专利名称：轮内电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轮内电动机，更具体地涉及用于防止由设置在车轮 中的旋转电机的转矩反作用力引起高频振动传递到车身一侧的技术。
背景技术：
近年来，作为环境问题的技术方案，由来自电动机的驱动力驱动的 混合动力车辆、燃料电池车辆和电动车辆已经吸引人们的关注。这种车 辆安装电动机作为驱动源，并且在车辆行驶时，电动机会产生振动和噪
声。鉴于这样的问题，日本专利早期公开No. 5-162542公开一种旨在实
现车载性的提高和噪声及振动的减小两者的电动车辆驱动装置。该驱动
装置的特征在于在包括多个驱动电动机的电动车辆中，电动机本体通过
振动控制构件被连接。驱动装置的特征还在于，在包括多个驱动电动机
的电动车辆中，电动机本体安装在车身上，且振动控制构件置于电动机 本体和车身之间。
根据在该早期公开的申请中的揭示的用于电动车辆的驱动装置，即 使在电动车辆的电动机被彼此连接的类型中，彼此产生振动的作用受到 约束，由此减小了振动的传递。此外，能够实现电动机的车载性的提高 和振动及噪声的减小。此外，能够提高电动机本身的耐久性、车辆的静 音性和行驶的稳定性。
此外，作为以电动机作为驱动源的电动车辆，已经不仅知道一种电 动机在车身一侧的车辆，还知道一种轮内电动机在其车轮内的车辆。
然后，设置有轮内电动机的车辆具有轮内电动机中产生的振动传递 到车身一侧这样的问题。电动机被驱动时产生的振动和噪声在数百Hz至 数kHz的频带中并由转子旋转或者齿轮啮合引起。当车辆速度被增大和 减小时这种振动特别显著。
轮内电动机的壳体通过球窝接头安装在悬架上。在球窝和球窝接收
的容器之间填充油脂。当车辆速度被增大和减小时球窝接头接收电动机 的转矩反作用力。当球窝接头接收转矩反作用力时，球与球窝接头中的 容器或者壁表面接触。当球窝接触球窝接头中的容器或者壁表面时，轮 内电动机中产生的振动通过悬架(即，下和上臂)传递到车身的程度增 大(换言之，趋于容易传递振动)。结果，振动以及随之产生的噪声在 车辆内部产生，可能使车辆中的人感觉到不舒适。
在减振器的根部分或者悬架和车身之间的安装部分处，设置诸如橡 胶衬垫的减振构件。这实现了来自路面的冲击或者振动不会传递到车辆
内部的结构。然而，该橡胶衬垫仅仅对应于来自路面的约10至约15Hz
的输入振动。因而，不能减小在轮内电动机中产生的高频噪声。
在早期公开的申请中揭示的电动车辆驱动装置中，电动机通过振动 控制构件安装在车身一侧上。完全没有公开用于防止当车辆速度被增大 和减小时从轮内电动机传递到车身的高频振动的具体的技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种防止当车辆速度被增大和减小时高频振动 传递到车身的轮内电动机。
根据一方面，本发明提供一种轮内电动机，包括旋转电机，其将 驱动力施加到车轮；旋转支撑构件，其作为旋转电机的壳体以可旋转的 方式支撑车轮；以及减振构件，其设置在旋转支撑构件和用于将旋转支 撑构件安装到车身的安装部分之间。
在本发明中，在用于将旋转支撑构件(诸如旋转电机的壳体)安装 到车身的安装部分(诸如球窝接头)和旋转支撑构件之间，设置减振构 件。通过示例的方式，假定抑制在旋转电机中产生的高频振动的构件用 作减振构件。在此情况下，即使当车辆速度被增大和减小时旋转电机的 转矩反作用力施加到安装部分，并且从旋转支撑构件到车身的振动传递 的程度在安装部分处增大，到车身的高频振动的传递能够被减振构件抑 制。因而，能够提供一种抑制当车辆速度被增大和减小时传递到车身的 高频振动的轮内电动机。
优选地，减振构件抑制当车辆的速度增大和减小时由旋转电机的转 矩反作用力产生的振动中预定频带的振动。
根据本发明，在安装部分(诸如球窝接头)和旋转支撑构件(诸如 旋转电机的壳体)之间，设置用于抑制当车辆速度被增大和减小时从旋 转电机的转矩反作用力产生的振动中预定频带的振动的构件。因而，即 使当车辆速度被增大和减小时旋转电机的转矩反作用力施加到安装部 分，并且从旋转支撑构件到车身的振动传递的程度在安装部分处增大， 也能够由减振构件抑制预定频带(诸如在旋转电机中产生的高频振动的 频带)的振动传递到车身。
更具体地，预定频带高于由设置成比安装部分更靠近车身的减振构 件抑制的振动的频带。
根据本发明，在安装部分(诸如球窝接头)和旋转支撑构件(诸如 旋转电机的壳体)之间，设置减振构件，其抑制频带(例如，对应于在 旋转电机中产生的高频振动的频带)高于由设置成臂安装部分更靠近车 身的减振构件(诸如吸收来自路面的10至15Hz的振动的橡胶衬垫)解 决的频带的振动。因而，即使当车辆速度被增大和减小时旋转电机的转 矩反作用力施加到安装部分，并且从旋转支撑构件到车身的振动传递的 程度在安装部分处增大，能够通过减振构件抑制频带高于由设置成比安 装部分到车身更靠近车身的减振构件所解决的频带的振动的传递。
更具体地，减振构件分别设置在从安装部分中竖直线穿过的位置朝 着车辆的前后侧偏移规定量的位置处。
根据本发明，减振构件分别设置在从安装部分(诸如球窝接头)中 竖直线穿过的位置朝着车辆的前后侧偏移规定量的位置处。因而，即使 当车辆速度被增大和减小时旋转电机的转矩反作用力施加到安装部分， 并且在旋转支撑构件中产生到车身的高频振动传递的程度在安装部分处 增大，由于减振构件设置在传递程度高的部分处，能够有效抑制从旋转 支撑构件传递到车身的高频振动。
更优选地，车轮是当转向时旋转并转到转向方向的转向轮。悬架臂 设置在旋转支撑构件上，用于通过安装部分悬挂车身。安装部分支撑旋 转支撑构件，使得车轮相对于车身沿着转向方向自由旋转，并支撑旋转 支撑构件，使得车轮相对于车身沿着上下方向自由摆动。
根据本发明，安装部分(诸如球窝接头)支撑旋转支撑构件(诸如 旋转电机的壳体)，使得车轮相对于车身沿着转向方可自由旋转，并支
撑旋转支撑构件，使得车轮相对于车身自由地上下摆动。通过在旋转支 撑构件和具有此结构的安装部分之间设置减振构件，能够防止在旋转电 机中产生的到车辆的高频振动的传递。 更具体地，安装部分是球窝接头。
根据本发明，即使当车辆速度被增大和减小时旋转电机的转矩反作 用力施加到球窝接头，并且从旋转支撑构件到车身的振动传递程度在球 窝接头处增大，也能够通过减振构件抑制在旋转电机中产生的高频振 动。
图1是根据本实施例的轮内电动机的前视图。 图2是根据本实施例的轮内电动机的侧视图。
图3是根据本实施例的轮内电动机的立体图。 图4是沿着图2的线4-4所取的剖视图。
具体实施例方式
以下，将参照附图描述本发明的实施例。在以下描述中，相同的部 件用相同的参考标号表示。它们的名称和功能也相同。因而，其详细的 描述将不再重复。
图1是根据本发明的轮内电动机的前视图。图2是根据本实施例的 轮内电动机的从中央到车轮外侧的侧视图。图3是根据本实施例的轮内 电动机的立体图。
图1至图3所示的轮内电动机100可以是对应于前轮的轮内电动 机，或者对应于后轮的轮内电动机，并且它不受具体限制。在本实施例 中，轮内电动机100描述为对应于前轮的轮内电动机。图1至图3示出 了左前轮的轮内电动机，并且右前轮的轮内电动机的结构与左前轮的轮 内电动机的结构相同。因而，其详细描述将不再重复。
如图1至图3所示，根据本实施例的轮内电动机100包括旋转电机 110、旋转电机110的壳体134、球窝接头106和108、制动钳112、制动 转子114和减振构件124和126。
支撑部分116设置成在旋转电机110的壳体134的上侧上突起，并
且球窝接头106的球窝接头承窝部分130通过将螺栓162紧固而被固定 到支撑部分116。支撑部分118设置成在壳体134的下侧上突起。并且球 窝接头108的球窝接头承窝部分132通过紧固螺栓164而被固定在其 上。球窝接头106包括球头螺栓(未示出)、防尘罩152和球头接头承 窝部分130。球窝接头106的详细结构将后述。球窝接头108包括球头螺 栓、防尘罩166和球窝接头承窝部分132。
球窝接头106的球头螺栓被组装穿过上臂102，并且末端处的螺纹被 螺母120紧固。球窝接头108的球头螺栓被组装成穿过下臂104，并且末 端处的螺纹被螺母122紧固。
旋转电机包括转子和定子。壳体134容纳减速齿轮和旋转电机110， 即，转子和定子。定子被固定在壳体134内。在定子内，转子可旋转地 被设置在壳体134中的轴承等支撑。
减速齿轮例如是由太阳轮、小齿轮、齿圈和行星轮架组成的行星齿 轮。太阳轮轴连接到旋转电机的转子。此外，行星轮架连接到轮毂(未 示出)。轮毂由设置在壳体134中的毂轴承可旋转地支撑着。
制动转子114安装到轮毂。制动转子114可以通过紧固螺栓而被固 定到轮毂，或者当安装轮盘时，可以通过紧固车轮螺母(或者螺栓)将 制动转子114夹紧在轮盘和轮毂之间而将其固定。
此外，通过紧固螺栓将制动钳112固定在壳体134上。制动钳112 设置有一套制动垫(未示出)。制动钳112设置成从相对两侧夹住制动 转子114的滑动表面(其为图1的左/右方向中的端面)。当施加到制动 钳112的液压压力随着驾驶员踩踏在制动踏板等上而增大时，由振动垫 施加的夹住制动转子114的力增大，产生制动力。
在与接触制动转子114的轮毂的表面相对的车轮安装表面128上， 安装被固定到轮胎的大致杯形轮盘(轮胎和轮盘均为示出)。在本实施 例中，"车轮"由轮盘和轮胎组成。在本实施例中，壳体134是容纳旋 转电机110并以可自由旋转的方式支撑车轮的"旋转支撑构件"。
在本实施例中，轮内电动机IOO构成转向轮。具体地，未示出的转 向拉杆连接到壳体134，并以连接球窝接头106和108的线为旋转轴线 (主销轴线)旋转，使得车轮转到转向方向。
旋转电机110的示例是三相AC旋转电机。电线136电连接到旋转
电机110。
DC电力从电池直接或者通过转换器供应到逆变器。供应到逆
变器的DC电力转换成AC电力，并通过电线136供应到旋转电机110。 当AC电力从逆变器供应到旋转电机110时，电磁力在绕定子缠绕的线 圈中产生，使得转子根据磁束的流动接收旋转力。具体地，产生旋转车 轮的驱动力。此处，可以使用电容代替电池。
图4是沿着图2的线4-4所取的剖视图。如图4所示，球窝接头106 包括球头螺栓150、防尘罩152和球窝接头承窝部分130。在球窝接头承 窝部分130内，容器156形成为在球头螺栓150的一端处形成的球头部 分154不会从球窝接头承窝部分130向图的上方滑出。在球头螺栓150 的另一端处，形成螺纹部158，螺纹部158穿过上臂102，并由螺母120 紧固。
球头螺栓150被组装成其从接头承窝部分130的下方延伸穿过形成 容器156的开口处，且螺纹部128定位在图中上方。在球头螺栓150和 球窝接头承窝部分130的容器156之间，填充油脂。此外，在球头螺栓 150的轴的轴的周围与球窝接头承窝部分130之间的间隙由防尘罩152覆 盖。球窝接头108的结构与球窝接头106的结构相同，其详细的描述将 不再重复。
随着球头螺栓150的球头部分154和球窝接头承窝部分130的容器 彼此滑动，壳体可旋转地支撑在转向方向上，并且车轮被支撑以相对于 车身自由地上下摆动。
在设置结构如上所述的轮内电动机100的车辆中，轮内电动机中产 生的振动可以传递到车身一侧。在具有轮内电动机的车辆中，当电动机 被驱动时产生的振动和噪声在数百Hz至数kHz的频带中，并由转子旋 转或者齿轮啮合引起。当车辆速度被增大和减小时这种振动特别显著。
对此的原因是当车辆速度被增大和减小时旋转电机110的转矩反作 用力被球窝接头106和108接收。当球窝接头106和108接收旋转电机 IIO的转矩反作用力时，例如在球窝接头106中，球头部分150可以直接 与容器156或者壁表面接触。当球头部分150接触容器156时，在旋转 电机IIO中产生的振动通过壳体134、上臂102和下臂104传递到车身的 程度增大(换言之，趋于容易传递振动)。结果，振动和随之产生的噪 声在车辆内部产生，可能使车辆中的人感觉到不舒适。此外，在减振器的根部分处和上臂102和下臂104到车身的安装部
分处，设置橡胶衬垫。这实现了冲击或者振动不会传递到车辆内部的结
构。然而，橡胶衬垫仅仅对应于来自路面的约10至约15Hz的输入振 动。因而，不能减小在轮内电动机中产生的高频噪声。
鉴于前述，本发明特征在于减振构件124和126设置在壳体134和 用于将旋转电机110安装到车身的安装部分之间。在本实施例中，如图 1-3所示，在球窝接头106的球窝接头承窝部分130和支撑部分116之间 设置减振构件124，在球窝接头108的球窝接头承窝部分132和支撑部分 118之间设置减振构件126。
如图4所示，在本实施例中，减振构件124形成为在球窝接头承窝 部分130和支撑部分U6之间形成间隙。具体地，减振构件124具有板 状部分，使得相对于球窝接头承窝部分130在图4的上方形成间隙。此 外，减振构件124具有中空圆柱部分，其覆盖圆柱部分160的外周面， 圆柱部分160形成为在球窝接头承窝部分130的下部处具有圆柱形状。 因而，减振构件124实现球窝接头承窝部分130和支撑部分116彼此不 接触的位置关系。减振构件124的厚度可以大致恒定，或者可以根据各 部位改变厚度。例如，当车辆速度被增大和减小时，球头接头106中的 球头螺栓150沿着车辆的前/后方向与容器156接触。因而，在覆盖减振 构件124的圆柱部分160的外周面的中空圆柱部分处，可以使车辆的前/ 后方向的厚度比左右方向的厚度厚。
也以类似的方式形成减振构件126，使得在球窝接头132和支撑部分 118之间形成间隙。减振构件126实现球窝接头承窝部分132和支撑部分 11S彼此不接触的位置关系。也可以使减振构件126的车辆前/后方向的 厚度比左/右方向的厚度要厚。
尽管减振构件124和126是由橡胶或者树脂材料形成的构件，但是 它不受限制，可以使用任何构件，只要它能够抑制(即，吸收)频带高 于由以上所述的橡胶衬垫解决的来自路面的约10至约15Hz的振动的传 递即可。例如，减振构件124和126可以由振动阻尼钢板或者蜂窝构件 形成。在本实施例中，减振构件124和126是基于橡胶的减振构件，其 吸收当旋转电机110运转时产生的数百Hz至数kHz的振动。
以下将描述根据具有如上所述结构的实施例的轮内电动机的功能。 假定具有轮内电动机100的车辆的车辆速度被增大和减小。当车辆 正向前行驶，并且速度将要被增大时，电力从逆变器供应到旋转电机 110，使得旋转力施加到车轮，并且车辆的加速开始。当旋转力在旋转电 机110中产生时，与车轮旋转相反的方向的旋转力(此处简称为加速时
转矩反作用力)在固定定子的壳体134中产生。
在壳体134中产生的加速时转矩反作用力作用在支撑部分116处相 对于上臂102作用在车辆的后侧上，而它在支撑部分118处相对于下臂 104作用在车辆的前侧。结果，球窝接头106的球头螺栓150与容器156 的车辆前侧的部分接触。球窝接头108的球头螺栓与容器的车辆后侧的 部分接触。此时，在球窝接头106的球头螺栓150和容器156之间的接 触部分处，振动从球窝接头承窝部分130传递到球头螺栓150的程度增 大(换言之，趋于容易传递振动)。类似地，在球窝接头108中的接触 部分处，振动传递的程度增大。
当车辆正在向前行驶且速度将被减小时，通过旋转电机110中的再 生制动产生电力。此时，与车轮旋转相同的方向的旋转力(以下简称为 减速时转矩反作用力)产生。
在壳体134中产生的减速时的转矩反作用力在支撑部分116处作用 在车辆的前侧，在支撑部分118处支撑在车辆的后侧。结果，球窝接头 106的球头螺栓150与容器156的车辆后侧的部分接触。球窝接头108的 球头螺栓与容器的车辆前侧的部分接触。此时，在球窝接头106中的球 头螺栓150和容器156之间的接触部分处，振动从球窝接头承窝部分130 传递到球头螺栓150的程度增大(换言之，趋于容易传递振动)。类似 地，在球窝接头108中的接触部分处振动传递的程度增大。
由旋转电机110的运转引起的高频振动通过壳体134传递到支撑部 分116和118，并且通过减振构件124和126，抑制了到球窝接头承窝部 分130和132的传递。因而，当车辆速度被增大和减小时，即使在球窝 接头106处的振动传递的程度增大，通过减振构件124和126也能够减 小在旋转电机110中产生的高频振动的传递。
如上所述，在根据本发明的轮内电动机中，减振构件设置在壳体和 作为壳体到车身的安装部分的球窝接头之间。减振构件是抑制在旋转电 机中产生的高频振动的构件。当车辆速度被增大和减小时旋转电机的转
矩反作用力施加到球窝接头时，在球头螺栓接触容器的部分处从支撑部 分到车身的振动传递的程度增大。然而，通过减振构件能够减小高频振 动到车身的传递。因而，能够提供一种当车辆速度被增大和减小时减小 传递到车身的高频振动的轮内电动机。
在本实施例中，减振构件设置成防止球窝接头承窝部分和支撑部分 之间接触。它不受限制，并且减振构件可以例如设置在与当车辆速度被 增大和减小时振动传递到车身的程度大的部分相对应的位置处。具体 地，减振构件可以设置在从竖直线通过的位置沿着车辆的前后方向偏移 规定量的位置处。例如，当车辆速度被增大和减小时，球头螺栓和球窝 接头承窝部分在从竖直线通过的位置处沿着车辆的前后方向偏移规定量 的位置处接触。因而，减振构件可以置于球窝接头承窝部分和支撑部分 在车辆的前后方向上至少接触的部分处。通过此部分，能够减小从壳体 到车身的高频振动。
此处已经描述的实施例仅仅是示例，而不应理解为限制。本发明的 范围在适合地考虑本实施例的描述的情况下由每个权利要求项确定，并 涵盖与权利要求的意义及其等同意义内的各种修改。
权利要求
1.一种轮内电动机，包括旋转电机(110)，其将驱动力施加到所述车轮；旋转支撑构件(134)，其作为所述旋转电机(110)的壳体将所述车轮可旋转地支撑；以及减振构件(124，126)，其设置在所述旋转支撑构件(134)与用于将所述旋转支撑构件(134)安装到车身的安装部分(106，108)之间。
2. 根据权利要求1所述的轮内电动机，其中，所述减振构件(124， 126)抑制当所述车辆的速度增大和减小时由 所述旋转电机(110)的转矩反作用力产生的振动中的预定频带的振动。
3. 根据权利要求2所述的轮内电动机，其中，所述预定频带高于由比所述安装部分(106, 108)更靠近所述车身 一侧而设置的减振构件抑制的振动的频带。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的轮内电动机，其中， 所述减振构件(124， 126)分别设置在从竖直线穿过所述安装部分(106， 108)的位置向所述车辆的前后方向偏离规定量的位置处。
5. 根据权利要求1至3中任一项所述的轮内电动机，其中， 所述车轮是当转向时旋转并转动至转向方向的转向轮；悬架臂(102， 104)设置在所述旋转支撑构件(134)上，用于通过 所述安装部分(106， 108)悬挂所述车身；并且所述安装部分(106， 108)支撑所述旋转支撑构件(134)，使得所 述车轮相对于所述车身沿着所述转向方向自由旋转，并支撑所述旋转支 撑构件(134)，使得所述车轮相对于所述车身沿着上下方向自由摆动。
6. 根据权利要求1至3中任一项所述的轮内电动机，其中， 所述安装部分(106， 108)是球节。
全文摘要
一种轮内电动机，包括旋转电机(110)，其将驱动力施加到所述车轮，壳体(134)，其接收旋转电机，并以可旋转的方式支撑车轮，以及减振构件(124，126)，其设置在壳体(134)和用于将壳体(134)安装到车身的球窝接头(106，108)之间。
文档编号B60K7/00GK101374687SQ20078000373
公开日2009年2月25日 申请日期2007年1月19日 优先权日2006年1月27日
发明者土田充孝, 户岛裕基, 水谷良治, 田原安晃, 鸟居厚志 申请人:丰田自动车株式会社;爱信精机株式会社