KR20000062823A

KR20000062823A - 4 사이클 내연기관용 시동 겸 발전 장치

Info

Publication number: KR20000062823A
Application number: KR1020000012045A
Authority: KR
Inventors: 세키야요시유키; 시미즈지로; 야가사키아키오; 모토다테쇼지
Original assignee: 가와모토 노부히코; 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2000-10-25
Also published as: TW497320B; JP2000278926A; ES2254061T3; DE60024702D1; EP1039619A2; DE60024702T2; EP1039619A3; CN1153337C; CN1268799A; KR100362731B1; EP1039619B1

Abstract

크랭크 샤프트에 캠 샤프트 구동수단을 설치한 4사이클 엔진을 소형화하는 것으로서, 크랭크실(9)로부터 돌출된 크랭크 샤프트(12)에는 캠 샤프트 구동을 위한 스플로켓(59)이 부착되고, 이보다 외측에 시동 겸 발전장치를 설치한다. 내부 로터(15)의 스플로켓(59)측에는 원심력으로 동작하는 거버너 중량부(55)를 포함하는 거버너(54)를 설치하는 한편, 내부 로터(15)의 외측에는 브러시(44)를 포함하는 홀더(41)를 설치한다. 거버너 중량부(55)의 동작에 따라 브러시(44)를 정류자편(53)에 대해 접촉 이탈시키기 위해, 거버너(54)와 브러시 홀더(41)를 연결 핀(45)으로 연결한다. 이 구성에 의해 시동 겸 발전 장치가 외측으로 돌출되는 정도를 작게할 수 있다.

Description

4 사이클 내연기관용 시동 겸 발전 장치{THE STARTING AND GENERATING DEVICE FOR 4 CYCLE INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 시동 겸 발전 장치에 관한 것으로, 특히 4사이클 내연기관용 시동 겸 발전장치에 관한 것이다.

종래의 내연기관(이하, 「엔진」이라고 한다)에 사용되는 시동 겸 발전 장치를 일본국 특개평 9-215292호 공보에 기재되어 있는 것을 예로들어 설명한다. 도11은 자동 이륜차의 2사이클 엔진에 사용되는 시동 겸 발전 장치의 단면도이다. 시동 겸 발전장치(100)는 크랭크 케이스(101)의 측방에 설치되어 있다. 내부 로터(102)는 그 로터 보스(103)가 크랭크 샤프트(104)의 단부에 끼워져 있고, 크랭크 샤프트(104)와 일체로 회전하도록 너트(105)로 연결되어 있다. 로터 보스(103)의 외주에는 여섯군데로 나누어 영구 자석(106)이 부착되고, 로터 커버(107)가 덮여 있다.

로터 보스(103)의 일측면에는 원통부(103a)가 돌출 설치되어 있고, 그 외주에는 원통형상의 거버너 내부(108)가 크랭크 샤프트(104)의 축방향으로 미끄러짐 이동 가능하게 끼워져 있다. 또한, 거버너 내부(108)와 로터 보스(103)의 원통부(103a)는 도시하지 않는 핀에 의해 상호 회전방향의 운동이 규제되어 있다. 거버너 내부(108) 및 원통부(103a)사이에는 거버너 내부(108)와 로터 보스(103)를 가압하는 방향으로 힘이 작용하도록 압축 용수철(109)이 수용되어 있다.

로터 보스(103)의 일측면에는 거버너 내부(108)를 외주로부터 감싸도록 설치된 거버너 외부(110)가 리벳(111)에 의해 고정되어 있다. 상기 거버너 내부(108)와 거버너 외부(110)는 거버너 중량부로서의 금속 볼(112)을 수용하는 포켓(113)을 형성하고 있고, 포켓(113)의 단면 형상은 거버너 외부(110)측에서 감소되는 테이퍼 형상을 이루고 있다.

거버너 내부(108)의 저부 외측에는 브러시 홀더(114)가 설치되고, 볼트(115)로 상호 일체로 부착되어 있다. 브러시 홀더(114)에는 압축 용수철(116)로 힘이 가해진 브러시(117)가 설치되어 있다.

내부 로터(102)의 외주에 설치되는 외부 스테이터(118)의 스테이터 코어(118a)에는 발전 코일(119)과 시동 코일(120)이 감겨 있고, 이 스테이터 코어(118a)로부터 연장 돌출된 원통부(121)가 거버너 외부(110) 및 브러시 홀더(114)의 일부를 덮고 있다. 또한, 스테이터 코어(118a)의 원통부(121)의 단부에 정류자 홀더(122)를 연결하고, 이를 지지하고 있다. 정류자 홀더(122)에는 상기 브러시(117)와 미끄러짐 이동하는 정류자편(123)이 고정되어 있다.

상기 구성에서 도시하지 않은 배터리로부터 정류자편(123) 및 브러시(117)를 통해 시동 코일(120)에 전류가 공급되면, 내부 로터(102)는 토크를 발생하고, 크랭크 샤프트(104)가 회전하여 엔진이 시동된다. 내부 로터(102)의 회전수의 증대에 따라 포켓(113)내에서 볼(112)이 원심력에 의해 거버너 외부(110)측으로 이동하고, 크랭크 샤프트(104)의 축방향에서 거버너 외부(110)로부터 거버너 내부(108)를 가압하도록 작용하고, 브러시 홀더(114)는 거버너 내부(108)와 함께 이동한다. 그 결과, 브러시(117)는 정류자편(123)으로부터 이탈된다. 브러시(117)가 정류자편(123)으로부터 이탈된 후는 엔진 구동으로 크랭크 샤프트(104)가 회전하고, 그 결과, 발전 코일(119)에 의해 발전되어 도시하지 않은 배터리로 전류가 공급된다.

상기 시동 겸 발전장치는 내부 로터의 외측 기울어짐, 즉 크랭크 샤프트의 베어링으로부터 이탈된 위치에 거버너 기구나 브러시 기구가 설치되어 있으므로, 크랭크 샤프트의 단부 방향으로의 돌출량이 커지는 문제점이 있다. 실린더 헤드에 캠 샤프트를 구비한 4사이클 엔진에 있어서는 크랭크 샤프트상에 캠 샤프트의 구동 수단을 배치한다. 따라서, 이 경우에는 크랭크 샤프트의 베어링부로부터 크랭크 샤프트 단부까지가 더욱 멀어진다. 특히, 거버너 중량부와 같은 관성 모먼트가 큰 물체를 축단에 구비한 경우에는 크랭크 샤프트의 직경을 크게할 필요가 발생하는 등, 엔진의 대형화로 연결된다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 크랭크 샤프트의 단부 방향으로의 돌출 부분을 작게하여 엔진의 소형화를 도모할 수 있는 시동 겸 발전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1은 본 발명의 한 실시형태에 관한 시동 겸 발전장치를 포함하는 엔진의 단면도,

도2는 본 발명의 한 실시형태에 관한 시동 겸 발전 장치를 포함하는 엔진의 실린더 헤드 주변의 측면 단면도,

도3은 엔진의 실린더 헤드 주변의 정면 단면도,

도4는 엔진의 실린더 헤드 주변의 배면 단면도,

도5는 본 발명의 한 실시형태에 관한 시동 겸 발전 장치를 포함하는 엔진의 자동 변속 장치 주변의 단면도,

도6은 본 발명의 한 실시형태에 관한 시동 겸 발전 장치를 포함하는 엔진의 원심 클러치 및 자동 변속기의 단면도,

도7은 본 발명의 한 실시형태에 관한 시동 겸 발전 장치를 포함하는 엔진의 윤활장치의 단면도,

도8은 크랭크 펄스를 발하는 센서(크랭크 펄서)의 배치를 도시하는 크랭크 샤프트 주위의 측면 단면도,

도9는 크랭크 샤프트 주위의 정면 단면도,

도10은 본 발명의 한 실시형태에 관한 시동 겸 발전 장치를 포함하는 엔진을 탑재한 자동 이륜차의 측면도,

도11은 종래의 시동 겸 발전 장치의 요부 단면도이다.

〈부호의 설명〉

9 : 크랭크실 12 : 크랭크 샤프트

15 : 내부 로터 16 : 로터 보스

19 : 영구자석 31 : 스윙 유닛 케이스

32 : 실린더 헤드 41 : 브러시 홀더

44 : 브러시 45 : 연결 핀

47 : 외부 스테이터 50 : 발전(發電) 코일

51 : 시동 코일 52 : 정류자 홀더

53 : 정류자편 54 : 거버너

55 : 거버너 중량부 59 : 스플로켓

상기 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위한 본 발명은 실린더 헤드에 설치한 흡기 밸브 및 배기 밸브를 구동시키는 밸브 구동 시스템과, 크랭크 샤프트의 일측에 설치된 상기 밸브 구동 시스템의 구동 수단을 갖는 4사이클 엔진의 시동 겸 발전 장치에 있어서, 상기 구동 수단이 설치된 측의 크랭크 샤프트의 단부에 설치되고, 주위에 영구 자석을 배치한 내부 로터와, 상기 내부 로터의 외주에 배치되며, 시동 코일 및 발전 코일을 가지는 외부 스테이터와, 상기 구동 수단에 인접하는 측의 상기 내부 로터에 설치된 거버너 수단과, 상기 구동 수단 설치측과는 반대측에 있고, 상기 내부 로터에 그 축방향으로 기울어짐이 자유롭게 설치된 상기 시동 코일용의 전기 공급 브러시 수단과, 상기 전기 공급 브러시 수단을 전기 공급측에 대해 접촉 이탈시키기 위해 상기 거버너 수단 및 상기 전기 공급 브러시 수단을 연결하는 연결수단을 구비한 점에 특징이 있다.

상기 특징에 의하면, 크랭크실로부터 외측으로 향해 밸브 구동 시스템의 구동 수단, 거버너 수단, 내부 로터 및 전기 공급 브러시 수단이 이들 순서로 크랭크 샤프트상에 배열된다. 이와같이 배열됨으로써 크랭크 샤프트 내지는 크랭크 샤프트에 설치된 부분이 외측으로 돌출하는 정도를 작게할 수 있다. 또한, 거버너 수단과 같은 관성 모먼트가 큰 부분을 크랭크 샤프트의 중앙 기울어짐 즉 크랭크실에 부착하여 배치하였으므로, 크랭크 샤프트가 굵은 직경으로 되지 않아 엔진의 소형화로 연결된다.

〈발명의 실시형태〉

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 도10은 본 발명의 일실시형태인 시동 겸 발전 장치를 탑재한 자동 이륜차의 전체 측면도이다. 동 도면에 있어서, 차체 전방부(2)와 차체 후방부(3)는 낮은 플로어부(4)를 통하여 연결되어 있고, 다운 튜브(6)와 메인 파이프(7)를 포함하는 차체 프레임에 의해 차체 골격이 구성되어 있다. 연료 탱크 및 수납 박스(모두 도시하지 않음)는 메인 파이프(7)에 의해 지지되며, 그 상방에 시트(8)가 배치되어 있다. 시트(8)는 그 하부에 설치되는 수하물 박스의 덮개를 겸할 수 있고, 수하물 박스는 그 전방부(FR)에 설치되는 힌지 기구에 의해 개폐 자유롭게 구성되어 있다.

한편, 차체 전방부(2)에는 다운 튜브(6)에 스티어링 헤드(5)가 설치되고, 이 스티어링 헤드(5)에 의해 프론트 포크(12A)가 축으로 지지되어 있다. 상방으로 연장된 프론트 포크(12A)의 상단에는 핸들(11A)이 부착된다. 한편, 하단에는 전륜(13A)이 축으로 지지되어 있다. 핸들(11A)의 상부는 계기판을 겸한 핸들 커버(33)로 덮여 있다.

메인 파이프(7)의 도중에는 링크 부재(행거)(37)가 회전 자유롭게 축으로 지지되며, 이 행거(37)에 의해 스윙 유닛(17)이 메인 파이프(7)에 미끄러짐 이동 자유롭게 연결 지지되어 있다. 스윙 유닛(17)에는 그 전방부에 단기통의 4사이클 엔진(200)이 탑재되어 있다. 이 엔진(200)으로부터 후방에 걸쳐 핸들식 무단 변속기(35)가 구성되며, 그 후방부에는 원심 클러치를 통하여 설치된 감속 기구(38)에 후륜(21)이 축으로 지지되어 있다. 감속 기구(38)의 상단과 메인 파이프(7)의 상부 굴곡부와의 사이에는 리어 쿠션(22)이 끼워져 있다. 스웡 유닛(17)의 전방부에는 엔진(200)의 실린더 헤드(32)로부터 연장 돌출된 흡기관(23)이 접속되며, 또한 이 흡기관(23)에는 기화기(24) 및 상기 기화기(24)에 연결된 에어 클리너(25)가 설치되어 있다.

핸들식 무단 변속기(35)의 전동 케이스 커버(36)로부터 돌출된 킥 샤프트(27)에 킥 아암(28)의 기단이 고정 장착되며, 킥 아암(28)의 선단에 킥 페달(29)이 설치되어 있다. 스윙 유닛 케이스(31)의 하부에 설치된 추축(18)에는 메인 스탠드(26)가 추착되어 있고, 주차시에는 이 메인 스탠드(26)를 세운다(쇄선으로 표시).

다음에 상기 엔진(200)에 대해 상세하게 설명한다. 도1은 시동 겸 발전 장치의 구조를 나타내는 엔진(200)의 단면도로, 도10의 A-A 위치에서의 단면도이다. 우선, 도1에 있어서, 상기 메인 파이프(7)에 지지되는 행거(37)를 구비한 스윙 유닛 케이스(31)에는 주 베어링(10, 11)으로 회전 자유롭게 지지된 크랭크 샤프트(12)가 설치되어 있고, 이 크랭크 샤프트(12)에는 크랭크 핀(13)을 통하여 콘 로드(14)가 연결되어 있다. 크랭크실(9)로부터 돌출된 크랭크 샤프트(12)의 일단부에는 시동 겸 발전 장치의 내부 로터(15)가 설치되어 있다.

내부 로터(15)는 로터 보스(16) 및 로터 보스(16)의 외주면에 끼워진 영구 자석(19)을 가진다. 영구 자석(19)은 예를들면 네오듐철 붕소계이고, 크랭크 샤프트(12)를 중심으로 하여 같은 각도 간격으로 여섯군데에 설치되어 있다. 로터 보스(16)는 그 중심부의 크랭크 샤프트(12)의 선단 테이퍼부에 끼워져 있다. 로터 보스(16)의 일단(크랭크 샤프트(12)와는 반대측 단)에는 플랜지 부재(39)가 설치되며, 로터 보스(16)는 이 플랜지 부재(39)와 함께 볼트(20)로 크랭크 샤프트(12)에 고정되어 있다.

로터 보스(16)에는 상기 플랜지 부재(39)측으로 돌출된 작은 직경의 원통부(40)가 형성되어 있고, 원통부(40)의 외주에는 이 원통부(40)에 대해 미끄러짐 이동 자유롭게 브러시 홀더(41)가 설치되어 있다. 브러시 홀더(41)는 압축 코일 용수철(42)로 상기 브러시 부재(39)방향으로 힘이 가해져 있다. 브러시 홀더(41)에는 압축 코일 용수철(43)로 힘이 가해진 브러시(44)가 설치되어 있다. 로터 보스(16)에는 크랭크 샤프트(12)의 중심축과 평행으로 연장된 연결 핀(45)이 관통하고 있고, 그 일단은 상기 브러시 홀더(41)에 고정 연결됨과 동시에, 타단은 거버너(상세하게는 후술한다)의 플레이트(46)에 연결되어 있다.

내부 로터(15)의 외주에 설치된 외부 로터(47)의 스테이터 코어(48)는 볼트(49)에 의해 스윙 유닛 케이스(31)에 고정되어 있다. 이 스테이터 코어(48)의 요크(49a)에는 발전 코일(50)과 시동 코일(51)이 감겨 있고, 스테이터 코어(48)로부터 연장 돌출된 원통부(49b)는 상기 브러시 홀더(41)를 덮고 있다. 원통부(49b)의 단부에는 정류자 홀더(52)가 연결되어 있고, 이 정류자 홀더(52)에는 상기 브러시(44)와 미끄러짐 이동하도록 정류자편(53)이 고정되어 있다. 즉, 상기 압축 코일 용수철(43)로 힘이 가해져 있는 브러시(44)와 대향하는 위치에 정류자편(53)이 배치되어 있다.

또한, 도1에는 1개의 브러시(44)밖에 도시되어 있지 않지만, 이 1개뿐만 아니라 내부 로터(15)의 회전방향으로 필요한 수가 설치되어 있는 것은 물론이다. 브러시 및 정류자편의 개수나 형상의 일예는 본 출원인에 의한 선출원(특개평 9-215292호) 명세서에 기재되어 있다. 또한, 후술하는 거버너에 의해 브러시 홀더(41)가 크랭크 샤프트(12)측으로 기울어졌을 때, 브러시(44)가 정류자편(53)으로부터 이탈되도록 브러시(44)의 스트로크는 소정량으로 제한된다. 스트로크 제한을 위해 브러시 홀더(41)와 브러시(44)의 사이에는 도시하지 않은 고정수단이 설치된다.

상기 로터 보스(16)의 단부 즉 크랭크 샤프트(12)의 결합부측에는 시동 모드와 발전 모드를 자동적으로 절환하는 거버너(54)가 설치되어 있다. 거버너(54)는 상기 플레이트(46)와, 이 플레이트(46)를 크랭크 샤프트(12)의 중심축 방향으로 기울어지게 하기 위한 거버너 중량부로서의 롤러(55)를 포함하고 있다. 롤러(55)는 금속제의 심지에 수지 커버를 설치한 것이 바람직하지만, 수지 커버를 설치하지 않은 것, 또는 전체가 수지로 형성되어 있는 것이라도 된다. 로터 보스(16)에는 상기 롤러(55)를 수용하는 포켓(56)이 형성되어 있고, 이 포켓(56)은 도시하는 바와같이 외부 스테이터(47)측으로 감소된 테이퍼형상 단면을 이루고 있다.

상기 브러시 부재(39)에는 라디에이터 팬(57)이 부착되어 있고, 이 라디에이터 팬(57)에 대향하여 라디에이터(58)가 설치되어 있다. 또한, 크랭크 샤프트(12)상에는 내부 로터(15) 및 주 베어링(11)간에 스플로켓(69)이 고정되어 있고, 이 스플로켓(59)에는 크랭크 샤프트(12)로부터 캠 샤프트(도2 참조)를 구동하기 위한 동력을 얻기 위한 체인(60)이 걸려 있다. 또한, 스플로켓(59)은 윤활 오일을 순환시키는 펌프에 동력을 전달하기 위한 기어(61)와 일체적으로 형성되어 있다. 기어(61)는 도7에 관해 후술하는 기어 펌프의 구동축에 고정된 기어에 동력을 전달한다.

상기 구성에 있어서, 스타터 버튼을 눌러 배터리(도시하지 않음)에 의해 정류자편(53)에 전압을 인가하면, 브러시(44)를 통하여 시동 코일(51)에 전류가 흐르고, 내부 로터(15)가 회전한다. 그 결과, 내부 로터(15)와 결합되어 있는 크랭크 샤프트(12)가 회전하여 엔진(200)이 시동된다. 엔진(200)의 회전수가 증대하면, 거버너 중량부(55)는 원심력을 받고, 포켓(56)내에서 로터 보스(16)의 외주방향으로 이동하여 도면 중 쇄선으로 표시한 위치에 도달한다.

거버너 중량부(55)가 이동하면, 플레이트(46) 및 플레이트(46)와 결합하고 있는 연결 핀(45)도 쇄선으로 표시한 바와같이 기울어진다. 이 연결 핀(45)의 타단은 브러시 홀더(41)와 결합되어 있으므로, 마찬가지로 브러시 홀더(41)도 기울어진다. 브러시(44)의 스트로크는 상술한 바와같이 제한되어 있으므로, 이 스트로크보다 브러시 홀더(41)가 크게 기울어지면, 브러시(44)와 정류자편(53)의 접촉은 단절된다. 브러시(44)가 정류자편(53)으로부터 이탈된 후는 엔진 구동으로 크랭크 샤프트(12)가 회전하고, 그 결과, 발전 코일(51)에 의해 발전되며, 배터리로 전류가 공급된다.

이어서 엔진(200)의 헤드 주변의 구조를 설명한다. 도2는 엔진의 헤드 주변의 측면 단면도, 도3은 엔진 헤드 주변의 정단면도, 도4는 엔진 헤드 주변의 배면 단면도이다. 실린더(62)내에 배치되어 있는 피스톤(63)은 피스톤 핀(64)을 통하여 콘 로드(14)의 작은 단부측에 연결되어 있다. 실린더 헤드(32)에는 점화 플러그(65)가 나사 연결되어 있고, 그 전극부가 피스톤(63)의 헤드와 실린더 헤드(32) 사이에 형성된 연소실로 향하고 있다. 실린더(62)의 주위는 워터 재킷(66)으로 둘러싸여 있다.

실린더 헤드(32)내의 상기 실린더(62)의 상방에는 베어링(67, 68)에 의해 회전 자유롭게 지지된 캠 샤프트(69)가 설치되어 있다. 캠 샤프트(69)에는 부착부(70)가 결합되어 있고, 이 부착부(70)에는 캠 스플로켓(72)과 캠 센서(155)에 관련되어 캠 펄스를 발생시키기 위한 리럭터부(reluctor, 72a)가 볼트(71)에 의한 공동 체결로 고정되어 있다. 캠 스플로켓(72)에는 체인(60)이 걸려 있다. 이 체인(60)에 의해 상기 스플로켓(59)(도1 참조)의 회전 즉 크랭크 샤프트(12)의 회전이 캠 샤프트(69)로 전달된다.

캠 샤프트(69)의 상부에는 로커 아암(73)이 설치되어 있고, 이 로커 아암(73)은 캠 샤프트(69)의 회전에 따라 캠 샤프트(69)의 캠 형상에 따라 미끄러짐 이동한다. 캠 샤프트(69)의 캠 형상은 4사이클 엔진의 소정 행정에 따라 흡기 밸브(95) 및 배기 밸브(96)가 개폐되도록 결정되어 있다. 흡기 밸브(95)에 의해 흡기관(23)이 개폐되며, 배기 밸브(96)에 의해 배기관(97)이 개폐된다.

캠 샤프트(69)에는 일체적으로 배기 캠 및 흡기 캠이 형성되어 있는데, 이들 캠에 인접하고, 캠 샤프트(69)에 대해 역회전 방향으로만 결합되어 있는 디콘프 캠(98)이 설치되어 있다. 디콘프 캠(98)은 캠 샤프트(69)의 역회전시에 캠 샤프트(69)의 회전에 추종하여 배기 캠의 외주형상보다 돌출된 위치로 회전한다.

따라서, 캠 샤프트(69)의 정회전시에 배기 밸브(96)를 조금 리프트한 상태로 할 수 있고, 엔진의 압축공정에서의 부하를 경감시킬 수 있다. 이에따라, 크랭크축이 시동될 때의 토크를 작게할 수 있으므로, 4사이클 엔진의 스타터로는 소형의 것을 사용할 수 있다. 그 결과, 크랭크 주위를 콤팩트하게 할 수 있고, 뱅크각을 크게할 수 있는 이점이 있다. 또한, 캠이 잠시 정회전함으로써 디콘프 캠(98)의 외형은 배기 캠의 외주 형상내로 되돌아간다.

실린더 헤드(32)에는 워터 펌프 베이스(74)와 워터 펌프 하우징(75)으로 둘러싸인 펌프실(76)이 형성되어 있다. 펌프실(76)내에는 임펠러(77)를 가지는 펌프 샤프트(78)가 설치되어 있다. 펌프 샤프트(78)는 캠 샤프트(69)의 단부에 결합되며, 베어링(79)에 의해 회전 자유롭게 지지되어 있다. 펌프 샤프트(78)의 구동력은 캠 스플로켓(72)의 중심부에 결합되는 핀(80)에 의해 얻어진다.

헤드 커버(81)에는 에어 리드 밸브(94)가 구비되어 있다. 이 에어 리드 밸브(94)는 배기관(97)에 부압이 발생했을 시에 에어를 흡입하여 에미션을 개선한다. 또한, 펌프실(76)의 주변 도처에는 시일 부재가 설치되어 있는데, 개개의 설명은 생략한다.

이어서, 엔진(200)의 회전을 변속하여 후륜으로 전달하는 자동 변속기를 설명한다. 도5, 도6은 엔진의 자동 변속기 부분의 단면도로, 각각 도5는 구동측, 도6은 종동측이다. 도5에서 크랭크 샤프트(12)상의 상기 시동 겸 발전장치의 내부 로터(15)가 설치된 측과 반대측 단부에는 V벨트(82)를 감기위한 풀리(83)가 설치되어 있다. 풀리(83)는 크랭크 샤프트(12)에 대해 회전방향 및 축방향의 운동이 고정된 고정 풀리편(83a)과 크랭크 샤프트(12)에 대해 축방향으로 미끄러짐 이동 자유로운 가동 풀리편(83b)으로 이루어진다. 가동 풀리편(83b)의 배면 즉 V벨트(82)와 접촉하지 않는 면에는 지지판(84)이 부착되어 있다. 지지판(84)은 크랭크 샤프트(12)에 대해 회전방향 및 축방향의 양방으로 그 운동이 규제되어 있어 일체로 회전한다. 지지판(84)과 가동 풀리편(83b)에 의해 둘러싸인 빈곳은 거버너 중량부로서의 롤러(85)를 수용하는 포켓을 형성하고 있다.

한편, 후륜(21)에 동력을 연결하는 클러치 기구는 다음과 같이 구성되어 있다. 도6에서 클러치의 메인 샤프트(125)는 케이스(126)에 끼워진 베어링(127) 및 기어 박스(128)에 끼워진 베어링(129)으로 지지되어 있다. 이 메인 샤프트(125)에는 베어링(130), (131)에 의해 풀리(132)의 고정 풀리편(132a)이 지지되어 있다. 메인 샤프트(125)의 단부에는 너트(133)에 의해 컵 형상의 클러치판(134)이 고정되어 있다.

상기 고정 풀리편(132a)의 슬리브(135)에는 풀리(132)의 가동 풀리편(132b)이 메인 샤프트(125)의 길이 방향으로 미끄러짐 이동 자유롭게 설치되어 있다. 가동 풀리편(132b)은 메인 샤프트(125)의 주위에서 일체적으로 회전할 수 있도록 디스크(136)에 결합되어 있다. 디스크(136)와 가동 풀리편(132b)의 사이에는 양자간의 거리를 확장시키는 방향으로 반발력이 작용하는 압축 코일 용수철(137)이 설치되어 있다. 또한, 디스크(136)에는 핀(138)으로 미끄러짐 이동 자유롭게 지지된 슈(shoe, 139)가 설치되어 있다. 슈(139)는 디스크(136)의 회전 속도가 증대했을 시에 원심력이 작용하여 외주방향으로 미끄러짐 이동하고, 클러치판(134)의 내주에 닿는다. 또한, 디스크(136)가 소정 회전속도에 도달했을시에 슈(139)가 클러치판(134)에 닿도록 용수철(140)이 설치되어 있다.

메인 샤프트(125)에는 피니언(141)이 고정되어 있고, 이 피니언(141)은 아이들 샤프트(142)에 고정된 기어(143)에 맞물려 있다. 또한 아이들 샤프트(142)에 고정된 피니언(144)은 출력 샤프트(145)의 기어(146)에 맞물려 있다. 후륜(21)은 림(21a)과 림(21a)의 주위에 끼워진 타이어(21b)로 이루어지고, 림(21a)이 상기 출력 샤프트(145)에 고정되어 있다.

상기 구성에서 엔진 회전수가 최소인 경우, 롤러(85)는 도5의 실선으로 표시한 위치에 있고, V벨트(82)는 풀리(83)의 최소 직경 부분에 감겨 있다. 풀리(132)의 가동 풀리편(132b)은 압축 코일 용수철(137)에 힘이 가해진 도6의 실선 위치로 기울어져 있고, V벨트(82)는 풀리(132)의 최대 직경 부분에 감겨 있다. 이 상태에서 원심 클러치의 메인 샤프트(125)는 최소 회전수로 회전되므로, 디스크(136)에 가해지는 원심력은 최소이고, 슈(139)는 용수철(140)에 의해 내방으로 밀려 있으므로 클러치판(134)에 닿지 않는다. 즉, 엔진의 회전이 메인 샤프트(125)에 전달되지 않아 후륜(21)은 회전되지 않는다.

한편, 엔진 회전수가 큰 경우에는 롤러(85)가 원심력으로 외주방향으로 기울어진다. 도5의 쇄선으로 표시한 위치가 최대 회전수일 때의 롤러(85)의 위치이다. 롤러(85)가 외주방향으로 기울어지면, 가동 풀리편(83b)은 고정 풀리편(83a)측으로 밀리므로 V벨트(82)는 풀리(83)의 최대 직경 기울어짐으로 이동한다. 그렇게 되면, 원심 클러치측에서는 압축 코일 용수철(137)보다 세 가동 풀리편(132b)이 기울어지고, V벨트(82)는 풀리(132)의 최소 직경 기울어짐으로 이동한다. 따라서, 디스크(136)에 가해지는 원심력이 증대하고, 슈(139)는 용수철(140)보다 세 외측방으로 돌출되며, 클러치판(134)에 닿는다. 그 결과, 엔진의 회전이 메인 샤프트(125)에 전달되며, 기어 드레인을 통하여 차륜(21)에 동력이 전달된다. 이렇게하여 엔진의 회전수에 따라 크랭크 샤프트(12)측의 풀리(83) 및 원심 클러치측의 풀리(132)에 대한 V벨트(82)가 감긴 직경이 변화하고, 변속 작용이 달성된다.

상술과 같이 엔진 시동시는 시동 코일(51)에 통전하여 엔진에 힘을 가할 수 있는데, 본 실시형태에서는 페달 동작에 의해 엔진(200)을 시동하는 킥 시동장치를 겸용하고 있다. 또한 도5를 참조하여 킥 시동장치를 설명한다. 상기 고정 풀리편(83a)의 배면에는 킥 시동용의 종동 도그 기어(86)가 고정되어 있다. 한편, 커버(36)측에는 나선형 기어(87)를 가지는 지지축(88)이 회전 자유롭게 지지되어 있다. 지지축(88)의 단부에는 캡(89)이 고정되어 있고, 이 캡(89)의 단면에는 상기 종동 도그 기어(86)와 맞물리는 구동 토크 기어(90)가 형성되어 있다.

또한, 커버(36)에는 킥 샤프트(27)가 회전 자유롭게 지지되어 있고, 이 킥 샤프트(27)에는 상기 나선형 기어(87)와 맞물리는 섹터 나선형 기어(91)가 용접되어 있다. 킥 샤프트(27)의 단부 즉 커버(36)로부터 외부로 돌출되어 있는 부분에는 스플라인이 형성되어 있고, 이 스플라인에는 킥 아암(28)(도10 참조)에 설치된 스플라인이 결합된다. 또한, 부호 92, 93은 되돌림 용수철이다.

상기 구성에서 킥 페달(29)을 밟으면, 되돌림 용수철(93)보다 세 킥 샤프트(27) 및 섹터 나선형 기어(91)가 회전한다. 지지축(188) 및 섹터 나선형 기어(91)는 섹터 나선형 기어(91)가 킥 페달의 밟음에 의해 회전한 경우에 풀리(83)측으로 나선형 기어(87)에 힘을 가하는 추력이 발생하도록 상호 비틀림 방향이 설정되어 있다. 따라서, 킥 페달(29)을 밟으면 나선형 기어(87)가 풀리(183)측으로 기울고, 캡(89)의 단면에 형성된 구동 도그 기어(90)가 종동 도그 기어(86)와 맞물린다. 그 결과, 크랭크 샤프트(12)는 회전되며, 엔진(200)의 시동이 가능해진다. 엔진이 시동되면 킥 페달(29)의 밟음이 약해지고, 되돌림 용수철(92, 93)에 의해 섹터 나선형 기어(91)를 반전시키면, 구동 도그 기어(90)와 종동 도그 기어(86)의 결합이 해제된다.

다음에 도7을 참조하여 윤활 오일의 공급 시스템을 설명한다. 오일 공급부는 크랭크실(9)의 하부에 설치된다. 오일 팬(147)에는 오일을 도입하기 위한 관로(148)가 형성되어 있고, 화살표D1에 따라 기어 펌프(149)에 오일이 흡입된다. 기어 펌프(149)에 흡입된 오일은 압력이 높아져 관로(150)로 배출되며, 화살표 D2, D3에 따라 관로(150)를 통과하여 크랭크실 내로 토출된다.

여기서 기어 펌프(149)의 펌프 샤프트(151)에는 기어(152)가 결합되어 있고, 또한 이 기어(152)에는 크랭크 샤프트(12)에 결합된 기어(61)가 맞물려 있다. 즉, 기어 펌프(149)는 크랭크 샤프트(12)의 회전에 따라 구동되며, 윤활을 위한 오일을 순환시키고 있다.

다음에 크랭크 펄스를 출력하는 센서의 배치를 설명한다. 도8은 크랭크 펄스를 발하는 센서(크랭크 펄서)의 배치를 표시하는 크랭크 샤프트 주위의 측면 단면도이고, 도9는 크랭크 샤프트 주위의 정단면도이다. 이들 도면에 있어서, 크랭크 케이스는 전부 크랭크 케이스(99F) 및 후부 크랭크 케이스(99R)로 이루어지고, 크랭크 펄서(153)는 후부 크랭크 케이스(99R)측에 있고, 크랭크 샤프트(12)에 직교하도록 설치되어 있다. 그리고, 그 검출용 단부(153a)가 좌측 크랭크 웨브(12L)의 외주 에지에 대향하여 배치되어 있다. 상기 좌측 크랭크 웨브(12L)의 외주에는 오목부, 즉 리럭터부(154)가 형성되어 있고, 크랭크 펄서(153)는 이 리럭터부(154)와 자기적(磁氣的)으로 결합되어 크랭크각의 검출 신호를 출력한다.

이상 설명한 바와같이, 본 실시형태에서는 캠 샤프트(69)를 구동시키기 위한 스플로켓(59)이나 오일 펌프용 구동용의 기어(61)를 크랭크 샤프트(12)를 지지하는 베어링(11)에 인접하게 하여 크랭크 샤프트(12)상에 부착했다. 그리고 이들 스플로켓(59)이나 기어(61)에 근접한 위치, 즉 베어링(11)으로부터 멀지않은 위치에 영구 자석(19)을 포함하는 내부 로터(15)를 배치했다. 특히, 시동과 발전을 자동적으로 절환하는 거버너 기구의 거버너 중량부(55)를 베어링(11)에 근접하게 하여 배치했다.

이상의 설명에서 명백한 바와같이 청구항1의 발명에 의하면, 4사이클 엔진의 실린더 헤드에 설치한 캠 샤프트에 크랭크 샤프트로부터 구동력을 부여할 경우, 동 크랭크 샤프트에 설치한 시동 겸 발전용의 내부 로터 등의 요소가 외부로 돌출되는 정도를 작게할 수 있다. 따라서, 엔진 전체의 소형화를 도모할 수 있다.

Claims

실린더 헤드에 설치한 흡기 밸브 및 배기 밸브를 구동하는 밸브 구동 시스템과, 크랭크 샤프트의 일측에 설치된 상기 밸브 구동 시스템의 구동 수단을 가지는 4사이클 내연기관용 시동 겸 발전 장치에 있어서,

상기 구동 수단이 설치된 측의 크랭크 샤프트의 단부에 설치되고, 주위에 영구 자석을 배치한 내부 로터와,

상기 내부 로터의 외주에 배치된 외부 스테이터와,

상기 외부 스테이터에 감긴 시동 코일 및 발전 코일과,

상기 구동 수단에 인접하는 측의 상기 내부 로터에 설치된 거버너 수단과,

상기 구동 수단 설치측과는 반대측에 있고, 상기 내부 로터에 그 축방향에서 기울어짐 자유롭게 설치된 상기 시동 코일용의 전기 공급 브러시 수단과,

상기 전기 공급 브러시 수단을 전기 공급측에 대해 접촉 이탈시키기 위해 상기 거버너 수단 및 상기 전기 공급 브러시 수단을 연결하는 연결수단을 구비한 것을 특징으로 하는 4사이클 내연기관용 시동 겸 발전 장치.