JP2009063043A - In-wheel motor driving device - 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連結したインホイールモータ駆動装置に関するものである。 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 connected via a reduction gear.
従来のインホイールモータ駆動装置101は、例えば、特開2006−258289号公報(特許文献1)に記載されている。図7を参照して、インホイールモータ駆動装置101は、車体に取り付けられるケーシング102の内部に駆動力を発生させるモータ部103と、車輪に接続される車輪ハブ軸受部104と、モータ部103の回転を減速して車輪ハブ軸受部104に伝達する減速部105とを備える。
A conventional in-wheel
上記構成のインホイールモータ駆動装置101において、装置のコンパクト化の観点からモータ部103には低トルクで高回転のモータが採用される。一方、車輪ハブ軸受部104には、車輪を駆動するために大きなトルクが必要となる。そこで、減速部105には、コンパクトで高い減速比が得られるサイクロイド減速機が採用されることがある。
In the in-wheel
また、従来のサイクロイド減速機を適用した減速部105は、偏心部106a,106bを有するモータ側回転部材106と、偏心部106a,106bに配置される曲線板107a,107bと、曲線板107a,107bをモータ側回転部材106に対して回転自在に支持する転がり軸受111と、曲線板107a,107bの外周面に係合して曲線板107a,107bに自転運動を生じさせる複数の外ピン108と、曲線板107a,107bの自転運動を車輪側回転部材110に伝達する複数の内ピン109とを含む。
上記構成のインホイールモータ駆動装置101において、減速部105の内部には潤滑油が封入されており、曲線板107a,107bと外ピン108および内ピン109との接触部分や転がり軸受111の軌道面等に供給される。
In the in-wheel
しかし、モータ側回転部材106や曲線板107a,107bの回転に伴う遠心力によって潤滑油は径方向外側に偏り、モータ側回転部材106周辺の潤滑油量が減少する。一方、モータ側回転部材106周辺の潤滑油量を確保するために、減速部105に封入する潤滑油量を増やすと、攪拌抵抗の増加に伴ってトルク損失が増大する。そして、この傾向はモータ側回転部材106の高回転化に伴って顕著となる。
However, the lubricating oil is biased radially outward due to the centrifugal force accompanying the rotation of the motor-
そこで、この発明の目的は、減速部の全域に安定して潤滑油を供給可能な構造とすることによって、耐久性に優れ、信頼性の高い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 excellent durability and high reliability by adopting a structure capable of stably supplying lubricating oil to the entire speed reducing portion.
この発明に係るインホイールモータ駆動装置は、モータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、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、モータ部および減速部を保持するケーシングと、車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブと、減速部に潤滑油を供給する減速部潤滑機構とを備える。減速部潤滑機構は、モータ側回転部材の内部に設けられる潤滑油路と、潤滑油路からモータ側回転部材の外径面に向かって延びる潤滑油供給口と、ケーシングに設けられ、減速部から潤滑油を排出する潤滑油排出口と、潤滑油排出口と潤滑油路とを接続し、潤滑油排出口から排出された潤滑油を潤滑油路に還流する循環油路と、ケーシング内に配置され、車輪側回転部材の回転を利用して潤滑油を循環させる回転ポンプとを備える。 An in-wheel motor drive device according to the present invention includes a motor unit that rotationally drives a motor-side rotation member, a reduction unit that decelerates rotation of the motor-side rotation member and transmits the rotation to the wheel-side rotation member, and a motor unit and a reduction unit. A holding casing, a wheel hub fixedly connected to the wheel-side rotating member, and a speed reduction part lubrication mechanism for supplying lubricating oil to the speed reduction part are provided. The speed reduction part lubrication mechanism is provided in a lubricating oil path provided inside the motor side rotation member, a lubricating oil supply port extending from the lubrication oil path toward the outer diameter surface of the motor side rotation member, and provided in the casing. A lubricating oil outlet that discharges lubricating oil, a lubricating oil outlet and a lubricating oil passage are connected, a circulating oil passage that returns the lubricating oil discharged from the lubricating oil outlet to the lubricating oil passage, and a casing And a rotary pump that circulates the lubricating oil using the rotation of the wheel-side rotating member.
上記構成のように、潤滑油を循環させる油路を設けると共に、回転ポンプによって強制的に潤滑油を循環させることにより、減速部の全域に安定して潤滑油を供給することができると共に、攪拌抵抗の上昇を防止することができる。 As described above, an oil passage for circulating the lubricating oil is provided, and the lubricating oil is forcibly circulated by the rotary pump, so that the lubricating oil can be stably supplied to the entire speed reduction unit and stirred. An increase in resistance can be prevented.
減速部の一実施形態として、モータ側回転部材は偏心部を有する。そして、減速部は、偏心部を挿通する貫通孔を有し、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、ケーシングに固定され、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、車輪側回転部材に設けられた内ピン、および公転部材に形成され、内ピンの外径より所定分だけ径が大きく内ピンを受入れる穴を有し、公転部材の自転運動を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。 As one embodiment of the speed reduction part, the motor side rotation member has an eccentric part. The speed reducing portion has a through hole that passes through the eccentric portion, and is fixed to the casing and the revolving member that performs the revolving motion around the rotation axis as the motor side rotating member rotates. An outer peripheral engagement member that engages with the outer peripheral portion to cause rotation of the revolving member, an inner pin provided on the wheel-side rotating member, and a revolving member are formed on the outer diameter of the inner pin by a predetermined amount. And a motion conversion mechanism that has a hole for receiving the inner pin and converts the rotational motion of the revolving member into a rotational motion around the rotational axis of the motor-side rotating member and transmits it to the wheel-side rotating member.
好ましくは、運動変換機構は、複数の内ピンの軸方向端部に締結されると共に、回転ポンプを回転駆動するスタビライザをさらに備える。スタビライザは、公転部材から一部の内ピンに負荷された荷重を全ての内ピンに均一に分配する。 Preferably, the motion conversion mechanism further includes a stabilizer that is fastened to axial ends of the plurality of inner pins and that rotationally drives the rotary pump. The stabilizer uniformly distributes the load applied to some of the inner pins from the revolving member to all of the inner pins.
回転ポンプの一実施形態として、外径面にサイクロイド曲線で構成される歯形を有し、スタビライザに連結されて車輪側回転部材と一体回転するインナーロータと、内径面にサイクロイド曲線で構成される歯形を有し、ケーシングに回転自在に支持されてインナーロータの回転中心と異なる点を中心として回転するアウターロータとを備えるサイクロイドポンプである。 As one embodiment of the rotary pump, the outer diameter surface has a tooth profile constituted by a cycloid curve, the inner rotor connected to the stabilizer and rotated integrally with the wheel side rotation member, and the tooth shape constituted by the inner diameter surface constituted by a cycloid curve A cycloid pump including an outer rotor that is rotatably supported by a casing and rotates around a point different from the rotation center of the inner rotor.
好ましくは、インナーロータは、ケーシングの内径面に当接して径方向の変位を規制する案内面を有する。これにより、車輪からのラジアル荷重によってインナーロータが傾くのを防止することができる。 Preferably, the inner rotor has a guide surface that abuts on the inner diameter surface of the casing and restricts radial displacement. Thereby, it can prevent that an inner rotor inclines with the radial load from a wheel.
さらに好ましくは、減速部潤滑機構は、循環油路を通過する潤滑油を冷却する冷却手段をさらに有する。冷却した潤滑油を減速部に供給することにより、接触部分の発熱による温度上昇を抑制することができる。 More preferably, the speed reducer lubrication mechanism further includes a cooling means for cooling the lubricating oil passing through the circulating oil passage. By supplying the cooled lubricating oil to the deceleration unit, it is possible to suppress a temperature rise due to heat generation at the contact portion.
好ましくは、減速部潤滑機構は、潤滑油排出口と回転ポンプとの間に潤滑油を貯留する潤滑油貯留部をさらに備える。これにより、減速部の攪拌抵抗の増加を防止することができると共に、減速部に潤滑油をさらに安定して供給することができる。 Preferably, the speed reduction unit lubrication mechanism further includes a lubricant storage unit that stores the lubricant between the lubricant discharge port and the rotary pump. As a result, an increase in the stirring resistance of the speed reduction unit can be prevented, and the lubricating oil can be further stably supplied to the speed reduction unit.
この発明によれば、ケーシング内に設置された回転ポンプによって潤滑油を循環させることにより、潤滑性に優れ、信頼性の高いインホイールモータ駆動装置を提供することである。 According to the present invention, the lubricating oil is circulated by the rotary pump installed in the casing, thereby providing an in-wheel motor drive device having excellent lubricity and high reliability.
図1〜図6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21について説明する。
With reference to FIGS. 1-6, the in-wheel
図5は、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21を採用した電気自動車11の概略図であって、図6は、電気自動車11を後方から見た概略図である。図5を参照して、電気自動車11は、シャーシ12と、操舵輪としての前輪13と、駆動輪としての後輪14と、左右の後輪14それぞれに駆動力を伝達するインホイールモータ駆動装置21とを備える。図6を参照して、後輪14は、シャーシ12のホイールハウジング12aの内部に収容され、懸架装置(サスペンション)12bを介してシャーシ12の下部に固定されている。
FIG. 5 is a schematic view of an
懸架装置12bは、左右に伸びるサスペンションアームによって後輪14を支持すると共に、コイルスプリングとショックアブソーバとを含むストラットによって、後輪14が地面から受ける振動を吸収してシャーシ12の振動を抑制する。さらに、左右のサスペンションアームの連結部分には、旋回時等に車体の傾きを抑制するスタビライザーが設けられる。なお、懸架装置12bは、路面の凹凸に対する追従性を向上し、駆動輪の駆動力を効率良く路面に伝達するために、左右の車輪を独立して上下させることができる独立懸架式とするのが望ましい。
The
この電気自動車11は、ホイールハウジング12a内部に、左右の後輪14それぞれを駆動するインホイールモータ駆動装置21を設けることによって、シャーシ12上にモータ、ドライブシャフト、およびデファレンシャルギヤ機構等を設ける必要がなくなるので、客室スペースを広く確保でき、かつ、左右の駆動輪の回転をそれぞれ制御することができるという利点を備えている。
The
一方、この電気自動車11の走行安定性を向上するために、ばね下重量を抑える必要がある。また、さらに広い客室スペースを確保するために、インホイールモータ駆動装置21の小型化が求められる。そこで、図1に示すような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21を採用する。
On the other hand, in order to improve the running stability of the
図1〜図4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21を説明する。なお、図1はインホイールモータ駆動装置21の概略断面図、図2は図1のII−IIにおける断面図、図3は偏心部25a,25b周辺の拡大図、図4は回転ポンプ51を軸方向から見た図である。
With reference to FIGS. 1-4, the in-wheel
まず、図1を参照して、車両減速部の一例としてのインホイールモータ駆動装置21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からの出力を駆動輪14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22に収納されて、図6に示すように電気自動車11のホイールハウジング12a内に取り付けられる。
First, referring to FIG. 1, an in-wheel
モータ部Aは、ケーシング22に固定されるステータ23と、ステータ23の内側に径方向の隙間を空けて対向する位置に配置されるロータ24と、ロータ24の内側に固定連結されてロータ24と一体回転するモータ側回転部材25とを備えるラジアルギャップモータである。ロータ24は、フランジ形状のロータ部24aと円筒形状の中空部24bとを有し、転がり軸受36a,36bによってケーシング22に対して回転自在に支持されている。
The motor part A includes a
モータ側回転部材25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25a,25bを有する。このモータ側回転部材25は、一端がロータ24と嵌合すると共に、減速部B内で転がり軸受36cによって支持される。さらに、2つの偏心部25a,25bは、偏心運動による遠心力を互いに打ち消し合うために、180°位相を変えて設けられている。
The motor-
減速部Bは、偏心部25a,25bに回転自在に保持される公転部材としての曲線板26a,26bと、ケーシング22上の固定位置に保持され、曲線板26a,26b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27と、曲線板26a,26bの自転運動を車輪側回転部材28に伝達する運動変換機構と、偏心部25a,25bに隣接する位置にカウンタウェイト29とを備える。また、減速部Bには、減速部Bに潤滑油を供給する減速部潤滑機構が設けられている。
The deceleration part B is held at a fixed position on the
車輪側回転部材28は、フランジ部28aと軸部28bとを有する。フランジ部28aの端面には、車輪側回転部材28の回転軸心を中心とする円周上の等間隔に内ピン31を固定する穴が形成されている。軸部28bは中空構造であり、その外径面には、車輪ハブ軸受33の第1内側軌道面33cが形成されている。
The wheel
図2および図3を参照して、曲線板26a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30a,30bを有する。貫通孔30aは、曲線板26aの自転軸心を中心とする円周上に等間隔に複数個設けられており、後述する内ピン31を受入れる。また、貫通孔30bは、曲線板26aの中心に設けられており、偏心部25aに嵌合する。
2 and 3, the
曲線板26aは、転がり軸受41によって偏心部25aに対して回転自在に支持されている。図3を参照して、この転がり軸受41は、偏心部25aの外径面に嵌合し、その外径面に内側軌道面42aを有する内輪部材42と、曲線板26aの貫通孔30bの内径面に直接形成された外側軌道面43と、内側軌道面42aおよび外側軌道面43の間に配置される複数の円筒ころ44と、隣接する円筒ころ44の間隔を保持する保持器(図示省略)とを備える円筒ころ軸受である。
The
外ピン27は、モータ側回転部材25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。曲線板26a,26bが公転運動すると、曲線形状の波形と外ピン27とが係合して、曲線板26a,26bに自転運動を生じさせる。また、曲線板26a,26bとの摩擦抵抗を低減するために、曲線板26a,26bの外周面に当接する位置に針状ころ軸受27aを有する。
The outer pins 27 are provided at equal intervals on a circumferential track centering on the rotation axis of the motor
カウンタウェイト29は、円板状で、中心から外れた位置にモータ側回転部材25と嵌合する貫通孔を有し、曲線板26a,26bの回転によって生じる不釣合い慣性偶力を打ち消すために、各偏心部25a,25bに隣接する位置に偏心部と180°位相を変えて配置される。
The
ここで、図3を参照して、2枚の曲線板26a,26b間の中心点をGとすると、図3の中心点Gの右側について、中心点Gと曲線板26aの中心との距離をL1、曲線板26a、転がり軸受41、および偏心部25aの質量の和をm1、曲線板26aの重心の回転軸心からの偏心量をε1とし、中心点Gとカウンタウェイト29との距離をL2、カウンタウェイト29の質量をm2、カウンタウェイト29の重心の回転軸心からの偏心量をε2とすると、L1×m1×ε1=L2×m2×ε2を満たす関係となっている。また、図3の中心点Gの左側の曲線板26bとカウンタウェイト29との間にも同様の関係が成立する。
Here, referring to FIG. 3, if the center point between the two
運動変換機構は、車輪側回転部材28に保持された複数の内ピン31と、曲線板26a,26bに設けられた貫通孔30aとで構成される。内ピン31は、車輪側回転部材28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ており、その軸方向一方側端部が車輪側回転部材28に固定されている。また、曲線板26a,26bとの摩擦抵抗を低減するために、曲線板26a,26bの貫通孔30aの内壁面に当接する位置に針状ころ軸受31aが設けられている。
The motion conversion mechanism includes a plurality of
また、内ピン31の軸方向端部には、スタビライザ31bが設けられている。スタビライザ31bは、円環形状の円環部31cと、円環部31cの内径面から軸方向に延びる円筒部31dとを含む。複数の内ピン31の軸方向他方側端部は、円環部31cにボルトによって締結されている。スタビライザ31bは、曲線板26a,26bから一部の内ピン31に負荷された荷重を全ての内ピン31に均一に分配する。また、円筒部31dは、モータ側回転部材25に針状ころ軸受31eによって回転自在に支持されている。
A stabilizer 31b is provided at the axial end of the
一方、貫通孔30aは、複数の内ピン31それぞれに対応する位置に設けられ、貫通孔30aの内径寸法は、内ピン31の外径寸法(「針状ころ軸受31aを含む最大外径」を指す。以下同じ。)より所定分大きく設定されている。
On the other hand, the through
減速部潤滑機構は、減速部Bに潤滑油を供給するものであって、潤滑油路25cと、潤滑油給油口25dと、潤滑油排出口22bと、潤滑油貯留部22dと、回転ポンプ51と、循環油路22cとを備える。
The speed reduction unit lubrication mechanism supplies lubricating oil to the speed reduction unit B, and includes a lubricating
潤滑油路25cは、モータ側回転部材25の内部を軸線方向に沿って延びている。また、潤滑油供給口25dは、潤滑油路25cからモータ側回転部材25の外径面に向かって延びている。なお、この実施形態において、潤滑油供給口25dは、偏心部25a,25bに設けられている。
The lubricating
また、図2を参照して、減速部Bの位置におけるケーシング22の少なくとも1箇所には、減速部B内部の潤滑油を排出する潤滑油排出口22bが設けられている。また、潤滑油排出口22bと潤滑油路25cとを接続する循環油路22cがケーシング22の内部に設けられている。そして、潤滑油排出口22bから排出された潤滑油は、循環油路22cを経由して潤滑油路25cに還流する。
In addition, referring to FIG. 2, at least one portion of
ここで、潤滑油排出口22bと循環油路22cとの間には、回転ポンプ51が設けられており、潤滑油を強制的に循環させている。図4を参照して、回転ポンプ51は、車輪側回転部材28の回転を利用して回転するインナーロータ52と、インナーロータ52の回転に伴って従動回転するアウターロータ53と、ポンプ室54と、潤滑油排出口22bに連通する吸入口55と、循環油路22cに連通する吐出口56とを備えるサイクロイドポンプである。
Here, a
インナーロータ52は、外径面にサイクロイド曲線で構成される歯形を有する。具体的には、歯先部分52aの形状がエピサイクロイド曲線、歯溝部分52bの形状がハイポサイクロイド曲線となっている。このインナーロータ52は、スタビライザ31bの円筒部31dの外径面に嵌合して内ピン31(車輪側回転部材28)と一体回転する。
アウターロータ53は、内径面にサイクロイド曲線で構成される歯形を有する。具体的には、歯先部分53aの形状がハイポサイクロイド曲線、歯溝部分53bの形状がエピサイクロイド曲線となっている。このアウターロータ53は、ケーシング22に回転自在に支持されている。
The
インナーロータ52は、回転中心c1を中心として回転する。一方、アウターロータ53は、インナーロータの回転中心c1と異なる回転中心c2を中心として回転する。また、インナーロータ52の歯数をnとすると、アウターロータ53の歯数は(n+1)となる。なお、この実施形態においては、n=5としている。
The
インナーロータ52とアウターロータ53との間の空間には、複数のポンプ室54が設けられている。そして、インナーロータ52が車輪側回転部材28の回転を利用して回転すると、アウターロータ53は従動回転する。このとき、インナーロータ52およびアウターロータ53はそれぞれ異なる回転中心c1,c2を中心として回転するので、ポンプ室54の容積は連続的に変化する。これにより、吸入口55から流入した潤滑油が吐出口56から循環流路22cに圧送される。
A plurality of
なお、上記構成の回転ポンプ51の回転中にインナーロータ52が傾くと、ポンプ室54の容積が変化して潤滑油を適切に圧送することができなかったり、インナーロータ52とアウターロータ53とが接触して破損したりするおそれがある。そこで、図1を参照して、インナーロータ52には、段付部52cが設けられている。この段付部52cは、その外径面(案内面)がケーシング22の内径面に当接して、車輪14からのラジアル荷重によってインナーロータ52が傾くのを防止している。
If the
さらに、潤滑油排出口22bと回転ポンプ51との間には、潤滑油を一時的に貯留する潤滑油貯留部22dが設けられている。これにより、高速回転時においては、回転ポンプ51によって排出しきれない潤滑油を一時的に潤滑油貯留部22dに貯留しておくことができる。その結果、減速部Bのトルク損失の増加を防止することができる。一方、低速回転時においては、潤滑油排出口22bに到達する潤滑油量が少なくなっても、潤滑油貯留部22dに貯留されている潤滑油を潤滑油路25cに還流することができる。その結果、減速部Bに安定して潤滑油を供給することができる。
Furthermore, between the lubricating
なお、減速部B内部の潤滑油は、遠心力に加えて重力によって外側に移動する。したがって、潤滑油貯留部22dがインホイールモータ駆動装置21の下部に位置するように、電気自動車11に取り付けるのが望ましい。
In addition, the lubricating oil inside the deceleration part B moves outside by gravity in addition to the centrifugal force. Therefore, it is desirable to attach to the
さらに、減速部潤滑機構は、循環油路22cを通過する潤滑油を冷却する冷却手段をさらに有する。この実施形態においては、ケーシング22に設けられた冷却水路22eと、ケーシング22に取り付けられたヒートシンク22fとを含む。なお、これらの冷却手段は、潤滑油のみならず、モータ部Aの冷却にも寄与する。
Furthermore, the speed reduction unit lubrication mechanism further includes a cooling unit that cools the lubricating oil that passes through the circulating
上記構成の減速部Bにおける潤滑油の流れを説明する。まず、潤滑油路25cを流れる潤滑油は、モータ側回転部材25の回転に伴う遠心力によって潤滑油供給口25dおよび内輪部材42を貫通する開口部42bから減速部Bに流出する。
The flow of the lubricating oil in the deceleration portion B having the above configuration will be described. First, the lubricating oil flowing through the lubricating
減速部B内部の潤滑油にはさらに遠心力が作用するので、内側軌道面42a、外側軌道面43、曲線板26a,26bと内ピン31との当接部分、および曲線板26a,26bと外ピン27との当接部分等を潤滑しながら径方向外側に移動する。
Since centrifugal force further acts on the lubricating oil inside the speed reduction portion B, the
ケーシング22の内壁面に到達した潤滑油は、潤滑油排出口22bから排出されて潤滑油貯留部22dに貯留される。潤滑油貯留部22dに貯留された潤滑油は、ケーシング22内の流路を通って吸入口55から回転ポンプ51に供給され、吐出口56から循環油路22cに圧送される。そして、回転ポンプ51から排出された潤滑油は、循環油路22cを経由して潤滑油路25cに還流する。
The lubricating oil that has reached the inner wall surface of the
ここで、潤滑油排出口22bからの潤滑油の排出量は、モータ側回転部材25の回転数に比例して多くなる。一方、インナーロータ52は車輪側回転部材28と一体回転するので、回転ポンプ51の排出量は、車輪側回転部材28の回転数に比例して多くなる。また、潤滑油排出口22bから減速部Bに供給される潤滑油量は、回転ポンプ51の排出量に比例して多くなる。すなわち、減速部Bへの潤滑油の供給量および排出量は、いずれもインホイールモータ駆動装置21の回転数伴って変化するので、常にスムーズに潤滑油を循環させることができる。
Here, the amount of lubricating oil discharged from the lubricating
さらに、循環油路22cを流れる潤滑油の一部は、ケーシング22とモータ側回転部材25との間から転がり軸受36a、モータ部A、転がり軸受36bを通って減速部Bに到達する。この経路を流れる潤滑油は、転がり軸受36a,36bを潤滑すると共に、モータ部Aを冷却する冷却液としても機能する。
Further, a part of the lubricating oil flowing through the circulating
このように、モータ側回転部材25から減速部Bに潤滑油を供給することにより、モータ側回転部材25周辺の潤滑油量不足を解消することができる。また、回転ポンプ51によって強制的に潤滑油を排出することによって、攪拌抵抗を抑えて減速部Bのトルク損失を低減することができる。さらに、回転ポンプ51をケーシング22内に配置することによって、インホイールモータ駆動装置21全体としての大型化を防止することができる。
In this way, by supplying the lubricating oil from the motor
車輪ハブ軸受部Cは、車輪側回転部材28に固定連結された車輪ハブ32と、車輪ハブ32をケーシング22に対して回転自在に保持する車輪ハブ軸受33とを備える。車輪ハブ32は、円筒形状の中空部32aとフランジ部32bとを有する。フランジ部32bにはボルト32cによって駆動輪14が固定連結される。また、中空部32aの開口部分には、インホイールモータ駆動装置21の内部への塵埃の混入等を防止するために密封部材32dが設けられている。
The wheel hub bearing portion C includes a
車輪ハブ軸受33は、転動体としての玉33eを採用する複列のアンギュラ玉軸受である。玉33eの軌道面としては、第1外側軌道面33a(図中右側)および第2外側軌道面33b(図中左側)とが外方部材22aの内径面に設けられており、第1外側軌道面33aに対向する第1内側軌道面33cが車輪側回転部材28の外径面に、第2外側軌道面33bに対向する第2内側軌道面33dが車輪ハブ32の外径面にそれぞれ設けられている。そして、玉33eは、第1外側軌道面33aと第1内側軌道面33cとの間、および第2外側軌道面33bと第2内側軌道面33dとの間にそれぞれ複数個配置される。また、車輪ハブ軸受33は、左右の列の玉33eそれぞれを保持する保持器33fと、軸受内部に封入されたグリース等の潤滑剤の漏洩や、外部からの塵埃の混入を防止する密封部材33gとを含む。
The wheel hub bearing 33 is a double-row angular ball bearing that employs
車輪ハブ32と車輪側回転部材28とは、拡径加締めによって固定される。「拡径加締め」とは、インホイールモータ駆動装置21を固定した状態で、車輪側回転部材28の軸部28bの内径より僅かに大きい外径を有する加締め冶具(図示省略)を軸部28bの内径部に圧入することにより、塑性結合部40で車輪側回転部材28と車輪ハブ32とを塑性結合させる。上記方法で車輪側回転部材28と車輪ハブ32とを固定連結することにより、嵌め合いで固定する場合と比較して、結合強度を大幅に高めることができる。これにより、車輪ハブ32を安定して保持することが可能となる。
The
上記構成のインホイールモータ駆動装置21の作動原理を詳しく説明する。
The operation principle of the in-wheel
モータ部Aは、例えば、ステータ23のコイルに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、永久磁石または磁性体によって構成されるロータ24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24は高速回転する。
The motor unit A receives, for example, an electromagnetic force generated by supplying an alternating current to the coil of the
これにより、ロータ24に接続されたモータ側回転部材25が回転すると、曲線板26a,26bはモータ側回転部材25の回転軸心を中心として公転運動する。このとき、外ピン27が、曲線板26a,26bの曲線形状の波形と係合して、曲線板26a,26bをモータ側回転部材25の回転とは逆向きに自転運動させる。
Thereby, when the motor
貫通孔30aに挿通する内ピン31は、曲線板26a,26bの自転運動に伴って貫通孔30aの内壁面と当接する。これにより、曲線板26a,26bの公転運動が内ピン31に伝わらず、曲線板26a,26bの自転運動のみが車輪側回転部材28を介して車輪ハブ軸受部Cに伝達される。
The
このとき、モータ側回転部材25の回転が減速部Bによって減速されて車輪側回転部材28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、駆動輪14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 motor-
なお、上記構成の減速部Bの減速比は、外ピン27の数をZA、曲線板26a,26b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-described 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21を得ることができる。また、外ピン27および内ピン31の曲線板26a,26bに当接する位置に針状ころ軸受27a,31aを設けたことにより、摩擦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 speed reduction ratio without using a multi-stage configuration, the in-wheel
上記の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置21を電気自動車11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11を得ることができる。
By employing the in-wheel
なお、上記の実施形態においては、ケーシング22の内部に循環油路22cを設けた例を示したが、これに限ることなく、例えば、インホイールモータ駆動装置21の外側に循環油路を設けてもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the circulating
また、上記の実施形態においては、潤滑油供給口25dを偏心部25a,25bに設けた例を示したが、これに限ることなく、モータ側回転部材25の任意の位置に設けることができる。ただし、転がり軸受41に安定して潤滑油を供給する観点からは、潤滑油供給口25dは偏心部25a,25bに設けるのが望ましい。
Further, in the above-described embodiment, the example in which the lubricating
また、上記の実施形態においては、回転ポンプ51を車輪側回転部材28の回転を利用して駆動した例を示したが、回転ポンプ51はモータ側回転部材25の回転を利用して駆動することもできる。しかし、モータ側回転部材25の回転数は車輪側回転部材28と比較して大きい(上記の実施形態では11倍)ので、回転ポンプ51の耐久性が低下するおそれがある。また、車輪側回転部材28に接続しても十分な排出量を確保することができる。これらの観点から、回転ポンプ51は車輪側回転部材28の回転を利用して駆動するのが望ましい。
In the above-described embodiment, the example in which the
また、上記の実施形態においては、回転ポンプ51としてサイクロイドポンプの例を示したが、これに限ることなく、車輪側回転部材28の回転を利用して駆動するあらゆる回転型ポンプを採用することができる。
Moreover, in said embodiment, although the example of the cycloid pump was shown as the
また、上記の実施形態においては、減速部Bの曲線板26a,26b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。
Further, in the above embodiment, two
また、上記の実施形態における運動変換機構は、車輪側回転部材28に固定された内ピン31と、曲線板26a,26bに設けられた貫通孔30a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32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、車輪側回転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
なお、上記の実施形態における作動の説明は、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モータ部Aから駆動輪に伝達される。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。 In addition, although description of the action | operation in said embodiment was performed paying attention to rotation of each member, the motive power containing a torque is actually transmitted from the motor part A to a driving wheel. Therefore, the power decelerated as described above is converted into high torque.
また、上記の実施形態における作動の説明では、モータ部Aに電力を供給してモータ部Aを駆動させ、モータ部Aからの動力を駆動輪14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、駆動輪14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モータ部Aに伝達し、モータ部A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、後でモータ部A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。
Further, in the description of the operation in the above embodiment, power is supplied to the motor unit A to drive the motor unit A, and the power from the motor unit A is transmitted to the
さらに、上記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22を軸方向に延長してロータ24の図中右側に空間を形成し、ロータ24と一体的に回転する回転部材と、ケーシング22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とを配置して、車両停止時にピストンと回転部材とを嵌合させてロータ24をロックするパーキングブレーキであってもよい。
Further, a brake can be added to the configuration of the above embodiment. For example, in the configuration of FIG. 1, the
または、ロータ24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22側に設置された摩擦板をケーシング22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22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
また、上記の実施形態において、曲線板26a,26bを支持する軸受として円筒ころ軸受の例を示したが、これに限ることなく、例えば、すべり軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、針状ころ軸受、自動調心ころ軸受、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、4点接触玉軸受等、すべり軸受であるか転がり軸受であるかを問わず、転動体がころであるか玉であるかを問わず、さらには複列か単列かを問わず、あらゆる軸受を適用することができる。また、その他の場所に配置される軸受についても、同様に任意の形態の軸受を採用することができる。
In the above embodiment, an example of a cylindrical roller bearing is shown as a bearing for supporting the
ただし、深溝玉軸受は、円筒ころ軸受と比較して許容限界回転数は高い反面、負荷容量が低い。そのため、必要な負荷容量を得るためには、大型の深溝玉軸受を採用しなければならない。したがって、インホイールモータ駆動装置21のコンパクト化の観点からは、転がり軸受41には円筒ころ軸受が好適である。
However, the deep groove ball bearing has a higher allowable limit speed than the cylindrical roller bearing, but has a low load capacity. Therefore, in order to obtain a necessary load capacity, a large deep groove ball bearing must be employed. Therefore, from the viewpoint of making the in-wheel
また、上記の各実施形態においては、モータ部Aにラジアルギャップモータを採用した例を示したが、これに限ることなく、任意の構成のモータを適用可能である。例えばケーシングに固定されるステータと、ステータの内側に軸方向の隙間を空けて対向する位置に配置されるロータとを備えるアキシアルギャップモータであってもよい。 In each of the above-described embodiments, an example in which a radial gap motor is adopted as the motor unit A has been described. For example, it may be an axial gap motor including a stator fixed to the casing and a rotor disposed at a position facing the inner side of the stator with an axial gap.
また、上記の各実施形態においては、減速部Bにサイクロイド減速機構を採用したインホイールモータ駆動装置21の例を示したが、これに限ることなく、任意の減速機構を採用することができる。例えば、遊星歯車減速機構や平行軸歯車減速機構等が該当する。
Moreover, in each said embodiment, although the example of the in-wheel
さらに、図5に示した電気自動車11は、後輪14を駆動輪とした例を示したが、これに限ることなく、前輪13を駆動輪としてもよく、4輪駆動車であってもよい。なお、本明細書中で「電気自動車」とは、電力から駆動力を得る全ての自動車を含む概念であり、例えば、ハイブリッドカー等をも含むものとして理解すべきである。
Furthermore, although 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.
11 電気自動車、12 シャーシ、12a ホイールハウジング、12b 懸架装置、13 前輪、14 後輪、21,101 インホイールモータ駆動装置、22,102 ケーシング、22a 外方部材、22b 潤滑油排出口、22c 循環油路、22d 潤滑油貯留部、22e 冷却水路、22f ヒートシンク、23 ステータ、24 ロータ、24a ロータ部、28a,32b フランジ部、24b,32a 中空部、28b 軸部、25,106 モータ側回転部材、25a,25b,106a,106b 偏心部、25c 潤滑油路、25d 潤滑油供給口、26a,26b,107a,107b 曲線板、27,108 外ピン、27a,31a,31e 針状ころ軸受、28,110 車輪側回転部材、29 カウンタウェイト、30a,30b 貫通孔、31,109 内ピン、31b スタビライザ、31c 円環部、31d 円筒部、32 車輪ハブ、32d,33g 密封部材、33 車輪ハブ軸受、40 塑性結合部、33a,33b,43 外側軌道面、33c,33d,42a 内側軌道面、42b 開口部、33e 玉、33f 保持器、36a,36b,36c,41,111 転がり軸受、42 内輪部材、44 円筒ころ、51 回転ポンプ、52 インナーロータ、52a,53a 歯先部分、52b,53b 歯溝部分、52c 段付部、54 ポンプ室、55 吸入口、56 吐出口。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Electric vehicle, 12 Chassis, 12a Wheel housing, 12b Suspension device, 13 Front wheel, 14 Rear wheel, 21,101 In-wheel motor drive device, 22,102 Casing, 22a Outer member, 22b Lubricating oil discharge port, 22c Circulating oil Path, 22d lubricating oil reservoir, 22e cooling water path, 22f heat sink, 23 stator, 24 rotor, 24a rotor section, 28a, 32b flange section, 24b, 32a hollow section, 28b shaft section, 25, 106 motor side rotating member, 25a 25b, 106a, 106b Eccentric part, 25c Lubricating oil passage, 25d Lubricating oil supply port, 26a, 26b, 107a, 107b Curved plate, 27, 108 Outer pin, 27a, 31a, 31e Needle roller bearing, 28, 110 Wheel Side rotating member, 29 counterweight, 30a , 30b Through-hole, 31, 109 Inner pin, 31b Stabilizer, 31c Annulus, 31d Cylindrical part, 32 Wheel hub, 32d, 33g Sealing member, 33 Wheel hub bearing, 40 Plastic coupling part, 33a, 33b, 43 Outer raceway Surface, 33c, 33d, 42a inner raceway surface, 42b opening, 33e ball, 33f cage, 36a, 36b, 36c, 41, 111 rolling bearing, 42 inner ring member, 44 cylindrical roller, 51 rotary pump, 52 inner rotor, 52a, 53a tooth tip portion, 52b, 53b tooth gap portion, 52c stepped portion, 54 pump chamber, 55 suction port, 56 discharge port.
Claims (7)
前記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、
前記モータ部および前記減速部を保持するケーシングと、
前記車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブと、
前記減速部に潤滑油を供給する減速部潤滑機構とを備え、
前記減速部潤滑機構は、
前記モータ側回転部材の内部に設けられる潤滑油路と、
前記潤滑油路から前記モータ側回転部材の外径面に向かって延びる潤滑油供給口と、
前記ケーシングに設けられ、前記減速部から潤滑油を排出する潤滑油排出口と、
前記潤滑油排出口と前記潤滑油路とを接続し、前記潤滑油排出口から排出された潤滑油を前記潤滑油路に還流する循環油路と、
前記ケーシング内に配置され、前記車輪側回転部材の回転を利用して潤滑油を循環させる回転ポンプとを備える、インホイールモータ駆動装置。 A motor unit for rotationally driving the motor side rotating member;
A speed reducer that decelerates the rotation of the motor side rotating member and transmits it to the wheel side rotating member;
A casing for holding the motor part and the speed reduction part;
A wheel hub fixedly connected to the wheel side rotating member;
A deceleration part lubrication mechanism for supplying lubricating oil to the deceleration part,
The speed reducer lubrication mechanism is
A lubricating oil passage provided inside the motor-side rotating member;
A lubricating oil supply port extending from the lubricating oil path toward the outer diameter surface of the motor-side rotating member;
A lubricating oil discharge port provided in the casing for discharging the lubricating oil from the speed reduction portion;
A circulating oil passage that connects the lubricating oil outlet and the lubricating oil passage, and returns the lubricating oil discharged from the lubricating oil outlet to the lubricating oil passage;
An in-wheel motor drive device comprising: a rotary pump that is disposed in the casing and circulates lubricating oil using rotation of the wheel-side rotating member.
前記減速部は、
前記偏心部を挿通する貫通孔を有し、前記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、
前記ケーシングに固定され、前記公転部材の外周部に係合して前記公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、
前記車輪側回転部材に設けられた内ピン、および前記公転部材に形成され、前記内ピンの外径より所定分だけ径が大きく前記内ピンを受入れる穴を有し、前記公転部材の自転運動を前記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、請求項1に記載のインホイールモータ駆動装置。 The motor side rotating member has an eccentric part,
The deceleration part is
A revolving member having a through-hole through which the eccentric portion is inserted, and performing a revolving motion around the rotation axis as the motor-side rotating member rotates,
An outer peripheral engagement member fixed to the casing and engaged with an outer peripheral portion of the revolving member to cause rotation of the revolving member;
An inner pin provided on the wheel-side rotating member and a revolving member are formed on the revolving member and have a hole that is larger than the outer diameter of the inner pin by a predetermined amount and receives the inner pin, and rotates the revolving member. The in-wheel motor drive device according to claim 1, further comprising: a motion conversion mechanism that converts the rotational motion about the rotational axis of the motor-side rotational member into a rotational motion and transmits the rotational motion to the wheel-side rotational member.
外径面にサイクロイド曲線で構成される歯形を有し、前記スタビライザに連結されて前記車輪側回転部材と一体回転するインナーロータと、
内径面にサイクロイド曲線で構成される歯形を有し、前記ケーシングに回転自在に支持されて前記インナーロータの回転中心と異なる点を中心として回転するアウターロータとを備えるサイクロイドポンプである、請求項3に記載のインホイールモータ駆動装置。 The rotary pump is
An inner rotor that has a tooth profile constituted by a cycloid curve on the outer diameter surface, and is connected to the stabilizer and rotates integrally with the wheel-side rotation member;
4. A cycloid pump having a tooth profile constituted by a cycloid curve on an inner diameter surface, and an outer rotor that is rotatably supported by the casing and rotates around a point different from the rotation center of the inner rotor. The in-wheel motor drive device of description.
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