(57)【要約】【課題】回転電機から発生するノイズを的確に除去しかつ構造が簡潔で耐久性に優れたアース機構を備える電動車両を提供する。【解決手段】電動車両１は、回転電機３が減速機５を介してドライブシャフト４に連結された電動車両であって、アース機構７を備える。このアース機構７は、電動車両１が所定の運転条件（Ｐ１，Ｐ２）である場合に、回転電機３のロータシャフト３１からドライブシャフト４までのいずれかの回転軸（３１，５２，４）に接触し、上記運転条件以外の場合に、回転軸から離れる。【選択図】図２
2016116392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機が減速機を介してドライブシャフトに連結された電動車両において、
前記電動車両が所定の運転条件である場合に前記回転電機のロータシャフトから前記ドライブシャフトまでのいずれかの回転軸に接触し前記運転条件以外の場合に前記回転軸から離れるアース機構を備える
ことを特徴とする電動車両。
【請求項２】
前記運転条件は、
前記電動車両が進行方向に対して加速中である第１の運転条件と、
前記電動車両が進行方向に対して減速中である第２の運転条件と、を含む
ことを特徴とする請求項１に記載された電動車両。
【請求項３】
前記アース機構は、
前記第１の運転条件の時に前記回転軸に接触する第１のブラシと、
前記第２の運転条件の時に前記回転軸に接触する第２のブラシと、
前記第１のブラシ及び前記第２のブラシを搭載するブラシケースと、
前記第１の運転条件及び前記第２の運転条件以外の時に前記第１のブラシ及び前記第２のブラシを前記回転軸から離れた中立状態に前記ブラシケースを保持する弾性部材と、を有する
ことを特徴とする請求項２に記載された電動車両。
【請求項４】
前記第１の運転条件は、前記回転電機に駆動電流が流れている状態であり、
前記第２の運転条件は、前記回転電機に回生電流が流れている状態である
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載された電動車両。
【請求項５】
前記アース機構は、前記回転軸としての前記回転電機の前記ロータシャフトの端部に配置される
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載された電動車両。
【請求項６】
前記回転電機の前記ロータシャフトは、進行方向を横切る車幅方向に配置され、
前記第１のブラシは、前記ロータシャフトの端部に対して進行方向に前側に配置され、
前記第２のブラシは、前記ロータシャフトの端部に対して進行方向に後側に配置され、
前記アース機構は、進行方向に沿って前記ブラシケースを案内するガイドを有する
ことを特徴とする請求項３に記載された電動車両。
【請求項７】
前記回転軸となる前記回転電機の前記ロータシャフトは、進行方向を横切る車幅方向に配置され、
前記アース機構は、前記ロータシャフトの端部に配置され、
前記第１の運転条件の時に前記進行方向に後方へ変位する第１の慣性体と、
前記第２の運転条件の時に前記進行方向に前方へ変位する第２の慣性体と、
前記第１の慣性体が後方へ変位する又は前記第２の慣性体が前方へ変位することによって前記ロータシャフトの端面に接触するブラシと、を有する
ことを特徴とする請求項２に記載された電動車両。
【請求項８】
前記アース機構は、
前記第１の慣性体を前記進行方向へ変位可能に保持する第１のアームと、
前記第１のアームと一体に回動可能に設けられ前記ブラシを前記ロータシャフトの端部に押し当てる方向へ前記ブラシに回動係合する第１のレバーと、
前記第２の慣性体を前記進行方向へ変位可能に保持する第２のアームと、
前記ブラシを保持して前記第２のアームと一体に回動可能に設けられ前記ブラシを前記ロータシャフトの端部に押し当てる方向へ回動する第２のレバーと、を有し、
前記第１のレバーの回転モーメントは、前記第２のレバーの回転モーメントよりも大きい
ことを特徴とする請求項７に記載された電動車両。
【請求項９】
前記回転軸となる前記回転電機の前記ロータシャフトは、進行方向を横切る車幅方向に配置され、
前記アース機構は、
前記ロータシャフトの端部から離れた中立状態と前記端部に接触した接触状態との間を変位するブラシと、
前記第１の運転条件の時に前記進行方向に後方へ移動して前記ブラシを前記中立状態から前記接触状態へ変位させ、前記第２の運転条件の時に前記進行方向に前方へ移動して前記ブラシを前記中立状態から前記接触状態へ変位させるカムを有した慣性体と、を備える
ことを特徴とする請求項２に記載された電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機が連結された駆動系をアースする構造を備える電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車に搭載されるモータ（回転電機）は、駆動するために電力が供給される、または、バッテリを充電するために回転力が加えられるなど、コイルに電流が流れることによってノイズ（いわゆるラジオノイズ）が発生することが知られている。このノイズを除去するために、接地されたブラシをモータの回転軸に接触させている（特許文献１の従来技術）。しかし、回転軸にブラシを摺接させるとブラシが摩耗するので、特許文献１では、モータの回転軸に接続されるトランスミッションに遊星歯車を採用し、固定要素となるプラネタリキャリアにブラシを当てている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１７３３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車両の回転電機が発生するノイズは、車両が加速するとき及び減速するときに多く発生することが分かっている。すなわち、車両を加速させるために電流が多く流されるとき、及び、車両を減速させるときに回生制御によって発電することで電流が流れるときに、ノイズが多く発生する。回転電機の回転軸は、減速機や変速機あるいはその先のドライブシャフトに対して、機械的かつ電気的に結合されているとともに、各部に設けられる軸受を介して車体に間接的にアースされている。したがって、小さなノイズはある程度吸収される。
【０００５】
ところが、大きなノイズを除去するためには、回転電機からドライブシャフトまでの間でやはり直接的にアースを取る必要がある。このとき、特許文献１の従来技術に開示されたようにブラシを採用し、回転軸に摺接させると、ブラシが摩耗するため、ブラシを交換する必要が生じる。減速機など他の機器の耐用年数を考慮した場合、アースのための機構の耐用年数も同じくらいに長寿命なものになるようにしたい。
【０００６】
そこで、本発明は、回転電機から発生するノイズを的確に除去しかつ構造が簡潔で耐久性に優れたアース機構を備える電動車両を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る一実施形態の電動車両は、回転電機が減速機を介してドライブシャフトに連結された電動車両であって、アース機構を備える。このアース機構は、電動車両が所定の運転条件である場合に、回転電機のロータシャフトからドライブシャフトまでのいずれかの回転軸をアースし、上記運転条件以外の場合に、回転軸から離れる。
【０００８】
この場合、運転条件は、電動車両が進行方向に対して加速中である第１の運転条件と、電動車両が進行方向に対して減速中である第２の運転条件と、を含む。
【０００９】
このアース機構は、第１のブラシと、第２のブラシと、ブラシケースと、弾性部材とを有する。第１のブラシは、第１の運転条件の時に回転軸に接触する。第２のブラシは、第２の運転条件の時に回転軸に接触する。ブラシケースは、第１のブラシ及び第２のブラシを搭載する。弾性部材は、第１の運転条件および第２の運転条件以外の時に第１のブラシ及び第２のブラシを回転軸から離れた中立状態にブラシケースを保持する。第１の運転条件は、回転電機に駆動電流が流れている状態であり、第２の運転条件は、回転電機に回生電流が流れている状態である。
【００１０】
また、アース機構は、回転軸としての回転電機のロータシャフトの端部に配置される。この場合、回転電機のロータシャフトは、進行方向を横切る車幅方向に配置され、第１のブラシは、ロータシャフトの端部に対して進行方向に前側に配置され、第２のブラシは、ロータシャフトの端部に対して進行方向に後方に配置される。アース機構は、進行方向に沿ってブラシケースを案内するガイドを有する。
【００１１】
または、他の実施形態の電動車両において、回転軸となる回転電機のロータシャフトは進行方向を横切る車幅方向に配置され、アース機構はロータシャフトの端部に配置されて第１の慣性体と第２の慣性体とブラシとを有する。第１の慣性体は、第１の運転条件の時に進行方向に後方へ変位する。第２の慣性体は、第２の運転条件の時に進行方向に前方へ変位する。ブラシは、第１の慣性体が後方へ変位するまたは第２の慣性体が前方へ変位することによってロータシャフトの端面に接触する。
【００１２】
また、アース機構は、第１のアームと第１のレバーと第２のアームと第２のレバーとを有する。第１のアームは、第１の慣性体を進行方向へ変位可能に保持する。第１のレバーは、第１のアームと一体に回動可能に設けられ、ブラシをロータシャフトの端部に押し当てる方向へブラシに回動係合する。第２のアームは、第２の慣性体を進行方向へ変位可能に保持する。第２のレバーは、ブラシを保持して第２のアームと一体に回動可能に設けられ、ブラシをロータシャフトの端部に押し当てる方向へ回動する。そして第１のレバーの回転モーメントは、第２のレバーの回転モーメントよりも大きい。
【００１３】
または、他の実施形態の電動車両において、回転軸となる回転電機のロータシャフトは進行方向を横切る車幅方向に配置され、アース機構はブラシと慣性体とを備える。ブラシは、ロータシャフトの端面から離れた中立状態とロータシャフトの端面に接触した接触状態との間を変位する。慣性体は、第１の運転条件の時に進行方向に後方へ移動してブラシを中立状態から接触状態へ変位させ、第２の運転条件の時に進行方向に前方へ移動してブラシを中立状態から接触状態へ変位させる、カムを有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る電動車両によれば、回転電機のロータシャフトからドライブシャフトまでのいずれかの回転軸に対し、電動車両が所定の運転条件である場合に接触しそれ以外の運転条件である場合に離れるアース機構を備えるので、所定の運転条件の時に回転電機から発生するノイズを的確に除去することができる。また、常時接触しているアースに比べて、摺接する部材の経年的摩耗などを軽減することができるため、アース機構の耐用年数が延びる。
【００１５】
運転条件として、電動車両が進行方向に対して加速中である第１の運転条件と電動車両が進行方向に対して減速中である第２の運転条件とを含む発明の電動車両によれば、回転電機の負荷が大きくノイズも発生しやすい加速中及び減速中に、アース機構で回転軸に接触してノイズを除去するので、周辺機器等に影響しやすい出力の大きいノイズを効率よく除去することができる。
【００１６】
また、第１の運転条件の時に回転軸に接触する第１のブラシと、第２の運転条件の時に回転軸に接触する第２のブラシと、第１のブラシ及び第２のブラシを搭載するブラシケースと、第１の運転条件及び第２の運転条件以外の時に第１のブラシ及び第２のブラシを回転軸から離れた中立状態にブラシケースを保持する弾性部材と、をアース機構が有する発明の電動車両によれば、第１のブラシ又は第２のブラシを回転軸に接触させた接触状態と、第１のブラシ及び第２のブラシを回転軸から離した中立状態とに、簡単な構造によって、切り替えることができる。また、第１の運転条件の時と第２の運転条件の時とで回転軸に接触するブラシが異なるので、アース機構の耐用年数も増す。
【００１７】
また、第１の運転条件は回転電機に駆動電流が流れている状態であり、第２の運転条件は回転電機に回生電流が流れている状態である発明の電動車両によれば、回転電機に電流が流れることによって発生するノイズを効率よくアース機構によって除去することができる。
【００１８】
回転軸としての回転電機のロータシャフトの端部にアース機構を配置した発明の電動車両によれば、ノイズが発生する回転電機から直接的にノイズを除去できる。回転電機のロータシャフトが進行方向を横切る車幅方向に配置され、第１のブラシがロータシャフトの端部に対して進行方向に前側に配置され、第２のブラシがロータシャフトの端部に対して進行方向に後側に配置され、アース機構が進行方向に沿ってブラシケースを案内するガイドを有する発明の電動車両によれば、質量に伴う慣性力によってブラシケースが前後に移動する。その結果、第１の運転条件（加速中）の時に第１のブラシがロータシャフトに前方から接触し、第２の運転条件（減速中）の時に第２のブラシがロータシャフトに後方から接触する。簡単な構造によって、回転電機から発生するノイズを効率よく除去することができる。アース機構は、駆動部分を有していないとともに、大きなノイズが発生しやすい時に第１のブラシ及び第２のブラシを回転軸に接触させるためそれぞれのブラシの摩耗も軽減される。アース機構に係るメンテナンスの費用を大幅に軽減できる。
【００１９】
回転軸となる回転電機のロータシャフトが進行方向を横切る車幅方向に配置され、アース機構がロータシャフトの端部に配置される電動車両において、第１の運転条件の時に進行方向に後方へ変位する第１の慣性体と、第２の運転条件の時に進行方向に前方へ変位する第２の慣性体と、第１の慣性体が後方へ変位する又は第２の慣性体が前方へ変位することによってロータシャフトの端面に接触するブラシと、をアース機構が有する発明の電動車両によれば、第１の慣性体と第２の慣性体を有しているので、第１の運転条件と第２の運転条件においてブラシをロータシャフトの端面に接触させるために必要な加速度を異ならせることができる。
【００２０】
このとき、第１の慣性体を進行方向へ変位可能に保持する第１のアームと、第１のアームと一体に回動可能に設けられてブラシをロータシャフトの端部に押し当てる方向へブラシに回動係合する第１のレバーと、第２の慣性体を進行方向へ変位可能に保持する第２のアームと、ブラシを保持して第２のアームと一体に回動可能に設けられてブラシをロータシャフトの端部に押し当てる方向へ回動する第２のレバーと、をアース機構が備え、第１のレバーの回転モーメントが第２のレバーの回転モーメントよりも大きく設定された発明の電動車両によれば、第１の運転条件（加速中）の時は、第２のレバーに取り付けられたブラシを第１のレバーでロータシャフトの端部に押し当て、第２の運転条件（減速中）の時は、第２のレバーでブラシをロータシャフトの端部に押し当てる。つまり、第１の運転条件（加速中）である場合、第２のレバーはブラシをロータシャフトの端部に押し当てた状態に第１のレバーで保持されている。したがって、電動車両が第１の運転条件（加速中）から第２の運転条件（減速中）に移り変わる場合、アース機構は、ブラシをロータシャフトの端部に押し当てられた状態を継続的に維持することができる。電動車両が第１の運転条件から第２の運転条件に変化する場合、回転電機に流れる電流の向きが反転される。電流の向きが反転されるときに回転電機に対する負荷も大きくなるので、大きなノイズが発生しやすい。このアース機構は、第１の運転条件から第２の運転条件に遷移する間、ブラシを回転軸となるロータシャフトの端部に接触させているので、遷移する間に発生するノイズを確実に除去することができる。
【００２１】
また、回転軸となる回転電機のロータシャフトが進行方向を横切る車幅方向に配置された電動車両において、アース機構がブラシと慣性体とを有した発明の電動車両によれば、ブラシは、ロータシャフトの端面から離れた中立状態とロータシャフトの端面に接触した接触状態との間を変位し、慣性体は、第１の運転条件の時に進行方向に後方へ移動してブラシを中立状態から接触状態へ変化させ第２の運転条件の時に進行方向に前方へ移動してブラシを中立状態から接触状態へ変位させるカムを有している。したがって、アース機構のブラシの耐用年数が延びるとともに、構造が簡単で部品点数が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態の電動車両を示す模式図。
【図２】図１の回転電機からドライブシャフトまでのギア機構を示す模式図。
【図３】図２に示した回転軸の一つに配置されるアース機構の模式図。
【図４】図３のアース機構が第１の運転条件になった場合の模式図。
【図５】図３のアース機構が第２の運転条件になった場合の模式図。
【図６】本発明の第２の実施形態の電動車両のアース機構を示す模式図。
【図７】図６のアース機構が第１の運転条件になった場合の模式図。
【図８】図６のアース機構が第２の運転条件になった場合の模式図。
【図９】本発明の第３の実施形態の電動車両のアース機構を示す模式図。
【図１０】図９のアース機構が第１の運転条件になった場合の模式図。
【図１１】図９のアース機構が第２の運転条件になった場合の模式図。
【図１２】本発明の第４の実施形態の電動車両のアース機構を示す模式図。
【図１３】図１２のアース機構が第１の運転条件になった場合の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係る第１の実施形態の電動車両１について、図１から図５を参照して説明する。図１に示す電動車両１は、内燃機関２と回転電機３の両方を搭載する、いわゆるハイブリッド車両である。本実施形態の場合、前輪１０１及び後輪１０２のそれぞれのドライブシャフト４に対して回転電機３を備えている。回転電機３とドライブシャフト４の間には、減速機５が組み込まれている。前輪１０１のドライブシャフト４に連結される回転電機３は、クラッチ６を介して内燃機関２に接続される。以下、本発明の実施形態を説明する便宜上、電動車両１の進行方向を基準に「前」、「後ろ」及び「車幅方向」を定義する。また、電動車両の運転者から見て右側を「右」、左側を「左」と呼ぶことも有る。また、車両によっては減速機の代わりに変速機であってもよい。
【００２４】
図２は、後輪１０２のドライブシャフト４に接続された回転電機３及び減速機５を拡大して示す。前輪１０１のドライブシャフト４に接続される回転電機３及び減速機５は、内燃機関２に接続されるクラッチ６が加わるなどいくつかの違いを除いて図２に示した構成とほぼ同じ構成であるので、以下、図２に示す後輪１０２側の機構を用いて説明する。
【００２５】
図２に示すように、回転電機３のロータシャフト３１は、減速機５の複数のギア５１を介してドライブシャフト４に連結されている。回転電機３のロータシャフト３１、減速機５のギア５１が取り付けられたギアシャフト５２、及びドライブシャフト４は、本発明における回転軸に含まれる。図２に示す減速機５のギア５１及びギアシャフト５２の組み合わせは、本発明を実施するための一例であって、既存の様々な組み合わせに置き換えてもよい。
【００２６】
本実施形態の電動車両１は、図１及び図２に示すように、回転電機３が減速機５を介してドライブシャフト４に連結された電動車両であって、回転電機３のロータシャフト３１からドライブシャフト４までのいずれかの回転軸に、本実施形態ではロータシャフト３１に、アース機構７を備える。このアース機構７は、電動車両１が所定の運転条件である場合にロータシャフト３１の端部３１１に接触し、それ以外の運転条件の場合にロータシャフト３１から離れるように作動する。アース機構７は、ロータシャフト３１からドライブシャフト４までの回転軸であれば、ロータシャフト３１以外にギアシャフト５２やドライブシャフト４に設けられてもよい。
【００２７】
所定の運転条件とは、電動車両１が進行方向に対して加速中である第１の運転条件Ｐ１と、電動車両１が進行方向に対して減速中である第２の運転条件Ｐ２とを含む。更に具体的に述べると、第１の運転条件Ｐ１は回転電機３に駆動電流が流れている状態を含み、第２の運転条件Ｐ２は回転電機３に回生電流が流れている状態を含む。つまり、所定の運転条件とは、電動車両１が加速するまたは減速することによって回転電機３に流れる電流量が増え、それに伴って回転電機３に起因して発生するノイズの出力が大きくなるときの運転条件を含む。
【００２８】
アース機構７は、第１の運転条件Ｐ１及び第２の運転条件Ｐ２の時、すなわちノイズの出力が増す運転条件の時に、ロータシャフト３１に接触し、それ以外の運転条件の時、すなわちノイズの出力が小さい時にロータシャフトから離れる。このようにすることによって、電動車両１は、発生するノイズのうち出力の大きいノイズを選択的にアース機構７によって除去する。
【００２９】
第１の実施形態の電動車両１に設けられるアース機構７は、図３に示す。このアース機構７は、第１のブラシ７１と第２のブラシ７２とブラシケース７３と弾性部材７４とを備える。第１のブラシ７１は、第１の運転条件Ｐ１の時にロータシャフト３１の端部３１１に接触する。第２のブラシ７２は、第２の運転条件Ｐ２の時にロータシャフト３１の端部３１１に接触する。ブラシケース７３は、第１のブラシ及び第２のブラシを搭載しており、第１の運転条件Ｐ１すなわち電動車両１が加速するとき及び第２の運転条件Ｐ２すなわち電動車両１が減速するときに、電動車両１の加速度に追随しない十分な質量を有している。弾性部材７４は、ブラシケース７３を中立状態ＰＮに保持する。この中立状態ＰＮとは、第１の運転条件Ｐ１及び第２の運転条件Ｐ２以外の時に第１のブラシ７１及び第２のブラシ７２をロータシャフト（回転軸）３１から離れた位置に保持する状態である。
【００３０】
本実施形態において弾性部材７４は、コイルスプリングであって、電動車両１の進行方向にブラシケース７３の前側と後側の両側に取り付けられている。弾性部材７４は、ブラシケース７３を中立状態ＰＮに保持できればよい。したがって、弾性部材７４は、ブラシケース７３の上部及び下部に取り付けられたコイルスプリングであってもよい。または、ブラシケース７３は、電動車両１の加速及び減速によって後及び前へ揺動するように、ロータシャフト（回転軸）３１の上方から吊り下げられていたり、上部または下部が板バネで支持されていたりしてもよい。
【００３１】
本実施形態の場合、回転電機３のロータシャフト３１は、進行方向を横切る車幅方向に配置されている。したがって、第１のブラシ７１は、第１の運転条件Ｐ１の時にロータシャフト３１に接触するように、ロータシャフト３１の端部３１１に対して電動車両１の進行方向に前側に配置される。また、第２のブラシ７２は、第２の運転条件Ｐ２の時にロータシャフト３１に接触するように、ロータシャフト３１の端部３１１に対して電動車両１の進行方向に後側に配置される。そして、ブラシケース７３が滑らかに移動しやすいように、アース機構７は、進行方向に沿ってブラシケース７３を案内するガイド７５をさらに備える。第１のブラシ７１及び第２のブラシ７２は、それぞれリード線７６で回転電機３のハウジングなどグランドとなる部位に接地される。
【００３２】
以上のように構成されたアース機構７を備える電動車両１において、加速すると図４に示すようにブラシケース７３が慣性によって後ろへ移動し、第１の運転条件Ｐ１を満足する加速度が一定の値以上になると、第１のブラシ７１がロータシャフト３１の端部３１１に前方から接触する。十分な加速度が得られる程度に第１の運転条件Ｐ１が維持されている間、図４に示す状態、すなわち第１のブラシ７１がロータシャフト３１に接触した状態は、維持される。電動車両１を加速させるために回転電機３に流れる駆動電流が増大しても、アース機構７の第１のブラシ７１がロータシャフト３１に接触しているので、ノイズは、高周波ノイズ（ラジオノイズ）となって出力されない。
【００３３】
電動車両１の走行速度が定速状態になる、すなわち、加速度が一定の値以下になると、第１の運転条件Ｐ１ではなくなり、ブラシケース７３は、図３に示す中立状態ＰＮに戻される。また、有る一定の速度で走行中の電動車両１が減速すると図５に示すようにブラシケース７３が慣性によって前方へ移動し、第２の運転条件Ｐ２を満足する減速度、すなわち負の加速度が一定の値以上になると、第２のブラシ７２がロータシャフト３１の端部３１１に前方から接触する。十分な減速度を維持しているすなわち第２の運転条件Ｐ２を維持している間、図５に示す状態、すなわち第２のブラシ７２がロータシャフト３１に接触した状態は、維持される。電動車両１が減速する間、それまでの速度による運動エネルギーを電気エネルギーに変えるために回転電機３を発電機として利用して発電する回生制御が行われる場合、回転電機３に回生電流が流れる。電動車両１が加速するときと同様に、減速する場合に流れる回生電流が増大しても、アース機構７の第２のブラシ７２がロータシャフト３１に接触しているので、ノイズは、高周波ノイズとなって出力されない。
【００３４】
第１の実施形態の電動車両１によれば、電動車両１を加速させるために流れる駆動電流が増大した時には第１のブラシ７１が接触し、電動車両１を減速させる際に流れる回生電流が増大した時には第２のブラシ７２が接触する。これにより、回転電機３によって発生するノイズのうち、ノイズの出力が大きくなる条件の時にアース機構７の第１のブラシ７１又は第２のブラシ７２がロータシャフト３１に接触しているので、出力の大きい目立つノイズを除去することができる。
【００３５】
以下に、本発明に係る第２から第４の実施形態の電動車両１について説明する。第１の実施形態の電動車両１と異なる点は、アース機構７の構成であるので、アース機構７の異なる点について説明し、第１の実施形態と同じ機能を有する構成は、各実施形態の説明及び図中において第１の実施形態の構成と同じ符号を付し、その構成の詳細な説明は第１の実施形態の対応する記載を参酌することとする。
【００３６】
本発明に係る第２の実施形態の電動車両１のアース機構７について、図６から図８を参照して説明する。第２の実施形態では、アース機構７が設けられる回転軸となる回転電機３のロータシャフト３１は、図６に示すように進行方向を横切る車幅方向に配置されている。アース機構７は、ロータシャフト３１の端部３１１に配置される。このアース機構７は、第１の慣性体７７と第２の慣性体７８とブラシ７０とを有している。第１の慣性体７７は、第１の運転条件Ｐ１の時に、すなわち電動車両１が加速するときに、進行方向に対して後方へ変位する。第２の慣性体７８は、第２の運転条件Ｐ２の時に、すなわち電動車両１が減速するときに、進行方向に対して前方へ変位する。ブラシ７０は、第１の慣性体７７が後方へ変位するか又は第２の慣性体７８が前方へ変位すると、ロータシャフト３１の端部３１１、本実施形態では、ロータシャフト３１の端面３１１Ａに接触する。
【００３７】
本実施形態のアース機構７は、さらに第１のアーム７７１、第１のレバー７７２、第２のアーム７８１、第２のレバー７８２を有している。第１のアーム７７１は、ロータシャフト３１よりも前方に配置された支点７７３を中心に回動するように固定され、ロータシャフト３１の端部３１１に対して車幅方向へ離れる方向に延びている。第１の慣性体７７は、第１のアーム７７１の回動端に取り付けられている。また、第１のアーム７７１が支点７７３よりも前へ回動しないように、ストッパ７７４が設けられている。第１のレバー７７２は、支点７７３から後方に向かって延び、第１のアーム７７１と一体に回動可能に設けられている。第１の慣性体７７が後方へ移動するように第１のアーム７７１及び第１のレバー７７２が回動すると、第１のレバー７７２の回動端は、ブラシ７０をロータシャフト３１の端面３１１Ａに押し当てる方向へブラシ７０に回動係合する。
【００３８】
第２のアーム７８１は、ロータシャフト３１よりも後方に配置された支点７８３を中心に回動するように固定され、ロータシャフト３１の端部３１１に対して車幅方向へ離れる方向に延びている。第２の慣性体７８は、第２のアーム７８１の回動端に取り付けられている。また、第２のアーム７８１が支点７８３よりも後へ回動しないように、ストッパ７８４が設けられている。第２のレバー７８２は、支点７８３から前方に向かって延び、第２のアーム７８１と一体に回動可能に設けられている。ブラシ７０は、第２のレバー７８２の回動端に取り付けられている。ブラシ７０は、リード線７６で回転電機３のハウジングなどグランドとなる部位に接地される。第２の慣性体７８が前方へ移動するように第２のアーム７８１及び第２のレバー７８２が回動すると、第２のレバー７８２の回動端に固定されたブラシ７０がロータシャフト３１の端面３１１Ａに押し当てられる。
【００３９】
本実施形態のアース機構７において、支点７７３を中心とする第１のレバー７７２の回転モーメントＩ１は、支点７８３を中心とする第２のレバー７８２の回転モーメントＩ２よりも大きく設定される。図６に示すように、第１のレバー７７２の支点７７３と第２のレバー７８２の支点７８３は、ロータシャフト３１からほぼ同じ距離に配置されている。また、第１のアーム７７１と第２のアーム７８１、第１のレバー７７２と第２のレバー７８２は、互いにほぼ同じ長さを有している。したがって、本実施形態では、第１の慣性体７７の質量Ｍ１が、第２の慣性体７８の質量Ｍ２よりも大きい。第１のレバー７７２の回転モーメントＩ１が第２のレバー７８２の回転モーメントＩ２よりも大きく設定されればよいので、第１のアーム７７１を第２のアーム７８１よりも長くし、第１のレバー７７２を第２のレバー７８２よりも短くすることで、第１の慣性体７７の質量Ｍ１と第２の慣性体７８の質量Ｍ２とを同じにすることもできる。
【００４０】
以上のように構成された第２の実施形態におけるアース機構７は、電動車両１が加速すると図７に示すように作動し、電動車両１が減速すると図８に示すように作動する。具体的に述べると、電動車両１が加速する第１の運転条件Ｐ１になると、図７に示すように、その質量Ｍ１に伴う慣性によって第１の慣性体７７が後方へ移動する。第１のアーム７７１とともに第１のレバー７７２が支点７７３を中心に回動し、第２のレバー７８２の回動端に固定されたブラシ７０をロータシャフト３１の端面３１１Ａに押し当てる方向に付勢する。このとき、第１の慣性体７７の質量Ｍ１は、第２の慣性体７８の質量Ｍ２よりも大きく、第１のレバー７７２の回転モーメントＩ１は、第２のレバー７８２の回転モーメントＩ２よりも大きいので、第２のアーム７８１及び第２のレバー７８２を第２の慣性体７８ごと回動させ、ブラシ７０をロータシャフト３１の端面３１１Ａに押し当てることができる。
【００４１】
また、電動車両１が減速する第２の運転条件Ｐ２になると、図８に示すように、第１の慣性体７７は、慣性によって第１のアーム７７１がストッパ７７４に当接する位置で保持され、第１のレバー７７２もロータシャフト３１の端面３１１Ａから離れる方向へ退避した状態である。第２の慣性体７８は、その質量Ｍ２に伴う慣性によって前方へ移動する。第２のアーム７８１とともに第２のレバー７８２が支点７８３を中心に回動し、第２のレバー７８２の回動端に固定されたブラシ７０をロータシャフト３１の端面３１１Ａに押し当てる。
【００４２】
電動車両１が停車しているもしくは定速走行している間は加速度の変化がないので、第１のアーム７７１と第１のレバー７７２、及び、第２のアーム７８１と第２のレバー７８２は、ブラシ７０をロータシャフト３１の端面３１１Ａに押し当てない位置に退避する方向へ、支点７７３及び支点７８３に組み込まれた捩りコイルばねによって付勢されていてもよい。
【００４３】
以上のように構成されたアース機構７は、所定の運転条件、すなわち第１の運転条件Ｐ１及び第２の運転条件Ｐ２の時にブラシ７０を回転軸となるロータシャフト３１に当接させ、それ以外の場合にブラシ７０をロータシャフト３１から離間させることで、ブラシ７０の摩耗が軽減される。アース機構７の構造が簡潔であり耐久性に優れているので、電動車両の耐用年数に対してほぼメンテナンスフリーにすることができる。また、回転電機３から発生するノイズの出力が大きくなる運転条件の時にブラシ７０を接触させることで、ノイズを的確に除去することができる。なお、捩りコイルばねが組み込まれていなくても、加速中及び減速中以外では、ブラシ７０がロータシャフト３１の端面３１１Ａに押し当てられる力が作用しないので、ブラシ７０の摩耗は軽減される。
【００４４】
さらに、本実施形態におけるアース機構７の場合、図７及び図８に示すように、第１の運転条件Ｐ１の時に第１の慣性体７７及び第１のレバー７７２によって、第２の慣性体７８、第２のアーム７８１、及び第２のレバー７８２は、第２の運転条件Ｐ２と同じ位置に回動されている。したがって、電動車両１が加速している第１の運転条件Ｐ１（図７）から、電動車両１が減速する第２の運転条件Ｐ２（図８）へ、急に切り換わっても、ブラシ７０は、ロータシャフト３１の端面３１１Ａから離れることなく接触した状態に維持される。これにより、回転電機３に流れる電流が駆動電流から回生電流に切り換わるときに生じる比較的大きなノイズも的確に除去することができる。
【００４５】
なお、第２の実施形態において、ロータシャフト３１は、車幅方向に沿って配置され、第１のアーム７７１及び第１のレバー７７２の支点７７３と第２のアーム７８１及び第２のレバー７８２の支点７８３とは、ロータシャフト３１を挟んで前後に離し、回動中心軸を鉛直方向に沿って配置している。電動車両１が加速または減速する際に、第１の慣性体７７及び第２の慣性体７８が、進行方向へ変位すればよいので、支点７７３及び支点７８３のそれぞれ回動中心軸は、ロータシャフト３１と平行な車幅方向に配置し、ブラシ７０がロータシャフト３１の端部３１１の外周面に下方から接触するまたは離れるように配置してもよい。
【００４６】
本発明に係る第３の実施形態の電動車両１のアース機構７について、図９から図１１を参照して説明する。第３の実施形態では、アース機構７が設けられる回転軸となる回転電機３のロータシャフト３１は、図９に示すように進行方向に沿って配置されている。アース機構７は、ロータシャフト３１の端部３１１に配置される。このアース機構７は、第１の慣性体７７と第２の慣性体７８とブラシ７０とを有している。第１の慣性体７７は、第１の運転条件Ｐ１の時に、すなわち電動車両１が加速するときに、進行方向に対して子方へ変位する。第２の慣性体７８は、第２の運転条件Ｐ２の時に、すなわち電動車両１が減速するときに、進行方向に対して前方へ変位する。ブラシ７０は、第１の慣性体７７が後方へ変位するか又は第２の慣性体７８が前方へ変位すると、ロータシャフト３１の端部３１１、本実施形態では、ロータシャフト３１の端面３１１Ａに接触する。
【００４７】
第３の実施形態のアース機構７は、第１のアーム７７１、第２のアーム７８１、第２のレバー７８２を有している。第１のアーム７７１は、ロータシャフト３１の端部３１１よりも前方に配置された支点７７３を中心に回動するように固定され、ロータシャフト３１の端部３１１の前方を車幅方向へ回転中心線を斜め前方へ横切って延びている。第１の慣性体７７は、第１のアーム７７１の回動端に取り付けられている。第２のアーム７８１は、ロータシャフト３１の端部３１１よりも前方の回転中心線を隔てて第１のアーム７７１の支点７７３と反対側に配置された支点７８３を中心に回動するように固定され、ロータシャフト３１の端部３１１に対して車幅方向へ離れる方向に延びている。第２の慣性体７８は、第２のアーム７８１の回動端に取り付けられている。第２のレバー７８２は、支点７８３からロータシャフト３１の端部３１１と第１のアーム７７１の回動端との間に向かって車幅方向へ斜め前方に延び、第２のアーム７８１と一体に回動可能に設けられている。ブラシ７０は、第２のレバー７８２の回動端に取り付けられている。ブラシ７０はリード線７６で回転電機３のハウジングなどグランドとなる部位に設置される。第１のアーム７７１が第２のレバー７８２に係合しなくなる位置まで端部３１１から離れる方向へ回動しないように、ストッパ７７４が設けられている。なお、図９に示すように、本実施形態において第１のアーム７７１は、第１のレバー７７２を兼ねている。
【００４８】
第２の慣性体７８が前方へ移動するように第２のアーム７８１及び第２のレバー７８２が回動すると、ブラシ７０はロータシャフト３１の端面３１１Ａに押し当てられる。また、第１の慣性体７７が後方へ移動するように第１のアーム７７１が回動すると、第１のアーム７７１の途中の部分が、ブラシ７０をロータシャフト３１の端面３１１Ａに押し当てる方向へブラシ７０に回動係合する。
【００４９】
第３の実施形態のアース機構７においても、第１のアーム７７１の支点７７３を中心とする回転モーメントＩ１は、第２のアーム７８１の支点７８３を中心とする回転モーメントＩ２よりも大きく設定される。図９に示すように、第１のアーム７７１の支点７７３と第２のアーム７８１の支点７８３は、ロータシャフト３１からほぼ同じ距離に配置される。第１のアーム７７１の回動中心である支点７７３から第１の慣性体７７までの距離は、第２のアーム７８１の回動中心である支点７８３から第２の慣性体７８までの距離よりも長く、さらに、支点７８３から第２のレバー７８２の回動端までの距離よりもよりも長い。また、支点７８３から第２のレバー７８２の回動端までの距離は、支点７８３から第２の慣性体７８までの距離よりも長く、第２のレバー７８２の回動端は、第１のアーム７７１の途中に当たる。そして、本実施形態では第１の慣性体７７の質量Ｍ１は、第２の慣性体７８の質量Ｍ２と同じである。この結果、支点７７３を中心とする第１のアーム７７１の回転モーメントＩ１は、支点７８３を中心とする第２のレバー７８２の回転モーメントＩ２よりも大きくなる。
【００５０】
以上のように構成された第３の実施形態におけるアース機構７は、電動車両１が加速すると図１０に示すように作動し、電動車両１が減速すると図１１に示すように作動する。具体的に述べると、電動車両１が加速する第１の運転条件Ｐ１になると、図１０に示すように、その質量Ｍ１に伴う慣性によって第１の慣性体７７が後方へ移動する。第１のアーム７７１が支点７７３を中心に回動し、第２のレバー７８２の回動端に固定されたブラシ７０をロータシャフト３１の端面３１１Ａに押し当てる方向に付勢する。このとき、第１の慣性体７７の質量Ｍ１は第２の慣性体７８の質量Ｍ２とほぼ同じであり、支点７７３を中心とする第１のアーム７７１の回転モーメントＩ１は支点７８３を中心とする第２のレバー７８２の回転モーメントＩ２よりも大きいので、第２のアーム７８１及び第２のレバー７８２を第２の慣性体７８ごと回動させ、ブラシ７０をロータシャフト３１の端面３１１Ａに押し当てることができる。
【００５１】
また、電動車両１が減速する第２の運転条件Ｐ２になると、図１１に示すように、第１の慣性体７７は、慣性によってロータシャフト３１の端面３１１Ａから離れる方向へ退避し、第１のアーム７７１がストッパ７７４に当接する位置で保持された状態になる。第２の慣性体７８は、その質量Ｍ２に伴う慣性によって前方へ移動する。これにより、第２のアーム７８１とともに第２のレバー７８２が支点７８３を中心に回動し、ブラシ７０をロータシャフト３１の端面３１１Ａに押し当てる。
【００５２】
また、第２の実施形態と同様に、電動車両１が停車しているもしくは低速走行している間、ブラシ７０がロータシャフト３１の端面３１１Ａから離れる方向へ、第１のアーム７７１、及び、第２のアーム７８１と第２のレバー７８２を、支点７７３及び支点７８３に組み込まれた捩りコイルばねによって付勢してもよい。
【００５３】
以上のように構成されたアース機構７は、所定の運転条件、すなわち第１の運転条件Ｐ１及び第２の運転条件Ｐ２の時にブラシ７０を回転軸となるロータシャフト３１に当接させ、それ以外の場合にブラシ７０をロータシャフト３１から離間させることで、ブラシ７０の摩耗を軽減できる。アース機構７の構造が簡潔であり耐久性に優れているので、電動車両の耐用年数に対してほぼメンテナンスフリーにすることができる。第１の慣性体７７の質量Ｍ１及び第２の慣性体７８の質量Ｍ２を同じにできるので、重量の増加も回避できる。なお、捩りコイルばねが組み込まれていなくても、加速中及び減速中以外では、ブラシ７０がロータシャフト３１の端面３１１Ａに押し当てられる力がほとんど作用しないので、ブラシ７０の摩耗は軽減される。
【００５４】
このアース機構７は、回転電機３から発生するノイズの出力が多くなる運転条件の時にブラシ７０を接触させることで、ノイズを的確に除去する。第３の実施形態におけるアース機構７は、第２の実施形態と同様に、図１０及び図１１に示すように、第１の運転条件Ｐ１の時に第１の慣性体７７及び第１のアーム７７１によって、第２の慣性体７８、第２のアーム７８１及び第２のレバー７８２は、第２の運転条件Ｐ２と同じ位置に保持されている。したがって、電動車両１が加速している第１の運転条件Ｐ１（図１０）から、電動車両１が減速する第２の運転条件Ｐ２（図１１）へ、急に切り換わっても、ブラシ７０は、ロータシャフト３１の端面３１１Ａから離れることなく接触した状態に維持される。これにより、回転電機３に流れる電流が駆動電流から回生電流に切り換わるときに生じる比較的大きなノイズも的確に除去することができる。
【００５５】
なお、第３の実施形態において、ロータシャフト３１は、進行方向に沿って配置され、第１のアーム７７１の支点７７３と第２のアーム７８１及び第２のレバー７８２の支点７８３とは、ロータシャフト３１の前方に車幅方向に離し、回転中心軸を鉛直方向に沿うように配置している。電動車両１が加速または減速する際に、第１の慣性体７７及び第２の慣性体７８が、進行方向へ変位すればよいので、支点７７３及び支点７８３のそれぞれ回動中心軸は、ロータシャフト３１の端部３１１を挟んで上下に離し、車幅方向に沿って配置してもよい。このとき、支点７７３を上に配置し、支点７８３を下に配置し、第１の慣性体７７を取り付けた第１のアーム７７１及び第２の慣性体７８を取り付けた第２のアーム７８１がそれぞれ下方にぶら下げられた状態にしてもよい。さらに、ロータシャフト３１を車幅方向に沿って配置し、ロータシャフト３１を挟む上下に離して支点７７３及び支点７８３の回動中心軸を平行な車幅方向へ配置し、ブラシ７０がロータシャフト３１の端部３１１の外周面に前方から接触するまたは離れるように配置してもよい。
【００５６】
また、第２及び第３の実施形態に示したアース機構７の構造は、第１の運転条件Ｐ１及び第２の運転条件Ｐ２の時にブラシ７０を回転軸となるロータシャフト３１に接触させ、それ以外の運転条件の時にブラシ７０をロータシャフト３１から離すように作動する一例を示したに過ぎない。第１の運転条件Ｐ１及び第２の運転条件Ｐ２の時にブラシ７０をロータシャフト３１に接触させ、それ以外の時にブラシ７０をロータシャフト３１から離すことができれば、第１の慣性体７７、第２の慣性体７８、第１のアーム７７１、第１のレバー７７２、第２のアーム７８１、第２のレバー７８２等がどのようにリンクされていてもよい。
【００５７】
本発明に係る第４の実施形態の電動車両１のアース機構７について、図１２及び図１３を参照して説明する。第４の実施形態では、アース機構７が設けられる回転軸となる回転電機３のロータシャフト３１は、図１２に示すように進行方向を横切る車幅方向に配置されている。アース機構７は、ロータシャフト３１の端部３１１に配置される。アース機構７は、ブラシ７０と慣性体７９とを備える。
【００５８】
ブラシ７０は、ロータシャフト３１の回転中心軸に沿う方向へ変位可能に設けられており、図１２に示すように端面３１１Ａから離れた中立状態ＰＮと、図１３に示すように端面３１１Ａに接触した接触状態ＰＴとの間を変位する。慣性体７９は、ロータシャフト３１の回転中心線と直交する進行方向に沿って変位可能に設けられ、ブラシ７０に係合するカム７９１を有している。図１３は、第１の運転条件Ｐ１の時の慣性体７９及びブラシ７０の位置関係を示す。第２の運転条件Ｐ２の時の慣性体７９及びブラシ７０の位置関係は、図１３のロータシャフト３１の回転中心線に線対称に反転させた状態になる。
【００５９】
慣性体７９は、第１の運転条件Ｐ１の時すなわち電動車両１が加速するとき慣性力によって進行方向に後方へ移動し、第２の運転条件Ｐ２の時すなわち電動車両１が減速するとき慣性力によって進行方向に前方へ移動する。カム７９１は、第１の運転条件Ｐ１及び第２の運転条件Ｐ２の時に慣性体７９が移動することで、ブラシ７０を中立状態ＰＮから接触状態ＰＴへ変位させる。したがって、カム７９１は、前方または後方へ行くにしたがってロータシャフト３１の端面３１１Ａに接近するＶ字形のカム溝である。
【００６０】
慣性体７９は、ブラシ７０を中立状態ＰＮに保持するために、前部及び後部に弾性部材７９２を有している。また、ブラシ７０は、ロータシャフト３１の端面３１１Ａと反対側に取り付けられて、端面３１１Ａから離す方向へ付勢する弾性部材７０１を有している。いずれの弾性部材７９２，７０１も第１の運転条件Ｐ１や第２の運転条件Ｐ２によって慣性体７９及びブラシ７０が移動することの妨げにならない程度の付勢力である。慣性体７９及びブラシ７０が滑らかに移動しやすいように、第１の実施形態のようにガイドを備えていてもよい。ブラシ７０は、リード線７６によって、回転電機３のハウジングなどグランドとなる部位に接地される。
【００６１】
以上のように構成されたアース機構７を備える電動車両１において、電動車両１が加速すると図１３に示すように慣性体７９が後ろへ移動し、カム７９１によって変位されたブラシ７０がロータシャフト３１の端面３１１Ａに接触する。一定の加速度以上で加速し続ける間は第１の運転条件Ｐ１が維持され、ブラシ７０がロータシャフト３１に接触した状態に維持される。電動車両１を加速させるために回転電機３に流れる駆動電流が増大しても、アース機構７のブラシ７０がロータシャフト３１に接触しているので、ノイズは出力されない。また、電動車両１が減速すると慣性体７９が前へ移動し、カム７９１によって変位されたブラシ７０がロータシャフト３１の端面３１１Ａに接触する。一定の加速度以上で減速し続ける間は第２の運転条件Ｐ２が維持され、ブラシ７０がロータシャフト３１に接触した状態に維持される。電動車両１を減速させる際に回生制御が行われる場合、回転電機３に回生電流が流れる。回生電流が増大しても、アース機構７のブラシ７０がロータシャフト３１に接触しているので、ノイズが出力されない。このように、回転電機３によって発生するノイズのうち、ノイズの出力が大きくなる条件の時にアース機構７のブラシ７０がロータシャフト３１に接触しているので、出力の大きい目立ったノイズを除去することができる。
【００６２】
以上、本発明に係る電動車両について、いくつかの実施形態を説明した。これらの実施形態は、発明を分かりやすくするために一例を示したに過ぎない。したがって、これらの実施形態に発明を限定することを意図したものではない。本発明は、他の様々な形で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更をすることが可能である。上述の各実施形態及びその変形例は、発明の範囲に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明に対しそれらの均等の範囲を含むものである。
【符号の説明】
【００６３】
１…電動車両、３…回転電機、３１…ロータシャフト（回転軸）、３１１…端部、３１１Ａ…端面、４…ドライブシャフト（回転軸）、５…減速機、５２…ギアシャフト（回転軸）、７…アース機構、７０…ブラシ、７０１…弾性部材、７１…第１のブラシ、７２…第２のブラシ、７３…ブラシケース、７４…弾性部材、７７…第１の慣性体、７７１…第１のアーム、７７２…第１のレバー、７８…第２の慣性体、７８１…第２のアーム、７８２…第２のレバー、７９…慣性体、７９１…カム、Ｐ１…第１の運転条件、Ｐ２…第２の運転条件、ＰＮ…中立状態、ＰＴ…接触状態、Ｉ１…（第１のレバーの）回転モーメント、Ｉ２…（第２のレバーの）回転モーメント。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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