CN108473044A - 轮内电动机驱动装置 - Google Patents

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CN108473044A CN201680043271.2A CN201680043271A CN108473044A CN 108473044 A CN108473044 A CN 108473044A CN 201680043271 A CN201680043271 A CN 201680043271A CN 108473044 A CN108473044 A CN 108473044A
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Abstract

轮内电动机驱动装置(21)包括电动机部(A)、减速器部(B)以及车轮用轴承部(C)，且具备壳体(22)，减速器部(B)具有由平行轴齿轮形成的减速结构，其特征在于，平行轴齿轮包括具备输入侧中间齿轮(31)和输出侧中间齿轮(32)的一个或者多个中间轴(S1)、以及具备最终输出齿轮(35)的输出轴(36)，中间轴(S1)与输出轴(36)的各自的两端部被滚动轴承(44、45、48、49)支承为旋转自如，滚动轴承(44、45、48、49)中的、接近输入侧中间齿轮(31)的滚动轴承(44)与接近最终输出齿轮(35)的滚动轴承(48)的至少一方配置于接近的齿轮(31、35)的内径侧凹部(33、47)。

Description

轮内电动机驱动装置
技术领域
本发明涉及通过减速器部连结电动机的输出轴和车轮用轴承部的轮内电动机驱动装置。
背景技术
轮内电动机驱动装置收纳于轮圈的内部，因此成为车辆的非簧载质量。非簧载质量的增加会使车辆的舒适性变差，因此轮内电动机驱动装置的小型轻量化是重要的要素。电动机的输出转矩与电动机的尺寸以及重量成比例，因此当通过电动机单体来产生车辆的驱动所需的转矩时，需要大型的电动机。因此，使用了通过将电动机与减速器组合使用来实现小型化的方式。
但是，当将电动机、减速器、车轮用轴承以串联的方式排列时，轮内电动机驱动装置从轮圈向内盘侧伸出的伸出量增大。在轮罩的空间与内燃机的车辆相同的情况下，在车辆转向、上下运动之际，发生与车身、轮内电动机驱动装置的干涉。因此，需要减少轮胎可动范围、或专门为了轮内电动机驱动装置而对车身进行改造。
作为现有技术而提出了如下技术：在轮内电动机驱动装置中，将电动机的旋转减速从减速机构的输出轴向驱动轮传递，减速机构由平行轴齿轮系构成，通过该平行轴齿轮系而使电动机的旋转轴以向车辆的垂直方向的上方偏移的方式配置(专利文献1)。在该轮内电动机驱动装置中，通过使电动机的旋转轴相对于车轮用轴承的轴心向径向偏移，从而能够在轮圈内的未被电动机占据的空间中设置与悬架机构连接的连接点、制动钳安装部等。另外，能够减小轮内电动机驱动装置整体，因此容易避免与由转向机构进行的回转运动、由悬架机构进行的上下运动相伴的与车身、悬架部件的干涉。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-209016号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1所记载的轮内电动机驱动装置中，通过应用平行轴齿轮减速器，从而实现了电动机的偏移配置和小型化。但是，减速机构的最终级齿轮轴与车轮用轴承以隔开一定程度的距离的方式配置在同一轴上。即使通过采用增大减速比等对策而使减速机构与电动机小型化，能够将电动机的一部分或者全部收纳于轮圈内周的圆筒状的空间，但是已知即使在最低限度的情况下，三个构成要素即(1)车轮用轴承、(2)减速器最终级齿轮轴的支承轴承、(3)减速器最终级齿轮与车轴在同一轴上排列，在小型化、特别是缩短轴向尺寸方面成为较大的阻碍。
其结果是，面对如下问题：由于悬架部件的形状受到限制，从而悬架部件的重量增加、强度降低，产生最小离地间隙的减少等负面影响，为了避免干涉，需要车身侧的设计变更从而车辆的运动性能降低，在车身的共用化方面丧失成本优点。本发明着眼于该问题。
鉴于上述的问题，本发明的目的在于实现具备平行轴齿轮减速器的轮内电动机驱动装置的小型化，特别是轴向的小型化，提高车辆搭载性。
用于解决课题的手段
作为用于实现上述目的技术手段，本发明涉及一种轮内电动机驱动装置，包括电动机部、减速器部以及车轮用轴承部，且具备壳体，所述减速器部具有由平行轴齿轮形成的减速结构，其特征在于，所述平行轴齿轮包括具备输入侧中间齿轮和输出侧中间齿轮的一个或者多个中间轴、以及具备最终输出齿轮的输出轴，所述中间轴和所述输出轴的各自的两端部被滚动轴承支承为旋转自如，所述滚动轴承中的、接近所述输入侧中间齿轮的滚动轴承与接近所述最终输出齿轮的滚动轴承的至少一方配置于接近的所述齿轮的内径侧凹部。
根据上述的机构，能够实现具备平行轴齿轮减速器的轮内电动机驱动装置的小型化，特别是轴向的小型化，提高车辆搭载性。
具体而言，优选为，上述的至少一方的滚动轴承是接近输入侧中间齿轮的滚动轴承，且配置于输入侧中间齿轮的内径侧凹部。由此，能够在轴向上缩短具备输入侧中间齿轮的中间轴的支承结构。
优选为，上述的至少一方的滚动轴承是接近最终输出齿轮的滚动轴承，且配置于与车轮用轴承部连结的输出轴的最终输出齿轮的内径侧凹部。由此，能够在轴向上缩短具备最终输出齿轮的输出轴的支承结构。
优选为，在上述最终输出齿轮的内径侧凹部的内径侧宽度面设置有凹陷部，在该凹陷部收容有轴环的敛缝部，所述轴环的敛缝部用于固定车轮用轴承部的内圈。由此，能够促进轴向尺寸的缩短。
通过上述的最终输出齿轮的凹陷部与内径侧凹部以在径向上重叠的方式形成，从而能够有效地缩短轴向尺寸。
通过在上述的内径侧凹部形成有减重部和加强肋，从而能够实现输入侧中间齿轮、最终输出齿轮的轻量化并且确保强度、刚性。
优选为，上述的中间轴与输出轴的轴间距离设定为小于将输入侧中间齿轮与最终输出齿轮的两节圆半径相加的尺寸。由此，能够实现轮内电动机驱动装置的外周轮廓的小型化，安装于现有的内燃机的车辆的轮圈内。
上述的减速结构由两级的平行轴齿轮构成，从而能够抑制部件数量，同时实现高减速比和小型化。
发明效果
根据本发明，能够实现具备平行轴齿轮减速器的轮内电动机驱动装置的小型化，特别是轴向的小型化，提高车辆搭载性。
附图说明
图1示出本发明的一实施方式所涉及的轮内电动机驱动装置，是在图2的P-P线处向视观察时的纵剖视图。
图2是在图1的Q-Q线处向视观察时的轮内电动机驱动装置的横剖视图。
图3是在图1的R-R线处向视观察时的轮内电动机驱动装置的横剖视图。
图4是图1的输入侧中间齿轮的立体图。
图5是搭载了轮内电动机驱动装置的电动机动车的概要结构的俯视图。
图6是示出图5的电动机动车的后方剖视图。
具体实施方式
根据图1～图6对本发明的一实施方式的轮内电动机驱动装置进行说明。首先，根据图5、图6对搭载了本实施方式的轮内电动机驱动装置的电动机动车进行说明。图5是搭载了轮内电动机驱动装置21的电动机动车11的概要俯视图，图6是从后方观察电动机动车11时的概要剖视图。
如图5所示，电动机动车11具备底盘12、作为转向轮的前轮13、作为驱动轮的后轮14、向后轮14传递驱动力的轮内电动机驱动装置21。如图6所示，后轮14收容于底盘12的轮罩15的内部，经由悬架装置(悬架)16而固定于底盘12的下部。
悬架装置16通过左右延伸的悬架臂支承后轮14，并且通过包括螺旋弹簧与减震器的支承件，吸收后轮14从地面受到的振动从而抑制底盘12的振动。在左右的悬架臂的连结部分设置有抑制转弯时等的车身的倾斜的稳定器。为了提高对于路面的凹凸的随动性，将后轮14的驱动力高效地向路面传递，悬架装置16采用能够使左右的车轮独立地上下运动的独立悬架式。
电动机动车11在轮罩15的内部设置有分别驱动左右的后轮14的轮内电动机驱动装置21，从而无需在底盘12上设置电动机，驱动轴以及差动齿轮机构等，因此具有能够将客厢空间确保为较大，并且能够分别控制左右的后轮14的旋转优点。
在对该实施方式的特征结构进行说明之前，根据图1～图3对轮内电动机驱动装置21的整体结构进行说明。在以下的说明中，在将轮内电动机驱动装置21搭载于车辆的状态下，将成为靠近车辆的外侧的一侧称作外盘侧，将成为靠近中央的一侧称作内盘侧。
图1是在图2的P-P线处向视观察时的轮内电动机驱动装置的纵剖视图，图2是在图1的Q-Q线处向视观察时的轮内电动机驱动装置的横剖视图，图3是在图1的R-R线处向视观察时的轮内电动机驱动装置的横剖视图。
如图1所示，轮内电动机驱动装置21具备：产生驱动力的电动机部A、将电动机部A的旋转减速并输出的减速器部B、以及将来自减速器部B的输出向作为驱动轮的后轮传递的车轮用轴承部C。电动机部A、减速器部B、以及车轮用轴承部C分别收容或者安装于壳体22。壳体22除如图1所示设为一体结构以外，也可以设为能够分割的结构。
电动机部A由径向间隙型的电动机26构成，该电动机26包括：固定于壳体22的定子23、在定子23的径向内侧与定子23a隔开间隙而对置配置的转子24、以及配置于转子24的径向内侧且与转子24一体旋转的电动机旋转轴25。电动机旋转轴25能够以每分钟一万几千转左右高速旋转。定子23通过向磁性体芯卷绕线圈而构成，转子24由永磁铁等构成。
电动机旋转轴25的轴向一侧端部(图1的右侧)被滚动轴承40支承为相对于壳体22旋转自如，轴向另一侧端部(图1的左侧)被滚动轴承41支承为相对于壳体22旋转自如。
减速器部B具有输入齿轮30、作为中间齿轮的输入侧中间齿轮31以及输出侧中间齿轮32、以及最终输出齿轮35。输入齿轮30一体地设置有输入轴30a，该输入轴30a通过花键嵌合(包括锯齿嵌合。以下，相同)与电动机旋转轴25同轴地连结。具备输入侧中间齿轮31以及输出侧中间齿轮32的中间轴S1与两中间齿轮31、32一体地形成。具备最终输出齿轮35的输出轴36与最终输出齿轮35一体地形成。
输入轴30a、中间轴S1以及输出轴36相互平行地配置。输入轴30a被滚动轴承42、43支承为两端部相对于壳体22旋转自如，中间轴S1被滚动轴承44、45支承为两端部相对于壳体22旋转自如，输出齿轮轴36被滚动轴承48、49支承为两端部相对于壳体22旋转自如。在此，中间轴S1以及输出轴36的两端部不仅限于各自的轴端部，也包括例如如图1所示输出轴36的最终输出齿轮35的外侧(外盘侧)的中途位置。总之，表示中间轴S1以及输出轴36被滚动轴承44、45、48、49两端支承。在本说明书以及权利请求的范围中，中间轴和输出轴的两端部以上述的含义使用。
如图2以及图3所示，在减速器部B的输入轴30a的中心O1(也是电动机旋转轴25的中心)与车轮用轴承部C的中心O3之间配置有中间轴S1的中心O2，连结各中心O1、O2以及O3的直线形成三角状，从而实现轮内电动机驱动装置21的外周轮廓的小型化。由此，能够安装于现有的内燃机的车辆的轮圈70内。
图2是在图1的Q-Q线处向视观察、即从外盘侧观察时的横剖视图，支承输出轴36的外盘侧的滚动轴承49配置于最终输出齿轮35的内径侧凹部47。另外，图3是在图1的R-R线处向视观察、即从内盘侧观察时的横剖视图，支承中间轴S1的内盘侧的滚动轴承44配置于输入侧中间齿轮31的内径侧凹部33。详细情况后文叙述。
如图1所示，在减速器部B中，输入齿轮30与输入侧中间齿轮31啮合，输出侧中间齿轮32与最终输出齿轮35啮合。输入侧中间齿轮31的齿数比输入齿轮30以及输出侧中间齿轮32的齿数多，最终输出齿轮35的齿数比输出侧中间齿轮32的齿数多。根据以上的结构，构成对电动机旋转轴25的旋转运动两阶段进行减速的平行轴齿轮减速器39。两级的平行轴齿轮构成的减速机构的部件数量较少，并且，与后述的平行轴齿轮和支承轴承的配置结构相结合，能够同时实现高减速比和小型化。
在本实施方式中，作为构成减速器39的输入齿轮30、输入侧中间齿轮31、输出侧中间齿轮32以及最终输出齿轮35，使用斜齿轮。对于斜齿轮，同时啮合的齿数增加，齿接触被分散，因此在声音小、转矩变动少这一点上有利。考虑到齿轮的啮合率、极限的转数等，优选各齿轮的模数设定为1～3左右。
车轮用轴承部C由内圈旋转式的车轮用轴承50构成。车轮用轴承50是主要包括：由轴环60和内圈52构成的内侧构件61、外圈53、滚珠56以及保持器(省略图示)的双列角接触球轴承。在轴环60的外盘侧的外周形成有车轮安装用的凸缘部60a，内圈52与在内盘侧的小径台阶部嵌合而被敛缝固定。敛缝部60b在车轮用轴承50的组装后对内圈52进行固定并且对车轮用轴承50施加预压。在轴环60的外周形成有外盘侧的内侧轨道面54，在内圈52的外周形成有内盘侧的内侧轨道面54。虽然省略图示，但在车轮安装用的凸缘部60a安装有制动盘以及轮圈。
在外圈53的内周，与轴环60的内侧轨道面54以及内圈52的内侧轨道面54对应地形成有多列外侧轨道面55。在外圈53的外周形成有凸缘部，经由附属件46通过螺栓紧固固定于壳体22。输出轴36与轴环60花键嵌合，以能够传递转矩的方式连结。
在轮内电动机驱动装置21中，为了电动机26的冷却、减速器39的润滑以及冷却，通过未图示的旋转泵向各部供给润滑油。车轮用轴承50的轴承内部被润滑脂润滑。
轮内电动机驱动装置21收纳于轮罩15(参照图6)的内部，成为非簧载质量，因此必须小型轻量化。通过将上述结构的平行轴齿轮减速器39与电动机26组合，能够使用低转矩且高旋转型的小型电动机26。例如，在使用减速比为11的平行轴齿轮减速器39的情况下，通过使用每分钟一万几千转左右的高速旋转的电动机26，能够使电动机26小型化。由此，能够实现小型的轮内电动机驱动装置21，从而能够抑制非簧载质量得到行驶稳定性以及NVH特性优异的电动机动车11。
本实施方式的轮内电动机驱动装置21的整体结构如上所述。接下来对特征结构进行说明。
为了使轮内电动机驱动装置21小型轻量化，增大平行轴齿轮减速器39的每一级的减速比是有效的。当增大平行轴齿轮减速器39的每一级的减速比时，必然地输入侧中间齿轮31、最终输出齿轮35的直径增大。有效利用该情况，本实施方式的轮内电动机驱动装置21的特征在于，将接近输入侧中间齿轮31的滚动轴承44和接近最终输出齿轮35的滚动轴承49的至少一方配置于接近的齿轮的内径侧凹部，从而尽可能地缩短装置的轴向尺寸。
如图1所示，具备输入侧中间齿轮31和输出侧中间齿轮32的中间轴S1通过滚动轴承44、45将两端部支承为相对于壳体22旋转自如。输入侧中间齿轮31具有较大的直径，在内盘侧的宽度面31a形成有内径侧凹部33。在该内径侧凹部33形成有供滚动轴承44的内圈嵌合的安装面33a。在内径侧凹部33的更靠内径侧处形成有锪孔部33b，从而实现输入侧中间齿轮31的轻量化。
根据图4对输入侧中间齿轮31的内径侧凹部33的详细情况进行说明。图4是从内盘侧观察输入侧中间齿轮31(包括中间轴S1)时的立体图。在输入侧中间齿轮31的内盘侧的宽度面31a形成有内径侧凹部33，在该内径侧凹部33的外周面形成有滚动轴承44(参照图1)的安装面33a。在安装面33a的内径侧形成有锪孔部33b。在内径侧凹部33的底部形成有减重部33c和加强肋33d，从而实现输入侧中间齿轮31的轻量化，并且确保强度、刚性。
输入侧中间齿轮31形成为上述的结构，因此能够支承中间轴S1的内盘侧的端部的滚动轴承44、换言之接近输入侧中间齿轮31的滚动轴承44组装于输入侧中间齿轮31的内径侧凹部33的安装面33a，从而能够尽可能地缩短该部分的轴向尺寸。
接下来，根据图1对最终输出齿轮35的结构进行说明。具备最终输出齿轮35的输出轴36通过滚动轴承48、49将两端部支承为相对于壳体22旋转自如。最终输出齿轮35也具有较大的直径，在外盘侧的宽度面35a形成有内径侧凹部47。在该内径侧凹部47形成有供滚动轴承49的内圈嵌合的安装面47a。在最终输出齿轮35的内径侧凹部47，也与上述的输入侧中间齿轮31同样地形成有减重部35c和加强肋35d。
在内径侧凹部47的安装面47a的更靠内径侧宽度面设置有凹陷部35b。在该凹陷部35b收容有车轮用轴承50的轴环60的敛缝部60b。通过设置凹陷部35b，能够促进轴向尺寸的缩短。另外，凹陷部35b与内径侧凹部47的安装面47a以径向上重叠的方式形成，因此能够有效地缩短该部分的轴向尺寸。
最终输出齿轮35形成为上述的结构，因此能够将支持输出轴36的外盘侧的端部的滚动轴承49、换言之接近最终输出齿轮35的滚动轴承49组装于最终输出齿轮35的内径侧凹部47的安装面47a。与之相结合地，车轮用轴承50的轴环60的敛缝部60b收容于凹陷部35b，因此能够进一步缩短该部分的轴向尺寸。
在本实施方式中，例示了在输入侧中间齿轮31与最终输出齿轮35这两方形成有内径侧凹部33、47的情况，但并不限定于此，也可以仅在输入侧中间齿轮31与最终输出齿轮35的任一方形成内径侧凹部，在该内径侧凹部的安装面组装有滚动轴承。另外，例示了在内径侧凹部33、43这两方形成有减重部和加强肋的情况，但并不限定于此，可以仅在任一方的内径侧凹部形成减重部和加强肋，并且也可以不设置减重部和加强肋。
本实施方式的轮内电动机驱动装置21在径向上也实现了小型化。如在图2、图3中上述那样，在减速器部B的输入轴30a的中心O1(也是电动机旋转轴25的中心)与车轮用轴承部C的中心O3之间配置有中间轴S1的中心O2，连结各中心O1、O2以及O3的直线形成三角状，从而实现轮内电动机驱动装置21的外周轮廓的小型化。
在上述的各中心O1、O2、O3的三角状的配置结构中，将轮内电动机驱动装置21的外周轮廓的径向尺寸缩小至极致。具体而言，如图1所示，将中间轴S1与输出轴36的轴间距离L设定为小于将输入侧中间齿轮31的节圆半径PCR2与最终输出齿轮35的节圆半径PCR3相加的尺寸。由此，与各中心O1、O2、O3的三角状的配置结构相结合，能够实现轮内电动机驱动装置21的外周轮廓的最大程度的小型化，能够安装于现有的内燃机的车辆的轮圈70内。
如以上说明那样，具备本实施方式的平行轴齿轮减速器的轮内电动机驱动装置21实现了装置整体的小型化、特别是轴向的小型化，提高了车辆搭载性。
以上的实施方式的轮内电动机驱动装置21的减速器部B例示了使用两级减速的平行轴齿轮减速器39的情况，但并不限定于此，也可以设为一级减速、三级减速以上的平行轴齿轮减速器。
本发明不受上述的实施方式任何限定，无需言及在不脱离本发明的主旨的范围内，还能够以各种方式实施，本发明的范围由权利请求的范围示出，并且包括与权利请求的范围的记载等同的含义以及范围内的全部变更。
附图标记说明
21 轮内电动机驱动装置；
22 壳体；
25 电动机旋转轴；
26 电动机；
30 输入齿轮；
30a 输入轴；
31 输入侧中间齿轮；
32 输出侧中间齿轮；
33 内径侧凹部；
33a 安装面；
33c 减重部；
33d 加强肋；
35 输出齿轮；
35b 凹陷部；
35c 减重部；
35d 加强肋；
36 输出轴；
39 减速器；
44 滚动轴承；
47 内径侧凹部；
49 滚动轴承；
50 车轮用轴承；
52 内圈；
53 外圈；
60 轴环；
60b 敛缝部；
A 电动机部；
B 减速器部；
C 车轮用轴承部；
L 轴间距离；
PCR2 节圆半径；
PCR3 节圆半径；
S1 中间轴。

Claims (8)

1.一种轮内电动机驱动装置，其包括电动机部、减速器部以及车轮用轴承部，且具备壳体，所述减速器部具有由平行轴齿轮形成的减速结构，其特征在于，
所述平行轴齿轮包括具备输入侧中间齿轮和输出侧中间齿轮的一个或者多个中间轴、以及具备最终输出齿轮的输出轴，所述中间轴和所述输出轴的各自的两端部被滚动轴承支承为旋转自如，
所述滚动轴承中的、接近所述输入侧中间齿轮的滚动轴承与接近所述最终输出齿轮的滚动轴承的至少一方配置于接近的所述齿轮的内径侧凹部。
2.根据权利要求1所述的轮内电动机驱动装置，其特征在于，
所述至少一方的滚动轴承是接近所述输入侧中间齿轮的滚动轴承，且配置于所述输入侧中间齿轮的内径侧凹部。
3.根据权利要求1所述的轮内电动机驱动装置，其特征在于，
所述至少一方的滚动轴承是接近所述最终输出齿轮的滚动轴承，且配置于与所述车轮用轴承部连结的所述输出轴的最终输出齿轮的内径侧凹部。
4.根据权利要求3所述的轮内电动机驱动装置，其特征在于，
在所述最终输出齿轮的所述内径侧凹部的内径侧宽度面设置有凹陷部，在该凹陷部收容有轴环的敛缝部，所述轴环的敛缝部用于固定所述车轮用轴承部的内圈。
5.根据权利要求4所述的轮内电动机驱动装置，其特征在于，
所述最终输出齿轮的凹陷部与所述内径侧凹部以在径向上重叠的方式形成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的轮内电动机驱动装置，其特征在于，
在所述内径侧凹部设置有减重部和加强肋。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的轮内电动机驱动装置，其特征在于，
所述中间轴与所述输出轴的轴间距离设定为小于将所述输入侧中间齿轮与所述最终输出齿轮的两节圆半径相加的尺寸。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的轮内电动机驱动装置，其特征在于，
所述减速结构由两级的平行轴齿轮构成。
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