JP2005269756A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造が容易であって安定したスライド荷重を得ることができる回転電機を提供すること。
【解決手段】 車両用交流発電機１００は、回転軸１４とともに一体的に回転する回転子１０と、回転子１０の外周に対向して配された固定子４と、回転子１０と固定子４を収容するフレーム１、２と、各フレームの外周側に突出したステー部２８、２９と、一方のステー部２９に設けられたステー穴２９０に挿入されてこのステー穴２９０の中心軸に沿ってスライドするブッシュ４０とを備えている。ステー穴２９０にはブッシュ４０の外周面に対向する内径側に凸部が形成されており、ブッシュ４０とステー穴２９０との間に締め代が設定されている。
【選択図】 図１

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などの回転電機に関する。

従来から、車両に搭載される車両用発電機などの回転電機の固定構造として、フレームのステーに設けられた円筒穴に取り付けられたブッシュがスライドして取付け部の寸法を吸収するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。ブッシュ形状としては、割りが入っていない円筒形状、または割りが入った円筒形状が用いられている。割りが入った円筒形状のブッシュの場合、たわみや変形がしやすいので、回転電機の取り付け時のスライド荷重を安定させることができる。
特開平８−２０５４６４号公報（第２−３頁、図３−１１）

ところで、特許文献１に開示されたブッシュでは、上述したように割りが入った円筒形状を採用することでたわみや変形を防止して安定したスライド荷重を実現することができるが、その一方で、変形が容易なために穴位置や穴寸法の精度が悪化するという弊害があった。この弊害をなくすためには、変形が生じない割りのない円筒形状のブッシュを用いればよいが、割りのないブッシュを使うと高精度の寸法管理が必要であって製造が容易でなく、しかもステーに設けられた円筒穴の内径寸法に対してブッシュの外形寸法が大きすぎてきついとスライド荷重が過大となり取り付けできなかったり、反対にゆるいと円筒穴の内径面やブッシュの外径面が磨耗してがたが生じて安定したスライド荷重を得ることができない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、製造が容易であって安定したスライド荷重を得ることができる回転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、本発明の回転電機は、回転軸とともに一体的に回転する回転子と、回転子の外周に対向して配された固定子と、回転子と固定子を収容するフレームと、フレームの外周側に突出したステー部と、ステー部に設けられた取付け穴に挿入されてこの取付け穴の中心軸に沿ってスライドするブッシュとを備えており、取付け穴にはブッシュの外周面に対向する内径側に凸部が形成されており、ブッシュと取付け穴との間に締め代が設定されている。取付け穴の内周面の全体ではなく凸部の先端（頂部）にブッシュの外周面が部分的に当接しており、ブッシュと取付け穴の間の締め代がきつすぎる場合には凸部周辺が変形して凸部に集中する過大な応力が緩和されるため、ブッシュや取付け穴の寸法精度によってスライド荷重が大きくなりすぎることを防止することができ、安定したスライド荷重を得ることが可能になる。また、割りのないブッシュの外径や取付け穴の内径の寸法精度が比較的低い場合であっても、ブッシュと凸部との間に適当な締め代を持たせることにより安定したスライド荷重を得ることができるため、ブッシュや取付け穴を低い寸法管理のもとで製造することができ、製造が容易となる。

また、上述した回転軸には回転駆動力を伝達するプーリが取り付けられており、ブッシュを介してステー部およびフレームがエンジンに取り付けられているとともに、プーリがエンジンによって回転駆動されることが望ましい。上述したブッシュ回りの構造を有する回転電機をエンジンに取り付けることにより、取付け時にステー部からフレームに対して加わる過大な捻り荷重の発生を防止することができ、エンジンに対する回転電機の取付けを適切かつ確実に行うことができる。

また、上述したフレームは、ブッシュが挿入されない取付け穴を有するステー部を備えるフロント側フレームと、ブッシュが挿入される取付け穴を有するステー部を備えるリア側フレームとによって構成されており、フロント側フレームに備わったステー部と、リア側フレームに備わったステー部とで、ブッシュを介してエンジン側の取付け部を挟み込んだ状態でねじ締め固定されていることが望ましい。これにより、ねじ締めによる取付け時に発生する締め付け力を大きく設定した場合であってもブッシュがスライドしてステー部からフレームに加わる捻り荷重を一定にすることができる。したがって、ねじ締めによって発生する締め付け力を大きく設定することができ、エンジンの取付け部に対するステー部の取付けを確実に行うことが可能になる。

また、上述したブッシュの内周面には雌ねじ溝が形成されており、エンジンの取付け部に対するねじ締め固定は、雌ねじ溝に対応するボルトを用いて行われることが望ましい。本発明では割りが入っていないねじブッシュを用いることができ、しかも、ねじブッシュを用いることでボルトと組み合わされるナットが不要となることから作業の容易化や部品点数の削減が可能になる。

また、上述した凸部は、取付け穴のブッシュとの対向面に複数形成されており、隣接する凸部の間をなめらかにつなぐことが望ましい。これにより、ブッシュをステー部の取付け穴に挿入したときに、隣接する凸部間の凹部の一部に発生する過大な応力を緩和することができ、取付け穴の破損を防止することができる。

また、上述した凸部は、取付け穴のブッシュとの対向面に、取付け穴の中心軸と平行な向きに複数形成されていることが望ましい。あるいは、上述した凸部は、取付け穴のブッシュとの対向面に、連続して周回する螺旋形状に形成されていることが望ましい。これにより、多数の凸部によってブッシュを支持することができ、各凸部に加わる応力を分散させることができる。

また、上述した凸部は、取付け穴の両端面よりも内側に形成されていることが望ましい。これにより、取付け穴の両端面近傍の内径を凸部が形成された部分の内径よりも大きくして、この内径が大の部分をブッシュの挿入ガイドとして用いることができるため、ブッシュを取付け穴に挿入する際の作業が容易となる。

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４、回転子１０、整流装置２４、電圧制御装置２５、ブラシ装置２６、リアカバー２７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３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４が固定されている。フロント側フレーム１には円筒状のベアリングボックス７が一体に形成されており、リア側フレーム２には鉄製のベアリングボックス８がローレットを有するボルト９によって取り付けられている。フロント側フレーム１には外周側に突出したステー部２８、３０が設けられており、リア側フレーム２には外周側に突出したステー部２９が設けられている。フロント側フレーム１の一方のステー部２８とリア側フレーム２のステー部２９は、同じ周方向位置に形成されており、これらの間に形成された空間に車両ブラケット３００を挟み込んで締め付けることにより車両用交流発電機１００を固定するマウントステーとして機能する。また、フロント側フレーム１の他方のステー部３０は、一方のステー部２８に対してほぼ反対側の周方向位置に形成されており、車両用交流発電機１００の取付角度を可変してベルトテンションを調整するアジャストステーとして機能する。リア側フレーム２のステー部２９には取付け穴としてのステー穴２９０が形成されており、割りの入っていない円筒部材であるブッシュ４０が圧入されている。ステー穴２９０およびブッシュ４０の詳細については後述する。

固定子４は、回転子１０の外周に対向して配置され、固定子鉄心５および固定子巻線６を備えている。回転子１０は、界磁巻線１１、ポールコア１２、１３、回転軸１４等を備えており、ベアリングボックス７、８に固定される一対のベアリング１５、１６により回転自在に保持され、回転軸１４とともに一体的に回転する。ポールコア１２、１３の軸方向端面には、遠心型の冷却ファン１７、１８が取り付けられている。フロント側の冷却ファン１７は、界磁巻線１１への冷却風を生成するために、ブレードが回転子１０の回転方向に対して前傾させた斜流式になっている。また、回転軸１４の前端にはプーリ１９がナット２０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１４の後端には、一対のスリップリング２１、２２が設けられており、界磁巻線１１に導体２３を介して電気的に接続されている。

整流装置２４、電圧制御装置２５、ブラシ装置２６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９等の固定手段によって固定されている。整流装置２４は、例えば三相の固定子巻線６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。電圧制御装置２５は、界磁巻線１１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２６は、整流装置２４から回転子１０の界磁巻線１１に励磁電流を流すためのものであり、回転子１０の回転軸１４に形成されたスリップリング２１、２２のそれぞれに押圧するブラシが備わっている。

次に、リア側フレーム２のステー穴２９０およびブッシュ４０の詳細について説明する。図２は、リア側フレーム２のステー穴２９０に圧入されたブッシュ４０とその周辺の構造を示す図である。ブッシュ４０の内周面には雌ねじ溝４２が形成されており、リア側端面近傍には６角部４４が形成されている。ステー部２９にはこの６角部４４の一辺に対応する箇所に凸部２９２が形成されており、この凸部２９２が６角部４４の回転を防止する回り止めとして機能する。

また、ステー部２９のステー穴２９０には、ブッシュ４０の外周面に対向する内径側に、すなわちステー穴２９０の内周面には、複数（多数）の凸部２９４が形成されている。図３は、ステー穴２９０の形状を示す図である。図４は、ステー穴２９０の内径側に形成された凸部２９４の詳細形状を示す図である。複数の凸部２９４は、ステー穴２９０の中心軸と平行な向きに、すなわち、ブッシュ４０をステー穴２９０に挿入する際にその挿入方向に沿った向きに形成されている。これらの凸部２９４の先端（頂部）の内径はブッシュ４０の外周面の外径よりも小さく設定されており、ステー穴２９０との間に締め代をもって嵌合するようにブッシュ４０が圧入される。ブッシュ４０がステー穴２９０に圧入されると、凸部２９４の先端（頂部）近傍が弾性変形し、さらに変形が進行すると塑性変形する。このため、ブッシュ４０の外径や凸部２９４の先端の内径に多少の誤差がある場合であってもこの塑性変形によって締め代のばらつきが所定範囲に収まるようになっており、ブッシュ４０のスライド荷重が安定する。この傾向は、凸部２９４の数を増やすほど顕著になる。ブッシュ４０のうち外側に露出する一端に設けられた頭部を除く部分に、取付け穴としてのステー穴２９０に圧入される筒状部分が設けられる。ブッシュ４０の筒状部分は軸方向に延在するスリットなどの継ぎ目がなく、その一連の圧入工程では直径が変形しない程度の強度を有している。ブッシュ４０の筒状部分は、他の部材を介在させることなく直接にステー穴２９０内に圧入される。このステー穴２９０の内壁面には、周方向又は軸方向のいずれか少なくとも一方向に関して互いに離間して位置し、径方向内側に向けて突出する複数の凸部２９４が設けられている。複数の凸部２９４の径方向内側の頂部によって円柱状の空間が区画される。この円柱状の空間の直径より、ブッシュ４０の円筒部分の外側円筒面の外側直径は大きく設定される。この結果、ブッシュ４０とステー穴２９０との間には、ブッシュ４０がステー穴２９０内に圧入された状態でブッシュ４０をステー穴２９０内に保持固定するための、主として凸部２９４の変形により得られる所定量の締め代が設定されている。

また、図４に示すように、複数の凸部２９４の間には凹部２９６が形成されており、隣接する２つの凸部２９４の間は凹部２９６を介してなめらかにつながれている。これにより、ブッシュ４０をステー部２９のステー穴２９０に挿入したときに、隣接する凸部２９４間の凹部２９６の一部に発生する過大な応力を緩和することができ、ステー穴２９０の破損を防止することができる。

車両用交流発電機１００をエンジンに設けられた取付け部としての車両ブラケット３００に取り付ける作業は、フロント側フレーム１のフロント側からステー部２８の取付け穴２８０にボルト(図示せず)を通し、さらに車両ブラケット３００に形成された貫通穴にボルトを通した後に、ボルトをブッシュ４０の雌ねじ溝４２で締め付け固定して、車両ブラケット３００を２本のステー部２８、２９で挟み込んで固定することにより行われる。ボルトをブッシュ４０の雌ねじ溝４２に締め付ける際に、ブッシュ４０はその中心軸に沿った方向に引っ張り力が作用するため、ブッシュ４０はこの方向にスライドする。

このように、本実施形態の車両用交流発電機１００では、ステー部２９のステー穴２９０の内周面の全体ではなく凸部２９４の先端（頂部）にブッシュ４０の外周面が部分的に当接しており、ブッシュ４０とステー穴２９０の間の締め代がきつすぎる場合には凸部２９４周辺が変形して凸部２９４に集中する過大な応力が緩和されるため、ブッシュ４０やステー穴２９０の寸法精度によってスライド荷重が大きくなりすぎることを防止することができ、安定したスライド荷重を得ることが可能になる。また、割りのないブッシュ４０の外径やステー穴２９０の内径の寸法精度が比較的低い場合であっても、ブッシュ４０と凸部２９４との間に適当な締め代を持たせることにより安定したスライド荷重を得ることができるため、ブッシュ４０やステー穴２９０を低い寸法管理のもとで製造することができ、製造が容易となる。

また、このようなブッシュ回りの構造を有する車両用交流発電機１００をエンジンに取り付けることにより、取付け時にステー部２９からリア側フレーム２に対して加わる過大な捻り荷重の発生を防止することができ、エンジンに対する車両用交流発電機１００の取付けを適切かつ確実に行うことができる。特に、エンジンへの取付け時にボルトを用いたねじ締めにより発生する締め付け力を大きく設定した場合であってもブッシュ４０がスライドしてステー部２９からリア側フレーム２に加わる捻り荷重を一定にすることができる。このため、ねじ締めによって発生する締め付け力を大きく設定することができ、車両ブラケット３００に対するステー部２８、２９の取付けを確実に行うことが可能になる。

また、ブッシュ４０の内周面に雌ねじ溝を形成しておいて、車両ブラケット３００に対するねじ締め固定を行っており、割りが入っていないねじブッシュ４０を用いることができ、しかも、このようなねじブッシュ４０を用いることでボルトと組み合わされるナットが不要となることから作業の容易化や部品点数の削減が可能になる。

また、凸部２９４をステー穴２９０の内径側に複数形成することにより、多数の凸部２９４によってブッシュ４０を支持することができ、各凸部２９４に加わる応力を分散させることができるため、ステー穴２９０に対するブッシュ４０の取付状態を安定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。例えば、図５に示すステー穴２９０の断面形状のように、凸部２９４をステー穴２９０の両端面よりも内側に形成するようにしてもよい。凸部２９４は、ステー穴２９０の中央部のみに形成するようにしてもよい。凸部２９４の形成範囲の軸方向長さは、ステー穴２９０の軸方向長さより短く設定される。この結果、ステー穴２９０内には、凸部２９４の頂部により区画される円柱状空間の直径より大きく、ブッシュ４０の筒状部分の外径より大きい大径部分が設けられる。大径部分は、少なくともステー穴２９０のうち、ブッシュ４０が圧入される入口側の端面、すなわちリア側端面から所定の軸方向長さに渡ってのみ設けることができる。大径部分は、ステー穴２９０のうち、ブッシュ４０の反入口側の端面、すなわちフロント側端面から所定の軸方向長さに渡って設けることもできる。この結果、凸部２９４は、少なくともステー穴２９０内に所定軸方向長さだけ入った位置を始点として、ステー穴２９０の奥へ向かって、すなわち軸方向に関してフロント側へ向けて延在するように設けられることができる。これにより、ステー穴２９０の両端面近傍の内径が大の部分をブッシュ４０の挿入ガイドとして用いることができるため、ブッシュ４０を取付け穴に挿入する際の作業が容易となる。凸部２９４の軸方向端部には、大径部分から凸部２９４の頂部へ向けて徐々に内径を絞り込むテーパ面を区画する斜面を形成してもよい。

また、図６に示すステー穴２９０の断面形状のように、ステー穴２９０のブッシュ４０との対向面に、連続して周回する螺旋形状に凸部２９４を形成するようにしてもよい。全体としては１本の凸部２９４となるが、ブッシュ４０の圧入方向に着目すると複数の凸部２９４が配置されているため、図３に示す複数の凸部２９４と同様に、多数の凸部２９４によってブッシュ４０を支持することで各凸部２９４に加わる応力を分散させる効果がある。これにより、ブッシュ４０の安定したスライド荷重を実現することができる。

また、上述した実施形態では、回転電機の一実施形態として車両用交流発電機１００について説明したが、その他の回転電機、例えば電動機のステー部にブッシュを取り付ける場合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成を示す図である。 リア側フレームのステー穴に圧入されたブッシュとその周辺の構造を示す図である。 ステー穴の形状を示す図である。 ステー穴の内径側に形成された凸部の詳細形状を示す図である。 ステー穴に形成された凸部の変形例を示す図である。 ステー穴に形成された凸部の他の変形例を示す図である。

符号の説明

１ フロント側フレーム
２ リア側フレーム
４ 固定子
５ 固定子鉄心
６ 固定子巻線
１０ 回転子
１１ 界磁巻線
２４ 整流装置
２５ 電圧制御装置
２６ ブラシ装置
２７ リアカバー
２９ ステー部
４０ ブッシュ
４２ 雌ねじ溝
４４ ６角部
１００ 車両用交流発電機
２９０ ステー穴
２９２ 凸部
２９４ 凸部
２９６ 凹部

Claims (8)

1. 回転軸とともに一体的に回転する回転子と、前記回転子の外周に対向して配された固定子と、前記回転子と前記固定子を収容するフレームと、前記フレームの外周側に突出したステー部と、前記ステー部に設けられた取付け穴に挿入されてこの取付け穴の中心軸に沿ってスライドするブッシュとを備えた回転電機において、
   前記取付け穴には前記ブッシュの外周面に対向する内径側に凸部が形成されており、前記ブッシュと前記取付け穴との間に締め代が設定されていることを特徴とする回転電機。
2. 請求項１において、
   前記回転軸には回転駆動力を伝達するプーリが取り付けられており、
   前記ブッシュを介して前記ステー部および前記フレームがエンジンに取り付けられているとともに、前記プーリがエンジンによって回転駆動されることを特徴とする回転電機。
3. 請求項１または２において、
   前記フレームは、前記ブッシュが挿入されない取付け穴を有するステー部を備えるフロント側フレームと、前記ブッシュが挿入される前記取付け穴を有する前記ステー部を備えるリア側フレームとによって構成されており、
   前記フロント側フレームに備わった前記ステー部と、前記リア側フレームに備わった前記ステー部とで、前記ブッシュを介してエンジン側の取付け部を挟み込んだ状態でねじ締め固定されていることを特徴とする回転電機。
4. 請求項３において、
   前記ブッシュの内周面には雌ねじ溝が形成されており、
   前記エンジンの取付け部に対するねじ締め固定は、前記雌ねじ溝に対応するボルトを用いて行われることを特徴とする回転電機。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、
   前記凸部は、前記取付け穴の前記ブッシュとの対向面に複数形成されており、隣接する凸部の間をなめらかにつなぐことを特徴とする回転電機。
6. 請求項１〜５のいずれかにおいて、
   前記凸部は、前記取付け穴の前記ブッシュとの対向面に、前記取付け穴の中心軸と平行な向きに複数形成されていることを特徴とする回転電機。
7. 請求項１〜５のいずれかにおいて、
   前記凸部は、前記取付け穴の前記ブッシュとの対向面に、連続して周回する螺旋形状に形成されていることを特徴とする回転電機。
8. 請求項１〜７のいずれかにおいて、
   前記凸部は、前記取付け穴の両端面よりも内側に形成されていることを特徴とする回転電機。
   

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