(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、界磁コイルと、前記回転軸の一端に設けられて前記界磁コイルと電気的に接続されるスリップリングとを有する回転子と、
前記スリップリングに摺接するブラシと、前記ブラシを押圧するスプリングと、前記ブラシを収納する収納部が形成されるブラシホルダと、前記スリップリングの外周を覆うスリップリングカバーとを有するブラシ装置と、
を備え、前記スリップリングカバーの周方向に沿った位置に吸排気口を形成した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、
前記スリップリングカバーは、前記回転軸に垂直な断面がほぼ円弧形状を有する第１の壁部と、この第１の壁部よりも内径側に配置された第２の壁部とを有しており、前記第１の壁部と前記第２の壁部との間に前記吸排気口を形成したことを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項３】
請求項２において、
前記第２の壁部は、前記第１の壁部に対して周方向にオーバーラップして形成されており、前記吸排気口を前記第２の壁部によって覆うことを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項４】
請求項２または３において、
前記第１の壁部まで前記ブラシホルダの一部を延伸させたことを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記吸排気口は、車両組付状態において、ほぼ地方向を向いていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記ブラシホルダと前記スリップリングカバーのそれぞれは、前記回転軸の一方端側を塞ぐ蓋部が形成されており、これらの蓋部を当接させた状態で組み付けられることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項７】
請求項６において、
前記ブラシホルダと前記スリップリングカバーのそれぞれに形成された前記蓋部には、互いに係合する係合部が形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項８】
請求項２〜４のいずれかにおいて、
前記第１の壁部は、前記吸排気口に連通する空間に設けられた開口部を有しており、この開口部の縁部に沿って、径方向外側に向かう凸部が形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかにおいて、
前記スリップリングカバーは、回転軸方向に立設される側壁部を有しており、前記側壁部には前記ブラシホルダとの当接面を複数に分割する突起および溝の少なくとも一方が形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかにおいて、
前記ブラシホルダが固定されるフレームの回転軸貫通用中央孔と、前記ブラシホルダと前記スリップリングカバーによりフレーム側端部に形成される円筒部とが微小隙間で嵌合していることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかにおいて、
前記スリップリングカバーの少なくとも一方の軸方向端部に径方向に延伸する延伸部を設け、この延伸部を前記ブラシホルダに設けられた径方向溝に挿入したことを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記スリップリングカバーの前記ブラシホルダに対する当接面に、リブ状の突起を設けて前記ブラシホルダに当接させたことを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項１３】
請求項４において、
前記吸排気口の周囲に配置された前記ブラシホルダおよび前記スリップリングカバーの一部を地方向に向かって延伸させることを特徴とする車両用交流発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗用車やトラック等に搭載される車両用交流発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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浸入しないように通風冷却して、ブラシの異常摩耗を防止する必要がある。このようなブラシの異常摩耗を防止する従来技術として、特公平４−７９２２４号公報や特開２０００−１３９０５８号公報に開示されたブラシ装置が知られている。特公平４−７９２２４号公報に開示されたブラシ装置は、ブラシホルダに係合嵌着される円筒状のスリップリングカバーの軸方向開口部を、スリップリングおよびブラシの摺接部に連通する通風路を有するシールゴムで塞ぐものである。この構造により、シールゴムをリアカバーで押圧して、弾性変形した状態でスリップリングカバーの縁部に当接させて、スリップリング周辺の気密性を確保している。
【０００３】
また、特開２０００−１３９０５８号公報に開示されたブラシ装置は、ブラシホルダに凹部を形成し、この凹部にスリップリングカバーに形成される仕切部を挿入することにより、スリップリング摺接部に連通する屈曲した通風路を形成する構造を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した特公平４−７９２２４号公報に開示されたブラシ装置では、リアカバーやスリップリングカバー等の構成部品の形状のばらつきにより、スリップリングカバーの縁部にシールゴムを均等に押圧できず、安定した気密性を確保することが難しいという問題があった。また、シールゴムを弾性変形させるため、シールゴムによって形成される通風路面積が減少し、スリップリングおよびブラシの摺接部に流れる冷却風が不足するという問題もあった。
【０００５】
また、特開２０００−１３９０５８号公報に開示されたブラシ装置では、迷路構造を軸方向端部に設けており、所望の吸気量を確保するためには、軸方向寸法を増加させる必要があり、近年の小型化の要請に反するという問題があった。
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、スリップリング周辺の充分な気密性および冷却風量を確保することができ、ブラシ装置の小型化が可能な車両用交流発電機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
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、回転子とブラシ装置とを備えている。回転子は、回転軸と、界磁コイルと、回転軸の一端に設けられて界磁コイルと電気的に接続されるスリップリングとを有している。ブラシ装置は、スリップリングに摺接するブラシと、ブラシを押圧するスプリングと、ブラシを収納する収納部が形成されるブラシホルダと、スリップリングの外周を覆うスリップリングカバーとを有している。このスリップリングカバーの周方向に吸排気口が形成されている。このように、スリップリングカバーの周方向に吸排気口を形成することにより、組み付け時に吸排気口が変形して通風路面積が減少することを防止することができ、充分な冷却風量を確保することができる。また、充分な面積の吸排気口を形成した場合であっても軸方向寸法が増加することがないため、ブラシ装置の小型化が可能になる。さらに、シールゴムを用いることなく吸排気口が形成されているため、組み付け状態によってシールゴムとの間に不要な隙間が形成される等の不具合がなく、スリップリング周辺の充分な気密性を確保することができる。
【０００７】
また、上述したスリップリングカバーは、回転軸に垂直な断面がほぼ円弧形状を有する第１の壁部と、この第１の壁部よりも内径側に配置された第２の壁部とを有しており、第１の壁部と第２の壁部との間に吸排気口を形成することが望ましい。これにより、吸気に伴って侵入してくる異物を第２の壁部によって阻止することができるため、確実に異物の侵入を防止することができる。
【０００８】
また、上述した第２の壁部は、第１の壁部に対して周方向にオーバーラップして形成されており、吸排気口を第２の壁部によって覆うことが望ましい。これにより、外部から吸排気口に連通する空間を迷路構造とすることができるため、異物の侵入をさらに確実に防止することができる。
【０００９】
また、上述した第１の壁部までブラシホルダの一部を延伸させることが望ましい。これにより、内径側に形成された第２の壁部と外周側に形成された第１の壁部との間であって、軸方向端部側に形成された隙間を、ブラシホルダの一部で塞ぐことができるため、この隙間部分を通して異物が侵入することを防止することができる。
【００１０】
また、上述した吸排気口は、車両組付状態において、ほぼ地方向を向いていることが望ましい。これにより、異物として最も問題となる水の滴下に伴う侵入を確実に防止することができる。
また、上述したブラシホルダとスリップリングカバーのそれぞれは、回転軸の一方端側を塞ぐ蓋部が形成されており、これらの蓋部を当接させた状態で組み付ることが望ましい。これにより、ブラシホルダとスリップリングカバーの軸方向に沿って異物が侵入することを防止することができる。
【００１１】
また、上述したそれぞれの蓋部には、互いに係合する係合部が形成されていることが望ましい。各蓋部を係合部で係合させることにより、ブラシホルダとスリップリングとの組み付けと固定が容易になり、作業性と気密性の向上が可能になる。
【００１２】
また、上述した第１の壁部は、吸排気口に連通する空間に設けられた開口部を有しており、この開口部の縁部に沿って、径方向外側に向かう凸部が形成されていることが望ましい。これにより、第１の壁部の外周を伝って侵入しようとする異物の進行方向を変えることができるため、さらに確実に異物の侵入を防止することができる。
【００１３】
また、上述したスリップリングカバーの側壁面には、ブラシホルダとの当接面を複数に分割する突起および溝の少なくとも一方が形成されていることが望ましい。これにより、ブラシホルダとスリップリングカバーの隙間からの毛細管現象による異物の浸入を防止することができる。
【００１４】
また、上述したフレームの回転軸貫通用中央孔と、ブラシホルダとスリップリングカバーによりフレーム側端部に形成される円筒部とが微小隙間で嵌合していることが望ましい。これにより、フレームとブラシホルダの隙間からの被水に対して防水作用が向上する。
【００１５】
また、上述したスリップリングカバーの少なくとも一方の軸方向端部に径方向に延伸する延伸部を設け、この延伸部をブラシホルダに設けられた径方向溝部に挿入することが望ましい。これにより、延伸部と径方向溝部のラビリンス作用により、さらに防水作用が向上する。
【００１６】
また、上述したスリップリングカバーのブラシホルダに対する当接面に、リブ状の突起を設けてブラシホルダに当接させることが望ましい。これにより、スリップリングカバーとブラシホルダとの間の当接状態をより確実にすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
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。
図１は、本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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。ブラシ装置５の詳細については後述する。
【００２１】
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。
【００２２】
上述した構造を有する車両用交流発電機１は、ベルト等を介してプーリ８にエンジン（図示せず）からの回転力が伝えられると回転子３が所定方向に回転する。この状態で回転子３の界磁巻線３１に外部から励磁電圧を印加することにより、ポールコア３２のそれぞれの爪部が励磁され、固定子巻線２３に三相交流電圧を発生させることができ、整流装置６に設けられた出力端子からは所定の直流電流が取り出される。
【００２３】
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３は、ブラシ装置５を構成するブラシホルダの斜視図である。図４は、ブラシ装置５を構成するスリップリングカバーの斜視図である。図５は、ブラシホルダを径方向から見た平面図である。図６は、ブラシホルダの断面図であり、図５に示すＸＩ−ＸＩ線断面が示されている。図７は、スリップリングカバーの断面図である。
【００２４】
ブラシ装置５は、接続端子６１、６２が埋設される樹脂製のブラシホルダ６０と、一対のブラシ５１、５２と接続端子６１、６２を電気的につなぐピグテール６３と、樹脂製のスリップリングカバー７０と、スプリング６４、６５とを含んで構成されている。
【００２５】
ブラシホルダ６０は、ほぼ箱形形状を有しており、スリップリング３７、３８に対向する側面には、ブラシ収納部６６、６７と、ピグテール収納部６８、６９と、スリップリングカバー７０の蓋部７２の延伸部７３が挿入される径方向溝８０とが開口している。また、ブラシホルダ６０には、回転軸３３の後端（反プーリ側端部）に位置する軸方向端部を塞ぐ蓋部８１が形成されている。ピグテール６３は、銅粉かしめによりブラシ５１、５２に接続固定されており、ピグテール６３を径方向端部で、ブラシホルダ６０に埋設される接続端子６１、６２に半田付けすることで、接続端子６１、６２に接続される他部品（整流装置６およびＩＣレギュレータ９）との電気的接続を図っている。ブラシ５１、５２は、その後端（反スリップリング側）に配設されるスプリング６４、６５によってスリップリング３７、３８に押し当てられる。
【００２６】
ブラシホルダ６０とスリップリングカバー７０は、ブラシホルダ６０の軸方向端部を塞ぐ蓋部８１に設けられた穴８２と、スリップリングカバー７０の軸方向端部の蓋部７２に設けられた凸部７４とを嵌合させることにより、互いが結合されている。これらの穴８２と凸部７４によって係合部が形成されており、このような係合部を用いることにより、ブラシホルダ６０とスリップリングカバー７０の組み付けと固定が容易になるため、作業性と気密性の向上が可能になる。
【００２７】
スリップリングカバー７０は、ほぼ円弧状の第１の壁部７５および第２の壁部７６と、回転軸３３の後端に位置する軸方向端部を塞ぐように形成された上述した蓋部７２と、側壁部７７とを含んで構成されている。
第２の壁部７６は、第１の壁部７５の内径側に配置されており、第１の壁部７５と周方向にオーバーラップさせることにより、周方向において吸排気口７９が形成されている。すなわち、第２の壁部７６の一部に吸排気口７９が形成されており、この吸排気口７９を覆うように第１の壁部７５が形成されており、吸排気口７９に対する異物の侵入を第１の壁部７５によって防止している。また、ブラシホルダ６０の蓋部８１は、その一部を第１の壁部７５まで延伸させることにより、第２の壁部７６と第１の壁部７５との間であって、軸方向端部側に形成された隙間を蓋部８１の一部で塞いでおり、この隙間部分を通して吸排気口７９に異物が侵入することを防止している。
【００２８】
また、第１の壁部７５は、吸排気口７９に連通する空間に設けられた開口部を有しており、この開口部の縁部に沿って、径方向外側に向かう凸部７８が形成されている。第１の壁部７５の外周を伝って侵入する異物の進行方向がこの凸部７８によって変えられる。
【００２９】
また、上述した吸排気口７９は、車両用交流発電機１を車両に組み付けた状態で、ほぼ地方向を向くように形成されている。これにより、異物として最も問題となる水の滴下に伴う侵入を確実に防止することができる。
また、スリップリングカバー７０の蓋部７２は、径方向に延伸する延伸部７３を有しており、この延伸部７３をブラシホルダ６０に形成された径方向溝８０に挿入し、かつ、各蓋部８１、７２を当接して組み付けることにより、軸方向端部からの異物の侵入を防止している。また、延伸部７３の挿入性を向上させるために、ブラシホルダ６０の径方向溝８０内にはテーパ面８３が形成されている。
【００３０】
ブラシ装置５は、リヤ側のフレーム４の回転軸貫通用の中央孔と、ブラシホルダ６０とスリップリングカバー７０によりフレーム側端部に形成される円筒部とが微小隙間で嵌合しており、これにより、この間の防水性を確保している。
このように、スリップリングカバー７０の周方向に吸排気口７９を形成することにより、組み付け時に吸排気口７９が変形して通風路面積が減少することを防止することができ、充分な冷却風量を確保することができる。また、充分な面積の吸排気口７９を形成した場合であっても軸方向寸法が増加することがないため、ブラシ装置５の小型化が可能になる。さらに、シールゴムを用いることなく吸排気口７９が形成されているため、組み付け状態によってシールゴムとの間に不要な隙間が形成される等の不具合がなく、スリップリング３７、３８周辺の充分な気密性を確保することができる。
【００３１】
特に、第１の壁部７５と第２の壁部７６の間に吸排気口７９を形成することにより、吸気に伴って侵入してくる異物を第２の壁部７６によって阻止することができるため、確実に異物の侵入を防止することができる。
また、第２の壁部７６を第１の壁部７５に対して周方向にオーバーラップさせて、吸排気口７９を第２の壁部７６によって覆うことにより、外部から吸排気口７９に連通する空間を迷路構造とすることができるため、異物の侵入をさらに確実に防止することができる。
【００３２】
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、本実施形態のブラシ装置５に含まれるスリップリングカバー７０では、スリップリング３７、３８を挟んでブラシ５１、５２と反対側に吸排気口７９が配置されるようにしたが、車両用交流発電機１の車両取付状態や被水方向等の車両環境を考慮して第１の壁部７５および第２の壁部７６の位置を適宜変更し、これにより吸排気口７９の位置を可変するようにしてもよい。
【００３３】
図８は、スリップリングカバー７０の変形例を示す斜視図である。図８に示したスリップリングカバー７０では、第１の壁部７５および第２の壁部７６の周方向位置が変更されており、これにより吸排気口７９の位置が周方向にずらして設定されている。
【００３４】
図９は、スリップリングカバー７０の変形例を示す斜視図であり、ブラシホルダ６０と当接するスリップリングカバー７０に形成されたリブ状の突起１００と溝１０２が示されている。図９に示すように、スリップリングカバー７０の側壁部７７には、ブラシホルダ６０への挿入方向に対し直交する方向に延びたリブ状の突起１００と溝１０２が形成されている。この突起１００を形成することにより、ブラシホルダ６０とスリップリングカバー７０とを確実に当接して組み付けることができるため、ブラシホルダ６０とスリップリングカバー７０の間にできた隙間から毛細管現象により侵入する異物を防止することができる。同様に、溝１０２を形成することにより、ブラシホルダ６０とスリップリングカバー７０との当接面を複数に分割することができるため、ブラシホルダ６０とスリップリングカバー７０の間にできた隙間から毛細管現象により侵入する異物を防止することができる。なお、このリブ状の突起１００または溝１０２は、ブラシホルダ６０と当接する全ての面に設けられてもよい。また、リブ状の突起１００または溝１０２は、連なって形成されてもよい。また、突起１００および溝１０２の一方のみを形成するようにしてもよい。特に、いずれか一方を形成した場合であっても、当接面を確実に複数に分割することが可能になる。
【００３５】
図１０は、ブラシホルダ６０の他の変形例を示す斜視図であり、フレーム組み付け方向から見た形状が示されている。また、図１１はスリップリングカバー７０の他の変形例を示す斜視図であり、フレーム組み付け方向から見た形状が示されている。図１２は、図１０に示すブラシホルダと図１１に示すスリップリングカバーとが含まれるブラシ装置の拡大断面図である。これらの図に示すように、ブラシホルダ６０の軸方向に延びた壁部２００と径方向に延びた壁部２０２がスリップリングカバー７０の一部を覆うように形成されている。これにより、壁部２０２とスリップリングカバー７０の軸方向端部３００との間に形成された隙間を塞いでおり、この隙間部分を通して異物が侵入することを防止している。特に、スリップリングカバー７０の側壁部７７と軸方向端部３００（ブラシホルダ６０に対する当接面）にリブ状の突起３０２を形成して、ブラシホルダ６０と当接することにより、より確実な当接状態を実現することができる。
【００３６】
また、ブラシホルダ６０の軸方向に延びた壁部２０４と、この壁部２０４に当接するスリップリングカバー７０の壁部３０４のそれぞれには凹部２０６、凸部３０６が形成されている。これら凹部２０６と凸部３０６とを嵌合させて係合部を形成することにより、ブラシホルダ６０とスリップリングカバー７０の組み付けと固定が容易になるため、作業性と気密性の向上が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【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】ブラシ装置を構成するブラシホルダの斜視図である。
【図４】ブラシ装置を構成するスリップリングカバーの斜視図である。
【図５】ブラシホルダを径方向から見た平面図である。
【図６】ブラシホルダの断面図である。
【図７】スリップリングカバーの断面図である。
【図８】ブラシ装置を構成するスリップリングカバーの変形例を示す斜視図である。
【図９】スリップリングカバーの変形例を示す斜視図である。
【図１０】ブラシホルダの他の変形例を示す斜視図である。
【図１１】スリップリングカバーの他の変形例を示す斜視図である。
【図１２】図１０に示すブラシホルダと図１１に示すスリップリングカバーとが含まれるブラシ装置の拡大断面図である。
【符号の説明】
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
８  プーリ
９  ＩＣレギュレータ
５１、５２  ブラシ
６０  ブラシホルダ
７０  スリップリングカバー
７５  第１の壁部
７６  第２の壁部
７７  側壁部
【図１】
0003855762.tif 000002
【図２】
0003855762.tif 000003
【図３】
0003855762.tif 000004
【図４】
0003855762.tif 000005
【図５】
0003855762.tif 000006
【図６】
0003855762.tif 000007
【図７】
0003855762.tif 000008
【図８】
0003855762.tif 000009
【図９】
0003855762.tif 000010
【図１０】
0003855762.tif 000011
【図１１】
0003855762.tif 000012
【図１２】
0003855762.tif 000013