JP2015021514A - 車輪駆動装置 - Google Patents

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雄一 伊藤
Yuichi Ito
雄一 伊藤
佐藤 勝則
Katsunori Sato
勝則 佐藤
眞也 大岡
Masaya Ooka
眞也 大岡
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Abstract

【課題】 内歯車へのトルク伝達によってその内歯車が振動した際にその振動が減速機ケーシングに伝達されるのを防止することができるようにした車輪駆動装置を提供することである。【解決手段】 電動モータ10の回転を減速して車輪支持用のハブ輪51に伝達する減速機20をサイクロイド減速機とする。そのサイクロイド減速機の外歯車24が噛合される内歯車26を回り止め手段40により減速機ケーシング21に回り止めし、その回り止め手段40に、減速機20のケーシング21の内径面と内歯車26の外径面との間に設けた環状弾性体43を採用し、外歯車24から内歯車26への回転トルクの伝達時に内歯車26に振動が負荷された際に、回り止め手段40の弾性変形によりその振動を吸収して、減速機ケーシング21に伝達されるのを防止する。【選択図】 図3

Description

この発明は、自動車の駆動車輪を駆動する車輪駆動装置に関する。
電動モータを駆動源とし、その電動モータの回転を減速機により減速して駆動車輪を回転させる車輪駆動装置には、減速機の出力軸の回転を、その出力軸上に設けられたハブ輪に伝達して、そのハブ輪に支持された駆動車輪を駆動するようにしたインホイールモータ方式と、上記減速機の出力軸にジョイントを介して駆動軸を接続し、その駆動軸の回転をハブ輪に伝達して駆動車輪を駆動するオンボード方式とが存在する。
ここで、図1(a)は、車輪駆動装置Aによって駆動車輪としての後輪1を直接駆動するインホイールモータ方式を示し、図1(b)は、車輪駆動装置Aにおける減速機(図示省略)の出力軸にジョイント2を介して駆動軸3を接続し、その駆動軸3によって後輪1を駆動するようにしたオンボード方式を示している。
インホイールモータ方式およびオンボード方式のいずれの車輪駆動装置Aもコンパクト化が要求される。また、後輪1を駆動するために大きな回転駆動トルクが要求される。
その要求に応えるため、特許文献1に記載された車輪駆動装置においては、電動モータの回転を減速する減速機にサイクロイド減速機を採用している。
サイクロイド減速機は、電動モータによって回転駆動される入力軸と、その入力軸に設けられた偏心軸部に回転自在に支持された外歯車としての曲線板と、車体に支持される減速機ケーシングの内径面に嵌合されて入力軸と同軸上に配置された内歯車としての外ピン保持部材を有し、その外ピン保持部材に支持された内歯としての外ピンに曲線板の外周に形成されたエピトロコイド曲線歯形の外歯を噛合させ、上記入力軸の回転により外歯車としての曲線板を偏心揺動運動させて、その曲線板の自転を入力軸と同軸上に配置された出力軸から出力するようにしている。
サイクロイド減速機においては、上記のように、外歯車としての曲線板を偏心揺動運動させるため、内歯車としての外ピン保持部材を減速機ケーシングに対して回り止めする必要がある。そこで、特許文献1に記載された車輪駆動装置においては、減速機ケーシングの内径面と内歯車としての外ピン保持部材の外径面のそれぞれにキー溝を形成し、そのキー溝に跨るようにしてキーを組み込んで、外ピン保持部材を回り止めしている。
特開2009−52630公報
ところで、特許文献1に記載された車輪駆動装置においては、減速機ケーシングと外ピン保持部材との間に弾性部材を組み込み、車両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外ピン保持部材に負荷された際に、その弾性部材の弾性変形によりラジアル荷重やモーメント荷重を吸収して、曲線板、内歯としての外ピンおよび曲線板の偏心揺動運動を出力軸の回転運動に変換する運動変換機構等の各種の部品の破損を防止するようにしている。
しかし、内歯車としての外ピン保持部材は、上記弾性部材によって減速機ケーシングの内径面に対して隙間を有する浮動状態であるが、キーによって回転方向には拘束された状態にあるため、外歯車からの回転トルクの負荷によって外ピン保持部材が振動すると、その振動がキーから減速機ケーシングに伝達されて騒音を発生させる恐れがある。
この発明の課題は、内歯車へのトルク伝達によってその内歯車が振動した際にその振動が減速機ケーシングに伝達されるのを防止することができるようにした静粛な車輪駆動装置を提供することである。
上記の課題を解決するため、この発明においては、電動モータと、その電動モータのロータから出力される回転を減速する減速機と、その減速機から出力される回転を駆動車輪に伝達するハブ輪とからなり、前記減速機が、前記電動モータによって回転駆動される入力軸と、その入力軸に設けられた偏心軸部に回転自在に支持された外歯車と、減速機ケーシング内に組み込まれて回り止めされ、内周に外歯車の外周に形成された外歯が噛合される内歯が形成され、その内歯の歯数が外歯より多くされた内歯車とを有し、前記入力軸の回転により前記外歯車を偏心揺動運動させて、その外歯車の自転を前記入力軸と同軸上に配置された出力軸から出力するようにしたサイクロイド減速機とされた車輪駆動装置において、前記減速機ケーシングに対して前記内歯車を回り止めする回り止め手段を、減速機のケーシングの内径面と内歯車の外径面との間に嵌合されるゴム等の弾性を有する環状弾性体によって構成したものである。
上記のように、減速機ケーシングに対して内歯車を回り止めする回り止め手段を、環状弾性体によって構成することによって、外歯車からの回転トルクの負荷によって内歯車が振動すると、回り止め手段が弾性変形して、その振動を吸収することになり、上記振動が減速機ケーシングに伝達されるのが防止される。
また、車両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内歯車に負荷されると、回り止め手段が弾性変形して、そのラジアル荷重やモーメント荷重を吸収することになり、外歯車や内歯車等の各種の部品の破損も防止することができる。
ここで、環状弾性体は、減速機のケーシングの内径面に嵌合固定される大径円筒体と内歯車の外径面に嵌合固定される小径円筒体の径方向の対向面間にゴム等の弾性を有する弾性部材を介在させて固着一体化したものを採用することができる。
また、大径円筒体と小径円筒体を金属製リングによって形成し、この金属製リングに、弾性部材としてのゴムを加硫接着することによって環状弾性体を形成することができる。
大径円筒体と小径円筒体は、減速機のケーシングの内径面と内歯車の外径面とに圧入固定することができる。
前記環状弾性体を、減速機のケーシングの内径面と内歯車の外径面の少なくとも一方に締結ボルトによって締結することにより、減速機のケーシングと内歯車を回り止めすることができる。
前記環状弾性体の外径を、角型に形成することにより、減速機のケーシングと内歯車を回り止めすることができる。
前記環状弾性体は、軸方向に分割し、環状弾性体を形成するゴム特性を変えることもできる。
前記環状弾性体を形成するゴムとしては、ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、アクリルゴム、フッ素ゴムの一種からなる耐油性ゴムが望ましい。
この発明に係る車輪駆動装置は、車輪の駆動方式が、出力軸によりハブ輪を直接回転させるインホイールモータ方式としたものであってもよく、あるいは、減速機の出力軸に駆動軸を接続し、その駆動軸にハブ輪を接続して、駆動軸によりハブ輪を駆動するオンボード方式としたものであってもよい。
この発明に係る車輪駆動装置においては、上記のように、減速機ケーシングに対して内歯車を回り止めする回り止め手段に環状弾性体を採用したことにより、その回り止め手段の弾性変形による制振効果により、減速機で発生する振動を吸収することができ、静粛な車輪駆動装置を提供することができる。
(a)は、この発明に係る車輪駆動装置をインホイールモータ方式として採用した電動車両の概略図、(b)は、この発明に係る車輪駆動装置をオンボード方式として採用した電動車両の概略図である。 この発明に係る車輪駆動装置の実施の形態を示す正面図である。 図2に示す車輪駆動装置の縦断面図である。 図3のIV−IV線に沿った断面図である。 図3のV−V線に沿った断面図である。 図3のサイクロイド減速機構部を拡大して示す断面図である。 この発明に係る車輪駆動装置の回り止め手段の他の例を示す側面図である。 (a)は、図7のA−O−A線の断面図、(b)は、図7のB−O−B線の断面図である。 (a)は、この発明に係る車輪駆動装置の回り止め手段の他の例を示す側面図、(b)は、(a)のA−O−A線の断面図である。 (a)は、この発明に係る車輪駆動装置の回り止め手段の他の例を示す側面図、(b)は、(a)のA−O−A線の断面図である。 この発明に係る車輪駆動装置の回り止め手段の他の例を示す側面図である。 (a)は、図11のA−O−A線の断面図、(b)は、(a)のB−B線の断面図、(c)は、(a)のC−C線の断面図である。 この発明に係る車輪駆動装置の回り止め手段の他の例を示す側面図である。 (a)は、図13の縦断面図、(b)は、図13の変形例の縦断面である。 この発明に係る車輪駆動装置の回り止め手段の他の例を示す側面図である。 (a)は、この発明に係る車輪駆動装置の回り止め手段の他の例を示す側面図、(b)は、(a)の縦断面図である。 この発明に係る車輪駆動装置の回り止め手段の他の例を示す側面図である。
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図2に示すように、駆動車輪としての後輪1におけるホイール1aの内側には、この発明に係る車輪駆動装置Aが設けられている。
図3に示すように、車輪駆動装置Aは、電動モータ10と、その電動モータ10からの回転を減速して出力する減速機20と、その減速機20からの回転によって回転駆動される後輪1を回転自在に支持する車輪軸受部50とからなり、上記電動モータ10および減速機20は、ケーシング11、21をそれぞれ有し、そのケーシング11、21は軸方向に接続され、その接続部間に隔壁12が設けられている。
電動モータ10は、ケーシング11内に一対のステータ13を軸方向に間隔をおいて対向配置し、その対向一対のステータ13の対向部間にロータ14を設けたアキシャルギャップタイプのモータからなる。
ロータ14は、ボス部15を中心部に有し、そのボス部15は隔壁12の中央部に設けられた筒部16内に挿入され、その筒部16内に組み込まれた軸受17によって回転自在に支持されている。
図3、図4および図6に示すように、減速機20は、サイクロイド減速機からなる。このサイクロイド型の減速機20は、入力軸22に設けられた偏心軸部23によって外歯車24を回転自在に支持し、その外歯車24の外周に形成された外歯25を減速機20のケーシング21の内側に組み込まれた内歯車26の内歯27に噛合し、上記入力軸22の回転により外歯車24を偏心揺動運動させ、その外歯車24の自転を入力軸22と同軸上に配置された出力軸28から出力するようにしている。
ここで、入力軸22は、その一端部がスプライン嵌合によりロータ14のボス部15に接続されて電動モータ10により回転駆動されるようになっており、その他端部に偏心軸部23が設けられている。
図6に示すように、偏心軸部23は、入力軸22の軸方向に一対設けられ、その一対の偏心軸部23は、円筒状外径面の中心が周方向に180°位相がずれるようにして設けられ、その一対の偏心軸部23のそれぞれ外径面に軸受29が嵌合されている。
図4に示すように、外歯車24は、軸受29によって回転自在に支持され、その外周に形成された外歯25はトロコイド曲線歯形とされている。外歯車24には、回転軸心を中心とする一つの円上に複数のピン孔30が等間隔に形成され、軸方向に並ぶ一対のピン孔30のそれぞれに内ピン31が余裕をもって挿入され、その内ピン31に回転自在に支持されたころ32の外周一部がピン孔30の内周一部に接触している。
図6に示すように、ころ32は、針状ころ軸受からなる。ころ32は外歯車24の偏心揺動運動を可能とし、その外歯車24の自転により内ピン31の両端部を支持するピンホルダ33を回転させて、そのピンホルダ33に接続された出力軸28から出力させるようにしている。
ここで、ピンホルダ33は、軸方向に対向配置された一対の環状板34a、34bを有し、その一対の環状板34a、34bによって内ピン31の端部を支持しており、上記環状板34a、34bは入力軸22の外径面上に設けられた軸受35で回転自在に支持されている。
環状板34a、34bは、内径側に筒部36を有し、入力軸22の軸端部側に配置されたアウタ側の環状板34aの筒部36に出力軸28の端部がスプライン嵌合により接続されている。
図4および図6に示すように、内歯車26の内周に設けられた内歯27は、外ピンから形成されて円弧歯形とされ、その内歯27の歯数は外歯車24の外歯25より多くなっている。この内歯車26は、円筒部37の両端からプレート38によって外ピンからなる内歯27の両端部を回転自在に支持した構成とされている。
内歯車26は、ピンホルダ33における一対の環状板34a、34bの筒部36外径面に嵌合された軸受39により回転自在に支持されて、減速機20のケーシング21の内径面との間に隙間を有するフローティング支持とされており、ケーシング21に対して回り止め手段40によって回り止めされている。
図4及び図5に示すように、回り止め手段40は、減速機20のケーシング21の内径面と内歯車26の外径面との間に嵌合されるゴム等の弾性を有する環状弾性体43からなる。
環状弾性体43は、ゴム等の弾性材からなり、減速機20のケーシング21の内径面に嵌合固定される大径円筒体41と内歯車26の外径面に嵌合固定される小径円筒体42の径方向の対向面間に介在させて固着一体化したものである。
大径円筒体41と小径円筒体42は、金属製リングからなり、この金属製リングに、環状弾性体43としてのゴムを加硫接着することによって環状弾性体43を形成することができる。
大径円筒体41と小径円筒体42は、減速機20のケーシング21の内径面と内歯車26の外径面とに圧入固定することができる。
環状弾性体43を形成するゴムとしては、耐熱性および耐油性に優れたものを用いるのが好ましい。そのようなゴムとして、ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、アクリルゴム、フッ素ゴムを挙げることができる。
図3に示すように、車輪軸受部50は、減速機20の出力軸28の回転を後輪1に伝達するハブ輪51と、そのハブ輪51に接続一体化された軸受内輪52と、その軸受内輪52およびハブ輪51の外側に設けられた軸受外輪53とを有している。
軸受外輪53の外径面には車体取付フランジ54が設けられている。車体取付フランジ54は、減速機20のケーシング21の端面に衝合され、その端面にねじ込まれるボルト55の締め付けによって減速機20のケーシング21に取付けられている。
軸受内輪52は、円筒部52aを有し、その円筒部52aはハブ輪51の内径面に嵌合され、その内径面からの拡径加締めによって軸受内輪52とハブ輪51は結合一体化され、上記軸受外輪53とハブ輪51の間および軸受外輪53と軸受内輪52の間に組み込まれた転動体56によって回転自在に支持されている。また、転動体56の外側にはシール部材57が設けられ、そのシール部材57は軸受外輪53の両端開口を閉塞している。
出力軸28は、車輪軸受部50における軸受内輪52の内径面に嵌合され、その嵌合面間に形成されたスプライン58によって軸受内輪52に回り止めされ、上記出力軸28の外径面上に取付けた止め輪59によって抜止めされている。
ハブ輪51の外径面には車輪取付フランジ60が設けられ、その車輪取付フランジ60に設けられた複数のボルト61のそれぞれにナット62がねじ係合され、そのナット62の締付けにより、車輪取付フランジ60にブレーキロータ63と後輪1のホイール1aが取付けられている。
実施の形態で示す車輪駆動装置Aは上記の構造からなり、電動モータ10のステータ13に対する通電によってロータ14を回転駆動すると、そのロータ14の回転は減速機20の入力軸22に伝達されて、その入力軸22が回転する。
また、入力軸22の回転により、偏心軸部23が偏心回転する。このとき、偏心軸部23には外歯車24が回転自在に支持され、その外歯車24の外周に形成された外歯25が減速機20のケーシング21に回り止めされた内歯車26の内歯27に噛合しており、その外歯25の歯数は内歯車26の内歯27の歯数より少ないため、偏心軸部23の偏心回転により外歯車24は偏心揺動運動し、入力軸22の回転方向と逆方向に自転する。その自転は内ピン31およびピンホルダ33を介して出力軸28に伝達され、出力軸28が減速回転する。
また、出力軸28の回転はハブ輪51に伝達され、そのハブ輪51に支持された後輪1が回転駆動される。
上記のような後輪1の回転駆動時、内歯車26が減速機20のケーシング21に対してキー止めにより回り止めされていると、外歯車24からの回転トルクの負荷によって内歯車26が振動した際、その振動は減速機20のケーシング21に伝達されて、騒音が発生する恐れがある。
しかし、実施の形態においては、減速機20のケーシング21の内径面と内歯車26の外径面との間に嵌合されるゴム等の弾性を有する環状弾性体43によって回り止めしているため、外歯車24からの回転トルクの負荷によって内歯車26が振動すると、環状弾性体43が弾性変形し、その弾性変形により振動が吸収されることになる。
このため、減速機20のケーシング21に振動が伝達されるようなことがなく、騒音を発生させるようなことはない。
また、車両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内歯車26に負荷されると、環状弾性体43が弾性変形して、そのラジアル荷重やモーメント荷重を吸収することになり、外歯車24や内歯車26、内ピン31等の各種の部品の損傷も防止されることになる。
図3では、電動モータ10としてアキシャルギャップタイプの電動モータを示したが、電動モータ10はこれに限定されない。例えば、電動モータ10のケーシング11の内径面にステータ13を取付け、そのステータ13の内側にロータ14を設けたラジアルギャップタイプの電動モータであってもよい。
図7乃至図17は、内歯車26を回り止めする回り止め手段40の他の例を示す。この図7乃至図17に示す回り止め手段40も、減速機20のケーシング21の内径面と内歯車26の外径面との間に嵌合されるゴム等の弾性を有する環状弾性体43からなる。
そして、環状弾性体43は、ゴム等の弾性を有する弾性材からなり、減速機20のケーシング21の内径面に嵌合固定される大径円筒体41と内歯車26の外径面に嵌合固定される小径円筒体42の径方向の対向面間に介在させて固着一体化したものである。
図7及び図8に示す回り止め手段40は、大径円筒体41の両端外周に、大径円筒体41を減速機20のケーシング21に対してボルト41aによって締結する締結片41bを等間隔に複数個設け、小径円筒体42の両端内周に、小径円筒体42をピンホルダ33に対してボルトに42aよって締結する締結フランジ42bを内向きに設けている。符号42cは、締結フランジ42bに設けたボルト孔を示している。
大径円筒体41の両端外周に設ける複数個の締結片41bは、両端部で位相をズラすことにより、組立性を確保している。
図9に示す回り止め手段40においては、環状弾性体43の内周に、内歯車26の外周に設けた凹部に嵌める突起42dを設けている。
図10に示す回り止め手段40においては、環状弾性体43の内周に内歯車26の外周に設けた凹部に嵌める突起42dを設け、環状弾性体43の外周に減速機20のケーシング21の内周に設けた凹部に嵌める突起42eを設けている。
図11及び図12に示す回り止め手段40においては、環状弾性体43の小径円筒体42に、回り止めを行う突起42fを設けている。
図13及び図14に示す回り止め手段40においては、環状弾性体43を軸方向に分割し、分割した2つの環状弾性体43を形成するゴム特性を変え、減速機20の内部の傾きを許容することができるようにしている。また、図13及び図14に示す回り止め手段40では、内歯車26に油抜け穴44を設けることにより、分割した2つの環状弾性体43からの排油性を向上させている。また、図14(b)は、環状弾性体43を拡張させて、環状弾性体43を形成するゴム容積を増大させている。
図15に示す回り止め手段40は、環状弾性体43を角型に形成することにより、減速機20のケーシング21に対して回り止めを行っている。
図16に示す回り止め手段40は、減速機20のケーシング21側の環状弾性体43を拡張させて、環状弾性体43を形成するゴム容積を増大させている。
図17に示す回り止め手段40は、大径円筒体41と小径円筒体42との間に弾性部材43としてのゴムを加硫接着する際に、大径円筒体41がリング状であると、加硫接着の後、ゴムが収縮すると、大径円筒体41が変形する恐れがあるため、大径円筒体41を複数に分割して、変形を許容する構造にしている。
1 後輪
1a ホイール
10 電動モータ
11 ケーシング
12 隔壁
13 ステータ
14 ロータ
15 ボス部
16 筒部
17 軸受
20 減速機
21 ケーシング
22 入力軸
23 偏心軸部
24 外歯車
25 外歯
26 内歯車
27 内歯
28 出力軸
29 軸受
30 ピン孔
31 内ピン
32 ころ
33 ピンホルダ
34a 環状板
34b 環状板
35 軸受
36 筒部11
37 円筒部
38 プレート
39 軸受
40 回り止め手段
41 大径円筒体
41a ボルト
41b 締結片
42 小径円筒体
42b 締結フランジ
42d 突起
42e 突起
42f 突起
43 環状弾性体
44 油抜け穴
50 車輪軸受部
51 ハブ輪
51a 小径円筒部
52 軸受内輪
52a 円筒部
53 軸受外輪
54 車体取付フランジ
55 ボルト
56 転動体
57 シール部材
58 スプライン
59 止め輪
60 車輪取付フランジ
61 ボルト
62 ナット
63 ブレーキロータ
65 カウンタウェイト
A 車輪駆動装置

Claims (8)

  1. 電動モータと、その電動モータのロータから出力される回転を減速する減速機と、その減速機から出力される回転を駆動車輪に伝達するハブ輪とからなり、
    前記減速機が、前記電動モータによって回転駆動される入力軸と、その入力軸に設けられた偏心軸部に回転自在に支持された外歯車と、減速機のケーシング内に組み込まれて回り止めされ、内周に外歯車の外周に形成された外歯が噛合される内歯が形成され、その内歯の歯数が外歯より多くされた内歯車とを有し、前記入力軸の回転により前記外歯車を偏心揺動運動させて、その外歯車の自転を前記入力軸と同軸上に配置された出力軸から出力するようにしたサイクロイド減速機とされた車輪駆動装置において、
    前記減速機のケーシングに対して前記内歯車を回り止めする回り止め手段が、減速機のケーシングの内径面と内歯車の外径面との間に設けた環状弾性体からなることを特徴とする車輪駆動装置。
  2. 前記環状弾性体は、金属製の大径円筒体と小径円筒体の間に、ゴムもしくは樹脂を加硫接着して形成したことを特徴とする請求項1に記載の車輪駆動装置。
  3. 前記環状弾性体を、減速機のケーシングの内径面と内歯車の外径面との間に圧入して減速機のケーシングと内歯車を回り止めしている請求項1又は2記載の車輪駆動装置。
  4. 前記環状弾性体を、減速機のケーシングの内径面と内歯車の外径面の少なくとも一方に締結ボルトによって締結することにより、減速機のケーシングと内歯車を回り止めしている請求項1又は2記載の車輪駆動装置。
  5. 前記環状弾性体の外形が、角形である請求項2乃至4のいずれかの項に記載の車輪駆動装置。
  6. 前記環状弾性体が、軸方向に分割されている請求項2乃至5のいずれかの項に記載の車輪駆動装置。
  7. 前記環状弾性体が、耐油性ゴムからなる請求項2乃至6のいずれかの項に記載の車輪駆動装置。
  8. 請求項1〜7のいずれかの車輪駆動装置が前記減速機から出力される前記ハブ輪に直接に伝達するインホイールモータ駆動装置。
JP2013147600A 2013-07-16 2013-07-16 車輪駆動装置 Pending JP2015021514A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109027191A (zh) * 2018-09-25 2018-12-18 山东帅克机械制造股份有限公司 一种中空一体化高精密减速器装置的装配工艺
CN110525197A (zh) * 2019-09-24 2019-12-03 临海市志鼎电子科技股份有限公司 一种搬运车的驱动轮
FR3128263A1 (fr) * 2021-10-14 2023-04-21 Mavic Group Motoréducteur et cycle associé

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