JP2008031937A - 補機駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】クランクシャフトにフライホイールとロータ磁石を嵌設したフライホイール型発電機を有する補機駆動装置であって、他の補機へ動力を伝達可能とする補機駆動装置を提供する。
【解決手段】エンジン1のフライホイール2側に発電機と出力プーリ21を設けたエンジン1の補機駆動装置において、前記フライホイール2の外側面にロータ磁石7を固定し、該ロータ磁石7の外周側に対向して多数極のステータコイル8を配置し、該ステータコイル8にインバータ11を接続するとともに、前記出力プーリ21より補機を駆動する構成とした。
【選択図】図1
【解決手段】エンジン1のフライホイール2側に発電機と出力プーリ21を設けたエンジン1の補機駆動装置において、前記フライホイール2の外側面にロータ磁石7を固定し、該ロータ磁石7の外周側に対向して多数極のステータコイル8を配置し、該ステータコイル8にインバータ11を接続するとともに、前記出力プーリ21より補機を駆動する構成とした。
【選択図】図1
Description
本発明は、エンジンのクランクシャフトにフライホイールとロータ磁石を嵌設したフライホイール型発電機であって、該クランクシャフトの延長上から補機を駆動できるようにするための補機駆動装置についての技術に関する。
従来から、エンジンにより駆動される発電機は知られており、例えば、エンジンとは別体に構成した発電機を、該エンジンのクランクシャフトに直結して駆動するものがあった。また、発電機の小型化を図るために、エンジンのフライホイールに凹部を形成し、該凹部ロータ磁石とステータコイルとを収納して、発電機をフライホイールに内蔵したフライホイール内蔵型の発電機があった(例えば、特許文献1)。
実開昭58−139880号公報
しかし、前述した発電機をフライホイールに内蔵したフライホイール内蔵型の発電機では、クランクシャフトからの動力が発電にしか使用されないため、エンジンからの動力を効率よく使用することができなかった。また、空調などで使用するコンプレッサは、大きな動力を必要とするため、発電後の電力を使用するよりも、エンジンから直接動力を伝達して使用するほうが効率良く運転できる。
そこで、本発明は斯かる課題に鑑み、クランクシャフトにフライホイールとロータ磁石を嵌設したフライホイール型発電機を有する補機駆動装置であって、他の補機へ動力を伝達可能とする補機駆動装置を提供する。
そこで、本発明は斯かる課題に鑑み、クランクシャフトにフライホイールとロータ磁石を嵌設したフライホイール型発電機を有する補機駆動装置であって、他の補機へ動力を伝達可能とする補機駆動装置を提供する。
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
即ち、請求項1においては、エンジンのフライホイール側に発電機と出力プーリを設けたエンジンの補機駆動装置において、前記フライホイールの外側面にロータ磁石を固定し、該ロータ磁石の外周側に対向して多数極のステータコイルを配置し、該ステータコイルにインバータを接続するとともに、前記出力プーリより補機を駆動する構成としたものである。
請求項2においては、前記出力プーリの外周上にファンを設けたものである。
請求項3においては、前記出力プーリより補機としてオルタネータとコンプレッサを駆動する構成としたものである。
請求項4においては、前記コンプレッサの駆動軸と前記出力プーリの間に動力断接を可能とするクラッチを設けたものである。
請求項5においては、前記クラッチを電磁クラッチとし、前記出力プーリの外側に配置したものである。
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
請求項1においては、インバータにより所望の交流電源として使用できるため、安定した電力供給を行うことができる。また、発電と同時に更に他の補機を駆動できる。
請求項2においては、発電により高熱となったロータ磁石を冷却することが可能となる。
請求項3においては、一台のエンジンで発電と同時にバッテリへの充電と空調が可能となる。
請求項4においては、空調の必要が無いときにはクラッチを切ることにより必要な際のみコンプレッサに動力を伝達することが可能となる。
請求項5においては、コンプレッサへの動力伝達を電気的に容易に断接することができ、空調の応答性を早くすることができる。
次に、発明の実施の形態を説明する。
図1は本発明の一実施例に係る補機駆動装置の全体的な構成を示した一部断面図、図2は補機駆動装置の斜視図、図3は補機駆動装置の電力系統を示した略式平面図である。図4は電磁クラッチを有する補機駆動装置の一部断面図、図5はテンションクラッチ機構を有する補機駆動装置の斜視図、図6は補機駆動装置の電力系統を示した略式平面図、図7はファンを有する補機駆動装置の一部断面図である。
図1は本発明の一実施例に係る補機駆動装置の全体的な構成を示した一部断面図、図2は補機駆動装置の斜視図、図3は補機駆動装置の電力系統を示した略式平面図である。図4は電磁クラッチを有する補機駆動装置の一部断面図、図5はテンションクラッチ機構を有する補機駆動装置の斜視図、図6は補機駆動装置の電力系統を示した略式平面図、図7はファンを有する補機駆動装置の一部断面図である。
本発明に斯かる補機駆動装置を、水冷式ディーゼルエンジンを用いて駆動し、トラック等に搭載して、共通の燃料により作動し、トラック等の本体と独立して作動して発電でき、エンジン及び発電機はトラック等の本機側から制御できるようにした例について説明する。
図1及び図2に示すように、水冷式ディーゼルエンジンであるエンジン1のクランクシャフト3の一端部にはフライホイール2が嵌設固定されている。また、フライホイール2を固定した側において、シリンダブロック4の側面に取付プレート5が固定され、該取付プーリ5に円筒状のフライホイールケースを兼ねるステータコイルブラケット6が固設されている。
図1及び図2に示すように、水冷式ディーゼルエンジンであるエンジン1のクランクシャフト3の一端部にはフライホイール2が嵌設固定されている。また、フライホイール2を固定した側において、シリンダブロック4の側面に取付プレート5が固定され、該取付プーリ5に円筒状のフライホイールケースを兼ねるステータコイルブラケット6が固設されている。
前記フライホイール2の外側面(または外周であってもよい)にはロータ磁石7を取り付けた磁石ブラケット9がボルト等によって一体的に固設されている。
該磁石ブラケット9は断面視L字状の円筒体により構成され、内側面がフライホイール2への取付面とし、外周にロータ磁石7を固定している。該ロータ磁石7は永久磁石によって構成されており、該ロータ磁石7に対向してその外周側に所定の隙間を介して多数極のコイルで構成されたステータコイル8が略環状に配置されている。前記ロータ磁石7及びステータコイル8をフライホイール2の外側に配置して発電機10を構成し、フライホイール2の回転により発電を行い、該発電機10により発電した電力を外部へ供給するように構成している。
前記ロータ磁石7は、非常に高い出力エネルギーを有する強磁性永久磁石、例えば希土類磁石で構成されている。一方、前記ステータコイル8は、ロータ磁石7に対向させて略環状に多数個配置されており、三極のステータコイル8を一つの単位として構成して三相交流電流を取り出すようにしている。
図3に示すように、前記ロータ磁石7がフライホイール2の回転とともに回転することでステータコイル8に発生する電力はインバータ11に入力され、該インバータ11によって出力制御され、交流電源として使用することが可能となり、一部はレギュレータ12によって直流に整流された後バッテリ13に蓄電される。なお、インバータ11や後述するクラッチやエンジン1の電子ガバナ等は制御装置40と接続され、総合的に制御され、該制御装置はエンジンや発電機とともにユニットとして一体的に構成することも可能である。
該磁石ブラケット9は断面視L字状の円筒体により構成され、内側面がフライホイール2への取付面とし、外周にロータ磁石7を固定している。該ロータ磁石7は永久磁石によって構成されており、該ロータ磁石7に対向してその外周側に所定の隙間を介して多数極のコイルで構成されたステータコイル8が略環状に配置されている。前記ロータ磁石7及びステータコイル8をフライホイール2の外側に配置して発電機10を構成し、フライホイール2の回転により発電を行い、該発電機10により発電した電力を外部へ供給するように構成している。
前記ロータ磁石7は、非常に高い出力エネルギーを有する強磁性永久磁石、例えば希土類磁石で構成されている。一方、前記ステータコイル8は、ロータ磁石7に対向させて略環状に多数個配置されており、三極のステータコイル8を一つの単位として構成して三相交流電流を取り出すようにしている。
図3に示すように、前記ロータ磁石7がフライホイール2の回転とともに回転することでステータコイル8に発生する電力はインバータ11に入力され、該インバータ11によって出力制御され、交流電源として使用することが可能となり、一部はレギュレータ12によって直流に整流された後バッテリ13に蓄電される。なお、インバータ11や後述するクラッチやエンジン1の電子ガバナ等は制御装置40と接続され、総合的に制御され、該制御装置はエンジンや発電機とともにユニットとして一体的に構成することも可能である。
次に本発明の要部である補機駆動装置について説明する。
前記フライホイール2の外側面であって、ロータ磁石7よりも中心側に出力プーリ21を固設している。該出力プーリ21は前記フライホイール2と同軸上に設けており、クランクシャフト3の外側端に固設する構成とすることもできる。前記出力プーリ21はフライホイール2にボルト等によって一体的に回転するように固設されており、外周面には複数の補機に動力を伝達するためのベルト22・23を掛回すための複数のベルト溝24・25が平行に設けられている。該出力プーリ21は鉄などを原料とした鋳物であり、前記フライホイール2に固設することにより、出力プーリ21の質量がフライホイール2の質量に加えられて慣性力が増加され、回転変動が低減されて安定した回転が可能となり、エンジン1の始動性も向上することができる。
前記フライホイール2の外側面であって、ロータ磁石7よりも中心側に出力プーリ21を固設している。該出力プーリ21は前記フライホイール2と同軸上に設けており、クランクシャフト3の外側端に固設する構成とすることもできる。前記出力プーリ21はフライホイール2にボルト等によって一体的に回転するように固設されており、外周面には複数の補機に動力を伝達するためのベルト22・23を掛回すための複数のベルト溝24・25が平行に設けられている。該出力プーリ21は鉄などを原料とした鋳物であり、前記フライホイール2に固設することにより、出力プーリ21の質量がフライホイール2の質量に加えられて慣性力が増加され、回転変動が低減されて安定した回転が可能となり、エンジン1の始動性も向上することができる。
次に、補機について説明する。本実施例では補機として直流電流を発生させるオルタネータ31及び空調設備の冷媒圧縮を行うコンプレッサ32が付設可能としている。該補機は上記の組み合わせに限定するものではなく、油圧ポンプ等も駆動可能であり、また補機の数についても限定しない。
前記オルタネータ31は、エンジンからの動力により発電機を作動させて整流回路を介して直流電力を出力できるようにしており、直流電源としたり、バッテリに蓄電することを可能とする。また、前記コンプレッサ32は気体状態の冷媒を圧縮して、その圧縮ガスを冷媒回路へ吐出することにより、エアコン等の空調設備の冷凍サイクルを構成する。
前記オルタネータ31及びコンプレッサ32は、それぞれ駆動軸31a・32aを有しており、該駆動軸にはそれぞれ入力プーリ33・34が嵌設されている。
前記ベルト22・23はオルタネータ31及びコンプレッサ32の入力プーリ33・34に巻回されており、エンジン1からの動力をオルタネータ31及びコンプレッサ32に伝達する。なお、動力伝達手段として、プーリとベルトの組み合わせの他に、スプロケットとチェーンも使用することが可能である。
前記オルタネータ31は、エンジンからの動力により発電機を作動させて整流回路を介して直流電力を出力できるようにしており、直流電源としたり、バッテリに蓄電することを可能とする。また、前記コンプレッサ32は気体状態の冷媒を圧縮して、その圧縮ガスを冷媒回路へ吐出することにより、エアコン等の空調設備の冷凍サイクルを構成する。
前記オルタネータ31及びコンプレッサ32は、それぞれ駆動軸31a・32aを有しており、該駆動軸にはそれぞれ入力プーリ33・34が嵌設されている。
前記ベルト22・23はオルタネータ31及びコンプレッサ32の入力プーリ33・34に巻回されており、エンジン1からの動力をオルタネータ31及びコンプレッサ32に伝達する。なお、動力伝達手段として、プーリとベルトの組み合わせの他に、スプロケットとチェーンも使用することが可能である。
次にエンジン1の出力プーリ21と補機の入力プーリ33・34との間にクラッチを設けて動力を断接可能とする構成について説明する。
前記コンプレッサ32の駆動軸とエンジン1のクランクシャフト3との間にクラッチ36を設けている。該クラッチ36は電気的に断接可能として、図3に示すように制御装置40と接続され、該制御装置40には操作部46が接続されている。こうして、使用者が操作部46に設けたスイッチ等を操作することにより、該クラッチ36を断接することでコンプレッサ32への動力の伝達を制御することができるため、必要な際のみ空調設備を駆動させることができる。
前記クラッチ36は次のような構成とすることができる。
前記コンプレッサ32の駆動軸とエンジン1のクランクシャフト3との間にクラッチ36を設けている。該クラッチ36は電気的に断接可能として、図3に示すように制御装置40と接続され、該制御装置40には操作部46が接続されている。こうして、使用者が操作部46に設けたスイッチ等を操作することにより、該クラッチ36を断接することでコンプレッサ32への動力の伝達を制御することができるため、必要な際のみ空調設備を駆動させることができる。
前記クラッチ36は次のような構成とすることができる。
前記クラッチ36は図4に示すように電磁クラッチ41で構成することができる。バッテリなどの電力によりソレノイドをON/OFFすることにより、クラッチの入切が可能となる。
前記電磁クラッチ41は、出力プーリ21の外側面に配置する構成としている。前記電磁クラッチ41は、例えば、出力プーリ21の外側面の中心に駆動軸43を突設し、該駆動軸43に駆動ディスク42を軸方向に摺動自在、かつ、相対回転不能にスプライン嵌合する。一方、駆動軸43の前記ディスク42外側に回転自在に従動側プーリ44のディスク部44aを遊嵌し、該従動側プーリ44の外側にソレノイド50を配置する。このような構成において、ソレノイド50を操作部46からの操作(または制御信号)でON(通電)すると、ソレノイド50の磁力により駆動ディスク42とディスク部44aが圧接されて、駆動軸43と従動側プーリ44が一体的に回転して、出力プーリ21の回転が、従動側プーリ44、ベルト23を介して補機を駆動できるようにしている。
なお、他の補機の入力プーリと出力プーリとの間でもクラッチを設けて動力を断接することが可能である。
前記電磁クラッチ41は、出力プーリ21の外側面に配置する構成としている。前記電磁クラッチ41は、例えば、出力プーリ21の外側面の中心に駆動軸43を突設し、該駆動軸43に駆動ディスク42を軸方向に摺動自在、かつ、相対回転不能にスプライン嵌合する。一方、駆動軸43の前記ディスク42外側に回転自在に従動側プーリ44のディスク部44aを遊嵌し、該従動側プーリ44の外側にソレノイド50を配置する。このような構成において、ソレノイド50を操作部46からの操作(または制御信号)でON(通電)すると、ソレノイド50の磁力により駆動ディスク42とディスク部44aが圧接されて、駆動軸43と従動側プーリ44が一体的に回転して、出力プーリ21の回転が、従動側プーリ44、ベルト23を介して補機を駆動できるようにしている。
なお、他の補機の入力プーリと出力プーリとの間でもクラッチを設けて動力を断接することが可能である。
また、前記電磁クラッチ41は、図6に示すように、コンプレッサ32側(補機側)の入力プーリ34に取り付けることも可能である。このように構成することで、前記エンジン1周辺のレイアウトを単純にすることが可能となる。
また、図5に示すように前記クラッチ36をベルトテンションクラッチ45として構成することもできる。この場合、出力プーリ21と入力プーリ34との間に巻回されたベルト23の中途部にテンションプーリ47を設けて、該テンションプーリ47を支持するテンションアーム48をモータやシリンダ等のアクチュエータ49により駆動して、ベルト23を緊張、または、開放することで、動力の断接を可能としている。該アクチュエータ49が制御装置40と接続される。このように、テンションクラッチにすることで、クラッチが単純な構造となるため安価に配置することができる。
また、図7に示すように出力プーリ21の外側面に冷却ファン51を設けることも可能である。前記冷却ファン51は該出力プーリ21と一体的に形成しており、該出力プーリ21の回転に伴って、前記冷却ファンが回転する。前記冷却ファン51により送風される冷却風は、高温となったロータ磁石7やステータコイル8を冷却する。
尚、本実施例では水冷式のディーゼルエンジンを用いているので、この冷却水を出力プーリ21近傍に導く構成とすることも可能である。また、空冷式のディーゼルエンジンで実施することも可能である。
尚、本実施例では水冷式のディーゼルエンジンを用いているので、この冷却水を出力プーリ21近傍に導く構成とすることも可能である。また、空冷式のディーゼルエンジンで実施することも可能である。
以上のように、本実施例の補機駆動装置は、エンジン1のフライホイール2側に発電機と出力プーリ21を設けたエンジン1の補機駆動装置において、前記フライホイール2の外側面にロータ磁石7を固定し、該ロータ磁石7の外周側に対向して多数極のステータコイル8を配置し、該ステータコイル8にインバータ11を接続するとともに、前記出力プーリ21より補機を駆動する構成としたものである。
このように構成することにより、インバータにより所望の交流電源として使用できるため、安定した電力供給を行うことができる。また、発電と同時に更に他の補機を駆動できる。
このように構成することにより、インバータにより所望の交流電源として使用できるため、安定した電力供給を行うことができる。また、発電と同時に更に他の補機を駆動できる。
また、前記出力プーリ21の外周上にファン51を設けたものである。このように構成することにより、発電により高熱となったロータ磁石を冷却することが可能となる。
また、前記出力プーリ21より補機としてオルタネータ31とコンプレッサ32を駆動する構成としたものである。このように構成することにより、一台のエンジンで発電と同時にバッテリへの充電と空調が可能となる。
また、前記コンプレッサ32の駆動軸と前記出力プーリ21の間に動力断接を可能とするクラッチ36を設けたものである。このように構成することにより、空調の必要が無いときにはクラッチを切ることにより必要な際のみコンプレッサに動力を伝達することが可能となる。
また、前記クラッチ36を電磁クラッチ41とし、前記出力プーリ21の外側に配置したものである。このように構成することにより、コンプレッサへの動力伝達を電気的に容易に断接することができ、空調の応答性を早くすることができる。
1 エンジン
2 フライホイール
3 クランクシャフト
7 ロータ磁石
8 ステータコイル
11 インバータ
21 出力プーリ
31 オルタネータ
32 コンプレッサ
33 入力プーリ
34 入力プーリ
36 クラッチ
41 電磁クラッチ
45 テンションクラッチ
2 フライホイール
3 クランクシャフト
7 ロータ磁石
8 ステータコイル
11 インバータ
21 出力プーリ
31 オルタネータ
32 コンプレッサ
33 入力プーリ
34 入力プーリ
36 クラッチ
41 電磁クラッチ
45 テンションクラッチ
Claims (5)
- エンジンのフライホイール側に発電機と出力プーリを設けたエンジンの補機駆動装置において、前記フライホイールの外側面にロータ磁石を固定し、該ロータ磁石の外周側に対向して多数極のステータコイルを配置し、該ステータコイルにインバータを接続するとともに、前記出力プーリより補機を駆動する構成としたことを特徴とする補機駆動装置。
- 前記出力プーリの外周上にファンを設けたことを特徴とする請求項1に記載の補機駆動装置。
- 前記出力プーリより補機としてオルタネータとコンプレッサを駆動する構成としたことを特徴とする請求項1に記載の補機駆動装置。
- 前記コンプレッサの駆動軸と前記出力プーリの間に動力断接を可能とするクラッチを設けたことを特徴とする請求項1に記載の補機駆動装置。
- 前記クラッチを電磁クラッチとし、前記出力プーリの外側に配置したことを特徴とする請求項4に記載の補機駆動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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- 2006-07-28 JP JP2006207143A patent/JP2008031937A/ja active Pending
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