に応じて次第に揺動部材４に作用する回転力が弱められ
ていき、その回動力がガバナスプリング６の引張力と平
衡して揺動部材４がもとの定位置に復帰すると、−スロ
ットルバルブが所定の開度位置に戻されてエンジンの回
転数が設定回転数に維持されるようになる。

このようなものにあって、特に本発明では、前述したよ
うに１円板２の回転軸１と揺動部材４の揺動ｌ１ＩＩ３
とが同−前心上にくるように円板２と揺動部材４との相
対的な位置決めをなすようにしているため、画板２の回
転方向と揺動部材４の揺動力向とが一致して、揺動部材
４の揺動位置の如何にかかわらず、エンジン回転数に比
例した揺動軸３の回動力が得られることになる。

なおその場合、第５図（ａ）、（ｂ）に示すように、円
板２の回転軸１の軸心から外れた位置に揺動軸３がくる
ように揺動部材４を配設するようにしたのでは、円板２
の回転方向と揺動部材４の揺動力向とが一致せずに、永
久磁石５によって生ずる電磁力による揺動部材４の揺動
力に角度成分が生ずるようになる。そのため、揺動部材
４の揺動位置によって揺動軸３を回動させるトルクが変
化してしまい、エンジン回転数に比例したリニアなガバ
ナ制御特性が得られなくなってしまうことになる。また
１回転軸１と揺動軸３とがずれているために、揺動部材
４の揺動によって永久磁石５が円板２から外れてしまう
という問題がある。

また、前述したように、揺動軸３と固定側との間に揺動
軸３を中心として巻装されたトーションコイル型のガバ
ナスプリング６が設けられているため、第４図（ａ）、
（ｂ）に示すように、揺動部材４の回動角度に比例した
スプリング荷重を揺動部材４にかけることができ、エン
ジン回転数に比例したリニアなガバナ制御特性を生かす
ことができるようにしている。第４図（ａ）、（ｂ）中
Ｆ、Ｆ’は、揺動部材４の各揺動位置に対応したガバナ
スプリング６による引張荷重をそれぞれ示している。

なおその場合、第５図（ａ）に示すように、揺動部材４
をソレノイドコイル型のスプリング６′によって引っ張
るようにするのでは、第６図（ａ）（ｂ）に示すように
、揺動部材４の回動位置によってスプリング６′を引っ
張る力Ｆ′に角度θ成分がかかって、揺動部材４の回動
角度に比例したスプリング荷重を揺動部材４にかけるこ
とができなくなって、厳密にはリニアなガバナ制御特性
が得られなくなってしまうことになる。

また本発明では１円板２の回転軸１と揺動部材４の揺動
軸３とが同一軸心上にくるようにしているために、第７
図（ａ）、（ｂ）に示すように、揺動部材４に同一面上
複数の永久磁石５１〜５４を互いの磁力が影響しないよ
うな位置にそれぞれ設けて多極構造とすることができる
。

しかして、このような多極構造とすることにより、それ
ぞれの永久磁石５１〜５４によって生ずる電磁力がトー
タル的に揺動部材４に加わって、揺動部材４を回動させ
るトルクを容易に増大させることが可能となる。

さらに、第８図に示すように、揺動部材４に、円板２を
挟んで互いに対向する一対の永久磁石５゜５′を磁界の
方向が同一となるように取り付けるようにすれば、発生
するトルクの増大を図ることができるようになる。

その際、一方の永久磁石５′を設ける代わりに、第９図
に示すように、揺動部材４を磁性材によって形成し、そ
の一部を湾曲して永久磁石５に対向させることにより、
磁路を形成させるようにしてもよい。

以上のようなエンジンのガバナ装置にあって、特に本発
明では、第１図に示すように、オーバヘッドカムシャフ
ト型のエンジンにおけるカムシャフトを回転軸１とし、
そのカムシャフトに取り付けられているカムプーリを円
板２として用いるようにしたことを特徴としている。図
中、１７はカムプーリ２に装着されたタイミングベルト
を示している。

したがって、回転軸１および円板２を別途設ける必要が
なくなり、ガバナ装置における部品点数の削減を有効に
図ることができるようになる。

また、カムプーリ２はカップ状に形成されており、その
カップ内に多極構造による揺動部材４が入るように配設
されている。

したがって、従来デッドスペースとなっていたカムプー
リ２のカップ内スペースの有効利用が図られ、ガバナ装
置を占積率良くエンジン部分に組み込むことができるよ
うになる。

なお、第１図の構成では、永久磁石５がカムプーリ２の
側面に対向するように揺動部材４に取り付けられている
が、第２図に示すように、永久磁石５がカムプーリ２に
おけるカップの縁部の内周面に対向するように揺動部材
４に円筒状に取り付けるようにしてもよい。

また第１図の構成にあっては、特に、揺動部材４の揺動
軸３にガバナアーム１４を取り付け、また揺動軸３の外
周囲に固定側のフレーム１８を介してガバナスプリング
６が装着された回動部材１５を設け、そのガバナスプリ
ング６の一端をガバナアーム１４に係止させ、またガバ
ナスプリング６の他端を固定側に係止させて、ガバナア
ーム１４からガバナスプリング６を介して伝達されるト
ルクによって回動部材１５を回動させ、それによすその
回動部材１５に取り付けられたコントロールワイヤ１６
を引くことにより１例えばリンク機構を介してスロット
ルシャフトを回動させて、スロットルバルブ（図示せず
）の開度調整を行なわせるようにしている。

また、固定側のフレーム１８は鉄などの磁性材によって
構成されており、そのフレーム１８にはカムプーリ２を
挟んで永久磁石５と対向する磁性部材１９が取り付けら
れて、磁路が形成されるようになっている。

さらに本発明では、第１図に示すように、カムプーリ２
および揺動部材４の部分をハウジング７によって覆った
密閉構造としている。

その部分では、永久磁石５によりカムプーリ２にうず電
流を誘導させて、そのうず電流と永久磁石５の磁界との
間で揺動部材４を動かす電磁力を発生させるようにして
いるので、永久磁石５やカムプーリ２に塵埃や水などが
付着したりするとその作動に支障をきたし、錆を生じた
りすると磁気的な変化が問題になってしまう。また、カ
ムプーリ２と永久磁石５との間のエアギャップの精度が
発生する電磁力に重大な影響を与えるものとなっている
。

しかして、カムプーリ２および揺動部材４の部分をハウ
ジング７によって覆った密閉構造とすることにより、塵
埃や水などの侵入を阻止して磁気的または機械的な作動
に支障をきたすようなことをなくシ、カムプーリ２と永
久磁石５との間のエアギャップの精度を保持させること
ができるようになる。

なお、本発明は以上説明した実施例のものに限定される
ものではなく、電磁力を生じさせるための非磁性体から
なる導電性を有する円板と永久磁石との取り付けに関し
て、前述とは逆に、エンジンと同期して回転する回転体
側に永久磁石を取り付け、揺動部材として非磁性体から
なる導電性を有する円板を設けるようにしてもよいこと
はいうまでもない。

羞来 以上１本発明によるエンジンのガバナ装置にあっては、
エンジンの回転と同期して回転する非磁性体からなる導
電性をもった回転体に、揺動部材に取り付けられた永久
磁石による磁界を作用させることによって発生する電磁
力により、または非磁性体からなる揺動部材に、エンジ
ンの回転と同期して回転する回転体に取り付けられた永
久磁石による磁界を作用させることによって発生する電
磁力により、前記揺動部材をガバナスプリングに抗して
揺動させてエンジンの調速を行なわせるようにし、その
際特に、回転体の回転軸と揺動部材の揺動軸とが同一軸
心上にくるように回転体と揺動部材とを配設するととも
に、回転体としてオーバヘッドカムシャフト型エンジン
におけるカムシャフトに取り付けられたカムプーリを用
いるようにしたもので、部品点数の削減およびエンジン
部分への組付性の向上を有効に図りながら、簡単な構成
で、エンジンの回転部分と非接触で、制御ストロークお
よび駆動力の設定自由度を広範囲にとって、エンジンの
調速をリニアなガバナ制御特性をもって精度良く、かつ
応答性良く行なわせることができるという優れた利点を
有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるエンジンのガバナ装置の一実施例
を示す側断面図、第２図はカムプーリおよび揺動部材の
部分における他の構成を示す側断面図、第３図（ａ）、
（ｂ）は本発明によるエンジンのガバナ装置の基本的な
構成を示す平面図および側面図、第４図（ａ）、（ｂ）
は揺動部材の位置に応じたガバナスプリングによる引張
荷重の状態をそれぞれ示す図、第５図（ａ）、（ｂ）は
回転体の軸とずれた位置に揺動軸がくるように揺動部材
を設けたときのガバナ装置の構成を示す平面図および側
面図、第６図（ａ）、（ｂ）は第５図の構成における揺
動部材の位置に応じたスプリングの引張荷重の状態を示
す図、第７図（ａ）。 （ｂ）は本発明によるエンジンのガバナ装置の他の構成
例を示す平面図および側面図、第８図および第９図は本
発明によるエンジンのガバナ装置のさらに他の構成例を
それぞれ示す側面図である。 １・・・回転軸（カムシャフト）　　２・・・円板（カ
ムプーリ）　　３・・・揺動軸　４・・・揺動部材　５
，５′・・・永久磁石　６・・・ガバナスプリング　７
・・・ハウジング１４で・・ガバナアーム　１５・・・
回動部材　１６・・・コントロールワイヤ　１８・・・
フレーム　１９・・・磁性部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンの回転と同期して回転する非磁性体からなる導
   電性をもった回転体に、揺動部材に取り付けられた永久
   磁石による磁界を作用させることによって発生する電磁
   力により、または非磁性体からなる揺動部材に、エンジ
   ンの回転と同期して回転する回転体に取り付けられた永
   久磁石による磁界を作用させることによって発生する電
   磁力により、前記揺動部材をガバナスプリングに抗して
   揺動させてエンジンの調速を行なわせるようにしたもの
   であって、回転体がオーバヘッドカムシャフト型エンジ
   ンにおけるカムシャフトに取り付けられたカムプーリで
   あり、カムシャフトと揺動軸とが同一軸心上にくるよう
   にカムプーリと揺動部材とを配設したことを特徴とする
   エンジンのガバナ装置。