JP2012006580A - インホイールモータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電動車両駆動装置10は、第1モータ11と、第2モータ12と、第1遊星歯車機構20と、第2遊星歯車機構30と、クラッチ装置40と、ホイール軸受50とを含む。第1遊星歯車機構20は、シングルピニオン式の遊星歯車装置である。第2遊星歯車機構30は、ダブルピニオン式の遊星歯車装置である。第1モータ11は、第1サンギア21及び第2サンギア31に連結される。第2モータ12は、第1リングギア24に連結される。クラッチ装置40は、第1キャリア23に連結される。第2キャリア33は、第2リングギア34に連結される。第2リングギア34は、ホイール軸受50に連結される。
【選択図】図1
Description
図1は、実施形態1の電動車両駆動装置の構成と、電動車両駆動装置が第1変速状態の時に回転力が伝わる経路とを示す説明図である。図1に示すように、インホイールモータである電動車両駆動装置10は、ケーシングGと、第1モータ11と、第2モータ12と、変速機構13と、ホイール軸受50とを含む。ケーシングGは、第1モータ11と、第2モータ12と、変速機構13とを収納する。第1モータ11は、第1回転力TAを出力できる。第2モータ12は、第2回転力TBを出力できる。変速機構13は、第1モータ11と連結される。これにより、変速機構13は、第1モータ11が作動すると、第1回転力TAが伝えられる(入力される)。なお、ここでいうモータの作動とは、モータに電力が供給されて出力軸が回転することをいう。また、変速機構13は、第2モータ12と連結される。これにより、変速機構13は、第2モータ12が作動すると、第2回転力TBが伝えられる(入力される)。そして、変速機構13は、ホイール軸受50と連結され、変速された回転力をホイール軸受50に伝える(出力する)。ホイール軸受50は、電動車両のホイールHが取り付けられる。
図11は、実施形態2の電動車両駆動装置の構成を示す説明図である。図11に示す実施形態2の電動車両駆動装置60は、実施形態1の電動車両駆動装置10と変速機構の構成が異なる。以下、実施形態1の電動車両駆動装置10が有する構成要素と同様の構成要素は、同一の符号を付して説明を省略する。電動車両駆動装置60は、変速機構63を含む。変速機構63は、第1モータ11と連結されて第1モータ11が出力した回転力が伝えられる(入力される)。また、変速機構63は、第2モータ12と連結されて第2モータ12が出力した回転力が伝えられる(入力される)。そして、変速機構63は、ホイール軸受50と連結され、変速された回転力をホイール軸受50に伝える(出力する)。ホイール軸受50は、電動車両のホイールHが取り付けられる。
図13は、実施形態3の電動車両駆動装置の断面図である。図13は、回転軸Rを含む平面で電動車両駆動装置を切断したときの断面を示すものである。図13に示すように、電動車両駆動装置100は、第1モータMo1及び第2モータMo2を含む。第1モータMo1は、第1回転力TAを出力できる。第2モータMo2は、第2回転力TBを出力できる。変速機構13は、第1モータMo1及び第2モータMo2と連結される。変速機構13は、実施形態1と同様の構成であるので、説明を省略する。なお、変速機構13に変えて、実施形態2の変速機構63を用いてもよい。変速機構13の第3ピニオンギア32bは、第2リングギア34と噛み合っている。第2リングギア34は、ホイール軸受102と連結される。第2リングギア34が回転すると、ホイール軸受102は回転する。
図14は、実施形態3の変形例1に係る電動車両駆動装置120の部分断面図である。図14は、電動車両駆動装置120の第1モータMo1及び第2モータMo2付近を示すものである。電動車両駆動装置120においては、ケーシング100Gの代わりに、ケーシング120Gが用いられている。ケーシング120Gは、第1ケーシング120G1と、第2ケーシング100G2と、第3ケーシング100G3とを含む。第1ケーシング120G1は、2つの部材を含んでいる。すなわち、第1モータステータ104及び第2モータステータ108を固定する筒状部(モータステータ固定部)と、第1レゾルバステータ及び第2レゾルバステータを固定する円盤部122(レゾルバステータ固定部)とは、別の部材として構成されている。本実施形態では、筒状部121が磁性体で形成され、円盤部122が非磁性体で構成されている。そのため、第1モータステータ104と第1レゾルバステータ105bとは、及び第2モータステータ108と第2レゾルバステータ109bとは、非磁性体部材である円盤部122を介して結合されていることになる。その結果、第1モータMo1又は第2モータMo2の磁束が、ケーシング120Gを通して第1レゾルバ105又は第2レゾルバ109に流れ込むことを低減することができ、第1レゾルバ105又は第2レゾルバ109の検出精度を向上させることができる。
図15は、実施形態3の変形例2に係る電動車両駆動装置の部分断面図である。図15は、電動車両駆動装置130の第1モータMo1及び第2モータMo2付近を示すものである。電動車両駆動装置130においては、第1モータステータ104及び第2モータステータ108を固定する筒状部131(モータステータ固定部)と第1レゾルバステータ105b及び第2レゾルバステータ109bを固定する円盤部132(レゾルバステータ固定部)とが一体となって第1ケーシング130G1を構成しており、第1ケーシング130G1は、磁性体により形成されている。磁性体とは、磁束を通しやすい性質を持つ物質であり、例えば強磁性体である。第1ケーシング130G1の円盤部132は、第1スペーサ133を介して第1レゾルバステータ105bを、第2スペーサ134を介して第2レゾルバステータ109bをケーシング130Gに固定している。第1スペーサ133及び第2スペーサ134は、非磁性体で形成されている。第1スペーサ133は第1レゾルバステータ105bと接し、第2スペーサ134は第2レゾルバステータ109bと接する。このように非磁性体で形成された第1スペーサ133を介して第1レゾルバステータ105bが、非磁性体で形成された第2スペーサ134を介して第2レゾルバステータ109bが円盤部132(レゾルバステータ固定部)に固定されることで、第1モータステータ104と第1レゾルバステータ105bとは、及び第2モータステータ108と第2レゾルバステータ109bとは、非磁性体部材である第1スペーサ133又は第2スペーサ134を介して結合されていることになる。その結果、第1モータMo1又は第2モータMo2の磁束が、ケーシング130Gを通して第1レゾルバ105又は第2レゾルバ109に流れ込むことを低減することができ、第1レゾルバ105又は第2レゾルバ109の検出精度を向上させることができる。また、ケーシング130G1を磁性体で形成することができるので、ケーシング130G1の材料の選択の幅が広がる。
図16は、実施形態4に係る電動車両駆動装置153の部分断面図である。図16は、電動車両駆動装置153の回転軸Rを含む断面であり、ホイール軸受140付近を示すものである。以下の説明では、図13も参照されたい。本実施形態に係るホイール軸受140は、第1内輪141(第1の軸受内輪)と、第2内輪142(第2の軸受内輪)と、外輪143(軸受外輪)と含む。第1内輪141、第2内輪142及び外輪143は、筒状である。第1内輪141の径方向内側(回転軸R側)に第2内輪142が設けられる。第2内輪142は、第2遊星歯車機構30を覆うように設けられる。第1内輪141及び第2内輪142の径方向外側に、第1内輪141及び第2内輪142を囲むようにして外輪143が設けられる。
図19は、実施形態5に係る電動車両駆動装置の断面図である。以下の説明では、図13も適宜参照されたい。電動車両駆動装置170のホイール軸受175には、第2リングギア171が固定されている。第2リングギア171は、第2リングギア34と同様の機能を果たしており、第3ピニオンギア32bと噛み合っている。図20は、実施形態5に係る第2リングギア171の斜視図である。第2リングギア171は、はす歯歯車である。第2リングギア171を、はす歯歯車として構成することで、平歯車として構成する場合と比較して、平歯車と同じ歯幅で許容伝達トルクを増すことができる。第2リングギア171は、第2内輪172とは別体として形成されている。はす歯歯車の歯形はねじれ角を有しているために、トルク伝達時にアキシャル荷重が生じる。第2リングギア171と第2内輪172を別体として形成する場合は、アキシャル荷重を受けられる構造とする必要があるため、Cリングなどの単純な抜け止め部材を用いることができない。
11、Mo1 第1モータ
11a、104a 第1ステータコア
11b、104b 第1コイル
11c、104c 第1インシュレータ
11d、103 第1ロータ
11d1、103a 第1ロータコア
11d2、103c 第1マグネット
11e、106 第1モータ出力軸
11f、105 第1レゾルバ
12、Mo2 第2モータ
12a、108a 第2ステータコア
12b、108b 第2コイル
12c、108c 第2インシュレータ
12d、107 第2ロータ
12d1、107a 第2ロータコア
12d2、107c 第2マグネット
12f、109 第2レゾルバ
13、63 変速機構
14、64 サンギアシャフト
20、70 第1遊星歯車機構
21、71 第1サンギア
22、72 第1ピニオンギア
23、73 第1キャリア
24、74、147 第1リングギア
30、80 第2遊星歯車機構
31、81 第2サンギア
32a、82a 第2ピニオンギア
32b、82b 第3ピニオンギア
33、83 第2キャリア
34、84、171 第2リングギア
40、90 クラッチ装置
41 内輪
42 外輪
43 カム
44 ワイヤゲージ
45 ガータスプリング
50、102、140、175 ホイール軸受
50a、143 外輪(軸受外輪)
50b、141 第1内輪(第1の軸受内輪)
50c、142、172 第2内輪(第2の軸受内輪)
51 スタットボルト
52 ボルト
53 ショックアブソーバ取付部
53a 第1ボルト孔
53b 第2ボルト孔
54 第1セレーション
55 防水パネルコネクタ
56 第2セレーション
57 ロックナット
103b第1ロータディスク
104 第1モータステータ
105a 第1レゾルバロータ
105b 第1レゾルバステータ
107b 第2ロータディスク
108 第2モータステータ
109a 第2レゾルバロータ
109b 第2レゾルバステータ
110 磁気シールド部材(板状部材)
111、121、131 筒状部(モータステータ固定部)
112、122、132 円盤部(レゾルバステータ固定部)
133 第1スペーサ
134 第2スペーサ
149 ブレーキディスク
150 間隙
151 シール部
152 第1シールド部
158 開口部
160 第2シールド部
173 突起部
176 円筒部
177 ホイール取付部
178 凹部
179 凸部
182 環状凹部
184 キー部材
186 Cリング溝(第2の環状凹部)
190 Cリング
G、100G、120G、130G ケーシング
G1、100G1、120G1、130G1 第1ケーシング
G2、100G2 第2ケーシング
G3、100G3 第3ケーシング
G4 第4ケーシング
H ホイール
R 回転軸
Rp1 第1ピニオン回転軸
Rp2 第2ピニオン回転軸
Rp3 第3ピニオン回転軸
T1、T7、TA 第1回転力
T2、T8、TB 第2回転力
T3 循環回転力
T4 合成回転力
T5 第1分配回転力
T6 第2分配回転力
T9 合成回転力
Z1、Z4、Z5、Z7 歯数
Claims (25)
- 第1モータと、
第2モータと、
前記第1モータと連結される第1サンギアと、
前記第1サンギアと噛み合う第1ピニオンギアと、
前記第1ピニオンギアが自転できるように、かつ、前記第1ピニオンギアが前記第1サンギアを中心に公転できるように前記第1ピニオンギアを保持する第1キャリアと、
前記第1キャリアの回転を規制できるクラッチ装置と、
前記第1ピニオンギアと噛み合い、かつ、前記第2モータと連結される第1リングギアと、
前記第1モータと連結される第2サンギアと、
前記第2サンギアと噛み合う第2ピニオンギアと、
前記第2ピニオンギアと噛み合う第3ピニオンギアと、
前記第2ピニオンギア及び前記第3ピニオンギアがそれぞれ自転できるように、かつ、前記第2ピニオンギア及び前記第3ピニオンギアが前記第2サンギアを中心に公転できるように前記第2ピニオンギア及び前記第3ピニオンギアを保持すると共に、前記第1リングギアと連結される第2キャリアと、
前記第3ピニオンギアと噛み合い、かつ、電動車両のホイールと連結される第2リングギアと、
を含むことを特徴とするインホイールモータ。 - 第1モータと、
第2モータと、
前記第1モータと連結される第1サンギアと、
前記第1サンギアと噛み合う第1ピニオンギアと、
前記第1ピニオンギアが自転できるように、かつ、前記第1ピニオンギアが前記第1サンギアを中心に公転できるように前記第1ピニオンギアを保持する第1キャリアと、
前記第1ピニオンギアと噛み合い、かつ、電動車両のホイールと連結される第1リングギアと、
前記第1モータと連結される第2サンギアと、
前記第2サンギアと噛み合う第2ピニオンギアと、
前記第2ピニオンギアと噛み合う第3ピニオンギアと、
前記第2ピニオンギア及び前記第3ピニオンギアがそれぞれ自転できるように、かつ、前記第2ピニオンギア及び前記第3ピニオンギアが前記第2サンギアを中心に公転できるように前記第2ピニオンギア及び前記第3ピニオンギアを保持する第2キャリアと、
前記第2キャリアの回転を規制できるクラッチ装置と、
前記第3ピニオンギアと噛み合い、かつ、前記第1キャリアと連結され、かつ、前記第2モータと連結される第2リングギアと、
を含むことを特徴とするインホイールモータ。 - 前記第1モータの回転軸に直交する平面で前記第1モータのステータコアを切った断面形状と、前記第2モータの回転軸に直交する平面で前記第2モータのステータコアを切った断面形状とは、同一であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のインホイールモータ。
- 前記第1モータの回転軸方向における前記第1モータのステータコアの寸法と、前記第2モータの回転軸方向における前記第2モータのステータコアの寸法との比は、前記回転力比の82%以上118%以下であることを特徴とする請求項3に記載のインホイールモータ。
- 前記第1モータの回転軸に直交する平面で前記第1モータのロータコアを切った断面形状と、前記第2モータの回転軸に直交する平面で前記第2モータのロータコアを切った断面形状とは、同一であることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載のインホイールモータ。
- 前記第1モータの回転軸方向における前記第1モータのロータコアの寸法と、前記第2モータの回転軸方向における前記第2モータのロータコアの寸法との比は、前記回転力比の82%以上118%以下であることを特徴とする請求項5に記載のインホイールモータ。
- 前記クラッチ装置は、
第1部材と、
前記第1部材に対して回転できる第2部材と、
前記第2部材に第1方向の回転力が作用すると前記第1部材と前記第2部材との間で回転力を伝達し、前記第2部材に前記第1方向とは逆の第2方向の回転力が作用すると前記第1部材と前記第2部材との間で回転力を伝達しない係合部材と、
を含むワンウェイクラッチ装置であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のインホイールモータ。 - 前記第1方向は、前記電動車両を前進させるように前記第1モータが回転力を出力し、かつ、前記第2モータが作動していない際に前記第2部材が回転する方向であることを特徴とする請求項7に記載のインホイールモータ。
- 前記クラッチ装置は、カムクラッチ装置であることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載のインホイールモータ。
- 前記第1モータ及び前記第2モータはそれぞれ、
ロータコアと、
前記ロータコアの径方向外側に配置されるモータステータと、
前記ロータコアの径方向内側に配置されて前記ロータを支持するロータディスクと、
前記ロータディスクに固定されたレゾルバロータと前記レゾルバロータに対向するように配置されたレゾルバステータとを備えたレゾルバと、
を含み、前記ロータコアは磁性体であり前記ロータディスクは非磁性体であることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載のインホイールモータ。 - 前記ロータディスクは、オーステナイト系ステンレス、アルミニウム及び樹脂から選択される少なくとも一種により形成されていることを特徴とする請求項10に記載のインホイールモータ。
- 前記第1モータ及び前記第2モータのうち少なくとも一方は、前記レゾルバと前記ロータコア及び前記モータステータとを磁気的に遮蔽し、かつ磁性体で形成されて端部が前記モータステータと磁気的に通じる位置に配された板状部材をさらに含むことを特徴とする請求項10又は請求項11に記載のインホイールモータ。
- 前記レゾルバステータと前記モータステータとは、磁気的に遮断されていることを特徴とする請求項10から請求項12のいずれか一項に記載のインホイールモータ。
- 前記レゾルバステータと前記モータステータとは、非磁性体部材を介して結合されていることを特徴とする請求項13に記載のインホイールモータ。
- 前記モータステータを固定するモータステータ固定部と前記レゾルバステータを固定するレゾルバステータ固定部とを含み、前記モータステータ固定部及び前記レゾルバステータ固定部のうち少なくとも一方が、非磁性体であることを特徴とする請求項14に記載のインホイールモータ。
- 非磁性体で形成され前記レゾルバステータと接するスペーサと、前記スペーサを介して前記レゾルバステータを固定するレゾルバステータ固定部とを含むことを特徴とする請求項14に記載のインホイールモータ。
- 筒状の第1の軸受内輪と、前記第1の軸受内輪の径方向内側に設けられ、前記第2リングギアと一体になって前記第2リングギアと同軸で回転する第2の軸受内輪と、前記第1の軸受内輪及び前記第2の軸受内輪の径方向外側を囲む軸受外輪と、前記第1の軸受内輪及び前記第2の軸受内輪と前記軸受外輪との間に配置される複数の転動体と、前記第2の軸受内輪と前記軸受外輪との間隙を閉塞し、ブレーキディスクと対向するように配置されるシール部と、前記シール部と前記ブレーキディスクとの間に配置され前記軸受外輪のブレーキディスク側端部と前記シール部とを覆う第1シールド部と、を含むことを特徴とする請求項1に記載のインホイールモータ。
- 筒状の第1の軸受内輪と、前記第1の軸受内輪の径方向内側に設けられ、前記第1リングギアと一体になって前記第1リングギアと同軸で回転する第2の軸受内輪と、前記第1の軸受内輪及び前記第2の軸受内輪の径方向外側を囲む軸受外輪と、前記第1の軸受内輪及び前記第2の軸受内輪と前記軸受外輪との間に配置される複数の転動体と、前記第2の軸受内輪と前記軸受外輪との間隙を閉塞し、ブレーキディスクと対向するように配置されるシール部と、前記シール部と前記ブレーキディスクとの間に配置され前記軸受外輪のブレーキディスク側端部と前記シール部とを覆う第1シールド部と、を含むことを特徴とする請求項2に記載のインホイールモータ。
- 前記ブレーキディスクとは反対側の前記軸受外輪の端部と、前記第1の軸受内輪と前記軸受外輪との間に形成されブレーキディスクとは反対側に開放された開口部とを覆う第2シールド部を含むことを特徴とする請求項17又は請求項18に記載のインホイールモータ。
- 前記第1シールド部は、前記第2の軸受内輪と所定の隙間を空けて配置され、前記第2の軸受内輪に沿った形状であることを特徴とする請求項17から請求項19のいずれか一項に記載のインホイールモータ。
- 前記第2シールド部は、前記第1の軸受内輪と所定の隙間を空けて配置され、前記第1の軸受内輪に沿った形状であることを特徴とする請求項17から請求項20のいずれか一項に記載のインホイールモータ。
- 前記第2リングギアの外周には、周方向に等間隔で配置された、複数の突起部が設けられ、
円筒状の円筒部と、前記円筒部の一方の開口を閉じるホイール取付部とを有し、前記円筒部の内周には、軸方向に伸びた、前記突起部と同数の凹部と、軸方向に伸びた、前記突起部と同数の凸部と、周方向に環状に設けられ前記凹部と連続した環状凹部とが形成され、各前記凹部の周方向長さを弧とし軸を中心としたときの中心角が互いに同一であり、各前記凸部の周方向長さを弧とし軸を中心としたときの中心角が互いに同一であり、前記凹部の周方向長さを弧とし軸を中心としたときの中心角と前記凸部の周方向長さを弧とし軸を中心としたときの中心角とが同一であり、前記凹部の周方向長さが、前記突起部の周方向長さより大きい軸受内輪と、
前記凹部の底面に対応して湾曲した板状に形成されていると共に、前記突起部が、前記凹部に前記環状凹部の位置まで挿入され前記第2リングギアが回転されて前記突起部が前記環状凹部に嵌め合わされた後、各前記凹部に挿入され前記第2リングギアを前記軸受内輪に対して回転不能にするキー部材と、
をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載のインホイールモータ。 - 前記第1リングギアの外周には、周方向に等間隔で配置された、複数の突起部が設けられ、
円筒状の円筒部と、前記円筒部の一方の開口を閉じるホイール取付部とを有し、前記円筒部の内周には、軸方向に伸びた、前記突起部と同数の凹部と、軸方向に伸びた、前記突起部と同数の凸部と、周方向に環状に設けられ前記凹部と連続した環状凹部とが形成され、各前記凹部の周方向長さを弧とし軸を中心としたときの中心角が互いに同一であり、各前記凸部の周方向長さを弧とし軸を中心としたときの中心角が互いに同一であり、前記凹部の周方向長さを弧とし軸を中心としたときの中心角と前記凸部の周方向長さを弧とし軸を中心としたときの中心角とが同一であり、前記凹部の周方向長さが、前記突起部の周方向長さより大きい軸受内輪と、
前記凹部の底面に対応して湾曲した板状に形成されていると共に、前記突起部が、前記凹部に前記環状凹部の位置まで挿入され前記第1リングギアが回転されて前記突起部が前記環状凹部に嵌め合わされた後、各前記凹部に挿入され前記第1リングギアを前記軸受内輪に対して回転不能にするキー部材と、
をさらに含むことを特徴とする、請求項2に記載のインホイールモータ。 - 前記凹部は、前記環状凹部よりも前記ホイール取付部側に近い位置まで形成されていることを特徴とする請求項22又は請求項23に記載のインホイールモータ。
- 前記凹部は、前記円筒部のホイール取付部側とは反対側に、周方向に環状の第2の環状凹部が形成され、前記キー部材が前記凹部に挿入された後に、前記環状凹部にCリングが嵌め合わされて前記キー部材が固定されていることを特徴とする請求項22から請求項24に記載のインホイールモータ。
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