JP2016166639A - Cycloid reduction gear and motor drive unit having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サイクロイド減速機およびこれを備えたモータ駆動装置に関し、特に、運転走行用の駆動源として車両に搭載されるモータの回転を減速するための減速部に適用されるサイクロイド減速機、およびこれを備えたモータ駆動装置に関する。 The present invention relates to a cycloid reducer and a motor drive device including the same, and more particularly, a cycloid reducer applied to a reduction unit for reducing the rotation of a motor mounted on a vehicle as a driving source for driving and traveling, and The present invention relates to a motor drive device provided with the same.
上記のモータ駆動装置(車両用モータ駆動装置)は、装置全体がホイールの内部に収容され、あるいはホイール近傍に配置される関係上、その重量や大きさが車両のばね下重量(走行性能)や客室スペースの広さに影響を及ぼす。このため、車両用モータ駆動装置は、できるだけ軽量・コンパクト化する必要がある。その一方、車両用モータ駆動装置は、車輪を駆動するために大きなトルクを必要とする。これらの要請を同時に満足すべく、例えば下記の特許文献1には、駆動力を発生させるモータ部に、例えば15000min-1程度の回転速度で回転可能な高回転型のモータを採用すると共に、モータ部の回転を減速する減速部に、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を採用したモータ駆動装置としてのインホイールモータ駆動装置が提案されている。 The motor drive device (vehicle motor drive device) described above is housed in the interior of the wheel or disposed near the wheel, so that the weight and size of the motor drive device (vehicle performance) Affects the size of the room space. For this reason, the motor drive apparatus for vehicles needs to be as light and compact as possible. On the other hand, the vehicle motor drive device requires a large torque to drive the wheels. In order to satisfy these requirements at the same time, for example, in Patent Document 1 below, a motor unit that generates a driving force employs a high-rotation type motor that can rotate at a rotational speed of, for example, about 15000 min −1. An in-wheel motor drive device has been proposed as a motor drive device that employs a cycloid reducer that is compact and can provide a high reduction ratio in a speed reduction portion that decelerates the rotation of the portion.
サイクロイド減速機を適用した減速部は、偏心部を有し、モータ部の回転軸に連結される入力軸と、転がり軸受を介して偏心部の外周に回転自在に保持され、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曲線板と、公転運動中の曲線板に生じた曲線板の自転運動を出力軸の回転運動に変換する運動変換機構とを備える。このような構成を有する減速部では、モータ部が駆動されると入力軸が回転し、これに伴い、偏心部の外周に嵌合された転がり軸受(以下「偏心軸受」とも称す)には曲線板等を介して大きな荷重(主にラジアル荷重)が繰り返し負荷される。このため、偏心軸受としては、高速回転に対応でき、かつ荷重負荷能力に優れた円筒ころ軸受が好適に使用される。この偏心軸受においては、通常、内輪の軸方向両端部に、径方向外向きに延び、円筒ころの軸方向外側に配置される円環状の鍔部が設けられる。このような鍔部の存在により、円筒ころへの偏荷重が原因で発生する誘起スラスト荷重が受けられ、かつ、円筒ころが転走面上(両軌道面間)に保持される。 The speed reducer to which the cycloid reducer is applied has an eccentric part, and is rotatably held on the outer periphery of the eccentric part via an input shaft connected to the rotating shaft of the motor part and a rolling bearing, and rotates the input shaft. Along with this, there is provided a curved plate that performs a revolving motion around its rotational axis, and a motion conversion mechanism that converts the rotational motion of the curved plate generated in the revolving motion into the rotational motion of the output shaft. In the speed reduction portion having such a configuration, when the motor portion is driven, the input shaft rotates, and accordingly, a rolling bearing fitted to the outer periphery of the eccentric portion (hereinafter also referred to as “eccentric bearing”) has a curved line. A large load (mainly radial load) is repeatedly applied via a plate or the like. For this reason, as an eccentric bearing, the cylindrical roller bearing which can respond to high-speed rotation and was excellent in load capacity is used suitably. In this eccentric bearing, an annular flange is usually provided at both axial ends of the inner ring, extending radially outward and disposed on the axially outer side of the cylindrical roller. Due to the presence of such a flange portion, an induced thrust load generated due to the eccentric load on the cylindrical roller is received, and the cylindrical roller is held on the rolling surface (between both raceway surfaces).
また、上記のサイクロイド減速機は、その内部(部材同士の接触部)を潤滑・冷却するための潤滑機構を備える。この潤滑機構は、入力軸の内部を軸方向に延びた軸方向油路や、軸方向油路を流通する潤滑油を偏心軸受の内部空間に供給するための給油路などを含んで構成される。給油路は、例えば、入力軸の内径面(軸方向油路の内壁面)と偏心部の外径面に開口した径方向油路や、偏心軸受の内輪の内外径面に開口した貫通孔などを含んで構成される。この場合、サイクロイド減速機の駆動時には、入力軸の回転に伴って生じる遠心力の影響等を受けることで軸方向油路を流通する潤滑油が給油路を介して偏心軸受の内部空間に供給され、偏心軸受の内部を潤滑する。偏心軸受の内部を潤滑した潤滑油は、保持器の外径面および内径面のそれぞれで形成される径方向隙間を介して偏心軸受の外部に流出した後、遠心力の影響等を受けて径方向外側に移動し、曲線板と内ピンの接触部などを潤滑する。 Moreover, said cycloid reduction gear is provided with the lubrication mechanism for lubricating and cooling the inside (contact part of members). The lubrication mechanism includes an axial oil passage extending in the axial direction inside the input shaft, and an oil supply passage for supplying lubricating oil flowing through the axial oil passage to the internal space of the eccentric bearing. . The oil supply passage is, for example, a radial oil passage that opens to the inner diameter surface of the input shaft (the inner wall surface of the axial oil passage) and the outer diameter surface of the eccentric portion, or a through hole that opens to the inner and outer diameter surfaces of the inner ring of the eccentric bearing. It is comprised including. In this case, when the cycloid reducer is driven, the lubricating oil flowing through the axial oil passage is supplied to the internal space of the eccentric bearing through the oil supply passage due to the influence of the centrifugal force generated by the rotation of the input shaft. Lubricate the inside of the eccentric bearing. Lubricating oil that has lubricated the inside of the eccentric bearing flows out of the eccentric bearing through a radial clearance formed by each of the outer diameter surface and inner diameter surface of the cage, and then is affected by centrifugal force and the like. Move outward in the direction, and lubricate the contact area between the curved plate and the inner pin.
ところで、上記のとおり、サイクロイド減速機の駆動時(入力軸の回転時)、偏心軸受は高回転高荷重の環境下で運転される。そのため、サイクロイド減速機が、偏心軸受に対して直接的に給油可能な上記の潤滑機構(給油路)を備えていても、所望の音響性能(静粛性)、耐久性および動力伝達効率を具備したサイクロイド減速機を実現する上で不十分であることが判明した。 By the way, as described above, when the cycloid reduction gear is driven (when the input shaft rotates), the eccentric bearing is operated under an environment of high rotation and high load. Therefore, even if the cycloid reduction gear is provided with the above-described lubrication mechanism (oil supply path) capable of directly supplying oil to the eccentric bearing, it has desired acoustic performance (silence), durability, and power transmission efficiency. It turned out to be insufficient for realizing a cycloid reducer.
上記の実情に鑑み、本発明の課題は、入力軸の偏心部に嵌合され、曲線板を回転自在に保持する転がり軸受(偏心軸受)等を潤滑・冷却するための潤滑機構を備えたサイクロイド減速機において、その音響性能、耐久性および動力伝達効率を一層高めることにある。 In view of the above situation, an object of the present invention is to provide a cycloid provided with a lubrication mechanism for lubricating and cooling a rolling bearing (eccentric bearing) or the like that is fitted to an eccentric portion of an input shaft and rotatably holds a curved plate. It is to further improve the acoustic performance, durability and power transmission efficiency of the reduction gear.
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、偏心軸受の内輪に設けられる鍔部の径方向寸法(高さ寸法)、より具体的には、鍔部の径方向寸法Hと、偏心軸受の転動体(円筒ころ)の直径寸法Dとの比(H/D)を所定の数値範囲内に設定することが、上記の課題を解決する上で有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies, the present inventors have found that the radial dimension (height dimension) of the flange provided on the inner ring of the eccentric bearing, more specifically, the radial dimension H of the flange and the eccentric bearing It is found that setting the ratio (H / D) with the diameter dimension D of the rolling element (cylindrical roller) within a predetermined numerical range is effective in solving the above-mentioned problems, and the present invention is completed. It came to.
すなわち、鍔部の機能を考慮すると、鍔部の径方向寸法(上記の比(H/D))はできるだけ大きくするのが好ましいとも考えられる。鍔部の径方向寸法が小さいと、鍔部と円筒ころの接触面積が小さくなる分、鍔部に大きな誘起スラスト荷重が負荷された場合などには両者の摺動接触部で高い面圧が発生して異音や異常発熱が生じ、サイクロイド減速機の音響性能や耐久性を低下させる懸念があるからである。しかしながら、以下に述べる理由から、鍔部の径方向寸法をむやみに大きくすることはできない。 That is, it is considered that it is preferable to make the radial dimension (the above ratio (H / D)) as large as possible considering the function of the collar. If the radial dimension of the flange is small, the contact area between the flange and the cylindrical roller will be small, and when a large induced thrust load is applied to the flange, high surface pressure will be generated at the sliding contact portion of both. This is because abnormal noise and abnormal heat generation occur, and there is a concern that the acoustic performance and durability of the cycloid reducer may be reduced. However, for the reasons described below, the radial dimension of the collar cannot be increased unnecessarily.
まず、偏心軸受は、上述したように高回転高荷重の過酷環境下で使用される。そのため、偏心軸受の内外輪間に介在し、円筒ころを周方向所定間隔で保持するための保持器としては、自己潤滑性を有する樹脂製の保持器(樹脂保持器)を使用することが好ましいと言える。しかし、樹脂保持器に必要とされる強度を確保しようとすると、保持器に径方向の厚みを持たせる必要があるため、保持器の外径面と外輪の内径面との間、および保持器の内径面と内輪(鍔部)の外径面との間にそれぞれ設けるべき径方向隙間の隙間幅がどうしても小さくなる。このように、上記径方向隙間の隙間幅が小さくなると、給油路を介して偏心軸受の内部空間に供給された潤滑油の排出性が低下する。偏心軸受からの排油性が低下すると、偏心軸受の回転時に大きな撹拌抵抗が生じ、その結果、特に高速回転時におけるサイクロイド減速機の動力伝達効率に悪影響が及ぶ。 First, as described above, the eccentric bearing is used in a severe environment of high rotation and high load. Therefore, as a cage that is interposed between the inner and outer rings of the eccentric bearing and holds the cylindrical rollers at predetermined intervals in the circumferential direction, it is preferable to use a self-lubricating resin cage (resin cage). It can be said. However, if the strength required for the resin cage is to be ensured, it is necessary to give the cage a thickness in the radial direction, and therefore, between the outer diameter surface of the cage and the inner diameter surface of the outer ring, and the cage The gap width of the radial gap to be provided between the inner diameter surface of the inner ring and the outer diameter surface of the inner ring (the collar portion) is inevitably reduced. As described above, when the gap width of the radial gap is reduced, the discharge performance of the lubricating oil supplied to the inner space of the eccentric bearing via the oil supply passage is lowered. When the oil drainage from the eccentric bearing is reduced, a large stirring resistance is generated during the rotation of the eccentric bearing, and as a result, the power transmission efficiency of the cycloid reducer particularly during high speed rotation is adversely affected.
そこで、本発明では、偏心部を有する入力軸と、転がり軸受を介して偏心部の外周に回転自在に保持され、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曲線板と、公転運動中の曲線板に生じた曲線板の自転運動を出力軸の回転運動に変換する運動変換機構と、入力軸の内部を軸方向に延びた軸方向油路を流通する潤滑油を転がり軸受の内部空間に供給する給油路とを備え、転がり軸受が、内側軌道面および外側軌道面の間に転動自在に配された複数の円筒ころと、外径面に内側軌道面が設けられ、円筒ころの軸方向外側に隣接配置された円環状の鍔部を有する内輪と、内側軌道面と外側軌道面の間に介在して複数の円筒ころを保持する保持器とを備え、給油路が、内輪の外径面および内径面に開口した貫通孔を含んで構成されるサイクロイド減速機において、鍔部の径方向寸法Hに対する円筒ころの直径寸法Dの比(H/D)を、0.3以上0.5以下に設定したことを特徴とするサイクロイド減速機を提供する。なお、本発明でいう「転がり軸受」とは、上述した「偏心軸受」に対応する。 Therefore, in the present invention, an input shaft having an eccentric portion and a curve that is rotatably held on the outer periphery of the eccentric portion via a rolling bearing and performs a revolving motion around the rotational axis as the input shaft rotates. Lubricating oil that circulates in an axial oil passage extending in the axial direction inside the input shaft, and a motion conversion mechanism that converts the rotational motion of the curved plate generated on the curved plate during revolving motion into rotational motion of the output shaft An oil supply passage that supplies the inner space of the rolling bearing to the rolling bearing, and the rolling bearing includes a plurality of cylindrical rollers that are freely rollable between the inner raceway surface and the outer raceway surface, and an inner raceway surface on the outer diameter surface. Provided with an inner ring having an annular flange disposed adjacent to the outer side in the axial direction of the cylindrical roller, and a cage for holding a plurality of cylindrical rollers interposed between the inner raceway surface and the outer raceway surface, The oil supply path includes a through hole that opens to the outer and inner diameter surfaces of the inner ring. The cycloid reducer is characterized in that the ratio (H / D) of the diameter D of the cylindrical roller to the radial dimension H of the flange is set to 0.3 or more and 0.5 or less. To do. The “rolling bearing” in the present invention corresponds to the “eccentric bearing” described above.
上記の比(H/D)が0.3を下回る場合、円筒ころと内輪鍔部の接触面積が小さくなり過ぎるため、大きな誘起スラスト荷重下では円筒ころと鍔部の摺動接触部に高い面圧が発生するのに伴って異音や異常発熱が生じ易くなる。また、上記の比(H/D)が0.5を上回る場合、上記の異常発熱等の問題は生じ難くなるものの、転がり軸受の内部空間に供給された潤滑油の排出性が低下して転がり軸受内部での潤滑油の撹拌抵抗が大きくなるため、特に高速回転時のトルク損失が大きくなる。これに対し、上記の比(H/D)を0.3以上0.5以下の範囲内に設定すれば、円筒ころと鍔部の摺動接触部が高面圧下に置かれることに起因した異常発熱等の問題発生を可及的に防止しつつ、給油路を介して転がり軸受の内部空間に供給された潤滑油の排出性を良好なものとして、高速回転時の動力伝達効率の悪化を防ぐことができる。これにより、音響性能、耐久性および動力伝達効率に優れたサイクロイド減速機を実現することができる。 When the above ratio (H / D) is less than 0.3, the contact area between the cylindrical roller and the inner ring collar part becomes too small, so that a large surface is formed on the sliding contact part between the cylindrical roller and the collar part under a large induced thrust load. As pressure is generated, abnormal noise and abnormal heat generation are likely to occur. When the ratio (H / D) exceeds 0.5, problems such as abnormal heat generation are less likely to occur, but the discharge performance of the lubricating oil supplied to the internal space of the rolling bearing is reduced and rolling. Since the agitation resistance of the lubricating oil inside the bearing is increased, the torque loss particularly during high-speed rotation is increased. On the other hand, if the ratio (H / D) is set within a range of 0.3 to 0.5, the sliding contact portion between the cylindrical roller and the flange portion is placed under a high surface pressure. While preventing problems such as abnormal heat generation as much as possible, the drainage of the lubricating oil supplied to the internal space of the rolling bearing through the oil supply passage is improved, and the power transmission efficiency during high-speed rotation is deteriorated. Can be prevented. Thereby, the cycloid reduction gear excellent in acoustic performance, durability, and power transmission efficiency is realizable.
本発明は、樹脂製の保持器を用いる場合、要するに、所望の機械的強度を確保すべく、径方向の肉厚を比較的大きくせざるを得ない保持器を用いた場合に好ましく適用することができる。なお、樹脂製の保持器は、樹脂が有する自己潤滑性により、金属製の保持器よりも耐摩耗性に優れるので、高回転高荷重の過酷環境下で使用される上記の転がり軸受、ひいてはサイクロイド減速機の耐久性を高める上で有利となる。 In the case of using a resin cage, the present invention is preferably applied to a case in which a radial thickness has to be made relatively large in order to secure a desired mechanical strength. Can do. Resin cages have better wear resistance than metal cages due to the self-lubricating property of the resin, so the above rolling bearings used in harsh environments with high rotation and high loads, and thus cycloids. This is advantageous in increasing the durability of the reduction gear.
曲線板の内径面に外側軌道面を形成すれば、転がり軸受の外輪を省略することができるので、サイクロイド減速機の軽量・コンパクト化を図ることができる。 If the outer raceway surface is formed on the inner diameter surface of the curved plate, the outer ring of the rolling bearing can be omitted, so that the cycloid reduction gear can be reduced in weight and size.
本発明に係るサイクロイド減速機は、モータ部と、モータ部の回転を減速する減速部とを備えたモータ駆動装置の減速部に好ましく適用することができる。上記モータ駆動装置としては、例えば、車輪を回転自在に支持する車輪用軸受部が減速部の出力軸に連結されるもの(インホイールモータ駆動装置)や、減速部からの出力を車輪に伝達するためのドライブシャフトが減速部の出力軸に連結され、装置全体が車体に搭載されるもの(オンボードタイプのモータ駆動装置)、などを挙げることができる。 The cycloid reduction gear according to the present invention can be preferably applied to a speed reduction portion of a motor drive device that includes a motor portion and a speed reduction portion that reduces the rotation of the motor portion. As the motor drive device, for example, a wheel bearing portion that rotatably supports the wheel is connected to an output shaft of the speed reduction portion (in-wheel motor drive device), or an output from the speed reduction portion is transmitted to the wheel. For example, a drive shaft connected to the output shaft of the speed reduction unit and the entire device mounted on the vehicle body (on-board type motor drive device) can be used.
以上より、本発明によれば、音響性能、耐久性および動力伝達効率に優れたサイクロイド減速機、およびこれを備えたモータ駆動装置を実現することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to realize a cycloid reduction gear excellent in acoustic performance, durability, and power transmission efficiency, and a motor driving device including the same.
図7および図8に基づいて、モータ駆動装置としてのインホイールモータ駆動装置を搭載した電気自動車11の概要を説明する。図7に示すように、電気自動車11は、シャシー12と、操舵輪として機能する一対の前輪13と、駆動輪として機能する一対の後輪14と、左右の後輪14のそれぞれを駆動するインホイールモータ駆動装置21とを備える。図8に示すように、後輪14は、シャシー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を介してシャシー12の下部に固定されている。なお、本明細書中でいう「電気自動車」とは、電力を駆動力として活用す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。
Based on FIG. 7 and FIG. 8, the outline | summary of the
懸架装置12bは、左右に延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が路面から受ける振動を吸収してシャシー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、旋回時等の車体の傾きを抑制するスタビライザが設けられる。懸架装置12bは、路面の凹凸に対する追従性を向上し、後輪14の駆動力を効率よ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では、左右のホイールハウジング12aの内部に、左右の後輪14それぞれを回転駆動させるインホイールモータ駆動装置21が組み込まれるので、シャシー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。そのため、この電気自動車11は、客室スペースを広く確保でき、しかも、左右の後輪14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。
In this
電気自動車11の走行安定性およびNVH特性を向上するためには、ばね下重量を抑える必要がある。また、電気自動車11の客室スペースを拡大するためには、インホイールモータ駆動装置21を小型化する必要がある。そこで、図1に示すようなインホイールモータ駆動装置21を採用する。
In order to improve the running stability and NVH characteristics of the
図1〜図5に基づき、本発明の実施形態に係るサイクロイド減速機を減速部に適用したインホイールモータ駆動装置21を説明する。図1に示すように、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からの出力を後輪14(図7,8参照)に伝達する車輪用軸受部Cとを備え、これらはケーシング22に保持されている。ケーシング22は電気自動車11のホイールハウジング12a(図8参照)内に取り付けられる。
Based on FIGS. 1-5, the in-wheel
モータ部Aは、ケーシング22に固定されているステータ23aと、ステータ23aの内側に径方向の隙間を介して対向配置されたロータ23bと、外周にロータ23bを装着した中空構造の回転軸(モータ回転軸)24とを備えるラジアルギャップモータである。モータ回転軸24は最大15000min-1程度の回転速度で回転可能とされている。
The motor part A includes a
モータ回転軸24は、その軸方向一方側(図1の右側であり、以下「インボード側」ともいう)および他方側(図1の左側であり、以下「アウトボード側」ともいう)の端部にそれぞれ配置された転がり軸受(図示例は、深溝玉軸受)36,36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。
The
車輪用軸受部Cは、中空構造のハブ輪32と、ハブ輪32をケーシング22に対して回転自在に支持する車輪用軸受33とを備える。ハブ輪32は、減速部Bの出力軸28に連結された円筒状の中空部32aと、中空部32aのアウトボード側の端部から径方向外向きに延びたフランジ部32bとを一体に有する。フランジ部32bにはボルト32cによって後輪14(図7,8参照)が連結固定されるので、ハブ輪32の回転時には後輪14がハブ輪32と一体回転する。
The wheel bearing portion C includes a
車輪用軸受33は、ハブ輪32の外径面に形成された内側軌道面33fおよび外径面の小径段部に嵌合された内輪33aを有する内方部材と、ケーシング22の内径面に嵌合固定された外輪33bと、内方部材と外輪33bの間に配置された複数のボール33cと、ボール33cを周方向に離間した状態で保持する保持器33dと、車輪用軸受33の軸方向両端部を密封する一対のシール部材33e,33eとを備えた複列アンギュラ玉軸受である。
The
減速部Bには、図2(a)にも拡大して示すように、モータ部Aにより回転駆動される入力軸25と、入力軸25と同軸に配置された出力軸28と、入力軸25の回転を減速した上で出力軸28に伝達する減速機構とを備えたサイクロイド減速機が採用されている。出力軸28は、減速機構により減速された入力軸25の回転を車輪用軸受部Cに伝達する。
As shown in enlarged view in FIG. 2A, the speed reduction unit B includes an
入力軸25は、そのインボード側の端部外周に形成したスプライン25g(セレーションを含む。以下同じ。)を、モータ回転軸24のアウトボード側の端部内周に形成したスプラインに嵌合する、いわゆるスプライン嵌合によってモータ回転軸24とトルク伝達可能に連結されている。
The
図2(a)にも拡大して示すように、入力軸25の軸方向二箇所には、軸心が入力軸25の回転軸心に対して偏心した偏心部25a,25bが一体又は別体(本実施形態では一体)に設けられている。2つの偏心部25a,25bは、偏心運動(偏心回転)によって生じる遠心力を互いに打ち消し合うために、位相を180°異ならせて設けられている。
As shown in enlarged view in FIG. 2A,
入力軸25は、軸方向の二箇所に離間して配置された転がり軸受37a,37bによって減速部Bの出力側に対して回転自在に支持されている。転がり軸受37a,37bは、何れも、転動体としてボールを用いた玉軸受である。
The
出力軸28は、図1に示すように、軸部28bとフランジ部28aとを有する。フランジ部28aは、後述する内ピン31のアウトボード側の端部を固定した孔部(図示例は貫通孔)を有し、孔部は、出力軸28の回転軸心を中心とする円周上に等間隔で複数形成されている。軸部28bは、スプライン嵌合によって車輪用軸受部Cのハブ輪32にトルク伝達可能に連結されている。出力軸28は、内ピン31の軸方向両側に配置された転がり軸受48,48のうち、アウトボード側の転がり軸受48を介して外ピンハウジング60に回転自在に支持されている。
As shown in FIG. 1, the
減速機構は、図2(a)にも示すように、転がり軸受40,40を介して偏心部25a,25bの外周に回転自在に保持され、入力軸25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曲線板26a,26bと、外ピンハウジング60の固定位置に保持され、(公転運動中の)曲線板26a,26bの外周部と係合して曲線板26a,26bに自転運動を生じさせる複数の外ピン27と、曲線板26a,26bの自転運動を出力軸28の回転運動に変換する運動変換機構と、偏心部25a,25bの軸方向外側に隣接配置された一対のカウンタウェイト29,29とを備える。
As shown in FIG. 2A, the speed reduction mechanism is rotatably held on the outer periphery of the
図3に示すように、曲線板26aは、その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する。また、曲線板26aは、その両端面に開口する軸方向の貫通孔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で複数設けられており、各貫通孔30aには後述する内ピン31が1本ずつ挿入される。貫通孔30bは、曲線板26aの中心に設けられており、偏心部25aの外周に転がり軸受40を介して嵌合される。
As shown in FIG. 3, the
転がり軸受40は、図2(a)および図3に示すように、外径面に内側軌道面42を有し、偏心部25aの外径面に嵌合された内輪41と、曲線板26aの内径面(貫通孔30bを画成する内壁面)に直接形成された外側軌道面43と、内側軌道面42と外側軌道面43の間に転動自在に配置された複数の円筒ころ44と、円筒ころ44を周方向所定間隔で保持する保持器45(図3では省略)とを備えた円筒ころ軸受である。内輪41は、その軸方向両端部から径方向外側に延び、円筒ころ44の軸方向外側に隣接配置された円環状の鍔部46,46を一体に有する。また、保持器45としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)やポリエーテルエーテルケトン(PEEK)を主成分とし、これに適当な充填材を添加した樹脂材料で射出成形された、いわゆる樹脂保持器が使用される。
As shown in FIGS. 2 (a) and 3, the rolling
詳細な説明は省略するが、曲線板26bは、曲線板26aと同様の構造を有しており、曲線板26aを支持する転がり軸受40と同様の転がり軸受40を介して偏心部25bに対して回転自在に支持されている。
Although a detailed description is omitted, the
カウンタウェイト29は略扇形状で、入力軸25の外周に嵌合固定されている。各カウンタウェイト29は、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、軸方向に隣接する偏心部25a(又は25b)と180°位相を変えて配置される。
The
図3に示すように、外ピン27は、入力軸25の回転軸心を中心とする円周上に等間隔で複数設けられている。入力軸25が回転するのに伴って曲線板26a,26bが公転運動すると、曲線板26a,26bの外周部と外ピン27とが係合し、曲線板26a,26bに自転運動を生じさせる。各外ピン27は、図2に示すように、その軸方向両端部に配された一対の転がり軸受(針状ころ軸受)61,61、および一対の針状ころ軸受61,61を内周に保持した外ピンハウジング60を介してケーシング22に回転自在に支持されている。かかる構成により、外ピン27と曲線板26a,26bとの間の接触抵抗が低減される。
As shown in FIG. 3, a plurality of
詳細な図示は省略しているが、外ピンハウジング60は、弾性支持機能を有する回り止め手段によってケーシング22に対してフローティング状態に支持されている。これは、車両の旋回や急加減速等によって生じる大きなラジアル荷重やモーメント荷重を吸収し、曲線板26a,26bの自転運動を出力軸28の回転運動に変換する運動変換機構の構成部品の損傷を防止するためである。
Although not shown in detail, the
図2(a)および図3に示すように、本実施形態の運動変換機構は、曲線板26a,26bに設けた複数の貫通孔30aと、各貫通孔30aに1本ずつ挿入された複数の内ピン31とで構成される。内ピン31は、出力軸28の回転軸心を中心とする円周上に等間隔に配置されており、そのアウトボード側の端部が出力軸28のフランジ部28aに設けた孔部に固定されている。内ピン31のうち、貫通孔30aの内壁面との対向部には、針状ころ軸受31aが設けられている。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」を指す。以下同じ。)よりも所定寸法大きく設定されている。かかる態様で針状ころ軸受31aが設けられていることにより、内ピン31と曲線板26a,26bとの摩擦抵抗が低減されるため、運動変換機構におけるトルク損失が可及的に防止される。
As shown in FIGS. 2A and 3, the motion conversion mechanism of the present embodiment includes a plurality of through
図2(a)に示すように、減速部Bは、スタビライザ70をさらに有する。スタビライザ70は、円環形状の円環部70aと、円環部70aの内径面からインボード側に延びる円筒部70bとを有し、各内ピン31のインボード側の端部は円環部70aに固定されている。これにより、モータ部Aの駆動時(入力軸25の回転時)に曲線板26a,26bから一部の内ピン31に負荷される荷重は出力軸28およびスタビライザ70を介して全ての内ピン31によって支持される。
As illustrated in FIG. 2A, the speed reduction unit B further includes a
ここで、モータ部Aの駆動時に、曲線板26a、さらには入力軸25に作用する荷重の状態を図4に基づいて説明する。なお、モータ部Aの駆動時には、曲線板26bにも以下に説明するのと同様にして荷重が作用する。
Here, the state of the load acting on the
入力軸25に設けられた偏心部25aの軸心O2は、入力軸25の軸心(回転軸心)Oから偏心量eだけ偏心している。偏心部25aの外周には転がり軸受40を介して曲線板26aが保持され、偏心部25aは、転がり軸受40を介して曲線板26aを回転自在に支持するので、軸心O2は曲線板26aの軸心でもある。曲線板26aの外周部は波形曲線で形成され、径方向に窪んだ凹部34を周方向等間隔に有する。曲線板26aの周囲には、凹部34と係合する外ピン27が入力軸25の軸心Oを中心として周方向に複数配設されている。
The axis O 2 of the
図4において、モータ部Aが駆動されるのに伴って入力軸25が紙面上で反時計周りに回転すると、偏心部25aおよびその外周に保持された曲線板26aは軸心Oを中心とする公転運動を行うので、曲線板26aの外周部に形成された凹部34が外ピン27と周方向に順次当接する。この結果、曲線板26aは、複数の外ピン27から図中矢印で示すような荷重Fiを受けて時計回りに自転する。
In FIG. 4, when the
また、曲線板26aには貫通孔30aが軸心O2を中心として周方向に複数配設されており、各貫通孔30aには、入力軸25と同軸配置された出力軸28に対して固定的に設けられた内ピン31が挿入されている。貫通孔30aの内径は内ピン31の外径よりも所定寸法大きいため、内ピン31は、曲線板26aの公転運動の障害とはならず、自転している曲線板26aの貫通孔30aの内壁面と摺動接触することによって曲線板26aの自転運動を取り出し、出力軸28を回転させる(出力軸28の回転運動に変換する)。このとき、出力軸28は、入力軸25よりも高トルクかつ低回転数になり、曲線板26aは、複数の内ピン31から図中矢印で示すような荷重Fjを受ける。これらの複数の荷重Fi、Fjの合力Fsが転がり軸受40を介して入力軸25に作用する。
Further, the
合力Fsの方向は、曲線板26aの外周部の形状や凹部34の数などの幾何学的条件の他、遠心力の影響により変化する。具体的には、自転軸心O2を通り、自転軸心O2と軸心Oとを結ぶ直線Yに対して90°の方向に延びる基準線Xと、合力Fsとがなす角度αは概ね30°〜60°で変動する。上記の複数の荷重Fi、Fjは、入力軸25が1回転する間に荷重の方向や大きさが変化し、その結果、入力軸25に作用する合力Fsも荷重の方向や大きさが変動する。そして、入力軸25が1回転すると、曲線板26aの凹部34が減速されて1ピッチ時計回りに回転し、図4の状態になり、これを繰り返す。
The direction of the resultant force Fs changes due to the influence of centrifugal force in addition to geometric conditions such as the shape of the outer peripheral portion of the
インホイールモータ駆動装置21は、主に図1,2中に白抜き矢印で示すような流れでモータ部Aおよび減速部Bの各所に潤滑油を供給する潤滑機構を有する。この潤滑機構は、ケーシング22の壁部内に設けた油路22a、モータ回転軸24に設けた油路24a,24b、入力軸25に設けた油路25c,25d1〜25d3,25e、スタビライザ70に設けた油路70c、内ピン31に設けた内部油路31b、ケーシング22に設けた排油口22b、ケーシング22の下方に設けられ、潤滑油を(一時的に)貯留する潤滑油貯留部22d、回転ポンプ51、および潤滑油貯留部22dと回転ポンプ51の間に設けた油路22eなどを含んで構成される。
The in-wheel
モータ回転軸24に設けた油路24a,24bは、それぞれ、モータ回転軸24の内部を軸方向および径方向に延びており、油路24aには、入力軸25の内部を軸方向に延びた軸方向油路としての油路25cが接続されている。油路25d1〜25d3は、油路25cから入力軸25の外径面に向かって径方向に延びており、本実施形態の油路25d1〜25d3の外径端部は、それぞれ、入力軸25の外径面のうちスタビライザ70に設けた油路70cの内径側開口部と略同一の軸方向位置、偏心部25aの外径面、および偏心部25bの外径面に開口している。油路25eは、油路25cのアウトボード側の端部から軸方向に延び、入力軸25のアウトボード側の外端面に開口している。
The
図2(a)に示すように、インボード側の偏心部25aに嵌合された転がり軸受40の内輪41は、その内径面および外径面(内側軌道面42)に開口した貫通孔41aを有し、この内輪41は、上記の貫通孔41aと、入力軸25の油路25d2との位相を合わせるようにして偏心部25aの外周に嵌合されている。かかる構成により、入力軸25の油路25cと偏心部25aに嵌合された転がり軸受40の内部空間とが、入力軸25の油路25d2および転がり軸受40の貫通孔41aを介して連通する。これにより、入力軸25の油路25cを流通する潤滑油を、偏心部25aに嵌合した転がり軸受40に供給可能な給油路F1が形成される。
As shown in FIG. 2 (a), the
また、アウトボード側の偏心部25bに嵌合された転がり軸受40の内輪41も、その内径面および外径面に開口した貫通孔41aを有し、この内輪41は、上記の貫通孔41aと、入力軸25の油路25d3との位相を合わせるようにして、偏心部25bの外周に嵌合されている。かかる構成により、入力軸25の油路25cと偏心部25bに嵌合された転がり軸受40の内部空間とが、入力軸25の油路25d3および転がり軸受40の貫通孔41aを介して連通する。これにより、入力軸25の油路25cを流通する潤滑油を、偏心部25bに嵌合した転がり軸受40の内部空間に供給可能な給油路F1が形成される。
The
なお、図示は省略するが、例えば、偏心部25aの外径面のうち、油路25d2が設けられる軸方向位置には環状溝を設けても良い。この場合、油路25d2と内輪41の貫通孔41aとを環状溝を介して連通させることができるため、偏心部25aの外周に内輪41を嵌合する際に、油路25d2と貫通孔41aの位相合わせが不要となる。偏心部25bについても同様である。
In addition, although illustration is abbreviate | omitted, you may provide an annular groove in the axial direction position in which the oil path 25d2 is provided among the outer diameter surfaces of the
図1に示すように、ケーシング22に設けた排油口22bは、減速部B内部の潤滑油を潤滑油貯留部22dに排出するものであって、ケーシング22のうち減速部Bを収容した部分の少なくとも1箇所に設けられている。排油口22bとモータ回転軸24の油路24aとは、潤滑油貯留部22d、油路22eおよび油路22aを介して接続されている。そのため、排油口22bから潤滑油貯留部22dに排出され、潤滑油貯留部22dに貯留された潤滑油は、油路22eや油路22a等を経由してモータ回転軸24の油路24aに再度流入する。
As shown in FIG. 1, the
回転ポンプ51は、潤滑油貯留部22dに接続された油路22eと油路22aとの間に設けられている。回転ポンプ51をケーシング22内に配置することによって、インホイールモータ駆動装置21が全体として大型化するのを防止することができる。本実施形態の回転ポンプ51は、図5に示すように、出力軸28の回転を利用して回転するインナーロータ52と、インナーロータ52の回転に伴って従動回転するアウターロータ53と、両ロータ52,53間の空間に設けられた複数のポンプ室54と、油路22eに連通する吸入口55と、油路22aに連通する吐出口56とを備えるサイクロイドポンプである。インナーロータ52は、回転中心c1を中心として回転し、アウターロータ53は、インナーロータ52の回転中心c1とは異なる回転中心c2を中心として回転する。また、インナーロータ52の歯数をnとしたとき、アウターロータ53の歯数を(n+1)としており、本実施形態ではn=5としている。そのため、出力軸28の回転に伴ってインナーロータ52が回転すると、ポンプ室54の容積は連続的に変化する。これにより、吸入口55からポンプ室54に流入した潤滑油は吐出口56から油路22aに圧送される。
The
潤滑機構は、主に以上の構成を有しており、以下のようにしてモータ部Aおよび減速部Bの各所を潤滑・冷却する。 The lubrication mechanism mainly has the above configuration, and lubricates and cools each part of the motor part A and the speed reduction part B as follows.
まず、図1に示すように、モータ部Aのうち、ロータ23bおよびステータ23aは、主に、ケーシング22の油路22aを介してモータ回転軸24の油路24aに供給された潤滑油の一部が、モータ回転軸24の回転に伴って生じる遠心力および回転ポンプ51の圧力の影響を受けて油路24bの外径側開口部から吐出されることにより潤滑される。すなわち、油路24bの外径側開口部から吐出された潤滑油はロータ23bに供給され、その後、ステータ23aに供給される。また、モータ回転軸24のインボード側の端部を支持する転がり軸受36は、主に、油路22aを流れる潤滑油の一部がケーシング22とモータ回転軸24との間の隙間から滲み出ることにより潤滑される。さらに、モータ回転軸24のアウトボード側の端部を支持する転がり軸受36は、主に、油路24bから吐出され、ケーシング22のうち、モータ部Aを収容した部分のアウトボード側の内壁面を伝い落ちてきた潤滑油により潤滑される。
First, as shown in FIG. 1, in the motor portion A, the
次に、モータ回転軸24の油路24aを経由して入力軸25の油路25cに流入した潤滑油は、図2に示すように、入力軸25の回転に伴う遠心力や回転ポンプ51の圧力の影響を受けることにより、油路25d1〜25d3,25eを介して減速部Bの内部に供給される。
Next, the lubricating oil that has flowed into the
具体的に述べると、まず、油路25d2,25d3の外径端部から吐出された潤滑油は、各転がり軸受40の内輪41に設けた貫通孔41aを介して転がり軸受40の内部空間に供給され、軌道面42,43や円筒ころ44を潤滑する。軌道面42,43等を潤滑した潤滑油は、外側軌道面43と保持器45の外径面との間、および内輪41に設けた鍔部46の外径面と保持器45の内径面との間にそれぞれ形成される径方向隙間(詳細な図示は省略)を介して転がり軸受40の外部に排出され、その後、遠心力の作用により、曲線板26a,26bと内ピン31(針状ころ軸受31a)との接触部や、曲線板26a,26bと外ピン27との接触部等を潤滑しながら径方向外側に移動する。また、油路25eを介して入力軸25の外側に吐出された潤滑油は、遠心力の作用により、入力軸25のアウトボード側の端部を支持する転がり軸受37bを潤滑した後、転がり軸受40(特に偏心部25bに嵌合された転がり軸受40)や曲線板26a,26bと内ピン31との接触部等を潤滑しながら径方向外側に移動する。
Specifically, first, the lubricating oil discharged from the outer diameter end portions of the oil passages 25d2 and 25d3 is supplied to the internal space of the rolling
一方、油路25d1の外径端部から吐出された潤滑油は、スタビライザ70の油路70c、および内ピン31の内部油路31bを介して針状ころ軸受31aに供給され、針状ころ軸受31aの軌道面や針状ころを潤滑する。このようにして針状ころ軸受31aの内部を潤滑した潤滑油は、曲線板26a,26bと内ピン31との接触部や、曲線板26a,26bと外ピン27との接触部などを潤滑しながら径方向外側に移動する。なお、油路25d1の外径端部から吐出された潤滑油は、入力軸25の軸方向略中央部を支持する転がり軸受37aの内部も潤滑する。また、本実施形態では、スタビライザ70の油路70cの外径側開口部の径方向外側に、油路70cの外径側開口部から吐出された潤滑油を内ピン31の内部油路31bに誘導する誘導部材71を設けているので、針状ころ軸受31a等に対して効率良く潤滑油を供給することができる。
On the other hand, the lubricating oil discharged from the outer diameter end of the oil passage 25d1 is supplied to the
そして、遠心力の影響を受けて径方向外側に移動し、最終的にケーシング22の内壁面に到達した潤滑油は、重力によりケーシング22の下部に集まり、排油口22bから排出されて潤滑油貯留部22dに貯留される。このように、排油口22bと回転ポンプ51に接続された油路22eとの間に潤滑油貯留部22dが設けられているので、特に高速回転時などに回転ポンプ51によって排出しきれない潤滑油が一時的に発生しても、その潤滑油を潤滑油貯留部22dに貯留しておくことができる。その結果、減速部Bの各所における発熱やトルク損失の増加を防止することができる。一方、特に低速回転時などには、排油口22bに到達する潤滑油量が少なくなるが、このような場合であっても、潤滑油貯留部22dに貯留されている潤滑油をケーシング22の油路22a等を介してモータ回転軸24の油路24a、さらには入力軸25の油路25cに還流することができるので、モータ部Aおよび減速部Bに安定して潤滑油を供給することができる。
Then, the lubricating oil that has moved to the outside in the radial direction under the influence of centrifugal force and finally reached the inner wall surface of the
なお、減速部B内部の潤滑油は、遠心力に加え、重力によっても径方向外側に移動する。したがって、このインホイールモータ駆動装置21は、潤滑油貯留部22dがインホイールモータ駆動装置21の下部に位置するように、電気自動車11に取り付けるのが望ましい。
In addition, the lubricating oil inside the deceleration part B moves radially outward also by gravity in addition to centrifugal force. Therefore, it is desirable that the in-wheel
インホイールモータ駆動装置21の全体構造は前述したとおりであり、本実施形態のインホイールモータ駆動装置21は、その音響性能(静粛性)、耐久性および動力伝達効率を高めるために、サイクロイド減速機を採用した減速部Bにおいて以下に示すような特徴的な構成を採用している。
The overall structure of the in-wheel
まず、曲線板26a,26bを回転自在に保持した転がり軸受(円筒ころ軸受)40において、図2(b)に示すように、内輪41に設けた鍔部46の径方向寸法(内側軌道面42と鍔部46の外径面との間の径方向寸法)をH、円筒ころ44の直径寸法をDとしたとき、Hに対するDの比(=H/D)を0.3以上0.5以下、より好ましくは0.35以上0.45以下に設定している。これは、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、転がり軸受40の内輪41に設けられる鍔部46の径方向寸法、より具体的には、鍔部46の径方向寸法Hと、円筒ころ46の直径寸法Dとの比(H/D)を所定の数値範囲内に設定することが、サイクロイド減速機(減速部B)、ひいてはインホイールモータ駆動装置21の音響性能等を高める上で有効であることを見出したことに由来する。要するに、本発明者らが上記の比(=H/D)について調査したところ、下記の表1に示すような結果が得られた。なお、表1における「○」は、実用上全く問題がないことを意味し、「△」は、使用条件によっては問題が生じる可能性が僅かながらにあることを意味し、「×」は、実用上問題が生じる可能性が大きいことを意味している。
First, in the rolling bearing (cylindrical roller bearing) 40 that holds the
図2(b)等に示すように、円筒ころ44の両端外周縁部には通常R部が設けられることから、上記の表1からも明らかなように、比(H/D)が0.3を下回る場合、円筒ころ44と内輪41の鍔部46の接触面積を十分に確保することができない。特に、図2(b)に示すように、内輪41の各部を所定形状・精度に仕上げるべく、内輪41の筒部(外径面に内側軌道面42が設けられる部分)と鍔部46との境界付近にヌスミ部が設けられる場合には、円筒ころ44と鍔部46の接触面積が格段に小さくなる。このように、円筒ころ44と鍔部46の接触面積が小さくなると、大きな誘起スラスト荷重下では円筒ころ44と鍔部46の摺動接触部に高い面圧が生じるため、潤滑機構を構成する給油路F1を介して転がり軸受40の内部空間に十分量の潤滑油が供給されたとしても、実用上問題視されるような異音や発熱が生じ易くなる。
As shown in FIG. 2B and the like, since the R portion is usually provided at the outer peripheral edge portions of the both ends of the
一方、上記の比(H/D)が0.5を上回る場合、円筒ころ44と鍔部46の接触面積が小さいことに由来する異常発熱等の問題は生じ難くなるものの、保持器45の外径面と外側軌道面43との間、および保持器45の内径面と鍔部46の外径面との間にそれぞれ設けられる径方向隙間の隙間幅が小さくなる関係上、給油路F1を介して転がり軸受40の内部空間に供給された潤滑油の排出性が低下するため、特に転がり軸受40が高速で回転する際に円筒ころ44が転動するのに伴って発生する撹拌抵抗が非常に大きくなる。特に、本実施形態のように、保持器45に自己潤滑性を持たせるために樹脂製の保持器45を用いた場合、保持器45に必要とされる強度を確保しようとすると、保持器45に径方向の厚みを持たせる必要があるため、潤滑油の排出性低下の傾向が顕著になる。
On the other hand, when the ratio (H / D) exceeds 0.5, problems such as abnormal heat generation due to the small contact area between the
これに対し、表1からも明らかなように、上記の比(H/D)を0.3以上0.5以下(好ましくは0.35以上0.45以下)の範囲内に設定すれば、円筒ころ44と鍔部46の接触面積が小さくなることに由来した異常発熱等の問題発生を可及的に防止しつつ、給油路F1を介して転がり軸受40の内部空間に供給された潤滑油の排出性を良好なものとして、転がり軸受40が高速で回転する際の撹拌抵抗を抑制することができる。これにより、音響性能、耐久性および動力伝達効率に優れたサイクロイド減速機(減速部B)、ひいてはインホイールモータ駆動装置21を実現することができる。
On the other hand, as apparent from Table 1, if the ratio (H / D) is set within a range of 0.3 to 0.5 (preferably 0.35 to 0.45), Lubricating oil supplied to the internal space of the rolling
また、転がり軸受40のうち、軸方向で互いに対向する円筒ころ44の端面と鍔部46の端面の少なくとも一方の表面粗さはRa0.25μm以下、より好ましくはRa0.13μm以下に設定するのが好ましい。上記の対向二面の少なくとも一方の表面粗さをRa0.25μm以下にすることは、特定の加工条件によって旋削することにより十分達成可能である。
Further, in the rolling
このように、上記の対向二面の表面粗さをRa0.25μm以下に設定すれば、転がり軸受40が高回転高荷重の過酷環境下で使用されることに鑑みて、転がり軸受40の転動体に比較的大径の円筒ころ44を用いる必要がある場合でも、円筒ころ44と鍔部46の摺動接触に伴う異音・振動の発生を可及的に防止することができる。これにより、減速部B(サイクロイド減速機)、ひいてはインホイールモータ駆動装置21の音響性能や耐久性を一層高めることができる。
Thus, if the surface roughness of the two opposing surfaces is set to Ra 0.25 μm or less, the rolling element of the rolling
なお、円筒ころ44は、軸受鋼からなり、浸炭窒化処理が施され、かつ表層部の残留オーステナイト量が20〜35%であることが好ましい。また、内輪41は、軸受鋼からなり、浸炭窒化処理が施され、表層の残留オーステナイト量が25〜50%であり、且つ、芯部の残留オーステナイト量が15〜20%であることが好ましい。このようにすれば、転動疲労寿命を向上させることができると共にクラックの発生およびその進展を抑制することができるので、転がり軸受40、ひいてはインホイールモータ駆動装置21の耐久性向上(長寿命化)を図ることができる。また、同程度の寿命を確保する上では、上記構成を具備しない軌道輪(内輪および外輪)を採用する場合に比べ、軌道輪の薄肉化を実現することができる。従って、転がり軸受40の径方向への小型化等を通じて、インホイールモータ駆動装置21を小型・軽量化することができる。
The
また、詳細な図示は省略するが、曲線板26a,26bは、SCM415、SCM420、SCr420等の肌焼き鋼で形成し、これに熱処理としての浸炭焼入れ焼戻しが施されることにより形成された表面硬化層を有するものとするのが好ましい。
Although not shown in detail, the
このようにすれば、曲線板26aの内径面に転がり軸受40の外側軌道面43を直接形成した本実施形態においても、円筒ころ44が外側軌道面43上を転送することによる摩耗や損傷を可及的に防止することができる。また、曲線板26a,26bの表層部に、浸炭焼入れ焼戻しに伴う硬化層が形成されていれば、曲線板26a,26bの外周部が、外ピン27から負荷される荷重によって変形したり、外ピン27との摺動に伴って摩耗したりするのを、また、曲線板26a,26bに設けられた貫通孔30aの内壁面が、内ピン31から負荷される荷重によって変形したり、内ピン31(針状ころ軸受31a)との摺動に伴って摩耗したりするのを効果的に防止することができる。従って、曲線板26a,26b、ひいては減速部Bの耐久性を高めることができる。
In this way, even in the present embodiment in which the
その一方、曲線板26a,26bとして上述のものを採用すれば、曲線板26a,26bの芯部には硬化層が形成されていないことになり、この場合、曲線板26a,26bは靱性を有する。これにより、例えば車両の運転走行時に車輪用軸受部Cを介して減速部Bに瞬間的な衝撃荷重が入力された場合でも、この衝撃荷重により曲線板26a,26bが変形・破損等する可能性を効果的に減じることができる。また、肌焼き鋼は、熱処理(浸炭焼入れ焼戻し)前の段階では比較的軟質で加工性に富むので、複雑形状の曲線板26a,26bを効率良く作製することができる。しかも、熱処理方法として選択した浸炭焼入れ焼戻しは、形状変更に対する柔軟性を有するので、曲線板26a,26bの新規作製および設計変更の際に必要となるコストは少なくて済む。
On the other hand, if the above-mentioned thing is employ | adopted as
以上の構成を有するインホイールモータ駆動装置21の全体的な作動原理を、図1および図4を参照しながら説明する。
The overall operation principle of the in-wheel
モータ部Aでは、例えば、ステータ23a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、永久磁石又は磁性体によって構成されるロータ23bが回転する。これに伴って、モータ回転軸24に連結された入力軸25が回転すると、曲線板26a、26bは入力軸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は、曲線板26a,26bの外周部に設けられた曲線形状の波形と周方向で係合し、曲線板26a、26bを入力軸25の回転方向とは逆向きに自転回転させる。
In the motor part A, for example, the
貫通孔30aに挿通された内ピン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の自転運動のみが出力軸28を介して車輪用軸受部Cに伝達される。このとき、入力軸25の回転が減速部Bによって減速された上で出力軸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(後輪)14に必要なトルクを伝達することが可能となる。
The
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の外周部に設けた波形(凹部34)の数をZBとすると、(ZA−ZB)/ZBで算出される。図3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。
The speed reduction ratio of the speed reducing portion B having the above-described configuration is expressed as (Z A −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を回転自在に支持する転がり軸受(針状ころ軸受)61,31aを設けたことにより、曲線板26a,26bと外ピン27および内ピン31との間の摩擦抵抗が低減されるので、この点からも減速部Bにおける動力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
上述したように、本実施形態のインホイールモータ駆動装置21は、装置全体として軽量・コンパクト化が図られている。そのため、このインホイールモータ駆動装置21を電気自動車11に搭載すれば、ばね下重量を抑えることができるので、走行安定性およびNVH特性に優れた電気自動車11を実現することができる。
As described above, the in-wheel
以上、本発明の実施形態に係るサイクロイド減速機を減速部Bに適用したモータ駆動装置(インホイールモータ駆動装置21)について説明を行ったが、インホイールモータ駆動装置21には、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。
As mentioned above, although the motor drive device (in-wheel motor drive device 21) which applied the cycloid reducer which concerns on embodiment of this invention to the deceleration part B was demonstrated, the summary of this invention is included in the in-wheel
例えば、以上では、潤滑機構を構成する回転ポンプ51としてサイクロイドポンプを採用したが、これに限ることなく、出力軸28の回転を利用して駆動するあらゆる回転ポンプを採用することができる。さらには、回転ポンプ51を省略して、遠心力のみによって潤滑油を循環させるようにしてもよい。
For example, in the above description, the cycloid pump is adopted as the
また、以上では、入力軸25の軸方向二箇所に偏心部25a,25bを設けたが、偏心部の設置個数は任意に設定することができる。例えば、偏心部は、入力軸25の軸方向三箇所に設けることができ、この場合、各偏心部は、入力軸25の回転に伴って生じる遠心力を打ち消し合うように120°位相を変えて設けるのが好ましい。
In the above description, the
また、以上では、主に、曲線板26a,26bに設けた貫通孔30aと、貫通孔30aの内壁面と摺動可能に出力軸28に固定された内ピン31とで運動変換機構を構成したが、運動変換機構は、これに限らず、曲線板26a,26bの自転運動を車輪用軸受部Cのハブ輪32に伝達可能な任意の構成とすることができる。
In the above description, the motion conversion mechanism is mainly configured by the through
本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から後輪14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。
The description of the operation in the present embodiment has been made by paying attention to the rotation of each member, but in reality, power including torque is transmitted from the motor part A to the
また、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からの動力を後輪14に伝達させる場合を示したが、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、後輪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で発電するように構成することもできる。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、モータ部Aの駆動用電力や、車両に備えられた他の電動機器の作動用電力として活用することもできる。
Moreover, although the case where the electric 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
また、以上で説明した実施形態では、モータ部Aにラジアルギャップモータを採用したが、本発明は、モータ部Aに、ステータとロータとを軸方向の隙間を介して対向させるアキシャルギャップモータを採用した場合にも好ましく適用できる。 Further, in the embodiment described above, a radial gap motor is adopted as the motor part A, but the present invention adopts an axial gap motor that makes the motor part A face the stator and the rotor through an axial gap. In this case, it can be preferably applied.
さらに、本発明に係るインホイールモータ駆動装置21は、後輪14を駆動輪とした後輪駆動タイプの電気自動車11のみならず、前輪13を駆動輪とした前輪駆動タイプの電気自動車や、前輪13および後輪14を駆動輪とした4輪駆動タイプの電気自動車に適用することもできる。
Further, the in-wheel
また、本発明に係るサイクロイド減速機は、インホイールモータ駆動装置以外の電気自動車用のモータ駆動装置、例えば、減速部Bの出力側(出力軸28)にドライブシャフトがトルク伝達可能に連結され、装置全体が車体に搭載される、いわゆるオンボードタイプのモータ駆動装置の減速部にも好ましく適用することができる。 The cycloid reducer according to the present invention is a motor drive device for an electric vehicle other than the in-wheel motor drive device, for example, the drive shaft is connected to the output side (output shaft 28) of the reduction unit B so that torque can be transmitted, The present invention can also be preferably applied to a reduction portion of a so-called on-board type motor drive device in which the entire device is mounted on a vehicle body.
ここで、オンボードタイプのモータ駆動装置の一例を図6に基づいて説明する。同図に示すモータ駆動装置81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’と駆動輪(後輪)14の間に介在するドライブシャフト100とを備え、モータ部A’、減速部B’およびドライブシャフト100は、左右一対の駆動輪14を個別に回転駆動するために2個ずつ設けられている。2個のモータ部A’は、同軸に背中合わせで隣接して配設されており、左右一対の減速部B’およびドライブシャフト100はモータ部A’と同軸に配設されている。このモータ駆動装置81のモータ部A’および減速部B’には、図1,2等に示すインホイールモータ駆動装置21に適用したモータ部Aおよび減速部Bと基本的に同様の構成を有するものを採用している。そのため、モータ部A’および減速部B’の構造や動作態様等についての詳細説明は省略する。
Here, an example of the on-board type motor driving device will be described with reference to FIG. The
ドライブシャフト100は、駆動車輪14側の固定式等速自在継手101と、減速部B’側の摺動式等速自在継手102と、両等速自在継手101,102を連結する中間シャフト103とを主な構成とする。減速部B’の出力軸は、摺動式等速自在継手101にスプライン嵌合によって連結されており、減速部B’の出力は、ドライブシャフト100を介して駆動輪14に伝達される。
The
図6に示すモータ駆動装置81では、左右の駆動輪14を個別に駆動するために、モータ部A’および減速部B’をそれぞれ2個ずつ配設すると共に、2個の減速部B’のそれぞれに本発明に係るサイクロイド減速機を適用しているが、本発明に係るサイクロイド減速機は、1個のモータ部A’と1個の減速部B’とを備えたオンボードタイプのモータ駆動装置の減速部B’にも好ましく適用することができる。
In the
本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、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、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、および範囲内のすべての変更を含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can of course be implemented in various forms without departing from the scope of the present invention. The scope of the present invention is not limited to patents. It includes the equivalent meanings recited in the claims and the equivalents recited in the claims, and all modifications within the scope.
11 電気自動車
21 インホイールモータ駆動装置
22 ケーシング
25 入力軸
25a,25b 偏心部
26a,26b 曲線板
27 外ピン
28 出力軸
40 転がり軸受
41 内輪
42 内側軌道面
43 外側軌道面
44 円筒ころ
46 鍔部
81 (オンボードタイプの)モータ駆動装置
100 ドライブシャフト
A モータ部
A’ モータ部
B 減速部(サイクロイド減速機)
B’ 減速部(サイクロイド減速機)
C 車輪用軸受部
D 円筒ころの直径寸法
F1 給油路
H 鍔部の径方向寸法
DESCRIPTION OF
B 'Reducer (Cycloid Reducer)
C Wheel bearing part D Diameter dimension of cylindrical roller F1 Oil supply path H Radial dimension of flange
Claims (5)
前記転がり軸受が、内側軌道面と外側軌道面の間に転動自在に配された複数の円筒ころと、外径面に前記内側軌道面が設けられ、前記円筒ころの軸方向外側に隣接配置された円環状の鍔部を有する内輪と、前記内側軌道面と前記外側軌道面の間に介在して前記複数の円筒ころを保持する保持器とを備え、前記給油路が、前記内輪の外径面および内径面に開口した貫通孔を含んで構成されるサイクロイド減速機において、
前記鍔部の径方向寸法Hに対する前記円筒ころの直径寸法Dの比(H/D)を、0.3以上0.5以下に設定したことを特徴とするサイクロイド減速機。 An input shaft having an eccentric portion, a curved plate that is rotatably held on the outer periphery of the eccentric portion via a rolling bearing, and that performs a revolving motion around the rotational axis as the input shaft rotates, A motion converting mechanism for converting the rotational motion of the curved plate generated in the curved plate in motion into a rotational motion of an output shaft, and lubricating oil flowing through an axial oil passage extending in the axial direction inside the input shaft. An oil supply passage for supplying the internal space of the rolling bearing,
The rolling bearing is provided with a plurality of cylindrical rollers rotatably arranged between an inner raceway surface and an outer raceway surface, and the inner raceway surface is provided on an outer diameter surface, and is disposed adjacent to the outer side in the axial direction of the cylindrical roller. An inner ring having an annular flange, and a cage that is interposed between the inner raceway surface and the outer raceway surface and holds the plurality of cylindrical rollers, and the oil supply path is disposed outside the inner ring. In a cycloid reducer configured to include a through-hole opened in a radial surface and an internal diameter surface,
The cycloid reduction gear characterized by setting ratio (H / D) of the diameter D of the said cylindrical roller with respect to the radial direction dimension H of the said collar part to 0.3-0.5.
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108240459A (en) * | 2016-12-26 | 2018-07-03 | 上银科技股份有限公司 | Speed reducer with lubricating loop |
CN108916246A (en) * | 2018-09-20 | 2018-11-30 | 镇江大力液压马达股份有限公司 | A kind of output support device of cycloid hydraulic motor |
CN113446361A (en) * | 2020-03-25 | 2021-09-28 | 住友重机械工业株式会社 | Eccentric oscillating gear device |
CN113557377A (en) * | 2019-03-08 | 2021-10-26 | 利勃海尔比伯拉赫零部件有限公司 | Temperature control device for a drive and/or transmission unit, such as a tunnel boring machine transmission |
US11780319B2 (en) | 2020-04-07 | 2023-10-10 | Deere & Company | Work vehicle electric drive assembly cooling arrangement |
US11787275B2 (en) | 2020-06-10 | 2023-10-17 | Deere & Company | Electric drive with hydraulic mounting interface |
US11811296B2 (en) | 2020-02-12 | 2023-11-07 | Deere & Company | Electric machine with configurable stator/rotor cooling |
-
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Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108240459A (en) * | 2016-12-26 | 2018-07-03 | 上银科技股份有限公司 | Speed reducer with lubricating loop |
CN108240459B (en) * | 2016-12-26 | 2020-11-24 | 上银科技股份有限公司 | Speed reducer with lubricating loop |
CN108916246A (en) * | 2018-09-20 | 2018-11-30 | 镇江大力液压马达股份有限公司 | A kind of output support device of cycloid hydraulic motor |
CN113557377A (en) * | 2019-03-08 | 2021-10-26 | 利勃海尔比伯拉赫零部件有限公司 | Temperature control device for a drive and/or transmission unit, such as a tunnel boring machine transmission |
US11821508B2 (en) | 2019-03-08 | 2023-11-21 | Liebherr-Components Biberach Gmbh | Temperature control device for drive and/or transmission units such as tunnel borer transmissions |
CN113557377B (en) * | 2019-03-08 | 2023-12-12 | 利勃海尔比伯拉赫零部件有限公司 | Temperature control device for a drive and/or transmission unit, such as a tunnel boring machine transmission |
US11811296B2 (en) | 2020-02-12 | 2023-11-07 | Deere & Company | Electric machine with configurable stator/rotor cooling |
CN113446361A (en) * | 2020-03-25 | 2021-09-28 | 住友重机械工业株式会社 | Eccentric oscillating gear device |
US11780319B2 (en) | 2020-04-07 | 2023-10-10 | Deere & Company | Work vehicle electric drive assembly cooling arrangement |
US11787275B2 (en) | 2020-06-10 | 2023-10-17 | Deere & Company | Electric drive with hydraulic mounting interface |
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