JP3070452B2 - 内燃機関の電動発電機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電動機として内
燃機関を始動させる機能と、該機関の始動後は、発電機
として充電作用を奏する機能とを併せ有する内燃機関の
電動発電機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の技術として例えば、特開
昭６４−７７７５２号公報に記載される技術を挙げるこ
とができる。同公報には、エンジンを始動させる際に用
いられるスタータモータ（電動機）及びオルタネータ
（発電機）の双方の機能を兼ね備えた始動充電装置を有
するエンジンが記載されている。

【０００３】この始動充電装置は図３に示すように、エ
ンジンのクランク軸９１に取着されたフライホイール９
２と、同ホイール９２に設けられた回転界磁極９３と、
フライホイール９２の内外周にそれぞれ配設されたフィ
ールドコイル９４及びステータコイル９５とを備えてい
る。

【０００４】前記フライホイール９２は始動充電装置の
ロータを構成するものであり、クランク軸９１の端面に
複数のボルト９６により固定され、同軸９１と一体回転
可能となっている。また、フライホイール９２の外周部
には前記回転界磁極９３がその周方向において一定間隔
を隔てて複数形成されている。

【０００５】前記フィールドコイル９４は、エンジンの
端面に設けられたアルミ製プレート９７に取着され、フ
ライホイール９２に対して近接対向している。また、前
記ステータコイル９５は、エンジン本体９８とクラッチ
ハウジング９９との間に挟持されたリング状枠体１００
に固着されている。そして、ステータコイル９５のコア
９５ａは前記回転界磁極９３の外周面に対して近接対向
し、同面との間には微少な空隙が形成されている。

【０００６】また、前記ステータコイル９５の外周部両
側には、冷却水パイプ１０１が同コイル９５に当接した
状態でそれぞれ配設されている。上記のように構成され
た始動充電装置付エンジンでは、フィールドコイル９４
及びステータコイル９５を通電制御して回転磁界を形成
することにより、回転界磁極９３に電磁力を作用させて
フライホイール９２を回転させることができる。そし
て、そのフライホイール９２の回転力によりクランク軸
９１を回転させ、エンジンを始動させることができる。
これに対して、エンジンの運転中にはフィールドコイル
９４のみを通電制御し、ステータコイル９５に誘導起電
力に発生させ、同起電力によりバッテリを充電すること
ができる。

【０００７】また、上記従来技術では、ステータコイル
９５の熱が前記冷却水パイプ１０１を流れる冷却水によ
り吸収されるようになっている。従って、ステータコイ
ル９５の温度上昇が抑制され、始動充電装置における動
作性能の低下が防止されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では以下に示す問題があった。即ち、ステータコ
イル９５を冷却するための冷却水パイプ１０１は、同コ
イル９５に対して別部材として設けられるものであるた
め、始動充電装置の部品点数が増加するといった問題を
有していた。加えて、ステータコイル９５を効率的に冷
却するためには、同コイル９５と冷却水パイプ１０１と
の接触面積を増大させる必要があるが、この場合には、
冷却水パイプ１０１が大型化するとともに、始動充電装
置の大型化を招くこととなる。

【０００９】この発明は、上記問題に着目してなされた
ものであって、電動発電機の大型化、或いは、部品点数
の増加を招くことなく、電動発電機のステータコイルに
おける温度上昇を抑制することをその目的とするもので
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
めに、本発明は、内燃機関と、該機関の出力軸における
回転駆動力が入力される変速機との間に設けられるもの
であって、前記内燃機関或いは変速機の少なくとも一方
に固設されたハウジングと、該ハウジング内に配設さ
れ、前記出力軸に対して駆動連結されるとともに、ロー
タコイルが巻回されたロータコアと、同じく前記ハウジ
ング内に配設され、該ハウジングに対して、前記ロータ
コアの外周部分との間に磁束が通過可能な空隙を有した
状態で固設されたステータコアと、該コアに巻回された
ステータコイルとを備えた内燃機関の電動発電機におい
て、前記ハウジングの内周壁面から延出した区画部材を
前記ステータコイルの外周壁面に当接させて、ステータ
コイル、ハウジング、及び区画部材により冷却媒体供給
源から冷却媒体が供給される冷却媒体用通路を区画形成
するとともに、前記ハウジングにおいて前記ステータコ
アが固設される支持部の内部には同支持部により分離さ
れる前記冷却媒体用通路の二つの内部空間を連通する通
路を形成したことをその要旨としている。

【００１１】上記構成を備えた本発明における電動発電
機は以下の作用を奏する。即ち、内燃機関の始動時にお
いては、ステータコイルに生じる回転磁界によりロータ
コアには回転力が付与される。ロータコアは内燃機関の
出力軸に駆動連結されているため、前記回転力により出
力軸が回転駆動されて内燃機関の始動が行われる。

【００１２】一方、内燃機関の始動後において、本電動
発電機はロータコアの回転に伴って誘導起電力を発生
し、同誘導起電力により内燃機関に備えられたバッテリ
等の充電が行われる。

【００１３】以上のように、本電動発電機は、内燃機関
の始動時には電動機として機能し、また、内燃機関の始
動後は発電機として機能する。この際、ステータコイル
は同コイルに電流が通過するに伴って発熱し、また、同
コイルには内燃機関或いは変速機の熱が伝達される。し
かしながら、本電動発電機においては、ステータコイル
の熱は冷却媒体用通路を通過する冷却媒体により吸収さ
れるため、同コイルにおける温度上昇が抑制される。ま
た、前記冷却媒体用通路は、ステータコイル、ハウジン
グ、及び区画部材にて区画形成された空間により形成さ
れている。従って、本電動発電機は、冷却媒体用通路を
形成することによる大型化が防止され、また、冷却媒体
用通路を形成するためのハウジング等を別途設ける必要
がないものとなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した実施
の形態について図１〜図２に従って説明する。

【００１５】図１に示すように、本実施の形態における
電動発電機１０は、内燃機関としてのエンジン（同図で
は左側に位置する）、及び変速機としてのトランスミッ
ション（同図では右側に位置する）との間に配設される
ものである。

【００１６】エンジンの出力軸を構成するクランク軸１
２は、エンジンのシリンダブロック（図示しない）にて
回転可能に支持されるとともに、その基端側（図におい
て右側）の部分はシリンダブロックの側方、即ちトラン
スミッション側に延出されている。そして、クランク軸
１２の基端側端面にはドライブプレート２７が一体回転
可能に設けられている。

【００１７】一方、トランスミッションの入力軸１４
は、クランク軸１２と同一軸心上に配設されるととも
に、その先端側（図において左側）の部分はトランスミ
ッションのハウジング１５からエンジン側に延出されて
いる。また、入力軸１４の先端部分には駆動プレート１
６が設けられている。同駆動プレート１６は全体が略円
板状をなし、その中央部にはボス部１６ａが形成されて
いる。同ボス部１６ａは、図１に示すように前記入力軸
１４の先端部分に外嵌されるとともに同軸に対してスプ
ライン結合されており、駆動プレート１６及び入力軸１
４とは一体回転可能となっている。そして、エンジンの
クランク軸１２における回転駆動力は、前記ドライブプ
レート２７から後述するカバー２９、一対のリテーナプ
レート３３，３４及びコイルスプリング３９、駆動プレ
ート１６を介してトランスミッションの入力軸１４へと
伝達されるようになっている。

【００１８】トランスミッションのハウジング１５には
ポンプハウジング１７が取着されている。ポンプハウジ
ング１７の先端側部分は、図１に示すように内部に挿通
孔１８を有する円筒状に形成されている。一方、ポンプ
ハウジング１７の基端側部分は、複数のボルト１９によ
りトランスミッションのハウジング１５に固定されてい
る。また、前記ポンプハウジング１７の基端側部分に
は、前記挿通孔１８に連通され、前記ハウジング１５側
に向けて開口された収容孔２０が形成されている。そし
て、ポンプハウジング１７がトランスミッションのハウ
ジング１５に固定されることにより、同ハウジング１５
と前記収容孔２０の壁面にて囲まれる空間により後述す
るオイルポンプ２４用の収容空間２１が形成されてい
る。そして、前記挿通孔１８及び収容空間２１の内部に
は、前記入力軸１４が挿通配置され、同軸１４の先端側
及び基端側の部分は挿通孔１８内に配置されたベアリン
グ２２，２３によってそれぞれ回転可能に支持されてい
る。

【００１９】また、前記収容空間２１内には、オイルポ
ンプ２４を構成するドライブギヤ２５及びドリブンギヤ
２６が配設されている。オイルポンプ２４は内接ギア式
のオイルポンプであり、本発明の油供給源を構成してい
る。前記ドライブギヤ２５には前記入力軸１４が挿通さ
れるとともにスプライン結合され、ドライブギヤ２５及
び入力軸１４とは一体回転可能となっている。そして、
入力軸１４の回転に伴うドライブ及びドリブンギヤ２
５，２６の回転により前記オイルポンプ２４が駆動され
て、オイルパン（図示しない）の潤滑油がトランスミッ
ション内の油圧制御回路（図示しない）に圧送されて供
給されるようになっている。

【００２０】前記ドライブプレート２７は、同プレート
２７に固定部２８を介して固着された、カバー２９及び
連結部材３０等により構成されている。前記カバー２９
には一対のリテーナプレート３３，３４が複数のリベッ
ト３７により固着されている。そして、図１に示すよう
に、前記駆動プレート１６の外周側部分は両リテーナプ
レート３３，３４の間に挟まれた状態に配置されてい
る。更に、駆動プレート１６と、両リテーナプレート３
３，３４とはコイルスプリング３９により駆動連結され
ている。

【００２１】電動発電機１０のハウジング１１は、第１
固定部３１及び第２固定部３２と、支持部３５と、前述
したポンプハウジング１７とから構成されている。第１
固定部３１は、前記ドライブプレート２７の一側部を覆
うようにしてエンジンのシリンダブロックに固設される
とともに、ベアリング３６を介してクランク軸１２を回
転可能に支持している。また第２固定部３２はトランス
ミッションのハウジング１５に対してノックピン（図示
しない）にて位置決めされた状態で、複数のボルト３８
により固定されている。そして、両固定部３１，３２の
間には、全体が略環状をなす支持部３５が配設され、前
記両固定部３１，３２に対してノックピン（図示しな
い）により固着されている。

【００２２】電動発電機４６は、前記連結部材３０とロ
ータ支持部４４を介して連結されて、ドライブプレート
２７と一体的に回転するロータ４０と、同ロータ４０の
外周部分を覆うようにして配置されたステータ４１とを
備えている。前記連結部材３０は全体が深皿状をなし、
その中央部分には取付孔４７が形成されている。同取付
孔４７内には円筒状をなすロータ支持部４４が挿通さ
れ、同支持部４４の端部に形成された係止部４４ａが連
結部材３０の側部に溶接されている。

【００２３】前記ロータ４０は、環状をなすロータコア
４２と、同コア４２に巻回されたロータコイル４３とか
ら構成されている。ロータコア４２はロータコイル４３
に磁束を導くためのものであり、高透磁率材料（例え
ば、ケイ素鋼鈑）により形成されている。そして、ロー
タ４０は、ロータコア４２が前記ロータ支持部４４の外
周部分にて焼き嵌め固定されることにより、前記クラン
ク軸１２と一体回転可能となっている。

【００２４】また、前記ロータ支持部４４の内部には、
前記ポンプハウジング１７の先端側の部分が延伸されて
配置されている。そして、その延伸された部分には、円
筒状をなすパイプ材４５が圧入、外嵌されている。同パ
イプ材４５は熱処理により耐磨耗性が向上された鉄材料
により形成されている。そして、パイプ材４５の外周部
分と、前記ロータ支持部４４の内周部分との間には２つ
のローラベアリング４６ａ，４６ｂが配置されている。
そして、両ローラベアリング４６ａ，４６ｂにより、ロ
ータ支持部４４はポンプハウジング１７に対して回転可
能に支持されている。

【００２５】一方、前記ステータ４１は、環状に形成さ
れたステータコア５０と、同コア５０に巻回され、その
外周部分が樹脂層５２により覆われたステータコイル５
１とから構成されている。ステータコア５０は前記ロー
タコア４２と同様に高透磁率材料から形成されている。
そして、ステータコア５０の外周部分は前記支持部３５
に焼き嵌め固定されている。また、ステータコイル５１
はインバータ（図示しない）を介してキャパシタ（図示
しない）に接続される一方で、バッテリ（図示しない）
にも接続されている。以上のように、ステータ４１がハ
ウジング１１に対して固定されると、ステータコア５０
の内周壁面とロータコア４２の外周壁面との間には環状
の空隙Ｇが形成され、同空隙Ｇを介してロータコア４２
及びステータコア５０に生じる磁束が通過可能となって
いる。

【００２６】以上の構成に加えて本実施の形態では、図
２に示すように、前記ハウジング１１を構成する第２固
定部３２及び支持部３５、ステータコア５０、ステータ
コイル５１との間の空間により冷却媒体用通路としての
冷却用油路５３が形成されている。この冷却用油路５３
は、第１内部空間５７、第２内部空間６２、及び前記両
空間５７、６２を連通する接続油路６５により構成され
ており、同油路５３内には冷却媒体としての潤滑油が流
通可能となっている。以下、この冷却用油路５３の構成
についてより詳細に説明する。

【００２７】図２に示すように、ステータコイル５１の
外周壁面は、前記第２固定部３２により覆われるととも
に、同壁面の一部には、前記ポンプハウジング１７から
延出された円筒状をなすシール部５４の先端部分が、前
記樹脂層５２を介して当接されている。このシール部５
４は、本発明の区画部材を構成するものであり、その先
端部分には周方向に延びる環状溝５６が形成されるとと
もに、同環状溝５６内にはＯリング５５が配設されてい
る。前記Ｏリング５５により、シール部５４とステータ
コイル５１の樹脂層５２との間がシールされることによ
って、第２固定部３２、支持部３５、ステータコイル５
１の樹脂層５２、及びシール部５４等により囲まれた第
１内部空間５７が形成されている。

【００２８】一方、図１に示すように、支持部３５の内
周部分には周方向に延びる環状凸部５８が区画部材とし
て形成されている。同環状凸部５８の先端部分にはＯリ
ング５９が配設されるとともに、同Ｏリング５９はステ
ータコイル５１の樹脂層５２に当接されている。また、
同環状凸部５８に隣接した位置には、前記Ｏリング５９
を側方から支持する環状部材６０が支持部３５の内周部
分に内嵌されて配置されている。そして、同環状部材６
０は、支持部３５の内周壁に取着されたスナップリング
６１により固定されている。前記Ｏリング５９により、
環状凸部５８と前記樹脂層５２との間がシールされるこ
とによって、環状部材６０、支持部３５、及びステータ
コイル５１の樹脂層５２に囲まれた第２内部空間６２が
形成されている。

【００２９】また、支持部３５の内部には前記入力軸１
４の軸方向に延びる接続油路６５が形成されており、同
接続油路６５により、前記第１内部空間５７と第２内部
空間６２とは連通されている。更に、支持部３５内部に
は、第２内部空間６２と連通する油供給路６４（図２で
はその一部のみを示す）が形成されている。同油供給路
６４は、図示しない油通路を介してオイルクーラ（図示
しない）と連通されており、前記油通路を介して前記オ
イルクーラ内の油は油供給路６４に導入された後、第２
内部空間６２に供給されている。一方、第２固定部３２
の内部には、第１内部空間５７とオイルパン（図示しな
い）とを連通する油排出路６６（図１にてその一部を示
す）が形成されている。

【００３０】次に、以上のように構成された本実施の形
態における電動発電機１０の作用について説明する。先
ず、エンジンの運転を開始する際、ステータコイル５１
は通電制御され、同コイル５１にはロータコイル４３の
回転に対して進んだ位相となる回転磁界が発生する。そ
して、その回転磁界によってロータコア４２には回転力
が付与され、その回転力によりロータ４０と連結されて
いるドライブプレート２７及びクランク軸１２を回転さ
せてエンジンを始動させることができる。また、ロータ
４０に発生する回転力はエンジンの始動時だけではな
く、エンジンを高出力で運転させる際の補助動力として
も利用される。

【００３１】次に、エンジンが始動されると、クランク
軸１２における回転駆動力は、ドライブプレート２７、
カバー２９、各リテーナプレート３３，３４、コイルス
プリング３９、及び駆動プレート１６を介してトランス
ミッションの入力軸１４に伝達される。この際、ステー
タコイル５１は通電制御され、同コイル５１にはロータ
コイル４３の回転に対して遅れた位相となる回転磁界を
発生させるとともに、ロータ４０の回転に伴う誘導起電
力を発生させる。そして、その誘導起電力はインバータ
を介してキャパシタ（いずれも図示しない）に充電され
る。また、このようにステータコイル５１を通電制御し
て、同コイル５１に誘導起電力を発生させた状態でロー
タ４０を回転させると、その回転に伴って前記入力軸１
４における回転エネルギがより多く消費されるようにな
り、車両の制動補助を行うことができる。

【００３２】以上のように、本実施の形態における電動
発電機１０によれば、同電動発電機１０が電動機及び発
電機として機能することにより、エンジンの始動、高出
力時の補助、及び車両の制動補助を行うことができる。

【００３３】そして、本実施の形態においては、エンジ
ンが始動され、クランク軸１２の回転に伴って入力軸１
４が回転駆動されると、同軸１４にスプライン結合され
ているドライブギヤ２５が回転してオイルポンプ２４が
駆動される。そして、オイルポンプ２４の駆動に伴い、
同ポンプ２４の吐出口６３からは潤滑油がトランスミッ
ション内の油圧制御回路（図示しない）に加圧供給され
るとともに、オイルクーラ（図示しない）、前記油供給
路６４を介して前記第２内部空間６２に供給される。更
に、第２内部空間６２に供給された潤滑油は前記接続油
路６５を介して第１内部空間５７に供給された後、油排
出路６６からオイルパン（図示しない）へと排出され
る。

【００３４】以上のように、本実施の形態において、オ
イルポンプ２４の油は、油圧制御回路、オイルクーラ
（いずれも図示しない）、油供給路６４、第２内部空間
６２、接続油路６５、第１内部空間５７、油排出路６
６、を順次通過してオイルパンに戻されている。ここ
で、第１内部空間５７及び第２内部空間６２を油が通過
する際、前記ステータコイル５１は油により冷却され、
その温度上昇が抑制されている。即ち、前記両内部空間
５７及び６２内の潤滑油は、ステータコイル５１の樹脂
層５２に接しているため、同コイル５１の熱は樹脂層５
２を介して潤滑油に伝達される。

【００３５】また、前記潤滑油は、ステータコア５０を
固定している支持部３５の外周部分に接するとともに、
前記接続油路６５の内周壁面においても同様に支持部３
５に接している。そのため、ステータコイル５１から支
持部３５に伝達された熱は、同支持部３５から潤滑油に
伝達される。

【００３６】その結果、ステータコイル５１の熱は潤滑
油に吸収されて、同コイル５１の温度上昇は抑制され
る。そして、潤滑油によって吸収されたステータコイル
５１の熱は、潤滑油がオイルクーラを通過する際に外部
に放出される。このように、ステータコイル５１の熱が
潤滑油により吸収され、同コイル５１が冷却されること
により、電動発電機１０の性能低下が防止される。

【００３７】以上、本実施の形態の構成及び作用につい
て説明したが、本実施の形態は以下の（イ）〜（ニ）の
効果を奏するものである。 （イ）本実施の形態において、ステータコイル５１を冷
却するための冷却用油路５３は、電動発電機１０のハウ
ジング１１を構成する支持部３５及び第２固定部３２
と、ステータコイル５１との間の空間に形成されるもの
である。従って、本実施の形態における電動発電機１０
では、冷却用油路５３を形成するための部材を別途設け
る必要がなく、冷却用油路５３を設けることによる部品
点数の増加を防止することができる。

【００３８】（ロ）冷却用油路５３を、電動発電機１０
のハウジング１１を構成する支持部３５及び第２固定部
３２と、ステータコイル５１との間の空間に形成したた
め、ハウジング１１を大型化することなく同油路５３を
電動発電機１０に設けることができるとともに、ステー
タコイル５１と潤滑油の接触面積をより大きく設定する
ことができ、効果的に同コイル５１を冷却することがで
きる。

【００３９】（ハ）本実施の形態では、冷却媒体供給源
としてトランスミッション側に潤滑油を供給する、既存
のオイルポンプ２４を用いるとともに、ステータコイル
５１を冷却するための冷却用媒体として、オイルポンプ
２４から供給される潤滑油を用いる構成とした。従っ
て、ステータコイル５１を冷却するための構成をより容
易に構築することができる。

【００４０】（ニ）本実施の形態では、ステータコイル
５１の外周部分を覆うようにして樹脂層５２が形成され
ている。そのため、前記第１内部空間５７及び第２内部
空間６２内にある潤滑油が、ステータコイル５１内に浸
透してしまうことを防止することができる。

【００４１】尚、本実施の形態は以下のようにその構成
を変更して実施することも可能である。 （１）本実施の形態における冷却用油路５３を冷却水通
路とし、同通路をエンジンのシリンダブロックに形成さ
れたウォータジャケット（図示しない）に連通させる。
そして、エンジンに設けられたウォータポンプ（図示し
ない）からウォータジャケットに加圧供給される冷却水
を前記冷却水通路内に導入し、ステータコイル５１を冷
却する。以上のように構成しても、上記実施の形態と同
様の作用効果を得ることができる。

【００４２】以上、本発明を具体化した実施の形態につ
いて説明したが、上記実施の形態から把握される技術的
思想についてその効果とともに記載する。 （ａ）請求項１記載の内燃機関の電動発電機において、
冷却媒体用通路を、変速機側に潤滑油を供給するための
オイルポンプに接続するとともに、該ポンプから潤滑油
を冷却用媒体として前記冷却媒体用通路に供給するよう
にしたこと。

【００４３】以上の構成によれば、ステータコイルを冷
却するための構成をより容易に構築することができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電動発電機の大型化、或いは、部品点数の増加を招くこ
となく、電動発電機のステータコイルにおける温度上昇
を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態における電動発電機の断面図。

【図２】一実施の形態における電動発電機の要部拡大断
面図。

【図３】従来技術における始動充電装置を示す断面図。

【符号の説明】

１０…電動発電機、１１…ハウジング、２４…オイルポ
ンプ（油供給源）、５３…冷却用油路（冷却媒体用通
路）、５４…シール部（区画部材）、５８…環状凸部
（区画部材）。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−198556（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−194060（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−244245（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−154461（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02N 11/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関と、該機関の出力軸における回
   転駆動力が入力される変速機との間に設けられるもので
   あって、 前記内燃機関或いは変速機の少なくとも一方に固設され
   たハウジングと、 該ハウジング内に配設され、前記出力軸に対して駆動連
   結されるとともに、ロータコイルが巻回されたロータコ
   アと、 同じく前記ハウジング内に配設され、該ハウジングに対
   して、前記ロータコアの外周部分との間に磁束が通過可
   能な空隙を有した状態で固設されたステータコアと、 該コアに巻回されたステータコイルとを備えた内燃機関
   の電動発電機において、 前記ハウジングの内周壁面から延出した区画部材を前記
   ステータコイルの外周壁面に当接させて、ステータコイ
   ル、ハウジング、及び区画部材により冷却媒体供給源か
   ら冷却媒体が供給される冷却媒体用通路を区画形成する
   とともに、前記ハウジングにおいて前記ステータコアが
   固設される支持部の内部には同支持部により分離される
   前記冷却媒体用通路の二つの内部空間を連通する通路を
   形成したことを特徴とする内燃機関の電動発電機。