JP2007239886A - In-wheel motor drive unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、個々の駆動輪を独立して回転駆動するインホイールモータ駆動装置に関するものである。 The present invention relates to an in-wheel motor drive apparatus that independently drives and rotates individual drive wheels.
従来のインホイールモータ駆動装置は、例えば、特開2001−32914号公報(特許文献1)に記載されている。同公報に記載されているインホイールモータ駆動装置は、駆動力を発生させるモータと、モータの回転を減速して駆動輪に伝達する減速機と、駆動輪を回転自在に保持する車輪ハブとを備える。 A conventional in-wheel motor drive device is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-32914 (Patent Document 1). The in-wheel motor drive device described in the publication includes a motor that generates a driving force, a speed reducer that decelerates the rotation of the motor and transmits it to drive wheels, and a wheel hub that rotatably holds the drive wheels. Prepare.
減速機としては、入力軸に設けられた太陽歯車と、ケーシングに固定された内歯車と、太陽歯車と内歯車との間に配置され、出力軸に連結される遊星歯車とを備える遊星歯車機構を採用している。また、遊星歯車機構を直列に2個配置して減速比を高めている。 As a reduction gear, a planetary gear mechanism comprising a sun gear provided on an input shaft, an internal gear fixed to a casing, and a planetary gear disposed between the sun gear and the internal gear and coupled to an output shaft. Is adopted. Two planetary gear mechanisms are arranged in series to increase the reduction ratio.
車輪ハブは、減速機の出力軸に固定連結され、車輪ハブ軸受によってケーシングに対して回転自在に支持されている。車輪ハブ軸受は、車輪ハブの外径面に嵌合する内輪と、ケーシングの内径面に嵌合する外輪と、内輪および外輪の間に配置される複数の転動体と、複数の転動体を保持する保持器とを備える複列の転がり軸受である。 The wheel hub is fixedly connected to the output shaft of the speed reducer and is rotatably supported with respect to the casing by a wheel hub bearing. The wheel hub bearing holds an inner ring fitted to the outer diameter surface of the wheel hub, an outer ring fitted to the inner diameter surface of the casing, a plurality of rolling elements disposed between the inner ring and the outer ring, and a plurality of rolling elements. It is a double-row rolling bearing provided with a cage.
上記構成のインホイールモータ駆動装置を採用した電気自動車は、車体内にドライブユニットのための空間を確保する必要がないので車内有効スペースが増えること、およびデファレンシャル装置等の伝動系による効率低下や重量増がない利点を有する旨が記載されている。
上記構成のインホイールモータ駆動装置はサスペンションの下部に配置されるので、いわゆる「ばね下重量」の増加による走行安定性の低下が問題となる。この問題は、近年の自動車全体のコンパクト化に伴ってさらに顕著となる。 Since the in-wheel motor drive device having the above-described configuration is disposed at the lower part of the suspension, a decrease in running stability due to an increase in so-called “unsprung weight” becomes a problem. This problem becomes more prominent with the recent miniaturization of the entire automobile.
また、車輪ハブ軸受は、車輪ハブとケーシングとの間に内輪および外輪を配置するので、径方向の寸法が大きくなるという問題がある。また、部品点数が多く組立性が良いとは言い難い。 In addition, since the wheel hub bearing has an inner ring and an outer ring disposed between the wheel hub and the casing, there is a problem that the radial dimension increases. Also, it is difficult to say that the number of parts is large and the assemblability is good.
そこで、本発明の目的は、小型で軽量なインホイールモータ駆動装置であって、駆動輪を安定して保持可能な車輪ハブ構造を有するインホイールモータ駆動装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an in-wheel motor drive device having a wheel hub structure that is a small and light in-wheel motor drive device that can stably hold a drive wheel.
この発明に係るインホイールモータ駆動装置は、ケーシングと、モータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、モータ側回転部材の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部と、車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブと、車輪ハブをケーシングに対して回転自在に支持する車輪ハブ軸受とを備える。車輪ハブ軸受に注目すると、第1および第2外側軌道面とが形成された外方部材と、車輪側回転部材の外径面に設けられ、第1外側軌道面に対向する第1内側軌道面と、車輪ハブの外径面に設けられ、第2外側軌道面に対向する第2内側軌道面と、第1外側軌道面と第1内側軌道面との間、および第2外側軌道面と第2内側軌道面との間に配置される複数の転動体とを含む。 The in-wheel motor drive device according to the present invention includes a casing, a motor unit that rotationally drives the motor-side rotation member, a reduction unit that decelerates the rotation of the motor-side rotation member and transmits the rotation to the wheel-side rotation member, and wheel-side rotation. A wheel hub fixedly connected to the member; and a wheel hub bearing that rotatably supports the wheel hub with respect to the casing. Paying attention to the wheel hub bearing, the outer member formed with the first and second outer raceway surfaces and the first inner raceway surface provided on the outer diameter surface of the wheel-side rotating member and facing the first outer raceway surface. A second inner raceway surface that is provided on the outer diameter surface of the wheel hub and faces the second outer raceway surface, between the first outer raceway surface and the first inner raceway surface, and between the second outer raceway surface and the second outer raceway surface. And a plurality of rolling elements arranged between the two inner raceways.
上記構成のように、外側軌道面をケーシングの内径面に設け、内側軌道面を車輪側回転部材および車輪ハブの外径面に設けることにより、軸受の構成要素としての内輪および外輪を省略することができるので、車輪ハブ軸受の径方向の寸法を小さくすることができる。または、径方向の寸法を同寸法とする場合には、転動体の径を大きくすることができるので、負荷容量を増大することが可能となる。さらには、部品点数の削減による組立性の改善効果が期待できる。 By providing the outer raceway surface on the inner diameter surface of the casing and the inner raceway surface on the outer diameter surface of the wheel-side rotating member and the wheel hub as in the above configuration, the inner ring and outer ring as components of the bearing are omitted. Therefore, the radial dimension of the wheel hub bearing can be reduced. Or when making the dimension of radial direction the same dimension, since the diameter of a rolling element can be enlarged, it becomes possible to increase load capacity. Furthermore, the effect of improving the assemblability by reducing the number of parts can be expected.
好ましくは、車輪ハブは円筒状の中空部を有し、車輪側回転部材は、車輪ハブの中空部の内側に嵌合し、車輪ハブの内径面と車輪側回転部材の外径面とは、車輪側回転部材を拡径加締めすることによって塑性結合される。これにより、車輪ハブと車輪側回転部材との結合強度が大幅に向上するので、駆動輪を安定して保持することが可能となる。 Preferably, the wheel hub has a cylindrical hollow portion, the wheel side rotating member is fitted inside the hollow portion of the wheel hub, and the inner diameter surface of the wheel hub and the outer diameter surface of the wheel side rotating member are: The wheel side rotating member is plastically coupled by expanding and caulking. As a result, the coupling strength between the wheel hub and the wheel-side rotating member is greatly improved, so that the drive wheels can be stably held.
一実施形態として、減速部は、モータ側回転部材に設けられた太陽歯車と、ケーシングに固定された内歯車と、車輪側回転部材に回転自在に保持され、太陽歯車および内歯車の間に配置される複数の遊星歯車とを含む。 As one embodiment, the speed reduction unit is disposed between the sun gear and the internal gear, and is rotatably held by the sun gear provided on the motor-side rotation member, the internal gear fixed to the casing, and the wheel-side rotation member. A plurality of planetary gears.
また、他の実施形態として、モータ側回転部材は偏心部をさらに有し、減速部は、偏心部に回転自在に保持されて、モータ側回転部材の回転に伴ってその回転軸心を中心とする公転運動を行う公転部材と、公転部材の外周部に係合して公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、公転部材の自転運動を、モータ側回転部材の回転軸心を中心とする回転運動に変換して車輪側回転部材に伝達する運動変換機構とを含む。 As another embodiment, the motor-side rotating member further includes an eccentric portion, and the speed reduction portion is rotatably held by the eccentric portion, and the rotation axis of the motor-side rotating member is centered with the rotation of the motor-side rotating member. A revolving member that performs revolving motion, an outer peripheral engagement member that engages with the outer peripheral portion of the revolving member to cause the revolving motion of the revolving member, and the revolving member that revolves around the rotation axis of the motor side rotating member. And a motion converting mechanism that converts the rotational motion into a wheel-side rotating member.
上記構成のような、コンパクトで高減速比が得られる減速機構を採用することによって、モータ部が低トルクであっても、駆動輪に十分なトルクを伝達することが可能となる。その結果、軽量で小型のインホイールモータ駆動装置を得ることができる。 By adopting a reduction mechanism that is compact and has a high reduction ratio as described above, sufficient torque can be transmitted to the drive wheels even when the motor portion has a low torque. As a result, a lightweight and small in-wheel motor drive device can be obtained.
この発明によれば、小型軽量で、駆動輪を安定して保持することができるインホイールモータ駆動装置を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain an in-wheel motor drive device that is small and light and can stably hold a drive wheel.
図6および図7を参照して、この発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置を備えた電気自動車11を説明する。なお、図6は電気自動車11の平面図であって、図7は電気自動車11を後方から見た図である。
With reference to FIG. 6 and FIG. 7, the
図6および図7を参照して、電気自動車11は、シャーシ12と、操舵輪としての前輪13と、駆動輪としての後輪14と、左右の後輪14それぞれに駆動力を伝達するインホイールモータ駆動装置15とを備える。後輪14は、図7に示すように、シャーシ12のホイールハウジング12aの内部に収容され、懸架装置(サスペンション)12bを介してシャーシ12の下部に固定されている。
6 and 7, an
懸架装置12bは、左右に伸びるサスペンションアームによって後輪14を支持すると共に、コイルスプリングとショックアブソーバとを含むストラットによって、後輪14が地面から受ける振動を吸収してシャーシ12の振動を抑制する。さらに、左右のサスペンションアームの連結部分には、旋回時等に車体の傾きを抑制するスタビライザーが設けられる。なお、懸架装置12bは、路面の凹凸に対する追従性を向上し、駆動輪の駆動力を効率良く路面に伝達するために、左右の車輪を独立して上下させることができる独立懸架式とするのが望ましい。
The
この電気自動車11は、ホイールハウジング12a内部に、左右の後輪14それぞれを駆動するインホイールモータ駆動装置15を設けることによって、シャーシ12上にモータ、ドライブシャフト、およびデファレンシャルギヤ機構等を設ける必要がなくなるので、客室スペースを広く確保でき、かつ、左右の駆動輪の回転をそれぞれ制御することができるという利点を備えている。
The
一方、この電気自動車11の走行安定性を向上するために、ばね下重量を抑える必要がある。また、さらに広い客室スペースを確保するために、インホイールモータ駆動装置15の小型化が求められる。そこで、インホイールモータ駆動装置15として、図1または図3に示すようなこの発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置21,41を採用する。
On the other hand, in order to improve the running stability of the
図1および図2を参照して、この発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置21を説明する。なお、図1は、インホイールモータ駆動装置21の概略断面図である。
With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the in-wheel
まず、図1を参照して、インホイールモータ駆動装置21は、駆動力を発生させるモータ部Aと、モータ部Aの回転を減速して出力する減速部Bと、減速部Bからの出力を駆動輪14に伝える車輪ハブ軸受部Cとを備え、モータ部Aと減速部Bとはケーシング22に収納されて、図7に示すように電気自動車11のホイールハウジング12a内に取り付けられる。
First, referring to FIG. 1, an in-wheel
モータ部Aは、ケーシング22に固定されるステータ23と、ステータ23の内側に軸方向の隙間を設けて配置されるロータ24と、ロータ24の内側に嵌合してロータ24と一体回転するモータ側回転部材25とを備えるアキシアルギャップモータである。また、モータ部Aの減速部Bと反対側の端面には、モータ部Aの内部への塵埃の混入等を防止するために密封部材38が設けられている。
The motor unit A includes a
ロータ24は、フランジ形状のロータ部24aと円筒形状の中空部24bとを有し、複列の転がり軸受34によってケーシング22に対して回転自在に支持されている。また、ケーシング22とロータ24との間には、減速部Bに封入された潤滑剤のモータ部Aへの侵入を防止するために密封部材35が設けられている。
The
モータ側回転部材25は、ロータ24の中空部24bにスプライン嵌合し、減速部Bの左右で転がり軸受36,37によって、ケーシング22および車輪側回転部材30に対して回転自在に保持されている。
The motor-
減速部Bは、モータ側回転部材25に設けられた太陽歯車26と、ケーシング22に固定された内歯車27と、太陽歯車26および内歯車27の間に配置される複数の遊星歯車28と、遊星歯車28を針状ころ軸受によって回転自在に支持する遊星キャリア軸29と、遊星キャリア軸の公転運動を出力として取り出す車輪側回転部材30とを備える遊星歯車機構である。
The speed reduction part B includes a
車輪側回転部材30は、フランジ部30aと円筒状の中空部30bとを有する。フランジ部30aの端面には、回転軸心を中心とする円周上の等間隔に遊星キャリア軸29を固定する穴を有し、中空部30bの外径面が車輪ハブ31の内径面と嵌合する。
The wheel-
車輪ハブ軸受部Cは、車輪側回転部材30に固定連結された車輪ハブ31と、車輪ハブ31をケーシング22に対して回転自在に保持する車輪ハブ軸受33とを備える。車輪ハブ31は、円筒形状の中空部31aとフランジ部31bとを有する。中空部31aの内径面には車輪側回転部材30が嵌合し、フランジ部31bにはボルト31cによって駆動輪14(図示省略)が固定連結される。また、中空部31aの開口部分には、インホイールモータ駆動装置21の内部への塵埃の混入等を防止するために密封部材32が設けられている。
The wheel hub bearing portion C includes a
車輪ハブ軸受33は、転動体としての玉33eを採用する複列のアンギュラ玉軸受である。玉33eの軌道面としては、第1外側軌道面33a(図中右側)および第2外側軌道面33b(図中左側)とが外方部材32aの内径面に設けられており、第1外側軌道面33aに対向する第1内側軌道面33cが車輪側回転部材30の外径面に、第2外側軌道面33bに対向する第2内側軌道面33dが車輪ハブ32の外径面にそれぞれ設けられている。そして、玉33eは、第1外側軌道面33aと第1内側軌道面33cとの間、および第2外側軌道面33bと第2内側軌道面33dとの間にそれぞれ複数個配置される。また、車輪ハブ軸受33は、左右の列の玉33eそれぞれを保持する保持器33fと、軸受内部に封入されたグリース等の潤滑剤の漏洩や、外部からの塵埃の混入を防止する密封部材33gとを含む。さらに、第1および第2外輪軌道面33a,33bを有する外方部材22aは、車輪ハブ軸受33の組込性の観点から、ケーシング22にボルト39によって固定される。
The wheel hub bearing 33 is a double-row angular ball bearing that employs
上記構成のインホイールモータ駆動装置21の作動原理を詳しく説明する。
The operation principle of the in-wheel
モータ部Aは、例えば、ステータ23のコイルに交流電流を供給することによって生じる電磁力を受けて、永久磁石または直流電磁石によって構成されるロータ24およびモータ側回転部材25が回転する。このとき、コイルに高周波数の電圧を印加する程、ロータ24およびモータ側回転部材25は高速回転する。
The motor unit A receives, for example, an electromagnetic force generated by supplying an alternating current to the coil of the
これにより、モータ側回転部材25に設けられた太陽歯車26が回転する。このとき、遊星歯車28は太陽歯車26と内歯車27の双方に噛合っているので、モータ側回転部材25の回転方向と逆方向に自転運動すると共に、モータ側回転部材25の回転方向と同一方向に公転運動する。
Thereby, the
この遊星歯車28の公転運動が遊星キャリア軸29を介して減速部Bの出力となり、車輪ハブ軸受部Cに伝達される。このとき、太陽歯車26の歯数をn1、内歯車27の歯数をn2とすると、モータ側回転部材25の回転は、数式1で表された減速比rで減速されて車輪側回転部材30に伝達される。なお、減速比rは、歯車の強度等の観点から1/3〜1/6程度に設定される。
The revolving motion of the
上記構成のインホイールモータ駆動装置21は、車輪ハブ軸受33の外側軌道面33a,33bを外方部材22aに設け、内側軌道面33c,33dを車輪側回転部材30および車輪ハブ31に設けることにより、軸受の構成要素としての外輪および内輪を省略することができる。その結果、車輪ハブ軸受33の径方向の寸法を小さくすることができる。または、径方向の寸法を同寸法とする場合には、玉33eの径を大きくすることができるので、負荷容量を増大することが可能となる。さらには、部品点数の削減による組立工数性の改善効果も期待できる。
The in-wheel
なお、上記構成のインホイールモータ駆動装置21において、車輪側回転部材30の外径面と車輪ハブ31の内径面とは、車輪側回転部材30を拡径加締めすることによって塑性結合される。図2は、車輪側回転部材と車輪ハブとを拡径加締めによって結合する方法を示す図である。
In the in-wheel
図2を参照して、車輪ハブ軸受部Cの組立方法としては、まず、車輪側回転部材30に設けられた第1内側軌道面33c上に玉33eを収容した保持器33fを置く。次に、外方部材22aを第1外側軌道面33aが玉33eに適正に接触する位置に配置し、ボルト39によってケーシング22に固定する。次に、第2内側軌道面33d上に玉33eを収容した保持器33fを置いた状態で、玉33eが第2外側軌道面33bに適正に接触するように車輪ハブ31を車輪側回転部材30に嵌め込む。
With reference to FIG. 2, as a method of assembling the wheel hub bearing portion C, first, a
この状態では、車輪側回転部材30と車輪ハブ31とは嵌め合いによって固定されているに過ぎないので、電気自動車11の旋回時等に大きなモーメント荷重が負荷されると、車輪ハブ31が軸方向にずれる恐れがある。これは、車輪ハブ軸受33の回転不良の原因となり、車輪ハブ31を安定して保持することができない。
In this state, the wheel-
そこで、車輪側回転部材30の外径面と車輪ハブ31の内径面とを拡径加締めによって塑性結合する。具体的には、インホイールモータ駆動装置21を固定しておき、車輪側回転部材30の中空部30bの内径より僅かに大きい外径を有する加締め冶具40を中空部30bに圧入する。
Therefore, the outer diameter surface of the wheel-
これにより、塑性結合部40aで車輪側回転部材30と車輪ハブ31とが塑性結合する。上記方法で車輪側回転部材30と車輪ハブ31とを固定連結することにより、嵌め合いで固定する場合と比較して、結合強度を大幅に高めることができる。これにより、車輪ハブ31を安定して保持することが可能となる。
Thereby, the wheel
なお、上記の実施形態においては、モータ側回転部材25と太陽歯車26とを一体形成した例を示したが、これに限ることなく、モータ側回転部材25と太陽歯車26とをそれぞれ別々に形成して、太陽歯車26を嵌め合い等によってモータ側回転部材25の所定位置に固定してもよい。同様に、内歯車27をケーシング22の内径面に直接形成した例を示したが、これに限ることなく、独立して形成した内歯車27をケーシング22に嵌め込む等してもよい。
In the above embodiment, the example in which the motor-
また、上記実施形態の車輪ハブ軸受33において、第1および第2外側軌道面33a,33bは、外方部材22aの内径面に形成した例を示したが、これに限ることなく、ケーシング22に直接形成することとしてもよい。
Moreover, in the wheel hub bearing 33 of the said embodiment, although the 1st and 2nd
次に、図3〜図5を参照して、この発明の他の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置41を説明する。なお、図3はインホイールモータ駆動装置41の概略断面図であって、図4は図3のIV−IVにおける断面図、図5は図3の偏心部45a,45b周辺の拡大図である。
Next, an in-wheel
図3を参照して、インホイールモータ駆動装置41は、図1と同様の構成のモータ部Aと、モータ部Aの回転を減速して出力する減速部Bと、減速部Bからの出力を駆動輪14に伝える図1と同様の構成の車輪ハブ軸受部Cとを備え、モータ部Aと減速部Bとはケーシングに収納されて、図7に示すように電気自動車11のホイールハウジング32a内に取り付けられる。なお、モータ部Aおよび車輪ハブ軸受部Cは、図1に示すインホイールモータ駆動装置21と同様の構成であるので説明は省略し、減速部Bを中心に説明する。
Referring to FIG. 3, the in-wheel
モータ側回転部材45は、モータ部Aの駆動力を減速部Bに伝達するためにモータ部Aから減速部Bにかけて配置され、減速部B内に偏心部45a,45bを有する。また、モータ部Aの両端と減速部Bの左端で転がり軸受46,47,48によって支持される。さらに、2つの偏心部45a,45bは、偏心運動による遠心力を互いに打ち消し合うために、180°位相を変えて設けられている。
The motor
減速部Bは、偏心部45a,45bに回転自在に保持される公転部材としての曲線板46a,46bと、ケーシング42上の固定位置に保持され、曲線板46a,46bの外周部に係合する外周係合部材としての複数の外ピン47と、曲線板46a,46bの自転運動を車輪側回転部材56に伝達する運動変換機構と、カウンタウェイト49とを備える。
The deceleration part B is held at a fixed position on the
図4を参照して、曲線板46aは、外周部にエピトロコイド等のトロコイド系曲線で構成される複数の波形を有し、一方側端面から他方側端面に貫通する複数の貫通孔50a,50bを有する。貫通孔50aは、曲線板46aの自転軸心を中心とする円周上に等間隔に複数個設けられており、後述する内ピン51を受け入れる。また、貫通孔50bは、曲線板46aの中心に設けられており、偏心部45aを挿通する。
Referring to FIG. 4, the
曲線板46aは、転がり軸受52によって偏心部45aに対して回転自在に支持されている。この転がり軸受52は、偏心部45aに嵌合し、外径面に内側軌道面を有する内輪52aと、貫通孔50bの内壁面に嵌合し、内径面に外側軌道面を有する外輪52bと、内輪52aおよび外輪52bの間に配置された複数の転動体としての玉52cと、複数の玉52cを保持する保持器(図示せず)とを備える深溝玉軸受である。
The
外ピン47は、モータ側回転部材45の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられる。これは、曲線板46a,46bの公転軌道と一致するので、曲線板46a,46bが公転運動すると、曲線形状の波形と外ピン47とが係合して、曲線板46a,46bに自転運動を生じさせる。また、曲線板46a,46bとの接触抵抗を低減するために、曲線板46a,46bの外周面に当接する位置に針状ころ軸受47aを有する。
The outer pins 47 are provided at equal intervals on a circumferential track centering on the rotation axis of the motor
カウンタウェイト49は、円板状で、中心から外れた位置にモータ側回転部材45と嵌合する貫通孔を有し、曲線板46a,46bの回転によって生じる偶力を打ち消すために、各偏心部45a,45bの外側に偏心部と180°位相を変えて配置される。
The
ここで、曲線板46a,46bとカウンタウェイト49とは、図5に示すように、2枚の曲線板46a、46b間の中心点をGとし、中心点Gと各曲線板46a、46b中心との距離をL1、中心点Gと各カウンタウェイト49との距離をL2とし、中心点Gより右側の曲線板46aおよびカウンタウェイト49の質量をm1、中心点Gより左側の曲線板46bおよびカウンタウェイト49の質量をm2とし、これらの重心の回転軸心からの偏心量をそれぞれε1、ε2とすると、L1×m1×ε1=L2×m2×ε2を満たす関係となっている。
Here, as shown in FIG. 5, the
運動変換機構は、車輪側回転部材56に保持された複数の内ピン51と曲線板46a,46bに設けられた貫通孔50aとで構成される。内ピン51は、車輪側回転部材56の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられる。また、曲線板46a,46bとの接触抵抗を低減するために、曲線板46a,46bの貫通孔50aの内壁面に当接する位置に針状ころ軸受51aが設けられている。一方、貫通孔50aは、複数の内ピン51それぞれに対応する位置に設けられ、貫通孔50aの内径寸法は、内ピン51の外径寸法(針状ころ軸受51aを含む最大外径)より所定分大きく設定されている。
The motion conversion mechanism includes a plurality of
なお、内ピン51の外径寸法は貫通孔50aの内径寸法より小さく、内ピン51と貫通孔50aの内周面とは接触状態と非接触状態とを繰り返しながら回転するので、モータ部Aの回転を円滑に駆動輪14に伝達する観点からは、内ピン51を複数設けることが望ましい。
The outer diameter of the
上記構成のインホイールモータ駆動装置41の作動原理を詳しく説明する。
The operation principle of the in-wheel
モータ部Aは、例えば、ステータ43のコイルに交流電流を供給することによって生じる電磁力を受けて、永久磁石または直流電磁石によって構成されるロータ44が回転する。このとき、コイルに高周波数の電圧を印加する程、ロータ44は高速回転する。
The motor unit A receives, for example, an electromagnetic force generated by supplying an alternating current to the coil of the
これにより、ロータ44に接続されたモータ側回転部材45が回転すると、曲線板46a,46bはモータ側回転部材45の回転軸心を中心として公転運動する。このとき、外ピン47が、曲線板46a,46bの曲線形状の波形と係合して、曲線板46a,46bをモータ側回転部材45の回転とは逆向きに自転運動させる。
As a result, when the motor-
貫通孔50aに挿通する内ピン51は、曲線板46a,46bの自転運動に伴って貫通孔50aの内壁面と当接する。このとき、貫通孔50aの内径寸法は、内ピン51の外径寸法より大きく設定されているので、内ピン51と貫通孔50aの内壁面とは、接触状態と非接触状態とを繰り返しながら相互に運動する。これにより、曲線板46a,46bの公転運動が内ピン51に伝わらず、曲線板46a,46bの自転運動のみが車輪側回転部材56を介して車輪ハブ軸受部Cに伝達される。
The
このとき、モータ側回転部材45の回転が減速部Bによって減速されて車輪側回転部材56に伝達されるので、低トルク、高回転型のモータ部Aを採用した場合でも、駆動輪14に必要なトルクを伝達することが可能となる。
At this time, since the rotation of the motor
なお、上記構成の減速部Bの減速比は、外ピン47の数をZA、曲線板46a,46bの波形の数をZBとすると、(ZA−ZB)/ZBで算出される。図4に示す実施形態では、ZA=12、ZB=11であるので、減速比は1/11と、非常に大きな減速比を得ることができる。
Note that the reduction ratio of the speed reduction unit B having the above-described configuration is calculated as (Z A −Z B ) / Z B where Z A is the number of
このように、多段構成とすることなく大きな減速比を得ることができる減速部Bを採用することにより、コンパクトで高減速比のインホイールモータ駆動装置を得ることができる。また、外ピン47および内ピン51の曲線板46a,46bに当接する位置に針状ころ軸受47a,51aを設けたことにより、接触抵抗が低減されるので、減速部Bの伝達効率が向上する。
In this way, by adopting the speed reduction unit B that can obtain a large reduction ratio without using a multi-stage configuration, a compact and high reduction ratio in-wheel motor drive device can be obtained. Further, by providing the
なお、曲線板46a,46bは、外ピン47と係合しながら高速で公転運動するので、曲線板46a,46bを支持する転がり軸受52には大きなラジアル荷重が負荷される。しかし、減速部B内部の限られたスペースでは、十分な負荷容量を備えた転がり軸受52を配置できない可能性がある。また、この問題は、近年の電気自動車11のコンパクト化の要求に伴ってさらに顕著となる。
Since the
そこで、転がり軸受52の外側軌道面を曲線板46a,46bの貫通孔50bの内壁面に設けることにより、外輪52bを省略することができる。その結果、内側軌道面および外側軌道面の間の隙間が大きくなるので、径の大きな玉52cを採用したり、玉52cの数を増加したりすることができる。これにより、転がり軸受52全体の大きさを変化させることなく負荷容量を向上することができるので、耐久性に優れ、信頼性の高いインホイールモータ駆動装置を得ることができる。また、部品点数の削減による製品コストの低減効果も期待できる。
Therefore, the
上述した実施形態では、減速部Bの曲線板46a,46bを180°位相を変えて2枚設けたが、この曲線板の枚数は任意に設定することができ、例えば、曲線板を3枚設ける場合は、120°位相を変えて設けるとよい。
In the above-described embodiment, two
また、上記の実施形態における運動変換機構は、車輪側回転部材に固定された内ピン51と、曲線板46a,46bに設けられた貫通孔50aとで構成される例を示したが、これに限ることなく、減速部Bの回転を車輪ハブ53に伝達可能な任意の構成とすることができる。例えば、曲線板に固定された内ピンと、出力部材に形成された穴とで構成される運動変換機構であってもよい。
Moreover, although the motion conversion mechanism in said embodiment showed the example comprised by the
なお、上記の各実施形態における作動の説明は、各部材の回転に着目して行ったが、実際にはトルクを含む動力がモータ部Aから駆動輪に伝達される。したがって、上述のように減速された動力は高トルクに変換されたものとなっている。 In addition, although description of the operation | movement in said each embodiment was performed paying attention to rotation of each member, the motive power containing a torque is transmitted to a driving wheel from the motor part A in fact. Therefore, the power decelerated as described above is converted into high torque.
また、上記の各実施形態における作動の説明では、モータ部Aに電力を供給してモータ部Aを駆動させ、モータ部Aからの動力を駆動輪14に伝達させたが、これとは逆に、車両が減速したり坂を下ったりするようなときは、駆動輪14側からの動力を減速部Bで高回転低トルクの回転に変換してモータ部Aに伝達し、モータ部Aで発電しても良い。さらに、ここで発電した電力は、バッテリーに蓄電しておき、後でモータ部Aを駆動させたり、車両に備えられた他の電動機器等の作動に用いてもよい。
In the description of the operation in each of the above embodiments, power is supplied to the motor unit A to drive the motor unit A, and the power from the motor unit A is transmitted to the
さらに、上記の各実施形態の構成にブレーキを加えることもできる。例えば、図1の構成において、ロータ24の図中右側の空間に、ロータ24と一体的に回転する回転部材と、ケーシング22に回転不能にかつ軸方向に移動可能なピストンと、このピストンを作動させるシリンダとを配置して、車両停止時にピストンと回転部材とを嵌合させてロータ24をロックするものとするパーキングブレーキであってもよい。
Furthermore, a brake can be added to the configuration of each of the above embodiments. For example, in the configuration of FIG. 1, in a space on the right side of the
または、ロータ24と一体的に回転する回転部材の一部に形成されたフランジおよびケーシング22側に設置された摩擦板をケーシング22側に設置されたシリンダで挟むディスクブレーキであってもよい。さらに、この回転部材の一部にドラムを形成すると共に、ケーシング22側にブレーキシューを固定し、摩擦係合およびセルフエンゲージ作用で回転部材をロックするドラムブレーキを用いることができる。
Alternatively, it may be a disc brake in which a flange formed on a part of a rotating member that rotates integrally with the
上記の各実施形態に係るインホイールモータ駆動装置21,41を電気自動車11に採用することにより、ばね下重量を抑えることができる。その結果、走行安定性に優れた電気自動車11を得ることができる。
By adopting the in-wheel
また、上記の実施形態において、車輪ハブ軸受33,54には、アンギュラ玉軸受を採用した例を示したが、これに限ることなく、例えば、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、針状ころ軸受、自動調心ころ軸受、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、4点接触玉軸受等、転動体がころであるか玉であるかを問わず、あらゆる転がり軸受を適用することができる。また、その他の場所に配置される軸受についても、同様に任意の形態の軸受を採用することができる。
In the above embodiment, an example in which angular ball bearings are employed as the
また、上記の各実施形態では、モータ部Aをステータとロータとの間にアキシヤルギャップを設けたものとしたが、モータ部Aはステータとロータとの間にラジアルギャップを設けたもの等、任意の型式のものを採用することができる。 Further, in each of the above embodiments, the motor part A is provided with an axial gap between the stator and the rotor, but the motor part A is provided with a radial gap between the stator and the rotor, etc. Any type can be employed.
また、図6に示した電気自動車11は、後輪14を駆動輪とした例を示したが、これに限ることなく、前輪13を駆動輪としてもよく、4輪駆動車であってもよい。なお、本明細書中で「電気自動車」とは、電力から駆動力を得る全ての自動車を含む概念であり、例えば、ハイブリッドカー等をも含むものとして理解すべきである。
Further, although the
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to the thing of embodiment shown in figure. Various modifications and variations can be made to the illustrated embodiment within the same range or equivalent range as the present invention.
11 電気自動車、12 シャーシ、12a ホイールハウジング、12b 懸架装置、13 前輪、14 後輪、15,21,41 インホイールモータ駆動装置、22,42 ケーシング、22a,42a 外方部材、23,43 ステータ、24,44 ロータ、25,45 モータ側回転部材、45a,45b 偏心部、26 太陽歯車、27 内歯車、28 遊星歯車、29 遊星キャリア軸、30,56 車輪側回転部材、24a,30a,31b,53b フランジ部、24b,30b,31a,53a 中空部、31,53 車輪ハブ、32,33g,38,35 密封部材、33,54 車輪ハブ軸受、33a,54a 第1外側軌道面、33b,54b 第2外側軌道面、33c,54c 第1内側軌道面、33d,54d 第2内側軌道面、33e,54e 玉、33f 保持器、34,36,37,46,47,48,52 転がり軸受、39,53c ボルト、40 加締め冶具、40a 拡径加締め部、46a,46b 曲線板、47 外ピン、47a,51a 針状ころ軸受、49 カウンタウェイト、50a,50b 貫通孔、51 内ピン。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
モータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、
前記モータ側回転部材の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部と、
前記車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブと、
前記車輪ハブを前記ケーシングに対して回転自在に支持する車輪ハブ軸受とを備え、
前記車輪ハブ軸受は、
第1および第2外側軌道面が形成された外方部材と、
前記車輪側回転部材の外径面に設けられ、前記第1外側軌道面に対向する第1内側軌道面と、
前記車輪ハブの外径面に設けられ、前記第2外側軌道面に対向する第2内側軌道面と、
前記第1外側軌道面と前記第1内側軌道面との間、および前記第2外側軌道面と前記第2内側軌道面との間に配置される複数の転動体とを含む、インホイールモータ駆動装置。 A casing,
A motor unit for rotationally driving the motor side rotation member;
A speed reducer that decelerates the rotation of the motor-side rotating member and transmits it to the wheel-side rotating member;
A wheel hub fixedly connected to the wheel side rotating member;
A wheel hub bearing that rotatably supports the wheel hub with respect to the casing;
The wheel hub bearing is
An outer member having first and second outer raceways formed thereon;
A first inner raceway surface provided on an outer diameter surface of the wheel-side rotating member and facing the first outer raceway surface;
A second inner raceway surface provided on an outer diameter surface of the wheel hub and facing the second outer raceway surface;
An in-wheel motor drive comprising a plurality of rolling elements disposed between the first outer raceway surface and the first inner raceway surface and between the second outer raceway surface and the second inner raceway surface; apparatus.
前記車輪側回転部材は、前記車輪ハブの中空部の内側に嵌合し、
前記車輪ハブの内径面と前記車輪側回転部材の外径面とは、前記車輪側回転部材を拡径加締めすることによって塑性結合される、請求項1に記載のインホイールモータ駆動装置。 The wheel hub has a cylindrical hollow portion,
The wheel side rotating member is fitted inside the hollow portion of the wheel hub,
2. The in-wheel motor drive device according to claim 1, wherein an inner diameter surface of the wheel hub and an outer diameter surface of the wheel-side rotating member are plastically coupled by expanding and caulking the wheel-side rotating member.
前記モータ側回転部材に設けられた太陽歯車と、
前記ケーシングに固定された内歯車と、
前記車輪側回転部材に回転自在に保持され、前記太陽歯車および前記内歯車の間に配置される複数の遊星歯車とを含む、請求項1または2に記載のインホイールモータ駆動装置。 The deceleration part is
A sun gear provided on the motor side rotating member;
An internal gear fixed to the casing;
The in-wheel motor drive device according to claim 1 or 2 including a plurality of planetary gears rotatably held by said wheel side rotation member and arranged between said sun gear and said internal gear.
前記減速部は、
前記偏心部に回転自在に保持されて、前記モータ側回転部材の回転に伴ってその回転軸心を中心とする公転運動を行う公転部材と、
前記公転部材の外周部に係合して公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、
前記公転部材の自転運動を、前記モータ側回転部材の回転軸心を中心とする回転運動に変換して前記車輪側回転部材に伝達する運動変換機構とを含む、請求項1〜3のいずれかにインホイールモータ駆動装置。
The motor side rotating member further has an eccentric part,
The deceleration part is
A revolving member that is rotatably held by the eccentric part and performs a revolving motion around its rotation axis as the motor side rotation member rotates;
An outer peripheral engagement member that engages with an outer peripheral portion of the revolution member and causes the revolution member to rotate.
4. A motion conversion mechanism that converts a rotation motion of the revolution member into a rotation motion centered on a rotation axis of the motor-side rotation member and transmits the rotation motion to the wheel-side rotation member. In-wheel motor drive device.
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