JP2013537391A - 統合スタータ・ジェネレータモータのローター装置及びローターワーキングシステム - Google Patents

統合スタータ・ジェネレータモータのローター装置及びローターワーキングシステム Download PDF

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Abstract

本発明は、統合スタータ・ジェネレータモータのローター装置とローターワーキングシステムとを開示する。ローター装置は、一体鋳造後に一体加工により構成された一体型構造を有している。ローター装置は、麦藁帽子形状を有し、そこで、帽子の上部の外側面が面(11)であり、帽子のつばの外側面が面(13)であり、帽子のつばの内側面が面(12)であり、面(11)と面(13)とを接続している面が面(14)であり、ローター装置の面(11)に、クランクシャフトと一緒に固定するための複数の貫通孔1が形成され、ローター装置の面(12)に、クラッチと接続するための複数のねじ孔2が形成され、ねじ孔(2)が面(12)に対向する面(13)を貫通している。本発明が提供する統合型ローター装置は、従来のモータローター支持フレーム、エンジンのフライホイール及びクラッチ駆動ディスク等から構成された組立式ローター装置を置き換えるものであり、統合スタータ・ジェネレータモータシステムの安定性と一貫性を向上させた。
【選択図】図3

Description

本発明は、自動車製造の技術分野、特に、統合スタータ・ジェネレータモータのローター装置及びローターワーキングシステムに関する。
自動車の統合スタータ・ジェネレータ(ISG、Integrated Starter and Generator)モータは、エンジンのクランクシャフトに直接組み込まれるものであり、つまり、従来のスタータモータに代わって、大きな瞬間出力を有する特定のモータによって、直接発車段階で短期間にエンジンの代わりに車両を駆動するとともに、エンジンを始動させる機能も有し、エンジンのアイドリング損失及び汚れを低減するものであり、通常の走行時は、エンジンが車両を駆動し、モータは、オフになるかジェネレータとして機能し、制動時は、モータは、電力回生、ブレーキエネルギーを回収する省エネ効果を奏することができる。要するに、これは、ハイブリッド車と従来車との間に位置する省エネで、環境に優しく、低コストの解決策である。
ISGは、エンジンのクランクシャフトに直接組み込まれる。環境保護及び持続可能なエネルギー開発の戦略を考慮して、業界では、ISG技術の開発・利用は活発化している。ISGは、モータ、最新の電力電子、デジタル信号処理、最新の制御等の技術を有しており、従来車の始動及び発電機能を一体化させ、迅速な始動/停止制御、良好なエネルギー回生利用及び優れたパワーアシスト等の顕著な利点を有しており、特に、排気ガスによる汚染の低減、燃費の節約においては明らかな効果があり、必ずや従来車、ハイブリッド車及び未来の電気自動車のエンジン部品の発展方向になると国際的に考えられている。
ISGシステムは、マイクロハイブリッドシステムに比べて、エンジンの始動及び停止制御をジェネレータで実現できるほか、減速及び制動する場合に、一部のエネルギーを吸収することと、走行している場合に、車両の駆動とジェネレータの充電との間でエンジンの出力パワーを調節することとも実現できるので、エンジンをより高効率的に動作させて、全体の効率を向上させた。
現在、ISGモータのローター装置の構造は、主に以下の2種類がある。
(1)図1は、従来技術に係るISGモータのローター装置の第1の構造を示す図である。図1に示すように、ローター装置は、主に、シャフト101、ベアリング102、ローター支持フレーム103、ベアリング104及びクラッチ駆動ディスク105から構成されており、シャフト101、ローター支持フレーム103及びクラッチ駆動ディスク105が機械的に固定され、ローター装置全体がベアリングによってISGモータのハウジングに支持されている。
(2)図2は、従来技術に係るISGモータのローター装置の第2の構造を示す図である。図2に示すように、ローター装置は、主に、機械的に固定されたローター支持フレーム201、ベアリング202、ベアリング203及びクラッチ駆動ディスク204から構成され、ローター装置全体がベアリングによってISGモータのハウジングに支持されている。
図2と図1との相違は、図2におけるローター支持フレーム201が図1におけるシャフト101及びローター支持フレーム102に相当する点にある。
上記から分かるように、従来のISGモータのローター装置は全て、機械的に、例えば、ボルト接続を介して、一緒に固定された複数の部品から構成され、かつ、少なくとも1つのベアリングによって支持されるものであるため、加工・製造及び部品の組立工程においては、システムの累積誤差が大きくなってしまい、その結果、システム全体の安定性も一貫性も悪くなる。
本発明は、従来のモータローター支持フレーム、エンジンのフライホイール及びクラッチ駆動ディスク等から構成された組立式ローター装置の代わりに、ISGシステムの安定性及び一貫性を向上させたISGモータのローター装置を提供する。
また、本発明は、ISGシステムの安定性及び一貫性を向上させ、モータの重量を軽減し、モータのコストを削減し、ならびに生産効率を向上させたISGモータのローターワーキングシステムを提供する。
上記の目的を達成するために、本発明は以下のように実現されている。
本発明は、一体鋳造後に一体加工により構成された一体型構造を有するISGモータのローター装置を開示しており、
ローター装置は、麦藁帽子形状を有しており、そこで、帽子の上部の外側面が面(11)であり、帽子のつばの外側面が面(13)であり、帽子のつばの内側面が面(12)であり、面(11)と面(13)とを接続している面が面(14)であり、
ローター装置の面(11)に、クランクシャフトと一緒に固定するための複数の貫通孔(1)が形成されており、
ローター装置の面(12)に、クラッチと接続するための複数のねじ孔(2)が形成されており、ねじ孔(2)が面(12)に対向する面(13)を貫通している。
面(13)に複数のボス(3)が形成され、ボス(3)毎に1つのねじ孔(2)が形成されていることが好ましい。
面(13)と面(14)との夾角の間に、複数の三角形状のリブ(4)が形成されていることが好ましい。
面(11)にボス(5)が形成され、全ての貫通孔(1)がボス(5)上に形成されていることが好ましい。
面(11)、面(12)及び面(13)は互いに平行な平面であり、面(14)は面(11)及び面(12)に垂直な曲面であることが好ましい。
本発明は、さらに、エンジンと、エンジンに接続されているクランクシャフトと、クランクシャフトに接続され、かつ一緒に回転するローター装置と、ローター装置に固定されているローター鉄心と、ローター装置に接続されているクラッチと、クラッチに接続されているギアボックスとを備えるローターワーキングシステムを開示しており、
ローター装置は、一体鋳造後に一体加工により構成された一体型構造を有しており、
ローター装置は、麦藁帽子形状を有しており、そこで、帽子の上部の外側面が面(11)であり、帽子のつばの外側面が面(13)であり、帽子のつばの内側面が面(12)であり、面(11)と面(13)とを接続している面が面(14)であり、
ローター装置の面(11)に、クランクシャフトと一緒に固定するための複数の貫通孔(1)が形成されており、
ローター装置の面(12)に、クラッチと接続するための複数のねじ孔(2)が形成されており、ねじ孔(2)が面(12)に対向する面(13)を貫通している。
上記システムのローター装置において、面(13)に複数のボス(3)が形成され、ボス(3)毎に1つのねじ孔(2)が形成されていることが好ましい。
上記システムのローター装置において、面(13)と面(14)との夾角の間に、複数の三角形状のリブ(4)が形成されていることが好ましい。
上記システムのローター装置において、面(11)にボス(5)が形成され、全ての貫通孔(1)がボス(5)上に形成されていることが好ましい。
上記システムのローター装置において、面(11)、面(12)及び面(13)は互いに平行な平面であり、面(14)は面(11)及び面(12)に垂直な曲面であることが好ましい。
上記から分かるように、本発明のローター装置は、一体鋳造後に一体加工により構成された一体型構造を有し、ローター装置の面(11)に、クランクシャフトと一緒に固定するための複数の貫通孔(1)が形成され、ローター装置の面(12)に、クラッチと接続するための複数のねじ孔(2)が形成され、ねじ孔(2)が面(12)に対向する面(13)を貫通している。これにより、ISGシステムの安定性及び一貫性が向上した。
図1は、従来技術に係るISGモータのローター装置の第1の構造を示す図である。 図2は、従来技術に係るISGモータのローター装置の第2の構造を示す図である。 図3は、本発明の実施形態に係るISGモータのローター装置の第1の斜視図である。 図4は、本発明の実施形態に係るISGモータのローター装置の第2の斜視図である。 図5は、本発明の実施形態に係るISGモータのローター装置の右側面図である。 図6は、本発明の実施形態に係るISGモータのローター装置の左側面図である。 図7は、本発明の実施形態に係るISGモータのローター装置のA−A線に沿った断面図である。 図8は、本発明の実施形態に係るローターワーキングシステムの図である。
本発明は、従来のシャフト、ローター支持フレーム、クラッチ駆動ディスク及びエンジンのフライホイール等の複数の部品から構成された組立式ローター装置の代わりに、一体化設計のローター装置を提供することで、ISGモータのスペースを節約し、モータの重量を軽減しただけではなく、ISGシステム全体の安定性と一貫性も向上した。
本発明の目的、技術的な解決策及び利点をより明らかにするために、以下、添付の図面及び具体的な実施形態を参照しながら、本発明を詳しく説明する。
図3は、本発明の実施形態に係るISGモータのローター装置の第1の斜視図である。図4は、本発明の実施形態に係るISGモータのローター装置の第2の斜視図である。図5は、本発明の実施形態に係るISGモータのローター装置の右側面図である。図6は、本発明の実施形態に係るISGモータのローター装置の左側面図である。図7は、本発明の実施形態に係るISGモータのローター装置のA−A線に沿った断面図である。
図3〜7を参照すると、本発明に係るローター装置は、一体鋳造後に一体加工により構成された一体型構造を有し、かつ、ローター装置は、麦藁帽子形状を有している。説明の便宜上、符号は、次のように表記している。つまり、帽子の上部の外側面を面11、帽子のつばの外側面を面13、帽子のつばの内側面を面12、面11と面13とを接続している面を面14と表記している。勿論、ローター装置は、さらに、帽子の上部の内側面と、面14に対向する内側面(即ち、帽子の上部の内側面と帽子のつばの内側面12とを接続している面)とを含むが、ここでは、表記を省略している。面11は、円形の面であり、面12及び面13は、環状の平面であり、かつ、面11、面12及び面13は、互いに平行な平面であり、面14は、面11のエッジと面12の内側の環状エッジとを接続しかつ面11及び面12に垂直な環状の曲面である。
図3〜7を参照すると、ローター装置の面11に、クランクシャフトと一緒に固定するための複数の貫通孔1(本実施形態では、6個)が形成され、該ローター装置の面12に、クラッチと接続するための複数のねじ孔2(本実施形態では、12個)が形成され、ねじ孔2が面12に対向する面13を貫通鵜している。
図3〜7を参照すると、本実施形態において、面13に複数のボス3が形成され、ボス3毎に1つのねじ孔2が形成されている。このようなボス設計では、ねじ孔2の深さを深くすることができ、これにより、ボルトで固定する場合、堅く固定することができる。同様に、本発明の実施形態において、面11にボス5が形成され、全ての貫通孔1がボス5上に形成されている。このような設計を採用しているので、貫通孔1の深さを深くし、クランクシャフトと堅く接続するためでもある。
図3、6及び7を参照すると、本発明のローター装置の面13と面14との間に、複数の三角形状のリブ4が形成されている。本実施形態のローター装置には、リブは全部で12個が形成されている。リブ4の機能としては、ローター装置の面13と面14との間の緊合度を向上させるとともに、ローター装置の、クラッチに接続されているパネル(即ち、面12及び13に触れるパネル)の耐衝撃性を向上させることが挙げられる。
上記のボス及びリブの特殊な構造設計により、ローター装置の、クラッチに接続されているパネルを補強したため、ローター装置のクラッチに接続されているパネルは、多少薄くなるように設計することができ、つまり、面12と面13との間の距離を多少短くすることができた。これにより、ローター装置の重量が効果的に軽減できた。同様に、面11上のボス設計により軽量化の目的も達成できた。しかも、本発明が提供する一体化設計のローター装置全体は、1度だけ加工する必要があるため、従来技術に比べると、ベアリングを使用する必要がなくなり、加工及び組立工程を大幅に削減し、生産効率が向上した。
また、本発明が提供する一体化設計のローター装置を採用した場合は、エンジンのフライホイールを省略、つまり、ローター装置により慣性モーメントを付与できる。一方、従来の組立式ローター装置の場合は、慣性モーメントを付与するために、単独のエンジンのフライホイールが必要となる。
図8は、本発明の実施形態に係るローターワーキングシステムを示す図である。図8に示すように、自動車のローターワーキングシステムは、エンジン81と、エンジンに接続されているクランクシャフト82と、クランクシャフトに接続されるとともに一緒に回転するローター装置83と、ローター装置83に固定されているローター鉄心84と、ローター装置83に接続されているクラッチ85と、クラッチに接続されているギアボックス86とを備えている。本システムにおけるローター装置83は、上記の図3〜7に示すローター装置である。本システムにおいて、ローター装置83は、クランクシャフト82に直接接続されるとともに一緒に回転し、クランクシャフト82がローター装置83を支持する機能を有しているため、ベアリングを使用して支持する必要がない。また、ローター鉄心84がローター装置83に固定されるとともに、ローター装置83がクラッチ85に接続されている。状態によって、結合または分離される。
以上をまとめると、本発明に係るロータ装置は、以下のような利点を持っている。
1.一体化設計により複数の機能を一体化させたため、スペースが節約されるとともに、安定性も一貫性も向上した。具体的には、ローター装置全体に対して一体化設計を採用したことで、従来のシャフト、ローター支持フレーム、クラッチ駆動ディスク及びエンジンのフライホイールを置き換えることができたため、部品点数が減少し、複数の部品間の接続も配置も不要になり、その結果、システムの安定性及び一貫性が大幅に向上した。
2.特殊な構造設計の採用により、重量が軽減された。具体的には、ローター装置のクラッチに接続されている片側にリブと一部のボスとを補強させる方法を採用したことで、ローター装置のクラッチに接続されている駆動ディスクの厚さが薄くなり、ローター装置の重量が軽減した。同様に、ローター装置のクランクシャフトに接続されている接続ディスク上のボス設計により、接続ディスクの厚さが薄くなり、ローター装置の重量が軽減した。
3.加工及び組立工程が削減され、生産効率が向上した。具体的には、ローター装置全体に対して一体化設計を採用したことで、1度しか加工する必要がないため、複数部品の個別加工及び相互組立が不要になった一方、本ローター装置は、直接にクランクシャフトによって支持され、ベアリングを使用する必要がないため、ベアリングシートの精密加工が不要になり、その結果、加工及び組立等の製造工程が大幅に削減され、生産効率が向上し、量産に適する。
以上の説明は、あくまでも、本発明の好適な実施形態であり、本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び原則を逸脱しないいかなる変更、均等な置換、改良等は、全て本発明の保護範囲内に含まれる。

Claims (10)

  1. 統合スタータ・ジェネレータ(ISG)モータのローター装置であって、
    該ローター装置は、一体鋳造後に一体加工により構成された一体型構造を有し、
    該ローター装置は、麦藁帽子形状を有し、帽子の上部の外側面が面(11)であり、帽子のつばの外側面が面(13)であり、帽子のつばの内側面が面(12)であり、面(11)と面(13)とを接続している面が面(14)であり、
    該ローター装置の面(11)に、クランクシャフトと一緒に固定するための複数の貫通孔(1)が形成され、
    該ローター装置の面(12)に、クラッチと接続するための複数のねじ孔(2)が形成され、ねじ孔(2)が面(12)に対向する面(13)を貫通していることを特徴とするローター装置。
  2. 面(13)に複数のボス(3)が形成され、ボス(3)毎に1つのねじ孔(2)が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のローター装置。
  3. 面(13)と面(14)との夾角の間に、複数の三角形状のリブ(4)が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のローター装置。
  4. 面(11)にボス(5)が形成され、全ての貫通孔(1)が該ボス(5)上に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のローター装置。
  5. 面(11)、面(12)及び面(13)が互いに平行な平面であり、面(14)が面(11)及び面(12)に垂直な曲面であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のローター装置。
  6. エンジンと、エンジンに接続されているクランクシャフトと、クランクシャフトに接続されるとともに一緒に回転するローター装置と、ローター装置に固定されているローター鉄心と、ローター装置に接続されているクラッチと、クラッチに接続されているギアボックスとを備えるローターワーキングシステムであって、
    該ローター装置は、一体鋳造後に一体加工により構成された一体型構造を有し、
    該ローター装置は、麦藁帽子形状を有し、帽子の上部の外側面が面(11)であり、帽子のつばの外側面が面(13)であり、帽子のつばの内側面が面(12)であり、面(11)と面(13)とを接続している面が面(14)であり、
    該ローター装置の面(11)に、クランクシャフトと一緒に固定するための複数の貫通孔(1)が形成され、
    該ローター装置の面(12)に、クラッチと接続するための複数のねじ孔(2)が形成され、ねじ孔(2)が面(12)に対向する面(13)を貫通していることを特徴とするローターワーキングシステム。
  7. 面(13)に複数のボス(3)が形成され、ボス(3)毎に1つのねじ孔(2)が形成されている
    ことを特徴とする請求項6に記載のローターワーキングシステム。
  8. 面(13)と面(14)との夾角の間に、複数の三角形状のリブ(4)が形成されている
    ことを特徴とする請求項6に記載のローターワーキングシステム。
  9. 面(11)にボス(5)が形成され、全ての貫通孔(1)が該ボス(5)上に形成されていることを特徴とする請求項6に記載のローターワーキングシステム。
  10. 面(11)、面(12)及び面(13)が互いに平行な平面であり、面(14)が面(11)及び面(12)に垂直な曲面であることを特徴とする請求項6から9のいずれか1項に記載のローターワーキングシステム。
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