JP2008309264A - Cycloid reduction gear and in-wheel motor drive device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サイクロイド減速機、およびサイクロイド減速機を採用したインホイールモータ駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a cycloid reducer and an in-wheel motor drive device employing a cycloid reducer.
従来のインホイールモータ駆動装置101は、例えば、特開2006−258289号公報(特許文献1)に記載されている。図9を参照して、インホイールモータ駆動装置101は、車体に取り付けられるケーシング102の内部に駆動力を発生させるモータ部103と、車輪に接続される車輪ハブ軸受部104と、モータ部103の回転を減速して車輪ハブ軸受部104に伝達する減速部105とを備える。
A conventional in-wheel
上記構成のインホイールモータ駆動装置101において、装置のコンパクト化の観点からモータ部103には低トルクで高回転のモータが採用される。一方、車輪ハブ軸受部104には、車輪を駆動するために大きなトルクが必要となる。そこで、減速部105には、コンパクトで高い減速比が得られるサイクロイド減速機が採用されることがある。
In the in-wheel
また、従来のサイクロイド減速機を適用した減速部105は、偏心部106a,106bを有するモータ側回転部材106と、偏心部106a,106bに配置される曲線板107a,107bと、曲線板107a,107bをモータ側回転部材106に対して回転自在に支持する転がり軸受111と、曲線板107a,107bの外周面に係合して曲線板107a,107bに自転運動を生じさせる複数の外ピン108と、曲線板107a,107bの自転運動を車輪側回転部材110に伝達する複数の内ピン109とを含む。
上記構成のインホイールモータ駆動装置101において、 曲線板107a,107bと外ピン108との間、および曲線板107a,107bと内ピン109との間の接触抵抗を低減するために、外ピン108および内ピン109の曲線板107a,107bに当接する位置には転がり軸受108a,109aが取り付けられている。
In the in-wheel
ここで、外ピン108および内ピン109の数は、サイクロイド減速機の減速比によって決定される。つまり、高減速比のサイクロイド減速機を採用する程、多数の転がり軸受108a,109aが必要となる。これは、インホイールモータ駆動装置101の製品コストの増大の原因となる。
Here, the number of
そこで、この発明の目的は、低コストでトルク損失の少ないサイクロイド減速機、およびこのようなサイクロイド減速機を採用したインホイールモータ駆動装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a cycloid reduction gear with low torque loss and a low torque loss, and an in-wheel motor drive device employing such a cycloid reduction gear.
この発明に係るサイクロイド減速機は、ケーシングと、偏心部を有する入力軸と、偏心部を挿通する貫通孔を有し、入力軸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、ケーシングに保持され、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、出力軸に設けられた内ピン、公転部材に形成され、内ピンの外径より所定分だけ径が大きく内ピンを受け入れる穴、および穴の内壁面に当接する位置で内ピンに嵌合する円筒部材を有し、公転部材の自転運動を入力軸の回転軸心を中心とする回転運動に変換して出力軸に伝達する運動変換機構とを備える。そして、内ピンと円筒部材とは、所定のラジアル隙間を設けて嵌合し、内ピンの外径面および円筒部材の内径面のうちのいずれか一方に動圧溝が形成されて動圧軸受を構成する。 The cycloid reducer according to the present invention has a casing, an input shaft having an eccentric portion, and a through-hole through which the eccentric portion is inserted, and performs a revolving motion around the rotational axis as the input shaft rotates. Revolving member, formed on outer ring engaging member that is held by casing and engages with outer peripheral portion of revolving member to cause revolving motion of revolving member, inner pin provided on output shaft, revolving member, inner pin A hole that is larger in diameter than the outer diameter of the inner pin to receive the inner pin, and a cylindrical member that fits the inner pin at a position that contacts the inner wall surface of the hole. And a motion conversion mechanism that converts the motion into a rotational motion centered on the shaft and transmits it to the output shaft. The inner pin and the cylindrical member are fitted with a predetermined radial gap, and a dynamic pressure groove is formed on one of the outer diameter surface of the inner pin and the inner diameter surface of the cylindrical member. Constitute.
動圧軸受は回転時に内ピンと円筒部材とが非接触となるので、摩擦抵抗を低減することができる。また、動圧軸受は転がり軸受と比較して安価である。その結果、低コストでトルク損失の少ないサイクロイド減速機を得ることができる。 Since the inner pin and the cylindrical member are not in contact with each other when the dynamic pressure bearing rotates, the frictional resistance can be reduced. In addition, the hydrodynamic bearing is less expensive than the rolling bearing. As a result, a cycloid reduction gear with low torque loss and low torque can be obtained.
一実施形態として、外周係合部材は、ケーシングに固定される外ピン、および公転部材の外周部に当接する位置で前記外ピンに嵌合する円筒部材を有する。そして、外ピンと円筒部材とは、所定のラジアル隙間を設けて嵌合し、外ピンの外径面および円筒部材の内径面のうちのいずれか一方に動圧溝が形成されて動圧軸受を構成する。 As one embodiment, the outer peripheral engagement member has an outer pin fixed to the casing, and a cylindrical member fitted to the outer pin at a position in contact with the outer peripheral portion of the revolution member. The outer pin and the cylindrical member are fitted with a predetermined radial gap, and a dynamic pressure groove is formed on one of the outer diameter surface of the outer pin and the inner diameter surface of the cylindrical member. Constitute.
他の実施形態として、外周係合部材は、公転部材の外周部に係合する外ピン、およびケーシングに固定されると共に内径面に外ピンを受け入れる円筒部材を有する。そして、外ピンと円筒部材とは、所定のラジアル隙間を設けて嵌合し、外ピンの外径面および円筒部材の内径面のうちのいずれか一方に動圧溝が形成されて動圧軸受を構成する。 As another embodiment, the outer peripheral engagement member has an outer pin that engages with the outer peripheral portion of the revolution member, and a cylindrical member that is fixed to the casing and receives the outer pin on the inner diameter surface. The outer pin and the cylindrical member are fitted with a predetermined radial gap, and a dynamic pressure groove is formed on one of the outer diameter surface of the outer pin and the inner diameter surface of the cylindrical member. Constitute.
上記のいずれかの方法で外ピンにも動圧軸受を設けることにより、さらに低コストでトルク損失の少ないサイクロイド減速機を得ることができる。 By providing a dynamic pressure bearing on the outer pin by any one of the methods described above, a cycloid reduction gear with a lower cost and less torque loss can be obtained.
好ましくは、動圧溝は転造加工によって形成される。さらに好ましくは、円筒部材は、粉末冶金によって形成された焼結合金である。これらの製造方法を採用することにより、さらに製造コストを低減することができる。 Preferably, the dynamic pressure groove is formed by rolling. More preferably, the cylindrical member is a sintered alloy formed by powder metallurgy. By adopting these manufacturing methods, manufacturing costs can be further reduced.
この発明に係るインホイールモータ駆動装置は、入力軸としての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出力軸としての車輪側回転部材に伝達する上記のいずれかのサイクロイド減速機と、車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブとを備える。上記構成のサイクロイド減速機を採用することにより、信頼性の高いインホイールモータ駆動装置を得ることができる。 The in-wheel motor drive device according to the present invention includes a motor unit that rotationally drives a motor-side rotating member as an input shaft, and the motor-side rotating member that decelerates the rotation and transmits the rotation to the wheel-side rotating member as an output shaft. One of the cycloid reduction gears and a wheel hub fixedly connected to the wheel-side rotating member are provided. By adopting the cycloid reducer having the above configuration, a highly reliable in-wheel motor drive device can be obtained.
この発明によれば、内ピンおよび外ピンのうちの少なくともいずれか一方に動圧軸受を形成することによって、低コストでトルク損失の少ないサイクロイド減速機を得ることができる。また、このようなサイクロイド減速機を採用することによって、信頼性の高いインホイールモータ駆動装置を得ることができる。 According to the present invention, a cycloid reduction gear with low torque loss and low torque loss can be obtained by forming a hydrodynamic bearing on at least one of the inner pin and the outer pin. In addition, by adopting such a cycloid reducer, a highly reliable in-wheel motor drive device can be obtained.
図7および図8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を採用した電気自動車11について説明する。なお、図7は電気自動車11の概略図、図8は電気自動車11を後方から見た概略図である。
With reference to FIG. 7 and FIG. 8, the
図7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21とを備える。図8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. 7, an
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21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
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21の小型化が求められる。そこで、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
図1〜図3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説明する。なお、図1はインホイールモータ駆動装置の概略断面図、図2は図1のII−IIにおける断面図、図3は偏心部25a,25b周辺の拡大図である。
With reference to FIGS. 1-3, the in-wheel motor drive device which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated. 1 is a schematic cross-sectional view of the in-wheel motor drive device, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view around the
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7および図8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とを備えるラジ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39が設けられている。
The motor part 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、転がり軸受34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との間には、減速部Bに封入された潤滑剤のモータ部Aへの侵入を防止するために密封部材35が設けられている。
The
モータ側回転部材25は、モータ部Aの駆動力を減速部Bに伝達するためにモータ部Aから減速部B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36a,36b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、ケーシング22上の固定位置に保持され、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。また、減速部Bには、減速部Bに潤滑油を供給する減速部潤滑機構が設けられている。
The deceleration part B is held at a fixed position on the
車輪側回転部材28は、フランジ部28aと軸部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を固定する穴が形成されている。
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に嵌合する。
Referring to FIG. 2, the
曲線板26aは、転がり軸受41によって偏心部25aに対して回転自在に支持されている。図3を参照して、この転がり軸受41は、偏心部25aの外径面に嵌合し、その外径面に内側軌道面42aを有する内輪部材42と、曲線板26aの貫通孔30bの内径面に直接形成された外側軌道面43と、内側軌道面42aおよび外側軌道面43の間に配置される複数の円筒ころ44と、隣接する円筒ころ44の間隔を保持する保持器(図示省略)とを備える円筒ころ軸受である。
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設けられる。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、外ピン27は、曲線板26a,26bと当接する位置に円筒部材27aを有し、外ピン27と円筒部材27aとで動圧軸受を構成している。
The outer pins 27 are provided 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不釣合い慣性偶力を打ち消すために、各偏心部25a,25bに隣接する位置に偏心部と180°位相を変えて配置される。
The
ここで、図3を参照して、2枚の曲線板26a,26b間の中心点をGとすると、図3の中心点Gの右側について、中心点Gと曲線板26aの中心との距離をL1、曲線板26a、転がり軸受41および偏心部25aの質量の和をm1、曲線板26aの重心の回転軸心からの偏心量をε1とし、中心点Gとカウンタウェイト29との距離をL2、カウンタウェイト29の質量をm2、カウンタウェイト29の重心の回転軸心からの偏心量をε2とすると、L1×m1×ε1=L2×m2×ε2を満たす関係となっている。また、図3の中心点Gの左側の曲線板26bとカウンタウェイト29との間にも同様の関係が成立する。
Here, referring to FIG. 3, if the center point between the two
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、車輪側回転部材28に固定されている。また、内ピン31は、曲線板26a,26bと当接する位置に円筒部材31aを有し、内ピン31と円筒部材31aとで動圧軸受を構成している。
The motion conversion mechanism includes a plurality of
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(「円筒部材31aを含む最大外径」を指す。以下同じ。)より所定分大きく設定されている。
On the other hand, the through
減速部潤滑機構は、減速部Bに潤滑油を供給するものであって、潤滑油路25cと、潤滑油給油口25dと、潤滑油排出口22bと、循環油路22cとを備える。
The speed reduction unit lubrication mechanism supplies lubricating oil to the speed reduction unit B, and includes a lubricating
潤滑油路25cは、モータ側回転部材25の内部を軸線方向に延びている。この潤滑油路25cには、潤滑油の流れる方向(図1中の右から左方向)に向かって断面積が増加する拡径部25eが設けられている。また、潤滑油路25cは、モータ側回転部材25を軸方向に貫通する貫通孔であって、潤滑油供給口25dとの接続部分よりさらに下流(図1中の左端)に鋼球25fを圧入して潤滑油の漏洩を防止している。
The lubricating
潤滑油供給口25dは、潤滑油路25cからモータ側回転部材25の外径面に向かって延びている。なお、この実施形態において、潤滑油供給口25dは偏心部25a,25bに設けられている。
The lubricating
拡径部25eは、潤滑油供給口25dとの接続部分より上流側、より具体的には潤滑油路25cの入口に配置されている。また、この実施形態における拡径部25eの壁面は、モータ側回転部材25の上流(循環油路22cに近い側)から下流に向かって拡がるテーパ形状であって、テーパ角度は特に限定されない。
The
また、図2を参照して、減速部Bの位置におけるケーシング22の少なくとも1箇所には、減速部B内部の潤滑油を排出する潤滑油排出口22bが設けられている。さらに、この潤滑油排出口22bから排出された潤滑油は、潤滑油排出口22bと潤滑油路25cとを接続する循環油路22cを経由して潤滑油路25cに還流する。
In addition, referring to FIG. 2, at least one portion of
上記構成の減速部Bにおける潤滑油の流れを説明する。まず、潤滑油は、潤滑油路25cの入口に設けられた拡径部25eに沿って遠心力により潤滑油路25cの下流方向(図1中の左側)に送り込まれる。さらに、潤滑油路25cを流れる潤滑油は、モータ側回転部材25の回転に伴う遠心力によって潤滑油供給口25dおよび内輪部材42を貫通する開口部42bから流出する。
The flow of the lubricating oil in the deceleration portion B having the above configuration will be described. First, the lubricating oil is sent in the downstream direction (left side in FIG. 1) of the lubricating
減速部B内部の潤滑油にはさらに遠心力が作用するので、内側軌道面42a、外側軌道面43、曲線板26a,26bと内ピン31との当接部分、および曲線板26a,26bと外ピン27との当接部分等を潤滑しながら径方向外側に移動する。
Since centrifugal force further acts on the lubricating oil inside the speed reduction portion B, the
そして、ケーシング22の内壁面に到達した潤滑油は、潤滑油排出口22bから減速部Bの外部へ排出され、循環油路22cを経由して潤滑油路25cに還流する。ここで、減速部B内部の潤滑油には、曲線板26a,26bの自転方向と同一方向への流れが形成されている。循環油路22cを通過する潤滑油は、この流れの慣性力によって潤滑油路25cに到達するので、潤滑油を循環させるためのオイルポンプ等を省略することができる。
Then, the lubricating oil that has reached the inner wall surface of the
このように、モータ側回転部材25から減速部Bに潤滑油を供給することにより、モータ側回転部材25周辺の潤滑油量不足を解消することができる。また、潤滑油排出口22bから潤滑油を排出することによって、攪拌抵抗を抑えて減速部Bのトルク損失を低減することができる。さらに、潤滑油を循環させるためのオイルポンプ等を省略することで、インホイールモータ駆動装置21の軽量化にも寄与する。
In this way, by supplying the lubricating oil from the motor
図4を参照して、内ピン31に形成された動圧軸受を詳しく説明する。まず、円筒部材31aは、曲線板26a,26bの貫通孔30bの内壁面に当接する位置で内ピン31に嵌合する。また、内ピン31と円筒部材31aとの間には所定のラジアル隙間が設けられている。そして、曲線板26a,26bの自転運動に伴って円筒部材31aが内ピン31の周りを回転する。
The hydrodynamic bearing formed on the
内ピン31の外径面には、へリングボーン形状の動圧溝31bが形成されている。この実施形態においては、円筒部材31aが一方方向(図4の右側から見て反時計回り)に回転したときのみ動圧が発生するように動圧溝31bを形成している。
A herringbone-shaped
なお、円筒部材31aは、例えば、粉末冶金法によって形成することができる。粉末冶金法とは、まず、金属粉末を金型内で圧縮して所定形状の圧粉体を成形する。次に、焼結炉中で融点以下の温度に加熱して焼結合金を得る方法を指す。また、動圧溝31bは、例えば、転造加工によって形成することができる。
The
また、円筒部材31aの両端部には、円筒部材31aの軸方向へのずれを防止するためのスラスト板31cが設けられている。このスラスト板31cの少なくとも1箇所には、内ピン31と円筒部材31aとの間に潤滑油を供給するための潤滑油進入口31dが設けられている。したがって、内ピン31と円筒部材31aとの間のラジアル隙間は外部から潤滑油が供給される。
Moreover, the
上記構成の動圧軸受において、曲線板26a,26bが停止、または極低速で回転している場合には、内ピン31および円筒部材31aの間に十分な動圧が発生せず、円筒部材31aは内ピン31に接触しながら回転する。
In the dynamic pressure bearing having the above configuration, when the
一方、曲線板26a,26bがある程度以上の速度で回転すると、動圧溝31bと潤滑油との相互作用によって内ピン31および円筒部材31aの間に動圧が発生する。その結果、円筒部材31aは内ピン31と接触せずに回転することができる。
On the other hand, when the
これにより、内ピン31と円筒部材31aとの摩擦抵抗を低減することができる。また、転造加工によって動圧溝31bを形成することによって、製造コストを低減することができる。その結果、低コストでトルク損失の少ない減速部Bを得ることができる。
Thereby, the frictional resistance between the
なお、一般的に電気自動車11は後退する場合より前進する場合のほうが高速となるので、上記の実施形態における動圧溝31bは、電気自動車11を前進させる方向に回転したときに動圧が発生するように形成するのが望ましい。
In general, since the
また、上記の実施形態においては、スラスト板31cに潤滑油進入口31dを設けて、内ピン31および円筒部材31aの間に潤滑油を供給する例を示したが、これに限ることなく、内ピン31の軸心に沿って延びる潤滑油路と、潤滑油路から内ピン31の外径面に延びる潤滑油供給口とを形成し、これらによって内ピン31と円筒部材31aとの間に潤滑油を供給してもよい。
In the above-described embodiment, an example has been described in which the
また、上記の実施形態においては、内ピン31の外径面に動圧溝31bを形成した例を示したが、これに限ることなく、内ピン31の外径面および円筒部材31aの内径面のうちの少なくとも一方に動圧溝を設ければよい。また、動圧溝31bは、へリングボーン形状に限らず、内ピン31と円筒部材31aとの間に動圧を生じさせることのできるあらゆる形状を採用することができる。
In the above embodiment, the example in which the
さらに、動圧軸受は外ピン27にも形成されているが、上記の内容と共通するので、説明は省略する。また、上記の実施形態においては、外ピン27および内ピン31の両方に動圧軸受を形成した例を示したが、これに限ることなく、外ピン27および内ピン31のうちの少なくともいずれか一方に動圧軸受を設ければ、この発明の効果を得ることができる。
Further, although the hydrodynamic bearing is also formed on the
なお、図5に示すように、円筒部材41aが一方方向および他方方向のどちらに回転した場合でも内ピン41と円筒部材41aとの間に動圧が発生するようにしてもよい。図5を参照して、内ピン41の外径面には、円筒部材41aの一方方向(図5の右側から見て反時計回り)への回転によって動圧を生じさせる第1の動圧溝41bと、円筒部材41aの他方方向(図5の右側から見て時計回り)への回転によって動圧を生じさせる第2の動圧溝41cとが形成されている。
As shown in FIG. 5, a dynamic pressure may be generated between the
図5に示す内ピン41は、インホイールモータ駆動装置21が前進回転および後退回転のどちらもある程度高速で回転するような用途に使用される場合に有利な効果を奏する。さらには、図4に示すような内ピン31は、インホイールモータ駆動装置21の組立時に取付け方向を確認する必要がある。一方、図5に示すような内ピン41は、取付け方向を意識する必要がないので、組立時のミスに伴うトラブルを有効に防止することができる。
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。フランジ部32bにはボルト32cによって駆動輪14が固定連結される。また、車輪側回転部材28と車輪ハブ32とはボルト32dによって結合されている。
The wheel hub bearing portion C includes a wheel hub 32 fixedly connected to the wheel-
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が車輪ハブ32に嵌合固定された内輪部材33h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、および第2外側軌道面33bと第2内側軌道面33dとの間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グリース等の潤滑剤の漏洩や、外部からの塵埃の混入を防止する密封部材33gとを含む。
The wheel hub bearing 33 is a double-row angular ball bearing that employs balls 33e as rolling elements. As the raceway surfaces of the balls 33e, a first
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、永久磁石または磁性体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の内壁面と当接する。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を介して車輪ハブ軸受部C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-
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21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に当接する位置に動圧軸受を設けたことにより、摩擦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 speed reduction ratio without using a multi-stage configuration, the in-wheel
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
次に、図6を参照して、インホイールモータ駆動装置21の他の実施形態を説明する。なお、図1〜図3との共通点の説明は省略し、相違点を中心に説明する。
Next, another embodiment of the in-wheel
図6に示す実施形態における外ピン42は、中央部に相対的に直径の大きい大径部42aと、両端部に相対的に直径の小さい小径部42bとを含む棒状部材である。大径部42aは、曲線板26a,26bと接触する位置に配置され、両者は直接接触する。小径部42bは、ケーシング22に固定された円筒部材42cに嵌合している。
The
より具体的には、円筒部材42cはケーシング22に嵌合固定されている。また、小径部42bと円筒部材42cとは所定のラジアル隙間を設けて嵌合している。さらに、小径部52bの外径面には動圧溝42dが設けられている。なお、この実施形態における動圧溝42dは、樹脂成形としてもよい。
More specifically, the
すなわち、小径部42bと円筒部材42cとで動圧軸受を構成している。上記構成の外ピン42は、円筒部材42cと非接触の状態で回転することができる。その結果、外ピン42の曲線板26a,26bとの係合による接触抵抗を低減することができる。
That is, the
なお、この実施形態における動圧軸受は、円筒部材42cが固定され、外ピン42が回転することを除いて、図4および図5を用いて説明した動圧軸受と共通するので、詳しい説明は省略する。
The hydrodynamic bearing in this embodiment is the same as the hydrodynamic bearing described with reference to FIGS. 4 and 5 except that the
なお、上記の実施形態においては、インホイールモータ駆動装置21の外側を通る循環油路22cの例を示したが、これに限ることなく、例えば、ケーシング22の内部に循環油路を設けてもよい。この場合、ケーシング22の剛性の観点から循環油路をあまり大きくすることができないので、必要な送油量を確保するためには複数本の循環油路を設けるのが望ましい。
In the above embodiment, an example of the circulating
また、上記の実施形態においては、潤滑油供給口25dを偏心部25a,25bに設けた例を示したが、これに限ることなく、モータ側回転部材25の任意の位置に設けることができる。ただし、転がり軸受41に安定して潤滑油を供給する観点からは、潤滑油供給口25dは偏心部25a,25bに設けるのが望ましい。
Further, in the above-described embodiment, the example in which the lubricating
また、上記の実施形態においては、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。
Further, in the above 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、車輪側回転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
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、ケーシング22を軸方向に延長してロータ24の図中右側に空間を形成し、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, 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
また、上記の実施形態において、曲線板26a,26bを支持する軸受として円筒ころ軸受の例を示したが、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、すべり軸受であるか転がり軸受であるかを問わず、転動体がころであるか玉であるかを問わず、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 embodiment, an example of a cylindrical roller bearing is shown as a bearing for supporting the
ただし、深溝玉軸受は、円筒ころ軸受と比較して許容限界回転数は高い反面、負荷容量が低い。そのため、必要な負荷容量を得るためには、大型の深溝玉軸受を採用しなければならない。したがって、インホイールモータ駆動装置21のコンパクト化の観点からは、転がり軸受41には円筒ころ軸受が好適である。
However, the deep groove ball bearing has a higher allowable limit speed than the cylindrical roller bearing, but has a low load capacity. Therefore, in order to obtain a necessary load capacity, a large deep groove ball bearing must be employed. Therefore, from the viewpoint of making the in-wheel
また、上記の各実施形態においては、モータ部Aにラジ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とを備えるアキシアルギャップモータであってもよい。 In each of the above-described embodiments, an example in which a radial gap motor is adopted as 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 an axial gap motor including a stator fixed to the casing and a rotor disposed at a position facing the inner side of the stator with an axial gap.
さらに、図7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
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、21,101 インホイールモータ駆動装置、22,102 ケーシング、22a 外方部材、22b 潤滑油排出口、22c 循環油路、23 ステータ、24 ロータ、24a ロータ部、28a,32b フランジ部、24b,32a 中空部、28b 軸部、25,106 モータ側回転部材、25a,25b,106a,106b 偏心部、25c 潤滑油路、25d 潤滑油供給口、25e 拡径部、25f 鋼球、26a,26b,107a,107b 曲線板、27,42,108 外ピン、27a,31a,41a,42c 円筒部材、28,110 車輪側回転部材、29 カウンタウェイト、30a,30b 貫通孔、31,41,109 内ピン、27b,31b,41b,41c,42d 動圧溝、42a 大径部、42b 小径部、32 車輪ハブ、32c,32d ボルト、33g,35,39 密封部材、33 車輪ハブ軸受、33a,33b 外側軌道面、33c,33d 内側軌道面、33e 玉、33f 保持器、33h 内輪部材、34,36a,36b,108a,109a,111 転がり軸受。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Electric vehicle, 12 Chassis, 12a Wheel housing, 12b Suspension device, 13 Front wheel, 14 Rear wheel, 21,101 In-wheel motor drive device, 22,102 Casing, 22a Outer member, 22b Lubricating oil discharge port, 22c Circulating oil Road, 23 Stator, 24 Rotor, 24a Rotor part, 28a, 32b Flange part, 24b, 32a Hollow part, 28b Shaft part, 25, 106 Motor side rotating member, 25a, 25b, 106a, 106b Eccentric part, 25c Lubricating oil path , 25d Lubricating oil supply port, 25e Expanded diameter part, 25f Steel ball, 26a, 26b, 107a, 107b Curved plate, 27, 42, 108 Outer pin, 27a, 31a, 41a, 42c Cylindrical member, 28, 110 Wheel side rotation Member, 29 counterweight, 30a, 30b through hole, 31 41, 109 Inner pin, 27b, 31b, 41b, 41c, 42d Dynamic pressure groove, 42a Large diameter portion, 42b Small diameter portion, 32 Wheel hub, 32c, 32d Bolt, 33g, 35, 39 Seal member, 33 Wheel hub bearing 33a, 33b Outer raceway surface, 33c, 33d Inner raceway surface, 33e Ball, 33f Cage, 33h Inner ring member, 34, 36a, 36b, 108a, 109a, 111 Rolling bearing.
Claims (6)
偏心部を有する入力軸と、
前記偏心部を挿通する貫通孔を有し、前記入力軸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、
前記ケーシングに保持され、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、
前記出力軸に設けられた内ピン、前記公転部材に形成され、前記内ピンの外径より所定分だけ径が大きく前記内ピンを受け入れる穴、および前記穴の内壁面に当接する位置で前記内ピンに嵌合する円筒部材を有し、前記公転部材の自転運動を前記入力軸の回転軸心を中心とする回転運動に変換して前記出力軸に伝達する運動変換機構とを備え、
前記内ピンと前記円筒部材とは、所定のラジアル隙間を設けて嵌合し、前記内ピンの外径面および前記円筒部材の内径面のうちのいずれか一方に動圧溝が形成されて動圧軸受を構成する、サイクロイド減速機。 A casing,
An input shaft having an eccentric portion;
A revolving member having a through-hole through which the eccentric portion is inserted, and performing a revolving motion around the rotation axis as the input shaft rotates;
An outer periphery engaging member that is held by the casing and engages with an outer peripheral portion of the revolving member to cause rotation of the revolving member;
An inner pin provided on the output shaft, formed on the revolving member, having a diameter larger than the outer diameter of the inner pin by a predetermined amount and receiving the inner pin, and the inner pin at a position in contact with the inner wall surface of the hole A cylindrical member that fits into the pin, and a motion conversion mechanism that converts the rotational motion of the revolving member into a rotational motion around the rotational axis of the input shaft and transmits the rotational motion to the output shaft,
The inner pin and the cylindrical member are fitted with a predetermined radial gap, and a dynamic pressure groove is formed on one of the outer diameter surface of the inner pin and the inner diameter surface of the cylindrical member. A cycloid reducer that constitutes a bearing.
前記外ピンと前記円筒部材とは、所定のラジアル隙間を設けて嵌合し、前記外ピンの外径面および前記円筒部材の内径面のうちのいずれか一方に動圧溝が形成されて動圧軸受を構成する、請求項1に記載のサイクロイド減速機。 The outer periphery engaging member has an outer pin fixed to the casing, and a cylindrical member fitted to the outer pin at a position in contact with the outer periphery of the revolving member,
The outer pin and the cylindrical member are fitted with a predetermined radial gap, and a dynamic pressure groove is formed on one of the outer diameter surface of the outer pin and the inner diameter surface of the cylindrical member. The cycloid reducer according to claim 1, comprising a bearing.
前記外ピンと前記円筒部材とは、所定のラジアル隙間を設けて嵌合し、前記外ピンの外径面および前記円筒部材の内径面のうちのいずれか一方に動圧溝が形成されて動圧軸受を構成する、請求項1に記載のサイクロイド減速機。 The outer peripheral engagement member has an outer pin that engages with an outer peripheral portion of the revolving member, and a cylindrical member that is fixed to the casing and receives the outer pin on an inner diameter surface,
The outer pin and the cylindrical member are fitted with a predetermined radial gap, and a dynamic pressure groove is formed on one of the outer diameter surface of the outer pin and the inner diameter surface of the cylindrical member. The cycloid reducer according to claim 1, comprising a bearing.
前記モータ側回転部材の回転を減速して出力軸としての車輪側回転部材に伝達する請求項1〜5のいずれかに記載のサイクロイド減速機と、
前記車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブとを備える、インホイールモータ駆動装置。 A motor unit that rotationally drives a motor-side rotating member as an input shaft;
The cycloid reducer according to any one of claims 1 to 5, wherein the rotation of the motor side rotation member is decelerated and transmitted to a wheel side rotation member as an output shaft,
An in-wheel motor drive device comprising: a wheel hub fixedly connected to the wheel side rotation member.
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