CN101176249B - 装设在发动机上的发电机/电动机 - Google Patents

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Abstract

一种发电机/电动机，包括：固定设置在电动机壳体(10)上的环状的定子铁芯(20)、以及电动机转子(30)，该电动机转子(30)与所述曲轴(1)互动地旋转，并具有与所述定子铁芯(20)的内周面空开规定间隙地相对设置的环状的转子轭架(35)、以及用外周面来固定支撑该转子轭架(35)的转子凸缘(31)。转子凸缘(31)通过轴承(60)被所述电动机壳体(10)的支撑部件(51a)支撑而可旋转。在曲轴(1)与电动机转子(30)之间夹装有筒状轴部(40)，曲轴(1)通过花键结合与所述筒状轴部(40)连结。可用简单的构造来确保定子铁芯与电动机转子之间的气隙精度，即使曲轴受到发动机部的振动而产生中心振摆，该中心振摆的影响也会通过筒状轴部而衰减，可长期维持电动机转子的旋转精度，可将与定子铁芯之间的气隙长时间保持一定。其结果是，能得到可获得所需的电动机效率及发电效率的混合式发动机的发电机/电动机。

Description

装设在发动机上的发电机/电动机
技术领域
本发明涉及一种装设在汽车或施工机械上、尤其是适于作为混合式发动机的辅助动力源的发电机/电动机。
背景技术
在混合式发动机中，在发动机的飞轮上装设发电机/电动机的事例已在轿车、公共汽车、卡车等商用车辆中实用化。作为混合式动力源，也可考虑在发动机上设置PTO来装设专用的发电机，但将飞轮与发电机/电动机形成一体的构成兼有两个功能，因此具有零件数目减少、且装设发电机的车辆空间可以较小等优点。因此，在本说明书中，将一体地固定设置在曲轴上的飞轮也作为发电机/电动机的构成部件的一部分对待。
但是，由于飞轮与曲轴直接连结，因此若在该飞轮上固定电动机转子，则受到飞轮的端面振摆或中心振摆的影响，电动机转子的旋转精度会下降，极难进行与定子铁芯的磁极的气隙管理。作为解决它的手段，最好在经由减震器后具有电动机用的轴承构造，但由于需要作成轴向紧凑的构造，因此尝试进行了减震器和轴承的构造以及定子铁芯的固定方法等各种改进。另外，作为一般的方法，例如也有时将定子铁芯的磁极与电动机转子之间的气隙作成极大，从而即使假定发生端面振摆或中心振摆也不会对电动机的磁路造成影响。然而，若像这样增大气隙，则作为电动机的输出会下降，且发电效率也会降低。
例如在日本专利特开平7-241050号公报(专利文献1)中提出了通过调整定子的位置来管理定子铁芯的磁极与电动机转子之间的气隙的尝试。根据该专利文献1，如图15所示，沿飞轮壳体110的内周面配置有定子铁芯120。该定子铁芯120由固定设置在飞轮壳体110上的定子环固定支撑。在配置所述定子铁芯120的飞轮壳体110的周向位置上等间距地拧入有多个间隙调整用螺栓111。通过调整该间隙调整用螺栓111从飞轮壳体110的内周面突出的突出量，对定子铁芯120的外周面进行推压，对定子铁芯120的磁极与电动机转子之间的气隙进行调整，并在正确地获得了间隙的阶段通过定子环使用临时固定用螺栓112将定子铁芯120临时固定到飞轮壳体110上。接着，使用固定用螺栓113将所述定子环固定设置在飞轮壳体110上。
近年来，由于采用这种混合式发动机可实现节能、低噪音、发动机的废气减少等环境改善，因此将其装设到各种土木施工机械上的机会增多。例如，根据日本专利特开2003-235208号公报(专利文献2)，如图16所示，在驱动施工机械的油压泵P的内燃机E的飞轮130的外周面或内周面上设置转子磁体131，与转子磁体131对置地将定子线圈132设置在飞轮壳体133的内周面、或设置在安装于飞轮壳体133或发动机外壳上的带凸缘的圆筒状机框的外周面上，从而在飞轮130的外周部或内周部装入辅助用电动机/发电机。
专利文献1：日本专利特开平7-241050号公报
专利文献2：日本专利特开2003-235208号公报
发明的公开
发明所要解决的技术问题
若采用上述专利文献1所公开的混合式发动机，则在刚刚调整好电动机转子与定子铁芯之间的气隙后可获得一定程度的初始性能，但由于仅用间隙调整用螺栓的前端来进行作为重物的定子铁芯的定位保持，因此根据定子铁芯与定子环之间的固定方法不同，在长期使用下，定子铁芯会从定子环上脱开而沿轴向倒下，或者尤其是在车载状态下受到较强的振动时，会在定子与螺栓的点接触部产生磨损或凹陷，伴随着老化连保持定子铁芯本身也变得很难。另外，由于将转子轭架直接固定设置在外周部的飞轮利用键等与曲轴直接结合，因此受到曲轴的振动或飞轮的端面振摆和中心振摆的影响，转子轭架的旋转精度会下降，仍然很难管理与定子铁芯的磁极之间的气隙。
另一方面，在上述专利文献2所公开的混合式发动机中，由于在飞轮的外周部固定设置转子磁体，并将飞轮的中心部直接固定设置在曲轴上，因此曲轴的振动和飞轮的端面振摆、中心振摆也仍然会反映在转子磁体的旋转精度中，从而不得不将气隙设定得较大。因此，导致电动机效率及发电效率显著下降。例如，在设定了不会导致这些效率下降的程度的气隙时，由于上述旋转精度的恶化会导致转矩脉动或发电不均。
本发明是为了解决这样的技术问题而进行开发的，其目的在于提供一种用简单的构造来确保定子铁芯与电动机转子之间的气隙精度、可获得期望的电动机效率及发电效率的混合式发动机的发电机/电动机。
解决技术问题所采用的技术方案
上述目的由作为本发明的主要构成的发动机的发电机/电动机来有效地实现，该发电机/电动机是配置在发动机的曲轴部与油压泵或变速器之间的作为发动机的辅助动力源的发电机/电动机，其特征在于，包括：固定设置在电动机壳体上的环状的定子铁芯；以及电动机转子，该电动机转子与所述曲轴互动地旋转并具有与所述定子铁芯的内周面空开规定间隙地相对设置的环状的转子轭架、固定支撑该转子轭架的转子凸缘以及配置在该转子凸缘的中心部的筒状轴部，所述转子凸缘通过轴承被所述电动机壳体的支撑部支撑而可旋转，且在所述电动机转子的所述筒状轴部形成有用于与所述曲轴部花键结合的第二外齿花键。
若采用最佳形态，则所述轴承为环状的滚珠轴承，所述滚珠轴承固定设置在所述电动机壳体的轴承支撑部与设在所述转子轭架上的轴承支撑面之间。另外，最好在所述电动机转子的筒状轴部的一端形成有用于与所述曲轴部花键结合的花键槽，在另一端形成有用于与油压泵或变速器结合的花键槽。再者，可以将所述电动机转子的筒状轴部和所述转子凸缘分开形成，并将筒状轴部与所述转子凸缘花键结合，也可将两者作为一体件进行制作。
若采用更为具体的形态，所述筒状轴部具有第一轴体及第二轴体，所述第一轴体在其中央部具有所述第一外齿花键，且在其发动机侧端部具有与所述第二轴体的一端部花键结合的第二内齿花键，在所述第一轴体的中央部形成的第一外齿花键与所述电动机转子花键结合，所述第二轴体在其一端部具有与所述第一轴体的所述第二内齿花键花键结合的第三外齿花键，且在其另一端部具有与所述曲轴部花键结合的第二外齿花键。
在所述筒状轴部的与所述第二外齿花键相反的一侧的轴端部具有与所述油压泵或变速器的输入轴花键结合的第一内齿花键槽。此外，所述曲轴部具有与曲轴固定设置成一体的飞轮，所述筒状轴部的所述第二外齿花键与所述飞轮的内齿花键花键结合。而且，所述曲轴部具有飞轮，该飞轮与曲轴固定设置成一体，且在中心部具有供所述第二外齿花键活动***的通孔，在所述筒状轴部的发动机侧端部形成的所述第二外齿花键槽与在所述曲轴部的所述曲轴上形成的内齿花键槽直接花键结合。
发明效果
本发明的上述混合式发动机的发电机/电动机将电动机转子通过轴承可旋转地支撑在作为刚体的发动机壳体的支撑部。其结果是，在电动机转子的旋转中不会产生端面振摆和中心振摆。另一方面，在电动机转子与发动机的曲轴部之间配置有筒状轴部，使曲轴部的振动不直接传递给电动机转子。尤其是通过花键结合对筒状轴部与曲轴之间进行连结。该花键结合可根据其啮合齿的设计容易地调整加工精度。在本发明中，使所述花键结合具有微小的余隙，使嵌合具有自由度。利用该余隙，例如即使曲轴受到发动机部的振动而产生中心振摆，该中心振摆的影响也会通过筒状轴部而衰减，从而可长期维持电动机转子的旋转精度，可将与定子铁芯之间的气隙长时间保持一定。其结果是，本发明的发电机/电动机不存在电动机效率及发电效率的下降。
在本发明中，在通过筒状轴部进行多个花键结合时，最好在各个花键结合部独立地形成有花键齿。因此，可防止各花键结合部相互受到直接的影响，能以独自的动作在筒状轴部与曲轴部之间、筒状轴部与电动机转子之间进行独自的传动。
本发明的曲轴部可以是发动机的曲轴本身，也可以还包括与该曲轴固定设置成一体的飞轮。由于此时的飞轮在提高发动机的旋转效率的同时还提高发电机的旋转效率，因此兼作发动机及发电机/电动机双方的构成部件。另外，在筒状轴部与电动机转子分开形成的情况，筒状轴部可以由单一轴体构成，也可以由第一轴体及第二轴体构成。或者，筒状轴部也可与电动机转子形成为一体。通过这种构成的各种组合，形成了所述筒状轴部与曲轴直接花键结合的情况、以及筒状轴部与所述飞轮花键结合的情况。
无论何种情况，在本发明中，都将电动机转子通过轴承可旋转地支撑在作为刚体的电动机壳体的一部分上，并至少在电动机转子与曲轴部之间通过筒状轴部利用花键结合进行连结，因此，可将如上所述在曲轴部产生的振动、飞轮的端面振摆和中心振摆等对电动机转子的影响限制在最小限度，电动机转子可获得稳定的旋转精度。
附图说明
图1是作为本发明第1实施形态的装设在混合式发动机上的发电机/电动机的纵剖视图。
图2是从泵侧看作为该发电机/电动机的构成部件之一的电动机壳体的立体图。
图3是从发动机侧看所述电动机壳体的立体图。
图4是从泵侧看卷绕有作为所述发电机/电动机的构成部件之一的线圈的所述定子铁芯的俯视图。
图5是从泵侧看作为所述发电机/电动机的构成部件之一的电动机转子的转子凸缘的立体图。
图6是所述电动机转子的转子铁芯的立体图。
图7是安装在该转子铁芯上的叶轮的立体图。
图8是从泵侧看作为本发明的重要构成部件之一的筒状轴部的立体图。
图9是从发动机侧看该筒状轴部的立体图。
图10是从发动机侧看作为所述电动机壳体的构成部件之一的轴承凸缘的立体图。
图11是作为本发明第2实施形态的装设在混合式发动机上的发电机/电动机的纵剖视图。
图12是作为本发明第3实施形态的装设在混合式发动机上的发电机/电动机的纵剖视图。
图13是从发动机侧看应用于作为本发明第4实施形态的发电机/电动机中的转子凸缘的立体图。
图14是从泵侧看该转子凸缘的立体图。
图15是现有的装设在混合式发动机上的发电机/电动机的局部剖切主视图。
图16是现有的混合式施工机械的动力源的概略说明图。
(符号说明)
1 曲轴                         1a 内齿花键
2 油压泵或变速器的输入轴       2a 外齿花键
3 引线                         10 电动机壳体
11 壳体本体                    11a、11b 供油口
12 框部            13 连通路       14 闭塞部件
16 储油部          17 端子连接部   18 连接器
19 环状凸缘        20 定子铁芯     21 突部
22 滚针            23 线圈         30 电动机转子
31 转子凸缘        32 轭架支撑部   32a、35a 螺栓插通孔
32b 轴承支撑面     33 花键结合部   33a 花键齿
34 环状圆板部      35 转子轭架     36 感应器
37a 螺栓           37b 螺母        38 叶轮
38a 本体           38b 叶片(凸条)  38c 螺栓插通孔
40 筒状轴部        41 第一外齿花键 42 第二外齿花键
43 第一内齿花键    44 带台阶保持件 45 弹簧圈
46 紧固螺栓        47 第二内齿花键 48 第三外齿花键
50 轴承凸缘        51 轴承支撑部件 51a 轴承支撑面
60 轴承            61 内圈         62 外圈
100 飞轮           101 内齿花键    102 螺栓插通孔
103 连结螺栓       104 定子用齿圈  EH 发动机壳体
PH 泵壳体
具体实施方式
下面参照附图对本发明的代表性的实施形态进行具体说明。图1是表示本发明第1实施形态的发电机/电动机的穿过轴线的纵剖视图。图2～图9是该发电机/电动机的主要构成部件的立体图。本实施形态的发电机/电动机例示了装设在主要应用于油压挖土机等施工机械中的混合式发动机上的发电机/电动机，但也可广泛地应用于其它的汽车领域、一般的工业机械领域、或船舶等的大型发动机等中。
由这些图可知，图示实施例的发电机/电动机的主要构成部件包括：电动机壳体10；固定设置在该电动机壳体10的内壁面上的环状的定子铁芯20；在定子铁芯20的内周面相对设置的电动机转子30；插通电动机转子30的中心孔、支撑该电动机转子30旋转的作为电动机转子30的构成部件的一部分的筒状轴部40；固定设置在所述电动机壳体10的后述的与发动机侧相反的一侧的周侧面上的轴承凸缘50；以及夹装在该轴承凸缘50的轴承支撑面51a与所述电动机转子30的轴承支撑面51a之间的轴承60。所述电动机转子30包括环状的转子凸缘31以及被该转子凸缘31的外周面紧贴支撑的环状的转子轭架35，所述筒状轴部40插通所述转子凸缘31的中心孔，支撑转子凸缘31旋转。在上面的构成部件被装入所述电动机壳体10中后，将其发动机侧的端部一体地固定设置在发动机壳体EH上，并将其油压泵或变速器侧的端部一体地固定设置在泵壳体PH上。
如图2及图3所示，对于所述电动机壳体10，壳体本体11的整体呈薄型圆筒状，在其下端连续设置有倒等腰三角形形状的框部12。壳体本体11的下端部与框部12通过局部连通路13连通。所述框部12的发动机侧的端面被发动机壳体EH闭塞，油压泵侧的端面被闭塞部件14闭塞，在内部形成有储油部16。如图3所示，油经由设在壳体本体11的上壁部两个部位的供油口11a、11b进行供给，沿壳体内流下而积留在所述储油部16及电动机壳体10内的下部。当发动机旋转时，配置在发电机/电动机内部的构成部件、尤其是所述电动机转子30的外周部一边接触积留在电动机壳体10下部的油面一边旋转，油随着电动机转子30的旋转而在电动机壳体10的内部循环。卷绕在定子铁芯20上的后述的线圈23被浸渍在积留在电动机壳体10下部的油的一部分中。另外，在本实施形态中，如图2所示，在所述电动机壳体10的上部周面的后方侧区域内具有将6个线圈端子连接到未图示的变换器上的端子连接部17。
如图4所示，所述定子铁芯20由环状部件构成，在其内周面上沿周向以规定间距朝着中心突出设置有许多构成磁极的突部21，在各突部21的周面上根据通常的方法依次卷绕有3个线圈23。在本实施形态中，所述突部21总共突出有36个，构成三相12极的SR电动机。如图1所示，该定子铁芯20通过滚针22固定设置在壳体本体11的内周面上。另外，6个所述线圈端子插通在所述壳体本体11的周面上形成的所述端子连接部17中。所述线圈端子在该端子连接部17通过连接器18与从外部的交流电源伸出的引线3的端子连接。
所述转子凸缘31由环状部件构成，如图1及图5所示，在其外周部具有固定支撑所述转子轭架35的轭架支撑部32，在其中心部具有与所述筒状的筒状轴部40花键结合的花键结合部33，在其中间部具有连结所述轭架支撑部32与花键结合部33的环形圆板部34。该轭架支撑部32、花键结合部33及环形圆板部34被铸造成一体。配置在环形圆板部34外周的所述轭架支撑部32的与轴线平行的截面呈L字状，在该轭架支撑部32上利用多个螺栓37a和螺母37b而紧固固定有具有方形截面的所述转子轭架35。因此，在轭架支撑部32及转子轭架35上形成有用于供所述螺栓37a插通的多个螺栓插通孔32a、35a。
所述转子凸缘31的中央形成的所述花键结合部33在轴线方向上具有所需长度的贯穿中心部的孔的内周面的整周上形成有沿轴向平行排列的多个花键齿33a。该花键齿33a与在所述筒状轴部40的中央部外周面上形成的第一外齿花键41花键结合。
如图6所示，所述环状的转子轭架35在外周面的周向上以规定间距突出设置有许多感应器36，其内周面与所述转子凸缘31的外周面外镶固定。在本实施形态中，如上所述，在定子铁芯20的内周面上突出设置而构成磁极的突部21总共有36个，与此相对，如上所述，转子轭架35的感应器36的数目为24，在定子铁芯20的磁极(突部21)与转子轭架35的相向的感应器36之间存在间距差。
顺便提一下，本实施形态的轭架支撑部32及转子轭架35的螺栓插通孔32a、35a形成有8个。此时，利用所述螺栓37a及螺母37b将图7所示的环状的叶轮38与转子轭架35的发动机侧端面及泵侧端面同时连结成一体。该叶轮38用其周面部来接纳从电动机壳体10的上壁部形成的所述冷却油供油口11a、11b流下的冷却油，通过沿外周面的周向以规定间距突出的16个凸条(叶片)38b对其进行保持，并通过旋转中的离心力使其向卷绕在配置于周围的定子铁芯20上的线圈23的端部的内侧半个部分的整个面上遍布放射，从而提高冷却效率。与轭架支撑部32及转子轭架35的螺栓插通孔32a、35a一样，在叶轮38的本体38a上形成有8个用于供所述螺栓37a插通的螺栓插通孔38c。
如图1、图8及图9所示，本实施形态的所述筒状的筒状轴部40由单独的轴部件构成，按中央部、泵侧端部、发动机侧端部的顺序通过台阶部而直径依次减小。在其中央外周部，如上所述，形成有与电动机转子30的花键结合部33花键结合的第一外齿花键41，在直径最小的发动机侧端部外周面上形成有与发动机的曲轴1花键结合的第二外齿花键42，在具有中间直径的泵侧端部形成有与油压泵的输入轴2花键结合的第一内齿花键43。所述发动机侧端部作成实心的构造。因此，在本实施形态中，在所述发动机的曲轴1的中心部形成有内齿花键1a，并在所述油压泵的输入轴2的外周面上形成有外齿花键2a，分别与筒状轴部40的各端部花键结合。
在所述电动机壳体本体11的泵侧端面上具有朝着中心一体地延伸设置的环状凸缘19，在该环状凸缘19的内周部一体地固定设置有环状的所述轴承凸缘50的外周部。如图1及图10所示，该轴承凸缘50的纵截面呈上下方向长的L字状。轴承凸缘50的外周部分嵌入到在所述环状凸缘19的内周部外侧表面上形成的周向连续的缺口部中，并通过未图示的多个螺栓、螺母进行连结固定。在本实施形态中，所述环状凸缘19与轴承凸缘50分开形成，但也可在制作电动机壳体10时将环状凸缘19与轴承凸缘50一体地形成。即，该轴承凸缘50成为电动机壳体10的构成部件的一部分。
所述轴承凸缘50的内周部分与轴线平行地向发动机侧延伸，构成轴承支撑部件51。如图1所示，支撑轴承60的内圈61的所述轴承支撑部件51的轴承支撑面51a为轴承支撑部件51的内周面。另一方面，所述轴承60的外圈62由轴承支撑面32b固定支撑，该轴承支撑面32b形成在所述电动机转子30的外周部形成的轭架支撑部32的泵侧内周面上。在本发明中，并不将电动机转子30的中心部固定设置成与通常的转轴一体旋转，而将电动机转子30的外周部通过轴承60可旋转地支撑在由刚体构成的电动机壳体10的一部分上，这相当于固定了电动机转子30的旋转中心，且由于将其旋转中心部如上所述地利用能可逆地传递发动机侧旋转和泵侧旋转的所述筒状轴部40通过花键结合来连结，所以成为在提高电动机转子30的旋转精度方面极为有效的构成。
下面对将具有上述构成的发电机/电动机的各构成部件装配到发动机和油压泵或变速器上的顺序进行具体说明。首先，在所述轴承凸缘50的轴承支撑部件51与所述转子凸缘31的轴承支撑面32b之间固定设置轴承60，并用螺栓和螺母将通过该轴承60与转子凸缘31形成一体的所述轴承凸缘50的外周部固定设置在电动机壳体10的环状凸缘19的内周缘部。此时，在电动机壳体10的内周面上已固定设置有卷绕有3个线圈23的定子铁芯20。在此，在筒状轴部40的中央外周部形成的第一外齿花键41被嵌入在所述转子凸缘31的中心部形成的花键结合部33中，与此同时，将在该筒状轴部40的端部形成的第二外齿花键42***在曲轴1上形成的内齿花键1a中。接着，使在所述筒状轴部40的与所述第二外齿花键42相反的一侧的端部形成的第一内齿花键43与在油压泵或变速器的输入轴2的另一端部形成的外齿花键2a花键结合，之后，用螺栓将油压泵或变速器的壳体PH固定设置在电动机壳体10上，从而装配完成。
这样，在装入发动机与油压泵或变速器之间的本发明的发电机/电动机中，如上所述，电动机转子30由配置在发动机的曲轴1与油压泵或变速器的输入轴2之间并利用花键结合来连结的筒状轴部40同样地利用花键结合来支撑，且电动机转子30的转子凸缘31通过轴承60被电动机壳体10的轴承凸缘50牢固地支撑。其结果是，轴承60不容易直接受到来自发动机的转矩变动，因此不仅可延长轴承60的寿命，且其维护也变得容易。
这样，由于旋转中心被轴承60确保的电动机转子30通过两级花键结合与发动机旋转时振动最大的曲轴1连结，因此由曲轴1的振动造成的影响变得极小，可进行几乎没有中心振摆的高精度的旋转。在该高精度的旋转下，固定设置在电动机壳体10上的定子铁芯20与固定设置在转子凸缘31上的转子铁芯35之间的气隙可维持一定，可获得所需的发电效率及电动机效率。
图11表示的是本发明的第2实施形态。该第2实施形态的发电机/电动机与上述第1实施形态的发电机/电动机的不同的构成在于，将第1实施形态中未安装的飞轮100固定设置在了发动机的曲轴1上。在飞轮100的外周固定设置有定子用齿圈104。安装该飞轮100不仅可提高发动机的旋转效率，同时具有提高本发明的发电机/电动机的发电及电动机效率的功能。因此，该飞轮100是发动机侧的构成部件，同时也是本发明的发电机/电动机的构成部件。再者，固定设置在飞轮外周部的定子用齿圈104不仅具有定子起动用齿轮的功能，由于发电机/电动机在发动机起动时也进行电动机动作，因此其本身就具有定子功能，为了提高在寒冷地区的起动性，更佳的是另外设置以往的定子，使两者互动。
另外，在本实施形态中，代替第1实施形态中在曲轴上形成的内齿花键1a，而在所述飞轮100的中心部形成内齿花键101，使该内齿花键101与所述筒状轴部40的第二外齿花键42花键结合。因此，飞轮100的内齿花键101与筒状轴部40的第二外齿花键42的结合部的构成稍有不同。第2实施形态的其它构成与上述第1实施形态实质上相同。因此，在下面的说明中，与上述第1实施形态不同的部分标记其它的符号，而实质上相同的部件标记相同的符号并使用相同的部件名。
在所述飞轮100的中央部形成有内齿花键101。在该内齿花键101上嵌合所述筒状轴部40的发动机侧端部形成的第二外齿花键42并进行花键结合。但是，若只有该花键结合，则筒状轴部40会相对飞轮100沿轴向运动。在本实施形态中，在所述筒状轴部40的发动机侧端部的轴中心切有螺纹孔42a，在其轴端面上形成的圆形凹陷部42b上隔着弹簧圈45嵌合带台阶保持件44，利用紧固螺栓46将所述带台阶保持件44固接在筒状轴部40的轴端面上。此时，通过使所述弹簧圈45的外周端缘与在所述飞轮的内齿花键101的内周面上形成的环状的槽部嵌合来阻止所述筒状轴部40与飞轮100之间的相对移动。
在飞轮100的所述内齿花键101的周围形成有多个螺栓插通孔102，飞轮100利用所述螺栓插通孔102并通过在曲轴1的端面上形成的螺栓孔1b中拧入连结螺栓103而与该曲轴1固定，形成为一体。接着，将电动机转子30装入内周面上固定设置有定子铁芯20的电动机壳体10中，将该电动机转子30的中心部的内齿花键结合部33与所述筒状轴部40的第一外齿花键41嵌合，之后，与上述第1实施形态一样，将电动机壳体10固定设置在发动机壳体EH上。接着，在筒状轴部40的与所述第二外齿花键42相反的一侧的端部的第一内齿花键43上嵌合泵侧的输入轴2的外齿花键2a，并用连结螺栓将泵壳体PH固定设置在电动机壳体10上。
采用上面的构成，不但发动机旋转及发电机/电动机的旋转效率因飞轮100而进一步提高，而且即使固定设置在曲轴1上的飞轮100在发动机旋转时发生端面振摆或中心振摆，利用飞轮100与筒状轴部40的第一级花键结合以及该筒状轴部40与电动机转子30的第二级花键结合，也可使电动机转子30的旋转几乎不受到飞轮100的所述端面振摆或中心振摆的影响。再者，由于电动机转子30通过轴承60被作为刚体的电动机壳体的一部分支撑而可旋转，因此电动机转子30的旋转中心不动，可进一步提高电动机转子30的旋转精度。其结果是，本实施形态的发电机/电动机的发电效率及电动机效率进一步提高。
图12表示的是本发明第3实施形态的发电机/电动机。与第2实施形态一样，本实施形态的发电机/电动机与上述第1实施形态的不同之处在于，在曲轴1上固定设置有飞轮100，另外，本实施形态的发电机/电动机与上述第2实施形态的不同之处在于，筒状轴部40由第一轴体40a和第二轴体40b构成。
本实施形态的所述第一轴体40a与上述第1及第2实施形态的筒状轴部40仅有一部分构造不同，其构造大致相同。即，第一轴体40a在其中央部具有第一外齿花键41，在泵侧的轴端部具有与油压泵或变速器的输入轴2花键结合的第一内齿花键43。本实施形态的第一轴体40a与上述第1及第2实施形态的筒状轴部40不同的部分是，第一轴体40a在整个长度上中空，在其发动机侧的轴端部形成有与在所述第二轴体40b的泵侧轴端部形成的第三外齿花键48花键结合的第二内齿花键47，并且，发动机侧轴端部与油压泵或变速器侧的轴端部被作成相同直径。
另一方面，所述第二轴体40b由全长为相同直径的圆棒材料形成，如上所述，在其泵侧轴端部形成有用于与在所述第一轴体40a的发动机侧轴端部形成的第二内齿花键47花键结合的第三外齿花键48。另外，与上述第1实施形态一样，在该第二轴体40b的发动机侧轴端部上也形成有用于与在发动机的曲轴1的中心部形成的内齿花键1a花键结合的外齿花键。因此，该外齿花键与上述第1实施形态的第二外齿花键42实质上相同。这样，曲轴1与第一轴体40a通过第二轴体40b的两端部分别花键结合而连结。此时，在本实施形态中，在与曲轴1形成一体的所述飞轮100的中央孔部104并未形成花键，该中央孔部104的直径被设定成比所述第二轴体40b的直径稍大，在该中央孔部104中只是活动地***有所述第二轴体40b。
在将具有上述构成的本实施形态的发电机/电动机装入发动机与油压泵或变速器之间时，与第1及第2实施形态一样，预先通过轴承60将电动机壳体10与电动机转子30形成一体，之后，在形成有于电动机转子30的中心部形成的内齿花键的花键结合部33上嵌入所述第一轴体40a的第一外齿花键41并进行花键结合。此时，预先将第二轴体40b的发动机侧轴端部的第二外齿花键42嵌入曲轴1的内齿花键1a中。接着，在所述第一轴体40a的发动机侧轴端部形成的第二内齿花键47上嵌合所述第二轴体40b的泵侧轴端形成的第三外齿花键48来进行花键结合，同时用连结螺栓将电动机壳体10固定在发动机壳体EH上。然后，使压力泵或变速器的输入轴2的外齿花键2a与所述第一轴体的泵侧轴端部的第一内齿花键43花键结合，并利用连结螺栓将泵壳体PH固定在电动机壳体10上，从而装配完成。
由于具有上面的构成，曲轴1与电动机转子30通过第一轴体40a及第二轴体40b以三级花键结合连结，同时电动机转子30与飞轮100不直接连结，因此，飞轮100的端面振摆和中心振摆等振动的影响变得更难传递，电动机转子30的旋转精度进一步提高，可将发电机/电动机的发电效率及电动机效率提高至极限。
图13及图14表示的是应用于本发明第4实施形态的发电机/电动机中的转子凸缘，图13是从发动机侧看的立体图，图14是从泵侧看的立体图。
上述第1～第3实施形态全部将转子凸缘31和筒状轴部40分开制作，将两者利用内齿花键和外齿花键来花键结合。与此相对，在本实施形态中，例如通过铸造而将所述转子凸缘31与筒状轴部40形成一体地进行制作。本发明的所述混合式发动机的发电机/电动机将电动机转子30通过轴承60可旋转地支撑在作为刚体的电动机壳体10的轭架支撑部32上。其结果是，在电动机转子30的旋转中不会产生端面振摆或中心振摆。另外，本实施形态的其它构成可采用上述第1～第3实施形态的相应构成。因此，对于图13及图14中表示的符号，与上述第1～第3实施形态的部件对应的部分也标记相同的符号。
如上所述，本实施形态的转子凸缘31与筒状轴部40形成为一体，在从转子凸缘31的中央部的左右表面直接突出设置的所述筒状轴部40的内周面上，沿整个长度与轴线平行地形成有一部分与未图示的泵侧的输入轴花键结合的许多第一内齿花键43。所述筒状轴部40的朝着发动机侧端部突出设置的轴部的外周面平坦地形成，在筒状轴部40的朝着发动机侧端部突出设置的轴部的外周面上形成有与在未图示的发动机的曲轴上形成的内齿花键花键结合的第二外齿花键42。
这样，在本实施形态中，在电动机转子30与发动机的曲轴部之间也夹装有筒状轴部40。但是，在本实施形态中，如上所述，将转子凸缘31与筒状轴部40形成为一体。而且，与上述第1～第3实施形态一样，将所述筒状轴部40与曲轴部之间用花键结合来连结。因此，曲轴部的振动不会直接传递给电动机转子30。在这种花键结合中，根据其啮合齿的设计，可容易地调整加工精度。
在本实施形态中，也使筒状轴部40与曲轴之间的花键结合具有微小的余隙，使嵌合具有自由度。利用该余隙，例如即使曲轴受到发动机部的振动而产生中心振摆，该中心振摆的影响也会通过中间轴而衰减，从而可长期维持电动机转子的旋转精度，可将与定子铁芯之间的气隙长时间保持一定。其结果是，在本实施形态的发电机/电动机中，电动机效率及发电效率也不会下降。

Claims (9)

1.一种配置在发动机的曲轴部与油压泵或变速器之间的作为发动机的辅助动力源的发电机/电动机，其特征在于，包括：
固定设置在电动机壳体上的环状的定子铁芯；以及
与曲轴互动地旋转的电动机转子，该电动机转子具有与所述定子铁芯的内周面空开规定间隙地相对设置的环状的转子轭架和固定支撑该转子轭架的转子凸缘、以及配置在该转子凸缘的中心部的筒状轴部，
所述转子凸缘通过轴承被所述电动机壳体的轴承支撑部支撑而可旋转，
在所述电动机转子的所述筒状轴部形成有用于与所述曲轴部花键结合的第二外齿花键。
2.如权利要求1所述的发电机/电动机，其特征在于，
所述轴承为环状的滚珠轴承，
所述滚珠轴承固定设置在所述电动机壳体的轴承支撑部与设在所述转子轭架上的轴承支撑面之间。
3.如权利要求1或2所述的发电机/电动机，其特征在于，在所述筒状轴部的端部形成有用于与油压泵或变速器结合的花键。
4.如权利要求1或2所述的发电机/电动机，其特征在于，所述电动机转子的筒状轴部和所述转子凸缘分开形成，相互以花键结合。
5.如权利要求1或2所述的发电机/电动机，其特征在于，所述电动机转子的筒状轴部与所述转子凸缘形成为一体。
6.如权利要求4所述的发电机/电动机，其特征在于，
所述筒状轴部具有第一轴体及第二轴体，
所述第一轴体在其中央部具有第一外齿花键，且在其发动机侧端部具有与所述第二轴体的一端部花键结合的第二内齿花键，
在所述第一轴体的中央部形成的第一外齿花键与所述电动机转子花键结合，
所述第二轴体在其一端部具有与所述第一轴体的第二内齿花键花键结合的第三外齿花键，且在其另一端部具有与所述曲轴部花键结合的第二外齿花键。
7.如权利要求6所述的发电机/电动机，其特征在于，在所述筒状轴部的与所述第二外齿花键相反的一侧的轴端部具有与所述油压泵或变速器的输入轴花键结合的第一内齿花键。
8.如权利要求6或7所述的发电机/电动机，其特征在于，
所述曲轴部具有与曲轴固定设置成一体的飞轮，
所述筒状轴部的所述第二外齿花键与所述飞轮的内齿花键花键结合。
9.如权利要求6或7所述的发电机/电动机，其特征在于，
所述曲轴部具有飞轮，该飞轮与曲轴固定设置成一体，且在中心部具有供所述第二外齿花键活动***的通孔，
在所述筒状轴部的发动机侧端部形成的所述第二外齿花键与在所述曲轴上形成的内齿花键直接花键结合。
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