JPS63309770A - エンジンの始動充電装置 - 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） 本発明は、始動電動機（セルモータ）としての機能と充
電発電機（オルタネータ）としての機能を併わせ待った
エンジンの始動充電装置に関するものである。

（従来技術） 従来、例えば特公昭６］−５４９４９号公報に記載され
ているように、フライホイールの外周に回転界磁極を形
成し、その内側に励磁用のフィールドコイルを、また、
外側には回転磁界をつくるステータコイルを設けた始動
充電装置が知られている。このような始動充電装置は、
セルモータとしての機能とオルタネータとしての機能を
併わせ持ち、さらに、回転界磁極を有するフライホイー
ルをクランク軸と変速機駆動軸を断続ケるクラッチの担
体として兼用してエンジン動力伝達系にコンパクトに組
み込むことができろだ１すでなく、ステータコイルへの
通電制御によってフライホイールを加速・減速すること
で、トルク変動をなめらかにするような制御ができると
いう点でも、高く位置付けることができる。

ところで、このような始動充電装置においては、エンジ
ン本体側に取り付けられるフィールドコアおよびステー
タコアに対して、回転界磁極およびこれと一体のフライ
ホイールが回転するので、ステータコアと界磁極の間１
回転界磁極とフィールドコアの間およびフィールドコア
とフライホイールの間に間隙すなわちエアギャップを設
ける必要があるが、フィールドコイル周りあるいはステ
ータコイル周りに磁束通路を確保して強い磁界をつくる
ためには、言うまでもなくこれらエアギャップはできる
だけ小さい方がいい。エアギャップが大きいと磁束通路
が遮断されて始動充電装置が作動不能となったり十分な
出力が得られなくなったりする。ところが、これらの間
隙をあまり小さくすると、組み付け」二のばらつきから
、金属接触が生じて駆動抵抗か大きくなり、最悪の場合
には焼き付きを起こしてしまう。とくに、クランク軸に
平行な方向のエアギャップは、もともと真円加工の精度
か出しにくい上に、エンジン本体側に取り付けられる部
材（フィールドコア、ステータコア）に対して、クラン
ク軸側に取りイ」けられる回転界磁極およびフライホイ
ールの心合わせの精度も出にくく、しかも介在する部品
が多いということで、必要な磁界の強さが確保できるよ
う狭く設定することは困難である。それに対して、軸方
向に対して直交するエアギャップというのは、クランク
軸が、スラストメタルによってシリンダブロックに対し
軸方向に位置規制されており、また平面加工なので、比
較的エアギャップの精度が出やずいということはある。

しかし、始動充電装置の径方向寸法を抑えてエンジンを
コンパクトに形成するためには、ステータコアと回転界
磁極の間以外に最低もう一箇所はどうしてもクランク軸
方向のエアギャップとならざるを得ない。すなわち、エ
アギャップ形成面を半径方向ではなく軸方向に延長させ
ることで径方向寸法を抑える。また、クランク軸方向の
エアギャップにしろ、クランク軸に直交するエアギャッ
プにしろ、いずれにしても、これらエアギャップを、必
要な強さの磁界を得るため例えば０．４ｍ程度に抑えた
のでは、上記組み付は精度や加工精度が十分に出なかっ
た場合、金属接触により駆動抵抗が大きくなるのを避け
ることができない。

（発明の目的） 本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、磁
束通路に形成されるエアギャップを縮小して強い磁界を
確保することができ、しかも摺動抵抗の増大を抑えるこ
とのできるエンジンの始動充電装置を得ることを目的と
する。

（発明の構成） 本発明は、エアギャップを縮小して磁界の強度を確保し
な（Ｊればならないと同時に、とくに精度の出にくいク
ランク軸方向のエアギャップに発生する摺動抵抗を抑制
しなければならないというエンジンの始動充電装置に特
有な課題が、自己潤滑性物質の利用によって解決し得る
ことを見い出したものであって、その構成はつぎのとお
りである。

すなわち、本発明に係るエンジンの始動充電装置は、エ
ンジンのクランク軸に取り付けられた回転界磁極と、該
回転界磁極および該回転界磁極と一体の回転部材に近接
してエンジン本体側に取り付１）られたフィールドコア
と、該フィールドコアに取り付けられたフィールドコイ
ルと、前記回転界磁極に近接してエンジン本体側に取り
付（′Ｉられたステータコアと、該ステータコアに巻か
れたステータコイルを備え、前記ステータコア七前記回
転界磁極の間、前記回転界磁極と前記フィールドコアの
間および前記フィールドコアと前記回転部材の間に微小
なエアギャップが設けられたエンジンの始動充電装置に
おいて、少なくともクランク軸に平行なエアギャップに
自己潤滑性のある物質を介在させたことを特徴としてい
る。

（作用） 回転界磁極１回転界磁極と一体の回転部材およびフィー
ルドコアは、フィールドコイル周りに磁束通路を形成し
、また、ステータコアおよびこれと同心的に対峙する回
転界磁極によってステータコイル周りの磁束通路が形成
される。クランク軸と直交する方向のエアギャップはも
とより、さらに精度の出にくいクランク軸に平行なエア
ギャップについても、ギャップ寸法は磁界の強度が確保
てきるよう微小なものとされているが、少なくともクラ
ンク軸に平行なエアギャップには自己潤滑性物質が介在
しているので、これらの部分での摺動抵抗は小ざく抑え
られる。

したがって、フィールドコイルに電流が流れることによ
って回転界磁極が強力に励磁されろとともに回転界磁極
およびフィールドコイルの相互が強力に作用し合い、始
動電動機あるいは充電発電機としての機能を十分に発揮
する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、手動変速機付きの■型エンジンに適用された
本発明の一実施例を示す全体図である。

同図に示すように、エンジンのクランク軸Ｉの軸端には
、磁界を遮断するためのステンレス製のディスク２を介
してフライホイール３（回転部材）が固定されており、
フライホイール３の外周縁部に、等間隔の爪部を有する
ボールコア４が形成されている。そして、このボールコ
ア４には、同数の爪部を有するもう一方のボールコア５
が非磁性体のリング６によって結合されていて、それぞ
れの爪部が円周方向に交互に間隔をあのて位置し、回転
界磁極を構成している。そして、ボールコア４．５の径
方向内側には、これを励磁するためフィールドコイル７
が設けられ、また、ボールコア４゜５の径方向外側に僅
かな間隙を挟んで設けられたステータコア８には三相の
分布巻にしたステータコイル９が取り付けられている。

フィールドコイル７が巻かれたフィールドコア１０は、
磁界を遮断するためのアルミ製のプレート１１を介して
シリンダブロック１２に固定されており、フライホイー
ル３とは軸方向に僅かな間隙をもって対向し、また、ボ
ールコア５とは径方向に僅かな間隙をもって対向してい
る。ステータコア８は、リンク状の珪素銅板の積層体で
あって、支持枠１３に嵌着されシリンダブロック１２に
固定されている。そして、ボールコア４，５とステータ
コア８との上記間隙、ボールコアの一方５とフィールド
コアＩＯとの」１記間隙およびフィールドコアｌＯとフ
ライホイール３との」１記間隙は、第２図に示すような
いずれも０．４ｍ程度のエアギャップ１４，１５゜１６
を構成し、また、これらのエアギャップ＋４゜１５．１
６には、同図に示すような形で自己潤滑性物質＋７．１
８．１９が設けられている。

すなわち、ボールコア４，５とステータコア８の間のエ
アギャップ１４にはテフロンあるいはカーボン等の自己
潤滑性物質Ｉ７の層が設けられ、この自己潤滑性物質１
７の層を介する接触によって位置決めが行イっれている
。これらの層は、ボールコア４．５の外面あるいはステ
ータコア８の内面に固着されている。また、ボールコア
の一方５とフィールドコア１０の間のエアギャップ１５
の対向面にはその一方に同様の自己潤滑性物質１８のコ
ーディング層が形成されている。さらに、エアギャップ
１６を形成するフィールドコア１０のフライホイール３
との対向面は、カーボン軸受などの自己潤滑性メタル１
９が埋め込まれることでスラスト方向の位置決めが行わ
れている。したがって、これらのエアギャップ１４，１
５．１６はいずれも０．４ｓ程度と小さいにもかかイつ
らず、駆動抵抗の増大や焼き（−１きなどを起こすこと
かない。

また、０．４Ｈ程度の小さいエアギャップであるので、
始動充電装置の出力も十分に得られる。

ところで、この実施例では、上記のようにフィールドコ
ア１０がフライホイール３に対し軸方向に間隙をもって
対向している。つまり、フィールドコア１０とフライホ
イール３０間には、クランク軸に直交するエアギャップ
１６が形成されるような構成となっている。この部分は
、ボールコア５どフィールドコア１０の間のエアギャッ
プ１５と同じように、クランク軸に平行なエアギャップ
とする方が構造的にはむしろ簡単になるが、フライホイ
ール３のこの部分は、軸方向の寸法を短くしてフィール
ドコアｌＯと軸方向に対向するような構造にすることが
できるし、またそのようにクランク軸に直交するエアギ
ャップとした方が組め付け」二の精度も得やすく、また
対向面の加工精度も出しやすい。したがって、この部分
をクランク軸に直交するエアギャップ１６とすること自
体、摺動抵抗や焼きイ」きを防止する有効な手段となっ
ている。自己潤滑性のメタル１９を設けることでその効
果はさらに助長されている。

さらに、この実施例ではつぎのような冷却手段が採用さ
れている。

つまり、ステータコア８に取り付けられたステータコイ
ル９の周囲つまり径方向外方に、多数の連通路によって
連通された左右一対の環状で断面略矩形の冷却水パイプ
２０ａ、２０ｂが設置′Ｉられている。この冷却水パイ
プ２０ａ、２０ｂには、シリンダブロック１２のウォー
タジャケット２１から導かれた冷却水が流れる。また、
フィールドコイル７の中にも冷却水を流すパイプ２２が
設げられている。このパイプ２２は、フィールドコア１
０に導体とともに巻きつけられたムのであって、やはり
、シリンダブロック１２のウォータジャケット２１に連
通している。さらにまた、フライホイール３には、クラ
ッチ側の内側凹陥部から外側のフィールドコイル７側に
向けて、フライホイールの反回転方向に傾いた多数のエ
ア通路２３が穿設され、遠心力によってエアがフィール
ドコイル７に吹きつけられるよう構成されている。

ステータコイル９は、電流の流れる方向が変わるので発
熱量が多い。また、フィールドコイル７は、発熱量その
ものは比較的少ないが、フライホイール３とフィールド
コア１０に囲まれているので熱の発散が悪い。しかし、
ステータコイル９とフィールドコイル７は、上記のよう
にして冷却水とエアによって効率よく冷却されるので、
いずれも所定温度（８０℃程度）以下に抑えることがで
きる。

このような始動充電装置において、フィールドコイル７
に電流が流れると、ボールコア４．５が励磁されて、Ｓ
極とＮ極が交互に並ぶ。そこで、始動時にはステータコ
イル９に通電することによってボールコア４．５にトル
クを発生させ、フライホイール３を介してクランク軸Ｉ
を回転させろ。

その際、ステータコイル９に流れる電流の方向は、大き
なトルクが得られるようクランク角に対応して切り換え
られ、始動充電装置はスタータとして機能する。また、
始動後は、ステータコイル９への通電を切ってオルタネ
ータとして機能させる。

始動充電装置のボールコアを兼ねるフライホイール３の
側面はクラッヂ接触面を構成している。

ここに用いられているクラッチは、つぎのような通常一
般のダイヤフラムスプリング式の単板クラッチであって
、とくに特徴はない。

シリンダブロック１２に固定された支持枠１３にクラッ
チハウジンク２４が取り付けられ、該クラッチハウジン
ク２４に変速機駆動軸２５が軸支されている。この変速
機駆動軸２５の一端はフライ７１；イール３に嵌着され
たベアリング２６に支持されている。変速機駆動軸２５
には、摩擦板２７を備えるクラッヂディスク２８が一体
回転式に取り付けられ、また、フライホイール３に固定
されたクラッヂカバー２９にはダイヤフラムスプリング
３０が支持されていて、常時は、ダイヤフラムスプリン
グ３０がプレッシャープレート３Ｉを介し摩擦板２７を
フライホイール３の側面に圧着している。この圧着によ
って、クランク軸］と変速機駆動軸２５との間に動力伝
達が行われる。また、その際の角速度変動がダンパース
プリング３２によって吸収される。なおりラッヂペダル
が踏み込まれると、レリーズフォーク（図示せず）が、
スリーブ３３を介してダイヤフラムスプリング３０の中
央部を第１図で左方向に押すので、ダイヤフラムスプリ
ング３０はワイヤリンク３４．３５を支点として反転す
る。それによって、摩擦板２７の圧着が解かれ、変速機
駆動軸２５がクランク軸１から切り離される。

なお、上記実施例では、ボールコアとステータコアの間
は自己潤滑性物質の層により一部分接触させて位置決め
を行い、ボールコアとフィールドコアの対向面には自己
潤滑性物質をコーティングし、また、フィールドコアの
フライホイールとの対向面にはメタルを埋め込むという
ように、各部位のエアギャップによって自己潤滑性物質
を設ける手段を変えているが、どのエアギャップに対し
どの手段を用いるかは適宜変更することができる。

また、自己潤滑性物質の種類あるいはそれらを介在させ
るための手段は上記のものに限定されない。

さらに、軸方向に直交するエアギャップについては、自
己潤滑性物質の介在を省略することもできる。

また、上記実施例は手動変速機付のエンジンに適用した
ものであるが、本発明は自動変速機付エンジンに対して
適用することもできる。

本発明はその他いろいろな態様で実施することができろ
。

（発明の効果） 本発明は以」二のように構成されているので、磁束通路
に形成されるエアギャップ、とくに、精度を出しにくい
クランク軸方向のエアギャップを、摺動抵抗を増大させ
ることなく縮小して始動充電装置の出力性能を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体概略図、第２図は
同実施例の要部詳細図である。 １；クランク軸、３：フライホイール、４．５二ボール
コア、７・フィールドコイル、８；ステータコア、９ニ
スチータコイル、ＩＯ：フィールドコア、１４，１５，
１６：エアギャップ、１７゜１８・自己潤滑性物質、１
９　自己潤滑性メタル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンのクランク軸に取り付けられた回転界磁
   極と、該回転界磁極および該回転界磁極と一体の回転部
   材に近接してエンジン本体側に取り付けられたフィール
   ドコアと、該フィールドコアに取り付けられたフィール
   ドコイルと、前記回転界磁極に近接してエンジン本体側
   に取り付けられたステータコアと、該ステータコアに巻
   かれたステータコイルを備え、前記ステータコアと前記
   回転界磁極の間、前記回転界磁極と前記フィールドコア
   の間および前記フィールドコアと前記回転部材の間に微
   小なエアギャップが設けられたエンジンの始動充電装置
   において、少なくともクランク軸に平行なエアギャップ
   に自己潤滑性のある物質を介在させたことを特徴とする
   エンジンの始動充電装置。