JP4176674B2 - In-wheel motor system - Google Patents
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Description
本発明は、ダイレクトドライブホイールを駆動輪とする車輌において用いられるインホイールモータシステムに関するもので、特に、モータを弾性体及び/または減衰機構を介して足回り部品に取付けて成るインホイールモータシステムに関する。 The present invention relates to an in-wheel motor system used in a vehicle having a direct drive wheel as a driving wheel, and more particularly to an in-wheel motor system in which a motor is attached to a suspension part via an elastic body and / or a damping mechanism. .
近年、モータによって駆動される車輌において、駆動用のモータを弾性体及び/または減衰機構を介して、ナックルなどの車輌バネ下部に支持することにより、上記ダイナミックダンパとして作用させ、インホイールモータ搭載車輌の接地性及び乗り心地性を改良する技術が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
一般に、足回りにバネ等のサスペンション機構を備えた車輌においては、一般に、ホイールやナックル部、サスペンションアームといったバネ下に相当する部品の質量、いわゆるバネ下質量が大きい程、凹凸路を走行した場合、バネ下部分は上下方向に大きく振動し、このため、ロードホールディング性が悪化することから、上記のように、質量の大きいモータをダイナミックダンパとして上下方向の振動抑制に適応すれば、車輌の接地性能を大幅に改善することができる。
In recent years, in vehicles driven by a motor, a driving motor is supported on a lower part of a vehicle spring such as a knuckle via an elastic body and / or a damping mechanism, thereby acting as the dynamic damper, and an in-wheel motor-equipped vehicle. A technique for improving the ground contact property and the ride comfort has been proposed (see, for example,
In general, in a vehicle having a suspension mechanism such as a spring around the undercarriage, when the mass of parts corresponding to unsprung parts such as wheels, knuckle parts and suspension arms, so-called unsprung mass is larger, the vehicle travels on uneven roads. Because the unsprung part vibrates greatly in the vertical direction, which deteriorates the load holding property, as described above, if a motor with a large mass is used as a dynamic damper to suppress vertical vibration, the grounding of the vehicle The performance can be greatly improved.
図5は、その一例を示す図で、中空形状のダイレクトドライブモータ3のステータ3Sを支持するステータ側ケース3aを、直動ガイド11を介して互いに車輌の上下方向に作動方向が限定され、かつ、車輌の上下方向に作動するバネ12及びダンパー13により結合された2枚のプレート14,15を備えた緩衝機構10を介してナックル5に対して弾性支持するとともに、ロータ3Rを支持するロータ側ケース3bとホイール2とを、複数枚の中空円盤状のプレート21A〜21Cを、作動方向が互いに直交するように配置された直動ガイド22A,22Bを用いて連結したフレキシブルカップリング20により結合する。
これにより、上記モータ3を車輌の足回り部品であるナックル5に対して弾性支持するとともに、トルクをホイール2へ効率よく伝達させることができるので、車輌のタイヤ接地荷重変動を低減して、車輌のロードホールディング性を向上させることが可能となる。
As a result, the
ところで、上記のような、中空形状のダイレクトドライブモータでは、モータの回転軸となるベアリング3jが大径化するのでベアリング3jの作動速度が大きくなりすぎるという問題がある。すなわち、インホイールモータ3は屋外で使用されるため、ベアリング部分に防水処理を施す必要があるが、上記のようにベアリング3jの作動速度が大きいため、シールの面圧を高くすると発熱が大きくなり、シールの耐久性が低下するという問題が発生する。
図6(a),(b)は、従来のインホイールモータ3のベアリング部の構成を示す図で、ロータ3Rを支持するロータ側ケース3bとステータ3Sを支持するステータ側ケース3aとの間には、アウターレース3mとインナーレース3nとの間に複数の鋼球3kが配置された左右一組のベアリング(ボールベアリング)3jが配置されている。なお、同図において、符号3pは上記鋼球3kを保持するリテーナである。
このような構成においては、ベアリング3jの径が大きくなると、ロータ3Rは車輪と同じ回転速度で回転するため、高速回転時には、上記ベアリング3jの周速は極めて大きくなることから、アウターレース3mとインナーレース3n間に防水用シール3wを設けた場合には、上記シール3wとベアリング3j間の摺動速度が極めて高くなる。したがって、上記摺動による発熱が大きくならないようにするためには、上記シール3wの面圧をあまり高くすることができず、そのため、十分な防水性能を得ることが困難であった。
By the way, in the hollow direct drive motor as described above, there is a problem that the operating speed of the
6A and 6B are diagrams showing the configuration of the bearing portion of the conventional in-
In such a configuration, when the diameter of the
シール3wの面圧を所定の値に保持しながら、高速回転時における上記シール3wの発熱を低減するためには、上記シール3wの摺動速度を低減する必要がある。そこで、図7(a)に示すように、ベアリング3Jとして、2つのベアリング3j,3j’を径方向に二重に並べたものを用いるようにすれば、ロータ3Rとステータ3S間の周速をVとしたとき、それぞれのベアリング3j,3j’の周速はそれぞれ(V/2)になると考えられるので、これにより、シール3wの摺動速度を低減することができる。
しかしながら、上記ベアリング3j,3j’はボールベアリングであるので、上記ベアリング3Jのアウターレース3mとミドルレース3tとの間、及び、ミドルレース3tとインナーレース3nとの間には、基本的には周方向の摩擦力は発生しない。したがって、図7(b)に示すように、例えば、内側のベアリング3j’の作動性が悪かった場合には、内側のベアリング3j’は回転せず、外側のベアリング3jのみが周速Vで回転することになり、シール3wの発熱が大きくなってしまうといった問題点があった。
In order to reduce the heat generation of the seal 3w during high-speed rotation while maintaining the surface pressure of the seal 3w at a predetermined value, it is necessary to reduce the sliding speed of the seal 3w. Therefore, as shown in FIG. 7A, if a bearing 3J having two
However, since the
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、モータがダイナミックダンパとして作用する構成のインホイールモータシステムにおいて、モータの高速回転時におけるシール部分の発熱を抑えて、モータの防水性能を向上させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the conventional problems, in the configuration of the in-wheel motor system motor acts as a dynamic damper, while suppressing the heat generation of the sealing portion during high speed rotation of the motor, the waterproof performance of the motor The purpose is to improve.
本発明の請求項1に記載の発明は、車輪部に設けられた中空形状のダイレクトドライブモータのステータ側が、車輌の足回り部品に対して、弾性体及び/または減衰機構を介して支持されたインホイールモータシステムにおいて、上記モータのロータを支持するロータ側ケースとステータを支持するステータ側ケースとを結合するベアリングが、ローラベアリングを非固定のミドルレースを介して径方向に二重に配置して成る二重ローラベアリングであり、径方向外側に配置されるローラベアリングのローラ軸と径方向内側に配置されるローラベアリングのローラ軸とがともにモータの回転軸に対して非平行で、かつ、上記径方向外側に配置されるローラベアリングのローラ軸と上記径方向内側に配置されるローラベアリングのローラ軸とが、ベアリングの転動方向に対して互いに反対方向に傾いているように上記各ローラベアリングを配置したことを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のインホイールモータシステムにおいて、径方向外側に配置されるローラベアリングのローラ軸と、径方向内側に配置されるローラベアリングのローラ軸とが、ベアリングの転動方向を中心に対称の方向になるように上記各ローラベアリングを配置したものである。
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記各ローラベアリングの幅方向外側に、それぞれダストシールを設けたものである。
According to the first aspect of the present invention, the stator side of the hollow direct drive motor provided in the wheel portion is supported by an underbody part of the vehicle via an elastic body and / or a damping mechanism. In the in-wheel motor system, a bearing that couples the rotor side case that supports the rotor of the motor and the stator side case that supports the stator is configured such that the roller bearing is doubled in the radial direction via a non-fixed middle race. The roller shaft of the roller bearing arranged radially outside and the roller shaft of the roller bearing arranged radially inside are both non-parallel to the rotation axis of the motor, and A roller shaft of the roller bearing disposed on the radially outer side and a roller shaft of the roller bearing disposed on the radially inner side It is characterized in that arranged above the roller bearings as are inclined in opposite directions with respect to the rolling direction of the bearing.
The invention according to
According to a third aspect of the present invention, in the in-wheel motor system according to the first or second aspect , a dust seal is provided on the outer side in the width direction of each of the roller bearings.
本発明によれば、車輪部に設けられた中空形状のダイレクトドライブモータのステータ側が、車輌の足回り部品に対して、弾性体及び/または減衰機構を介して支持されたインホイールモータシステムにおいて、ロータ側ケースとステータ側ケースとを結合するベアリングに、ローラベアリングを非固定のミドルレースを介して径方向に二重に配置して成る二重ローラベアリングを用いるとともに、径方向外側に配置されるローラベアリングのローラ軸と径方向内側に配置されるローラベアリングのローラ軸とがともにモータの回転軸に対して非平行で、かつ、上記径方向外側に配置されるローラベアリングのローラ軸と上記径方向内側に配置されるローラベアリングのローラ軸とがベアリングの転動方向に対して互いに反対方向に傾いているように上記各ローラベアリングを配置して、ベアリング部の作動速度を低減するようにしたので、シール面圧を高くしてもシール部の発熱を抑えることができ、防水性を向上させることができる。
このとき、径方向外側のローラベアリングのローラ軸と、径方向内側のローラベアリングのローラ軸とを、ベアリングの転動方向を中心に対称の方向になるように配置すれば、ベアリングの作動性を向上させることができるとともに、ベアリングの作動速度を確実に低減することができる。
According to the present invention, in the in-wheel motor system in which the stator side of the hollow direct drive motor provided in the wheel portion is supported via the elastic body and / or the damping mechanism with respect to the underbody part of the vehicle, a bearing coupling the rotor casing and the stator casing, with use of the double roller bearings made by placing a roller bearing double radially through the non-fixed middle race is arranged radially outward The roller shaft of the roller bearing and the roller shaft of the roller bearing arranged radially inward are both non-parallel to the rotation shaft of the motor and the roller shaft of the roller bearing arranged radially outside and the diameter The roller shafts of the roller bearings arranged on the inner side are inclined in opposite directions with respect to the rolling direction of the bearings. By placing the rollers bearings as, since so as to reduce the operating speed of the bearing part, even by increasing the seal surface pressure can suppress heat generation of the sealing portion, it is possible to improve the waterproof .
At this time , if the roller shaft of the radially outer roller bearing and the roller shaft of the radially inner roller bearing are arranged so as to be symmetrical with respect to the rolling direction of the bearing, the operability of the bearing is improved. It is possible to improve, and the operating speed of the bearing can be surely reduced.
以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図1は、本実施の形態1に係るインホイールモータシステムの構成を示す図で、同図において、1はタイヤ、2はリム2aとホイールディスク2bとから成るホイール、3は半径方向に対して内側に設けられたステータ側ケース3aに固定されたモータステータ(以下、ステータという)3Sと、半径方向に対して外側に設けられ、二重ローラベアリング30を介して上記ステータ側ケース3aに対して回転可能に接合されたロータ側ケース3bに固定されたモータロータ(以下、ロータという)3Rとを備えたアウターロータ型のインホイールモータ、4はホイール2とその回転軸において連結されたハブ部、5はサスペンションアーム6に連結された、車輌の足回り部品であるナックル、7はショックアブゾーバ等から成るサスペンション部材、8は上記ハブ部4に装着されたブレーキディスクから成る制動装置である。また、10は直動ガイド11を介して互いに車輌の上下方向に作動方向が限定され、かつ、車輌の上下方向に作動するバネ12及びダンパー13により結合された2枚のプレート14,15を備え、モータ3のステータ側ケース3aを上記ナックル5に弾性支持するための緩衝機構、20は中空円盤状のプレート21A〜21Cと、上記プレート21A〜21C間に配置され、上記プレート21A,21B及びプレート21B,21Cとをそれぞれ結合する、作動方向が互いに直交するように配置された直動ガイド22A,22Bとを備え、モータのロータ側ケース3bとホイール2とを結合するフレキシブルカップリングである。
Hereinafter, the best mode of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an in-wheel motor system according to the first embodiment, in which 1 is a tire, 2 is a wheel composed of a rim 2a and a
二重ローラベアリング30は、図2(a),(b)に示すように、アウターレース30mとミドルレース30tとの間、及び、ミドルレース30tとインナーレース30nとの間に、ローラ軸がモータ3の回転軸に対して非平行になるように、リテーナ30pに保持された複数のローラ30rをそれぞれ配置したもので、上記アウターレース30mとミドルレース30tとの間、及び、ミドルレース30tとインナーレース30nとの間の幅方向外側には、それぞれ防水用シール30wが設けられている。なお、以下、アウターレース30m,ミドルレース30t,アウターレース30mとミドルレース30t間に配置されたローラ30rから成るベアリングを外側のローラベアリング31、ミドルレース30t,インナーレース30n,ミドルレース30tとインナーレース30n間に配置されたローラ30rから成るベアリングを内側のローラベアリング32という。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the double roller bearing 30 has a roller shaft between the outer race 30m and the middle race 30t and between the middle race 30t and the inner race 30n. A plurality of rollers 30r held by the
本例では、図3(a),(b)に示すように、外側のローラベアリング31のローラ軸J1と内側のローラベアリング32のローラ軸J2とが、モータ3の回転軸(ベアリングの転動方向K)に対して非平行で、かつ、外側のローラベアリング31のローラ軸J1と内側のローラベアリング32のローラ軸J2とが、ベアリングの転動方向Kを中心に対称な方向になるようにしている。これにより、ローラ30rはローラ軸J1を中心に転がり方向Rに回転するとともに、ローラ軸J1方向へ滑ることになる。このとき、ローラ軸J1方向に摩擦力が発生するが、ベアリング全体は上記ローラ軸J1方向には動かないので、上記摩擦力の一部がベアリングの転動方向Kへの摩擦力fとして作用する。したがって、図4に示すように、図示しないロータに連結されたアウターレース30mが同図の右方向に回転すると、上述した摩擦力fにより、ミドルレース30tが右方向に回転させられる。
また、内側のローラベアリング32は、外側のローラベアリング31と同様の構造になっているので、ミドルレース30tはアウターレース30mからの摩擦力と同等の摩擦力をインナーレース30n側から受けることになる。したがって、両者の力が釣り合い、ロータ3Rとステータ3S間の周速をVとすると、ミドルレース30tはアウターレース30mの半分周速(V/2)で回転させられることになる。これにより、それぞれのローラベアリング31,32の周速が(V/2)に低下するので、防水用シール30w,30wの摺動速度が低下し、上記シール30w,30wの発熱が抑えられる。したがって、防水用シール30w,30wの面圧を高くしても、シールの耐久性が低下することはないので、インホイールモータ3の防水性能を向上させることができる。
In this example, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the roller shaft J1 of the outer roller bearing 31 and the roller shaft J2 of the inner roller bearing 32 are combined with each other. The roller axis J1 of the outer roller bearing 31 and the roller axis J2 of the inner roller bearing 32 are symmetric with respect to the rolling direction K of the bearing. ing. As a result, the roller 30r rotates in the rolling direction R about the roller axis J1 and slides in the direction of the roller axis J1. At this time, a frictional force is generated in the direction of the roller axis J1, but since the entire bearing does not move in the direction of the roller axis J1, a part of the frictional force acts as a frictional force f in the rolling direction K of the bearing. . Therefore, as shown in FIG. 4, when the outer race 30m connected to a rotor (not shown) rotates in the right direction in the drawing, the middle race 30t is rotated in the right direction by the frictional force f described above.
Further, since the inner roller bearing 32 has the same structure as the outer roller bearing 31, the middle race 30t receives a frictional force equivalent to the frictional force from the outer race 30m from the inner race 30n side. . Accordingly, when the forces of the two are balanced and the peripheral speed between the rotor 3R and the stator 3S is V, the middle race 30t is rotated at half the peripheral speed (V / 2) of the outer race 30m. As a result, the peripheral speeds of the
ところで、アウターレース30mはモータのロータ側ケース3bに固定され、インナーレース30nはステータ側ケース3aに固定されるが、ミドルレース30tはどこにも固定されていないので、上記アウターレース30mやインナーレース30nに比べて剛性が低い。このため、外側のローラベアリング31のローラ軸J1と内側のローラベアリング32のローラ軸J2とが一致している場合には、内側のローラベアリング32の周方向に隣り合ったローラ30r,30r間に外側のローラベアリング31のローラ30rが配置された状態で荷重が加えられると、ミドルレース30tが撓ってしまい、ベアリングの作動性が悪化してしまう。
これに対して、本例では、図3(a),(b)に示すように、外側のローラベアリング31のローラ軸J1と内側のローラベアリング32のローラ軸J2とがベアリングの転動方向Kを中心に対称な方向になるようにしているので、外側のローラベアリング31のローラ軸J1と内側のローラベアリング32のローラ軸J2とが交差する。したがって、荷重を支持しやすい上、外側のローラベアリング31と内側のローラベアリング32とが同等の摩擦力を発揮できるので、ベアリングの作動性が向上するとともに、それぞれのローラベアリング31,32の周速を確実に低下させることができる。
By the way, the outer race 30m is fixed to the rotor side case 3b of the motor, and the inner race 30n is fixed to the stator side case 3a. However, the middle race 30t is not fixed anywhere, so the outer race 30m and the inner race 30n are fixed. The rigidity is low. Therefore, when the roller axis J1 of the outer roller bearing 31 and the roller axis J2 of the inner roller bearing 32 coincide with each other, between the rollers 30r and 30r adjacent to each other in the circumferential direction of the inner roller bearing 32. If a load is applied in a state where the roller 30r of the outer roller bearing 31 is disposed, the middle race 30t is bent, and the operability of the bearing is deteriorated.
On the other hand, in this example, as shown in FIGS. 3A and 3B, the roller axis J1 of the outer roller bearing 31 and the roller axis J2 of the
このように、本最良の形態によれば、ステータ3Sが取付けられたステータ側ケース3aが緩衝機構10を介してナックル5に対して弾性支持され、ロータ3Rが取付けられたロータ側ケース3bとホイール2とが、フレキシブルカップリング20により結合されたインホイールモータにおいて、上記ステータ側ケース3aとロータ側ケース3bとを、アウターレース30mとミドルレース30tとの間、及び、ミドルレース30tとインナーレース30nとの間に、ローラ軸がモータ3の回転軸に対して非平行になるように、リテーナ30pに保持された複数のローラ30rをそれぞれ配置した二重ローラベアリング30により結合して、外側のローラベアリング31と内側のローラベアリング32の周速をそれぞれ半分に低下させるようにしたので、防水用シール30w,30wの面圧を高くしても、上記シール30w,30wの発熱を抑えることができ、インホイールモータ3の防水性能を向上させることができる。
また、外側のローラベアリング31のローラ軸J1と内側のローラベアリング32のローラ軸J2とがベアリングの転動方向Kを中心に対称な方向になるようにしたので、ベアリングの作動性が向上するとともに、それぞれのローラベアリング31,32の周速を確実に低下させることができる。
Thus, according to this best mode, the stator side case 3a to which the stator 3S is attached is elastically supported with respect to the
Further, since the roller shaft J1 of the outer roller bearing 31 and the roller shaft J2 of the
このように、本発明によれば、中空形状のダイレクトドライブモータの防水性能を確保することができるとともに、シール部材の耐久性を確保することができるので、インホイールモータシステムの信頼性を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, the waterproof performance of the hollow direct drive motor can be ensured and the durability of the seal member can be ensured, so that the reliability of the in-wheel motor system is improved. be able to.
1 タイヤ、2 ホイール、2a リム、2b ホイールディスク、
3 インホイールモータ、3R ロータ、3S ステータ、3a ステータ側ケース、
3b ロータ側ケース、4 ハブ部、5 ナックル、6 サスペンションアーム、
7 サスペンション部材、8 制動装置、10 緩衝機構、11 直動ガイド、
12 バネ、13 ダンパー、14,15 プレート、
20 フレキシブルカップリング、21A〜21C 中空円盤状のプレート、
22A,22B 直動ガイド、
30 二重ローラベアリング、30m アウターレース、30t ミドルレース、
30n インナーレース、30r ローラ、30p リテーナ、30w 防水用シール、
31 外側のローラベアリング、32 内側のローラベアリング。
1 tire, 2 wheel, 2a rim, 2b wheel disc,
3 in-wheel motor, 3R rotor, 3S stator, 3a stator side case,
3b Rotor side case, 4 hub part, 5 knuckle, 6 suspension arm,
7 suspension member, 8 braking device, 10 buffer mechanism, 11 linear motion guide,
12 springs, 13 dampers, 14, 15 plates,
20 Flexible coupling, 21A-21C Hollow disk-shaped plate,
22A, 22B Linear motion guide,
30 Double roller bearing, 30m outer race, 30t middle race,
30n inner race, 30r roller, 30p retainer, 30w waterproof seal,
31 Outer roller bearing, 32 Inner roller bearing.
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