JP2008044538A - In-wheel motor drive unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動モータの出力軸と車輪のハブとを減速機を介して同軸上に連結したインホイールモータ駆動装置に関する。 The present invention relates to an in-wheel motor drive device in which an output shaft of an electric motor and a wheel hub are coaxially connected via a reduction gear.
従来のインホイールモータ駆動装置は、例えば、特開2005−7914号公報(特許文献1)に記載されている。同公報に記載されているインホイールモータ駆動装置は、駆動力を発生させるモータと、タイヤを接続するホイールハブと、モータおよびホイールハブの間に、モータのロータの回転を減速してタイヤに伝達する減速機とを備える。この減速機は、歯数の異なる複数の歯車を組み合わせてなる平行軸歯車機構を採用している。 A conventional in-wheel motor drive device is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-7914 (Patent Document 1). The in-wheel motor drive device described in the publication discloses a motor that generates a driving force, a wheel hub that connects a tire, and a motor and a wheel hub that decelerate the rotation of the rotor of the motor and transmit it to the tire. A reduction gear. This reduction gear employs a parallel shaft gear mechanism formed by combining a plurality of gears having different numbers of teeth.
このような電動モータの出力軸と車輪のハブとを減速機を介して同軸上に連結したインホイールモータ駆動装置は、プロペラシャフトやデファレンシャル等の大がかりな動力伝達機構が不要となるので、車両の軽量化やコンパクト化等の面から注目されている。
一方で、モータと減速機とを含むインホイールモータ駆動装置を各駆動輪に取り付けることによって、車両のばね下重量が増加する。これは、車両の乗り心地を悪化させる原因となる。また、ばね下重量の増加に伴って旋回時に生じるモーメント荷重も大きくなるので、走行安定性が低下するという問題もある。 On the other hand, by attaching an in-wheel motor drive device including a motor and a speed reducer to each drive wheel, the unsprung weight of the vehicle increases. This causes the ride comfort of the vehicle to deteriorate. In addition, since the moment load generated during turning is increased as the unsprung weight increases, there is also a problem that traveling stability is lowered.
そこで、この発明の目的は、自動車の乗り心地や走行安定性をさらに向上させたインホイールモータ駆動装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an in-wheel motor drive device that further improves the riding comfort and running stability of an automobile.
この発明に係るインホイールモータ駆動装置は、ケーシングと、モータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、モータ側回転部材の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部と、車輪側回転部材に固定連結される車輪ハブと、車輪ハブをケーシングに対して回転自在に支持する車輪ハブ軸受とを備える。そして、車輪ハブ軸受は、セラミックスで形成された複数の転動体を有する転がり軸受である。 An in-wheel motor drive device according to the present invention includes a casing, a motor unit that rotationally drives the motor-side rotating member, a speed-reducing unit that decelerates the rotation of the motor-side rotating member and transmits the rotation to the wheel-side rotating member, and wheel-side rotation A wheel hub fixedly connected to the member, and a wheel hub bearing that rotatably supports the wheel hub with respect to the casing. The wheel hub bearing is a rolling bearing having a plurality of rolling elements formed of ceramics.
上記構成のインホイールモータ駆動装置を自動車に採用することにより、シャーシ上にモータ、ドライブシャフト、およびデファレンシャルギヤ機構等を設ける必要がなくなるので、客室スペースを広く確保でき、かつ、左右の駆動輪の回転をそれぞれ制御することができる。 By adopting the in-wheel motor drive device with the above configuration in an automobile, it is not necessary to provide a motor, a drive shaft, a differential gear mechanism, etc. on the chassis, so that a large cabin space can be secured and the left and right drive wheels can be secured. Each rotation can be controlled.
また、セラミックスによって形成された転動体は、軸受鋼等によって形成された従来の転動体と比較して軽量なので、このような構成とすることでインホイールモータ駆動装置全体を軽量化することができる。その結果、このインホイールモータ駆動装置を採用した自動車のばね下重量を軽減することができるので、乗り心地の良い自動車を得ることができる。 In addition, since the rolling elements formed of ceramics are lighter than conventional rolling elements formed of bearing steel or the like, the entire in-wheel motor drive device can be reduced in weight by adopting such a configuration. . As a result, the unsprung weight of an automobile employing this in-wheel motor drive device can be reduced, and an automobile having a good ride comfort can be obtained.
好ましくは、車輪ハブ軸受は、複列の軌道面を有する複列転がり軸受である。そして、アウトボード側の軌道面に配置される複数の転動体のPCD(Pitch Circle Diameter)をd1、インボード側の軌道面に配置される複数の前記転動体のPCDをd2とするとd1>d2を満たす。 Preferably, the wheel hub bearing is a double row rolling bearing having a double row raceway surface. If a PCD (Pitch Circle Diameter) of a plurality of rolling elements arranged on the track surface on the outboard side is d 1 and a PCD of the plurality of rolling elements arranged on the track surface on the inboard side is d 2 , d 1> satisfy the d 2.
上記構成とすることにより、車輪ハブ軸受の剛性が向上する。また、PCDを大きくすることにより収容可能な転動体の数も増加するので、アウトボード側の負荷容量も増大する。特に、自動車の旋回時等に生じるモーメント荷重は、車輪ハブ軸受のアウトボード側で支持することとなるので、上記構成とすることによって走行安定性に優れた自動車を得ることができる。 By setting it as the said structure, the rigidity of a wheel hub bearing improves. Moreover, since the number of rolling elements that can be accommodated increases by increasing the PCD, the load capacity on the outboard side also increases. In particular, since the moment load generated when the vehicle turns is supported on the outboard side of the wheel hub bearing, the vehicle having excellent running stability can be obtained with the above configuration.
好ましくは、モータ側回転部材は偏心部を有する。また、減速部は、偏心部に回転自在に保持されて、モータ側回転部材の回転に伴ってその回転軸心を中心とする公転運動を行う公転部材と、ケーシング固定されて、公転部材の外周部に係合して公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、公転部材の自転運動を、モータ側回転部材の回転軸心を中心とする回転運動に変換して車輪側回転部材に伝達する運動変換機構とを含む。 Preferably, the motor side rotation member has an eccentric part. The speed reduction portion is rotatably held by the eccentric portion and revolves around the rotation axis as the motor side rotation member rotates, and the casing is fixed to the outer periphery of the revolution member. The outer peripheral engagement member that engages with the part to cause the rotation of the revolving member, and the rotation of the revolving member is converted into a rotation about the rotation axis of the motor-side rotating member to form a wheel-side rotating member. A motion conversion mechanism for transmission.
上記構成のような、コンパクトで高減速比が得られる減速部とすることによって、モータ部が低トルクであっても、駆動輪に十分なトルクを伝達することが可能となる。その結果、軽量で小型のインホイールモータ駆動装置を得ることができる。 By adopting a compact speed reducing portion that has a high speed reduction ratio as described above, it is possible to transmit sufficient torque to the drive wheels even when the motor portion has a low torque. As a result, a lightweight and small in-wheel motor drive device can be obtained.
この発明によれば、車輪ハブ軸受にセラミックス製の転動体を採用することにより、インホイールモータ駆動装置を軽量化することができる。また、車輪ハブ軸受のアウトボード側のPCDをインボード側のPCDより大きく設定することにより、車輪ハブ軸受の剛性が向上すると共に、アウトボード側の負荷容量も増大する。 According to the present invention, the in-wheel motor drive device can be reduced in weight by employing the ceramic rolling element for the wheel hub bearing. Further, by setting the PCD on the outboard side of the wheel hub bearing to be larger than the PCD on the inboard side, the rigidity of the wheel hub bearing is improved and the load capacity on the outboard side is also increased.
図5および図6を参照して、この発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置を備えた電気自動車11を説明する。なお、図5は電気自動車11の平面図であって、図6は電気自動車11を後方から見た図である。 With reference to FIG. 5 and FIG. 6, the electric vehicle 11 provided with the in-wheel motor drive device which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated. 5 is a plan view of the electric vehicle 11, and FIG. 6 is a view of the electric vehicle 11 as viewed from the rear.
図5を参照して、電気自動車11は、シャーシ12と、操舵輪としての前輪13と、駆動輪としての後輪14と、左右の後輪14それぞれに駆動力を伝達するインホイールモータ駆動装置15とを備える。図6を参照して、後輪14は、シャーシ12のホイールハウジング12aの内部に収容され、懸架装置(サスペンション)12bを介してシャーシ12の下部に固定されている。
Referring to FIG. 5, an electric vehicle 11 includes an in-wheel motor drive device that transmits driving force to a
懸架装置12bは、左右に伸びるサスペンションアームによって後輪14を支持すると共に、コイルスプリングとショックアブソーバとを含むストラットによって、後輪14が地面から受ける振動を吸収してシャーシ12の振動を抑制する。さらに、左右のサスペンションアームの連結部分には、旋回時等に車体の傾きを抑制するスタビライザーが設けられる。なお、懸架装置12bは、路面の凹凸に対する追従性を向上し、駆動輪の駆動力を効率良く路面に伝達するために、左右の車輪を独立して上下させることができる独立懸架式とするのが望ましい。
The
この電気自動車11は、ホイールハウジング12a内部に、左右の後輪14それぞれを駆動するインホイールモータ駆動装置15を設けることによって、シャーシ12上にモータ、ドライブシャフト、およびデファレンシャルギヤ機構等を設ける必要がなくなるので、客室スペースを広く確保でき、かつ、左右の駆動輪の回転をそれぞれ制御することができるという利点を備えている。
The electric vehicle 11 needs to be provided with a motor, a drive shaft, a differential gear mechanism, and the like on the
一方、この電気自動車11の走行安定性を向上するために、ばね下重量を抑える必要がある。また、さらに広い客室スペースを確保するために、インホイールモータ駆動装置15の小型化が求められる。そこで、インホイールモータ駆動装置15として、図1に示すようなこの発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置21を採用する。
On the other hand, in order to improve the running stability of the electric vehicle 11, it is necessary to suppress the unsprung weight. In addition, in-wheel
図1〜図4を参照して、この発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置21を説明する。なお、図1はインホイールモータ駆動装置21の概略断面図であって、図2は図1のII−IIにおける断面図、図3は図1の偏心部25a,25b周辺の拡大図、図4は車輪ハブ軸受部Cの部分拡大図である。
With reference to FIGS. 1-4, the in-wheel
まず、図1を参照して、インホイールモータ駆動装置21は、駆動力を発生させるモータ部Aと、モータ部Aの回転を減速して出力する減速部Bと、減速部Bからの出力を駆動輪14に伝える車輪ハブ軸受部Cとを備え、モータ部Aと減速部Bとはケーシング22に収納されて、図6に示すように電気自動車11のホイールハウジング12a内に取り付けられる。
First, referring to FIG. 1, an in-wheel
モータ部Aは、ケーシング22に固定されるステータ23と、ステータ23の内側に軸方向の隙間を空けて対向する位置に配置されるロータ24と、ロータ24の内側に固定連結されてロータ24と一体回転するモータ側回転部材25とを備えるアキシアルギャップモータである。また、モータ部Aの減速部Bと反対側の端面には、モータ部Aの内部への塵埃の混入等を防止するために密封部材34が設けられている。
The motor unit A includes a
ロータ24は、フランジ形状のロータ部24aと円筒形状の中空部24bとを有し、複列の転がり軸受35によってケーシング22に対して回転自在に支持されている。また、ケーシング22とロータ24との境界部分には、減速部Bに封入された潤滑剤のモータ部Aへの流入を防止するために密封部材36が設けられている。
The
モータ側回転部材25は、モータ部Aから減速部Bを貫通して車輪側回転部材28の中空部28bにかけて配置され、減速部B内に偏心部25a,25bを有する。このモータ側回転部材25は、一端がロータ24と嵌合すると共に、減速部Bの両端で転がり軸受37,38によって支持される。さらに、2つの偏心部25a,25bは、偏心運動による遠心力を互いに打ち消し合うために、180°位相を変えて設けられている。
The motor-
減速部Bは、偏心部25a,25bに回転自在に保持される公転部材としての曲線板26a,26bと、針状ころ軸受27cによってケーシング22に対して回転自在に支持され、曲線板26a,26bの外周部に係合する外周係合部材としての複数の外ピン27と、曲線板26a,26bの自転運動を車輪側回転部材28に伝達する運動変換機構と、カウンタウェイト29とを備える。
The speed reduction part B is rotatably supported with respect to the
車輪側回転部材28は、フランジ部28aと円筒状の中空部28bとを有する。フランジ部28aの端面には、車輪側回転部材28の回転軸心を中心とする円周上の等間隔に内ピン31を固定する穴を有する。また、中空部28bの外径面は車輪ハブ32の内径面と嵌合し、中空部28bの内径面は、モータ側回転部材25の回転軸心と車輪側回転部材28の回転軸心とが一致するように、転がり軸受38によってモータ側回転部材25を回転自在に支持している。なお、この実施形態においては、車輪ハブ軸受部Cの径方向寸法を小さくする観点から、転がり軸受38には針状ころ軸受を採用している。
The wheel
図2を参照して、曲線板26aは、外周部にエピトロコイド等のトロコイド系曲線で構成される複数の波形を有し、一方側端面から他方側端面に貫通する複数の貫通孔30a,30bを有する。貫通孔30aは、曲線板26aの自転軸心を中心とする円周上に等間隔に複数個設けられており、後述する内ピン31を受け入れる。また、貫通孔30bは、曲線板26aの中心に設けられており、偏心部25aを挿通する。
Referring to FIG. 2, the
曲線板26aは、転がり軸受39によって偏心部25aに対して回転自在に支持されている。この転がり軸受39は、偏心部25aに嵌合し、外径面に内側軌道面を有する内輪39aと、貫通孔30bの内壁面に嵌合し、内径面に外側軌道面を有する外輪39bと、内輪39aおよび外輪39bの間に配置された複数の転動体としての玉39cと、複数の玉39cを保持する保持器(図示せず)とを備える深溝玉軸受である。
The
外ピン27は、モータ側回転部材25の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に配置されている。これは、曲線板26a,26bの公転軌道と一致するので、曲線板26a,26bが公転運動すると、曲線形状の波形と外ピン27とが係合して、曲線板26a,26bに自転運動を生じさせる。また、曲線板26a,26bとの接触抵抗を低減するために、曲線板26a,26bの外周面に当接する位置に針状ころ軸受27aを有する。
The outer pins 27 are arranged at equal intervals on a circumferential track centering on the rotation axis of the motor
カウンタウェイト29は、円板状で、中心から外れた位置にモータ側回転部材25と嵌合する貫通孔を有し、曲線板26a,26bの回転によって生じる偶力を打ち消すために、各偏心部25a,25bの外側に偏心部と180°位相を変えて配置される。
The
ここで、曲線板26a,26bとカウンタウェイト29とは、図3に示すように、2枚の曲線板26a,26b間の中心点をGとし、中心点Gと各曲線板26a,26b中心との距離をL1、中心点Gと各カウンタウェイト29との距離をL2とし、曲線板26a,26bの質量をm1、カウンタウェイト29の質量をm2とし、これらの重心の回転軸心からの偏心量をそれぞれε1、ε2とすると、L1×m1×ε1=L2×m2×ε2を満たす関係となっている。
Here, as shown in FIG. 3, the
運動変換機構は、車輪側回転部材28に保持された複数の内ピン31と曲線板26a,26bに設けられた貫通孔30aとで構成される。内ピン31は、車輪側回転部材28の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられており、一端が車輪側回転部材28に固定され、他端には貫通孔30aからの抜けを防止する抜け止め部31bが設けられている。また、曲線板26a,26bとの接触抵抗を低減するために、曲線板26a,26bの貫通孔30aの内壁面に当接する位置に針状ころ軸受31aが設けられている。一方、貫通孔30aは、複数の内ピン31それぞれに対応する位置に設けられ、貫通孔30aの内径寸法は、内ピン31の外径寸法(針状ころ軸受31aを含む最大外径)より所定分大きく設定されている。
The motion conversion mechanism includes a plurality of
なお、内ピン31の外径寸法は貫通孔30aの内径寸法より小さく、内ピン31と貫通孔30aの内周面とは接触状態と非接触状態とを繰り返しながら回転するので、モータ部Aの回転を円滑に駆動輪14に伝達する観点からは、内ピン31を複数設けることが望ましい。
The outer diameter of the
車輪ハブ軸受部Cは、車輪側回転部材28に固定連結された車輪ハブ32と、車輪ハブ32をケーシング22に対して回転自在に保持する車輪ハブ軸受33とを備える。車輪ハブ32は、円筒形状の中空部32aとフランジ部32bとを有する。中空部32aの内径面には車輪側回転部材28が嵌合し、フランジ部32bにはボルト32cによって駆動輪14(図示省略)が固定連結される。また、中空部32aの開口部分には、インホイールモータ駆動装置21の内部への塵埃の混入を防止すると共に、潤滑剤の外部への流出を防止するために密封部材32dが設けられている。
The wheel hub bearing portion C includes a
車輪ハブ軸受33は、転動体としての玉33eを採用する複列のアンギュラ玉軸受である。玉33eの軌道面としては、第1外側軌道面33a(図中右側)および第2外側軌道面33b(図中左側)とが外方部材22aの内径面に設けられており、第1外側軌道面33aに対向する第1内側軌道面33cが車輪側回転部材28の外径面に、第2外側軌道面33bに対向する第2内側軌道面33dが車輪ハブ32の外径面にそれぞれ設けられている。そして、玉33eは、第1外側軌道面33aと第1内側軌道面33cとの間(以下、「第1軌道面」という)、および第2外側軌道面33bと第2内側軌道面33dとの間(以下「第2軌道面」という)にそれぞれ複数個配置される。また、車輪ハブ軸受33は、左右の列の玉33eそれぞれを保持する保持器33fと、軸受内部に封入された潤滑剤の流出や、外部からの塵埃の混入を防止する密封部材33gとを含む。さらに、第1および第2外輪軌道面33a,33bを有する外方部材22aは、車輪ハブ軸受33の組込性の観点から、ケーシング22にボルト22bによって固定される。
The wheel hub bearing 33 is a double-row angular ball bearing that employs
上記構成のインホイールモータ駆動装置21は、車輪ハブ軸受33の外側軌道面33a,33bを外方部材22aに設け、内側軌道面33c,33dを車輪側回転部材28および車輪ハブ32に設けることにより、軸受の構成要素としての外輪および内輪を省略することができる。その結果、車輪ハブ軸受33の径方向の寸法を小さくすることができる。または、径方向の寸法を同寸法とする場合には、玉33eの径を大きくすることができるので、負荷容量を増大することが可能となる。さらには、部品点数の削減による組立性の改善効果も期待できる。
The in-wheel
また、玉33eは、セラミックスによって形成されている。セラミックスは、高強度、耐熱性、耐摩耗性等に優れていると共に、軸受鋼等の従来の転動体材料と比較して軽量である。そのため、セラミックス製の玉33eを採用することにより、車輪ハブ軸受33を軽量化することが可能となる。これにより、電気自動車11のばね下重量を低減することができるので、電気自動車11の乗り心地が向上する。
The
さらに図4を参照して、アウトボード側(ホイールに近い方側を指す)に位置する第2軌道面のPCDをd1、インボード側(ホイールから遠い方側を指す)に位置する第1軌道面のPCDをd2とすると、d1>d2となるようにする。 Further, referring to FIG. 4, the PCD of the second raceway surface located on the outboard side (pointing to the side closer to the wheel) is d 1 , and the first PCD located on the inboard side (pointing to the side far from the wheel). When the PCD of the raceway surface is d 2 , d 1 > d 2 is satisfied.
上記構成とすることにより、車輪ハブ軸受33の剛性がさらに向上する。また、第1および第2軌道面に配置される玉33eの間の距離l(「ボールピッチ」という)が大きくなるので、車輪ハブ32を安定して支持することができる。
By setting it as the said structure, the rigidity of the wheel hub bearing 33 further improves. Further, since the distance l (referred to as “ball pitch”) between the
さらに、第2軌道面は第1軌道面と比較して多くの玉33eを収容することが可能となるので、アウトボード側の負荷容量を向上することができる。電気自動車11の旋回時に生じるモーメント荷重は、主に車輪ハブ軸受33のアウトボード側で支持される。そこで、この部分の負荷容量を向上することにより、走行安定性に優れた電気自動車11を得ることができる。
Furthermore, since the second raceway surface can accommodate
なお、第1および第2軌道面には、直径が同じ玉33eが配置されている例を示したが、これに限ることなく、左右の軌道面で大きさが異なる玉を配置してもよい。例えば、第1軌道面の転動体を第2軌道面の転動体より大きくしてもよいし、第2軌道面の転動体を第1軌道面の転動体より大きくしてもよい。
In addition, although the example in which the ball |
上記構成のインホイールモータ駆動装置21において、車輪側回転部材28の外径面と車輪ハブ32の内径面とは、車輪側回転部材28を拡径加締めすることによって塑性結合される。
In the in-wheel
車輪ハブ軸受部Cの組立方法としては、まず、車輪側回転部材28に設けられた第1内側軌道面33c上に玉33eを収容した保持器33fを置く。次に、外方部材22aを第1外側軌道面33aが玉33eに適正に接触する位置に配置し、ボルト22bによってケーシング22に固定する。次に、第2内側軌道面33d上に玉33eを収容した保持器33fを置いた状態で、玉33eが第2外側軌道面33bに適正に接触するように車輪ハブ32を車輪側回転部材28に嵌め込む。
As a method of assembling the wheel hub bearing portion C, first, the
この状態では、車輪側回転部材28と車輪ハブ32とは嵌め合いによって固定されているに過ぎないので、電気自動車11の旋回時等に大きなモーメント荷重が負荷されると、車輪ハブ32が軸方向にずれる恐れがある。これは、車輪ハブ軸受33の回転不良の原因となり、車輪ハブ32を安定して保持することができない。
In this state, the wheel-
そこで、車輪側回転部材28の外径面と車輪ハブ32の内径面とを拡径加締めによって塑性結合する。具体的には、インホイールモータ駆動装置21を固定しておき、車輪側回転部材28の中空部28bの内径より僅かに大きい外径を有する加締め冶具(図示せず)を中空部28bに圧入する。
Therefore, the outer diameter surface of the wheel
これにより、塑性結合部40で車輪側回転部材28と車輪ハブ32とが塑性結合する。上記方法で車輪側回転部材28と車輪ハブ32とを固定連結することにより、嵌め合いで固定する場合と比較して、結合強度を大幅に高めることができる。これにより、車輪ハブ32を安定して保持することが可能となる。
As a result, the wheel
また、上記の実施形態においては、車輪側回転部材28の中空部28bに転がり軸受38を介在させてモータ側回転部材25を支持しているが、車輪ハブ32の一部を車輪側回転部材28の内径側から拡径させて拡径加締めを行い塑性結合するものとしてもよい、この場合は、車輪ハブ32の中空部32aに転がり軸受を配置してモータ側回転部材25を支持する構造となる。
In the above embodiment, the motor-
上記構成のインホイールモータ駆動装置21の作動原理を詳しく説明する。
The operation principle of the in-wheel
モータ部Aは、例えば、ステータ23のコイルに交流電流を供給することによって生じる電磁力を受けて、永久磁石または直流電磁石によって構成されるロータ24が回転する。このとき、コイルに高周波数の電圧を印加する程、ロータ24は高速回転する。
The motor unit A receives, for example, an electromagnetic force generated by supplying an alternating current to the coil of the
これにより、ロータ24に接続されたモータ側回転部材25が回転すると、曲線板26a,26bはモータ側回転部材25の回転軸心を中心として公転運動する。このとき、外ピン27が、曲線板26a,26bの曲線形状の波形と係合して、曲線板26a,26bをモータ側回転部材25の回転とは逆向きに自転運動させる。
Thereby, when the motor
貫通孔30aに挿通する内ピン31は、曲線板26a,26bの自転運動に伴って貫通孔30aの内壁面に当接する。このとき、貫通孔30aの内径寸法は、内ピン31の外径寸法より大きく設定されているので、内ピン31と貫通孔30aの内壁面とは、接触状態と非接触状態とを繰り返しながら相互に運動する。これにより、曲線板26a,26bの公転運動が内ピン31に伝わらず、曲線板26a,26bの自転運動のみが車輪側回転部材28を介して車輪ハブ32に伝達される。
The
このとき、モータ側回転部材25の回転が減速部Bによって減速されて車輪側回転部材28に伝達されるので、低トルク、高回転型のモータ部Aを採用した場合でも、駆動輪14に必要なトルクを伝達することが可能となる。
At this time, since the rotation of the motor-
上記の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置21を電気自動車11に採用することにより、ばね下重量を抑えることができる。その結果、走行安定性に優れた電気自動車11を得ることができる。
By employing the in-wheel
なお、上記構成の減速部Bの減速比は、外ピン27の数をZA、曲線板26a,26bの波形の数をZBとすると、(ZA−ZB)/ZBで算出される。図2に示す実施形態では、ZA=12、ZB=11であるので、減速比は1/11と、非常に大きな減速比を得ることができる。
Note that the reduction ratio of the speed reduction unit B having the above-described configuration is calculated as (Z A −Z B ) / Z B where Z A is the number of
このように、多段構成とすることなく大きな減速比を得ることができる減速部Bを採用することにより、コンパクトで高減速比のインホイールモータ駆動装置を得ることができる。また、外ピン27および内ピン31の曲線板26a,26bに当接する位置に針状ころ軸受27a,31aを設けたことにより、接触抵抗が低減されるので、減速部Bの伝達効率が向上する。
In this way, by adopting the speed reduction unit B that can obtain a large reduction ratio without using a multi-stage configuration, a compact and high reduction ratio in-wheel motor drive device can be obtained. Further, by providing the
上述した実施形態では、減速部Bの曲線板26a,26bを180°位相を変えて2枚設けたが、この曲線板の枚数は任意に設定することができ、例えば、曲線板を3枚設ける場合は、120°位相を変えて設けるとよい。
In the above-described embodiment, two
また、上記の実施形態における運動変換機構は、車輪側回転部材28に固定された内ピン31と、曲線板26a,26bに設けられた貫通孔30aとで構成される例を示したが、これに限ることなく、減速部Bの回転を車輪ハブ32に伝達可能な任意の構成とすることができる。例えば、曲線板に固定された内ピンと、出力部材に形成された穴とで構成される運動変換機構であってもよい。
Moreover, although the motion conversion mechanism in said embodiment showed the example comprised by the
また、上記の実施形態における減速部Bは、減速比の非常に大きいサイクロイド減速機(K−H−V型遊星減速機)を採用した例を示したが、この発明は、減速部Bのその他の減速機構を採用した場合に適用することができる。ただし、図1に示すような伝達トルクの大きい減速部Bは発熱量も大きくなるので、この発明を適用したときの効果が高いと考えられる。 Moreover, although the deceleration part B in said embodiment showed the example which employ | adopted the cycloid reduction gear (K-H-V type planetary reduction gear) with a very large reduction ratio, this invention is others of the reduction part B. This can be applied to the case where the speed reduction mechanism is adopted. However, since the deceleration portion B having a large transmission torque as shown in FIG. 1 has a large heat generation amount, it is considered that the effect when the present invention is applied is high.
なお、上記の実施形態における作動の説明は、各部材の回転に着目して行ったが、実際にはトルクを含む動力がモータ部Aから駆動輪に伝達される。したがって、上述のように減速された動力は高トルクに変換されたものとなっている。 In addition, although description of the action | operation in said embodiment was performed paying attention to rotation of each member, the motive power containing a torque is actually transmitted from the motor part A to a driving wheel. Therefore, the power decelerated as described above is converted into high torque.
また、上記の実施形態における作動の説明では、モータ部Aに電力を供給してモータ部Aを駆動させ、モータ部Aからの動力を駆動輪14に伝達させたが、これとは逆に、車両が減速したり坂を下ったりするようなときは、駆動輪14側からの動力を減速部Bで高回転低トルクの回転に変換してモータ部Aに伝達し、モータ部Aで発電しても良い。さらに、ここで発電した電力は、バッテリーに蓄電しておき、後でモータ部Aを駆動させたり、車両に備えられた他の電動機器等の作動に用いてもよい。
Further, in the description of the operation in the above embodiment, power is supplied to the motor unit A to drive the motor unit A, and the power from the motor unit A is transmitted to the
さらに、上記の実施形態の構成にブレーキを加えることもできる。例えば、図1の構成において、ロータ24の図中右側の空間に、ロータ24と一体的に回転する回転部材と、ケーシング22に回転不能にかつ軸方向に移動可能なピストンと、このピストンを作動させるシリンダとを配置して、車両停止時にピストンと回転部材とを嵌合させてロータ24をロックするものとするパーキングブレーキであってもよい。
Further, a brake can be added to the configuration of the above embodiment. For example, in the configuration of FIG. 1, in the space on the right side of the
または、ロータ24と一体的に回転する回転部材の一部に形成されたフランジおよびケーシング22側に設置された摩擦板をケーシング22側に設置されたシリンダで挟むディスクブレーキであってもよい。さらに、この回転部材の一部にドラムを形成すると共に、ケーシング22側にブレーキシューを固定し、摩擦係合およびセルフエンゲージ作用で回転部材をロックするドラムブレーキを用いることができる。
Alternatively, it may be a disc brake in which a flange formed on a part of a rotating member that rotates integrally with the
上記の実施形態において、車輪ハブ軸受33の外側軌道面33a,33bを外方部材22aに形成し、内側軌道面33c,33dを車輪側回転部材28および車輪ハブ32に形成した例を示したが、これに限ることなく、任意の形態とすることができる。例えば、ケーシングに嵌合する外輪に外側軌道面を形成し、車輪側回転部材または車輪ハブに嵌合する内輪に内側軌道面を設けてもよい。
In the above embodiment, the
また、上記の実施形態において、車輪側回転部材28と車輪ハブ32とは、拡径加締めによって固定連結した例を示したが、これに限ることなく、任意の方法で両者を固定することとしてもよい。
In the above embodiment, the wheel-
また、上記の実施形態において、車輪ハブ軸受33には、アンギュラ玉軸受を採用した例を示したが、これに限ることなく、例えば、すべり軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、針状ころ軸受、自動調心ころ軸受、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、4点接触玉軸受等、転動体がころであるか玉であるかを問わず、すべり軸受であるか転がり軸受であるかを問わず、さらには複列か単列かを問わず、あらゆる軸受を適用することができる。また、その他の場所に配置される軸受についても、同様に任意の形態の軸受を採用することができる。 In the above-described embodiment, an example in which an angular ball bearing is adopted as the wheel hub bearing 33 has been shown. However, the present invention is not limited to this, and for example, a plain bearing, a cylindrical roller bearing, a tapered roller bearing, and a needle roller bearing. Spherical roller bearings, deep groove ball bearings, angular contact ball bearings, 4-point contact ball bearings, etc., regardless of whether the rolling element is a roller or a ball, whether it is a plain bearing or a rolling bearing In addition, any bearing can be applied regardless of whether it is a double row or a single row. Similarly, any type of bearing can be adopted for bearings arranged in other locations.
また、上記の実施形態においては、モータ部Aにアキシアルギャップモータを採用した例を示したが、これに限ることなく、任意の構成のモータを適用可能である。例えばケーシングに固定されるステータと、ステータの内側に径方向の隙間を空けて対向する位置に配置されるロータとを備えるラジアルギャップモータであってもよい。 In the above-described embodiment, an example in which an axial gap motor is employed for the motor unit A has been described. However, the present invention is not limited to this, and a motor having an arbitrary configuration can be applied. For example, it may be a radial gap motor including a stator fixed to the casing and a rotor disposed at a position facing the stator with a radial gap inside.
さらに、図5に示した電気自動車11は、後輪14を駆動輪とした例を示したが、これに限ることなく、前輪13を駆動輪としてもよく、4輪駆動車であってもよい。なお、本明細書中で「電気自動車」とは、電力から駆動力を得る全ての自動車を含む概念であり、例えば、ハイブリッドカー等をも含むものとして理解すべきである。
Furthermore, although the electric vehicle 11 shown in FIG. 5 showed the example which used the
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to the thing of embodiment shown in figure. Various modifications and variations can be made to the illustrated embodiment within the same range or equivalent range as the present invention.
11 電気自動車、12 シャーシ、12a ホイールハウジング、12b 懸架装置、13 前輪、14 後輪、15,21 インホイールモータ駆動装置、22 ケーシング、22a 外方部材、23 ステータ、24 ロータ、24a,28a,32b フランジ部、24b,28b,32a 中空部、25 モータ側回転部材、25a,25b 偏心部、26a,26b 曲線板、27 外ピン、27a,31a 針状ころ軸受、28 車輪側回転部材、29 カウンタウェイト、30a,30b 貫通孔、31 内ピン、32d,33g,34,36 密封部材、33 車輪ハブ軸受、33a 第1外側軌道面、33b 第2外側軌道面、33c 第1内側軌道面、33d 第2内側軌道面、33e,39c 玉、33f 保持器、35,37,38,39,41 転がり軸受、39a 内輪、39b 外輪、22b ボルト、40 塑性結合部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Electric vehicle, 12 Chassis, 12a Wheel housing, 12b Suspension device, 13 Front wheel, 14 Rear wheel, 15, 21 In-wheel motor drive device, 22 Casing, 22a Outer member, 23 Stator, 24 Rotor, 24a, 28a, 32b Flange portion, 24b, 28b, 32a hollow portion, 25 motor side rotating member, 25a, 25b eccentric portion, 26a, 26b curved plate, 27 outer pin, 27a, 31a needle roller bearing, 28 wheel side rotating member, 29
Claims (3)
モータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、
前記モータ側回転部材の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部と、
前記車輪側回転部材に固定連結される車輪ハブと、
前記車輪ハブを前記ケーシングに対して回転自在に支持する車輪ハブ軸受とを備え、
前記車輪ハブ軸受は、セラミックスで形成された複数の転動体を有する転がり軸受である、インホイールモータ駆動装置。 A casing,
A motor unit for rotationally driving the motor side rotating member;
A speed reducer that decelerates the rotation of the motor side rotating member and transmits it to the wheel side rotating member;
A wheel hub fixedly connected to the wheel-side rotating member;
A wheel hub bearing that rotatably supports the wheel hub with respect to the casing;
The wheel hub bearing is an in-wheel motor drive device which is a rolling bearing having a plurality of rolling elements formed of ceramics.
アウトボード側の前記軌道面に配置される複数の転動体のPCDをd1、インボード側の前記軌道面に配置される複数の前記転動体のPCDをd2とすると、
d1>d2を満たす、請求項1に記載のインホイールモータ駆動装置。 The wheel hub bearing is a double row rolling bearing having a double row raceway surface,
When the PCD of the plurality of rolling elements arranged on the raceway surface on the outboard side is d 1 and the PCD of the plurality of rolling elements arranged on the raceway surface on the inboard side is d 2 ,
satisfy d 1> d 2, in-wheel motor drive device according to claim 1.
前記減速部は、
前記偏心部に回転自在に保持されて、前記モータ側回転部材の回転に伴ってその回転軸心を中心とする公転運動を行う公転部材と、
前記ケーシング固定されて、前記公転部材の外周部に係合して公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、
前記公転部材の自転運動を、前記モータ側回転部材の回転軸心を中心とする回転運動に変換して前記車輪側回転部材に伝達する運動変換機構とを含む、請求項1または2に記載のインホイールモータ駆動装置。
The motor side rotating member has an eccentric part,
The deceleration part is
A revolving member that is rotatably held by the eccentric part and performs a revolving motion around its rotational axis as the motor-side rotating member rotates.
An outer periphery engaging member that is fixed to the casing and engages with an outer peripheral portion of the revolving member to cause rotation of the revolving member;
The motion conversion mechanism according to claim 1, further comprising: a rotation conversion mechanism that converts a rotation motion of the revolution member into a rotation motion centered on a rotation axis of the motor side rotation member and transmits the rotation motion to the wheel side rotation member. In-wheel motor drive device.
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