轮内电动机驱动装置的制作方法

专利名称：轮内电动机驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种独立旋转驱动各个驱动轮的轮内电动机驱动装置。 另外，本发明涉及一种经由减速器将电动机的输出轴和车轮的轮毂连 接在同轴上的轮内电动机驱动装置。
背景技术：
以往的轮内电动机驱动装置例如记载于特开2001—32914号公报。该 公报中记载的轮内电动机驱动装置具有产生驱动轮的电动机、将电动机的 旋转减速而传递给驱动轮的减速器和旋转自如地保持驱动轮的轮毂。
作为减速器采用具有设于输入轴上的太阳齿轮、固定在外壳上的内齿 轮、配置在太阳齿轮和内齿轮之间而与输出轴连接的行星齿轮的行星齿轮 机构。另外，行星齿轮机构直列配置两个而提高减速比。
轮毂与减速器的输出轴固定连接，通过轮毂轴承而被相对于外壳旋转 自如地支承。轮毂轴承是具有与轮毂的外径面嵌合的内圈、与外壳的内径 面嵌合的外圈、配置在内圈和外圈之间的多个滚动体、和保持多个滚动体 的保持器的多列滚动轴承。
采用上述结构的轮内电动机驱动装置的电力汽车由于没必要在车体 内确保用于驱动单元的空间，所以具有增加了车内有效空间、以及没有因 差速器装置等传动系统带来的效率低下和重量增加的优点。
另外，以往的轮内电动机驱动装置例如记载于特开2005 — 7914号公 报中。该公报所记载的轮内电动机驱动装置具有产生驱动轮的电动机、连 接轮胎的轮毂、在电动机和轮毂之间使电动机的转子的旋转减速并传递给 轮胎的减速器。该减速器采用组合齿数不同的多个齿轮而成的平行轴齿轮 机构。
这样的将电动机的输出轴和车轮的轮毂经由减速器连接在同轴上的 轮内电动机驱动装置，由于不需要踏板轴或差速器(f 7 7 Py、>卞》)
等大规模的动力传递机构，所以从车轮的轻量化和紧凑化上看是受到瞩目 的。但是，安装在车轮的弹簧下的轮内电动机驱动装置存在因弹簧下重量 的增加而使乘坐舒适性变差的难点，并未实现实用化。
电动机的输出转矩和电动机容量(重量)大致成正比例关系，为了得 到以小的电动机容量驱动车辆的车轮所足够的大的输出，高速旋转化不可 避免，需要在电动机的输出轴和轮毂之间组装减速器。因此，组装的减速 器的重量变大，则没用意义，所以在轮内电动机驱动装置中，谋求紧凑化 且减速比大的减速器。
另外，作为电力汽车用减速装置，在电动机的输出轴和车轮的轮毂之
间作为减速器组装行星齿轮减速器(例如参照特开平5—332401号公报)。 该公报所记载中，不是电动机和减速器安装在弹簧下的轮内电动机驱动装 置，而将行星齿轮减速器设置两层，将来自两层的行星齿轮减速器的输出 经由驱动轴分配给弹簧下的左右车轮。
上述结构的轮内电动机驱动装置由于配置在悬架的下部，所以存在所 谓的"弹簧下重量"的增加所带来的行驶稳定性降低的问题。该问题随着 近年来的汽车整体的紧凑化而更加显著。
另外，轮毂轴承由于在轮毂和外壳之间配置内圈和外圈，所以存在径 方向尺寸大的问题。另外，部件数多而组装性不算良好。
另外，上述的各公报所记载的减速器所采用的平行轴齿轮机构和行星 齿轮机构的减速比从齿轮强度等观点看一般设定为前者是1/2 1/3，后者 是1/3 1/6左右。其作为搭载于轮内电动机驱动装置上的减速器的减速比 是不充分的，为了得到充分的减速比，需要将减速器形成为多层结构。这 招致减速器的重量和尺寸的增大，对于需要紧凑化的轮内电动机驱动装置 是不合适的。
另外，行星齿轮减速器与平行轴齿轮比较，能够得到大的减速比，但 是行星齿轮减速器由太阳齿轮、齿圈、小齿轮和小齿轮的齿轮架构成，所 以部件数多，难以紧凑化。

发明内容
本发明的目的在于提供一种小型轻量化的轮内电动机驱动装置，其具
有能够稳定保持驱动轮的轮毂结构。
本发明的其他目的在于提供一种小型轻量化且耐久性优良、可靠性高 的轮内电动机驱动装置。
本发明的轮内电动机驱动装置，其特征在于，具有外壳；旋转驱动 电动机侧旋转部件的电动机部；将电动机侧旋转部件的旋转减速而传递给 车轮侧旋转部件的减速部；固定连接在所述车轮侧旋转部件上的轮毂；和 支承轮毂而使其相对于外壳旋转自如的轮毂轴承。轮毂轴承具有形成有 第一及第二外侧轨道面的外方部件；设于车轮侧旋转部件的外径面上，与 第一外侧轨道面相对的第一内侧轨道面；设于轮毂的外径面上，与第二外 侧轨道面相对的第二内侧轨道面；和配置在第一外侧轨道面和第一内侧轨 道面之间以及第二外侧轨道面和第二内侧轨道面之间的多个滚动体。
如以上结构，将外侧轨道面设置在外壳的内径面，将内侧轨道面设置 在车轮侧旋转部件和轮毂的外径面上，从而能够省略作为轴承的结构要素 的内圈和外圈，所以能够减小轮毂轴承的径方向尺寸。或者，使径方向尺 寸形成相同尺寸的情况下，能够增大滚动体的直径，所以能够增大负载容 量。另外，能够期待部件数的削减所带来的组装性的改善效果。
优选地，轮毂具有圆筒状的中空部，车轮侧旋转部件与轮毂的中空部 的内侧嵌合，轮毂的内径面和车轮侧旋转部件的外径面通过将车轮侧旋转 部件扩径铆接(加締&)而塑性结合。由此，轮毂和车轮侧旋转部件的结 合强度大幅度提高，所以能够稳定保持驱动轮。
作为一实施方式，减速部具有设于电动机侧旋转部件的太阳齿轮； 固定在外壳上的内齿轮；和旋转自如地保持在车轮侧旋转部件上，配置在 太阳齿轮和内齿轮之间的多个行星齿轮。
另外，作为其他实施方式，电动机侧旋转部件还具有偏心部，减速部 具有旋转自如地保持在偏心部上，伴随电动机侧旋转部件的旋转而进行 以其旋转轴心为中心的公转运动的公转部件；与公转部件的外周部卡合而 产生公转部件的自转运动的外周卡合部件；和将公转部件的自转运动转换 为以电动机侧旋转部件的旋转轴心为中心的旋转运动，并传递给车轮侧旋 转部件的运动转换机构。
通过采用上述结构那样的、紧凑且能够得到高减速比的减速机构，从
而即使电动机部是低转矩，也能够对驱动轮传递充分的转矩。其结果是， 能够得到轻量且小型的轮内电动机驱动装置。
根据本发明，能够得到小型轻量且稳定保持驱动轮的轮内电动机驱动装置。
优选地，所述外周卡合部件通过轴承而旋转自如地支承在所述外壳 上。通过将外周卡合部件旋转自如地形成在外壳上，从而能够降低与公转 部件卡合所带来的接触阻力。由此，能够得到抑制公转部件和外周卡合部 件接触所带来的转矩损失的轮内电动机驱动装置。
优选地，外周卡合部件与公转部件的外周部直接接触。外周卡合部件 通过与公转部件接触而接收弯曲应力。另外，该弯曲应力与公转部件的旋 转转矩成比例而变大。因此，存在若外周卡合部件的弯曲强度低，则不能 将减速部的最大传递转矩设定得大的问题。另一方面，最大弯曲应力与外 周卡合部件的剖面积成比例而变大。其中，外周卡合部件的大小受到公转 部件的大小限制而不能够自由设定。因此，在公转部件和外周卡合部件的 接触部分不设置其他部件，而是使两者直接接触，从而能够将外周卡合部 件的剖面积设定为最大限。
更优选地，外周卡合部件是包括直径相对大的大径部和直径相对小的 小径部的棒状部件。并且，大径部与公转部件的外周部卡合，小径部通过 轴承旋转自如地支承在外壳上。外周卡合部件的直径变大，则支承外周卡 合部件的轴承也大型化。其结果是，存在外壳的轴承收容空间也变大的问 题。因此，使与公转部件接触的区域的直径变大，确保充分的最大弯曲应 力，并且减小被轴承支承的区域的直径，减小轴承收容空间。其结果是， 能够得到小型且传递转矩容量大的轮内电动机驱动装置。
本发明的轮内电动机驱动装置，其特征在于，具有外壳；旋转驱动
具有偏心部的电动机侧旋转部件的电动机部；将电动机侧旋转部件的旋转 减速而传递给车轮侧旋转部件的减速部；和固定连接在车轮侧旋转部件上 的轮毂。而且，减速部具有旋转自如地保持在偏心部上，伴随电动机侧 旋转部件的旋转而进行以其旋转轴心为中心的公转运动的公转部件；通过 轴承而旋转自如地支承在外壳上，与公转部件的外周部卡合而产生公转部 件的自转运动的外周卡合部件；和将公转部件的自转运动转换为以电动机
侧旋转部件的旋转轴心为中心的旋转运动，并传递给车轮侧旋转部件的运 动转换机构。
通过形成上述结构那样的、紧凑且得到高减速比的减速器，从而即使 电动机部是低转矩，也能够对驱动轮传递足够的转矩。其结果是，能够得 到轻量且小型的轮内电动机驱动装置。
另外，外周卡合部件旋转自如地形成在外壳上，从而能够降低与公转 部件卡合所带来的接触阻力。由此，能够得到抑制公转部件和外周卡合部 件的接触所带来的转矩损失的轮内电动机驱动装置。
根据本发明，能够得到即使在采用了低转矩的电动机的情况下也能够 对驱动轮传递充分的转矩的轮内电动机驱动装置。另外，将外周卡合部件 旋转自如地形成在外壳上，从而能够得到小型且传递转矩大的轮内电动机 驱动装置。


图1是表示本发明的一实施方式的轮内电动机驱动装置的图。
图2是表示图1的轮内电动机驱动装置的车轮侧旋转部件和轮毂的扩 径铆接方法的图。
图3是表示本发明的其他实施方式的轮内电动机驱动装置的图。
图4是图3的IV-IV的剖面图。
图5是图3的偏心部周边的放大图。
图6是本发明的其他实施方式的轮内电动机驱动装置的概略剖面图。
图7是图6的VII—VII的剖面图。
图8是图6的偏心部周边的放大图。
图9是图6的外周卡合部件周边的放大图。
图11是具有轮内电动机驱动装置的电力汽车的俯视图。
图12是图11的电力汽车的后方剖面图。
具体实施例方式
参照图11和图12说明具有本发明的一实施方式的轮内电动机驱动装 置(in-wheemotor drive unit)的电力汽车11。另外，图11是电力汽车11
的俯视图，图12是从后方看电力汽车11的图。
参照图11和图12，电力汽车11具有底盘12、作为导向轮的前轮13、 作为驱动轮的后轮14和分别对左右后轮14传递驱动力的轮内电动机驱动 装置15。后轮14如图12所示，收容在底盘12的轮壳12a的内部，经由 悬架装置(悬架)12b固定在底盘12的下部。
悬架装置12b通过左右延伸的悬架臂支承后轮14，并且通过含有盘簧 和减震器的抗压构件(只卜，、乂卜)来吸收后轮14从地面受到的振动而 抑制底盘12振动。另外，在左右的悬架臂的连接部分设有旋转时等抑制 车体的倾斜的稳定器。另外，悬架装置12b为了提高对路面的凹凸的追随 性，将驱动轮的驱动力效率良好地传递给路面，优选能够使左右车轮独立 上下动作的独立悬架式。
该电力汽车11通过在轮壳12a内部设置分别驱动左右的后轮14的轮 内电动机驱动装置15，从而没必要在底盘12上设置电动机、驱动轴以及 差速器齿轮机构等，所以具有能够宽阔地确保客室空间，并且能够分别抑 制左右的驱动轮的旋转的优点。
另一方面，为了提高该电力汽车11的行驶稳定性，需要抑制弹簧下 重量。另外，为了确保更宽阔的客室空间，要求轮内电动机驱动装置15 的小型化。因此，作为轮内电动机驱动装置15，采用图l、 3和6所示那 样的本发明的一实施方式的轮内电动机驱动装置21、 41、 61。
参照图1和图2说明本发明的一实施方式的轮内电动机驱动装置21。 另外，图1是轮内电动机驱动装置21的概略剖面图。
首先，参照图1，轮内电动机驱动装置21具有产生驱动力的电动机部 A、将电动机部A的旋转减速而输出的减速部B和将来自减速部B的输出 传给驱动轮14的轮毂轴承部C，电动机部A和减速部B收纳在外壳22 中，如图12所示安装在电力汽车11的轮壳12a内。
电动机部A是具有固定在外壳22上的定子23、在定子23的内侧设 置轴方向的间隙而配置的转子24、与转子24的内侧嵌合而与转子24 —体 旋转的电动机侧旋转部件25的轴向隙电动机(7年、乂了，斧卞、;/7°乇一 夕)。另外，在电动机部A的与减速部B相反侧的端面上为防止灰尘混入 电动机部A的内部等情况而设有密封部件38。转子24具有凸缘形状的转子部24a和圆筒形状的中空部24b，通过多 列滚动轴承34旋转自如地相对于外壳22被支承。另外，在外壳22和转 子24之间为了防止封入减速部B的润滑剂侵入电动机部A而设有密封部 件35。
电动机侧旋转部件25与转子24的中空部24b花键嵌合，在减速部B 的左右被滚动轴承36、 37相对于外壳22以及车轮侧旋转部件30旋转自 如地保持。
减速部B是具有设于电动机侧旋转部件25上的太阳齿轮26、固定在 外壳22上的内齿轮27、配置在太阳齿轮26和内齿轮27之间的多个行星 齿轮28、通过滚针轴承支承行星齿轮28而使其旋转自如的行星轮架轴29 和将行星轮架轴的公转运动作为输出而导出的车轮侧旋转部件30的行星 齿轮机构。
车轮侧旋转部件30具有凸缘部30a和圆筒状的中空部30b。在凸缘部 30a的端面上具有在以旋转轴心为中心的圆周上等间隔固定行星轮架轴29 的孔，中空部30b的外径面与轮毂31的内径面嵌合。
轮毂轴承部C具有固定连接在车轮侧旋转部件30上的轮毂31、保持 轮毂31而使其相对于外壳22旋转自如的轮毂轴承33。轮毂31具有圆筒 形状的中空部31a和凸缘部31b。中空部31a的内径面上嵌合车轮侧旋转 部件30，凸缘部31b上通过支持器31c固定连接驱动轮14 (省略图示)。 另外，在中空部31a的开口部分为了防止灰尘向轮内电动机驱动装置21 内部混入等情况而设有密封部件32。
轮毂轴承33是采用作为滚动体的球体33e的多列角接触球轴承。作 为球体33e的轨道面，在外方部件22a的内径面上设有第一外侧轨道面33a (图中右侧)以及第二外侧轨道面33b (图中左侧)，与第一外侧轨道面 33a相对的第一内侧轨道面33c设置在车轮侧旋转部件30的外径面上，与 第二外侧轨道面33b相对的第二内侧轨道面33d设置在轮毂32的外径面 上。并且，球体33e分别在第一外侧轨道面33a和第一内侧轨道面33c之 间以及第二外侧轨道面33b和第二内侧轨道面33d之间配置多个。另夕卜， 轮毂轴承33包括分别保持左右列的球体33e的保持器33f和防止封入轴承 内部的膏体等润滑剂泄漏和灰尘从外部混入的情况的密封部件33g。另外，
具有第一及第二外圈轨道面33a、 33b的外方部件22a从轮毂轴承33的组 装性的观点考虑，通过支持器39固定在外壳22上。
详细说明上述结构的轮内电动机驱动装置21的动作原理。
电动机部A例如接受通过对定子23的线圈供给交流电流而产生的电 磁力，使由永久磁体或直流电磁体构成的转子24以及电动机侧旋转部件 25旋转。这时，以对线圈施加高频电压的程度，使转子24和电动机侧旋 转部件25高速旋转。
由此，使设于电动机侧旋转部件25上的太阳齿轮26旋转。这时，行 星齿轮28由于与太阳齿轮26和内齿轮27的两者啮合，所以向电动机侧 旋转部件25的旋转方向的反向自转运动，并且在与电动机侧旋转部件25 的旋转方向相同的方向上公转运动。
该行星齿轮28的公转运动经由行星轮架轴29而形成减速部B的输 出，传递给轮毂轴承部C.。这时，设太阳齿轮26的齿数为rn、内齿轮27 的齿数为n2，则电动机侧旋转部件25的旋转以式1所示的减速比r被减 速，并传递给车轮侧旋转部件30。另外，从齿轮的强度等观点看，减速比 r设定为1/3 1/6左右。 〔式1)
r=l/ (nA + l)
上述结构的轮内电动机驱动装置21在外方部件22a上设置轮毂轴承 33的外侧轨道面33a、 33b，在车轮侧旋转部件30和轮毂31上设置内侧 轨道面33c、 33d，从而能够省略作为轴承构成要素的外圈和内圈。其结果 是，能够减小轮毂轴承33的径方向尺寸。或者，当径方向尺寸相同的情 况下，能够增大球体33e的直径，所以能够增大负载容量。另外，也能够 期待因部件数的削减带来的组装工序性的改善效果。
另外，在上述结构的轮内电动机驱动装置21中，车轮侧旋转部件30 的外径面和轮毂31的内径面通过扩径铆接车轮侧旋转部件30而塑性结 合。图2是表示通过扩径铆接使车轮侧旋转部件和轮毂结合的方法。
参照图2，作为轮毂轴承部C的组装方法，首先，在车轮侧旋转部件 30上设置的第一内侧轨道面33c上放置收容有球体33e的保持器33f。接 着，将外方部件22a配置在第一外侧轨道面33a与球体33e适当接触的位
置上，通过支持器39而固定在外壳22上。接着，在第二内侧轨道面33d 上放置了收容有球体33e的保持器33f的状态下，使轮毂31嵌入车轮侧旋 转部件30而使球体33e适当地接触第二外侧轨道面33b。
该状态下，只不过是通过嵌合而固定车轮侧旋转部件30和轮毂31， 所以若在电力汽车11的旋转时等施加大的转矩负载，则轮毂31可能会在 轴方向错开。这是由于轮毂轴承33的旋转不良的原因造成的，不能够稳 定保持轮毂31。
因此，通过扩径铆接来将车轮侧旋转部件30的外径面和轮毂31的内 径面塑性结合。具体地，能够预先固定轮内电动机驱动装置21，将具有比 车轮侧旋转部件30的中空部30b的内径稍大的外径的铆接工具40压入中 空部30b。
由此，通过塑性结合部40a将车轮侧旋转部件30和轮毂31塑性结合。 上述方法中，通过将车轮侧旋转部件30和轮毂31固定连接，从而与以相 互嵌合来固定的情况相比，能够大幅度提高结合强度。由此，能够稳定保 持轮毂31。
另外，上述的实施方式中，表示了一体形成电动机侧旋转部件25和 太阳齿轮26的例子，但是不限于此，也可以分别形成电动机侧旋转部件 25和太阳齿轮26，通过相互嵌合等方式将太阳齿轮26固定在电动机侧旋 转部件25的规定位置上。同样地，表示了内齿轮27直接形成在外壳22 的内径面上的例子，但是不限于此，也可以是将独立形成的内齿轮27嵌 入外壳22中等方式。
另外，在上述实施方式的轮毂轴承33中，表示了第一及第二外侧轨 道面33a、 33b形成在外方部件22a的内径面上的例子，但是不限于此， 也可以直接形成在外壳22上。
接着，参照图3 图5，说明本发明的其他实施方式的轮内电动机驱 动装置41。另外，图3是轮内电动机驱动装置41的概略剖面图，图4是 图3的IV-IV的剖面图，图5是图3的偏心部45a、 45b的周边的放大图。
参照图3，轮内电动机驱动装置4i具有与图i同样结构的电动机部A、 将电动机部A的旋转减速而输出的减速部B和将来自减速部B的输出传 递给驱动轮14的与图1同样结构的轮毂轴承部C，电动机部A和减速部
B收纳在外壳中，如图12所示安装在电力汽车11的轮壳32a内。另外， 电动机部A和轮毂轴承部C由于形成与图1所示的轮内电动机驱动装置 21同样的结构所以省略说明，以减速部B为中心进行说明。
电动机侧旋转部件45为了将电动机部A的驱动力传递给减速部B而 从电动机部A配置到减速部B，在减速部B内具有偏心部45a、 45b。另 外，在电动机部A的两端和减速部B的左端通过滚动轴承46、 47、 48支 承。另外，两个偏心部45a、 45b为了相互抵消偏心运动的离心力而改变 180°相位而进行设置。
减速部B具有旋转自如地保持在偏心部45a、 45b上的作为公转部件 的曲线板46a、 46b、保持在外壳42上的固定位置上且与曲线板46a、 46b 的外周部卡合的作为外周卡合部件的多个外销47、将曲线板46a、 46b的 自转运动传递给车轮侧旋转部件56的运动转换机构和配重49。
参照图4，曲线板46a在外周部具有由圆外次摆线等次摆线类曲线构 成的多个波形，具有从一方侧端面向另一方侧端面贯通的多个贯通孔50a、 50b。贯通孔50a在以曲线板46a的自转轴心为中心的圆周上等间隔配置 多个，并纳入后述的内销51。另外，贯通孔50b设于曲线板46a的中心， 插通偏心部45a。
曲线板46a通过滚动轴承52旋转自如地相对于偏心部45a被支承。 该滚动轴承52是具有与偏心部45a嵌合且在外径面具有内侧轨道面的内 圈52a、与贯通孔50b的内壁面嵌合且在内径面具有外侧轨道面的外圈 52b、配置在内圈52a和外圈52b之间的多个作为滚动体的球体52c和保 持多个球体52c的保持器(未图示)的深槽球轴承。
外销47在以电动机侧旋转部件45的旋转轴心为中心的圆周轨道上等 间隔设置。其与曲线板46a、 46b的公转轨道一致，所以若曲线板46a、 46b 公转运动，则曲线形状的波形和外销47卡合，曲线板46a、 46b产生自转 运动。另外，为了降低与曲线板46a、 46b的接触阻力，在与曲线板46a、 46b的外周面抵接的位置上具有滚针轴承47a。
配重49是圆板状，在从中心离开的位置上具有与电动机侧旋转部件 45嵌合的贯通孔，为了抵消由曲线板46a、 46b的旋转而产生的不平衡的 惯性力偶，在各偏心部45a、 45b的外侧与偏心部改变180。相位而配置。
在此，参照图5，以两个曲线板46a、 46b间的中心点为G，关于以图 5的中心点G的右侧，中心点G和曲线板46a的中心的距离为L,，曲线板 46a的质量为m,，曲线板46a的重心到旋转轴心的偏心量为e，，中心点G 和配重49的距离为L2，配重49的质量为m2，配重49的重心到旋转轴心 的偏心量为82，则形成满足L，xm,xs,二L2xm2xs2的关系。另外，图5的中 心点G的左侧的曲线板46b和配重49之间也满足同样的关系。
运动转换机构由保持在车轮侧旋转部件56上的多个内销51和设于曲 线板46a、 46b上的贯通孔50a构成。内销51在以车轮侧旋转部件56的 旋转轴心为中心的圆周轨道上等间隔设置。另外，为了降低与曲线板46a、 46b的接触阻力，在与曲线板46a、 46b的贯通孔50a的内壁面抵接的位置 上设置滚针轴承51a。另一方面，贯通孔50a设置在与多个内销51分别对 应的位置上，贯通孔50a的内径尺寸设定为比内销51的外径尺寸(含有 滚针轴承51a的最大外径)大出规定量。
详细说明上述结构的轮内电动机驱动装置41的动作原理。
电动机部A例如接受通过对定子43的线圈供给交流电流而产生的电 磁力，由永久磁体或直流电磁体构成的转子44旋转。这时，以对线圈施 加高频电压的程度，转子44高速旋转。
由此，与转子44连接的电动机侧旋转部件45旋转，则曲线板46a、 46b以电动机侧旋转部件45的旋转轴心为中心进行公转运动。这时，外销 47与曲线板46a、 46b的曲线形状的波形卡合，曲线板46a、 46b与电动机 侧旋转部件45的旋转反向自转运动。
插通贯通孔50a的内销51伴随曲线板46a、 46b的自转运动而与贯通 孔50a的内壁面抵接。由此，曲线板46a、 46b的公转运动不传递给内销 51，仅曲线板46a、 46b的自转运动经由车轮侧旋转部件56传递给轮毂轴 承部C。
这时，电动机侧旋转部件45的旋转通过减速部B减速，传递给车轮 侧旋转部件56，所以即使采用低转矩、高旋转型的电动机部A的情况下， 也能够对驱动轮14传递必要的转矩。
电力汽车11采用上述实施方式的轮内电动机驱动装置41，从而能够 抑制弹簧下重量。其结果是，能够得到行驶稳定性优良的电力汽车ll。
另外币，当设外销47的数为ZA、曲线板46a、 46b的波形的数为ZB时， 由(ZA—ZB) /ZB计算出上述结构的减速部B的减速比。图4所示的实施 方式中，ZA=12、 Zb二II，所以减速比若为1/11，则能够得到非常大的减 速比。
这样，通过采用不形成多层结构而得到大的减速比的减速部B，从而 能够得到紧凑且高减速比的轮内电动机驱动装置。另外，在外销47和内 销51的与曲线板46a、 46b抵接的位置上设置滚针轴承47a、 51a，从而接 触阻力被降低，所以减速部B的传递效率提高。
另外，曲线板46a、 46b—边与外销47卡合一边高速公转运动，所以 在支承曲线板46a、 46b的滚动轴承52上负担大的径向负载。但是，在减 速部B内部的有限空间中，存在无法配置具有充分负载容量的滚动轴承 52的可能性。另外，该问题伴随近年来的电力汽车11的紧凑化的要求而 进一步变得显著。
因此，滚动轴承52的外侧轨道面设置在曲线板46a、46b的贯通孔50b 的内壁面上，从而能够省略外圈52b。其结果是，内侧轨道面和外侧轨道 面之间的间隙变大，所以能够采用直径大的球体52c或增加球体52c的数 目。由此，能够在不使滚动轴承52整体的大小变化的情况下提高负载容 量，所以能够得到耐久性良好、可靠性高的轮内电动机驱动装置。另外， 也能够期待部件数削减带来的产品成本的降低效果。
参照图6 图9说明本发明的再一实施方式的轮内电动机驱动装置 61。另外，图6是本发明的其他实施方式的轮内电动机驱动装置的概略剖 面图。图7是图6的VII—VII的剖面图。图8是图6的偏心部周边的放大 图。图9和图IO外周卡合部件周边的放大图。
首先，参照图6，轮内电动机驱动装置61具有产生驱动力的电动机部 A、将电动机部A的旋转减速而输出的减速部B、将来自减速部B的输出 传递给驱动轮14的轮毂支承部C，电动机部A和减速部B收纳在外壳62 上，如图12所示安装在电力汽车11的轮壳12a内。
电动机部A是具有固定于外壳62上的定子63、配置在与定子63的 内侧隔开轴方向间隙而相对的位置上的转子64、固定连接在转子64的内 侧而与转子64 —体旋转的电动机侧旋转部件65的轴向隙电动机。另外，
电动机部A的与减速部B相反侧的端面上为了防止灰尘混入电动机部A
内部而设置密封部件74。
转子64具有凸缘形状的转子部64a和圆筒形状的中空部64b，通过多 列滚动轴承75旋转自如地相对于外壳62被支承。另外，在外壳62和转 子64之间为了防止封入减速部B的润滑剂侵入电动机部A而设有密封部 件76。
电动机侧旋转部件65从电动机部A贯通减速部B而配置至车轮侧旋 转部件68的中空部68b，在减速部B内具有偏心部65a、 65b。该电动机 侧旋转部件65 —端与转子64嵌合，并且在减速器B的两端由滚动轴承 77、 78支承。另外，两个偏心部65a、 65b为了相互抵消偏心运动导致的 离心力而改变180。相位而设置。
减速部B具有旋转自如地保持在偏心部65a、 65b上的作为公转部 件的曲线板66a、 66b、通过滚针轴承67c而相对于外壳62旋转自如地被 支承并卡合在曲线板66a、 66b的外周部上的作为外周卡合部件的多个外 销67、将曲线板66a、 66b的自转运动传递给车轮侧旋转部件68的运动转 换机构和配重69。
车轮侧旋转部件68具有凸缘部68a和圆筒状的中空部68b。凸缘部 68a的端面上具有将内销71固定在以车轮侧旋转部件68的旋转轴心为中 心的圆周上的等间隔位置上的孔。另外，中空部68b的外径面与轮毂72 的内径面嵌合，中空部68b的内径面通过滚动轴承78支承电动机侧旋转 部件65而使其旋转自如，以使电动机侧旋转部件65的旋转轴心和车轮侧 旋转部件68的旋转轴心一致。
参照图7，曲线板66a在外周部具有由圆外次摆线等次摆线类曲线构 成的多个波形，具有从一方侧端面向另一方侧端面贯通的多个贯通孔70a、 70b。贯通孔70a在以曲线板66a的自转轴为中心的圆周上等间隔配置多 个，并纳入后述的内销71。另外，贯通孔70b设于曲线板66a的中心，插 通偏心部65a。
曲线板66a通过滚动轴承79旋转自如地相对于偏心部65a被支承。 该滚动轴承79是具有与偏心部65a嵌合且在外径面具有内侧轨道面的内 圈79a、与贯通孔70b的内壁面嵌合且在内径面具有外侧轨道面的外圈
79b、配置在内圈79a和外圈79b之间的多个作为滚动体的球体79c和保 持多个球体79c的保持器(未图示)的深槽球轴承。
外销67在以电动机侧旋转部件65的旋转轴心为中心的圆周轨道上等 间隔配置。其与曲线板66a、 66b的公转轨道一致，所以若曲线板66a、 66b 公转运动，则曲线形状的波形和外销67卡合，曲线板66a、 66b产生自转 运动。
参照图9和图10详细说明外销67。另外，图9是图6所示的外销67 周边的放大图，图10是作为图9的比较例的外销87周边的放大图。
首先，参照图9，外销67是在中央部具有直径相对较大的大径部67a、 在两端部具有直径相对较小的小径部67b、在大径部67a和小径部67b之 间具有锥形部67d的棒状部件。大径部67a配置在与曲线板66a、 66b接 触的位置上，两者直接接触。小径部67b通过滚针轴承67c而旋转自如地 支承在外壳62上。于是，通过使外销67旋转自如地设置于外壳62上， 从而能够降低与曲线板66a、 66b卡合所带来的接触阻力。
接着参照图10，作为外销67的比较例，通过两端部固定在外壳82 上、且在与曲线板86a、 86b接触的中央部配置有滚针轴承87c的外销87， 也能够降低曲线板86a、 86b和外销87的接触阻力。
参照图9和图10，两端支承的外销67、 87上，在与曲线板66a、 66b、 86a、 86b的接触部分的法线方向上施加负载(弯曲应力)，所以为了确保 外销67、 87的充分的最大弯曲应力而优选将外销67、 87的直径形成得大。 但是，与曲线板66a、 66b、 86a、 86b接触的区域的直径(在图9中指大 径部67a的直径山、在图10中指含有滚针轴承87c的直径d2)受到曲线 板66a、 66b、 86a、 86b的大小限制而不能自由设定。
艮卩，曲线板66a、 66b、 86a、 86b若为相同大小，则图9所示的外销 67的大径部的直径山和图10所示的外销87的包含滚针轴承87c的直径 d2为相同大小(d,二d2)。于是，图9所示的外销67的直径d,设定为比图 10所示的外销87的直径d3大(山〉d3)。其结果是，与图9所示的曲线板 66a、 66b直接接触的外销67与图10所示的外销87相比，能够增大最大 弯曲应力。
另外，为了得到本发明的效果，图9中，大径部67a和小径部67b可
以为相同直径。但是，小径部67b的直径大，则支承外销67的滚针轴承 67c也大型化。其结果是，存在外壳62的收容滚针轴承67c的空间也变大 的问题。因此，增大与曲线板66a、 66b接触的大径部67a的直径而确保 充分的增大弯曲应力，并且减小支承在滚针轴承67c上的小径部67b的直 径而减小轴承收容空间。其结果是，能够得到小型且传递转矩大的轮内电 动机驱动装置61。
另外，上述实施方式中，表示了作为支承外销67的轴承采用了滚针 轴承67c的例子，但是不限于此，也能够采用其他各种轴承。其中，通过 采用滚针轴承67c，能够进一步减小轴承收容空间。
另外，大径部67a和小径部67b之间也可以设置垂直的台阶部，但是 为了缓和向其边界部分的应力集中，而如图9所示优选在两者的边界部分 设置锥形部67d。
配重69为圆板状，在从中心离开的位置上具有与电动机侧旋转部件 65嵌合的贯通孔，为了抵消曲线板66a、 66b的旋转而产生的不平衡的惯 性力偶，而在各偏心部65a、65b的外侧与偏心部改变180°相位进行配置。
在此，参照图8，以两个曲线板66a、 66b间的中心点为G，关于以图 8的中心点G的右侧，中心点G和曲线板66a的中心的距离为Lp曲线板 66a的质量为mp曲线板66a的重心到旋转轴心的偏心量为s,，中心点G 和配重69的距离为L2，配重69的质量为m2，配重69的重心到旋转轴心 的偏心量为&，则形成满足L,xmx^二L2xm2xs2的关系。另外，图8的中 心点G的左侧的曲线板66b和配重69之间也满足同样的关系。
运动转换机构由保持在车轮侧旋转部件68上的多个内销71和设于曲 线板66a、 66b上的贯通孔70a构成。内销71在以车轮侧旋转部件68的 旋转轴心为中心的圆周轨道上等间隔设置， 一端固定在车轮侧旋转部件68 上，另一端设有用于防止从贯通孔70a脱离的止脱部71b。另外，为了降 低与曲线板66a、 66b的接触阻力，在与曲线板66a、 66b的贯通孔70a的 内壁面抵接的位置上设置滚针轴承71a。另一方面，贯通孔70a设置在与 多个内销71分别对应的位置上，贯通孔70a的内径尺寸设定为比内销71 的外径尺寸(含有滚针轴承71a的最大外径)大出规定量。
轮毂轴承部C具有固定连接在车轮侧旋转部件68上的轮毂72、保持 轮毂72而使其相对于外壳62旋转自如的轮毂轴承73。轮毂72具有圆筒 形状的中空部72a和凸缘部72b。中空部72a的内径面上嵌合车轮侧旋转 部件68，在凸缘部72b上通过螺栓72c固定连接驱动轮14 (省略图示)。 另外，在中空部72a的开口部分为了防止灰尘向轮内电动机驱动装置61 内部混入等情况而设有密封部件72d。
轮毂轴承73是采用作为滚动体的球体73e的多列角接触球轴承。作 为球体73e的轨道面，在外方部件62a的内径面上设有第一外侧轨道面73a (图中右侧)以及第二外侧轨道面73b (图中左侧)，与第一外侧轨道面 73a相对的第一内侧轨道面73c设置在车轮侧旋转部件68的外径面上，与 第二外侧轨道面73b相对的第二内侧轨道面73d设置在轮毂72的外径面 上。并且，球体73e分别在第一外侧轨道面73a和第一内侧轨道面73c之 间以及第二外侧轨道面73b和第二内侧轨道面73d之间配置多个。另外， 轮毂轴承73包括分别保持左右列的球体73e的保持器73f和防止封入轴承 内部的膏体等润滑剂泄漏和灰尘从外部混入的情况的密封部件73g。另外， 具有第一及第二外侧轨道面73a、 73b的外方部件62a从轮毂轴承73的组 装性的观点考虑，通过支持器62b固定在外壳62上。
以上结构的轮内电动机驱动装置61中，将轮毂轴承73的外侧轨道面 73a、 73b设置在外方部件62a上，将内侧轨道面73c、 73d设置在车轮侧 旋转部件68和轮毂72上，从而能够省略作为轴承的结构要素的内圈和外 圈。其结果是，能够减小轮毂轴承73的径方向的尺寸。或者，使径方向 尺寸形成相同尺寸的情况下，能够增大球体73e的直径，所以能够增大负 载容量。另外，能够期待部件数的削减所带来的组装性的改善效果。
另外，在上述结构的轮内电动机驱动装置61中，车轮侧旋转部件68 的外径面和轮毂72的内径面通过扩径铆接车轮侧旋转部件68而塑性结合。
首先，作为轮毂轴承部C的组装方法，首先，在车轮侧旋转部件68 上设置的第一内侧轨道面73c上放置收容有球体73e的保持器73f。接着， 将外方部件62a配置在第一外侧轨道面73a与球体73e适当接触的位置上， 通过支持器62b而固定在外壳62上。接着，在第二内侧轨道面73d上放 置收容有球体73e的保持器73f的状态下，使轮毂72嵌入车轮侧旋转部件 68而使球体73e适当地接触第二外侧轨道面73b。
该状态下，只不过是通过嵌合而固定车轮侧旋转部件68和轮毂72， 所以若在电力汽车11的旋转时等施加大的转矩负载，则轮毂72会在轴方 向错开。这是由于轮毂轴承73的旋转不良的原因造成的，不能够稳定保 持轮毂31。
因此，通过扩径铆接来将车轮侧旋转部件68的外径面和轮毂72的内 径面塑性结合。具体地，预先固定轮内电动机驱动装置61，将具有比车轮 侧旋转部件68的中空部68b的内径稍大的外径的铆接工具(未图示)压 入中空部68b。
由此，通过塑性结合部80将车轮侧旋转部件68和轮毂72塑性结合。 上述方法中，通过将车轮侧旋转部件68和轮毂72固定连接，从而与以相 互嵌合来固定的情况相比，能够大幅度提高结合强度。由此，能够稳定保 持轮毂72。
在上述实施方式中，在车轮侧旋转部件68的中空部68b中介入安装 滚动轴承78而支承电动机侧旋转部件65，但是也可以形成轮毂72的一部 分从车轮侧旋转部件68的内径侧扩径而进行扩径铆接，并进行塑性结合， 这种情况下，形成为在轮毂72的中空部72a上配置滚动轴承而支承电动 机侧旋转部件65的结构。
另外，上述结构中的轮内电动机驱动装置61的动作原理由于与轮内 电动机驱动装置41共通，所以说明省略。
上述的各实施方式中，减速部B的曲线板46a、 46b、 66a、 66b改变 180°相位而设置两个，但是该曲线板的个数能够设定为任意个，例如设 置三个曲线板的情况下，改变120°相位设置即可。
另外，表示了上述的实施方式的运动转换机构通过固定于车轮侧旋转 部件56、 68上的内销51、 71和设于曲线板46a、 46b、 66a、 66b上的贯 通孔50a、 70a构成的例子，但是不限于此，也能够形成为可将减速部B 的旋转传递给轮毂53、 72的任意结构。例如，也可以是由固定于曲线板 上的内销和形成在输出部件上的孔构成的运动转换机构。
另外，上述的各实施方式的动作的说明着眼于各部件的旋转而进行， 但是实际上含有转矩的动力从电动机部A向驱动轮传递。因此，如上所述
被减速的动力转换为高转矩。
另外，在上述的各实施方式的动作的说明中，对电动机部A供给电力 而驱动电动机部A，来自该电动机部A的动力传递给驱动轮14，但是也
可以与此相反，在车辆减速或下坡时，来自驱动轮14侧的动力由减速部B 转换为高旋转低转矩的旋转而传递给电动机部A，由电动机部A发电。另 外，在此发出的电力也可以预先对电池充电，以后驱动电动机部A或用于 车轮所具备的其他电动设备等的动作。
另外，也能够对上述的各实施方式的结构施加制动器。例如也可以是， 在图l、 3和6的结构中，在转子24、 44、 64的图中右侧的空间配置与转 子24、 44、 64—体旋转的旋转部件、在外壳22、 42、 62不能够旋转且能 够在轴方向移动的活塞和使该活塞动作的工作缸，车轮停止时使活塞和旋 转部件嵌合而锁定转子24、 42、 62的停车制动器。
或者，也可以是在与转子24、 42、 62 —体旋转的旋转部件的一部分 上形成的凸缘和在外壳22、 42、 62侧设置的摩擦板由设置在外壳22、 42、 62侧的工作缸夹持的盘制动器。另外，能够使用在该旋转部件的一部分上 形成滚筒并且在外壳22、 42、 62侧固定制动器闸瓦，在摩擦卡合和自我 吸引(selfengage)作用下锁定旋转部件的滚筒制动器。
另外，上述实施方式中，表示了车轮侧旋转部件30、 56、 68和轮毂 31、 53、 72通过扩径铆接来固定连接的例子，但是不限于此，也可以用任 意方法将两者固定。
另外，上述的实施方式中，表示了轮毂轴承33、 54、 73采用角接触 球轴承的例子，但是不限于此，例如能够采用滑动轴承、圆筒滚子轴承、 圆锥滚子轴承、滚针轴承，自动调心滚子轴承，深槽球轴承、角接触球轴 承、四点接触球轴承等所有的轴承，不管滚动体是滚子还是球体，也不管 是滑动轴承还是滚动轴承，也不管是多列还是单列。另外，配置在其他部 位的轴承，也能够同样采用任意方式的轴承。
另外，上述的实施方式中，表示电动机部A采用了轴向隙电动机的例 子，但是不限于此，可以适用任意结构的电动机。例如也可以是具有固定 在外壳上的定子和配置在与定子的内侧隔开径方向空隙而相对的位置上 的转子的径向隙电动机。
另外，在上述实施方式中，表示了轮毂支承73的外侧轨道面73a、 73b 形成在外方部件62a上，内侧轨道面73c、 73d形成在车轮侧旋转部件68 和轮毂72上的例子，但是不限于此，能够采用任意的方式。例如，也可 以是外侧轨道面形成在与外壳嵌合的外圈上，内侧轨道面设置在与车轮侧 旋转部件或轮毂嵌合的内圈上。
另外，表示了图11所示的电力汽车11以后轮14为驱动轮的例子， 但是不限于此，也可以以前轮13作为驱动轮，也可以是4轮驱动车。另 外，本说明书中"电力汽车"是包括从电力得到驱动力的所有汽车的概念， 应理解为例如也能够包括混合型汽车等。
以上参照

了本发明的实施方式，但本发明不限于图示的实施 方式。相对于图示的实施方式，在与本发明相同的范围内，或者在均等的 范围内，能够施加各种修正和变形。
产业上的可利用性
本发明可有利地利用于轮内电动机驱动装置。
权利要求
1、一种轮内电动机驱动装置，其特征在于，具有外壳；电动机部，其旋转驱动电动机侧旋转部件；减速部，其将所述电动机侧旋转部件的旋转减速而传递给车轮侧旋转部件；轮毂，其固定连接在所述车轮侧旋转部件上；轮毂轴承，其支承所述轮毂而使所述轮毂相对于所述外壳旋转自如，所述轮毂轴承具有外方部件，其形成有第一及第二外侧轨道面；第一内侧轨道面，其设于所述车轮侧旋转部件的外径面上，与所述第一外侧轨道面相对；第二内侧轨道面，其设于所述轮毂的外径面上，与所述第二外侧轨道面相对；多个滚动体，其配置在所述第一外侧轨道面和所述第一内侧轨道面之间以及所述第二外侧轨道面和所述第二内侧轨道面之间。
2、 如权利要求l所述的轮内电动机驱动装置，其特征在于， 所述轮毂具有圆筒状的中空部，所述车轮侧旋转部件与所述轮毂的中空部的内侧嵌合， 所述轮毂的内径面和所述车轮侧旋转部件的外径面通过将所述车轮 侧旋转部件扩径铆接而塑性结合。
3、 如权利要求l所述的轮内电动机驱动装置，其特征在于， 所述减速部具有太阳齿轮，其设于所述电动机侧旋转部件上； 内齿轮，其固定在所述外壳上；多个行星齿轮，其旋转自如地保持在所述车轮侧旋转部件上，配置在 所述太阳齿轮和所述内齿轮之间。
4、 如权利要求l所述的轮内电动机驱动装置，其特征在于， 所述电动机侧旋转部件还具有偏心部，所述减速部具有公转部件，其旋转自如地保持在所述偏心部上，伴随所述电动机侧旋 转部件的旋转而进行以其旋转轴心为中心的公转运动；外周卡合部件，其与所述公转部件的外周部卡合而产生公转部件的自转运动；运动转换机构，其将所述公转部件的自转运动转换为以所述电动机侧 旋转部件的旋转轴心为中心的旋转运动，并传递给所述车轮侧旋转部件。
5、 如权利要求4所述的轮内电动机驱动装置，其特征在于， 所述外周卡合部件通过轴承而旋转自如地支承在所述外壳上。
6、 如权利要求5所述的轮内电动机驱动装置，其特征在于， 所述外周卡合部件与所述公转部件的外周部直接接触。
7、 如权利要求5所述的轮内电动机驱动装置，其特征在于， 所述外周卡合部件是包括直径相对大的大径部和直径相对小的小径部的棒状部件，所述大径部与所述公转部件的外周部卡合， 所述小径部通过所述轴承而旋转自如地支承在外壳上。
8、 一种轮内电动机驱动装置，其特征在于，具有 外壳;电动机部，其旋转驱动具有偏心部的电动机侧旋转部件； 减速部，其将所述电动机侧旋转部件的旋转减速而传递给车轮侧旋转 部件；轮毂，其固定连接在所述车轮侧旋转部件上， 所述减速部具有公转部件，其旋转自如地保持在所述偏心部上，伴随所述电动机侧旋 转部件的旋转而进行以其旋转轴心为中心的公转运动；外周卡合部件，其通过轴承而旋转自如地支承在所述外壳上，与所述 公转部件的外周部卡合而产生公转部件的自转运动；运动转换机构，其将所述公转部件的自转运动转换为以所述电动机侧 旋转部件的旋转轴心为中心的旋转运动，并传递给所述车轮侧旋转部件。
全文摘要
本发明涉及一种轮内电动机驱动装置(21)，其具有外壳(22)、电动机部(A)、减速部(B)、轮毂(31)、支承轮毂(31)而使其相对于外壳(22)旋转自如的轮毂轴承(33)。轮毂轴承(33)包含设于外壳(22)的内径面上的第一及第二外侧轨道面(33a、33b)、设于车轮侧旋转部件(30)的外径面上且与第一外侧轨道面(33a)相对的第一内侧轨道面(33c)、设于轮毂(31)的外径面且与第二外侧轨道面(33b)相对的第二内侧轨道面(33d)和配置在外侧轨道面(33a、33b)和内侧轨道面(33c、33d)之间的多个滚动体(33e)。
文档编号F16H1/36GK101395404SQ20078000819
公开日2009年3月25日 申请日期2007年3月7日 优先权日2006年3月8日
发明者铃木稔 申请人:Ntn株式会社