WO2007020999A1 - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

　回転軸に入力される回転を大きな減速比でもって車輪に伝達することができるようにした部品点数の少ないコンパクトな構成の動力伝達装置を提供することである。 　ハブ輪４と軸受内輪５とからなる内方部材３と同軸上に回転軸１１を設け、その回転軸１１に形成された偏心部１４ａ、１４ｂの外側に外歯車１６ａ、１６ｂを回転自在に設ける。外歯車１６ａ、１６ｂのそれぞれをケーシング１の内周に形成された内歯１８に噛合し、上記回転軸の回転により外歯車１６ａ、１６ｂを内歯１８に一つずつ噛み合わせて公転させ、回転軸１１の１回転当たりに外歯１７と内歯１８との歯数差分だけ外歯車１６ａ、１６ｂを自転させ、その自転運動をトルク伝達手段２０を介して内方部材３に伝達して、内方部材３を減速回転させる。

Description

明 細 書

動力伝達装置

技術分野

[0001] この発明は、回転軸に入力される回転を減速して車両の車輪に伝達する動力伝達 装置に関するものである。 背景技術

[0002] 車両の車輪に動力を伝達する動力伝達装置として、特許文献 1および特許文献 2 に記載されたものが従来力 知られて 、る。特許文献 1に記載されたインホイールモ ータ駆動装置は、駆動力を発生する電動モータと、車輪のホイールが接続される車 輪軸と、上記電動モータの回転を減速して車輪軸に伝達する減速機とを有しており、 上記減速機として、歯数の異なる複数の歯車を組み合わせてなる平行軸式歯車減 速機を採用している。

[0003] 一方、特許文献 2に記載された電気自動車用減速装置においては、電動モータの ロータと車輪のハブとの間に遊星歯車式減速機構を 2段に設け、 2段目の遊星歯車 式減速機構からの出力をドライブシャフトを介してばね下の左右の車輪に分配してい る。

[0004] 特許文献 1 :特開 2005— 7914号公報

特許文献 2：特開平 5— 332401号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] ところで、特許文献 1に記載されたインホイールモータ駆動装置にお!/、ては、プロ ペラシャフトやデフアレンシャル等の大が力りな動力伝達機構が不要となるので、車 両の軽量ィ匕ゃコンパクトィ匕等の面力ゝら注目されているが、平行軸式歯車減速機は、 その減速比力 乃至 1Z3程度であって、インホイールモータ駆動装置に搭載す る減速機としては不十分であり、また、減速機の重量も重ぐばね下重量の増加によ つて乗り心地が悪くなる難点があり、未だ実用化には至っていない。

[0006] 一方、特許文献 2に記載された電気自動車用減速装置の遊星歯車式減速機構は 平行軸式歯車減速機に比較して大きな減速比を得ることができるものの、インホイ一 ルモータ駆動装置に搭載する減速機としてはまだ不十分である。十分な減速比を得 るためには、サンギヤ、リングギヤ、ピニオンギヤおよびピニオンギヤのキヤリャとで構 成される遊星歯車式減速機構を多段構成とする必要があり、部品点数が多くなつて コンパクトィ匕が困難となり、減速機の重量およびサイズの増大を招くという問題が発生 する。

[0007] この発明の課題は、回転軸に入力される回転を大きな減速比でもって車輪に伝達 することができるようにした部品点数の少な 、コンパクトな構成の動力伝達装置を提 供することである。

課題を解決するための手段

[0008] 上記の課題を解決するために、この発明においては、車体に取付けられ、アウトボ ード側の端部内周に複列の軌道面が形成された外方部材と、その外方部材の複列 の軌道面と径方向で対向する複列の軌道面を外周に有し、外方部材の外部に位置 する端部外周に車輪取付け用のフランジが形成された内方部材と、前記外方部材の 複列の軌道面と内方部材の複列の軌道面間に組込まれた複列の転動体と、前記内 方部材と同軸上に配置され、前記外方部材の内部に位置する部分に偏心部が形成 された回転軸と、その回転軸の偏心部に回転自在に支持されて前記外方部材の内 周に設けられた内歯と嚙合すると共に、その内歯より歯数の少ない外歯車と、前記外 歯車と前記内方部材の相互間に設けられ、偏心部の偏心回転に伴う外歯車の公転 運動を自由とし、かつ、自転運動を内方部材に伝達するトルク伝達手段とからなる構 成を採用したのである。

[0009] 上記の構成力 なる動力伝達装置において、回転軸を回転すると、偏心部が偏心 回転し、その偏心部に回転自在に支持された外歯車が外方部材の内周に形成され た内歯と 1つずつ嚙み合 、ながら回転軸を中心に公転する。

[0010] このとき、外歯車の外歯の数は外方部材の内周に形成された内歯の数より少ない ため、外歯車は回転軸の 1回転当たり、内歯と外歯の歯数差分だけ回転軸の回転方 向と逆方向に自転し、その自転運動がトルク伝達手段を介して内方部材に伝達され 、上記回転軸の回転が内方部材に連結される車輪に減速して伝達されることになる。 [0011] ここで、外歯車の外周に形成された外歯および外方部材の内周に形成された内歯 はインボリユート歯形としてもよぐあるいは、外歯車の外周に形成された外歯をトロコ イド曲線歯形とし、その外歯が嚙合する前記内歯を外ピンとしてもよい。後者のように 、外歯車の外周に形成された外歯をトロコイド曲線歯形とし、内歯を外ピンとすること によって、嚙み合い率を高めることができると共に、歯が折損することの少ない耐久性 に優れた動力伝達装置を得ることができる。

[0012] この発明に係る動力伝達装置において、内方部材として、車輪取付け用のフランジ を外周に有するハブ輪と、そのハブ輪内に挿入され、内径部からの拡径加締めによ りハブ輪に結合一体ィ匕される筒部をアウトボード側の端部に有する軸受内輪とからな るものを採用することができる。

[0013] また、トルク伝達手段として、外歯車と内方部材の軸方向で対向する対向面の一方 に複数の内ピンを同心円上に等間隔に設け、各内ピンを対向面の他方に形成され たピン径より大径の円形孔内に挿入して各内ピンを各円形孔の内周一部に接触させ た構成力もなるものを採用することができる。

[0014] ここで、上記内ピンを回転自在に支持し、あるいは、内ピンにローラを回転自在に 嵌合して、各ローラを円形孔の内周一部に接触させると、内ピンと円形孔の接触が転 力 Sり接触となるため、接触抵抗が小さぐトルク損失の低減ィ匕を駆ることができる。

[0015] この発明に係る動力伝達装置において、回転軸にカウンタウェイトをその重心が偏 心部の偏心方向に対して 180° 周方向に位置がずれるよう取付けることにより、上記 カウンタウェイトの偏心回転によって外歯車の偏心回転による振動を打ち消すことが でき、振動の発生の少な 、動力伝達装置を得ることができる。

[0016] また、外歯車を回転自在に支持する偏心部を 2つとし、その 2つの偏心部を周方向 に 180° 位相をずらして設けることにより、回転軸の動力を 2つの経路から内方部材 に伝達することができるので、 1つの経路力 伝達される回転動力の負荷を軽減し、 より安定した回転動力を伝達することができると共に、偏心部の偏心回転によって発 生する振動を互いに打ち消すことができるため、振動発生の少ない動力伝達装置を 得ることができる。

[0017] さらに、回転軸に回転駆動用の電動モータのロータを接続することによって、小型、 コンパクトなインホイールモータ駆動装置を形成することができる。

発明の効果

[0018] 上記のように、この発明においては、回転軸を回転すると、偏心部に支持された外 歯車が上記回転軸の 1回転当たりに、外方部材の内周に形成された内歯と外歯車の 外周に形成された外歯の歯数差分だけ自転し、その自転運動がトルク伝達手段を介 して内方部材に伝達されるため、回転軸に入力される回転を大きな減速比でもって 車輪が取付けられる内方部材に伝達することができる。

[0019] また、減速機構が、外方部材の内周に形成された内歯と、回転軸の偏心部に支持 された外歯車と、外歯車の自転運動を伝達するトルク伝達手段とからなる部品点数 の少な 、構成であるため、コンパクトな構成の動力伝達装置を得ることができる。 図面の簡単な説明

[0020] [図 1]この発明に係る動力伝達装置の実施の形態を示す縦断正面図

[図 2]図 1の回転軸に設けられた偏心部を拡大して示す断面図

[図 3]図 1の III III線に沿った断面図

[図 4]図 3の一部を拡大して示す断面図

[図 5]この発明に係る動力伝達装置の他の実施の形態を示す縦断正面図 符号の説明

[0021] 1 ケーシング (外方部材）

2 軌道面

3 内方部材

4 ハブ輪

5 軸受内輪

5a 筒部

6 車輪取付け用フランジ

7 軌道面

8 軌道面

10 転動体

11 回転軸 14a 偏心部

14b 偏心部

16a 外歯車

16b 外歯車

17 外歯

18 内歯

18a 外ピン

18b ローラ

20 トルク伝達手段

21 内ピン

22 ローラ

23 円形孔

24 カウンタウェイト

30 電動モータ

32 ロータ

発明を実施するための最良の形態

[0022] 以下、この発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図 1に示すように、車体に 取付けられる外方部材としてのケーシング 1は、ケーシング本体 laと、そのケーシン グ本体 laのインボード側の端部開口を閉塞するカバー lbとからなり、上記ケーシン グ本体 laのアウトボード側の端部内周に複列の軌道面 2が形成されている。

[0023] ケーシング 1のアウトボード側の端部内には内方部材 3が設けられている。内方部 材 3は、ハブ輪 4と、軸受内輪 5とからなり、軸受内輪 5は筒部 5aを一端部に有し、そ の筒部 5aはハブ輪 4内に嵌合され、内径部力もの拡径加締めによってハブ輪 4に一 体化されている。

[0024] なお、拡径加締めによる結合力を高めるため、ハブ輪 4の内径面と筒部 5aの外径 面の少なくとも一方に微細な凹凸 5bを形成しておくのが好ましい。

[0025] ハブ輪 4のケーシング 1の外部に位置する端部外周には車輪取付け用のフランジ 6 が形成されている。また、ハブ輪 4のケーシング 1内に位置する端部外周にはケーシ ング 1の端部内周に形成された上記複列の軌道面 2の一方と径方向で対向する軌道 面 7が設けられている。

[0026] 一方、軸受内輪 5には、その一端部外周に複列の軌道面 2の他方と径方向で対向 する軌道面 8が設けられ、他端にはフランジ 9が形成されて 、る。

[0027] 内方部材 3の複列の軌道面 7、 8とケーシング 1の複列の軌道面 2間には複列の転 動体 10が組込まれ、その複列の転動体 10によって内方部材 3は回転自在とされて いる。

[0028] 内方部材 3と同軸上に設けられた回転軸 11は、ケーシング 1のカバー lbを貫通し、 その貫通部に組込まれた軸受 12と軸受内輪 5の他端部内に組込まれた軸受 13によ つて回転自在に支持されて 、る。

[0029] 回転軸 11のケーシング 1内に位置する端部には 2つの偏心部 14a、 14bが設けら れている。偏心部 14a、 14bは周方向に 180° 位相がずれ、各偏心部 14a、 14bの 外周に嵌合された軸受 15によって外歯車 16a、 16bが回転自在に支持されている。

[0030] 図 3に示すように、外歯車 16a、 16bは、複数の外歯 17を外周に有し、その外歯 17 はケーシング 1の内周に設けられた内歯 18と嚙合しており、上記外歯 17の数は内歯 18の数より少なくなつている。ここで、外歯 17は、トロコイド曲線歯形力もなり、一方、 内歯 18は、ケーシング本体 laとカバー lbによって両端部が支持された外ピン 18aと 、その外ピン 18aに回転自在に支持されたローラ 18bと力 なって 、る。

[0031] 実施の形態では、ローラ 18bとして、図 4に示すように、径方向の厚み寸法を小さく する観点力も針状ころ軸受を用いるようにして 、るが、これに限られるものではな 、。 例えば、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、アンギユラ玉軸受、 4点接触玉軸受、自動調 心ころ軸受等、転動体力ころであるか玉であるかを問わず、あらゆる転がり軸受を採 用することができる。

[0032] なお、内歯 18はローラ 18bが省略されて外ピン 18aからなるものであってもよい。ま た、外歯 17および内歯 18は、インボリユート曲線歯形力もなるものであってもよい。

[0033] 図 1および図 3に示すように、外歯車 16a、 16bと軸受内輪 5に形成されたフランジ 9 の相互間には、外歯車 16a、 16bの公転運動を自由にして、自転運動を内方部材 3 に伝達するトルク伝達手段 20が設けられて 、る。 [0034] トルク伝達手段 20は、軸受内輪 5に形成されたフランジ 9の外歯車 16bと対向する 側面に複数の内ピン 21を軸受内輪 5の軸心を中心とする同一円上に等間隔に設け 、各内ピン 21にローラ 22を回転自在に嵌合し、各ローラ 22を外歯車 16a、 16bに形 成されたローラ径より大径の円形孔 23内に位置させて、その円形孔 23の内周一部 に接触させるようにしている。

[0035] 実施の形態では、回転軸 11に 2つの偏心部 14a、 14bを設け、各偏心部 14a、 14b に外歯車 16a、 16bを回転自在に設けた構成としたので、フランジ 9にローラ 22を支 持する内ピン 21を設け、外歯車 16a、 16bに円形孔 23を設けたが、外歯車を 1つと する動力伝達装置においては、外歯車にローラを支持する内ピンを設け、フランジに 円形孔を形成するようにしてもょ ヽ。

[0036] また、ローラ 22として針状ころ軸受を採用している力 他の転がり軸受を用いるよう にしてもよい。なお、ローラ 22を省略し、内ピン 21を回転自在に支持して、その内ピ ン 21を円形孔 23の内周一部に接触させるようにしてもよい。

[0037] 図 2に示すように、回転軸 11には、 2つの偏心部 14a、 14bの外側位置に一対の力 ゥンタウエイト 24が設けられている。一対のカウンタウェイト 24は、その重心 gが隣接 する偏心部 14a、 14bの偏心方向と逆方向に位置する取付けとされている。

[0038] ここで、図 2に示すように、 2つの偏心部 14a、 14b間の中心点を Gとすると、その中 心点 G力も右側に位置する偏心部 14a、外歯車 16aおよびカウンタウェイト 24からな る偏心回転体の質量と、中心点 G力も左側に位置する偏心部 14b、外歯車 16bおよ びカウンタウェイト 24からなる偏心回転体の質量は等しくされ、また、中心点 Gから右 側に位置する偏心部 14a、外歯車 16aおよびカウンタウェイト 24からなる偏心回転体 の重心から中心点 Gまでの軸方向距離および回転軸心までの半径方向距離と、中 心点 G力も左側に位置する偏心部 14b、外歯車 16bおよびカウンタウェイト 24からな る偏心回転体の重心から中心点 Gまでの軸方向距離および回転軸心までの半径方 向距離は等しくされて、右側偏心回転体と左側偏心回転体の偏心回転による偶力が 打ち消されるような構成とされている。

[0039] 実施の形態で示す動力伝達装置は上記の構造力 なり、回転軸 11を回転すると、 偏心部 14a、 14bが偏心回転し、その偏心部 14a、 14bに回転自在に支持された外 歯車 16a、 16bがケーシング 1の内周に形成された内歯 18と 1つずっ嚙み合いなが ら回転軸 11を中心に公転する。

[0040] このとき、外歯車 16a、 16bの外歯 17の数はケーシング 1の内周に形成された内歯 18の数より少ないため、外歯車 16a、 16bは回転軸 11の 1回転当たり、内歯 18と外 歯 17の歯数差分だけ回転軸 11の回転方向と逆方向に自転し、その自転運動がトル ク伝達手段 20を介して内方部材 3に伝達され、内方部材 3が減速回転する。

[0041] ここで、内歯 18の歯数を Z、外歯車 16a、 16bの歯数を Zとすると、減速比は、 (Z

1 2 1

-Z )/zで表すことができる。

2 2

[0042] このように、実施の形態で示す動力伝達装置においては、回転軸 11の回転により 内歯 18に嚙合する外歯車 16a、 16bが上記回転軸 11の 1回転当たりに、内歯 18と 外歯 17の歯数差分だけ回転軸 11の回転方向と逆方向に自転し、その自転運動がト ルク伝達手段 20を介して内方部材 3に伝達されるため、回転軸 11の回転を大きな減 速比でもって内方部材 3に伝達することができる。

[0043] また、減速装置が、外歯車 16a、 16bと、ケーシング 1の内周に形成された内歯 18と 力もなる部品点数の少ない構成であるため、小型、コンパクトな動力伝達装置を得る ことができる。

[0044] 図 5に示すように、回転軸 11を、その軸端部に接続された電動モータ 30で回転さ せるようにすると、小型、軽量のコンパクトなインホイールモータ駆動装置を形成する ことができる。

[0045] なお、電動モータ 30のステータ 31およびロータ 32は、ケーシング 1の内部に組込 むようにしてもよい。

[0046] 上記のように、電動モータ 30で回転軸 11を回転させるようにした動力伝達装置の 制御は、例えば、アクセルペダル位置センサ、ブレーキ踏込み量センサ、車速センサ 、ノ ッテリイ温度検出センサ、ノ ッテリイの端子間に接続された電圧センサ、バッテリイ 力 の電力ラインに設置された電流センサ、モータの回転位置検出センサ等の様々 なセンサ力 の信号を電子制御ユニットに入力し、これらの信号に基 、てインバータ を介してバッテリイと電動モータとの間でやりとりする電力の調節をすることによって行

5o 制御には、例えば、ハンドルの操舵角に応じて左右または前後左右の各々の位置 に設置された本動力伝達装置で駆動する車輪の回転数を各々独立に制御して、車 両を安定して旋回させたり、前後車輪の各々の車輪速センサの信号から車輪の空転 を検出し、この検出結果に基 、て本動力伝達装置の回転数を制御して車両の姿勢 を安定させるものなどが考えられる。

Claims

請求の範囲

[1] 車体に取付けられ、アウトボード側の端部内周に複列の軌道面が形成された外方 部材と、

前記外方部材の複列の軌道面と径方向で対向する複列の軌道面を外周に有し、 外方部材の外部に位置する端部外周に車輪取付け用のフランジが形成された内方 部材と、

前記外方部材の複列の軌道面と内方部材の複列の軌道面間に組込まれた複列の 転動体と、

前記内方部材と同軸上に配置され、前記外方部材の内部に位置する部分に偏心 部が形成された回転軸と、

前記回転軸の偏心部に回転自在に支持されて前記外方部材の内周に設けられた 内歯と嚙合すると共に、その内歯より歯数の少ない外歯車と、

前記外歯車と前記内方部材の相互間に設けられ、偏心部の偏心回転に伴う外歯 車の公転運動を自由とし、かつ、自転運動を内方部材に伝達するトルク伝達手段と、 からなる動力伝達装置。

[2] 前記内方部材が、車輪取付け用のフランジを外周に有するハブ輪と、そのハブ輪 内に挿入され、内径部からの拡径加締めによりハブ輪に結合一体化される筒部をァ ゥトボード側の端部に有する軸受内輪とからなる請求項 1に記載の動力伝達装置。

[3] 前記外歯車の外周に形成された外歯がトロコイド曲線歯形からなり、前記外方部材 の内周に形成された内歯が外ピン力 なる請求項 1又は 2に記載の動力伝達装置。

[4] 前記回転軸にカウンタウェイトをその重心が偏心部の偏心方向に対して 180° 周 方向に位置がずれるよう取付けた請求項 1乃至 3のいずれかに記載の動力伝達装置

[5] 前記外歯車を回転自在に支持する偏心部を 2つとし、その 2つの偏心部を周方向 に 180° 位相をずらして設けた請求項 1乃至 4のいずれかに記載の動力伝達装置。

[6] トルク伝達手段が、前記外歯車と前記内方部材の軸方向で対向する対向面の一方 に複数の内ピンを同心円上に等間隔に設け、各内ピンを対向面の他方に形成され たピン径より大径の円形孔内に挿入して各内ピンを各円形孔の内周一部に接触させ た構成力 なる請求項 1乃至 5のいずれかに記載の動力伝達装置。

[7] 前記内ピンにローラを回転自在に嵌合し、そのローラを円形孔の内周一部に接触 させた請求項 6に記載の動力伝達装置。

[8] 前記回転軸に回転駆動用の電動モータのロータを接続した請求項 1乃至 7のいず れかに記載の動力伝達装置。