CN111801235B - 轮轴结构 - Google Patents

Abstract

轮轴结构(20)具备用于使驱动轴通过内部的轮轴壳(30)和驱动用电机部(60)，所述驱动轴在左右两端连接车轮。轮轴壳(30)包括：具有从前面侧的开口部(51)向后面侧凹陷的凹部(50)的大径的壳中央部(40)及在壳中央部(40)的两侧以左右一对连接的小径的中空轴部(42)、(44)。驱动用电机部(60)嵌入凹部(50)，并利用紧固用螺栓(90)螺栓紧固于轮轴壳(30)。

Description

轮轴结构

技术领域

本公开涉及轮轴结构，特别涉及具备驱动用电机部的轮轴结构。

背景技术

在车辆中，前轮的车轴称为前轮轴，后轮的车轴称为后轮轴，轮轴一般指车轴。作为轮轴结构，使用使驱动轴(axle shaft)通过内部的轮轴壳，所述驱动轴在左右两端连接车轮。在电动汽车中，使用具备变速器(Transmission)、差动装置以及旋转电机的变速驱动轮轴结构。

作为轮轴结构的现有技术，专利文献1说明了与车轮的轴心具有一定量的偏移而平行地配置旋转电机的例子，并指出旋转电机向包括变速器和差动装置在内的轮轴壳的外侧突出而大型化。因此，公开了如下结构：将轮轴壳分割为第一轮轴壳和第二轮轴壳这两个轮轴壳，在第一轮轴壳中安装定子而将旋转电机配置在第一轮轴壳的内部，将变速器及差动装置配置在第二轮轴壳中。

在专利文献2中说明了一种变速驱动轮轴，该变速驱动轮轴包括差动装置和两个旋转电机，所述两个旋转电机在轮轴壳的内部将两根中空的电机轴支承为旋转自如，将转子线圈设置于电机轴的外周并将定子线圈设置于轮轴壳而构成。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-121981号公报

专利文献2：日本特开昭60-131319号公报

发明内容

发明要解决的课题

若将变速器和差动装置与旋转电机组合而成的组合体称为驱动用电机部，则在具备驱动用电机部的轮轴结构中，若将旋转电机的定子绕组配置于轮轴壳，则能实现小型化。但是，在更换驱动用电机部等情况下，维护性、服务性不好。与此相对，若不内置于轮轴壳内而向轮轴壳的外侧偏移地配置旋转电机，则在搭载于车辆的情况下，相对于从路面受到的上下移动，作用于与旋转电机连接的连接部的负荷变重。因此，希望能够兼顾更换驱动用电机部的情况下的服务性的提高和搭载于车辆的情况下的针对从路面受到的负荷的可靠性的提高的轮轴结构。

用于解决课题的手段

本公开的轮轴结构具备：轮轴壳，所述轮轴壳包括大径的壳中央部和在壳中央部的两侧以左右一对连接的小径的中空轴部，所述壳中央部具有从前面侧的开口部向后面侧凹陷的凹部，所述轮轴壳用于使驱动轴通过内部，所述驱动轴在左右两端连接车轮；以及驱动用电机部，所述驱动用电机部嵌入凹部并被螺栓紧固。

根据上述结构，由于在轮轴壳的凹部嵌入驱动用电机部并进行螺栓紧固，所以仅通过卸下螺栓紧固就能够更换驱动用电机部，服务性提高。另外，由于驱动用电机部嵌入凹部并与轮轴壳一体地紧固，所以驱动用电机部的重心与轮轴壳的重心大致一致，几乎没有重心间的偏移。由此，搭载于车辆的情况下的从路面受到的上下移动等负荷较少，针对从路面受到的负荷的可靠性提高。

发明的效果

根据上述结构的轮轴结构，能够兼顾更换驱动用电机部的情况下的服务性的提高和搭载于车辆的情况下的针对从路面受到的负荷的可靠性的提高。

附图说明

图1是从前面侧观察包括实施方式的轮轴结构的后轮轴的图。

图2是从后面侧观察图1的后轮轴的图。

图3是图1的轮轴结构的分解图。

图4是示出现有技术中的具备两个驱动用电机部的刚性型轮轴结构的立体图。

图5是示出在现有技术中具备从轮轴壳偏移地配置的一个旋转电机的轮轴结构的立体图。

具体实施方式

以下，使用附图详细说明本公开的实施方式。以下，关于轮轴结构，说明车辆的后轮轴结构，但这是用于说明的例示，根据情况的不同，也能够应用于前轮轴结构。

以下说明的形状、材质等是用于说明的例示，能够根据轮轴结构的规格等适当变更。另外，以下，在全部附图中，对相同的要素标注同一附图标记，并省略重复的说明。

图1和图2是示出包括轮轴结构20的后轮轴10的立体图。后轮轴10包括驱动轴12和供驱动轴12通过的轮轴结构20，所述驱动轴12在左右两端连接车轮。轮轴结构20包括轮轴壳30和嵌入并固定于轮轴壳30的驱动用电机部60。驱动轴12在轴向上的两端具有车轮安装部14、16。在图1中，用双点划线示出安装于车轮安装部14的右后轮6和安装于车轮安装部16的左后轮8。在图1、图2中，在轮轴壳30上示出车轮安装部14、16以外的安装部，它们是用于经由未图示的车辆的悬架用弹簧、减振器使轮轴壳30支承于车身的安装部。

在以下的图中，关于后轮轴10及轮轴结构20，作为正交的三个方向，示出轴向、上下方向、前后方向。轴向是通过轮轴结构20的驱动轴12延伸的方向。在区分轴向上的两个方向时，将朝向右后轮6用的车轮安装部14的一侧称为右侧，将朝向左后轮8用的车轮安装部16的一侧称为左侧。关于上下方向，在带车轮的驱动轴12通过的状态下，相对于右后轮6、左后轮8的路面侧为下方侧，相反侧为上方侧。前后方向是在上下方向上的高度恒定的面内与轴向正交的方向。在区分前后方向上的两个方向时，在轮轴壳30中，将在后述的壳中央部40具有的凹部50设置有凹陷部48的一侧称为后方侧，将设置有供驱动用电机部60嵌入的开口部51(参照图3)的一侧称为前方侧。

在轮轴结构20搭载于车辆的情况下，轮轴结构20的右侧与车辆右侧对应，左侧与车辆左侧对应。轮轴结构20的上方侧与车辆上方侧对应，下方侧与车辆下方侧对应。关于轮轴结构20的前后方向，在凹部50设置有凹陷部48的一侧或设置有开口部51的一侧，在搭载于车辆的情况下，根据朝向车辆前后方向中的哪一侧，与车辆前后方向的对应关系不同。以下，将凹部50的设置有凹陷部48的一侧即轮轴结构20的后面侧设为车辆后方侧，将凹部50的设置有开口部51的一侧即轮轴结构20的前面侧设为车辆前方侧。这是用于说明的例示，根据车辆及轮轴结构20的规格，根据情况的不同，也可以将轮轴结构20的后面侧设为车辆前方侧，将前面侧设为车辆后方侧。

图1是从前面侧观察后轮轴10的图，图2是从后面侧观察后轮轴10的图。因此，在图1和图2中，在纸面上，左侧和右侧交换。以下，说明轮轴结构20。图3是轮轴结构20的分解图。

驱动用电机部60是在旋转电机62上组合变速器64和差动装置66并一体化而成的车辆驱动装置。驱动用电机部60在未图示的车辆控制部的控制下，经由变速器64、差动装置66等对驱动轴12进行旋转驱动，在规定的驱动条件下驱动右后轮6和左后轮8。作为旋转电机62，使用三相同步旋转电机。

在驱动用电机部60中，旋转电机62配置在前面侧，变速器64及差动装置66配置在后面侧。在变速器64及差动装置66与旋转电机62的连接部设置有抵接面61。抵接面61是以包围在旋转电机62的后面侧突出设置的变速器64及差动装置66的方式设置的环状抵接面。在抵接面61上设置有多个紧固部70。在图3中，图示出两个紧固部70，总共设置有8个紧固部70。在各个紧固部70形成有与紧固用螺栓90的外螺纹啮合的内螺纹。也可以使用具有螺栓通孔的凸台和具有供紧固用螺栓90的外螺纹啮合的内螺纹的螺母的组合来代替紧固部70。

轮轴壳30由壳主体部32、罩部34及前面侧板36构成。罩部34通过焊接固定在壳主体部32的后面侧，前面侧板36通过焊接固定在壳主体部32的前面侧。轮轴壳30是将壳主体部32、罩部34及前面侧板36一体化而成的复合构件。

一体化而成的轮轴壳30包括位于沿着轴向的中央部的大径的壳中央部40、以及在壳中央部40的两侧以左右一对连接的小径的中空轴部42、44。

壳中央部40是将沿着前后方向的板宽为W0的钢板成形为接近椭圆形的多边形，并用板宽W0的框体41包围中空配置空间46的周围而成的多边形环状部。

罩部34是如下的盖构件：对冲裁成规定的外形形状的钢板，使外周侧的平坦的缘部47所包围的部分向后面侧凹陷而成形凹陷部48。缘部47的外形形状与驱动用电机部60的环状的抵接面61的外形形状对应地设定，缘部47的内侧开口形状与壳中央部40的中空配置空间46的多边形开口形状对应地设定。在缘部47设置有具有规定的配置关系的多个螺栓通孔49。规定的配置关系设定为与驱动用电机部60的紧固部70的配置关系相同，螺栓通孔49的数量为与驱动用电机部60的紧固部70的数量相同的8个。

罩部34从后面侧覆盖壳中央部40的中空配置空间46，并通过焊接与框体41的后面侧一体化固定。由于罩部34的缘部47的外形大于壳中央部40的多边形环状部的外形，所以在与框体41一体化的状态下，罩部34的缘部47成为壳中央部40的后面侧凸缘。因此，罩部34的8个螺栓通孔49作为开设于壳中央部40的后面侧凸缘的8个螺栓通孔49起作用。

前面侧板36是如下的平板构件：对冲裁成规定的外形形状的钢板，将外周侧的缘部52所包围的中央部分冲裁成规定的开口形状并形成开口部51。缘部52的外形形状及内侧开口形状与驱动用电机部60的抵接面61的环状形状对应地设定。在缘部52设置有具有规定的配置关系的多个螺栓通孔53。规定的配置关系设定为与驱动用电机部60的紧固部70的配置关系相同，螺栓通孔53的数量为与驱动用电机部60的紧固部70的数量相同的8个。

前面侧板36配置在壳中央部40的中空配置空间46的前面侧，并通过焊接与框体41的前面侧一体化固定。由于前面侧板36的缘部52的外形大于壳中央部40的多边形环状部的外形，所以在与框体41一体化的状态下，前面侧板36的缘部52成为壳中央部40的前面侧凸缘。因此，前面侧板36的8个螺栓通孔53作为开设于壳中央部40的前面侧凸缘的8个螺栓通孔53起作用。

在壳中央部40的框体41的后面侧焊接罩部34并在框体41的前面侧焊接前面侧板36时，进行将罩部34的8个螺栓通孔49与前面侧板36的8个螺栓通孔53对应起来的对位。

在壳中央部40的框体41的后面侧一体化固定罩部34并在框体41的前面侧一体化固定前面侧板36的状态下，壳中央部40具有从前面侧板36的开口部51向后面侧凹陷的凹部50。凹部50由在前后方向上具有W0的深度的中空配置空间46、以及罩部34的凹陷部48形成。凹部50是供驱动用电机部60嵌入的空间。

返回轮轴壳30的结构，壳主体部32具有在壳中央部40的两侧以左右一对连接的小径的中空轴部42、44。中空轴部42是具有供驱动轴12的右后轮6侧通过的轴孔43的车轴管。轴孔43的一端在壳主体部32的右端部开口，另一端在壳中央部40的中空配置空间46开口。中空轴部44是具有供驱动轴12的左后轮8侧通过的轴孔45的车轴管。轴孔45的一端在壳主体部32的左端部开口，另一端在壳中央部40的中空配置空间46开口。中空轴部42、44的轴外径比壳中央部40的大致椭圆形的短径小。反过来说，壳中央部40相比中空轴部42、44为大径。

该中空轴部42、44通过焊接等将多个构件一体化而得到，所述多个构件为将钢板成形为规定形状而成的构件。中空轴部42、44通过焊接与壳中央部40一体化结合，并形成壳主体部32。通过焊接将罩部34和前面侧板36安装于壳主体部32而形成的轮轴壳30在中央部具有大径的壳中央部40，在其轴向上的两侧具有中空轴部42、44。由于该形状与班卓琴这一种乐器相似，所以通称为班卓琴型轮轴壳。

为了使轮轴壳30与驱动用电机部60一体化，使用多个紧固用套环80和多个紧固用螺栓90。多个紧固用套环80是具有紧固用螺栓通过用的贯通孔的圆柱件。紧固用套环80的长度设定为与壳中央部40的框体41的板宽W0相同或比其小。紧固用套环80的数量为与驱动用电机部60的紧固部70的数量相同的8个。紧固用螺栓90是带头螺栓，轴部的长度为{(罩部34的缘部47的厚度)+(紧固用套环80的长度)+(前面侧板36的缘部52的厚度)+(驱动用电机部60的紧固部70处的紧固长度)}。也可以在紧固用螺栓90使用垫圈。在该情况下，与垫圈厚度对应地，较长地设定紧固用螺栓90的轴部的长度。

将驱动用电机部60配置于轮轴壳30并结合的步骤如下所述。在壳中央部40中，在罩部34的8个螺栓通孔49与前面侧板36的8个螺栓通孔53之间配置8个紧固用套环80。接着，使8个紧固用螺栓90中的每一个紧固用螺栓分别通过罩部34的8个螺栓通孔49、8个紧固用套环80、前面侧板36的螺栓通孔53。然后，使驱动用电机部60的环状的抵接面61与前面侧板36的前面侧的面抵接。在抵接时，使从前面侧板36的螺栓通孔53突出的紧固用螺栓90的前端部与设置于抵接面61的8个紧固部70中的每一个紧固部分别对位。在该状态下，一边保持轮轴壳30和驱动用电机部60，一边用8个紧固用螺栓90在其与8个紧固部70之间进行螺栓紧固。由此，驱动用电机部60嵌入轮轴壳30的壳中央部40的凹部50，并通过螺栓紧固而一体化固定。能够在壳主体部32的外侧进行全部螺栓紧固。

一边与现有技术的图4、图5进行比较，一边更详细地说明上述结构的作用效果。图4的轮轴结构100具有如下结构：利用刚性件接头部106、107在具有示为C-C的轴向的刚性件101上紧固两个驱动用电机部102、103和两个悬架104、105等周边部件。

在轮轴结构100中，在进行驱动用电机部102、103的更换等的情况下，需要卸下刚性件接头部106、107处的紧固，并拆下悬架104、105等周边部件，维护的服务性不好。另外，轮轴结构100沿着轴向配置有多个构成部件，利用刚性件接头部106、107等紧固部、未图示的焊接部连接。因此，在轮轴结构100搭载于车辆的情况下，当从路面侧作用上下移动、左右移动的弯曲输入时，容易在紧固部、焊接部产生应力集中，关于针对负荷的强度、可靠性，留有课题。

图5的轮轴结构110在刚性件111上配置有旋转电机112、包括变速器及差动装置的动力转换部114，并具有紧固部115、焊接部116、117，所述刚性件111具有示为C-C的轮轴轴向，所述旋转电机112具有示为M-M的中心轴。动力转换部114在轴向上配置，但旋转电机112的中心轴M-M相对于轴向C-C具有偏移118。旋转电机112利用紧固部115紧固于刚性件111。

在轮轴结构110中，刚性件111的重心与旋转电机112的重心分离偏移118的量。因此，在轮轴结构110搭载于车辆的情况下，当从路面侧施加上下移动的负荷时，针对紧固部115的负荷变大。另外，由于动力转换部114的壳体为铸件制，所以当从路面受到干涉时，可能产生在动力转换部114受到该负荷的情况。因此，对轮轴结构110而言，关于针对负荷的强度、可靠性，留有课题。

与此相对，在用图1～图3说明的轮轴结构20中，关于驱动用电机部60，仅卸下8个紧固用螺栓90即可，更换驱动用电机部60等情况下的维护的服务性提高。

另外，由于轮轴壳30为钢板制的通称为班卓琴型的轮轴壳，所以能够在轮轴轴向上减少由紧固或焊接产生的接缝，根据情况的不同，能够形成为无接缝。由此，在搭载于车辆的情况下，即使从路面侧作用上下移动、左右移动的弯曲输入，也能够降低应力集中。

另外，由于驱动用电机部60嵌入轮轴壳30的壳中央部40的凹部50并被螺栓紧固，所以能够使轮轴壳30的重心与驱动用电机部60的重心部大致一致，几乎没有重心间的偏移。并且，由于驱动用电机部60嵌入钢板制的轮轴壳30内，所以在搭载于车辆的情况下，有可能受到路面干涉的是钢板制而不是铸件制的壳中央部40。由此，在搭载于车辆的情况下，针对从路面受到的负荷的强度、可靠性提高。由此，由于驱动用电机部60中的电机壳体能够为铝合金的铸件制，所以能够实现驱动用电机部60的轻量化。

附图标记的说明

6右后轮，8左后轮，10后轮轴，12驱动轴，14、16车轮安装部，20、100、110轮轴结构，30轮轴壳，32壳主体部，34罩部，36前面侧板，40壳中央部，41框体，42、44中空轴部，43、45轴孔，46中空配置空间，47、52缘部，48凹陷部，49、53螺栓通孔，50凹部，51开口部，60、102、103驱动用电机部，61抵接面，62、112旋转电机，64变速器，66差动装置，70、115紧固部，80紧固用套环，90紧固用螺栓，101、111刚性件，104、105悬架，106、107刚性件接头部，114动力转换部，116、117焊接部，118偏移。

Claims (2)

1.一种轮轴结构，其中，所述轮轴结构具备：

轮轴壳，所述轮轴壳包括大径的壳中央部和在所述壳中央部的两侧以左右一对连接的小径的中空轴部，所述壳中央部具有从前面侧的开口部向后面侧凹陷的凹部，所述轮轴壳用于使驱动轴通过内部，所述驱动轴在左右两端连接车轮；以及

驱动用电机部，所述驱动用电机部嵌入所述凹部并被螺栓紧固，

所述凹部由凹陷部和多边形环状部的中空配置空间形成，所述中空配置空间在所述壳中央部由框体包围，所述凹陷部在配置在所述框体的后面侧的罩部的后面侧凹陷成与所述中空配置空间的所述多边形环状部的开口形状对应的内侧开口形状，

所述罩部在所述凹陷部的外周侧的平坦的缘部设置有多个螺栓通孔，

所述驱动用电机部在与所述壳中央部的前面侧抵接的抵接面上具有多个紧固部，所述多个紧固部具有与所述罩部的多个所述螺栓通孔的配置关系相同的配置关系，

在将所述罩部的多个所述螺栓通孔与所述驱动用电机部的多个所述紧固部对位的状态下，所述罩部、所述框体及所述驱动用电机部用多个螺栓紧固。

2.根据权利要求1所述的轮轴结构，其中，

所述框体的后面侧与所述罩部处于被焊接的状态。