CN103338961B

CN103338961B - 轮毂电机驱动装置

Info

Publication number: CN103338961B
Application number: CN201280005905.7A
Authority: CN
Inventors: 雪岛良; 铃木稔
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2011-01-21
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2032-01-11
Also published as: EP2666654A1; US20130292994A1; EP2666654A4; WO2012098958A1; EP2666654B1; US9340103B2; JP2012148726A; JP5690153B2; CN103338961A

Abstract

本发明的技术课题在于，能够不损害组装性地缩短轮毂电机驱动装置的轴向尺寸，并将铝合金制的壳体的壁厚抑制在最小限度，从而实现轻量化。本发明提供一种具有车轮制动装置的轮毂电机驱动装置，通过使作为车轮制动装置的构成部件的鼓式制动器（71）的后板（71b）或者盘式制动器（72）的卡钳（72b）的安装部件（72c）与紧固连接于所述减速部（B）的壳体（22b）的外侧端面的外侧端面部件（22d）一体地形成，能够减少部件数量，将轴向尺寸抑制在最小限度。

Description

轮毂电机驱动装置

技术领域

本发明涉及经由减速机将电机的输出轴和车轮的轮毂连结在同一轴上的轮毂电机驱动装置。

背景技术

例如，在日本特开2002-247713号公报（专利文献1）记载有现有的轮毂电机驱动装置101。

图10所示的轮毂电机驱动装置101包括：对输出轴106进行旋转驱动的电机部103；使上述输出轴106的旋转减速并向车轮侧的输出轴108传递的减速部105；和车轮轮毂轴承部104，其具有与上述车轮侧固定连结的输出轴108的车轮轮毂109，作为制动装置具有鼓式制动器102。

如图10和图11所示，上述鼓式制动器102是利用螺栓111将后板110紧固连接于减速部105的壳体107的结构。

另外，在图10和图11的例子中，利用螺栓113将车轮轮毂轴承部104的固定轮112（固定侧部件）与减速部105的壳体107紧固连接。

在上述图10和图11的例子中，如上所述，将后板110和固定轮112分别用单独的螺栓110、113紧固连接于减速部105的壳体107，但是，也可以如图12所示，将后板110和固定轮112用螺栓113紧固连接于减速部105的壳体107。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-247713号公报

发明内容

发明想要解决的问题

但是，在轮毂电机驱动装置101中，为了轻量化，电机部103的壳体114和减速部105的壳体107通常利用铝合金形成。

但是，在利用螺栓将减速部105的壳体107和鼓式制动器102的后板110紧固连接的结构中，从确保铝合金的强度的观点出发，必须将用于螺栓紧固连接的螺纹孔设定得比钢材长。

即使是专利文献1所示的装置，螺栓紧固连接部也设定得较长，与其它的壁部相比，其壁较厚。

并且，在不能仅使螺栓紧固连接部的壁厚较厚的情况下，则要延长轮毂电机单元的轴长，因此存在整体重量增加的问题。

进而，使螺栓紧固连接部的螺纹孔贯穿内部的做法从漏油的观点来看不是优选的，所以如果不使螺纹孔贯穿内部，则存在壁厚进一步增加的问题。

因此，本发明的课题在于，能够缩不损害组装性地短轮毂电机驱动装置的轴向尺寸，并将铝合金制的壳体的壁厚抑制在最小限度，从而实现轻量化。

用于解决问题的技术方案

为了解决上述课题，本发明是一种轮毂电机驱动装置，其电机部的输出轴和车轮轮毂轴承部经由减速部连结在同一轴上，并具有车轮制动装置，该轮毂电机驱动装置的特征在于：车轮制动装置是鼓式制动器，该鼓式制动器包括：制动轮，其紧固连接于车轮轮毂轴承部的轮毂轮；和后板，其配置于车轮轮毂轴承部的固定轮侧，该鼓式制动器的后板与紧固连接于上述减速部的壳体的外侧端面的外侧端面部件一体地形成。

另外，在车轮制动装置是盘式制动器的情况下，该盘式制动器包括：紧固连接于车轮轮毂轴承部的轮毂轮的制动盘；和配置于车轮轮毂轴承部的固定轮侧的卡钳，上述卡钳的安装部件与紧固连接于上述减速部的壳体的外侧端面的外侧端面部件一体地形成。

上述外侧端面部件螺栓紧固连接于减速部的壳体。

上述外侧端面部件由铁类材料形成，减速部的壳体由轻金属材料形成。

可以使上述车轮轮毂轴承部的固定轮和外侧端面部件一体地形成。

可以使关节与上述外侧端面部件一体化，该关节仅与从车体延伸的下臂连接。

可以使关节与上述外侧端面部件一体化，该关节与从车体延伸的上臂和下臂连结。

可以使关节与上述外侧端面部件一体化，该关节的上侧与缓冲装置连结。

优选在上述外侧端面部件与减速部的壳体之间配置有防止来自于内部的漏油的密封部件。

作为上述密封部件能够采用O型环。

发明效果

本发明如上所述，轮毂电机驱动装置具有制动装置，通过使作为车轮制动装置的构成部件的鼓式制动器的后板或者盘式制动器的卡钳的安装部件与紧固连接于上述减速部的壳体的外侧端面的外侧端面部件一体地形成，能够减少部件数量，将轴向尺寸抑制在最小限度。

另外，通过使上述车轮轮毂轴承部的固定轮和外侧端面部件一体地形成，能够减少紧固连接螺栓的数量，并且能够将铝合金制的壳体的壁厚抑制在最小限度，实现轻量化。

进而，通过使外侧端面部件与关节一体化，能够进一步减少部件数量，实现轻量化。

而且，由于是在减速部的外侧端面配置外侧端面部件的结构，所以如现有的那样，能够从轴方向组装电机部和减速部，因此不会损害组装性。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的轮毂电机驱动装置的概略截面图。

图2是表示图1的轮毂电机驱动装置的组装前的状态的分解图。

图3是本发明的其它实施方式的轮毂电机驱动装置的概略截面图。

图4是本发明的另一实施方式的轮毂电机驱动装置的概略截面图。

图5是本发明的另一实施方式的轮毂电机驱动装置的概略截面图。

图6是本发明的另一实施方式的轮毂电机驱动装置的概略截面图。

图7是本发明的另一实施方式的轮毂电机驱动装置的概略截面图。

图8是搭载有轮毂电机驱动装置的电动车的概略俯视图。

图9是本发明的轮毂电机驱动装置的减速部的纵截面图。

图10是现有的轮毂电机驱动装置的概略截面图。

图11是表示现有的轮毂电机驱动装置的紧固连接例子的部分放大图。

图12是表示现有的轮毂电机驱动装置的其它紧固连接例子的部分放大图。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明实施方式进行说明。

如图8所示，具有本发明的一个实施方式的轮毂电机驱动装置的电动车11包括底盘12、作为操舵轮的前轮13、作为驱动轮的后轮14、和分别向左右后轮14传递驱动力的轮毂电机驱动装置21。

如图1和图2所示，轮毂电机驱动装置21包括产生驱动力的电机部A、使电机部A的旋转减速并进行输出的减速部B、和使来自减速部B的输出传递至驱动轮14的车轮轮毂轴承部C。

电机部A的壳体22a和减速部B的壳体22b通过螺栓61紧固连接。电机部A的壳体22a和减速部B的壳体22b由铝合金等的轻金属形成。

电机部A的壳体22a的内侧端面被内侧端面部件22c堵塞。

上述减速部B的壳体22b的外侧端面通过螺栓62紧固连接外侧端面部件22d，外侧端面部件22d通过螺栓63紧固连接车轮轮毂轴承部C的固定轮33。

上述减速部B在从减速部B的壳体22b取下外侧端面部件22d的状态下，如图2所示，从外侧组装于电机部A。即，将减速部B的输入轴25从外侧插入电机部A的输出轴24a，从而将减速部B和电机部A组装起来。

外侧端面部件22d由铁类材料形成，在图1和图2所示的状态下，在外侧端面部件22d的外周一体地形成有构成车轮的制动装置的鼓式制动器71的后板71b。在外侧端面部件22d形成有用于紧固连接车轮轮毂轴承部C的固定轮33的螺栓63的螺栓孔64。

在外侧端面部件22d与减速部B的壳体22b的接合部分配置有O型环作为用于防止来自内部的漏油的密封部件65。

车轮轮毂轴承部C包括：轮毂轮32，其用于安装减速部B的输出轴28；和固定轮33，其经由双列滚动轴承，通过紧固连接螺栓63与减速部B的外侧端面部件22d紧固连接固定。

轮毂轮32具有圆筒形状的中空部32a和凸缘部32b。车轮14通过螺栓32c与凸缘部32b固定连结。另外，在减速部B的输出轴28的外径表面上形成有花键和阳螺纹，另外，在轮毂轮32的中空部32a的内径表面上形成有花键孔。并且，在轮毂轮32的内径表面插入减速部B的输出轴28，并利用螺母32d固定住前端，由此，将两者紧固连接。

轮毂轮32在中空部32a的外表面一体地形成有车轮安装凸缘32b。在中空部32a的车辆外侧的外径表面一体地形成有双列滚动轴承的外侧的内侧轨道面，在中空部32a的车辆内侧的外径表面嵌合有在外表面具有内侧的内侧轨道面的内轮32e。

固定轮33在内周面一体地形成有与轮毂轮32的外侧的内侧轨道面和内侧的内侧轨道面相对的外侧的外侧轨道面和内侧的外侧轨道面，在外周面具有固定用凸缘33a。

在轮毂轮32和固定轮33的相对的外侧轨道面和内侧轨道面之间收纳有双列的滚珠34。

图1和图2所示的车轮轮毂轴承部C是如上所述，在轮毂轮32的外周面一体地形成有车轮安装凸缘32b和双列滚动轴承的内侧轨道面中的一个，在固定轮33的内周面一体地设置有双列滚动轴承的外侧轨道面，在固定轮33的外周面一体地形成有固定用凸缘33a，所谓的第三代的车轮用轮毂单元。

在车轮安装凸缘32b安装鼓式制动器71的制动轮71a。

以下，在图3所示的实施方式中，在一体地形成有鼓式制动器71的后板71b的外侧端面部件22d一体地形成有作为对车体的安装部件的关节（knuckle）72。

图3所示的实施方式作为关节72采用仅与下臂连结的拖臂式（trailing arm）。

另外，图4所示的实施方式作为关节72采用与从车体延伸的上臂和下臂连结的W双横臂式。

另外，图5所示的实施方式作为关节72采用在上侧连结有缓冲装置的支撑式。

以下，图6所示的实施方式是将固定轮33的固定用凸缘33a用作外侧端面部件22d的例子。即，本实施方式是将固定轮33的固定用凸缘33a和构成后板71b的外侧端面部件22d一体化的例子。这样能够减少部件数量，有助于轻量化。

接着，图7所示的实施方式是采用盘式制动器72作为车轮的制动器的例子，盘式制动器72的制动盘72a安装于车轮安装凸缘，将夹持制动盘72a的卡钳72b的安装部件72c与外侧端面部件22d一体化。

在上述各实施方式中，电机部A是径向间隙电机，其包括定子23、配置于隔开径向的间隙与定子23的内侧相对的位置的转子24、和固定连结于转子24的内侧并与转子24一体旋转的中空的输出轴24a。

为了将电机部A的驱动力传递至减速部B的输入轴25，中空的输出轴24a配置为从电机部A直到减速部B。

在减速部B的输入轴25上，在减速部B内具有偏心部25a、25b。该输入轴25嵌合固定于转子24的中空的输出轴24a，与转子24一体地旋转。进而，为了使离心运动所产生的离心力相互抵消，两个偏心部25a、25b错开180°相位地设置。

减速部B包括：旋转自如地保持于偏心部25a、25b的作为公转部件的曲线板26a、26b；与曲线板26a、26b的外周部卡合的作为外周卡合部件的多个外销27；将曲线板26a、26b的自转运动传递至输出轴28的运动转换机构；和位于与偏心部25a、25b邻接的位置的配重29。另外，在减速部B设置有向减速部B供给润滑油的减速部润滑机构。

输出轴28具有凸缘部28a和轴部28b。在凸缘部28a的端面，在以输出轴28的旋转轴心为中心的圆周上，等间隔地形成有固定内销31的孔。另外，轴部28b嵌合固定于轮毂轮32，将减速部B的输出传递至车轮14。

如图9所示，曲线板26a、26b在外周部具有以圆外次摆线（Epitrochoid）等的次摆线类曲线构成的多个波形，并具有从一侧端面贯通至另一侧端面的多个贯通孔30a。在以曲线板26a、26b的自转轴心为中心的圆周上等间隔地设置有多个贯通孔30a，用于收容后述的内销31。另外，在曲线板26a、26b的中心设置有贯通孔30b，用于与偏心部25a、25b嵌合。

曲线板26a、26b通过滚动轴承41相对于偏心部25a、25b旋转自如地被支撑。该滚动轴承41是圆柱滚子轴承，其包括：内轮部件，其嵌合于偏心部25a、25b的外径表面，并且在该内轮部件的外径表面具有内侧轨道面；直接形成于曲线板26a、26b的贯通孔30b的内径表面的外侧轨道面；配置于内侧轨道面与外侧轨道面之间的圆柱滚子44；和保持相邻的圆柱滚子44的间隔的保持器（省略图示）。

在以电机侧旋转部件25的旋转轴心为中心的圆周轨道上等间隔地设置有外销27。曲线板26a、26b公转运动时，曲线形状的波形与外销27卡合，使曲线板26a、26b产生自转运动。

配重29为圆板状，在偏离中心的位置具有与电机侧旋转部件25嵌合的贯通孔，为了抵消由于曲线板26a、26b的旋转而产生的不平衡的惯性力偶，在与各偏心部25a、25b邻接的位置，配重29与偏心部25a、25b错开180°相位地设置。

运动转换机构包括保持于输出轴28的多个内销31和设置于曲线板26a、26b的贯通孔30a。内销31等间隔地设置于以车轮侧旋转部件28的旋转轴心为中心的圆周轨道上，其轴向的一个侧端部固定于车轮侧旋转部件28。另外，为了降低与曲线板26a、26b的摩擦阻力，在与曲线板26a、26b的贯通孔30a的内壁面抵接的位置设置有滚针轴承。

贯通孔30a设置于分别与多个内销31对应的位置，贯通孔30a的内径尺寸设定为比内销31的外径尺寸（指“包含滚针轴承的最大外径”，以下相同）大出规定的量。

减速部润滑机构用于向减速部B供给润滑油。其包括润滑油路25c、润滑油给油口25d、润滑油排出口25e、润滑油储油部25f、旋转泵51和循环油路25g。

润滑油路25c在减速部B的输入轴25内部沿着轴线方向延伸。并且，润滑油供给口25d从润滑油路25c向输入轴25的外径表面延伸。此外，在该实施方式中，润滑油供给口25d设置于偏心部25a、25b。

另外，连接润滑油排出口25e和润滑油路25c的循环油路25g设置于构成电机部A的壳体的外周部件22a的内部。并且，从润滑油排出口25e排出的润滑油经由循环油路25g回流至润滑油路25c。

在以上的实施方式中，为了提高固定轮33的固定用凸缘33a与外侧端面部件22d之间的抵接面的密封性，防止来自于内部的漏油，而在，配置紧固连接螺栓的周方向位置的内径一侧配置密封部件66。

作为密封部件66可以使用O型环。

以下，对轮毂电机驱动装置21的工作原理进行说明。

电机部A例如受到通过向定子23的线圈供给交流电而产生的电磁力，使由永久磁铁或磁性体构成的转子24旋转。由此，使与转子24的输出轴24a连接的减速部B的输入轴25旋转时，曲线板26a、26b以输入轴25的旋转轴心为中心进行公转运动。此时，外销27与曲线板26a、26b的曲线形状的波形卡合，使曲线板26a、26b向与输入轴25的旋转相反的方向进行自转运动。

插通于贯通孔30a的内销31伴随着曲线板26a、26b的自转运动而与贯通孔30a的内壁面抵接。由此，曲线板26a、26b的公转运动不会传递至内销31，而仅有曲线板26a、26b的自转运动经由减速部B的输出轴28传递至车轮轮毂轴承部C。

此时，输入轴25的旋转通过减速部B被减速并传递至输出轴28，因此，即使在采用低扭矩、高旋转型的电机部A的情况下，也能够将需要的扭矩传递至车轮14。

此外，当设外销27的数量为ZA，设曲线板26a、26b的波形的数量为ZB时，上述结构的减速部B的减速比用（ZA-ZB）/ZB算出。在图9所示的实施方式中，ZA=12，ZB=11，因此，减速比是1/11，能够得到非常大的减速比。

这样，通过采用不用多级结构就能获得较大的减速比的减速部B，能够获得小型的高减速比的轮毂电机驱动装置21。另外，通过在外销27和内销31设置滚针轴承，能够降低与曲线板26a、26b之间的摩擦阻力，因此，能够提高减速部B的传递效率。

通过将上述实施方式的轮毂电机驱动装置21用于电动车11，能够抑制簧下重量。其结果，能够获得行驶稳定性良好的电动车11。

另外，在上述实施方式中，虽然说明了将润滑油供给口25d设置于偏心部25a、25b的例子，但并不限于此，也可以设置于输入轴25的任意位置。但是，从稳定供给润滑油的观点出发，优选将润滑油供给口25d设置于偏心部25a、25b。

另外，在上述实施方式中，将两块减速部B的曲线板26a、26b错开180°相位地设置。但是能够任意设定该曲线板的数量，例如，在设置三块曲线板的情况下，能够错开120°相位地设置。

另外，对于上述实施方式中的运动转换机构，虽然说明了其包括固定于输出轴28的内销31和设置于曲线板26a、26b的贯通孔30a的例子，但并不限于此，能够采用能够将减速部B的旋转传递至车轮轮毂32的任意结构。例如，能够是包括固定于曲线板的内销和形成于车轮侧旋转部件的孔的运动转换机构。

此外，上述实施方式的操作的说明是着眼于各部件的旋转来进行的，但实际上包含扭矩的动力被从电机部A传递至驱动轮。因此，如上所述，其原理为将被减速的动力转换为高扭矩。

另外，在上述实施方式的操作的说明中，向电机部A供给电力，使电机部A驱动，将来自于电机部A的动力传递至驱动轮14，但是与此相反，当车辆减速或者下坡时，也可以利用减速部B将来自于驱动轮14侧的动力转换为高旋转低扭矩的旋转，并传递至电机部A，在电机部A进行发电。进而，在此发电的电力可以预先储存于蓄电池，并在之后使电机部A驱动，或者用于车辆所具备的其它电动机器的操作。

另外，在上述各实施方式中，虽然说明了在电机部A采用了径向间隙电机的例子，但并不限于此，能够使用任意结构的电机。例如也可以是轴向间隙电机，其包括固定于壳体的定子和配置在隔开轴向的间隙与定子的内侧相对的位置的转子。

另外，在上述各实施方式中，虽然说明了在减速部B采用了摆线减速机构的轮毂电机驱动装置21的例子。但并不限于此，能够采用任意的减速机构。例如使用行星齿轮减速机构或平行齿轮减速机构等。

并且，虽然说明了图7所示的电动车11将后轮14作为驱动轮的例子，但并不限于此，也可以将前轮13作为驱动轮，也可以是四轮驱动车。其中，在本说明书中，“电动车”是指包括从电力获得动力的全部车辆的概念，例如，能够理解为包括混合动力车等。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了说明。但是本发明并不限于图示的实施方式。对于图示的实施方式，在与本发明相同的范围内，或者在均等的范围内，能够施加各种修改和变形。

附图标记说明

21 轮毂电机驱动装置

A 电机部

B 减速部

C 车轮轮毂轴承部

22a 电机部A的壳体

22b 减速部B的壳体

22c 内（inboard）侧端面部件

22d 外（outboard）侧端面部件

23 定子

24 转子

24a 输出轴

25 输入轴

25a、25b 偏心部

26a、26b 曲线板

27 外销

28 输出轴

28a 凸缘部

28b 轴部

29 配重

32 轮毂轮

32a 中空部

32b 车轮安装凸缘

32d 螺母

32e 内轮

32f 外轮

33 固定轮

33a 固定用凸缘

61、62、63 螺栓

64 螺栓孔

65、66 密封部件

71 鼓式制动器

71a 制动轮

71b 后板

72 盘式制动器

72a 制动盘

72b 卡钳

72c 安装部件

Claims

1.一种轮毂电机驱动装置，其电机部的输出轴和车轮轮毂轴承部经由减速部连结在同一轴上，并具有车轮制动装置，该轮毂电机驱动装置的特征在于：

车轮制动装置是鼓式制动器，该鼓式制动器包括：制动轮，其紧固连接于车轮轮毂轴承部的轮毂轮；和后板，其配置于车轮轮毂轴承部的固定轮侧，该鼓式制动器的后板与紧固连接于所述减速部的由铝合金形成的壳体的外侧端面的由铁类材料形成的外侧端面部件一体地形成，

在外侧端面部件形成有紧固连接车轮轮毂轴承部的固定轮的螺栓孔，外侧端面部件被螺栓固定于减速部的壳体的外侧端面。

2.一种轮毂电机驱动装置，其电机部的输出轴和车轮轮毂轴承部经由减速部连结在同一轴上，并具有车轮制动装置，该轮毂电机驱动装置的特征在于：

车轮制动装置是盘式制动器，该盘式制动器包括：紧固连接于车轮轮毂轴承部的轮毂轮的制动盘；和配置于车轮轮毂轴承部的固定轮侧的卡钳，所述卡钳的安装部件与紧固连接于所述减速部的由铝合金形成的壳体的外侧端面的由铁类材料形成的外侧端面部件一体地形成，

3.如权利要求1所述的轮毂电机驱动装置，其特征在于：

所述外侧端面部件螺栓紧固连接于减速部的壳体。

4.如权利要求2所述的轮毂电机驱动装置，其特征在于：

所述外侧端面部件螺栓紧固连接于减速部的壳体。

5.如权利要求1～4中任一项所述的轮毂电机驱动装置，其特征在于：

所述外侧端面部件由铁类材料形成，减速部的壳体由轻金属材料形成。

6.如权利要求1～4中任一项所述的轮毂电机驱动装置，其特征在于：

所述车轮轮毂轴承部的固定轮和外侧端面部件一体地形成。

7.如权利要求1～4中任一项所述的轮毂电机驱动装置，其特征在于：

关节与所述外侧端面部件一体化，该关节仅与从车体延伸的下臂连接。

8.如权利要求1～4中任一项所述的轮毂电机驱动装置，其特征在于：

关节与所述外侧端面部件一体化，该关节与从车体延伸的上臂和下臂连结。

9.如权利要求1～4中任一项所述的轮毂电机驱动装置，其特征在于：

关节与所述外侧端面部件一体化，该关节的上侧与缓冲装置连结。

10.如权利要求1～4中任一项所述的轮毂电机驱动装置，其特征在于：

在所述外侧端面部件与减速部的壳体之间配置有防止来自于内部的漏油的密封部件。

11.如权利要求10所述的轮毂电机驱动装置，其特征在于：

所述密封部件是O型环。

12.一种车辆，其特征在于：

具有所述权利要求1～11中任一项所述的轮毂电机驱动装置。