JP5058298B2 - 車両用交流発電機 - Google Patents

Description

この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し、特に排水機構が改良されたブラシ装置を持つ車両用交流発電機に関するものである。

従来の車両用交流発電機は一般に、フレームに支持された回転子の回転軸に設けられたスリップリングと、スリップリングに摺接するブラシと、ブラシをスリップリングにばねで弾性的に押圧保持するブラシホルダと、一端でスリップリングに対して同軸に離間した状態でフレームに取り付けられて、スリップリングをほぼ全周に亘って囲むほぼ中空円筒形のスリップリングカバーとを備えていて、スリップリングとブラシとの摺動部に水や油等の異物が侵入しないようにしてある。また、スリップリングカバー内に入ってしまった水等を排出するために、スリップリングカバーの重力作用方向で最下部に排出口を形成してある（例えば特許文献１および２参照）。

特開２００２−３５９９５１号公報 特開２００６−６０００号公報

このような従来の車両用交流発電機においては、スリップリングカバーの排出口を最下位置に配置する必要があり、ブラシ装置という同じ機能を有する部品でありながら、ブラシホルダの取付姿勢が異なる場合での排出口を最下位置に配置できるように、ブラシホルダと排水口の相対位置関係が異なるブラシ装置を用意しなければならず、機種数あるいは部品点数が増えるという問題点があった。

車両組付状態においてブラシが天方向に押圧される場合においては、特許文献１に開示されたブラシ装置では、異物の侵入を防ぐことは出来ない構造となっている。また、特許文献２にはブラシが天方向に押圧される場合限定の異物の侵入を防止するブラシ装置が開示されているが、この場合にもブラシが天方向に押圧される場合以外では対応できないものである。

従ってこの発明の目的は、ブラシ装置の姿勢に拘わらず、内部への異物の侵入を防止するとともに、万一水等が侵入しても排出する構造を持ち、ブラシ装置の標準化が可能な車両用交流発電機を提供することにある。

この発明の車両用交流発電機は、フレームに支持された回転子の回転軸に設けられたスリップリングと、上記スリップリングに摺接するブラシと、上記ブラシを上記スリップリングに弾性的に押圧保持するブラシホルダと、上記フレームに第一端で取り付けられ、上記スリップリングに対して同軸に離間して配置され、上記スリップリングをほぼ全周に亘って囲む内周面を持つスリップリングカバーとを備えた車両用交流発電機において、上記スリップリングカバーの上記内周面が、上記第１端から第２端に向かって直径が大きくなるテーパー面を持ち、上記スリップリングカバーが、上記第２端に全面開放された開口を持ち、上記スリップリングカバーの上記開口が、上記第２端との間にラビリンスシールを構成する封止部材によって封止されていることを特徴とするものである。

この発明の装置によれば、ブラシ装置の姿勢に拘わらず、内部への異物の侵入を防止するとともに、万一水等が侵入しても排出する構造を持ち、ブラシ装置の標準化が可能な車両用交流発電機が提供できる。

この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機のブラシ装置を示す断面図である。 図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。 図２のスリップリングカバーと封止部材とだけを取り出して示す断面図である。 図３の線ＩＶ−ＩＶに沿って封止部材を除去して見た正面図である。 スリップリングカバーとブラシホルダとを組み合わせた状態を示す断面図である。 フレームとスリップリングカバーとの間にラビリンスシール構造を持つこの発明の実施の形態２の車両用交流発電機を示す図２と同様の断面図である。 図６の円Ｓで囲んだ部分の拡大図である。 この発明の実施の形態３の車両用交流発電機のスリップリングカバーを示す図３と同様の断面図である。 この発明の実施の形態４の車両用交流発電機のスリップリングカバーを示す図３と同様の断面図である。 図９のスリップリングカバーを示す図４と同様の正面図である。 この発明の実施の形態５の車両用交流発電機のスリップリングカバーを示す図３と同様の断面図である。 図１１のスリップリングカバーを示す図４と同様の正面図である。

以下、この発明をより詳細に説明するため、この発明の実施の形態を添付の図面を参照して説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化あるいは省略する。

実施の形態１．
図１および２に示すこの発明の車両用交流発電機１は、フレーム２に軸受３を介して回転可能に支持された回転子４の回転軸５に設けられたスリップリング６および７と、スリップリング６および７にそれぞれ摺接するブラシ８および９と、ブラシ８および９をスリップリング６および７にばね１０および１１により弾性的に押圧保持するブラシホルダ１２と、フレーム２に第１端１３で取り付けられ、スリップリング６および７に対して同軸に離間して配置され、スリップリング６および７をほぼ全周に亘って囲む内周面１４を持つスリップリングカバー１５とを備えている。これらの部品、すなわちブラシ８および９、ばね１０および１１、ブラシホルダ１２ならびにスリップリングカバー１５によってブラシ装置１６が構成されている。フレーム２はまた、ブラシ装置１６およびスリップリングカバー１５の近くに、整流装置１７およびＩＣレギュレータ１８等を支持しており、これらの装置全体がフレーム２に取り付けられたリアカバー１９によって覆われている。

図３〜５に示されているように、この発明のスリップリングカバー１５は、内周面１４が、スリップリングカバー１５のフレーム２に取り付けられる側の第１端１３から第２端２０に向かって直径が大きくなるテーパー角度Ａのテーパー面２１を持っており、またスリップリングカバー１５の第２端２０には全面開放された開口２２が設けられている。図示の例ではスリップリングカバー１５は全体として外径が一定の中空円筒形の部材であって、第１端１３も第２端２０も共に円形の開放端とされている。

第１端１３には環状の切欠溝２４が設けられていて、この環状の切欠溝２４と、フレーム２に設けた円形開口の内縁２３の内面と側面とが当接して、第１端１３が内縁２３に嵌合して位置決め支持されるとともに、嵌合面の角度がほぼ直角に変化する一種のラビリンスシール構造となるようにしてある。テーパー面２１は、第１端１３から第２端にまで一定のテーパー角度で内径が次第に大きくなるように延びている。従ってスリップリングカバー１５の厚さは、第１端１３よりも第２端２０の方が薄くなっている。

スリップリングカバー１５の第２端２０の開口２２は、リアカバー１９の内側面から立ち上がって、第２端２０との間にラビリンスシール２５を構成する封止部材２６によって封止されている。封止部材２６は、開口２２対して軸方向に離間して対向する位置にあるリアカバー１９の一部である端板部２７と、端板部２７から延びて第２端２０を径方向に離間して囲むように対向配置されたフランジ部２８とを備えていて、全体として円形の浅い皿あるいはパン状の構造を形成している。このため、スリップリングカバー１５の第２端２０は、封止部材２６の端板部２７との間に軸方向間隙２９を形成しており、封止部材２６のフランジ部２８との間には径方向間隙３０を形成しており、従って、スリップリングカバー１５の第２端２０と封止部材２６との間には、軸方向間隙２９および径方向間隙３０によるラビリンスシール２５が形成されている。

封止部材２６の支持は、図示のようにリアカバー１９あるいはフレーム２によっても良いし、ブラシホルダ１２によって行ってもよい。またスリップリングカバー１５の第２端２０と封止部材２６のフランジ部２８との間を連結するリブ状の連結部材を用いて支持することもできる。

図５において、スリップリングカバー１５の上面には嵌合穴３１が設けてあって、この嵌合穴３１にブラシホルダ１２が嵌合して所定の位置に位置決めされて保持されるようにしてある。図示はしてないが、当業者には周知のように、ブラシホルダ１２はフレーム２に螺合する取付ネジを通される取付フランジを持っていて、フレーム２に支持されるようにされている。

このように構成された車両用交流発電機によれば、スリップリングカバー１５の開口部からの異物進入を防止しつつ、万一、ブラシ装置１６あるいはスリップリングカバー１５内へ微小隙間によるにじみ込みにより水等が侵入したとしても、必ずスリップリングカバー１５の一方端から他方端へ流れ出るため、ブラシ８および９が押圧される方向（車両組付状態）によらず水等を排出する構造を持つことになり、ブラシが押圧される方向（車両組付状態）により排出口の位置を変える必要が無く、機種数を増やす必要がなくなって１機種に標準化できる。従って、製造コストの低減だけでなく、部品管理や組立作業効率の改善もできる。

実施の形態２．
図６および７に示す車両用交流発電機においては、スリップリングカバー１５の第１端１３が、フレーム２との間の嵌合部に、環状凸部３２と環状溝部３３とが互いに組み合わされたラビリンスシール構造３４を持っている。また、このラビリンスシール構造３４には、環状凸部３２と環状溝部３３との間に少なくとも一つの環状接触部３５が形成されている。

このようにスリップリングカバー１５の第１端１３（傾斜面の起点となる側）において、環状溝部３３を形成する部位を設け、この環状溝部３３にフレーム２の環状凸部３２を嵌合させて組み合わせることでフレーム２との間に積極的なラビリンスシール構造３４を構成し、図２に示す嵌合構造よりも更に防水能力を改善することができる。図２に示す構造においては、スリップリングカバー１５の第１端１３とフレーム２の内縁２３との間にも、環状の切欠溝２４と、フレーム２の円形開口の内縁２３の内面と側面との間の嵌合面の角度がほぼ直角に変化する一種のラビリンスシール構造が形成されているものの、ラビリンス形状が単純であるため、この実施の形態のラビリンスシール構造３４と比較して、このシール部分あるいはブラシホルダ１２とスリップリングカバー１５との間の嵌合部などに留水し、にじみ込みが起こる可能性が高い。

また、図７に示すように環状凸部３２と環状溝部３３との間に少なくとも一つの環状接触部３５が形成されているため、防水能力がさらに向上すると共に、ブラシ装置１６をフレーム２に組付ける時の位置決めに利用することができる。

実施の形態３．
図８に示すように車両用交流発電機のスリップリングカバー１５においては、テーパー面２１が、例えば第１のテーパー角度Ａを持つ第１テーパー部３６と、第２のテーパー角度Ｂを持つ第２テーパー部３７とを備えている。スリップリングカバー１５の第１端１３側の第１テーパー部３６が、途中で変化して第２端２０側でテーパー角度Ａよりも大きなテーパー角度Ｂとなっているために、スリップリングカバー１５の外径を大きくすること無く、水等の排出能力を向上させることができる。

実施の形態４．
図９および１０に示すスリップリングカバー１５においては、スリップリングカバー１５が、テーパー面２１から径方向内側に突出して軸方向に延びた複数のリブ部３８を備えている。このようにテーパー面２１にリブ部３８を設けることにより、リブ部３８の側面を排水ガイドとして利用することも可能である。

実施の形態５．
図１１および１２に示すスリップリングカバー１５においては、リブ部３９の内周面が、スリップリングカバー１５の第１端１３から第２端２０に向かって次第に直径が大きくなるテーパー面４０を持っている。このようなテーパー面４０を持つリブ部３９を設けることにより、リブ部３９の側面を排水ガイドとして利用できるだけでなく、テーパー面４０による排水作用によって排水能力を向上させることができる。

以上に図示して説明した装置は単なる例であって様々な変形が可能であり、またそれぞれの具体例の特徴を全てあるいは選択的に組み合わせて用いることもできる。例えば、ブラシホルダ１２とスリップリングカバー１５とを連続した一体の単一の部品として成型などにより作ることができる。また、封止部材２６の支持は、図示のようにリアカバー１９あるいはフレーム２によっても良いし、ブラシホルダ１２によって行ってもよい。またスリップリングカバー１５の第２端２０と封止部材２６のフランジ部２８との間を連結するリブ状あるいはスポーク状の連結部材を用いて支持することもできる。

この発明は車両用交流発電機として利用できるものである。

１ 車両用交流発電機、２ フレーム、３ 軸受、４ 回転子、５ 回転軸、６ スリップリング、７ スリップリング、８ ブラシ、９ ブラシ、１０ ばね、１１ ばね、１２ ブラシホルダ、１３ 第１端、１４ 内周面、１５ スリップリングカバー、１６ ブラシ装置、１７ 整流装置、１８ レギュレータ、１９ リアカバー、２０ 第２端、２１ テーパー面、２２ 開口、２３ 内縁、２４ 切欠溝、２５ ラビリンスシール、２６ 封止部材、２７ 端板部、２８ フランジ部、２９ 軸方向間隙、３０ 径方向間隙、３１ 嵌合穴、３２ 環状凸部、３３ 環状溝部、３４ ラビリンスシール構造、３５ 環状接触部、３６ 第１テーパー部、３７ 第２テーパー部、３８ リブ部、３９ リブ部、４０ テーパー面。

Claims (8)

1. フレームに支持された回転子の回転軸に設けられたスリップリングと、上記スリップリングに摺接するブラシと、上記ブラシを上記スリップリングに弾性的に押圧保持するブラシホルダと、上記フレームに第一端で取り付けられ、上記スリップリングに対して同軸に離間して配置され、上記スリップリングをほぼ全周に亘って囲む内周面を持つスリップリングカバーとを備えた車両用交流発電機において、
   上記スリップリングカバーの上記内周面が、上記第１端から第２端に向かって直径が大きくなるテーパー面を持ち、
   上記スリップリングカバーが、上記第２端に全面開放された開口を持ち、
   上記スリップリングカバーの上記開口が、上記第２端との間にラビリンスシールを構成する封止部材によって封止されていることを特徴とする車両用交流発電機。
2. 上記テーパー面が、上記第１端から上記第２端にまで一定のテーパー角度を持つことを特徴とする請求項１に記載の車両用交流発電機。
3. 上記テーパー面が、第１のテーパー角度を持つ第１テーパー部と、第２のテーパー角度を持つ第２テーパー部とを備えていることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の車両用交流発電機。
4. 上記スリップリングカバーが、上記テーパー面から径方向内側に突出して軸方向に延びた複数のリブ部を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用交流発電機。
5. 上記リブ部の内周面が、上記スリップリングカバーの上記第１端から上記第２端に向かって直径が大きくなるテーパー面を持っていることを特徴とする請求項４に記載の車両用交流発電機。
6. 上記スリップリングカバーの上記第１端が、上記フレームとの間に、環状凸部と環状溝部とが互いに組み合わされたラビリンスシール構造を持っていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両用交流発電機。
7. 上記ラビリンスシール構造が、上記環状凸部と上記環状溝部との間に少なくとも一つの環状接触部を持つことを特徴とする請求項６に記載の車両用交流発電機。
8. 上記スリップリングカバーの上記開口を封止する上記封止部材が、上記開口に軸方向に離間して対向配置された端板部と、上記端板部から延びて上記第２端を径方向に離間して囲むように対向配置されたフランジ部とを備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の車両用交流発電機。

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