JP2007126121A - Complex power unit for engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複合動力装置に関し、より詳しくは、車両エンジンの複合動力装置に関するものである。 The present invention relates to a composite power unit, and more particularly to a composite power unit for a vehicle engine.
機動車両に使用されるエンジンでは、通常、始動および発電装置が結合されることにより、エンジンが始動され、エンジンの運転中に必要な電気負荷或いはバッテリーの充電が提供される。 In an engine used in a mobile vehicle, the starter and power generator are typically combined to start the engine and provide the necessary electrical load or battery charge during engine operation.
一つの例として、従来技術文献には、車両エンジンに使用される始動兼発電装置が開示されており、モータのステータに始動コイルおよび発電コイルが設けられ、始動時に当該始動コイルにバッテリーより電力が供給され、当該モータが始動装置として用いられ、それをクランク軸に直接連結してクランク軸の回転を駆動することにより、エンジンが始動される(例えば、特許文献1参照)。一方、モータの整流子およびブラシ機構は、調節機構により互いに接触し、エンジンが始動したあと、エンジンの回転速度の上昇に伴ってローターが所定の回転速度に達した場合、遠心力の作用によって当該調節機構が作動して前記整流子およびブラシ機構との接触を切断し、これによりモータが発電装置として使用され、発電コイルから生成された起電力を車両の電気負荷に供給してバッテリーの充電を行う。
ブラシ式モータにより構成される始動兼発電装置の採用には、調節機構およびブラシ機構の使用を必要とするため、クランク軸上の配置スペースが大幅に取られ、クランク軸の長さの短縮ができなくなっていた。そのため、別の従来技術文献には、車両用始動兼発電装置が開示されており、それによると、無段変速装置および遠心式クラッチを有する車両エンジンに適用され、主としてブラシレス式モータがエンジンのクランク軸に配置され、ブラシレス式モータのステータがそのローターの外周に配置される内回転式構造となっており、さらに、ローターセンサーが、ステータの内側に対向するようにそのローターの外周に配置され、該ローターセンサーと、例えばホールセンサー素子との組み合わせにより、エンジンの始動または発電が制御される。ブラシレス式モータの採用により、調節機構およびブラシ機構の使用を必要としないため、クランク軸上の配置スペースが縮小され、クランク軸の長さが短縮され、これに伴って車両の幅を抑制することが可能となり、車両の軽量化に役立つものとなっている(例えば、特許文献2参照)。
車両工業の進歩にしたがって、車両の動力は、エンジン(内燃機関)によって提供されるほか、エンジンにおいて複合動力装置が統合されている補助式複合動力システムが発展しつつある。また別の従来技術文献には、例えば車両の登坂または大きなトルクの出力を即時に必要としている場合にトルク補助が提供されるように、エンジンに始動およびトルク補助を行わせるためのエンジン始動兼補助装置が開示されている(例えば、特許文献3参照)。さらに、エネルギー危機および環境保護への意識の高まりに伴って、広汎に応用されている新式補助式複合動力システムにおいて、エンジンが空転の際にシャットダウンされ、車両が動き出した瞬間に点火始動される自動シャットダウン兼始動(Stop−Go)機能が導入されている。例えば、さらにまた別の従来技術文献には、エネルギーの節約および空気汚染の低減のために、車両が停止しエンジンが空転の状態においてエンジンが自動的にシャットダウンされ、発進した場合にエンジンが自動的に点火始動される、車両に用いられるためのエンジン始動および停止装置が開示されている(例えば、特許文献3乃至5参照)。
図1に示すように、前記補助式複合動力システム10は、モータ発電機12とエンジン11のクランク軸13とを同軸に連結することにより、必要とするスペースを縮小しクランク軸の長さを短縮する。また、空冷式のエンジンとしては、前記モータ発電機が出力動力(トランスミッション14)より離れたエンジン11の一端に配設され、さらに冷却ファンに連結されているため、クランク軸の長さを増加する必要はなく、スペースがより有効に活用されている。 As shown in FIG. 1, the auxiliary combined power system 10 reduces the required space and shortens the length of the crankshaft by connecting the motor generator 12 and the crankshaft 13 of the engine 11 coaxially. To do. Further, as an air-cooled engine, the motor generator is disposed at one end of the engine 11 away from the output power (transmission 14), and is further connected to a cooling fan, so that the length of the crankshaft is increased. There is no need and space is utilized more effectively.
始動、発電および補助動力に用いられるモータ発電機12は、おおよそ構造によって内回転式と外回転式とに区分されている。そのうち、外回転式は、整流素子としての炭素ブラシの使用を必要としないので、よく見かけるようになっている。外回転式構造は、モータ発電機12のコイルが内部に固定され、磁石が外周を取り囲んでいる。コイルが内部に固定されているので、コイルステータ121と称され、磁石が外周を取り囲んでいるので、磁石ローター123と称されている。コイルステータ121は、エンジン11のケース内部にクランク軸13が貫通するように固着され、磁石ローター123は、該クランク軸13に固着され、コイルステータ121の外周に対応してそれを取り囲んでいる。 The motor generator 12 used for starting, power generation, and auxiliary power is roughly classified into an internal rotation type and an external rotation type according to the structure. Among them, the external rotation type does not require the use of a carbon brush as a rectifying element, and is often seen. In the outer rotating structure, the coil of the motor generator 12 is fixed inside, and the magnet surrounds the outer periphery. Since the coil is fixed inside, it is called a coil stator 121, and since the magnet surrounds the outer periphery, it is called a magnet rotor 123. The coil stator 121 is fixed inside the case of the engine 11 so that the crankshaft 13 penetrates, and the magnet rotor 123 is fixed to the crankshaft 13 and surrounds the coil stator 121 corresponding to the outer periphery thereof.
このようなモータ発電機12では、エンジン点火のタイミング信号およびモータ駆動時の磁界位相のタイミング信号の2種のタイミング信号を生成するための信号生成装置を設ける必要がある。この2種のタイミング信号は、いずれもホール効果センサーと磁気リングとが相互に誘導作用しあうことによって生じた断続的な電圧信号である。ここで、ホール効果センサーは、固定状態のまま保持され、磁気リングは、エンジン11のクランク軸13に同期して回転している。ただし、従来技術では、信号生成装置がコイルステータ121の近傍に設けられており、碗状となっている磁石ローター123によりシールドされているため、種々の欠点があった。 In such a motor generator 12, it is necessary to provide a signal generation device for generating two types of timing signals, that is, a timing signal for engine ignition and a timing signal for the magnetic field phase when the motor is driven. These two types of timing signals are intermittent voltage signals that are generated when the Hall effect sensor and the magnetic ring interact with each other. Here, the Hall effect sensor is held in a fixed state, and the magnetic ring rotates in synchronization with the crankshaft 13 of the engine 11. However, in the prior art, since the signal generating device is provided in the vicinity of the coil stator 121 and is shielded by the magnet rotor 123 having a bowl shape, there are various drawbacks.
図2は、従来の外回転式構造である補助式複合動力システム20の局所構造の拡大図を模式的に示している。図に示すように、この外回転式構造は、コイルステータ22をクランク軸21が貫通するようにエンジンのケース内部に設けており、磁石ローター23をクランク軸21に固着し当該コイルステータ22の外周に対応させてそれを取り囲んでいる。この2種のタイミング信号を生成するための信号生成装置24は、コイルステータ22の近傍のエンジンケースに近い側に配設され、すなわち高温のエンジンケースとコイルステータ22との間に隣接して、碗状構造である磁石ローター23にシールドされている。
前記のように、従来の補助式複合動力システム20の信号生成装置24の配設位置は、緊密なスペースの利用ができるが、それが高温のエンジンケースと高温のコイルとの間に隣接され、且つ磁石ローター23にシールドされ、外部からの空気によって冷却されることが困難となっているため、高温の環境において損傷して効力を失いやすくなっており、高温に耐えうる特殊なセンサーが使用されれば、コストが増大することとなっている。また、信号生成装置24は、補助式複合動力システム20全体における極めて内側に配設されているため、部品に損傷があった場合、その保守または交換が非常に面倒であり、保守整備コストが高価となる。同時に、信号生成装置24が内部の密閉された位置に設けられているため、補助式複合動力システム20の外部より調整を行うことがまったく不可能であるため、タイミング信号に対して機械的にタイミング角度の微調整作業を行うことができず、タイミング信号の精度への制御が容易ではないとともに、モータ発電機の始動、発電および補助動力の効果が低下することとなっている。
FIG. 2 schematically shows an enlarged view of the local structure of the auxiliary combined power system 20 which is a conventional outer rotating structure. As shown in the figure, in this outer rotary structure, the coil stator 22 is provided inside the engine case so that the crankshaft 21 penetrates, and the magnet rotor 23 is fixed to the crankshaft 21 and the outer periphery of the coil stator 22 is shown. Surrounding it in response to. The signal generation device 24 for generating these two types of timing signals is disposed on the side near the engine case in the vicinity of the coil stator 22, that is, adjacent between the high-temperature engine case and the coil stator 22, It is shielded by a magnet rotor 23 having a bowl-like structure.
As described above, the arrangement position of the signal generating device 24 of the conventional auxiliary combined power system 20 can use a tight space, but it is adjacent between the hot engine case and the hot coil, And since it is shielded by the magnet rotor 23 and difficult to be cooled by air from the outside, it is easy to lose its effectiveness in a high temperature environment, and a special sensor that can withstand high temperatures is used. If so, the cost will increase. In addition, since the signal generator 24 is disposed extremely inside the entire auxiliary composite power system 20, if a part is damaged, its maintenance or replacement is very troublesome and the maintenance cost is high. It becomes. At the same time, since the signal generating device 24 is provided in a sealed position inside, it is impossible to adjust from the outside of the auxiliary combined power system 20 at all. The fine adjustment of the angle cannot be performed, and it is not easy to control the accuracy of the timing signal, and the effects of starting the motor generator, power generation, and auxiliary power are reduced.
従って、前記の従来技術の種々の欠点を効果的に解決することは、業界において極めて重要な課題となっている。 Therefore, it is an extremely important issue in the industry to effectively solve the various drawbacks of the prior art.
そこで、以上のとおりの事情に鑑み、本発明は、タイミング信号を生成する部品が高温環境より離れ、高温による損傷を回避することができるエンジンの複合動力装置を提供することを課題とする。 Therefore, in view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a composite power unit for an engine in which a component that generates a timing signal is separated from a high temperature environment and damage due to high temperature can be avoided.
また、本発明は、タイミング信号を生成する部品において高温に耐えうるようなレベルの部品を使用する必要がなく、部品のコストが低減できるエンジンの複合動力装置を提供することを課題とする。 It is another object of the present invention to provide a composite power unit for an engine that can reduce the cost of components without using components of a level that can withstand high temperatures in components that generate timing signals.
また、本発明は、タイミング信号を生成する部品を、保守または交換しやすくするためのエンジンの複合動力装置を提供することを課題とする。 It is another object of the present invention to provide a composite power unit for an engine for facilitating maintenance or replacement of components that generate timing signals.
また、本発明は、タイミング角度の微調整作業を行いやすくするためのエンジンの複合動力装置を提供することを課題とする。 Another object of the present invention is to provide a composite power unit for an engine for facilitating the fine adjustment of the timing angle.
上記の課題を解決するために、本発明に係るエンジンの複合動力装置は、複合動力装置に連結されるための第1端と動力を出力するための第2端とを有するクランク軸を備えたエンジンに適用されるエンジンの複合動力装置において、前記エンジンに固着され前記クランク軸が貫通するためのコイルステータと、前記クランク軸の第1端に固着され前記コイルステータの外周に対応してそれを取り囲む磁石ローターとを有し、前記磁石ローターが開口を第2端に向けている碗状構造となっているモータ発電機と、前記磁石ローターの、前記第2端より遠い一側に同軸に設けられている誘導マグネットと、前記モータ発電機に設けられ、前記モータ発電機の位相角およびエンジンの点火タイミングのいずれか一つの検知信号を提供するためのセンサーと、を備えている。 In order to solve the above problems, a composite power unit for an engine according to the present invention includes a crankshaft having a first end to be connected to the composite power unit and a second end to output power. In a composite power unit of an engine applied to an engine, a coil stator that is fixed to the engine and through which the crankshaft passes, and a coil stator that is fixed to a first end of the crankshaft and that corresponds to the outer periphery of the coil stator. A motor generator having a cage structure in which the magnet rotor has an opening facing the second end, and the magnet rotor is coaxially provided on one side farther than the second end. Provided in the motor generator and a sensor for providing a detection signal of any one of the phase angle of the motor generator and the ignition timing of the engine. And a server and, the.
前記モータ発電機は、モータ発電機ケースを有しており、前記センサーは、前記モータ発電機ケースの、前記第2端より遠い内側に設けられている。好ましくは、前記モータ発電機ケースの内側には、前記センサーを装着するための固定フレームが設けられ、前記固定フレームは、外部の空気を引き込んで冷却を行うための通風孔を有してよい。また、前記磁石ローターの、前記第2端より遠い一側に、例えば遠心式ファンがさらに同軸に設けられ、外部からの冷却空気をより速く導いて熱交換を行うことが可能である。 The motor generator has a motor generator case, and the sensor is provided on the inner side of the motor generator case far from the second end. Preferably, a fixed frame for mounting the sensor is provided on the inner side of the motor generator case, and the fixed frame may have a ventilation hole for drawing in external air to perform cooling. Further, a centrifugal fan, for example, is further coaxially provided on one side of the magnet rotor farther from the second end, and heat exchange can be performed by guiding cooling air from the outside faster.
前記センサーは、モータ発電機の、前記第2端より遠い且つ前記誘導マグネットに対向する一側に設けられてよい。また、前記センサーは、少なくとも一つの支持盤と当該支持盤に設けられたタイミング検知素子、位相検知素子とを備え、若しくは複数の支持盤と前記支持盤ごとにそれぞれに対応して設けられたタイミング検知素子、位相検知素子とを備えてよい。ここで、前記支持盤は、少なくとも一つの前記支持盤の固定位置を調整するための位置調整部を有し、当該位置調整部は、ボルトがロックされ該ボルトのロック位置が調整されるように、前記支持盤の表面に設けられている幅広のロック孔であってよい。これに対し、前記誘導マグネットは、前記位相検知素子および前記タイミング検知素子のそれぞれに対応する巻線位置磁気誘導リングおよびタイミング位置磁気誘導リングが設けられることにより、モータ発電機の位相角およびエンジンの点火タイミングのいずれか一つの検知信号が提供される。 The sensor may be provided on one side of the motor generator that is farther from the second end and faces the induction magnet. The sensor includes at least one support plate and a timing detection element and a phase detection element provided on the support plate, or a plurality of support plates and a timing provided corresponding to each of the support plates. A detection element and a phase detection element may be provided. Here, the support plate has a position adjusting unit for adjusting a fixing position of at least one of the support plates, and the position adjusting unit is configured such that the bolt is locked and the lock position of the bolt is adjusted. It may be a wide lock hole provided on the surface of the support plate. On the other hand, the induction magnet is provided with a winding position magnetic induction ring and a timing position magnetic induction ring corresponding to the phase detection element and the timing detection element, respectively. Any one of the ignition timing detection signals is provided.
従来技術に比較して、本発明に係るエンジンの複合動力装置では、タイミング信号を生成するための部品をエンジンより離れるように、例えば前記誘導マグネットを、前記磁石ローターの、前記第2端より遠い一側に同軸に設け、前記センサーを前記第2端より遠い且つ前記誘導マグネットに対向するモータ発電機の一側に設けているため、前記センサーと前記誘導マグネットとがいずれもコイルステータまたは磁石ローターによりシールドされることなく、エンジンケースの熱輻射からの影響を受けにくくなるのみならず、外部の冷却空気を充分に利用して熱交換を行うことができ、当該環境の温度が低くなるため、部品が高温によって損傷することを回避することができ、また、耐高温の部品の使用を必要としないので、部品のコストが大幅に低減できる。さらに、タイミング信号を生成するための部品は、複合動力装置全体における極めて外側に設けられているため、モータ発電機ケースのファンカバーを取り外せばそれらの部品を露出させることが可能であるため、保守または交換が容易となるとともに、タイミング信号に対し機械的にタイミング角度の微調整作業を行うのに有利であるため、従来技術の種々の問題を解決することができるようになる。 Compared with the prior art, in the composite power unit for an engine according to the present invention, for example, the induction magnet is farther from the second end of the magnet rotor so that a part for generating a timing signal is separated from the engine. Since it is provided coaxially on one side and the sensor is provided on one side of the motor generator far from the second end and opposed to the induction magnet, both the sensor and the induction magnet are a coil stator or a magnet rotor. Not to be shielded by the heat radiation of the engine case, it is possible not only to be affected by the heat radiation of the engine case, but also to perform heat exchange using the external cooling air sufficiently, and the temperature of the environment is lowered. The parts can be prevented from being damaged by high temperatures and the use of high temperature resistant parts is not required, which reduces the cost of the parts. It is possible to reduce the width. In addition, since the components for generating the timing signal are provided extremely outside the entire composite power unit, it is possible to expose the components by removing the fan cover of the motor generator case. Alternatively, the replacement becomes easy and it is advantageous to perform the fine adjustment of the timing angle mechanically with respect to the timing signal, so that various problems of the prior art can be solved.
以下は、特定の実施例に基づいて本発明の実施方式を説明するものであり、この技術分野に精通した者は本発明のその他の利点や効果を明細書に記載の内容から容易に了解することができる。本発明は、その他の異なる実施例によって実施や応用をしたり、明細書に記載の内容も異なる観点や応用に基づき、本発明の精神を脱しない範囲で様々な修飾や変更が可能であり、そうした修飾や変更は本発明の請求範囲に入るものである。 The following is a description of an implementation of the present invention based on specific embodiments, and those skilled in the art will easily understand other advantages and effects of the present invention from the contents described in the specification. be able to. The present invention can be implemented and applied by other different embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the spirit of the present invention based on different viewpoints and applications described in the specification. Such modifications and changes are intended to fall within the scope of the present invention.
図3から図8Aは、本発明の好ましい実施形態に基づいて描画された図面である。ここで、それらの図面は簡略化された模式図であり本発明に係る基本構造を模式的に示すにすぎない。即ちそれらの図面では本発明に係る素子のみが表示され、その表示された素子はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、その実際に実施される場合の数、形状、及びサイズ比例などは選択性の設計であり、その素子のレイアウト形態がより複雑となるのはいうまでもない。 3 to 8A are drawings according to a preferred embodiment of the present invention. Here, those drawings are simplified schematic views, and only schematically show a basic structure according to the present invention. That is, in the drawings, only the elements according to the present invention are displayed, and the displayed elements are not limited to these embodiments, but the number, shape, size proportionality, etc. when actually implemented. Needless to say, this is a selective design, and the layout of the element becomes more complicated.
図3は、本発明に係る複合動力装置が車両エンジンに適用されることを模式的に示している。図に示すように、複合動力装置3は、クランク軸41を有するエンジン4に適用され、外回転式構造の補助式複合動力システムを形成している。この複合動力装置3は、発電機として機能するのみならず、エンジンのトルクにより、例えば車両の電気負荷またはバッテリーの充電が提供されるとともに、モータとして機能して、バッテリーの電力を介してトルクを生成することで、エンジンの点火を始動しまたは補助動力を生成する。本実施形態においてはオートバイに適用されることを例にしており、クランク軸41は、複合動力装置3に連結されるための第1端411と、動力を出力するための第2端413とを備え、補助式複合動力システムの全体において、複合動力装置3を除いて、例えばエンジン4、エンジンケース40、クランク軸41、トランスミッション42、キックスターター43、タイヤ44および排気管45などの構造の運用はいずれも従来技術と同様であり、かつ本発明の目的とする特徴ではないため、ここでは詳しい説明を省略する。 FIG. 3 schematically shows that the composite power unit according to the present invention is applied to a vehicle engine. As shown in the figure, the composite power unit 3 is applied to an engine 4 having a crankshaft 41, and forms an auxiliary composite power system having an outer rotary structure. The composite power unit 3 not only functions as a generator, but also provides, for example, an electric load of a vehicle or a battery charge by the engine torque, and functions as a motor to generate torque via the battery power. By generating, engine ignition is started or auxiliary power is generated. In this embodiment, it is applied to a motorcycle as an example, and the crankshaft 41 has a first end 411 for connecting to the composite power unit 3 and a second end 413 for outputting power. In the entire auxiliary combined power system, the operation of the structure such as the engine 4, the engine case 40, the crankshaft 41, the transmission 42, the kick starter 43, the tire 44, and the exhaust pipe 45 is excluded except for the combined power unit 3. Since these are the same as the prior art and are not the features of the present invention, a detailed description is omitted here.
図4に示すように、本発明に係る複合動力装置3は、少なくともモータ発電機31と、誘導マグネット33と、センサー35とを備えている。モータ発電機31は、エンジン4に固着されクランク軸41の第1端411が貫通するコイルステータ311と、クランク軸41の第1端411に固着され且つ前記コイルステータ311の外周に対応してそれを取り囲む磁石ローター313とを有しており、コイルステータ311は、複数の組のステータ巻線およびステータシリコン鋼片からなり、磁石ローター313は、開口をクランク軸41の第2端413に向けている碗状構造となっており、この碗状構造の内側壁にはN極とS極とが交差配列される複数の組の磁石が設けられている。誘導マグネット33は、磁石ローター313の、クランク軸41の第2端413より遠い一側に同軸に設けられている。センサー35は、モータ発電機31の、クランク軸41の第2端413より遠い且つ誘導マグネット33に対向する一側に設けられており、それによってモータ発電機の位相角およびエンジン点火タイミングのいずれか一つの検知信号が提供される。 As shown in FIG. 4, the composite power unit 3 according to the present invention includes at least a motor generator 31, an induction magnet 33, and a sensor 35. The motor generator 31 is fixed to the engine 4 and the coil stator 311 through which the first end 411 of the crankshaft 41 penetrates. The motor generator 31 is fixed to the first end 411 of the crankshaft 41 and corresponds to the outer periphery of the coil stator 311. The coil stator 311 includes a plurality of sets of stator windings and stator silicon steel pieces, and the magnet rotor 313 has an opening directed toward the second end 413 of the crankshaft 41. A plurality of sets of magnets in which N poles and S poles are cross-arranged are provided on the inner wall of the saddle-like structure. The induction magnet 33 is coaxially provided on one side of the magnet rotor 313 far from the second end 413 of the crankshaft 41. The sensor 35 is provided on one side of the motor generator 31 that is far from the second end 413 of the crankshaft 41 and faces the induction magnet 33, and thereby either the phase angle of the motor generator or the engine ignition timing. One detection signal is provided.
エンジン4のクランク軸41の第1端は、エンジンケース40より突出している。当然、クランク軸4は、例えば軸受けおよびオイルシールなどの素子と組み合わせて軸接され、エンジンケース40は、モータ発電機31のモータ発電機ケース310と相互に組まれて固定され、すなわちコイルステータ311は、モータ発電機ケース310に結合されることによりエンジン4のエンジンケース40に固着される。 A first end of the crankshaft 41 of the engine 4 protrudes from the engine case 40. Naturally, the crankshaft 4 is axially connected in combination with elements such as a bearing and an oil seal, and the engine case 40 is assembled and fixed to the motor generator case 310 of the motor generator 31, that is, the coil stator 311. Is fixed to the engine case 40 of the engine 4 by being coupled to the motor generator case 310.
図5および図6に示すように、クランク軸41の第1端411は、エンジンケース40に軸接して突出し、該エンジンケース40と相互に組まれて固定されたモータ発電機ケース310の内部にまで伸びている。モータ発電機31のコイルステータは、モータ発電機ケース310に同軸に固定され、クランク軸41の第1端411がその中を貫通し、モータ発電機31の磁石ローター313は、開口をクランク軸411の第2端(図示せず)に向けている碗状構造となっており、例えばテーパー溝(Taper groove)およびバランスピン構造と組み合わせてクランク軸41の第1端411に固着され、かつ、モータ発電機ケース310に位置し、該コイルステータ311の外周に対応してそれを取り囲んでいる。磁石ローター313の、クランク軸41の第2端(図示せず)より遠い一側には、誘導マグネット33が同軸に設けられることにより、該クランク軸41に同期して回転され、誘導マグネット33に対応するセンサー35は、モータ発電機31の、クランク軸41の第2端(図示せず)より遠い且つ誘導マグネット33に対向する一側に設けられている。 As shown in FIGS. 5 and 6, the first end 411 of the crankshaft 41 protrudes in axial contact with the engine case 40, and is placed inside the motor generator case 310 that is assembled and fixed to the engine case 40. It extends to. The coil stator of the motor generator 31 is coaxially fixed to the motor generator case 310, the first end 411 of the crankshaft 41 passes through the coil stator, and the magnet rotor 313 of the motor generator 31 opens the crankshaft 411. And is fixed to the first end 411 of the crankshaft 41 in combination with, for example, a taper groove and a balance pin structure, and a motor. It is located in the generator case 310 and surrounds it corresponding to the outer periphery of the coil stator 311. An induction magnet 33 is coaxially provided on one side of the magnet rotor 313 far from the second end (not shown) of the crankshaft 41 so that the magnet rotor 313 rotates in synchronization with the crankshaft 41 and The corresponding sensor 35 is provided on one side of the motor generator 31 that is far from the second end (not shown) of the crankshaft 41 and faces the induction magnet 33.
本実施形態において、磁石ローター313の、クランク軸41の第2端(図示せず)より遠い一側に、さらに遠心式ファン315が同軸に設けられ、当該クランク軸41に同期して回転される。モータ発電機31の外側にファンカバー37がさらに結合されており、該ファンカバー37は、モータ発電機ケース310の、クランク軸41の第2端(図示せず)より遠い一側に組まれて固定され、該ファンカバー37の内側(すなわちクランク軸41の第1端411に隣接した側)に、さらに固定フレーム371が結合されており、センサー35は、当該固定フレームの内側(すなわち磁石ローター313の一側)に組み込まれ、固定フレームは通風孔を有し、端面にある吸い込み口3711および側面にある吐き出し口3713からなっている。本実施形態においてファンカバー37と固定フレーム371とが独立に組立てられた構造を例に説明しているが、他の実施形態において、該ファンカバー37と該固定フレーム371とが一体に製造されてよく、図面に示す組立構造に限定されるものではない。 In the present embodiment, a centrifugal fan 315 is further coaxially provided on one side of the magnet rotor 313 far from the second end (not shown) of the crankshaft 41 and is rotated in synchronization with the crankshaft 41. . A fan cover 37 is further coupled to the outside of the motor generator 31, and the fan cover 37 is assembled on one side of the motor generator case 310 far from the second end (not shown) of the crankshaft 41. A fixed frame 371 is coupled to the inside of the fan cover 37 (that is, the side adjacent to the first end 411 of the crankshaft 41), and the sensor 35 is connected to the inside of the fixed frame (that is, the magnet rotor 313). The fixed frame has a ventilation hole, and includes a suction port 3711 on the end surface and a discharge port 3713 on the side surface. In the present embodiment, the structure in which the fan cover 37 and the fixed frame 371 are assembled independently is described as an example. However, in another embodiment, the fan cover 37 and the fixed frame 371 are integrally manufactured. Well, it is not limited to the assembly structure shown in the drawings.
複合動力装置3のモータ発電機31が発電機として機能している場合、磁石ローター313は、クランク軸41に駆動され回転し、そのN極とS極とが交差配列されている複数の組の磁石が回転の磁界を生成する。この回転の磁界は、固定状態のままのコイルステータ311の複数の組のステータ巻線に対して磁力線の分割を形成し、ステータ巻線が起電力の出力を生成する。逆に、複合動力装置3のモータ発電機31が始動モータまたは補助動力のモータとして機能している場合、例えばバッテリーによる電力入力によりコイルステータ311のステータ巻線に変動磁界を生じて、磁石ローター313の磁石に磁力作用を発生させる。すなわち、コイルステータ311のステータ巻線が電動トルクを磁石ローター313に印加し、さらにクランク軸41の回転を連動させ、エンジン4に始動を行わせまたはエンジン4に補助動力を与える。 When the motor generator 31 of the composite power unit 3 functions as a generator, the magnet rotor 313 is driven and rotated by the crankshaft 41, and a plurality of sets in which the N pole and the S pole are cross-arranged. The magnet generates a rotating magnetic field. This rotating magnetic field forms a division of magnetic field lines for the plurality of sets of stator windings of the coil stator 311 that remains fixed, and the stator windings generate an electromotive force output. On the contrary, when the motor generator 31 of the composite power unit 3 functions as a starter motor or an auxiliary power motor, for example, a magnetic field is generated in the stator winding of the coil stator 311 by power input by a battery, and the magnet rotor 313 is generated. Magnetic force is generated in the magnet. That is, the stator winding of the coil stator 311 applies electric torque to the magnet rotor 313, and further interlocks with the rotation of the crankshaft 41 to start the engine 4 or provide auxiliary power to the engine 4.
図7Aおよび図7Bに示すように、本発明においてセンサー35は、例えば環状構造となっている支持盤351を含み、該支持盤351上に間隔をおいてタイミング検知素子353および複数の位相検知素子355が設けられ、それらのタイミング検知素子353および位相検知素子355は、計算の制御のために例えば車両の電機制御器に電気的に接続されている。また、支持盤351は、さらに固定位置を調整するための位置調整部357を2つ有している。この位置調整部357は、該支持盤351の表面、例えば弧形断面構造となる幅広ロック孔に間隔をおいて設けられ、ボルト359との組み合わせにより固定フレーム371にロックされ、該ボルト359のロック位置により該センサー35と該固定フレーム371との相対位置が調整される。 As shown in FIGS. 7A and 7B, in the present invention, the sensor 35 includes a support plate 351 having, for example, an annular structure, and a timing detection element 353 and a plurality of phase detection elements are spaced on the support plate 351. 355 is provided, and the timing detection element 353 and the phase detection element 355 are electrically connected to, for example, a vehicle electrical controller for control of calculation. Further, the support board 351 further includes two position adjusting portions 357 for adjusting the fixed position. The position adjusting portion 357 is provided on the surface of the support plate 351, for example, a wide lock hole having an arc-shaped cross-section structure, and is locked to the fixed frame 371 by a combination with the bolt 359. The relative position between the sensor 35 and the fixed frame 371 is adjusted according to the position.
本実施形態において支持盤351に間隔をおいてタイミング検知素子353および複数の位相検知素子355が設けられていることを例にして、該支持盤351上における位置調整部357によりタイミング信号に対してタイミング角度の微調整の作業を行うことができることを説明しているが、個別の微調整作業が行われるように、そのタイミング検知素子353および複数の位相検知素子355が、複数の支持盤351に設けられてもよいことはいうまでもない。 In the present embodiment, the timing detection element 353 and the plurality of phase detection elements 355 are provided with an interval on the support plate 351 as an example, and the position adjustment unit 357 on the support plate 351 is used for the timing signal. Although it is explained that the timing angle fine adjustment work can be performed, the timing detection element 353 and the plurality of phase detection elements 355 are provided on the plurality of support plates 351 so that the individual fine adjustment work is performed. Needless to say, it may be provided.
図8Aに示すように、本発明において磁石ローター313の中央には、中空の車輪ボス3131が固着され、車輪ボス3131の外側(クランク軸41の第2端413より遠い)の外周の表面には、少なくとも一つの巻線位置磁気誘導リング331と一つのタイミング位置磁気誘導リング333を含む誘導マグネット33が組み込まれ、巻線位置磁気誘導リング331とタイミング位置磁気誘導リング333は相互に積層して車輪ボス3131外側の外周表面に固着されている。 As shown in FIG. 8A, in the present invention, a hollow wheel boss 3131 is fixed to the center of the magnet rotor 313, and on the outer peripheral surface outside the wheel boss 3131 (far from the second end 413 of the crankshaft 41). An induction magnet 33 including at least one winding position magnetic induction ring 331 and one timing position magnetic induction ring 333 is incorporated, and the winding position magnetic induction ring 331 and the timing position magnetic induction ring 333 are stacked on each other to form a wheel. It is fixed to the outer peripheral surface outside the boss 3131.
図8Bに示すように、巻線位置磁気誘導リング331には、交差配列されている位置磁気誘導リングS極3311および位置磁気誘導リングN極3313が一組または複数組備えられ、前記センサー35における一つまたは複数の位相検知素子355が励起され、さらに電機の位相角の信号が生成される。図8Cに示すように、タイミング位置磁気誘導リング331に位置磁気誘導リング励起ポイント3331が一組備えられ、前記センサー35におけるタイミング検知素子353が励起され、さらにエンジン点火のタイミング角度の信号が生成される。 As shown in FIG. 8B, the winding position magnetic induction ring 331 is provided with one or a plurality of sets of position magnetic induction ring S pole 3311 and position magnetic induction ring N pole 3313 which are arranged in an intersecting manner. One or a plurality of phase detection elements 355 are excited, and a signal of a phase angle of the electric machine is generated. As shown in FIG. 8C, the timing position magnetic induction ring 331 is provided with a set of position magnetic induction ring excitation points 3331, the timing detection element 353 in the sensor 35 is excited, and a signal of the engine ignition timing angle is generated. The
本発明に係る複合動力装置3によれば、誘導マグネット33は、磁石ローター313の、クランク軸41の第2端413より遠い一側に同軸に設けられ、センサー35は、固定フレーム371の、クランク軸41の第2端413より遠い且つ誘導マグネット33に対向する一側に設けられているので、該センサー35と該誘導マグネット33とがいずれもコイルステータ311または磁石ローター313によりシールドされることはなく、且つモータ発電機31およびエンジン4より離れているため、モータ発電機31またはエンジン4が作動している場合に生じる高温の影響を受けることもなくなり、部品(センサー35または誘導マグネット33)が高温によって損傷してしまうことを回避することができ、よって、タイミング信号を生成するための部品(例えばセンサー35または誘導マグネット33)では、耐高温の部品の使用を必要としないので、部品のコストが大幅に低減できるようになる。 According to the composite power unit 3 according to the present invention, the induction magnet 33 is coaxially provided on one side of the magnet rotor 313 far from the second end 413 of the crankshaft 41, and the sensor 35 is connected to the crank of the fixed frame 371. The sensor 35 and the induction magnet 33 are both shielded by the coil stator 311 or the magnet rotor 313 because they are provided on one side far from the second end 413 of the shaft 41 and facing the induction magnet 33. In addition, since the motor generator 31 and the engine 4 are separated from each other, they are not affected by the high temperature generated when the motor generator 31 or the engine 4 is operating, and the components (the sensor 35 or the induction magnet 33) are not affected. Damage from high temperatures can be avoided, thus generating timing signals. In part for (e.g. sensor 35 or the induction magnet 33), does not require the use of high temperature resistant components, the cost of the parts will be able to significantly reduce.
また、クランク軸41の回転とともに遠心式ファン315が駆動回転され、ファン315の羽根によって外部の冷却空気が中間側より吸い込まれ外側へ吹き出され、冷却空気が固定フレーム371の吸い込み口3711を介して吸い込まれる過程において、まずセンサー35を経由して、その後、外側の噴出し口3173、ファンカバー37よりエンジン4へ吹き出されるため、センサー35のタイミング検知素子353と位相検知素子355等の当該環境温度を効果的に下げることができる。従って、タイミング信号を生成するための部品では、耐高温レベルの部品の使用を必要としなくなり、且つ、良好な放熱効果が得られるため、部品の使用寿命が大幅に延長されるようになる。 Further, the centrifugal fan 315 is driven and rotated along with the rotation of the crankshaft 41, and external cooling air is sucked in from the intermediate side and blown out by the blades of the fan 315, and the cooling air passes through the suction port 3711 of the fixed frame 371. In the process of being sucked in, first through the sensor 35 and then blown out from the outer outlet 3173 and the fan cover 37 to the engine 4, the environment such as the timing detection element 353 and the phase detection element 355 of the sensor 35. The temperature can be effectively lowered. Therefore, the component for generating the timing signal does not require the use of a component having a high temperature resistance level, and a good heat radiation effect can be obtained, so that the service life of the component is greatly extended.
また、センサー35または誘導マグネット33などのタイミング信号を生成するための部品は、複合動力装置全体における極めて外側に設けられているため、モータ発電機ケース310のファンカバー37を取り外せばそれらの部品を露出させることが可能となっているため、保守または交換が容易となるとともに、センサー35は、支持盤351によって固定フレーム371に組まれ、位置調整部357とボルト359とを組み合わせて固定する設計を利用し、さらに簡単に複合動力装置3の外側から該支持盤351を調整して該固定フレーム371に固定することができ、すなわち該センサー35と誘導マグネット33との電機角度を調整することができるので、タイミング角度の微調整作業が容易となっている。 In addition, since components for generating timing signals such as the sensor 35 or the induction magnet 33 are provided extremely outside the entire composite power unit, these components can be removed by removing the fan cover 37 of the motor generator case 310. Since it can be exposed, it is easy to maintain or replace, and the sensor 35 is assembled to the fixed frame 371 by the support plate 351, and is designed to be fixed by combining the position adjusting portion 357 and the bolt 359. The support plate 351 can be adjusted from the outside of the composite power unit 3 and fixed to the fixed frame 371 more easily, that is, the electrical angle between the sensor 35 and the induction magnet 33 can be adjusted. Therefore, the fine adjustment of the timing angle is facilitated.
上記のように、本発明に係るエンジンの複合動力装置では、タイミング信号を生成するための部品をエンジンより離れるように、例えば前記誘導マグネットを、前記磁石ローターの、前記第2端より遠い一側に同軸に設け、前記センサーを、モータ発電機の、前記第2端より遠い且つ前記誘導マグネットに対向する一側に設けているので、前記センサーと前記誘導マグネットとがいずれもコイルステータまたは磁石ローターによりシールドされることはなく、エンジンケースの熱輻射からの影響を受けにくくなるのみならず、外部の冷却空気を充分に利用して熱交換を行うことができ、当該環境の温度が低くなるため、部品が高温によって損傷してしまうことを回避することができ、また、耐高温の部品の使用を必要としないため、部品のコストが大幅に低減できるようになる。さらに、タイミング信号を生成するための部品は、複合動力装置全体における極めて外側に設けられているため、モータ発電機ケースのファンカバーを取り外せばそれらの部品を露出させることが可能となっているので、保守または交換が容易となるとともに、タイミング信号に対し機械的にタイミング角度の微調整作業を行うのに便利であるため、従来技術の種々の問題を解決することができるようになる。 As described above, in the composite power unit for an engine according to the present invention, for example, the induction magnet is disposed on one side farther than the second end of the magnet rotor so that the component for generating the timing signal is separated from the engine. Since the sensor is provided on one side of the motor generator that is far from the second end and faces the induction magnet, both the sensor and the induction magnet are a coil stator or a magnet rotor. Not to be shielded by the heat radiation of the engine case, it is possible not only to be affected by the heat radiation of the engine case, but also to perform heat exchange using the external cooling air sufficiently, and the temperature of the environment is lowered The parts can be prevented from being damaged by high temperatures and the use of high temperature resistant parts is not required. Door will be able to greatly reduced. Furthermore, since the components for generating the timing signal are provided on the very outside of the entire composite power unit, it is possible to expose these components by removing the fan cover of the motor generator case. Since the maintenance or replacement is facilitated and it is convenient to perform the fine adjustment of the timing angle mechanically with respect to the timing signal, various problems of the prior art can be solved.
以上、これらの実施の形態は本発明を例示する目的で示すものであり、本発明は、これらによって何ら限定されるものではない。本発明に係る実質的な技術内容は、特許請求の範囲に定義される。本発明はこの技術分野に精通したものが特許請求の範囲を脱しない範囲で色々な修飾や変更が可能であり、そうした修飾や変更は本発明の請求範囲に入るものである。 As mentioned above, these embodiment is shown for the purpose of illustrating the present invention, and the present invention is not limited by these. The substantial technical contents of the present invention are defined in the claims. Those skilled in the art can make various modifications and changes without departing from the scope of the claims, and such modifications and changes fall within the scope of the claims of the present invention.
10 補助式複合動力システム
11 エンジン
12 モータ発電機
121 コイルステータ
123 磁石ローター
13 クランク軸
14 トランスミッション
20 補助式複合動力システム
21 クランク軸
22 コイルステータ
23 磁石ローター
24 信号生成装置
3 複合動力装置
31 モータ発電機
310 モータ発電機ケース
311 コイルステータ
313 磁石ローター
3131 車輪ボス
315 ファン
33 誘導マグネット
331 巻線位置磁気誘導リング
3311 位置磁気誘導リングS極
3313 位置磁気誘導リングN極
333 タイミング位置磁気誘導リング
3331 位置磁気誘導リング励起ポイント
35 センサー
351 支持盤
353 タイミング検知素子
355 位相検知素子
357 位置調整部
359 ボルト
37 ファンカバー
371 固定フレーム
3711 吸い込み口
3713 吐き出し口
4 エンジン
40 エンジンケース
41 クランク軸
411 第1端
412 第2端
42 トランスミッション
43 キックスターター
44 タイヤ
45 排気管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Auxiliary compound power system 11 Engine 12 Motor generator 121 Coil stator 123 Magnet rotor 13 Crankshaft 14 Transmission 20 Auxiliary compound power system 21 Crankshaft 22 Coil stator 23 Magnet rotor 24 Signal generator 3 Compound power device 31 Motor generator 310 Motor generator case 311 Coil stator 313 Magnet rotor 3131 Wheel boss 315 Fan 33 Induction magnet 331 Winding position magnetic induction ring 3311 Position magnetic induction ring S pole 3313 Position magnetic induction ring N pole 333 Timing position magnetic induction ring 3331 Position magnetic induction Ring excitation point 35 Sensor 351 Support board 353 Timing detection element 355 Phase detection element 357 Position adjustment part 359 Bolt 37 Fan cover 371 stationary frame 3711 suction port 3713 outlet 4 engine 40 engine case 41 crankshaft 411 first end 412 second end 42 Transmission 43 kick starter 44 tire 45 exhaust pipe
Claims (20)
前記エンジンに固着され前記クランク軸が貫通するためのコイルステータと、
前記クランク軸の第1端に固着され前記コイルステータの外周に対応してそれを取り囲む磁石ローターとを有し、前記磁石ローターが開口を前記第2端に向けている碗状構造となっているモータ発電機と、
前記磁石ローターの、前記第2端より遠い一側に同軸に設けられている誘導マグネットと、
前記モータ発電機に設けられ、前記モータ発電機の位相角およびエンジンの点火タイミングのいずれか一つの検知信号を提供するためのセンサーと、を備えていることを特徴とするエンジンの複合動力装置。 In an engine composite power unit applied to an engine having a crankshaft having a first end connected to the composite power unit and a second end for outputting power,
A coil stator that is fixed to the engine and through which the crankshaft passes,
A magnet rotor fixed to the first end of the crankshaft and surrounding the coil stator so as to correspond to the outer periphery of the coil stator, and the magnet rotor has a bowl-like structure with the opening directed to the second end. A motor generator;
An induction magnet provided coaxially on one side of the magnet rotor farther from the second end;
And a sensor for providing a detection signal of any one of a phase angle of the motor generator and an ignition timing of the engine, provided in the motor generator.
前記センサーは、前記モータ発電機ケースの、前記第2端より遠い内側に設けられていることを特徴とする、請求項1に記載のエンジンの複合動力装置。 The motor generator has a motor generator case,
The composite power unit for an engine according to claim 1, wherein the sensor is provided on an inner side of the motor generator case far from the second end.
少なくとも一つの支持盤と、
前記支持盤に設けられたタイミング検知素子および位相検知素子と、
を備えていることを特徴とする、請求項1に記載のエンジンの複合動力装置。 The sensor is
At least one support plate;
A timing detection element and a phase detection element provided on the support plate;
The composite power unit for an engine according to claim 1, comprising:
前記エンジンに固着され前記クランク軸が貫通するためのコイルステータと、
前記クランク軸の第1端に固着され前記コイルステータの外周に対応してそれを取り囲む磁石ローターとを有し、前記磁石ローターが開口を前記第2端に向けている碗状構造となっているモータ発電機と、
前記磁石ローターの、前記第2端より遠い一側に同軸に設けられている誘導マグネットと、
前記モータ発電機に設けられ、少なくとも一つの支持盤と、
前記支持盤に設けられているタイミング検知素子および位相検知素子を有し、前記モータ発電機の位相角およびエンジンの点火タイミングのいずれか一つの検知信号を提供するためのセンサーと、
を備えていることを特徴とするエンジンの複合動力装置。 In an engine composite power unit applied to an engine having a crankshaft having a first end connected to the composite power unit and a second end for outputting power,
A coil stator that is fixed to the engine and through which the crankshaft passes,
A magnet rotor fixed to the first end of the crankshaft and surrounding the coil stator so as to correspond to the outer periphery of the coil stator, and the magnet rotor has a bowl-like structure with the opening directed to the second end. A motor generator;
An induction magnet provided coaxially on one side of the magnet rotor farther from the second end;
Provided in the motor generator, at least one support plate;
A sensor for providing a detection signal of any one of the phase angle of the motor generator and the ignition timing of the engine, having a timing detection element and a phase detection element provided on the support board;
A composite power unit for an engine characterized by comprising:
前記センサーは、前記モータ発電機ケースの、前記第2端より遠い内側に設けられていることを特徴とする、請求項14に記載のエンジンの複合動力装置。 The motor generator has a motor generator case,
The composite power unit for an engine according to claim 14, wherein the sensor is provided on the inner side of the motor generator case far from the second end.
The composite power unit for an engine according to claim 19, wherein the fixed frame has a ventilation hole.
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