(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング、
前記ハウジングに軸受けを介して回転自在に保持される回転軸、
前記ハウジングの一端壁の外側に位置して前記回転軸に回転自在に嵌着されるプーリ、および、前記プ−リと前記回転軸との間に介設される遠心クラッチを有する遠心クラッチ付きプ−リ機構、および、
前記ハウジング内にて前記回転軸に固定される爪状磁極鉄心、
を備え、
前記遠心クラッチ付きプ−リ機構は、
前記プーリに固定されるクラッチアウタ、
前記クラッチアウタの内周側にて前記回転軸に嵌着、固定されるクラッチインナ、
前記クラッチインナの外周面に面して径方向変位可な接続部を有して前記クラッチアウタに保持される係合部材、
前記クラッチアウタに係止されて前記係合部材を前記クラッチインナの外周面に押し付けてトルクを前記係合部材から前記クラッチインナに伝達するばね部材、
を有する遠心クラッチ付きプ−リ機構をもつ車両用交流発電機において、
前記爪状磁極鉄心は、前記ハウジングの前記一端壁側の端面に固定される冷却ファンを有し、
前記ハウジングの前記一端壁は、前記遠心クラッチ付きプ−リ機構の外径よりも径外側に位置して開口し、
前記遠心クラッチ付きプ−リの外径は、前記吸気窓の径内側の端縁の軸心からの径方向距離よりも小さくされ、
前記クラッチアウタは前記プ−リの内周面に嵌入、固定され、
前記係合部材の前記接続部および前記ばね部材は前記クラッチアウタの内周面に係止されることを特徴とする遠心クラッチ付きプ−リ機構をもつ車両用交流発電機。
【請求項２】
請求項１記載の遠心クラッチ付きプ−リ機構をもつ車両用交流発電機において、
前記クラッチアウタは、前記プ−リと一体に形成されていることを特徴とする遠心クラッチ付きプ−リ機構をもつ車両用交流発電機。
【請求項３】
請求項１又は２記載の遠心クラッチ付きプ−リ機構をもつ車両用交流発電機において、
前記クラッチインナは、前記回転軸と一体に成形されていることを特徴とする遠心クラッチ付きプ−リ機構をもつ車両用交流発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は乗用車、トラック等に搭載される車両用交流発電機に関し、特に遠心クラッチ付きプ−リ機構をもつ車両用交流発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平５ー６４３９４号公報に示す従来技術は、プーリと一体に遠心クラッチ機構を設けた遠心クラッチ付きプ−リ機構をもつ車両用交流発電機を提案している。
【０００３】
この車両用交流発電機は、回転時の遠心力によってバネ付勢されるクラッチドラム（係合部材）を径外側に変位させて所定回転数以上にて回転子へのトルク伝達をカットすることを提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の遠心クラッチ付きプ−リ機構をもつ車両用交流発電機では、車両用交流発電機の過大な回転数域での回転を防止できるものの、次の諸問題が生じることがわかった。
【０００５】
まず、この遠心クラッチ付きプ−リ機構は、ベルトが懸架されるプ−リのハウジング端壁側に遠心クラッチ機構を増設して構成されているので、遠心クラッチ付きプ−リ機構の軸方向寸法が増加し、また、遠心クラッチ機構の追加分だけ、全体の体格、重量が増大してしまう。
【０００６】
また、上述のようにプ−リに遠心クラッチ付きプ−リ機構を軸方向に増設することによる回転軸の延長に応じて、回転軸先端の振れ（径方向への）を低減するために回転軸や、回転軸を支承するハウジング特にそのプ−リ側の端壁の剛性強化が必要となり、更に全体の体格、重量が増大した。ハウジングのプ−リ側の端壁の剛性強化を端壁厚の増大をできるだけ回避しつつ行うために、このプ−リ側の端壁に設けられる吸気窓の開口面積を縮小することは可能であるが、それは発電機内部の温度上昇を招いてしまった。
【０００７】
また、上記遠心クラッチ機構は、係合部材が相手部材から解離しはじめて完全に相手部材から解離するまでの回転数域で回転する場合には、相手部材との間で滑って摩擦熱を生じ、その上、発電機から伝達され熱と合わせて遠心クラッチ機構内部の温度が上昇し、その結果、この係合部材に接するばね部材の特性変化が生じてクラッチ接離特性が変化したり、ばね部材の疲労寿命が短縮するという不具合が生じた。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、体格重量の増大および温度上昇の両方を良好に抑止可能な遠心クラッチ付きプ−リ機構をもつ車両用交流発電機を提供することをその解決すべき課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項１記載の遠心クラッチ付きプ−リ機構をもつ車両用交流発電機では、回転数が所定値を超えると遠心クラッチ機構の解離により車両用交流発電機へのトルク伝達が遮断され、車両用交流発電機の過大回転に伴う電気的又は機械的な種々の不具合を防止することができ、安全にプ−リ径を縮小してその軽量化を図ることができる。
【００１０】
本発明では更に、車両用交流発電機の内部を冷却するためにそのハウジングのプ−リ側の端壁（一端壁ともいう）に開口する吸気窓を遠心クラッチ付きプ−リ機構の外周面よりも径外側に位置して開口する。
【００１１】
このようにすれば、爪状磁極鉄心に設けられた冷却ファンの回転によりこのプ−リ側の端壁の吸気窓からハウジング内部に取込まれる冷却風は、吸気窓近傍のハウジング外部空間において、遠心クラッチ機構の外周面に沿ってあるいは外周面の近傍を略軸方向に流れることになり、その結果として、遠心クラッチ付きプ−リ機構の外周面が良好に冷却され、遠心クラッチ機構のばね部材の性能低下を抑止することができる。
【００１２】
更に、本構成では、吸気窓の少なくとも一部は、遠心クラッチ付きプ−リ機構の径外側において一端壁に開口するので、遠心クラッチ付きプ−リ機構によりこの吸気窓が遮蔽されてこの吸気窓への冷却風の取入れが阻害されることを回避することができる。
【００１３】
更に説明すると、遠心クラッチ付きプ−リ機構の外周面は高速回転するため、この外周面に対する空気の相対速度自体は大きく、遠心クラッチ付きプ−リ機構の外周面から空気への放熱効果は大きい。しかし、遠心クラッチ付きプ−リ機構から受熱した高温の空気が遠心クラッチ付きプ−リ機構の外周面近傍に滞留すると、この放熱効果が低下してしまう。この問題に対し、本願発明では、遠心クラッチ付きプ−リ機構の外周面近傍の空気は車両用交流発電機の内部冷却用の冷却風として車両用交流発電機内部の送風機構により軸方向に移動するので、遠心クラッチ付きプ−リ機構の外周面近傍に空気が滞留して高温化することがなく、共通の送風機構で車両用交流発電機および遠心クラッチ付きプ−リ機構の両方を冷却することができる。
【００１４】
また、本発明では、遠心クラッチ付きプ−リの外径（外周面）は吸気窓の径内側の端縁より径内側にセットされるので、遠心クラッチ付きプ−リ機構によりこの吸気窓が遮蔽されてこの吸気窓への冷却風の取入れが阻害されることがまったくなく、更にその上、吸気窓に流入する冷却風が遠心クラッチ付きプ−リ機構の外周面を軸方向に流れてそれを良好に冷却するという効果も奏することができる。
【００１５】
更に本は発明では、遠心クラッチ付きプ−リ機構の遠心クラッチ機構はプ−リの径内側に収容される。
【００１６】
このようにすれば、上述した従来技術に比較して、遠心クラッチ付きプ−リ機構の軸方向長を短縮できるので、遠心クラッチ付きプ−リ機構の回転質量のアンバランスによる回転軸の振れが減る結果、回転軸および回転軸を通じてそれを支承するハウジングのプ−リ側の端壁の剛性増大を抑止することができる。
【００１７】
請求項２記載の構成によれば請求項１記載の遠心クラッチ付きプ−リ機構をもつ車両用交流発電機において更に、クラッチアウタはプ−リと一体に形成されているので、部品点数および組み付け工数を低減することができ、遠心クラッチ付きプ−リ機構の径小化と小型軽量化図ることができる。
【００１８】
請求項３記載の構成によれば請求項１又は２記載の遠心クラッチ付きプ−リ機構をもつ車両用交流発電機において更に、クラッチインナは回転軸と一体に成形されているので、部品点数および組み付け工数を低減することができ、遠心クラッチ付きプ−リ機構の径小化と小型軽量化図ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の遠心クラッチ付きプ−リ機構をもつ車両用交流発電機の好適な態様を以下の実施例を参照して以下に説明する。
【００２０】
【実施例１】
実施例１の車両用交流発電機を図１〜図３を参照して以下に説明する。図１はその軸方向断面図、図２は遠心クラッチ付きプ−リ機構の要部径方向断面図、図３は遠心クラッチ付きプ−リ機構の軸方向拡大断面図である。
【００２１】
アルミダイカスト製のフロント側ハウジング１及びリア側ハウジング２は共に椀状に形成され、その開口部同士を直接当接させて、図示しない複数個のボルトにより相互に固定されている。フロント側ハウジング１の周壁内周面にはステータ４が固定されている。ステータ４は周知の如くステータコア５及びステータコイル６で構成されている。フロント側ハウジング１の吸気窓１ａより径内側の部分は円筒状のベアリングボックス７となっている。リア側ハウジング２には鉄製のベアリングボックス８がローレットを有するボルト９によって取付けられている。
【００２２】
回転子（ロ−タ)１０は周知の如く界磁コイル１１、ポールコア１２、１３、回転軸１４等によって構成されており、ベアリングボックス７、８に嵌入された一対のベアリング１５、１６により回転自在に保持されている。ポールコア１２、１３の端面には遠心型の冷却ファン１７、１８が個別に取付られている。フロント側の冷却ファン１７は、界磁コイル１１への冷却風を生成するために翼が回転子１０の回転方向に対して前傾させた斜流翼となっている。
【００２３】
シャフト１４の前端部には、プ−リ１９および遠心クラッチ機構２０からなる遠心クラッチ付きプ−リ機構２１が嵌着され、図示しない車両エンジンによりベルト駆動される。
【００２４】
遠心クラッチ機構２０は、プーリ１９に圧入された円筒状のクラッチアウタ２０１、クラッチアウタ２０１の内周面に両端が係止されて周方向等間隔に配置された６個の弓板状のバネ部材２０２、各バネ部材２０２の径内側にて各ばね部材２０２の中央部により求心方向へ個別に付勢される係合部材２０３、係合部材２０３の径内側にて回転軸１４に圧着されて外周面が係合部材２０３と接離するクラッチインナ２０４、係合部材２０３の軸方向両側に位置してクラッチインナ２０４に嵌着されるベアリング２０５、２０６、基端がクラッチアウタ２０１の内周面に支持されて径内側に伸び各係合部材２０３を径方向変位自在に保持する筒状のホルダ２０７を有している。なお、ホルダ２０７はクラッチアウタ２０１と一体に形成してもよく、クラッチアウタ２０１はプ−リ１９と一体に形成してもよく、クラッチインナ２０４は回転軸１４と一体に形成してもよい。
【００２５】
フロント側ハウジング１の端壁（プ−リ側の端壁）にはベアリングボックス７の径外側に近接して吸気窓１ａが開口され、同様に、リア側ハウジング２の端壁にはベアリングボックス８の径外側に近接して吸気窓２ａが開口されている。また、フロント側ハウジング１の周壁にはステ−タコイル６のコイルエンドの径外側に位置して吐出窓１ｂ、２ｂが開口されている。
【００２６】
プーリ１９の外径Ｄ２は、軸心から吸気窓１aの径内側の端縁までの距離Ｄ１以下に設定され、フロント側冷却ファン１７によって生起されて吸気窓１ａへ略軸方向に流入する冷却風を妨げない形状となっている。フロント側冷却ファン１７によって生起される冷却風は、プーリ１９の外周面を冷却しつつ軸方向に流れ、フロント側ハウジング１の吸気窓１ａから内部に流入し、界磁コイル方向とステータコイルエンド方向に分流して、吐出窓１ｂ、２ｂから外部に排出される。
【００２７】
リア側ハウジング２から外側へ伸びる回転軸１４の後端部には、一対のスリップリング２２、２３が設けられており、スリップリング２２、２３は界磁コイル１１に電気的に接続されている。リア側ハウジング２の端面には、整流装置２４、電圧調整器２５及びブラシ装置２６等のいわゆる電気部品がボルト等の締結手段によって固定され、これら電気部品は吸気窓５５をもつリアカバー２７により覆われている。
【００２８】
遠心クラッチ機構２０の動作について図４を参照して以下に説明する。図４は回転軸１４の回転数を縦軸に、プ−リ１９の回転数を横軸に示したものである。
【００２９】
プ−リ１９の回転数が所定値ｎ１に達するまでは、係合部材２０３はばね部材２０２により付勢されてクラッチインナ２０４の外周面に密着し、ばね部材２０２の付勢力により生じる摩擦力により拘束されて両者は同じ回転数で回転し、トルクはロスなく伝達される。
【００３０】
プ−リ１９の回転数が所定値ｎ１を超えると、係合部材２０３の質量に作用する遠心力によりばね部材２０２による係合部材２０３への付勢力は減勢され、その結果、係合部材２０３とクラッチインナ２０４との間の摩擦力はプ−リ１９のトルク以下となって両者の間に滑りが生じ、クラッチインナ２０４の外周面およびそれに接触する係合部材２０３が発熱する。
【００３１】
プ−リ１９の回転数が所定値ｎ２を超えると、係合部材２０３の質量に作用する遠心力によりばね部材２０２による係合部材２０３への付勢力は大きく減勢され、その結果、係合部材２０３はクラッチインナ２０４から離れ、プ−リ１９は空回転し、クラッチインナ２０４および回転軸１４は静止する。
（実施例の効果）
上記実施例の車両用交流発電機によれば次の作用効果を奏することができる。
【００３２】
まず、遠心クラッチ機構２０をプ−リ１９の内部に収容し、回転軸をフロント側ハウジング１の端壁から長く突出させなくてもよく、更にプ−リ１９と遠心クラッチ機構２０との間のトルク伝達を軸方向に行なう必要もないので、遠心クラッチ付きプ−リ機構を小型軽量化でき、回転軸１４やフロント側ハウジング１の軽量化も実現できる。
【００３３】
遠心クラッチ機構２０をプ−リ１９の内部に収容するために、係合部材２０３とクラッチインナ２０４との間のトルク伝達を摩擦力を用いて行なって遠心クラッチ機構２０の径方向必要寸法を縮小した結果、遠心クラッチ機構２０の内部発熱によるばね部材２０２への悪影響は、プ−リ１９の外周面に沿って軸方向へ車両用交流発電機の内部冷却風を流すことにより解決し、簡素な構成でその発熱問題が解決された。なお、この内部冷却用の冷却風の風量は通常の車両用交流発電機のそれより多少増大させることが好ましい。
【００３４】
またプ−リ１９のベルト溝は、プ−リ１９の外周面と冷却風との接触面積の増大による伝熱抵抗の低減に有効である。
【００３５】
【実施例２】
本発明の車両用交流発電機の他の実施例を図５〜図７を参照して以下に説明する。
【００３６】
図５において、２０２１はクラッチアウタ、２０３１はクラッチウエイト（係合部材とも呼ぶ）、２０４１はクラッチインナであり、係合部材２０３１は、ピン２０５１を通じて係合部材２０３１の基端部を径方向断面にて揺動自在に支承している。係合部材２０３１は、ピン２０５１に支承される基端部から周方向図５中、反時計方向に延在する主部と、この主部から径内側に湾曲する先端部を有し、この先端部は係合部材２０３１の反時計方向への揺動によりクラッチインナ２０４１の外周面に凹設されたテ−パ−溝部２０４２の周方向一端側の段差部に係止可能となっている。
【００３７】
クラッチアウタ２０２１の内周面に両端が係止される弓板状のばね部材２０１１の中央部は係合部材２０３１の上記主部を径内側に付勢し、これにより、係合部材２０３１の先端部はクラッチインナ２０４１の上記段差部に係合して、クラッチアウタ２０２１の図５中、時計方向の回転をクラッチインナ２０４１に伝達する。
【００３８】
クラッチアウタ２０２１の回転が高速となると、図６に示すように、クラッチアウタ２０２１に作用する遠心力により係合部材２０３１はばね部材２０１１を付勢して時計方向に揺動し、これにより係合部材２０３１の先端部はクラッチインナ２０４１の上記段差部から離れて両者間のトルク伝達が遮断される。クラッチアウタ２０２１の内周面にはテ−パ−溝部２０２２が凹設され、図６に示すように、係合部材２０３１の基端がこのテ−パ−溝部２０２２に接触して係合部材２０３１のそれ以上の揺動を禁止し、ばね部材２０１１にそれ以上の変形荷重が作用するのを防止している。
【００３９】
なお、クラッチアウタ２０２１は、図７に示すようにそれぞれ円筒状の第一アウタ２０２１ａ、第二アウタ２０２１ｂに２分割され、第一アウタ２０２１ａ、第二アウタ２０２１ｂはそれぞれピン２０３１の両端を個別に回動自在に保持している。
【００４０】
この実施例の遠心クラッチ機構によれば、バネ荷重による圧接により増強した摩擦力で駆動伝達するのではなく、機械的噛み合わせでトルク伝達を行なうので、大きなバネ荷重が不要となり、摩擦発熱も減少し、更に駆動力切断のためにバネ荷重に抗して作用する遠心力も小さくて済むため、係合部材２０３の径方向位置を実施例１よりも格段に径内側にセットすることができ、遠心クラッチ機構の一層の径小化を実現することができる。
（変形態様）
上記実施例では、係合部材２０３とばね部材２０２は別体としたが、係合部材２０３をばね材料で構成し、その基端部をクラッチインナの外周面又はクラッチアウタの内周面の一方に係止し、その先端部をクラッチインナの外周面又はクラッチアウタの内周面の他方に離脱可能に接触させ、中央部を弓状湾曲変形させるようにすれば、ばね部材２０２を省略してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の車両用交流発電機の軸方向断面図である。
【図２】図１に示す遠心クラッチ付きプ−リ機構の要部径方向断面図である。
【図３】図１に示す遠心クラッチ付きプ−リ機構の要部軸方向拡大断面図である。
【図４】実施例１の遠心クラッチ機構の解離特性を示す図である。
【図５】実施例２の遠心クラッチ付きプ−リ機構の部分径方向断面図である。
【図６】図に示すの遠心クラッチ付きプ−リ機構の解離時を示す部分径方向断面図である。
【図７】図５に示す遠心クラッチ付きプ−リ機構の軸方向拡大断面図である。
【符号の説明】
１はフロント側ハウジング（ハウジング）、１ａは吸気窓、２はリア側ハウジング（ハウジング）、１２は爪状磁極鉄心、１４は回転軸、１７はフロント側冷却ファン（冷却ファン）、１９はプ−リ、２０は遠心クラッチ機構（遠心クラッチ）、２１は遠心クラッチ付きプ−リ機構、２０１はクラッチアウタ、２０２はばね部材、２０３は係合部材、２０４はクラッチインナ
【図１】
0004186313.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0004186313.tif 000005
【図５】
0004186313.tif 000006
【図６】
0004186313.tif 000007
【図７】
0004186313.tif 000008