JP2014087176A - Drive apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動モータ及びトルクリミッタを備えた駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a drive device including an electric motor and a torque limiter.
従来の駆動装置としては、例えば特許文献1に記載されているようなトルクリミッタ内蔵モータが知られている。特許文献1に記載のトルクリミッタ内蔵モータは、回転子を回転軸に対して回転自在に軸支し、回転子の一方の端面にヒステリシス部材を固着し、永久磁石をヒステリシス部材と空隙を介して対向するように回転軸に固着し、ヒステリシス部材と永久磁石との間に作用する電磁力によって回転子から回転軸にトルクを伝達するというものである。 As a conventional drive device, for example, a motor with a built-in torque limiter as described in Patent Document 1 is known. In the motor with a built-in torque limiter described in Patent Document 1, a rotor is rotatably supported with respect to a rotation shaft, a hysteresis member is fixed to one end surface of the rotor, and a permanent magnet is interposed via the hysteresis member and a gap. The torque is transmitted from the rotor to the rotating shaft by an electromagnetic force that is fixed to the rotating shaft so as to face each other and acts between the hysteresis member and the permanent magnet.
上記従来技術においては、モータがトルクリミッタを内蔵しているため、装置の小型化を図ることが可能となる。しかし、ヒステリシス部材と永久磁石との間に作用する電磁力により伝達トルクが決まるため、高出力モータを使用する場合には、伝達トルクを十分に確保することが困難である。 In the above prior art, since the motor has a built-in torque limiter, it is possible to reduce the size of the apparatus. However, since the transmission torque is determined by the electromagnetic force acting between the hysteresis member and the permanent magnet, it is difficult to ensure a sufficient transmission torque when using a high output motor.
本発明の目的は、高出力の電動モータを使用する場合でも伝達トルクを十分に確保しつつ、小型化を図ることができる駆動装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a drive device that can be reduced in size while sufficiently ensuring transmission torque even when a high-output electric motor is used.
本発明は、ロータを有する電動モータと、電動モータのトルクが所定値以上のときに、電動モータのトルクの伝達を遮断するトルクリミッタとを備えた駆動装置において、ロータとトルクリミッタとを一体固定する固定手段を備え、ロータは、ロータシャフトと、ロータシャフトの外周側に配置され、トルクが発生するロータ本体部とを有し、ロータシャフトの外周面には、ロータ本体部を受け止めるための張出部が設けられており、トルクリミッタは、摩擦材を含むトルクリミッタ本体部と、トルクリミッタ本体部を覆うトルクリミッタケースとを有し、固定手段は、トルクリミッタケースと張出部とによりロータ本体部を挟み込んだ状態で、ロータシャフトとトルクリミッタケースとを固定する手段であることを特徴とするものである。 According to the present invention, in a drive device including an electric motor having a rotor and a torque limiter that cuts off transmission of the torque of the electric motor when the torque of the electric motor is equal to or greater than a predetermined value, the rotor and the torque limiter are fixed integrally. The rotor includes a rotor shaft and a rotor main body portion that is disposed on the outer peripheral side of the rotor shaft and generates torque, and a tension for receiving the rotor main body portion is provided on the outer peripheral surface of the rotor shaft. The torque limiter has a torque limiter main body including a friction material and a torque limiter case covering the torque limiter main body, and the fixing means is a rotor formed by the torque limiter case and the overhanging portion. It is a means for fixing the rotor shaft and the torque limiter case in a state where the main body portion is sandwiched.
このように本発明の駆動装置においては、電動モータのロータで発生したトルクがトルクリミッタ本体部の摩擦材の摩擦力により機械的に伝達されるので、高出力の電動モータを使用する場合でも、伝達トルクを十分に確保することができる。また、トルクリミッタケースとロータシャフトの張出部とによりロータ本体部を挟み込んだ状態で、ロータシャフトとトルクリミッタケースとを固定することにより、ロータとトルクリミッタとが一体化されるため、駆動装置の小型化を図ることができる。 Thus, in the drive device of the present invention, the torque generated by the rotor of the electric motor is mechanically transmitted by the frictional force of the friction material of the torque limiter body, so even when using a high-output electric motor, A sufficient transmission torque can be secured. In addition, the rotor and the torque limiter case are integrated by fixing the rotor shaft and the torque limiter case with the rotor main body sandwiched between the torque limiter case and the overhanging portion of the rotor shaft. Can be miniaturized.
好ましくは、電動モータは同期モータであり、ロータ本体部は、複数の電磁鋼板が積層された構造をなしている。この場合には、ロータ本体部に与えられる電気エネルギーが機械エネルギーに変換されて、トルクが発生する。このとき、ロータ本体部を回転させるために回転磁界が形成される際に、渦電流の発生が少ないため、電動モータの損失を低減することができる。 Preferably, the electric motor is a synchronous motor, and the rotor main body has a structure in which a plurality of electromagnetic steel plates are laminated. In this case, electrical energy given to the rotor body is converted into mechanical energy, and torque is generated. At this time, when the rotating magnetic field is formed to rotate the rotor main body, the generation of eddy currents is small, so that the loss of the electric motor can be reduced.
また、好ましくは、固定手段は、ロータシャフトにおけるトルクリミッタ側の端部の外周面に形成されたネジ部と、ネジ部にねじ込まれる締結用ナットとを有する。この場合には、締結用ナットによりロータシャフトとトルクリミッタケースとを強固に固定することができる。 Preferably, the fixing means includes a screw portion formed on an outer peripheral surface of an end portion on a torque limiter side of the rotor shaft, and a fastening nut screwed into the screw portion. In this case, the rotor shaft and the torque limiter case can be firmly fixed by the fastening nut.
また、固定手段は、ロータシャフトにおけるトルクリミッタ側の端部を折り曲げてトルクリミッタケースに対してかしめることにより形成されたカシメ部であっても良い。この場合には、ロータシャフトとトルクリミッタケースとの固定を製造上容易に且つ安く行うことができる。 The fixing means may be a caulking portion formed by bending an end portion on the torque limiter side of the rotor shaft and caulking the torque limiter case. In this case, the rotor shaft and the torque limiter case can be fixed easily and inexpensively in production.
本発明によれば、高出力の電動モータを使用する場合でも伝達トルクを十分に確保しつつ、駆動装置の小型化を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the size of the drive device while ensuring a sufficient transmission torque even when a high-output electric motor is used.
以下、本発明に係る駆動装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a drive device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る駆動装置の一実施形態を概略的に示す断面図であり、図2は、図1に示した駆動装置の要部を示す拡大断面図である。各図において、本実施形態の駆動装置1は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に備えられた左右1対の駆動輪(図示せず)を駆動する装置である。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of a drive device according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of the drive device shown in FIG. In each figure, the drive device 1 of the present embodiment is a device that drives a pair of left and right drive wheels (not shown) provided in a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.
駆動装置1は、駆動源である電動モータ2と、この電動モータ2の回転を減速して出力する歯車減速機3と、電動モータ2のトルクが所定値以上のときに、電動モータ2から歯車減速機3へのトルクの伝達を遮断する湿式の多板摩擦型のトルクリミッタ4とを備えている。これらの電動モータ2、歯車減速機3及びトルクリミッタ4は、ケース5に収容されている。
The drive device 1 includes an
電動モータ2は、PMモータ等の同期モータである。電動モータ2は、ステータ(図示せず)の内側に配置されたロータ(回転子)6を有している。ロータ6は、ケース5に軸受部7を介して回転可能に支持された円筒状のロータシャフト8と、このロータシャフト8の外周側に配置され、ステータにより形成される回転磁界によってトルクが発生するロータ本体部9とからなっている。
The
ロータシャフト8の一端側(トルクリミッタ4の反対側)の外周面には、ロータ本体部9を受け止めるための環状張出部10が設けられている。ロータシャフト8の他端部(トルクリミッタ4側の端部)の外周面には、ネジ部11(図2参照)が形成されている。
On the outer peripheral surface of one end side of the rotor shaft 8 (opposite side of the torque limiter 4), an
ロータ本体部9は、複数枚の環状の電磁鋼板12が軸方向に積層された構造をなしている。電磁鋼板12は、軟質磁性材料で形成されている。軟質磁性材料としては、鉄に少量のケイ素を加えた合金であるケイ素鋼等が用いられる。電磁鋼板12は、電気エネルギーを機械エネルギー(トルク)に変換する機能を有している。電磁鋼板12は、回転磁界(前述)が形成される際に渦電流の発生が少なく、一般的な鉄材に比べて損失が少ない。従って、電動モータ2の損失を低減することができる。
The
トルクリミッタ4は、ケース5に軸受部13を介して回転可能に支持された円筒状のトルクリミッタシャフト14と、このトルクリミッタシャフト14の外周側に配置されたトルクリミッタ本体部15と、このトルクリミッタ本体部15を覆うトルクリミッタケース16とを有している。
The
トルクリミッタシャフト14の外周面には、取付用のフランジ部14aが設けられている。トルクリミッタケース16は、筒状部16aと、この筒状部16aと一体化され、ロータ6と係合する大壁部16bと、この大壁部16bの反対側において筒状部16aと一体化された小壁部16cとからなっている。
A
トルクリミッタ本体部15は、フランジ部14aの外周面に固定された複数枚の環状の摺動板17と、この摺動板17と対向するようにトルクリミッタケース16の筒状部16aの内周面に固定された複数枚の環状の押さえ板18と、摺動板17と押さえ板18との間に介在された摩擦材19と、トルクリミッタケース16の小壁部16cとこれに対向する押さえ板18との間に配置され、当該押さえ板18をロータ6側に付勢することで、摩擦材19により摺動板17と押さえ板18との間に摩擦力を与える皿バネ20とを有している。摺動板17及び押さえ板18は、例えばボルト(図示せず)によりフランジ部14a及び筒状部16aにそれぞれ締結されている。
The torque limiter
トルクリミッタ4は、ロータ6に固定されている。具体的には、トルクリミッタケース16の大壁部16bとロータシャフト8の環状張出部10とによりロータ本体部9を挟み込んだ状態で、ロータシャフト8に形成されたネジ部11に締結用ナット21をねじ込んで、締結用ナット21により大壁部16bを締め付けることで、ロータ本体部9を環状張出部10に対して押さえ付ける。ネジ部11及び締結用ナット21は、ロータ6とトルクリミッタ4とを一体固定する固定手段を構成している。このように締結用ナット21を用いることにより、トルクリミッタケース16とロータシャフト8とを強固に固定することができる。
The
歯車減速機3は、トルクリミッタ4に対して電動モータ2の反対側に配置されている。歯車減速機3は、例えば3軸構造の減速機である。歯車減速機3は、例えばスプライン締結によりトルクリミッタシャフト14に固定されたギア軸22を有している。ギア軸22は、ケース5に2つの軸受部23を介して回転可能に支持されている。ギア軸22の外周面には、ギア部24が形成されている。ギア部24は、図示しない他のギア軸及びギア部を介して上記の駆動輪と連結されている。
The gear reducer 3 is disposed on the opposite side of the
歯車減速機3は、ケース5のギア室(図示せず)内に収容されている。ギア室内の底部には、歯車減速機3及びトルクリミッタ4を潤滑するための潤滑油が溜められている。なお、潤滑油は、電動モータ2の冷却にも使用される。
The gear reducer 3 is accommodated in a gear chamber (not shown) of the
このような駆動装置1において、電動モータ2のロータ6が回転すると、その回転がトルクリミッタ4に伝達されて、トルクリミッタ4が回転する。具体的には、ロータ6の回転がトルクリミッタケース16、押さえ板18、摺動板17及びトルクリミッタシャフト14に伝達される。そして、トルクリミッタ4の回転が歯車減速機3に伝達されて、歯車減速機3が回転し、これに伴って駆動輪(図示せず)が回転する。
In such a drive device 1, when the rotor 6 of the
このとき、電動モータ2からトルクリミッタ4に与えられるトルクが摺動板17と押さえ板18との間の摩擦力(皿バネ20の付勢力)以下であるときは、摩擦力により摺動板17が押さえ板18と一緒に回転し、これに伴ってトルクリミッタシャフト14が回転するため、電動モータ2のトルクがトルクリミッタ4を介して歯車減速機3に伝達される。
At this time, when the torque applied from the
一方、電動モータ2からトルクリミッタ4に与えられるトルク、例えばモータ衝撃トルクが付加されて摺動板17と押さえ板18との間の摩擦力よりも高くなったときは、押さえ板18が摺動板17に対して空回りし、摺動板17が回転しないため、トルクリミッタシャフト14が回転せず、電動モータ2から歯車減速機3へのトルクの伝達が遮断される。これにより、電動モータ2から歯車減速機3に過大なトルクが伝達されることによる歯車減速機3の破損を防ぐことができる。
On the other hand, when torque applied from the
以上のように本実施形態にあっては、湿式の多板摩擦型のトルクリミッタ4を使用するので、電動モータ2で発生したトルクが摩擦材19の摩擦力により機械的に歯車減速機3に伝達されることになる。このため、高出力の電動モータ2を使用する場合でも、例えばロータ本体部9とロータシャフト8との間に作用する電磁力により伝達トルクが決まるような構造と異なり、伝達トルクを十分に確保することができる。
As described above, in the present embodiment, since the wet multi-plate friction
また、本実施形態では、トルクリミッタケース16とロータシャフト8の環状張出部10とによりロータ本体部9を挟み込んだ状態で、締結用ナット21によりロータシャフト8とトルクリミッタケース16とを固定するので、電動モータ2とトルクリミッタ4とが一体化されることになる。これにより、省スペース化が図られるため、駆動装置1を小型化することができる。
In the present embodiment, the
さらに、電動モータ及びトルクリミッタを備えた駆動装置では、電動モータ及びトルクリミッタの回転時に振動が発生しないように、電動モータ及びトルクリミッタの重心位置を回転軸上に設定する必要があるが、製造上のばらつきにより装置毎に重心位置がずれてしまう。このため、電動モータ及びトルクリミッタを回転させて重心ずれ量を測定し、その測定結果に基づいて、電動モータ及びトルクリミッタの重心の反対側に重りを付けたり、電動モータ及びトルクリミッタの重心側に穴を開ける等、重心ずれ量の補正(重心調整)を行っている。この場合、電動モータとトルクリミッタとが一体化されていない構造では、電動モータ及びトルクリミッタの各々について重心調整を行う必要があるため、手間がかかる。しかし、本実施形態では、電動モータ2とトルクリミッタ4とが一体化されているため、電動モータ2及びトルクリミッタ4の重心調整を一度にまとめて行うことができる。従って、駆動装置1の製造工程を簡略化することができる。
Furthermore, in a drive device equipped with an electric motor and a torque limiter, it is necessary to set the center of gravity of the electric motor and the torque limiter on the rotation axis so that vibration does not occur when the electric motor and the torque limiter rotate. The center of gravity shifts from device to device due to the above variation. For this reason, the electric motor and the torque limiter are rotated to measure the center-of-gravity deviation, and on the basis of the measurement result, a weight is added to the opposite side of the center of gravity of the electric motor and the torque limiter, The center of gravity deviation is corrected (center of gravity adjustment), such as making a hole in the center. In this case, in a structure in which the electric motor and the torque limiter are not integrated, it is necessary to adjust the center of gravity for each of the electric motor and the torque limiter, which is troublesome. However, in the present embodiment, since the
図3は、本発明に係る駆動装置の他の実施形態を概略的に示す断面図である。図中、上述した実施形態と同一または同等の要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of the driving apparatus according to the present invention. In the figure, the same or equivalent elements as those in the embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
同図において、本実施形態の駆動装置1では、ロータ6とトルクリミッタ4とを一体固定する固定手段のみ、上述した実施形態と異なっている。具体的には、ロータシャフト8のトルクリミッタ4側の端部には、固定手段としてのカシメ部30が設けられている。カシメ部30は、トルクリミッタケース16の大壁部16bとロータシャフト8の環状張出部10とによりロータ本体部9を挟み込んだ状態で、ロータシャフト8のトルクリミッタ4側の端部を外周側に折り曲げて大壁部16bに対してかしめることにより形成されている。
In the figure, the driving apparatus 1 of this embodiment is different from the above-described embodiment only in the fixing means for integrally fixing the rotor 6 and the
このようにロータシャフト8とトルクリミッタケース16とをかしめにより固定することにより、ロータシャフト8の外周面に上記ネジ部11を形成したり、上記の締結用ナット21を用意しなくて済む。これにより、ロータシャフト8とトルクリミッタケース16との固定を簡単な工程で安価に行うことができる。
Thus, by fixing the
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、電動モータ2を、ロータ6のロータ本体部9が電磁鋼板12の積層構造からなっている同期モータとしたが、使用する電動モータ2としては、特に同期モータに限られず、誘導モータ等であっても良い。例えば誘導モータでは、ロータのロータ本体部を、保持板にコイルを取り付けた構造とすることができる。この場合には、コイルを保持した保持板をトルクリミッタケース16とロータシャフト8の環状張出部10とにより挟み込んだ状態で、締結用ナットまたはかしめによってロータシャフト8とトルクリミッタケース16とを固定すれば良い。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the
1…駆動装置、2…電動モータ、4…トルクリミッタ、6…ロータ、8…ロータシャフト、9…ロータ本体部、10…環状張出部、11…ネジ部(固定手段)、12…電磁鋼板、15…トルクリミッタ本体部、16…トルクリミッタケース、19…摩擦材、21…締結用ナット(固定手段)、30…カシメ部(固定手段)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Drive device, 2 ... Electric motor, 4 ... Torque limiter, 6 ... Rotor, 8 ... Rotor shaft, 9 ... Rotor main-body part, 10 ... Annular overhang | projection part, 11 ... Screw part (fixing means), 12 ...
Claims (4)
前記ロータと前記トルクリミッタとを一体固定する固定手段を備え、
前記ロータは、ロータシャフトと、前記ロータシャフトの外周側に配置され、前記トルクが発生するロータ本体部とを有し、
前記ロータシャフトの外周面には、前記ロータ本体部を受け止めるための張出部が設けられており、
前記トルクリミッタは、摩擦材を含むトルクリミッタ本体部と、前記トルクリミッタ本体部を覆うトルクリミッタケースとを有し、
前記固定手段は、前記トルクリミッタケースと前記張出部とにより前記ロータ本体部を挟み込んだ状態で、前記ロータシャフトと前記トルクリミッタケースとを固定する手段であることを特徴とする駆動装置。 In a drive apparatus comprising: an electric motor having a rotor; and a torque limiter that interrupts transmission of torque of the electric motor when the torque of the electric motor is equal to or greater than a predetermined value.
A fixing means for integrally fixing the rotor and the torque limiter;
The rotor includes a rotor shaft, and a rotor main body that is disposed on an outer peripheral side of the rotor shaft and generates the torque,
On the outer peripheral surface of the rotor shaft, an overhang portion for receiving the rotor main body portion is provided,
The torque limiter has a torque limiter main body including a friction material, and a torque limiter case covering the torque limiter main body,
The driving device according to claim 1, wherein the fixing means is means for fixing the rotor shaft and the torque limiter case in a state where the rotor main body is sandwiched between the torque limiter case and the overhanging portion.
前記ロータ本体部は、複数の電磁鋼板が積層された構造をなしていることを特徴とする請求項1記載の駆動装置。 The electric motor is a synchronous motor;
The drive device according to claim 1, wherein the rotor main body has a structure in which a plurality of electromagnetic steel plates are laminated.
Priority Applications (1)
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JP2012234734A JP2014087176A (en) | 2012-10-24 | 2012-10-24 | Drive apparatus |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020010512A (en) * | 2018-07-09 | 2020-01-16 | 株式会社デンソー | motor |
-
2012
- 2012-10-24 JP JP2012234734A patent/JP2014087176A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2020010512A (en) * | 2018-07-09 | 2020-01-16 | 株式会社デンソー | motor |
JP7255099B2 (en) | 2018-07-09 | 2023-04-11 | 株式会社デンソー | motor |
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