JP4412152B2 - 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。

一般に、乗用車等の車両では、エンジンのクランクの回転力はベルトを介して車両用交流発電機のプーリに伝達される。特に、複数の溝が形成されたポリＶタイプのプーリの場合には、ベルト組み付け時の溝位置間違いを防止することを目的としたつば部がプーリ溝の軸方向に沿った両側に設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このつば部の径が大きければ、その分だけプーリと軸受けとの当接部に雨水等が浸入しにくくなるため、軸受けに対する被水量を低減する効果もある。
特許第３５０９２９２号公報（第３−４頁、図１−５）

ところで、上述した特許文献１に開示されたつば部を有するプーリは、鍛造や切削で製造することが容易であるが、製造コスト削減のために鉄板をプレス成形して製造される鉄板プーリの場合にはあまり適した形状であるとはいえない。すなわち、鉄板をプレス成形する場合には端部以外の位置につば部を形成することは容易ではないため、つば部の径が小さくなることが考えられ、ベルトの掛け間違いのおそれがあるという問題があった。また、つば部の径が小さくなると、プーリと軸受けとの間の当接部に対して雨水等が浸入しやすくなり、軸受けの被水量が増大するという問題があった。軸受けの被水量増大は、異音の発生や寿命低下の原因となる。

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、ベルトの掛け間違いを防止するとともに軸受けの被水量を低減す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、回転軸と一体に回転する回転子と、回転子を内部に収容して回転軸を回転自在に保持するフレームと、フレームの外部であって回転軸の端部に固定されたプーリとを備えており、プーリは、反フレーム側端面に設けられてプーリ溝部よりも径が大きい第１のつば部と、フレーム側端面に設けられて第１のつば部よりも径が小さい第２のつば部とを有し、フレームは、プーリに対向する端面であって第２のつば部の外周に近接配置された凸部を有し、凸部の軸方向端面位置を、第２のつば部のフレーム側端部の位置よりも高く設定し、第２のつば部と凸部との間の径方向の距離を、プーリに掛けられるベルトの径方向の厚み未満に設定している。フレーム側のつば部の径を小さくすることによりベルトの掛け間違いが発生しやすくなるが、つば部の外周に凸部を近接配置することにより、ベルトの掛け間違いの際にベルトが凸部と干渉することでこの間違いを起こりにくくすることができ、ベルトの掛け間違いを防止することが可能になる。

また、ベルトの掛け間違い時にベルトを凸部に確実に干渉させることが可能になり、ベルトの掛け間違いを確実に防止することができる。

また、上述した凸部の軸方向端面位置を、プーリのフレーム側端面の位置よりも高く設定することが望ましい。これにより、回転軸が水平となるように車両用交流発電機を車両に組み付けた際の軸受けへの被水量を低減することができる。

また、上述したフレームは、回転子とともに回転する冷却ファンの回転に伴ってフレーム内に吸入される冷却風を取り入れる冷却風吸入窓をプーリに対向する端面に有しており、凸部は、冷却風吸入窓よりも内径側に設けられていることが望ましい。これにより、凸部を形成したことによる通風抵抗の増大を防止するとともに、冷却風吸入窓へ冷却風を吸入する際の案内板としての機能を凸部に持たせることが可能になり、冷却性を向上させることができる。

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造を示す断面図である。図１に示すように、本実施形態の車両用交流発電機１は、回転子２、固定子３、フロント側フレーム４、リヤ側フレーム５、ブラシ装置６、整流装置７、電圧調整器８、プーリ９等を含んで構成されている。

回転子２は、絶縁処理された銅線を円筒状かつ同心状に巻き回した界磁巻線２１を、それぞれが６個の爪部を有する界磁鉄心２２、２３によって、回転軸２４を通して両側から挟み込んだ構造を有している。また、フロント側（プーリ９側）の界磁鉄心２２の端面には、フロント側から吸い込んだ冷却風を軸方向および径方向に吐き出すために軸流式又は軸流式と遠心式を混合した冷却ファン２５が溶接等によって取り付け固定されている。同様に、リヤ側の界磁鉄心２３の端面には、リヤ側から吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すための遠心式の冷却ファン２６が溶接等によって取り付け固定されている。

回転軸２４のリヤ側には界磁巻線２１の両端に電気的に接続されたスリップリング２７、２８が形成されており、ブラシ装置６内のブラシ６１、６２をスリップリング２７、２８のそれぞれに押し当てた状態で組み付けることにより、整流装置７から界磁巻線２１に対して励磁電流が流れるようになっている。

固定子３は、固定子鉄心３１に形成された複数個のスロットに、三相の固定子巻線３２が所定間隔で巻き回されている。

整流装置７は、固定子３の三相の固定子巻線３２の出力電圧である三相交流を整流して直流出力を得るためのものであり、所定の間隔で固定される正極側放熱板および負極側放熱板と、それぞれの放熱板に半田付け等によって取り付けられた複数個の整流素子とを含んで構成されている。

フロント側フレーム４およびリヤ側フレーム５は、上述した回転子２および固定子３を収納しており、回転子２が回転軸２４を中心に回転可能な状態で支持されているとともに、回転子２の界磁鉄心２２、２３の外側に所定の隙間を介して配置された固定子３が固定されている。この固定子３の固定は、回転子２の回転方向に沿って等間隔に設けられた４箇所の支持部４２０にボルト３４を通して締め付けることにより行われる。

電圧調整器８は、界磁巻線２１に流す励磁電流を制御することにより車両用交流発電機１の出力電圧を調整するためのものであり、電気負荷と発電量とに応じて変化する出力電圧をほぼ一定に維持する。プーリ９は、エンジン（図示せず）の回転を車両用交流発電機１内の回転子２に伝えるためのものであり、回転軸２４の一方端（スリップリング２７等と反対側）にナット９１によって締め付け固定されている。また、ブラシ装置６、整流装置７、電圧調整器８を覆うように、これらを保護するリヤカバー９２が取り付けられている。

次に、フロント側フレーム４とプーリ９の詳細について説明する。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。また、図３はプーリ９とフロント側フレーム４の部分的な拡大断面図である。これらの図に示すように、フロント側フレーム４は、プーリ９に対向する位置に軸受け３６を収納する軸受け収納部４００を有している。軸受け３６とプーリ９との間にはカラー２９が配置されており、ナット９１を締め付けることにより、軸受け３６の内輪にカラー２９を挟んだ状態で、この内輪と一体化した回転軸２４にプーリ９を固定することができる。

プーリ９は、例えば鉄板をプレス成形することにより製造されており、複数の溝からなるプーリ溝部９１と、反フレーム側端面に設けられてプーリ溝部９１よりも径が大きいつば部９２と、フレーム端面に設けられてつば部９２よりも径が小さいつば部９３とを有する。つば部９２の直径をφＡ、つば部９３の直径をφＢとすると、φＡ＞φＢの関係を有する。

また、フロント側フレーム４は、つば部９３の外周に近接配置された円環状の凸部４１と、冷却ファン２５の回転に伴ってフロント側フレーム４内に吸入される冷却風を取り入れる冷却風吸入窓４２とをプーリ９に対向する端面に有する。この凸部４１とフレーム側のつば部９３との間の径方向の距離は、プーリ９に掛けられるベルト１００の径方向の厚み未満に設定されている。凸部４１の内径とつば部９３の外径の差をＬ１、ベルト１００の径方向の厚みをＷとすると、Ｌ１＜Ｗの関係を有する。ベルト１００がある程度柔軟性のある部材で形成されていることを考慮すると、Ｌ１はＷよりもある程度余裕を持って小さく設定することが望ましく、例えば３ｍｍ以下に設定されている。また、凸部４１は、冷却風吸入窓４２よりも内径側に設けられている。

また、凸部４１の軸方向端面位置は、フレーム側のつば部９３のフレーム側端部の位置よりも高く設定されている。凸部４１の軸方向端面とつば部９３のフレーム側端部との軸方向距離をＬ２とすると、Ｌ２≧０の関係を有する。また、凸部４１の軸方向端面位置は、プーリ９のフレーム側端面の位置よりも高く設定されている。凸部４１の軸方向端面とプーリ９のフレーム側端面との軸方向距離をＬ３とすると、Ｌ３≧０の関係を有する。

このように、本実施形態の車両用交流発電機１では、プーリ９は反フレーム側端面のつば部９２よりも径が小さいフレーム側端面のつば部９３を有し、フロント側フレーム４はこのつば部９３の外周に近接配置された凸部４１を有している。フレーム側のつば部９３の径を小さくすることによりベルト１００の掛け間違いが発生しやすくなるが、つば部９３の外周に凸部４１を近接配置することにより、ベルト１００の掛け間違いの際にベルト１００が凸部４１と干渉することでこの間違いを起こりにくくすることができ、ベルト１００の掛け間違いを防止することが可能になる。

また、つば部９３と凸部４１との間の径方向の距離がプーリ９に掛けられるベルト１００の径方向の厚み未満に設定されているとともに、凸部４１の軸方向端面位置がつば部９３のフレーム側端部の位置よりも高く設定されているため、ベルト１００の掛け間違い時にベルト１００を凸部４１に確実に干渉させることが可能になり、ベルト１００の掛け間違いを確実に防止することができる。

また、凸部４１の軸方向端面位置がプーリ９のフレーム側端面の位置よりも高く設定されているため、回転軸２４が水平となるように車両用交流発電機１を車両に組み付けた際に、軸受け３６への被水量を低減することができる。

さらに、凸部４１は冷却風吸入窓４２よりも内径側に設けられているため、凸部４１を形成したことによる通風抵抗の増大を防止するとともに、冷却風吸入窓４２へ冷却風を吸入する際の案内板としての機能を凸部４１に持たせることが可能になり、冷却性を向上させることができる。

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。上述した実施形態では、鉄板をプレス成形することにより製造されるプーリ９について説明したが、鍛造や切削によって製造されるプーリにも本発明を適用することができる。

一実施形態の車両用交流発電機の全体構造を示す断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 プーリとフロント側フレームの部分的な拡大断面図である。

符号の説明

１ 車両用交流発電機
２ 回転子
３ 固定子
４ フロント側フレーム
５ リヤ側フレーム
６ ブラシ装置
７ 整流装置
８ 電圧調整器
９ プーリ
４１ 凸部
４２ 冷却風吸入窓
９１ プーリ溝部
９２、９３ つば部

Claims (3)

1. 回転軸と一体に回転する回転子と、前記回転子を内部に収容して前記回転軸を回転自在に保持するフレームと、前記フレームの外部であって前記回転軸の端部に固定されたプーリとを備える車両用交流発電機において、
   前記プーリは、反フレーム側端面に設けられてプーリ溝部よりも径が大きい第１のつば部と、フレーム側端面に設けられて前記第１のつば部よりも径が小さい第２のつば部とを有し、
   前記フレームは、前記プーリに対向する端面であって前記第２のつば部の外周に近接配置された凸部を有し、
   前記凸部の軸方向端面位置を、前記第２のつば部のフレーム側端部の位置よりも高く設定し、
   前記第２のつば部と前記凸部との間の径方向の距離を、前記プーリに掛けられるベルトの径方向の厚み未満に設定する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、
   前記凸部の軸方向端面位置を、前記プーリのフレーム側端面の位置よりも高く設定す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、
   前記フレームは、前記回転子とともに回転する冷却ファンの回転に伴って前記フレーム内に吸入される冷却風を取り入れる冷却風吸入窓を前記プーリに対向する端面に有しており、
   前記凸部は、前記冷却風吸入窓よりも内径側に設けられていることを特徴とする車両用交流発電機。

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