(57)【要約】【課題】オルタネータ駆動用ベルトに帯電した電荷を放電させる。【解決手段】本発明は、ケースのベアリングステータの外側面（１９）に生じた電荷（９０）を集中させる少なくとも１つのピーク（８０）を備えるオルタネータに関し、前記ピークは、このピーク（８０）とベルト（２２）の部分（８４）との間に生じた電気アークによって静電荷を除去するように、ベルトの前方または可撓性ベルト駆動要素（８０）の前方に配置されたベルト（２２）の部分（８４）の方向に、レリーフ状に延びている。【選択図】  図２
2007500997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電位が車両のアース電位に接続されているステータ（１４）を支持するケーシング（１５）（１８）と、
ステータ内で、回転自在に中心シャフト（２１）が取り付けられており、軸方向後端部（２０）がステータの外側において軸方向に延び、可撓性駆動要素、特にベルトまたはチェーンにより、共に回転するように駆動されるシャフトを駆動するためのプーリー（２２）を支持するロータ（１２）と、
オルタネータに生じた静電荷を除去するための手段とを備えるタイプの自動車用オルタネータ（１０）において、
前記静電荷除去手段は、一方のケーシング（１５）と他方のプーリー（２２）または可撓性駆動要素（８２）との間の制御された外側放電路に無接触電気接続部を構成していることを特徴とする、自動車用オルタネータ（１０）。
【請求項２】
前記静電荷除去手段は、前記ケーシング（１５）（１８）の外側面（１９）に形成された電荷（９０）のための少なくとも１つのピーク（８０）を備え、このピークは、前記プーリー（２２）または可撓性駆動要素（８２）の対向部分（８４）の方向にレリーフ状に突出し、前記ピーク（８０）と前記部分（８４）との間の電気アークの形成によって、静電荷を除去するようになっていることを特徴とする、請求項１記載のオルタネータ。
【請求項３】
前記静電荷除去手段は、電荷のための一連のピーク（８０）を備えていることを特徴とする、請求項１または２記載のオルタネータ。
【請求項４】
前記シリーズ内の前記ピーク（８０）は隣接し、シャープなプロフィルのない周辺端部エッジ（８１）を備える径方向または軸方向に突出するカラーを形成していることを特徴とする、請求項１〜３のうちのいずれかに記載のオルタネータ。
【請求項５】
前記ケーシング（１５）（１８）の対応する部分と一体的に、少なくとも１つのピーク（８０）が形成されていることを特徴とする、請求項２記載のオルタネータ。
【請求項６】
前記ケーシング（１５）（１８）の横方向外側面（１９）から軸方向に、少なくとも１つのピーク（８０）が突出していることを特徴とする、請求項２記載のオルタネータ。
【請求項７】
前記ケーシング（１５）（１８）の横方向外側面（１９）から径方向に、少なくとも１つのピーク（８０）が突出していることを特徴とする、請求項２記載のオルタネータ。
【請求項８】
前記ピーク（８０）は、前記プーリー（２０）のハブの管状軸方向スリーブ（１００）の外側凸状円筒形側面（９８）の方向に延びていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のオルタネータ。
【請求項９】
前記可撓性駆動要素（８２）の横方向エッジ（８４）の対向する部分に対向して、少なくとも１つのピーク（８０）が設けられていることを特徴とする、請求項１記載のオルタネータ。
【請求項１０】
前記プーリー（２２）の横方向側面（８６）（９４）（９６）の対向する部分に対向して、少なくとも１つのピーク（８０）が設けられていることを特徴とする、請求項１記載のオルタネータ。
【請求項１１】
前記プーリー（２２）の円筒形側面（９８）（１００）の対向する部分に対向して、少なくとも１つのピーク（８０）が設けられていることを特徴とする、請求項１記載のオルタネータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用オルタネータに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、電荷を除去するようになっている手段を備え、フランス国特許公開第2,807,889号公報に記載され、図示されているタイプのオルタネータに関する。
【０００３】
本発明は、特に 
−電位が車両のアース電位に接続され、ステータを支持しているケーシングと、
−ステータ内に中心シャフトが回転自在に取り付けられており、軸方向後端部が、ステータの外側において軸方向に延び、可撓性駆動要素、ベルトまたはチェーンにより共に回転させられるシャフトを駆動するためのプーリーを支持するロータと、
−前記ロータの磁気部品とその巻線との間に、恒久的な抵抗電気接続部を設けることにより、オルタネータに帯電した静電荷を除去するための手段とを備えるタイプの自動車用オルタネータに関するものである。
【０００４】
電荷の放電を促進するために、２００３年５月３０日に出願されたフランス国特許願第03 06553号公報には、ロータシャフトとステータを支持するケースとの間の電気接続部に、横方向のプレート、従って自動車の電気アースを設けることが提案されている。このようにする理由は、ステータ自身と、ステータを支持するそのケーシングとが自動車の電気アースに接続されるからである。ヨーロッパ特許第240644号に記載されているように、ダンピング要素、例えばゴムにより、ケーシングにステータを取り付けることができる。この場合、ケーシングの電位とステータの電位とが異なることがあるが、ケーシングの電位は、自動車に接続される。
【０００５】
この目的のために、シャフトに恒久的に電気接続されている金属製プーリーは、その内側ボアを介して、シャフトに恒久的に固定されており、更に側方プレートに、恒久的に接続されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような接続は、後方プレートによって支持された導電性ワイパーにより行われ、このワイパーは、プーリーまたはベルトの前側面の対向する部分を、常に擦る状態にある。
【０００７】
このような構造の変形として、ワイパーは摩耗しやすい部品であるので、このワイパーを、ベルト自身の一部として、後方プレートの外側面を擦るようにしたものもある。
【０００８】
ベルトが上部を走行するようになっている種々のプレートを、ベルトが高速で擦るので、ベルトに電荷が蓄積するが、このベルトにおける電荷を、上記の構造によれば、放電することが可能となっている。
【０００９】
本発明は、恒久的な擦り運動に関連する種々の欠点を生じることなく、上記したような電気接続を、簡単に行いうるようにした手段を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的のために、本発明は、
−電位が車両のアース電位に接続されているステータを支持するケーシングと、
−ステータ内で、回転自在に中心シャフトが取り付けられており、軸方向後端部がステータの外側において軸方向に延び、可撓性駆動要素、特にベルトまたはチェーンにより共に回転するように駆動されるシャフトを駆動するためのプーリーを支持するロータと、
−オルタネータの帯電した静電荷を除去するための手段とを備えるタイプの自動車用オルタネータにおいて、
前記静電荷除去手段は、一方のケーシングと他方のプーリーまたは可撓性駆動要素との間の制御された外側放電路に無接触電気接続部を構成していることを特徴とする、自動車用オルタネータを提案するものである。
【００１１】
従って、制御された放電路は、オルタネータの外部に位置している。
【００１２】
前記静電荷除去手段は、前記ケーシングの外側面に形成された電荷のための少なくとも１つのピークを備え、このピークは、前記プーリーまたは可撓性駆動要素の対向部分の方向にレリーフ状に突出し、前記ピークと前記部分との間の電気アークの形成によって、静電荷を除去するようになっている。
【００１３】
前記静電荷除去手段は、電荷のための一連のピークを備えている。
【００１４】
前記シリーズ内の前記ピークは隣接し、シャープなプロフィルのない周辺端部エッジを備える径方向または軸方向に突出するカラーを形成している。
【００１５】
前記ケーシングの対応する部分と一体的に、少なくとも１つのピークが形成されている。
【００１６】
前記ケーシングの横方向外側面から軸方向に、少なくとも１つのピークが設けられている。
【００１７】
前記ケーシングの横方向外側面から径方向に、少なくとも１つのピークが設けられている。
【００１８】
前記可撓性駆動要素の横方向側面の対向する部分に対向して、少なくとも１つのピークが設けられている。
【００１９】
前記プーリーの横方向側面の対向する部分に対向して、少なくとも１つのピークが設けられている。
【００２０】
前記プーリーの円筒形側面の対向する部分に対向して、少なくとも１つのピークが設けられている。
【００２１】
添付図面を参照しながら、次の詳細な説明を読めば、本発明の他の特徴および利点が、より明らかとなると思う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次の説明では、図における左から右への向きは、実際の装置の前方から後方への向きに対応するものとする。
【００２３】
図１は、実質的に環状のステータ１４の内部で、Ｘ−Ｘ軸線を中心として、共に回転するように駆動されるロータ１２を備えるオルタネータ１０を示す。ステータ１４自身も、ヨーロッパ特許公開第0,515,259号公報に記載され、図示されているタイプのオルタネータ１０の円筒状のケーシング１５の内部に固定されている。このヨーロッパ特許公開公報の内容を参考とすることにより、より細部および情報について知ることができると思う。
【００２４】
ケーシング１５の２つの軸方向端部は、前方横方向プレート１６と、後方横方向プレート１８によって閉じられており、これらプレートを貫通するように、ロータのシャフト２１が回転可能に取り付けられている。シャフト２１並びにプレート１６および１８は、導電性材料、例えば金属から製造されている。
【００２５】
後方横方向プレート１８の外側に突出するシャフト２１は、軸方向後端部において金属製プーリー２２を支持しており、このプーリーには、ロータ１２を回転自在に駆動するためのベルト（図１には示されず）巻かれている。図示しない変形例では、このベルトは、可撓性伝達チェーンに置換される。
【００２６】
反対の前方横方向プレート、すなわちベアリング１６の外側面２４上において、保護プレート２６が、オルタネータによって生じた電流を制御し、整形するための手段をカバーしている。この電流制御整形手段は、図１では符号を付していないダイオードと、ブリッジ整流器と、電圧レギュレータと、自動車の電気回路へ接続するためのターミナルとを含んでいる。
【００２７】
ステータ１４は、公知の態様で、板金２８をパケット状に製造した本体３２を備え、この本体は、実質的に径方向に延び、各板金には、オルタネータのアーマチュアを形成する巻線、すなわち、導電性ワイヤーのコイル３０を通過させるためのノッチが設けられている。図示されていない変形例として、導電性巻線を、ヘアピン状をした導線に置換することがある。
【００２８】
ステータ本体３２は、ロータ１２が回転自在に取り付けられているスペースの境界を定める、完全に円筒形の内側面３８を備えている。
【００２９】
クローを備えるロータ１２は、基本的には、同一の２つの極ホイール４０Ａ、４０Ｂと、コイル、すなわち巻線４２とを備え、極ホイールは、ロータ１２と共に回転できるように、ロータを駆動するためのロータ１２のシャフト２１の中心の溝付き部分２３に取り付けられており、巻線４２は、金属性極ホイール４０Ａと４０Ｂとの間に配置されており、各極ホイールは、オルタネータを冷却するための内側ファンを支持している。
【００３０】
ロータシャフト２１は、前方ボールベアリング４４Ａおよび後方ボールベアリング４４Ｂにより、プレート１６および１８内で回転できるように取り付けられている。各ベアリングは、内側ベアリングレース４６Ａ、４６Ｂと、外側ベアリングレース４８Ａ、４８Ｂとを備え、これらレースには、それぞれボール５０Ａ、５０Ｂが嵌合されている。
【００３１】
ベアリングの各部品は、導電性金属から製造されている。
【００３２】
各内側レース４６Ａ、４６Ｂは、ロータ１２のシャフト２１の凸状円筒形表面と密に接触しており、内側レースは、この凸状円筒形表面に電気的にも接触している。
【００３３】
図１に示すように、後方ベアリング４４Ｂの外側レース４８Ｂは、後方金属プレート１８内の対応するハウジング４９Ｂに直接取り付けられており、後方ベアリングは、このハウジングにも電気的に接触している。
【００３４】
他方、前方ベアリング４４Ａの外側レース４８Ａは、振動ダンピングレース５２が介在された状態で、前方プレート１６内の対応するハウジング４９Ａ内に取り付けられており、ダンピングレース５２は、電気絶縁性プラスチック材料から製造されている。
【００３５】
公知のように、シャフト２１の軸方向前端部は、２つの集電リング、すなわち前方集電リング５４と、後方集電リング５６とを支持しており、これらリングは、隣接しているが、分離溝５８の形態をした軸方向スペースによって分離されている。
【００３６】
集電リング５４および５６は導電性であり、カバー２６内に収容されたブラシホルダ６０の関連するブラシと協動するようになっている。これら集電リングは、図示しないケーブル接続により、巻線４２の端部に接続されている。
【００３７】
前方集電リング５４は、従来通り、いわゆるゼロ電位にある。すなわち、自動車の電気アースの電位になっており、このアースには、特にオルタネータを自動車の金属構造体（図示せず）に固定する手段により、ステータが接続されている。
【００３８】
前方ベアリング４４Ａに隣接する後方集電リング５６は、例えば約１４ボルトのロータ４２の巻線またはコイルの電位となっている。
【００３９】
静電荷の放電を補助するために、ロータ１２のシャフト２１とケーシングとの間の電気接続部に、横方向プレート、従って自動車の電気アースを設けることが望ましい。
【００４０】
シャフト２１には、金属プーリー２１が固定されている。プーリーは、その内側ボア７０を介して、シャフト２１に恒久的に電気接続された状態となっている。
【００４１】
図２から分かるように、本発明によれば、ステータ１４を支持するケーシング１５の後方プレート１８の横方向側面１９は、ベルト８２の方向の後部に向かって軸方向に延びるレリーフ状のパイク、またはピークを備え、ベルト８２は、溝のついた四角形の断面を有し、その前方横方向側面、すなわち、エッジ８４は、プーリー２２のプレート８８の前方側面８６と同じ平面にある。
【００４２】
プーリー２２とベルト８２とから成る組立体に累積する電荷９０は、スパーク記号で略示してある。
【００４３】
ブレークダウン電圧と称される十分高い電圧スレッショルドに達すると、ベルト８２のエッジ８４とピーク８０との間には、フラッシュ記号によって示されている電気アーク９２が生じる。従って、電気放電路が、自動車の電気アースに接続されているプレートの方向に所定の態様で形成される。
【００４４】
このような向きの好ましい電気放電、すなわちスパーク効果は、帯電した導電性スパイク（すなわちピーク）の近くで、電界がより強力となるので生じる。従って、スパイクの近くでは、すべてのイオン化現象（大きい電界に起因するイオン化）がより強力となる。このことは、電位は１／ｒに従って変化するが、電界強度は１／ｒ2に従って変化するという事実によるものである。
【００４５】
同じ電位まで昇圧された、半径「ｒ」および「Ｒ」＝２ｒの２つのボールが存在すると仮定する。これら２つのボールは、同じ電位となっているので、大きなボール（Ｒ）には、小さいボール「ｒ」よりも２倍多い電荷が存在する。電位は、ボールの半径と逆比例して変化するからである。
【００４６】
しかし、大きいボールの表面または表面積は、小さいボールの２倍ではなく４倍であり、電荷の表面密度は、小さいボールの２倍となる。
【００４７】
小さいボールには、電荷ｑが存在し、大きいボールには、Ｑ＝２ｑが存在するので、小さいボールの近くほうで電界強度が大きくなるという理由を説明することはできない。
【００４８】
２つのボールの各々の中心から、Ｒだけ離間した２つのポイントにおける電界を測定すると、大きいボールの近くのほうが、電界が大きくなる。その理由は、あるケースでは、小さいボールに対する電界の値は、Ｋｑ／Ｒに等しくなり、大きいボールに対しては２Ｋｑ／Ｒとなるからである。
【００４９】
従って、同じ距離では、小さいボールの電界は半分となる。
【００５０】
他方、小さいボールの中心にできるだけ接近することは可能であるが、大きいボールの半径はＲであるので、大きいボールには接近は不可能である。
【００５１】
従って、小さいボールの中心には、大きいボールよりの２倍近くに接近することができるので、電界は４倍大きくなるはずである（電界強度は、１／ｒ2に従って変化し、２倍接近できるからである）。
【００５２】
要約すれば、半分の電荷が存在するので、電界強度は、２分の１になるはずである。小さいボールの表面は、その中心に２倍近いので、電界は、４倍大きいはずである。最後に、小さいボールの表面では、電荷は、２倍大きいだけである。
【００５３】
そのため、スパイクの近くの電界強度の大きさにより、空気は、より容易にイオン化する。従って、空気は曲率半径の大きい帯電表面の近くよりも、帯電したスパイクの近くのほうがより良好な導電体となる。その理由は、他の現象よりも、放電アークがスパイクまたはピークに入射するからである。
【００５４】
こうして、大きいボールを構成するのは、プーリー２２またはベルト８２であり、小さいボールを構成するのは、ピーク８０または同様な形態の突起であると類推できる。
【００５５】
当然ながら、例えば軸線Ｘ−Ｘを中心とする円弧に、いくつかのピークを配置することが可能である。
【００５６】
ピークまたはスパイク８０により電荷を集中させ、例えばシャフトと集電器との間、またはシャフトと外側ベアリングケージとの間よりも極めて狭く、かつより抵抗の小さい電荷リーク路を決定することができる。
【００５７】
電荷は、ロータもベアリングも通過しないので、破損または内部の電気過負荷が生じる危険性を防止できる。
【００５８】
後方プレートと共に鋳製することにより、ピーク８０を一体的に製造すると、本発明の実施を、ゼロコスト、すなわち鋳製方法をわずかに変更するだけで、別の労力要素を使うことなく行うことができる。
【００５９】
変形例として、ピーク５０を、例えば後方プレートにネジ留めすることによって固定された取り付け金属部品から構成できる。鋳製によって得られたピーク８０と、取り付けられたピークとを組み合わせることも可能であり、この場合、これらのピークは、後述するように、軸方向または径方向に延長できる。
【００６０】
本発明の範囲から逸脱することなく、この実施例を図示のもの以外に変形することにより、ベルト８０（またはこのベルトの代わりに使用される可撓性伝達要素）を、前方側方エッジ８４内にピークまたはピーク８０と同様の突起を有するものとすることができ、これらピークまたは突起から、プレート上のピーク８０の方向に放電アークが形成され、よって、ピーク８０の前方をベルトが通過する際の放電のガイドを促進することさえもできる。
【００６１】
上に説明した第１実施例により、ベルトの前方横方向側面エッジ８４に対向して位置するスパイクまたはピーク８０により、電荷がプーリー自身、およびロータアセンブリによって形成されるプーリーの磁気部品に達する前に、ベルトに累積した電荷を放電させることができる。
【００６２】
図３に示された第２実施例によれば、プーリー２２の前方側面８６、より詳細には、正確に放電現象を制御できるようにする突起、特にピークとプーリーとの間の距離、例えば約０.５ｍｍの距離を制御することができる突起９６に属する環状側面部分９４に対向して、ピーク８０が配置されている。この距離の値は、集電リングとシャフトとの間の約２〜３ｍｍの距離よりも小さい。
【００６３】
プーリーでは、電荷の表面密度が局部的に大きくなり、電界も局部的に大きくなり、より多くの空気がイオン化し、導電性がより大きくなり、本発明に係わる原理の効率もより改善される。
【００６４】
図４に示す第３実施例においては、ピーク突起８０は、プーリー２２のハブの前方管状軸方向スリーブ１００の外側凸状円筒形側面９３の方向に内部で径方向に向かって延びている。
【００６５】
スパイク８０は、回転角方向に均一に分散することができるし、また、多数の隣接するピークに対応する連続した内側ラジアルカラーから成るものとし、そのカラーの内側のシャープなラジアルエッジ８１は、連続的なスパイクまたはスパイクエッジとすることができる。
【００６６】
放電現象を更に制御するために、スリーブ１００は、外側ラジアルカラー１０２を含むことができ、このカラーのシャープな外側ラジアルエッジ１０４は、スパイク８０または連続カラー８０のエッジ８１に対向して延びている。
【００６７】
最後に、図５に示す第４実施例においては、取り付けられるか、またはスリーブ１００と共に機械加工によって製造されたカラー１０２は、スパイクまたはピーク８０に対向して延び、かつスパイク８０のラジアル平面に対して、軸方向にオフセットさせられる。後者の場合のカラーは、再びハウジング内にベルト４４ｂを保持する環状カラー、例えば図２のカラー４５とすることもできる。
【００６８】
このカラーは、このカラーに取り付けられたプレートと一体的部品として製造できるが、このカラーは、本発明の要旨の範囲内では、ステータの一部品と見なされる。
【００６９】
本発明の範囲から逸脱することなく、種々の実施例および変形例を組み合わせることができる。当然ながら、オルタネータはリバーシブルであり、車両の熱機関をスタートさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】従来技術に係わるオルタネータの軸方向部分断面図である。
【図２】本発明の好ましい第１実施例を略図で示す、細部Ｄ２の拡大スケール図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す、図２と類似する略図である。
【図４】本発明の第３実施例を示す、図２と類似する略図である。
【図５】本発明の第４実施例を示す、図２と類似する略図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０    オルタネータ
１２    ロータ
１４    環状ステータ
１５    ケーシング
１６    前方横方向プレート
１８    後方横方向プレート
１９    外側面
２１    シャフト
２２    プーリー
２４    外側面
２６    保護カバー
２８    板金
３０    配線
３２    ステータ本体
３８    円筒形表面
４０Ａ、４０Ｂ    極ホイール
４２    巻線
４４Ａ    前方ボールベアリング
４４Ｂ    後方ボールベアリング
４６Ａ、４６Ｂ    内側ベアリングレース
４８Ａ、４８Ｂ    外側ベアリングレース
４９Ａ、４９Ｂ    ハウジング
５０Ａ、５０Ｂ    ボール
５２    ダンピングレース
５４、５６    集電リング
５８    溝
８０    ピーク
８２    ベルト
８４    エッジ
８６    側面
８８    プレート
９０    電荷
９２    放電アーク
１００    スリーブ
１０２    カラー
【図１】
2007500997.tif 000003
【図２】
2007500997.tif 000004
【図３】
2007500997.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007500997.tif 000007
【国際調査報告】
2007500997.tif 000008
2007500997.tif 000009
2007500997.tif 000010
2007500997.tif 000011
2007500997.tif 000012
2007500997.tif 000013