JP3769168B2 - 内燃機関用発電機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のクランクシャフトの軸端部に固定されて回転するロータと、このロータの凹部の内周面に対向するステータとを備えた内燃機関用発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる内燃機関用発電機は、実公平２−１８２８４号公報、実用新案登録第２５３７４２２号公報、特許第２８９８２５７号公報、実公平５−４５７７８号公報により公知である。
【０００３】
上記実公平２−１８２８４号公報に記載されたものは、発電機のロータを支持するクランクシャフトの軸端部から供給したオイルを遠心力で半径方向に飛散させ、発電に伴ってコイルが発熱したステータを冷却するようになっている。
【０００４】
また上記実用新案登録第２５３７４２２号公報に記載されたものは、発電機のロータを支持するクランクシャフトの軸受け部からステータの内周面にオイルを供給することにより、発電に伴ってコイルが発熱したステータを冷却するようになっている。
【０００５】
また特許第２８９８２５７号公報に記載されたものは、発電機のロータを支持するクランクシャフトの軸受け部からクランクケース壁内に形成したオイル通路を介して発電機の上部にオイルを供給し、そこから発電機のステータにオイルを滴下させることにより、発電に伴ってコイルが発熱したステータを冷却するようになっている。
【０００６】
また実公平５−４５７７８号公報に記載されたものは、発電機のロータの外周を内壁および外壁で２重に覆うことによりラビリンスを介してオイルパンに連通する発電機室を区画し、この発電機室内に溜まって攪拌されるオイルにより、発電に伴ってコイルが発熱したステータを冷却するようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記従来のものは、発電機のステータを冷却するオイルをクランクシャフトを介して供給するため、クランクシャフトの各部を潤滑した後のオイルがステータに供給されることになり、オイルの油量や油圧を任意に設定することが難しいという問題があった。また熱せられた空気が上昇するためにステータの上部の温度が最も高くなるが、上記従来のものは、ステータの上部の高温部を集中的に狙った冷却が難しいという問題があった。
【０００８】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、内燃機関のクランクシャフトで駆動される発電機のステータの冷却を効果的に行うことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、内燃機関のクランクシャフトの軸端部に固定されて回転するロータと、このロータの凹部の内周面に対向するステータとを備えた内燃機関用発電機において、前記ステータは円周方向に離間して配列された複数のコイルを備えており、ロータの凹部の内周面および隣接する２個のコイルによって三方を囲まれた隙間を指向するオイルジェットから、ロータの凹部の内壁面に冷却用のオイルを噴出させることを特徴とする内燃機関用発電機が提案される。
【００１０】
上記構成によれば、オイルジェットから噴出する冷却用のオイルがロータの凹部の内周面および隣接する２個のコイルによって三方を囲まれた隙間を通してロータの凹部の内壁面に吹き付けられるので、回転するロータの凹部の内壁面に衝突してミスト状になったオイルをステータに均一に接触させてステータに設けたコイルを効果的に冷却することができ、しかもステータを収納するロータの凹部内にオイルを保持して冷却効果を一層高めることができる。
【００１１】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、オイルジェットはロータの上部側の隙間を指向することを特徴とする内燃機関用発電機が提案される。
【００１２】
上記構成によれば、オイルジェットがロータの上部側の隙間を指向するので、最も高温になり易いステータの上部のコイルに重点的にオイルを接触させて冷却効果を高めることができる。
【００１３】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、オイルジェットは内燃機関のメインギャラリーから直接分岐したオイル通路に設けられたことを特徴とする内燃機関用発電機が提案される。
【００１４】
上記構成によれば、内燃機関のメインギャラリーから直接分岐したオイル通路にオイルジェットを設けたので、メインギャラリーから内燃機関の各被潤滑部を通過した後のオイルをオイルジェットに供給する場合に比べて、オイルジェットに供給されるオイルの油量や油圧を任意に設定することができる。
【００１５】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、ロータは凹部を軸方向外側に向けてクランクシャフトの軸端部に固定され、ステータはロータを覆う発電機カバーの内面に固定され、オイルジェットは発電機カバーに設けられたことを特徴とする内燃機関用発電機が提案される。
【００１６】
上記構成によれば、ロータの凹部がクランクシャフトの軸方向外側に向いていても、ロータを覆う発電機カバーにオイルジェットを設けたことにより、ロータおよびテータ間の隙間を通してロータの凹部内にオイルを噴射することができる。
【００１７】
また請求項５に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、ロータは凹部を軸方向内側に向けてクランクシャフトの軸端部に固定され、ステータはクランクケースの外壁面に固定され、オイルジェットはクランクケースに設けられたことを特徴とする内燃機関用発電機が提案される。
【００１８】
上記構成によれば、ロータの凹部がクランクシャフトの軸方向内側に向いていても、クランクケース壁にオイルジェットを設けたことにより、ロータおよびステータ間の隙間を通してロータの凹部内にオイルを噴射することができる。しかもオイルジェットにオイルを供給するオイル通路を発電機カバーに形成する必要がないため、発電機カバーの加工コストを低減することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。 図１〜図４は本発明の第１実施例を示すもので、図１は内燃機関用発電機の縦断面図、図２は図１の２−２線断面図、図３は図１の３方向矢視図、図４は作用の説明図である。 図１〜図３に示すように、自動二輪車に搭載された内燃機関Ｅは、内部にシリンダスリーブ１１を鋳包んだシリンダブロックが接続される上部クランクケース１２と、この上部クランクケース１２の下面に結合された下部クランクケース１３とを備えており、上部クランクケース１２と一体のジャーナル支持壁１２ａおよび下部クランクケース１３と一体のジャーナル支持壁１３ａの合わせ面に軸受けメタル１４を介してクランクシャフト１５のジャーナル１５ａが支持される。クランクシャフト１５は、上下のジャーナル支持壁１２ａ，１３ａの内側に収納されるウエブ１５ｂおよびクランクピン１５ｃを備えており、クランクピン１５ｃにコネクティングロッド１６の大端部が支持される。上部クランクケース１２および下部クランクケース１３の外側面に環状の発電機カバー取付面１７が形成されており、この発電機カバー取付面１７にカップ状の発電機カバー１８が８本のボルト１９…で着脱自在に結合される。
【００２０】
上下のジャーナル支持壁１２ａ，１３ａおよび発電機カバー１８によって囲まれた発電機室２０に、ロータ２１およびステータ２２を有する発電機２３が収納される。ロータ２１はクランクシャフト１５の軸方向外端側（上部クランクケース１２および下部クランクケース１３と反対側）が開放する凹部２１ａと、取付孔２１ｂが形成されたボス部２１ｃとを備えており、ボス部２１ｃは上下のジャーナル支持壁１２ａ，１３ａを貫通して発電機室２０内に突出するクランクシャフト１５のテーパーした軸端部１５ｄに取付孔２１ｂを嵌合させ、ボルト２４およびワッシャ２５で固定される。ロータ２１の凹部２１ａの内周面には５個の永久磁石２６…が固定される。
【００２１】
発電機カバー１８の内壁面に突設したステータ支持部１８ａに環状のステータ２２の内周面が固定される。ステータ２２は、表面をコーティングして絶縁した多数の鉄板を積層したコア２７と、このコア２７の両側面に重ね合わせたサイドプレート２８，２８と、コア２７およびサイドプレート２８，２８を一体に結合するリベット２９…と、コア２７およびサイドプレート２８，２８の外周部に巻回した１８個のコイル３０…と、コイル３０…から引き出されたハーネス３１とから構成される。
【００２２】
下部クランクケース１３にはクランクシャフト１５により駆動されるオイルポンプ（図示せず）からオイルが供給されるメインギャリー３２が形成されており、このメインギャラリー３２は下部クランクケース１３のジャーナル支持壁１３ａに形成したオイル通路Ｐ１および軸受けメタル１４を囲むオイル通路Ｐ２を経てクランクシャフト１５のジャーナル１５ａを潤滑し、そこからクランクシャフト１５の内部に形成したオイル通路Ｐ３〜Ｐ５を経てコネクティングロッド１６の大端部を潤滑する。
【００２３】
メインギャラリー３２の下流端にオリフィス３３を介して形成されたオイル通路Ｐ６と発電機カバー１８の下部に形成されたオイル通路Ｐ７とが、下部クランクケース１３および発電機カバー１８に跨がって装着されたジョイント３４を介して接続される。発電機カバー１８のオイル通路Ｐ７に続くオイル通路Ｐ８，Ｐ９は発電機カバー１８の上部に延び、オイル通路Ｐ９の下流端に発電機室２０の上部内面に開口するオイルジェット３５が形成される。オイルジェット３５はロータ２１およびステータ２２の上部における隙間α、より具体的にはロータ２１の凹部２１ａの内周面と、隣接する２個のコイル３０，３０とによって三方を囲まれた隙間αを指向している。
【００２４】
而して、内燃機関Ｅの運転に伴ってクランクシャフト１５が発電機２３のロータ２１を回転駆動すると、発電機カバー１８に固定したステータ２２のコイル３０…とロータ２１に固定した永久磁石２６…とが相対回転することにより発電が行われる。この発電に伴ってコイル３０…が発熱するとロータ２１が温度上し、熱せられた空気が上昇するためにロータ２１の上部の温度が特に高くなる。
【００２５】
このようにして温度上昇したロータ２１を冷却すべく、メインギャラリー３２からオリフィス３３、オイル通路Ｐ６、ジョイント３４およびオイル通路Ｐ７〜Ｐ９を経て供給されたオイルがオイルジェット３５から噴出する。図４（Ａ）に示すように、噴出したオイルはロータ２１およびステータ２２の隙間αを通過して回転するロータ２１の凹部２１ａの上部内壁面に衝突し、そこで跳ね返されてミスト状になったオイルがステータ２２の上部に降りかかり、特に高温に発熱した上側のコイル３０…を効果的に冷却する。図４（Ｂ）に示すように上側のコイル３０…を冷却したオイルが重力で落下する間に上下方向中間部および下部のコイル３０…を冷却する。更に、図４（Ｃ）に示すようにロータ２１の下部まで落下したオイルは該ロータ２１によって撥ね上げられ、コイル３０…の冷却に再度利用される。
【００２６】
発電機２３のステータ２２のコア２７やロータ２１もコイル３０…の発熱の影響を受けて温度上昇するが、それらの部材もオイルにより冷却されるのは勿論である。そして発電機２３の冷却を終えたオイルは、発電機室２０の下端から斜め下方に延びるオイル戻し通路３６（図１参照）を経て下部クランクケース１３の底部に形成されたオイルパン（図示せず）に戻される。
【００２７】
以上のように、オイルポンプに連なるメインギャラリー３２の末端を、クランクシャフト１５側に延びるオイル通路Ｐ１と発電機２３側に延びるオイル通路Ｐ６とに分岐させ、クランクシャフト１５を潤滑するオイルと別系統のオイルで発電機２３の冷却を行うので、クランクシャフト１５の潤滑を終えたオイルで発電機２３を冷却する場合に比べて、発電機２３を冷却するオイルの油量や油圧を任意に設定することが容易である。
【００２８】
またオイルジェット２５は、ロータ２１およびステータ２２間の隙間αを通してロータ２１の凹部２１ａの上部内壁面にオイルを噴出するので、回転したロータ２１に衝突して飛散したオイルを最も高温になり易いステータ２２の上部のコイル３０…に均一に接触させて効果的に冷却することができる。しかもステータ２２の上部を冷却したオイルはロータ２１の凹部２１ａ内に保持されて重力で下方に落下する間に、中央部および下部のコイル３０…およびロータ２１にも接触するため、ロータ２１およびステータ２２の全体を更に効果的に冷却することができる。
【００２９】
次に、図５に基づいて本発明の第２実施例を説明する。
【００３０】
第１実施例では発電機２３のステータ２２が発電機カバー１８に固定されているが、第２実施例ではステータ２２が上部クランクケース１２および下部クランクケース１３のジャーナル支持壁１２ａ，１３ａから延びる環状のステータ支持部１２ｂ，１３ｂに固定されている。これに対応して、クランクシャフト１５の軸端部１５ｄに固定されたロータ２１は、その凹部２１ａがクランクシャフト１５の軸方向内側（上部クランクケース１２および下部クランクケース１３側）に開放している。
【００３１】
発電機カバー１８はオイル通路を全く備えておらず、発電機２３を冷却するオイル通路Ｐ１０およびオイルジェット３５は上部クランクケース１２に形成される。即ち、メインギャラリー３２から下部クランクケース１３の内部を上方に延びるオイル通路Ｐ１はクランクシャフト１５のジャーナル１５ａの外周を囲むオイル通路Ｐ２を経て上部クランクケース１２の上方に延びるオイル通路Ｐ１０に接続される。このオイル通路Ｐ１０の中間部にはオリフィス３３が設けられ、末端部にはロータ２１およびステータ２２の上部における隙間αを指向するオイルジェット３５が形成される。
【００３２】
本第２実施例によっても、前述した第１実施例と同様の作用効果を発揮して発電機２３のステータ２２を効果的に冷却でき、しかも発電機カバー１８にオイル通路を形成する必要がないので加工コストの削減に寄与することができる。
【００３３】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３４】
例えば、実施例では自動二輪車用の内燃機関Ｅの発電機２３について説明したが、本発明は他の任意の用途の内燃機関の発電機についても適用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、オイルジェットから噴出する冷却用のオイルがロータの凹部の内周面および隣接する２個のコイルによって三方を囲まれた隙間を通してロータの凹部の内壁面に吹き付けられるので、回転するロータの凹部の内壁面に衝突してミスト状になったオイルをステータに均一に接触させてステータに設けたコイルを効果的に冷却することができ、しかもステータを収納するロータの凹部内にオイルを保持して冷却効果を一層高めることができる。
【００３６】
また請求項２に記載された発明によれば、オイルジェットがロータの上部側の隙間を指向するので、最も高温になり易いステータの上部のコイルに重点的にオイルを接触させて冷却効果を高めることができる。
【００３７】
また請求項３に記載された発明によれば、内燃機関のメインギャラリーから直接分岐したオイル通路にオイルジェットを設けたので、メインギャラリーから内燃機関の各被潤滑部を通過した後のオイルをオイルジェットに供給する場合に比べて、オイルジェットに供給されるオイルの油量や油圧を任意に設定することができる。
【００３８】
また請求項４に記載された発明によれば、ロータの凹部がクランクシャフトの軸方向外側に向いていても、ロータを覆う発電機カバーにオイルジェットを設けたことにより、ロータおよびステータ間の隙間を通してロータの凹部内にオイルを噴射することができる。 また請求項５に記載された発明によれば、ロータの凹部がクランクシャフトの軸方向内側に向いていても、クランクケース壁にオイルジェットを設けたことにより、ロータおよびテータ間の隙間を通してロータの凹部内にオイルを噴射することができる。しかもオイルジェットにオイルを供給するオイル通路を発電機カバーに形成する必要がないため、発電機カバーの加工コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 内燃機関用発電機の縦断面図
【図２】 図１の２−２線断面図
【図３】 図１の３方向矢視図
【図４】 作用の説明図
【図５】 本発明の第２実施例に係る、前記図１に対応する図
【符号の説明】
１２ 上部クランクケース（クランクケース）
１３ 下部クランクケース（クランクケース）
１５ クランクシャフト
１５ｄ 軸端部
１８ 発電機カバー
２１ ロータ
２１ａ 凹部
２２ ステータ
３２ メインギャラリー
３０ コイル
３５ オイルジェット
Ｅ 内燃機関
Ｐ９ オイル通路
Ｐ１０ オイル通路
α 隙間

Claims (5)

1. 内燃機関（Ｅ）のクランクシャフト（１５）の軸端部（１５ｄ）に固定されて回転するロータ（２１）と、このロータ（２１）の凹部（２１ａ）の内周面に対向するステータ（２２）とを備えた内燃機関用発電機において、
   前記ステータ（２２）は円周方向に離間して配列された複数のコイル（３０）を備えており、ロータ（２１）の凹部（２１ａ）の内周面および隣接する２個のコイル（３０）によって三方を囲まれた隙間（α）を指向するオイルジェット（３５）から、ロータ（２１）の凹部（２１ａ）の内壁面に冷却用のオイルを噴出させることを特徴とする内燃機関用発電機。
2. オイルジェット（３５）はロータ（２１）の上部側の隙間（α）を指向することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関用発電機。
3. オイルジェット（３５）は内燃機関のメインギャラリー（３２）から直接分岐したオイル通路（Ｐ９，Ｐ１０）に設けられたことを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関用発電機。
4. ロータ（２１）は凹部（２１ａ）を軸方向外側に向けてクランクシャフト（１５）の軸端部（１５ｄ）に固定され、ステータ（２２）はロータ（２１）を覆う発電機カバー（１８）の内面に固定され、オイルジェット（３５）は発電機カバー（１８）に設けられたことを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関用発電機。
5. ロータ（２１）は凹部（２１ａ）を軸方向内側に向けてクランクシャフト（１５）の軸端部（１５ｄ）に固定され、ステータ（２２）はクランクケース（１２，１３）の外壁面に固定され、オイルジェット（３５）はクランクケース（１２，１３）に設けられたことを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関用発電機。

Images