CN102438852A - 轮内马达 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种轮内马达。电动车辆驱动装置(10)包括第一马达(11)、第二马达(12)、第一行星齿轮机构(20)、第二行星齿轮机构(30)、离合器装置(40)和车轮轴承(50)。第一行星齿轮机构(20)是单小齿轮式的行星减速装置。第二行星齿轮机构(30)是双小齿轮式的行星减速装置。第一马达(11)与第一太阳轮(21)和第二太阳轮(31)相连结。第二马达(12)与第一齿圈(24)相连结。离合器装置(40)与第一行星轮架(23)相连结。第二行星轮架(33)与第一齿圈(24)相连结。第二齿圈(34)与车轮轴承(50)相连结。
Description
技术领域
本发明涉及一种驱动电动车辆的轮内马达(in-wheelmotor)。
背景技术
特别将电动车辆驱动装置中直接驱动车轮的装置称作轮内马达。这里所说的轮内马达是设在电动车辆所具有的车轮的附近的驱动装置。另外,轮内马达并不一定要收纳在车轮的内部。轮内马达须配置在车轮的内部或车轮附近。但是,车轮的内部、车轮附近是比较狭窄的空间。因此,要求轮内马达小型化。
有具有减速机构的方式的轮内马达和没有减速机构的直接传动(direct drive)方式的轮内马达。具有减速机构的方式的轮内马达易于在电动车辆的起步加速时、爬坡时(上坡道时)确保充分的转矩,以驱动电动车辆。但是,具有减速机构的方式的轮内马达由于经由减速机构将转矩传递给车轮,因此产生减速机构上的摩擦损耗。具有减速机构的方式的轮内马达的马达的输出轴的转速始终比车轮的转速快。因此,具有减速机构的方式的轮内马达特别是在电动车辆以高速行驶时,因减速机构上的摩擦损耗而使能量损耗增加。
另一方面,直接传动方式的轮内马达不经由减速机构地将转矩传递给车轮,因此能够减少能量的损耗。但是,直接传动方式的轮内马达不能利用减速机构放大转矩。由此,直接传动方式的轮内马达难以在电动车辆的起步加速时、爬坡时确保充分的转矩,以驱动电动车辆。作为用于确保充分的转矩以驱动电动车辆的技术,例如在专利文献1中公开了一种不是轮内马达、包括两个马达和含有行星齿轮机构的减速机构的技术。
专利文献1:日本特开2005-081932号公报
发明要解决的问题
专利文献1所公开的技术具有动力循环路径。专利文献1所公开的技术在动力循环路径内先将转矩转换成电力,再将该电力转换成转矩。因此,专利文献1所公开的技术需要在动力循环路径中具有发电机和马达。但是,如上所述,轮内马达要求电动车辆驱动装置的小型化,很难在车轮附近确保用于设置发电机和马达的空间。另外,专利文献1所公开的技术将动力转换成电力,然后再将电力转换成动力。因此,专利文献1所公开的技术在能量转换时产生能量的损耗。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而做成的,目的在于提供一种能够为了驱动电动车辆而确保充分的转矩,且能降低能量的损耗的轮内马达。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题而达到目的,本发明的轮内马达的特征在于,包括:第一马达;第二马达;第一太阳轮,其与上述第一马达相连结;第一小齿轮,其与上述第一太阳轮啮合;第一行星轮架,其以使上述第一小齿轮能够自转且使上述第一小齿轮能够以上述第一太阳轮为中心公转的方式保持上述第一小齿轮;离合器装置,其能够限制上述第一行星轮架的旋转;第一齿圈,其与上述第一小齿轮啮合,且与上述第二马达相连结;第二太阳轮,其与上述第一马达相连结;第二小齿轮,其与上述第二太阳轮啮合;第三小齿轮,其与上述第二小齿轮啮合;第二行星轮架,其以使上述第二小齿轮和上述第三小齿轮分别能够自转且使上述第二小齿轮和上述第三小齿轮能以上述第二太阳轮为中心公转的方式,保持上述第二小齿轮和上述第三小齿轮,并且与上述第一齿圈相连结;第二齿圈,其与上述第三小齿轮啮合,且与电动车辆的车轮相连结。
根据上述结构,第一技术方案的轮内马达能够实现第一变速状态和第二变速状态这两种变速状态。在第一变速状态下,第一马达工作,第二马达不工作,离合器装置为卡合状态。在第一变速状态下,第一技术方案的轮内马达的转矩的一部分从第二行星轮架返回到第一齿圈,此外传递到第一齿圈的转矩经由第一太阳轮传递给第二太阳轮。即,第一技术方案的轮内马达的转矩是循环的。由此,第一技术方案的轮内马达能够实现更大的变速比。即,第一技术方案的轮内马达在处于第一变速状态时,能够将比第一马达输出的转矩大的转矩传递给车轮。
在第二变速状态下,第一马达和第二马达工作,离合器装置为非卡合状态。第一技术方案的轮内马达在处于第二变速状态时,通过改变自第二马达输出的转矩的角速度,能够连续地改变变速比。由此,第一技术方案的轮内马达能够减小第一马达的角速度与成为输出轴的第二齿圈的角速度间的差值。由此,第一技术方案的轮内马达能够降低摩擦损耗。
另外,为了解决上述问题而达到目的,本发明的轮内马达的特征在于,包括:第一马达;第二马达;第一太阳轮,其与上述第一马达相连结;第一小齿轮,其与上述第一太阳轮啮合;第一行星轮架,其以使上述第一小齿轮能够自转且使上述第一小齿轮能以上述第一太阳轮为中心公转的方式保持上述第一小齿轮;第一齿圈,其与上述第一小齿轮啮合,且与电动车辆的车轮相连结;第二太阳轮,其与上述第一马达相连结;第二小齿轮,其与上述第二太阳轮啮合;第三小齿轮,其与上述第二小齿轮啮合;第二行星轮架,其以使上述第二小齿轮和上述第三小齿轮分别能够自转且使上述第二小齿轮和上述第三小齿轮能够以上述第二太阳轮为中心公转的方式,保持上述第二小齿轮和上述第三小齿轮;离合器装置,其能够限制上述第二行星轮架的旋转;第二齿圈,其与上述第三小齿轮啮合,且与上述第一行星轮架相连结,且与上述第二马达相连结。
根据上述结构,第二技术方案的轮内马达能够实现第一变速状态和第二变速状态这两种变速状态。在第一变速状态下,第一马达工作,第二马达不工作,离合器装置为卡合状态。在第一变速状态下,第二技术方案的轮内马达的转矩的一部分从第一行星轮架返回到第二齿圈,传递到第二齿圈的转矩经再由第二太阳轮传递给第一太阳轮。即,第二技术方案的轮内马达的转矩是循环的。由此,第二技术方案的轮内马达能够实现更大的变速比。即,第二技术方案的轮内马达在处于第一变速状态时,能够将比第一马达输出的转矩大的转矩传递给车轮。
在第二变速状态下,第一马达和第二马达工作,离合器装置为非卡合状态。第二技术方案的轮内马达能够在第二变速状态时,通过改变自第二马达输出的转矩的角速度,连续地改变变速比。由此,第二技术方案的轮内马达能够减小第一马达的角速度与成为输出轴的第一齿圈的角速度间的差值。由此,第二技术方案的轮内马达能够降低摩擦损耗。
本发明的轮内马达优选:上述第一马达和上述第二马达组装在外壳中,上述外壳包括:第一壳体,其具有用于定位上述第一马达的第一马达插入部和用于定位上述第二马达的第二马达插入部,且该第一马达插入部与该第二马达插入部彼此独立;第二壳体及第三壳体,它们安装于上述第一壳体,上述第一马达的定子铁心插入在上述第一马达插入部中并被定位,并且利用上述第二壳体以按压该第一马达的定子铁心的状态保持该定子铁心,且上述第二马达的定子铁心插入在上述第二马达插入部中而被定位,并且利用上述第三壳体以按压该第二马达的定子铁心状态保持该定子铁心。
该轮内马达的第一壳体具有第一马达插入部和第二马达插入部,该第一马达插入部和第二马达插入部彼此独立,因此与一体地形成这些马达插入部的结构相比,能够缩短各马达插入部的轴向长度。由此,能够缩小马达(定子铁心)的定位所需的高精度的内径加工区域,因此具有外壳的加工容易进行的优点。另外,能够缩短马达与马达插入部相配合的配合面,因此具有马达的组装工序容易进行的优点。
优选本发明的轮内马达包括:外圈,其固定于用于组装上述第一马达和上述第二马达的外壳,沿内周面的周向形成有第一轨道和第二轨道;多个第一滚动体,其在上述第一轨道上滚动;多个第二滚动体,其在上述第二轨道上滚动;第一保持器,其用于支承上述第一滚动体;第二保持器,其用于支承上述第二滚动体;第一内圈,其在外周面上沿周向形成有供第一滚动体滚动的第三轨道,在内周面上形成有内齿轮;车轮支承部,其形成在上述第一内圈的端部,设有用于安装车轮的多个安装位置;第二内圈,其内周面与上述第一内圈的外周面接触,在外周面上沿周向形成有供上述第二滚动体滚动的第四轨道。
该轮内马达在第一内圈的内周面上形成有内齿轮,因此与分别单独地形成内齿轮和轴承的情况相比,能够缩短轴向长度。另外,在上述结构中,外圈固定于外壳,第一内圈与内齿轮一起旋转。因而,本发明的车轮轴承能够应用在外圈固定而内圈旋转的方式中。另外,通过将内圈分开成第一内圈和第二内圈,能够易于适当地对车轮轴承加压。
优选在本发明的轮内马达中,上述离合器装置包括:第一构件;第二构件,其能够相对于上述第一构件旋转;多个楔块(sprag),当第一方向的转矩作用于上述第二构件时,该楔块在上述第一构件与上述第二构件之间传递转矩,当与上述第一方向相反的第二方向的转矩作用于上述第二构件时,该楔块在上述第一构件与上述第二构件之间不传递转矩,该离合器装置能够限制上述第一行星轮架的旋转,上述第一方向是上述第一马达为了使上述电动车辆前进而输出转矩,且上述第二马达未工作时上述第二构件旋转的方向。
根据上述结构,该轮内马达的上述离合器装置通过采用楔块作为摩擦卡合构件,能够将楔块比圆柱状的凸轮(异形楔块、cam)的数量多地配置在第一构件与第二构件之间。因此,能够使上述离合器装置的扭矩容量比配置有圆柱状的凸轮的超越离合器装置的扭矩容量大。结果,能在第一构件与第二构件之间传递的力的大小更大,因此能够较大地设定向车轮输出的转矩的最大值。
优选在本发明的轮内马达中,上述离合器装置包括:第一构件;第二构件,其能相对于上述第一构件旋转;多个楔块,当第一方向的转矩作用于上述第二构件时,该楔块在上述第一构件与上述第二构件之间传递转矩,当与上述第一方向相反的第二方向的转矩作用于上述第二构件时,该楔块在上述第一构件与上述第二构件之间不传递转矩,该离合器装置能够限制上述第二行星轮架的旋转,上述第一方向是上述第一马达为了使上述电动车辆前进而输出转矩,且上述第二马达未工作时上述第二构件旋转的方向。
根据上述结构,该轮内马达的上述离合器装置通过采用楔块作为摩擦卡合构件,能够将楔块比圆柱状的凸轮的数量多地配置在第一构件与第二构件之间。因此,能够使上述离合器装置的扭矩容量比配置有圆柱状的凸轮的超越离合器装置的扭矩容量大。结果,能在第一构件与第二构件之间传递的力的大小更大,因此能够较大地设定向车轮输出的转矩的最大值。
优选在本发明的轮内马达中,上述第一马达和上述第二马达均包括:转子铁心;马达定子,其配置在上述转子铁心的径向外侧;转子轮盘,其配置在上述转子铁心的径向内侧并支承上述转子;旋转变压器(resolver),其包括固定在上述转子轮盘上的旋转变压器转子(resolver rotor)和与上述旋转变压器转子相面对地配置的旋转变压器定子(resolver stator),上述转子铁心是磁性体,上述转子轮盘是非磁性体。
由此,能够使来自设在转子铁心上的磁体的磁通量的一部分经由转子轮盘而流到旋转变压器定子的情况减少,因此能够提高旋转变压器的检测精度。结果,能够靠近转子轮盘地配置旋转变压器,因此能够缩短电动车辆驱动装置的轴向尺寸。
优选本发明的轮内马达包括:第一轴承内圈,其为筒状;第二轴承内圈,其设在上述第一轴承内圈的径向内侧,与上述第二齿圈成为一体而与上述第二齿圈同轴旋转;轴承外圈,其包围上述第一轴承内圈和上述第二轴承内圈的径向外侧;多个滚动体,其配置在上述第一轴承内圈与上述轴承外圈之间、和上述第二轴承内圈与上述轴承外圈之间;密封部,其封闭上述第二轴承内圈与上述轴承外圈的间隙,与制动盘相面对地配置;第一屏蔽部,其配置在上述密封部与上述制动盘之间,覆盖上述密封部和上述轴承外圈的靠制动盘侧端部。
由此,制动盘的热量不会直接传递到密封部,能够减少密封部在制动盘的热量的作用下劣化的情况发生。
优选本发明的轮内马达包括:第一轴承内圈,其为筒状;第二轴承内圈,其设在上述第一轴承内圈的径向内侧,与上述第一齿圈成为一体而与上述第一齿圈同轴旋转;轴承外圈,其包围上述第一轴承内圈和上述第二轴承内圈的径向外侧;多个滚动体,其配置在上述第一轴承内圈与上述轴承外圈之间、和上述第二轴承内圈与上述轴承外圈之间;密封部,其封闭上述第二轴承内圈与上述轴承外圈的间隙,与制动盘相面对地配置;第一屏蔽部,其配置在上述密封部与上述制动盘之间,覆盖上述密封部和上述轴承外圈的靠制动盘侧端部。
由此,制动盘的热量不会直接传递到密封部,能够减少密封部在制动盘的热量的作用下劣化的情况发生。
优选在本发明的轮内马达中,在上述第二齿圈的外周设有沿周向等间隔地配置的多个突起部,该轮内马达还包括:内圈,其包括圆筒状的圆筒部和封闭上述圆筒部的一方的开口的车轮安装部,在上述圆筒部的内周形成有:凹部,其沿轴向延伸,且与上述突起部的数量相同;凸部,其沿轴向延伸,且与上述突起部的数量相同;环状凹部,其沿周向呈环状设置,且与上述凹部连续,各上述凹部的以周向长度为弧且以轴为中心时的中心角彼此相同,各上述凸部的以周向长度为弧且以轴为中心时的中心角彼此相同,上述凹部的以周向长度为弧且以轴为中心时的中心角、与上述凸部的以周向长度为弧且以轴为中心时的中心角相同,上述凹部的周向长度比上述突起部的周向长度大;键构件,其形成为与上述凹部的底面相对应地弯曲而成的板状,并且在上述突起部插入到上述凹部中直到上述环状凹部的位置,上述第二齿圈旋转而使上述突起部与上述环状凹部配合后,该键构件插入在各上述凹部中,使上述第二齿圈不能相对于上述内圈旋转。
由此,即使分别独立地构成第二齿圈和轴承内圈,第二齿圈也能接受径向负荷和轴向负荷。此外,通过相互独立地构成第二齿圈和轴承内圈,容易高精度地形成第二齿圈。
优选在本发明的轮内马达中,在上述第一齿圈的外周设有沿周向等间隔地配置的多个突起部,该轮内马达还包括:内圈,其包括圆筒状的圆筒部和封闭上述圆筒部的一方的开口的车轮安装部,在上述圆筒部的内周形成有:凹部,其沿轴向延伸,且与上述突起部的数量相同;凸部,其沿轴向延伸,且与上述突起部的数量相同;环状凹部,其沿周向呈环状设置,且与上述凹部连续,各上述凹部的以周向长度为弧且以轴为中心时的中心角彼此相同,各上述凸部的以周向长度为弧且以轴为中心时的中心角彼此相同,上述凹部的以周向长度为弧且以轴为中心时的中心角、与上述凸部的以周向长度为弧且以轴为中心时的中心角相同,上述凹部的周向长度比上述突起部的周向长度大;键构件,其形成为与上述凹部的底面相对应地弯曲而成的板状,并且在上述突起部插入到上述凹部中直到上述环状凹部的位置,上述第一齿圈旋转而使上述突起部与上述环状凹部配合后,该键构件插入在各上述凹部中,使上述第一齿圈不能相对于上述内圈旋转。
由此,即使相互独立地构成第一齿圈和轴承内圈,第一齿圈也能接受径向负荷和轴向负荷。此外,通过相互独立地构成第一齿圈和轴承内圈,容易高精度地形成第一齿圈。
优选在本发明的轮内马达中,上述离合器装置包括:第一构件;第二构件,其与上述第一构件的内周面相面对地配置,能够相对于上述第一构件旋转;传递部,当第一方向的转矩作用于上述第二构件时,该传递部在上述第一构件与上述第二构件之间传递转矩,当与上述第一方向相反的第二方向的转矩作用于上述第二构件时,该传递部在上述第一构件与上述第二构件之间不传递转矩;第一轴承部,其配置在上述传递部的靠上述第一马达侧,能旋转地支承上述第一构件和上述第二构件;第二轴承部,其配置在上述传递部的与上述第一轴承部相反一侧,能使上述第一构件和上述第二构件旋转地支承上述第一构件和上述第二构件,该离合器装置能够限制上述第一行星轮架的旋转,上述第一方向是上述第一马达为了使上述电动车辆前进而输出转矩、且上述第二马达未工作时上述第二构件旋转的方向。
根据上述结构,能够使离合器装置小型化,使装置小型化、轻型化。
优选在本发明的轮内马达中,上述离合器装置包括:第一构件;第二构件,其与上述第一构件的内周面相面对地配置,能相对于上述第一构件旋转;传递部,当第一方向的转矩作用于上述第二构件时,该传递部在上述第一构件与上述第二构件之间传递转矩,当与上述第一方向相反的第二方向的转矩作用于上述第二构件时,该传递部在上述第一构件与上述第二构件之间不传递转矩;第一轴承部,其配置在上述传递部的靠上述第一马达侧,能旋转地支承上述第一构件和上述第二构件;第二轴承部,其配置在上述传递部的与上述第一轴承部相反一侧,能使上述第一构件和上述第二构件旋转地支承上述第一构件和上述第二构件,并且该离合器装置能够限制上述第二行星轮架的旋转,上述第一方向是上述第一马达为了使上述电动车辆前进而输出转矩、且上述第二马达未工作时上述第二构件旋转的方向。
根据上述结构,能够使离合器装置小型化,使装置小型化、轻型化。
优选本发明的轮内马达的上述第二行星轮架与上述第一齿圈一体地形成,上述第二马达的转子固定在上述第二行星轮架的外周面上。
根据上述结构,该轮内马达能够使第二马达和第二行星轮架靠近地配置,能够使装置小型化、轻型化。
优选本发明的轮内马达的上述离合器装置能够限制上述第二行星轮架的旋转,上述第一行星轮架与上述第二齿圈一体地形成,上述第二马达的转子固定在上述第一行星轮架的外周面上。
根据上述结构,该轮内马达能够使第二马达和第一行星轮架靠近地配置,能够使装置小型化、轻型化。
发明的效果
本发明能够提供一种可以为了驱动电动车辆而确保充分的转矩,且能降低能量的损耗的轮内马达。
附图说明
图1是表示实施方式1的电动车辆驱动装置的结构、和电动车辆驱动装置处于第一变速状态时转矩的传递路径的说明图。
图2是表示实施方式1的电动车辆驱动装置在第一变速状态下的各部分的各转速的列线图。
图3是表示实施方式1的电动车辆驱动装置处于第二变速状态时转矩的传递路径的说明图。
图4是表示实施方式1的第一马达及第二马达的角速度-转矩特性的一例的坐标图。
图5是表示实施方式1的离合器装置的说明图。
图6是将实施方式1的离合器装置的凸轮放大表示的说明图。
图7是示意地表示实施方式1的电动车辆驱动装置的外观的说明图。
图8是图7的A-A剖视图。
图9是将实施方式1的电动车辆驱动装置分解表示的说明图。
图10是表示马达输出的转矩的个体差的出现概率的坐标图。
图11是表示实施方式2的电动车辆驱动装置的结构的说明图。
图12是表示实施方式2的电动车辆驱动装置在第一变速状态下的各部分的各转速的列线图。
图13是表示实施方式3的电动车辆驱动装置的主视图。
图14是表示图13所示的电动车辆驱动装置的A-A剖视图。
图15是表示图13所示的电动车辆驱动装置的装配立体图。
图16是表示图13所示的电动车辆驱动装置的骨架图。
图17是表示实施方式3的电动车辆驱动装置的马达保持构造的剖视图。
图18是表示图17所示的马达保持构造的放大图。
图19是表示图17所示的马达保持构造的放大图。
图20是表示图17所示的电动车辆驱动装置的第一壳体的主视图。
图21是图17所示的电动车辆驱动装置的B-B剖视图。
图22是表示图17所示的电动车辆驱动装置的第二壳体的主视图。
图23是图17所示的电动车辆驱动装置的第二壳体的C-C剖视图。
图24是表示图16所示的电动车辆驱动装置的第三壳体的主视图。
图25是图16所示的电动车辆驱动装置的第三壳体的D-D剖视图(图25)。
图26是表示图17所示的马达保持构造的变形例的放大图。
图27是实施方式4的电动车辆驱动装置所具有的车轮轴承的图8的A-A剖视图。
图28是图27的B部分放大图。
图29是表示实施方式5的离合器装置的分解说明图。
图30是表示实施方式5的离合器装置的说明图。
图31是将实施方式5的离合器装置的楔块放大表示的说明图。
图32是实施方式6的电动车辆驱动装置的剖视图。
图33是实施方式6的变形例1的电动车辆驱动装置的局部剖视图。
图34是实施方式6的变形例2的电动车辆驱动装置的局部剖视图。
图35是实施方式7的电动车辆驱动装置的局部剖视图。
图36是实施方式7的第一屏蔽部的立体图。
图37是实施方式7的第二屏蔽部的立体图。
图38是实施方式8的电动车辆驱动装置的剖视图。
图39是实施方式8的第二齿圈的立体图。
图40是实施方式8的第二内圈的主视图。
图41是图40的X-X剖视图。
图42是实施方式8的第二内圈的剖开模型(cut model)立体图。
图43是说明第二内圈的形状的说明图,简略地表示用与轴垂直的平面剖切了第二内圈时的截面。
图44是实施方式8的键构件的立体图。
图45是表示实施方式5的车轮轴承的一部分的装配方法的说明图。
图46是表示实施方式8的车轮轴承的一部分的说明图。
图47是表示实施方式9的电动车辆驱动装置的变速机构的大概结构的剖视图。
图48是将实施方式9的电动车辆驱动装置的变速机构分解表示的说明图。
图49是示意地表示实施方式9的第一行星齿轮机构和离合器装置的外观的说明图。
图50是图49的X1-X1剖视图。
图51是示意地表示实施方式9的离合器装置的外观的说明图。
图52是图51的X2-X2剖视图。
图53是示意地表示实施方式9的离合器装置的外观的俯视图。
图54是将实施方式9的离合器装置分解表示的说明图。
图55是示意地表示另一离合器装置的外观的说明图。
图56是图55的X3-X3剖视图。
图57是示意地表示另一离合器装置的外观的说明图。
图58是图57的X4-X4剖视图。
具体实施方式
下面,参照附图详细说明用于实施本发明的方式(实施方式)。本发明不受以下的实施方式所述的内容限定。另外,以下所述的构成部件包含本领域技术人员能够容易想到的部件、和实质上相同的部件。此外,以下所述的构成部件可以适当组合。另外,在不脱离本发明的主旨的范围内,可以对构成部件进行各种各样的省略、置换或变更。
实施方式1
图1是表示实施方式1的电动车辆驱动装置的结构、和电动车辆驱动装置处于第一变速状态时转矩的传递路径的说明图。如图1所示,作为轮内马达的电动车辆驱动装置10包括外壳G、第一马达11、第二马达12、变速机构13和车轮轴承50。外壳G收纳第一马达11、第二马达12和变速机构13。第一马达11能够输出第一转矩TA。第二马达12能够输出第二转矩TB。变速机构13与第一马达11相连结。由此,当第一马达11工作时,将第一转矩TA传递(输入)给变速机构13。另外,这里所说的马达的工作是指对马达供电而使输出轴旋转。另外,变速机构13与第二马达12相连结。由此,当第二马达12工作时,将第二转矩TB传递(输入)给变速机构13。并且,变速机构13与车轮轴承50相连结,将由变速动作获得的转矩传递(输出)给车轮轴承50。车轮轴承50用于安装电动车辆的车轮H。
变速机构13包括第一行星齿轮机构20、第二行星齿轮机构30和离合器装置40。第一行星齿轮机构20是单小齿轮式的行星齿轮机构。第一行星齿轮机构20包括第一太阳轮21、第一小齿轮22、第一行星轮架23和第一齿圈24。第二行星齿轮机构30是双小齿轮式的行星齿轮机构。第二行星齿轮机构30包括第二太阳轮31、第二小齿轮32a、第三小齿轮32b、第二行星轮架33和第二齿圈34。
第一太阳轮21能够以旋转轴R为中心旋转(自转)地被支承在外壳G内。第一太阳轮21与第一马达11相连结。因此,当第一马达11工作时,将第一转矩TA传递给第一太阳轮21。由此,当第一马达11工作时,第一太阳轮21以旋转轴R为中心旋转。第一小齿轮22与第一太阳轮21啮合。第一行星轮架23使第一小齿轮22能以第一小齿轮旋转轴Rp1为中心旋转(自转)地保持第一小齿轮22。第一小齿轮旋转轴Rp1例如与旋转轴R平行。
第一行星轮架23能够以旋转轴R为中心旋转(自转)地被支承在外壳G内。由此,第一行星轮架23使第一小齿轮22能以第一太阳轮21为中心、即以旋转轴R为中心公转地保持第一小齿轮22。第一齿圈24能够以旋转轴R为中心旋转(自转)。第一齿圈24与第一小齿轮22啮合。另外,第一齿圈24与第二马达12相连结。因此,当第二马达12工作时,将第二转矩TB传递给第一齿圈24。由此,当第二马达12工作时,第一齿圈24以旋转轴R为中心旋转(自转)。
离合器装置40能够限制第一行星轮架23的旋转。详细而言,离合器装置40能够切换如下情况,即,限制(制动)第一行星轮架23的以旋转轴R为中心的旋转的情况、和容许上述旋转的情况。以下,将离合器装置40限制(制动)上述旋转的状态称作卡合状态,将离合器装置40容许上述旋转的状态称作非卡合状态。离合器装置40的详细结构见后述。
第二太阳轮31能够以旋转轴R为中心旋转(自转)地被支承在外壳G内。第二太阳轮31借助第一太阳轮21与第一马达11相连结。详细而言,第一太阳轮21和第二太阳轮31能够以同轴(旋转轴R)旋转地一体形成于太阳轮轴14。并且,太阳轮轴14与第一马达11相连结。由此,当第一马达11工作时,第二太阳轮31以旋转轴R为中心旋转。
第二小齿轮32a与第二太阳轮31啮合。第三小齿轮32b与第二小齿轮32a啮合。第二行星轮架33使第二小齿轮32a能够以第二小齿轮旋转轴Rp2为中心旋转(自转)地保持第二小齿轮32a。另外,第二行星轮架33使第三小齿轮32b能够以第三小齿轮旋转轴Rp 3为中心旋转(自转)地保持第三小齿轮32b。第二小齿轮旋转轴Rp2和第三小齿轮旋转轴Rp3例如与旋转轴R平行。
第二行星轮架33能够以旋转轴R为中心旋转(自转)地支承在外壳G内。由此,第二行星轮架33以使第二小齿轮32a和第三小齿轮32b能够以第二太阳轮31为中心、即以旋转轴R为中心公转的方式,保持第二小齿轮32a和第三小齿轮32b。另外,第二行星轮架33与第一齿圈24相连结。由此,当第一齿圈24旋转(自转)时,第二行星轮架33以旋转轴R为中心旋转(自转)。第二齿圈34能够以旋转轴R为中心旋转(自转)。第二齿圈34与第三小齿轮32b啮合。另外,第二齿圈34与车轮轴承50相连结。由此,当第二齿圈34旋转(自转)时,车轮轴承50旋转。接下来,说明电动车辆驱动装置10中的转矩的传递路径。
电动车辆驱动装置10能够实现第一变速状态和第二变速状态这两种变速状态。首先,对电动车辆驱动装置10实现电动车辆的起步加速时、爬坡时(上坡道时)所用的第一变速状态、所谓的低档(low gear)状态的情况进行说明。在第一变速状态下,第一马达11工作。将在第一变速状态时第一马达11输出的转矩设为第一转矩T1。另外,在第一变速状态时,第二马达12不工作,即空转。另外,离合器装置40为卡合状态。即,在第一变速状态下,第一小齿轮22为不能相对于外壳G公转的状态。另外,图1所示的第一转矩T1、循环转矩T3、合成转矩T4、第一分配转矩T5和第二分配转矩T6的各转矩表示作用于各部位的扭矩,单位为Nm。
自第一马达11输出的第一转矩T1输入到第一太阳轮21中。然后,第一转矩T1在第一太阳轮21中与循环转矩T3合并。循环转矩T3是从第一齿圈24传递到第一太阳轮21的转矩。循环转矩T3的详细描述见后述。由此,将第一转矩T1和循环转矩T3合成而成的合成转矩T4传递给第二太阳轮31。合成转矩T4被第二行星齿轮机构30放大。另外,合成转矩T4由第二行星齿轮机构30分配成第一分配转矩T5和第二分配转矩T6。第一分配转矩T5是分配到第二齿圈34的转矩。第二分配转矩T6是分配到第二行星轮架33的转矩。
第一分配转矩T5自第二齿圈34传递到车轮轴承50。由此,车轮H旋转,电动车辆行驶。第二分配转矩T6输入到第一行星齿轮机构20中。详细而言,第二分配转矩T6被传递到第一齿圈24。第二分配转矩T6在第一行星齿轮机构20的作用下减小。详细而言,第二分配转矩T6在自第一齿圈24经由第一小齿轮22传递到第一太阳轮21时被变速,从而减小。另外,第二分配转矩T6在自第一齿圈24经由第一小齿轮22传递到第一太阳轮21时,反转本身(第二分配转矩T6)的旋转方向。由此,第二分配转矩T6成为循环转矩T3而传递到第一太阳轮21。
这样,自第一马达11输入到第一太阳轮21中的第一转矩T1被放大,并且放大后的转矩的一部分被作为第一分配转矩T5输出。并且,放大后的转矩的其余的转矩自第二行星轮架33经由第一齿圈24和第一小齿轮22被作为循环转矩T3传递到第一太阳轮21。传递到第一太阳轮21的循环转矩T3与第一转矩T1合并而成为合成转矩T4,传递到第二太阳轮31。
如上所述,电动车辆驱动装置10在第一行星齿轮机构20与第二行星齿轮机构30之间使转矩的一部分循环。由此,电动车辆驱动装置10能够实现更大的变速比。即,电动车辆驱动装置10在处于第一变速状态时,能够将更大的转矩传递给车轮H。下面,说明第一转矩T 1到第二分配转矩T6的值的一例。
将第二太阳轮31的齿轮齿数设为Z1,将第二齿圈34的齿轮齿数设为Z4,将第一太阳轮21的齿轮齿数设为Z5,将第一齿圈24的齿轮齿数设为Z7。以下,用数学式表示作用于电动车辆驱动装置10的各部分的转矩(图1所示的循环转矩T3、合成转矩T4、第一分配转矩T5和第二分配转矩T6)与第一转矩T1的比。另外,在下述式(1)~式(4)中为负值的转矩是与第一转矩T1反向的转矩。
[式1]
[式2]
[式3]
[式4]
作为一例,将齿轮齿数Z1设为31,将齿轮齿数Z4设为71,将齿轮齿数Z5设为37,将齿轮齿数Z7设为71。另外,将第一转矩T1设为75Nm。于是,循环转矩T3为154.0Nm,合成转矩T4为229.0Nm,第一分配转矩T5为524.4Nm,第二分配转矩T6为-295.4Nm。这样,作为一例,电动车辆驱动装置10能够将第一马达11输出的第一转矩T1放大到6.99倍后输出给车轮H。接下来,使用列线图说明第一变速状态下的各部分的角速度。
图2是表示实施方式1的电动车辆驱动装置在第一变速状态下的各部分的各转速的列线图。以下,作为一例,将第一太阳轮21的角速度设为V(rad/s)。另外,负值的角速度表示与第一转矩TA相反的方向的旋转。如图2所示,第一太阳轮21的角速度为V(rad/s)。第一行星轮架23被离合器装置40限制旋转。因此,第一行星轮架23的角速度为0(rad/s)。第一齿圈24的角速度为0.521V(rad/s)。第二太阳轮31与第一太阳轮21相连结。因此,第二太阳轮31的角速度为V(rad/s)。第二行星轮架33与第一齿圈24相连结。因此,第二行星轮架33的角速度为0.521V(rad/s)。
第二行星齿轮机构30是具有两种小齿轮的双小齿轮式的行星齿轮机构,因此自第二太阳轮31传递到第二齿圈34的转矩在第二行星轮架33处反转。转矩在自第二行星轮架33向第二齿圈34传递时,以利用自第二太阳轮31向第二行星轮架33传递时的变化率乘以-1而得到的变化率进行反转并进行传递。即,在图2中,θ1和θ2相等。由此,第二齿圈34的角速度为0.143V(rad/s)。根据以上说明,变速机构13的变速比为V/0.143V=6.99。接下来,说明第二变速状态。
图3是表示实施方式1的电动车辆驱动装置在第二变速状态时转矩的传递路径的说明图。在第二变速状态下,第一马达11工作。将第二变速状态时第一马达11输出的转矩设为第一转矩T7。另外,在第二变速状态下,第二马达12工作。将第二变速状态时第二马达12输出的转矩设为第二转矩T8。另外,离合器装置40为非卡合状态。即,在第二变速状态下,第一小齿轮22成为能够相对于外壳G旋转的状态。由此,在第二变速状态下,第一行星齿轮机构20与第二行星齿轮机构30之间的转矩的循环被切断。另外,在第二变速状态下,第一行星轮架23能够自如地公转(旋转),因此第一太阳轮21与第一齿圈24能够相对性地自由旋转(自转)。另外,图3所示的合成转矩T9表示传递到车轮轴承50的扭矩,单位为Nm。
在第二变速状态下,第一转矩T7与第二转矩T8的比由第二太阳轮31的齿轮齿数Z1与第二齿圈34的齿轮齿数Z4的比决定。第一转矩T7在第二行星轮架33处与第二转矩T8合并。由此,合成转矩T9传递到第二齿圈34。第一转矩T7、第二转矩T8和合成转矩T9满足下述式(5)。
[式5]
这里,第一太阳轮21与第一齿圈24彼此反向地旋转(自转),因此第二太阳轮31和第二行星轮架33也彼此反向地旋转(自转)。在使第二太阳轮31的角速度恒定的情况下,第二行星轮架33的角速度越大,第二齿圈34的角速度越小。另外,第二行星轮架33的角速度越小,第二齿圈34的角速度越大。这样,利用第二太阳轮31的角速度和第二行星轮架33的角速度使第二齿圈34的角速度连续变化。即,电动车辆驱动装置10能够通过使第二马达12输出的第二转矩T8的角速度变化来连续地改变变速比。
另外,电动车辆驱动装置10在想要使第二齿圈34的角速度恒定时,具有多种自第一马达11输出的第一转矩T7的角速度、与自第二马达12输出的第二转矩T8的角速度间的组合。即,通过使第二马达12输出的第二转矩T8的角速度变化,即使第一马达11输出的第一转矩T7的角速度变化,也能恒定地维持第二齿圈34的角速度。由此,电动车辆驱动装置10在从第一变速状态切换到第二变速状态时,能够减少第二齿圈34的角速度的变化量。结果,电动车辆驱动装置10能够减轻变速冲击。
接下来,说明第二马达12输出的第二转矩T8。第二马达12需输出满足下述式(6)的第二转矩T8以上的转矩。另外,下述式(6)中的1-(Z4/Z 1)表示第二太阳轮31与第二齿圈34之间的转矩比。
[式6]
因而,为了在第一马达11任意旋转时调节第二齿圈34的转矩和角速度,使第一转矩TA、第二转矩TB、齿轮齿数Z1和齿轮齿数Z4满足下述式(7)即可。另外,第一转矩TA是第一马达11的在任意的角速度下的转矩,第二转矩TB是第二马达12的在任意的角速度下的转矩。
[式7]
图4是表示实施方式1的第一马达和第二马达的角速度-转矩特性的一例的坐标图。马达的输出轴的角速度和以该角速度能输出的最大转矩彼此相关联。将该关联称作马达的角速度-转矩特性(转速-扭矩特性、NT特性)。因此,第一转矩TA、第二转矩TB、齿轮齿数Z1和齿轮齿数Z4需要在第一马达11的输出轴的角速度为0到设想的最大角速度Nmax的范围内,满足上述式(7)。图4所示的角速度-转矩特性是在第一马达11的输出轴的角速度为0到设想的最大角速度Nmax的范围内,第一转矩TA、第二转矩TB、齿轮齿数Z1和齿轮齿数Z4满足上述式(7)的情况下的第一马达11和第二马达12的角速度-转矩特性的一例。接下来,说明离合器装置40。
离合器装置40例如是单向离合器装置。单向离合器装置仅传递第一方向的转矩,不传递作为与第一方向反向的第二方向的转矩。即,在图1和图3所示的第一行星轮架23想要沿第一方向旋转时,单向离合器装置为卡合状态,在第一行星轮架23想要沿第二方向旋转时,单向离合器装置为非卡合状态。单向离合器装置例如是超越离合器装置(cam clutch)、滚子式离合器装置(roller clutch)。以下,将离合器装置40作为超越离合器装置而说明离合器装置40的结构。
图5是表示实施方式1的离合器装置的说明图。图6是将实施方式1的离合器装置的凸轮放大表示的说明图。如图5所示,离合器装置40包括作为第二构件的内圈41、作为第一构件的外圈42和作为卡合构件的凸轮43。另外,内圈41也可以作为第一构件发挥功能,外圈42也可以作为第二构件发挥功能。内圈41和外圈42是筒状构件。内圈41配置在外圈42的内侧。内圈41和外圈42中的一方与第一行星轮架23相连结,另一方与外壳G相连结。在本实施方式中,内圈41与第一行星轮架23相连结,外圈42与外壳G相连结。凸轮43是大致圆柱状的杆状构件。但是,利用与杆状构件的中心轴正交的假想平面剖切而成的凸轮43的截面形状不是正圆形,而是变形的形状。凸轮43在内圈41的外周部与外圈42的内周部之间沿内圈41及外圈42的周向设有多个。
如图6所示,离合器装置40包括线规(wire gauge)44和箍簧(garter spring)45。线规44是弹性构件。线规44使多个凸轮43不会分散地将这些凸轮43集中在一起。箍簧45使凸轮43与内圈41和外圈42始终接触地对凸轮43施力。由此,当转矩作用于内圈41或外圈42时,凸轮43能够迅速地与内圈41和外圈42啮合。因此,离合器装置40能够减少从非卡合状态切换到卡合状态时所需的时间。另外,在非卡合状态下,在内圈41与外圈42之间没有力的传递。另外,在卡合状态下,在内圈41与外圈42之间有力的传递。
在第一方向的转矩作用于内圈41时,离合器装置40的凸轮43与内圈41和外圈42啮合。由此,在内圈41与外圈42之间传递转矩,第一行星轮架23自外壳G接受反作用力。因此,离合器装置40能够限制第一行星轮架23的旋转。另外,在第二方向的转矩作用于内圈41时,离合器装置40的凸轮43不与内圈41和外圈42啮合。由此,在内圈41与外圈42之间没有转矩的传递,第一行星轮架23不会自外壳G接受反作用力。因此,离合器装置40不限制第一行星轮架23的旋转。这样,离合器装置40实现作为单向离合器装置的功能。
在本实施方式的情况下,离合器装置40在第一变速状态、即第二马达12未工作的状态下,在第一马达11为了使电动车辆前进而输出转矩的情况下,当内圈41沿图1所示的第一行星轮架23旋转(自转)的方向旋转时,离合器装置40成为卡合状态。即,上述第一方向是第一马达11为了使电动车辆前进而输出转矩、且第二马达未工作时作为第二构件的内圈41旋转的方向。在该状态下,当第二马达12工作时,第二行星轮架33的旋转方向反转。由此,在第二变速状态时、即在第二马达12工作且第一马达11为了使电动车辆前进而输出转矩的情况下,离合器装置40成为非卡合状态。根据以上说明,离合器装置40能够依据第二马达12的工作与否而从动性地切换卡合状态和非卡合状态。
这里,离合器装置40也可以是滚子式离合器装置。但是,超越离合器装置的转矩(扭矩)容量比滚子式离合器装置大。即,超越离合器装置的能在内圈41与外圈42之间传递的力的大小大于滚子式离合器装置的能在内圈41与外圈42之间传递的力的大小。因此,离合器装置40是超越离合器装置的情况下能够传递更大的转矩。
另外,离合器装置40也可以不是单向离合器装置,而是通过利用工作流体使作动缸内的活塞移动而使两个旋转构件卡合的方式的离合器装置,或利用电磁致动器使两个旋转构件卡合的方式的离合器装置。但需要注意的是,该种离合器装置需要用于使活塞移动的机构,或者需要用于使电磁致动器工作的电力。但是,如果离合器装置40是单向离合器装置,则不需要用于使活塞移动的机构,也不需要用于使电磁致动器工作的电力。当离合器装置40是单向离合器装置时,能够通过对作用于内圈41或外圈42(在本实施方式中是内圈41)的转矩的方向进行切换来切换卡合状态和非卡合状态。因此,离合器装置40是单向离合器装置的情况下能够更减少零件件数,且能够使装置本身(离合器装置40)更小型化。接下来,说明电动车辆驱动装置10的构造的一例。
图7是示意地表示实施方式1的电动车辆驱动装置的外观的说明图。图8是图7的A-A剖视图。图9是将实施方式1的电动车辆驱动装置分解表示的说明图。以下,对于已经说过的构成部件,省略重复的说明,在图中用相同的附图标记表示。如图8所示,外壳G包括第一壳体G1、第二壳体G2、第三壳体G3和第四壳体G4。第一壳体G1、第二壳体G2和第四壳体G4是筒状构件。第二壳体G2设在比第一壳体G1靠车轮H侧的位置。第一壳体G1和第二壳体G2例如由4根螺栓紧固。
第三壳体G3设在第一壳体G1的两个开口端中与第二壳体G2相反一侧的开口端,即,设在第一壳体G1的电动车辆的车身侧的开口端。第一壳体G1和第三壳体G3例如由4根螺栓紧固。由此,第三壳体G3封闭第一壳体G1的开口。第四壳体G4设在第一壳体G1的内部。第一壳体G1和第四壳体G4例如由8根螺栓紧固。
如图8和图9所示,第一马达11包括第一定子铁心11a、第一线圈11b、第一绝缘子(insulator)11c、第一转子11d、第一马达输出轴11e和第一旋转变压器11f。第一定子铁心11a是筒状构件。第一定子铁心11a如图8所示,被第一壳体G1和第三壳体G3夹持并被定位(固定)。第一线圈11b设在第一定子铁心11a的多处。第一线圈11b隔着第一绝缘子11c缠绕在第一定子铁心11a上。
第一转子11d配置在第一定子铁心11a的径向内侧。第一转子11d包括第一转子铁心11d1和第一磁体11d2。第一转子铁心11d1是筒状构件。第一磁体11d2在第一转子铁心11d1的外周部设有多个。第一马达输出轴11e是杆状构件。第一马达输出轴11e与第一转子铁心11d1相连结。第一旋转变压器11f设于第一转子铁心11d1。第一旋转变压器11f用于检测第一转子铁心11d1的旋转角度。
第二马达12包括第二定子铁心12a、第二线圈12b、第二绝缘子12c、第二转子12d和第二旋转变压器12f。第二定子铁心12a是筒状构件。第二定子铁心12a被第一壳体G1和第二壳体G2夹持并被定位(固定)。第二线圈12b设在第二定子铁心12a的多处。第二线圈12b隔着第二绝缘子12c缠绕在第二定子铁心12a上。
第二转子12d设在第二定子铁心12a的径向内侧。第二转子12d与离合器装置40一起利用第四壳体G4以能以旋转轴R为中心旋转的方式支承。第二转子12d包括第二转子铁心12d1和第二磁体12d2。第二转子铁心12d1是筒状构件。第二磁体12d2在第二转子铁心12d1的外周部设有多个。第二旋转变压器12f设于第二转子铁心12d1。第二旋转变压器12f用于检测第二转子铁心12d1的旋转角度。
这里,说明第一定子铁心11a和第二定子铁心12a的更优选的方式。轮内马达要求小型化,并且要求能够将更大的转矩传递到车轮。该种轮内马达有具有永磁同步马达的倾向。永磁同步马达为了降低由涡流产生的能量的损耗,层叠经冲压成形而得到的薄板的电磁钢板,形成定子铁心、转子铁心。
在永磁同步马达的定子铁心与转子铁心之间、因所谓的气隙(air gap)中产生的剪切力与面向气隙的部分的表面积成正比。这是因为:作用于定子铁心与转子铁心之间的剪切力的在气隙处的密度由气隙的磁通密度决定,而气隙的有效的磁通密度由永磁铁的剩余磁通密度、和作为转子铁心的材料的无方向性电磁钢板的磁饱和(饱和磁通密度)等材料特性决定。
另外,作为具有能够用作永磁同步马达用的永磁铁的良好的特性的磁铁,有钕磁铁。但是,钕磁铁的剩余磁通密度为1.4(T)左右。另一方面,作为铁心材料的无方向性电磁钢板的磁饱和(饱和磁通密度)为1.9(T)左右。根据以上说明,除了能使输出轴以高速旋转地特别进行了设计的马达、能够输出较大的转矩地特别进行了设计的马达以外,无论马达多大,永磁同步马达的在气隙内的剪切力的密度都是大致恒定的。
因而,只要定子铁心的截面形状和转子铁心的截面形状相同,则马达能输出的转矩与定子铁心和转子铁心的旋转轴轴向的尺寸成正比。这是因为:只要定子铁心的截面形状和转子铁心的截面形状相同,则即使马达的大小不同,气隙的半径也是相等的。另外,这里所说的截面形状是与马达的旋转轴正交的假想平面上的截面形状。另外,这里所说的相同也包括制造误差、尺寸误差导致截面形状不同的情况。
根据以上说明,电动车辆驱动装置10也可以下述方式设计,即,通过调节在旋转轴R方向上的第一定子铁心11a的尺寸和在旋转轴R方向上的第二定子铁心12a的尺寸,使第一转矩TA、第二转矩TB、齿轮齿数Z1和齿轮齿数Z4满足上述式(7)。例如,在利用与旋转轴R正交的假想平面剖切得到的第一定子铁心11a的截面形状(以下称作第一定子铁心11a的截面形状)、和利用与旋转轴R正交的假想平面剖切得到的第二定子铁心12a的截面形状(以下称作第二定子铁心12a的截面形状)相同的情况下,以与根据上述式(7)算出的第一转矩TA与第二转矩TB的比相等的方式,设定在旋转轴R方向上的第一定子铁心11a的尺寸与在旋转轴R方向上的第二定子铁心12a的尺寸的比。由此,电动车辆驱动装置10的第一转矩TA、第二转矩TB、齿轮齿数Z 1和齿轮齿数Z4满足上述式(7)。
在本实施方式中,电动车辆驱动装置10的第一定子铁心11a的截面形状和第二定子铁心12a的截面形状相同。由此,电动车辆驱动装置10起到下述效果。在设计马达时,由于定子铁心的截面形状与马达的磁特性有很大关系,所以当改变定子铁心的截面形状时,马达的设计所要求的劳动增加。因此,通过相同地形成电动车辆驱动装置10的第一定子铁心11a的截面形状和第二定子铁心12a的截面形状,能够减少设计所需的劳动。另外,在第一定子铁心11a的截面形状和第二定子铁心12a的截面形状相同的情况下,可以用同一个模具制造第一定子铁心11a和第二定子铁心12a。因此,电动车辆驱动装置10能够减少制造所需的劳动。另外,电动车辆驱动装置10能够降低制造所需的成本。
这里,如上所述,电动车辆驱动装置10要求小型化。另外,电动车辆驱动装置10配置在比减振器靠铅垂方向下侧的位置。所以,电动车辆驱动装置10要求轻型化。因此,使第二定子铁心12a的旋转轴R方向的尺寸过大是不理想的。此外,如上述式(5)所示,作用于第二齿圈34的转矩由第二太阳轮31的齿轮齿数Z1和第二齿圈34的齿轮齿数Z4的比决定。因此,即使第二马达12输出的转矩增加,第二齿圈34能传递到车轮H的转矩的大小也不会有变化。根据以上说明,使第二定子铁心12a的旋转轴R方向的尺寸过大而使第二马达12输出的第二转矩TB比第一马达11输出的第一转矩TA大很多的做法是不理想的。下面,说明第二定子铁心12a的旋转轴R方向上的优选的尺寸的设定方法。
图10是表示马达输出的转矩的个体差的出现概率的坐标图。在图10中,马达输出的转矩T(Nm)与设计值中的转矩Td的比即无量纲转矩表示具有何种程度的个体差。图10的纵轴表示个体差的出现概率密度,横轴表示无量纲转矩。马达输出的转矩因马达的尺寸、磁特性等主要因素,如图10所示与设计值相比产生最大为18%左右的误差。如图10所示,无量纲转矩的标准偏差σ为0.06左右。
因此,将第一转矩TA与第二转矩TB的比设定为作用于第二太阳轮31与第二行星轮架33之间的转矩比的82%以上。在本实施方式中,第一定子铁心11a的截面形状与第二定子铁心12a的截面形状相同,因此相比于根据上述式(7)算出的第一转矩TA与第二转矩TB的比,将第一定子铁心11a的旋转轴R方向的尺寸与第二定子铁心12a的旋转轴R方向的尺寸的比设定3σ即18%以内。即,第一定子铁心11a的旋转轴R方向的尺寸与第二定子铁心12a的旋转轴R方向的尺寸的比设定为上述转矩比的82%~118%。由此,电动车辆驱动装置10能够降低因第一马达11和第二马达12的个体差而使第一转矩TA、第二转矩TB、齿轮齿数Z1和齿轮齿数Z4不能满足上述式(7)的可能性。
另外,在本实施方式中,说明了第一定子铁心11a的截面形状与第二定子铁心12a的截面形状相同的情况,此外,第一转子铁心11d1的截面形状与第二转子铁心12d1的截面形状也是相同的。由此,电动车辆驱动装置10能够减少第一马达11和第二马达12的设计及制造所需的劳动。另外,能够降低为了制造第一马达11和第二马达12而需要的成本。
电动车辆驱动装置10还包括图7、图8和图9所示的双头螺栓(stud bolt)51、图7和图8所示的螺栓52、减振器安装部53、第一花键(serration)54、图7所示的防水板连接器55、图8所示的第二花键56和锁紧螺母57。如图7所示,车轮轴承50利用例如8根螺栓52紧固于第二壳体G2。防水的片式连接器55设于第一壳体G1。防水的片式连接器55通过与电源电连接,向设在外壳G内的第一马达11和第二马达12供电。
如图8所示,车轮轴承50包括外圈50a、第一内圈50b、和第二内圈50c。外圈50a、第一内圈50b和第二内圈50c是筒状构件。第一内圈50b设在比外圈50a靠径向内侧(旋转轴R侧)的位置,第二内圈50c设在第一内圈50b靠径向内侧(旋转轴R侧)的位置。另外,覆盖第二行星齿轮机构30地设置第二内圈50c。即,第二行星齿轮机构30设在比第二内圈50c靠径向内侧(旋转轴R侧)的位置。
第一内圈50b和第二内圈50c通过在本身(第一内圈50b和第二内圈50c)的外周部与外圈50a的内周部之间设置滚动体,能够相对于外圈50a以旋转轴R为中心进行旋转(自转)。另外,第二内圈50c在本身(第二内圈50c)的内周部设有第二齿圈34。第二齿圈34例如与第二内圈50c一体地形成。双头螺栓51在第二内圈50c的凸缘部分例如设有4根。双头螺栓51插入在设于未图示的车轮的孔中,车轮螺母与该双头螺栓51螺纹连接。由此,将车轮安装在车轮轴承50上。锁紧螺母57对车轮轴承50施加适当的预负荷。由此,能够提高车轮轴承50的刚性。
减振器安装部53设于第一壳体G1。详细而言,减振器安装部53设于第一壳体G1中的、当电动车辆驱动装置10安装在电动车辆的车身上时位于该电动车辆驱动装置10铅垂方向上侧的部分。减振器安装部53包括第一螺栓孔53a和第二螺栓孔53b。将螺栓插入在该第一螺栓孔53a和第二螺栓孔53b中,使螺母与上述螺栓螺纹连接,从而将电动车辆驱动装置10紧固于电动车辆的车身。
第一花键54形成在第二行星轮架33上。详细而言,形成在第二行星轮架33的两端部中的靠电动车辆的车身侧的端部的外周部。第一花键54与形成在第二马达12的第二转子12d上的花键配合。由此,第二转子12d的转矩与第二行星轮架33相连结。另外,第二行星轮架33在设有第一花键54的部分的内周部形成有第一齿圈24。第二花键56形成在太阳轮轴14中的靠第一马达输出轴11e侧的端部。第二花键56与第一马达输出轴11e配合。由此,太阳轮轴14与第一马达11相连结。
采用上述结构,电动车辆驱动装置10保持车轮,且将自第一马达11和第二马达12输出的转矩传递到上述车轮,从而能够使电动车辆行驶。另外,在本实施方式中,第一马达11、第二马达12、第一太阳轮21、第一行星轮架23、第一齿圈24、第二太阳轮31、第二行星轮架33、第二齿圈34和车轮轴承50全配置在同一条轴线上,但电动车辆驱动装置10的这些构成部件未必一定要配置在同一条轴线上。另外,本实施方式的电动车辆驱动装置10的第二齿圈34与车轮轴承50直接连结,但第二齿圈34也可以借助齿轮、接头与车轮轴承50相连结。
实施方式1的结构也能适当地应用在以下的实施方式中。具有与本实施方式的结构相同的结构的构造能够起到与本实施方式相同的效果。
实施方式2
图11是表示实施方式2的电动车辆驱动装置的结构的说明图。图11所示的作为轮内马达的电动车辆驱动装置60的变速机构的结构与实施方式1的电动车辆驱动装置10不同。以下,对于与实施方式1的电动车辆驱动装置10所具有的构成部件相同的构成部件,标注相同的附图标记而省略说明。电动车辆驱动装置60具有变速机构63。变速机构63与第一马达11相连结而传递(输入)由第一马达11输出的转矩。另外,变速机构63与第二马达12相连结而传递(输入)由第二马达12输出的转矩。并且,变速机构63与车轮轴承50相连结,将由变速动作获得的转矩传递(输出)到车轮轴承50。车轮轴承50供电动车辆的车轮H安装。
变速机构63包括第一行星齿轮机构70、第二行星齿轮机构80和离合器装置90。第一行星齿轮机构70是单小齿轮式的行星齿轮机构。第一行星齿轮机构70包括第一太阳轮71、第一小齿轮72、第一行星轮架73和第一齿圈74。第二行星齿轮机构80是双小齿轮式的行星齿轮机构。第二行星齿轮机构80包括第二太阳轮81、第二小齿轮82a、第三小齿轮82b、第二行星轮架83和第二齿圈84。第二行星齿轮机构80配置得比第一行星齿轮机构70靠第一马达11及第二马达12侧。
第二太阳轮81能以旋转轴R为中心旋转(自转)地被支承于外壳G内。第二太阳轮81与第一马达11相连结。因此,当第一马达11工作时,第二太阳轮81传递第一转矩TA。由此,当第一马达11工作时,第二太阳轮81以旋转轴R为中心旋转。第二小齿轮82a与第二太阳轮81啮合。第三小齿轮82b与第二小齿轮82a啮合。第二行星轮架83以使第二小齿轮82a能够以第二小齿轮旋转轴Rp2为中心旋转(自转)的方式保持第二小齿轮82a。第二行星轮架83以使第三小齿轮82b能够以第三小齿轮旋转轴Rp3为中心旋转(自转)的方式保持第三小齿轮82b。第二小齿轮旋转轴Rp2例如与旋转轴R平行。第三小齿轮旋转轴Rp3例如与旋转轴R平行。
第二行星轮架83能以旋转轴R为中心旋转地被支承于外壳G内。由此,第二行星轮架83以使第二小齿轮82a和第三小齿轮82b能以第二太阳轮81为中心、即以旋转轴R为中心公转的方式保持第二小齿轮82a和第三小齿轮82b。第二齿圈84能够以旋转轴R为中心旋转(自转)。第二齿圈84与第三小齿轮82b啮合。另外,第二齿圈84与第二马达12相连结。因此,当第二马达12工作时,第二齿圈84传递第二转矩TB。由此,当第二马达12工作时,第二齿圈84以旋转轴R为中心旋转(自转)。
第一太阳轮71能够以旋转轴R为中心旋转(自转)地被支承于外壳G内。第一太阳轮71借助第二太阳轮81与第一马达11相连结。详细而言,第一太阳轮71和第二太阳轮81能够同轴(旋转轴R)旋转地一体形成于太阳轮轴64。并且,太阳轮轴64与第一马达11相连结。由此,当第二马达12工作时,第一太阳轮71以旋转轴R为中心旋转。
第一小齿轮72与第一太阳轮71啮合。第一行星轮架73以使第一小齿轮72能以第一小齿轮旋转轴Rp1为中心旋转(自转)的方式保持第一小齿轮72。第一小齿轮旋转轴Rp1例如与旋转轴R平行。第一行星轮架73能以旋转轴R为中心旋转地被支承于外壳G内。由此,第一行星轮架73以使第一小齿轮72能以第一太阳轮71为中心、即以旋转轴R为中心公转的方式保持第一小齿轮72。
另外,第一行星轮架73与第二齿圈84相连结。由此,当第二齿圈84旋转(自转)时,第一行星轮架73以旋转轴R为中心旋转(自转)。第一齿圈74与第一小齿轮72啮合。另外,第一齿圈74与车轮H相连结。由此,当第一齿圈74旋转(自转)时,车轮H旋转。离合器装置90能够限制第二行星轮架83的旋转。详细而言,离合器装置90能够在如下情况间切换,即,限制(制动)第二行星轮架83的以旋转轴R为中心的旋转的情况、和容许上述旋转的情况。接下来,作为参考,用列线图说明在第一变速状态下的各部分的角速度。
图12是表示实施方式2的电动车辆驱动装置在第一变速状态下的各部分的各转速的列线图。以下,作为一例,将第二太阳轮81的角速度设为V(rad/s)。另外,Z1、Z4、Z5和Z7与实施方式1相同。如图12所示,第二太阳轮81的角速度为V(rad/s)。第二行星轮架83被离合器装置90限制旋转。因此,第二行星轮架83的角速度为0(rad/s)。第二行星齿轮机构80是具有两种小齿轮的双小齿轮式的行星齿轮机构,因此自第二太阳轮81传递到第二齿圈84的转矩在第二行星轮架83处反转。转矩在自第二行星轮架83向第二齿圈84传递时,以利用自第二太阳轮81向第二行星轮架83传递时的变化率乘以-1而得到的变化率进行反转并进行传递。即,在图12中,θ3与θ4相等。由此,第二齿圈84的角速度为0.437V(rad/s)。
第一太阳轮71与第二太阳轮81相连结。因此,第一太阳轮71的角速度为V(rad/s)。第一行星轮架73与第二齿圈84相连结。因此,第一行星轮架73的角速度为0.437V(rad/s)。另外,第一齿圈74的角速度为0.143V(rad/s)。根据以上说明,变速机构63的变速比为V/0.143V=6.99。这样,电动车辆驱动装置60能够利用与实施方式1的电动车辆驱动装置10相同的原理,起到与实施方式1的电动车辆驱动装置10所起到的效果相同的效果。
另外,电动车辆驱动装置100利用与实施方式1的电动车辆驱动装置10相同的原理,在将第一太阳轮71的齿轮齿数设为Z5,将第一齿圈的齿轮齿数设为Z7时,使第一转矩TA、第二转矩TB、齿轮齿数Z5和齿轮齿数Z7满足下述式(8)而代替满足上述式(7)。另外,将电动车辆驱动装置100的第一转矩TA与第二转矩TB的比设定为作用于第一太阳轮71与第一行星轮架73之间的转矩比的82%以上。
[式8]
实施方式2的结构也可以适当地应用在以下的实施方式中。具有与本实施方式的结构相同的结构的构造能够起到与本实施方式相同的效果。
此外,应如下这样充分理解实施方式1和实施方式2的优选的方式。在实施方式1和实施方式2中,上述第二马达输出的第二转矩与上述第一马达输出的第一转矩的比优选为作用于上述第二太阳轮与上述第二行星轮架之间的转矩比的82%以上。
上述轮内马达的作为第一马达输出的转矩的TA、作为第二马达输出的转矩的TB、第二太阳轮的齿轮齿数Z1和第二齿圈的齿轮齿数Z4需满足上述式(7)。但是,马达输出的转矩因马达的尺寸、磁特性等主要因素,与设计值相比产生最大为18%左右的误差。该方式采用上述结构,无论个体差如何,都能使作为第一马达输出的转矩的TA、作为第二马达输出的转矩的TB、第二太阳轮的齿轮齿数Z1和第二齿圈的齿轮齿数Z4满足上述式(7)。
优选在实施方式1和实施方式2中,上述第二马达输出的第二转矩与上述第一马达输出的第一转矩的比为作用于上述第一太阳轮与上述第一行星轮架之间的转矩比的82%以上。该方式利用上述结构,无论个体差如何,都能使作为第一马达输出的转矩的TA、作为第二马达输出的转矩的TB、第二太阳轮的齿轮齿数Z1和第二齿圈的齿轮齿数Z4满足上述式(7)。
优选在实施方式1和实施方式2中,以与上述第一马达的旋转轴正交的平面剖切上述第一马达的定子铁心而得到的截面形状、和以与上述第二马达的旋转轴正交的平面剖切上述第二马达的定子铁心而得到的截面形状相同。
采用上述结构,由于定子铁心的设计在第一马达和第二马达中是共用的,因此能够减轻设计所需的劳动。另外,在第一马达的定子铁心的截面形状和第二马达的定子铁心的截面形状相同的情况下,能够利用同一个模具制造第一马达的定子铁心和第二马达的第二定子铁心。因此,该方式的轮内马达能减轻制造所需的劳动。另外,本发明的轮内马达能够降低制造所需的成本。
优选在实施方式1和实施方式2中,在上述第一马达的旋转轴轴向上的上述第一马达的定子铁心的尺寸、与在上述第二马达的旋转轴轴向上的上述第二马达的定子铁心的尺寸的比为上述转矩比的82%~118%。
在定子铁心的截面形状相同的情况下,马达输出的转矩的大小与旋转轴轴向上的定子铁心的尺寸成正比。因此,该方式的轮内马达利用上述结构,能够使作为第一马达输出的转矩的TA、作为第二马达输出的转矩的TB、第二太阳轮的齿轮齿数Z1和第二齿圈的齿轮齿数Z4满足上述式(7)。
优选在实施方式1和实施方式2中,使以与上述第一马达的旋转轴正交的平面剖切上述第一马达的转子铁心而得到的截面形状、和以与上述第二马达的旋转轴正交的平面剖切上述第二马达的转子铁心而得到的截面形状相同。
采用上述结构,由于转子铁心的设计在第一马达和第二马达中是共用的,因此能够减轻设计所需的劳动。另外,在第一马达的转子铁心的截面形状与第二马达的第二转子铁心的截面形状相同的情况下,能够利用同一个模具制造第一马达的转子铁心和第二马达的第二转子铁心。因此,该方式的轮内马达能够减轻制造所需的劳动。另外,本发明的轮内马达能够降低制造所需的成本。
优选在实施方式1和实施方式2中,在上述第一马达的旋转轴轴向上的上述第一马达的转子铁心的尺寸与在上述第二马达的旋转轴轴向上的上述第二马达的转子铁心的尺寸的比为上述转矩比的82%~118%。
在转子铁心的截面形状相同的情况下,马达输出的转矩的大小与旋转轴轴向上的转子铁心的尺寸成正比。因此,该方式的轮内马达利用上述结构,能够使作为第一马达输出的转矩的TA、作为第二马达输出的转矩的TB、第二太阳轮的齿轮齿数Z1和第二齿圈的齿轮齿数Z4满足上述式(7)。
优选在实施方式1和实施方式2中,上述离合器装置是包括如下这些构件的单向离合器装置,即,第一构件;第二构件,其能够相对于上述第一构件旋转;卡合构件,当第一方向的转矩作用于上述第二构件时,该卡合构件在上述第一构件与上述第二构件之间传递转矩,当与上述第一方向相反的第二方向的转矩作用于上述第二构件时,该卡合构件在上述第一构件与上述第二构件之间不传递转矩。另外,上述第一方向优选是上述第一马达为了使上述电动车辆前进而输出转矩、且上述第二马达未工作时上述第二构件旋转的方向。
通过切换对第二构件作用的转矩的方向,单向离合器装置能够在卡合状态和非卡合状态间切换。因此,单向离合器装置不用设置电磁致动器、用于使活塞移动的机构。由此,该方式的轮内马达能够减少零件件数,且能使本身(离合器装置)小型化。另外,单向离合器装置不需要用于使活塞移动的机构、用于使电磁致动器工作的能量。
在实施方式1和实施方式2中,上述离合器装置优选是超越离合器装置。滚子式离合器装置也包含在单向离合器装置中。但是,超越离合器装置的转矩(扭矩)容量比滚子式离合器装置大。即,超越离合器装置的能在第一构件与第二构件之间传递的力的大小大于滚子式离合器装置的能在第一构件与第二构件之间传递的力的大小。因此,该方式的轮内马达的离合器装置在是超越离合器装置的情况下,更能传递更大的转矩。
实施方式3
电动车辆驱动装置
图13是表示实施方式3的电动车辆驱动装置的主视图。图14是表示图13所示的电动车辆驱动装置的A-A剖视图。图15是表示图13所示的电动车辆驱动装置的装配立体图。图16是表示图13所示的电动车辆驱动装置的骨架图。
作为轮内马达的电动车辆驱动装置201例如应用在电动车、混合动力汽车和电动四轮驱动车等电动车辆的驱动装置中,更详细而言,应用在具有变速机构的轮内马达中,且该变速机构具有行星齿轮机构。
电动车辆驱动装置201包括外壳202、第一马达203、第二马达204、变速机构205和车轮轴承206(参照图13和图14)。
外壳202是用于收容第一马达203、第二马达204和变速机构205的外壳。该外壳202包括第一壳体221、第二壳体222、第三壳体223和第四壳体224,构成为这些壳体的装配体。第一壳体221由圆筒状构件构成,在内周面上具有分隔壁部221a。另外,在分隔壁部221a上开设有连通孔221g。第二壳体222由盖状构件构成,其与第一壳体221的靠车身侧的开口部配合并利用螺栓结合的方式被固定。第三壳体223由环状构件构成,与第一壳体221的靠车轮侧的开口部配合并利用螺栓结合的方式被固定。因而,在外壳202内形成有:第一马达室202A,其由第一壳体221的分隔壁部221a和第二壳体222划分而成;第二马达室202B,其由分隔壁部221a和第三壳体223划分而成。第四壳体224由具有凸缘部的环状构件构成,其被利用该凸缘部以螺栓结合的方式固定于第一壳体221的分隔壁部221a。
另外,在该实施方式中,外壳202在第一壳体221的上部具有肋状的减振器安装部53,车辆的减振器(省略图示)利用螺栓结合的方式固定于该减振器安装部53。另外,第一壳体221的分隔壁部221a配置在用于减振器的减振器安装部53的正下方(根部截面内的范围。与第一壳体221的径向大致相同的位置)。在该结构中,来自车身的负荷自减振器经由外壳202而传递到车轮。此时,较大的负荷沿减振器的行程方向作用于外壳202(第一壳体221的主体部)。因而,通过将分隔壁部221a配置在减振器的减振器安装部53的正下方,能够提高外壳202相对于来自减振器的负荷的刚性。
另外,在本实施方式中,外壳202在第一壳体221的侧部具有防水的片式连接器226。外壳202外部的电源(省略图示)、外壳202内部的第一马达203和第二马达204借助该防水的片式连接器226相连接。另外,在第一壳体221的分隔壁部221a上设有用于配置第一马达203的输出轴232c、电力供给用或信号传递用的配线、润滑油或冷却油的配管等的连通孔221g。
第一马达203和第二马达204是电动车辆驱动装置201的动力源,自外壳202外部的电源接受电力供给而运转。另外,第一马达203被收容保持在外壳202的第一马达室202A(车辆的车身侧的室)内,第二马达204被收容保持在外壳202的第二马达室202B(车辆的车轮侧的室)内。另外,第一马达203和第二马达204的保持构造在后面详细说明。
第一马达203由定子231、转子232和旋转变压器233构成,利用定子231将第一马达203保持固定在外壳202(第一壳体221和第二壳体222)内(参照图14和图15)。定子231由定子铁心231a、多个线圈231b和多个绝缘子231c构成。将各线圈231b隔着绝缘子231c卷绕在具有环状构造的定子铁心231a上,从而构成该定子231。转子232由转子铁心232a、多个磁铁232b和输出轴232c构成。在具有环状构造的转子铁心232a的外周配置各磁铁232b,将输出轴232c嵌入在该转子铁心232a的中心,从而构成该转子232。另外,使转子232的输出轴232c自第一壳体221的分隔壁部221a的连通孔221g突出到外壳202的第二马达室202B内,利用分隔壁部221a借助轴承以能使转子232旋转地支承配置转子232。另外,转子232利用输出轴232c与变速机构205(第一齿轮机构251的太阳轮轴251a)相连结。旋转变压器233是用于检测第一马达203(转子232)的旋转角的传感器。该第一马达203通过对定子231通电而使转子232旋转,将该第一马达203的驱动扭矩经由输出轴232c而传递给变速机构205。
第二马达204由定子241、转子242和旋转变压器243构成,定子241被保持固定在外壳202(第一壳体221和第三壳体223)内(参照图14和图15)。定子241由定子铁心241a、多个线圈241b和多个绝缘子241c构成。将各线圈241b隔着绝缘子241c卷绕在具有环状构造的定子铁心241a上,从而构成该定子241。在具有环状构造的转子铁心242a的外周配置各磁铁242b,从而构成转子242。另外,转子242能借助轴承以可旋转的方式组装于第四壳体224的外周,转子242的端部与变速机构205(第一齿轮机构251的齿圈251e和第二齿轮机构252的行星轮架252d)相连结。旋转变压器243是用于检测第二马达204(转子242)的旋转角的传感器。该第二马达204通过对定子241通电而使转子242旋转,将该第二马达204的驱动扭矩输出到变速机构205。
另外,在本实施方式中,第一马达203的输出轴232c和第二马达204的转子242同轴地配置,以共用的轴R为旋转轴进行旋转。
变速机构205是对来自第一马达203和第二马达204的驱动扭矩进行变速并传递给车轮轴承206(第一内圈262)的机构。该变速机构205由第一齿轮机构251、第二齿轮机构252和离合器机构253构成,该变速机构205收容在外壳202的第二马达室202B内。
第一齿轮机构251是单小齿轮式的行星齿轮机构,由太阳轮轴251a、太阳轮251b、小齿轮251c、行星轮架251d和齿圈251e构成。太阳轮轴251a的一端部(车身侧的端部)与第一马达203的输出轴232c配合并相连结,另一端部(车轮侧的端部)以能旋转的方式被支承于车轮轴承206的第一内圈262,太阳轮轴251a以轴R为旋转轴进行旋转。太阳轮251b形成于太阳轮轴251a,与太阳轮轴251a一起以轴R为旋转轴进行旋转。小齿轮251c是与太阳轮251b啮合的齿轮,并由行星轮架251d保持。行星轮架251d以使小齿轮251c自转自如且相对于轴R公转自如的方式保持该小齿轮251c。另外,行星轮架251d的一端配置在太阳轮轴251a的外周且位于第四壳体224的内周,以使行星轮架251d能以轴R为旋转轴进行旋转的方式支承行星轮架251d的该端。齿圈251e是与小齿轮251c啮合的齿轮,以使该齿圈251e能以轴R为旋转轴进行旋转的方式支承该齿圈251e。另外,齿圈251e与第二马达204的转子242相连结。
第二齿轮机构252是双小齿轮式的行星齿轮机构,由太阳轮252a、第一小齿轮252b、第二小齿轮252c、行星轮架252d和齿圈252e构成。太阳轮252a与第一齿轮机构251的太阳轮251b一起与太阳轮轴251a一体地形成,太阳轮252a与第一马达203的输出轴232c相连结。第一小齿轮252b是与太阳轮252a啮合的齿轮。第二小齿轮252c是与第一小齿轮252b啮合的齿轮。行星轮架252d以使第一小齿轮252b和第二小齿轮252c自转自如且相对于轴R公转自如的方式分别保持该第一小齿轮252b和第二小齿轮252c。另外,行星轮架252d以能以轴R为旋转轴进行旋转的方式由太阳轮轴251a支承。另外,行星轮架252d与第一齿轮机构251的齿圈251e一体地形成,且和该齿圈251e一起与第二马达204的转子242相连结。齿圈252e是与第二小齿轮252c啮合的齿轮。另外,齿圈252e与车轮轴承206的第一内圈262一体化并固定于第一内圈262。
离合器机构253是单向离合器机构,例如由超越离合器机构构成。该离合器机构253固定于第四壳体224,而且使第一齿轮机构251的行星轮架251d能与外壳202卡合或自外壳202分离地配置。当第一马达203沿使车辆前进的方向产生驱动扭矩且第二马达204空转时,该离合器机构253在来自第二齿轮机构252的行星轮架252d的反作用力的作用下成为卡合状态(第一变速状态)。另一方面,当第一马达203和第二马达204均产生驱动扭矩时,第一齿轮机构251的行星轮架251d的相对于外壳202的旋转扭矩沿上述第一变速状态的反方向作用,离合器机构253成为分离状态(第二变速状态)。
另外,在本实施方式中,采用超越离合器机构作为离合器机构253。在该结构中,能够利用第二马达204的驱动而从动地控制离合器机构253的卡合分离动作,因此能够省略设置用于驱动离合器机构253的致动器。由此,能够简化电动车辆驱动装置201的装置结构。
车轮轴承206是车辆的车轮(省略图示)的轴承,由外圈261、第一内圈262、第二内圈263、多个滚动体264和锁紧螺母265构成(参照图13~图15)。外圈261是第一内圈262和第二内圈263的轴承。该外圈261嵌入在第三壳体223的靠车轮侧的开口部中并借助8根螺栓固定。第一内圈262由有底的筒状构件构成,在将第一内圈262的底面朝向车轮侧的状态下,将第一内圈262插入在外圈261中,从而以使第一内圈262能以轴R为旋转轴进行旋转的方式支承第一内圈262。在该第一内圈262上安装有4根双头螺栓266,借助这些双头螺栓266和螺母(省略图示)将车辆的车轮固定在第一内圈262上。另外,第一内圈262固定在第二齿轮机构252的齿圈252e上,与该齿圈252e成为一体且进行旋转。第二内圈263是配置在外圈261的内周且位于第一内圈262的外周的环状构件。多个滚动体264配置在外圈261与第一内圈262的轨道面之间及外圈261与第二内圈263的轨道面之间,以使该多个滚动体264能自转且能相对于轴R公转的方式支承该多个滚动体264。锁紧螺母265配置在第一内圈262的车身侧的端部,对第一内圈262施加预负荷而提高第一内圈262的刚性。
在该电动车辆驱动装置201中,当第一马达203和第二马达204产生驱动扭矩时,利用变速机构205将该驱动扭矩变速后传递给车轮轴承206(参照图16)。由此,车轮H旋转,车辆行驶。
另外,该电动车辆驱动装置201能够实现第一变速状态和第二变速状态这两种变速状态。第一变速状态是所谓的低档状态,例如用在车辆的起步加速时、爬坡时等。另一方面,第二变速状态例如用在通常行驶时。
在第一变速状态下,第一马达203产生驱动扭矩,并且第二马达204空转,离合器机构253成为卡合状态。于是,在第一齿轮机构251中,离合器机构253束缚行星轮架251d而禁止小齿轮251c的公转。在该状态下,当第一马达203产生驱动扭矩时,该驱动扭矩经由太阳轮轴251a和第二齿轮机构252传递到车轮轴承206。此时,一部分的驱动扭矩自第二齿轮机构252的行星轮架252d经由第一齿轮机构251的齿圈251e和小齿轮251c回到第一齿轮机构251的太阳轮251b。然后,这一部分的驱动扭矩经由太阳轮轴251a和第二齿轮机构252传递到车轮轴承206。由此,放大驱动扭矩,实现更大的变速比。
在第二变速状态下,第一马达203和第二马达204产生驱动扭矩,离合器机构253成为分离状态。于是,在第一齿轮机构251中,离合器机构253释放行星轮架251d而容许小齿轮251c的公转,第一齿轮机构251的太阳轮251b与齿圈251e能够相对旋转。在该状态下,第二马达204改变驱动扭矩,从而使变速比变化。由此,能够连续改变变速比,因此马达转速与车速成正比地上升,特别能够降低高速巡航时的摩擦损耗。
另外,在本实施方式中,第一马达203和第二马达204配置在同一个轴R上,且分别与变速机构205相连结(参照图14和图15)。在该结构中,即使在例如像轮内马达那样外壳202的容积较小的情况下,也能将第一马达203和第二马达204高效地配置在外壳202内,因此优选该结构。但是,本发明并不限定于此,第一马达203和第二马达204也可以配置在彼此不同的轴上,且借助齿轮等传递机构与变速机构205相连结(省略图示)。
马达的保持构造
图17是表示实施方式3的电动车辆驱动装置的马达保持构造的剖视图。图18和图19是表示图17所示的马达保持构造的放大图。在这两个图中,图18表示第一马达203的保持构造,图19表示第二马达204的保持构造。图20和图21是表示图17所示的电动车辆驱动装置的第一壳体的主视图(图20)和B-B剖视图(图21)。图22和图23是表示图17所示的电动车辆驱动装置的第二壳体的主视图(图22)和C-C剖视图(图23)。图24和图25是表示图16所示的电动车辆驱动装置的第三壳体的主视图(图24)和D-D剖视图(图25)。图26是表示图17所示的马达保持构造的变形例的放大图。
该电动车辆驱动装置201具有以下的马达保持构造。即,如上所述具有能将外壳202分成第一壳体221、第二壳体222和第三壳体223的构造(参照图20~图25)。另外,外壳202具备:第一马达室202A,其由第一壳体221的分隔壁部221a和第二壳体222划分而成;第二马达室202B,其由分隔壁部221a和第三壳体223划分而成。并且,第一马达203收容在第一马达室202A内,且被第一壳体221和第二壳体222夹紧保持(参照图17和图18)。另外,第二马达204收容在第二马达室202B内,且被第一壳体221和第三壳体223夹紧保持(参照图17和图19)。
例如,在该实施方式中,第一壳体221由圆筒状构件构成,内部由分隔壁部221a分隔开(参照图20和图21)。并且,在该第一壳体221的一侧(靠车身侧)的开口部安装有第二壳体222,在另一侧(靠车轮侧)的开口部安装有第三壳体223,从而构成外壳202(参照图17)。另外,第一壳体221在一侧的开口部的内径面上具有供第一马达203插入的第一马达插入部221b、和供第二壳体222配合的凹窝部221c(参照图21)。另外,第一壳体221在另一侧的开口部的内径面上具有供第二马达204插入的第二马达插入部221d、和供第三壳体223配合的凹窝部221e。详细而言,利用切削加工使第一壳体221的内周面呈台阶状扩径而形成第一马达插入部221b(第二马达插入部221d),进一步使该第一马达插入部221b(第二马达插入部221d)的入口部呈台阶状扩径而形成凹窝部221c(221e)。因此,在第一壳体221的内部,利用第一马达插入部221b(第二马达插入部221d)和凹窝部221c(221e),形成以具有分隔壁部221a的内径面为基准呈两级台阶状扩径的台阶部(带台阶的内径部)。另外,车身侧的第一马达插入部221b和凹窝部221c配置在同一轴R上,车轮侧的第二马达插入部221d和凹窝部221e配置在同一轴R上。另外,第一马达203的定子铁心231a和第二马达204的定子铁心241a具有相同的直径,因此第一马达插入部221b和第二马达插入部221d具有相同的直径。另外,第一马达插入部221b(第二马达插入部221d)的内周面以与第一马达203(第二马达204)的定子铁心231a(241a)的外周面间隙配合的方式被高精度地加工。另外,比定子铁心231a(241a)的轴向尺寸短地设定第一马达插入部221b(第二马达插入部221d)的轴向尺寸。另外,在第一壳体221的外周面上以四等分的方式设有具有内螺纹部的凸缘部221f。
另外,第二壳体222在与第一壳体221配合的配合面上具有凹窝部222a(参照图22和图23)。该凹窝部222a具有与第一壳体221的凹窝部221c形成间隙配合的外径。另外,第二壳体222具有在嵌入第一壳体221的状态下外周面与第一壳体221位于同一平面的外径。另外,在第二壳体222的外周面上与第一壳体221的凸缘部221f相对应地设有具有螺栓孔的凸缘部222b。
同样,第三壳体223在与第一壳体221配合的配合面上具有凹窝部223a(参照图24和图25)。该凹窝部223a具有与第一壳体221的凹窝部221e形成间隙配合的外径。另外,第三壳体223具有在嵌入第一壳体221的状态下外周面与第一壳体221位于同一平面的外径。另外,在第三壳体223的外周面上与第一壳体221的凸缘部221f相对应地设有具有螺栓孔的凸缘部223b。
在电动车辆驱动装置201的装配工序中,首先,将定子231的定子铁心231a插入在第一壳体221的第一马达插入部221b中,从而将第一马达203的定子231的定子铁心231a嵌入第一马达插入部221b(参照图17和图18)。此时,定子铁心231a由于与第一马达插入部221b形成间隙配合,因此能够沿第一马达203的轴向滑动位移。另外,使定子铁心231a的端面与第一马达插入部221b的里侧(分隔壁部221a侧)的台阶部抵接。另外,在该状态下,由于第一马达插入部221b的轴向尺寸比定子铁心231a的轴向尺寸短,因此定子铁心231a的端部自第一马达插入部221b突出到凹窝部221c内。
然后,将第二壳体222的凹窝部222a嵌入第一壳体221的凹窝部221c,并且将第二壳体222安装在第一壳体221的一侧(靠车身侧)的开口部。此时,通过使第二壳体222的端面(凹窝部222a的开口缘部)与定子铁心231a的端面抵接,将定子铁心231a夹紧保持在第一壳体221(第一马达插入部221b的里侧的台阶部)与第二壳体222的端面之间。由此,相对于外壳202(第一壳体221)定位第一马达203的径向位置和轴向位置。并且,在该状态下,通过将第一壳体221的凸缘部221f和第二壳体222的凸缘部222b螺栓紧固,以按压状态保持定子铁心231a。
同样,将第二马达204的定子241的定子铁心241a插入在第一壳体221的第二马达插入部221d中,从而将第二马达204的定子241的定子铁心241a嵌入在第二马达插入部221d中(参照图17和图19)。此时,定子铁心241a由于与第二马达插入部221d形成间隙配合,因此能够沿第二马达204的轴向滑动位移。另外,使定子铁心241a的端面与第二马达插入部221d的里侧(分隔壁部221a侧)的台阶部抵接。另外,在该状态下,由于第二马达插入部221d的轴向尺寸比定子铁心241a的轴向尺寸短,因此定子铁心241a的端部自第二马达插入部221d突出到凹窝部221e内。
然后,将第三壳体223的凹窝部223a嵌入第一壳体221的凹窝部221e,并且将第三壳体223安装在第一壳体221的一侧(靠车轮侧)的开口部。此时,通过使第三壳体223的端面(凹窝部223a的开口缘部)与定子铁心241a的端面抵接,将定子铁心241a夹紧保持在第一壳体221(第二马达插入部221d的里侧的台阶部)与第三壳体223的端面之间。由此,相对于外壳202(第一壳体221)定位第二马达204的径向位置和轴向位置。并且,在该状态下,通过将第一壳体221的凸缘部221f和第三壳体223的凸缘部223b螺栓紧固,以按压状态保持定子铁心241a。
另外,也可以在该电动车辆驱动装置201中,第一壳体221的第一马达插入部221b(第二马达插入部221d)具有键槽或止转件,第一马达203(第二马达204)的定子铁心231a(241a)具有与该键槽或止转件卡合的止转件或键槽(省略图示)。在该结构中,在第一马达插入部221b(第二马达插入部221d)与定子铁心231a(241a)间隙配合时,上述止转件/键槽限制第一马达203(第二马达204)的相对于外壳202的在旋转方向上的位移。由此,能够适当地保持第一马达203(第二马达204)的周向的定位状态。另外,例如利用冲压成形或线切割加工来进行定子铁心231a(241a)的加工。
另外,也可以在该电动车辆驱动装置201中,在第三壳体223(第二壳体222)的凹窝部223a(222a)的端部形成有抵接部T(参照图26)。并且,第三壳体223(第二壳体222)可以将该抵接部T按压于定子铁心241a(231a)的端面而保持定子铁心241a(231a)。由此,即使在第二马达插入部221d(第一马达插入部221b)的轴向尺寸比定子铁心241a(231a)的轴向尺寸短的情况下,也能适当地保持定子铁心241a(231a)。
效果
如上所述,该电动车辆驱动装置201包括外壳202、和组装在该外壳202中的第一马达203和第二马达204(参照图17)。另外,外壳202包括:第一壳体221,其具有用于定位第一马达203的第一马达插入部221b和用于定位第二马达204的第二马达插入部221d,且第一马达插入部221b与第二马达插入部221d相互独立(例如分别设在电动车辆驱动装置201的设置状态下的靠车辆的车身侧和靠车轮侧);第二壳体222及第三壳体223,它们安装在该第一壳体221上(参照图20~图25)。另外,第一马达203的定子铁心231a插入定位在第一马达插入部221b,利用第二壳体222以按压第一马达203的定子铁心231a的状态保持第一马达203的定子铁心231a(参照图17和图18)。另外,第二马达204的定子铁心241a插入定位在第二马达插入部221d,利用第三壳体223以按压第二马达204的定子铁心241a的状态保持第二马达204的定子铁心241a(参照图17和图19)。
在该结构中,由于第一壳体221具有第一马达插入部221b和第二马达插入部221d,且第一马达插入部221b和第二马达插入部221d相互独立,因此与一体地形成这些马达插入部的结构相比,能够缩短第一马达插入部221b和第二马达插入部221d的轴向长度。由此,能够缩小第一马达203和第二马达204(定子铁心231a、241a)的定位所需的高精度的内径加工区域,因此具有使外壳202的加工容易进行的优点。另外,能够缩短第一马达203(第二马达204)与第一马达插入部221b(第二马达插入部221d)配合的配合面,因此具有使第一马达203(第二马达204)的组装工序容易进行的优点。另外,由于第一马达插入部221b和第二马达插入部221d是独立形成的,因此具有如下优点,即,无论定子铁心231a、241a是否具有相同的直径,均能确保第一马达203和第二马达204的定位精度地固定第一马达203和第二马达204。
例如在外壳只在一侧具有长条的马达插入部,将第一马达和第二马达依次插入在该马达插入部中而进行组装的结构(省略图示)中,很难高精度地加工该长条的马达插入部,因此该结构不理想。另外,在该结构中,在装置的装配工序中,需必须从里侧的马达开始向外壳插入而进行组装,因此装配顺序的自由度较低,并不优选。另外,在该结构中,当第一马达(定子铁心)的外径与第二马达(定子铁心)的外径不同时,需要进行使马达插入部的内径在中途不同的加工,因此并不优选。相反,在第一马达的外径与第二马达的外径相同的情况下,需要在上述马达的中间夹设隔离件,因此并不优选。
另外,在该电动车辆驱动装置201中,通过使第一壳体221的靠车身侧开口部(车轮侧开口部)的内径呈台阶状扩径而构成第一马达插入部221b(第二马达插入部221d),从而在第一马达插入部221b(第二马达插入部221d)的里侧形成台阶部(带台阶的内径)(参照图21)。并且,第一马达203(第二马达204)的定子铁心231a(241a)被夹紧保持在该台阶部与第二壳体222(第三壳体223)之间(参照图17~图19)。在该结构中,利用第一壳体221的内周面与第一马达插入部221b(第二马达插入部221d)之间的台阶部决定定子铁心231a(241a)的轴向位置,另外利用第一马达插入部221b(第二马达插入部221d)决定定子铁心231a(241a)的径向位置。此外,通过在该台阶部与第二壳体222(第三壳体223)之间夹紧定子铁心231a(241a),能够稳定地保持第一马达203(第二马达204)。由此,具有如下优点,即,能在将第一马达203(第二马达204)适当地定位于外壳202的状态下,稳定地保持第一马达203(第二马达204)。
另外,在该电动车辆驱动装置201中,第一马达203(第二马达204)的定子铁心231a(241a)以间隙配合的方式插入在第一马达插入部221b(第二马达插入部221d)中(参照图18和图19)。在该结构中,能够宽松地设定定子铁心231a(241a)与第一马达插入部221b(第二马达插入部221d)的配合条件,因此具有使第一马达203(第二马达204)的组装工序容易进行的优点。另外,在该情况下,也能利用第二壳体222(第三壳体223)以按压定子铁心231a(241a)的状态保持定子铁心231a(241a),因此具有能适当地固定第一马达203(第二马达204)的优点。
例如在定子铁心以收缩紧固(例如压入、冷缩配合、热压配合等)的方式与马达插入部配合的结构(省略图示)中,需要高精度地加工马达插入部的配合面,但在轮内马达那样具有大径的定子铁心的结构中,很难进行该种高精度的加工,因此并不优选。特别是在外壳的材质(铝等轻金属)与定子铁心的材质(通常为电磁钢板)不同时,可能因两者的热膨胀率不同而使定子铁心的固定松动,因此并不优选。
另外,优选在该电动车辆驱动装置201中,第一马达203(第二马达204)的定子铁心231a(241a)在外周面上具有键槽或止转件(省略图示)。在该结构中,通过使定子铁心231a(241a)的键槽或止转件与第一马达插入部221b(第二马达插入部221d)侧的止转件或键槽卡合,能够禁止定子铁心231a(241a)的周向的旋转位移。由此,具有使定子铁心231a(241a)不能与外壳202相对旋转地保持该定子铁心231a(241a)的优点。
另外,也可以在该电动车辆驱动装置201中,第二壳体222(第三壳体223)具有抵接部T,并且将该抵接部T按压于第一马达203(第二马达204)的定子铁心231a(241a)而保持定子铁心231a(241a)(参照图26)。在该结构中具有如下优点,即,例如即使在第二马达插入部221d(第一马达插入部221b)的轴向尺寸比定子铁心241a(231a)的轴向尺寸短的情况下,也能适当地保持定子铁心241a(231a)。
另外,在该电动车辆驱动装置201中,第一壳体221具有将第一马达插入部221b和第二马达插入部221d分隔开的分隔壁部221a(参照图17和图21)。在该结构中,能够利用分隔壁部221a适当地确保外壳202的刚性,因此具有能适当地确保第一马达203(第二马达204)的定位状态的优点。
另外,优选在该电动车辆驱动装置201中,第一壳体221的分隔壁部221a具有使第一马达插入部221b与第二马达插入部221d相连通的连通孔221g(参照图17和图21)。在该结构中,能够借助该分隔壁部221a的连通孔221g配置例如第一马达203的输出轴232c、电力供给用或信号传递用的配线、润滑油或冷却油的配管等。由此,具有容易配置外壳202的内部构造物的优点。
另外,优选在该电动车辆驱动装置201中,在第一壳体221的外周配置有减振器(省略图示)的结构中,将第一壳体221的分隔壁部221a配置在该减振器的正下方。在该结构中,能够利用分隔壁部221a适当地确保外壳202的刚性,因此具有如下优点,即,即使在来自车身的负荷自减振器传递到外壳202的情况下,也能适当地确保第一马达203(第二马达204)的定位状态。
此外,下述那样地充分理解实施方式3的优选方式。优选在实施方式3中,使上述第一壳体的开口部的内径以台阶状扩径而构成上述第一马达插入部或上述第二马达插入部,从而在上述第一马达插入部或上述第二马达插入部的里侧形成台阶部,并且将上述第一马达的定子铁心或上述第二马达的定子铁心夹紧保持在上述台阶部与上述第二壳体之间、或上述台阶部与上述第三壳体之间。
该方式利用第一壳体的内周面和马达插入部间的台阶部定位定子铁心的轴向位置,另外,利用马达插入部定位定子铁心的径向位置。此外,通过将定子铁心夹紧在该台阶部与第二壳体(第三壳体)之间,稳定地保持马达。由此,具有能在相对于外壳适当地定位了马达的状态下稳定地保持该马达的优点。
优选在实施方式3中,上述第一马达的定子铁心以间隙配合的方式插入在上述第一马达插入部,或上述第二马达的定子铁心以间隙配合的方式插入在上述第二马达插入部。
该方式由于能够宽松地设定定子铁心与马达插入部的配合条件,因此具有使马达的组装工序容易进行的优点。另外,在该情况下,由于能够利用第二壳体(第三壳体)以按压定子铁心的状态保持定子铁心,因此也具有能够适当地固定马达的优点。
优选在实施方式3中,上述第一马达的定子铁心或上述第二马达的定子铁心在外周面上具有键槽或止转件。
该方式通过使定子铁心的键槽或止转件与马达插入部侧的止转件或键槽卡合,禁止定子铁心的周向的旋转位移。由此,具有使定子铁心不能与外壳相对旋转地保持该定子铁心的优点。
优选在实施方式3中,上述第二壳体或上述第三壳体具有抵接部,并且将上述抵接部按压于上述定子铁心而保持上述定子铁心。
该方式具有如下优点,即,例如即使在马达插入部的轴向尺寸比定子铁心的轴向尺寸短的情况下,也能适当地保持定子铁心。
优选在实施方式3中,上述第一壳体具有将上述第一马达插入部和上述第二马达插入部分隔开的分隔壁部。
该方式能够利用分隔壁部适当地确保壳的刚性,因此具有能够适当地确保马达的定位状态的优点。
优选在实施方式3中,上述分隔壁部具有使上述第一马达插入部与上述第二马达插入部相连通的连通孔。
该方式能够借助该分隔壁部的连通孔配置例如第一马达的输出轴、电力供给用或信号传递用的配线、润滑油或冷却油的配管等。由此,具有使壳的内部构造物的配置容易进行的优点。
优选在实施方式3中,在上述第一壳体的外周配置有减振器的结构中,上述分隔壁部配置在上述减振器的正下方。
该方式能够利用分隔壁部适当地确保壳的刚性,因此具有如下优点,即,即使在来自车身的负荷自减振器传递到壳的情况下,也能适当地确保马达的定位状态。
实施方式3的结构也能适当地应用在以下的实施方式中。具有与本实施方式相同的结构的部分能够获得与本实施方式相同的效果。
实施方式4
图27是实施方式4的电动车辆驱动装置所具有的车轮轴承的、图8中的A-A剖视图。图28是图27的B部分放大图。电动车辆驱动装置10包括外壳G、第一马达11、第二马达12和变速机构13。详细说明作为轴承机构的车轮轴承50。本实施方式的作为轮内马达的电动车辆驱动装置10所具有的车轮轴承50包括外圈50a、第一内圈50c、第二内圈50b、多个第一滚动体60a、多个第二滚动体60b、第一保持器61a和第二保持器61b。另外,形成于第一内圈50c的内齿轮35是后面详述的第二行星齿轮机构30的一部分。
外圈50a是圆筒形状,在靠车轮侧的端部的外周形成有凸缘部62。凸缘部62以螺栓紧固的方式固定于外壳G。因而,外圈50a构成为不能旋转的结构。
在外圈50a的内周面上沿周向形成有两排轨道。外圈50a的两端部的外径比中央部的外径小。在中央部与两端部的交界处沿整个周向形成有曲面。第一滚动体60a与靠车轮侧的曲面接触,第二滚动体60b与靠电动车辆的车身侧的曲面接触。与第一滚动体60a接触的靠车轮侧的曲面是第一轨道63a,与第二滚动体接触的靠车身侧的曲面是第二轨道63b。
第一滚动体60a和第二滚动体60b均为球体。第一滚动体60a和第二滚动体60b被外圈50a的中央部的厚壁部分隔,且沿轴向保持恒定间隔地配置。第一保持器61a保持第一滚动体60a,第一滚动体60a一边自转,一边沿第一轨道63a公转。第二保持器61b保持第二滚动体60b,第二滚动体60b一边自转,一边沿第二轨道63b公转。
第一内圈50c的外周面69e和外圈50a的内周面夹着第一滚动体60a和第二滚动体60b地相面对。第一内圈50c的外径从靠车轮侧向靠车身侧以3级台阶减小。在从靠车轮侧向靠车身侧将外周面设为基准外径面69a、第一级外径面69b、第二级外径面69c和最小外径面69d时,在基准外径面69a与第一级外径面69b的交界处沿周向形成有曲面,第一滚动体60a与该曲面接触。该曲面是第三轨道63c。
第一内圈50c具有自内周面突出的多个齿。这些齿为内齿轮35。通过在第一内圈50c的内周面上一体地形成内齿轮35,与分别独立地构成轴承和齿轮的情况相比,能够缩短图7和图8所示的电动车辆驱动装置10的轴向长度。另外,通过将第一内圈50c和内齿轮35构成为一体,而不是分别独立地构成,能够提高第一内圈50c的强度,且能提高尺寸的精度。另外,能够减少车轮轴承50的零件件数,因此能够降低车轮轴承50的制造成本。此外,能够使车轮轴承50小型化、轻型化。
内齿轮35的齿宽方向中心65位于包含多个第一滚动体60a的中心在内的面S1、与包含多个第二滚动体60b的中心的面S2之间。通过以上述方式配置内齿轮35的齿宽方向中心65,即使在负荷施加于车轮轴承50而使轴倾斜时,也能减小内齿轮35的位移的程度,降低作用于内齿轮35的负荷。即,能增加在力矩作用于轴的情况下的车轮轴承50对于力矩方向的位移的刚性。
在第一内圈50c的靠车轮侧的端部形成有向第一内圈50c的旋转轴R延伸的车轮支承部66。在本实施方式中,车轮支承部66形成为将第一内圈50c的车轮侧封闭起来的形状。如图7所示,在车轮支承部66上开设有多个螺栓孔67。该螺栓孔67的中心是形成在车轮支承部66上的、用于安装车轮的安装位置68(参照图7)。在车轮上也设有与车轮支承部66相同数量的螺栓孔。将车轮支承部66的螺栓孔67与车轮的螺栓孔重叠,插入双头螺栓51,利用螺母紧固。在本实施方式中,构成为在车轮支承部66开设有螺栓孔67,将双头螺栓51插入该螺栓孔67中的方式,但也可以将车轮支承部66和双头螺栓51形成为一体。在该情况下,双头螺栓51的中心位置是形成在车轮支承部66上的、用于安装车轮的安装位置。
第二内圈50b的内周面与第一内圈50c的外周面69e接触。第二内圈50b与第一内圈50c的外周面69e中的第二级外径面69c接触。在第二内圈50b的外周面上沿周向形成有与第一内圈50c的第一级外径面69b平滑相连的凹曲面,第二滚动体60b与该凹曲面接触。与该第二滚动体60b接触的凹曲面是第三轨道63d。
利用锁紧螺母57对第二内圈50b施加朝向车轮侧的力,由此能够对车轮轴承50施加适当的压力,提高车轮轴承50的刚性。通过将内圈形成为第一内圈50c和第二内圈50b这两个零件,而不是一个零件,能够容易地对车轮轴承50施加适当的压力。
多个第一滚动体60a的节圆直径D1比形成在车轮支承部66上的多个安装位置68的节圆直径D2大。通常依据车轮的直径,将多个安装位置68的节圆直径D2限定在一定的范围内,不能大幅增加。但是,通过使多个第一滚动体60a的节圆直径D1比形成在车轮支承部66上的多个安装位置68的节圆直径D2大,能够加大车轮轴承50的内侧的空间、即第一内圈50c的内侧的空间。结果,能够将以往难以收纳的尺寸的机构、例如行星齿轮机构收纳在该内侧的空间内,能够缩短电动车辆驱动装置10的轴向长度。另外,离合器装置40不用设置用于进行驱动的致动器,因此能够使电动车辆驱动装置10的构造简单化,能够使电动车辆驱动装置10小型化。
此外,如下这样地充分理解实施方式4的优选方式。优选在实施方式4中,上述第一滚动体的节圆直径比上述多个安装点的节圆直径大。
通常依据车轮的直径将上述多个安装点的节圆直径限定在一定的范围内,不能大幅增加。但是,在该方式中,通过将轮内马达形成为上述结构,能够加大车轮轴承的内侧的空间、即第一内圈的内侧的空间。结果,能够将以往难以收纳的尺寸的机构、例如行星齿轮机构收纳在该内侧的空间内,能够缩短电动车辆驱动装置的轴向长度。
优选在实施方式4中,上述内齿轮的齿宽方向中心位于包含上述多个第一滚动体的中心在内的面、与包含上述多个第二滚动体的中心在内的面之间。
通过以上述方式配置内齿轮的齿宽方向中心,即使在负荷施加于车轮轴承而使轴倾斜时,也能减小内齿轮的位移的程度,能够降低作用于内齿轮的负荷。即,能够增加在力矩作用于轴的情况下的车轮轴承相对于力矩方向的位移的刚性。
实施方式4的结构也可以适当地应用在以下的实施方式中。具有与本实施方式相同的结构的部分能够获得与本实施方式相同的效果。
实施方式5
图29是表示实施方式5的离合器装置的分解说明图。图30是表示实施方式5的离合器装置的说明图。图31是将实施方式5的离合器装置的楔块放大表示的说明图。本实施方式的离合器装置40是上述实施方式1等的车辆用驱动装置10所具有的装置。如图29和图30所示,离合器装置40包括作为第二构件的内圈41、作为第一构件的外圈42和多个楔块43S。另外,内圈41也可以作为第一构件发挥功能,外圈42也可以作为第二构件发挥功能。内圈41和外圈42是筒状构件。内圈41配置在外圈42的内侧。内圈41和外圈42中的一方与第一行星轮架23相连结,另一方与外壳G相连结。在本实施方式中,内圈41与第一行星轮架23相连结,外圈42与外壳G相连结。
楔块43S是利用摩擦使内圈41与外圈42卡合的摩擦卡合构件。楔块43S是柱状的构件,是底面的中央变细的茧形状。图31所示的圆C是与利用楔块43S的底面限定的图形外切的圆。楔块43S的侧面中作为供楔块43S与内圈41接触的面的内圈接触面61是具有如下曲率的曲面,即,内圈接触面61的曲率比以圆C作为底面的圆柱所具有的侧面的曲率大。楔块43S的侧面中作为供楔块43S与外圈42接触的面的外圈接触面62也是具有如下曲率的曲面,即,外圈接触面62的曲率比以圆C作为底面的圆柱所具有的侧面的曲率大。但是,内圈接触面61的曲率与外圈接触面62的曲率也可以不同。多个楔块43S在内圈41的外周部与外圈42的内周部之间沿内圈41和外圈42的周向以等间隔配置。
楔块43S的在内圈41和外圈42的周向上的长度比圆C的直径小。因而,关于在配置在内圈41的外周部与外圈42的内周部之间的情况下所需的周向长度,楔块43S比以圆C作为底面的圆柱短。结果,能够在内圈41的外周部与外圈42的内周部之间配置比以圆C作为底面的圆柱多的楔块43S。
决定楔块式单向离合器装置、超越离合器装置和滚子式离合器装置的扭矩容量的主要因素是楔块、凸轮和滚子那样的摩擦卡合构件与内圈和外圈接触时的压力(接触压力)。该接触压力由内圈、外圈和摩擦卡合构件的材料决定,当大于某一定的阈值时,各离合器装置不再能够保持所施加的扭矩。构成离合器装置的摩擦卡合构件的数量越多,作用于离合器装置的扭矩越分散到很多个摩擦卡合构件上,摩擦卡合构件与内圈和外圈接触时的压力越小。因而,摩擦卡合构件的数量越多,离合器装置的扭矩容量越大。
离合器装置40采用楔块43S作为摩擦卡合构件,因此能够将比具有类似圆C的底面的凸轮的数量多的楔块43S配置在离合器装置40中。结果,能够使离合器装置40的扭矩容量比具有与离合器装置40相同的安装尺寸的超越离合器装置的扭矩容量大。由于能够增加离合器装置40的扭矩容量,因此能够增大向车轮H输出的第一分配转矩T5的最大值。
如图31所示,离合器装置40包括带簧(ribbon spring)58(弹性构件)、外侧保持器59A(第一保持器)和内侧保持器59B(第二保持器)。带簧58是使各楔块43S与内圈41和外圈42接触的弹性构件,例如通过对不锈钢薄板进行冲压加工而构成该带簧58。带簧58是将梯子状构件形成为环而得到的形状,能沿周向伸缩。利用带簧58,即使在非卡合状态下,也能使楔块43S与内圈41和外圈42接触,因此能够减小在自非卡合状态变化为卡合状态时的侧隙(back lash),在转矩作用于内圈41或外圈42时,能够使楔块43S迅速地与内圈41和外圈42啮合。因此,能够减少离合器装置40从非卡合状态切换到卡合状态时所需的时间。另外,在非卡合状态下,在内圈41与外圈42之间没有力的传递。另外,在卡合状态下,在内圈41与外圈42之间有力的传递。
外侧保持器59A和内侧保持器59B的形状均为圆筒形状。在外侧保持器59A的侧面沿周向彼此等间隔地形成有矩形的多个开口部63a(第一开口部)。外侧保持器59A配置在外圈42的内侧。内侧保持器59B的外径比外侧保持器59A的内径小,内侧保持器59B配置在外侧保持器59A的内侧。在内侧保持器59B的侧面沿周向彼此等间隔地形成有开口部63b(第二开口部),并使开口部63b与沿周向形成于外侧保持器59A的开口部63a数量相同。以开口部63a与开口部63b相面对的方式将内侧保持器59B相对于外侧保持器59A配置。通过将楔块43S贯穿在外侧保持器59A的开口部63a、和内侧保持器59B的与该开口部63a相面对的开口部63b中,外侧保持器59A和内侧保持器59B保持多个楔块43S。
多个开口部63a沿外侧保持器59A的周向等间隔地形成,多个开口部63b沿内侧保持器59B的周向等间隔地形成,结果,多个楔块43S沿外侧保持器59A的周向、即内侧保持器59B的周向彼此等间隔地配置。外圈接触面62自形成于外侧保持器59A的开口部63a向外侧保持器59A的径向外侧突出。内圈接触面61自形成于内侧保持器59B的开口部63b向内侧保持器59B的径向内侧突出。
通过使外侧保持器59A和内侧保持器59B以上述方式保持多个楔块43S,沿周向彼此等间隔地配置多个楔块43S,并且多个楔块43S的动作是同步的。结果,能够将作用于离合器装置40的全部扭矩均等地分配并作用于各楔块43S。因此,与不具有外侧保持器59A和内侧保持器59B的离合器装置相比,能够增大离合器装置40的扭矩容量。
离合器装置40是单向离合器装置。单向离合器装置只传递第一方向的转矩,不传递作为与第一方向相反方向的第二方向的转矩。即,在图1和图3所示的第一行星轮架23想要沿第一方向旋转时,单向离合器装置为卡合状态,在第一行星轮架23想要沿第二方向旋转时,单向离合器装置为非卡合状态。当第一方向(图30和图31中的箭头方向)的转矩作用于内圈41时,离合器装置40的楔块43S与内圈41和外圈42啮合。由此,在内圈41与外圈42之间传递转矩,第一行星轮架23自外壳G接受反作用力。因此,离合器装置40能够限制第一行星轮架23的旋转。另外,当第二方向的转矩作用于内圈41时,离合器装置40的楔块43S不与内圈41和外圈42啮合。由此,在内圈41与外圈42之间没有转矩的传递,第一行星轮架23不自外壳G接受反作用力。因此,离合器装置40不限制第一行星轮架23的旋转。这样,离合器装置40实现作为单向离合器装置的功能。
在本实施方式的情况下,在第一变速状态、即第二马达12未工作的状态且第一马达11为了使电动车辆前进而输出转矩的情况下,当内圈41沿图1所示的第一行星轮架23旋转(自转)的方向旋转时,离合器装置40为卡合状态。即,上述第一方向是第一马达11为了使电动车辆前进而输出转矩、且第二马达未工作时作为第二构件的内圈41旋转的方向。在该状态下,当第二马达12工作时,见后述,第二行星轮架33的旋转方向反向。由此,在第二变速状态时、即第二马达12工作且第一马达11为了使电动车辆前进而输出转矩的情况下,离合器装置40为非卡合状态。根据以上说明,离合器装置40能够依据第二马达12的工作与否而从动地切换卡合状态和非卡合状态。
由于离合器装置40是单向离合器装置,因此与通过利用工作流体使作动缸内的活塞移动而使两个旋转构件卡合、或利用电磁致动器使两个旋转构件卡合的方式的离合器装置相比,不用设置用于使活塞移动的机构,也无需用于使电磁致动器工作的电力。离合器装置40根据作用于内圈41或外圈42(在本实施方式中是内圈41)的转矩的方向的切换,切换卡合状态和非卡合状态,因此能够减少零件件数,且能使本身(离合器装置40)小型化。
上述实施方式2的电动车辆驱动装置60所具有的离合器装置90(参照图11)也可以与离合器装置40相同是配置有楔块43S作为摩擦卡合构件的楔块式单向离合器装置。在离合器装置90中,第二行星轮架83与内圈相连接。离合器装置90的除此以外的结构与离合器装置40相同。通过将离合器装置90形成为该种结构,能够增加向车轮H输出的最大的转矩。
此外,如下这样地充分理解实施方式5的优选方式。优选在实施方式5中,上述离合器装置具有使上述楔块与上述第一构件和上述第二构件接触的弹性构件。由此,能够减少上述离合器装置从非卡合状态切换成卡合状态时所需的时间。
优选在实施方式5中,上述离合器装置包括彼此等间隔地保持上述多个楔块的第一保持器和第二保持器。由此,能够将作用于离合器装置的全部扭矩均等地分配而作用于各楔块。因此,与不具有保持器的离合器装置相比,能够进一步增加本发明的离合器装置的扭矩容量。
优选在实施方式5中,上述第一保持器是在侧面具有彼此等间隔地配置的多个第一开口部的圆筒,上述第二保持器在侧面具有彼此等间隔地配置的、与上述第一保持器的数量相同的第二开口部,且上述第二保持器是外径比上述第一保持器的内径小的圆筒,以上述第一开口部与上述第二开口部相面对的方式将上述第二保持器配置在上述第一保持器的内侧,将上述楔块贯穿在相面对的上述第一开口部和上述第二开口部中。
实施方式5的结构也可以应用在以下的实施方式中。具有与本实施方式相同的结构的部分能够获得与本实施方式相同的效果。
实施方式6
图32是实施方式6的电动车辆驱动装置的剖视图。图32表示用包含旋转轴R在内的平面剖切电动车辆驱动装置时的剖视图。如图32所示,作为轮内马达的电动车辆驱动装置100包括第一马达Mo1和第二马达Mo2。第一马达Mo1能够输出第一转矩TA。第二马达Mo2能够输出第二转矩TB。变速机构13与第一马达Mo1和第二马达Mo2相连结。变速机构13具有与实施方式1相同的结构,因此省略说明。另外,也可以代替变速机构13地采用实施方式2的变速机构63。变速机构13的第三小齿轮32b与第二齿圈34啮合。第二齿圈34与车轮轴承102相连结。当第二齿圈34旋转时,车轮轴承102旋转。
第一马达Mo1包括第一转子103、第一马达定子104和第一旋转变压器105。第一马达定子104包括第一定子铁心104a、第一线圈104b和第一绝缘子104c。第一定子铁心104a是由磁性体形成的筒状构件,例如由层叠电磁钢板而成的构件构成。第一线圈104b设在第一定子铁心104a的多处。第一线圈104b隔着第一绝缘子104c卷绕在第一定子铁心104a上。
第一转子103包括第一转子铁心103a和第一转子轮盘103b。第一转子铁心103a是筒状构件,在第一定子铁心104a的径向内侧沿径向隔开一定空隙且与第一定子铁心104a同轴地配置。即,第一马达定子104配置在第一转子铁心103a的径向外侧。第一转子铁心103a是磁性体,例如由层叠电磁钢板而成的构件形成。在第一转子铁心103a的内部埋入有多个第一磁体103c。在第一转子铁心103a的径向内侧配置有圆盘状的第一转子轮盘103b,第一转子轮盘103b支承第一转子铁心103a。第一转子轮盘103b由环状构件、和在周围组合有具有凸缘的筒状部的圆盘构件构成。筒状部的包含轴在内的截面为L字形。第一转子铁心103a的轴向侧面与圆盘构件的凸缘抵接。将第一转子铁心103a夹在圆盘构件的凸缘与环状构件之间,将圆盘构件的凸缘和环状构件螺纹固定,从而将第一转子铁心103a受第一转子轮盘103b支承。
第一马达输出轴106利用键等连结构件固定在第一转子轮盘103b的中心、详细而言固定在圆盘构件的中心,第一马达Mo1的输出向第一马达输出轴106输出。第一转子轮盘103b的形态、第一转子轮盘103b与第一转子铁心103a的结合方式并不限定于上述方式。第一转子轮盘103b只要支承第一转子铁心103a即可。
第一转子轮盘103b是非磁性体,由具有几乎不会对磁场产生相互作用的性质的材料形成。第一转子轮盘103b例如由奥氏体系不锈钢、铝、树脂形成。在第一转子轮盘103b需要有强度的情况下,优选利用奥氏体系不锈钢形成第一转子轮盘103b。为了使第一转子轮盘103b轻型化,优选利用铝形成第一转子轮盘103b。
第一旋转变压器105用于检测第一转子铁心103a的旋转角度。利用螺纹固定将第一旋转变压器转子105a以靠近第一马达输出轴106的方式固定于第一转子轮盘103b。以与第一旋转变压器转子105a相面对的方式配置第一旋转变压器定子105b。第一旋转变压器转子105a和第一旋转变压器定子105b沿径向隔开一定空隙地同轴配置。由于第一旋转变压器转子105a固定于第一转子轮盘103b,因此第一旋转变压器转子105a与第一转子铁心103a形成为一体而旋转,通过检测第一旋转变压器转子105a与第一旋转变压器定子105b的磁性的关系,能够检测第一转子铁心103a的旋转角度。从检测第一旋转变压器转子105a与第一旋转变压器定子105b的磁性的关系的方面来看,为了提高第一旋转变压器105的检测精度,优选第一旋转变压器105附近不存在较强的外部磁场。通过利用非磁性体形成第一转子轮盘103b,能够减少发生下述情况,即,减少来自设于第一转子铁心103a的第一磁体103c的磁通量的一部分经由第一转子轮盘103b流到第一旋转变压器定子105b的情况,因此能够提高第一旋转变压器105的检测精度。结果,能够靠近第一转子轮盘103b地配置第一旋转变压器105,因此能够缩短电动车辆驱动装置100的轴向尺寸。
第二马达Mo2包括第二转子107、第二马达定子108和第二旋转变压器109。第二马达定子108包括第二定子铁心108a、第二线圈108b和第二绝缘子108c。第二定子铁心108a是由磁性体形成的筒状构件,例如由层叠电磁钢板而成的构件构成。第二线圈108b设在第二定子铁心108a的多处。第二线圈108b隔着第二绝缘子108c卷绕在第二定子铁心108a上。第二转子107包括第二转子铁心107a和第二转子轮盘107b。第二转子铁心107a是筒状构件,配置在第二定子铁心108a的径向内侧。即,第二马达定子108配置在第二转子铁心107a的径向外侧。第二转子铁心107a是磁性体,例如由层叠电磁钢板而成的构件形成。在第二转子铁心107a的内部埋入有多个第二磁体107c。在第二转子铁心107a的径向内侧配置有圆盘状的第二转子轮盘107b,第二转子轮盘107b支承第二转子铁心107a。第二转子轮盘107b由环状构件和形成有凸缘的圆筒构件构成。圆筒构件的包含轴在内的截面是L字形。第二转子铁心107a的轴向侧面与圆筒构件的凸缘抵接。通过将第二转子铁心107a夹在圆筒构件的凸缘与环状构件之间,且将圆筒构件的凸缘和环状构件螺纹固定,将第二转子铁心107a受第二转子轮盘107b支承。第二转子轮盘107b的形态、第二转子轮盘107b与第二转子铁心107a的结合方式并不限定于上述方式。第二转子轮盘107b只要支承第二转子铁心107a即可。
第二转子轮盘107b是非磁性体。第二转子轮盘107b例如由奥氏体系不锈钢、铝、树脂形成。在第二转子轮盘107b需要有强度的情况下,优选利用奥氏体系不锈钢形成第二转子轮盘107b。为了使第二转子轮盘107b轻型化,优选利用铝形成第二转子轮盘107b。
第二旋转变压器109用于检测第二转子铁心107a的旋转角度。在第二转子轮盘107b上固定有第二旋转变压器转子109a。以与第二旋转变压器转子109a相面对的方式配置有第二旋转变压器定子109b。第二旋转变压器转子109a和第二旋转变压器定子109b沿径向隔开一定空隙地同轴配置。由于第二旋转变压器转子109a固定在第二转子轮盘107b上,因此第二旋转变压器转子109a与第二转子铁心107a形成为一体并旋转,通过检测第二旋转变压器转子109a与第二旋转变压器定子109b的磁性的关系,能够检测第二转子铁心107a的旋转角度。从检测第二旋转变压器转子109a与第二旋转变压器定子109b的磁性的关系的方面来看,为了提高第二旋转变压器109的检测精度,优选在第二旋转变压器109的附近不存在较强的外部磁场。通过利用非磁性体形成第二转子轮盘107b,能够减少下述情况,即,减少来自设于第二转子铁心107a的第二磁体107c的磁通量的一部分经由第二转子轮盘107b流到第二旋转变压器定子109b的情况,因此能够提高第二旋转变压器109的检测精度。结果,能够靠近第二转子轮盘107b地配置第二旋转变压器109,因此能够缩短电动车辆驱动装置100的轴向尺寸。
在第二转子轮盘107b的内径侧配置有变速机构13,很难像第一马达Mo 1那样在转子轮盘的内径侧配置旋转变压器。因此,在将第二旋转变压器109固定在第二转子轮盘107b上时,第二旋转变压器109被配置在与第二转子铁心107a和第二定子铁心108a的各自的侧面面对的那样的位置上。以在空间上将相面对的第二旋转变压器109的侧面和第二转子铁心107a及相面对的第二旋转变压器109的侧面和第二定子铁心108a的侧面遮挡起来的方式,设置由磁性体形成的板状的磁屏蔽构件110(板状构件)。详细而言,磁屏蔽构件110是环状的板状构件,例如通过对电磁钢板的薄板进行冲压等而进行成型来制造该磁屏蔽构件110。磁屏蔽构件110的径向外侧端部110a配置在与第二定子铁心108a磁导通的位置上。即使磁屏蔽构件110的径向外侧端部110a不与第二定子铁心108a接触,也能通过配置在与第二定子铁心108a非常近的位置上,使磁屏蔽构件110与第二定子铁心108a磁导通。
在本实施方式中,非常靠近第二定子铁心108a地配置磁屏蔽构件110的径向外侧端部110a,磁屏蔽构件110的径向外侧的径向外侧端部110a固定在后面详述的第一外壳100G1,但供磁屏蔽构件110固定的构件、和供第二马达定子108固定的构件也可以均由磁性体形成,使磁屏蔽构件110与第二定子铁心108a磁导通,利用磁屏蔽构件110和第二马达定子108形成磁通量容易通过的环。磁屏蔽构件110磁屏蔽第二旋转变压器109与第二转子铁心107a、第二马达定子108间,磁屏蔽构件110由磁性体形成且将径向外侧端部110a配置在与第二马达定子108磁导通的位置上,从而在第二转子107与第二马达定子108之间产生的漏磁通流入到磁屏蔽构件110中。结果,能够减少漏磁通影响第二旋转变压器109的情况发生,从而能够提高第二旋转变压器109的检测精度。结果,能够与第二马达Mo2相邻地设置第二旋转变压器109,从而能够缩短电动车辆驱动装置100的轴向尺寸。
另外,在本实施方式中,在第一马达Mo1中并未设有磁屏蔽构件,但也可以将磁屏蔽构件设于第一马达Mo1,该磁屏蔽构件将第一旋转变压器105与第一转子铁心103a、第一马达定子104间磁屏蔽,且磁屏蔽构件由磁性体形成,端部配置在与第一马达定子104磁导通的位置上。由此,能够减少漏磁通影响第一旋转变压器105的情况发生,从而能够提高第一旋转变压器105的检测精度。
第一马达Mo1和第二马达Mo2收纳在外壳100G内。外壳100G包括第一外壳100G1、第二外壳100G2和第三外壳100G3。第一外壳100G1(非磁性体构件)是筒状构件,在固定第一马达定子104和第二马达定子108的筒状部111(马达定子固定部和非磁性体构件)的内部,形成有用于固定第一旋转变压器定子105b和第二旋转变压器定子109b的圆盘状的圆盘部112(旋转变压器定子固定部和非磁性体构件)。在本实施方式中,筒状部111和圆盘部112为一体的结构,由非磁性体形成。因而,第一马达定子104和第一旋转变压器定子105b隔着作为非磁性体构件的第一外壳100G1结合,第二马达定子108和第二旋转变压器定子109b隔着作为非磁性体构件的第一外壳100G1结合。这样,通过使第一马达定子104与第一旋转变压器定子105b隔着作为非磁性体构件的第一外壳100G1结合,且使第二马达定子108与第二旋转变压器定子109b隔着作为非磁性体构件的第一外壳100G1结合,能够减少第一马达Mo1或第二马达Mo2的磁通量经过外壳100G流入到第一旋转变压器105或第二旋转变压器109中的情况发生。结果,能够提高第一旋转变压器105或第二旋转变压器109的检测精度。
第二外壳100G2是筒状构件。第二外壳100G2设于比第一外壳100G1靠车轮H侧的位置。例如利用4根螺栓紧固第一外壳100G1和第二外壳100G2。
第三外壳100G3设于第一外壳100G1的两个开口端中与第二外壳100G2相反一侧的开口端、即第一外壳100G1的靠电动车辆的车身侧的开口端。例如利用4根螺栓紧固第一外壳100G1和第三外壳100G3。由此,第三外壳100G3封闭第一外壳100G1的开口。
在外壳100G内收纳有变速机构13。第一太阳轮21以能够以旋转轴R为中心进行旋转(自转)的方式被支承在外壳100G内。第一行星轮架23以能够以旋转轴R为中心进行旋转(自转)的方式被支承在外壳100G内。第二太阳轮31以能够以旋转轴R为中心进行旋转(自转)的方式被支承在外壳100G内。第二行星轮架33以能够以旋转轴R为中心进行旋转(自转)的方式被支承在外壳100G内。关于电动车辆驱动装置100在第一变速状态时转矩传递的路径和在第二变速状态时转矩传递的路径,由于除了代替外壳G而采用外壳100G,代替车轮轴承50而采用车轮轴承102的结构以外,本实施方式与实施方式1相同,因此省略说明。
变形例1
图33是实施方式6的变形例1的电动车辆驱动装置的局部剖视图。图33表示电动车辆驱动装置120的第一马达Mo1和第二马达Mo2的附近结构。在作为轮内马达的电动车辆驱动装置120中,代替外壳100G而采用外壳120G。外壳120G包括第一外壳120G1、第二外壳100G2和第三外壳100G3。第一外壳120G1包括两个构件。即,用于固定第一马达定子104和第二马达定子108的筒状部(马达定子固定部)、与用于固定第一旋转变压器定子和第二旋转变压器定子的圆盘部122(旋转变压器定子固定部)构成为不同的构件。在本实施方式中,筒状部121由磁性体形成,圆盘部122由非磁性体构成。因此,第一马达定子104和第一旋转变压器定子105b、以及第二马达定子108和第二旋转变压器定子109b隔着作为非磁性体构件的圆盘部122结合。结果,能够减少第一马达Mo1或第二马达Mo2的磁通量经由外壳120G流入到第一旋转变压器105或第二旋转变压器109中的情况发生,从而能够提高第一旋转变压器105或第二旋转变压器109的检测精度。
即使筒状部121由非磁性体形成,且圆盘部122由非磁性体构成,也能获得同样的效果。即,第一马达定子104和第一旋转变压器定子105b、以及第二马达定子108和第二旋转变压器定子109b隔着作为非磁性体构件的圆盘部122结合。结果,能够减少第一马达Mo1或第二马达Mo2的磁通量经由外壳120G流入到第一旋转变压器105或第二旋转变压器109中的情况发生,从而能够提高第一旋转变压器105或第二旋转变压器109的检测精度。
关于电动车辆驱动装置120在第一变速状态时转矩传递的路径和在第二变速状态时转矩传递的路径,由于除了代替外壳G而采用外壳120G,代替车轮轴承50而采用车轮轴承102的结构以外,本实施方式与实施方式1相同,因此省略说明。
变形例2
图34是实施方式6的变形例2的电动车辆驱动装置的局部剖视图。图34表示电动车辆驱动装置130的第一马达Mo1和第二马达Mo2的附近结构。在作为轮内马达的电动车辆驱动装置130中,固定第一马达定子104和第二马达定子108的筒状部131(马达定子固定部)、和固定第一旋转变压器定子105b和第二旋转变压器定子109b的圆盘部132(旋转变压器定子固定部)形成为一体而构成第一外壳130G1,第一外壳130G1由磁性体形成。磁性体是指具有容易使磁通量通过的性质的物质,例如是强磁性体。第一外壳130G1的圆盘部132将第一旋转变压器定子105b隔着第一隔离件133固定于外壳130G,且将第二旋转变压器定子109b隔着第二隔离件134固定于外壳130G。第一隔离件133和第二隔离件134由非磁性体形成。第一隔离件133与第一旋转变压器定子105b接触,第二隔离件134与第二旋转变压器定子109b接触。这样,通过隔着由非磁性体形成的第一隔离件133将第一旋转变压器定子105b固定于圆盘部132(旋转变压器定子固定部),且隔着由非磁性体形成的第二隔离件134将第二旋转变压器定子109b固定于圆盘部132(旋转变压器定子固定部),使第一马达定子104和第一旋转变压器定子105b隔着作为非磁性体构件的第一隔离件133而结合,使第二马达定子108和第二旋转变压器定子109b隔着作为非磁性体构件的第二隔离件134而结合。结果,能够减少第一马达Mo1或第二马达Mo2的磁通量经由外壳130G而流入到第一旋转变压器105或第二旋转变压器109中的情况发生,从而能够提高第一旋转变压器105或第二旋转变压器109的检测精度。另外,由于能够利用磁性体形成外壳130G1,因此外壳130G1的材料的选择范围增加。
外壳130G包括第一外壳130G1、第二外壳100G2和第三外壳100G3。关于电动车辆驱动装置130在第一变速状态时转矩传递的路径和在第二变速状态时转矩传递的路径,由于除了代替外壳G而采用外壳130G,代替车轮轴承50而采用车轮轴承102的结构以外,本实施方式与实施方式1相同,因此省略说明。
此外,如下这样地充分理解实施方式6及其变形例的优选方式。优选在实施方式6及其变形例中,上述转子轮盘由从奥氏体系不锈钢、铝和树脂中选择的至少一种材料形成。
优选在实施方式6及其变形例中,上述第一马达和上述第二马达中的至少一方还具有板状构件,该板状构件将上述旋转变压器、上述转子铁心和上述马达定子磁屏蔽,且该板状构件由磁性体形成,端部配置在与上述马达定子磁导通的位置上。
由此,能够减少漏磁通影响旋转变压器的情况发生,从而能够提高旋转变压器的检测精度。结果,能够与第一马达或第二马达相邻地设置旋转变压器,从而能够缩短电动车辆驱动装置的轴向尺寸。
优选在实施方式6及其变形例中,上述旋转变压器定子和上述马达定子被磁阻隔。由此,能够减少第一马达或第二马达的磁通量经由外壳流入到旋转变压器中的情况发生。结果,能够提高旋转变压器的检测精度。
优选在实施方式6及其变形例中,上述旋转变压器定子和上述马达定子隔着非磁性体构件结合。由此,能够实现上述旋转变压器定子与上述马达定子的磁阻隔。
优选在实施方式6及其变形例中,包括用于固定上述马达定子的马达定子固定部、和用于固定上述旋转变压器定子的旋转变压器定子固定部,且上述马达定子固定部和上述旋转变压器定子固定部中的至少一方为非磁性体。由此,能够实现上述旋转变压器定子与上述马达定子的磁阻隔。
优选在实施方式6及其变形例中,包括:隔离件,其由非磁性体形成,且与上述旋转变压器定子接触;旋转变压器定子固定部,其隔着上述隔离件固定上述旋转变压器定子。由此,能够实现上述旋转变压器定子与上述马达定子的磁阻隔。
实施方式6及其变形例的结构也可以适当地应用在以下的实施方式中。具有与本实施方式相同的结构的部分能够获得与本实施方式相同的效果。
实施方式7
图35是实施方式7的电动车辆驱动装置的局部剖视图。图35是作为轮内马达的电动车辆驱动装置153的包括旋转轴R在内的截面,表示车轮轴承140的附近结构。在以下的说明中,也请参照图32。本实施方式的车轮轴承140包括第一内圈141(第一轴承内圈)、第二内圈142(第二轴承内圈)和外圈143(轴承外圈)。第一内圈141、第二内圈142和外圈143为筒状。在第一内圈141的径向内侧(旋转轴R侧)设有第二内圈142。第二内圈142以覆盖第二行星齿轮机构30的方式设置。在第一内圈141和第二内圈142的径向外侧以包围第一内圈141和第二内圈142的方式设有外圈143。
在第一内圈141的外周部与外圈143的内周部之间、第二内圈142的外周部与外圈143的内周部之间配置有多个滚动体144。在第一内圈141的外周部、第二内圈142的外周部和外圈143的内周部形成有轨道面,被轨道面夹持而利用保持器145保持的滚动体144(钢球)在轨道面上滚动,从而使第一内圈141、第二内圈142和外圈143彼此旋转自如。利用锁紧螺母57(轴承螺母)对第一内圈141施加适当的压力,定位该第一内圈141。第二内圈142在内周部设有第二齿圈34。第三小齿轮32b与第二齿圈34啮合。第二内圈142与第二齿圈34形成为一体并同轴旋转。另外,在代替变速机构13而采用了变速机构63的情况下,在第二内圈142的内周部设有第一齿圈74,该第一齿圈74与第一小齿轮72啮合。在本实施方式中,第二齿圈34和第二内圈142为同一构件,但也可以形成为不同构件。例如,也可以将第二齿圈和第二内圈142形成为不同构件,利用焊接等进行固定,也可以利用键等连结构件进行连结固定。
在第二内圈142的凸缘部分例如设有4根双头螺栓51。双头螺栓51插在设于制动盘的孔148中。由此,能够在车轮轴承140上安装制动盘149。在车轮轴承140上还安装有未图示的车轮H。
在第二内圈142与外圈143之间具有间隙150,间隙150向制动盘149侧敞口。以封闭该间隙150的方式设有密封部151。密封部151例如由钢铁的芯骨和橡胶形成,密封部151收纳在由第二内圈142和外圈143形成的圆环状的间隙150中。利用密封部151能够减少粉尘和水等从外部进入到车轮轴承140的内部(即,外圈143与第二内圈142及外圈143与外圈143与第一内圈141之间的间隙)。密封部151以与制动盘149相面对的方式配置。在密封部151与制动盘149之间,以覆盖密封部151和外圈143的制动盘149侧的端部的方式设有第一屏蔽部152。
这里,制动盘通常利用制动盘与制动衬块的摩擦而产生制动力。此时,因摩擦产生热,制动盘的温度升高。通常在轮内马达中,由于利用车轮内的有限空间,因此优选尽量缩短轮内马达的轴向尺寸。为此,车轮轴承的内圈为圆筒形状,且在内径侧的空间内配置变速机构。在本实施方式的电动车辆驱动装置153中,车轮轴承140的滚动体轨道直径也比通常的车辆所用的车轮轴承的滚动体轨道直径大。结果,在本实施方式中,能够车轮轴承140的滚动体轨道部分与制动盘149接近配置。在本实施方式中,由于第一屏蔽部152设在密封部151与制动盘149之间,因此制动盘149的热不会直接传递到密封部151,能够减少制动盘149的热使密封部151劣化的情况发生。
图36是实施方式7的第一屏蔽部的立体图。第一屏蔽部152在圆筒154的一端的缘上形成有环状的圆板部155,且第一屏蔽部152的包括轴在内的截面为大致L字形,优选为L字形的圆筒状构件。第一屏蔽部152固定于外圈143的靠制动盘149侧的端部156。另外,第一屏蔽部152形成为以不与第二内圈142接触的方式沿着第二内圈142的形状,与第二内圈142空开不妨碍第二内圈142的旋转的程度的规定的间隙157地配置第一屏蔽部152。优选该间隙157尽量窄。由此,能够减少大粉尘等进入到车轮轴承140的内部。第一屏蔽部152由各种材料形成。例如利用SPCC钢板(冷轧钢板)和各种树脂制造第一屏蔽部152。为了提高第一屏蔽部152的耐热性,优选第一屏蔽部152由钢、特别是SPCC钢板形成。
在与制动盘149相反一侧、即车身侧,在第一内圈141与外圈143之间形成有开口部158。外圈143的与制动盘149相反一侧的端部159和开口部158被第二屏蔽部160覆盖。这里,通常在车轮轴承的内部填充有用于润滑的润滑脂,第二屏蔽部160能够减少所填充的润滑脂自与制动盘149相反一侧的开口部158向收纳有变速机构13的外壳内的空间流出,能够维持车轮轴承140的良好的润滑。另外,外壳内是为了润滑变速机构13而供给的润滑油进行散逸的空间,第二屏蔽部160能够减少散逸了的润滑油进入到车轮轴承140内。
图37是实施方式7的第二屏蔽部的立体图。第二屏蔽部160形成为使较短的圆筒的两端向轴向皱起后得到的形状,截面为大致U字形,优选是U字形的构件。第二屏蔽部160被夹持固定在外圈143与第二外壳100G2之间。第二屏蔽部160形成为以不与第一内圈141的外周接触的方式沿着第一内圈141的外周的形状,与第一内圈141空开不妨碍第一内圈141的旋转的程度的规定的间隙161地配置第二屏蔽部160。优选该间隙161尽量窄。与第一内圈141空开规定的间隙161地配置第二屏蔽部160,且第二屏蔽部160为沿着第一内圈141的外周的形状,从而能够进一步减少润滑脂的流出,维持车轮轴承140的良好的润滑。另外,能够进一步减少散逸了的润滑油进入到车轮轴承140内。
第二屏蔽部160由各种材料形成。例如利用SPCC钢板(冷轧钢板)和各种树脂制造第二屏蔽部160。为了提高第二屏蔽部160的耐热性,优选第二屏蔽部160由钢、特别是SPCC钢板形成。
此外,如下这样地充分理解实施方式7的优选方式。优选在实施方式7中,具有第二屏蔽部,该第二屏蔽部覆盖上述外圈的与上述制动盘相反一侧的端部、和形成在上述第一内圈与上述外圈之间且向与制动盘相反一侧开放的开口部。由此,能够减少被填充在车轮轴承内的润滑脂从与制动盘相反一侧的开口部向收纳有变速机构的壳内的空间流出,维持车轮轴承的良好的润滑。另外,能够减少在壳内散逸了的润滑油进入到车轮轴承内。
优选在实施方式7中,与上述第二内圈空开规定间隙地配置上述第一屏蔽部,且上述第一屏蔽部为沿着上述第二内圈的形状。
优选在实施方式7中,与上述第一内圈空开规定间隙地配置上述第二屏蔽部,且上述第二屏蔽部为沿着上述第一内圈的形状。
实施方式7的结构也可以适当地应用在以下的实施方式中。具有与本实施方式相同的结构的部分能够获得与本实施方式相同的效果。
实施方式8
图38是实施方式8的电动车辆驱动装置的剖视图。图39是实施方式8的第二齿圈的立体图。在以下的说明中,也请参照图32。在作为轮内马达的电动车辆驱动装置170的车轮轴承175上固定有第二齿圈171。第二齿圈171发挥与第二齿圈34相同的功能,与第三小齿轮32b啮合。第二齿圈171是斜齿轮。与将第二齿圈171构成为正齿轮的情况相比,通过将第二齿圈171构成为斜齿轮,能够以与正齿轮相同的齿宽增加容许传递扭矩。第二齿圈171与第二内圈172分别独立地形成。斜齿轮的齿形具有螺旋角,因此在传递扭矩时产生轴向负荷。在分别独立地形成第二齿圈171和第二内圈172的情况下,由于需要形成为能接受轴向负荷的构造,因此不能使用C形环等简单的防脱构件。
本实施方式的第二齿圈171和第二内圈172利用以下的结构能够支承轴向负荷。在第二齿圈171的外周沿周向等间隔地设有多个突起部173。在本实施方式中形成有6个突起部173。突起部173并非形成在第二齿圈171的整个轴向长度上,而是形成在轴向长度的一部分。关于突起部173的周向长度174见后述。在本实施方式中,突起部173形成在第二齿圈171的一端,但也可以形成在第二齿圈171的轴向中央。在该情况下,突起部的截面为大致凸形,优选为凸形。在本实施方式中,变速机构13与车轮轴承175相连接,但在变速机构63与车轮轴承175相连接的情况下,与第一小齿轮72啮合的第一齿圈74形成为与第二齿圈相同的形状,与车轮轴承175相连接。
图40是实施方式8的第二内圈的主视图。图41是图40的X-X剖视图。图42是实施方式8的第二内圈的剖开模型立体图。图43是说明第二内圈的形状的说明图,简略地表示用沿与轴垂直的平面剖切第二内圈时的截面。图44是实施方式8的键构件的立体图。图45是表示实施方式5的车轮轴承的一部分的装配方法的说明图。图46是表示实施方式8的车轮轴承的一部分的说明图。
第二内圈172(内圈)包括圆筒状的圆筒部176、和封闭圆筒部的一侧开口的车轮安装部177。在圆筒部176的内周形成有沿轴向延伸的与第二齿圈171的突起部173相同数量的凹部178(键槽部)。在本实施方式中,形成有6个凹部178。将凹部178形成在圆筒部176的内周,结果与突起部173相同数量的凸部179也形成在圆筒部176的内周。以在将各凹部178的周向长度180视作弧且以轴R为中心时的中心角α彼此相同的方式形成凹部178。另外,以在将各凸部179的周向长度181视作弧且以轴R为中心时的中心角β彼此相同的方式形成凸部179。另外,凹部178和凸部179以中心角α及中心角β相同的方式形成。
在本实施方式中,中心角α和中心角β为30°。可以根据凹部178和凸部179的数量而适当地改变中心角α和中心角β。凹部178的周向长度180比突起部173的周向长度174长。即,比凹部178的周向长度180短地形成突起部173的周向长度174。即,比凹部178的内径小地形成突起部173的外径。结果,突起部173能够自轴向插入到凹部178中。优选比突起部173的周向长度174长地将凹部178的周向长度180形成为在将突起部173插入到凹部178中时所需的充分的程度。凹部178的内半径与凸部179的内半径的差与支承突起部173的面的大小有关。即,依据因扭矩的传递而产生在第二齿圈171上的径向负荷和轴向负荷,适当地设定突起部173的数量和径向尺寸。
为了使凹部178的加工容易进行,也可以在凹部178的轴向端部沿径向形成槽,利用插床(slotter)等机床进行加工。
在第二内圈172的圆筒部176的内周沿周向呈环状地形成有环状凹部182(第一环状凹部、槽台阶部)。环状凹部182的内径与凹部178的内径相同,或比凹部178的内径大。环状凹部182具有与凹部178连续的部分。在本实施方式中,凹部178形成至比环状凹部182靠近车轮安装部177的位置。因而,利用环状凹部182和凹部178形成连续的十字状槽。在第二齿圈171工作时,径向负荷作用于突起部173的周向端面183,被后述的键构件184的周向端面185接受。(关于键构件184,在提到周向时,是指将第二齿圈171、第二内圈172和键构件184组合后的第二内圈172的周向。另外,关于键构件184,在提到轴向时,是指将第二齿圈171、第二内圈172和键构件184组合后的第二内圈172的轴向。以下相同。)因而,通过将凹部178形成至比环状凹部182靠近车轮安装部177的位置上,键构件184的周向端面185能够以环状凹部182和凹部178交叉的位置为中心两侧接受径向负荷。在键构件184的周向端面185能够以环状凹部182的位置为中心单侧接受径向负荷的情况下,凹部178仅形成至环状凹部182即可。
在第二内圈172的圆筒部176的内周沿周向形成有环状的C形环状槽186(第二环状凹部)。C形环状槽186形成在第二内圈172的比环状凹部182靠近与车轮安装部177相反一侧的端面189的位置上。当装配了第二内圈172、第二齿圈171和键构件184后,为了防止键构件184脱落,在C形环状槽186中嵌入C形环190。通过利用C形环防止键构件184脱落,能够使第二内圈172与第二齿圈171简便地结合。也可以代替使用C形环190地,将例如环状的防脱构件压入槽中。
如图44所示,键构件184是弯曲的板状构件。键构件184形成为以微小的间隙与凹部178配合的尺寸。键构件184的曲面是与凹部178的底面相对应的形状,曲面的曲率半径与凹部178的曲率半径大致一致,优选一致。以与从C形环状槽186的靠车轮安装部177侧的轴向端面192到凹部178的轴向端面193的长度194相等的方式形成键构件184的轴向长度191。也可以将靠车轮安装部177侧的凹部178自环状凹部182起形成为顶端变小的大致楔形,并将键构件184的一部分形成为顶端变小的大致楔形,使键构件184与凹部178的楔形部分配合。
接下来,使用图45和图46对装配第二内圈172、第二齿圈171和键构件184的次序进行说明。首先,从与车轮安装部侧相反的方向将第二齿圈171的突起部173插入第二内圈172的凹部178并一直插入到环状凹部182的位置(箭头A)。在将第二齿圈171的突起部173插入至凹部178和环状凹部182交叉的位置P后,旋转第二齿圈171以使突起部173受环状凹部182的轴向端面195支承,使旋转突起部173在环状凹部182的位置(箭头B)。当将第二齿圈171旋转了1个间隔、即30°时,被突起部173封闭的凹部178开放,形成为突起部173与环状凹部182配合的状态。将键构件184插入开放的凹部178直到碰到凹部178的轴向端面193(箭头C)。在将键构件184插入凹部178中时,第二齿圈171不能相对于第二内圈172旋转。在将键构件184插入到凹部178中后,将C形环190嵌入C形环状槽186中而防止键构件184脱落。
在第二齿圈171工作的情况下的径向负荷从第二齿圈171的突起部173的周向端面183向键构件184的周向端面185传递,然后从键构件184的周向端面185向凹部178的周向侧面196传递而被周向侧面196接受。在第二齿圈171工作的情况下的轴向负荷从第二齿圈171的突起部173的轴向端面197向环状凹部182的轴向端面195传递而被轴向端面195接受。由于键构件184不接受轴向负荷,因此用于防止键构件184脱落的构件使用C形环190等构件是足够的。
本实施方式的车轮轴承175的第二齿圈171和第二内圈172分别独立地构成。通常,像本实施方式的第二内圈172那样圆筒部的一个开口被封闭了的构造很难进行用于在内周形成齿轮的加工。为了减小齿轮中的噪声、提高扭矩的传递,优选磨削齿轮而高精度地进行精加工,但在圆筒部的一个开口封闭了的构造中,很难进行磨削加工。在本实施方式中,由于将第二齿圈171和第二内圈172构成为分别独立的构件,因此能够容易地高精度地形成第二齿圈171。
本实施方式的车轮轴承175通过以上述方式构成第二齿圈171、第二内圈172和键构件184,即使将第二齿圈171和第二内圈172构成为分别独立的构件,也能接受径向负荷和轴向负荷。
此外,如下这样地充分理解实施方式8的优选方式。优选在实施方式8中,上述凹部形成至比上述环状凹部靠近上述车轮安装部侧的位置。由此,键构件能够以环状凹部和凹部交叉的位置为中心两侧接受径向负荷。
优选在实施方式8中,上述凹部在上述圆筒部的与车轮安装部侧相反一侧沿周向形成有环状的第二环状凹部,在将上述键构件插入到上述凹部中后,使C形环与上述环状凹部配合而固定上述键构件。由此,能够利用简易的方法使内圈与第一齿圈或第二齿圈结合。
实施方式8的结构也能适当地应用在以下的实施方式中。具有与本实施方式相同的结构的部分能够获得与本实施方式相同的效果。
实施方式9
图47是表示实施方式9的电动车辆驱动装置的变速机构的大概结构的剖视图。图48是分解表示实施方式9的电动车辆驱动装置的变速机构的说明图。使用图47和图48说明电动车辆驱动装置10的变速机构13的一例。以下,关于上面已经说过的构成部件,在图中以相同的附图标记表示,省略重复的说明。另外,在图47中也表示了第一马达11、第二马达12和太阳轮轴14。作为轮内马达的电动车辆驱动装置10包括轴承15a、轴承15b和行星轮架轴承52B。
如图47所示,第一马达11包括第一定子11S、第一转子11d和第一马达输出轴11e。第一定子11S是筒状构件,其径向外侧固定于外壳G。第一定子11S在第一定子铁心上配置有多个隔着第一绝缘子缠绕的第一线圈。第一转子11d配置在第一定子11S的径向内侧。第一转子11d包括第一转子铁心和第一磁体。第一转子铁心是筒状构件。第一磁体在第一转子铁心的外周部设有多个。第一马达输出轴11e是杆状构件。第一马达输出轴11e与第一转子11d的第一转子铁心相连结。另外,第一马达11在第一转子铁心处设有用于检测第一转子铁心的旋转角度的第一旋转变压器。
第二马达12包括第二定子12S和第二转子12d。第二定子12S是筒状构件,径向外侧固定于外壳G。第二定子12S在第二定子铁心上配置有多个隔着第二绝缘子缠绕的第二线圈。
第二转子12d设在第二定子12S的径向内侧。第二转子12d与离合器装置40一起以其能以旋转轴R为中心进行旋转的方式被外壳G支承。第二转子12d包括第二转子铁心12d1、第二磁体12d2、平衡盘12d3、螺栓12d4和螺母12d5。第二转子铁心12d1是筒状构件。第二磁体12d2在第二转子铁心12d1的外周部设有多个。平衡盘12d3是对第二转子b的旋转不平衡予以调整的构件,配置在第二转子铁心12d1的轴向两端。另外,第二磁体12d2和平衡盘12d3被利用螺栓12d4和螺母12d5配置在第二转子铁心12d1上。另外,第二马达12在第二转子铁心12d1处设有用于检测第一转子铁心12d1的旋转角度的第二旋转变压器。
太阳轮轴14与第一马达输出轴11e相连结,与第一马达输出轴11e一起旋转。太阳轮轴14插入在变速机构13的内部,与第一太阳轮21和第二太阳轮31相连结。另外,太阳轮轴14以使第一行星轮架23和第二行星轮架33能够相对旋转的状态支承该第一行星轮架23和第二行星轮架33。另外,在太阳轮轴14的靠车轮H侧具有轴承15和轴承16。轴承15是滚动球轴承,以使太阳轮轴14和未图示的轮毂轴承的外壳能够相对旋转的状态进行支承。轴承16以使太阳轮轴14和第二行星齿轮机构30的第二行星轮架33能够相对旋转的状态进行支承。
变速机构13如上所述包括第一行星齿轮机构20、第二行星齿轮机构30和离合器装置40。第一行星齿轮机构20配置在比第二行星齿轮机构30靠电动车辆的车身侧的位置。也就是说,第二行星齿轮机构30配置在比第一行星齿轮机构20靠车轮H侧的位置。另外,第二行星齿轮机构30在第三小齿轮32b的外周侧配置有第二齿圈(省略图示)。第二齿圈如上所述与车轮轴承50相连结。变速机构13传递第一马达11和第二马达12的旋转,使第二齿圈旋转,且使车轮轴承50旋转,从而使车轮H旋转。
第二行星齿轮机构30的第二行星轮架33具有沿第一行星齿轮机构20的外周延伸的突出部33a。突出部33a配置在第一行星齿轮机构20的与第一行星轮架23相面对的位置上。也就是说,第二行星轮架33的突出部33a配置在旋转轴轴向上的位置与第一行星齿轮机构20的第一行星轮架23和第一太阳轮21等重叠的位置上。突出部33a具有第一齿圈24的功能,第二马达12的第二转子12d的各部分固定在突出部33a的外周面上,在突出部33a的内周面上形成有内齿轮33b,突出部33a的内齿轮33b与第一小齿轮22卡合。
另外,第二行星轮架33在突出部33a的基端的靠径向内侧的面上形成有轴承安装部33c。另外,第一行星轮架23在与轴承安装部33c相面对的靠径向外侧的面上也形成有轴承安装部23a。
行星轮架轴承52B配置在轴承安装部23a与轴承安装部33c之间。行星轮架轴承52B是滚动球轴承,内周面和靠电动车辆的车身侧的面(第一太阳轮21侧的面)与轴承安装部23a接触,外周面和靠车轮H侧的面(第二太阳轮31侧的面)与轴承安装部33c接触。行星轮架轴承52B用于支承在第一行星轮架23与第二行星轮架33之间产生的径向负荷、轴向负荷和力矩负荷,使第一行星轮架23和第二行星轮架33能与太阳轮轴14同轴地旋转的状态支承第一行星轮架23和第二行星轮架33。使第一行星轮架23和第二行星轮架33的位置不会与旋转轴偏离地,以第一行星轮架23和第二行星轮架33能够旋转的状态维持该两者的间隔。
图49是示意地表示实施方式9的第一行星齿轮机构和离合器装置的外观的说明图。图50是图49的X1-X1剖视图。图51是示意地表示实施方式9的离合器装置的外观的说明图。图52是图51的X2-X2剖视图。图53是示意地表示实施方式9的离合器装置的外观的俯视图。图54是分解表示实施方式9的离合器装置的说明图。另外,图52以与图50相反的方向表示离合器装置40。使用图49~图54说明本实施方式的离合器装置40。
如图49和图50所示,离合器装置40配置在第一行星齿轮机构20的第一行星轮架23的外周,用于限制第一行星轮架23的旋转。离合器装置40是楔块式单向离合器,包括第一内圈(第二构件)41、第一外圈(第一构件)42、离合器机构49、第一轴承44B、第二轴承45BB、离合器支承部46、弹性体47、和止动环48。
第一内圈41为筒形,径向内侧的面(内周面)与第一行星轮架23相连结,径向外侧的面(外周面)与离合器机构49、第一轴承44B和第二轴承45B相连结。第一内圈41的径向外侧的面(外周面)利用用于与第一轴承44B接触的第一面41a、用于与离合器机构49接触的第二面41b和用于与第二轴承45B接触的第三面41c形成为不同的直径(距旋转轴R的距离不同的状态)。第一内圈41的第一面41a的直径比第二面41b的直径大,第二面41b的直径比第三面41c的直径大。也就是说,第一内圈41的外周面的直径从靠电动车辆的车身侧向靠车轮H侧逐渐变小。第一内圈41的第一面41a与第二面41b间的交界、第二面41b与第三面41c间的交界形成为台阶。如图52所示,第一面41a上,靠电动车辆的车身侧的一部分第一面41a是,用于与第一轴承44B接触的区域的直径向靠车轮H侧逐渐变小且向旋转轴R侧凸出的曲面。另外,第一内圈41在内周面形成有键槽41d。键槽41d是沿与旋转轴R平行的方向延伸的槽,在沿周向等间隔地分开的位置上形成有3条键槽41d。以与形成于太阳轮轴14的键槽相同的间隔形成键槽41d,通过将键插入键槽41d,能够在旋转方向上将第一内圈41固定于太阳轮轴14。另外,第一内圈41g在内周面形成有向离合器机构43供给工作油的供油孔41e。
第一外圈42配置在第一内圈41的径向外侧。第一外圈42为筒形,内周面与离合器机构49、第一轴承44B和第二轴承45B相连结。如图51~图54所示,第一外圈42的径向外侧的面(外周面)由凸缘42a和圆周部42b构成。凸缘42a固定于外壳G。圆周部42b是直径不同的两个圆柱状连接而成的形状。另外,在凸缘42a与圆周部42b相连接的连接部形成有直径比圆周部42b小的退刀槽130。第一外圈42的径向内侧的面(内周面)利用用于与第一轴承44B接触的第一面42d、用于与离合器机构49接触的第二面42e和用于与第二轴承45B接触的第三面42f而形成为不同的直径(距旋转轴R的距离不同的状态)。第一外圈42的第一面42d的直径比第二面42e的直径小,第二面42e的直径比第三面42f的直径小。也就是说,第一外圈42的内周面的直径从靠电动车辆的车身侧向靠车轮H侧逐渐变大。第一外圈42的第一面42d与第二面42e间的交界、第二面42e与第三面42f间的交界形成为台阶部。如图52所示,第一面41a上,靠车轮H侧的一部分第一面41a是,用于与第一轴承44B接触的区域的直径向靠电动车辆的车身侧逐渐变大且向外径侧凸出的曲面。另外,离合器机构49、第一轴承44B和第二轴承45B均为能使内周面和外周面相对旋转的构件,第一内圈41和第一外圈42以能够相对旋转的状态配置。
离合器机构49是楔块式单向离合器,具有配置在第一内圈41与第一外圈42之间的传递部。离合器机构49配置在第二面41b与第二面42e之间。传递部由多个楔块构成。楔块是利用摩擦使第一内圈41与第一外圈42卡合的摩擦卡合构件。楔块是柱状的构件,是底面的中央变细的茧状。楔块的侧面中作为供楔块与第一内圈41接触的面的内圈接触面是具有如下曲率的曲面,即,内圈接触面的曲率比以圆为底面的圆柱所具有的侧面的曲率大。楔块的侧面中作为供楔块与第一外圈42接触的面的外圈接触面也是具有如下曲率的曲面,即,外圈接触面的曲率比以圆为底面的圆柱所具有的侧面的曲率大。但是,内圈接触面的曲率与外圈接触面的曲率也可以不同。多个楔块在第一内圈41的外周部与第一外圈42的内周部之间沿第一内圈41和第一外圈42的周向等间隔地配置。
离合器机构49是使第一内圈41和第二外圈42仅能沿一方向相对旋转的机构。当第一方向的转矩作用于第一内圈41时,离合器机构49的传递部与第一内圈41和第一外圈42啮合。由此,能够在第一内圈41与第一外圈42之间传递转矩。由此,形成为借助离合器机构49在第一内圈41与第一外圈42之间传递力的状态,第一行星轮架23自外壳G接受反作用力。因此,离合器机构49能够限制第一行星轮架23的旋转。另外,当第二方向的转矩作用于第一内圈41时,离合器机构49的传递部不与第一内圈41和第一外圈42啮合。由此,在第一内圈41与第一外圈42之间没有转矩的传递,第一行星轮架23不自外壳G接受反作用力。因此,离合器机构49不限制第一行星轮架23的旋转。这样,离合器机构49实现作为单向离合器装置的功能。另外,离合器机构49采用第一内圈41作为第一构件,采用第一外圈42作为第二构件,但也可以在第一内圈41与传递部之间设置第二内圈,在第一外圈42与传递部之间设置第二外圈。
这里,离合器机构49可以采用各种机构作为传递部的机构,并不限定于以本实施方式的方式采用了楔块的结构,也可以是滚子式离合器装置,还可以是超越离合器装置。但是,超越离合器装置的转矩(扭矩)容量比滚子式离合器装置大。即,超越离合器装置的能在第一内圈41与第一外圈42之间传递的力的大小大于滚子式离合器装置的能在第一内圈41与第一外圈42之间传递的力的大小。因此,离合器装置40为超越离合器装置时能够传递更大的转矩。另外,离合器机构49通过采用楔块作为摩擦卡合构件,能够配置比具有类似圆的底面的凸轮的数量多的楔块。结果,能够使离合器机构49的扭矩容量比具有与离合器机构49相同的安装尺寸的超越离合器装置的扭矩容量大。
离合器机构49通过形成为单向离合器装置,不用设置用于使活塞移动的机构,也无需用于使电磁致动器工作的电力。离合器机构49通过形成为单向离合器装置,能够通过进行作用于第一内圈41或第一外圈42(在本实施方式中是第一内圈41)的转矩的方向的切换,对卡合状态和非卡合状态进行切换。因此,通过将离合器装置40形成为单向离合器装置,能够减少零件件数,且能使本身(离合器装置40)小型化。
第一轴承44B是配置在离合器机构49的靠车轮侧的滚动球轴承,该第一轴承44B以使内圈41和外圈42能够相对旋转的状态支承该内圈41和外圈42。第一轴承44B配置在第一面41a与第一面42d之间。内圈41是第一轴承44B的内圈,外圈42是第一轴承44B的外圈。也就是说,第一轴承44B的内圈与离合器装置40的第一内圈41为一体,第一轴承44B的外圈与离合器装置40的第一外圈42为一体。也就是说,第一轴承44B的滚动球轴承的球部分直接与第一内圈41和第一外圈42接触,是没有外壳的形状。
第二轴承45B是配置在比离合器机构49靠车轮H侧的位置的滚动球轴承,改第二轴承45B以使第一内圈41和第一外圈42能够相对旋转的状态支承该第一内圈41和第一外圈42。第二轴承45B包括滚动球轴承的球部分、内圈外壳和外圈外壳,内圈外壳与第一内圈41相面对,外圈外壳与第一外圈42相面对。第二轴承45B配置在第三面41c与第三面42f之间。本实施方式的第一轴承44B和第二轴承45B是角接触球轴承(angularcontact ball bearing)。
离合器支承部(离合器挡圈)46是环状的板状构件,配置在离合器机构49与第二轴承45B之间。离合器支承部46与离合器机构49的靠第二轴承45B侧的面相面对地配置。离合器支承部46是宽度比连接第二面41b和第二面42e的线长且比连接第三面41c和第三面42f的线短的环形。离合器支承部46被弹性体47向离合器机构49侧施力,从而限制离合器机构49的向弹性体47侧的移动。也就是说,离合器支承部46将离合器机构49支承在第二面41b与第二面42e之间。
弹性体47配置在离合器支承部46与第二轴承45B之间,向离合器机构49侧对离合器支承部46施力。作为弹性体47,可以采用防松垫圈(web washer)。弹性体47具有比离合器支承部46与第二轴承45B之间的空间的长度长的自然长度,通过配置在离合器支承部46与第二轴承45B之间而使弹性体47收缩,弹性体47施加用于使离合器支承部46和第二轴承45B分开的方向的力。由此,向离合器机构49侧对离合器支承部46施力,向车轮H侧对第二轴承45B施力。
止动环48是C型止动环,嵌入在形成于内圈41的比第三面41c靠车轮H侧的位置上的槽中。止动环48的一部分向外周侧突出,且止动环48与第二轴承45B相面对。止动环48限制第二轴承45B向车轮H侧移动。
采用上述结构,电动车辆驱动装置10能够保持车轮H,且能将自第一马达11和第二马达12输出的转矩传递给上述车轮H,从而能够使电动车辆行驶。
另外,离合器装置40在离合器机构49的两侧配置第一轴承44B和第二轴承45B。也就是说,形成为利用第一轴承44B和第二轴承45B夹持离合器机构49的结构。由此,离合器装置40能够利用第一轴承44B和第二轴承45B接受离合器装置40上的径向负荷、轴向负荷和力矩负荷等。另外,通过使轴承和离合器机构一体化,能够减小安装容积,从而能够使装置小型化、轻型化。
另外,通过将离合器装置40形成为使第一轴承44B、离合器机构49和第二轴承45B的配置区域逐渐变大的机构,能够在制造时,从较小的构件开始按顺序嵌入上述构件,从而制造离合器装置40。由此,能够简单地进行制造。
离合器装置40通过将外圈42形成为如下曲面,即,用于与第一轴承44B接触的接触部分随着向第二轴承45B靠近而向内径侧缩小,将内圈41形成为如下曲面,即,用于与第一轴承44B接触的接触部分随着向第二轴承45B靠近而向外径侧扩大,从而能够使第一轴承44B的与外圈42接触的接触区域的中心比第一轴承44B的与内圈41接触的接触区域的中心靠第二轴承45B侧。这样,通过错开第一轴承44B的接触轴,能够接受各方向的负荷。另外,优选第二轴承45B的与外圈42接触的接触区域的中心比第二轴承45B的与内圈41接触的接触区域的中心靠第一轴承44B侧。这样,通过将两者的轴的方向设为相对于与旋转轴R正交的轴不同的朝向,能够利用各轴承接受与旋转轴R平行的方向的力,从而能够提高装置的耐久性。
另外,离合器装置40通过分别设置离合器支承部46、弹性体47和止动环48,能够将离合器机构49、第一轴承44B和第二轴承45B支承在规定的位置,能够抑制过量的负荷作用于各构件。另外,离合器装置的构造并不限定于上述实施方式。
图55是示意地表示另一离合器装置的外观的说明图。图56是图55的X3-X3剖视图。另外,图55和图56所示的离合器装置210的基本结构与离合器装置40相同。以下,说明离合器装置210特有的结构。离合器装置210的内圈212在内周面形成有花键212a。内圈212通过使花键212a与形成于太阳轮轴14的花键卡合,形成为内圈212与太阳轮轴14一体地旋转的状态。也就是说,形成为内圈212和太阳轮轴14借助卡合的花键将转矩从一方传递到另一方的结构。这样,即使代替键槽而形成花键,也能获得与上述相同结构的效果。另外,在设置花键的情况下,通过在花键的端部设置退刀槽,能够在制造时抑制花键的端部超过规定的区域。
图57是示意地表示另一离合器装置的外观的说明图。图58是图57的X4-X4剖视图。另外,图57和图58所示的离合器装置280的基本结构与离合器装置210相同。以下,说明离合器装置280特有的结构。离合器装置280的内圈281在内周面形成有花键282a。另外,离合器装置280的第二轴承45B压入在内圈281的第三面281a与外圈282的第三面282a之间而被固定。另外,在内圈281上形成有第二轴承45B的定位用的台阶部281c。这样,通过以压入的方式固定第二轴承45B,即使不用止动环,也能固定第二轴承45B。
另外,图11所示的电动车辆驱动装置60也采用与上述离合器装置40等相同的结构作为离合器装置90,从而能够获得与上述实施方式相同的效果。
此外,如下这样地充分理解实施方式9的优选方式。优选在实施方式9中配置有轴承机构,该轴承机构配置在上述第一行星轮架的外周面与上述第二行星轮架的内周面之间,以使上述第一行星轮架和上述第二行星轮架能够相对旋转的状态支承该第一行星轮架和第二行星轮架。由此,能够抑制在第二马达的转子与定子之间产生振摆回转,适当地传递动力。
优选在实施方式9中,上述第一行星轮架和上述第二行星轮架配置在沿旋转轴轴向重叠的位置上。采用上述结构,能够靠近地配置第二马达和第二行星轮架,从而能够使装置小型化、轻型化。
实施方式9的结构也能适当地应用在以下的实施方式中。具有与本实施方式相同的结构的部分能够获得与本实施方式相同的效果。
实施方式10
使用图49~图54说明实施方式10的离合器装置40。离合器装置40是楔块式单向离合器,包括第一内圈41、第一外圈42、离合器机构49、第一轴承44B和第二轴承45B。
第一内圈41为筒形,径向内侧的面(内周面)与第一行星轮架23相连结,径向外侧的面(外周面)与离合器机构49、第一轴承44B和第二轴承45B相连结。第一外圈42配置在第一内圈41的径向外侧。第一外圈42为筒形,内周面与离合器机构49、第一轴承44B和第二轴承45B相连结。另外,第一外圈42固定于外壳G。另外,离合器机构49、第一轴承44B和第二轴承45B均是使内周面和外周面能相对旋转的构件,第一内圈41和第一外圈42以能够相对旋转的状态配置。
离合器机构49是楔块式单向离合器,具有配置在第一内圈41与第一外圈42之间的传递部。传递部由凸轮、楔块等构成。离合器机构49是使第一内圈41和第二外圈42仅能沿一方向相对旋转的机构。当第一方向的转矩作用于第一内圈41时,离合器机构49的传递部与第一内圈41和第一外圈42啮合。由此,在第一内圈41与第一外圈42之间传递转矩。由此,形成为借助离合器机构49在第一内圈41与第一外圈42之间传递力的状态,第一行星轮架23自外壳G接受反作用力。因此,离合器机构49能够限制第一行星轮架23的旋转。另外,当第二方向的转矩作用于第一内圈41时,离合器机构49的传递部不与第一内圈41和第一外圈42啮合。由此,在第一内圈41与第一外圈42之间没有转矩的传递,第一行星轮架23不自外壳G接受反作用力。因此,离合器装置40不限制第一行星轮架23的旋转。这样,离合器装置40实现作为单向离合器装置的功能。另外,离合器机构49采用第一内圈41作为第一构件,采用第一外圈42作为第二构件,但也可以在第一内圈41与传递部之间设置第二内圈,在第一外圈42与传递部之间设置第二外圈。
这里,离合器机构49可以采用各种机构作为传递部的机构,可以是滚子式离合器装置,也可以是超越离合器装置。但是,超越离合器装置的转矩(扭矩)容量比滚子式离合器装置大。即,超越离合器装置的能在内圈41与外圈42之间传递的力的大小大于滚子式离合器装置的能在内圈41与外圈42之间传递的力的大小。因此,离合器装置40是超越离合器装置时能够传递更大的转矩。
另外,离合器机构49也可以不是单向离合器装置,而是通过利用工作流体使作动缸内的活塞移动而使两个旋转构件卡合,或利用电磁致动器使两个旋转构件卡合的方式的离合器机构。但是,该种离合器机构要么需要设置用于使活塞移动的机构,要么需要用于使电磁致动器工作的电力。但是,当离合器机构49是单向离合器装置时,不需要用于使活塞移动的机构,也不需要用于使电磁致动器工作的电力。当离合器机构49是单向离合器装置时,通过进行作用于第一内圈41或第一外圈42(在本实施方式中是第一内圈41)的转矩的方向的切换,能够对卡合状态和非卡合状态进行切换。因此,离合器装置40是单向离合器装置时能够减少零件件数,且能使本身(离合器装置40)小型化。
第一轴承44B是配置在比离合器机构49靠车轮侧的滚动球轴承,以使内圈41和外圈42能够相对旋转的状态支承该内圈41和外圈42。另外,在第一轴承44B中,第一内圈41是第一轴承44B的内圈,第一外圈42是第一轴承44B的外圈。也就是说,第一轴承44B的内圈和离合器装置40的第一内圈41形成为一体,第一轴承44B的外圈和离合器装置40的第一外圈42形成为一体。第二轴承45B是配置在比离合器机构49靠电动车辆的车身侧的滚动球轴承,以使内圈41和外圈42能够相对旋转的状态支承内圈41和外圈42。
这样,离合器装置40在离合器机构49的两侧配置有第一轴承44B和第二轴承45B。也就是说,形成为利用第一轴承44B和第二轴承45B夹持离合器机构49的结构。由此,离合器装置40能够利用第一轴承44B和第二轴承45B接受离合器装置40的径向负荷和轴向负荷等。
采用上述结构,电动车辆驱动装置10能够保持车轮,且能将自第一马达11和第二马达12输出的转矩传递给上述车轮,从而能够使电动车辆行驶。
另外,电动车辆驱动装置10在变速机构13的第二行星轮架33上设有突出部33a,通过将突出部33a配置在第一行星轮架23的外周面侧而用作第一齿圈24,也就是说,通过利用1个构件实现第二行星轮架33和第一齿圈24的功能,将第二马达12配置在第二行星轮架33的外周侧,能够减小变速机构13在轴向上的大小,使装置小型化、轻型化。另外,通过将第二马达12的转子12d形成为与第二行星轮架33相连结的机构,能够省略设置用于将自第二马达12输出的动力传递给第二行星轮架33的构件,从而能够使装置小型化、轻型化。
另外,电动车辆驱动装置10在第一行星轮架23与第二行星轮架33之间设有行星轮架轴承52B,从而能够抑制第一行星轮架23和第二行星轮架33相对于太阳轮轴14振摆回转。由此,能够将固定于第二行星轮架33的第二马达12的转子12d适当地支承在太阳轮轴14上,从而能够抑制转子12d相对于太阳轮轴14振摆回转。由此,能够对固定于外壳G的定子12a和固定于第二行星轮架33的转子12d的旋转精度的恶化进行抑制,较佳地传递马达扭矩。
另外,电动车辆驱动装置60也将配置在更靠车轮侧的第一行星齿轮机构70的第一行星轮架73配置在与第二马达12(不与太阳轮轴相连结的一侧的马达)相面对的位置上,且将第一行星轮架73和第二齿圈84作为一体的构件而在第一行星轮架的外周固定第二马达的转子,从而能够与上述同样地获得使装置小型化、轻型化的效果。这样,电动车辆驱动装置无论变速机构的结构如何,通过在配置于车轮侧的行星轮架的外周面配置第二马达12(不与太阳轮轴相连结的一侧的马达),能够获得同样的效果。
此外,如下这样地充分理解实施方式10的优选方式。优选在实施方式10中配置有轴承机构,该轴承机构配置在上述第一行星轮架的外周面与上述第二行星轮架的内周面之间,以使上述第一行星轮架和上述第二行星轮架能够相对旋转的状态支承该第一行星轮架和第二行星轮架。由此,能够抑制在第二马达的转子与定子之间产生振摆回转,适当地传递动力。
优选在实施方式10中,上述第一行星轮架和上述第二行星轮架沿旋转轴轴向配置在重叠的位置上。采用上述结构,能够靠近地配置第二马达和第二行星轮架,从而能够使装置小型化、轻型化。
附图标记说明
10、60、100、120、130、153、170、201、电动车辆驱动装置;11、203、第一马达;12、204、第二马达;13、205、变速机构;20、70、第一行星齿轮机构;21、71、第一太阳轮;22、72、第一小齿轮;23、73、第一行星轮架;24、74、第一齿圈;30、80、第二行星齿轮机构;31、81、第二太阳轮;32a、82a、第二小齿轮;32b、82b、第三小齿轮;33、83、第二行星轮架;34、84、171、第二齿圈;35、内齿轮;40、90、210、230、280、离合器装置;41、内圈;42、第一外圈;43、凸轮;43S、楔块;46、离合器支承部;47、弹性体;49、253、离合器机构;50a、143、261、外圈;50b、第二内圈;50c、第一内圈;51、双头螺栓;59A、外侧保持器;59B、内侧保持器;60a、第一滚动体;60b、第二滚动体;61、内圈接触面;61a、第一保持器;61b、第二保持器;62、外圈接触面;63、变速机构;63a、第一轨道;63b、第二轨道;63c、第三轨道;62d、第四轨道;68、安装位置;100G、120G、130G、202、壳;105、第一旋转变压器;109、第二旋转变压器;110、磁屏蔽构件;141、第一内圈;142、172、第二内圈;144、滚动体;145、264、保持器;149、制动盘;151、密封部;152、160、屏蔽部;202A、第一马达室;202B、第二马达室;251、第一齿轮机构;252、第二齿轮机构。
Claims (17)
1.一种轮内马达,其特征在于,
该轮内马达包括:
第一马达;
第二马达;
第一太阳轮,其与上述第一马达相连结;
第一小齿轮,其与上述第一太阳轮啮合;
第一行星轮架,其以使上述第一小齿轮能够自转且使上述第一小齿轮能够以上述第一太阳轮为中心公转的方式保持上述第一小齿轮;
离合器装置,其能够限制上述第一行星轮架的旋转;
第一齿圈,其与上述第一小齿轮啮合,且与上述第二马达相连结;
第二太阳轮,其与上述第一马达相连结;
第二小齿轮,其与上述第二太阳轮啮合;
第三小齿轮,其与上述第二小齿轮啮合;
第二行星轮架,其以使上述第二小齿轮和上述第三小齿轮分别能够自转且使上述第二小齿轮和上述第三小齿轮能以上述第二太阳轮为中心公转的方式,保持上述第二小齿轮和上述第三小齿轮,并且该第二行星轮架与上述第一齿圈相连结;
第二齿圈,其与上述第三小齿轮啮合,且与电动车辆的车轮相连结。
2.一种轮内马达,其特征在于,
该轮内马达包括:
第一马达;
第二马达;
第一太阳轮,其与上述第一马达相连结;
第一小齿轮,其与上述第一太阳轮啮合;
第一行星轮架,其以使上述第一小齿轮能够自转且使上述第一小齿轮能以上述第一太阳轮为中心公转的方式保持上述第一小齿轮;
第一齿圈,其与上述第一小齿轮啮合,且与电动车辆的车轮相连结;
第二太阳轮,其与上述第一马达相连结;
第二小齿轮,其与上述第二太阳轮啮合;
第三小齿轮,其与上述第二小齿轮啮合;
第二行星轮架,其以使上述第二小齿轮和上述第三小齿轮分别能够自转且使上述第二小齿轮和上述第三小齿轮能够以上述第二太阳轮为中心公转的方式,保持上述第二小齿轮和上述第三小齿轮;
离合器装置,其能够限制上述第二行星轮架的旋转;
第二齿圈,其与上述第三小齿轮啮合,且与上述第一行星轮架相连结,且与上述第二马达相连结。
3.根据权利要求1或2所述的轮内马达,其特征在于,
上述第一马达和上述第二马达组装在外壳中;
上述外壳包括:第一壳体,其具有用于定位上述第一马达的第一马达插入部和用于定位上述第二马达的第二马达插入部,且该第一马达插入部与该第二马达插入部该彼此独立;第二壳体及第三壳体,它们安装于上述第一壳体;
上述第一马达的定子铁心插入在上述第一马达插入部中并被定位,并且利用上述第二壳体以按压该第一马达的定子铁心的状态保持该定子铁心;
上述第二马达的定子铁心插入在上述第二马达插入部中并被定位,并且利用上述第三壳体以按压该第二马达的定子铁心的状态保持该定子铁心。
4.根据权利要求1或2所述的轮内马达,其特征在于,
该轮内马达包括:
外圈,其固定于用于组装上述第一马达和上述第二马达的外壳,该外圈沿内周面的周向形成有第一轨道和第二轨道;
多个第一滚动体,其在上述第一轨道上滚动;
多个第二滚动体,其在上述第二轨道上滚动;
第一保持器,其用于支承上述第一滚动体;
第二保持器,其用于支承上述第二滚动体;
第一内圈,其在外周面上沿周向形成有供第一滚动体滚动的第三轨道,在内周面上形成有内齿轮;
车轮支承部,其形成在上述第一内圈的端部,在该车轮支承部上设有用于安装车轮的多个安装位置;
第二内圈,其内周面与上述第一内圈的外周面接触,在外周面上沿周向形成有供上述第二滚动体滚动的第四轨道。
5.根据权利要求1所述的轮内马达,其特征在于,
上述离合器装置包括:第一构件;第二构件,其能够相对于上述第一构件旋转;多个楔块,当第一方向的转矩作用于上述第二构件时,该楔块在上述第一构件与上述第二构件之间传递转矩,当与上述第一方向相反的第二方向的转矩作用于上述第二构件时,该楔块在上述第一构件与上述第二构件之间不传递转矩,该离合器装置能够限制上述第一行星轮架的旋转;
上述第一方向是上述第一马达为了使上述电动车辆前进而输出转矩、且上述第二马达未工作时上述第二构件旋转的方向。
6.根据权利要求2所述的轮内马达,其特征在于,
上述离合器装置包括:第一构件;第二构件,其能相对于上述第一构件旋转;多个楔块,当第一方向的转矩作用于上述第二构件时,该楔块在上述第一构件与上述第二构件之间传递转矩,当与上述第一方向相反的第二方向的转矩作用于上述第二构件时,该楔块在上述第一构件与上述第二构件之间不传递转矩,该离合器装置能够限制上述第二行星轮架的旋转;
上述第一方向是上述第一马达为了使上述电动车辆前进而输出转矩、且上述第二马达未工作时上述第二构件旋转的方向。
7.根据权利要求1或2所述的轮内马达,其特征在于,
上述第一马达和上述第二马达均包括:
转子铁心;
马达定子,其配置在上述转子铁心的径向外侧;
转子轮盘,其配置在上述转子铁心的径向内侧并支承上述转子;
旋转变压器,其包括固定在上述转子轮盘上的旋转变压器转子和与上述旋转变压器转子相面对地配置的旋转变压器定子,
上述转子铁心是磁性体,上述转子轮盘是非磁性体。
8.根据权利要求7所述的轮内马达,其特征在于,
上述第一马达和上述第二马达中的至少一方还具有板状构件,该板状构件将上述旋转变压器、上述转子铁心和上述马达定子磁屏蔽,且该板状构件由磁性体形成,其端部配置在与上述马达定子磁导通的位置上。
9.根据权利要求7所述的轮内马达,其特征在于,
该轮内马达包括:
隔离件,其由非磁性体形成,且与上述旋转变压器定子接触;
旋转变压器定子固定部,其隔着上述隔离件固定上述旋转变压器定子。
10.根据权利要求1所述的轮内马达,其特征在于,
该轮内马达包括:
第一轴承内圈,其为筒状;
第二轴承内圈,其设在上述第一轴承内圈的径向内侧,与上述第二齿圈成为一体而与上述第二齿圈同轴旋转;
轴承外圈,其包围上述第一轴承内圈和上述第二轴承内圈的径向外侧;
多个滚动体,其配置在上述第一轴承内圈与上述轴承外圈之间、和上述第二轴承内圈与上述轴承外圈之间;
密封部,其封闭上述第二轴承内圈与上述轴承外圈的间隙,与制动盘相面对地配置;
第一屏蔽部,其配置在上述密封部与上述制动盘之间,覆盖上述密封部和上述轴承外圈的靠制动盘侧端部。
11.根据权利要求2所述的轮内马达,其特征在于,
该轮内马达包括:
第一轴承内圈,其为筒状;
第二轴承内圈,其设在上述第一轴承内圈的径向内侧,与上述第一齿圈成为一体而与上述第一齿圈同轴旋转;
轴承外圈,其包围上述第一轴承内圈和上述第二轴承内圈的径向外侧;
多个滚动体,其配置在上述第一轴承内圈与上述轴承外圈之间、和上述第二轴承内圈与上述轴承外圈之间;
密封部,其封闭上述第二轴承内圈与上述轴承外圈的间隙,与制动盘相面对地配置;
第一屏蔽部,其配置在上述密封部与上述制动盘之间,覆盖上述密封部和上述轴承外圈的靠制动盘侧端部。
12.根据权利要求1所述的轮内马达,其特征在于,
在上述第二齿圈的外周设有沿周向等间隔地配置的多个突起部;
该轮内马达还包括:
内圈,其包括圆筒状的圆筒部和封闭上述圆筒部的一方的开口的车轮安装部,在上述圆筒部的内周形成有:凹部,其沿轴向延伸,且与上述突起部的数量相同;凸部,其沿轴向延伸,且与上述突起部的数量相同;环状凹部,其沿周向呈环状设置,且该环状凹部与上述凹部连续,各上述凹部的以周向长度为弧且以轴为中心时的中心角彼此相同,各上述凸部的以周向长度为弧且以轴为中心时的中心角彼此相同,上述凹部的以周向长度为弧且以轴为中心时的中心角、与上述凸部的以周向长度为弧且以轴为中心时的中心角相同,上述凹部的周向长度大于上述突起部的周向长度;
键构件,其形成为与上述凹部的底面相对应地弯曲而成的板状,并且在上述突起部插入到上述凹部中直到上述环状凹部的位置,上述第二齿圈旋转而使上述突起部配合到上述环状凹部中后,该键构件插入在各上述凹部中,使上述第二齿圈不能相对于上述内圈旋转。
13.根据权利要求2所述的轮内马达,其特征在于,
在上述第一齿圈的外周设有沿周向等间隔地配置的多个突起部;
该轮内马达还包括:
内圈,其包括圆筒状的圆筒部和封闭上述圆筒部的一方的开口的车轮安装部,在上述圆筒部的内周形成有:凹部,其沿轴向延伸,且与上述突起部的数量相同;凸部,其沿轴向延伸,且与上述突起部的数量相同;环状凹部,其沿周向呈环状设置,且该环状凹部与上述凹部连续,各上述凹部的以周向长度为弧且以轴为中心时的中心角彼此相同,各上述凸部的以周向长度为弧且以轴为中心时的中心角彼此相同,上述凹部的以周向长度为弧且以轴为中心时的中心角、与上述凸部的以周向长度为弧且以轴为中心时的中心角相同,上述凹部的周向长度大于上述突起部的周向长度;
键构件,其形成为与上述凹部的底面相对应地弯曲而成的板状,并且在上述突起部插入到上述凹部中直到上述环状凹部的位置,上述第一齿圈旋转而使上述突起部配合到上述环状凹部中后,该键构件插入在各上述凹部中,使上述第一齿圈不能相对于上述内圈旋转。
14.根据权利要求1所述的轮内马达,其特征在于,
上述离合器装置包括:
第一构件;
第二构件,其与上述第一构件的内周面相面对地配置,能相对于上述第一构件旋转;
传递部,当第一方向的转矩作用于上述第二构件时,该传递部在上述第一构件与上述第二构件之间传递转矩,当与上述第一方向相反的第二方向的转矩作用于上述第二构件时,该传递部在上述第一构件与上述第二构件之间不传递转矩;
第一轴承部,其配置在上述传递部的靠上述第一马达侧,能使上述第一构件和上述第二构件旋转地支承上述第一构件和上述第二构件;
第二轴承部,其配置在上述传递部的与上述第一轴承部相反一侧,能使上述第一构件和上述第二构件旋转地支承上述第一构件和上述第二构件;并且,
该离合器装置能够限制上述第一行星轮架的旋转,
上述第一方向是上述第一马达为了使上述电动车辆前进而输出转矩、且上述第二马达未工作时上述第二构件旋转的方向。
15.根据权利要求2所述的轮内马达,其特征在于,
上述离合器装置包括:
第一构件;
第二构件,其与上述第一构件的内周面相面对地配置,能相对于上述第一构件旋转;
传递部,当第一方向的转矩作用于上述第二构件时,该传递部在上述第一构件与上述第二构件之间传递转矩,当与上述第一方向相反的第二方向的转矩作用于上述第二构件时,该传递部在上述第一构件与上述第二构件之间不传递转矩;
第一轴承部,其配置在上述传递部的靠上述第一马达侧,能使上述第一构件和上述第二构件旋转地支承上述第一构件和上述第二构件;
第二轴承部,其配置在上述传递部的与上述第一轴承部相反一侧,能使上述第一构件和上述第二构件旋转地支承上述第一构件和上述第二构件;并且,
该离合器装置能够限制上述第二行星轮架的旋转,
上述第一方向是上述第一马达为了使上述电动车辆前进而输出转矩、且上述第二马达未工作时上述第二构件旋转的方向。
16.根据权利要求1所述的轮内马达,其特征在于,
上述离合器装置能够限制上述第一行星轮架的旋转;
上述第二行星轮架与上述第一齿圈一体地形成,上述第二马达的转子固定在上述第二行星轮架的外周面上。
17.根据权利要求2所述的轮内马达,其特征在于,
上述离合器装置能够限制上述第二行星轮架的旋转;
上述第一行星轮架与上述第二齿圈一体地形成,上述第二马达的转子固定在上述第一行星轮架的外周面上。
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