(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランク軸の回転によってベルトを介して駆動されるプーリと、
前記プーリに連接される回転子と、
前記回転子と対向配置された固定子と、前記回転子と一体に回転する通風手段と、
前記通風手段による冷却風の通風孔を複数持つとともに前記回転子と前記固定子とを保持するフレームを有する車両用発電機において、
前記プーリは、前記クランク軸の回転加速時には駆動力を前記回転子に伝達し、前記クランク軸の回転減速時には駆動力を前記回転子に伝達しない一方向クラッチを介して、前記回転子の回転軸に保持され、
前記回転子は界磁コイルを取り囲む複数の磁極を有し、
さらに、エンジンの回転停止を感知して前記界磁コイルに前記回転子の慣性力が駆動トルクに消費される所定の励磁電流を流す発電制御機構を有することを特徴とする車両用発電機。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用発電機において、
前記発電制御機構は、エンジンの回転停止の信号入力部を待ち、前記信号を受け取ったならば、発電機の発電電圧値を高く設定することを特徴とする車両用発電機。
【請求項３】
エンジンのクランク軸の回転によってベルトを介して駆動されるプーリと、
前記プーリに連接される回転子と、
前記回転子と対向配置された固定子と、
前記回転子と一体に回転する通風手段と、
前記通風手段による冷却風の通風孔を複数持つとともに前記回転子と前記固定子とを保持するフレームを有する車両用発電機において、
前記プーリは、前記クランク軸の回転加速時には駆動力を前記回転子に伝達し、前記クランク軸の回転減速時には駆動力を前記回転子に伝達しない一方向クラッチを介して、前記回転子の回転軸に保持され、
前記回転子は界磁コイルを取り囲む複数の磁極を有し、
さらに、前記界磁コイルに流す励磁電流を制御する発電制御機構を有し、
前記発電制御機構は、車両停止を感知してエンジンの回転を停止させるエンジン制御機構からの信号入力部を持ち、エンジンの回転停止指令の信号を受信後、前記界磁コイルに前記回転子の慣性力が駆動トルクに消費される所定の励磁電流を流すことを特徴とする車両用発電機。
【請求項４】
請求項３に記載の車両用発電機において、
前記発電制御機構は、エンジンの回転停止指令の信号を受けとったならば、発電機の発電電圧値を高く設定することを特徴とする車両用発電機。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の車両用発電機において、
前記回転子の停止を感知して前記所定の励磁電流を止める発電制御機構を持つことを特徴とする車両用発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両に搭載される発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ベルト駆動される車両用発電機において、近年、安全性や快適性の向上のため車両内の各種電気負荷が増加することに対応して、発電機の発電量増加の要求が高まり、これに伴う発電機の大型化によって、回転子の慣性力が増加してきた。この時、車両走行時にエンジン回転数が減速する時に回転子の慣性トルクがクランクシャフトに動力循環されるので、ベルトの早期破損やベルトのすべりによる異音発生という問題がある。この問題に対し、特公平７−７２５８５号公報に示されるように、エンジンの回転数が増加する時には発電機に回転駆動力を伝え、逆に、エンジンの回転数が減少する時には発電機の回転慣性トルクを駆動ベルトに伝えないよう、一方向クラッチを内蔵したプーリ（以下、クラッチプーリと称す）を用いるものが知られている。
【０００３】
一方、排出ガス低減による環境対策、および省燃費化の一環として、交差点信号での車両の一時停止時に、エンジンを停止させる活動が市街地の路線バスなどで実施されており、一般乗用車やトラックなどにおいても自動的にこれを行うアイドル・ストップのシステムが検討されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特公平７−７２５８５号公報に示されるクラッチプーリを車両用発電機に用いた場合、減速してエンジンが停止した後も、クラッチプーリによってエンジンと切り離された発電機の回転子は、自らの慣性力によって空転する時間が生ずる。その間、エンジンルーム内での回転体は車両用発電機の回転子のみであり、しかも回転子は冷却ファンと一体に回転し、また一般に車両用発電機の回転子はランデル型の磁極を持ちこの磁極もファン効果を持つので、エンジンルーム内において周囲が静かな環境の中では、回転子の回転音と冷却ファンや磁極による風切り音のみが聞こえ、耳障りとなる。さらに、近年の車両用発電機は、冷却性向上のため、フレームには通風窓が多く設けられており、回転子の回転による上記の騒音は遮蔽されにくく、発電機の外部へと放射されるので、より耳障りとなる。
【０００５】
また、アイドル・ストップのシステムにより、市街地などでのエンジン停止の頻度が高い場合は、そのたびに上記の車両用発電機からの騒音が聞こえるので、さらに耳障り感は増幅され、車両の感性品質を大きく低下させてしまう問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑み、ベルトの信頼性を向上させ、環境や省燃費にも配慮し、しかも静粛性を確保できる車両用発電機を提供することを目的とする。さらに具体的には、クラッチプーリによってベルトの早期破損やベルトのすべりによる異音発生を防止しつつ、アイドル・ストップのシステムでの車両用発電機からの騒音を抑制することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、エンジンのクランク軸の回転によってベルトを介して駆動されるプーリと、前記プーリに連接される回転子と、前記回転子と対向配置された固定子と、前記回転子と一体に回転する通風手段と、前記通風手段による冷却風の通風孔を複数持つとともに前記回転子と前記固定子とを保持するフレームを有する車両用発電機において、前記プーリは、前記クランク軸の回転加速時には駆動力を前記回転子に伝達し、前記クランク軸の回転減速時には駆動力を前記回転子に伝達しない一方向クラッチを介して、前記回転子の回転軸に保持され、前記回転子は界磁コイルを取り囲む複数の磁極を有し、さらに、エンジンの回転停止を感知して前記界磁コイルに前記回転子の慣性力が駆動トルクに消費される所定の励磁電流を流す発電制御機構を有することを特徴としている。これにより、一般走行時でのベルトの早期破損やベルトのすべりによる異音発生を防止しつつ、エンジン停止時に発電機の回転子が空転する時間を短縮できるので、発電機からの騒音を低減できる。
【０００８】
請求項２によれば、請求項１に記載の車両用発電機において、前記発電制御機構は、エンジンの回転停止の信号入力部を持ち、前記信号を受け取ったならば、発電機の発電電圧値を高く設定することを特徴としている。これにより、エンジンの回転停止時に界磁コイルに励磁電流を流すことによって、回転子の空転時間を短縮できる。
【０００９】
請求項３によれば、エンジンのクランク軸の回転によってベルトを介して駆動されるプーリと、前記プーリに連接される回転子と、前記回転子と対向配置された固定子と、前記回転子と一体に回転する通風手段と、前記通風手段による冷却風の通風孔を複数持つとともに前記回転子と前記固定子とを保持するフレームを有する車両用発電機において、前記プーリは、前記クランク軸の回転加速時には駆動力を前記回転子に伝達し、前記クランク軸の回転減速時には駆動力を前記回転子に伝達しない一方向クラッチを介して、前記回転子の回転軸に保持され、前記回転子は界磁コイルを取り囲む複数の磁極を有し、さらに、前記界磁コイルに流す励磁電流を制御する発電制御機構を有し、前記発電制御機構は、車両停止を感知してエンジンの回転を停止させるエンジン制御機構からの信号入力部を持ち、エンジンの回転停止指令の信号を受信後、前記界磁コイルに前記回転子の慣性力が駆動トルクに消費される所定の励磁電流を流すことを特徴としている。
【００１０】
これにより、一般走行でのベルトの早期破損やベルトのすべりによる異音を防止しつつ、エンジン停止時に、発電機の回転子が空転する時間をより短縮することができるので、特にアイドル・ストップのシステムにおいて発電機からの騒音を低減する効果を高めることができる。
【００１１】
請求項４によれば、請求項３に記載の車両用発電機において、前記発電制御機構は、エンジンの回転停止指令の信号を受けとったならば、発電機の発電電圧値を高く設定することを特徴としている。これにより、エンジンの回転停止時に界磁コイルを励磁電流を流すことによって、回転子の空転時間を短縮できる。
【００１２】
請求項５によれば、請求項１から４のいずれかに記載の車両用発電機において、前記回転子の停止を感知して前記所定の励磁電流を止める発電制御機構を持つことを特徴としている。これにより、回転子の空転時間を短縮できるとともに、回転子停止時に界磁電流を流し続けることによる熱劣化等の不具合を防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を説明する。
【００１４】
〔第一実施形態〕
図１から図５はこの発明の第一実施形態を示したもので、図１は本発明の車両用交流発電機の全体構成を示す断面図、図２は回路ブロック図、図３はクラッチプーリの断面斜視図、図４はクラッチプーリの作動説明図、図５はエンジン回転数の停止前後での回転子の回転数変化について本発明と従来との違いの説明図である。
【００１５】
車両用交流発電機１はエンジンからの回転駆動力がベルト（図示しない）によってクラッチプーリ９に伝えられて、このクラッチプーリ９にシャフト３１を介して固定されている回転子３が回転する。この状態で回転子３の界磁巻線３４にスリップリング３５を介して励磁電流を流すことによって、ポールコア３２にＮＳ磁極が形成されるため、固定子巻線２１に交流電圧を発生させることができ、巻線出力端２１ｃに接続された整流器６を介して、直流電流が取り出される。発電量は、図２に示す界磁巻線３４を流れる励磁電流を制御するレギュレータ８によって、調整される。回転子３と固定子２は、一対のフレーム４によって対向配置され、固定子２は複数のボルト７によってフレーム４間に狭持されている。ポールコア７１、７２に固定された冷却ファン１１、１２により、冷却風はフレ−ム４の軸方向の開口部４２から内部へ取り込まれ、径方向の開口部４１から外部へ排出される。
【００１６】
クラッチプーリ９は、図３に示すように一対のベアリング９３には挟まれた位置に、外輪９１と内輪スリーブ９２との間にクラッチ９０が複数個、配置されている。各クラッチ９０は保持器９５とバネ部材９４によって周方向位置にほぼ等ピッチで配置されている。外輪９１はプーリ９６の内周に圧入されるなどして固定されてプーリ９６と一体で回転し、内輪スリーブ９２はシャフト３１と一体で回転する。
【００１７】
図４（ａ）はエンジン加速時の外輪９１と内輪スリーブ９２との状態、図４（ｂ）はエンジン減速時の外輪９１と内輪スリーブ９２との状態を示している。図４（ａ）に示すように、エンジン回転の加速時には、クラッチ９０は外輪９１のロック部９７と噛み合い、プーリ９６の回転数はシャフト３１の回転数と等しくなる。これに対しエンジン回転の減速時には、図４（ｂ）に示すように、クラッチ９０とロック部９７との係合が解除されるため、クラッチ９０は空転し、プーリ９６の回転数はエンジンの回転に追従するものの、シャフト３１の回転数は回転子３の慣性力によってプーリ９６の回転数よりも高い回転数でゆっくりと減少する。
【００１８】
図４（ｃ）は、エンジン回転の加速時及び減速時の外輪９１の回転及びシャフト３１の回転を示す図である。エンジン回転が加速状態にあるときには、エンジン回転数の上昇に同期して外輪９１の回転数も上昇する。そして、外輪９１の回転数がシャフト３１の回転数より大きくなると、クラッチ９０がロック部９７に嵌合するため、外輪９１とシャフト３１とが一体となって回転する。
【００１９】
エンジン回転の減速時には、外輪９１はエンジン回転の減速に同期して減速ずる。一方、減速時には内輪スリーブ９２は慣性力によってゆっくりと減速する。そのため、内輪スリーブ９２と一体となって回転するシャフト３１は、外輪９１よりも回転速度の低下が緩やかである。
【００２０】
図５は、エンジンの停止前後での回転子の回転数変化を示す図である。図５に示すように、エンジンが停止する時には、クラッチは空転するため、図中ＡＢ間は減速時と同様に、回転子３の回転数は慣性力によりゆっくりと低下する。そして、エンジン回転数がゼロとなったＢ点において、図１、２に示すエンジンの回転停止の感知機構８０からの信号をレギュレータ８が受けると、レギュレータ８は界磁コイル３４に励磁電流を流すように作動する。このため、回転子３の慣性力は駆動トルクに消費され、急速に回転数が低下し、Ｃ点に至る。なお、このような励磁電流を流すことが無い場合は、回転子３の慣性力は回転によるベアリングの転がり摩擦やファンなどの回転エネルギーに消費され、図４の２点鎖線に示すようにゆっくりと回転数が低下し、Ｄ点に至り、停止する。
【００２１】
以上により、通常の車両走行において、エンジン回転が減速する時に、クラッチプーリによる切り離しによって発電機の回転子の慣性力をプーリに伝えず、ベルトの早期破損やベルトのすべりによる異音発生を防止するとともに、エンジン停止の時には素早く発電機の回転子の停止を実現することにより、発電機からの騒音を低減できる。
【００２２】
〔その他の実施形態〕
第一実施形態は、エンジン回転数がゼロになったことを感知して、励磁電流を流したが、車両停止を感知してエンジン停止をおこなう制御機構から直接信号を受け、図６に示すように、エンジン停止指令の信号発信と同期して励磁電流を流してもよい。この場合、より素早く発電機の回転子を停止させることができるので、さらに発電機からの騒音を低減できる。特にアイドル・ストップのシステムと組み合わせることによって、騒音低減効果を高めることができる。
【００２３】
また、エンジンの回転停止信号を受信すると、発電機の調整電圧を高く設定するように制御することにより、励磁電流を流して早く発電機の回転子を停止させることができる。
【００２４】
さらに、発電機の回転子の停止を感知して、励磁電流を止める発電制御機構と組み合わせれば、界磁コイルの温度上昇による熱劣化を防止できる。回転子の停止感知には、たとえば１つの位相の電圧有無をセンシングすればよい。なお、励磁電流を止める時間を、各回転子の慣性モーメントにあわせてあらかじめ設定してあってもよい。
【００２５】
また、第一実施形態ではクラッチプーリは、ころタイプのクラッチとバネ部材と保持器と外輪、および内輪スリーブを組み合わせたが、一方向クラッチ機能を持つものであれば、他の構成のものでもよい。さらには、電磁クラッチを用いてもよい。
【００２６】
また、第一実施形態では冷却ファンを軸方向両側に持つ回転子を示したが、水冷との組み合わせなどによって通風による冷却に余裕のある場合などでは、冷却ファンを片方のみにしたり、あるいは冷却ファンを持たずに回転する磁極にファン作用を代行させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両用発電機の全体構成を示す断面図とブロック図である。
【図２】第一実施形態の回路ブロック図である。
【図３】第一実施形態のクラッチプーリの断面斜視図である。
【図４】（ａ）は第一実施形態のエンジン加速時のクラッチプーリの作動説明図である。
（ｂ）は第一実施形態のエンジン減速時のクラッチプーリの作動説明図である。
（ｃ）は、加速時及び減速時の外輪とシャフトの回転を示す図である。
【図５】第一実施形態でのエンジンの停止前後での回転子の回転数変化について従来との違いの説明図である。
【図６】その他の実施形態でのエンジンの停止前後での回転子の回転数変化について、第一実施形態との違いの説明図である。
【符号の説明】
１…発電機、２…固定子、３…回転子、３１…シャフト、３４…界磁巻線、
４…フレーム、８…レギュレータ、８０…エンジン回転停止の感知機構、
９…クラッチプーリ、９０…クラッチ、９１…外輪、９２…内輪スリーブ。
【図１】
0004281228.tif 000002
【図２】
0004281228.tif 000003
【図３】
0004281228.tif 000004
【図４】
0004281228.tif 000005
【図５】
0004281228.tif 000006
【図６】
0004281228.tif 000007