(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カバー（１４）に取り付けられ、電力を取り出すハーネス（３８ａ〜３８ｃ）と、該ハーネス（３８ａ〜３８ｃ）を固定する留め金具（４０）とを有するステータ（１６）と、
クランクシャフト（１８）の端部の軸心にボルト（２０）で固定され、前記ステータ（１６）の周囲に配置されるマグネット（４８）を含むアウタロータ（２２）と、
前記カバー（１４）に設けられたオイル通路（６０）と、
前記オイル通路（６０）に連通し、軸方向投影面上で前記ボルト（２０）の範囲内に設けられ、前記ボルト（２０）のヘッド（２０ａ）に指向し、前記ボルト（２０）に向けてオイルを噴出する第１オイル噴出口（６２）と、
前記オイル通路（６０）に連通し、前記第１オイル噴出口（６２）よりも上部で、前記ステータ（１６）の一部に向けてオイルを噴出する第２オイル噴出口（６４）と、
前記オイル通路（６０）に連通し、前記ハーネス（３８ａ〜３８ｃ）又は前記留め金具（４０）に向けてオイルを噴出する第３オイル噴出口（６６）と、
を有することを特徴とする内燃機関用発電機（１０）。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関用発電機（１０）において、
前記第１オイル噴出口（６２）は、前記クランクシャフト（１８）の中心からオフセットした位置に設けられていることを特徴とする内燃機関用発電機（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータとアウタロータとを含む内燃機関用発電機に関し、特にオイルを噴出して冷却をする内燃機関用発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動二輪車等で内燃機関を有する車両には、内燃機関のクランクシャフトに連結された発電機が設けられており、クランクシャフトの回転に連動して発電を行い、車両補機への電力供給及びバッテリの充電を行う。
【０００３】
自動二輪車等ではスペース的な制約があり、内燃機関本体のみならず発電機についても小型化及び軽量化が要求されている。発電機を小型化すると、放熱面積が小さくなって放熱量が減少し、高温化して発電効率が低下する傾向がある。
【０００４】
このため、特許文献１記載の冷却装置では、コイルの径方向内方部分に向けてオイルを噴出する第１オイル噴出口と、コイルの径方向外方部分に向けてオイルを噴出する第２オイル噴出口とを設け、発電機の冷却の効率化を図っている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３４２０９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献１記載の冷却装置では、オイル噴出口を設ける位置によってどうしてもオイルの供給に偏りが生じ、複数のコイルのうち、冷却効果が十分に向上しないものがある。
【０００７】
また、ステータには電力を取り出すハーネス及びその留め金具が設けられており、これらの部材がオイルの拡散をせき止めてしまい、冷却が阻害されることがある。
【０００８】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、冷却効率を一層向上させることのできる内燃機関用発電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る内燃機関用発電機は以下の特徴を有する。
【００１０】
第１の特徴：カバーに取り付けられたステータと、クランクシャフトの端部の軸心にボルトで固定され、前記ステータの周囲に配置されるマグネットを含むアウタロータと、前記カバーに設けられたオイル通路と、前記オイル通路に連通し、前記ボルトのヘッドに指向する第１オイル噴出口とを有し、軸方向投影面上で、前記第１オイル噴出口は前記ヘッドの範囲内に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
このように、クランクシャフトの端部に設けられたボルトのヘッドに対して第１オイル噴出口からオイルを噴出して当てることにより、ボルトの回転にともなう遠心力によりオイルが周囲に拡散し、全てのコイルに略均等にオイルが供給され、冷却効率が向上する。
【００１２】
第２の特徴：前記第１オイル噴出口は、前記クランクシャフトの中心からオフセットした位置に設けられていることを特徴とする。これにより、遠心力を一層有効に利用してオイルを周囲に拡散させることができる。
【００１３】
第３の特徴：前記オイル通路に連通し、前記第１オイル噴出口よりも上部で、前記ステータの一部に向けてオイルを噴出する第２オイル噴出口を有することを特徴とする。
【００１４】
このような第２オイル噴出口によれば、ステータの上部にオイルを直接的に当てて冷却することができるとともに、該オイルは下方へ流れることから、ステータの下部をも冷却することができる。また、オイルの一部はフライホイールにより回転力が与えられて、左右のコイルにも当たって冷却することができる。
【００１５】
第４の特徴：前記ステータは電力を取り出すハーネスと、該ハーネスを固定する留め金具とを有し、前記オイル通路に連通し、前記ハーネスの一部又は前記留め金具の上方部に向けてオイルを噴出する第３オイル噴出口を有することを特徴とする。
【００１６】
このように、第３オイル噴出口からハーネスの一部に向けてオイルを噴出することにより、該ハーネスを介してステータをも冷却することができる。また、留め金具の上方部に向けてオイルを噴出すると、ハーネスやステータの一部に当たった後に少なくとも一部が留め金具に当たり、該留め金具を介してステータを冷却することができる。
【００１７】
第５の特徴：前記ステータは電力を取り出すハーネスと、該ハーネスを固定する留め金具とを有し、前記オイル通路に連通し、前記留め金具に向けてオイルを噴出する第３オイル噴出口を有することを特徴とする。
【００１８】
第６の特徴：カバーに取り付けられたステータと、クランクシャフトの端部の軸心にボルトで固定され、前記ステータの周囲に配置されるマグネットを含むアウタロータと、前記カバーに設けられたオイル通路と、前記ステータから電力を取り出すハーネスと、該ハーネスを前記ステータに固定する留め金具とを有し、前記オイル通路に連通し、前記留め金具に向けてオイルを噴出するオイル噴出口を有することを特徴とする。
【００１９】
このように、オイル噴出口からハーネスの留め金具に向けてオイルを噴出すると、該留め金具を介してステータを冷却することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る内燃機関用発電機によれば、クランクシャフトの端部に設けられたボルトのヘッドに対して第１オイル噴出口からオイルを噴出して当てることにより、ボルトの回転にともなう遠心力によりオイルが周囲に拡散し、全てのコイルに略均等にオイルが供給され、冷却効率が向上する。
【００２１】
また、軸方向投影面上で、第１オイル噴出口がヘッドの範囲内に設けられていることから、第１オイル噴出口からヘッドに対してより直接的にオイルを当てることができ、冷却効率が向上する。
【００２２】
さらに、オイル噴出口からハーネスの留め金具に向けてオイルを噴出することにより、該留め金具を介してステータを冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る内燃機関用発電機について実施の形態を挙げ、添付の図１〜図９を参照しながら説明する。本実施の形態に係る内燃機関用発電機１０は、例えば自動二輪車に搭載される小型軽量のものである。
【００２４】
図１及び図２に示すように、本実施の形態に係る内燃機関用発電機１０は、内燃機関の本体ケース１２の側面に取り付けられており、全体を覆うカバー１４と、該カバー１４に取り付けられたステータ１６と、クランクシャフト１８の端部の軸心Ｃにボルト２０で固定されたアウタロータ２２とを有する。カバー１４は、カップ形状であり、本体ケース１２から図２における左側のＸ１方向に突出している。カバー１４の内腔におけるＸ１方向端部には、略放射形状の複数のリブ１４ａ（図３参照）が設けられている。
【００２５】
クランクシャフト１８には、本体ケース１２の孔１２ａで回転自在に軸支されており、図示しないコンロッド及びピストンが連結されている。クランクシャフト１８の先端部１８ａは先細りのテーパ形状になっている。先端部１８ａにおける軸心部には、雌ねじが設けられた有底のねじ穴１８ｂが設けられている。ボルト２０は、ヘッド２０ａにフランジが設けられた六角ボルトである。ボルト２０は、例えばＭ１２程度である。
【００２６】
内燃機関用発電機１０は、さらにクランクシャフト１８に対してベアリング２４により回転自在に軸支されている歯車体２６と、アウタロータ２２と歯車体２６との間に設けられたクラッチ２８とを有する。歯車体２６は、図示しないスタータモータに噛合している。
【００２７】
ステータ１６は１８極構造であって、それぞれのティース３０に対してコイル３２が巻回されている。ステータ１６の中心部は、カバー１４の支持柱３４に一部が嵌合して位置決めされており、ボルト３６により固定されている。ステータ１６には、電力を取り出す３本のハーネス３８ａ、３８ｂ及び３８ｃが接続されており、留め金具４０によりまとめて固定されている。留め金具４０は、ステータ１６の中心のボスにおける図１の右側（Ｙ２方向）やや下方にビスにより固定されている。
【００２８】
アウタロータ２２は、中心のボス部４２と、ステータ１６の周囲に配置される筒体４４と、これらのボス部４２と筒体４４とを接続する端面板４６と、筒体４４の内周面に設けられた１８個のマグネット４８とを有する。アウタロータ２２及びクランクシャフト１８は、正面視（図１参照）で時計方向に回転する。筒体４４はフライホイールの作用を持つ。端面板４６には複数の肉抜き孔４６ａが設けられている。
【００２９】
ボス部４２及び筒体４４は、端面板４６からＸ１方向にそれぞれ突出しており、その突出長さはボス部４２よりも筒体４４の方がやや長い。ボス部４２と筒体４４との間の空間にはステータ１６が配置されている。マグネット４８とステータ１６との隙間は微小である。
【００３０】
ボス部４２は、図２における右側のＸ２方向に開口する孔４２ａを有する。該孔４２ａは、Ｘ２方向に向かって拡径するテーパ形状であり、クランクシャフト１８の先端部１８ａに隙間なく嵌合して、偏心なく位置決めされる。先端部１８ａとボス部４２との接続箇所にはスペーサ５０が挿入されている。孔４２ａは、ボルト２０の外径に応じてＸ１方向にも開口している。
【００３１】
ボルト２０は、ボス部４２の孔４２ａ及びスペーサ５０を通り、クランクシャフト１８のねじ穴１８ｂに螺設しており、アウタロータ２２をクランクシャフト１８に固定している。ボルト２０のヘッド２０ａは、筒体４４及びステータ１６の端面よりもややＸ１方向に突出しておりカバー１４の内面に近い。
【００３２】
カバー１４には、オイル通路６０と、第１オイル噴出口６２と、第２オイル噴出口６４と、第３オイル噴出口６６とが設けられている。
【００３３】
オイル通路６０は、第１通路６０ａ、第２通路６０ｂ及び第３通路６０ｃからなる。第１通路６０ａは、カバー１４における下部で図２の横方向（Ｘ方向）に延在しており、Ｘ２方向の端部開口は、本体ケース１２に設けられたオイル供給路６８に連通している。オイル供給路６８は図示しないオイルポンプに接続されており、加圧されたオイルが供給される。第１通路６０ａとオイル供給路６８との接続部分にはシール７０が設けられている。
【００３４】
第２通路６０ｂは、カバー１４におけるＸ１方向の端面板において縦方向に延在しており、下部は第１通路６０ａの端部に連通している。第２通路６０ｂは、正面視で内燃機関用発電機１０の中央に設けられており、下端部はプラグ７２で塞がれている。図１に示すように、カバー１４の側面において、第２通路６０ｂが設けられる下端部には、強度及び該第２通路６０ｂの断面積を確保するための肉盛部７４が設けられている。
【００３５】
図１及び図４に示すように、第３通路６０ｃは、カバー１４における中央より上部において、Ｙ２方向に向かって下がる傾斜をもって設けられており、Ｙ２方向の端部は正面視で内燃機関用発電機１０の略中間高さとなっている。第３通路６０ｃのＹ２方向端部はプラグ７６で塞がれている。カバー１４の側面において、第３通路６０ｃが設けられるＹ２方向端部には、強度及び該第３通路６０ｃの断面積を確保するための肉盛部７８が設けられている。第３通路６０ｃは、第２通路６０ｂの上端部と連通している。第３通路６０ｃは、第２通路６０ｂとの接続部よりもやや左側（Ｙ１方向）まで延在し、具体的には、ステータ１６のいずれかのコイル３２が設けられている箇所まで延在している。
【００３６】
このようなオイル通路６０の構成により、オイル供給路６８から供給されるオイルは、第１通路６０ａを通り、第２通路６０ｂ及び第３通路６０ｃに供給される。
【００３７】
図５に示すように、第１オイル噴出口６２は、第２通路６０ｂにおけるヘッド２０ａと対向する位置の肉厚部８０に設けられており、ヘッド２０ａの端面２０ｂに向けてオイルを噴出するように配置されている。第１オイル噴出口６２、第２オイル噴出口６４及び第３オイル噴出口６６は、オイルを勢いよく噴出させるために適度に細径である。
【００３８】
図６に示すように、軸方向投影面上で、第１オイル噴出口６２はヘッド２０ａの範囲内に設けられており、且つ、ボルト２０及びクランクシャフト１８の軸心Ｃから距離Ａだけ上方にオフセットした位置に設けられている。軸心Ｃに対する第１オイル噴出口６２のオフセットの方向は上方に限らず、例えば右方であってもよい。
【００３９】
第１オイル噴出口６２は肉厚部８０に設けられており、しかもヘッド２０ａは、筒体４４及びステータ１６の端面よりもややＸ１方向に突出していてカバー１４の内面に近く、第１オイル噴出口６２の開口部とヘッド２０ａの端面２０ｂとの距離Ｂ（図５参照）は十分に短い。また、第１オイル噴出口６２は軸心Ｃと平行で直線状の短い通路であり、無駄な圧力損失がない。したがって、第１オイル噴出口６２からはオイルが勢いよく噴出して、無用に広がることなく端面２０ｂに対して直接的に噴き付けられ、ボルト２０を十分に冷却することができる。
【００４０】
ボルト２０は金属であって熱伝導性がよく、しかも内燃機関用発電機１０の中心に設けられていることから、該ボルト２０が冷却されることにより、内燃機関用発電機１０の全体が効率的に且つバランスよく冷却される。
【００４１】
ところで、ボルト２０はアウタロータ２２及びクランクシャフト１８と一体的に回転をすることから、ボルト２０のヘッド２０ａに噴き付けられたオイルは、周囲に拡散する。特に、第１オイル噴出口６２は軸心Ｃから距離Ａだけオフセットした位置に設けられていることから、ボルト２０の回転にともなう遠心力によりオイルが周囲に拡散し、ステータ１６の内壁全体に略均等にオイルが供給され、冷却効率が向上する。一度ステータ１６に当たったオイルは、さらにフライホイール側に戻すことによって、該フライホイールの回転力でもう一度拡散し、冷却効果が高まる。
【００４２】
図１に示すように、第２オイル噴出口６４は、第３通路６０ｃのＹ１方向端部近傍に設けられており、ステータ１６の上部の一部に対してオイルを噴出することができる。第２オイル噴出口６４（及び第３オイル噴出口６６）は、前記の第１オイル噴出口６２と同様に、軸心Ｃと平行で直線状の短い通路であり、無駄な圧力損失がない。
【００４３】
オイルは第２オイル噴出口６４から噴出された後、リブ１４ａ（図３参照）によって案内されて中心に集まって下方へ流れ、フライホイール側に該オイルを導き、該フライホイールの回転力によってステータ１６に当てて冷却する。また、オイルの一部はステータ１６の下部に流れて冷却をすることができる。つまり、リブ１４ａは基本的にはカバー１４の補強部材であるが、オイルの案内部材としても作用する。また、第２オイル噴出口６４から噴出されたオイルの一部はフライホイールとしての筒体４４により回転力が与えられて、左右のコイル３２にも当たって冷却することができる。
【００４４】
図１に示すように、第３オイル噴出口６６は、第１オイル噴出口６２よりも右方で、第３通路６０ｃの途中の位置で、留め金具４０の上方のハーネス３８ａ〜３８ｃ（又はこれらをまとめたチューブ等）の一部に対向する箇所に設けられている。第３オイル噴出口６６によれば、ハーネス３８ａ〜３８ｃの一部に向けてオイルを噴出することにより、該ハーネス３８ａ〜３８ｃを介してステータ１６をも冷却することができる。また、留め金具４０の上方部に向けてオイルを噴出することから、ハーネス３８ａ〜３８ｃやステータ１６の一部に当たった後に少なくとも一部のオイルが垂れ落ちて留め金具４０に当たる。該留め金具４０は金属であって熱伝導性がよく該留め金具４０が冷却されることにより、ステータ１６を効率よく冷却することができる。
【００４５】
さらに、第３オイル噴出口６６から噴出されたオイルは、ハーネス３８ａ〜３８ｃ、留め金具４０又はその付近に噴出されることから、これらの部材がオイルの拡散をせき止めることがあまりなく、冷却効果が高まる。つまり、第２オイル噴出口６４だけではオイルが行き渡らない箇所に第３オイル噴出口６６からオイルを補充することができ、ステータ１６の全体にオイルが行き渡り、全体的に温度を下げることができる。
【００４６】
図７に示すように、第３オイル噴出口６６は留め金具４０に対向する位置に設けてもよい。このように、第３オイル噴出口６６から留め金具４０に向けてオイルを直接的に噴出すると、該留め金具４０は一層効率的に冷却され、該留め金具４０を介してステータ１６を冷却することができる。
【００４７】
第１オイル噴出口６２、第２オイル噴出口６４及び第３オイル噴出口６６から噴出されたオイルは、外部に漏れることなくカバー１４によって底面部に集められ、図示しない回収手段を通ってオイルポンプに戻される。
【００４８】
次にこのように構成される内燃機関用発電機１０の冷却効果について実験した結果を示す。この実験は、主に第１オイル噴出口６２及び第３オイル噴出口６６による効果を個別に確認するために行った。つまり、図８に示す第１の実験結果は、第３オイル噴出口６６は設けずに、第１オイル噴出口６２及び第２オイル噴出口６４からオイルを噴出させた場合の実験に係るものであり、図９に示す第２の実験結果は、第１オイル噴出口６２は設けずに、第２オイル噴出口６４及び第３オイル噴出口６６からオイルを噴出させた場合の実験に係るものである。
【００４９】
実験上の都合により、第１の実験（図８参照）では、第２オイル噴出口６４を第１オイル噴出口６２の真上に設けた。第２の実験（図９参照）では、第３オイル噴出口６６を留め金具４０に対向する位置に設けた。
【００５０】
図８及び図９では、内燃機関用発電機１０の正面視に相当し、放射状に設けられた１８個のコイル３２のそれぞれの温度を示している。中心点は１４０℃であり、外方向に向かうほど高温である。比較のために、第２オイル噴出口６４だけからオイルを噴出した場合の各コイル３２の温度をグラフ８２で示す。グラフ８２からは、第２オイル噴出口６４だけの噴出では左右部分が比較的高温であるが、上部及び下部についてはかなり低温であり、温度差が大きいことが分かる。このように、第２オイル噴出口６４だけでも相当の冷却効果が認められるが、高温部の温度を低減するためには、油量をさらに増加させる等の対処が必要となる。グラフ８２では、オイルが行き渡りにくい留め金具４０及びハーネス３８ａ〜３８ｃの箇所が特に温度が高いことが分かる。
【００５１】
図８に示すように、第１の実験では、第１オイル噴出口６２及び第２オイル噴出口６４からオイルを噴出させ、その結果、グラフ８４で示すように、グラフ８２と比較して全体的に温度が低くなっていることが分かる。なお、第１の実験では第１オイル噴出口６２は、クランクシャフト１８の軸心Ｃから距離Ａ（図６参照）だけオフセットして設けている。
【００５２】
図９に示すように、第２の実験では、第２オイル噴出口６４及び第３オイル噴出口６６からオイルを噴出させ、その結果、グラフ８６で示すように、グラフ８２と比較して、特に左右方向の温度が低くなっていることが分かる。
【００５３】
上述したように、本実施の形態に係る内燃機関用発電機１０によれば、クランクシャフト１８の端部に設けられたボルト２０のヘッド２０ａに対して第１オイル噴出口６２からオイルを噴出して当てることにより、ボルト２０の回転にともなう遠心力によりオイルが周囲に拡散し、全てのコイル３２に略均等にオイルが供給され、冷却効率が向上する。
【００５４】
また、軸方向投影面上で、第１オイル噴出口６２がヘッド２０ａの範囲内に設けられていることから、第１オイル噴出口６２からヘッド２０ａに対してより直接的にオイルを当てることができ、冷却効率が向上する。
【００５５】
図１に示すように、第２オイル噴出口６４及び第３オイル噴出口６６は、第１オイル噴出口６２を基準として左右に分かれて設けられており、バランスがよい。第２オイル噴出口６４は適度に上方がよく、第３オイル噴出口６６は留め金具４０の位置か又はその上方に設け、しかも第２オイル噴出口６４と第３オイル噴出口６６とは適度に離れた位置にすると、図１に示す配置がバランスがよいことが理解されよう。
【００５６】
このように、本実施の形態に係る内燃機関用発電機１０は冷却効果が高いことから小型化が可能であり、自動二輪車等に好適に適用可能である。
【００５７】
本発明に係る内燃機関用発電機は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本実施の形態に係る内燃機関用発電機の正面図である。
【図２】本実施の形態に係る内燃機関用発電機の断面側面図である。
【図３】カバーの一部断面裏面図である。
【図４】オイル通路の第３通路周辺の断面図である。
【図５】第１オイル噴出口及びボルトのヘッドの拡大一部断面側面図である。
【図６】第１オイル噴出口及びボルトのヘッドを軸方向に投影した図である。
【図７】変形例に係る内燃機関用発電機の正面図である。
【図８】第１の実験結果を示す温度分布図である。
【図９】第２の実験結果を示す温度分布図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０…内燃機関用発電機                      １２…本体ケース
１４…カバー                                １４ａ…リブ
１６…ステータ                              １８…クランクシャフト
２０…ボルト                                ２０ａ…ヘッド
２０ｂ…端面                                ２２…アウタロータ
３８ａ〜３８ｃ…ハーネス                    ４０…留め金具
４２…ボス部                                ４８…マグネット
６０…オイル通路                            ６０ａ…第１通路
６０ｂ…第２通路                            ６０ｃ…第３通路
６２…第１オイル噴出口                      ６４…第２オイル噴出口
６６…第３オイル噴出口                      ６８…オイル供給路
【図１】
0004989330.tif 000002
【図２】
0004989330.tif 000003
【図３】
0004989330.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004989330.tif 000006
【図６】
0004989330.tif 000007
【図７】
0004989330.tif 000008
【図８】
0004989330.tif 000009
【図９】
0004989330.tif 000010