CN101233342B - 动力传递装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种以大的减速比将输入到旋转轴的旋转向车轮传递的构件个数少且结构紧凑的动力传递装置。在同轴上设置由毂轮(4)与轴承内圈(5)构成的内方构件(3)和旋转轴(11)，在形成于该旋转轴(11)的偏心部(14a、14b)的外侧旋转自如地设置外齿轮(16a、16b)。使外齿轮(16a、1 6b)的每一个与在壳体(1)的内周形成的内齿(18)啮合，通过上述旋转轴的旋转，使外齿轮(16a、16b)逐一与内齿(18)啮合地公转，每当旋转轴(11)旋转一周，使外齿轮(16a、16b)自转外齿(17)与内齿(18)的齿数差量，并经由转矩传递机构(20)将其自转运动传递到内方构件(3)，使内方构件(3)减速旋转。

Description

动力传递装置
技术领域
本发明涉及一种使输入到旋转轴的旋转减速并将其传递给车辆的车轮的动力传递装置。
背景技术
作为向车辆的车轮传递动力的动力传递装置，以往公知有专利文献1及专利文献2所公开的装置。专利文献1所记载的轮毂电机(in-wheelmotor)驱动装置具有：产生驱动力的电动机、连接着车轮的转向轮的车轮轴、和使上述电动机的转速减速并将其传递给车轮轴的减速机，作为上述减速机，采用了通过组合齿数不同的多个齿轮而构成的平行轴式齿轮减速机。
另一方面，在专利文献2所记载的电动汽车用减速装置中，在电动马大的转子与车轮的轮毂(hub)之间以两段式设置有行星齿轮式减速机构，将来自第二段的行星齿轮式减速机构的输出经由驱动轴分配给弹簧下的左右车轮。
专利文献1：特开2005-7914号公报
专利文献2：特开平5-332401号公报
然而，在专利文献1所记载的轮毂电机驱动装置中，由于不需要螺旋桨轴(propeller shaft)或差动机构等大规模的动力传递机构，所以，其在车辆的轻量化和小型化等方面引人注目，但平行轴式齿轮减速机的减速比为1/2到1/3左右，作为轮毂电机驱动装置中所搭载的减速机这是不够的，而且，由于减速机的重量也重，存在着因弹簧下重量的增加会导致乘坐感觉变差的问题，因此，还没有达到实用化。
另一方面，与平行轴式齿轮减速机相比，专利文献2所述的电动汽车用减速装置的行星齿轮式减速机构能够得到大的减速比，但其作为轮毂电机驱动装置中搭载的减速机尚且不充分。为了得到足够的减速比，需要多段构成由中心齿轮(sun gear)、环形齿轮(ring gear)、小齿轮及小齿轮的载体(carrier)构成的行星齿轮式减速机构，但因为构件个数增多，难以小型化，因此将导致减速机的重量及尺寸增大。
发明内容
本发明的课题是，提供一种能够以大的减速比将输入到旋转轴的旋转传递给车轮、且构件个数少并能够实现小型化结构的动力传递装置。
为了解决上述课题，本发明提供一种动力传递装置，其包括：外方构件，其安装于车体，在外侧的端部内周形成有多列轨道面；内方构件，其在外周具有沿着径向与所述外方构件的多列轨道面对置的多列轨道面，在位于外方构件的外部的端部外周形成有车轮安装用的凸缘；多列滚动体，其被组装在所述外方构件的多列轨道面与内方构件的多列轨道面之间；旋转轴，其与所述内方构件配置在同轴上，在位于所述外方构件的内部的部分形成有偏心部；外齿轮，其被所述旋转轴的偏心部支承且旋转自如，与在所述外方构件的内周设置的内齿啮合，且齿数比该内齿少；以及转矩传递机构，其设置在所述外齿轮与所述内方构件的相互之间，使与偏心部的偏心旋转相伴的外齿轮的公转运动自由，且将自转运动传递给内方构件。
在由上述结构构成的动力传递装置中，如果使旋转轴旋转，则偏心部将进行偏心旋转，被该偏心部支承且旋转自如的外齿轮一边逐一与在外方构件的内周形成的内齿啮合，一边以旋转轴为中心进行公转。
此时，由于外齿轮的外齿的个数比在外方构件的内周形成的内齿的个数少，所以，每当旋转轴旋转一周，外齿轮都会朝向与旋转轴的旋转方向相反的方向自转内齿与外齿的齿数差量，并经由转矩传递机构将该自转运动传递给内方构件，使上述旋转轴的旋转减速传递给与内方构件连接的车轮。
这里，可以将在外齿轮的外周形成的外齿及在外方构件的内周形成的内齿构成为渐开线齿形、或将在外齿轮的外周形成的外齿构成为次摆线(trochoid)齿形，使与该外齿啮合的所述内齿成为外销。如果采用后者的方式，通过将在外齿轮的外周形成的外齿构成为次摆线齿形，将内齿构成为外销，则不仅能够提高啮合率，并且可得到齿的折损少、耐久性出色的动力传递装置。
在本发明的动力传递装置中，作为内方构件可以由在外周具有车轮安装用的凸缘的毂轮和轴承内圈构成，该轴承内圈***在所述毂轮内，并在外侧的端部具有通过来自内径部的扩径紧固而与毂轮结合成一体的筒部。
而且，作为转矩传递机构可以采用下述构成：沿着内方构件的轴向与外齿轮对置的对置面的一方上以等间隔在同心圆上设置多个内销，将各内销***到在对置面的另一方上形成的直径比销径大的圆形孔内，使各内销与各圆形孔的内周一部分接触。
这里，在将上述内销支承为旋转自如，或将辊子旋转自如地与内销嵌合，使各辊子与圆形孔的内周一部分接触时，由于内销与圆形孔的接触成为滚动接触，所以，可减小接触阻力、实现转矩损失的降低化。
在本发明的动力传递装置中，通过按照平衡重的重心相对于偏心部的偏心方向在周方向上位置错开180°的方式，将平衡重安装于旋转轴上，可以通过上述平衡重的偏心旋转来抵消因外齿轮的偏心旋转引起的振动，从而能够得到振动产生少的动力传递装置。
而且，将外齿轮支承为旋转自如的偏心部为两个，并将该两个偏心部在周方向上错开180°相位而设置，可以从两条路径向内方构件传递旋转轴的动力，因此，不仅能够减轻从一条路径传递的旋转动力的负担，还能够传递更稳定的旋转动力，而且，可以相互抵消因偏心部的偏心旋转而产生的振动，所以，可得到振动产生少的动力传递装置。
并且，通过将旋转驱动用电动机的转子与旋转轴连接，可形成小型、紧凑的轮毂电机驱动装置。
发明效果
如上所述，在本发明中，若使旋转轴旋转，则每当上述旋转轴旋转一周，被偏心部支承的外齿轮都会自转在外方构件的内周形成的内齿与在外齿轮的外周形成的外齿的齿数差量，并通过转矩传递机构将其自转运动传递给内方构件，因此，能够以大的减速比将输入到旋转轴的旋转传递给安装车轮的内方构件。
另外，由于减速机构是由在外方构件的内周形成的内齿、被旋转轴的偏心部支承的外齿轮、和传递外齿轮的自转运动的转矩传递机构构成的、构件个数少的结构，所以，可得到紧凑结构的动力传递装置。
附图说明
图1是表示本发明的动力传递装置的实施方式的纵剖主视图。
图2是对图1的设置于旋转轴的偏心部进行放大表示的剖面图。
图3是沿着图1的III-III线的剖面图。
图4是对图3的一部分进行放大表示的剖面图。
图5是表示本发明的动力传递装置的其他实施方式的纵剖主视图。
图中：1-壳体(外方构件)，2-轨道面，3-内方构件，4-毂轮(hubwheel)，5-轴承内圈，5a-筒部，6-车轮安装用凸缘(flange)，7-轨道面，8-轨道面，10-滚动体，11-旋转轴，14a-偏心部，14b-偏心部，16a-外齿轮，16b-外齿轮，17-外齿，18-内齿，18a-外销，18b-辊子，20-转矩传递机构，21-内销，22-辊子，23-圆形孔，24-平衡重(count weight)，30-电动机，32-转子。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。如图1所示，作为安装于车体的外方构件的壳体1，由壳主体1a和对该壳主体1a的内侧(inboard)的端部开口进行闭塞的罩1b构成，在上述壳主体1a的外侧(outboard)的端部内周形成有多列轨道面2。
在壳体1的外侧的端部内设置有内方构件3。内方构件3由毂轮4和轴承内圈5构成，轴承内圈5在一端部具有筒部5a，该筒部5a被嵌入在毂轮4内，通过来自内径部的扩径紧固而与毂轮4一体化。
另外，为了提高基于扩径紧固的结合力，优选在毂轮4的内径面和筒部5a的外径面的至少一方预先形成微细的凹凸5b。
在毂轮4的位于外壳1的外部的端部外周形成有车轮安装用的凸缘6。而且，在轮毂4的位于壳体1内的端部外周设置有轨道面7，其在径向上与在壳体1的端部内周形成的上述多列轨道面2的一方对置。
另一方面，轴承内圈5上，在其一端部外周设置有沿径向与多列轨道面2的另一方对置的轨道面8，在另一端形成有凸缘9。
在内方构件3的多列轨道面7、8与壳体1的多列轨道面2之间组装有多列滚动体10，内方构件3通过该多列滚动体10而旋转自如。
与内方构件3设置在同轴上的旋转轴11贯通壳体1的罩1b，其通过组装在该贯通部的轴承12和组装在轴承内圈5的另一端部内的轴承13而被支承为旋转自如。
在旋转轴11的位于壳体1内的端部设置有两个偏心部14a、14b。对于偏心部14a、14b而言，相位在周方向上错位180°，通过在各偏心部14a、14b的外周嵌合的轴承15，外齿轮16a、16b被支承为旋转自如。
如图3所示，外齿轮16a、16b在外周具有多个外齿17，该外齿17与在壳体1的内周设置的内齿18啮合，上述外齿17的个数比内齿18的个数少。这里，外齿17由次摆线齿形构成，另外，内齿18由两端部被壳主体1a和罩1b支承的外销18a、和被该外销18a支承为旋转自如的辊子18b构成。
在实施方式中，作为辊子18b如图4所示，从减小径向厚度尺寸的观点出发，采用了针状滚柱轴承，但不限定于此。例如也可以使用圆筒滚柱轴承、圆锥滚柱轴承、角接触球轴承、四点接触球轴承、自动调芯滚柱轴承等无论滚动体是滚柱还是球的所有滚动轴承。
另外，内齿18也可以省略辊子18b由外销18a构成。而且，外齿17及内齿18也可以由渐开线齿形构成。
如图1及图3所示，在外齿轮16a、16b与轴承内圈5上形成的凸缘9相互之间设置有转矩传递机构20，其使外齿轮16a、16b的公转运动自如，并向内方构件3传递自转运动。
转矩传递机构20在形成于轴承内圈5的凸缘9的与外齿轮16b对置的侧面，在以轴承内圈5的轴心为中心的同一个圆上以等间隔设置有多个内销21，通过使辊子22旋转自如地与各内销21嵌合，使各辊子22位于直径比形成于外齿轮16a、16b的辊子直径大的圆形孔23内，并与该圆形孔23的内周一部分接触。
在实施方式中，由于构成为旋转轴11上设置两个偏心部14a、14b，且外齿轮16a、16b旋转自如地设置于各偏心部14a、14b，所以，虽然在凸缘9中设置了支承辊子22的内销21、在内齿轮16a、16b中设置了圆形孔23，但在将外齿轮设置为一个的动力传递装置中，也可以在外齿轮中设置支承辊子的内销，在凸缘中形成圆形孔。
另外，虽然采用了针状滚柱轴承作为辊子22，但也可以采用其他的滚动轴承。此外，也可以省略辊子22，旋转自如地支承内销21，并使该内销21与圆形孔23的内周一部分接触。
如图2所示，在旋转轴11上，在两个偏心部14a、14b的外侧位置设置有一对平衡重24。一对平衡重24被安装成：其重心g位于与邻接的偏心部14a、14b的偏心方向相反的方向。
这里，如图2所示，若将两个偏心部14a、14b之间的中心点设为G，则由位于比该中心点G靠向右侧的偏心部14a、外齿轮16a及平衡重24构成的偏心旋转体的质量、和由位于比中心点G靠向左侧的偏心部14b、外齿轮16b及平衡重24构成的偏心旋转体的质量相等，而且，从由位于比中心点G靠向右侧的偏心部14a、外齿轮16a及平衡重24构成的偏心旋转体的重心到中心点G的轴向距离及到旋转轴心的半径方向距离，与从由位于比中心点G靠向左侧的偏心部14b、外齿轮16b及平衡重24构成的偏心旋转体的重心到中心点G的轴向距离及到旋转轴心的半径方向距离相等，由此，可抵消因右侧偏心旋转体与左侧偏心旋转体的偏心旋转而引起的力偶。
实施方式所示的动力传递装置由上述的结构构成，如果使旋转轴11旋转，则偏心部14a、14b进行偏心旋转，被该偏心部14a、14b支承为旋转自如的外齿轮16a、16b一边逐一与在壳体1的内周形成的内齿18啮合，一边以旋转轴11为中心进行公转。
此时，由于外齿轮16a、16b的外齿17的个数比在壳体1的内周形成的内齿18的个数少，所以，每当旋转轴11旋转一周，外齿轮16a、16b都会朝向与旋转轴11的旋转方向相反的方向自转内齿18与外齿17的齿数差量，并经由转矩传递机构20将该自转运动传递给内方构件3，使内方构件3减速旋转。
这里，若设内齿18的齿数为Z1，设外齿轮16a、16b的齿数为Z2，则减速比可以由(Z1-Z2)/Z2表示。
这样，在由实施方式表示的动力传递装置中，每当上述旋转轴11旋转一周，与内齿18啮合的外齿轮16a、16b都会通过旋转轴11的旋转，朝向与旋转轴11的旋转方向相反的方向自转内齿18与外齿17的齿数差量，并经由转矩传递机构20将其自转运动传递给内方构件3，因此，能够以大的减速比将旋转轴11的旋转传递给内方构件3。
而且，由于减速装置是由外齿轮16a、16b、和在壳体1的内周形成的内齿18构成的构件个数少的结构，所以，可得到小型、紧凑的动力传递装置。
如图5所示，若通过与旋转轴11的轴端部连接的电动机30使旋转轴11旋转，则可形成小型、轻量、紧凑的轮毂电机驱动装置。
另外，电动机30的定子31及转子32可以组装在壳体1的内部。
如上所述，如通过电动机30使旋转轴11旋转那样的动力传递装置的控制，例如可以通过将来自油门踏板位置传感器、制动器踩踏量传感器、车速传感器、电池温度检测传感器、在电池的端子间连接的电压传感器、在来自电池的电力线上设置的电流传感器、电机的旋转位置检测传感器等各种传感器的信号输入给电子控制单元，并根据这些信号调节在电池与电动机之间经由逆变器交换的电力而进行。
在控制中，例如可以考虑根据方向盘的操舵角来分别独立地控制由设置在左右或前后左右各个位置的该动力传递装置驱动的车轮的转速，使车辆稳定地旋转，或根据前后车辆的各个车轮速度传感器的信号检测车轮的空转，根据该检测结果控制该动力传递装置的转速，使车辆的姿势稳定等方案。

Claims (7)

1.一种动力传递装置，其使输入到旋转轴的旋转减速并将其传递给车辆的车轮，其特征在于，包括：
外方构件(1)，其安装于车体，在外侧的端部内周形成有多列轨道面(2)，并且在从该轨道面(2)靠向内侧的部分的内周设有内齿(18)；
内方构件(3)，其在外周具有沿着径向与所述外方构件(1)的多列轨道面(2)对置的多列轨道面(7、8)，在位于外方构件(1)的外部的端部外周形成有车轮安装用的凸缘(6)；
多列滚动体(10)，其被组装在所述外方构件(1)的多列轨道面(2)与内方构件(3)的多列轨道面(7、8)之间；
旋转轴(11)，其与所述内方构件(3)配置在同轴上且由电动机驱动旋转，在位于所述外方构件(1)的内部的部分形成有偏心部(14a、14b)；
外齿轮(16a、16b)，其被所述旋转轴(11)的偏心部(14a、14b)支承且旋转自如，与在所述外方构件(1)的内周设置的内齿(18)啮合，且外周具有齿数比该内齿(18)少的外齿(17)；以及
转矩传递机构，其设置在所述外齿轮(16a、16b)与所述内方构件(3)的相互之间，使与偏心部(14a、14b)的偏心旋转相伴的外齿轮(16a、16b)的公转运动自由，且将自转运动传递给内方构件。
2.根据权利要求1所述的动力传递装置，其中，
所述内方构件(3)由在外周具有车轮安装用的凸缘(6)的毂轮(4)和轴承内圈(5)构成，该轴承内圈(5)***在所述毂轮(4)内，并在外侧的端部具有通过来自内径部的扩径紧固而与毂轮(4)结合成一体的筒部(5a)。
3.根据权利要求1或2所述的动力传递装置，其中，
在所述外齿轮(16a)的外周形成的外齿(17)由次摆线齿形构成，在所述外方构件(1)的内周形成的内齿(18)由外销构成。
4.根据权利要求1或2所述的动力传递装置，其中，
按照平衡重(24)的重心相对于偏心部(14a、14b)的偏心方向在周方向上位置错开180°的方式，将平衡重(24)安装于所述旋转轴(11)上。
5.根据权利要求1或2所述的动力传递装置，其中，
将所述外齿轮(16a、16b)支承为旋转自如的偏心部(14a、14b)为两个，并将该两个偏心部(14a、14b)在周方向上错开180°相位而设置。
6.根据权利要求1或2所述的动力传递装置，其中，
转矩传递机构构成为：沿着所述内方构件(3)的轴向与所述外齿轮(16a、16b)对置的对置面的一方上以等间隔在同心圆上设置多个内销(21)，将各内销(21)***到在对置面的另一方上形成的直径比销径大的圆形孔(23)内，使各内销(21)与各圆形孔(23)的内周一部分接触。
7.根据权利要求6所述的动力传递装置，其中，
将辊子(22)旋转自如地与所述内销(21)嵌合，使该辊子(22)与圆形孔(23)的内周一部分接触。
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