JP6308711B2 - 車両 - Google Patents

Description

本発明は、車両に関する。
本願は、２０１５年３月９日に、日本に出願された特願２０１５−０４６２３１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

エンジンのクランクシャフトに取り付けられて、クランクシャフトとともに回転するロータと、エンジンのクランクケースに取り付けられたステータと、を備えた発電機と、発電機のステータの発電電力を整流制御する発電制御部と、を備えた車両が開示されている（特許文献１参照）。

日本国特開２０１０−２２６９２６号公報

しかしながら、発電機は、発電する際にステータに流れる電流によって発熱する。
また、発電制御部においては、ステータの発電電力を整流制御する際に内蔵されるＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等の電気素子が発熱する。そのため、発電機および発電制御部に生じた熱を冷却する必要があるが、個々に冷却構造を設けると部品点数を増加させるという課題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、部品点数の増加を抑えた上で発電機および発電制御部に生じた熱を冷却可能な車両を提供することを目的とする。

（１）本発明の態様に係る車両は、発電機と、前記発電機を覆うカバー部材と、前記発電機を制御する発電制御部と、を備え、前記発電機と前記発電制御部とを結線するバスバーを備え、前記バスバーは、前記カバー部材にインサート成形され、前記発電制御部は、前記発電制御部を前記カバー部材に固定するための固定部を備え、前記カバー部材は、前記発電制御部と前記バスバーとを結線するコネクタ部と、前記固定部を支持する支持部と、を備え、前記固定部を前記支持部に締結したとき、前記発電制御部が前記コネクタ部に差し込まれ、前記発電機は、ロータと、ステータと、を備え、前記ロータは、前記カバー部材が取り付くエンジンの駆動軸に固定され、前記ステータは、前記カバー部材に固定され、前記バスバーは、前記ステータに結線される。

（２）上記（１）に記載の車両では、前記コネクタ部の接触端子は、前記バスバーの一部で構成されてもよい。

（５）上記（１）又は（２）に記載の車両は、車体カバーを備え、
前記車体カバーには、前記発電制御部の前方の通風孔と、前記通風孔から入った風を前記発電制御部へ導く通風路と、が形成されてもよい。

（６）上記（１）、（２）、及び（５）の何れか一項に記載の車両では、前記バスバーは、前記カバー部材の壁に沿って延びる部位を備てもよい。

本発明の上記（１）に記載の車両によれば、発電機を覆うカバー部材にインサート成形されたバスバーを通じて、発電機及び発電制御部の間で熱が伝わりやすくなり、かつカバー部材にも熱が伝わりやすくなるため、部品点数を抑えた上で発電機及び発電制御部の冷却性を向上させることができる。

本発明の上記（２）に記載の車両によれば、発電機を覆うカバー部材において、発電制御部とバスバーとを結線するコネクタ部の接触端子がバスバーの一部で構成されるため、発電機の発熱を発電制御部へ伝えやすくするとともに、バスバーとは別の部材を用いた場合と比べて部品点数を削減することができる。

本発明の上記（１）に記載の車両によれば、コネクタ部とは別に発電制御部をカバー部材に固定する固定部を備えることで、発電制御部とカバー部材との固定を安定的にすることができ、かつコネクタ部におけるバスバーと発電制御部との結線を強固に固定することができる。

本発明の上記（１）に記載の車両によれば、ステータをカバー部材に固定することで、ステータにバスバーを容易に結線することができ、かつステータ及びカバー部材の組立体をエンジン側に取り付けることで、カバー部材の取り付けとともに発電機を組み立てることができるため、発電機の組み付け作業性を向上させることができる。

本発明の上記（５）に記載の車両によれば、車両の走行中に通風孔から通風路に入った走行風を発電制御部へ導くことができ、発電制御部を効果的に冷却することができる。

本発明の上記（６）に記載の車両によれば、バスバーにおけるカバー部材の壁に沿って延びる部位がカバー部材にインサートされるため、単にカバー部材の壁を貫通するようにバスバーがインサートされる場合と比べて、バスバーの固定強度を高めることができる。

本発明の一実施形態における自動二輪車を右前方から見た斜視図である。 自動二輪車のパワーユニットの軸方向に沿う断面図である。 パワーユニットのクランク右側の発電機を軸方向からカバー部材を透かして見た側面図である。 発電機を覆うカバー部材の斜視図である。 カバー部材の図３同様の側面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ断面図である。 発電制御部の取り付けの変形例を示す図６に相当する断面図である。 発電機等の分解斜視図である。 図８の状態から発電機及びカバー部材を組み付けて第一組立体とした斜視図である。 図９の状態から第一組立体に発電制御部を組み付けて第二組立体とした斜視図である。 第一組立体をエンジン側に組み付ける際の第一段階を示す軸方向に沿う断面図である。 第一段階に続く第二段階を示す断面図である。 第二段階に続く第三段階を示す断面図である。 自動二輪車の発電機等が取り付く部位を右前下方から見た斜視図である。 図１のＸＶ−ＸＶ断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明における前後左右等の向きは、特に記載が無ければ以下に説明する車両における向きと同一とする。また以下の説明に用いる図中適所には、車両前方を示す矢印ＦＲ、車両左方を示す矢印ＬＨ、車両上方を示す矢印ＵＰが示されている。図中線ＣＬは車両左右中心を示す。

図１に示すスクータ型の自動二輪車（車両）１は、バーハンドル２によって操向される前輪３と、スイング式のパワーユニット１０によって駆動される後輪４と、を備える。バーハンドル２及び前輪３を含むステアリング系部品は、車体フレーム５前端のヘッドパイプ５ａに操向可能に枢支される。車体フレーム５の下部後側には、パワーユニット１０の前部が上下揺動可能に枢支される。

前輪３と後輪４との間には、運転者が足を置くステップフロア７が設けられる。ステップフロア７の前方にはレッグシールド１２ｂが設けられ、ステップフロア７の後方でレッグシールド１２ｂに対向する位置には運転者が座るシート９が設けられる。バーハンドル２とシート９との間であってステップフロア７の上方空間は、運転者が車体を跨ぐ際の跨ぎ空間９ｓとされる。

自動二輪車１の車体は、車体カバー１２で覆われる。車体カバー１２は、車体フレーム５の前部を覆うフロントカバー１２ａと、運転者の脚の前方を覆うレッグシールド１２ｂと、ステップフロア７と、ステップフロア７の側縁の下方を覆うロアサイドカバー１２ｃと、ステップフロア７の後部の左右内側から上方に延びるリヤセンターカバー１２ｄと、リヤセンターカバー１２ｄの左右後方に連なる左右リヤサイドカバー１２ｅと、を備える。

図２に示すように、パワーユニット１０は、その前部のエンジン８と後部左側の動力伝達機構とを一体に備える。エンジン８は、クランク回転中心軸線Ｃ１を左右方向（車幅方向）に沿わせた空冷単気筒エンジンであり、クランクケース１６の例えば前端部からシリンダ２０を略水平に前方へ突出させる。シリンダ２０は、クランクケース１６の前端部に取り付けられるシリンダ本体２１と、シリンダ本体２１の前端部に取り付けられるシリンダヘッド２２と、シリンダヘッド２２の前端部に取り付けられるヘッドカバー２２ａと、を有する。

クランクケース１６内には、クランクシャフト１７が回転自在に支持される。クランクケース１６の左側部には、後方に延出する伝動ケース２３が一体に設けられる。
伝動ケース２３内には、ベルト式無段変速機構２４が収容される。ベルト式無段変速機構２４は、クランクシャフト１７の左端部に同軸配置されたドライブプーリー２４ａ、及びその後方に配置された不図示のドリブンプーリーにＶベルト２４ｂを巻き掛けて構成される。

ドライブプーリー２４ａの左側面には、冷却ファン２５が一体に設けられる。冷却ファン２５は、伝動ケース２３におけるドライブプーリー２４ａの左側方を覆うプーリーカバー２３ａ内に臨む。プーリーカバー２３ａにはダクト２３ｂが接続され、このダクト２３ｂがシリンダ２０の周囲を覆うシリンダカバー２０ａに接続される。これにより、エンジン８の運転時には、冷却ファン２５によりシリンダカバー２０ａ内に冷却風が供給され、シリンダ２０が冷却される。

クランクシャフト１７の右端部には、交流発電機（以下、単に発電機という。）３０が同軸支持される。
図３、図６を併せて参照し、発電機３０は、アウターロータ型であり、複数のコイル３１を有してエンジン８のクランクケース１６の右端部を覆うカバー部材３４に固定されるステータ３２と、ステータ３２のコイル３１に径方向で対向する複数のマグネット４４を有してエンジン８のクランクシャフト１７に一体回転可能に固定されるカップ状のロータ３３と、を備える。発電機３０は、エンジン８の始動時にはスタータモータとして機能し、エンジン８の始動後には発電機として機能する。発電機３０は、クランクケース１６の油室の外側に配置される。

発電機３０の車幅方向外側には、カバー部材３４を介して発電制御部３５ａが配置される。発電制御部３５ａは、カバー部材３４の車幅方向外側に取り付けられる。発電制御部３５ａは、直方体状のケース３６内に不図示の各種電子素子を内蔵する。
発電制御部３５ａは、エンジン８の始動時には、所定のタイミングでコイル３１の通電を制御し、ロータ３３とともにクランクシャフト１７を回転させる。発電制御部３５ａは、エンジン８の始動後には、ロータ３３の回転に伴う発電電力を不図示の車載電源に充電し、又はライト等の機器類に直接使用する。

ステータ３２は、電磁鋼板を積層して形成されるステータ鉄心３７を備える。ステータ鉄心３７は、クランクシャフト１７と同軸の環状部３７ａと、環状部３７ａの外周に放射状に突設されてコイル３１が独立して巻装される複数のティースコア３８と、を備える。環状部３７ａには、ステータ鉄心３７をカバー部材３４に固定するためのネジ６１を挿通するネジ挿通孔３７ｂが複数（例えば３つ）形成される。カバー部材３４の内側でネジ挿通孔３７ｂに対向する部位には、ネジ穴３４ｂを有する支持部３４ａが形成される。ステータ３２の外周部で周方向の所定位置には、ロータ３３の回転位置を検出する位置検出センサ３９が配置される。

各コイル３１は、所定の線径の導線を所定の巻き数でティースコア３８に巻装する。各コイル３１は、３系統に纏められた後に、３個のバスバー４０を通じてコネクタ部４１ａに電気的に接続される。

ロータ３３は、断面視略Ｔ字形状に形成されるフライホイール４２と、断面視門形状に形成されてフライホイール４２に取り付けられるロータヨーク４３と、ロータヨーク４３の内周部において円周方向に互い違いの極性を有して取り付けられるマグネット４４と、を備える。フライホイール４２の中央部は、クランクシャフト１７の右端部に外嵌する筒部４２ａとされる。

図４、図５に示すように、カバー部材３４は、例えば、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）等の樹脂材料を用いてドーム形状に形成される。カバー部材３４は、天板部（壁）４５及び周板部４６、並びにコネクタ部４１ａを一体形成する。天板部４５には、ボス形状に形成されてネジ穴４８を有する支持部４７が、例えば中心部を挟んで一対に設けられる。なお、支持部４７は、一対に代えて例えば３個以上の複数個であってもよい。周板部４６には、外周側に突設されてネジ挿通孔５０を有する固定部４９が、周方向の複数個所（例えば３箇所）に設けられる。

カバー部材３４は、芯金部材５１をインサートして形成される。芯金部材５１は、例えば線状の金属部材を複数組み合わせて構成される。芯金部材５１は、天板部４５においては放射状に配置された複数の線材及びこれらを適宜連結する複数の円周状の線材を含む天板インサート部５２とされ、周板部４６においては天板インサート部５２の放射状の線材に連なる複数の屈曲線材を含む周板インサート部５３とされる。芯金部材５１は、カバー部材３４の外周部及び固定部４９の内部にもインサートして形成されている。カバー部材３４は、天板インサート部５２と、周板インサート部５３と、の組み合わせによって、剛性を高めて撓みを抑え、カバー部材３４に固定するステータ３２のエンジン８側への組付け精度を高める。

図８を併せて参照し、発電制御部３５ａは、カバー部材３４に対する複数（例えば２つ）の固定部５７をケース３６に有する。複数の固定部５７は、それぞれネジ挿通孔５８を有し、カバー部材３４の複数の支持部４７にそれぞれ対向するように設けられる。本実施形態においては、発電制御部３５ａの取り付け状態でコネクタ部４１ａの両側に支持部４７及び固定部５７が一対づつ設けられているが、固定部５７の数は、カバー部材３４の支持部４７に対応する数であれば一対に限らない。発電制御部３５ａのケース３６のカバー部材３４側には、カバー部材３４のコネクタ部４１ａに差し込まれる小コネクタ部６０ａが形成される。

図６に示すように、カバー部材３４のコネクタ部４１ａは、内蔵される接触端子５４をバスバー４０の一端部で構成する。バスバー４０は、導電部材によって帯状に成形され、一端部をコネクタ部４１ａ内の接触端子５４とし、他端部をステータ接続部５５とする。バスバー４０における一端部と他端部との間は、カバー部材３４の天板部４５に沿って延びる延出部（部位）５６とされる。延出部５６は、例えば天板部４５の厚さ内にインサートされる。なお、バスバー４０を位置検出センサ３９用にも使用したり位置検出センサ３９用の導体を別途インサートしたりしてもよい。

発電制御部３５ａは、厚さ方向を左右方向に向けた偏平状をなし、その上部の左右方向内側に設けられた小コネクタ部６０ａが、カバー部材３４の上部に左右方向外側を向いて設けられたコネクタ部４１ａに、左右方向外側から差し込まれる。
図７は、カバー部材３４の上端部に上方を向いて設けられたコネクタ部４１ｂと、厚さ方向を上下方向に向けた偏平状をなす発電制御部３５ｂとを示す。発電制御部３５ｂの左右方向内側の下部に設けられた小コネクタ部６０ｂは、コネクタ部４１ｂに上方から差し込まれる。

次に、カバー部材３４、ステータ３２及び発電制御部３５ａの組み付けについて図８〜図１０を参照して説明する。
まず、ステータ３２のステータ鉄心３７の環状部３７ａのネジ挿通孔３７ｂにネジ６１を挿通し、このネジ６１をカバー部材３４内側の支持部３４ａのネジ穴３４ｂにねじ込むことで、ステータ３２をカバー部材３４に固定する。このとき、バスバー４０のステータ接続部５５がステータ３２のステータ鉄心３７の環状部３７ａの接続部３７ｃに軸方向で差し込まれる。

バスバー４０のステータ接続部５５は、ステータ鉄心３７の接続部３７ｃに、例えば超音波溶着等の接合手段によって電気的に接続される。ステータ３２とカバー部材３４とを一体に組み付けることで、第１組立体７１が構成される（図９参照）。なお、ステータ３２に、バスバー４０のステータ接続部５５を軸方向で差し込むだけで電気的に接続可能な受端子部を設けてもよい。この場合、カバー部材３４をステータ３２に被着させるだけで、バスバー４０のステータ３２への電気接続が可能となる。

発電制御部３５ａは、各固定部５７のネジ挿通孔５８にネジ５９を挿通し、このネジ５９をカバー部材３４の各支持部４７のネジ穴４８にねじ込むことで、カバー部材３４に固定される。発電制御部３５ａの各固定部５７をカバー部材３４の各支持部４７に締結したとき、発電制御部３５ａの小コネクタ部６０ａがカバー部材３４のコネクタ部４１ａに差し込まれ、バスバー４０が発電制御部３５ａに電気的に接続される。

第１組立体７１のカバー部材３４に対して上述の如く発電制御部３５ａを取り付けることで、バスバー４０を介してステータ３２と発電制御部３５ａ内の電子素子とを通電させた第２組立体７２が構成される（図１０参照）。

次に、エンジン８側に対するカバー部材３４、ステータ３２及び発電制御部３５ａの組み付けについて図１１〜図１３を参照して説明する。
まず、予めステータ３２をカバー部材３４に組み付けてこれらを第１組立体７１とする。また、エンジン８側においては、予めロータ３３をクランクシャフト１７に組み付けておく。

本実施形態では、エンジン８側のロータ３３に対する第１組立体７１のステータ３２の芯出しの工夫として、カバー部材３４の天板部４５の中央部に芯出し用の開口部６２を形成し、この開口部６２にキャップ６３を着脱可能に取り付ける構成を例示する。この場合、芯金部材５１は、開口部６２を囲う環状部分と放射状部分とを連結して形成される。

エンジン８に対し、クランクシャフト１７の延長方向に、段付き円柱状の芯出し治具Ｚを同軸配置する。芯出し治具Ｚは、クランクシャフト１７に対して進退動可能である。芯出し治具Ｚとエンジン８との間には、第１組立体７１を配置する。第１組立体７１のカバー部材３４からは、キャップ６３を予め取り外しておく。

この状態で、芯出し治具Ｚをカバー部材３４の開口部６２に挿入することで、クランクシャフト１７及びロータ３３に対して、第１組立体７１のカバー部材３４及びステータ３２が同軸に芯出しされた状態となる。この後、第１組立体７１とともに芯出し治具Ｚをクランクシャフト１７に対して接近させることで、少ないクリアランスでありながらロータ３３内にステータ３２を容易かつ確実に進入させることができる。

そして、カバー部材３４をクランクケース１６の右端に当接させることで、クランクケース１６に対するカバー部材３４の軸方向の組み付け位置が規定され、かつロータ３３に対するステータ３２の軸方向の組み付け位置が規定される。この状態で、カバー部材３４の固定部４９のネジ挿通孔５０にネジ６５を挿通し、このネジ６５をクランクケース１６の右端部の周囲に有するネジ穴６６にねじ込むことで、カバー部材３４がクランクケース１６の右端部に固定される。

カバー部材３４をクランクケース１６に固定した後、芯出し治具Ｚを退避させるとともに、開口部６２にキャップ６３を装着することで、第１組立体７１のエンジン８側への組み付けが完了する。この後、カバー部材３４に発電制御部３５ａを取り付け、前述の如くバスバー４０を介してステータ３２と発電制御部３５ａとを電気的に接続することで、発電機３０及び発電制御部３５ａのエンジン８への取り付けが完了する。

図１４、図１５に示すように、自動二輪車１は、例えば右ロアサイドカバー１２ｃの内側に、ロアサイドカバー１２ｃに沿って前後に延びる通風路２８を備える。
通風路２８は、ロアサイドカバー１２ｃの前端で車両前方に向けて開口する冷却風入口（通風孔２６）より走行風を導入する。通風路２８に導入された走行風は、ロアサイドカバー１２ｃにおける発電制御部３５ａの車幅方向外側まで延びる後端部で車幅方向内側（発電制御部３５ａ側）に向けて開口する冷却風出口（排風孔２７）より発電制御部３５ａに向けて供給される。

発電制御部３５ａは露出状態にあるため、通風路２８を経ない走行風によっても冷却されるが、発電制御部３５ａに向けて積極的に走行風を導く導風構造を設けることで、発電制御部３５ａが効率よく冷却され、かつこれに伴い発電機３０も冷却される。このような導風構造を車体カバー１２（ロアサイドカバー１２ｃ）に一体形成することで、部品点数及び組み立て工数の削減が図られる。なお、通風路２８は管状に限らず溝及び壁等により走行風を案内するものでもよい。このとき、通風孔２６及び排風孔２７は孔形状でなくてもよい。

以上説明したように、上記実施形態における自動二輪車１によれば、発電機３０を覆うカバー部材３４にインサート成形されたバスバー４０を通じて、発電機３０及び発電制御部３５ａの間で熱が伝わりやすくなり、かつカバー部材３４にも熱が伝わりやすくなるため、部品点数を抑えた上で発電機３０及び発電制御部３５ａの冷却性を向上させることができる。

また、前記自動二輪車１は、発電機３０を覆うカバー部材３４において、発電制御部３５ａとバスバー４０とを結線するコネクタ部４１ａの接触端子５４がバスバー４０の一部で構成されるため、発電機３０の発熱を発電制御部３５ａへ伝えやすくするとともに、バスバー４０とは別の部材を用いた場合と比べて部品点数を削減することができる。

また、前記自動二輪車１は、コネクタ部４１ａとは別に発電制御部３５ａをカバー部材３４に固定する固定部５７を備えることで、発電制御部３５ａとカバー部材３４との固定を安定的にすることができ、かつコネクタ部４１ａにおけるバスバー４０と発電制御部３５ａとの結線を強固に固定することができる。

また、前記自動二輪車１は、ステータ３２をカバー部材３４に固定することで、ステータ３２にバスバー４０を容易に結線することができ、かつステータ３２及びカバー部材３４の第１組立体７１をエンジン８側に取り付けることで、カバー部材３４の取り付けとともに発電機３０を組み立てることができるため、発電機３０の組み付け作業性を向上させることができる。

また、前記自動二輪車１は、走行中に通風孔２６から通風路２８に入った走行風を発電制御部３５ａへ導くことができ、発電制御部３５ａを効果的に冷却することができる。

また、前記自動二輪車１は、バスバー４０におけるカバー部材３４の天板部４５に沿って延びる部位がカバー部材３４にインサートされるため、単にカバー部材３４の天板部４５を貫通するようにバスバー４０がインサートされる場合と比べて、バスバー４０の固定強度を高めることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、上記実施形態ではスクータ型の自動二輪車を例に説明したが、これに限らず、特に運転者が車体を跨いで乗車する鞍乗り型車両全般が含まれ、自動二輪車（原動機付自転車及びスクータ型車両を含む）のみならず、三輪（前一輪かつ後二輪の他に、前二輪かつ後一輪の車両も含む）又は四輪の車両も含まれる。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、実施形態の構成要素を周知の構成要素に置き換える等、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

１ 自動二輪車（車両）
８ エンジン
１２ 車体カバー
１７ クランクシャフト（駆動軸）
２６ 通風孔
２７ 排風孔
２８ 通風路
３０ 発電機
３２ ステータ
３３ ロータ
３４ カバー部材
３５ａ 発電制御部
３５ｂ 発電制御部
４０ バスバー
４１ａ コネクタ部
４１ｂ コネクタ部
４５ 天板部（壁）
４７ 支持部
５４ 接触端子
５６ 延出部（部位）
５７ 固定部

Claims (4)

1. 発電機と、
   前記発電機を覆うカバー部材と、
   前記発電機を制御する発電制御部と、
   を備え、
   前記発電機と前記発電制御部とを結線するバスバーを備え、
   前記バスバーは、前記カバー部材にインサート成形され、
   前記発電制御部は、前記発電制御部を前記カバー部材に固定するための固定部を備え、
   前記カバー部材は、前記発電制御部と前記バスバーとを結線するコネクタ部と、前記固定部を支持する支持部と、を備え、
   前記固定部を前記支持部に締結したとき、前記発電制御部が前記コネクタ部に差し込まれ、
   前記発電機は、ロータと、ステータと、を備え、
   前記ロータは、前記カバー部材が取り付くエンジンの駆動軸に固定され、
   前記ステータは、前記カバー部材に固定され、
   前記バスバーは、前記ステータに結線されることを特徴とする車両。
2. 前記コネクタ部の接触端子は、前記バスバーの一部で構成されることを特徴とする請求項１に記載の車両。
3. 車体カバーを備え、
   前記車体カバーには、前記発電制御部の前方の通風孔と、前記通風孔から入った風を前記発電制御部へ導く通風路と、が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両。
4. 前記バスバーは、前記カバー部材の壁に沿って延びる部位を備えることを特徴とする請求項１、２、及び５の何れか一項に記載の車両。

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