JP2849201B2 - Wheel motor with reduction gear - Google Patents
Wheel motor with reduction gearInfo
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Description
本発明は、電気自動車に用いられる減速機付ホィール
モータに関する。The present invention relates to a wheel motor with a reduction gear used for an electric vehicle.
近年、環境問題の観点から電気自動車の開発が盛んに
行われている。これまで開発された電気自動車には、モ
ータを従来のエンジンに置き換えてクランクシャフトに
連結し、あるいはモータを１対の前輪又は後輪の動力伝
達軸に連結して駆動する方式や、各車輪毎に減速機を介
してモータを連結して駆動するという減速機付ホィール
モータを用いる方式等がある。 このうち、後者の減速機付ホィールモータの例として
は、ホィールの中においてモータの車体外側方向に減速
機を配設して所望の減速比を得るように構成したものが
提案（特開昭62−175217号公報参照）されている。この
減速機付ホィールモータは、鉱山用ダンプトラック等で
利用され、通常、ダブルタイヤ（２本タイヤ）で使われ
るものである。そのため、駆動機構の全長方向の制約が
あまりなかった。In recent years, electric vehicles have been actively developed from the viewpoint of environmental problems. The electric vehicles developed so far include a method in which a motor is replaced with a conventional engine and connected to a crankshaft, or a motor is connected to a pair of front or rear power transmission shafts and driven, There is a method using a wheel motor with a speed reducer, which is driven by connecting a motor via a speed reducer. Among these, as the latter example of a wheel motor with a speed reducer, there has been proposed a structure in which a speed reducer is disposed in the wheel in a direction outside the vehicle body so as to obtain a desired reduction ratio (Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62 (1987)). -175217). This wheel motor with a reduction gear is used in mining dump trucks and the like, and is usually used for double tires (two tires). Therefore, there was not much restriction on the driving mechanism in the full length direction.
しかしながら、上記減速機付ホィールモータの構造を
一般の車両に適用しようとすると、ホィールが１本のた
め、モータ部がホィールから突出し、脱輪時にモータ部
が破損したり、走行中であっても石が跳ねてモータ部に
当たり破損するというような問題が生じる。 また、減速機付ホィールモータでは、車輪の上下動や
旋回時に、車体本体とモータや減速機とが互いに干渉す
ることがないようにしなければならない。そのため、モ
ータや減速機の設置スペースが制限される。そこで、制
約されたスペース内にモータや減速機を配設するために
これらをできるだけ小型化することが求められる。 さらに、電気自動車においては、車体重量に対して高
出力を得るために、モータを小型軽量化しながらも出力
トルクを相当高くしなければならない。 本発明は、上記の課題を解決するものであって、全長
を短縮することができ、小型で高出力を得ることができ
る減速機付ホィールモータを提供することを目的とする
ものである。However, when trying to apply the structure of the wheel motor with a speed reducer to a general vehicle, the motor portion protrudes from the wheel because one wheel is used. There is a problem in that the stones bounce and hit the motor unit, causing damage. Further, in a wheel motor with a speed reducer, it is necessary to prevent the vehicle body from interfering with the motor and the speed reducer when the wheel moves up and down or turns. Therefore, the installation space for the motor and the speed reducer is limited. Therefore, it is required to reduce the size of the motor and the speed reducer as much as possible in order to dispose the motor and the speed reducer in the limited space. Further, in an electric vehicle, in order to obtain a high output with respect to the weight of the vehicle body, the output torque must be considerably increased while reducing the size and weight of the motor. An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem, and an object of the present invention is to provide a wheel motor with a speed reducer, which can shorten the entire length, and can obtain a high output with a small size.
そのために本発明は、ケース本体（10）の内部に、コ
イル（22）が巻回されているステータ（21）とステータ
（21）に対向して回転するロータ（23）とを有する電動
モータ（20）、及びロータ（23）とホィール（54）が取
付けられたアウトプットフランジ（52）との間を連結す
る減速機構（30）を収容した減速機付ホィールモータで
あって、ステータ（21）は、ケース本体（10）の内壁に
固定され、ロータ（23）は、中空円筒状の鉄心で構成さ
れ、中空円筒状の鉄心の軸方向の両端がケース本体（1
0）に回転自在に２点支持され、減速機構（30）は、入
力ギヤ（33）がロータ（23）の鉄心の中空内側にスプラ
イン嵌合され、出力ギヤ（32）に連結された出力回転軸
（51）がアウトプットフランジ（52）に接続されたこと
を特徴とする。For this purpose, the present invention provides an electric motor () having a stator (21) around which a coil (22) is wound and a rotor (23) rotating opposite to the stator (21) inside a case body (10). 20) and a wheel motor with a reduction gear housing a reduction mechanism (30) for connecting between a rotor (23) and an output flange (52) to which a wheel (54) is attached, wherein the stator (21) Is fixed to the inner wall of the case body (10), and the rotor (23) is formed of a hollow cylindrical iron core.
0) is rotatably supported at two points. The speed reduction mechanism (30) has an output gear (33) which is spline-fitted inside the hollow core of the iron core of the rotor (23) and is connected to an output gear (32). The shaft (51) is connected to the output flange (52).
上記のように中空ロータを採用し中空部に減速機構を
配置することにより、ロータを偏平にし全長を短縮する
ことができる。しかも、ロータが外周に近い方で２点支
持され、ロータと減速機構の入力ギヤがスプライン嵌合
されるので、ロータと減速機構の入力ギヤで違った軸の
傾きを許容することができる。By adopting the hollow rotor as described above and disposing the reduction mechanism in the hollow portion, the rotor can be flattened and the overall length can be reduced. In addition, since the rotor is supported at two points near the outer periphery and the input gear of the reduction mechanism and the rotor are spline-fitted, different inclinations of the shaft between the rotor and the input gear of the reduction mechanism can be allowed.
以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。 第１図は本発明に係る減速機付ホィールモータの１実
施例を示す断面図である。 第１図において、ケース本体10は、円筒状のサポート
側ハウジング11とホィール側ハウジング12からなる２分
割構造であり、両者は図示しないボルトで固定されてい
る。さらに、サポート側ハウジング11は、ホィール側ハ
ウジング12とは反対側にプレート13、カバー14が図示し
ないボルトで固定され、サポート61にボルト62で固定さ
れている。また、底部にはオイルポンプモータ16が設け
られ、プレート13とカバー14との間で構成する油路を通
して底部のオイル溜18からオイルが循環冷却されるよう
に構成されている。また、オイル冷却のためにカバー14
の外周面には、多数の冷却用フィン15とヒートパイプが
17が設けられている。そして、このケース本体10の内部
には、偏平、中空にしたロータ23を有する電動モータ20
が収容され、そのロータ23の中空部に遊星歯車減速装置
30が収容されている。 電動モータ20のステータ21は、ハウジング12の内壁に
圧入固定され、ステータ21にコイル22が巻回されてい
る。電動モータ20のロータ23は、中空の鉄心で構成され
外周に永久磁石24が接着剤及び保持バンド25で固定され
ると共に、その一方端に永久磁石24から突き出た薄肉部
26が設けられ、この薄肉部26及びその反対側の両端で回
転自在に支持されている。図示の例では、その一端がハ
ウジング11側でボールベアリング41により支持され、他
端が遊星歯車減速装置30のリングギヤ31側でボールベア
リング42により支持されており、そして、遊星歯車減速
装置30のリングギヤ31がハウジング12に圧入、ボルトに
より固定されている。また、遊星歯車減速装置30のサン
ギヤ33は、ハウジング11側にボールベアリング43により
支持されると共に、ロータ23の中空内側にスプライン嵌
合されている。ピニオンシャフト34は、出力回転軸とな
るアウトプットキャリア51に連結され、ピニオンギヤ32
は、ピニオンシャフト34にニードルベアリング45で回転
可能に支持され、リングギヤ31とサンギヤ33に常時噛み
合うように配設されている。 アウトプットフランジ52は、アウトプットキャリア51
の外周にスプライン嵌合されてナット53により固定さる
軸方向には移動不能になっている。そして、リングギヤ
31のピニオンギヤ32と噛み合う外側で複列アンギュラベ
アリング44によって支持されている。また、このアウト
プットフランジ52には、ブレーキのディスク板56がスプ
ライン嵌合されると共に、タイヤ55を保持したホィール
54がボルト・ナットにより取り付けられる。 サポート61は、上端に外歯の歯車を有する筒状部材で
あり、アンキュラベアリング46とナット64によりナック
ル63に回転自在に支持され、また、スラスト力が支持さ
れるようになっている。また、このナックル63には、カ
バーインターナル66がボルトで固定されている。そし
て、インターナルギヤ65が操舵レバー67にボルトで固定
され、ボールベアリング47とニードルローラベアリング
48によりカバーインターナル66に回転自在に支持される
と共に、サポート61の外歯とインターナルギヤ65の内歯
が噛み合うように配設され増速ギヤが構成されている。
したがって、レバー67の操舵に伴いインターナルギヤ65
が回転すると、その回転角を例えば２倍に増幅されサポ
ート61が回転する。 上記のようにロータ23の中空部を利用して遊星歯車減
速装置30を配置したので、軸方向の長さを短縮して偏
平、小型化し、高速回転を可能にして加減性能を良好に
することができる。この場合、ロータを偏平にし径を大
きくすると、２点支持してもその支持間隔が必然的に狭
くなって、芯ズレによるシャフトの傾きへの影響が大き
くなり、ロータの傾きによりステータとロータの磁石と
の間隔のバラツキが生じ、その結果トルク特性にバラツ
キが生じる。この問題に対して、本発明では、ロータの
横に薄肉部を設けその両端のロータ外周に近い方で両側
から挟み込むように２点支持するので、支持部の径を大
きくすることができ、さらに同芯性を高め、ロータの傾
き、ステータとの間隙の変動を少なくするとができる。 また、リングギヤ31は、ハウジング12に固定され、そ
の内側で複列アンギュラベアリング44によりアウトプッ
トフランジ52、アウトプットキャリア51が同軸上に支持
されている。サンギヤ33はハウジング11にボールベアリ
ング43により支持され、ロータ23は、ボールベアリング
41、42によりハウジング11、12に支持されている。した
がって、リングギヤ31とアウトプットキャリア51とは同
芯性を高めることはできるが、これらとサンギヤ33、ロ
ータ23との間に軸ズレが生じると、モータ20のロータ23
と遊星歯車減速装置30のサンギヤ33（減速装置の入力ギ
ヤ）を直結構造にした場合に、ロータ23の傾きが入力ギ
ヤであるサンギヤ33の歯当たりに影響し、ギヤの耐久性
に著しい悪影響を与える。そこで、本発明では、上記の
ようにロータ23とサンギヤ33を分割してそれぞれ別個の
ベアリングで支持し、両者をスプライン嵌合している。
したがって、入力ギヤのサンギヤ33は、ボールベアリン
グ43とギヤ同士の自動調芯機能により支持されることに
なり、両者の違った軸の傾きを許容する構造が実現でき
る。その結果、芯ズレによるシャフトの傾きをなくし、
遊星歯車減速装置30の同芯性を高めることができ、ロー
タ23のカタギによる性能のバラツキをなくすこともでき
る。 第２図は本発明に係る減速機付ホィールモータの他の
実施例を示す断面図である。 第２図に示す例は、遊星歯車減速装置30′のインプッ
トとリアクションのギヤを第１図に示す例とは逆にした
ものであり、遊星歯車減速装置30′のリングギヤ31′
は、ハウジング12′側から切り離してロータ23′の中空
内側に設け、リアクションサンギヤ33′はケース本体1
0′を構成するハウジング11′にボルトで固定したもの
である。 なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものでは
なく、種々の変形が可能である。例えば上記の実施例で
は、リングギヤ又はサンギヤの一方をインプットギヤと
したが、これ以外の組み合わせでもよい。また、ロータ
の中空部に減速装置として遊星歯車減速装置を配設した
が、他の減速装置を配設してもよい。 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、偏
平中空ロータを採用し、その中空部に減速装置を配設し
たので、軸方向の長さを短縮することができる。そのた
め、シングルタイヤの一般車両に適用しても、大きくは
み出ることがなく、脱輪時や走行中にはねる石によるモ
ータの損傷を防止することができる。 しかも、ロータが外周に近い方で２点支持され、ロー
タと減速機構の入力ギヤがスプライン嵌合されるので、
ロータと減速機構の入力ギヤで違った軸の傾きを許容す
ることができ、ロータのカタギによる性能のバラツキや
減速ギヤの耐久性を高めることができる。 また、ロータの端部に薄肉部を設けてこの薄肉部と反
対側の端部とのロータの外周に近い方で両側から挟むよ
うにベアリングを配置して回転自在にロータを２点支持
するので、ステータとロータとの間隙の変化を抑えるこ
とができ、モータ性能を安定化させることができる。Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of a wheel motor with a reduction gear according to the present invention. In FIG. 1, a case main body 10 has a two-part structure including a cylindrical support-side housing 11 and a wheel-side housing 12, both of which are fixed by bolts (not shown). Further, the plate 13 and the cover 14 of the support-side housing 11 are fixed to the opposite side of the wheel-side housing 12 with bolts (not shown), and are fixed to the support 61 with bolts 62. An oil pump motor 16 is provided at the bottom, and the oil is circulated and cooled from an oil reservoir 18 at the bottom through an oil passage formed between the plate 13 and the cover 14. Also, cover 14 for oil cooling
A number of cooling fins 15 and heat pipes
17 are provided. An electric motor 20 having a flat and hollow rotor 23 is provided inside the case body 10.
Is accommodated in the hollow portion of the rotor 23,
30 are housed. A stator 21 of the electric motor 20 is press-fitted and fixed to an inner wall of the housing 12, and a coil 22 is wound around the stator 21. The rotor 23 of the electric motor 20 is formed of a hollow iron core, and a permanent magnet 24 is fixed to the outer periphery with an adhesive and a holding band 25, and a thin portion protruding from the permanent magnet 24 at one end thereof.
A thin portion 26 is provided, and is rotatably supported at the thin portion 26 and opposite ends. In the illustrated example, one end is supported by the ball bearing 41 on the housing 11 side, the other end is supported by the ball bearing 42 on the ring gear 31 side of the planetary gear reduction device 30, and the ring gear of the planetary gear reduction device 30 31 is press-fitted into the housing 12 and fixed by bolts. The sun gear 33 of the planetary gear reduction device 30 is supported by the ball bearing 43 on the housing 11 side, and is spline-fitted inside the hollow of the rotor 23. The pinion shaft 34 is connected to an output carrier 51 serving as an output rotating shaft, and the pinion gear 32
Is rotatably supported on a pinion shaft 34 by a needle bearing 45, and is disposed so as to always mesh with the ring gear 31 and the sun gear 33. The output flange 52 is connected to the output carrier 51
Are spline-fitted to the outer periphery of the shaft and are immovable in the axial direction fixed by the nut 53. And the ring gear
It is supported by a double-row angular bearing 44 on the outside where it meshes with the pinion gear 32 of 31. A brake disc plate 56 is spline-fitted to the output flange 52, and a wheel holding a tire 55 is mounted on the output flange 52.
54 is attached with bolts and nuts. The support 61 is a cylindrical member having an external gear at its upper end. The support 61 is rotatably supported on the knuckle 63 by an uncular bearing 46 and a nut 64, and also supports a thrust force. A cover internal 66 is fixed to the knuckle 63 with bolts. Then, the internal gear 65 is fixed to the steering lever 67 with bolts, and the ball bearing 47 and the needle roller bearing
The cover gear 66 is rotatably supported by the cover internal 66, and is disposed so that the external teeth of the support 61 and the internal teeth of the internal gear 65 mesh with each other to form a speed increasing gear.
Therefore, when the lever 67 is steered, the internal gear 65
Is rotated, the rotation angle is amplified, for example, by a factor of two, and the support 61 rotates. Since the planetary gear reduction device 30 is disposed using the hollow portion of the rotor 23 as described above, the length in the axial direction can be shortened to reduce flatness and size, and high-speed rotation can be performed to improve the adjusting performance. Can be. In this case, if the rotor is flattened and the diameter is increased, even if the rotor is supported at two points, the supporting interval is inevitably narrowed, and the influence of the misalignment on the inclination of the shaft is increased. Variations occur in the distance from the magnet, and as a result, torque characteristics vary. In order to solve this problem, in the present invention, a thin portion is provided on the side of the rotor and two points are supported so as to be sandwiched from both sides near the outer periphery of the rotor at both ends, so that the diameter of the support portion can be increased, The concentricity can be enhanced, and the fluctuation of the inclination of the rotor and the gap with the stator can be reduced. The ring gear 31 is fixed to the housing 12, and an output flange 52 and an output carrier 51 are coaxially supported by a double-row angular bearing 44 inside the ring gear 31. The sun gear 33 is supported by the housing 11 by a ball bearing 43, and the rotor 23 is
They are supported by housings 11 and 12 by 41 and 42, respectively. Therefore, although the concentricity between the ring gear 31 and the output carrier 51 can be enhanced, if an axial misalignment occurs between them and the sun gear 33 and the rotor 23, the rotor 23 of the motor 20
When the sun gear 33 (the input gear of the reduction gear) of the planetary gear reduction device 30 is directly connected, the inclination of the rotor 23 affects the contact of the teeth of the sun gear 33, which is the input gear, and significantly affects the durability of the gear. give. Therefore, in the present invention, as described above, the rotor 23 and the sun gear 33 are divided and supported by separate bearings, and both are spline-fitted.
Therefore, the sun gear 33 of the input gear is supported by the self-aligning function of the ball bearing 43 and the gears, and a structure that allows different inclinations of the shafts can be realized. As a result, the inclination of the shaft due to misalignment is eliminated,
The concentricity of the planetary gear reduction device 30 can be enhanced, and variations in performance due to the shape of the rotor 23 can be eliminated. FIG. 2 is a sectional view showing another embodiment of the wheel motor with a reduction gear according to the present invention. In the example shown in FIG. 2, the input and reaction gears of the planetary gear reduction device 30 'are reversed from those shown in FIG. 1, and the ring gear 31' of the planetary gear reduction device 30 'is used.
Is separated from the housing 12 'side and provided inside the hollow of the rotor 23', and the reaction sun gear 33 'is
It is fixed to a housing 11 'forming a part 0' with bolts. It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, in the above embodiment, one of the ring gear and the sun gear is used as the input gear, but other combinations may be used. Further, although the planetary gear reduction device is provided as a reduction device in the hollow portion of the rotor, another reduction device may be provided. As is apparent from the above description, according to the present invention, the flat hollow rotor is employed, and the reduction gear is disposed in the hollow portion, so that the axial length can be reduced. Therefore, even when the present invention is applied to a general vehicle with a single tire, the motor does not largely protrude, and damage to the motor due to rocks during derailing or running can be prevented. In addition, since the rotor is supported at two points near the outer periphery, and the rotor and the input gear of the reduction mechanism are spline-fitted,
Different inclinations of the shaft can be tolerated between the rotor and the input gear of the reduction mechanism, so that variations in performance due to the form of the rotor and durability of the reduction gear can be increased. Also, since a thin portion is provided at the end of the rotor and bearings are arranged so as to be sandwiched from both sides near the outer periphery of the rotor between the thin portion and the opposite end, the rotor is rotatably supported at two points. Thus, a change in the gap between the stator and the rotor can be suppressed, and the motor performance can be stabilized.
【第１図】 本発明に係る減速機付ホィールモータの１実施例を示す
断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of a wheel motor with a reduction gear according to the present invention.
【第２図】 本発明に係る減速機付ホィールモータの他の実施例を示
す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing another embodiment of the wheel motor with a reduction gear according to the present invention.
10……ケース本体 16……オイルポンプモータ 17……ヒートパイプ 20……モータ 30……遊星歯車減速装置 51……アウトプットキャリア 52……アウトプットフランジ 54……ホィール 55……タイヤ 61……サポート 63……ナックル 65……インターナルギヤ 66……カバーインターナル 67……レバー 10 Case body 16 Oil pump motor 17 Heat pipe 20 Motor 30 Planetary gear reducer 51 Output carrier 52 Output flange 54 Wheel 55 Tire 61 Support 63 Knuckle 65 Internal gear 66 Cover internal 67 Lever
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B60K 7/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) B60K 7/00
Claims (1)
が巻回されているステータ（21）とステータ（21）に対
向して回転するロータ（23）とを有する電動モータ（2
0）、及びロータ（23）とホィール（54）が取付けられ
たアウトプットフランジ（52）との間を連結する減速機
構（30）を収容した減速機付ホィールモータであって、 ステータ（21）は、ケース本体（10）の内壁に固定さ
れ、 ロータ（23）は、中空円筒状の鉄心で構成され、中空円
筒状の鉄心の軸方向の両端がケース本体（10）に回転自
在に２点支持され、 減速機構（30）は、入力ギヤ（33）がロータ（23）の鉄
心の中空内側にスプライン嵌合され、出力ギヤ（32）に
連結された出力回転軸（51）がアウトプットプランジ
（52）に接続された ことを特徴とする減速機付ホィールモータ。A coil (22) is provided inside a case body (10).
An electric motor (2) having a stator (21) around which is wound and a rotor (23) rotating opposite to the stator (21).
0) and a wheel motor with a reduction gear housing a reduction mechanism (30) for connecting between the rotor (23) and the output flange (52) to which the wheel (54) is attached, wherein the stator (21) Is fixed to the inner wall of the case body (10), and the rotor (23) is formed of a hollow cylindrical iron core. Both ends of the hollow cylindrical iron core in the axial direction are rotatably connected to the case body (10) at two points. The input gear (33) is spline-fitted inside the hollow core of the iron core of the rotor (23), and the output rotary shaft (51) connected to the output gear (32) is supported by the output plunger. A wheel motor with a speed reducer, which is connected to (52).
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