WO2025115752A1 - 通電ユニットおよび軸受ユニット - Google Patents

Abstract

通電ユニット（１）を、内径側に向かって開口する周溝が形成された、導電性を有する環状のケース本体部（２）と、前記周溝内に設けられ、ケース本体部（２）から径方向内向きに突出する導電性を有する通電部材（３）と、前記周溝内に設けられ、通電部材（３）を径方向内向きに付勢する径方向弾性部材（４）と、を有する構成とする。

Description

通電ユニットおよび軸受ユニット

　この発明は、モータ軸などの回転軸を支持する軸受に併設される通電ユニット、および、この通電ユニットを採用した軸受ユニットに関する。

　モータ軸などの回転軸を支持する軸受として、転がり軸受、特に玉軸受が一般的に用いられている。近年、モータを効率的に運転するため、インバータ制御が一般的に採用されている。特に車載用モータの場合は、車両への搭載性の点から小型化が図られており、その小型化されたモータをより効率的に使用するため、より細かな制御が行われている。

　このモータ軸には、軸電流や軸電圧が生じることが分かっている。この電流が軸受内部を通過すると、金属からなる軌道輪や転動体に電食が生じることがある。そこで、例えば下記特許文献１においては、モータ１２のシャフト１６にフィラメント３０（接地ブラシ）を接触させ、フィラメント３０を介してシャフト１６に生じた電荷をハウジングに逃がし、電流が軸受内部を通過しないようにしている（特許文献１のＦｉｇ．２などを参照）。また、下記特許文献２においては、軸６８に放出体８（領域１０）を接触させ、放出体８を介して軸６８に生じた電荷をハウジング６９に逃がし、電流が軸受内部を通過しないようにしている（特許文献２のＦｉｇ．２４などを参照）。

　また、例えば下記特許文献３においては、モータ軸を支持する軸受１内に通電ブラシ３２を収納し、通電ブラシ３２をバネ３１で付勢することによって、通電ブラシ３２が摩耗した場合であっても所定の通電性能を確保している。

米国特許第８１９９４５３号明細書 特許第７０３３５３８号公報 特許第６７７７１７８号公報

　特許文献１、２に示す構成は、モータ軸（シャフト１６、軸６８）に摺接部材（フィラメント３０、放出体８）を摺接させて電荷を逃がすようにしているため、経時的な摺接部材の摩耗や変形などによって通電性能が低下し、電食防止効果が不十分となるおそれがある。

　また、特許文献３に示す構成は、ドライ環境での使用を前提としており、軸受１や通電ブラシ３２に密封のためのシール７やラビリンス隙間Ｓが設けられている。このため、油浴中での使用に際して軸方向への潤滑油の流動が阻害されるとともに、軸受ユニット（軸受１）を取り付けるための広いスペースを確保する必要があり、使用条件や取り付け条件が制約される問題がある。

　本発明が解決しようとする課題は、電食防止効果を長期間に亘って維持することが可能な通電ユニットおよび軸受ユニットを提供することを第一の課題とし、油浴中での使用に好適でかつコンパクトな、通電ユニットおよび電食防止作用を有する軸受ユニットを提供することを第二の課題とする。

　上記第一の課題を解決するため、本発明では、
　内径側に向かって開口する周溝が形成された、導電性を有する環状のケース本体部と、
　前記周溝内に設けられ、前記ケース本体部から径方向内向きに突出する導電性を有する通電部材と、
　前記周溝内に設けられ、前記通電部材を径方向内向きに付勢する径方向弾性部材と、
を有する通電ユニットを構成（第１構成）した。

　このようにすると、モータ軸からハウジングに電流を通すバイパス経路が新たに形成され、モータ軸とハウジングとの間に設けられた軸受の電食を防止することができる。しかも、径方向弾性部材によって通電部材をモータ軸に向かって付勢するようにしたので、経時的に通電部材が摩耗したとしても、モータ軸と通電部材の接触状態が保たれ、長期間に亘って電食防止効果を維持することができる。

　第１構成においては、前記周溝内において前記通電部材を軸方向の一方側から他方側に向かって押し付ける押し付け機構を有する構成（第２構成）とするのが好ましい。

　このようにすると、押し付け機構によって通電部材が軸方向の一方側から他方側に向かって押し付けられるため、通電部材とケース本体部との接触状態を保つことができ、安定的な通電性能を発揮させることができる。

　第２構成においては、前記押し付け機構が、前記周溝を構成する一対の壁部の少なくとも一方に形成された、外径側に対し内径側で前記周溝の内側に向かって屈曲する屈曲部である構成（第３構成）、または、前記周溝の内面と前記通電部材との間の軸方向隙間に介在する軸方向弾性部材である構成（第４構成）、とするのが好ましい。これらの構成によると、通電部材を軸方向の一方側から他方側に向かって押し付けることができ、通電部材とケース本体部の接触状態を確実に保つことができる。

　また、第１構成においては、上記第二の課題を解決するために、前記ケース本体部に、軸方向への潤滑油の流動を許容する油孔が形成されている構成（第５構成）とするのが好ましい。このようにすると、この通電ユニットと組み合わせて用いられる軸受を油浴中で使用するのに際して、軸受内部における潤滑油の軸方向への流動性を向上することができるとともにこの軸受の電食を防止することができる。

　第５構成においては、前記ケース本体部が、軸方向に延設された軸受嵌合部を有する構成（第６構成）とするのが好ましい。このようにすると、通電ユニットと、この通電ユニットと組み合わせて用いられる軸受とを容易に一体化することができる。

　第６構成においては、前記軸受嵌合部の径方向内側面、または、前記ケース本体部の前記軸受嵌合部の延設方向に臨む面の少なくとも一方に絶縁部が設けられている構成（第７構成）とするのが好ましい。このようにすると、ケース本体部とこの通電ユニットと組み合わせて用いられる軸受との間で電流が流れるのを阻止することができ、軸受の電食をより確実に防止することができる。

　前記絶縁部は、絶縁性が高い材質で構成されることが望ましい。このような材質としては、例えば、各種セラミックスや各種樹脂が挙げられるが、絶縁抵抗、絶縁破壊電圧、機械的強度、加工性などの点から、各種セラミックス、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、およびエポキシ樹脂の中の少なくとも一つを含有する焼成膜が好ましい。

　第１構成から第７構成においては、前記通電部材が複数設けられている構成（第８構成）とするのが好ましい。このようにすると、一部の通電部材の通電性能が損なわれたとしても、他の通電部材でカバーすることができるため、安定的な通電性能を確保することができる。

　第８構成においては、前記ケース本体部が、環状の外環部と、前記外環部に嵌合するリテナと、を有し、前記リテナに、複数の前記通電部材を周方向に等間隔で配置する複数の折り曲げ部が形成されている構成（第９構成）とするのが好ましい。このようにすると、複数の折り曲げ部の間にそれぞれ収納された通電部材を径方向弾性部材で径方向内向きに付勢することによる調心機能が発揮され、モータ軸と通電部材との間の接触状態を安定させることができる。

　また、本発明においては、
　第１構成から第９構成に係る通電ユニットと、外輪と、前記外輪の内径側に配置された内輪と、前記外輪と前記内輪との間に設けられた転動体と、前記転動体を周方向に所定間隔で保持する保持器と、を有する軸受と、を有し、前記通電ユニットが前記軸受に嵌合することで両者が一体化されている軸受ユニットを構成（第１０構成）した。

　特に、第５構成から第７構成においては、油浴中での使用に際して、軸受ユニット内部における潤滑油の軸方向への流動性を向上することができるとともに、軸受の密封シールやラビリンスを不要とすることで軸受ユニットをコンパクト化しつつ、軸受の電食を防止することができる。

　第１０構成においては、前記外輪が前記通電ユニットに当接するように配置された構成（第１１構成）とするのが好ましい。また、第１１構成においては、前記外輪の端面が前記通電ユニットに当接するように配置された構成（第１２構成）とするのが好ましい。

　また、第１０構成においては、前記ケース本体部の外周が、前記外輪の内径面に嵌合しており、前記通電部材が、前記内輪の軸心に挿通されたモータ軸に摺接するように付勢されている構成（第１３構成）とするのが好ましい。

　また、通電ユニットを、第６構成または第７構成に係る通電ユニットと、外輪と、前記外輪の内径側に配置された内輪と、前記外輪と前記内輪との間に設けられた転動体と、前記転動体を周方向に所定間隔で保持する保持器と、を有する軸受と、を有し、前記軸受嵌合部が前記外輪の外径面に嵌合し、前記通電部材が、前記内輪の軸心に挿通されたモータ軸、または、前記内輪の外径面に摺接するように付勢されている構成（第１４構成）とすることもできる。このようにすると、通電ユニットと軸受を容易に一体化することができる。また、通電部材を内輪の外径面に摺接させてモータ軸に直接摺動しないようにすると、モータ軸を所定の表面粗さや硬度とするための特別な加工や工法を行う必要がなく、コストの削減を図ることができる可能性がある。

　また、通電ユニットを、第７構成に係る通電ユニットと、外輪と、前記外輪の内径側に配置された内輪と、前記外輪と前記内輪との間に設けられた転動体と、前記転動体を周方向に所定間隔で保持する保持器と、を有する軸受と、を有し、前記絶縁部が、前記外輪の外径面または端面の少なくとも一方と接触している構成（第１５構成）とすることもできる。このようにすると、ケース本体部と外輪との間で電流が流れるのを阻止することができ、軸受の電食をより確実に防止することができる。

　本発明の通電ユニットによると、モータ軸からハウジングに電流を通すバイパス経路が新たに形成されるため、モータ軸とハウジングとの間に設けられた軸受の電食を防止することができる。しかも、弾性部材によって通電部材をモータ軸に向かって付勢するようにしたので、経時的に通電部材が摩耗したとしても、モータ軸と通電部材の接触状態が保たれ、長期間に亘って軸受ユニットの電食防止効果を維持することができる。また、ケース本体部に軸方向への潤滑油の流動を許容する油孔を形成することにより、油浴中での使用に際して、軸受ユニット内部における潤滑油の軸方向への流動性を向上することができるとともに、軸受の密封シールやラビリンスを不要とすることで軸受ユニットをコンパクト化しつつ、軸受の電食を防止することができる。

本発明に係る通電ユニットを採用した軸受ユニットの第一実施形態を示す断面図 図１中のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図 図１に示す通電ユニットの分解斜視図 本発明に係る通電ユニットを採用した軸受ユニットの第二実施形態を示す断面図 図４中のＶ－Ｖ線に沿う断面図 図４に示す通電ユニットの要部の断面図 図４に示す通電ユニットの分解斜視図 図４に示す通電ユニットの第一変形例の要部の断面図 図４に示す通電ユニットの第二変形例の要部の断面図 図４に示す通電ユニットの第三変形例の要部の断面図 図４に示す軸受ユニットの変形例の断面図 本発明に係る軸受ユニット（通電ユニット）の第三実施形態を示す断面図 図１２中のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線に沿う断面図 図１２に示す軸受ユニット（通電ユニット）の拡大断面図 図１２に示す通電ユニットの分解斜視図 図１２に示す軸受ユニット（通電ユニット）の変形例を示す断面図 図１２に示す軸受ユニット（通電ユニット）のさらなる変形例を示す断面図 本発明に係る軸受ユニット（通電ユニット）の第四実施形態を示す断面図 本発明に係る軸受ユニット（通電ユニット）の第五実施形態を示す断面図

　本発明に係る通電ユニット１を採用した軸受ユニットＡを図面に示す。図１から図３に示すように、通電ユニット１は、ケース本体部２と、通電部材３と、径方向弾性部材４と、を主要な構成要素としている。この通電ユニット１は、ｅアクスルなどのモータ軸５とハウジング６との間に介在してこのモータ軸５を支持する軸受７（この実施形態では玉軸受）と隣り合うように、モータ軸５とハウジング６の間に介在して設けられている。ハウジング６は、電気的に接地されている。

　電食防止効果の観点からは、図１に示すように、通電ユニット１と軸受７を軸方向に接触して設けるのが好ましいが、両者の間に隙間が設けられた構成も許容される。以下においては、モータ軸５の回転軸に沿う方向を軸方向、前記回転軸に対して垂直な方向を径方向、前記回転軸周りに一周する円周に沿う方向を周方向と称する。

　ケース本体部２は、ハウジング６の内径面に嵌め込まれる導電性を有する環状の部材である。このケース本体部２は、外周縁に軸方向の一方向に延びるフランジを有する環状の外環部８と、外周縁に軸方向の前記一方向と逆向きの他方向に延びるフランジを有するリテナ９から構成されている。図１に示すように、外環部８に形成されたフランジと、リテナ９に形成されたフランジは、圧入固定によって一体化される。なお、外環部８に形成されたフランジに、リテナ９に形成されたフランジを挿入した後に、幅面に止め輪を設けて外環部８とリテナ９を固定することによって、メンテナンス性の向上を図ることもできる。

　外環部８とリテナ９は、いずれも鋼材から構成されている。嵌合した外環部８とリテナ９の間には、通電部材３と径方向弾性部材４を収容可能な軸方向隙間が形成されている。リテナ９には、その内縁から軸方向の前記他方向（リテナ９に形成されたフランジと同じ方向）に延びる複数（この実施形態では４か所）の折り曲げ部１０が所定の角度間隔で形成されている。

　通電部材３は、ケース本体部２から径方向内向きに突出して、軸受７によって支持されたモータ軸５に摺接する導電性を有する円弧状の部材である。通電部材３は、リテナ９に形成された周方向に隣り合う折り曲げ部１０の間に１個ずつ収容されている。この実施形態においては、４個の通電部材３が周方向に等間隔で配置されている。通電部材３の個数は適宜変更することができるが、複数個とするのが好ましい。リテナ９に形成される折り曲げ部１０の数は、通電部材３の個数に対応して決定される。この実施形態では、通電部材３の素材として、カーボンが添加されたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を採用している。通電部材３の内径面は円筒面の一部から構成されており、モータ軸５の外周面と面接触している。通電部材３の外周縁には外周溝１１が形成されている。

　通電部材３の素材として、カーボンが添加されたＰＴＦＥの他に、金属、カーボン、または、カーボンが添加されたポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの導電性を付与した樹脂、ゴム、セラミックス、もしくは、これらの複合材を採用することもできる。また、通電部材３の表面（特にモータ軸５と摺接する内径面）に、通電性や耐摩耗性を向上させるコーティング（例えば、導電性を有するダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）皮膜、金属皮膜（めっき層など））などの表面加工を施すこともできる。

　径方向弾性部材４は、通電部材３をモータ軸５に向かって径方向内向きに付勢（図２中の矢印を参照）するための部材である。この径方向弾性部材４は、図２に示すように、各通電部材３の外周縁に形成された外周溝１１に跨るように掛け渡されている。この実施形態では、径方向弾性部材４としてコイル状とした鋼線をリング状に加工したガータスプリングを用いたが、例えば、円環の一部に切れ目を有するサークリップ（Ｃ型止め輪）や環状のゴムなどを採用することもできる。なお、この実施形態においては、１個の径方向弾性部材４ですべての通電部材３を付勢する構成としたが、各通電部材３に個別に径方向弾性部材４を設けた構成とすることもできる。

　この通電ユニット１の作用について説明する。この通電ユニット１の軸心にはモータ軸５が挿通される。モータ軸５の回転に伴って、モータ軸５と、径方向弾性部材４の付勢力によってモータ軸５に向かって付勢された通電部材３の内径面が摺接すると、この内径面が次第に摩耗する。このように摩耗が生じても、通電部材３は常に径方向弾性部材４によってモータ軸５に向かって付勢されているため、モータ軸５と通電部材３との間の接触状態（通電状態）が保たれる。

　通電部材３は、ケース本体部２（外環部８またはリテナ９の少なくとも一方）に接触しており、モータ軸５、通電部材３、ケース本体部２、および、ハウジング６の間に、バイパス路としての通電回路が形成される。このように通電回路が形成されることにより、モータ軸５とハウジング６との間に介在する軸受７を経由する電流が減少し、軸受７の構成部材の電食が防止される。

　上記の通電ユニット１は、モータ軸５に生じた電荷を通電部材３およびケース本体部２を介してハウジング６に逃がすようにしたので、モータ軸５とハウジング６との間に設けられた軸受７の電食を防止することができる。しかも、径方向弾性部材４によって通電部材３を径方向内向き、すなわち、モータ軸５に向かって付勢したので、経時的に通電部材３が摩耗したとしても、モータ軸５と通電部材３の接触状態が保たれ、長期間に亘って電食防止効果を維持することができる。なお、通電部材３は、経時的に摩耗が生じた場合でも長期の使用に耐え得る程度の初期径方向幅のものが用いられる。

　また、上記の通電ユニット１は、通電部材３の内径面とモータ軸５の外周面を面接触させて広い通電面積を確保したので、通電ユニット１を経由してモータ軸５からハウジング６に逃がす電流量を増やすことができ、軸受７の電食をより効果的に防止することができる。

　また、上記の通電ユニット１は、複数の通電部材３を設けたことにより、仮に一部の通電部材３の通電作用が損なわれるトラブルが生じても、他の通電部材３による通電作用を確保することができるため、電食防止効果を確実に発揮させることができる。また、複数の通電部材３による調心機能により、モータ軸５と各通電部材３の接触状態を安定させることができるため、電食防止効果をさらに向上させることができる。

　なお、上記の実施形態においては、通電ユニット１の軸心にモータ軸５が挿通されており、通電部材３を径方向弾性部材４で径方向内向きに付勢することでモータ軸５に摺接させる構成としたが、これとは逆に、モータ軸５が通電ユニット１の外径側に、ハウジング６が通電ユニット１の内径側にそれぞれ設けられている場合は、通電部材３を径方向弾性部材４で径方向外向きに付勢する構成とすることもできる。

　第一実施形態においては、図１に示したように、軸受ユニットＡを構成する通電ユニット１と軸受７を別部材としたが、例えば、通電ユニット１の外環部８のフランジを軸受７の外輪に向かって軸方向に延設して、通電ユニット１と軸受７を一体化した構成とすることもできる。

　本発明に係る通電ユニット１を採用した軸受ユニットＡの第二実施形態を図４に示す。軸受ユニットＡは、通電ユニット１と軸受７（この実施形態では玉軸受）から構成される。軸受７は、外輪１２と、外輪１２の内径側に配置された内輪１３と、外輪１２と内輪１３との間に設けられた転動体１４と、転動体１４を周方向に所定間隔で保持する保持器１５と、を有する。通電ユニット１と軸受７の外輪１２は、互いに当接している。

　図４から図７に示すように、この通電ユニット１は、ケース本体部２と、通電部材３と、径方向弾性部材４と、押し付け機構１６と、を主要な構成要素としている。この通電ユニット１は、ｅアクスルなどのモータ軸５とハウジング６との間に介在して、モータ軸５を支持する軸受７と隣り合うように、モータ軸５とハウジング６の間に介在して設けられている。ハウジング６は、電気的に接地されている。以下においては、モータ軸５の回転軸に沿う方向を軸方向、前記回転軸に対して垂直な方向を径方向、前記回転軸周りに一周する円周に沿う方向を周方向と称する。

　ケース本体部２は、ハウジング６に嵌め込まれる導電性を有する環状の部材である。ケース本体部２は、外周縁において軸方向の一方向に延びるフランジ１７と外周縁から径方向内向きに延設された延設片１８とを有する環状の外環部８と、外周縁において軸方向の前記一方向と逆向きの他方向に延びるフランジ１９と外周縁から径方向内向きに延設された延設片２０とを有する環状のリテナ９と、を有する。図４に示すように、外環部８に形成されたフランジ１７と、リテナ９に形成されたフランジ１９は、圧入固定によって一体化される。この一体化に伴い、外環部８およびリテナ９にそれぞれ形成されたフランジ１７、１９と延設片１８、２０によって、内径側に向かって開口する周溝が形成される。なお、外環部８に形成されたフランジ１７に、リテナ９に形成されたフランジ１９を挿入した後に、幅面に止め輪を設けて外環部８とリテナ９を固定することによって、メンテナンス性の向上を図ることもできる。

　外環部８とリテナ９は、いずれも鋼材から構成されている。外環部８とリテナ９の一体化によって形成された周溝の軸方向隙間の大きさは、通電部材３が径方向に自在に移動できるように、通電部材３の軸方向幅よりもわずかに大きく形成されている。リテナ９には、その延設片２０の内縁から軸方向の前記他方向（リテナ９に形成されたフランジ１９と同じ方向）に延びる複数（この実施形態では４か所）の折り曲げ部１０が所定の角度間隔で形成されている。

　通電部材３は、周溝内に設けられ、ケース本体部２から径方向内向きに突出してモータ軸５に摺接する導電性を有する円弧状の部材である。通電部材３は、リテナ９に形成された周方向に隣り合う折り曲げ部１０の間に１個ずつ収容されている。この実施形態においては、４個の通電部材３が周方向に等間隔で配置されている。通電部材３の個数は適宜変更することができるが、複数個とするのが好ましい。リテナ９に形成される折り曲げ部１０の数は、通電部材３の個数に対応して決定される。この実施形態では、通電部材３の素材として、カーボンが添加されたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を採用している。通電部材３の内径面は円筒面の一部から構成されており、モータ軸５の外周面と面接触している。通電部材３の外周縁には外周溝１１が形成されている。

　通電部材３の素材として、カーボンが添加されたＰＴＦＥの他に、金属、カーボン、または、カーボンが添加されたポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの導電性を付与した樹脂、ゴム、セラミックス、もしくは、これらの複合材で構成された導電性材料を採用することもできる。また、通電部材３の表面（特にモータ軸５と摺接する内径面）に、通電性や耐摩耗性を向上させるコーティング（例えば、導電性を有するダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）皮膜、金属皮膜（めっき層など））などの表面加工を施すこともできる。

　径方向弾性部材４は、周溝内に設けられ、通電部材３を径方向内向きに付勢（図５中の矢印を参照）するための部材である。この径方向弾性部材４は、図５に示すように、各通電部材３に形成された外周溝１１に跨るように掛け渡されている。この実施形態では、径方向弾性部材４としてコイル状とした鋼線をリング状に加工したガータスプリングを用いたが、例えば、円環の一部に切れ目を有するサークリップ（Ｃ型止め輪）や環状のゴムなどを採用することもできる。なお、この実施形態においては、１個の径方向弾性部材４ですべての通電部材３を付勢する構成としたが、各通電部材３に個別に径方向弾性部材４を設けた構成とすることもできる。

　押し付け機構１６は、通電部材３を軸方向の一方側から他方側に向かって押し付けるための機構である。この実施形態においては、押し付け機構１６として、周溝を構成する一対の壁部（外環部８およびリテナ９の延設片１８、２０）の少なくとも一方に形成された、外径側に対し内径側で周溝の内側に向かって屈曲する屈曲部１６ａである。より具体的には、屈曲部１６ａは、外環部８の延設片１８の全体をフランジ１７との接続部を起点として、周溝の内側に向かって径方向に対し所定角度だけ傾斜させることによって形成されている。なお、屈曲部１６ａをリテナ９にのみ形成した構成、または、外環部８とリテナ９の両方に形成した構成とすることもできる。

　この通電ユニット１の作用について説明する。この通電ユニット１の軸心にはモータ軸５が挿通される。モータ軸５の回転に伴って、モータ軸５と、径方向弾性部材４の付勢力によってモータ軸５に向かって付勢された通電部材３の内径面が摺接すると、この内径面が次第に摩耗する。このように摩耗が生じても、通電部材３は常に径方向弾性部材４によってモータ軸５に向かって付勢されているため、モータ軸５と通電部材３との間の接触状態（通電状態）が保たれる。

　通電部材３は、押し付け機構１６（外環部８の延設片１８に形成された屈曲部１６ａ）によってリテナ９に向かって押し付けられている。これにより、通電部材３とケース本体部２（外環部８およびリテナ９）との間の軸方向隙間がなくなり、モータ軸５、通電部材３、ケース本体部２、および、ハウジング６の間に、バイパス路としての通電回路が形成される。このように通電回路が形成されることにより、モータ軸５とハウジング６との間に介在する軸受７を経由する電流が減少し、軸受７の構成部材の電食が防止される。

　上記の通電ユニット１および軸受ユニットＡは、モータ軸５に生じた電荷を通電部材３およびケース本体部２を介してハウジング６に逃がすようにしたので、モータ軸５とハウジング６との間に設けられた軸受７の電食を防止することができる。しかも、径方向弾性部材４によって通電部材３を径方向内向き、すなわち、モータ軸５に向かって付勢したので、経時的に通電部材３が摩耗したとしても、モータ軸５と通電部材３の接触状態が保たれ、長期間に亘って電食防止効果を維持することができる。なお、通電部材３として、経時的に摩耗が生じた場合でも長期の使用に耐え得る程度の初期径方向幅のものを用いるのが好ましい。

　また、上記の通電ユニット１および軸受ユニットＡは、押し付け機構１６としての屈曲部１６ａによって通電部材３を軸方向の一方側から他方側に向かって押し付けるようにしたので、通電部材３とケース本体部２との接触状態を保つことができ、安定的な通電性能を発揮させることができる。

　また、上記の通電ユニット１および軸受ユニットＡは、通電部材３の内径面とモータ軸５の外周面を面接触させて広い通電面積を確保したので、通電ユニット１を経由してモータ軸５からハウジング６に逃がす電流量を増やすことができ、軸受７の電食をより効果的に防止することができる。

　また、上記の通電ユニット１および軸受ユニットＡは、複数の通電部材３を設けたことにより、仮に一部の通電部材３の通電作用が損なわれるトラブルが生じても、他の通電部材３による通電作用を確保することができるため、電食防止効果を確実に発揮させることができる。また、複数の通電部材３による調心機能により、モータ軸５と各通電部材３の接触状態を安定させることができるため、電食防止効果をさらに向上させることができる。

　通電ユニット１の第一変形例を図８に示す。第一変形例に係る通電ユニット１は、図４などに示した通電ユニット１と基本的な構成は共通するが、押し付け機構１６としての屈曲部１６ａが、外環部８の延設片１８の内径先端の一部のみに形成されている点で相違する。この構成においても、屈曲部１６ａによって通電部材３を軸方向の一方側から他方側に向かって押し付けることができるため、通電部材３とケース本体部２との接触状態を保つことができ、安定的な通電性能を発揮させることができる。なお、図４などに示した通電ユニット１と同様に、屈曲部１６ａをリテナ９にのみ形成した構成、または、外環部８とリテナ９の両方に形成した構成とすることもできる。

　通電ユニット１の第二変形例を図９に示す。第二変形例に係る通電ユニット１は、図４などに示した通電ユニット１と基本的な構成は共通するが、押し付け機構１６が、周溝の内面と通電部材３との間の軸方向隙間に介在する軸方向弾性部材１６ｂである点で相違する。この構成においても、軸方向弾性部材１６ｂによって通電部材３を軸方向の一方側から他方側に向かって押し付けることができるため、通電部材３とケース本体部２（外環部８）との接触状態を保つことができ、安定的な通電性能を発揮させることができる。第二変形例においては、リテナ９と通電部材３との間に軸方向弾性部材１６ｂを介在させた構成としたが、外環部８と通電部材３との間に軸方向弾性部材１６ｂを介在させた構成とすることもできる。

　第二変形例に係る通電ユニット１においては、軸方向弾性部材１６ｂを金属、カーボン、または、導電性を付与した樹脂、ゴム、セラミックス、もしくは、これらの複合材で構成された導電性材料からなる構成とすることもできる。このようにすると、通電部材３からケース本体部２（外環部８）に向かって直接電流が流れる通電ルートと、通電部材３から軸方向弾性部材１６ｂを経由してケース本体部２（リテナ９）に電流が流れる通電ルートの複数の通電ルートを確保することができるため、より安定した通電性能を発揮させることができる。

　通電ユニット１の第三変形例を図１０に示す。第三変形例に係る通電ユニット１は、図４などに示した通電ユニット１と基本的な構成は共通するが、押し付け機構１６が、通電部材３の径方向弾性部材４との当接部に形成された、軸方向の一方側に傾いた法線を有する傾斜面部１６ｃである点で相違する。傾斜面部１６ｃは、外環部８側からリテナ９側に向かうほどモータ軸５に接近するように傾斜している。径方向弾性部材４が傾斜面部１６ｃに当接すると、その当接力の径方向成分は通電部材３をモータ軸５に押し付ける力として作用し、軸方向成分は通電部材３を外環部８の延設片１８に押し付ける力として作用する。

　このように、傾斜面部１６ｃによって径方向弾性部材４の付勢力を径方向成分と軸方向成分に分岐させることにより、通電部材３とモータ軸５との間、および、通電部材３とケース本体部２（外環部８）との間の接触状態を保つことができ、安定的な通電性能を発揮させることができる。なお、図１０に示した構成とは逆に、傾斜面部１６ｃをリテナ９側から外環部８側に向かうほどモータ軸５に接近するように傾斜させることもできる。

　第三変形例に係る通電ユニット１においては、図４に示した通電ユニット１と同様に、径方向弾性部材４を金属製とするのが好ましい。このようにすると、通電部材３からケース本体部２（外環部８）に向かって直接電流が流れる通電ルートと、通電部材３から径方向弾性部材４を経由してケース本体部２（リテナ９）に電流が流れる通電ルートの複数の通電ルートを確保することができるため、より安定した通電性能を発揮させることができる。

　軸受ユニットＡの変形例を図１１に示す。この変形例に係る軸受ユニットＡは、図４に示した軸受ユニットＡと基本的な構成は共通するが、この軸受ユニットＡでは通電ユニット１と軸受７を別部材としたのに対し、変形例に係る軸受ユニットＡは、図４などに示した通電ユニット１の外環部８のフランジ１７を軸受７の外輪１２の外径側まで軸方向に延設して、通電ユニット１と軸受７を一体化した軸受ユニットＡとした点で相違する。このようにすると、図４に示した通電ユニット１および軸受ユニットＡと同様の作用効果が発揮されるとともに、軸受ユニットＡのサイズを日本産業規格（ＪＩＳＢ１５１２－１：２０１１）において規格化された軸受の主要寸法と共通にすることで、通電ユニット１を備えた軸受ユニットＡの軽量化および幅狭化を図ることができる。

　なお、第二実施形態においては、通電ユニット１の軸心にモータ軸５が挿通されており、通電部材３を径方向弾性部材４で径方向内向きに付勢することでモータ軸５に摺接させる構成としたが、これとは逆に、モータ軸５が通電ユニット１の外径側に、ハウジング６が通電ユニット１の内径側にそれぞれ設けられている場合は、通電部材３を径方向弾性部材４で径方向外向きに付勢する構成とすることもできる。

　本発明に係る軸受ユニットＡ（通電ユニット１）の第三実施形態を図面に基づいて説明する。第三実施形態に係る軸受ユニットＡは、図１２から図１５に示すように、通電ユニット１と軸受７とを有し、両者を一体化することによって構成されている。軸受ユニットＡは、ｅアクスルなどのモータ軸５とハウジング６との間に介在して、モータ軸５を回転自在に支持している。ハウジング６は、電気的に接地されている。以下においては、モータ軸５の回転軸に沿う方向を軸方向、前記回転軸に対して垂直な方向を径方向、前記回転軸周りに一周する円周に沿う方向を周方向と称する。

　通電ユニット１は、導電性を有する環状のケース本体部２と、ケース本体部２から径方向内向きに突出する導電性を有する通電部材３と、通電部材３を径方向内向きに付勢する径方向弾性部材４と、を有している。

　ケース本体部２は、外周縁において軸方向の一方向に延びるフランジ１７と外周縁から径方向内向きに延設された延設片１８とを有する環状の外環部８と、外周縁において軸方向の前記一方向と逆向きの他方向に延びるフランジ１９と外周縁から径方向内向きに延設された延設片２０とを有する環状のリテナ９と、を有する。外環部８とリテナ９の延設片１８、２０には、周方向の所定角度間隔でそれぞれ複数の油孔２１、２２（この実施形態では９０度ピッチでそれぞれ４個の油孔２１、２２）が形成されている。外環部８のフランジ１７には、前記一方向に向かって軸受嵌合部２３が延設されている。

　図１４に示すように、外環部８に形成されたフランジ１７と、リテナ９に形成されたフランジ１９は、圧入固定によって一体化される。両者が一体化された状態において、外環部８に形成された油孔２１と、リテナ９に形成された油孔２２の周方向位置は一致した状態となっている。この一体化に伴い、外環部８およびリテナ９にそれぞれ形成されたフランジ１７、１９と延設片１８、２０によって、内径側に向かって開口する周溝が形成される。なお、外環部８に形成されたフランジ１７に、リテナ９に形成されたフランジ１９を挿入した後に、幅面に止め輪を設けて外環部８とリテナ９を固定することによって、メンテナンス性の向上を図ることもできる。

　外環部８とリテナ９は、いずれも鋼材から構成されている。嵌合した外環部８とリテナ９の間には、通電部材３と径方向弾性部材４を収容可能な軸方向隙間が形成されている。リテナ９には、その内縁から軸方向の前記他方向（リテナ９に形成されたフランジ１９と同じ方向）に延びる複数（この実施形態では４か所）の折り曲げ部１０が所定の角度間隔で形成されている。各折り曲げ部１０は、リテナ９に形成された油孔２２の周方向の中央位置に対応して形成されている。

　通電部材３は、略円弧状の基部２４と、基部２４から径方向内向きに突出するように設けられた通電部２５と、を有し、通電部２５がモータ軸５に摺接するよう構成されている。通電部材３は、リテナ９に形成された周方向に隣り合う折り曲げ部１０の間に１個ずつ収容されている。この実施形態においては、４個の通電部材３が周方向に等間隔で配置されている。通電部材３の個数は適宜変更することができるが、複数個とするのが好ましい。リテナ９に形成される折り曲げ部１０の数は、通電部材３の個数に対応して決定される。この実施形態では、通電部２５の素材として、カーボンが添加されたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を採用している。基部２４の外周縁には、外周溝１１が形成されている。

　通電部２５の素材として、カーボンが添加されたＰＴＦＥの他に、金属、カーボン、または、カーボンなどが添加されたポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの導電性を付与した樹脂、ゴム、セラミックス、もしくは、これらの複合材を採用することによって簡便な構成で通電ユニットの通電性能を確保することができる。また、通電部２５の表面（特にモータ軸５と摺接する部分）に、通電性や耐摩耗性を向上させるコーティング（例えば、導電性を有するダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）皮膜、金属皮膜（めっき層など））などの表面加工を施すこともできる。

　径方向弾性部材４は、通電部材３をモータ軸５に向かって径方向内向きに付勢（図１３中の矢印を参照）するための部材である。この径方向弾性部材４は、図１３に示すように、各通電部材３の外周縁に形成された外周溝１１に跨るように掛け渡されている。この実施形態では、径方向弾性部材４としてコイル状とした鋼線をリング状に加工したガータスプリングを用いたが、例えば、円環の一部に切れ目を有するサークリップ（Ｃ型止め輪）や環状のゴムなどを採用することもできる。なお、この実施形態においては、１個の径方向弾性部材４ですべての通電部材３を付勢する構成としたが、各通電部材３に個別に径方向弾性部材４を設けた構成とすることもできる。

　軸受７は、外輪１２と、外輪１２の内径側に配置された内輪１３と、外輪１２と内輪１３との間に設けられた転動体１４と、転動体１４を周方向に所定間隔で保持する保持器１５と、を有する玉軸受である。この実施形態に係る軸受７には密封シールは設けられておらず、軸受ユニットＡ内部における潤滑油の軸方向への流動性が確保されている。ケース本体部２の外環部８に形成された軸受嵌合部２３が外輪１２の外径面に嵌合することによって、通電ユニット１と軸受７が一体化している。

　通電ユニット１と軸受７を一体化した状態における軸受ユニットＡの内径、外径、および、軸方向幅が、日本産業規格ＪＩＳＢ１５１２－１：２０１１に規格された軸受の主要寸法（軸受内径ｄ、軸受外径Ｄ、軸受幅Ｂ）の組み合わせのいずれかと一致するように軸受ユニットＡは設計されている。

　軸受ユニットＡの作用について説明する。軸受ユニットＡ（通電ユニット１および軸受７）の軸心には、モータ軸５が挿通される。モータ軸５と、径方向弾性部材４の付勢力によってモータ軸５に向かって付勢された通電部材３の通電部２５が摺接すると、通電部２５のモータ軸５との摺接部分が次第に摩耗する。このように摩耗が生じても、通電部材３（通電部２５）は常に径方向弾性部材４によってモータ軸５に向かって付勢されているため、モータ軸５と通電部材３との間の接触状態（通電状態）が保たれる。

　通電部２５は、ケース本体部２（外環部８またはリテナ９の少なくとも一方）に接触しており、モータ軸５、通電部２５、ケース本体部２、および、ハウジング６の間に、バイパス路としての通電回路が形成される。このように通電回路が形成されることにより、モータ軸５とハウジング６との間に介在する軸受７を経由する電流が減少する。

　上記の軸受ユニットＡは、ケース本体部２に、軸方向への潤滑油の流動を許容する油孔２１、２２を形成したので、油浴中での使用に際して、軸受ユニットＡ内部における潤滑油の軸方向への流動性を向上することができるとともに、軸受７の密封シールやラビリンスを不要とすることで軸受ユニットＡをコンパクト化しつつ、軸受７の電食を防止することができる。

　また、上記の軸受ユニットＡは、複数の通電部材３を設けたことにより、仮に一部の通電部材３の通電作用が損なわれるトラブルが生じても、他の通電部材３による通電作用を確保することができるため、電食防止効果を確実に発揮させることができる。また、複数の通電部材３による調心機能により、モータ軸５と各通電部材３の接触状態を安定させることができるため、電食防止効果をさらに向上させることができる。

　また、上記の軸受ユニットＡは、通電ユニット１と軸受７を一体化した状態における内径、外径、および、軸方向幅が、日本産業規格ＪＩＳＢ１５１２－１：２０１１に規格された軸受の主要寸法の組み合わせのいずれかと一致している構成としたので、前記の日本産業規格において規格化された軸受（標準軸受、ベース軸受）を、本発明に係る軸受ユニットＡにそのまま置き換えることが可能となる。

　第三実施形態に係る軸受ユニットＡ（通電ユニット１）の変形例を図１６に示す。この変形例に係る軸受ユニットＡは、外環部８に形成された軸受嵌合部２３の内面（軸受７の外輪１２に臨む面）に絶縁部２６を形成した点で上記の構成と異なる。このように、軸受嵌合部２３と外輪１２の外径面との間に絶縁部２６を形成することにより、外環部８と外輪１２との間で電流が流れるのを阻止することができ、軸受７の電食をより確実に防止することができる。この変形例においては、図１７に示すように、ケース本体部２（リテナ９の延設片２０）と外輪１２の端面との間に、さらに絶縁部２６を形成することで、軸受７の電食防止性を一層高めることができる。なお、ケース本体部２（リテナ９の延設片２０）と外輪１２の端面との間のみに絶縁部２６を設けた構成とすることもできる。

　本発明に係る軸受ユニットＡ（通電ユニット１）の第四実施形態を図１８に示す。第四実施形態に係る軸受ユニットＡは、ケース本体部２の外環部８に形成された軸受嵌合部２３が外輪１２の外径面に嵌合することによって、通電ユニット１と軸受７が一体化している点で第三実施形態に係る軸受ユニットＡと共通する。その一方で、内輪１３の外径面に形成された一対の溝肩部のうち一方の溝肩部の軸方向長さが他方よりも長く、通電部材３（通電部２５）が、この一方の溝肩部（内輪１３の外径面）に摺接している点で相違する。

　第四実施形態に係る構成においては、モータ軸５、内輪１３、通電部２５、ケース本体部２、および、ハウジング６の間に、バイパス路としての通電回路が形成される。このように通電回路が形成されることにより、モータ軸５とハウジング６との間に介在する軸受７を経由する電流が減少する。この構成によると、通電部材３（通電部２５）がモータ軸５に直接摺動しないため、モータ軸５を所定の表面粗さや硬度とするための特別な加工や工法を行う必要がなく、コストの削減を図ることができる可能性がある。

　本発明に係る軸受ユニットＡ（通電ユニット１）の第五実施形態を図１９に示す。第五実施形態に係る軸受ユニットＡは、通電部材３（通電部２５）が内輪１３の軸心に挿通されたモータ軸５に摺接するように径方向弾性部材４によって付勢されている点で第三実施形態に係る軸受ユニットＡと共通する。その一方で、外輪１２の内径面に形成された一対の溝肩部のうち一方の溝肩部の軸方向長さが他方よりも長く、ケース本体部２の外周が、この一方の溝肩部（外輪１２の内径面）に嵌合している点で相違する。

　第五実施形態に係る構成においては、モータ軸５、通電部２５、ケース本体部２、外輪１２、および、ハウジング６の間に、バイパス路としての通電回路が形成される。このように通電回路が形成されることにより、モータ軸５とハウジング６との間に介在する軸受７を経由する電流が減少する。この構成によると、通電ユニット１から外輪１２に対して径方向内向きの力が作用しないため、その力によって軸受内部すきまの大きさが所定の適正値からずれるのを防止することができる。

　なお、第三から第五実施形態においては、軸受ユニットＡの軸心にモータ軸５が挿通されており、通電部材３を径方向弾性部材４で径方向内向きに付勢することで通電部２５をモータ軸５または内輪１３の外径面に摺接させる構成としたが、これとは逆に、モータ軸５が軸受ユニットＡの外径側に、ハウジング６が軸受ユニットＡの内径側にそれぞれ設けられている場合は、通電部材３を径方向弾性部材４で径方向外向きに付勢する構成とすることもできる。

　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１　通電ユニット
２　ケース本体部
３　通電部材
４　径方向弾性部材
５　モータ軸
７　軸受
８　外環部
９　リテナ
１０　折り曲げ部
１２　外輪
１３　内輪
１４　転動体
１５　保持器
１６　押し付け機構
１６ａ　屈曲部
１６ｂ　軸方向弾性部材
１６ｃ　傾斜面部
２１、２２　油孔
２３　軸受嵌合部
２６　絶縁部
Ａ　軸受ユニット

Claims (15)

1. 　内径側に向かって開口する周溝が形成された、導電性を有する環状のケース本体部（２）と、
   　前記周溝内に設けられ、前記ケース本体部（２）から径方向内向きに突出する導電性を有する通電部材（３）と、
   　前記周溝内に設けられ、前記通電部材（３）を径方向内向きに付勢する径方向弾性部材（４）と、
   を有する通電ユニット。
2. 　前記周溝内において前記通電部材（３）を軸方向の一方側から他方側に向かって押し付ける押し付け機構（１６）を有する請求項１に記載の通電ユニット。
3. 　前記押し付け機構（１６）が、前記周溝を構成する一対の壁部の少なくとも一方に形成された、外径側に対し内径側で前記周溝の内側に向かって屈曲する屈曲部（１６ａ）である請求項２に記載の通電ユニット。
4. 　前記押し付け機構（１６）が、前記周溝の内面と前記通電部材（３）との間の軸方向隙間に介在する軸方向弾性部材（１６ｂ）である請求項２に記載の通電ユニット。
5. 　前記ケース本体部（２）に、軸方向への潤滑油の流動を許容する油孔（２１、２２）が形成されている請求項１に記載の通電ユニット。
6. 　前記ケース本体部（２）が、軸方向に延設された軸受嵌合部（２３）を有する請求項５に記載の通電ユニット。
7. 　前記軸受嵌合部（２３）の径方向内側面、または、前記ケース本体部（２）の前記軸受嵌合部（２３）の延設方向に臨む面の少なくとも一方に絶縁部（２６）が設けられている請求項６に記載の通電ユニット。
8. 　前記通電部材（３）が複数設けられている請求項１から７のいずれか１項に記載の通電ユニット。
9. 　前記ケース本体部（２）が、環状の外環部（８）と、前記外環部（８）に嵌合するリテナ（９）と、を有し、前記リテナ（９）に、複数の前記通電部材（３）を周方向に等間隔で配置する複数の折り曲げ部（１０）が形成されている請求項８に記載の通電ユニット。
10. 　請求項１から９のいずれか１項に記載の通電ユニット（１）と、
    　外輪（１２）と、前記外輪（１２）の内径側に配置された内輪（１３）と、前記外輪（１２）と前記内輪（１３）との間に設けられた転動体（１４）と、前記転動体（１４）を周方向に所定間隔で保持する保持器（１５）と、を有する軸受（７）と、
    を有し、
    　前記通電ユニット（１）が前記軸受（７）に嵌合することで両者が一体化されている軸受ユニット。
11. 　前記外輪（１２）が前記通電ユニット（１）に当接するように配置された請求項１０に記載の軸受ユニット。
12. 　前記外輪（１２）の端面が前記通電ユニット（１）に当接するように配置された請求項１１に記載の軸受ユニット。
13. 　前記ケース本体部（２）の外周が、前記外輪（１２）の内径面に嵌合しており、
    　前記通電部材（３）が、前記内輪（１３）の軸心に挿通されたモータ軸（５）に摺接するように付勢されている請求項１０に記載の軸受ユニット。
14. 　請求項６または７に記載の通電ユニット（１）と、
    　外輪（１２）と、前記外輪（１２）の内径側に配置された内輪（１３）と、前記外輪（１２）と前記内輪（１３）との間に設けられた転動体（１４）と、前記転動体（１４）を周方向に所定間隔で保持する保持器（１５）と、を有する軸受（７）と、
    を有し、
    　前記軸受嵌合部（２３）が前記外輪（１２）の外径面に嵌合し、
    　前記通電部材（３）が、前記内輪（１３）の軸心に挿通されたモータ軸（５）、または、前記内輪（１３）の外径面に摺接するように付勢されている軸受ユニット。
15. 　請求項７に記載の通電ユニット（１）と、
    　外輪（１２）と、前記外輪（１２）の内径側に配置された内輪（１３）と、前記外輪（１２）と前記内輪（１３）との間に設けられた転動体（１４）と、前記転動体（１４）を周方向に所定間隔で保持する保持器（１５）と、を有する軸受（７）と、
    を有し、
    　前記絶縁部（２６）が、前記外輪（１２）の外径面または端面の少なくとも一方と接触している軸受ユニット。

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