JP5067788B2 - In-wheel motor drive device - Google Patents
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Description
本発明は、自動車等のダイレクトドライブホイールを駆動輪とする車両に用いられたインホイールモータ駆動装置、特に、電動モータの出力軸と車輪のハブとが減速機を介して同軸状に連結され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 used in a vehicle having a direct drive wheel as a drive wheel, such as an automobile, and more particularly, an output shaft of an electric motor and a wheel hub are coaxially connected via a reduction gear. The present invention relates to an in-wheel motor drive device.
近年、電気自動車等モータによって駆動される車両においては、モータを車輪に内蔵するインホイールモータシステムが採用されつつある。ここで、従来のインホイールモータ駆動装置50は、例えば、特開2006−258289号公報(特許文献1)に記載されている。このインホイールモータ駆動装置50は、図6に示すように、車体51に取り付けられるケーシング52の内部に駆動力を発生させるモータ部53と、車輪54が取り付けられる車輪用軸受装置55と、モータ部53の回転を減速して車輪用軸受装置55のハブ輪56に伝達する減速部57とを備えている。
In recent years, in-wheel motor systems in which a motor is built in a wheel are being adopted in a vehicle driven by a motor such as an electric vehicle. Here, the conventional in-wheel
ここで、装置の軽量・コンパクト化の観点からモータ部53には低トルクで高回転のモータが採用されると共に、車輪54を駆動するのに大きなトルクが必要となるため、減速部57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ている。
Here, in order to reduce the weight and size of the apparatus, a low torque and high rotation motor is adopted for the
この減速部57は、偏心部58a、58bを有するモータ側回転部材58と、偏心部58a、58bに配設される曲線板59a、59bと、曲線板59a、59bをモータ側回転部材58に対して回転自在に支承する転がり軸受60a、60bと、曲線板59a、59bの外周面に係合して曲線板曲線板59a、59bに自転運動を生じさせる複数の外ピン61と、曲線板59a、59bの自転運動を内方部材(車輪側回転部材)62に伝達する複数の内ピン63とを備えている。
The
また、車輪用軸受装置55は、外周にケーシング52に取り付けられるための取付フランジ64bを一体に有し、内周に複列の外側転走面64a、64aが一体に形成された外方部材64と、一端部に車輪54を取り付けるための車輪取付フランジ67を一体に有し、外周に複列の外側転走面64a、64aの一方に対向する内側転走面56aと、この内側転走面56aから軸方向に延びる円筒状の小径段部56bが形成されたハブ輪56、およびこのハブ輪56の小径段部56bに圧入固定され、外周に複列の外側転走面64a、64aの他方に対向する内側転走面65aが形成された内輪65からなる内方部材62と、この内方部材62と外方部材64の両転走面間に転動自在に収容された複列のボール66とを備えている。
このような従来のインホイールモータ駆動装置50では、車輪用軸受装置55の潤滑を減速部57と共通化しているため、減速部57で発生した摩耗粉等の異物が潤滑油に混入し、この潤滑油で軸受部が潤滑されることになる。これでは、潤滑油の清浄度の問題で剥離寿命が低下する恐れがある。
In such a conventional in-wheel
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、潤滑油の清浄度の影響を受けず、軸受スペースを確保して剥離寿命を向上させたインホイールモータ駆動装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a conventional problem, and provides an in-wheel motor drive device that is not affected by the cleanliness of the lubricating oil, secures a bearing space, and improves the peeling life. With the goal.
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項1に記載の発明は、ケーシングと、このケーシング内に配設され、偏心部が一体に形成されたモータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、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、前記車輪側回転部材に連結された車輪用軸受装置とを備えたインホイールモータ駆動装置において、前記車輪用軸受装置が、外周に前記ケーシングに取り付けられるための取付フランジを有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合され、外周に内側転走面が形成された内輪または前記車輪側回転部材からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部を密封するシールとを備えると共に、これらシールのうち前記環状空間と減速部との間に位置するシールがガータスプリングを有するオイルシールで構成され、このシールによって前記減速部の潤滑油が遮断されて軸受内部に浸入するのを防止し、軸受部がグリース潤滑されている。
In order to achieve such an object, the invention according to claim 1 of the present invention includes a casing, and a motor portion that is disposed in the casing and that rotationally drives a motor-side rotating member that is integrally formed with an eccentric portion. An in-wheel motor drive device comprising: a speed reducing portion that decelerates the rotation of the motor side rotating member and transmits it to the wheel side rotating member; and a wheel bearing device connected to the wheel side rotating member. The bearing device has a mounting flange for mounting on the casing on the outer periphery, an outer member having a double row outer raceway formed on the inner periphery, and a wheel mounting flange for mounting the wheel on one end. A hub ring integrally formed and formed with a cylindrical small-diameter step portion extending in the axial direction on the outer periphery, and an inner ring fitted to the small-diameter step portion of the hub ring and having an inner rolling surface formed on the outer periphery, or Wheel side rotating member Formed between the outer member and the inner member, a double row rolling element housed in a freely rolling manner between the rolling surfaces of the inner member and the outer member. A seal that seals the opening of the annular space, and a seal located between the annular space and the speed reduction part among these seals is constituted by an oil seal having a garter spring, and the speed reduction part is formed by this seal. This prevents the lubricating oil from being cut off and penetrates into the bearing , and the bearing is grease lubricated.
このように、ケーシング内に配設されたモータ部と減速部、およびこの減速部に連結された車輪用軸受装置とを備えたインホイールモータ駆動装置において、車輪用軸受装置が、外周にケーシングに取り付けられるための取付フランジを有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合され、外周に内側転走面が形成された内輪または車輪側回転部材からなる内方部材と、この内方部材と外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部を密封するシールとを備えると共に、これらシールのうち環状空間と減速部との間に位置するシールがガータスプリングを有するオイルシールで構成され、このシールによって減速部の潤滑油が遮断されて軸受内部に浸入するのを防止し、軸受部がグリース潤滑されているので、潤滑油内に混入した金属摩耗粉等の異物が軸受内部に侵入して剥離寿命が低下するのを防止でき、潤滑油の清浄度の影響を受けずに所望の剥離寿命を確保することができる。
Thus, in the in-wheel motor drive device including the motor portion and the speed reduction portion disposed in the casing and the wheel bearing device connected to the speed reduction portion, the wheel bearing device is disposed on the casing on the outer periphery. It has a mounting flange for mounting, an outer member with a double row outer raceway formed on the inner periphery, and a wheel mounting flange for mounting a wheel on one end, and an axial direction on the outer periphery. A hub ring formed with a cylindrical small-diameter step portion extending inward, and an inner member formed of an inner ring or a wheel-side rotating member that is fitted to the small-diameter step portion of the hub ring and has an inner rolling surface formed on the outer periphery thereof. A double row rolling element accommodated between the rolling surfaces of the inner member and the outer member, and an opening in an annular space formed between the outer member and the inner member. A seal for sealing, and of these seals Seal located between the Jo space and deceleration portion is constituted by an oil seal having a garter spring, prevented from entering the inside of the bearing is blocked lubricant deceleration portion by the seal, the bearing unit is grease-lubricated Therefore, it is possible to prevent foreign matter such as metal wear powder mixed in the lubricating oil from entering the bearing and reducing the peeling life, and to achieve the desired peeling life without being affected by the cleanliness of the lubricating oil. Can be secured.
好ましくは、請求項2に記載の発明のように、前記ハブ輪の外周に複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面が直接形成され、前記車輪取付フランジのインナー側の基部が円弧状に形成されると共に、前記シールのうちアウター側のシールが、前記基部に摺接する一対のサイドリップと、軸受内方側に傾斜するグリースリップとを有していれば、密封性の高いコンパクトなシールが得られるので、軸受スパンを最大限に大きくすることができ、車輪用軸受装置の耐久性を向上させることができる。
Preferably, as in the invention described in
また、請求項3に記載の発明のように、前記ハブ輪に前記車輪側回転部材が内嵌され、この車輪側回転部材と前記ハブ輪とが一体に塑性結合されていれば、軽量・コンパクト化が図れると共に、結合部の緩みを防止して長期間に亙って初期に設定された予圧を維持することができ、耐久性を向上させることができる。
If the wheel side rotating member is fitted in the hub wheel and the wheel side rotating member and the hub wheel are integrally plastically coupled as in the invention according to
また、請求項4に記載の発明のように、前記外方部材が、内周にアウター側の外側転走面が形成された第1の外方部材と、この第1の外方部材のインナー側に圧入固定され、内周にインナー側の外側転走面が形成された第2の外方部材とからなると共に、前記車輪側回転部材に別体の内輪が圧入固定され、この内輪と前記第2の外方部材が高炭素クロム軸受鋼または浸炭鋼で構成されていれば、アウター側に比べ荷重負荷的に厳しいインナー側の軸受部が剥離寿命面で有利となり、車輪用軸受装置の耐久性を向上させることができる。 According to a fourth aspect of the present invention, the outer member includes a first outer member in which an outer rolling surface on the outer side is formed on the inner periphery, and an inner portion of the first outer member. A second outer member which is press-fitted and fixed to the inner side and has an inner-side outer rolling surface formed on the inner periphery, and a separate inner ring is press-fitted and fixed to the wheel-side rotating member. If the second outer member is made of high carbon chrome bearing steel or carburized steel, the inner bearing portion, which is stricter in terms of load load than the outer side, is advantageous in terms of peeling life, and durability of the wheel bearing device is improved. Can be improved.
また、請求項5に記載の発明のように、前記減速部が、外周にトロコイド系曲線で構成される複数の波形を有し、前記偏心部を挿通する複数の貫通孔が形成され、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曲線板と、この曲線板の外周部に針状ころ軸受を介して転接されて自転運動を生じさせる複数の外ピンと、前記貫通孔の内周に針状ころ軸受を介して転接される内ピンとを備え、前記曲線板の自転運動を、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サイクロイド減速機構で構成されていれば、多段構成とすることなくコンパクトな構成であっても極めて大きな減速比を得ることができ、高回転、低トルク型のモータ部を採用した場合であっても、車輪に充分な回転トルクを伝達することができる。 According to a fifth aspect of the present invention, the speed reduction portion has a plurality of waveforms formed of a trochoidal curve on an outer periphery, and a plurality of through holes that pass through the eccentric portion are formed. A curved plate that performs a revolving motion around its rotational axis as the side rotating member rotates, and a plurality of external members that are brought into rolling contact with the outer peripheral portion of the curved plate via needle roller bearings to generate a rotational motion. A pin and an inner pin that is in rolling contact with the inner periphery of the through-hole via a needle roller bearing, and the rotational movement of the curved plate is converted into a rotational movement around the rotational axis of the motor-side rotating member. If it is configured with a cycloid reduction mechanism that transmits to the wheel side rotation member, an extremely large reduction ratio can be obtained even with a compact configuration without using a multi-stage configuration. Even when the motor is used It can be transmitted a sufficient rotational torque to the wheels.
本発明に係るインホイールモータ駆動装置は、ケーシングと、このケーシング内に配設され、偏心部が一体に形成されたモータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、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、前記車輪側回転部材に連結された車輪用軸受装置とを備えたインホイールモータ駆動装置において、前記車輪用軸受装置が、外周に前記ケーシングに取り付けられるための取付フランジを有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合され、外周に内側転走面が形成された内輪または前記車輪側回転部材からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部を密封するシールとを備えると共に、これらシールのうち前記環状空間と減速部との間に位置するシールがガータスプリングを有するオイルシールで構成され、このシールによって前記減速部の潤滑油が遮断されて軸受内部に浸入するのを防止し、軸受部がグリース潤滑されているので、潤滑油内に混入した金属摩耗粉等の異物が軸受内部に侵入して剥離寿命が低下するのを防止でき、潤滑油の清浄度の影響を受けずに所望の剥離寿命を確保することができる。
An in-wheel motor drive device according to the present invention includes a casing, a motor unit that is disposed in the casing and that rotationally drives a motor-side rotating member integrally formed with an eccentric portion, and rotates the motor-side rotating member. In an in-wheel motor drive device comprising a speed reduction portion that decelerates and transmits to a wheel-side rotating member, and a wheel bearing device connected to the wheel-side rotating member, the wheel bearing device is disposed on the casing on the outer periphery. It has a mounting flange for mounting, an outer member with a double row outer raceway formed on the inner periphery, and a wheel mounting flange for mounting a wheel on one end, and an axial direction on the outer periphery. A hub ring formed with a cylindrical small-diameter step portion extending inward, and an inner member that is fitted to the small-diameter step portion of the hub ring and has an inner rolling surface formed on the outer periphery or the wheel-side rotating member A double-row rolling element accommodated between the rolling surfaces of the inner member and the outer member, and an opening in an annular space formed between the outer member and the inner member. And a seal located between the annular space and the speed reduction part is constituted by an oil seal having a garter spring , and this seal blocks the lubricating oil in the speed reduction part. Since the bearing is grease-lubricated, it is possible to prevent foreign matter such as metal wear powder mixed in the lubricating oil from entering the bearing and reducing the peeling life. A desired peeling life can be secured without being affected by the cleanliness of the lubricating oil.
ケーシングと、このケーシング内に配設され、偏心部が一体に形成されたモータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、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、前記車輪側回転部材に連結された車輪用軸受装置とを備えたインホイールモータ駆動装置において、前記車輪用軸受装置が、外周に前記ケーシングに取り付けられるための取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、および外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪が圧入固定され、前記ハブ輪の小径段部に内嵌された前記車輪側回転部材からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部を密封するシールとを備え、これらシールのうちアウター側のシールが、前記車輪取付フランジの基部に摺接する一対のサイドリップと、軸受内方側に傾斜するグリースリップとを有すると共に、前記環状空間と減速部との間に位置するシールがガータスプリングを有するオイルシールで構成され、このシールによって前記減速部の潤滑油が遮断されて軸受内部に浸入するのを防止し、軸受部がグリース潤滑されている。
A casing, a motor unit disposed in the casing, and a motor-side rotating member integrally formed with an eccentric part, and a speed reducer that decelerates the rotation of the motor-side rotating member and transmits it to the wheel-side rotating member And an in-wheel motor drive device comprising a wheel bearing device coupled to the wheel-side rotating member, wherein the wheel bearing device integrally has an attachment flange for being attached to the casing on the outer periphery. The outer member having a double row outer raceway formed on the inner circumference and the wheel mounting flange for attaching the wheel to one end are integrally provided on one of the outer raceways of the double row on the outer circumference. A hub wheel formed with an opposing inner rolling surface, a cylindrical small-diameter stepped portion extending in the axial direction from the inner rolling surface, and an inner rolling facing the other outer rolling surface of the double row on the outer periphery. The inner ring on which the surface is formed An inner member composed of the wheel-side rotating member fixed and fitted into the small-diameter step portion of the hub wheel, and accommodated in a freely rollable manner between both rolling surfaces of the inner member and the outer member. A double row rolling element, and a seal that seals an opening of an annular space formed between the outer member and the inner member, and an outer seal among these seals is provided on the wheel mounting flange. The seal having a pair of side lips that are in sliding contact with the base portion and a grease lip that is inclined toward the bearing inward side, and a seal located between the annular space and the speed reduction portion is constituted by an oil seal having a garter spring. Thus, the lubricating oil in the speed reduction portion is blocked and prevented from entering the bearing , and the bearing portion is grease lubricated.
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図1は、本発明に係るインホイールモータ駆動装置の一実施形態を示す縦断面図、図2は、図1のII−II線に沿った横断面図、図3は、図2の要部拡大図、図4は図1の偏心部を示す要部拡大図、図5(a)は、図1の車輪用軸受装置を示す拡大図、(b)は、(a)のアウター側のシール部を示す要部拡大図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側(図面左側)、中央寄り側をインナー側(図面右側)という。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of an in-wheel motor drive device according to the present invention, FIG. 2 is a transverse sectional view taken along line II-II in FIG. 1, and FIG. 3 is a main portion of FIG. FIG. 4 is an enlarged view of the main part showing the eccentric part of FIG. 1, FIG. 5A is an enlarged view showing the wheel bearing device of FIG. 1, and FIG. 4B is a seal on the outer side of FIG. It is a principal part enlarged view which shows a part. In the following description, the side closer to the outer side of the vehicle in a state assembled to the vehicle is referred to as the outer side (left side in the drawing), and the side closer to the center is referred to as the inner side (right side in the drawing).
このインホイールモータ駆動装置1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(図示せず)に伝達する車輪用軸受装置Cとを備えている。 The in-wheel motor drive device 1 transmits a motor unit A that generates a driving force, a deceleration unit B that decelerates and outputs rotation of the motor unit A, and an output from the deceleration unit B to wheels (not shown). Wheel bearing device C.
モータ部Aは、ケーシング2に固定されるステータ3と、ステータ3の内側にラジアルギャップ(径方向すきま)を設けて対向配置されるロータ4と、ロータ4の内側に嵌合されてロータ4と一体に回転するモータ側回転部材5とを備えたラジアルギャップモータで構成されている。また、モータ部Aのインナー側の開口部には、モータ部Aの内部への塵埃の混入等を防止するためのエンドキャップ6が装着されている。
The motor part A includes a
ロータ4は、内周にスプライン(またはセレーション)が形成された中空状の円筒部4aと、この円筒部4aから径方向外方に延びるフランジ状のロータ部4bを有し、アンギュラ玉軸受からなる複列の転がり軸受7、7によってケーシング2に対して回転自在に支承されている。また、ケーシング2とロータ4との間には、減速部Bに封入された潤滑油のモータ部Aへの浸入を防止するためのオイルシール8が装着されている。
The rotor 4 includes a hollow
なお、ここでは、モータ部Aにラジアルギャップモータを採用したものを例示したが、これに限らず、任意の構成のモータが適用可能であり、例えば、図示はしないが、ケーシングの内周に固定されるステータと、このステータの内径側にアキシアルギャップを介して対向す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良い。 In addition, although the thing which employ | adopted the radial gap motor as the motor part A was illustrated here, the motor of arbitrary structures is applicable not only to this, For example, although not shown in figure, it fixes to the inner periphery of a casing An axial gap motor may be provided that includes a stator and a rotor that is opposed to the inner diameter side of the stator via an axial gap.
モータ側回転部材5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に亙って配設され、減速部B内に偏心部5a、5bが一体に形成されている。このモータ側回転部材5は、インナー側の端部がロータ4の円筒部4aにスプライン嵌合されると共に、減速部Bの両側で一対のアンギュラ玉軸受からなる転がり軸受9、10によって、ケーシング2および車輪側回転部材11に対して回転自在に支承されている。さらに、2つの偏心部5a、5bは、偏心運動による遠心力を互いに相殺するように180°位相を変えて形成されている。
The motor-
減速部Bは、偏心部5a、5bに回転自在に保持される公転部材となる曲線板12a、12bと、ケーシング2上の固定位置に保持され、曲線板12a、12bの外周部に係合する外周係合部材となる複数の外ピン13、13と、曲線板12a、12bの自転運動を車輪側回転部材11に伝達する運動変換機構14と、モータ側回転部材5に装着された2つのカウンタウェイト15、15とを備えている。これらのカウンタウェイト15、15は円板状に形成され、曲線板12a、12bの回転によって生じる不釣合い慣性偶力を相殺するために、各偏心部5a、5bに隣接する位置に偏心部5a、5bと180°位相を変えて配置されている。
The deceleration part B is held at a fixed position on the
車輪側回転部材11は、インナー側の端部に径方向外方に延びるフランジ部16と、このフランジ部16から小径段部16aを介して中空状の軸部17が一体に突設されている。フランジ部16には、車輪側回転部材11の回転軸心を中心とする円周上の等間隔に複数の内ピン18、18が固着されている。
The wheel-
次に、図2を用いて運動変換機構14を説明する。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、複数の貫通孔19、19と軸受孔20が形成されている。貫通孔19は、曲線板12aの自転軸心を中心とする円周上に等間隔に複数個形成され、後述する内ピン18が嵌挿される。また、軸受孔20は、曲線板12aの中心に形成され、偏心部5aに嵌合されている。そして、曲線板12aは深溝玉軸受からなる転がり軸受21によって偏心部5aに対して回転自在に支承されている。
Next, the
外ピン13は、モータ側回転部材5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いる。これらの外ピン13は曲線板12a、12bの公転軌道と一致しているため、曲線板12a、12bが公転運動すると、曲線形状の波形と外ピン13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との摩擦抵抗を低減するために、曲線板12a、12bの外周面に転接する位置に針状ころ軸受13aが装着されている(図3参照)。
The outer pins 13 are provided at equal intervals on a circumferential track centering on the rotation axis of the motor-
ここで、図4に示すように、2枚の曲線板12a、12b間の中心点をGとすると、この中心点Gのインナー側について、中心点Gと曲線板12aの中心との距離をL1、曲線板12aの質量をm1、曲線板12a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15との距離をL2、カウンタウェイト15の質量をm2、カウンタウェイト15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を満足する関係となっている。また、中心点Gのアウター側の曲線板12bとカウンタウェイト15との間にも同様の関係が成立する。
Here, as shown in FIG. 4, when the center point between the two
運動変換機構14は、図2に示すように、車輪側回転部材11に保持された複数の内ピン18、18と曲線板12a、12bに設けられた貫通孔19とを備えている。内ピン18は、貫通孔19との摩擦抵抗を低減するために、貫通孔19の内周面に転接する位置に針状ころ軸受18aが装着されている(図3参照)。一方、貫通孔19は、複数の内ピン18それぞれに対応する位置に形成され、貫通孔19の内径寸法は、針状ころ軸受18aを含む内ピン18の外径寸法より所定量大径に設定されている。
As shown in FIG. 2, the
次に、図1を用いて本発明に係るインホイールモータ駆動装置1の作動原理について説明する。
モータ部Aは、ステータ3のコイル3a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、ロータ部4bに永久磁石(または磁性体)4cが固定されたロータ4が回転する。この時、コイル3aに高周波数の電圧を印加するほどロータ4は高速回転する。これにより、ロータ4に接続されたモータ側回転部材5が回転し、曲線板12a、12bがモータ側回転部材5の回転軸心を中心として公転運動する。この時、外ピン13が、曲線板12a、12bの曲線形状の波形と係合して、曲線板12a、12bをモータ側回転部材5の回転とは逆方向に自転運動させる。
Next, the operation principle of the in-wheel motor drive device 1 according to the present invention will be described with reference to FIG.
The motor part A receives an electromagnetic force generated by supplying an alternating current to the
貫通孔19に挿通された内ピン18は、曲線板12a、12bの自転運動に伴って貫通孔19の内周面に転接し、曲線板12a、12bの公転運動が内ピン18には伝わらずに曲線板12a、12bの自転運動のみが車輪側回転部材11を介してハブ輪25に伝達される。このように、モータ側回転部材5の回転が減速部Bによって減速されて車輪側回転部材11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、車輪に必要なトルクを伝達することが可能となる。
The
なお、減速部Bの減速比は、外ピン13の本数を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。例えば、Za=12、Zb=11では、減速比は1/11となり、多段構成とすることなくコンパクトな構成であっても極めて大きな減速比を得ることができる。
The speed reduction ratio of the speed reduction portion B is calculated as (Za−Zb) / Zb, where Za is the number of
車輪用軸受装置Cは、図5に拡大して示すように、外方部材22と、この外方部材22に複列の転動体(ボール)23、23を介して内挿された内方部材24とを備えている。外方部材22は、外周にケーシング2に取り付けられるための取付フランジ32aを一体に有し、内周に複列の外側転走面32a、33aのうち一方(アウター側)の外側転走面32aが形成された第1の外方部材32と、この第1の外方部材32のインナー側の端部内周に圧入固定され、内周に他方(インナー側)の外側転走面33aが形成された第2の外方部材33とからなる。
As shown in an enlarged view in FIG. 5, the wheel bearing device C includes an
第1の外方部材32はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼からなり、少なくとも外側転走面32aが高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化処理が施されている。また、第2の外方部材33は、SUJ2等の高炭素クロム軸受鋼、あるいはSCR430等の浸炭鋼からなり、高炭素クロム軸受鋼の場合は820〜860℃で焼き入れされた後、160〜200℃で焼き戻しされ、58〜64HRCの範囲に芯部まで硬化処理されている。浸炭鋼の場合は、表面が58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。
The first
内方部材24は、ハブ輪25と、このハブ輪25に内嵌され、小径段部11aに別体の内輪34が圧入固定された車輪側回転部材11とからなる。ハブ輪25は、アウター側の端部に車輪(図示せず)を取り付けるための車輪取付フランジ26を一体に有し、外周に複列の外側転走面32a、33aの一方(アウター側)に対向する内側転走面25aと、この内側転走面25aから軸方向に延びる円筒状の小径段部25bが形成されている。また、内輪34は、外周に前記複列の外側転走面32a、33aの他方(インナー側)に対向する内側転走面34aが形成されている。なお、車輪取付フランジ26の円周等配には車輪を固定するためのハブボルト26aが植設されている。
The
ハブ輪25はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼からなり、内側転走面25aをはじめ、後述するアウター側のシール30のシールランド部となる車輪取付フランジ26の基部26bから小径段部25bに亙って高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化処理が施されている。一方、内輪34は、SUJ2等の高炭素クロム軸受鋼、あるいはSCR430等の浸炭鋼からなり、高炭素クロム軸受鋼の場合は820〜860℃で焼き入れされた後、160〜200℃で焼き戻しされ、58〜64HRCの範囲に芯部まで硬化処理されている。浸炭鋼の場合は、表面が58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。
The
ここで、ハブ輪25の内周には高周波焼入れによって硬化された凹凸部27が形成されている。この凹凸部27はアヤメローレット状に形成され、旋削等により独立して形成された複数の環状溝と、ブローチ加工等により形成された複数の軸方向溝とを略直交させて構成した交叉溝、あるいは、互いに傾斜した螺旋溝で構成した交叉溝からなる。また、凹凸部27の凸部は良好な食い込み性を確保するために、その先端部が三角形状等の尖塔形状に形成されている。
Here, an
車輪側回転部材11の軸部17には、ハブ輪25の小径段部25bに所定のシメシロを介して円筒嵌合するインロウ部17aと、このインロウ部17aの端部に嵌合部17bがそれぞれ形成されている。車輪側回転部材11はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼からなり、後述するインナー側のシール31のシールランド部となるフランジ部16の外周からインロウ部17aに亙って高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化処理が施されている。なお、嵌合部17bは鍛造後の表面硬さのままとされている。
The
外方部材22と内方部材24のそれぞれの転走面32a、25aと33a、34a間には複列の転動体23、23が収容され、保持器28、28によりこれら複列の転動体23、23が転動自在にそれぞれ保持されている。本実施形態では、第2の外方部材33および内輪34、すなわち、アウター側に比べ荷重負荷的に厳しいインナー側の軸受部が高炭素クロム軸受鋼、あるいは浸炭鋼で構成されているので、中高炭素鋼と比較して剥離寿命面で有利となり、車輪用軸受装置Cの耐久性が向上する。
Double-
ハブ輪25と車輪側回転部材11との一体化は、ハブ輪25に車輪側回転部材11の軸部17が所定のシメシロで圧入され、小径段部25bの端面に内輪34の正面側端面が衝合された状態で、嵌合部17bの内径にマンドレル等の拡径治具をアウター側に押し込んで嵌合部17bが拡径することにより行われる。すなわち、嵌合部17bを塑性変形させてハブ輪25の凹凸部27に食い込ませて加締めることにより、ハブ輪25と車輪側回転部材11が塑性結合されて一体化される。これにより、軽量・コンパクト化が図れると共に、結合部の緩みを防止して長期間に亙って初期に設定された予圧を維持することができ、耐久性を向上させることができる。符号29は、ハブ輪25の開口部に装着されたエンドキャップで、外部から内方部材24の内部に雨水やダスト等の異物が侵入するのを防止している。
Integration of the
ここで、外方部材22と内方部材24との間に形成される環状空間の開口部を密封するシール30、31が装着されている。これらのシール30、31によって軸受部は減速部Bと遮断され、内部に封入されたグリースによって潤滑されている。前記環状空間と減速部Bとの間に位置するシール31はガータスプリング31aを有するオイルシールで構成され、減速部Bを潤滑する潤滑油が軸受内部に浸入するのを防止している。これにより、潤滑油内に混入した金属摩耗粉等の異物が軸受内部に侵入して剥離寿命が低下するのを防止でき、潤滑油の清浄度の影響を受けずに所望の剥離寿命を確保することができる。
Here, seals 30 and 31 for sealing the opening of the annular space formed between the
アウター側のシール30は、図5(b)に拡大して示すように、第1の外方部材32の端部内周に嵌合された断面が略L字状の芯金35と、この芯金35に加硫接着等で一体に接合されたシール部材36とからなる。芯金35は、耐食性を有する鋼板、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼鈑(JIS規格のSUS304系等)、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑(JIS規格のSPCC系等)からプレス加工にて形成されている。
As shown in an enlarged view in FIG. 5B , the
一方、シール部材36は、ニトリルゴム等の弾性部材からなり、円弧状に形成された車輪取付フランジ26の基部6bに摺接する一対のサイドリップ36a、36bと、内径部に軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップ36cとを有している。なお、このグリースリップ36cは基部26bとの間に僅かな径方向すきまが形成され、ラビリンスシールが構成されているので、軸受の低トルク化を達成することができる。
On the other hand, the
このように、本実施形態では、車輪用軸受装置Cにおける軸受部が減速部Bとの間に位置するシール31で遮断され、軸受部がグリース潤滑されているので、アウター側のシール30を従来のオイルシールから密封性の高い3リップからなるコンパクトなシールに変更することができる。したがって、軸受スパンを最大限に大きくすることができ、車輪用軸受装置Cの耐久性を一層向上させることができる。
Thus, in the present embodiment, the bearing portion in the wheel bearing device C is blocked by the
なお、ここでは、車輪用軸受装置Cとして、外周にアウター側の内側転走面25aが形成されたハブ輪25と、外周にインナー側の内側転走面34aが形成された内輪34が固定された車輪側回転部材11とを備え、これらハブ輪25と輪側回転部材11が一体に塑性結合された、所謂第4世代構造の車輪用軸受装置Cを例示したが、これに限らず、図示はしないが、ハブ輪の小径段部に別体の内輪を圧入固定した、所謂第2世代あるいは第3世代構造であっても良い。
Here, as the wheel bearing device C, a
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to such an embodiment, and is merely an example, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Of course, the scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further, the equivalent meanings described in the scope of claims and all modifications within the scope of the scope of the present invention are included. Including.
本発明に係るインホイールモータ駆動装置は、モータ部と、車輪が取り付けられた車輪用軸受装置と、モータ部の回転を減速して車輪用軸受装置に伝達する減速部とを備えたインホイールモータ駆動装置に適用できる。 An in-wheel motor drive device according to the present invention includes an in-wheel motor including a motor unit, a wheel bearing device to which a wheel is attached, and a speed reducing unit that decelerates the rotation of the motor unit and transmits it to the wheel bearing device. It can be applied to a drive device.
1・・・・・・・・・・・インホイールモータ駆動装置
2・・・・・・・・・・・ケーシング
3・・・・・・・・・・・ステータ
3a・・・・・・・・・・コイル
4・・・・・・・・・・・ロータ
4a・・・・・・・・・・円筒部
4b・・・・・・・・・・ロータ部
4c・・・・・・・・・・永久磁石
5・・・・・・・・・・・モータ側回転部材
5a、5b・・・・・・・偏心部
6、29・・・・・・・・エンドキャップ
7、9、10、21・・・転がり軸受
8・・・・・・・・・・・オイルシール
11・・・・・・・・・・車輪側回転部材
11a、25b・・・・・小径段部
12a、12b・・・・・曲線板
13・・・・・・・・・・外ピン
13a、18a・・・・・針状ころ軸受
14・・・・・・・・・・運動変換機構
15・・・・・・・・・・カウンタウェイト
16・・・・・・・・・・フランジ部
17・・・・・・・・・・軸部
17a・・・・・・・・・インロウ部
17b・・・・・・・・・嵌合部
18・・・・・・・・・・内ピン
19・・・・・・・・・・貫通孔
20・・・・・・・・・・軸受孔
22・・・・・・・・・・外方部材
23・・・・・・・・・・転動体
24・・・・・・・・・・内方部材
25・・・・・・・・・・ハブ輪
25a、34a・・・・・内側転走面
26・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
26a・・・・・・・・・ハブボルト
26b・・・・・・・・・基部
27・・・・・・・・・・凹凸部
28・・・・・・・・・・保持器
30、31・・・・・・・シール
31a・・・・・・・・・ガータスプリング
32・・・・・・・・・・第1の外方部材
32a、33a・・・・・外側転走面
32b・・・・・・・・・取付フランジ
33・・・・・・・・・・第2の外方部材
34・・・・・・・・・・内輪
35・・・・・・・・・・芯金
36・・・・・・・・・・シール部材
36a、36b・・・・・サイドリップ
36c・・・・・・・・・グリースリップ
50・・・・・・・・・・インホイールモータ駆動装置
51・・・・・・・・・・車体
52・・・・・・・・・・ケーシング
53・・・・・・・・・・モータ部
54・・・・・・・・・・車輪
55・・・・・・・・・・車輪用軸受装置
56・・・・・・・・・・ハブ輪
56a、65a・・・・・内側転走面
56b・・・・・・・・・小径段部
57・・・・・・・・・・減速部
58a、58b・・・・・偏心部
59a、59b・・・・・曲線板
60a、60b・・・・・転がり軸受
61・・・・・・・・・・外ピン
62・・・・・・・・・・内方部材
63・・・・・・・・・・内ピン
64・・・・・・・・・・外方部材
64a・・・・・・・・・外側転走面
64b・・・・・・・・・取付フランジ
65・・・・・・・・・・内輪
66・・・・・・・・・・ボール
67・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
A・・・・・・・・・・・モータ部
B・・・・・・・・・・・減速部
C・・・・・・・・・・・車輪用軸受装置
G・・・・・・・・・・・曲線板間の中心点
L1・・・・・・・・・・中心点と曲線板の中心との距離
L2・・・・・・・・・・中心点とカウンタウェイトの中心との距離
m1・・・・・・・・・・曲線板の質量
m2・・・・・・・・・・カウンタウェイトの質量
Za・・・・・・・・・・外ピンの本数
Zb・・・・・・・・・・曲線板の波形の数
ε1・・・・・・・・・・曲線板の重心の回転軸心からの偏心量
ε2・・・・・・・・・・カウンタウェイトの重心の回転軸心からの偏心量
1. In-wheel
Claims (5)
このケーシング(2)内に配設され、偏心部(5a)、(5b)が一体に形成されたモータ側回転部材(5)を回転駆動するモータ部(A)と、
前記モータ側回転部材(5)の回転を減速して車輪側回転部材(11)に伝達する減速部(B)と、
前記車輪側回転部材(11)に連結された車輪用軸受装置(C)とを備えたインホイールモータ駆動装置(1)において、
前記車輪用軸受装置(C)が、外周に前記ケーシング(2)に取り付けられるための取付フランジ(32b)を有し、内周に複列の外側転走面(32a)が形成された外方部材(32)と、
一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジ(26)を一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部(25b)が形成されたハブ輪(25)、およびこのハブ輪(25)の小径段部(25b)に嵌合され、外周に内側転走面(34a)が形成された内輪(34)または前記車輪側回転部材(11)からなる内方部材(24)と、
この内方部材(24)と前記外方部材(32)の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体(23)と、
前記外方部材(32)と内方部材(24)との間に形成される環状空間の開口部を密封するシール(30)、(31)とを備えると共に、
これらシールのうち前記環状空間と減速部(B)との間に位置するシール(31)がガータスプリングを有するオイルシールで構成され、このシール(31)によって前記減速部(B)の潤滑油が遮断されて軸受内部に浸入するのを防止し、軸受部がグリース潤滑されていることを特徴とするインホイールモータ駆動装置。 A casing (2);
A motor part (A) for rotating and driving a motor side rotating member (5) disposed in the casing (2) and integrally formed with eccentric parts (5a) and (5b);
A speed reducing part (B) for decelerating the rotation of the motor side rotating member (5) and transmitting it to the wheel side rotating member (11);
In an in-wheel motor drive device (1) comprising a wheel bearing device (C) connected to the wheel side rotating member (11),
The outer side in which the wheel bearing device (C) has a mounting flange (32b) for mounting on the casing (2) on the outer periphery and a double row outer rolling surface (32a) is formed on the inner periphery. A member (32);
A hub wheel (25) integrally having a wheel mounting flange (26) for mounting a wheel at one end and having a cylindrical small-diameter step portion (25b) extending in the axial direction on the outer periphery, and the hub wheel ( 25) a small-diameter step portion (25b), and an inner ring (34) having an inner raceway surface (34a) formed on the outer periphery or an inner member (24) composed of the wheel-side rotating member (11);
A double row rolling element (23) accommodated in a freely rolling manner between the rolling surfaces of the inner member (24) and the outer member (32);
A seal (30), (31) for sealing the opening of the annular space formed between the outer member (32) and the inner member (24);
Among these seals, the seal (31) located between the annular space and the speed reduction part (B) is constituted by an oil seal having a garter spring, and the lubricating oil of the speed reduction part (B) is provided by the seal (31). An in-wheel motor drive device characterized in that it is blocked and enters the inside of the bearing , and the bearing portion is grease-lubricated.
The speed reduction part has a plurality of waveforms composed of trochoidal curves on the outer periphery, a plurality of through holes are formed through the eccentric part, and the rotation axis of the motor side rotation member is rotated. A curved plate that performs a revolving motion at the center, a plurality of outer pins that are brought into rolling contact with the outer peripheral portion of the curved plate via needle roller bearings to generate a rotational motion, and a needle roller bearing on the inner periphery of the through hole A cycloid reduction mechanism that converts the rotational motion of the curved plate into a rotational motion centered on the rotational axis of the motor-side rotational member and transmits the rotational motion to the wheel-side rotational member. The in-wheel motor drive device in any one of Claims 1 thru | or 4 comprised by these.
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