JP5830133B2

JP5830133B2 - インホイールモータ駆動装置

Info

Publication number: JP5830133B2
Application number: JP2014108746A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　稔; 稔鈴木
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2014-05-27
Filing date: 2014-05-27
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2029-12-07
Also published as: JP2014199138A

Description

本発明は、インホイールモータ駆動装置の出力軸の支持構造に関する。

従来のサイクロイド減速機構として、特許第２８８８６７３号公報（特許文献１）に記載のごとき構造がある。特許文献１に記載の構造は、サイクロイド減速機構であり、従来の減速機として一般的な遊星歯車式減速機構と比較して高減速比が得られる。しかし、上記従来のようなサイクロイド減速機構にあっては、軸線方向一方端で入力軸を回転自在に支持するケーシングと、軸線方向中央部に配置される内歯歯車と、軸線方向他方端で出力軸を回転自在に支持するケーシングとが、軸線と平行に延びるボルトで相互に連結固定されるところ、これらケーシングおよび内歯歯車同士の組立精度の管理が困難であった。

すなわち、これら両端部のケーシングおよび内歯歯車は、軸線に一致するよう同軸かつ直列に組立てられるが、組立完了後にこれらケーシングおよび内歯歯車の平行がわずかでもずれてしまう場合、内部に設けられた外ピンが偏摩耗し、耐久性能が低下する。

かかる不具合を解消したサイクロイド減速機構を備えるインホイールモータ駆動装置として、例えば、特開２００９−５２６３０号公報（特許文献２）に記載のごときものが知られている。特許文献２に記載されているインホイールモータ駆動装置は、モータ部と、モータ部から駆動力を入力されて回転数を減速して車輪側に出力する減速部と、減速部の出力軸と結合する車輪ハブとが同軸かつ直列に配列されている。この減速部はサイクロイド減速機構であることから、駆動モータの要求トルクを小さくすることができ、インホイールモータ駆動装置のサイズおよび重量を低減することができるという点で頗る有利である。また、円筒形状の外ピン保持部が外ピンを軸線と平行に保持することから、外ピンが常に平行に保持されて、外ピンの偏摩耗を防止することができる。

特許第２８８８６７３号公報特開２００９−５２６３０号公報

しかし、上記従来のようなインホイールモータ駆動装置にあっては、更に改善すべき点があることを本発明者は見出した。つまり、特許文献２に記載のインホイールモータ駆動装置にあっては、通常、車輪側の車輪ハブおよび減速部の車輪側回転部材が、減速部の軸線と一致する。しかしながら、車輪ハブおよび車輪側回転部材は拡径加締めによって互いに固定されて車輪ハブ軸受によって軸線方向中央部で回転自在に支持される。このため、車輪側回転部材は減速部の内部で片持ち支持される。そうすると車輪側回転部材は、車輪ハブからラジアル荷重および曲げモーメント荷重を与えられて、減速部の中心軸線と一時的に一致しない場合や、車輪側回転部材の軸線方向一方端が軸線方向他方端に対して一時的にずれるなどの内部変形が生じ、減速部内部の内ピンおよび曲線板が偏摩耗する虞がある。

また、車両に用いられる減速機構は、様々な寸法を有する多数の部品を組み立てて製造されるばかりでなく、強度確保のための鉄鋼材、軽量化のためのアルミ材といった、線膨張係数が異なる異種の金属部材を組み合わせて製造される。このため、内部隙間、寸法誤差、および幾何誤差を精密に管理することが困難である。したがって、部品同士の同軸配置、直角配置、平行配置が許容範囲外になる虞があり、減速部内部の偏摩耗や、騒音振動の増大、寿命低下が懸念される。

本発明は、上述の実情に鑑み、減速部内部の偏摩耗を防止することができ、組立時の寸法誤差の管理の省力化に資するインホイールモータ駆動装置を提供することを目的とする。

この目的のため本発明によるインホイールモータ駆動装置は、モータ部と、モータ部の回転を減速して出力軸に伝達する減速部と、出力軸に連結された車輪ハブと、複数の転動体を有し車輪ハブを回転自在に保持する車輪ハブ軸受とを備え、これらモータ部、減速部、および車輪ハブ軸受は、この順序で軸線方向に直列に配置され、減速部はモータ部のモータ回転軸と連結する入力軸と、入力軸の回転軸線から偏心して入力軸に結合した円盤形状の偏心部材と、内周が偏心部材の外周にそれぞれ相対回転自在に取り付けられて入力軸の回転に伴って回転軸線を中心とする公転運動を行う公転部材と、公転部材の外周部に係合して公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、出力軸に設けられて公転部材の自転運動を取り出す内側係合部材と、減速部の外郭をなす減速部ケーシングと、減速部ケーシングに固定される部材であって減速部の軸線方向一方端部から他方端部まで延在して一方端部および他方端部が一体形成された円筒形状のケーシング側部材と、ケーシング側部材の内空領域に挿通される出力軸と、ケーシング側部材の両端部内周にそれぞれ設けられる２個の出力軸軸受とを有する。そしてケーシング側部材は、２個の出力軸軸受で出力軸を回転自在に支持し、外周係合部材を保持し、入力軸をケーシング側部材の内空領域に挿通して回転自在に支持し、偏心部材、公転部材、および内側係合部材をケーシング側部材の内空領域に内蔵する。

かかる本発明によれば、ケーシング側部材の軸線方向両端部内周にそれぞれ設けられて出力軸を回転自在に支持する２個の出力軸軸受を有することから、出力軸を両持ち支持する。したがって、車輪ハブから入力されるラジアル荷重および曲げモーメント荷重に抗して出力軸を減速部と同軸に保持することが可能となり、減速部の内部変形を抑止して、減速部内部の偏摩耗を防止することができる。また、出力軸の両持ち支持によって、寸法誤差および幾何誤差の管理の省力化を図ることができる。

なお、減速部の軸線方向一方端部から他方端部まで延在して一方端部および他方端部が一体形成された円筒形状のケーシング側部材とは、減速部の軸線方向中央からみて軸線方向一方および他方の双方に跨ってケーシングに取り付けられる固定部材をいう。したがってケーシング側部材は、減速部と同一の軸線方向寸法を有して減速部の一方端から他方端まで減速部の軸線方向全域に跨るものであってもよいし、減速部の軸線方向寸法よりも短いものであってもよい。

また、一方端部および他方端部が一体形成された円筒形状のケーシング側部材は、一方端部および他方端部をそれぞれ別体で形成し、ボルト等の連結部材で機械的に連結して形成されるものを含まない。

減速部の好ましい実施形態として、車輪ハブおよび出力軸は、相互の中心軸線が不整列になることを許容しつつ相対回転不能に連結される。かかる実施形態によれば、車輪ハブの中心軸線が出力軸の中心軸線に対し不一致になることを許容されることから、曲げモーメント荷重が連結箇所で吸収され、車輪ハブから出力軸に曲げモーメント荷重が与えられない。したがって、減速部の内部変形を好適に防止することができる。具体的には、摺動式の等速ジョイントで連結される。あるいは、車輪ハブおよび出力軸のいずれか一方は軸線方向に沿って延びる中心穴を有し、一方の中心穴に残る他方が挿入されて、車輪ハブおよび出力軸は径方向隙間を伴って相対回転不能に連結される。より具体的には、中心穴の内周に複数の条溝および突条が周方向等間隔に設けられ、車輪ハブおよび出力軸の残る他方の外周にも同様の条溝および突条が周方向等間隔に設けられ、これらが緩く嵌合する。

モータ部と減速部の結合は、モータ部のモータ回転軸に減速部の入力軸を径方向相対移動不能に連結固定してもよいが、好ましくは、モータ部のモータ回転軸および減速部の入力軸は、相互の中心軸線が不整列になることを許容しつつ相対回転不能に連結される。かかる実施形態によれば、モータ回転軸の中心軸線が入力軸の中心軸線に対し不一致になることを許容されることから、曲げモーメント荷重が連結箇所で吸収され、モータ回転軸から入力軸に、あるいはその逆に、曲げモーメント荷重が与えられない。したがって、モータ部および減速部がともに内部変形することを好適に防止することができる。具体的には、摺動式の等速ジョイントで連結される。あるいは、モータ回転軸および入力軸のいずれか一方は軸線方向に沿って延びる中心穴を有し、一方の中心穴に残る他方が挿入されて、モータ回転軸および入力軸は径方向隙間を伴って相対回転不能に連結される。より具体的には、中心穴の内周に複数の条溝および突条が周方向等間隔に設けられ、モータ回転軸および入力軸の残る他方の外周にも同様の条溝および突条が周方向等間隔に設けられ、これらが緩く嵌合する。

好ましくは、出力軸は軸線方向に沿って延びる中心穴を有する。入力軸は出力軸の中心穴に受け入れられる。そして、減速部は、モータ部と駆動結合して出力軸の中心穴に受け入れられる入力軸と、出力軸の中心穴の軸線方向一方側内周および他方側内周にそれぞれ設けられて減速部の軸線方向両端部で入力軸を回転自在に支持する２個の入力軸軸受をさらに有する。かかる実施形態によれば、出力軸の軸線方向一方側内周および他方側内周にそれぞれ設けられて減速部の軸線方向両端部で入力軸を回転自在に支持する２個の入力軸軸受をさらに有することから、入力軸を両持ち支持する。したがって、出力軸のみならず入力軸も減速部と同軸に保持することが可能となり、減速部の内部変形を一層抑止して、減速部内部の偏摩耗を防止することができる。また、入力軸の両持ち支持によって、寸法誤差および幾何誤差の管理の省力化を図ることができる。

好ましくは、内側係合部材は、出力軸の軸線と平行に延びるピンであって、出力軸に周方向等間隔に複数配設される。出力軸は、車輪ハブに近い側に配置される出力軸本体と、出力軸本体から突出する複数のピンと、車輪ハブから遠い側に配置されて複数のピンの先端同士を互いに結合するリング部とを含む。そして、ケーシング側部材の軸線方向一方端内周と出力軸本体の外周との間に１個の出力軸軸受が設けられ、ケーシング側部材の軸線方向他方端内周とリング部の外周との間に残る１個の出力軸軸受が設けられる。より好ましくは、出力軸本体の内周と入力軸の一方側外周との間に１個の入力軸軸受が設けられ、リング部の内周と入力軸の他方側外周との間に残る１個の入力軸軸受が設けられる。

このように本発明は、減速部の軸線方向一方端から他方端まで延在して一方端部および他方端部が一体形成された円筒形状のケーシング側部材を有し、当該ケーシング側部材の両端部が出力軸を回転自在に支持することから、出力軸を両持ち支持して減速部と同軸に保持することが可能となる。したがって、車輪ハブから出力軸へ入力されるラジアル荷重および曲げモーメント荷重に抗して、減速部の出力軸が軸線に対し不平行になることを防止し、減速部内部の偏摩耗を防止することができる。この結果、インホイールモータ駆動装置の耐久性能が向上する。

さらに本発明は、減速部の軸線方向両端部それぞれに出力軸軸受および入力軸軸受を有することにより、減速部の構成要素になるケーシング側部材、出力軸、入力軸、およびこれら出力軸と入力軸との間に配置される各種の回転要素をユニット化することが可能となる。したがって、インホイールモータ駆動装置の組立ラインとは別の組立ラインで、ユニット化された減速部を組み立てることが可能となり、インホイールモータ駆動装置の組立効率が向上する。

本発明の一実施例になるインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。図１の減速部における横断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例になるインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。図２は、図１の減速部における横断面図である。インホイールモータ駆動装置２１は、駆動力を発生させるモータ駆動装置としてのモータ部Ａと、モータ部Ａの回転を減速して出力する減速部Ｂと、減速部Ｂ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Ｃとを備え、電気自動車のホイールハウジング内に取り付けられる。そして、モータ部Ａ、減速部Ｂ、車輪ハブ軸受部Ｃの順で、同軸かつ直列に配置される。

モータ部Ａは、外郭を形成する円筒形状のモータ部ケーシング２２ａと、モータ部Ａと減速部Ｂとの内部空間を区画する隔壁４６と、モータ部ケーシング２２ａ両端のうち隔壁４６と反対側の端部に固定されるリアカバー２２ｒと、モータ部ケーシング２２ａおよびリアカバー２２ｒにそれぞれ固定されるステータ２３と、軸線方向の隙間を空けてステータ２３に対向する位置に配置されるロータ２４とを有するアキシャルギャップモータである。また、リアカバー２２ｒの中心孔には、モータ部Ａの内部への塵埃の混入等を防止するために密封部材４７が設けられている。

ロータ２４は、フランジ形状のロータ部２４ａと円筒形状の中空部２４ｂとを有する。中空部２４ｂは軸線Ｏに沿って延び、中心に貫通孔４８を有する。ロータ部２４ａは、中空部２４ｂの端部から径方向外側へ拡大するフランジ形状であり、両面がステータ２３とそれぞれ対向する。ロータに固定されるモータ回転軸である中空部２４ｂには、減速部Ｂから延びる入力軸２５が挿通固定される。

隔壁４６は、中心に貫通孔を有し、円盤形状の隔壁本体４６ｗと、隔壁本体４６ｗの中心からモータ部Ａ側へ向かって軸線Ｏに沿って延びる円筒部４６ｐを備える。円筒部４６ｐの貫通孔には、中空部２４ｂおよび入力軸２５が貫通する。また隔壁４６は、軸線Ｏ方向に離隔した円筒部４６ｐ内周の二箇所で転がり軸受３６ａ，３６ｂを介して、中空部２４ｂの外周を回転自在に支持する。円筒部４６ｐと中空部２４ｂとの環状隙間には、減速部Ｂに封入された潤滑剤のモータ部Ａへの侵入を防止するために密封部材４９が設けられている。

貫通孔４８の内周面には軸線Ｏ方向に延びる複数の条溝および突条を周方向等間隔に刻設されている。入力軸２５のモータ部Ａ側の端部外周面には、軸線Ｏ方向に延びる同様の条溝および突条が周方向等間隔に複数刻設されている。中空部２４ｂの貫通孔４８には、減速部Ｂから延びる入力軸２５が挿入されてセレーション嵌合しており、入力軸２５とロータ２４とが相対回転不能に連結される。ただし、このセレーション嵌合は、径方向隙間を伴って緩く嵌合しており、相互の中心軸線が不整列になることを許容して、若干の径方向相対移動および折れ曲がりを許容する。これにより、曲げモーメント荷重が径方向隙間で吸収され、ロータ２４から入力軸２５に、あるいはその逆に、曲げモーメント荷重を伝達しない。

なお図示はしなかったが、変形例として、入力軸に孔を設けておき、ロータ回転軸の一方端を入力軸に挿入して、径方向隙間を伴って相対回転不能に連結してもよい。

入力軸２５は、軸線Ｏに沿って延び、モータ部Ａの駆動力を減速部Ｂに伝達するためにモータ部Ａから減速部Ｂにかけて配置され、減速部Ｂの両端部で入力軸軸受３７ａ，３７ｂによって支持される。２個の入力軸軸受３７ａ，３７ｂは転がり軸受である。入力軸軸受３７ａと入力軸軸受３７ｂとの間で、入力軸２５の外周に２個の偏心部２５ａ，２５ｂが形成される。減速部Ｂ内に設けられた偏心部２５ａ，２５ｂは、円盤形状であるが、軸線Ｏから偏心して設けられる。そして２個の偏心部２５ａ，２５ｂは、偏心運動による遠心力で発生する振動を互いに打ち消し合うために、１８０°位相を変えて設けられている。

減速部Ｂは、モータ部Ａと駆動結合する入力軸２５と、偏心部２５ａ，２５ｂと、減速回転を出力する出力軸２８と、偏心部２５ａ，２５ｂに回転自在に保持される公転部材としての曲線板２６ａ，２６ｂと、曲線板２６ａ，２６ｂの外周部に係合する外周係合部材としての複数の外ピン２７と、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動を出力軸２８に伝達する運動変換機構と、曲線板２６ａ，２６ｂ間に介挿される環状のセンターカラー２９とを備える。

減速部Ｂの外郭を形成する減速部ケーシング２２ｂは、軸線Ｏ方向両端部および中央部が一体形成された円筒部材である。減速部ケーシング２２ｂは、軸線方向一方端でボルト５６によって車輪ハブ軸受部Ｃの外輪側部材２２ｃに連結固定され、軸線方向他方端でボルト５７によってモータ部Ａのモータ部ケーシング２２ａに連結固定される。そしてモータ部ケーシング２２ａ、減速部ケーシング２２ｂ、外輪側部材２２ｃの順で、径寸法が小さくなる。このため、外輪側部材２２ｃの軸線方向他方端にはフランジ部２２ｍが形成され、フランジ部２２ｍをボルト５６が貫通する。減速部ケーシング２２ｂの軸線方向他方端にはフランジ部２２ｌが形成され、フランジ部２２ｌをボルト５７が貫通する。モータ部Ａに近い側の減速部ケーシング２２ｂ端部には、ボルト５８によって隔壁本体４６ｗの外周部が連結固定される。これらケーシング２２ａ，２２ｂ、リアカバー２２ｒ、および外輪側部材２２ｃは、インホイールモータ駆動装置２１のケーシング２２を構成する。

減速部ケーシング２２ｂの内周には、後述する外ピン保持部材４５が取付固定される。外ピン保持部材４５は、ケーシング側部材であるとともに、軸線Ｏ方向両端部および中央部が一体形成された円筒部材であり、軸線Ｏ方向両端に内向きフランジ部４５ｆをそれぞれ有する。そして、これら両端の内向きフランジ部４５ｆが、針状ころ軸受２７ａを介して、外ピン２７を軸線Ｏと平行に保持する。また、外ピン保持部材４５の内空領域には出力軸が同軸に挿通される。

出力軸２８は、軸線Ｏに沿って延び、車輪ハブ軸受部Ｃに近い側に配置される出力軸本体２８ｍと、出力軸本体２８ｍから突出して軸線Ｏと平行に延びる複数の内ピン３１と、車輪ハブ軸受部Ｃから遠い側に配置されて複数の内ピン３１の先端同士を互いに結合するリング部２８ｒとを含む。出力軸本体２８ｍは軸線Ｏに沿って延びる中心穴５１を有する。内ピン３１は、出力軸２８に周方向等間隔に複数配設される。そして中心穴５１と、複数の内ピン３１によって囲まれる空間と、リング部２８ｒの中心穴とが、入力軸２５の端部を受け入れる。

中心穴５１の内周面と入力軸２５の外周面との間の環状空間には前述した１個の入力軸軸受３７ｂが設けられる。また、リング部２８ｒの内周面と入力軸２５の外周面との間の環状空間には残る１個の入力軸軸受３７ａが設けられる。かくして入力軸２５は、減速部Ｂの両端部にあって軸線Ｏ方向に離隔した二箇所で、入力軸軸受３７ａ，３７ｂを介して出力軸２８に回転自在に支持されている。

出力軸本体２８ｍには、中心穴５１よりも外径側で、軸線Ｏを中心とする円周上の等間隔に内ピン３１を固定する穴が複数形成されている。中心穴５１よりも車輪ハブ軸受部Ｃ側には、軸線Ｏに沿って延びる中心穴５２が形成されている。中心穴５２は中心穴５１よりも小径である。同様に、中心穴５２を構成する出力軸本体２８ｍの一方端の外周は、中心穴５１を構成する出力軸本体２８ｍの他方端の外周よりも小径である。こうして出力軸本体２８ｍは、軸線Ｏ方向一方端で小径に形成され、軸線Ｏ方向他方端で大径に形成される。

中心穴５２の内周面には軸線Ｏ方向に延びる複数の条溝および突条を周方向等間隔に刻設されている。車輪ハブ３２の減速部Ｂ側の端部外周面には、軸線Ｏ方向に延びる同様の条溝および突条が周方向等間隔に複数刻設されている。中心穴５２には、車輪ハブ軸受部Ｃから延びる車輪ハブ３２が挿入されてセレーション嵌合しており、出力軸２８と車輪ハブ３２とが相対回転不能に連結される。ただし、このセレーション嵌合は、径方向隙間を伴って緩く嵌合しており、相互の中心軸線が不整列になることを許容して、若干の径方向相対移動および折れ曲がりを許容する。これにより、曲げモーメント荷重が径方向隙間で吸収され、車輪ハブ３２から出力軸２８に曲げモーメント荷重が伝達しない。

なお図示はしなかったが、変形例として、車輪ハブに孔を設けておき、出力軸の一方端を車輪ハブに挿入して、径方向隙間を伴って相対回転不能に連結してもよい。

中心穴５２と外ピン保持部材４５の一方端の内向きフランジ部４５ｆは軸線Ｏ方向同位置に位置する。そして、中心穴５２よりも外径側かつ軸線方向同位置で、出力軸本体２８ｍの外周と内向きフランジ部４５ｆの内周面との間の環状空間には１個の出力軸軸受３８ｂが設けられる。

また出力軸２８のリング部２８ｒの内周部には、モータ部Ａに向かって突出するリング形状の突条５３が形成される。突条５３の外周５４は、入力軸軸受３７ａと軸線Ｏ方向同位置における外周５５よりも小径である。こうしてリング部２８ｒは軸線Ｏ方向一方端で大径に形成され、軸線Ｏ方向他方端で小径に形成される。出力軸２８の小径の外周５４と外ピン保持部材４５の他方端の内向きフランジ部４５ｆは軸線Ｏ方向同位置に位置する。そして、外周５４と内向きフランジ部４５ｆの内周面との間の環状空間には１個の出力軸軸受３８ａが設けられる。

かくして、ケーシング側部材になる外ピン保持部材４５は、ケーシング側部材の両端部内周にそれぞれ設けられる２個の出力軸軸受３８ａ，３８ｂを介して、出力軸２８を回転自在に支持する。

図２を参照して、曲線板２６ｂは、外周部にエピトロコイド等のトロコイド系曲線で構成される複数の波形を有し、一方側端面から他方側端面に貫通する複数の貫通孔３０ａ，３０ｂを有する。貫通孔３０ａは、曲線板２６ａの自転軸心を中心とする円周上に等間隔に複数個設けられており、後述する内ピン３１を受け入れる。また、貫通孔３０ｂは、曲線板２６ａの中心（自転軸心）に設けられており、曲線板２６ｂの内周になる。曲線板２６ｂは、偏心部２５ｂの外周に相対回転可能に取り付けられる。

曲線板２６ｂは、転がり軸受４１によって偏心部２５ｂに対して回転自在に支持されている。この転がり軸受４１は、偏心部２５ｂの外周面に嵌合し、その外周に内側軌道面４２ａを有する内輪部材４２と、曲線板２６ｂの貫通孔３０ｂの内周面を外側軌道面４３として、内側軌道面４２ａおよび外側軌道面４３の間に配置される複数のころ４４と、隣り合うころ４４，４４同士の間隔を保持する保持器（図示省略）とを備える円筒ころ軸受である。あるいは転がり軸受４１は深溝玉軸受であってもよい。内輪部材４２は、ころ４４が転走する内輪部材４２の内側軌道面４２ａを挟んで向かい合う１対の鍔部をさらに有し、ころ４４を１対の鍔部間に保持する。曲線板２６ａについても同様である。

曲線板２６ａ，２６ｂの外周と係合する外ピン２７は、軸線Ｏを中心とする円周軌道上に等間隔に複数設けられる。そして、曲線板２６ａ，２６ｂが偏心部２５ａ，２５ｂに連れ回されて公転運動すると、曲線板２６ａ，２６ｂ外周の曲線凹部と外ピン２７とが係合して、曲線板２６ａ，２６ｂに自転運動を生じさせる。

なお、減速部ケーシング２２ｂ内部に配設された外ピン２７は、減速部ケーシング２２ｂに直接保持されていてもよいが、好ましくは減速部ケーシング２２ｂの内壁に嵌合固定されている外ピン保持部材４５に保持されている。より具体的には、外ピン２７の軸線方向両端部を外ピン保持部材４５に取り付けられた針状ころ軸受２７ａによって回転自在に支持されている。このように、外ピン２７を外ピン保持部材４５に回転自在に取り付けることにより、曲線板２６ａ，２６ｂとの係合による接触抵抗を低減することができる。

インホイールモータ駆動装置２１の軽量化の観点から、ケーシング２２ａ，２２ｂ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、駆動輪のラジアル荷重を支持する外輪側部材２２ｃは鋼材で形成され、高い強度が求められる外ピン保持部材４５は炭素鋼で形成されるのが望ましい。

運動変換機構は、曲線板２６ａ，２６ｂに設けられた複数の貫通孔３０ａと、出力軸２８の中央部に設けられて貫通孔３０ａにそれぞれ挿通される複数の内ピン３１で構成される。内ピン３１は、出力軸２８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ており、その軸線方向両端部が出力軸本体２８ｍおよびリング部２８ｒにそれぞれ固定されている。図２に示すように、内ピン３１は、曲線板２６ａ，２６ｂの外周部よりも内径側で、曲線板２６ａ，２６ｂと係合することから、内側係合部材ともいう。

曲線板２６ａ，２６ｂとの摩擦抵抗を低減するために、内ピン３１の軸線方向中央部に針状ころ軸受３１ａが設けられている。一方、貫通孔３０ａは、複数の内ピン３１それぞれに対応する位置に設けられ、貫通孔３０ａの内径寸法は、内ピン３１の外径寸法（「針状ころ軸受３１ａ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。

説明を図１に戻すと、車輪ハブ軸受部Ｃは、出力軸２８に連結される車輪ハブ３２と、車輪ハブ３２を回転自在に保持する車輪ハブ軸受３３と、車輪ハブ軸受３３の外輪を構成する外輪側部材２２ｃとを備える。車輪ハブ３２は、軸線Ｏに沿って延び、円筒形状の中空部３２ａと、中空部３２ａの外周に取付固定される外筒部３２ｂと、中空部の中心孔に挿通固定される軸部３２ｄを有する。軸部３２ｄは軸線Ｏに沿って延び、減速部Ｂ側の端部が出力軸２８と連結する。外筒部３２ｂの外周に形成されたフランジ部３２ｆにはボルト３２ｃによって図示しない駆動輪が固定連結される。

中空部３２ａと外筒部３２ｂとは、拡径加締めによって固定される。「拡径加締め」とは、インホイールモータ駆動装置２１を固定した状態で、中空部３２ａの内径より僅かに大きい外径を有する加締め冶具（図示省略）を中空部３２ａの中心穴に圧入することにより、塑性結合部４０で中空部３２ａと外筒部３２ｂとを塑性結合させる。上記方法で中空部３２ａと外筒部３２ｂとを固定連結することにより、嵌め合いで固定する場合と比較して、結合強度を大幅に高めることができる。これにより、フランジ部３２ｆを安定して保持することが可能となる。

車輪ハブ軸受３３は、転動体としての玉３３ｅを採用する複列のアンギュラ玉軸受である。玉３３ｅの外側軌道面としては、外輪側部材２２ｃの内周面のうち減速部Ｂに近い側に第１外側軌道面３３ａ（図中右側）が設けられ、減速部Ｂから遠い側に第２外側軌道面３３ｂ（図中左側）が設けられる。また玉３３ｅの内側軌道面としては、第１外側軌道面３３ａに対向する第１内側軌道面３３ｃが中空部３２ａの外周面に、第２外側軌道面３３ｂに対向する第２内側軌道面３３ｄが外筒部３２ｂの外周面にそれぞれ設けられている。そして、玉３３ｅは、第１外側軌道面３３ａと第１内側軌道面３３ｃとの間、および第２外側軌道面３３ｂと第２内側軌道面３３ｄとの間にそれぞれ複数個配置される。また、車輪ハブ軸受３３は、軸線Ｏ方向左右の列の玉３３ｅそれぞれを保持する保持器３３ｆと、軸受内部に封入されたグリース等の潤滑剤の漏洩や、外部からの塵埃の混入を防止する密封部材３３ｇとを含む。

上記構成のインホイールモータ駆動装置２１の作動原理を詳しく説明する。

モータ部Ａは、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、磁性体または永久磁石を含むロータ２４が回転する。これにより入力軸２５は、減速部入力軸としてロータ２４とともに回転し、入力軸２５と結合する偏心部２５ａ，２５ｂが軸線Ｏを中心として偏心運動する。

そうすると曲線板２６ａ，２６ｂは軸線Ｏを中心として公転運動する。このとき、外ピン２７が、曲線板２６ａ，２６ｂの外周に形成された曲線凹部と転がり接触しつつ係合して、曲線板２６ａ，２６ｂを入力軸２５の回転とは逆向きに自転運動させる。

貫通孔３０ａに挿通される内ピン３１の外径は、貫通孔３０ａの内径よりも十分に細く、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動に伴って貫通孔３０ａの内周面と当接する。これにより、曲線板２６ａ，２６ｂの公転運動が内ピン３１に伝わらず、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動のみが出力軸２８を介して車輪ハブ３２に伝達される。

このとき、軸線Ｏと同軸に配置された出力軸２８は、減速部出力軸として曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動を取り出す。減速部Ｂの減速比は、外ピン２７の数をＺ_Ａ、曲線板２６ａ，２６ｂ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２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。これにより、入力軸２５の回転が減速部Ｂによって減速されて出力軸２８に伝達されるので、低トルク、高回転型のモータ部Ａ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。

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部Ｂ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、外ピン２７を外ピン保持部材４５に対して回転自在とし、内ピン３１の曲線板２６ａ，２６ｂに当接する位置に針状ころ軸受３１ａを設けたことにより、摩擦抵抗が低減されるので、減速部Ｂの伝達効率が向上する。

ところで本実施例によれば、軸線Ｏ方向両端部が一体成形された円筒形状の外ピン保持部材４５の両端部内周にそれぞれ設けられて出力軸２８を回転自在に支持する２個の出力軸軸受３８ａ，３８ｂを有する。これにより、出力軸２８を両持ち支持して、車輪ハブ３２から減速部Ｂに入力されるラジアル荷重および曲げモーメント荷重に抗して出力軸２８を減速部Ｂと同軸に保持することが可能となる。したがって、減速部Ｂの内部変形を抑止して、内ピン３１、曲線板２６ａ，２６ｂ、および外ピン２７の偏摩耗を防止することができる。

また本実施例によれば、軸線Ｏ方向一方側の出力軸本体２８ｍ内周および軸線Ｏ方向他方側のリング部２８ｒ内周にそれぞれ設けられて減速部Ｂの軸線Ｏ方向両端部で入力軸２５を回転自在に支持する２個の入力軸軸受３７ａ，３７ｂをさらに有する。これにより、入力軸２５を両持ち支持して、出力軸２８のみならず入力軸２５も減速部と同軸に保持することが可能となる。したがって、減速部Ｂの内部変形を一層抑止して、曲線板２６ａ，２６ｂおよび転がり軸受４１の偏摩耗を防止することができる。

また本実施例によれば、出力軸本体２８ｍが軸線Ｏ方向一方端で小径に形成され、軸線Ｏ方向他方端で大径に形成される。また出力軸２８のリング部２８ｒが軸線Ｏ方向一方端で大径に形成され、軸線Ｏ方向他方端で小径に形成される。これにより、出力軸軸受３８ａ，３８ｂと内ピン３１とを径方向同位置に配置することが可能となるとともに、入力軸軸受３７ａ，３７ｂを内ピン３１の両端部と軸線方向同位置かつ内径側に配置することが可能となる。この結果、減速部Ｂの部品レイアウト配置が好適なものとなって、減速部Ｂの小型化を図ることができる。

さらに本実施例によれば、外ピン保持部材４５の両端部内周に出力軸軸受３８ａ，３８ｂを設けて出力軸２８を回転自在に支持し、出力軸２８の両端部内周に入力軸軸受３７ａ，３７ｂを設けて入力軸２５を回転自在に支持し、これら入力軸軸受３７ａ，３７ｂの間に曲線板２６ａ，２６ｂ設けたことから、減速部Ｂのユニット化が可能となる。したがって、インホイールモータ駆動装置２１の組立ラインとは別の組立ラインで、ユニット化された減速部Ｂを組み立てることが可能となり、インホイールモータ駆動装置２１の組立効率が向上する。

以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、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。

この発明になるインホイールモータ駆動装置は、電気自動車およびハイブリッド車両において有利に利用される。

２１インホイールモータ駆動装置、２２ケーシング、２２ａモータ部ケーシング、２２ｂ減速部ケーシング、２２ｃ外輪側部材、２２ｒリアカバー、２３ステータ、２４ロータ、２４ｂ中空部、２５入力軸、２５ａ，２５ｂ偏心部、２６ａ，２６ｂ曲線板、２７外ピン、２８出力軸、２８ｍ出力軸本体、２８ｒリング部、２９センターカラー、３１内ピン、３２車輪ハブ、３３車輪ハブ軸受、３７ａ，３７ｂ入力軸軸受、３８ａ，３８ｂ出力軸軸受、４１転がり軸受、４５外ピン保持部材（ケーシング側部材）、４６隔壁。

Claims

モータ部と、前記モータ部の回転を減速して出力軸に伝達する減速部と、前記出力軸に連結された車輪ハブと、複数の転動体を有し前記車輪ハブを回転自在に保持する車輪ハブ軸受とを備え、
前記モータ部、前記減速部、および前記車輪ハブ軸受は、この順序で軸線方向に直列に配置され、
前記減速部は、前記モータ部のモータ回転軸と連結する入力軸と、前記入力軸の回転軸線から偏心して入力軸に結合した円盤形状の偏心部材と、内周が前記偏心部材の外周にそれぞれ相対回転自在に取り付けられて前記入力軸の回転に伴って前記回転軸線を中心とする公転運動を行う公転部材と、前記公転部材の外周部に係合して前記公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、前記出力軸に設けられて前記公転部材の自転運動を取り出す内側係合部材と、前記減速部の外郭をなす減速部ケーシングと、前記減速部ケーシングに固定される部材であって減速部の軸線方向一方端部から他方端部まで延在して一方端部および他方端部が一体形成された円筒形状のケーシング側部材と、前記ケーシング側部材の内空領域に挿通される前記出力軸と、前記ケーシング側部材の両端部内周にそれぞれ設けられる２個の出力軸軸受とを有し、
前記ケーシング側部材は、前記２個の出力軸軸受で前記出力軸を回転自在に支持し、前記外周係合部材を保持し、前記入力軸を前記ケーシング側部材の内空領域に挿通して回転自在に支持し、前記偏心部材、前記公転部材、および前記内側係合部材を前記ケーシング側部材の内空領域に内蔵する、インホイールモータ駆動装置。
前記車輪ハブおよび前記出力軸は、相互の中心軸線が不整列になることを許容しつつ相対回転不能に連結される、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
前記車輪ハブおよび前記出力軸のいずれか一方は軸線方向に沿って延びる中心穴を有し、前記一方の中心穴に残る他方が挿入されて、これら車輪ハブおよび出力軸は径方向隙間を伴って相対回転不能に連結される、請求項２に記載のインホイールモータ駆動装置。
前記モータ部の前記モータ回転軸および前記減速部の前記入力軸は、相互の中心軸線が不整列になることを許容しつつ相対回転不能に連結される、請求項１〜３のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
前記モータ回転軸および前記入力軸のいずれか一方は軸線方向に沿って延びる中心穴を有し、前記一方の中心穴に残る他方が挿入されて、これらモータ回転軸および入力軸は径方向隙間を伴って相対回転不能に連結される、請求項４に記載のインホイールモータ駆動装置。
前記出力軸は軸線方向に沿って延びる中心穴を有し、
前記入力軸は、出力軸の前記中心穴に受け入れられ、
前記減速部は、出力軸の前記中心穴の軸線方向一方側内周および他方側内周にそれぞれ設けられて減速部の軸線方向両端部で前記入力軸を回転自在に支持する２個の入力軸軸受をさらに有する、請求項１〜５のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
前記内側係合部材は、前記出力軸の軸線と平行に延びるピンであって、前記出力軸に周方向等間隔に複数配設され、
前記出力軸は、前記車輪ハブに近い側に配置される出力軸本体と、前記出力軸本体から突出する前記複数のピンと、前記車輪ハブから遠い側に配置されて前記複数のピンの先端同士を互いに結合するリング部とを含み、
前記ケーシング側部材の軸線方向一方端内周と前記出力軸本体の外周との間に１個の前記出力軸軸受が設けられ、
前記ケーシング側部材の軸線方向他方端内周と前記リング部の外周との間に残る１個の前記出力軸軸受が設けられる、請求項６に記載のインホイールモータ駆動装置。
前記出力軸本体の内周と前記入力軸の一方側外周との間に１個の前記入力軸軸受が設けられ、
前記リング部の内周と前記入力軸の他方側外周との間に残る１個の前記入力軸軸受が設けられる、請求項７に記載のインホイールモータ駆動装置。