JP4640122B2

JP4640122B2 - 車両用交流発電機

Info

Publication number: JP4640122B2
Application number: JP2005325593A
Authority: JP
Inventors: 一敏中野; 延広塩谷
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-11-10
Filing date: 2005-11-10
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2025-11-10
Also published as: US7589448B2; JP2007135300A; US20070103019A1

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、車両用交流発電機に用いられる転がり軸受は、防水性や防塵性を高めるために、フロントフレームおよびリアフレームのそれぞれに設けられた軸受ボックスに収納した状態で軸受端面にカバープレートが装着されている。特に、リアフレーム側の転がり軸受には、軸方向に沿った両側にカバープレートが装着されている（例えば、特許文献１参照。）。このカバープレートは、転がり軸受の内輪に密着配置される円板部と、回転軸に圧入される円筒部とを有し、回転軸の外周部に装着されている。
特開２００５−１５１７２８号公報（第４−６頁、図１−３）

ところで、特許文献１に開示された構造では、転がり軸受の軸方向端面にカバープレートを装着するスペースを確保する必要があるが、特にポールコア側については車両用交流発電機の機種によっては円筒部を装着する十分なスペースを確保することができず、転がり軸受の軸方向端面に円筒部を確実に密着させることができなくなってしまい、防水性や防塵性が低下するという問題があった。円筒部の近傍の回転軸にポールコア固定用段付部が形成されている場合には、その軸方向厚みを調整して円板部を転がり軸受との間に直接挟み込んで固定することも考えられるが、この場合には、転がり軸受とこのポールコア固定用段付部との間の距離が少しでも異なると、異なる距離に合わせてポールコア固定用段付部の厚みを変更する必要が生じ、回転軸の共用化が難しくなる。

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、転がり軸受の防水性および防塵性を高め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、支持部が回転支持された回転軸と、回転軸と一体で回転し支持部よりも大径の段付部を有し、ポールコアが回転軸に固定されて回転軸を中心に回転する回転子と、段付部を挟んでポールコアと反対側に配置されて、回転軸の支持部に装着された転がり軸受と、段付部と転がり軸受との間に配置された平ワッシャと、段付部と転がり軸受との間に配置されて、平ワッシャを転がり軸受の内輪に押圧する押圧部材とを備え、押圧部材は、軸方向に沿った一方の端面の少なくとも一部が平ワッシャに当接し、他方の端部の少なくとも一部が段付部に当接し、平ワッシャは、転がり軸受の内輪の外径よりも大きく、転がり軸受の外輪の内径よりも小さい外径を有している。転がり軸受の軸方向端面に平ワッシャを配置するとともにこの平ワッシャを押圧部材で転がり軸受に押圧しているため、平ワッシャを転がり軸受の端面に密着させることができ、転がり軸受の防水性および防塵性を高めることができる。また、回転軸に形成された段付部の厚みを調整する必要がなくなるため、複数の機種で回転軸を共用することができ、備品点数の削減によるコストダウンが可能になる。
また、押圧部材の固定に別部材を用いる必要がないため部品点数を低減することが可能になる。また、押圧部材の一方の軸方向端面を段付部に当接させることにより、この当接させた端面の位置決めが容易となり、押圧部材を用いて平ワッシャを確実に転がり軸受に押圧することができる。
また、平ワッシャは、転がり軸受の内輪の外径よりも大きく、転がり軸受の外輪の内径よりも小さい外径を有している。これにより、転がり軸受の回転に支障をきたすことなく、防水および防塵に必要な領域を平ワッシャで覆うことが可能になる。

また、上述した段付部は、回転軸自身を加工することにより、あるいは、回転軸とは別体の環状部材を回転軸に接合することにより、あるいは、回転軸に装着されるスリップリングを固定する成形樹脂による鍔部によって形成されることが望ましい。いずれの方法によって段付部を形成した場合であっても、平ワッシャを転がり軸受の端面に密着させて転がり軸受の防水性および防塵性を高めることができる。

また、上述した押圧部材は、平ワッシャと段付部との間に配置されたウェーブワッシャであることが望ましい。あるいは、上述した押圧部材は、平ワッシャと段付部との間に配置された弾性部材であることが望ましい。ウェーブワッシャやゴム等の弾性部材を押圧部材として用いることにより、入手あるいは製造が容易であって部品コスト低減が可能となる。

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。また、フロント側フレーム１には円筒状の転がり軸受ボックス７が一体に形成されており、リア側フレーム２には円筒状の転がり軸受ボックス８が一体に形成されている。

固定子４は、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、転がり軸受ボックス７、８に固定される一対の転がり軸受１５、１６により回転軸１４の一部（支持部）が回転支持されることで、回転軸１４に固定された回転子１０全体が回転軸１４を中心に回転自在に保持されている。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、ブレードを回転子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。

リアカバー２７は、鋼板製であって、リア側フレーム２の外側に取り付けられる整流装置２４、電圧制御装置２５、ブラシ装置２６等の電気部品を覆って、これらを保護する。このリアカバー２７は、ナット２８によってリア側フレーム２から延びるボルト９に、整流装置２４を挟み込んだ状態で締め付け固定されている。また、リアカバー２７は、ブラシ装置２６の周辺に同心円状に形成されている冷却風導入窓を有している。

上述した構造を有する車両用交流発電機１００では、回転子１０を所定方向に回転させることで、この回転子１０のリア側端面に固定された冷却ファン１８の回転により、リアカバー２７に設けられた吸気口から取り入れられた冷却風の軸方向の流れが生じ、リアカバー２７内に取り付けられた整流装置２４、電圧制御装置２５、ブラシ装置２６が冷却される。

ところで、リアカバー２７の周囲に存在する水や塵等の異物がこの冷却風とともにリアカバー２７内に吸い込まれ、その一部がリア側の転がり軸受１６の軸方向端面近傍に到達する場合がある。このため、本実施形態の車両用交流発電機１００では、転がり軸受１６の軸方向両端面のそれぞれにシールド板として機能する軸受カバーと平ワッシャとが設けられている。以下では、これらの軸受カバーと平ワッシャの詳細形状および取付状態について説明する。

図２は、回転子１０を含む車両用交流発電機１００の部分的な断面図であり、リア側の転がり軸受１６とその周辺の部分的な拡大断面が示されている。図２に示すように、回転軸１４は、リア側のポールコア１３の軸方向端面に当接するポールコア固定用段付部１４ａを有しており、このポールコア固定用段付部１４ａとスリップリング２１との間のリア側の転がり軸受１６が配置されている。このポールコア固定用段付部１４ａは、回転軸１４自身を加工することによりその一部として形成されており、転がり軸受１６が当接する回転軸１４の支持部よりも大径を有している。転がり軸受１６は、内輪１６ａおよび外輪１６ｂと、それらの間にあって保持部（図示せず）によって保持されたボール１６ｃとを備えている。内輪１６ａの内周面が回転軸１４の外周面に嵌合しており、外輪１６ｂの外周面が転がり軸受ボックス８の内周面に嵌合している。また、内輪１６ａの軸方向端面に密着するように、リア側に軸受カバー１６０が、フロント側（ポールコア１２側）に平ワッシャ１６２がそれぞれ配置されている。

軸受カバー１６０は、円筒部１６０ａと円板部１６０ｂからなるＬ字型断面形状を有しており、円筒部１６０ａによって回転軸１４に固定され、円板部１６０ｂによって内輪１６ａにリア側端面を含む所定領域を覆っている。なお、外輪１６ｂのリア側端面にはウェーブワッシャ１６３が配置されており、外輪１６ｂをフロント側に押圧してリア側への移動を拘束している。

平ワッシャ１６２は、内輪１６ａの外径よりも大きく、外輪１６ｂの内径よりも小さい外径を有している。この平ワッシャ１６２とポールコア固定用段付部１４ａのリア側軸方向端面との間には隙間が形成されており、この隙間に押圧部材としてのウェーブワッシャ１６４が配置されている。図３は、ウェーブワッシャ１６４の形状を示す図である。図３（ａ）には平面形状が、図３（ｂ）には側面形状がそれぞれ示されている。このウェーブワッシャ１６４は、軸方向に沿った一方の端面の少なくとも一部が平ワッシャ１６２に当接し、他方の端部の少なくとも一部がポールコア固定用段付部１４ａに当接している。

このように、リア側の転がり軸受１６の軸方向端面に平ワッシャ１６２を配置するとともにこの平ワッシャ１６２をウェーブワッシャ１６４で転がり軸受１６に押圧しているため、平ワッシャ１６２を転がり軸受１６の端面に密着させることができ、転がり軸受１６の防水性および防塵性を高めることができる。また、回転軸１４に形成されたポールコア固定用段付部１４ａの厚みを調整する必要がなくなるため、複数の機種で回転軸１４や回転子１０を共用することができ、備品点数の削減によるコストダウンが可能になる。

また、平ワッシャ１６２は、転がり軸受１６の内輪１６ａの外径よりも大きく、外輪１６ｂの内径よりも小さい外径を有しているため、転がり軸受１６の回転に支障をきたすことがなく、防水および防塵に必要な領域を平ワッシャ１６２で覆うことが可能になる。

また、押圧部材としてのウェーブワッシャ１６４は、軸方向に沿った一方の端面の少なくとも一部が平ワッシャ１６２に当接し、他方の端部の少なくとも一部がポールコア固定用段付部１４ａに当接しているため、ウェーブワッシャ１６４の固定に別部材を用いる必要がなく、部品点数を低減することが可能になる。また、ウェーブワッシャ１６２の一方の軸方向端面をポールコア固定用段付部１４ａに当接させることにより、この当接させた端面の位置決めが容易となり、ウェーブワッシャ１６４を用いて平ワッシャ１６２を確実に転がり軸受１６に押圧することができる。

また、平ワッシャ１６２を転がり軸受１６に押圧する押圧部材としてのウェーブワッシャ１６４は、入手あるいは製造が容易であって、部品コストを低減することがが可能となる。

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、上述した実施形態では、押圧部材としてウェーブワッシャ１６４を用いたが、このウェーブワッシャ１６４の代わりに他の押圧部材を用いるようにしてもよい。

図４は、他の押圧部材を用いた車両用交流発電機１００の部分的な断面図であり、リア側の転がり軸受１６とその周辺の部分的な拡大断面が示されている。図４に示す構成は、図２に示す構成に対して、ウェーブワッシャ１６２を環状の弾性部材１６５に置き換えた点が異なっている。この弾性部材１６５は、ゴム等の弾性部材で形成されており、軸方向に沿った一方の端面の少なくとも一部が平ワッシャ１６２に当接し、他方の端部の少なくとも一部がポールコア固定用段付部１４ａに当接している。図５は、弾性部材１６５の形状を示す図である。図５（ａ）には平面形状が、図５（ｂ）には側面形状がそれぞれ示されている。弾性部材１６５を平ワッシャ１６２とポールコア固定用段付部１４ａの間に挿入することにより、平ワッシャ１６２を転がり軸受１６の端面に密着させることができ、転がり軸受１６の防水性および防塵性を高めることができる。また、回転軸１４に形成されたポールコア固定用段付部１４ａの厚みを調整する必要がなくなるため、複数の機種で回転軸１４や回転子１０を共用することができ、備品点数の削減によるコストダウンが可能になる。

また、上述した実施形態では、回転軸１４自身を加工することによりその一部としてポールコア固定用段付部１４ａを形成したが、回転軸１４とは別体の環状部材（カラー）を回転軸１４に接合することにより、ポールコア固定用段付部１４ａと同等の形状を有する段付部を形成するようにしてもよい。あるいは、回転軸１４に装着されるスリップリング２１、２２を固定する成形樹脂による鍔部によってポールコア固定用段付部１４ａと同等の形状を有する段付部を形成するようにしてもよい。

図６は、スリップリング２１、２２を固定する成形樹脂による鍔部によって形成された段付部を示す回転子の部分的な側面図である。また、図７は図６に示す回転軸に含まれるスリップリング２１、２２を固定する成形樹脂を示す側面図である。図６および図７に示す構造では、スリップリング２１、２２を固定する成形樹脂２３は、図２等に示したポールコア固定用段付部１４ａと同等の形状（外形形状）を有する段付部２３ａを有しており、スリップリング２１、２２から延びるリード２１ａ、２２ａの端部がこの段付部２３ａの所定位置から外径側に露出している。なお、実際には、図７に示すようにスリップリング２１、２２と成形樹脂２３とが一体になって状態で回転軸１４から分離しているわけではなく、成形樹脂２３を硬化させた際に回転軸１４と一体になっている。

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。回転子を含む車両用交流発電機の部分的な断面図である。ウェーブワッシャの形状を示す図である。他の押圧部材を用いた車両用交流発電機の部分的な断面図である。弾性部材の形状を示す図である。スリップリングを固定する成形樹脂による鍔部によって形成された段付部を示す回転子の部分的な側面図である。図６に示す回転軸に含まれるスリップリングを固定する成形樹脂を示す側面図である。

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
７、８転がり軸受ボックス
１０回転子
１１界磁巻線
１２、１３ポールコア
１４回転軸
１５、１６転がり軸受
１６ａ内輪
１６ｂ外輪
１７、１８冷却ファン
２１、２２スリップリング
２３成形樹脂
２４整流装置
２５電圧制御装置
２６ブラシ装置
２７リアカバー
１００車両用交流発電機
１６０軸受カバー
１６２平ワッシャ
１６３、１６４ウェーブワッシャ
１６５弾性部材

Claims

支持部が回転支持された回転軸と、前記回転軸と一体で回転し前記支持部よりも大径の段付部を有し、ポールコアが前記回転軸に固定されて前記回転軸を中心に回転する回転子と、
前記段付部を挟んで前記ポールコアと反対側に配置されて、前記回転軸の前記支持部に装着された転がり軸受と、
前記段付部と前記転がり軸受との間に配置された平ワッシャと、
前記段付部と前記転がり軸受との間に配置されて、前記平ワッシャを前記転がり軸受の内輪に押圧する押圧部材と、
を備え、前記押圧部材は、軸方向に沿った一方の端面の少なくとも一部が前記平ワッシャに当接し、他方の端部の少なくとも一部が前記段付部に当接し、
前記平ワッシャは、前記転がり軸受の内輪の外径よりも大きく、前記転がり軸受の外輪の内径よりも小さい外径を有し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、
前記段付部は、前記回転軸自身を加工することにより形成され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、
前記段付部は、前記回転軸とは別体の環状部材を前記回転軸に接合することにより形成され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、
前記段付部は、前記回転軸に装着されるスリップリングを固定する成形樹脂による鍔部によって形成されることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記押圧部材は、前記平ワッシャと前記段付部との間に配置されたウェーブワッシャであることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記押圧部材は、前記平ワッシャと前記段付部との間に配置された弾性部材であることを特徴とする車両用交流発電機。