专利名称：车轮驱动设备的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及车轮驱动设备，并更具体而言涉及通过将车轮和电动机一体化构成的直接驱动和外转子式的车轮驱动设备。
背景技术：
过去，使用轮内电动机使车轮旋转以驱动车辆(例如，参见专利文献1)。此车轮驱动设备采用直接驱动和外传子系统。轮内电动机具有位于内周侧的定子和位于外周侧的转子，定子安装至用作壳体的关节构件，转子安装至车轮，由此定子和转子彼此相对地布置。 在此车轮驱动设备中，转子与车轮一体化，且轮内电动机的旋转直接传递至车轮。专利文献1 日本未经审查的专利申请公开No. 2004-115014在专利文献1所揭示的车轮驱动设备中，转子所安装至的车轮被配置为具有圆筒形状，并在车轮的沿着轴向的两端具有轮缘，由此轮缘与车轮主体一体化，并朝向车轮的径向外侧延伸。此外，定子所安装至的壳体成型为圆筒状。壳体在其内周侧具有安装部分，悬架臂、系杆等安装至安装部分。在这样的车轮驱动设备的结构中，因为转子与车轮一体化，所以当由于车轮的主体的外侧上的损伤等而变得需要更换车轮时需要将整个车轮与整个转子一起拆卸。此外， 悬架构件安装至定子所安装至的壳体。因此，在更换轮胎之前，需要将车轮与悬架断开，并将包括电动机和轮胎在内的车轮整体卸下。根据专利文献1所揭示的车轮驱动设备，对于轮胎更换需要较多维护工作，轮胎更换的工作性较差。
发明内容
因此，本发明的总体目的是提供创新并实用的车轮驱动设备，其具有改善的更换车轮和轮胎的工作性。本发明的以上目的由下述车轮驱动设备的方面实现，其包括圆筒形内壳体、车轮和电动机，所述圆筒形内壳体由车体经由悬架支撑，所述车轮由所述圆筒形内壳体支撑，使得所述车轮可相对于所述圆筒形内壳体旋转，所述电动机具有安装至所述圆筒形内壳体的定子和安装至所述车轮的转子，其中，所述车轮包括主体部分；和外侧部分，其位于所述车体的外侧，并且所述转子安装至所述主体部分。利用本发明的以上方面，车轮被分为至少两个部分，即主体部分和外侧部分。因为车轮可以被划分，所以可以仅拆卸车轮的外侧部分。还可以在保持将转子固定至车轮的主体部分的情况下将外侧部分安装至主体部分。根据本发明的该方面，可以在不将转子从车轮的主体部分卸下的情况下更换比车轮的主体部分更容易受损的外侧部分。此外，通过仅拆卸外侧部分，可以在不从车体卸下驱动轮的情况下更换轮胎。根据本发明的该方面，可以改善更换车轮驱动设备的工作性。根据本发明的另一方面，提供了根据以上方面的车轮驱动设备，其中当车轮安装部安装至主体部分时，所述车轮安装部不会阻碍所述外侧部分安装至所述主体部分和从所述主体部分拆卸。利用本发明的以上方面，可以在防止外侧部分与安装至主体部分的车轮安装部接触的同时将外侧部分安装至主体部分和从主体部分拆卸。根据本发明的另一方面，提供了根据前述方面的车轮驱动设备，还包括制动钳， 其安装至所述主体部分，并包括制动块；以及圆形制动盘，其具有比所述外侧部分的内周小的外径，安装至所述主体部分，并被配置为由在所述圆形制动盘的内周侧的所述制动块夹持，从而使所述圆形制动盘停止旋转。利用本发明的以上方面，可以在防止外侧部分与安装至主体部分的圆形制动盘接触的同时将外侧部分拆卸。根据本发明的另一方面，提供了根据前述方面的车轮驱动设备，其中，所述主体部分包括中心部分，其具有沿着所述中心部分的整个内周朝向所述车轮的旋转轴线延伸的侧凸缘部；以及内侧部分，其具有沿着所述内侧部分的整个内周朝向所述车轮的旋转轴线延伸的侧凸缘部。利用本发明的以上方面，电动机的部件被容纳在形成于中心部分的侧凸缘部与内侧部分的侧凸缘部之间的空间区域内。此外，侧凸缘沿着主体部分的整个内周朝向车轮的旋转轴线延伸，并且电动机被保持在这些凸缘部。因此，提高了组装电动机部件和车轮部件的效率，并且可以提高车轮的主体部分的环形刚度或圆周硬度。根据本发明的另一方面，提供了根据前述方面的车轮驱动设备，其中，所述中心部分和所述内侧部分在相对于所述车轮的所述旋转轴线位于所述转子的最外周部分以外的位置处连接以形成所述主体部分。利用本发明的以上方面，中心部分和内侧部分在转子的外径以外的位置处通过例如螺栓连接。因为不需要在旋转轴线方向上与转子相邻的位置处在车轮上形成紧固孔，所以整个车轮在车体的侧方向上的宽度可以缩小。根据本发明的另一方面，提供了根据前述方面的车轮驱动设备，其中，所述主体部分具有多个开口，所述多个开口沿着所述定子的圆形线圈端部并沿着所述旋转轴线朝向所述圆形线圈端部形成，并且能够容纳冷却流体，并且所述开口绕所述旋转轴线的最外侧直径小于所述定子的所述圆形线圈端部绕所述旋转轴线的最外侧直径。利用本发明的以上方面，开口在车轮旋转时旋转，并与包含在空间区域中的冷却流体室连通。冷却流体进入开口。随着车轮的旋转，冷却流体被开口向上运送，并通过由旋转引起的离心力而绕旋转轴线在开口内的外周侧上集中。在开口内的外周侧位于定子的圆形线圈端部的最外周以内，集中在开口内的外周侧上的冷却流体朝向定子的圆形线圈端部移动。因此，冷却流体趋于向圆形线圈端部的整个周边排放，从而提高了冷却效率。根据本发明的另一方面，提供了根据前述方面的车轮驱动设备，其中，所述多个开口中的一组沿着所述定子的所述圆形线圈端部位于所述内侧部分的所述侧凸缘部中，并且所述多个开口中的另一组沿着所述定子的所述圆形线圈端部位于所述中心部分的所述侧凸缘部中。利用本发明的以上方面，冷却流体在沿着旋转轴线的内侧和外侧从开口移动到圆形线圈端部内。因此位于定子两侧的圆形线圈端部可以容易地受到冷却以提高冷却效率。根据本发明的另一方面，提供了根据前述方面的车轮驱动设备，还包括轴承，其布置在所述侧凸缘部的各个最内侧直径部的附近，并将所述车轮支撑为可相对于所述内壳体旋转；以及密封件，其布置在所述侧凸缘部的各个最内侧直径部的附近，并将所述车轮与所述内壳体之间的间隙密封。利用本发明的以上方面，轴承和密封件布置在车轮的侧凸缘部的各个最内侧直径部的附近。因此，可以降低轴承和密封件的相对圆周速度，从而延长轴承和密封件的机械寿命，并提高其可靠性。根据本发明的另一方面，提供了根据前述方面的车轮驱动设备，其中，所述内壳体还包括内周凸缘部，其沿着所述内壳体的整个内周朝向所述车轮的旋转轴线延伸，并与用于所述悬架和用于所述制动钳的安装部分一体化。利用本发明的以上方面，至这些安装部分，但是可以通过与用于悬架和用于制动钳的安装部分一体化的内周凸缘部来确保内壳体的环形刚度或圆周硬度。根据本发明的另一方面，提供了根据前述方面的车轮驱动设备，其中，所述内壳体还包括外周凸缘部，其沿着所述内壳体的整个外周从所述外周向外延伸。利用本发明的以上方面，通过包括在内壳体中的外周凸缘部来确保内科体的环形刚度或圆周硬度。当结合附图阅读以下详细说明时，本发明的其他目的、特征和优点将由此变得更加清楚。
图IA是示出配备有本发明的实施例的车轮驱动设备的车轮的立体图。图IB是示出配备有本发明的实施例的车轮驱动设备的车轮的立体图。图2是通过沿着实施例的车轮驱动设备的径向切开示出其主要部分的切开立体图。图3是通过沿着实施例的车轮驱动设备的径向切开示出其主要部分的放大切开立体图。图4是沿着与图3不同的预定平面所取的、示出实施例的车轮驱动设备的主要部分的放大剖视图。图5是从车轮的外侧示出实施例的车轮驱动设备的侧视图。图6是沿着实施例的车轮驱动设备的径向示出其主要部分的分解切开视图。图7A是沿着实施例的车轮驱动设备的径向示出其主要部分的局部切开视图。图7B是沿着实施例的车轮驱动设备的径向示出其主要部分的局部切开视图。图8A是示出实施例的车轮驱动设备的内壳体的结构的视图。图8B是示出实施例的车轮驱动设备的内壳体的结构的视图。
具体实施例方式现将参照图IA至图8B给出对本发明的实施例的说明。图IA和IB是用于示出配备有根据本发明的实施例的车轮驱动设备10的驱动轮 12的立体图。图IA是从车辆的内侧观察的，且图IB是从车轮的外侧观察的。图2是通过沿着实施例的车轮驱动设备10的径向切开示出其主要部分的立体图。
此实施例的车轮驱动设备10分别配置在车辆的驱动轮中以对驱动轮进行驱动。 车轮驱动设备应用于在其车轮内配备有作为驱动动力源的电动机的电动车辆。因为实施例的结构在各驱动轮之间相同，所以将仅对驱动轮之一给出解释。该结构可以应用于仅前轮或仅后轮。车轮驱动设备10构成驱动轮，并包括由铝或铁制成的车轮14和由橡胶制成的轮胎16。车轮14和轮胎16分别成形为圆筒状和能够相对于车辆的车体旋转的旋转构件。内壳体18布置在圆筒的内侧。内壳体18形为圆筒状，且不能相对于车体旋转。在内壳体18的内周表面上形成悬架臂安装部分M、悬架臂安装部分沈、系杆安装部分30、以及制动钳安装部分34，悬架臂安装部分M用于经由球节来安装构成悬架的上臂 20的一端，悬架臂安装部分沈用于通过球节来安装构成悬架的下臂22的一端，系杆安装部分30用于通过球节来安装系杆观，制动钳安装部分34用于安装制动钳34。悬架臂20和 22的另一端通过轴衬等连接至车体，使得悬架臂能竖直地摆动。内壳体18是由车体通过悬架支撑的转向节构件。车轮14由内壳体18经由径向轴承36和38支撑，使得车轮可相对于圆筒形内壳体旋转。轴承36和38用作所谓车轴轴承。车轮驱动设备10包括用作设置在各个驱动轮12中的驱动源的电动机40。电动机 40布置在车轮14的内周侧，并包括由环状的永磁体制成的转子42以及通过将线圈绕铁芯卷绕制成的定子44。转子42沿着车轮14的内周安装。此外，定子44安装至内壳体18的外周表面。在内壳体18与车轮14之间形成空间区域46，并且空间区域46容纳转子42和定子44。转子42和定子44在维持转子42与定子44之间沿着径向的小间隙的同时彼此相对地布置在空间区域46内。这里，上述径向轴承36和38还用作电动机轴承。内壳体18与车轮14之间的空间区域46在旋转轴线方向上的端部处通过油密封件48和50被紧密地密封。冷却润滑油被紧密地封装在空间区域46内。空间区域46的形状为环状。油聚集在空间区域46的下部。空间区域46内的油向定子44的圆形线圈端部44a 排放以冷却圆形线圈端部44a，或向径向轴承36和38排放从而对其进行润滑。在由以下区域构成的空间区域46的一部分或全部中形成油室被转子42占据的区域；被定子44占据的区域；由侧凸缘部72、转子42和定子44围绕的区域；在由内壳体 18、轴承36和定子44围绕的圆形线圈端部44a附近的区域；在由内壳体18、轴承38和定子44围绕的圆形线圈端部44a附近的区域；由轴承36和油密封件48围绕的区域；由轴承 38和油密封件50围绕的区域；被轴承36占据的区域；被轴承38占据的区域；以及在上述部件之间的各种间隙，例如定子44与侧凸缘部72之间的间隙，以及定子与中心部分之间的间隙。定子44的线圈经由开关器件连接至配备在车辆中的电池。当通过设置在车体中的控制器控制开关器件以供应电力时，电力从电池供应从而对线圈给电。当线圈被给电时， 通过在转子42与定子44之间产生的电磁力来使转子42旋转。制动装置的制动盘52通过螺栓安装至车轮14。制动盘52的形状为环形盘状，并通过组装在制动钳32中的制动块而夹紧和松开，制动钳32在制动盘52的内周侧安装至内壳体。制动盘52与车轮14 一起旋转，并在被制动钳32的制动块夹紧时停止旋转。当电动机40的定子44被给电时，取决于给电状态，通过定子44与转子42之间产生的电磁力使转子42旋转。在此情况下，车轮14和轮胎16随着转子42的旋转而一体旋转。电动机40的旋转方向中的一个对应于用于向前行驶的旋转方向，另一个对应于用于向后行驶的旋转方向。车轮驱动设备10可以将电动机40的旋转直接传递给车轮14。因此，实现了用于使包括车轮14、轮胎16和制动盘52的驱动轮12旋转的直接驱动且外转子式的驱动传动系统。如上所述，电动机40的转子42安装至本实施例的车轮驱动设备10中的车轮14。 还如所述的，电动机40的定子44安装至内壳体18，而悬架臂20和22、系杆28、以及制动钳 32通过安装部分M、26、30以及；34安装至内壳体18。如果转子42集成到车轮14中且车轮14具有单体结构，则在对车轮外侧表面的损失进行修理时不仅需要卸下车轮而且还需要卸下转子44。或者，如果构造成在通过将轮胎 16从车轮14卸载来更换轮胎16时将车轮14与轮胎16 —起从车体卸下，则需要通过将驱动轮12与悬架脱离来将包括车轮14和电动机40在内的整个驱动轮12卸下。在车轮14是单体结构并且转子42不能容易地从车轮卸载或者为了更换轮胎需要将整个驱动轮12从车体卸下的情况下，由于除了轮胎16之外为更换车轮14花费较长时间和大量人工，工作性变得较差。这里，本实施例的车轮驱动设备10具有不会引起这种缺点的结构。此后，将参照图3至8对本实施例的特征进行说明。图3是通过沿着车轮的径向切开来示出作为本实施例的车轮驱动设备10的主要部分的车轮14和内壳体18的放大立体图。图4是沿着除了图3以外的预定平面所取的、 示出作为本实施例的车轮驱动设备的主要部分的车轮14和内壳体18的放大剖视图。图5 是从车轮的沿着其宽度方向的外侧示出本实施例的车轮驱动设备10的车轮14和内壳体18 的侧视图。图6是通过沿着本实施例的车轮驱动设备10的径向切开来示出作为其主要部分的车轮14、内壳体18和轮胎16的分解图。车轮14具有沿着旋转轴线划分为三个部分的三体结构，即中心部分60、位于中心部分60内侧的内侧部分62、以及位于中心部分60外侧的车体外侧部分64。中心部分60大体成型为圆筒状，并具有与轮胎16的内径大体相同的直径。内侧部分62是与轮胎16的外表面接触的轮缘部分，并成型为具有用于将轮胎16安装于其上的台阶部。外侧部分64是与轮胎16的另一个外表面接触的轮缘部分，并成型为具有用于将轮胎16安装于其上的台阶部。中心部分60和内侧部分64具有能够组装的对应形状。具体而言，中心部分60包括圆筒部分60a、在车体的外侧与圆筒部分60a相邻的侧凸缘部60b、以及在车体内侧与圆筒部分60a相邻的较厚部分60c。通过将侧凸缘部60b、圆筒部分60a、以及较厚部分60c按此顺序相机从车辆外侧向内侧布置，来构造中心部分60。 圆筒部分60a具有转子容纳部分66，转子容纳部分66容纳并保持转子42，且占据空间区域 46的一部分。圆筒部分60a用作转子42的外壳体。侧凸缘部60b从圆筒部分60a的内周表面朝向旋转轴线并沿着中心部分60的整个内周延伸。较厚部分60c成型为从圆筒部分 60a的外周向外突伸，并且较厚部分60c的外径大于圆筒部分60a的外径。中心部分60的外径从侧凸缘部60b通过圆筒部分60a到较厚部分60c按此顺序逐渐增大。上述转子42沿着中心部分60的整个内周表面固定至圆筒部分60a的转子容纳部分66。通过将转子42顺着旋转轴线沿着从车体内侧向其外侧的方向插入到转子容纳部分66中，来将转子42固定至转子容纳部分66。在较厚部分60c中形成沿着旋转轴线方向朝向中心部分60的紧固孔70。多个紧固孔70以预定间隔沿着较厚部分60c的整个周边设置。此外，内侧部分62具有沿着旋转轴线方向从其与中心部分60的转子容纳部分66相对的内周表面延伸的侧凸缘部72。侧凸缘部72沿着内侧部分62的整个内周表面形成。沿旋转轴方向形成穿透内侧部分62的紧固孔74。在旋转轴线方向上，在内侧部分62的、与中心部分60的转子容纳部分66相对的外周侧上形成穿透内侧部分62的紧固孔74。紧固孔74在旋转轴线方向上与紧固孔70相对，并以预定间隔沿着内侧部分62的整个周边布置。中心部分60和内侧部分62通过例如插入到紧固孔70和74中的螺栓76紧固。当中心部分60和内侧部分62通过螺栓紧固时，中心部分60的侧凸缘部60b和内侧部分62 的侧凸缘部72相对地布置从而形成空间区域46。如所述的，转子42固定在转子容纳部分 66内。紧固孔78在侧凸缘部60b中形成为沿着旋转轴线方向朝向中心部分60。紧固孔 78以预定间隔沿着侧凸缘部60b的整个周边设置。穿透外侧部分64的紧固孔80沿着旋转轴线方向形成。紧固孔80沿着旋转轴线方向与紧固孔78相对地以预定间隔沿着外侧部分 64的整个周边布置。紧固孔80以预定间隔形成在从外侧部分64的内周表面沿着旋转轴线方向突伸的突伸部分82中。中心部分60和外侧部分64通过插入到紧固孔78和80中的螺栓84紧固。紧固孔86在旋转轴线方向上在侧凸缘部60b中朝向车体的的外侧开口。紧固孔 86以预定间隔沿着侧凸缘部60b形成在不存在用于紧固车轮的紧固孔78的位置处。穿透制动盘52的紧固孔88在旋转轴线方向上开口。多个紧固孔88以预定间隔沿着制动盘52 的整个周边在旋转轴线方向上与紧固孔86相对地布置。紧固孔88处于形成在制动盘52 的沿着制动盘52的半径向外方向的外周表面上的制动盘安装部分90中。制动盘52通过插入到紧固孔86和88中的螺栓92紧固到中心部分60上，其中紧固孔88和86将中空间隔体94夹置于紧固孔86和88之间。外侧部分64和制动盘52被配置为在旋转轴线方向上互不妨碍。制动盘52的外径小于外侧部分64的最内侧直径，外侧部分64的最内侧直径大于制动盘52的外径。具体而言，外侧部分64的突伸部分82的最内侧直径大于制动盘52的将制动盘安装部分90排除在外的外周表面的直径。制动盘安装部分90的最外侧直径小于外侧部分的将突伸部分 82排除在外的内径。在制动盘52安装至中心部分60的状态下，外侧部分64可以安装至中心部分60和从中心部分60拆卸。同时，在外侧部分64安装至中心部分60的状态下，制动盘52可以安装至中心部分60和从中心部分60拆卸。如所述的，车轮14在旋转轴线方向上分为三个部分，即，中心部分60、内侧部分62和外侧部分64 ；并且外侧部分64通过螺栓84紧固到中心部分60上。因此，可以在保持中心部分60与内侧部分62之间连接的情况下，将外侧部分64从中心部分60拆卸和安装至中心部分60。如所述的，内侧部分62通过螺栓76紧固到中心部分60上。通过将螺栓76紧固和松脱，将中心部分60和内侧部分62集成或分开。因此，可以在保持中心部分60与外侧部分64之间的连接的情况下，将内侧部分62从中心部分60拆卸和安装至中心部分60。
如所述的，电动机40的转子42固定至车轮14的中心部分60。因此，可以在不将转子42从车体和车轮14的位于车体侧的一部分卸下的情况下将外侧部分64从中心部分 60拆卸。此外，可以在不将转子42从车轮14卸下的情况下将内侧部分62从中心部分60 拆卸。与中心部分60相比，外侧部分64容易与路缘碰撞并受损。即使当需要更换外侧部分64时，也可以在不将转子42从车轮卸下的情况下容易地进行更换。同时，在车辆正在移动时，内侧部分62和外侧部分64容易被弹起的石头撞击。当需要更换内侧部分62时，可以无需将转子42从驱动轮卸下的情况下在将驱动轮12从车辆卸下之后容易地进行更换。外侧部分64和内侧部分62经由中心部分60连接并与轮胎16的外表面接触以安装轮胎16。轮胎16的内径基本与中心部分60的外径相同。因此，当外侧部分64从中心部分60拆卸时，轮胎失去了外侧部分64提供的支撑，并可以通过从中心部分60沿着旋转轴线方向拉动来拆卸。此时，不需要将驱动轮12从车体卸下。因此，可以容易地通过仅将外侧部分64从车轮14拆卸而无需将驱动轮12从车体卸下，来更换轮胎16。如果驱动轮12 从车体卸下，需要将驱动轮12的内壳体18与悬架断开。但是，根据本实施例，不需要将内壳体与例如悬架断开并卸下驱动轮。由此，在需要更换内侧部分62、外侧部分64和轮胎16的情况下，可以在无需拆卸 40和卸下驱动轮12的情况下完成更换工作。因此，更换工作可以简化并缩短，从而改善了更换的工作性。如所述的，因为不需要拆卸电动机40，所以也不需要为组装电动机所必须的调节零点和重写控制软件。由此，也可以改善在更换内侧部分62、外侧部分64和轮胎16 时的工作性。在本实施例中，制动盘52安装至车轮14的中心部分60并与车轮14 一体旋转。制动盘52成型为中空盘状，并在其内周侧被制动钳32夹紧或松开。当将外侧部分64从中心部分60拆卸时，不需要将制动钳32从内壳体18拆卸和将制动盘52从车轮14拆卸。因为不需要将制动系统拆开，所以可以改善更换的工作性。此外，安装至中心部分60的制动盘52被形成为在旋转轴线方向上不妨碍外侧部分64。制动盘52的外径小于外侧部分64的内径。当将外侧部分64安装至车轮14的中心部分60或从车轮14的中心部分60拆卸时，可以防止外侧部分64与安装至中心部分60的制动盘52进行接触。如所述的，当将外侧部分64安装至中心部分60和从中心部分60拆卸时，制动盘52可以保持安装至车轮14，并且进一步制动钳32可以保持安装至内壳体18， 并且不需要拆卸制动系统。因此，可以改善在更换外侧部分64时的工作性。轮胎16的内径与中心部分60的外径基本相同并在中心部分60附近大于外侧部分64的内径。因此，轮胎16的内径大于制动盘的外径。当将轮胎16安装至车轮14的外周或从车轮14的外周拆卸时，可以防止轮胎16的内周与制动盘52进行接触。如所述的， 当将轮胎16安装至中心部分16和从中心部分16拆卸时，制动盘52可以保持安装至车轮 14，并且进一步制动钳32可以保持安装至内壳体18，并且不需要拆卸制动系统。因此，可以改善在更换轮胎16时的工作性。当中心部分60和内侧部分62通过螺栓紧固时，中心部分60的侧凸缘部60b和内侧部分62的侧凸缘部72相对地布置，从而形成用于容纳电动机40的空间区域46。这里， 转子42固定在转子容纳部分66内。在本实施例中，使用侧凸缘部60b和72作为电动机壳体将电动机40保持在空间区域46内。因此，可以提高将电动机组装到驱动轮12中的效率。此外，侧凸缘部60b和72从中心部分60和内侧部分62的内周表面朝向旋转轴线方向并沿着内周表面的整个周边延伸。与其中不设置侧凸缘部60b和72的结构相比，根据该结构，可以防止车轮14在半径方向上的变形。因此，可以通过防止车轮14在其半径方向上的变形来确保车轮14的环形刚度或圆周硬度。由此，防止转子42与定子44之间的间隙的变化，从而限制电动机40的转矩波动。如所述的，圆筒部分60a、侧凸缘部60b、和较厚部分60c的直径按此顺序逐渐增大。中心部分60的圆筒部分60a具有包含在空间区域46中的转子容纳部分66，以用于容纳并保持转子42。因此，在将电动机组装至驱动轮12时，可以通过将转子42从车辆内侧向车辆外侧沿着旋转轴线方向插入到中心部分60，来将转子42固定至转子容纳部分66。因此，组装转子42的性能可以得到改善。中心部分60的内径可以沿着旋转轴线方向逐渐增大或减小。例如，在制造中心部分60时使用可沿着旋转轴线方向分离的两个模具即可。因此，可以通过容易地制造中心部分60来改善车轮驱动设备的制造性。如所述的，通过将螺栓76插入到通过整个周边在预定的间隔处开口的紧固孔70 和74，来使中心部分60和内侧部分62互相紧固。紧固孔70和74位于中心部分60的转子容纳部分66的外周侧。因此，将中心部分60紧固至内侧部分62的螺栓位于固定至转子容纳部分66的转子42的外周侧。不需要在旋转轴线上位于转子42和转子容纳部分66附近通过螺栓使中心部分60 紧固至内侧部分62的紧固孔70和72。相反，使紧固孔70和72在半径方向上位于转子42 和转子容纳部分66外侧即可。在本实施例中，可以缩短车轮14在车辆宽度方向上的总宽度。因此，车轮驱动设备10可以应用于具有较窄宽度的轮胎16。或者，可以尽可能增大转子42和转子容纳部分66的长度。因此，可以在不增大车轮14的总宽度的情况下提高转子性能。此外，由内壳体18经由径向轴承36和38将车轮14保持为可相对于内壳体旋转。 如所述的，在保持电动机40的内壳体18与车轮14之间的空间区域46通过油密封件48和 50被紧密地密封。这些径向轴承36和38以及油密封件48和50被设置在分别位于侧凸缘部60b和72的最小直径部的附近的位置。在上述结构中，可以将包括径向轴承36和38以及油密封件48和50在内的、在驱动轮12旋转时进行旋转的旋转构件的旋转半径最小化。因为旋转构件的周向速度可以得到尽可能的降低，所以径向轴承更耐久，并且可以提高油密封件48和50的可靠性。如所述的，通过侧凸缘部60b和72来确保车轮14的环形刚度或圆周硬度，限制径向轴承36和38 以及油密封件48和50的位置偏差，并可以通过防止其寿命缩短来确保密封性。图7A是通过沿着本实施例的车轮驱动设备的半径方向切开来示出其主要部分的分解图。图7A和7B是通过将车轮14和内壳体18纵向切掉并将内侧部分62与中心部分 60分开来示出本实施例的车轮驱动设备10的局部视图。图7A示出了内侧部分62的外侧， 图7B示出了外侧部分64的内侧。如所述的，位于内壳体18与车轮14之间的空间区域46为近似环状的形状，并被紧密地密封以封装油。因此，空间区域46包括油室，并且油蓄积在空间区域46的下部。 这里，因为定子44固定至不旋转的内壳体，所以为了充分地冷却空间区域46的包含定子44(尤其是其上部)的上部区域，需要将蓄积在空间区域46的下部区域中的油向上带动。在本实施例中，形成在内侧部分62中的侧凸缘部72具有通过旋转轴线方向的多个开口 100。当通过螺栓将内侧部分62紧固到中心部分60以形成空间区域46时，开口 100 与定子44的圆形线圈端部4 相邻。各个开口 100形状类似在旋转轴线方向上的凹部，并朝向圆形线圈端部4 开口。多个开口 100以预定间隔沿着内侧部分62的侧凸缘部72的周边并还沿着定子44的圆形线圈端部4 布置。当在车轮14的旋转期间开口 100中的一个或多个位置较低时，开口 100中的所述一个或多个与蓄积油的空间区域46的下部连通。 围绕旋转轴线的开口 100内的外周侧直径小于围绕旋转轴线的圆形线圈端部44a的外径。 换言之，围绕旋转轴线，开口 100的最外侧直径小于定子44的最外侧直径。参照图7A，多个开口 102形成在中心部分60的侧凸缘部60b中，并在旋转轴线方向上开口。当内侧部分62通过螺栓84紧固到中心部分60上时，开口 102与固定至内壳体 18的定子44的圆形线圈端部44b相邻。开口 102在旋转轴线方向上凹入，并朝向圆形线圈端部44b开口。多个开口 102以预定间隔沿着中心部分60的侧凸缘部60b的周边并还沿着定子44的圆形线圈端部44b布置。当在车轮14的旋转期间开口 102中的一个或多个位置较低时，开口 102中的所述一个或多个与蓄积油的空间区域46的下部区域连通。位于中心部分60中的开口 102内的外周侧的直径小于圆形线圈端部44b的外径。换言之，开口 102的最外侧直径小于定子44的最外侧直径。利用该结构，开口 100和102在车轮14的旋转期间与车轮一起旋转并在位置较低时与蓄积油的空间区域46的下部区域连通。油作为冷却流体从蓄积油并与开口连通的空间区域的下部区域流入开口 100和102。在油流入开口 100和102之后，这些开口随着车轮 14的旋转而向上移动。此时，开口 100和102内的油随着车轮14的旋转而被向上运送，并通过由车轮的旋转引起的离心力而集中在开口内的外周侧。开口 100和102内的外周侧位于定子44的圆形线圈端部4 和44b的最外侧直径部的内径侧，并且圆形线圈端部4 和44b的最外周端部位于开口 100和102内的外周侧的外侧。集中在开口 100和102内的外周侧上的油的一部分或全部通过离心力经由开口的开口表面移动到圆形线圈端部4 和44b的一侧上。这样从开口 100和102移动的油被甩到圆形线圈端部4 和44b上方。此后，油向下掉落通过定子44与转子42之间的间隙、 圆形线圈端部4 与侧凸缘部72之间的间隙、和/或圆形线圈端部44b与侧凸缘部60b之间的间隙，最终蓄积在空间区域46的下部区域中。在本实施例中，因为可以将由开口 100和开口 102向上运送的油通过车轮14的离心力向上排放至定子44的圆形线圈端部4 和44b，所以可以容易地将油排放到空间区域 46的上部区域中包括圆形线圈端部4 和44b的整个周边。因此，可以充分地冷却空间区域46的上部区域中的定子，从而将定子44的圆形线圈端部4 和44b中产生的热有效地传输至内壳体18和车轮14，并提高定子44的冷却效率。优选地，将开口 100和102内的外周侧形成为使其孔以渐变方式从车体附近的底部向开口表面增大。此形状使得油集中在开口 100和102的外周端部，以容易地移动到定子44的圆形线圈端部4 和44b —侧。此外，空间区域46内的油排放至用于使车轮14相对于内壳体18旋转的径向轴承 36和38。可以通过空间区域46内的油来润滑径向轴承36和38，并维持车轮14相对于内壳体18的旋转能力。如所述的，车轮14的中心部分60和内侧部分62通过螺栓76紧固。电动机40被保持在车轮14与内壳体18之间的空间区域46中，并且空间区域46对油进行容纳和密封。 为了确保空间区域46的能力，需要防止油从空间区域46向外流动或者诸如水之类的异物从外部通过紧固孔70和74及其附近的中心部分60和内侧部分62的抵靠表面流入空间区域46。因此，环形0环110和112设置在中心部分60和内侧部分62的紧固孔70和74 的附近。0环110是用于确保空间区域46对于紧固孔70和74以及在紧固孔70和74附近的中心部分60和内侧部分62的抵靠表面的密封能力的橡胶状构件。0环112是用于确保紧固孔70和74对于外部以及中心部分60和内侧部分62的抵靠表面的密封能力的橡胶状构件。当中心部分60和内侧部分62通过插入到紧固孔70和74中的螺栓76紧固时，空间区域46通过0环110与螺栓紧固孔70和74等密封，并且紧固孔70和74通过0环112 与外部密封。因此，可以通过0环110和112防止油流向外部以及异物从外部流入空间区域46。图和8b是示出本实施例的车轮驱动设备10的内壳体18的结构的视图。图8A 示出了内壳体18的外侧，图8B示出了内壳体18的内侧。如所述的，悬架臂20和22、系杆28、以及制动钳32通过安装部分M、26、30和34 安装至内壳体18。悬架臂安装部分M和沈、系杆安装部分30和制动钳安装部分34形成在内壳体18的内周。因此，随着悬架臂20和22、系杆28、以及制动钳32的动作，较大的应力会施加至安装部分M、26、30和34。为了适当地维持驱动轮12的旋转驱动，需要不仅确保车轮中的环形刚度或圆周硬度，而且还需要确保内壳体中的环形刚度或圆周硬度。为此，内周凸缘部120从内壳体18的内周表面朝向旋转轴线突伸。内周凸缘部 120在内壳体18的内周表面上相对较靠近车体外侧的位置处沿着内壳体18的整个内周形成。内周凸缘部120在内壳体18的内周表面上相对较靠近车体外侧的位置处周向地连接全部安装部分对、26、30和34。安装部分M、26、30和34经由内周凸缘部120连接。通过在内壳体18上形成内周凸缘部120，与其中未形成内周凸缘部120的情况相比，不容易发生半径方向上的变形。此外，因为内周凸缘部120将安装部分M、26、30和34 连接，所以即使通过分别连接到安装部分的悬架臂20和22、系杆观以及制动钳32使得较大的应力施加至安装部分，也可以防止由应力引起内壳体18的变形。此外，外周凸缘部122在内周凸缘部120的外周表面上沿着径向向外方向突伸。 凸缘部122在内壳体18的外周表面上相对较靠近车体内侧的位置处沿着内壳体18的整个外周形成。凸缘部122用作用于确定安装至内壳体18的外周表面的定子44的位置的突伸部。与其中形成凸缘部122的情况相比，不容易发生内壳体18沿着内壳体18的半径方向的变形。根据本实施例，可以通过由凸缘部120和122强化内壳体18来确保内壳体18的环形刚度或圆周硬度。结果，可以抑制由内壳体18的变形引起的转子42与定子44之间的间隙的变化，且同时可以通过防止径向轴承36和38的寿命缩短来确保油密封件48和50 的密封能力。
上述两个凸缘部120和122形成在内壳体18的内周表面和外周表面上。优选地， 将它们形成在最靠近车体外侧或内侧的位置，以进一步提高内壳体18的环形刚度或圆周硬度。在本实施例中，凸缘部122形成在内壳体18的外周表面上最靠近车体内侧处。凸缘部122可以形成在内壳体18的外侧或内侧。无论是外侧还是内侧，内壳体18的环形刚度或圆周硬度是一样的。但是，假如凸缘部122形成在内壳体18的内周表面，则内壳体18 的凸缘部122的内径变得足够小，以能够在驱动轮相对于车体移动(行驶)时使凸缘部122 与悬架臂20、22和系杆28接触，悬架臂20、22和系杆28在更靠近车体外侧并位于内壳体 18的内周表面上的位置处连接至安装部分24J6和30。因为凸缘部122形成在内壳体18的更靠近车体的外周上，所以内壳体在车体侧的内径不受凸缘部122的影响，从而充分地维持内壳体18与悬架臂20、22和系杆28之间的间隙。因此，悬架臂20,22和系杆28的行为不受限制。此外，形成在内壳体18的外表面上的凸缘部122用作确定定子44在旋转轴线方向上的位置的构件。不需要额外地设置用于确定定子44相对于内壳体18在旋转轴线方向上的位置的专用构件。权利要求的范围与以上实施例之间的对应关系如下。例如，分别地，“主体部分”对应于中心部分60和内侧部分62 ；“车轮安装部”对应于制动盘52、制动钳32等；“侧凸缘部” 对应于凸缘部60b和72 ；“密封件”对应于油密封件48和50 ；“内周凸缘部”对应于凸缘部 120 ；并且“外周凸缘部”对应于凸缘部122。此外，“冷却流体室”对应于空间区域46内的油室。其上安装车轮驱动设备的驱动轮12不限于系杆所连接的要转向的车轮，其可以是不转向的车轮。如所述的，车轮14具有被划分为三个部分的三体结构，即，中心部分60、内侧部分 62以及外侧部分64 ；但是，外侧部分64和中心部分60可以集成到内侧部分62成为两体结构。同样，在此情况下，外侧部分64可以被配置为在不接触制动盘52的情况下从车轮14 的其他部分拆卸。本发明不限于这些实施例，而是可以在不偏离本发明的范围的情况下进行更改和修改。本申请基于在2008年12月22日递交给日本专利局的日本在先专利申请 No. 2008-3沈对5，其全文通过引用结合于此。
权利要求
1.一种车轮驱动设备，其包括圆筒形内壳体、车轮和电动机，所述圆筒形内壳体由车体经由悬架支撑，所述车轮由所述圆筒形内壳体支撑，使得所述车轮可相对于所述圆筒形内壳体旋转，所述电动机具有安装至所述圆筒形内壳体的定子和安装至所述车轮的转子，其中，所述车轮包括 主体部分；和外侧部分，其位于所述车体的外侧，并且所述转子安装至所述主体部分。
2.根据权利要求1所述的车轮驱动设备，其中，车轮安装部安装至所述主体部分，所述车轮安装部不会阻碍所述外侧部分安装至所述主体部分和从所述主体部分拆卸。
3.根据权利要求1或2所述的车轮驱动设备，还包括制动钳，其安装至所述圆筒形内壳体主体部分，并包括制动块；以及圆形制动盘，其具有比所述外侧部分的内周小的外径，安装至所述主体部分，并被配置为在所述圆形制动盘的内周侧由所述制动块夹持，从而使所述圆形制动盘停止旋转。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的车轮驱动设备， 其中，所述主体部分包括中心部分，其具有沿着所述中心部分的整个内周朝向所述车轮的旋转轴延伸的凸缘部；以及内侧部分，其具有沿着所述内侧部分的整个内周朝向所述车轮的所述旋转轴延伸的凸缘部，并且所述电动机被保持在这些凸缘部之间。
5.根据权利要求4所述的车轮驱动设备，其中，所述中心部分和所述内侧部分在相对于所述车轮的所述旋转轴比所述转子的最外周更外的位置处连接以形成所述主体部分。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的车轮驱动设备，其中，所述主体部分具有多个开口，所述多个开口沿着所述定子的圆形线圈端部并沿着所述旋转轴朝向所述圆形线圈端部形成，并且能够容纳冷却流体，并且所述开口绕所述旋转轴的最外侧直径小于所述定子的所述圆形线圈端部绕所述旋转轴的最外侧直径。
7.根据权利要求6所述的车轮驱动设备，其中，所述多个开口中的一组沿着所述定子的所述圆形线圈端部位于所述内侧部分的所述凸缘部中，并且所述多个开口中的另一组沿着所述定子的所述圆形线圈端部位于所述中心部分的所述凸缘部中。
8.根据权利要求4所述的车轮驱动设备，还包括轴承，其布置在所述凸缘部的各个最内侧直径部的附近，并将所述车轮支撑为可相对于所述内壳体旋转；以及密封件，其布置在所述凸缘部的各个最内侧直径部的附近，并将所述车轮与所述内壳体之间的间隙密封。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的车轮驱动设备， 其中，所述内壳体还包括内周凸缘部，其沿着所述内壳体的整个内周朝向所述车轮的所述旋转轴延伸，并与用于所述悬架和用于所述制动钳的安装部分一体化。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的车轮驱动设备， 其中，所述内壳体还包括外周凸缘部，其沿着所述内壳体的整个外周从所述外周向外延伸。
全文摘要
一种车轮驱动设备包括圆筒形内壳体(18)、车轮(14)和电动机(40)，所述圆筒形内壳体由车体经由悬架支撑，所述车轮由圆筒形内壳体(18)支撑，使得车轮(14)可相对于圆筒形内壳体(18)旋转，所述电动机具有安装至圆筒形内壳体(18)的定子(44)和安装至车轮(14)的转子(42)，其中，所述车轮包括主体部分(60)；和外侧部分(64)，其位于车体的外侧，并且转子(42)安装至主体部分(60)。
文档编号B60K7/00GK102256823SQ20098015084
公开日2011年11月23日 申请日期2009年10月9日 优先权日2008年12月22日
发明者村田智史 申请人:丰田自动车株式会社