Внутриколесный узел с двигателем Российский патент 2018 года по МПК B60K7/00 B60K17/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к внутриколесному узлу с двигателем, выполненному с возможностью приведения в движение колеса двигателем, находящимся внутри колеса.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Внутриколесный узел с двигателем (устройство приведения в движение колеса), выполненный с возможностью приведения в движение колеса двигателем, находящимся внутри колеса, традиционно известен в качестве одной формы электромобиля (относится к фиг. 2 публикации выложенной заявки на патент Японии № 2016-073061).

Этот внутриколесный узел с двигателем содержит двигатель и редуктор, выполненный с возможностью изменения (увеличения) крутящего момента двигателя на выходе. Редуктор содержит вращающуюся деталь (например, промежуточную шестерню), выполненную с возможностью вращения двигателем, и выходной вал, прикрепленный к вращающейся детали. Выходной вал поддерживается с возможностью вращения относительно корпуса посредством подшипника. На одной торцевой части выходного вала предоставлен подшипник ступицы, который содержит подшипниковую часть и ступичную часть, объединенную с подшипниковой частью. Когда на двигатель подается электроэнергия, крутящий момент двигателя изменяется (увеличивается) посредством редуктора, и измененный (увеличенный) крутящий момент передается на колесо, прикрепленное к ступичной части подшипника ступицы, за счет чего колесо вращается.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Обычно на транспортном средстве, содержащем внутриколесный узел с двигателем, как описано выше, тормозной диск расположен вблизи подшипника ступицы (обычно, тормозной диск прикреплен к ступичной части). Вследствие этого, когда в качестве смазывающего вещества, используемого для подшипника ступицы, используется смазочное масло, существует возможность, что в случае, когда смазочное масло поступает в тормозной диск, это смазочное масло оказывает нежелательное влияние на характеристики тормозов.

Соответственно, подшипник ступицы обычно находится за пределами корпуса (например, крепежного средства), который вмещает двигатель и редуктор (строго говоря, части редуктора). Конкретно, выходной вал редуктора герметично пронизывает поверхность стенки корпуса, и подшипник ступицы предоставлен на выходном валу с наружной стороны корпуса. Кроме того, в качестве смазывающего вещества для подшипника ступицы используется смазка, имеющая более высокую вязкость, чем смазочное масло и трудно протекающая, а смазочное масло, превосходящее смазку по смазочным характеристикам, используется в качестве смазывающего вещества для внутренней стороны корпуса.

Требуется сократить длину внутриколесного узла с двигателем в осевом направлении. Настоящее изобретение сделано, чтобы удовлетворить требование выше. То есть одна из целей настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить внутриколесный узел с двигателем, допускающим сокращение его длины в осевом направлении, сохраняя в то же время низкую вероятность влияния смазывающего вещества, используемого для внутриколесного узла с двигателем, на характеристики тормозов.

Внутриколесный узел (1) с двигателем настоящего изобретения содержит:

корпус (10), поддерживаемый кузовом транспортного средства и находящийся внутри колеса транспортного средства;

двигатель (20), поддерживаемый корпусом (10) и размещенный внутри корпуса (10);

редуктор (30), содержащий вращающуюся деталь (34) с цилиндрической формой, выполненную с возможностью вращения двигателем (20) на внутренней части корпуса (10) и смазываемую смазочным маслом, и выходной вал (36), прикрепленный или соединенный с вращающейся деталью (34) и проходящий в отверстие (12), предоставленное на поверхности (10a) стенки корпуса (10), проходя за пределы корпуса (10) в осевом направлении наружу;

подшипник (40) ступицы, предоставленный на части выходного вала (36), расположенный на стороне в осевом направлении наружу от вращающейся детали (34), обеспечивающий вращение колеса, поддерживающего в то же время массу транспортного средства, и содержащий одну или множество групп тел (40c) качения, состоящих из множества тел качения, расположенных в направлении по окружности; и

первый уплотнительный элемент (50),

внутриколесный узел (1) с двигателем, вращающий колесо за счет передачи крутящего момента двигателя (20) на колесо посредством редуктора (30) и подшипника (40) ступицы.

В частности, подшипник (40) ступицы содержит подшипниковую часть (42), смазываемую смазкой с более высокой вязкостью, чем смазочное масло, и ступичную часть (44), к которой прикреплен тормозной диск (90), находящийся за пределами корпуса (10), при этом подшипниковая часть (42) и ступичная часть (44) объединены друг с другом,

часть подшипниковой части (42) располагают внутри корпуса (10) через отверстие (12),

часть выходного вала (36), расположенная на стороне в осевом направлении наружу от вращающейся детали (34), поддерживается с возможностью вращения относительно корпуса (10) только подшипниковой частью (42).

Кроме того, первый уплотнительный элемент (50) расположен внутри части подшипниковой части (42), герметично закрывает зазор между внутренним кольцом (40a) и наружным кольцом (40b) подшипника (40) ступицы в положении, находящемся на стороне в осевом направлении внутрь от одной или множества групп тел (40c) качения подшипника (40) ступицы, и делит внутреннюю часть корпуса (10) на первый промежуток (S1), где находятся двигатель (20) и вращающаяся деталь (34), и второй промежуток (S2), окруженный внутренним кольцом (40a), наружным кольцом (40b), первым уплотнительным элементом (50) и виртуальной плоскостью, содержащей отверстие (12) корпуса (10).

В настоящем изобретении часть подшипниковой части подшипника ступицы расположена внутри корпуса. Вследствие этого, длина внутриколесного узла с двигателем в осевом направлении (далее, также просто называемая «длина в осевом направлении») может быть укорочена по сравнению с обычной конфигурацией (то есть конфигурацией, где подшипник ступицы расположен за пределами корпуса). В дополнение, в настоящем изобретении первый уплотнительный элемент герметично закрывает зазор между внутренним кольцом и наружным кольцом в положении, находящемся на стороне в осевом направлении внутрь от одной или множества групп тел качения. Таким образом, внутренняя часть корпуса разделена на первый промежуток и второй промежуток. Первым промежутком является промежуток, где находятся двигатель и вращающаяся деталь, то есть промежуток, где находится смазочное масло, смазывающее вращающуюся деталь. С другой стороны, вторым промежутком является промежуток, окруженный внутренним кольцом, наружным кольцом, первым уплотнительным элементом и виртуальной плоскостью, содержащей отверстие корпуса, то есть промежуток, где находится смазка, смазывающая подшипниковую часть.

Согласно конфигурации, изложенной выше, вероятность, что смазочное масло, находящееся в первом промежутке, поступит во второй промежуток, может быть уменьшена первым уплотнительным элементом, даже когда часть подшипниковой части расположена внутри корпуса. Вследствие этого, вероятность, что смазочное масло поступит в тормозной диск, прикрепленный к ступичной части подшипника ступицы, через второй промежуток может быть уменьшена. С другой стороны, смазка, находящаяся во втором промежутке вряд ли просочится в тормозной диск вследствие ее относительно высокой вязкости. То есть смазка в качестве смазывающего вещества для подшипника ступицы имеет крайне низкую возможность влиять на характеристики тормозов, как смазка в обычном подшипнике ступицы. Вследствие этого, в настоящем изобретении становится возможно сократить длину в осевом направлении, сохраняя в то же время низкой вероятность влияния на характеристики тормозов смазывающего вещества (смазочного масла и смазки), используемого для внутриколесного узла с двигателем.

Кроме того, в обычной конфигурации между вращающейся деталью и подшипником ступицы находился подшипник, и этот подшипник играл роль «поддержания с возможностью вращения выходного вала относительно корпуса». Однако в настоящем изобретении часть выходного вала, расположенная на стороне в осевом направлении наружу от вращающейся детали, поддерживается с возможностью вращения относительно корпуса только подшипниковой частью (подшипником ступицы). То есть подшипник ступицы также играет упомянутую выше роль. Вследствие этого, подшипник, находящийся между вращающейся деталью и подшипником ступицы, становится необязательным. Следовательно, длина в осевом направлении может быть дополнительно укорочена на длину этого подшипника, и в целом может быть уменьшено количество деталей.

В еще одном аспекте внутриколесного узла (1) с двигателем согласно настоящему изобретению на одной торцевой поверхности (34a) в осевом направлении наружу от вращающейся детали (34) предоставлена первая утопленная часть (35a), заглубленная в осевом направлении внутрь, а

в первой утопленной части (35a) расположена одна торцевая часть в осевом направлении внутрь подшипниковой части (42).

Согласно этой конфигурации длина в осевом направлении может быть дополнительно укорочена на длину, на которую одна торцевая часть подшипниковой части находится в первой утопленной части.

В еще одном аспекте внутриколесного узла (1) с двигателем согласно настоящему изобретению подшипниковая часть (42) имеет цилиндрическую форму, при этом в осевом направлении бок о бок находятся по меньшей мере две группы тел (40c) качения или более,

выходной вал (36) поддерживается только подшипником (40) ступицы, и часть выходного вала (36), расположенная на стороне вращающейся детали (34) в осевом направлении внутрь, не поддерживается какими-либо подшипниками.

В этой конфигурации используется консольная конструкция, в которой только подшипник ступицы поддерживает выходной вал. Поскольку подшипниковая часть имеет цилиндрическую форму, площадь контакта (длина в осевом направлении), на которой внутреннее кольцо находится в контакте с выходным валом, больше чем «площадь контакта, на которой внутреннее кольцо общего подшипника, имеющего только одну группу тел качения, находящихся внутри обычного корпуса, находится в контакте с выходным валом». Вследствие этого, даже когда используется консольная конструкция, подшипник ступицы может устойчиво поддерживать выходной вал, и может подавляться грохот выходного вала. В результате, становится возможно подавление шума и вибрации, генерируемых вследствие дребезжания выходного вала. Кроме того, согласно этой конфигурации, количество подшипников, поддерживающих выходной вал, может быть уменьшено по сравнению с «конструкцией с поддержкой на обоих концах, в которой выходной вал поддерживается с возможностью вращения парой подшипников, находящихся с помещенной посередине вращающейся деталью». Вследствие этого, длина в осевом направлении может быть дополнительно укорочена на длину уменьшенного числа подшипников, и в целом может быть уменьшено количество деталей.

В еще одном аспекте внутриколесного узла (1) с двигателем согласно настоящему изобретению часть выходного вала (136), находящаяся на стороне вращающейся детали (34) в осевом направлении внутрь, поддерживается с возможностью вращения относительно корпуса (10) коническим роликовым подшипником (184).

Когда подшипник, поддерживающий часть выходного вала, расположенную на стороне в осевом направлении внутрь вращающейся детали, относится к типу шарикоподшипника, во время работы выходной вал может двигаться в осевом направлении, вызывая дребезжание. Однако в конфигурации выше подшипник, поддерживающий выходной вал, относится к типу конического роликового подшипника. Вследствие этого, может подавляться движение выходного вала в осевом направлении, и в результате, может подавляться дребезжание выходного вала и шум и вибрация вследствие дребезжания.

В этом случае на другой торцевой поверхности (34b) в осевом направлении внутрь вращающейся детали (34) предоставлена вторая утопленная часть (35b), углубленная в осевом направлении наружу,

одна торцевая часть в осевом направлении наружу конического роликового подшипника (184) расположена во второй утопленной части (35b).

В общем, конический роликовый подшипник имеет большую длину в осевом направлении, чем шарикоподшипник. Однако в конфигурации выше одна торцевая часть конического роликового подшипника расположена во второй утопленной части. Вследствие этого, длина в осевом направлении может быть укорочена на длину, на которую этот одна торцевая часть расположена во второй утопленной части. Вследствие этого, можно избежать удлинения внутриколесного узла с двигателем вследствие использования конического роликового подшипника. В результате, может быть реализовано как подавление дребезжания выходного вала, так и предотвращение удлинения внутриколесного узла с двигателем в осевом направлении.

В описании выше ссылки, использованные в следующем описании в отношении вариантов осуществления, добавлены к элементам настоящего изобретения со скобками, для того, чтобы способствовать пониманию настоящего изобретения. Однако эти ссылки не должны использоваться для ограничения объема правовых притязаний изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 - схематичный вид в разрезе внутриколесного узла с двигателем согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, если смотреть в направлении транспортного средства спереди назад;

ФИГ. 2 - схематичный вид в разрезе внутриколесного узла с двигателем согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, если смотреть в направлении транспортного средства спереди назад; и

ФИГ. 3 - схематичный вид в разрезе обычного внутриколесного узла с двигателем, если смотреть в направлении транспортного средства спереди назад.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Первый вариант осуществления изобретения

Как показано на фиг. 1, внутриколесный узел 1 с двигателем согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения (далее, также называемый просто «узел 1 с двигателем») содержит корпус 10, двигатель 20, редуктор 30, подшипник 40 ступицы, масляный уплотнительный элемент 50, уплотнительные кольца 60, 62 и устройство 70 подачи масла. Направление вправо каждой из фиг. 1-фиг. 3 соответствует осевому направлению наружу.

Корпус 10 соединен с рычагом подвески (иллюстрация пропущена) и расположен внутри колеса (иллюстрация пропущена) транспортного средства. Корпус 10 имеет по существу форму прямоугольного параллелепипеда. На поверхности стенки 10a в осевом направлении наружу корпуса 10 предоставлено отверстие 12.

Двигатель 20 помещен внутри корпуса 10. Двигатель 20 представляет собой трехфазный бесщеточный двигатель и содержит статор 22, ротор 24 и ведущий вал 26. На статор 22 подается электроэнергия из устройства-источника энергоснабжения (иллюстрация пропущена) транспортного средства через устройство управления двигателем (иллюстрация пропущена). Статор 22 заставляет ротор 24 генерировать крутящий момент за счет подаваемой электроэнергии. За счет этого крутящего момента двигатель 20 вращает колесо. То есть двигатель 20 функционирует в качестве устройства, генерирующего крутящий момент для приведения в движение колеса. В дополнение, ротор 24 вращается силой, действующей на колесо со стороны дорожной поверхности. Это вращение ротора 24 позволяет двигателю 20 генерировать электроэнергию. Эта электроэнергия подается на устройство-источник энергоснабжения (то есть эта электроэнергия повторно генерируется) через устройство управления двигателем. То есть двигатель 20 функционирует также в качестве генератора. Двигатель 20 вращается устройством управления двигателем в положительном направлении вращения, а также в обратном направлении вращения. Далее, описание будет проходить с определением направления вращения двигателя 20 в случае, когда двигатель 20 прикладывает крутящий момент к колесу для движения транспортного средства вперед в качестве положительного направления вращения.

Ведущий вал 26 проходит в осевом направлении (в направлении слева направо кузова транспортного средства), и расположен на одной оси с ротором 24. Ведущий вал 26 прикреплен к ротору 24 (или соединен с ним), и вращается в виде единого целого с ротором 24. Ведущий вал 26 поддерживается с возможностью вращения относительно корпуса 10 шарикоподшипниками 80, 82, расположенными внутри корпуса 10. Ведущая шестерня 32 (упомянутая позже) прикреплена к ведущему валу 26 (или соединена с ним) между ротором 24 и подшипником 82.

Редуктор 30 содержит ведущую шестерню 32, в качестве «вращающейся детали» ведомую шестерню 34 и выходной вал 36. Ведомая шестерня 34 также называется промежуточная шестерня. Ведущая шестерня 32 расположена на одной оси с ведущим валом 26, и вращается с ведущим валом 26 в виде единого целого. Ведомая шестерня 34 имеет больший диаметр, чем ведущая шестерня 32, и вращает за счет сцепления с ведущей шестерней 32. Ведомая шестерня 34 имеет по существу цилиндрическую форму, а в качестве «одной торцевой поверхности» содержит поверхность 34a в осевом направлении наружу (в направлении вправо на фиг. 1), а в качестве «другой торцевой поверхности» также поверхность 34b в осевом направлении внутрь (в направлении влево на фиг. 1). Ведомая шестерня 34 расположена на одной оси с центральной осью вращения колеса.

На поверхности 34a предоставлена первая утопленная часть 35a, заглубленная в осевом направлении внутрь. Первая утопленная часть 35a имеет по существу цилиндрическую форму, а ее центральная ось совпадает с центральной осью ведомой шестерни 34. Аналогично, на поверхности 34b предоставлена вторая утопленная часть 35b, углубленная в осевом направлении наружу. Вторая утопленная часть 35b имеет по существу такую же форму, как первая утопленная часть 35a, а ее центральная ось совпадает с центральной осью ведомой шестерни 34. Сумма высоты первой утопленной части 35a (то есть длина в осевом направлении) и высоты второй утопленной части 35b короче, чем длина ведомой шестерни 34 в осевом направлении.

Выходной вал 36 проходит в осевом направлении и расположен на одной оси с ведомой шестерней 34. То есть выходной вал 36 расположен на одной оси с центральной осью вращения колеса. Один конец выходного вала 36 в осевом направлении внутрь прикреплен к нижней поверхности первой утопленной части 35a ведомой шестерни 34 (или соединен с ней). Таким образом, выходной вал 36 вращается в виде единого целого с ведомой шестерней 34. Выходной вал 36 пронизывает поверхность стенки 10a через отверстие 12 корпуса 10, проходя за пределы корпуса 10. Как видно из описания выше, ведущая шестерня 32, ведомая шестерня 34 и часть выходного вала 36 находятся внутри корпуса 10.

Подшипник 40 ступицы представляет собой элемент, образованный за счет соединения друг с другом подшипниковой части 42 и ступичной части 44. Другими словами, подшипник 40 ступицы содержит подшипниковую часть 42 и ступичную часть 44, при этом подшипниковая часть 42 и ступичная часть 44 объединены друг с другом. Подшипник 40 ступицы содержит внутреннее кольцо 40a, наружное кольцо 40b, две группы тел 40c качения (две группы шариков подшипника) и сепаратор (иллюстрация пропущена). Внутреннее кольцо 40а содержит цилиндрическую часть 40a1 и фланцевую часть 40a2. Подшипниковая часть 42 состоит из цилиндрической части 40a1 внутреннего кольца 40a, наружного кольца 40b, двух групп тел 40c качения и сепаратора. Ступичная часть 44 состоит из фланцевой части 40a2 внутреннего кольца 40a.

Сперва, будет сделано описание подшипниковой части 42. Подшипниковая часть 42 представляет собой элемент, образованный за счет соединения друг с другом двух подшипников. Подшипниковая часть 42 имеет по существу цилиндрическую форму и проходит в осевом направлении. Конкретно, цилиндрическая часть 40a1 внутреннего кольца 40a имеет по существу цилиндрическую форму и проходит в осевом направлении. Цилиндрическая часть 40a1 прикреплена к выходному валу 36 (или соединена с ним), вращаясь в виде единого целого с выходным валом 36. Торцевая поверхность 46 в осевом направлении внутрь цилиндрической части 40a1 находится в контакте с нижней поверхностью первой утопленной части 35a ведомой шестерни 34. Цилиндрическая часть 40a1 имеет меньший диаметр, чем отверстие 12 корпуса 10, и пронизывает поверхность 10a стенки через отверстие 12. Следует заметить, что торцевая поверхность 46 может находиться немного в сторону от нижней поверхности первой утопленной части 35a ведомой шестерни 34, при условии, что торцевая поверхность 46 находится в первой утопленной части 35a.

Наружное кольцо 40b имеет по существу цилиндрическую форму, окружающую периферию цилиндрической части 40a1, и проходит в осевом направлении. Торцевая поверхность 48 в осевом направлении внутрь наружного кольца 40b находится в первой утопленной части 35a ведомой шестерни 34. То есть торцевая поверхность 48 находится немного в сторону от нижней поверхности первой утопленной части 35a. Наружное кольцо 40b пронизывает поверхность 10a стенки через отверстие 12 и входит в контакт с поверхностью, образующей отверстие 12. Торцевая часть в осевом направлении наружу наружного кольца 40b имеет форму фланца и прикреплена к поверхности 10a стенки с наружной стороны корпуса 10.

Две группы тел 40c качения включают группу тел 40c1 качения, расположенных в осевом направлении внутрь, и группу тел 40c2 качения, расположенных в осевом направлении наружу. Группа тел 40c1 качения и группа тел 40c2 качения находятся бок о бок с промежутком в осевом направлении. Каждая группа тел 40c1, 40c2 качения состоит из множества шариков подшипника. Множество шариков подшипника расположены с интервалами с возможностью качения в направлении по окружности в промежутке между внутренним кольцом 40a и наружным кольцом 40b. Сепаратор удерживает каждый из шариков подшипника так, чтобы шарики подшипника не входили в контакт друг с другом в направлении по окружности и в осевом направлении.

Далее будет сделано описание ступичной части 44. Фланцевая часть 40a2 внутреннего кольца 40a, которая составляет ступичную часть 44, имеет плоскую часть на плоскости, перпендикулярной оси выходного вала 36. Фланцевая часть 40a2 соединена в виде единого целого с одним концом цилиндрической части 40a1 в осевом направлении наружу. То есть ступичная часть 44 расположена за пределами корпуса 10. Выходной вал 36 вставлен в центр фланцевой части 40a2. Фланцевая часть 40a2 прикреплена к выходному валу 36 (или соединена с ним) и вращается в виде единого целого с выходным валом 36, а также с цилиндрической частью 40a1 подшипниковой части 42. тормозной диск 90, находящийся за пределами корпуса 10, и колесо прикреплены к фланцевой части 40a2 болтом ступицы (иллюстрация пропущена).

Как видно из описания выше, подшипниковая часть 42 пронизывает поверхность 10a стенки через отверстие 12 корпуса 10. Другими словами, часть 42 подшипниковой части в осевом направлении внутрь расположена внутри корпуса 10. Далее, часть 42 подшипниковой части, расположенная внутри корпуса 10, называется «подшипниковая часть 42 внутри корпуса». Кроме того, одна торцевая часть в осевом направлении внутрь подшипниковой части 42 внутри корпуса находится в первой утопленной части 35a. Другими словами, торцевая поверхность 46 в осевом направлении внутрь внутреннего кольца 40a и торцевая поверхность 48 в осевом направлении внутрь наружного кольца 40b расположены на стороне в осевом направлении внутрь относительно поверхности 34a ведомой шестерни 34.

Как видно на фиг. 1, отсутствует подшипник, поддерживающий выходной вал 36, находящийся между ведомой шестерней 34 и подшипником 40 ступицы. Вследствие этого, подшипник 40 ступицы играет роль «поддержки с возможностью вращения выходного вала 36 относительно корпуса 10» в дополнение к обычной роли «обеспечения вращения колеса, поддерживающего в то же время массу транспортного средства». Кроме того, в настоящем варианте осуществления выходной вал 36 не проходит на сторону в осевом направлении внутрь ведомой шестерни 34. Вследствие этого, отсутствует подшипник, поддерживающий выходной вал 36, находящийся на стороне в осевом направлении внутрь ведомой шестерни 34. То есть в настоящем варианте осуществления используется консольная конструкция, где выходной вал 36 поддерживается только подшипником 40 ступицы.

Масляный уплотнительный элемент 50 (первый уплотнительный элемент) расположен внутри подшипниковой части 42 внутри корпуса. Масляный уплотнительный элемент 50 содержит металлическое кольцо (иллюстрация пропущена), синтетический каучук и цилиндрическую пружину и используется для уплотнения между двумя элементами относительно движения друг с другом. Конструкция масляного уплотнительного элемента 50 известна, и в связи с этим подробное описание конструкции будет пропущено. Масляный уплотнительный элемент 50 герметично закрывает зазор между внутренним кольцом 40a и наружным кольцом 40b в положении, находящемся на стороне в осевом направлении внутрь от группы тел 40c1 качения. Конкретно, выступающая часть (иллюстрация пропущена), расположенная на внутренней периферийной стороне масляного уплотнительного элемента 50, находится в контакте с внутренним кольцом 40a с возможностью скольжения, а вставленная часть (иллюстрация пропущена), расположенная с наружной периферийной стороны, прикреплена к наружному кольцу 40b. Следует заметить, что выступающая часть и вставленная часть могут быть предоставлены на противоположных друг другу сторонах. В этом случае выступающая часть находится в контакте с наружным кольцом 40b с возможностью скольжения, а вставленная часть прикреплена к внутреннему кольцу 40a.

Масляный уплотнительный элемент 50 делит внутреннюю часть корпуса 10 на два промежутка, то есть промежуток S1 в качестве «первого промежутка» и промежуток S2 в качестве «второго промежутка». Следует заметить, что строго говоря, «внутренняя часть корпуса 10» означает внутреннюю часть корпуса 10 в случае предположения, что отверстие 12 должно быть закрыто плоскостью (показанной двойной пунктирной линией на фиг. 1), содержащей поверхность 10a стенки (далее, эта плоскость также называется «виртуальная плоскость»). Промежуток S2 представляет собой промежуток с по существу цилиндрической формой, окруженный внутренним кольцом 40a, наружным кольцом 40b, масляным уплотнительным элементом 50 и виртуальной плоскостью. В настоящем варианте осуществления часть групп тел 40c качения помещена внутрь промежутка S2. Промежуток S1 представляет собой промежуток, когда промежуток S2 удален из внутренней части корпуса 10. То есть внутри промежутка S1 находятся двигатель 20, шарикоподшипники 80, 82, ведущая шестерня 32, ведомая шестерня 34, часть выходного вала 36 и устройство 70 подачи масла. Внутри промежутка S1 циркулирует смазочное масло, а внутрь промежутка S2 (упомянутого позже) наполнена смазка с более высокой вязкостью, чем смазочное масло.

Следует заметить, что уплотнение 52 подшипника расположено на стороне в осевом направлении наружу от группы тел 40c2 качения. Уплотнение 52 подшипника представляет собой уплотнительную пластину, полученную за счет прикрепления синтетического каучука к стальной пластине. Уплотнение 52 подшипника уплотняет зазор между внутренним кольцом 40a и наружным кольцом 40b с наружной стороны корпуса 10. В настоящем варианте осуществления в качестве уплотнения 52 подшипника используется уплотнение типа LLU. Однако могут использоваться другие типы уплотнений. Например, в качестве уплотнения 52 подшипника может быть использовано уплотнение типа LLH или типа LLB или масляный уплотнительный элемент.

Для удобства в качестве промежутка S3 определен промежуток, окруженный внутренним кольцом 40a, наружным кольцом 40b, масляным уплотнительным элементом 50 и уплотнением 52 подшипника. Внутри промежутка S3 наполнена смазка. Таким образом, шарики подшипника, составляющие каждую группу тел 40c1, 40c2 качения, смазываются для гладкого качения. Смазка имеет более высокую вязкость, чем смазочное масло. Кроме того, предоставлены масляный уплотнительный элемент 50 и уплотнение 52 подшипника. Вследствие этого, вероятность, что смазка внутри промежутка S3 протечет за пределы (то есть за пределы промежутка S1 и корпуса 10), является крайне низкой.

Как упоминалось ранее, промежуток S3 содержит промежуток S2, поскольку уплотнение 52 подшипника расположено за пределами корпуса 10. То есть смазка заполнена также внутри промежутка S2. Следует заметить, что уплотнение 52 подшипника может находиться внутри корпуса 10. В этом случае промежуток S2 включает в себя промежуток S3.

В зазоре между цилиндрической частью 40a1 внутреннего кольца 40a и выходным валом 36 для герметичного уплотнения зазора расположено уплотнительное кольцо 60. Для герметичного уплотнения зазора между наружным кольцом 40b и поверхностью 10a стенки корпуса 10 в зазоре расположено уплотнительное кольцо 62.

Внутри промежутка S1 расположено устройство 70 подачи масла, которое содержит резервуар (иллюстрация пропущена), насос и подающую трубку (относится, например, к публикации выложенной заявке на патент Японии № 2015-107709). В резервуаре хранится смазочное масло. Насос тянет смазочное масло двигателем 20, вращающимся в положительном направлении вращения. Нагнетаемое смазочное масло через подающую трубку подается к двигателю 20, ведущей шестерне 32, ведомой шестерне 34 и шарикоподшипникам 80, 82. Таким образом, двигатель 20 охлаждается, также как смазываются ведущая шестерня 32, ведомая шестерня 34 и шарикоподшипники 80, 82. Устройство 70 подачи масла выполнено таким образом, что смазочное масло после охлаждения и смазывания переносится снова назад в резервуар. Смазочное масло циркулирует внутри промежутка S1 с помощью устройства 70 подачи масла. Масляный уплотнительный элемент 50 может уменьшать вероятность, что смазочное масло внутри промежутка S1 поступит в промежуток S2. Кроме того, уплотнительные кольца 60, 62 могут уменьшать вероятность, что смазочное масло внутри промежутка S1 протечет за пределы корпуса 10.

Далее будет сделано описание работы блока 1 двигателя. Когда на статор 22 подается электроэнергия, к ротору 24 прикладывается крутящий момент, и ротор 24 вращается. Когда ротор 24 вращается, ведущая шестерня 32 вращается в виде единого целого с ротором 24 посредством ведущего вала 26. Когда вращается ведущая шестерня 32, ведомая шестерня 34 вращается за счет сцепления с ведущей шестерней 32. Когда вращается ведомая шестерня 34, выходной вал 36 вращается в виде единого целого с ведомой шестерней 34. Ведущая шестерня 32, ведомая шестерня 34 и выходной вал 36 (то есть редуктор 30) замедляет скорость вращения ротора 24, увеличивая его крутящий момент. Увеличенный крутящий момент передается на колесо, прикрепленное к ступичной части 44 подшипника 40 ступицы, и таким образом колесо вращается.

Будут описаны результаты узла 1 с двигателем согласно первому варианту осуществления. Фиг. 3 представляет собой схематичный вид в разрезе обычного узла 201 с двигателем. Как показано на фиг. 3, в обычном узле 201 с двигателем подшипник 240 ступицы расположен за пределами корпуса 10 для того, чтобы предотвратить попадание масла, циркулирующего внутри корпуса 10, в подшипник 240 ступицы, внутрь которого заполнена смазка.

В отличие от этого, в узле 1 с двигателем часть 42 подшипниковой части подшипника 40 ступицы, расположенного на стороне в осевом направлении внутрь, расположена внутри корпуса 10. Вследствие этого, по сравнению с конфигурацией фиг. 3 длина в осевом направлении может быть укорочена. В дополнение, в этом узле 1 с двигателем в зазоре между внутренним кольцом 40a и наружным кольцом 40b подшипника 40 ступицы расположен масляный уплотнительный элемент 50 в положении, находящемся на стороне в осевом направлении внутрь от группы тел 40c1 качения. Масляный уплотнительный элемент 50 герметично закрывает зазор между внутренним кольцом 40a и наружным кольцом 40b, и таким образом делит внутреннюю часть корпуса 10 на промежуток S1 (промежуток, где находится смазочное масло) и промежуток S2 (промежуток, где находится смазка).

Согласно конфигурации, изложенной выше, вероятность, что смазочное масло, циркулирующее в промежутке S1, поступит в промежуток S2, с помощью масляного уплотнительного элемента 50 может быть уменьшена, даже когда часть 42 подшипниковой части расположена внутри корпуса 10. Вследствие этого, может быть уменьшена вероятность, что смазочное масло через промежуток S2 поступит в тормозной диск 90, прикрепленный к ступичной части 44 подшипника 40 ступицы. С другой стороны, смазка, находящаяся в промежутке S2, вряд ли просочится в тормозной диск 90 вследствие ее относительно высокой вязкости, и, вследствие этого, смазка имеет крайне низкую возможность влиять на характеристики тормозов, как смазка в обычном подшипнике ступицы. Вследствие этого, в этом узле 1 с двигателем становится возможно сократить длину в осевом направлении, сохраняя в то же время низкой вероятность, что смазывающее вещество (смазочное масло и смазка), используемое для узла 1 с двигателем, повлияет на характеристики тормозов.

Кроме того, в узле 201 с двигателем фиг. 3 шарикоподшипник 286 расположен внутри корпуса 10, и этот шарикоподшипник 286 поддерживает с возможностью вращения часть выходного вала 236, находящуюся на стороне в осевом направлении наружу от ведомой шестерни 234 относительно корпуса 10.

В отличие от этого, в узле 1 с двигателем часть выходного вала 36, находящаяся на стороне в осевом направлении наружу ведомой шестерни 34, поддерживается с возможностью вращения относительно корпуса 10 только подшипниковой частью 42 подшипника 40 ступицы. То есть в узле 1 с двигателем подшипник 40 ступицы играет роль «поддержки с возможностью вращения выходного вала 36 относительно корпуса 10». Вследствие этого, в узле 1 с двигателем подшипник, соответствующий шарикоподшипнику 286 узла 201 с двигателем, становится необязательным. Следовательно, длина в осевом направлении может быть дополнительно укорочена на длину этого необязательного подшипника, и в целом может быть уменьшено количество деталей.

В дополнение, в узле 201 с двигателем фиг. 3 поверхность, перпендикулярная осевому направлению ведомой шестерни 234, является плоской, и не образовано никакой утопленной части. В отличие от этого, в узле 1 с двигателем первая утопленная часть 35a предоставлена на поверхности 34a ведомой шестерни 34, а одна торцевая часть в осевом направлении внутрь 42 подшипниковой части находится в первой утопленной части 35a. Вследствие этого, длина в осевом направлении может быть дополнительно укорочена на длину, на которую одна торцевая часть 42 подшипниковой части находится в первой утопленной части 35a.

Кроме того, в узле 201 с двигателем фиг. 3 выходной вал 236 пронизывает ведомую шестерню 234, проходя на сторону в осевом направлении внутрь ведомой шестерни 234. Часть выходного вала 236, находящаяся на стороне в осевом направлении внутрь ведомой шестерни 234, поддерживается с возможностью вращения относительно корпуса 10 шарикоподшипником 287, расположенным внутри корпуса 10. То есть в узле 201 с двигателем используется конструкция с поддержкой на обоих концах, когда выходной вал 236 поддерживается на обеих сторонах ведомой шестерни 234.

В отличие от этого, в узле 201 с двигателем используется консольная конструкция, когда выходной вал 36 поддерживается только с одной стороны ведомой шестерни 34. Подшипниковая часть 42 имеет цилиндрическую форму за счет двух групп тел 40c1, 40c2 качения, находящихся бок о бок в осевом направлении. Вследствие этого, площадь контакта (длина в осевом направлении), на которой внутреннее кольцо 40a находится в контакте с выходным валом 36, больше чем площадь контакта обычного подшипника (то есть подшипника, имеющего только одну группу тел качения). Вследствие этого, даже когда используется консольная конструкция, подшипник 40 ступицы может устойчиво поддерживать выходной вал 36, и может подавляться дребезжание выходного вала 36. В результате, становится возможно подавление шума и вибрации, генерируемых вследствие дребезжания выходного вала 36. Кроме того, согласно этой конфигурации, количество подшипников, поддерживающих выходной вал 36, может быть уменьшено по сравнению с конструкцией с поддержкой на обоих концах. Вследствие этого, длина в осевом направлении может быть дополнительно укорочена на длину уменьшенного числа подшипников, и в целом может быть уменьшено количество деталей.

Второй вариант осуществления изобретения

Далее со ссылкой на фиг. 2 будет описан внутриколесный узел 101 с двигателем согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Далее, для элемента, имеющего такую же конфигурацию, как элемент внутриколесного узла 1 с двигателем согласно первому варианту осуществления, будет использоваться такая же ссылка, и его подробное описание будет пропущено.

Как показано на фиг. 2, в настоящем варианте осуществления выходной вал 136 пронизывает ведомую шестерню 34, проходя на сторону в осевом направлении внутрь ведомой шестерни 34. Торцевая поверхность в осевом направлении внутрь выходного вала 136 расположена на стороне в осевом направлении внутрь поверхности 34b ведомой шестерни 34. Выходной вал 136 поддерживается с возможностью вращения относительно корпуса 10 коническим роликовым подшипником 184 на стороне в осевом направлении внутрь ведомой шестерни 34. Конический роликовый подшипник 184 представляет собой подшипник, где в качестве тел качения используются ролики, имеющие форму усеченного конуса (конические ролики). К коническому роликовому подшипнику 184 прикладывается предварительная нагрузка. Одна торцевая часть в осевом направлении наружу конического роликового подшипника 184 расположена во второй утопленной части 35b ведомой шестерни 34. Конический роликовый подшипник 184 смазывается устройством 70 подачи масла.

Узел 101 с двигателем согласно второму варианту осуществления также имеет замечательный результат, что «длина в осевом направлении может быть укорочена, сохраняя в то же время низкой вероятность, что смазывающее вещество, используемое для узла 101 с двигателем, влияет на характеристики тормозов». Кроме того, в этом узле 101 с двигателем часть выходного вала 136 на стороне в осевом направлении внутрь ведомой шестерни 34 поддерживается коническим роликовым подшипником 184. В случае, когда подшипник, поддерживающий выходной вал 136 на стороне в осевом направлении внутрь ведомой шестерни 34, относится к типу шарикоподшипника, вероятно движение выходного вала 136 во время работы в осевом направлении, вызывая дребезжание. Однако в этом узле 101 с двигателем в качестве типа подшипника, поддерживающего выходной вал 136, выбран конический роликовый подшипник. Вследствие этого, движение выходного вала 136 в осевом направлении может подавляться, и в результате, может подавляться дребезжание выходного вала 136, а также шум и вибрация вследствие дребезжания. В дополнение, вращательная вибрация выходного вала 136 может подавляться за счет приложения на конический роликовый подшипник 184 предварительной нагрузки.

В частности, в настоящем варианте осуществления вторая утопленная часть 35b предоставлена на поверхности 34b ведомой шестерни 34, а во второй утопленной части 35b расположена одна торцевая часть в осевом направлении наружу конического роликового подшипника 184. В общем, конический роликовый подшипник длиннее, чем шарикоподшипник по длине в осевом направлении. Однако в конфигурации выше одна торцевая часть конического роликового подшипника 184 расположена во второй утопленной части 35b. Вследствие этого, длина в осевом направлении может быть укорочена на длину, на которую эта одна торцевая часть расположена во второй утопленной части 35b. Вследствие этого, вследствие использования конического роликового подшипника 184 можно избежать удлинения узла 101 с двигателем в осевом направлении. В результате, может быть реализовано как подавление дребезжания выходного вала 136, так и предотвращение удлинения узла 101 с двигателем в осевом направлении.

Были описаны внутриколесные узлы с двигателем согласно вариантам осуществления. Однако настоящее изобретение не ограничено упомянутыми выше вариантами осуществления, и в пределах объема правовых притязаний настоящего изобретения можно использовать различные модификации.

Например, бок о бок может находиться три группы тел 40c качения или более. В дополнение, в качестве типа тел качения, составляющих группы тел 40c качения, могут быть выбраны ролики.

В упомянутом выше варианте осуществления первая утопленная часть 35a и вторая утопленная часть 35b предоставлены на поверхности 34a и поверхности 34b ведомой шестерни 34, соответственно. Однако конфигурация этим не ограничена. Например, может быть принята конфигурация, где не предоставлена либо первая утопленная часть 35a, либо вторая утопленная часть 35b, или может быть принята конфигурация, где не предоставлены как первая утопленная часть 35a, так и вторая утопленная часть 35b.

В упомянутом выше варианте осуществления цилиндрическая часть 40a1 внутреннего кольца 40a подшипника 40 ступицы представляет собой элемент, отличный от выходного вала 36. Однако цилиндрическая часть 40a1 и выходной вал 36 могут быть объединены друг с другом. Например, цилиндрическая часть 40a1 и выходной вал 36 могут быть объединены посредством сварки или посредством отрезания/шевингования/машинной обработки.

В упомянутом выше варианте осуществления редуктор 30 только имеет редукционный механизм, который выполняет одну стадию замедления. Однако конфигурация этим не ограничена. Например, редуктор 30 может иметь редукционный механизм, который выполняет две стадии замедления или три или более стадии замедления за счет дополнительного содержания редукционного механизма с использованием планетарной шестерни. В качестве альтернативы, редукционный механизм с использованием планетарной шестерни может быть использован вместо редукционного механизма редуктора 30 в упомянутом выше варианте осуществления.

Изобретение относится к внутриколесному узлу с двигателем. Внутриколесный узел (1) с двигателем содержит корпус (10), двигатель (20), редуктор (30), содержащий вращающуюся деталь (34), и выходной вал (36), прикрепленный к вращающейся детали (34) и проходящий в корпус (10), проходя за пределы корпуса в осевом направлении наружу, и подшипник (40) ступицы, содержащий подшипниковую часть (42) и ступичную часть (44), объединенную с подшипниковой частью (42). Часть выходного вала (36) поддерживается только подшипниковой частью (42). Часть (42) подшипниковой части расположена внутри корпуса (10). Внутри этой части расположен первый уплотнительный элемент (50), который герметично закрывает зазор между внутренним кольцом (40a) и наружным кольцом (40b). Достигается повышение надежности. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Внутриколесный узел (1) с двигателем, содержащий:

корпус (10), поддерживаемый кузовом транспортного средства и расположенный внутри колеса транспортного средства;

двигатель (20), поддерживаемый корпусом (10) и размещенный внутри этого корпуса (10);

редуктор (30), содержащий вращающуюся деталь (34) цилиндрической формы, выполненную с возможностью вращения двигателем (20) на внутренней части корпуса (10) и смазываемую смазочным маслом, и выходной вал (36), скрепленный или выполненный за одно целое с вращающейся деталью (34);

подшипник (40) ступицы, расположенный на части выходного вала (36), находящейся на стороне в осевом направлении наружу вращающейся детали (34), обеспечивающий вращение колеса, поддерживая в то же время массу транспортного средства, и содержащий одну или множество групп тел (40с) качения, состоящих из множества тел качения, расположенных в направлении по окружности; и

первый уплотнительный элемент (50),

при этом внутриколесный узел (1) с двигателем выполнен с возможностью вращения колеса за счет передачи крутящего момента двигателя (20) на колесо посредством редуктора (30) и подшипника (40) ступицы,

причем подшипник (40) ступицы содержит подшипниковую часть (42), смазываемую смазкой с более высокой вязкостью, чем у указанного смазочного масла, и ступичную часть (44), к которой прикреплен тормозной диск (90), находящийся за пределами корпуса (10), при этом подшипниковая часть (42) и ступичная часть (44) объединены друг с другом,

причем корпус (10) включает в себя поверхность (10а) стенки на упомянутой стороне в осевом направлении наружу, при этом поверхность (10а) стенки находится в плоскости, по существу перпендикулярной центральной оси подшипника (40) ступицы,

причем на поверхности (10а) стенки имеется отверстие (12),

при этом выходной вал (36) проходит в отверстие (12), проходя за пределы корпуса (10) в осевом направлении наружу,

причем подшипниковая часть (42) проходит через поверхность (10а) стенки через отверстие (12) и по меньшей мере часть указанной одной или множества групп тел (40с) качения расположена внутри корпуса, так что часть подшипниковой части (42) расположена внутри корпуса (10) относительно поверхности (10а) стенки за счет указанного отверстия (12),

при этом указанная часть выходного вала (36), расположенная на стороне в осевом направлении наружу вращающейся детали (34), поддерживается с возможностью вращения относительно корпуса (10) только подшипниковой частью (42),

причем первый уплотнительный элемент (50) расположен внутри указанной части подшипниковой части (42), герметично закрывает зазор между внутренним кольцом (40а) и наружным кольцом (40b) подшипника (40) ступицы в положении, находящемся на стороне в осевом направлении внутрь от указанной одной или множества групп тел (40с) качения подшипника (40) ступицы, и делит внутреннюю часть корпуса (10) на первый промежуток, где находятся двигатель (20) и вращающаяся деталь (34), и второй промежуток, окруженный внутренним кольцом (40а), наружным кольцом (40b), первым уплотнительным элементом (50) и виртуальной плоскостью, включающей указанное отверстие (12) корпуса (10).

2. Внутриколесный узел с двигателем по п.1, в котором

на одной торцевой поверхности (34а) в осевом направлении наружу вращающейся детали (34) выполнена первая утопленная часть (35а), заглубленная в осевом направлении внутрь,

первая утопленная часть (35а) включает в себя центр указанной одной торцевой поверхности (34а),

центральная ось первой утопленной части (35а) совпадает с центральной осью вращающейся детали (34), и

в первой утопленной части (35а) расположена одна торцевая часть в осевом направлении внутрь подшипниковой части (42).

3. Внутриколесный узел с двигателем по п.1 или 2, в котором

подшипниковая часть (42) имеет цилиндрическую форму, где по меньшей мере две группы тел (40с) качения или более находятся бок о бок в осевом направлении,

причем выходной вал (36) поддерживается только подшипником (40) ступицы, а часть выходного вала (36), расположенная на стороне в осевом направлении внутрь от вращающейся детали (34), не поддерживается какими-либо подшипниками.

4. Внутриколесный узел с двигателем по п.1 или 2, в котором часть выходного вала (136), расположенная на стороне в осевом направлении внутрь от вращающейся детали (34), поддерживается с возможностью вращения относительно корпуса (10) коническим роликовым подшипником (184).

5. Внутриколесный узел с двигателем по п.4, в котором

на другой торцевой поверхности (34b) в осевом направлении внутрь вращающейся детали (34) выполнена вторая утопленная часть (35b), углубленная в осевом направлении наружу, и

во второй утопленной части (35b) расположена одна торцевая часть в осевом направлении наружу конического роликового подшипника (184).