JP2014121941A

JP2014121941A - インホイールモータ駆動装置

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Publication number: JP2014121941A
Application number: JP2012278958A
Authority: JP
Inventors: Ko Yamada; 航山田
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-07-03
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: JP6099965B2; WO2014097927A1

Abstract

【課題】走行中に電動モータに異常が発生した場合に、車輪がロック状態となることを防止できると共に、その修理に要する作業工数の低減を図ることができるインホイールモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】このインホイールモータ駆動装置は、電動モータ１と、車輪を支持する車輪用軸受４と、電動モータ１の回転を減速して車輪用軸受４に伝達する減速機２とを有する。電動モータ１および減速機２は、それぞれ回転自在に支持されたモータ回転軸７、減速機入力軸５を有し、これらモータ回転軸７と減速機入力軸７とを、許容値以上のトルクの伝達を遮断するトルクリミッタ３を介して連結した。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、電気自動車等の駆動輪に用いられるインホイールモータ駆動装置に関する。

電気自動車では、車両駆動のためのモータの異常は重大な影響を与える。特に、インホイールモータ駆動装置では、コンパクト化を図る結果、車輪用軸受、減速機、およびモータは、材料使用量の削減、モータの高速回転化を伴うため、これらの信頼性確保が重要な課題となる。車両走行中、車両駆動用のモータの例えばモータコイルに短絡異常が発生すると、モータの回転により常時ブレーキがかかるロック状態となるため、外部車両による牽引による車両移動も容易にできない。

従来、走行中の車輪に想定した範囲を超える大きな外力が作用した場合に、車輪とモータとの間の動力伝達経路のうち伝達軸の最弱部位を分割させる技術等が提案されている（特許文献１）。

特許第４８７７２９６号公報

従来技術では、車両の修理時に伝達軸自体を交換する必要があるため、作業工数が大きくなり費用が高くつく問題がある。

この発明の目的は、走行中に電動モータに異常が発生した場合に、車輪がロック状態となることを防止できると共に、その修理に要する作業工数の低減を図ることができるインホイールモータ駆動装置を提供することである。

この発明のインホイールモータ駆動装置は、電動モータと、車輪を支持する車輪用軸受と、前記電動モータの回転を減速して前記車輪用軸受に伝達する減速機とを有するインホイールモータ駆動装置において、前記電動モータおよび前記減速機は、それぞれ回転自在に支持されたモータ回転軸、減速機入力軸を有し、これらモータ回転軸と減速機入力軸とを、許容値以上のトルクの伝達を遮断するトルクリミッタを介して連結したことを特徴とする。

この構成によると、モータ回転軸と減速機入力軸とを、許容値以上のトルクの伝達を遮断するトルクリミッタを介して連結したため、車両の走行中に電動モータに異常が発生したとき、車輪が不所望にロック状態となることを防止することができる。そして、異常の発生していない電動モータ等を用いて前記車両を自走させるか、または、外部車両により前記車両を牽引することができる。この車両を修理工場等へ移動させた後、例えば、異常原因の電動モータのみを正常な電動モータと交換するだけで済む。このため、従来技術よりも修理に要する作業工数の低減を図ることができる。また、この場合、例えば、減速機の出力軸にトルクリミッタを配置するよりも、許容トルクを小さくすることができ、インホイールモータ駆動装置全体の小型化を図ることができる。

前記トルクリミッタは、互いに対向して接触しトルク伝達可能な一対のフランジと、これら一対のフランジを互いに押し付け合う押圧力を付与する押圧手段とを有するものとしても良い。トルクリミッタに許容値以上のトルクが負荷されると、押圧手段による押圧力に抗して、トルクの伝達を遮断することができる。
前記モータ回転軸を回転自在に支持する軸受を設け、前記押圧手段は、前記軸受に予圧を発生させる予圧発生手段を兼ねるものとしても良い。この場合、予圧発生手段を新たに設ける必要がなくなり、部品点数の低減を図り、構造を簡単化することができる。
前記押圧手段は、前記一対のフランジにそれぞれ取付けられ互いに吸引する永久磁石であり、前記トルクリミッタは、前記永久磁石による吸引力を超えたトルクの伝達を遮断するものとしても良い。トルクリミッタに許容値以上のトルクが負荷されると、永久磁石による吸引力に抗して、モータ回転軸から減速機入力軸へのトルクの伝達を遮断することができる。

前記トルクリミッタは、互いに対向してトルク伝達可能な一対のフランジと、これら一対のフランジを連結し前記許容値以上のトルクが入力したとき折れる連結具とを有するものとしても良い。トルクリミッタに許容値未満のトルクが負荷されているとき、モータ回転軸から減速機入力軸へトルクが伝達される。トルクリミッタに許容値以上のトルクが負荷されると連結具が折れることで、モータ回転軸から減速機入力軸へのトルクの伝達を遮断することができる。

前記トルクリミッタを前記モータ回転軸に同軸に配置しても良い。このため、装置全体のコンパクト化を図ることが可能となる。
前記車輪用軸受は、前記減速機入力軸と同軸の出力部材によって回転され、さらに前記減速機入力軸と前記モータ回転軸とが同軸に配置されたものとしても良い。この場合、さらに装置全体のコンパクト化を図ることが可能となる。

前記減速機または前記車輪用軸受に、前記車輪の回転速度を検出する回転速度検出手段を設け、この回転速度検出手段で検出される回転速度から、前記トルクリミッタが許容値以上のトルクの伝達を遮断したか否かを判定する判定手段を設けたものとしても良い。このように判定手段により、トルクリミッタが許容値以上のトルクの伝達を遮断したか否かを判定することで、その後、電動モータの制御を容易に且つ確実に行うことが可能となる。

前記トルクリミッタが許容値以上のトルクの伝達を遮断したとき、前記電動モータへの出力を制限する出力制限手段を設けても良い。出力制限手段は、例えば、左右の駆動輪をそれぞれ駆動する電動モータのうち、一方の電動モータに異常が発生したとき、その異常が発生した一方の電動モータ、または、一方および他方の電動モータの出力を制限する。このように、電動モータの出力を制限することで、車両の安定性を高めて所望の場所まで車両を自走させることができる。

前記電動モータ、前記減速機、および前記トルクリミッタはそれぞれハウジングを有し、これらのハウジングを組み合わせて構成されるものとしても良い。この場合、各ハウジングを組み合わせることで、インホイールモータ駆動装置を容易に組立てることができ、各ハウジングを互いに離脱させることで、所望の部品を容易に交換することができる。

この発明のインホイールモータ駆動装置は、電動モータと、車輪を支持する車輪用軸受と、前記電動モータの回転を減速して前記車輪用軸受に伝達する減速機とを有するインホイールモータ駆動装置において、前記電動モータおよび前記減速機は、それぞれ回転自在に支持されたモータ回転軸、減速機入力軸を有し、これらモータ回転軸と減速機入力軸とを、許容値以上のトルクの伝達を遮断するトルクリミッタを介して連結した。このため、走行中に電動モータに異常が発生した場合に、車輪がロック状態となることを防止できると共に、その修理に要する作業工数の低減を図ることができる。

この発明の第１の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の断面図である。同インホイールモータ駆動装置の要部の拡大断面図である。同インホイールモータ駆動装置の制御系のブロック図である。同インホイールモータ駆動装置の電動モータを出力制限する場合の、アクセル入力と指令トルクとの関係を示す図である。この発明の他の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の断面図である。この発明のさらに他の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の断面図である。この発明のさらに他の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の断面図である。この発明のさらに他の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の断面図である。いずれかのインホイールモータ駆動装置を搭載した電気自動車を概略示す図である。

この発明の第１の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置を図１ないし図４と共に説明する。以下の説明は、インホイールモータ駆動装置の制御方法についての説明をも含む。図１に示すように、このインホイールモータ駆動装置は、電動モータ１と、減速機２と、トルクリミッタ３と、車輪用軸受４と、潤滑油供給機構とを有する。減速機２は電動モータ１の回転を減速して車輪用軸受４に伝達する。車輪を支持する車輪用軸受４は、減速機入力軸５と同軸の出力部材６によって回転される。車輪用軸受４と電動モータ１との間に減速機２を介在させ、車輪用軸受４で支持される駆動輪である車輪のハブと、電動モータ１のモータ回転軸７とを同軸心上で連結してある。

減速機２および電動モータ１は、一体の減速機・モータハウジング８を有し、この減速機・モータハウジング８に、車両における図示外のサスペンションが連結される。なお、この明細書において、インホイールモータ駆動装置を車両に支持した状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。

減速機・モータハウジング８は、インボード側の大径ハウジング部８ａと、この大径ハウジング部８ａよりも小径でアウトボード側に配設される小径ハウジング部８ｂとを有する。
電動モータ１は、減速機・モータハウジング８のインボード側の大径ハウジング部８ａに設けられる。電動モータ１は、同大径ハウジング部内に固定したモータステータ９と、モータ回転軸７に取り付けたモータロータ１０との間にラジアルギャップを設けたラジアルギャップ型のＩＰＭモータ（いわゆる埋込み磁石型同期モータ）である。

減速機・モータハウジング８における小径ハウジング部８ｂには、後述する外ピンハウジング１１が収容され、大径ハウジング部８ａには、ポンプハウジング１２が収容されている。
ポンプハウジング１２は、外ピンハウジング１１に対し軸方向に隣接する。またポンプハウジング１２は、大径ハウジング部８ａ内でこの大径ハウジング部８ａと小径ハウジング部８ａとの段面に当接するように配設される。大径ハウジング部８ａのインボード側の開口端は、リヤーカバー１３で閉鎖されている。

ポンプハウジング１２は、モータ回転軸７と同軸で軸方向一方に所定長さ延びる円筒部１４を有する。この円筒部１４の内周面に、第１乃至第３の軸受１５，１６，１７が嵌合固定されている。リヤーカバー１３は、モータ回転軸７と同軸で軸方向他方に所定長さ延びる円筒状のカバー筒部１３ａを有し、このカバー筒部１３ａの内周面に、第４の軸受１８が嵌合固定されている。第１乃至第４の軸受１５，１６，１７，１８は、この例では、同一サイズの深溝玉軸受からなる。カバー筒部１３ａの内周面のうち、第４の軸受１８よりもインボード側端には、環状のシール機構１９が設けられている。

第１乃至第４の軸受１５，１６，１７，１８に、モータ回転軸７が回転自在に支持されている。モータ回転軸７は、電動モータ１の駆動力をトルクリミッタ３を介して減速機２に伝達するものである。モータ回転軸７の外周面における軸方向途中部には、ロータ固定部材２０と間座２１とが設けられている。つまりモータ回転軸７の外周面のうち、第３の軸受内輪と、第４の軸受内輪との間に、ロータ固定部材２０および間座２１がそれぞれ嵌合固定されている。前記ロータ固定部材２０にモータロータ１０が取付けられている。

減速機入力軸５は、軸方向一端がモータ回転軸内に延びて、モータ回転軸７とスプライン嵌合されている。出力部材６は、小径ハウジング部８ｂに設けられるカップ部６ａを有し、このカップ部６ａ内に第５の軸受２２が設けられる。減速機入力軸５の軸方向他端が前記第５の軸受２２によって支持される。したがって、減速機入力軸５およびモータ回転軸７は、第１乃至第５の軸受１５，１６，１７，１８，２２により一体に回転自在に支持される。小径ハウジング部８ｂ内において、減速機入力軸５の軸方向他端寄りの外周面には、第１，第２の偏心部２３，２４が設けられる。これら第１，第２の偏心部２３，２４は、偏心運動による遠心力が互いに打ち消されるように１８０°位相をずらして設けられている。

減速機２は、減速比が例えば、６以上のものであるのが良い。この減速機２は、曲線板２５，２６と、複数の外ピン２７と、運動変換機構２８と、カウンターウェイト２９，２９とを有するサイクロイド減速機である。曲線板２５，２６は、外周が径方向内外に互違いに湾曲する曲線状で、第１，第２の偏心部２３，２４にそれぞれ回転自在に設けられる。小径ハウジング部８ｂに収容される外ピンハウジング１１に、複数の外ピン２７が支持され、これら外ピン２７が曲線板２５，２６の外周に転接するようになっている。

運動変換機構２８は、曲線板２５，２６の自転運動を出力部材６に伝達する機構である。この運動変換機構２８は、出力部材６におけるカップ部６ａに設けられた複数の内ピン３０と、曲線板２５，２６に設けられた貫通孔とを有する。内ピン３０は、出力部材６の回転軸心を中心として円周方向に等間隔に配設されている。減速機入力軸５における第１，第２の偏心部２３，２４に隣接する軸方向位置に、それぞれカウンターウェイト２９，２９が設けられている。

図２は、このインホイールモータ駆動装置の要部の拡大断面図である。トルクリミッタ３は、モータ回転軸７と減速機入力軸５とを連結し、許容値以上のトルクの伝達を遮断するものである。この例では、前記モータ回転軸７は第１，第２のモータ回転軸７ａ，７ｂを含み、これら第１，第２のモータ回転軸７ａ，７ｂは、同軸に設けられ、互いに対向して接触しトルク伝達可能な一対のフランジ３１，３１を有する。トルクリミッタ３は、前記一対のフランジ３１，３１と、これら一対のフランジ３１，３１を互いに押付け合う押圧力を付与する押圧手段３２とを有する。

押圧手段３２は、第２の回転軸７ｂのフランジ３１と第２の軸受内輪１６ａとの間に設けられ、例えば、皿ばね等のばねからなる。試験やシミュレーションにより、電動モータ１（図１）の異常時のトルクの許容値が定められる。このトルクの許容値に基づいて、前記ばねのばね定数、一対のフランジ３１，３１の対向する表面積等を規定し得る。電動モータの正常時には、トルクリミッタは、押圧手段３２により一対のフランジ３１，３１が押付け合うことで、両フランジ３１，３１に発生する摩擦力にてトルクを伝達する。

トルクリミッタ３に許容値以上のトルクが負荷される電動モータ１（図１）の異常時には、トルクリミッタ３は、押圧手段３２による押圧力に抗して、トルクの伝達を遮断し得る。換言すれば、トルクリミッタ３は、前記両フランジ３１，３１に発生する摩擦力を超えたトルクを遮断し得る。また押圧手段３２は、第１および第２の軸受１５，１６に予圧を発生させる予圧発生手段を兼ねている。ポンプハウジング１２の円筒部１４の内周面に止め輪３３が設けられ、この止め輪３３に第１の軸受外輪１５ａの端面を当接させている。また第１の軸受外輪１５ａと第２の軸受外輪１６ｂとの間には、外輪間座３４が設けられ、第１の軸受内輪１５ｂと第２の軸受内輪１６ａとの間には、内輪間座３５が設けられている。電動モータの正常時には、第１および第２の軸受１５，１６に前記予圧発生手段により一定の予圧を与えることで、第１および第２の軸受１５，１６の剛性を高め得る。

図１に示すように、車輪用軸受４は、内周に複列の軌道面を形成した外方部材３６と、これら各軌道面に対向する軌道面を外周に設けた内方部材３７と、これら外方部材３６および内方部材３７の軌道面間に介在した複列の転動体とを有する。内方部材３７は、駆動輪を取付けるハブを兼用する。この車輪用軸受４は、複列のアンギュラ玉軸受とされていて、前記転動体はボールからなり、各列毎に保持器で保持されている。

外方部材３６は、静止側軌道輪となるものであって、小径ハウジング部８ｂのアウトボード側端に取付けるフランジ３８ａ付きのハウジング３８に嵌合固定される。前記フランジ３８ａには、周方向の複数箇所にボルト挿通孔が設けられている。小径ハウジング部８ｂには、ボルト挿通孔に対応する位置に貫通孔が、外ピンハウジング１１には、前記ボルト挿通孔に対応する位置に雌ねじからなるボルト螺着孔がそれぞれ設けられている。フランジ３８ａのボルト挿通孔、および小径ハウジング部８ｂの貫通孔に挿通した固定ボルトをボルト螺着孔に螺着させることにより、外方部材３６およびハウジング３８が小径ハウジング部８ｂに固定される。

内方部材３７には、車輪取付用フランジ３９が設けられている。車輪取付用フランジ３９の中空部にはスプライン孔が形成され、同中空部に出力部材６がスプライン嵌合されている。出力部材６の先端部には雌ねじが形成され、前記中空部から突出する出力部材６の先端部にナット４０を螺着することで、出力部材６と、車輪取付用フランジ３９とが連結されている。

前記潤滑油供給機構は、減速機２の潤滑および電動モータ１の冷却の両方に用いられる潤滑油を供給する軸心給油機構であって、潤滑油流路と、オイルポンプ４１と、油溜り４２とを有する。前記潤滑油流路は、ポンプハウジング１２に設けられた第１の流路４３、大径ハウジング部８ａに設けられた第２の流路４４、リヤーカバー１３に設けられた第３の流路４５、および後述の第４の流路を有する。油溜り４２は、潤滑油を貯留する貯留部であり、小径ハウジング部８ｂの下部に設けられる。

オイルポンプ４１は、ポンプハウジング１２に設けられ、潤滑油を強制的に循環させている。このオイルポンプ４１は、例えば、出力部材６の回転により回転する図示外のインナーロータと、このインナーロータの回転に伴って従動回転するアウターロータと、ポンプ室と、吸入口と、吐出口とを有するサイクロイドポンプである。前記インナーロータが内方部材３７の回転により回転すると、前記アウターロータは従動回転する。このとき前記インナーロータおよび前記アウターロータはそれぞれ異なる回転中心を中心として回転することで、前記ポンプ室の容積が連続的に変化する。

これにより、油溜り４２に貯留された潤滑油は、吸い上げられて前記吸入口から流入し、前記吐出口から、ポンプハウジング１２内の第１の流路４３に圧送される。前記第２の流路４４は第１および第３の流路４３，４５に連通し、第３の流路４５は第４の流路に連通する。第１の流路４３に圧送された潤滑油は、順次、第２，第３の流路４４，４５を経て第４の流路に圧送される。
前記第４の流路は、モータ回転軸７に設けられるモータ回転軸油路４６と、モータ油路４７と、貫通孔と、環状隙間と、減速機入力軸５に設けられる入力軸油路４８と、オイル供給口４９，４９と、オイル排出口５０とを有する。

モータ回転軸油路４６は、第３の流路４５の油圧送方向下流部に連通し、モータ回転軸内の軸心に沿って設けられる。入力軸油路４８は、モータ回転軸油路４６に連通し、減速機入力軸５の内部におけるインボード端側からアウトボード側に軸方向に延びる。オイル供給口４９，４９は、入力軸油路４８のうち偏心部２３，２４が設けられる軸方向位置から、半径方向外方に延びている。
減速機・モータハウジング８の小径ハウジング部８ｂには、減速機２の潤滑に供された潤滑油を油溜り４２に排出するオイル排出口５０が設けられている。したがって、第３の流路４５からモータ回転軸油路４６に送られた潤滑油は、入力軸油路４８のオイル供給口４９，４９から減速機２の潤滑に供される。この潤滑油は、遠心力および重力によって径方向外方で且つ下方に移動し、油溜り４２に戻される。

モータ回転軸７における、ロータ固定部材２０が設けられる軸方向位置には、径方向に貫通する複数の貫通孔が設けられている。また、ロータ固定部材２０には、前記複数の貫通孔に連通して径方向外方に延びるモータ油路４７が設けられている。このモータ油路４７は、ロータ固定部材２０とモータロータ１０の内周面との環状隙間に連通する。モータ回転軸油路４６から貫通孔に導かれた潤滑油は、モータ油路４７を経由して環状隙間に導かれて、電動モータ１の冷却に供される。この冷却に供された潤滑油は、ロータ固定部材２０のフランジに形成された吐出口から排出されて、遠心力および重力によって下方に移動し油溜りに戻される。

図３は、このインホイールモータ駆動装置の制御系のブロック図である。
車体には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）５１と、インバータ装置５２と、バッテリ５３とが搭載されている。ＥＣＵ５１は、自動車全体の統括制御，協調制御を行い、インバータ装置５２に指令を与える上位制御手段であり、相互にコントローラ・エリア・ネットワーク（略称：ＣＡＮ）等で接続されている。ＥＣＵ５１は、マイクロコンピュータとその制御プログラム、および電子回路等で構成されている。

インバータ装置５２は、各電動モータ１に対して設けられたパワー回路部５４と、このパワー回路部５４を制御するモータコントロール部５５とを有する。モータコントロール部５５は、各パワー回路部５４に対して共通して設けられていても、別々に設けられていても良いが、共通して設けられた場合であっても、各パワー回路部５４を、例えば互いにモータトルクが異なるように独立して制御可能なものとされる。モータコントロール部５５は、このモータコントロール部５５が持つインホイールモータ駆動装置に関する各検出値や制御値等の各情報をＥＣＵ５１に出力する機能を有する。

パワー回路部５４は、バッテリ５３の直流電力を電動モータ１の駆動に用いる３相の交流電力に変換するインバータ５６と、このインバータ５６を制御するＰＷＭドライバ５７とを有する。電動モータ１は３相の同期モータからなる。インバータ５６は、複数の半導体スイッチング素子（図示せず）で構成され、ＰＷＭドライバ５７は、入力された電流指令をパルス幅変調し、前記各半導体スイッチング素子にオンオフ指令を与える。

モータコントロール部５５は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、および電子回路により構成され、その基本となる制御部としてモータ駆動制御部５８を有している。モータ駆動制御部５８は、上位制御手段であるＥＣＵ５１から与えられるトルク指令等による加速・減速指令に従い、電流指令に変換して、ＰＷＭドライバ５７に電流指令を与える手段である。モータ駆動制御部５８は、インバータ５６から電動モータ１に流すモータ電流値を電流検出手段５９から得て、電流フィードバック制御を行う。また、モータ駆動制御部５８は、電動モータ１のモータロータ（図１）の回転角を角度センサ６０から得て、ベクトル制御を行う。

この実施形態では、前記構成のモータコントロール部５５に、次の出力制限手段６１を設け、減速機２または車輪用軸受４に、車輪６２の回転速度を検出する回転速度検出手段Ｓａを設けている。出力制限手段６１は、トルクリミッタ３（図２）が許容値以上のトルクの伝達を遮断したとき、電動モータ１への出力を制限するものであり、判定手段６３と、記憶部６４と、電流制御部６５とを有する。
判定手段６３は、回転速度検出手段Ｓａで検出される回転速度から、トルクリミッタ３（図２）が許容値以上のトルクの伝達を遮断したか否かを判定する。判定手段６３は、例えば、一方の電動モータ１に異常が発生したことに起因して左右の車輪６２の回転速度差が定められた閾値以上になったとき、または角度センサ６０と回転速度検出手段Ｓａの回転速度差が定められた閾値以上になったとき、トルクリミッタが許容値以上のトルクの伝達を遮断したと判定する。前記閾値は、実験やシミュレーション等により適宜に定められる。この閾値は、記憶部６４に書換え可能に記憶され、判定手段６３による判定時に読出されて演算に供される。

判定手段６３によりトルクリミッタが許容値以上のトルクの伝達を遮断したと判定すると、電流制御部６５は、電動モータ１の電流値を低減するように、モータ駆動制御部５８を介してパワー回路部５４に指令する。具体的には、モータトルクが、例えば、正常時における最大トルクの１０％以上９０％以下となるように、電流制御部６５は、モータ駆動制御部５８を介してパワー回路部５４に指令する。なお電流制御部６５は、現在の電流に対して定められた割合で低下させても良いし、また割合ではなく定められた値に低下させても良い。

図４は、このインホイールモータ駆動装置の電動モータを出力制限する場合の、アクセル入力と指令トルクとの関係を示す図である。同図に出力制限しない場合の例も示している。同図によると、アクセル入力と指令トルクとは、アクセル入力が大きくなればなる程指令トルクが大きくなる比例関係にある。一方の電動モータに異常が発生してトルクリミッタが許容値以上のトルクの伝達を遮断すると、アクセル入力にかかわらず出力制限手段が電動モータへの出力を制限する。

作用効果について説明する。
以上説明したインホイールモータ駆動装置によると、モータ回転軸７と減速機入力軸５とを、許容値以上のトルクの伝達を遮断するトルクリミッタ３を介して連結したため、車両の走行中に電動モータ１に異常が発生したとき、車両が不所望にロック状態となることを防止することができる。そして、異常の発生していない電動モータ等を用いて前記車両を自走させるか、または、外部車両により前記車両を牽引することができる。この車両を修理工場等へ移動させた後、例えば、異常原因の電動モータ１のみを正常な電動モータ１と交換するだけで済む。このため、従来技術よりも修理に要する作業工数の低減を図ることができる。また、この場合、例えば、減速機２の出力軸にトルクリミッタを配置するよりも、許容トルクを小さくすることができ、インホイールモータ駆動装置全体の小型化を図ることができる。このトルクリミッタ３は繰返し使用することができるため、従来技術のものよりもランニングコスト上有利となる。

トルクリミッタ３をモータ回転軸７に同軸に配置したため、装置全体のコンパクト化を図ることが可能となる。車輪用軸受４は、減速機入力軸５と同軸の出力部材６によって回転され、さらに減速機入力軸５とモータ回転軸７とが同軸に配置されたため、さらに装置全体のコンパクト化を図ることが可能となる。
判定手段６３により、トルクリミッタ３が許容値以上のトルクの伝達を遮断したか否かを判定することで、その後、電動モータ１の制御を容易に且つ確実に行うことが可能となる。
出力制限手段６１は、例えば、左右の駆動輪６２，６２をそれぞれ駆動する電動モータ１，１のうち、一方の電動モータ１に異常が発生したとき、その異常が発生した一方の電動モータ１、または、一方および他方の電動モータ１，１の出力を制限する。このように、電動モータ１の出力を制限することで、車両の安定性を高めて所望の場所まで車両を自走させることができる。

他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

図５の拡大部に示すように、トルクリミッタ３は、一対のフランジ３１，３１と、これら一対のフランジ３１，３１を連結し定められた許容値以上のトルクが入力したとき折れる連結具６６とを有するものとしても良い。連結具６６は、例えば、円周方向一定間隔おきに並ぶ複数のピンからなる。トルクリミッタ３に許容値未満のトルクが負荷されているとき、モータ回転軸７から減速機入力軸５へトルクが伝達される。トルクリミッタ３に許容値以上のトルクが負荷されると連結具６６が折れることで、モータ回転軸７から減速機入力軸５へのトルクの伝達を遮断することができる。この場合、トルクリミッタ３のフランジ３１の表面積を第１の実施形態のものより小さくでき、よってトルクリミッタ３を径方向に小型化することが可能となる。

図６に示すように、トルクリミッタ３の押圧手段３２Ａは、一対のフランジ３１，３１にそれぞれ取付けられ互いに吸引する永久磁石であっても良い。各フランジ３１における、互いに対向する表面に環状溝が形成され、この環状溝に接着剤等を介して永久磁石が嵌込まれて固定されている。トルクリミッタ３は、永久磁石による吸引力を超えたトルクの伝達を遮断するものとしている。このトルクリミッタ３に許容値以上のトルクが負荷されると、永久磁石による吸引力に抗して、モータ回転軸７から減速機入力軸５へのトルクの伝達を遮断することができる。

図７に示すように、回転速度検出手段６７をハブに設け、判定手段６３（図３）は、前記回転速度検出手段６７で検出される回転速度から、トルクリミッタ３が許容値以上のトルクの伝達を遮断するか否かを判定するものとしても良い。

図８に示すように、電動モータ１、減速機２、およびトルクリミッタ３はそれぞれモータハウジングＨｍ、減速機ハウジングＨｇ、およびトルクリミッタハウジングＨｔを有し、これらのハウジングＨｍ，Ｈｇ，Ｈｔを組み合わせて構成されるものとしても良い。
前記各実施形態では、減速機・モータハウジングにおける大径ハウジング部に、ポンプハウジングが収容されているが、この例ではポンプハウジングが省略されている。モータハウジングＨｍに、オイルポンプ４１と、トルクリミッタハウジングＨｔとがそれぞれ設けられている。この例では、モータ回転軸７は、同軸に設けられる第１乃至第３のモータ回転軸７ａ，７ｂ，７ｃを含み、第３のモータ回転軸７ｃの外周面が、第１のモータ回転軸７ａの内周面にスプライン嵌合されている。

また車輪用軸受４の外方部材３６は、減速機ハウジングＨｇのアウトボード側端に取付けるフランジ３６ａを有する。内方部材３７における、出力部材６を挿通する中空部におけるインボード側の外周面に段部が形成され、この段部に内輪が嵌合固定されている。内方部材３７の外周面に一列の軌道面が一体形成され、前記内輪の外周面に他列の軌道面が形成されている。
図８の構成では、各ハウジングＨｍ，Ｈｇ，Ｈｔを組み合わせることで、インホイールモータ駆動装置を容易に組立てることができ、各ハウジングＨｍ，Ｈｇ，Ｈｔを互いに離脱させることで、所望の部品を容易に交換することができる。

図９は、前記いずれかのインホイールモータ駆動装置を搭載した電気自動車を概略示す図である。この電気自動車は、車体６８の左右の後輪となる車輪６２が駆動輪とされ、左右の前輪となる車輪６２が従動輪とされた４輪の自動車である。前輪となる車輪６２は操舵輪とされている。この例の電気自動車は、駆動輪となる左右の車輪６２，６２を、それぞれ独立の電動モータ１，１により駆動するドライブユニットを備えている。電動モータ１の回転は、減速機２および車輪用軸受４を介して車輪６２に伝達される。前記ドライブユニットは、電動モータ１の一部または全体が車輪６２内に配置されて、電動モータ１、減速機２、および車輪用軸受４を含むインホイールモータ駆動装置を構成している。
この電気自動車に前記いずれかのインホイールモータ駆動装置を搭載したため、走行中に電動モータに異常が発生した場合に、車輪がロック状態となることを防止できると共に、その修理に要する作業工数の低減を図ることができる。

１…電動モータ
２…減速機
３…トルクリミッタ
４…車輪用軸受
５…減速機入力軸
７…モータ回転軸
３１…フランジ
３２，３２Ａ…押圧手段
６１…出力制限手段
６２…車輪
６３…判定手段
６７…回転速度検出手段

Claims

電動モータと、車輪を支持する車輪用軸受と、前記電動モータの回転を減速して前記車輪用軸受に伝達する減速機とを有するインホイールモータ駆動装置において、
前記電動モータおよび前記減速機は、それぞれ回転自在に支持されたモータ回転軸、減速機入力軸を有し、
これらモータ回転軸と減速機入力軸とを、許容値以上のトルクの伝達を遮断するトルクリミッタを介して連結したことを特徴とするインホイールモータ駆動装置。
請求項１記載のインホイールモータ駆動装置において、前記トルクリミッタは、互いに対向して接触しトルク伝達可能な一対のフランジと、これら一対のフランジを互いに押し付け合う押圧力を付与する押圧手段とを有するインホイールモータ駆動装置。
請求項２記載のインホイールモータ駆動装置において、前記モータ回転軸を回転自在に支持する軸受を設け、前記押圧手段は、前記軸受に予圧を発生させる予圧発生手段を兼ねるインホイールモータ駆動装置。
請求項２記載のインホイールモータ駆動装置において、前記押圧手段は、前記一対のフランジにそれぞれ取付けられ互いに吸引する永久磁石であり、前記トルクリミッタは、前記永久磁石による吸引力を超えたトルクの伝達を遮断するものとしたインホイールモータ駆動装置。
請求項１記載のインホイールモータ駆動装置において、前記トルクリミッタは、互いに対向してトルク伝達可能な一対のフランジと、これら一対のフランジを連結し前記許容値以上のトルクが入力したとき折れる連結具とを有するインホイールモータ駆動装置。
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のインホイールモータ駆動装置において、前記トルクリミッタを前記モータ回転軸に同軸に配置したインホイールモータ駆動装置。
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のインホイールモータ駆動装置において、前記車輪用軸受は、前記減速機入力軸と同軸の出力部材によって回転され、さらに前記減速機入力軸と前記モータ回転軸とが同軸に配置されたインホイールモータ駆動装置。
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のインホイールモータ駆動装置において、前記減速機または前記車輪用軸受に、前記車輪の回転速度を検出する回転速度検出手段を設け、この回転速度検出手段で検出される回転速度から、前記トルクリミッタが許容値以上のトルクの伝達を遮断したか否かを判定する判定手段を設け、前記トルクリミッタが許容値以上のトルクの伝達を遮断したとき、前記電動モータへの出力を制限する出力制限手段を設けたインホイールモータ駆動装置。