(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気部品を覆うリヤカバーを備える車両用回転電機のブラシ装置であって、
回転子の回転軸に設けられたスリップリングに押圧されるブラシと、
前記ブラシを前記スリップリングに押圧するスプリングと、
前記ブラシと前記スプリングが収容されるブラシホルダと、
前記ブラシホルダと前記リヤカバーとの間に配置されたシール部材と、
を備え、前記ブラシの前記回転軸に対して直交する面に斜めの目印を設け、
前記目印は、前記スリップリングに対する押圧状態を解除せずに目視可能であって前記リヤカバーを外した状態で目視可能な前記ブラシの面に設けられており、
前記シール部材は、前記ブラシホルダに組み付けた状態で、前記目印が設けられた前記ブラシの面が目視可能な貫通穴を、前記回転軸に対向する位置に有することを特徴とする車両用回転電機のブラシ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記目印の向きは、前記ブラシを前記スリップリングに押圧する向きに対して非平行であって直交しない向きであることを特徴とする車両用回転電機のブラシ装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記目印は、前記ブラシの面に塗料で描かれていることを特徴とする車両用回転電機のブラシ装置。
【請求項４】
請求項１または２において、
前記目印は、前記ブラシの面に形成された凹部および凸部の少なくとも一方であることを特徴とする車両用回転電機のブラシ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記ブラシホルダは、前記目印が設けられた前記ブラシの面に対応する位置に所定間隔の目盛りを有することを特徴とする車両用回転電機のブラシ装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記目盛りは、前記ブラシの使用限界が確認可能な形状あるいは配置を有することを特徴とする車両用回転電機のブラシ装置。
【請求項７】
請求項５において、
前記目盛りは、前記ブラシの交換時期と使用限界が確認可能な形状あるいは配置を有することを特徴とする車両用回転電機のブラシ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用交流発電機等の車両用回転電機に組み付けられるブラシ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用交流発電機に用いられるブラシ装置は、金属製の端子を内蔵する樹脂製のブラシホルダに、ブラシと、ブラシにかしめ等で固定されたブラシ銅線と、ブラシを回転子のスリップリングに押圧するスプリングとを収納するとともに、ブラシ銅線と端子とを接合した構造を有している（例えば、特許文献１参照。）。このようなブラシ装置を備えた車両用交流発電機が回転すると、スリップリングの表面に摺接するブラシが摩耗するため、摩耗による寿命に達する前にブラシを交換する必要がある。例えば、定期点検時に車両用交流発電機を分解してブラシ装置を取り外し、ブラシ表面に作用するスプリング圧力を測定することによりブラシの長さを知る方法があるが、この方法ではブラシ装置を取り外さなければらないため、測定作業に手間がかかるという問題がある。
【０００３】
ブラシ装置を取り外すことなくブラシの交換時期が到来したか否かを知ることができる従来技術として、ブラシに凹部を形成しておく方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。この方法では、この凹部はブラシの交換時期が到来する以前にはブラシホルダ内に隠されているが、ブラシが摩耗して交換時期が到来すると外部から目視可能になる。したがって、定期交換時等にブラシの外観を目視検査し、凹部が露出している場合にはブラシ装置を交換すればよい。
【特許文献１】特公平７−３２５７１号公報（第３−５頁、図１−１３）
【特許文献２】特開２００３−１３４７４５号公報（第３−４頁、図１−２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献２に開示されたブラシ装置では、ブラシに形成された凹部が露出していることを確認したときにブラシの交換時期の到来を知ることができるが、知ることができるのは凹部が露出したか否かのみであり、ブラシの使用状態を詳細に知ることができないという問題があった。例えば、何らかの原因により通常の摩耗速度よりも摩耗が進行する異常摩耗が発生していてもブラシに形成された凹部が露出しなければこの異常摩耗の発生を知ることはできない。また、定期点検等の直後に凹部が露出する場合もあるため、凹部が露出した後にある程度継続的な使用が可能なように凹部の位置を設定する必要がある。しかし、凹部が露出するタイミングをあまり早く設定しすぎるとそれ以後も使用可能なブラシ装置を早期に交換してしまうことになり、経済的ではない。反対に、凹部が露出するタイミングを使用限界に近づけすぎると、次の定期点検等までもたないおそれがあり、安全に継続的な使用ができなくなる。特に、定期点検の間隔が一定であっても、車両の走行距離は車両毎に大きな隔たりがあり、経済性と安全性を全ての車両が満たすことは難しい。
【０００５】
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、ブラシの使用状態を詳細に知ることができる車両用回転電機のブラシ装置を提供することにある。さらに、本発明の目的は、車両用回転電機の経済性と安全性を両立させることができる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】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の車両用回転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押圧されるブラシと、ブラシをスリップリングに押圧するスプリングと、ブラシとスプリングが収容されるブラシホルダとを備え、ブラシの回転軸に対して直交する面に斜めの目印を設けている。具体的には、上述した目印の向きは、ブラシをスリップリングに押圧する向きに対して非平行であって直交しない向きであることが望ましい。ブラシの摩耗状態に応じて押圧面に接する目印の位置が変わるため、ブラシの使用状態を詳細に知ることができる。また、ブラシに目印を追加するだけであるためコスト上昇を最小限に抑えることができ、しかも発電不能に至る前にブラシの摩耗の程度を容易に確認することができ、車両用回転電機の経済性と安全性を両立させることが可能になる。
【０００７】
また、上述した目印は、スリップリングに対する押圧状態を解除せずに目視可能なブラシの少なくとも一の面に設けられている。これにより、ブラシ装置を取り外すことなく組み付け状態においてブラシの使用状態を詳細に知ることができる。
【０００８】
また、上述した車両用回転電機は、電気部品を覆うリヤカバーを備えており、目印は、リヤカバーを外した状態で目視可能なブラシの面に設けられている。これにより、定期点検等においてリヤカバーを取り外すだけでブラシの使用状態を知ることができる。
【０００９】
また、上述したブラシホルダとリヤカバーとの間に配置されたシール部材を備え、シール部材は、ブラシホルダに組み付けた状態で、目印が設けられたブラシの面が目視可能な貫通穴を、回転軸に対向する位置に有している。これにより、使用状態においてはシール部材を用いてスリップリング周辺の気密性を保持することができるとともに、定期点検等においてリヤカバーを取り外すだけでシール部材を取り付けた状態でブラシの使用状態を知ることができる。
【００１０】
また、上述した目印は、ブラシの面に塗料で描かれていることが望ましい。これにより、従来のブラシ形状を変えることなく目印を追加することができ、最小の設計変更でブラシの使用状態確認の機能を追加することができる。
【００１１】
また、上述した目印は、ブラシの面に形成された凹部および凸部の少なくとも一方であることが望ましい。これにより、ブラシの成形型の形状変更によって目印を追加することができ、部品点数や工程数を追加することなく、ブラシの使用状態確認の機能を追加することができる。
【００１２】
また、上述したブラシホルダは、目印が設けられたブラシの面に対応する位置に所定間隔の目盛りを有することが望ましい。これにより、目印位置の変化を容易に確認することができ、ブラシの使用状態を確実かつ正確に知ることができる。
【００１３】
また、上述した目盛りは、ブラシの使用限界が確認可能な形状あるいは配置を有することが望ましい。これにより、ブラシの使用限界に関連づけてブラシの使用状態を知ることができる。
【００１４】
また、上述した目盛りは、ブラシの交換時期と使用限界が確認可能な形状あるいは配置を有することが望ましい。これにより、ブラシの使用限界と交換時期に関連づけてブラシの使用状態を知ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を適用した一実施形態の車両用回転電機として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。図１は、一実施形態の車両用交流発電機の全体構造を示す断面図である。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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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のそれぞれに押圧されるブラシ５１、５２と、ブラシ５１、５２をスリップリング３７、３８に向けて押圧するスプリング５３と、ブラシ５１、５２およびスプリング５３が収容されるブラシホルダ５４と、ブラシホルダ５４とリヤカバー７との間に配置されたシール部材５５とを有する。
【００１９】
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。
【００２０】
次に、ブラシ装置５の特徴部分について説明する。図２は、ブラシ装置５の組み付け状態を示す図である。図２に示すように、ブラシ装置５は、回転軸３３に形成されたスリップリング３７、３８にブラシ５１、５２が押圧された状態で回転軸３３の近傍に組み付けられている。リヤカバー７側に配置されたシール部材５５は、リヤカバー７を取り外したときに、ブラシホルダ５４に組み付けられた状態で、リヤ側のスリップリング３８に押圧されたブラシ５２の表面が目視可能な貫通穴５５Ａを有している。
【００２１】
図３および図４は、ブラシ装置５の平面図であり、リヤカバー７側から見た状態が示されている。図３には、ブラシ５１、５２が未使用状態であって摩耗していない状態が示されている。図４には、長期間使用されてブラシ５１、５２が摩耗した状態が示されている。また、図３および図４には、ブラシ５１、５２が回転軸３３のスリップリング３７、３８に押圧されてブラシホルダ５４内に収容された状態が示されている。
【００２２】
図３および図４に示すように、リヤカバー７側に配置された一方のブラシ５２のリヤ側表面（回転軸３３に対して直交するリヤ側の面）には、斜めの目印５２Ａが設けられている。具体的には、この目印５２Ａは、ブラシ５２をスリップリング３８に押圧する向き（図３に示す矢印Ａの向き）に対して非平行であって直交しない向きを有している。例えば、この目印５２Ａは、塗料で線を描くことにより形成することができる。この場合には、従来のブラシ形状を変えることなく目印５２Ａを追加することができ、最小の設計変更でブラシの使用状態確認の機能を追加することができる。あるいは、目印５２Ａは、ブラシ５２の表面の凹部および凸部の少なくとも一方を用いて形成するようにしてもよい。この場合には、ブラシ５２の成形型の形状変更によって目印５２Ａを追加することができ、部品点数や工程数を追加することなく、ブラシの使用状態確認の機能を追加することができる。
【００２３】
図３に示すように、車両用交流発電機１の使用開始直後には、ブラシ５２は摩耗していないため、車両用交流発電機１のリヤカバー７を取り外すことにより、シール部材５５に形成された貫通穴５５Ａを通して、ブラシ５２の表面に設けられた目印５２Ａがブラシ５２の表面において左側近傍にあることを確認することができる。
【００２４】
車両用交流発電機１が長期間使用された後は、図４に示すように、ブラシ５２はスリップリング押圧面側から次第に摩耗するため、シール部材５５に形成された貫通穴５５Ａを通して目視可能な目印５２Ａの位置がブラシ５２の表面の右側に次第に移動する。
【００２５】
このように、本実施形態の車両用交流発電機１では、ブラシの摩耗状態に応じて押圧面に接する目印５２Ａの位置が変わるため、ブラシの使用状態を詳細に知ることができる。特に、リヤカバー７を外しただけで、ブラシ装置５を取り外すことなく組み付け状態においてブラシの使用状態を詳細に知ることができる。
【００２６】
また、使用状態においてはシール部材５５を用いてスリップリング周辺の気密性を保持することができるとともに、定期点検等においてリヤカバー７を取り外すだけでシール部材５５を取り付けた状態で貫通穴５５Ａを通してブラシの使用状態を知ることができる。
【００２７】
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、ブラシ５２の表面に目印５２Ａを追加したが、図５に示すように、この目印５２Ａを設けられたブラシ５２の面に対応するようにブラシホルダ５４に目盛り５４Ａを追加するようにしてもよい。この目盛り５４Ａは、ブラシ５１、５２の摩耗が進行して目印５２Ａの位置が移動したときに、その移動した位置を正確に確認するためのものであり、移動範囲に対応する位置に設けられている。この目盛り５４Ａは、目印５２Ａと同様に、塗料で線を描くようにしてもよいし、ブラシ５２の成形型の形状を変更したブラシ５２の表面に部分的に凸部および凹部の少なくとも一方を形成するようにしてもよい。
【００２８】
また、この目盛り５４Ａの形状や配置を工夫することで、ブラシの使用限界や交換時期がわかるようにしてもよい。図６は、目盛りの変形例を示す図である。図６に示す目盛り５４Ｂは、右端近傍に交換時期・使用限界確認領域５４Ｃが設けられている。ブラシの摩耗にしたがって目印５２Ａが左から右に移動し、交換時期・使用限界確認領域５４Ｃの左端に到達したときが交換時期の目安になる。さらに、ブラシが摩耗し、目印５２Ａが交換時期・使用限界確認領域５４Ｃの右端に到達したときが使用限界を示している。このように、目盛り５４Ｂの一部に交換時期・使用限界確認領域５４Ｃを形成することにより、ブラシの使用限界と交換時期に関連づけてブラシの使用状態を知ることができる。
【００２９】
また、上述した実施形態では、一方のブラシ５２の表面に目印５２Ａを設けるようにしたが、部品の共用化を図るため、他方のブラシ５１の表面にも目印を追加するようにしてもよい。
【００３０】
また、上述した実施形態では、目印５２Ａを単純な直線で形成したが、曲線で形成したり、三角形等の図形をブラシ５２の表面に描画したり形成してその一部の辺を目印５２Ａとして用いるようにしてもよい。
【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造を示す断面図である。
【図２】ブラシ装置の組み付け状態を示す図である。
【図３】ブラシ装置の平面図である。
【図４】ブラシ装置の平面図である。
【図５】ブラシ装置の変形例を示す図である。
【図６】ブラシ装置の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
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
９  ＩＣレギュレータ
５１、５２  ブラシ
５２Ａ  目印
５３  スプリング
５４  ブラシホルダ
５４Ａ、５４Ｂ  目盛り
５４Ｃ  交換時期・使用限界確認領域
５５  シール部材
５５Ａ  貫通穴
【図１】
0004483797.tif 000002
【図２】
0004483797.tif 000003
【図３】
0004483797.tif 000004
【図４】
0004483797.tif 000005
【図５】
0004483797.tif 000006
【図６】
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