JP2016223554A - インホイールモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 横力による曲げモーメントが加わっても、平行軸歯車減速機を構成する歯車の噛み合いを良好な状態に維持する。【解決手段】 モータ部Ａと、複数の歯車３０〜３３からなる平行軸歯車減速機３９で構成された減速機部Ｂと、車輪用軸受部Ｃと、モータ部Ａおよび減速機部Ｂを収容したケーシング２２とを備え、平行軸歯車減速機３９の各歯車３０〜３３をケーシング２２に対して転がり軸受４０，４２〜４６により回転自在に支持したインホイールモータ駆動装置２１であって、平行軸歯車減速機３９は、車輪用軸受部Ｃに駆動力を伝達する第４歯車３３と、第４歯車３３と噛合する第３歯車３２とを備え、第４歯車３３およびその転がり軸受４５，４６と第３歯３２およびその転がり軸受４３，４４とを、一対のカセット部材５９，６０が突き合わされたカセット６１に収容してアッセンブリ化し、カセット６１をケーシング２２に取り付ける。【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、電動モータの出力軸と車輪用軸受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。

従来のインホイールモータ駆動装置は、例えば、特許文献１に開示された構造のものがある。この特許文献１のインホイールモータ駆動装置は、駆動力を発生させる電動モータと、その電動モータの回転を減速して出力する平行軸歯車減速機と、その平行軸歯車減速機からの出力を車輪に伝達する車輪ハブとで構成されている。

このインホイールモータ駆動装置は、電動モータと平行軸歯車減速機との間に中間プレートを設け、その中間プレートのインボード側に、電動モータを収容するモータハウジングを設けると共に、中間プレートのアウトボード側に、平行軸歯車減速機を収容するギヤハウジングを設けた構造を具備する。

電動モータは、モータハウジングに固定されたステータと、そのステータの内側でモータハウジングに回転自在に支持されたロータ軸とで構成されている。また、平行軸歯車減速機は、電動モータのロータ軸に同軸的に連結されたモータ入力歯車と、中間プレートおよびギヤハウジングに回転自在に支持されてモータ入力歯車と噛合する第１カウンタ歯車と、第１カウンタ歯車と同軸的に支持された第２カウンタ歯車と、車輪ハブの車軸に設けられて第２カウンタ歯車と噛合する出力歯車とで構成されている。

このインホイールモータ駆動装置の平行軸歯車減速機を構成する歯車、例えば、第１カウンタ歯車および第２カウンタ歯車は、中間プレートおよびギヤハウジングに対して転がり軸受により回転自在に支持されている。この平行軸歯車減速機の構造によっては、第１カウンタ歯車および第２カウンタ歯車以外のモータ入力歯車や出力歯車についても、中間プレートおよびギヤハウジングに対して転がり軸受により回転自在に支持された構造のものがある。

特開２０１４−４６７４２号公報

ところで、特許文献１で開示されたインホイールモータ駆動装置は、前述したように、モータ入力歯車、第１カウンタ歯車、第２カウンタ歯車および出力歯車からなる複数の歯車で構成された平行軸歯車減速機を具備する。この平行軸歯車減速機の出力歯車は、第２カウンタ歯車と噛合し、車輪ハブの車軸に駆動力を伝達する。

このような平行軸歯車減速機を備えたインホイールモータ駆動装置では、車両走行での旋回時、車輪前後方向だけでなく、横力による曲げモーメントが車輪ハブの車軸およびその車軸に連結された平行軸歯車減速機の出力歯車に加わることになる。このような横力による曲げモーメントが加わると、平行軸歯車減速機の出力歯車にこじり力が作用し、その出力歯車が第２カウンタ歯車に対して傾くことになる。

このように、第２カウンタ歯車に対して出力歯車が傾くと、第２カウンタ歯車と出力歯車との噛み合いが悪化し、第２カウンタ歯車と出力歯車との間で歯面の片当たりが生じて異音や摩耗が発生する。このような歯面の片当たりによる異音や摩耗は、騒音や振動の原因になり、車室内で搭乗者にとって不快な騒音および振動現象となる。

このような問題を解決する対策として、平行軸歯車減速機の出力歯車と車輪ハブの車軸との間に磁力カップリングを設け、この磁力カップリングにより車輪ハブのこじりによる出力歯車の軸傾きを遮断する手段もある。しかしながら、このような磁力カップリングを設置することにより装置のコストアップを招くことになり、組み立て性が低下するおそれがある。また、磁力を利用することで異物の吸引などで汚染され、装置の寿命を低下するおそれもある。

そこで、本発明は前述の課題に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、横力による曲げモーメントが加わっても、平行軸歯車減速機を構成する歯車の噛み合いを良好な状態に維持し得るインホイールモータ駆動装置を提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、モータ部と、複数の歯車からなる平行軸歯車減速機で構成された減速機部と、車輪用軸受部と、モータ部および減速機部を収容したケーシングとを備え、平行軸歯車減速機の各歯車をケーシングに対して軸受により回転自在に支持したインホイールモータ駆動装置であって、平行軸歯車減速機は、車輪用軸受部に駆動力を伝達する出力歯車と、出力歯車と噛合する中間歯車とを備え、出力歯車およびその軸受と中間歯車およびその軸受とを、一組のカセット部材が組み突合わされたカセットに収容してアッセンブリ化し、カセットをケーシングに取り付けたことを特徴とする。

本発明のインホイールモータ駆動装置では、出力歯車およびその軸受と、その出力歯車に噛合する中間歯車およびその軸受とを、一組のカセット部材が組み突合わされたカセットに収容してアッセンブリ化したことにより、出力歯車と中間歯車の軸間距離および軸傾きを常に一定に保つことができる。そのため、旋回走行時などに横力による曲げモーメントが車輪用軸受部から平行軸歯車減速機の出力歯車に加わって、横力による曲げモーメントに基づくこじり力が作用しても、出力歯車と中間歯車の軸間距離および軸傾きを常に一定に保つことで、出力歯車と中間歯車との噛み合いを良好な状態に維持できる。

本発明におけるカセットの各カセット部材は、孔が穿設された取付フランジを有し、取付フランジの孔にピン状部材を挿通し、ピン状部材をケーシングに固定してカセットをケーシングに対して位置決めすることが望ましい。このようにすれば、ケーシングに対するカセットの組み付け性が向上する点で有効である。

本発明におけるカセットは、出力歯車および中間歯車を収容する本体部と、本体部に一体的に設けられ、出力歯車の軸受を収容する大径筒状部と、本体部に一体的に設けられ、中間歯車の軸受を収容する小径筒状部とで構成されていることが望ましい。このようにすれば、出力歯車およびその軸受と中間歯車およびその軸受とのアッセンブリ化を容易に実現することができる。

本発明におけるカセットは、大径筒状部の外周面と小径筒状部の外周面とを繋ぐリブ部が本体部に一体的に形成されていることが望ましい。このようにすれば、カセットの剛性を向上させることができ、出力歯車およびその軸受と中間歯車およびその軸受との高剛性のアッセンブリ構造を容易に実現することができる。

本発明において、カセットのカセット部材と軸受の外輪との間に、軸受に予圧を付与するためのシムを介在させた構造が望ましい。このようにすれば、出力歯車の軸受および中間歯車の軸受にアンギュラ玉軸受構造を採用することができるので、軸受の支持剛性を上げることができ、異音および振動の発生を抑制することができる。

本発明によれば、出力歯車と中間歯車の軸間距離および軸傾きを常に一定に保つことができるため、旋回走行時などに横力による曲げモーメントが車輪用軸受部から平行軸歯車の出力歯車に加わって、横力による曲げモーメントに基づくこじり力が作用しても、出力歯車と中間歯車の軸間距離および軸傾きを常に一定に保つことで、出力歯車と中間歯車との噛み合いを良好な状態に維持できる。

その結果、歯面の片当たりに基づく異音や摩耗を未然に防止でき、平行軸歯車減速機の組み付け性の向上が図れ、信頼性の高い長寿命のインホイールモータ駆動装置を容易に実現することができる。

本発明の実施形態で、インホイールモータ駆動装置の全体構成を示す断面図である。 図１の平行軸歯車減速機を構成する歯車のみをアウトボード側から見た概要図である。 図１のカセットによるアッセンブリ体を示す組立分解斜視図である。 図１のカセットによるアッセンブリ体を示す組立完了斜視図である。 図４の左側面図である。 図４の上面図である 図６のＰ−Ｐ線に沿う断面図である。 図１のＸ部を示す部分拡大断面図である。 一対のカセット部材からなるカセットの変形例を示す斜視図である。 インホイールモータ駆動装置を搭載した電気自動車の概略構成を示す平面図である。 図１０の電気自動車を示す後方断面図である。

本発明に係るインホイールモータ駆動装置の実施形態を図面に基づいて詳述する。図１０は、インホイールモータ駆動装置２１を搭載した電気自動車１１の概略平面図、図１１は、電気自動車１１を後方から見た概略断面図である。

電気自動車１１は、図１０に示すように、シャシー１２と、操舵輪としての前輪１３と、駆動輪としての後輪１４と、後輪１４に駆動力を伝達するインホイールモータ駆動装置２１とを装備する。後輪１４は、図１１に示すように、シャシー１２のホイールハウジング１５の内部に収容され、懸架装置（サスペンション）１６を介してシャシー１２の下部に固定されている。

懸架装置１６は、左右に延びるサスペンションアームにより後輪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り、後輪１４が地面から受ける振動を吸収してシャシー１２の振動を抑制する。左右のサスペンションアームの連結部分には、旋回時などの車体の傾きを抑制するスタビライザが設けられている。懸架装置１６は、路面の凹凸に対する追従性を向上させ、後輪１４の駆動力を効率よ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独立懸架式としている。

電気自動車１１は、ホイールハウジング１５の内部に、左右それぞれの後輪１４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、シャシー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など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、左右の後輪１４の回転をそれぞれ制御することができるという利点を有する。

電気自動車１１の走行安定性およびＮＶＨ特性を向上させるためにばね下重量を抑える必要があり、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の小型化が求められる。

そこで、図１に示す実施形態のインホイールモータ駆動装置２１は、以下の構造を具備する。これにより、コンパクトなインホイールモータ駆動装置２１を実現し、ばね下重量を抑えることで、走行安定性およびＮＶＨ特性に優れた電気自動車１１を得ることができる。

この実施形態の特徴的な構成を説明する前にインホイールモータ駆動装置２１の全体構成を説明する。以下の説明では、インホイールモータ駆動装置２１を車両に搭載した状態で、車両の外側寄りとなる側をアウトボード側（図面左側）と称し、中央寄りとなる側をインボード側（図面右側）と称する。

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機部Ｂと、減速機部Ｂからの出力を駆動輪としての後輪１４（図１０および図１１参照）に伝達する車輪用軸受部Ｃとを備えている。モータ部Ａと減速機部Ｂはケーシング２２に収容されて、電気自動車１１のホイールハウジング１５（図１１参照）内に取り付けられる。ケーシング２２は、例えばアルミニウムなどの軽量素材からなり、モータ部Ａのモータハウジングと減速機部Ｂのギヤハウジングとからなる分割可能な構造でボルトにより締結一体化されている。

モータ部Ａは、ケーシング２２に固定されたステータ２３と、ステータ２３の径方向内側に隙間をもって対向するように配置されたロータ２４と、ロータ２４の径方向内側に配置されてロータ２４と一体回転するモータ回転軸２５とを備えたラジアルギャップ型の電動モータ２６で構成されている。モータ回転軸２５は、毎分一万数千回転程度で高速回転可能である。ステータ２３は磁性体コアの外周にコイルを巻回することによって構成され、ロータ２４は永久磁石または磁性体が内部に配置されている。

モータ回転軸２５は、径方向外側へ一体的に延びるホルダ部２７によりロータ２４が保持されている。ホルダ部２７は、ロータ２４が嵌め込み固定された凹溝を環状に形成した構成としている。モータ回転軸２５は、その軸方向一方側端部（図１の右側）が転がり軸受２８に、軸方向他方側端部（図１の左側）が転がり軸受２９によって、ケーシング２２に対して回転自在に支持されている。

減速機部Ｂは、入力歯車である第１歯車３０と、中間歯車である第２歯車３１および第３歯車３２と、出力歯車である第４歯車３３とを有する。第１歯車３０は、インボード側に延びる軸部３４をモータ回転軸２５にスプライン嵌合（セレーション嵌合を含む。以下、同じ）によって連結することにより、モータ回転軸２５に同軸的に取り付け固定されている。第２歯車３１は、中間軸３５に取り付け固定されている。第３歯車３２は、前述の中間軸３５に一体的に形成されている。第４歯車３３は、その軸部３６を減速機出力軸３７のインボード側軸部３８にスプライン嵌合によって連結することにより、減速機出力軸３７に同軸的に取り付け固定されている。

この減速機部Ｂは、第１歯車３０と第２歯車３１とが噛合し、第３歯車３２と第４歯車３３とが噛合することにより、モータ回転軸２５の回転運動を２段に減速する平行軸歯車減速機３９で構成されている。

第１歯車３０の軸部３４は、転がり軸受４０によりケーシング２２に対して回転自在に支持されている。第２歯車３１の軸部４１は、転がり軸受４２によりケーシング２２に対して回転自在に支持されている。第２歯車３１が取り付け固定され、第３歯車３２が一体的に形成された中間軸３５は、転がり軸受４３，４４により後述のカセット６１のカセット部材５９，６０を介してケーシング２２に対して回転自在に支持されている。減速機出力軸３７が取り付け固定された第４歯車３３は、転がり軸受４５，４６によりカセット６１のカセット部材５９，６０を介してケーシング２２に対して回転自在に支持されている。減速機出力軸３７のアウトボード側軸部４７は、後述の車輪用軸受部Ｃのハブ輪４９にスプライン嵌合によって連結され、減速機部Ｂの出力を後輪１４（図１０および図１１参照）に伝達する。

第１歯車３０〜第４歯車３３および各歯車の回転軸を図２に基づいて説明する。図２は、図１の平行軸歯車減速機３９を構成する第１歯車３０〜第４歯車３３のみをアウトボード側から見た概要図である。

第１歯車３０は、モータ回転軸２５（図１参照）に取り付け固定され、その軸心Ｃ１を中心にして回転する。第２歯車３１は、中間軸３５（図１参照）に取り付け固定され、第３歯車３２は、中間軸３５に一体的に形成され、その軸心Ｃ２を中心にして回転する。第４歯車３３は、減速機出力軸３７（図１参照）に取り付け固定され、その軸心Ｃ３を中心にして回転する。なお、モータ回転軸２５と減速機出力軸３７は同軸上に配置されていることから、それぞれの軸心Ｃ１と軸心Ｃ３は一致している。

この実施形態では、モータ回転軸２５、中間軸３５および減速機出力軸３７の各軸心Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が直線Ｅ−Ｅ上に配置され、減速機部Ｂの径方向のコンパクト化を図っている。ただし、各軸心Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の配置は、この実施形態のような配置に限らず、各歯車３０〜３３の噛合いを維持した状態で、ケーシング２２のスペースなどを考慮して適宜ずらしてもよい。

ここで、平行軸歯車減速機３９を構成する第１歯車３０〜第４歯車３３には、はすば歯車を用いている。はすば歯車は、同時に噛合う歯数が増え、歯当たりが分散されるので音が静かで、トルク変動が少ない点で有効である。歯車のかみあい率や限界の回転数などを考慮して、モジュールは１〜３程度が好ましい。

インホイールモータ駆動装置２１は、ホイールハウジング１５（図１１参照）の内部に収められ、ばね下荷重となるため、小型軽量化が必須である。平行軸歯車減速機３９を電動モータ２６と組み合わせることで電動モータ２６の小型化を図ることができる。例えば、減速比１１の平行軸歯車減速機３９を用いた場合、毎分一万数千回転程度の高速回転の電動モータ２６を使用することにより電動モータ２６を小型化することができる。この場合、ケーシング２２のスペースなどを考慮すると、第１歯車３０と第２歯車３１からなる第１段の減速比は２〜４程度とし、第３歯車３２と第４歯車３３からなる第２段の減速比は３〜５程度とすることが好ましい。

車輪用軸受部Ｃは、図１に示すように、以下のような構造の車輪用軸受４８で構成されている。車輪用軸受４８は、減速機出力軸３７にトルク伝達可能に連結されたハブ輪４９と、ハブ輪４９の外周に嵌合された内輪５０と、ハブ輪４９および内輪５０の外側に配置された外輪５１と、ハブ輪４９および内輪５０と外輪５１との間に配置された複数の玉５２と、複数の玉５２を保持する保持器５３とを備えた複列アンギュラ玉軸受である。車輪用軸受４８の軸方向両端部には、泥水などの侵入防止のためにシール部材５４が設けられている。

この車輪用軸受４８は、減速機出力軸３７のアウトボード側軸部４７の端部に形成された雄ねじ部５５にナット５６を螺合させることにより、平行軸歯車減速機３９に締め付け固定されている。車輪用軸受４８の外輪５１は、ケーシング２２に取り付け固定されている。車輪用軸受４８の内輪５０は、減速機出力軸３７のフランジ部５７に当接することにより抜け止めされている。車輪用軸受４８のハブ輪４９にハブボルト５８で後輪１４（図１０および図１１参照）が連結される。

この実施形態におけるインホイールモータ駆動装置２１の全体構成は、前述のとおりであるが、その特徴的な構成を以下に詳述する。

このインホイールモータ駆動装置２１は、図１に示すように、平行軸歯車減速機３９における中間歯車である第３歯車３２およびその転がり軸受４３，４４と、出力歯車である第４歯車３３およびその転がり軸受４５，４６とを、一対のカセット部材５９，６０が突き合わされたカセット６１に収容してアッセンブリ化し、そのカセット６１をケーシング２２に取り付けた構造を具備する。

図３は、第３歯車３２および転がり軸受４３，４４と第４歯車３３および転がり軸受４５，４６とをカセット６１に収容してアッセンブリ化したアッセンブリ体の組立分解斜視図、図４は、図３のアッセンブリ体の組立完了斜視図、図５は、図４のアッセンブリ体の左側面図、図６は、図４のアッセンブリ体の上面図、図７は、図６のＰ−Ｐ線に沿う断面図である。

図３〜図７に示すように、アッセンブリ体において、第３歯車３２および転がり軸受４３，４４と第４歯車３３および転がり軸受４５，４６とを収容するカセット６１は、一対のカセット部材５９，６０からなる半割構造を有する。各カセット部材５９，６０は、同一材質および同一形状の金属製材料からなる。これら一対のカセット部材５９，６０を突き合わせることにより、カセット６１が形成される。

これら各カセット部材５９，６０は、例えばプレス加工により製作される。カセット部材５９，６０の素材としては、炭素鋼（Ｓ４５Ｃ、Ｓ５５Ｃ等）、一般構造用鋼（ＳＳ４００等）、ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ３０４等）、プレス鋼板（ＳＰＣＣ材）およびＳＴＫＭ鋼などの高剛性材料が有効である。

なお、第３歯車３２の転がり軸受４３，４４および第４歯車３３の転がり軸受４５，４６は、外周面に内側軌道面が形成された内輪６２，６３と、内周面に外側軌道面が形成された外輪６４，６５と、内輪６２，６３の内側軌道面と外輪６４，６５の外側軌道面との間に介在する複数の玉６６，６７と、各玉６６，６７を円周方向等間隔に保持する保持器（図示せず）とで構成された深溝玉軸受などの玉軸受である。

一対のカセット部材５９，６０からなるカセット６１は、第４歯車３３および第３歯車３２を収容する本体部６８と、第４歯車３３の転がり軸受４５，４６を収容する大径筒状部６９と、第３歯車３２の転がり軸受４３，４４を収容する小径筒状部７０とで構成されている。このように、カセット６１が本体部６８、大径筒状部６９および小径筒状部７０からなる構造を有することにより、第４歯車３３およびその転がり軸受４５，４６と第３歯車３２およびその転がり軸受４３，４４とのアッセンブリ化を容易に実現することができる。

本体部６８は、第４歯車３３および第３歯車３２への潤滑油供給が可能なように開口部７１を有する。この開口部７１から第４歯車３３の一部が突出している。この本体部６８の上部および下部には、孔７２が穿設された取付フランジ７３が一体的に設けられている。この取付フランジ７３の孔７２にピン状部材７４を挿通し、そのピン状部材７４をケーシング２２に固定してカセット６１をケーシング２２に対して位置決めするようにしている（図１参照）。このように、カセット６１をピン状部材７４によりケーシング２２に固定する構造を採用したことにより、ケーシング２２に対するアッセンブリ体の組み付け性を向上させることが可能である。

また、大径筒状部６９は、軸方向に突出するように本体部６８の上部に一体的に設けられている。この大径筒状部６９は、その外側端部から径方向内側へ一体的に延在するフランジ部７５を有し、そのフランジ部７５の内側が開口している。大径筒状部６９に圧入された転がり軸受４５，４６の外輪６５は、フランジ部７５に当接することにより抜け止めされている。

さらに、小径筒状部７０は、軸方向に突出するように本体部６８の下部に一体的に設けられている。この小径筒状部７０は、その外側端部から径方向内側へ一体的に延在するフランジ部７６を有し、そのフランジ部７６の内側が開口している。小径筒状部７０に圧入された転がり軸受４３，４４の外輪６４は、フランジ部７６に当接することにより抜け止めされている。

以上で説明した一対のカセット部材５９，６０からなるカセット６１を利用することにより、第４歯車３３および転がり軸受４５，４６と第３歯車３２および転がり軸受４３，４４とを以下のようにして組み付けることでアッセンブリ体が構成されている。

つまり、第４歯車３３のインボード側およびアウトボード側の軸部３６に転がり軸受４５，４６の内輪６３を圧入すると共に、第３歯車３２の中間軸３５のインボード側およびアウトボード側に転がり軸受４３，４４の内輪６２を圧入する。

そして、第４歯車３３に組み付けられた転がり軸受４５，４６の外輪６５をカセット部材５９，６０の大径筒状部６９にすきま嵌めすると共に、第３歯車３２に組み付けられた転がり軸受４３，４４の外輪６４をカセット部材５９，６０の小径筒状部７０にすきま嵌めする。

これら転がり軸受４３〜４６の外輪６４，６５をカセット部材５９，６０の大径筒状部６９および小径筒状部７０に挿入するに際して、転がり軸受４５，４６の外輪６５と大径筒状部６９のフランジ部７５との間にリング状のシム７７を介在させると共に（図８参照）、転がり軸受４３，４４の外輪６４と小径筒状部７０のフランジ部７６との間にリング状のシム７８を介在させている。

このようなシム７７，７８を組み付けることにより、転がり軸受４３〜４６に予圧を付与することができる。これにより、転がり軸受４３〜４６をアンギュラ玉軸受構造とすることができるので、転がり軸受４３〜４６の支持剛性を上げることができ、異音および振動の発生を抑制することができる。

以上のようにして、一方のカセット部材５９と他方のカセット部材６０とを突き合わせることにより、第３歯車３２および転がり軸受４３，４４と第４歯車３３および転がり軸受４５，４６をカセット６１に収容することでアッセンブリ体を構成する。

つまり、第３歯車３２と第４歯車３３は、カセット部材５９，６０の本体部６８に収容される。また、第３歯車３２の転がり軸受４３，４４は、カセット部材５９，６０の小径筒状部７０に収容される。さらに、第４歯車３３の転がり軸受４５，４６は、カセット部材５９，６０の大径筒状部６９に収容される。

この一対のカセット部材５９，６０の突き合わせに際しては、ろう付け、溶接あるいは加締めなどの永久的な締結手段を利用することにより、非分離構造のアッセンブリ体を構成することができる。なお、ボルトやねじなどの締結手段を使用すれば、分解可能なアッセンブリ体を構成することも可能である。

このようにして得られたアッセンブリ体は、図１に示すように、カセット６１の上下部に設けられた取付フランジ７３の孔７２にピン状部材７４を挿通し、そのピン状部材７４をケーシング２２の隔壁面７９，８０に形成された孔８１，８２に嵌合させて固定する。このようにして、カセット６１をケーシング２２に対して位置決めすることにより、アッセンブリ体がインホイールモータ駆動装置２１の減速機部Ｂに組み込まれる。

このインホイールモータ駆動装置２１では、第４歯車３３および転がり軸受４５，４６と、その第４歯車３３に噛合する第３歯車３２および転がり軸受４３，４４とをカセット６１によって一体化した高剛性のアッセンブリ体を具備することにより、第４歯車３３と第３歯車３２の相対的なミスアライメントを軽減することができ、第４歯車３３と第３歯車３２の軸間距離および軸傾きを常に一定に保つことができる。

そのため、旋回走行時などに横力による曲げモーメントが車輪用軸受部Ｃから平行軸歯車減速機３９の第４歯車３３に加わって、横力による曲げモーメントに基づくこじり力が作用しても、アッセンブリ体のカセット６１により、第４歯車３３と第３歯車３２の軸間距離および軸傾きを常に一定に保つことで、第４歯車３３と第３歯車３２との噛み合いを良好な状態に維持できる。

その結果、アッセンブリ体において、第４歯車３３の歯面と第３歯車３２の歯面との片当たりに基づく異音や摩耗を未然に防止でき、騒音や振動を抑制して車室内で搭乗者にとって快適な環境を確保することができる。また、第４歯車３３と第３歯車３２の軸間距離をケーシング側で位置決めする必要がないので、第４歯車３３と第３歯車３２の組み付けが容易で組立コストの低減が図れる。

以上の実施形態では、図３に示すように、大径筒状部６９の端部と小径筒状部７０の端部とを本体部６８の板状部分で繋ぐ構造を有するカセット部材５９，６０からなるカセット６１について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、図９に示すカセット部材８３，８４からなるカセット８５であってもよい。このカセット部材８３，８４は、大径筒状部６９の外周面と小径筒状部７０の外周面とを繋ぐリブ部８６が本体部６８に一体的に形成された構成をなしている。また、実施形態では、一対のカセット部材５９，６０の突き合わせたカセットを例示したが、これに限らず、３つのカセット部材や４つのカセット部材からなる一組のカセット部材を組み合わせてカセットにしてもよい。

このように、大径筒状部６９の外周面と小径筒状部７０の外周面とを繋ぐリブ部８６を本体部６８に一体的に形成したことにより、カセット部材８３，８４の剛性をより一層向上させることができ、第４歯車３３および転がり軸受４５，４６と第３歯車３２および転がり軸受４３，４４を収容するカセット８５の高剛性化が容易となる。

最後に、この実施形態におけるインホイールモータ駆動装置２１の全体的な作動原理を説明する。

図１に示すように、モータ部Ａにおいて、例えば、ステータ２３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ロータ２４が回転する。これにより、減速機部Ｂにおいて、モータ回転軸２５の回転が、平行軸歯車減速機３９を構成する第１歯車３０、第２歯車３１、第３歯車３２および第４歯車３３によって減速され、減速機出力軸３７を介して車輪用軸受部Ｃに伝達される。この時、モータ回転軸２５の回転が減速機部Ｂによって減速されて減速機出力軸３７に伝達されるので、モータ部Ａにおいて、低トルク、高速回転型の電動モータ２６を採用した場合でも、後輪１４（図１０および図１１参照）に必要なトルクを伝達することが可能となる。

減速機部Ｂの減速比は、第１歯車３０と第２歯車３１の第１段で１／２．５、第３歯車３２と第４歯車３３の第２段で１／４．５とすれば、減速比は約１／１１と大きな減速比を得ることができる。このように、大きな減速比を得ることができる平行軸歯車減速機３９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、平行軸歯車減速機３９は、はすば歯車を用いているので、製造が容易で、コストの低減が図れ、性能面でも、静粛かつ効率のよいインホイールモータ駆動装置２１を実現することができる。

この実施形態では、モータ部Ａとしてラジアルギャップ型の電動モータ２６を例示したが、任意の構成のモータを適用可能である。例えば、ケーシングに固定されたステータと、ステータの軸方向内側に隙間をもって対向するように配置されたロータとを備えるアキシャルギャップ型の電動モータであってもよい。

こ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から後輪１４に伝達される。従って、前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、モータ部Ａに電力を供給してモータ部を駆動させ、モータ部Ａからの動力を後輪１４に伝達させる場合を示したが、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、後輪１４側からの動力を減速機部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で発電してもよい。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を駆動させることや、車両に備えられた他の電動機器などの作動に用いてもよい。

以上の実施形態では、図１０および図１１に示すように、後輪１４を駆動輪とした電気自動車１１を例示したが、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も含むものである。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

２１ インホイールモータ駆動装置
２２ ケーシング
３２ 中間歯車（第３歯車）
３３ 出力歯車（第４歯車）
３９ 平行軸歯車減速機
４３〜４６ 軸受（転がり軸受）
５９，６０ カセット部材
６１ カセット
６４，６５ 外輪
６８ 本体部
６９ 大径筒状部
７０ 小径筒状部
７７，７８ シム
８３，８４ カセット部材
８５ カセット
８６ リブ部
Ａ モータ部
Ｂ 減速機部
Ｃ 車輪用軸受部

Claims (5)

1. モータ部と、複数の歯車からなる平行軸歯車減速機で構成された減速機部と、車輪用軸受部と、前記モータ部および減速機部を収容したケーシングとを備え、前記平行軸歯車減速機の各歯車をケーシングに対して軸受により回転自在に支持したインホイールモータ駆動装置であって、
   前記平行軸歯車減速機は、前記車輪用軸受部に駆動力を伝達する出力歯車と、前記出力歯車と噛合する中間歯車とを備え、前記出力歯車およびその軸受と前記中間歯車およびその軸受とを、一組のカセット部材が組み突合わされたカセットに収容してアッセンブリ化し、前記カセットを前記ケーシングに取り付けたことを特徴とするインホイールモータ駆動装置。
2. 前記カセットの各カセット部材は、孔が穿設された取付フランジを有し、前記取付フランジの孔にピン状部材を挿通し、前記ピン状部材をケーシングに固定してカセットをケーシングに対して位置決めした請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
3. 前記カセットは、出力歯車および中間歯車を収容する本体部と、前記本体部に一体的に設けられ、前記出力歯車の軸受を収容する大径筒状部と、前記本体部に一体的に設けられ、前記中間歯車の軸受を収容する小径筒状部とで構成されている請求項１又は２に記載のインホイールモータ駆動装置。
4. 前記カセットは、前記大径筒状部の外周面と前記小径筒状部の外周面とを繋ぐリブ部が前記本体部に一体的に形成されている請求項３に記載のインホイールモータ駆動装置。
5. 前記カセットのカセット部材と軸受の外輪との間に、前記軸受に予圧を付与するためのシムを介在させた請求項１〜４のいずれか一項に記載のインホイールモータ駆動装置。

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