CN116057818A - 接地碳刷 - Google Patents

Abstract

接地碳刷在滑动接触面与暴露在绝缘性的液体中的驱动力传递用的旋转轴滑动接触，将旋转轴接地。在滑动接触面上设有狭缝，狭缝的至少一端位于滑动接触面的一边上，将通过旋转轴的旋转而被向滑动接触面侧推入的绝缘性的液体向狭缝内引导并从狭缝一端排散。能够将由旋转轴向刷的滑动接触面侧推入的绝缘性的液体用狭缝排散。因此，能够使旋转轴与滑动接触面间的接触电阻变小，还能够抑制电蚀及电磁噪声等的发生。

Description

接地碳刷

技术领域

本发明涉及与暴露在绝缘性的液体中的驱动力传递用的旋转轴滑动接触的接地碳刷。

背景技术

在各种机械装置的动力传递机构中，通过经由旋转轴和齿轮等传递动力，能够进行推进力的传递及发电机中的发电。在上述动力传递机构中，既包括有意者也包括无意者，在系统内产生电流，伴随着它的故障成为问题。

在作为上述动力传递机构之一的汽车的AT(自动变速器)中，用来将马达、发动机等驱动力源的输出传递给驱动车轮的旋转轴被暴露在ATF(自动变速器油)中。如果不将该旋转轴接地，则在AT系统内产生电流(包括有意、无意者)，通过旋转轴与AT的其他部位之间的电位差而发生电蚀或发生电磁噪声等。

如果使接地刷与AT内的旋转轴滑动接触，则ATF进入到刷与旋转轴之间，两者间的接触电阻增加。特别是如果增加转速，则从某个转速起，接触电阻急剧增加。

下面示出关联的现有技术。专利文献1(日本实开昭61－74269)公开了在电动机的刷表面上设置槽的结构。槽设在成为与整流子的滑动接触面的刷表面上。通常电动机的整流子为圆筒状，刚制造后的刷的滑动接触面(与整流子等滑动接触的面)为平面状，所以需要通过适应运转使刷变形，以使刷的滑动接触面变形为沿着整流子的形状。并且，在专利文献1中，通过在刷表面上设置槽，使滑动接触面较早地磨损，将适应运转缩短。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开昭61－74269

发明内容

发明要解决的课题

本发明的目的是提供一种能够使用暴露在绝缘性的液体中的驱动力传递用的旋转轴将在AT等机械装置内产生的电流以较小的接触电阻接地的接地碳刷。

用来解决课题的手段

本发明是在滑动接触面与暴露在绝缘性的液体中的驱动力传递用的旋转轴滑动接触、用来将上述旋转轴接地的接地碳刷，其特征在于，在上述滑动接触面上设有狭缝，上述狭缝的至少一端位于上述滑动接触面的一边上，构成为，将通过上述旋转轴的旋转而被向滑动接触面侧推入的绝缘性的液体向狭缝内引导并从上述一端排散。

本发明中的狭缝优选的是，不是使刷的滑动接触面在初期进行适应的，而是在刷的使用期间中总是存在。所以优选的是，狭缝具备刷的有效使用长度以上的深度。这里，刷有效长度是指在刷的使用期间中(例如，电动汽车的使用期间内的行驶距离)磨损的长度。如果将狭缝深度设为刷有效长度以上，则在刷被使用的AT或机械装置的使用期间中能够保证接地性能。

这里，本发明的发明人试算刷的有效长度，计算为，在汽车的行驶距离300000km时为18mm，在10000km时为0.5mm。因而，狭缝的深度例如设为0.5mm以上，优选的是设为3～20mm，特别优选的是设为10～20mm。

本发明中的狭缝给通过旋转轴的旋转被向滑动接触面推入的绝缘性的液体带来排散路径。如果旋转轴旋转，则绝缘性的液体被推入到滑动接触面与旋转轴之间，所以由碳刷进行的旋转轴的接地容易成为不完全。但是，在本发明中，被向滑动接触面侧推入的绝缘性的液体被狭缝吸收，从狭缝的端部向碳刷的外部排散。因此，即使旋转轴旋转，也能够将旋转轴可靠地接地。特别是，即使旋转轴以高速旋转，也能够使滑动接触面与旋转轴的接触电阻的增加变小。

只要将狭缝设置在刷滑动接触面的周边部的至少1处，就能够达成本发明。例如，在刷滑动接触面是四边形的情况下，只要在其一边上设置狭缝即可。此外，狭缝也可以从刷滑动接触面的周边部不达到另一侧的周边部。即，狭缝是开口(狭缝的两端部达到刷滑动接触面的不同的两边)、闭口(仅狭缝的一端部达到滑动接触面的边)或开口与闭口的组合的哪种都可以。如果狭缝是开口形状，则更容易将在滑动接触面形成了油膜的液体(流体)排出，能够削减由绝缘性的液体(流体)带来的绝缘膜的形成。进而，狭缝的开口也可以是3处以上，例如如果以棋盘线状设置狭缝，则能够更容易地从滑动接触面将绝缘性的液体排出。

优选的是，绝缘性的液体是汽车的AT(自动变速器)内的ATF(自动变速器油)，接地的轴是暴露在ATF中的AT内的动力传递轴。但是，本发明的刷的用途是任意的。

本发明的接地碳刷中的碳成分只要是具有导电性、为粉末状并且能够形成烧结体即可。碳成分例如是石墨，人造石墨、天然石墨等是任意的，但也可以是焦炭、碳黑、活性炭、木炭、煤等。刷也可以在碳以外还包含铜粉、银粉、黄铜粉等铜合金粉、锡粉或它们的混合物等金属粉，金属粉的种类及平均粒径、含量是任意的。

发明效果

本发明的接地碳刷通过将在旋转轴中产生的电荷放电，抑制旋转轴等的电蚀抑制，此外抑制来自旋转轴的电磁噪声等噪声的发生。在本发明中，能够将由旋转轴向滑动接触面侧推入的绝缘性的液体用狭缝排散。因此，能够使旋转轴与滑动接触面间的接触电阻变小，还能够抑制电蚀及电磁噪声等的发生。在使旋转轴以高速旋转、将液体推入的作用变强时发挥本发明效果。

附图说明

图1是表示实施例的刷的使用环境的示意图。

图2是使用实施例的刷的AT的示意图。

图3是表示实施例的刷的滑动接触面的图。

图4是表示第2实施例的刷的滑动接触面的图。

图5是表示第3实施例的刷的滑动接触面的图。

图6是表示第4实施例的刷的滑动接触面的图。

图7是图3的刷的侧视图。

图8是表示实施例的刷的特性图。

具体实施方式

以下表示用来实施本发明的优选实施例。本发明并不限定于实施例，而基于权利要求书决定，并且能够对实施例添加本领域技术人员所公知的事项而进行变形。

实施例

在图1～图8中表示实施例和其变形。图1表示使用实施例的接地碳刷8(以下仅称作“刷8”或“刷”)的电动汽车，2是车体，从马达4延伸出曲柄轴5，由AT6驱动输出轴16。输出轴16经由差动齿轮17将驱动轮18驱动。此外，在AT6内收容有ATF，旋转轴14在AT6内被暴露在ATF中。并且，刷8在AT6内将旋转轴14朝向车体2接地。另外，作为对象的车辆是电动汽车，但也可以是混合动力车、汽油车、柴油车等。

图2表示AT6的例子，曲柄轴5经由转矩变换器10与AT6内的旋转轴14连接，旋转轴14经由变速机12将输出轴16驱动。旋转轴14总是暴露在ATF7中，其表面被ATF浸润。因为转矩变换器10和变速机12、以及ATF7，旋转轴14的接地不完全，通过静电等而带电，如果放置则成为电蚀及电磁噪声等的原因。

图3～图6表示实施例的刷中的4种滑动接触面，它们是例子。在图3的刷8中，在滑动接触面20上例如有纵横各两条棋盘线状的狭缝21，滑动接触面20被狭缝21分割为例如9个凸部22。

在图4的刷28中，例如与旋转轴14的旋转方向(轴14的周面上的圆周方向)平行地设有例如3条狭缝31，滑动接触面30被分割为例如4个凸部32。另外，狭缝31的较长方向也可以相对于旋转轴14的旋转方向倾斜或正交。

在图5的刷38中，以例如相对于旋转轴14的旋转方向为45度的角度设有例如4条狭缝41，滑动接触面40例如被分割为5个凸部42。

在图3～图5的刷8、28、38中，狭缝21、31、41延伸到滑动接触面20、30、40的端部的两边。结果，狭缝21、31、41内的ATF被容易地从滑动接触面20、30、40排出。因此，优选的是如图3～图5那样各狭缝延伸到滑动接触面的不同的两边的刷。特别是，图3的棋盘线状的狭缝21能够从凸部22将ATF以较短的距离排出，是特别优选的。在图6的刷48中，例如4条狭缝51都是闭口形状，并且将朝向各改变例如90°而设置，各狭缝51仅与滑动接触面50的1边交叉，滑动接触面50的凸部52没有被分割。并且，滑动接触面50的4边与狭缝51交叉。另外，狭缝优选的是与滑动接触面的至少两边交叉。此外，狭缝21、31、41、51的条数例如是1条以上6条以下，优选的是3条以上5条以下。

图7表示刷8的侧面，在刷8中在从滑动接触面20看较远的一侧固定着引线24。滑动接触面20例如是正方形，将一边的尺寸设为H。另外，与刷8的滑动接触面优选的是长方形等的方形。设从滑动接触面20到引线24的安装位置的中心的距离为L，设从滑动接触面20到狭缝21的底部的深度为D。狭缝21在刷8的使用中应该总是存在，其深度D比刷8的有效长度长。

狭缝的面积与滑动接触面整体的面积的比在图3～图6中是1/3左右，通过确保旋转轴与刷的实际的接触面积以及使得能够将ATF容易地从滑动接触面排出的兼顾而设为1/3左右。该比的优选的范围是20％以上40％以下，更优选的是25％以上40％以下。另外，滑动接触面整体的面积是指狭缝和凸部的合计面积的意思。

狭缝21、31、41、51的宽度ws是指狭缝的与长边方向成直角的宽度。从兼顾使加工变得容易以及使狭缝间的距离尽可能窄来看，宽度ws优选的是0.2mm以上1mm以下，特别优选的是0.4mm以上0.8mm以下。狭缝21、31、41、51的深度D优选的是0.5mm以上，例如设为3mm以上20mm以下，特别优选的是设为10mm以上20mm以下。

除了引线24以外的刷8等含有天然石墨、人造石墨等石墨、焦炭、碳黑、活性炭、煤、木炭等碳，特别优选的是石墨。此外，除了引线24以外的刷8等也可以在碳以外还含有Cu、Al、Mg、Fe、Ag、Au、Ni、Sn、Zn等金属。

刷8等的制造例

将鳞片状天然石墨用粘合剂处理，用冲击型粉碎机粉碎，得到80目的粉体。将材料粉从料斗投入到模内，将引线的前端埋设，进行模铸成型。接着，用还原气体的电炉在700℃下烧结，通过切削加工做成图3～图6的刷。刷的尺寸为，与滑动接触面成直角的方向的长度是10mm，到引线的安装位置为止是7mm，滑动接触面是1边为各5mm的正方形状。在刷8等上通过切削加工设置宽度ws为约0.6mm、深度D为5mm的狭缝21等。

对于图4的刷28，测量与旋转轴14的接触电阻。狭缝宽度ws是约0.6mm，深度D是5mm，凸部32的宽度是约0.8mm。另外，在图3的刷8中，高速旋转域中的接触电阻更小。通过未图示的弹簧使刷28接触在市售的汽车的AT6内的旋转轴14上，使旋转轴14的转速变化，测量接触电阻。在实施例1中，狭缝21的较长方向与旋转轴14的旋转方向平行，在实施例2中是直角。此外，比较例是没有设置狭缝31的平坦的滑动接触面的刷，组成和制造条件与实施例1、2是共通的，差异点是狭缝31的有无。此外，进行了到刷28磨损4mm左右为止的耐久试验，但不能确认凸部32缺损等的损伤。将结果表示在表和图8中。

表1

*圆周速度1m/s相当于马达主轴的1000rpm。

在圆周速度为2m/s以内，实施例、比较例的接触电阻都较小，但从5.4m/s起，比较例的接触电阻急剧增加。另外，27.5Ω是通常被认为接地不完全的值。相对于此，实施例1、2都在圆周速度15m/s以内接触电阻处于容许范围内。此外，因相对于旋转轴的旋转方向的狭缝的方向带来的差异很小。

在实施例中表示了将汽车的AT内的轴接地，但只要是将暴露在绝缘性的液体中的驱动用的旋转轴接地，能够用于马达主轴、车轴、轴流液泵的轴等任意的用途。

标号说明

2车体

4马达

5曲柄轴

6AT

7ATF

8，28、38、48刷

10 转矩变换器

12 变速机

14 旋转轴

16 输出轴

17 差动齿轮

18 驱动轮

20、30、40、50滑动接触面

21、31、41、51狭缝

22、32、42凸部

24引线

D狭缝的深度

L到引线安装位置的距离

Claims (7)

1.一种接地碳刷，在滑动接触面与暴露在绝缘性的液体中的驱动力传递用的旋转轴滑动接触，用来将上述旋转轴接地，其特征在于，

构成为，在上述滑动接触面上设有狭缝，上述狭缝的至少一端位于上述滑动接触面的一边上，将通过上述旋转轴的旋转而被向滑动接触面侧推入的绝缘性的液体向狭缝内引导并从上述一端排散。

2.如权利要求1所述的接地碳刷，其特征在于，

是用来将在上述旋转轴上产生的电荷放电的刷。

3.如权利要求1或2所述的接地碳刷，其特征在于，

从上述滑动接触面看在接地碳刷的另一侧安装引线；

并且，上述狭缝具备距上述滑动接触面为0.5mm以上的深度。

4.如权利要求3所述的接地碳刷，其特征在于，

上述狭缝具备距上述滑动接触面为3mm以上20mm以下的深度。

5.如权利要求1～4中任一项所述的接地碳刷，其特征在于，

上述狭缝以棋盘线状设在上述滑动接触面上。

6.如权利要求1～5中任一项所述的接地碳刷，其特征在于，

绝缘性的液体是汽车的自动变速器即AT内的自动变速器油即ATF。

7.如权利要求1所述的接地碳刷，其特征在于，

上述狭缝的两端位于上述滑动接触面的不同的两边上。

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