JP2008044537A - インホイールモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型軽量で耐久性に優れ信頼性の高いインホイールモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】インホイールモータ駆動装置２１は、ケーシング２２と、モータ部Ａと、減速部Ｂとを備える。減速部Ｂは、モータ側回転部材２５の回転に伴ってその回転軸心を中心とする公転運動を行う曲線板２６ａ，２６ｂと、ケーシング２２に針状ころ軸受２７ｃによって回転自在に支持され、曲線板２６ａ，２６ｂの外周部に係合して曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動を生じさせる外ピン２７と、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動を、モータ側回転部材２５の回転軸心を中心とする回転運動に変換して車輪側回転部材２８に伝達する運動変換機構とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動モータの出力軸と車輪のハブとを減速機を介して同軸上に連結したインホイールモータ駆動装置に関する。

従来のインホイールモータ駆動装置は、例えば、特開２００５−７９１４号公報（特許文献１）に記載されている。同公報に記載されているインホイールモータ駆動装置は、駆動力を発生させるモータと、タイヤを接続するホイールハブと、モータおよびホイールハブの間に、モータのロータの回転を減速してタイヤに伝達する減速機とを備える。この減速機は、歯数の異なる複数の歯車を組み合わせてなる平行軸歯車機構を採用している。

このような電動モータの出力軸と車輪のハブとを減速機を介して同軸上に連結したインホイールモータ駆動装置は、プロペラシャフトやデファレンシャル等の大がかりな動力伝達機構が不要となるので、車両の軽量化やコンパクト化等の面から注目されている。しかしながら、車両のばね下に取り付けられるインホイールモータ駆動装置は、ばね下重量の増加によって乗り心地が悪くなる難点があり、未だ実用化には至っていない。

電動モータの出力トルクとモータ容積（重量）はほぼ比例関係にあり、小さなモータ容積で車両の車輪を駆動するのに足る大きな出力を得るためには、高速回転化が避けられず、電動モータの出力軸とハブとの間に減速機を組み込む必要がある。このため、組み込む減速機の重量が大きくなっては意味がないので、インホイールモータ駆動装置では、コンパクトで大きな減速比の得られる減速機が求められている。

また、電気自動車用減速装置として、電動モータの出力軸と車輪のハブとの間に減速機として遊星歯車減速機を組み込んだものがある（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載されたものは、電動モータと減速機がばね下に取り付けられるインホイールモータ駆動装置ではないが、遊星歯車減速機を２段に設け、２段目の遊星歯車減速機からの出力をドライブシャフトを介してばね下の左右の車輪に分配している。
特開２００５−７９１４号公報 特開平５−３３２４０１号公報（第１−３図）

上記の各公報に記載された減速機に採用されている平行軸歯車機構や遊星歯車機構の減速比は、歯車の強度等の観点から前者が１／２〜１／３、後者が１／３〜１／６程度に設定されるのが一般的である。これは、インホイールモータ駆動装置に搭載する減速機の減速比としては不十分であり、十分な減速比を得るためには、減速機を多段構成とする必要がある。これは、減速機の重量およびサイズの増大を招き、コンパクト化が必要なインホイールモータ駆動装置には不適切である。

また、特許文献２に記載された遊星歯車減速機は平行軸歯車と比較すると大きな減速比を得ることができるが、遊星歯車減速機はサンギヤ、リングギヤ、ピニオンギヤおよびピニオンギヤのキャリヤとで構成されるので、部品点数が多くコンパクト化が難しいという問題がある。

そこで、本発明の目的は、小型軽量で耐久性に優れ、信頼性の高いインホイールモータ駆動装置を提供することである。

この発明に係るインホイールモータ駆動装置は、ケーシングと、偏心部を有するモータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、モータ側回転部材の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部と、車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブとを備える。そして、減速部は、偏心部に回転自在に保持されて、モータ側回転部材の回転に伴ってその回転軸心を中心とする公転運動を行う公転部材と、軸受によってケーシングに回転自在に支持され、公転部材の外周部に係合して公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、公転部材の自転運動を、モータ側回転部材の回転軸心を中心とする回転運動に変換して車輪側回転部材に伝達する運動変換機構とを含む。

上記構成のような、コンパクトで高減速比が得られる減速部とすることによって、モータ部が低トルクであっても、駆動輪に十分なトルクを伝達することが可能となる。その結果、軽量で小型のインホイールモータ駆動装置を得ることができる。

また、外周係合部材をケーシングに回転自在とすることにより、公転部材との係合による接触抵抗を低減することができる。これにより、公転部材と外周係合部材との接触によるトルク損失を抑えたインホイールモータ駆動装置を得ることができる。

好ましくは、外周係合部材は、公転部材の外周部と直接接触する。外周係合部材は、公転部材との接触によって曲げ応力を受ける。また、この曲げ応力は公転部材の回転トルクに比例して大きくなる。したがって、外周係合部材の曲げ強度が低いと、減速部の最大伝達トルクを大きく設定することができないという問題がある。一方、最大曲げ応力は、外周係合部材の断面積に比例して大きくなる。ただし、外周係合部材の大きさは、公転部材の大きさに制限されて自由に設定することはできない。そこで、公転部材と外周係合部材との接触部分に他の部材を介在させることなく、両者を直接接触させることにより、外周係合部材の断面積を最大限大きく設定することができる。

さらに好ましくは、外周係合部材は、相対的に直径の大きい大径部と、相対的に直径の小さい小径部とを含む棒状部材である。そして、大径部は公転部材の外周部と係合し、小径部は軸受によってケーシングに回転自在に支持されている。外周係合部材の直径が大きくなると、外周係合部材を支持する軸受も大型化する。その結果、ケーシングの軸受収容スペースも大きくなるという問題がある。そこで、公転部材と接触する領域の直径を大きくして十分な最大曲げ応力を確保すると共に、軸受に支持される領域の直径を小さくして軸受収容スペースを小さくする。その結果、小型で伝達トルク容量の大きいインホイールモータ駆動装置を得ることができる。

この発明によれば、低トルクのモータを採用した場合でも駆動輪に十分なトルクを伝達可能なインホイールモータ駆動装置を得ることができる。また、外周係合部材をケーシングに回転自在とすることによって、小型で伝達トルクの大きいインホイールモータ駆動装置を得ることができる。

図６および図７を参照して、この発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置を備えた電気自動車１１を説明する。なお、図６は電気自動車１１の平面図であって、図７は電気自動車１１を後方から見た図である。

図６を参照して、電気自動車１１は、シャーシ１２と、操舵輪としての前輪１３と、駆動輪としての後輪１４と、左右の後輪１４それぞれに駆動力を伝達するインホイールモータ駆動装置１５とを備える。図７を参照して、後輪１４は、シャーシ１２のホイールハウジング１２ａの内部に収容され、懸架装置（サスペンション）１２ｂを介してシャーシ１２の下部に固定されている。

懸架装置１２ｂは、左右に伸びるサスペンションアームによって後輪１４を支持すると共に、コイルスプリングとショックアブソーバとを含むストラットによって、後輪１４が地面から受ける振動を吸収してシャーシ１２の振動を抑制する。さらに、左右のサスペンションアームの連結部分には、旋回時等に車体の傾きを抑制するスタビライザーが設けられる。なお、懸架装置１２ｂは、路面の凹凸に対する追従性を向上し、駆動輪の駆動力を効率良く路面に伝達するために、左右の車輪を独立して上下させることができる独立懸架式とするのが望ましい。

この電気自動車１１は、ホイールハウジング１２ａ内部に、左右の後輪１４それぞれを駆動するインホイールモータ駆動装置１５を設けることによって、シャーシ１２上にモータ、ドライブシャフト、およびデファレンシャルギヤ機構等を設ける必要がなくなるので、客室スペースを広く確保でき、かつ、左右の駆動輪の回転をそれぞれ制御することができるという利点を備えている。

一方、この電気自動車１１の走行安定性を向上するために、ばね下重量を抑える必要がある。また、さらに広い客室スペースを確保するために、インホイールモータ駆動装置１５の小型化が求められる。そこで、インホイールモータ駆動装置１５として、図１に示すようなこの発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１を採用する。

図１〜図４を参照して、この発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１を説明する。なお、図１はインホイールモータ駆動装置２１の概略断面図であって、図２は図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図、図３は図１の偏心部２５ａ，２５ｂ周辺の拡大図、図４および図５は外周係合部材の拡大図である。

まず、図１を参照して、インホイールモータ駆動装置２１は、駆動力を発生させるモータ部Ａと、モータ部Ａの回転を減速して出力する減速部Ｂと、減速部Ｂからの出力を駆動輪１４に伝える車輪ハブ軸受部Ｃとを備え、モータ部Ａと減速部Ｂとはケーシング２２に収納されて、図７に示すように電気自動車１１のホイールハウジング１２ａ内に取り付けられる。

モータ部Ａは、ケーシング２２に固定されるステータ２３と、ステータ２３の内側に軸方向の隙間を空けて対向する位置に配置されるロータ２４と、ロータ２４の内側に固定連結されてロータ２４と一体回転するモータ側回転部材２５とを備えるアキシアルギャップモータである。また、モータ部Ａの減速部Ｂと反対側の端面には、モータ部Ａの内部への塵埃の混入等を防止するために密封部材３４が設けられている。

ロータ２４は、フランジ形状のロータ部２４ａと円筒形状の中空部２４ｂとを有し、複列の転がり軸受３５によってケーシング２２に対して回転自在に支持されている。また、ケーシング２２とロータ２４との間には、減速部Ｂに封入された潤滑剤のモータ部Ａへの侵入を防止するために密封部材３６が設けられている。

モータ側回転部材２５は、モータ部Ａから減速部Ｂを貫通して車輪側回転部材２８の中空部２８ｂにかけて配置され、減速部Ｂ内に偏心部２５ａ，２５ｂを有する。このモータ側回転部材２５は、一端がロータ２４と嵌合すると共に、減速部Ｂの両端で転がり軸受３７，３８によって支持される。さらに、２つの偏心部２５ａ，２５ｂは、偏心運動による遠心力を互いに打ち消し合うために、１８０°位相を変えて設けられている。

減速部Ｂは、偏心部２５ａ，２５ｂに回転自在に保持される公転部材としての曲線板２６ａ，２６ｂと、針状ころ軸受２７ｃによってケーシング２２に対して回転自在に支持され、曲線板２６ａ，２６ｂの外周部に係合する外周係合部材としての複数の外ピン２７と、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動を車輪側回転部材２８に伝達する運動変換機構と、カウンタウェイト２９とを備える。

車輪側回転部材２８は、フランジ部２８ａと円筒状の中空部２８ｂとを有する。フランジ部２８ａの端面には、車輪側回転部材２８の回転軸心を中心とする円周上の等間隔に内ピン３１を固定する穴を有する。また、中空部２８ｂの外径面は車輪ハブ３２の内径面と嵌合し、中空部２８ｂの内径面は、モータ側回転部材２５の回転軸心と車輪側回転部材２８の回転軸心とが一致するように、転がり軸受３８によってモータ側回転部材２５を回転自在に支持している。

図２を参照して、曲線板２６ａは、外周部にエピトロコイド等のトロコイド系曲線で構成される複数の波形を有し、一方側端面から他方側端面に貫通する複数の貫通孔３０ａ，３０ｂを有する。貫通孔３０ａは、曲線板２６ａの自転軸心を中心とする円周上に等間隔に複数個設けられており、後述する内ピン３１を受け入れる。また、貫通孔３０ｂは、曲線板２６ａの中心に設けられており、偏心部２５ａを挿通する。

曲線板２６ａは、転がり軸受３９によって偏心部２５ａに対して回転自在に支持されている。この転がり軸受３９は、偏心部２５ａに嵌合し、外径面に内側軌道面を有する内輪３９ａと、貫通孔３０ｂの内壁面に嵌合し、内径面に外側軌道面を有する外輪３９ｂと、内輪３９ａおよび外輪３９ｂの間に配置された複数の転動体としての玉３９ｃと、複数の玉３９ｃを保持する保持器（図示せず）とを備える深溝玉軸受である。

外ピン２７は、モータ側回転部材２５の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に配置されている。これは、曲線板２６ａ，２６ｂの公転軌道と一致するので、曲線板２６ａ，２６ｂが公転運動すると、曲線形状の波形と外ピン２７とが係合して、曲線板２６ａ，２６ｂに自転運動を生じさせる。

図４および図５を参照して、外ピン２７を詳しく説明する。なお、図４は図１に示す外ピン２７周辺の拡大図、図５は図４の比較例としての外ピン４７周辺の拡大図である。

まず、図４を参照して、外ピン２７は、中央部に相対的に直径の大きい大径部２７ａと、両端部に相対的に直径の小さい小径部２７ｂと、大径部２７ａと小径部２７ｂとの間にテーパ部２７ｄとを含む棒状部材である。大径部２７ａは、曲線板２６ａ，２６ｂと接触する位置に配置され、両者は直接接触する。小径部２７ｂは、針状ころ軸受２７ｃによってケーシング２２に回転自在に支持されている。このように、外ピン２７をケーシング２２に回転自在とすることにより、曲線板２６ａ，２６ｂとの係合による接触抵抗を低減することができる。

次に図５を参照して、外ピン２７の比較例として、両端部がケーシング４２に固定され、曲線板４６ａ，４６ｂと接触する中央部に針状ころ軸受４７ｃを配置した外ピン４７によっても曲線板４６ａ，４６ｂと外ピン４７との接触抵抗を低減することができる。

図４および図５を参照して、両端支持されている外ピン２７，４７には、曲線板２６ａ，２６ｂ，４６ａ，４６ｂとの接触部分の法線方向に荷重（曲げ応力）が負荷されるので、外ピン２７，４７の十分な最大曲げ応力を確保するために外ピン２７，４７の直径を大きくすることが望まれる。しかし、曲線板２６ａ，２６ｂ，４６ａ，４６ｂと接触する領域の直径（図４においては大径部２７ａの直径ｄ_１、図５においては針状ころ軸受４７ｃを含む直径ｄ_２を指す）は、曲線板２６ａ，２６ｂ，４６ａ，４６ｂの大きさに制限されて自由に設定することはできない。

すなわち、曲線板２６ａ，２６ｂ，４６ａ，４６ｂが同じ大きさであれば、図４に示す外ピン２７の大径部の直径ｄ_１と、図５に示す外ピン４７の針状ころ軸受４７ｃを含む直径ｄ_２とは同じ大きさ（ｄ_１＝ｄ_２）となる。そうすると、図４に示す外ピン２７の直径ｄ_１は、図５に示す外ピン４７の直径ｄ_３より大きく（ｄ_１＞ｄ_３）設定することができる。その結果、図４に示す曲線板２６ａ，２６ｂと直接接触する外ピン２７は、図５に示す外ピン４７と比較して最大曲げ応力を大きくすることができる。

また、この発明の効果を得るためには、図４において大径部２７ａと小径部２７ｂとを同じ直径としてもよい。しかし、小径部２７ｂの直径が大きくなると外ピン２７を支持する針状ころ軸受２７ｃも大型化する。その結果、ケーシング２２の針状ころ軸受２７ｃを収容するスペースも大きくなるという問題がある。そこで、曲線板２６ａ，２６ｂと接触する大径部２７ａの直径を大きくして十分な最大曲げ応力を確保すると共に、針状ころ軸受２７ｃに支持される小径部２７ｂの直径を小さくして軸受収容スペースを小さくする。その結果、小型で伝達トルクの大きいインホイールモータ駆動装置２１を得ることができる。

なお、上記の実施形態においては、外ピン２７を支持する軸受として針状ころ軸受２７ｃを用いた例を示したが、これに限ることなく、その他のあらゆる軸受を採用することができる。ただし、針状ころ軸受２７ｃを採用することにより、軸受収容スペースをさらに小さくすることができる。

また、大径部２７ａと小径部２７ｂとの間に垂直な段差部を設けてもよいが、この境界部分への応力集中を緩和するためには、図４に示すように両者の境界部分にテーパ部２７ｄを設けるのが望ましい。

カウンタウェイト２９は、円板状で、中心から外れた位置にモータ側回転部材２５と嵌合する貫通孔を有し、曲線板２６ａ，２６ｂの回転によって生じる偶力を打ち消すために、各偏心部２５ａ，２５ｂの外側に偏心部と１８０°位相を変えて配置される。

ここで、曲線板２６ａ，２６ｂとカウンタウェイト２９とは、図３に示すように、２枚の曲線板２６ａ，２６ｂ間の中心点をＧとし、中心点Ｇと各曲線板２６ａ，２６ｂ中心との距離をＬ１、中心点Ｇと各カウンタウェイト２９との距離をＬ２とし、曲線板２６ａ，２６ｂの質量をｍ１、カウンタウェイト２９の質量をｍ２とし、これらの重心の回転軸心からの偏心量をそれぞれε１、ε２とすると、Ｌ１×ｍ１×ε１＝Ｌ２×ｍ２×ε２を満たす関係となっている。

運動変換機構は、車輪側回転部材２８に保持された複数の内ピン３１と曲線板２６ａ，２６ｂに設けられた貫通孔３０ａとで構成される。内ピン３１は、車輪側回転部材２８の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられており、一端が車輪側回転部材２８に固定され、他端には貫通孔３０ａからの抜けを防止する抜け止め部３１ｂが設けられている。また、曲線板２６ａ，２６ｂとの接触抵抗を低減するために、曲線板２６ａ，２６ｂの貫通孔３０ａの内壁面に当接する位置に針状ころ軸受３１ａが設けられている。一方、貫通孔３０ａは、複数の内ピン３１それぞれに対応する位置に設けられ、貫通孔３０ａの内径寸法は、内ピン３１の外径寸法（針状ころ軸受３１ａを含む最大外径）より所定分大きく設定されている。

なお、内ピン３１の外径寸法は貫通孔３０ａの内径寸法より小さく、内ピン３１と貫通孔３０ａの内周面とは接触状態と非接触状態とを繰り返しながら回転するので、モータ部Ａの回転を円滑に駆動輪１４に伝達する観点からは、内ピン３１を複数設けることが望ましい。

車輪ハブ軸受部Ｃは、車輪側回転部材２８に固定連結された車輪ハブ３２と、車輪ハブ３２をケーシング２２に対して回転自在に保持する車輪ハブ軸受３３とを備える。車輪ハブ３２は、円筒形状の中空部３２ａとフランジ部３２ｂとを有する。中空部３２ａの内径面には車輪側回転部材２８が嵌合し、フランジ部３２ｂにはボルト３２ｃによって駆動輪１４（図示省略）が固定連結される。また、中空部３２ａの開口部分には、インホイールモータ駆動装置２１の内部への塵埃の混入等を防止するために密封部材３２ｄが設けられている。

車輪ハブ軸受３３は、転動体としての玉３３ｅを採用する複列のアンギュラ玉軸受である。玉３３ｅの軌道面としては、第１外側軌道面３３ａ（図中右側）および第２外側軌道面３３ｂ（図中左側）とが外方部材２２ａの内径面に設けられており、第１外側軌道面３３ａに対向する第１内側軌道面３３ｃが車輪側回転部材２８の外径面に、第２外側軌道面３３ｂに対向する第２内側軌道面３３ｄが車輪ハブ３２の外径面にそれぞれ設けられている。そして、玉３３ｅは、第１外側軌道面３３ａと第１内側軌道面３３ｃとの間、および第２外側軌道面３３ｂと第２内側軌道面３３ｄとの間にそれぞれ複数個配置される。また、車輪ハブ軸受３３は、左右の列の玉３３ｅそれぞれを保持する保持器３３ｆと、軸受内部に封入されたグリース等の潤滑剤の漏洩や、外部からの塵埃の混入を防止する密封部材３３ｇとを含む。さらに、第１および第２外輪軌道面３３ａ，３３ｂを有する外方部材２２ａは、車輪ハブ軸受３３の組込性の観点から、ケーシング２２にボルト２２ｂによって固定される。

上記構成のインホイールモータ駆動装置２１は、車輪ハブ軸受３３の外側軌道面３３ａ，３３ｂを外方部材２２ａに設け、内側軌道面３３ｃ，３３ｄを車輪側回転部材２８および車輪ハブ３２に設けることにより、軸受の構成要素としての外輪および内輪を省略することができる。その結果、車輪ハブ軸受３３の径方向の寸法を小さくすることができる。または、径方向の寸法を同寸法とする場合には、玉３３ｅの径を大きくすることができるので、負荷容量を増大することが可能となる。さらには、部品点数の削減による組立性の改善効果も期待できる。

なお、上記構成のインホイールモータ駆動装置２１において、車輪側回転部材２８の外径面と車輪ハブ３２の内径面とは、車輪側回転部材２８を拡径加締めすることによって塑性結合される。

まず、車輪ハブ軸受部Ｃの組立方法としては、まず、車輪側回転部材２８に設けられた第１内側軌道面３３ｃ上に玉３３ｅを収容した保持器３３ｆを置く。次に、外方部材２２ａを第１外側軌道面３３ａが玉３３ｅに適正に接触する位置に配置し、ボルト２２ｂによってケーシング２２に固定する。次に、第２内側軌道面３３ｄ上に玉３３ｅを収容した保持器３３ｆを置いた状態で、玉３３ｅが第２外側軌道面３３ｂに適正に接触するように車輪ハブ３２を車輪側回転部材２８に嵌め込む。

この状態では、車輪側回転部材２８と車輪ハブ３２とは嵌め合いによって固定されているに過ぎないので、電気自動車１１の旋回時等に大きなモーメント荷重が負荷されると、車輪ハブ３２が軸方向にずれる恐れがある。これは、車輪ハブ軸受３３の回転不良の原因となり、車輪ハブ３２を安定して保持することができない。

そこで、車輪側回転部材２８の外径面と車輪ハブ３２の内径面とを拡径加締めによって塑性結合する。具体的には、インホイールモータ駆動装置２１を固定しておき、車輪側回転部材２８の中空部２８ｂの内径より僅かに大きい外径を有する加締め冶具（図示せず）を中空部２８ｂに圧入する。

これにより、塑性結合部４０で車輪側回転部材２８と車輪ハブ３２とが塑性結合する。上記方法で車輪側回転部材２８と車輪ハブ３２とを固定連結することにより、嵌め合いで固定する場合と比較して、結合強度を大幅に高めることができる。これにより、車輪ハブ３２を安定して保持することが可能となる。

また、上記の実施形態においては、車輪側回転部材２８の中空部２８ｂに転がり軸受３８を介在させてモータ側回転部材２５を支持しているが、車輪ハブ３２の一部を車輪側回転部材２８の内径側から拡径させて拡径加締めを行い塑性結合するものとしてもよい、この場合は、車輪ハブ３２の中空部３２ａに転がり軸受を配置してモータ側回転部材２５を支持する構造となる。

上記構成のインホイールモータ駆動装置２１の作動原理を詳しく説明する。

モータ部Ａは、例えば、ステータ２３のコイルに交流電流を供給することによって生じる電磁力を受けて、永久磁石または直流電磁石によって構成されるロータ２４が回転する。このとき、コイルに高周波数の電圧を印加する程、ロータ２４は高速回転する。

これにより、ロータ２４に接続されたモータ側回転部材２５が回転すると、曲線板２６ａ，２６ｂはモータ側回転部材２５の回転軸心を中心として公転運動する。このとき、外ピン２７が、曲線板２６ａ，２６ｂの曲線形状の波形と係合して、曲線板２６ａ，２６ｂをモータ側回転部材２５の回転とは逆向きに自転運動させる。

貫通孔３０ａに挿通する内ピン３１は、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動に伴って貫通孔３０ａの内壁面に当接する。このとき、貫通孔３０ａの内径寸法は、内ピン３１の外径寸法より大きく設定されているので、内ピン３１と貫通孔３０ａの内壁面とは、接触状態と非接触状態とを繰り返しながら相互に運動する。これにより、曲線板２６ａ，２６ｂの公転運動が内ピン３１に伝わらず、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動のみが車輪側回転部材２８を介して車輪ハブ３２に伝達される。

このとき、モータ側回転部材２５の回転が減速部Ｂによって減速されて車輪側回転部材２８に伝達されるので、低トルク、高回転型のモータ部Ａを採用した場合でも、駆動輪１４に必要なトルクを伝達することが可能となる。

上記の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１を電気自動車１１に採用することにより、ばね下重量を抑えることができる。その結果、走行安定性に優れた電気自動車１１を得ることができる。

なお、上記構成の減速部Ｂの減速比は、外ピン２７の数をＺ_Ａ、曲線板２６ａ，２６ｂの波形の数をＺ_Ｂとすると、（Ｚ_Ａ−Ｚ_Ｂ）／Ｚ_Ｂで算出される。図２に示す実施形態では、Ｚ_Ａ＝１２、Ｚ_Ｂ＝１１であるので、減速比は１／１１と、非常に大きな減速比を得ることができる。

このように、多段構成とすることなく大きな減速比を得ることができる減速部Ｂを採用することにより、コンパクトで高減速比のインホイールモータ駆動装置を得ることができる。また、外ピン２７をケーシング２２に回転自在とし、内ピン３１の曲線板２６ａ，２６ｂに当接する位置に針状ころ軸受３１ａを設けたことにより、接触抵抗が低減されるので、減速部Ｂの伝達効率が向上する。

上述した実施形態では、減速部Ｂの曲線板２６ａ，２６ｂを１８０°位相を変えて２枚設けたが、この曲線板の枚数は任意に設定することができ、例えば、曲線板を３枚設ける場合は、１２０°位相を変えて設けるとよい。

また、上記の実施形態における運動変換機構は、車輪側回転部材２８に固定された内ピン３１と、曲線板２６ａ，２６ｂに設けられた貫通孔３０ａとで構成される例を示したが、これに限ることなく、減速部Ｂの回転を車輪ハブ３２に伝達可能な任意の構成とすることができる。例えば、曲線板に固定された内ピンと、出力部材に形成された穴とで構成される運動変換機構であってもよい。

なお、上記の実施形態における作動の説明は、各部材の回転に着目して行ったが、実際にはトルクを含む動力がモータ部Ａから駆動輪に伝達される。したがって、上述のように減速された動力は高トルクに変換されたものとなっている。

また、上記の実施形態における作動の説明では、モータ部Ａに電力を供給してモータ部Ａを駆動させ、モータ部Ａからの動力を駆動輪１４に伝達させたが、これとは逆に、車両が減速したり坂を下ったりするようなときは、駆動輪１４側からの動力を減速部Ｂで高回転低トルクの回転に変換してモータ部Ａに伝達し、モータ部Ａで発電しても良い。さらに、ここで発電した電力は、バッテリーに蓄電しておき、後でモータ部Ａを駆動させたり、車両に備えられた他の電動機器等の作動に用いてもよい。

さらに、上記の実施形態の構成にブレーキを加えることもできる。例えば、図１の構成において、ロータ２４の図中右側の空間に、ロータ２４と一体的に回転する回転部材と、ケーシング２２に回転不能にかつ軸方向に移動可能なピストンと、このピストンを作動させるシリンダとを配置して、車両停止時にピストンと回転部材とを嵌合させてロータ２４をロックするものとするパーキングブレーキであってもよい。

または、ロータ２４と一体的に回転する回転部材の一部に形成されたフランジおよびケーシング２２側に設置された摩擦板をケーシング２２側に設置されたシリンダで挟むディスクブレーキであってもよい。さらに、この回転部材の一部にドラムを形成すると共に、ケーシング２２側にブレーキシューを固定し、摩擦係合およびセルフエンゲージ作用で回転部材をロックするドラムブレーキを用いることができる。

上記の実施形態において、車輪ハブ軸受３３の外側軌道面３３ａ，３３ｂを外方部材２２ａに形成し、内側軌道面３３ｃ，３３ｄを車輪側回転部材２８および車輪ハブ３２に形成した例を示したが、これに限ることなく、任意の形態とすることができる。例えば、ケーシングに嵌合する外輪に外側軌道面を形成し、車輪側回転部材または車輪ハブに嵌合する内輪に内側軌道面を設けてもよい。

また、上記の実施形態において、車輪側回転部材２８と車輪ハブ３２とは、拡径加締めによって固定連結した例を示したが、これに限ることなく、任意の方法で両者を固定することとしてもよい。

また、上記の実施形態において、車輪ハブ軸受３３には、アンギュラ玉軸受を採用した例を示したが、これに限ることなく、例えば、すべり軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、針状ころ軸受、自動調心ころ軸受、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、４点接触玉軸受等、転動体がころであるか玉であるかを問わず、すべり軸受であるか転がり軸受であるかを問わず、さらには複列か単列かを問わず、あらゆる軸受を適用することができる。また、その他の場所に配置される軸受についても、同様に任意の形態の軸受を採用することができる。

また、上記の実施形態においては、モータ部Ａにアキシアルギャップモータを採用した例を示したが、これに限ることなく、任意の構成のモータを適用可能である。例えばケーシングに固定されるステータと、ステータの内側に径方向の隙間を空けて対向する位置に配置されるロータとを備えるラジアルギャップモータであってもよい。

さらに、図６に示した電気自動車１１は、後輪１４を駆動輪とした例を示したが、これに限ることなく、前輪１３を駆動輪としてもよく、４輪駆動車であってもよい。なお、本明細書中で「電気自動車」とは、電力から駆動力を得る全ての自動車を含む概念であり、例えば、ハイブリッドカー等をも含むものとして理解すべきである。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の概略断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図である。 図１の偏心部周辺の拡大図である。 図１の外周係合部材周辺の拡大図である。 図４の比較例としての外周係合部材の拡大図である。 図１のインホイールモータ駆動装置を有する電気自動車の平面図である。 図６の電気自動車の後方断面図である。

符号の説明

１１ 電気自動車、１２ シャーシ、１２ａ ホイールハウジング、１２ｂ 懸架装置、１３ 前輪、１４ 後輪、１５，２１ インホイールモータ駆動装置、２２ ケーシング、２２ａ 外方部材、２３ ステータ、２４ ロータ、２４ａ，２８ａ，３２ｂ フランジ部、２４ｂ，２８ｂ，３２ａ 中空部、２５ モータ側回転部材、２５ａ，２５ｂ 偏心部、２６ａ，２６ｂ，４６ａ，４６ｂ 曲線板、２７，４７ 外ピン、２７ａ 大径部、２７ｂ 小径部、２７ｃ，３１ａ，４７ｃ 針状ころ軸受、２７ｄ テーパ部、２８ 車輪側回転部材、２９ カウンタウェイト、３０ａ，３０ｂ 貫通孔、３１ 内ピン、３２ｄ，３３ｇ，３４，３６ 密封部材、３３ 車輪ハブ軸受、３３ａ 第１外側軌道面、３３ｂ 第２外側軌道面、３３ｃ 第１内側軌道面、３３ｄ 第２内側軌道面、３３ｅ，３９ｃ 玉、３３ｆ 保持器、３５，３７，３８，３９，４１ 転がり軸受、３９ａ 内輪、３９ｂ 外輪、２２ｂ ボルト、４０ 塑性結合部。

Claims (3)

1. ケーシングと、
   偏心部を有するモータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、
   前記モータ側回転部材の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部と、
   前記車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブとを備え、
   前記減速部は、
   前記偏心部に回転自在に保持されて、前記モータ側回転部材の回転に伴ってその回転軸心を中心とする公転運動を行う公転部材と、
   軸受によって前記ケーシングに回転自在に支持され、前記公転部材の外周部に係合して公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、
   前記公転部材の自転運動を、前記モータ側回転部材の回転軸心を中心とする回転運動に変換して前記車輪側回転部材に伝達する運動変換機構とを含む、インホイールモータ駆動装置。
2. 前記外周係合部材は、前記公転部材の外周部と直接接触する、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
3. 前記外周係合部材は、相対的に直径の大きい大径部と、相対的に直径の小さい小径部とを含む棒状部材であって、
   前記大径部は、前記公転部材の外周部と係合し、
   前記小径部は、前記軸受によってケーシングに回転自在に支持されている、請求項１または２に記載のインホイールモータ駆動装置。
   

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