WO2005080113A1 - 電動式車輪駆動装置 - Google Patents

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WO2005080113A1
WO2005080113A1 PCT/JP2005/000454 JP2005000454W WO2005080113A1 WO 2005080113 A1 WO2005080113 A1 WO 2005080113A1 JP 2005000454 W JP2005000454 W JP 2005000454W WO 2005080113 A1 WO2005080113 A1 WO 2005080113A1
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wheel
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wheel drive
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PCT/JP2005/000454
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Tsuyoshi Saito
Kenichi Iwamoto
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Ntn Corporation
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Definitions

  • the present invention is used for vehicles such as electric vehicles, golf carts, and forklifts.
  • the present invention relates to an electric wheel drive device comprising a wheel bearing and an electric motor.
  • An electric wheel drive device has been proposed to increase the driving efficiency when driving wheels with an electric motor.
  • the electric wheel drive device is used for driving wheels of a vehicle such as an electric vehicle, and is directly driven by an electric motor.
  • the wheel is configured to be rotationally driven.
  • this type of electric wheel drive requires a large output torque for the electric motor, and therefore requires the use of a large electric motor. This not only increases the cost, but also increases the weight, making it difficult to ensure sufficient vehicle performance.
  • This electric wheel drive device 51 has a built-in electric motor 54 and a gear reducer 55 inside a wheel 53 on which a tire 52 is mounted, and rotates the wheel 53 by the rotation output of the electric motor 54. It is composed.
  • the electric motor 54 includes a stator 57 fixed to the case 56 disposed inside the wheels 53, a rotor 58 disposed inside the stator 57, and a rotation output of the rotor 58. And an output shaft 59 that transmits the power to the wheels 53 via a gear reducer 55.
  • the stator 57 and the rotor 58 are fixed to the case 56 while being sandwiched between the covers 60 and 61 to form an electric motor 54.
  • the output shaft 59 has a mounting flange 62 formed at one end 59a thereof, and fixes the wheel 53 via a hub bolt 63.
  • One end 59a of the output shaft 59 rotates through a shaft bearing hole 56b of the case 56 via a rolling bearing 64, and the other end 59b rotates through a central recess 60a of the outer cover 60 via a rolling bearing 65. It is freely supported.
  • the gear reducer 55 accommodated in the case 56 includes a plurality of gears 55a, 55b, 55c, and 55d.
  • the first gear 55a is integrally formed concentrically with the end of the rotor 58.
  • the second and third gears 55b and 55c are fixed to the same support shaft 66 and rotate integrally with each other, and the second gear 55b and the first gear 55a are combined.
  • One end 66a of the support shaft 66 is rotatably supported by a recess 61a of the inner cover 61 via a rolling bearing 67, and the other end 66b is rotatably supported by a recess 56a of the case 56 via a rolling bearing 68.
  • the fourth gear 55d is fixed to the output shaft 59, and engages with the third gear 55c.
  • the output shaft 59 of the electric motor 54 passes through the rotation center hole of the fourth gear 55d, which is the final stage of the gear reducer 55, and the shaft hole 58a of the rotor 58. In this state, it is rotatably supported on both ends of the case 56, so the components of the gear reducer 55, the inner cover 61, the components of the electric motor 54, and the outer cover 60 are fitted in order based on the output shaft 59. And can be easily assembled.
  • the output shaft 59 is supported at substantially both ends of the electric wheel drive device 51 as a whole, its support span can be made as long as possible, so that sufficient support strength against falling down of the wheel 53 can be obtained. Can be obtained.
  • Patent Document 1 JP-A-7-81436
  • this type of gear reducer 55 can easily assemble various components, but on the other hand, the electric motor 54 disposed inside the wheel 53 can be reduced in size.
  • the electric motor 54 disposed inside the wheel 53 can be reduced in size.
  • the load capacity with respect to the falling of the wheel 53, that is, the moment load, is insufficient, and improvement in durability of the rolling bearings 64, 65 has been demanded.
  • the present invention solves such a conventional problem, and provides an electric wheel drive device that improves the durability of wheel bearings and reduces the weight and weight of the device, while taking into account disassembly and assembly.
  • the purpose is to:
  • An invention according to claim 1 of the present invention that achieves the above object is a wheel bearing, a planetary reduction gear mounted on the wheel bearing, and an electric motor that drives the planetary reduction gear.
  • a drive unit having a motor and a rotating member, wherein the wheel bearing has a hub wheel having a wheel mounting flange at one end, and a double-row inner rolling surface which is press-fitted into a small-diameter step portion of the hub wheel and has an outer periphery.
  • An inner ring having at least one inner rolling surface formed thereon, an outer member having a double row of outer rolling surfaces formed on an inner periphery thereof facing the inner rolling surface, and an outer member formed between the two rolling surfaces.
  • the planetary reduction gear comprises: an input element provided on the rotating member; a fixed element provided on the inner peripheral side of the outer member; A plurality of planetary elements disposed between a fixed element and the input element; An output element rotatably supported on a shaft, wherein the driving section constitutes the electric motor, and a stator housing disposed on the outer member; and a stator incorporated in the stator housing.
  • a rotor portion fixed to the rotating member, the connecting shaft being detachably connected to the hub wheel so as to be capable of transmitting torque, The rotation of the electric motor is transmitted to the hub wheel via the planetary reducer to drive the wheel.
  • the planetary reduction gear is provided on the rotating member.
  • a sun gear a plurality of planetary gears that mesh with the external teeth of the sun gear and the internal teeth formed on the inner circumference of the outer member, and rotatably support these planetary gears; Since it is provided with a protruding carrier pin, power can be transmitted efficiently without sliding contact, and lubrication can be performed with lubricating grease sealed in the bearing.
  • the braking device is a parking brake as in the invention described in claim 4, parts can be shared, and a parking brake conventionally provided on the wheel side can be used. Since it can be installed on the inboard side, the degree of freedom in layout is improved by securing space around wheel bearings.
  • the parking brake displaces the intermediate member held by the stator stator housing and disengages the intermediate member from the rotating member. If an actuator is provided, the parking brake can be integrated with the drive unit, and the layout freedom can be further improved by securing space around the wheel bearings.
  • a plurality of recesses are formed in the rotating member, and a plurality of through holes are formed in the stator housing corresponding to the recesses.
  • the intermediate member having a tapered surface may be accommodated in these through holes, and the intermediate member may be displaced and disengaged from the recess by a cylindrical member engaging with the tapered surface.
  • a plurality of concave portions and a tapered surface are formed in the rotating member, and a convex portion and a tapered surface engaging with the concave portion and the tapered surface are formed in the intermediate member.
  • the intermediate member may be held so as to be capable of transmitting torque and being displaceable in the axial direction with respect to the stator housing.
  • the intermediate member is connected to the stator housing.
  • the planetary speed reducer includes first and second planetary speed reducers connected via a connection shaft, and the rotation of the electric motor is controlled by the first and second planetary speed reducers. Since the power is transmitted to the hub wheel by reducing the speed in two stages by the first planetary reducer and the second planetary reducer, an extremely large reduction ratio can be obtained in a small space, and the electric motor can be used. Lightweight and compact.
  • the first planetary reduction gear is formed on a sun gear provided on a stator housing, and outer teeth of the sun gear and an inner periphery of the rotating member.
  • a plurality of planetary gears that engage with the internal teeth; and a carrier pin that rotatably supports the planetary gears with respect to the first connection shaft.
  • the second planetary reduction gear is mounted on the first connection shaft.
  • a sun gear, a plurality of planet gears that match the external teeth of the sun gear and the internal teeth formed on the inner periphery of the outer member, and these planet gears are rotatable with respect to a second connection shaft. Since the second connection shaft is connected to the hub wheel, a bearing space can be secured, and a larger reduction ratio can be obtained in a small space.
  • stator and the housing are separably fastened to the outer member, the wheel bearing and the drive unit can be easily separated and replaced at the time of repair. The maintenance cost can be reduced while saving resources.
  • An electric wheel drive device includes a wheel bearing, a planetary reducer mounted on the wheel bearing, and a drive unit having an electric motor and a rotating member for driving the planetary reducer.
  • the wheel bearing comprises a hub wheel having a wheel mounting flange at one end, and at least one of a plurality of rows of inner rolling surfaces press-fit into a small-diameter stepped portion of the hub wheel.
  • a row of rolling elements wherein the planetary reduction gear is provided with an input element provided on the rotating member, a fixed element provided on the inner peripheral side of the outer member, and a combination of the fixed element and the input element.
  • the drive section constitutes the electric motor and is disposed on the outer member.
  • a stator housing built in the stator housing, and a rotor fixed to the rotating member, the stator being opposed to the stator via a predetermined air gap, and the connecting shaft being connected to the hub.
  • the space for the bearing portion can be sufficiently secured, while being connected to the wheel in a detachable and torque transmitting manner.
  • wheel bearings, planetary reduction gears and drive units can be easily separated and replaced, eliminating the need to replace the entire device, saving resources and maintaining costs. It can be reduced.
  • a wheel bearing, a planetary reducer mounted on the wheel bearing, and a drive unit having an electric motor for driving the planetary reducer and a rotating member are provided.
  • a wheel having a wheel mounting flange on its outer periphery, one inner rolling surface on the outer circumference, a knob wheel having a small diameter step extending axially from the inner rolling surface, and press fitting into the small diameter step of the hub wheel.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of an electric wheel drive device according to the present invention
  • FIG. 2 is a transverse sectional view taken along line II-II of FIG.
  • the electric wheel drive device includes a drive unit 4 integrally including a wheel bearing 1, a planetary reducer 2 mounted on the wheel bearing 1, and a sun gear 3 constituting the planetary reducer 2. And the main configuration.
  • a drive unit 4 integrally including a wheel bearing 1, a planetary reducer 2 mounted on the wheel bearing 1, and a sun gear 3 constituting the planetary reducer 2.
  • the main configuration in the following description, in the state where the vehicle is assembled, the side closer to the outside of the vehicle is the outboard side (left side in the drawing), and the side closer to the center is the inboard side (right side in the drawing).
  • the wheel bearing 1 is referred to as a third generation that supports a driving wheel (not shown).
  • the wheel bearing 1 integrally has a wheel mounting flange 5 for mounting a wheel at an end on the outboard side, an inner rolling surface 6a on the outer circumference, and an inboard side from the inner rolling surface 6a.
  • a hub wheel 6 having a cylindrical small-diameter stepped portion 6b extending therethrough, an inner ring 7 press-fitted into the small-diameter stepped portion 6b of the hub wheel 6 and having an inner rolling surface 7a formed on the outer periphery, and fixed to the vehicle body on the outer periphery.
  • Outer member 8 integrally having a vehicle body mounting flange 8b, and having a plurality of rows of outer rolling surfaces 8a, 8a opposed to the inner rolling surfaces 6a, 7a on the inner periphery,
  • the vehicle includes a plurality of rows of rolling elements (balls) 9 rotatably accommodated between the rolling surfaces, and a retainer 10 for holding the rolling elements 9 at equal circumferential intervals.
  • Seals 8c, 8c are attached to both ends of the outer member 8 to prevent leakage of the dusty sealed inside the bearing and to prevent rainwater and dust from entering the bearing from the outside.
  • the outer peripheral surface of the hub wheel 6 has a surface hardness ranging from 54 to 64 HRC from the inner rolling surface 6a to the small-diameter stepped portion 6b, including the seal land as a base of the wheel mounting flange 5.
  • a hardened layer is formed.
  • quenching by high-frequency induction heating which can perform local heating and relatively easily set the depth of the hardened layer, is preferable.
  • a retaining ring 11 is attached to the end of the small-diameter stepped portion 6b of the hub wheel 6, and the inner ring 7 press-fitted into the small-diameter stepped portion 6b is fixed in the axial direction by the retaining ring 11. .
  • a force exemplified by a double-row angular contact ball bearing using balls for the rolling elements 9 is not limited to this, and a double-row tapered roller bearing using tapered rollers may be used.
  • the wheel bearing 1 has exemplified the third generation structure in which the inner rolling surface 6a is formed directly on the outer periphery of the hub wheel 6, but the present invention is not limited to this, and in the electric wheel drive device according to the present invention, Small diameter step on hub wheel And a so-called second-generation structure in which a pair of inner rings are press-fitted into the small-diameter stepped portion.
  • Inner teeth 8d are formed on the inner periphery of the inboard side end of the outer member (fixing element) 8, and four such teeth are combined with the inner teeth 8d and the outer teeth 3a of the sun gear (input element) 3.
  • the planetary gears (planetary elements) 12 are mounted to form a planetary type planetary reduction gear 2.
  • the planet gear 12 is rotatably supported via a rolling bearing 15 on a carrier pin 14 protruding from the outer periphery of the connecting shaft 13 (see FIG. 2).
  • connection shaft 13 has a serration (or spline) 13a formed on the outer periphery thereof, and is engaged with a serration (or spline) 6c formed on the inner periphery of the hub wheel 6 so as to be capable of transmitting torque.
  • the hub wheel 6 and the connecting shaft 13 are detachably fixed in the axial direction by a retaining ring 16 attached to an end of the connecting shaft 13.
  • the sun gear 3 has been exemplified as being formed directly on the rotating member 17 constituting the drive unit 4, but the present invention is not limited to this. A separate sun gear may be press-fitted into this.
  • the rotating member 17 is formed in a cup shape, and a rotor portion 18 constituting the electric motor M is fixed to the outer periphery of the cylindrical portion 17a.
  • the rotor section 18 is composed of a plurality of permanent magnets 18a.
  • a stator portion 19 is arranged opposite to the rotor portion 18 with a predetermined air gap interposed therebetween, and is built in a stator housing 20 formed in a cup shape.
  • the stator portion 19 acts as a stator core 19a and a stator coil 19b wound around the stator core 19a.
  • the electric motor M is composed of the rotor section 18 and the stator section 19 (see FIG. 2).
  • the rotating member 17 is rotatably supported by a stator housing 20 and an outer member 8 as fixed members via rolling bearings 21 and 22, respectively.
  • the stator housing 20 is detachably fastened to a vehicle body mounting flange 8b of the outer member 8 by a fixing bolt (not shown).
  • the reduction ratio of the planetary reduction gear 2 is determined by the number of teeth of the planetary gear 12 and the number of teeth of the internal teeth 8 d of the outer member 8. Force that can be adjusted as appropriate by changing the number ratio For example, when applied to an electric wheel drive device for an electric vehicle, the reduction ratio can be set in the range of 3-9. Furthermore, if a reduction ratio of this degree is obtained, it is possible to sufficiently satisfy the reduction by reducing the outer diameter of the sun gear 3, and the reduction gear will not be increased in size as the reduction ratio increases. No.
  • the planetary gears 12 are combined with the internal teeth 8d formed on the inner periphery of the outer member 8 in the wheel bearing device 1, a sufficient space for the bearing portion can be secured, and the planetary gears can cope with the moment load due to the planetary gears. It is possible to suppress the unbalanced load from acting on the gear 12 and the sun gear 3, and it is possible to suppress the engagement noise generated by the combination of the planetary gear 12 and the sun gear 3. Also, since the connecting shaft 13 constituting the planetary reduction gear 2 is connected to the hub wheel 6 via the serration 13a, the wheel bearing 1, the planetary reduction gear 2 and the drive unit 4 can be easily used as subunits during repair. It can be separated and replaced, making it necessary to replace the entire device, saving resources and reducing maintenance costs.
  • each element of the planetary reduction gear is transmitted with power by the gear transmission means.
  • the present invention is not limited to this, and power is transmitted (traction drive) by friction means. There may be. In this case, noise and vibration generated during power transmission can be suppressed as much as possible.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the electric wheel drive device according to the present invention
  • FIG. 4 is a perspective view of a main part of FIG.
  • the second embodiment differs from the first embodiment described above (FIG. 1) only in the structure of the drive unit, and other parts having the same parts or functions having the same functions are designated by the same reference numerals. The detailed description is omitted.
  • the rotating member 23 is provided with a cylindrical portion 24 protruding toward the inboard side, and a plurality of concave portions 24a are formed on the outer periphery of the cylindrical portion 24 at equal circumferential intervals.
  • a cylindrical portion 26 facing the cylindrical portion 24 is also provided on the inboard side of the stator housing 25, and a plurality of through holes 26a are formed corresponding to the concave portions 24a.
  • An intermediate member 27 is accommodated in these through holes 26a. As shown in FIG. 4, the intermediate member 27 is a substantially rectangular parallelepiped with a spire end, and an end surface is formed on a tapered surface 27a, and the tapered surface 27a is in sliding contact with the tapered surface 28a of the cylindrical member 28. Then, the tip end is immersed in the pocket 29a of the annular spring member 29. Yes.
  • an actuator 30 is provided in the vicinity of the cylindrical member 28, and is swingably supported about a fulcrum 30a.
  • One end of the actuator 30 is in contact with the end face of the cylindrical member 28, and the other end is locked by a brake wire 31.
  • the actuator 30 swings around the fulcrum 30a, displacing the cylindrical member 28 in the axial direction (left side in the figure).
  • the intermediate member 27 starts to move inward in the radial direction as a whole, and the distal end portion engages with the concave portion 24a of the rotating member 23.
  • the rotating member 23 and the stator housing 25 are integrated via the intermediate member 27, and the rotating member 23 is fixed to the stator housing 25.
  • the intermediate member 27 is stably held by the through-hole 26 a of the stator housing 25 and the annular spring member 29, and the elastic force of the spring member 29 allows the intermediate member 27 to smoothly return to the original state. State, and a stable and reliable braking action can be applied. Therefore, by arranging such a parking brake integrally with the rotating member 23 constituting the electric motor M, the number of parts can be reduced and cost reduction can be achieved. As a result, the braking action can be exerted, so that the braking torque is reduced and a lightweight and compact braking device can be provided. In addition, since the brake has a larger braking force than the conventional parking brake by sliding, the weight of the brake unit can be further reduced.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a third embodiment of the electric wheel drive device according to the present invention.
  • the third embodiment differs from the above-described second embodiment (FIG. 3) only in the configuration of the braking unit, and the same reference numerals are used for other parts having the same parts or functions. Numbers are attached and detailed description is omitted.
  • the rotating member 32 is provided with a cylindrical portion 33 protruding toward the inboard side, and a tapered surface 33a is formed on the inner periphery of the cylindrical portion 33.
  • a ring-shaped intermediate member 34 is disposed facing the rotating member 32 in the axial direction, and a tapered surface 34a corresponding to the tapered surface 33a is formed on the outer periphery.
  • a concave portion 35 is formed on the side surface of the rotating member 32 on the inboard side, and a convex portion 36 that engages with the concave portion 35 is formed at the tip of the intermediate member 34.
  • the intermediate member 34 is disposed opposite to the stator housing 37 via the elastic member 38, and is fitted to the stator housing 37 via serrations so as to be non-rotatable and slidable in the axial direction.
  • the actuator 30 is disposed near the intermediate member 34 and is automatically supported around the fulcrum 30a. One end of the actuator 30 is in contact with the end face of the intermediate member 34, and the other end is locked by the brake wire 31.
  • the actuator 30 swings about the fulcrum 30a, displacing the intermediate member 34 in the axial direction (left side in the figure) against the elastic member 38. Due to the displacement of the intermediate member 34, the tapered surface 34 a of the intermediate member 34 abuts against the tapered surface 33 a of the rotating member 32, and the convex portion 36 finally engages with the concave portion 35 of the rotating member 32.
  • the rotating member 32 and the stator housing 37 are integrated via the intermediate member 34, and the rotating member 32 is fixed to the stator housing 37.
  • the intermediate member 34 moves in the axial direction (right side in the figure) and returns to the original position by the restoring force of the elastic member 38. Therefore, the engagement between the concave portion 35 of the rotating member 32 and the convex portion 36 of the intermediate member 34 is released, and the connection between the rotating member 32 and the stator housing 37 is released.
  • the intermediate member 34 is disengaged from the rotating member 32 by sliding and concave-convex engagement, so that the braking operation can be performed even if the rotating member 32 is not completely stopped. It has a large braking force due to the concave-convex engagement, and can exert a stable and reliable braking action. Then, by integrating such a parking brake with the rotating member 32 constituting the electric motor M, the number of parts can be reduced and the cost can be reduced.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a fourth embodiment of the electric wheel drive device according to the present invention.
  • the This embodiment is different from the above-described embodiment (FIGS. 3 and 5) only in the configuration of the braking unit, and the same reference numerals are given to the same parts having the same parts or the same functions. Is omitted.
  • the rotating member 39 includes a hat-shaped base 39a, and a cylindrical part 39b fitted to the outer periphery of the base 39a via a serration or the like so as to be able to transmit torque.
  • the rotor 18 constituting the electric motor M is fixed to the outer periphery of the cylindrical portion 39b.
  • a brake rotor 40 is formed on the inboard end of the base 39a.
  • the brake rotor 40 has a disc brake 41 mounted thereon.
  • the disc brake 41 includes a brake pad 41a for holding the brake rotor 40 from both sides, and a brake caliper 41b for pressing the brake pad 41a via an actuator not shown.
  • the brake rotor 40 is formed integrally with the rotating member 39 constituting the electric motor M, the cost can be reduced by using common components. Further, since the braking action can be exerted by the disc brake 41 before decelerating by the planetary reduction gear 2, the braking torque is reduced, and the disc brake 41 that is lightweight and compact in the radial direction can be provided. Further, the disc brake 41 also has a function as a parking brake.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a fifth embodiment of the electric wheel drive device according to the present invention.
  • the fifth embodiment differs from the first embodiment (FIG. 1) only in the configuration of the planetary reduction gear, and the same reference numerals are given to other parts having the same components or the same functions. The detailed description is omitted.
  • the present embodiment has a wheel bearing 1 and two planetary reduction gears 42, 43 mounted on the wheel bearing 1.
  • the first planetary reducer 42 includes a sun gear (fixed element) 3 integrally formed with the stator housing 44, four planetary gears (planetary elements) 12 that perform planetary motion around the sun gear 3, A carrier pin (output element) 14 that rotatably supports these planetary gears 12 with respect to a first connection shaft 45 via rolling bearings 15 is provided. A plurality of the carrier pins 14 protrude from the outer periphery of the first connection shaft 45.
  • Rotating member (input element) 46 On the inner circumference of the inboard side, internal teeth 46a with which the planetary gears 12 are formed are formed to constitute a solar-type planetary reduction gear 42.
  • the second planetary reduction gear 43 includes a sun gear (input element) 47 formed integrally with the first connection shaft 45 and four planets that perform planetary motion around the sun gear 47.
  • the rotating member 46 integrally having the rotor portion 18 rotates, and the rotation of the rotating member 46 is reduced to the first connecting shaft 45 via the planetary gear 12. Is transmitted. Then, the rotation of the first connection shaft 45 is transmitted to the planetary gear 12 'via a sun gear 47 integrally formed with the first connection shaft 45, and the planetary gear 12' revolves, that is, rotates. That is, it is transmitted to the second connecting shaft 13 via the carrier pin 14, and is transmitted to the hub wheel 6 through the serration 13a at a reduced speed.
  • the reduction ratio of the first and second planetary reducers 42 and 43 is determined by the number of teeth of the planetary rollers 12 and 12 and the ratio of the number of internal teeth 46 a and 8 d of the rotating member 46 and the outer member 8. It can be adjusted as appropriate by changing it. For example, when applied to an electric wheel drive device for an electric vehicle, the reduction ratio can be set in the range of 3-9.
  • the overall reduction ratio is the product of the reduction ratio m of the first planetary reduction device 42 and the reduction ratio n of the second planetary reduction device 43, that is, mXn. Therefore, an extremely large reduction ratio can be obtained in a small space, and the electric motor M can be lightweight and compact.
  • the planetary gear 12, which constitutes the second planetary reduction gear 43 is incorporated at the inboard end of the outer member 8, which constitutes the wheel bearing 1.
  • the assembly of the second planetary reduction gear 43 is simplified, and the first and second planetary reduction gears 42 and 43 are double-rowed against moment loads. Since the load can be evenly distributed by the bearings, it is possible to suppress the bias load from acting on the planetary gears 12 and 12 ′ and the sun gears 3 and 47.
  • the apparatus can be compactly arranged in the axial direction.
  • drive unit 48 Can be stored in a knuckle (not shown), so that the electric motor M can be protected from stepping stones and the like.
  • the electric wheel drive device is a four-wheeled vehicle such as a fuel cell vehicle or an electric vehicle, a two-wheeled vehicle, a golf cart, a three- or four-wheeled cart for the elderly or disabled, a construction site,
  • the present invention can be applied to a case where various vehicles such as a hand-held unicycle to a four-wheeled vehicle used in the transportation industry are electrically driven, or a case where auxiliary power is electrically provided.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of an electric wheel drive device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line ⁇ - ⁇ of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the electric wheel drive device according to the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of a main part of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a third embodiment of the electric wheel drive device according to the present invention.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a fourth embodiment of the electric wheel drive device according to the present invention.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a fifth embodiment of the electric wheel drive device according to the present invention.
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a conventional electric wheel drive device.

Abstract

【課題】 　車輪用軸受の耐久性向上と装置の軽量・コンパクト化を図ると共に、分解・組立性を考慮した電動式車輪駆動装置を提供する。 【解決手段】 　車輪用軸受１に装着された遊星減速機２を駆動する電動モータＭと、回転部材１７とを有する駆動部４を備え、車輪用軸受１は、内側転走面６ａが形成されたハブ輪６と、これに圧入された内輪７と、複列の外側転走面８ａが形成された外方部材８と、転動体９とを備え、遊星減速機２は、回転部材１７に設けられた太陽ギア３と、外方部材８と太陽ギア３間に配設された複数の遊星ギア１２と、これらを連結軸１３に支承するキャリアピン１４とを備え、駆動部４は、外方部材８に分離可能に配設された電動モータＭと回転部材１７とを備え、連結軸１３がハブ輪６にセレーションを介して連結され、電動モータＭの回転が回転部材１７と遊星減速機２を介してハブ輪６に伝達される。

Description

明 細 書
電動式車輪駆動装置
技術分野
[0001] 本発明は、電気自動車やゴルフカート、あるいはフォークリフト等の車両に用いられ
、車輪用軸受と電動モータとがー体となった電動式車輪駆動装置に関するものであ る。
背景技術
[0002] 電動式車輪駆動装置は、車輪を電動モータで駆動する場合の駆動効率を上げる ために提案されたもので、電気自動車等の車両の駆動輪用として用いられ、電動モ ータにより直接車輪を回転駆動するように構成されている。しかし、この種の電動式 車輪駆動装置は、電動モータに大きな出力トルクを必要とするため、大型の電動モ ータを使用しなければならない。これではコストが嵩むだけでなぐ重量が増大して車 両の走行性能を充分に確保することが難しくなる。
[0003] これに対して、車輪の内側空間部分に電動モータと遊星歯車減速機を配設し、こ の電動モータの回転出力を遊星歯車減速機を介して車輪に伝達するようにした減速 機付電動式車輪駆動装置 (ホイールモータ)も既に提案されて！ヽる。
[0004] しかし、減速機として遊星歯車減速機を採用する場合、電動モータのロータの回転 出力を遊星歯車減速機を介して車輪に伝達する出力軸は、電動式車輪駆動装置の 軸方向で一旦分割した後に軸心を合わせて出力を取り出すことになるため、一般的 に構成が複雑で組み立て難ぐまた、出力軸の支持スパンを短くせざるを得ないため 、車輪の倒れに対する支持強度が低 ヽと ヽつた問題点があった。
[0005] こうした問題点を解決したものとして、図 8に示すような電動式車輪駆動装置が知ら れている。この電動式車輪駆動装置 51は、タイヤ 52を装着した車輪 53の内側に電 動モータ 54と歯車減速機 55とを内蔵してなり、電動モータ 54の回転出力により車輪 53を回転駆動するように構成されて 、る。
[0006] 電動モータ 54は、車輪 53の内側に配設されたケース 56側に固定されるステータ 5 7と、このステータ 57の内側に対向配置されたロータ 58と、このロータ 58の回転出力 を歯車減速機 55を介して車輪 53に伝達する出力軸 59とを備えている。ステータ 57 とロータ 58は、カバー 60、 61に挟持された状態でケース 56側へ固定されて電動モ ータ 54を構成している。
[0007] 出力軸 59は、その一端部 59aに取付フランジ 62がー体形成され、ハブボルト 63を 介して車輪 53を固定している。出力軸 59の一端部 59aは、ケース 56の軸揷通孔 56 bに転がり軸受 64を介して、また、他端部 59bは、外側カバー 60の中央凹部 60aに 転がり軸受 65を介してそれぞれ回転自在に支承されて 、る。
[0008] ケース 56内に収容されている歯車減速機 55は、複数の歯車 55a、 55b、 55cおよ び 55dで構成されている。第 1の歯車 55aは、ロータ 58の端部に同心状に一体形成 されている。第 2および第 3の歯車 55b、 55cは、同一の支持軸 66に固定されて互い に一体的に回転し、第 2の歯車 55bと第 1の歯車 55aが嚙合している。支持軸 66の 一端部 66aは、内側カバー 61の凹部 61aに転がり軸受 67を介して、また、他端部 66 bは、ケース 56の凹部 56aに転がり軸受 68を介してそれぞれ回転自在に支承されて いる。第 4の歯車 55dは出力軸 59に固定され、第 3の歯車 55cに嚙合している。
[0009] このような構成により、電動モータ 54の出力軸 59を、歯車減速機 55の最終段であ る第 4の歯車 55dの回転中心孔、およびロータ 58の軸揷通孔 58aを貫通した状態で ケース 56の両端部に回転自在に支承されているため、出力軸 59を基準として、歯車 減速機 55の構成部品、内側カバー 61、電動モータ 54の構成部品、外側カバー 60 を順次嵌合して容易に組み立てることができる。また、出力軸 59は、電動式車輪駆 動装置 51全体としての実質的な両端部分で支承される構造であるため、その支持ス パンを最大限長くとれるので車輪 53の倒れに対する充分な支持強度を得ることがで きる。
特許文献 1：特開平 7-81436号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0010] こうした従来の電動式車輪駆動装置 51において、この種の歯車減速機 55は、各種 の構成部品を容易に組み立てることができる反面、車輪 53の内側に配設される電動 モータ 54を小型化し、この電動モータ 54で高回転出力を得るためには必然的にス ペースが嵩むため、出力軸 59を支承する転がり軸受 64、 65の設置スペースが制約 される。したがって、車輪 53の倒れ、すなわちモーメント荷重に対する負荷容量が不 足し、転がり軸受 64、 65の耐久性向上の面で改善が求められていた。
[0011] 本発明は、こうした従来の問題を解決し、車輪用軸受の耐久性向上と装置の軽量- コンパ外ィ匕を図ると共に、分解'組立性を考慮した電動式車輪駆動装置を提供する ことを目的とする。
課題を解決するための手段
[0012] 係る目的を達成すベぐ本発明のうち請求項 1に記載の発明は、車輪用軸受と、こ の車輪用軸受に装着された遊星減速機と、この遊星減速機を駆動する電動モータ および回転部材を有する駆動部とを備え、前記車輪用軸受は、一端部に車輪取付 フランジを有するハブ輪と、このハブ輪の小径段部に圧入され、外周に複列の内側 転走面のうち少なくとも一方の内側転走面が形成された内輪と、内周に前記内側転 走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら両転走面間に 転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記遊星減速機は、前記回転部材 に設けられた入力要素と、前記外方部材の内周側に設けられた固定要素と、この固 定要素と前記入力要素との間に配設された複数の遊星要素と、これら遊星要素を連 結軸に対して回転自在に支承する出力要素とを備え、前記駆動部は、前記電動モ ータを構成し、前記外方部材に配設されたステータハウジングと、このステータハウジ ングに内蔵されたステータ部と、このステータ部に所定のエアギャップを介して対畤し 、前記回転部材に固着されたロータ部とを備え、前記連結軸が、前記ハブ輪に着脱 自在かつトルク伝達可能に連結され、前記電動モータの回転を前記遊星減速機を 介して前記ハブ輪に伝達して車輪を駆動するようにした。
[0013] このような構成を採用したので、軸受部のスペースを充分確保できると共に、遊星 減速機を構成する連結軸が、ハブ輪に着脱自在かつトルク伝達可能に連結されて 、 るので、補修時には車輪用軸受と遊星減速機および駆動部を容易に切り離して交換 することができ、装置全体を交換する必要がなくなって、省資源化と共にメンテナンス 費用を削減することができる。
[0014] また、請求項 2に記載の発明は、前記遊星減速機が、前記回転部材に設けられた 太陽ギアと、この太陽ギアの外歯と前記外方部材の内周に形成された内歯に嚙合す る複数の遊星ギアと、これら遊星ギアを回転自在に支承し、前記連結軸の外周部に 突設されたキャリアピンとを備えているので、滑り接触を伴わず効率的に動力伝達が できると共に、軸受内に封入された潤滑グリースで潤滑することもできる。また、モーメ ント荷重に対して遊星ギアおよび太陽ギアへ偏荷重が作用するのを抑制することが でき、遊星ギアと太陽ギアの嚙合によって発生する嚙み合い音を抑制することができ る。
[0015] また、請求項 3に記載の発明は、前記回転部材に制動装置が一体に装着されてい るので、部品共通化によるコスト低減ができると共に、遊星減速機で減速する前に制 動作用を働力せることができるので、制動トルクが減少して軽量'コンパクトな制動装 置を提供することができる。
[0016] 好ましくは、請求項 4に記載の発明のように、前記制動装置がパーキングブレーキ であれば、部品共通化を図ることができると共に、従来車輪側に配設されていたパー キングブレーキをインボード側に配設することができ、車輪用軸受周りのスペース確 保によるレイアウト上の自由度が向上する。
[0017] さらに好ましくは、請求項 5に記載の発明のように、前記パーキングブレーキが、前 記ステータステータハウジングに保持された中間部材と、この中間部材を変位させて 前記回転部材に係脱させるァクチユエ一タとを備えて 、れば、パーキングブレーキを 駆動部に一体ィ匕することができ、車輪用軸受周りのスペース確保によるレイアウト自 由度の向上を一層図ることができる。
[0018] また、請求項 6に記載の発明のように、前記回転部材に複数の凹部が形成され、こ れら凹部に対応して複数の貫通孔が前記ステータハウジングに形成されると共に、こ れら貫通孔にテ一パ面を有する前記中間部材が収容され、前記テーパ面に係合す る円筒部材を介して前記中間部材を変位させて前記凹部に係脱させても良い。また 、請求項 7に記載の発明のように、前記回転部材に複数の凹部とテーパ面が形成さ れ、これら凹部とテーパ面に係合する凸部とテーパ面が前記中間部材に形成される と共に、この中間部材が、前記ステータハウジングに対してトルク伝達可能かつ軸方 向変位可能に保持されていても良い。このように、中間部材をステータハウジングの 凹部に係合させることにより、従来の滑りによるパーキングブレーキよりも大きな制動 力を確保することができ、その分装置の軽量 'コンパクトィ匕を達成することができる。
[0019] また、請求項 8に記載の発明は、前記遊星減速機が、連結軸を介して連結された 第 1および第 2の遊星減速機とを備え、前記電動モータの回転を、前記第 1の遊星減 速機および第 2の遊星減速機により 2段階に減速して前記ハブ輪に動力を伝達する ようにしたので、小スペース内で極めて大きな減速比を得ることができ、電動モータを 軽量'コンパクトィ匕することができる。
[0020] また、請求項 9に記載の発明は、前記第 1の遊星減速機が、ステータハウジングに 設けられた太陽ギアと、この太陽ギアの外歯と前記回転部材の内周に形成された内 歯に嚙合する複数の遊星ギアと、これら遊星ギアを第 1の連結軸に対して回転自在 に支承するキャリアピンとを備え、前記第 2の遊星減速機は、前記第 1の連結軸に設 けられた太陽ギアと、この太陽ギアの外歯と前記外方部材の内周に形成された内歯 に嚙合する複数の遊星ギアと、これら遊星ギアを第 2の連結軸に対して回転自在に 支承するキャリアピンとを備え、前記第 2の連結軸が前記ハブ輪に連結されて ヽるの で、軸受スペースを確保でき、小スペース内で一層大きな減速比を得ることができる
[0021] また、請求項 10に記載の発明は、前記ステータノ、ウジングが前記外方部材に分離 可能に締結されているので、補修時には車輪用軸受と駆動部を容易に切り離して交 換することができ、省資源化と共にメンテナンス費用を削減することができる。
発明の効果
[0022] 本発明に係る電動式車輪駆動装置は、車輪用軸受と、この車輪用軸受に装着され た遊星減速機と、この遊星減速機を駆動する電動モータおよび回転部材を有する駆 動部とを備え、前記車輪用軸受は、一端部に車輪取付フランジを有するハブ輪と、こ のハブ輪の小径段部に圧入され、外周に複列の内側転走面のうち少なくとも一方の 内側転走面が形成された内輪と、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転 走面が形成された外方部材と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の転 動体とを備え、前記遊星減速機は、前記回転部材に設けられた入力要素と、前記外 方部材の内周側に設けられた固定要素と、この固定要素と前記入力要素との間に配 設された複数の遊星要素と、これら遊星要素を連結軸に対して回転自在に支承する 出力要素とを備え、前記駆動部は、前記電動モータを構成し、前記外方部材に配設 されたステータハウジングと、このステータハウジングに内蔵されたステータ部と、この ステータ部に所定のエアギャップを介して対畤し、前記回転部材に固着されたロータ 部とを備え、前記連結軸が、前記ハブ輪に着脱自在かつトルク伝達可能に連結され 、前記電動モータの回転を前記遊星減速機を介して前記ハブ輪に伝達して車輪を 駆動するようにしたので、軸受部のスペースを充分確保できると共に、補修時には車 輪用軸受と遊星減速機および駆動部を容易に切り離して交換することができ、装置 全体を交換する必要がなくなって、省資源化と共にメンテナンス費用を削減すること ができる。
発明を実施するための最良の形態
[0023] 車輪用軸受と、この車輪用軸受に装着された遊星減速機と、この遊星減速機を駆 動する電動モータおよび回転部材を有する駆動部とを備え、前記車輪用軸受は、一 端部に車輪取付フランジを有し、外周に一方の内側転走面と、この内側転走面から 軸方向に延びる小径段部が形成されたノヽブ輪と、このハブ輪の小径段部に圧入され 、外周に他方の内側転走面が形成された内輪と、内周に前記内側転走面に対向す る複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら両転走面間に転動自在に収 容された複列の転動体とを備え、前記遊星減速機は、前記回転部材に設けられた太 陽ギアと、前記外方部材の内周に形成された内歯と、この内歯と前記太陽ギアの外 歯に嚙合する複数の遊星要素と、これら遊星要素を連結軸に対して回転自在に支 承するキャリアピン出力要素とを備え、前記駆動部は、前記電動モータを構成し、前 記外方部材に分離可能に一体に配設されたステータハウジングと、このステータハウ ジングに内蔵されたステータ部と、このステータ部に所定のエアギャップを介して対畤 し、前記回転部材に固着されたロータ部とを備え、前記連結軸が前記ハブ輪にセレ ーシヨンを介して連結され、前記電動モータの回転を前記遊星減速機を介して前記 ハブ輪に伝達して車輪を駆動するようにした。
実施例 1
[0024] 以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。 図 1は、本発明に係る電動式車輪駆動装置の第 1の実施形態を示す縦断面図、図 2は、図 1の II II線に沿った横断面図である。
[0025] この電動式車輪駆動装置は、車輪用軸受 1と、この車輪用軸受 1に装着された遊星 減速機 2と、この遊星減速機 2を構成する太陽ギア 3を一体に有する駆動部 4とを主 たる構成としている。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で、車両の外側 寄りとなる側をアウトボード側（図面左側）、中央寄り側をインボード側（図面右側） t 、
[0026] 車輪用軸受 1は、駆動側車輪 (図示せず)を支承する第 3世代と称されるものである 。この車輪用軸受 1は、アウトボード側の端部に車輪を取り付けるための車輪取付フ ランジ 5を一体に有し、外周に内側転走面 6aと、この内側転走面 6aからインボード側 に延びる円筒状の小径段部 6bが形成されたハブ輪 6と、このハブ輪 6の小径段部 6b に圧入され、外周に内側転走面 7aが形成された内輪 7と、外周に車体に固定するた めの車体取付フランジ 8bを一体に有し、内周に前記内側転走面 6a、 7aに対向する 複列の外側転走面 8a、 8aが形成された外方部材 8と、これら両転走面間に転動自在 に収容された複列の転動体 (ボール) 9と、これら転動体 9を円周等配に保持する保 持器 10とを備えている。外方部材 8の両端部にはシール 8c、 8cが装着され、軸受内 部に封入されたダリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するの を防止している。
[0027] ハブ輪 6の外周面には、車輪取付フランジ 5の基部となるシールランド部をはじめ、 内側転走面 6aから小径段部 6bに亙って表面硬さを 54— 64HRCの範囲に硬化層 が形成されている。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの設定が比較的 容易にできる高周波誘導加熱による焼入れが好適である。ここで、ハブ輪 6の小径段 部 6bの端部には止め輪 11が装着され、この小径段部 6bに圧入された内輪 7は、こ の止め輪 11によって軸方向に固定されて 、る。
[0028] なお、ここでは転動体 9にボールを用いた複列アンギユラ玉軸受を例示した力 これ に限らず、円錐ころを用いた複列の円錐ころ軸受であっても良い。また、車輪用軸受 1は、ハブ輪 6の外周に直接内側転走面 6aが形成された第 3世代構造を例示したが 、これに限らず、本発明に係る電動式車輪駆動装置においては、ハブ輪に小径段部 が形成され、この小径段部に一対の内輪が圧入された、所謂第 2世代構造であって も良い。
[0029] 外方部材（固定要素） 8のインボード側の端部内周には内歯 8dが形成され、この内 歯 8dと、太陽ギア (入力要素） 3の外歯 3aに嚙合する 4個の遊星ギア（遊星要素） 12 が装着され、プラネタリ型の遊星減速機 2を構成している。遊星ギア 12は、連結軸 13 の外周部に突設されたキャリアピン 14に転がり軸受 15を介して回転自在に支承され ている（図 2参照）。また、連結軸 13は、外周にセレーシヨン (またはスプライン） 13aが 形成され、ハブ輪 6の内周に形成されたセレーシヨン (またはスプライン） 6cに係合し てトルク伝達可能に連結されている。ハブ輪 6と連結軸 13は、この連結軸 13の端部 に装着された止め輪 16によって軸方向に着脱自在に固定されている。なお、ここで は、太陽ギア 3は、駆動部 4を構成する回転部材 17に直接形成されたものを例示し たが、これに限らず、回転部材に回転軸を突設し、この回転軸に別体の太陽ギアを 圧入したものであっても良い。
[0030] 回転部材 17はカップ状に形成され、その円筒部 17aの外周には電動モータ Mを構 成するロータ部 18が固着されている。このロータ部 18は複数の永久磁石 18aからな る。また、このロータ部 18に所定のエアーギャップを介してステータ部 19が対畤して 配設され、カップ状に形成されたステータハウジング 20に内蔵されている。ステータ 部 19は、ステータ鉄心 19aと、このステータ鉄心 19aに卷回されたステータコイル 19 bと力 なる。これらロータ部 18とステータ部 19とで電動モータ Mが構成されている（ 図 2参照)。
[0031] 回転部材 17は、固定部材となるステータハウジング 20と外方部材 8に対してそれぞ れ転がり軸受 21、 22を介して回転自在に支承されている。また、ステータハウジング 20は、外方部材 8の車体取付フランジ 8bに図示しない固定ボルトによって着脱自在 に締結されている。そして、電動モータ Mに通電することにより、回転部材 17が回転 し、この回転部材 17の回転は、太陽ギア 3を介して遊星ギア 12に伝達され、この遊 星ギア 12の回転は連結軸 13を介してハブ輪 6に伝達され、図示しな!、車輪を駆動 する。
[0032] こうした遊星減速機 2の減速比は、遊星ギア 12の歯数と外方部材 8の内歯 8dの歯 数比を変えることにより適宜調節可能である力 例えば、電気自動車用の電動式車 輪駆動装置に適用した場合、減速比は 3— 9の範囲で設定することができる。さらに、 この程度の減速比を得るのであれば、太陽ギア 3の外径を小さくすることによって充 分対応することができ、減速比を大きくすることに伴って減速機が大型化することはな い。また、車輪用軸受装置 1における外方部材 8の内周に形成された内歯 8dに遊星 ギア 12が嚙合されているので、軸受部のスペースを充分確保できると共に、モーメン ト荷重に対して遊星ギア 12および太陽ギア 3へ偏荷重が作用するのを抑制すること ができ、遊星ギア 12と太陽ギア 3の嚙合によって発生する嚙み合い音を抑制すること ができる。また、遊星減速機 2を構成する連結軸 13が、ハブ輪 6にセレーシヨン 13aを 介して連結されているので、補修時には車輪用軸受 1と遊星減速機 2および駆動部 4 をサブユニットとして容易に切り離して交換することができ、装置全体を交換する必要 力 くなつて、省資源化と共にメンテナンス費用を削減することができる。
[0033] 本実施形態では、遊星減速機の各要素が歯車伝達手段により動力伝達されている ものを例示したが、これに限らず、摩擦手段により動力伝達 (トラクシヨンドライブ)され ているものであっても良い。この場合、動力伝達時に発生する騒音や振動を可及的 に抑制することができる。
実施例 2
[0034] 図 3は、本発明に係る電動式車輪駆動装置の第 2の実施形態を示す縦断面図、図 4は、図 3の要部斜視図である。なお、この第 2の実施形態は、前述した第 1の実施形 態（図 1)と駆動部の構造のみが異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同 一機能の部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
[0035] 回転部材 23にはインボード側に延びる円筒部 24が突設され、この円筒部 24の外 周に円周等配に複数の凹部 24aが形成されている。また、ステータハウジング 25のィ ンボード側にもこの円筒部 24に対向する円筒部 26が突設され、前記凹部 24aに対 応して複数の貫通孔 26aが形成されている。これらの貫通孔 26aには中間部材 27が 収容されている。中間部材 27は、図 4に示すように、先端が尖塔形状をなす略直方 体で、端面はテーパ面 27aに形成され、このテーパ面 27aが円筒部材 28のテーパ面 28aに摺接している。そして、その先端部が環状のばね部材 29のポケット 29a内に没 入している。
[0036] 図 3において、円筒部材 28の近傍にァクチユエータ 30が配設され、支点 30aを中 心に揺動自在に支持されている。このァクチユエータ 30の一端は円筒部材 28の端 面に当接すると共に、他端はブレーキワイヤー 31に係止されている。そして、ブレー キワイヤー 31を作用させると、ァクチユエータ 30は支点 30aを中心として揺動し、円 筒部材 28を軸方向（図中左側）に変位させる。この円筒部材 28の変位により、中間 部材 27は揃って径方向内方に移動し始め、回転部材 23の凹部 24aにその先端部 が係合する。その結果、回転部材 23とステータハウジング 25とが中間部材 27を介し て一体となり、回転部材 23はステータハウジング 25に固定される。
[0037] 中間部材 27の移動に伴い環状のばね部材 29のポケット 29aは押し広げられ、ボケ ット 29a間の柱部 29bが弾性変形する（図 4参照)。これにより、ブレーキワイヤー 31を 作用させてブレーキを解除すると、この弾性変形している柱部 29bの復元力によって 中間部材 27は径方向外方に移動して元の位置に戻る。したがって、回転部材 23の 凹部 24aと中間部材 27との係合が解かれ、回転部材 23とステータハウジング 25との 連結が解除される。
[0038] このように、中間部材 27はステータハウジング 25の貫通孔 26aと環状のばね部材 2 9によって安定して保持されると共に、このばね部材 29の弾性力によって中間部材 2 7をスムーズに元の状態に戻すことができ、安定かつ確実なブレーキ作用を働かすこ とができる。したがって、電動モータ Mを構成する回転部材 23にこのようなパーキン グブレーキを一体に配設することにより、部品点数が削減して低コストィ匕できると共に 、遊星減速機 2で減速する前にこのパーキングブレーキで制動作用を働力せることが できるので、制動トルクが減少して軽量'コンパクトな制動装置を提供することができ る。さらに、従来の滑りによるパーキングブレーキに比べ大きな制動力を有するため、 制動部の軽量 'コンパクトィ匕を一層図ることができる。
実施例 3
[0039] 図 5は、本発明に係る電動式車輪駆動装置の第 3の実施形態を示す縦断面図であ る。なお、この第 3の実施形態は、前述した第 2の実施形態（図 3)と制動部の構成の みが異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同一機能の部位には同じ符 号を付してその詳細な説明を省略する。
[0040] 回転部材 32にはインボード側に延びる円筒部 33が突設され、この円筒部 33の内 周にテーパ面 33aが形成されている。一方、この回転部材 32の軸方向に対向してリ ング状の中間部材 34が配設され、前記テーパ面 33aに対応するテーパ面 34aが外 周に形成されている。また、回転部材 32のインボード側の側面には凹部 35が形成さ れ、この凹部 35に係合する凸部 36が中間部材 34の先端に形成されている。さらに、 ステータハウジング 37に対向して中間部材 34が弾性部材 38を介して配置されると 共に、セレーシヨン等を介して、前記ステータハウジング 37に対して回転不可かつ軸 方向スライド可能に嵌合されて 、る。
[0041] 中間部材 34の近傍にはァクチユエータ 30が配設され、支点 30aを中心に摇動自 在に支持されている。このァクチユエータ 30の一端は中間部材 34の端面に当接する と共に、他端はブレーキワイヤー 31に係止されている。そして、ブレーキワイヤー 31 を作用させると、ァクチユエータ 30は支点 30aを中心として揺動し、弾性部材 38に抗 して中間部材 34を軸方向（図中左側）に変位させる。この中間部材 34の変位により、 中間部材 34のテーパ面 34aが回転部材 32のテーパ面 33aに衝合し、最終的に凸 部 36が回転部材 32の凹部 35に係合する。その結果、回転部材 32とステータハウジ ング 37とが中間部材 34を介して一体となり、回転部材 32はステータハウジング 37に 固定される。また、ブレーキワイヤー 31を作用させてブレーキを解除すると、この弾性 部材 38の復元力によって中間部材 34は軸方向（図中右側）に移動して元の位置に 戻る。したがって、回転部材 32の凹部 35と中間部材 34の凸部 36との係合が解かれ 、回転部材 32とステータハウジング 37との連結が解除される。
[0042] このように、中間部材 34は回転部材 32に対して滑りと凹凸係合により係脱されるた め、回転部材 32が完全に停止していなくとも制動作用を働かすことができると共に、 凹凸係合により大きな制動力を有し、安定かつ確実なブレーキ作用を働かすことが できる。そして、電動モータ Mを構成する回転部材 32にこのようなパーキングブレー キを一体ィ匕することにより、部品点数が削減できて低コストィ匕できる。
実施例 4
[0043] 図 6は、本発明に係る電動式車輪駆動装置の第 4の実施形態を示す縦断面図であ る。なお、この実施形態は、前述した実施形態（図 3、図 5)と制動部の構成が異なる だけで、その他同一部品同一部位あるいは同一機能の部位には同じ符号を付して その詳細な説明を省略する。
[0044] 回転部材 39はハット状に形成された基部 39aと、その基部 39aの外周にセレーショ ン等を介してトルク伝達可能に嵌合された円筒部 39bとからなる。この円筒部 39bの 外周には電動モータ Mを構成するロータ部 18が固着されている。また、基部 39aの インボード側の端部にはブレーキロータ 40がー体に形成されている。そして、このブ レーキロータ 40にはディスクブレーキ 41が装着されている。このディスクブレーキ 41 は、ブレーキロータ 40を両側から挟持するブレーキパッド 41aと、これらブレーキパッ ド 41aを図示しないァクチユエータを介して押圧するブレーキキヤリパ 41bとで構成さ れている。
[0045] 本実施形態では、ブレーキロータ 40が電動モータ Mを構成する回転部材 39と一 体に形成されているので、部品共通化によるコスト低減ができる。また、遊星減速機 2 で減速する前にこのディスクブレーキ 41で制動作用を働力せることができるので、制 動トルクが減少して径方向に軽量'コンパクトなディスクブレーキ 41を提供することが できる。さらに、このディスクブレーキ 41はパーキングブレーキとしての機能を併せ持 つている。
実施例 5
[0046] 図 7は、本発明に係る電動式車輪駆動装置の第 5の実施形態を示す縦断面図であ る。なお、この第 5の実施形態は、前述した第 1の実施形態（図 1)と遊星減速機の構 成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同一機能の部位には同じ符 号を付してその詳細な説明を省略する。
[0047] 本実施形態は車輪用軸受 1と、この車輪用軸受 1に装着された 2つの遊星減速機 4 2、 43を有している。第 1の遊星減速機 42は、ステータハウジング 44に一体に形成さ れた太陽ギア（固定要素） 3と、この太陽ギア 3の周りを遊星運動する 4個の遊星ギア（ 遊星要素） 12と、これら遊星ギア 12を第 1の連結軸 45に対して転がり軸受 15を介し て回転自在に支承するキャリアピン（出力要素） 14とを備えている。このキャリアピン 1 4は、第 1の連結軸 45の外周部に複数個突設されている。回転部材 (入力要素) 46 のインボード側の内周には、前記遊星ギア 12が嚙合する内歯 46aが形成され、ソー ラ型の遊星減速機 42を構成して 、る。
[0048] 一方、第 2の遊星減速機 43は、第 1の連結軸 45に一体に形成された太陽ギア (入 力要素） 47と、この太陽ギア 47の周りを遊星運動する 4個の遊星ギア（遊星要素） 12 'と、これら遊星ギア 12 'を第 2の連結軸 13に対して転がり軸受 15を介して回転自在 に支承するキャリアピン（出力要素） 14'とを備えている。外方部材（固定要素） 8のィ ンボード側の内周には、前記遊星ギア 12'が嚙合する内歯 8dが形成されている。
[0049] ここで、電動モータ Mに通電すると、ロータ部 18を一体に有する回転部材 46が回 転し、この回転部材 46の回転は遊星ギア 12を介して第 1の連結軸 45に減速されて 伝達される。そして、第 1の連結軸 45の回転は、この第 1の連結軸 45に一体形成さ れた太陽ギア 47を介して遊星ギア 12'に伝達され、この遊星ギア 12'の公転、すな わち、キャリアピン 14，を介して第 2の連結軸 13に伝達され、セレーシヨン 13aを介し てハブ輪 6へ減速して伝達される。
[0050] こうした第 1および第 2の遊星減速機 42、 43の減速比は、遊星ローラ 12、 12，の歯 数と回転部材 46および外方部材 8における内歯 46a、 8dの歯数比を変えることによ り適宜調節可能であるが、例えば、電気自動車用の電動式車輪駆動装置に適用し た場合、減速比は 3— 9の範囲で設定することができる。また、全体の減速比は、第 1 の遊星減速機 42の減速比 mと、第 2の遊星減速機 43の減速比 nとの積、すなわち、 m X nとなる。したがって、小スペース内で極めて大きな減速比を得ることができ、電 動モータ Mを軽量 'コンパクトィ匕することができる。
[0051] 実施形態においても、前述したものと同様、車輪用軸受 1を構成する外方部材 8の インボード側の端部に第 2の遊星減速機 43を構成する遊星ギア 12，が組み込まれて いるので、軸受部のスペースを充分確保でき、第 2の遊星減速機 43の組立が簡便と なると共に、第 1および第 2の遊星減速機 42、 43は、モーメント荷重に対しても複列 の軸受で均等に負荷を受け持つことができるため、遊星ギア 12、 12'および太陽ギ ァ 3、 47へ偏荷重が作用するのを抑制することができる。また、電動モータ Mが、ステ ータハウジング 44を介して外方部材 8の車体取付フランジ 8bに分離可能に一体構 成されているので、装置を軸方向にコンパクトィ匕することができる。さらに、駆動部 48 は、図示しないナックル内に収納させることができるため、飛び石等から電動モータ Mを保護することができる。
[0052] 以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形 態に何等限定されるものではなぐあくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しな い範囲内において、さらに種々なる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、特許請求の範囲の記載によって示され、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。
産業上の利用可能性
[0053] 本発明に係る電動式車輪駆動装置は、燃料電池自動車や電気自動車等の四輪 自動車、二輪自動車、ゴルフカートあるいは高齢者や障害者用の三輪あるいは四輪 のカート、および建設現場や輸送業界で使用する手押し式一輪車乃至四輪車等、 各種車両を電気駆動式とする場合、または電動により補助動力を付与する場合に適 用することができる。
図面の簡単な説明
[0054] [図 1]本発明に係る電動式車輪駆動装置の第 1の実施形態を示す縦断面図である。
[図 2]図 1の Π-Π線に沿った横断面図である。
[図 3]本発明に係る電動式車輪駆動装置の第 2の実施形態を示す縦断面図である。
[図 4]図 1の要部斜視図である。
[図 5]本発明に係る電動式車輪駆動装置の第 3の実施形態を示す縦断面図である。
[図 6]本発明に係る電動式車輪駆動装置の第 4の実施形態を示す縦断面図である。
[図 7]本発明に係る電動式車輪駆動装置の第 5の実施形態を示す縦断面図である。
[図 8]従来の電動式車輪駆動装置を示す縦断面図である。
符号の説明
[0055] 1 車輪用軸受
2 遊星減速機
3、 47 太陽ギア
3a、 47a 外歯
4、 48 駆動部 車輪取付フランジ ハブ輪
a、 7a 内側転走面b 小径段部
c、 13a セレーシヨン
内輪
外方部材
a 外側転走面b 車体取付フランジc シール
d、 46a 内歯
転動体
0 保持器
1. 16 止め輪
2. 12' 遊星ギア
3 連結軸
4. 14， キャリアピン
5. 21、 22 転がり軸受
7、 23、 32、 32、 39、 46 ·…回転部材7a, 24、 26、 33、 39b 円筒部
8 ロータ部
8a 永久磁石
9 ステータ部
9a ステータ鉄心
9b ステータコイル0、 25、 37、 44 ステータハウジング a、 35 凹部
6a 貫通孔 中間部材
a, 28a, 33a, 34a テーノ面
円筒部材
ばね部材
a ポケット
b 柱部
ァクチユエータa 支点
ブレーキワイヤー 凸部
弾性部材
a 基部
ブレーキロータ ディスクブレーキa ブレーキノくッドb ブレーキキヤリパ 第 1の遊星減速機 第 2の遊星減速機 第 1の連結軸 電動式車輪駆動装置 タイヤ
車輪
電動モータ 歯車減速機a 第 1の歯車b 第 2の歯車c 第 3の歯車d 第 4の歯車 56 ケース
56a、 60a、 61a 凹部
56b 揷通孔
57 ステータ
58 ロータ
59 出力軸
59a、 66a 一端部
59b、 66b 他端部
60. 61 カバー
62 取付フランジ
63 /ヽブボノレ卜
64. 65、 67、 68 転がり軸受
66 支持軸
M 電動モータ mヽ n 減速比

Claims

請求の範囲
[1] 車輪用軸受と、この車輪用軸受に装着された遊星減速機と、この遊星減速機を駆 動する電動モータおよび回転部材を有する駆動部とを備え、
前記車輪用軸受は、一端部に車輪取付フランジを有するハブ輪と、このハブ輪の 小径段部に圧入され、外周に複列の内側転走面のうち少なくとも一方の内側転走面 が形成された内輪と、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成 された外方部材と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備 え、
前記遊星減速機は、前記回転部材に設けられた入力要素と、前記外方部材の内 周側に設けられた固定要素と、この固定要素と前記入力要素との間に配設された複 数の遊星要素と、これら遊星要素を連結軸に対して回転自在に支承する出力要素と を備え、
前記駆動部は、前記電動モータを構成し、前記外方部材に配設されたステータハ ウジングと、このステータハウジングに内蔵されたステータ部と、このステータ部に所 定のエアギャップを介して対畤し、前記回転部材に固着されたロータ部とを備え、 前記連結軸が、前記ハブ輪に着脱自在かつトルク伝達可能に連結され、前記電動 モータの回転を前記遊星減速機を介して前記ハブ輪に伝達して車輪を駆動するよう にしたことを特徴とする電動式車輪駆動装置。
[2] 前記遊星減速機が、前記回転部材に設けられた太陽ギアと、この太陽ギアの外歯 と前記外方部材の内周に形成された内歯に嚙合する複数の遊星ギアと、これら遊星 ギアを回転自在に支承し、前記連結軸の外周部に突設されたキャリアピンとを備えて V、る請求項 1に記載の電動式車輪駆動装置。
[3] 前記回転部材に制動装置が一体に装着されている請求項 1または 2に記載の電動 式車輪駆動装置。
[4] 前記制動装置がパーキングブレーキである請求項 3に記載の電動式車輪駆動装 置。
[5] 前記パーキングブレーキが、前記ステータステータハウジングに保持された中間部 材と、この中間部材を変位させて前記回転部材に係脱させるァクチユエ一タとを備え て ヽる請求項 4に記載の電動式車輪駆動装置。
[6] 前記回転部材に複数の凹部が形成され、これら凹部に対応して複数の貫通孔が前 記ステータノ、ウジングに形成されると共に、これら貫通孔にテ一パ面を有する前記中 間部材が収容され、前記テーパ面に係合する円筒部材を介して前記中間部材を変 位させて前記凹部に係脱させた請求項 5に記載の電動式車輪駆動装置。
[7] 前記回転部材に複数の凹部とテーパ面が形成され、これら凹部とテーパ面に係合 する凸部とテーパ面が前記中間部材に形成されると共に、この中間部材が、前記ス テータハウジングに対してトルク伝達可能かつ軸方向変位可能に保持されている請 求項 5に記載の電動式車輪駆動装置。
[8] 前記遊星減速機が、連結軸を介して連結された第 1および第 2の遊星減速機とを 備え、前記電動モータの回転を、前記第 1の遊星減速機および第 2の遊星減速機に より 2段階に減速して前記ハブ輪に動力を伝達するようにした請求項 1乃至 7いずれ かに記載の電動式車輪駆動装置。
[9] 前記第 1の遊星減速機が、ステータノ、ウジングに設けられた太陽ギアと、この太陽 ギアの外歯と前記回転部材の内周に形成された内歯に嚙合する複数の遊星ギアと、 これら遊星ギアを第 1の連結軸に対して回転自在に支承するキャリアピンとを備え、 前記第 2の遊星減速機は、前記第 1の連結軸に設けられた太陽ギアと、この太陽ギア の外歯と前記外方部材の内周に形成された内歯に嚙合する複数の遊星ギアと、これ ら遊星ギアを第 2の連結軸に対して回転自在に支承するキャリアピンとを備え、前記 第 2の連結軸が前記ハブ輪に連結されている請求項 8に記載の電動式車輪駆動装 置。
[10] 前記ステータノ、ウジングが前記外方部材に分離可能に締結されている請求項 1乃 至 9 、ずれかに記載の電動式車輪駆動装置。
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