(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子の回転軸に設けられたスリップリングに摺接されるブラシを収納するブラシホルダと、前記スリップリングを覆うカバー部材とを備える車両用交流発電機のブラシ装置において、
前記ブラシホルダは、前記ブラシを収納するブラシ収納部と、前記ブラシ収納部に収納された前記ブラシを押圧するスプリングと、前記スプリングの押圧に対抗して前記ブラシを前記ブラシ収納部に収納した状態で前記ブラシの位置を固定するブラシ固定部材を貫通させる第１の貫通部とを有し、
前記カバー部材は、前記ブラシ固定部材を貫通させる第２の貫通部を有し、
前記第１および第２の貫通部の位置を一致させた状態で前記ブラシ固定部材を用いて前記ブラシの位置を固定するとともに、前記ブラシ固定部材による前記ブラシの位置の固定を解除後に前記第１および第２の貫通部の位置を異ならせることを特徴とする車両用交流発電機のブラシ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記カバー部材は、前記ブラシホルダに前記カバー部材を係止可能な係止部を有しており、
前記係止部の形状を変形させることで前記第１および第２の貫通部の位置を一致させ、前記係止部の形状の変形を解除することで前記第１および第２の貫通部の位置を異ならせることを特徴とする車両用交流発電機のブラシ装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記係止部は、弾力性を有しており、
前記カバー部材に外力を加えることにより前記係止部の形状を変形させ、前記カバー部材に加えた外力を取り除くことにより前記係止部自身の弾性力によってその変形を解除することを特徴とする車両用交流発電機のブラシ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記ブラシホルダは、前記第１の貫通部が形成された板状の蓋部を有し、
前記カバー部材は、前記第２の貫通部が形成された板状の壁部を有し、
前記第１および第２の貫通部の位置が異なるときに、前記第１の貫通部が前記壁部によって、前記第２の貫通部が前記蓋部によって互いに閉塞されることを特徴とする車両用交流発電機のブラシ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗用車やトラック等に搭載される車両用交流発電機のブラシ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用交流発電機では、スリップリングおよびブラシの摺動部に水や油等の異物が侵入しないようにしてブラシの異常摩耗を防止する必要がある。また、ブラシとスリップリングの摺動によって発生したブラシの摩耗粉を排出するとともに、この摺動部において発生する摩擦熱による温度上昇を抑えるために、摺動部近傍に外部の空気を導入する構造がブラシ装置に採用されている（例えば、特許文献１参照。）。このブラシ装置には、ブラシを収容するブラシホルダとは別にスリップリングカバーが用いられており、ブラシホルダとスリップリングカバーとが一体となった状態で車両用交流発電機に対する組み付けが行われる。
【特許文献１】特開２００２−３５９９５１号公報（第３−６頁、図１−１２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１に開示されたブラシ装置の組み付けは、スプリングによってスリップリング側に押圧されて突出したブラシがスリップリングに干渉しないように、ブラシをブラシホルダ内に押し込んだ状態で行われる。このため、ブラシホルダとスリップリングカバーの一部に貫通穴が設けられ、ブラシホルダ内に押し込まれた状態でブラシ位置を固定する棒状のブラシ固定部材をこれらの穴に貫通させている。具体的には、特許文献１に開示されたブラシ装置５では、スリップリングカバーに形成された貫通穴にブラシ固定部材を通すようになっている。このブラシ固定部材はブラシ装置を組み付けた後に抜き取られるが、このブラシ固定部材を通すために設けられた貫通穴はそのまま残ってしまうため、この貫通穴からスリップリング周辺の空間に直接雨水等の異物が侵入するおそれがあるという問題があった。
【０００４】
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、組み付け後にブラシ装置内部への雨水等の異物の侵入を確実に防止することができる車両用交流発電機のブラシ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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のブラシ装置は、回転子の回転軸に設けられたスリップリングに摺接されるブラシを収納するブラシホルダと、スリップリングを覆うカバー部材とを備えており、ブラシホルダは、ブラシを収納するブラシ収納部と、ブラシ収納部に収納されたブラシを押圧するスプリングと、スプリングの押圧に対抗してブラシをブラシ収納部に収納した状態でブラシの位置を固定するブラシ固定部材を貫通させる第１の貫通部とを有し、カバー部材は、ブラシ固定部材を貫通させる第２の貫通部を有し、第１および第２の貫通部の位置を一致させた状態でブラシ固定部材を用いてブラシの位置を固定するとともに、ブラシ固定部材によるブラシ位置の固定を解除後に第１および第２の貫通部の位置を異ならせている。ブラシ装置を車両用交流発電機に組み付ける際には、位置が一致した第１および第２の貫通部にブラシ固定部材を通してブラシの位置を固定することができ、ブラシ装置組み付け後は第１および第２の貫通部の位置をずらすことができるため、これらの両方の貫通部を通して直接雨水等の異物がブラシ装置の内部に侵入することを防止することができる。
【０００６】
また、上述したカバー部材は、ブラシホルダにカバー部材を係止可能な係止部を有しており、係止部の形状を変形させることで第１および第２の貫通部の位置を一致させ、係止部の形状の変形を解除することで第１および第２の貫通部の位置を異ならせることが望ましい。これにより、ブラシホルダとカバー部材の係止状態を維持しながら２つの貫通部の相対的な位置を異ならせることができ、一つの部品としてブラシ装置を扱うことができるため、ブラシ装置の組み付け時および組み付けの前工程での取り扱いが容易となる。
【０００７】
また、上述した係止部は、弾力性を有しており、カバー部材に外力を加えることにより係止部の形状を変形させ、カバー部材に加えた外力を取り除くことにより係止部自身の弾性力によってその変形を解除することが望ましい。これにより、ブラシ装置組み付け時に加えた外力を取り除くだけで、ブラシ装置本来の形状に戻すことができ、組み付け作業時の工程を簡略化することができる。
【０００８】
また、上述したブラシホルダは、第１の貫通部が形成された板状の蓋部を有し、カバー部材は、第２の貫通部が形成された板状の壁部を有し、第１および第２の貫通部の位置が異なるときに、第１の貫通部が壁部によって、第２の貫通部が蓋部によって互いに閉塞されることが望ましい。これにより、互いの位置がずれたそれぞれの貫通部の開口を板状の蓋部あるいは壁部で閉塞することができ、これらの貫通部を通した異物の侵入を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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。
【００１０】
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１は、固定子２、回転子３、フレーム４、ブラシ装置５、整流装置６、リヤカバー７等を含んで構成されている。固定子２は、固定子鉄心２２と、３相の固定子巻線２３と、固定子鉄心２２と固定子巻線２３との間を電気絶縁するインシュレータ２４とを備えている。回転子３は、絶縁処理された銅線を円筒状かつ同心状に巻き回した界磁巻線３１を、それぞれが６個の爪部を有するポールコア３２によって、回転軸３３を通して両側から挟み込んだ構造を有している。また、フロント側のポールコア３２の端面には、フロント側から吸い込んだ冷却風を軸方向および径方向に吐き出すための冷却ファン３５が溶接等によって取り付けられている。同様に、リヤ側のポールコア３２の端面には、リヤ側から吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すための冷却ファン３６が溶接等によって取り付けられている。また、回転軸３３のリヤ側端部近傍には、界磁巻線３１の両端に電気的に接続された２つのスリップリング３７、３８が形成されており、これらのスリップリング３７、３８を介してブラシ装置５から界磁巻線３１に対して給電が行われる。
【００１１】
フレーム４は、固定子２および回転子３を収容しており、回転子３が回転軸３３を中心に回転可能な状態で支持されているとともに、回転子３のポールコア３２の外周側に所定の隙間を介して配置された固定子２が固定されている。また、フレーム４は、固定子鉄心２２の軸方向端面から突出した固定子巻線２３に対向した部分に冷却風の吐出窓４１を有し、軸方向端面に吸入窓４２を有している。
【００１２】
ブラシ装置５は、整流装置６から回転子３の界磁巻線３１に励磁電流を流すためのものであり、回転子３の回転軸３３に形成されたスリップリング３７、３８のそれぞれに押圧するブラシ５１、５２を有する。本実施形態では、車両用交流発電機１が車両に組み付けられた際に、スリップリング３７、３８に対してブラシ５１、５２が地面方向に配置されるようにブラシ装置５の組み付け位置が設定されている。
【００１３】
整流装置６は、三相の固定子巻線２３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力を得るためのものである。リヤカバー７は、リヤ側のフレーム４の外側に取り付けられるブラシ装置５、整流装置６、ＩＣレギュレータ９等の電気部品を覆って、これらを保護するためのものである。このリヤカバー７は、金属ナット７１によってリヤ側のフレーム４から延びるボルト４３に、整流装置６を挟み込んだ状態で締め付け固定されている。
【００１４】
次に、ブラシ装置５の詳細構造について説明する。図２は、ブラシ装置５の拡大断面図であり、車両用交流発電機１に組み付けられた状態が示されている。図２に示すように、ブラシ装置５は、接続端子が埋設される樹脂製のブラシホルダ１５０と、一対のブラシ５１、５２と、スリップリング３７、３８の全体を覆うシールプレート、カバー部材としての樹脂製のスリップリングカバー２５０と、スプリング６４、６５とを含んで構成されている。
【００１５】
図３はブラシホルダ１５０の側面図である。また、図４はブラシホルダ１５０の平面図である。図５は、図３のＶ−Ｖ線断面図である。図６は、ブラシホルダ１５０の正面図である。なお、図３〜図５では、ブラシホルダ１５０内にブラシ５１、５２やスプリング６４、６５が収納された状態が示されている。これらの図に示すように、ブラシホルダ１５０は、ほぼ箱形形状を有しており、スリップリング３７、３８に対向する正面部１６０にブラシ収納部１５１、１５２が開口している。また、この正面部１６０には、回転軸３３に沿って延長された周壁部１６１が一体に形成されている。この正面部１６０や周壁部１６１は、ブラシ装置５を組み付けた状態で回転軸３３の中心からほぼ一定の半径を有する円弧断面形状を有している。また、周壁部１６１の端部（周壁部端部１６２）全体を覆うように回転軸３３と垂直な向きに板状の蓋部１６２Ｃが形成されている。この蓋部１６２Ｃの一部であって周壁部１６１のほぼ中央位置に隣接してブラシ固定部材挿入用の第１の貫通部としての貫通穴１６２Ｄが形成されている。
【００１６】
また、ブラシホルダ１５０の両側面には、それぞれ２箇所に凹部１５７、１５８が形成されている。一方の側面に形成された２つの凹部１５７は、回転軸３３に沿って所定間隔で配置されている。同様に、他方の側面に形成された２つの凹部１５８は、回転軸３３に沿って所定間隔で配置されている。また、ブラシホルダ１５０の正面部１６０には、ブラシ収納部１５１、１５２の間に回転軸３３に平行な貫通穴を有するブラシ固定部材挿入用の挿入部１５９が形成されている。この挿入部１５９の貫通穴は、回転軸３３に沿って、蓋部１６２Ｃに形成された貫通穴１６２Ｄに対応する位置に形成されている。
【００１７】
図７は、スリップリングカバー２５０の側面図である。図８は、スリップリングカバー２５０の平面図である。図９は、スリップリングカバー２５０の底面図である。これらの図に示すように、スリップリングカバー２５０は、スリップリング３７、３８の周方向に沿ってこれらを覆うように形成された第１の壁部２５２と、回転軸３３に沿って所定の間隔で配置されて第１の壁部２５２の軸方向端部を区画する板状の第２の壁部２５４、２５６とからなっている。第１の壁部２５２は、回転軸３３と垂直な断面がＵ字形状を有しており、先端部２５２Ａ、２５２Ｂがブラシホルダ１５０の側面部１５５、１５６と重複する位置まで延びている。第１の壁部２５２の幅（先端部２５２Ａ、２５２Ｂの間隔）は、ブラシホルダ１５０の側面部１５５、１５６間の幅よりも大きく設定されており、ブラシホルダ１５０とスリップリングカバー２５０とを組み付けた際に、第１の壁部２５２と側面部１５５、１５６との間に第１の隙間Ｃ１（図１１）が形成されるようになっている。
【００１８】
また、第２の壁部２５４、２５６は、回転軸３３と垂直な向きに形成されている。一方の壁部２５４は、回転軸３３の端部全体を覆う平板形状を有しており、ブラシホルダ１５０側の端部がブラシホルダ１５０の形状に合わせて延びて延伸部２５４Ａを形成している。また、この壁部２５４の中央近傍には第２の貫通部としての貫通穴２５５が形成されている。また、他方の壁部２５６は、回転軸３３を貫通させる回転軸貫通部２５８の周囲に形成された平板形状を有しており、ブラシホルダ１５０側の端部がブラシホルダ１５０の形状に合わせて延びて延伸部２５６Ａを形成している。回転軸貫通部２５８は、第２の壁部２５６の中央近傍の大部分を占めており、第２の壁部２５６よりもフレーム４側に突出した円筒形状を有している。回転軸貫通部２５８の円筒形状の外径は、フレーム４に設けられた回転軸貫通穴の内径とほぼ同じになるように設定されている。
【００１９】
また、第１の壁部２５２は、ブラシホルダ１５０の正面部１６０の幅とほぼ等しい間隔であって左右２箇所に形成された係止部２６１Ａ、２６１Ｂを有している。Ｕ字形状を有する第１の壁部２５２の一方の側面（先端部２５２Ａ側）に平行に２本の係止部２６１Ａが延びている。これらの係止部２６１Ａは、先端が折れ曲がったＬ字形状を有しており、スリップリングカバー２５０をブラシホルダ１５０に取り付けた際に、この先端部分がブラシホルダ１５０の凹部１５７に係止されるような位置及び形状をなしている。同様に、Ｕ字形状を有する第１の壁部２５２の他方の側面（先端部２５２Ｂ側）に平行に２本の係止部２６１Ｂが延びている。これらの係止部２６１Ｂは、先端が折れ曲がったＬ字形状を有しており、スリップリングカバー２５０をブラシホルダ１５０に取り付けた際に、この先端部分がブラシホルダ１５０の凹部１５８に係止されるような位置及び形状をなしている。
【００２０】
図１０は、ブラシホルダ１５０とスリップリングカバー２５０を組み合わせたブラシ装置５の側面図である。図１１は、ブラシホルダ１５０とスリップリングカバー２５０を組み合わせたブラシ装置５の平面図である。図１２は、ブラシホルダ１５０とスリップリングカバー２５０の組み付け状態を示す斜視図である。
【００２１】
これらの図に示すように、スリップリングカバー２５０の開口に向けてブラシホルダ１５０の正面部１６０側を挿入することにより、ブラシホルダ１５０に対するスリップリングカバー２５０の取り付けが行われる。このとき、スリップリングカバー２５０から延びる４本の係止部２６１Ａ、２６１Ｂの先端がブラシホルダ１５０側の４箇所の凹部１５７、１５８に係止し、ブラシホルダ１５０とスリップリングカバー２５０の相互の位置決めおよび固定が行われる。また、この状態では、図１１に示すように、ブラシホルダ１５０の蓋部１６２Ｃに形成された貫通穴１６２Ｄと、スリップリングカバー２５０の第２の壁部２５４に形成された貫通穴２５５の位置がずれている。
【００２２】
また、図１０に示すように、スリップリングカバー２５０の第２の壁部２５４、２５６は、ブラシホルダ１５０の一部である周壁部端部１６２と回転軸３３に沿った反対側の周壁部端部１６４のみと当接しており、この当接部より先端側の第２の壁部２５４、２５６とブラシホルダ１５０との間には第２の隙間Ｃ２、Ｃ３が形成された状態でこれら第２の壁部２５４、２５６が延伸している。これら第２の隙間Ｃ２、Ｃ３と、ブラシホルダ１５０の側面部１５５、１５６とスリップリングカバー２５０の第１の壁部２５２との間に形成される第１の隙間Ｃ１は、ブラシホルダ１５０の外周に沿って連続している
ブラシ５１、５２やスプリング６４、６５が収納されたブラシホルダ１５０とスリップリングカバー２５０とを組み合わせた後に、ブラシ５１、５２をブラシホルダ１５０のブラシ収納部１５１、１５２内に収納する。この収納は、例えばスリップリングカバー２５０の回転軸貫通部２５８側からブラシ先端をブラシ収納部１５１、１５２側に押圧する専用に治具を用いて行うことができる。このようにしてブラシ５１、５２をブラシ収納部１５１、１５２に収納した状態において、スリップリングカバー２５０の貫通穴２５５とブラシホルダ１５０の貫通穴１６２Ｄおよび挿入部１５９の貫通穴に棒状のブラシ固定部材３００を挿入する（図７参照。貫通穴２５５、１６２Ｄの位置ずれについては後述する）。）。その後、ブラシ押圧用の専用の治具を取り外しても、ブラシ５１、５２の移動（突出）はこのブラシ固定部材３００によって拘束されるため、ブラシ５１、５２がスリップリング３７、３８に干渉することなく、ブラシ装置５を車両用交流発電機１に組み付けることができる。組み付け後にブラシ固定部材３００が引き抜かれる。
【００２３】
ところで、本実施形態では、スリップリングカバー２５０は、ナイロン等の柔軟性および弾力性を有する材料で形成されている。このため、図１１に示すようにブラシホルダ１５０とスリップリングカバー２５０とを組み合わせた状態でブラシ固定部材３００を挿入する際に、スリップリングカバー２５０をブラシホルダ１５０側に押圧することにより４本の係止部２６１Ａ、２６１Ｂをくの字状に変形させることができ、ブラシホルダ１５０の蓋部１６２Ｃに形成された貫通穴１６２Ｄと、スリップリングカバー２５０の第２の壁部２５４に形成された貫通穴２５５の位置を一致させることができる。ブラシ固定部材３００を引き抜いた後は、４本の係止部２６１Ａ、２６１Ｂの弾性力によって図１１に示した状態に復帰し、貫通穴２５５、１６２Ｄが再びずれた状態となる。
【００２４】
このように、本実施形態では、ブラシ装置５を車両用交流発電機１に組み付ける際には、位置が一致した２つの貫通穴１６２Ｄ、２５５にブラシ固定部材３００を通してブラシ５１、５２の位置を固定することができ、ブラシ装置５の組み付け後はこれら２つの貫通穴１６２Ｄ、２５５の位置をずらすことができるため、これらの両方の貫通穴１６２Ｄ、２５５を通して直接雨水等の異物がブラシ装置５の内部（スリップリング３７、３８の周囲空間）に侵入することを確実に防止することができる。
【００２５】
また、スリップリングカバー２５０は、ブラシホルダ１５０にスリップリングカバー２５０を係止可能な係止部２６１Ａ、２６１Ｂを有しており、これらの係止部２６１Ａ、２６１Ｂの形状を変形させることで２つの貫通穴１６２Ｄ、２５５の位置を一致させ、係止部２６１Ａ、２６１Ｂの形状の変形を解除することで２つの貫通穴１６２Ｄ、２５５の位置を異ならせている。これにより、ブラシホルダ１５０とスリップリングカバー２５０の係止状態を維持しながら２つの貫通穴１６２Ｄ、２５５の相対的な位置を異ならせることができ、一つの部品としてブラシ装置５を扱うことができるため、ブラシ装置５の組み付け時および組み付けの前工程での取り扱いが容易となる。
【００２６】
また、係止部２６１Ａ、２６１Ｂは、弾力性を有しており、スリップリングカバー２５０に外力を加えることにより係止部２６１Ａ、２６１Ｂの形状を変形させ、この外力を取り除くことにより係止部２６１Ａ、２６１Ｂ自身の弾性力によってその変形を解除している。これにより、ブラシ装置５の組み付け時に加えた外力を取り除くだけで、ブラシ装置５本来の形状に戻すことができ、組み付け作業時の工程を簡略化することができる。
【００２７】
また、ブラシホルダ１５０は、貫通穴１６２Ｄが形成された板状の蓋部１６２Ｃを有し、スリップリングカバー２５０は、貫通穴２５５が形成された板状の壁部２５４を有し、２つの貫通穴１６２Ｄ、２５５の位置がずれたときに、一方の貫通穴１６２Ｄが壁部２５４によって、他方の貫通穴２５５が蓋部１６２Ｃによって互いに閉塞されるようになっている。これにより、互いの位置がずれたそれぞれの貫通穴１６２、２５５の開口を板状の蓋部１６２Ｃあるいは壁部２５４で閉塞することができ、これらの貫通穴１６２Ｄ、２５５を通した異物の侵入を確実に防止することができる。
【００２８】
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。上述した実施形態では、スリップリングカバー２５０の左右のそれぞれに２箇所ずつ合計で４箇所の係止部２６１Ａ、２６１Ｂを備えたが、係止部の数は４以外であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【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】ブラシ装置の拡大断面図である。
【図３】ブラシホルダの側面図である。
【図４】ブラシホルダの平面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】ブラシホルダの正面図である。
【図７】スリップリングカバーの側面図である。
【図８】スリップリングカバーの平面図である。
【図９】スリップリングカバーの底面図である。
【図１０】ブラシホルダとスリップリングカバーを組み合わせたブラシ装置の側面図である。
【図１１】ブラシホルダとスリップリングカバーを組み合わせたブラシ装置の平面図である。
【図１２】ブラシホルダとスリップリングカバーの組み付け状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  車両用交流発電機
２  固定子
３  回転子
４  フレーム
５  ブラシ装置
６  整流装置
７  リヤカバー
３３  回転軸
３７、３８  スリップリング
５１、５２  ブラシ
１５０  ブラシホルダ
１５７、１５８  凹部
１５９  挿入部
１６２、１６４  周壁部端部
１６２Ｃ  蓋部
１６２Ｄ、２５５  貫通穴
２５０  スリップリングカバー
２５２  第１の壁部
２５４、２５６  第２の壁部
２５５、２５７  貫通穴
２６１Ａ、２６１Ｂ  係止部
【図１】
0004434154.tif 000002
【図２】
0004434154.tif 000003
【図３】
0004434154.tif 000004
【図４】
0004434154.tif 000005
【図５】
0004434154.tif 000006
【図６】
0004434154.tif 000007
【図７】
0004434154.tif 000008
【図８】
0004434154.tif 000009
【図９】
0004434154.tif 000010
【図１０】
0004434154.tif 000011
【図１１】
0004434154.tif 000012
【図１２】
0004434154.tif 000013