JP2015207534A - 車両用動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接地によるノイズ対策のための導電性接続体が簡単な構造で配置された車両用動力伝達装置を提供すること。
【解決手段】後輪駆動装置１は、電動機２Ａ、２Ｂと、電動機２Ａ、２Ｂと車輪Ｗｒの間の動力伝達経路上に配置される出力軸１０Ｂと、車体と電気的に導通した、出力軸１０Ｂを支持するケース１１と、ケース１１を介して車体と電気的に接続された導電性ブラシ２７とを備える。導電性ブラシ２７は、後輪駆動装置１のケース１１の一部である筒壁部８１の内周面、すなわち挿通孔８２に設けられ、出力軸１０Ｂと摺接する。
【選択図】図３

Description

本発明は、接地によるノイズ対策のための導電性接続体が配置された車両用動力伝達装置に関する。

特許文献１には、インバータからモータを経過して動力伝達経路へと向かうノイズ伝播を減少することにより、外部へ放射される高周波ノイズの低減を図ることができる電動車両用動力伝達装置について記載されている。図９は、特許文献１に記載された電気自動車用動力伝達装置を示す全体概略図である。図９に示す電動車両用動力伝達装置は、第１ギヤ減速機１０３のカウンターシャフト１０３ｃのシャフト端部１０３ｃ’に摺接する摺接ブラシ１０５ａ，１０５ａを有したアース接続体１０５を備える。

図１０は、図９に示す電気自動車用動力伝達装置における摺接ブラシの設定部を示す要部断面図である。図１０に示すように、カウンターシャフト１０３ｃのシャフト端部１０３ｃ’は、ギヤケース１０３ａに固定したブラシカバー１１６により覆うと共に、このブラシカバー１１６によりギヤケース１０３ａのギヤ室１０３ｊに連通するブラシ室１１７が形成され、このブラシ室１１７に臨んでブリーザーコネクタ１１２を設けている。一対の摺接ブラシ１０５ａ，１０５ａは、カウンターシャフト１０３ｃのシャフト端部１０３ｃ’の円筒表面をスリップリング面とする。摺接ブラシ１０５ａ，１０５ａは、絶縁部材によるブラシケース１０５ｃの２つの収納孔にスプリング１０５ｄ，１０５ｄと共に一対設けられ、スプリング１０５ｄ，１０５ｄからの付勢力により接触圧を維持した状態とされる。ブラシケース１０５ｃは、ギヤケース１０３ａから延びるケース延長部１０３ａ’に対しボルト等により固定する。そして、摺接ブラシ１０５ａからリード線１０５ｅ，１０５ｅを伸ばしてギヤケース１０３ａに接続している。これによって、摺接ブラシ１０５ａはギヤケース１０３ａに対して電気的に接続される。

特許文献１に記載の電気自動車用動力伝達装置では、第１ギヤ減速機１０３のギヤケース１０３ａから突出させたシャフト端部１０３ｃ’の位置に摺接ブラシ１０５ａ，１０５ａが設けられている。そして、シャフト端部１０３ｃ’を覆うと共に、第１ギヤ減速機１０３のギヤ室１０３ｊに連通するブラシ室１１７を形成するブラシカバー１１６がギヤケース１０３ａに固定され、ブラシ室１１７に臨むブリーザーコネクタ１１２がブラシカバー１１６に設けられている。このため、ギヤ室１０３ｊとブラシ室１１７とがブリーザーコネクタ１１２を介して外気と連通し、ギヤ室１０３ｊとブラシ室１１７との間での差圧の発生が抑えられる。

特開２０１１−２５０５８３号公報

しかし、ギヤケース１０３ａからシャフト端部１０３ｃ’を突出させるとともにブラシカバー１１６でブラシ室１１７内を形成し、ブラシ室１１７内でこのシャフト端部１０３ｃ’に摺接するように摺接ブラシ１０５ａ，１０５ａを配置する構造は複雑である。また、ブラシ室１１７はオイルシール１１４でシールするため、ブリーザーコネクタ１１２が必要である。また、ブラシ室１１７が負圧になると、オイルシール１１４の機能が失われる可能性がある。

本発明の目的は、接地によるノイズ対策のための導電性接続体が簡単な構造で配置された車両用動力伝達装置を提供することである。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
電動機（例えば、後述の実施形態での第１電動機２Ａ、第２電動機２Ｂ）と、
前記電動機と車輪の間の動力伝達経路上に配置される回転軸（例えば、後述の実施形態での出力軸１０Ａ、１０Ｂ、ドライブシャフト３１）と、
車体に固定され、前記回転軸を回転可能に支持する筐体（例えば、後述の実施形態でのケース１１、筒壁部８１）と、
前記筐体を介して前記車体と電気的に接続された導電性接続体（例えば、後述の実施形態での導電性ブラシ２７）と、を備えた車両用動力伝達装置であって、
前記導電性接続体は、環形状を有し、前記筐体の内周面に、前記回転軸と摺接するよう配置される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記電動機と前記車輪の間に設置された減速機（例えば、後述の実施形態での第１遊星歯車式減速機１２Ａ、第２遊星歯車式減速機１２Ｂ）をさらに備え、
前記導電性接続体は、前記減速機よりも下流側に配置される。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明において、
前記導電性接続体は、前記回転軸との摺接部分が繊維状である。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、
前記筐体の外部から前記導電性接続体が設置された空間への異物の侵入を防止するシール部材（例えば、後述の実施形態での第２ダストシール２９）を備え、
前記シール部材の内径は、前記導電性接続体の内径よりも大きい。

請求項１の発明によれば、専用のハウジングを設けることなく、導電性接続体を介して回転体が車体と導通するよう構成されている。したがって、ノイズ対策のための導電性接続体の配置を簡単な構造で実現できる。

請求項２の発明によれば、導電性接続体は、動力伝達経路上において減速機よりも下流側に配置された回転軸の外周面と摺接する。減速機の上流に対して下流の方が回転軸の回転速度は低いため、導電性接続体の摩耗を抑制できる。

請求項３の発明によれば、導電性接続体の回転軸の外周面と摺接する部分は導電性繊維の集合体によって形成されるため、その先端が回転軸の外周に柔軟に接触する。このため、回転軸の回転速度によらず、回転軸から導電性筐体までの導電経路を安定して確保できる。

請求項４の発明によれば、シール部材の内径は、導電性接続体の内径よりも大きいので、回転軸が筐体内に挿入される際、導電性接続体が摺接する回転軸の部分に、シール部材に塗布されたグリス等が付着しない。その結果、グリス等の付着による導電性接続体の導電性の低下を防止できる。

本発明の車両用動力伝達装置を搭載可能なハイブリッド車両の概略構成を示すブロック図である。 図１に示す車両が備える後輪駆動装置のスケルトン図である。 ドライブシャフトが挿入された図２に示す後輪駆動装置の右側端部を拡大した軸方向断面図である。 軸方向から見たファイバーブラシの正面図である。 後輪駆動装置の挿通穴内へのシール部材及びファイバーブラシの組み付け、並びに、後輪駆動装置へのドライブシャフトの組み付けの手順を説明する図である。 他の形態の駆動装置のスケルトン図である。 他の形態の駆動装置のスケルトン図である。 他の形態の駆動装置のスケルトン図である。 特許文献１に記載された電気自動車用動力伝達装置を示す全体概略図である。 図９に示す電気自動車用動力伝達装置における摺接ブラシの設定部を示す要部断面図である。

以下、本発明の車両用動力伝達装置を図面に基づいて説明する。

先ず、本発明の車両用動力伝達装置を搭載可能な車両として、ハイブリッド車両を例に説明する。
図１に示す車両３は、内燃機関４と電動機５が直列に接続された駆動装置６（以下、前輪駆動装置と呼ぶ。）を車両前部に有するハイブリッド車両であり、この前輪駆動装置６の動力がトランスミッション７を介して前輪Ｗｆに伝達される一方で、この前輪駆動装置６と別に、車両後部のフロアパネル（不図示）よりも下方に設けられた駆動装置１（以下、後輪駆動装置と呼ぶ。）の動力が後輪Ｗｒ（ＲＷｒ、ＬＷｒ）に伝達されるようになっている。後輪駆動装置１は、駆動用の第１及び第２電動機２Ａ、２Ｂと、第１及び第２電動機２Ａ、２Ｂの駆動回転を減速する第１及び第２遊星歯車式減速機１２Ａ、１２Ｂと、第１及び第２遊星歯車式減速機１２Ａ、１２Ｂの出力に伴って回転する出力軸１０Ａ、１０Ｂとを備える。第１電動機２Ａの動力は、第１遊星歯車式減速機１２Ａ及び出力軸１０Ａを介して、左後輪ＬＷｒに伝達される。また、第２電動機２Ｂの動力は、第２遊星歯車式減速機１２Ｂ及び出力軸１０Ｂを介して、右後輪ＲＷｒに伝達される。前輪駆動装置６の電動機５と後輪駆動装置１の第１及び第２電動機２Ａ、２Ｂは、バッテリ９に接続され、バッテリ９からの電力供給と、バッテリ９へのエネルギー回生が可能となっている。

図２は、図１に示す車両３が備える後輪駆動装置１のスケルトン図である。図２に示すように、後輪駆動装置１の筺体であるケース１１の内部には、出力軸１０Ａ、１０Ｂと、第１及び第２電動機２Ａ、２Ｂと、第１及び第２遊星歯車式減速機１２Ａ、１２Ｂとが、同一の回転軸線上にそれぞれ並んで配置されている。出力軸１０Ａ、第１電動機２Ａ及び第１遊星歯車式減速機１２Ａと、出力軸１０Ｂ、第２電動機２Ｂ及び第２遊星歯車式減速機１２Ｂは、ケース１１内で車幅方向に左右対称に配置されている。なお、導電性のケース１１は、車両３の車体（不図示）に固定されており、車体と電気的に導通している。

図３は、ドライブシャフト３１が挿入された図２に示す後輪駆動装置１の右側端部を拡大した軸方向断面図である。なお、後輪駆動装置１の左右端部は同一の構成を有するため、以下の説明では右側端部についてのみ説明し、左側端部についての説明は省略する。図３には、図２に一点鎖線で示した、後輪駆動装置１の出力軸１０Ｂの端部の断面が示される。

図３に示すように、後輪駆動装置１の右側端部には、ケース１１から回転軸線ｘを中心として筒壁部８１が延設されている。筒壁部８１の内部には挿通穴８２が形成され、挿通穴８２には出力軸１０Ｂが挿通している。出力軸１０Ｂは、軸受２１を介して筒壁部８１、即ちケース１１によって回転可能に支持される。また、挿通穴８２にはドライブシャフト３１が挿入され、ドライブシャフト３１は出力軸１０Ｂと一体回転するように結合される。

後輪駆動装置１の挿通穴８２内には、軸受２１から軸方向外側に向かって、オイルシール２３、第１ダストシール２５、導電性ブラシ２７及び第２ダストシール２９がこの順に設けられている。オイルシール２３、第１ダストシール２５、導電性ブラシ２７及び第２ダストシール２９はそれぞれ環形状を有し、筒壁部８１の内周面に、回転軸線ｘと同心状に配置されている。なお、導電性ブラシ２７は、図３に示す筒壁部８１の挿通穴８２に嵌合しており、挿通穴８２側に形成された段差部８３によって位置決めされている。また、導電性ブラシ２７よりも軸方向外側に配置された第２ダストシール２９は、その内径が導電性ブラシ２７の内径よりも大きくなっており、ドライブシャフト３１に装着されたリング３３と接触している。

リング３３は、小径部３３ａと大径部３３ｂと、小径部３３ａと大径部３３ｂとを連結する連結部３３ｃを有し、小径部３３ａがドライブシャフト３１の先端側に位置するよう装着されている。リング３３は、ドライブシャフト３１と同様に導電性を有するが、ドライブシャフト３１よりも錆びにくい材質又は防錆加工がされた鋼材から構成される。

挿通穴８２にドライブシャフト３１が挿入された状態では、オイルシール２３のシールリップが出力軸１０Ｂと摺接し、第１ダストシール２５のシールリップがドライブシャフト３１と直接摺接し、導電性ブラシ２７がリング３３の小径部３３ａを介してドライブシャフト３１と摺接し、第２ダストシール２９がリング３３の大径部３３ｂと摺接する。

オイルシール２３は、出力軸１０Ｂにおける潤滑油等の漏れを防止し、第１ダストシール２５及び第２ダストシール２９は、外部からの水又は塵挨等の異物の浸入を防止する。

図４は、軸方向から見た導電性ブラシ２７の正面図である。導電性ブラシ２７は、図３及び図４に示すように、筒壁部８１の内周面に嵌合される円環状の導電リング２７ａと、導電リング２７ａに支持され、内周面から先端部が刷毛状に突出する多数本の導電性繊維２７ｂとを有する。導電性繊維２７ｂの各先端は、ドライブシャフト３１に装着されたリング３３の大径部３３ｂの外周面に柔軟に接触する。したがって、ドライブシャフト３１がリング３３と一体に回転した際、導電性繊維２７ｂの先端が、当該回転方向になびきながら、リング３３の大径部３３ｂの外周を撫でるように摺接する。

導電性繊維２７ｂは、例えば、カーボン繊維等の極細繊維に硫化銅を結合させた導電性を有する繊維を束ねた、当該導電性繊維の集合体である。したがって、出力軸１０Ｂと筒壁部８１の間には、ドライブシャフト３１、リング３３及び導電性ブラシ２７を介した、接地のための導電経路が形成される。このため、高周波ノイズの原因となる第１及び第２電動機２Ａ、２Ｂ等からのリーク電流は、当該導電経路を介して、ケース１１を構成する筒壁部８１に流れる。

次に、後輪駆動装置１の挿通穴８２内へのオイルシール２３、第１ダストシール２５、導電性ブラシ２７及び第２ダストシール２９の組み付け、並びに、後輪駆動装置１へのドライブシャフト３１の組み付けの手順について、図５を参照して説明する。

先ず、挿通穴８２の内側に軸受２１が設けられた後輪駆動装置１（図５の（ａ））に対して、挿通穴８２の外部からオイルシール２３を圧入する（図５の（ｂ））。次に、挿通穴８２の外部から第１ダストシール２５を圧入する（図５の（ｃ））。次に、挿通穴８２の外部から導電性ブラシ２７を圧入する（図５の（ｄ））。このとき、導電性ブラシ２７は、後輪駆動装置１の筒壁部８１が形成する段差部８３に突き当たるまで圧入される。次に、挿通穴８２の外部から第２ダストシール２９を圧入する（図５の（ｅ））。次に、リング３３をドライブシャフト３１に装着した（図５の（ｆ））後、リング３３が装着されたドライブシャフト３１を挿通穴８２に挿入する（図５の（ｇ））。ドライブシャフト３１は、先端が出力軸１０Ｂの外周面に形成された凸部に突き当たるまで挿入される。

オイルシール２３、第１ダストシール２５及び第２ダストシール２９は、挿通穴８２への取り付け前に、シールリップにグリス等が塗布されており、摺接部位における円滑な摺接が確保されている。一方で、導電性ブラシ２７の摺接部位にグリス等が付着すると導電性の低下の虞があるが、第２ダストシール２９の内径は導電性ブラシ２７の内径よりも大きくなっているとともに、ドライブシャフト３１に装着されたリング３３は、外径寸法の異なる小径部３３ａと大径部３３ｂとが階段状に連結部３３ｃで連結されているので、ドライブシャフト３１の挿通穴８２への挿入時に、第２ダストシール２９のシールリップに塗布されたグリス等が、導電性ブラシ２７の摺接部位に付着することがない。

以上説明したように、本実施形態では、導電性ブラシ２７は、環形状を有し、ケース１１の筒壁部８１の内周面に、ドライブシャフト３１と摺接するよう配置されているので、専用のハウジングを設けることなく、導電性ブラシ２７を介して出力軸１０Ｂが接地されるよう構成されている。このように、ノイズ対策のための導電性ブラシ２７の配置を簡単な構造で実現できる。また、導電性ブラシ２７は、動力伝達経路上において第１及び第２遊星歯車式減速機１２Ａ、１２Ｂよりも下流側である、左後輪ＬＷｒ又は右後輪ＲＷｒに近い軸上に設置される。第１及び第２遊星歯車式減速機１２Ａ、１２Ｂの上流に対して下流の方が軸回転速度は低いため、導電性ブラシ２７の導電性繊維２７ｂの摩耗を抑制できる。

また、導電性ブラシ２７の導電性繊維２７ｂは導電性繊維の集合体によって形成され、その先端がリング３３の外周に柔軟に接触するため、出力軸１０Ｂと共にリング３３がどの回転速度で回転しても、接地のための導電経路を安定して確保できる。また、第２ダストシール２９の内径は導電性ブラシ２７の内径よりも大きいため、リング３３が装着されたドライブシャフト３１を挿入する際に、第２ダストシール２９に塗布されたグリス等がリング３３の小径部３３ａに付着しない。その結果、グリス等の付着による導電性ブラシ２７の導電性の低下を防止できる。さらに、リング３３はドライブシャフト３１よりも錆びにくいため、接地のための導電経路の錆による導電率の低下を防止できる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。

本実施形態では、図１及び図２に示した後輪駆動装置１の左右端部に導電性ブラシ２７等を配置した構成について説明したが、左端部又は右端部の一方を当該構成としても良い。

また、図６に示すように、第１電動機２Ａ及び第１遊星歯車式減速機１２Ａと、第２電動機２Ｂ及び第２遊星歯車式減速機１２Ｂとが別々のケース１１Ａ、１１Ｂに収容された形態の駆動装置において、図６に一点鎖線で示す箇所、即ち、ケース１１Ａの端部と第１遊星歯車式減速機１２Ａの出力軸１０Ａとの間、ケース１１Ｂの端部と第２遊星歯車式減速機１２Ｂの出力軸１０Ｂとの間、ケース１１Ａの端部と第１電動機２Ａの出力軸１３Ａとの間、又は、ケース１１Ｂの端部と第２電動機２Ｂの出力軸１３Ｂとの間に導電性ブラシ２７を設けても良い。

また、図７及び図８に示すように、車両の駆動源としての内燃機関及び電動機の各軸が直結された形態の駆動装置において、図７及び図８に一点鎖線で示す箇所、即ち、エンジンＥＮＧと電動機ＭＯＴからなる駆動ユニットを収容するケース２１１Ａの端部と駆動ユニットの出力軸２１３との間、変速機２１２を収容するケース２１１Ｂの端部と変速機２１２の入力軸２１４との間、又は、変速機２１２を収容するケース２１１Ｂの端部と変速機２１２の出力軸２１５との間に導電性ブラシ２７を設けても良い。なお、図８では、変速機２１２を収容するケース２１１Ｂが２分割になっている以外、図７と同様である。

なお、変速機として、第１及び第２遊星歯車式減速機１２Ａ、１２Ｂに限らず、任意の構成を採用することができる。また、変速機は必ずしも必要ではなく、第１及び第２電動機２Ａ、２Ｂと後輪Ｗｒとを直結してもよい。

１ 後輪駆動装置
２Ａ 第１電動機
２Ｂ 第２電動機
３ 車両
１０Ａ、１０Ｂ 出力軸
１１ ケース
１２Ａ 第１遊星歯車式減速機
１２Ｂ 第２遊星歯車式減速機
３１ ドライブシャフト
３３ リング
３３ａ 小径部
３３ｂ 大径部
２１ 軸受
２３ オイルシール
２５ 第１ダストシール
２７ 導電性ブラシ
２９ 第２ダストシール
２７ａ 導電リング
２７ｂ 導電性繊維
８１ 筒壁部
８２ 挿通穴
Ｗｒ 後輪

Claims (4)

1. 電動機と、
   前記電動機と車輪の間の動力伝達経路上に配置される回転軸と、
   車体に固定され、前記回転軸を回転可能に支持する筐体と、
   前記筐体を介して前記車体と電気的に接続された導電性接続体と、を備えた車両用動力伝達装置であって、
   前記導電性接続体は、環形状を有し、前記筐体の内周面に、前記回転軸と摺接するよう配置された、車両用動力伝達装置。
2. 請求項１に記載の車両用動力伝達装置であって、
   前記電動機と前記車輪の間に設置された減速機をさらに備え、
   前記導電性接続体は、前記減速機よりも下流側に配置される、車両用動力伝達装置。
3. 請求項１又は２に記載の車両用動力伝達装置であって、
   前記導電性接続体は、前記回転軸との摺接部分が繊維状である、車両用動力伝達装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用動力伝達装置であって、
   前記筐体の外部から前記導電性接続体が設置された空間への異物の侵入を防止するシール部材を備え、
   前記シール部材の内径は、前記導電性接続体の内径よりも大きい、車両用動力伝達装置。

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