特開2016-217222(P2016-217222A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2016-217222(P2016-217222A)
(43)【公開日】2016年12月22日
(54)【発明の名称】ガバナ装置
(51)【国際特許分類】
   F02D 31/00 20060101AFI20161125BHJP
   F02D 11/04 20060101ALI20161125BHJP
【FI】
   F02D31/00 301C
   F02D11/04 B
【審査請求】有
【請求項の数】3
【出願形態】OL
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2015-101721(P2015-101721)
(22)【出願日】2015年5月19日
(71)【出願人】
【識別番号】000005348
【氏名又は名称】富士重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100123696
【弁理士】
【氏名又は名称】稲田 弘明
(74)【代理人】
【識別番号】100100413
【弁理士】
【氏名又は名称】渡部 温
(72)【発明者】
【氏名】野口 祐則
【テーマコード(参考)】
3G065
【Fターム(参考)】
3G065CA23
3G065JA17
(57)【要約】
【課題】簡単な構成によりガバナスプリングの共振を抑制したガバナ装置を提供する。
【解決手段】エンジン1の吸入空気量を調節するスロットルバルブを開閉するスロットルレバー41と、ガバナロッド120を介してスロットルレバーと連結され、クランクシャフト11に取り付けられたガバナウェイトに作用する遠心力の増加に応じてスロットルレバー41をスロットルバルブを閉じる方向に駆動するガバナレバー110と、ガバナレバーをスロットルレバーを開く方向に付勢するガバナスプリング140とを備えるガバナ装置100を、ガバナスプリングは、一方の端部がエンジンの運転速度調整を行うスピードコントローラ130に連結され、他方の端部がガバナロッドの中間部分に形成された被係止部123に連結された引張コイルばねである構成とする。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジンの吸入空気量を調節するスロットルバルブを開閉するスロットルレバーと、
ガバナロッドを介して前記スロットルレバーと連結され、クランクシャフトに取り付けられたガバナウェイトに作用する遠心力の増加に応じて前記スロットルレバーを前記スロットルバルブを閉じる方向に駆動するガバナレバーと、
前記ガバナレバーを前記スロットルレバーを開く方向に付勢するガバナスプリングと
を備えるガバナ装置であって、
前記ガバナスプリングは、一方の端部が前記エンジンの運転速度調整を行うスピードコントローラに連結され、他方の端部が前記ガバナロッドの中間部分に形成された被係止部に連結された引張コイルばねであること
を特徴とするガバナ装置。
【請求項2】
前記被係止部は前記ガバナロッドの中間部分をクランク状に屈曲して形成されていること
を特徴とする請求項1に記載のガバナ装置。
【請求項3】
前記ガバナスプリングの一端部は、前記ガバナロッドのクランク状に屈曲形成された突端部に係止されるとともに、前記ガバナスプリングの一端部の前記突端部からの脱落を防止する留め具が前記ガバナロッドに係止されていること
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載のガバナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、汎用エンジンに設けられるガバナ装置に関し、特に簡単な構成によりガバナスプリングの共振を抑制したものに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば建設機械等のセット機を駆動する汎用エンジンには、エンジン回転数を自律的に調整する調速機構であるガバナ装置が設けられる。
ガバナ装置は、エンジンのクランクシャフトに取り付けられたガバナウェイトに作用する遠心力を利用して、エンジン回転数の増加に応じてスロットルバルブを閉弁方向に付勢するものである。
ガバナ装置には、ガバナウェイトに連動するガバナレバーの動作をスロットルバルブに伝達するガバナロッドと、スピードコントローラとガバナレバーとの間に掛けわたされガバナレバーをスロットル開弁側に付勢するガバナスプリングが設けられる。
ガバナ装置は、ガバナウェイトの遠心力とガバナスプリングの付勢力とが釣り合うエンジン回転数となる位置にスロットルバルブを保持し、エンジン回転数の調速を行う。
【0003】
例えばランマ等の建設機械のように搭載機械の振動が大きい場合に、ガバナ装置のガバナスプリングが共振することによって、エンジンの回転が不安定となったり、さらにはガバナスプリングの折損や、スピードコントローラのガバナスプリングとの連結箇所の破損などに至る場合がある。
このようなガバナ装置に関する従来技術として、例えば、特許文献1には、スロットルレバーとガバナレバーとの間に緩衝バネを架着し、緩衝バネのバネ定数をガバナスプリングのバネ定数以下に設定することが記載されている。
特許文献2には、ガバナスプリングの振動によるエンジンの回転変動を防止するため、棒状に形成された制振具をコイル内に内嵌することが記載されている。
特許文献3には、ガバナスプリングの共振防止を図るため、ガバナスプリングの長さ方向の中央部に直線状部を設け、弾性防振具の支持部をこの直線状部に支持させることが記載されている。
特許文献4には、ガバナレバーに作用する振れを抑制して安定したエンジン回転を得るため、ガバナレバーの基部に回転モーメントを打ち消すバランスウェイトを固設することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】実開昭59− 52147号公報
【特許文献2】特開平11−101135号公報
【特許文献3】実開平 2− 91231号公報
【特許文献4】特開2004−278480号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記した各従来技術においては、防振用として防振材やウェイト等の部品を新規に追加する必要があり、部品点数が増加して製造工程が煩雑となり、ガバナ装置の重量、コストも増加してしまう。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、簡単な構成によりガバナスプリングの共振を抑制したガバナ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項1に係る発明は、エンジンの吸入空気量を調節するスロットルバルブを開閉するスロットルレバーと、ガバナロッドを介して前記スロットルレバーと連結され、クランクシャフトに取り付けられたガバナウェイトに作用する遠心力の増加に応じて前記スロットルレバーを前記スロットルバルブを閉じる方向に駆動するガバナレバーと、前記ガバナレバーを前記スロットルレバーを開く方向に付勢するガバナスプリングとを備えるガバナ装置であって、前記ガバナスプリングは、一方の端部が前記エンジンの運転速度調整を行うスピードコントローラに連結され、他方の端部が前記ガバナロッドの中間部分に形成された被係止部に連結された引張コイルばねであることを特徴とするガバナ装置である。
【0007】
これによれば、ガバナスプリングの端部をガバナレバーに連結する一般的な構成に対してガバナスプリングの長さを短縮し、ガバナスプリングの共振周波数(固有振動数)を高くしてセット機などからの加振周波数と離間させるとともに、振幅も小さくして共振を抑制することができる。
これによって、例えば防振材やウェイトを追加する従来技術のように、部品点数や重量を増加させることなく、エンジン回転数が不安定となったり、ガバナスプリングの折損や周辺部品の損傷が生じることを防止し、エンジンの耐久性を向上することができる。
また、ガバナロッド上におけるガバナスプリングの連結箇所の軸方向位置の設定自由度が高いことから、ガバナスプリングの共振周波数のチューニングが容易であり、例えばセット機の特性などによって加振振動数が異なる場合であっても簡単な設計変更によって対応することが可能である。
さらに、ガバナロッド及びガバナスプリングの設計変更のみで既存のエンジンにも容易に適用することが可能である。
【0008】
請求項2に係る発明は、前記被係止部は前記ガバナロッドの中間部分をクランク状に屈曲して形成されていることを特徴とする請求項1に記載のガバナ装置である。
これによれば、部品点数を増加させることなく簡単な構成によって被係止部を形成することができる。
請求項3に係る発明は、前記ガバナスプリングの一端部は、前記ガバナロッドのクランク状に屈曲形成された突端部に係止されるとともに、前記ガバナスプリングの一端部の前記突端部からの脱落を防止する留め具が前記ガバナロッドに係止されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のガバナ装置である。
これによれば、ガバナロッドからガバナスプリングが脱落することを防止して信頼性を向上することができる。
【発明の効果】
【0009】
以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成によりガバナスプリングの共振を抑制したガバナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1】本発明を適用したガバナ装置の実施例1を有するエンジンの外観斜視図である。
図2図1のエンジンからエアクリーナ、燃料タンク等を取り外した状態を上面から見た平面図である。
図3図1のエンジンを水平方向から見た図である。
図4図1のエンジンからエアクリーナ、マフラ、燃料タンク等を取り外した状態をシリンダヘッド側の斜め上方側から見た斜視図である。
図5図1のエンジンからエアクリーナ、マフラ、燃料タンク等を取り外した状態をクランクケース側の斜め上方側から見た斜視図である。
図6】本発明の比較例であるガバナ装置を有するエンジンからエアクリーナ、燃料タンク等を取り外した状態を上面から見た平面図である。
図7】本発明を適用したガバナ装置の実施例2のガバナロッドとガバナスプリングとの連結部を上方から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明は、簡単な構成によりガバナスプリングの共振を抑制したガバナ装置を提供する課題を、ガバナスプリングのガバナレバー側の一方の端部をガバナロッドの中間部に形成された係止部に連結し、ガバナスプリングを短縮して共振周波数を高くし、エンジン運転中に発生する振動の周波数とずらすことによって解決した。
【実施例1】
【0012】
以下、本発明を適用したガバナ装置の実施例1について説明する。
実施例1のガバナ装置は、例えば建設機械等のセット機器に組み合わされて駆動力を発生する汎用エンジンに設けられる自動調速機構である。
【0013】
図1は、実施例1のガバナ装置を有するエンジンの外観斜視図である。
図2は、図1のエンジンからエアクリーナ、燃料タンク等を取り外した状態を上面から見た平面図である。
図3は、図1のエンジンを水平方向(クランクシャフト軸線方向におけるブロワファン側)から見た図である。
図4は、図1のエンジンからエアクリーナ、マフラ、燃料タンク等を取り外した状態をシリンダヘッド側の斜め上方側から見た斜視図である。
図5は、図1のエンジンからエアクリーナ、マフラ、燃料タンク等を取り外した状態をクランクケース側の斜め上方側から見た斜視図である。
【0014】
エンジン1は、例えば、強制空冷4ストローク単気筒のOHCガソリンエンジンである。
エンジン1は、クランクケース10、シリンダ20、シリンダヘッド30、キャブレタ40、エアクリーナ50、マフラ60、燃料タンク70、ブロワファン80、ガバナ装置100等を有して構成されている。
【0015】
クランクケース10は、エンジン1の出力軸であるクランクシャフト11を回転可能に支持するとともに収容する容器状の部分である。
クランクシャフト11の両端部は、クランクケース10から突出して配置され、一方の端部にはブロワファン80のファン本体が固定される。
他方の端部は、クランクケース10から突出し、図示しないセット機器の被駆動部材が連結される。
【0016】
シリンダ20は、クランクシャフト11にコネクティングロッドを介して連結された図示しないピストンが往復可能に挿入される筒状の部分である。
シリンダ20は、シリンダヘッド30側がクランクケース10側よりも高くなるように中心軸線が傾斜した状態で、クランクケース10から斜め上方へ突出して形成されている。
シリンダ20の外面部には、冷却用のフィンが複数形成されている。
【0017】
シリンダヘッド30は、シリンダ20のクランクケース10側とは反対側の端部に設けられ、燃焼室、点火栓、吸排気ポート、吸排気バルブ及び動弁駆動機構などが設けられている。
シリンダヘッド30の外面部には、冷却用のフィンが形成されている。
【0018】
キャブレタ(気化器)40は、シリンダヘッド30の吸気ポートに燃焼用空気(新気)を導入する吸気管路に設けられ、ベンチュリ効果を利用して燃料噴霧を供給し、混合気を形成するものである。
キャブレタ40は、スロットルレバー41を備えている。
スロットルレバー41は、バレルを通過する新気流量を調節するバタフライバルブであるスロットルバルブの軸部に連結されている。
スロットルレバー41は、軸部回りに回動可能であり、スロットルバルブはスロットルレバー41の角度位置に応じて開度が変化するようになっている。
実施例1においては、スロットルレバー41においてガバナロッド120の端部121が係止される先端部が、ガバナレバー110側へ回動することによってスロットルバルブが閉じられるよう構成されている。
【0019】
エアクリーナ50は、樹脂系材料によって容器状に形成されたケース内に濾紙などからなるフィルタエレメントを配置して構成され、外気を導入するとともにダスト等の異物を濾過してキャブレタ40に供給するものである。
【0020】
マフラ60は、シリンダヘッド30の排気ポートから排出される排ガス(既燃ガス)の音響エネルギを低減して外部に放出するものである。
【0021】
燃料タンク70は、エンジン1の燃料であるガソリンを貯留する容器である。
燃料タンク70は、クランクケース10の上部に配置され、自然落下によりキャブレタ40のフロート室にガソリンを供給する。
【0022】
ブロワファン80は、クランクケース10のクランクシャフト11の回転軸方向における一方の端部に隣接して設けられ、エンジン1を冷却する冷却風を発生するものである。
ブロワファン80は、クランクケース10に固定されたファン本体の周囲を、導風効果を有するブロワハウジングで囲って構成されている。
ブロワファン80の内部には、ユーザが手動によりエンジンを始動するリコイルスタータが設けられている。
【0023】
ガバナ装置100は、エンジン1の回転数(クランクシャフト11の回転速度)を自律的に調整する調速機構である。
ガバナ装置100は、図示しない遠心ガバナ機構を備え、さらに、ガバナレバー110、ガバナロッド120、スピードコントローラ130、ガバナスプリング140等を有して構成されている。
遠心ガバナ機構は、クランクケース10の内部において、クランクシャフト11に対して径方向に相対変位可能に取り付けられたガバナウェイトを備えている。
ガバナウェイトは、クランクシャフト11の回転による遠心力の増加に応じて(回転数増加に応じて)、クランクシャフト11に対して外径側に変位する。
【0024】
ガバナレバー110は、クランクケース10の上面部から外部側へ突出して設けられている。
ガバナレバー110は、実質的に鉛直方向に沿って配置され、クランクケース10の上面から突出した回転軸111から、ブロワファン80の上部側の方向へ、実質的に水平方向に沿って突出して形成されている。
ガバナレバー110は、クランクシャフト11の回転数(回転速度)増加に伴うガバナウェイトの変位と連動して、突端部側がキャブレタ40側から離間する方向(図2における反時計回り)に回動し、ガバナロッド120を牽引して、スロットルレバー41をスロットルバルブを閉じる方向に駆動する。
【0025】
ガバナロッド120は、両端部121,122をキャブレタ40のスロットルレバー41の先端部と、ガバナレバー110の先端部とにそれぞれ揺動可能に連結され、これらを連動させるリンケージ部材である。
ガバナロッド120は、例えば金属製の線材(棒材)によって、主要部分がほぼストレートに形成されており、スロットルレバー41側の端部121とガバナレバー110側の端部122は、フック状に屈曲して形成されている。
また、ガバナロッド120の長手方向中央部よりも、ややガバナレバー110側の中間部には、上方から見て凸状あるいはコの字状となるようにクランク状に屈曲して形成されたガバナスプリング連結部123が設けられている。
ガバナスプリング連結部123には、ワッシャ124が設けられている。
ワッシャ124は、中央部に円形の開口が設けられた円盤状に形成され、開口の内部にガバナスプリング連結部123が嵌め込まれた状態でガバナロッド120に溶接等によって固定されている。
【0026】
スピードコントローラ130は、ユーザがエンジン1の目標回転速度を設定する部材である。
スピードコントローラ130は、エンジン1に対して、ガバナレバー110の回転軸111と実質的に平行な所定の軸回りに揺動可能に取り付けられたレバー状に構成されている。
スピードコントローラ130は、レバー先端部を任意の角度位置において固定する固定手段を備えている。
実施例1においては、軸はキャブレタ40のクランクケース10側に隣接して設けられ、スピードコントローラ130は、この軸からシリンダヘッド30側から反対側に突出している。
【0027】
ガバナスプリング140は、ガバナレバー110を、スロットルバルブ41を閉じる方向(図2における時計回りの方向)に付勢する引張コイルバネである。
ガバナスプリング140の一方の端部141は、スピードコントローラ130のレバー先端部に連結されている。
ガバナスプリング140の他方の端部142は、ガバナロッド120の中間部に設けられたガバナスプリング連結部123に連結されている。
ガバナスプリング140の両端部141,142は、スピードコントローラ130、ガバナロッド120に対してそれぞれ所定の角度範囲内で揺動可能に連結されている。
【0028】
エンジン1の運転時においては、クランクシャフト11の回転数増加に応じてガバナウェイトに作用する遠心力が増加し、ガバナレバー110が図2における反時計回り方向に回動するが、このときガバナスプリング140は引張されてバネ反力が増加し、ガバナレバー110を図2における時計回りに回動させるモーメントを発生する。
このため、スロットルバルブの開度は、ガバナレバー110を回動させるガバナウェイトの遠心力と、ガバナスプリング140のバネ反力とが釣り合う状態におけるガバナレバー110の位置に応じて決定され、エンジン1の回転数は所定の範囲内に維持されるようになっている。
【0029】
以下、上述した実施例1のガバナ装置の効果を、以下説明する本発明の比較例と対比して説明する。
比較例及び後述する実施例2において、実施例1と実質的に共通する箇所については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
【0030】
図6は、本発明の比較例であるガバナ装置を有するエンジンからエアクリーナ、燃料タンク等を取り外した状態を上面から見た平面図である。
図6は、実施例1における図2に相当する面を示している。
比較例のガバナ装置においては、ガバナロッド120にガバナスプリング連結部123を設けておらず、ガバナスプリング140の端部142は、ガバナレバー110の突端部に形成された開口に係止されている。
【0031】
比較例においては、ガバナスプリング140が比較的長くなることから、共振周波数が低くなり、エンジン1の運転中にセット機器などから加振された際にガバナスプリング140の共振が発生しやすくなる傾向がある。
このため、エンジン1の回転数が不安定となったり、さらにはガバナスプリング140の折損や、スピードコントローラ130やガバナレバー110等の周辺部品の損傷が懸念される。
【0032】
これに対し、本実施例によれば、ガバナスプリング140の端部142をガバナレバーに係止する比較例の構成に対して、ガバナスプリング140の長さを短縮し、ガバナスプリング140の共振周波数(固有振動数)を高くしてセット機などからの加振周波数と離間させるとともに、振幅も小さくして共振を抑制することができる。
これによって、例えば防振材やウェイトを追加する従来技術のように部品点数や重量を増加させることなくガバナスプリング140の折損や周辺部品の損傷を防止してエンジン1の耐久性を向上することができる。
また、ガバナロッド120上におけるガバナスプリング140の連結位置の軸方向位置の設定自由度が高いことから、ガバナスプリング140の共振周波数のチューニングが容易であり、例えばセット機の特性などによって加振振動数が異なる場合であっても簡単な設計変更によって対応することが可能である。
さらに、ガバナロッド120及びガバナスプリング140の設計変更のみで既存のエンジンにも容易に適用することが可能である。
【実施例2】
【0033】
次に、本発明を適用したガバナ装置の実施例2について説明する。
図7は、実施例2のガバナ装置におけるガバナロッドとガバナスプリングとの連結部を上方から見た図である。
実施例2においては、実施例1のワッシャ124に代えて、以下説明する樹脂製の留め具150によってガバナスプリング140の端部142の脱落防止を図っている。
留め具150は、弾性を有する樹脂系材料をインジェクション成形して一体に形成されている。
【0034】
留め具150は、実質的に水平方向(ガバナロッド120の本体部とガバナスプリング連結部123のコの字形状とを含む平面に沿った方向)に沿った平板状に形成されている。
留め具150には、上面部を凹ませて、ガバナロッド120のガバナスプリング連結部123を含む領域が嵌め込まれる溝部151が形成されている。
ガバナスプリング連結部123を含むガバナロッド120の一部は、留め具150の溝部151内に嵌め込まれ保持される。
溝部151には、ガバナロッド120の脱落を防止するタブ部152が設けられている。
タブ部152は、溝部151の上端部(留め具150の上面部近傍の領域)の一部における溝側面から、溝の中央側に突出して形成されている。
タブ部152は、溝部151内のロッドをその弾性力により押え、溝部151からの脱落を防止する機能を有する。
ガバナスプリング連結部123の突端部(ガバナロッド120の本体部から最も偏心した領域)は、留め具150の一方の端部から張り出して配置され、ガバナスプリング140の端部142はここに係止されている。
【0035】
以上説明した実施例2によれば、上述した実施例1の効果と実質的に同様の効果に加え、留め具150を設けたことによってガバナスプリング140のガバナロッド120からの脱落をより確実に防止することができる。
また、このような樹脂成型品の留め具150は、組立作業者が容易に嵌め込み固定することができ、実施例1のワッシャ124のように溶接等を行う必要がなく、組立工程を簡素化することができる。
【0036】
(変形例)
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
ガバナ装置及びエンジンを構成する各部材の形状、構造、材質、製法、配置、数量等は実施例の構成に限らず適宜変更することができる。
また、ガバナスプリングをガバナロッドの中間部に係止する個所における構成も特に限定されない。
【符号の説明】
【0037】
1 エンジン 10 クランクケース
11 クランクシャフト 20 シリンダ
30 シリンダヘッド 40 キャブレタ
41 スロットルレバー 50 エアクリーナ
60 マフラ 70 燃料タンク
80 ブロワファン
100 ガバナ装置 110 ガバナレバー
111 回転軸 120 ガバナロッド
121,122 端部 123 ガバナスプリング連結部
124 ワッシャ 130 スピードコントローラ
140 ガバナスプリング 141,142 端部
150 留め具 151 溝部
152 タブ部
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7