JP2000345880A

JP2000345880A - 遠心ガバナー装置

Info

Publication number: JP2000345880A
Application number: JP11155999A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Kai; 誠一甲斐; Masato Kinoshita; 雅斗木下
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-06-03
Filing date: 1999-06-03
Publication date: 2000-12-12

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の一般的な構造に比べて複雑にならず、
またガバナー装置による作動特性も変化させずに、作動
時のストロークを拡大することができる遠心ガバナー装
置を提供する。【解決手段】エンジンやモータなどにより連動回転す
る回転軸１５の回転時に発生する遠心力で半径方向外方
に移動するボール２５を備えた遠心ガバナー装置２２に
おいて、ボール２５を半径方向にガイドする複数のホル
ダー２８・２９を相対向して設けた一対の略環状のガイ
ド２３・２４を、回転軸１５上に接近・離間可能に配装
するとともに、スプリング部材２６を介してガイド２３
・２４を接近する方向に付勢し、回転軸１５外周面のボ
ール２５の位置に、該ボール２５の一部が遊嵌可能な環
状溝３０を形成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、エンジンやモー
タの回転速度に関連してエンジンの排気バルブの開閉制
御やスロットルの制御や小型滑走艇のウォータジェット
ポンプのノズルの方向制御などを行うためのガバナー装
置に関するもので、エンジンのクランク軸やモータの回
転に連動する回転軸の回転時の遠心力を利用して作動さ
れる遠心ガバナー装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の遠心ガバナー装置は、従来、図
５に示す構造のものが一般的である。すなわち、回転軸
１５上において、一対の略環状のガイド２３・２４を軸
方向に沿って配装し、スプリング部材２６によりガイド
２４をガイド２３に接近する方向に付勢し、各ガイド２
３・２４の円周方向に遠心部材としてのボール２５を配
置し、回転軸１５が回転することにより発生する遠心力
でボール２５が半径方向の外方へ移動することにより、
ガイド２４がスプリング部材２６のバネ力に抗して移動
する。このとき、ガイド２４がガイド２３に対し離間す
る方向へ移動する際のストローク（移動量）で、例えば
排気バルブを開閉制御するものである。

【０００３】図５に示す上記遠心ガバナー装置は、特公
平７−６４２０号公報の図１に記載されているが、この
装置は、クランク軸と連動して回転するガバナー専用の
軸を回転自在に配設し、このガバナー軸に遠心力で作動
するガバナー機構を２つ並べて配設した構造からなる。
このようにガバナー機構は、通常、専用のガバナー軸を
設けてその軸上に配設されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の構造では、次のような点で改良の余地がある。
すなわち、図５に示す遠心ガバナー装置は、これが配置する回
転軸１５の外径が大きくなると、ボール２５が半径方向
に移動する可動範囲Ｌが狭くなり、ガイド２４が移動可
能なストロークＳが短くなる。

【０００５】そこで、ボール２５の可動範囲Ｌを拡大す
るために各ガイド２３・２４のホルダー２８・２９の半
径方向の長さを延長すると、ガバナー装置が半径方向に
拡大して全体的に大型化し、このガバナー装置を設ける
エンジン等の装置が大型化することになる。

【０００６】また、ガイド２４においてボール２５の案
内面の傾斜角度αを大きくすることにより、ガイド２４
のストロークＳを延長しようとすると、図６の作動特性
を示すグラフのガバナー装置による作動特性が直線状の
実線Ａからカーブした破線Ｂに変化し、あらかじめ設定
した回転速度において、例えば排気バルブの開閉を所定
の制御にすることができなくなる。つまり、設定した回
転速度に達したときに排気バルブを開放させたり、その
回転速度より低下したときに排気バルブを閉鎖させたり
することができなくなる。

【０００７】上記公報に記載の装置のように、専用
のガバナー軸を設けてそこにガバナー装置を配置する構
造では、ガバナー軸を設けるための空間部が余分に必要
になり、エンジン全体のコンパクト化を図るうえで妨げ
になるとともに、クランク軸に連動して回転させるため
の駆動歯車やガバナー装置の構成部材を円滑に駆動する
ためのオイル潤滑室などの設置が必要になり、構造が複
雑になる。

【０００８】この発明は上述の点に鑑みなされたもの
で、従来の一般的な構造に比べて複雑にならず、またガ
バナー装置による作動特性も変化させずに、作動時のス
トロークを拡大することができる遠心ガバナー装置を提
供することを第１の目的としている。また、あらかじめ
装備されている外径の大きな回転軸を利用して空間部に
ガバナー装置を配置することにより、エンジン等の装置
全体のコンパクト化を図れ、しかも制御機器の制御に必
要なストロークを作動特性を変えずに得られる遠心ガバ
ナー装置を提供することを第２の目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明に係る遠心ガバナー装置は、エンジンやモー
タなどにより連動回転する回転軸の回転時に発生する遠
心力で半径方向外方に移動するボール、ローラなどの遠
心部材を備えた遠心ガバナー装置において、前記遠心部
材を半径方向にガイドする複数のホルダーを相対向して
設けた一対の略環状のガイドを、前記回転軸上に接近・
離間可能に配装するとともに、スプリング部材を介して
前記ガイドを相互に接近する方向に付勢し、前記回転軸
外周面の前記遠心部材の位置に、該遠心部材の一部が遊
嵌可能な環状溝を形成したことを特徴としている。

【００１０】上記の構成を有する本発明の遠心ガバナー
装置によれば、回転軸上に設けられた環状溝内に遠心部
材の一部が遊嵌されることにより、遠心部材の遊嵌部分
に相当する分の半径方向への移動距離が拡大する。この
ため、ホルダーの遠心部材案内面の傾斜角度α（図５
(ａ)）を増大することなく、またホルダーの半径方向の
長さを拡大することなく、ガバナー装置によるストロー
クを従来の装置に比べて大きくすることができる。した
がって、ガバナー装置を配置する回転軸の外径が大きく
なっても、制御に必要なストロークを得ることができ
る。しかも、構造的には、回転軸の外周面に環状溝を設
けるだけの簡単な加工を施すだけで済むので、構造上も
複雑にならず、また既製の装置からの改造も容易であ
る。

【００１１】請求項２に記載のように、前記回転軸を、
エンジンのクランク軸に歯車を介して接続され連動して
回転するバランサー軸とし、その両端部にバランサーウ
エイトをそれぞれ一体回転可能に装着し、前記バランサ
ー軸上の前記バランサーウエイト間の空間部に、前記遠
心ガバナー装置を配置することができる。

【００１２】請求項２記載の遠心ガバナー装置によれ
ば、エンジンの回転を円滑にするためのバランサー軸
は、バランサーウエイトを両端部に備えることによって
必要最小重量のバランサーウエイトによりバランス作用
が有効に発揮される。そして、バランサー軸の軸方向の
中間位置には本来であれば無駄な空間となるはずのスペ
ースに、エンジン等を制御するための遠心ガバナー装置
が設けられ、従来、一般的に行われるようなガバナー軸
を設けてガバナー装置を配置するという方法に比べて、
構造が簡素化され、部品点数も削減されるうえに、バラ
ンサー軸の回転力を利用してガバナー装置を作動できる
とともに、余分なスペースを削減してエンジン全体のコ
ンパクト化が図られる。ところで、バランサー軸は一般
にガバナー軸に比べて強度上の理由で外径を大きくして
あるから、従来のガバナー装置を装着した場合にはスト
ロークが短くなり、制御に影響が及ぶおそれがあるが、
請求項１に記載の構成を有するガバナー装置を用いたこ
とにより、制御に必要かつ十分なストロークが確保され
る。

【００１３】請求項３に記載のように、前記バランサー
軸上の駆動用歯車を密閉されたオイル潤滑室内に配置す
るとともに、該オイル潤滑室内に前記遠心ガバナー装置
を配置し、前記オイル潤滑室内にオイルを潤滑させるよ
うにすることが好ましい。

【００１４】請求項３記載の遠心ガバナー装置は、エン
ジンの運転時にバランサー軸が回転するときの回転力を
遠心部材を介して遠心力に変換して作動する構造を備え
ているため、オイル潤滑室内のウエットな雰囲気中で遠
心部材がバランサー軸の回転速度に応じて円滑に半径方
向に移動し、ガバナー装置の作動時に制御機器の操作に
必要なストロークを発生させる。一方、バランサーウエ
イトは、オイル潤滑室外側のドライな雰囲気中で回転す
るためオイル撹拌時に生じる抵抗がなく回転抵抗が小さ
く抑えられ、円滑に回転してエンジンの回転を滑らかに
する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の遠心ガバナー装
置について実施の形態を図面に基づいて説明する。

【００１６】図１は本発明の実施例に係る遠心ガバナー
装置を備えた２サイクルエンジンを示す正面図、図２は
図１のＡ−Ａ線断面図、図３はガバナー装置のガバナー
機構を拡大して示す断面図とそのＢ−Ｂ線矢視図で、図
３(ａ)におけるガバナー機構の上半分は非作動状態を、
下半分は作動状態を表している。図４は図３のＣ−Ｃ線
矢視図である。

【００１７】図１および図２に示すように、本例のエン
ジン１は３気筒２サイクルエンジンで、３つのシリンダ
２が直列に一体的に並設され、下方のクランクケース３
内にクランク軸４が軸受５を介して回転自在に配設され
ている。クランク軸４は、各シリンダ２内に摺動自在に
配装されたピストン６とコンロッド７により接続されて
いる。また、クランク軸４の一端（左端）には、ジェネ
レータ８が装着されている。なお、図２中の符号２ａは
主掃気通路、２ｂは第３掃気通路のシリンダ２側開口
で、２ｃは開口２ｂと対向する側に位置する排気口であ
る。

【００１８】図１に示すように、シリンダ２の一側上部
に排気ポート９が設けられ、この排気ポート９内に可変
式排気バルブ１０が開閉（摺動）自在に配備されてい
る。シリンダ２を挟んで排気ポート９と反対側のクラン
クケース３には、吸気ポート１１が配置され、この吸気
ポート１１内にリードバルブ１２が装着されている。ま
た吸気ポート１１には、キャブレター１３および気水分
離器１４が順に接続されている。そして、クランクケー
ス３内のリードバルブ１２の下方には、クランク軸４と
平行にバランサー軸１５が図２のように、軸方向に間隔
をあけてクランク−ス３内に配設された複数の軸受１６
・１６ｍにより回転自在に支承されている。バランサー
軸１５の両端部には、カウンタウエイト１９・２０がそ
れぞれ一体回転可能に取り付けられ、バランサー軸１５
の軸方向の中間位置付近で駆動用ギヤ１７・１８を介し
てクランク軸４に接続されている。

【００１９】各カウンタウエイト１９・２０は、それら
の回転形状に対応する空室３ｂ・３ｃ内でドライの雰囲
気中で回転する。バランス軸１５上の各空室３ｂ・３ｃ
の内側寄りにオイルシール２１がそれぞれ装着され、ク
ランクケース３内に密閉されたオイル潤滑室３ａが形成
されている。このウエットなオイル潤滑室３ａ内には、
ギヤ１７、中間の軸受１６ｍおよびガバナー装置２２が
収納されている。ガバナー装置２２は、図３に示すよう
に略環状のガイド２３・２４と、遠心部材としてのボー
ル２５と、一方のガイド２４を他方のガイド２３に対し
接近させる方向に付勢するスプリング部材としてのコイ
ルスプリング２６と、略環状のストッパー部材２７とを
備える。

【００２０】各ガイド２３・２４には、図３（ｂ）のよ
うに円周方向に９０゜間隔で半径方向にボール２５をガ
イドするためのホルダー２８・２９（図３(ａ)）が延設
されている。ガイド２４側ホルダー２９のボール２５の
案内面（上面）は、半径方向の中心部に外方にわたり漸
次狭くなるよう、つまり図３（ａ）では図の右方向に外
向きに傾斜させてある。そしてバランサー軸１５の大径
部１５ａ上において、ガイド２３のストップリング２３
ｃが一端（図の右端）に、ストッパー部材２７のストッ
プシャフト（ピン）２７ｃが他端（図の左端）にそれぞ
れ固着されている。また大径部１５ａ上にガイド２３、
ガイド２４、ストッパー部材２７がこの順に図の左側か
ら軸方向に摺動自在に配装され、ストッパー部材２７と
ガイド２４間にコイルスプリング２６が縮装されてい
る。

【００２１】また、図３に示すように大径部１５ａ上の
ボール２５の位置に、環状溝３０が形成され、この環状
溝３０はボール２５の一部（半分以下）が外方に突出
し、かつボール２５が遊嵌される大きさになっている。
この環状溝３０により、ガイド２４側のホルダー２９の
案内面の傾斜角度を特に大きくしなくても、ボール２５
の半径方向への可動範囲が十分に得られる。このため、
ホルダー２８・２９およびガイド２３・２４の外径を拡
大する必要もない。

【００２２】なお、オイル潤滑室３ａ内にはエンジン１
の潤滑用のオイルが供給され、図２に示すようにギヤ１
７、軸受１６ｍおよびガバナー装置２２は、オイル潤滑
室３ａ内の底部にオイルが溜まった状態で回転すること
により、オイルに浸漬され常時オイルが供給される。

【００２３】またガイド２４には、図３に示すように一
対のスラスト軸受２４ｂが突設され、これらのスラスト
軸受２４ｂ間に回転軸３１（図１）が先端部をクランク
ケース３から外方に突出して回転自在にブラケット３３
（図１）を介して取着され、回転軸３１の先端部にプー
リ３２（図１）が一体回転可能に装着されている。この
プーリ３２にプッシュプル型式のワイヤ３４（図１）が
巻掛けられ、図１のように排気ポート９の排気バルブ１
０を開閉操作する回転軸３５の先端に一体回転可能に取
着したプーリ３６にワイヤ３４が巻掛けて接続されてい
る。

【００２４】排気バルブ１０は、エンジン１の回転速度
が所定の回転速度を超えると、図３のガバナー装置２２
のボール２５が遠心力でコイルスプリング２６の付勢力
に抗してガイド２４が開放方向に移動することによっ
て、スラスト軸受２４ｂと回転軸３１（図１）の間に介
設された中間ピン３７（図４）を介してプーリ３２の回
転軸３１が回転する。そして、プーリ３２の回転に伴っ
てワイヤ３４を介してプーリ３６の回転軸３５が回転す
ることにより各排気バルブ１０が開放される。一方、エ
ンジン１の回転速度が所定の回転速度より下がると、コ
イルスプリング２６によりガイド２４が閉鎖方向に移動
することによってプーリ３２の回転軸３１が逆方向に回
転し、各排気バルブ１０が図示を省略したスプリングに
より付勢され、低速側に対応する状態まで排気ポート９
内に突出する。

【００２５】なお、図３(ａ)においてバランサー軸１５
の上半分は、エンジン１（図２）の低回転時を示してお
り、ボール２５’がバランサー軸１５の環状溝３０上に
あり、ガバナー装置２２は作動していない。一方、バラ
ンサー軸１５の下半分は、エンジン１（図２）の高回転
時を示しており、ボール２５がガイド２３・２４の外周
側へ移動し、ガイド２４が開放されガバナー装置２２は
作動状態にある。

【００２６】上記のようにして、本実施例に係るガバナ
ー装置を備えた２サイクルエンジン１が構成される。

【００２７】この２サイクルエンジン１は、図２のよう
に３つのシリンダ２内の各ピストン６の連係摺動により
クランク軸４が回転するとともに、ギヤ１７・１８を介
してバランサー軸１５が回転することにより両端部のカ
ウンタウエイト１９・２０が抵抗の少ないドライな空室
３ｂ・３ｃ内で回転し、エンジン１がバランスよくスム
ーズに駆動される。一方、オイル潤滑室３ａ内に配置さ
れている中間の軸受１６ｍ、ギヤ１７およびガバナー装
置２２は、一部がオイルに浸かった状態で円滑に回転す
る。この状態で、エンジン１の回転速度が速くなり、所
定速度を超えると、遠心力により４個のボール２５が半
径方向外方へ移動し、ガイド２４がガイド２３に対し開
放される方向にコイルスプリング２６を圧縮して移動す
る。このガイド２４の移動に伴って、排気バルブ１０が
開放されるのは上記したとおりであり、エンジン１が高
回転型となって高回転時の出力が向上する。

【００２８】また、図１に示すように各吸気ポート１１
内のリードバルブ１２のすぐ下方のクランクケース３内
に、クランク軸４と平行にバランサー軸１５が配置さ
れ、このバランサー軸１５の軸方向のほぼ中間位置のス
ペースにガバナー装置２２が設けられるとともに、直列
の３つのシリンダ２を挟んで対角線状の位置にある各排
気ポート９内の排気バルブ１０を開閉操作する回転軸３
５が、排気ポート９のすぐ上方にクランク軸４と平行に
配置され、回転軸３５のプーリ３６とガバナー装置２２
の回転軸３１のプーリ３２とがワイヤ３４で接続されて
いるから、排気ポート９のすぐ上側のスペースと吸気ポ
ート１１のすぐ下側のクランクケース３のスペースとが
有効に利用され、エンジン１全体がコンパクトにまとめ
られ、小型化される。しかも、ガバナー装置２２が遠心
力で作動する機械式であり、また排気バルブ１０との連
係もプーリ３２・３６とワイヤ３４を用いて行うので、
エンジン１の周辺に無理なく配置できる。とくに小型滑
走艇のように、比較的狭い船体のスペースにエンジンを
配置する場合に有効である。

【００２９】他の実施例上記に本発明のガバナー装置の一実施例について説明し
たが、本発明は下記のように実施することができる。

【００３０】３気筒のエンジン１に限らず、単気筒
あるいは２気筒、４気筒など複数気筒のエンジンに同様
に実施できる。また、エンジンにより回転する回転軸だ
けでなく、例えば電動モータで回転する回転軸にも配備
できる。

【００３１】排気バルブ１０の開閉制御に限らず、
スロットルの制御や小型滑走艇のウォータジェットポン
プのノズルの方向制御、あるいは工作機械の各種制御な
どにガバナー装置を用いることができる。

【００３２】ガバナー装置２２については、遠心部
材としてのボール２５に代えてローラを使用できる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明に係る遠心ガバナー装置には、次のような優れた
効果がある。

【００３４】(1) 従来の一般的な構造に比べて複雑にな
らず、またガバナー装置による作動特性も変化させず
に、作動時のストロークを拡大することができる。つま
り、回転軸上に環状溝を設けて環状溝内に遠心部材の一
部が遊嵌するようにしたから、遠心部材の遊嵌部分に相
当する分の半径方向への移動距離が拡大するので、ホル
ダーの遠心部材案内面の傾斜角度を増大させず、かつホ
ルダーの半径方向の長さを拡大させずに、ガバナー装置
によるストロークを従来の装置に比べて延長することが
できる。したがって、ガバナー装置を配置する回転軸の
外径が大きくなっても、制御に必要なストロークを十分
に得ることができる。しかも、構造的には、回転軸の外
周面に環状溝を設けるだけの簡単な加工を施すだけで済
むので、構造上も複雑にならず、また既製の装置からの
改造も容易である。

【００３５】(2) 請求項２記載の発明では、エンジンの
駆動上からあらかじめ装備されているバランサー軸を利
用して空間部にガバナー装置を配置することにより、エ
ンジン等の装置全体のコンパクト化を図れ、しかもバラ
ンサー軸はガバナー軸に比べて外径が一般に大きいが、
制御機器の操作に必要なストロークを作動特性を変えず
に得られる。

【００３６】(3) 請求項３記載の発明では、エンジンの
運転時にバランサー軸が回転するときの回転力を利用し
て作動する遠心ガバナー装置を用いて密閉されたオイル
潤滑室内に配置したので、オイル潤滑室内のウエットな
雰囲気中で遠心部材がバランサー軸の回転速度に応じて
円滑に半径方向に移動し、ガバナー装置としての作動力
（ストローク）を発生する。一方、バランサーウエイト
は、オイル潤滑室外側のドライな雰囲気中で回転するた
めに回転抵抗が小さく、円滑に回転してエンジンの回転
を滑らかにする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るガバナー装置を備えた２
サイクルエンジンを示す正面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図３(ａ)はガバナー装置の実施例を拡大して示
す断面図で、図３(ａ)のガバナー装置の上半分は低回転
時における非作動状態を、下半分は高回転時における作
動状態を表している。図３(ｂ)は図３(ａ)のＢ−Ｂ線矢
視断面図である。

【図４】図３(ａ)のＣ−Ｃ線矢視図である。

【図５】従来の一般的なガバナー装置を回転軸の大径部
に配置した状態を示す断面図である。

【図６】図５のガバナー装置のホルダーの傾斜角度αを
増大した際に、ガバナー装置による作動特性が直線状の
実線Ａ（傾斜角度αが適切）からカーブした破線Ｂ（傾
斜角度αが不適切）に変化する状態を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１２サイクルエンジン２シリンダ３クランクケース３ａオイル潤滑室４クランク軸５・１６・１６ｍ軸受６ピストン７コンロッド９排気ポート１０可変式排気バルブ１１吸気ポート１２リードバルブ１５バランサー軸１７駆動用ギヤ１９・２０カウンタウエイト２１オイルシール２２ガバナー装置２３・２４ガイド２５ボール（遠心部材）２６コイルスプリング（スプリング部材）２８・２９ホルダー３０環状溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンやモータなどにより連動回転す
る回転軸の回転時に発生する遠心力で半径方向外方に移
動するボール、ローラなどの遠心部材を備えた遠心ガバ
ナー装置において、前記遠心部材を半径方向にガイドする複数のホルダーを
相対向して設けた一対の略環状のガイドを、前記回転軸
上に接近・離間可能に配装するとともに、スプリング部
材を介して前記ガイドを相互に接近する方向に付勢し、前記回転軸外周面の前記遠心部材の位置に、該遠心部材
の一部が遊嵌可能な環状溝を形成したことを特徴とする
遠心ガバナー装置。
【請求項２】前記回転軸が、エンジンのクランク軸に
歯車を介して接続され連動して回転するバランサー軸
で、その両端部にバランサーウエイトがそれぞれ一体回
転可能に装着され、前記バランサー軸上の前記バランサーウエイト間の空間
部に、前記遠心ガバナー装置を配置した請求項１記載の
遠心ガバナー装置。
【請求項３】前記バランサー軸上の駆動用歯車を密閉
されたオイル潤滑室内に配置するとともに、該オイル潤
滑室内に前記遠心ガバナー装置を配置し、前記オイル潤
滑室内にオイルを潤滑させるようにした請求項２記載の
遠心ガバナー装置。