WO2012093552A1 - インホイールモータ駆動装置 - Google Patents
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Definitions
- This invention relates to an in-wheel motor drive device.
- Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-132941
- Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-99106
- An in-wheel motor drive device 101 shown in FIG. 16 includes a motor unit 103 that rotationally drives the motor-side rotation member 106, a reduction unit 105 that decelerates the rotation of the motor-side rotation member 106 and transmits the rotation to the wheel-side rotation member 108. And a wheel hub bearing portion 104 having a wheel hub 109 fixedly connected to the wheel side rotating member 108.
- the in-wheel motor drive device needs to be fastened to the suspension part of the vehicle body or the fixing member on the vehicle body side by some method.
- the in-wheel motor drive device 101 having the above-described configuration needs to fasten the fixing member of the motor unit 103 or the speed reduction unit 105 and the fixed member of the wheel hub bearing unit 104 or a member integrally coupled to the fixed wheel by some method. There is.
- the in-wheel motor drive device 101 having the above-described configuration needs to fasten the housing 110 of the motor unit 103 or the speed reduction unit 105 and the suspension unit 111 on the vehicle body side by some method.
- the upper suspension part 111 on the vehicle body side and the housing 110 of the speed reduction part 105 are fastened with bolts 112
- the lower suspension part 112 on the car body side and the housing 110 of the speed reduction part 105 are fastened with bolts 114. ing.
- the fixed wheel 102 (fixed side member) of the wheel hub bearing portion 104 and the housing 107 of the speed reduction portion 105 are fastened with bolts 110.
- the housing of the motor unit 103 and the speed reduction unit 105 and the member on the vehicle body side or the fixed wheel of the wheel hub bearing unit 104 by some method.
- the housing 107 of the motor unit 103 and the speed reduction unit 105 is usually formed of an aluminum alloy for weight reduction. Therefore, from the viewpoint of securing strength, screws for fastening the bolts It is necessary to set the hole longer than steel.
- the bolt fastening portion is set to be relatively long, and is thicker than the other wall portions.
- the present invention is sufficient even if the motor part or the speed reduction part housing of the in-wheel motor drive device formed of a light metal such as an aluminum alloy and the vehicle body side fixing member or the wheel hub bearing part are bolted.
- the object is to obtain durability and to minimize the thickness of the bolt fastening portion.
- the present invention has a driving device for generating a driving force of a wheel in the wheel, the housing of the driving device is made of light metal, and the housing and a fixing member on the vehicle body side
- a male member or a female member that constitutes the bolt fastening member is formed of an iron material, and one of the male member or the female member is disposed in the housing.
- the present invention has a drive device for generating wheel drive force in the wheel, and the housing of the drive device is made of light metal, and is integrated with the fixed wheel or fixed wheel of the wheel hub bearing portion.
- a male member or a female member constituting the bolt fastening member is formed of an iron material, and one of the male member or the female member is formed on the housing. It is arranged.
- the male member or female member formed of the iron material is preferably inserted by casting when the housing is cast.
- Aluminum alloy can be used as the casting material of the housing.
- a male member or a female member arranged in the housing is provided with a retaining means or a rotation preventing means for the housing so that the male member or the female member does not come out or rotate together when the bolt is fastened.
- the male member or female member disposed in the housing may be formed as a ring-shaped member integrated in the circumferential direction.
- the ring-shaped member can be a casting or a pressed product.
- the thread portion formed on the male member or the female member may be processed before casting or may be processed after casting.
- the female member can be composed of a nut, particularly a cap nut.
- the male member can be composed of a bolt.
- the bolt may be formed by casting a shaft member in the housing and then screwing it.
- a sealing member for internal oil sealing may be disposed in a housing on the inner diameter side of the circumferential position where the male member or the female member is disposed.
- O-ring can be used as the sealing member.
- the male member or the female member made of the iron material constituting the bolt fastening member is arranged in the light metal housing as described above, the durability at the time of bolt fastening is good, and the bolt fastening The thickness of the part can also be minimized.
- FIG. 4 is an enlarged view of a bolt fastening portion in FIG. 3. It is a front view of the female member which comprises the bolt fastening member cast in the housing of FIG. 1 or FIG. It is a vertical side view of FIG. 5A. It is an enlarged view of the bolt fastening part of the in-wheel motor drive which concerns on other embodiment of this invention. It is a longitudinal cross-sectional view of the ring member which integrated the female member which comprises the bolt fastening member of FIG.
- FIG. 6 It is a longitudinal cross-sectional view of the ring member which integrated the female member which comprises the bolt fastening member of FIG. 4 in the circumferential direction. It is a longitudinal cross-sectional view of FIG. 8A. It is an enlarged view of the bolt fastening part of embodiment which uses a cap nut as a female member which comprises the bolt fastening member cast by the housing. It is an enlarged view of the bolt fastening part of embodiment which uses a cap nut as a female member which comprises the bolt fastening member cast by the housing. It is an enlarged view of the bolt fastening part of embodiment using a bolt as a male member which constitutes a bolt fastening member cast into a housing.
- FIG. 4 is a schematic plan view of an electric vehicle having the in-wheel motor drive device of FIG. 1 or 3. It is the figure seen from the electric vehicle back of FIG. It is a schematic sectional drawing of the conventional in-wheel motor drive device. It is an enlarged view of the conventional bolt fastening part.
- an electric vehicle 11 having an in-wheel motor drive device includes a chassis 12, a front wheel 13 as a steering wheel, a rear wheel 14 as a drive wheel, And an in-wheel motor drive device 21 that transmits a driving force to each of the rear wheels 14.
- the rear wheel 14 is accommodated in a wheel housing 12a of the chassis 12, and is fixed to the lower portion of the chassis 12 via a suspension device (suspension) 12b.
- the suspension device 12b supports the rear wheel 14 by a suspension arm that extends to the left and right, and suppresses vibration of the chassis 12 by absorbing vibration received by the rear wheel 14 from the ground by a strut including a coil spring and a shock absorber. Furthermore, a stabilizer that suppresses the inclination of the vehicle body when turning is provided at the connecting portion of the left and right suspension arms.
- the suspension device 12b is an independent suspension type in which the left and right wheels can be moved up and down independently in order to improve the followability to the road surface unevenness and efficiently transmit the driving force of the driving wheels to the road surface. Is desirable.
- the electric vehicle 11 needs to be provided with a motor, a drive shaft, a differential gear mechanism, and the like on the chassis 12 by providing an in-wheel motor drive device 21 for driving the left and right rear wheels 14 inside the wheel housing 12a. This eliminates the need to secure a wide cabin space and control the rotation of the left and right drive wheels.
- the in-wheel motor drive device 21 is required to be smaller and lighter.
- the in-wheel motor drive device 21 includes a motor unit A that generates a driving force, a deceleration unit B that decelerates and outputs the rotation of the motor unit A, and an output from the deceleration unit B.
- the motor hub A and the speed reduction part B are housed in the motor part housing 22a and the speed reduction part housing 22b, and the wheel of the electric vehicle 11 as shown in FIG. Mounted in the housing 12a.
- the motor part A includes a stator 23 fixed to the motor part housing 22a, a rotor 24 arranged at a position facing the inner side of the stator 23 with a radial gap, and a rotor 24 fixedly connected to the inner side of the rotor 24.
- 24 is a radial gap motor including a motor-side rotating member 25 that rotates integrally with the motor 24.
- the rotor 24 includes a flange-shaped rotor portion 24a and a cylindrical hollow portion 24b, and is rotatably supported with respect to the motor portion housing 22a by rolling bearings 36a and 36b.
- the motor-side rotating member 25 is arranged from the motor part A to the speed reduction part B in order to transmit the driving force of the motor part A to the speed reduction part B, and has eccentric parts 25a and 25b in the speed reduction part B.
- the motor-side rotating member 25 is fitted and fixed to the hollow portion 24 b of the rotor 24 and rotates integrally with the rotor 24. Further, the two eccentric portions 25a and 25b are provided with a 180 ° phase change in order to cancel out the centrifugal force due to the eccentric motion.
- the speed reduction part B is held at fixed positions on the curved plates 26a and 26b as revolving members that are rotatably held by the eccentric parts 25a and 25b and the speed reduction part housing 22b.
- the speed reduction part B is provided with a speed reduction part lubrication mechanism that supplies lubricating oil to the speed reduction part B.
- the wheel side rotation member 28 has a flange portion 28a and a shaft portion 28b. Holes for fixing the inner pins 31 are formed on the end face of the flange portion 28a at equal intervals on the circumference around the rotation axis of the wheel side rotation member 28. Further, the shaft portion 28 b is fitted and fixed to the hub wheel 32 and transmits the output of the speed reduction portion B to the wheel 14.
- the flange portion 28a of the wheel side rotation member 28 and the motor side rotation member 25 are rotatably supported by a rolling bearing 36c.
- the curved plates 26 a and 26 b have a plurality of corrugations composed of trochoidal curves such as epitrochoids on the outer periphery, and a plurality of through holes 30 a penetrating from one end face to the other end face.
- a plurality of through holes 30a are provided at equal intervals on the circumference centering on the rotation axis of the curved plates 26a, 26b, and receive inner pins 31 described later.
- the through hole 30b is provided at the center of the curved plates 26a and 26b and is fitted to the eccentric portions 25a and 25b.
- the curved plates 26a and 26b are supported by the rolling bearing 41 so as to be rotatable with respect to the eccentric portions 25a and 25b.
- the rolling bearing 41 is directly formed on the inner ring member having an inner raceway surface on the outer diameter surface of the eccentric portions 25a and 25b and the inner diameter surface of the through hole 30b of the curved plates 26a and 26b.
- a cylindrical roller bearing comprising an outer raceway surface, a plurality of cylindrical rollers 44 disposed between the inner raceway surface and the outer raceway surface, and a retainer (not shown) that holds the spacing between adjacent cylindrical rollers 44. .
- the outer pins 27 are provided at equal intervals on a circumferential track centering on the rotation axis of the motor side rotation member 25.
- the curved waveform and the outer pin 27 engage with each other to cause the curved plates 26a and 26b to rotate.
- the outer pin 27 is rotatably supported with respect to the speed reduction unit housing 22b by a needle roller bearing. Thereby, the contact resistance between the curved plates 26a and 26b can be reduced.
- the counterweight 29 has a disc shape and has a through-hole that fits with the motor-side rotation member 25 at a position off the center, in order to cancel out the unbalanced inertia couple caused by the rotation of the curved plates 26a and 26b. It is arranged at a position adjacent to each eccentric part 25a, 25b with a 180 ° phase change from the eccentric part.
- the motion conversion mechanism includes a plurality of inner pins 31 held by the wheel-side rotating member 28 and through holes 30a provided in the curved plates 26a and 26b.
- the inner pins 31 are provided at equal intervals on a circumferential track centering on the rotational axis of the wheel side rotation member 28, and one axial end thereof is fixed to the wheel side rotation member 28.
- needle roller bearings are provided at positions where they contact the inner wall surfaces of the through holes 30a of the curved plates 26a and 26b.
- the through hole 30a is provided at a position corresponding to each of the plurality of inner pins 31, and the inner diameter dimension of the through hole 30a indicates the outer diameter dimension of the inner pin 31 ("maximum outer diameter including needle roller bearing"). It is set larger by a predetermined amount than the same).
- the speed reduction unit lubrication mechanism supplies lubricating oil to the speed reduction unit B, and includes a lubricating oil passage 25c, a lubricating oil supply port 25d, a lubricating oil discharge port 22c, a lubricating oil storage unit 22d, and a rotary pump 51. And a circulating oil passage 22g.
- the lubricating oil passage 25c extends along the axial direction inside the motor-side rotating member 25.
- the lubricating oil supply port 25d extends from the lubricating oil passage 25c toward the outer diameter surface of the motor-side rotating member 25.
- the lubricating oil supply port 25d is provided in the eccentric portions 25a and 25b.
- At least one position of the speed reduction part housing 22b at the position of the speed reduction part B is provided with a lubricating oil discharge port 22c for discharging the lubricating oil inside the speed reduction part B.
- a circulating oil passage 22g that connects the lubricating oil discharge port 22c and the lubricating oil passage 25c is provided in the motor portion housing 22a. Then, the lubricating oil discharged from the lubricating oil discharge port 22c returns to the lubricating oil path 25c via the circulating oil path 22g.
- the speed reduction unit lubrication mechanism further includes a cooling means for cooling the lubricating oil passing through the circulating oil passage 22g.
- the cooling means in this embodiment includes a cooling water passage 22e provided in the motor part housing 22b, and the cooling means contributes not only to lubricating oil but also to the cooling of the motor part A.
- the wheel hub bearing portion C includes a hub wheel 32 to which the wheel 14 fixedly connected to the wheel side rotation member 28 is attached, and a fixed wheel 33 that rotatably holds the hub wheel 32 with respect to the speed reduction unit housing 22b.
- the hub wheel 32 has a cylindrical hollow portion 32a and a flange portion 32b.
- the wheel 14 is fixedly connected to the flange portion 32b by a bolt 32c.
- a spline and a male screw are formed on the outer diameter surface of the shaft portion 28b of the wheel side rotation member 28.
- a spline hole is formed in the inner diameter surface of the hollow portion 32 a of the hub wheel 32. Then, the wheel-side rotating member 28 is screwed to the inner diameter surface of the hub wheel 32, and both ends are fastened by fastening the tip with a nut 32d.
- the hub wheel 32 has a wheel mounting flange 32b integrally formed on the outer surface of the hollow portion 32a.
- An outer raceway surface is integrally formed on the outer diameter surface of the hollow portion 32a on the outer side of the vehicle, and an inner ring 32c having an inner raceway surface on the outer surface is fitted to the outer diameter surface of the hollow portion 32a on the inner side of the vehicle. is doing.
- the fixed ring 33 has an outer raceway surface and an inner raceway surface facing the outer raceway surface and the inner raceway surface of the hub ring 32 on the inner peripheral surface, and a fixing flange 33a on the outer peripheral surface.
- a double-row ball 34 is accommodated between the outer raceway surface and the inner raceway surface of the hub wheel 32 and the fixed ring 33 facing each other.
- the fixing flange 33 a of the fixed wheel 33 and the speed reduction unit housing 22 b are fastened by a bolt 37.
- the deceleration part housing 22b is bolted to the fixing member 70 on the vehicle body side of the suspension device 12b.
- the fixing member 70 on the vehicle body side is provided at each of an upper part and a lower part of the suspension device 12b.
- the bolt fastening member is constituted by a male member 61 and a female member 62 formed of an iron material.
- a bolt is adopted as the male member 61, and the bolt is formed on the fixing member 70.
- the bolt is inserted into the bolt insertion hole, and the end of the bolt is screwed into the female member 62 disposed in the speed reduction portion housing 22b, thereby fastening the fixing member 70 and the speed reduction portion housing 22b.
- a bolt is adopted as the male member 61, the bolt is inserted into a bolt insertion hole formed in the fixing flange 33a, and the end of the bolt is arranged in the speed reduction portion housing 22b.
- the fixing member 33 is screwed into the female member 62 to fasten the fixing flange 33a and the speed reduction unit housing 22b.
- the female member 62 employed in the embodiment of FIGS. 1, 2, 3, and 4 includes a cylindrical portion 62 a having a screw hole and an outer periphery of an end portion of the cylindrical portion 62 a.
- the speed reduction part housing 22b is cast from an aluminum alloy, it is inserted into the speed reduction part housing 22b by casting.
- the female member 62 shown in FIGS. 5A and 5B has a flange portion 62b on the outer periphery of the end portion of the cylindrical portion 62a so as not to be pulled out in the axial direction when the bolt is fastened. Further, the outer shape of the cylindrical portion 62a of the female member 62 is not a simple cylinder but a D shape so as not to rotate together when the bolt is fastened.
- a petal shape or an elliptical shape can be used as a means for preventing rotation when fastening the bolt.
- the outer shape may be knurled, or a step may be provided in the axial direction as a retaining means when fastening the bolt.
- the female member 62 may be arranged on the speed reduction unit housing 22b in the same number as the bolts corresponding to the number of bolts. However, as shown in FIGS. 6, 7, 8A, and 8B, The member 63 may be inserted into the speed reducer housing 22 b and the screw hole 64 may be formed in the ring member 63.
- the rigidity of the housing 22b is increased, and the change in the internal clearance when a load is applied can be suppressed to a small level. .
- portions other than the screw holes 64 be thin portions 65 in order to reduce the weight.
- FIGS. 9 and 10 is an example in which an iron cap nut is used as the female member 62.
- an iron bolt is used as the male member 61, the head of this bolt is inserted into the speed reduction unit housing 22 b, and a nut as the female member 62 is disposed on the fixing member 70. Show.
- a shaft member that is not threaded may be inserted at the time of casting, and the shaft member may be threaded after the insertion.
- an iron bolt is used as the male member 61, the head of this bolt is inserted into the speed reduction unit housing 22 b, and the nut as the female member 62 is fixed to the fixing flange 33 a of the fixed ring 33.
- An example of arrangement is shown in FIG.
- fastening bolts are arranged to improve the sealing performance of the abutting surface between the fixing flange 33a of the fixed ring 33 and the speed reduction unit housing 22b and prevent oil leakage from the inside.
- a seal member 66 is disposed on the inner diameter side of the circumferential position. An O-ring can be used as the seal member 66.
- the motor unit A receives, for example, an electromagnetic force generated by supplying an alternating current to the coil of the stator 23, and the rotor 24 composed of a permanent magnet or a magnetic material rotates.
- the motor side rotation member 25 connected to the rotor 24 rotates
- the curved plates 26 a and 26 b revolve around the rotation axis of the motor side rotation member 25.
- the outer pin 27 engages with the curved waveform of the curved plates 26 a and 26 b to cause the curved plates 26 a and 26 b to rotate in the direction opposite to the rotation of the motor-side rotating member 25.
- the inner pin 31 inserted through the through hole 30a comes into contact with the inner wall surface of the through hole 30a as the curved plates 26a and 26b rotate.
- the revolving motion of the curved plates 26 a and 26 b is not transmitted to the inner pin 31, but only the rotational motion of the curved plates 26 a and 26 b is transmitted to the wheel hub bearing portion C via the wheel-side rotating member 28.
- the reduction ratio of the reduction part B having the above-described configuration is calculated as (ZA ⁇ ZB) / ZB, where ZA is the number of outer pins 27 and ZB is the number of waveforms of the curved plates 26a and 26b.
- the in-wheel motor drive device 21 having a compact and high reduction ratio can be obtained. Further, by providing the needle roller bearings on the outer pin 27 and the inner pin 31, the frictional resistance between the curved plates 26a and 26b is reduced, so that the transmission efficiency of the speed reducing portion B is improved.
- the unsprung weight can be suppressed.
- the electric vehicle 11 having excellent running stability can be obtained.
- the lubricating oil supply port 25d is provided in the eccentric portions 25a and 25b, but the present invention is not limited to this, and the lubricating oil supply port 25d can be provided at an arbitrary position of the motor-side rotating member 25.
- the lubricating oil supply port 25d is preferably provided in the eccentric portions 25a and 25b.
- the two curved plates 26a and 26b of the speed reduction unit B are provided with 180 ° phase shifts.
- the number of the curved plates can be arbitrarily set. When three are provided, it is preferable to change the phase by 120 °.
- the motion conversion mechanism in the above-described embodiment has been shown as an example including the inner pin 31 fixed to the wheel side rotation member 28 and the through hole 30a provided in the curved plates 26a and 26b, Without being limited to the above, it is possible to adopt an arbitrary configuration capable of transmitting the rotation of the speed reduction unit B to the wheel hub 32.
- it may be a motion conversion mechanism composed of an inner pin fixed to a curved plate and a hole formed in the wheel side rotation member.
- a radial gap motor is adopted as the motor unit A
- the present invention is not limited to this, and a motor having an arbitrary configuration can be applied.
- it may be an axial gap motor including a stator fixed to the housing and a rotor disposed at a position facing the inner side of the stator with a gap in the axial direction.
- the present invention is not limited to this, and any reduction mechanism can be adopted.
- a planetary gear reduction mechanism, a parallel shaft gear reduction mechanism, or the like is applicable.
- this invention is applicable also in the in-wheel motor unit (motor direct drive) without a reduction gear.
- the electric vehicle 11 shown in FIG. 14 has shown the example which used the rear wheel 14 as the driving wheel, it is not restricted to this,
- the front wheel 13 may be used as a driving wheel and may be a four-wheel drive vehicle.
- “electric vehicle” is a concept including all vehicles that obtain driving force from electric power, and should be understood as including, for example, a hybrid vehicle.
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Abstract
アルミ合金等の軽金属で形成されたインホイールモータユニットのモータ部や減速部のハウジング22a、22bと、車体側の固定部材70あるいは車輪ハブ軸受部の固定輪33とをボルト締結しても、十分な耐久性が得られるようにし、しかも、ボルト締結部分の肉厚を最小限に抑えることを課題とするものである。ボルト締結部材を構成する雄部材61又は雌部材62を鉄製材料によって形成し、この雄部材61又は雌部材62の一方をハウジング22a、22bにインサートした。
Description
この発明は、インホイールモータ駆動装置に関するものである。
従来のインホイールモータ駆動装置は、例えば、特開2008-132941号公報(特許文献1)、特開2007-99106号公報(特許文献2)に記載されている。
図16に示すインホイールモータ駆動装置101は、モータ側回転部材106を回転駆動するモータ部103と、前記モータ側回転部材106の回転を減速して車輪側回転部材108に伝達する減速部105と、前記車輪側回転部材108に固定連結される車輪ハブ109を有する車輪ハブ軸受部104とを備えている。
ところで、インホイールモータ駆動装置は、車体の懸架部又は車体側の固定部材と何らかの方法で締結する必要がある。
特許文献1のインホイールモータ駆動装置においては、モータ部のハウジングあるいは減速部のハウジングに一体に形成された部品、又は後付けの部品と車体の懸架部とが締結されている。
また、上記構成のインホイールモータ駆動装置101は、モータ部103や減速部105の固定部材と、車輪ハブ軸受部104の固定輪もしくは固定輪に一体結合される部材とを何らかの方法で締結する必要がある。
上記構成のインホイールモータ駆動装置101は、前記のように、モータ部103や減速部105のハウジング110と、車体側の懸架部111とを何らかの方法で締結する必要がある。
図16の例では、車体側の上部懸架部111と減速部105のハウジング110とをボルト112で締結し、車体側の下部懸架部112と減速部105のハウジング110とをボルト114で締結をしている。
また、図17の例では、車輪ハブ軸受部104の固定輪102(固定側部材)と減速部105のハウジング107とをボルト110で締結している。
ところで、上記のように、インホイールモータ駆動装置101においては、モータ部103や減速部105のハウジングと、車体側の部材あるいは車輪ハブ軸受部104の固定輪とを何らかの方法で締結する必要があり、ボルト締結する場合には、モータ部103や減速部105のハウジング107は、軽量化のために、通常、アルミ合金によって形成されているため、強度を確保する観点から、ボルト締結するためのねじ穴を鋼材に比べ、長く設定する必要がある。
特許文献2に示されたインホイールモータユニットにおいても、ボルト締結部は比較的長めに設定されており、他の壁部よりも肉が厚く形成されている。
このため、インホイールモータ駆動装置全体の体格が大きくなり、重量増になるという問題があった。
また、インホイールモータ駆動装置は、一度車体に取り付けられれば、取り外す機会は少ないが、ねじ穴が破損すると、ハウジング全体を交換する必要が生じるため、軽金属製のハウジング自体にねじ穴を形成することは、耐久性の点で好ましくない。
さらに、ボルト締結部のねじ穴を内部に貫通させることは、油漏れの観点から好ましくないため、ねじ穴を内部に貫通させないようにすると、肉厚がより厚くなるという問題も生じる。
そこで、この発明は、アルミ合金等の軽金属で形成されたインホイールモータ駆動装置のモータ部や減速部のハウジングと、車体側の固定部材あるいは車輪ハブ軸受部とをボルト締結しても、十分な耐久性が得られるようにし、しかも、ボルト締結部分の肉厚を最小限に抑えることを課題と
するものである。
するものである。
前記の課題を解決するために、この発明は、車輪の駆動力を発生する駆動装置を前記車輪内に有し、前記駆動装置のハウジングを軽金属製によって構成し、このハウジングと車体側の固定部材とをボルト締結部材によって締結するインホイールモータ駆動装置において、前記ボルト締結部材を構成する雄部材又は雌部材を鉄製材料によって形成し、この雄部材又は雌部材の一方を前記ハウジングに配置したことを特徴とする。
また、この発明は、車輪の駆動力を発生する駆動装置を前記車輪内に有し、前記駆動装置のハウジングを軽金属製によって構成し、このハウジングと車輪ハブ軸受部の固定輪もしくは固定輪に一体結合される部材とをボルト締結部材によって締結するインホイールモータ駆動装置において、前記ボルト締結部材を構成する雄部材又は雌部材を鉄製材料によって形成し、この雄部材又は雌部材の一方を前記ハウジングに配置したことを特徴とする。
前記鉄製材料によって形成された雄部材又は雌部材は、前記ハウジングを鋳造する際に、鋳込み成型によりインサートすることが好ましい。
前記ハウジングの鋳物材料としては、アルミ系合金を使用することができる。
前記ハウジングに配置される雄部材又は雌部材は、ボルト締結する際に、抜け出したり、共回りしたりしないように、ハウジングに対して抜け止め又は回り止め手段を設けておくことが好ましい。
前記ハウジングに配置される雄部材又は雌部材は、周方向に一体化されたリング状部材に形成してもよい。
前記リング状部材は、鋳物又はプレス加工品を使用することができる。
前記雄部材又は雌部材に形成されるねじ部は、鋳込み前に加工していてもよいし、鋳込み後に加工してもよい。
前記雌部材は、ナット、特に、袋ナットで構成することができる。
前記雄部材は、ボルトで構成することができる。
前記ボルトは、ハウジングに軸部材を鋳込み、その後に、ねじ加工して形成してもよい。
前記雄部材又は雌部材が配置される周方向位置よりも内径側のハウジングに、内部オイル封止用のシール部材を配置してもよい。
前記シール部材としては、Oリングを使用することができる。
この発明は、以上のように、軽金属製のハウジングに、ボルト締結部材を構成する鉄製材料からなる雄部材又は雌部材を配置しているので、ボルト締結の際の耐久性が良好で、ボルト締結部分の肉厚も最小限に抑えることができる。
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
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を備えた電気自動車11は、図14に示すように、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。後輪14は、図15に示すように、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。
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を備えた電気自動車11は、図14に示すように、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。後輪14は、図15に示すように、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。
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。
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。
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・軽量化が求められる。
インホイールモータ駆動装置21は、図1又は図3に示すように、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、モータ部ハウジング22aと減速部ハウジング22bに収納されて、図15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。
モータ部Aは、モータ部ハウジング22a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によってモータ部ハウジング22aに対して回転自在に支持されている。
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、ロータ24の中空部24bに嵌合固定されて、ロータ24と一体回転する。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。
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、減速部ハウジング22b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。
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。また、軸部28bはハブ輪32に嵌合固定され、減速部Bの出力を車輪14に伝達する。車輪側回転部材28のフランジ部28aとモータ側回転部材25とは、転がり軸受36cによって回転自在に支持されている。
曲線板26a、26bは、図13に示すように、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を有する。貫通孔30aは、曲線板26a、26b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、26bの中心に設けられており、偏心部25a、25bに嵌合する。
曲線板26a、26bは、転がり軸受41によって偏心部25a、25bに対して回転自在に支持されている。この転がり軸受41は、偏心部25a、25bの外径面に嵌合し、その外径面に内側軌道面を有する内輪部材と、曲線板26a、26bの貫通孔30bの内径面に直接形成された外側軌道面と、内側軌道面および外側軌道面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。
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。ここで、外ピン27は、針状ころ軸受によって減速部ハウジング22bに対して回転自在に支持されている。これにより、曲線板26a、26bとの間の接触抵抗を低減することができる。
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。
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が設けられている。
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。
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22cと、潤滑油貯留部22dと、回転ポンプ51と、循環油路22gとを備える。
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。
また、減速部Bの位置における減速部ハウジング22b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22cが設けられている。また、潤滑油排出口22cと潤滑油路25cとを接続する循環油路22gがモータ部ハウジング22aの内部に設けられている。そして、潤滑油排出口22cから排出された潤滑油は、循環油路22gを経由して潤滑油路25cに還流する。
さらに、減速部潤滑機構は、循環油路22gを通過する潤滑油を冷却する冷却手段をさらに有する。この実施形態における冷却手段は、モータ部ハウジング22bに設けられた冷却水路22eを備え、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。
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14を取付けるハブ輪32と、ハブ輪32を減速部ハウジング22bに対して回転自在に保持する固定輪33とを備える。ハブ輪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によって車輪14が固定連結される。また、車輪側回転部材28の軸部28bの外径面にはスプラインおよび雄ねじが形成されている。また、ハブ輪32の中空部32aの内径面にはスプライン穴が形成されている。そして、ハブ輪32の内径面に車輪側回転部材28を螺合し、先端をナット32dでとめることによって、両者を締結している。
ハブ輪32は、中空部32aの外面に車輪取付けフランジ32bが一体形成されている。中空部32aの車両アウター側の外径面には、アウター側軌道面が一体に形成され、中空部32aの車両インナー側の外径面に、外面にインナー側軌道面を有する内輪32cを嵌合している。
固定輪33は、内周面に、ハブ輪32のアウター側軌道面とインナー側軌道面に対向するアウター側軌道面とインナー側軌道面を有し、外周面に、固定用フランジ33aを有する。
ハブ輪32と固定輪33の対向するアウター側軌道面とインナー側軌道面間には、複列の玉34が収容されている。
固定輪33の固定用フランジ33aと減速部ハウジング22bとは、ボルト37によって締結されている。
減速部ハウジング22bは、懸架装置12bの車体側の固定部材70にボルト締結されている。車体側の固定部材70は、懸架装置12bの上部と下部にそれぞれ設けられている。
ボルト締結部材は、鉄製材料によって形成された雄部材61と雌部材62とによって構成され、図1及び図2の実施形態では、雄部材61としてボルトを採用し、ボルトを固定部材70に形成したボルト挿通孔に挿通し、ボルトの端部を、減速部ハウジング22bに配置した雌部材62にねじ込んで、固定部材70と減速部ハウジング22bとを締結している。
また、図3及び図4の実施形態では、雄部材61としてボルトを採用し、ボルトを固定用フランジ33aに形成したボルト挿通孔に挿通し、ボルトの端部を、減速部ハウジング22bに配置した雌部材62にねじ込んで、固定輪33の固定用フランジ33aと減速部ハウジング22bとを締結している。
図1及び図2、図3及び図4の実施形態で採用している雌部材62は、図5A及び図5Bに示すように、ねじ穴を有する筒部62aと、筒部62aの端部外周に形成されたフランジ部62bとからなり、減速部ハウジング22bをアルミ合金によって鋳造する際に、鋳込み成型により減速部ハウジング22bにインサートされている。
図5A及び図5Bに示す雌部材62は、ボルト締結時に軸方向に抜け出さないように、筒部62aの端部外周に、フランジ部62bを形成している。また、この雌部材62の筒部62aの外形は、ボルト締結時に共回りしないように、単純円筒ではなく、D形に形成している。
ボルト締結時の回り止め手段としては、上記D形の他に、例えば、花びら形状、楕円形状にすることもできる。また、外形をローレット加工してもよいし、ボルト締結時の抜け止め手段として、軸方向に段差を付けてもよい。
上記雌部材62は、減速部ハウジング22bに、ボルトの本数に対応して、ボルトと同数を個別に配置してもよいが、図6及び図7、図8A及び図8Bに示すように、リング状部材63を減速部ハウジング22bにインサートし、リング状部材63にねじ穴64を形成するようにしてもよい。
リング状部材63は、ハウジング22bに鋳込むことにより、ハウジングの22bの剛性が上がり、荷重が加わった場合の内部クリアランスの変化を小さく抑えることができるため、偏摩耗による寿命低下を防ぐことができる。
リング状部材63は、ねじ穴64以外の部分は、軽量化のために、薄肉部65にしておくことが望ましい。
次に、図9及び図10の実施形態は、雌部材62として、鉄製の袋ナットを使用した例である。
また、図11の実施形態は、雄部材61として鉄製のボルトを使用し、このボルトの頭部を減速部ハウジング22bにインサートし、雌部材62としてのナットを、固定部材70に配置した例を示している。
このボルトを減速部ハウジング22bにインサートする実施形態では、鋳込み時に、ねじ加工していない軸部材をインサートし、インサート後に、軸部材にねじ加工を施すようにしてもよい。
また、図12の実施形態は、雄部材61として鉄製のボルトを使用し、このボルトの頭部を減速部ハウジング22bにインサートし、雌部材62としてのナットを、固定輪33の固定用フランジ33aに配置した例を示している。
図12の実施形態では、固定輪33の固定用フランジ33aと減速部ハウジング22bとの間の突き合わせ面の密封性を向上させて、内部からのオイル漏れを防止するために、締結ボルトが配置される周方向位置の内径側にシール部材66を配置している。
シール部材66としては、Oリングを使用することができる。
シール部材66としては、Oリングを使用することができる。
以下、インホイールモータ駆動装置21の作動原理について説明する。
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。
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。
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。
ハブ軸受部Cに伝達される。
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。
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13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。
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に針状ころ軸受を設けたことにより、曲線板26a、26bとの間の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。
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。
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。
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。
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。
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。
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たりしてもよい。
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。例えばハウジ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。
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。また、この発明は、減速機がいないインホイールモータユニット(モータダイレクト駆動)においても適用可能である。
さらに、図14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。
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。
21 インホイールモータ駆動装置
A モータ部
B 減速部
C 車輪ハブ軸受部
22a モータハウジング
22b 減速部ハウジング
32 ハブ輪
33 固定輪
61 雄部材
62 雌部材
62a 筒部
62b フランジ部
63 リング状部材
64 ねじ穴
70 固定部材
A モータ部
B 減速部
C 車輪ハブ軸受部
22a モータハウジング
22b 減速部ハウジング
32 ハブ輪
33 固定輪
61 雄部材
62 雌部材
62a 筒部
62b フランジ部
63 リング状部材
64 ねじ穴
70 固定部材
Claims (15)
- 車輪の駆動力を発生する駆動装置を前記車輪内に有し、前記駆動装置のハウジングを軽金属製によって構成し、このハウジングと車体側の固定部材とをボルト締結部材によって締結するインホイールモータ駆動装置において、前記ボルト締結部材を構成する雄部材又は雌部材を鉄製材料によって形成し、この雄部材又は雌部材の一方を前記ハウジングに配置したことを特徴とするインホイールモータ駆動装置。
- 車輪の駆動力を発生する駆動装置を前記車輪内に有し、前記駆動装置のハウジングを軽金属製によって構成し、このハウジングと車輪ハブ軸受部の固定輪もしくは固定輪に一体結合される部材とをボルト締結部材によって締結するインホイールモータ駆動装置において、前記ボルト締結部材を構成する雄部材又は雌部材を鉄製材料によって形成し、この雄部材又は雌部材の一方を前記ハウジングに配置したことを特徴とするインホイールモータ駆動装置。
- 前記ハウジングを鋳物によって構成し、ボルト締結部材を構成する雄部材又は雌部材の一方を、ハウジングの鋳造時にインサートしていることを特徴とする請求項1又は2記載のインホイールモータ駆動装置。
- 前記ハウジングの鋳物がアルミ系合金である請求項1~3のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
- 前記ハウジングに配置される雄部材又は雌部材に、ハウジングに対する抜け止め又は回り止め手段を設けている請求項1~4のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
- 前記ハウジングに配置される雄部材又は雌部材が、周方向に一体化されたリング状部材に形成されている請求項1~5のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
- 前記リング状部材が鋳物又はプレス加工品である請求項6記載のインホイールモータ駆動装置。
- 請求項1~7の雄部材又は雌部材に形成されるねじ部が、鋳込み後に加工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。
- 前記雌部材がナットである請求項1~8のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
- 前記請求項9のナットが袋ナットであるインホイールモータ駆動装置。
- 前記雄部材がボルトである請求項1~10のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
- 前記ボルトのねじ部を、前記ハウジングに鋳込んだ円筒部材に後加工により形成したことを特徴とする請求項11記載のインホイールモータ駆動装置。
- 前記雄部材又は雌部材が配置される周方向位置よりも内径側に、内部オイル封止用のシール部材を配置している請求項1~12のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
- 前記シール部材がOリングである請求項13記載のインホイールモータ駆動装置。
- 請求項1~14のインホイールモータ駆動装置を備える車両。
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