(57)【要約】【課題】  転がり軸受の防水性および防塵性を高めることができ、部品点数や加工工数の増加に伴うコスト増を抑えることができる車両用交流発電機を提供すること。【解決手段】  回転軸１４とともに回転する内輪３０と、回転子を収納するフレームに固定される外輪３２とを有し、回転子をフレームに対して回転自在に保持する転がり軸受１６が備わっている。また、内輪３０の軸方向端面に密着配置される円板部４０Ａ、４２Ａと、回転軸１４に圧入される円筒部４０Ｂ、４２Ｂとを有するＬ字型断面形状のシールド板４０、４２とが備わっている。【選択図】        図２
2005151728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心に回転する回転子と、
前記回転軸とともに回転する内輪と、前記回転子を収納するフレームに固定される外輪とを有し、前記回転子を前記フレームに対して回転自在に保持する転がり軸受と、
前記内輪の軸方向端面に密着配置される円板部と、前記回転軸に圧入される円筒部とを有するＬ字型断面形状のシールド板と、
を備えることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項２】
請求項１において、
前記シールド板の内径は、密着される前記内輪の軸方向端面において、前記内輪の外径よりも大きく、前記外輪の内径よりも小さいことを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記内輪の軸方向両端面のそれぞれに前記シールド板が設けられていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項４】
請求項３において、
前記軸方向両端面に設けられた２つの前記シールド板は、同一部品が用いられていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項５】
請求項３または４において、
前記円筒部の軸方向端部であって前記円板部と反対側は、軸方向に沿って拘束されていないことを特徴とする車両用交流発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗用車やトラックに搭載される車両用交流発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用交流発電機の回転子は、軸方向の隔たった位置に配置された２つの転がり軸受によって回転可能に支持されている。通常、これらの転がり軸受は、外輪と内輪との間に多数のボールが配置されており、これらのボールを覆うようにシール部材を設けることによりボール周辺への水や塵等の異物の侵入を防止している。しかし、車両用交流発電機の使用形態を考えると、さらに防水性、防塵性を向上させる必要があり、その一つの方法として、車両用交流発電機のリヤ側に配置された転がり軸受の端面にシールド板を設ける手法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図３は、シールド板が追加された従来の車両用交流発電機の部分的な断面図である。図３に示す従来構造では、転がり軸受２００の軸方向端面にシールド板２０２が設けられており、このシールド板２０２を固定するためにさらにその上側から止め輪２０４が追加されている。
【０００４】
図４は、転がり軸受の防水性、防塵性を高めた他の従来構造の車両用交流発電機の部分的な断面図である。図４に示す従来構造では、回転子に設けられた冷却用のファンブレード１１０の内径部１１２を折り曲げることにより、転がり軸受１１４の外輪１１６を固定する軸受収納部１１８の外側を覆っており、迷路構造を採用することで水や塵等の侵入を防いで防水性、防塵性を高めている。
【特許文献１】特開平１１−２３０１７９号公報（第２−４頁、図１−１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、図３に示した従来構造では、追加したシールド板を固定するために、さらにその上から止め輪を追加するとともにこの止め輪を軸に形成した溝に嵌め込む必要があり、部品点数と加工工数の増加によるコスト増を招くという問題があった。
【０００６】
また、図４に示した従来構造では、回転体としてのファンブレード１１０の内径部１１２と固定部としての軸受収納部１１８との組み合わせによる迷路構造を採用しているため、回転時の干渉を避けるために迷路構造の隙間をある程度大きくする必要があり、防水および防塵の効果が図３に示した構造に比べて劣るという問題があった。しかも、平板状のファンブレード１１０の内径部１１２を円筒状に整形する必要があり、加工工数の増加によるコスト増を招くという問題もあった。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、転がり軸受の防水性および防塵性を高めることができ、部品点数や加工工数の増加に伴うコスト増を抑えることができる車両用交流発電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明の車両用交流発電機は、回転軸を中心に回転する回転子と、回転軸とともに回転する内輪と回転子を収納するフレームに固定される外輪とを有して回転子をフレームに対して回転自在に保持する転がり軸受と、内輪の軸方向端面に密着配置される円板部と回転軸に圧入される円筒部とを有するＬ字型断面形状のシールド板とを備えている。シールド板がＬ字型断面形状を有しているため、円筒部を回転軸に圧入するだけで他の部品を用いることなくこのシールド板の固定を行うことができ、転がり軸受の防水性および防塵性を高めるとともに、部品点数と加工工数の低減によるコストダウンを図ることができる。特に、シールド板の円板部近傍まで異物が侵入しても、内輪とともに円板部が回転する際に遠心力でこの異物を径方向外側に排除することができるため、異物の堆積を防止して高い防水性および防塵性を維持することが可能になる。
【０００９】
また、上述したシールド板の内径は、密着される内輪の軸方向端面において、内輪の外径よりも大きく、外輪の内径よりも小さいことが望ましい。これにより、転がり軸受の内輪と外輪の間に配置されるシール環体の表面への水や塵等の異物の侵入を大幅に減らすことができる。
【００１０】
また、上述した内輪の軸方向両端面のそれぞれにシールド板が設けられていることが望ましい。これにより、転がり軸受の軸方向両端部への異物の侵入を有効に防止して、防水性および防塵性をさらに高めることができる。
【００１１】
また、上述した軸方向両端面に設けられた２つのシールド板は、同一部品が用いられていることが望ましい。これにより、２つのシールド板を用いた場合の部品点数の増加を抑えることが可能になり、コストダウンが可能になる。
【００１２】
また、上述した円筒部の軸方向端部であって円板部と反対側は、軸方向に沿って拘束されていないことが望ましい。これにより、外径側に突出する段差形状を有しない回転軸を用いることができるようになり、単純な丸棒から回転軸を加工することによる加工工数の低減およびコストダウンが可能になる。また、メインテナンス等で転がり軸受の交換を行う際には、転がり軸受の反挿入側に配置されたシールド板を交換せずに残すことにより位置決めに使用することができ、複雑な治具や特殊な作業を必要とせずに転がり軸受の交換が容易となる利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を適用した一実施形態の車両用交流発電機について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１は、一実施形態の車両用交流発電機の全体構成を示す図である。図１に示す車両用交流発電機１００は、フロント側フレーム１、リア側フレーム２、固定子４、回転子１０、整流装置２４、電圧制御装置２５、ブラシ装置２６、リアカバー２７等を含んで構成されている。
【００１５】
フロント側フレーム１およびリア側フレーム２は、共に椀状の形状を有しており、これらの開口部同士を直接当接させた状態で、複数本のボルト３によって相互に固定されている。フロント側フレーム１の内周には固定子４が固定されている。また、フロント側フレーム１には円筒状の転がり軸受ボックス７が一体に形成されており、リア側フレーム２には鉄製の転がり軸受ボックス８がローレットを有するボルト９によって取り付けられている。
【００１６】
固定子４は、固定子鉄心５および固定子巻線６を備えている。
【００１７】
回転子１０は、界磁巻線１１、ポールコア１２、１３、回転軸１４等を備えており、転がり軸受ボックス７、８に固定される一対の転がり軸受１５、１６により回転自在に保持されている。ポールコア１２、１３の軸方向端面には、遠心型の冷却ファン１７、１８が取り付けられている。フロント側の冷却ファン１７は、界磁巻線１１への冷却風を生成するために、ブレードを回転子１０の回転方向に対して前傾させた斜流式になっている。また、回転軸１４の前端にはプーリ１９がナット２０により結合されており、図示しない車両エンジンにより回転駆動される。さらに、リア側フレーム２の外側に位置する回転軸１４の後端には、一対のスリップリング２１、２２が設けられており、界磁巻線１１に導体２３を介して電気的に接続されている。
【００１８】
整流装置２４、電圧制御装置２５、ブラシ装置２６等のいわゆる電気部品は、リア側フレーム２の外側の軸方向端面に、ボルト９等の固定手段によって固定されている。整流装置２４は、例えば三相の固定子巻線６の出力電圧である三相交流電圧を整流して直流の出力電圧に変換する。電圧制御装置２５は、界磁巻線１１に流れる励磁電流を調整することにより、車両用交流発電機１００の出力電圧を制御する。ブラシ装置２６は、整流装置２４から回転子１０の界磁巻線１１に励磁電流を流すためのものであり、回転子１０の回転軸１４に形成されたスリップリング２１、２２のそれぞれに押圧するブラシが備わっている。
【００１９】
リアカバー２７は、鋼板製であって、リア側フレーム２の外側に取り付けられる整流装置２４、電圧制御装置２５、ブラシ装置２６等の電気部品を覆って、これらを保護する。このリアカバー２７は、ナット２８によってリア側フレーム２から延びるボルト９に、整流装置２４を挟み込んだ状態で締め付け固定されている。また、リアカバー２７は、ブラシ装置２６の周辺に同心円状に形成されている冷却風導入窓を有している。
【００２０】
上述した構造を有する車両用交流発電機１００では、回転子１０を所定方向に回転させることで、この回転子１０のリア側端面に固定された冷却ファン１８の回転により、リアカバー２７に設けられた吸気口から取り入れられた冷却風の軸方向の流れが生じ、リアカバー２７内に取り付けられた整流装置２４、電圧制御装置２５、ブラシ装置２６が冷却される。
【００２１】
ところで、リアカバー２７の周囲に存在する水や塵等の異物がこの冷却風とともにリアカバー２７内に吸い込まれ、その一部がリア側の転がり軸受１６の軸方向端面近傍に到達する場合がある。このため、本実施形態の車両用交流発電機１００では、転がり軸受１６の軸方向両端面のそれぞれに所定形状のシールド板が設けられている。以下では、このシールド板の詳細形状および取付状態について説明する。
【００２２】
図２は、回転子１０の部分的な断面図であり、リア側の転がり軸受１６とその周辺の部分的な拡大断面が示されている。図２に示すように、転がり軸受１６は、内輪３０および外輪３２と、それらの間にあって保持部３４によって保持されたボール３６と、外輪３２に固定されたシール環体３８とを備えている。
【００２３】
また、内輪３０の軸方向端面に密着配置される円板部４０Ａ、４２Ａと、回転軸１４に圧入される円筒部４０Ｂ、４２Ｂとを有するＬ字型断面形状の２つのシールド板４０、４２が、シール環体３８との間にわずかな隙間を備えた状態で、内輪３０の軸方向両端面に密着配置されている。一方のシールド板４０の円筒部４０Ｂは、スリップリング２１、２２側に配置され、回転軸１４に対して締め代を持たせた内径寸法を有し、回転軸１４に圧入されている。また、このシールド板４０の円板部４０Ａの外径は、転がり軸受１６の一方の端面において、内輪３０の外径よりも大きく、かつ、外輪３２の内径よりも小さく、望ましくは外部に露出するシール環体３８の半分以上を覆うように設定されている。同様に、他方のシールド板４２の円筒部４２Ｂは、スリップリング２１、２２の反対側（プーリ１９が取り付けられる側）に配置され、回転軸１４に対して締め代を持たせた内径寸法を有し、回転軸１４に圧入されている。また、このシールド板４２の円板部４２Ａの外径は、転がり軸受１６の一方の端面において、内輪３０の外径よりも大きく、かつ、外輪３２の内径よりも小さく、望ましくは外部に露出するシール環体３８の半分以上を覆うように設定されている。なお、本実施形態では、２つのシールド板４０、４２は、全く同じ備品が用いられており、部品点数の低減が図られている。
【００２４】
また、回転軸１４は、加工コスト低減を目的に単純な丸棒から加工して製造する構造、すなわち外径側に突出する段付き形状を備えない構造を有している。このため、転がり軸受１６の内輪３０が圧入される部分およびその軸方向に沿った両側にも、段付き形状が形成されていない。
【００２５】
このように、本実施形態の車両用交流発電機１００では、シールド板４０、４２がＬ字型断面形状を有しているため、円筒部４０Ｂ、４２Ｂを回転軸１４に圧入するだけで他の部品を用いることなくこれらのシールド板４０、４２の固定を行うことができ、転がり軸受の防水性および防塵性を高めるとともに、部品点数と加工工数の低減によるコストダウンを図ることができる。特に、シールド板４０、４２の円板部４０Ａ、４２Ａ近傍まで異物が侵入しても、内輪３０とともに円板部４０Ａ、４２Ａが回転する際に遠心力でこの異物を径方向外側に排除することができるため、異物の堆積を防止して高い防水性および防塵性を維持することが可能になる。
【００２６】
また、シールド板４０、４２の内径は、密着される内輪３０の軸方向端面において、内輪３０の外径よりも大きく、外輪３２の内径よりも小さい。これにより、転がり軸受１６の内輪３０と外輪３２の間に配置されるシール環体３８の表面への水や塵等の異物の侵入を大幅に減らすことができる。
【００２７】
また、内輪３０の軸方向両端面のそれぞれに２つのシールド板４０、４２が設けられているため、転がり軸受１６の軸方向両端部への異物の侵入を有効に防止して、防水性および防塵性をさらに高めることができる。特に、これら２つのシールド板４０、４２は、同一部品が用いられているため、２つのシールド板４０、４２を用いた場合の部品点数の増加を抑えることが可能になり、コストダウンが可能になる。
【００２８】
また、円筒部４０Ｂ、４２Ｂの軸方向端部であって円板部４０Ａ、４２Ａと反対側は、軸方向に沿って拘束されていないため、外径側に突出する段差形状を有しない回転軸１４を用いることができるようになり、単純な丸棒から回転軸１４を加工することによる加工工数の低減およびコストダウンが可能になる。また、メインテナンス等で転がり軸受１６の交換を行う際には、転がり軸受１６の反挿入側に配置されたシールド板４２を交換せずに残すことにより位置決めに使用することができ、複雑な治具や特殊な作業を必要とせずに転がり軸受１６の交換が容易となる利点もある。
【００２９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、転がり軸受１６の軸方向両端に２つのシールド板４０、４２を配置したが、異物侵入の程度によってはどちらか一方のみを用いるようにしてもよい。
【００３０】
また、上述した実施形態では段付き形状を有しない回転軸１４を用いたが、段付き形状を有する回転軸１４を用い、スリップリング２１、２２側に配置されたシールド板４０のみを用いるようにしてもよい。この場合には、スリップリング２１等と反対側については単純な円板形状のシールド板を段付き形状部分と内輪３０の間に挟み込むだけでよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】一実施形態の車両用交流発電機の全体構成を示す図である。
【図２】回転子の部分的な断面図である。
【図３】シールド板が追加された従来の車両用交流発電機の部分的な断面図である。
【図４】転がり軸受の防水性、防塵性を高めた他の従来構造の車両用交流発電機の部分的な断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  フロント側フレーム
２  リア側フレーム
４  固定子
７、８  転がり軸受ボックス
９  ボルト
１０  回転子
１１  界磁巻線
１２、１３  ポールコア
１４  回転軸
１５、１６  転がり軸受
１７、１８  冷却ファン
１９  プーリ
２０、２８  ナット
２１、２２  スリップリング
２３  導体
２４  整流装置
２５  電圧制御装置
２６  ブラシ装置
２７  リアカバー
３０  内輪
３２  外輪
３４  保持部
３６  ボール
３８  シール環体
４０、４２  シールド板
１００  車両用交流発電機
【図１】
2005151728.tif 000003
【図２】
2005151728.tif 000004
【図３】
2005151728.tif 000005
【図４】
2005151728.tif 000006