JP2017180510A - シール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】シール性能を高めて電気自動車のインホイールモータに適したシール構造を提供する。
【解決手段】シール構造１０は、開口部８をシールプレート１１と保持体１２にシールゴム１３を固定したシール本体１４とで遮蔽し、かつシールプレート１１とシール本体１４との間に空間２０を形成し、シールプレート１１の端部とハウジング９の端部１６との対向部において、シールプレート１１の端部１５は、ハウジング９の端面１７よりハウジング９の内部側にオフセットされて配置されており、かつ対向部に隙間１８が形成されており、シールゴム１２に、固定部７に当接する主リップ２１と、空間２０を横切るように延出させシールプレート１１に当接する副リップ２２を形成している。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気自動車の車輪の駆動に用いられるアウタロータ型のインホイールモータのシール構造に関する。

電気自動車のモータ駆動に用いられるモータとして、インホイールモータが知られている。インホイールモータは車輪の内側に内蔵して用いられ、その回転により車輪が回転しこれと一体に車輪に装着されたタイヤが回転する。インホイールモータは、モータが地面に近いため、泥水、洗車水及び塩水等の異物のモータ内部への侵入を防止する必要がある。

特許文献１には、インホイール型モータ内蔵車輪用の軸受装置のシール構造が開示されている。このシール構造は芯金と芯金に接合されたシール部材とが一体になった一体型のシールを外方部材に内嵌したものであり、外方部材のアウター側の端面に密着する円板状の堰部が一体に形成されている（特許文献１の図３（ａ）参照）。この構造によれば、堰部を外方部材のアウター側の端面に密着させることにより、シールの位置決めを精度良く行うことができると共に、シールと外方部材との気密性を向上させることができる。

特開２０１１−１１７５２９号公報

しかしながら、特許文献１に記載のシール構造によるシール効果は、主にゴム製のシール部材が対象物に密着していることによるものであり、シール効果の向上を図るには限界があった。

本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、シール性能を高めて電気自動車のインホイールモータに適したシール構造を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明のシール構造は、電気自動車の車輪の駆動に用いられるアウタロータ型のインホイールモータのシール構造であって、シール構造は、ロータと一体に回転するモータカバーの内径部であるハウジングと固定部との間に形成した開口部をシールして、前記ハウジング内の防水又は防塵のための構造であり、前記開口部をシールプレートと保持体にシールゴムを固定したシール本体とで遮蔽し、かつ前記シールプレートと前記シール本体との間に空間を形成し、前記シールプレートの端部と前記ハウジングの内周部との対向部において、前記シールプレートの端部は、前記ハウジングの端面より前記ハウジングの内部側にオフセットされて配置されており、かつ前記対向部に隙間が形成されており、前記シールゴムに、前記固定部に当接する主リップと、前記空間を横切るように延出させ前記シールプレートに当接する副リップを形成していることを特徴とする。

この構成によれば、シールプレートの形状及びハウジングとの相対的な位置関係により、水切り効果及びラビリンスシール効果を発揮させるようにしてシール効果が高まることに加え、シールゴムは、主リップに加え副リップを備えているのでシールの確実性が高まる。特に、シールプレートによるシール効果は転がり抵抗を増加させることなく発揮することに加え、副リップを備えていることにより主リップとモータ固定部との圧接力を弱めることができるので、シール構造全体としての転がり抵抗を低減できる。このことは、アウタロータ型のインホイールモータは歯車機構及びオイル循環機構がなく転がり抵抗が少なく電気消費量の悪化を防止できるという同モータの長所を損なうことがなく、本発明のシール構造は同モータによる省エネルギー効果に寄与する。

前記本発明のシール構造においては、前記副リップは、前記シールプレートとラップするように延出していることが好ましい。この構成によれば、副リップのシールプレートへの追従性が高まり圧接力を高めることなくシール性が向上する。このことは、シール構造全体としての転がり抵抗を一層低減できることになり、アウタロータ型のインホイールモータによる省エネルギー効果への寄与の度合いが高まる。また、外部から侵入した異物による圧力により、副リップがシールプレートに押し付けられることによってもシール性が向上する。

また、前記副リップ、前記シールプレート、前記固定部及び前記主リップで囲まれる空間をグリース溜りとしていることが好ましい。この構成によれば、シールプレートの形状の設定により、前記副リップ、前記シールプレート、前記固定部及び前記主リップで囲まれる空間を広くできるので、この空間に十分な量のグリースを溜めることができ、長期間のシール性と潤滑性を確保することができる。あわせて、空間内のグリースによって空間内への異物の侵入防止効果も高まる。

また、前記インホイールモータの外部側にシールカバーをさらに設けており、前記シールカバーは前記開口部を遮蔽し、かつ前記ハウジングと対向する外周部を設け、前記外周部と前記ハウジングとの間に隙間が形成されていることが好ましい。この構成によれば、外部からの泥水等の異物のシールプレートへの直撃を避けることができ、シール効果を高めることができる。また、シールプレートによるシール効果と同様に、シール効果は転がり抵抗を増加させることなく発揮される。

本発明の効果は前記のとおりであり、シールプレートの形状及びハウジングとの相対的な位置関係により、水切り効果及びラビリンスシール効果を発揮させるようにしてシール効果が高まることに加え、シールゴムは、主リップに加え、副リップを備えているのでシールの確実性が高まり、あわせて本発明のシール構造はシール構造全体としての転がり抵抗を低減できるので、アウタロータ型のインホイールモータによる省エネルギー効果に寄与する。

本発明の一実施形態に係るシール構造を備えたインホイールモータの近傍を示す外観図。 図１に示したシール構造の拡大図。 本発明の別の一実施形態に係るシール構造の拡大図。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るシール構造を備えたインホイールモータ１の近傍を示す外観図である。図示の便宜のため、ホイール２は断面状態で図示しており、車内側（シャフト４側）の上側半分（Ａ部）も断面状態で図示し、ホイール２に取り付けられるタイヤの図示は省略している。インホイールモータ１は、電気自動車のホイール２の内側に内蔵して用いられ、図１は電気自動車の１輪部分を示している。

インホイールモータ１は、モータケース３を備えている。モータケース３の内部に、モータ構造が内蔵されている。モータ構造は、それぞれ図示はしていないが、モータケース３と一体的に結合されている回転子である円環状のロータコア、ロータコアの円周上に固定された磁石、及び固定子である円環状のステータコアを主要部品として構成されている。ステータコアには巻回されたコイルを備えている。また、モータケース３には、ロータコアからのトルクが伝達されるので、モータケース３についてもモータ構造の一部を構成する部品である。

本実施形態に係るインホイールモータ１は、アウターロータ型であり、アウターロータであるロータコアが回転し、これと一体にモータケース３、ホイール２及びシャフト４が回転する。あわせて、モータケース３に固定されたモータカバー５も回転する。モータカバー５は内径部にシール本体１４（図２参照）を固定するハウジング９を有しており、円筒状のハウジング９がモータ固定部７を囲むように配置されている。一方、ハブユニット６の外筒部分は回転しない固定部であり、これに固定されたモータ固定部７も回転しない。回転部であるハウジング９の内周部１６（図２参照）と、固定部であるモータ固定部７の外径部との間の開口部８には、シール構造１０が介在している。

図２は、図１に示したシール構造１０の拡大図を示している。シール構造１０は、開口部８をシールして、ハウジング９の内部すなわちインホイールモータ１の内部への防水又は防塵のための構造である。より具体的には、シール構造１０によるシールにより、インホイールモータ１の外部（Ｂ部）からの液体や粉体等の異物がインホイールモータ１の内部（Ｂ部）のモータ構造への侵入が防止される。異物である液体としては、例えば泥水、洗車水及び塩水が挙げられ、粉体としては、例えば土砂や鉄粉が挙げられる。

シール構造１０は、シールプレート１１とシール本体１４とを備えており、これらの部材により開口部８を二重に遮蔽している。シール本体１４は、保持体１２に軟質材のシールゴム１３を固定したものである。シールプレート１１の端部１５とハウジング９の内周部１６との対向部において、シールプレート１１の端部１５は、ハウジング９の端面１７よりハウジング９の内部側にオフセット量ｄだけオフセットされて配置されており、かつ隙間１８が形成されている。シールプレート１１及び保持体１２の材料は例えば板金製であり、シールゴム１３の材料は例えばニトリルゴムである。

シールプレート１１の端部１５がオフセットされているので、外部から開口部８に向かってくる（矢印ａ参照）泥水等の液体の水切りがハウジング９の端面１７で行なわれる。このことにより、泥水等の液体が直接隙間１８に侵入することが防止される。この侵入防止の効果は、粉体等の固形物であっても同様である。隙間１８の大きさは例えば０．５〜１．５ｍｍの範囲内である。

また、隙間１８が形成されている部分においては、空間が狭められているので、外部から侵入しようとする異物にとって侵入の抵抗となり、隙間１８によりラビリンスシールの効果が発揮される。また、隙間１８が形成されていることにより、固定部であるシールプレート１１は、回転部であるハウジング９上を摺動することがないので、シールプレート１１がハウジング９の回転の抵抗になることがなく、シールプレート１１が摩耗することもなく、シールプレート１１によるシール効果は転がり抵抗を増加させることなく発揮される。

すなわち、シール構造１０は、シールプレート１１の形状及びハウジング９との相対的な位置関係により、水切り効果及びラビリンスシール効果を発揮させるようにして、転がり抵抗を増加させることなく、シール効果を高めている。以下に説明するとおり、シール構造１０は、シールプレート１１に加え、シール本体１４を備えていることにより、シール効果をさらに高めるようにしている。

前記のとおり、シール本体１４は、保持体１２にシールゴム１３を一体成形したものである。シールゴム１３には、主リップ２１と補助リップ２２と副リップ２３が形成されている。シール本体１４はハウジング９に固定されており、ハウジング９と一体に回転する。この回転により、主リップ２１と補助リップ２２は固定部であるモータ固定部７上を摺動し、副リップ２３は固定部であるシールプレート１１上を摺動する。図２において、シールプレート１１とシール本体１４との間に空間２０及び空間２５が形成されており、副リップ２３は空間２０及び空間２５を横切るように延出している。

本実施形態においては、前記のとおりシールゴム１２は、主リップ２１に加え補助リップ２２及び副リップ２３を備えているので、シールの確実性が高められている。すなわち、空間２０内に侵入した異物がさらに空間２５に侵入しインホイールモータ１の内部側に向う進行については、シールプレート１１に当接した副リップ２３によるシールにより防止され、異物が副リップ２３を通過したとしても、後記のように空間２５をグリース溜りとした構成では、そのグリースによって異物の進行を防止できる。

この構成において、空間２５に異物が侵入しても、主リップ２１及び補助リップ２２により異物の進行が防止される。一般に、主リップ２１及び補助リップ２２と固定部７の間に設けた空隙２４はグリース溜りとして設定されており、そのグリースによっても異物の侵入を防止できる。補助リップ２２については、インホイールモータ１内部からの鉄粉等の異物の侵入を防止し、主リップ２１を保護する役目も果たしている。

ここで、シール抵抗はモータ効率に影響し、電気消費を悪化させる要因の一つであるので、シール抵抗を小さく抑えることで電気消費の悪化を防止できる。この点、シール構造１０は、副リップ２３を備えていることにより主リップ２１とモータ固定部７との圧接力を弱めることができるので、シール構造１０全体としての転がり抵抗を低減できる。このことは、アウタロータ型のインホイールモータは歯車機構及びオイル循環機構がなく転がり抵抗が少なく電気消費量の悪化を防止できるという同モータの長所を損なうことがなく、シール構造１０は同モータによる省エネルギー効果に寄与する。

本実施形態では、図２に示したように、副リップ２３はシールプレート１１にラップするように延出している。この構成によれば、副リップ２３のシールプレート１１への追従性が高まり圧接力を高めることなくシール性が向上するとともに、回転に伴うシール抵抗を小さく抑えることができる。このことは、シール構造１０全体としての転がり抵抗を一層低減できることになり、アウタロータ型のインホイールモータによる省エネルギー効果への寄与の度合いが高まる。また、外部から侵入した異物による圧力により、副リップ２３がシールプレート１１に押し付けられることによってもシール性が向上する。

また、図２において、副リップ２３、シールプレート１１、固定部７及び主リップ１１で囲まれる空間２５をグリース溜りとしていることが好ましい。この構成によれば、図２のように固定部７との間に間隔をあけるようにシールプレート１１の形状を設定することにより空間２５を広くできるので、空間２５に十分な量のグリースを溜めることができ、長期間のシール性と潤滑性を確保することができる。あわせて、空間２５内のグリースによって空間２５内への異物の侵入防止効果も高まる。

前記のように空間２５をグリース溜りとし、さらに空隙２４はグリース溜りであり、十分な量のグリースをシール構造１０中に介在させることができる。このことにより、長期間のシール性と潤滑性を確保できる効果が高まり、空間２５及び空隙２４内のグリースによる異物の侵入防止効果も高まる。

図３は本発明の別の一実施形態に係るシール構造１０の拡大図を示している。本図に示したシール構造１０は、図２に示したシール構造１０に対して、インホイールモータ１の外部側（Ｂ部側）にシールカバー３０を追加したものである。シールカバー３０は開口部８を遮蔽し、かつハウジング９と対向する外周部３１を設けており、外周部３１とハウジング９との間に隙間３２が形成されている。この構成によれば、外部から向かってくる（矢印ａ参照）泥水等の異物のシールプレート１１への直撃を避けることができ、シール効果を高めることができる。

また、隙間３２が形成されていることにより、固定部であるシールカバー３０は、回転部であるハウジング９と摺動することがないので、シールカバー３０はハウジング９の回転の抵抗になることがなく、シールカバー３０が摩耗することもなく、シールカバー３０によるシール効果は、シールプレート１１によるシールと同様に、転がり抵抗を増加させることなく発揮される。

以上のように本実施形態に係るシール構造１０によれば、シールプレート１１の形状及びハウジング９との相対的な位置関係により、水切り効果及びラビリンスシール効果を発揮させるようにしてシール効果が高まることに加え、シールゴム１３は、主リップ２１に加え副リップ２３を備えているのでシールの確実性が高まる。

シール効果が高まりかつシールの確実性が高まることは、インホイールモータ１の内外の温度差によるインホイールモータ１内部の圧力変化により外部からの異物が侵入し易くなることの対策にもなる。具体的には、例えば車両が高速走行後、停車した場合、モータ構造を構成するコイルに電流が流れないのでインホイールモータ１の内部温度が下がり、インホイールモータ１の内部の圧力が走行時に対して低下するので、その後の環境によっては外部からの水等の異物侵入の可能性が生じる。本実施形態に係るシール構造１０は、前記のとおりシール効果が高まりかつシールの確実性が高まるので、インホイールモータ１内部の圧力変化により外部からの異物が侵入し易くなっても、特に副リップ２３の作用によってシール効果を発揮することができる。

加えて、前記のようにシールの確実性が高まることは、地面に近く異物が侵入し易い場所で使用するインホイールモータのシール構造に適しており、シールプレート１１が前記のとおりハウジング９の回転の抵抗になることも摩耗することもないことや、シール構造１０全体としての転がり抵抗を低減できることは、回転部を有するインホイールモータ１のシール構造に適している。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限るものではなく適宜変更した構成も含まれる。例えば前記実施形態のインホイールモータ１は一例であり、アウターロータ型の構造を変えない範囲で適宜変更してもよい。また、シールゴム１３に形成した主リップ２１、副リップ２３及び補助リップ２２はそれぞれ１つの例で説明したが、複数でもよく、特に副リップ２３は複数にするとシール効果向上に有利になる。また、シール本体１４を複数用いて開口部８を三重以上に遮蔽してもよい。

１ インホイールモータ
２ ホイール
３ モータケース
５ モータカバー（回転部）
７ モータ固定部（固定部）
９ ハウジング（回転部）
１０ シール構造
１１ シールプレート
１２ 保持体
１３ シールゴム
１４ シール本体
１５ シールプレートの端部
１６ ハウジングの内周部
１７ ハウジングの端面
１８，３２ 隙間
２０，２５ 空間
２１ 主リップ
２２ 補助リップ
２３ 副リップ
２４ 空隙
３０ シールカバー
３１ シールカバーの外周部

また、図２において、副リップ２３、シールプレート１１、固定部７及び主リップ２１で囲まれる空間２５をグリース溜りとしていることが好ましい。この構成によれば、図２のように固定部７との間に間隔をあけるようにシールプレート１１の形状を設定することにより空間２５を広くできるので、空間２５に十分な量のグリースを溜めることができ、長期間のシール性と潤滑性を確保することができる。あわせて、空間２５内のグリースによって空間２５内への異物の侵入防止効果も高まる。

Claims (4)

1. 電気自動車の車輪の駆動に用いられるアウタロータ型のインホイールモータのシール構造であって、
   前記シール構造は、ロータと一体に回転するモータカバーの内径部のハウジングと固定部との間に形成した開口部をシールして、前記ハウジング内の防水又は防塵のための構造であり、
   前記開口部をシールプレートと保持体にシールゴムを固定したシール本体とで遮蔽し、かつ前記シールプレートと前記シール本体との間に空間を形成し、
   前記シールプレートの端部と前記ハウジングの内周部との対向部において、前記シールプレートの端部は、前記ハウジングの端面より前記ハウジングの内部側にオフセットされて配置されており、かつ前記対向部に隙間が形成されており、
   前記シールゴムに、前記固定部に当接する主リップと、前記空間を横切るように延出させ前記シールプレートに当接する副リップを形成していることを特徴とするシール構造。
2. 前記副リップは、前記シールプレートとラップするように延出している請求項１に記載のシール構造。
3. 前記副リップ、前記シールプレート、前記固定部及び前記主リップで囲まれる空間をグリース溜りとしている請求項１又は２に記載のシール構造。
4. 前記インホイールモータの外部側にシールカバーをさらに設けており、前記シールカバーは前記開口部を遮蔽し、かつ前記ハウジングと対向する外周部を設け、前記外周部と前記ハウジングとの間に隙間が形成されている請求項１から３のいずれかに記載のシール構造。

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