JP4382464B2 - 車両用交流発電機 - Google Patents

Description

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。

整流装置やブラシ装置等の電気部品がフレームの外部に取り付けられた車両用交流発電機には、これらの電気部品を異物から保護する保護カバーが備わっている（例えば、特許文献１参照。）。この保護カバーには吸気窓が形成されており、吸気窓から取り込んだ冷却風によって、保護カバーに覆われた電気部品や固定子の固定子巻線が冷却される。

また、従来の車両用交流発電機の中には、爪状の係止部を有するダクト部材を樹脂製のカバーに取り付けることにより吸気口の開口方向を変更し、さらに吸気口に異物混入防止用の蓋部材を取り付けたものがある（例えば、特許文献２参照。）。
特開平１０−５６７６０号公報（第３−４頁、図１−３） 仏国特許出願公開第２７３６７７０号明細書（第１−６頁、図１−５）

ところで、上述した特許文献１に開示された車両用交流発電機では、エンジンオイルのミス給油やブレーキフルードからの被油、冷却水滴下等により上部から発電機内部にこれらの異物が侵入するおそれがあった。

また、車両走行中のタイヤによる泥水の跳ね上げの影響でエンジンルーム内に侵入した水が、上部より車両用交流発電機の冷却風の流れとともに発電機内部に侵入するおそれがあった。侵入した水が車両用交流発電機の構成部品の金属表面に付着すると、酸化作用により錆等腐食が生じ、発電異常の原因となる。このような油や水の侵入を防ぐためにカバーの吸気窓を塞ぐことも考えられるが、冷却性が悪化するため、最近の高出力化傾向を考慮すると実現性はほとんどない。

また、上述した特許文献２に開示された車両用交流発電機では、油や水の侵入を有効に回避することができるが、別部品としてダクト部材を取り付ける必要があるため、部品点数の増加や爪形状の係止締結構造の追加による大幅なコストアップが生じるという問題があった。また、爪形状の係止形状を利用してダクト部材を取り付けているため、カバーとダクト部材のシール性が低下するおそれがあるとともに、爪形状部の劣化によるダクト部材の滑落の可能性も否定できない。さらに、近年の車室内居住空間確保のニーズから車両用交流発電機が搭載されるエンジンルーム内の狭小化によって、大きなダクト部材用の取り付けスペースを確保することが難しくなっている。

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、簡単な構造で異物の侵入を確実に防ぐことができ、コストダウンを図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。

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、固定子巻線が巻装される固定子と、固定子の内周側に対向配置される回転子と、軸受けを介して回転子を回転自在に保持するフロント側フレームおよびリア側フレームと、リア側フレームの外側の軸方向端面に固定された整流装置、電圧制御装置、およびこれら整流装置と電圧制御装置とを接続する端子と、整流装置、電圧制御装置、端子を覆う保護カバーとを備える車両用交流発電機において、保護カバーは、回転子の回転に伴って発生する冷却風を取り入れる複数の吸気窓が軸方向端面に形成されたカバー本体と、カバー本体と一体に形成され、車両取付状態において端子近傍に配置された一部の吸気窓よりも天方向側に離間した位置のみで、かつ回転軸方向に沿ってカバー本体の軸方向端面よりも外側に延伸する防水壁部とを有している。これにより、被油や冷却水滴下等による上部から車両用交流発電機内部への異物の侵入を防止することができる。また、防水壁部が一体に形成された保護カバーを用いることにより、部品点数の低減や部品構造の簡素化によるコストダウンを図ることが可能となる。

また、上述した保護カバーは、カバー本体と防水壁部とを離間する一体形成された連結部を有することが望ましい。これにより、カバー本体を含む広い範囲にわたって任意の箇所を覆うように防水壁部を形成することができ、実際の侵入経路等を考慮した効率的な異物の侵入阻止が可能になる。

また、上述した防水壁部は、滴下された異物を吸気窓を避けて地方向に向かわせるガイド部が形成されていることが望ましい。これにより、防水壁部に到達した冷却水等の異物を防水壁部の外周に沿って地方向に誘導することができるため、保護カバーの吸気窓から侵入する異物を確実に排除することが可能になる。

また、上述したガイド部は、凸部形状を有していることが望ましい。防水壁部に滴下された異物が凸部を越えることなく防水壁部の外周に沿って地方向に誘導されるため、防水壁部の端部から吸気窓に対する異物の侵入を確実に防止することが可能になる。

また、上述したガイド部は、凹部形状を有していることが望ましい。防水壁部に滴下された異物が凹部に流れ込んで防水壁部の外周に沿って地方向に誘導されるため、防水壁部の端部から吸気窓に対する異物の侵入を確実に防止することが可能になる。

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、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。

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には円筒状のベアリングボックス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によって取り付けられている。

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。

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、ベアリングボックス７、８に固定される一対のベアリング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、ブレードが回転子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に電気的に接続されている。

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。

リアカバー２７は、樹脂製（例えばナイロン製）の外殻部としての保護カバーであって、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等の内部部品を覆って、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。リアカバー２７の詳細については後述する。

上述した構造を有する車両用交流発電機１００は、ベルト等を介してプーリ１９に車両エンジンからの回転力が伝えられると回転子１０が所定方向に回転する。この状態で回転子１０の界磁巻線１１に外部から励磁電圧を印加することにより、ポールコア１２、１３のそれぞれの爪部が励磁され、固定子巻線６に三相交流電圧を発生させることができ、整流装置２４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。

図２は本実施形態の車両用交流発電機をリア側から見た図である。図１および図２に示す本実施形態のリアカバー２７は、回転子１０の回転に伴って発生する冷却風を取り入れる複数の吸気窓１１２が形成されたカバー本体１１０と、このカバー本体１１０と一体に形成された防水壁部１２０とを含んで構成されている。

複数の吸気窓１１２は、カバー本体１１０の軸方向端面に同心円状に形成されている。

防水壁部１２０は、車両取付状態においてこれらの吸気窓１１２よりも天方向（地面と反対方向）であって、回転軸１４に沿ってカバー本体１１０の軸方向端面よりも外側、すなわち後方に延伸している。図２に示すように、この防水壁部１２０は、吸気窓１１２の近傍に、吸気窓１１２の全体を覆うように配置されている。なお、図２では、防水壁部１２０に隠れた部分にも吸気窓１１２が形成されている。

油や冷却水等の異物が上部からリアカバー２７に流れ込むと、これらの異物の一部は、防水壁部１２０に到達するが、さらに防水壁部１２０の表面を伝った後にその端部から流れ落ちる。このため、被油や冷却水滴下等による上部から車両用交流発電機１００内部への異物の侵入を防止することができる。特に、防水壁部１２０を吸気窓１１２の近傍に配置した場合には、異物の侵入口となる吸気窓１１２近傍の上部を防水壁部１２０によって覆うことになるため、リアカバー２７内部への異物の侵入を確実に防止することが可能になる。また、防水壁部１２０が一体に形成されたリアカバー２７を用いることにより、部品点数の低減や部品構造の簡素化によるコストダウンを図ることが可能となる。

図３は、防水壁部の形状を変更したリアカバーの変形例を示す部分断面図である。図３に示すリアカバー２７Ａは、カバー本体１１０Ａと防水壁部１２０Ａとを離間する連結部１３０を有している。この連結部１３０は、防水壁部１２０Ａとともにカバー本体１１０Ａと一体形成されている。このように、連結部１３０を介してカバー本体１１０Ａから防水壁部１２０Ａを離間させることにより、カバー本体１１０Ａを含む広い範囲にわたって任意の箇所を覆うように防水壁部１２０Ａを形成することができる。したがって、車両用交流発電機１００の取付位置やその周辺の車載機器の取付状態等によって変化する異物の実際の侵入経路等を考慮した効率的な異物の侵入阻止が可能になる。また、カバー本体１１０Ａ、防水壁部１２０Ａ、連結部１３０の全体を一体形成することにより、部品点数の低減とともに別部品としたときに生じる組付工数の低減が可能になり、コストダウンを図ることができる。

また、図３に示す防水壁部１２０Ａには、上部から滴下された異物を吸気窓１１２を避けて地方向に向かわせるガイド部としての凸部１２２が形成されている。これにより、防水壁部１２０Ａに到達した冷却水等の異物を防水壁部１２０Ａの外周に沿って地方向に誘導することが可能になり、リアカバー２７Ａの吸気窓１１２から侵入する異物を確実に排除することができる。特に、ガイド部を凸部形状とすることにより、防水壁部１２０Ａに滴下された異物が凸部１２２を越えることなく防水壁部１２０Ａの外周に沿って地方向に誘導されるため、防水壁部１２０Ａの端部から吸気窓１１２に対する異物の侵入を確実に防止することが可能になる。

図４は、防水壁部の形状を変更したリアカバーの他の変形例を示す部分断面図である。図４に示すリアカバー２７Ｂは、カバー本体１１０Ｂの外周を軸方向に沿って後方に延長した一体形成された防水壁部１２０Ｂを有している。このように、吸気窓１１２が形成されたリアカバー２７Ｂの軸方向端面全体を防水壁部１２０Ｂによって覆うことによっても、上部から吸気窓１１２に対する異物の侵入を防止することができる。

図５は、防水壁部の形状を変更したリアカバーの他の変形例を示す部分断面図である。図５に示すリアカバー２７Ｃは、カバー本体１１０Ｃの外周を軸方向に沿って後方に延長するとともにその先端側をさらに外径側に傾斜させた防水壁部１２０Ｃを有している。また、この防水壁部１２０Ｃは、外径側への傾斜が始まる位置に、上部から滴下された異物を吸気窓１１２を避けて地方向に向かわせるガイド部としての凹部１２４が形成されている。図４に示したリアカバー２７Ｂと同様に、吸気窓１１２が形成されたリアカバー２７Ｃの軸方向端面全体を防水壁部１２０Ｃによって覆うことによっても、上部から吸気窓１１２に対する異物の侵入を防止することができる。また、上部から滴下された異物を吸気窓１１２を避けて地方向に向かわせるガイド部としての凹部１２４を備えることにより、防水壁部１２０Ｃに滴下された異物が凹部１２４に流れ込んで防水壁部１２０Ｃの外周に沿って地方向に誘導されるため、防水壁部１２０Ｃの端部から吸気窓１１２に対する異物の侵入を確実に防止することが可能になる。

図６は、防水壁部の形状を変更したリアカバーの他の変形例を示す平面図である。また、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。これらの図に示すリアカバー２７Ｄは、カバー本体１１０Ｄに形成された１あるいは複数の吸気窓１１２毎に設けられた複数の防水壁部１２０Ｄを有している。カバー本体１１０Ｄに形成されている複数の吸気窓１１２は、カバー本体１１０Ｄの軸方向端面の所定位置に分散配置されているため、これらの全体を覆うように防水壁部を形成しようとすると異物侵入防止の効果を有効にするためにはある程度広い面積が必要になる。ところが、図６に示すように、複数の防水壁部１２０Ｄを形成する場合には、分散配置された各吸気窓１１２の近傍に防水壁部１２０Ｄを形成することができるため、各吸気窓１１２の位置や形状等に応じて適した防水壁部１２０Ｄを必要最小限の面積で実現することが可能になり、それぞれの吸気窓１１２からの異物の侵入を確実に防止することができる。

図８は、防水壁部の形状を変形したリアカバーの他の変形例を示す平面図である。また、図９は図８の矢印Ａ方向から見たリアカバーの部分的な側面図である。これらの図に示すリアカバー２７Ｅは、カバー本体１１０Ｅに形成された一部の吸気窓２２２を覆うように、これらの吸気窓２２２に対して矢印Ｂで示される天方向に形成された防水壁部１２０Ｅを有している。リアカバー２７Ｅが取り付けられる車両用交流発電機は、例えば図１０に示すリア側の構造を有している。整流装置と電圧制御装置とを接続する端子Ｔ近傍の領域Ｒへの異物侵入を排除してこの部分を保護する場合に、上述した防水壁部１２０Ｅが形成されたリヤカバー２７Ｅが有効となる。また、保護対象となる領域Ｒのみに対応した防水壁部１２０Ｅを設ければよいため、防水壁部１２０Ｅの面積をさらに少なくすることができる。

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、樹脂製のリアカバー２７等を用いたが、アルミニウムや鉄等の金属材料を用いてリアカバーを形成するようにしてもよい。

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。 本実施形態の車両用交流発電機をリア側から見た図である。 防水壁部の形状を変更したリアカバーの変形例を示す部分断面図である。 防水壁部の形状を変更したリアカバーの変形例を示す部分断面図である。 防水壁部の形状を変更したリアカバーの変形例を示す部分断面図である。 防水壁部の形状を変更したリアカバーの他の変形例を示す平面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 防水壁部の形状を変形したリアカバーの他の変形例を示す図である。 図８に示したリアカバーの部分的な側面図である。 図８に示したリアカバーが取り付けられる車両用交流発電機のリア側の構造を示す図である。

符号の説明

１ フロント側フレーム
２ リア側フレーム
４ 固定子
１０ 回転子
２４ 整流装置
２５ 電圧制御装置
２６ ブラシ装置
２７ リアカバー
２９ 吸気窓
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅ カバー本体
１１２ 吸気窓
１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅ 防水壁部
１２２ 凸部
１２４ 凹部

Claims (5)

1. 固定子巻線が巻装される固定子と、前記固定子の内周側に対向配置される回転子と、軸受けを介して前記回転子を回転自在に保持するフロント側フレームおよびリア側フレームと、前記リア側フレームの外側の軸方向端面に固定された整流装置、電圧制御装置、およびこれら整流装置と電圧制御装置とを接続する端子と、前記整流装置、前記電圧制御装置、前記端子を覆う保護カバーとを備える車両用交流発電機において、
   前記保護カバーは、
   前記回転子の回転に伴って発生する冷却風を取り入れる複数の吸気窓が軸方向端面に形成されたカバー本体と、
   前記カバー本体と一体に形成され、車両取付状態において前記端子近傍に配置された一部の前記吸気窓よりも天方向側に離間した位置のみで、かつ回転軸方向に沿って前記カバー本体の軸方向端面よりも外側に延伸する防水壁部と、
   を有することを特徴とする車両用交流発電機。
2. 請求項１において、前記保護カバーは、前記カバー本体と前記防水壁部とを離間する一体形成された連結部を有することを特徴とする車両用交流発電機。
3. 請求項１において、前記防水壁部は、滴下された異物を前記吸気窓を避けて地方向に向かわせるガイド部が形成されていることを特徴とする車両交流発電機。
4. 請求項３において、前記ガイド部は凸部形状を有していることを特徴とする車両用交流発電機。
5. 請求項３において、前記ガイド部は、凹部形状を有していることを特徴とする車両用交流発電機。

Images