JP2006258289A - In-wheel motor drive unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動モータの出力軸と車輪のハブとを減速機を介して同軸上に連結したインホイールモータ駆動装置に関する。 The present invention relates to an in-wheel motor drive device in which an output shaft of an electric motor and a wheel hub are coaxially connected via a reduction gear.
従来のインホイールモータ駆動装置は、例えば、特開2005−7914号公報(特許文献1)に記載されている。同公報に記載されているインホイールモータ駆動装置は、駆動力を発生させるモータと、タイヤを接続するホイールハブと、モータおよびホイールハブの間に、モータの回転を減速してタイヤに伝達する減速機とを備える。この減速機は、歯数の異なる複数の歯車を組み合わせてなる平行軸歯車機構を採用している。 A conventional in-wheel motor drive device is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-7914 (Patent Document 1). The in-wheel motor drive device described in the publication includes a motor that generates a driving force, a wheel hub that connects a tire, and a deceleration that decelerates the rotation of the motor and transmits it to the tire between the motor and the wheel hub. Equipped with a machine. This reduction gear employs a parallel shaft gear mechanism formed by combining a plurality of gears having different numbers of teeth.
このような電動モータの出力軸と車輪のハブとを減速機を介して連結したインホイールモータ駆動装置は、プロペラシャフトやデファレンシャル等の大がかりな動力伝達機構が不要となるので、車両の軽量化やコンパクト化等の面から注目されている。しかしながら、車両のばね下に取り付けられるインホイールモータ駆動装置は、ばね下重量の増加によって乗り心地が悪くなる難点があり、未だ実用化には至っていない。 Such an in-wheel motor drive device in which the output shaft of the electric motor and the wheel hub are connected via a speed reducer eliminates the need for a large-scale power transmission mechanism such as a propeller shaft and a differential, thereby reducing the weight of the vehicle. It is attracting attention in terms of compactness. However, the in-wheel motor drive device attached to the unsprung portion of the vehicle has a drawback that the ride comfort becomes worse due to the increase of the unsprung weight, and has not yet been put into practical use.
電動モータの出力トルクとモータ容積(重量)はほぼ比例関係にあり、小さなモータ容積で車両の車輪を駆動するのに足る大きな出力を得るためには、高速回転化が避けられず、電動モータの出力軸とハブとの間に減速機を組み込む必要がある。このため、組み込む減速機の重量が大きくなっては意味がないので、インホイールモータ駆動装置では、コンパクトで大きな減速比の得られる減速機構と当該減速機構のコンパクトな配置構造が求められている。 The output torque of the electric motor and the motor volume (weight) are almost proportional, and in order to obtain a large output sufficient to drive the wheels of the vehicle with a small motor volume, high-speed rotation is inevitable. It is necessary to incorporate a reduction gear between the output shaft and the hub. For this reason, since the weight of the speed reducer to be incorporated is meaningless, the in-wheel motor drive device is required to have a compact speed reduction mechanism capable of obtaining a large speed reduction ratio and a compact arrangement structure of the speed reduction mechanism.
また、電気自動車用減速装置として、電動モータの出力軸と車輪のハブとの間に減速機として遊星歯車減速機を組み込んだものがある(例えば、特許文献2参照)。特許文献2に記載されたものは、電動モータと減速機がばね下に取り付けられるインホイールモータ駆動装置ではないが、遊星歯車減速機を2段に設け、2段目の遊星歯車減速機からの出力をドライブシャフトを介してばね下の左右の車輪に分配している。
上記の各公報に記載された減速機に採用されている平行軸歯車機構や遊星歯車機構の減速比は、歯車の強度等の観点から前者が1/2〜1/3、後者が1/3〜1/6程度に設定されるのが一般的である。これは、インホイールモータ駆動装置に搭載する減速機の減速比としては不十分であり、十分な減速比を得るためには、減速機を多段構成とする必要がある。これは、減速機の重量およびサイズの増大を招き、コンパクト化が必要なインホイールモータ駆動装置には不適切である。 The reduction ratios of the parallel shaft gear mechanism and the planetary gear mechanism employed in the reduction gears described in the above publications are 1/2 to 1/3 for the former and 1/3 for the latter from the viewpoint of gear strength and the like. Generally, it is set to about 1 /. This is insufficient as a reduction ratio of a reduction gear mounted on the in-wheel motor drive device, and the reduction gear needs to have a multistage configuration in order to obtain a sufficient reduction ratio. This leads to an increase in the weight and size of the speed reducer, and is inappropriate for an in-wheel motor drive device that needs to be made compact.
また、特許文献2に記載された遊星歯車減速機は平行軸歯車と比較すると大きな減速比を得ることができるが、遊星歯車減速機はサンギヤ、リングギヤ、ピニオンギヤおよびピニオンギヤのキャリヤとで構成されるので、部品点数が多くコンパクト化が難しい問題がある。
Further, the planetary gear reducer described in
そこで、本発明の課題は、コンパクトで大きな減速比が得られる減速機構と当該減速機構のコンパクトな配置構造を有するインホイールモータ駆動装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an in-wheel motor drive device having a compact reduction mechanism that can obtain a large reduction ratio and a compact arrangement structure of the reduction mechanism.
上記の課題を解決するために、本発明に係るインホイールモータ駆動装置は、電動モータと車両の車輪軸受との間に減速機構を介在したインホイールモータ駆動装置であって、電動モータの出力部にサイクロイド減速機構の偏心部を形成し、偏心部に曲線板を装着し、曲線板の偏心運動を車輪軸受へ回転運動として伝達する構成とした。 In order to solve the above-described problems, an in-wheel motor drive device according to the present invention is an in-wheel motor drive device in which a reduction mechanism is interposed between an electric motor and a wheel bearing of a vehicle, and an output portion of the electric motor. The eccentric part of the cycloid reduction mechanism is formed on the curved part, and a curved plate is attached to the eccentric part, and the eccentric movement of the curved plate is transmitted to the wheel bearing as a rotational movement.
すなわち、減速機を、電動モータの出力軸の偏心部に装着した曲線板の偏心運動を回転運動としてハブに伝達するサイクロ減速機とすることにより、コンパクトで大きな減速比が得られる減速機構と当該減速機構のコンパクトな配置構造を有するインホイールモータ駆動装置を提供できるようにした。 That is, the speed reducer is a cyclo speed reducer that transmits the eccentric motion of the curved plate attached to the eccentric portion of the output shaft of the electric motor to the hub as a rotational motion, and the speed reduction mechanism capable of obtaining a compact and large reduction ratio and An in-wheel motor drive device having a compact arrangement structure of the speed reduction mechanism can be provided.
前記サイクロ減速機は、外形がなだらかな波状のトロコイド系曲線で形成された曲線板の偏心運動を、その外周に同心円上に固定した複数の外ピンで案内するとともに、回転運動を伝達される出力部材に同心円上に取り付けた複数の内ピンを、曲線板の内部に同心円上に設けた複数の貫通孔に嵌挿係合して、この内ピンと貫通孔の係合によって曲線板の偏心運動を出力部材に回転運動として伝達するものであり、部品点数が少なくコンパクトに設計でき、1段で1/10以上の大きな減速比を得ることができる。 The cyclo reducer guides the eccentric motion of a curved plate formed of a wavy trochoidal curve with a gentle outer shape with a plurality of outer pins fixed concentrically on the outer periphery thereof, and outputs the rotational motion transmitted A plurality of inner pins attached concentrically to the member are fitted into and engaged with a plurality of through holes provided concentrically inside the curved plate, and the eccentric movement of the curved plate is caused by the engagement of the inner pins and the through holes. It is transmitted to the output member as a rotational motion, can be designed compactly with a small number of parts, and a large reduction ratio of 1/10 or more can be obtained in one stage.
前記曲線板を複数枚装着し、これらの複数枚の曲線板を、互いに偏心運動を打ち消す位相で装着することにより、曲線板の偏心運動に伴う振動を抑制することができる。 By mounting a plurality of the curved plates and mounting the plurality of curved plates at a phase that cancels the eccentric motion, vibrations associated with the eccentric motion of the curved plates can be suppressed.
前記電動モータの出力軸に、前記曲線板の偏心運動を打ち消す位相でカウンタウェイトを装着することにより、曲線板の偏心運動に伴う重心まわりの振動を抑制することができる。 By mounting a counterweight on the output shaft of the electric motor at a phase that cancels the eccentric motion of the curved plate, vibration around the center of gravity due to the eccentric motion of the curved plate can be suppressed.
前記サイクロ減速機の曲線板の外周を案内する複数の外ピンと、前記曲線板の内部に設けた複数の貫通孔に嵌挿係合される複数の内ピンとに軸受を嵌着し、これらの軸受の外輪を、それぞれ前記曲線板の外周と前記各貫通孔の内周とに転接させることにより、外ピンと曲線板の外周との接触抵抗、および内ピンと貫通孔の内周との接触抵抗を低減し、曲線板の偏心運動を回転運動としてスムーズにハブに伝達することができる。 The bearings are fitted to a plurality of outer pins that guide the outer periphery of the curved plate of the cyclo reducer and a plurality of inner pins that are fitted and engaged with a plurality of through holes provided in the curved plate. Of the outer ring and the inner periphery of each of the through-holes, respectively, so that the contact resistance between the outer pin and the outer periphery of the curved plate and the contact resistance between the inner pin and the inner periphery of the through-hole are reduced. The eccentric motion of the curved plate can be smoothly transmitted to the hub as a rotational motion.
上述したインホイールモータ駆動装置は、電気自動車に好適である。 The above-described in-wheel motor drive device is suitable for an electric vehicle.
この発明に係るインホイールモータ駆動装置は、電動モータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、電動モータ側回転部材の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部と、車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブとを備え、電動モータ側回転部材は偏心部を有する。そして、減速部は、偏心部に回転自在に保持されて、電動モータ側回転部材の回転に伴ってその回転軸心を中心とする公転運動を行う公転部材と、公転部材の外周部に係合して公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、公転部材の自転運動を、電動モータ側回転部材の回転軸心を中心とする回転運動に変換して車輪側回転部材に伝達する運動変換機構とを含む。また、具体的には、公転部材はその外周部に複数の波形を有し、外周係合部材は、公転部材の公転軌道上に配置された複数の外ピンを有するのが好ましい。 An in-wheel motor drive device according to the present invention includes a motor unit that rotationally drives an electric motor side rotation member, a speed reduction unit that decelerates the rotation of the electric motor side rotation member and transmits the rotation to the wheel side rotation member, and a wheel side rotation member A wheel hub fixedly connected to the electric motor, and the electric motor side rotating member has an eccentric portion. The speed reduction portion is rotatably held by the eccentric portion, and engages with a revolution member that performs a revolving motion around the rotation axis as the electric motor side rotation member rotates, and an outer peripheral portion of the revolution member. The outer peripheral engagement member that causes the rotation of the revolving member and the rotation of the revolving member that is converted into a rotation about the rotation axis of the electric motor side rotation member and transmitted to the wheel side rotation member Conversion mechanism. Specifically, it is preferable that the revolution member has a plurality of corrugations on its outer peripheral portion, and the outer periphery engagement member has a plurality of outer pins arranged on the revolution track of the revolution member.
上記構成を有する減速部は、コンパクトで高減速比が得られるので、モータ部を小型、軽量化することができる。その結果、軽量で、駆動輪に十分なトルクを供給することができるインホイールモータ駆動装置を得ることができる。 Since the speed reduction part which has the said structure is compact and a high reduction ratio is obtained, a motor part can be reduced in size and weight. As a result, it is possible to obtain an in-wheel motor drive device that is lightweight and can supply sufficient torque to the drive wheels.
好ましくは、外ピンは公転部材の外周部に当接する転がり軸受を含む。これにより、公転部材と外ピンとの接触抵抗を低減することができるので、減速部での伝達効率が向上する。 Preferably, the outer pin includes a rolling bearing that abuts on the outer peripheral portion of the revolution member. Thereby, since the contact resistance of a revolution member and an outer pin can be reduced, the transmission efficiency in a deceleration part improves.
好ましくは、電動モータ側回転部材の偏心部は、偏心運動による遠心力を互いに打消し合う位相で配置された第1偏心部と、第2偏心部とを含み、公転部材は、第1偏心部に回転自在に保持された第1公転部材と、第1公転部材と同じ外周形状を有して第2偏心部に回転自在に保持された第2公転部材とを含む。 Preferably, the eccentric part of the electric motor side rotating member includes a first eccentric part and a second eccentric part arranged in a phase where the centrifugal forces due to the eccentric motion cancel each other, and the revolution member is the first eccentric part. And a second revolving member having the same outer peripheral shape as that of the first revolving member and rotatably held by the second eccentric portion.
偏心部は、回転時に偏った遠心力を発生させる。そこで、例えば、第1偏心部と第2偏心部とを180°位相を変えて配置することにより、第1公転部材と第2公転部材とが互いの遠心力を打ち消しあうので、インホイールモータ駆動装置の振動を抑制することができる。 The eccentric part generates an eccentric centrifugal force during rotation. Therefore, for example, by arranging the first eccentric part and the second eccentric part with a phase difference of 180 °, the first revolving member and the second revolving member cancel each other's centrifugal force. The vibration of the apparatus can be suppressed.
好ましくは、公転部材の偏心運動による慣性モーメントを打消す位相で電動モータ側回転部材に装着したカウンタウェイトをさらに備える。偏心部は、偏った遠心力と共に慣性モーメントを発生させる。そこで、公転部材の慣性モーメントを打ち消す位相でカウンタウェイトを配置することにより、インホイールモータ駆動装置の振動を抑制することができる。 Preferably, a counterweight attached to the electric motor side rotating member at a phase that cancels out the moment of inertia due to the eccentric motion of the revolving member is further provided. The eccentric portion generates a moment of inertia together with the eccentric centrifugal force. Therefore, the vibration of the in-wheel motor drive device can be suppressed by arranging the counterweight at a phase that cancels the moment of inertia of the revolving member.
運動変換機構は、例えば、公転部材と車輪側回転部材のうちの一方に設けられた内ピンと、公転部材と車輪側回転部材のうちの他方に形成され、うちピンの外径より所定部だけ径が大きい内ピンを受入れる穴とを有する。例えば、穴は公転部材に設けられ、内ピンは車輪側回転部材に保持されている。上記構成の運動変換機構とすることにより、公転部材の自転運動を車輪側回転部材に伝達することができる。 The motion conversion mechanism is formed, for example, on an inner pin provided on one of the revolving member and the wheel side rotating member and on the other of the revolving member and the wheel side rotating member, of which the diameter is a predetermined portion from the outer diameter of the pin. Has a hole for receiving a large inner pin. For example, the hole is provided in the revolving member, and the inner pin is held by the wheel side rotating member. By setting it as the motion conversion mechanism of the said structure, the rotation motion of a revolution member can be transmitted to a wheel side rotation member.
好ましくは、穴は公転部材の自転軸心を中心とする円周軌道上に複数個設けられ、内ピンは、車輪側回転部材の回転軸心を中心とする円周軌道上に複数個設けられている。この減速部は、作動原理の観点からは1個の穴と1個の内ピンとで構成することが可能である。しかし、穴の壁面と内ピンとは、接触状態と非接触状態とを繰り返しながら回転するので、複数の穴と複数の内ピンとを設けることにより、モータ部の駆動力を車輪側回転部材に円滑に伝達することが可能となる。 Preferably, a plurality of holes are provided on a circumferential track centering on the rotation axis of the revolution member, and a plurality of inner pins are provided on a circumferential track centering on the rotation axis of the wheel side rotation member. ing. This speed reduction part can be composed of one hole and one inner pin from the viewpoint of the operating principle. However, the wall surface of the hole and the inner pin rotate while repeating a contact state and a non-contact state, so that by providing a plurality of holes and a plurality of inner pins, the driving force of the motor unit is smoothly applied to the wheel side rotating member. It is possible to communicate.
好ましくは、内ピンは穴の壁面に当接する転がり軸受を含む。これにより、回転時の公転部材と内ピンとの接触抵抗を低減することができるので、減速部の伝達効率を向上することができる。 Preferably, the inner pin includes a rolling bearing that contacts the wall surface of the hole. Thereby, since the contact resistance of the revolution member and inner pin at the time of rotation can be reduced, the transmission efficiency of a deceleration part can be improved.
好ましくは、上記構成のインホイールモータ駆動装置は、車輪ハブの外周には軸方向に間隔を空けて複列の内輪軌道面が形成され、車輪ハブの径方向外側に車輪ハブと同軸に配置され、複列の内輪軌道面に各々対向するよう複列の外輪軌道面が形成された外方部材と、内輪軌道面と外輪軌道面との間に転動可能に収容された転動体とを備える車輪ハブ軸受を有する。これにより、車輪ハブをインホイールモータ駆動装置に対して回転自在に支持することができる。 Preferably, in the in-wheel motor drive device having the above-described configuration, double-row inner ring raceway surfaces are formed on the outer periphery of the wheel hub at intervals in the axial direction, and are arranged coaxially with the wheel hub on the outer side in the radial direction of the wheel hub. An outer member having a double-row outer ring raceway surface formed to face the double-row inner ring raceway surface, and a rolling element housed in a rollable manner between the inner ring raceway surface and the outer ring raceway surface. Has a wheel hub bearing. Thereby, a wheel hub can be rotatably supported with respect to an in-wheel motor drive device.
本発明のインホイールモータ駆動装置は、電動モータの出力軸と車両の車輪のハブとを連結する減速機を、電動モータの出力軸の偏心部に装着した曲線板の偏心運動を回転運動としてハブに伝達するサイクロ減速機としたので、コンパクトで大きな減速比が得られるものとすることができる。 The in-wheel motor drive device according to the present invention has a reduction gear for connecting an output shaft of an electric motor and a hub of a vehicle wheel as a hub by using an eccentric motion of a curved plate mounted on an eccentric portion of the output shaft of the electric motor as a rotational motion. Therefore, it is possible to obtain a compact and large reduction ratio.
前記曲線板を複数枚装着し、これらの複数枚の曲線板を、互いに偏心運動を打ち消す位相で装着することにより、曲線板の偏心運動に伴う振動を抑制することができる。 By mounting a plurality of the curved plates and mounting the plurality of curved plates at a phase that cancels the eccentric motion, vibrations associated with the eccentric motion of the curved plates can be suppressed.
前記電動モータの出力軸に、曲線板の偏心運動を打ち消す位相でカウンタウェイトを装着することにより、曲線板の偏心運動に伴う重心まわりの振動を抑制することができる。 By attaching a counterweight to the output shaft of the electric motor at a phase that cancels the eccentric motion of the curved plate, vibration around the center of gravity due to the eccentric motion of the curved plate can be suppressed.
前記サイクロ減速機の曲線板の外周を案内する複数の外ピンと、曲線板の内部に設けた複数の貫通孔に嵌挿係合される複数の内ピンとに軸受を嵌着し、これらの軸受の外輪を、それぞれ曲線板の外周と各貫通孔の内周とに転接させることにより、外ピンと曲線板の外周との接触抵抗、および内ピンと貫通孔の内周との接触抵抗を低減し、曲線板の偏心運動を回転運動としてスムーズにハブに伝達することができる。 The bearings are fitted into a plurality of outer pins that guide the outer periphery of the curved plate of the cyclo reducer and a plurality of inner pins that are fitted and engaged with a plurality of through holes provided inside the curved plate. By rolling the outer ring to the outer periphery of each curved plate and the inner periphery of each through hole, the contact resistance between the outer pin and the outer periphery of the curved plate, and the contact resistance between the inner pin and the inner periphery of the through hole are reduced. The eccentric motion of the curved plate can be smoothly transmitted to the hub as a rotational motion.
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。このインホイールモータ駆動装置は電気自動車用のものであり、図1(a)に示すように、電動モータ1の回転軸2が、サイクロ減速機11を介して車輪のハブ21と同軸上に連結されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. This in-wheel motor drive device is for an electric vehicle. As shown in FIG. 1A, the
前記電動モータ1は、そのケーシング1aにアキシヤルギャップを設けて固定したステータ3の間で、ロータ4を回転軸2に取り付けたものである。回転軸2は一端側を軸受5でケーシング1aに支持され、サイクロ減速機11のケーシング11aに挿通された他端側をハブ21の中心孔に軸受6で支持されており、ケーシング11aに挿通された部分に2つの偏心部2a、2bが軸方向へ並べて設けられている。
The electric motor 1 has a rotor 4 attached to a
前記サイクロ減速機11は、図2に示すように、外形がなだらかな波状のトロコイド系曲線で形成された2枚の曲線板12a、12bを、それぞれ軸受13を介して回転軸2の各偏心部2a、2bに装着し、その偏心運動を外周側でケーシング11aに同心円上に固定された複数の外ピン14で案内するとともに、連結部材15に同心円上に取り付けられた複数の内ピン16を、各曲線板12a、12bの内部に同心円上に設けた複数の貫通孔17に嵌挿係合して、これらの内ピン16と貫通孔17の係合によって各曲線板12a、12bの偏心運動を連結部材15に回転運動として伝達するものである。
As shown in FIG. 2, the
図1(b)に示すように、前記2枚の曲線板12a、12bは、互いの偏心運動が打ち消されるように180°位相をずらして各偏心部2a、2bに装着されている。また、図1(b)に示すように、各偏心部2a、2bの両側の回転軸2には、各曲線板12a、12bの偏心運動による振動を打ち消すように、各偏心部2a、2bの偏心方向と逆側にカウンタウェイト18が装着されており、2枚の曲線板12a、12b間の中心点をGとし、中心点Gと各曲線板12a、12b中心との距離をL1、中心点Gと各カウンタウェイト18との距離をL2とし、中心点Gより右側の曲線板12aおよびカウンタウェイト18の質量をm1、中心点Gより左側の曲線板12bおよびカウンタウェイト18の質量をm2とし、これらの偏心量をそれぞれε1、ε2とすると、L1×m1×ε1=L2×m2×ε2を満たす関係となっている。
As shown in FIG. 1B, the two
図3に示すように、前記各外ピン14と内ピン16には軸受19、20が嵌着され、それらの外輪19a、20aがそれぞれ各曲線板12a、12bの外周と各貫通孔17の内周とに転接するようになっている。したがって、外ピン14と各曲線板12a、12bの外周との接触抵抗、および内ピン16と各貫通孔17の内周との接触抵抗を低減し、各曲線板12a、12bの偏心運動を回転運動としてスムーズに連結部材15に伝達することができる。
As shown in FIG. 3,
前記ハブ21は、図1(a)に示したように、サイクロ減速機11の連結部材15にボルト22で連結された筒部21aと、ボルト23で車輪に連結されるフランジ部21bとを有し、筒部21aおよび筒部21aに外嵌された内輪24と、サイクロ減速機11のケーシング11aにボルト25で固定された外輪26と、これらの間に2列に配列されたボール27とで軸受部が形成されており、連結部材15の回転運動を車輪に伝達する。なお、前記回転軸2の先端側を軸受6で支持するハブ21の中心孔には、サイクロ減速機11側をシールするシール部材28が取り付けられている。
As shown in FIG. 1A, the
上述した実施形態では、サイクロ減速機の曲線板を180°の偏心位相で2枚設けたが、この曲線板の枚数は任意に設定することができ、例えば、曲線板を3枚設ける場合は、120°の偏心位相とすればよい。 In the above-described embodiment, two curved plates of the cyclo reducer are provided with an eccentric phase of 180 °, but the number of the curved plates can be arbitrarily set. For example, when three curved plates are provided, The eccentric phase may be 120 °.
以下、上記の説明と部分的に重複するかもしれないが、図1〜図3を参照して、この発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置について再度詳しく説明する。 Hereinafter, although it may partially overlap with the above description, the in-wheel motor drive device according to the embodiment of the present invention will be described again in detail with reference to FIGS.
図1に示すインホイールモータ駆動装置は、駆動力を発生させるモータ部Aと、モータ部Aの回転を減速して出力する減速部Bと、減速部Bからの出力を車輪ホイール29に伝える車輪ハブ軸受部Cとを備え、モータ部Aと減速部Bとはケーシングに収納されている。
The in-wheel motor drive device shown in FIG. 1 includes a motor part A that generates a driving force, a speed reduction part B that decelerates and outputs the rotation of the motor part A, and a wheel that transmits the output from the speed reduction part B to the
モータ部Aは、ケーシング1a内部に、回転軸2と、回転軸2に嵌合して一体回転するロータ4と、ロータ4と軸方向に隙間を設けてケーシング1aに固定されるステータ3とを備えるアキシアルギャップモータである。
The motor unit A includes a
回転軸2は、モータ部Aの駆動力を減速部Bに伝達するためにモータ部Aから減速部Bにかけて配置され、減速部B内に偏心部2a,2bを有する。また、モータ部Aの両端と減速部Bの左端で軸受5,6によって支持される。さらに、2つの偏心部2a,2bは、偏心運動による遠心力を互いに打ち消しあうために、180°位相を変えて設けられている。
The
減速部Bは、偏心部2a,2bに回転自在に支持される公転部材としての曲線板12a,12bと、ケーシング11aに固定され、曲線板12a,12bの外周部に係合する外周係合部材としての複数の外ピン14と、曲線板12a,12bの自転運動を連結部材15に伝達する運動変換機構と、カウンタウェイト18とを備える。
The deceleration part B is a
曲線板12aは、外周部にエピトロコイド等のトロコイド系曲線で構成される複数の波形を有し、一方側端面から他方側端面に貫通する複数の貫通孔17が曲線板12aの自転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられている。なお、曲線板12bは、曲線板12aと同じ形状である。
The
外ピン14は、回転軸2の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられる。これは、曲線板12a,12bの公転軌道と一致し、曲線板12a,12bが公転運動すると、曲線形状の波形と外ピン14とが係合して、曲線板12a,12bに自転運動を生じさせる。また、曲線板12a,12bとの接触抵抗を低減するために、曲線板12a,12bの外周面に当接する位置に針状ころ軸受14aを有する。
The outer pins 14 are provided at equal intervals on a circumferential track centering on the rotation axis of the
カウンタウェイト18は、円板状で、中心から外れた位置に回転軸2と嵌合する貫通孔を有し、曲線板12a,12bの回転によって生じる慣性モーメントを打ち消すために、各偏心部2a,2bの外側に偏心部と180°位相を変えて配置される。
The
運動変換機構は、連結部材15に保持された複数の内ピン16と曲線板12a,12bに設けられた貫通孔17とで構成される。内ピン16は、連結部材15の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられる。また、曲線板12a,12bとの接触抵抗を低減するために、曲線板12a,12bの貫通孔17の内壁面に当接する位置に針状ころ軸受16aが設けられている。
The motion conversion mechanism includes a plurality of
ここで、減速部Bを中心として考えると、回転軸2は電動モータ側回転部材として、連結部材15は車輪側回転部材としてそれぞれ機能する。
Here, considering the deceleration portion B as the center, the
車輪ハブ軸受部Cは、車輪ハブ21を回転自在に支持するものであり、内周面に間隔を空けて二列の外輪軌道面が形成された外輪26と、各々の外輪軌道面に対向するように外周および外周に設置された別体の内輪24に内輪軌道面が形成された車輪ハブ21と、外輪軌道面と内輪軌道面との間に複列に配置された転動体としての複数のボール27と、ボール27を等配に保持する保持器(図示せず)とによって構成される。また、車輪ハブ21は、車輪ホイール29の取り付けに用いるため減速部Bの反対側端部寄りに形成されたフランジ部21bを有すると共に、減速部Bへの塵埃の混入等を防止するために内径側にシール部材28が設定されている。車輪ハブ21は、一端をボルト22によって連結部材15に固定され、フランジ部21bをボルト23によって車輪ホイール29に固定している。なお、外輪26またはケーシング11aの外輪26側の部分は、ナックル(図示せず)に固定される。
The wheel hub bearing portion C rotatably supports the
上記構成のインホイールモータ駆動装置の作動原理を詳しく説明する。 The operation principle of the in-wheel motor drive device having the above configuration will be described in detail.
モータ部Aは、例えば、ステータ3のコイルに外部から交流電流を供給することによって生じる電磁力を受けて、永久磁石または直流電磁石によって構成されるロータ4が回転する。このとき、コイルに高周波数の電圧を印加する程、ロータ4は高速回転する。
The motor unit A receives, for example, electromagnetic force generated by supplying an alternating current to the coil of the
これにより、ロータ4に接続された回転軸2が回転すると、曲線板12a,12bは回転軸2の回転軸心を中心として公転運動する。このとき、外ピン14が、曲線板12a,12bの曲線形状の波形と係合し、曲線板12a,12bは回転軸2の回転とは逆向きに自転運動する。曲線板12a,12bの貫通孔17の内壁に接合するように設けられたうちピン16は、貫通孔17の内壁に押され、うちピン16を保持する連結部材15が回転する。ここで、貫通孔17の直径はうちピン16の外径(軸受20の外輪20aを含む最大外径)より大きく設定され、これらの径の差分だけ内ピン16に対して曲線板12a,12bが動けるようになっており、これらの径の差によって曲線板12a,12bの公転運動や各部在韓の寸法誤差を吸収している。したがって、曲線板12a,12bから連結部材15への回転の伝達は、曲線板12a,12bの自転運動に相当する回転のみ伝達され、曲線板12a,12bの公転運動に相当する回転は遮断される。そして、連結部材15の回転は車輪ハブ軸受部Cに伝達される。
Thereby, when the
このとき、回転軸2の回転が減速部Bによって減速されて連結部材15に伝達されるので、低トルク、高回転型のモータ部Aを採用した場合でも、車輪ホイール29に必要なトルクを伝達することが可能となる。
At this time, since the rotation of the
なお、上記構成の減速部Bの減速比は、外ピン14の数をZA、曲線板12a,12bの波形の数をZBとすると、(ZA−ZB)/ZBで算出される。図2に示す実施形態では、ZA=12、ZB=11であるので、減速比は1/11と、非常に大きな減速比を得ることができる。
Note that the reduction ratio of the speed reduction unit B having the above configuration is calculated as (Z A −Z B ) / Z B where Z A is the number of
このように、多段構成とすることなく大きな減速比を得ることができる減速部Bを採用することにより、コンパクトで高減速比のインホイールモータ駆動装置を得ることができる。また、外ピン14および内ピン16の曲線板12a,12bに当接する位置に針状ころ軸受14a,16aを設けたことにより、接触抵抗が低減されるので、減速部Bの伝達効率が向上する。
In this way, by adopting the speed reduction unit B that can obtain a large reduction ratio without using a multi-stage configuration, a compact and high reduction ratio in-wheel motor drive device can be obtained. Further, the contact resistance is reduced by providing the
上述の作動の説明は、各部材の回転に着目して行ったが、実際にはトルクを含む動力が電動モータ1車輪ホイール29に伝達される。したがって、上述のように減速された動力は高トルクに変換されたものとなっている。 The above description of the operation has been made by paying attention to the rotation of each member, but in reality, power including torque is transmitted to the wheel 1 29 of the electric motor. Therefore, the power decelerated as described above is converted into high torque.
また、上述の作動の説明では、電動モータ1に電力を供給して電動モータ1を駆動させ、電動モータ1からの動力を車輪ホイール29に伝達させたが、これとは逆に、車両が減速したり坂を下ったりするようなときは、車輪ホイール29側からの動力を減速部Bで高回転低トルクの回転に変換して電動モータ1に伝達し、電動モータ1で発電しても良い。さらに、ここで発電した電力は、バッテリーに蓄電しておき、後で電動モータ1を駆動させたり、車両に備えられた他の電動機器等の作動に用いてもよい。
In the above description of the operation, power is supplied to the electric motor 1 to drive the electric motor 1 and the power from the electric motor 1 is transmitted to the
さらに、上述の実施形態の構成にブレーキを加えることもできる。例えば、図1の構成において、ケーシング1aを図中右側(軸方向)に延長してロータ4の図中右側に空所ができるような構成とし、ロータ4と一体的に回転する回転部材とケーシング1aに回転不能にかつ軸方向に移動可能なピストンと、このピストンを作動させるシリンダを配置して、車両停止時にピストンと回転部材とを勘合させてロータ4をロックするものとするパーキングブレーキであってもよい。
Furthermore, a brake can be added to the configuration of the above-described embodiment. For example, in the configuration of FIG. 1, the
または、ロータ4と一体的に回転する回転部材の一部に形成されたフランジおよびケーシング1a側に設置された摩擦板をケーシング1a側に設置されたシリンダで挟むディスクブレーキであってもよい。さらに、この回転部材の一部にドラムを形成すると共に、ケーシング1a側にブレーキシューを固定し、摩擦係合およびセルフエンゲージ作用で回転部材をロックするドラムブレーキを用いることができる。
Alternatively, it may be a disc brake in which a flange formed on a part of a rotating member that rotates integrally with the rotor 4 and a friction plate installed on the
ところで、内ピン16の外径寸法は貫通孔17の内径寸法より小さく、内ピン16と貫通孔17の内周面とは接触状態と非接触状態とを繰り返しながら回転するので、モータ部Aの回転を円滑に車輪ホイール29に伝達する観点からは、内ピン16を等間隔に複数設けることが望ましい。
By the way, the outer diameter dimension of the
上記の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置を電気自動車31に採用することにより、ばね下重量を抑えることができる。その結果、走行安定性に優れた電気自動車を得ることができる。 By employing the in-wheel motor drive device according to the above embodiment in the electric vehicle 31, the unsprung weight can be suppressed. As a result, an electric vehicle with excellent running stability can be obtained.
上述した実施形態では、減速部Bの曲線板12a,12bを180°位相を変えて2枚設けたが、この曲線板の枚数は任意に設定することができ、例えば、曲線板を3枚設ける場合は、120°位相を変えて設けるとよい。また、カウンタウェイトは、曲線板と同数設ける必要があるので、曲線板を3枚設ける場合には、各曲線板それぞれと180°位相を変えて、3枚のカウンタウェイトを設ける必要がある。
In the above-described embodiment, two
また、上記の実施形態における運動変換機構は、連結部材15に固定された内ピン16と、曲線板12a,12bに設けられた貫通孔17とで構成される例を示したが、これに限ることなく、減速部Bの回転を車輪ハブ21に伝達可能な任意の構成とすることができる。例えば、曲線板に固定された内ピンと、出力部材に形成された穴とで構成される運動変換機構であってもよい。
Moreover, although the motion conversion mechanism in said embodiment showed the example comprised by the
また、上記の実施形態において、外ピン14および内ピン16に設けた軸受は、径方向の厚み寸法を小さくする観点から針状ころ軸受14a,16aとした例を示したが、これに限ることなく、例えば、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、アンギュラ玉軸受、4点接触玉軸受、自動調心ころ軸受等、転動体がころであるか玉であるかを問わず、あらゆる転がり軸受を適用することができる。
Further, in the above embodiment, the example in which the bearings provided on the
また、上述した実施形態では、電動モータをステータとロータとの間にアキシヤルギャップを設けたものとしたが、電動モータはステータとロータとの間にラジアルギャップを設けたもの等、任意の型式のものを採用することができる。さらに、車輪のハブも実施形態のものに限定されることはなく、任意の型式のものを採用することができる。 In the above-described embodiments, the electric motor is provided with an axial gap between the stator and the rotor. However, the electric motor may be of any type such as a radial gap provided between the stator and the rotor. Can be adopted. Furthermore, the wheel hub is not limited to that of the embodiment, and any type of hub may be employed.
この発明は、電気自動車のみならず、電力から駆動力を得る全ての自動車に適用可能であり、例えば、ハイブリッドカー等への適用も可能である。 The present invention can be applied not only to electric vehicles but also to all vehicles that obtain driving force from electric power, and can also be applied to, for example, hybrid cars.
さらに、上述した実施形態では、モータ部Aの回転を減速部Bに伝達する出力部材として、回転軸2の例を示したが、これに限ることなく、任意の形状とすることができる。例えば、回転軸とロータを一体構成としたフランジ形状の出力部材であってもよい。
Furthermore, although the example of the
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to the thing of embodiment shown in figure. Various modifications and variations can be made to the illustrated embodiment within the same range or equivalent range as the present invention.
1 電動モータ、1a ケーシング、2 回転軸、2a,2b 偏心部、3 ステータ、4 ロータ、5,6 軸受、11 サイクロ減速機、11a ケーシング、12a,12b 曲線板、13 軸受、14 外ピン、14a,16a 針状ころ軸受、15 連結部材、16 内ピン、17 貫通孔、18 カウンタウェイト、19,20 軸受、19a,20a 外輪、21 ハブ、21a 筒部、21b フランジ部、22,23 ボルト、24 内輪、25 ボルト、26 外輪、27 ボール、28 シール部材、29 車輪ホイール。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric motor, 1a casing, 2 Rotating shaft, 2a, 2b Eccentric part, 3 Stator, 4 Rotor, 5, 6 Bearing, 11 Cyclo reducer, 11a Casing, 12a, 12b Curved plate, 13 Bearing, 14 Outer pin, 14a , 16a Needle roller bearing, 15 connecting member, 16 inner pin, 17 through hole, 18 counter weight, 19, 20 bearing, 19a, 20a outer ring, 21 hub, 21a cylinder part, 21b flange part, 22, 23 bolt, 24 Inner ring, 25 bolt, 26 outer ring, 27 ball, 28 seal member, 29 wheel.
Claims (15)
前記電動モータの出力部にサイクロイド減速機構の偏心部を形成し、前記偏心部に曲線板を装着し、前記曲線板の偏心運動を車輪軸受へ回転運動として伝達する構成としたことを特徴とするインホイールモータ駆動装置。 An in-wheel motor drive device in which a reduction mechanism is interposed between an electric motor and a wheel bearing of a vehicle,
An eccentric part of a cycloid reduction mechanism is formed at the output part of the electric motor, a curved plate is attached to the eccentric part, and the eccentric movement of the curved plate is transmitted as a rotational motion to a wheel bearing. In-wheel motor drive device.
前記電動モータ側回転部材の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部と、
前記車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブとを備え、
前記電動モータ側回転部材は偏心部を有し、
前記減速部は、
前記偏心部に回転自在に保持されて、前記電動モータ側回転部材の回転に伴ってその回転軸心を中心とする公転運動を行う公転部材と、
前記公転部材の外周部に係合して公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、
前記公転部材の自転運動を、前記電動モータ側回転部材の回転軸心を中心とする回転運動に変換して前記車輪側回転部材に伝達する運動変換機構とを含む、インホイールモータ駆動装置。 A motor unit that rotationally drives the electric motor side rotating member;
A speed reducer that decelerates the rotation of the electric motor side rotating member and transmits it to the wheel side rotating member;
A wheel hub fixedly connected to the wheel side rotating member;
The electric motor side rotating member has an eccentric part,
The deceleration part is
A revolving member that is rotatably held by the eccentric part and performs a revolving motion around its rotation axis as the electric motor side rotating member rotates,
An outer peripheral engagement member that engages with an outer peripheral portion of the revolution member and causes the revolution member to rotate.
An in-wheel motor drive device comprising: a motion conversion mechanism that converts the rotational motion of the revolving member into a rotational motion centered on a rotational axis of the electric motor-side rotating member and transmits the rotational motion to the wheel-side rotating member.
前記外周係合部材は、前記公転部材の公転軌道上に配置された複数の外ピンを有する、請求項6に記載のインホイールモータ駆動装置。 The revolving member has a plurality of corrugations on its outer periphery,
The in-wheel motor drive device according to claim 6, wherein the outer peripheral engagement member has a plurality of outer pins arranged on a revolution track of the revolution member.
前記公転部材は、前記第1偏心部に回転自在に保持された第1公転部材と、前記第1公転部材と同じ外周形状を有して前記第2偏心部に回転自在に保持された第2公転部材とを含む、請求項6〜8のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。 The eccentric part of the electric motor side rotating member includes a first eccentric part and a second eccentric part arranged in a phase in which centrifugal forces due to eccentric motion cancel each other,
The revolving member has a first revolving member rotatably held by the first eccentric portion, and a second revolving member having the same outer peripheral shape as the first revolving member and rotatably held by the second eccentric portion. The in-wheel motor drive device in any one of Claims 6-8 containing a revolution member.
前記内ピンは、前記車輪側回転部材に保持されている、請求項11に記載のインホイールモータ駆動装置。 The hole is provided in the revolving member,
The in-wheel motor drive device according to claim 11 with which said inner pin is held by said wheel side rotation member.
前記内ピンは、前記車輪側回転部材の回転軸心を中心とする円周軌道上に複数個設けられている、請求項12に記載のインホイールモータ駆動装置。 A plurality of the holes are provided on a circumferential track around the rotation axis of the revolving member,
The in-wheel motor drive device according to claim 12, wherein a plurality of the inner pins are provided on a circumferential track centering on a rotation axis of the wheel side rotation member.
A double-row inner ring raceway surface is formed on the outer periphery of the wheel hub with an interval in the axial direction, and is arranged coaxially with the wheel hub on the outer side in the radial direction of the wheel hub. A wheel hub bearing is provided that includes an outer member in which double-row outer ring raceway surfaces are formed so as to face each other, and a rolling element that is accommodated so as to roll between the inner ring raceway surface and the outer ring raceway surface. The in-wheel motor drive device according to any one of claims 6 to 14.
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