JP2011183825A - インホイールモータ駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】インホイールモータ駆動装置における減速部の外ピン保持部とハウジングとを常に所定の位置に保持し、旋回や急加減速等により、大きな軸方向荷重が負荷された場合でも、公転部材、外周係合部材、および運動変換機構等の構成部品の破損を防止し、ハウジングと外ピン保持部との間で発生する打音を解消する。
【解決手段】外ピン保持部４５の軸方向の端面とハウジング２２との間の片側又は両側に、弾性部材５１を配置することにより、軸方向荷重が外ピン保持部４５に入力されても、弾性部材５１の復元力により、外ピン保持部４５が常に所定の位置に保持され、ハウジング２２との位置関係を正しく保つことができるようにした。
【選択図】図８

Description

この発明は、電動モータの出力軸と車輪のハブとを減速機を介して連結したインホイールモータ駆動装置に関するものである。
従来のインホイールモータ駆動装置１０１は、例えば、特開２００９−５２６３０号公報（特許文献１）に記載されている。
インホイールモータ駆動装置１０１は、図１６に示すように、車体に取り付けられるハウジング１０２の内部に駆動力を発生させるモータ部１０３と、車輪に接続される車輪ハブ軸受部１０４と、モータ部１０３の回転を減速して車輪ハブ軸受部１０４に伝達する減速部１０５とを備える。
上記構成のインホイールモータ駆動装置１０１において、装置のコンパクト化の観点からモータ部１０３には低トルクで高回転のモータが採用される。一方、車輪ハブ軸受部１０４には、車輪を駆動するために大きなトルクが必要となる。このため、減速部１０５には、コンパクトで高い減速比が得られるサイクロイド減速機を採用することが多い。
サイクロイド減速機を適用した減速部１０５は、偏心部１０６ａ、１０６ｂを有するモータ側回転部材１０６と、偏心部１０６ａ、１０６ｂに配置される曲線板１０７ａ，１０７ｂと、曲線板１０７ａ、１０７ｂをモータ側回転部材１０６に対して回転自在に支持する転がり軸受１０６ｃと、曲線板１０７ａ、１０７ｂの外周面に係合して曲線板１０７ａ、１０７ｂに自転運動を生じさせる複数の外周係合部材１０８と、曲線板１０７ａ、１０７ｂの自転運動を車輪側回転部材１１０に伝達する複数の内ピン１０９とを含む。
外周係合部材１０８は、減速部１０５のハウジング１０２ａに直接保持されているわけではなく、ハウジング１０２ａの内径面に設けられた外周係合部材保持部１１３に保持されている。より具体的には、軸方向両端部を外周係合部材保持部１１３に固定された針状ころ軸受１１４によって回転自在に支持されている。このように、外周係合部材１０８を外周係合部材保持部１１３に回転自在にすることにより、曲線板１０７ａ、１０７ｂとの係合による接触抵抗を低減させている。
特開２００９−５２６３０号公報
ところで、外周係合部材保持部１１３は、図１７の拡大図に示すように、円筒部１１３ａと、円筒部１１３ａの軸方向両端部から径方向内側に延びる一対のリング部１１３ｂ、１１３ｂとを備える。そして、外周係合部材保持部１１３は、ハウジング１０２ａの内径面に緩衝部材１１５を介して嵌合固定されている。この緩衝部材１１５は、外周係合部材保持部１１３の径方向への変位を許容し、かつ軸方向への変位を許容する構造にしている。これにより、電気自動車の旋回や急加減速等によって大きなラジアル荷重やモーメント荷重が負荷された場合でも、曲線板１０７ａ、１０７ｂ、外周係合部材１０８、および内ピン１０９等の構成部品の破損を防止することができる。また、悪路走行時等の振動によって、ハウジング１０２ａと外周係合部材保持部１１３との間で発生する打音を解消することができる。
ところが、ハウジング１０２ａと外周係合部材保持部１１３との間で発生する打音を解消するために、緩衝部材１１５によって軸方向への変位を許容する構造にした場合、一応、緩衝部材１１５の復元力により、外周係合部材保持部１１３が所定の位置に戻るが、緩衝部材１１５の復元力では、外周係合部材保持部１１３が所定の位置に戻りづらく、旋回や急加減速等によって大きなラジアル荷重やモーメント荷重が負荷された場合に、曲線板１０７ａ、１０７ｂ、外ピン１０８、および内ピン１０９等の構成部品に破損が生じる恐れがある。
そこで、この発明は、減速部のハウジングと外周係合部材保持部との間で発生する打音を解消することができ、しかも、常に、外周係合部材保持部と減速部のハウジングとを所定の位置関係に保持できるようにして、曲線板、外周係合部材、および内ピン等の構成部品の破損を防止することを課題とするものである。
前記の課題を解決するために、この発明は、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、前記モータ部および前記減速部を保持するハウジングと、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、前記偏心部を挿通する貫通孔を有し、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、前記公転部材の外周部に係合して前記公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、減速部を保持する前記ハウジングの内径面に嵌合固定され、前記外周係合部材を前記モータ側回転部材の回転軸心と平行に保持する外周係合部材保持部と、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において、前記外周係合部材保持部の軸方向の端面と前記ハウジングとの間の片側又は両側に、弾性部材を配置したことを特徴とする。
前記外周係合部材保持部の外周面と前記ハウジングとの間には、緩衝部材を配置することが好ましい。
前記弾性部材としては、ウェーブスプリング、皿ばね、周方向に切欠きを有する皿ばね、防振ゴム等を使用することができる。
また、前記弾性部材としては、前記ハウジングの端面に、円周方向に均等に複数個配置されているコイルばねを使用してもよい。
また、前記弾性部材と前記ハウジングの間には、外周係合部材の押えプレートを配置してもよい。
前記弾性部材は、押えプレートと結合してもよく、押えプレートと結合することにより組立て性が向上する。
前記押えプレートと前記弾性部材との結合手段としては、一方の部材に係合凹部を設け、他方の部材に係合凹部に係合する係合凸部を設ける方法の他、前記押えプレートに凹部を設け、この凹部に弾性部材を圧入する方法、かしめ結合する方法を採用することができる。
また、前記押えプレートに、弾性部材を一体成形により形成するようにしてもよい。
この発明は、以上のように、外周係合部材保持部の軸方向の端面と前記ハウジングとの間の片側又は両側に、弾性部材を配置したので、軸方向荷重が外周係合部材保持部に入力されても、弾性部材の復元力により、外周係合部材保持部が常に所定の位置に保持され、減速部の固定部材との位置関係を正しく保つことができる。
また、旋回や急加減速等により、大きな荷重やモーメント荷重が負荷された場合でも、公転部材、外周係合部材、および運動変換機構等の構成部品の破損を防止することができる。
また、悪路走行時等により発生する軸方向振動によるハウジングと外周係合部材保持部との間で発生する打音を解消することができる。
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のモータ部の拡大図である。 図１の減速部の拡大図である。 図１の車輪ハブ軸受部の拡大図である。 図１のV−V線の断面図である。 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概略平面図である。 図６の電気自動車後方から見た図である。 この発明に係る減速部ハウジングと外周係合部材保持部との固定状態の一例を示す拡大図である。 この発明に係る減速部ハウジングと外周係合部材保持部との固定状態の他の例を示す拡大図である。 この発明に係る減速部ハウジングと外周係合部材保持部との固定状態の他の例を示す拡大図である。 （ａ）図１０の例で使用する弾性部材の縦断面図、（ｂ）は側面図である。 この発明に係る減速部ハウジングと外周係合部材保持部との固定状態の他の例を示す拡大図である。 この発明に係る減速部ハウジングと外周係合部材保持部との固定状態の他の例を示す拡大図である。 この発明で使用する弾性部材の一例であり、（ａ）は弾性部材を押えプレートに係合する前の状態を示す部分拡大図、（ｂ）は弾性部材を押えプレートに結合した使用状態を示す部分拡大図である。 この発明に係る減速部ハウジングと外周係合部材保持部との固定状態の他の例を示す拡大図である。 従来のインホイールモータ駆動装置の概略断面図である。 図１６の減速部ハウジングと外周係合部材保持部との固定状態を示す拡大図である。
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
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を備えた電気自動車１１は、図６に示すように、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２１とを備える。後輪１４は、図７に示すように、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２１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２１の小型・軽量化が求められる。
インホイールモータ駆動装置２１は、図１に示すように、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、モータ部ハウジング２２ａと減速部ハウジング２２ｂに収納されて、図６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、図２に示すように、モータ部ハウジング２２ａに固定されるステータ２３と、ステータ２３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とを備えるラジアルギャップモータである。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、転がり軸受３６ａ、３６ｂによってモータ部ハウジング２２ａに対して回転自在に支持されている。
モータ側回転部材２５は、モータ部Ａの駆動力を減速部Ｂに伝達するためにモータ部Ａから減速部Ｂ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、ロータ２４の中空部２４ｂに嵌合固定されて、ロータ２４と一体回転する。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、図３に示すように、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、減速部ハウジング２２ｂ上の固定位置に保持され、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、偏心部２５ａ、２５ｂに隣接する位置にカウンタウェイト２９とを備える。また、減速部Ｂには、減速部Ｂに潤滑油を供給する減速部潤滑機構が設けられている。
車輪側回転部材２８は、フランジ部２８ａと軸部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を固定する穴が形成されている。また、軸部２８ｂは車輪ハブ３２に嵌合固定され、減速部Ｂの出力を車輪１４に伝達する。車輪側回転部材２８のフランジ部２８ａとモータ側回転部材２５とは、転がり軸受３６ｃによって回転自在に支持されている。
曲線板２６ａ、２６ｂは、図５に示すように、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を有する。貫通孔３０ａは、曲線板２６ａ、２６ｂ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を受入れる。また、貫通孔３０ｂは、曲線板２６ａ、２６ｂの中心に設けられており、偏心部２５ａ、２５ｂに嵌合する。
曲線板２６ａ、２６ｂは、転がり軸受４１によって偏心部２５ａ、２５ｂに対して回転自在に支持されている。この転がり軸受４１は、偏心部２５ａ、２５ｂの外径面に嵌合し、その外径面に内側軌道面を有する内輪部材と、曲線板２６ａ、２６ｂの貫通孔３０ｂの内径面に直接形成された外側軌道面と、内側軌道面および外側軌道面の間に配置される複数の円筒ころ４４と、隣接する円筒ころ４４の間隔を保持する保持器（図示省略）とを備える円筒ころ軸受である。
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設けられる。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。ここで、外ピン２７は、針状ころ軸受によって減速部ハウジング２２ｂに対して回転自在に支持されている。これにより、曲線板２６ａ、２６ｂとの間の接触抵抗を低減することができる。
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不釣合い慣性偶力を打ち消すために、各偏心部２５ａ、２５ｂに隣接する位置に偏心部と１８０°位相を変えて配置される。
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、その軸方向一方側端部が車輪側回転部材２８に固定されている。また、曲線板２６ａ、２６ｂとの摩擦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が設けられている。
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（「針状ころ軸受を含む最大外径」を指す。以下同じ。）より所定分大きく設定されている。
減速部潤滑機構は、減速部Ｂに潤滑油を供給するものであって、潤滑油路２６ｃと、潤滑油給油口２５ｄと、潤滑油排出口２２ｃと、潤滑油貯留部２２ｄと、回転ポンプ５１と、循環油路２２ｇとを備える。
潤滑油路２５ｃは、モータ側回転部材２５の内部を軸線方向に沿って延びている。また、潤滑油供給口２５ｄは、潤滑油路２５ｃからモータ側回転部材２５の外径面に向かって延びている。なお、この実施形態において、潤滑油供給口２５ｄは、偏心部２５ａ、２５ｂに設けられている。
また、減速部Ｂの位置における減速部ハウジング２２ｂの少なくとも１箇所には、減速部Ｂ内部の潤滑油を排出する潤滑油排出口２２ｃが設けられている。また、潤滑油排出口２２ｃと潤滑油路２５ｃとを接続する循環油路２２ｇがモータ部ハウジング２２ａの内部に設けられている。そして、潤滑油排出口２２ｃから排出された潤滑油は、循環油路２２ｇを経由して潤滑油路２５ｃに還流する。
さらに、減速部潤滑機構は、循環油路２２ｇを通過する潤滑油を冷却する冷却手段をさらに有する。この実施形態における冷却手段は、モータ部ハウジング２２ｂに設けられた冷却水路２２ｅを備え、冷却手段は、潤滑油のみならず、モータ部Ａの冷却にも寄与する。
車輪ハブ軸受部Ｃは、図４に示すように、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を減速部ハウジング２２ｂ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。フランジ部３２ｂにはボルト３２ｃによって駆動輪１４が固定連結される。また、車輪側回転部材２８の軸部２８ｂの外径面にはスプラインおよび雄ねじが形成されている。また、車輪ハブ３２の中空部３２ａの内径面にはスプライン穴が形成されている。そして、車輪ハブ３２の内径面に車輪側回転部材２８を螺合し、先端をナット３２ｄでとめることによって、両者を締結している。
車輪ハブ軸受３３は、車輪ハブ３２の中空部３２ａの車両アウター側の外径面に一体形成されたアウター側軌道面と車輪ハブ３２の中空部３２ａの車両インナー側の外径面に嵌合された外面にインナー側軌道面を有する内輪３３ｂとからなる内方部材３３ａと、この内方部材３３ａのアウター側軌道面とインナー側軌道面に配置される複列の玉３３ｃと、内方部材３３ａのアウター側軌道面とインナー側軌道面に対向するアウター側軌道面とインナー側軌道面を内周面に有する外方部材３３ｄと、隣接する玉３３ｃの間隔を保持する保持器３３ｅと、車輪ハブ軸受３３の軸方向両端部を密封する密封部材３３ｆ、３３ｇとを備える複列アンギュラ玉軸受である。
車輪ハブ軸受３３の外方部材３３ｄは、減速部ハウジング２２ｂに対して締結ボルト６１によって固定される。
車輪ハブ軸受３３の外方部材３３ｄには、外径部にフランジ部３３ｈが設けられ、減速部Ｂ側に円筒部３３ｉが設けられている。
減速部ハウジング２２ｂの車輪ハブ軸受部Ｃ側の端面には、車輪ハブ軸受３２の外方部材３３ｄのフランジ部３３ｈに面接触し、外方部材３３ｄの円筒部３３ｉに嵌合する環状部２２ｆが設けられている。
減速部ハウジング２２ｂの環状部２２ｆの外径よりの端面には、車輪ハブ軸受３２の外方部材３３ｄのフランジ部３３ｈとの間を密封するために、Ｏリング６２を嵌める環状溝が形成されている。
車輪ハブ軸受３２の外方部材３３ｄのフランジ部３３ｈには、締結ボルト６１を挿通するための、ボルト挿通孔６４が周方向に複数設けられている。
また、減速部ハウジング２２ｂの環状部２２ｆには、外方部材３３ｄのフランジ部３３ｈのボルト挿通孔に挿通した締結ボルト６１のボルト穴が設けられている。
締結ボルト６１は、車輪ハブ軸受３２側から外方部材３３ｄのフランジ部３３ｈのボルト挿通孔６４に挿通して、締結ボルト６１の先端を減速部ハウジング２２ｂの環状部２２ｆのボルト穴にねじ込んで、外方部材３３ｄのフランジ部３３ｈと減速部ハウジング２２ｂの端面の環状部２２ｆとを密着させている。
ところで、外ピン２７は、ハウジング２２に直接保持されているわけではなく、図８に示すように、ハウジング２２の内径面に嵌合固定されている外ピン保持部４５に保持されている。より具体的には、軸方向両端部を外ピン保持部４５に固定された針状ころ軸受２７ａによって回転自在に支持されている。このように、外ピン２７を外ピン保持部４５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。
外ピン保持部４５は、円筒部４６と、円筒部４６の軸方向両端部から径方向内側に延びる一対のリング部４７、４８とを備える。そして、外ピン保持部４５は、ハウジング２２の内径面に緩衝部材４９を介して嵌合固定されている。この緩衝部材４９は、外ピン保持部４５の軸方向への変位を許容する。
前記外ピン保持部４５のリング部４７、４８の軸方向の端面と、減速部Ｂのハウジング２２との間には、外ピン４７の押えプレート５０と弾性部材５１とが配置され、この弾性部材５１の弾性部材の復元力により、外ピン保持部４５が常に所定の位置に保持され、減速部Ｂのハウジング２２との位置関係を正しく保つようにしている。
また、旋回や急加減速等により、大きな荷重やモーメント荷重が負荷された場合でも、公転部材、外周係合部材、および運動変換機構等の構成部品の破損を防止している。
また、悪路走行時等により発生する軸方向振動によるハウジング２２と外ピン保持部４５との間で発生する打音を解消している。
前記弾性部材５１としては、図８に示すような、ウェーブスプリング５１ａの他、図９に示すような、皿ばね５１ｂ、図１０及び図１１に示すような、周方向に切欠きを有する皿ばね５１ｃ、図１２に示すような、防振ゴム５１ｄ等を使用することができる。
また、前記弾性部材５１としては、図１３に示すように、前記ハウジング２２の端面に、円周方向に均等に複数個配置されているコイルばね５１ｅを使用してもよい。コイルばね５１ｅを使用する場合には、ばねケース５１ｆに収容しておくことが好ましい。
また、前記弾性部材５１は、押えプレート５０と結合してもよく、押えプレート５０と結合することにより、ハウジング２２内への組立て性が向上する。
前記押えプレート５０と前記弾性部材５１との結合手段としては、一方の部材に係合凹部を設け、他方の部材に係合凹部に係合する係合凸部を設ける方法の他、前記押えプレートに凹部を設け、この凹部に弾性部材を圧入する方法、両者をかしめる方法等を採用することができる。
図１４は、押えプレート５０と前記弾性部材５１との結合手段の一例であり、押えプレート５０に係合凹部５０ａを形成し、皿ばね形状の弾性部材５１の先端に、係合凸部５０ｂを形成した例を示している。
次に、図１５は、押えプレート５０に、弾性部材５１として機能する、ばね片５１ｇを一体に形成した例であり、押えプレート５０と弾性部材５１とを一体に形成することにより、組立てコスト、部品コストを低減することができる。
押えプレート５０は、金属又は樹脂によって形成することができ、ばね片５１は切起こし、あるいは一体成形により形成することができる。
なお、外ピン保持部４５の円筒部４６の外径面には、キー溝４６ａが設けられている。また、図１に示すようにハウジング２２のキー溝４６ａに対面する位置にもキー溝が設けられている。これらのキー溝は、外ピン保持部４５がハウジング２２に対して相対回転するのを防止する廻り止め部として機能する。具体的には、キー溝に跨るようにキー（図示省略）を配置すれば、外ピン保持部４５がハウジング２２に対して相対回転するのを防止することができる。
廻り止め部は上記の構造に限定されず、外ピン４５とハウジング２２との相対回転を防止可能な任意の構成とすることができる。例えば、外ピン保持部４５と外径面およびハウジング２２の内径面のいずれか一方側に他方に向かって突出する凸部を設け、他方側に凸部を受け入れる凹部を設けてもよい。
また、円筒部４６の円周上の少なくとも一箇所には、曲線板２６ａ、２６ｂを挿入するために径方向に貫通する曲線板挿入孔４６ｂが形成されている。これにより、曲線板２６ａ、２６ｂを外ピン保持部４５の径方向から組み込むことが可能になる。
前記ハウジング２２は、インホイールモータ駆動装置２１の軽量化の観点から、アルミ合金やマグネシウム合金等の軽金属で形成する。一方、高い強度が求められる外ピン保持部４５は、炭素鋼で形成するのが望ましい。
以下、インホイールモータ駆動装置２１の作動原理について説明する。
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、永久磁石または磁性体によって構成されるロータ２４が回転する。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の内壁面と当接する。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を介して車輪ハブ軸受部Ｃ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。
なお、上記構成の減速部Ｂの減速比は、外ピン２７の数をＺＡ、曲線板２６ａ、２６ｂの波形の数をＺＢとすると、（ＺＡ−ＺＢ）／ＺＢで算出される。図６に示す実施形態では、ＺＡ＝１２、ＺＢ＝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２１を得ることができる。また、外ピン２７および内ピン３１に針状ころ軸受を設けたことにより、曲線板２６ａ、２６ｂとの間の摩擦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。
また、上記の実施形態においては、潤滑油供給口２５ｄを偏心部２５ａ、２５ｂに設けた例を示したが、これに限ることなく、モータ側回転部材２５の任意の位置に設けることができる。ただし、転がり軸受４１に安定して潤滑油を供給する観点からは、潤滑油供給口２５ｄは偏心部２５ａ、２５ｂに設けるのが望ましい。
また、上記の実施形態においては、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、車輪側回転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たりしてもよい。
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、ハウジング２２を軸方向に延長してロータ２４の図中右側に空間を形成し、ロータ２４と一体的に回転する回転部材と、ハウジング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ハウジング２２側に設置された摩擦板をハウジング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、ハウジング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。
また、上記の実施形態において、曲線板２６ａ、２６ｂを支持する軸受として円筒ころ軸受の例を示したが、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、すべり軸受であるか転がり軸受であるかを問わず、転動体がころであるか玉であるかを問わず、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。
ただし、深溝玉軸受は、円筒ころ軸受と比較して許容限界回転数は高い反面、負荷容量が低い。そのため、必要な負荷容量を得るためには、大型の深溝玉軸受を採用しなければならない。したがって、インホイールモータ駆動装置２１のコンパクト化の観点からは、転がり軸受４１には円筒ころ軸受が好適である。
また、上記の各実施形態においては、モータ部Ａにラジ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。例えばハウジングに固定されるステータと、ステータ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とを備えるアキシ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。
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
２２ ハウジング
２２ｂ 減速部ハウジング
２７ 外ピン（外周係合部材）
４５ 外ピン保持部（外周係合部材保持部）
５０ 押えプレート
５１ 弾性部材
５１ａ ウェーブスプリング
５１ｂ 皿ばね
５１ｃ 皿ばね
５１ｄ 防振ゴム
５１ｅ コイルばね
５１ｆ ばねケース
５１ｇ ばね片

Claims (12)

  1. 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、
    前記モータ部および前記減速部を保持するハウジングと、
    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、
    前記偏心部を挿通する貫通孔を有し、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、
    前記公転部材の外周部に係合して前記公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、
    減速部を保持する前記ハウジングの内径面に嵌合固定され、前記外周係合部材を前記モータ側回転部材の回転軸心と平行に保持する外周係合部材保持部と、
    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において、
    前記外周係合部材保持部の軸方向の端面と前記ハウジングとの間の片側又は両側に、弾性部材を配置したことを特徴とするインホイールモータ駆動装置。
  2. 前記外周係合部材保持部の外周面と前記ハウジングとの間に緩衝部材を配置したことを特徴とする請求項１記載のインホイールモータ駆動装置。
  3. 前記弾性部材がウェーブスプリングであることを特徴とする請求項１又は２記載のインホイールモータ駆動装置。
  4. 前記弾性部材が皿ばねであることを特徴とする請求項１又は２記載のインホイールモータ駆動装置。
  5. 前記弾性部材が、周方向に切欠きを有する皿ばねであることを特徴とする請求項１又は２記載のインホイールモータ駆動装置。
  6. 前記弾性部材が防振ゴムであることを特徴とする請求項１又は２記載のインホイールモータ駆動装置。
  7. 前記弾性部材が、前記ハウジングの端面に、円周方向に均等に複数個配置されているコイルばねであることを特徴とする請求項１又は２記載のインホイールモータ駆動装置。
  8. 前記弾性部材と前記ハウジングの間に、外周係合部材の押えプレートが配置されている請求項１〜７のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
  9. 前記弾性部材と押えプレートとが結合されている請求項８記載のインホイールモータ駆動装置。
  10. 前記押えプレートと前記弾性部材の一方に、係合凹部を設け、他方に係合凹部に係合する係合凸部を設けたことを特徴とする請求項９記載のインホイールモータ駆動装置。
  11. 前記押えプレートに凹部を設け、この凹部に弾性部材が圧入されている請求項９記載のインホイールモータ駆動装置。
  12. 前記押えプレートに、弾性部材が一体成形により形成されている請求項８記載の
    インホイールモータ駆動装置。
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