JPS63213448A - 車両用発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、車両例えば二輪車などの発電装置に係り、
特にエンジン始動機能を備えた車両用発電装置の給電機
構の改善に関する。

（従来の技術） エンジン始動のためのモータ機械と、エンジン始動後の
発電を行う発電機械とを一組に構成した車両用発電装置
は、例えば特願昭６０−１９４６０１号、特願昭８０−
１９４６０２号などにおいて知られている。この種の車
両用発電装置では、軸方向に作動し得るクラッチ状の部
材にブラシを備え、ブラシを始動時には固定子側に変位
接触させまた始動後はその接触を解除するようにしてい
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、このような構成によれば、ブラシの厚み並びに
ブラシの移動量分だけクランクシャフトなどの回転軸の
軸方向にスペースを必要とする。

以上のような車両用発電装置は、車両用発電装置の小形
化を目的として提案されたものであるが、更なる小形化
が要望されている。

従って、この発明は１以上の実状に基づいて成されたも
のであり、更に小形化の達成が可能である車両用発電装
置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段及び作用）この目的を達
成するため、この発明によれば、円周方向にそれぞれ複
数個配列し且つ互いに半径方向に配列した始動用コイル
１１及び発電用コイル１２を有する固定子と、この固定
子の外周を回転する界磁マグネット６を有する回転子と
、前記固定子の前記始動用コイル１に給電するための導
電路１３及びこの導電路１３と接触するブラシ２０を有
する整流機構とを備え。

前記整流機構の前記ブラシ２０を装備し前記クランクシ
ャフト１と同軸状に回転することのできるブラシホルダ
２１と、前記クランクシャフト１の回転数が一定回転数
に上昇するまで前記ブラシホルダ２１を前記回転子側に
連結し前記一定回転数以上となった場合には前記連結を
解除するガバナ機構２２とを備えるようにする。

このような構成によれば、エンジン始動後はブラシホル
ダの回転を停止させ、ブラシは始動時のみ接触部材と接
触するためブラシ摩耗を最小限にすることができる。

（実施例） 以下、添付図面に従ってこの発明の詳細な説明する。な
お、各図において同一の符号は同様の対象を示すものと
する。

第１図はこの発明の実施例に係る車両用発電装置の縦断
面図である。同図によれば、エンジンのクランクシャフ
トなどの回転軸１が車両用発電装置のケーシング内に侵
入しており、ケーシングを構成するエンドプレート２に
固定したベアリング３ａにその先端１ａが回動自在に支
持しである。

また、回転軸１の途中を後述する固定子に固定したベア
リング３ｂで支持している０回転軸ｌにはブラケット４
を介して回転子フレーム５を固定する０回転子フレーム
５は、平面部５ａ及びこの平面部５ａから立上がる側面
部５ｂから成り、側面部の内周面には界磁マグネット６
が一定の間隔で配列しである（第２図）、このような回
転子フレーム５及び界磁マグネット６は回転子であり、
フライホイルとして作用する。

固定子は、薄鋼板を積層し中心の円環状部分１０ａ（第
２図）から放射状に伸長するヨーク１０に始動用コイル
１１及び発電用コイル！２をそれぞれ円周状に配置して
成る。始動用コイル１１は発電用コイル１２に対して半
径方向内側に配置する。また、始動用コイル１１及び発
電用コイル１２の内側従ってヨーク１０の内側には整流
機構が組込んである。すなわち、ヨーク１０の内周には
円筒状で電気的な絶縁性を有する接触部材１３が配置し
てあり、この接触部材の上には第７図に展開的に示した
ような導電路１３ａ。

１３ｂ、１３ｃが形成しである。このような始動用コイ
ル１１及び発電用コイル１２を有するヨーク１０は１円
筒状の固定子ホルダ１４と共に、ボルト１５などにより
ケーシングに固定した固定子取付は部材１６（第３図）
にネジ化めする。固定子ホルダ１４は中空円筒状であり
、ベアリング３ｂを介して回転軸ｌが貫通している。

固定子ホルダ１４及び接触部材１３の間にはブラシ２０
を取付けたブラシホルダ２１が環装しである。ブラシホ
ルダ２１の詳細を第４図乃至第６図を参照しつつ説明す
る。ブラシホルダ２１は。

回転軸ｌの先端１ａに近い側から、カム部分２３、円板
部分２４．及び円筒状部分２５を備えて成る。カム部分
２３は、正方形の各辺を弧状に若干脹らませた外周２３
ａと、固定子ホルダ１４を挿通するための貫通孔２３ｂ
とを有する。外周部分２３ａの各弧状部分には切欠き部
分２３ｃが形成しである。この切欠き部分２３ｃには１
回転子フレーム５に回動軸２２ａをもって固定したガバ
ナアーム２２の先端が係合する。このガバナアーム２２
は互いに１８０度隔たった位置に２つ設置する０円板部
分２４は、カム２３及び円筒部分２５よりも径が大きく
、接触部材１３の端部を覆うような大きさとしである。

この円板部分２４にはカム部分２３の内径りとほぼ等し
い内径りを有する円筒状部分２５が連続している。この
円筒状部分２５の互いに１８０度隔たった位置には２つ
の第１ホルダ部分２６が形成しである。ホルダ部分２６
は、径方向外側に向かって立上がる長方形の枠状部材を
円筒部分２６と一体に形成して成る。このホルダ部分２
６には外側に向かってパイアスカを付与したスプリング
（図示せず）を介して整流用のブラシ２０を装備する。

このブラシ２０は、導電路１３ａ、１３ｂを接触させる
ためのブラシ２０ａ（第７図）である、また、この第１
のホルダ部分２６からそれぞれ４５度回転した位置に、
互いに１８０度隔たった２つの第２のホルダ部分２７を
形成しである。この第２のホルダ部分２７も、第１のホ
ルダ部分２６と同様の長方形の枠状部材であり、同様に
外側に向かってパイアスカを付与したスプリング（図示
せず）を介して整流用のブラシ２０を装備する。このブ
ラシ２０は、導電路１３ａ、１３ｃを接触させるための
ブラシ２０ｂ　（第７図）である、このようなブラシ２
０ａ、２０ｂの幾何学的配置は、界磁マグネット６及び
始動用コイル１１との間に回転トルクが発生するように
電流位相を合せるようにしたものである。ブラシホルダ
２１のカム部分２３の切欠き２３ｃの位置もこのような
観点から定める。

以上で説明したガバナアーム２２は、回転子フレーム５
に固定されて回転する。このため、回転数が低い内はガ
バナアーム２２の先端がブラシホルダ２１の切欠き部分
２３ｃに係合した状態にあり、ブラシホルダ２１は回転
子と共に回転する。

しかし、回転子の回転数が上昇するとガバナアーム２２
は、回転子の回転に伴う遠心力により軸２２ａを中心に
して半径外方向へ揺動し始める。

このため、ガバナアーム２２の先端がブラシホルダ２１
の切欠き部分２３ｃから解除されブラシホルダ２１は回
転子フレーム５と一緒には回転しなくなり静止する。ガ
バナアーム２２とブラシホルダ２１との係合が解除され
る回転数は、ガバナアーム２２の形状並びにアーム２２
を引張るスプリング（図示せず）の力などに応じて、適
宜設定することができる０次に、第７図及び第８図を参
照しつつこの実施例の電気的構成を説明する。始動用コ
イル１１の各導体は、第７図に示すように、界磁マグネ
ット６の極数に基づき所定の規則に従って各接触片１３
ａに接続しである。各接触片１３ａの下には互いに平行
な一連の導電路１３ｂ、１３ｃが配置してあり、導電路
１３ｂはスイッチ回路３０に接続され、導電路１３ｃは
接地しである。スイッチ回路３０は、スタータボタン３
１の操作に基づき始動用コイル１１に通電す′　るため
のものである、すなわち、スタータボタン３１を閉成す
るとオン状態にあるトランジスタ３３（後述する）を介
してリレーコイル３４が付勢され、その接点３４ａが閉
じて電源３２からの電流は導電路１３ｂ→ブラシ２０ａ
→接触片１３ａ→始動用コイル１１→ブラシ２０ｂ→導
電路１３ｃと流れて回転子を回転させるように界磁マグ
ネット６を横切る電界を形成する。すなわち始動トルク
を発生する。ここで、トランジスタ３３は回転数検出回
路３５によりオンオフされるものである、回転子の停止
時並びに低回転時にはオン状態にあり１回転子の回転数
が所定回転数となった場合にオフ状態とする。第８図は
このような回転数検出回路３５をスイッチ回路３０との
関係で詳細に示すものである。同図によれば、第７図の
バッテリ電源３２八発電用コイル１２の出力を整流回路
３６により整流して充電電流を供給している０回転数検
出回路３５は、このような発電用コイル１２の一相の線
電圧をツェナダイオード３５ａ及び抵抗３５ｂの直列回
路から成る定電圧回路をオペアンプ３５ｃの反転入力に
供給する。

また、整流回路３６の正極側従ってバッテリ電源３２の
正極側の電圧を抵抗３５ｄを介してオペアンプ３５ｃの
非反転入力に供給する。このオペアンプ３５ｃの非反転
入力には、発電用コイル１２の他の一相も接続する。こ
のようなオペアンプ３５ｃは比較器として作動する。オ
ペアンプ３５ｃの出力端子は、正側電源に接続した抵抗
３５ｅと直列に接続したスイッチングトランジスタ３５
ｆのベースに接続しである。トランジスタ３５ｆはｎｐ
ｎ型であり、エミッタは接地である。抵抗３５ｅ及びト
ランジスタ３５ｆの節点はスイッチ回路３０のトランジ
スタ３３のベースに接続しである。すなわち、この節点
の出力が回転数検出回路３５の出力である。

次に、回転数検出回路３５の動作を説明する。

例えば、エンジンが始動しない状態では発電用コイル１
２の出力はないため、オペアンプ３５ｃには電源３２の
電圧が抵抗３５ｄを介して加えられるだけである。この
ため、オペアンプ３５ｃは出力を発生せずトランジスタ
３５ｃはオフ　状ｇ　４．：　アリ、回路３５は出力を
発生しない。エンジンが始動すると発電用コイル１２は
出力を送出すが、始動直後の回転数が低い内は出力電圧
が定電圧回路３５ａ、３５ｂの設定電圧よりも小さく回
路３５の出力は変化しない、しかし、次第に回転数が上
昇するに従って発電用コイル１２の出力電圧が増大し定
電圧回路３５ａ、３５ｂの設定電圧を越えると、オペア
ンプ３５ｃは出力を発生しトランジスタ３５ｆをオン状
Ｊｇとする。このため、トランジスタ３３のベース電位
は引下げられトランジスタ３３はオフ状態となる。後述
するが、このとき−接触部材１３従って始動用コイル１
１の給電が停止される。

以上からするに、エンジンの始動直後の回転数（２００
〜３００ｒｐｍ）では始動用コイル１１への給電を続け
、アイドル回転数（１０００ｒｐｍ付近）に到達する前
に給電を停止するように、定電圧回路３５ａ。

３５ｂの設定値を定める。また、アイドル回転数前後の
所定回転数で前述のガバナアーム２２（第４図）も解除
するようにするが、ガバナアーム２２の解除に先立って
始動用コイル１１への給電を停止するように、ガバナア
ーム２２の解除される回転数が回転数検出回路３５の検
出回路数よりも高くなるように設定する。

以下、この実施例全体の動作を説明する。エンジン始動
にあたってスタータボタン３１（第７図、第８図）を押
すと、トランジスタ３３オーン状態にあるためリレー３
４に電流が流れてその接点３４ａが閉じる。このため、
バッテリ電源３２から電流が前述の経路「導電路１３ｂ
→ブラシ２０ａ→接触片１３ａ→始動用コイル１１→ブ
ラシ２０ｂ→導電路１３ｃ」で流れ、回転子に回転トル
クが発生する。このとき、ブラシホルダ２１はガバナア
ーム２２を介して回転子に連結されているため、一度回
転子が回転を始めるとブラシホルダ２１が回転し次々に
始動用コイル１１の導体への給電が行われ、回転子は回
転を持続する。この間に、エンジンが始動すると回転子
の回転従って回転軸１乃至は回転子フレーム５の回転数
が上昇する。この回転数の上昇は回転数検出回路３５（
第７図、第８図）で監視され１例えば回転数が６０　Ｏ
ｒｐｍになると回転数検出回路３５のオペアンプ３５ｃ
が作動しトランジスタ３５ｆをオン状態とする。トラン
ジスタ３５ｆがオン状態となると、トランジスタ３３の
電位は接地電位に引下げられてオフ状態となり、リレー
３４への通電が遮断される。このため、リレー接点３４
ａが開き導電路１３ｂ、１３ｃへの給電従って始動用コ
イル１１への給電が停止される。このとき、ブラシホル
ダ２１は未だ回転子と共に回転する。更に回転　　□数
が上昇し例えば回転数が１５０　Ｏｒｐｍとなると、ガ
バナアーム２２がブラシホルダ２１から外れ、ブラシホ
ルダ２１は回転子と共に回転しなくなり静止する。この
状態ではエンジンが安定に回転を持続する状態にあり、
界磁マグネット６の回転により発電用コイル１２に電力
が発生する。

（発明の効果） 以上のようにスタータ用のモータと１発電機とを一体構
造とすることで小型化を図ることができるとともに、ク
ランクシャフトの回転数が一定回転数に上昇するまでブ
ラシを回転子に連結し、一定回転数以上となった場合に
は連結を解除するガバナ機構を備えたので、エンジン始
動後はブラシホルダの回転を停止させ、ブラシは始動時
のみ接触部材と摺動接触することとなり、その摩耗を最
少限にとどめることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係る車両用発電装置の縦断
面図、第２図はこの発明の実施例に係る車両用発電装置
の固定子と回転子の配置関係を示す平面図、第３図はこ
の発明の実施例に係る車両用発電装置の固定子取付は部
材の平面図、第４図はこの発明の実施例に係る車両用発
電装置のブラシホルダの平面図、第５図はこの発明の実
施例に係る車両用発電装置のブラシホルダの一部断面図
、第６図はこの発明の実施例に係る車両用発電装置の底
面図、第７図はこの発明の実施例に係る車両用発電装置
の電気系統図、第８図はこの発明の実施例に係る車両用
発電装置の電気系統の回転数検出回路の説明図である。 図面において、１は回転軸、２はケーシング、５は回転
子フレーム、６は界磁マグネット、１０は固定子ヨーク
、１１は始動用コイル、１２は発電用コイル、１３は接
触部材、２０はブラシ。 ２１はブラシホルダ、２２はガバナアーム、２３はブラ
シホルダ２１のカム部分、２４はブラシホルダ２１の円
板部分、２５はブラシホルダ２１の円筒部分、２６．２
７はホルダ部分、３０はスイッチ回路、３１はスタータ
ボタン、３２はｌ（ツテリ電源、３３はトランジスタ、
３４はリレー、３５は回転数検出回路、３６は整流回路
である。 特　許　出　願　人　　本田技研工業株式会社代理人　
　弁理士　　　下　　１）　容一部間　　　　　弁理士
　　　　大　　橋　　邦　　音間　　　弁理士　　　小
　　山　　　　右同　　　弁理士　　　野　　１）　　
　茂第１図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 円周方向にそれぞれ複数個配列し且つ互いに半径方向に
   配列した始動用コイル及び発電用コイルを有する固定子
   と、エンジンのクランクシャフトの回転に伴ってこの固
   定子の外周を回転する界磁マグネットを有する回転子と
   、前記固定子の前記始動用コイルに給電するための導電
   路及びこの導電路と接触するブラシを有する整流機構と
   を備え、 前記整流機構の前記ブラシを装備し前記クランクシャフ
   トと同軸状に回転することのできるブラシホルダと、前
   記クランクシャフトの回転数が一定回転数に上昇するま
   で前記ブラシホルダを前記回転子側に連結し前記一定回
   転数以上となった場合には前記連結を解除するガバナ機
   構とを特徴とする車両用発電装置。