轮内电动机驱动装置的制造方法
【专利摘要】轮内电动机驱动装置(21)具备电动机部(A)、减速部(B)、车轮用轴承部(C)以及外壳(22)，电动机部(A)包括：固定于外壳(22)的定子(23a)；经由多个滚动轴承(36a、36b)旋转自如地支承于外壳(22)的电动机旋转轴(24)；以及安装于该电动机旋转轴(24)的转子(23b)，电动机部(A)的电动机旋转轴(24)驱动减速部(B)的减速器输入轴(25)旋转，使该减速器输入轴(25)的旋转减速而向减速器输出轴(28)传递，车轮用轴承部(C)与减速器输出轴(28)连结，所述轮内电动机驱动装置(21)的特征在于，电动机旋转轴(24)由表面硬化钢形成，作为热处理实施了渗碳淬火回火。
【专利说明】
轮内电动机驱动装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种轮内电动机驱动装置。
【背景技术】
[0002]现有的轮内电动机驱动装置例如在日本特开2012-148725号公报(专利文献I)中有所记载。该公报所记载的轮内电动机驱动装置具备:产生驱动力的电动机部;与车轮连接的车轮用轴承部；以及配置在电动机部与车轮用轴承部之间，使电动机部的旋转减速而向车轮用轴承部传递的减速部。
[0003]在上述的轮内电动机驱动装置中，从装置的小型化的观点出发，电动机部采用了低转矩且高速旋转型的电动机。另一方面，为了驱动车轮，车轮用轴承部需要较大的转矩，因此采用了小型且能够得到高减速比的摆线减速器。
[0004]电动机部为径向间隙电动机，具备:固定于外壳的定子;配置在定子的内侧与定子具有径向的间隙而对置的位置的转子；以及连结固定于转子的内侧且与转子一体旋转的电动机旋转轴。利用一对滚动轴承将中空结构的电动机旋转轴的轴向两端部旋转自如地支承于外壳。
[0005]应用摆线减速器的减速部主要包括:具有一对偏心部的减速器输入轴;配置于偏心部的一对曲线板；与曲线板的外周面卡合而使曲线板产生自转运动的多个外周卡合构件；以及将曲线板的自转运动向减速器输出轴传递的多个内销。上述的电动机旋转轴通过花键与减速器输入轴连结。
[0006]在先技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献I:日本特开2012-148725号公报
【发明内容】
[0009]发明要解决的课题
[0010]然而，轮内电动机驱动装置收容于车轮壳体的内部，成为非簧载载荷，因此必须小型轻量化。然而，电动机的输出转矩与电动机的体积成比例，因此若欲通过电动机单体产生车辆的驱动所需的转矩，则需要大型的电动机，重量增大。因此，通过将减速器与电动机组合而能够谋求电动机的小型化。若为了采用小型的电动机而增大减速比，则必然需要高速旋转，例如，在使用减速比为11的减速器的情况下，要求15000min—1左右的高速旋转。
[0011 ]轮内电动机驱动装置搭载于车辆的簧下，轮内电动机驱动装置的振动对车辆的舒适性造成较大影响。另外，由于从O速变化至高速区域，因此在悬架装置周边的共振与强迫振动成分交叉的时间点，存在引起可听区域的振动以及车内噪声，对乘员造成不适感的可能性。由此，抑制作为所有振动的起因的转一圈的强迫振动成分能够很大程度地有助于车辆的静肃性。
[0012]对于上述的问题，专利文献I所记载的轮内电动机驱动装置存在改进的余地。
[0013]本发明是鉴于上述的问题而提出的，其目的在于提供一种小型、轻量、静肃性优异、且提高了耐久性的轮内电动机驱动装置。
[0014]用于解决课题的手段
[0015]为了实现上述目的，从各种观点对轮内电动机驱动装置的安装有转子的电动机旋转轴进行研究，发现了以下内容，本发明基于以下内容。
[0016](I)加工性
[0017]作为振动抑制对策，必需进行作为高速主轴的安装有转子的电动机旋转轴的不平衡量的调整，作为机动车用量产装置，调整的容易度会影响成本。具体而言，不平衡调整方法有追加配重而进行调整的方法、以及切削主轴的某一部分而进行调整的方法。向高速旋转体追加配重存在旋转时配重飞出的可能性，因此一般选择通过切削而进行调整的方法。
[0018]作为安装有转子的电动机旋转轴在组装结束的时间点进行不平衡的调整，因此，在进行热处理后的切削作业。在进行不平衡的调整的面的硬度较高的情况下，难以切削而导致难加工。难加工性使加工工序的作业周期时间变长，因此成本提高。与此相对，若进行不平衡的调整的面的硬度较低，为接近生材的硬度，则容易切削从而加工性良好。良好的加工性能够减少加工工序的作业周期时间，实现低成本化。另外，作为生材且具有良好的加工性的钢种，优选为低碳钢。
[0019]另一方面，对于高速主轴进行用于提高嵌合部的耐磨损性的热处理，从而提高表面硬度。由此，可知优选同时实现加工性的优异性和热处理性的优异性这样相反的要求。
[0020](2)耐磨损性
[0021]配置有转子的电动机旋转轴包括:通过滚动轴承而被两端支承的电动机旋转轴；以及由磁铁和硅钢板构成的转子，对于电动机旋转轴与转子的配合而言，选定考虑了离心力产生的膨胀以及热膨胀的过盈量，优选过盈配合、热压配合。在过盈配合的情况下，在组装时，一边使转子的内径部与电动机旋转轴的外径部接触一边压入，因此对于电动机旋转轴的外径部而言，为了提高接触部分的耐磨损性需要较高的表面硬度。
[0022]另外，对于支承电动机旋转轴的滚动轴承而言，从振动对策的观点出发，轴承内圈与电动机旋转轴之间优选为过盈配合，电动机旋转轴的配合部分需要较高的表面硬度，以使得组装时轴承的与电动机旋转轴配合的配合部分不会受损。
[0023]此外，轮内电动机驱动装置通过将电动机部与减速部结合而实现小型化，其转矩传递部即花键嵌合部要求耐磨损性以及强度，需要进行表面处理或热处理。由此可知优选容易进行热处理。
[0024](3)强度
[0025]电动机旋转轴还要求能够耐受高速旋转时的变形的韧性。作为具有较高的表面硬度和中心部的韧性的材料，可以列举进行渗碳淬火的表面硬化钢以及进行高频淬火的中碳钢。从表面硬度的观点出发，高碳铬轴承钢为选定对象，但已知在整体淬火的情况下，当呈具有电动机旋转轴那样的大径部的形状时，在淬火后的快速冷却工序中，存在因中心部与表面部的温度梯度而产生烧裂的可能性。
[0026](4)成本
[0027]优选材料的可得性优异且廉价。作为高强度的材料，可以列举高碳铬轴承钢，但成本较高。此外，虽然中碳钢进行高频淬火，但在这种情况下，需要制作专用的加热线圈缺乏应对形状的微小变更的柔软性。与此相对，已知表面硬化钢的渗碳淬火具有对于形状的微小变更的柔软性，并且，电动机旋转轴的热处理部位与不进行热处理的部位的区分容易，此夕卜，在生材的加工性、热处理的容易度的方面，也优选表面硬化钢。
[0028]作为用于实现上述目的的技术手段，本发明涉及一种轮内电动机驱动装置，其具备电动机部、减速部、车轮用轴承部以及外壳，所述电动机部包括:固定于所述外壳的定子；经由多个滚动轴承旋转自如地支承于所述外壳的电动机旋转轴；以及安装于该电动机旋转轴的转子，所述电动机部的电动机旋转轴驱动所述减速部的减速器输入轴旋转，使该减速器输入轴的旋转减速而向减速器输出轴传递，所述车轮用轴承部与所述减速器输出轴连结，所述轮内电动机驱动装置的特征在于，所述电动机旋转轴由表面硬化钢形成，作为热处理实施了渗碳淬火回火。
[0029]根据上述结构，具备如下的电动机旋转轴，该电动机旋转轴的加工性、配合部的耐磨损性优异，具有所需的表面硬度和韧性，不平衡调整较为容易，且在成本方面有利，从而能够实现小型、轻量、静肃性优异、并且提高了耐久性的轮内电动机驱动装置。
[0030]优选为，在所述电动机旋转轴上形成有供转子的一端部抵接的凸缘部，且设置有与转子的另一端部抵接的夹持构件，通过凸缘部和夹持构件夹持所述转子而将该转子安装于电动机旋转轴，在所述凸缘部上形成有用于不平衡调整的低硬度部。在这种情况下，能够将不平衡修正用的面形成在外径侧，能够减少用于不平衡调整的切削量，能够容易地进行不平衡调整，并且实现成本降低。
[0031]能够通过防碳处理形成所述低硬度部。由此，能够柔软地应对电动机旋转轴的形状的微小变更，并且，容易区别热处理部位与未进行热处理的部位，在成本方面有利。
[0032]优选为，安装有所述转子的电动机旋转轴在进行不平衡调整后的允许残余比不平衡为0.5?5。由此，能够抑制车内的振动，使静肃性优异，防止产生乘员的不适感等。
[0033]能够通过由与旋转构件不同的材料形成所述夹持构件。由此，能够选定非磁性材料且比重高的材料，以使得用于不平衡调整的切削加工产生的切粉不会吸附于转子。
[0034]优选所述夹持构件为奥氏体系不锈钢。由此，为非磁性材料且比重较高，从而在成本方面有利。
[0035]发明效果
[0036]根据本发明的轮内电动机驱动装置，能够实现小型、轻量，静肃性优异，并且提高了耐久性的轮内电动机驱动装置。
【附图说明】
[0037]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。
[0038]图2是图1的0-0处的横剖视图。
[0039]图3是表示作用于图1的曲线板的载荷的说明图。
[0040]图4是图1的旋转栗的横剖视图。
[0041]图5是将图1的安装有转子的电动机旋转轴放大后的纵剖视图。
[0042]图6是搭载了图1的轮内电动机驱动装置的电动机动车的俯视图。
[0043]图7是图6的电动机动车的后方剖视图。
【具体实施方式】
[0044]根据图1?图7对本发明的一实施方式的轮内电动机驱动装置进行说明。
[0045]图6是搭载了本发明的实施方式的轮内电动机驱动装置21的电动机动车11的概要俯视图，图7是从后方观察电动机动车时的概要剖视图。如图6所示，电动机动车11具备:底盘12、作为转向轮的前轮13、作为驱动轮的后轮14以及分别向左右的后轮14传递驱动力的轮内电动机驱动装置21。如图7所示，后轮14收容于底盘12的车轮壳体12a的内部，经由悬架装置(悬架)12b固定于底盘12的下部。
[0046]悬架装置12b通过左右延伸的悬架臂支承后轮14，并且通过包括螺旋弹簧与减震器的支承件，吸收后轮14从地面受到的振动从而抑制底盘12的振动。并且，在左右的悬架臂的连结部分设置有抑制转弯时等的车身的倾斜的稳定器。为了提高对于路面的凹凸的随动性，将驱动轮的驱动力高效地向路面传递，悬架装置12b优选采用能够使左右的车轮独立地上下运动的独立悬架式。
[0047]该电动机动车11在车轮罩12a内部设置有分别驱动左右的后轮14的轮内电动机驱动装置21，从而无需在底盘12上设置电动机、驱动轴以及差动齿轮机构等，因此具备能够将客室空间确保为较大并且能够分别控制左右的驱动轮的旋转的优点。
[0048]为了提高电动机动车11的行驶稳定性以及NVH特性，需要抑制非簧载质量。另外，为了确保较大的客室空间，要求轮内电动机驱动装置21的小型化。因此，如图1所示，采用本实施方式的轮内电动机驱动装置21。
[0049]根据图1?图5对本发明的一实施方式的轮内电动机驱动装置21进行说明。图1是轮内电动机驱动装置21的概要纵剖视图，图2是图1的0-0处的横剖视图，图3是表示作用于曲线板的载荷的说明图，图4是旋转栗的横剖视图，图5是将安装有转子的电动机旋转轴放大后的纵剖视图。在对本实施方式的轮内电动机驱动装置的特征结构进行说明之前，对整体结构进行说明。
[0050]如图1所示，轮内电动机驱动装置21具备:产生驱动力的电动机部A;使电动机部A的旋转减速而输出的减速部B;以及将来自减速部B的输出向驱动轮14传递的车轮用轴承部C，电动机部A与减速部B收纳于壳体22，并且如图7所示安装于电动机动车11的车轮罩12a内。在本实施方式中，外壳22采用能够分割为电动机部A与减速部B的结构，通过螺栓进行紧固。在本说明书以及权利要求书中，外壳22是指收容电动机部A的外壳部分与收容减速部B的外壳部分双方。
[0051]电动机部A是径向间隙电动机，具备:固定于壳体22的定子23a;配置在定子23a的内侧与定子23a具有径向的间隙而对置的位置的转子23b;以及连结固定于转子23b的内侧而与转子23b—体旋转的电动机旋转轴24。
[0052]中空结构的电动机旋转轴24嵌合固定于转子23b的内径面而一体旋转，并且在电动机部A内，通过滚动轴承36a将轴向一侧端部(图1的右侧)支承为旋转自如，通过滚动轴承36b将轴向另一侧端部(图1的左侧)支承为旋转自如。
[0053]减速器输入轴25的轴向一侧大致中央部(图1的右侧)旋转自如地支承于滚动轴承37a，并通过滚动轴承37b将轴向另一侧端部(图1的左侧)支承为相对于减速器输出轴28旋转自如。减速器输入轴25在减速部B内具有偏心部25a、25b。为了相互抵消因偏心运动产生的离心力，两个偏心部25a、25b以改变180°相位的方式设置。
[0054]电动机旋转轴24与减速器输入轴25通过花键(包括锯齿。以下相同。)嵌合而连结，将电动机部A的驱动力向减速部B传递。该花键嵌合部构成为，即使减速器输入轴25—定程度地倾斜，也抑制对电动机旋转轴24的影响。
[0055]减速部B具备:作为公转构件的曲线板26a、26b，其旋转自如地保持于偏心部25a、25b;作为外周卡合构件的多个外销27，其与曲线板26a、26b的外周部卡合;运动转换机构，其将曲线板26a、26b的自转运动向减速器输出轴28传递；以及平衡重29，其位于与偏心部25a、25b相邻的位置。
[0056]减速器输出轴28具有凸缘部28a与轴部28b。在凸缘部28a的端面，在以减速器输出轴28的旋转轴心为中心的圆周上等间隔地形成有固定内销31的孔。另外，轴部28b通过花键嵌合连结于作为车轮用轴承部C的内侧构件的轮毂32，将减速部B的输出向车轮14传递。
[0057]如图2所示，曲线板26a在外周部具有由圆外次摆线等次摆线系曲线构成的多个波形，且具有从一侧端面向另一侧端面贯通的多个贯通孔30a和贯通孔30b。贯通孔30a在以曲线板26a的自转轴心为中心的圆周上等间隔地设置有多个，并收容后述的内销31。另外，贯通孔30b设置于曲线板26a的中心，并与偏心部25a嵌合。
[0058]曲线板26a通过滚动轴承41而被支承为相对于偏心部25a旋转自如。如图2所示，滚动轴承41是圆柱滚子轴承，具备:与偏心部25a的外径面嵌合且在其外径面具有内侧轨道面42a的内圈42;直接形成于曲线板26a的贯通孔30b的内径面的外侧轨道面43 ；配置在内侧轨道面42a与外侧轨道面43之间的多个圆柱滚子44;以及保持圆柱滚子44的保持器(省略图示)。另外，内圈42具有从内侧轨道面42a的轴向两端部向径向外侧突出的凸缘部。
[0059]如图2所示，外销27在以减速器输入轴25的旋转轴心为中心的圆周上等间隔地设置。当曲线板26a、26b公转运动时，曲线形状的波形与外销27卡合，从而使曲线板26a、26b产生自转运动。外销27通过滚针轴承27a(参照图1)而被支承为相对于外销壳体60旋转自如。由此，能够减少与曲线板26a、26b之间的接触阻力。
[0060]平衡重29(参照图1)呈大致扇形状，具有与减速器输入轴25嵌合的贯通孔，为了消除因曲线板26a、26b的旋转而产生的不平衡惯性力偶，在与各偏心部25a、25b相邻的位置与偏心部25a、25b改变180°相位地配置。
[0061]如图1所示，运动转换机构包括:保持于减速器输出轴28的多个内销31和设置于曲线板26a、26b的贯通孔30a。内销31在以减速器输出轴28的旋转轴心为中心的圆周上等间隔地设置(参照图2)，其轴向一侧端部固定于减速器输出轴28。另外，为了减少与曲线板26a、26b的摩擦阻力，在曲线板26a、26b的与贯通孔30a的内壁面接触的位置设置有滚针轴承31a0
[0062]在内销31的轴向另一侧端部设置有稳定器31b。稳定器31b包括圆环形状的圆环部31c以及从圆环部31c的内径面沿轴向延伸的圆筒部3 Id。多个内销31的轴向另一侧端部固定于圆环部31c。从曲线板26a、26b向一部分的内销31施加的载荷经由稳定器31b被所有的内销31支承，因此能够减小作用于内销31的应力，从而提高耐久性。
[0063]贯通孔30a设置在与多个内销31分别对应的位置，贯通孔30a的内径尺寸设定为比内销31的外径尺寸(是指“包括滚针轴承31a的最大外径”。以下相同。)大规定尺寸。
[0064]根据图3对作用于曲线板26a、26b的载荷的状态进行说明。偏心部25a的轴心O2从减速器输入轴25的轴心O偏心了偏心量e。在偏心部25a的外周安装有曲线板26a，偏心部25a将曲线板26a支承为旋转自如，因此轴心O2也为曲线板26a的轴心。曲线板26a的外周由波形曲线形成，在周向上等间隔地具有呈径向上凹陷的波形的凹部34。在曲线板26a的周围，以轴心O为中心在周向上配设有多个与凹部34卡合的外销27。
[0065]在图3中，当偏心部25a与减速器输入轴25—起在纸面上绕逆时针方向旋转时，偏心部25a进行以轴心O为中心的公转运动，因此曲线板26a的凹部34与外销27沿周向依次抵接。其结果是，如箭头所示，曲线板26a从多个外销27受到载荷Fi，沿顺时针方向自转。
[0066]另外，在曲线板26a上以轴心O2为中心而在周向上配设有多个贯通孔30a。在与减速器输出轴28结合的内销31穿过各贯通孔30a，该减速器输出轴28与轴心O同轴地配置。贯通孔30a的内径比内销31的外径大规定尺寸，因此内销31不会成为曲线板26a的公转运动的障碍，内销31提取曲线板26a的自转运动而使减速器输出轴28旋转。此时，与减速器输入轴25相比，减速器输出轴28成为高转矩且低转数，如图3中箭头所示那样，曲线板26a从多个内销31受到载荷Fj。上述多个载荷F1、Fj的合力Fs施加于减速器输入轴25。
[0067]合力Fs的方向根据曲线板26a的波形形状、凹部34的数量等几何学的条件、离心力的影响而变化。具体而言，与连结自转轴心O2与轴心O的直线Y成直角且通过自转轴心O2的基准线X同合力Fs所成的角度α大致在30°?60°内变动。
[0068]上述的多个载荷F1、Fj在减速器输入轴25转一圈(360°)的期间，载荷的方向、大小发生变化，其结果是，作用于减速器输入轴25的合力Fs的载荷的方向、大小也发生变动。并且，当减速器输入轴25转一圈时，曲线板26a的波形的凹部34被减速向顺时针方向旋转一个间距，成为图3的状态，重复上述情况。
[0069]如图1所示，车轮用轴承部C的车轮用轴承33是多列角接触球轴承，该车轮用轴承33通过直接形成于轮毂32的外径面的内侧轨道面33f和嵌合于外径面的小径台阶部的内圈33a而形成内侧构件，且具备:外圈33b，其嵌合固定于壳体22的内径面;作为滚动体的多个滚珠33c，它们配置在内侧轨道面33f、内圈33a以及外圈33b之间;保持器33d，其保持相邻的滚珠33c的间隔；以及密封构件33e，其对车轮用轴承33的轴向两端部进行密封。
[0070]接下来，对润滑机构进行说明。该润滑机构为了冷却电动机部A而提供润滑油并且向减速部B供给润滑油。该润滑机构主要包括:图1所示的润滑油路24a、25c、润滑油供给口24b、25d、25e、25f、润滑油排出口 22b、润滑油存积部22d、润滑油路22e、旋转栗51以及循环油路45。在润滑机构内标注的空心箭头表示润滑油的流动方向。
[0071 ]与电动机旋转轴24的润滑油路24a连接的润滑油路25c在减速器输入轴25的内部沿着轴线方向延伸。润滑油供给口 25d、25e从润滑油路25c朝向减速器输入轴25的外径面延伸，润滑油供给口 25f从减速器输入轴25的轴端部在旋转轴心方向上朝向轴端面延伸。
[0072]在减速部B的位置处的壳体22的至少一个部位设置有排出减速部B内部的润滑油的润滑油排出口 22b，并且设置有暂时存积所排出的润滑油的润滑油存积部22d。
[0073]如图1所示，循环油路45包括:在壳体22的内部沿着轴向延伸的轴向油路45a;与轴向油路45a的轴向一端部(图1的右侧)连接且沿着径向延伸的径向油路45c;以及与轴向油路45a的轴向另一端部(图1的左侧)连接且沿着径向延伸的径向油路45b。
[0074]为了强制地使润滑油循环，在与润滑油存积部22d连接的润滑油路22e和循环油路45之间设置有旋转栗51 ο径向油路45b将从旋转栗51压送的润滑油向轴向油路45a供给，并将润滑油从轴向油路45a经由径向油路45c向润滑油路24a、25c供给。
[0075]如图4所示，旋转栗51是摆线栗，具备:利用减速器输出轴28的旋转而进行旋转的内转子52;随着内转子52的旋转而进行从动旋转的外转子53;栗室54;与润滑油路22e连通的吸入口 55;以及与循环油路45的径向油路45b连通的排出口 56。通过将旋转栗51配置在外壳22内，能够防止作为轮内电动机驱动装置21整体的大型化。
[0076]内转子52以旋转中心Ci为中心而旋转，另一方面，外转子53以旋转中心C2为中心而旋转。内转子52以及外转子53分别以不同的旋转中*C1、C2为中心而旋转，因此栗室54的容积连续地变化。由此，从吸入口55流入的润滑油从排出口56向径向油路45b压送。
[0077]作为电动机部A的冷却，如图1所示，从循环油路45向润滑油路24a回流的润滑油的一部分通过离心力从润滑油供给口 24b对转子23b进行冷却，然后，润滑油飞散而对定子23a进行冷却。
[0078]作为减速部B的润滑，润滑油路25c的润滑油通过随着减速器输入轴25的旋转产生的离心力以及压力而从润滑油供给口 25d、25e向减速部B流出。从润滑油供给口 25d流出的润滑油对支承曲线板26a、26b的圆柱滚子轴承41进行润滑，进而通过离心力一边对曲线板26a、26b与内销31抵接的抵接部分以及曲线板26a、26b与外销27抵接的抵接部分等进行润滑，一边向径向外侧移动。从润滑油供给口 25e、25f流出的润滑油供给至支承减速器输入轴25的深沟球轴承37a、37b，以及内部的轴承、抵接部分。
[0079]到达外壳22的内壁面的润滑油从润滑油排出口22b排出而存积于润滑油存积部22d中。在润滑油排出口 22b与旋转栗51之间设置有润滑油存积部22d，因此即便暂时产生未被旋转栗51排尽的润滑油，也能够将该润滑油存积于润滑油存积部22d中。其结果是，能够防止减速部B的转矩损失的增加。另一方面，即便到达润滑油排出口 22b的润滑油量较少，旋转栗51也能够使存积于润滑油存积部22d中的润滑油向润滑油路24a、25c回流。润滑油通过离心力和重力而移动。由此，优选润滑油存积部22d以位于轮内电动机驱动装置21的下部的方式安装于电动机动车11。
[0080]本实施方式的轮内电动机驱动装置21的整体结构如上所述，以下对其特征结构进行说明。
[0081 ]如图1所示，电动机部A在外壳22上固定有定子23a，在定子23a的内侧配置在与定子23a具有径向的间隙而对置的位置的转子23b。转子23b嵌合固定于电动机旋转轴24的外侧，与电动机旋转轴24—体地旋转。
[0082]电动机旋转轴24在外壳22内的轴向一侧端部(图1的右侧)通过作为滚动轴承的深沟球轴承36a而被支承为旋转自如，并且在轴向另一侧端部(图1的左侧)通过作为滚动轴承的深沟球轴承36b而被支承为旋转自如。
[0083]如上所述，电动机旋转轴24以ΙδΟΟΟπ?η—1左右的高速旋转。从振动对策的观点出发，深沟球轴承36a、36b的内圈36al、36bl与电动机旋转轴24之间的配合形成为过渡配合或过盈配合，深沟球轴承36a、36b的外圈36a2、36b2与外壳22之间的配合形成为间隙配合。在轴向上对深沟球轴承36a、36b施加予压。
[0084]在图5中示出将电动机旋转轴以及转子放大后的纵剖面。电动机旋转轴24由SCM415、SCM420等表面硬化钢构成，反复实施了渗碳淬火回火。通过交叉剖面线表示热处理硬化层H。电动机旋转轴24的实施了渗碳淬火回火的表面成为HRC62?66.5的高硬度。另一方面，中心部的硬度为HRC29?38左右。
[0085]在电动机旋转轴24的大径外径部61的供转子23b嵌合的部分，且一侧的端部形成有在轴向上约束转子23b的凸缘部62。凸缘部62的外侧面62a实施了防碳处理，该部分的硬度为HRC29?38左右。对于电动机旋转轴24的大径外径部61与转子23b的内径部的配合而言，选定考虑了离心力产生的膨胀和热膨胀的过盈量，形成为过盈配合、热压配合。在过盈配合的情况下，一边使电动机旋转轴24的大径外径部61与转子23b的内径部接触一边压入，大径外径部61以较高的表面硬度形成，因此能够防止接触部分的磨损。
[0086]在将转子23b压入直至与大径外径部61的凸缘部62抵接后，使独立的夹持构件63与转子23b的另一侧的端部抵接并通过螺栓64紧固固定。这样，转子23b安装于电动机旋转轴24。对于夹持构件63，选定非磁性材料且比重高的材料，以便后述的用于进行不平衡调整的切削加工产生的切粉不会吸附于转子23b。作为夹持构件63的材料，优选奥氏体系不锈钢。作为夹持构件63的材料，铝的比重低故而不优选。另外，若比重高且为非磁性材料，则可以为钨、铜，但成本变高。
[0087]电动机旋转轴24的轴向的两端部的轴承安装面65、66也形成有热处理硬化层。深沟球轴承36a、36b的内圈36al、36bl与电动机旋转轴24的轴承安装面65、66之间的配合为过渡配合或过盈配合，但在轴承安装面65、66上形成有热处理硬化层，因此在组装时内圈36&1、36131不会损伤轴承安装面65、66。
[0088]另外，电动机旋转轴24的中心部具有韧性，因此能够耐受高速旋转时的变形。因此，作为组合低转矩且高速旋转型的电动机和能够得到高减速比的摆线减速器的轮内电动机驱动装置优选。
[0089]在转子23b向电动机旋转轴24的组装结束后，为了抑制转一圈强迫振动成分，进行不平衡调整。大径外径部61的凸缘部62的外侧面62a以及夹持构件63的外侧面为平衡修正用的面。其理由为，为了减少用于不平衡调整的切削量，优选尽可能地形成在外径侧，将凸缘部62的外侧面62a以及夹持构件63的外侧面作为平衡修正用面。但是，不限于此，也可以将凸缘部62的外侧面62a与夹持构件63的外侧面的任一方作为平衡修正用面。凸缘部62的外侧面62a实施了防碳处理为低硬度，因此用于不平衡调整的切削加工良好，加工工序的作业周期时间减少，不平衡调整较为容易，并且能够实现成本降低。夹持构件63的比重较大，因此加工量较少即可，加工工序的作业周期时间减少，不平衡调整较为容易，并且能够实现成本降低。
[0090]对于凸缘部62的防碳处理而言，能够通过在外侧面62a涂覆渗碳防止剂的方法、使与外侧面62a面接触的夹具抵接然后进行渗碳处理的方法等适当地的方法来实施。对于渗碳淬火而言，具有针对形状的微小变更的柔软性，并且，容易区分电动机旋转轴24的热处理部位与未进行热处理的部位，在成本方面有利。
[0091]优选安装有转子23b的电动机旋转轴24的不平衡调整后的允许残余比不平衡处于
0.5?5的范围。允许残余比不平衡是基于JIS B 0905的参数，是指能够允许的最大的残余不平衡的大小即允许残余不平衡除以转子的质量而得到的值。
[0092]允许残余比不平衡处于0.5?5的范围为上述JIS规格中的平衡优良的等级，相当于Gl?G6.3，G1级别为磨削砂轮的主轴所要求的等级，G2.5为工作机主轴、燃气涡轮、喷气涡轮驱动栗所要求的级别，G6.3为一般工业机械的栗、风扇、风水力机械通常要求的级别。在本实施方式中，将允许残余比不平衡设定为0.5?5的范围，因此能够抑制车内的振动，静肃性优异，能够防止产生乘员的不适感等。
[0093]电动机旋转轴24的轴向另一侧端部(图1的左侧)通过花键嵌合与减速器输入轴25连结，但减速部B的工作影响该花键嵌合部。图1所示的保持减速部B的外销27的外销壳体60通过具有弹性支承功能的止转机构(省略图示)，以浮动状态支承于外壳22。其原因在于，吸收因车辆的转弯、急加速减速等产生的较大的径向载荷、力矩载荷，防止曲线板26a、26b、外销27以及将曲线板26a、26b的偏心摆动运动转换为减速器输出轴28的旋转运动的运动转换机构等各种元件的破损。
[0094]在上述的浮动结构的状态下，如上所述，减速器输入轴25从曲线板26a、26b作用有载荷的方向、大小变动的径向载荷、力矩载荷。因此，在存在一定程度的倾斜、错位状态下，电动机旋转轴24与减速器输入轴25在花键嵌合部传递转矩。电动机旋转轴24由表面硬化钢形成，作为热处理实施了渗碳淬火回火，因此具有足够的耐磨损性，能够提高耐久性。
[0095]本实施方式的轮内电动机驱动装置21具备如下的电动机旋转轴24，该电动机旋转轴24的加工性、配合部的耐磨损性优异，具有所需的表面硬度和韧性，不平衡调整较为容易，且在成本方面有利，从而能够实现小型、轻量，静肃性优异，耐久性提高。
[0096]对上述结构的轮内电动机驱动装置21的整体的工作原理进行说明。
[0097]参照图1以及图2，电动机部A例如受到因向定子23a的线圈供给交流电流而产生的电磁力，从而由永磁铁或者磁性体构成的转子23b旋转。由此，当与电动机旋转轴24连结的减速器输入轴25旋转时，曲线板26a、26b以减速器输入轴25的旋转轴心为中心而进行公转运动。此时，外销27与曲线板26a、26b的曲线形状的波形卡合，使曲线板26a、26b向与减速器输入轴25的旋转相反的方向进行自转旋转。
[0098]穿过贯通孔30a的内销31随着曲线板26a、26b的自转运动而与贯通孔30a的内壁面抵接。由此，曲线板26a、26b的公转运动不向内销31传递，仅曲线板26a、26b的自转运动经由减速器输出轴28向车轮用轴承部C传递。
[0099]此时，减速器输入轴25的旋转通过减速部B被减速而向减速器输出轴28传递，因此即使在采用低转矩、高速旋转型的电动机部A的情况下，也能够向驱动轮14传递所需的转矩。
[0100]在将外销27的数量设为Za，将曲线板26a、26b的波形的数量设为Zb时，上述结构的减速部B的减速比通过(Za-Zb)/Zb来计算。在图2所示的实施方式中，Za= 12，Zb = 11，因此能够得到减速比为1/11的非常大的减速比。
[0101]这样，通过采用能够在不采用多段结构的情况下获得大减速比的减速部B，能够得到小型且高减速比的轮内电动机驱动装置21。另外，在外销27以及内销31上设置有滚针轴承27a、31a，从而与曲线板26a、26b之间的摩擦阻力减小，因此减速部B的传递效率提高。
[0102]通过将本实施方式的轮内电动机驱动装置21搭载于电动机动车11，能够抑制非簧载质量。其结果是，能够得到行驶稳定性以及NVH特性优异的电动机动车11。
[0103]在本实施方式中，示出了将润滑油供给口24b设置于电动机旋转轴24，将润滑油供给口 25e设置于滚动轴承37a的附近，将润滑油供给口 25d设置于偏心部25a、25b，将润滑油供给口 25f设置于减速器输入轴25的轴端的例子，但不限于此，能够设置在电动机旋转轴24、减速器输入轴25的任意位置。
[0104]作为旋转栗51示出了摆线栗的例子，但不限于此，能够采用利用减速器输出轴28的旋转进行驱动的所谓的旋转型栗。此外，也可以省略旋转栗51，仅通过离心力而使润滑油循环。
[0105]虽然示出了将减速部B的曲线板26a、26b改变180°相位而设置两个的例子，但该曲线板的个数可以任意地设定，例如，在设置三个曲线板的情况下，可以改变120°相位而设置。
[0106]对于运动转换机构，示出了由固定于减速器输出轴28的内销31以及设置于曲线板26a、26b的贯通孔30a构成的例子，但不限于此，可以采用能够将减速部B的旋转向轮毂32传递的任意的结构。例如，也可以采用由固定于曲线板的内销与形成于减速器输出轴的孔构成的运动转换机构。
[0107]本实施方式的动作的说明着眼于各构件的旋转而进行，实际上包括转矩在内的动力从电动机部A向驱动轮14传递。因此，如上述那样被减速的动力成为转换为高转矩的动力。
[0108]另外，示出了向电动机部A供给电力而驱动电动机部，将来自电动机部A的动力向驱动轮14传递的情况，但也可以与之相反，在车辆减速或者下坡时，将来自驱动轮14侧的动力通过减速部B转换为高速旋转低转矩的旋转而向电动机部A传递，通过电动机部A进行发电。并且，这里发出的电力可以存储于蓄电池中，之后用于驱动电动机部A、或者车辆所具备的其他电动设备等的动作。
[0109]也可以在本实施方式的结构中添加制动器。例如，可以在图1的结构中，可以采用驻车制动器，在使壳体22沿轴向延长而在转子23b的图中右侧形成空间，该驻车致动器配置有与转子23b—体地旋转的旋转构件、在壳体22中无法旋转且能够沿轴向移动的活塞和使该活塞动作的工作缸，在车辆停止时，通过活塞与旋转构件将转子23b锁定。
[0110]另外，也可以采用盘式制动器，该盘式制动器通过设置于壳体22侧的工作缸，夹持在与转子23b—体地旋转的旋转构件的一部分形成的凸缘和在壳体22侧设置的摩擦板。并且，也可以使用鼓式制动器，该鼓式制动器在该旋转构件的一部分处形成有鼓，将制动蹄固定于壳体22侧，通过摩擦卡合以及自啮合作用而将旋转构件锁定。
[0111]在本实施方式中，示出了电动机部A采用径向间隙电动机的例子，但不限于此，可以应用任意结构的电动机。例如，也可以采用轴向间隙电动机，该轴向间隙电动机具备固定于壳体的定子、以及配置在定子的内侧与定子在轴向上隔开间隙而对置的位置的转子。
[0112]并且，对于图6所示的电动机动车11示出了以后轮14作为驱动轮的例子，但不限于此，也可以将前轮13作为驱动轮，也可以为四轮驱动车。需要说明的是，在本说明书中，“电动机动车”包括通过电力得到驱动力的全部的机动车的概念，例如，应当理解为也包括混合动力车。
[0113]本发明不受上述的实施方式任何限定，无需言及在不脱离本发明的主旨的范围内，还能够以各种方式实施，本发明的范围由权利要求书示出，并且包括与权利要求书的记载等同的含义以及范围内的全部变更。
[0114]附图标记说明:
[0115]11电动机动车，12底盘，12a车轮壳体，12b悬架装置，13前轮，14后轮，21轮内电动机驱动装置，22外壳，22b润滑油排出口，22d润滑油存积部，22e润滑油路，23a定子，23b转子，24电动机旋转轴，25减速器输入轴，25a偏心部，25b偏心部，25c润滑油路，25d润滑油供给口，25e润滑油供给口，26a曲线板，26b曲线板，27外销，27a滚针轴承，28减速器输出轴，29平衡重，30b贯通孔，31内销，31a滚针轴承，31b稳定器，31c圆环部，31d圆筒部，32轮毂，33车轮用轴承，33a内圈，33b外圈，33c滚珠，33d保持器，33e密封构件，33f内侧轨道面，36a滚动轴承，36b滚动轴承，37a滚动轴承，37b滚动轴承，41滚动轴承，42内圈，43外侧轨道面，44圆柱滚子，45循环油路，45a轴向油路，45b径向油路，45c径向油路，51旋转栗，52内转子，53外转子，54栗室，55吸入口，56排出口，60外销壳体，61大径外径部，62凸缘部，62a外侧面，63夹持构件，65轴承安装面，66轴承安装面，H热处理硬化层。
【主权项】
1.一种轮内电动机驱动装置，其具备电动机部、减速部、车轮用轴承部以及外壳， 所述电动机部包括: 固定于所述外壳的定子； 经由多个滚动轴承旋转自如地支承于所述外壳的电动机旋转轴；以及 安装于该电动机旋转轴的转子， 所述电动机部的电动机旋转轴驱动所述减速部的减速器输入轴旋转，使该减速器输入轴的旋转减速而向减速器输出轴传递，所述车轮用轴承部与所述减速器输出轴连结， 所述轮内电动机驱动装置的特征在于， 所述电动机旋转轴由表面硬化钢形成，作为热处理实施了渗碳淬火回火。2.根据权利要求1所述的轮内电动机驱动装置，其特征在于， 在所述电动机旋转轴上形成有在轴向上约束所述转子的一端部的凸缘部，且设置有与所述转子的另一端部抵接的夹持构件，通过所述凸缘部和所述夹持构件夹持所述转子而将该转子安装于所述电动机旋转轴，在所述凸缘部上形成有用于不平衡调整的低硬度部。3.根据权利要求2所述的轮内电动机驱动装置，其特征在于， 所述低硬度部进行了防碳处理。4.根据权利要求2所述的轮内电动机驱动装置，其特征在于， 安装有所述转子的所述电动机旋转轴在进行不平衡调整后的允许残余比不平衡为0.5?5ο5.根据权利要求2所述的轮内电动机驱动装置，其特征在于， 所述夹持构件由与旋转构件不同的材料形成。6.根据权利要求5所述的轮内电动机驱动装置，其特征在于， 所述夹持构件由奥氏体系不锈钢形成。
【文档编号】H02K15/14GK105830317SQ201480068424
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年11月18日
【发明人】黑田优, 鱼住朋久, 铃木健, 铃木健一
【申请人】Ntn株式会社