JP2020060240A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機ハウジングと電動機内の回転軸との間の導通を低い体積抵抗率で確保すること。
【解決手段】回転軸（５１）に摺動可能に接するリップ（３２，３３）を有し、回転軸（５１）とハウジング（５２）との間に配されて機外からの異物の侵入を抑えつつ機内に潤滑材をシールする導電性の弾性体部（３０）と、弾性体部（３０）と一体に形成され、ハウジング（５２）の内周面に接する導通面（第３の導通面１０３）を有する導電性の補強環（２０）と、回転軸（５１）側で弾性体部（３０）に接する第１の導通面（１０１）及びハウジング（５２）側で補強環（２０）に接する第２の導通面（１０２）を有し、第１の導通面（１０１）と第２の導通面（１０２）との間の導電性が弾性体部（３０）よりも高い導電用金属環（４０）とを備えるオイルシール（１）である密封装置とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータに接続された回転軸とハウジングとの間をシールする密封装置に関する。

一般に、ＥＶ（Electric Vehicle）及びＨＶ（Hybrid Vehicle）において、モータの回転軸とハウジングとの間には、機内に密封されている潤滑材の機外への漏洩を防止するために、オイルシールである密封装置が設けられている。
このようなＥＶ及びＨＶでは、モータに生じる誘起電流によって電磁ノイズが生じ、カーオーディオのＡＭラジオに影響を与えることがある。

従来技術の一例である特許文献１には、電動機からの電磁ノイズの発生を低減させることを目的とし、電気自動車の動力伝達系において、金属製の電動機ハウジングと電動機内の回転軸とを電気的に導通させ、回転軸に誘起された電磁ノイズを金属製の電動機ハウジングに逃がす技術が開示されている。
特に、特許文献１の図４には、電動機ハウジング（１４）と電動機（１０）内の回転軸（１８）とを導電性ゴムから構成されたオイルシール（８６）によって電気的に導通させることで、回転軸に誘起された電磁ノイズを金属製の電動機ハウジングに逃がす技術が開示されている。

特開２０００−２４４１８０号公報

上記の従来技術によれば、モータに接続された回転軸とハウジングとの間の電気的な導通を確保することは可能であるが、体積抵抗率については改善の余地がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、モータに接続された回転軸とハウジングとの間の導通を低コスト且つ省スペースでスムーズに行うことを目的とする。

上述の課題を解決して目的を達成する本発明は、モータに接続された回転軸とハウジングとの間に配されて機内と機外とをシールする密封装置であって、前記回転軸に摺動可能に接するリップを有し、前記回転軸と前記ハウジングとの間に配されて前記機外からの異物の侵入を抑えつつ前記機内に潤滑材をシールする導電性の弾性体部と、前記弾性体部と一体に形成され、前記ハウジングの内周面に接する導通面を有する導電性の補強環と、前記回転軸側で前記弾性体部に接する第１の導通面及び前記ハウジング側で前記補強環に接する第２の導通面を有し、前記第１の導通面と前記第２の導通面との間の導電性が前記弾性体部よりも高い導電用金属環とを備える密封装置である。

又は、本発明は、モータに接続された回転軸とハウジングとの間に配されて機内と機外とをシールする密封装置であって、前記回転軸に摺動可能に接するリップを有し、前記回転軸と前記ハウジングとの間に配されて前記機外からの異物の侵入を抑えつつ前記機内に潤滑材をシールする導電性の弾性体部と、前記弾性体部と一体に形成され、一端が前記ハウジングとの間にスペースを形成する補強環と、一端が前記スペースにはめ込まれ、前記回転軸側で前記弾性体部に接する第１の導通面及び前記ハウジングに接する第２の導通面を有し、前記第１の導通面と前記第２の導通面との間の導電性が前記弾性体部よりも高い導電用金属環とを備える密封装置である。

本発明によれば、モータに接続された回転軸とハウジングとの間の導通を低コスト且つ省スペースでスムーズに行うことができる、という効果を奏する。

実施形態１に係る密封装置であるオイルシールの装着状態を示す断面図である。 実施形態１に係る密封装置であるオイルシールにおいて、回転軸からハウジングへの誘起電流の流れを説明する図である。 実施形態２に係る密封装置であるオイルシールの装着状態を示す断面図である。 実施形態２に係る密封装置であるオイルシールにおいて、回転軸からハウジングへの誘起電流の流れを説明する図である。

本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。
ただし、本発明は、以下の実施形態の記載によって限定解釈されるものではない。

＜実施形態１＞
図１は、本実施形態に係る密封装置であるオイルシール１の装着状態を示す断面図である。
図１に示すオイルシール１は、回転軸５１とハウジング５２との間に配されて機内Ａと機外Ｂとをシールする密封装置である。
図１に示す回転軸５１は、図示しないモータに接続されて回転し、ハウジング５２は、接地されている。
また、図１に示すオイルシール１は、シール部１０と、導電用金属環４０とを備え、機外Ｂから機内Ａへの異物の侵入を抑えるとともに機内Ａの潤滑材の機外Ｂへの漏洩を防止しつつ、回転軸５１とハウジング５２との間の導通をスムーズに行うことができる。

シール部１０は、補強環２０と、弾性体部３０とを備え、補強環２０と弾性体部３０とは、一体に形成されている。
また、シール部１０は、ハウジング５２の内周側（矢印ｄ方向）の面である内周面５２ａに装着されている。

補強環２０は、回転軸５１の軸線ｘを中心として金属により形成された導電性の金属環である。
補強環２０の材料としては、ステンレス鋼及び冷間圧延鋼（ＳＰＣＣ）を例示することができる。
また、補強環２０は、プレス加工又は鍛造によって成形することができる。

弾性体部３０は、回転軸５１の軸線ｘを中心として弾性材料により形成された略環状の導電性の弾性体である。
弾性体部３０の材料としては、合成ゴムを例示することができる。
ここで、合成ゴムとしては、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）及びフッ素ゴム（ＦＫＭ）を例示することができる。

また、弾性体部３０は、成形型を用いて架橋によって成形することができる。
より具体的には、弾性体部３０は、成形型内に配された補強環２０に未架橋のゴム材料を接して配し、この成形型により挟んだ状態で成形型内の閉空間を加熱及び加圧することで、架橋により補強環２０と一体に形成される。
なお、補強環２０と弾性体部３０との間には接着材が塗布されている。

補強環２０は、円筒部２０ａと、外周側円盤部２０ｂと、テーパー部２０ｃと、内周側円盤部２０ｄとを備え、円筒部２０ａ、外周側円盤部２０ｂ、テーパー部２０ｃ及び内周側円盤部２０ｄは、一体に形成されている。
また、外周側円盤部２０ｂ、テーパー部２０ｃ及び内周側円盤部２０ｄは、全体が略Ｓ字状のフランジ部を形成している。

円筒部２０ａは、軸線ｘに略平行な方向に延びる円筒状の部分であり、ハウジング５２の内周面５２ａに接するように、はめ合わせられている。
外周側円盤部２０ｂは、円筒部２０ａの外側（矢印ａ方向）の端部から内周側（矢印ｄ方向）に向かって形成された中空円盤状の部分である。
テーパー部２０ｃは、外周側円盤部２０ｂの内周側（矢印ｄ方向）の端部から更に内周側（矢印ｄ方向）及び内側（矢印ｂ方向）に向かって形成された中空円盤状の部分である。
内周側円盤部２０ｄは、テーパー部２０ｃの内周側（矢印ｄ方向）の端部から更に内周側（矢印ｄ方向）に向かって形成された中空円盤状の部分である。
なお、円筒部２０ａは、未装着状態では外周側（矢印ｃ方向）に向かって膨らんだ形状であってもよい。

また、補強環２０の装着前には、機械的手段又は化学的手段により、円筒部２０ａの内周面２０ａ１及び外周面２０ａ２の地金を露出させ、補強環２０とハウジング５２との導通を確保する。
これは、補強環２０と弾性体部３０との間に塗布された接着材の一部が補強環２０の外周面２０ａ２にも残存しており、この接着材によって導通が阻害されるためである。
ここで、機械的手段としては、研磨及び切削を例示することができ、化学的手段としては、接着材を除去可能な溶液への浸漬を例示することができる。
このような接着材を除去可能な溶液としては、アルカリ洗浄剤又は溶剤を例示することができる。

弾性体部３０は、リップ被覆部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ及びリップ腰部３０ｅと、リップ３１，３２，３３とを備え、補強環２０を外側（矢印ａ方向）、外周側（矢印ｃ方向）の一部及び内周側（矢印ｄ方向）から覆って、補強環２０に一体に形成されている。

リップ被覆部３０ａは、補強環２０の円筒部２０ａにおける外周側（矢印ｃ方向）の一部を覆っている。
リップ被覆部３０ｂは、補強環２０の外周側円盤部２０ｂを外側（矢印ａ方向）から覆っている。
リップ被覆部３０ｃは、補強環２０のテーパー部２０ｃを覆い、リップ３１の基部である。
リップ被覆部３０ｄは、補強環２０の内周側円盤部２０ｄを外側（矢印ａ方向）から覆っている。
リップ腰部３０ｅは、補強環２０の内周側円盤部２０ｄにおける内周側（矢印ｄ方向）の端部の近傍に位置する、リップ３２，３３の基部である。
また、リップ３１は、図示しない構成に摺動可能に接し、リップ３２，３３は、回転軸５１に摺動可能に接し、リップ３１，３２は、機外Ｂから機内Ａへの異物の侵入を抑えつつ、リップ３３は、機内Ａの潤滑材の機外Ｂへの漏洩を防止する。
なお、弾性体部３０によって、機外Ｂから機内Ａへの異物の侵入を抑えつつ、機内Ａの潤滑材の機外Ｂへの漏洩を防止することが可能であれば、リップ３１，３２，３３のすべてが設けられていなくてもよく、弾性体部３０は、少なくとも一つのリップを備えていればよい。

導電用金属環４０は、回転軸５１の軸線ｘを中心として金属により形成された導電性の金属環であり、シール部１０の機内Ａ側に形成されたスペースに、補強環２０に沿ってはめられている。
導電用金属環４０は、外周側円筒部４０ａと、外周側円盤部４０ｂと、テーパー部４０ｃと、内周側円盤部４０ｄと、内周側円筒部４０ｅとを備え、外周側円筒部４０ａ、外周側円盤部４０ｂ、テーパー部４０ｃ、内周側円盤部４０ｄ及び内周側円筒部４０ｅは、一体に形成されている。

外周側円筒部４０ａは、補強環２０の円筒部２０ａの内周側（矢印ｄ方向）に接し、外周側円盤部４０ｂは、補強環２０の外周側円盤部２０ｂの内側（矢印ｂ方向）に接し、テーパー部４０ｃは、補強環２０のテーパー部２０ｃの内側（矢印ｂ方向）に接し、内周側円盤部４０ｄは、補強環２０の内周側円盤部２０ｄの内側（矢印ｂ方向）に接し、内周側円筒部４０ｅは、弾性体部３０のリップ腰部３０ｅの外周側（矢印ｃ方向）に接する。
なお、導電用金属環４０の材料としては、補強環２０と同様に、ステンレス鋼及び冷間圧延鋼（ＳＰＣＣ）を例示することができる。
また、導電用金属環４０は、プレス加工又は鍛造によって成形することができる。
ただし、導電用金属環４０は、回転軸５１とハウジング５２との間の導通を確保することが可能であればよく、その構造及び形成材料は特定のものに限定されないが、導電用金属環４０の材料は、少なくとも弾性体部３０よりも体積抵抗率が低い材料を用いる。

なお、内周側円筒部４０ｅの内周面４０ｅ１及び外周側円筒部４０ａの外周面４０ａ１に対しては、上述の円筒部２０ａの内周面２０ａ１及び外周面２０ａ２と同様に、装着前に機械的手段又は化学的手段により導電用金属環４０の地金を露出させることで補強環２０と導電用金属環４０との導通を確保するとよい。
これは、導電用金属環４０の外周面が酸化被膜等の絶縁被膜により覆われていると、この絶縁被膜により導通が阻害されることがあるからである。
ここで、機械的手段としては、上述のように研磨及び切削を例示することができ、化学的手段としては、酸化被膜を除去可能な溶液への浸漬を例示することができる。
このような酸化被膜を除去可能な溶液としては、塩酸又は硫酸等の酸性溶液を例示することができる。
このように、装着前に導通面となる部分の地金を露出させると、導通をスムーズにすることができる。

図２は、本実施形態に係る密封装置であるオイルシール１において、回転軸５１からハウジング５２への誘起電流の流れを説明する図である。
ここで、導電用金属環４０とリップ腰部３０ｅとが接した面を第１の導通面１０１とし、ハウジング５２側の導電用金属環４０と補強環２０とが接した面を第２の導通面１０２とし、補強環２０とハウジング５２とが接した面を第３の導通面１０３とする。
図２に示すように、回転軸５１に接続された図示しないモータで生じた誘起電流は、弾性体部３０のリップ３２，３３からリップ腰部３０ｅへ流れ、リップ腰部３０ｅへ到達した電流は、第１の導通面１０１から弾性体部３０よりも体積抵抗率の低い、すなわち導電性の高い導電用金属環４０に流れ、導電用金属環４０を流れた電流は、第２の導通面１０２から補強環２０及び第３の導通面１０３を介してハウジング５２へと流れる。

従来の構成では、モータに生じる誘起電流は弾性体部３０内を回転軸５１からハウジング５２へ流れるため、弾性体部３０における体積抵抗率が大きいという問題があった。
そのため、この誘起電流によって電磁ノイズが生じ、カーオーディオのＡＭラジオが影響を受けるおそれがあった。
しかしながら、上述したように、導電用金属環４０を経由する導通経路を設けることにより、誘起電流の体積抵抗率を低くすることができる。
導電用金属環４０は、低コストであり占有スペースも小さいため、導電用金属環４０によれば、低コスト且つ省スペースで導通経路を確保することができる。

なお、本実施形態においては、機械的手段又は化学的手段により補強環２０の地金を露出させているが、本発明はこれに限定されるものではない。
補強環２０の地金が露出した部分を接着材の塗布前にマスキングテープにより覆い、その後の装着前にこのマスキングテープを剥がすことで導通を確保してもよい。
マスキングテープを用いることにより、機械的手段及び化学的手段を用いることなく導通を確保することができる。

以上説明したように、本実施形態によればモータに接続された回転軸とハウジングとの間の導通を低コスト且つ省スペースでスムーズに行うことができる。

＜実施形態２＞
実施形態１では補強環２０に沿った形状の導電用金属環４０によって電動機内のハウジング５２と回転軸５１との間を導通する形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
本実施形態では、実施形態１とは異なる形状の導電用金属環を設ける形態について説明する。

図３は、本実施形態に係る密封装置であるオイルシール２の装着状態を示す断面図である。
図３に示すオイルシール２は、図１に示す補強環２０に代えて補強環２１を備え、図１に示す導電用金属環４０に代えて導電用金属環４１を備える点が図１に示すオイルシール１と異なり、その他の構成は同じである。

補強環２１は、外周側円筒部２１ａと、外周側円盤部２１ｂと、テーパー部２１ｃと、内周側円盤部２１ｄと、外周側円筒部２１ａに連なって設けられた屈曲部２１ｅと、屈曲部２１ｅに連なって設けられた内周側円筒部２１ｆとを備え、外周側円筒部２１ａ、外周側円盤部２１ｂ、テーパー部２１ｃ、内周側円盤部２１ｄ、屈曲部２１ｅ及び内周側円筒部２１ｆは、一体に形成されている。
外周側円筒部２１ａ、外周側円盤部２１ｂ、テーパー部２１ｃ及び内周側円盤部２１ｄの各々は、図１に示す外周側円筒部２０ａ、外周側円盤部２０ｂ、テーパー部２０ｃ及び内周側円盤部２０ｄの各々と同じである。

屈曲部２１ｅは、外周側円筒部２１ａの内側（矢印ｂ方向）の端部から更に内側（矢印ｂ方向）及び内周側（矢印ｄ方向）に向かって形成された中空円盤状の部分である。
内周側円筒部２１ｆは、屈曲部２１ｅの内側（矢印ｂ方向）の端部から軸線ｘに略平行な方向に延びる円筒状の部分である。
屈曲部２１ｅ及び内周側円筒部２１ｆによれば、補強環２１とハウジング５２との間には導電用金属環４１の一端をはめ込むためのスペースが形成される。

なお、補強環２１の材料及び形成方法は、実施形態１の補強環２０と同じである。
また、補強環２１は回転軸５１とハウジング５２との導通経路ではないため、補強環２１の装着前には、機械的手段又は化学的手段により地金を露出させることを要しない。

導電用金属環４１は、シール部１１の機内Ａ側に形成されたスペースにはめられている。
導電用金属環４１は、外周側円筒部４１ａと、外周側円盤部４１ｂと、テーパー部４１ｃと、内周側円筒部４１ｄとを備え、外周側円筒部４１ａ、外周側円盤部４１ｂ、テーパー部４１ｃ及び内周側円筒部４１ｄは、一体に形成されている。

外周側円筒部４１ａは、軸線ｘに略平行な方向に延びる円筒状の部分であり、補強環２１の屈曲部２１ｅ及び内周側円筒部２１ｆにより形成されたスペースにはめ込まれてハウジング５２の内周面５２ａに接する。
外周側円盤部４１ｂは、外周側円筒部４１ａの内側（矢印ｂ方向）の端部から内周側（矢印ｄ方向）に向かって形成された中空円盤状の部分である。
テーパー部４１ｃは、外周側円盤部４１ｂの内周側（矢印ｄ方向）の端部から更に内周側（矢印ｄ方向）及び外側（矢印ａ方向）に向かって形成された中空円盤状の部分である。
内周側円筒部４１ｄは、テーパー部４１ｃの外側（矢印ａ方向）の端部から軸線ｘに略平行な方向に延び、弾性体部３０のリップ腰部３０ｅに接する。
なお、テーパー部４１ｃは、図３に示すように断面において直線状に延びる形状に限定されるものではなく、外周側円盤部４１ｂの内周側（矢印ｄ方向）の端部から内周側円筒部４１ｄの内側（矢印ｂ方向）の端部の間に設けられていればよい。
また、導電用金属環４１の材料及び形成方法は、実施形態１の導電用金属環４０と同じである。

なお、内周側円筒部４１ｄの内周面４１ｄ１及び外周側円筒部４１ａの外周面４１ａ１に対しては、実施形態１と同様に、装着前に機械的手段又は化学的手段により導電用金属環４１の地金を露出させることで導電用金属環４１の導通を確保するとよい。
これは、導電用金属環４１の外周面が酸化被膜等の絶縁被膜により覆われていると、この絶縁被膜により導通が阻害されることがあるからである。
ここで、機械的手段としては、上述のように研磨及び切削を例示することができ、化学的手段としては、上述のように、酸化被膜を除去可能な溶液への浸漬を例示することができる。
このような酸化被膜を除去可能な溶液としては、上述のように、塩酸又は硫酸等の酸性溶液を例示することができる。
このように、装着前に導通面となる部分の地金を露出させると、導通をスムーズにすることができる。

図４は、本実施形態に係る密封装置であるオイルシール２において、回転軸５１からハウジング５２への誘起電流の流れを説明する図である。
ここで、導電用金属環４１とリップ腰部３０ｅとが接した面を第１の導通面１１１とし、導電用金属環４１とハウジング５２とが接した面を第２の導通面１１２とする。
図４に示すように、回転軸５１に接続された図示しないモータで生じた誘起電流は、弾性体部３０のリップ３２，３３からリップ腰部３０ｅへ流れ、リップ腰部３０ｅへ到達した電流は、弾性体部３０と回転軸５１側の導電用金属環４１とが接する第１の導通面１１１から弾性体部３０よりも体積抵抗率の低い、すなわち導電性の高い導電用金属環４１に流れ、導電用金属環４１を流れた電流は、ハウジング５２と導電用金属環４１とが接する第２の導通面１１２からハウジング５２へと流れる。
このように、導電用金属環４１は、第１の導通面１１１と第２の導通面１１２とを導通させる。

以上説明したように、本実施形態によっても、モータに接続された回転軸とハウジングとの間の導通を低コスト且つ省スペースでスムーズに行うことができる。

１，２ オイルシール
１０，１１ シール部
２０ 補強環
２０ａ 円筒部
２０ａ１ 内周面
２０ａ２ 外周面
２０ｂ 外周側円盤部
２０ｃ テーパー部
２０ｄ 内周側円盤部
２１ 補強環
２１ａ 外周側円筒部
２１ｂ 外周側円盤部
２１ｃ テーパー部
２１ｄ 内周側円盤部
２１ｅ 屈曲部
２１ｆ 内周側円筒部
３０ 弾性体部
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ リップ被覆部
３０ｅ リップ腰部
３１，３２，３３ リップ
４０ 導電用金属環
４０ａ 外周側円筒部
４０ａ１ 外周面
４０ｂ 外周側円盤部
４０ｃ テーパー部
４０ｄ 内周側円盤部
４０ｅ 内周側円筒部
４０ｅ１ 内周面
４１ 導電用金属環
４１ａ 外周側円筒部
４１ａ１ 外周面
４１ｂ 外周側円盤部
４１ｃ テーパー部
４１ｄ 内周側円筒部
４１ｄ１ 内周面
５１ 回転軸
５２ ハウジング
５２ａ 内周面
１０１，１１１ 第１の導通面
１０２，１１２ 第２の導通面
１０３ 第３の導通面

Claims (2)

1. モータに接続された回転軸とハウジングとの間に配されて機内と機外とをシールする密封装置であって、
   前記回転軸に摺動可能に接するリップを有し、前記回転軸と前記ハウジングとの間に配されて前記機外からの異物の侵入を抑えつつ前記機内に潤滑材をシールする導電性の弾性体部と、
   前記弾性体部と一体に形成され、前記ハウジングの内周面に接する導通面を有する導電性の補強環と、
   前記回転軸側で前記弾性体部に接する第１の導通面及び前記ハウジング側で前記補強環に接する第２の導通面を有し、前記第１の導通面と前記第２の導通面との間の導電性が前記弾性体部よりも高い導電用金属環とを備える密封装置。
2. モータに接続された回転軸とハウジングとの間に配されて機内と機外とをシールする密封装置であって、
   前記回転軸に摺動可能に接するリップを有し、前記回転軸と前記ハウジングとの間に配されて前記機外からの異物の侵入を抑えつつ前記機内に潤滑材をシールする導電性の弾性体部と、
   前記弾性体部と一体に形成され、一端が前記ハウジングとの間にスペースを形成する補強環と、
   一端が前記スペースにはめ込まれ、前記回転軸側で前記弾性体部に接する第１の導通面及び前記ハウジングに接する第２の導通面を有し、前記第１の導通面と前記第２の導通面との間の導電性が前記弾性体部よりも高い導電用金属環とを備える密封装置。
   
   

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