JP6099965B2 - In-wheel motor drive device - Google Patents
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Description
この発明は、例えば、電気自動車等の駆動輪に用いられるインホイールモータ駆動装置に関する。 The present invention relates to an in-wheel motor drive device used for drive wheels of, for example, an electric vehicle.
電気自動車では、車両駆動のためのモータの異常は重大な影響を与える。特に、インホイールモータ駆動装置では、コンパクト化を図る結果、車輪用軸受、減速機、およびモータは、材料使用量の削減、モータの高速回転化を伴うため、これらの信頼性確保が重要な課題となる。車両走行中、車両駆動用のモータの例えばモータコイルに短絡異常が発生すると、モータの回転により常時ブレーキがかかるロック状態となるため、外部車両による牽引による車両移動も容易にできない。 In an electric vehicle, an abnormality in a motor for driving the vehicle has a significant influence. In particular, in-wheel motor drive devices are reduced in size. As a result, wheel bearings, reduction gears, and motors are accompanied by reductions in material usage and high-speed rotation of motors. It becomes. When a short circuit abnormality occurs in, for example, a motor coil of a motor for driving a vehicle while the vehicle is running, the vehicle is not easily moved by towing by an external vehicle because the motor is rotated and the brake is always applied.
従来、走行中の車輪に想定した範囲を超える大きな外力が作用した場合に、車輪とモータとの間の動力伝達経路のうち伝達軸の最弱部位を分割させる技術等が提案されている(特許文献1)。 Conventionally, there has been proposed a technique for dividing the weakest part of a transmission shaft in a power transmission path between a wheel and a motor when a large external force exceeding an assumed range is applied to a traveling wheel (patent) Reference 1).
従来技術では、車両の修理時に伝達軸自体を交換する必要があるため、作業工数が大きくなり費用が高くつく問題がある。 In the prior art, since it is necessary to replace the transmission shaft itself when repairing the vehicle, there is a problem that the number of work steps is increased and the cost is increased.
この発明の目的は、走行中に電動モータに異常が発生した場合に、車輪がロック状態となることを防止できると共に、その修理に要する作業工数の低減を図ることができるインホイールモータ駆動装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an in-wheel motor drive device capable of preventing a wheel from being locked when an abnormality occurs in an electric motor during traveling and reducing the number of work steps required for repairing the wheel. Is to provide.
この発明における第1の発明のインホイールモータ駆動装置は、電動モータと、車輪を支持する車輪用軸受と、前記電動モータの回転を減速して前記車輪用軸受に伝達する減速機とを有するインホイールモータ駆動装置において、前記電動モータおよび前記減速機は、それぞれ回転自在に支持されたモータ回転軸、減速機入力軸を有し、これらモータ回転軸と減速機入力軸とが、許容値以上のトルクの伝達を遮断するトルクリミッタを介して連結され、前記電動モータ、前記減速機、および前記トルクリミッタはそれぞれモータハウジング、減速機ハウジング、およびトルクリミッタハウジングを有し、前記モータハウジング、前記減速機ハウジング、および前記トルクリミッタハウジングが相互に組み合わせられていることを特徴とする。 In-wheel motor drive device of the first invention in this inventions will have an electric motor, a wheel bearing for supporting the wheel, and a speed reducer that transmits by reducing the rotation of the electric motor to the wheel bearing In the in-wheel motor drive device, the electric motor and the speed reducer each have a motor rotating shaft and a speed reducer input shaft that are rotatably supported, and the motor rotating shaft and the speed reducer input shaft are greater than or equal to an allowable value. is consolidated through a torque limiter for blocking the transmission of torque, the electric motor has the speed reducer, and the torque limiter each motor housing, the reducer housing, and a torque limiter housing, said motor housing, said reducer housing, and the torque limiter housing, characterized in that you are combined with one another.
この構成によると、モータ回転軸と減速機入力軸とを、許容値以上のトルクの伝達を遮断するトルクリミッタを介して連結したため、車両の走行中に電動モータに異常が発生したとき、車輪が不所望にロック状態となることを防止することができる。そして、異常の発生していない電動モータ等を用いて前記車両を自走させるか、または、外部車両により前記車両を牽引することができる。この車両を修理工場等へ移動させた後、例えば、異常原因の電動モータのみを正常な電動モータと交換するだけで済む。このため、従来技術よりも修理に要する作業工数の低減を図ることができる。また、この場合、例えば、減速機の出力軸にトルクリミッタを配置するよりも、許容トルクを小さくすることができ、インホイールモータ駆動装置全体の小型化を図ることができる。 According to this configuration, since the motor rotation shaft and the reduction gear input shaft are connected via the torque limiter that cuts off the transmission of torque exceeding the allowable value, when the abnormality occurs in the electric motor during traveling of the vehicle, the wheels It is possible to prevent an undesired lock state. Then, the vehicle can be self-propelled using an electric motor or the like in which no abnormality has occurred, or the vehicle can be pulled by an external vehicle. After moving the vehicle to a repair shop or the like, for example, only the electric motor causing the abnormality needs to be replaced with a normal electric motor. For this reason, the work man-hours required for repair can be reduced as compared with the prior art. In this case, for example, the allowable torque can be made smaller than the case where a torque limiter is arranged on the output shaft of the reduction gear, and the entire in-wheel motor drive device can be downsized.
前記トルクリミッタは、互いに対向して接触しトルク伝達可能な一対のフランジと、これら一対のフランジを互いに押し付け合う押圧力を付与する押圧手段とを有するものとしても良い。トルクリミッタに許容値以上のトルクが負荷されると、押圧手段による押圧力に抗して、トルクの伝達を遮断することができる。
この発明における第2の発明のインホイールモータ駆動装置は、電動モータと、車輪を支持する車輪用軸受と、前記電動モータの回転を減速して前記車輪用軸受に伝達する減速機とを有するインホイールモータ駆動装置において、前記電動モータおよび前記減速機は、それぞれ回転自在に支持されたモータ回転軸、減速機入力軸を有し、これらモータ回転軸と減速機入力軸とが、許容値以上のトルクの伝達を遮断するトルクリミッタを介して連結され、前記トルクリミッタは、互いに対向して接触しトルク伝達可能な一対のフランジと、これら一対のフランジを互いに押し付け合う押圧力を付与する押圧手段とを有し、前記モータ回転軸を回転自在に支持する軸受を備え、前記押圧手段は、前記軸受に予圧を発生させる予圧発生手段を兼ねる。この場合、予圧発生手段を新たに設ける必要がなくなり、部品点数の低減を図り、構造を簡単化することができる。
前記押圧手段は、前記一対のフランジにそれぞれ取付けられ互いに吸引する永久磁石であり、前記トルクリミッタは、前記永久磁石による吸引力を超えたトルクの伝達を遮断するものとしても良い。トルクリミッタに許容値以上のトルクが負荷されると、永久磁石による吸引力に抗して、モータ回転軸から減速機入力軸へのトルクの伝達を遮断することができる。
The torque limiter may include a pair of flanges that are in contact with each other and capable of transmitting torque, and a pressing unit that applies a pressing force that presses the pair of flanges against each other. When torque exceeding the allowable value is loaded on the torque limiter, torque transmission can be cut off against the pressing force of the pressing means .
An in-wheel motor drive device according to a second aspect of the present invention includes an electric motor, a wheel bearing that supports a wheel, and a speed reducer that decelerates the rotation of the electric motor and transmits the rotation to the wheel bearing. In the wheel motor driving device, the electric motor and the speed reducer each have a motor rotating shaft and a speed reducer input shaft that are rotatably supported, and the motor rotating shaft and the speed reducer input shaft are not less than an allowable value. The torque limiter is connected via a torque limiter that cuts off torque transmission, the torque limiter being opposed to each other and capable of transmitting torque, and pressing means for applying a pressing force that presses the pair of flanges against each other. has, provided with a bearing for rotatably supporting the front SL motor rotation shaft, said pressing means, Ru serves as a preload generating means for generating a preload on the bearing In this case, it is not necessary to newly provide a preload generating means, the number of parts can be reduced, and the structure can be simplified.
The pressing means may be permanent magnets attached to the pair of flanges and attracting each other, and the torque limiter may block transmission of torque exceeding the attraction force by the permanent magnets. When a torque exceeding the allowable value is applied to the torque limiter, torque transmission from the motor rotation shaft to the speed reducer input shaft can be blocked against the attractive force of the permanent magnet.
前記トルクリミッタは、互いに対向してトルク伝達可能な一対のフランジと、これら一対のフランジを連結し前記許容値以上のトルクが入力したとき折れる連結具とを有するものとしても良い。トルクリミッタに許容値未満のトルクが負荷されているとき、モータ回転軸から減速機入力軸へトルクが伝達される。トルクリミッタに許容値以上のトルクが負荷されると連結具が折れることで、モータ回転軸から減速機入力軸へのトルクの伝達を遮断することができる。 The torque limiter may include a pair of flanges that are capable of transmitting torque in opposition to each other, and a connector that connects the pair of flanges and that is broken when a torque greater than the allowable value is input. When the torque limiter is loaded with a torque less than the allowable value, the torque is transmitted from the motor rotation shaft to the reduction gear input shaft. When torque exceeding the allowable value is applied to the torque limiter, the coupling is broken, so that transmission of torque from the motor rotation shaft to the reduction gear input shaft can be cut off.
前記トルクリミッタが前記モータ回転軸に同軸に配置されても良い。このため、装置全体のコンパクト化を図ることが可能となる。
前記車輪用軸受は、前記減速機入力軸と同軸の出力部材によって回転され、さらに前記減速機入力軸と前記モータ回転軸とが同軸に配置されたものとしても良い。この場合、さらに装置全体のコンパクト化を図ることが可能となる。
The torque limiter may be arranged coaxially to the motor rotating shaft. For this reason, it becomes possible to achieve downsizing of the entire apparatus.
The wheel bearing may be rotated by an output member coaxial with the reduction gear input shaft, and the reduction gear input shaft and the motor rotation shaft may be coaxially arranged. In this case, the entire apparatus can be further downsized.
前記減速機または前記車輪用軸受に、前記車輪の回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、この回転速度検出手段で検出される回転速度から、前記トルクリミッタが許容値以上のトルクの伝達を遮断したか否かを判定する判定手段を備えたものとしても良い。このように判定手段により、トルクリミッタが許容値以上のトルクの伝達を遮断したか否かを判定することで、その後、電動モータの制御を容易に且つ確実に行うことが可能となる。 The speed reducer or the wheel bearing is provided with a rotational speed detecting means for detecting the rotational speed of the wheel, and the torque limiter transmits torque exceeding an allowable value from the rotational speed detected by the rotational speed detecting means. It is good also as a thing provided with the determination means which determines whether it interrupted | blocked. As described above, the determination means determines whether or not the torque limiter has blocked the transmission of the torque exceeding the allowable value, so that the electric motor can be easily and reliably controlled thereafter.
前記トルクリミッタが許容値以上のトルクの伝達を遮断したとき、前記電動モータへの出力を制限する出力制限手段を備えても良い。出力制限手段は、例えば、左右の駆動輪をそれぞれ駆動する電動モータのうち、一方の電動モータに異常が発生したとき、その異常が発生した一方の電動モータ、または、一方および他方の電動モータの出力を制限する。このように、電動モータの出力を制限することで、車両の安定性を高めて所望の場所まで車両を自走させることができる。 When the torque limiter cuts off transmission of torque exceeding an allowable value, output limiting means for limiting output to the electric motor may be provided . For example, when an abnormality occurs in one of the electric motors that respectively drive the left and right drive wheels, the output restricting means is configured to detect one of the electric motors in which the abnormality has occurred, or one of the other electric motors. Limit output. In this way, by limiting the output of the electric motor, the stability of the vehicle can be improved and the vehicle can be driven to a desired location.
前記電動モータ、前記減速機、および前記トルクリミッタはそれぞれハウジングを有し、これらのハウジングを組み合わせる場合、各ハウジングを組み合わせることで、インホイールモータ駆動装置を容易に組立てることができ、各ハウジングを互いに離脱させることで、所望の部品を容易に交換することができる。 The electric motor, the reduction gear, and having a respective said torque limiter housing, if to combine these housings, by combining the housings can be assembled in-wheel motor drive device easily, the housings By separating them from each other, desired parts can be easily replaced.
この発明における第1の発明のインホイールモータ駆動装置は、電動モータと、車輪を支持する車輪用軸受と、前記電動モータの回転を減速して前記車輪用軸受に伝達する減速機とを有するインホイールモータ駆動装置において、前記電動モータおよび前記減速機は、それぞれ回転自在に支持されたモータ回転軸、減速機入力軸を有し、これらモータ回転軸と減速機入力軸とが、許容値以上のトルクの伝達を遮断するトルクリミッタを介して連結され、前記電動モータ、前記減速機、および前記トルクリミッタはそれぞれモータハウジング、減速機ハウジング、およびトルクリミッタハウジングを有し、前記モータハウジング、前記減速機ハウジング、および前記トルクリミッタハウジングが相互に組み合わせられている。このため、走行中に電動モータに異常が発生した場合に、車輪がロック状態となることを防止できると共に、その修理に要する作業工数の低減を図ることができる。
この発明における第2の発明のインホイールモータ駆動装置は、電動モータと、車輪を支持する車輪用軸受と、前記電動モータの回転を減速して前記車輪用軸受に伝達する減速機とを有するインホイールモータ駆動装置において、前記電動モータおよび前記減速機は、それぞれ回転自在に支持されたモータ回転軸、減速機入力軸を有し、これらモータ回転軸と減速機入力軸とが、許容値以上のトルクの伝達を遮断するトルクリミッタを介して連結され、前記トルクリミッタは、互いに対向して接触しトルク伝達可能な一対のフランジと、これら一対のフランジを互いに押し付け合う押圧力を付与する押圧手段とを有し、前記モータ回転軸を回転自在に支持する軸受を備え、前記押圧手段は、前記軸受に予圧を発生させる予圧発生手段を兼ねる。このため、走行中に電動モータに異常が発生した場合に、車輪がロック状態となることを防止できると共に、その修理に要する作業工数の低減を図ることができる。
In-wheel motor drive device of the first invention in this inventions will have an electric motor, a wheel bearing for supporting the wheel, and a speed reducer that transmits by reducing the rotation of the electric motor to the wheel bearing In the in-wheel motor drive device, the electric motor and the speed reducer each have a motor rotating shaft and a speed reducer input shaft that are rotatably supported, and the motor rotating shaft and the speed reducer input shaft are greater than or equal to an allowable value. is consolidated through a torque limiter for blocking the transmission of torque, the electric motor has the speed reducer, and the torque limiter each motor housing, the reducer housing, and a torque limiter housing, said motor housing, said The reduction gear housing and the torque limiter housing are combined with each other. For this reason, when an abnormality occurs in the electric motor during traveling, the wheels can be prevented from being locked, and the number of work steps required for the repair can be reduced .
An in-wheel motor drive device according to a second aspect of the present invention includes an electric motor, a wheel bearing that supports a wheel, and a speed reducer that decelerates the rotation of the electric motor and transmits the rotation to the wheel bearing. In the wheel motor driving device, the electric motor and the speed reducer each have a motor rotating shaft and a speed reducer input shaft that are rotatably supported, and the motor rotating shaft and the speed reducer input shaft are not less than an allowable value. The torque limiter is connected via a torque limiter that cuts off torque transmission, the torque limiter being opposed to each other and capable of transmitting torque, and pressing means for applying a pressing force that presses the pair of flanges against each other. And the pressing means also serves as a preload generating means for generating a preload on the bearing. For this reason, when an abnormality occurs in the electric motor during traveling, the wheels can be prevented from being locked, and the number of work steps required for the repair can be reduced.
この発明の第1の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置を図1ないし図4と共に説明する。以下の説明は、インホイールモータ駆動装置の制御方法についての説明をも含む。図1に示すように、このインホイールモータ駆動装置は、電動モータ1と、減速機2と、トルクリミッタ3と、車輪用軸受4と、潤滑油供給機構とを有する。減速機2は電動モータ1の回転を減速して車輪用軸受4に伝達する。車輪を支持する車輪用軸受4は、減速機入力軸5と同軸の出力部材6によって回転される。車輪用軸受4と電動モータ1との間に減速機2を介在させ、車輪用軸受4で支持される駆動輪である車輪のハブと、電動モータ1のモータ回転軸7とを同軸心上で連結してある。
An in-wheel motor drive apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The following description also includes a description of the control method of the in-wheel motor drive device. As shown in FIG. 1, the in-wheel motor drive device includes an
減速機2および電動モータ1は、一体の減速機・モータハウジング8を有し、この減速機・モータハウジング8に、車両における図示外のサスペンションが連結される。なお、この明細書において、インホイールモータ駆動装置を車両に支持した状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
The
減速機・モータハウジング8は、インボード側の大径ハウジング部8aと、この大径ハウジング部8aよりも小径でアウトボード側に配設される小径ハウジング部8bとを有する。
電動モータ1は、減速機・モータハウジング8のインボード側の大径ハウジング部8aに設けられる。電動モータ1は、同大径ハウジング部内に固定したモータステータ9と、モータ回転軸7に取り付けたモータロータ10との間にラジアルギャップを設けたラジアルギャップ型のIPMモータ(いわゆる埋込み磁石型同期モータ)である。
The reducer /
The
減速機・モータハウジング8における小径ハウジング部8bには、後述する外ピンハウジング11が収容され、大径ハウジング部8aには、ポンプハウジング12が収容されている。
ポンプハウジング12は、外ピンハウジング11に対し軸方向に隣接する。またポンプハウジング12は、大径ハウジング部8a内でこの大径ハウジング部8aと小径ハウジング部8aとの段面に当接するように配設される。大径ハウジング部8aのインボード側の開口端は、リヤーカバー13で閉鎖されている。
An
The
ポンプハウジング12は、モータ回転軸7と同軸で軸方向一方に所定長さ延びる円筒部14を有する。この円筒部14の内周面に、第1乃至第3の軸受15,16,17が嵌合固定されている。リヤーカバー13は、モータ回転軸7と同軸で軸方向他方に所定長さ延びる円筒状のカバー筒部13aを有し、このカバー筒部13aの内周面に、第4の軸受18が嵌合固定されている。第1乃至第4の軸受15,16,17,18は、この例では、同一サイズの深溝玉軸受からなる。カバー筒部13aの内周面のうち、第4の軸受18よりもインボード側端には、環状のシール機構19が設けられている。
The
第1乃至第4の軸受15,16,17,18に、モータ回転軸7が回転自在に支持されている。モータ回転軸7は、電動モータ1の駆動力をトルクリミッタ3を介して減速機2に伝達するものである。モータ回転軸7の外周面における軸方向途中部には、ロータ固定部材20と間座21とが設けられている。つまりモータ回転軸7の外周面のうち、第3の軸受内輪と、第4の軸受内輪との間に、ロータ固定部材20および間座21がそれぞれ嵌合固定されている。前記ロータ固定部材20にモータロータ10が取付けられている。
The
減速機入力軸5は、軸方向一端がモータ回転軸内に延びて、モータ回転軸7とスプライン嵌合されている。出力部材6は、小径ハウジング部8bに設けられるカップ部6aを有し、このカップ部6a内に第5の軸受22が設けられる。減速機入力軸5の軸方向他端が前記第5の軸受22によって支持される。したがって、減速機入力軸5およびモータ回転軸7は、第1乃至第5の軸受15,16,17,18,22により一体に回転自在に支持される。小径ハウジング部8b内において、減速機入力軸5の軸方向他端寄りの外周面には、第1,第2の偏心部23,24が設けられる。これら第1,第2の偏心部23,24は、偏心運動による遠心力が互いに打ち消されるように180°位相をずらして設けられている。
The reduction
減速機2は、減速比が例えば、6以上のものであるのが良い。この減速機2は、曲線板25,26と、複数の外ピン27と、運動変換機構28と、カウンターウェイト29,29とを有するサイクロイド減速機である。曲線板25,26は、外周が径方向内外に互違いに湾曲する曲線状で、第1,第2の偏心部23,24にそれぞれ回転自在に設けられる。小径ハウジング部8bに収容される外ピンハウジング11に、複数の外ピン27が支持され、これら外ピン27が曲線板25,26の外周に転接するようになっている。
The
運動変換機構28は、曲線板25,26の自転運動を出力部材6に伝達する機構である。この運動変換機構28は、出力部材6におけるカップ部6aに設けられた複数の内ピン30と、曲線板25,26に設けられた貫通孔とを有する。内ピン30は、出力部材6の回転軸心を中心として円周方向に等間隔に配設されている。減速機入力軸5における第1,第2の偏心部23,24に隣接する軸方向位置に、それぞれカウンターウェイト29,29が設けられている。
The
図2は、このインホイールモータ駆動装置の要部の拡大断面図である。トルクリミッタ3は、モータ回転軸7と減速機入力軸5とを連結し、許容値以上のトルクの伝達を遮断するものである。この例では、前記モータ回転軸7は第1,第2のモータ回転軸7a,7bを含み、これら第1,第2のモータ回転軸7a,7bは、同軸に設けられ、互いに対向して接触しトルク伝達可能な一対のフランジ31,31を有する。トルクリミッタ3は、前記一対のフランジ31,31と、これら一対のフランジ31,31を互いに押付け合う押圧力を付与する押圧手段32とを有する。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the in-wheel motor drive device. The
押圧手段32は、第2の回転軸7bのフランジ31と第2の軸受内輪16aとの間に設けられ、例えば、皿ばね等のばねからなる。試験やシミュレーションにより、電動モータ1(図1)の異常時のトルクの許容値が定められる。このトルクの許容値に基づいて、前記ばねのばね定数、一対のフランジ31,31の対向する表面積等を規定し得る。電動モータの正常時には、トルクリミッタは、押圧手段32により一対のフランジ31,31が押付け合うことで、両フランジ31,31に発生する摩擦力にてトルクを伝達する。
The pressing means 32 is provided between the
トルクリミッタ3に許容値以上のトルクが負荷される電動モータ1(図1)の異常時には、トルクリミッタ3は、押圧手段32による押圧力に抗して、トルクの伝達を遮断し得る。換言すれば、トルクリミッタ3は、前記両フランジ31,31に発生する摩擦力を超えたトルクを遮断し得る。また押圧手段32は、第1および第2の軸受15,16に予圧を発生させる予圧発生手段を兼ねている。ポンプハウジング12の円筒部14の内周面に止め輪33が設けられ、この止め輪33に第1の軸受外輪15aの端面を当接させている。また第1の軸受外輪15aと第2の軸受外輪16bとの間には、外輪間座34が設けられ、第1の軸受内輪15bと第2の軸受内輪16aとの間には、内輪間座35が設けられている。電動モータの正常時には、第1および第2の軸受15,16に前記予圧発生手段により一定の予圧を与えることで、第1および第2の軸受15,16の剛性を高め得る。
When the electric motor 1 (FIG. 1) in which the
図1に示すように、車輪用軸受4は、内周に複列の軌道面を形成した外方部材36と、これら各軌道面に対向する軌道面を外周に設けた内方部材37と、これら外方部材36および内方部材37の軌道面間に介在した複列の転動体とを有する。内方部材37は、駆動輪を取付けるハブを兼用する。この車輪用軸受4は、複列のアンギュラ玉軸受とされていて、前記転動体はボールからなり、各列毎に保持器で保持されている。
As shown in FIG. 1, the
外方部材36は、静止側軌道輪となるものであって、小径ハウジング部8bのアウトボード側端に取付けるフランジ38a付きのハウジング38に嵌合固定される。前記フランジ38aには、周方向の複数箇所にボルト挿通孔が設けられている。小径ハウジング部8bには、ボルト挿通孔に対応する位置に貫通孔が、外ピンハウジング11には、前記ボルト挿通孔に対応する位置に雌ねじからなるボルト螺着孔がそれぞれ設けられている。フランジ38aのボルト挿通孔、および小径ハウジング部8bの貫通孔に挿通した固定ボルトをボルト螺着孔に螺着させることにより、外方部材36およびハウジング38が小径ハウジング部8bに固定される。
The
内方部材37には、車輪取付用フランジ39が設けられている。車輪取付用フランジ39の中空部にはスプライン孔が形成され、同中空部に出力部材6がスプライン嵌合されている。出力部材6の先端部には雌ねじが形成され、前記中空部から突出する出力部材6の先端部にナット40を螺着することで、出力部材6と、車輪取付用フランジ39とが連結されている。
The
前記潤滑油供給機構は、減速機2の潤滑および電動モータ1の冷却の両方に用いられる潤滑油を供給する軸心給油機構であって、潤滑油流路と、オイルポンプ41と、油溜り42とを有する。前記潤滑油流路は、ポンプハウジング12に設けられた第1の流路43、大径ハウジング部8aに設けられた第2の流路44、リヤーカバー13に設けられた第3の流路45、および後述の第4の流路を有する。油溜り42は、潤滑油を貯留する貯留部であり、小径ハウジング部8bの下部に設けられる。
The lubricating oil supply mechanism is an axial oil supply mechanism that supplies lubricating oil used for both the lubrication of the
オイルポンプ41は、ポンプハウジング12に設けられ、潤滑油を強制的に循環させている。このオイルポンプ41は、例えば、出力部材6の回転により回転する図示外のインナーロータと、このインナーロータの回転に伴って従動回転するアウターロータと、ポンプ室と、吸入口と、吐出口とを有するサイクロイドポンプである。前記インナーロータが内方部材37の回転により回転すると、前記アウターロータは従動回転する。このとき前記インナーロータおよび前記アウターロータはそれぞれ異なる回転中心を中心として回転することで、前記ポンプ室の容積が連続的に変化する。
The
これにより、油溜り42に貯留された潤滑油は、吸い上げられて前記吸入口から流入し、前記吐出口から、ポンプハウジング12内の第1の流路43に圧送される。前記第2の流路44は第1および第3の流路43,45に連通し、第3の流路45は第4の流路に連通する。第1の流路43に圧送された潤滑油は、順次、第2,第3の流路44,45を経て第4の流路に圧送される。
前記第4の流路は、モータ回転軸7に設けられるモータ回転軸油路46と、モータ油路47と、貫通孔と、環状隙間と、減速機入力軸5に設けられる入力軸油路48と、オイル供給口49,49と、オイル排出口50とを有する。
Thereby, the lubricating oil stored in the
The fourth flow path includes a motor rotation
モータ回転軸油路46は、第3の流路45の油圧送方向下流部に連通し、モータ回転軸内の軸心に沿って設けられる。入力軸油路48は、モータ回転軸油路46に連通し、減速機入力軸5の内部におけるインボード端側からアウトボード側に軸方向に延びる。オイル供給口49,49は、入力軸油路48のうち偏心部23,24が設けられる軸方向位置から、半径方向外方に延びている。
減速機・モータハウジング8の小径ハウジング部8bには、減速機2の潤滑に供された潤滑油を油溜り42に排出するオイル排出口50が設けられている。したがって、第3の流路45からモータ回転軸油路46に送られた潤滑油は、入力軸油路48のオイル供給口49,49から減速機2の潤滑に供される。この潤滑油は、遠心力および重力によって径方向外方で且つ下方に移動し、油溜り42に戻される。
The motor rotation
The small-
モータ回転軸7における、ロータ固定部材20が設けられる軸方向位置には、径方向に貫通する複数の貫通孔が設けられている。また、ロータ固定部材20には、前記複数の貫通孔に連通して径方向外方に延びるモータ油路47が設けられている。このモータ油路47は、ロータ固定部材20とモータロータ10の内周面との環状隙間に連通する。モータ回転軸油路46から貫通孔に導かれた潤滑油は、モータ油路47を経由して環状隙間に導かれて、電動モータ1の冷却に供される。この冷却に供された潤滑油は、ロータ固定部材20のフランジに形成された吐出口から排出されて、遠心力および重力によって下方に移動し油溜りに戻される。
A plurality of through holes penetrating in the radial direction are provided at the axial position of the
図3は、このインホイールモータ駆動装置の制御系のブロック図である。
車体には、電子制御ユニット(ECU)51と、インバータ装置52と、バッテリ53とが搭載されている。ECU51は、自動車全体の統括制御,協調制御を行い、インバータ装置52に指令を与える上位制御手段であり、相互にコントローラ・エリア・ネットワーク(略称:CAN)等で接続されている。ECU51は、マイクロコンピュータとその制御プログラム、および電子回路等で構成されている。
FIG. 3 is a block diagram of a control system of the in-wheel motor drive device.
An electronic control unit (ECU) 51, an
インバータ装置52は、各電動モータ1に対して設けられたパワー回路部54と、このパワー回路部54を制御するモータコントロール部55とを有する。モータコントロール部55は、各パワー回路部54に対して共通して設けられていても、別々に設けられていても良いが、共通して設けられた場合であっても、各パワー回路部54を、例えば互いにモータトルクが異なるように独立して制御可能なものとされる。モータコントロール部55は、このモータコントロール部55が持つインホイールモータ駆動装置に関する各検出値や制御値等の各情報をECU51に出力する機能を有する。
The
パワー回路部54は、バッテリ53の直流電力を電動モータ1の駆動に用いる3相の交流電力に変換するインバータ56と、このインバータ56を制御するPWMドライバ57とを有する。電動モータ1は3相の同期モータからなる。インバータ56は、複数の半導体スイッチング素子(図示せず)で構成され、PWMドライバ57は、入力された電流指令をパルス幅変調し、前記各半導体スイッチング素子にオンオフ指令を与える。
The
モータコントロール部55は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、および電子回路により構成され、その基本となる制御部としてモータ駆動制御部58を有している。モータ駆動制御部58は、上位制御手段であるECU51から与えられるトルク指令等による加速・減速指令に従い、電流指令に変換して、PWMドライバ57に電流指令を与える手段である。モータ駆動制御部58は、インバータ56から電動モータ1に流すモータ電流値を電流検出手段59から得て、電流フィードバック制御を行う。また、モータ駆動制御部58は、電動モータ1のモータロータ(図1)の回転角を角度センサ60から得て、ベクトル制御を行う。
The
この実施形態では、前記構成のモータコントロール部55に、次の出力制限手段61を設け、減速機2または車輪用軸受4に、車輪62の回転速度を検出する回転速度検出手段Saを設けている。出力制限手段61は、トルクリミッタ3(図2)が許容値以上のトルクの伝達を遮断したとき、電動モータ1への出力を制限するものであり、判定手段63と、記憶部64と、電流制御部65とを有する。
判定手段63は、回転速度検出手段Saで検出される回転速度から、トルクリミッタ3(図2)が許容値以上のトルクの伝達を遮断したか否かを判定する。判定手段63は、例えば、一方の電動モータ1に異常が発生したことに起因して左右の車輪62の回転速度差が定められた閾値以上になったとき、または角度センサ60と回転速度検出手段Saの回転速度差が定められた閾値以上になったとき、トルクリミッタが許容値以上のトルクの伝達を遮断したと判定する。前記閾値は、実験やシミュレーション等により適宜に定められる。この閾値は、記憶部64に書換え可能に記憶され、判定手段63による判定時に読出されて演算に供される。
In this embodiment, the
The determination means 63 determines whether or not the torque limiter 3 (FIG. 2) has blocked the transmission of torque exceeding the allowable value from the rotation speed detected by the rotation speed detection means Sa. The determination means 63 is, for example, when the difference between the rotational speeds of the left and
判定手段63によりトルクリミッタが許容値以上のトルクの伝達を遮断したと判定すると、電流制御部65は、電動モータ1の電流値を低減するように、モータ駆動制御部58を介してパワー回路部54に指令する。具体的には、モータトルクが、例えば、正常時における最大トルクの10%以上90%以下となるように、電流制御部65は、モータ駆動制御部58を介してパワー回路部54に指令する。なお電流制御部65は、現在の電流に対して定められた割合で低下させても良いし、また割合ではなく定められた値に低下させても良い。
If it is determined by the determination means 63 that the torque limiter has blocked the transmission of the torque exceeding the allowable value, the
図4は、このインホイールモータ駆動装置の電動モータを出力制限する場合の、アクセル入力と指令トルクとの関係を示す図である。同図に出力制限しない場合の例も示している。同図によると、アクセル入力と指令トルクとは、アクセル入力が大きくなればなる程指令トルクが大きくなる比例関係にある。一方の電動モータに異常が発生してトルクリミッタが許容値以上のトルクの伝達を遮断すると、アクセル入力にかかわらず出力制限手段が電動モータへの出力を制限する。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the accelerator input and the command torque when the output of the electric motor of the in-wheel motor drive device is limited. An example in which the output is not limited is also shown in FIG. According to the figure, the accelerator input and the command torque are in a proportional relationship in which the command torque increases as the accelerator input increases. When an abnormality occurs in one of the electric motors and the torque limiter cuts off the transmission of torque exceeding the allowable value, the output limiting means limits the output to the electric motor regardless of the accelerator input.
作用効果について説明する。
以上説明したインホイールモータ駆動装置によると、モータ回転軸7と減速機入力軸5とを、許容値以上のトルクの伝達を遮断するトルクリミッタ3を介して連結したため、車両の走行中に電動モータ1に異常が発生したとき、車両が不所望にロック状態となることを防止することができる。そして、異常の発生していない電動モータ等を用いて前記車両を自走させるか、または、外部車両により前記車両を牽引することができる。この車両を修理工場等へ移動させた後、例えば、異常原因の電動モータ1のみを正常な電動モータ1と交換するだけで済む。このため、従来技術よりも修理に要する作業工数の低減を図ることができる。また、この場合、例えば、減速機2の出力軸にトルクリミッタを配置するよりも、許容トルクを小さくすることができ、インホイールモータ駆動装置全体の小型化を図ることができる。このトルクリミッタ3は繰返し使用することができるため、従来技術のものよりもランニングコスト上有利となる。
The effect will be described.
According to the in-wheel motor drive apparatus described above, the
トルクリミッタ3をモータ回転軸7に同軸に配置したため、装置全体のコンパクト化を図ることが可能となる。車輪用軸受4は、減速機入力軸5と同軸の出力部材6によって回転され、さらに減速機入力軸5とモータ回転軸7とが同軸に配置されたため、さらに装置全体のコンパクト化を図ることが可能となる。
判定手段63により、トルクリミッタ3が許容値以上のトルクの伝達を遮断したか否かを判定することで、その後、電動モータ1の制御を容易に且つ確実に行うことが可能となる。
出力制限手段61は、例えば、左右の駆動輪62,62をそれぞれ駆動する電動モータ1,1のうち、一方の電動モータ1に異常が発生したとき、その異常が発生した一方の電動モータ1、または、一方および他方の電動モータ1,1の出力を制限する。このように、電動モータ1の出力を制限することで、車両の安定性を高めて所望の場所まで車両を自走させることができる。
Since the
By determining whether or not the
The
他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
Another embodiment will be described.
In the following description, the same reference numerals are given to the portions corresponding to the matters described in the preceding forms in each embodiment, and the overlapping description is omitted. When only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration are the same as those described in advance unless otherwise specified. The same effect is obtained from the same configuration. Not only the combination of the parts specifically described in each embodiment, but also the embodiments can be partially combined as long as the combination does not hinder.
図5の拡大部に示すように、トルクリミッタ3は、一対のフランジ31,31と、これら一対のフランジ31,31を連結し定められた許容値以上のトルクが入力したとき折れる連結具66とを有するものとしても良い。連結具66は、例えば、円周方向一定間隔おきに並ぶ複数のピンからなる。トルクリミッタ3に許容値未満のトルクが負荷されているとき、モータ回転軸7から減速機入力軸5へトルクが伝達される。トルクリミッタ3に許容値以上のトルクが負荷されると連結具66が折れることで、モータ回転軸7から減速機入力軸5へのトルクの伝達を遮断することができる。この場合、トルクリミッタ3のフランジ31の表面積を第1の実施形態のものより小さくでき、よってトルクリミッタ3を径方向に小型化することが可能となる。
As shown in the enlarged portion of FIG. 5, the
図6に示すように、トルクリミッタ3の押圧手段32Aは、一対のフランジ31,31にそれぞれ取付けられ互いに吸引する永久磁石であっても良い。各フランジ31における、互いに対向する表面に環状溝が形成され、この環状溝に接着剤等を介して永久磁石が嵌込まれて固定されている。トルクリミッタ3は、永久磁石による吸引力を超えたトルクの伝達を遮断するものとしている。このトルクリミッタ3に許容値以上のトルクが負荷されると、永久磁石による吸引力に抗して、モータ回転軸7から減速機入力軸5へのトルクの伝達を遮断することができる。
As shown in FIG. 6, the pressing means 32 </ b> A of the
図7に示すように、回転速度検出手段67をハブに設け、判定手段63(図3)は、前記回転速度検出手段67で検出される回転速度から、トルクリミッタ3が許容値以上のトルクの伝達を遮断するか否かを判定するものとしても良い。
As shown in FIG. 7, the rotational speed detection means 67 is provided in the hub, and the determination means 63 (FIG. 3) determines that the
図8に示すように、電動モータ1、減速機2、およびトルクリミッタ3はそれぞれモータハウジングHm、減速機ハウジングHg、およびトルクリミッタハウジングHtを有し、これらのハウジングHm,Hg,Htを組み合わせて構成されるものとしても良い。
前記各実施形態では、減速機・モータハウジングにおける大径ハウジング部に、ポンプハウジングが収容されているが、この例ではポンプハウジングが省略されている。モータハウジングHmに、オイルポンプ41と、トルクリミッタハウジングHtとがそれぞれ設けられている。この例では、モータ回転軸7は、同軸に設けられる第1乃至第3のモータ回転軸7a,7b,7cを含み、第3のモータ回転軸7cの外周面が、第1のモータ回転軸7aの内周面にスプライン嵌合されている。
As shown in FIG. 8, the
In each of the above embodiments, the pump housing is accommodated in the large-diameter housing portion of the reduction gear / motor housing, but in this example, the pump housing is omitted. The motor housing Hm is provided with an
また車輪用軸受4の外方部材36は、減速機ハウジングHgのアウトボード側端に取付けるフランジ36aを有する。内方部材37における、出力部材6を挿通する中空部におけるインボード側の外周面に段部が形成され、この段部に内輪が嵌合固定されている。内方部材37の外周面に一列の軌道面が一体形成され、前記内輪の外周面に他列の軌道面が形成されている。
図8の構成では、各ハウジングHm,Hg,Htを組み合わせることで、インホイールモータ駆動装置を容易に組立てることができ、各ハウジングHm,Hg,Htを互いに離脱させることで、所望の部品を容易に交換することができる。
Further, the
In the configuration of FIG. 8, the in-wheel motor drive device can be easily assembled by combining the housings Hm, Hg, and Ht, and desired parts can be easily separated by separating the housings Hm, Hg, and Ht from each other. Can be replaced.
図9は、前記いずれかのインホイールモータ駆動装置を搭載した電気自動車を概略示す図である。この電気自動車は、車体68の左右の後輪となる車輪62が駆動輪とされ、左右の前輪となる車輪62が従動輪とされた4輪の自動車である。前輪となる車輪62は操舵輪とされている。この例の電気自動車は、駆動輪となる左右の車輪62,62を、それぞれ独立の電動モータ1,1により駆動するドライブユニットを備えている。電動モータ1の回転は、減速機2および車輪用軸受4を介して車輪62に伝達される。前記ドライブユニットは、電動モータ1の一部または全体が車輪62内に配置されて、電動モータ1、減速機2、および車輪用軸受4を含むインホイールモータ駆動装置を構成している。
この電気自動車に前記いずれかのインホイールモータ駆動装置を搭載したため、走行中に電動モータに異常が発生した場合に、車輪がロック状態となることを防止できると共に、その修理に要する作業工数の低減を図ることができる。
FIG. 9 is a diagram schematically showing an electric vehicle on which any one of the in-wheel motor driving devices is mounted. This electric vehicle is a four-wheeled vehicle in which the
Since any one of the in-wheel motor driving devices is mounted on this electric vehicle, it is possible to prevent the wheels from being locked when an abnormality occurs in the electric motor during traveling, and to reduce the work man-hours required for repairing the wheels. Can be achieved.
1…電動モータ
2…減速機
3…トルクリミッタ
4…車輪用軸受
5…減速機入力軸
7…モータ回転軸
31…フランジ
32,32A…押圧手段
61…出力制限手段
62…車輪
63…判定手段
67…回転速度検出手段
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記電動モータおよび前記減速機は、それぞれ回転自在に支持されたモータ回転軸、減速機入力軸を有し、
これらモータ回転軸と減速機入力軸とが、許容値以上のトルクの伝達を遮断するトルクリミッタを介して連結され、
前記電動モータ、前記減速機、および前記トルクリミッタはそれぞれモータハウジング、減速機ハウジング、およびトルクリミッタハウジングを有し、前記モータハウジング、前記減速機ハウジング、および前記トルクリミッタハウジングが相互に組み合わせられていることを特徴とするインホイールモータ駆動装置。 In an in-wheel motor drive device comprising: an electric motor; a wheel bearing that supports a wheel; and a speed reducer that decelerates rotation of the electric motor and transmits the reduced speed to the wheel bearing.
The electric motor and the speed reducer each have a motor rotation shaft and a speed reducer input shaft that are rotatably supported,
These motor rotation shaft and the reduction gear input shaft, is consolidated through a torque limiter for cutting off transmission of more than the allowable value of the torque,
The electric motor, the speed reducer, and the torque limiter each have a motor housing, a speed reducer housing, and a torque limiter housing, and the motor housing, the speed reducer housing, and the torque limiter housing are combined with each other. in-wheel motor drive device comprising a call.
前記電動モータおよび前記減速機は、それぞれ回転自在に支持されたモータ回転軸、減速機入力軸を有し、
これらモータ回転軸と減速機入力軸とが、許容値以上のトルクの伝達を遮断するトルクリミッタを介して連結され、
前記トルクリミッタは、互いに対向して接触しトルク伝達可能な一対のフランジと、これら一対のフランジを互いに押し付け合う押圧力を付与する押圧手段とを有し、
前記モータ回転軸を回転自在に支持する軸受を備え、前記押圧手段は、前記軸受に予圧を発生させる予圧発生手段を兼ねるインホイールモータ駆動装置。 In an in-wheel motor drive device comprising: an electric motor; a wheel bearing that supports a wheel; and a speed reducer that decelerates rotation of the electric motor and transmits the reduced speed to the wheel bearing.
The electric motor and the speed reducer each have a motor rotation shaft and a speed reducer input shaft that are rotatably supported,
These motor rotation shaft and reduction gear input shaft are connected via a torque limiter that cuts off the transmission of torque exceeding the allowable value,
The torque limiter has a pair of flanges that are in contact with each other and capable of transmitting torque, and a pressing unit that applies a pressing force to press the pair of flanges against each other,
Comprising a bearing for rotatably supporting the motor rotation shaft, said pressing means, in-wheel motor drive device serving as a preload generating means for generating a preload to the bearing.
Priority Applications (2)
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