JP7007341B2

JP7007341B2 - 電動機冷却構造

Info

Publication number: JP7007341B2
Application number: JP2019180229A
Authority: JP
Inventors: 広之杉浦; 俊輔北脇; 康平大森
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2022-01-24
Anticipated expiration: 2039-09-30
Also published as: DE102020125213A1; JP2021058009A; CN112583207A

Description

本発明は、電動機冷却構造に係り、特に、電動機にエンジンオイルを噴き付けることで冷却する電動機冷却構造に関する。

従来から、エンジンのクランク軸と同期回転する電動機を冷却するため、電動機に対してエンジンオイルを噴き付ける電動機冷却構造が知られている。

特許文献１には、エンジンのクランクケースの車幅方向外側に取り付けられるアウタロータ式の電動機としての発電機において、発電機の車幅方向外側を覆うカバー部材に、エンジンオイルを圧送する油路および複数の噴射孔を形成し、車幅方向外側から発電機に向かってエンジンオイルを噴き付けるようにした発電機冷却構造が開示されている。

特開２０１８－５７１１２号公報

しかし、特許文献１のものは、３つの噴射孔によって発電機の一部にオイルを噴き付ける構成であり、さらに冷却効果を高めるための構成には依然として工夫の余地があった。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、簡単な構造で電動機の全周にわたってオイルを噴き付けて電動機を効率よく冷却できる電動機冷却構造を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、パワーユニット（Ｐ）に設けられた電動機（Ｍ）を冷却する電動機冷却構造において、前記電動機（Ｍ）の回転軸心（ＣＯ）から径方向外側に向けてオイルを噴射する複数の噴射孔（７０）を具備し、前記噴射孔（７０）に連通する複数の油路（７１，７２）が、前記電動機（Ｍ）の中心側から径方向外側に向かって放射状に設けられている点に第１の特徴がある。

また、前記油路（７１，７２）が、前記電動機（Ｍ）の外側を覆うカバー部材（４０）に形成されている点に第２の特徴がある。

また、前記カバー部材（４０）に、前記電動機（Ｍ）のステータ（５０）が取り付けられる取付ボス（６０）が形成されており、前記取付ボス（６０）の内部に、オイル溜まり部（４８ａ）が形成されており、前記油路（７１，７２）が、前記オイル溜まり部（４８ａ）に連通している点に第３の特徴がある。

また、前記油路（７１，７２）は、同一軸線上で互いに連通する大径の第２油路（７２）と該第２油路（７２）より小径の第１油路（７１）とからなる点に第４の特徴がある。

また、前記電動機（Ｍ）が、ステータ（５０）と該ステータ（５０）の外側で回転するアウタロータ（５５）とを有し、前記噴射孔（７０）によって、前記ステータ（５０）に向けてオイルが噴射される点に第５の特徴がある。

第１の特徴によれば、パワーユニット（Ｐ）に設けられた電動機（Ｍ）を冷却する電動機冷却構造において、前記電動機（Ｍ）の回転軸心（ＣＯ）から径方向外側に向けてオイルを噴射する複数の噴射孔（７０）を具備し、前記噴射孔（７０）に連通する複数の油路（７１，７２）が、前記電動機（Ｍ）の中心側から径方向外側に向かって放射状に設けられているので、電動機の中心側から径方向外側に向けて放射状にオイルを噴射することで、電動機の全周にわたってオイルによる冷却効果を得ることが可能となる。

第２の特徴によれば、前記油路（７１，７２）が、前記電動機（Ｍ）の外側を覆うカバー部材（４０）に形成されているので、クランクケース等のパワーユニット側を変更することなく、油路が設けられたカバー部材を適用することで電動機を冷却することが可能となる。

第３の特徴によれば、前記カバー部材（４０）に、前記電動機（Ｍ）のステータ（５０）が取り付けられる取付ボス（６０）が形成されており、前記取付ボス（６０）の内部に、オイル溜まり部（４８ａ）が形成されており、前記油路（７１，７２）が、前記オイル溜まり部（４８ａ）に連通しているので、オイル溜まり部を設けることで、オイルの圧力変動を防いで安定した噴射が可能となる。また、カバー部材に形成される取付ボスを利用してオイル溜まり部を設けることで、スペース効率を高めることが可能となる。

第４の特徴によれば、前記油路（７１，７２）は、同一軸線上で互いに連通する大径の第２油路（７２）と該第２油路（７２）より小径の第１油路（７１）とからなるので、第２油路に連なる小径の第１油路でオイルの圧力を高めることで、所望の位置にオイルを噴射することが可能となる。

第５の特徴によれば、前記電動機（Ｍ）が、ステータ（５０）と該ステータ（５０）の外側で回転するアウタロータ（５５）とを有し、前記噴射孔（７０）によって、前記ステータ（５０）に向けてオイルが噴射されるので、放射状に噴射されるオイルによって、円環状のステータを全周にわたって冷却することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る電動機冷却構造を適用した自動二輪車の左側面図である。カバー部材の正面図である。カバー部材を車体前方側から見た側面図である。カバー部材の背面図である。図４の状態からステータを取り外したカバー部材の背面図である。取付ボスの拡大斜視図である。図２のVII－VII線断面図である。図７の一部拡大図である。図３のIX－IX線断面をやや車体後方の位置から見た斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電動機冷却構造を適用した自動二輪車１の左側面図である。鞍乗型車両としての自動二輪車１の車体フレーム４は、ヘッドパイプ９から後方下方に延出する左右一対のメインフレーム５を有する。ヘッドパイプ９に揺動自在に軸支される前輪ＷＦの操舵系は、車軸１７によって前輪ＷＦを軸支する左右一対のフロントフォーク１５と、ヘッドパイプ９の上下でフロントフォーク１５をクランプするトップブリッジ８およびボトムブリッジ１１と、トップブリッジ８およびボトムブリッジ１１を互いに連結してヘッドパイプ９に軸支されるステアリングステム（不図示）とからなる。フロントフォーク１５の上部には操向ハンドル６が固定されている。

メインフレーム５の後端部には、スイングアーム２３を揺動可能に軸支するピボット１９を支持する左右一対のピボットフレーム２０が接続されている。メインフレーム５の下方かつピボットフレーム２０の前方には、Ｖ型４気筒のエンジンＥと変速機とを一体に構成したパワーユニットＰが固定されている。エンジンＥの燃焼ガスは、排気管を介して車幅方向右側のマフラに導かれる。エンジンＥの駆動力は、出力軸に固定されるドライブスプロケット１８に巻きかけられた無端状のドライブチェーン２６を介して、車軸２４でスイングアーム２３の後端に回転自在に軸支された後輪ＷＲに伝達される。

ヘッドパイプ９の前方には、防風スクリーン７を備えるフロントカウル１０が配設されている。車体前方を覆うフロントカウル１０の後部には、車体側方を覆う左右一対のサイドカウル２８が連結されており、サイドカウル２８の下端部には、パワーユニットＰの下部を覆うアンダカウル２１が連結されている。

前輪ＷＦの上部を覆うフロントフェンダ１４は、フロントフォーク１５に固定されている。メインフレーム５の上部には、燃料タンク３１およびエアクリーナボックス３の上部を覆うタンクカバー２が取り付けられている。タンクカバー２に取り付けられるシート３０の後方にはリヤカウル２９が配設されており、後輪ＷＲの上部を覆うリヤフェンダ２７は、スイングアーム２３の上部に固定されている。

スイングアーム２３は、ピボット１９の後方に配設されるリヤクッション３２によって車体フレーム４に吊り下げられている。メインフレーム５の車幅方向外側には、エアクリーナボックス３の下部に外気を導く導風管１３が左右一対で配設されている。導風管１３は、フロントフォーク１５の車幅方向外側を通ってヘッドパイプ９の前方で集合し、フロントカウル１０の車幅方向中央に設けられた吸気開口１２に接続される。エンジンＥの車体前方にはラジエータ２２が配設されており、車幅方向に長尺なラジエータ２２の下方には縦方向に長尺なオイルクーラ３９が配設されている。

前側２気筒および後側２気筒を有するＶ字形状のエンジンＥの車幅方向左側には、クランクシャフトＣの回転動力で駆動する電動機としての発電機Ｍが設けられている。発電機Ｍの回転軸心ＣＯは、車幅方向に指向するクランクシャフトＣの回転軸中心と一致する。発電機Ｍの車幅方向外側は、クランクケースに取り付けられるカバー部材４０によって覆われている。

図２は、カバー部材４０の正面図である。また、図３はカバー部材４０を車体前方側から見た側面図である。発電機Ｍの車幅方向左側を覆うカバー部材４０は、エンジンＥのクランクケースに対して複数のフランジ部４３を貫通するボルト等の締結部材によって固定される。カバー部材４０の本体部４１は、アルミやマグネシウム等の金属による一体成形部品とされる。発電機Ｍを覆う略円形の本体部４１の上方寄りの位置には、発電機Ｍに連なるハーネス（不図示）を通すハーネス取り出し口４４が形成され、本体部４１の下方には延出部４２が連なっている。

本体部４１の略中央には、発電機Ｍの回転軸心ＣＯと同軸をなす貫通孔４８が形成されており、この貫通孔４８の内周面に切られた雌ねじに対して、六角の頭部を有する大径ボルト４７が螺合されている。

大径ボルト４７の前方下方の位置には、オイルポンプで圧送されたオイルをカバー部材４０の中心部へ導くオイル通路４６ａが形成されており、オイル通路４６ａの外側には、オイル通路４６ａの周囲の肉厚を確保するための円筒状の隆起部４６が設けられている。

図４は、カバー部材４０の背面図である。この図では、カバー部材４０の裏面側にステータ５０を固定した状態を示している。また、図５は図４の状態からステータ５０を取り外したカバー部材４０の背面図である。

カバー部材４０の裏面に固定されるステータ５０は、計１８個のステータコイル５１を有する。ステータ５０は、カバー部材４０の裏面側に隆起する取付ボス６０に対して、ボルト等からなる３本の締結部材５２によって固定される。取付ボス６０には、締結部材５２が螺合される３つの締結孔６１が１２０度間隔で形成されている。ステータ５０の径方向外側には、クランクシャフトＣと同期回転するアウタロータ５５が配設される。

図６は、取付ボス６０の拡大斜視図である。取付ボス６０は、概ね、肉厚の円筒の外周面から、径方向外側に向けて、締結孔６１を有する膨出部６０ａを設けた形状とされる。また、貫通孔４８の内周部には、オイル溜まり部４８ａが設けられている。そして、取付ボス６０の外周面には、各ステータコイル５１に対応する位置に、エンジンオイルを噴射するための噴射孔７０が形成されている。

本発明に係る発電機冷却構造では、オイル通路４６ａを介してオイル溜まり部４８ａに圧送されたオイルを、放射状に配設された噴射孔７０によって放射状に噴射して、各ステータコイル５１に対して均等に噴き付ける点に特徴がある。

図７は、図２のVII－VII線断面図である。前記したように、ステータ５０は取付ボス６０に固定されており、アウタロータ５５はクランクシャフトＣに固定されている。また、クランクシャフトＣの端部は貫通孔４８に挿入されており、このクランクシャフトＣの端部と大径ボルト４７との間に、略円筒状の空間であるオイル溜まり部４８ａが構成される。そして、このオイル溜まり部４８ａにそれぞれの噴射孔７０が連通している。

図８は、図７の一部拡大図である。オイル溜まり部４８ａは、カバー部材４０をクランクケースに取り付けると共に、カバー部材４０に大径ボルト４７を螺合することで所定の形状となる。噴射孔７０は、円形断面の第１油路７１の出口孔である。第１油路７１の上流側には、第１油路７１より大径の第２油路７２が形成されている。第２油路７２の上流側がオイル溜まり部４８ａに連通しており、オイル溜まり部４８ａの内周面には、第２油路７２の入口孔が２０度間隔で１８個形成されている。

第１油路７１および第２油路７２は同一軸線上で連通しており、鉛直面に対する傾斜角度はすべて共通とされる。第１油路７１および第２油路７２は、例えば、オイル溜まり部４８ａの内周側から大径のドリルで第２油路７２を形成した後に、小径のドリルで第１油路７１を形成することで構成できる。この第１油路７１および第２油路７２の構成によれば、小径となる第１油路７１によってオイルの圧力が高まることで、所望の位置にオイルを噴射することができる。本実施形態では、第２油路７２の長さはすべて同じとされ、第１油路７１の長さは、取付ボス６０の側壁の厚さに応じて各部で異なるように構成される。

本実施形態では、第１油路７１および第２油路７２に連なるオイル溜まり部４８ａを設けることで、オイルの圧力変動を防いで安定した噴射を可能としている。また、カバー部材４０に形成される取付ボス６０を利用してオイル溜まり部４８ａを設けるため、スペース効率が高められている。

図９は、図３のIX－IX線断面をやや車体後方の位置から見た斜視図である。本発明に係る第１油路７１，第２油路７２および噴射孔７０によれば、発電機Ｍの回転軸心ＣＯから径方向外側に向けて放射状にオイルを噴射して、各ステータコイル５１に個別にオイルを噴き付けることが可能となる。これにより、ステータ５０の全周にわたってオイルによる冷却効果を得ることが可能となる。

なお、自動二輪車の形態、発電機やカバー部材の形状や構造、カバー部材の取付ボスの形状、ステータのステータコアの数、第１油路および第２油路の直径や長さ、第１油路および第２油路の鉛直面に対する角度、噴射孔の数や配置間隔等は、上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、アウタロータ式の発電機を用いて説明したが、インナロータ式の発電機に適用してもよい。本発明に係る発電機冷却構造は、自動二輪車に取り付けられる発電機に限られず、種々の発電機に適用することが可能であるほか、発電機とモータの役割を兼ねる電動機としての電動発電機や、電動車両の駆動用モータ等の電動機としての各種モータに適用することが可能である。

１…自動二輪車、４０…カバー部材、４１…本体部、４７…大径ボルト、４８ａ…オイル溜まり部、５０…ステータ、５５…アウタロータ、６０…取付ボス、７０…噴射孔、７１…第１油路、７２…第２油路、Ｐ…パワーユニット、Ｍ…発電機、ＣＯ…回転軸心

Claims

パワーユニット（Ｐ）に設けられた電動機（Ｍ）を冷却する電動機冷却構造において、
前記電動機（Ｍ）の回転軸心（ＣＯ）から径方向外側に向けてオイルを噴射する複数の噴射孔（７０）を具備し、
前記噴射孔（７０）に向けて連通する複数の油路（７１，７２）が、前記噴射孔（７０）に対して同一軸線上で、前記噴射孔（７０）に向けて断面積を減少させながら、鉛直面に対して傾斜した状態で前記電動機（Ｍ）の中心側から径方向外側に向かって放射状に設けられていることを特徴とする電動機冷却構造。
前記油路（７１，７２）が、前記電動機（Ｍ）の外側を覆うカバー部材（４０）に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動機冷却構造。
前記カバー部材（４０）に、前記電動機（Ｍ）のステータ（５０）が取り付けられる取付ボス（６０）が形成されており、
前記取付ボス（６０）の内部に、オイル溜まり部（４８ａ）が形成されており、
前記油路（７１，７２）が、前記オイル溜まり部（４８ａ）に連通していることを特徴とする請求項１または２に記載の電動機冷却構造。
前記油路（７１，７２）は、同一軸線上で互いに連通する大径の第２油路（７２）と該第２油路（７２）より小径の第１油路（７１）とからなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電動機冷却構造。
前記電動機（Ｍ）が、ステータ（５０）と該ステータ（５０）の外側で回転するアウタロータ（５５）とを有し、
前記噴射孔（７０）によって、前記ステータ（５０）に向けてオイルが噴射されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電動機冷却構造。
前記噴射孔（７０）は、前記電動機（Ｍ）の中心軸方向において前記電動機（Ｍ）のステータ（５０）と重ならないことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の電動機冷却構造。