JP2020046055A - インホイールモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトで音振性能に優れたインホイールモータ駆動装置を提供する。【解決手段】電動モータ部Ａの回転を減速して出力する減速機部Ｂが、互いに平行に配置された歯車軸Ｓ１〜Ｓ４を有し、各歯車軸Ｓ１〜Ｓ４に設けられた歯車がはすば歯車で構成されたインホイールモータ駆動装置２１において、歯車軸Ｓ１〜Ｓ４を回転自在に支持する転がり軸受４２〜４９の中から選択した一の転がり軸受４８の外輪４８ａの一端外周縁部とハウジング２２との間に環状の弾性部材６０を圧縮状態で配置することにより、外輪４９ａとハウジング２２とを軸方向で非接触状態とする軸方向隙間Ｃ１と、外輪４９ａの外周面４９ａ１をハウジング２２の内周面２２ａに対してすきまばめする径方向隙間Ｃ２とを形成した。【選択図】図４

Description

本発明は、インホイールモータ駆動装置に関する。

車両駆動装置の一種であるインホイールモータ駆動装置は、ホイールの内部に収容された状態で使用され、車両のばね下重量となることから、できるだけ軽量・コンパクトであることが求められる。その一方、インホイールモータ駆動装置は、車両を駆動するために大きなトルクを必要とする。このため、インホイールモータ駆動装置においては、駆動力を発生させる電動モータ部と、車輪を回転自在に支持する車輪用軸受部との間に、電動モータ部の回転を減速して出力する減速機部を設ける場合が多い。減速機部には、例えば、互いに平行に配置された複数の歯車軸を備える平行軸歯車減速機が採用される。

平行軸歯車減速機を採用したインホイールモータ駆動装置は、例えば、各歯車軸に設けられる歯車を薄板化することで装置全体を軸方向（車幅方向）にコンパクト化することができる。しかしながら、単に歯車を薄板化するだけでは、歯車同士のかみ合い率が低下し、減速機のトルク伝達性能や音振性能に悪影響が及ぶ。そこで、各歯車軸に設けられる歯車に歯筋がねじれたはすば歯車を用い、かつこの歯車のねじれ角（基準円筒ねじれ角）を大きくするという対策を採るのが一般的である。このように、各歯車にはすば歯車を用いた場合、各歯車軸には歯車同士のかみ合いによって径方向および軸方向の荷重が作用する。このため、各歯車軸の一端および他端を回転自在に支持する一対の転がり軸受には、深溝玉軸受のように、径方向荷重および軸方向荷重の双方を受けることができるものが採用される（以上、例えば特許文献１を参照）。

はすば歯車のねじれ角を大きくするほど、歯車同士のかみ合いによって歯車軸に作用する軸方向荷重が大きくなるため、減速機由来の軸方向の起振力が大きくなる。また、一般に、車両の操縦性を高めるべく、車幅方向（インホイールモータ駆動装置の軸方向）における車輪の位置決め剛性は高く設定されるため、インホイールモータ駆動装置で生じる軸方向の振動は、懸架部品等を介して車体に伝達され易い。従って、はすば歯車のねじれ角を大きくした場合には、車両のＮＶＨ性能が低下する可能性が高まる。

そこで、本発明者らは、歯車軸を支持する転がり軸受に、下記の特許文献２に開示された防振型転がり軸受を採用することを検討した。この防振型転がり軸受は、転がり軸受の軌道輪（例えば、外輪）とその取付相手部材（例えば、ハウジング）との間に介在する防振部材を備えており、防振部材は、外輪の外周面および軸方向両端面を覆う鍔付き円筒形の芯金と、ゴム等で形成され、芯金を被覆する弾性体とで構成される。そのため、はすば歯車同士のかみ合い等によって軸方向の振動が生じた場合でも、この振動を防振部材で吸収・減衰し、インホイールモータ駆動装置の音振性能低下を抑制または防止できると考えられる。

特開２０１８−５３９２７号公報 特開平８−９３７５９号公報

しかしながら、上記のような防振部材を用いると、少なくとも防振部材の一端および他端に設けられる鍔部の軸方向寸法分、インホイールモータ駆動装置が軸方向に長寸化するため、コンパクト化の要請に反することとなる。

また、歯車軸を支持する転がり軸受の径方向外側に上記の防振部材を配置した場合に歯車軸にモーメント荷重等の径方向荷重が作用すると、転がり軸受の径方向外側に防振部材を配置しない場合と比較して、歯車軸（歯車軸に設けられた歯車）が軸方向に対して傾き易くなる。歯車が軸方向に対して傾いた状態で歯車軸が回転駆動されると、歯車同士のかみ合い部におけるミスアライメントに起因した起振力の増加や歯面の偏摩耗といった問題、ひいてはインホイールモータ駆動装置の音振性能や耐久性の低下といった問題が生じ易くなる。特に、インホイールモータ駆動装置においては、上述したとおり、装置全体のコンパクト化の観点から歯車軸の軸方向寸法（歯車軸を支持する一対の転がり軸受の軸方向の離間距離）が極力短く設定されている関係上、歯車軸にモーメント荷重が作用したときには歯車が軸方向に対して大きく傾き易いため、インホイールモータ駆動装置の音振性能や耐久性が大きく低下することが懸念される。

以上の実情に鑑み、本発明は、軸方向にコンパクトでありながら、音振性能や耐久性に優れたインホイールモータ駆動装置を実現可能とすることを主たる目的とする。

上記の目的を達成するために創案された本発明は、駆動力を発生させる電動モータ部と、車輪を回転自在に支持する車輪用軸受部と、電動モータ部の回転を減速して車輪用軸受部に出力する減速機部とを備え、減速機部が、互いに平行に配置された複数の歯車軸と、各歯車軸を減速機部を収容したハウジングに対して回転自在に支持する複数の転がり軸受とを有し、各歯車軸に設けられた歯車がはすば歯車で構成されたインホイールモータ駆動装置において、複数の転がり軸受の中から選択した一つの転がり軸受の外輪の一端外周縁部とハウジングとの間に環状の弾性部材を圧縮状態で配置することにより、外輪とハウジングとを軸方向で非接触状態とする軸方向隙間と、上記外輪をハウジングの内周にすきまばめする径方向隙間とを形成したことを特徴とする。なお、本発明でいうすきまばめとは、ＪＩＳ Ｂ ０４０１−１に規定された「すきまばめ」に準ずるものとする（以下同様）。

上記の構成によれば、複数の転がり軸受の中から選択した一つの転がり軸受の外輪は、弾性部材によって形成される軸方向隙間および径方向隙間の存在によりハウジングに対して非接触の状態に保持される。そのため、例えば、歯車（はすば歯車）同士のかみ合い部におけるミスアライメントの影響を受けて減速機部で軸方向の振動が生じた場合でも、この振動は、そのままハウジングに伝達されず、減衰された上で伝達される。従って、インホイールモータ駆動装置の音振性能を向上することができる。また、上記外輪をハウジングに対して非接触の状態に保持する環状の弾性部材は、上記外輪の一端外周縁部とハウジングとの間に設けられるので、転がり軸受の軸方向両側に防振部材の鍔部を介在させる特許文献２の構成に比べ、減速機部（インホイールモータ駆動装置）が軸方向に長寸化するのを抑制することができる。

また、上記の弾性部材によって形成される径方向隙間は、上記外輪をハウジングの内周に「すきまばめ」する隙間である。すなわち、上記外輪は、ＪＩＳ Ｂ ０４０１−１に規定された「最大すきま」以下の隙間幅を有する径方向隙間を介してハウジングの内周に配置される。使用する転がり軸受のサイズにもよるが、「最大すきま」の値は１００μｍ以下の微小値とされるので、弾性部材により形成される上記径方向隙間の隙間幅（径方向寸法）は、芯金およびこれを被覆する弾性体からなる特許文献２の防振部材の円筒部の径方向寸法よりも格段に小さくすることができる。そのため、歯車軸に対して径方向の荷重（例えば、モーメント荷重）が作用した場合でも、軸方向に対する歯車軸（歯車）の傾き量を小さくすることができる。これにより、歯車起因の振動や異音の発生の他、歯面の偏摩耗などを可及的に防止することができる。以上のことから、本発明によれば、軸方向にコンパクトでありながら、音振性能や耐久性に優れ、信頼性に富むインホイールモータ駆動装置を実現することができる。

弾性部材は、ハウジングのうち上記軸方向隙間に面する端面と内周面とが交差する交差部に設けた環状の凹部に嵌合することができる。また、弾性部材の一部は、上記外輪の一端外周縁部（上記軸方向隙間に面する端面と外周面との交差部）に設けた面取りに圧接させることができる。このような構成によれば、所定幅の軸方向隙間および径方向隙間を形成し易くなる。

上記外輪を有する転がり軸受（弾性部材により、ハウジングとの間に軸方向隙間および径方向隙間を形成する転がり軸受）は、複数の歯車軸のうち、車輪用軸受部とトルク伝達可能に連結された出力歯車軸の車幅方向内側（インボード側）の端部を支持する転がり軸受とするのが好ましい。出力歯車軸のインボード側の端部を支持する転がり軸受は、懸架装置から車体へと振動が伝達する経路の近傍に配置されるため、上述した本発明の作用効果を最も有効に享受することができるからである。

弾性部材は、例えばＯリングで構成することができる。このような構成によれば、特許文献２で用いているような専用部品（制振部材）を用いずとも足りるので、上述した本発明の作用効果を安価に享受することができる。

以上から、本発明によれば、軸方向にコンパクトでありながら、音振性能や耐久性に優れ、信頼性に富むインホイールモータ駆動装置を実現することができる。

本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断面図であって、図２のＰ−Ｐ線矢視断面図である。 図１のＱ−Ｑ線矢視断面図である。 図１に示す減速機で採用している歯車を模式的に示す図である。 図１のＸ部拡大図である。 図１に示すインホイールモータ駆動装置が組み込まれた後輪の懸架構造の一例を示す概要図である。 本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。 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平面図である。 図７に示す電気自動車の横断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

まず、図７および図８に基づき、インホイールモータ駆動装置を搭載した電気自動車１１の概要を説明する。図７に示すように、電気自動車１１は、シャシー１２と、駆動輪として機能する一対の前輪１３と、従動輪として機能する一対の後輪１４と、左右の前輪１３のそれぞれを駆動するインホイールモータ駆動装置２１とを備える。図８に示すように、前輪１３は、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１６を介してシャシー１２に固定されている。

懸架装置１６は、例えば、車幅方向に延びて前輪１３を支持するアーム部材（ロアアーム）と、前輪１３が路面から受ける振動を吸収してシャシー１２の振動を抑制するストラットとを有する。懸架装置１６は、路面の凹凸に対する追従性を向上し、前輪１３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が好ましいが、その他の懸架方式が採用される場合もある。

この電気自動車１１では、左右の前輪１３それぞれを回転駆動させるインホイールモータ駆動装置２１が前輪１３のホイール内に組み込まれるので、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等を設ける必要がなくなる。そのため、この電気自動車１１は、客室スペースを広く確保でき、しかも、左右の前輪１３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。

なお、インホイールモータ駆動装置２１は、上記のように、前輪１３を駆動輪とした前輪駆動タイプの電気自動車１１のみならず、後輪１４を駆動輪とした後輪駆動タイプの電気自動車や、前輪１３および後輪１４の双方を駆動輪とした四輪駆動タイプの電気自動車に適用することもできる。

走行安定性およびＮＶＨ特性に優れ、広い客室スペースを有する電気自動車１１を実現するためには、インホイールモータ駆動装置２１をできるだけ軽量・コンパクト化する必要がある。そこで、以下に説明するようなインホイールモータ駆動装置２１を採用する。

図１に、本発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１、より詳細には、図７および図８に示す電気自動車１１の左側の前輪１３を回転駆動させるインホイールモータ駆動装置２１の断面図を示す。このインホイールモータ駆動装置２１は、電気自動車１１（前輪１３）を駆動するための駆動力を発生させる電動モータ部Ａと、電動モータ部Ａの回転を減速して出力する減速機部Ｂと、減速機部Ｂの出力を駆動輪に伝達する車輪用軸受部Ｃと、電動モータ部Ａおよび減速機部Ｂ、並びに車輪用軸受部Ｃの一部を収容したハウジング２２とを備える。以下の説明では、インホイールモータ駆動装置２１を前輪１３のホイール内に取り付けた状態で車幅方向外側および車幅方向内側となる側を、それぞれ、アウトボード側およびインボード側という。図１においては、紙面左側がアウトボード側であり、紙面右側がインボード側である。

電動モータ部Ａは、ハウジング２２に固定された筒状のステータ２３と、図示外の径方向隙間を介してステータ２３の内周に配置されたロータ２４と、外周にロータ２４を装着したモータ回転軸２５とを有するラジアルギャップ型の電動モータ２６を備える。モータ回転軸２５は、その軸方向の二箇所に離間して配置された転がり軸受４０，４１によってハウジング２２に対して回転自在に支持されており、毎分１万数千回程度の回転速度で回転可能である。

図１に示すように、減速機部Ｂは、入力歯車３１を有する入力歯車軸Ｓ１と、第１中間歯車３２および第２中間歯車３３を有する第１中間歯車軸Ｓ２と、第３中間歯車３４および第４中間歯車３５を有する第２中間歯車軸Ｓ３と、出力歯車３６を有する出力歯車軸Ｓ４とを備え、各歯車軸Ｓ１〜Ｓ４（の中心軸線）が互いに平行に配置された、いわゆる平行軸歯車減速機３０（以下、単に「減速機３０」ともいう）を備える。入力歯車軸Ｓ１は、モータ出力軸２５と同軸に配置され、スプライン嵌合（セレーション嵌合を含む。以下同じ。）によってモータ回転軸２５と一体回転可能に連結されている。出力歯車軸Ｓ４は、車輪用軸受部Ｃを構成する回転側の外輪５３と同軸に配置され、スプライン嵌合によって外輪５３と一体回転可能に連結されている。

減速機部Ｂは、各歯車軸Ｓ１〜Ｓ４をハウジング２２に対して回転自在に支持する転がり軸受４２〜４９を有する。転がり軸受４２，４３は、入力歯車軸Ｓ１のインボード側およびアウトボード側の端部をそれぞれ支持し、転がり軸受４４，４５は、第１中間歯車Ｓ２のインボード側およびアウトボード側の端部をそれぞれ支持する。また、転がり軸受４６，４７は、第２中間歯車軸Ｓ３のインボード側およびアウトボード側の端部をそれぞれ支持し、転がり軸受４８，４９は、出力歯車軸Ｓ４のインボード側およびアウトボード側の端部をそれぞれ支持する。

後述するように、減速機部Ｂに設けられた各歯車３１〜３６は、何れも、はすば歯車で構成される。そのため、インホイールモータ駆動装置２１の駆動中（歯車軸Ｓ１〜Ｓ４の回転中）、各歯車軸Ｓ１〜Ｓ４には、歯車同士のかみ合いによる径方向荷重および軸方向荷重が作用する。これらの径方向荷重および軸方向荷重は、歯車軸Ｓ１〜Ｓ４を支持する転がり軸受４２〜４９によって支持される。従って、転がり軸受４２〜４９は、何れも、深溝玉軸受のように、径方向荷重および軸方向荷重を支持し得るもので構成される。

各歯車軸Ｓ１〜Ｓ４のインボード側の端部を支持する転がり軸受４２，４４，４６，４８は、それぞれ、外輪のインボード側に設けられたハウジング２２の端面と、内輪のアウトボード側に設けられた歯車軸Ｓ１〜Ｓ４の肩面（段差面）との間に配置されることにより軸方向で位置決めされている。また、各歯車軸Ｓ１〜Ｓ４のアウトボード側の端部を支持する転がり軸受４３，４５，４７，４９は、それぞれ、外輪のアウトボード側に設けられたハウジング２２の端面と、内輪のインボード側に設けられた歯車軸Ｓ１〜Ｓ４の肩面との間に配置されることにより軸方向で位置決めされている。

図２に示すように、入力歯車軸Ｓ１の回転中心Ｏ１（モータ回転軸２５の回転中心でもある）は、出力歯車軸Ｓ４の回転中心Ｏ４（車輪用軸受部Ｃの外輪５３の回転中心でもある）と略同一高さに配置され、第１中間歯車軸Ｓ２の回転中心Ｏ２および第２中間歯車軸Ｓ３の回転中心Ｏ３は、回転中心Ｏ１，Ｏ２を結ぶ直線、回転中心Ｏ２，Ｏ３を結ぶ直線、および回転中心Ｏ３，Ｏ４を結ぶ直線を繋げて形成される軌跡が、下方側が開口した略コの字状をなすように、入力歯車軸Ｓ１の回転中心Ｏ１よりも上側に配置されている。上記態様で歯車軸Ｓ１〜Ｓ４を配置することにより、インホイールモータ駆動装置２１（ハウジング２２）の径方向のコンパクト化を図っている。

図１に示すように、減速機３０では、入力歯車３１と第１中間歯車３２がかみ合い、第２中間歯車３３と第３中間歯車３４がかみ合い、第４中間歯車３５と出力歯車３６がかみ合っている。第１中間歯車３２の歯数は入力歯車３１および第２中間歯車３３の歯数よりも多く、第３中間歯車３４の歯数は第２中間歯車３２および第４中間歯車３５の歯数よりも多い。また、出力歯車３６の歯数は、第４中間歯車３５の歯数よりも多い。係る構成から、本実施形態の減速機３０は、モータ回転軸２５の回転を３段階で減速して出力する。

図３に模式的に示すように、入力歯車３１、第１〜第４中間歯車３２〜３５および出力歯車３６は、何れも、歯３１ａ〜３６ａの歯筋がねじれた（歯筋が軸方向に対して傾斜した）はすば歯車で構成される。はすば歯車は、同時にかみ合う歯数が多く、歯当たりが分散されるため、かみ合い時の音が静かでトルク変動が少ないという利点を有する。従って、はすば歯車を用いれば、静粛かつトルク伝達効率に優れた減速機３０を実現する上で有利となる。歯車同士のかみ合い率や歯車（歯車軸）の限界回転数などを考慮すると、各歯車３１〜３６のモジュールは１〜３程度に設定するのが好ましい。

図１に示すように、本実施形態の車輪用軸受部Ｃは、いわゆる外輪回転タイプの車輪用軸受５０で構成される。車輪用軸受５０は、車軸５１と、車軸５１の外周面に嵌合固定された一対の内輪５２，５２と、車軸５１（内輪５２）の径方向外側に配置された外輪５３と、一対の内輪５２，５２と外輪５３との間に配置された複列のボール５４と、ボール５４を保持する図示外の保持器とを備えた複列アンギュラ玉軸受からなる。車輪用軸受５０の内部空間には、潤滑剤としてのグリースが充填されている。軸受内部空間への異物侵入および軸受外部へのグリース漏洩を防止するため、ボール５４の軸方向外側にはシール部材５６が設けられている。

車軸５１のインボード側端部には、ハウジング２２に設けられるナックル１７に対して取り付け固定されるフランジ部５１ａが形成され、車軸５１のアウトボード側端部には雄ねじ部５１ｂが形成されている。この雄ねじ部５１ｂにナット５５を螺合して締め付け、ナット５５と車軸５１に設けた肩面（段差面）とで内輪５２，５２を軸方向に挟持することにより、車輪用軸受５０の軸方向の位置決めがなされると共に、軸受内部に予圧が付与される。

外輪５３は、中空状に形成された出力歯車軸Ｓ４の内周に配置された円筒部５３ａと、円筒部５３ａのアウトボード側の端部に設けられたフランジ部５３ｂとを一体に有する。円筒部５３ａの外周面には雄スプラインが形成されており、この雄スプラインと出力歯車軸Ｓ４の内周面に形成された雌スプラインとを嵌合することにより、外輪５３が出力歯車軸Ｓ４とトルク伝達可能に連結される。フランジ部５３ｂにはボルト締結穴５３ｃが設けられており、このボルト締結穴５３ｃには、ブレーキディスク（図示省略）および前輪１３（図７，８参照）のホイールをフランジ部５３ｂに対して取付固定するためのボルト部材（図示省略）が締結される。以上の構成により減速機３０の出力が車輪用軸受部Ｃを介して前輪１３に伝達される。

以上の構成を有するインホイールモータ駆動装置２１の全体的な作動態様を簡単に説明する。まず、電動モータ部Ａにおいて、ステータ２３に交流電流が供給されると、これに伴って生じる電磁力によりロータ２４およびモータ回転軸２５が一体回転する。モータ回転軸２５の回転は、減速機部Ｂにおいて減速機３０によって減速された上で車輪用軸受５０に伝達されるので、低トルクで高回転型の電動モータ（小型の電動モータ）２６を採用した場合でも、駆動輪としての前輪１３に必要なトルクを伝達することができる。

図示は省略しているが、インホイールモータ駆動装置２１は、電動モータ２６および減速機３０の各部に潤滑油を供給するための潤滑機構を有する。インホイールモータ駆動装置２１の駆動中には、上記潤滑機構から供給される潤滑油により、電動モータ２６の各部が冷却されると共に、減速機３０の各部（特に歯車同士のかみ合い部および転がり軸受４２〜４９の内部）が潤滑および冷却される。

以下、本実施形態のインホイールモータ駆動装置２１で採用している特徴的構成について、主に、図１のＸ部拡大図である図４に基づいて説明する。

図４に示すように、出力歯車軸Ｓ４のインボード側の端部をハウジング２２に対して回転自在に支持する転がり軸受４８は、外輪４８ａ、内輪４８ｂ、ボール（複数のボール）４８ｃおよび図示外の保持器を備えており、外輪４８ａとハウジング２２との間には環状の弾性部材６０が圧縮状態で配置されている。より詳細には、ハウジング２２のうち、外輪４８ａの外周面４８ａ１と対向する内周面２２ａと、外輪４８ａのインボード側の端面４８ａ２と対向するアウトボード側の端面２２ｂとが交差する交差部を環状に肉取りして環状の凹部６１を形成し、この凹部６１に弾性部材６０を嵌合すると共に、弾性部材６０の一部を、外輪４８ａのインボード側外周縁部（外周面４８ａ１とインボード側の端面４８ａ２との交差部）に設けた面取り６２に圧接させている。なお、図示は省略するが、上記の構成とは逆に、弾性部材６０が嵌合される環状の凹部６１を外輪４８ａのインボード側外周縁部に設け、この凹部６１に嵌合した弾性部材６０の一部をハウジング２２に圧接させても良い。

弾性部材６０としては、ゴム、樹脂又は熱可塑性エラストマー等の弾性材料で環状に形成されたものを使用することができ、本実施形態ではゴム製のＯリングを採用している。

上記態様で弾性部材６０を配置することにより、転がり軸受４８（外輪４８ａ）がアウトボード側および径方向内側に付勢される。ハウジング２２は、転がり軸受４８のアウトボード側に隣接配置される部位を有していないことから、上記態様で転がり軸受４８が付勢されると、転がり軸受４８はハウジング２２に対して非接触状態で保持される。これにより、外輪４８ａのインボード側の端面４８ａ２（および内輪４８ｂのインボード側の端面）とこれに対向するハウジング２２のアウトボード側の端面２２ｂとの間に軸方向隙間Ｃ１が形成されると共に、外輪４８ａの外周面４８ａ１とこれに対向するハウジング２２の内周面２２ａとの間に、外輪４８ａをハウジング２２に対してすきまばめする径方向隙間Ｃ２が形成される。このとき、内輪４８ｂの内周面４８ｂ１は、出力歯車軸Ｓ４の外周面Ｓ４ａに対してしまりばめ（ＪＩＳ Ｂ ０４０１−１参照）され、内輪４８ｂのアウトボード側の端面は出力歯車軸Ｓ４の肩面に圧接される。

図４では理解の容易化のために誇張して描いているが、径方向隙間Ｃ２は、転がり軸受４８の外輪４８ａがハウジング２２の内周に「すきまばめ」された結果として形成されるものであるから、その隙間幅ｄ２は、ＪＩＳ Ｂ ０４０１−１に規定の「最大すきま」以下とされ、例えば５〜５０μｍの範囲とされる。また、軸方向隙間Ｃ１の隙間幅ｄ１は、例えば５０〜１５０μｍの範囲とされる。

以上のように、転がり軸受４８の外輪４８ａは、圧縮状態で外輪４８ａとハウジング２２との間に介在する環状の弾性部材６０によって形成される軸方向隙間Ｃ１および径方向隙間Ｃ２の存在によりハウジング２２に対して非接触の状態に保持される。そのため、例えば、はすば歯車からなる出力歯車３６と第４中間歯車３５のかみ合い部等で生じたミスアライメントの影響を受けて減速機３０で軸方向の振動が生じた場合でも、この振動は、そのままハウジング２２に伝達されず、減衰された上で伝達される。従って、減速機部Ｂを発生源とする軸方向の振動成分の減衰効果が高まり、インホイールモータ駆動装置２１の音振性能を向上することができる。また、環状の弾性部材６０は、転がり軸受４８の外輪４８ａのインボード側外周縁部（に設けた面取り６２）とハウジング２２（詳細には、ハウジング２２のうち、上記面取り６２と対峙する部分に設けた凹部６１）との間に設けられるので、転がり軸受の軸方向両側に防振部材の鍔部を介在させる特許文献２の構成に比べ、減速機部Ｂ（インホイールモータ駆動装置２１）が軸方向に長寸化するのを抑制することができる。

また、外輪４８ａとハウジング２２との間に圧縮状態で配置された弾性部材６０によって形成される径方向隙間Ｃ２は、外輪４８ａをハウジング２２の内周に「すきまばめ」する隙間である。すなわち、転がり軸受４８の外輪４８ａは、ＪＩＳ Ｂ ０４０１−１に規定された「最大すきま」以下の隙間幅ｄ２を有する径方向隙間Ｃ２を介してハウジング２２の内周に配置される。「最大すきま」の値は１００μｍ以下の微小値とされるので、弾性部材６０により形成される径方向隙間Ｃ２の隙間幅ｄ２は、芯金およびこれを被覆する弾性体からなる特許文献２の防振部材の円筒部の径方向寸法よりも格段に小さくすることができる。そのため、インホイールモータ駆動装置２１の駆動に伴って歯車軸（特に出力歯車軸Ｓ４）に対してモーメント荷重等の径方向の荷重が作用した場合でも、軸方向に対する出力歯車軸Ｓ４およびこれに設けられた出力歯車３６の傾き量を小さくすることができる。これにより、減速機３０を構成する歯車起因の振動や異音の発生の他、歯車の歯面の偏摩耗などを可及的に防止することができる。

以上の作用効果が相俟って、本発明によれば、軸方向にコンパクトでありながら、音振性能や耐久性に優れて信頼性に富む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。これにより、この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（図７，８参照）のＮＶＨ特性を高めることができる。

以上で説明した、本発明により享受される作用効果は、出力歯車軸Ｓ４のインボード側の端部を支持する転がり軸受４８の外輪４８ａとハウジング２２との間に環状の弾性部材６０を圧縮状態で配置することに替えて、減速機３０を構成する他の転がり軸受の外輪（例えば、出力歯車軸Ｓ４のアウトボード側の端部を支持する転がり軸受４９の外輪）とハウジング２２との間に環状の弾性部材６０を圧縮状態で配置することによっても同様に享受し得る。但し、環状の弾性部材６０は、以上で説明したように、出力歯車軸Ｓ４のインボード側の端部を支持する転がり軸受４８の外輪４８ａとハウジング２２との間に圧縮状態で配置することが、電気自動車１１のシャシー１２への振動伝達を抑制又は防止する上で特に有利である。その理由を、図５に基づいて説明する。

図５は、図７，８に示す電気自動車１１の左側の前輪１３の懸架構造の一例を示す概略図である。以上で説明したインホイールモータ駆動装置２１は、外周にタイヤ１３ｂを装着した前輪１３のホイール１３ａ内に配置され、ストラット１６Ａおよびロアアーム１６Ｂを備えた懸架装置１６を介してシャシー１２（図７，８参照）に対して連結されている。ストラット１６Ａの上端部は、シャシー１２に対して回動可能に連結され、ストラット１６Ａの下端部は、インホイールモータ駆動装置２１の静止部材（ハウジング２２）に設けられたナックル１７に対して連結されている。ロアアーム１６Ｂのインボード側（図５の紙面右側）の端部は、シャシー１２に対して回動可能に連結され、ロアアーム１６Ｂのアウトボード側（図５の紙面左側）の端部は、ボールジョイント１８およびナックル１７を介してインホイールモータ駆動装置２１のハウジング２２の底部に回動可能に連結されている。

インホイールモータ駆動装置２１が駆動（前輪１３が回転駆動）されるのに伴って、減速機部Ｂで振動が生じると、この振動は、ナックル１７と、ストラット１６Ａおよびロアアーム１６Ｂを含む懸架装置１６とを介してシャシー１２に伝達される。図５に示すように、減速機部Ｂを構成する歯車軸Ｓ１〜Ｓ４を支持するために設けられる転がり軸受４２〜４９のうち、出力歯車軸Ｓ４のインボード側の端部を支持する転がり軸受４８は、ナックル１７の近傍位置、すなわちシャシー１２への振動伝達経路の近傍位置に配置される。従って、出力歯車軸Ｓ４のインボード側の端部を支持する転がり軸受４８の外輪４８ａとハウジング２２との間に環状の弾性部材６０を圧縮状態で配置することによって上記の軸方向隙間Ｃ１および径方向隙間Ｃ２を形成することが、電気自動車１１のシャシー１２への振動伝達を抑制又は防止してＮＶＨ特性を向上する上で有利となる。

以上、本発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１について説明したが、インホイールモータ駆動装置２１には、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更を施すことが可能である。

例えば、以上で説明した実施形態では、入力歯車軸Ｓ１と出力歯車軸Ｓ４との間に第１中間歯車Ｓ２および第２中間歯車軸Ｓ３を配置してなり、モータ回転軸２５の回転を３段階で減速して車輪用軸受部Ｃに伝達する平行軸歯車減速機３０を採用したが、減速機部Ｂには、モータ回転軸２５の回転を２段階で減速して車輪用軸受部Ｃに伝達する平行軸歯車減速機３０や、モータ回転軸２５の回転を４段階以上で減速して車輪用軸受部Ｃに伝達する平行軸歯車減速機３０を採用することも可能である。

ここで、図６に基づき、モータ回転軸２５の回転を２段階で減速して車輪用軸受部Ｃに伝達する平行軸歯車減速機３０を備えたインホイールモータ駆動装置２１について説明する。この実施形態のインホイールモータ駆動装置２１が、以上で説明した実施形態と異なる主な点は、
・第２中間歯車軸Ｓ３を省略し、第１中間歯車軸Ｓ２に設けた第２中間歯車３３と出力歯車軸Ｓ４に設けた出力歯車３６とを噛み合わせた点、および、
・車輪用軸受部Ｃに、いわゆる内輪回転タイプの車輪用軸受７０を採用した点、
にあり、その他の構成は、図４を参照して説明した本発明の特徴的構成も含め、以上で説明した実施形態に準ずる。すなわち、この実施形態においても、出力歯車軸Ｓ４のインボード側の端部をハウジング２２に対して回転自在に支持する転がり軸受４８の外輪４８ａとハウジング２２との間には環状の弾性部材６０が圧縮状態で配置されている。なお、車輪用軸受部Ｃを内輪回転タイプの車輪用軸受７０で構成した関係上、ナックル１７はハウジング２２に対してボルト止めされている。以下、内輪回転タイプの車輪用軸受７０について説明する。

車輪用軸受７０は、ハブ輪７１および内輪７２からなる内方部材７３と、外輪７４と、ボール７７と、図示外の保持器とを備えた複列アンギュラ玉軸受からなる。詳細な図示は省略しているが、車輪用軸受７０の内部空間には、潤滑剤としてのグリースが充填されている。軸受内部空間への異物侵入および軸受外部へのグリース漏洩を防止するため、車輪用軸受７０の軸方向両端部にはシール部材が設けられている。

ハブ輪７１は、スプライン嵌合によって平行軸歯車減速機３０を構成する出力歯車３３と一体回転可能に連結されている。ハブ輪７１のアウトボード側の端部外周にフランジ部７１ａが設けられ、このフランジ部７１ａに図示外の車輪（ブレーキディスクおよびホイール）が取り付けられる。また、ハブ輪７１のインボード側の端部には、内輪７２を加締め固定してなる加締め部７１ｂが形成されている。この加締め部７１ｂは、車輪用軸受７０に対して予圧を付与する。

ハブ輪７１の外周にアウトボード側の内側軌道面７５が形成され、内輪７２の外周にインボード側の内側軌道面７５が形成されている。外輪７４の内周には、両内側軌道面７５，７５に対応する複列の外側軌道面７６が形成されており、対をなす内側軌道面７５と外側軌道面７６とで形成されるボールトラックに複数のボール７７が組み込まれている。外輪７４は、そのアウトボード側の端部から径方向外向きに延びるフランジ部を一体に有し、このフランジ部にボルト止めされたアタッチメント７８を介してケーシング２２にボルト止めされている。

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。すなわち、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。

１１ 電気自動車
１２ シャシー
１４ 後輪
１４ａ ホイール
１６ 懸架装置
１７ ナックル
２１ インホイールモータ駆動装置
２２ ハウジング
２６ 電動モータ
３０ 減速機（平行軸歯車減速機）
３１ 入力歯車
３６ 出力歯車
４２〜４９ 転がり軸受
４８ａ 外輪
５０ 車輪用軸受
６０ 弾性部材
６１ 凹部
６２ 面取り
Ａ 電動モータ部
Ｂ 減速機部
Ｃ 車輪用軸受部
Ｃ１ 軸方向隙間
Ｃ２ 径方向隙間
Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４ 回転中心
Ｓ１ 入力歯車軸
Ｓ２ 第１中間歯車軸
Ｓ３ 第２中間歯車軸
Ｓ４ 出力歯車軸

Claims (5)

1. 駆動力を発生させる電動モータ部と、車輪を回転自在に支持する車輪用軸受部と、前記電動モータ部の回転を減速して前記車輪用軸受部に出力する減速機部とを備え、
   前記減速機部が、互いに平行に配置された複数の歯車軸と、各歯車軸を前記減速機部を収容したハウジングに対して回転自在に支持する複数の転がり軸受とを有し、各歯車軸に設けられた歯車がはすば歯車で構成されたインホイールモータ駆動装置において、
   前記複数の転がり軸受の中から選択した一つの転がり軸受の外輪の一端外周縁部と前記ハウジングとの間に環状の弾性部材を圧縮状態で配置することにより、前記外輪と前記ハウジングとを軸方向で非接触状態とする軸方向隙間と、前記外輪の外周面を前記ハウジングの内周面に対してすきまばめする径方向隙間とを形成したことを特徴とするインホイールモータ駆動装置。
2. 前記弾性部材は、前記ハウジングのうち前記軸方向隙間に面する端面と前記内周面とが交差する交差部に設けた環状の凹部に嵌合している請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
3. 前記弾性部材の一部が、前記外輪の一端外周縁部に設けた面取りに圧接している請求項１又は２に記載のインホイールモータ駆動装置。
4. 前記外輪を有する前記転がり軸受が、前記複数の歯車軸のうち、前記車輪用軸受部とトルク伝達可能に連結された出力歯車軸の車幅方向内側の端部を支持する転がり軸受である請求項１〜３の何れか一項に記載のインホイールモータ駆動装置。
5. 前記弾性部材がＯリングである請求項１〜４の何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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