輪內電動機驅動裝置的制造方法

輪內電動機驅動裝置的制造方法
【專利摘要】輪內電動機驅動裝置(21)具備電動機部(A)、減速部(B)、車輪用軸承部(C)以及外殼(22)，電動機部(A)包括：固定于外殼(22)的定子(23a)；經由多個滾動軸承(36a、36b)旋轉自如地支承于外殼(22)的電動機旋轉軸(24)；以及安裝于該電動機旋轉軸(24)的轉子(23b)，電動機部(A)的電動機旋轉軸(24)驅動減速部(B)的減速器輸入軸(25)旋轉，使該減速器輸入軸(25)的旋轉減速而向減速器輸出軸(28)傳遞，車輪用軸承部(C)與減速器輸出軸(28)連結，所述輪內電動機驅動裝置(21)的特征在于，電動機旋轉軸(24)由表面硬化鋼形成，作為熱處理實施了滲碳淬火回火。
【專利說明】
輪內電動機驅動裝置
技術領域
[0001]本發明涉及一種輪內電動機驅動裝置。
【背景技術】
[0002]現有的輪內電動機驅動裝置例如在日本特開2012-148725號公報(專利文獻I)中有所記載。該公報所記載的輪內電動機驅動裝置具備:產生驅動力的電動機部;與車輪連接的車輪用軸承部；以及配置在電動機部與車輪用軸承部之間，使電動機部的旋轉減速而向車輪用軸承部傳遞的減速部。
[0003]在上述的輪內電動機驅動裝置中，從裝置的小型化的觀點出發，電動機部采用了低轉矩且高速旋轉型的電動機。另一方面，為了驅動車輪，車輪用軸承部需要較大的轉矩，因此采用了小型且能夠得到高減速比的擺線減速器。
[0004]電動機部為徑向間隙電動機，具備:固定于外殼的定子;配置在定子的內側與定子具有徑向的間隙而對置的位置的轉子；以及連結固定于轉子的內側且與轉子一體旋轉的電動機旋轉軸。利用一對滾動軸承將中空結構的電動機旋轉軸的軸向兩端部旋轉自如地支承于外殼。
[0005]應用擺線減速器的減速部主要包括:具有一對偏心部的減速器輸入軸;配置于偏心部的一對曲線板；與曲線板的外周面卡合而使曲線板產生自轉運動的多個外周卡合構件；以及將曲線板的自轉運動向減速器輸出軸傳遞的多個內銷。上述的電動機旋轉軸通過花鍵與減速器輸入軸連結。
[0006]在先技術文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻I:日本特開2012-148725號公報

【發明內容】

[0009]發明要解決的課題
[0010]然而，輪內電動機驅動裝置收容于車輪殼體的內部，成為非簧載載荷，因此必須小型輕量化。然而，電動機的輸出轉矩與電動機的體積成比例，因此若欲通過電動機單體產生車輛的驅動所需的轉矩，則需要大型的電動機，重量增大。因此，通過將減速器與電動機組合而能夠謀求電動機的小型化。若為了采用小型的電動機而增大減速比，則必然需要高速旋轉，例如，在使用減速比為11的減速器的情況下，要求15000min—1左右的高速旋轉。
[0011 ]輪內電動機驅動裝置搭載于車輛的簧下，輪內電動機驅動裝置的振動對車輛的舒適性造成較大影響。另外，由于從O速變化至高速區域，因此在懸架裝置周邊的共振與強迫振動成分交叉的時間點，存在引起可聽區域的振動以及車內噪聲，對乘員造成不適感的可能性。由此，抑制作為所有振動的起因的轉一圈的強迫振動成分能夠很大程度地有助于車輛的靜肅性。
[0012]對于上述的問題，專利文獻I所記載的輪內電動機驅動裝置存在改進的余地。
[0013]本發明是鑒于上述的問題而提出的，其目的在于提供一種小型、輕量、靜肅性優異、且提高了耐久性的輪內電動機驅動裝置。
[0014]用于解決課題的手段
[0015]為了實現上述目的，從各種觀點對輪內電動機驅動裝置的安裝有轉子的電動機旋轉軸進行研究，發現了以下內容，本發明基于以下內容。
[0016](I)加工性
[0017]作為振動抑制對策，必需進行作為高速主軸的安裝有轉子的電動機旋轉軸的不平衡量的調整，作為機動車用量產裝置，調整的容易度會影響成本。具體而言，不平衡調整方法有追加配重而進行調整的方法、以及切削主軸的某一部分而進行調整的方法。向高速旋轉體追加配重存在旋轉時配重飛出的可能性，因此一般選擇通過切削而進行調整的方法。
[0018]作為安裝有轉子的電動機旋轉軸在組裝結束的時間點進行不平衡的調整，因此，在進行熱處理后的切削作業。在進行不平衡的調整的面的硬度較高的情況下，難以切削而導致難加工。難加工性使加工工序的作業周期時間變長，因此成本提高。與此相對，若進行不平衡的調整的面的硬度較低，為接近生材的硬度，則容易切削從而加工性良好。良好的加工性能夠減少加工工序的作業周期時間，實現低成本化。另外，作為生材且具有良好的加工性的鋼種，優選為低碳鋼。
[0019]另一方面，對于高速主軸進行用于提高嵌合部的耐磨損性的熱處理，從而提高表面硬度。由此，可知優選同時實現加工性的優異性和熱處理性的優異性這樣相反的要求。
[0020](2)耐磨損性
[0021]配置有轉子的電動機旋轉軸包括:通過滾動軸承而被兩端支承的電動機旋轉軸；以及由磁鐵和硅鋼板構成的轉子，對于電動機旋轉軸與轉子的配合而言，選定考慮了離心力產生的膨脹以及熱膨脹的過盈量，優選過盈配合、熱壓配合。在過盈配合的情況下，在組裝時，一邊使轉子的內徑部與電動機旋轉軸的外徑部接觸一邊壓入，因此對于電動機旋轉軸的外徑部而言，為了提高接觸部分的耐磨損性需要較高的表面硬度。
[0022]另外，對于支承電動機旋轉軸的滾動軸承而言，從振動對策的觀點出發，軸承內圈與電動機旋轉軸之間優選為過盈配合，電動機旋轉軸的配合部分需要較高的表面硬度，以使得組裝時軸承的與電動機旋轉軸配合的配合部分不會受損。
[0023]此外，輪內電動機驅動裝置通過將電動機部與減速部結合而實現小型化，其轉矩傳遞部即花鍵嵌合部要求耐磨損性以及強度，需要進行表面處理或熱處理。由此可知優選容易進行熱處理。
[0024](3)強度
[0025]電動機旋轉軸還要求能夠耐受高速旋轉時的變形的韌性。作為具有較高的表面硬度和中心部的韌性的材料，可以列舉進行滲碳淬火的表面硬化鋼以及進行高頻淬火的中碳鋼。從表面硬度的觀點出發，高碳鉻軸承鋼為選定對象，但已知在整體淬火的情況下，當呈具有電動機旋轉軸那樣的大徑部的形狀時，在淬火后的快速冷卻工序中，存在因中心部與表面部的溫度梯度而產生燒裂的可能性。
[0026](4)成本
[0027]優選材料的可得性優異且廉價。作為高強度的材料，可以列舉高碳鉻軸承鋼，但成本較高。此外，雖然中碳鋼進行高頻淬火，但在這種情況下，需要制作專用的加熱線圈缺乏應對形狀的微小變更的柔軟性。與此相對，已知表面硬化鋼的滲碳淬火具有對于形狀的微小變更的柔軟性，并且，電動機旋轉軸的熱處理部位與不進行熱處理的部位的區分容易，此夕卜，在生材的加工性、熱處理的容易度的方面，也優選表面硬化鋼。
[0028]作為用于實現上述目的的技術手段，本發明涉及一種輪內電動機驅動裝置，其具備電動機部、減速部、車輪用軸承部以及外殼，所述電動機部包括:固定于所述外殼的定子；經由多個滾動軸承旋轉自如地支承于所述外殼的電動機旋轉軸；以及安裝于該電動機旋轉軸的轉子，所述電動機部的電動機旋轉軸驅動所述減速部的減速器輸入軸旋轉，使該減速器輸入軸的旋轉減速而向減速器輸出軸傳遞，所述車輪用軸承部與所述減速器輸出軸連結，所述輪內電動機驅動裝置的特征在于，所述電動機旋轉軸由表面硬化鋼形成，作為熱處理實施了滲碳淬火回火。
[0029]根據上述結構，具備如下的電動機旋轉軸，該電動機旋轉軸的加工性、配合部的耐磨損性優異，具有所需的表面硬度和韌性，不平衡調整較為容易，且在成本方面有利，從而能夠實現小型、輕量、靜肅性優異、并且提高了耐久性的輪內電動機驅動裝置。
[0030]優選為，在所述電動機旋轉軸上形成有供轉子的一端部抵接的凸緣部，且設置有與轉子的另一端部抵接的夾持構件，通過凸緣部和夾持構件夾持所述轉子而將該轉子安裝于電動機旋轉軸，在所述凸緣部上形成有用于不平衡調整的低硬度部。在這種情況下，能夠將不平衡修正用的面形成在外徑側，能夠減少用于不平衡調整的切削量，能夠容易地進行不平衡調整，并且實現成本降低。
[0031]能夠通過防碳處理形成所述低硬度部。由此，能夠柔軟地應對電動機旋轉軸的形狀的微小變更，并且，容易區別熱處理部位與未進行熱處理的部位，在成本方面有利。
[0032]優選為，安裝有所述轉子的電動機旋轉軸在進行不平衡調整后的允許殘余比不平衡為0.5?5。由此，能夠抑制車內的振動，使靜肅性優異，防止產生乘員的不適感等。
[0033]能夠通過由與旋轉構件不同的材料形成所述夾持構件。由此，能夠選定非磁性材料且比重高的材料，以使得用于不平衡調整的切削加工產生的切粉不會吸附于轉子。
[0034]優選所述夾持構件為奧氏體系不銹鋼。由此，為非磁性材料且比重較高，從而在成本方面有利。
[0035]發明效果
[0036]根據本發明的輪內電動機驅動裝置，能夠實現小型、輕量，靜肅性優異，并且提高了耐久性的輪內電動機驅動裝置。
【附圖說明】
[0037]圖1是表示本發明的一實施方式的輪內電動機驅動裝置的圖。
[0038]圖2是圖1的0-0處的橫剖視圖。
[0039]圖3是表示作用于圖1的曲線板的載荷的說明圖。
[0040]圖4是圖1的旋轉栗的橫剖視圖。
[0041]圖5是將圖1的安裝有轉子的電動機旋轉軸放大后的縱剖視圖。
[0042]圖6是搭載了圖1的輪內電動機驅動裝置的電動機動車的俯視圖。
[0043]圖7是圖6的電動機動車的后方剖視圖。
【具體實施方式】
[0044]根據圖1?圖7對本發明的一實施方式的輪內電動機驅動裝置進行說明。
[0045]圖6是搭載了本發明的實施方式的輪內電動機驅動裝置21的電動機動車11的概要俯視圖，圖7是從后方觀察電動機動車時的概要剖視圖。如圖6所示，電動機動車11具備:底盤12、作為轉向輪的前輪13、作為驅動輪的后輪14以及分別向左右的后輪14傳遞驅動力的輪內電動機驅動裝置21。如圖7所示，后輪14收容于底盤12的車輪殼體12a的內部，經由懸架裝置(懸架)12b固定于底盤12的下部。
[0046]懸架裝置12b通過左右延伸的懸架臂支承后輪14，并且通過包括螺旋彈簧與減震器的支承件，吸收后輪14從地面受到的振動從而抑制底盤12的振動。并且，在左右的懸架臂的連結部分設置有抑制轉彎時等的車身的傾斜的穩定器。為了提高對于路面的凹凸的隨動性，將驅動輪的驅動力高效地向路面傳遞，懸架裝置12b優選采用能夠使左右的車輪獨立地上下運動的獨立懸架式。
[0047]該電動機動車11在車輪罩12a內部設置有分別驅動左右的后輪14的輪內電動機驅動裝置21，從而無需在底盤12上設置電動機、驅動軸以及差動齒輪機構等，因此具備能夠將客室空間確保為較大并且能夠分別控制左右的驅動輪的旋轉的優點。
[0048]為了提高電動機動車11的行駛穩定性以及NVH特性，需要抑制非簧載質量。另外，為了確保較大的客室空間，要求輪內電動機驅動裝置21的小型化。因此，如圖1所示，采用本實施方式的輪內電動機驅動裝置21。
[0049]根據圖1?圖5對本發明的一實施方式的輪內電動機驅動裝置21進行說明。圖1是輪內電動機驅動裝置21的概要縱剖視圖，圖2是圖1的0-0處的橫剖視圖，圖3是表示作用于曲線板的載荷的說明圖，圖4是旋轉栗的橫剖視圖，圖5是將安裝有轉子的電動機旋轉軸放大后的縱剖視圖。在對本實施方式的輪內電動機驅動裝置的特征結構進行說明之前，對整體結構進行說明。
[0050]如圖1所示，輪內電動機驅動裝置21具備:產生驅動力的電動機部A;使電動機部A的旋轉減速而輸出的減速部B;以及將來自減速部B的輸出向驅動輪14傳遞的車輪用軸承部C，電動機部A與減速部B收納于殼體22，并且如圖7所示安裝于電動機動車11的車輪罩12a內。在本實施方式中，外殼22采用能夠分割為電動機部A與減速部B的結構，通過螺栓進行緊固。在本說明書以及權利要求書中，外殼22是指收容電動機部A的外殼部分與收容減速部B的外殼部分雙方。
[0051]電動機部A是徑向間隙電動機，具備:固定于殼體22的定子23a;配置在定子23a的內側與定子23a具有徑向的間隙而對置的位置的轉子23b;以及連結固定于轉子23b的內側而與轉子23b—體旋轉的電動機旋轉軸24。
[0052]中空結構的電動機旋轉軸24嵌合固定于轉子23b的內徑面而一體旋轉，并且在電動機部A內，通過滾動軸承36a將軸向一側端部(圖1的右側)支承為旋轉自如，通過滾動軸承36b將軸向另一側端部(圖1的左側)支承為旋轉自如。
[0053]減速器輸入軸25的軸向一側大致中央部(圖1的右側)旋轉自如地支承于滾動軸承37a，并通過滾動軸承37b將軸向另一側端部(圖1的左側)支承為相對于減速器輸出軸28旋轉自如。減速器輸入軸25在減速部B內具有偏心部25a、25b。為了相互抵消因偏心運動產生的離心力，兩個偏心部25a、25b以改變180°相位的方式設置。
[0054]電動機旋轉軸24與減速器輸入軸25通過花鍵(包括鋸齒。以下相同。)嵌合而連結，將電動機部A的驅動力向減速部B傳遞。該花鍵嵌合部構成為，即使減速器輸入軸25—定程度地傾斜，也抑制對電動機旋轉軸24的影響。
[0055]減速部B具備:作為公轉構件的曲線板26a、26b，其旋轉自如地保持于偏心部25a、25b;作為外周卡合構件的多個外銷27，其與曲線板26a、26b的外周部卡合;運動轉換機構，其將曲線板26a、26b的自轉運動向減速器輸出軸28傳遞；以及平衡重29，其位于與偏心部25a、25b相鄰的位置。
[0056]減速器輸出軸28具有凸緣部28a與軸部28b。在凸緣部28a的端面，在以減速器輸出軸28的旋轉軸心為中心的圓周上等間隔地形成有固定內銷31的孔。另外，軸部28b通過花鍵嵌合連結于作為車輪用軸承部C的內側構件的輪轂32，將減速部B的輸出向車輪14傳遞。
[0057]如圖2所示，曲線板26a在外周部具有由圓外次擺線等次擺線系曲線構成的多個波形，且具有從一側端面向另一側端面貫通的多個貫通孔30a和貫通孔30b。貫通孔30a在以曲線板26a的自轉軸心為中心的圓周上等間隔地設置有多個，并收容后述的內銷31。另外，貫通孔30b設置于曲線板26a的中心，并與偏心部25a嵌合。
[0058]曲線板26a通過滾動軸承41而被支承為相對于偏心部25a旋轉自如。如圖2所示，滾動軸承41是圓柱滾子軸承，具備:與偏心部25a的外徑面嵌合且在其外徑面具有內側軌道面42a的內圈42;直接形成于曲線板26a的貫通孔30b的內徑面的外側軌道面43 ；配置在內側軌道面42a與外側軌道面43之間的多個圓柱滾子44;以及保持圓柱滾子44的保持器(省略圖示)。另外，內圈42具有從內側軌道面42a的軸向兩端部向徑向外側突出的凸緣部。
[0059]如圖2所示，外銷27在以減速器輸入軸25的旋轉軸心為中心的圓周上等間隔地設置。當曲線板26a、26b公轉運動時，曲線形狀的波形與外銷27卡合，從而使曲線板26a、26b產生自轉運動。外銷27通過滾針軸承27a(參照圖1)而被支承為相對于外銷殼體60旋轉自如。由此，能夠減少與曲線板26a、26b之間的接觸阻力。
[0060]平衡重29(參照圖1)呈大致扇形狀，具有與減速器輸入軸25嵌合的貫通孔，為了消除因曲線板26a、26b的旋轉而產生的不平衡慣性力偶，在與各偏心部25a、25b相鄰的位置與偏心部25a、25b改變180°相位地配置。
[0061]如圖1所示，運動轉換機構包括:保持于減速器輸出軸28的多個內銷31和設置于曲線板26a、26b的貫通孔30a。內銷31在以減速器輸出軸28的旋轉軸心為中心的圓周上等間隔地設置(參照圖2)，其軸向一側端部固定于減速器輸出軸28。另外，為了減少與曲線板26a、26b的摩擦阻力，在曲線板26a、26b的與貫通孔30a的內壁面接觸的位置設置有滾針軸承31a0
[0062]在內銷31的軸向另一側端部設置有穩定器31b。穩定器31b包括圓環形狀的圓環部31c以及從圓環部31c的內徑面沿軸向延伸的圓筒部3 Id。多個內銷31的軸向另一側端部固定于圓環部31c。從曲線板26a、26b向一部分的內銷31施加的載荷經由穩定器31b被所有的內銷31支承，因此能夠減小作用于內銷31的應力，從而提高耐久性。
[0063]貫通孔30a設置在與多個內銷31分別對應的位置，貫通孔30a的內徑尺寸設定為比內銷31的外徑尺寸(是指“包括滾針軸承31a的最大外徑”。以下相同。)大規定尺寸。
[0064]根據圖3對作用于曲線板26a、26b的載荷的狀態進行說明。偏心部25a的軸心O2從減速器輸入軸25的軸心O偏心了偏心量e。在偏心部25a的外周安裝有曲線板26a，偏心部25a將曲線板26a支承為旋轉自如，因此軸心O2也為曲線板26a的軸心。曲線板26a的外周由波形曲線形成，在周向上等間隔地具有呈徑向上凹陷的波形的凹部34。在曲線板26a的周圍，以軸心O為中心在周向上配設有多個與凹部34卡合的外銷27。
[0065]在圖3中，當偏心部25a與減速器輸入軸25—起在紙面上繞逆時針方向旋轉時，偏心部25a進行以軸心O為中心的公轉運動，因此曲線板26a的凹部34與外銷27沿周向依次抵接。其結果是，如箭頭所示，曲線板26a從多個外銷27受到載荷Fi，沿順時針方向自轉。
[0066]另外，在曲線板26a上以軸心O2為中心而在周向上配設有多個貫通孔30a。在與減速器輸出軸28結合的內銷31穿過各貫通孔30a，該減速器輸出軸28與軸心O同軸地配置。貫通孔30a的內徑比內銷31的外徑大規定尺寸，因此內銷31不會成為曲線板26a的公轉運動的障礙，內銷31提取曲線板26a的自轉運動而使減速器輸出軸28旋轉。此時，與減速器輸入軸25相比，減速器輸出軸28成為高轉矩且低轉數，如圖3中箭頭所示那樣，曲線板26a從多個內銷31受到載荷Fj。上述多個載荷F1、Fj的合力Fs施加于減速器輸入軸25。
[0067]合力Fs的方向根據曲線板26a的波形形狀、凹部34的數量等幾何學的條件、離心力的影響而變化。具體而言，與連結自轉軸心O2與軸心O的直線Y成直角且通過自轉軸心O2的基準線X同合力Fs所成的角度α大致在30°?60°內變動。
[0068]上述的多個載荷F1、Fj在減速器輸入軸25轉一圈(360°)的期間，載荷的方向、大小發生變化，其結果是，作用于減速器輸入軸25的合力Fs的載荷的方向、大小也發生變動。并且，當減速器輸入軸25轉一圈時，曲線板26a的波形的凹部34被減速向順時針方向旋轉一個間距，成為圖3的狀態，重復上述情況。
[0069]如圖1所示，車輪用軸承部C的車輪用軸承33是多列角接觸球軸承，該車輪用軸承33通過直接形成于輪轂32的外徑面的內側軌道面33f和嵌合于外徑面的小徑臺階部的內圈33a而形成內側構件，且具備:外圈33b，其嵌合固定于殼體22的內徑面;作為滾動體的多個滾珠33c，它們配置在內側軌道面33f、內圈33a以及外圈33b之間;保持器33d，其保持相鄰的滾珠33c的間隔；以及密封構件33e，其對車輪用軸承33的軸向兩端部進行密封。
[0070]接下來，對潤滑機構進行說明。該潤滑機構為了冷卻電動機部A而提供潤滑油并且向減速部B供給潤滑油。該潤滑機構主要包括:圖1所示的潤滑油路24a、25c、潤滑油供給口24b、25d、25e、25f、潤滑油排出口 22b、潤滑油存積部22d、潤滑油路22e、旋轉栗51以及循環油路45。在潤滑機構內標注的空心箭頭表示潤滑油的流動方向。
[0071 ]與電動機旋轉軸24的潤滑油路24a連接的潤滑油路25c在減速器輸入軸25的內部沿著軸線方向延伸。潤滑油供給口 25d、25e從潤滑油路25c朝向減速器輸入軸25的外徑面延伸，潤滑油供給口 25f從減速器輸入軸25的軸端部在旋轉軸心方向上朝向軸端面延伸。
[0072]在減速部B的位置處的殼體22的至少一個部位設置有排出減速部B內部的潤滑油的潤滑油排出口 22b，并且設置有暫時存積所排出的潤滑油的潤滑油存積部22d。
[0073]如圖1所示，循環油路45包括:在殼體22的內部沿著軸向延伸的軸向油路45a;與軸向油路45a的軸向一端部(圖1的右側)連接且沿著徑向延伸的徑向油路45c;以及與軸向油路45a的軸向另一端部(圖1的左側)連接且沿著徑向延伸的徑向油路45b。
[0074]為了強制地使潤滑油循環，在與潤滑油存積部22d連接的潤滑油路22e和循環油路45之間設置有旋轉栗51 ο徑向油路45b將從旋轉栗51壓送的潤滑油向軸向油路45a供給，并將潤滑油從軸向油路45a經由徑向油路45c向潤滑油路24a、25c供給。
[0075]如圖4所示，旋轉栗51是擺線栗，具備:利用減速器輸出軸28的旋轉而進行旋轉的內轉子52;隨著內轉子52的旋轉而進行從動旋轉的外轉子53;栗室54;與潤滑油路22e連通的吸入口 55;以及與循環油路45的徑向油路45b連通的排出口 56。通過將旋轉栗51配置在外殼22內，能夠防止作為輪內電動機驅動裝置21整體的大型化。
[0076]內轉子52以旋轉中心Ci為中心而旋轉，另一方面，外轉子53以旋轉中心C2為中心而旋轉。內轉子52以及外轉子53分別以不同的旋轉中*C1、C2為中心而旋轉，因此栗室54的容積連續地變化。由此，從吸入口55流入的潤滑油從排出口56向徑向油路45b壓送。
[0077]作為電動機部A的冷卻，如圖1所示，從循環油路45向潤滑油路24a回流的潤滑油的一部分通過離心力從潤滑油供給口 24b對轉子23b進行冷卻，然后，潤滑油飛散而對定子23a進行冷卻。
[0078]作為減速部B的潤滑，潤滑油路25c的潤滑油通過隨著減速器輸入軸25的旋轉產生的離心力以及壓力而從潤滑油供給口 25d、25e向減速部B流出。從潤滑油供給口 25d流出的潤滑油對支承曲線板26a、26b的圓柱滾子軸承41進行潤滑，進而通過離心力一邊對曲線板26a、26b與內銷31抵接的抵接部分以及曲線板26a、26b與外銷27抵接的抵接部分等進行潤滑，一邊向徑向外側移動。從潤滑油供給口 25e、25f流出的潤滑油供給至支承減速器輸入軸25的深溝球軸承37a、37b，以及內部的軸承、抵接部分。
[0079]到達外殼22的內壁面的潤滑油從潤滑油排出口22b排出而存積于潤滑油存積部22d中。在潤滑油排出口 22b與旋轉栗51之間設置有潤滑油存積部22d，因此即便暫時產生未被旋轉栗51排盡的潤滑油，也能夠將該潤滑油存積于潤滑油存積部22d中。其結果是，能夠防止減速部B的轉矩損失的增加。另一方面，即便到達潤滑油排出口 22b的潤滑油量較少，旋轉栗51也能夠使存積于潤滑油存積部22d中的潤滑油向潤滑油路24a、25c回流。潤滑油通過離心力和重力而移動。由此，優選潤滑油存積部22d以位于輪內電動機驅動裝置21的下部的方式安裝于電動機動車11。
[0080]本實施方式的輪內電動機驅動裝置21的整體結構如上所述，以下對其特征結構進行說明。
[0081 ]如圖1所示，電動機部A在外殼22上固定有定子23a，在定子23a的內側配置在與定子23a具有徑向的間隙而對置的位置的轉子23b。轉子23b嵌合固定于電動機旋轉軸24的外側，與電動機旋轉軸24—體地旋轉。
[0082]電動機旋轉軸24在外殼22內的軸向一側端部(圖1的右側)通過作為滾動軸承的深溝球軸承36a而被支承為旋轉自如，并且在軸向另一側端部(圖1的左側)通過作為滾動軸承的深溝球軸承36b而被支承為旋轉自如。
[0083]如上所述，電動機旋轉軸24以ΙδΟΟΟπ?η—1左右的高速旋轉。從振動對策的觀點出發，深溝球軸承36a、36b的內圈36al、36bl與電動機旋轉軸24之間的配合形成為過渡配合或過盈配合，深溝球軸承36a、36b的外圈36a2、36b2與外殼22之間的配合形成為間隙配合。在軸向上對深溝球軸承36a、36b施加予壓。
[0084]在圖5中示出將電動機旋轉軸以及轉子放大后的縱剖面。電動機旋轉軸24由SCM415、SCM420等表面硬化鋼構成，反復實施了滲碳淬火回火。通過交叉剖面線表示熱處理硬化層H。電動機旋轉軸24的實施了滲碳淬火回火的表面成為HRC62?66.5的高硬度。另一方面，中心部的硬度為HRC29?38左右。
[0085]在電動機旋轉軸24的大徑外徑部61的供轉子23b嵌合的部分，且一側的端部形成有在軸向上約束轉子23b的凸緣部62。凸緣部62的外側面62a實施了防碳處理，該部分的硬度為HRC29?38左右。對于電動機旋轉軸24的大徑外徑部61與轉子23b的內徑部的配合而言，選定考慮了離心力產生的膨脹和熱膨脹的過盈量，形成為過盈配合、熱壓配合。在過盈配合的情況下，一邊使電動機旋轉軸24的大徑外徑部61與轉子23b的內徑部接觸一邊壓入，大徑外徑部61以較高的表面硬度形成，因此能夠防止接觸部分的磨損。
[0086]在將轉子23b壓入直至與大徑外徑部61的凸緣部62抵接后，使獨立的夾持構件63與轉子23b的另一側的端部抵接并通過螺栓64緊固固定。這樣，轉子23b安裝于電動機旋轉軸24。對于夾持構件63，選定非磁性材料且比重高的材料，以便后述的用于進行不平衡調整的切削加工產生的切粉不會吸附于轉子23b。作為夾持構件63的材料，優選奧氏體系不銹鋼。作為夾持構件63的材料，鋁的比重低故而不優選。另外，若比重高且為非磁性材料，則可以為鎢、銅，但成本變高。
[0087]電動機旋轉軸24的軸向的兩端部的軸承安裝面65、66也形成有熱處理硬化層。深溝球軸承36a、36b的內圈36al、36bl與電動機旋轉軸24的軸承安裝面65、66之間的配合為過渡配合或過盈配合，但在軸承安裝面65、66上形成有熱處理硬化層，因此在組裝時內圈36&1、36131不會損傷軸承安裝面65、66。
[0088]另外，電動機旋轉軸24的中心部具有韌性，因此能夠耐受高速旋轉時的變形。因此，作為組合低轉矩且高速旋轉型的電動機和能夠得到高減速比的擺線減速器的輪內電動機驅動裝置優選。
[0089]在轉子23b向電動機旋轉軸24的組裝結束后，為了抑制轉一圈強迫振動成分，進行不平衡調整。大徑外徑部61的凸緣部62的外側面62a以及夾持構件63的外側面為平衡修正用的面。其理由為，為了減少用于不平衡調整的切削量，優選盡可能地形成在外徑側，將凸緣部62的外側面62a以及夾持構件63的外側面作為平衡修正用面。但是，不限于此，也可以將凸緣部62的外側面62a與夾持構件63的外側面的任一方作為平衡修正用面。凸緣部62的外側面62a實施了防碳處理為低硬度，因此用于不平衡調整的切削加工良好，加工工序的作業周期時間減少，不平衡調整較為容易，并且能夠實現成本降低。夾持構件63的比重較大，因此加工量較少即可，加工工序的作業周期時間減少，不平衡調整較為容易，并且能夠實現成本降低。
[0090]對于凸緣部62的防碳處理而言，能夠通過在外側面62a涂覆滲碳防止劑的方法、使與外側面62a面接觸的夾具抵接然后進行滲碳處理的方法等適當地的方法來實施。對于滲碳淬火而言，具有針對形狀的微小變更的柔軟性，并且，容易區分電動機旋轉軸24的熱處理部位與未進行熱處理的部位，在成本方面有利。
[0091]優選安裝有轉子23b的電動機旋轉軸24的不平衡調整后的允許殘余比不平衡處于
0.5?5的范圍。允許殘余比不平衡是基于JIS B 0905的參數，是指能夠允許的最大的殘余不平衡的大小即允許殘余不平衡除以轉子的質量而得到的值。
[0092]允許殘余比不平衡處于0.5?5的范圍為上述JIS規格中的平衡優良的等級，相當于Gl?G6.3，G1級別為磨削砂輪的主軸所要求的等級，G2.5為工作機主軸、燃氣渦輪、噴氣渦輪驅動栗所要求的級別，G6.3為一般工業機械的栗、風扇、風水力機械通常要求的級別。在本實施方式中，將允許殘余比不平衡設定為0.5?5的范圍，因此能夠抑制車內的振動，靜肅性優異，能夠防止產生乘員的不適感等。
[0093]電動機旋轉軸24的軸向另一側端部(圖1的左側)通過花鍵嵌合與減速器輸入軸25連結，但減速部B的工作影響該花鍵嵌合部。圖1所示的保持減速部B的外銷27的外銷殼體60通過具有彈性支承功能的止轉機構(省略圖示)，以浮動狀態支承于外殼22。其原因在于，吸收因車輛的轉彎、急加速減速等產生的較大的徑向載荷、力矩載荷，防止曲線板26a、26b、外銷27以及將曲線板26a、26b的偏心擺動運動轉換為減速器輸出軸28的旋轉運動的運動轉換機構等各種元件的破損。
[0094]在上述的浮動結構的狀態下，如上所述，減速器輸入軸25從曲線板26a、26b作用有載荷的方向、大小變動的徑向載荷、力矩載荷。因此，在存在一定程度的傾斜、錯位狀態下，電動機旋轉軸24與減速器輸入軸25在花鍵嵌合部傳遞轉矩。電動機旋轉軸24由表面硬化鋼形成，作為熱處理實施了滲碳淬火回火，因此具有足夠的耐磨損性，能夠提高耐久性。
[0095]本實施方式的輪內電動機驅動裝置21具備如下的電動機旋轉軸24，該電動機旋轉軸24的加工性、配合部的耐磨損性優異，具有所需的表面硬度和韌性，不平衡調整較為容易，且在成本方面有利，從而能夠實現小型、輕量，靜肅性優異，耐久性提高。
[0096]對上述結構的輪內電動機驅動裝置21的整體的工作原理進行說明。
[0097]參照圖1以及圖2，電動機部A例如受到因向定子23a的線圈供給交流電流而產生的電磁力，從而由永磁鐵或者磁性體構成的轉子23b旋轉。由此，當與電動機旋轉軸24連結的減速器輸入軸25旋轉時，曲線板26a、26b以減速器輸入軸25的旋轉軸心為中心而進行公轉運動。此時，外銷27與曲線板26a、26b的曲線形狀的波形卡合，使曲線板26a、26b向與減速器輸入軸25的旋轉相反的方向進行自轉旋轉。
[0098]穿過貫通孔30a的內銷31隨著曲線板26a、26b的自轉運動而與貫通孔30a的內壁面抵接。由此，曲線板26a、26b的公轉運動不向內銷31傳遞，僅曲線板26a、26b的自轉運動經由減速器輸出軸28向車輪用軸承部C傳遞。
[0099]此時，減速器輸入軸25的旋轉通過減速部B被減速而向減速器輸出軸28傳遞，因此即使在采用低轉矩、高速旋轉型的電動機部A的情況下，也能夠向驅動輪14傳遞所需的轉矩。
[0100]在將外銷27的數量設為Za，將曲線板26a、26b的波形的數量設為Zb時，上述結構的減速部B的減速比通過(Za-Zb)/Zb來計算。在圖2所示的實施方式中，Za= 12，Zb = 11，因此能夠得到減速比為1/11的非常大的減速比。
[0101]這樣，通過采用能夠在不采用多段結構的情況下獲得大減速比的減速部B，能夠得到小型且高減速比的輪內電動機驅動裝置21。另外，在外銷27以及內銷31上設置有滾針軸承27a、31a，從而與曲線板26a、26b之間的摩擦阻力減小，因此減速部B的傳遞效率提高。
[0102]通過將本實施方式的輪內電動機驅動裝置21搭載于電動機動車11，能夠抑制非簧載質量。其結果是，能夠得到行駛穩定性以及NVH特性優異的電動機動車11。
[0103]在本實施方式中，示出了將潤滑油供給口24b設置于電動機旋轉軸24，將潤滑油供給口 25e設置于滾動軸承37a的附近，將潤滑油供給口 25d設置于偏心部25a、25b，將潤滑油供給口 25f設置于減速器輸入軸25的軸端的例子，但不限于此，能夠設置在電動機旋轉軸24、減速器輸入軸25的任意位置。
[0104]作為旋轉栗51示出了擺線栗的例子，但不限于此，能夠采用利用減速器輸出軸28的旋轉進行驅動的所謂的旋轉型栗。此外，也可以省略旋轉栗51，僅通過離心力而使潤滑油循環。
[0105]雖然示出了將減速部B的曲線板26a、26b改變180°相位而設置兩個的例子，但該曲線板的個數可以任意地設定，例如，在設置三個曲線板的情況下，可以改變120°相位而設置。
[0106]對于運動轉換機構，示出了由固定于減速器輸出軸28的內銷31以及設置于曲線板26a、26b的貫通孔30a構成的例子，但不限于此，可以采用能夠將減速部B的旋轉向輪轂32傳遞的任意的結構。例如，也可以采用由固定于曲線板的內銷與形成于減速器輸出軸的孔構成的運動轉換機構。
[0107]本實施方式的動作的說明著眼于各構件的旋轉而進行，實際上包括轉矩在內的動力從電動機部A向驅動輪14傳遞。因此，如上述那樣被減速的動力成為轉換為高轉矩的動力。
[0108]另外，示出了向電動機部A供給電力而驅動電動機部，將來自電動機部A的動力向驅動輪14傳遞的情況，但也可以與之相反，在車輛減速或者下坡時，將來自驅動輪14側的動力通過減速部B轉換為高速旋轉低轉矩的旋轉而向電動機部A傳遞，通過電動機部A進行發電。并且，這里發出的電力可以存儲于蓄電池中，之后用于驅動電動機部A、或者車輛所具備的其他電動設備等的動作。
[0109]也可以在本實施方式的結構中添加制動器。例如，可以在圖1的結構中，可以采用駐車制動器，在使殼體22沿軸向延長而在轉子23b的圖中右側形成空間，該駐車致動器配置有與轉子23b—體地旋轉的旋轉構件、在殼體22中無法旋轉且能夠沿軸向移動的活塞和使該活塞動作的工作缸，在車輛停止時，通過活塞與旋轉構件將轉子23b鎖定。
[0110]另外，也可以采用盤式制動器，該盤式制動器通過設置于殼體22側的工作缸，夾持在與轉子23b—體地旋轉的旋轉構件的一部分形成的凸緣和在殼體22側設置的摩擦板。并且，也可以使用鼓式制動器，該鼓式制動器在該旋轉構件的一部分處形成有鼓，將制動蹄固定于殼體22側，通過摩擦卡合以及自嚙合作用而將旋轉構件鎖定。
[0111]在本實施方式中，示出了電動機部A采用徑向間隙電動機的例子，但不限于此，可以應用任意結構的電動機。例如，也可以采用軸向間隙電動機，該軸向間隙電動機具備固定于殼體的定子、以及配置在定子的內側與定子在軸向上隔開間隙而對置的位置的轉子。
[0112]并且，對于圖6所示的電動機動車11示出了以后輪14作為驅動輪的例子，但不限于此，也可以將前輪13作為驅動輪，也可以為四輪驅動車。需要說明的是，在本說明書中，“電動機動車”包括通過電力得到驅動力的全部的機動車的概念，例如，應當理解為也包括混合動力車。
[0113]本發明不受上述的實施方式任何限定，無需言及在不脫離本發明的主旨的范圍內，還能夠以各種方式實施，本發明的范圍由權利要求書示出，并且包括與權利要求書的記載等同的含義以及范圍內的全部變更。
[0114]附圖標記說明:
[0115]11電動機動車，12底盤，12a車輪殼體，12b懸架裝置，13前輪，14后輪，21輪內電動機驅動裝置，22外殼，22b潤滑油排出口，22d潤滑油存積部，22e潤滑油路，23a定子，23b轉子，24電動機旋轉軸，25減速器輸入軸，25a偏心部，25b偏心部，25c潤滑油路，25d潤滑油供給口，25e潤滑油供給口，26a曲線板，26b曲線板，27外銷，27a滾針軸承，28減速器輸出軸，29平衡重，30b貫通孔，31內銷，31a滾針軸承，31b穩定器，31c圓環部，31d圓筒部，32輪轂，33車輪用軸承，33a內圈，33b外圈，33c滾珠，33d保持器，33e密封構件，33f內側軌道面，36a滾動軸承，36b滾動軸承，37a滾動軸承，37b滾動軸承，41滾動軸承，42內圈，43外側軌道面，44圓柱滾子，45循環油路，45a軸向油路，45b徑向油路，45c徑向油路，51旋轉栗，52內轉子，53外轉子，54栗室，55吸入口，56排出口，60外銷殼體，61大徑外徑部，62凸緣部，62a外側面，63夾持構件，65軸承安裝面，66軸承安裝面，H熱處理硬化層。
【主權項】
1.一種輪內電動機驅動裝置，其具備電動機部、減速部、車輪用軸承部以及外殼， 所述電動機部包括: 固定于所述外殼的定子； 經由多個滾動軸承旋轉自如地支承于所述外殼的電動機旋轉軸；以及 安裝于該電動機旋轉軸的轉子， 所述電動機部的電動機旋轉軸驅動所述減速部的減速器輸入軸旋轉，使該減速器輸入軸的旋轉減速而向減速器輸出軸傳遞，所述車輪用軸承部與所述減速器輸出軸連結， 所述輪內電動機驅動裝置的特征在于， 所述電動機旋轉軸由表面硬化鋼形成，作為熱處理實施了滲碳淬火回火。2.根據權利要求1所述的輪內電動機驅動裝置，其特征在于， 在所述電動機旋轉軸上形成有在軸向上約束所述轉子的一端部的凸緣部，且設置有與所述轉子的另一端部抵接的夾持構件，通過所述凸緣部和所述夾持構件夾持所述轉子而將該轉子安裝于所述電動機旋轉軸，在所述凸緣部上形成有用于不平衡調整的低硬度部。3.根據權利要求2所述的輪內電動機驅動裝置，其特征在于， 所述低硬度部進行了防碳處理。4.根據權利要求2所述的輪內電動機驅動裝置，其特征在于， 安裝有所述轉子的所述電動機旋轉軸在進行不平衡調整后的允許殘余比不平衡為0.5?5ο5.根據權利要求2所述的輪內電動機驅動裝置，其特征在于， 所述夾持構件由與旋轉構件不同的材料形成。6.根據權利要求5所述的輪內電動機驅動裝置，其特征在于， 所述夾持構件由奧氏體系不銹鋼形成。
【文檔編號】H02K15/14GK105830317SQ201480068424
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年11月18日
【發明人】黑田優, 魚住朋久, 鈴木健, 鈴木健一
【申請人】Ntn株式會社