WO2007007709A1 - 軸継手およびそれを用いたインホイールモータシステム - Google Patents

軸継手およびそれを用いたインホイールモータシステム Download PDF

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shaft coupling
cage
rolling element
guide grooves
guide
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Inventor
Katsumi Tashiro
Satoshi Utsunomiya
Daiji Okamoto
Original Assignee
Bridgestone Corporation
Ntn Corporation
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/02—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions
    • F16D3/04—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions specially adapted to allow radial displacement, e.g. Oldham couplings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K7/00—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
    • B60K7/0007—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor being electric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K7/00—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
    • B60K2007/0038—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor moving together with the wheel axle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K7/00—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
    • B60K2007/0092—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor axle being coaxial to the wheel axle

Definitions

  • the present invention relates to a shaft coupling that couples two parallel shafts and transmits power between the two shafts, and an in-wheel motor system using the same.
  • the structure of a shaft coupling that connects two shafts of a general mechanical device and transmits power from the drive side to the driven side differs depending on the positional relationship between the two shafts to be connected, and the two shafts are on one straight line. Things, intersecting things, and parallel (and not concentric) to each other.
  • An Oldham coupling is well known as a shaft coupling for connecting two parallel shafts.
  • This Oldham coupling if a large amount of power is transmitted, lubrication failure may occur on the friction surface between the sliders interposed between the two shafts, and the power transmission may not be performed smoothly.
  • the applicant of the present invention has proposed a shaft coupling that transmits power via rolling elements arranged at the intersections of guide grooves perpendicular to each other between two parallel axes prior to the present invention. (Japanese Patent Application No. 200 4-183559).
  • FIG. 8 shows an example of the above-described shaft coupling.
  • This shaft forehead has a plurality of guide grooves 53, 54 orthogonal to the other side guide grooves on the facing surfaces of two rotating members 51, 52 facing each other in the axial direction.
  • the rolling elements 55 are arranged at each guide groove crossing position, and the rolling elements 55 are accommodated in the elongated holes 57 of the cage 56.
  • the guide grooves 53 and 54 are arranged in the radial direction of the rotating member.
  • the elongated holes 57 of the cage 56 are formed so as to extend in the direction of 45 degrees with the corresponding guide grooves 53 and 54 at the corresponding positions.
  • the force indicating that the rotating members 51 and 52 are concentric is normally used in a state where the rotational axes of both rotating members are deviated (eccentric).
  • each rolling element 55 is pushed by the drive-side rotating member 51 in a state where movement of the rotating member in the radial direction is constrained by the cage 56, whereby the length of the guide grooves 53, 54 and the cage 56 is increased.
  • Power is transmitted by pushing the driven rotary member 52 while rolling inside the hole 57. Therefore, large power with little frictional resistance at the time of power transmission can be transmitted, and a necessary amount of eccentricity can be obtained simply by changing the lengths of the guide grooves 53 and 54 and the long hole 57 of the cage 56.
  • the parts between the rotating members 51 and 52 are only the rolling elements 55 and the cage 56, they have many features such as low manufacturing costs and good assembly.
  • the drive side rotating member 51 is in the direction of the arrow in a state where the rolling element 55 is in the middle position in the longitudinal direction of the long hole 57 of the cage 56.
  • the cage 56 pushed by the rolling element 55 rotates relative to the rotating members 51 and 52 as shown in FIG. 55 can move with the change of the guide groove intersection position without pushing the driven side rotating member 52, and the drive side rotating member 51 rotates relative to the driven side rotating member 52.
  • the relative rotation of the two rotating members occurs only in a range in which the relative rotation of the cage with respect to the two rotating members is possible, that is, in a range until the rolling element reaches one end in the longitudinal intermediate position force of the long hole of the cage. Therefore, the relative amount of rotation is negligible, and the delay in power transmission is hardly a problem.
  • the relative position of the rolling elements in the long hole of the cage shifts, when the eccentric amount of both rotating members changes, there is a place where the relative movement distance between the rolling element and the long hole becomes long.
  • the relative sliding of the rotating members may not be performed smoothly, and the power transmission characteristics may become unstable.
  • abnormal noise is often generated when one end edge of the elongated hole collides with the rolling element.
  • the motor stator is mounted on at least one of the inertia and damper so that the power of the motor can be efficiently transmitted to the wheel without deteriorating the ground contact performance and riding comfort of the tire even when driving on rough roads. It is proposed to connect the rotor of the motor and the wheel of the wheel with a power transmission mechanism that allows the shafts to be eccentric (see Patent Document 2). A transmission mechanism that is inexpensive, easy to assemble, and stable in operation is required.
  • Patent Document 1 JP 2003-260902 A
  • Patent Document 2 Pamphlet of International Publication No. 02Z83446
  • An object of the present invention is a system for transmitting power via rolling elements arranged at intersecting positions of guide grooves perpendicular to each other between two parallel shafts, and a shaft coupling capable of constantly obtaining stable power transmission characteristics. It is to provide an in-wheel motor system using the same.
  • the shaft coupling according to the present invention is configured such that each guide groove is formed in a straight line in the longitudinal direction, and the cage is configured so that each rolling element has a predetermined angle with the guide groove.
  • At least one of a plurality of rolling element guide mechanisms including one long hole of the cage and two guide grooves intersecting with the long hole.
  • the positional relationship of the rolling element guide mechanism of the set with respect to the cage rotation direction is different from the other sets.
  • an angle formed by each guide groove and the long hole of the cage is 45 degrees, or at least two adjacent rolling element guide mechanisms among the plurality of sets of rolling element guide mechanisms are provided. If one long hole of the cage is shared, the design and processing of the long hole Become.
  • the in-wheel motor system of the present invention employs the above-described shaft coupling of the present invention as a power transmission mechanism that connects the rotor of the motor incorporated in the wheel of the vehicle and the wheel of the wheel.
  • the cost of the power transmission mechanism was reduced, the assembly was improved, and the operation was stabilized.
  • the shaft coupling of the present invention is different from the other sets in the positional relationship of at least one set of rolling element guide mechanisms with respect to the rotating direction of the cage, and is applied to both rotating members of the cage. Since relative rotation does not occur, it is possible to eliminate abnormal noise caused by collision between one end edge of the elongated hole and the rolling element, and relative sliding when the eccentric amount of both rotating members changes. The power transmission characteristics can be stabilized.
  • the in-wheel motor system of the present invention employs the above-described shaft coupling as a power transmission mechanism for connecting the rotor of the motor and the wheel of the wheel, so that the power transmission mechanism is inexpensive and can be assembled.
  • the operation is stable and stable.
  • FIG. 1 (a) Side view of shaft coupling of first embodiment (rotary shafts are concentric)
  • FIG. 1 (b) Sectional view along line I-I in Fig. 1 (a)
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the configuration of the main part of the shaft coupling of FIG.
  • FIG. 4 (a) Side view showing the usage state of the shaft coupling of Fig. 1 (rotating shaft is eccentric)
  • FIG. 4 (b) Sectional view along line IV-IV in Fig. 4 (a)
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing the configuration of an in-wheel motor system in which the shaft coupling according to the first embodiment is modified and incorporated.
  • Figure 8 Side view of conventional shaft coupling (rotary shafts are concentric)
  • FIG. 9 a and b are diagrams for explaining the behavior of the shaft coupling in FIG. 8, respectively.
  • 1 to 4 show a first embodiment.
  • this shaft coupling is opposed to each of the input / output shafts A and B of the same diameter facing in the axial direction and having the rotating shafts held parallel to each other
  • the plates 1 and 2 as rotating members fitted to the shaft end of the steel plate, the steel balls 3 as rolling elements arranged between both plates 1 and 2, and the movement of each steel ball 3 in the plate radial direction are constrained It is composed of a cage 4 that transmits power between the plates 1 and 2 via each steel ball 3.
  • Each of the plates 1 and 2 and the cage 4 is formed of a metal material, and each member obtained by adding a steel ball 3 to the plate is subjected to a hardening treatment such as heat treatment or shot peening on the surface thereof.
  • Fig. 1 shows that the input / output shafts A and B are concentric for the sake of explanation, but normally the input / output shafts A and B have their rotational axes shifted (eccentric) as described later. used.
  • Each of the plates 1 and 2 is a donut-shaped disk, which is fitted into the shaft end portions of the input shaft A and the output shaft B with a cylindrical portion formed on the inner periphery, and fixed in a state of being opposed in the axial direction. It has been.
  • 16 guide grooves 5 and 6 are respectively close to each other, orthogonal to the guide grooves at the corresponding positions on the counterpart plate, and close to each other.
  • the midpoints of the two inner groove intersection positions are provided at equal intervals in the circumferential direction.
  • the two guide grooves 5 and 6 that are close to each other in the same plate form a 45 ° angle with a reference line X that connects the midpoint of each intersection position and the plate center. It is formed to extend in the direction.
  • the lengths of the guide grooves 5 and 6 are obtained by adding the diameter of the steel ball 3 to the maximum moving distance in the plate radial direction when the rotation axes of the input / output shafts A and B are displaced.
  • the cage 4 is formed in an annular shape, and long holes 7 extending along a straight line connecting two guide groove intersecting positions close to each other are provided at equal intervals in the circumferential direction. That is, each long hole 7 is formed so as to form 45 degrees with the four guide grooves 5 and 6. The length is obtained by adding the above-described guide grooves 5 and 6 to the distance between the two guide groove intersection positions.
  • the steel balls 3 are respectively arranged at the guide groove crossing positions and are accommodated in the long holes 7 of the cage 4. In the stored state, it is guided by the guide grooves 5 and 6 to roll.
  • each rolling element guide mechanism 8 has a configuration in which one long hole 7 is shared by two adjacent sets. Then, when looking at any two sets sharing one long hole 7, the positional relationship with respect to the rotation direction of the cage 4 (the arrow direction in FIG. 2) is different from each other. It works effectively to improve the behavior.
  • the position of the long hole 7 after the relative rotation is a position Y indicated by a solid line in the rolling element guide mechanism 8 on the right side of the drawing, and a position Y ′ indicated by a two-dot chain line in the rolling element guide mechanism 8 on the left side.
  • the relative rotational amounts of the cage 4 that enables the movement of the steel ball 3 differ between the rolling element guide mechanisms 8 and 8 as described above. Because it ’s different.
  • the power transmission mechanism is basically the same even in a normal use state in which the rotational axes of the input / output shafts A and B are shifted as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b).
  • the crossing position of the guide grooves 5 and 6 is changed in the plate circumferential direction due to the displacement of the rotation axis of each plate 1 and 2, and each steel ball 3 is Power is transmitted between the plates 1 and 2 while rolling in the guide holes 5 and 6 and the long hole 7 of the cage 4.
  • this shaft coupling since relative rotation of the retainer 4 with respect to both the plates 1 and 2 does not occur as described above, no abnormal noise is generated during operation.
  • FIG. ) (B) When the eccentricity of both plates 1 and 2 changes, such as when shifting from the state of Fig. 4 (a) and (b), the relative Smooth sliding is performed, and stable power transmission characteristics are always obtained.
  • FIG. 5 shows a second embodiment.
  • This axis «I hand is based on the first embodiment, with only one of the rolling element guide mechanisms 8 on both sides of each reference line X, the one on the right side of the reference line X and the one on the left side alternately in the circumferential direction. Accordingly, the long holes 7 of the retainer 4 are made to have the same length as the inner grooves 5 and 6.
  • each rolling element guide mechanism 8 is arranged in the circumferential direction so that the center of the guide groove intersection position overlaps the reference line X. They are staggered. In other words, each rolling element guide mechanism 8 is slightly rotated counterclockwise around the center of the position where the guide groove 5 and 6 and the reference line X make an angle of 45 degrees. It is formed so as to appear alternately in the clockwise direction and in the circumferential direction.
  • the rolling element internal mechanisms 8 have different positional relationships with respect to the cage rotation direction, and are held together. Since there is no relative rotation of the device 4 with respect to both plates 1 and 2, stable power transmission characteristics are always obtained, and no abnormal noise is generated during operation. Furthermore, in the third embodiment, since the rolling element guide mechanisms 8 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the plate, the force acting between the plates 1 and 2 and the steel ball 3 is applied to the plates 1 and 2. 2 is not biased, and the behavior during power transmission becomes smoother.
  • FIG. 7 shows an in-wheel motor system in which the shaft coupling of the first embodiment is modified and incorporated.
  • This in-wheel motor system incorporates an outer rotor type direct drive motor 11 for driving a wheel inside a wheel composed of a tire 9 and a wheel 10 of a vehicle, and a stator 12 of the motor 11 is attached.
  • the fixed case 13 is supported by a knuckle 16 that is an undercarriage component at the end of the axle 15 via a shock absorber mechanism 14 so that the grounding performance and riding comfort of the tire are not adversely affected even when driving on rough roads.
  • the buffer mechanism 14 includes an outer plate 17 attached to the fixed case 13 of the motor 11 and a knuckle 16.
  • the attached inner plate 18 is coupled via a linear motion guide 19 that restricts the relative movement direction of the two in the vertical direction of the vehicle, a spring 20 that expands and contracts in the vertical direction of the vehicle, and a damper 21.
  • the rotor 22 of the motor 11 is fixed to a rotating case 24 attached to the outer peripheral side of the fixed case 13 via a bearing 23, and the rotating case 24 and the wheel 10 constitute the first embodiment.
  • the power is efficiently transmitted from the motor 11 to the wheel 10 by being connected by the deformed shaft coupling 25.
  • the shaft coupling 25 includes an input side plate 26 that is attached to the rotating case 24 of the motor 11 by a cylindrical mounting portion 26a on the outer peripheral edge, an output side plate 27 that is attached to the wheel 10 at the outer peripheral portion, A plurality of steel balls 28 disposed between the plates 26 and 27 and a cage 29 for restraining the movement of each steel ball 28 in the plate radial direction.
  • the input side plate 26 penetrates the hub part 30 that is attached to the knuckle 16 and rotates together with the wheel 10 with a gap slightly larger than the eccentric amount of both plates 26 and 27. 27 is fitted on the outer periphery of the hub 30.
  • Other configurations and functions are the same as those of the first embodiment.

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Abstract

　平行な２軸間で互いに直交する案内溝の交差位置に配した転動体を介して動力を伝達する方式で、常に安定した動力伝達特性が得られる軸継手を提供することである。 　両プレート１、２の対向面の案内溝５、６を、同一プレート内で互いに近接する２つが、それぞれの交差位置の中点とプレート中心とを結ぶ基準線Ｘと４５度をなす方向に延びるように形成し、保持器４の長孔７を、互いに近接する２つの案内溝交差位置を結ぶ直線に沿って延びるように形成して、１つの長孔７とこれに交差する一対の案内溝５、６とを１組とする転動体案内機構８のうち、１つの長孔７を共用する２組の転動体案内機構８の保持器回転方向に対する位置関係が互いに異なるようにすることにより、両プレート１、２間で動力を伝達する際に、保持器４の両プレート１、２に対する相対回転が生じないようにして、動力伝達特性を安定させたのである。

Description

明 細 書
軸継手およびそれを用いたインホイールモータシステム
技術分野
[0001] 本発明は、互いに平行な 2軸を連結して 2軸間で動力を伝達する軸継手と、それを 用 、たインホイールモータシステムに関する。
背景技術
[0002] 一般的な機械装置の 2つの軸を連結して駆動側から従動側へ動力を伝達する軸 継手は、連結する 2軸の位置関係によって構造が異なり、 2軸が 1直線上にあるもの、 交差するもの、互いに平行な（かつ同心でない)ものに大別される。
[0003] このうちの平行な 2軸を連結する軸継手としては、オルダム継手がよく知られている 。しかし、このオルダム継手は、大きな動力を伝達すると、 2軸間に介装されるスライダ どうしの摩擦面に潤滑不良が生じて動力伝達がスムーズに行われなくなる場合があ るし、大きな偏心量（2軸の径方向のずれ量)を許容できない問題もある。
[0004] また、オルダム継手以外では、軸方向で対向する 2つの回転部材 (ディスク）間にプ レートを挿入し、このプレートの表裏面の複数箇所に直動ガイドをその作動方向がプ レートの表裏で互いに直交するように配し、プレートと直動ガイドを介して両回転部材 間で動力を伝達する機構が提案されている (特許文献 1参照。 ) o
[0005] この機構を採用すれば、直動ガイドの長さを変えるだけで必要な偏心量を得ること 力 Sできるし、直動ガイド内の相対移動面に複数の鋼球を配することにより、大きな動 力をスムーズに伝達することもできる。しかし、直動ガイドを多数使用するため、製造 コストがかなり高くなるし、直動ガイドを精度よく組み付けることが難しぐ組付作業に 非常に手間が力かるようになる。
[0006] そこで、本出願人は、本発明より先に、平行な 2軸間で互いに直交する案内溝の交 差位置に配した転動体を介して動力を伝達する方式の軸継手を提案した (特願 200 4— 183559号）。
[0007] 図 8は、上述した方式の軸継手の一例を示す。この軸 ϋ手は、軸方向で対向する 2 つの回転部材 51、 52の対向面に、複数の案内溝 53、 54を相手側の案内溝と直交 するように設けて、各案内溝交差位置に転動体 55を配するとともに、各転動体 55を 保持器 56の長孔 57に収納したもので、各案内溝 53、 54は回転部材径方向と 45度 をなす方向に直線状に延び、保持器 56の各長孔 57は対応する位置の案内溝 53、 54と 45度をなす方向に延びるように形成されている。なお、図 8は、説明上、両回転 部材 51、 52が同心の状態を示している力 通常は両者の回転軸がずれた (偏心した )状態で使用される。
[0008] そして、各転動体 55が、保持器 56に回転部材径方向の移動を拘束された状態で 駆動側の回転部材 51に押されることにより、案内溝 53、 54および保持器 56の長孔 5 7の内側を転動しながら従動側の回転部材 52を押して動力を伝達する。従って、動 力伝達時の摩擦抵抗が少なぐ大きな動力を伝達できるし、案内溝 53、 54および保 持器 56の長孔 57の長さを変えるだけで必要な偏心量を得られる。また、両回転部材 51、 52間の部品が転動体 55と保持器 56だけのため、製造コストが安ぐ組付性も良 い等、多くの特長を有している。
[0009] ところで、この軸継手では、図 9 (a)に示すように、転動体 55が保持器 56の長孔 57 の長手方向中間位置にある状態で、駆動側回転部材 51が矢印の方向に駆動されて 転動体 55を押したときには、図 9 (b)に示すように、転動体 55に押された保持器 56 が両回転部材 51、 52に対して相対回転することにより、転動体 55が従動側回転部 材 52を押すことなく案内溝交差位置の変化に伴って移動することが可能となり、駆動 側回転部材 51の従動側回転部材 52に対する相対回転が生じる。
[0010] 上記両回転部材の相対回転は、保持器の両回転部材に対する相対回転が可能な 範囲、すなわち転動体が保持器の長孔の長手方向中間位置力 一端に達するまで の範囲でしか生じないので、その相対回転量はごくわずかであり、動力伝達の遅れ はほとんど問題とならない。しかし、保持器の長孔内での転動体の相対位置がずれ ることにより、両回転部材の偏心量が変化するときに、転動体と長孔の相対移動距離 が長くなる箇所ができて、両回転部材の相対的なスライドがスムーズに行われず、動 力伝達特性が不安定になることがある。また、保持器が相対回転する際にその長孔 の一端縁部が転動体に衝突することにより、異音が発生することも多い。
[0011] 一方、最近の電気自動車等に採用されつつあるインホイールモータシステムでは、 悪路走行時にもタイヤの接地性能や乗り心地を悪化させず、かつ車輪内部に組み込 んだモータ力 ホイールへ効率よく動力を伝達できるように、モータのステータを弹性 体とダンパーの少なくとも一方を介して足回り部品で支持するとともに、モータのロー タと車輪のホイールとを互いの軸の偏心を許容する動力伝達機構で連結することが 提案されており（特許文献 2参照。 )、この動力伝達機構として、安価で組付性が良く 動作の安定したものが求められている。
特許文献 1：特開 2003 - 260902号公報
特許文献 2：国際公開第 02Z83446号パンフレット
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0012] 本発明の課題は、平行な 2軸間で互いに直交する案内溝の交差位置に配した転 動体を介して動力を伝達する方式で、常に安定した動力伝達特性が得られる軸継手 と、それを用いたインホイールモータシステムを提供することである。
課題を解決するための手段
[0013] 上記の課題を解決するため、本発明の軸継手は、前記各案内溝を長手方向に直 線状に形成するとともに、前記保持器を、前記各転動体を案内溝と所定の角度をな す直線状の長孔に収納するものとし、この保持器の 1つの長孔およびこの長孔と交差 する 2つの案内溝を 1組とする複数組の転動体案内機構のうち、少なくとも 1組の転 動体案内機構の保持器回転方向に対する位置関係をその他の組と異ならせたので ある。このように各転動体案内機構をその保持器回転方向に対する位置関係がすべ て同じにならないように形成することにより、駆動側回転部材が転動体を押したときに 、転動体が保持器を両回転部材に対して相対回転させ、従動側回転部材を押すこと なく移動しょうとしても、その転動体の移動を可能とする保持器の相対回転量が各転 動体案内機構で異なり、実際には保持器の相対回転が生じないようにすることができ る。
[0014] 上記の構成において、前記各案内溝と保持器の長孔とのなす角度を 45度としたり 、前記複数組の転動体案内機構のうち、少なくとも 2組の隣り合う転動体案内機構を 、前記保持器の 1つの長孔を共用するものとすれば、長孔の設計や加工がしゃすく なる。
[0015] また、前記複数組の転動体案内機構を、回転部材周方向に等間隔で配することに より、各回転部材と転動体との間に作用する力が各回転部材内で偏らないようにして 、動力伝達時の挙動をよりスムーズにすることができる。
[0016] さらに、本発明のインホイールモータシステムは、車両の車輪内部に組み込んだモ ータのロータと車輪のホイールとを連結する動力伝達機構として、上述した本発明の 軸継手を採用して、動力伝達機構の低コスト化、組付性の向上および動作の安定ィ匕 を図ったのである。
発明の効果
[0017] 本発明の軸継手は、上述したように、少なくとも 1組の転動体案内機構の保持器回 転方向に対する位置関係をその他の組と異ならせて、保持器の両回転部材に対す る相対回転が生じな 、ようにしたものであるから、その長孔の一端縁部と転動体との 衝突による異音をなくせるし、両回転部材の偏心量が変化するときの相対的なスライ ドをスムーズにして、動力伝達特性を安定させることができる。
[0018] また、本発明のインホイールモータシステムは、モータのロータと車輪のホイールと を連結する動力伝達機構として上述した軸継手を採用したものであるから、動力伝達 機構が安価で組付性が良く動作も安定して ヽる。
図面の簡単な説明
[0019] [図 1(a)]第 1の実施形態の軸継手の側面図（回転軸が同心）
[図 1(b)]図 1 (a)の I-I線に沿った断面図
[図 2]図 1の軸継手の要部の構成の説明図
[図 3]図 1の軸継手の仮想的な挙動の説明図
[図 4(a)]図 1の軸継手の使用状態を示す側面図（回転軸が偏心）
[図 4(b)]図 4 (a)の IV— IV線に沿った断面図
[図 5]第 2の実施形態の軸継手の側面図（回転軸が同心）
[図 6]第 3の実施形態の軸継手の側面図（回転軸が同心）
[図 7]第 1の実施形態の軸継手を変形して組み込んだインホイールモータシステムの 構成を示す縦断面図 [図 8]従来の軸継手の側面図（回転軸が同心）
[図 9]a、 bはそれぞれ図 8の軸継手の挙動の説明図 符号の説明
1、 2 プレート
3 鋼球
4 保持器
5、 6 案内溝
7 長孔
8 転動体案内機構
10 ホイール
11 モータ
12 ステータ
13 固定ケース
14 緩衝機構
15 車軸
16 ナックル
19 直動ガイド
20 ばね
21 ダンパー
22 ロータ
24 回転ケース
25 軸継手
26、 27 プレー卜
28 鋼球
29 保持器
30 ハブ部
A 入力軸
B 出力軸 発明を実施するための最良の形態
[0021] 以下、図 1乃至図 7に基づき、本発明の実施形態を説明する。図 1乃至図 4は、第 1 の実施形態を示す。この軸継手は、図 1 (a)および図 1 (b)に示すように、軸方向で対 向し、回転軸が互いに平行な状態に保持される同径の入出力軸 A、 Bのそれぞれの 軸端部に嵌め込まれる回転部材としてのプレート 1、 2と、両プレート 1、 2間に配され る複数の転動体としての鋼球 3と、各鋼球 3のプレート径方向の移動を拘束する保持 器 4とから成り、各鋼球 3を介して両プレート 1、 2間で動力を伝達するものである。各 プレート 1、 2および保持器 4は金属材料で形成されており、これらに鋼球 3を加えた 各部材が、その表面に熱処理やショットピーユング等の硬化処理を施されている。な お、図 1は、説明上、入出力軸 A、 Bが同心の状態を示しているが、通常は後述する ように入出力軸 A、 Bの回転軸がずれた (偏心した)状態で使用される。
[0022] 前記各プレート 1、 2は、それぞれドーナツ状の円盤で、内周に形成された筒部で 入力軸 Aおよび出力軸 Bの軸端部に嵌め込まれ、軸方向で対向する状態で固定さ れている。
[0023] 各プレート 1、 2の対向面には、それぞれ 16個の案内溝 5、 6が、 2つずつ近接して 相手側のプレートの対応する位置の案内溝と直交し、かつ互いに近接する 2つの案 内溝交差位置の中点が周方向に等間隔となるように設けられて 、る。
[0024] 前記案内溝 5、 6は、図 2にも示すように、同一プレート内で互いに近接する 2つが、 それぞれの交差位置の中点とプレート中心とを結ぶ基準線 Xと 45度をなす方向に延 びるように形成されている。また、各案内溝 5、 6の長さは、入出力軸 A、 Bの回転軸が ずれる際のプレート径方向の最大移動距離に鋼球 3の直径を加えたものとなってい る。
[0025] 前記保持器 4は、環状に形成され、互いに近接する 2つの案内溝交差位置を結ぶ 直線に沿って延びる長孔 7が、周方向に等間隔で設けられている。すなわち、各長 孔 7は、 4つの案内溝 5、 6と 45度をなすように形成されている。そして、その長さは、 2つの案内溝交差位置の間の距離に上述した案内溝 5、 6長さを加えたものとなって いる。
[0026] 前記各鋼球 3は、それぞれ前記案内溝交差位置に配され、保持器 4の長孔 7に収 納された状態で、案内溝 5、 6に案内されて転動するようになっている。
[0027] ここで、保持器 4の 1つの長孔 7およびこの長孔 7と交差して 1つの鋼球 3を案内する 2つの案内溝 5、 6を 1組の転動体案内機構 8とすると、各転動体案内機構 8は、隣り 合う 2組で 1つの長孔 7を共用する形態となっている。そして、 1つの長孔 7を共用する 任意の 2組について見れば、保持器 4の回転方向（図 2中の矢印方向）に対する位置 関係が互いに異なっており、このことが後述するように軸継手の挙動の改善に有効に 作用する。
[0028] 次に、この軸継手の動力伝達のメカニズムについて説明する。この軸継手の入力 軸 Aが回転駆動されて、これに固定されたプレート 1が回転すると、この入力側プレー ト 1の案内溝 5に周方向から押された鋼球 3が、保持器 4を両プレート 1、 2に対して相 対回転させ、出力側プレート 2を押すことなく移動しょうとする。
[0029] ここで、図 3に示すように、仮に鋼球 3が出力側プレート 2を押すことなく案内溝交差 位置の変化に沿って移動したとすると、この鋼球 3の移動を可能とする長孔 7の相対 回転後の位置は、図面右側の転動体案内機構 8では実線で示した位置 Y、左側の 転動体案内機構 8では二点鎖線で示した位置 Y'となる。このように両転動体案内機 構 8、 8で鋼球 3の移動を可能とする保持器 4の相対回転量が異なるのは、前述のよう に、それぞれの保持器回転方向に対する位置関係が互いに異なって 、るからである
[0030] このため、実際には保持器 4の相対回転は生じず、鋼球 3が保持器 4でプレート径 方向の移動を拘束された状態で、出力軸 Βに固定されたプレート 2の案内溝 6を押し て出力側プレート 2を回転させることにより、出力軸 Βに動力が伝達される。なお、入 力軸 Αの回転方向が変わったり、入出力軸 A、 Bの駆動側と従動側が逆になつたりし ても、同じメカニズムで動力伝達が行われる。
[0031] 上記動力伝達メカニズムは、図 4 (a)および図 4 (b)に示すように入出力軸 A、 Bの 回転軸がずれた通常の使用状態でも、基本的に同じである。図 4 (a)、（b)の状態で は、各プレート 1、 2の回転軸のずれにより、案内溝 5、 6の交差位置がプレート周方 向で変化しており、各鋼球 3が案内溝 5、 6および保持器 4の長孔 7内を転動しながら 両プレート 1、 2間の動力伝達を行っている。 [0032] この軸継手では、上述したように保持器 4の両プレート 1、 2に対する相対回転が生 じないので、運転中に従来のような異音を生じることがないし、例えば図 1 (a)、（b)の 状態から図 4 (a)、（b)の状態へ移行するときのように、両プレート 1、 2の偏心量が変 化するときも、両プレート 1、 2の相対的なスライドがスムーズに行われ、常に安定した 動力伝達特性が得られる。
[0033] 図 5は第 2の実施形態を示す。この軸 «I手は、第 1の実施形態をベースとして、その 各基準線 Xの両側の転動体案内機構 8の片方だけを、基準線 Xの右側のものと左側 のものが周方向に交互に現れるように形成し、これに伴って保持器 4の各長孔 7を案 内溝 5、 6と同じ長さにしたものである。
[0034] また、図 6に示す第 3の実施形態では、第 2の実施形態をベースとして、各転動体 案内機構 8をその案内溝交差位置の中心が基準線 Xに重なるように周方向にずらし て形成している。すなわち、各転動体案内機構 8は、案内溝 5、 6と基準線 Xとのなす 角度が 45度となる位置力 案内溝交差位置の中心のまわりにわずかに左回転したも のと、わずかに右回転したものと力 周方向に交互に現れるように形成されている。
[0035] 上述した第 2、第 3の実施形態においても、第 1の実施形態と同様に、各転動体案 内機構 8は保持器回転方向に対する位置関係が異なるものが混在しており、保持器 4の両プレート 1、 2に対する相対回転が生じないので、常に安定した動力伝達特性 が得られるし、運転中の異音の発生もない。さらに、第 3の実施形態では、各転動体 案内機構 8がプレート周方向に等間隔で配されているため、各プレート 1、 2と鋼球 3 との間に作用する力が各プレート 1、 2内で偏らず、動力伝達時の挙動がよりスムーズ になる。
[0036] 図 7は第 1の実施形態の軸継手を変形して組み込んだインホイールモータシステム を示す。このインホイールモータシステムは、車両のタイヤ 9とホイール 10とからなる 車輪の内部に、車輪を駆動するアウターロータ型のダイレクトドライブモータ 11を組 み込んだもので、モータ 11のステータ 12が取り付けられた固定ケース 13を、緩衝機 構 14を介して車軸 15端の足回り部品であるナックル 16で支持することにより、悪路 走行時にもタイヤの接地性能や乗り心地を悪ィ匕させないようにしている。ここで、緩衝 機構 14は、モータ 11の固定ケース 13に取り付けた外側プレート 17と、ナックル 16に 取り付けた内側プレート 18とを、両者の相対移動の方向を車両の上下方向に規制す る直動ガイド 19、車両の上下方向に伸縮するばね 20およびダンパー 21を介して結 合したものである。
[0037] また、モータ 11のロータ 22は、固定ケース 13の外周側に軸受 23を介して取り付け た回転ケース 24に固定されており、この回転ケース 24とホイール 10とが第 1の実施 形態を変形した軸継手 25で連結されて、モータ 11からホイール 10へ効率よく動力 が伝達されるようになって 、る。
[0038] 前記軸継手 25は、外周縁の筒状取付部 26aでモータ 11の回転ケース 24に取り付 けられる入力側プレート 26と、外周部でホイール 10に取り付けられる出力側プレート 27と、両プレート 26、 27間に配される複数の鋼球 28と、各鋼球 28のプレート径方向 の移動を拘束する保持器 29とからなる。入力側プレート 26は、ナックル 16に回転自 在に取り付けられてホイール 10と一体に回転するハブ部 30を、両プレート 26、 27の 偏心量よりわずかに大きい隙間をもって貫通させており、出力側プレート 27はハブ部 30外周に嵌め込まれている。その他の部分の構成および機能は第 1の実施形態と 同じである。

Claims

請求の範囲
[1] 軸方向で対向し、回転軸が互いに平行でかつ同心でない状態に保持される 2つの 回転部材のそれぞれの対向面に、複数の案内溝を相手側の回転部材の対応する位 置の案内溝と直交するように設け、前記両回転部材の案内溝が交差する位置に、各 案内溝に案内されて転動する転動体を配し、これらの各転動体の回転部材径方向 の移動を拘束する保持器を設けて、前記各転動体を介して前記両回転部材間で動 力を伝達するようにした軸継手にぉ ヽて、前記各案内溝を長手方向に直線状に形成 するとともに、前記保持器を、前記各転動体を案内溝と所定の角度をなす直線状の 長孔に収納するものとし、この保持器の 1つの長孔およびこの長孔と交差する 2つの 案内溝を 1組とする複数組の転動体案内機構のうち、少なくとも 1組の転動体案内機 構の保持器回転方向に対する位置関係をその他の組と異ならせたことを特徴とする 軸継手。
[2] 前記各案内溝と保持器の長孔とのなす角度を 45度としたことを特徴とする請求項 1 に記載の軸継手。
[3] 前記複数組の転動体案内機構のうち、少なくとも 2組の隣り合う転動体案内機構が 前記保持器の 1つの長孔を共用していることを特徴とする請求項 1または 2に記載の 軸継手。
[4] 前記複数組の転動体案内機構を、回転部材周方向に等間隔で配したことを特徴と する請求項 1乃至 3のいずれかに記載の軸継手。
[5] 車両の車輪を駆動するモータを車輪内部に組み込み、モータのステータを弾性体 とダンパーの少なくとも一方を介して足回り部品で支持するとともに、モータのロータ と車輪のホイールとを互いの軸の偏心を許容する動力伝達機構で連結したインホイ ールモータシステムにおいて、前記動力伝達機構として、請求項 1乃至 4のいずれか に記載の軸継手を採用したことを特徴とするインホイールモータシステム。
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