CN103391858A - 轮毂电机驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轮毂电机驱动装置，其能够改善因装置内部存在水分而导致轮毂电机驱动装置受到的不良影响。该轮毂电机驱动装置在车轮内设置有具备车轮毂轴承部的产生上述车轮的驱动力的驱动装置，其中，将上述驱动装置的车轮毂轴承部以外的部分收纳于密闭构造的盒（22）内，使驱动装置内与外部大气隔绝，而且根据需要将盒（22）内的空气置换为不活泼气体，由此防止盒（22）内结露，改善盒（22）内存在水分所致的不良影响。

Description

轮毂电机驱动装置

技术领域

本发明涉及轮毂电机驱动装置。

背景技术

现有的轮毂电机驱动装置101，例如记载于日本特开2005-324722号公报（专利文献1）中。

图7所示的轮毂电机驱动装置101包括：对电动机侧旋转部件106进行旋转驱动的电动机部103；使上述电动机侧旋转部件106的旋转减速而传递至车轮侧旋转部件108的减速部105；和具备与上述车轮侧旋转部件108固定连结的车轮毂109的车轮毂轴承部104。

在上述结构的轮毂电机驱动装置101的电动机部103，为了将装置内的压力保持恒定，设置有通气（bleeder）装置110。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-324722号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

但是，上述通气装置110设置于电动机部103的盒107，因此有可能被飞石等损坏。

通气装置110为装置内部和外部的换气机构，因此如果通气装置110损坏，水将从通气装置110浸入装置内部，有可能使电动机部103短路、或使构成减速部105的部件生锈。

另外，在装置内部存在水分时，该水分在装置内结露，有可能使装置内蓄积水。

如果装置内蓄积水，则循环的润滑油的润滑性能将劣化，长此以往，有可能导致构成减速部105的齿轮齿面或轴承部破损。

于是，本发明的技术问题在于，改善轮毂电机驱动装置存在水分所致的不良影响。

用于解决技术问题的技术方案

为了解决上述技术问题，本发明的轮毂电机驱动装置在上述车轮内设置有具备车轮毂轴承部的、产生车轮的驱动力的驱动装置，该轮毂电机驱动装置的特征在于，上述驱动装置的车轮毂轴承部以外的部分收纳于密闭构造的盒内。

这样，覆盖驱动装置的盒为密闭构造，由此使驱动装置内与外部大气隔绝，因此能够防止盒内的结露，能够改善盒内存在水分所致的不良影响。

优选上述盒内的空气由不活泼气体所置换。

作为不活泼气体，能够使用氮气或氩气。

当上述盒由盒主体和盖部件构成时，通过在盒主体与盖部件之间配置密封部件，能够使盒成为密闭构造。

作为上述密封部件，能够使用O型环等的衬垫或液状衬垫（liquidgasket，垫片胶），或者使用上述两者。

能够作为上述驱动装置使用的装置包括：对电动机侧旋转部件进行旋转驱动的电动机部；使上述电动机侧旋转部件的旋转减速而传递至车轮侧旋转部件的减速部；和具有与上述车轮侧旋转部件固定连结的车轮毂的车轮毂轴承部，在此情况下，在覆盖上述发动机部和减速部的盒与车轮毂轴承部之间配置密封部件，使装置内成为密闭构造。

另外，通过将车轮毂轴承部的内部设为密闭构造，能够使车轮毂轴承部的内部、上述电动机部的内部和减速部的内部的润滑油共用。

上述电动机部的定子的电源线缆，必须与外部的逆变器连接，因此为了防止外部大气从该电源线缆侵入，优选设置相对于盒密闭固定的端子台，经由该端子台将来自定子的电源线缆的前端配置于盒外部，使得外部大气不会浸入盒内。

进而，还能够将上述端子台设置于配置在电动机部的盒的外表面的密闭构造的端子箱内，将与逆变器连接的配线线缆连接至该端子箱内的端子台，在该配线线缆的芯线与覆皮之间涂敷有涂层而使得水分不会浸入逆变器内。

发明的效果

本发明中，如上所述，通过将覆盖驱动装置的盒设为密闭构造，使驱动装置内与外部大气隔绝，因此能够防止盒内的结露，能够改善盒内存在水分所致的不良影响。

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3是表示电源线缆的引出例的局部详细图。

图4是具有轮毂电机驱动装置的电动车的概略平面图。

图5是从图4的电动车后方观察的图。

图6是图1的实施方式的减速部的概略纵截面图。

图7是现有的轮毂电机驱动装置的概略截面图。

具体实施方式

以下，基于附图针对本发明的实施方式进行说明。

具备本发明的一实施方式的轮毂电机驱动装置的电动车11，如图4所示，具备底盘（chassis）12、作为转向轮的前轮13、作为驱动轮的后轮14、分别向左右的后轮14传递驱动力的轮毂电机驱动装置21。如图5所示，后轮14收纳于底盘12的轮罩（wheel housing）12a的内部，经由悬架装置（悬挂，suspension）12b固定于底盘12的下部。

悬架装置12b通过向左右延伸的悬挂臂支承后轮14，并且通过包含盘簧（coil spring）和减震器的减震柱（strut），吸收后轮14从地面受到的振动，从而抑制底盘12的振动。进而，在左右的悬挂臂的连结部分，设置回转时等抑制车体倾斜的稳定器（stabilizer）。此外，为了提高针对路面的凹凸的追随性并将驱动轮的驱动力高效率地传递至路面，悬架装置12b优选采用左右车轮能够独立地上下运动的独立悬架式悬架装置。

该电动车11具备如下优点：通过在轮罩12a内部设置分别驱动左右后轮14的轮毂电机驱动装置21，没有必要在底盘12上设置电动机、驱动轴、差速齿轮机构等，因此能够确保驾乘空间宽敞，且能够分别控制左右驱动轮的旋转。

另一方面，为了提高该电动车11的行驶稳定性，需要抑制簧下重量。另外，为了确保更加宽敞的驾乘空间，对轮毂电机驱动装置21的小型、轻量化提出了要求。

如图1所示，轮毂电机驱动装置21包括：产生驱动力的电动机部A、使电动机部A的旋转减速而输出的减速部B、将来自减速部B的输出传递至驱动轮14的车轮毂轴承部C，电动机部A和减速部B收纳在密闭构造的盒22内，如图5所示安装于电动车11的轮罩12a内。

在盒22，不像现有技术那样设置通气装置，而是采用密闭构造来隔绝外部大气，防止盒22内发生结露。也可以将上述盒22内的空气用氮气或氩气等不活泼气体置换。

为了将盒22内设为密闭构造，在电动机部A的盒22a与减速部B的盒22b之间，装设O型环22c，将两者之间密封。

另外，在装设车轮毂轴承部C的固定用凸缘33a的减速部B的盒22b的外侧的端面也装设O型环22d，从而减速部B的盒22b与车轮毂轴承部C之间也保持气密性。

上述电动机部的盒22a包括覆盖电动机部A的外周面的盒主体22aa和盖部件22ab，两者之间也装设有O型环22e，从而实现两者间的密封。

另外，盖部件22ab的中央部由另外设置的盖部件22ac构成，盖部件22ab与另外设置的盖部件22ac之间也装设有O型环22d，从而实现两者间的密封。

电动机部A的定子23与外部的逆变器的配线61通过电源线缆62连接，但为了不使水分通过电源线缆62的芯线62a与覆皮62b之间的间隙浸入电动机部A的盒22a内，优选采用如图3所示的配线构造。

图3所示的配线构造中，在盒22a设置有通过密封材料63密封固定的端子台64，经由该端子台64将来自定子23的电源线缆62的前端引出至盒外部，使得外部大气不会从配置于盒22a外部的电源线缆62的芯线62a与覆皮62b之间的间隙浸入至盒22a内。

进而，将端子台64引出至配置在电动机部A的盒22a的外表面的密闭构造的端子箱65内，将与逆变器连接的电源线缆62的端子66连接至该端子箱65内的端子台64，在该电源线缆的芯线62a与覆皮62b之间的间隙涂敷有涂层67而使得水分不会浸入逆变器内。

从端子箱65连向外部的配线的连接，经由密封构造的连接器68进行。

电动机部A为径向间隙型电动机（radial gap motor），具备：固定于电动机部A的盒22a的定子23；在定子23的内侧隔开径向的间隙而配置在相对的位置的转子24；和在转子24的内侧固定连结而与转子24一体地旋转的电动机侧旋转部件24b。电动机侧旋转部件24b相对于电动机部A的盒22a被滚动轴承36a、36b旋转自如地支承。

为了将电动机部A的驱动力传递至减速部B，电动机侧旋转部件24b配置成从电动机部A至减速部B。电动机侧旋转部件24b为中空构造，嵌合固定有减速部B的输入轴25，在输入轴25设置有偏心部25a、25b。两个偏心部25a、25b，为了相互抵消因偏心运动而产生的离心力，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；保持在减速部B的盒22b上的固定位置并且作为与曲线板26a、26b的外周部卡合的外周卡合部件的多个外销27；将曲线板26a、26b的自转运动传递至车轮侧旋转部件28的运动转换机构；和位于与偏心部25a、25b相邻的位置的配重（counter weight）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。

车轮侧旋转部件28具有凸缘部28a和轴部28b。在凸缘部28a的端面，以车轮侧旋转部件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嵌合固定于毂轮32，将减速部B的输出传递至车轮14。车轮侧旋转部件28的凸缘部28a和输入轴25，被滚动轴承36c旋转自如地支承。

如图6所示，曲线板26a、26b，在外周部具有由外旋轮线（epitrochoid）等的次摆线（trochoid）类曲线构成的多个波形，而且具有从一侧端面贯通到另一侧端面的多个贯通孔30a。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，用于插入后述的内销31。另外，贯通孔30b设置于曲线板26a、26b的中心，与偏心部25a、25b嵌合。

曲线板26a、26b，相对于偏心部25a、25b旋转自如地被滚动轴承41支承。该滚动轴承41是圆筒滚子轴承，具备：与偏心部25a、25b的外径面嵌合并且在该外径面具有内侧轨道面的内轮部件；在曲线板26a、26b的贯通孔30b的内径面直接形成的外侧轨道面；在内侧轨道面与外侧轨道面之间配置的多个圆筒滚子44；和保持相邻的圆筒滚子44的间隔的保持器（未图示）。

外销27等间隔地设置于以输入轴25的旋转轴心为中心的圆周轨道上。当曲线板26a、26b进行公转运动时，曲线形状的波形与外销27卡合，使曲线板26a、26b发生自转运动。在此，外销27相对于减速部壳体22b旋转自如地被针状滚子轴承支承。由此，能够减少与曲线板26a、26b之间的接触阻力。

配重29为圆板状，在偏离中心的位置具有与电动机侧旋转部件25嵌合的贯通孔，为了消除因曲线板26a、26b的旋转而产生的不平衡惯性力偶，在与各偏心部25a、25b相邻的位置与偏心部错开180°相位地配置。

运动转换机构包括保持于车轮侧旋转部件28的多个内销31和在曲线板26a、26b设置的贯通孔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，其轴向一侧端部固定于车轮侧旋转部件28。另外，为了减少与曲线板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针状滚子轴承。

贯通孔30a设置于与多个内销31分别对应的位置，贯通孔30a的内径尺寸，设定为比内销31的外径尺寸（是指“包含针状滚子轴承的最大外径”。以下也相同。）大规定的量。

减速部润滑机构对减速部B供给润滑油，其包括润滑油路52、润滑油供给口53、润滑油排出口54、润滑油蓄存部55、旋转泵51和循环油路56。

润滑油路52在输入轴25的内部沿轴线方向延伸。另外，润滑油供给口53设置于偏心部25a、25b。

另外，在减速部B的位置处的减速部A的盒22b的至少1处，设置有排出减速部B的内部的润滑油的润滑油排出口54。另外，将润滑油排出口54和润滑油路52连接的循环油路57设置于电动机部A的盒22a的内部。而且，从润滑油排出口54排出的润滑油，经由循环油路57回流至润滑油路52。

车轮毂轴承部C包括：固定连结于车轮侧旋转部件28的安装车轮14的毂轮32、和相对于减速部B的盒22b旋转自如地保持毂轮32的固定轮33。毂轮32具有圆筒形状的中空部32a和凸缘部32b。在凸缘部32b，通过螺栓32c将车轮14固定连结。另外，在车轮侧旋转部件28的轴部28b的外径面，形成有花键（spline）和外螺纹。另外，在毂轮32的中空部32a的内径面，形成有花键孔。而且，将车轮侧旋转部件28螺合（螺纹配合）到毂轮32的内径面，用螺母32d固定其前端，由此将两者紧固。

毂轮32中，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的车辆外侧的外径面，一体地形成有外侧轨道面，在中空部32a的车辆内侧的外径面，嵌合有在外表面具有内侧轨道面的内轮32e。

固定轮33在内周面具有与毂轮32的外侧轨道面和内侧轨道面相对的外侧轨道面和内侧轨道面，在外周面具有固定用凸缘33a。

在毂轮32和固定轮33的相对的外侧轨道面和内侧轨道面间，收纳有多列的滚珠34。

固定轮33的固定用凸缘33a和减速部B的盒22b通过螺栓71紧固。另外，减速部B的盒22b和电动机部A的盒22a通过螺栓72紧固。

在毂轮32和固定轮33的相对的外侧轨道面和内侧轨道面间，收纳有多列的滚珠34。

图1的实施方式中，在收纳有多列的滚珠34的毂轮32和固定轮33的外侧和内侧，设置有外侧密封部件74和内侧密封部件73，通过外侧密封部件74和内侧密封部件73将毂轮32与固定轮33之间密封，在该密封空间填充有滚珠34的润滑油（grease）。

在图2的实施方式中，仅配置外侧密封部件74，省略内侧密封部件73，使减速部B的润滑油供给至毂轮32与固定轮33之间，从而将减速部B的润滑油利用于车轮毂轴承部C的润滑。

此外，在本发明中，装置内部设为密封构造，但封入装置内部的润滑油的油量优选为内部容积的1/2以下。

以下，对轮毂电机驱动装置21的动作原理进行说明。

电动机部A中，由永磁铁或磁体构成的转子24例如受到通过将交流电流供给至定子23的线圈而产生的电磁力而旋转。由此，当与转子24连接的电动机侧旋转部件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与电动机侧旋转部件25的旋转反向地进行自转运动。

贯通孔30a中贯通的内销31伴随着曲线板26a、26b的自转运动与贯通孔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，而只有曲线板26a、26b的自转运动经由车轮侧旋转部件28传递至车轮毂轴承部C。

此时，输入轴25的旋转通过减速部B减速而传递至车轮侧旋转部件28，因此即使在采用低转矩、高旋转型的电动机部A的情况下，也能够将所需的转矩传递至驱动轮14。

此外，令外销27的数量为ZA，曲线板26a、26b的波形的数量为ZB时，上述结构的减速部B的减速比由（ZA-ZB）/ZB算出。图8所示的实施方式中，ZA=12、ZB=11，因此减速比为1/11，能够得到非常大的减速比。

这样，通过采用无需设为多级结构就能够得到大的减速比的减速部B，能够实现紧凑且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设置针状滚子轴承，减少了与曲线板26a、26b之间的摩擦阻力，因此提高了减速部B的传递效率。

通过在电动车11中采用上述实施方式的轮毂电机驱动装置21，能抑制簧下重量。其结果是，能够得到行驶稳定性优秀的电动车11。

另外，在上述实施方式中，示出了将润滑油供给口53设置于偏心部25a、25b的例子，但并不局限于此，其能够设置于输入轴25的任意位置。但是，从稳定地向滚动轴承41供给润滑油的观点来说，润滑油供给口53优选设置于偏心部25a、25b。

另外，在上述实施方式中，错开180°相位地设置了两个减速部B的曲线板26a、26b，但是该曲线板的数量能够任意地设定，例如在设置3个曲线板的情况下，也可以错开120°相位地设置。

另外，上述实施方式的运动转换机构中，示出了由固定于车轮侧旋转部件28的内销31和设置于曲线板26a、26b的贯通孔30a构成的例子，但是并不局限于此，可以采用能够将减速部B的旋转传递至车轮毂32的任意的结构。例如，也可以采用由固定于曲线板的内销和形成于车轮侧旋转部件的孔构成的运动转换机构。

此外，上述实施方式的动作的说明是着眼于各部件的旋转而进行的，但实际上包含转矩的动力从电动机部A传递至驱动轮。因此，如上所述的减速后的动力转换成高转矩。

另外，在上述实施方式中的动作的说明中，将电力供给至电动机部A而驱动电动机部A，从而使来自电动机部A的动力传递至驱动轮14，但也可以与此相反，诸如在车辆减速或下坡时，使来自驱动轮14侧的动力在减速部B转换为高旋转低转矩的旋转而传递至电动机部A，在电动机部A发电。进而，在此发电产生的电力被贮存在电池中，可以用于此后驱动电动机部A、或用于车辆所具备的其他的电动设备等的动作。

另外，在上述各实施方式中，示出了在电动机部A采用径向间隙型电动机的例子，但并不局限于此，能够应用任意结构的电动机。例如也可以采用具备固定于壳体的定子和在定子的内侧隔开轴向的间隙而配置于相对的位置的转子的轴向间隙型电动机（axial gap motor）。

另外，在上述各实施方式中，示出了在减速部B采用摆线（cycloid）减速机构的轮毂电机驱动装置21的例子，但并不局限于此，能够采用任意的减速机构。例如行星齿轮减速机构或平行轴齿轮减速机构等符合于此。另外，本发明在无减速机的轮毂电机单元（电动机直接驱动）中也能够适用。

进而，图4所示的电动车11中，示出了将后轮14作为驱动轮的例子，但并不局限于此，可以将前轮13作为驱动轮，也可以是四轮驱动车。此外，本说明书中的“电动车”是包含由电力得到驱动力的所有的汽车的概念，应理解为也包含例如混合动力车等。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于图示的实施方式。针对图示的实施方式，在与本发明相同的范围内或均等的范围内，能够作出各种修正或变形。

附图符号

21     轮毂电机驱动装置

A      电动机部

B      减速部

C      车轮毂轴承部

22     盒

22a    盒

22aa   盒主体

22ab   盖部件

22ac   盖部件

22b    盒

22c    O型环

22d    O型环

22e    O型环

32     毂轮

33     固定轮

62     电源线缆

62a    芯线

62b    覆皮

63     密封材料

64     端子台

65     端子箱

66     密封部件

67     涂层

68     连接器

Claims (9)

1.一种轮毂电机驱动装置，在车轮内设置有具备车轮毂轴承部的产生所述车轮的驱动力的驱动装置，所述轮毂电机驱动装置的特征在于：

所述驱动装置的车轮毂轴承部以外的部分收纳于密闭构造的盒内。

2.如权利要求1所述的轮毂电机驱动装置，其特征在于：

所述盒内的空气由不活泼气体所置换。

3.如权利要求1或2所述的轮毂电机驱动装置，其特征在于：

所述盒包括盒主体和盖部件，盒主体和盖部件之间配置有密封部件。

4.如权利要求3所述的轮毂电机驱动装置，其特征在于：

所述密封部件包括衬垫和液状衬垫中的至少一种。

5.如权利要求1～4中的任一项所述的轮毂电机驱动装置，其特征在于：

所述驱动装置包括：对电动机侧旋转部件进行旋转驱动的电动机部；使所述电动机侧旋转部件的旋转减速而传递至车轮侧旋转部件的减速部；和具备与所述车轮侧旋转部件固定连结的车轮毂的车轮毂轴承部。

6.如权利要求5所述的轮毂电机驱动装置，其特征在于：

在覆盖所述电动机部和减速部的盒与车轮毂轴承部之间配置有密封部件。

7.如权利要求5所述的轮毂电机驱动装置，其特征在于：

车轮毂轴承部的内部设为密闭构造，车轮毂轴承部的内部、所述电动机部的内部和减速部的内部的润滑油设为共用。

8.如权利要求1～7中的任一项所述的轮毂电机驱动装置，其特征在于：

在所述电动机部的盒，设置有相对于盒密闭固定的端子台，来自定子的电源线缆的前端经由该端子台配置于盒外部。

9.如权利要求8所述的轮毂电机驱动装置，其特征在于：

所述端子台设置于配置在电动机部的盒的外表面的密闭构造的端子箱内，与逆变器连接的配线线缆连接至该端子箱内的端子台，在该配线线缆的芯线与覆皮之间涂敷有涂层而使得水分不会浸入逆变器内。

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