JP5964122B2 - エンジン駆動型発電機におけるエンジンと発電機本体の連結構造 - Google Patents

Description

本発明は，エンジン駆動型発電機に設けられたエンジンと発電機本体の連結構造に関する。

エンジンによって発電機本体を駆動して電力を得るエンジン駆動型発電機は，停電時における非常用電源等として広く利用されていると共に，特にエンジンや発電機本体等の構成機器をパッケージ内に収容したパッケージ型のエンジン駆動型発電機は，その可搬性により，工事現場やイベント会場等，屋外における電源の確保が必要な場面において広く使用されている。

このようなエンジン駆動型発電機では，エンジンで発生した回転駆動力を発電機本体に伝達できるようにするために，製造工程においてエンジンと発電機本体とを連結する作業工程が必要であり，このような連結部の構造及び連結方法の一例を，図３を参照して説明すれば，以下の通りである。

図３において，符号５０はエンジンであり，このエンジン５０には，発電機本体６０側に向かって開放するフライホイールハウジング５１を設けておき，このフライホイールハウジング５１内に突設した出力軸５２にフライホイール５３が取り付けられている。

そして，このようなエンジン５０に対する発電機本体６０の連結は，フライホイールハウジング５１の開口端と，ケーシング６１の開口端とを重ね合わせてボルト止め等の方法で連結する。

このケーシング６１内に収容されている回転子軸６３の一端６３ａには，冷却ファン５４がボルト止め等の方法で取り付けられており，この冷却ファン５４をフライホイール５３にボルト止め等の方法で固着して，エンジン５０の出力軸５２と発電機本体６０の回転子軸６３を連結することにより，エンジン５０と発電機本体６０の連結が完了する。

また、実用新案登録第２５４１５１４号公報（特許文献１）には、エンジン駆動型発電機に設けられたエンジンと発電機本体の別の連結構造が記載されている。

実用新案登録第２５４１５１４号公報

上記の図３を参照して説明した方法では，前述したようにフライホイールケーシング５１の開口端と発電機本体６０のケーシング６１の開口端とをボルト止め等の方法で連結し，回転子軸６３の一端６３ａを，冷却ファン５４を介してフライホイール５３に連結する作業が行われるため，連結作業時に行わなければならない部品の組み付け点数が多く，また、ケーシング６１内で冷却ファン５４とフライホイール５３とを連結しなければならず作業性が悪い。

また，上記従来の連結方法では，エンジンの出力軸５２と発電機本体６０の回転子軸６３とが，フライホイール５３及び冷却ファン５４を介して一体的な剛体として連結されているため，エンジン５０の出力軸５２，フライホイール５３，冷却ファン５４，及び回転子軸６３が全て同一の回転軸芯上に配置されるように配置する必要があり，各部材の回転軸芯がずれると，発電機の効率の悪化や，異音，異常振動等が発生し，場合によっては，エンジン５０や発電機本体６０の破損にも繋がる。

特に，図３を参照して説明した構造では，発電機本体６０の回転子軸６３が片持ちの構造となるために，回転軸芯が僅かでもずれると，異音や異常振動等が発生し易いだけでなく，発電機本体６０の回転子と固定子間に適正な間隔を保つことができず，接触が生じるおそれもある。

そのため，各部材を正確な位置で連結できるように，インロー等を高精度に形成しておく必要がある。

更に，このような組み付け作業を行う際には，冷却ファン５４の羽根等との干渉を回避しつつ，ボルト止めを行うための特殊工具や，回転子軸６３に取り付けた冷却ファン５４をフライホイール５３に対する取付位置に支持固定しておくための専用の治具等も必要となり，保守・点検等においてエンジンと発電本体間の連結を解除し，再度組み直す場合には，ユーザー側にてこれらの特殊工具や特殊治具を用意する必要がある。

そこで本発明は，上記従来技術における欠点を解消するためになされたものであり，特殊な工具や治具等を使用することなく，煩雑な調整作業等を行うことなしに，極めて簡単且つ確実にエンジンと発電機本体との連結を行うことができるエンジン駆動型発電機のエンジンと発電機本体の連結構造を提供することを目的とする。

以下に，課題を解決するための手段を，発明を実施するための形態で使用する符号と共に記載する。この符号は，特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態の記載との対応を明らかにするためのものであり，言うまでもなく，本願発明の技術的範囲の解釈に制限的に用いられるものではない。

上記目的を達成するために，本発明のエンジン駆動型発電機におけるエンジンと発電機本体の連結構造は，エンジンの連結端部２０に設けたフライホイールハウジング２１と，前記フライホイールハウジング２１を貫通して発電機本体３側に向かって突設した出力軸２２に取り付けられたフライホイール２３と，前記フライホイール２３の前記出力軸２２の取付側とは反対側の端面に取り付けられた，弾性を有する例えば樹脂製のメスのカップリング部材２４を設けると共に，
発電機本体の連結端部３０に，前記フライホイールハウジング２１と組み合わされて内部に収容空間を形成する蓋体３４と，前記蓋体３４の形成側におけるケーシング端板３２を貫通して突出する回転子軸３３の一端３３ａに取り付けたオスのカップリング部材３５を設け，
前記フライホイールハウジング２１の周縁部（開口縁２１ａ）を前記蓋体３４の周縁部と重ね合わせて固定することで，前記エンジンと前記発電機本体３の連結が行われると共に，前記フライホイールハウジング２１と前記蓋体３４で囲まれた収容空間内に前記フライホイール２３と共に収容された前記メスのカップリング部材２４と前記オスのカップリング部材３５の嵌合によるカップリングが完成され，
前記エンジンの連結端部２０に設けた前記メスのカップリング部材２４を，弾性，例えば樹脂製の内歯ギヤ２４２を中央開口２４１に備える冷却ファン２４’によって形成し，前記発電機本体の連結端部３０に設けた前記オスのカップリング部材３５に，前記内歯ギヤ２４２と噛合する外歯ギヤ３５２を設けたことを特徴とする（請求項１：図１参照）。

また，上記構成に代え，前記発電機本体の連結端部３０が，前記オスのカップリング部材３５として，複数本の嵌合ピン３５３を突出させた冷却ファン３５’を備えると共に，
前記エンジンの連結端部２０が，前記嵌合ピン３５３を受け入れ可能な開孔２４３を備えた弾性材料製例えばゴム製の円板２４’’を前記メスのカップリング部材２４として備えるものとしても良い（請求項２：図２参照）。

前記構成の連結部１において，前記蓋体３４に周縁部より前記エンジン側に向かって突出する周壁部３４ａを設けると共に，
前記フライホイールハウジング２１の前記周縁部（開口縁２１ａ）と，前記蓋体３４の周壁部３４ａの開口端とを連結可能とするものとしても良い（請求項３）。

以上説明した本発明の構成により，本発明の連結構造を備えたエンジン駆動型発電機によれば，以下の顕著な効果を得ることができた。

エンジン及び発電機本体３にそれぞれ前述した構成の連結端部２０，３０を形成しておくことで，エンジンの連結端部２０に設けたフライホイールハウジング２１の周縁部（開口縁２１ａ）を，発電機本体の連結端部３０に設けた蓋体３４と重ねると共に，両者をボルト止め等の方法によって固着するという極めて簡単な作業を行うだけで，エンジンの出力軸２２と発電機本体３の回転子軸３３が，メスのカップリング部材２４に対するオスのカップリング部材３５の嵌合によって実現するカップリングによって連結され，各部材の軸芯合わせや微調整を行うことなく，極めて簡単にエンジンと発電機本体３の連結を行うことができた。

しかも，エンジンと発電機本体３間の連結を実現する前述のカップリングは，メスのカップリング部材２４が有する弾性によりフレキシブルカップリングとしての機能を発揮し，変位が僅かなものであれば，連結部にスラスト方向及びラジアル方向のいずれの変位が生じた場合であっても，このような変位を吸収させることができた。

しかも，前述したようにメスのカップリング部材２４を，弾性を有するものとしたことで，エンジン駆動型発電機に接続される負荷の変動に伴い発電機本体３で生じる負荷トルクの変動に伴い発生する衝撃を連結部において吸収させることができ，エンジンや発電機本体３に加わる衝撃を緩和させることができた。

中央開口２４１に弾性，例えば樹脂製の内歯ギヤ２４２を備える冷却ファン２４’を前述のメスのカップリング部材２４と成すと共に，前記内歯ギヤ２４２と噛合する外歯ギヤ３５２をオスのカップリング部材３５に設け，前記メスのカップリング部材２４（２４’）に前記オスのカップリング部材３５を挿入することによって形成されるギヤカップリングによって連結を行う構成とすることで，発電機本体３に対する冷却ファン２４’の取付が極めて容易であると共に，このようなギヤカップリングとすることで，スラスト方向，ラジアル方向の軸芯のずれの吸収がより行われ易くなる。

なお，同様の効果は，嵌合ピン３５３を突出させた冷却ファン３５’をオスのカップリング部材３５とし，前記嵌合ピン３５３を受け入れ可能な開孔２４３を備えた弾性材料製の円板２４’’をメスのカップリング部材２４とした構成によっても得ることができた。

本発明のエンジン駆動型発電機におけるエンジンと発電機本体の連結構造を示す分解説明図。 本発明の別のエンジン駆動型発電機におけるエンジンと発電機本体の連結構造を示す分解説明図。 従来のエンジン駆動型発電機におけるエンジンと発電機本体の連結構造を示す説明図。

以下に，添付図面を参照しながら本発明のエンジン駆動型発電機におけるエンジンと発電機本体３の連結構造について説明する。

図１に示すように，本発明において連結対象とするエンジン（図示せず）と発電機本体３には，両者を連結するために必要な部品を予めそれぞれ取り付けておくことにより，エンジンにはエンジンの連結端部２０が，発電機本体３には発電機本体の連結端部３０がそれぞれ形成されており，このようにして形成されたエンジンの連結端部２０と発電機本体の連結端部３０とを連結することによって，極めて簡単にエンジンと発電機本体３との連結を行うことができるように構成している。

このような連結を可能とするために，エンジンの連結端部２０には，図１中に符号２１で示すように，後述の蓋体３４との組合せによって内部に収容空間を形成するフライホイールハウジング２１，本実施形態にあっては，発電機本体３側に向かって開放する所定の長さＬ₂の円筒部分を有するフライホイールハウジング２１を，エンジンの本体（図示せず）と一体的に形成し，又は，別途形成したものをエンジンの本体に取り付けておくと共に，エンジンの出力軸２２を，このフライホイールハウジング２１を貫通して図示の例では円筒部分内に突設し，この出力軸２２にフライホイール２３を取り付けておくことで，フライホイール２３を，フライホイールハウジング２１の円筒部内に収容できるようにしている。

そして，このフライホイール２３の前記出力軸２２の取付側とは反対側の端面に，弾性を有するメスのカップリング部材２４（２４’）を取り付けることにより，エンジンの連結端部２０が形成されており，図１に示す実施形態にあっては，この弾性を有するメスのカップリング部材２４として，中央に形成した開口２４１の内周に，弾性を有する内歯ギヤ２４２が形成された冷却ファン２４’を取り付けている。

図示の実施例では，このような冷却ファン２４’の取り付けを可能とするために，冷却ファン２４’取付側のフライホイール２３の端面に，図１中に破線で示すように，冷却ファン２４’の接合面２４４の凸形状に対応した形状の嵌合凹部２３１を形成しておき，この嵌合凹部２３１に冷却ファン２４’の接合面２４４の凸部分を挿入した状態で，冷却ファン２４’をフライホイール２３に，例えばボルト止め等の方法によって固定する。

冷却ファン２４の中央開口２４１に対する内歯ギヤ２４２の形成は，冷却ファン２４’の他の部分と共に弾性を有する樹脂材料等によって一体的に形成するものとしても良く，又は，冷却ファン２４’の中央部に形成した開口内に，別途形成したリング状の内歯ギヤ，例えば鉄製の円板プレートに樹脂製のギヤを一体成形したものを嵌合する等して取り付けるように構成しても良い。

なお，このような弾性を有する樹脂材料としては，天然ゴムや，ウレタンゴム，シリコーンゴム，アクリルゴム，フッ素ゴム等の合成ゴム，更にはスチレン系，オレフィン系，ＰＶＣ系，ポリエステル系，ウレタン系，アミド系等の熱可塑性樹脂のエラストマー等を挙げることができ，特に，使用時の摩擦熱等により軟化が生じ難い，加硫ゴムや合成ゴムの使用が好ましい。

以上のように構成されたエンジンの連結端部２０に対し，前述の発電機本体の連結端部３０は，前記発電機本体３のケーシング３１と一体的に形成され，又は，別部材として形成した物を前記ケーシング３１に取り付ける等して形成された蓋体３４を，発電機本体３のケーシング３１一端側に設けている。

図１に示す実施例では，この蓋体３４は，エンジン側に向かって突出する周壁部３４ａを備えることで，この周壁部３４ａ内に，エンジン側に向かって開放する内部空間を形成しているが，周壁部３４ａの突出長さＬ₁分，フライホイールハウジング２１の円筒部分の長さＬ₂を発電機本体３側に延長するものとすれば，蓋体３４には必ずしも周壁部３４ａを設ける必要はなく，これを単なる板体として形成するものとしても良い。

なお，この構成はフライホイールハウジング２１側についても同様であり，フライホイールハウジング２１の円筒部分の長さＬ₂分，蓋体３４の周壁部３４ａの突出長さＬ₁をエンジン側に延長するものとすれば，フライホイールハウジング２１には円筒部を設けないこともできる。

そして，このように蓋体３４を設けた側のケーシング端板３２を貫通して，回転子軸３３の一端３３ａを突出させ，この回転子軸３３の前記一端３３ａに，オスのカップリング部材３５を取り付けることによって，発電機側連結端部３０が形成されている。

メスのカップリング部材２４として，前述した構造の冷却ファン２４’を設けた本実施例に記載の構成にあっては，冷却ファン２４’の中央開口２４１内に設けた内歯ギヤ２４２内に挿入可能で，且つ，前記内歯ギヤ２４２と噛合する外歯ギヤ３５２が形成されたオスのカップリング部材３５を取り付けている。

このようにオスのカップリング部材３５に設けた外歯ギヤ３５２には，好ましくはクラウニング処理を施す等して，エンジンの出力軸２２の軸芯と，発電機本体３の回転子軸３３の軸芯とが完全に同一線上の配置とはならずに若干のずれが生じた場合であっても，このようなずれを吸収することができるように構成しておくことが好ましい。

以上のように構成された連結端部構造を備えたエンジンと発電機本体３の連結は，エンジンの連結端部２０に設けたフライホイールハウジング２１の開口縁２１ａを，発電機本体の連結端部３０に設けた蓋体３４によって塞ぐと共に，フライホイールハウジング２１の開口縁２１ａに蓋体３４をボルト止め等の方法によって固着することにより行うことができ，このようにフライホイールハウジング２１に蓋体３４を取り付けることで，フライホイールハウジング２１と蓋体３４とによって囲まれた収容空間内にフライホイール２３と共に収容されたメスのカップリング部材２４（冷却ファン２４’）とオスのカップリング部材３５が嵌合してギヤカップリングを構成することで，エンジンの出力軸２２の回転駆動力を，発電機本体３の回転子軸３３に対して伝達することができるようになる。

図１に示す実施例にあっては，このような連結を可能とするために，フライホイールハウジング２１に設けた開口縁２１ａを蓋体３４に設けた周壁部３４ａの開口端と同一形状に形成すると共に，フライホイールハウジング２１の突出長さＬ₂と蓋体３４の周壁部３４ａの突出長さＬ₁の和が，冷却ファン２４’の中央開口２４１に対するオスのカップリング部材３５の所定長さの受け入れを実現するためのエンジンと発電機本体３間の間隔に対応した長さとなるように設計している。

以上のように，本発明ではエンジン駆動型発電機におけるエンジンと発電機本体３の連結部１を前述のように構成したことで，エンジンの連結端部２０に設けたフライホイールハウジング２１と，発電機本体の連結端部３０に設けた蓋体３４とを位置合わせして連結するだけで，エンジンの出力軸２２と発電器本体３の回転子軸３３との軸芯合わせや微調整作業等の煩雑な作業を必要とせず，且つ，発電機本体３に対するケーシング３１の着脱等の煩雑な作業を必要とせず，極めて簡単にエンジンと発電機本体との連結が可能である。

しかも，オスのカップリング部材３５は，メスのカップリング部材２４（２４’）内に所定長さ挿入されていれば，若干の軸線方向に対する位置ずれが生じても，これを吸収して連結を維持することができるようになっていると共に，ギヤカップリング，特に外歯ギヤにクラウニング処理を施したギヤカップリングにあっては，エンジンの出力軸２２と，発電機本体３の回転子軸３３とが完全に同一直線上に配置されず，若干の角度を以て配置されることとなった場合であっても，これを吸収することができるものとなっており，スラスト方向，ラジアル方向におけるいずれの変位をも吸収することができるものとなっている。

しかも，内歯ギヤ２４２を前述したように弾性ギヤとして形成したことで，負荷の変動に伴って発電機本体の回転トルクに変動が生じた場合であっても，このようなトルク変動を吸収することで，エンジンや発電機本体に与える衝撃を緩和することが可能となる。

以上，図１を参照して説明したエンジン駆動型作業機におけるエンジンと発電機本体との連結部１では，エンジンの連結端部２０に設けるメスのカップリング部材２４として中央開口２４１に内歯ギヤ２４２を備えた冷却ファン２４’を設けると共に，発電機本体の連結端部３０に，外歯ギヤ３５２を備えるオスのカップリング部材３５を設ける構造を採用するものとして説明した。

これに対し，図２に示す実施例では，発電機本体３の回転子軸３３の一端に複数本の嵌合ピン３５３を突設した冷却ファン３５’を取り付けて，この冷却ファン３５’をオスのカップリング部材３５としていると共に，エンジンの連結端部２０に設けるメスのカップリング部材２４として，前記嵌合ピン３５３を受け入れる開孔２４３が形成された弾性材料から成る円板２４’’をフライホイール２３に取り付けている。

ここで，メスのカップリング部材２４としてフライホイールに取り付けた前述の円板２４’’は，例えば，ゴム等の弾性材料によって形成されており，これにより，負荷の変動によって発電機側の回転トルクが急激に変化した場合であっても，このトルクの変化によって生じる衝撃を吸収することができるようになっている。

また，図示の実施形態にあっては，冷却ファン３５’自体をオスのカップリング部材として機能させているが，冷却ファン３５’にこれとは別に形成したオスのカップリング部材３５を取り付けて同様の構成を実現するものとしても良い。

なお，図２に示す実施例におけるその他の構成は，図１を参照して説明した連結部１と同様の構造であるため，説明を省略する。

以上のように構成された図２に記載の連結部１にあっても，エンジンの連結端部２０と発電機本体の連結端部３０を近付けて，フライホイールハウジング２１の開孔縁２１ａを蓋体３４で覆うと共に，両者をボルト止め等の方法で連結するだけで，煩雑な軸芯合わせや微調整作業等を行うことなしに，エンジンと発電機本体３の連結を行うことができ，しかも，冷却ファン３５’に設けた嵌合ピン３５３が円板２４’’の開孔２４３に嵌合することによって形成されるカップリングは，若干の変位であればラジアル方向，スラスト方向のいずれ共に吸収できる連結部構造を得ることができるものとなっていると共に，円板２４’’を弾性材料によって形成したことにより，負荷変動に伴うトルクの変動によって発生する衝撃等もこの連結部１において吸収することができるようになっている。

１ 連結部（エンジンと発電機本体の）
３ 発電機本体
２０ エンジン側連結端部
２１ フライホイールハウジング
２１ａ 開口縁
２２ 出力軸
２３ フライホイール
２３１ 嵌合凹部
２４ メスのカップリング部材
２４’ 冷却ファン
２４’’ 円板
２４１ 中央開口
２４２ 内歯ギヤ
２４３ 開孔
２４４ 接合面
３０ 発電機側連結端部
３１ ケーシング
３２ 端板
３３ 回転子軸
３３ａ 一端（回転子軸の）
３４ 蓋体
３４ａ 周壁部
３５ オスのカップリング部材
３５２ 外歯ギヤ
３５’ 冷却ファン
３５３ 嵌合ピン
５０ エンジン
５１ フライホイールハウジング
５２ 出力軸
５３ フライホイール
５４ 冷却ファン
６０ 発電機本体
６１ ケーシング
６３ 回転子軸
６３ａ 一端（回転子軸の）

Claims (3)

1. エンジンの連結端部に設けたフライホイールハウジングと，前記フライホイールハウジングを貫通して発電機本体側に向かって突設した出力軸に取り付けられたフライホイールと，前記フライホイールの前記出力軸の取付側とは反対側の端面に取り付けられた，弾性を有するメスのカップリング部材を設けると共に，
   発電機本体の連結端部に，前記フライホイールハウジングと組み合わされて内部に収容空間を形成する蓋体と，前記蓋体の形成側におけるケーシング端板を貫通して突出する回転子軸の一端に取り付けたオスのカップリング部材を設け，
   前記フライホイールハウジングの周縁部を前記蓋体の周縁部と重ね合わせて固定することで，前記エンジンと前記発電機本体間の連結が行われると共に，前記フライホイールハウジングと前記蓋体で囲まれた収容空間内に前記フライホイールと共に収容された前記メスのカップリング部材と前記オスのカップリング部材の嵌合によるカップリングが完成され，
   前記エンジンの連結端部に設けた前記メスのカップリング部材を，弾性の内歯ギヤを中央開口に備える冷却ファンによって形成し，前記発電機本体の連結端部に設けた前記オスのカップリング部材に，前記内歯ギヤと噛合する外歯ギヤを設けたことを特徴とするエンジン駆動型発電機におけるエンジンと発電機本体の連結構造。
2. エンジンの連結端部に設けたフライホイールハウジングと，前記フライホイールハウジングを貫通して発電機本体側に向かって突設した出力軸に取り付けられたフライホイールと，前記フライホイールの前記出力軸の取付側とは反対側の端面に取り付けられた，弾性を有するメスのカップリング部材を設けると共に，
   発電機本体の連結端部に，前記フライホイールハウジングと組み合わされて内部に収容空間を形成する蓋体と，前記蓋体の形成側におけるケーシング端板を貫通して突出する回転子軸の一端に取り付けたオスのカップリング部材を設け，
   前記フライホイールハウジングの周縁部を前記蓋体の周縁部と重ね合わせて固定することで，前記エンジンと前記発電機本体間の連結が行われると共に，前記フライホイールハウジングと前記蓋体で囲まれた収容空間内に前記フライホイールと共に収容された前記メスのカップリング部材と前記オスのカップリング部材の嵌合によるカップリングが完成され，
   前記発電機本体の連結端部が，前記オスのカップリング部材として，複数本の嵌合ピンを突出した冷却ファンを備えると共に，
   前記エンジンの連結端部が，前記嵌合ピンを受け入れ可能な開孔を備えた弾性材料製の円板を前記メスのカップリング部材として備えることを特徴とするエンジン駆動型発電機におけるエンジンと発電機本体の連結構造。
3. 前記蓋体に周縁部より前記エンジン側に向かって突出する周壁部を設けると共に，
   前記フライホイールハウジングの前記周縁部と，前記蓋体の周壁部の開口端とを連結可能としたことを特徴とする請求項１又は２記載のエンジン駆動型発電機の連結構造。

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