JP2016044747A - 車輪駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 サイクロイド式の減速機２０を使用する車輪駆動装置において、部品間の機械的干渉が生じないようにし、しかもガタの発生を抑制することができ、ＮＶＨ性能が高い車輪駆動装置を提供する。【解決手段】 曲線板２４の波形歯形２４ａとこの波形歯形２４ａに噛合する外ピン２５との間に弾性部材５１ｄを配置し、この弾性部材５１ｄによる弾性力によって外ピン２５と前記曲線板２４の波形歯形２４ａとの間に予圧を付与し、前記所定の隙間によるガタを低減させ、高いＮＶＨ性能が得られるようにした。【選択図】 図５

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たハブ輪に伝達して、そのハブ輪に支持し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。

車輪駆動装置Ａは、図１５に示すように、駆動力を発生させるモータ部１１０と、モータ部１１０の回転を減速して出力する減速機１２０と、減速機１２０からの出力を図示しない駆動輪に伝える車輪ハブ軸受部１３０とを備える。図１５の車輪駆動装置Ａはインホイールモータ方式を示している。オンボード方式の場合は、車輪ハブ軸受部１３０と減速機１２０との間に上述したジョイント２および駆動軸３を介して接続される。

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、モータ部１１０の回転を減速する減速機１２０にサイクロイド減速機を採用している。

上記モータ部１１０および減速機１２０は、ケーシング１１１内に収容されている。ケーシング１１１は、モータ部１１０側のケーシング１１１ａと、減速機１２０側のケーシング１１１ｂとからなり、ケーシング１１１ａとケーシング１１１ｂとは、ボルト１２１によって軸方向に接続され、ケーシング１１１ａとケーシング１１１ｂは、仕切壁１１１ｃによって仕切られている。

モータ部１１０は、ケーシング１１１ａの内周面にステータ１１２を設け、このステータ１１２の内周に間隔をおいてロータ１１３を設けたラジアルギャップタイプのものを使用している。

ロータ１１３は、モータ軸１１４を中心部に有し、そのモータ軸１１４は減速機１２０の入力軸１２２と接続して減速機１２０のケーシング１１１ｂ内に挿入され、軸受１１５によってケーシング１１１ａに対して回転自在に支持されている。

サイクロイド式の減速機１２０は、入力軸１２２に設けられた偏心軸部１２３によって曲線板１２４を回転自在に支持し、その曲線板１２４の外周に形成された波形歯形を減速機１２０のケーシング１１１ｂの内側に配設された外ピン１２５に噛合し、上記入力軸１２２の回転により曲線板１２４を偏心揺動運動させ、その曲線板１２４の自転を入力軸１２２と同軸上に配置された出力軸１２６から出力し、車輪ハブ１３１を回転させている。

外ピン１２５は、減速機１２０のケーシング１１１ｂの内径面に隙間を介してフローティング支持された外ピンハウジング１５０に設けられている。外ピンハウジング１５０は、円筒部１５０ａと、円筒部１５０ａ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１５０ｂとを備え、ケーシング１１１ｂの内径面、あるいは幅面等にキー止め等により減速機１２０のケーシング１１１ｂに対して回り止めされている。

リング部１５０ｂには、それぞれ厚み方向に貫通する複数の外ピン保持孔１５０ｃが設けられ、この外ピン保持孔１５０ｃに、外ピン１２５の両端部が、針状ころ軸受１５１を介して回転可能に支持されている。

ケーシング１１１ｂの軸方向の内壁に対面する外ピンハウジング１５０のリング部１５０ｂには、外ピン保持孔１５０ｃに支持された外ピン１２５の針状ころ軸受１５１の軸方向の抜け出しを防止する外ピンサイドプレート１６０が設置されている。

また、サイクロイド式の減速機１２０を採用した車輪駆動装置Ａでは、減速機１２０の外ピンハウジング１５０を、ゴム部材を介してケーシング１１１ｂ内にフローティング支持する構造にしている（特許文献１）

特開２０１２−２５２６７公報

ところで、電気自動車の車輪駆動装置Ａは、電気自動車らしい静粛性を実現するために、特に、ＮＶＨ性能、即ち、「Ｎｏｉｓｅ」（雑音や騒音）、「Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ」（エンジンやタイヤから伝わってくる振動）、「Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ」（路面の段差などによってステアリングやシート、フロアに感じる振動）が少ないという性能が要求される。

車輪駆動装置Ａのサイクロイド式の減速機１２０は、高速回転で使用されるものであり、ＮＶＨ性能をより向上させるために、部品間の寸法精度としてミクロンオーダの高精度が求められる。

ところが、曲線板１２４の外周に形成された波形歯形と、この波形歯形に噛合する外ピン１２５との間に隙間がないような精度を求めることは、量産過程でのコストアップにつながると共に、部品間の機械的干渉も生じやすくなる。

このため、曲線板１２４の外周に形成された波形歯形と、この波形歯形に噛合する外ピン１２５との間は、所定の隙間を設けて機械的干渉が生じないように精度を緩和することが量産上必須となる。

しかしながら、曲線板１２４の外周に形成された波形歯形と、この波形歯形に噛合する外ピン１２５との間に隙間があると、ガタが発生し易くなり、回転動作が安定しないと共に、音振の原因にもなる。

そこで、この発明は、曲線板の外周に形成された波形歯形と、この波形歯形に噛合する外ピンとの間のガタの発生を抑制することができ、ＮＶＨ性能が高い車輪駆動装置を提供しようとするものである。

上記の課題を解決するため、この発明においては、駆動力を発生させるモータ部と、モータ部の回転を減速して出力する減速機と、減速機から出力される回転を駆動車輪に伝達する車輪ハブ軸受部とからなり、前記減速機が、前記モータ部によって回転駆動される入力軸と、入力軸に設けられた偏心軸部と、内周が偏心軸部の外周に相対回転可能に取り付けられ、外周に波形歯形を周方向等間隔に複数有する曲線板と、入力軸の軸線を中心として減速機のケーシングに周方向等間隔に複数配設され、偏心軸部の回転に伴って曲線板の波形歯形に噛合して曲線板を公転および自転させる外ピンと、曲線板の自転を取り出す出力軸と、減速部のケーシングに外ピンの両端部を支持する外ピンハウジングとを備えるサイクロイド減速機とされた車輪駆動装置において、前記外ピンと前記曲線板の波形歯形との間に予圧を付与したことを特徴とする。

前記外ピンと前記曲線板の波形歯形との間に予圧を付与するには、例えば、外ピンと前記曲線板の波形歯形との間の隙間に弾性部材を配置する。

より具体的には、外ピンの両端部を外ピンハウジングの支持孔に軸受を介して支持し、この外ピンの両端部の軸受の外周面と外ピンハウジングの支持孔との間に所定の隙間を設け、この隙間に弾性部材を配置して外ピンと前記曲線板の波形歯形との間に予圧を付与することができる。

また、外ピンの外周面にスリーブを挿入し、このスリーブの内周面と外ピンの外周面との間に所定の隙間を設け、この隙間に弾性部材を配置して外ピンと前記曲線板の波形歯形との間に予圧を付与するようにしてもよい。

また、曲線板の側面に、曲線板の波形歯形の外径側に張り出し、外ピンと接触によって内径側に撓むバネ板を固定し、このバネ板の弾性力によって外ピンと前記曲線板の波形歯形との間に予圧を付与するようにしてもよい。

この発明に係る車輪駆動装置においては、上記のように、外ピンと曲線板の波形歯形との間に予圧を付与することにより、ガタの発生を抑制することができると共に、曲線板の波形歯形と外ピンとの間に所定の隙間を設けることにより、機械的干渉が生じないように精度を緩和することが可能となる。

（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の減速機を拡大して示す断面図である。 図３に示す車輪駆動装置の減速機に使用する弾性部材の一例を示す側面図である。 図３に示す車輪駆動装置の減速機に使用する弾性部材の別の例を示す側面図である。 この発明の車輪駆動装置の他の実施形態を示す縦断面図である。 図８の減速機を拡大して示す断面図である。 この発明の車輪駆動装置の他の実施形態を示す縦断面図である。 図８に示す車輪駆動装置の減速機に使用する弾性部材の例を示す側面図である。 図８に示す車輪駆動装置の減速機に使用する弾性部材の別の例を示す側面図である。 図８に示す車輪駆動装置の減速機に使用する弾性部材の別の例を示す側面図である。 この発明に係る車輪駆動装置の減速機に使用する弾性金属板の実施形態を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。 従来の車輪駆動装置を示す縦断面図である。

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。

車輪駆動装置Ａは、図３に示すように、駆動力を発生させるモータ部１０と、モータ部１０の回転を減速して出力する減速機２０と、減速機２０からの出力を図示しない駆動輪に伝える車輪ハブ軸受部３０とを備える。

上記モータ部１０および減速機２０は、ケーシング１１内に収容されている。ケーシング１１は、モータ部１０側のケーシング１１ａと、減速機２０側のケーシング１１ｂとからなり、ケーシング１１ａとケーシング１１ｂとは、ボルト２１によって軸方向に接続され、ケーシング１１ａとケーシング１１ｂは、仕切壁１１ｃによって仕切られている。

モータ部１０は、ケーシング１１ａの内周面にステータ１２を設け、このステータ１２の内周に間隔をおいてロータ１３を設けたラジアルギャップタイプのものを使用している。

ロータ１３は、モータ軸１４を中心部に有し、そのモータ軸１４は減速機２０の入力軸２２と接続して減速機２０のケーシング１１ｂ内に挿入され、軸受１５によってケーシング１１ａに対して回転自在に支持されている。

減速機２０のケーシング１１ｂには、下部に潤滑油のオイルタンク４１が設けられ、オイルタンク４１内の潤滑油をオイルポンプ４２によって吸い込み、モータ部１０と減速機２０に潤滑油を供給し、潤滑と冷却を行っている。

潤滑油を減速機２０の内部に供給する給油通路４３は、モータ部１０の回転により駆動されるオイルポンプ４２の吐出口からケーシング１１ａの内側に沿って後方に延び、モータ軸１４の後端部からその内部通路４４を経て、減速機２０の入力軸２２の内部通路４５、その内部通路４５に連通するよう入力軸２２に径方向に設けられた入力軸給油孔４６ａ、４６ｂによって構成される。また、モータ軸１４の内部通路４４には、モータ部１０に潤滑油を給油するための給油孔４７が設けられている。

潤滑油の帰還通路４８は、減速機２０のケーシング１１ｂの底部に設けられた排出口４９、オイルタンク４１を経てオイルポンプ４２の吸入口に至る通路により構成される。

図３〜図５に示すように、サイクロイド式の減速機２０は、入力軸２２に設けられた偏心軸部２３によって曲線板２４を回転自在に支持し、その曲線板２４の外周に形成された波形歯形２４ａを減速機２０のケーシング１１ｂの内側に配設された外ピン２５に噛合し、上記入力軸２２の回転により曲線板２４を偏心揺動運動させ、その曲線板２４の自転を入力軸２２と同軸上に配置された出力軸２６から出力し、車輪ハブ３１を回転させている。

減速機２０のケーシング１１ｂの内側に配設された外ピン２５の数は、曲線板２４の外周の波形歯形２４ａより多い。

外ピン２５は、減速機２０のケーシング１１ｂの内径面に隙間を介してフローティング支持された外ピンハウジング５０に設けられている。外ピンハウジング５０は、キー止め等により減速機２０のケーシング１１ｂに対して回り止めされている。

入力軸２２は、その一端部がスプライン嵌合によりロータ１３のモータ軸１４に接続されてモータ部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。

偏心軸部２３は、入力軸２２の軸方向に一対設けられている。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のそれぞれの外径面に転がり軸受２８が嵌合されている。

一対の偏心軸部２３を設けた入力軸２２には、一対の偏心軸部２３を挟むように一対のカウンタウェイト５５を、周方向に１８０°位相をずらして設けている。

曲線板２４は、転がり軸受２８によって入力軸２２に回転自在に支持され、その外周に形成された波形歯形２４ａはトロコイド曲線歯形とされている。図４に示すように、曲線板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２４ｂが等間隔に形成され、軸方向に並ぶ一対のピン孔２４ｂのそれぞれに内ピン２９が余裕をもって挿入され、その内ピン２９に回転自在に支持された針状ころ軸受２９ａの外周一部がピン孔２４ｂの内周一部に接触している。

減速機２０は、上記のように、偏心軸部２３に回転自在に保持される公転部材としての曲線板２４と、曲線板２４の外周部の波形歯形２４ａに係合する複数の外ピン２５と、曲線板２４の自転運動を出力する出力軸２６と、曲線板２４の隙間に取り付けられてこれら曲線板２４の端面に当接して曲線板２４の傾きを防止するセンターカラー２４ｃとを備える。

出力軸２６は、フランジ部２６ａと軸部２６ｂとを有する。フランジ部２６ａには、出力軸２６の回転軸線Ｏを中心とする円周上に、内ピン２９が等間隔に固定されている。軸部２６ｂの外径面には、車輪ハブ３１が固定されている。

外ピン２５は、入力軸２２の回転軸線Ｏの円周軌道上に等間隔に設けられる。そして、曲線板２４が公転運動すると、外周の波形歯形２４ａと外ピン２５とが係合して、曲線板２４に自転運動を生じさせる。

ケーシング１１ｂに配設された外ピン２５は、ケーシング１１ｂに直接保持されているわけではなく、図５に示すようにケーシング１１ｂの内壁に対してフローティング支持された外ピンハウジング５０に保持されている。より具体的には、外ピン２５は、軸方向両端部を外ピンハウジング５０に対して針状ころ軸受５１によって回転自在に支持している。このように、外ピン２５を外ピンハウジング５０に対して回転自在にすることにより、曲線板２４との係合による接触抵抗を低減することができる。

外ピンハウジング５０は、円筒部５０ａと、円筒部５０ａ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５０ｂとを備え、ケーシング１１ｂの内径面、あるいは幅面等にキー止め等によってケーシング１１ｂに対してフローティング状態に保持されている。

外ピンハウジング５０の一対のリング部５０ｂの内周には、出力軸２６が軸受５２を介して回転自在に支持されている。また、出力軸２６のフランジ部２６ａの内径面と入力軸２２の外径面とは、軸受５３を介して相対的に回転可能に支持されている。

曲線板２４は、出力軸２６の対向するフランジ部２６ａ間に組み込まれている。また、出力軸２６の対向するフランジ部２６ａには、組み込まれた曲線板２４のピン孔２４ｂを貫通する内ピン２９の両端が支持されている。

出力軸２６の対向するフランジ部２６ａに支持された複数の内ピン２９は、入力軸２２の回転軸線Ｏを中心とする円周軌道上に等間隔に設けられ、曲線板２４との摩擦抵抗を低減するために、曲線板２４のピン孔２４ｂの内壁面に当接する位置に針状ころ軸受２９ａが設けられている。ピン孔２４ｂの内径寸法は、内ピン２９の外径寸法（「針状ころ軸受２９ａ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。

外ピンハウジング５０の径方向内側に延びる一対のリング部５０ｂには、それぞれ厚み方向に貫通する複数の外ピン保持孔５０ｃが設けられている。外ピン保持孔５０ｃは、それぞれ入力軸２２の回転軸線Ｏと平行な方向に延びて、針状ころ軸受５１の外輪５１ａを保持している。また、一対のリング部５０ｂの対応する外ピン保持孔５０ｃは、周方向の同位置に設けられて互いに対面している。即ち、１対の外ピン保持孔５０ｃの中心軸線は一致し、外ピンハウジング５０をケーシング１１ｂに取り付けると、この外ピン保持孔５０ｃの中心軸線は、入力軸２２の回転軸線Ｏと平行になる。

これにより、外ピン２５を入力軸２２の回転軸線Ｏと平行に保持することができる。なお、外ピン保持孔５０ｃは同時加工で同時に形成することができるので、対向する外ピン保持孔５０ｃの中心軸線を比較的簡単に一致させることができる。

前記曲線板２４の波形歯形２４ａとこの波形歯形２４ａに噛合する外ピン２５との間には、量産図面における幾何学的寸法公差から想定される部品間の機械的干渉を回避するために、所定の隙間を設けている。そして、この設定した隙間によって発生するガタを低減し、安定動作と音振の低減を実現するために、前記曲線板２４の波形歯形２４ａとこの波形歯形２４ａに噛合する外ピン２５との間に予圧を付与している。

前記曲線板２４の波形歯形２４ａとこの波形歯形２４ａに噛合する外ピン２５との間に予圧を付与する手段の具体例としては、次のような手段がある。

まず、図３及び図５に示す実施形態では、外ピン２５の両端部を支持する針状ころ軸受５１の外輪５１ａの外周面と外ピンハウジング５０の外ピン保持孔５０ｃの内周面との間に、部品間の機械的干渉を回避するための所定の隙間を設け、この隙間に、ゴム、バネリング、トーションバネ等の弾性部材５１ｄを配置し、この弾性部材５１ｄの弾性力によって前記曲線板２４の波形歯形２４ａとこの波形歯形２４ａに噛合する外ピン２５との間に予圧が付与されるようにしている。

図６は、弾性部材５１ｄであるバネリングの外形図、図５は、弾性部材５１ｄであるトーションバネの外形図である。

また、図８及び図９に示す実施形態では、外ピン２５の外周面にスリーブ２５ａを挿入し、このスリーブ２５ａの内周面と外ピン２５の外周面との間に、部品間の機械的干渉を回避するための所定の隙間を設け、この隙間に、ゴム、バネリング、等の弾性部材５１ｄを配置し、外ピン２５のスリーブ２５ａと前記曲線板２４の波形歯形２４ａとの間に予圧を付与している。

また、図１０乃至図１３に示す実施形態では、曲線板２４の側面に、曲線板２４の波形歯形２４ａの外径側に張り出し、外ピン２５との接触によって内径側に撓むバネ板２７を固定し、このバネ板２７の弾性力によって外ピン２５と前記曲線板２４の波形歯形２４ａとの間に予圧を付与している。図１０乃至図１３に示す実施形態では、バネ板２７が予圧を付与する弾性部材５１ｄとなる。

バネ板２７は、図１１〜図１３に示すように、曲線板２４の側面形状と基本的に同形状に形成され、外径側から内径側に向かって弾性的に撓むように、ジグザグに屈曲する屈曲部２７ａを、曲線板２４の波形歯形２４ａの近傍に放射状に等間隔に形成している。図１１〜図１３に示す例では、バネ板２７は、薄墨で示し、曲線板２４は、２点鎖線で示している。

図１１に示す実施形態は、バネ板２７を曲線板２４に対して、バネ板２７の外径の一部が張り出すように回転方向にオフセットさせて固定している。図１１では、２点鎖線で示す曲線板２４の中心線に対して、実線で示すバネ板２７の中心線を回転させている。

このように、バネ板２７の中心線を、曲線板２４の中心線に対して回転方向にオフセットさせると、バネ板２７の外径の一部が曲線板２４の外径から張り出す。そして、外ピン２５がバネ板２７の張り出した部分を通過する際に、バネ板２７が内径側に向かって撓み、このバネ板２７の弾性力によって曲線板２４と外ピン２５との間で予圧が付与される。なお、図１１には、曲線板２４と外ピン２５の間に予圧を付与するバネ板２７の張り出し部分ａにクロスハッチングを付している。

図１２に示す実施形態は、バネ板２７を曲線板２４に対して、一部が張り出すように上下方向にオフセットさせて固定し、この張り出した部分が外ピン２５を通過する際に、バネ板２７が内径側に向かって撓み、曲線板２４と外ピン２５の間に予圧が付与される。曲線板２４と外ピン２５の間に予圧を付与するバネ板２７の張り出し部分ａは、図１２にクロスハッチングで示している。

次に、図１３に示す実施形態は、バネ板２７を曲線板２４の側面形状よりも一回り大きく形成し、曲線板２４の全周でバネ板２７の一部が張り出すように固定し、この張り出した部分が外ピン２５を通過する際に、バネ板２７が内径側に向かって撓み、曲線板２４と外ピン２５の間に予圧が付与されるようにしている。図１３に示す実施形態では、曲線板２４と外ピン２５の間に予圧を付与するバネ板２７の張り出し部分ａが、クロスハッチングで示すように全周に設けられる。

曲線板２４は、周方向に１８０°位相をずらして設けられた一対の偏心軸部２３に対して一対設けられている。この一対の曲線板２４に固定するバネ板２７は、図１０に示すように、曲線板２４の対向面にそれぞれ固定され、対向するバネ板２７の対向面にセンタスラストプレート２７ｃを設置している。

なお、バネ板２７を形成する材質は、ＳＵＰ、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４等である。

また、車輪駆動装置Ａの軽量化の観点から、ケーシング１１ａ、１１ｂは、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ハウジング５０は、炭素鋼で形成するのが望ましい。

外ピンハウジング５０のリング部５０ｂの側面には、外ピン２５の軸方向の抜け出しを防止するために、外ピンサイドプレート部６０ａが固定されている。

図５に示すように、アウタ側の外ピンサイドプレート部６０ａとケーシング１１ｂのアウタ側の側面壁１１ｄとの間、インナ側の外ピンサイドプレート部６０ａとインナ側の仕切壁１１ｃとの間には、弾性金属板６０が設置され、この弾性金属板６０によって、外ピンハウジング５０が、減速機２０のケーシング１１ｂのアウタ側の側面壁１１ｄとインナ側の仕切壁１１ｃに対して弾性的に保持され、減速機２０の振動が車体に伝達されないように抑制されている。

弾性金属板６０は、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、外ピンサイドプレート部６０ａの側に設けられる外ピンサイド側プレート部６０ｂと、ケーシング１１ｂのアウタ側の側面壁１１ｄ又はインナ側の仕切壁１１ｃの側に設けられるケーシング側プレート部６０ｃと、外ピンサイド側プレート部６０ｂとケーシング側プレート部６０ｃとの間に設けられる弾性柱部６０ｄとからなる。

弾性柱部６０ｄは、外ピンサイド側プレート部６０ｂとケーシング側プレート部６０ｃとを繋ぐ環状壁に周方向に貫通孔６０ｅを所定間隔でプレス加工することにより形成することができる。なお、外ピンサイド側プレート部６０bはケーシング側プレート部６０ｃより外径側にあるので、弾性柱部６０ｄは円すい形状に形成している。また、貫通孔６０ｅの数を変えることで必要な弾性力を自由に得ることができるので、設計自由度が向上する。

弾性金属板６０の材質としては、冷間圧延鋼（ＳＰＣＣ）、みがき特殊帯鋼（ばね鋼ＳＵＰ、ＳＣＭ４１５、ＳＣｒ４２０）、ステンレス鋼を使用することができる。

図３、図８及び図１０に示すように、車輪ハブ軸受部３０は、出力軸２６の軸部２６ｂの外径面に固定連結された内輪部材３２と、内輪部材３２をケーシング１１ｂに対して回転自在に保持する外輪部材３３とを備える。内輪部材３２と外輪部材３３とは複列アンギュラ玉軸受を構成し、内輪部材３２と外輪部材３３の間に複列の転動体３４を設置している。内輪部材３２には、フランジ部３５が一体に設けられたハブ輪３１と別体の内輪を有し、フランジ部３５にはボルト３６によって図示しない駆動輪が固定連結される。

上記構成の車輪駆動装置Ａの作動原理を詳しく説明する。
モータ部１０は、例えば、ステータ１２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１３が回転する。

これにより、ロータ１３に接続されたモータ軸１４が回転すると、曲線板２４はモータ軸１４の回転軸線Ｏを中心として公転運動する。このとき、外ピン２５が、曲線板２４の曲線形状の波形と転がり接触するよう係合して、曲線板２４をモータ軸１４の回転とは逆向きに自転運動させる。

曲線板２４のピン孔２４ｂに挿通する内ピン２９の外径は、ピン孔２４ｂの内径よりも小さく、曲線板２４の自転運動に伴ってピン孔２４ｂの内壁面と当接する。これにより、曲線板２４の公転運動が内ピン２９に伝わらず、曲線板２４の自転運動のみが出力軸２６を介して車輪ハブ軸受部３０に伝達される。

このとき、回転軸線Ｏと同軸に配置された出力軸２６は、減速機２０の出力軸として曲線板２４の自転を取り出し、モータ軸１４の回転が減速機２０によって減速されて出力軸２６に伝達されるので、低トルク、高回転型のモータ部１０を採用した場合でも、駆動輪に必要なトルクを伝達することが可能となる。

なお、上記構成の減速機２０の減速比は、外ピン２５の数をＺ_A、曲線板２４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４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機２０を採用することにより、コンパクトで高減速比の車輪駆動装置Ａを得ることができる。また、外ピン２５を外ピンハウジング５０に対して回転自在とし、内ピン２９の曲線板２４に当接する位置に針状ころ軸受２９ａを設けたことにより、摩擦抵抗が低減されるので、減速機２０の伝達効率が向上する。

この発明に係る車輪駆動装置Ａを電気自動車に採用することにより、特に、インホイールモータ方式の場合、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を得ることができる。

また、前記の実施形態においては、減速機２０の曲線板２４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。

なお、前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１０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、前記の実施形態における作動の説明では、モータ部１０に電力を供給してモータ部１０を駆動させ、モータ部１０からの動力を駆動輪に伝達させたが、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、駆動輪側からの動力を減速機２０で高回転低トルクの回転に変換してモータ部１０に伝達し、モータ部１０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１０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。

また、前記の実施形態においては、モータ部１０にケーシング１１ａに固定されるステータ１２と、ステータ１２の内側に径方向の隙間を空けて対面する位置に配置されるロータ１３とを備える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。例えばステータとロータとが軸方向に開いた隙間を介して対向配置されるアキシアルギャップモータであってもよい。

さらに、この発明に係る車輪駆動装置Ａを搭載した電気自動車は、後輪を駆動輪としてもよく、また、前輪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。

この発明に係る車輪駆動装置Ａは、サイクロイド式の減速機２０のケーシング１１ｂの内径面に隙間を介してフローティング支持された外ピンハウジング５０を、ケーシング１１ｂに対して弾性金属板６０を介して軸方向に弾性的に保持しているため、外ピンハウジング５０の振動が車体に伝達されにくく、高いＮＶＨ性能が得られる。

したがって、振動抑制のためのゴム部材の使用を廃止できるため、長期信頼性と耐久性の向上する。また、外ピンサイドプレート部６０ａと外ピンハウジング５０をフローティング支持する部材の弾性金属板を一体に設けるので、部品点数を削減できて低コストが可能である。

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。

１０ ：モータ部
１１ ：ケーシング
１１ａ ：ケーシング
１１ｂ ：ケーシング
１１ｃ ：仕切壁
１１ｄ ：側面壁
１２ ：ステータ
１３ ：ロータ
１４ ：モータ軸
１５ ：軸受
２０ ：減速機
２１ ：ボルト
２２ ：入力軸
２３ ：偏心軸部
２４ ：曲線板
２４ａ ：波形歯形
２４ｂ ：ピン孔
２４ｃ ：センターカラー
２５ ：外ピン
２５ａ ：スリーブ
２６ ：出力軸
２６ａ ：フランジ部
２６ｂ ：軸部
２７ ：バネ板
２７ａ ：屈曲部
２７ｃ ：センタスラストプレート
２８ ：転がり軸受
２９ ：内ピン
２９ａ ：軸受
３０ ：車輪ハブ軸受部
３１ ：車輪ハブ
３２ ：内輪部材
３３ ：外輪部材
３４ ：転動体
３５ ：フランジ部
３６ ：ボルト
４１ ：オイルタンク
４２ ：オイルポンプ
４３ ：給油通路
４４ ：内部通路
４５ ：内部通路
４６ａ ：入力軸給油孔
４６ｂ ：入力軸給油孔
４７ ：給油孔
４８ ：帰還通路
４９ ：排出口
５０ ：外ピンハウジング
５０ａ ：円筒部
５０ｂ ：リング部
５０ｃ ：外ピン保持孔
５１ ：軸受
５１ａ ：外輪
５１ｄ ：弾性部材
５２ ：軸受
５３ ：軸受
５５ ：カウンタウェイト
６０ ：弾性金属板
６０ａ ：外ピンサイドプレート部
６０ｂ ：外ピンサイド側プレート部
６０ｃ ：ケーシング側プレート部
６０ｄ ：弾性柱部
６０ｅ ：貫通孔
Ａ ：車輪駆動装置

Claims (10)

1. 駆動力を発生させるモータ部と、モータ部の回転を減速して出力する減速機と、減速機から出力される回転を駆動車輪に伝達する車輪ハブ軸受部とからなり、前記減速機が、前記モータ部によって回転駆動される入力軸と、入力軸に設けられた偏心軸部と、内周が偏心軸部の外周に相対回転可能に取り付けられ、外周に波形歯形を周方向等間隔に複数有する曲線板と、入力軸の軸線を中心として減速機のケーシングに周方向等間隔に複数配設され、偏心軸部の回転に伴って曲線板の波形歯形に噛合して曲線板を公転および自転させる外ピンと、曲線板の自転を取り出す出力軸と、減速部のケーシングに外ピンの両端部を支持する外ピンハウジングとを備えるサイクロイド減速機とされた車輪駆動装置において、前記外ピンと前記曲線板の波形歯形との間に予圧を付与したことを特徴とする車輪駆動装置。
2. 前記外ピンの両端部の外周面と外ピンハウジングの支持孔の内周面との間に所定の隙間を設け、この隙間に弾性部材を配置して外ピンと前記曲線板の波形歯形との間に予圧を付与することを特徴とする請求項１記載の車輪駆動装置。
3. 前記外ピンの両端部を外ピンハウジングの支持孔に軸受を介して支持し、この外ピンの両端部の軸受の外周面と外ピンハウジングの支持孔との間に所定の隙間を設け、この隙間に弾性部材を配置して外ピンと前記曲線板の波形歯形との間に予圧を付与することを特徴とする請求項１記載の車輪駆動装置。
4. 前記外ピンの外周面にスリーブを挿入し、このスリーブの内周面と外ピンの外周面との間に所定の隙間を設け、この隙間に弾性部材を配置して外ピンと前記曲線板の波形歯形との間に予圧を付与することを特徴とする請求項１記載の車輪駆動装置。
5. 前記曲線板の側面に、曲線板の波形歯形の外径側に張り出し、外ピンと接触によって内径側に撓むバネ板を固定し、このバネ板の弾性力によって外ピンと前記曲線板の波形歯形との間に予圧を付与することを特徴とする請求項１記載の車輪駆動装置。
6. 前記曲線板の側面に固定する前記バネ板を、前記曲線板に対して回転方向にオフセットさせて、バネ板の外径側を部分的に曲線板の波形歯形の外径側に張り出させている請求項５に記載の車輪駆動装置。
7. 前記曲線板の側面に固定する前記バネ板を、前記曲線板に対して平行にオフセットさせて、バネ板の外径側を部分的に曲線板の波形歯形の外径側に張り出させている請求項５に記載の車輪駆動装置。
8. 前記曲線板の側面に固定する前記バネ板の外径を、前記曲線板の外径よりも大きくして、前記バネ板の外径全周を曲線板の波形歯形の外径側に張り出させている請求項５に記載の車輪駆動装置。
9. 前記減速機と前記車輪ハブ軸受部との間にジョイントおよび駆動軸を介在したオンボード方式の請求項１〜８のいずれかの項に記載の車輪駆動装置。
10. インホイールモータ方式の請求項１〜８のいずれかの項に記載の車輪駆動装置。