JP4994445B2 - 車両用交流発電機 - Google Patents

Description

この発明は、車両用交流発電機に関し、特に、レギュレータ回路収納部、コネクタ部およびブラシホルダ部を一体に構成したブラシホルダアッセンブリの改良に関するものである。

従来の車両用交流発電機では、ブラシホルダアッセンブリが、コネクタ部をレギュレータ回路収納部とブラシホルダ部との一側に配置して一体に構成されていた（例えば、特許文献１参照）。

特許第３５７９２９８号公報

従来の車両用交流発電機では、コネクタ部がレギュレータ回路収納部とブラシホルダ部との一側に位置している。そこで、ブラシホルダアッセンブリを回転軸の軸心に対して直交するようにブラケット内に配置すると、ブラシホルダアッセンブリが周方向の広範囲に亘って延在する。従って、ブラケット内にブラシホルダアッセンブリと同一平面に配設される整流器の設置スペースが縮小される。
また、レギュレータ回路収納部の樹脂注入口が径方向外方に開放されており、水や塵などがブラケットに形成されたコネクタ部導出用開口からレギュレータ回路収納部に侵入しやすかった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、リヤブラケット内でのブラシホルダアッセンブリの周方向の専有スペースを小さくすると共に、レギュレータ回路収納部への水や塵などの侵入を少なくできるブラシホルダアッセンブリを有する車両用交流発電機を得ることを目的とする。

この発明に係る車両用交流発電機は、回転軸に固着された回転子と、上記回転軸を回転自在に支持して上記回転子を内包するフロントブラケットおよびリヤブラケットと、上記フロントブラケットおよびリヤブラケットに保持されて上記回転子を囲繞する固定子と、上記回転子の軸方向端面に固着された冷却ファンと、上記固定子で発生する交流電圧の大きさを調整するレギュレータ回路と、備えている。さらに、車両用交流発電機は、ブラシ挿入穴の穴方向を径方向に一致させて上記回転子に対向して配置され、ブラシを該ブラシ挿入穴内に保持するブラシホルダ部、該ブラシホルダ部のリヤブラケット側に樹脂注入口を径方向外方に向けて配置され、上記レギュレータ回路を収納保持するレギュレータ回路収納部、およびブラシホルダ部のリヤブラケット側に配置されたコネクタ部が一体にモールド成形され、上記リヤブラケット内に装着されたベースと、上記ブラシホルダ部の径方向外端部に装着されて上記ブラシ挿入穴を塞口するキャップと、上記ブラシホルダ部に装着されて上記樹脂注入口を塞口するカバー部を有する樹脂製のプレートと、上記回転子に対向して上記リヤブラケット内に装着された整流器と、を備えている。そして、上記ブラシホルダ部、上記レギュレータ回路収納部および上記コネクタ部は、それぞれの中心線が上記回転軸の軸心を含む同一平面上に位置するように形成され、上記ブラシホルダ部および上記整流器と協働して上記冷却ファンのブレードに対向する環状の平坦面を構成する整流板部が上記プレートに一体に形成され、上記カバー部は、上記整流板部の径方向上端から軸方向に上記コネクタ部の近傍まで延設され、上記リヤブラケットに形成されて上記コネクタ部を導出させる導出用開口が上記コネクタ部および上記カバー部によりほぼ塞口されている。

この発明によれば、上記ブラシホルダ部、上記レギュレータ回路収納部および上記コネクタ部は、それぞれの中心線が上記回転軸の軸心を含む同一平面上に位置するように形成されているので、ベースの周方向の専有スペースを少なくできる。また、コネクタ部を導出させる導出用開口が上記コネクタ部および上記カバー部によりほぼ塞口されているので、導出用開口からリヤブラケット内への水や塵の侵入が抑制される。

この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機の全体構成を示す断面図である。 この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機に適用されるブラシホルダアッセンブリを正面、上面および右側面から見た様子を示す図である。 この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機に適用されるブラシホルダアッセンブリの斜視図である。 この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機に適用されるブラシホルダアッセンブリを構成するベースの斜視図である。 この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機に適用されるブラシホルダアッセンブリを構成するプレートを正面、上面および左側面から見た様子を示す図である。 この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機に適用されるブラシホルダアッセンブリを構成するプレートの背面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面図である。 この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機に適用されるブラシホルダアッセンブリを構成するプレートの斜視図である。 この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機に適用されるブラシホルダアッセンブリを構成するプレートの斜視図である。 この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機に適用されるプレートの重なり状態を示す上面図である。 この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機に適用されるプレートの重なり状態を示す側面図である。 この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機に適用されるプレートの重なり状態を示す背面図である。 この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における整流器とブラシホルダアッセンブリの装着状態を示す正面図である。 この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における整流器とブラシホルダアッセンブリの装着状態を示す断面図である。 この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機のリヤ側端面図である。 この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における導出用開口周りを示す上面図である。 この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における整流器の装着状態を示す正面図である。 この発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機におけるブラシホルダアッセンブリの装着方法を説明する図である。

図１はこの発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機の全体構成を示す断面図である。

図１において、車両用交流発電機は、それぞれ略椀形状のアルミニウム製のフロントブラケット１とリヤブラケット２とからなるケース３と、このケース３の軸心位置に回転自在に支持された回転軸４と、ケース３のフロント側に延出する回転軸４の一端に固着されたプーリ５と、この回転軸４に固着されてケース３内に回転自在に配設されたクローポール型回転子６と、この回転子６を囲繞するようにケース３の内壁面に保持された固定子８と、回転軸４の他端部に固定され、回転子６の回転子コイル１６に電流を供給する一対のスリップリング９と、スリップリング９の外周に配設されたブラシホルダ部１０と、各スリップリング９に摺接するようにブラシホルダ部１０内に配設されたブラシ１１と、固定子８の固定子コイル１９に電気的に接続され、固定子コイル１９で生じた交流を直流に整流する整流器１２と、固定子コイル１９で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレータ回路１３と、外部コネクタが装着されるコネクタ部１４と、を備えている。

回転子６は、電流を流して磁束を発生する回転子コイル１６と、回転子コイル１６を覆って設けられ、その磁束によって磁極が形成されるポールコア１７と、を有している。回転軸４がポールコア１７の軸心位置に挿通、固着されている。冷却ファン７ａ，７ｂがポールコア１７の軸方向両端面に固着されている。

固定子８は、フロントブラケット１とリヤブラケット２とに挟持されて回転子６を囲繞するように配置された固定子鉄心１８と、この固定子鉄心１８に装着された固定子コイル１９と、を備えている。固定子コイル１９は導体線を固定子鉄心１８のスロットに巻装して作製されている。導体線が固定子鉄心１８のスロットから固定子鉄心１８の軸方向両端側に延出してコイルエンド２０を構成する。導体線の固定子鉄心１８のスロットに収納される部位は矩形断面に形成されている。ここで、回転子６の回転により、回転磁界が固定子コイル１９に与えられ、起電力が固定子コイル１９に発生する。

つぎに、ブラシホルダアッセンブリ４０の構成について図２乃至図９を参照しつつ説明する。図２はこの発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機に適用されるブラシホルダアッセンブリを正面、上面および右側面から見た様子を示す図、図３はブラシホルダアッセンブリの斜視図、図４はブラシホルダアッセンブリを構成するベースの斜視図である。図５はブラシホルダアッセンブリを構成するプレートを正面、上面および左側面から見た様子を示す図、図６はブラシホルダアッセンブリを構成するプレートの背面図、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面図である。図８および図９はブラシホルダアッセンブリを構成するプレートの斜視図であり、図８はプレートの正面側を示し、図９はプレートの背面側を示している。

ブラシホルダアッセンブリ４０は、ブラシホルダ部１０、コネクタ部１４、レギュレータ回路収納部１５および円筒状のスリンガ部２１が例えばポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）樹脂を用いて一体にモールド成形されたベース４１と、ブラシホルダ部１０に着脱自在に装着されるプレート４２と、を備えている。ここで、スリンガ部２１の軸心が回転軸４の軸心と一致するので、スリンガ部２１の軸心と直交する方向を径方向とする。

ブラシホルダ部１０はスリンガ部２１の外周面から径方向に延設されている。ブラシ挿入穴１０ａがスリンガ部２１の軸心方向に離間して、かつ、スリンガ部２１内に臨むようにブラシホルダ部１０に形成されている。レギュレータ回路収納部１５はブラシホルダ部１０のスリンガ部２１の軸心方向一側にブラシホルダ部１０と重なって、かつ隣接して配置されている。コネクタ部１４は開口部１４ａを径方向外側に向けて、レギュレータ回路収納部１５の径方向外側に、レギュレータ回路収納部１５に隣接して配置されている。ブラシホルダ部１０、コネクタ部１４およびレギュレータ回路収納部１５のそれぞれの中心線がスリンガ部２１の軸心、即ち回転軸４の軸心を通る同一平面上に位置している。ベース４１のブラシホルダ部１０の周方向一側には、通風孔４１ａが穿設されている。

レギュレータ回路１３は複数のフィンを有するヒートシンク２２に固着され、レギュレータ回路収納部１５のスリンガ部２１の軸心方向一側の開口からレギュレータ回路収納部１５内に収納、保持されている。そして、絶縁樹脂がレギュレータ回路収納部１５の径方向外側に開口する樹脂注入口１５ａからレギュレータ回路収納部１５内に充填されている。ブラシ１１がブラシホルダ部１０の各ブラシ挿入穴１０ａに挿入され、スプリング２５の付勢力によりスリンガ部２１側に押圧されている。

ブラシ挿入穴１０ａを塞口するキャップは、樹脂キャップ２３とゴムキャップ２４とからなる２層構造に構成されている。樹脂キャップ２３は、その両端凹部２３ａをブラシホルダ部１０の径方向上端部から周方向両側に突設された鍔部１０ｂに嵌合させて装着されている。ゴムキャップ２４が樹脂キャップ２３の内面に固着され、各ブラシ挿入穴１０ａを塞口している。

プレート４２は、例えばＰＰＳ樹脂を用いてモールド成形され、表面を平坦面とする整流板部４３と、整流板部４３から直角に延設され、レギュレータ回路収納部１５の樹脂注入口１５ａをほとんど覆うカバー部４４とを有する。
プレート４２にインサート成形されたインサート導体の一端が整流板部４３から露出して端子部４６，４７を構成し、他端が整流板部４３の裏面に凹設されたコンデンサ収納部４９内に延出する。雑音防止用のコンデンサ４８がコンデンサ収納部４９内に延出するインサート導体の端部に接続されて、コンデンサ収納部４９内に収納されている。充填樹脂５０がコンデンサ４８を埋め込むようにコンデンサ収納部４９内に充填されている。

ブラシホルダ部１０との嵌合部５１が整流板部４３のカバー部４４の根元部近傍にブラシホルダ部１０の径方向上端部の外形形状に適合する一部階段状の内形形状に形成されている。カバー部４４の内周面には、カバー部４４の延出方向に延びる３本の突起５２がカバー部４４の延出方向と直交する方向に所定の間隔に設けられている。プレート４２は、嵌合部５１をブラシホルダ部１０に嵌着してベース４１に取り付けられる。これにより、突起５２が樹脂キャップ２３の上端面を押圧し、樹脂キャップ２３の外れを防止する。また、ブラシホルダ部１０と整流板部４３とがほぼ同一面位置となり、全体として平坦面を構成する。

カバー部４４の外周面には、カバー部４４の延出方向に延びる３本の凹溝５３が、突起５２と嵌合する溝形状で、突起５２に対応する位置に設けられている。溝５４が、カバー部４４の周方向一側で、溝方向を凹溝５３の溝方向に一致させて、整流板部４３の側壁に形成されている。嵌合用のピン５５が、溝５４に近接して、整流板部４３の裏面縁部に立設されている。つまり、突起５２と凹溝５３とが重なり可能な嵌め合い係合部を構成し、溝５４とピン５５とが重なり可能な嵌め合い係合部を構成している。これにより、２枚のプレート４２を、一方のカバー部４４の凹溝５３をもう一方のカバー部４４の突起５２に嵌合させて重ね合わせたときに、一方の溝５４が他方のピン５５に嵌合し、コンパクトな重なりが実現される。

そこで、例えば、プレート４２は５枚ずつ重ね合わせてコンパクトな状態で搬送される。この時、５枚のプレート４２は、図１０Ａ乃至図１０Ｃに示されるように、隣り合うプレート４２の整流板部４３の表裏両面が互いに接し、かつカバー部４４の表裏両面が互いに接して、カバー部４４の厚み分ずれて重ね合わされている。そして、隣り合うプレート４２の突起５２と凹溝５３とが嵌合し、かつ溝５４とピン５５とが嵌合して、プレート４２間の位置ずれが防止される。

つぎに、整流器とブラシホルダアッセンブリの装着状態について説明する。
図１１Ａおよび図１１Ｂはそれぞれこの発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における整流器とブラシホルダアッセンブリの装着状態を示す正面図および断面図、図１２Ａはこの発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機のリヤ側端面図、図１２Ｂはこの発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における導出用開口周りを示す上面図、図１３はこの発明の一実施の形態に係る車両用交流発電機における整流器の装着状態を示す正面図である。

整流器１２は、複数のダイオード３１が実装された略Ｃ字状のヒートシンク３２ａ，３２ｂを同一平面上に同心状に配設し、略Ｃ字状のサーキットボード３３をヒートシンク３２ｂ上に重ねて組み立てられている。ヒートシンク３２ａ，３２ｂ上に実装されたダイオード３１がサーキットボード３３により整流回路を構成するように接続される。

整流器１２は、図１３に示されるように、リヤブラケット２の軸心周りに円弧状に配置され、リヤブラケット２の内壁面に締着固定される。略Ｃ字状の整流器１２の端面間のリヤブラケット２の内壁面には、コネクタ部１４を位置決めするための位置決め部２ｆが設けられ、大形の吸気孔２ｇがレギュレータ回路１３のヒートシンク２２に対向するように穿設されている。

ブラシホルダアッセンブリ４０は、図１１Ａおよび図１１Ｂに示されるように、スリンガ部２１の軸心をリヤブラケット２の軸心に合わせて、整流器１２の略Ｃ字状の端面間に配置され、リヤブラケット２の内壁面に締着固定される。これにより、整流板部４３の表面が整流器１２の冷却ファン７ｂのブレードに対向する面と同一面位置となり、平坦な環状のブレード対向面を構成する。

リヤブラケット２には、図１２Ａに示されるように、多数の吸気孔２ａと排気孔２ｂとが設けられている。また、外部コネクタをコネクタ部１４に接続するための導出用開口２ｃとＢ端子導出用開口２ｄがそれぞれリヤブラケットの一部に穿設されている。図１２Ｂに示されるように、導出用開口２ｃのコネクタ部１４の導出部を除く大部分は、プレート４２のカバー部４４により塞がれている。

このように、この発明によれば、ブラシホルダ部１０、レギュレータ回路収納部１５およびコネクタ部１４がそれぞれの中心線を回転軸４の軸心を含む同一平面上に位置するように形成されているので、ブラシホルダアッセンブリ４０の周方向の専有スペースを縮小できる。そこで、ブラシホルダアッセンブリ４０と回転軸４の軸心と直交する同一平面上に配置される整流器１２の周方向の専有スペースを大きくすることができ、ヒートシンク３２ａ，３２ｂの放熱面積が拡大でき、ダイオード３１からの発熱を効果的に放熱することができる。

コネクタ部１４を導出する導出用開口２ｃがコネクタ部１４およびカバー部４４によりほぼ塞口されているので、外部からリヤブラケット２内への水や塵の侵入を少なくすることができる。この時、レギュレータ回路収納部１５の樹脂注入口１５ａがプレート４２のカバー部４４により塞口されているので、水や塵のレギュレータ回路収納部１５への侵入が抑えられる。
また、カバー部４４が整流板部４３の径方向上端からコネクタ部１４近傍に至るように延設されているので、コネクタ部１４と協働して導出用開口２ｃをほぼ塞口することができる。

整流板部４３が整流器１２およびブラシホルダ部１０と協働して冷却ファン７ｂのブレードに対向する平坦な環状のブレード対向面を構成しているので、冷却ファン７ｂの回転に起因する風騒音の発生が抑制される。
プレート４２に設けられた嵌合部５１をブラシホルダ部１０の径方向上端側に嵌着して、プレート４２をベース４１に取り付けているので、プレート４２の装着が簡易となる。
突起５２がカバー部４４の内壁面に突設されているので、プレート４２の嵌合部５１をブラシホルダ部１０に嵌着した際に、突起５２が樹脂キャップ２３を押圧する。これにより、プレート４２の嵌着力が突起５２を介して樹脂キャップ２３に作用し、樹脂キャップ２３の外れが阻止される。

雑音防止用のコンデンサ４８がプレート４２の整流板部４３に一体に埋設されているので、コンデンサ４８を取り付ける部材を省略でき、部品点数を削減できると共に、コンデンサ４８の故障時には、プレート４２のみを交換すればよく、メンテナンス性も向上する。
カバー部４４の内周面と外周面とに設けた突起５２と凹溝５３とが重なり可能な嵌め合い係合部を構成し、同様に、整流板部４３の両面に設けた溝５４とピン５５とが重なり可能な嵌め合い係合部を構成しているので、複数枚のプレート４２をコンパクトに重ねることができ、プレート４２の搬送が容易となると共に、搬送容積も小さくなる。

コネクタ部１４が径方向外方に突出しているので、ブラシホルダアッセンブリ４０をリヤブラケット２内に簡易に装着することができる。即ち、図１４に示されるように、ブラシホルダアッセンブリ４０をリヤブラケット２内に軸方向に挿入し、ついで径方向外方にずらし、その状態を維持しつつ軸方向に押し込むことで、コネクタ部１４をリヤブラケット２に触れることなく、スムーズに組み付けることができる。

なお、上記実施の形態では、コネクタ部１４が開口部１４ａを径方向外側に向けてリヤブラケット２から径方向に突出しているものとしているが、コネクタ部が開口部を軸方向に向けてリヤブラケットから軸方向に突出するように作製されてもよい。この場合、ブラシホルダアッセンブリの径方向寸法を小さくできる。

Claims (8)

1. 回転軸に固着された回転子と、
   上記回転軸を回転自在に支持して上記回転子を内包するフロントブラケットおよびリヤブラケットと、
   上記フロントブラケットおよびリヤブラケットに保持されて上記回転子を囲繞する固定子と、
   上記回転子の軸方向端面に固着された冷却ファンと、
   上記固定子で発生する交流電圧の大きさを調整するレギュレータ回路と、
   ブラシ挿入穴の穴方向を径方向に一致させて上記回転子に対向して配置され、ブラシを該ブラシ挿入穴内に保持するブラシホルダ部、該ブラシホルダ部のリヤブラケット側に樹脂注入口を径方向外方に向けて配置され、上記レギュレータ回路を収納保持するレギュレータ回路収納部、およびブラシホルダ部のリヤブラケット側に配置されたコネクタ部が一体にモールド成形され、上記リヤブラケット内に装着されたベースと、
   上記ブラシホルダ部の径方向外端部に装着されて上記ブラシ挿入穴を塞口するキャップと、
   上記ブラシホルダ部に装着されて上記樹脂注入口を塞口するカバー部を有する樹脂製のプレートと、
   上記回転子に対向して上記リヤブラケット内に装着された整流器と、を備え、
   上記ブラシホルダ部、上記レギュレータ回路収納部および上記コネクタ部は、それぞれの中心線が上記回転軸の軸心を含む同一平面上に位置するように形成され、
   上記ブラシホルダ部および上記整流器と協働して上記冷却ファンのブレードに対向する環状の平坦面を構成する整流板部が上記プレートに一体に形成され、
   上記カバー部は、上記整流板部の径方向上端から軸方向に上記コネクタ部の近傍まで延設され、
   上記リヤブラケットに形成されて上記コネクタ部を導出させる導出用開口が上記コネクタ部および上記カバー部によりほぼ塞口されていることを特徴とする車両用交流発電機。
2. 上記コネクタ部は、上記レギュレータ回路収納部の外径側に隣接して配置されてい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. 上記コネクタ部は、径方向外方に突出していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両用交流発電機。
4. 雑音防止用コンデンサが上記プレートに埋設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の車両用交流発電機。
5. 上記プレートが上記ブラシホルダ部に着脱可能に装着されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車両用交流発電機。
6. 上記キャップは、上記ブラシ挿入穴の径方向上部開口に嵌着されるゴムキャップ部と該ゴムキャップ部を保持する樹脂キャップ部との２層構造に構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の車両用交流発電機。
7. 上記キャップを上記ブラシホルダ部に押圧する突起が上記カバー部に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の車両用交流発電機。
8. 上記プレートには、重なり可能な嵌め合い係合部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の車両用交流発電機。

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