JP6819495B2 - 車両用インホイールモータ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用インホイールモータ駆動装置に関する。

電動モータと、平行軸式歯車減速機とを備える車両用インホイールモータ駆動装置が知られている。例えば、特許文献１には、電動モータと、前記電動モータの回転駆動力が入力される入力軸に固定された入力はす歯歯車及び前記入力はす歯歯車と噛み合う出力はす歯歯車を有し、前記出力はす歯歯車に固定された出力軸から駆動輪へ前記電動モータの回転を減速して伝達する平行軸式歯車減速機とを備える車両用インホイールモータ駆動装置が記載されている。

特開２０１７−０６５３０１号公報

上記のような車両用インホイールモータ駆動装置の平行軸式歯車減速機では、入力はす歯歯車との噛み合いにより出力はす歯歯車にはラジアル方向とスラスト方向の反力が発生する。このため、出力はす歯歯車は、ラジアル方向とスラスト方向の両方の荷重を受けることのできる軸受で支持される必要がある。例えば、特許文献１では２列の玉軸受で出力はす歯歯車が支持されている。しかし、このような出力はす歯歯車の支持構造では、車両用インホイールモータ駆動装置が出力はす歯歯車のスラスト方向、すなわち、駆動輪の軸方向に大型化してしまうという問題があった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、駆動輪の軸方向の寸法が短い車両用インホイールモータ駆動装置を提供することにある。

本発明の要旨とするところは、（ａ）非回転部材に設けられた電動モータと、（ｂ）第１回転中心線まわりに回転可能に設けられ、前記電動モータの回転が入力される入力はす歯歯車、前記第１回転中心線と平行な第２回転中心線まわりに回転可能に設けられ、前記入力はす歯歯車と噛み合う出力はす歯歯車、及び、前記出力はす歯歯車が固定された出力軸を有し、前記電動モータの回転を減速して前記出力軸から出力する平行軸式歯車減速機と、（ｃ）前記出力軸に連結された内輪、前記非回転部材に固定された外輪、及び、前記内輪と前記外輪との間に設けられた転動体を有し、ラジアル方向の荷重とスラスト方向の荷重とを受ける主軸受を備え、前記出力軸からの出力を駆動輪に伝達するホイールハブと、（ｄ）を備えた、前記電動モータによって前記ホイールハブに取り付けられた前記駆動輪を駆動する車両用インホイールモータ駆動装置であって、（ｅ）前記出力はす歯歯車と前記非回転部材との間に、スラスト方向において前記出力はす歯歯車の歯幅内に収められるように円筒ころ軸受が設けられ、（ｆ）前記出力はす歯歯車のラジアル方向の荷重は、前記円筒ころ軸受を介して前記非回転部材により受けられ、（ｇ）前記出力はす歯歯車のスラスト方向の荷重は、前記主軸受を介して前記非回転部材で受けられていることを特徴とすることにある。

本発明によれば、（ｅ）前記出力はす歯歯車と前記非回転部材との間に、スラスト方向において前記出力はす歯歯車の歯幅内に収められるように円筒ころ軸受が設けられ、（ｆ）前記出力はす歯歯車のラジアル方向の荷重は、前記円筒ころ軸受を介して前記非回転部材により受けられ、（ｇ）前記出力はす歯歯車のスラスト方向の荷重は、前記主軸受を介して前記非回転部材で受けられている。このようにすれば、前記出力はす歯歯車は、例えば、従来のように、ラジアル方向とスラスト方向の両方の荷重を受けることのできる玉軸受や円錐ころ軸受で必ずしも支持される必要が無くなるので、前記出力軸や前記出力はす歯歯車の周辺の構造が簡略化される。また、前記円筒ころ軸受が前記出力はす歯歯車の歯幅内に収められることにより、前記駆動輪の軸方向の車両用インホイールモータ駆動装置の寸法を短くすることができ、軽量化することも可能である。

本発明の一実施例である車両用インホイールモータ駆動装置の構造を示す断面図である。 図１の要部を拡大した断面図である。 比較のための車両用インホイールモータ駆動装置の構造を示す断面図であって、本発明の図１に対応する図である。

本発明の一実施形態において、前記内輪は、前記出力軸に同心かつ一体的に連結される。このようにすれば、前記出力はす歯歯車の、駆動輪側へのスラスト方向の荷重と、駆動輪と反対側へのスラスト方向の荷重との両方の荷重を、前記主軸受を介して前記非回転部材で受けることができる。

また、本発明の一実施形態において、前記内輪は、前記出力軸にナットで締結される。このようにすれば、前記出力はす歯歯車の、駆動輪側へのスラスト方向の荷重と、駆動輪と反対側へのスラスト方向の荷重との両方の荷重を、前記主軸受を介して前記非回転部材で受けることができる。

以下、本発明の車両用インホイールモータ駆動装置の一実施例について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例であるＥＶ車両（電気自動車）用のインホイールモータ駆動装置（車両用インホイールモータ駆動装置）１０の構造を示す図であり、駆動輪１４の回転軸（後述の第２回転中心線Ｃ２）と電動モータ１８の回転軸（後述の第１回転中心線Ｃ１）を通る平面による断面図である。インホイールモータ駆動装置１０は、駆動輪１４の内側に備えられ、車両の駆動力を発生させる電動モータ１８と、電動モータ１８の回転を減速して出力する平行軸式歯車減速機２０と、平行軸式歯車減速機２０から出力された回転を駆動輪１４に伝達するホイールハブ２２を備える。

電動モータ１８はケーシング２４に収納されている。ケーシング２４は、例えば、サスペンション装置等を介して図示しない車体に連結されたハブ、ハブナックル等の非回転部材に固定されていて、ケーシング２４自身も非回転部材である。ケーシング２４は、駆動輪１４側（電動モータ１８と反対側）の第１ケーシング２５、中央の第２ケーシング２６、駆動輪１４の反対側（電動モータ側）の第３ケーシング２７が図示しない締結ボルトによって締結されることで、一体的に構成される。

電動モータ１８は、ステータ２８とロータ３０を備える。ステータ２８は、締結ボルト２９によって第２ケーシング２６に固定されている。ロータ３０はその中心を貫通する入力軸３２を一体的に有する。入力軸３２の両端部は、玉軸受３４及び円筒ころ軸受３６を介して第２ケーシング２７および第１ケーシング２５に支持されることにより、入力軸３２及びロータ３２は、第１回転中心線Ｃ１まわりに回転可能に設けられている。

平行軸式歯車減速機２０は、入力はす歯歯車３８、入力はす歯歯車３８と噛み合う出力はす歯歯車４０、及び、出力軸４２を備える。入力はす歯歯車３８は、電動モータ１８の入力軸３２の駆動輪１４側が、例えば研削加工や研磨加工により加工されて、入力軸３２と同心かつ一体的に設けられている。出力はす歯歯車４０は、圧入（例えば、セレーション嵌合等を含む。）、及び、止め輪４４によって、出力軸４２と同心かつ一体的に連結されており、第１ケーシング２５に備えられた円筒ころ軸受４８によって、第１回転中心線Ｃ１と平行な第２回転中心線Ｃ２まわりに回転可能に支持される。第２回転中心線Ｃ２は、駆動輪１４の中心線でもある。

出力はす歯歯車４０は、入力はす歯歯車３８よりも大径であって歯数が多くされており、電動モータ１８の入力軸３２から入力された回転駆動力は、回転が減速されて出力軸４２に伝達されるようになっている。このため、電動モータ１８の出力トルクを増幅して、出力軸４２から駆動輪１４へ伝達することが可能となる。

図２は図１の要部を示す拡大図である。図２に示されるように、出力はす歯歯車４０は、駆動輪１４側が開いた環状溝４０ａを側面に有し、第１ケーシング２５は、環状溝４０ａに囲まれた部分に突き出した環状軸受支持部２５ａを有する。円筒ころ軸受４８は、出力はす歯歯車４０に形成された環状溝４０ａ内において、出力はす歯歯車４０の環状溝４０ａの外周側の溝側壁面と第１ケーシング２５の環状軸受支持部２５ａとの間に、ラジアル方向の荷重を受けることができるように介在させられている。また、円筒ころ軸受４８は図２に示されるように、スラスト方向（駆動輪１４の軸方向）において、出力はす歯歯車４０の歯幅Ｂ内に収められるように設けられている。

円筒ころ軸受４８は、環状溝４０の外周側の溝側壁面に嵌め付けられたＵ字状断面を有する外輪４８ａと、第１ケーシング２５の環状軸受支持部２５ａの外周面に嵌め付けられたＩ字状断面を有する内輪４８ｂと、外輪４８ａと内輪４８ｂとの間に転動可能に配設された１列で複数の円柱状転動体４８ｃとを備え、外輪４８ａと内輪４８ｂとが、スラスト方向に相対移動可能に構成されている。

ホイールハブ２２は、平行軸式歯車減速機２０の出力軸４２に連結された内輪５０、第１ケーシング２５に固定された外輪５２、内輪５０と外輪５２との間に設けられた２列の球状転動体５４、及び、ハブフランジ５８を備える。内輪５０、外輪５２、及び、２列の球状転動体５４は、主軸受６０を構成する。言い換えると、ホイールハブ２２は、主軸受６０及びハブフランジ５８を備える。

ホイールハブ２２の内輪５０と外輪５２との間には、ケーシング２４内を油密にシールするために、オイルシール６２が取り付けられている。また、外輪５２と第１ケーシング２５との間にはオーリング６４が取り付けられている。

出力軸４２には外周側へ突き出すように、大径部４２ａが設けられている。ホイールハブ２２の内輪５０は、第２回転中心線Ｃ２方向の駆動輪１４と反対側の端面が、出力軸４２の大径部４２ａに突き当たるように出力軸４２に圧入（例えば、セレーション嵌合等を含む。）され、出力軸４２の駆動輪側に取り付けられたナット６６により締結される。すなわち、平行軸式歯車減速機２０の出力軸４２は、主軸受６０の内輪５０に同心かつ一体的に連結されている。

また、ホイールハブ２２の内輪５０は、ハブフランジ５８と一体化されており、ハブフランジ５８には図示しないボルトによりブレーキディスク６８及びホイール７０がそれぞれ締結される。ホイール７０にはタイヤ７２が取り付けられている。ホイール７０とタイヤ７２により駆動輪１４が構成される。平行軸式歯車減速機２０の出力軸４２から出力された回転駆動力は、出力軸４２に連結されたホイールハブ２２の内輪５０、及び、内輪５０と一体化されたハブフランジ５８を介して駆動輪１４に伝達される。

ホイールハブ２２の主軸受６０は玉軸受であるため、ラジアル方向とスラスト方向の両方の荷重を受けることができる。ホイールハブ２２には、地面と接する駆動輪１４からラジアル方向とスラスト方向の反力（荷重）が伝わるが、その荷重はホイールハブ２２の主軸受６０を介し、非回転部材であるケーシング２４、特に第１ケーシング２５で受けられる。

平行軸式歯車減速機２０では、入力はす歯歯車３８との噛み合いによって出力はす歯歯車４０にはラジアル方向とスラスト方向の反力（荷重）が発生する。出力はす歯歯車４０のラジアル方向の荷重は、円筒ころ軸受４８を介して非回転部材であるケーシング２４により受けられる。

駆動輪１４側への、出力はす歯歯車４０のスラスト方向の荷重は、出力はす歯歯車４０が出力軸４２に同心かつ一体的に連結されていることによって、出力軸４２に伝わる。出力軸４２に伝わった荷重は、出力軸４２の駆動輪１４と反対側に設けられた大径部４２ａが主軸受６０の内輪５０を押圧することにより主軸受６０に伝達される。

駆動輪１４の反対側への、出力はす歯歯車４０のスラスト方向の荷重は、出力はす歯歯車４０が出力軸４２に同心かつ一体的に連結されていることによって、出力軸４２に伝わる。出力軸４２に伝わった荷重は、出力軸４２の駆動輪側の端部に取り付けられたナット６６が主軸受６０の内輪５０を押圧することにより主軸受６０に伝達される。

主軸受６０は玉軸受であるため、ラジアル方向だけでなく、スラスト方向の荷重を受けることができる。このため、出力はす歯歯車４０の、駆動輪１４側へのスラスト方向の荷重、及び、駆動輪１４と反対側へのスラスト方向の荷重は、両方とも主軸受６０を介して非回転部材であるケーシング２４で受けられる。

図３は、比較例のインホイールモータ駆動装置１１０の構造を示す断面図を示している。インホイールモータ駆動装置１１０では、内輪１５０が出力軸１４２にナットにより締結されていない。この様な構造の場合、出力はす歯歯車は、ラジアル方向とスラスト方向の両方の荷重を受けることのできる玉軸受や円錐ころ軸受で支持される必要がある。図３のインホイールモータ駆動装置１１０では、出力はす歯歯車１４０は、駆動輪１４側へのスラスト方向の荷重と、駆動輪１４と反対側へのスラスト方向の荷重との両方の荷重と、ラジアル方向の荷重を受けるために、２個の円錐ころ軸受１４８で支持されている。このため、平行軸式歯車減速機１２０の寸法、例えば、電動モータ１１８を収容する第２ケーシング１２６の駆動輪側の壁面から、ホイールハブ１２２の内輪１５０の電動モータ側の端面までの寸法Ｄ２が長くなり、車両用インホイールモータ駆動装置１１０が駆動輪１４の軸方向に大型化している。本実施例のインホイールモータ駆動装置１０では、内輪５０が出力軸４２にナット６６により締結されることにより、出力軸４２が内輪５０に同心かつ一体的に連結されている。その結果、平行軸式歯車減速機２０の寸法、例えば、図１に示す寸法Ｄ１が、対応する図３に示す寸法Ｄ２より短くなっており、インホイールモータ駆動装置１０が駆動輪１４の軸方向に小型化されている。

上述のように、本実施例のインホイールモータ駆動装置１０によれば、（ａ）ケーシング２４に設けられた電動モータ１８と、（ｂ）第１回転中心線Ｃ１まわりに回転可能に設けられ、電動モータ１８の回転が入力される入力はす歯歯車３８、第１回転中心線Ｃ１と平行な第２回転中心線Ｃ２まわりに回転可能に設けられ、入力はす歯歯車３８と噛み合う出力はす歯歯車４０、及び、出力はす歯歯車４０が固定された出力軸４２を有し、電動モータ１８の回転を減速して出力軸４２から出力する平行軸式歯車減速機２０と、（ｃ）出力軸４２に連結された内輪５０、ケーシング２４に固定された外輪５２、及び、内輪５０と外輪５２との間に設けられた球状転動体５４を有し、ラジアル方向の荷重とスラスト方向の荷重とを受ける主軸受６０を備え、出力軸４２からの出力を駆動輪１４に伝達するホイールハブ２２と、（ｄ）を備えた、電動モータ１８によってホイールハブ２２に取り付けられた駆動輪１４を駆動するインホイールモータ駆動装置１０であって、（ｅ）出力はす歯歯車４０とケーシング２４との間に出力はす歯歯車４０の歯幅Ｂ内に収められるように円筒ころ軸受４８が設けられ、（ｆ）出力はす歯歯車４０のラジアル方向の荷重は、円筒ころ軸受４８を介してケーシング２４により受けられ、（ｇ）出力はす歯歯車４０のスラスト方向の荷重は、主軸受６０を介してケーシング２４で受けられる。

このように構成された本実施例のインホイールモータ駆動装置１０によれば、出力はす歯歯車４０のラジアル方向の荷重は、円筒ころ軸受４８を介してケーシング２４により受けられ、出力はす歯歯車４０のスラスト方向の荷重は、主軸受６０を介してケーシング２４で受けられているので、出力はす歯歯車４０は、例えば、ラジアル方向とスラスト方向の両方の荷重を受けることのできる玉軸受や円錐ころ軸受で必ずしも支持される必要が無くなるため、出力軸４２や出力はす歯歯車４０の周辺の構造が簡略化されるので、駆動輪１４の軸方向のインホイールモータ駆動装置１０の寸法を短くすることができ、また、軽量化することも可能である。また、円筒ころ軸受４８が出力はす歯歯車４０の歯幅Ｂ内に収められることにより、駆動輪１４の軸方向のインホイールモータ駆動装置１０の寸法を短くすることができ、また、軽量化することもできる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例では、主軸受６０は玉軸受であったが、ラジアル方向とスラスト方向の両方の荷重を受けることができればよく、例えば、円錐ころ軸受であってもよい。

また、前述の実施例では、円筒ころ軸受４８が出力はす歯歯車４０を支持していたが、ラジアル方向の荷重を受けることができればよく、例えば、玉軸受を使用してもよい。

また、ケーシング２４内を冷却するための複数の放熱フィンをケーシング２４の外表面に設けてもよい。

また、前述の実施例では、インホイールモータ駆動装置１０はＥＶ車両に備えられていたが、ＨＥＶ車両（ハイブリッド電気自動車）等に備えられていてもよい。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：車両用インホイールモータ駆動装置
１４：駆動輪
１８：電動モータ
２０：平行軸式歯車減速機
２２：ホイールハブ
２４：ケーシング（非回転部材）
３８：入力はす歯歯車
４０：出力はす歯歯車
４２：出力軸
４８：円筒ころ軸受
５０：内輪
５２：外輪
５４：球状転動体（転動体）
６０：主軸受
Ｂ ：歯幅
Ｃ１：第１回転中心線
Ｃ２：第２回転中心線

Claims (1)

1. 非回転部材に設けられた電動モータと、
   第１回転中心線まわりに回転可能に設けられ、前記電動モータの回転が入力される入力はす歯歯車、前記第１回転中心線と平行な第２回転中心線まわりに回転可能に設けられ、前記入力はす歯歯車と噛み合う出力はす歯歯車、及び、前記出力はす歯歯車が固定された出力軸を有し、前記電動モータの回転を減速して前記出力軸から出力する平行軸式歯車減速機と、
   前記出力軸に連結された内輪、前記非回転部材に固定された外輪、及び、前記内輪と前記外輪との間に設けられた転動体を有し、ラジアル方向の荷重とスラスト方向の荷重とを受ける主軸受を備え、前記出力軸からの出力を駆動輪に伝達するホイールハブと、
   を備えた、前記電動モータによって前記ホイールハブに取り付けられた前記駆動輪を駆動する車両用インホイールモータ駆動装置であって、
   前記出力はす歯歯車と前記非回転部材との間に、スラスト方向において前記出力はす歯歯車の歯幅内に収められるように円筒ころ軸受が設けられ、
   前記出力はす歯歯車のラジアル方向の荷重は、前記円筒ころ軸受を介して前記非回転部材により受けられ、
   前記出力はす歯歯車のスラスト方向の荷重は、前記主軸受を介して前記非回転部材により受けられている
   ことを特徴とする車両用インホイールモータ駆動装置。

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