JP2023018214A

JP2023018214A - 導電装置

Info

Publication number: JP2023018214A
Application number: JP2021122141A
Authority: JP
Inventors: 昌幸谷田; Masayuki Tanida
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2021-07-27
Filing date: 2021-07-27
Publication date: 2023-02-08

Abstract

【課題】回転軸からハウジングへ電磁ノイズを逃がす信頼性が高い導電装置を提供する。【解決手段】導電装置４０は、金属製の回転軸２０の周囲に配置され、金属製のハウジング３８と回転軸の隙間全体にわたって配置される。導電装置は、回転軸が嵌め込まれる円筒部４１と、円筒部から径方向外側に延びる円板部４２と、円板部からさらに径方向外側に延びて、ハウジングの軸孔の内周面に摺動可能に接触する少なくとも１つのリップ４４を有する。円筒部と円板部は、金属と導電性ゴムの少なくとも１つから形成されている。リップは導電性ゴムから形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、導電装置に関する。

電気自動車（ＥＶ）またはハイブリッド電気自動車（ｘＨＥＶ）においては、モーターに生じる誘起電流によって電磁ノイズが生じ、電子機器（例えば、カーラジオまたは車載無線機）に影響を与えることがある。電磁ノイズは、例えば、ステータに供給する電流を制御するためのインバータ内のスイッチング素子のオンオフ動作などに起因する。

特許文献１は、モーターの回転軸を金属製のモーターハウジングに電気的に接続させ、回転軸に誘起された電磁ノイズをモーターハウジングに逃がす技術を開示する。特に、特許文献１の図４は、モーターの回転軸とハウジングとの間に配置されたオイルシールである密封装置を導電性ゴムから製造することを開示する。

特許文献２は、モーターの回転軸とハウジングとの間に配置されたオイルシールである密封装置を金属製の補強環と導電性ゴムから製造することを開示する。

特開２０００－２４４１８０号公報特開２０２０－６３７９２号公報

回転軸からハウジングへ電磁ノイズを逃がす目的で、モーターの回転軸の周囲に導電装置を配置する場合、導電性を有する導電装置と金属製の回転軸の接触、および導電装置と金属製のハウジングの接触を確保することが望ましい。発電機の回転軸の周囲に導電装置を配置する場合についても同様である。また、モーターの回転軸で回転させられる回転軸、および発電機の回転軸を回転させる回転軸についても同様である。

本発明は、回転軸からハウジングへ電磁ノイズを逃がす信頼性が高い導電装置を提供する。

本発明のある態様は、金属製の回転軸の周囲に配置され、金属製のハウジングの軸孔の内周面と前記回転軸の隙間全体にわたって配置される導電装置を提供し、この導電装置は、回転軸が嵌め込まれる円筒部と、前記円筒部から径方向外側に延びる円板部と、前記円板部からさらに径方向外側に延びて、前記ハウジングの前記軸孔の前記内周面に摺動可能に接触する少なくとも１つのリップを有する。前記円筒部と前記円板部は、金属と導電性ゴムの少なくとも１つから形成され、前記リップは導電性ゴムから形成されている。

この態様においては、導電装置が径方向全体にわたって導電性材料から形成されている。導電性ゴムから形成されたリップは、径方向外側に延びるため、回転軸が回転すると、遠心力を受けて、ハウジングの軸孔の内周面に向けて押し付けられる。したがって、リップとハウジングの間に油膜が発生しにくく、油膜が発生してもその厚さは小さい。このため油膜の電気抵抗が小さく、回転軸からハウジングへ電磁ノイズを逃がす信頼性が高い。

本発明の実施形態に係る導電装置を備えた電気自動車の動力伝達系を示す図である。本発明の実施形態に係る導電装置の一部を示す断面図である。本発明の他の実施形態に係る導電装置の一部を示す断面図である。図２の導電装置の他の用途を示す断面図である。図３の導電装置の他の用途を示す断面図である。本発明の実施形態に係る導電装置を備えた他の電気自動車の動力伝達系を示す図である。

以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る複数の実施形態を説明する。図面の縮尺は必ずしも正確ではなく、一部の特徴は誇張または省略されることもある。

図１に示すように、実施形態に係る導電装置を備えた電気自動車の動力伝達系は、電動機（モーター）２、歯車列４、差動歯車装置６、左側車軸構造８、右側車軸構造１０、左側駆動輪１２、および右側駆動輪１４を有する。

モーター２は、ステータ１６と、ロータ１８を有し、ロータ１８には回転軸２０が固定されている。回転軸２０は、鋳鉄、鋼またはアルミニウム合金などの金属製であり、軸受２１～２４によって回転可能に支持されている。回転軸２０の回転は、歯車列４すなわち歯車減速機によって、差動歯車装置６に伝達される。差動歯車装置６は、左右の駆動輪１２，１４に作用する負荷に応じて、左右の車軸構造８，１０にトルクを分配しつつ、車軸構造８，１０を回転させる。

左側車軸構造８は、軸８ａ、自在継手８ｂ、軸８ｃ、自在継手８ｄ、および車軸８ｅを有する。差動歯車装置６によって、軸８ａが回転させられ、その回転は、自在継手８ｂ、軸８ｃ、および自在継手８ｄを経て、左側駆動輪１２が固定された車軸８ｅに伝達される。左側車軸構造８は、軸８ａを回転可能に支持する軸受２６，２７、および車軸８ｅを回転可能に支持するサスペンション機構２８によって支持されている。

右側車軸構造１０は、軸１０ａ、自在継手１０ｂ、軸１０ｃ、自在継手１０ｄ、および車軸１０ｅを有する。差動歯車装置６によって、軸１０ａが回転させられ、その回転は、自在継手１０ｂ、軸１０ｃ、および自在継手１０ｄを経て、右側駆動輪１４が固定された車軸１０ｅに伝達される。右側車軸構造１０は、軸１０ａを回転可能に支持する軸受３２、および車軸１０ｅを回転可能に支持するサスペンション機構３４によって支持されている。

モーター２、歯車列４、差動歯車装置６、軸８ａ，１０ａは、共通のハウジング３８の内部に配置されている。ハウジング３８は、鋳鉄、鋼またはアルミニウム合金などの金属製である。

モーター２の回転軸２０の一端部の周囲には、金属製のハウジング３８の端部３８ａと回転軸２０の隙間全体にわたって配置される円環状の導電装置４０が配置されている。導電装置４０は、回転軸２０に固定され、ハウジング３８の端部３８ａの軸孔の内周面に接触する。

図２は、円柱形の回転軸２０、円環状の導電装置４０、およびハウジング３８の円筒状の端部３８ａの上半分のみを示す。この実施形態では、導電装置４０は、ハウジング３８の端部３８ａの軸孔３８ｂの内周面と回転軸２０の隙間を封止する密封装置（オイルシール）である。導電装置４０は、円筒部４１、フランジ４２、円環部４３、シールリップ４４、およびダストリップ４５を有する。

円筒部４１には、モーター２の回転軸２０が締まり嵌め方式で嵌め込まれる。したがって、導電装置４０は回転軸２０に固定され、回転軸２０と共に回転する。フランジ４２は、円筒部４１から径方向外側に延びる円板である。円環部４３は、フランジ４２の外端縁に形成されている。

シールリップ４４は、円環部４３からさらに径方向外側に延びて、ハウジング３８の端部３８ａの軸孔３８ｂの内周面に摺動可能に接触する。シールリップ４４は、ハウジング３８の内部側に配置されたモーター２を潤滑する潤滑油がハウジング３８の外部側に漏出しないよう封止する。

不可欠ではないが、シールリップ４４の径方向内側には、ガータースプリング４６が配置されている。ガータースプリング４６は、シールリップ４４をハウジング３８の端部３８ａの軸孔３８ｂの内周面に押し付ける。

ダストリップ４５も、円環部４３からさらに径方向外側に延びて、ハウジング３８の端部３８ａの軸孔３８ｂの内周面に摺動可能に接触する。ダストリップ４５は、ハウジング３８の外部側から内部側への異物の侵入を抑制する。

導電装置４０は、弾性環５０と、剛性材料、例えば金属製の剛性環５２を有する。剛性環５２は、ほぼＬ字形の断面を有しており、弾性環５０に埋設されて、弾性環５０を補強する。

円筒部４１とフランジ４２は、弾性環５０と剛性環５２から構成され、円環部４３、シールリップ４４およびダストリップ４５は、弾性環５０のみから構成されている。

弾性環５０は、導電性ゴムから形成されている。導電性ゴムは、例えば、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）またはフッ素ゴム（ＦＫＭ）といったゴム材料と、ゴム材料の中に分散された導電性粉末、例えば導電性カーボンブラックの粉末または金属の粉末を有する。

したがって、導電装置４０は、径方向全体にわたって導電性材料から形成され、回転軸２０をハウジング３８に電気的に接続する。このため、回転軸２０に誘起された電磁ノイズをハウジング３８に逃がすことが可能である。特に、この実施形態においては、導電装置４０は回転軸２０に固定され、回転軸２０と共に回転する。シールリップ４４とダストリップ４５は、径方向外側に延びるため、回転軸２０が回転すると、遠心力Ｆを受けて、ハウジング３８の軸孔３８ｂの内周面に向けて押し付けられる。

ハウジング３８の内部側には、モーター２を潤滑する潤滑油があり、潤滑油がシールリップ４４とハウジング３８の軸孔３８ｂの内周面の間に油膜を形成することがある。場合によっては、潤滑油がダストリップ４５とハウジング３８の軸孔３８ｂの内周面の間に油膜を形成することもありうる。しかし、シールリップ４４とダストリップ４５は、遠心力Ｆを受けて、ハウジング３８の軸孔３８ｂの内周面に向けて押し付けられるため、リップとハウジング３８の間に油膜が発生しにくく、油膜が発生してもその厚さは小さい。このため油膜の電気抵抗が小さく、回転軸２０からハウジング３８へ電磁ノイズを逃がす信頼性が高い。上記のように、シールリップ４４は、遠心力Ｆによって、ハウジング３８の軸孔３８ｂの内周面に向けて押し付けられるため、ガータースプリング４６は省略してもよい。

図３に示すように、他の形状の導電装置６０を使用してもよい。この実施形態では、導電装置６０は、ハウジング３８の端部３８ａの軸孔３８ｂの内周面と回転軸２０の隙間を封止する密封装置（オイルシール）である。図３は、円柱形の回転軸２０、円環状の導電装置６０、およびハウジング３８の円筒状の端部３８ａの上半分のみを示す。導電装置６０は、円筒部６１、フランジ６２、シールリップ６４、およびダストリップ６５を有する。

円筒部６１には、モーター２の回転軸２０が締まり嵌め方式で嵌め込まれる。したがって、導電装置６０は回転軸２０に固定され、回転軸２０と共に回転する。フランジ６２は、円筒部６１から径方向外側に延びる円板である。

シールリップ６４は、フランジ６２の外端縁からさらに径方向外側に延びて、ハウジング３８の端部３８ａの軸孔３８ｂの内周面に摺動可能に接触する。シールリップ６４は、ハウジング３８の内部側に配置されたモーター２を潤滑する潤滑油がハウジング３８の外部側に漏出しないよう封止する。

ダストリップ６５も、フランジ６２の外端縁からさらに径方向外側に延びて、ハウジング３８の端部３８ａの軸孔３８ｂの内周面に摺動可能に接触する。ダストリップ６５は、ハウジング３８の外部側から内部側への異物の侵入を抑制する。

導電装置６０は、弾性環７０と、剛性材料、例えば金属製の剛性環７２を有する。剛性環７２は、ほぼＬ字形の断面を有しており、弾性環７０に密着して、弾性環７０を補強する。

円筒部６１とフランジ６２は、弾性環７０と剛性環７２から構成され、シールリップ６４とダストリップ６５は、弾性環７０のみから構成されている。

弾性環７０は、上記の弾性環５０（図２参照）と同様に導電性ゴムから形成されている。

したがって、導電装置６０は、径方向全体にわたって導電性材料から形成され、回転軸２０をハウジング３８に電気的に接続する。このため、回転軸２０に誘起された電磁ノイズをハウジング３８に逃がすことが可能である。特に、この実施形態においては、導電装置６０は回転軸２０に固定され、回転軸２０と共に回転する。シールリップ６４とダストリップ６５は、径方向外側に延びるため、回転軸２０が回転すると、遠心力Ｆを受けて、ハウジング３８の軸孔３８ｂの内周面に向けて押し付けられる。

ハウジング３８の内部側には、モーター２を潤滑する潤滑油があり、潤滑油がシールリップ６４とハウジング３８の軸孔３８ｂの内周面の間に油膜を形成することがある。場合によっては、潤滑油がダストリップ６５とハウジング３８の軸孔３８ｂの内周面の間に油膜を形成することもありうる。しかし、シールリップ６４とダストリップ６５は、遠心力Ｆを受けて、ハウジング３８の軸孔３８ｂの内周面に向けて押し付けられるため、リップとハウジング３８の間に油膜が発生しにくく、油膜が発生してもその厚さは小さい。このため油膜の電気抵抗が小さく、回転軸２０からハウジング３８へ電磁ノイズを逃がす信頼性が高い。

この実施形態では、円筒部６１において金属製の剛性環７２が回転軸２０の外周面に面接触する。したがって、回転軸２０からハウジング３８へ電磁ノイズを逃がす信頼性がさらに高い。

図４は、図２の導電装置４０の他の用途を示す。ここでは、導電装置４０よりもハウジング３８の内部側に密封装置（オイルシール）８０が設けられている。したがって、導電装置４０は、密封装置８０の補助密封装置（ダストシール装置）であるか、密封装置としての役割を果たさない。いずれにせよ、導電装置４０は、回転軸２０からハウジング３８へ電磁ノイズを逃がす役割を果たす。

好ましくは、導電装置４０のシールリップ４４とダストリップ４５の間の空間４８には、潤滑剤としてのグリースが配置される。このグリースは、好ましくは高い導電性を有する。

密封装置８０は、円筒部８１、円板部８２、円環部８３、シールリップ８４、およびダストリップ８５を有する。

円筒部８１は、ハウジング３８の軸孔３８ｂに締まり嵌め方式で嵌め込まれる。したがって、密封装置８０はハウジング３８に固定される。円板部８２は、円筒部８１から径方向内側に延びる。円環部８３は、円板部８２の内端縁に形成されている。

シールリップ８４は、円環部８３からさらに径方向内側に延びて、モーター２の回転軸２０の外周面に摺動可能に接触する。シールリップ８４は、ハウジング３８の内部側に配置されたモーター２を潤滑する潤滑油がハウジング３８の外部側に漏出しないよう封止する。

不可欠ではないが、シールリップ８４の径方向内側には、ガータースプリング８６が配置されている。ガータースプリング８６は、シールリップ８４を回転軸２０の外周面に押し付ける。

ダストリップ８５も、円環部８３からさらに径方向内側に延びて、回転軸２０の外周面に摺動可能に接触する。ダストリップ８５は、ハウジング３８の外部側から内部側への異物の侵入を抑制する。

密封装置８０は、弾性環９０と、剛性材料、例えば金属製の剛性環９２を有する。剛性環９２は、ほぼＬ字形の断面を有しており、弾性環９０に埋設されて、弾性環９０を補強する。

円筒部８１と円板部８２は、弾性環９０と剛性環９２から構成され、円環部８３、シールリップ８４およびダストリップ８５は、弾性環９０のみから構成されている。

弾性環９０は、ゴム材料から形成されている。弾性環９０は、導電装置４０の弾性環５０と同様に、導電性ゴムから形成されていてもよい。

図５は、図３の導電装置６０の他の用途を示す。ここでは、導電装置６０よりもハウジング３８の内部側に密封装置（オイルシール）８０が設けられている。したがって、導電装置６０は、密封装置８０の補助密封装置（ダストシール装置）であるか、密封装置としての役割を果たさない。いずれにせよ、導電装置６０は、回転軸２０からハウジング３８へ電磁ノイズを逃がす役割を果たす。

好ましくは、導電装置６０のシールリップ６４とダストリップ６５の間の空間６８には、潤滑剤としてのグリースが配置される。このグリースは、好ましくは高い導電性を有する。

以上、本発明の好ましい実施形態を参照しながら本発明を図示して説明したが、当業者にとって特許請求の範囲に記載された発明の範囲から逸脱することなく、形式および詳細の変更が可能であることが理解されるであろう。このような変更、改変および修正は本発明の範囲に包含されるはずである。

例えば、リップの形状は上記の実施形態に限定されない。

また、上記実施形態に係る導電装置４０，６０は、モーター２の回転軸２０の周囲に配置される。しかし、モーター２の回転軸２０に動力伝達機構（例えば、歯車列４と差動歯車装置６）を介して回転させられる回転軸（軸８ａ，１０ａ）の周囲に、導電装置４０または６０を配置してもよい。例えば、ハウジング３８と軸８ａの隙間に、図６に示すように、導電装置４０または６０を配置してもよいし、ハウジング３８と軸１０ａの隙間に、導電装置４０または６０を配置してもよい。さらには、歯車列４の中間歯車の回転軸４Ａとハウジング３８の隙間に、導電装置４０または６０を配置してもよい。導電装置４０または６０の付近に、さらに密封装置８０を配置してもよい。

あるいは、潤滑油が使用された発電機の回転軸と回転軸のハウジングの間の隙間に導電装置４０または６０を配置してもよい。あるいは、発電機の回転軸を回転させる回転軸とハウジングの間の隙間に導電装置４０または６０を配置してもよい。

２電動機（モーター）
８ａ，１０ａ軸（回転軸）
２０回転軸
３８ハウジング
３８ｂ軸孔
４０，６０密封装置（導電装置）
４１，６１円筒部
４２，６２フランジ
４３円環部
４４，６４シールリップ
４５，６５ダストリップ
５０，７０弾性環
５２，７２剛性環

Claims

金属製の回転軸の周囲に配置され、金属製のハウジングの軸孔の内周面と前記回転軸の隙間全体にわたって配置される導電装置であって、
回転軸が嵌め込まれる円筒部と、
前記円筒部から径方向外側に延びる円板部と、
前記円板部からさらに径方向外側に延びて、前記ハウジングの前記軸孔の前記内周面に摺動可能に接触する少なくとも１つのリップを有し、
前記円筒部と前記円板部は、金属と導電性ゴムの少なくとも１つから形成され、前記リップは導電性ゴムから形成されている
ことを特徴とする導電装置。
前記軸孔の前記内周面と前記回転軸の隙間を封止する密封装置である
ことを特徴とする請求項１に記載の導電装置。