JP4007207B2

JP4007207B2 - 車両用交流発電機

Info

Publication number: JP4007207B2
Application number: JP2003033052A
Authority: JP
Inventors: 中村　　重信; 井畑　　幸一
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2023-02-12
Also published as: JP2004248354A; US7141900B2; US20040155540A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
車両用交流発電機の発電制御装置であるレギュレータは、高信頼性および小型化のためＩＣ化されて内蔵されたＩＣレギュレータが一般的になっている。このＩＣレギュレータは、開発された当初は、車両用交流発電機の出力電圧が所定値になるように、回転子の界磁巻線に流す電流を制御して界磁極の起磁力を調整する機能が主なものであった。しかし、最近では、燃費向上やドライバビリティ向上などを目的として、車両情報を車載コンピュータなどから取り込んで各種の発電制御を行う機能がＩＣレギュレータに求められている。例えば、アイドル回転時において電気負荷をオンした際に急激な駆動トルク上昇を抑えるように徐々に発電量を増やす徐励制御機能や、車両の減速時に調整電圧を上げて強制的に発電を行って運動エネルギーを電気エネルギーに変換してエネルギー回生を行う回生制御機能などが求められている。ＩＣレギュレータに求められるこれら各種の機能は、車両の種類等によって異なっているため、最近ではＩＣレギュレータの種類も増えつつあり、車両側の外部回路との間で電気信号の授受を行う端子の数が異なるのはもちろんのこと、これらの端子の向きや端子を保護しているコネクタ形状、配置も様々なものが設定されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
【０００３】
一方、ＩＣレギュレータ本体は、外部回路から電気信号を取り込む端子やコネクタと、制御対象となる車両用交流発電機本体との間の電気接続を行う端子（例えば、界磁巻線に接続されるブラシの端子や、フレーム接地用の端子など）とを一体モールドしたレギュレータケースに対して、電気的かつ機械的に固定される。
【０００４】
図８および図９は、このような従来のＩＣレギュレータの構造を示す斜視図である。図８には、回転子の回転軸に対し直角方向（径方向）に延びた外部接続端子とコネクタを持つレギュレータケースと、ＩＣレギュレータ本体との組み付け状態が示されている。また、図９には、回転軸に沿った方向に延びた外部接続端子とコネクタを持つレギュレータケースと、ＩＣレギュレータ本体との組み付け状態が示されている。いずれのタイプのＩＣレギュレータも、レギュレータケースに設けられた突起をＩＣレギュレータ本体の穴に係合させて位置決めを行い、機械的な固定を図るとともに、レギュレータケースとＩＣレギュレータ本体のそれぞれに設けられた端子同士の接合を行っている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２８８５７号公報（第４−５頁、図１−２）
【特許文献２】
特開２００１−２９８９０７号公報（第３−５頁、図１−２）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した特許文献１や特許文献２に開示された車両用交流発電機には、外部接続端子の数や向きあるいはコネクタ形状が異なるレギュレータケースが用いられているため、各車両に搭載される車両用交流発電機毎に異なるＩＣレギュレータを用意する必要があってコストダウンが難しいという問題があった。例えば、図８および図９に示した複雑な構造からわかるように、それぞれの端子を一体成形したレギュレータケースは、多方向抜きの複雑な型が必要であり、型のコストが高くなる。また、レギュレータケースとＩＣレギュレータ本体との固定や接合を行うためには、各々の治具が必要となり、治具製作コストだけでなく、その都度、治具セッティングを行うことによる工数面でのコストも上昇する。
【０００７】
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、コストダウンを図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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
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、回転子と、回転子と対向配置された固定子と、固定子の出力線に接続された整流装置と、出力電圧を制御するレギュレータと、外部回路との間で電気信号の授受を行う端子を有する個別コネクタと、レギュレータを整流装置や回転子等の内部回路と接続する端子を有する共通コネクタとを備え、個別コネクタと共通コネクタのそれぞれは、互いに係合する複数の凹凸部と、互いに当接する端子群とを有している。これにより、同じ共通コネクタを使用し、個別コネクタのみを要求仕様に応じて変更するだけで各種の車両用交流発電機に対応することが可能になるため、変更箇所が少なくて済み、レギュレータやコネクタの設計の簡略化によるコストダウンが可能になる。また、コネクタを共通コネクタと個別コネクタに分けたことにより、これらの分けられた各コネクタを製造するために用いられる型の形状が簡素化されるため、型の製造コストを低減することが可能になる。
【０００９】
また、上述した共通コネクタは、形状が異なる複数の個別コネクタのそれぞれに対応して共通に使用されることが望ましい。これにより、外部回路との間で電気信号の授受を行う端子の数や向きあるいはこの端子周辺のコネクタ形状が車両用交流発電機の機種毎に異なる場合であっても、個別コネクタを変更するだけで対応することが可能になる。
【００１０】
また、上述した複数の個別コネクタには、外部回路との間で電気信号の授受を行う端子が回転子の回転軸方向に延びる第１のコネクタと、回転子の径方向に延びる第２のコネクタが含まれていることが望ましい。これにより、回転子の軸方向に延びる端子を有するコネクタケースと、径方向に延びる端子を有するコネクタケースとを同じ共通コネクタを用いて製造することが可能になり、これにより、型構造の簡略化によるコストダウンを図ることができる。
【００１１】
また、上述した凹凸部は、共通コネクタについては回転子の回転軸方向および径方向の両方向に沿って個別に設けられており、個別コネクタについては回転子の回転軸方向および径方向の何れか一方の方向に沿って設けられていることが望ましい。これにより、共通コネクタに対して個別コネクタを異なる向きから取り付けることが可能になり、外部回路との間で電気信号の授受を行う端子の向きが異なる場合であっても同じ共通コネクタを用いることが容易となる。
【００１２】
また、上述した共通コネクタに設けられた凹凸部は、所定の間隔を有する複数の平面部を含んで構成されており、個別コネクタに設けられた凹凸部を複数の平面部の間に通すことにより、共通コネクタと個別コネクタとの間の位置決めが行われることが望ましい。これにより、共通コネクタに対する個別コネクタの位置決めや固定を安定して行うことが可能になり、作り易さが向上することによって工数低減によるコストダウンが可能になる。
【００１３】
また、上述した個別コネクタに設けられた端子群を構成する複数の端子と、共通コネクタに設けられた端子群を構成する複数の端子は、組み付けた際に互いに対向配置するように複数の対を構成していることが望ましい。これにより、共通コネクタと個別コネクタとの間の電気的な接続が容易となる。
【００１４】
また、上述した対を構成する一方の端子は直線形状に形成され、対を構成する他方の端子は屈曲形状に形成されていることが望ましい。これにより、共通コネクタと個別コネクタとの間で、対応する端子同士を接触させることが容易となり、これらの間の電気的接続を確実に行うことができる。
【００１５】
また、上述した個別コネクタに設けられた端子群には、外部回路との間で電気信号の授受を行う端子を回転子の回転軸方向に沿って配置したときに共通コネクタの端子群と当接する第１の端子群と、外部回路との間で電気信号の授受を行う端子を回転子の径方向に沿って配置したときに共通コネクタの端子群と当接する第２の端子群とが含まれており、第１および第２の端子群の中で共通コネクタの端子群と未接続の端子が除去加工されることが望ましい。あるいは、上述した共通コネクタに設けられた端子群には、同じ形状を有する個別コネクタを異なる方向から組み付けたときにそれぞれの個別コネクタの端子群と当接する複数の端子群が含まれており、共通コネクタの端子群に含まれる端子の中で、個別コネクタの端子群と未接続の端子が除去加工されることが望ましい。これにより、車両用交流発電機の機種が異なる場合に、共通コネクタのみならず個別コネクタも共通に使用することができるため、型の種類をさらに低減することによるコストダウンが可能になる。また、同じ個別コネクタを用いることにより、レギュレータと個別コネクタを接続する治具は同じものを用いることができるため、この治具の共用化によるコストダウンや、いつも同じ治具を用いることによる工数低減に伴うコストダウンが可能になる。
【００１６】
また、上述した共通コネクタに設けられた端子群に含まれる端子数は、個別コネクタに設けられた端子群に含まれる端子数以上であることが望ましい。これにより、レギュレータの機能の相違等に応じて端子数が異なる個別コネクタを用いた場合であっても、同じ共通コネクタを使用することが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
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、図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明を適用した一実施形態の車両用交流発電機１の断面図である。図１に示すように、本実施形態の車両用交流発電機１は、エンジンからベルト（図示せず）およびプーリ１０を介して回転駆動される回転子２と、電機子として働く固定子４と、回転子２と固定子４とを一対の軸受け３ｃ、３ｄを介して支持するフロントフレーム３ａおよびリアフレーム３ｂと、固定子４に接続されて交流出力を直流出力に変換する整流装置５と、回転子２の界磁コイル２２に界磁電流を供給するブラシを保持するブラシ装置７と、出力電圧を制御するＩＣレギュレータ９と、車両との間で電気信号を入出力する端子を持つコネクタケース６と、整流装置５やＩＣレギュレータ９やブラシ装置７等を覆うようにリアフレーム３ｂの端面に取り付けられる樹脂製の保護カバー８等を含んで構成されている。
【００１８】
次に、コネクタケース６の詳細について説明する。図２は、コネクタケース６の具体例を示す平面図であり、コネクタケース６をブラシ装置７とともに整流装置５に取り付けた状態が示されている。また、図３はコネクタケース６の分解斜視図である。
【００１９】
これらの図に示すコネクタケース６は、エンジン制御装置等の外部回路（図示せず）との間で電気信号の授受を行う端子が回転子２の回転軸方向に延びた構造を有しており、共通コネクタ１００と個別コネクタ２００とを組み合わせることにより構成されている。
【００２０】
図４は、図３に示した共通コネクタ１００をＡ方向から見た矢視図である。また、図５は図４に示した共通コネクタ１００をＰ方向から見た矢視図である。
共通コネクタ１００は、ＩＣレギュレータ９を整流装置５やブラシ装置７、回転子２の界磁コイル２２等の車両用交流発電機１の内部回路に接続する複数の端子１１０と、個別コネクタ２００側との接続に用いられる複数の端子１２０と、これらの端子１１０、１２０を一体モールドした共通コネクタケース１３０とを含んで構成されている。共通コネクタケース１３０は、回転軸方向に沿って平行に設けられた対面する２つの側壁部１４０、１５０と、これらの側壁部１４０、１５０の互いに対向する位置に回転軸に対して垂直な径方向に形成された一対の凹凸部１４２、１５２と、回転軸方向に形成された一対の凹凸部１４４、１５４とを有している。
【００２１】
また、個別コネクタ２００は、外部回路との間で電気信号の授受を行う複数の端子２１０と、共通コネクタ１００側との接続に用いられる複数の端子２２０と、これらの端子２１０、２２０を一体モールドした個別コネクタケース２３０とを含んで構成されている。個別コネクタケース２３０は、回転軸方向に沿って平行に設けられた２つの側壁部２４０、２５０と、これらの側壁部２４０、２５０の所定位置に回転軸方向に対して垂直な径方向に形成された一対の凹凸部２４２、２５２とを有している。一方の凹凸部２４２は、共通コネクタ１００の一方の側壁部１４０に設けられた凹凸部１４２に係合する位置および形状を有しており、この凹凸部１４２を構成する２つの平面部１４２Ａ、１４２Ｂの間を通すことで、共通コネクタ１００に対して個別コネクタ２００の位置決めおよび固定が行われる。同様に、他方の凹凸部２５２は、共通コネクタ１００の他方の側壁部１５０に設けられた凹凸部１５２に係合する位置および形状を有しており、この凹凸部１５２を構成する２つの平面部の間を通すことにより、共通コネクタ１００に対して個別コネクタ２００の位置決めおよび固定が行われる。このようにして共通コネクタ１００に個別コネクタ２００が取り付け固定された状態において、共通コネクタ１００に設けられた複数の端子１２０と個別コネクタ２００に設けられた複数の端子２２０とが互いに当接することにより、対向配置した複数の端子対からなる端子群が形成される。これら複数の端子対に対して半田付けや溶接等の電気的接合が行われる。なお、電気的接合が行われた後に、これらの端子対に対し絶縁樹脂によるコーティングを行ったり、絶縁部材によって形成された成形キャップを被せることにより、隣接した端子対同士の相互の絶縁が確保される。
【００２２】
このように、本実施形態では、共通コネクタ１００と個別コネクタ２００によってコネクタケース６が構成されているため、同じ共通コネクタ１００を使用し、個別コネクタ２００のみを要求仕様に応じて変更するだけで各種の車両用交流発電機１に対応することが可能になる。このため、異なる仕様のレギュレータケース６を設計する場合であっても、変更箇所が少なくて済み、ＩＣレギュレータ９やコネクタケース６の設計の簡略化によるコストダウンが可能になる。また、コネクタケース６を共通コネクタ１００と個別コネクタ２００に分けたことにより、これらの分けられた各コネクタを製造するために用いられる型の形状が簡素化されるため、型の製造コストを低減することが可能になる。
【００２３】
図６は、異なる形状の個別コネクタ２００Ａを組み合わせたコネクタケース６Ａの分解斜視図である。図６に示したコネクタケース６Ａは、外部回路との間で電気信号の授受を行う端子が回転子２の回転軸方向と垂直な径方向に延びた構造を有しており、共通コネクタ１００と個別コネクタ２００Ａとを組み合わせることにより構成されている。共通コネクタ１００は、図３に示した共通コネクタ１００と同じものが用いられる。
【００２４】
また、個別コネクタ２００Ａは、外部回路との間で電気信号の授受を行う径方向に延びた複数の端子（図示せず）と、共通コネクタ１００側との接続に用いられる複数の端子２２０Ａと、これらの端子２２０Ａ等を一体モールドした個別コネクタケース２３０Ａとを含んで構成されている。個別コネクタケース２３０Ａは、回転軸方向に沿って平行に設けられた２つの側壁部２４０Ａ、２５０Ａと、これらの側壁部２４０Ａ、２５０Ａの所定位置に回転軸方向に沿って形成された一対の凹凸部２４４、２５４とを有している。一方の凹凸部２４４は、共通コネクタ１００の一方の側壁部１４０に設けられた凹凸部１４４に係合する位置および形状を有しており、この凹凸部１４４を構成する２つの平面部１４４Ａ、１４４Ｂの間を通すことで、共通コネクタ１００に対して個別コネクタ２００Ａの位置決めおよび固定が行われる。同様に、他方の凹凸部２５４は、共通コネクタ１００の他方の側壁部１５０に設けられた凹凸部１５４に係合する位置および形状を有しており、この凹凸部１５４を構成する２つの平面部１５４Ａ、１５４Ｂの間を通すことにより、共通コネクタ１００に対して個別コネクタ２００Ａの位置決めおよび固定が行われる。このようにして共通コネクタ１００に個別コネクタ２００Ａが取り付け固定された状態において、共通コネクタ１００に設けられた複数の端子１２０と個別コネクタ２００Ａに設けられた複数の端子２２０Ａとが互いに当接することにより、対向配置した複数の端子対からなる端子群が形成される。これら複数の端子対に対して半田付けや溶接等の電気的接合が行われる。また、個別コネクタ２００Ａに設けられた複数の端子２２０Ａは、図６に示すような屈曲形状を有しており、個別コネクタ２００Ａを共通コネクタ１００に組み付けた際に、端子２２０Ａが端子１２０に対して確実に当接（接触）するようになっている。
【００２５】
このように、外部回路との間で電気信号の授受を行う端子が回転子２の回転軸方向に延びる個別コネクタ２００（第１のコネクタ）と、回転子の径方向に延びる個別コネクタ２００Ａ（第２のコネクタ）のそれぞれに対して同じ共通コネクタ１００を用いることができるため、回転子２の回転軸方向に延びる端子を有するコネクタケースと径方向に延びる端子を有するコネクタケースとを同じ共通コネクタ１００を用いて製造することができ、型構造の簡略化によるコストダウンを図ることができる。
【００２６】
また、共通コネクタ１００については、凹凸部１４２、１４４、１５２、１５４を回転子２の回転軸方向および径方向の両方向に沿って個別に設けるとともに、個別コネクタ２００、２００Ａについては、凹凸部２４２、２４４、２５２、２５４を回転子２の回転軸方向および径方向の何れか一方の方向に沿って設けることにより、共通コネクタ１００に対して個別コネクタ２００、２００Ａを異なる向きから取り付けることが可能になり、外部回路との間で電気信号の授受を行う端子の向きが異なる場合であっても同じ共通コネクタ１００を用いることが容易となる。
【００２７】
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、２種類の個別コネクタ２００、２００Ａを別々に用意して、仕様の異なる車両用交流発電機に用いるコネクタケース６、６Ａを構成するようにしたが、同じ個別コネクタを用いて、その取り付け方法を変更した２種類のコネクタケースを構成するようにしてもよい。
【００２８】
図７は、個別コネクタの変形例を示す図である。図７に示す個別コネクタ２００Ｂは、図３に示した個別コネクタ２００の複数の端子２２０（第１の端子群）と図６に示した個別コネクタ２００Ａの複数の端子２２０Ａ（第２の端子群）の両方が一体モールドされた個別コネクタケース２３０Ｂを有している。この個別コネクタケース２３０Ｂの外観自体は、図３に示した個別コネクタケース２３０や図６に示した個別コネクタケース２３０Ａと同じであり、すなわち凹凸部２５２は凹凸部２４４と同一であり、凹凸部２４２は凹凸部２５４と同一である。そして、２種類の端子２２０、２２０Ａの両方が設けられている点が異なっている。この個別コネクタ２００Ｂは、共通コネクタ１００との接続に用いられない未接続の端子２２０あるいは２２０Ａが、必要に応じて除去加工される。端子２２０Ａを除去加工することにより、個別コネクタ２００Ｂを図３に示した個別コネクタ２００として使用することができ、端子２２０を除去加工することにより、個別コネクタ２００Ｂを図６に示した個別コネクタ２００Ａとして使用することができる。これにより、同じ個別コネクタ２００Ｂを用いて外部回路との接続端子が回転子の軸方向にも径方向にも組み合わせることができるので成形型が一つで対応できるとともに、レギュレータ９と個別コネクタ２００Ｂを接続する治具は同じものを用いることができるため、型費のコストダウンや接続治具の共用化によるコストダウンや、いつも同じ治具を用いることによる工数低減に伴うコストダウンが可能になる。
【００２９】
また、上述した実施形態では、共通コネクタ１００の端子１２０と個別コネクタ２００、２００Ａ、２００Ｂの端子２２０、２２０Ａの数が同じである場合を説明したが、あらかじめ共通コネクタ１００の端子１２０の端子数の方が多くなるように設定してもよい。これにより、レギュレータ９の機能の相違等に応じて端子数が異なる個別コネクタ２００等を用いた場合であっても、同じ共通コネクタ１００を使用することが可能になる。
【００３０】
また、図７に示した例では、個別コネクタ２００Ｂに２種類の端子２２０、２２０Ａを設けておいて、未接続の端子を除去加工するようにしたが、反対に、共通コネクタに２種類の端子を設けておいて、未接続の端子を除去加工するようにしてもよい。例えば、個別コネクタ２００を図６に示した個別コネクタ２００Ａと同様の方向に取り付けたときに、個別コネクタ２００の端子２２０と当接する位置に新たな端子を追加する設計変更を共通コネクタ１００に対して行うことにより、個別コネクタ２００を異なる向きにおいて共通使用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の車両用交流発電機の断面図である。
【図２】コネクタケースの具体例を示す平面図である。
【図３】コネクタケースの分解斜視図である。
【図４】図３に示した共通コネクタをＡ方向から見た矢視図である。
【図５】図４に示した共通コネクタをＰ方向から見た矢視図である。
【図６】異なる形状の個別コネクタを組み合わせたコネクタケースの分解斜視図である。
【図７】個別コネクタの変形例を示す図である。
【図８】従来のＩＣレギュレータの構造を示す斜視図である。
【図９】従来のＩＣレギュレータの構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１車両用交流発電機
２回転子
３ａフロントフレーム
３ｂリアフレーム
４固定子
５整流装置
６、６Ａコネクタケース
８保護カバー
９ＩＣレギュレータ
１００共通コネクタ
１１０、１２０、２１０、２２０端子
１３０共通コネクタケース
１４０、１５０側壁部
１４２、１４４、１５２、１５４凹凸部
２００、２００Ａ、２００Ｂ個別コネクタ
２３０、２３０Ａ、２３０Ｂ個別コネクタケース

Claims

回転子と、
前記回転子と対向配置された固定子と、
前記固定子の出力線に接続された整流装置と、
出力電圧を制御するレギュレータと、
外部回路との間で電気信号の授受を行う端子を有する個別コネクタと、
前記レギュレータを前記整流装置や前記回転子等の内部回路と接続する端子を有する共通コネクタとを備え、
前記個別コネクタと前記共通コネクタのそれぞれは、互いに係合する複数の凹凸部と、互いに当接する端子群とを有し、
前記個別コネクタにおいて前記外部回路との間で電気信号の授受を行う端子は、それを取り囲むケース内においてコネクタケース開口部に向けて一直線上に配置され、
前記共通コネクタは、形状が異なる複数の前記個別コネクタのそれぞれに対応して共通に使用され、
複数の前記個別コネクタには、前記外部回路との間で電気信号の授受を行う端子が前記回転子の回転軸方向に延びる第１のコネクタと、前記回転子の径方向に延びる第２のコネクタが含まれていることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１において、
前記凹凸部は、前記共通コネクタについては前記回転子の回転軸方向および径方向の両方向に沿って個別に設けられており、前記個別コネクタについては前記回転子の回転軸方向および前記径方向の何れか一方の方向に沿って設けられていることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１または２において、
前記共通コネクタに設けられた前記凹凸部は、所定の間隔を有する複数の平面部を含んで構成されており、
前記個別コネクタに設けられた前記凹凸部を前記複数の平面部の間に通すことにより、前記共通コネクタと前記個別コネクタとの間の位置決めが行われることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記個別コネクタに設けられた前記端子群を構成する複数の端子と、前記共通コネクタに設けられた前記端子群を構成する複数の端子は、組み付けた際に互いに対向配置するように複数の対を構成していることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項４において、
前記対を構成する一方の端子は直線形状に形成され、前記対を構成する他方の端子は屈曲形状に形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記個別コネクタに設けられた前記端子群には、前記外部回路との間で電気信号の授受を行う端子を前記回転子の回転軸方向に沿って配置したときに前記共通コネクタの前記端子群と当接する第１の端子群と、前記外部回路との間で電気信号の授受を行う端子を前記回転子の径方向に沿って配置したときに前記共通コネクタの前記端子群と当接する第２の端子群とが含まれており、前記第１および第２の端子群の中で前記共通コネクタの端子群と未接続の端子が除去加工されることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記共通コネクタに設けられた前記端子群には、同じ形状を有する前記個別コネクタを異なる方向から組み付けたときにそれぞれの前記個別コネクタの前記端子群と当接する複数の端子群が含まれており、前記共通コネクタの端子群に含まれる端子の中で、前記個別コネクタの端子群と未接続の端子が除去加工されることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１〜７のいずれかにおいて、
前記共通コネクタに設けられた前記端子群に含まれる端子数は、前記個別コネクタに設けられた前記端子群に含まれる端子数以上であることを特徴とする車両用交流発電機。