JP2016130572A - In-wheel motor drive unit - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、モータ部や減速機の回転に支障が生じた場合に、車輪をロックさせないように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 an in-wheel motor drive device that prevents a wheel from being locked when trouble occurs in rotation of a motor unit or a speed reducer.
インホイールモータ駆動装置121は、図7に示すように、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機Bと、減速機Bからの出力をホイール(図示省略)に伝える車輪ハブCとを備え、モータ部Aと減速機Bとはケーシング122に収納されている。
As shown in FIG. 7, the in-wheel
ケーシング122は、円筒状のケーシング本体122aと、ケーシング本体122aのアウトボード側(車両の外側)の開口部にボルト122cによって固定される前面壁122bと、ケーシング本体122aのインボード側(車両の中心側)の開口部にボルト122dによって固定される後面壁122eとからなる。ケーシング本体122aは、仕切り壁122fによってモータ部Aの収納室と減速機Bの収納室とに区分されている。
The
モータ部Aは、ケーシング本体122aの内周面にステータ123を設け、このステータ123の内周に間隔をおいてロータ124が設けられたラジアルギャップタイプのものを使用している。
The motor part A uses a radial gap type in which a
ロータ124は、モータ部Aの出力軸であるモータ軸124aを中心部に有し、そのモータ軸124aは減速機Bの入力軸130に接続され、軸受125a、125bによってケーシング本体122aに対して回転自在に支持されている。
The
減速機Bは、平行歯車減速機であり、図7に示すように、モータ部Aのモータ軸124aに接続された入力軸130に設けられたカウンタ歯車126と、このカウンタ歯車126に噛み合う出力歯車127を有する。
The reduction gear B is a parallel gear reduction gear, and as shown in FIG. 7, a
カウンタ歯車126の歯車軸126aは、転がり軸受126b、126cを介してケーシング本体122aと前面壁122bとに支持されている。
A
また、出力歯車127の両端も、転がり軸受128a、128bを介してケーシング122の前面壁122bとケーシング本体122aとに支持されている。
Both ends of the
出力歯車127の歯車軸には、アウトボード側(車両の外側)の端面に、車輪ハブCに動力を伝達するためのスプライン軸127aが一体に設けられている。
A
車輪ハブCは、出力歯車127のスプライン軸127aと結合するスプライン部131aを内径面に有し、外径部に複列の内輪軌道を有する内方部材131と、内径面に複列の外輪軌道を有する外方部材132と、内方部材131と外方部材132との間に設けられる複列の転動体133とからなる。
The wheel hub C has an
内方部材131には、車輪取付けフランジ134が一体に形成され、この車輪取付けフランジ134に、ブレーキロータとホイール(図示省略)がボルト135によって取り付けられる。
A
前記外方部材132は、ボルト136によってケーシング122の前面壁122bに固定されている。
The
ところで、減速機Bやモータ部Aが故障して回転に支障が生じた場合、車輪がロックし、安全性が損なわれる。 By the way, when the reduction gear B or the motor part A breaks down and the rotation is disturbed, the wheels are locked and the safety is impaired.
このため、従来、車輪側から減速機Bやモータ部Aの動力伝達経路上に過大なトルクが入力された場合に、その過大なトルクによって減速機Bやモータ部Aの部品の最弱部を破断させることにより、車輪のロックを防止する技術が特許文献1や特許文献2に開示されている。 For this reason, conventionally, when excessive torque is input on the power transmission path of the reducer B or the motor unit A from the wheel side, the weakest part of the parts of the reducer B or the motor unit A is caused by the excessive torque. Patent Documents 1 and 2 disclose a technique for preventing wheel lock by breaking.
ところが、上記先行技術においては、車輪側から過大なトルクが入力された場合に破断する最弱部を、減速機Bやモータ部Aの構成部品に設けている。 However, in the above prior art, the weakest part that breaks when an excessive torque is input from the wheel side is provided in the components of the reduction gear B and the motor part A.
したがって、最弱部の部品が破損すると、減速機Bやモータ部Aを分解して内部の部品を取り出して修理したり、減速機Bやモータ部A全体を交換したりする必要があり、修理に手間がかかると共に、修理コストが高くつくという問題がある。 Therefore, if the weakest part is damaged, it is necessary to disassemble the reduction gear B or motor part A and take out the internal parts for repair, or to replace the entire reduction gear B or motor part A. There are problems in that it takes time and labor and repair costs are high.
また、減速機Bやモータ部Aは高速で回転しているため、車輪側から過大なトルクが入力された場合に破断させる個所は、破断部品が外部に落下、飛散して乗員等に危害が及ばない箇所でなければならない。 Moreover, since the reducer B and the motor part A are rotating at high speed, the parts to be broken when excessive torque is input from the wheel side may cause the ruptured parts to fall and scatter to the outside, resulting in harm to occupants and the like. It must be out of reach.
そこで、この発明は、減速機Bやモータ部Aの回転に支障が生じた場合に、車輪のロックを生じさせないように、車輪側からの過大なトルクによって破断する部品を、減速機Bやモータ部Aを分解することなく、容易に交換・修理作業を行うことができ、しかも破断部品が外部に落下・飛散しない構造のインホイールモータ駆動装置を提供しようとするものである。 Therefore, in the present invention, when troubles occur in the rotation of the speed reducer B or the motor unit A, the parts that are broken by excessive torque from the wheel side are used as the speed reducer B or the motor so that the wheel is not locked. It is an object of the present invention to provide an in-wheel motor drive device having a structure that can be easily replaced and repaired without disassembling the part A, and that does not cause broken parts to fall or scatter.
この発明は、上記の課題を解決するために、駆動力を発生させるモータ部と、モータ部の回転を減速して出力する複数の歯車からなる減速機と、減速機からの出力を駆動輪に伝える車輪ハブとを備えたインホイールモータ駆動装置において、前記車輪ハブの回転部材である内方部材のインボード側の端面と減速機の出力歯車のアウトボード側の端面とを、所定トルク以上で破断してトルク伝達を遮断するトルクヒューズ部材を介して接続したことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a motor unit that generates a driving force, a speed reducer that includes a plurality of gears that decelerate and output the rotation of the motor unit, and outputs from the speed reducer to the drive wheels. In an in-wheel motor drive device including a wheel hub for transmitting, an inboard side end surface of an inner member, which is a rotating member of the wheel hub, and an outboard side end surface of an output gear of a speed reducer at a predetermined torque or more It is connected through a torque fuse member that breaks and interrupts torque transmission.
前記トルクヒューズ部材は、円盤状に形成され、この円盤状のトルクヒューズ部材のアウトボード側の面とこれに対向する車輪ハブの回転部材である内方部材のインボード側の面とに、回転方向の駆動力が伝達されるように互いに噛み合う歯面を設け、トルクヒューズ部材の外周面に、所定の回転トルク以上で破断する破断突部を設け、この破断突部が嵌合する嵌合凹部を減速機の出力歯車のアウトボード側の端面に設けた構成とすることができる。 The torque fuse member is formed in a disk shape, and rotates on the surface on the outboard side of the disk-shaped torque fuse member and the surface on the inboard side of the inward member which is a rotating member of the wheel hub facing the disk. Are provided with tooth surfaces that mesh with each other so that a driving force in the direction is transmitted, and provided with a breaking protrusion that breaks at a predetermined rotational torque or more on the outer peripheral surface of the torque fuse member. Can be provided on the end face on the outboard side of the output gear of the speed reducer.
以上のように、この発明によれば、インホイールモータ駆動装置の減速機やモータ部の回転に支障が生じた場合に、車輪のロックを生じさせないように、車輪側からの過大なトルクによって破断するトルクヒューズ部材を、前記車輪ハブの回転部材である内方部材のインボード側の端面と減速機の出力歯車のアウトボード側の端面との間に設けたので、車輪ハブを取り外すことによって、トルクヒューズ部材の交換修理を行うことができる。 As described above, according to the present invention, when trouble occurs in the rotation of the speed reducer or the motor unit of the in-wheel motor drive device, the breakage occurs due to excessive torque from the wheel side so that the wheel is not locked. Since the torque fuse member to be provided is provided between the end face on the inboard side of the inner member that is the rotating member of the wheel hub and the end face on the outboard side of the output gear of the speed reducer, by removing the wheel hub, The torque fuse member can be replaced and repaired.
また、車輪側からの過大なトルクによって破断するトルクヒューズ部材を、車輪ハブと減速機の出力歯車との間に設けたので、破断部品が外部に落下・飛散せず、安全である。 Further, since the torque fuse member that breaks due to excessive torque from the wheel side is provided between the wheel hub and the output gear of the speed reducer, the broken parts do not fall or scatter outside, which is safe.
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
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は、図5に示すように、シャーシ12と、操舵輪としての前輪13と、駆動輪(後輪)14と、左右の駆動輪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。駆動輪14は、図6に示すように、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。インホイールモータ駆動装置21の搭載形態としては、図5、6で示した後輪駆動方式の他に、前輪駆動方式でも四輪駆動方式のいずれでも構わない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 5, 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駆動輪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、駆動輪14(図5および図6参照)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、左右の駆動輪14をそれぞれ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
インホイールモータ駆動装置21は、図1に示すように、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機Bと、減速機Bからの出力を駆動輪14に伝える車輪ハブCとを同一軸上に直列に備える。モータ部Aと減速機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。
As shown in FIG. 1, the in-wheel
ケーシング22は、円筒状のケーシング本体22aと、ケーシング本体22aのアウトボード側(車両の外側)の開口部にボルト22cによって固定される前面壁22bと、ケーシング本体22aのインボード側(車両の中心側)の開口部にボルト22dによって固定される後面壁22eとからなる。ケーシング本体22aは、仕切り壁22fによってモータ部Aの収納室と減速機Bの収納室とに区分されている。
The
減速機Bの収納室の底部には、潤滑油のドレンボルト40が設置されている。
A
モータ部Aは、ケーシング本体22aの内周面にステータ23を設け、このステータ23の内周に間隔をおいてロータ24が設けられたラジアルギャップタイプのものを使用している。モータ部Aは、ステータとロータとが軸方向に開いた隙間を介して対向配置されるアキシアルギャップタイプのもの等、任意の構成のモータを適用可能である。
The motor part A uses a radial gap type in which a
ロータ24は、モータ部Aの出力軸であるモータ軸24aを中心部に有し、そのモータ軸24aは減速機Bの入力軸30に接続され、転がり軸受25a、25bによってケーシング本体22aに対して回転自在に支持されている。
The
減速機Bは、平行歯車減速機であり、図1に示すように、モータ部Aのモータ軸24aに接続された入力軸30に設けられたカウンタ歯車26と、このカウンタ歯車26に噛み合う出力歯車27を有する。
The reduction gear B is a parallel gear reduction gear, and as shown in FIG. 1, a
カウンタ歯車26の歯車軸26cは、転がり軸受28a、28bを介してケーシング本体22aと前面壁22bとに支持されている。
The
出力歯車27のインボード側(車体の中心側)の歯車軸27aが転がり軸受29aを介してケーシング本体22aの仕切り壁22fに支持されている。
A
また、出力歯車27のアウトボード側(車体の外側)の端面には、円筒状のフランジ部27bが突設され、円筒状のフランジ部27bの外周がケーシング22の前面壁22bの開口部に転がり軸受29bによって支持されている。
Further, a
この転がり軸受29aのアウトボード側にはシール部材31を設けている。出力歯車27の円筒状のフランジ部27bの外周面とケーシング22の前面壁22bの開口部の内周面との間は、このシール部材31によってシールされている。
A
出力歯車27のアウトボード側の端面に設けられた円筒状のフランジ部27bには、後述するトルクヒューズ部材32の外周面に形成された破断突部32aが嵌合する嵌合凹部27cが形成されている(図2、図3、図4)。
The
車輪ハブCは、図1及び図2示すように、出力歯車27の駆動力がトルクヒューズ部材32を介して伝達される外径部に複列の内輪軌道を有する内方部材41と、内径面に複列の外輪軌道を有する外方部材42と、内方部材41と外方部材42との間に設けられる複列の転動体43a、43bとからなる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the wheel hub C includes an
車輪ハブCは、内方部材41の複列の内輪軌道のうち、アウトボード側の内輪軌道が内方部材41に一体に形成され、また、複列の外輪軌道が外方部材42の内径面に一体に形成された、いわゆる第3世代のものを示している。
In the wheel hub C, the inner ring track on the outboard side of the double row inner ring raceways of the
内方部材41の複列の内輪軌道と外方部材42の複列の外輪軌道は、インボード側に配置される転動体43bのPCDを、アウトボード側に配置される転動体43aのPCDよりも径が大きくなるように設けている。インボード側に配置される転動体43bのPCDを大きくすることにより、車輪用軸受装置の剛性と負荷容量を向上させることができる。
The double row inner ring raceway of the
図1に示す車輪ハブCは、第3世代の車輪用軸受装置であるが、第1世代、第2世代であってもよい。 The wheel hub C shown in FIG. 1 is a third generation wheel bearing device, but may be a first generation or a second generation.
内方部材41には、車輪取付けフランジ44が一体に形成され、この車輪取付けフランジ44に、ブレーキロータとホイール(図示省略)がボルト45によって取り付けられる。
A
前記外方部材42は、ボルト46によってケーシング22の前面壁22bに固定されており、このボルト46によって車輪ハブCを、図2に示すように、ケーシング22から取り外せるようにしている。
The
前記内方部材41と外方部材42との間には、グリースが充填され、グリースが漏れないように、複列の転動体43a、43bの両側にシール部材47a、47bが設置されている。
Between the
車輪ハブCの内方部材41には、出力歯車27の駆動力がトルクヒューズ部材32を介して伝達される。
The driving force of the
トルクヒューズ部材32は、図2、図3及び図4に示すように、内方部材41と出力歯車27と別体に設けられている。
As shown in FIGS. 2, 3 and 4, the
図3及び図4は、図2に2点鎖線の四角で囲った部分の斜視図であり、トルクヒューズ部材32のインボード側の面に対面する出力歯車27の部分と、トルクヒューズ部材32のアウトボード側の面に対面する車輪ハブCの内方部材41のアウトボード側の部分とを示している。
3 and 4 are perspective views of a portion surrounded by a two-dot chain line in FIG. 2, and a portion of the
トルクヒューズ部材32は、円盤状に形成され、このトルクヒューズ部材32のアウトボード側の面とこれに対向する内方部材41のインボード側の面とに、回転方向の駆動力が伝達されるように互いに噛み合う歯面50a、50bを設けている。所謂、フェイススプライン嵌合によって駆動力を伝達するようになっている。
The
円盤状のトルクヒューズ部材32のアウトボード側の面の中心部には、アウトボード側に突き出すボス部52が設けられ、車輪ハブCの内方部材41のアウトボード側の端面に、トルクヒューズ部材32のボス部52が嵌合するボス孔53が設けられている。
A
円盤状のトルクヒューズ部材32の外周面には、出力歯車27のアウトボード側の端面に設けられた円筒状のフランジ部27bの嵌合凹部27cに嵌合する破断突部32aが設けられている。
On the outer peripheral surface of the disk-shaped
この破断突部32aは、減速機Bやモータ部Aが故障し、車輪側から所定トルク以上の過大なトルクが入力されると破断する程度の強度に形成されている。
The breaking
破断突部32aが破断すると、出力歯車27のアウトボード側の端面の嵌合凹部27cとの嵌合状態が解かれるので、トルクヒューズ部材32が出力歯車27に対して回転可能になって車輪がロックされるのが防止される。
When the breaking
そして、図2に示すように、車輪ハブCは、ケーシング22の前面壁22bに対してボルト46によって着脱可能に固定されているため、トルクヒューズ部材32の破断突部32aが破断した場合には、車輪ハブCをケーシング22の前面壁22bから取り外すことにより、トルクヒューズ部材32を簡単に交換することができる。
As shown in FIG. 2, since the wheel hub C is detachably fixed to the
なお、トルクヒューズ部材32を交換の際、転がり軸受29aのアウトボード側の円筒状のフランジ部27bの外周面とケーシング22の前面壁22bの開口部の内周面との間は、シール部材31によってシールされているので、交換の際にオイルが外部に流出せず交換できる。
When the
また、トルクヒューズ部材32の破断突部32aの破断片は、ケーシング22の前面壁22bと車輪ハブCの外方部材42との間の空間部51に収容されるため、破断片の外部への落下・飛散を防止できる。
Further, since the fracture fragment of 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、この発明に係るインホイールモータ駆動装置21を搭載した電気自動車は、後輪を駆動輪としてもよく、また、前輪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。また、この発明に係るインホイールモータ駆動装置21においては、平行歯車減速機を採用した例を示したが、これに限ることなく、遊星減速機、サイクロイド式減速機、その他の減速機を適用可能である。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, the electric vehicle carrying the in-wheel
この発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲において、さらに種々の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、および範囲内の全ての変更を含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can of course be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. The scope of the present invention is claimed. The equivalent meanings recited in the claims, and all modifications within the scope.
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 :駆動輪
21 :インホイールモータ駆動装置
22 :ケーシング
22a :ケーシング本体
22b :前面壁
22c、22d :ボルト
22e :後面壁
22f :仕切り壁
23 :ステータ
24 :ロータ
24a :モータ軸
25a、25b :転がり軸受
26 :カウンタ歯車
26c :歯車軸
27 :出力歯車
27a :歯車軸
27b :フランジ部
27c :嵌合凹部
28a、28b :転がり軸受
29a、29b :転がり軸受
30 :入力軸
31 :シール部材
32 :トルクヒューズ部材
32a :破断突部
40 :ドレンボルト
41 :内方部材
42 :外方部材
43a、43b :転動体
44 :車輪取付けフランジ
45、46 :ボルト
47a、47b :シール部材
50a、50b :歯面
51 :空間部
52 :ボス部
53 :ボス孔
A :モータ部
B :減速機
C :車輪ハブ
11: Electric vehicle 12:
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