JP5066924B2

JP5066924B2 - 車輪駆動装置

Info

Publication number: JP5066924B2
Application number: JP2007020973A
Authority: JP
Inventors: 充孝土田; 邦夫森沢
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2027-01-31
Also published as: JP2008184110A

Description

本発明は、車両駆動装置に関し、特に、インホイールモータを有する車輪駆動装置に関するものである。

近年、電気自動車、ハイブリッド自動車及び燃料電池自動車などのように、車両推進用の駆動源として交流式モータを採用し、この交流式モータを駆動するモータ駆動装置を搭載する自動車が登場している。このような自動車では、左右の駆動輪または左右及び前後の４つの駆動輪に駆動用のモータをそれぞれ設ける、所謂、インホイールモータを搭載することが検討されている。

従来のインホイールモータを有する車輪駆動装置としては、下記特許文献１に記載されたものがある。

この特許文献１に記載されたホイールモータの変速装置は、出力軸に装着されたホイール内に、出力軸が挿通する中空軸部を有するロータと、このロータに対向するコイルを有するステータを配設すると共に、減速比の異なる２つの減速ギヤ機構をロータ両側の出力軸に配設したものである。

特開２００２−２５２９４４号公報

上述した従来のホイールモータの変速装置では、出力軸の軸方向に沿ってモータと２つの減速ギヤ機構が直列に配設されている。また、このホイールモータの変速装置は、電動二輪用のホイールモータの変速装置であり、四輪車両の場合、車輪を支持する懸架装置などを配置する必要から、出力軸の軸方向のスペースに制約がある。そのため、四輪車両の車輪駆動装置の場合、従来のホイールモータの変速装置のように、出力軸の軸方向に沿ってモータと２つの減速ギヤ機構を直列に配設することは困難である。特に、四輪車両では、電動二輪車に比べて大きなトルクを確保する必要から、モータを大型化することが予測され、その点でも、モータと２つの減速ギヤ機構を直列に配設することが困難となる。

本発明は、このような問題を解決するためのものであって、モータと減速機を効率良く配設することで所定の出力を確保しつつ懸架装置に対して適正に配置可能とする車輪駆動装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の車輪駆動装置は、ホイール内に配設されるモータの回転力を複数の減速機により減速して前記ホイールに伝達することで車輪を駆動する車輪駆動装置において、車軸方向にて前記複数の減速機の間に前記モータが配置されると共に、前記モータの駆動軸と前記複数の減速機の出力軸が並列をなして配置され、前記複数の減速機は、第１減速機と第２減速機を有し、前記モータに対して、前記第１減速機は車軸方向における車両内方側に配置され、前記第２減速機は車軸方向における車両外方側に配置され、前記第１減速機の出力軸の軸心は、前記モータの駆動軸の軸心より側方に配置されると共に、前記ホイールの軸心に対してブレーキキャリパに対向した位置に配置されることを特徴とするものである。

本発明の車輪駆動装置では、前記第１減速機の出力軸の軸心は、前記モータの駆動軸の軸心より上方に配置されることを特徴としている。

本発明の車輪駆動装置によれば、ホイール内に配設されるモータの回転力を複数の減速機により減速してホイールに伝達することで車輪を駆動可能に構成し、車軸方向にて複数の減速機の間にモータを配置すると共に、モータの駆動軸と複数の減速機の出力軸を並列をなして配置し、複数の減速機として第１減速機と第２減速機を設け、モータに対して、第１減速機を車軸方向における車両内方側に配置し、第２減速機を車軸方向における車両外方側に配置し、第１減速機の出力軸の軸心をモータの駆動軸の軸心より側方に配置すると共に、ホイールの軸心に対してブレーキキャリパに対向した位置に配置するので、車軸方向の長さを短縮してモータ及び減速機と懸架装置とを適正に配置することができる一方、十分な出力を確保することができ、その結果、モータと減速機を効率良く配設することで所定の出力を確保しつつ懸架装置に対して適正に配置可能とすることができる。

以下に、本発明に係る車輪駆動装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施例に係る車輪駆動装置を表す縦断面図（図２のＩ−Ｉ断面図）、図２は、本実施例の車輪駆動装置における車両内方からの平面図である。

本実施例の車輪駆動装置において、図１及び図２に示すように、車輪１１は、ホイール１２の外周部に図示しないタイヤが装着されて構成される。この車輪１１（ホイール１２）は、懸架装置であるダブルウィッシュボーン式のサスペンションにより車両に支持されている。即ち、ホイール１２は、図示しないアッパアーム、ロアアーム、ナックル、ショックアブソーバなどにより車体に対して操舵可能で、且つ、回転可能に支持されている。

ホイール１２は、円筒形状をなし、車両外方（図１にて左方）に位置して環状をなすフランジ部１２ａが一体に形成され、このフランジ部１２ａにブレーキディスク１３の取付部１３ａが密着した状態で複数のハブボルト１４により固定されている。また、第２出力軸１５は、外周部に回転筒１６が一体に結合されており、この回転筒１６の外周側に一体に形成されたフランジ部１６ａがブレーキディスク１３の取付部１３ａに密着した状態で、複数のハブボルト１４によりこのブレーキディスク１３と共にホイール１２に固定されている。即ち、ハブボルト１４の先端ねじ部がホイール１２のフランジ部１２ａ及びブレーキディスク１３の取付部１３ａに形成された各貫通孔を貫通し、回転筒１６のフランジ部１６ａに形成されたねじ孔に螺合することで、ホイール１２とブレーキディスク１３と回転筒１６と第２出力軸１５が一体に固定されている。

回転筒１６の外側には、ハブベアリング１７を介して支持筒１８が相対回転自在に設けられている。この場合、ハブベアリング１７を構成するアウターレースは、支持筒１８の一部により構成される一方、ハブベアリング１７を構成するインナーレースは、回転筒１６の一部により構成されており、支持筒１８と回転筒１６との間に複数のボール１７ａが支持されている。そして、支持筒１８と回転筒１６とにおけるボール１７ａの外側には、ベアリングシール１９，２０が設けられており、ハブベアリング１７内に充填されたグリースの外部漏洩が防止されている。

一方、ナックル２１は、上端部がアッパアーム２２に連結され、下端部がナックルアーム２３に連結されており、このナックルアーム２３にボールジョイント２４を介してロアアーム２５に連結されている。そして、アッパアーム２２及びロアアーム２５は、図示しない車体（シャシ）に支持されると共に、ナックルアーム２３の前端部には、図示しないボールジョイントを介してタイロッドが連結されている。また、車体とロアアーム２５との間には、図示しないショックアブソーバ及びコイルスプリングが介装されている。更に、ナックル２１には、油圧作動してブレーキディスク１３を挟持可能なブレーキキャリパ２６が支持されている。

また、ナックル２１には、中空形状をなすハウジング３１が固定されており、内部にモータ３２と第１減速機３３と第２減速機３４が収容されている。本実施例では、車軸方向にて、複数の減速機、つまり、第１減速機３３と第２減速機３４の間にモータ３２が配置されると共に、モータ３２の回転軸心（駆動軸３６）Ｏ₁と各減速機３３，３４の出力軸心（出力軸４３，１５）Ｏ₂，Ｏ₃が並列をなして配置されている。この場合、モータ３２に対して、第１減速機３３は車軸方向のおける車両内方側に配置され、第２減速機３４は車軸方向のおける車両外方側に配置されている。

また、本実施例にて、第１減速機３３の出力軸心（出力軸４３）Ｏ₂は、モータ３２の回転軸心（駆動軸３６）Ｏ₁より上方に配置されている。更に、第１減速機３３の出力軸心（第１出力軸４３）Ｏ₂は、モータ３２の回転軸心（駆動軸３６）Ｏ₁より径方向における側方に配置されると共に、ホイール１２の軸心、つまり、第２減速機３４の出力軸心（第２出力軸１５）Ｏ₃に対して、ブレーキキャリパ２６に対向した位置に配置されている。

即ち、このモータ３２は、ハウジング３１に固定されるモータケース３５内に収容されている。このモータ３２において、駆動軸３６は、回転軸心（駆動軸）Ｏ₁を有し、軸方向における一端部がモータケース３５にベアリング３７を介して回転自在に支持されると共に、他端部がハウジング３１にベアリング３８を介して回転自在に支持されている。この駆動軸３６の外周側には、連結筒３９を介してロータ４０が一体に結合される一方、モータケース３５には、ロータ４０の外周側に対向し、且つ、所定の隙間をもってステータコイルを巻装したステータコア４１がリング形状をなして固定されている。

また、駆動軸３６は、一端部に駆動歯車４２がスプライン嵌合して図示しない止め具により一体回転自在に連結されている。一方、第１減速機３３の出力軸心Ｏ₂を有する第１出力軸４３は、軸方向における一端部がハウジング３１にベアリング４４を介して回転自在に支持されると共に、他端部がハウジング３１にベアリング４５を介して回転自在に支持されている。そして、第１出力軸４３は、一端部に第１従動歯車（カウンターギア）４６がスプライン嵌合して図示しない止め具により一体回転自在に連結されており、この第１従動歯車４６が駆動歯車４２と噛み合っている。この場合、駆動歯車４２に対して第１従動歯車４６が大径に形成されており、これにより第１減速機３３の減速比が設定される。

また、第１出力軸４３は、他端部に出力歯車４７がスプライン嵌合して図示しない止め具により一体回転自在に連結されている。一方、第２減速機３４の出力軸心Ｏ₃を有する第２出力軸１５は、上述したように、この第２出力軸１５と一体な回転筒１６がハブベアリング１７を介して支持筒１８に回転自在に支持されている。この場合、支持筒１８は、ハウジング３１に図示しないボルトにより一体に固定されている。そして、第２出力軸１５は、一端部に第２従動歯車（カウンターギア）４８がスプライン嵌合して図示しない止め具により一体回転自在に連結されており、この第２従動歯車４８が出力歯車４７と噛み合っている。この場合、出力歯車４７に対して第２従動歯車４８が大径に形成されており、これにより第２減速機３４の減速比が設定される。

このように構成されることで、本実施例にて、このモータ３２は、回転軸心Ｏ₁が第１減速機３３の出力軸心Ｏ₂に対して所定距離だけオフセット（偏心）した位置に配置されると共に、回転軸心Ｏ₁がホイール１２（第２減速機３４）の出力軸心Ｏ₃に対して所定距離だけオフセット（偏心）した位置に配置されている。また、第１減速機３３は、出力軸心Ｏ₂がホイール１２（第２減速機３４）の回転軸心Ｏ₃に対して所定距離だけオフセット（偏心）した位置に配置されている。

即ち、第１減速機３３の出力軸心Ｏ₂は、モータ３２の回転軸心Ｏ₁に対して、上方に所定高さＨ₁だけオフセットすると共に、前方に所定長さＬ₁だけオフセットして配置されている。また、第２減速機３４の出力軸心Ｏ₃は、モータ３２の回転軸心Ｏ₁に対して、下方に所定高さＨ₂だけオフセットすると共に、後方に所定長さＬ₂だけオフセットして配置されている。なお、モータ３２の回転軸心Ｏ₁と第１減速機３３の出力軸心Ｏ₂とのオフセット量は、駆動歯車４２と第１従動歯車４６の半径の合計値となり、第１減速機３３の出力軸心Ｏ₂と第２減速機３４の出力軸心Ｏ₃とのオフセット量は、出力歯車４７と第２従動歯車４８の半径の合計値となる。

従って、モータ３２に通電すると、ステータコア４１に対してロータ４０と共に駆動軸３６が回転し、この駆動軸３６に固結される駆動歯車４２が回転し、この駆動歯車４２と噛み合う第１従動歯車４６が回転し、この第１従動歯車４６が固結される第１出力軸４３が回転することで、１段目の減速が実現される。続いて、第１出力軸４３が回転すると、この第１出力軸４３に固結される出力歯車４７が回転し、この出力歯車４７と噛み合う第２従動歯車４８が回転し、この第２従動歯車４８が固結される第２出力軸１５が回転することで、２段目の減速が実現される。そして、第２出力軸１５が回転すると、この第２出力軸１５と一体の回転筒１６が回転し、この回転筒１６に連結されるホイール１２が回転し、車輪１１を回転駆動することができる。

本実施例では、上述したように、第１減速機３３と第２減速機３４の間にモータ３２を配置すると共に、モータ３２の回転軸心Ｏ₁と各減速機３３，３４の出力軸心Ｏ₂，Ｏ₃を並列をなして配置している。そして、モータ３２に対して、第１減速機３３を車両内方側に配置し、第２減速機３４を車両外方側に配置し、第１減速機３３の出力軸心Ｏ₂を、モータ３２の回転軸心Ｏ₁より上方に配置し、第１減速機３３をホイール１２の軸心（第２減速機３４の出力軸心Ｏ₃）に対して、ブレーキキャリパ２６に対向した位置に配置している。

そのため、モータ３２及び減速機３３，３４における車軸方向の長さが短縮され、モータ３２はホイール１２からその内方側へほとんど突出せず、第１減速機３３がホイール１２からその内方側へ若干突出しているものの、その突出位置はホイール１２における側方、つまり、車両前側であり、懸架装置としてのナックル２１、アッパアーム２２、ナックルアーム２３、ボールジョイント２４、ロアアーム２５などの配置に対して邪魔になることはなく、更に、ショックアブソーバ及びコイルスプリングの配置に対しても、モータ３２や第１減速機３３が邪魔になることはない。

このように本実施例の車輪駆動装置にあっては、ホイール１２内に配設されるモータ３２の回転力を複数の減速機３３，３４により減速してホイール１２に伝達することで車輪１１を駆動可能に構成し、車軸方向にて第１、第２減速機３３，３４の間にモータ３２を配置すると共に、モータ３２の駆動軸３６と各減速機３３，３４の出力軸４３，１５を並列をなして配置している。

従って、モータ３２及び第１、第２減速機３３，３４をユニット化して車軸方向の長さを短縮して適正に配置することができる一方、モータ３２を小型化することなく十分な出力を確保することができ、その結果、モータ３２と減速機３３．３４を効率良く配設することで、所定の出力を確保しつつ、懸架装置に対して適正に配置可能とすることができ、この懸架装置が設計の制約を受けることなく設計の自由度を増加させることができる。

また、本実施例の車輪駆動装置では、複数の減速機を第１、第２減速機３３，３４により構成し、モータ３２に対して、第１減速機３３を車軸方向における車両内方側に配置し、第２減速機３４を車軸方向における車両外方側に配置している。従って、第１減速機３３を車軸方向における車両内方側に配置することで、モータ３２をホイール内に収容して車両内方側への突出量を減少することができ、懸架装置としてのナックルアーム２３、ボールジョイント２４、ロアアーム２５などを適正に配置することができる。

また、本実施例の車輪駆動装置では、第１減速機３３の第１出力軸４３の軸心Ｏ₂を、モータ３２の駆動軸３６の軸心Ｏ₁より上方に配置している。従って、第１減速機３３をホイールの高さ方向における適正位置に配置することで、懸架装置としてのナックルアーム２３、ボールジョイント２４、ロアアーム２５などを適正に配置することができる。

また、本実施例の車輪駆動装置では、第１減速機３３の第１出力軸４３の軸心Ｏ₂を、モータ３２の駆動軸３６の軸心Ｏ₁より側方に配置すると共に、ホイール１２の軸心（第２減速機３４の第１出力軸１５の軸心）Ｏ₂に対して、ブレーキキャリパ２６に対向した位置に配置している。従って、モータ３２及び減速機３３，３４の配置に対して、車輪１１の懸架装置やブレーキ装置を最適位置に配置することができ、装置のコンパクト化に寄与することができる。

なお、上述の実施例では、本発明の複数の減速機を第１、第２減速機３３，３４により構成したが、３つ以上の減速機を適用してもよい。また、第１、第２減速機３３，３４をカウンターギア機構により構成したが、遊星歯車機構などを用いてもよい。

以上のように、本発明に係る車輪駆動装置は、ホイール内に配設されるモータの回転力を複数の減速機により減速してホイールに伝達することで車輪を駆動可能とし、モータと減速機を効率良く配設することで所定の出力を確保しつつ懸架装置に対して適正に配置可能とするものであり、いずれの車両にも有用である。

本発明の一実施例に係る車輪駆動装置を表す縦断面図（図２のＩ−Ｉ断面図）である。本実施例の車輪駆動装置における車両内方からの平面図である。

符号の説明

１１車輪
１２ホイール
１３ブレーキディスク
１５第２出力軸
１７ハブベアリング
１８支持筒
２１ナックル
２４ボールジョイント
２５ロアアーム
２６ブレーキキャリパ
３１ハウジング
３２モータ
３３第１減速機
３４第２減速機
３６駆動軸
４０ロータ
４１ステータコア
４２駆動歯車
４３第１出力軸
４６第１従動歯車
４７出力歯車
４８第２従動歯車

Claims

ホイール内に配設されるモータの回転力を複数の減速機により減速して前記ホイールに伝達することで車輪を駆動する車輪駆動装置において、車軸方向にて前記複数の減速機の間に前記モータが配置されると共に、前記モータの駆動軸と前記複数の減速機の出力軸が並列をなして配置され、
前記複数の減速機は、第１減速機と第２減速機を有し、前記モータに対して、前記第１減速機は車軸方向における車両内方側に配置され、前記第２減速機は車軸方向における車両外方側に配置され、
前記第１減速機の出力軸の軸心は、前記モータの駆動軸の軸心より側方に配置されると共に、前記ホイールの軸心に対してブレーキキャリパに対向した位置に配置されることを特徴とする車輪駆動装置。
請求項１に記載の車輪駆動装置において、前記第１減速機の出力軸の軸心は、前記モータの駆動軸の軸心より上方に配置されることを特徴とする車輪駆動装置。