JP4306767B2 - 車両用交流発電機 - Google Patents

Description

本発明は、乗用車やトラック等に搭載される車両用交流発電機に関する。

従来から、ブラシホルダとフレームとの間に別部材を介在させてスリップリング周辺の空間の気密性を高めるようにした車両用交流発電機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。別部材として、ゴム等のシール部材を用いることにより、スリップリング周辺の空間の気密性を高めることができる。
特開２００２−１２５３４３号公報（第３−５頁、図１−１２）

ところで、特許文献１に開示された構造では、ブラシホルダやスリップリングカバーとは別にシール部材が必要になるため、部品点数が多くなり、そのための組み付け工数も増加することから、コスト増を招くという問題があった。また、このシール部材は軸方向に沿って両側から押圧した状態で組み付ける必要があるため、組み付け不良等によってこのシール部材の少なくとも一方の端面側に隙間が生じると、雨水等が浸入するおそれがあり、防水性が悪化するという問題があった。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、部品点数の増加によるコスト増を防止することができるとともに、ブラシ周辺の防水性を向上させることができる車両用交流発電機を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の車両用交流発電機は、回転子の回転軸に設けられたスリップリングと、スリップリングとブラシの周囲空間を覆う樹脂包囲部材と、回転子を回転可能に支持する軸受を収容する軸受収容部と、軸受を収容時に軸受と軸受収容部との間に挿入される樹脂キャップとを備え、軸受収容部と樹脂包囲部材は、フレームに形成された回転軸を通すために用いられる開口部を挟んで配置され、開口部を通して、樹脂キャップの一部と樹脂包囲部材の一部を嵌合させている。スリップリングの周囲を覆う樹脂包囲部材と軸受収容部内の樹脂キャップとを直接嵌合することにより、これらの間に別部材を介在させることなく、スリップリングとブラシの周囲空間の気密性を高めることができ、部品点数の増加によるコスト増を防止するとともに、ブラシ周辺の防水性を向上させることができる。

また、上述した樹脂キャップと樹脂包囲部材とが嵌合する部位は、ともに回転軸方向に延びた筒部を有しており、これら２つの筒部の先端部分が軸方向に沿って重複していることが望ましい。これにより、樹脂包囲部材と樹脂キャップの間の連結部分からの被水を確実に防止することができる。

また、本発明の車両用交流発電機は、回転子の回転軸に設けられたスリップリングと、スリップリングとブラシの周囲空間を包囲する樹脂包囲部材と、回転子を回転可能に支持する軸受を収容する軸受収容部と、軸受を収容時に軸受と軸受収容部との間に挿入される樹脂キャップとを備え、軸受収容部と樹脂包囲部材は、フレームに形成された回転軸を通すために用いられる開口部を形成しつつ回転軸方向に延びる筒部が、樹脂キャップの一部に対して回転軸方向に重複して径方向に隙間を形成する対向面を持ち、対向面と樹脂キャップの一部との間に弾性部材が配置されている。スリップリングの周囲を覆う樹脂包囲部材と軸受収容部内の樹脂キャップとを弾性部材を介して嵌合することにより、スリップリングとブラシの周囲空間の気密性を高めてブラシ周辺の防水性を向上させることができる。

また、上述した筒部は円筒形状であり、対向面と樹脂キャップの一部のうち小径側の外周または大径側の内側に設けられた溝に弾性部材としてのＯリングが配置されていることが望ましい。Ｏリングを用いることにより、確実に気密性を高めることができる。また、Ｏリングは予め溝に装着しておけばよいため、組み付け時に別部材としての弾性部材を組み付ける工程が不要であり、組み付け工程を簡略化することができる。

また、上述した対向面と樹脂キャップの一部のうち小径側の熱膨張率は、大径側の熱膨張率よりも大きいことが望ましい。これにより、発電によって温度が上昇したときに、確実に気密性を維持することが可能となる。

以下、本発明を適用した一実施形態の車両用交流発電機について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、一実施形態の車両用交流発電機の全体構成を示す図である。図１に示す車両用交流発電機１００は、フロント側フレーム１、リア側フレーム２、固定子３、回転子４、電圧調整器６、ブラシ装置７、整流装置８、リアカバー９等を含んで構成されている。

フロント側フレーム１およびリア側フレーム２は、共に椀状の形状を有しており、これらの開口部同士を直接当接させた状態で、複数本のボルトによって相互に固定されている。フロント側フレーム１の内周には固定子３が固定されている。また、フロント側フレーム１には円筒状の転がり軸受ボックス１１が一体に形成されており、リア側フレーム２には円筒状の転がり軸受ボックス（軸受収容部）２１が一体に形成されている。

固定子３は、固定子鉄心３１および固定子巻線３２を備えている。回転子４は、界磁巻線４１、ポールコア４２、４３、回転軸４４等を備えており、転がり軸受ボックス１１、２１に固定される一対の転がり軸受４５、４６により回転軸４４の一部が回転支持されることで、回転軸４４に固定された回転子４全体が回転軸４４を中心に回転自在に保持されている。ポールコア４２、４３の軸方向端面には、遠心型の冷却ファン４７、４８が取り付けられている。回転軸４４の前端にはプーリ５がナットにより結合されており、図示しない車両エンジンにより回転駆動される。さらに、リア側フレーム２の外側に位置する回転軸４４の後端には、一対のスリップリング４９、５０が設けられており、界磁巻線４１に電気的に接続されている。

電圧調整器６、ブラシ装置７、整流装置８等のいわゆる電気部品は、リア側フレーム２の外側の軸方向端面に、ボルト等の固定手段によって固定されている。電圧調整器６は、界磁巻線４１に流れる励磁電流を調整することにより、車両用交流発電機１００の出力電圧を制御する。ブラシ装置７は、整流装置８から回転子４の界磁巻線４１に励磁電流を流すためのものであり、回転子４の回転軸４４に形成されたスリップリング４９、５０のそれぞれに押圧するブラシが備わっている。整流装置８は、例えば三相の固定子巻線３２の出力電圧である三相交流電圧を整流して直流の出力電圧に変換する。

リアカバー９は、鋼板製であって、リア側フレーム２の外側に取り付けられる電圧調整器６、ブラシ装置７、整流装置８等の電気部品を覆って、これらを保護する。このリアカバー９は、ナットによってリア側フレーム２から延びるボルトに、整流装置８を挟み込んだ状態で締め付け固定されている。

ところで、本実施形態の車両用交流発電機１００は、リア側の転がり軸受４６のクリープ防止を目的に、リア側の転がり軸受ボックス２１内に樹脂キャップ２２が設けられている。図２は、リア側の転がり軸受ボックス２１および樹脂キャップ２２とブラシ装置７の詳細構造を示す断面図である。

図２に示すように、ブラシ装置７は、接続端子７０が埋設される樹脂製のブラシホルダ７１と、スリップリング４９、５０に摺接する一対のブラシ７２、７３と、これらのブラシ７２、７３と接続端子７０とを電気的につなぐブラシ銅線としてのピグテール７４と、樹脂製のスリップリングカバー７５と、ブラシ７２、７３のそれぞれの先端をスリップリング４９、５０に押圧するスプリング７６、７７とを含んで構成されている。ブラシホルダ７１とスリップリングカバー７５によって、ブラシ７２、７３とスリップリング４９、５０の周囲を包囲する樹脂包囲部材が形成されている。

本実施形態では、ブラシホルダ７１の一部７１ａとスリップリングカバー７５の一部７５ａとが全体で筒部９０を形成しており、この筒部がリア側フレーム２に形成された回転軸４４を通すための開口部３０側に突出している。

また、樹脂キャップ２２は、リア側の転がり軸受４６を転がり軸受ボックス２１に収容時にこの転がり軸受４６と転がり軸受ボックス２１との間に挿入される筒状部材であり、その一部がリア側フレーム２の開口部３０側に筒部９２として突出している。この樹脂キャップ２２は、転がり軸受４６のクリープ防止を目的として用いられている。

リア側フレーム２の開口部３０近傍において、互いに反対側から突出した２つの筒部９０、９２は、これらの先端部分が回転軸４４に沿って全周にわたって重複し、互いに嵌合している。なお、図２に示す例では、筒部９０の内径側に筒部９２を配置したが、反対に筒部９２の内径側に筒部９２を配置してもよい。

このように、本実施形態の車両用交流発電機１００では、スリップリング４９、５０の周囲を覆う樹脂包囲部材としてのブラシホルダ７１およびスリップリングカバー７５と樹脂キャップ２２とを直接嵌合することにより、これらの間に別部材を介在させることなく、スリップリング４９、５０とブラシ７２、７３の周囲空間の気密性を高めることができ、部品点数の増加によるコスト増を防止するとともに、ブラシ周辺の防水性を向上させることができる。

また、樹脂包囲部材側の筒部９０と樹脂キャップ２２側の筒部９２のそれぞれの先端部分が軸方向に沿って重複しているため、樹脂包囲部材と樹脂キャップ２２の間の連結部分からの被水を確実に防止することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、図３(Ａ）に示すように、ブラシホルダ７１の一部７１ａとスリップリングカバー７５の一部７５ａの両方で筒部９０を形成したが、図３（Ｂ）に示すように、ブラシホルダ７１のみの一部７１ａを周方向に延長してブラシホルダ７１のみでこの筒部９０を形成したり、図３（Ｃ）に示すように、スリップリングカバー７５のみの一部７５ａを周方向に延長してスリップリングカバー７５のみでこの筒部９０を形成するようにしてもよい。

また、他の実施形態として、図４に示すように、樹脂包囲部材側の筒部９０と樹脂キャップ２２側の筒部９２のそれぞれの先端部分を軸方向に沿って重複させて、径方向の対向面に隙間を持たせ、この対向面間に例えばＯリング２３のような弾性部材を介在させることで、スリップリング４９、５０とブラシ７２、７３の周囲空間の気密性をより確実に高めることができる。

さらに、重複している筒部の小径側（図４では筒部９２だが、反対に筒部９０を小径側にしてもよい）の樹脂の熱膨張率を、大径側（図４では筒部９０だが、反対に筒部９２を大径側にしてもよい）の樹脂の熱膨張率よりも大きくするようにしてもよい。これにより、車両用交流発電機１００の発電時にこれらの筒部９０、９２の間の隙間の間隔が熱膨張率の差によって縮小するため、さらに重複部の気密性を安定して確保することができる。

一実施形態の車両用交流発電機の全体構成を示す図である。 リア側の転がり軸受ボックスおよび樹脂キャップとブラシ装置の詳細構造を示す断面図である。 ブラシホルダとスリップリングカバーの組み合わせの変形例を示す図である。 他の実施形態を示す図である。

符号の説明

１ フロント側フレーム
２ リア側フレーム
３ 固定子
４ 回転子
６ 電圧調整器
７ ブラシ装置
８ 整流装置
９ リアカバー
１１、２１ 転がり軸受ボックス
２２ 樹脂キャップ
２３ Ｏリング
３０ 開口部
４１ 界磁巻線
４２、４３ ポールコア
４４ 回転軸
４５、４６ 転がり軸受
４７、４８ 冷却ファン
４９、５０ スリップリング
７１ ブラシホルダ
７２、７３ ブラシ
７５ スリップリングカバー
９０、９２ 筒部
１００ 車両用交流発電機

Claims (5)

1. 回転子の回転軸に設けられたスリップリングと、
   前記スリップリングと前記ブラシの周囲空間を包囲する樹脂包囲部材と、
   前記回転子を回転可能に支持する軸受を収容する軸受収容部と、
   前記軸受を収容時に前記軸受と前記軸受収容部との間に挿入される樹脂キャップと、
   を備え、前記軸受収容部と前記樹脂包囲部材は、フレームに形成された前記回転軸を通すために用いられる開口部を挟んで配置され、
   前記開口部を通して、前記樹脂キャップの一部と前記樹脂包囲部材の一部を嵌合させたことを特徴とする車両用交流発電機。
2. 請求項１において、
   前記樹脂キャップと前記樹脂包囲部材とが嵌合する部位は、ともに前記回転軸方向に延びた筒部を有しており、これら２つの筒部の先端部分が前記軸方向に沿って重複していることを特徴とする車両用交流発電機。
3. 回転子の回転軸に設けられたスリップリングと、
   前記スリップリングと前記ブラシの周囲空間を包囲する樹脂包囲部材と、
   前記回転子を回転可能に支持する軸受を収容する軸受収容部と、
   前記軸受を収容時に前記軸受と前記軸受収容部との間に挿入される樹脂キャップと、
   を備え、前記軸受収容部と前記樹脂包囲部材は、フレームに形成された前記回転軸を通すために用いられる開口部を形成しつつ前記回転軸方向に延びる筒部が、前記樹脂キャップの一部に対して前記回転軸方向に重複して径方向に隙間を形成する対向面を持ち、
   前記対向面と前記樹脂キャップの一部との間に弾性部材が配置されていることを特徴とする車両用交流発電機。
4. 請求項３において、
   前記筒部は円筒形状であり、
   前記対向面と前記樹脂キャップの一部のうち小径側の外周または大径側の内側に設けられた溝に前記弾性部材としてのＯリングが配置されていることを特徴とする車両用交流発電機。
5. 請求項２〜４のいずれかにおいて、
   前記対向面と前記樹脂キャップの一部のうち小径側の熱膨張率は、大径側の熱膨張率よりも大きいことを特徴とする車両用交流発電機。

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