JPH0558850U

JPH0558850U - 遠心力式調速機

Info

Publication number: JPH0558850U
Application number: JP474592U
Authority: JP
Inventors: 勉杉原; 一美小池; 孝夫宮脇
Original assignee: Bosch Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1992-01-13
Filing date: 1992-01-13
Publication date: 1993-08-03

Abstract

(57)【要約】【目的】機関の回転数変化が高周波域にある場合にもコ
ントロールロッドが共振しないようにする。【構成】ガバナスリーブ２１の突出部２５の開口面積を
Ａ₁とし、吸排孔２６の開口面積をＡ₂とし、吸排孔２６
の長さをＬとした時に、これらの間に次式が満たされる
ように、これら各寸法を設定する。 (Ａ₁／Ａ₂)²Ｌ≧１１.９

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、燃料噴射ポンプに装備される遠心力式調速機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

内燃機関の回転数を機械的に制御するものとして、実公昭５８−７０７１号公報等に開示された遠心力式調速機がある。図４は従来の遠心力式調速機の要部を示す部分断面図である。燃料噴射ポンプの駆動軸であるカム軸１の端部にはフライウェイトホルダ２がナット３によって固定されている。フライウェイトホルダ２のアーム部４には複数のフライウェイト１０が回動可能に取り付けられており、フライウェイト１０のウェイト部１１は、カム軸１の回転に伴い遠心力によってカム軸１の径方向に開閉するようになっている。

【０００３】上記フライウェイトホルダ２のアーム部４からは円筒状のガイド部５が延びており、このガイド部５には移動子２０が取り付けられている。移動子２０はガバナスリーブ２１とシフタ２２を主要構成とし、シフタ２２は、ガバナスリーブ２１の前端部にスラスト軸受け２３を介して回動自在に取り付けられている。このシフタ２２とスラスト軸受け２３によってガバナスリーブ２１の前端部はほぼ閉塞状態にされ、ガバナスリーブ２１の内部にオイル溜まり室２４が形成される。

【０００４】上記ガバナスリーブ２１の後端は開口しており、この開口からオイル溜まり室２４にフライウェイトホルダ２のガイド部５が挿入されている。そして、ガバナスリーブ２１はカム軸１の軸線方向へ移動可能にされており、ガバナスリーブ２１の開口側に設けた突出部２５がガイド部５の外周面に殆ど隙間なく接して摺動するようになっている。このガバナスリーブ２１は、フライウェイト１０のウェイト部１１が開いた時に、フライウェイト１０のアーム部１２の先端に設けられたローラ１３によって、ガイド部５から離反する方向(図中矢印Ｘ₁方向)へ押動される。尚、この時にシフタ２２もガバナスリーブ２１と一体となって移動する。

【０００５】上記シフタ２２はスプリング等からなる付勢機構(図示せず)を介してガイド部５に接近する方向(図中矢印Ｘ₂方向)へ弾性付勢されている。この付勢機構はコントロールレバー(図示せず)に連繋されていて、コントロールレバーの位置(倒れ角度や踏み込み量等)を変えることにより、シフタ２２に対する付勢力を変えることができるようになっている。又、シフタ２２はリンク機構(図示せず)を介し、燃料噴射ポンプにおいて燃料の噴射量を増減せしめるコントロールロッド( 図示せず)に連繋されている。

【０００６】そして、この遠心力式調速機においては、フライウェイト１０がガバナスリーブ２１をガイド部５から離反する方向へ押動する力と、付勢機構がシフタ２２をガイド部５に接近する方向へ押動する力との平衡によって、コントロールロッドの位置を制御し、機関回転数を制御している。

【０００７】又、この遠心力式調速機においては図４に示す部分が潤滑油で満たされており、オイル溜まり室２４にも潤滑油が満たされている。そして、移動子２０がカム軸１の軸線方向へ移動する時に潤滑油がオイル溜まり室２４を出入りできるように、ガバナスリーブ２１には吸排孔２６が設けられている。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、遠心力式調速機では、機関回転数の変化に対する応答性をよくするために、フライウェイト１０に生ずる遠心力ができるだけ大きくなるようにし、これに対抗する付勢機構におけるスプリングのばね定数を大きくするようにしたり、更に、各系の摩擦抵抗や粘性抵抗を可能な限り小さくする等、種々の対策が講じられている。

【０００９】このように応答性を高めた遠心力式調速機においては、図５のボード線図に示すように、機関の回転数変化の周波数が１０〜１５Ｈｚ程度の比較的に高い周波数域になった時に、コントロールロッドが共振しハンチングする現象が起きた。上記高周波域の回転数変化は、機関に対する負荷がほぼ一定の条件下でコントロールレバーを急操作して機関を低速回転から高速回転にした時等に生じる。コントロールロッドが共振してその振幅が大きくなると、機関に異常な燃焼音が発生する場合があり問題であった。

【００１０】この考案は上述従来の技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、機関の回転数変化が高周波域にある場合にもコントロールロッドが共振しないようにし、機関回転数を安定して制御できる遠心力式調速機を提供しようとするところにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

この考案は上述目的を達成するためになされたもので、その要旨は下記の遠心力式調速機にある。燃料噴射ポンプの駆動軸の端部に移動子とフライウェイトが取り付けられ、移動子は、一端を開口させたオイル溜まり室を具備し、その開口側からオイル溜まり室に上記駆動軸の端部に設けたガイド部を挿入させて、駆動軸の軸線方向へ摺動可能に取り付けられ、又、この移動子は燃料噴射ポンプにおいて燃料噴射量を増減せしめるコントロールロッドに連繋されていて、移動子がガイド部から離反する方向へ移動するとコントロールロッドが燃料噴射量減方向に動作するように連繋されており、更に、この移動子は、付勢機構によってガイド部に接近する方向へ弾性付勢されるとともに、オイルの中に没入されていて、吸排孔を介してオイル溜まり室にオイルが流出入可能にされており、一方、フライウェイトは、上記駆動軸の回転に伴う遠心力によって駆動軸の径方向へ開閉すべく回動可能に取り付けられていて、その開動作時に上記移動子を上記付勢機構の付勢力に抗してガイド部から離反する方向へ押動するようになっており、而して、上記付勢機構による移動子をガイド部に接近する方向へ押す力と、上記フライウェイトによる移動子をガイド部から離反する方向へ押す力との釣り合いによって、コントロールロッドの位置を調整し機関回転数を制御する遠心力式調速機において、上記燃料噴射ポンプの駆動軸のガイド部を摺動する移動子の摺動部の開口面積Ａ₁と、上記吸排孔の開口面積Ａ₂と、吸排孔の長さＬ、とが次式を満たすように設定されていることを特徴とする遠心力式調速機。 (Ａ₁／Ａ₂)²Ｌ≧１１.９

【００１２】

【作用】

オイル溜まり室内のオイルによるダンパ効果は移動子の速度に比例する。機関の回転数変化が１０〜１５Ｈｚ程度の高周波域にある時には移動子の速度が大きく、オイルによるダンパ効果が大きくなる。このダンパ効果により、回転数変化が高周波域の場合にもコントロールロッドが共振しなくなり、機関回転数を安定して制御することができる。機関の回転数変化が２Ｈｚ程度の低周波域にある時には移動子の速度が小さく、ダンパ効果も小さい。したがって、機関の回転数変化が低周波域の場合にもコントロールロッドがハンチングすることはない。

【００１３】

【実施例】

以下、この考案の一実施例を図１から図３までの図面に基づいて説明する。初めに、図２を参照して遠心力式調速機の概略構成を説明する。図２において、符号１は燃料噴射ポンプのカム軸(駆動軸)である。以下の〜の点については、前述従来の遠心力式調速機と同一構成であるので、図４を援用することとしてその説明を省略する。カム軸１の端部に固定されたフライウェイトホルダ(駆動軸)２の構造。フライウェイト１１の構造及び機能と、フライウェイトホルダ２のアーム部４への取り付け構造。ガバナスリーブ２１とシフタ２２とを主要構成とする移動子２０の構造及び機能と、フライウェイトホルダ２のガイド部５への取り付け構造。

【００１４】図２に示すように、上記移動子２０のシフタ２２は、ハウジング３０に支軸Ａを回転中心として回動自在に吊り下げられたガイドレバー４１に回動自在に連結されており、これによってシフタ２２はその軸心回りに回動不能にされている。又、シフタ２２は付勢機構５０によってカム軸１のガイド部５に接近する方向 (図中矢印Ｘ₂方向)へ弾性付勢されている。付勢機構５０は、ハウジング３０に上記支軸Ａを回転中心として回動自在に吊り下げられ下部ウェイト部５１をシフタ２２に突き当てたテンションレバー５２と、ハウジング３０に支軸Ｂを回転中心として回動自在に取り付けられコントロールレバー５３と一体となって回動するシーベルレバー５４と、テンションレバー５２とシーベルレバー５４との間に架け渡され、テンションレバー５２のウェイト部５１をカム軸１に接近する方向へ付勢するガバナスプリング５５とから構成されている。上記コントロールレバー５３を図２に示すようにＹ方向に傾転するとガバナスプリング５５が引き伸ばされ、張力が増大するようになっている。

【００１５】図２において符号６は、燃料噴射ポンプにおいて燃料噴射量を増減せしめるコントロールロッドである。コントロールロッド６は、ハウジング３０に支軸Ｃを回転中心として回動自在に取り付けられたフローチングレバー４２に、コネクティングロッド４３を介して連結されている。このコントロールロッド６を図中矢印Ｚ方向へ動かすと燃料噴射ポンプの燃料噴射量が増大し、逆方向へ動かすと減少するようになっている。上記フローチングレバー４２の途中とガイドレバー４１の途中はロッド４４を介して連繋されている。即ち、ロッド４４はガイドレバー４１に固定されており、フローチングレバー４２に対してはフローチングレバー４２の長手方向に沿ってのみ移動可能に連結されている。

【００１６】上述の如く、コントロールロッド６と移動子２０は、ガイドレバー４１とフローチングレバー４２とコネクティングロッド４３とからなるリンク機構４０を介して連繋されており、移動子２０が図中矢印Ｘ₂方向へ移動すると、これに連動してコントロールロッド６が燃料噴射量増方向へ移動し、移動子２０が図中矢印Ｘ₁方向へ移動すると、これに連動してコントロールロッド６が燃料噴射量減方向へ移動することとなる。

【００１７】そして、フライウェイト１０が移動子２０を矢印Ｘ₁方向へ押動する力と、付勢機構５０が移動子２０を矢印Ｘ₂方向へ押動する力との平衡によって、コントロールロッド６の位置が制御され、その結果、機関回転数が制御されるようになっている。又、コントロールレバー５３の倒れ角度によってガバナスプリング５５の張力を変え、これによって制御回転数を所望に設定するようになっている。尚、図２において実線で示すコントロールレバー５３は制御回転数を最大に設定する場合を表し、二点鎖線は機関停止時を表している。

【００１８】ハウジング３０の内部には図中一点鎖線Ｓのレベルまで潤滑油が満たされている。この潤滑油はガバナスリーブ２１のオイル溜まり室２４にも充填されており、この潤滑油は従来と同様に、ガバナスリーブ２１に設けられた吸排孔２６を通ってオイル溜まり室２４を出入りできるようになっている。ここまでの構成については従来の遠心力式調速機と何ら相違するところはない。

【００１９】次に、この考案に係る遠心力式調速機と従来のものとの相違点を詳述する。図１はフライウェイトホルダ２と移動子２０の構成図である。この考案の遠心力式調速機においては、Ａ₁ : ガバナスリーブ２１の突出部(摺動部)２５内側の開口面積Ａ₂ : 吸排孔２６の開口面積Ｌ : 吸排孔２６の長さとした場合に、次の(１)式を満たすように寸法が設定されている。 (Ａ₁／Ａ₂)²Ｌ≧１１.９ (１) この条件を満足させることによって、機関の回転数変化が高周波域にある場合にもコントロールロッド６が共振しないようになり、機関回転数を安定して制御せしめることができるようになる。

【００２０】上記共振防止の条件は次のようにして導かれる。図３に示すボード線図において実線Ｇ₀は、図５に示す従来の遠心力式調速機のボード線図を二次遅れ系として近似させたものである。この時の粘性減衰係数 ζは４０ＮＳ／ｍであった。又、図３のボード線図において破線Ｇ₁，Ｇ₂，Ｇ₃ ，Ｇ₄は、この粘性減衰係数をこれよりも、１０，２０，３０，４０だけ大きくして、それぞれζ＝５０，６０，７０，８０ＮＳ／ｍとした場合を表している。

【００２１】図３から、粘性減衰係数ζを従来よりも３０ＮＳ／ｍ以上大きくすると、１０〜１５Ｈｚ程度の高周波域の振動に対しても共振現象が起こらなくなることがわかる。そこで、この粘性減衰係数の増加分を吸排孔２６の絞りによって達成すれば、共振現象を防止することができるはずである。

【００２２】この考えに基づいて、前記(１)式を導く。今、移動子２０が図中矢印Ｘ₂方向へ速度Ｖで移動する時、ガバナスリーブ２１の突出部２５の内径をＤとすると、吸排孔２６から流出する潤滑油の量Ｑは次式で表される。Ｑ＝(π／４)Ｄ²Ｖ (２) 一方、移動子２０の移動に伴ってオイル溜まり室２４内がΔＰだけ昇圧されるものとしてハーゲン・ポアズイユの式を適用すると、上記吸排孔２６から流出する潤滑油の量Ｑは次式で表される。尚、吸排孔２６の内径をｄ、長さをＬとし、潤滑油の粘性係数をμとする。Ｑ＝π(ｄ／２)⁴ΔＰ／８μＬ (３)

【００２３】上記(２)(３)式より、 ΔＰ＝８(π／４)Ｄ²ＶμＬ／ π(ｄ／２)⁴ (４) となる。この式から明らかなように、移動子２０の速度Ｖに比例してオイル溜まり室２４内の圧力が上昇するので、これを負荷すべき粘性項とみなす。粘性減衰係数ζ は、 ζ＝(π／４)Ｄ²ΔＰ／Ｖであるから、この式に上記(４)式のΔＰを代入すると、 ζ＝８π(Ｄ／ｄ)⁴μＬ (５) となる。

【００２４】一般に、潤滑油の粘性係数μは０.１ＮＳ／ｍ程度であるので、これを上記(５ )式に代入し、又、共振防止のための条件である粘性減衰係数の増大分 ζ≧３０ＮＳ／ｍ以上を(５)式に代入して、次式を得る。 (Ｄ／ｄ)⁴Ｌ≧１１．９ (６) これより前記(１)式が導かれる。

【００２５】上述したように移動子２０の速度Ｖと粘性抵抗は比例する。したがって、機関の回転数変化が低周波域の場合には、移動子２０の速度が小さくダンパ効果も小さいので、ハンチングを起こすこともない。

【００２６】又、機関の回転数変化が高周波域にある場合にもコントロールロッド６が共振せず、機関回転数を安定して制御せしめることができる結果、機関に異常な燃焼音や異常な振動が発生することもなくなり、機関の耐久性を向上せしめることができる。

【００２７】この考案は上述実施例に制約されず種々の態様が採用可能である。例えば、上述実施例では、ガバナスリーブの周壁部に設けた貫通孔を吸排孔としたが、これに限るものではない。例えば、燃料噴射ポンプにおける駆動軸のガイド部の外周面にその軸線方向へ延びる溝を形成し、この溝の内面とガバナスリーブの摺動部の内周面とで囲まれた開口を吸排孔としてもよい。

【００２８】

【考案の効果】

以上説明したように、この考案によれば、機関の回転数変化が高周波域にある場合にもコントロールロッドが共振せず、機関回転数を安定して制御せしめることができるという優れた効果が奏される。又、機関の回転数変化が低周波域にある場合のコントロールロッドのハンチングをも防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に係る遠心力式調速機の要部構成図で
ある。

【図２】遠心力式調速機の概略構成図である。

【図３】二次遅れ系に近似させた遠心力式調速機のボー
ド線図である。

【図４】従来の遠心力式調速機の要部を示す部分断面図
である。

【図５】従来の遠心力式調速機におけるボード線図であ
る。

【符号の説明】

１カム軸(駆動軸) ２フライウェイトホルダ(駆動軸) ５ガイド部６コントロールロッド１０フライウェイト２０移動子２１ガバナスリーブ２２シフタ２４オイル溜まり室２５突出部(摺動部) ２６吸排孔４０リンク機構５０付勢機構５５ガバナスプリング

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】燃料噴射ポンプの駆動軸の端部に移動子と
フライウェイトが取り付けられ、移動子は、一端を開口させたオイル溜まり室を具備し、
その開口側からオイル溜まり室に上記駆動軸の端部に設
けたガイド部を挿入させて、駆動軸の軸線方向へ摺動可
能に取り付けられ、又、この移動子は燃料噴射ポンプに
おいて燃料噴射量を増減せしめるコントロールロッドに
連繋されていて、移動子がガイド部から離反する方向へ
移動するとコントロールロッドが燃料噴射量減方向に動
作するように連繋されており、更に、この移動子は、付
勢機構によってガイド部に接近する方向へ弾性付勢され
るとともに、オイルの中に没入されていて、吸排孔を介
してオイル溜まり室にオイルが流出入可能にされてお
り、一方、フライウェイトは、上記駆動軸の回転に伴う遠心
力によって駆動軸の径方向へ開閉すべく回動可能に取り
付けられていて、その開動作時に上記移動子を上記付勢
機構の付勢力に抗してガイド部から離反する方向へ押動
するようになっており、而して、上記付勢機構による移動子をガイド部に接近す
る方向へ押す力と、上記フライウェイトによる移動子を
ガイド部から離反する方向へ押す力との釣り合いによっ
て、コントロールロッドの位置を調整し機関回転数を制
御する遠心力式調速機において、上記燃料噴射ポンプの駆動軸のガイド部を摺動する移動
子の摺動部の開口面積Ａ₁と、上記吸排孔の開口面積Ａ₂
と、吸排孔の長さＬ、とが次式を満たすように設定され
ていることを特徴とする遠心力式調速機。 (Ａ₁／Ａ₂)²Ｌ≧１１.９