JPH11164517A - オルタネータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エネルギ効率およびベルト寿命の向上を図る
と共に、信頼性の高いオルタネータを提供する。 【解決手段】 電機子コイルと電機子鉄心とを備えた固
定子と、界磁コイルによって励磁される鉄心を有する回
転子とからなり、車両を駆動する原動機の動力をベルト
を介して前記回転子の回転軸に設けられたプーリに伝達
するように構成されたオルタネータにおいて、回転子の
端面から突出する回転軸と、一方の端部を中空円筒状の
連結部に形成し他方の端部にプーリを設けてなるプーリ
軸とを、回転子の回転軸がプーリ軸の連結部に同軸的に
嵌挿されるように連結し、前記回転軸と連結部との間に
ワンウェイクラッチを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両を駆動する原
動機により駆動され、車載バッテリに充電し、車両に必
要な電力を供給するオルタネータに関するものであり、
特にエネルギ効率の向上、およびオルタネータに動力を
供給するベルト寿命を向上させ得るオルタネータに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来のオルタネータの例を示す要
部縦断面図である。図３において、１は固定子であり、
例えば薄鉄板を積層してなる電機子鉄心２と、この電機
子鉄心２に巻回された電機子コイル３とによって構成さ
れている。電機子鉄心２は左右からフロントブラケット
４およびリヤブラケット５によって挟持され、締付ボル
ト６によって締結一体化されている。２６はカバーであ
り、リヤブラケット５に設けられる。

【０００３】次に７は回転子であり、例えばＳ１０Ｃの
ような軟磁性材料により、後述するように外周部に複数
個の磁極片８を一体に設けた鉄心９，１０によって形成
される。１１はボス部であり、鉄心９と一体に形成さ
れ、このボス部１１には穴１２を穿設して回転軸１３が
嵌挿固着される。１４はリングであり、例えばステンレ
ス鋼のような非磁性材料によって形成される。そしてこ
のリング１４を鉄心９の磁極片８の内周面に嵌着した
後、鉄心１０の磁極片８を鉄心９の磁極片８，８間に進
入させた状態で同軸的に組み合わせる。

【０００４】上記リング１４と磁極片８とを溶接接合す
ることにより、鉄心９，１０およびリング１４を一体に
固着する。回転軸１３は、例えばＳ４８Ｃのような構造
材料によって形成され、前記鉄心９のボス部１１の穴１
２に圧入により固着される。この場合、回転軸１３には
穴１２との嵌合部分にローレット加工を施した後、例え
ば高周波焼入処理をしておくと、鉄心９との固着強度を
確保するために好都合である。なお、鉄心９，１０の外
周部に設けられる磁極片８は、鉄心９，１０の軸線と平
行する方向に延びる台形状かつ櫛歯状に形成され、円周
方向に等間隔に設けられている。

【０００５】回転子７は回転軸１３により、フロントブ
ラケット４およびリヤブラケット５の中央部に設けられ
たボール軸受１５およびニードル軸受１６を介して回転
可能に支持される。１７は支持部材であり、前記ボール
軸受１５を支持固定するものである。１９，２０は各々
冷却フアンおよびプーリであり、回転軸１３の右端にナ
ット２１の締結により固着される。

【０００６】次に２２は界磁コイルであり、ボビン２３
内に収納され、支持部材２４およびボルト２５を介して
リヤブラケット５に装着されると共に、界磁コイル２２
が磁極片８とボス部１１との間に形成された環状の空間
内に存在するように設けられる。この界磁コイル２２は
車両バッテリ（図示せず）と接続され、前記磁極片８に
Ｎ，Ｓ磁極が交互に現れるように形成される。

【０００７】上記の構成により、原動機からの動力をベ
ルト（何れも図示せず）およびプーリ２０を介して回転
軸１３に伝達すると、回転子７の回転により、電機子コ
イル３に交流電圧が誘起され、これを整流してレギュレ
ータ（図示せず）を介して車両バッテリに充電される。
上記発電作用に伴う各構成部材に発生するジュール熱に
よる温度上昇は、冷却フアン１９による強制冷却により
防止される。

【０００８】図３に示すように、回転軸１３にプーリ２
０が直接固着された構成のオルタネータにおいては、原
動機の減速時においては回転子７も同時に減速されるた
め、発電能力が変動してエネルギ効率を低下させるのみ
ならず、回転子７の慣性のためベルトとプーリ２０との
間にスリップが発生し、ベルト寿命を低下させるという
問題点がある。

【０００９】上記の問題点を解決するために、例えば特
開昭５６−１０１３５３号公報に開示される車両用充電
発電機が提案されている。図４はこの改良発明を示す要
部縦断面図、図５は図４におけるワンウェイクラッチ部
を示す要部横断面拡大図であり、同一部分は図３と同一
の参照符号で示す。図４および図５において、３０はワ
ンウェイクラッチであり、回転軸１３とプーリ２０との
間に設けられている。

【００１０】ワンウェイクラッチ３０は、回転軸１３に
嵌着された内輪３１、プーリ２０に圧入された外輪３
２、ローラ３３およびばね３４によって構成されてい
る。３５はくさび状の溝であり、外輪３２の内周部に円
周方向に複数個が設けられ、図５に示すように矢印Ｒ方
向と逆方向に進むにしたがって直径方向の深さが小にな
るようなくさび状の横断面に形成されている。ローラ３
３はこのくさび状の溝３５内に挿入され、ばね３４によ
りプーリ２０が駆動される矢印Ｒとは逆方向に付勢され
ている。なお内輪３１はナット２１によって軸方向の抜
け出しが防止されている。

【００１１】上記構成の車両用充電発電機において、プ
ーリ２０は図５に示されるようにエンジン（図示せず）
により矢印Ｒ方向に駆動される。この場合、エンジンの
回転速度が発電機の回転軸１３の回転速度より大である
ときには、ばね３４により矢印Ｒと逆方向に付勢されて
いるローラ３３が、溝３５内において内輪３１と外輪３
２との間に食い込むように作用するから、プーリ２０の
動力を回転軸１３に伝達するから、所定の交流電力を発
生することができる。

【００１２】一方、エンジンの減速時、特に急減速時に
おいては、プーリ２０の回転速度が低下しても回転子
（図示せず、図３における符号７参照）の慣性力によ
り、回転軸１３に固着されている内輪３１の回転速度
が、プーリ２０に固着されている外輪３２の回転速度よ
り大になる。このためローラ３３はばね３４の付勢力に
抗して図５において矢印Ｒ方向に移動させられて、ロー
ラ３３の内輪３１と外輪３２との間における食い込みが
解除される。従って回転軸１３はエンジンの減速によっ
ても減速されることなく、前記回転子の回転エネルギを
電力に変換しながら緩やかに減速するのである。

【００１３】上記の構成により、エンジンの加速時にお
いては、ワンウェイクラッチ３０によって回転軸１３に
動力を伝達し、回転子７はエンジンによって駆動され
る。一方エンジンの減速時においては、ワンウェイクラ
ッチ３０が空転するため回転子７が減速されることな
く、その慣性によって回転を継続するから、エネルギ効
率およびベルト寿命の向上等の作用効果が期待できるの
である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成のものにおいては、次のような問題点がある。
すなわち、プーリ２０と回転軸１３との間にワンウェイ
クラッチ３０を介装させる構成のものであるため、同一
仕様の発電機であっても組み合わされるエンジンによっ
て複数種類の外径のプーリ２０を設定する場合があり、
これではワンウェイクラッチ３０も含めた複数種類のプ
ーリ２０を準備しなければならず、構成部材の管理が煩
雑であり、かつ生産効率が低下することもあり、製作コ
ストを高騰させるという問題点がある。

【００１５】また、プーリ２０と回転軸１３との間に独
立した軸受を欠如しているため、ベルト駆動によってプ
ーリ２０に印加される荷重がワンウェイクラッチ３０に
直接的に作用し、ローラ３３を介して回転軸１３に伝達
されるトルクが複数個のローラ３３間で不均一となり、
信頼性および寿命を低下させるという懸念がある。この
問題点を解決するために、例えば特開平８−１４０３０
８号公報に記載される提案がされているが、この提案に
よってもなお前記のように複数種類のプーリ２０に対す
る問題点は解消されていない。

【００１６】本発明は、上記従来技術に存在する問題点
を解決し、エネルギ効率およびベルト寿命の向上を図る
と共に、信頼性の高いオルタネータを提供することを目
的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、まず第１の発明においては、電機子コイルと電機
子鉄心とを備えた固定子と、界磁コイルによって励磁さ
れる鉄心を有する回転子とからなり、車両を駆動する原
動機の動力をベルトを介して前記回転子の回転軸に設け
られたプーリに伝達するように構成されたオルタネータ
において、回転子の端面から突出する回転軸と、一方の
端部を中空円筒状の連結部に形成し他方の端部にプーリ
を設けてなるプーリ軸とを、回転子の回転軸がプーリ軸
の連結部に同軸的に嵌挿されるように連結し、前記回転
軸と連結部との間にワンウェイクラッチを設ける、とい
う技術的手段を採用した。

【００１８】次に第２の発明においては、電機子コイル
と電機子鉄心とを備えた固定子と、界磁コイルによって
励磁される鉄心を有する回転子とからなり、車両を駆動
する原動機の動力をベルトを介して前記回転子の回転軸
に設けられたプーリに伝達するように構成されたオルタ
ネータにおいて、回転子を構成する鉄心の中心部に中空
円筒状のボス部を一体に形成し、このボス部と回転軸と
の間にワンウェイクラッチを設け、かつ回転子の両端面
に回転子と回転軸との間の軸線方向の相対移動を規制す
るスラスト軸受を設ける、という技術的手段を採用し
た。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
を示す要部縦断面図であり、同一部分は前記図３ないし
図５と同一の参照符号で示す。図１において、ボール軸
受１８はリヤブラケット５に設けられ、回転軸１３の左
端部を回転可能に支持する。また界磁コイル２２はフロ
ントブラケット４側に設けられた支持部材２４によって
支持されている。

【００２０】次に４１はプーリ軸であり、左方の端部を
中空円筒状の連結部４２に形成し、右方の端部にプーリ
２０を設ける。そして回転子７の右方に突出する回転軸
１３と、前記プーリ軸４１とを、回転軸１３がプーリ軸
４１の連結部４２に同軸的に嵌挿されるように連結し、
かつ回転軸１３と連結部４２との間にワンウェイクラッ
チ３０を設ける。

【００２１】なおワンウェイクラッチ３０の構成は、前
記図５に示すものと同様の構成であるが、この場合回転
軸１３および連結部４２が各々図５における内輪３１お
よび外輪３２に相当するように形成される。プーリ軸４
１はフロントブラケット４に設けられたボール軸受１５
によって回転可能に支持される。

【００２２】上記の構成により、エンジンの加速時にお
いては、ワンウェイクラッチ３０によってプーリ２０か
らの動力がプーリ軸４１から回転軸１３に伝達されると
共に、エンジンの減速時においては、ワンウェイクラッ
チ３０が空転するため、回転子７が減速されることなく
その慣性によって回転を継続し、エネルギ効率およびベ
ルト寿命の向上等の作用効果が期待できるのである。

【００２３】そしてエンジンの仕様毎にプーリ２０の外
径を変更する場合においても、プーリ軸４１との係合関
係はすべて同一であるから、前記図４に示すものよりプ
ーリ２０の構成が大幅に簡素化され得るのである。

【００２４】図２は本発明の第２の実施の形態を示す要
部縦断面図であり、同一部分は前記図３ないし図５と同
一の参照符号で示す。図２において、ワンウェイクラッ
チ３０は鉄心９の中心部に一体に形成された中空円筒状
のボス部１１と回転軸１３との間に設けられる。４３は
スラスト軸受であり、回転子７の両端面に設けられ、回
転子７を構成する鉄心９と回転軸１３との間の軸線方向
の相対移動を規制するように形成される。

【００２５】上記の構成により、エンジンの加速時にお
いては、ワンウェイクラッチ３０によって回転軸１３の
動力が回転子７に伝達されると共に、エンジンの減速時
においては、ワンウェイクラッチ３０が空転するため、
前記第１の実施の形態におけると同様に、回転子７は減
速されることなくその慣性によって回転を継続し、エネ
ルギ効率およびベルト寿命の向上等の作用効果を期待で
きるのである。なおプーリ２０の構成が大幅に簡素化さ
れる点は、前記図１に示すものと同様である。

【００２６】図２に示すものにおいては、ワンウェイク
ラッチ３０を２個設けた例について記述したが、オルタ
ネータの仕様により１個としても作用は同様である。

【００２７】

【発明の効果】本発明は以上記述のような構成および作
用であるから、下記の効果を期待することができる。

【００２８】(1) プーリに伝達されるエンジンの動力が
急減しても、ワンウェイクラッチが空転することによ
り、回転子の回転速度が急減することがないため、ベル
トとプーリとの間のスリップを防止し、エネルギ効率お
よびベルト寿命の向上が図れる。

【００２９】(2) ベルト駆動によってプーリに印加され
る荷重がワンウェイクラッチに直接的に作用することが
ないため、ワンウェイクラッチを構成する複数個のロー
ラに伝達されるトルクが均一となり、信頼性および寿命
を向上させることができる。

【００３０】(3) プーリの構成が大幅に簡素化されるた
め、エンジンの仕様に対応させてプーリ外径の異なるも
のを多種類準備する要請に対しても、構成部材の管理が
容易であり、生産効率を向上させ、かつ製作コストを低
減させ得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す要部縦断面図
である。

【図２】本発明の第２の実施の形態を示す要部縦断面図
である。

【図３】従来のオルタネータの例を示す要部縦断面図で
ある。

【図４】改良発明を示す要部縦断面図である。

【図５】図４におけるワンウェイクラッチ部を示す要部
横断面拡大図である。

【符号の説明】

７ 回転子 １３ 回転軸 ２０ プーリ ３０ ワンウェイクラッチ ４１ プーリ軸

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電機子コイルと電機子鉄心とを備えた固
   定子と、界磁コイルによって励磁される鉄心を有する回
   転子とからなり、車両を駆動する原動機の動力をベルト
   を介して前記回転子の回転軸に設けられたプーリに伝達
   するように構成されたオルタネータにおいて、 回転子の端面から突出する回転軸と、一方の端部を中空
   円筒状の連結部に形成し他方の端部にプーリを設けてな
   るプーリ軸とを、回転子の回転軸がプーリ軸の連結部に
   同軸的に嵌挿されるように連結し、前記回転軸と連結部
   との間にワンウェイクラッチを設けたことを特徴とする
   オルタネータ。
2. 【請求項２】 電機子コイルと電機子鉄心とを備えた固
   定子と、界磁コイルによって励磁される鉄心を有する回
   転子とからなり、車両を駆動する原動機の動力をベルト
   を介して前記回転子の回転軸に設けられたプーリに伝達
   するように構成されたオルタネータにおいて、 回転子を構成する鉄心の中心部に中空円筒状のボス部を
   一体に形成し、このボス部と回転軸との間にワンウェイ
   クラッチを設け、かつ回転子の両端面に回転子と回転軸
   との間の軸線方向の相対移動を規制するスラスト軸受を
   設けたことを特徴とするオルタネータ。