轮内电动机驱动装置的制作方法

本发明涉及配置在车轮内部来驱动该车轮的轮内电动机驱动装置，尤其涉及轮内电动机驱动装置的内部结构。

背景技术：

轮内电动机已知有将电动机的输出旋转在完全不减速的情况下向车轮传递的直接驱动方式、以及将电动机的输出旋转用减速器减速而向车轮传递的减速器并用方式。作为减速器并用方式的轮内电动机，目前已知有例如像日本特开2013-209016号公报(专利文献1)及专利第5677142号公报(专利文献2)所记载的轮内电动机那样的轮内电动机。专利文献1所记载的轮内电动机具备输出轴及输入轴彼此平行地延伸的平行两轴式减速器。专利文献2所记载的轮内电动机具备输出轴、中间轴及输入轴彼此平行地延伸的平行三轴式减速器。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-209016号公报

专利文献2：专利第5677142号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

然而，本发明人发现，上述现有的轮内电动机存在需要进一步改善的点。即，在专利文献1所记载的平行两轴式减速器中，在两轴之间仅存在一级减速机构，从而无法获得充分的减速比。

在专利文献2所记载的轮内电动机中，在三轴之间具有两级减速机构，因此与专利文献1相比能够获得充分的减速比，但在轮圈内的狭小的空间内，在车轴的正上方配置第一电动机及第一减速器且在车轴的正下方配置第二电动机及第二减速器，因此在轮圈内，在轮内电动机的下方及上方无法确保空间。这样，在轮圈内，无法将轮内电动机支承为能够绕沿着上下方向延伸的转向轴进行转向。

本发明鉴于上述实际情况而作成，其目的在于提供一种与现有技术相比能够获得充分的减速比、且在轮圈内在轮内电动机驱动装置的下方确保空间的轮内电动机驱动装置。

用于解决课题的方案

为了实现上述目的，本发明的轮内电动机驱动装置具备：包括沿着车宽方向延伸的轮毂且将轮毂支承为旋转自如的轮毂轴承部；驱动轮毂的电动机；以及将电动机的输出旋转减速而向轮毂轴承部传递的减速部。其中，减速部包括：与电动机的电动机旋转轴结合的输入轴、与轮毂结合且与输入轴平行地延伸的输出轴、与输入轴及输出轴平行地延伸的一个以上的中间轴、与输入轴结合的输入齿轮、与输出轴结合的输出齿轮以及与中间轴结合的多个中间齿轮，输入齿轮、多个中间齿轮及输出齿轮彼此啮合而构成从输入齿轮经由多个中间齿轮到达输出齿轮的驱动传递路径。并且，输入轴的轴线、中间轴中的至少一个中间轴的轴线及输出轴的轴线按顺序在车辆前后方向上配置，中间轴中的至少一个中间轴的轴线比输入轴的轴线及输出轴的轴线靠上方配置。

根据本发明，在轮毂的上方配置中间轴，因此在轮圈的内空区域，在轮毂的正下方能够确保空间。因此，通过在上述空间配置悬架构件并将悬架构件与轮内电动机驱动装置转动自如地连结，由此能够将沿着上下方向延伸的转向轴与上述空间交叉设置。并且，转向轴与轮圈及轮内电动机驱动装置交叉地延伸，能够使轮圈及轮内电动机驱动装置绕转向轴适当地转向。减速部所包括的中间轴的根数可以是一根，或者也可以是多根，没有特别限定。在减速部仅包括一个中间轴的情况下，减速部被归类为三轴的平行轴齿轮减速器。或者，在减速部包括多根中间轴的情况下，减速部成为四轴以上的平行轴齿轮减速器。另外，中间轴也可以还具备由行星齿轮组构成的减速机构。输入轴可以比输出轴靠车辆前方配置，或者也可以比输出轴靠车辆后方配置。输入轴的轴线及输出轴的轴线在车辆前后方向上隔开间隔地配置。配置在输入轴与输出轴之间的车辆前后方向位置处的一个中间轴与比输入轴的轴线及输出轴的轴线靠上方配置的一个中间轴可以是同一轴，也可以是不同轴。

通过轮内电动机驱动装置设置于车轮的内部，由此减速部的输出轴沿着车宽方向延伸。另外，与输出轴平行地延伸的输入轴及中间轴也沿着车宽方向延伸。另外，与上述轴同轴地结合的齿轮处于沿着上下方向立起的姿势。作为本发明的一实施方式，输入轴及输出轴沿着车宽方向延伸，输入齿轮及输出齿轮处于沿着上下方向立起的姿势，输出齿轮的下缘比输入齿轮的下缘靠下方配置。根据上述实施方式，即便在低速旋转的输出齿轮浸渍于在减速部的下部贮存的润滑油的情况下，高速旋转的输入齿轮也不会浸渍于在减速部的下部贮存的润滑油，能够避免输入齿轮的搅拌阻力。作为其他实施方式，也可以是输出齿轮的下缘比输入齿轮的下缘靠上方配置。

作为本发明的优选实施方式，一个以上的中间轴包括：在输入轴的上方与输入轴相邻配置而被从输入轴供给驱动转矩的最初的中间轴；以及在输出轴的上方与输入轴相邻配置而向输出轴供给驱动转矩的最终的中间轴，沿着轴线方向观察时，输入轴的轴线、最初的中间轴的轴线、最终的中间轴的轴线及输出轴的轴线以将输入轴的轴线、最初的中间轴的轴线、最终的中间轴的轴线及输出轴的轴线依次连结而成的基准线绘制出倒u字的方式配置。根据上述实施方式，构成驱动传递路径的多个轴及齿轮的整体配置得以小型化，能够将多个轴及齿轮收纳于轮圈的内部。需要说明的是，倒u字状是指上下对调的u字状。作为其他实施方式，也可以配置为倒m字状。上方可以理解为包括正上方及斜上方。

作为本发明的进而优选的实施方式，轮毂为筒状体，轮毂轴承部还包括配置于轮毂的中心孔且将轮毂支承为旋转自如的固定轴。根据上述实施方式，能够将轮毂轴承部设置为外圈旋转且内圈固定，将输出齿轮与成为外圈的轮毂的外径侧同轴地结合。并且，能够从与轮毂分离地偏置配置的中间轴向轮毂传递驱动力。作为其他实施方式，也可以将轮毂轴承部设置为内圈旋转且外圈固定，在作为内圈的轮毂的端部结合输出轴，将输出齿轮在轴线方向上与作为内圈的轮毂分离配置。

发明效果

这样，根据本发明，能够将沿着上下方向延伸的转向轴以与车轮及轮内电动机驱动装置交叉的方式配置，从而提高车轮及轮内电动机驱动装置的转向特性。

附图说明

图1是用规定的平面剖切本发明的第一实施方式的轮内电动机驱动装置并展开而示出的纵剖视图。

图2是表示第一实施方式的内部的主视图。

图3是表示第一实施方式的内部的后视图。

图4是表示第一实施方式的变形例的内部的后视图。

图5是表示本发明的第二实施方式的轮内电动机驱动装置的主视图。

图6是表示本发明的第三实施方式的轮内电动机驱动装置的主视图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。图1是用规定的平面剖切本发明的第一实施方式的轮内电动机驱动装置10并展开而示出的纵剖视图。图2是表示第一实施方式的主视图，表示从图1中的轮内电动机驱动装置10取下主体外壳43的正面部分43f并从图1的纸面左侧观察轮内电动机驱动装置10内部的状态。需要说明的是，图1所示的规定的平面是将图2所示的包含轴线m及轴线nf在内的平面、包含轴线nf及轴线n1在内的平面以及包含轴线n1及轴线o在内的平面按顺序连接而成的展开平面。图3是表示第一实施方式的后视图，表示从图1中的轮内电动机驱动装置10取下电动机部21及主体外壳43的背面部分43b并从图1的纸面右侧观察轮内电动机驱动装置10内部的齿轮的状态。

如图1所示，轮内电动机驱动装置10具备与用假想线表示的轮圈w的中心连结的轮毂轴承部11、驱动车轮的轮圈w的电动机部21、以及将电动机部的旋转减速而向轮毂轴承部11传递的减速部31，轮内电动机驱动装置10配置于电动车辆的车轮壳体(未图示)。电动机部21及减速部31不是与轮毂轴承部11的轴线o同轴地配置，而是如图2所示那样从轮毂轴承部11的轴线o偏置配置。轮圈w为众所周知的结构，在轮圈w的外周嵌合未图示的轮胎，轮圈w配置于车身的前后左右。上述车身与车轮一起构成电动车辆。轮内电动机驱动装置10能够使电动车辆在公路上以时速0～180km/h行驶。

轮毂轴承部11具有与轮圈w结合的作为轮毂的外圈12、穿过外圈12的中心孔的内侧固定构件13、以及配置在外圈12与内侧固定构件13之间的环状间隙的多个滚动体14，从而构成车轴。内侧固定构件13包括非旋转的固定轴15、一对内圈16以及防脱螺母17。固定轴15的根部15r与前端部15e相比形成为大径。内圈16在根部15r与前端部15e之间嵌合于固定轴15的外周。防脱螺母17与固定轴15的前端部15e螺合，从而将内圈16固定于防脱螺母17与根部15r之间。

固定轴15沿轴线o延伸，固定轴15的前端部15e指向车宽方向外侧。固定轴15的根部15r指向车宽方向内侧，且与形成于主体外壳43的背面部分43b的开口43q一致。从外方向开口43q插入未图示的托架，而将托架在主体外壳43的内部安装固定于根部15r。进而，托架在主体外壳43的外方与未图示的悬架构件连结。

滚动体14在轴线o方向上间隔开地配置多列。轴线o方向一侧的内圈16的外周面构成第一列的滚动体14的内侧滚道面，与外圈12的轴线o方向一侧的内周面相对。轴线o方向另一侧的内圈16的外周面构成第二列的滚动体14的内侧滚道面，与外圈12的轴线o方向另一侧的内周面相对。在以下的说明中，也可以将车宽方向外侧(外盘侧)称作轴线方向一侧，将车宽方向内侧(内盘侧)称作轴线方向另一侧。图1的纸面左右方向与车宽方向对应。外圈12的内周面构成滚动体14的外侧滚道面。

在外圈12的轴线o方向一侧的端部形成有凸缘12f。凸缘12f构成用于与未图示的制动转子及轮圈w的车幅部ws同轴地结合的结合部。外圈12通过凸缘12f与轮圈w结合而与轮圈w一体旋转。

如图1所示，电动机部21具有电动机旋转轴22、转子23、定子24、电动机外壳25及电动机外壳罩25v，这些构件按顺序从电动机部21的轴线m向外径侧依次配置。电动机部21是内转子、外定子形式的径向间隙型电动机，但也可以是其他形式。例如，虽未图示，但电动机部21可以是轴向间隙型电动机。

成为电动机旋转轴22及转子23的旋转中心的轴线m与轮毂轴承部11的轴线o平行地延伸。即，电动机部21以与轮毂轴承部11的轴线o分离的方式偏置配置。如图1所示，除了电动机旋转轴22的前端部以外的电动机部21的大部分的轴线方向位置不与内侧固定构件13的轴线方向位置重叠。电动机外壳25为大致圆筒形状，在轴线m方向一侧的端部与主体外壳43的背面部分43b结合，在轴线m方向另一侧的端部被碗状的电动机外壳罩25v密封。电动机旋转轴22的两端部经由滚动轴承27、28旋转自如地支承于电动机外壳25。电动机部21对外圈12进行驱动。

减速部31具有输入轴32、输入齿轮33、中间齿轮34、中间轴35、中间齿轮36、中间齿轮37、中间轴38、中间齿轮39、输出齿轮40、输出轴41及主体外壳43。输入轴32为比电动机旋转轴22的前端部22e大径的筒状体，沿着电动机部21的轴线m延伸。前端部22e收容于输入轴32的轴线m方向另一侧的端部的中心孔，输入轴32与电动机旋转轴22同轴地结合。输入轴32的两端经由滚动轴承42a、42b支承于主体外壳43。输入齿轮33为比电动机部21小径的外齿轮，与输入轴32同轴地结合。具体而言，输入齿轮33一体地形成于输入轴32的轴线m方向中央部的外周。

输出轴41为比外圈12大径的筒状体，沿着轮毂轴承部11的轴线o延伸。外圈12的轴线o方向另一侧的端部收容于输出轴41的轴线o方向一侧的端部的中心孔，输出轴41与外圈12同轴地结合。输出轴41的轴线o方向一侧的端部经由滚动轴承44支承于主体外壳43。输出轴41的轴线o方向另一侧的端部经由滚动轴承46支承于固定轴15的根部15r。输出齿轮40为外齿轮，与输出轴41同轴地结合。具体而言，输出齿轮40一体地形成于输出轴41的轴线o方向另一侧的端部的外周。

两根中间轴35、38与输入轴32及输出轴41平行地延伸。即，减速部31为四轴的平行轴齿轮减速器，输出轴41的轴线o、中间轴35的轴线nf、中间轴38的轴线nl及输入轴32的轴线m彼此平行地延伸，换言之沿着车宽方向延伸。

对各轴在车辆前后方向上的位置进行说明，如图2所示，输入轴32比输出轴41靠车辆前方配置。另外，中间轴35比输入轴32靠车辆前方配置。中间轴38比输出轴41靠车辆前方配置且比输入轴32靠车辆后方配置。作为未图示的变形例，可以是输入轴32、中间轴35、中间轴38及输出轴41按顺序在车辆前后方向上配置。该顺序也是驱动力的传递顺序。

对各轴在上下方向上的位置进行说明，输入轴32的轴线m比输出轴41的轴线o靠上方配置。中间轴35的轴线nf比输入轴32的轴线m靠上方配置。中间轴38的轴线n1比中间轴35的轴线nf靠上方配置。需要说明的是，只要多个中间轴35、38的轴线nf、nl比输入轴32及输出轴41的轴线m、o靠上方配置即可。作为未图示的变形例，可以是中间轴35的轴线nf比中间轴38的轴线nl靠上方配置。或者，作为未图示的变形例，可以是输出轴41的轴线o比输入轴32的轴线m靠上方配置。

中间齿轮34及中间齿轮36为外齿轮，如图1所示，与中间轴35的轴线nf方向中央部同轴地结合。中间轴35的两端部经由滚动轴承45a、45b支承于主体外壳43。中间齿轮37及中间齿轮39为外齿轮，与中间轴38的轴线nl方向中央部同轴地结合。中间轴38的两端部经由滚动轴承48a、48b支承于主体外壳43。

主体外壳43形成为筒状，如图2所示，包围彼此平行地延伸的轴线o、nf、n1、m。另外，主体外壳43收容于轮圈w的内空区域。参照图1，内空区域由轮辋部wr的内周面及与轮辋部wr的轴线o方向的一端结合的车幅部ws划分出。并且，轮毂轴承部11、减速部31及电动机部21的轴线方向一侧的区域收容于轮圈w的内空区域。另外，电动机部21的轴线方向另一侧的区域从轮圈w向轴线方向另一侧伸出。这样，轮圈w收容轮内电动机驱动装置10的大部分。

参照图2，主体外壳43向在车辆前后方向上与输出齿轮40的轴线o分离的位置突出，具体而言在输入齿轮33的轴线m的正下方向下方突出。该突出部分形成油箱47。相对于此，在主体外壳43中的位于轴线o正下方的正下方部分43c与轮辋部wr的下部之间确保空间s。在空间s配置沿着车宽方向延伸的未图示的悬架构件，该悬架构件的车宽方向外侧的端部与正下方部分43c例如经由球窝接头(未图示)而方向自如地连结。

主体外壳43为筒状，如图1所示，收容输入轴32、输入齿轮33、中间齿轮34、中间轴35、中间齿轮36、中间齿轮37、中间轴38、中间齿轮39、输出齿轮40及输出轴41，并且覆盖轮毂轴承部11的轴线o方向另一侧的端部。在主体外壳43的内部封入有润滑油。

如图1所示，主体外壳43包括覆盖减速部31的筒状部分的轴线方向一侧的大致平坦的正面部分43f、以及覆盖减速部31的筒状部分的轴线方向另一侧的大致平坦的背面部分43b。背面部分43b与电动机外壳25结合。另外，背面部分43b例如与支柱等未图示的悬架构件结合。由此，轮内电动机驱动装置10支承于该悬架构件。

在正面部分43f形成有用于供外圈12贯穿的开口43p。在开口43p设有对开口43p与外圈12之间的环状间隙进行密封的密封件43s。因此，成为旋转体的外圈12中的除了轴线o方向一侧的端部以外的部分收容于主体外壳43。

小径的输入齿轮33与大径的中间齿轮34配置于减速部31的轴线方向一侧且彼此啮合。小径的中间齿轮36与大径的中间齿轮37配置于减速部31的轴线方向另一侧且彼此啮合。小径的中间齿轮39与大径的输出齿轮40配置于减速部31的轴线方向一侧且彼此啮合。这样，输入齿轮33、多个中间齿轮34、36、37、39及输出齿轮40彼此啮合，构成从输入齿轮33经由多个中间齿轮34、36、37、39到达输出齿轮40的驱动传递路径。并且，通过上述的小径齿轮与大径齿轮的啮合，而将输入轴32的旋转用中间轴35减速，将中间轴35的旋转用中间轴38减速，将中间轴38的旋转用输出轴41减速。由此，减速部31充分地确保减速比。需要说明的是，在图2以后，不示出齿轮的各个齿，而将齿轮用齿顶圆表示。

如图2所示，输出轴41、中间轴38及输入轴32按顺序在车辆前后方向上隔开间隔地配置。进而，中间轴35及中间轴38比输入轴32及输出轴41靠上方配置。根据上述第一实施方式，能够在成为轮毂的外圈12的上方配置中间轴，从而能够在外圈12的下方确保油箱47的配置空间并且在外圈12的正下方确保空间s。因此，能够将沿着上下方向延伸的转向轴与空间s交叉设置，能够使轮圈w及轮内电动机驱动装置10绕转向轴适当地转向。

另外，根据本实施方式，如图2所示，电动机部21的轴线m在车辆前后方向从轮毂轴承部的轴线o偏置配置，中间轴35的轴线nf从轮毂轴承部的轴线o向上方偏置配置，中间轴38的轴线n1从轮毂轴承部的轴线o向上方偏置配置。由此，能够在轮内电动机驱动装置10中的位于轴线o正下方的正下方部分43c与轮辋部wr的下部之间确保空间s。并且，能够将车轮的转向轴以与轮圈w交叉的方式配置，车轮的转向特性得以提高。

另外，根据本实施方式，如图1所示，输入轴32及输出轴41沿着车宽方向延伸，如图2所示，输入齿轮33及输出齿轮40处于沿着上下方向立起的姿势，输出齿轮40的下缘40b比输入齿轮33的下缘33b靠下方配置。由此，高速旋转的输入齿轮33不会在主体外壳43的内部浸渍于在减速部31的下部贮存的润滑油，能够避免输入齿轮33的搅拌阻力。

另外，根据本实施方式，如图2所示，多个中间轴35、38包括在输入轴32的上方相邻配置而被从输入轴32供给驱动转矩的最初的中间轴35、以及在输出轴41的上方相邻配置而向输出轴41供给驱动转矩的最终的中间轴38，沿着多个中间轴35、38的轴线方向观察时，输入轴32、最初的中间轴35、最终的中间轴38及输出轴41以将输入轴的中心(轴线m)、最初的中间轴35的中心(轴线nf)、最终的中间轴38的中心(轴线n1)及输出轴41的中心(轴线o)依次连结而成的基准线绘制出倒u字的方式配置。由此，构成驱动传递路径的多个轴及齿轮的整体配置得以小型化，能够将多个轴及齿轮收纳于轮圈w的内部。

另外，根据本实施方式，如图1所示，成为轮毂的外圈12为筒状体，轮毂轴承部11还包括配置于外圈12的中心孔且将外圈12支承为旋转自如的固定轴15，由此，能够将输出齿轮40与外圈12的外径侧同轴地结合。并且，能够从以外圈12为中心而偏置配置的中间轴38向外圈12传递驱动力。

如图1所示，主体外壳43还收容泵轴51、滚动轴承52a、52b、泵齿轮53及油泵54。泵轴51的轴线p与输出轴41的轴线o平行地延伸。另外，泵轴51在车辆前后方向上与输出轴41分离配置，在轴线p方向两端经由滚动轴承52a、52b被支承为旋转自如，在轴线p方向中央部与泵齿轮53同轴地结合。泵齿轮53与输出齿轮40啮合。

油泵54比滚动轴承52b还靠轴线p方向另一侧配置，设置于泵轴51的轴线p方向另一侧的端部。通过油泵54由输出齿轮40驱动，由此油泵54从油箱47吸入润滑油并将吸入的润滑油向电动机部21及减速部31喷出。由此，对电动机部21及减速部31进行润滑。

参照图2，本实施方式的泵轴51配置于输入轴32的下方，油箱47配置于泵轴51的下方。油泵54与泵轴51大致同轴地配置，油泵54将贮存于油箱47的润滑油向油箱47的正上方汲取。另外，泵轴51及油箱47配置于输出轴41的车辆前方。在轮圈w由轮内电动机驱动装置10驱动而使车辆行驶时，油箱47从车辆前方受到行驶风而被空气冷却。

在本实施方式中，如图3所示，输入轴32比输出轴41靠车辆前方配置，但作为变形例，如图4所示，也可以是输入轴32比输出轴41靠车辆后方配置。需要说明的是，图3所示的第一实施方式与图4所示的变形例包括共通的部件，部件配置前后对称。

接着，对本发明的第二实施方式进行说明。图5是表示本发明的第二实施方式的轮内电动机驱动装置20的纵剖视图。针对第二实施方式，对与前述的实施方式共通的结构标注同一符号而省略说明，以下对不同的结构进行说明。在第一实施方式中，如图2所示，车辆后方的中间齿轮37比车辆前方的中间齿轮34大径，但在第二实施方式中，如图5所示，车辆前方的中间齿轮34比车辆后方的中间齿轮37大径。另外，中间齿轮34是在减速部31中最大径的齿轮。在第二实施方式中，也能够在轮内电动机驱动装置20的下方确保空间s。

附言之，与第二实施方式相比，第一实施方式的优点是减速部31的小型化。在第一实施方式的减速部31中，如图2所示，将从车轴即轴线o至中间齿轮的最伸出的部位为止的距离设为d1。相对于此，在第二实施方式的减速部31中，如图5所示，将从车轴即轴线o至中间齿轮的最伸出的部位为止的距离设为d2。在第一实施方式的减速比与第二实施方式的减速比相同的情况下，d1＜d2，第一实施方式的减速部31小型化。

接着，对本发明的第三实施方式进行说明。图6是表示本发明的第三实施方式的轮内电动机驱动装置30的主视图，是取下主体外壳的正面部分来表示减速部的内部结构的图。针对第三实施方式，对与前述的实施方式共通的结构标注同一符号而省略说明，以下对不同的结构进行说明。在第一实施方式中，如图2所示，上方的中间齿轮37比下方的输出齿轮40大径，但在第三实施方式中，如图6所示，下方的输出齿轮40比上方的中间齿轮37大径。另外，输出齿轮40是减速部31中的最大径的齿轮。在第三实施方式中，也能够在轮内电动机驱动装置30的下方确保空间s。

附言之，与第三实施方式相比，第一实施方式的优点是能够确保空间s大。对图2所示的第一实施方式的输出齿轮40的半径尺寸与图6所示的第三实施方式的输出齿轮40的半径尺寸进行对比的话，在第一实施方式的减速比与第二实施方式的减速比相同的情况下，第一实施方式的输出齿轮40的半径尺寸更小，第一实施方式的主体外壳43的正下方部分43c配置于比第三实施方式的输出齿轮40的正下方部分43c更高的位置。因此，在第一实施方式中，能够确保空间s大。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了说明，本发明并不限定于图示的实施方式。可以对图示的实施方式在与本发明相同或等同的范围内施加各种修正或变形。

工业实用性

本发明的轮内电动机驱动装置能在电气机动车及混合动力车辆中被有利地利用。

附图标记说明：

10轮内电动机驱动装置、11轮毂轴承部、12外圈(轮毂)、13内侧固定构件、14滚动体、15固定轴、15r根部、16内圈、21电动机部、22电动机旋转轴、23转子、24定子、25电动机外壳、31减速部、32输入轴、33输入齿轮、34、36、37、39中间齿轮、35、38中间轴、40输出齿轮、41输出轴、43主体外壳、43p开口、43s密封件、47油箱、51泵轴、53泵齿轮、54油泵、m、nf、nl、o、p轴线、s空间。