JP2019192491A - 車両の軸アース装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、回転軸の外周面以外の部位から、当該回転軸にアースが施せる車両のアース装置を提供する。【解決手段】本発明は、回転軸１ａと接触するアース部材１９を有し、アース部材１９を通じて回転軸１ａをアースする軸アース装置１５で、アース部材１９は、回転軸１ａの端面と摺接して導通する摺接部２１を有するものとした。【選択図】図１

Description

本発明は、回転軸に対してアースを施す車両の軸アース装置に関する。

電動自動車やハイブリッド車などの車両には、インバータで制御されるモータを駆動源として車輪を駆動する駆動システムが採用されている。
ところで、車両に搭載されるモータは、インバータのスイッチングがもたらすノイズによりノイズ成分の電位がロータに誘起され、同電位が回転軸に帯電して、外部機器に影響を与えたり、モータから車輪までの伝達経路中のベアリングを損耗させたりする。

このため車両は、軸アース装置を設けて、回転軸に帯電した電位をアースすることが行われている。
車両に採用されている軸アース装置の多くは、アース部材の先端部を回転軸の外周面に押し当て（摺接）、アース部材を通じ、回転軸に帯電した電位をアースさせる構造が用いられている（特許文献１を参照）。

特開２０１４−１６０５６６号公報

しかしながら、上記のような回転軸の外周面にアース部材を接触させる構造は、回転軸の円周面上において、アース部材を接触させるための領域が必要である。
このため、同領域が確保できない場合、別途、アース部材と接触する接触部分を確保するために、回転軸の軸長を長くしなければならない問題がある。
そこで、本発明の目的は、回転軸の外周面以外の部位から、当該回転軸にアースが施せる車両の軸アース装置を提供する。

本発明の態様は、回転軸と接触するアース部材を有し、アース部材を通じて回転軸をアースする軸アース装置であって、アース部材は、回転軸の端面と摺接して導通する摺接部を有するものとした。

本発明によれば、回転軸の端面にアース部材を接触させてアースする構造により、回転軸の外周面上においてアース接地を行う領域の確保が困難な場合、回転軸の軸長を長くすることなく、回転軸にアースを施すことができる。
それ故、回転軸の外周面以外の部位から、当該回転軸にアースを施すことができる。

本発明の第１の実施形態に係る態様となる軸アース装置を適用した電動自動車(車両)の動力システムを示す平面図。 図１中のＡ部に適用した軸アース装置を拡大して示す断面図。 図２中の矢視Ｂ方向から見た軸アース装置の側面図。 本発明の第２の実施形態に係る態様となる軸アース装置を示す断面図。 図４中の矢視Ｃ方向から見た軸アース装置の側面図。

以下、本発明を図１から図３に示す第１の実施形態にもとづいて説明する。
図１は、本発明を適用した車両、例えば電動自動車の駆動システムの主要部を示す。
駆動システムの主要部を説明すると、図１中の符号１は横置きのモータを示し、３は同モータ１の出力軸１ａに直結される減速機を示し、５は同減速機３の出力部に直結されるデファレンシャルを示し、７は同デファレンシャル５から車幅方向左右に分岐された一対のドライブシャフトを示し、９は同ドライブシャフト７へ伝わる回転力により回転される車輪を示している。

モータ１は、出力軸１ａを含むロータ１ｂとステータ１ｃとを有して構成される。
減速機３は、大小の各種ギヤ３ａ〜３ｃを噛み合せたギヤトレーンを有する。ちなみに、符号３ｅ，３ｆは、ギヤ３ａ〜３ｃが組み付いた軸部材を示す。
モータ１のステータ１ｃには、インバータ１１が接続され、モータ１へ供給される電源周波数が制御される。つまり、電動自動車は、インバータ１１を用いたモータ１の出力制御により、車輪９へ伝わる回転力や回転速度が制御されて、走行が行われる。むろん、出力軸１ａや軸部材３ｅ，３ｆなど回転軸の各部は、ベアリング１３にて回転自在に支持される。

こうした電動自動車は、インバータ１１のスイッチングがもたらすノイズにより、ノイズ成分の電位がロータ１ｂに誘起される。このため、電動自動車では、帯電した電位をアースするべく、ロータ１ｂと導通する回転軸に軸アース装置１５が設けられる（外部機器やベアリング１３への影響を防ぐため）。
さらに述べると軸アース装置１５は、モータ１から車輪９までの伝達経路のうちの回転軸に対して配置されるものである。ここでは軸アース装置１５は、例えば、モータ１の出力軸１ａ（本願発明の回転軸に相当）、具体的には外部に露出する端面に組み付けられる。もちろん、他の回転軸の端面に組み付けても構わない。この軸アース装置１５の構造が、図２に拡大して示されている。

つぎに、図２を参照して軸アース装置１５について説明する。
軸アース装置１５は、出力軸１ａの端面へ向かって付勢される軸アース１９（本願のアース部材に相当）を有する構造となっている。
すなわち軸アース１９は、例えば柱形の導電体から構成される。そして、軸アース１９は、出力軸１ａの端方において、出力軸１ａの軸心方向に沿って配置される。この軸アース１９の基端部となる、出力軸１ａから離れた側の端部には、不動部材（例えばモータハウジングやモータフレームなど）から延びる付勢部材２２が設けられている。この付勢部材２２の付勢力によって、軸アース１９の先端部、すなわち出力軸１ａと接近した側の端部（先端部）が、出力軸１ａの端面１ｘ、具体的には端面１ｘの軸中心へ向かって付勢される。ちなみに軸アース１９の先端部は、円錐状、具体的には円錐台形状に形成されている。

これにより、軸アース１９の先端の円錐状部分１９ａは、出力軸１ａの軸心方向から出力軸１ａの端面１ｘの軸中心と接触する。つまり、軸アース１９の先端部は、回転する出力軸１ａの端面１ｘと摺接する摺接部２１となる。
この摺接部２１により、軸アース１９を通じて、出力軸１ａに帯電する電位がアースされる。

また端面１ｘの軸中心の端面部分は、出力軸１ａの先端部が挿入可能な大きさの凹部２３が形成されている。凹部２３の底部は、軸アース１９の円錐面と摺接可能とされる円錐状に形成され（ここでは円錐台形状）、軸アース１９の摺接部２１（先端部）が凹部２３の円錐台状面と接触することを利用して、接触面積を稼いだり、軸アース１９の軸ぶれを抑える構造としている。

特に凹部２３の底部には、図３にも示されているように軸アース１９の先端部と接触する壁面部分（底部部分）から、軸アース１９の径方向外方へ貫通する貫通孔２５が複数、ここでは二つ十字形に設けられている。この貫通孔２５により、軸アース１９の壁面と凹部２３の壁面との接触によって軸アース１９の磨耗粉（図示しない）が生ずる場合、出力軸１ａの回転（遠心力）により、凹部２３内から外方へ排出される構造にしている。

つぎに、このように構成された軸アース装置１５の作用について説明する。
電動自動車が、モータ１を励磁して走行を始めるとする。
このとき軸アース１９の先端部は、図１および図２に示されるように出力軸１ａの凹部２３内へ挿入され、凹部２３の底部と接触している。
すると、モータ１の励磁に伴い、軸アース１９の先端部の円錐面は、回転する出力軸１ａの端面と摺接、具体的には同端面の軸中心に有る凹部２３の底面、すなわち円錐面と摺接する。つまり、軸アース１９は、出力軸１ａと導通する。

この導通により、出力軸１ａに帯電したノイズ成分（インバータ１１の作動による）の電位は、軸アース１９を通じてアースされる。これにより、ノイズ成分の電位を要因とした外部機器やベアリング１３への影響は抑えられる。
特に軸アース１９と凹部２３との接地(アース)は、円錐面下といった広い接触面積や軸アース１９の軸ぶれを抑えられる状況下行われるので、安定した接地状態が確保され続けられる。

このとき、軸アース１９の先端部と凹部２３の底部との摺接により、磨耗粉が凹部２３内部で生じた場合、同磨耗粉は、回転軸１ａの遠心力により、凹部２３の底部に形成した貫通孔２５を通じて外部へ排出される。
以上、本実施形態のように出力軸１ａ（回転軸）の端面１ｘに軸アース１９を接触させてアースする構造により、回転軸１ａの外周面以外の部位から出力軸１ａにアースを施すことができ、出力軸１ａ（回転軸）の外周面上でアースを行う領域の確保が困難な場合には有効である。

特に、同アース構造は、出力軸１ａ（回転軸）の外周面からアースするのではなく、出力軸１ａ（回転軸）の端面１ｘからアースするので、別途、回転軸の軸長を長くする手立ては不要である。
しかも、軸アース１９を出力軸１ａ（回転軸）の端面１ｘの軸心部分に接触させる構造は、簡単な構造である。特に、端面１ｘの軸心部分に設けた凹部２３の底部に軸アース１９の摺接部２１（先端部）を接触させる構成にすると、安定した接地状態が確保される。そのうえ、凹部２３の底部および摺接部２１（先端部）は、円錐状に形成したことにより、接触面積が稼げ、さらには軸アース１９の軸ぶれが抑えられるので、安定した接地状態を確保し続けることができる。

加えて、貫通孔２５を通じて軸アース１９の磨耗粉を凹部２３の底部部分から外部へ排出させるようにしたことにより、磨耗粉が軸アース１９と凹部２３との間で詰まることはなくなり、安定した接地状態が約束できる。
図４および図５は、本発明の第２の実施形態を示す。
本実施形態は、第１の実施形態のように軸アース１９を出力軸１ａ（回転軸）の端面１ｘの軸心部分に接触させるのではなく、出力軸１ａの軸心とオフセットした端面部分に接触させるようにしたものである。

但し、図４および図５において、第１の実施形態と同じ部分には同一符号を付して、その説明を省略した。
こうした出力軸１ａのアース構造でも、第１の実施形態と同様、出力軸１ａ（回転軸）の端面１ｘから、出力軸１ａ（回転軸）にアースを施すことができる。
特に図４および図５に示されるように本実施形態は、出力軸１ａ（回転軸）の軸中心とオフセットした端面部分には、出力軸１ａの軸中心を中心とした環状の凹部３１が形成され、出力軸１ａ（回転軸）の摺接部２１（先端部）が、凹部３１の一部へ挿入されて凹部３１の底部と接触する構成にしてあるので、安定した接地状態が確保できる。しかも、環状の凹部３１の採用により、軸アース１９の磨耗粉は、回転する出力軸１ａがもたらす遠心力により、外部に排出されるので、磨耗粉が詰まる心配はない。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。例えば実施形態は、モータの出力軸を端面からアースしたが、これに限らず、他の減速機の回転軸の端面からアースしてもよい。むろん、複数の回転軸の端面にアースを施すようにしても構わない。

１ モータ
１ａ 出力軸（回転軸）
１５ 軸アース装置
１９ 軸アース（アース部材）
２１ 摺動部
２３、３１ 凹部
２５ 貫通孔

Claims (7)

1. 回転軸と接触するアース部材を有し、前記アース部材を通じて前記回転軸をアースする車両の軸アース装置であって、
   前記アース部材は、前記回転軸の端面と摺接して導通する摺接部を有する
   ことを特徴とする車両の軸アース装置。
2. 前記摺接部は、前記回転軸の軸心方向から、前記回転軸の軸中心の端面部分と接触する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両の軸アース装置。
3. 前記回転軸の軸中心の端面部分は、凹部を有し、
   前記摺接部は、前記凹部内へ挿入されて当該凹部の底部と接触する
   ことを特徴とする請求項２に記載の車両の軸アース装置。
4. 前記凹部の底部および前記摺接部は、円錐状である
   ことを特徴とする請求項３に記載の車両の軸アース装置。
5. 前記凹部の底部は、前記摺接部と摺接する底部部分から前記回転軸の径方向外方へ貫通する貫通孔を有する
   ことを特徴とする請求項４に記載の車両の軸アース装置。
6. 前記摺接部は、前記回転軸の軸心方向から、前記回転軸の軸中心とオフセットした端面部分と接触する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両の軸アース装置。
7. 前記回転軸の軸中心とオフセットした端面部分は、前記回転軸の軸中心を中心とした環状の凹部を有し、
   前記摺接部は、前記凹部の一部へ挿入されて当該凹部の底部と接触する
   ことを特徴とする請求項６に記載の車両の軸アース装置。

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