JP2006340467A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】 多種多様の搭載状態においてブラシ周辺への異物の浸入を防止するとともに、様々な車両環境においてブラシの環境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。
【解決手段】 車両用交流発電機１は、回転軸３３に設けらたスリップリング３７、３８と、ブラシ５１、５２を収納するブラシホルダ５３と、ブラシホルダ５３とともにスリップリング３７、３８の外周部を覆うスリップリングカバー５４と、ブラシ５１、５２を含む電気部品を覆うリアカバー７とを備えている。リアカバー７には、スリップリング３７、３８のブラシ摺動部から外部へ連通する第１の吸排気口７１と、ブラシホルダ５３のブラシ収納部から外部へ連通する第２の吸排気口７２とが形成されており、第１および第２の吸排気口７１、７２を通してブラシ摺動部近傍の内部空間に対する吸排気を行う。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自動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。

従来から知られている一般的な車両用交流発電機は、固定子とその内周側に対向配置された回転子とがハウジングに収容されており、回転子には回転に伴い冷却風を発生させる冷却ファンが固定されている。この冷却ファンによって回転軸の回転に伴い冷却風を発生させ、ハウジングに設けられた吐出窓から冷却風を排出する構造になっている。また、回転軸には回転軸と一体に回転するスリップリングが固定されており、このスリップリングに摺接するブラシを収納するブラシホルダや、ブラシを含む電気部品を覆うリアカバーなどが備わっている。

このような従来の車両用交流発電機について、昇温によるブラシ摩耗を抑制するために、通風経路の確保およびブラシへの被水の防止を図る必要がり、ブラシホルダ端面に複数の屈曲部を有する迷路状の溝形状を付加させるものや（特許文献１参照。）、ブラシホルダとリアカバー間に冷却風経路を有するシール部材を配置させるもの（特許文献２参照。）、シール部材の冷却風通路が複数の屈曲部を有する迷路状のもの（特許文献３参照。）、ブラシホルダに形成される凹部へスリップリングカバーの一部を挿入することで迷路構造としたもの（特許文献４参照。）などが提案されている。
実開昭５８−５１６６３（第１頁、図１−６） 特公平７−３２５７１号公報（第３−５頁、図１−１３） 特開平５−１９９７０１（第３−５頁、図１−１３） 特開２０００−１３９０５８（第３−５頁、図１−１０）

ところで、上述した特許文献に開示された従来の車両用交流発電機では、現在の車両への多種多様な搭載状態、特にオフロード車の使用環境悪化等に対して、ブラシ内部への異物の浸入が完全に排除できないおそれがあり、ブラシの環境性が悪化するという問題がある。この問題に対して、車両側で防水カバーを付加したりする対策も考えられるが、車両用交流発電機の周囲を隙間なく覆うことは冷却風の吸排気の都合から困難であって被水を完全に防止することはできない。このため、車両用交流発電機としてコストアップを伴わず、簡単な構造で異物浸入を防止するとともに環境性を向上させることができる車両用交流発電機が望まれている。

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、多種多様の搭載状態においてブラシ周辺への異物の浸入を防止するとともに、様々な車両環境においてブラシの環境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、回転軸に設けられ回転軸と一体に回転するスリップリングと、スリップリングに摺接するブラシを収納するブラシホルダと、ブラシホルダとともにスリップリングの外周部を覆うスリップリングカバーと、ブラシを含む電気部品を覆うリアカバーとを備えており、リアカバーには、スリップリングのブラシ摺動部から外部へ連通する第１の吸排気口と、ブラシホルダのブラシ収納部から外部へ連通する第２の吸排気口とが形成されており、第１および第２の吸排気口を通してブラシ摺動部近傍の内部空間に対する吸排気を行っている。これにより、多種多様の搭載状態において車両用発電機内部への被水によるブラシ周辺への異物侵入を完全に防止することができる。また、ブラシ周辺の内部空間に連通する吸排気口の位置や方向を車両環境に応じて容易に変更することができるため、格段にブラシの環境性を向上させることができる。

また、上述したブラシホルダとリアカバーの間には、ブラシ摺動部の周囲の内部空間の気密性を得るシール部材が介在されており、シール部材には、第１および第２の吸排気口に対応して開口部が形成されていることが望ましい。あるいは、上述した第２の吸排気口に対応してブラシホルダの端面に、ブラシ収納部に連通する貫通穴が形成されていることが望ましい。これにより、異物浸入防止と環境性向上の効果を維持してブラシホルダとリアカバーの間を確実にシールすることができる。

また、上述した第２の吸排気口より吸気し、第１の吸排気口より排気することが望ましい。これにより、比較的温度が低い空気でブラシを直接冷却することでブラシ磨耗を抑制することがでるとともに、ブラシの摺動によって発生するブラシ粉を第１の吸排気口を通して排出することができる。

また、上述したスリップリングカバーの内壁面は、軸方向に対して所定角度傾斜していることが望ましい。特に、上述した第１の吸排気口は、スリップリングカバーの傾斜した内壁面の終端部付近に形成されていることが望ましい。これにより、ブラシ粉を第１の吸排気口に向かって移動させてより確実に排出することができる。

また、上述した第１および第２の吸排気口は、中間部材を介して車両側の吸排気装置に接続されていることが望ましい。これにより、吸排気装置の作動に伴って確実な通気およびブラシ粉排出が可能になり、例えば冠水状態の使用環境においても異物浸入防止と環境性向上の効果を得ることが可能になる。

また、上述した第２の吸排気口の開口面は、車両走行時に発生する空気流に向かって配置されていることが望ましい。これにより、吸排気装置を用いない場合であっても吸排気の作用を生じさせることができる。また、排気側の開口面と吸気側の開口面のそれぞれの向きを異ならせることにより、同一方向の場合に必要となる防風壁が不要となる。

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断面図である。また、図２は一実施形態の車両用発電機の要部の拡大断面図である。図１に示すように、本実施形態の車両用交流発電機１は、電機子巻線２３が巻装された固定子２と、固定子２の内周側に対向配置されて界磁巻線３１が巻装された回転子３と、回転子３の軸方向両端面に固定されて回転子３の回転に伴って冷却風を発生させる冷却風発生手段としての冷却ファン３５、３６と、固定子２および回転子３を保持するフロント側ハウジング４ａおよびリア側ハウジング４ｂと、界磁巻線３１に給電するブラシ装置５と、出力電圧を所定値に制御する電圧制御装置６と、ブラシ装置５や電圧制御装置６等の電気部品を覆ってこれらを異物から保護するリアカバー７と、回転子３にエンジン（図示せず）からの回転駆動力を伝達するプーリ２０とを備えている。

フロント側ハウジング４ａには、側部に複数の冷却風吐出窓４２が形成されている。これらの冷却風吐出窓４２は、プーリ２０側の冷却ファン３５を回転させたときに発生する遠心方向の冷却風をフロント側ハウジング４ａの外部に吐出するためのものである。また、リア側ハウジング４ｂには、側部に複数の冷却風吐出窓４２が形成されている。これらの冷却風吐出窓４２は、リアカバー７側の冷却ファン３６を回転させたときに発生する遠心方向の冷却風をリア側ハウジング４ｂの外部に吐出するためのものである。

回転子３の回転軸３３には、その先端に固定されて回転軸３３とともに一体に回転するスリップリング３７、３８が設けられている。ブラシ装置５は、これら２つのスリップリング３７、３８のそれぞれに摺接する２つのブラシ５１、５２を収納するブラシホルダ５３と、ブラシホルダ５３とともにスリップリング３７、３８の外周を覆うスリップリングカバー５４と、組み付け時にブラシホルダ５３およびスリップリングカバー５４の軸方向端部に配置されてスリップリング３７、３８の周辺に形成される空間の気密性を高める２つのシール部材５５、５６とを含んで構成されている。これらシール部材５５、５６は、板状のゴム材料によって形成されている。

リアカバー７は、ブラシ５１、５２を含む電気部品、具体的にはリア側ハウジング４ｂの外側に取り付けられるブラシ装置５や電圧制御装置６等を覆うように取り付けられ、これらを異物から保護する。このリアカバー７は、樹脂材料によって形成され、ブラシ装置５の内部への吸排気を行う筒状の第１および第２の吸排気口７１、７２を有する。本実施形態では、第１の吸排気口７１が排気用に用いられ、第２の吸排気口７２が吸気用に用いられている。次に、これら第１および第２の吸排気口７１、７２とその周辺構造の詳細について説明する。

図３は、ブラシホルダ５３とスリップリングカバー５４との組み付け状態を示すブラシ装置５の斜視図である。また、図４はブラシ５１、５２を組み付ける前のブラシホルダの斜視図である。図５は、スリップリングカバー５４の斜視図である。図６は。シール部材５５、５６とブラシホルダ５３およびスリップリングカバー５４との位置関係を示す斜視図である。

熱硬化性樹脂よりなるブラシホルダ５３は、ブラシ５１、５２を収納するための第１収納部（ブラシ収納部）１５０とピグテールを収納するための第２収納部１５１とが形成された箱部１５２を備え、箱部１５２のスリップリング３７、３８側が、その表面積を拡大させるために、スリップリング３７、３８の外周面に沿った凹曲面状に形成された肉厚部１５３になっている。ブラシホルダ５３は、箱部１５２の径方向に沿った両側の端面１５４に、金属板よりなる正極側および負極側の端子１５５を突出させて一体にモールド成形されている。また、肉厚部１５３の凹曲面状に形成された面の径方向における両端部には、軸方向の全長にわたって断面が長方形形状を有する凹部１５６が形成されており、肉厚部１５３の径方向に沿った両端面には、それぞれ２個ずつの凸部１５７が形成されている。また、上述した箱部１５２の上面１５９のほぼ中央には、第１収納部１５０に連通する貫通穴１７０が形成されている。

スリップリングカバー５４は、回転軸３３の一方端側に形成されたスリップリング３７、３８を覆って保護するためのものであり、筒体の周の約１／４を取り除いた形状を有し、径方向の断面形状が円周の約３／４となる。したがって、スリップリングカバー５４は、周方向に約３／４円を有する樹脂材料（例えばナイロン製）からなるほぼ円筒状の周壁１６０によって構成されている。この周壁１６０の周方向における両端部には、ブラシホルダ５３の凹部１５６と嵌め合わされるための、軸方向に伸びる比較的薄肉のＶ字状凸部１６１が形成されている。また、Ｖ字状凸部１６１の外側には、ブラシホルダ５３の凸部１５７と係合するかぎ状の突起部１６２が形成されている。

図２に示すように、リアカバー７に形成された第１の吸排気口７１は、スリップリング３７、３８のブラシ摺動部を含む内部空間からリアカバー７の外部へ連通する位置に設けられている。また、第２の吸排気口７２は、ブラシホルダ５３の第１収納部１５０からリアカバー７の外部へ連通する位置に設けられている。この第２の吸排気口７２は、ブラシホルダ５３の箱部１５２の上面１５９に形成された貫通穴１７０と同じ位置に形成されており、これら第２の吸排気口７２と貫通穴１７０によってブラシホルダ５３の第１収納部１５０と外部とをつなぐ吸気経路が形成される。なお、図６に示すように、一方のシール部材５６には、第１および第２の吸排気口７１、７２に対応する位置に開口部５６１、５６２が形成されている。

このように、本実施形態の車両用交流発電機１のリアカバー７には、スリップリング３７、３８のブラシ摺動部から外部へ連通する第１の吸排気口７１と、ブラシホルダ５３のブラシ収納部としての第１収納部１５０から外部へ連通する第２の吸排気口７２とが形成されており、これら第１および第２の吸排気口７１、７２を通してブラシホルダ５３の内部空間に対する吸排気を行っている。これにより、車両用交流発電機１内部への被水によるブラシ５１、５２周辺への異物侵入を完全に防止することができる。また、ブラシ５１、５２周辺の内部空間に連通する第１および第２の吸排気口７１、７２の位置や方向を車両環境に応じて容易に変更することができるため、格段にブラシの環境性を向上させることができる。

また、ブラシホルダ５３とリアカバー７の間には、ブラシ摺動部の周囲の内部空間の気密性を得るシール部材５６が介在されており、このシール部材５６には、第１および第２の吸排気口７１、７２に対応して開口部５６１、５６２が形成されている。また、第２の吸排気口７２に対応してブラシホルダ５３の端面（上面１５９）に、第１収納部１５０に連通する貫通穴１７０が形成されている。これにより、異物浸入防止と環境性向上の効果を維持してブラシホルダ５３とリアカバー７の間を確実にシールすることができる。

また、第２の吸排気口７２より吸気し、第１の吸排気口７１より排気することにより、比較的温度が低い空気でブラシ５１、５２を直接冷却することでブラシ磨耗を抑制することがでるとともに、ブラシ５１、５２の摺動によって発生するブラシ粉を第１の吸排気口７１を通して排出することができる。

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。図７は、第１および第２の吸排気口とその周辺の変形例を示す車両用交流発電機の要部拡大図である。図７に示す変形例では、スリップリングカバー５４の内壁面を回転軸３３に対して所定角度傾斜させている。回転軸３３が地面と水平に配置され、回転軸３３を挟んでブラシ５１、５２側が天方向に、スリップリングカバー５４が地方向に配置されている場合を想定すると、このスリップリングカバー５４の内壁面の傾斜方向は、リアカバー７に近づくにつれて下る方向となっている。また、図７に示す変形例では、リアカバー７の第１の吸排気口７１は、スリップリングカバー５４の傾斜した内壁面の終端部付近（リアカバー７に近接した部分）に対応して形成されている。これにより、ブラシ粉を第１の吸排気口７１に向かって移動させてより確実に排出することができる。

また、図７に示すように（図２に示す構造についても同様）、第１および第２の吸排気口７１、７２をチューブ状の中間部材を介して車両側に設置された吸排気装置１００に連結して強制的な吸排気を行うことにより、吸排気装置１００の作動に伴って確実な通気およびブラシ粉排出が可能になり、例えば冠水状態の使用環境においても異物浸入防止と環境性向上の効果を得ることが可能になる。

図８は、第１および第２の吸排気口とその周辺の他の変形例を示す車両用交流発電機の要部拡大図である。図８に示す変形例では、第１の吸排気口７１の開口面と第２の吸排気口７２の開口面のそれぞれの向きを異ならせている。これにより、同一方向の場合に必要となる防風壁が不要となる。

また、上述した実施形態の第１および第２の吸排気口７１、７２の開口面は、車両走行時に発生する空気流に向かって配置するようにしてもよい。これにより、例えば、吸気側となる第２の吸排気口７２の開口面をこの空気流の上流に向けて配置し、排気側となる第１の吸排気口７１の開口面をこの空気流の下流に向けて配置することにより、図７に示した吸排気装置１００を用いずに効率よく吸排気の作用を生じさせることができる。

一実施形態の車両用交流発電機の断面図である。 一実施形態の車両用発電機の要部の拡大断面図である。 ブラシホルダとスリップリングカバーとの組み付け状態を示すブラシ装置の斜視図である。 ブラシを組み付ける前のブラシホルダの斜視図である。 スリップリングカバーの斜視図である。 シール部材とブラシホルダおよびスリップリングカバーとの位置関係を示す斜視図である。 第１および第２の吸排気口とその周辺の変形例を示す車両用交流発電機の要部拡大図である。 第１および第２の吸排気口とその周辺の他の変形例を示す車両用交流発電機の要部拡大図である。

符号の説明

１ 車両用交流発電機
２ 固定子
３ 回転子
５ ブラシ装置
７ リアカバー
２３ 電機子巻線
３３ 回転軸
３５、３６ 冷却ファン
３７、３８ スリップリング
５１、５２ ブラシ
５３ ブラシホルダ
５４ スリップリングカバー
５５、５６ シール部材
７１ 第１の吸排気口
７２ 第２の吸排気口

Claims (9)

1. 回転軸に設けられ前記回転軸と一体に回転するスリップリングと、前記スリップリングに摺接するブラシを収納するブラシホルダと、前記ブラシホルダとともに前記スリップリングの外周部を覆うスリップリングカバーと、前記ブラシを含む電気部品を覆うリアカバーとを備えた車両用交流発電機において、
   前記リアカバーには、前記スリップリングのブラシ摺動部から外部へ連通する第１の吸排気口と、前記ブラシホルダのブラシ収納部から外部へ連通する第２の吸排気口とが形成されており、前記第１および第２の吸排気口を通して前記ブラシ摺動部近傍の内部空間に対する吸排気を行う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、
   前記ブラシホルダと前記リアカバーの間には、前記ブラシ摺動部の周囲の前記内部空間の気密性を得るシール部材が介在されており、前記シール部材には、前記第１および第２の吸排気口に対応して開口部が形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
3. 請求項１または２において、
   前記第２の吸排気口に対応して前記ブラシホルダの端面に、前記ブラシ収納部に連通する貫通穴が形成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１〜３のいずれかにおいて、
   前記第２の吸排気口より吸気し、前記第１の吸排気口より排気することを特徴とする車両用交流発電機。
5. 請求項４において、
   前記スリップリングカバーの内壁面は、軸方向に対して所定角度傾斜していることを特徴とする車両用交流発電機。
6. 請求項５において、
   前記第１の吸排気口は、前記スリップリングカバーの傾斜した前記内壁面の終端部付近に形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
7. 請求項１〜６のいずれかにおいて、
   前記第１および第２の吸排気口は、中間部材を介して車両側の吸排気装置に接続されていることを特徴とする車両用交流発電機。
8. 請求項１〜７のいずれかにおいて、
   前記第２の吸排気口の開口面は、車両走行時に発生する空気流に向かって配置されていることを特徴とする車両用交流発電機。
9. 請求項１〜８のいずれかにおいて、
   前記第１および第２の吸排気口のそれぞれの開口面は、互いに異なる向きに形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
   

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