JP2013103672A - Bearing apparatus for wheel including in-wheel electric motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置およびこの車輪用軸受装置と減速機とモータとを組み合わせた電気自動車におけるインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置に関するものである。 The present invention relates to a wheel bearing device for rotatably supporting a wheel, and an in-wheel motor built-in wheel bearing device in an electric vehicle in which the wheel bearing device, a speed reducer, and a motor are combined.
近年、自動車は、環境負荷低減への対応として、従来のエンジンを用いた駆動形態のものからモータによる駆動形態のものへと移行が検討されている。このような状況の中で、電気自動車用の車輪用軸受装置として、車輪用軸受と減速機とモータとを組み合わせたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置が注目されている。インホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置を電気自動車の駆動輪に用いると、各車輪を個別に回転駆動させることができるため、従来のプロペラシャフトやデファレンシャル等の大がかりな動力伝達機構が不要となり、車両の軽量・コンパクト化を図ることができる。 In recent years, as a countermeasure for reducing the environmental load of automobiles, a shift from a conventional driving type using an engine to a driving type using a motor has been studied. Under such circumstances, an in-wheel type motor-integrated wheel bearing device in which a wheel bearing, a reduction gear, and a motor are combined is attracting attention as a wheel bearing device for an electric vehicle. When the in-wheel type motor-equipped wheel bearing device is used as a driving wheel of an electric vehicle, each wheel can be individually driven to rotate, so that a large-scale power transmission mechanism such as a conventional propeller shaft or a differential is not required. Can be made lighter and more compact.
このインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置の一例として、図11に示すようなものが知られている。このインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置は、車輪(図示せず)を回転自在に支持する車輪用軸受装置101と、回転駆動源としてのモータ102と、このモータ102の回転を減速してハブに伝達する減速機103とを、車輪の中心軸O上に配置されている。
As an example of this in-wheel type motor-equipped wheel bearing device, one shown in FIG. 11 is known. This in-wheel type motor-equipped wheel bearing device includes a wheel bearing
モータ102は、筒状のモータケーシング104に固定されたステータ105と出力軸106に取り付けられたロータ107との間にラジアルギャップを設けたラジアルギャップ型のモータで構成されている。出力軸106は、モータケーシング104に対して一対の深溝玉軸受からなる転がり軸受108、108で回転自在に支持されている。モータケーシング104のインナー側の開口部はキャップ109で閉塞されている。
The
減速機103はサイクロイド減速機からなり、偏心軸110を備えた入力軸111と、減速機ケーシング112とモータケーシング104との間に差し渡された複数の外ピン113と、駆動軸(出力部材)114に取り付けられた複数の内ピン115と、偏心軸110に円筒ころ軸受からなる転がり軸受116、117を介して回転自在に支持された2枚の曲線板118、119とを備えている。これら曲線板118、119は、外形がなだらかな波状のトロコイド曲線に形成され、偏心軸110に装着されている。外ピン113は、一対の針状ころ軸受からなる転がり軸受120、120によって回転自在に支持され、この外ピン113で各曲線板118、119の偏心運動が外周側で案内されている。
The
入力軸111は、モータ102の出力軸106にスプライン111aを介して結合されて一体に回転駆動される。そして、モータ102の出力軸106が回転すると、これと一体回転する入力軸111に取り付けられた偏心軸110が回転し、この偏心軸110に係合する各曲線板118、119が偏心運動を行い、ロータ107の回転が駆動軸114の回転運動として、大きな減速比で、滑らかで効率良く伝達される。
The input shaft 111 is coupled to the
2枚の曲線板118、119は、互いに偏心運動が打ち消されるように180°位相をずらして入力軸111の偏心軸110に装着され、この偏心軸110の両側には、各曲線板118、119の偏心運動による振動を打ち消すように、偏心軸110の偏心方向と逆方向へ偏心させたカウンターウェイト121、121が装着されている。入力軸111は後述する駆動軸114に対して深溝玉軸受からなる転がり軸受122によって回転自在に支持されている。
The two
車輪用軸受装置101は、ハブ輪123と、このハブ輪123に圧入された内輪124とからなる内方部材125と、この内方部材125に複列のボール126、126を介して外挿された外方部材127とを備えている。
The wheel bearing
ハブ輪123は、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジ128を一体に有し、外周に一方の内側転走面123aと、この内側転走面123aから軸方向に延びる小径段部123bが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション123cが形成されている。内輪124は、外周に他方の内側転走面124aが形成され、ハブ輪123の小径段部123bに所定のシメシロを介して圧入されている。
The
外方部材127は、外周に減速機ケーシング112に固定ボルト112aを介して取り付けられる車体取付フランジ127bを一体に有し、内周に内方部材125の内側転走面123a、124aに対向する複列の外側転走面127a、127aが一体に形成されている。これら両転走面127a、123aおよび127a、124a間には保持器129に等配保持された複列のボール126、126が転動自在に収容されている。
The
減速機103を構成する駆動軸114は、内ピン115が装着されるフランジ部130と、このフランジ部130から軸方向に延びる円筒状の肩部131と、この肩部131から軸方向に延びる軸部132とが一体に形成されている。軸部132の外周にはハブ輪123のセレーション123cに噛合するセレーション132aと、この端部に雄ねじが形成され、肩部131が内輪124の端面に衝合するまで駆動軸114がハブ輪123に内嵌され、雄ねじに螺着された固定ナット133によって所定の締付トルクで緊締され、駆動軸114とハブ輪123がトルク伝達可能に軸方向に結合されている(例えば、特許文献1参照。)。
The drive shaft 114 constituting the
こうした従来の構造では、車輪用軸受装置101の外方部材127と駆動軸114の肩部131との間に形成される環状空間にオイルシール134が装着され、減速機103内に封入されたギア油が軸受内部に漏洩しないように密封されている。然しながら、このオイルシール134を装着するため、軸方向に装着スペースが必要となる。このため、装置全体が大型化して重量が増加する。また、これを回避するため、車輪用軸受装置101をコンパクト化することも考えられるが、これでは、軸受剛性が減少してモーメント荷重が負荷された時、減速機103を構成する曲線板118、119の変位が大きくなり、曲線板118、119と外ピン113との接触状態が不良になる恐れがある。
In such a conventional structure, an
また、路面から車輪への荷重の負荷により、減速機103の駆動軸114を支持する車輪用軸受装置101が弾性変形するため、転がり軸受122は入力軸111および出力軸106の本来の軸心に対して変位するが、モータケーシング104は車輪からの荷重の影響を受け難く、2つの転がり軸受108、122の同軸度の悪化や傾きが生じる。このため、これらの転がり軸受108、122に偏荷重が作用し易く、転がり軸受108、122の耐久性の低下や騒音の発生となるだけでなく、入力軸111や出力軸106の回転精度が低下する等の問題があった。
In addition, since the wheel bearing
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、車輪用軸受装置の剛性を確保しつつ軽量・コンパクト化すると共に、入力軸の回転精度およびこの入力軸を支持する軸受の耐久性の向上を図ったインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a conventional problem, and while ensuring the rigidity of the wheel bearing device, it is lightweight and compact, and the rotational accuracy of the input shaft and the durability of the bearing that supports the input shaft are achieved. It is an object of the present invention to provide an in-wheel type motor-equipped wheel bearing device with improved performance.
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項1に記載の発明は、車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置と、前記車輪の中心軸に対して同軸上に配置されるモータと、このモータの出力によって駆動される入力軸を備えた遊星歯車減速機と、円筒部と、そのアウター側の端部にその中心部が開放された前端部を有し、前記遊星歯車減速機とモータが収容されるハウジングとを備え、このハウジングの前端部の開口部に前記車輪用軸受装置の外方部材が嵌合され、固定ボルトによって前記前端部に締結されると共に、前記入力軸が前記遊星歯車減速機の軸方向両側に一対の転がり軸受によって支持されたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置であって、前記車輪用軸受装置が、外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に前記車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備えたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置において、前記内輪の大端面が、前記遊星歯車減速機を構成するピニオンピンの挿入孔に重合するように前記遊星歯車減速機を構成する出力部材の保持部の側面と突き合わせ状態で当接されている。 In order to achieve such an object, the invention according to claim 1 of the present invention includes a wheel bearing device for rotatably supporting a wheel, a motor arranged coaxially with respect to the central axis of the wheel, The planetary gear reducer having an input shaft driven by the output of the motor, a cylindrical portion, and a front end portion whose central portion is opened at an outer end portion thereof, the planetary gear reducer and the motor And an outer member of the wheel bearing device is fitted into the opening of the front end of the housing, fastened to the front end by a fixing bolt, and the input shaft is connected to the planet. An in-wheel motor-equipped wheel bearing device supported by a pair of rolling bearings on both axial sides of a gear reducer, the wheel bearing device having a vehicle body mounting flange integrally on an outer periphery and an inner periphery Double row inversion A hub wheel having an outer member integrally formed with a surface, a wheel mounting flange for mounting the wheel on one end, and a small-diameter step portion extending in the axial direction on the outer periphery, and the hub wheel An inner member formed of at least one inner ring press-fitted into the small-diameter step portion, and formed with a double-row inner rolling surface facing the double-row outer rolling surface on the outer periphery, the inner member and the inner member An in-wheel type motor-integrated wheel bearing device comprising a double-row rolling element that is rotatably accommodated between both rolling surfaces of the outer member, wherein the large end surface of the inner ring has the planetary gear reducer It contacts with the side of the holding part of the output member which constitutes the planetary gear reducer so as to overlap with the insertion hole of the pinion pin which constitutes.
このように、車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置と、車輪の中心軸に対して同軸上に配置されるモータと、このモータの出力によって駆動される入力軸を備えた遊星歯車減速機と、円筒部と、そのアウター側の端部にその中心部が開放された前端部を有し、遊星歯車減速機とモータが収容されるハウジングとを備え、このハウジングの前端部の開口部に車輪用軸受装置の外方部材が嵌合され、固定ボルトによって前端部に締結されると共に、入力軸が遊星歯車減速機の軸方向両側に一対の転がり軸受によって支持されたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置であって、車輪用軸受装置が、外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備えたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置において、内輪の大端面が、遊星歯車減速機を構成するピニオンピンの挿入孔に重合するように遊星歯車減速機を構成する出力部材の保持部の側面と突き合わせ状態で当接されているので、従来の装置に比べ、内輪の径を大きくして一段大径の位置で出力部材に突き当てることができ、車輪用軸受装置の剛性を確保しつつ有効にスペースを利用し、軸方向スペースを短縮することができると共に、入力軸の回転精度およびこの入力軸を支持する軸受の耐久性の向上を図ったインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置を提供することができる。 Thus, a planetary gear reducer provided with a wheel bearing device for rotatably supporting a wheel, a motor arranged coaxially with respect to the central axis of the wheel, and an input shaft driven by the output of the motor And a cylindrical portion, and a front end portion whose central portion is open at an end portion on the outer side thereof, and a planetary gear reducer and a housing that accommodates a motor, the opening portion of the front end portion of the housing An in-wheel motor built-in wheel in which an outer member of a wheel bearing device is fitted and fastened to a front end portion by a fixing bolt, and an input shaft is supported by a pair of rolling bearings on both axial sides of a planetary gear reducer A bearing device for a wheel, wherein the wheel bearing device has a body mounting flange integrally on the outer periphery, an outer member integrally formed with a double row outer rolling surface on the inner periphery, and a wheel on one end. Wheel mounting frame for mounting A hub wheel having a small diameter step portion extending in the axial direction on the outer periphery, and at least one inner ring press-fitted into the small diameter step portion of the hub wheel, and outer rows of double rows on the outer periphery. An inner member formed with a double-row inner rolling surface facing the surface, and a double-row rolling element accommodated in a freely rolling manner between the rolling surfaces of the inner member and the outer member. In the in-wheel type motor-equipped wheel bearing device, the side surface of the holding portion of the output member constituting the planetary gear speed reducer is configured such that the large end surface of the inner ring overlaps with the insertion hole of the pinion pin constituting the planetary gear speed reducer. Compared with conventional devices, the inner ring diameter can be increased and abutted against the output member at a one-step larger diameter position, effectively ensuring the rigidity of the wheel bearing device. Use space to reduce axial space With wear, it is possible to provide an in-wheel type motor built wheel bearing apparatus with improved rotational accuracy and durability of the bearing for supporting the input shaft of the input shaft.
好ましくは、請求項2に記載の発明のように、前記遊星歯車減速機を構成する出力部材が、外周に前記ハブ輪に嵌挿される結合軸部と、この結合軸部のインナー側に大径に形成された環状基部と、この環状基部から径方向外方に突設されて減速ギヤを保持する前記保持部とを備え、前記一対の転がり軸受が前記出力部材によって支持されると共に、前記保持部が、所定の間隔をおいて軸方向に対向配置され、前記ピニオンギヤが収容される一対のフランジと、これら一対のフランジの相互を軸方向に連結するブリッジからなり、前記一対のフランジに前記ピニオンピンが固定され、このピニオンピンに対して前記ピニオンギヤが針状ころ軸受を介して回転自在に支持されていれば、出力部材の回転が円滑となり、入力軸およびこれに嵌合固定されたモータロータの回転精度が向上する。
Preferably, as in the invention according to
また、請求項3に記載の発明のように、前記保持部のインナー側の端面に、前記結合軸部と同軸状の軸孔が形成され、この軸孔が前記環状基部に達する深さを有すると共に、前記軸孔に前記入力軸が内挿され、一対の転がり軸受よって支持されていれば、入力軸が出力部材によって片持ち支持されるので、支持構造を簡素化することができると共に、車輪から出力部材に伝達された振動や衝撃は、両方の転がり軸受に同時に同様の態様で負荷されるため、どちらの転がり軸受にも偏荷重が作用するのを防止することができる。 Further, as in the third aspect of the invention, an axial hole coaxial with the coupling shaft portion is formed on the inner end surface of the holding portion, and the shaft hole has a depth reaching the annular base portion. In addition, if the input shaft is inserted into the shaft hole and supported by a pair of rolling bearings, the input shaft is cantilevered by the output member, so that the support structure can be simplified and the wheel Since the vibrations and impacts transmitted to the output member are simultaneously applied to both rolling bearings in the same manner, it is possible to prevent an unbalanced load from acting on either rolling bearing.
また、請求項4に記載の発明のように、前記出力部材の環状基部が前記ハブ輪の小径段部に弾性部材を介して嵌挿されていれば、減速機内の潤滑油の外部への漏洩を防止でき、周辺環境を汚染されるのを防止することができる。
Further, as in the invention according to
また、請求項5に記載の発明のように、前記外方部材が前記ハウジングの前端部に弾性部材を介して嵌挿されていれば、外部から雨水等の浸入を防止すると共に、減速機内の潤滑油の外部への漏洩を防止することができる。
Further, as in the invention described in
また、請求項6に記載の発明のように、前記複列の転動体のうち一方の転動体のピッチ円直径が他方の転動体のピッチ円直径よりも大径に設定されていれば、有効に軸受スペースを活用して軸受の長寿命化を図ることができる。また、内輪の径を大きくして一段大径の位置で出力部材に突き当てることができ、車輪用軸受装置の剛性を確保しつつ軸方向スペースを短縮することができる。
Further, as in the invention described in
また、請求項7に記載の発明のように、前記一方の転動体の直径が他方の転動体の直径よりも大径に設定されていれば、軸受寿命を増大させることができる。
In addition, if the diameter of the one rolling element is set larger than the diameter of the other rolling element as in the invention described in
また、請求項8に記載の発明のように、前記一方の転動体の個数が他方の転動体の個数よりも多く設定されていれば、軸受剛性を増大させることができ、軸受の高剛性化を図ることができる。
Further, as in the invention according to
また、請求項9に記載の発明のように、前記転動体がセラミックで形成されていれば、軽量化、高剛性化と耐摩耗性の向上を図ることができると共に、外方部材の外側転走面および内輪の内側転走面とそれぞれと接触する部分の接触楕円の面積が小さくなり、転動体が各転走面との間を転動する際に生じるトルク損失および動摩擦を抑制することができ、軸受の回転トルクの低減が可能となる。 If the rolling element is made of ceramic as in the ninth aspect of the invention, it is possible to reduce the weight, increase the rigidity, and improve the wear resistance. The area of the contact ellipse in contact with the inner raceway and the inner raceway of the inner ring is reduced, and torque loss and dynamic friction that occur when the rolling element rolls between each raceway can be suppressed. This can reduce the rotational torque of the bearing.
また、請求項10に記載の発明のように、前記ハブ輪の車輪取付フランジの周方向等配位置にボルト孔が形成され、このボルト孔に螺着されるホイールボルトによって前記車輪取付フランジに前記車輪が固定されていれば、ホイールボルトのねじ部に打ち傷等の不具合が発生した場合、市場にて容易に交換することが可能となるばかりでなく、従来のように、市場でのボルト交換のために、車輪取付フランジのインナー側のスペースを確保する必要がなくなり、補修性が向上すると共に、その分軸方向スペースを削減することができ、剛性を確保しつつ軽量・コンパクト化を図ることができる。 According to a tenth aspect of the present invention, a bolt hole is formed at a circumferentially equidistant position of the wheel mounting flange of the hub wheel, and the wheel mounting flange is connected to the wheel mounting flange by a wheel bolt screwed into the bolt hole. If the wheel is fixed, it will not only be possible to replace it easily in the market if a defect such as a scratch occurs on the threaded part of the wheel bolt. Therefore, it is not necessary to secure the space on the inner side of the wheel mounting flange, and the repairability is improved, and the axial space can be reduced by that amount, and the weight and the size can be reduced while ensuring the rigidity. it can.
本発明に係るインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置は、車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置と、前記車輪の中心軸に対して同軸上に配置されるモータと、このモータの出力によって駆動される入力軸を備えた遊星歯車減速機と、円筒部と、そのアウター側の端部にその中心部が開放された前端部を有し、前記遊星歯車減速機とモータが収容されるハウジングとを備え、このハウジングの前端部の開口部に前記車輪用軸受装置の外方部材が嵌合され、固定ボルトによって前記前端部に締結されると共に、前記入力軸が前記遊星歯車減速機の軸方向両側に一対の転がり軸受によって支持されたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置であって、前記車輪用軸受装置が、外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に前記車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備えたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置において、前記内輪の大端面が、前記遊星歯車減速機を構成するピニオンピンの挿入孔に重合するように前記遊星歯車減速機を構成する出力部材の保持部の側面と突き合わせ状態で当接されているので、従来の装置に比べ、内輪の径を大きくして一段大径の位置で出力部材に突き当てることができ、車輪用軸受装置の剛性を確保しつつ有効にスペースを利用し、軸方向スペースを短縮することができると共に、入力軸の回転精度およびこの入力軸を支持する軸受の耐久性の向上を図ったインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置を提供することができる。 An in-wheel motor-equipped wheel bearing device according to the present invention includes a wheel bearing device for rotatably supporting a wheel, a motor arranged coaxially with respect to the central axis of the wheel, and an output of the motor. A planetary gear speed reducer having an input shaft to be driven, a cylindrical portion, and a housing that houses the planetary gear speed reducer and a motor, having a front end portion whose central portion is opened at an outer end portion thereof. And an outer member of the wheel bearing device is fitted into the opening of the front end of the housing and fastened to the front end by a fixing bolt, and the input shaft is the shaft of the planetary gear reducer. An in-wheel motor-equipped wheel bearing device supported by a pair of rolling bearings on both sides in the direction, the wheel bearing device having a vehicle body mounting flange integrally on the outer periphery and a double-row outer rolling device on the inner periphery Running surface A hub wheel integrally formed with an outer member, a wheel mounting flange for mounting the wheel at one end, and a small-diameter step portion extending in the axial direction on the outer periphery, and a small diameter of the hub wheel An inner member formed of at least one inner ring press-fitted into a stepped portion, and formed with a double-row inner rolling surface opposed to the double-row outer rolling surface on the outer periphery, and the inner member and the outer In a wheel bearing device with a built-in in-wheel type motor including a double-row rolling element that is rotatably accommodated between both rolling surfaces of a member, a large end surface of the inner ring constitutes the planetary gear reducer. Since it is in contact with the side surface of the holding portion of the output member that constitutes the planetary gear speed reducer so as to overlap with the insertion hole of the pinion pin, the inner ring has a larger diameter than the conventional device and is further Butting it against the output member at the large diameter position It is possible to effectively use the space while ensuring the rigidity of the wheel bearing device and reduce the axial space, and improve the rotational accuracy of the input shaft and the durability of the bearing supporting the input shaft. An in-wheel type motor-equipped wheel bearing device can be provided.
車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置と、前記車輪の中心軸に対して同軸上に配置されるモータと、このモータの出力によって駆動される入力軸を備えた遊星歯車減速機と、円筒部と、そのアウター側の端部にその中心部が開放された前端部を有し、前記遊星歯車減速機とモータが収容されるハウジングとを備え、このハウジングの前端部の開口部に前記車輪用軸受装置の外方部材が嵌合され、固定ボルトによって前記前端部に締結されると共に、前記入力軸が前記遊星歯車減速機の軸方向両側に一対の転がり軸受によって支持されたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置であって、前記車輪用軸受装置が、外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に前記車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の両端開口部に装着されたシールとを備えたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置において、前記遊星歯車減速機が、前記入力軸の外周に設けられたサンギヤと、前記ハウジングに固定され、前記サンギヤと同軸状に配設されたリングギヤと、これらリングギヤと前記サンギヤの間に周方向に等間隔をおいて複数箇所にピニオンピンを介して等配置されたピニオンギヤとからなる遊星ギヤで構成され、当該遊星歯車減速機を構成する出力部材が、外周に前記ハブ輪にセレーションを介して嵌挿される結合軸部と、この結合軸部のインナー側に大径に形成された環状基部と、この環状基部から径方向外方に突設されて所定の間隔をおいて軸方向に対向配置され、前記ピニオンギヤが収容される一対のフランジ、およびこれら一対のフランジの相互を軸方向に連結するブリッジからなる保持部とを備え、前記一対の転がり軸受が前記出力部材によって支持されると共に、前記内輪の大端面が、前記ピニオンピンの挿入孔に重合するように前記出力部材の保持部の側面と突き合わせ状態で当接され、前記結合軸部の端部に螺着された固定ナットによって当該出力部材が前記ハブ輪にトルク伝達可能に固定されている。 A wheel bearing device for rotatably supporting a wheel, a motor arranged coaxially with respect to the central axis of the wheel, a planetary gear reducer having an input shaft driven by the output of the motor, and a cylinder And an outer end of the front end of which the central portion is opened, and a housing that houses the planetary gear reducer and a motor. The wheel is provided at the opening of the front end of the housing. An in-wheel type motor in which an outer member of a bearing device is fitted and fastened to the front end portion by a fixing bolt, and the input shaft is supported by a pair of rolling bearings on both axial sides of the planetary gear reducer An internal wheel bearing device, wherein the wheel bearing device has a body mounting flange integrally on the outer periphery, and an outer member integrally formed with a double row outer rolling surface on the inner periphery, and one end portion Attach the wheel to A wheel mounting flange for integrally forming an inner rolling surface facing one of the double row outer rolling surfaces and a small-diameter step portion extending in the axial direction from the inner rolling surface. A hub ring, an inner member formed of an inner ring press-fitted into a small-diameter step portion of the hub ring and formed with an inner rolling surface facing the other of the double-row outer rolling surfaces, and the inner member and the A double row rolling element housed between both rolling surfaces of the outer member so as to be freely rollable, and a seal attached to both end openings of an annular space formed between the outer member and the inner member The planetary gear speed reducer is fixed to the housing and arranged coaxially with the sun gear. Ring gear and circumferentially between these ring gear and sun gear It is composed of planetary gears composed of pinion gears that are equally arranged via pinion pins at a plurality of intervals, and an output member that constitutes the planetary gear speed reducer is fitted on the outer periphery of the hub wheel via serrations. A coupling shaft portion, an annular base portion having a large diameter on the inner side of the coupling shaft portion, a radially outward projecting projecting from the annular base portion, and disposed opposite to each other in the axial direction at a predetermined interval. A pair of flanges in which the pinion gears are housed, and a holding portion formed of a bridge that connects the pair of flanges in the axial direction, and the pair of rolling bearings are supported by the output member, and the inner ring The large end surface is in contact with the side surface of the holding portion of the output member so as to overlap with the insertion hole of the pinion pin, and is fixed to the end of the coupling shaft portion. The output member is fixed to the hub wheel so as to transmit torque.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明に係るインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置の第1の実施形態を示す縦断面図、図2(a)は、図1の車輪用軸受装置と減速機を示す要部拡大図、(b)は、(a)の一方のシール部を示す要部拡大図、(c)は、(a)の他方のシール部を示す要部拡大図、図3(a)は、図1のモータ部を示す要部拡大図、(b)は、(a)のシール部を示す要部拡大図、図4は、図2の車輪用軸受装置と出力部材を示す要部拡大図、図5は、図4の変形例を示す要部拡大図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側(図1の左側)、中央寄り側をインナー側(図1の右側)という。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of an in-wheel motor-equipped wheel bearing device according to the present invention, and FIG. 2A is a main portion showing the wheel bearing device and the speed reducer of FIG. (B) is an enlarged view of the main part showing one seal part of (a), (c) is an enlarged view of the main part showing the other seal part of (a), and FIG. 1 is an enlarged view of the main part showing the motor part of FIG. 1, FIG. 4B is an enlarged view of the main part showing the seal part of FIG. 1, and FIG. 4 is an enlarged view of the main part showing the wheel bearing device and output member of FIG. FIG. 5 is an enlarged view of a main part showing a modification of FIG. In the following description, the side closer to the outer side of the vehicle when assembled to the vehicle is referred to as the outer side (left side in FIG. 1), and the side closer to the center is referred to as the inner side (right side in FIG. 1).
このインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置は、車輪(図示せず)を回転自在に支持する車輪用軸受装置1と、回転駆動源としてのモータ2と、このモータ2の回転を減速して後述するハブ輪13に伝達する減速機3と、この減速機3とモータ2を収容するハウジング4を主要な構成要素とし、車輪の中心軸O上に配置されている。車輪用軸受装置1のハブ輪13は、減速機3の入力軸5と同軸の出力部材6によって回転される。
The in-wheel motor-equipped wheel bearing device includes a wheel bearing device 1 that rotatably supports a wheel (not shown), a
ハウジング4は、円筒部7と、そのアウター側の端部に前端部8を備え、中心部が開放され、この開口部9に車輪用軸受装置1の外方部材17が嵌合され、車体取付フランジ17bが固定ボルト17cによって前端部8に締結されている。
The
ハウジング4の前端部8の内側に、開口部9と同軸状にこれより大径の隔壁基部8aが形成され、この隔壁基部8aにカップ状の隔壁部材10がボルト(図示せず)によって固定されている。隔壁部材10の中心部にはセンター孔11が形成され、このセンター孔11が後述するロータ支持部材41の外径面に環状空間を介して臨んでいる。隔壁基部8aと、この隔壁基部8aに連結された隔壁部材10によって隔壁12が構成されている。隔壁12は、ハウジング4の内部を外径側のモータ2の収容空間と、内径側の減速機3の収容空間を区画する機能を備えている。
A
車輪用軸受装置1は駆動輪用の第3世代と称され、図2(a)に拡大して示すように、ハブ輪13と、このハブ輪13に圧入された内輪14とからなる内方部材15と、この内方部材15に複列の転動体(ボール)16、16を介して外挿された外方部材17とを備えている。
The wheel bearing device 1 is called the third generation for driving wheels, and as shown in an enlarged view in FIG. 2 (a), an inner side composed of a
ハブ輪13は、アウター側の端部に車輪(図示せず)を取り付けるための車輪取付フランジ18を一体に有し、外周に一方(アウター側)の内側転走面13aと、この内側転走面13aから軸方向に延びる小径段部13bが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション(またはスプライン)13cが形成されている。内輪14は、外周に他方(インナー側)の内側転走面14aが形成され、ハブ輪13の小径段部13bに所定のシメシロを介して圧入されている。また、車輪取付フランジ18の周方向等配位置にハブボルト18aが植設されている。
The
ハブ輪13はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面13aをはじめ、後述するシール20のシールランド部となる車輪取付フランジ18のインナー側の基部18bから小径段部13bに亙って高周波焼入れによって58〜64HRCの範囲に表面が硬化処理されている。一方、内輪14はSUJ2等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。
The
外方部材17は、外周にハウジング4の前端部8に固定ボルト17cを介して取り付けられる車体取付フランジ17bを一体に有し、内周に内方部材15の内側転走面13a、14aに対向する複列の外側転走面17a、17aが一体に形成されている。これら両転走面17a、13aおよび17a、14a間には保持器19に複列の転動体16、16が転動自在に収容されている。
The
外方部材17はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面17a、17aが高周波焼入れによって58〜64HRCの範囲に表面が硬化処理されている。
The
本実施形態では、転動体16は窒化珪素からなるセラミックで形成されている。転動体16が鋼と比較してヤング率が略1.5倍のセラミックスからなるため、荷重負荷による変形量が小さくなる。このため、高剛性化を図ることができると共に、外方部材17の外側転走面17aおよび内輪14の内側転走面14aとそれぞれと接触する部分の接触楕円の面積が小さくなり、転動体16が各転走面との間を転動する際に生じるトルク損失(ヒステリシス損失)および動摩擦を抑制することができ、軸受の回転トルクの低減が可能となる。
In this embodiment, the rolling
また、外方部材17と内方部材15との間に形成される環状空間の開口部にシール20、21が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、減速機3側から潤滑油やコンタミ等が軸受内部に侵入するのを防止している。
In addition, seals 20 and 21 are attached to the opening of the annular space formed between the
アウター側のシール20は、図2(b)に拡大して示すように、外方部材17に内嵌された芯金22と、この芯金22に接合されたシール部材23とからなる一体型のシールで構成されている。芯金22は、オーステナイト系ステンレス鋼板(JIS規格のSUS304系)や冷間圧延鋼板(JIS規格のSPCC系)等、鋼板からプレス加工にて形成され、外方部材17のアウター側の端部内周に所定のシメシロを介して圧入されている。
As shown in an enlarged view in FIG. 2 (b), the
一方、シール部材23はNBR(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)等の合成ゴムからなり、加硫接着によって芯金22に一体に接合されている。このシール部材23は、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ23aと、このサイドリップ23aの内径側に同じく径方向外方に傾斜して延びるダストリップ23b、および軸受内方側(インナー側)に傾斜して延びるグリースリップ23cを一体に有している。
On the other hand, the
車輪取付フランジ18のインナー側の基部18bは断面が円弧状の曲面に形成され、この基部18bにサイドリップ23aとダストリップ23bが所定の軸方向シメシロをもって摺接されると共に、グリースリップ23cが所定の径方向シメシロを介して摺接されている。なお、シール部材23の材質としては、NBR以外にも、例えば、耐熱性に優れたHNBR(水素化アクリロニトリル・ブタジエンゴム)、EPDM(エチレンプロピレンゴム)等をはじめ、耐熱性、耐薬品性に優れたACM(ポリアクリルゴム)、FKM(フッ素ゴム)、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。
A
インナー側のシール21は、図2(c)に拡大して示すように、外方部材17に内嵌された芯金24と、この芯金24に接合されたシール部材25とからなる一体型のシールで構成されている。芯金24は、オーステナイト系ステンレス鋼板や冷間圧延鋼板等、鋼板からプレス加工にて形成され、外方部材17のインナー側の端部内周に所定のシメシロを介して圧入されている。
As shown in an enlarged view in FIG. 2 (c), the inner-
一方、シール部材25はACM等の合成ゴムからなり、加硫接着によって芯金24に一体に接合されている。このシール部材25は、内輪14の外径面に摺接される主リップ25aと、軸受内方側(アウター側)に傾斜して延びるグリースリップ25bを一体に有し、主リップ25aには、所定のリップ緊迫力を確保するためにガータースプリング25cが外嵌されている。ここでは、シール部材25に耐熱性、耐薬品性に優れたACM等の合成ゴムが使用されているので、潤滑油との相性が良く、長期間に亘ってオイル漏れを防止することができる。シール部材25の材質としては、ACM以外にも、例えば、耐熱性に優れたHNBR、EPDM等をはじめ、FKM、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。
On the other hand, the
なお、ここでは、車輪用軸受装置1として第3世代構造を例示したが、本発明はこれに限らず、ハブ輪に複列アンギュラ玉軸受等からなる軸受が外嵌された第1世代構造や、内方部材がハブ輪に外嵌された一対の内輪からなる第2世代構造であっても良い。また、転動体16にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受で構成された車輪用軸受装置を例示したが、これに限らず、円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受で構成されたものであっても良い。
In addition, although the 3rd generation structure was illustrated here as the wheel bearing apparatus 1, this invention is not restricted to this, The 1st generation structure in which the bearing which consists of a double row angular ball bearing etc. is externally fitted to the hub ring, The second generation structure may be formed of a pair of inner rings in which the inner member is fitted onto the hub ring. In addition, although the wheel bearing device constituted by the double row angular contact ball bearing using balls as the rolling
減速機3は遊星ギヤ形式のものであり、図2(a)に示すように、入力軸5と出力部材6、入力軸5の外径面に一体に形成されたサンギヤ26、このサンギヤ26の外周において、隔壁基部8aと隔壁部材10との境界部分の内径面に沿って配置され、ノックピン27aを介して固定されたリングギヤ27、これらリングギヤ27とサンギヤ26の間に周方向に等間隔をおいて配置されたピニオンギヤ28とによって構成されている。ピニオンギヤ28は、針状ころ軸受29を介してピニオンピン30によって支持されている。
The
出力部材6は、アウター側の端部に結合軸部31を一体に備えている。この結合軸部31は、外周にハブ輪13のセレーション13cに係合されるセレーション(またはスプライン)31aと、このセレーション31aの端部に雄ねじ31bが形成され、固定ナット32によって締結されている。
The
結合軸部31のインナー側に、これより一段大径に形成された環状基部33が形成され、この環状基部33から径方向外方に一対のフランジ34、35が突設されている。これら一対のフランジ34、35は、ピニオンギヤ28の幅寸法よりも僅かに大きい間隔をおいて軸方向に対向配置され、一対のフランジ34、35の相互を軸方向に連結するためのブリッジ36が周方向等配位置に設けられている。これら一対のフランジ34、35は遊星ギヤ形式の減速機3におけるキャリヤの機能を備えている。
On the inner side of the
ブリッジ36を周方向等配位置に設けることにより、出力部材6の回転は円滑に行われ、ひいては、出力部材6、入力軸5を通じて後述するモータ2のロータ42の回転精度を向上させることができる。
By providing the
一対のフランジ34、35のうちインナー側のフランジ35の端面には、結合軸部31と同軸状の軸孔37が形成されている。この軸孔37は環状基部33に達する深さを有している。そして、この軸孔37に入力軸5が内挿され、深溝玉軸受からなる一対の転がり軸受39、39によって支持されている。
A
一対のフランジ34、35とブリッジ36によって、周方向に区画されたピニオンギヤ収容部が設けられ、これら収容部にピニオンギヤ28が収容されると共に、ピニオンピン30を介して一対のフランジ34、35に一体結合されている。ピニオンピン30の端部には、径方向に貫通する係止孔30aが形成され、インナー側のフランジ35に形成されたねじ孔35aに螺着される止めねじ(図示せず)によって固定されている。
A pair of
各ピニオンギヤ28の両側面と一対のフランジ34、35との間に、ピニオンギヤ28の円滑な回転を確保するためにスラスト板38、38が介装されている。また、一対のフランジ34、35の内径面と、それぞれの内径面に対向する入力軸5の外径面との間に形成される環状空間には一対の転がり軸受39、39が装着され、出力部材6によって支持されている。このように、入力軸5が出力部材6によって片持ち支持されているので、支持構造を簡素化することができると共に、車輪から出力部材6に伝達された振動や衝撃は、両方の転がり軸受39、39に同時に同様の態様で負荷されるため、どちらの転がり軸受39、39にも偏荷重が作用するのを防止することができ、回転精度、耐久性の向上を図ることができる。また、回転音の騒音発生も抑制することができる。
モータ2は、図3(a)に示すように、ハウジング4の円筒部7に固定されたステータ40と、ロータ支持部材41によって取り付けられたロータ42との間にラジアルギャップを設けたラジアルギャップ型のブラシレスDCモータで構成されている。
As shown in FIG. 3A, the
ロータ支持部材41は、ロータ42の内径部に嵌合された円筒支持部41aと、この円筒支持部41aから隔壁12に沿って径方向内方に延びる円板部41bと、この円板部41bの内端部に形成された円筒固定部41cを備えている。ロータ支持部材41は、円筒固定部41cに係止されたキー41dを介して入力軸5に固定されている。
The
隔壁部材10のセンター孔11とロータ支持部材41の円筒固定部41cとの間に形成される環状空間にはオイルシール43が装着されている。このオイルシール43は、図3(b)に拡大して示すように、芯金44と、この芯金44に接合されたシール部材45とからなる一体型のオイルシールで構成されている。芯金44は、オーステナイト系ステンレス鋼板や冷間圧延鋼板等、鋼板からプレス加工にて形成されている。
An
一方、シール部材45はACM等の合成ゴムからなり、加硫接着によって芯金44に一体に接合されている。このシール部材45は、円筒固定部41cの外径面に摺接される主リップ45aと、インナー側に傾斜して延びる副リップ45bを一体に有し、主リップ45aには、所定のリップ緊迫力を確保するためにガータースプリング45cが外嵌されている。このオイルシール43によって、減速機3側の潤滑油がモータ2側に移動することが防止され、モータ2側はドライ状態に保持されるので、潤滑油がロータ42の回転の妨げとなることが回避される。なお、シール部材45の材質としては、ACM以外にも、例えば、耐熱性に優れたHNBR、EPDM等をはじめ、FKM、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。
On the other hand, the
モータ2および減速機3は、図3(a)に示すように、入力軸5の後端部(インナー側の端部)を除き、ハウジング4の円筒部7の軸方向長さの範囲内に収まるので、その円筒部7の後端部にOリング46を介して装着されるカバー47によって閉塞されている。このOリング46はACM等の合成ゴムからなる。
As shown in FIG. 3A, the
カバー47の中心部には回転センサー48が配設されている。この回転センサー48はレゾルバであり、そのセンサーステータ48aがカバー47に固定され、センサーロータ48bが入力軸5に取り付けられている。
A
このセンサーステータ48aのリード線(図示せず)が、外部に設けられたコネクタ差込部(図示せず)に接続される。回転センサー48としては、レゾルバの他に、ホール素子等を用いることができる。この回転センサー48によって検出された入力軸5の回転角度は、図示しない信号線ケーブルを経て制御回路に入力され、モータ2の回転制御に用いられる。
A lead wire (not shown) of the sensor stator 48a is connected to a connector insertion portion (not shown) provided outside. As the
ここで、本実施形態では、図2(a)に示すように、出力部材6は、アウター側の端部に形成された結合軸部31と、この結合軸部31のインナー側に大径に形成された環状基部33と、この環状基部33から径方向外方に突設された一対のフランジ34、35を備え、図4に拡大して示すように、出力部材6の環状基部33がACM等の合成ゴムからなるOリング49を介してハブ輪13の小径段部13bに嵌挿されている。そして、一対のフランジ34、35と、これら一対のフランジ34、35の相互を軸方向に連結するブリッジ36からなる保持部50の側面50aが内輪14の大端面14bに突き合わせ状態で当接されている。具体的には、内輪14の大端面14bが、ピニオンピン30の挿入孔に重合するように出力部材6の保持部50の側面50aと突き合わせ状態で当接されている。これにより、従来の装置に比べ、内輪14の径を大きくして一段大径の位置で出力部材6に突き当てることができ、車輪用軸受装置1の剛性を確保しつつ有効にスペースを利用し、軸方向スペースを短縮することができると共に、入力軸5の回転精度およびこの入力軸5を支持する軸受の耐久性の向上を図ったインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置を提供することができる。
Here, in this embodiment, as shown in FIG. 2A, the
なお、ピニオンギヤ28を支持するピニオンピン30がフランジ34の端面から突出しないように同一面か、僅かに凹んだ状態で嵌挿されている。これにより、内輪14と大端面14bと保持部50の側面50aとの当接を妨げることがなく、適正な突き合わせ状態を維持することができる。
The
また、車輪用軸受装置の外方部材と駆動軸(出力部材)の肩部との間にオイルシールが装着されていた従来の装置と異なり、シール21が内輪14の外径に摺接されているため、軸方向のスペースを一層短縮することができると共に、単一のシール21によって軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、減速機3側から潤滑油やコンタミ等が軸受内部に侵入するのを防止することができるので、シール摺接による回転トルクを低減することができる。
Unlike the conventional device in which an oil seal is mounted between the outer member of the wheel bearing device and the shoulder of the drive shaft (output member), the
さらに、出力部材6の環状基部33がOリング49を介してハブ輪13の小径段部13bに嵌挿されていると共に、外方部材17がOリング51を介してハウジング4の前端部8に嵌挿されているので、外部から雨水等の浸入を防止すると共に、減速機3内の潤滑油の外部への漏洩を防止でき、周辺環境を汚染されるのを防止することができる。これらのOリング49、51はACM等の合成ゴムで構成されている。
Further, the
なお、図5に示すように、出力部材6の環状基部33の角部とハブ輪13の小径段部13bの端部との間にOリング49を介装しても良い。これにより、環状基部33の外周面にOリング49を装着する環状溝の加工を省略することができ、加工工程の簡略化と共に、組立を簡便化することができ、低コスト化を図ることができる。
As shown in FIG. 5, an O-
本発明に係るインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置は以上のように構成され、次に、図1を用いて、その作用について説明する。 The in-wheel type motor-equipped wheel bearing device according to the present invention is configured as described above, and the operation thereof will be described with reference to FIG.
運転席のアクセルが作動されることによってモータ2が駆動されると、そのロータ42の回転と一体に入力軸5が回転され、減速機3にモータ出力が入力される。減速機3は、サンギヤ26が入力軸5と一体に回転すると、ピニオンギヤ28が自転しつつ公転する。この公転速度でピニオンギヤ28が減速回転することにより、出力部材6を所定の減速比からなる減速出力で回転させる。すると、出力部材6の結合軸部31と一体に車輪用軸受装置1の内方部材15が回転され、ハブ輪13に取り付けられた車輪が駆動される。
When the accelerator of the driver's seat is operated to drive the
入力軸5は、ピニオンギヤ28の両側において、それぞれ一対の転がり軸受39、39によって支持されて回転する。これらの転がり軸受39、39は、いずれも出力部材6と一体のフランジ34、35に取り付けられているので、前述したように、車輪から車輪用軸受装置1を経て出力部材6に伝達されるラジアル方向の振動や衝撃は、両方の転がり軸受39、39に同時に同様の態様で負荷され、いずれの転がり軸受39、39も偏荷重が作用するのを回避できる。
The
また、ピニオンギヤ28のピニオンピン30は、その両端部が一対のフランジ34、35によって支持されているので、支持剛性が高くなり、ピニオンギヤ28とリングギヤ27およびサンギヤ26との良好な噛合を得ることができ、耐久性を向上させることができる。
Further, since both ends of the
図6は、本発明に係るインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置の第2の実施形態を示す縦断面図、図7は、図6の減速機の変形例を示す要部拡大図、図8は、図6の車輪用軸受装置の変形例を示す要部拡大図、図9は、図8の車輪用軸受装置の変形例を示す要部拡大図、図10は、図9の車輪用軸受装置の変形例を示す要部拡大図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態と基本的には車輪用軸受装置とハウジングの構成が一部異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。 FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the in-wheel motor-equipped wheel bearing device according to the present invention, FIG. 7 is an enlarged view of a main part showing a modification of the speed reducer in FIG. FIG. 9 is an enlarged view of a main part showing a modification of the wheel bearing device in FIG. 6, FIG. 9 is an enlarged view of a main part showing a modification of the wheel bearing device in FIG. 8, and FIG. 10 is a wheel bearing in FIG. It is a principal part enlarged view which shows the modification of an apparatus. In this embodiment, the wheel bearing device and the housing are basically partially different from the embodiment described above, and the same reference numerals are given to the same parts or parts having the same function. Detailed description will be omitted.
このインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置は、車輪(図示せず)を回転自在に支持する車輪用軸受装置52と、回転駆動源としてのモータ2と、このモータ2の回転を減速して後述するハブ輪13に伝達する減速機3と、この減速機3とモータ2を収容するハウジング53を主要な構成要素とし、車輪の中心軸O上に配置されている。車輪用軸受装置52のハブ輪13は、減速機3の入力軸5と同軸の出力部材6によって回転される。
This in-wheel type motor-equipped wheel bearing device includes a
ハウジング53は、円筒部7と、そのアウター側の端部に前端部54を備え、中心部が開放され、この開口部55に車輪用軸受装置52の外方部材56が嵌合され、車体取付フランジ56aが固定ボルト17cによって前端部54に締結されている。
The
ハウジング53の前端部54の内側に、開口部55と同軸状に隔壁基部54aが形成され、さらにこの隔壁基部54aにカップ状の隔壁部材10が一体に形成されている。これにより、部品点数を削減して組立工程が簡易化でき、低コスト化を図ることができる。また、隔壁部材10の中心部にはセンター孔11が形成され、このセンター孔11がロータ支持部材41の支持円筒部41cの外径面に環状空間を介して臨んでいる。隔壁基部54aと、この隔壁基部54aに一体に形成された隔壁部材10によって隔壁12’が構成されている。隔壁12’は、ハウジング53の内部を外径側のモータ2の収容空間と、内径側の減速機3の収容空間を区画する機能を備えている。
A
車輪用軸受装置52は駆動輪用の第3世代と称され、ハブ輪13と、このハブ輪13に圧入された内輪14とからなる内方部材15と、この内方部材15に複列の転動体16、16を介して外挿された外方部材56とを備えている。
The
外方部材56は、外周にハウジング53の前端部54に固定ボルト17cを介して取り付けられる車体取付フランジ56aを一体に有し、内周に複列の外側転走面17a、17aが一体に形成されている。この外方部材56はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面17a、17aが高周波焼入れによって58〜64HRCの範囲に表面が硬化処理されている。
The
また、外方部材56と内方部材15との間に形成される環状空間の開口部にシール20、21が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、減速機3側から潤滑油やコンタミ等が軸受内部に侵入するのを防止している。
In addition, seals 20 and 21 are attached to the opening of the annular space formed between the
本実施形態では、減速機3は遊星ギヤ形式のものであり、入力軸5と出力部材6、入力軸5の外径面に一体に形成されたサンギヤ26、このサンギヤ26の外周において、隔壁基部54aと隔壁部材10との境界部分の内径面に沿って配置され、ノックピン(図示せず)および止め輪57で固定されたリングギヤ27、これらリングギヤ27とサンギヤ26の間に周方向に等間隔をおいて配置されたピニオンギヤ28とによって構成されている。
In this embodiment, the
ここで、車輪用軸受装置52を構成する外方部材56は、前述した実施形態のものと異なり、車体取付フランジ56aが径方向外方に大径化され、その外径部にパイロット部58が形成されている。このパイロット部58の外径d0は、ハウジング53における前端部54の隔壁基部54aの内径d1またはリングギヤ27の外径よりも大径に設定されている。そして、このパイロット部58にハウジング53の前端部54の開口部55がOリング51を介して嵌合されている。これにより、車両のアウター側から減速機3のリングギヤ27を組み立てる場合、必要となるギヤ油浴槽の蓋が不要となって部品点数の削減ができ、作業効率の向上と低コスト化が可能となるだけでなく、軸方向のスペースが短縮できる。
Here, the
図7に、図6の減速機3の変形例を示す。前述した実施形態と同様、車体取付フランジ56aの外径部にパイロット部58が形成され、このパイロット部58にハウジング53の前端部54の開口部55がOリング51を介して嵌合されている。そして、リングギヤ27の抜け止め用の止め輪57が廃止され、外方部材56の車体取付フランジ56aのインナー側の側面59にリングギヤ27が当接されている。これにより、リングギヤ27またはピニオンギヤ28に捩り角を付けた場合、リングギヤ27がそのスラスト分力によって抜け出してくるところ、車体取付フランジ56aの側面59によってリングギヤ27の抜け出しを防止することができる。したがって、組立時に、車体取付フランジ56aの側面59がリングギヤ27に必ずしも当接していなくても良く、僅かなすきまを介して対峙させていても良い。
FIG. 7 shows a modification of the
図8は、図6の車輪用軸受装置52の変形例である。なお、この実施形態は、前述した実施形態と基本的には左右の転動体の仕様が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
FIG. 8 is a modification of the
車輪用軸受装置60は駆動輪用の第3世代と称され、ハブ輪13と、このハブ輪13に圧入された内輪61とからなる内方部材62と、この内方部材62に複列の転動体16、16aを介して外挿された外方部材63とを備えている。
The
ハブ輪13は、アウター側の端部に車輪取付フランジ18を一体に有し、外周に一方の内側転走面13aと、この内側転走面13aから軸方向に延びる小径段部13bが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション13cが形成されている。内輪61は、外周に他方の内側転走面61aが形成され、ハブ輪13の小径段部13bに所定のシメシロを介して圧入されている。この内輪61はSUJ2等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。
The
外方部材63は、外周にハウジング53の前端部54に固定ボルト17cを介して取り付けられる車体取付フランジ56aを一体に有し、内周に内方部材62の内側転走面13a、61aに対向する複列の外側転走面17a、63aが一体に形成されている。これら両転走面17a、13aおよび63a、61a間には保持器19、19aに複列の転動体16、16aが転動自在に収容されている。
The
外方部材63はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面17a、63aが高周波焼入れによって58〜64HRCの範囲に表面が硬化処理されている。
The
また、外方部材63と内方部材62との間に形成される環状空間の開口部にシール20、21’が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、減速機3側から潤滑油やコンタミ等が軸受内部に侵入するのを防止している。なお、インナー側のシール21’は、基本的には前述したシール21を大径にしただけで、内部構造等の仕様は同様である。
Further, seals 20 and 21 ′ are attached to the opening portion of the annular space formed between the
ここで、本実施形態では、複列の転動体16、16aのうちインナー側の転動体16aのピッチ円直径PCDiがアウター側の転動体16のピッチ円直径PCDoよりも大径に設定されている(PCDi>PCDo)。そして、このピッチ円直径PCDo、PCDiの違いにより、左右の転動体16、16aの個数は同じであるが、インナー側の転動体16aの直径diがアウター側の転動体16の直径doよりも大径に設定されている。
Here, in this embodiment, the pitch circle diameter PCDi of the inner
こうした構成の車輪用軸受装置60では、インナー側の転動体16aのピッチ円直径PCDiがアウター側の転動体16のピッチ円直径PCDoをよりも大径に設定され、その分、転動体16、16aの個数は同じであるが、インナー側の転動体16aの直径diがアウター側の転動体16の直径doよりも大径に設定されているため、有効に軸受スペースを活用してアウター側に比べインナー側の軸受寿命を増大させることができ、軸受の長寿命化を図ることができる。また、内輪61の径を大きくして一段大径の位置で出力部材6に突き当てることができ、車輪用軸受装置60の剛性を確保しつつ軸方向スペースを短縮することができる。
In the
図9は、図8の車輪用軸受装置60の変形例である。車輪用軸受装置64は駆動輪用の第3世代と称され、ハブ輪13と、このハブ輪13に圧入された内輪65とからなる内方部材66と、この内方部材66に複列の転動体16、16を介して外挿された外方部材67とを備えている。
FIG. 9 is a modification of the
ハブ輪13は、アウター側の端部に車輪取付フランジ18を一体に有し、外周に一方の内側転走面13aと、この内側転走面13aから軸方向に延びる小径段部13bが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション13cが形成されている。内輪65は、外周に他方の内側転走面65aが形成され、ハブ輪13の小径段部13bに所定のシメシロを介して圧入されている。この内輪65はSUJ2等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。
The
外方部材67は、外周にハウジング53の前端部54に固定ボルト17cを介して取り付けられる車体取付フランジ56aを一体に有し、内周に内方部材66の内側転走面13a、65aに対向する複列の外側転走面17a、67aが一体に形成されている。これら両転走面17a、13aおよび67a、65a間には保持器19、19bに複列の転動体16、16が転動自在に収容されている。
The
外方部材67はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面17a、67aが高周波焼入れによって58〜64HRCの範囲に表面が硬化処理されている。
The
また、外方部材67と内方部材66との間に形成される環状空間の開口部にシール20、21’が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、減速機3側から潤滑油やコンタミ等が軸受内部に侵入するのを防止している。
Further, seals 20 and 21 ′ are attached to the opening of the annular space formed between the
ここで、本実施形態では、複列の転動体16、16のうちインナー側の転動体16のピッチ円直径PCDiがアウター側の転動体16のピッチ円直径PCDoよりも大径に設定されている(PCDi>PCDo)。そして、このピッチ円直径PCDo、PCDiの違いにより、左右の転動体16、16のサイズは同じであるが、インナー側の転動体16の個数がアウター側の転動体16の個数よりも多く設定されている。
Here, in the present embodiment, the pitch circle diameter PCDi of the inner
こうした構成の車輪用軸受装置64では、インナー側の転動体16のピッチ円直径PCDiがアウター側の転動体16のピッチ円直径PCDoをよりも大径に設定され、その分、転動体16、16のサイズは同じであるが、インナー側の転動体16の個数がアウター側の転動体16の個数よりも多く設定されているため、有効に軸受スペースを活用してアウター側に比べインナー側部分の軸受剛性を増大させることができ、軸受の高剛性化を図ることができる。
In the
図10は、図9の車輪用軸受装置64の変形例である。車輪用軸受装置68は駆動輪用の第3世代と称され、ハブ輪69と、このハブ輪69に圧入された内輪65とからなる内方部材70と、この内方部材70に複列の転動体16、16を介して外挿された外方部材67とを備えている。
FIG. 10 is a modification of the
ハブ輪69は、アウター側の端部に車輪取付フランジ18を一体に有し、外周に一方の内側転走面13aと、この内側転走面13aから軸方向に延びる小径段部13bが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション13cが形成されている。このハブ輪69はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面13aをはじめ、車輪取付フランジ18のインナー側の基部18bから小径段部13bに亙って高周波焼入れによって58〜64HRCの範囲に表面が硬化処理されている。
The
ここで、本実施形態では、車輪取付フランジ18の周方向等配位置にホイールボルト71が締結されるボルト孔71aが形成されている。そして、ハブ輪69の車輪取付フランジ18にブレーキロータ72およびホイール73を装着した後にホイールボルト71によって固定されている。これにより、ホイールボルト71のねじ部に打ち傷等の不具合が発生した場合、市場にて容易に交換することが可能となるばかりでなく、従来のように、市場でのボルト交換のために、車輪取付フランジ18のインナー側のスペースを確保する必要がなくなり、補修性が向上すると共に、その分軸方向スペースを削減することができ、剛性を確保しつつ軽量・コンパクト化を図ることができる。
Here, in the present embodiment, bolt holes 71 a to which the
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to such an embodiment, and is merely an example, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Of course, the scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further, the equivalent meanings described in the scope of claims and all modifications within the scope of the scope of the present invention are included. Including.
本発明に係るインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置は、車輪用軸受装置と減速機とモータとが組み合わされ、車輪用軸受装置が、回転側部材となる内方部材と、固定側部材となる外方部材を備えた第1世代乃至第3世代構造に適用できる。 The wheel bearing device with a built-in in-wheel motor according to the present invention is a combination of a wheel bearing device, a speed reducer, and a motor, and the wheel bearing device becomes an inner member serving as a rotating member and a stationary member. The present invention can be applied to first generation to third generation structures provided with outer members.
1、52、60、64、68 車輪用軸受装置
2 モータ
3 減速機
4、53 ハウジング
5 入力軸
6 出力部材
7 円筒部
8、54 ハウジングの前端部
8a、54a 隔壁基部
9、55 ハウジングの開口部
10 隔壁部材
11 隔壁部材のセンター孔
12、12’ 隔壁
13、69 ハブ輪
13a、14a、61a、65a 内側転走面
13b 小径段部
13c、31a セレーション
14、61、65 内輪
14b 大端面
15、62、66、70 内方部材
16、16a 転動体
17、56、63、67 外方部材
17a、63a、67a 外側転走面
17b、56a 車体取付フランジ
17c 固定ボルト
18 車輪取付フランジ
18a ハブボルト
18b 車輪取付フランジのインナー側の基部
19、19a、19b 保持器
20 アウター側のシール
21、21’ インナー側のシール
22、24、44 芯金
23、25、45 シール部材
23a サイドリップ
23b ダストリップ
23c、25b グリースリップ
25a、45a 主リップ
25c、45c ガータースプリング
26 サンギヤ
27 リングギヤ
27a ノックピン
28 ピニオンギヤ
29 針状ころ軸受
30 ピニオンピン
30a 係止孔
31 結合軸部
31b 雄ねじ
32 固定ナット
33 環状基部
34、35 フランジ
35a ねじ孔
36 ブリッジ
37 軸孔
38 スラスト板
39 転がり軸受
40 ステータ
41 ロータ支持部材
41a 円筒支持部
41b 円板部
41c 円筒固定部
41d キー
42 ロータ
43 オイルシール
45b 副リップ
46、49、51 Oリング
47 カバー
48 回転センサー
48a センサーステータ
48b センサーロータ
50 保持部
50a 保持部の側面
57 止め輪
58 外方部材のパイロット部
59 車体取付フランジのインナー側の側面
71 ホイールボルト
71a ボルト孔
72 ブレーキロータ
73 ホイール
101 車輪用軸受装置
102 モータ
103 減速機
104 モータケーシング
105 ステータ
106 出力軸
107 ロータ
108 転がり軸受
109 キャップ
110 偏心軸
111 入力軸
111a スプライン
112 減速機ケーシング
112a 固定ボルト
113 外ピン
114 駆動軸
115 内ピン
116、117、120、122 転がり軸受
118、119 曲線板
121 カウンターウェイト
123 ハブ輪
123a、124a 内側転走面
123b 小径段部
123c、132a セレーション
124 内輪
125 内方部材
126 ボール
127 外方部材
127a 外側転走面
127b 車体取付フランジ
128 車輪取付フランジ
129 保持器
130 フランジ部
131 肩部
132 軸部
133 固定ナット
134 オイルシール
d0 外方部材のパイロット部の外径
d1 ハウジングの隔壁基部の内径
di インナー側の転動体の直径
do アウター側の転動体の直径
O 駆動輪の中心軸
PCDi インナー側の転動体のピッチ円直径
PCDo アウター側の転動体のピッチ円直径
1, 52, 60, 64, 68 Wheel bearing device 2 Motor 3 Reducer 4, 53 Housing 5 Input shaft 6 Output member 7 Cylindrical portion 8, 54 Housing front end 8a, 54a Bulkhead base 9, 55 Housing opening 10 Bulkhead member 11 Center hole 12, 12 'of bulkhead member Bulkhead 13, 69 Hub wheel 13a, 14a, 61a, 65a Inner rolling surface 13b Small diameter step 13c, 31a Serration 14, 61, 65 Inner ring 14b Large end surface 15, 62 , 66, 70 Inner member 16, 16a Rolling elements 17, 56, 63, 67 Outer member 17a, 63a, 67a Outer rolling surface 17b, 56a Car body mounting flange 17c Fixing bolt 18 Wheel mounting flange 18a Hub bolt 18b Wheel mounting flange Base portion 19, 19a, 19b on the inner side of the cage 20 Seal 20 on the outer side, 21 ' -Side seal 22, 24, 44 Core 23, 25, 45 Seal member 23a Side lip 23b Dustrip 23c, 25b Grease lip 25a, 45a Main lip 25c, 45c Garter spring 26 Sun gear 27 Ring gear 27a Knock pin 28 Pinion gear 29 Needle-shaped Roller bearing 30 Pinion pin 30a Locking hole 31 Coupling shaft portion 31b Male screw 32 Fixing nut 33 Annular base 34, 35 Flange 35a Screw hole 36 Bridge 37 Shaft hole 38 Thrust plate 39 Rolling bearing 40 Stator 41 Rotor support member 41a Cylindrical support portion 41b Disk part 41c Cylindrical fixing part 41d Key 42 Rotor 43 Oil seal 45b Sub lip 46, 49, 51 O-ring 47 Cover 48 Rotation sensor 48a Sensor stator 48b Sensor rotor 50 Holding part 50a Side surface 57 of retaining portion Retaining ring 58 Pilot portion 59 of outer member Side surface 71 on the inner side of the vehicle body mounting flange Wheel bolt 71a Bolt hole 72 Brake rotor 73 Wheel 101 Wheel bearing device 102 Motor 103 Reduction gear 104 Motor casing 105 Stator 106 Output shaft 107 Rotor 108 Rolling bearing 109 Cap 110 Eccentric shaft 111 Input shaft 111a Spline 112 Reducer casing 112a Fixing bolt 113 Outer pin 114 Drive shaft 115 Inner pins 116, 117, 120, 122 Rolling bearing 118, 119 Curved plate 121 Counterweight 123 Hub wheel 123a, 124a Inner rolling surface 123b Small diameter step portion 123c, 132a Serration 124 Inner ring 125 Inner member 126 Ball 127 Outer member 127a Outer rolling surface 12 b Car body mounting flange 128 Wheel mounting flange 129 Cage 130 Flange portion 131 Shoulder portion 132 Shaft portion 133 Fixing nut 134 Oil seal d0 Outer member pilot portion outer diameter d1 Housing partition wall base inner diameter di Inner side rolling element Diameter do Diameter of outer rolling element O Driving wheel central axis PCDi Pitch circle diameter of inner rolling element PCDo Pitch diameter of outer rolling element
Claims (10)
前記車輪の中心軸に対して同軸上に配置されるモータと、
このモータの出力によって駆動される入力軸を備えた遊星歯車減速機と、
円筒部と、そのアウター側の端部にその中心部が開放された前端部を有し、前記遊星歯車減速機とモータが収容されるハウジングとを備え、
このハウジングの前端部の開口部に前記車輪用軸受装置の外方部材が嵌合され、固定ボルトによって前記前端部に締結されると共に、
前記入力軸が前記遊星歯車減速機の軸方向両側に一対の転がり軸受によって支持されたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置であって、
前記車輪用軸受装置が、外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
一端部に前記車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備えたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置において、
前記内輪の大端面が、前記遊星歯車減速機を構成するピニオンピンの挿入孔に重合するように前記遊星歯車減速機を構成する出力部材の保持部の側面と突き合わせ状態で当接されていることを特徴とするインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置。 A wheel bearing device for rotatably supporting the wheel;
A motor disposed coaxially with respect to the central axis of the wheel;
A planetary gear reducer having an input shaft driven by the output of the motor;
A cylindrical portion, and a front end portion whose central portion is opened at an end portion on an outer side thereof, and a housing in which the planetary gear reducer and a motor are accommodated,
An outer member of the wheel bearing device is fitted into the opening of the front end portion of the housing and fastened to the front end portion by a fixing bolt,
The in-wheel type motor-integrated wheel bearing device in which the input shaft is supported by a pair of rolling bearings on both axial sides of the planetary gear reducer,
The wheel bearing device has an outer member integrally formed with a vehicle body mounting flange on the outer periphery, and a double row outer rolling surface is integrally formed on the inner periphery;
A hub wheel integrally having a wheel mounting flange for mounting the wheel at one end and having a small-diameter step portion extending in the axial direction on the outer periphery, and at least one inner ring press-fitted into the small-diameter step portion of the hub ring An inner member in which a double row inner rolling surface facing the outer rolling surface of the double row is formed on the outer periphery,
In the in-wheel type motor built-in wheel bearing device comprising this inner member and a double row rolling element accommodated between both rolling surfaces of the inner member and the outer member,
The large end surface of the inner ring is in contact with the side surface of the holding portion of the output member constituting the planetary gear speed reducer so as to overlap with the insertion hole of the pinion pin constituting the planetary gear speed reducer. An in-wheel motor-equipped wheel bearing device characterized by the above.
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