(57)【要約】【課題】この発明では、回転シャフトとブラケットの間に装着されるベアリングのクリープを防止できると共に、部品点数を減少し、組付け工数を少なくして作業性を向上し低コストのブラシレスオルタネータを得る。【解決手段】この発明のブラシレスオルタネータでは、ボビン３２の内周部と継鉄部１０の内周部とに装着された円筒状の金属プレート３１における軸方向端部を、ブラケット２１とベアリング１９の外輪１９２との間に装着してクリープ防止部を構成させている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転シャフト、この回転シャフトに固着され爪状磁極を有する磁極鉄心、この磁極鉄心の内周部に装着された固定の界磁コイル、この界磁コイルが巻回されたボビン、このボビンと上記界磁コイルを固着し上記界磁コイルの付勢による磁気回路を構成する継鉄部、上記ボビンの内周部と上記継鉄部の内周部とに装着された円筒状の金属プレート、上記継鉄部を取付ねじにより固着してなるブラケット、及び上記回転シャフトと上記ブラケットとの間に装着され、上記回転シャフトに固定された内輪と、上記ブラケットに固定された外輪と、上記内輪と上記外輪との間に装着された複数個のボールとからなるベアリングを備え、上記金属プレートの軸方向端部を、上記ブラケットと上記外輪との間に装着したことを特徴とするブラシレスオルタネータ。
【請求項２】
上記金属プレートの外周部には凸部が、上記ブラケットの内周部には凹部が形成され、互いに凹凸嵌合して位置決めを成す様にしていることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスオルタネータ。
【請求項３】
上記金属プレートは、鋼板から構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のブラシレスオルタネータ。
【請求項４】
上記金属プレートおよび上記ブラケットの凹凸嵌合部は１ヶ所のみであることを特徴とする請求項２または３に記載のブラシレスオルタネータ。
【請求項５】
上記金属プレートにおける上記ブラケットとの間に装着される軸方向端部の外周部には、樹脂層が設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のブラシレスオルタネータ。
【請求項６】
上記ブラケットの凹部は、上記ベアリングの装着時の空気抜き用の穴を兼用してなることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載のブラシレスオルタネータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ブラシレスオルタネータに関し、特に界磁コイルを保持するプレートをベアリングのクリープ防止用に使用した改良構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のブラシレスオルタネータのベアリング（転がり軸受）は、内輪と、外輪と、内輪と外輪との間に配置された複数のボールとを備え、ブラケットに外輪が支持固定されるものである。
しかし、外輪とブラケットとの嵌め合いがルーズに設定されているため、エンジン振動や、高速回転するオルタネータ回転軸のアンバランス荷重が大きい場合にその荷重が外輪に作用することにより、外輪のクリープが発生するという問題があった。
そこで、従来より、外輪のクリープが発生することを防止するため、外輪とブラケットとの間に円筒リングを装着することでクリープの防止を図るものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６１−１０８５２０号公報（第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のものでは、ベアリングの外輪と、ブラケットとの間にクリープ防止用の円筒リングを装着しなければならないため、円筒リングに鍔を設け、この鍔を利用してブラケットにボルトを介して固着させていた。
そのため、クリープ防止専用の部材である円筒リングが必要で、その部品点数が増大し、また、組付け工数が増え、極めて作業性が悪く、高コストとなっていた。
【０００５】
この発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、ベアリングのクリープが防止できると共に部品点数を減少し、組付け工数を少なくして作業性を向上し、低コストでしかも小型化が図れ、ベアリングの寿命を向上させるブラシレスオルタネータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明によるブラシレスオルタネータは、回転シャフト、この回転シャフトに固着され爪状磁極を有する磁極鉄心、この磁極鉄心の内周部に装着された固定の界磁コイル、この界磁コイルが巻回されたボビン、このボビンと上記界磁コイルを固着し上記界磁コイルの付勢による磁気回路を構成する継鉄部、上記ボビンの内周部と上記継鉄部の内周部とに装着された円筒状の金属プレート、上記継鉄部を取付ねじにより固着してなるブラケット、及び上記回転シャフトと上記ブラケットとの間に装着され、上記回転シャフトに固定された内輪と、上記ブラケットに固定された外輪と、上記内輪と上記外輪との間に装着された複数個のボールとからなるベアリングを備え、上記金属プレートの軸方向端部を、上記ブラケットと上記外輪との間に装着したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明のものでは、金属プレートの軸方向端部をブラケットとベアリングの外輪との間に装着させて、外輪のクリープ防止をすることができるので、クリープ防止専用の部材をなくすることが可能となり、そのため、部品点数を減少し、組付け工数も減り、作業性が向上すると共に低コストとすることができる。また、ボビンを装着する金属プレートを軸方向に延長しその軸方向端部によりベアリングの外輪を収納するようにしているので、ベアリングの外輪とボビンには径方向の無駄な空間を必要としないので、ボビンを必要以上に径方向外方に配設することはなく、ブラシレスオルタネータの小型化が図れると共に適切なサイズのベアリングを設定できるので、ベアリングの寿命を延ばすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係るブラシレスオルタネータを示す縦断面図である。
【図２】図１に示されるブラシレスオルタネータの要部拡大断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係るブラシレスオルタネータのベアリング装着部の要部拡大断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係るブラシレスオルタネータの金属プレートとリヤブラケットとの嵌合状態を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る金属プレートとリヤブラケットとの嵌合状態を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係るブラシレスオルタネータのベアリング装着部の要部拡大断面図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係る金属プレートを示す斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態５に係るブラシレスオルタネータのベアリング装着部の要部拡大断面図である。
【図９】この発明の実施の形態５に係る金属プレートを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１、図２において、ブラシレスオルタネータ１は、界磁回転子として働く回転子２の磁極鉄心３と、磁極に取り囲まれる位置に固定された界磁コイル１３と、電機子として機能する固定子１４と、回転子２の回転軸である回転シャフト１７を回転可能に支持するフロント及びリヤのベアリング１８，１９と、フロント及びリヤブラケット２０，２１と、固定子１４に電気的に接続され、交流出力を直流に変換する整流器２２とから構成されている。
【００１０】
磁極鉄心３は、フロント及びリヤの磁極鉄心４，８から構成されている。そして、フロントの磁極鉄心４は、シャフト挿通穴が軸心位置に穿設された円柱状の第１ボス部５と、第１ボス部５の一端から径方向外方に延設された厚肉リング状の第１継鉄部６と、第１継鉄部６の外周から軸方向他端部に延設された第１爪状磁極部７とを有している。
フロントの磁極鉄心４は、第１ボス部５のシャフト挿通穴に回転シャフト１７を圧入して相対回転不能に取付けられている。
【００１１】
一方、リヤの磁極鉄心８は、シャフト挿通穴が軸心位置に穿設された円筒状の第２ボス部９と、第２ボス部９の他端外周に配置された厚肉リング状の第２継鉄部１０と、第２継鉄部１０の外周から一端部に延出するように配置された第２爪状継鉄部１１とを有している。第２ボス部９が、そのシャフト挿通穴に回転シャフト１７を圧入し、その一端面を第１ボス部５の他端面に突き合わせた状態で、相対回転不能に取付けられている。
また、第２爪状磁極部１１が、第１爪状磁極部７と噛み合うように配置され、第１及び第２爪状磁極部７，１１の内周側に配設された非磁性体で作製されたリング１２と第１及び第２爪状磁極部７，１１とを溶接やロウ付けするなどして一体化されている。
さらに、第２継鉄部１０が、リヤブラケット２１の内壁面に取付ねじ１００により固着され、第２ボス部９と第２爪状磁極部１１との間に微小な隙間を持って配設されている。
【００１２】
固定子１４は、固定子巻線１６が巻装された固定子鉄心１５を有し、回転子２の外周を囲繞するように配設されている。
フロントブラケット２０は、固定子鉄心１５の軸方向両端の肩部を挟んで通しボルト２３により締着され一体化されている。そして、フロントブラケット２０がフロントベアリング１８を介して回転シャフト１７の一端側を回転自在に支持し、リヤブラケット２１がリヤベアリング１９を介して回転シャフト１７の他端側を回転自在に支持している。これにより、回転子２が、フロント及びリヤブラケット２０，２１内に回転自在に配設されている。
プーリ２４がフロントブラケット２０から外部に延出する回転シャフト１７の一端部に固着さており、エンジン（図示せず）により駆動されるようになっている。
【００１３】
このように構成されたブラシレスオルタネータ１では、電流がバッテリ（図示せず）から界磁コイル１３に供給され、磁束を発生させる。この磁束により、第１爪状磁極部７がＮ極に着磁され、第２爪状磁極部１１がＳ極に着磁される。
一方、プーリ２４がエンジンによって駆動され、回転シャフト１７が回転される。これにより、回転子２が回転され、回転磁界が固定子鉄心１５に与えられ、起電力が固定子巻線１６に発生する。この交流の起電力が整流器２２によって直流に整流され、バッテリに充電される。
この時、界磁コイル１３はリヤブラケット２１に固着された第２継鉄部１０に装着されているので、第１ボス部５、第１継鉄部６及び第１爪状磁極部７が一体に形成された第１磁極鉄心４と、第２磁極鉄心８の第２ボス部９及び第２爪状磁極部１１とが回転することになる。つまり、界磁コイル１３は回転しない。
【００１４】
ここで、ボビン装置３０は、図２に示されるようにリヤブラケット２１に固着される第２継鉄部１０と、この第２継鉄部１０に溶接にて接続された金属プレート３１と、第２継鉄部１０と金属プレート３１とにより構成された空間内に配設され、界磁コイル１３を収納するボビン３２とから構成されている。
第２継鉄部１０は、断面矩形のリング状に形成されており、取付ねじ１００を介してリヤブラケット２１の内壁面に固着されている。
金属プレート３１は、鋼板をプレス成形して作成され、円筒状の円筒部３１０と、この円筒部３１０の一端から径方向外方に延出された鍔部３１１と、円筒部３１０における第２継鉄部１０の内周、リヤブラケット２１の内周へと軸方向に延出され、その軸方向端部には、クリープ防止部３１２が一体に形成されている。
ボビン３２は、樹脂によって概略糸巻き状に作製され、円筒部３２０と、この円筒部３２０の両端から径方向外方に延出された一対の鍔部３２１，３２２とを備えている。
【００１５】
次に、リヤのベアリング１９の構成について詳述する。
図２において、リヤのベアリング１９は、上記回転シャフト１７に固着された内輪１９１と、上記リヤブラケット２１の内周部に装着された外輪１９２と、上記内輪１９１と上記外輪１９２との間に装着された複数個のボール１９３とからなる。
このリヤブラケット２１の軸受箱を成す内周面２１ａと外輪１９２との間に金属プレート３１のクリープ防止部３１２が圧入されている。なお、外輪１９２の外径は４７ｍｍ、金属プレート３１の径方向の厚みは１ｍｍ、ボビン３２の内径は４９ｍｍに設定されている。
【００１６】
次に、この様に構成されたボビン装置３０、ベアリング１９、磁極鉄心のボス部５，９、回転シャフト１７の組立手順について説明する。
まず、金属プレート３１の円筒部３１０上にボビン３２を鍔部３１１に沿わせて装着する。ついで、ボビン３２から延出する金属プレート３１の円筒部３１０が第２継鉄部１０の内周部に嵌め込まれる。その後、第２継鉄部１０と金属プレート３１の円筒部３１０との径方向に重なった部位が例えば、周方向に等角度ピッチで４箇所、内周側からスポット溶接される。その後、ボビン３２に界磁コイル１３が巻回される。
【００１７】
この様にして、ボビン装置３０が組立てられた後、リヤブラケット２１にボルト１００を介して固着される。この際、ボビン装置３０の最内周より軸方向に突出した金属プレート３１のクリープ防止部３１２をリヤブラケット２１の内周面２１ａに嵌合して位置決めする。
即ち、第２継鉄部１０とリヤブラケット２１とのねじ穴を合致させるべく互いに位置合せを行い、ボルト１００を挿入して互いに螺着する。
【００１８】
この後、回転シャフト１７に挿入固着された第２ボス部９、第１ボス部５と、この第１ボス部５と一体の第１継鉄部６、第１爪状磁極部７、第２爪状磁極部１１、及び回転シャフト１７のリヤ側端部に固着されたベアリング１９を、ボビン装置３０の内周の開口から挿入する。この時、ベアリング１９の外輪１９２が、リヤブラケット２１の内周部の金属プレート３１におけるクリープ防止部３１２の内周面に圧入保持され、第２ボス部９、第１ボス部５、第１継鉄部６と、金属プレート３１との間には、回転可能な如く空間が設けられている。
【００１９】
この様に構成されたものでは、金属プレート３１によりボビン３２を保持し、補強しているので、ボビン３２の強度が向上し、耐振性のアップが図れる。また、金属プレート３１の軸方向先端部に形成されたクリープ防止部３１２によって、ベアリング１９の外輪１９２のクリープ防止ができるので、従来の如く、クリープ防止専用の部材を必要としなく、金属プレート３１が兼用できるため、部品点数が減少し、また組付け工数が減り、極めて作業性が良好となり、低コスト化が実現できるものである。
【００２０】
また、従来のボビンを収納する部分と、ベアリングの外輪を収納する部分が部品で分離された構造では、各部品に寸法公差があり、それら各部品を組立てる際に寸法公差を加味するためボビンとベアリングの外輪との間に径方向の空間が必要となり、ブラシレスオルタネータの大型化を招いていた。一方、逆に小型化を図るために、ボビンを内径側に移動させようとすると、ベアリング外径を小さくすることになり、ベアリングの負荷容量低下となり、ベアリングの寿命に影響を及ぼしていた。そこで、本発明の実施の形態１のものでは、ボビン３２を装着する金属プレート３１を軸方向に延長し、その軸方向端部３１２によりベアリング１９の外輪１９２を収納するようにしているので、ベアリング１９の外輪１９２とボビン３２には、部品寸法公差に伴う径方向の無駄な空間を必要としないので、ボビン３２を必要以上に径方向外方に配設することはなく、ブラシレスオルタネータの小型化が図れると共に、適切なサイズのベアリング１９を設定できるので、ベアリング１９の寿命を延ばし、耐久性の高い装置を提供できる。
【００２１】
実施の形態２
次に、図３及び図４に示す実施の形態２について説明する。図３、図４において、２１ｂは、リヤブラケット２１の内周面の円周上の１ヶ所のみに形成された凹部である空気抜き用の穴であり、断面が略半円状に形成されており、リヤブラケット２１の略軸方向内周端まで軸方向に延びて設けられている。
３１２ａは、金属プレート３１のクリープ防止部３１２の円周上１ヶ所のみに形成された凸部である突出部で、上記リヤブラケット２１の穴２１ｂに嵌合し、それら間に隙間Ａを形成している。
また、この突出部３１２ａは、その周方向両端部が穴２１ｂの起端と係合して金属プレート３１の周方向の位置決めを行っている。この突出部３１２ａは、金属プレート３１上に界磁コイル１３、ボビン３２、第２継鉄部１０を装着したボビン装置３０を組立てた後、第２継鉄部１０から軸方向へ突出した円筒部３１０の先端部をプレス加工により、突出部３１２ａを一体に形成している。
【００２２】
このように構成された実施の形態２のものでは、金属プレート３１のクリープ防止部３１２の突出部３１２ａをリヤブラケット２１の内周の穴２１ｂに嵌合することで、周方向の位置決めができるので、ボビン装置３０における第２継鉄部１０とリヤブラケット２１とのねじ穴を容易に合致させることができるので、ボルト１００の螺着が極めて容易となる。
また、リヤブラケット２１に空気抜き用の穴２１ｂを設けているので、ベアリング１９におけるリヤブラケット２１の内周部への挿入がスムーズにでき、ベアリング１９の装着が容易となる。
なお、上述では、空気抜き用の穴２１ｂと突出部３１２ａを各々１ヶ所のみ設けるものを例示したが、これに限定されず、各々複数ヶ所設けて嵌合するようにしても良い。
【００２３】
実施の形態３
次に、図５に示す実施の形態３について説明する。
図５において、２１ｃはリヤブラケット２１の内周面の円周上の１ヶ所のみに形成された凹部である空気抜き用の穴であり、断面が略四角形状に形成されており、リヤブラケット２１の略軸方向内周端まで軸方向に延びて設けられている。
３１２ｂは、金属プレート３１のクリープ防止部３１２の円周上１ヶ所のみに形成された凸部である断面略四角形の突出部で、上記リヤブラケット２１の穴２１ｃに嵌合して、それら間に隙間Ａを形成している。
また、この突出部３１２ｂは、その周方向両端部が穴２１ｃの起端と係合して金属プレート３１の周方向の位置決めを行っている。
【００２４】
この様に構成された実施の形態３のものでは、上記実施の形態２のものと同様に、ボビン装置３０の円周方向の位置決めと、ベアリング１９装着時の空気抜きを行うことが可能である。それに加えて、この実施の形態３のものでは、互いの嵌合部を略四角形とすることで、より円周方向の位置決めが確実となり、ボルト１００の螺着がより一層容易化する効果がある。
なお、上述では、空気抜き用の穴２１ｃと突出部３１２ｂを各々１ヶ所のみ設けるものを例示したが、これに限定されず、各々複数ヶ所設けて嵌合するようにしても良い。
【００２５】
実施の形態４
次に、図６及び図７に示す実施の形態４について説明する。
図６、図７において、１０１は金属プレート３１の先端部に装着された樹脂層で、クリープ防止部３１２の外周面に樹脂がコーティングされて構成している。従って、金属プレート３１のクリープ防止部３１２の外径は、その他の部分である円筒部３１０の外径より、樹脂層１０１の分だけ小径に形成されている。
【００２６】
この実施の形態４のものでは、金属プレート３１のクリープ防止部３１２に樹脂層１０１を設けることにより、ベアリング１９の温度上昇時にアルミ製のリヤブラケット２１と、軸受鋼製の外輪１９２との熱膨張係数の差により、ベアリング１９の外輪１９２と、リヤブラケット２１の内周面との間に隙間が生じても、樹脂層１０１が熱膨張してその隙間を極めて少なくし、ベアリング１９の外輪のクリープの発生を確実に防止できる効果を有する。
【００２７】
実施の形態５
次に、図８及び図９に示す実施の形態５について説明する。
図８、図９において、１０２は、金属プレート３１の先端部に装着された樹脂層で、クリープ防止部３１２の外周面に２ヶ所に分散して樹脂がコーティングされて構成している。従って、各々の樹脂層１０２がコーティングされている部分の外径は、コーティングされていない金属プレート３１の外径と同一に設定されている。
即ち、樹脂がコーティングされた金属プレート３１は、その樹脂層１０２の分だけ外径が小さく構成されている。
【００２８】
この実際の形態５のものでは、上記の実施の形態４と同様に、ベアリング１９の温度上昇時の確実なクリープ防止効果を有するものである。
更に、この実施の形態のものでは、部分的に樹脂層１０２設けることで、コーティングする樹脂量を少なくできる効果も有する。
なお、樹脂層１０２の形成手段は、コーティングすることに限定されることなく、樹脂を接着または溶着させても良い。
これは、上述の実施の形態４にも言えることである。
【００２９】
また、上述では、ボビン装置３０をリヤブラケット２１側に設けるものを例示したが、フロントブラケット２０側に設ける場合でも適用が可能で、略同一の作用効果を有する。
【符号の説明】
【００３０】
１  ブラシレスオルタネータ、  ３，４，８  磁極鉄心、  ７，１１  爪状磁極部、  １０  第２継鉄部、  １３  界磁コイル、  １７  回転シャフト、  １８，１９  ベアリング、  ２０，２１  ブラケット、  ２１ａ  内周面、  ２１ｂ，２１ｃ  穴、  ３０  ボビン装置、  ３１  金属プレート、  ３２  ボビン、  １０１，１０２  樹脂層、  １９１  内輪、  １９２  外輪、  １９３  ボール、  ３１０  円筒部、  ３１２  クリープ防止部、  ３１２ａ，３１２ｂ  突出部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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