(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転方向に異なる２個の磁極(5)(6)が設けられたロータ(1) と、一対の脚部(8)(9)を有し且つロータ(1) に対応して固定側に設けられた鉄心(7) と、この鉄心(7) の一方の脚部(9) 側に捲回された発電コイル(10)とを備え、発電コイル(10)の正方向の出力Ｖ2 によりコンデンサ(15)を充電し、発電コイル(10)の負方向の出力Ｖ1 によりスイッチング素子(19)を導通させてコンデンサ(15)の電荷を点火コイル(16)に放電するようにしたコンデンサ充放電式点火装置において、鉄心(7) の一対の脚部(8)(9)の内、ロータ(1) の回転方向の進入側の脚部(9) に発電コイル(10)を配置して、発電コイル(10)の前記負方向の出力Ｖ1 の発生時間Ｔを長くすると共に、該負方向の出力Ｖ1 によりスイッチング素子(19)をトリガするトリガ回路(20)を、コンデンサ(23)と抵抗(24)(25)とから成り且つ高速回転時のトリガタイミングを遅角方向へ移動させる微分回路(22)により構成したことを特徴とするコンデンサ充放電式点火装置。
【請求項２】
微分回路(22)のコンデンサ電圧によりスイッチング素子(19)を逆バイアスするように構成したことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ充放電式点火装置。
【請求項３】
鉄心(7) の一対の脚部(8)(9)間の間隔と、ロータ(1) の一対の磁極片(3)(4)間の間隔が略同じであることを特徴とする請求項１又は２に記載のコンデンサ充放電式点火装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２サイクルエンジン等に使用するコンデンサ充放電式点火装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
刈り払い機用、その他の小型の２サイクルエンジン等に使用するコンデンサ充放電式点火装置は、ロータ側に、永久磁石と、この永久磁石に対して回転方向の両側に配置された２個の磁極片とを設けると共に、一対の脚部を有する鉄心をロータに対応して固定側に設け、この鉄心の一対の脚部の内、ロータの回転方向の反進入側、即ち出側に発電コイルを捲回し、ロータを回転させたときに発電コイルに順次誘起する負方向の第１出力、正方向の第２出力を利用して、その正方向の第２出力によりコンデンサを充電し、負方向の第１出力によりスイッチング素子を導通させてコンデンサの電荷を点火コイルに放電し、点火コイルにより高電圧を発生させて点火するようにしている。
【０００３】
この点火装置は、ロータの回転方向の出側の脚部に発電コイルがあるため、発電コイルに誘起する負方向の第１出力の発生時間を長くできず、進角幅を大きくできない問題がある。
【０００４】
そこで、従来の点火装置では、鉄心の進入側の脚部にピックアップコイルを設けるピックアップコイル方式、鉄心の進入側の脚部の先端部に、ロータの回転方向と反対側に突出する突出部を設ける変形鉄心方式、或いは回路的処理による回路方式等を採用して、負方向の第１出力の発生時間を長くすることにより進角特性の改善を図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の各方式の点火装置では、次のような欠点がある。即ち、ピックアップコイル方式では、鉄心に発電コイルの他にピックアップコイルを設ける必要があるため、構造が複雑であり、製作コストがアップする欠点がある。
【０００６】
また変形鉄心方式では、脚部の先端に突出部があるため、磁性鋼板等の材料を打ち抜いた鉄心片を積層して鉄心を製作する場合に、鉄心片の打ち抜き時における材料の歩留りが悪くなると共に、突出部により全体が重量的に重たくなり、しかもエンジン側に広い取り付けスペースを必要とする上に、十分な進角幅を確保できない欠点がある。更に回路方式では、回路構成が複雑で高価であり、回路素子を実装する基板等が大きくなり、大型化する欠点がある。
【０００７】
本発明は、かかる従来の課題に鑑み、簡単な構造で大きな進角幅を確保できると共に、装置全体の小型化、軽量化が可能であり、容易且つ安価に製作できるコンデンサ充放電式点火装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転方向に異なる２個の磁極5,6 が設けられたロータ1 と、一対の脚部8,9 を有し且つロータ1 に対応して固定側に設けられた鉄心7 と、この鉄心7 の一方の脚部9 側に捲回された発電コイル10とを備え、発電コイル10の正方向の出力Ｖ2 によりコンデンサ15を充電し、発電コイル10の負方向の出力Ｖ1 によりスイッチング素子19を導通させてコンデンサ15の電荷を点火コイル16に放電するようにしたコンデンサ充放電式点火装置において、鉄心7 の一対の脚部8,9 の内、ロータ1 の回転方向の進入側の脚部9 に発電コイル10を配置して、発電コイル10の前記負方向の出力Ｖ1 の発生時間Ｔを長くすると共に、該負方向の出力Ｖ1 によりスイッチング素子19をトリガするトリガ回路20を、コンデンサ23と抵抗24,25 とから成り且つ高速回転時のトリガタイミングを遅角方向へ移動させる微分回路22により構成している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。
【００１０】
図面は本発明の一実施形態を例示する。図１において、１  はロータで、エンジンのクランク軸の端部に固定されている。ロータ１  には、永久磁石２  と、一対の磁極片３，４  とが設けられている。永久磁石２  は、Ｎ極とＳ極とがロータ１  の回転方向に向くように配置されている。各磁極片３，４  は、外周側がロータ１  の外周面と面一状であって、ロータ１  の外周面側に回転方向（Ｘ矢示方向）に離間した位置にＮ極、Ｓ極の磁極５，６  ができるように、永久磁石２  のＮ極とＳ極とに磁気的に結合されている。
【００１１】
７  はＵ型等の鉄心で、一対の脚部８，９  を有し、ロータ１  に対応してエンジンの固定側に固定されている。鉄心７  の各脚部８，９  の先端とロータ１  の外周面との間は微小間隙となっており、また鉄心７  の一対の脚部８，９  間の間隔と、一対の磁極片３，４  間の間隔は略同じになっている。１０は発電コイルで、鉄心７  の一対の脚部８，９  の内、ロータ１  の回転方向の進入側の脚部９  に捲回されている。
【００１２】
発電コイル１０は、図３の（Ａ）に電圧波形を示すように、ロータ１  の回転に伴って負方向の第１出力Ｖ１  と正方向の第２出力Ｖ２  と負方向の第３出力Ｖ３  とが順次発生すると共に、ロータ１  の回転方向の進入側の脚部９  に捲回することにより、その第１出力Ｖ１  の発生時間Ｔが長くなるように構成されている。
【００１３】
発電コイル１０の両端には、図２に示すように点火制御回路１１が接続されている。点火制御回路１１は、ダイオード１２，１３，１４、コンデンサ１５、点火コイル１６、点火プラグ１８、ＳＣＲ１９、トリガ回路２０、逆波処理回路２１等により構成されている。コンデンサ１５は充放電用であって、発電コイル１０の第２出力Ｖ２  により、発電コイル１０からダイオード１４、コンデンサ１５、点火コイル１６の１次側、ダイオード１３に至る充電回路を経て充電されるようになっている。
【００１４】
ＳＣＲ１９は放電用のスイッチング素子を構成するもので、コンデンサ１５、点火コイル１６の１次側を含む放電回路に直列に接続されており、このＳＣＲ１９はトリガ端子がトリガされたときに導通して、コンデンサ１５の電荷を点火コイル１６の１次側を経て放電させるようになっている。
【００１５】
点火コイル１６は１次側と２次側とを備え、１次側にコンデンサ１５の放電電流が流れたときに、２次側に高電圧が発生するようになっている。２次側は、点火プラグ１８に接続されている。
【００１６】
トリガ回路２０は、発電コイル１０の第１出力Ｖ１  が所定のトリガレベルに達したときに、ＳＣＲ１９のトリガ端子をトリガするようになっており、このトリガ回路２０に微分回路２２が設けられている。微分回路２２は、発電コイル１０とＳＣＲ１９のトリガ端子との間に直列に接続されたコンデンサ２３と、このコンデンサ２３の両端と接地側との間に接続された２個の抵抗２４，２５  とを備え、高速回転時のトリガタイミングｔ３  が中速以下の回転時のトリガタイミングｔ１，ｔ２  よりも遅角方向へ移動するように制御すべく構成されている。逆波処理回路２１は、正方向の第２出力Ｖ２  の直後に発電コイル１０に誘起する負方向の第３出力Ｖ３  を接地側へ側路させるためのものである。
【００１７】
上記構成の点火装置において、エンジンの運転によってロータ１  がＸ矢示方向に回転すると、ロータ１  の永久磁石２  、磁極片３，４  が鉄心７  の近傍をＸ矢示方向に通過することによって、発電コイル１０に図３の（Ａ）に示すように負方向の第１出力Ｖ１  と正方向の第２出力Ｖ２  と負方向の第３出力Ｖ３  との各電圧が順次交互に誘起する。そして、正方向の第２出力Ｖ２  が誘起すると、ダイオード１４、コンデンサ１５、点火コイル１６の１次側、ダイオード１３の充電回路を経て、このコンデンサ１５に充電電流が流れ、図３の（Ｂ）に示すようにコンデンサ１５を充電する。
【００１８】
発電コイル１０には、正方向の第２出力Ｖ２  に続いて負方向の第３出力Ｖ３  が誘起するが、この第３出力Ｖ３  は逆波処理回路２１を経て接地側へと側路させて処理する。このため、この第３出力Ｖ３  は図３の（Ａ）に点線で示すように処理され、これでＳＣＲ１９のトリガ端子がトリガされるようなことはない。
【００１９】
第２出力Ｖ２  によりコンデンサ１５を充電した後、ロータ１  が略１回転して磁極片３  側が鉄心７  の脚部９  側に進入し、この脚部９  の先端側を通過すると、発電コイル１０に負方向の第１出力Ｖ１  が誘起する。そして、この第１出力Ｖ１  の誘起電圧がＳＣＲ１９のトリガ電圧ＶＴ  まで上昇すると、トリガ回路２０がＳＣＲ１９のトリガ端子をトリガしてＳＣＲ１９が導通し、コンデンサ１５の電荷がＳＣＲ１９、点火コイル１６の１次側の放電回路を経て放電し、点火コイル１６の１次側に放電電流が流れる。このため点火コイル１６の２次側に高電圧が誘起し、点火プラグ１８に所定のスパークが発生して点火する。
【００２０】
この点火装置は、このような点火動作により点火するが、鉄心7 の一対の脚部8,9 の内、ロータ1 の進入側の脚部9 に発電コイル10を設けているため、第１出力Ｖ1 の発生時間Ｔを長くでき、これによって簡単な構造で点火時の進角幅を大きくできる利点がある。特にロータ1 の進入側の脚部9 に発電コイル10を設ければ良いので、従来のものに比較して装置全体を小型化、軽量化でき、容易且つ安価に製作できる利点がある。
【００２１】
即ち、永久磁石２  の磁束φ０  は、通常、図４に実線で示すように、永久磁石２  、磁極片３  、磁極片４  、永久磁石２  の磁路中で流れるが、ロータ１  の磁極片３  が鉄心７  の脚部９  側に接近すると、永久磁石２  の一部の磁束φ１  が点線で示すように永久磁石２  から磁極片３  、脚部９  、磁極片４  、永久磁石２  の磁路を通って流れる。そして、ロータ１  の回転が進むに伴って脚部９  を通過する磁束φ１  が増加し、図１に示すように磁極片３  が脚部９  の先端に対応した時点で永久磁石２  の全ての磁束φ０  が脚部９  を通過して最大となり、またその後、磁束は徐々に少なくなって行く。
【００２２】
このため発電コイル１０には早い時点から第１出力Ｖ１  が誘起し始め、脚部９  を通る磁束の増加に伴って第１出力Ｖ１  の誘起電圧のレベルが高くなり、またその磁束の減少に伴って第１出力Ｖ１  の誘起電圧のレベルが低くなって行く。従って、発電コイル１０に誘起する第１出力Ｖ１  の発生時間Ｔは、発電コイル１０を反進入側の脚部８  に設けた場合に比較して１．５〜２倍程度まで伸びて非常に長くなり、この第１出力Ｖ１  の発生時間Ｔが長くなる分だけ点火時の進角幅を大きくすることが可能である。
【００２３】
またこの点火装置では、トリガ回路２０を微分回路２２で構成しているため、図５の波形図に示すように動作して、エンジン回転数に応じてＳＣＲ１９の導通タイミングを制御でき、エンジンの過回転を防止できる。
【００２４】
図５において、電圧Ｖｃ  はコンデンサ１５の両端電圧、電圧Ｖａ  は微分回路２２のａ点側の電圧を示す。電流Ｃｉ  はコンデンサ２３の充放電電流を、電圧ＣＶ  はコンデンサ２３の両端電圧を、電圧Ｖｂ  は微分回路２２のｂ点側の電圧を夫々示し、その各波形の実線はエンジンの低速回転時、点線は中速回転時、一点鎖線は高速回転時のものである。
【００２５】
発電コイル１０の第１出力Ｖ１  が発生すると、発電コイル１０、コンデンサ２３、抵抗２５、ダイオード１２を経て、微分回路２２のコンデンサ２３に充電電流が流れ、このコンデンサ２３が第１出力Ｖ１  の略ピークまで充電される。充電終了後、コンデンサ２３の電荷はコンデンサ２３から抵抗２４、抵抗２５の放電回路を経て放電され、その放電中にコンデンサ２３の両端電圧ＣＶ  でｂ点、即ちトリガ端子を逆バイアスする。
【００２６】
このとき微分回路22において、そのコンデンサ23及び抵抗24,25 の時定数は固定であるので、エンジンの低速回転及び中速回転中は、コンデンサ23の電荷を十分に放電できる。従って、微分回路22のｂ点の電圧Ｖb が図５に実線及び点線で示すように、あたかも微分回路22がないかの如く、発電コイル10の第１出力Ｖ1 の増加と共に変化し、ＳＣＲ19をトリガするトリガタイミングｔ1 、ｔ2 が移動する。依って、エンジンの回転数が低速回転から中速回転へと上昇する過程では、その回転数の変化に応じて点火時期を進角することができる。
【００２７】
エンジンの回転数が中速回転から更に高速回転へと上昇すると、発電コイル１０の第１出力Ｖ１  も増加し、コンデンサ２３の充電電流及び両端電圧ＣＶ  も図５に一点鎖線で示すように夫々増加する。このため第１出力Ｖ１  のピーク後にコンデンサ２３の電荷を放電し始めても、次の第１出力Ｖ１  が発生するまでにはその電荷を放電し終えず、コンデンサ２３の両端電圧ＣＶ  によるｂ点の逆バイアスが深くなる。
【００２８】
従って、次の第１出力Ｖ１  が発生したときには、逆バイアス状態からｂ点の電圧Ｖｂ  が立ち上がることになり、そのｂ点の電圧Ｖｂ  のトリガ電圧までの立ち上がりが抑制され、高速回転中にＳＣＲ１９をトリガするトリガタイミングｔ３  が遅角方向へと移動する。このためエンジンの高速回転域では、ＳＣＲ１９の導通タイミングが遅くなり、点火時期を遅角することができる。
【００２９】
つまり、ＳＣＲ１９のトリガ回路２０に微分回路２２がなく、トリガ回路２０を２個の抵抗を組み合わせて構成した場合には、高速回転域での点火時期が図６に点線で示すように進角して、エンジンが過回転状態になることがある。しかし、微分回路２２を設けてその時定数を適宜設定することにより、図６に実線で示すように高速回転域での点火時期を遅らせて略一定に保ち、エンジンの過回転を防止することができる。また微分回路２２はコンデンサ２３と２個の抵抗２４，２５  で構成しているので、構成が簡単であり容易且つ安価に実施できる。
【００３０】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、鉄心７  は一対の脚部８，９  を備えた構造であれば良く、一体のＵ型の他、複数個を結合して一体化したものでも良い。また発電コイル１０を鉄心７  の進入側の脚部９  に設ける場合には、保護ケースに収納し充填材を充填して固化させるのが一般的であるが、それ以外の構造を採用しても良い。
【００３１】
スイッチング素子にはＳＣＲ１９以外の制御素子を使用しても良い。トリガ回路２０には、実施形態に例示の機能以外の機能を付加することは自由である。
【００３２】
ロータ１  側にはその回転方向に所定の間隔をおいて２個の磁極５，６  を設ければ良く、永久磁石２  と２個の磁極片３，４  とを組み合わせた構成に限定されるものではない。また鉄心７  の一対の脚部８，９  の先端側の間隔と、ロータ１  側の２個の磁極５，６  間の間隔は、実施形態では略同じにしているが、必ずしも同じにする必要はない。例えば、一対の脚部８，９  間の間隔をロータ１  側の磁極５，６  間の間隔よりも長くしても良いし、逆に一対の脚部８，９  間の間隔をロータ１  側の磁極５，６  間の間隔よりも短くしても良い。
【００３３】
【発明の効果】
本発明では、鉄心7 の一対の脚部8,9 の内、ロータ1 の回転方向の進入側の脚部9 に発電コイル10を配置して、発電コイル10の前記負方向の出力の発生時間Ｔを長くすると共に、該負方向の出力Ｖ1 によりスイッチング素子19をトリガするトリガ回路20を、コンデンサ23と抵抗24,25 とから成り且つ高速回転時のトリガタイミングを遅角方向へ移動させる微分回路22により構成しているので、簡単な構造で大きな進角幅を確保できると共に、装置全体の小型化、軽量化が可能であり、容易且つ安価に製作できる利点がある。また高速回転時の点火時期を略一定に制御できる。
【００３５】
更に微分回路22のコンデンサ電圧によりスイッチング素子19を逆バイアスするように構成しているので、簡単な回路構成で容易且つ安価に製作できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す点火装置の正面図である。
【図２】本発明の一実施例を示す点火制御回路の回路図である。
【図３】本発明の一実施例を示す波形図である。
【図４】本発明の一実施例を示す動作説明図である。
【図５】本発明の一実施例を示す波形図である。
【図６】本発明の一実施例を示す進角特性図である。
【符号の説明】
１      ロータ
５，６      磁極
７      鉄心
８，９      脚部
１０    発電コイル
１５    コンデンサ
１６    点火コイル
１９    スイッチング素子（ＳＣＲ）
２０    トリガ回路
２２    微分回路
２３    コンデンサ
２４，２５      抵抗
Ｖ２      正方向の出力
Ｖ１      負方向の出力
Ｔ  発生時間
【図１】
0003609622.tif 000002
【図２】
0003609622.tif 000003
【図３】
0003609622.tif 000004
【図４】
0003609622.tif 000005
【図５】
0003609622.tif 000006
【図６】
0003609622.tif 000007