專利名稱：車輛用內(nèi)燃機的磁力驅(qū)動式泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛用內(nèi)燃機的磁力驅(qū)動式泵，該磁力驅(qū)動式泵中，在與曲柄軸連動的驅(qū)動軸、和與該驅(qū)動軸同軸配置著的被動軸上分別固定著繞驅(qū)動軸和被動軸的軸線交替充磁N極和S極而構(gòu)成的永久磁鐵。
現(xiàn)有技術(shù)中，例如日本特開昭64-66490號公報揭示了一種磁力驅(qū)動式泵，該泵中，在由電動馬達驅(qū)動的驅(qū)動軸、和與該驅(qū)動軸同軸配置著的被動軸上分別固定著相互作用磁力的永久磁鐵。
上述磁力驅(qū)動式泵中，由于驅(qū)動軸側(cè)的旋轉(zhuǎn)變動與通過磁力接受驅(qū)動軸側(cè)動力的被動軸側(cè)的旋轉(zhuǎn)變動的共振現(xiàn)象，使驅(qū)動軸的永久磁鐵和被動軸側(cè)的永久磁鐵的磁極的相位差變大，超過了在驅(qū)動軸與被動軸間可傳遞驅(qū)動力的磁極的相對角度范圍，驅(qū)動軸與被動軸間的可傳遞動力的力矩因相對磁力的降低而降低，有時產(chǎn)生被動軸側(cè)不能隨著驅(qū)動軸側(cè)旋轉(zhuǎn)的失步現(xiàn)象。
為了解決該問題，上述日本特開昭64-66490號公報揭示的磁力驅(qū)動式泵中，將驅(qū)動軸側(cè)的慣性矩設定為被動軸側(cè)慣性矩的4倍以上，這樣，可減小驅(qū)動軸側(cè)的旋轉(zhuǎn)變動，減緩加速度，防止被動軸側(cè)的失步現(xiàn)象。
但是，在驅(qū)動軸與使用旋轉(zhuǎn)區(qū)域大的內(nèi)燃機的曲柄軸、尤其是與搭載在車輛上的內(nèi)燃機的曲柄軸連動的磁力驅(qū)動式泵中，僅如上述那樣地變更慣性量，還是不能完全防止被動軸側(cè)的失步現(xiàn)象。
本發(fā)明是鑒于上述問題而作出的，其目的在于提供一種可切實防止失步現(xiàn)象的車輛用內(nèi)燃機的磁力驅(qū)動式泵。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的車輛用內(nèi)燃機的磁力驅(qū)動式泵，在與曲柄軸連動的驅(qū)動軸、和與該驅(qū)動軸同軸配置的被動軸上，分別固定著繞驅(qū)動軸和被動軸軸線、N極和S極交替地充磁的永久磁鐵，其特征在于，在上述驅(qū)動軸和被動軸上分別固定著永久磁鐵，該永久磁鐵的N極和S極在周方向以90度或180度的相位交替設置。
根據(jù)該構(gòu)造，在驅(qū)動軸和被動軸上分別固定著周方向相鄰的、磁極互不相同的4極或2極永久磁鐵，該4極或2極永久磁鐵間可傳遞驅(qū)動力的范圍是相互的相位差在一側(cè)為90度或180度的范圍，從圖3的實驗結(jié)果可知，采用4極永久磁鐵時，相對于被動軸的驅(qū)動軸的相位差，在一側(cè)最大在前后為60度，與產(chǎn)生失步現(xiàn)象間有30度(＝90-60)的容許相位差，即使考慮到溫度變化引起的磁力變化、泵組裝時兩永久磁鐵的相對尺寸誤差、被動軸側(cè)的慣性量的偏差、以及內(nèi)燃機側(cè)的旋轉(zhuǎn)變動幅度等因素，也有足夠的容許相位差，所以，可切實防止失步現(xiàn)象的產(chǎn)生。另外，采用2極永久磁鐵時，相對于被動軸的驅(qū)動軸的相位差，在一側(cè)達到180度之前不產(chǎn)生失步現(xiàn)象，有足夠的容許相位差，所以，與采用4極永久磁鐵時同樣地，可切實防止失步現(xiàn)象的產(chǎn)生。而采用6極以上的永久磁鐵時，根據(jù)圖3所示實驗結(jié)果，離產(chǎn)生失步現(xiàn)象，一側(cè)只有15度以下的容許相位差，對于防止失步現(xiàn)象而言，不能說是足夠的允許相位差。
另外，本發(fā)明的車輛用內(nèi)燃機的磁力驅(qū)動式泵，其特征在于，在上述驅(qū)動軸上固定著碗狀的旋轉(zhuǎn)部件，在該碗狀旋轉(zhuǎn)部件的內(nèi)周固定著一方的環(huán)狀的上述永久磁鐵，在被旋轉(zhuǎn)部件同軸覆蓋的部分，在上述被動軸上固定著另一方環(huán)狀永久磁鐵。
根據(jù)該構(gòu)造，與在軸方向拉開間隔地配置一對永久磁鐵的相比，一方永久磁鐵的各磁極朝著另一方永久磁鐵的面積增大，可以加大磁力傳遞的力矩。另外，可以使設在被動軸側(cè)的葉輪等在軸方向更接近驅(qū)動軸側(cè)的旋轉(zhuǎn)部件，可將被動軸側(cè)的慣性量設定得小一些，可提高被動軸側(cè)的隨動性，更切實防止失步現(xiàn)象的產(chǎn)生。
另外，本發(fā)明的車輛用內(nèi)燃機的磁力驅(qū)動式泵，其特征在于，上述驅(qū)動軸，是以1/2的減速比與上述曲柄軸連結(jié)、連動的凸輪軸。
根據(jù)該構(gòu)造，凸輪軸的轉(zhuǎn)速是曲柄軸轉(zhuǎn)速的1/2，所以，可極力抑制驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)變動，不容易產(chǎn)生失步現(xiàn)象。
本發(fā)明的上述以外的目的、特征、和優(yōu)點，可在參照附圖以下說明的實施例中更清楚。


圖1是表示內(nèi)燃機局部的縱斷面圖。
圖2是圖1的2-2線斷面圖。
圖3是表示使磁極數(shù)變化地測定相對于內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速的驅(qū)動軸側(cè)旋轉(zhuǎn)變動的試驗結(jié)果。
下面，參照圖1至圖3，說明本發(fā)明的一實施例。先參照圖1，搭載在機動兩輪車上的水冷式內(nèi)燃機E的內(nèi)燃機本體5，由氣缸體6、氣缸蓋7、曲柄箱(圖未示)構(gòu)成。氣缸體6具有氣缸膛9，活塞8可滑動地嵌合在該氣缸膛9內(nèi)。氣缸蓋7結(jié)合在氣缸體6上，在它與活塞8的頂部之間形成燃燒室10。曲柄箱結(jié)合在氣缸體6上，支承著可旋轉(zhuǎn)的曲柄軸12，該曲柄軸12通過連桿11與活塞8連接。另外，在氣缸體6和氣缸蓋7上設有供冷卻水流通的冷卻水套13，在氣缸蓋7上安裝著點火塞14，該點火塞14面向燃燒室10。
在氣缸蓋7與結(jié)合在該氣缸蓋7上的氣缸蓋罩15之間形成動閥室16。在該動閥室16內(nèi)收容著動閥機構(gòu)17。該動閥機構(gòu)17用于驅(qū)動吸氣閥(圖未示)和排氣閥(圖未示)，吸氣閥控制對燃燒室10的混合氣的供給，排氣閥控制從燃燒室10排出燃料氣體。構(gòu)成該動閥機構(gòu)17的一部分的凸輪軸18具有與曲柄軸12平行的軸線，并可旋轉(zhuǎn)地支承在氣缸蓋7上。
在曲柄軸12上固定著驅(qū)動鏈輪19，在凸輪軸18上固定著被動鏈輪20。在該被動鏈輪20和上述驅(qū)動鏈輪19上繞著環(huán)形鏈21。這樣，曲柄軸12的旋轉(zhuǎn)動力以1/2的減速比被減速后傳遞給凸輪軸18。
凸輪軸18，作為本發(fā)明磁力驅(qū)動式泵的水泵22備有的驅(qū)動軸，該水泵22中，在驅(qū)動軸即凸輪軸18上、和與該凸輪軸18同軸配置并且設有葉輪24的被動軸23上分別固定著繞凸輪軸18和被動軸23的軸線交替充磁N極和S極而成的永久磁鐵25、26。
如圖1和圖2所示，用多個螺栓28、28…將碗狀旋轉(zhuǎn)部件27(該碗狀旋轉(zhuǎn)部件27例如由薄的不銹鋼板沖壓成形)與上述被動鏈輪20一起同軸地固接在凸輪軸18上，在該碗狀旋轉(zhuǎn)部件27的內(nèi)周上固定著環(huán)狀的永久磁鐵25。
上述葉輪24收容在形成于泵殼29內(nèi)的渦室30內(nèi)。泵殼29由泵殼主體31和泵蓋32構(gòu)成。泵殼主體31的與凸輪軸18相反側(cè)是開放的。泵蓋32與該泵殼主體31之間形成上述渦室30，泵蓋32將泵殼主體31的開放端封閉。將泵殼主體31的一部分伸入氣缸蓋7內(nèi)，并與氣缸蓋7連接。
泵殼主體31具有封閉凸輪軸18側(cè)的有底圓筒31a，它由非磁性材料形成。旋轉(zhuǎn)部件27與凸輪軸18一起旋轉(zhuǎn)，上述有底圓筒31a同軸地插入固定在該旋轉(zhuǎn)部件27內(nèi)周的永久磁鐵25內(nèi)。
在泵殼主體31的有底圓筒部31a的封閉端和泵蓋32上固定著與凸輪軸18同軸的支軸33的兩端，例如由合成樹脂制的被動軸23形成為同軸地圍繞支軸33的圓筒狀，該被動軸23由支軸33可旋轉(zhuǎn)地支承著。而且，在該被動軸23的外周上固定著環(huán)狀的永久磁鐵26。
永久磁鐵26由合成樹脂做的包覆部34包覆著，葉輪24與該包覆部34形成為一體。即，葉輪24通過包覆部34和永久磁鐵26固定在被動軸23上，在被旋轉(zhuǎn)部件27(該旋轉(zhuǎn)部件27的內(nèi)周上固定著環(huán)狀永久磁鐵25)同軸覆蓋的部分，環(huán)狀磁鐵26固定在被動軸23上，在被動側(cè)磁鐵26與上述環(huán)狀永久磁鐵25之間夾著有底圓筒部31a和包覆部34。
在泵蓋32的中央部設有與渦室30的中央部連通的吸入口35，從該吸入口35吸入到渦室30內(nèi)的冷卻水被葉輪24的旋轉(zhuǎn)加壓。從水泵22排出的冷卻水供給圖1所示內(nèi)燃機本體5的冷卻水套13，冷卻水套13與圖未示的散熱器連接。
在泵蓋32內(nèi)內(nèi)藏著恒溫器36，該恒溫器36根據(jù)冷卻水的溫度決定是否將吸入口35與散熱器的出口連通。即，來自冷卻水套13的冷卻水，在該冷卻水的溫度低的狀態(tài)、即內(nèi)燃機E的冷卻狀態(tài)時，經(jīng)過恒溫器36和水泵22返回水套13，在該冷卻水溫度高的狀態(tài)、即內(nèi)燃機的暖機完畢狀態(tài)，經(jīng)過散熱器、恒溫器36和水泵22返回冷卻水套13，用散熱器的散熱使冷卻水冷卻。
在這種磁力驅(qū)動式的水泵22中，有時產(chǎn)生內(nèi)燃機E的旋轉(zhuǎn)變動引起的凸輪軸18旋轉(zhuǎn)變動與借助磁力從凸輪軸18傳遞動力的被動軸側(cè)的旋轉(zhuǎn)變動的共振。即，通過驅(qū)動側(cè)的永久磁鐵25繞軸線旋轉(zhuǎn)，在驅(qū)動側(cè)與被動側(cè)的永久磁鐵25、26間作用著使兩永久磁鐵25、26的磁極間的相位差返回“0”的復原力，該復原力與相位差相應地呈非線形變化。如果把該復原力置換為彈簧力，則具有隨著振幅的增加彈簧常數(shù)降低、固有振動數(shù)向低值推移的特性。由于固有振動頻率的推移，在被動側(cè)產(chǎn)生與驅(qū)動側(cè)振動頻率的共振。由于該共振，即使具有足夠的靜的傳遞力矩，驅(qū)動側(cè)與被動側(cè)間的相位差也增大，可能導致失步。
為此本發(fā)明者進行了由搭載在機動兩輪車上狀態(tài)的內(nèi)燃機的實際動作，確認使固定在驅(qū)動側(cè)即旋轉(zhuǎn)部件27內(nèi)周的永久磁鐵25、以及固定在被動側(cè)即被動軸23外周的永久磁鐵26的磁極數(shù)，變化為4極、6極、8極時的被動側(cè)相對于驅(qū)動側(cè)的旋轉(zhuǎn)變動的實驗。圖3表示實驗結(jié)果。
圖3中，縱軸表示相對于驅(qū)動側(cè)的被動側(cè)一側(cè)的相位差，用內(nèi)燃機E氣門全開的全負荷狀態(tài)的、相對于驅(qū)動側(cè)的被動側(cè)的振幅量代表上述相位差。
水泵22的實質(zhì)上的功能是，內(nèi)燃機E的旋轉(zhuǎn)數(shù)大于空轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)數(shù)N1(例如1200rpm)所以，只要用空轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)數(shù)N1以上的內(nèi)燃機旋轉(zhuǎn)數(shù)判斷振幅即可。另外，對于在內(nèi)燃機E與驅(qū)動輪之間設有發(fā)動時傳遞動力的離心離合器的機動兩輪車，只要用上述離合器接合狀態(tài)的離合器接合旋轉(zhuǎn)數(shù)NC(例如2000rpm)以上的內(nèi)燃機旋轉(zhuǎn)數(shù)判斷振幅即可。
在該條件下，采用磁極數(shù)不同的永久磁鐵25、26，觀察在驅(qū)動側(cè)與被動側(cè)之間產(chǎn)生了何種程度的相位差，在8極時即周方向以45度相位、各4個N極和S極交替充磁的永久磁鐵25、26時，空轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)數(shù)N1以上的內(nèi)燃機旋轉(zhuǎn)數(shù)約為4000rpm時，在一側(cè)產(chǎn)生約30度的最大相位差，與產(chǎn)生失步現(xiàn)象的相位差45度之間的容許相位差δ8為15度。
另外，在6極時即周方向以60度相位，各3個N極和S極交替充磁的永久磁鐵25、26時，在離合器接合旋轉(zhuǎn)數(shù)NC以上的內(nèi)燃機旋轉(zhuǎn)數(shù)為3000rpm時，在一側(cè)產(chǎn)生約45度的相位差，與產(chǎn)生失步現(xiàn)象的相位差60度之間的容許相位差δ6為15度，另外，在空轉(zhuǎn)數(shù)N1以上的內(nèi)燃機旋轉(zhuǎn)數(shù)為1500rpm時，在一側(cè)產(chǎn)生約42.5度的最大相位差，與產(chǎn)生失步現(xiàn)象的相位差45度之間的容許相位差δ6′為2.5度。
另外，在4極時即周方向以90度的相位差，各2個N極和S極交替充磁的永久磁鐵25、26時，內(nèi)燃機旋轉(zhuǎn)數(shù)約2500rpm時，一側(cè)產(chǎn)生約60度的相位差，與產(chǎn)生失步現(xiàn)象的相位差90度之間的容許相位差δ4是約30度。
根據(jù)該實驗結(jié)果，在采用4極永久磁鐵25、26的水泵22中，相對于被動軸23的驅(qū)動側(cè)即旋轉(zhuǎn)部件27和凸輪軸18的相位差，最大時在一側(cè)僅是60度，與產(chǎn)生失步現(xiàn)象有30度(＝90-60)的容許相位差δ4，即使考慮到溫度變化引起的磁力變化、組裝水泵22時的兩永久磁鐵25、26的相對尺寸誤差、被動軸23側(cè)的慣性量的偏差、以及內(nèi)燃料機E側(cè)的旋轉(zhuǎn)變動振幅等因素，也有足夠的相位差δ4，所以，可切實防止失步現(xiàn)象的產(chǎn)生。
另外，采用2極磁鐵25、26的水泵22中，驅(qū)動側(cè)相對于被動側(cè)的相位差，在一側(cè)達到180度之前，不產(chǎn)生失步現(xiàn)象，有足夠的容許的相位差，所以，與采用4極永久磁鐵時同樣地，可切實防止失步現(xiàn)象的產(chǎn)生。
而采用6極以上永久磁鐵25、26時，與產(chǎn)生失步現(xiàn)象的相位差之間，在一側(cè)只有15度以下的容許相位差δ6、δ8、δ8′，這對于防止失步現(xiàn)象而言，不能說是足夠的容許相位差。
這樣，通過采用4極或2極的永久磁鐵25、26，可得到在驅(qū)動側(cè)與被動側(cè)之間可充分地傳遞力矩、切實防止失步現(xiàn)象的水泵22。由于環(huán)狀永久磁鐵25固定在碗狀旋轉(zhuǎn)部件27(該碗狀旋轉(zhuǎn)部件27固定在凸輪軸18上)的內(nèi)周、環(huán)狀永久磁鐵26在被旋轉(zhuǎn)部件27同軸覆蓋的部分固定在被動軸23上，所以，與在軸方向拉開間隔地配置一對永久磁鐵相比，兩永久磁鐵25、26的一方面臨另一方的面積增大，可以加大用磁力傳遞的力矩。另外，可以使被動軸23側(cè)的葉輪24在軸方向更接近旋轉(zhuǎn)部件27，可將被動軸23側(cè)的慣性量設定得小一些，可提高被動軸23側(cè)的隨動性，更切實防止失步現(xiàn)象的產(chǎn)生。
另外，一方永久磁鐵25與凸輪軸18一起轉(zhuǎn)動，該凸輪軸18以1/2的減速比與曲柄軸12連結(jié)、連動，凸輪軸18的旋轉(zhuǎn)數(shù)是曲柄軸12旋轉(zhuǎn)數(shù)的1/2，所以，可極力抑制凸輪軸18的旋轉(zhuǎn)變動，不容易產(chǎn)生失步現(xiàn)象。
上面說明了本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明并不限于上述實施例，在權(quán)利要求記載的范圍內(nèi)，可作各種設計變更。
權(quán)利要求
1.車輛用內(nèi)燃機的磁力驅(qū)動式泵，在與曲柄軸連動的驅(qū)動軸、和與該驅(qū)動軸同軸配置的被動軸上，分別固定著繞驅(qū)動軸和被動軸軸線、交替充磁N極和S極而成的永久磁鐵，其特征在于，在上述驅(qū)動軸和被動軸上，分別固定著永久磁鐵，該永久磁鐵的N極和S極在周方向以90度或180度的相位交替充磁。
2.如權(quán)利要求1所述的車輛用內(nèi)燃機的磁力驅(qū)動式泵，其特征在于，在上述驅(qū)動軸上固定著碗狀的旋轉(zhuǎn)部件，在該碗狀旋轉(zhuǎn)部件的內(nèi)周上設有上述一方的環(huán)狀永久磁鐵，在被該旋轉(zhuǎn)部件同軸覆蓋的部分，在上述被動軸上固定著另一方環(huán)狀永久磁鐵。
3.如權(quán)利要求1或2所述的車輛用內(nèi)燃機的磁力驅(qū)動式泵，其特征在于，上述驅(qū)動軸，是以1/2的減速比與上述曲柄軸連結(jié)、連動的凸輪軸。
全文摘要
本發(fā)明提供的車輛用內(nèi)燃機的磁力驅(qū)動式泵,在與曲柄軸連動的驅(qū)動軸、和與該驅(qū)動軸同軸配置的被動軸上,分別固定著繞驅(qū)動軸和被動軸軸線、N極和S極交替充磁的永久磁鐵,其特征在于,在上述驅(qū)動軸和被動軸上,分別固定著永久磁鐵,該永久磁鐵的N極和S極在周方向以90度或180度的相位交替地充磁。這樣可切實防止失步現(xiàn)象的產(chǎn)生。
文檔編號F04D13/02GK1353239SQ0112132
公開日2002年6月12日 申請日期2001年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月13日
發(fā)明者鍋谷真, 深町昌俊, 三宅豐, 佐藤修 申請人:本田技研工業(yè)株式會社, 株式會社山田制作所