JP6262788B2 - Seal structure - Google Patents
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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。 The present invention relates to a seal structure of an outer rotor type in-wheel motor used for driving wheels of an electric vehicle.
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。 An in-wheel motor is known as a motor used for driving a motor of an electric vehicle. The in-wheel motor is used by being built inside the wheel. The rotation of the in-wheel motor rotates the tire attached to the wheel. Since the in-wheel motor is close to the ground, it is necessary to prevent foreign matter such as muddy water, car wash water and salt water from entering the motor.
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。
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。
However, the sealing effect of the sealing structure described in
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。 An object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, and to provide a seal structure suitable for an in-wheel motor of an electric vehicle by improving seal performance.
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。 To achieve the above object, the seal structure of the present invention is an outer rotor type in-wheel motor seal structure used for driving a wheel of an electric vehicle, and the seal structure is a motor cover that rotates integrally with the rotor. A seal formed by sealing an opening formed between a housing, which is an inner diameter portion, and a fixed portion, for waterproofing or dust-proofing in the housing, wherein the opening is sealed to a seal plate and a holder. The end of the seal plate is shielded by the main body and forms a space between the seal plate and the seal main body, and the end of the seal plate is opposed to the inner peripheral portion of the housing. The seal is disposed offset from the end face of the housing to the inner side of the housing, and a gap is formed in the facing portion. The arm, characterized in that it forms a main lip, abutting auxiliary lip on the sealing plate is extended to cross the space abuts on the fixed part.
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。 According to this configuration, the sealing effect is enhanced by exerting the draining effect and the labyrinth sealing effect by the shape of the sealing plate and the relative positional relationship with the housing, and the sealing rubber is added to the main lip and the auxiliary lip. The reliability of the seal increases because it is equipped with. In particular, the sealing effect of the seal plate can be demonstrated without increasing the rolling resistance, and the pressure contact force between the main lip and the motor fixing part can be weakened by providing the secondary lip, so the overall seal structure The rolling resistance can be reduced. This is because the outer rotor type in-wheel motor does not have the gear mechanism and the oil circulation mechanism, and does not impair the advantage of the motor that the rolling resistance is small and the deterioration of electric consumption can be prevented. Contributes to energy saving effect.
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。 In the seal structure of the present invention, it is preferable that the sub lip extends so as to wrap with the seal plate. According to this configuration, the followability of the sub lip to the seal plate is increased, and the sealing performance is improved without increasing the pressure contact force. This can further reduce the rolling resistance of the entire seal structure, and the degree of contribution to the energy saving effect by the outer rotor type in-wheel motor increases. Further, the sealing performance is also improved by pressing the sub lip against the seal plate by the pressure of the foreign matter entering from the outside.
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。 Moreover, it is preferable that the space surrounded by the sub lip, the seal plate, the fixing portion, and the main lip is a grease reservoir. According to this configuration, since the space surrounded by the sub lip, the seal plate, the fixed portion, and the main lip can be widened by setting the shape of the seal plate, a sufficient amount of grease can be stored in this space. And long-term sealing and lubricity can be ensured. In addition, the effect of preventing foreign matter from entering the space is enhanced by the grease in the space.
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。 In addition, a seal cover is further provided on the outside of the in-wheel motor, the seal cover shields the opening and has an outer peripheral portion facing the housing, and the gap is between the outer peripheral portion and the housing. It is preferable that a gap is formed. According to this configuration, foreign objects such as muddy water from the outside can be avoided from hitting the seal plate, and the sealing effect can be enhanced. Further, like the sealing effect by the seal plate, the sealing effect is exhibited without increasing the rolling resistance.
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。 The effects of the present invention are as described above, and in addition to enhancing the sealing effect by exerting the draining effect and the labyrinth sealing effect depending on the shape of the seal plate and the relative positional relationship with the housing, the seal rubber is mainly used. In addition to the lip, a secondary lip is provided to increase the reliability of the seal, and the seal structure of the present invention can reduce the rolling resistance of the entire seal structure, thereby contributing to the energy saving effect of the outer rotor type in-wheel motor. .
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。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an external view showing the vicinity of an in-
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。
The in-
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。
The in-
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。
FIG. 2 shows an enlarged view of the
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。
The
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。
Since the
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。
In addition, since the space is narrowed in the portion where the
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。
That is, the
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。
As described above, the
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。
In this embodiment, since the
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。
In this configuration, even if foreign matter enters the
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。
Here, since the seal resistance affects the motor efficiency and is one of the factors that deteriorate the electric consumption, the deterioration of the electric consumption can be prevented by keeping the seal resistance small. In this respect, since the
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。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the auxiliary lip 23 extends so as to wrap on the
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。
In FIG. 2, a
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。
As described above, the
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。
FIG. 3 shows an enlarged view of a
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。
In addition, since the
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。
As described above, according to the
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。
The increase in the sealing effect and the certainty of the seal also serve as a countermeasure against the intrusion of foreign matter from the outside due to the pressure change inside the in-
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。
In addition, the increased reliability of the seal as described above is suitable for a seal structure of an in-wheel motor used in a place where foreign matter is likely to enter near the ground, and the
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。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not restricted to this, The structure changed suitably is also contained. For example, the in-
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
1 In-
7 Motor fixing part (fixing part)
9 Housing (Rotating part)
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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、
前記固定部にシールプレートを設け、前記ハウジングに保持体にシールゴムを固定したシール本体を設け、
前記開口部をシールプレートと前記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、
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、前記グリース溜りは、前記固定部との間の間隔をあけるように前記シールプレートの形状を設定することにより前記グリース溜りの空間を広くし、長期間のシール性と潤滑性を確保するとともに、前記グリース溜りの空間内への異物の侵入防止効果を高め、かつ異物が前記副リップを通過しても、前記グリース溜りのグリースによって異物の進行を防止できるようにしていることを特徴とするシール構造。 An outer rotor type in-wheel motor seal structure used for driving a wheel of an electric vehicle,
The seal structure is a structure for waterproofing or dustproofing the inside of the housing by sealing the opening formed between the housing and the fixed portion of the inner diameter portion of the motor cover that rotates integrally with the rotor,
A seal plate is provided in the fixing portion, and a seal body in which a seal rubber is fixed to the holding body is provided in the housing.
Shielding the opening with a seal plate and the seal body, and forming a space between the seal plate and the seal body;
In the facing portion between the end portion of the seal plate and the inner peripheral portion of the housing, the end portion of the seal plate is disposed offset from the end face of the housing toward the inside of the housing, and the facing portion A gap is formed in the
The seal rubber is formed with a main lip that abuts on the fixed portion and a secondary lip that abuts against the seal plate extending across the space,
A space surrounded by the sub lip, the seal plate, the fixed portion, and the main lip is used as a grease reservoir, and the grease reservoir has a shape of the seal plate that is spaced from the fixed portion. The grease reservoir space is widened to ensure long-term sealing and lubricity, and to prevent foreign matter from entering the grease reservoir space, and even if foreign matter passes through the auxiliary lip. The seal structure is characterized in that the grease in the grease reservoir can prevent the progress of foreign matter.
A seal cover is further provided on the outer side of the in-wheel motor. The seal cover shields the opening and provides an outer peripheral portion facing the housing, and a gap is provided between the outer peripheral portion and the housing. The seal structure according to claim 1 or 2, wherein the seal structure is formed.
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