JP4454902B2 - 車両の車輪を駆動するための車輪駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念で詳しく定義された種類の、車両の車輪を駆動するための車輪駆動装置に関する。
【０００２】
車両の車輪を駆動するための車輪駆動装置は、とりわけ各被駆動車輪が独自の駆動モータを有する低床形バスで使用される。バス内に十分に広い通路幅を得るために、車輪駆動装置の軸方向延長をなるべく小さくすることが必要である。
【０００３】
複数個のモータが車軸に対して非同軸に配列され、第１減速段を介して第２減速段が駆動され、第２減速段の出力部が駆動輪に作用する、複数個のモータを備えた電動式個別車輪駆動装置がドイツ国特許公報ＤＥ １９７ ０９ ５７９ Ａ１に開示されている。第１減速段と第２減速段の間に車輪軸受装置とブレーキディスクが配設され、さらにブレーキディスクはダブルタイヤ装着の駆動輪のリムの長さの範囲内にある。２つの減速装置を車輪軸受装置で互いに引き離して配設することにより、とりわけはすば歯車の場合に減速装置の送り作用で油面の変位が生じ、それが減速段の潤滑に悪影響を及ぼす。車輪駆動装置の軸方向長さをコンパクトにし、しかも所要のトルクを供給することができるためには、複数個の電動駆動モータを使用しなければならない。
【０００４】
本発明の根底にあるのは、軸方向長さがコンパクトに構成され、ブレーキがリムの内側に配設され、各車輪駆動装置ごとに唯１個の駆動モータが使用され、減速装置が十分に潤滑され、かつ優れた効率を特徴とする、車輪駆動装置を提供する課題である。
【０００５】
この課題は主請求項の特徴を有する、種概念に基づく車輪駆動装置によって解決される。
【０００６】
本発明によれば、車輪駆動装置はリムの軸方向長さの範囲内に配設されたブレーキによって制動することができ、その際上記のリムはシングルタイヤ用のリムであってもよく、ブレーキは駆動モータと減速段の間に配設されている。複数の減速段を互いに直接隣接して配設することにより、減速段が配設された共通の区域内にある潤滑剤で歯のすべての被動部分を潤滑することができる。こうして均一な温度レベルが生じ、減速装置を車輪の外側に配設することにより熱を外界によく放出することができる。駆動モータが車軸に対して非同軸に配設されているから、リムと駆動モータの間にブレーキ及びブレーキ操作装置を配設する取付け場所が生じる。車輪軸受装置が必要とする軸方向取付け場所を駆動モータに設けるために、車輪の力を受けるための車輪軸受装置を第１減速装置の半径方向上側に配設することが好ましい。こうして車輪駆動装置の全長を増加せずに、好ましくはギャップ直径に近いか又は等しい最大有効長さで駆動モータを構成することができるから、駆動モータの効率が向上する。
車輪軸受装置が、第１減速段の半径方向外側に配設され、但し第１減速段の軸方向長さの範囲内にあることにより、ホイールハブ、第２減速段の部材及び軸受フランジを車輪軸受装置と組合わせて１つのコンパクトなユニットとすることが可能である。このユニットは車輪駆動装置の解体のときも分解しないでよいから、整備の場合の組立の際に車輪軸受装置を改めて調整する必要がない。第２減速段は遊星歯車装置として構成することが好ましい。その場合遊星歯車装置のプラネットキャリアが出力部をなし、リングギヤは車輪軸受装置を担持するハブ支持材と連結され、内側中心歯車が入力部をなす。しかしリングギヤを出力部として構成することも可能である。内側中心歯車は第１減速段によって駆動される。第１減速段は、そのリングギヤが出力部をなし、駆動ピニオンがリングギヤ及び少なくとも２個の中間歯車とかみ合って入力部をなし、中間歯車を保持するキャリアが遊転不能に取り付けられるように構成することが好ましい。駆動ピニオンがリングギヤと直接かみ合うことにより、駆動ピニオンを駆動する駆動モータを車軸に対して最大間隔で配設することができるから、ブレーキ及びブレーキ操作装置のために十分な取付け場所が生じる。駆動ピニオンがリングギヤ及び少なくとも２個の中間歯車とかみ合うことにより、駆動ピニオンのトルクが分割され、その結果駆動ピニオンの寿命が増加し、こうして第１減速段をコンパクトに構成することができるから、車輪軸受装置の直径が縮小される。駆動モータのハウジングが車輪の力を伝達し、車輪の力が伝達される車輪軸受装置を担持するハブ支持材への駆動モータのフランジ付け面が車輪の荷重作用線の区域にあることにより、フランジ付け面とその結合部材には荷重作用線から離れた区域からの付加トルク負荷が働かないから、車輪の力を受ける支持部材の結合部材の長さを小さくすることができる。こうして軸受フランジへの駆動モータ・ハウジングのフランジ付け面の半径方向長さを小さくすることができるから、遊転不能に配設された軸受フランジと車輪回転数で回転するホイールハブとの間にシール部材を配設することができる。ホイールハブは半径方向長さが小さいため、比較的小さな周速を相手にしなければならない。駆動モータのハウジングは車軸ブリッジと連結するか、又は受座を備え、ここに車輪駆動装置を車体に固定するための固定部材を配設することができる。駆動モータは車輪の内側に配設されているから、エネルギー供給を有利に行うことができる。ホイールハブにひれを配設することが好ましい。ホイールハブの回転とともにひれがホイールハブの周囲の媒質を運動させるから、ブレーキ及び車輪駆動装置が冷却される。駆動モータのハウジングを冷却液が貫流することが好ましい。それによって冷却液は駆動モータを冷却し、その他の車輪駆動装置への駆動モータのフランジ付け面を介してその他の車輪駆動装置も冷却する。
【０００７】
減速段及びブレーキを直接隣接して配設し、ブレーキを減速段と駆動モータの間、但しリムの軸方向及び半径方向長さの範囲内に配設することによって、コンパクトな構造を特徴とし、駆動モータを最適な効率で使用することができ、減速段が十分に潤滑される車輪駆動用の車輪駆動装置が得られる。
【０００８】
その他の特徴は図の説明で明らかである。
【０００９】
図１：
車軸に対して非同軸に配設された駆動モータ１は、電動駆動モータとして構成することが好ましいが、油圧又は空気駆動モータとして構成することもでき、好ましくは駆動モータ１のハウジング４に通された第１減速段３の入力軸を駆動する。駆動モータ１のハウジング４は好ましくは水冷式であり、結合部材によってハブ支持材５と連結される。ハブ支持材５への駆動モータ１のフランジ付け面６は、車輪の力が車輪駆動装置に作用する荷重作用線７の区域にある。フランジ付け面６を荷重作用線７の区域に配設することにより、ハブ支持材５と駆動モータ１のハウジング４を連結する結合部材には、車両重量から生じるトルク負荷がまったく又は僅かしか働かない。こうしてフランジ付け面６の半径方向長さを小さくすることができ、車輪回転数で回転するホイールハブ９とハブ支持材５の間に、この直径でシール部材８を配設することが可能である。フランジ付け面６の半径方向長さが小さいので、シール部材８の周速も小さく、それがシール部材８の寿命によい影響を及ぼす。ホイールハブ９は第２減速段１１の出力部をなすプラネットキャリア１０及びリム１２と連結されている。車輪軸受装置１３は、ホイールハブ９、リングギヤ１４、第２減速段１１、シール部材８及びハブ支持材５と組み合わされて１つのユニットをなす。このユニットはひとたび工場でセットされると、整備の場合に車輪駆動装置を解体するときも完結した状態を保つ。結合部材を介してホイールハブ９にブレーキディスク１５が配設され、これでホイールハブ９を制動することができる。ブレーキディスク１５は組立式構造として取り付けることが好ましいが、完成ブレーキディスクとして取り付けることもでき、その軸方向取付け位置がシール部材８から離れているので、シール部材８に対してブレーキディスク１５の熱障害は起こらない。ホイールハブ９にひれを配設することが好ましい。ホイールハブ９の回転とともにひれがホイールハブ９の周囲の媒質を運動させるから、ブレーキディスク１５と車輪駆動装置一式が冷却される。第２減速段１１の内側中心歯車１８をプラネットキャリア１０に支える軸受装置１７は、内側中心歯車１８とプラネットキャリア１０の回転数差で回転するに過ぎないから、軸受の寿命が増大する。軸受装置１７を軸方向スラストリングで構成することもできる。第１減速段３及び第２減速段１１をはすばで構成すれば、軸受装置１７に力がかからないように歯を設計することが可能である。駆動モータ１のハウジング４は車軸ブリッジ１９と連結することが好ましいが、個別車輪懸架装置のための固定部材を設けて構成することもできる。第１減速段３と第２減速段１１は直接隣接して配設されているから、両者は共通の潤滑剤で取り囲まれており、それによって２つの減速段のための潤滑が保証される。車輪軸受装置１３は第１減速段３の半径方向外側、但し軸方向には第１減速段３の区域に配設されており、このため極めてコンパクトな車輪駆動装置を作り出すことができる。車輪軸受装置１３を第１減速段３の半径方向外側に配設し、好ましくはＯ形配列のテーパころ軸受を使用することにより、駆動輪の安定した軸受装置が得られる。入力軸２は表面にらせん形の凹陥部を有することが好ましい。このらせん形凹陥部はモータ軸受装置２０が絶えず潤滑されるように潤滑剤を適宜に給送する。モータ軸受装置２０に十分な潤滑剤を供給するために、入力軸２が配設される開口部を偏心に形成することも可能である。良好な騒音レベルを得るために、減速装置３及び１１の歯ははすばであることが好ましい。第２減速装置１１の遊星歯車を片持に支えたので、車輪駆動装置の軸方向取付け長さがさらに減少する。
【００１０】
図２：
駆動モータ１は第１減速段３を駆動し、第１減速段３の出力部は第２減速段１１を駆動する。第２減速段１１は遊星歯車装置として構成することが好ましい。そのプラネットキャリア２１は二面せん断式に支承される。第２減速段１１のリングギヤ１４は、ねじ継手により、又は止め輪もしくは半径方向の止めピンによりハブ支持材５と連結することができる。回転数センサ２２がブレーキディスク１５と第１減速装置３の間に配設される。ブレーキ操作装置２３は横に配設することが好ましいが、ホイールの外部の連接棒によるブレーキ操作も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一面せん断形プラネットキャリアを有する車輪駆動用の車輪駆動装置の図である。
【図２】 二面せん断形プラネットキャリアを有する車輪駆動用の車輪駆動装置の図である。
【符号の説明】
１ 駆動モータ
２ 入力軸
３ 第１減速段
４ ハウジング
５ ハブ支持材
６ フランジ付け面
７ 荷重作用線
８ シール部材
９ ホイールハブ
１０ プラネットキャリア
１１ 第２減速段
１２ リム
１３ 車輪軸受装置
１４ リングギヤ
１５ ブレーキディスク
１６ ひれ
１７ 軸受装置
１８ 内側中心歯車
１９ 車軸ブリッジ
２０ モータ軸受装置
２１ 遊星歯車
２２ 回転数センサ
２３ 操作装置

Claims (14)

1. 車両の車輪を駆動するための車輪駆動装置であって、
   リム（１２）を有し、回転中心軸まわりに回転する車輪と、
   車輪の回転中心軸に対して非同軸となるようにずらして配置された回転駆動軸を有する駆動モータ（１）であって、歯車組からなる第１減速装置（３）および歯車組からなる第２減速装置（１１）を介して車輪を回転駆動する駆動モータ（１）と、
   リム（１２）の内側に配置されて、操作装置（２３）により操作されるブレーキディスク（１５）と、を備え、
   第１減速装置（３）と第２減速装置（１１）とが直接隣接して配設され、
   ブレーキディスク（１５）は駆動モータ（１）と第１および第２減速装置（３、１１）との間に配設されており、
   駆動モータ（１）の少なくとも一部がリム（１２）の内側にあり、
   操作装置（２３）の少なくとも一部が、駆動モータ（１）の回転駆動軸をずらして配置したことにより確保されたリムと（１２）と駆動モータ（１）との間の空間内にある
   ことを特徴とする車輪駆動装置。
2. 車輪の力を受けるための車輪軸受装置（１３）が、第１減速装置（３）の半径方向外側に配設されていることを特徴とする、請求項１に記載の車輪駆動装置。
3. 車輪の力を受けるための車輪軸受装置（１３）が、一方の減速装置（３）の軸方向長さの区域に配設されていることを特徴とする、請求項１に記載の車輪駆動装置。
4. 第１減速装置（３）への駆動モータ（１）のフランジ付け面（６）が、車輪の荷重作用線（７）の区域に配設されていることを特徴とする、請求項１に記載の車輪駆動装置。
5. 車輪の力が、駆動モータ（１）のハウジング（４）に作用することを特徴とする、請求項１に記載の車輪駆動装置。
6. 駆動モータ（１）が、ギャップ直径に近い有効長さを有する電動モータであることを特徴とする、請求項１に記載の車輪駆動装置。
7. 遊転不能なハブ支持材（５）とホイールハブ（９）との間のシール（８）が、ブレーキディスクの半径方向長さの範囲内に配設されていることを特徴とする、請求項１に記載の車輪駆動装置。
8. 第２減速装置（１１）の遊転不能なリングギア（１４）が、車輪軸受（１３）と相互作用する遊転不能なハブ支持材（５）と連結されており、第２減速装置（１１）のリングギア（１４）をハブ支持材（５）とともに固定することにより、車輪軸受（１３）がハブ支持材（５）に固定されることを特徴とする、請求項１に記載の車輪駆動装置。
9. ハブ（９）がひれ（１６）を有し、ハブ（９）の回転とともにひれ（１６）がハブ（９）を取囲む媒質を運動させて、ブレーキ（１５）及び車輪駆動装置のうちの少なくとも一方を冷却することを特徴とする、請求項１に記載の車輪駆動装置。
10. 駆動モータ（１）が液冷式であることを特徴とする、請求項１に記載の車輪駆動装置。
11. 第２減速装置のリングギヤ（１４）、遊転不能なハブ支持材（５）、車輪軸受（１３）及びシール（８）が連結されて１つのユニットをなすことを特徴とする、請求項１に記載の車輪駆動装置。
12. 第１減速装置（３）の入力軸（２）にらせん形の凹陥部があって、駆動軸（２）の回転とともに潤滑剤を給送することを特徴とする、請求項１に記載の車輪駆動装置。
13. 第１減速装置（３）の駆動ピニオンが、リングギヤ及び少なくとも２個の中間歯車とかみ合うことを特徴とする、請求項１に記載の車輪駆動装置。
14. 車輪軸受装置（１３）がＯ形配列のテーパころ軸受として構成されていることを特徴とする、請求項２に記載の車輪駆動装置。

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