JP2006213182A - Electric type wheel driving device - Google Patents
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Abstract
Description
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、車輪用軸受と減速機および電動モータとが一体となった電動式車輪駆動装置に関するものである。 The present invention relates to an electric wheel drive device that is used in a vehicle such as an electric vehicle, a golf cart, or a forklift, and in which a wheel bearing, a speed reducer, and an electric motor are integrated.
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く、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。 The electric wheel drive device is proposed to increase the driving efficiency when the wheels are driven by an electric motor, and is used for driving wheels of an electric vehicle or the like, and directly rotates and drives the wheels by the electric motor. It is configured as follows. However, since this type of electric wheel drive device requires a large output torque for the electric motor, a large electric motor must be used. This not only increases the cost, but also increases the weight, making it difficult to ensure sufficient vehicle performance.
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(インホイールモータ)も既に提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 On the other hand, an electric motor and a planetary gear speed reducer are arranged in the inner space portion of the wheel, and the rotation output of the electric motor is transmitted to the wheel via the planetary gear speed reducer. A drive device (in-wheel motor) has also been proposed (see, for example, Patent Document 1).
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く、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いといった問題点があった。 However, when a planetary gear speed reducer is adopted as the speed reducer, the output shaft that transmits the rotational output of the rotor of the electric motor to the wheels via the planetary gear speed reducer is once divided in the axial direction of the electric wheel drive device. Since the output is extracted by aligning the shaft center, the structure is generally complicated and difficult to assemble, and the support span of the output shaft must be shortened, so the support strength against the falling of the wheel is low was there.
こうした問題点を解決したものとして、図3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いる。
As a solution to these problems, an electric wheel drive device as shown in FIG. 3 is known. The electric
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57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。
The
出力軸59は、その一端部59aに取付フランジ62が一体形成され、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の軸挿通孔56b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いる。
The
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が噛合している。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66b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に噛合している。
The
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の軸挿通孔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(例えば、特許文献2参照。)。
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。
In such a conventional electric
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・コンパクト化を図ると共に、分解・組立性を向上させた電動式車輪駆動装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve such a conventional problem, and to provide an electric wheel drive device that improves the durability of wheel bearings, reduces the weight and size of the device, and improves disassembly and assembly. To do.
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項1に記載の発明は、一対の車輪用軸受と、これらの車輪用軸受間に配設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この電動モータを支持する断面が略コの字状に形成された支持部材を有する駆動部とを備え、前記一対の車輪用軸受のうちアウトボード側の車輪用軸受は、一端部に車輪取付フランジを有し、外周に内側転走面が設けられ、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ハブ輪と、外周にカップ状のドラムと、このドラムの径方向内方に同心状に延びる円筒状の固定要素が一体に形成され、基部内周に前記内側転走面に対向する外側転走面が設けられた第1の外方部材と、これら両転走面間に転動自在に収容された複数の転動体とを備え、前記一対の車輪用軸受のうちインボード側の車輪用軸受は、外周に内側転走面が設けられ、この内側転走面からアウトボード側に延びる軸部が一体に形成された内方部材と、外周に前記ドラムの開口部を閉塞する円板状の蓋部材を一体に有し、基部内周に前記内側転走面に対向する外側転走面が設けられた第2の外方部材と、これら両転走面間に転動自在に収容された複数の転動体とを備え、前記遊星減速機は、前記固定要素と、前記支持部材の内筒外周面に設けられた入力要素と、これら固定要素と入力要素にそれぞれ係合する複数の遊星要素と、これら遊星要素をキャリア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、前記ドラムの内周面に固着されたステータと、前記支持部材の外筒外周面に固着され、このステータに所定の径方向すきまを介して対峙したロータとからなる電動モータと、前記ロータを前記内方部材の軸部に対して一対の転がり軸受を介して回転自在に支承する支持部材とを備え、前記ハブ輪と内方部材が前記軸部を介して着脱自在に結合されると共に、前記キャリアが、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。
In order to achieve such an object, the invention according to
このような構成を採用したので、装置の軽量・コンパクト化とバネ下重量を軽減することができ、軸受部のスペースを充分確保して耐久性の向上を図ると共に、モーメント荷重に対して遊星要素および入力要素へ偏荷重が作用するのを抑制することができ、遊星要素と入力要素の係合によって発生する騒音を抑制することができる。さらに、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キャリアが、ハブ輪に着脱自在かつトルク伝達可能に連結されているので、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。 The use of such a configuration makes it possible to reduce the weight and size of the device and reduce the unsprung weight, to ensure sufficient bearing space and improve durability, and to support planetary elements against moment loads. In addition, it is possible to suppress a biased load from acting on the input element, and it is possible to suppress noise generated by the engagement between the planetary element and the input element. Furthermore, a sufficient space for the bearing portion can be secured, and the carrier constituting the planetary speed reducer is connected to the hub wheel so as to be detachable and capable of transmitting torque. As a subunit, it can be easily separated and replaced, so that it is not necessary to replace the entire apparatus, and resource saving and maintenance cost can be reduced.
また、請求項2に記載の発明は、前記遊星減速機が、前記支持部材に設けられたサンギアと、前記外方部材に一体形成されたリングギアと、これらサンギアとリングギアに噛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、前記キャリアに固着されたキャリアピンとからなるので、滑り接触を伴わず効率的に動力伝達ができると共に、車輪用軸受と同じオイルで潤滑することもできる。 According to a second aspect of the present invention, the planetary speed reducer includes a sun gear provided on the support member, a ring gear integrally formed with the outer member, and a plurality of gears meshing with the sun gear and the ring gear. Because it consists of planetary gears and these planetary gears rotatably supported and carrier pins fixed to the carrier, it can transmit power efficiently without sliding contact and be lubricated with the same oil as the wheel bearings. You can also.
また、請求項3に記載の発明は、前記ハブ輪の小径段部の外周にセレーションが形成され、このセレーションに係合するセレーションが前記キャリアの内周に形成されているので、車輪用軸受と遊星減速機とをサブユニットとして容易に取り扱うことができ、分解・組立性を向上させた電動式車輪駆動装置を提供することができる。 In the invention according to claim 3, serrations are formed on the outer periphery of the small-diameter step portion of the hub wheel, and serrations that engage with the serrations are formed on the inner periphery of the carrier. The planetary reduction gear can be easily handled as a subunit, and an electric wheel drive device with improved disassembly / assembly can be provided.
また、請求項4に記載の発明のように、前記内側転走面が前記ハブ輪と内方部材の外周にそれぞれ一体に形成されていても良いし、また、請求項5に記載の発明のように、前記外側転走面が前記第1および第2の外方部材の内周にそれぞれ一体に形成されていても良い。これにより、装置の軽量・コンパクト化を一層図ることができる。
Moreover, like the invention of
本発明に係る電動式車輪駆動装置は、一対の車輪用軸受と、これらの車輪用軸受間に配設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この電動モータを支持する断面が略コの字状に形成された支持部材を有する駆動部とを備え、前記一対の車輪用軸受のうちアウトボード側の車輪用軸受は、一端部に車輪取付フランジを有し、外周に内側転走面が設けられ、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ハブ輪と、外周にカップ状のドラムと、このドラムの径方向内方に同心状に延びる円筒状の固定要素が一体に形成され、基部内周に前記内側転走面に対向する外側転走面が設けられた第1の外方部材と、これら両転走面間に転動自在に収容された複数の転動体とを備え、前記一対の車輪用軸受のうちインボード側の車輪用軸受は、外周に内側転走面が設けられ、この内側転走面からアウトボード側に延びる軸部が一体に形成された内方部材と、外周に前記ドラムの開口部を閉塞する円板状の蓋部材を一体に有し、基部内周に前記内側転走面に対向する外側転走面が設けられた第2の外方部材と、これら両転走面間に転動自在に収容された複数の転動体とを備え、前記遊星減速機は、前記固定要素と、前記支持部材の内筒外周面に設けられた入力要素と、これら固定要素と入力要素にそれぞれ係合する複数の遊星要素と、これら遊星要素をキャリア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、前記ドラムの内周面に固着されたステータと、前記支持部材の外筒外周面に固着され、このステータに所定の径方向すきまを介して対峙したロータとからなる電動モータと、前記ロータを前記内方部材の軸部に対して一対の転がり軸受を介して回転自在に支承する支持部材とを備え、前記ハブ輪と内方部材が前記軸部を介して着脱自在に結合されると共に、前記キャリアが、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、装置の軽量・コンパクト化とバネ下重量を軽減することができ、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要素および入力要素へ偏荷重が作用するのを抑制することができ、遊星要素と入力要素の係合によって発生する騒音を抑制することができる。さらに、軸受部のスペースを充分確保して耐久性の向上を図ると共に、遊星減速機を構成するキャリアが、ハブ輪に着脱自在かつトルク伝達可能に連結されているので、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。 An electric wheel drive device according to the present invention supports a pair of wheel bearings, a planetary reduction gear disposed between the wheel bearings, an electric motor that drives the planetary reduction gear, and the electric motor. A driving part having a support member having a substantially U-shaped cross section, and the wheel bearing on the outboard side of the pair of wheel bearings has a wheel mounting flange at one end, A hub wheel provided with an inner rolling surface and formed with a small-diameter stepped portion extending in the axial direction from the inner rolling surface, a cup-shaped drum on the outer periphery, and a cylinder concentrically extending radially inward of the drum And a first outer member having an outer rolling surface opposed to the inner rolling surface on the inner periphery of the base, and accommodated in a freely rollable manner between these rolling surfaces. Of the pair of wheel bearings. The inner wheel bearing has an inner rolling surface on the outer periphery, an inner member integrally formed with a shaft portion extending from the inner rolling surface to the outboard side, and an opening of the drum on the outer periphery. A second outer member having a disc-like lid member that is integrally closed and having an outer rolling surface facing the inner rolling surface on the inner periphery of the base, and a rolling member between the two rolling surfaces. A plurality of rolling elements housed in a freely movable manner, and the planetary speed reducer includes the fixed element, an input element provided on an outer peripheral surface of the inner cylinder of the support member, and the fixed element and the input element, respectively. A plurality of planetary elements to be combined, and an output element that rotatably supports these planetary elements with respect to the carrier, and the drive unit includes a stator fixed to the inner peripheral surface of the drum, and an outer surface of the support member. It is fixed to the outer peripheral surface of the cylinder and is opposed to this stator via a predetermined radial clearance. And a support member that rotatably supports the rotor with respect to a shaft portion of the inner member via a pair of rolling bearings, the hub wheel and the inner member being the shaft. And the carrier is detachably coupled to the hub wheel and capable of transmitting torque, and the rotation of the electric motor is transmitted to the hub wheel via the planetary speed reducer. Since the wheel is driven, the weight and size of the device can be reduced and the unsprung weight can be reduced, the space of the bearing can be secured sufficiently, and the load on the planetary element and the input element is offset against the moment load. The action can be suppressed, and the noise generated by the engagement between the planetary element and the input element can be suppressed. Furthermore, sufficient space for the bearing portion is secured to improve durability, and the carrier constituting the planetary reduction gear is detachably connected to the hub wheel and capable of transmitting torque. The planetary speed reducer and the drive unit can be easily separated and replaced as a subunit, so that it is not necessary to replace the entire device, and resource saving and maintenance cost can be reduced.
一対の車輪用軸受と、これらの車輪用軸受間に配設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この電動モータを支持する断面が略コの字状に形成された支持部材を有する駆動部とを備え、前記一対の車輪用軸受のうちアウトボード側の車輪用軸受は、一端部に車輪取付フランジを有し、外周に内側転走面と、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ハブ輪と、外周にカップ状のドラムと、このドラムの径方向内方に同心状に延びるリングギアが一体に形成され、基部内周に前記内側転走面に対向する外側転走面が形成された第1の外方部材と、これら両転走面間に転動自在に収容された複数の転動体とを備え、前記一対の車輪用軸受のうちインボード側の車輪用軸受は、外周に内側転走面と、この内側転走面からアウトボード側に延びる軸部が一体に形成された内方部材と、外周に前記ドラムの開口部を閉塞する円板状の蓋部材を一体に有し、基部内周に前記内側転走面に対向する外側転走面が形成された第2の外方部材と、これら両転走面間に転動自在に収容された複数の転動体とを備え、前記遊星減速機は、前記リングギアと、前記支持部材の内筒外周面に形成されたサンギアと、これらリングギアとサンギアにそれぞれ噛合する複数の遊星ギアと、これら遊星ギアをキャリアに対して回転自在に支承するキャリアピンとを備え、前記駆動部は、前記ドラムの内周に固着面されたステータと、前記支持部材の外筒外周面に固着され、このステータに所定の径方向すきまを介して対峙したロータとからなる電動モータと、前記ロータを前記内方部材の軸部に対して一対の転がり軸受を介して回転自在に支承する支持部材とを備え、前記ハブ輪と内方部材が前記軸部を介して着脱自在に結合されると共に、前記キャリアが、前記ハブ輪にセレーショ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。 A pair of wheel bearings, a planetary speed reducer disposed between the wheel bearings, an electric motor that drives the planetary speed reducer, and a cross section that supports the electric motor are formed in a substantially U-shape. Of the pair of wheel bearings, the wheel bearing on the outboard side has a wheel mounting flange at one end, an inner rolling surface on the outer periphery, and the inner rolling surface. A hub wheel formed with a small-diameter step portion extending in the axial direction from the shaft, a cup-shaped drum on the outer periphery, and a ring gear concentrically extending inward in the radial direction of the drum are integrally formed, and the inner side on the inner periphery of the base portion A pair of wheel bearings, comprising: a first outer member formed with an outer rolling surface facing the rolling surface; and a plurality of rolling elements accommodated so as to roll between both rolling surfaces. The wheel bearings on the inboard side have an inner rolling surface on the outer periphery. An inner member integrally formed with a shaft portion extending from the rolling surface to the outboard side, and a disc-shaped lid member that closes the opening of the drum on the outer periphery, and the inner portion on the inner periphery of the base portion A second outer member formed with an outer rolling surface facing the rolling surface, and a plurality of rolling elements accommodated so as to roll between the two rolling surfaces, the planetary speed reducer, A ring gear; a sun gear formed on the outer peripheral surface of the inner cylinder of the support member; a plurality of planetary gears respectively meshing with the ring gear and the sun gear; and a carrier pin for rotatably supporting the planetary gears with respect to the carrier; The drive unit includes: a stator fixed to the inner periphery of the drum; and a rotor fixed to the outer peripheral surface of the outer cylinder of the support member and facing the stator via a predetermined radial clearance. Electric motor and the rotor in front A support member rotatably supported via a pair of rolling bearings with respect to the shaft portion of the inner member, the hub wheel and the inner member are detachably coupled via the shaft portion, and A carrier is connected to the hub wheel via a serration, and the rotation of the electric motor is transmitted to the hub wheel via the planetary speed reducer to drive the wheel.
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一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。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)という。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of an electric wheel drive device according to the present invention, and FIG. 2 is a transverse sectional view taken along line II-II in FIG. In the following description, the side closer to the outside of the vehicle in the state assembled to the vehicle is referred to as the outboard side (left side in the drawing), and the side closer to the center is referred to as the inboard side (right side in the drawing).
この電動式車輪駆動装置は、一対の車輪用軸受1、2と、これらの車輪用軸受1、2間に配設された遊星減速機3と、この遊星減速機3を構成するサンギア4を一体に有する駆動部5とを主たる構成としている。
This electric wheel drive device is composed of a pair of
アウトボード側の車輪用軸受1は、その端部に車輪(図示せず)を取り付けるための車輪取付フランジ6を一体に有し、外周に内側転走面7aと、この内側転走面7aからインボード側に延びる円筒状の小径段部7bが形成されたハブ輪7と、外周にカップ状のドラム8bを一体に有し、基部内周に前記内側転走面7aに対向する外側転走面8aが形成された第1の外方部材8と、これら両転走面7a、8a間に転動自在に収容された複数の転動体(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。
The
第1の外方部材8はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中炭素鋼からなり、内側転走面8aが表面硬さを54〜64HRCの範囲に硬化処理されている。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。なお、第1の外方部材8のアウトボード側の端部にはシール11が装着され、軸受内部を潤滑するオイルの漏洩と、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。
The first
ハブ輪7はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中炭素鋼からなり、その外周面は、車輪取付フランジ6の基部となるシールランド部をはじめ、内側転走面7aから小径段部7bに亙って表面硬さを54〜64HRCの範囲に硬化処理されている。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、小径段部7bの外周にはセレーション(またはスプライン)12が形成されている。
The
インボード側の車輪用軸受2は、外周に内側転走面13aと、この内側転走面13aからアウトボード側に延びる軸部14が一体に形成された内方部材13と、外周に前記ドラム8bの開口部を閉塞し、固定ボルト15cを介してドラム8bに固着された円板状の蓋部材15bを一体に有し、基部内周に前記内側転走面13aに対向する外側転走面15aが形成された第2の外方部材15と、これら両転走面13a、15a間に転動自在に収容された複数の転動体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。軸部14は、後述する支持部材17を支承する一対の転がり軸受18、18が外嵌されるスピンドル部14aと、このスピンドル部14aからアウトボード側に延びる嵌合部14bおよび先端部にねじ部14cがそれぞれ形成されている。
The
内方部材13はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中炭素鋼からなり、その外周面は、内側転走面13aから軸部14のスピンドル部14aおよび嵌合部14bに亙って表面硬さを54〜64HRCの範囲に硬化処理されている。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。なお、第2の外方部材15のインボード側の端部にはシール11が装着され、軸受内部を潤滑するオイルの漏洩と、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。
The
第2の外方部材15はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中炭素鋼からなり、内側転走面15aが表面硬さを54〜64HRCの範囲に硬化処理されている。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。
The second
なお、ここでは転動体9にボールを用いたアンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず、円錐ころを用いた円錐ころ軸受であっても良い。また、車輪用軸受1、2は、ハブ輪7と内方部材13の外周、および第1、第2の外方部材8、15の内周に直接転走面が形成された構成を例示したが、これに限らず、図示はしないが、別体の内輪と外輪が圧入固定された構成であっても良い。
In addition, although the angular ball bearing which used the ball | bowl for the rolling
第1の外方部材8におけるドラム8bの径方向内方には、同心状に延びるリングギア(固定要素)16が突設され、このリングギア16の内周に内歯16aが形成されている。また、リングギア16の外周を覆う外筒部17aを一体に有し、前記内方部材13の軸部14に対し、一対の転がり軸受18、18を介して回転自在に支承された支持部材17が配設されている。この支持部材17は、外筒部17aと、この外筒部17aと同心状をなす内筒部17bとを有し、断面が略コの字状に形成されている。この内筒部17bがサンギア(入力要素)4として構成されている。このサンギア4の外周には外歯4aが形成されている。
A ring gear (fixed element) 16 that extends concentrically protrudes radially inward of the
リングギア16と支持部材17間に形成される環状空間にはキャリア19が配設されている。このキャリア19は、基部19aと、この基部19aから軸方向に延びる円筒部19bと、さらにこの円筒部19bから径方向外方に延びる円板状の支持部19cとからなりクランク状に形成されている。支持部19cには周方向等配に複数(3〜5本)のキャリアピン(出力要素)20が固定され、これらのキャリアピン20に対して遊星ギア(遊星要素)21が転がり軸受22を介して回転自在に支承されている。遊星ギア21の外歯21aは、リングギア16の内歯16aとサンギア4の外歯4aにそれぞれ噛合し、プラネタリ型の遊星減速機3を構成している。
A
キャリア19の基部19aの内周にはセレーション(またはスプライン)23が形成され、ハブ輪7の小径段部7bに形成されたセレーション12に係合してトルク伝達可能にハブ輪7に連結されている。なお、リングギア16およびサンギア4は、第1の外方部材8のドラム8bおよび支持部材17に直接形成されたものを例示したが、これに限らず、別体のリングギアおよびサンギアを圧入したものであっても良い。
A serration (or spline) 23 is formed on the inner periphery of the
支持部材17における外筒部17aの外周面にはロータ部24が固着されている。このロータ部24は複数の永久磁石からなる。また、このロータ部24に所定の径方向すきま(エアギャップ)を介してステータ部25が対峙して配設されている。ステータ部25は第1の外方部材8におけるドラム8bの内周面に固着されている。このステータ部25は、ステータ鉄心25aと、このステータ鉄心25aに巻回されたステータコイル25bとからなる。これらロータ部24とステータ部25とで電動モータMが構成されている。駆動部5は、この電動モータMと前記支持部材17とで構成されている。
A
ここで、内方部材13の嵌合部14bにハブ輪7が圧入固定されると共に、ねじ部14cに固定ナット26が締結され、インボード側の車輪用軸受2を構成する内方部材13と、アウトボード側の車輪用軸受1を構成するハブ輪7とが一体に結合されている。
Here, the
電動モータMに通電することにより、支持部材17が回転し、この支持部材17の回転は、サンギア4を介して遊星ギア21に伝達され、この遊星ギア21の回転はキャリア19を介してハブ輪7に伝達されて車輪が駆動される。
When the electric motor M is energized, the
本実施形態では、固定部材となるリングギア16の端部にカバー27が固定され、このカバー27にシール28が装着されている。そして、このシール28を回転部材となる支持部材17に摺接させ、リングギア16と支持部材17間に形成される環状空間を密封している。さらに、インボード側の車輪用軸受2を構成する第2の外方部材15の端部にシール29が装着されている。そして、このシール29を支持部材17に摺接させ、第2の外方部材15と支持部材17間に形成される環状空間を密封している。これにより、車輪用軸受1、2、遊星減速機3、および支持部材17を支承する一対の転がり軸受18、18を全て同じオイルで潤滑することができる。なお、車輪用軸受1、2と一対の転がり軸受18の両側にシール(図示せず)を装着し、これら軸受部のみをグリース潤滑し、遊星減速機3をオイル潤滑するようにすることもできる。
In the present embodiment, a cover 27 is fixed to the end of the
前述した遊星減速機3の減速比は、遊星ギア21の歯数とリングギア16の歯数との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。さらに、この程度の減速比を得るのであれば、サンギア4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遊星減速機3が大型化することはなく、軽量・コンパクト化とバネ下重量を軽減することができる。
The reduction ratio of the planetary reduction gear 3 described above can be adjusted as appropriate by changing the ratio of the number of teeth of the
また、本実施形態では、一対の車輪用軸受装置1、2間に遊星減速機3が配設されているので、軸受部のスペースを充分確保して耐久性の向上を図ると共に、モーメント荷重に対して遊星ギア21およびサンギア4へ偏荷重が作用するのを抑制することができ、遊星ギア21とサンギア4の噛合によって発生する噛み合い音を抑制することができる。さらに、遊星減速機3を構成するキャリア19が、ハブ輪7にセレーション23、12を介して連結されているので、補修時には車輪用軸受1、2と遊星減速機3および駆動部5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。
In this embodiment, since the planetary reduction gear 3 is disposed between the pair of
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(トラクションドライブ)され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。 In the present embodiment, the elements of the planetary speed reducer are illustrated in which the power is transmitted by the gear transmission means. However, the present invention is not limited to this, and power transmission (traction drive) may be performed by the friction means. In this case, noise and vibration generated during power transmission can be suppressed as much as possible.
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く、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。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to such an embodiment, and is merely an example, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Of course, the scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further, the equivalent meanings described in the scope of claims and all modifications within the scope of the scope of the present invention are included. Including.
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の電動式車輪駆動装置に適用することができる。 The electric wheel drive device according to the present invention is a four-wheeled vehicle such as a fuel cell vehicle and an electric vehicle, a two-wheeled vehicle, a golf cart, a three-wheeled or four-wheeled cart for elderly people and persons with disabilities, and a construction site or a transportation industry. The present invention can be applied to an electric wheel drive device when various vehicles such as a hand-held type unicycle to a four-wheel vehicle to be used are electrically driven, or when auxiliary power is applied by electric drive.
1、2・・・・・・・・・・・・・・・・・・車輪用軸受
3・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・遊星減速機
4・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・サンギア
4a、21a・・・・・・・・・・・・・・・外歯
5・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・駆動部
6・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
7・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
7a、13a・・・・・・・・・・・・・・・内側転走面
7b・・・・・・・・・・・・・・・・・・・小径段部
8・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第1の外方部材
8a、15a・・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
8b・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ドラム
9・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・転動体
10・・・・・・・・・・・・・・・・・・・保持器
11、28、29・・・・・・・・・・・・・シール
12、23・・・・・・・・・・・・・・・・セレーション
13・・・・・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
14・・・・・・・・・・・・・・・・・・・軸部
14a・・・・・・・・・・・・・・・・・・スピンドル部
14b・・・・・・・・・・・・・・・・・・嵌合部
14c・・・・・・・・・・・・・・・・・・ねじ部
15・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第2の外方部材
15b・・・・・・・・・・・・・・・・・・蓋部材
15c・・・・・・・・・・・・・・・・・・固定ボルト
16・・・・・・・・・・・・・・・・・・・リングギア
16a・・・・・・・・・・・・・・・・・・内歯
17・・・・・・・・・・・・・・・・・・・支持部材
17a・・・・・・・・・・・・・・・・・・外筒部
17b・・・・・・・・・・・・・・・・・・内筒部
18、22・・・・・・・・・・・・・・・・転がり軸受
19・・・・・・・・・・・・・・・・・・・キャリア
19a・・・・・・・・・・・・・・・・・・基部
19b・・・・・・・・・・・・・・・・・・円筒部
19c・・・・・・・・・・・・・・・・・・支持部
20・・・・・・・・・・・・・・・・・・・キャリアピン
21・・・・・・・・・・・・・・・・・・・遊星ギア
24・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ロータ部
25・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ステータ部
25a・・・・・・・・・・・・・・・・・・ステータ鉄心
25b・・・・・・・・・・・・・・・・・・ステータコイル
26・・・・・・・・・・・・・・・・・・・固定ナット
27・・・・・・・・・・・・・・・・・・・カバー
51・・・・・・・・・・・・・・・・・・・電動式車輪駆動装置
52・・・・・・・・・・・・・・・・・・・タイヤ
53・・・・・・・・・・・・・・・・・・・車輪
54・・・・・・・・・・・・・・・・・・・電動モータ
55・・・・・・・・・・・・・・・・・・・歯車減速機
55a・・・・・・・・・・・・・・・・・・第1の歯車
55b・・・・・・・・・・・・・・・・・・第2の歯車
55c・・・・・・・・・・・・・・・・・・第3の歯車
55d・・・・・・・・・・・・・・・・・・第4の歯車
56・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ケース
56a、60a、61a・・・・・・・・・・凹部
56b・・・・・・・・・・・・・・・・・・挿通孔
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・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
64、65、67、68・・・・・・・・・・転がり軸受
66・・・・・・・・・・・・・・・・・・・支持軸
M・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・電動モータ
1, 2, ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Wheel bearing 3 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・
Claims (5)
前記一対の車輪用軸受のうちアウトボード側の車輪用軸受は、一端部に車輪取付フランジを有し、外周に内側転走面が設けられ、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ハブ輪と、外周にカップ状のドラムと、このドラムの径方向内方に同心状に延びる円筒状の固定要素が一体に形成され、基部内周に前記内側転走面に対向する外側転走面が設けられた第1の外方部材と、これら両転走面間に転動自在に収容された複数の転動体とを備え、
前記一対の車輪用軸受のうちインボード側の車輪用軸受は、外周に内側転走面が設けられ、この内側転走面からアウトボード側に延びる軸部が一体に形成された内方部材と、外周に前記ドラムの開口部を閉塞する円板状の蓋部材を一体に有し、基部内周に前記内側転走面に対向する外側転走面が設けられた第2の外方部材と、これら両転走面間に転動自在に収容された複数の転動体とを備え、
前記遊星減速機は、前記固定要素と、前記支持部材の内筒外周面に設けられた入力要素と、これら固定要素と入力要素にそれぞれ係合する複数の遊星要素と、これら遊星要素をキャリア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、前記ドラムの内周面に固着されたステータと、前記支持部材の外筒外周面に固着され、このステータに所定の径方向すきまを介して対峙したロータとからなる電動モータと、前記ロータを前記内方部材の軸部に対して一対の転がり軸受を介して回転自在に支承する支持部材とを備え、
前記ハブ輪と内方部材が前記軸部を介して着脱自在に結合されると共に、前記キャリアが、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ことを特徴とする電動式車輪駆動装置。 A pair of wheel bearings, a planetary speed reducer disposed between the wheel bearings, an electric motor that drives the planetary speed reducer, and a cross section that supports the electric motor are formed in a substantially U-shape. A drive unit having a support member,
Of the pair of wheel bearings, the wheel bearing on the outboard side has a wheel mounting flange at one end, an inner rolling surface is provided on the outer periphery, and a small diameter step portion extending in the axial direction from the inner rolling surface. Is formed integrally with a hub-shaped wheel, a cup-shaped drum on the outer periphery, and a cylindrical fixing element that extends concentrically inwardly in the radial direction of the drum. A first outer member provided with an outer rolling surface, and a plurality of rolling elements accommodated so as to roll between these rolling surfaces,
Of the pair of wheel bearings, the wheel bearing on the inboard side is provided with an inner rolling surface on the outer periphery, and an inner member integrally formed with a shaft portion extending from the inner rolling surface to the outboard side. A second outer member integrally having a disc-like lid member for closing the opening of the drum on the outer periphery, and having an outer rolling surface facing the inner rolling surface on the inner periphery of the base portion; A plurality of rolling elements housed so as to be freely rollable between both rolling surfaces,
The planetary speed reducer includes the fixed element, an input element provided on an outer peripheral surface of the inner cylinder of the support member, a plurality of planet elements that respectively engage with the fixed element and the input element, and the planet elements as carriers. And an output element that is rotatably supported
An electric motor comprising: a stator fixed to an inner peripheral surface of the drum; and a rotor fixed to the outer peripheral surface of an outer cylinder of the support member and facing the stator via a predetermined radial clearance. A support member that rotatably supports the rotor with respect to the shaft portion of the inner member via a pair of rolling bearings,
The hub wheel and the inward member are detachably coupled via the shaft portion, and the carrier is detachably coupled to the hub wheel so as to be able to transmit torque, and the rotation of the electric motor is controlled by the planetary speed reducer. An electric wheel drive device for driving a wheel by transmitting to the hub wheel via a wheel.
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