CN204900695U - 轮内减速装置以及轮单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供轮内减速装置以及轮单元。轮内减速装置具有：太阳辊，所述太阳辊以旋转轴线为中心旋转；多个行星辊，所述多个行星辊配置在所述太阳辊的周围；圆环状的内环，所述内环与所述多个行星辊接触；机壳，所述机壳包围所述内环；多个行星架销，所述多个行星架销将所述多个行星辊中的每一个支承为能够旋转；轮，所述轮固定于所述多个行星架销的端部；以及轴承，所述轴承位于所述机壳与所述轮之间，所述多个行星辊中的每一个都通过与所述太阳辊以及所述内环这两者接触且从所述太阳辊接收动力来一边自转一边以所述旋转轴线为中心公转，所述轴承为交叉滚子轴承。

Description

轮内减速装置以及轮单元

技术领域

本实用新型涉及轮内减速装置以及轮单元。

背景技术

在轮椅和无人搬运车等设备中，通过使从马达取得的旋转运动减速来增加转矩，从而使车轮旋转。公知有：以往在这些设备中使用在轮的内侧配置有减速机的轮内减速装置。例如在日本特开2008-17588号公报中记载了轮内减速装置的一个例子。

在日本特开2008-17588号公报中的减速机中，使用具有太阳齿轮和行星齿轮的行星齿轮机构来传递动力(参照第0027段等)。并且，在日本特开2008-17588号公报中的减速机中，通过多个轴承来将各部件支承为能够自由转动(参照第0029～0033段等)。

但是，在行星齿轮机构中，为了使太阳齿轮和行星齿轮顺畅地旋转，在啮合部设置有机械间隙(背隙)。因此，存在产生由背隙引起的振动的情况。并且，因为行星齿轮机构中的减速比在结构上最大被限制为十倍左右，因此在想要取得更大的减速比的情况下，需要多级地配置多个减速机构。那样的话，很难实现轮内减速装置的小型化。

并且，若单独地使用球轴承，则会在内圈与外圈之间产生微小的晃动。该晃动成为振动的主要原因。因此，在使用球轴承的情况下，采用如日本特开2008-17588号公报的图1那样的结构：在减速机内配置多个球轴承，并通过预压来抑制各球轴承的晃动。但是，若在减速机内配置多个球轴承，则减速机的轴向尺寸或者径向尺寸变大。因此，很难实现减速机的小型化。

也就是说，在以往的轮内减速装置的结构中，无法同时实现降低振动和小型化。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种在轮内减速装置中既能够抑制振动又能够抑制轴向尺寸和径向尺寸的结构。

本申请的例示性的一实施方式为一种轮内减速装置，具有：太阳辊，所述太阳辊以旋转轴线为中心旋转；多个行星辊，所述多个行星辊配置在所述太阳辊的周围；圆环状的内环，所述内环与所述多个行星辊接触；机壳，所述机壳包围所述内环；多个行星架销，所述多个行星架销将所述多个行星辊中的每一个支承为能够旋转；轮，所述轮固定于所述多个行星架销的端部；以及轴承，所述轴承位于所述机壳与所述轮之间，所述多个行星辊中的每一个都通过与所述太阳辊以及所述内环这两者接触且从所述太阳辊接收动力来一边自转一边以所述旋转轴线为中心公转，所述轴承为交叉滚子轴承。

优选所述轮具有：圆筒状的外筒部，所述外筒部位于比所述机壳靠径向外侧的位置；以及中央部，所述中央部位于比所述机壳靠径向内侧的位置，并具有圆筒状的外周面，所述交叉滚子轴承位于所述中央部的外周面与所述机壳之间。

优选所述交叉滚子轴承的外圈被直接或者隔着其他部件夹持于所述机壳与所述内环之间。

优选所述轮内减速装置还具有加压机构，所述加压机构向所述外圈侧对所述内环施加压力。

优选所述外筒部的外周面或者安装于所述外筒部的轮胎的外周面为接地面。

优选所述轮具有两个轮部件，所述交叉滚子轴承的内圈在轴向被所述两个轮部件夹持。

优选所述轮为包括所述外筒部和所述中央部的单一部件。

优选所述轮在所述中央部的与所述行星辊相反侧的面具有凹部。

优选所述多个行星架销位于所述交叉滚子轴承的径向内侧，所述交叉滚子轴承的一部分与所述多个行星架销中的每一个的一部分在径向上重叠。

优选所述交叉滚子轴承的径向外侧的端缘位于比所述行星辊的径向外侧的端缘靠径向内侧的位置。

优选所述行星辊具有：大径面，所述大径面与所述太阳辊的外周面接触；以及小径面，所述小径面比所述大径面靠近所述行星架销，且所述小径面与所述内环接触。

优选有一种轮单元，具有轮内减速装置；以及马达，所述马达使所述太阳辊旋转。

根据本申请的例示性的一实施方式，能够通过使太阳辊与多个行星辊相互接触并旋转来传递动力。因此，不易产生由背隙引起振动的问题。并且，因为使用了交叉滚子轴承，因此既能够抑制轴承的数量又能够保证部件间的刚性。因此，不仅能够在轴向和径向这两个方向上使轮内减速机小型化，还能够抑制振动的问题。

通过以下参照附图对本实用新型的优选实施方式的详细说明，可以更清楚地理解本实用新型的上述以及其他特征、要素、步骤、特点和优点。

附图说明

图1是本实用新型的一实施方式所涉及的轮单元的纵剖视图。

图2是从图1中的A-A位置观察到的太阳辊、多个行星辊、内环和机壳的图。

图3是轮内减速装置的局部剖视图。

图4是本实用新型的其他实施方式所涉及的轮单元的纵剖视图。

图5是本实用新型的其他实施方式所涉及的轮内减速装置的局部剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本实用新型的例示性的一实施方式进行说明。另外，在本申请中，分别将与太阳辊的旋转轴线平行的方向称为“轴向”，将与太阳辊的旋转轴线正交的方向称为“径向”，将沿着以太阳辊的旋转轴线为中心的圆弧的方向称为“周向”。但是，上述的“平行的方向”也包括大致平行的方向。并且，上述的“正交的方向”也包括大致正交的方向。并且，以下为了说明的方便，分别将图1中的右侧称为“输入侧”，将图1中的左侧称为“输出侧”。

图1是本实用新型的一实施方式所涉及的包括轮内减速装置300的轮单元1的纵剖视图。该轮单元1是将从马达100取得的为第一转速的旋转运动转变为比第一转速低的第二转速的旋转运动，并使轮70旋转的单元。轮单元1例如被组装于轮椅、无人搬运车、体感车、电动步行助力车、椅子型电动车等的车轮而被使用。但是，本实用新型的轮内减速装置以及轮单元也可以被使用于其他的用途。

如图1所示，本实施方式的轮单元1具有马达100、安装板200和轮内减速装置300。

马达100是作为轮单元1的动力源的电动机。如图1所示，马达100具有马达外壳101和轴102。在马达外壳101的内部设置有：具有多个线圈的定子；以及具有磁铁的转子。轴102沿着旋转轴线9配置，轴102的输出侧的端部从马达外壳101突出。对线圈通电时，通过在定子与转子之间产生的磁力，来使转子和轴102以旋转轴线9为中心旋转。

安装板200是用于将轮内减速装置300安装于马达100的板状的部件。安装板200相对于旋转轴线9大致垂直地配置。安装板200在其径向内侧的端部附近固定于马达外壳101。在图1的例子中，安装板200被螺纹固定于马达外壳101的输出侧的面。但是，安装板200固定于马达外壳101的固定方法也可以是螺纹固定以外的方法。并且，安装板200在其径向外侧的端部附近固定于后述的机壳50。由此，马达外壳101与机壳50同轴配置。

轮内减速装置300是将轴102的旋转运动减速并传递至轮70的装置。使用牵引型的行星减速机构作为该轮内减速装置300，所谓牵引型行星减速机构是指：通过使太阳辊10的表面与多个行星辊20的表面相互接触并旋转来传递动力的行星减速机构。如图1所示，本实施方式的轮内减速装置300具有一个太阳辊10、多个行星辊20、内环30、加压机构40、机壳50、多个行星架销60、轮70以及交叉滚子轴承80。

图2是从图1中的A-A位置观察到的太阳辊10、多个行星辊20、内环30以及机壳50的图。图3是包括内环30、加压机构40、机壳50以及交叉滚子轴承80的轮内减速装置300的局部剖视图。以下，参照图1～图3对轮内减速装置300的细节进行说明。

太阳辊10是与旋转轴线9同轴配置的圆筒状的部件。马达100的轴102被压入太阳辊10的中央的圆孔。由此，太阳辊10被固定于轴102的外周面。在使马达100驱动时，太阳辊10也与轴102一同以旋转轴线9为中心以第一转速旋转。

多个行星辊20是配置在太阳辊10的周围的圆板状的部件。如图2所示，在本实施方式中，在太阳辊10的周围等间隔地配置有三个行星辊20。但是，轮内减速装置300所具有的行星辊20的数量也可以是两个，还可以是四个以上。各行星辊20在其中央具有销孔21。在该销孔21中***后述的行星架销60。各行星辊20被该行星架销60支承为能够自由旋转。

如图1和图3所示，本实施方式的行星辊20具有：包围销孔21的圆环状的厚壁部22；以及进一步包围厚壁部22的外侧的圆环状的薄壁部23。薄壁部23的轴向厚度比厚壁部22的轴向厚度薄。薄壁部23的外周面为与太阳辊10的外周面接触的大径面24。并且，在厚壁部22与薄壁部23的交界处设置有小径面25,小径面25为与后述的内环30接触的一对台阶面。各小径面25以随着沿轴向离开薄壁部23而直径缩小的方式倾斜。

像这样，本实施方式的行星辊20的同太阳辊10接触的面与行星辊20的同内环30接触的面不同。而且，同内环30接触的面比同太阳辊10接触的面靠近行星架销60。像这样，能够减慢行星辊20的沿着内环30的公转速度。其结果是，与太阳辊和内环同行星辊的同一面接触的情况相比，能够提高轮内减速装置300的减速比。

内环30具有：配置在薄壁部23的输入侧的第一环部件31；以及配置在薄壁部23的输出侧的第二环部件32。第一环部件31和第二环部件32分别是以旋转轴线9为中心的圆环状的部件。如图3所示，在第一环部件31的内周部设置有圆环状的第一加压面311。第一加压面311与行星辊20的输入侧的小径面25对置并以向该小径面25突出的方式弯曲。并且，在第二环部件32的内周部设置有圆环状的第二加压面321。第二加压面321与行星辊20的输出侧的小径面25对置并以向该小径面25突出的方式弯曲。各行星辊20的一对小径面25分别与第一加压面311和第二加压面321接触。

加压机构40是向输出侧对内环30加压的机构。本实施方式的加压机构40具有多个螺旋弹簧41。多个螺旋弹簧41在周向上等间隔地配置在第一环部件31与安装板200之间。各螺旋弹簧41在轴向上被压缩得比自然长度短。因此，通过螺旋弹簧41的弹力来向输出侧对第一环部件31加压。

在向输出侧对第一环部件31加压时，行星辊20被夹持在第一环部件31的第一加压面311与第二环部件32的第二加压面321之间。而且，在第一加压面311按押行星辊20的输入侧的小径面25的同时，第二加压面321按压行星辊20的输出侧的小径面25。由此，向径向内侧对行星辊20加压。其结果是，行星辊20与太阳辊10被保持为相互接触的状态。

另外，加压机构40也可以使用板状弹簧等其他弹性部件来代替螺旋弹簧41。

像这样，多个行星辊20中的每一个行星辊20都始终与太阳辊10和内环30这两者接触。因此，在太阳辊10旋转时，多个行星辊20借助于与太阳辊10之间的摩擦而接收来自太阳辊10的动力从而自转。并且，多个行星辊20借助于与内环30之间的摩擦而沿着内环30绕旋转轴线9公转。这时，行星辊20的公转的转速为比第一转速低的第二转速。

机壳50是包围多个行星辊20、内环30和后述的交叉滚子轴承80的周围的大致圆筒状部件。本实施方式的机壳50具有：大径部51；以及位于比大径部51靠输出侧的位置且直径比大径部51的直径小的小径部52。大径部51位于多个行星辊20和内环30的径向外侧。小径部52位于后述的交叉滚子轴承80的径向外侧。机壳50在大径部51的输入侧的端部固定于安装板200。

多个行星架销60分别将多个行星辊20支承为能够旋转。各行星架销60是圆柱状的部件且与旋转轴线9平行配置。各行星架销60的输入侧的端部被***行星辊20的销孔21。并且，各行星架销60的输出侧的端部通过压入等固定于后述的第一轮部件71。

轮70具有第一轮部件71和第二轮部件72。第一轮部件71是构成轮70的中央部并在轴向观察时呈圆形的部件。第一轮部件71位于比太阳辊10和多个行星辊20靠输出侧并且比机壳50靠径向内侧的位置。多个行星架销60分别固定于第一轮部件71的输入侧的面。并且，在第一轮部件71的输出侧的面设置有圆形的凹部711。由此，与不具有凹部711的情况相比，能够使本实施方式的轮70轻量化。

第二轮部件72是位于第一轮部件71的径向外侧的环状的部件。第二轮部件72具有环状板部721和外筒部722。环状板部721在第一轮部件71的周围呈环状扩展。环状板部721的径向内侧的端缘例如通过螺栓固定等固定于第一轮部件71。外筒部722从环状板部721的径向外侧的端部向输入侧呈圆筒状延伸。外筒部722位于比机壳50靠径向外侧的位置。

在使用轮单元1时，例如在外筒部722的外周面安装橡胶制的轮胎。在这种情况下，安装于轮70的该轮胎的外周面为接地面。但是，也可以省略轮胎，而使外筒部722的外周面直接与地面接触。并且，也可以将轮70作为在车轮的中央连接多个轮辐的轮毂使用。

在多个行星辊20以减速后的第二转速公转时，多个行星架销60也与之相伴地以旋转轴线9为中心以第二转速旋转。并且，在多个行星架销60以第二转速旋转时，固定于行星架销60的轮70也以旋转轴线9为中心以第二转速旋转。由此，车轮被驱动。

交叉滚子轴承80是介于机壳50与轮70之间的轴承。在本实施方式中，交叉滚子轴承80配置在机壳50的小径部52的内周面与第一轮部件71的圆筒状的外周面之间。如图3所示，交叉滚子轴承80在内圈81与外圈82之间具有多个圆柱滚子83。将多个圆柱滚子83交替改变朝向地配置在设置于内圈81的环状V形槽与设置于外圈82的环状V形槽之间。由此，能够在内圈81与外圈82之间保证较高的刚性。

并且，交叉滚子轴承80无需像球轴承那样成对使用，也能够在轴向和径向保证所需的刚性。即，通过使用交叉滚子轴承34，能够减少轮内减速装置300内的轴承的数量。其结果是，能够在轴向和径向这两个方向上使轮内减速装置300小型化，并能够使轮内减速装置300轻量化。

特别是，在本实施方式中，交叉滚子轴承80没有配置在轮70的外筒部722与机壳50之间，而配置在作为轮70的中央部的第一轮部件71与机壳50之间。像这样，能够使交叉滚子轴承80小型化。因此，能够减小交叉滚子轴承80自身的重量。并且，因为在轮70的外筒部722与机壳50之间不存在轴承，因此能够进一步地减小轮70的外径。

并且，在本实施方式中，交叉滚子轴承80的径向外侧的端缘位于比行星辊20的径向外侧的端缘靠径向内侧的位置。像这样，能够进一步地使交叉滚子轴承80小型化。因此，能够进一步地减小交叉滚子轴承80自身的重量。其结果是，能够进一步地使轮内减速装置300轻量化。

并且，在本实施方式中，多个行星架销60位于交叉滚子轴承80的径向内侧。而且，交叉滚子轴承80的一部分与被埋入第一轮部件71的行星架销60的一部分在径向上重叠。像这样，同将交叉滚子轴承80与行星架销60配置在轴向位置不同的位置的情况相比，能够抑制交叉滚子轴承80与行星架销60这个整体的轴向尺寸。因此，能够进一步地在轴向上使轮内减速装置300薄型化。

如图3所示，在本实施方式中，交叉滚子轴承80的内圈81在轴向上被夹持于第一轮部件71与第二轮部件72之间。即，利用第一轮部件71和第二轮部件72在轴向上固定内圈81。像这样，能够减少用于固定内圈81的零件个数。其结果是，能够进一步地使轮内减速装置300小型化。并且，能够在固定第一轮部件71和第二轮部件72的同时进行内圈81的轴向的定位。

另外，也可以在内圈81与第一轮部件71之间或者在内圈81与第二轮部件72之间***有其他的部件。

并且，如图3所示，在本实施方式中，在内环30的第二环部件32与交叉滚子轴承80的外圈82之间设置有为环状部件的环基部84。而且，交叉滚子轴承80的外圈82在轴向上被夹持于机壳50与环基部84之间。在加压机构40对第一环部件31加压时，隔着第一环部件31、行星辊20、第二环部件32和环基部84对外圈82施加朝向输出侧的压力。由此，外圈82被按压于机壳50而在轴向上被固定。

像这样，在本实施方式中，加压机构40起到如下两种作用：使行星辊20与太阳辊10接触的作用；以及在轴向上固定交叉滚子轴承80的外圈82的作用。像这样，能够减少加压机构的数量。其结果是，能够进一步地使轮内减速装置300小型化。另外，也可以使其他部件位于环基部84与外圈82之间。并且，也可以省略环基部84，而使第二环部件32的输出侧的面直接与交叉滚子轴承80的外圈82接触。

并且，如上所述，在该轮内减速装置300中，通过使太阳辊10的表面与多个行星辊20的表面相互接触并旋转来传递动力。因此，与通过齿轮之间的啮合来传递动力的情况相比，不易发生由啮合部的机械间隙(背隙)引起的振动问题。并且，在该轮内减速装置300中，通过使用高刚性的交叉滚子轴承80，能够抑制机壳50与轮70之间的晃动。即，在采用本实施方式的结构时，能够实现振动极少的轮内减速装置300。

特别是近些年致力于进行体感车、电动步行助力车和椅子型电动车等新型二轮车的开发。在这些二轮车中，寻求只通过两个轮子来控制平衡而静止。若轮单元存在细微的振动，则会在静止时使利用者感到不安。因此，若在这些二轮车中安装本实施方式的轮单元1，则认为可以大幅减少二轮车在静止时的振动。本实用新型的轮内减速装置以及轮单元特别适合这样的用途。

以上，对本实用新型的例示性的实施方式进行了说明，但本实用新型不限于上述的实施方式。

图4是一变形例所涉及的包括轮内减速装置300A的轮单元1A的纵剖视图。在图4的例子中，轮70A由一个部件形成。即，轮70A的从中央部71A到外筒部722A为单一部件。像这样，能够减少轮70A的零件个数。并且，也更容易实现轮70A的小型化。

图5是其他变形例所涉及的轮内减速装置300B的局部剖视图。在图5的例子中，在交叉滚子轴承80B的外圈82B与环基部84B之间设置有弹簧等弹性体85B。弹性体85B以相对于自然长度在轴向上被压缩的状态***外圈82B与环基部84B之间。像这样，能够进一步稳定地将交叉滚子轴承80B的外圈82B按压于机壳50B。因此，能够进一步可靠地固定外圈82B的轴向位置。

并且，在上述实施方式中，行星辊20以不同的面与太阳辊10和内环30接触。但是，本实用新型的轮内减速装置也可以是如下结构：行星辊以同一个面与太阳辊和内环接触。

例如可以使用高强度的金属作为构成轮内减速装置的各部件的材料。但是，各部件的材料只要在使用时能够承受负荷即可，也不必限定为金属。

并且，轮内减速装置以及轮单元的细节部分的形状也可以与本申请的各图所示的形状不同。并且，在不发生矛盾的范围内，也可以适当地组合上述实施方式和变形例中出现的各要素。

Claims (12)

1.一种轮内减速装置，具有：

太阳辊，所述太阳辊以旋转轴线为中心旋转；

多个行星辊，所述多个行星辊配置在所述太阳辊的周围；

圆环状的内环，所述内环与所述多个行星辊接触；

机壳，所述机壳包围所述内环；

多个行星架销，所述多个行星架销将所述多个行星辊中的每一个支承为能够旋转；

轮，所述轮固定于所述多个行星架销的端部；以及

轴承，所述轴承位于所述机壳与所述轮之间，

所述轮内减速装置的特征在于，

所述多个行星辊中的每一个都通过与所述太阳辊以及所述内环这两者接触且从所述太阳辊接收动力来一边自转一边以所述旋转轴线为中心公转，

所述轴承为交叉滚子轴承。

2.根据权利要求1所述的轮内减速装置，其特征在于，

所述轮具有：

圆筒状的外筒部，所述外筒部位于比所述机壳靠径向外侧的位置；以及

中央部，所述中央部位于比所述机壳靠径向内侧的位置，并具有圆筒状的外周面，

所述交叉滚子轴承位于所述中央部的外周面与所述机壳之间。

3.根据权利要求2所述的轮内减速装置，其特征在于，

所述交叉滚子轴承的外圈被直接或者隔着其他部件夹持于所述机壳与所述内环之间。

4.根据权利要求3所述的轮内减速装置，其特征在于，

所述轮内减速装置还具有加压机构，所述加压机构向所述外圈侧对所述内环施加压力。

5.根据权利要求2至4中的任一项所述的轮内减速装置，其特征在于，

所述外筒部的外周面或者安装于所述外筒部的轮胎的外周面为接地面。

6.根据权利要求2至4中的任一项所述的轮内减速装置，其特征在于，

所述轮具有两个轮部件，

所述交叉滚子轴承的内圈在轴向被所述两个轮部件夹持。

7.根据权利要求2至4中的任一项所述的轮内减速装置，其特征在于，

所述轮为包括所述外筒部和所述中央部的单一部件。

8.根据权利要求2至4中的任一项所述的轮内减速装置，其特征在于，

所述轮在所述中央部的与所述行星辊相反侧的面具有凹部。

9.根据权利要求1至4中的任一项所述的轮内减速装置，其特征在于，

所述多个行星架销位于所述交叉滚子轴承的径向内侧，

所述交叉滚子轴承的一部分与所述多个行星架销中的每一个的一部分在径向上重叠。

10.根据权利要求1至4中的任一项所述的轮内减速装置，其特征在于，

所述交叉滚子轴承的径向外侧的端缘位于比所述行星辊的径向外侧的端缘靠径向内侧的位置。

11.根据权利要求1至4中的任一项所述的轮内减速装置，其特征在于，

所述行星辊具有：

大径面，所述大径面与所述太阳辊的外周面接触；以及

小径面，所述小径面比所述大径面靠近所述行星架销，且所述小径面与所述内环接触。

12.一种轮单元，其特征在于，具有：

权利要求1至11中的任一项所述的轮内减速装置；以及

马达，所述马达使所述太阳辊旋转。