JP2006103392A - Wheel motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ホイール内方において電動モータと減速機とが同軸でかつ半径方向において重合するように配置されてなるホイールモータに関する。 The present invention relates to a wheel motor in which an electric motor and a speed reducer are arranged coaxially and overlap in the radial direction inside the wheel.
車両のホイール内に配置されて駆動輪を直接駆動するホイールモータは、車体側の省スペース化のみならず、各車輪のトルクを独立して制御できるため小回り走行やスリップの発生防止等に対して効率的な制御が可能となる。 A wheel motor that is placed in the wheel of a vehicle and directly drives the drive wheels not only saves space on the vehicle body side, but also can control the torque of each wheel independently, so it can be used for small-turn running, slip prevention, etc. Efficient control is possible.
一方、ホイールモータは駆動源として要求されるトルクを確保するため、減速機を備える場合が多く、その場合、一般的には減速機は電動モータに対して軸方向に並列的に設けられており、車両の幅方向の大型化を招くものであった。そこで、ホイール内のデッドスペースを利用して減速機としての遊星歯車機構を電動モータの半径方向内方に配置したものが提案されている(特許文献1)。遊星歯車機構は構造的に軸方向の幅が小さく電動モータの軸方向の幅を超えるものではなく、並列的に配置するものに比べて幅方向においてはコンパクトになる。
しかしながら、特許文献1に示されたホイールモータは、車両の幅方向のコンパクト化は実現できるものの、減速機として遊星歯車機構を用いるが故に連携構造が複雑になり全体としてのコンパクト化には限界があるばかりか、かえって重量が増加するといった問題がある。すなわち、遊星歯車機構は、サンギヤ、ピニオンギヤ、ピニオンギヤを支持するキャリヤおよびリングギヤとで構成されており、減速作用を得るためには、入力軸をサンギヤとし、キャリヤあるいはリングギヤのいずれか一方を固定し、他方から減速出力を取り出すように構成する必要がある。
However, although the wheel motor disclosed in
したがって、特許文献1のように電動モータの半径方向内方に遊星歯車機構を配置することによって、電動モータの出力は半径方向内方において近接するリングギヤに直接伝えることはできず、ロータから半径方向内方に最も離れたサンギヤに伝えざるを得ない。そのためには、電動モータのロータの内周に固定される大径の筒状部材を介してサンギヤを駆動せざるを得ず、その連携構造が複雑になる。しかも筒状部材の存在によって、ホイールモータ全体が大型化するばかりでなく、ホイールモータの重量も重くなる。
Therefore, by arranging the planetary gear mechanism radially inward of the electric motor as in
また、遊星歯車機構は、軸方向の幅はコンパクトであるが、サンギヤ、ピニオンギヤおよびリングギヤを半径方向に配列するものであるため半径方向の寸法は大きくなる。しかも、遊星歯車機構の減速比は基本的にサンギヤとリングギヤとの歯数比すなわちピッチ円の比率によって支配され、高減速比を得るためにはリングギヤ径を極めて大きくする必要があり、ホイール内への装着が困難となり現実的でない。半径方向のコンパクト性を確保し、必要高減速比を確保するためには、遊星歯車機構を軸方向に複数セット配置することによって確保できるが、構造が複雑となり、これも現実的でない。 Further, the planetary gear mechanism has a compact axial width, but the sun gear, pinion gear, and ring gear are arranged in the radial direction, so that the radial dimension becomes large. Moreover, the reduction ratio of the planetary gear mechanism is basically governed by the ratio of the number of teeth of the sun gear and the ring gear, that is, the ratio of the pitch circle, and in order to obtain a high reduction ratio, it is necessary to make the ring gear diameter extremely large and into the wheel. It becomes difficult to put on and is not realistic. In order to ensure the compactness in the radial direction and the required high reduction ratio, it can be ensured by arranging a plurality of planetary gear mechanisms in the axial direction, but the structure becomes complicated and this is not practical.
したがって、特許文献1に記載のホイールモータは、半径方向におけるコンパクト化に限界があり、しかも電動モータと減速機との連携構造が複雑になり、かえって重量が重くなり、ばね下重量が大きくなって車両の運動性能に悪影響を及ぼす。
Therefore, the wheel motor described in
本発明はかかる点に着目してなされたもので、電動モータと減速機とを半径方向において重合させて配置したものにおいて、両者の連携構造が極めてシンプルでしかも減速比の設定の自由度の高い小型でかつ軽量のホイールモータを得ることをその目的とする。 The present invention has been made paying attention to such a point. In the arrangement in which the electric motor and the speed reducer are superposed in the radial direction, the cooperation structure between the two is extremely simple and the degree of freedom in setting the speed reduction ratio is high. The object is to obtain a small and lightweight wheel motor.
上記課題を解決するための本発明の請求項1に係わる手段は、ホイール内方において、電動モータと減速機とを同軸でかつ半径方向に重合させて配置してなるホイールモータであって、上記減速機は、上記電動モータによって駆動される入力軸と、該入力軸の外周あるいは内周に形成した傾斜部において回転自在に支承された回転体と、出力軸とを備え、該回転体の軸方向端部に、固定部材に直接あるいは間接的に固定された歯数n1の第1歯車と噛み合う歯数n2の第2歯車と、出力軸に形成された歯数n4の第4歯車と噛み合う歯数n3の第3歯車とを形成し、上記入力軸の回転により上記回転体が揺動運動しながら各歯車間の噛み合い位置を変える揺動型減速機として構成されていることを特徴とする。
The means according to
この構成によれば、電動モータの出力をロータ周面でもって減速機の入力軸に直接伝えることができ、電動モータと減速機の連携構造が極めて簡略化できるのでホイールモータのコンパクト化を図るとともに軽量化をも図ることが可能となる。しかも、揺動型減速機であることから減速機の各歯車の径に直接影響されることなく、低減速比から高減速比と任意に設定でき、車両種別に対する設定の自由度が高い。特に高減速比に設定することによって電動モータの小型化にもつながり、ホイールモータの小型化に大きく貢献する。 According to this configuration, the output of the electric motor can be transmitted directly to the input shaft of the speed reducer with the rotor circumferential surface, and the cooperation structure of the electric motor and the speed reducer can be greatly simplified, so that the wheel motor can be made compact. It is possible to reduce the weight. Moreover, since it is a rocking-type speed reducer, it can be arbitrarily set from a reduced speed ratio to a high speed reducing ratio without being directly affected by the diameter of each gear of the speed reducer, and the degree of freedom of setting for the vehicle type is high. In particular, setting a high reduction ratio leads to miniaturization of the electric motor, which greatly contributes to miniaturization of the wheel motor.
請求項2に係わる手段は請求項1において、上記減速機が、上記電動モータの半径方向内方に配置されており、上記入力軸の外周に電動モータのロータが嵌合固定されていることを特徴とする。この構成によれば、電動モータのロータのトルクが入力軸、回転体へと半径方向内方に向かって最小の伝達距離でもって出力軸に伝えられるので、構造の簡略化もさることながら、伝達効率も優れている。しかも、減速機の入力軸が半径方向外方にあり、その内周において回転体が支承されているので、回転体の内方には大径の貫通孔を形成でき、その空間部を出力軸等の回転軸専用空間とすることができるので、設計の自由度が向上する。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the speed reducer is disposed radially inward of the electric motor, and the rotor of the electric motor is fitted and fixed to the outer periphery of the input shaft. Features. According to this configuration, the torque of the rotor of the electric motor is transmitted to the output shaft with the minimum transmission distance toward the input shaft and the rotating body radially inward, so that the structure can be simplified and transmitted. Efficiency is also excellent. Moreover, since the input shaft of the reducer is radially outward and the rotating body is supported on the inner periphery thereof, a large-diameter through hole can be formed inside the rotating body, and the space portion can be used as an output shaft. Therefore, the degree of freedom in design is improved.
請求項3に係わる手段は請求項2において、上記減速機の出力軸は、上記回転体を貫通して第1歯車方向に延設される延設部を備え、第1歯車側および第4歯車側にてそれぞれ支承されていることを特徴とする。この構成によれば、出力軸に作用する曲げ荷重に対する支持剛性を高めることができる。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the output shaft of the speed reducer includes an extending portion that extends through the rotating body and extends in the first gear direction, the first gear side and the fourth gear side. It is characterized by being supported on each side. According to this structure, the support rigidity with respect to the bending load which acts on an output shaft can be improved.
請求項4に係わる手段は、請求項3において、上記減速機は上記入力軸と出力軸とを直結し、減速作用を制限する切り換え機構を備えていることを特徴とする。この構成によれば、車両の運転状態、たとえば高トルクを必要としない定常クルージング時において、減速機の減速作用をロックすることができるので、電動モータの負担を小さくすることができ、ホイールモータの耐久性の向上に貢献する。しかも、走行レンジの拡大にも貢献する。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the speed reducer includes a switching mechanism that directly connects the input shaft and the output shaft and limits a speed reduction action. According to this configuration, since the speed reduction action of the reduction gear can be locked in the driving state of the vehicle, for example, during steady cruising that does not require high torque, the burden on the electric motor can be reduced. Contributes to improved durability. In addition, it contributes to the expansion of the driving range.
請求項5に係わる手段は、請求項1ないし4の1つにおいて、上記出力軸は、上記電動モータに加えて電動モータとは独立した動力源に連携されていることを特徴とする。
この構成によれば、ホイールモータの構造を複雑にすることなく、ホイールモータと独立動力源との役割分担によって最適な駆動特性を得ることがでる。
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the output shaft is linked to a power source independent of the electric motor in addition to the electric motor.
According to this configuration, optimum drive characteristics can be obtained by sharing the roles of the wheel motor and the independent power source without complicating the structure of the wheel motor.
請求項6に係わる手段は、請求項1において、上記電動モータは、上記減速機の半径方向内方に配置されていることを特徴とする。この構成によれば、回転体の貫通孔内に電動モータを配置することができるので、より一層のコンパクト化を図ることができる。 According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect, the electric motor is disposed radially inward of the speed reducer. According to this configuration, since the electric motor can be disposed in the through hole of the rotating body, further compactness can be achieved.
請求項7に係わる手段は、請求項1ないし6の1つにおいて、上記電動モータはコアレスモータであることを特徴とする。この構成によれば、一層のコンパクト化に貢献するばかりかホイールモータの軽量化にも大きく貢献する。 According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, the electric motor is a coreless motor. This configuration not only contributes to further downsizing, but also greatly contributes to weight reduction of the wheel motor.
本発明のホイールモータは、電動モータと減速機の連携構造を極めてシンプルに構成できるので、ホイールモータのコンパクト化と軽量化とを同時に実現できる。しかも、減速機の外形寸法をむやみに変更することなく減速比の設定の自由度を大きくすることができるので、駆動特性の設定の自由度が拡大する。 In the wheel motor of the present invention, since the cooperation structure of the electric motor and the speed reducer can be configured extremely simply, the wheel motor can be made compact and lightweight at the same time. In addition, since the degree of freedom in setting the reduction ratio can be increased without unnecessarily changing the outer dimensions of the reduction gear, the degree of freedom in setting the drive characteristics is expanded.
以下、本発明の第1実施例を図1および図2に基づいて説明する。車両の車輪を構成するホイール1の半径方向内方の凹部にはブレーキ装置2とホイールモータ3とが配置されている。ホイールモータ3は、懸架装置などを介して車体に固定される固定部材としてのハウジング4内に配置される電動モータ5と減速機6とを備えており、電動モータ5のトルクを減速機6によって増幅して駆動軸7、ホイールハブ8を介してホイール1に伝えるように構成されている。この電動モータ5と減速機6とは同軸的でかつ半径方向において重合して配置されている。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG. A
電動モータ5は、ハウジング4の内周に固定されたステータ9とロータ10とで構成されている。
The
減速機6は、入力軸11と、回転体12と出力軸13とを備え、揺動型減速機として構成されている。入力軸11は中空軸として構成され、軸方向両端においてベアリングを介してハウジング4の内周に回転自在に支承されている。また、入力軸11はその外周において電動モータ5のロータ10の内周に一体に嵌挿固定されており、この嵌挿固定部から電動モータ5の出力が減速機6に直接伝えられるように構成されている。また入力軸11の内周には軸心Xに対し所定角度傾斜した軸心Yの傾斜部14が形成されており、この傾斜部14によって回転体12が軸受け部材としてのボール15を介して回転自在に支承されている。
The
回転体12は、外輪16と内輪17とで構成され、その間にボール15が介在されている。外輪16は入力軸11の傾斜部14の内周に固定されている。内輪17の軸方向の端面には、一方においてハウジング4に選択的に固定されるスリーブ18に形成された第1歯車A1と噛み合う第2歯車A2が形成され、また他方において出力軸13に固定されたハブ19に形成された第4歯車A4と噛み合う第3歯車A3が形成されている。これら第1ないし第4歯車A1ないしA4は傘歯車として形成され、第1歯車A1と第2歯車A2との噛み合い部および第3歯車A3と第4歯車A4との噛み合い部にはコロ20が介在されている。各歯車の歯形は、コロ20に適合する凹状に形成されている。コロ20はリテーナ(図示せず)により一体に保持されており、第1歯車A1と第4歯車A4側に配設されている。第1、第4歯車A1,A4は凹部に位置するコロ20とで凸状歯として形成され、第2、第3歯車は、上記凸状歯と噛み合う凹状歯として構成される。なお、本実施例において回転体12は、外輪16と内輪17とで構成されているが外輪16を省略しボール15を入力軸11の傾斜部14で直接支持するように構成することもできる。
The rotating
出力軸13は、第4歯車A4が形成されたハブ19が一体に固定された大径部21と小径部23とで構成される。大径部21はベアリング24を介してハウジング4に支承されており、その軸心部のスプライン部において駆動軸7が嵌挿される。また小径部23は、回転体12の内輪17の貫通孔25を貫通して延設される延設部として構成され、かつベアリング22を介してスリーブ18の内周およびハウジング4の端壁に回転自在に支承されている。したがって、出力軸13はハウジング4の軸方向の両端において支持されることになり、曲げ荷重に対する支持剛性が向上する。
The
26は減速機6の作動、非作動を切り換える切り換え機構で、スリーブ18の外周においてボールスプライン機構を介して軸方向に摺動可能に支持される可動スリーブ27を備えている。可動スリーブ27は一端にフランジ部を備え、その両面には第1および第2クラッチ機構28,29が設けられている。第1クラッチ機構28はハウジング4との間の断続を行ない、第2クラッチ29は入力軸11との間の断続を行うように構成されている。可動スリーブ27は、第1位置(図1の上側の状態)と第2位置(図1の下側の状態)とを備える。第1位置では、第1クラッチ28がONとなり可動スリーブ27とハウジング4とが接続されて減速モードになり、第2位置では、第2クラッチ29がONになり入力軸11と接続されて直結モードとなる。なお、第1クラッチ28および第2個ラッチ29は、ドグ式クラッチでも多板式クラッチであってもよい。
以上のように構成されたホイールモータの作動を以下説明する。 The operation of the wheel motor configured as described above will be described below.
まず、高トルクが要求される発進時においては、切り換え機構26が操作されて可動スリーブ27が第1位置に移動しスリーブ18の一端に形成された第1歯車A1がハウジング4に対し固定状態にあり減速機6は減速モードとなっている。この状態において、電動モータ5の出力は減速機6の入力軸11に直接伝えられ、第1ないし第4歯車A1ないしA4による減速作用により所定の減速比で減速、つまり増幅された駆動トルクとして出力軸13を介して駆動軸7に伝えられ、車両は高トルクでもって十分な加速が得られる。
First, at the time of starting when high torque is required, the
このとき、減速機6の減速作用は以下のように行われることになる。入力軸11が回転すると、傾斜部14が揺動、すなわち首を振るような運動をし、これに軸支される回転体12は、あたかも停止寸前のこまのように揺動運動をする。そして、回転体12は揺動運動をすることにより、第2歯車A2 を第1歯車A1 の周方向に、また、第3歯車A3 を第4歯車A4の周方向に夫々噛み合わせていく。すると、第2歯車A2 は、1周期の揺動運動(入力軸11の1回転)当り、第1歯車A1 との歯数差に相当する分だけ第1歯車A1 に対して回転する。すなわち、第1歯車A1 と、第2歯車A2 との間で、1段階の減速がなされ、また、第3歯車A3と第4歯車A4との間でもう1段の減速がなされる。
At this time, the speed reducing action of the
ここで、第1歯車A1 の歯数を 99、第2歯車A2 の歯数を 100とした場合を考える。入力軸11が1回正回転すると、第1歯車A1 に対して第2歯車A2 は1/100だけ正回転する。第2歯車A2 の運動は、第3歯車A3 に直接伝わり、第3歯車A3 と第4歯車A4 との間でも、同様の噛み合いを行う。この場合、第3歯車A3 の歯数を 101、第4歯車A4 の歯数を100とすると、第3歯車A3 に対して第4歯車A4 は1/100だけ逆回転する。よって、入力軸18の回転運動が出力軸13に伝達される際に、第1、第2歯車A1 ,A2 の間と、第3、第4歯車A3 ,A4 の間とで、2段階の減速作用を受け1/10000の減速比が得られる。
Consider the case where the number of teeth of the first gear A1 is 99 and the number of teeth of the second gear A2 is 100. When the
上記揺動型減速機の減速比をR(入力軸11が1回転したときの出力軸13の回転数)とすると、R=1−(n1 ×n3 )/(n2 ×n4 ) ……(i)
ここで、n1 :第1歯車A1 の歯数、n2 :第2歯車A2 の歯数、n3 :第3歯車A3 の歯数、n4 :第4歯車A4 の歯数で求めることができる。ここで、n1 =999,n2 =1000,n3 =1001,n4 =1000とすると、減速比R=1/ 100万(正回転)となる。
R = 1− (n1 × n3) / (n2 × n4) (i) where R is the speed reduction ratio of the oscillating speed reducer (the number of rotations of the
Here, n1 is the number of teeth of the first gear A1, n2 is the number of teeth of the second gear A2, n3 is the number of teeth of the third gear A3, and n4 is the number of teeth of the fourth gear A4. Here, if n1 = 999, n2 = 1000, n3 = 1001, and n4 = 1000, the reduction ratio R = 1 / 1,000,000 (forward rotation).
また、第2歯車A2 、第3歯車A3 が揺動運動をしながら、第1歯車A1、第4歯車A4 とそれぞれ噛み合う際には、固定歯間の各噛み合いであれば噛み合い面には摺動を生ずる。この摺動により発生する騒音、振動および発熱による焼き付きを防止するために、各歯車の噛み合い部には、上述のように、コロ20が介在されている。したがって、図2に示すように、回転体12が周方向に揺動運動を行うと、第1歯車A1と第2歯車A2の噛み合い位置 (第3歯車A3と第4歯車の噛み合い位置 )は周方向に移動し、各凹状歯と凸状歯とを噛み合わせていく。そして、各凹状歯と凸状歯との間に生ずる摺動を、コロ20の回転で吸収している。したがって、バックラッシの設定を不要とするばかりか、各歯車間に予圧を付与して、精密な噛み合わせを行うことができる。
Further, when the second gear A2 and the third gear A3 are engaged with the first gear A1 and the fourth gear A4 while oscillating, the sliding surface is slid on the meshing surface as long as the meshing between the fixed teeth. Is produced. In order to prevent seizure due to noise, vibration, and heat generated by the sliding, the
なお、前述のごとく、第1歯車A1 の歯数と第2歯車A2 の歯数差が1の場合には、揺動運動が1周期進むと、第1歯車A1 と第2歯車A2 との間で、噛み合う歯は1つずれる。また、同歯数差が2の場合は、揺動運動が1周期進むと、第1歯車A1 と第2歯車A2 との間で、噛み合う歯は2つずれる。同様にして、歯数差がnの場合には、噛み合う歯はn個ずれることになる。このことは、第3、第4歯車A3 ,A4 の関係においても同じである。(なお、この種の減速機のより詳細については、本発明者の発明による特公平7-56324号公報に記載されている)
次に、車両が所定の速度に達し、定常クルージング状態に移行すると、切り換え手段26の作動により可動スリーブ27が第2位置に動かされ第1クラッチ28がOFFとなり第2クラッチ29がONになる。このため、可動スリーブ27と入力軸11とが接続され、減速機6は電動モータ5の駆動によって入力軸11、回転体12、出力軸13が相互間において相対運動を行うことなく、一体となって回転し減速作用はロック状態となる。このため、電動モータ5の回転は減速比に相当する回転数に低下し、車両は一定の速度でのクルージングが維持されることになる。また、車両の最高速度はこの直結状態で得られることになり、車両としての駆動レンジを拡大できることになる。
As described above, when the difference between the number of teeth of the first gear A1 and the number of teeth of the second gear A2 is 1, when the oscillating motion advances by one cycle, the distance between the first gear A1 and the second gear A2 Thus, the teeth that mesh are shifted by one. Further, when the difference in the number of teeth is 2, when the oscillating motion advances by one period, the meshing teeth are shifted by two between the first gear A1 and the second gear A2. Similarly, when the difference in the number of teeth is n, the meshing teeth are shifted by n. The same applies to the relationship between the third and fourth gears A3 and A4. (More details of this kind of reduction gear are described in Japanese Patent Publication No. 7-56324 according to the invention of the present inventor)
Next, when the vehicle reaches a predetermined speed and shifts to a steady cruising state, the
したがって、図1に示す第1実施例のホイールモータは以下のような特徴がある。
まず、本実施例における揺動型減速機6は、第1ないし第4歯車A1ないしA4の噛み合いが回転体12の軸方向両端にて行われ、回転体12と同軸の入力軸11が半径方向外方に配置されているので、従来のように電動モータ5と減速機11の入力軸12との連携構造が複雑になることがなく、電動モータ5のロータ10内周に入力軸11を嵌挿固定すればよく、その連携構造がきわめて簡単になり、ホイールモータ3としての容積効率を高めることができ、軽量化と小型化を同時に実現できる。
Therefore, the wheel motor of the first embodiment shown in FIG. 1 has the following characteristics.
First, in the
本実施例における揺動型減速機6は、第1ないし第4歯車が回転体12の軸方向両端に形成された傘歯車と、この歯車と対峙する傘歯車とが回転体12の揺動運動にて噛み合い位置を変えながら減速を行うものであり、その減速比は第1歯車A1と第2歯車A2との歯数差によって決まるもので、歯数差が最小の1であるとき最大の減速比が得られる。また、高減速比に限らず、各歯車の外径をむやみに変更することなく、歯数差とモジュールの変更だけで高減速比から低減速比まで任意に設定できるので、一般車両、特殊車両への適用だけでなく2輪車への適用も可能で、適用範囲が極めて広い。
In the
しかも、本実施例のホイールモータは、減速機6が電動モータ5のロータ内周部のデッドボリュウム内に配置されているので、小型化に貢献するだけでなく、高減速を維持してなおかつホイールモータの小型化の実現が可能となる。
Moreover, in the wheel motor of this embodiment, since the
次に図3に示す第2実施例について説明する。第1実施例と同一部分および相当部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。 Next, a second embodiment shown in FIG. 3 will be described. The same parts as those in the first embodiment and corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図3に示す第2実施例のホイールモータ3は、電動モータ5と減速機6の配置が第1実施例とは逆に配置されている。すなわち、電動モータ5はハウジング6の軸心部に配置され、その半径方向外方に減速機6が配置されている。電動モータ5のステータ9は、懸架装置等を介して車両に固定される固定部材30の軸心部31に固定され、ロータ10がその外周に配置されている。ロータ10の外周には減速機6の入力軸11が嵌挿固定されており、電動モータ5のトルクは軸心方向から半径方向外方に向かって減速機6に伝えられるように構成されている。減速機6は、固定部材30に固定されるスリーブ18内周に対して回転自在に支承される入力軸11とその外周に形成された傾斜部14において回転自在に支承される回転体12と、出力軸13とを備え、入力軸11の回転により外輪16が傾斜部14によって規制されて揺動し上記第1実施例の場合と同様に減速作用が行われるように構成されている。なお、第4歯車A4が形成された環状の出力軸13はホイールハブ8にボルトにて固定されている。また、ホイールハブ8は回転体12の半径方向外方において軸方向に延びる筒状部32が形成され、その一端においてブレーキ装置2のドラムが形成されている。また、軸心部31の内周には、一端においてホイールハブ8に固定され、ホイールハブ8とともに一体的に回転する中空軸33が設けられている。この中空軸33の他端には回転センサーとしてのエンコーダ34が設けられており、ホイールハブの回転数すなわち出力軸13の回転数を検出するように構成されている。
In the
したがって、第2実施例のホイールモータ3は、電動モータ5の出力は減速機6の入力軸11から回転体12へと半径方向外方に伝えられ、各歯車間にて減速、つまり増幅されて出力軸13に伝えられ、ホイール1が駆動される。
Therefore, in the
この実施例のホイールモータは以下のような特徴がある。 The wheel motor of this embodiment has the following characteristics.
まず、第1実施例と同様に、減速機6の入力軸11が電動モータ5のロータ10外周に直接嵌挿固定されているので、連携構造が簡単で、容積効率が高く、軽量化と小型化とを同時に実現できる。また、電動モータ5が減速機6の半径方向内方に配置されることによってより一層の小型化が可能になる。すなわち、揺動型減速機は回転体12の軸方向の端面に歯車A2、A3が形成され各歯車がそれぞれ対峙する第1歯車A1、第4歯車A4と噛み合う構成であるため、遊星歯車のように軸心部が減速歯車としてのサンギヤによって占有されることがなく、かなり大きいスペースが確保されている。このスペース内に電動モータを配置することにより容積効率をより高めることができる。
本実施例においては、電動モータ5のロータ10と回転体12との間に入力軸11が配置されているが、この入力軸11は必ずしも必要はない。たとえば、ロータ10に傾斜部14を形成し、このロータに入力軸の機能をもたせて回転体12を直接支承するようにしてもよく、また、回転体の内輪17に傾斜部14を形成し、この内輪をロータに嵌挿するように構成してもよい。このように入力軸の機能を隣接部にゆだねることでさらに小型化を図ることができる。なお、入力軸の兼用化は、第1実施例においても同様に可能である。
First, as in the first embodiment, the
In the present embodiment, the
また、第2実施例においては、減速機の半径方向内方に電動モータが配置されるため、電動モータの容積が小さくなるが、揺動型減速機の減速機の減速比の設定を高減速比に設定することによって、小型化と出力性能の確保とを同時に実現できる。 In the second embodiment, since the electric motor is disposed radially inward of the speed reducer, the volume of the electric motor is reduced, but the reduction ratio setting of the speed reducer of the oscillating speed reducer is set to a high speed reduction. By setting the ratio, it is possible to simultaneously achieve downsizing and ensuring output performance.
次に、図4に示す第3実施例について説明する。第1実施例と同一部分および相当部分には同一の符号を付し、説明を省略する。 Next, a third embodiment shown in FIG. 4 will be described. The same parts as those in the first embodiment and corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
第3実施例のホイールモータ3は、出力軸13の小径部23が、電動モータ5とは別の独立した動力源(図示せず)に連携され、この独立動力源と電動モータの双方によって駆動されるように構成されている。この場合、独立動力源と電動モータ5との役割分担としては車両の要求特性によって種々設定できる。
In the
たとえば、独立動力源を主動力源とし、ホイールモータ3の電動モータ3をアシスト動力源とするケース、独立動力源を主動力源としながら、加速時ホイールモータの駆動力を加算するケース、また、ホイールモータを主動力源とし、独立動力源をホイールモータの故障時における緊急用の動力源として用いるケース、また、ハイブリットカーのように、車両の運転状態に応じて独立動力源とホイールモータとを選択的に使い分けるケースなど種々の選択が可能となる。
For example, a case where the independent power source is the main power source and the
また、第3実施例のホイールモータは、第1実施例と同様に切り換え機構が設けられているので、独立動力源との併用により車両の走行特性の幅を拡大できる。なお独立動力源としては、内燃機関であってもよいし、電動モータであってもよい。 In addition, since the wheel motor of the third embodiment is provided with a switching mechanism as in the first embodiment, the range of vehicle running characteristics can be expanded by using it together with an independent power source. The independent power source may be an internal combustion engine or an electric motor.
(他の実施態様)
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
上記各実施例において、減速機による減速作用は2段階減速の例について説明したが、第1ないし第4歯車の歯数設定、傾斜部と入力軸との傾斜角度の設定によって、第1、第2歯車間による1段階のみの減速作用に限定することもでき、必要に応じて任意に設定できる。 In each of the above-described embodiments, the example of the two-stage reduction of the deceleration action by the reduction gear has been described, but the first and fourth gears are set by setting the number of teeth of the first to fourth gears and setting the inclination angle between the inclined portion and the input shaft. It can also be limited to a one-stage deceleration action between two gears, and can be arbitrarily set as required.
また、電動モータの形式としては、コアとしての鉄心に巻き線を巻いた通常のタイプと、巻き線が樹脂などにより固められてコアを省略したコアレスモータとがある。上記各実施例の電動モータは通常のモータを用いているが、コアレスモータを用いることによりホイールモータの小型化および軽量化がより促進される。つまり、コアレスモータは文字どおりステータのコアが省略されており、その分電動モータとしての半径方向の占有スペースが圧縮されることになる。 In addition, as a type of the electric motor, there are a normal type in which a winding is wound around an iron core as a core, and a coreless motor in which the winding is solidified by a resin and the core is omitted. Although the electric motor of each of the above embodiments uses a normal motor, the use of a coreless motor promotes further reduction in size and weight of the wheel motor. That is, the core of the coreless motor is literally omitted from the core of the stator, and the occupied space in the radial direction as the electric motor is compressed accordingly.
1 ホイール
4 ハウジング
5 電動モータ
6 減速機
11 入力軸
12 回転体
13 出力軸
14 傾斜部
26 切り換え機構
A1 第1歯車
A2 第2歯車
A3 第3歯車
A4 第4歯車
1
11 Input shaft
12 Rotating body
13 Output shaft
14 Inclined part
26 Switching mechanism
A1 1st gear
A2 Second gear
A3 3rd gear
A4 4th gear
Claims (7)
上記減速機は、上記電動モータによって駆動される入力軸と、該入力軸の外周あるいは内周に形成した傾斜部において回転自在に支承された回転体と、出力軸とを備え、該回転体の軸方向端部に、固定部材に直接あるいは間接的に固定された歯数n1の第1歯車と噛み合う歯数n2の第2歯車と、出力軸に形成された歯数n4の第4歯車と噛み合う歯数n3の第3歯車とを形成し、上記入力軸の回転により上記回転体が揺動運動しながら各歯車間の噛み合い位置を変える揺動型減速機として構成されていることを特徴とするホイールモータ。 A wheel motor in which the electric motor and the speed reducer are arranged coaxially and in the radial direction inside the wheel,
The speed reducer includes an input shaft driven by the electric motor, a rotating body rotatably supported at an inclined portion formed on an outer periphery or an inner periphery of the input shaft, and an output shaft. At the end in the axial direction, meshes with the second gear with the number of teeth n2 meshed with the first gear with the number of teeth n1 fixed directly or indirectly to the fixing member, and with the fourth gear with the number of teeth n4 formed on the output shaft. And a third gear having the number of teeth n3, and is configured as an oscillating speed reducer that changes the meshing position between the gears while the rotator oscillates by the rotation of the input shaft. Wheel motor.
上記入力軸の外周に電動モータのロータが嵌挿固定されていることを特徴とする請求項1に記載のホイールモータ。 The speed reducer is disposed radially inward of the electric motor,
The wheel motor according to claim 1, wherein a rotor of an electric motor is fitted and fixed to an outer periphery of the input shaft.
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