JP2010025263A - 車両用駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、車両用駆動装置に関し、インホイルモータ側のピニオンギヤとアクスルハブ側の内歯ギヤとのバックラッシュ変化を抑制することにある。
【解決手段】インホイルモータ側に設けられたピニオンギヤと、アクスルハブ側に設けられた、ピニオンギヤと噛合する内歯ギヤと、から構成され、インホイルモータの回転を減速してアクスルハブに伝達する減速機構を備える車両用駆動装置において、内歯ギヤに、径方向に伸縮変形可能な低剛性部を設け、内歯ギヤとピニオンギヤとが噛合しない状態において、該内歯ギヤの内径と該ピニオンギヤの外径との差を、該内歯ギヤの軸中心と該ピニオンギヤの軸中心との間の軸間距離の２倍よりも小さく設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用駆動装置に係り、特に、車両に搭載され、インホイルモータ側に設けられたピニオンギヤと、アクスルハブ側に設けられた内歯ギヤと、から構成され、インホイルモータの回転を減速してアクスルハブに伝達する減速機構を備える車両用駆動装置に関する。

従来、インホイルモータによりアクスルハブを回転させて車両の有する車輪を駆動する車両用駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この車両用駆動装置は、インホイルモータと、インホイルモータの回転を減速させる減速機構と、減速機構により減速されたインホイルモータの回転が伝達されるアクスルハブと、を備えている。すなわち、減速機構は、インホイルモータの回転を減速してアクスルハブに伝達する。この車両用駆動装置において、減速機構は、インホイルモータの出力軸に形成されるピニオンギヤと、アクスルハブに連結固定される内歯ギヤと、から構成されており、ピニオンギヤと内歯ギヤとは噛合されている。
特開２００７−２１８３８２号公報

ところで、内歯ギヤは、内周側全周に歯車が設けられたギヤ本体部と、そのギヤ本体部に接続し、アクスルハブにボルト締結される円盤部と、からなる。上記した特許文献１記載の車両用駆動装置において、内歯ギヤの円盤部は、平らな形状を有しており、その全面がアクスルハブに密着して接するように配置されている。この点、円盤部は、ギヤ本体部側を径方向に変位させるような形状を有しておらず、径方向について比較的高い剛性を有している。このため、かかる構造では、車輪からアクスルハブに大きな荷重が作用してアクスルベアリングやアクスルハブが変形した際に、アクスルハブ側の内歯ギヤと、車体本体側のインホイルモータのピニオンギヤとのバックラッシュが変化し易くなる事態が生じ、その結果として、ギヤ同士の回転抵抗が増し或いはギヤノイズが増大する不都合が生ずる。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、インホイルモータ側のピニオンギヤとアクスルハブ側の内歯ギヤとのバックラッシュ変化を抑制することが可能な車両用駆動装置を提供することを目的とする。

上記の目的は、インホイルモータ側に設けられたピニオンギヤと、アクスルハブ側に設けられた内歯ギヤと、から構成され、インホイルモータの回転を減速してアクスルハブに伝達する減速機構を備える車両用駆動装置であって、前記内歯ギヤに、径方向に伸縮変形可能な低剛性部を設けた車両用駆動装置により達成される。

この態様の発明において、アクスルハブ側の内歯ギヤには、径方向に伸縮変形可能な低剛性部が設けられている。この場合、内歯ギヤは、径方向に伸縮変形可能にインホイルモータ側のピニオンギヤと噛合する。かかる構造においては、アクスルハブに大きな荷重が作用してアクスルハブ等が変形しても、その変形が内歯ギヤの低剛性部に吸収され易くなるので、その変形が内歯ギヤとピニオンギヤとの噛合部位に伝達され難くなる。従って、本発明によれば、インホイルモータ側のピニオンギヤとアクスルハブ側の内歯ギヤとのバックラッシュ変化を抑制することができる。

ところで、上記した車両用駆動装置において、前記内歯ギヤと前記ピニオンギヤとが噛合しない状態において、該内歯ギヤの内径と該ピニオンギヤの外径との差を、該内歯ギヤの軸中心と該ピニオンギヤの軸中心との間の軸間距離の２倍よりも小さく設定することとすればよい。

この態様の発明において、アクスルハブ側の内歯ギヤの内径とインホイルモータ側のピニオンギヤの外径との差は、内歯ギヤの軸中心とピニオンギヤの軸中心との間の軸間距離の２倍よりも小さく設定される。かかる構造においては、内歯ギヤとピニオンギヤとが噛合する際に内歯ギヤの低剛性部が径方向に伸張変形するので、内歯ギヤとピニオンギヤとの間に径方向に予圧縮が作用する。このため、本発明によれば、インホイルモータ側のピニオンギヤの回転を確実にアクスルハブ側の内歯ギヤへ伝達することができる。

また、上記した車両用駆動装置において、前記低剛性部は、前記内歯ギヤの有する円盤部の、アクスルハブにボルト締結される締結部位よりも外周側の部位に、該内歯ギヤの軸中心を取り囲むように設けられることとすればよい。

更に、上記した車両用駆動装置において、前記低剛性部は、前記円盤部の前記締結部位の外周側を径方向に伸縮させる形状を有することとすればよい。

本発明によれば、インホイルモータ側のピニオンギヤとアクスルハブ側の内歯ギヤとのバックラッシュ変化を抑制することができる。

以下、図面を用いて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施例である車両用駆動装置１０の断面図を示す。図２は、本実施例の車両用駆動装置１０の要部の拡大断面図を示す。また、図３は、本実施例の車両用駆動装置におけるピニオンギヤと内歯ギヤとの、噛合前（同図（Ａ））及び噛合後（同図（Ｂ））のそれぞれの位置関係を表した図を示す。尚、図３においては、ピニオンギヤと内歯ギヤとの位置関係を軸方向から見た際の図を示している。

本実施例の車両用駆動装置１０は、車両の有する駆動輪それぞれに設けられる駆動装置であり、いわゆるインホイルモータを有する電動車両に適用される装置である。尚、図１及び図２においては、左側が車両外側であり、右側が車両中央側である。

車両用駆動装置１０は、インホイルモータ１２を備えている。インホイルモータ１２は、車体側（具体的にはナックル）に連結固定されたハウジング１４と、ハウジング１４に固定されたステータ１６と、ステータ１６の内周側にステータ１６に対して所定のエアギャップを介して対向して回転自在に配置されたロータ１８と、ロータ１８に取り付けられたモータ出力軸２０と、ハウジング１４にモータ出力軸２０を回転自在に支持する転がり軸受２２，２４と、を有している。ステータ１６は、車載電源からコイルに通電される。ロータ１８は、ステータ１６のコイルが通電された際にそのステータ１６との間に電磁力が作用することで回転される。

車両用駆動装置１０は、また、インホイルモータ１２に接続される減速機構３０と、減速機構３０に接続されるアクスルハブ３２と、を備えている。減速機構３０は、インホイルモータ１２のモータ出力軸２０とアクスルハブ３２との間に介在されており、インホイルモータ１２のモータ出力軸２０の回転を所定の減速比で減速してアクスルハブ３２に伝達する機能を有している。また、アクスルハブ３２には、ゴム状のタイヤ３４が取り付けられたホイール３６がボルト締結されていると共に、ブレーキ装置のブレーキディスク３７がボルト締結されている。アクスルハブ３２は、ハウジング１４に転がり軸受３８を介して回転自在に支持されている。

減速機構３０は、小径のピニオンギヤ４０と、大径の内歯ギヤ４２と、を有する平歯車機構である。ピニオンギヤ４０と内歯ギヤ４２とは噛合しており、ピニオンギヤ４０の外周面と内歯ギヤ４２の内周面とは互いに一部で接している。ピニオンギヤ４０は、軸方向に所定幅だけ延びている。また、内歯ギヤ４２は、径方向に広がる円盤部４２ａと、円盤部４２ａに接続して、軸方向にピニオンギヤ４０と同程度の幅だけ延びる筒状の本体部４２ｂと、からなる。内歯ギヤ４２の内周側には、円盤部４２ａと本体部４２ｂとにより仕切られてかつ開口したスペースが形成される。ピニオンギヤ４０の歯数は、内歯ギヤ４２の歯数よりも少なく設定されている。

ピニオンギヤ４０は、インホイルモータ１２のモータ出力軸２０の先端（図１及び図２における左側）に形成され或いは一体的に取り付け固定されており、モータ出力軸２０と一体で回転する。また、内歯ギヤ４２は、その円盤部４２ａがアクスルハブ３２にボルト４４により締結されることによりアクスルハブ３２に連結固定されており、アクスルハブ３２と一体で回転する。内歯ギヤ４２やアクスルハブ３２の回転軸中心すなわちホイール３６の回転軸中心Ｈｃと、インホイルモータ１２のモータ出力軸２０の回転軸中心Ｍｃとは、距離Ｃだけオフセットされている。

上記した車両用駆動装置１０において、車載電源からインホイルモータ１２のステータ１６のコイルが通電されると、その通電状態に合わせてステータ１６とロータ１８との間に電磁力が作用し、ロータ１８の回転によりモータ出力軸２０が回転される。モータ出力軸２０が回転されると、その回転に合わせてピニオンギヤ４０が回転し、その回転がそのピニオンギヤ４０と噛合する内歯ギヤ４２に伝達されて、内歯ギヤ４２が所定の減速比で減速されて回転される。この場合には、内歯ギヤ４２に連結固定されたアクスルハブ３２がその内歯ギヤ４２と一体的に回転され、その回転がモータ出力軸２０の回転に対して所定の減速比で行われることとなる。

アクスルハブ３２は、モータ出力軸２０の回転方向が特定の一方向であるときは、ホイール３６を車両前進させるように回転され、一方、モータ出力軸２０の回転方向が他方向であるときは、ホイール３６を車両後退させるように回転される。

このように、本実施例の車両用駆動装置１０においては、インホイルモータ１２による回転を減速機構３０を介して所定の減速比でアクスルハブ３２に伝達することができ、これにより、ホイール３６、タイヤ３４、及びブレーキディスク３７を含む車輪をその回転軸中心で回転させることができ、いわゆるインホイルモータ１２を用いた車輪の回転駆動を実現することが可能となっている。

ところで、本実施例において、内歯ギヤ４２は、アクスルハブ３２にボルト締結される径方向に広がる円盤部４２ａと、円盤部４２ａに接続して、内周側全周にピニオンギヤ４０と噛合する歯車が形成された筒状の本体部４２ｂと、からなる。仮に、内歯ギヤ４２の円盤部４２ａが平らな形状を有し、その全面がアクスルハブ３２に密着して接するように配置されるものとすると、その円盤部４２ａは、本体部４２ｂ側を径方向に変位させるような形状を有さず、径方向について比較的高い剛性を有するものとなってしまう。

このため、通常は、大径の内歯ギヤ４２と小径のピニオンギヤ４０との間に、加工公差等を考慮したバックラッシュが設定されているが、上記した仮の構造では、タイヤ３４側からアクスルハブ３２に大きな荷重が作用して、そのモーメント作用に伴って転がり軸受３８やアクスルハブ３２が変形した際に、アクスルハブ３２側の内歯ギヤ４２と、インホイルモータ１２側のピニオンギヤ４０とのバックラッシュが変化し易くなる事態が生じ、その結果として、ギヤ４０，４２同士の回転抵抗が増し或いはギヤノイズが増大する不都合が生ずる。具体的には、アクスルハブ３２及び内歯ギヤ４２が上記のバックラッシュが無くなる側に傾くと、ギヤ４０，４２同士の回転抵抗が増し、一方、アクスルハブ３２及び内歯ギヤ４２が上記のバックラッシュが増える側に傾くと、ギヤノイズが増大する。

そこで、本実施例の車両用駆動装置１０は、かかる不都合が生ずるのを回避する構造を有する点に特徴を有している。

すなわち、車両用駆動装置１０において、内歯ギヤ４２は、上記の如く、アクスルハブ３２にボルト４４により締結される円盤状の円盤部４２ａと、その円盤部４２ａの縁部に接続して、内周側全周にピニオンギヤ４０と噛合する歯車が形成された筒状の本体部４２ｂと、から構成されている。そして、その円盤部４２ａには、径方向に伸縮変形可能な低剛性部５０が設けられている。

低剛性部５０は、円盤部４２ａがアクスルハブ３２にボルト４４によりボルト締結される締結部位よりも外周側の全周に、その内歯ギヤ４２の軸中心Ｈｃを取り囲むように設けられている。低剛性部５０は、円盤部４２ａの締結部位の外周側（本体部４２ｂを含む）を径方向に伸縮させる形状、具体的には、図２に示す如く軸方向に凸に膨らんだ形状（断面形状）を有している。

減速機構３０は、内歯ギヤ４２とピニオンギヤ４０とが噛合しない状態においてすなわち内歯ギヤ４２とピニオンギヤ４０との噛合前は、図３（Ａ）に示す如く、円盤部４２ａに接続する本体部４２ｂの内径とピニオンギヤ４０の外径との差が、噛合後に実現すべき内歯ギヤ４２の軸中心Ｈｃとピニオンギヤ４０の軸中心Ｍｃとの間の軸間距離Ｃの２倍よりも小さくなるように寸法設計されている。すなわち、噛合後に実現すべき上記の軸間距離Ｃが、内歯ギヤ４２の本体部４２ｂの内径側半径とピニオンギヤ４０の外径側半径との差よりも大きくなるように寸法設計されている。

内歯ギヤ４２の円盤部４２ａの低剛性部５０は、円盤部４２ａの締結部位の内周側をアクスルハブ３２に対して固定しつつ、少なくとも、本体部４２ｂの内径側半径とピニオンギヤ４０の外径側半径との差と噛合後に実現すべき上記の軸間距離Ｃとが互いに一致できるように、更には、その差が噛合後に実現すべき上記の軸間距離Ｃよりも僅かに（具体的には、アクスルハブ３２及び内歯ギヤ４２が車体側に対して許容範囲内で最大限傾いたときに生ずる常態からの変位量分）大きくなることができるように、本体部４２ｂを含む円盤部４２ａの締結部位の外周側をアクスルハブ３２に対して径方向外側へ伸張させることが可能な形状を有している。

上記した減速機構３０において、内歯ギヤ４２は、ピニオンギヤ４０と噛合される際、内歯ギヤ４２の本体部４２ｂの内径側半径とピニオンギヤ４０の外径側半径との差と噛合後に実現すべき上記の軸間距離Ｃとが互いに一致するように、低剛性部５０により円盤部４２ａの締結部位の外周側を径方向外側へ伸張させる。そして、内歯ギヤ４２は、図３（Ｂ）に示す如く、内歯ギヤ４２の本体部４２ｂの内径側半径とピニオンギヤ４０の外径側半径との差と噛合後に実現すべき上記の軸間距離Ｃとが互いに一致しつつ、低剛性部５０により径方向に伸縮変形可能にピニオンギヤ４０と噛合する。

かかる構造においては、内歯ギヤ４２とピニオンギヤ４０とが噛合された後、車輪側からアクスルハブ３２に大きな荷重が作用して、そのモーメント作用に伴って転がり軸受３８やアクスルハブ３２が変形しても、その変形が内歯ギヤ４２の低剛性部５０での変形によってその低剛性部５０に吸収され易くなる。この場合には、その転がり軸受３８やアクスルハブ３２の変形が、アクスルハブ３２側の内歯ギヤ４２の本体部４２ｂとインホイルモータ１２側のピニオンギヤ４０との噛合部位に伝達され難くなる。

従って、本実施例の車両用駆動装置１０によれば、車輪側からアクスルハブ３２に大きなモーメントが作用してそのアクスルハブ３２と共に内歯ギヤ４２が傾斜しても、インホイルモータ１２側のピニオンギヤ４０とアクスルハブ３２側の内歯ギヤ４２とのバックラッシュ変化が生ずるのを抑制することが可能となっている。このため、大きなバックラッシュ変化が生ずることに伴うピニオンギヤ４０と内歯ギヤ４２との間の回転抵抗（噛み合い抵抗）増を防止することが可能であると共に、また、両ギヤ４０，４２間のノイズ増を防止することが可能となっている。

尚、本実施例の車両用駆動装置１０の構造においては、内歯ギヤ４２とピニオンギヤ４０とが噛合される際に、内歯ギヤ４２の低剛性部５０が径方向外側に伸張変形して円盤部４２ａの締結部位の外周側を径方向外側へ伸張させるので、内歯ギヤ４２とピニオンギヤ４０との間の噛合部位に径方向への予圧縮が作用する。この場合、内歯ギヤ４２とピニオンギヤ４０との噛み合いが常に強固なものとなる。従って、本実施例の車両用駆動装置１０によれば、インホイルモータ１２側のピニオンギヤ４０の回転を確実にアクスルハブ３２側の内歯ギヤ４２へ伝達することが可能となっている。

ところで、上記の実施例においては、内歯ギヤ４２に設けた径方向に伸縮変形可能な低剛性部５０を、軸方向に凸に膨らんだ形状を有するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、円盤部４２ａの締結部位の外周側（本体部４２ｂを含む）を径方向に伸縮させるものであればよい。

本発明の一実施例である車両用駆動装置の断面図である。 本実施例の車両用駆動装置の要部の拡大断面図である。 本実施例の車両用駆動装置におけるピニオンギヤと内歯ギヤとの、噛合前及び噛合後のそれぞれの位置関係を表した図である。

符号の説明

１０ 車両用駆動装置
１２ インホイルモータ
１４ ハウジング
２０ モータ出力軸
３０ 減速機構
３２ アクスルハブ
４０ ピニオンギヤ
４２ 内歯ギヤ
４２ａ 円盤部
４２ｂ 本体部

Claims (4)

1. インホイルモータ側に設けられたピニオンギヤと、アクスルハブ側に設けられた、前記ピニオンギヤと噛合する内歯ギヤと、から構成され、インホイルモータの回転を減速してアクスルハブに伝達する減速機構を備える車両用駆動装置であって、
   前記内歯ギヤに、径方向に伸縮変形可能な低剛性部を設けたことを特徴とする車両用駆動装置。
2. 前記内歯ギヤと前記ピニオンギヤとが噛合しない状態において、該内歯ギヤの内径と該ピニオンギヤの外径との差を、該内歯ギヤの軸中心と該ピニオンギヤの軸中心との間の軸間距離の２倍よりも小さく設定したことを特徴とする請求項１記載の車両用駆動装置。
3. 前記低剛性部は、前記内歯ギヤの有する円盤部の、アクスルハブにボルト締結される締結部位よりも外周側の部位に、該内歯ギヤの軸中心を取り囲むように設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の車両用駆動装置。
4. 前記低剛性部は、前記円盤部の前記締結部位の外周側を径方向に伸縮させる形状を有することを特徴とする請求項３記載の車両用駆動装置。