JP2005218245A - Electromotive wheel driver - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気自動車やゴルフカート、あるいはフォークリフト等の車両に用いられ、車輪用軸受装置と電動モータとが一体となった電動式車輪駆動装置に関するものである。 The present invention relates to an electric wheel drive device that is used in a vehicle such as an electric vehicle, a golf cart, or a forklift, and in which a wheel bearing device and an electric motor are integrated.
電動式車輪駆動装置は、車輪を電動モータで駆動する場合の駆動効率を上げるために提案されたもので、電気自動車等の車両の駆動輪用として用いられ、電動モータにより直接車輪を回転駆動するように構成されている。しかし、この種の電動式車輪駆動装置は、電動モータに大きな出力トルクを必要とするため、大型の電動モータを使用しなければならない。これではコストが嵩むだけでなく、重量が増大して車両の走行性能を充分に確保することが難しくなる。 The electric wheel drive device is proposed to increase the driving efficiency when the wheels are driven by an electric motor, and is used for driving wheels of an electric vehicle or the like, and directly rotates and drives the wheels by the electric motor. It is configured as follows. However, since this type of electric wheel drive device requires a large output torque for the electric motor, a large electric motor must be used. This not only increases the cost, but also increases the weight, making it difficult to ensure sufficient vehicle performance.
これに対して、車輪の内側空間部分に電動モータと遊星歯車減速機を配設し、この電動モータの回転出力を遊星歯車減速機を介して車輪に伝達するようにした減速機付電動式車輪駆動装置(ホイールモータ)も既に提案されている。 On the other hand, an electric motor and a planetary gear speed reducer are arranged in the inner space portion of the wheel, and the rotation output of the electric motor is transmitted to the wheel via the planetary gear speed reducer. A drive device (wheel motor) has already been proposed.
しかし、減速機として遊星歯車減速機を採用していて、電動モータのロータの回転出力を遊星歯車減速機を介して車輪に伝達する出力軸は、電動式車輪駆動装置の軸方向で一旦分割した後に軸心を合わせて出力を取り出すことになるため、構成が複雑で組み立て難く、また、出力軸の支持スパンを短くせざるを得ないため、車輪の倒れに対する支持強度が低いといった問題点があった。 However, a planetary gear reducer is adopted as the reducer, and the output shaft that transmits the rotation output of the rotor of the electric motor to the wheels via the planetary gear reducer is once divided in the axial direction of the electric wheel drive device. Since the output will be taken out later by aligning the shaft center, the configuration is complicated and difficult to assemble, and the support span of the output shaft must be shortened, so the support strength against the falling of the wheel is low. It was.
こうした問題点を解決したものとして、図9に示すような電動式車輪駆動装置が知られている。この電動式車輪駆動装置51は、タイヤ52を装着した車輪53の内側に電動モータ54と歯車減速機55とを内蔵してなり、電動モータ54の回転出力により車輪53を回転駆動するように構成されている。
As a solution to these problems, an electric wheel drive device as shown in FIG. 9 is known. The electric
電動モータ54は、車輪53の内側に配設されたケース56側に固定されるステータ57と、このステータ57の内側に対向配置されたロータ58と、このロータ58の回転出力を歯車減速機55を介して車輪53に伝達する出力軸59とを備えている。ステータ57とロータ58は、カバー60、61に挟持された状態でケース56側へ固定されて電動モータ54を構成している。
The
出力軸59は、その一端部59aに取付フランジ62が一体形成され、ハブボルト63を介して車輪53を固定している。出力軸59の一端部59aは、ケース56の軸挿通孔56bに転がり軸受64を介して、また、他端部59bは、外側カバー60の中央凹部60aに転がり軸受65を介してそれぞれ回転自在に支承されている。
The
ケース56内に収容されている歯車減速機55は、複数の歯車55a、55b、55cおよび55dで構成されている。第1の歯車55aは、ロータ58の端部に同心状に一体形成されている。第2および第3の歯車55b、55cは、同一の支持軸66に固定されて互いに一体的に回転し、第2の歯車55bと第1の歯車55aが噛合している。支持軸66の一端部66aは、内側カバー61の凹部61aに転がり軸受67を介して、また、他端部66bは、ケース56の凹部56aに転がり軸受68を介してそれぞれ回転自在に支承されている。第4の歯車55dは出力軸59に固定され、第3の歯車55cに噛合している。
The
このような構成により、電動モータ54の出力軸59を、歯車減速機55の最終段である第4の歯車55dの回転中心孔、およびロータ58の軸挿通孔58aを貫通した状態でケース56の両端部に回転自在に支承されているため、出力軸59を基準として、歯車減速機55の構成部品、内側カバー61、電動モータ54の構成部品、外側カバー60を順次嵌合して容易に組み立てることができる。また、出力軸59は、電動式車輪駆動装置51全体としての実質的な両端部分で支承される構造であるため、その支持スパンを最大限長くとれるので車輪53の倒れに対する充分な支持強度を得ることができる。
こうした従来の電動式車輪駆動装置51において、この種の歯車減速機55は、各種の構成部品を容易に組み立てることができる反面、車輪53の内側に配設される電動モータ54を小型化し、この電動モータ54で高回転出力を得るためには必然的にスペースが嵩むため、出力軸59を支承する転がり軸受64、65の設置スペースが制約される。したがって、車輪53の倒れ、すなわちモーメント荷重に対する負荷容量が不足し、転がり軸受64、65の耐久性向上の面で改善が求められていた。
In such a conventional electric
本発明は、こうした従来の問題を解決し、車輪用軸受の耐久性向上と装置の軽量・コンパクト化を図り、車両の走行性能を向上させた電動式車輪駆動装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve such conventional problems, and to provide an electric wheel drive device that improves the durability of a wheel bearing, reduces the weight and size of the device, and improves the running performance of the vehicle. .
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、複列の軸受を有する車輪用軸受装置と、この車輪用軸受装置に装着され、連結軸を介して連結された第1および第2の遊星減速機と、前記第1の遊星減速機を駆動する電動モータを有する駆動部とを備え、前記電動モータの回転を、前記第1の遊星減速機および第2の遊星減速機により2段階に減速して前記車輪用軸受装置を構成するハブ輪に動力を伝達すると共に、前記電動モータを構成するステータ部が前記車輪用軸受装置の外方部材に一体に配設されている構成を採用した。
In order to achieve such an object, the invention according to
このように、電動モータの回転を、第1の遊星減速機および第2の遊星減速機により2段階に減速して車輪用軸受装置を構成するハブ輪に動力を伝達すると共に、電動モータを構成するステータ部が車輪用軸受装置の外方部材に一体に配設されているので、装置全体の軽量・コンパクト化を図ることができ、車両のばね下重量の軽減により、乗り心地や走行安定性を向上させることができる。また、駆動部が懸架装置を構成するナックル内に収納させることができるため、飛び石等から電動モータを保護することができる。 In this way, the rotation of the electric motor is decelerated in two stages by the first planetary speed reducer and the second planetary speed reducer, and the power is transmitted to the hub wheel constituting the wheel bearing device and the electric motor is configured. Because the stator part to be mounted is integrated with the outer member of the wheel bearing device, the overall device can be reduced in weight and size, and the unsprung weight of the vehicle can be reduced, resulting in ride comfort and running stability. Can be improved. Moreover, since the drive part can be stored in the knuckle which comprises a suspension apparatus, an electric motor can be protected from a stepping stone etc.
また、本発明のうち請求項2に記載の発明は、車輪用軸受装置と、この車輪用軸受装置に装着され、連結軸を介して連結された第1および第2の遊星減速機と、前記第1の遊星減速機を駆動する電動モータを有する駆動部とを備え、前記車輪用軸受装置は、一端部に車輪取付フランジを有するハブ輪と、このハブ輪に外嵌され、外周に複列の内側転走面のうち少なくとも一方の内側転走面が形成された内輪と、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら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、前記第1の遊星減速機は、回転軸に相対回転不可に連結された入力要素と、前記外方部材の内周側に配設された固定要素と、この固定要素と入力要素との間に配設された複数の遊星要素と、これら遊星要素を連結軸に対して回転自在に支承する出力要素とを備え、前記第2の遊星減速機は、前記連結軸に相対回転不可に連結された入力要素と、前記外方部材の内周側に配設された固定要素と、この固定要素と入力要素との間に配設された複数の遊星要素と、これら遊星要素を前記ハブ輪に対して回転自在に支承する出力要素とを備え、前記駆動部は、前記電動モータを構成し、前記外方部材に一体に配設されたステータ部と、このステータ部に所定のエアギャップを介して対峙したロータ部と、このロータ部が固着されると共に、前記外方部材に対して回転自在に支持され、前記回転軸を一体に有する回転部材とを備え、前記電動モータの回転を前記第1および第2の遊星減速機を介して前記ハブ輪に伝達して車輪を駆動するようにした。 The invention according to claim 2 of the present invention is a wheel bearing device, the first and second planetary speed reducers mounted on the wheel bearing device and connected via a connecting shaft, A drive unit having an electric motor for driving the first planetary speed reducer, and the wheel bearing device has a hub wheel having a wheel mounting flange at one end, and is externally fitted to the hub wheel and double-rowed on the outer periphery. An inner ring formed with at least one inner rolling surface of the inner rolling surfaces, an outer member formed with a double row outer rolling surface facing the inner rolling surface on the inner periphery, and both The first planetary speed reducer includes an input element coupled to a rotation shaft so as not to rotate relative to a rotation shaft, and an inner member of the outer member. A fixed element disposed on the circumferential side, and a plurality of planetary elements disposed between the fixed element and the input element; An output element that rotatably supports these planetary elements with respect to the connecting shaft, and the second planetary speed reducer includes an input element that is connected to the connecting shaft so as not to rotate relatively, and an inner member of the outer member. A fixing element disposed on the circumferential side, a plurality of planetary elements disposed between the fixing element and the input element, and an output element for rotatably supporting the planetary elements with respect to the hub wheel. The drive unit constitutes the electric motor, the stator unit integrally disposed on the outer member, the rotor unit facing the stator unit via a predetermined air gap, and the rotor unit A rotating member that is fixedly supported and rotatably supported with respect to the outer member, and that integrally has the rotating shaft, and rotates the electric motor via the first and second planetary reducers. The wheel is transmitted to the hub wheel. It was.
このような構成を採用したので、軸受部のスペースを充分確保できると共に、モーメント荷重に対しても軸受部の支持強度を高めて耐久性向上を図ることができ、かつ装置全体の軽量・コンパクト化を図ることができる。 Adopting such a configuration, it is possible to secure a sufficient space for the bearing part, to improve the durability by increasing the bearing strength against moment load, and to reduce the overall weight and size of the device. Can be achieved.
また、請求項3に記載の発明は、前記電動モータが前記複列の軸受間に配設されているので、軸受部の弾性変形の影響を受けず、電動モータの姿勢が安定してステータ部とロータ部とのエアギャップが変化しないので電動モータの効率が向上する。 According to a third aspect of the present invention, since the electric motor is disposed between the double row bearings, it is not affected by the elastic deformation of the bearing portion, and the posture of the electric motor is stably stabilized. Since the air gap between the rotor and the rotor portion does not change, the efficiency of the electric motor is improved.
また、請求項4に記載の発明は、前記第2の遊星減速機の遊星要素が、前記外方部材の内周に形成された複列の外側転走面間に配設されているので、遊星要素への偏荷重を抑制することができ、遊星要素の偏摩耗等も抑制することができる。
Further, in the invention according to
また、請求項5に記載の発明は、前記ハブ輪と、このハブ輪に嵌合される内輪に矩形状の開口部が円周等配に複数個形成されると共に、これら開口部の周方向中央部に凹所がそれぞれ形成され、この凹所に前記第2の遊星減速機の出力要素となるキャリアピンが固定され、このキャリアピンに遊星要素が回転自在に支承されているので、軸受部のスペースを充分確保でき、モーメント荷重に対しても軸受部の耐久性向上と装置の一層の軽量・コンパクト化を図ることができる。
The invention according to
好ましくは、請求項6に記載の発明のように、前記キャリアピンに二面幅が形成され、この二面幅を前記凹所に嵌合させれば、簡単な構成で確実にキャリアピンをハブ輪に固定することができ、また遊星減速機の組立も容易となる。
Preferably, as in the invention described in
また、請求項7に記載の発明のように、前記遊星減速機の各要素が摩擦により動力伝達されていれば、動力伝達時に発生する騒音や振動を可及的に抑制することができる。 Further, as in the seventh aspect of the present invention, if each element of the planetary reduction gear is transmitted with power by friction, noise and vibration generated during power transmission can be suppressed as much as possible.
また、請求項8に記載の発明のように、前記遊星減速機の各要素が歯車手段により動力伝達されていれば、滑り接触をせずに効率的に動力伝達を行うことができる。 Further, as in the eighth aspect of the invention, if each element of the planetary speed reducer is transmitted with power by gear means, power can be transmitted efficiently without sliding contact.
本発明に係る電動式車輪駆動装置は、複列の軸受を有する車輪用軸受装置と、この車輪用軸受装置に装着され、連結軸を介して連結された第1および第2の遊星減速機と、前記第1の遊星減速機を駆動する電動モータを有する駆動部とを備え、前記電動モータの回転を、前記第1の遊星減速機および第2の遊星減速機により2段階に減速して前記車輪用軸受装置を構成するハブ輪に動力を伝達すると共に、前記電動モータを構成するステータ部が前記車輪用軸受装置の外方部材に一体に配設されているので、装置全体の軽量・コンパクト化を図ることができ、車両のばね下重量の軽減により、乗り心地や走行安定性を向上させることができる。また、駆動部が懸架装置を構成するナックル内に収納させることができるため、飛び石等から電動モータを保護することができる。 An electric wheel drive device according to the present invention includes a wheel bearing device having double-row bearings, and first and second planetary reduction gears mounted on the wheel bearing device and connected via a connecting shaft. And a drive unit having an electric motor for driving the first planetary speed reducer, and the rotation of the electric motor is decelerated in two stages by the first planetary speed reducer and the second planetary speed reducer. Power is transmitted to the hub wheel constituting the wheel bearing device, and the stator part constituting the electric motor is integrally disposed on the outer member of the wheel bearing device, so that the entire device is lightweight and compact. The ride comfort and running stability can be improved by reducing the unsprung weight of the vehicle. Moreover, since the drive part can be stored in the knuckle which comprises a suspension apparatus, an electric motor can be protected from a stepping stone etc.
また、本発明に係る電動式車輪駆動装置は、車輪用軸受装置と、この車輪用軸受装置に装着され、連結軸を介して連結された第1および第2の遊星減速機と、前記第1の遊星減速機を駆動する電動モータを有する駆動部とを備え、前記車輪用軸受装置は、一端部に車輪取付フランジを有するハブ輪と、このハブ輪に外嵌され、外周に複列の内側転走面のうち少なくとも一方の内側転走面が形成された内輪と、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら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、前記第1の遊星減速機は、回転軸に相対回転不可に連結された入力要素と、前記外方部材の内周側に配設された固定要素と、この固定要素と入力要素との間に配設された複数の遊星要素と、これら遊星要素を連結軸に対して回転自在に支承する出力要素とを備え、前記第2の遊星減速機は、前記連結軸に相対回転不可に連結された入力要素と、前記外方部材の内周側に配設された固定要素と、この固定要素と入力要素との間に配設された複数の遊星要素と、これら遊星要素を前記ハブ輪に対して回転自在に支承する出力要素とを備え、前記駆動部は、前記電動モータを構成し、前記外方部材に一体に配設されたステータ部と、このステータ部に所定のエアギャップを介して対峙したロータ部と、このロータ部が固着されると共に、前記外方部材に対して回転自在に支持され、前記回転軸を一体に有する回転部材とを備え、前記電動モータの回転を前記第1および第2の遊星減速機を介して前記ハブ輪に伝達して車輪を駆動するようにしたので、軸受部のスペースを充分確保できると共に、モーメント荷重に対しても軸受部の支持強度を高めて耐久性向上を図ることができ、かつ装置全体の軽量・コンパクト化を図ることができる。 An electric wheel drive device according to the present invention includes a wheel bearing device, first and second planetary reducers attached to the wheel bearing device and connected via a connecting shaft, and the first A drive unit having an electric motor for driving the planetary speed reducer, and the wheel bearing device includes a hub wheel having a wheel mounting flange at one end and an outer fit on the hub wheel, and a double row inner side on the outer periphery. An inner ring in which at least one inner rolling surface of the rolling surfaces is formed, an outer member in which a double row outer rolling surface facing the inner rolling surface is formed on the inner periphery, and both the rolling members The first planetary speed reducer includes an input element coupled to a rotation shaft so as not to be relatively rotatable, and an inner peripheral side of the outer member. And a plurality of planetary elements disposed between the fixed element and the input element, An output element that rotatably supports these planetary elements with respect to a connecting shaft, and the second planetary speed reducer includes an input element that is connected to the connecting shaft so as not to rotate relative to the connecting shaft; A fixed element disposed on the inner peripheral side, a plurality of planetary elements disposed between the fixed element and the input element, and an output element that rotatably supports the planetary elements with respect to the hub wheel. The drive unit constitutes the electric motor, the stator unit integrally disposed on the outer member, the rotor unit facing the stator unit via a predetermined air gap, and the rotor unit And a rotating member that is rotatably supported with respect to the outer member and integrally has the rotating shaft, and rotates the electric motor via the first and second planetary speed reducers. To transmit to the hub wheel to drive the wheel Since the, it is possible to sufficiently secure a space of the bearing portion, to increase the support strength of the bearing portion can also improving the durability against a moment load, and it is possible to reduce the weight and size of the entire apparatus.
車輪用軸受装置と、この車輪用軸受装置に装着され、連結軸を介して連結された第1および第2の遊星減速機と、前記第1の遊星減速機を駆動する電動モータを有する駆動部とを備え、前記車輪用軸受装置は、一端部に車輪取付フランジを有し、外周に複列の内側転走面のうち一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪と、このハブ輪の小径段部に外嵌され、外周に複列の内側転走面のうち他方の内側転走面が形成された内輪と、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら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、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて加締部を形成し、この加締部で前記内輪が前記ハブ輪に対して軸方向に固定されており、前記第1の遊星減速機は、回転軸に相対回転不可に連結された太陽ローラと、前記外方部材と前記太陽ローラとの間に配設された複数の遊星ローラと、これら遊星ローラを連結軸に対して回転自在に支承するキャリアピンとを備え、前記第2の遊星減速機は、前記連結軸に相対回転不可に連結された太陽ローラと、前記外方部材と前記太陽ローラとの間に配設された複数の遊星ローラと、これら遊星ローラを前記ハブ輪に対して回転自在に支承するキャリアピンとを備え、前記駆動部は、前記外方部材に一体に配設されたステータ部と、このステータ部に所定のエアギャップを介して対峙したロータ部とからなる電動モータと、前記ロータ部が固着されると共に、前記外方部材に対して回転自在に支持され、前記回転軸を一体に有する回転部材とを備え、前記電動モータが前記複列の転走面間に配設されると共に、前記電動モータの回転を前記第1および第2の遊星減速機を介して前記ハブ輪に伝達して車輪を駆動するようにした。 Wheel bearing device, first and second planetary reduction gears mounted on the wheel bearing device and connected via a connecting shaft, and a drive unit having an electric motor for driving the first planetary reduction gear The wheel bearing device has a wheel mounting flange at one end, and extends in the axial direction from one inner rolling surface of the double row inner rolling surfaces on the outer periphery and the inner rolling surface. A hub ring formed with a cylindrical small-diameter step portion, an inner ring that is externally fitted to the small-diameter step portion of the hub ring, and the other inner rolling surface is formed on the outer periphery of the double-row inner rolling surface; An outer member in which a double-row outer rolling surface facing the inner rolling surface is formed on the inner periphery, and a double-row rolling element accommodated so as to roll between both the rolling surfaces; An end portion of the small diameter step portion is plastically deformed radially outward to form a caulking portion, and the inner ring is moved against the hub wheel by the caulking portion. The first planetary speed reducer is fixed in a direction, and the first planetary speed reducer includes a sun roller coupled to a rotation shaft so as not to rotate relatively, and a plurality of planetary rollers disposed between the outer member and the sun roller. And a carrier pin that rotatably supports these planetary rollers with respect to the connecting shaft, and the second planetary speed reducer includes a sun roller connected to the connecting shaft so as not to rotate relative to the connecting shaft, and the outer member. A plurality of planetary rollers disposed between the sun rollers and carrier pins for rotatably supporting the planetary rollers with respect to the hub wheel; and the drive unit is disposed integrally with the outer member. An electric motor comprising a stator portion provided and a rotor portion opposed to the stator portion via a predetermined air gap; and the rotor portion is fixed and supported rotatably with respect to the outer member. , Said times A rotating member integrally having a shaft, and the electric motor is disposed between the rolling surfaces of the double row, and the rotation of the electric motor is transmitted through the first and second planetary speed reducers. It was transmitted to the hub wheel to drive the wheel.
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図1は、本発明に係る電動式車輪駆動装置の第1の実施形態を示す縦断面図、図2は、図1の要部A矢視図、図3は、図1のIII−III線に沿った横断面図である。
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 electric wheel drive device according to the present invention, FIG. 2 is a view taken along an arrow A in FIG. 1, and FIG. 3 is a line III-III in FIG. FIG.
この電動式車輪駆動装置1は、車輪用軸受装置2と、この車輪用軸受装置2に装着された第1および第2の遊星減速機3、3’と、この第1の遊星減速機3の回転軸4を一体に有する駆動部5とを主たる構成としている。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トボード側(図面左側)、中央寄り側をインボード側(図面右側)という。
The electric
車輪用軸受装置2は、駆動側車輪(図示せず)を支承する第3世代と称されるものである。この車輪用軸受装置2は、アウトボード側の端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジ7eを一体に有し、外周に内側転走面7aが形成され、この内側転走面7aからインボード側に延びる円筒状の小径段部7bが形成されたハブ輪7と、このハブ輪7の小径段部7bに圧入され、外周に内側転走面8aが形成された内輪8と、外周に車体に固定するための車体取付フランジ9bを一体に有し、内周に前記内側転走面7a、8aに対向する複列の外側転走面9a、9aが形成された外方部材9と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体(ボール)10と、これら転動体10を円周等配に保持する保持器11とを備えている。外方部材9の両端部にはシール9c、9cが装着され、軸受内部に封入されたグリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
The wheel bearing device 2 is referred to as a third generation for supporting a driving wheel (not shown). This wheel bearing device 2 integrally has a
ハブ輪7の外周面には、車輪取付フランジ7eの基部となるシールランド部をはじめ、内側転走面7aから小径段部7bに亙って表面硬さを54〜64HRCの範囲に硬化層が形成されている。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの設定が比較的容易にできる高周波誘導加熱による焼入れが好適である。ここで、ハブ輪7のインボード側の端部は表面硬さを25HRC以下の未焼入れとし、径方向外方に塑性変形させて加締部7cを形成している。そして、ハブ輪7の小径段部7bに圧入された内輪8は、この加締部7cによって軸方向に固定されている。
A hardened layer is provided on the outer peripheral surface of the
本実施形態では軸受の内部すきまを負すきまとして軸受剛性を向上させると共に、加締部7cで内輪8を軸方向に固定してこの予圧量を長期間に亘って維持することができる、所謂セルフリテイン構造を採用している。したがって、従来のように軸受部をナット等で強固に緊締して予圧量を管理する必要がないため、車両への組込性を簡便にすることができる。なお、ここでは転動体10にボールを用いた複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず、円錐ころを用いた複列の円錐ころ軸受であっても良い。
In the present embodiment, the bearing internal rigidity is improved by using the internal clearance of the bearing as a negative clearance, and the
図2は、図1の要部A矢視図である。ハブ輪7の小径段部7bと突合せ部7dには矩形状の開口部12が円周等配に複数個形成され、また、この開口部12に対応した位置の内輪8の突合せ部8bにも凹所13aからなる開口部13が形成されている。これら開口部12、13の周方向中央部には凹所12a、13bがそれぞれ形成され、後述する第2の遊星減速機3’のキャリアピン(出力要素)14’が固定され、図3に示すように、遊星ローラ(遊星要素)15’が回転自在に支承されている。
FIG. 2 is a view taken along arrow A in FIG. A plurality of
キャリアピン14’の両端部は二面幅14a、14aに形成され、凹所12a、13bに嵌合して回転不可に支持されている。遊星ローラ15’は、このキャリアピン14’に対して転がり軸受16を介して回転自在に支承されている。この遊星ローラ15’は、図3に示すように、外方部材(固定要素)9の内周面9eおよび太陽ローラ(入力要素)17’の外周面17a’に沿って転動する。なお、ここでは、ハブ輪7の外周に直接内側転走面7aと小径段部7bを形成し、この段部に内輪8を突合せるようにしたものを例示したが、これに限らず、ハブ輪7の小径段部7bに一対の内輪8、8を圧入した第2世代の構造を適用しても良い。この場合、一対の内輪8、8の突合せ部8b、8bに開口部13、13を形成することになる。
Both end portions of the carrier pin 14 'are formed to have two-
図1において、第1の遊星減速機3は、回転軸4のアウトボード側の端部に圧入やセレーション嵌合等、相対回転不可に連結された太陽ローラ(入力要素)17と、この太陽ローラ17の周りを遊星運動する4個の遊星ローラ(遊星要素)15と、これら遊星ローラ15を連結軸6に対して回転自在に支承するキャリアピン(出力要素)14とを備えている。このキャリアピン14は連結軸6の外周部に複数突設され、回転不可に支持されている。
In FIG. 1, a first
第1の遊星減速機3を構成する遊星ローラ15は、キャリアピン14に対して図示しない軸受を介して回転自在に支承されている。この遊星ローラ15は、外方部材9のインボード側の端部内周面9dおよび太陽ローラ17の外周面17aにそれぞれ転接して回転する。回転軸4の回転は、太陽ローラ17を介して遊星ローラ15に伝達され、この遊星ローラ15の公転、すなわち、キャリアピン14を介して連結軸6に減速して伝達される。
The
一方、第2の遊星減速機3’は、連結軸6のアウトボード側の端部に圧入やセレーション嵌合等、相対回転不可に連結された太陽ローラ17’と、この太陽ローラ17’の周りを遊星運動する4個の遊星ローラ15’と、これら遊星ローラ15’をハブ輪7および内輪8に対して回転自在に支承するキャリアピン14’とを備えている。この遊星ローラ15’は、外方部材9の複列の外側転走面9a、9a間の内周面9eおよび太陽ローラ17の外周面17a’にそれぞれ転接して回転する。
On the other hand, the second
連結軸6の回転は、太陽ローラ17’を介して遊星ローラ15’に伝達され、この遊星ローラ15’の回転はハブ輪(キャリア)7を介してさらに減速して車輪に伝達される。したがって、太陽ローラ17、17’と遊星ローラ15、15’および遊星ローラ15と外方部材9の動力伝達は、いずれも摩擦伝達(トラクションドライブ)により行われるため、動力伝達時に発生する騒音や振動を可及的に抑制することができる。
The rotation of the connecting
こうした第1および第2の遊星減速機3、3’のそれぞれの減速比は、遊星ローラ15、15’の外径と外方部材9の内径との比を変えることにより適宜調節可能であるが、例えば、電気自動車用の電動式車輪駆動装置に適用した場合、減速比は3〜9の範囲で設定することができる。また、全体の減速比は、第1の遊星減速機3の減速比mと、第2の遊星減速機3’の減速比nとの積、すなわち、m×nとなる。したがって、小スペース内で極めて大きな減速比を得ることができ、後述する電動モータMを軽量・コンパクト化することができる。さらに、遊星ローラ15、15’が、車輪用軸受装置2における複列の軸受の近傍に配設されているので、モーメント荷重に対して遊星ローラ15、15’および太陽ローラ17、17’へ偏荷重が作用するのを抑制することができる。また、これによって遊星ローラ15、15’と太陽ローラ17、17’の偏摩耗等も抑制することができる。
The respective reduction ratios of the first and second
図4は図1のIV−IV線に沿った要部矢視図で、駆動部5を構成するステータ部18を示している。ステータ部18は、外方部材9における車体取付フランジ9bのインボード側の側面に形成された凹部19に内蔵され、ステータ鉄心20と、この鉄心20に巻回されたステータコイル21とからなっている。
FIG. 4 is a fragmentary view taken along line IV-IV in FIG. 1 and shows the
図5は図1のV−V線に沿った要部矢視図で、駆動部5を構成するロータ部22を示している。ロータ部22は前記ステータ部18に所定の軸方向すきまを介して対峙するように配設され、複数のロータ磁石23と、このロータ磁石23が外周部に固着された回転部材24からなっている。また、ロータ磁石23は略扇形に形成され、永久磁石で構成されている。
FIG. 5 is an essential part arrow view taken along line VV in FIG. 1 and shows the
回転部材24は、図1に示すようにカップ状に形成され、底部の中心部に前記回転軸4が突設されており、外方部材9に対して転がり軸受25を介して回転自在に支持されている。ステータ部18とロータ部22とで構成された電動モータMに通電することにより回転部材24が回転し、この回転部材24の回転は回転軸4を介して第1の遊星減速機3に伝達される。そして、この第1の遊星減速機3で所定の減速比mで減速され、連結軸6を介して第2の遊星減速機3’に伝達される。さらに、回転部材24の回転はこの第2の遊星減速機3’で所定の減速比nで減速され、ハブ輪7を介して車輪に伝達される。
The rotating
本実施形態では、車輪用軸受装置2を構成する外方部材9に第1および第2の遊星減速機3、3’を構成する遊星ローラ15、15’がそれぞれ組み込まれているので、軸受部のスペースを充分確保できると共に、電動モータMが複列の軸受間に配設されているので、軸受部の弾性変形の影響を受けず、電動モータMの姿勢が安定してステータ部18とロータ部22とのエアギャップが変化しない。したがって、電動モータMの効率が向上する。また、駆動部5を構成する電動モータMが外方部材9の車体取付フランジ9bに一体に構成されているので、装置を軸方向にコンパクト化することができ、車両のばね下重量の軽減により乗り心地や走行安定性を向上させることができる。また、駆動部5を図示しないナックル内に収納させることができるため、飛び石等から電動モータMを保護することができる。
In the present embodiment, the
図6は、本発明に係る電動式車輪駆動装置の第2の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した第1の実施形態と遊星減速機の構成のみが異なり、その他同一部品同一部位あるいは同一機能の部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。 FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the electric wheel drive device according to the present invention. This embodiment differs from the first embodiment described above only in the configuration of the planetary speed reducer, and other parts having the same parts or the same functions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
第1の遊星減速機26は、回転軸4に相対回転不可に連結された太陽ギア(入力要素)27と、この太陽ギア27の周りを遊星運動する4個の遊星ギア(遊星要素)28と、これら遊星ギア28を連結軸6に対して回転自在に支承するキャリアピン(出力要素)14とを備えている。第1の遊星減速機26を構成する遊星ギア28は、キャリアピン14に対して図示しない軸受を介して回転自在に支承されている。この遊星ギア28は、外方部材(固定要素)29の内周面に形成された内歯9fおよび太陽ギア27の外歯27aに噛合して回転する。回転軸4の回転は、太陽ギア27を介して遊星ギア28に伝達され、この遊星ギア28の公転、すなわち、キャリアピン14を介して連結軸6に減速して伝達される。
The first
一方、第2の遊星減速機26’は、連結軸6に相対回転不可に連結された太陽ギア27’と、この太陽ギア17’の周りを遊星運動する4個の遊星ギア28’と、これら遊星ギア28’をハブ輪7および内輪8に対して回転自在に支承するキャリアピン14’とを備えている。これらの遊星ギア28’は、外方部材29の内周面に形成された複列の外側転走面9a、9a間の内歯9gおよび太陽ギア27’の外歯27a’に噛合して回転する。
On the other hand, the second
連結軸6の回転は、太陽ギア27’を介して遊星ギア28’に伝達され、この遊星ギア28’の回転はハブ輪(キャリア)7を介してさらに減速して車輪に伝達される。したがって、太陽ギア27、27’と遊星ギア28、28’および遊星ギア28、28’と外方部材(固定要素)29の動力伝達は、いずれも歯車伝達機構により行われるため、滑り接触を伴わず効率的に動力伝達ができる。
The rotation of the connecting
図7は、本発明に係る電動式車輪駆動装置の第3の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した第1の実施形態(図1)と電動モータの構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同一機能の部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。 FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a third embodiment of the electric wheel drive device according to the present invention. In this embodiment, only the configuration of the electric motor is different from that of the first embodiment (FIG. 1) described above, and the same parts and parts having the same functions or parts having the same functions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof. Is omitted.
車輪用軸受装置30は、アウトボード側の端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジ7eを一体に有し、外周に内側転走面7aと、この内側転走面7aからインボード側に延びる円筒状の小径段部7bが形成されたハブ輪7と、このハブ輪7の小径段部7bに圧入され、外周に内側転走面8aが形成された内輪8と、外周に車体に固定するための車体取付フランジ31aを一体に有し、内周に前記内側転走面7a、8aに対向する複列の外側転走面9a、9aが形成された外方部材31と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体10と、これら転動体10を円周等配に保持する保持器11とを備えている。
The
駆動部は、外方部材31の外周面に固着されたステータ部32と、このステータ部32に所定の径方向すきまを介して対峙して配設されたロータ部33と、このロータ部33を固着する回転部材34とで構成されている。ステータ部32は、ステータ鉄心35と、このステータ鉄心35に巻回されたステータコイル36とからなる。一方、ロータ部33は永久磁石からなるロータ磁石37で構成され、このロータ部33と前記ステータ部32とでアウターロータ型の電動モータMを構成している。
The drive unit includes a
回転部材34はカップ状に形成され、中心部に回転軸4が突設されると共に、円筒状の内周面にロータ部33が固着されている。また、この回転部材34は、転がり軸受25を介して外方部材31に対して回転自在に支持されている。電動モータMに通電することにより回転部材34が回転し、この回転部材34の回転は回転軸4を介して第1の遊星減速機3に伝達される。そして、この第1の遊星減速機3で所定の減速比で減速され連結軸6を介して第2の遊星減速機3’に伝達される。さらに、回転部材34の回転はこの第2の遊星減速機3’で所定の減速比で減速され、ハブ輪7を介して車輪に伝達される。なお、ここでは、アウターロータ型の電動モータMを例示したが、無論ステータ部32をロータ部33の径方向外方に配設したインナーロータ型の電動モータであっても良い。
The rotating
図8は、本発明に係る電動式車輪駆動装置の第4の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した第3の実施形態(図7)と遊星減速機の構成のみが異なり、その他同一部品同一部位あるいは同一機能の部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。 FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a fourth embodiment of the electric wheel drive device according to the present invention. This embodiment is different from the above-described third embodiment (FIG. 7) only in the configuration of the planetary speed reducer, and other parts having the same parts or the same functions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof. Is omitted.
第1の遊星減速機26は、回転軸4に相対回転不可に連結された太陽ギア(入力要素)27と、この太陽ギア27の周りを遊星運動する4個の遊星ギア(遊星要素)28と、これら遊星ギア28を連結軸6に対して回転自在に支承するキャリアピン(出力要素)14とを備えている。第1の遊星減速機26を構成する遊星ギア28は、キャリアピン14に対して図示しない軸受を介して回転自在に支承されている。この遊星ギア28は、外方部材(固定要素)38のインボード側の内周面に形成された内歯9fおよび太陽ギア27の外歯27aに噛合して回転する。回転軸4の回転は、太陽ギア27を介して遊星ギア28に伝達され、この遊星ギア28の公転、すなわち、キャリアピン14を介して連結軸6に減速して伝達される。
The first
一方、第2の遊星減速機26’は、連結軸6に相対回転不可に連結された太陽ギア27’と、この太陽ギア17’の周りを遊星運動する4個の遊星ギア28’と、これら遊星ギア28’をハブ輪7および内輪8に対して回転自在に支承するキャリアピン14’とを備えている。この遊星ギア28’は、外方部材(固定要素)38の内周面に形成された複列の外側転走面9a、9a間の内歯9gおよび太陽ギア27’の外歯27a’に噛合して回転する。
On the other hand, the second
連結軸6の回転は、太陽ギア27’を介して遊星ギア28’に伝達され、この遊星ギア28’の回転はハブ輪(キャリア)7を介してさらに減速して車輪に伝達される。したがって、太陽ギア27、27’と遊星ギア28、28’および遊星ギア28、28’と外方部材38の動力伝達は、いずれも歯車伝達機構により行われるため、滑り接触を伴わず効率的に動力伝達ができる。
The rotation of the connecting
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.
本発明に係る電動式車輪駆動装置は、燃料電池自動車や電気自動車等の四輪自動車、二輪自動車、ゴルフカートあるいは高齢者や障害者用の三輪あるいは四輪のカート、および建設現場や輸送業界で使用する手押し式一輪車乃至四輪車等、各種車両を電気駆動式とする場合、または電動により補助動力を付与する場合に適用することができる。 The electric wheel drive device according to the present invention is a four-wheeled vehicle such as a fuel cell vehicle and an electric vehicle, a two-wheeled vehicle, a golf cart, a three-wheeled or four-wheeled cart for elderly people and persons with disabilities, and a construction site or a transportation industry. The present invention can be applied to a case where various vehicles such as a hand-held unicycle to a four-wheel vehicle to be used are electrically driven, or when auxiliary power is applied by electric drive.
1・・・・・・・・・・・・・・・・・電動式車輪駆動装置
2、30・・・・・・・・・・・・・・車輪用軸受装置
3、3’、26、26’・・・・・・・・遊星減速機
4・・・・・・・・・・・・・・・・・回転軸
5・・・・・・・・・・・・・・・・・駆動部
6・・・・・・・・・・・・・・・・・連結軸
7・・・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
7a、8a・・・・・・・・・・・・・内側転走面
7b・・・・・・・・・・・・・・・・小径段部
7c・・・・・・・・・・・・・・・・加締部
7d、8b・・・・・・・・・・・・・突合せ部
7e・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
8・・・・・・・・・・・・・・・・・内輪
9、29、31、38・・・・・・・・外方部材
9a・・・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
9b、31a・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
9c・・・・・・・・・・・・・・・・シール
9d、9e・・・・・・・・・・・・・内周面
9f、9g・・・・・・・・・・・・・内歯
10・・・・・・・・・・・・・・・・転動体
11・・・・・・・・・・・・・・・・保持器
12、13、13a・・・・・・・・・開口部
12a、13b・・・・・・・・・・・凹所
14、14’・・・・・・・・・・・・キャリアピン
14a・・・・・・・・・・・・・・・二面幅
15、15’・・・・・・・・・・・・遊星ローラ
16、25・・・・・・・・・・・・・転がり軸受
17、17’・・・・・・・・・・・・太陽ローラ
17a、17a’・・・・・・・・・・外周面
18、32・・・・・・・・・・・・・ステータ部
19・・・・・・・・・・・・・・・・凹部
20、35・・・・・・・・・・・・・ステータ鉄心
21、36・・・・・・・・・・・・・ステータコイル
22、33・・・・・・・・・・・・・ロータ部
23、37・・・・・・・・・・・・・ロータ磁石
24、34・・・・・・・・・・・・・回転部材
27、27’・・・・・・・・・・・・太陽ギア
27a、27a’・・・・・・・・・・外歯
28、28’・・・・・・・・・・・・遊星ギア
51・・・・・・・・・・・・・・・・電動式車輪駆動装置
52・・・・・・・・・・・・・・・・タイヤ
53・・・・・・・・・・・・・・・・車輪
54・・・・・・・・・・・・・・・・電動モータ
55・・・・・・・・・・・・・・・・歯車減速機
55a・・・・・・・・・・・・・・・第1の歯車
55b・・・・・・・・・・・・・・・第2の歯車
55c・・・・・・・・・・・・・・・第3の歯車
55d・・・・・・・・・・・・・・・第4の歯車
56・・・・・・・・・・・・・・・・ケース
56a、60a、61a・・・・・・・凹部
56b・・・・・・・・・・・・・・・挿通孔
57・・・・・・・・・・・・・・・・ステータ
58・・・・・・・・・・・・・・・・ロータ
59・・・・・・・・・・・・・・・・出力軸
59a、66a・・・・・・・・・・・一端部
59b、66b・・・・・・・・・・・他端部
60、61・・・・・・・・・・・・・カバー
60b・・・・・・・・・・・・・・・凹部
62・・・・・・・・・・・・・・・・取付フランジ
63・・・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
64、65、67、68・・・・・・・転がり軸受
66・・・・・・・・・・・・・・・・支持軸
M・・・・・・・・・・・・・・・・・電動モータ
m、n・・・・・・・・・・・・・・・減速比
1... Electric
Claims (8)
前記車輪用軸受装置は、一端部に車輪取付フランジを有するハブ輪と、このハブ輪に外嵌され、外周に複列の内側転走面のうち少なくとも一方の内側転走面が形成された内輪と、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら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、
前記第1の遊星減速機は、回転軸に相対回転不可に連結された入力要素と、前記外方部材の内周側に配設された固定要素と、この固定要素と入力要素との間に配設された複数の遊星要素と、これら遊星要素を連結軸に対して回転自在に支承する出力要素とを備え、
前記第2の遊星減速機は、前記連結軸に相対回転不可に連結された入力要素と、前記外方部材の内周側に配設された固定要素と、この固定要素と入力要素との間に配設された複数の遊星要素と、これら遊星要素を前記ハブ輪に対して回転自在に支承する出力要素とを備え、
前記駆動部は、前記電動モータを構成し、前記外方部材に一体に配設されたステータ部と、このステータ部に所定のエアギャップを介して対峙したロータ部と、このロータ部が固着されると共に、前記外方部材に対して回転自在に支持され、前記回転軸を一体に有する回転部材とを備え、前記電動モータの回転を前記第1および第2の遊星減速機を介して前記ハブ輪に伝達して車輪を駆動するようにしたことを特徴とする電動式車輪駆動装置。 Wheel bearing device, first and second planetary reduction gears mounted on the wheel bearing device and connected via a connecting shaft, and a drive unit having an electric motor for driving the first planetary reduction gear And
The wheel bearing device includes a hub ring having a wheel mounting flange at one end thereof, and an inner ring that is externally fitted to the hub ring and at least one inner rolling surface of the double row inner rolling surfaces is formed on the outer periphery. And an outer member in which a double row outer rolling surface facing the inner rolling surface is formed on the inner periphery, and a double row rolling element accommodated so as to roll between both rolling surfaces. Prepared,
The first planetary speed reducer includes an input element that is connected to a rotation shaft so as not to rotate relative thereto, a fixed element that is disposed on an inner peripheral side of the outer member, and a gap between the fixed element and the input element. A plurality of arranged planetary elements and an output element that rotatably supports these planetary elements with respect to the connecting shaft;
The second planetary speed reducer includes an input element coupled to the coupling shaft so as not to rotate relative thereto, a fixed element disposed on an inner peripheral side of the outer member, and between the fixed element and the input element. A plurality of planetary elements disposed on the output wheel and an output element that rotatably supports the planetary elements with respect to the hub wheel,
The drive unit constitutes the electric motor, and a stator unit integrally disposed on the outer member, a rotor unit facing the stator unit via a predetermined air gap, and the rotor unit are fixed. And a rotating member that is rotatably supported with respect to the outer member and integrally has the rotating shaft, and the rotation of the electric motor is transmitted via the first and second planetary speed reducers. An electric wheel driving device characterized in that the wheel is driven by transmitting to a wheel.
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