JP5438794B2 - 車両用交流発電機 - Google Patents

Description

この発明は、車両等に搭載される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の一例として、特許文献１には、正極ブラシ、負極ブラシ、収納ケース、正極ターミナル、負極ターミナルからなるブラシホルダにおいて、負極ブラシに接続される負極ターミナルが、金属製パイプを圧入またはインサート成形したレギュレータケース取付け穴部で、あるいは直接に、ハウジングフレームに共締め固定され、他方、正極ターミナルがレギュレータの制御端子に接続、固定される構成が示されている。

一方、特許文献２には、同じくフレーム（ブラケット）の突設ボスに固定する他の部品である整流装置において、負極側冷却フィンの一部とフレームの突設ボスのみで整流装置全体を支持すると、車両振動によりフィンに過大な応力が加わり、フィンの変形、搭載する整流素子の短寿命化などを引き起こす問題があるので、その対応として、負極側冷却フィンを含む積層部材全体をフレームと共締めし、フィンに加わる負担を軽減する構成が示されており、また、このような積層構造の場合には、端子台、正極側冷却フィン、絶縁スペーサ等の積層部材からなる整流装置の積層公差分の大きな組付け段差が生じることが示されている。そして、このような組付け段差の問題を解消しないでいると、固定する組み付け加工時に、直接固定部近傍フィンに発生する歪により、ダイオードに過大な応力が加わる可能性、寿命低下の懸念があるという問題を、直接固定部近傍に低剛性部を設けて解消するようにしたものが示されている。

特許第３８１２８２２号公報 特許第３５４３８７６号公報

特許文献２で述べられる、共締め固定部と部品固定部の双方を備える部品における大きな組付け段差による不具合については、他の部品、従来のブラシホルダにも生じることが判っており、積層部材公差分の大きな組付け段差自体の解消は困難である。
尚、本案で言う、「積層部材公差分の大きな組付け段差」とは、組付ける部品それぞれが許容される公差の範囲の、例えば下限の製品同士が積層される場合、または、例えば上限の製品同士が積層される場合など、限度が相乗し許容範囲を超えるものが生じる恐れがあり、それを「大きな段差」と表現する。

ブラシホルダを他部品あるいはフレームに固定する箇所(ターミナル)については、特許文献１では、全ての配置を回転軸に垂直な同一平面上に配さないで、その一つの平面上ではブラシホルダケース外周端よりもさらに外周まで延出させたものとなっている。このような構成により、高振動化の条件による回転子の回転による回転軸方向の振れを防止するとされる。しかし、該ブラシホルダ組付けの際、前述の段差が生じるため、実際はこの比較的長く延出したターミナル部位において、少なからず歪が加わってしまう。
最悪の場合、その延出根元部が破損し、絶縁性を保証出来ない恐れがあった。

また、特許文献２においては、固定部近傍に低剛性部を設けるため、部品固定時にぐらつく等、の不安定要素や、機械的強度の問題等がある。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、ブラシホルダ等の構成部品の部品固定部に近接しない共締め部に、組付け段差吸収部を備えて、構成部品の回転子回転軸方向の振れを防止するのに優位な構成を提供すると共に、構成部品における積層部材公差分による大きな組付け段差の悪影響を生じさせないようにした車両用交流発電機を提供することを目的とするものである。

この発明に係る車両用交流発電機は、ブラケットからなるケーシングと、上記ケーシング内に回転可能に支持された回転子と、固定子鉄心、および上記固定子鉄心に巻装された固定子巻線を有し、上記回転子を囲むよう上記ケーシングに支持された固定子と、上記ケーシングの軸方向一側の外側に配設され、上記固定子巻線に発生する交流を整流する整流装置と、上記ケーシングの軸方向一側の外側に配設され、上記固定子で生じた交流電圧の大きさを調整する電圧調整器と、上記回転子に電流を供給する一対のスリップリングと、上記スリップリングの表面に摺動する一対のブラシと、これらのブラシを収容するブラシホルダとを備えた車両用交流発電機において、上記整流装置、電圧調整器、およびブラシホルダの各部品のうち、互いに締結される少なくとも２つの部品が、それぞれ、自身を上記ブラケットに固定する部品固定部と、部品同士を共締めするための共締め部とを備え、互いに締結される２つの部品のうち、部品固定部から共締め部までの距離がより長い方の部品の共締め部に、組付け段差吸収部を設けたものである。
この発明の車両用交流発電機によれば、構成部品の回転子回転軸方向の振れを防止すると共に、構成部品における積層部材公差分による大きな組付け段差の悪影響を生じさせないようにした車両用交流発電機を得ることができる。

上述した、またその他の、この発明の目的、特徴、効果は、以下の実施の形態における詳細な説明および図面の記載からより明らかとなるであろう。

この発明の実施の形態１および２の車両用交流発電機を示す側断面図である。 この発明の実施の形態１および２の車両用交流発電機における電圧調整器、ブラシホルダ、および整流装置の装着状態を説明する背面視図である。 この発明の実施の形態１における第一部品（電圧調整器）と第二部品（ブラシホルダ）同士の共締め箇所の積層状態を説明する図である。 この発明の実施の形態１における第一部品の部品固定部断面図である。 この発明の実施の形態１における第二部品の部品固定部断面図である。 この発明の実施の形態２における第一部品（電圧調整器）と第三部品（サーキットボード）同士の共締め箇所の積層状態を説明する図である。 この発明の実施の形態２における第三部品の部品固定部断面図である。 この発明の実施の形態における第二部品の他の例を示す平面視図である。

以下、この発明による車両用交流発電機の好適な実施の形態について図面を用いて詳述する。なお、各図中、同一符号は、同一または相当部分を示すものとする。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機を示す側断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における電圧調整器、ブラシホルダ、および整流装置の装着状態を説明する背面視図で、カバーを装着しない図である。

図１、図２において、車両用交流発電機１は、それぞれ略椀形状のアルミニウム製フロントブラケット２、リヤブラケット３とからなるケーシング４と、このケーシング４に一対の軸受５を介して回転自在に支持されたシャフト６と、ケーシング４のフロント側に延出するシャフト６の端部に固着されたプーリ７と、シャフト６に固定されてケーシング４内に配設された回転子８と、この回転子８の軸方向の両端面に固定されたファン１１と、回転子８を囲むようケーシング４に固定された固定子１２を備えている。

さらに、ケーシング４のリヤ側に延出するシャフト６の延出部に固定され、回転子８に電流を供給する一対のスリップリング１５と、各スリップリング１５の表面に摺動する一対のブラシ１６と、これらのブラシ１６を収容するブラシホルダ１７と、ブラシホルダ１７の外径側に配されるヒートシンク１８に取り付けられて、固定子１２で生じた交流電圧の大きさを調整する電圧調整器１９と、ヒートシンク１８の取付部と一体に成形されて、電圧調整器１９などと外部装置(図示せず)との信号の入出力を行うコネクタ２０と、リヤブラケット３のリヤ側に配置されて、固定子１２で生じる交流電圧を直流電圧に整流する整流装置２１と、ブラシホルダ１７、電圧調整器１９、整流装置２１を覆うようにリヤブラケット３に装着された保護カバー２５と、を備えている。

回転子８は、ランデル型回転子で、励磁電流が流されて磁束を発生する界磁巻線９と、界磁巻線９を覆うよう設けられ、その磁束によって磁極が形成されるポールコア１０とを備えている。また、固定子１２は、円筒状の固定子鉄心１３と、固定子鉄心１３に巻装され、回転子８の回転に伴い、界磁巻線９からの磁束の変化で交流が生じる固定子巻線１４とを備えている。固定子１２は、固定子鉄心１３をフロントブラケット２およびリヤブラケット３の開口端に軸方向両端から挟持されて回転子８を取り囲むよう配設されている。

整流装置２１は、複数個の正極側整流素子２２ａが実装された正極側ヒートシンク２２と、複数個の負極側整流素子２３ａが実装された負極側ヒートシンク２３と、サーキットボード２４とを備え、正極側ヒートシンク２２と負極側ヒートシンク２３との間にサーキットボード２４を挟んで積層し、軸方向視略Ｃ字状に構成されている。そして、正極側整流素子２２ａと負極側整流素子２３ａとがサーキットボード２４を介して所定のブリッジ回路を構成するように接続される。

このように構成された整流装置２１は、スリップリング１５の外周側に、シャフト６の軸心と直交する平面上にシャフト６を中心とする扇状に配置されて、ねじ４０によりリヤブラケット３の外側端面に締着固定されている。そして、固定子巻線１４のリード線１４ａがリヤブラケット３から引き出されてサーキットボード２４の端子に結線され、整流装置２１と固定子巻線１４とが電気的に接続される。また、ブラシホルダ１７は、整流装置２１の略Ｃ字状の先端間に配置されて、ねじ４１によりリヤブラケット３の外側端面に締着固定されている。同様に、電圧調整器１９は、整流装置２１の略Ｃ字状の先端間に、ブラシホルダ１７の外径側に配置されて、ねじ４２によりリヤブラケット３の外側端面に締着固定されている。

次に、リヤブラケットに締着固定される各部品の相互組付け状態について、図２〜図５を参照しつつ説明する。なお、説明の便宜上、電圧調整器１９、ブラシホルダ１７、サーキットボード２４をそれぞれ、第一部品（電圧調整器１９）、第二部品（ブラシホルダ１７）、第三部品（サーキットボード２４）と置換えて説明する。

実施の形態１として示す図３の共締め箇所では、第一部品１９の共締め部１９ａと第二部品１７の共締め部１７ａとを重ね合わせてねじ４３により締結している。
ねじ４３は第一部品の共締め部１９ａに備えられるナット２６と締結する。第一部品１９自体は第一部品の部品固定部１９ｂ（図４参照）と、他の第一部品の部品固定部１９ｄ（図２参照）との２箇所でリヤブラケット３に固定され、第二部品１７自体は、第二部品の部品固定部１７ｂ（図５参照）１箇所で直接リヤブラケット３に固定される。

前記第一部品の部品固定部１９ｂから第一部品の共締め部１９ａまでの距離よりも、第二部品の部品固定部１７ｂから第二部品の共締め部１７ａまでの距離が長く（図２；ねじ４１−４３間距離はねじ４２−４３間距離より長い）、この第二部品の共締め部１７ａのねじ孔箇所に近接して曲げ部であるベンド状部１７０が設けられている。

各部品の組付けは、第一部品の部品固定部１９ｂにて、ねじ４２により第一部品１９をリヤブラケット３に固定し、第二部品の部品固定部１７ｂにて、ねじ４１により第二部品１７をリヤブラケット３に固定し、その後、重ね合わされた第一部品の共締め部１９ａと第二部品の共締め部１７ａとを締結してなされる。

このように構成された実施の形態１の車両用交流発電機によれば、回転軸方向の振れを防止する作用部においてベンド状部１７０が設けられているので、ねじ孔部や部品本体へ振動の影響が及ぶことなく、車両から受ける振動等を吸収することが可能で、信頼性の高い防振ができる。
また、部品の軸方向の積層公差が大きく生じた場合でも、第二部品の共締め部１７ａの先端近くに設けたベンド状部１７０が略撓るように作用し、それぞれの部品の本体側にその影響が伝わらず、部品積層公差の組付け段差を容易に吸収することができる。
また、固定部近傍に低剛性部を設けないので、部品固定時にぐらつく等、不安定要素が加わらない。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２として、第三部品（サーキットボード）と第一部品（電圧調整器）の共締め部について図２、図６、図７を参照して説明する。
実施の形態２が実施の形態１と異なる点は、第三部品（サーキットボード２４）の部品固定部が直接固定でなく、さらに他の部品を積層した固定となっている点である（図７参照）。第三部品２４とリヤブラケット３とは負極側ヒートシンク２３を介してねじ４０により固定される。
図６に示す共締め箇所では、第三部品の共締め部２４ａと第一部品の共締め部１９ｃとを重ね合わせてねじ４４により締結している。ねじ４４は第三部品の共締め部２４ａに備えられるナット２６と締結する。第三部品自体は第三部品の部品固定部２４ｂ（図７参照）を含む３箇所でねじ４０によりリヤブラケット３に固定される。近接の第一部品の部品固定部１９ｄから第一部品の共締め部１９ｃまでの距離よりも、第三部品の部品固定部２４ｂから第三部品の共締め部２４ａまでの距離が長く（図２；ねじ４０−４４間距離はねじ４２−４４間距離より長い）、この第三部品の共締め部２４ａに近接して曲げ部であるベンド状部２４０が設けられている。

各部品の組付けは、第三部品の部品固定部２４ｂを含む固定箇所にて第三部品２４をねじ４０でリヤブラケット３に固定し、第一部品の部品固定部１９ｄにて第一部品１９をねじ４２でリヤブラケット３に固定し、その後、重ね合わされた第三部品の共締め部２４ａと第一部品の共締め部１９ｃとを締結してなされる。

このように構成された実施の形態においても、部品の軸方向の積層公差が大きく生じた場合でも、第三部品共締め部２４ａの先端近くに設けたベンド状部２４０が略撓るように作用し、それぞれの部品の本体側にその影響が伝わらない。従って実施の形態１と同様の作用効果を奏するものであり、いずれの固定部近傍にも低剛性部を設けないので、部品固定時にぐらつく等、不安定要素が加わらない。

尚、上述の実施の形態１、２においては、いずれの共締め部も部品と部品の連結箇所で、他の部品（上記実施の形態であれば例えばリヤブラケット３）への固定部を兼ねない例について述べたが、形状を変更する或いは介在部品を追加する等で部品固定部を兼ねる構成としても同様の効果が得られる。その場合、上記実施の形態で、第一部品の共締め部１９ａと第三部品の共締め部２４ａに夫々備えられるナット要素は不要となる。

また、組付け段差吸収部は、第二部品であるブラシホルダ１７、第三部品であるサーキットボード２４に設けたが、これに限るもので無く、リヤブラケット３に固定する部品の構成によっては第一部品である電圧調整器のみに設けるもの等、様々な例が可能である。

さらに、上記の実施の形態においては、組付け段差吸収部として、いずれもターミナルにベンド状部を設けるものとしたが、部品構成上、ベンドが構成しづらい場合は、共締め部ターミナルの巾を、部品固定部のターミナル巾より狭くすることも効果的である。
一体部品の部分的な板厚の変更は、切削、プレス等追加の作業が必ず必要であったが、板の巾を異ならせるだけなので、例えばインサート部品を模る型を修正するだけで済み、製造毎の作業は不要で無駄なコストを使わずに構成できる。

また、本実施の形態では、第二部品（ブラシホルダ１７）の共締め部１７ａのねじ挿通穴と、第二部品の部品固定部１７ｂのねじ挿通穴は、同一形状の図としたが、図８に示すように、共締め部１７ａ側穴のサイズΦＡを必要サイズΦBより大きくすることが可能である。こうすることにより、部品積層公差（軸方向）吸収だけでなく、位置決め（軸と垂直面方向）のガタも吸収することができ、工作性がより向上する。

１ 車両用交流発電機、２ フロントブラケット、３ リヤブラケット、
４ ケーシング、６ シャフト、８ 回転子、１２ 固定子、１５スリップリング、
１６ ブラシ、１７ ブラシホルダ、１８ ヒートシンク、１９ 電圧調整器、
２０ コネクタ、２１ 整流装置、１７ａ 第二部品の共締め部、
１７ｂ 第二部品の部品固定部、１９ａ、１９ｃ 第一部品の共締め部、
１９ｂ 第一部品の部品固定部、２２ 正極側ヒートシンク、
２３ 負極側ヒートシンク、２４ サーキットボード、２４ｂ 第三部品の部品固定部
４０、４１、４２、４３、４４ ねじ、１７０、２４０ ベンド状部（曲げ部）。

Claims (5)

1. ブラケットからなるケーシングと、
   上記ケーシング内に回転可能に支持された回転子と、
   固定子鉄心、および上記固定子鉄心に巻装された固定子巻線を有し、上記回転子を囲むよう上記ケーシングに支持された固定子と、
   上記ケーシングの軸方向一側の外側に配設され、上記固定子巻線に発生する交流を整流する整流装置と、
   上記ケーシングの軸方向一側の外側に配設され、上記固定子で生じた交流電圧の大きさを調整する電圧調整器と、
   上記回転子に電流を供給する一対のスリップリングと、上記スリップリングの表面に摺動する一対のブラシと、これらのブラシを収容するブラシホルダとを備えた車両用交流発電機において、
   上記整流装置、電圧調整器、およびブラシホルダの各部品のうち、互いに締結される少なくとも２つの部品が、それぞれ、自身を上記ブラケットに固定する部品固定部と、部品同士を共締めするための共締め部とを備え、互いに締結される２つの部品のうち、部品固定部から共締め部までの距離がより長い方の部品の共締め部に、組付け段差吸収部を設けたことを特徴とする車両用交流発電機。
2. 上記組付け段差吸収部は、共締め部に設けられるターミナルに形成した曲げ部で構成されることを特徴とする請求項１記載の車両用交流発電機。
3. 上記組付け段差吸収部は、共締め部に設けられるターミナルのねじ孔箇所に近接して設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用交流発電機。
4. 上記組付け段差吸収部は、共締め部に設けられるターミナルの巾を部品固定部のターミナルの巾に対して狭小にすることによって構成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用交流発電機。
5. 上記組付け段差吸収部が設けられる部品の共締め部ターミナルのねじ挿通穴は、該部品の固定部ターミナルのねじ挿通穴よりも大きいことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の車両用交流発電機。

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