JP4556808B2

JP4556808B2 - 車両用交流発電機

Info

Publication number: JP4556808B2
Application number: JP2005241611A
Authority: JP
Inventors: 隆文柘植
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-08-23
Filing date: 2005-08-23
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2025-08-23
Also published as: JP2007060776A; US20070046135A1; US7211911B2

Description

本発明は乗用車、トラック等に搭載される車両用交流発電機に関し、特にそのブラシ周辺の構造の改良に関する。

特許文献１は、ベアリングボックスの前端面とブラシ装置との間に介設された制振部材を軸方向に挟圧する構造を提案している。

また、図５に示す従来の車両用交流発電機は、ブラシ装置のカバー部材１００の前端面とフレームの後端壁２００の後端面とで輪状の制振部材２０１を挟圧するシール構造を提案している。
特開平６−１４５００号公報

しかしながら、上記した特許文献１のシール構造では、フレームの後端壁に締結等により固定されたブラシ装置のカバー部材をフレームの後端壁に対して軸方向へ振動させようとする力を、上記制振部材により減衰させることはできるものの、ブラシ装置のカバー部材に作用する径方向振動力によりカバー部材が径方向へ振動するのを防止するのを十分に抑止できないという問題があった。ブラシ装置のカバー部材がフレームに対して径方向へ相対振動すると、フレームに支持される回転軸に設けられたスリップリングと、ブラシ装置のばね部材によりカバー部材に対して径方向へ弾性支持されるブラシとの間の振動により、ブラシのおどりや早期摩耗と言った不具合が生じる。

図５に示す構造においても同様の問題が生じる。また、図５に示す構造において、ブラシ装置の径方向振動低減のためにブラシ装置のカバー部材１００とフレームの後端壁２００との間の制振部材２０１を軸方向に強く締め付けると、ブラシ装置のカバー部材１００の変形が生じてシール性低下など種々の問題が派生してしまう。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、構造の複雑化を抑止しつつブラシ装置の振動性を良好に低減可能な車両用交流発電機を提供することをその解決すべき課題としている。

上記課題を解決する本発明は、回転軸の後端部に設けられた界磁電流供給用のスリップリングを有する回転子と、前記スリップリングに摺接するブラシを保持して前記スリップリング及び前記ブラシを覆うカバー部材を有するブラシ装置と、前記回転軸を回転自在に支持するベアリングを収容するベアリングボックスと、前記回転軸が貫通する軸孔部を有して前記ブラシ装置のカバー部材の前端面と前記ベアリングボックスの後端面との間の隙間に延在するとともに前記カバー部材及びベアリングボックスを支持する後端壁を有するフレームと、前記フレームの後端壁に密接して配置される制振部材とを備える車両用交流発電機に適用される。

本発明では特に、前記カバー部材が、前記回転軸の外周面に対して所定隙間を隔てて前記フレームの後端壁の軸孔部へ突出する突出筒部を有し、前記制振部材が、前記突出筒部の外周面と前記フレームの軸孔部の内周面との間の隙間を埋める制振円筒部、並びに、前記カバー部材の前端面と前記フレームの後端壁の後端面との間の隙間を埋める後側制振輪板部の両方を少なくとも有するゴム部材からなることを特徴としている。さらに、振動力が無い状態において、前記制振円筒部は径方向に圧縮され、前記制振輪板部は軸方向に圧縮されている。

すなわち、本発明では、カバー部材がフレームの後端壁の軸孔部に突入する突出筒部をもつ。更に、制振部材は、カバー部材の前端面とフレームの後端壁との間の隙間に加えて、突出筒部とフレームの後端壁の軸孔部の内周面との間にも充填される。以下、カバー部材の前端面とフレームの後端壁との間の隙間に充填される制振部材の部分を後側制振輪板部と称し、軸孔部の内周面と突出筒部の外周面との間に充填される制振部材の部分を制振円筒部と称する。

これにより、カバー部材を後側制振輪板部を介してフレームの後端壁に強く軸方向に締結しなくても、フレームの後端壁に対するカバー部材の径方向振動エネルギーを制振円筒部により良好に減衰させることができる。その結果、フレームに対するブラシ装置の軸方向振動及び径方向振動の両方を良好に減衰できるとともに、ブラシ装置のカバー部材の望ましくない変形を防止することができる。しかも、制振円筒部は径方向に圧縮され、制振輪板部は軸方向に圧縮されているため、ブラシ装置のカバー部材の径方向及び軸方向の制振効果を向上することができる。

好適な態様において、前記制振部材は、前記後側制振輪板部及び前記制振円筒部に加えて、前記制振円筒部の前端から前記フレームの後端壁の前端面と前記ベアリングボックス又はベアリングとの間の隙間に延在してこの隙間を埋める前側制振輪板部を有する。

これにより、ブラシ装置のカバー部材の軸方向振動減衰能力を更に向上できるとともに、多少は径方向振動減衰能力も向上することができる。そのうえ、ベアリングの後方への変位を寄生するスラストバネも省略することができる。なお、上記した本発明において、「前後」を反対とすることは当然可能な設計事項に過ぎないことは明白である。

以下、本発明の好適な実施態様を図面を参照して具体的に説明する。ただし、本発明は下記の実施態様に限定解釈されるべきものではなく、他の公知技術又はそれと必要機能が共通する技術を用いて本発明を実施可能なことは言うまでもない。

（実施例１）
（全体構造）
実施例１の車両用交流発電機の軸方向断面図を図１に示す。１はロータ（回転子）、２はステータ、３はフロントフレーム、４はリヤフレーム、５はブラシ装置、６はスリップリング、７は樹脂カバー、８は整流器、９はレギュレータである。ステータ２は、ステータコア２１にステータコイル２２を巻装してなり、フロントフレーム３及びリヤフレーム４の内周面に固定されている。アルミダイキャスト法により作製された椀状部材であるフロントフレーム３及びリヤフレーム４はスルーボルトによりステータ２を囲んで締結され、ベアリング１０、１１を介してロータ１の回転軸１２を回転自在に支承している。ロータ１は、界磁コイル１３を有するランデル式ロータであり、回転軸１２に嵌着、固定されている。ベアリング１０は、フロントフレーム３の前端壁３０に形成されたベアリングボックス１４に嵌入され、ベアリング１１は、リヤフレーム４の後端壁４０に締結された鉄製のベアリングボックス１５に嵌入されている。一対のスリップリング６は、回転軸１２の後端部に互いに所定間隔を隔てて設けられ、界磁コイル１３の両端に電気的に接続されている。樹脂カバー７は、リヤフレーム４の後端壁４０の外表面に締結されたブラシ装置５、整流器８及びレギュレータ９を囲覆している。ロータ１の構造、作用を含む上記車両用交流発電機の構造及び動作自体は既に周知事項のためこれ以上の説明は省略する。

（ブラシ装置５）
ブラシ装置５の構造を図２を参照して詳しく説明する。

ブラシ装置５は、径方向に配置されて一対のスリップリング６に個別に摺接する一対のブラシ５１、５２と、ブラシ５１、５２を径方向移動自在に保持し、ブラシを覆う樹脂成形品であるブラシボックス５３と、ブラシボックス５３に収容されてブラシ５１、５２を一対のスリップリング６に向けて弾性付勢するスプリング５４、５５と、ブラシボックス５３と嵌合して一対のスリップリング６を略密閉するスリップリングケース５６とを有している。ブラシボックス５３及びスリップリングケース５６は、本発明で言うカバー部材を構成しているため、以下、カバー部材１００と総称するものとする。リヤフレーム４の後端壁４０には軸孔部が開口され、同じく、カバー部材１００の前端面にもこの軸孔部に対面して軸孔部が開口されている。回転軸１２の後端部は、ベアリング１１から更に軸方向後方へ突出し、これらリヤフレーム４の後端壁４０の孔、及びブラシ装置５のカバー部材１００の軸孔部を貫通してカバー部材１００の内部に達している。図２に示すように、リヤフレーム４の後端壁４０のうちその軸孔部周辺の部分は、ベアリング１１とカバー部材１００との間の隙間に向けて延在している。１６は、リヤフレーム４の後端壁４０の前端面に支承されてベアリング１１の外輪を前方に弾性付勢するスラストワッシャである。

（シール及び制振構造）
この実施例では特に、カバー部材１００は、回転軸１２の外周面に対して所定隙間を隔ててリヤフレーム４の後端壁４０の軸孔部へ突出し、貫通している突出筒部１０１を有している。突出筒部１０１は、カバー部材１００を構成するブラシボックス５３やスリップリングケース５６と一体に樹脂成形により作製されている。

更にこの実施例では、突出筒部１０１の外周面とフレーム４の後端壁４０の軸孔部の内周面との間の円筒状の隙間と、カバー部材１００の前端面とリヤフレーム４の後端壁４０の後端面との間の輪板状の隙間とを埋めるフランジ状の制振部材１０２が上記隙間に配置されている。

この制振部材１０２は、制振性に優れた耐熱ゴム部材からなり、上記円筒状の隙間に配置される部分は制振円筒部と呼ばれ、上記輪板状の隙間に配置される部分は後側制振輪板部と呼ばれる。制振円筒部は径方向に圧縮されており、後側制振輪板部は軸方向に圧縮されている。組み立てに際しては、たとえばカバー部材１００の突出筒部１０１にこの制振部材１０２を嵌着した状態にて、ブラシ装置５をリヤフレーム４の後端壁４０に向けて軸方向前方へ押し込み、その後、締結すればよい。

上記した制振部材１０２を用いたこの実施例のブラシ装置制振構造によれば、リヤフレーム４の後端壁４０に対するカバー部材１００の軸方向のみならず径方向の相対振動を低減することができ、それによるブラシ５１、５２の異常摩耗を防止することができる。更に説明すると、ブラシ装置５の径方向振動力を、カバー部材１００、制振部材１０２の制振円筒部を順次通じてリヤフレーム４の後端壁４０に短い経路にて伝達できるとともに、カバー部材１００とリヤフレーム４の後端壁４０との間の径方向相対振動を制振部材１０２により減衰することができる。更に、ブラシ５１、５２から生じたブラシ粉がモータ側への飛散防止するためのシール効果も向上することができるとともに、リヤフレーム４の後端壁４０とカバー部材１００との相対振動防止のためにカバー部材１００をリヤフレーム４の後端壁４０に強力に締結する必要が無いのでこの締結によるカバー部材１００の歪みを抑止することができる。

（実施例２）
他の実施例を図３を参照して説明する。

この実施例は、制振部材１０２の軸方向断面が、実施例１のＬ字状の代わりに図３に示すようにコ字状としたものである。

すなわち、この実施例の制振部材１０２は、既述したその制振円筒部１０２１及び後側制振輪板部１０２２に加えて、制振円筒部１０２１の前端から径方向外側に延在する輪板状の前側制振輪板部１０２３を有する点にその特徴がある。この前側制振輪板部１０２３は、リヤフレーム４の後端壁４０の前端面とベアリング１１の外輪の後端面及びベアリングボックスの後端面との間の隙間に圧縮状態にて埋設される。

これにより、ブラシ装置５のカバー部材１００の軸方向又は径方向への振動減衰能力を更に向上できるとともに、前側制振輪板部１０２３により実施例１で用いたスラストワッシャ１６を代用することもできるため、回転子の軸方向振動も低減することができる。

なお、この制振部材１０２の組み付けにおいては、あらかじめリヤフレーム４の後端壁４０の軸孔部にその前方から制振部材１０２をはめ込んだ後、ベアリングボックス１５を組み付けることが好適である。なお、この前側制振輪板部１０２３の軸方向厚さは、スラストワッシャ１６の代用のための弾性力を確保するため、後側制振輪板部１０２２よりも厚く形成することが好適である。

（実施例３）
他の実施例を図４を参照して説明する。

この実施例は、図３に示す断面コ字状の制振部材１０２の前側制振輪板部１０２３内に、芯金１０２４をインサートしたものであり、制振部材１０２の剛性を強化することができる。回転子の強い軸方向振動を低減することができる。なお、芯金１０２４はスラストワッシャ同様、軸方向断面において斜設することが好適である。

実施例１の車両用交流発電機の軸方向断面図である。図１のブラシ装置近傍を拡大図示した一部拡大軸方向断面図である。実施例２のブラシ装置近傍を拡大図示した一部拡大軸方向断面図である。実施例３のブラシ装置近傍を拡大図示した一部拡大軸方向断面図である。従来の車両用交流発電機のブラシ装置近傍を拡大図示した一部拡大軸方向断面図である。

符号の説明

１ロータ
２ステータ
３フロントフレーム
４リヤフレーム
５ブラシ装置
６スリップリング
７樹脂カバー
８整流器
９レギュレータ
１０ベアリング
１１ベアリング
１２回転軸
１３界磁コイル
１４ベアリングボックス
１５ベアリングボックス
１６スラストワッシャ
２１ステータコア
２２ステータコイル
３０前端壁
４０後端壁
５１ブラシ
５２ブラシ
５３ブラシボックス
５４スプリング
５５スプリング
５６スリップリングケース
１００カバー部材
１０１突出筒部
１０２制振部材
１０２１制振円筒部
１０２２後側制振輪板部
１０２３前側制振輪板部
１０２４芯金

Claims

回転軸の後端部に設けられた界磁電流供給用のスリップリングを有する回転子と、
前記スリップリングに摺接するブラシを保持して前記スリップリング及び前記ブラシを覆うカバー部材を有するブラシ装置と、
前記回転軸を回転自在に支持するベアリングを収容するベアリングボックスと、
前記回転軸が貫通する軸孔部を有して前記ブラシ装置のカバー部材の前端面と前記ベアリングボックスの後端面との間の隙間に延在するとともに前記カバー部材及びベアリングボックスを支持する後端壁を有するフレームと、
前記フレームの後端壁に密接して配置される制振部材と、
を備える車両用交流発電機において、
前記カバー部材は、
前記回転軸の外周面に対して所定隙間を隔てて前記フレームの後端壁の軸孔部へ突出する突出筒部を有し、
前記制振部材は、
前記突出筒部の外周面と前記フレームの軸孔部の内周面との間の隙間を埋め、径方向に圧縮される制振円筒部、並びに、前記カバー部材の前端面と前記フレームの後端壁の後端面との間の隙間を埋め、軸方向に圧縮される後側制振輪板部の両方を少なくとも有するゴム部材からなることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１記載の車両用交流発電機において、
前記制振部材は、
前記後側制振輪板部及び前記制振円筒部に加えて、前記制振円筒部の前端から前記フレームの後端壁の前端面と前記ベアリングボックス又はベアリングとの間の隙間に延在してこの隙間を埋める前側制振輪板部を有することを特徴とする車両用交流発電機。