JP4246517B2 - エンジン発電機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、アウタロータ式発電体とインナロータ式発電体とを、共通のエンジンで駆動させることができるようにしたエンジン発電機に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、バッテリ等の外部電源を持たない汎用エンジン等の小型エンジンでは、点火装置としてフライホイールマグネト装置を採用するものが多い。フライホイールマグネト装置は、エンジンのクランク軸に取付けたフライホイールの外周部にマグネットを配設し、マグネットに対し所定ギャップを開けた位置に点火コイルを固設する。
【0003】
マグネットと点火コイルとの回転方向の位置関係は、点火タイミングを決定する上で重要であるため、フライホイールとクランク軸とはキー嵌合により回転方向の点火角度を所定に合わせた状態で位置決めする必要がある。
【0004】
ところで、このような小型エンジンを搭載するエンジン発電機では、クランク軸にロータを連結し、クランク軸の回転によりロータを回転させてステータ側に起電力を発生させて発電するようにしている。
【0005】
この発電体によって発電される発電電圧の制御方式としては、従来より、コンデンサ等を用いたAVR(Automatic voltage regulator:自動電圧調整器)方式が広く採用されている。しかし、最近では、エンジン発電機に対する高精度の電圧安定性と周波数特性との要求が多く、これに対応するために、発電電圧を一旦直流に変換した後、所望周波数の交流を出力するインバータ方式を採用するエンジン発電機が主流になりつつある。
【0006】
又、一般に、AVR式発電体としてはインナロータ式が多く採用され、一方、インバータ式発電体としてはアウタロータ式が多く採用されている。
【0007】
尚、以下の説明では、インナロータを採用する発電体を搭載したAVR方式のエンジン発電機を、コンベンショナル式(従来型)エンジン発電機、アウタロータを採用する発電体を搭載したインバータ方式のエンジン発電機を、インバータ式エンジン発電機と称する。
【0008】
例えば特許文献1には、インバータ式エンジン発電機が開示されている。このインバータ式エンジン発電機では、クランク軸に対してフライホイールのボスを、半月キーを介して位置決めした状態で直接圧入すると共に、フライホイールにアウタロータとしての機能を兼用させた技術が開示されている。
【0009】
ところで、コンベンショナル式エンジン発電機は、インバータ式エンジン発電機に比し安価であるため、コンベンショナル式エンジン発電機を指定するユーザも多い。
【0010】
従って、インバータ式エンジン発電機の生産工程において、コンベンショナル式エンジン発電機を生産しようとする場合、AVR方式の発電体をある程度ストックしておき、インバータ式エンジン発電機に組付けられるエンジン及び筐体はそのままで、インバータ式の発電体に代えてAVR方式の発電体を組付けることで、エンジン及び筐体の共用化による生産効率のアップ、及び製品コストの低減を実現させることができる。
【0011】
例えば特許文献2には、エンジンのクランク軸に軸着されているフライホイールに対して、制御方式の異なる発電体をアダプタを介して接続することで、エンジン及び筐体の共用化を実現した技術が開示されている。
【0012】
【特許文献1】
特開平11−200861号公報
【0013】
【特許文献2】
特開2002−309953号公報
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した特許文献2に開示されている技術では、組付けに際してアダプタを必要としているため、部品点数が増加し、製品コストが嵩むばかりでなく、アダプタを必要とする分、軸方向の寸法が長くなってしまい、小型化を実現する上で支障を来たす問題がある。
【0015】
更に、アダプタに対してロータ軸を固設する構造であるため、インバータ方式の発電体であっても、アウタロータを採用することができず、適用範囲が狭められてしまう不都合がある。
【0016】
又、クランク軸とフライホイールとの回転方向を位置決めする手段として半月キーを用いた場合、半月キーは軸方向へ延出する幅が長いため、クランク軸とフライホイールとのキー嵌合を行うスペースが軸方向にある程度確保する必要があり、ここでも、装置全体の小型化を実現する上で支障を来たしてしまう。
【0017】
本発明は、上記事情に鑑み、部品点数を増加することなく、装置全体の小型化を実現することができると共に、制御方式の異なる発電体であってもエンジン及び筐体の共用化を実現することのできるエンジン発電機を提供することを目的とする。
【0018】
【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記載の発明は、エンジン本体の出力軸にフライホイールと発電体のロータとを連結し、上記出力軸の回転により上記発電体のステータに起電力を発生させるエンジン発電機において、上記フライホイールの外周にマグネットを固設すると共に、上記マグネットに対設する点火コイルを上記エンジン本体に固設し、上記フライホイールの軸芯に上記出力軸と嵌合可能なボスを形成し、上記出力軸の外周に点火角度合わせ用の係合ピンを突設し、上記ボスの内周に上記係合ピンに係合する点火角度合わせ用のキー溝を形成し、インバータ方式を採用するために上記発電体としてアウタロータ式発電体が選択されたとき、上記アウタロータ式発電体のステータの外側に配設されるロータを上記フライホイールに固設し、上記フライホイールのボスを上記出力軸に嵌合し、AVR方式を採用するために上記発電体としてインナロータ式発電体が選択されたとき、上記インナロータ式発電体の内側に配設されるロータを支持するロータ軸の軸端部の外周に上記フライホイールのボスを嵌合し、上記ロータ軸の軸端部と上記フライホイールのボスを上記出力軸に嵌合し、上記発電体として上記アウタロータ式発電体及び上記インナロータ式発電体の何れかが選択された場合であっても、上記係合ピンと上記キー溝を係合させることで、上記点火コイルと上記マグネットによる点火角度が一義的に決定されることを特徴とする。
【0019】
請求項1記載の発明では、アウタロータ式発電体が選択された場合は、アウタロータ式発電体のステータの外側に配設されるロータをフライホイールに固設し、このフライホイールのボスをエンジン本体の出力軸に嵌合し、又、インナロータ式発電体が選択された場合は、このインナロータ式発電体の内側に配設されるロータを支持するロータ軸の軸端部の外周にフライホイールのボスを嵌合し、ロータ軸の軸端部とフライホイールのボスを出力軸に嵌合する。その結果、発電体としてアウタロータ式発電体とインナロータ式発電体の何れかが選択された場合であっても、係合ピンとキー溝を係合させることで、点火コイルとマグネットによる点火角度が一義的に決定される。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施の形態を説明する。図1はインバータ式エンジン発電機の側面断面図、図2はアウタロータとフライホイールとクランク軸との側面断面図、図3は図2のIII-III矢視図、図4はコンベンショナル式エンジン発電機の側面断面図、図5はインナロータとフライホイールとクランク軸との側面断面図、図6は図5のVI-VI矢視図である。
【0021】
図1に示すインバータ式エンジン発電機1Aと、図4に示すコンベンショナル式エンジン発電機1Bとは、筐体2及びエンジン本体3が共通しており、発電体4A,4Bが相違している。
【0022】
以下においては、先ずインバータ式エンジン発電機1Aの構成について説明し、続いて、コンベンショナル式エンジン発電機1Bの構成について説明する。
【0023】
図1に示すように、インバータ式エンジン発電機1Aの筐体2は、底部に配設されているベース部5と、前面、側面、背面及び上面を覆う防音カバー6とを有している。
【0024】
防音カバー6は、フロントカバー7とリアカバー8とで長手方向前後に分割形成され、これら両カバー7,8が上部に形成した把持部9を介して互いに連結されるとともに、下部がベース部5に連結されている。又、防音カバー6の左右両側はサイドパネル10によって閉塞されている。尚、図においては奥側のサイドパネル10のみを示す。
【0025】
フロントカバー7には、制御盤7a及びコントロールユニット11が配設されている。コントロールユニット11は制御盤7aと、後述するアウタロータ式発電体の一例であるインバータ式発電体4Aとに電気的に接続されており、又、点火制御機能も有する。更に、このフロントカバー7の内面上部に燃料タンク12が配設されている。
【0026】
又、エンジン本体3は強制空冷式であり、ベース部5の後部側に載置固定されている。エンジン本体3の後部にはマフラ13及びエアクリーナ(図示せず)が配設されている。又、エンジン本体3の前部には、出力軸としてのクランク軸14の出力端部が突出されている。尚、符号16はリコイルスタータである。
【0027】
図2に示すように、クランク軸14の先端部には、段部14aが形成されていると共に、この段部14aの先端側から先端方向へ、細径化されたテーパ部14bが形成されている。この段部14aに点火角度合わせ用の係合ピン15が植設されており、更に、クランク軸14の先端面の軸中心にねじ穴14cが螺設されている。
【0028】
一方、図1、図2に示すように、インバータ式発電体4Aは、アウタロータ21と、その内周に配設されているステータ22とが同軸上に配設されており、磁石回転子であるアウタロータ21がステータ22の周囲を回転することで、ステータ22に巻き付けられているコイル23側に起電力が発生し発電が行われる。
【0029】
アウタロータ21はエンジン本体3の反対側が開口された円筒状に形成されている。このアウタロータ21のエンジン本体3側の端面に、樹脂製の冷却ファン24が嵌め込まれており、更に、その外方から第1のフライホイール25がねじ止めされている。従って、冷却ファン24はアウタロータ21の端面と第1のフライホイール25とで挟持された状態で固定されている。尚、この第1のフライホイール25のエンジン本体3側の外周に点火角度を規定する突起27が形成されており、エンジン本体3側には、第1のフライホイール25の外周に対向して突起27を検出することにより点火時期を定める検出部28が固設されている。
【0030】
第1のフライホイール25の軸芯に形成されている第1のボス26の内周は、クランク軸14のテーパ部14bに圧入される形状に形成されていると共に、クランク軸14に植設されている係合ピン15に嵌合する点火角度合わせ用のキー溝26a(図3参照)が形成されている。このキー溝26aと係合ピン15とは、突起27と検出部28とに対応し、突起27と検出部28とによる点火角度が整合する位置に設けられている。
【0031】
図1に示すように、第1のボス26がクランク軸14に圧入された状態では、クランク軸14と第1のフライホイール25における第1のボス26との端面が同一面となるように設定されており、第1のボス26が、クランク軸14に螺設されているねじ穴14cに螺入されるボルト29によりクランク軸14に連結されることで、アウタロータ21、第1のフライホイール25がクランク軸14に固定される。
【0032】
又、ステータ22は、ファンカバー30に固設されているハウジング31に固定されている。このファンカバー30は第1のフライホイール25及び冷却ファン24の外周を覆うもので、その開口端がエンジン本体3に固設されている。
【0033】
一方、図4に示すコンベンショナル式エンジン発電機1Bは、上述したように、インバータ式エンジン発電機1Aに対して、筐体2、及びエンジン本体3が共通しているため、インナロータ式発電体の一例であるAVR式発電体4Bを中心とした周辺部分の構成ついて説明し、インバータ式エンジン発電機1Aと同一の構成部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【0034】
AVR式発電体4Bは、その軸芯に磁石回転子であるインナロータ41が配設され、その外周にステータ42が配設されており、インナロータ41の回転により、ステータ42に巻き付けられているコイル43に起電力が発生し発電が行われる。
【0035】
ステータ42はファンカバー30とハウジング45との間に挟み込まれた状態で固定されている。一方、インナロータ41の軸芯に設けられているロータ軸46の前端部がハウジング45に回動自在に支持されている。又、ロータ軸46の後端部に、樹脂製の冷却ファン47が圧入されていると共に、その外方から第2のフライホイール48の軸芯に形成された第2のボス49が圧入されている。第2のフライホイール48の外周に、フライホイールマグネト装置を構成するマグネット31が固設されており、エンジン本体3側には、点火信号を発生する点火コイル32が、マグネット31に対して所定ギャップを開けた位置に固設されている。
【0036】
図5に示すように、第2のボス49の後端部に小径孔部49aが形成されている。この小径孔部49aの内径は、エンジン本体3のクランク軸14に形成されている段部14aに嵌合するサイズに形成されている。
【0037】
更に、この小径孔部49aに係合ピン15をガイドする点火角度合わせ用のキー溝49bが軸方向に沿って形成されている。このキー溝49bと係合ピン15とは、マグネット31と点火コイル32とに対応し、このマグネット31と点火コイル32とによる点火角度が整合する位置に設けられている。
【0038】
又、ロータ軸46の後端面は、第2のボス49に形成された小径孔部49aの端面に当接され、又、その後端部の内周が、クランク軸14に形成されたテーパ部14bに圧入される形状に形成されている。図4に示すように、ロータ軸46は、ハウジング45側から、ロータ軸46の軸芯に挿通されて、クランク軸14に螺設されているねじ穴14cに螺入されるスルーボルト51により、クランク軸14に連結される。尚、ロータ軸46の軸端部の内周には、クランク軸14の先端面に当接して、ロータ軸46とクランク軸14との圧入量を位置決めするストッパリング50が嵌入されている。
【0039】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
本実施の形態では、制御方式の異なる2種類の発電体4A,4B側に形状の異なる第1、第2のフライホイール25,48を固設し、各フライホイール25,48にアダプタとしての機能を持たせて、エンジン1のクランク軸14に対する連結構造を統一化することで、エンジン1、及び筐体2の共用化を実現している。
【0040】
すなわち、図2に示すように、インバータ式発電体4Aでは、第1のフライホイール25をアウタロータ21の端面に固設し、第1のフライホイール25の軸芯に形成されている第1のボス26に内周を、クランク軸14の軸端に形成されているテーパ部14bに嵌合する形状に形成し、更に、この内周に、クランク軸14の段部14aに植設されている係合ピン15に嵌合するキー溝26aが形成されている。
【0041】
一方、図5に示すように、AVR式発電体4Bでは、第2のフライホイール48の軸芯に形成されている第2のボス49を、インナロータ41を支持するロータ軸46の後端部に圧入すると共に、このロータ軸46の後端面を、第2のボス49に形成されている小径孔部49aの端面に掛止して位置決めされている。従って、第2のボス49はロータ軸46の後端面から小径孔部49aの厚さ分だけ、後方へ突出されており、この小径孔部49aに、クランク軸14の段部14aに植設されている係合ピン15を嵌合するキー溝49bが形成されている。
【0042】
両フライホイール25,48のボス26,49に形成されているキー溝26a,49b(図3、図6参照)と、クランク軸14に植設されている係合ピン15とは、各フライホイール25,48の外周に固設されている突起27、マグネット31と、エンジン1側に固設されている検出部28、点火コイル32とに対応した位置に設けられている。そのため、この各フライホイール25,48のボス26,49を、クランク軸14に挿入し、キー溝26a,49bを、クランク軸14に植設されている係合ピン15に嵌合させることで、突起27と検出部28とによる点火角度、フライホイールマグネト装置を構成するマグネット31と点火コイル32とによる点火角度を一義的に決定することができる。
【0043】
次に、組立て手順について簡単に説明する。
インバータ式発電体4Aをエンジン1に連結するに際しては、図1、図2に示すように、インバータ式発電体4Aのアウタロータ21に固設されている第1のフライホイール25の第1のボス26をクランク軸14のテーパ部14bに圧入すると共に、第1のボス26の内周に形成されているキー溝26aを、クランク軸14に植設されている係合ピン15に嵌合させる。
【0044】
そして、第1のボス26の端面とクランク軸14の端面とを同一面とした後、外方からボルト29を、クランク軸14の軸芯に螺設されているねじ穴14cに螺入し、このボルト29にて、第1のフライホイール25と、この第1のフライホイール25を固設するアウタロータ21とをクランク軸14に連結する。
【0045】
そして、エンジン1が稼働してクランク軸14が回転すると、フライホイール25のボス26がクランク軸14のテーパ部14bに圧入されているため、この圧入部分からフライホイール25を介してアウタロータ21に回転力が伝達される。
【0046】
この場合、動力の伝達はクランク軸14のテーパ部14bで行われるので、係合ピン15と、これに嵌合されているキー溝26aとの間に動力の授受はなく、キー溝26aと係合ピン15とが線接触状態で嵌合されていても強度的に問題はない。従って、係合ピン15は標準品を使用することができる。
【0047】
一方、AVR式発電体4Bをエンジン1に連結するに際しては、図4、図5に示すように、AVR式発電体4Bのインナロータ41を支持するロータ軸46の後端部を、クランク軸14のテーパ部14bに圧入する。その際、第2のフライホイール48の軸芯に設けた第2のボス49の小径孔部49aに形成されているキー溝49bを、クランク軸14に植設されている係合ピン15に嵌合させる。そして、クランク軸14の端面が、ロータ軸46の後端部内に嵌入されているストッパリング50に当接して軸方向が位置決めされる。
【0048】
その後、図4に示すように、エンジン1に一端を固設するファンカバー30にステータ42を介して締結されているハウジング45に対し、ロータ軸46の先端部を回動自在に支持させると共に、このロータ軸46の軸芯に対して先端側から挿通したスルーボルト51を、クランク軸14に螺設されているねじ穴14cに螺入して、ロータ軸46をクランク軸14に連結する。
【0049】
そして、エンジン1が稼働してクランク軸14が回転すると、このクランク軸14のテーパ部14bにロータ軸46の後端部が圧入されているため、この圧入部分からインナロータ41に回転力が伝達される。
【0050】
この場合も上述と同様、動力の伝達はクランク軸14のテーパ部14bで行われるので、係合ピン15と、これに嵌合されているキー溝49bとの間に動力の授受はなく、キー溝49bと係合ピン15とが線接触状態で嵌合されていても強度的に問題はない。
【0051】
又、係合ピン15の径は、半月キーの軸方向へ延出する幅に比し短いため、第2のボス49に形成されている小径孔部49aの厚さを薄くすることができ、その分、AVR式発電体4Bの軸方向の寸法を短くすることができる。
【0052】
このように、本実施の形態では、インバータ式発電体4AとAVR式発電体4Bとで、異なる形状を有するフライホイール25,48を採用し、このフライホイール25,48を用いて、クランク軸14に対する連結構造を統一化したので、エンジン1は、異なる制御方式の発電体4A,4Bに対して共通で使用することができ、生産性が向上し、製品コストの低減を実現できる。
【0053】
又、点火機構の一部を構成する第1のフライホイール25の突起27とエンジン3側の検出部28とによる点火角度、フライホイールマグネト装置を構成する第2のフライホイール48に固設したマグネット31とエンジン3側に固設した点火コイル32との点火角度を、クランク軸14に植設した係合ピン15と、各フライホイール25,48の各ボス26,49に形成したキー溝26a,49bとの嵌合により整合させるようにしたので、従来の半月キーを用いた場合に比し、係合ピン15とキー溝26a,49bとを嵌合するスペースを狭小化することができ、相対的にエンジン発電機1A,1Bの前後方向を小型化することができる。
【0054】
更に、AVR式発電体4Bでは、係合ピン15とキー溝49bとの嵌合スペースを狭小化することで、第2のフライホイール48の第2のボス49に形成する小径孔部49aの厚さを薄くすることができるので、ロータ軸46の軸端部にキー溝49bを逃げるための切欠きを形成する必要がなく、ロータ軸46の加工性が向上する。
【0055】
又、従来のようにエンジンと発電体とをアダプタを介して連結することで、エンジンの共用化を実現する場合に比し、アダプタが不要となるため、部品点数の削減が図れ、製造、組立てが容易となる。
【0056】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、部品点数を増加することなく、装置全体の小型化を実現することができると共に、制御方式の異なる発電体であってもエンジン及び筐体の共用化を実現し、製品コストの低減を図ることができる等、優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図1】インバータ式エンジン発電機の側面断面図
【図2】アウタロータとフライホイールとクランク軸との側面断面図
【図3】図2のIII-III矢視図
【図4】コンベンショナル式エンジン発電機の側面断面図
【図5】インナロータとフライホイールとクランク軸との側面断面図
【図6】図5のVI-VI矢視図
【符号の説明】
1A インバータ式エンジン発電機
1B コンベンショナル式エンジン発電機
3 エンジン
4A インバータ式発電体(アウタロータ式発電体)
4B AVR式発電体(インナロータ式発電体)
14 クランク軸(出力軸)
15 係合ピン
21 アウタロータ
22,42 ステータ
25 第1のフライホイール
26 第1のボス
26a,49b キー溝
27 突起
28 検出部
31 マグネット
32 点火コイル
41 インナロータ
46 ロータ軸
48 第2のフライホイール
49 第2のボス
Claims (2)
- エンジン本体の出力軸にフライホイールと発電体のロータとを連結し、上記出力軸の回転により上記発電体のステータに起電力を発生させるエンジン発電機において、
上記フライホイールの外周にマグネットを固設すると共に、上記マグネットに対設する点火コイルを上記エンジン本体に固設し、
上記フライホイールの軸芯に上記出力軸と嵌合可能なボスを形成し、
上記出力軸の外周に点火角度合わせ用の係合ピンを突設し、
上記ボスの内周に上記係合ピンに係合する点火角度合わせ用のキー溝を形成し、
インバータ方式を採用するために上記発電体としてアウタロータ式発電体が選択されたとき、上記アウタロータ式発電体のステータの外側に配設されるロータを上記フライホイールに固設し、上記フライホイールのボスを上記出力軸に嵌合し、
AVR方式を採用するために上記発電体としてインナロータ式発電体が選択されたとき、上記インナロータ式発電体の内側に配設されるロータを支持するロータ軸の軸端部の外周に上記フライホイールのボスを嵌合し、上記ロータ軸の軸端部と上記フライホイールのボスを上記出力軸に嵌合し、
上記発電体として上記アウタロータ式発電体及び上記インナロータ式発電体の何れかが選択された場合であっても、上記係合ピンと上記キー溝を係合させることで、上記点火コイルと上記マグネットによる点火角度が一義的に決定されることを特徴とするエンジン発電機。 - 上記マグネットを、上記フライホイールの外周に形成されて点火時期を規制する突起とし、
上記点火コイルを、上記エンジン本体に固設されて上記フライホイールの外周に対向して上記突起を検出することにより点火時期を決定する検出部とすることを特徴とする請求項1記載のエンジン発電機。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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