JP3781149B2 - 車両用始動兼発電装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載される内燃機関始動装置と発電装置とを一体に組み合わせた始動兼発電装置に関し、特にガバナー機構を備えた車両用始動兼発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガバナー機構を備えた車両用始動兼発電装置については、同じ出願人に係る既に出願公開された例（特開平８−２８９５２０号公報）がある。
同例を図３に示す。
【０００３】
該車両用始動兼発電装置01は、クランクケース02の側方に設けられ、クランク軸03の端部にインナーロータ04が嵌着されてクランク軸03と一体に回転し、インナーロータ04はその外周に６か所マグネット05が嵌合された回転内磁型ロータである。
【０００４】
かかるインナーロータ04の周囲にアウターステータ06がクランクケース02に支持されて設けられており、アウターステータ06には発電コイル07と始動コイル08とがともに巻回されている。
【０００５】
そしてインナーロータ04の外側方には、ガバナー機構010 が設けられており、インナーロータ04と一体のガバナーアウター011 と、ブラシホルダー021 と一体に軸方向に移動可能なガバナーインナー012 との間にガバナーウエイトであるボール013 が介装されてガバナー機構010 を構成している。
【０００６】
このガバナー機構010 のさらに外側に整流ブラシ機構020 が設けられており、前記ガバナーインナー012 と一体に軸方向に移動するブラシホルダー021 の外側面にブラシ022 が突出しており、対向した整流子ホルダー023 に整流子片024 が配設されている。
【０００７】
内燃機関始動時には、ブラシ022 と整流子片024 は接しており、バッテリーから電流が始動コイル08に流れインナーロータ04に回転トルクを生じクランク軸02を回転させて内燃機関を始動させる。
内燃機関が始動して回転数が上がると遠心力によりボール013 が外周方向に移動しガバナーインナー012 をクランク軸方向に摺動させてブラシ022 を整流子片024 から自動的に離すことができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに上記のようにインナーロータ04の外側方にガバナー機構010 と整流ブラシ機構020 が順次配設される構造なので、クランク軸外方向への膨出量が大きくなってしまう。
【０００９】
本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、ガバナー機構を備えた始動兼発電装置においてクランク軸外方向への膨出量を小さく抑えた車両用始動兼発電装置を供する点にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段および作用効果】
上記目的を達成するために、本発明は、始動コイルと発電コイルとを同一電機子のステータコアに巻回した車両用の始動兼発電装置において、クランク軸に嵌着された回転内磁型ロータのクランク軸方向内側に整流ブラシ機構を配設し、クランク軸方向外側にガバナー機構を配設し、前記ガバナー機構により前記整流ブラシ機構の整流子とブラシの接離を行う車両用始動兼発電装置とした。
【００１１】
回転内磁型ロータのクランク軸方向内側に整流ブラシ機構を配設して軸方向外側には整流ブラシ機構と切り離してガバナー機構を配設したので、クランク軸外方向への膨出量を小さく抑えることができる。
また整流ブラシ機構は回転内磁型ロータのクランク軸方向内側に配設されるので、外気中の塵埃から整流ブラシ機構を保護し易い。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両用始動兼発電装置において、前記ガバナー機構の回転部にクランク角度位置検出用のロータを一体的に設けたことを特徴とする。
ガバナー機構の回転部を利用してロータの配置が容易にできる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の車両用始動兼発電装置において、前記ロータのクランク軸方向外側に内燃機関強制空冷用のファンを一体に設けたことを特徴とする。
【００１６】
ファンの取り付けが容易にできるとともに、ファンにより導入される外気中の塵埃をロータが遮断して整流ブラシ機構への塵埃の侵入を防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１および図２に図示し説明する。
内燃機関１に備えられた本実施の形態に係る車両用始動兼発電装置10の状態別の断面図を図１および図２に図示している。
【００１８】
内燃機関１は、２サイクル１気筒内燃機関であり、クランクケース２よりシリンダブロック３，シリンダヘッド４，シリンダヘッドカバー５が突設され、クランク機構により回転するクランク軸６がクランクケース２に主軸受７を介して左右水平方向に指向して軸支されている。
【００１９】
クランクケース２は、主軸受７を嵌合支持する部分を底壁として右側方に円筒壁２ａが延出した椀状をなしており、椀状中央を主軸受７より右方へクランク軸６が突出している。
【００２０】
このクランク軸６の先端テーパ部にインナーロータ（回転内磁型ロータ）11が嵌合されナット13で固着されて一体に回転するようになっている。
インナーロータ11は外周面に６か所断面円弧状の溝が形成されて、各溝にネオジューム鉄ボロン製のマグネット12が嵌着されている。
【００２１】
インナーロータ11の外周囲に配設されるアウターステータ15は、その外周縁部をクランクケース２の円筒壁２ａにボルト19により螺着されて支持される。
アウターステータ15のステータコアは、薄鋼板を積層してなり外周縁の円環状部分から中心方向に延出した複数のヨークに発電コイル16と始動コイル17が巻回されている。
【００２２】
この発電コイル16と始動コイル17は、クランク軸方向の内側に偏らせてヨークに巻きつけており、図１に示すように軸方向外側への突出量を小さくしている。
一方クランクケース２の円筒壁２ａ内を軸方向内側へ外側に比べ大きく突出した発電コイル16と始動コイル17は、環状をなしてその内側に内空間を形成しており、同内空間に整流ブラシ機構20が構成されている。
【００２３】
同内空間においてクランク軸６に貫通されたブラシホルダー21は、クランク軸６に対して周方向の相対的な回転を禁止し軸方向の摺動のみを許して嵌合されており、インナーロータ11との間にスプリング23が介装されてブラシホルダー21は軸方向内側へ付勢されている。
【００２４】
ブラシホルダー21の内側面には、複数の所定箇所にブラシ22がスプリングに付勢されて突出している。
このブラシホルダー21の内側面に対向して整流子ホルダー25が、中央をクランク軸６に貫通されて外周縁を前記軸方向内側へ大きく突出した発電コイル16と始動コイル17の部分に固定支持されている。
【００２５】
整流子ホルダー25のブラシホルダー21に対向する面の所定箇所に整流子片26が同心円状に配設されている。
固定された整流子ホルダー25に対してクランク軸６とともに回転するブラシホルダー21が接近したり離れたりし、接近したときはブラシ22が所要の整流子片26に接触する。
【００２６】
一方インナーロータ11のクランク軸方向外側は、クランク軸６の先端に螺合されたナット13の周囲を覆う内円筒部31とその外側を覆う同心の外円筒部32とが軸方向外方に延出しており、ここにガバナー機構30が構成される。
【００２７】
すなわち外円筒部32は、内周面にテーパが形成されてガバナーアウターを構成しており、内円筒部31の外周に軸方向に摺動自在にガバナーインナー33が嵌合され、ガバナーインナー33と外円筒部32との間にガバナーウエイトであるボール34が介装されている。
【００２８】
このガバナー機構30の軸方向に摺動するガバナーインナー33に一端を固着された連結軸35がインナーロータ11をクランク軸６と平行に貫通し、先端をブラシホルダー21に嵌着している。
連結軸35は、ガバナーインナー33とブラシホルダー21とを連結して互いに一体としてクランク軸方向に移動できるようにしている。
【００２９】
クランク軸６が停止しているときは図１に示すようにブラシホルダー21がスプリング23の付勢力により軸方向内方に移動していてブラシ22が整流子片26に接触しており、したがってバッテリから電流が供給されるとブラシ22と整流子片26との接触を経て始動コイル17に流れインナーロータ11に回転トルクを生じクランク軸６を回転させて内燃機関１を始動させることができる。
【００３０】
そして機関回転数が上がると遠心力によりボール34が外円筒部32のテーパ内面を外周方向に移動することでガバナーインナー33を軸方向外方へ摺動させ、図２に示すように連結軸35を介して一体にブラシホルダー21も軸方向外方に移動して所定回転数を越えるとブラシ22が整流子片26から自動的に離れ、以後は発電コイル16により発電がなされバッテリへの充電がなされる。
【００３１】
上記ガバナー機構30を構成する外円筒部32の端縁部にクランク角検出用の円環板状のロータ40がその内周縁を嵌着して一体に設けられており、ロータ40の外周縁に近接してパルサー41がクランクケース２に固着され所定位置に配設されている。
【００３２】
クランク軸６とインナーロータ11を介して一体に回転するロータ40の外周縁に形成された刻みをパルサー41が検出してクランク角を判断する。
円環板状のロータ40は、アウターステータ15の発電コイル16および始動コイル17を外側から覆っている。
【００３３】
そしてロータ40の軸方向外側に内燃機関強制空冷用のファン部材45が一体に設けられている。
ファン部材45は、その中央円錐部45ａの裾部分をボルト46によりインナーロータ11の外円筒部32に固着されており、その外周に設けられたファン45ｂはロータ40より外側方に立設するような構造となっている。
【００３４】
ファン部材45はファンカバー48で覆われている。
ファンカバー48は、ファン部材45の外方に外気吸入口48ａを形成し、シリンダヘッドカバー５に向けて吸入空気を案内するガイド壁48ｂを構成していいる。
【００３５】
本実施の形態に係る車両用始動兼発電装置10は以上のような構造をしており、インナーロータ11の軸方向内側に整流ブラシ機構20を配設して軸方向外側には整流ブラシ機構20と切り離してガバナー機構30を配設したので、クランク軸外方向への膨出量を小さく抑えている。
【００３６】
またアウターステータ15のステータコアのヨークに巻回される発電コイル16および始動コイル17の巻回状態が軸方向内側に偏って外側への突出量を小さくしているので、その外側のロータ40やファン部材45を軸方向外側に位置させずにすみクランク軸外方向への膨出量をより一層小さく抑えることができる。
【００３７】
ファン45ｂの回転によりファンカバー48の外気吸入口48ａから導入された外気は中央円錐部45ａに沿って外周に広がるがロータ40が導入空気を遮断して車両用始動兼発電装置10側への侵入を防止しているので、車両用始動兼発電装置10よりさらに奥側（軸方向内側）にある整流ブラシ機構20には外気は侵入しにくく、したがって外気に含まれる塵埃の影響を整流ブラシ機構20が受けることを防止している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る車両用始動兼発電装置の断面図である。
【図２】別の状態の同車両用始動兼発電装置の断面図である。
【図３】従来の車両用始動兼発電装置の断面図である。
【符号の説明】
１…内燃機関、２…クランクケース、３…シリンダブロック、４…シリンダヘッド、５…シリンダヘッドカバー、６…クランク軸、７…主軸受、
10…車両用始動兼発電装置、11…インナーロータ、12…マグネット、13…ナット、15…アウターステータ、16…発電コイル、17…始動コイル、
20…整流ブラシ機構、21…ブラシホルダー、22…ブラシ、23…スプリング、25…整流子ホルダー、26…整流子片、
30…ガバナー機構、31…内円筒部、32…外円筒部、33…ガバナーインナー、34…ボール、35…連結軸、
40…ロータ、41…パルサー、45…ファン部材、46…ボルト、48…ファンカバー。
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載される内燃機関始動装置と発電装置とを一体に組み合わせた始動兼発電装置に関し、特にガバナー機構を備えた車両用始動兼発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガバナー機構を備えた車両用始動兼発電装置については、同じ出願人に係る既に出願公開された例（特開平８−２８９５２０号公報）がある。
同例を図３に示す。
【０００３】
該車両用始動兼発電装置01は、クランクケース02の側方に設けられ、クランク軸03の端部にインナーロータ04が嵌着されてクランク軸03と一体に回転し、インナーロータ04はその外周に６か所マグネット05が嵌合された回転内磁型ロータである。
【０００４】
かかるインナーロータ04の周囲にアウターステータ06がクランクケース02に支持されて設けられており、アウターステータ06には発電コイル07と始動コイル08とがともに巻回されている。
【０００５】
そしてインナーロータ04の外側方には、ガバナー機構010 が設けられており、インナーロータ04と一体のガバナーアウター011 と、ブラシホルダー021 と一体に軸方向に移動可能なガバナーインナー012 との間にガバナーウエイトであるボール013 が介装されてガバナー機構010 を構成している。
【０００６】
このガバナー機構010 のさらに外側に整流ブラシ機構020 が設けられており、前記ガバナーインナー012 と一体に軸方向に移動するブラシホルダー021 の外側面にブラシ022 が突出しており、対向した整流子ホルダー023 に整流子片024 が配設されている。
【０００７】
内燃機関始動時には、ブラシ022 と整流子片024 は接しており、バッテリーから電流が始動コイル08に流れインナーロータ04に回転トルクを生じクランク軸02を回転させて内燃機関を始動させる。
内燃機関が始動して回転数が上がると遠心力によりボール013 が外周方向に移動しガバナーインナー012 をクランク軸方向に摺動させてブラシ022 を整流子片024 から自動的に離すことができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに上記のようにインナーロータ04の外側方にガバナー機構010 と整流ブラシ機構020 が順次配設される構造なので、クランク軸外方向への膨出量が大きくなってしまう。
【０００９】
本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、ガバナー機構を備えた始動兼発電装置においてクランク軸外方向への膨出量を小さく抑えた車両用始動兼発電装置を供する点にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段および作用効果】
上記目的を達成するために、本発明は、始動コイルと発電コイルとを同一電機子のステータコアに巻回した車両用の始動兼発電装置において、クランク軸に嵌着された回転内磁型ロータのクランク軸方向内側に整流ブラシ機構を配設し、クランク軸方向外側にガバナー機構を配設し、前記ガバナー機構により前記整流ブラシ機構の整流子とブラシの接離を行う車両用始動兼発電装置とした。
【００１１】
回転内磁型ロータのクランク軸方向内側に整流ブラシ機構を配設して軸方向外側には整流ブラシ機構と切り離してガバナー機構を配設したので、クランク軸外方向への膨出量を小さく抑えることができる。
また整流ブラシ機構は回転内磁型ロータのクランク軸方向内側に配設されるので、外気中の塵埃から整流ブラシ機構を保護し易い。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両用始動兼発電装置において、前記ガバナー機構の回転部にクランク角度位置検出用のロータを一体的に設けたことを特徴とする。
ガバナー機構の回転部を利用してロータの配置が容易にできる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の車両用始動兼発電装置において、前記ロータのクランク軸方向外側に内燃機関強制空冷用のファンを一体に設けたことを特徴とする。
【００１６】
ファンの取り付けが容易にできるとともに、ファンにより導入される外気中の塵埃をロータが遮断して整流ブラシ機構への塵埃の侵入を防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１および図２に図示し説明する。
内燃機関１に備えられた本実施の形態に係る車両用始動兼発電装置10の状態別の断面図を図１および図２に図示している。
【００１８】
内燃機関１は、２サイクル１気筒内燃機関であり、クランクケース２よりシリンダブロック３，シリンダヘッド４，シリンダヘッドカバー５が突設され、クランク機構により回転するクランク軸６がクランクケース２に主軸受７を介して左右水平方向に指向して軸支されている。
【００１９】
クランクケース２は、主軸受７を嵌合支持する部分を底壁として右側方に円筒壁２ａが延出した椀状をなしており、椀状中央を主軸受７より右方へクランク軸６が突出している。
【００２０】
このクランク軸６の先端テーパ部にインナーロータ（回転内磁型ロータ）11が嵌合されナット13で固着されて一体に回転するようになっている。
インナーロータ11は外周面に６か所断面円弧状の溝が形成されて、各溝にネオジューム鉄ボロン製のマグネット12が嵌着されている。
【００２１】
インナーロータ11の外周囲に配設されるアウターステータ15は、その外周縁部をクランクケース２の円筒壁２ａにボルト19により螺着されて支持される。
アウターステータ15のステータコアは、薄鋼板を積層してなり外周縁の円環状部分から中心方向に延出した複数のヨークに発電コイル16と始動コイル17が巻回されている。
【００２２】
この発電コイル16と始動コイル17は、クランク軸方向の内側に偏らせてヨークに巻きつけており、図１に示すように軸方向外側への突出量を小さくしている。
一方クランクケース２の円筒壁２ａ内を軸方向内側へ外側に比べ大きく突出した発電コイル16と始動コイル17は、環状をなしてその内側に内空間を形成しており、同内空間に整流ブラシ機構20が構成されている。
【００２３】
同内空間においてクランク軸６に貫通されたブラシホルダー21は、クランク軸６に対して周方向の相対的な回転を禁止し軸方向の摺動のみを許して嵌合されており、インナーロータ11との間にスプリング23が介装されてブラシホルダー21は軸方向内側へ付勢されている。
【００２４】
ブラシホルダー21の内側面には、複数の所定箇所にブラシ22がスプリングに付勢されて突出している。
このブラシホルダー21の内側面に対向して整流子ホルダー25が、中央をクランク軸６に貫通されて外周縁を前記軸方向内側へ大きく突出した発電コイル16と始動コイル17の部分に固定支持されている。
【００２５】
整流子ホルダー25のブラシホルダー21に対向する面の所定箇所に整流子片26が同心円状に配設されている。
固定された整流子ホルダー25に対してクランク軸６とともに回転するブラシホルダー21が接近したり離れたりし、接近したときはブラシ22が所要の整流子片26に接触する。
【００２６】
一方インナーロータ11のクランク軸方向外側は、クランク軸６の先端に螺合されたナット13の周囲を覆う内円筒部31とその外側を覆う同心の外円筒部32とが軸方向外方に延出しており、ここにガバナー機構30が構成される。
【００２７】
すなわち外円筒部32は、内周面にテーパが形成されてガバナーアウターを構成しており、内円筒部31の外周に軸方向に摺動自在にガバナーインナー33が嵌合され、ガバナーインナー33と外円筒部32との間にガバナーウエイトであるボール34が介装されている。
【００２８】
このガバナー機構30の軸方向に摺動するガバナーインナー33に一端を固着された連結軸35がインナーロータ11をクランク軸６と平行に貫通し、先端をブラシホルダー21に嵌着している。
連結軸35は、ガバナーインナー33とブラシホルダー21とを連結して互いに一体としてクランク軸方向に移動できるようにしている。
【００２９】
クランク軸６が停止しているときは図１に示すようにブラシホルダー21がスプリング23の付勢力により軸方向内方に移動していてブラシ22が整流子片26に接触しており、したがってバッテリから電流が供給されるとブラシ22と整流子片26との接触を経て始動コイル17に流れインナーロータ11に回転トルクを生じクランク軸６を回転させて内燃機関１を始動させることができる。
【００３０】
そして機関回転数が上がると遠心力によりボール34が外円筒部32のテーパ内面を外周方向に移動することでガバナーインナー33を軸方向外方へ摺動させ、図２に示すように連結軸35を介して一体にブラシホルダー21も軸方向外方に移動して所定回転数を越えるとブラシ22が整流子片26から自動的に離れ、以後は発電コイル16により発電がなされバッテリへの充電がなされる。
【００３１】
上記ガバナー機構30を構成する外円筒部32の端縁部にクランク角検出用の円環板状のロータ40がその内周縁を嵌着して一体に設けられており、ロータ40の外周縁に近接してパルサー41がクランクケース２に固着され所定位置に配設されている。
【００３２】
クランク軸６とインナーロータ11を介して一体に回転するロータ40の外周縁に形成された刻みをパルサー41が検出してクランク角を判断する。
円環板状のロータ40は、アウターステータ15の発電コイル16および始動コイル17を外側から覆っている。
【００３３】
そしてロータ40の軸方向外側に内燃機関強制空冷用のファン部材45が一体に設けられている。
ファン部材45は、その中央円錐部45ａの裾部分をボルト46によりインナーロータ11の外円筒部32に固着されており、その外周に設けられたファン45ｂはロータ40より外側方に立設するような構造となっている。
【００３４】
ファン部材45はファンカバー48で覆われている。
ファンカバー48は、ファン部材45の外方に外気吸入口48ａを形成し、シリンダヘッドカバー５に向けて吸入空気を案内するガイド壁48ｂを構成していいる。
【００３５】
本実施の形態に係る車両用始動兼発電装置10は以上のような構造をしており、インナーロータ11の軸方向内側に整流ブラシ機構20を配設して軸方向外側には整流ブラシ機構20と切り離してガバナー機構30を配設したので、クランク軸外方向への膨出量を小さく抑えている。
【００３６】
またアウターステータ15のステータコアのヨークに巻回される発電コイル16および始動コイル17の巻回状態が軸方向内側に偏って外側への突出量を小さくしているので、その外側のロータ40やファン部材45を軸方向外側に位置させずにすみクランク軸外方向への膨出量をより一層小さく抑えることができる。
【００３７】
ファン45ｂの回転によりファンカバー48の外気吸入口48ａから導入された外気は中央円錐部45ａに沿って外周に広がるがロータ40が導入空気を遮断して車両用始動兼発電装置10側への侵入を防止しているので、車両用始動兼発電装置10よりさらに奥側（軸方向内側）にある整流ブラシ機構20には外気は侵入しにくく、したがって外気に含まれる塵埃の影響を整流ブラシ機構20が受けることを防止している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る車両用始動兼発電装置の断面図である。
【図２】別の状態の同車両用始動兼発電装置の断面図である。
【図３】従来の車両用始動兼発電装置の断面図である。
【符号の説明】
１…内燃機関、２…クランクケース、３…シリンダブロック、４…シリンダヘッド、５…シリンダヘッドカバー、６…クランク軸、７…主軸受、
10…車両用始動兼発電装置、11…インナーロータ、12…マグネット、13…ナット、15…アウターステータ、16…発電コイル、17…始動コイル、
20…整流ブラシ機構、21…ブラシホルダー、22…ブラシ、23…スプリング、25…整流子ホルダー、26…整流子片、
30…ガバナー機構、31…内円筒部、32…外円筒部、33…ガバナーインナー、34…ボール、35…連結軸、
40…ロータ、41…パルサー、45…ファン部材、46…ボルト、48…ファンカバー。
Claims (3)
- 始動コイルと発電コイルとを同一電機子のステータコアに巻回した車両用の始動兼発電装置において、
クランク軸に嵌着された回転内磁型ロータのクランク軸方向内側に整流ブラシ機構を配設し、
クランク軸方向外側にガバナー機構を配設し、
前記ガバナー機構により前記整流ブラシ機構の整流子とブラシの接離を行うことを特徴とする車両用始動兼発電装置。 - 前記ガバナー機構の回転部にクランク角度位置検出用のロータを一体的に設けたことを特徴とする請求項１記載の車両用始動兼発電装置。
- 前記ロータのクランク軸方向外側に内燃機関強制空冷用のファンを一体に設けたことを特徴とする請求項２記載の車両用始動兼発電装置。
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