JP3906620B2 - 車両用回転電機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は乗用車、トラック等に搭載される車両用回転電機に関し、例えば交流発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の回転電機は、軽量化のためにアルミ製のフレームが多用される。その一方で、振動環境に耐えることが求められている。
【０００３】
例えば、従来の車両用回転電機としての交流発電機では、以下に述べるような構成と、固定構造が採られていた。
【０００４】
図５は従来の交流発電機の構成と固定構造を示す。アルミニウム材よりなる一対のフレームは、ドライブ（以下Ｄ）フレーム４と、リア（以下Ｒ）フレーム５とを有する。駆動プーリ側のＤフレーム４には、放射状に延びる２カ所のステー４１０、４２０が設けられる。反プーリ側のＲフレーム５には１カ所のステー５１０が設けられる。ステー４１０とステー５１０とは対をなす。そして、ステー４１０と、ステー５１０とには、これらに１本のボルトを貫通させて配置すべく、同軸上に貫通穴が形成される。ステー４１０の貫通穴は、ステー４１０に形成した比較的大径の穴に嵌入した硬質な金属としての鉄製のブッシュ４６０により提供される。ブッシュ４６０は、ステー４１０の貫通穴に径方向に関しては移動不能に嵌入され、軸方向には移動可能である。ブッシュ４６０の一方の端面は、ステー５１０のドライブ側端面に接し、他方の端面は、ボルト８１の締め付け面として提供される。これらブッシュ４６０とステー５１０の貫通穴とによって、第一取付穴が形成される。ステー４２０には、雌ねじが形成された第ニ取付穴としての貫通穴が形成される。それら貫通穴にエンジンへの搭載のためのボルト８１、８２が配置される。以上のような構成は、例えば特開平１−２０２１４０に示される。
【０００５】
取付作業は、以下の手順でなされる。第一取付穴にボルト８１を通してエンジン側の取付部９にボルト８１をねじ込む。これにより発電機を仮固定した状態で、第一取付穴のボルト８１を支点として、駆動ベルトに所定のテンションを確保する位置まで発電機全体を回転移動させる。所要のテンションを得た位置で、エンジンから延びるアジャスティングバー９１にボルト８２を通し、第二取付穴にねじ込む。そして、両ボルト８１、８２を所定トルクで本締めする。これにより、発電機のエンジンへの搭載固定が完了する。
【０００６】
第一取付穴のブッシュ４６０は、アルミニウム材で作られたＤフレーム４およびステー４１０の変形を防止する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成では、発電機の矢印Ｖ方向の振動の支点はステー５１０の端面５１００とエンジン９との接触部となる。その結果、アルミニウム製のステーの端面５１００あるいはエンジン９側の座面９０が磨耗し、ボルト８１による固定力が低下する。
【０００８】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、長期間にわたって安定した固定を実現することを目的とする。
【０００９】
本発明は、磨耗を低減することを目的とする。
【００１０】
本発明は、Ｄフレームの強固な固定と、両フレームに与えるひずみの低減と、磨耗の低減とを図ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、軸方向の一方に伝達部材を有する回転子と、前記回転子の外周に対向配置された固定子と、前記回転子と固定子とを支持する一対の椀形状のアルミニウム製のフレームと、前記フレームから延びる複数のステーと、前記ステーに設けられたボルト貫通用の穴とを有する車両用回転電機において、前記伝達部材側のドライブフレームから延びる第一ステーと、前記伝達部材から離れた側のリアフレームから延び、前記第一ステーと揃えられる第二ステーと、前記第二ステーを貫通して軸方向両側に突出し、前記第一ステーの端面と当接して配置されるとともに、前記第一ステーに設けた貫通穴とともに取付穴を形成する鉄製のブッシュとを備え、前記ブッシュは前記伝達部材とは反対側の端面につば部を有していることを特徴とする車両用回転電機という技術的手段が採用される。
【００１２】
かかる構成によると、反伝達部材側のリアフレームのステーの端面は直接にエンジン等の支持部と接触しない。鉄製のブッシュがエンジン等の支持部と当接する。このため、リアフレームのステー端面の磨耗を防止できる。ブッシュにつば部を設けて接触面を広くすることができ、鉄製ブッシュと接触するエンジン側の部材の磨耗を防止することができる。
【００１３】
なお、前記ドライブフレームから延びる第三ステーを備えることを特徴とするという技術的手段を採用することができる。かかる構成は、第三ステーをエンジンから延びるアジャスティングバーに固定する構造、あるいは第三ステーを第一、第二ステーと同様にしてエンジンに締め付け固定する構造に利用できる。
【００１５】
なお、前記ブッシュは、前記第二ステーを貫通する円筒状ブッシュと、当該円筒状ブッシュと前記第一ステーとの間に配置された環状スペーサとを有するという技術的手段を採用することができる。環状スペーサにより、ブッシュと第一ステーとの当接面における磨耗を低減することができる。例えば環状スペーサは、円筒状ブッシュの第一ステー側端面よりも大きい直径をもって構成することができる。このような大径のスペーサは、接触面を拡大し、磨耗を低減する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明は車両用回転電機として、発電機あるいは電動機に利用することができる。例えば、エンジンに搭載固定されてエンジンによって回転駆動される車両用交流発電機に利用できる。また、エンジンに搭載固定されて、補助動力を供給する電動機にも利用できる。さらに、発電機又は電動機として選択的に機能しうる回転電機にも利用できる。以下、この発明の車両用回転電機を車両用交流発電機に適用した実施例を図に基づいて説明する。
【００２０】
（第一実施形態）
図１、図２、図３は第一実施形態を示す。図１は本実施形態の車両用交流発電機のエンジンへの搭載固定状態を示す側面図である。図２は図１の車両用交流発電機の取り付けステー部を含む下方半分の断面を示す部分断面図である。図３はベルトとの関係を示す正面図である。
【００２１】
車両用交流発電機１は、界磁子として働く回転子２と、電機子として働く固定子２と、前記回転子２と固定子３を支持する一対のフレーム４、５と、前記固定子３に接続され、交流電力を直流に変換する整流器３５等から構成されている。
【００２２】
回転子２は、両フレーム４、５に回転可能に軸支されたシャフト２１を有する。このシャフト２１上には、ランデル型鉄心が配置される。ランデル型鉄心は、一対のポールコア２２、２２と、前後の冷却ファン２３、２３と、界磁コイル２４と、スリップリング２５とを有する。シャフト２１の入力端であるドライブ端には、動力を伝達する伝達部材としてのプーリ６が固定される。プーリ６には、図３に示すようにベルト７が掛けられる。こうして、回転子２は、自動車に搭載された走行用のエンジンによりベルト７を介して回転駆動される。
【００２３】
固定子３は、固定子鉄心３１と固定子コイル３２と、固定子鉄心３１と固定子コイル３２との間を電気絶縁するインシュレータ３３とを有する。この固定子３は、プーリ側であるドライブ側のドライブ（Ｄ）フレーム４の開口端と、反プーリ側であるリア側のリア（Ｒ）フレーム５の開口端とに嵌合し、挟持して支持されている。
【００２４】
Ｄフレーム４とＲフレーム５は、アルミニウム合金製であって、アルミニウム製と呼びうる。これら両フレーム４、５は、それらの間に固定子２と回転子３とを保持し、全体として円柱状をなすように、略椀形状に成形されている。両フレーム４、５は、それらの開口端に固定子３を挟持して、複数の通しボルト１０によって固定される。
【００２５】
Ｄフレーム４には、ほぼ１２時と、６時の方向に対応して、径方向外側に向けて延びだすステー４１、４２が一体成形されている。両ステー４１、４２は、図３に示すように正面から見ると、Ｄフレーム４の外周に外接するようにして延びる２辺をもった三角形をなしている。さらにステー４１、４２の先端部には、円筒状の頭部が形成される。これら頭部の軸は回転子のシャフト２１と平行である。ステー４１の頭部には、締付手段としてのボルト８１を受け入れる貫通穴が形成される。ステー４２の頭部には、締付手段としてのボルト８２を受け入れる貫通穴が形成される。なお、ステー４２に形成される貫通穴には、ボルト８２と螺合する雌ねじが刻設されている。
【００２６】
Ｒフレーム５にはほぼ６時の位置にステー５１が径方向外側に向けて延びだして一体成形されている。ステー５１は、ステー４１とほぼ同様の三角形をなしている。ステー５１の先端部には比較的短い円筒状の頭部が設けられる。頭部には、比較的大きい貫通穴が形成されている。
【００２７】
この実施形態では、第一ステーとしてのステー４１と第二ステーとしてのステー５１とがボルト８１による締め付け方向である軸方向に関して互いに重複するように揃えられて、これらステーに第一取付穴が設けられ、両ステーは共に１本のボルト８１でエンジン９に固定される。ステー５１には、ブッシュが装備される。このブッシュは、ステー５１に打ち込みにより嵌入された円筒状のブッシュ５５と、環状のスペーサ５６とを有する。
【００２８】
ブッシュ５５は、フレーム４、５を構成するアルミニウムよりも硬質の金属である鉄系合金製であって、鉄製と呼びうる。ブッシュ５５の軸方向長さは、ステー５１の頭部よりも長く、ブッシュ５５はステー５１の頭部の軸方向両側に突出している。ブッシュ５５の一端には、つば部５５０が設けられている。つば部５５０は、エンジン側であるリア側に位置している。ブッシュ５５の他端側は、ステー４１の頭部と対面する。このブッシュ５５は、ステー５１の貫通穴内において所定値以上の力を受けると軸方向に移動しうる。ただし、ブッシュ５５の径方向に関してはステー５１との相対的な変位はほとんどない。
【００２９】
ステー４１の頭部の端面には、鉄製の環状のスペーサ５６が配置されている。このスペーサ５６は、ブッシュ５５の端面よりも大きい直径を有している。スペーサ５６は、ステー４１の頭部のエンジン側であって、ブッシュ５５と対向する端面に固定されている。スペーサ５６は、ステー４１の頭部の端面に形成された凹部に大径部が嵌入されている。ステー４１の頭部端面のアルミ材を、スペーサ５６の大径部に覆い被さるように変形させることにより、スペーサ５６は、頭部の端面に保持固定される。
【００３０】
この実施形態では、ステー４１とスペーサ５６とブッシュ５５とに設けられた貫通穴が同一軸上に配置されることで、第一取付穴が形成される。また、第三ステーとしてのステー４２に設けた雌ねじを有する貫通穴も第ニ取付穴を形成する。これらの取付穴に配置されるボルト８１、８２は、十分に大きな直径をもった頭部ないしはワッシャを有しており、座面としての部材との接触面が十分に確保されている。
【００３１】
次に車両用交流発電機の取付手順を説明する。まず、ステー４１とステー４２とを貫通する取付穴にボルト８１が挿入される。ボルト８１は、エンジン９の取付部に形成されたボルト穴にねじ込まれる。ボルト８１を完全にねじ込むことなく、発電機１の全体がボルト８１を中心に揺動可能な状態に仮固定される。次に、ボルト８１を中心として図３の矢印Ｔに示すようにして発電機１を回転移動させ、ベルト７に所定のテンションを加える。この状態を維持しながら、エンジン９に取り付けられたアジャスティングバー９１を貫通させてボルト８２を締め付けて、ステー４２をアジャスティングバー９１に固定する。その後、ボルト８１を本締めする。
【００３２】
この結果、ステー４１の頭部とスペーサ５６とブッシュ５５とエンジン９とが軸方向に締め付けられる。よって、ステー５１には直接には軸方向の締め付け力が作用しない。また、ブッシュ５５の一端にはつば部５５０が設けられるので、エンジン９側の座面９０との接触面積が十分に確保される。このため、座面の磨耗が抑制される。また、ブッシュ５５の他端においても、スペーサ５６によりステー４１の頭部との接触面積が十分に確保される。このため、ステー４１の頭部の磨耗が抑制される。一方、Ｄフレーム４は、ブッシュによることなくボルト８１によって軸方向に締め付けられるため、強固に固定される。この結果、プーリ６に掛けられるベルト７の張力、振動に耐え得る強固な固定が得られる。なお、エンジン９として図示し、説明した部材は、エンジンを構成するクランクケースなどエンジン本体部品でもよいし、エンジン本体部品に固定された所要形状のブラケットであってもよい。一方、アジャスティングバー９１は、エンジン本体部品から腕状に延び出すように取り付けられる部品であって、エンジン本体部品あついはブラケットであるエンジン９に比べて低剛性である。
【００３３】
以上により、発電機１に軸方向の振動が作用した場合でも、振動の支点となる第一取付穴に関連する座面の磨耗を防止できる。しかも、ベルト７に起因して大きい荷重、振動を受けるＤフレーム４を強固に固定することができる。
【００３４】
（第二実施形態）
図４に示すようにステー４２もエンジン９の取り付け座面９２にボルト８３を使って、直接取り付けてもよい。これにより、アジャスティングバー９１を廃止できる。アジャスティングバー９１の強度不足に起因する発電機１の前後振動を低減でき、磨耗防止の効果を高めることができる。
【００３５】
（他の実施形態）
上記の実施形態では、ステーを、Ｄフレーム４の上下に２個、Ｒフレ−ムの下に１個としたが、更にステーの数を増加して、より確実で強固な固定を得る構成に本発明を適用することができる。
【００３６】
また、ブッシュ５５は、軸方向に１カ所のスリットを持ち、スプリングバックの効果によりＲフレームの取付穴と嵌合させてもよい。
【００３７】
また、スペーサ５６は、大径部と小径部とをもたない一定径の平ワッシャ形状とすることができる。さらに、スペーサ５６は、環状とする他、Ｃ字状としてもよい。また、スペーサ５６はＤフレームにかしめ固定、もしくは鋳込みによって固定してもよく、さらに固定することなく別体としておいてボルト挿通時に組み立てる構成としてもよい。
【００３８】
また、スペーサ５６を備えない構成が採用できる。この場合、ブッシュ５５の端面に十分な面積を確保するか、あるいは、ステー４１の頭部の端面にアルマイト処理などの表面処理による硬化処理を加える。また、ブッシュ５５のつば部５５０を第一ステー４１側に配置し、ブッシュ５５の座面９０側にスペーサ５６を配置してもよい。さらに、ブッシュ５５よりも円筒部の軸方向長さが短いブッシュを２本使用し、第二ステー４２の貫通穴の両側からそれらを挿入して貫通穴内で当接させ、両端につば部５５０と同様のつば部を有する２分割型のブッシュを第二ステー４２に設ける構成を採用できる。
【００３９】
一方、円筒状ブッシュ５５を備える第二ステーをＤフレームに設け、スペーサ５６を保持した第一ステーをＲフレームに設ける構成を採用してもよい。かかる構成でも、両フレーム間の磨耗は低減できる。
【００４０】
また、プーリ６に代えてギヤを用いることができる。さらに、車両用電動機に本発明を適用する場合には、伝達部材は回転子の回転を出力する部材となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した車両用交流発電機の第一実施形態を示す側面図である。
【図２】図１の下半分を示す部分断面図である。
【図３】車両用交流発電機の搭載状態を示す正面図である。
【図４】第二実施形態を示す側面図である。
【図５】従来の車両用交流発電機を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１ 車両用交流発電機
２ 回転子
３ 固定子
４ ドライブ（Ｄ）フレーム
４１、４２ ステー
５ リア（Ｒ）フレーム
５１ ステー
５５ ブッシュ
５６ スペーサ
８１、８２ ボルト

Claims (2)

1. 軸方向の一方に伝達部材を有する回転子と、前記回転子の外周に対向配置された固定子と、前記回転子と固定子とを支持する一対の椀形状のアルミニウム製のフレームと、前記フレームから延びる複数のステーと、前記ステーに設けられたボルト貫通用の穴とを有する車両用回転電機において、
   前記伝達部材側のドライブフレームから延びる第一ステーと、
   前記伝達部材から離れた側のリアフレームから延び、前記第一ステーと揃えられる第二ステーと、
   前記第二ステーを貫通して軸方向両側に突出し、前記第一ステーの端面と当接して配置されるとともに、前記第一ステーに設けた貫通穴とともに取付穴を形成する鉄製のブッシュとを備え、
   前記ブッシュは前記伝達部材とは反対側の端面であるエンジン側につば部を有している筒状ブッシュと、前記第一ステーの頭部のエンジン側であって、前記筒状ブッシュと対向する端面に設けられた前記筒状ブッシュの端面よりも大きい環状スペーサとを有し、
   前記第一ステー及び前記ブッシュの取付穴に挿入されたボルトによって、第一ステーの頭部と環状スペーサと筒状ブッシュとエンジンとが軸方向に締付けられることを特徴とする車両用回転電機。
2. 前記ドライブフレームから延びる第三ステーを備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用回転電機。

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