JP6007823B2 - 車輪駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動駆動源からの出力を駆動力伝達機構を介して車輪に伝達する車輪駆動装置に関する。

従来から、電動駆動源として電動モータを有する車輪駆動装置は盛んに提案されている。例えば、下記特許文献１には、モータの出力軸の回転出力をホイールに対してカウンターギア機構及び遊星歯車機構を介して伝達するインホイールモータ構造が開示されている。この従来のインホイールモータ構造では、モータのロータが回転すると、カウンターギア機構の小径の駆動歯車が回転し、駆動歯車と歯合する大径のカウンターギアが回転することによって１段目の減速が実現されるようになっている。更に、カウンターギアの回転に伴って、遊星歯車機構のサンギアが回転し、このサンギアの回転に伴ってプラネタリギアが自転しながら公転することによって２段目の減速が実現されるようになっている。そして、この従来のインホイールモータ構造では、プラネタリギアの公転運動がプラネタリキャリアによって取り出されることによって、車輪の駆動が実現されるようになっている。

又、例えば、下記特許文献２には、インホイールモータ側のピニオンギアとアクスルハブ側の内歯ギアとのバックラッシュ変化を抑制する車両用駆動装置が示されている。この従来の車両用駆動装置では、アクスルハブ側の内歯ギアに対して径方向に伸縮変形可能な低剛性部を設けるとともに、内歯ギアとインホイールモータ側のピニオンギアとが歯合しない状態において、内歯ギアの内径とピニオンギアの外径との差を、内歯ギアの軸中心とピニオンギアの軸中心との間の軸間距離の２倍よりも小さく設定するようになっている。これにより、内歯ギアとピニオンギアとが歯合する際には、内歯ギアの低剛性部が径方向に伸張変形して内歯ギアとピニオンギアとの間に径方向に予圧縮が作用するようになり、バックラッシュ変化を抑制してギア同士の回転抵抗の増加を抑制したり、ギアノイズの増大を抑制するようになっている。

更に、電動モータに関し、例えば、下記特許文献３には、外力の入力に対して電動モータにブレーキ力を発生させる電動モータの休止時回転防止構造が示されている。この従来の電動モータの休止時回転防止構造では、回転子を外囲する永久磁石の軸線方向に並ぶようにかつ周方向中心位置に対して所定の振り角度だけずらして補助磁石を配設するようになっており、この補助磁石における回転子の周方向への長さを１つのティースの周方向幅より少し大きくかつ隣接する２つのティースの両外端間の幅よりは短くするようになっている。これにより、電動モータの休止状態では、複数のティースの一部が補助磁石と磁気結合状態になるために大きなコギングトルクがブレーキ力として発生し、回転子を停止位置に保持することができるようになっている。

特開２００８−４４４３８号公報 特開２０１０−２５２６３号公報 特開２００７−１７４８５０号公報

上記特許文献３に示された電動モータの休止時回転防止構造においては、電動モータの休止状態すなわち回転停止状態を維持するために、大きなコギングトルクを発生させるようになっている。これにより、回転停止状態にある電動モータに対して外力が入力する状況であっても、コギングトルクによって停止位置を保持することができる。

ところで、上記特許文献１に示されたインホイールモータ構造及び特許文献２に示された車両用駆動装置では、車両を走行させたり停車させたりするために、電動モータが高速又は低速で回転する状況が生じる。この場合、電動モータにおいては、回転状態にあるときには、ステータ側とロータ側との間で磁気結合状態が繰り返し生じており、モータ回転方向に対して正逆方向にコギングトルクが発生している。ここで、電動モータにおけるロータの慣性モーメントをIとし、電動モータの粘性減衰抵抗をCとし、回転角θを一階微分した回転角速度θ’とし、回転角θを二階微分した回転角加速度θ’’とし、電動モータに連結されるギア機構からのトルク（摩擦トルク）をTgとし、電動モータが発生するトルクをTmとすると、電動モータが発生するトルクTmは、Tm＝Iθ’’＋Cθ’＋Tgと表すことができる。

この場合、回転状態にある電動モータにおいては上述したコギングトルクが発生しているため、回転停止状態に向けて電動モータの回転角速度θ’が小さくなると、減衰項であるCθ’が小さくなり、その結果、回転停止直前では、図１０に示すように、電動モータが発生するトルクTmすなわちコギングトルクTmが相対的に大きくなる領域（振動発生領域）が生じる。このため、トルク変動を伴うコギングトルクTmがギア機構に伝達されると、ギア機構を構成するギアがコギングトルクTmによって回転方向に振動するようになり、歯合しているギア同士が当接して異音（ギアノイズ）が発生する可能性がある。このため、従来においては、電動モータが発生するトルク全体を大きくし、例えば、図１１に示すように、低速回転時におけるコギングトルクの発生、言い換えれば、磁気結合状態が発生する現象を磁力によって抑制するようになっており、その結果、製造コストが高くなるとともに電力消費量が増大してしまう。

本発明は、上記した問題に対処するためになされたものであり、その目的は、安価かつ簡素な構造により、電動駆動源の低速回転時における異音の発生を防止することが可能な車輪駆動装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の車輪駆動装置は、電動駆動源と、駆動力伝達機構とを備えている。前記電動駆動源は、電気的に回転制御されて車両の車輪を駆動するための回転駆動力を発生するものである。ここで、前記電動駆動源としては、具体的に電気的に回転制御されて回転駆動力を発生する電動モータを採用することができ、この場合、前記車輪を形成するホイール内に設けられて回転駆動力を発生するインホイールモータとすることができる。

前記駆動力伝達機構は、前記電動駆動源からの前記回転駆動力を前記車輪に伝達するものである。この場合、前記駆動力伝達機構は、前記電動駆動源からの回転出力を減速して前記車輪に伝達する減速機によって構成することができ、具体的に前記減速機として、前記電動駆動源からの回転出力を受け取るサンギアと、車両の車体側に固定されるリングギアと、前記サンギアと前記リングギアとに歯合して前記サンギアの周りを公転する複数のプラネタリギアと、前記複数のプラネタリギアのキャリアピンに固定されるプラネタリキャリアとを含んで構成することができる。

本発明による車輪駆動装置の特徴の一つは、前記駆動力伝達機構を構成する回転軸のうち、少なくとも前記電動駆動源が有する回転軸に対して、前記電動駆動源の回転に負荷を付与する回転負荷機構を、少なくとも前記電動駆動源が有する前記回転軸に形成した中空部内に設けたことにある。この場合、前記回転負荷機構は、少なくとも前記電動駆動源が有する前記回転軸と、車両の車体側に回転不能に固定された非回転部材との間に設けられる。そして、この場合には、前記回転負荷機構を、前記非回転部材に固着されて前記電動駆動源から出力される前記回転駆動力の伝達に伴って回転しない摩擦係止部材と、前記回転軸と一体的に回転して前記摩擦係止部材と摩擦係合する摩擦部材と、前記回転軸と一体的に回転して前記摩擦係止部材に向けて前記摩擦部材を付勢する付勢部材とから構成することができる。

この場合、前記付勢部材は、前記回転軸の回転に伴って前記摩擦部材に作用する遠心力の大きさに応じて、前記摩擦部材を前記摩擦係止部材に向けて付勢することができる。より具体的に、前記付勢部材は、前記遠心力の大きさが前記摩擦部材を前記摩擦係止部材に接触させるように付勢する付勢力よりも小さいとき、前記摩擦部材を前記摩擦係止部材に向けて付勢して摩擦係合させることができる。

これらによれば、回転負荷機構は、少なくとも電動駆動源（インホイールモータ）が有する回転軸の回転に対して負荷を付与することができる。具体的には、少なくとも電動駆動源（インホイールモータ）が有する回転軸と一体的に回転する摩擦部材が付勢部材によって付勢されて非回転部材に固着された摩擦係止部材と摩擦係合することにより、少なくとも電動駆動源（インホイールモータ）の回転軸の回転に対して負荷である摩擦制動力を付与することができる。そして、付勢部材は、回転軸の回転に伴って摩擦部材に作用する遠心力の大きさに応じて、遠心力が大きくなるとき、言い換えれば、回転軸が高速で回転するときには摩擦部材が摩擦係止部材に摩擦係合することを禁止し、遠心力が小さくなるとき、言い換えれば、回転軸が低速（極低速）で回転するときには摩擦部材を摩擦係止部材に向けて付勢して摩擦部材が摩擦係止部材に摩擦係合することを許可する。

これにより、例えば、車両が走行中或いは走行を開始する状況において、電動駆動源が車輪を駆動するために回転駆動力を発生し駆動力伝達機構に回転駆動力を出力するとき、すなわち、少なくとも電動駆動源が有する回転軸が高速回転して大きな回転駆動力（トルク）を発生しているときには、回転負荷機構は回転している回転軸に負荷を付与することがなく、回転軸の回転を阻害しない。従って、電動駆動源は、通常通り効率よく回転駆動力を駆動力伝達機構を介して車輪に伝達することができる。尚、少なくとも電動駆動源が有する回転軸が高速回転して大きな回転駆動力（トルク）を発生しているときに、仮に、回転負荷機構が回転している回転軸に負荷を付与した場合であっても、回転駆動力（トルク）に比して回転負荷機構が付与する負荷は小さいため、回転軸の回転を阻害しない。

一方、例えば、走行中の車両が停車に向けて減速する状況において、電動駆動源が回転駆動力を減少させるとき、すなわち、少なくとも電動駆動源が有する回転軸が低速回転となり小さな回転駆動力（トルク）を発生しているときには、遠心力の低下に伴って回転負荷機構は低速回転している回転軸に負荷を付与することができる。従って、上述したように、低速回転時におけるコギングトルクの発生、言い換えれば、磁気結合状態が発生する現象に起因する回転軸の振動を摩擦制動力によって機械的に抑制することができ、歯合しているギア同士が当接して異音（ギアノイズ）を発生させることを効果的に防止することができる。又、回転軸の低速回転時、すなわち、遠心力の低下時には、付勢部材が自動的に摩擦部材と摩擦係止部材とを摩擦係合させて摩擦制動力を発生させ、この摩擦制動力を回転負荷として付与することができるため、製造コスト及び電力消費量を大幅に低下させることができる。

本発明の一実施形態に係る車輪駆動装置の断面構造を示す概略図である。 図１の遊星歯車減速機の構造を説明するために拡大して示す断面図である。 図１の回転負荷機構の構造を説明するために拡大して示す断面図である。 車両停車時及び車両停車直前時における回転負荷機構の作動を説明するための断面図である。 車両走行時における回転負荷機構の作動を説明するための断面図である。 回転負荷機構の作動に伴ってコギングトルクに起因する振動の抑制を説明するためのグラフである。 本発明の実施形態の変形例に係る回転負荷機構の構造を説明するために拡大して示す断面図である。 本発明の実施形態の変形例に係り、車両停車時及び車両停車直前時における回転負荷機構の作動を説明するための断面図である。 本発明の実施形態の変形例に係り、車両走行時における回転負荷機構の作動を説明するための断面図である。 従来の電動モータにおけるコギングトルクに起因して発生する振動領域を説明するためのグラフである。 従来の電動モータにおけるコギングトルクに起因して発生する振動の抑制方法を説明するためのグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係り、車輪毎に電動モータを有する、所謂、インホイールモータ方式を採用した車輪駆動装置１０の断面構造を概略的に示している。

車輪駆動装置１０は、タイヤ１１が装着されるホイール１２の内周側に電動駆動源としての電動モータ１３（以下、この電動モータ１３をインホイールモータ１３と称呼する。）を備えている。インホイールモータ１３は、ナックル１４を介して、車両のサスペンション機構を構成する図示省略のロワーアームやアッパーアーム、タイロッド等の車体側と連結されるようになっている。又、車輪駆動装置１０は、ブレーキ装置（例えば、ディスクブレーキ装置）を構成するブレーキディスクロータ１５も備えており、このブレーキディスクロータ１５は図示を省略するブレーキキャリパによって挟持されることによって摩擦による制動力を発生する。

インホイールモータ１３は、図１に示すように、モータ本体１６と、車体側であるナックル１４に一体的に接続されてモータ本体１６を収容する筒状の非回転部材であるモータハウジング１７とを備えている。モータ本体１６は、ベアリングにより回転自在に軸支される中空状の出力軸１６ａを有しており、出力軸１６ａの外周面側には積層された電磁鋼板１６ｂの外周に固定された複数の永久磁石１６ｃからなるロータ１６ｄが嵌挿されている。そして、ロータ１６ｄの外周には、積層された電磁鋼板で形成される鉄心１６ｅと、鉄心１６ｅに形成された各ティース部に巻回配置される三相のコイルスロットに巻回されたコイル１６ｆとから構成されるステータ１６ｇが配置される。ロータ１６ｄとステータ１６ｇとは、所定のギャップを介して対面するとともにモータハウジング１７により密閉されており、外部からの異物の侵入が防止されるようになっている。このように構成されるモータ本体１６においては、ステータ１６ｇのコイル１６ｆに順次所定のタイミングで電流を供給することにより、ステータ１６ｇに回転磁界を発生させ、ロータ１６ｄを回転させることができる。

又、本実施形態に係る車輪駆動装置１０は、インホイールモータ１３による回転駆動力を車輪に伝達する駆動力伝達機構としての遊星歯車減速機２０を備えている。遊星歯車減速機２０は、モータ本体１６（すなわち、インホイールモータ１３）の出力軸１６ａ、言い換えれば、モータ本体１６の回転出力を同減速機２０に入力する入力軸の先端側に配置された二段の遊星歯車機構２１，２２から構成される。

尚、本実施形態においては、遊星歯車減速機２０を二段の遊星歯車機構２１，２２から構成して実施するが、必要となる減速比に応じて、一段の遊星歯車機構や三段以上の遊星歯車機構から遊星歯車減速機２０を構成して実施可能であることは言うまでもない。又、本実施形態においては、遊星歯車減速機２０を、モータ本体１６の出力軸１６ａに対して二段の遊星歯車機構２１，２２を直列的に同軸に配置して実施するが、車軸に対してオフセットしたモータ本体１６と同軸に配置されたカウンターギア機構と、車軸と同軸に配置されてカウンターギア機構と歯合する遊星歯車機構とから構成して実施することも可能である。

遊星歯車減速機２０を形成する一段目の遊星歯車機構２１の第１サンギア２１ａは、図２に示すように、インホイールモータ１３を構成するモータ本体１６の出力軸１６ａ（すなわち入力軸）の先端部に一体的に形成されている。そして、第１サンギア２１ａは、複数（図２においては１つのみを図示）の第１プラネタリギア２１ｂと歯合しており、複数の第１プラネタリギア２１ｂは、更に、ナックル１４に対して固定保持される内輪側部材２３の内周面に形成されている第１リングギア２１ｃと歯合するようになっている。これにより、複数の第１プラネタリギア２１ｂは、それぞれ、第１サンギア２１ａの周りを公転するようになっている。尚、遊星歯車機構２１を構成する第１サンギア２１ａ、複数の第１プラネタリギア２１ｂ及び第１リングギア２１ｃははすば歯車（ヘリカルギア）であり、車軸方向のスラスト荷重を受けられるようになっている。

又、複数の第１プラネタリギア２１ｂをそれぞれ回転可能に支持する第１キャリアピン２１ｄは第１プラネタリキャリア２１ｅに固定されており、一段目の遊星歯車機構２１の公転運動が二段目の遊星歯車機構２２に伝達される。具体的に、遊星歯車機構２１の第１プラネタリキャリア２１ｅの中心に車軸と同軸に延びるシャフト２１ｆが接続されており、シャフト２１ｆには遊星歯車機構２２の第２サンギア２２ａが一体的に形成されている。尚、シャフト２１ｆはベアリングにより回転可能に軸支されている。そして、第２サンギア２２ａは、複数（図２においては一つのみを図示）の第２プラネタリギア２２ｂと歯合しており、複数の第２プラネタリギア２２ｂは、更に、内輪側部材２３の内周面に形成されている第２リングギア２２ｃと歯合するようになっている。これにより、複数の第２プラネタリギア２２ｂは、それぞれ、第２サンギア２２ａの周りを公転するようになっている。尚、遊星歯車機構２２を構成する第２サンギア２２ａ、複数の第２プラネタリギア２２ｂ及び第２リングギア２２もはすば歯車（ヘリカルギア）であり、車軸方向のスラスト荷重を受けられるようになっている。

ここで、第２サンギア２２ａと歯合する第２プラネタリギア２２ｂの数は、例えば、ホイール１２に形成されたボルト孔（取付孔）の数に一致しており、ホイール１２に形成されたボルト孔（取付孔）の配置に一致するようになっている。更に、第２サンギア２２ａの周囲に配置される複数の第２プラネタリギア２２ｂの中心（すなわち、後述する第２キャリアピン２２ｄの中心）を結んで形成される多角形に外接する円の半径は、ホイール１２のＰ．Ｃ．Ｄ（Pitch Circle Diameter）と一致するようになっている。

複数の第２プラネタリギア２２ｂをそれぞれ回転可能に支持する第２キャリアピン２２ｄは動力伝達部材である第２プラネタリキャリア２２ｅに固定される。複数の第２キャリアピン２２ｄは、図２に示すように、第２プラネタリキャリア２２ｅを貫通して、車軸方向にて車両外側に延出して形成されている。そして、複数の第２キャリアピン２２ｄの延出した側の端部には、ホイール１２を車軸に固定するためのホイールナットと螺着するネジ部２２ｄ１が形成されている。すなわち、第２キャリアピン２２ｄのうち、第２プラネタリキャリア２２ｅから車軸方向にて車両外側に突出した部分（先端側部分）は、所謂、ハブボルトとして機能するボルトが形成されている。ここで、第２キャリアピン２２ｄは第２プラネタリギア２２ｂを回転可能に支持するものであるため、上述したように、ホイール１２のボルト孔（取付孔）の配置及びＰ．Ｃ．Ｄと一致するように第２プラネタリギア２２ｂが配設されることにより、第２キャリアピン２２ｄの先端側部分（すなわち、ハブボルト部分）は、ホイールナットとともに汎用のホイール１２を確実に車軸に対して固定することができる。

遊星歯車減速機２０の外周には、アクスルベアリング３０が配置される。アクスルベアリング３０は、図２に示すように、ナックル１４に固定されるつば部２３ａを一端に有する略円筒形状の内輪側部材２３に形成されたインナーレース３１と、外輪側部材３２の内周面に形成されたアウターレース３３と、インナーレース３１とアウターレース３３とによって画成される転動路内を転動するベアリング玉３４とから主に構成される。このアクスルベアリング３０によって、外輪側部材３２が内輪側部材２３に対して回転自在に保持される。尚、アクスルベアリング３０のインナーレース３１とアウターレース３３を内輪側部材２３や外輪側部材３２と一体化することなく、別部品のインナーレースやアウターレースを内輪側部材２３又は外輪側部材３２に固定するようにしても良い。又、図示を省略するが、アスクルベアリング３０には、転動路内に異物が侵入しないようにシール部材が設けられるようになっている。

外輪側部材３２は、図２に示すように、遊星歯車減速機２０の遊星歯車機構２２を構成する第２プラネタリキャリア２２ｅと、例えば、ボルト締結やカシメ締結等によって一体的に連結されており、第２プラネタリキャリア２２ｅが安定して回転するように支持している。ここで、このように第２プラネタリキャリア２２ｅと外輪側部材３２とを一体的にすなわちガタ付きが生じることなく連結することにより、インホイールモータ１３による回転駆動力が伝達されて第２プラネタリキャリア２２ｅと外輪側部材３２とが回転を開始する際の異音（ガタ音）の発生を効果的に防止することができる。そして、一体的に連結された第２キャリアピン２２ｄの先端側部分（すなわち、ハブボルト部分）をホイール１２のボルト孔（取付孔）に挿通した状態でホイールナットを螺着することによってホイール１２を確実に車軸に対して固定し、インホイールモータ１３による回転駆動力をダイヤ１１に伝達することができる。

ここで、上記のように構成した車輪駆動装置１０の作動、より詳しくは、インホイールモータ１により発生する出力としての回転駆動力の伝達経路について説明する。

運転者によって、例えば、車両のアクセルペダルが操作されて加速指示がなされると、図示を省略した車両制御装置からの指令によりインホイールモータ１３、より詳しくは、モータ本体１６が回転駆動を開始して回転駆動力を発生する。すなわち、モータ本体１６においては、ロータ１６ｄがステータ１６ｇに対して回転し、この回転駆動力が出力軸１６ａ（すなわち駆動力伝達機構の一部を構成する入力軸）を介して遊星歯車減速機２０に伝達される。遊星歯車減速機２０の遊星歯車機構２１においては、出力軸１６ａに一体的に形成された第１サンギア２１ａを介して複数の第１プラネタリギア２１ｂに回転が伝達されることにより、ナックル１４に固定された第１リングギア２１ｃに歯合する第１プラネタリギア２１ｂは、それぞれ自転しつつ第１サンギア２１ａの周りを公転運動する。そして、この第１プラネタリギア２１ｂの公転運動は、第１キャリアピン２１ｄを介して連結された第１プラネタリキャリア２１ｅによって取り出され、第１プラネタリキャリア２１ｅに接続されたシャフト２１ｆを一体的に回転させる。

第１プラネタリギア２１ｂの公転運動によってシャフト２１ｆが一体的に回転すると、このシャフト２１ｆの回転は遊星歯車機構２２に伝達される。すなわち、遊星歯車機構２２においては、シャフト２１ｆ（入力軸）に一体的に形成された第２サンギア２２ａを介して複数の第２プラネタリギア２２ｂに回転が伝達される。これにより、ナックル１４に固定された第２リングギア２２ｃに歯合する第２プラネタリギア２２ｂは、それぞれ自転しつつ第２サンギア２２ａの周りを公転運動する。この第２プラネタリギア２２ｂの公転運動は、第２キャリアピン２２ｄを介して、第２プラネタリキャリア２２ｅ、アクスルベアリング３０の外輪側部材３２、ブレーキ装置のブレーキディスクロータ１５、ホイール１２及びタイヤ１１に直接的に伝達され、その結果、車輪が駆動される。

一方、アクスルベアリング３０の外輪側部材３２、ブレーキディスクロータ１５、ホイール１２及びタイヤ１１は、上述した伝達経路に従って駆動力がインホイールモータ１３から伝達されることによって一体的に回転している。このため、インホイールモータ１３が駆動電流の減少に伴って、所謂、回生状態により作動すると、この回生状態による回生制動力がホイール１２及びタイヤ１１に伝達され、その結果、車輪が制動される。又、ブレーキ装置のブレーキキャリパがブレーキパッドを回転しているブレーキディスクロータ１５に押圧することにより、車体側と一体的に固定されたブレーキパッドとブレーキディスクロータ１５とが摩擦係合すると、この摩擦係合による摩擦力（制動力）がホイール１２及びタイヤ１１に伝達され、その結果、車輪が制動される。

又、本実施形態における車輪駆動装置１０は、図１に示すように、インホイールモータ１３（より詳しくはモータ本体１６）が低速（極低速）で回転する状況、例えば、車両が停車する直前の状況であるときに、インホイールモータ１３（モータ本体１６）の回転に負荷（ブレーキ）を付与する回転負荷機構４０を備えている。本実施形態における回転負荷機構４０は、図３に拡大して詳細に示すように、モータ本体１６の出力軸１６ａに形成された中空部の内部に収容される、摩擦係止部材４１と、摩擦部材としてのブレーキシュー４２と、付勢部材としての押しバネ４３とを備えている。

本実施形態の摩擦係止部材４１は、中実棒状に形成されており、図３に示すように、車体側に固定された非回転部材であるモータハウジング１７に対して一端側（基端側）が回転不能に一体的に固着され、他端側（先端側）が出力軸１６ａの中空部内に進入するように突出している。ブレーキシュー４２は、摩擦係止部材４１の外周面に対して摩擦係合し、低速で一体的に回転する出力軸１６ａに対して付与する回転負荷としての制動力を発生するものである。このため、ブレーキシュー４２は、図３に示すように、出力軸１６ａの内周面に一体的に固着されて摩擦係止部材４１の外周面に向けて突出するガイドピンＰによって支持されている。ここで、本実施形態においては、後述する図４，５に示すように、ブレーキシュー４２を、摩擦係止部材４１の外周面の周方向にて４つ設けて実施する。

押しバネ４３は、図３に示すように、基端側が出力軸１６ａの内周面に固着され、先端側がブレーキシュー４２に一体的に固着されている。そして、押しバネ４３は、自由長よりも圧縮されて組み付けられていて、ブレーキシュー４２を所定の付勢力によって摩擦係止部材４１の外周面に向けて押し付けるように付勢している。これにより、摩擦係止部材４１とブレーキシュー４２との接触又は離間を可能とし、接触状態（摩擦係合状態）では、所定の押圧力によってブレーキシュー４２を摩擦係止部材４１の外周面に向けて押し付けている。

このように構成された回転負荷機構４０においては、車両が停止し車輪が回転していないとき、すなわち、インホイールモータ１３（モータ本体１６）が回転していないときには、図４に示すように、押しバネ４３がブレーキシュー４２を摩擦係止部材４１に向けて押し付けるように付勢することによって、摩擦係止部材４１とブレーキシュー４２とが摩擦係合した状態に維持される。このように、インホイールモータ１３（モータ本体１６）が回転停止状態であるときには、ブレーキシュー４２が押しバネ４３による最も大きな押圧力（付勢力）で摩擦係止部材４１の外周面に押し付けられる。従って、インホイールモータ１３（モータ本体１６）の出力軸１６ａは、摩擦係止部材４１とブレーキシュー４２との摩擦係合に伴って発生する制動力が回転負荷として付与されることにより、回転停止状態に維持される。

次に、停止している車両が走行を開始すると、すなわち、インホイールモータ１３（モータ本体１６）が回転駆動を開始すると、図５に示すように、出力軸１６ａと一体的にブレーキシュー４２及び押しバネ４３が回転を開始する。これにより、ブレーキシュー４２には遠心力が発生し、この発生した遠心力の大きさが、摩擦係止部材４１の外周面にブレーキシュー４２を接触させるように押しバネ４３が押し付けて付勢する付勢力の大きさよりも大きくなると、ブレーキシュー４２は押しバネ４３の付勢力に抗して摩擦係止部材４１の外周面から離間する方向（すなわち、出力軸１６ａの半径方向外方）に変位する。この結果、車両が走行している状態、より詳しくは、インホイールモータ１３（モータ本体１６）の出力軸１６ａが回転している状態では、摩擦係止部材４１とブレーキシュー４２との摩擦係合が解除される。従って、インホイールモータ１３（モータ本体１６）の出力軸１６ａは、摩擦係止部材４１とブレーキシュー４２との摩擦係合が解除されて回転負荷が付与されず、効率の良い回転状態が維持される。

更に、走行している車両が停止に向けて減速すると、すなわち、インホイールモータ１３（モータ本体１６）が高速回転状態から低速回転状態に向けて変化すると、ブレーキシュー４２に発生していた遠心力の大きさが出力軸１６ａの減速に伴って徐々に減少する。そして、減少した遠心力の大きさが押しバネ４３の付勢力の大きさよりも小さくなると、図４に示すように、押しバネ４３はブレーキシュー４２を摩擦係止部材４１に向けて押し付けるように付勢するようになる。この結果、ブレーキシュー４２が摩擦係止部材４１に対して摩擦係合して制動力を発生し始め、減速に伴って低速で回転している出力軸１６ａに対して回転負荷としての制動力を付与する。

ところで、上述したように、インホイールモータ１３（モータ本体１６）における出力軸１６ａの回転が低速になればなるほど、コギングトルクが相対的に大きくなる。このため、車両が停止する直前において、例えば、モータ本体１６の出力軸１６ａの先端部に一体的に形成された第１サンギア２１ａがコギングトルクによって回転方向に振動すると、この第１サンギア２１ａと歯合する複数の第１プラネタリギア２１ｂとの間で異音（カタカタ音）が発生しやすくなる。

これに対して、本実施形態においては、回転負荷機構４０が低速で回転するモータ本体１６の出力軸１６ａに回転負荷として摩擦による制動力を付与することができる。そして、このように付与される制動力は、コギングトルクによる出力軸１６ａの振動を抑制することができる。従って、図６に示すように、例えば、図１０に示したようなコギングトルクが相対的に大きくなる振動発生領域（極低速回転時）となる前に、回転負荷機構４０が回転するモータ本体１６の出力軸１６ａに制動力を付加して機械的に回転を停止させることができる。この結果、車両が停止する直前において、コギングトルクによってモータ本体１６の出力軸１６ａが回転方向に振動することを防止することができ、歯合するギア同士による異音（カタカタ音）の発生を効果的に防止することができる。

以上の説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、回転負荷機構４０は、インホイールモータ１３（モータ本体１６）の回転軸１６ａの回転に対して摩擦による制動力を負荷として付与することができる。具体的には、インホイールモータ１３（モータ本体１６）の回転軸１６ａと一体的に回転するブレーキシュー４２が押しバネ４３によって付勢されてモータハウジング１７に固着された摩擦係止部材４１と摩擦係合することにより、インホイールモータ１３（モータ本体１６）の回転軸１６ａの回転に対して負荷である制動力を付与することができる。そして、押しバネ４３は、回転軸１６ａの回転に伴ってブレーキシュー４２に作用する遠心力の大きさに応じて、遠心力が大きくなるとき、言い換えれば、回転軸１６ａが高速で回転するときにはブレーキシュー４２が摩擦係止部材４１に摩擦係合することを禁止し、遠心力が小さくなるとき、言い換えれば、回転軸１６ａが低速（極低速）で回転するときにはブレーキシュー４２を摩擦係止部材４１に向けて付勢してブレーキシュー４２が摩擦係止部材４１に摩擦係合することを許可する。

これにより、例えば、車両が走行中或いは走行を開始する状況において、インホイールモータ１３（モータ本体１６）が車輪を駆動するために回転駆動力を発生し遊星歯車減速機２０に回転駆動力を出力するとき、すなわち、モータ本体１６の回転軸１６ａが高速回転して大きなトルクを発生しているときには、回転負荷機構４０は回転している回転軸１６ａに負荷を付与することがなく、回転軸１６ａの回転を阻害しない。従って、インホイールモータ１３（モータ本体１６）は、通常通り効率よく回転駆動力を遊星歯車減速機２０を介して車輪に伝達することができる。

一方、例えば、走行中の車両が停車に向けて減速する状況において、インホイールモータ１３（モータ本体１６）が回転駆動力を減少させるとき、すなわち、モータ本体１６の回転軸１６ａが低速回転となり小さなトルクを発生しているときには、遠心力の低下に伴って回転負荷機構４０は低速回転している回転軸１６ａに負荷を付与することができる。従って、上述したように、低速回転時におけるコギングトルクの発生、言い換えれば、磁気結合状態が発生する現象に起因する回転軸１６ａの振動を摩擦による制動力によって機械的に抑制することができ、歯合しているギア同士が当接して異音（ギアノイズ）を発生させることを効果的に防止することができる。又、回転軸１６ａの低速回転時、すなわち、遠心力の低下時には、押しバネ４３が自動的にブレーキシュー４２と摩擦係止部材４１とを摩擦係合させて摩擦による制動力を発生させ、この制動力を回転負荷として付与することができるため、製造コスト及び電力消費量を大幅に低下させることができる。

上記実施形態においては、回転負荷機構４０を構成する付勢部材として押しバネ４３を設けて実施した。この場合、押しバネ４３を採用して実施することに代えて、付勢部材として引きバネ４４を採用して実施することも可能である。以下、この変形例を具体的に説明するが、上記実施形態と同一部分に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

この変形例においては、図７に示すように、回転負荷機構４０を構成する摩擦係止部材４１が中空状に形成されるとともに、インホイールモータ１３（モータ本体１６）の出力軸１６ａの中空部内に中実棒状に形成されたシャフト１６ｓが形成される。そして、このシャフト１６ｓの先端側は、中空状の摩擦係止部材４１の内周面に設けられたベアリングによって回転可能に軸支される。又、この変形例においては、ブレーキシュー４２が引きバネ４４を介してモータ本体１６のシャフト１６ｓの外周面側に組み付けられる。尚、この変形例においては、ガイドピンＰがシャフト１６ｓの外周面から半径方向に延出するように設けられており、ブレーキシュー４２がこのガイドピンＰによって支持されるようになっている。

引きバネ４４は、図７に示すように、基端側がモータ本体１６のシャフト１６ｓの外周面に固着され、先端側が半径方向外方に配置されたブレーキシュー４２に一体的に固着されている。そして、引きバネ４４は、自由長よりも伸張されて組み付けられていて、ブレーキシュー４２を所定の付勢力によって中空状の摩擦係止部材４１の外周面に向けて引き付けるように付勢している。これにより、この引きバネ４４も、摩擦係止部材４１とブレーキシュー４２との接触又は離間を可能とし、接触状態（摩擦係合状態）では、所定の押圧力によってブレーキシュー４２を摩擦係止部材４１の外周面に向けて押し付けている。

このように構成された変形例に係る回転負荷機構４０においても、車両が停止し車輪が回転していないとき、すなわち、インホイールモータ１３（モータ本体１６）が回転していないときには、図８に示すように、引きバネ４４がブレーキシュー４２を摩擦係止部材４１に向けて引き付けるように付勢することによって、摩擦係止部材４１とブレーキシュー４２とが摩擦係合した状態に維持される。従って、この変形例の場合においても、インホイールモータ１３（モータ本体１６）の出力軸１６ａは、摩擦係止部材４１とブレーキシュー４２との摩擦係合に伴って発生する制動力が回転負荷として付与されることにより、回転停止状態に維持される。

又、この変形例に係る回転負荷機構４０においては、停止している車両が走行を開始すると、すなわち、インホイールモータ１３（モータ本体１６）が回転駆動を開始すると、図９に示すように、出力軸１６ａのシャフト１６ｓと一体的にブレーキシュー４２及び引きバネ４４が回転を開始する。これにより、ブレーキシュー４２には遠心力が発生し、この発生した遠心力の大きさが、摩擦係止部材４１の外周面にブレーキシュー４２を接触させるように引きバネ４４が引き付けて付勢する付勢力の大きさよりも大きくなると、ブレーキシュー４２は引きバネ４４の付勢力に抗して摩擦係止部材４１の外周面から離間する方向（すなわち、出力軸１６ａの半径方向外方）に変位する。この結果、この変形例においても、車両が走行している状態、より詳しくは、インホイールモータ１３（モータ本体１６）の出力軸１６ａが回転している状態では、摩擦係止部材４１とブレーキシュー４２との摩擦係合が解除される。従って、インホイールモータ１３（モータ本体１６）の出力軸１６ａは、摩擦係止部材４１とブレーキシュー４２との摩擦係合が解除されて回転負荷が付与されず、効率の良い回転状態が維持される。

更に、この変形例に係る回転負荷機構４０においても、走行している車両が停止に向けて減速すると、すなわち、インホイールモータ１３（モータ本体１６）が高速回転状態から低速回転状態に向けて変化すると、ブレーキシュー４２に発生していた遠心力の大きさが出力軸１６ａの減速に伴って徐々に減少する。そして、減少した遠心力の大きさが引きバネ４４の付勢力の大きさよりも小さくなると、引きバネ４４はブレーキシュー４２を摩擦係止部材４１に向けて引き付けるように付勢するようになる。この結果、この変形例においても、ブレーキシュー４２が摩擦係止部材４１に対して摩擦係合して制動力を発生し始め、減速に伴って低速で回転している出力軸１６ａに対して回転負荷としての制動力を付与する。

従って、この変形例においても、回転負荷機構４０が低速で回転するモータ本体１６の出力軸１６ａに回転負荷として摩擦による制動力を付与することができて、コギングトルクによる出力軸１６ａの振動を抑制することができる。これにより、この変形例においても、図６に示したように、コギングトルクが相対的に大きくなる振動発生領域（極低速回転時）となる前に、回転負荷機構４０が回転するモータ本体１６の出力軸１６ａに制動力を付加して回転を停止させることができる。この結果、この変形例においても、車両が停止する直前において、コギングトルクによってモータ本体１６の出力軸１６ａが回転方向に振動することを防止することができ、歯合するギア同士による異音（カタカタ音）の発生を効果的に防止することができる。

本発明の実施にあたっては、上記実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態及び変形例においては、モータ本体１６の出力軸１６ａに中空部を形成しておき、この出力軸１６ａの中空部内に回転負荷機構４０を収容するように実施した。この場合、インホイールモータ１３（モータ本体１６）の出力軸１６ａに対して駆動力伝達機構である遊星歯車減速機２０が接続されている場合には、遊星歯車減速機２０を構成する回転軸のうちのいずれかに中空部を形成しておき、この回転軸の中空部内に回転負荷機構４０を設けて実施可能であることは言うまでもない。この場合においても、車体側に回転不能に設けられた摩擦係止部材４１と回転軸と一体的に回転するブレーキシュー４２とが押しバネ４３又は引きバネ４４の付勢力によって互いに摩擦係合することによって、上記実施形態及び変形例と同様の効果が得られる。

又、上記実施形態及び変形例においては、摩擦係止部材４１に対してブレーキシュー４２を付勢する付勢部材として押しバネ４３又は引きバネ４４を用いるように実施した。この場合、例えば、アクチュエータ等を利用して電気的にブレーキシュー４２を摩擦係止部材４１に向けて付勢するように実施することも可能である。この場合においても、上記実施形態及び変形例と同様の効果が期待できる。

更に、上記実施形態及び変形例においては、電動駆動源として各車輪に設けられたインホイールモータ１３（モータ本体１６）を採用して実施した。しかしながら、電動駆動源としては、必ずしも各車輪のそれぞれに独立的に設ける必要はなく、例えば、ドライブシャフト等を介して車輪のいずれかに回転駆動力を伝達する電動モータを採用して実施可能であることは言うまでもない。この場合においても、電動モータから出力された回転駆動力が駆動力伝達機構を構成する減速機としての遊星歯車減速機２０に伝達されるため、上記実施形態及び変形例と同様の効果が得られる。

１０…制駆動装置、１１…タイヤ、１２…ホイール、１３…インホイールモータ、１４…ナックル、１５…ブレーキディスクロータ、１６…モータ本体、１６ａ…出力軸、１６ｓ…シャフト、１７…モータハウジング、２０…遊星歯車減速機、２１，２２…遊星歯車機構、２１ａ，２２ａ…第１サンギア，第２サンギア、２１ｂ，２２ｂ…第１プラネタリギア，第２プラネタリギア、２１ｃ，２２ｃ…第１リングギア，第２リングギア、２１ｄ，２２ｄ…第１キャリアピン，第２キャリアピン、２１ｅ，２２ｅ…第１プラネタリキャリア，第２プラネタリキャリア、２１ｆ…シャフト、２３…内輪側部材、２３ａ…つば部、３０…アクスルベアリング、３１…インナーレース、３２…外輪側部材、３３…アウターレース、３４…ベアリング玉、４０…回転負荷機構、４１…摩擦係止部材、４２…ブレーキシュー（摩擦部材）、４３…押しバネ（付勢部材）、４４…引きバネ（付勢部材）

Claims (8)

1. 電気的に回転制御されて車両の車輪を駆動するための回転駆動力を発生する電動駆動源と、前記電動駆動源からの前記回転駆動力を前記車輪に伝達する駆動力伝達機構とを備えた車輪駆動装置において、
   前記駆動力伝達機構を構成する回転軸のうち、少なくとも前記電動駆動源が有する回転軸に対して、前記電動駆動源の回転に負荷を付与する回転負荷機構を、少なくとも前記電動駆動源が有する前記回転軸に形成した中空部内に設けたことを特徴とする車輪駆動装置。
2. 請求項１に記載した車輪駆動装置において、
   前記回転負荷機構を、
   少なくとも前記電動駆動源が有する前記回転軸と、車両の車体側に回転不能に固定された非回転部材との間に設けたことを特徴とする車輪駆動装置。
3. 請求項２に記載した車輪駆動装置において、
   前記回転負荷機構を、
   前記非回転部材に固着されて前記電動駆動源から出力される前記回転駆動力の伝達に伴って回転しない摩擦係止部材と、
   前記回転軸と一体的に回転して前記摩擦係止部材と摩擦係合する摩擦部材と、
   前記回転軸と一体的に回転して前記摩擦係止部材に向けて前記摩擦部材を付勢する付勢部材とから構成したことを特徴とする車輪駆動装置。
4. 請求項３に記載した車輪駆動装置において、
   前記付勢部材は、
   前記回転軸の回転に伴って前記摩擦部材に作用する遠心力の大きさに応じて、前記摩擦部材を前記摩擦係止部材に向けて付勢することを特徴とする車輪駆動装置。
5. 請求項４に記載した車輪駆動装置において、
   前記付勢部材は、
   前記遠心力の大きさが前記摩擦部材を前記摩擦係止部材に接触させるように付勢する付勢力よりも小さいとき、前記摩擦部材を前記摩擦係止部材に向けて付勢して摩擦係合させることを特徴とする車輪駆動装置。
6. 請求項１ないし請求項５のうちのいずれか一つに記載した車輪駆動装置において、
   前記駆動力伝達機構は、
   前記電動駆動源からの回転出力を減速して前記車輪に伝達する減速機によって構成されることを特徴とする車輪駆動装置。
7. 請求項６に記載した車輪駆動装置において、
   前記減速機を、
   前記電動駆動源からの回転出力を受け取るサンギアと、車両の車体側に固定されるリングギアと、前記サンギアと前記リングギアとに歯合して前記サンギアの周りを公転する複数のプラネタリギアと、前記複数のプラネタリギアのキャリアピンに固定されるプラネタリキャリアとを含んで構成したことを特徴とする車輪駆動装置。
8. 請求項１ないし請求項７のうちのいずれか一つに記載した車輪駆動装置において、
   前記電動駆動源が、
   前記車輪を形成するホイール内に設けられて回転駆動力を発生するインホイールモータであることを特徴とする車輪駆動装置。

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