WO2015104980A1

WO2015104980A1 - インホイールモータ駆動装置

Info

Publication number: WO2015104980A1
Application number: PCT/JP2014/083792
Authority: WO
Inventors: 優黒田; 鈴木　健一; 尚行内山
Original assignee: Ntn株式会社; 優黒田; 鈴木　健一; 尚行内山
Priority date: 2014-01-08
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2015-07-16
Also published as: CN105848951B; CN105848951A; EP3093175A1; EP3093175A4; EP3093175B1; US9914349B2; US20170001513A1

Abstract

モータ部（Ａ）、減速部（Ｂ）および車輪用軸受部（Ｃ）を保持するケーシング（２２）を備え、モータ部（Ａ）が、ケーシング（２２）に固定されたステータ（２３ａ）と、転がり軸受（３６，３６）を介してケーシング（２２）に回転自在に支持されるモータ回転軸（２４）と、モータ回転軸（２４）に装着されたロータ（２３ｂ）とを有するインホイールモータ駆動装置（２１）において、転がり軸受（３６）は、モータ部（Ａ）への組込み前のラジアル内部すきまδが８～２５μｍに設定されている。モータ回転軸（２４）は、複数の転がり軸受（３６ａ'、３６ｂ'）を介してケーシング（２２）に回転自在に支持され、モータ回転軸（２４）とこれを支持する転がり軸受（３６ａ'、３６ｂ'）との間の嵌め合いが、中間嵌めもしくはしまり嵌めであることを特徴とする。

Description

インホイールモータ駆動装置

　本発明は、インホイールモータ駆動装置に関する。

　従来のインホイールモータ駆動装置が、例えば下記の特許文献１や特許文献２に開示されている。インホイールモータ駆動装置は、装置全体をホイールの内部に収容する必要があることに加え、その重量や大きさが車両のばね下重量（走行性能）や客室スペースの広さに影響を及ぼすことから、装置全体をできるだけ軽量・コンパクト化する必要がある。そこで、特許文献１や特許文献２のインホイールモータ駆動装置では、駆動力を発生させるモータ部と、車輪に接続される車輪用軸受部との間に、モータ部の回転を減速して車輪用軸受部に伝達する減速部を設けることにより、モータ部、ひいては装置全体の小型化を図るようにしている。上記のモータ部、車輪用軸受部および減速部はケーシングに保持されており、ケーシングは図示しない懸架装置（サスペンション）を介して車体に取り付けられる。

　さらに、上記のインホイールモータ駆動装置では、軽量・コンパクト化を推進しつつ、車輪用軸受部で必要とされる大きなトルクを得るために、モータ部に低トルクで高回転型（例えば１５０００ｍｉｎ^－１程度）のモータを採用すると共に、減速部にコンパクトで高い減速比が得られるサイクロイド減速機を採用している。

　モータ部には、ケーシングに固定されたステータと、ステータの内側に径方向の隙間を介して対向配置されるロータと、外周にロータを装着し、ロータと一体回転するモータ回転軸とを備えるラジアルギャップモータが採用される。モータ回転軸は中空構造をなしており、転がり軸受によってケーシングに対して回転自在に支持されている。

　サイクロイド減速機を適用した減速部は、一対の偏心部を有する減速機入力軸と、偏心部に配置される一対の曲線板と、曲線板の外周面に係合して曲線板に自転運動を生じさせる複数の外周係合部材と、曲線板の自転運動を減速機出力軸に伝達する複数の内ピンを主な構成とする。前述したモータ回転軸は、減速機入力軸にトルク伝達可能にスプラインで連結されている。

特開２０１２－１４８７２５号公報特開２０１３－１４８１９８号公報

　ところで、インホイールモータ駆動装置は、ホイールハウジングの内部に収められ、ばね下荷重となるため、小型軽量化が必須である。ところが、モータの出力トルクは、モータの体格に比例するため、モータ単体で車両の駆動に必要なトルクを発生させようとすると、大型のモータが必要になり、重量増となる。そこで、減速機をモータと組み合わせることでモータの小型化を図ることができる。小型のモータとするために減速比を大きくしていくと、必然的に高回転が必要になり、例えば、減速比１１の減速機を用いた場合、１５０００ｍｉｎ^－１程度の高回転が要求される。

　インホイールモータ駆動装置を搭載した車両（自動車）の速度は、０ｋｍ／ｈから１００ｋｍ／ｈ以上の高速域まで変化する。そのため、懸架装置周辺の共振周波数Ｒとｎ次強制振動成分や（ｎ＋α）次強制振動成分が交差するポイントＳ，Ｓ’（図１５参照）では、可聴域の振動および車内騒音を引き起こし、乗員に不快感を与える可能性がある。従って、インホイールモータ駆動装置を搭載した車両の静粛性（ＮＶＨ特性）を向上するためには、全ての振動の由来となる回転１次強制振動成分を抑制することが重要である。しかしながら、従来のインホイールモータ駆動装置では回転１次強制振動成分をはじめとする振動の抑制対策について十分に検討されておらず、改善の余地を残している。

　また、インホイールモータ駆動装置の耐久性を向上し、その信頼性を高めることも求められている。

　上記の実情に鑑み、本発明は、小型・軽量で、静粛性および耐久性に優れた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。

　第１の発明は、上記の目的を達成するために、インホイールモータ駆動装置のうち、特にモータ部に着目して鋭意検討を重ねた結果見出された以下の知見に基づいている。

　インホイールモータ駆動装置において、回転１次強制振動成分は、ロータを装着したモータ回転軸（以下、モータロータともいう）の回転に伴って生じる振動であり、１回転に１回の振動成分である。そのため、モータロータを回転自在に支持する転がり軸受の運転すきまを適正範囲に管理することが、モータロータの回転に伴う振動を抑制する上で、さらには転がり軸受の耐久寿命、ひいてはモータ部の耐久寿命を確保する上で有効であると考えられる。

　ここで、転がり軸受は、その運転すきまを数μｍ程度の負すきまに管理した状態で運転することがその音響性能を高める（異音・振動の発生量を抑える）上で、また、その耐久寿命を確保する上で有利とされている。しかしながら、インホイールモータ駆動装置の駆動時においては、モータロータが上記のように高速回転する関係上、モータロータの回転を支持する転がり軸受の温度上昇量や、当該転がり軸受を構成する内外輪間の温度差が予想以上に大きくなり、これらの温度要因によって転がり軸受の運転すきまが大きく減少し易いことが判明した。運転すきまが大きく減少し、負すきまの程度が大きくなった状態で転がり軸受が継続使用されると、転がり軸受が早期に焼き付き、モータ部、ひいてはインホイールモータ駆動装置が早期に使用不能となる。

　そこで、本願発明者らは鋭意検討を重ねた結果、モータロータを支持する転がり軸受は、運転すきまが数μｍ程度の正すきまとなるようにモータ部に組み込まれていることが、転がり軸受、ひいてはインホイールモータ駆動装置の静粛性向上（異音・振動の抑制）と耐久寿命の向上とを両立させる上で好ましいことを見出し、さらに、上記範囲の運転すきまを確保するためには、モータ部への組込み前のラジアル内部すきまを８～２５μｍに設定すれば良いことを見出すに至った。

　すなわち、上記の目的を達成するための技術的手段として、第１の発明は、モータ部、減速部および車輪用軸受部を保持するケーシングを備え、モータ部が、ケーシングに固定されたステータと、転がり軸受を介してケーシングに回転自在に支持されるモータ回転軸と、このモータ回転軸に装着されたロータとを有し、減速部が、モータ回転軸により回転駆動される減速機入力軸と、減速された減速機入力軸の回転を車輪用軸受部に伝達する減速機出力軸とを有するインホイールモータ駆動装置において、転がり軸受は、組込み前のラジアル内部すきまが８～２５μｍであることを特徴とする。

　上記のように、モータ回転軸を支持する転がり軸受の組込み前（モータ部への組込み前）のラジアル内部すきまが８μｍ以上であれば、運転時の温度上昇量（運転時における各部材の熱膨張量）を考慮しても転がり軸受の運転すきまが負すきまとなることがなくなり、運転すきまが常に正すきまとなるので、所望の耐久寿命を確保することができる。また、組込み前のラジアル内部すきまが２５μｍ以下であれば、運転すきまが過剰に大きくなることを防止して、運転すきまを適正範囲に維持することができる。従って、モータロータの振れ回りに伴う回転１次強制振動成分の発生を効果的に抑制できることに加え、モータロータの軸方向の移動量を抑制できて、モータロータの軸方向移動に伴う異音や振動の発生を可及的に防止することができる。従って、第１の発明によれば、モータ回転軸を支持する転がり軸受の耐久性確保やモータ回転軸の振れ回り防止等を通じて、耐久性および静粛性に優れたインホイールモータ駆動装置を実現することができる。

　上記の転がり軸受に軸方向の予圧を付与しておけば、予圧量に応じて運転すきまを適正範囲に維持し易くなるので、モータ回転軸（モータロータ）の振れ回り等に起因した振動の発生を一層効果的に抑制することができる。また、モータ回転軸は減速機入力軸を回転駆動する（モータ回転軸と減速機入力軸とはスプライン嵌合等によってトルク伝達可能に連結されている）ことから、モータ回転軸が回転するのに伴ってモータ回転軸に振動が生じると、モータ回転軸と減速機入力軸の連結部（スプライン嵌合部）でも歯面同士の摺動接触に伴う振動が生じるが、転がり軸受に軸方向の予圧を付与すれば、上記二軸の連結部における振動発生を可及的に防止することができる。

　軸方向の予圧を、軸方向に弾性変形可能な弾性部材により付与するようにすれば、上記の軸方向の予圧をいわゆる定圧予圧とすることができる。定圧予圧は、例えばモータ回転軸と転がり軸受を保持する部材の材質が異なり、両者の熱膨張量に差がある場合であっても予圧量が変化せず、従って、転がり軸受の運転すきまを確実に適正範囲に維持することができるため、好適である。なお、採用可能な弾性部材としては、例えば、コイルスプリング、ウェーブスプリング、板バネ等を挙げることができる。

　上記の転がり軸受を構成する転動体としては、セラミックボールを採用するのが好ましい。セラミックボールは、金属製のボールよりも軽量であることから、高速回転に伴う摩擦モーメント（発熱量）の増大を効果的に抑制し得ることに加え、転がり軸受、ひいてはインホイールモータ駆動装置の軽量化を図る上で有利となるからである。また、転動体としてセラミックボールを採用することにより、インホイールモータ駆動装置のような電気機器に使用する転がり軸受で問題となる磁界による損傷モードに対する耐性が向上する。

　また、上記の転がり軸受を構成する保持器としては、樹脂製の保持器を採用するのが好ましい。これにより、転がり軸受、ひいてはインホイールモータ駆動装置を一層軽量化することができる。

　モータ部に潤滑油を供給する潤滑機構を設けておけば、上記の転がり軸受を含め、モータ部の各所を適切に潤滑・冷却することができる。

　以上の構成において、減速部は、減速機入力軸と、この減速機入力軸の偏心部に回転自在に保持され、減速機入力軸の回転に伴ってその回転軸心を中心とする公転運動を行う公転部材と、この公転部材の外周部に係合して公転部材に自転運動を生じさせる外周係合部材と、公転部材の自転運動を、減速機入力軸の回転軸心を中心とする回転運動に変換して減速機出力軸に伝達する運動変換機構とを備えたものを採用できる。

　また、第２の発明は、インホイールモータ駆動装置のロータを装着したモータ回転軸を種々の観点から検討し、見出された以下の知見に基づいている。

　（１）振動分析
　ロータを装着したモータ回転軸（以下、モータロータともいう。）の回転１次強制振動成分は、モータロータの回転に伴う振動であり、１回転に１回の振動成分である。この振動は、モータロータの形状中心と慣性中心が一致している状態であれば、モータロータの不釣合い量と回転数によって定まる遠心力により生じ、不釣合い量を極力小さくすることは、振動抑制には有効な手段である。

　また、モータロータの形状中心と慣性中心が一致し、不釣合い量も極力小さくしたモータロータでも、モータ回転軸とこれを支持する転がり軸受との間に隙間がある場合には、モータロータが振れ回り、振動の要因となる。さらに、モータロータの重量が大きい場合には、振れ回りが振動に及ぼす影響はさらに大きくなる。

　特に、ばね下重量となるインホイールモータ駆動装置においては、モータロータの重量が大きい場合には、モータ回転軸と転がり軸受との間のはめ合い隙間が振動に及ぼす影響が大きく、振動に敏感で、かつ振動の減衰が予想外に難しいことが判明した。そして、振れ回りを抑制することは、インホイールモータ駆動装置を搭載する車両の静粛性に大きく貢献できることが判明した。

　（２）モータ回転軸と転がり軸受間の嵌め合い
　振れ回りを抑制するために、モータ回転軸と転がり軸受との間の嵌め合い隙間をなくすることに着目し、モータ回転軸と転がり軸受との間の嵌め合いを、中間嵌めもしくはしまり嵌めにすることが有効であることが判明した。しまり嵌めとは、モータ回転軸の軸径が転がり軸受の内径よりも常に大きい関係にあり、すきま嵌めは、その逆で、モータ回転軸の軸径が転がり軸受の内径よりも常に小さい関係にある。中間嵌めは、すきま嵌めからしまり嵌めのどちらにもなる可能性がある嵌め合いである。ここで、中間嵌めは、ラジアル軸受に対する軸の公差として２１～２μｍの締め代とし、しまり嵌めは、ラジアル軸受に対する軸の公差として４５～２２μｍの締め代とし、すきま嵌めは、ラジアル軸受に対する軸の公差として０～４３μｍのすきまとした。

　（３）ケーシングと転がり軸受間の嵌め合い
　モータ回転軸と転がり軸受間の嵌め合い隙間をなくしても、転がり軸受とケーシング間に隙間がある場合には、やはりモータ回転軸が振れ回ることになる。軸受の組立を考慮した場合、軸受の内輪および外輪の両方をしまり嵌めとすることは、組立時に軸受の転動体が軌道面を傷つけることになり、軸受の寿命および振動に対して不適である。そのため、モータ回転軸と軸受内輪間を中間嵌めもしくはしまり嵌めとした場合には、軸受外輪とケーシング間はすきま嵌めとすることが好ましい。その場合、振れ回りを抑制する対策が必要であることが判明した。

　（４）軸受内部隙間
　転がり軸受には、軸受内部隙間が存在する。軸受内部隙間は、内外輪の温度差により一般的に小さくなり、軸受寿命の観点から、運転隙間が初期隙間よりもわずかに大きくなるように選定される。しかし、この軸受内部隙間は、モータロータの振れ回り要因の一つとなる。ばね下重量となるインホイールモータ駆動装置においては、この振れ回りも大きな影響を及ぼすことが判明した。

　（５）モータ回転軸と減速機入力軸間のスプライン嵌合部
　モータ回転軸と減速機入力軸は、トルク伝達のためにスプライン嵌合で連結されているが、モータ回転軸と減速機入力軸との間に生じるミスアライメントや噛合いの歯打ちによる振動などの動きを抑制することが有効であることが判明した。

　前述した目的を達成するための技術的手段として、第２の発明は、モータ部と、減速部と、車輪用軸受部と、ケーシングとを備え、前記モータ部が、前記ケーシングに固定されたステータと、複数の転がり軸受を介して前記ケーシングに回転自在に支持されるモータ回転軸と、このモータ回転軸に装着されたロータとからなり、前記モータ部のモータ回転軸が前記減速部の減速機入力軸を回転駆動し、この減速機入力軸の回転を減速して減速機出力軸に伝達し、前記車輪用軸受部が前記減速機出力軸に連結されたインホイールモータ駆動装置において、前記モータ回転軸は、複数の転がり軸受を介して前記ケーシングに回転自在に支持され、前記モータ回転軸とこれを支持する転がり軸受との間の嵌め合いが、中間嵌めもしくはしまり嵌めであることを特徴とする。当該構成により、低トルクで高回転型のモータの採用を可能にするレベルに回転１次強制振動成分の抑制が図れ、小型・軽量で、静粛性に優れ、耐久性を向上させたインホイールモータ駆動装置を実現することができる。

　上記の転がり軸受とケーシングとの間の嵌め合いをすきま嵌めとすることが好ましい。これにより、組立時に転がり軸受の転動体が軌道面を傷つけることがなく、軸受の短寿命を回避することができる。

　上記の転がり軸受に軸方向の定圧予圧が付与されていることが好ましい。これにより、軸受内部隙間をなくし、モータ回転軸の振れ回りの一因を抑制することができる。定圧予圧は、熱膨張差による軸方向変位の変動の影響を受けにくいので、予圧の変化を抑制でき、インホイールモータ駆動装置に好適である。

　上記のモータ回転軸を一対の転がり軸受を介して両持ち支持し、この転がり軸受のいずれか一方を、ケーシングに固定された押え部材の側面を軸受外輪の端面に当接させて固定することが好ましい。転がり軸受とケーシングとの間の嵌め合いはすきま嵌めであるが、軸受外輪の端面が押し付けられるので、モータ回転軸と減速機入力軸との間に生じるミスアライメントやスプライン嵌合部の噛合いの歯打ちによる振動などの動きを抑制することができる。

　上記の押え部材により固定された転がり軸受が、モータ回転軸の減速部側端部を支持する軸受とすることにより、モータ回転軸と減速機入力軸との間に生じるミスアライメントやスプライン嵌合部の噛合いの歯打ちによる振動などの動きを効果的に抑制することができる。

　上記の押え部材を中空円板とすることにより、円板の板厚を変えることで押し付け力を簡単に変化させることができ、押し付け部の形状変更にも容易に対応できる。

　上記の押え部材を、中空円板の基部とこの基部から内径側に突出した複数の当接部とから構成することにより、前述した円板による利点に加えて、複数の突出部の外輪端面への追従性がよく、安定した押し付け力を与える。

　上記の押え部材の板厚を０．５～５ｍｍとすることが好ましい。板厚が０．５ｍｍ以下では押し付け力が小さく、軸受の保持力が小さくなるため不適であり、一方、板厚が５ｍｍ以上では、インホイールモータ駆動装置に対する構造要求である軸方向の短縮化を実現できず、好ましくない。

　以上より、第１の発明および第２の発明によれば、軽量・コンパクトでありながら、静粛性および耐久性に優れたインホイールモータ駆動装置を実現することができる。

第１の発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置を示す図である。図１のＯ－Ｏ線矢視断面図である。図１の曲線板に作用する荷重を示す説明図である。図１の回転ポンプの横断面図である。モータ回転軸を支持する転がり軸受の概略断面図である。ウェーブスプリングの縦断面図である。第２の発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置を示す図である。図７のＯ－Ｏにおける横断面図である。図７の曲線板に作用する荷重を示す説明図である。図７の回転ポンプの横断面図である。モータ回転軸の減速部側部分を拡大した部分縦断面図である。図１１ａのＰ－Ｐ線で矢視した押え部材の正面図である。ロータを装着したモータ回転軸を拡大した縦断面図である。ウェーブスプリングの縦断面図である。押え部材の変形例を示す正面図である。共振周波数と強制振動成分との関係を示す説明図である。電気自動車の概略平面図である。図１６の電気自動車を後方から見た概略断面図である。

　図１６および図１７に基づいてインホイールモータ駆動装置を搭載した電気自動車１１の概要を説明する。図１６に示すように、電気自動車１１は、シャーシ１２と、操舵輪として機能する一対の前輪１３と、駆動輪として機能する一対の後輪１４と、左右の後輪１４のそれぞれを駆動するインホイールモータ駆動装置２１とを備える。図１７に示すように、後輪１４は、シャーシ１２のホイールハウジング１２ａの内部に収容され、懸架装置（サスペンション）１２ｂを介してシャーシ１２の下部に固定されている。

　懸架装置１２ｂは、左右に延びるサスペンションアームによって後輪１４を支持すると共に、コイルスプリングとショックアブソーバとを含むストラットによって、後輪１４が路面から受ける振動を吸収してシャーシ１２の振動を抑制する。さらに、左右のサスペンションアームの連結部分には、旋回時等の車体の傾きを抑制するスタビライザが設けられる。懸架装置１２ｂは、路面の凹凸に対する追従性を向上し、後輪１４の駆動力を効率よく路面に伝達するために、左右の車輪を独立して上下させることができる独立懸架式とするのが望ましい。

　この電気自動車１１では、左右のホイールハウジング１２ａの内部に、左右の後輪１４それぞれを回転駆動させるインホイールモータ駆動装置２１が組み込まれるので、シャーシ１２上にモータ、ドライブシャフトおよびデファレンシャルギヤ機構等を設ける必要がなくなる。そのため、客室スペースを広く確保でき、しかも、左右の後輪１４の回転をそれぞれ制御することができるという利点を備えている。

　電気自動車１１の走行安定性およびＮＶＨ特性を向上するためには、ばね下重量を抑える必要がある。また、電気自動車１１の客室スペースを拡大するためには、インホイールモータ駆動装置２１を小型化する必要がある。そこで、図１に示すように、第１の発明および第２の発明の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１を採用する。

　第１の発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１を図１～図６に基づいて説明する。本実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の特徴的な構成を説明する前に全体構成を説明する。図１に示すように、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からの出力を後輪１４に伝達する車輪用軸受部Ｃとを備え、これらはケーシング２２に保持されている。また、詳細は後述するが、このインホイールモータ駆動装置２１は、モータ部Ａおよび減速部Ｂの各所に潤滑油を供給する潤滑機構を有する。モータ部Ａと減速部Ｂはケーシング２２に収納された状態で電気自動車１１のホイールハウジング１２ａ（図１７参照）内に取り付けられる。本実施形態のケーシング２２は、モータ部Ａを収納した部分と、減速部Ｂを収納した部分とをボルトで締結したものであり、ボルトを取り外せば両部分は分割（分離）可能である。本明細書および特許請求の範囲において、ケーシング２２とは、モータ部Ａが収容されたケーシング部分と減速部Ｂが収容されたケーシング部分の両方を指すものとする。

　モータ部Ａは、ケーシング２２に固定されているステータ２３ａと、ステータ２３ａの内側に径方向の隙間を介して対向配置されるロータ２３ｂと、中空構造をなし、外周にロータ２３ｂを装着したモータ回転軸２４とを備えるラジアルギャップモータである。

　モータ回転軸２４は、その軸方向一方側（図１の右側であり、以下「インボード側」ともいう）および他方側（図１の左側であり、以下「アウトボード側」ともいう）の端部にそれぞれ配置された転がり軸受３６，３６によってケーシング２２に対して回転自在に支持されている。転がり軸受３６は、いわゆる深溝玉軸受であり、図５に概略構造を示すように、ケーシング２２（インボード側の転がり軸受３６は、厳密に言うとカバー７１）の内径面に嵌合固定される外輪３６ａと、モータ回転軸２４の外径面に嵌合固定される内輪３６ｂと、外輪３６ａと内輪３６ｂとの間に配置された複数のボール３６ｃと、複数のボール３６ｃを周方向に離間した状態で保持する保持器（図示せず）とを備える。

　モータ回転軸２４は、例えばＳＣＭ４１５やＳＣＭ４２０等の肌焼き鋼からなり、浸炭焼入れ焼戻しが施されることにより形成された硬化層を有する。詳細な図示は省略するが、硬化層は、モータ回転軸２４のうち、少なくともロータ２３ｂや転がり軸受３６の内輪３６ｂが嵌合固定される部位に形成される。これにより、ロータ２３ｂや転がり軸受３６の組み付けに伴うモータ回転軸２４の変形や摩耗・損傷等が可及的に防止される。なお、モータ回転軸２４のうち、硬化層が形成された部分の硬度はＨＲＣ６２～６６．５程度とされ、芯部の硬度はＨＲＣ２９～３８程度とされる。このように、モータ回転軸２４は、その芯部が靱性を有するので、高速回転時の変形にも耐えることができる。

　減速部Ｂは、モータ回転軸２４により回転駆動される減速機入力軸２５と、減速機入力軸２５の回転を減速した上で車輪用軸受部Ｃに伝達する減速機出力軸２８とを有する。減速機入力軸２５は、その軸方向略中央部およびアウトボード側の端部が、それぞれ、転がり軸受３７ａ，３７ｂによって減速機出力軸２８に対して回転自在に支持されている。減速機入力軸２５は偏心部２５ａ，２５ｂを有する。２つの偏心部２５ａ，２５ｂは、偏心運動による遠心力を互いに打ち消し合うために、位相を１８０°異ならせるようにして設けられている。

　モータ回転軸２４と減速機入力軸２５とはスプライン（セレーションを含む。以下同じ。）嵌合によって連結され、モータ部Ａの駆動力が減速部Ｂに伝達される。モータ回転軸２４と減速機入力軸２５の連結部（スプライン嵌合部）は、減速機入力軸２５がある程度傾いても、モータ回転軸２４への影響を抑制するように構成されている。

　減速部Ｂは、さらに、減速機入力軸２５の偏心部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、ケーシング２２上の固定位置に保持され、曲線板２６ａ，２６ｂの外周部と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の自転運動を減速機出力軸２８の回転運動に変換する運動変換機構と、偏心部２５ａ，２５ｂの軸方向外側に隣接配置されたカウンタウェイト２９，２９とを備える。

　減速機出力軸２８は、フランジ部２８ａと軸部２８ｂとを有する。フランジ部２８ａの端面には、減速機出力軸２８の回転軸心を中心とする円周上に等間隔に内ピン３１を固定する孔が形成されている。軸部２８ｂは、車輪用軸受部Ｃのハブ輪３２にスプライン嵌合によって連結され、減速部Ｂの出力を後輪１４（図１６，１７参照）に伝達する。

　図２に示すように、曲線板２６ａは、その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する。また、曲線板２６ａは、その両端面に開口する軸方向の貫通孔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で複数設けられており、後述する内ピン３１を１本ずつ受け入れる。貫通孔３０ｂは、曲線板２６ａの中心に設けられており、減速機入力軸２５の偏心部２５ａに嵌合する。

　曲線板２６ａは、転がり軸受４１によって偏心部２５ａに対して回転自在に支持されている。転がり軸受４１は、外径面に内側軌道面４２ａを有し、偏心部２５ａの外径面に嵌合した内輪４２と、曲線板２６ａの貫通孔３０ｂの内径面に直接形成された外側軌道面４３と、内側軌道面４２ａと外側軌道面４３の間に配置される複数の円筒ころ４４と、円筒ころ４４を保持する保持器（図示せず）とを備える円筒ころ軸受である。内輪４２は、内側軌道面４２ａの軸方向両端部から径方向外側に突出する鍔部４２ｂを有する。本実施形態の転がり軸受４１では、偏心部２５ａとは別体に設けた内輪４２に内側軌道面４２ａを形成しているが、偏心部２５ａの外径面に内側軌道面を直接形成することで内輪４２を省略してもよい。詳細な図示および説明は省略するが、曲線板２６ｂは、曲線板２６ａと同様の構造を有しており、曲線板２６ａを支持する転がり軸受４１と同様の構造を有する転がり軸受によって偏心部２５ｂに対して回転自在に支持されている。

　図２に示すように、外ピン２７は、減速機入力軸２５の回転軸心を中心とする円周上に等間隔に設けられている。曲線板２６ａ，２６ｂが公転運動すると、曲線板２６ａ，２６ｂの外周部に形成した曲線形状の波形と外ピン２７とが周方向で係合し、曲線板２６ａ，２６ｂに自転運動を生じさせる。各外ピン２７は、図１に示すように、そのインボード側およびアウトボード側の端部に配された転がり軸受（針状ころ軸受）６１、および針状ころ軸受６１を内周に保持した外ピンハウジング６０を介してケーシング２２に回転自在に支持されている。かかる構成により、外ピン２７と曲線板２６ａ，２６ｂとの間の接触抵抗が低減される。

　詳細な図示は省略しているが、外ピンハウジング６０は、弾性支持機能を有する回り止め手段（図示せず）によってケーシング２２に対してフローティング状態に支持されている。これは、車両の旋回や急加減速等によって生じる大きなラジアル荷重やモーメント荷重を吸収して、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動を減速機出力軸２８の回転運動に変換する運動変換機構の構成部品（曲線板２６ａ，２６ｂや外ピン２７等）の破損を防止するためである。

　カウンタウェイト２９は、略扇形状で、減速機入力軸２５と嵌合する貫通孔を有し、曲線板２６ａ，２６ｂの回転によって生じる不釣合い慣性偶力を打ち消すために、各偏心部２５ａ，２５ｂと軸方向に隣接する位置に偏心部２５ａ，２５ｂと１８０°位相を変えて配置される。

　図１に示すように、運動変換機構は、減速機出力軸２８に保持された複数の内ピン３１と、曲線板２６ａ，２６ｂに設けられた貫通孔３０ａとで構成される。図２に示すように、内ピン３１は、減速機出力軸２８の回転軸心を中心とする円周上に等間隔に設けられており、そのアウトボード側の端部が減速機出力軸２８に固定されている。減速機出力軸２８は減速機入力軸２５と同軸上に配置されているので、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動を、減速機入力軸２５の回転軸心を中心とする回転運動に変換して減速機出力軸２８に伝達する。また、内ピン３１と曲線板２６ａ，２６ｂとの摩擦抵抗を低減するために、曲線板２６ａ，２６ｂの貫通孔３０ａの内周に針状ころ軸受３１ａが設けられている。

　減速部Ｂには、スタビライザ３１ｂが設けられている。スタビライザ３１ｂは、円環形状の円環部３１ｃと、円環部３１ｃの内径面から軸方向に延びる円筒部３１ｄとを含み、各内ピン３１のインボード側の端部は、円環部３１ｃに固定されている。これにより、曲線板２６ａ，２６ｂから一部の内ピン３１に負荷される荷重はスタビライザ３１ｂを介して全ての内ピン３１によって支持されるため、内ピン３１に作用する応力を低減させ、耐久性を向上させることができる。

　図２に示すように、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。）よりも所定寸法大きく設定されている。

　ここで、モータ部Ａの駆動時に曲線板２６ａ、２６ｂに作用する荷重の状態を図３に基づいて説明する。

　減速機入力軸２５に設けられた偏心部２５ａの軸心Ｏ_２は、減速機入力軸２５の軸心Ｏから偏心量ｅだけ偏心している。偏心部２５ａの外周には曲線板２６ａが取り付けられ、偏心部２５ａは曲線板２６ａを回転自在に支持するので、軸心Ｏ_２は曲線板２６ａの軸心でもある。曲線板２６ａの外周部は波形曲線で形成され、径方向に窪んだ凹部３４を周方向等間隔に有する。曲線板２６ａの周囲には、凹部３４と係合する外ピン２７が、軸心Ｏを中心として周方向に複数配設されている。

　図３において、減速機入力軸２５が紙面上で反時計周りに回転すると、偏心部２５ａは軸心Ｏを中心とする公転運動を行うので、曲線板２６ａの凹部３４が外ピン２７と周方向に順次当接する。この結果、曲線板２６ａは、複数の外ピン２７から図中矢印で示すような荷重Ｆｉを受けて、時計回りに自転する。

　また、曲線板２６ａには貫通孔３０ａが軸心Ｏ_２を中心として周方向に複数配設されている。各貫通孔３０ａには、軸心Ｏと同軸に配置された減速機出力軸２８と結合する内ピン３１が挿通されている。貫通孔３０ａの内径は内ピン３１の外径よりも所定寸法大きいため、内ピン３１は、曲線板２６ａの公転運動の障害とはならず、曲線板２６ａの自転運動を取り出して減速機出力軸２８を回転させる。このとき、減速機出力軸２８は、減速機入力軸２５よりも高トルクかつ低回転数になり、曲線板２６ａは、複数の内ピン３１から図中矢印で示すような荷重Ｆｊを受ける。これらの複数の荷重Ｆｉ、Ｆｊの合力Ｆｓが減速機入力軸２５にかかる。

　合力Ｆｓの方向は、曲線板２６ａの波形形状や凹部３４の数などの幾何学的条件の他、遠心力の影響により変化する。具体的には、自転軸心Ｏ_２と軸心Ｏとを結ぶ直線Ｙと直角であって自転軸心Ｏ_２を通過する基準線Ｘと、合力Ｆｓとの角度αは概ね３０°～６０°で変動する。上記の複数の荷重Ｆｉ、Ｆｊは、減速機入力軸２５が１回転する間に荷重の方向や大きさが変化し、その結果、減速機入力軸２５に作用する合力Ｆｓも荷重の方向や大きさが変動する。そして、減速機入力軸２５が１回転すると、曲線板２６ａの凹部３４が減速されて１ピッチ時計回りに回転し、図３の状態になり、これを繰り返す。

　図１に示すように、車輪用軸受部Ｃは、減速機出力軸２８に連結されたハブ輪３２と、ハブ輪３２をケーシング２２に対して回転自在に支持する車輪用軸受３３とを備える。ハブ輪３２は、円筒状の中空部３２ａとフランジ部３２ｂとを有する。フランジ部３２ｂにはボルト３２ｃによって後輪１４（図１６，１７参照）が連結固定される。減速機出力軸２８の軸部２８ｂとハブ輪３２の中空部３２ａとはスプライン嵌合により連結され、これにより、減速機出力軸２８の出力がハブ輪３２に伝達される。

　車輪用軸受３３は、ハブ輪３２の外径面に直接形成された内側軌道面３３ｆおよび外径面の小径段部に嵌合された内輪３３ａを有する内方部材と、ケーシング２２の内径面に嵌合固定された外輪３３ｂと、内方部材と外輪３３ｂの間に配置された複数の転動体（ボール）３３ｃと、ボール３３ｃを周方向に離間した状態で保持する保持器３３ｄと、車輪用軸受３３の軸方向両端部を密封するシール部材３３ｅとを備えた複列アンギュラ玉軸受である。

　次に潤滑機構を説明する。潤滑機構は、モータ部Ａおよび減速部Ｂの各所に潤滑油を供給するものであって、図１に示すように、モータ回転軸２４に設けた潤滑油路２４ａおよび潤滑油供給口２４ｂと、減速機入力軸２５に設けた潤滑油路２５ｃおよび潤滑油供給口２５ｄ，２５ｅ，２５ｆと、スタビライザ３１ｂに設けた潤滑油路３１ｅと、内ピン３１に設けた潤滑油路３１ｆと、ケーシング２２に設けた潤滑油排出口２２ｂ、潤滑油貯留部２２ｄ、潤滑油路２２ｅおよび潤滑油路４５（４５ａ～４５ｃ）と、回転ポンプ５１とを主な構成とする。図１中に示した白抜き矢印は潤滑油の流れる方向を示している。

　潤滑油路２４ａは、モータ回転軸２４の内部を軸方向に沿って延びており、この潤滑油路２４ａには、減速機入力軸２５の内部を軸方向に沿って延びた潤滑油路２５ｃが接続されている。潤滑油供給口２５ｄ，２５ｅは、潤滑油路２５ｃから減速機入力軸２５の外径面に向かって径方向に延び、潤滑油供給口２５ｆは、潤滑油路２５ｃから減速機入力軸２５の外端面に向かって軸方向に延びている。

　ケーシング２２に設けられた潤滑油排出口２２ｂは、減速部Ｂ内部の潤滑油を排出するものであって、減速部Ｂの位置におけるケーシング２２の少なくとも１箇所に設けられている。潤滑油排出口２２ｂとモータ回転軸２４の潤滑油路２４ａとは、潤滑油貯留部２２ｄ、潤滑油路２２ｅおよび潤滑油路４５を介して接続されている。そのため、潤滑油排出口２２ｂから排出された潤滑油は、潤滑油路２２ｅや循環油路４５等を経由してモータ回転軸２４の潤滑油路２４ａに還流する。なお、潤滑油吐出口２２ｂと循環油路２２ｅとの間に設けられた潤滑油貯留部２２ｄは、潤滑油を一時的に貯留する機能を有する。

　図１に示すように、ケーシング２２に設けた循環油路４５は、ケーシング２２の内部を軸方向に延びる軸方向油路４５ａと、軸方向油路４５ａのインボード側の端部に接続されて径方向に延びる径方向油路４５ｃと、軸方向油路４５ａのアウトボード側の端部に接続されて径方向に延びる径方向油路４５ｂとで構成される。径方向油路４５ｂは回転ポンプ５１から圧送された潤滑油を軸方向油路４５ａに供給し、軸方向油路４５ａに供給された潤滑油は径方向油路４５ｃを介してモータ回転軸２４の潤滑油路２４ａ、さらには減速機入力軸２５の潤滑油路２５ｃに供給される。

　回転ポンプ５１は、潤滑油貯留部２２ｄの下流側に接続された潤滑油路２２ｅと循環油路４５との間に設けられており、潤滑油を強制的に循環させている。回転ポンプ５１をケーシング２２内に配置することによって、インホイールモータ駆動装置２１全体としての大型化を防止することができる。

　図４に示すように、回転ポンプ５１は、減速機出力軸２８の回転を利用して回転するインナーロータ５２と、インナーロータ５２の回転に伴って従動回転するアウターロータ５３と、両ロータ５２，５３間の空間に設けられた複数のポンプ室５４と、潤滑油路２２ｅに連通する吸入口５５と、循環油路４５の径方向油路４５ｂに連通する吐出口５６とを備えるサイクロイドポンプである。

　インナーロータ５２は、回転中心ｃ_１を中心として回転し、アウターロータ５３は、インナーロータ５２の回転中心ｃ_１と異なる回転中心ｃ_２を中心として回転する。このように、インナーロータ５２およびアウターロータ５３はそれぞれ異なる回転中心ｃ_１、ｃ_２を中心として回転するので、ポンプ室５４の容積は連続的に変化する。これにより、吸入口５５からポンプ室５４に流入した潤滑油は吐出口５６から径方向油路４５ｂに圧送される。

　潤滑機構は、主に以上の構成を有しており、以下のようにしてモータ部Ａおよび減速部Ｂの各所に潤滑油を供給することにより、モータ部Ａおよび減速部Ｂの各所を潤滑・冷却する。

　まず、モータ部Ａのうち、ロータ２３ｂおよびステータ２３ａへの潤滑油の供給は、主に、ケーシング２２の循環油路４５を介してモータ回転軸２４の潤滑油路２４ａに供給された潤滑油の一部が、モータ回転軸２４の回転に伴って生じる遠心力の影響を受けて潤滑油供給口２４ｂから吐出されることにより行われる。すなわち、潤滑油供給口２４ｂから吐出された潤滑油はロータ２３ｂに供給され、その後、ステータ２３ａに供給される。また、モータ回転軸２４のインボード側の端部を支持する転がり軸受３６は、主に、循環油路４５を流れる潤滑油の一部がケーシング２２とモータ回転軸２４との間から滲み出ることにより潤滑される。さらに、モータ回転軸２４のアウトボード側の端部を支持する転がり軸受３６は、主に、回転ポンプ５１とケーシング２２の間から滲み出た潤滑油により潤滑される。

　次に、モータ回転軸２４の潤滑油路２４ａを経由して減速機入力軸２５の潤滑油路２５ｃに流入した潤滑油は、減速機入力軸２５の回転に伴う遠心力および圧力の影響を受けて潤滑油供給口２５ｄ，２５ｅ，２５ｆから減速部Ｂに吐出され、その後、次のように流れてゆく。

　潤滑油供給口２５ｅ，２５ｆから吐出された潤滑油は、遠心力の作用により、減速機入力軸２５を支持する転がり軸受３７ａ，３７ｂに供給される。さらに、潤滑油供給口２５ｅから流出した潤滑油は、スタビライザ３１ｂ内の潤滑油路３１ｅへ導かれて内ピン３１内の潤滑油路３１ｆへ至り、この潤滑油路３１ｆから内ピン３１の転がり軸受（針状ころ軸受）３１ａに供給される。さらに、遠心力により、曲線板２６ａ，２６ｂと内ピン３１との当接部分、曲線板２６ａ，２６ｂと外ピン２７との当接部分、外ピン２７を支持する転がり軸受６１、減速機出力軸２８を支持する転がり軸受４６などを潤滑しながら径方向外側に移動する。

　一方、潤滑油供給口２５ｄから吐出された潤滑油は、曲線板２６ａ，２６ｂを支持する転がり軸受４１（図２参照）に供給される。さらに、潤滑油供給口２５ｅ，２５ｆから吐出された潤滑油と同様に、遠心力により、曲線板２６ａ，２６ｂと内ピン３１との当接部分や、曲線板２６ａ，２６ｂと外ピン２７との当接部分等を潤滑しながら径方向外側に移動する。

　以上のような潤滑油の流れによって、減速部Ｂ内の各所が潤滑される。そして、ケーシング２２の内壁面に到達した潤滑油は、潤滑油排出口２２ｂから排出されて潤滑油貯留部２２ｄに貯留される。このように、潤滑油排出口２２ｂと回転ポンプ５１に接続された潤滑油路２２ｅとの間に潤滑油貯留部２２ｄが設けられているので、特に高速回転時などに回転ポンプ５１によって排出しきれない潤滑油が一時的に発生しても、その潤滑油を潤滑油貯留部２２ｄに貯留しておくことができる。その結果、減速部Ｂの各所における発熱やトルク損失の増加を防止することができる。一方、特に低速回転時などには、潤滑油排出口２２ｂに到達する潤滑油量が少なくなるが、このような場合であっても、潤滑油貯留部２２ｄに貯留されている潤滑油を潤滑油路２４ａ，２５ｃに還流することができるので、モータ部Ａおよび減速部Ｂに安定して潤滑油を供給することができる。

　なお、減速部Ｂ内部の潤滑油は、遠心力に加え、重力によっても下側に移動する。したがって、このインホイールモータ駆動装置２１は、潤滑油貯留部２２ｄがインホイールモータ駆動装置２１の下部に位置するように、電気自動車１１に取り付けるのが望ましい。

　インホイールモータ駆動装置２１の全体構造は前述したとおりであり、本実施形態のインホイールモータ駆動装置２１は、以下に示すような特徴的な構成を有する。

　まず、モータ部Ａにおいて、モータ回転軸２４をケーシング２２に対して回転自在に支持する転がり軸受（深溝玉軸受）３６，３６は、組込み前のラジアル内部すきまδ（図５参照）が８～２５μｍに設定された上で、モータ部Ａのケーシング２２に組み込まれている。このように、転がり軸受３６の組込み前のラジアル内部すきまδが８μｍ以上であれば、運転時の温度上昇量を考慮しても転がり軸受３６の運転すきまが負すきまとなることがなくなり、運転すきまが常に正すきまとなる。また、組込み前のラジアル内部すきまδが２５μｍ以下であれば、運転すきまが過剰に大きくなることが防止される。従って、上記構成を採用すれば、転がり軸受３６，３６の運転すきまを正すきまの範囲で適正値に維持することができるので、転がり軸受３６に所望の耐久寿命を確保しつつ、ロータ２３ｂを装着したモータ回転軸２４の振れ回りに伴う回転１次強制振動成分の発生を効果的に抑制できる。さらには、モータ回転軸２４の軸方向の移動量を抑制できて、モータ回転軸２４の軸方向移動に伴う異音や振動の発生を可及的に防止することができる。

　ここで、組込み前のラジアル内部すきまδについて詳述する。このラジアル内部すきまδとは、図５に示すように、転がり軸受（深溝玉軸受）３６をモータ回転軸２４又はケーシング２２に組み込む前の状態で、外輪３６ａ又は内輪３６ｂの何れか一方を固定し、他方をラジアル方向に移動させたときの移動量を意味する。つまり、外輪３６ａの外側軌道面にボール３６ｃを当接させた状態で内輪３６ｂの内側軌道面とボール３６ｃとの間に形成されるすきま、あるいは、内輪３６ｂの内側軌道面にボール３６ｃを当接させた状態で外輪３６ａの外側軌道面とボール３６ｃとの間に形成されるすきまを意味する。図５は後者の様子を模式的に示している。

　さらに、本実施形態では、転がり軸受３６，３６に予め軸方向の荷重（予圧）を与える。この場合、適当な予圧量を付与すれば、転がり軸受３６の運転すきまを適正範囲内に維持し易くなるので、モータロータの振れ回り等に起因した振動の発生を一層効果的に抑制することができる。また、モータ回転軸２４と減速機入力軸２５とはスプライン嵌合によってトルク伝達可能に連結されていることから、モータ回転軸２４の回転に伴ってモータ回転軸２４に振動が生じると、モータ回転軸２４と減速機入力軸２５の連結部（スプライン嵌合部）でも歯面同士の摺動接触等に伴う振動が生じる可能性があるが、転がり軸受３６，３６に軸方向の予圧を付与すれば、上記二軸２４，２５の連結部における振動発生も可及的に防止することができる。

　予圧を与える方法は、定位置予圧と定圧予圧に大別される。例えば、機械的に位置決めする方法は定位置予圧に属し、コイルスプリング、ウェーブスプリング、板バネ等の軸方向に弾性変形可能な弾性部材を用いる方法は定圧予圧に属する。モータ回転軸２４の材質とケーシング２２の材質が異なる場合に機械的に位置決めする方法を採用すると、モータ回転軸２４とケーシング２２の熱膨張差により予圧量、すなわち転がり軸受３６の運転すきまが大きく変化する可能性があり、好ましくない。このため、本実施形態では、熱膨張差による軸方向変位の変動の影響を受けにくい定圧予圧を採用する。定圧予圧は、上述のような弾性部材を用いることで実現することができ、本実施形態では、図６に拡大して示すようなウェーブスプリング７０を用いている。また、定圧予圧は、一般的な予圧量が好ましく、転がり軸受３６の内輪３６ｂが外嵌されるモータ回転軸２４の軸径をｄとした場合、予圧量を４ｄ～１０ｄ〔Ｎ〕の範囲に設定する。

　図６は、ウェーブスプリング７０の縦断面図である。このウェーブスプリング７０は、板ばねをコイル状に巻いたもので、軸方向の中央部にウェーブ状に湾曲したばね部７０ａを有し、軸方向の両端部に平坦な座面７０ｂを有する。図１に示すように、このウェーブスプリング７０を圧縮状態でケーシング２２（センタープラグ７３）とインボード側の転がり軸受３６との間に介在させることにより、転がり軸受３６，３６に軸方向の予圧（定圧予圧）を与える。

　ここで、図１を参照しながら、ウェーブスプリング７０を用いて一対の転がり軸受３６，３６に軸方向の定圧予圧を付与する方法を説明する。定圧予圧は、モータ部Ａの組立が完了するのと同時に付与されるので、以下、モータ部Ａの組立手順の概要を説明する。なお、モータ部Ａの組立は、減速部Ｂのケーシング２２とモータ部Ａのケーシング２２とを分離した状態で行われる。

　まず、カバー７１が取り外された状態のモータ部Ａのケーシング２２の内周にステータ２３ａを固定してから、アウトボード側（図１では左側）の転がり軸受３６をケーシング２２に組み込む。次いで、ロータ２３ｂおよび回転センサ７２のロータ７２ａを装着したモータ回転軸２４をケーシング２２の内周に挿入し、モータ回転軸２４のアウトボード側の端部をケーシング２２に予め組み込まれている転がり軸受３６の内輪３６ｂの内径に固定する。次いで、回転センサ７２を装着したカバー７１をケーシング２２に組み付けてから、カバー７１の内径面とモータ回転軸２４の外径面との間にインボード側の転がり軸受３６を組み込む。

　そして、ウェーブスプリング７０を装着したセンタープラグ７３をカバー７１に固定すると、モータ部Ａの組立が完了する。このとき、ウェーブスプリング７０のばね部７０ａは転がり軸受３６の外輪３６ａとセンタープラグ７３との間で軸方向に圧縮変形しているので、ばね部７０ａの弾性復元力によりインボード側の転がり軸受３６の外輪３６ａがアウトボード側に押圧される。これにより、モータ回転軸２４を支持する一対の転がり軸受３６，３６に軸方向の予圧（定圧予圧）が付与される。そのため、適当な弾性復元力を具備するウェーブスプリング７０を選択使用すれば、モータ回転軸２４を支持する転がり軸受３６，３６の運転すきまを適正範囲に維持・管理することができ、モータ回転軸２４の振れ回りを抑制することができる。

　モータ部Ａの組立性を考慮した場合、本実施形態のようにインボード側にウェーブスプリング７０を配置し、モータ部Ａの組立の最終段階において予圧を付与する組立手順の方が、モータ回転軸２４の動きを確認する上で好ましい。アウトボード側（図１の左側）にウェーブスプリング７０を配置した場合、モータ部Ａの組立時にウェーブスプリング７０がロータ２３ｂの陰に隠れてしまい、ウェーブスプリング７０が所定態様で配置されているか否か（予圧が適切に付与されているか否か）の確認が難しいからである。

　また、本実施形態では、転がり軸受３６を構成するボール３６ｃとしてセラミックボールを採用する。セラミックボールは、金属製のボールよりも軽量であることから、モータ回転軸２４の高速回転に伴う摩擦モーメント（発熱量）の増大を効果的に抑制し得ることに加え、転がり軸受３６、ひいてはインホイールモータ駆動装置２１の軽量化を図る上で有利となる。また、セラミックボールを採用することにより、モータ部Ａ（インホイールモータ駆動装置２１）のような電気機器に使用する転がり軸受３６で問題となる磁界による損傷モードに対する耐性が向上する。

　さらに、転がり軸受３６を構成する保持器として樹脂製の保持器を採用する。これにより、転がり軸受３６、ひいてはインホイールモータ駆動装置２１を一層軽量化することができる。なお、インホイールモータ駆動装置２１の駆動時には、上記のように、モータ回転軸２４が１５０００ｍｉｎ^－１程度で高速回転する関係上、転がり軸受３６の構成部材も大きく昇温する。従って、転がり軸受３６を構成する樹脂保持器としては、耐熱性に優れた樹脂を主成分とする樹脂材料で作製したものを選択使用するのが好ましく、具体的にはポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミド（ＰＡ）等を主成分としたものを好ましく採用することができる。以上で例示した樹脂の中でも、ポリアミド４６（ＰＡ４６）やポリアミド６６（ＰＡ６６）等に代表されるポリアミド（ＰＡ）は、安価でありながら、比較的高い耐熱性を具備するため、特に好ましい。

　もちろん、転がり軸受３６の保持器として、樹脂保持器に替えて金属製の保持器（例えば、鉄製の保持器）を採用することも可能である。

　次に、第２の発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１を図７～図１３に基づいて説明する。図７はインホイールモータ駆動装置２１の概略縦断面図、図８は図７のＯ－Ｏにおける横断面図、図９は曲線板に作用する荷重を示す説明図、図１０は回転ポンプの横断面図、図１１ａはモータ回転軸の減速部側部分を拡大した部分縦断面図、図１１ｂは、図１１ａのＰ－Ｐ線で矢視した押え部材の正面図、図１２はロータを装着したモータ回転軸を拡大した縦断面図、図１３はウェーブスプリングの縦断面図である。本実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の特徴的な構成を説明する前に全体構成を説明する。

　図７に示すように、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からの出力を駆動輪１４（図１７参照）に伝達する車輪用軸受部Ｃとを備え、モータ部Ａと減速部Ｂはケーシング２２に収納されて、図１７に示すように電気自動車１１のホイールハウジング１２ａ内に取り付けられる。本実施形態では、ケーシング２２は、モータ部Ａと減速部Ｂとで分割可能な構造とし、ボルトで締結されている。本明細書および特許請求の範囲において、ケーシング２２とは、モータ部Ａが収容されたケーシング部分と減速部Ｂが収容されたケーシング部分の両方を指すものとする。

　モータ部Ａは、ケーシング２２に固定されているステータ２３ａと、ステータ２３ａの内側に径方向の隙間をもって対向する位置に配置されるロータ２３ｂと、ロータ２３ｂの内側に連結固定されてロータ２３ｂと一体回転するモータ回転軸２４とを備えるラジアルギャップモータである。

　中空構造のモータ回転軸２４は、ロータ２３ｂの内径面に嵌合固定されて一体回転すると共に、モータ部Ａ内で軸方向一方側端部（図７の右側）を転がり軸受３６ａ’に、軸方向他方側端部（図７の左側）を転がり軸受３６ｂ’によって回転自在に支持されている。

　減速機入力軸２５は、その軸方向一方側略中央部（図７の右側）が転がり軸受３７ａに、軸方向他方側端部（図７の左側）を転がり軸受３７ｂによって、減速機出力軸２８に対して回転自在に支持されている。減速機入力軸２５は、減速部Ｂ内に偏心部２５ａ、２５ｂを有する。２つの偏心部２５ａ、２５ｂは、偏心運動による遠心力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。

　モータ回転軸２４と減速機入力軸２５とは、スプライン（セレーションを含む。以下同じ。）嵌合によって連結され、モータ部Ａの駆動力が減速部Ｂに伝達される。このスプライン嵌合部は、減速機入力軸２５がある程度傾いても、モータ回転軸２４への影響を抑制するように構成されている。

　減速部Ｂは、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の自転運動を減速機出力軸２８に伝達する運動変換機構と、偏心部２５ａ、２５ｂに隣接する位置にカウンタウェイト２９とを備える。

　減速機出力軸２８は、フランジ部２８ａと軸部２８ｂとを有する。フランジ部２８ａには、減速機出力軸２８の回転軸心を中心とする円周上に等間隔に内ピン３１を固定する孔が形成されている。また、軸部２８ｂは、車輪用軸受部Ｃの内方部材としてのハブ輪３２にスプライン嵌合によって連結され、減速部Ｂの出力を車輪１４に伝達する。減速機出力軸２８は、転がり軸受４６によって外ピンハウジング６０に回転自在に支持されている。

　図８に示すように、曲線板２６ａ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と、貫通孔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の中心に設けられており、偏心部２５ａに嵌合する。

　曲線板２６ａは、転がり軸受４１によって偏心部２５ａに対して回転自在に支持されている。図８に示すように、転がり軸受４１は、偏心部２５ａの外径面に嵌合し、外径面に内側軌道面４２ａを有する内輪４２と、曲線板２６ａの貫通孔３０ｂの内径面に直接形成された外側軌道面４３と、内側軌道面４２ａと外側軌道面４３の間に配置される複数の円筒ころ４４と、円筒ころ４４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。また、内輪４２は、内側軌道面４２ａの軸方向両端部から径方向外側に突出する鍔部を有する。

　図８に示すように、外ピン２７は、減速機入力軸２５の回転軸心を中心とする円周上に等間隔に設けられている。曲線板２６ａ、２６ｂが公転運動すると、曲線形状の波形と外ピン２７とが係合して、曲線板２６ａ、２６ｂに自転運動を生じさせる。外ピン２７は、針状ころ軸受２７ａ（図７参照）によって外ピンハウジング６０に回転自在に支持されている。これにより、曲線板２６ａ、２６ｂとの間の接触抵抗を低減することができる。

　カウンタウェイト２９（図７参照）は、略扇形状で、減速機入力軸２５と嵌合する貫通孔を有し、曲線板２６ａ、２６ｂの回転によって生じる不釣合い慣性偶力を打ち消すために、各偏心部２５ａ、２５ｂに隣接する位置に偏心部２５ａ、２５ｂと１８０°位相を変えて配置される。

　図７に示すように、運動変換機構は、減速機出力軸２８に保持された複数の内ピン３１と、曲線板２６ａ、２６ｂに設けられた貫通孔３０ａとで構成される。内ピン３１は、減速機出力軸２８の回転軸心を中心とする円周上に等間隔に設けられており（図８参照）、その軸方向一方側端部が減速機出力軸２８に固定されている。また、曲線板２６ａ、２６ｂとの摩擦抵抗を低減するために、曲線板２６ａ、２６ｂの貫通孔３０ａの内壁面に当接する位置に針状ころ軸受３１ａが設けられている。

　内ピン３１の軸方向他方側端部には、スタビライザ３１ｂが設けられている。スタビライザ３１ｂは、円環形状の円環部３１ｃと、円環部３１ｃの内径面から軸方向に延びる円筒部３１ｄとを含む。複数の内ピン３１の軸方向他方側端部は、円環部３１ｃに固定されている。曲線板２６ａ、２６ｂから一部の内ピン３１に負荷される荷重はスタビライザ３１ｂを介して全ての内ピン３１によって支持されるため、内ピン３１に作用する応力を低減させ、耐久性を向上させることができる。

　貫通孔３０ａは、複数の内ピン３１の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。）より所定寸法大きく設定されている。

　曲線板２６ａ、２６ｂに作用する荷重の状態を図９に基づいて説明する。偏心部２５ａの軸心Ｏ_２は減速機入力軸２５の軸心Ｏから偏心量ｅだけ偏心している。偏心部２５ａの外周には、曲線板２６ａが取り付けられ、偏心部２５ａは曲線板２６ａを回転自在に支持するので、軸心Ｏ_２は曲線板２６ａの軸心でもある。曲線板２６ａの外周は波形曲線で形成され、径方向に窪んだ波形の凹部３４を周方向等間隔に有する。曲線板２６ａの周囲には、凹部３４と係合する外ピン２７が、軸心Ｏを中心として周方向に複数配設されている。

　図９において、減速機入力軸２５と共に偏心部２５ａが紙面上で反時計周りに回転すると、偏心部２５ａは軸心Ｏを中心とする公転運動を行うので、曲線板２６ａの凹部３４が、外ピン２７と周方向に順次当接する。この結果、矢印で示すように、曲線板２６ａは、複数の外ピン２７から荷重Ｆｉを受けて、時計回りに自転する。

　また、曲線板２６ａには貫通孔３０ａが軸心Ｏ_２を中心として周方向に複数配設されている。各貫通孔３０ａには、軸心Ｏと同軸に配置された減速機出力軸２８と結合する内ピン３１が挿通する。貫通孔３０ａの内径は、内ピン３１の外径よりも所定寸法大きいため、内ピン３１は曲線板２６ａの公転運動の障害とはならず、内ピン３１は曲線板２６ａの自転運動を取り出して減速機出力軸２８を回転させる。このとき、減速機出力軸２８は、減速機入力軸２５よりも高トルクかつ低回転数になり、図９に矢印で示すように、曲線板２６ａは、複数の内ピン３１から荷重Ｆｊを受ける。これらの複数の荷重Ｆｉ、Ｆｊの合力Ｆｓが減速機入力軸２５にかかる。

　合力Ｆｓの方向は、曲線板２６ａの波形形状、凹部３４の数などの幾何学的条件や遠心力の影響により変化する。具体的には、自転軸心Ｏ_２と軸心Ｏとを結ぶ直線Ｙと直角であって軸心Ｏ_２を通過する基準線Ｘと、合力Ｆｓとの角度αは概ね３０°～６０°で変動する。

　上記の複数の荷重Ｆｉ、Ｆｊは、減速機入力軸２５が１回転（３６０°）する間に荷重の方向や大きさが変り、その結果、減速機入力軸２５に作用する合力Ｆｓも荷重の方向や大きさが変動する。そして、減速機入力軸２５が１回転すると、曲線板２６ａの波形の凹部３４が減速されて１ピッチ時計回りに回転し、図９の状態になり、これを繰り返す。

　図７に示すように、車輪用軸受部Ｃの車輪用軸受３３は、ハブ輪３２の外径面に直接形成した内側軌道面３３ｆと外径面の小径段部に嵌合された内輪３３ａとで内方部材を形成し、ケーシング２２の内径面に嵌合固定された外輪３３ｂと、内側軌道面３３ｆ、内輪３３ａおよび外輪３３ｂの間に配置された転動体としての複数の玉３３ｃと、隣接する玉３３ｃの間隔を保持する保持器３３ｄと、車輪用軸受３３の軸方向両端部を密封するシール部材３３ｅとを備えた複列アンギュラ玉軸受である。

　次に、潤滑機構を説明する。この潤滑機構は、モータ部Ａの冷却のために潤滑油を供給すると共に減速部Ｂに潤滑油を供給するものである。図７に示す潤滑油路２４ａ、２５ｃ、潤滑油供給口２４ｂ、２５ｄ、２５ｅ、２５ｆ、潤滑油排出口２２ｂ、潤滑油貯留部２２ｄ、潤滑油路２２ｅ、回転ポンプ５１および循環油路４５を主な構成とする。潤滑機構内に付した白抜き矢印は潤滑油の流れる方向を示す。

　モータ回転軸２４の潤滑油路２４ａに接続された潤滑油路２５ｃは、減速機入力軸２５の内部を軸線方向に沿って延びている。潤滑油供給口２５ｄ、２５ｅは、潤滑油路２５ｃから減速機入力軸２５の外径面に向って延び、潤滑油供給口２５ｆは、減速機入力軸２５の軸端部から回転軸心方向に軸端面に向って延びている。

　減速部Ｂの位置におけるケーシング２２の少なくとも１箇所には、減速部Ｂ内部の潤滑油を排出する潤滑油排出口２２ｂが設けられ、吐出された潤滑油を一時的に貯留する潤滑油貯留部２２ｄが設けられている。

　図７に示すように、循環油路４５は、ケーシング２２の内部を軸方向に延びる軸方向油路４５ａと、軸方向油路４５ａの軸方向一端部（図７の右側）に接続されて径方向に延びる径方向油路４５ｃと、軸方向油路４５ａの軸方向他端部（図７の左側）に接続されて径方向に延びる径方向油路４５ｂとで構成される。

　潤滑油を強制的に循環させるために、潤滑油貯留部２２ｄに接続する潤滑油路２２ｅと循環油路４５との間に回転ポンプ５１が設けられている。径方向油路４５ｂは回転ポンプ５１から圧送された潤滑油を軸方向油路４５ａに供給し、軸方向油路４５ａから径方向油路４５ｃを経て潤滑油を潤滑油路２４ａ、２５ｃに供給する。

　図１０に示すように、回転ポンプ５１は、減速機出力軸２８の回転を利用して回転するインナーロータ５２と、インナーロータ５２の回転に伴って従動回転するアウターロータ５３と、ポンプ室５４と、潤滑油路２２ｅに連通する吸入口５５と、循環油路４５の径方向油路４５ｂに連通する吐出口５６とを備えるサイクロイドポンプである。回転ポンプ５１をケーシング２２内に配置することによって、インホイールモータ駆動装置２１全体としての大型化を防止することができる。

　インナーロータ５２は、回転中心ｃ_１を中心として回転し、一方、アウターロータ５３は、回転中心ｃ_２を中心として回転する。インナーロータ５２およびアウターロータ５３はそれぞれ異なる回転中心ｃ_１、ｃ_２を中心として回転するので、ポンプ室５４の容積は連続的に変化する。これにより、吸入口５５から流入した潤滑油が吐出口５６から径方向油路４５ｂに圧送される。

　モータ部Ａの冷却として、図７に示すように、循環油路４５から潤滑油路２４ａに還流された潤滑油の一部が、遠心力によって潤滑油供給口２４ｂからロータ２３ｂを冷却し、その後、潤滑油が飛散してステータ２３ａを冷却する。

　減速部Ｂの潤滑として、潤滑油路２５ｃの潤滑油は、減速機入力軸２５の回転に伴う遠心力および圧力によって潤滑油供給口２５ｄ、２５ｅから減速部Ｂに流出する。潤滑油供給口２５ｄから流出した潤滑油は、曲線板２６ａ、２６ｂを支持する円筒ころ軸受４１（図８参照）、さらに、遠心力により、曲線板２６ａ、２６ｂと内ピン３１との当接部分および曲線板２６ａ、２６ｂと外ピン２７との当接部分等を潤滑しながら径方向外側に移動する。潤滑油供給口２５ｅ、２５ｆから流出した潤滑油は、減速機入力軸２５を支持する深溝玉軸受３７ａ、３７ｂ、さらに、内部の軸受や当接部分に供給される。

　ケーシング２２の内壁面に到達した潤滑油は、潤滑油排出口２２ｂから排出されて潤滑油貯留部２２ｄに貯留される。潤滑油吐出口２２ｂと回転ポンプ５１との間に潤滑油貯留部２２ｄが設けられているので、回転ポンプ５１によって排出しきれない潤滑油が一時的に発生しても、潤滑油貯留部２２ｄに貯留しておくことができる。その結果、減速部Ｂのトルク損失の増加を防止することができる。一方、潤滑油排出口２２ｂに到達する潤滑油量が少なくなっても、回転ポンプは、潤滑油貯留部２２ｄに貯留されている潤滑油を潤滑油路２４ａ、２５ｃに還流することができる。潤滑油は、遠心力に加えて重力によって移動する。したがって、潤滑油貯留部２２ｄがインホイールモータ駆動装置２１の下部に位置するように、電気自動車１１に取り付けるのが望ましい。

　本実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１の全体構成は、前述したとおりであるが、その特徴的な構成を以下に説明する。

　図７に示すように、モータ部Ａは、ケーシング２２にステータ２３ａが固定され、ステータ２３ａの内側で径方向の隙間をもって対向する位置にロータ２３ｂが配置されている。ロータ２３ｂは、モータ回転軸２４の外側に嵌合固定され、モータ回転軸２４と一体に回転する。

　モータ回転軸２４は、ケーシング２２内で軸方向一方側端部（図７の右側）を転がり軸受としての深溝玉軸受３６ａ’に、軸方向他方側端部（図７の左側）を転がり軸受としての深溝玉軸受３６ｂ’によって回転自在に支持されている。

　図１２にモータ回転軸２４およびロータ２３ｂを拡大した縦断面を示す。モータ回転軸２４は、ＳＣＭ４１５、ＳＣＭ４２０等の肌焼き鋼からなり、浸炭焼入れ焼戻しが施されている。熱処理硬化層Ｈをクロスハッチングで示す。モータ回転軸２４の浸炭焼入れ焼戻しを施した表面はＨＲＣ６２～６６．５の高硬度となっている。一方、中心部の硬度はＨＲＣ２９～３８程度である。

　モータ回転軸２４の大径外径部６１’は、ロータ２３ｂが嵌合する部分で、一方の端部にロータ２３ｂを軸方向に拘束する鍔部６２が形成されている。鍔部６２の外側面６２ａは、防炭処理が施され、この部分の硬度はＨＲＣ２９～３８程度である。モータ回転軸２４の大径外径部６１’とロータ２３ｂの内径部との嵌め合いは、遠心力による膨張と熱膨張が考慮された締め代が選定され、しまり嵌めや焼嵌めとしている。しまり嵌めの場合、モータ回転軸２４の大径外径部６１’とロータ２３ｂの内径部は接触しながら圧入されるが、大径外径部６１’は、高い表面硬度で形成されているので、接触部分の摩耗を防止することができる。

　ロータ２３ｂを大径外径部６１’の鍔部６２に当接するまで圧入した後、ロータ２３ｂの他方の端部に別体の挟持部材６３を当てボルト６４で締め付け固定する。このようにして、ロータ２３ｂはモータ回転軸２４に装着される。挟持部材６３には、後述する不釣合い調整のための切削加工による切粉がロータ２３ｂに吸着しないように非磁性材料で、かつ比重が高い材料を選定する。挟持部材６３の材料として、オーステナイト系ステンレス鋼が望ましい。

　図７を参照して、モータ回転軸２４は、前述したように、１５０００ｍｉｎ^－１程度で高速回転する。ロータ２３ｂを装着したモータ回転軸２４の振れ回りを抑制するために、深溝玉軸受３６ａ’、３６ｂ’の内輪３６ａ１、３６ｂ１とモータ回転軸２４との間の嵌め合いは、中間嵌めもしくはしまり嵌めとしている。

　深溝玉軸受３６ａ’、３６ｂ’の内輪３６ａ１、３６ｂ１は、モータ回転軸２４の軸受装着面６５、６６（図１２参照）との間の嵌め合いは、中間嵌めもしくはしまり嵌めであるが、軸受装着面６５、６６に熱処理硬化層が形成されているので、組立時、内輪３６ａ１、３６ｂ１が軸受装着面６５、６６を傷つけない。

　一方、深溝玉軸受３６ａ’、３６ｂ’の外輪３６ａ２、３６ｂ２とケーシング２２との間の嵌め合いは、すきま嵌めとしている。これにより、組立時に深溝玉軸受３６ａ’、３６ｂ’の転動体が軌道面を傷つけることがなく、軸受の短寿命を回避することができる。

　モータ回転軸２４は、中心部が靱性を有するので、高速回転時の変形にも耐えることができる。このため、低トルクで高回転型のモータと高い減速比が得られるサイクロイド減速機を組合わせたインホイールモータ駆動装置として好適である。

　モータ回転軸２４にロータ２３ｂの組立が完了した後、回転１次強制振動成分の抑制を目的として、不釣合い調整が行われる。大径外径部６１’の鍔部６２の外側面６２ａおよび挟持部材６３の外側面がバランス修正用の面である。その理由は、不釣合い調整のための切削量を少なくするため、なるべく外径側に形成することが好ましく、鍔部６２の外側面６２ａおよび挟持部材６３の外側面をバランス修正用面とした。ただし、これに限られるものではなく、鍔部６２の外側面６２ａと挟持部材６３の外側面のいずれか一方をバランス修正用面としてもよい。鍔部６２の外側面６２ａは、防炭処理が施されて低硬度であるので、不釣合い調整のための切削加工が良好で、加工工程のサイクルタイムが低減され、不釣合い調整が容易で、かつコスト低減を図ることができる。挟持部材６３は、比重が大きいので加工量が少なくて済み、加工工程のサイクルタイムが低減され、不釣合い調整が容易で、かつコスト低減を図ることができる。

　鍔部６２の防炭処理は、外側面６２ａに浸炭防止剤を塗布する方法や外側面６２ａに面接触する治具を当接させて浸炭処理を行う方法等、適宜の方法で実施することができる。浸炭焼入れは、形状の小変更に対する柔軟性を有し、かつ、モータ回転軸２４の熱処理部位と熱処理をしない部位の区分が簡便であり、コスト面で有利である。

　深溝玉軸受３６ａ’、３６ｂ’の外輪３６ａ２、３６ｂ２とケーシング２２との間の嵌め合いがすきま嵌めであることによるモータ回転軸２４の振れ回りを抑制するために、本実施形態では、図１１ａおよび図１１ｂに示す構成を備えている。図１１ａは、図７におけるモータ回転軸２４と減速機入力軸２５のスプライン嵌合部および減速機入力軸２５を支持する深溝玉軸受３６ｂの周辺部分を拡大した縦断面図であり、図１１ｂは、図１１ａのＰ－Ｐ線で矢視した押え部材の正面図である。

　図１１ａを参照して、モータ回転軸２４は、深溝玉軸受３６ｂ’によりケーシング２２に回転自在に支持されている。深溝玉軸受３６ｂ’の内輪３６ｂ１とモータ回転軸２４の軸受装着面６６との間の嵌め合いは中間嵌めもしくはしまり嵌めであり、外輪３６ｂ２とケーシング２２の軸受装着面２２ａとの間の嵌め合いはすきま嵌めである。外輪３６ｂ２の端面は、押え部材６７により押し付けられている。図１１ｂに示すように、押え部材６７は、中空円板であり、外径側に複数のボルト６８を挿入する貫通孔６７ａが設けられている。押え部材６７の内径側のハッチングを施した部分が外輪３６ｂ２の端面との当接部である。深溝玉軸受３６ｂ’をケーシング２２の軸受装着面２２ａに組込んだ後、押え部材６７をボルト６８によりケーシング２２に締結し、押え部材６７の側面のハッチングした部分が外輪３６ｂ２の端面を押し付けて深溝玉軸受３６ｂ’を固定する。

　モータ回転軸２４は、減速機入力軸２５とスプライン嵌合で連結されているが、このスプライン嵌合部に減速部Ｂの作動が影響する。図７に示す減速部Ｂの外ピン２７を保持する外ピンハウジング６０は、ケーシング２２に弾性支持機能を有する回り止め手段（図示省略）によって、フローティング状態に支持されている。これは、車両の旋回や急加減速等によって生じる大きなラジアル荷重やモーメント荷重を吸収して、曲線板２６ａ、２６ｂ、外ピン２７および曲線板２６ａ、２６ｂの偏心揺動運動を減速機出力軸２８の回転運動に変換する運動変換機構等の各種の部品の破損を防止するようにしている。

　上記のフローティング構造の状態で、前述したように、減速機入力軸２５は、曲線板２６ａ、２６ｂから荷重の方向や大きさが変動するラジアル荷重やモーメント荷重が作用している。このため、ある程度の傾きや芯ずれ状態の中で、モータ回転軸２４と減速機入力軸２５がスプライン嵌合部においてトルクが伝達される。しかし、前述したように、深溝玉軸受３６ｂ’の外輪３６ｂ２とケーシング２２との間の嵌め合いはすきま嵌めであるが、外輪３６ｂ２の端面は押え部材６７により押し付けられるので、モータ回転軸２４と減速機入力軸２５との間に生じるミスアライメントやスプライン嵌合部の噛合いの歯打ちによる振動などの動きを抑制することができる。このような作動状態のため、軸受外輪の端面を押え部材６７で押える軸受は、モータ回転軸２４の減速機入力軸２５とスプライン嵌合する側（減速部側端部）の深溝玉軸受３６ｂ’とするのが効果的である。

　押え部材６７は、組立性および適正な押し付け力が得られる部材として、板材が好ましい。板材であれば、板厚を変えることで押し付け力を簡単に変化させることができ、また、押し付け部の形状変更にも容易に対応できる。そして、板厚は、０．５～５ｍｍが好ましい。板厚が０．５ｍｍ以下では押し付け力が小さく、軸受の保持力が小さくなるため不適であり、一方、板厚が５ｍｍ以上では、インホイールモータ駆動装置に対する構造要求である軸方向の短縮化を実現できず、好ましくない。

　さらに、モータ回転軸２４を支持する深溝玉軸受３６ａ’、３６ｂ’の軸受内部隙間は、モータ回転軸２４の振れ回りの要因の一つである。そのため、本実施形態では、深溝玉軸受３６ａ’、３６ｂ’に予め荷重を付与（予圧）し、軸受内部隙間をなくして使用する。

　予圧を与える方法には、定位置予圧と定圧予圧がある。例えば、機械的に位置決めする方法は定位置予圧に属し、ばね要素を用いる方法は定圧予圧に属する。モータ回転軸２４の材質とケーシング２２の材質が異なる場合には、機械的に位置決めする方法は、熱膨張差により予圧が変化する可能性がある。このため、熱膨張差による軸方向変位の変動の影響を受けにくい定圧予圧が好ましい。本実施形態における定圧予圧は、一般的な予圧量が好ましく、深溝玉軸受３６ａ’、３６ｂ’の内輪３６ａ１、３６ｂ１と嵌め合うモータ回転軸２４の軸径をｄとした場合、予圧量を４ｄ～１０ｄ〔Ｎ〕の範囲に設定している。定圧予圧を実現する手段として、図１３に示すように、ウェーブスプリング７０を用いている。

　図１３は、ウェーブスプリング７０の縦断面図である。このウェーブスプリング７０は、板ばねをコイル状に巻いたもので、軸方向の中央部にウェーブ状に湾曲したばね部７０ａを有し、両端部に平坦な座面７０ｂを有する。このウェーブスプリング７０を圧縮することにより軸受に予圧を与える。

　図７を参照して、ウェーブスプリング７０を用いて深溝玉軸受３６ａ’、３６ｂ’に定圧予圧を付与する方法を説明する。モータ部Ａの組立の概要として、リアカバー７１を外したモータ部Ａのケーシング２２の内周にステータ２３ａが取付固定された状態で、モータ回転軸２４およびこれを支持する深溝玉軸受３６ａ’、３６ｂ’が組み立てられる。尚、この組立時には、減速部Ｂのケーシング２２はモータ部Ａのケーシング２２から分離されている。まず、減速機側の深溝玉軸受３６ｂをケーシング２２の軸受装着面２２ａ（図１１ａ参照）に組込み、押え部材６７をボルト６８によりケーシング２２に締結して深溝玉軸受３６ｂ’の外輪３６ｂ２の端面を押える。次に、ロータ２３ｂおよび回転センサ７２のロータ７２ａを装着したモータ回転軸２４を軸方向他方側（図７の左側）に挿入し、深溝玉軸受３６ｂ’の内輪３６ｂ１の内径に圧入する。

　その後、回転センサ７２を装着したリアカバー７１の軸受装着面７１ａの中にモータ回転軸２４を嵌挿させ、リアカバー７１をケーシング２２の軸方向一方側（図７の右側）端部に組込む。そして、リアカバー７１の軸受装着面７１ａとモータ回転軸２４の軸受装着面６５との間に深溝玉軸受３６ａ’を挿入する。この時、モータ回転軸２４の軸受装着面６５と深溝玉軸受３６ａ’の内輪３６ａ１との間の嵌め合いは、中間嵌めもしくはしまり嵌めであるので圧入となる。

　その後、ウェーブスプリング７０を装着したセンタープラグ７３をリアカバー７１に嵌挿し固定する。ウェーブスプリング７０が圧縮され、ばね力により、深溝玉軸受３６ａ’の外輪３６ａ１の端面を軸方向他方側（図７の左側）に押圧する。この結果、一対の深溝玉軸受３６ａ’、３６ｂ’に予圧（定圧予圧）が付与される。これにより、モータ回転軸２４を支持する深溝玉軸受３６ａ’、３６ｂ’の軸受内部隙間をなくすことができ、モータ回転軸２４の振れ回りを抑制することができる。また、ウェーブスプリング７０による定圧予圧であるので、ケーシング２２、モータ回転軸２４などの熱膨張差による予圧の変化を抑制することができる。

　モータの組立性を考慮した場合、本実施形態のように軸方向一方側（図７の右側）に予圧ばね（ウェーブスプリング７０）を配置し、組立の最終段階において予圧を付与する組立手順の方が、モータ回転軸２４の動きを確認する上で好ましい。逆に、軸方向他端側（図７の左側）の軸受３６ｂ’に予圧ばねを配置した場合、組立時に予圧ばねがロータ２３ｂの陰に隠れてしまい、正常に予圧が付与されているかどうかの確認がむずかしく、好ましくない。

　押え部材の変形例を図１４に示す。この押え部材６７’は、中空円板の基部７４とこの基部７４から内径側に突出した複数の突出部７５とからなる。突出部７５の内径側のハッチングを施した部分が外輪３６ｂ２の端面との当接部である。本変形例の押え部材６７’では、複数の突出部７５が個々に押し付け力を付与するので、外輪３６ｂ２の端面に対する追従性がよく、安定した押し付け力を与える。

　以上に説明した本実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１は、低トルクで高回転型のモータの採用を可能にするレベルに回転１次強制振動成分の抑制が図れ、小型・軽量で、静粛性に優れ、耐久性を向上させることができる。

　以上の構成を有する第１の発明の実施形態および第２発明の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１の全体的な作動原理を、図１、図２、図７および図８を参照しながら説明する。

　モータ部Ａでは、例えば、ステータ２３ａのコイル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、永久磁石又は磁性体によって構成されるロータ２３ｂが回転する。これに伴って、モータ回転軸２４に連結された減速機入力軸２５が回転すると、曲線板２６ａ、２６ｂは減速機入力軸２５の回転軸心を中心として公転運動する。このとき、外ピン２７は、曲線板２６ａ，２６ｂの外周部に設けられた曲線形状の波形と係合し、曲線板２６ａ、２６ｂを減速機入力軸２５の回転とは逆向きに自転回転させる。

　貫通孔３０ａに挿通された内ピン３１は、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動に伴って貫通孔３０ａの内壁面と当接する。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の自転運動のみが減速機出力軸２８を介して車輪用軸受部Ｃに伝達される。このとき、減速機入力軸２５の回転が減速部Ｂによって減速されて減速機出力軸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（後輪）１４に必要なトルクを伝達することが可能となる。

　上記構成の減速部Ｂの減速比は、外ピン２７の数をＺ_Ａ、曲線板２６ａ，２６ｂの外周部に設けた波形の数をＺ_Ｂとすると、（Ｚ_Ａ－Ｚ_Ｂ）／Ｚ_Ｂで算出される。図２および図８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および内ピン３１に転がり軸受（針状ころ軸受）２７ａ、６１，３１ａを設けたことにより、曲線板２６ａ，２６ｂと外ピン２７および内ピン３１との間の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。

　以上の構成により、軽量・コンパクトでありながら、静粛性（ＮＶＨ特性）および耐久性に優れたインホイールモータ駆動装置２１を実現することができる。従って、本実施形態のインホイールモータ装置２１を電気自動車１１に搭載すれば、ばね下重量を抑えることができる。その結果、走行安定性およびＮＶＨ特性に優れた電気自動車１１を実現することができる。

　以上、第１の発明および第２の発明からなる本発明の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１について説明を行ったが、インホイールモータ駆動装置２１には、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。

　例えば、以上で説明した実施形態においては、潤滑油供給口２４ｂをモータ回転軸２４に設け、潤滑油供給口２５ｅを転がり軸受３７ａの近くに設け、潤滑油供給口２５ｄを偏心部２５ａ、２５ｂに設け、潤滑油供給口２５ｆを減速機入力軸２５の軸端に設けた例を示したが、これに限ることなく、モータ回転軸２４や減速機入力軸２５の任意の位置に設けることができる。

　また、以上では、回転ポンプ５１としてサイクロイドポンプを採用したが、これに限ることなく、減速機出力軸２８の回転を利用して駆動するあらゆる回転型ポンプを採用することができる。さらには、回転ポンプ５１を省略して、遠心力のみによって潤滑油を循環させるようにしてもよい。

　また、減速部Ｂの曲線板２６ａ，２６ｂを１８０°位相を変えて２枚設けた例を示したが、曲線板の枚数は任意に設定することができる。例えば、曲線板を３枚設ける場合は、１２０°位相を変えて設けるとよい。

　また、以上では、減速機出力軸２８に固定した内ピン３１と、曲線板２６ａ，２６ｂに設けた貫通孔３０ａとで運動変換機構を構成したが、運動変換機構は、減速部Ｂの回転をハブ輪３２に伝達可能な任意の構成とすることができる。例えば、曲線板に固定された内ピンと減速機出力軸に形成された穴とで運動変換機構を構成してもよい。

　実施形態における作動の説明は、各部材の回転に着目して行ったが、実際にはトルクを含む動力がモータ部Ａから後輪１４に伝達される。したがって、上述のように減速された動力は高トルクに変換されたものとなっている。

　また、モータ部Ａに電力を供給してモータ部を駆動させ、モータ部Ａからの動力を後輪１４に伝達させる場合を示したが、これとは逆に、車両が減速したり坂を下ったりするようなときは、後輪１４側からの動力を減速部Ｂで高回転低トルクの回転に変換してモータ部Ａに伝達し、モータ部Ａで発電してもよい。さらに、ここで発電した電力は、バッテリーに蓄電しておき、モータ部Ａの駆動用電力や、車両に備えられた他の電動機器の作動用電力として活用することもできる。

　また、インホイールモータ駆動装置２１にはブレーキを追加することもできる。例えば、図１および図７の構成において、ケーシング２２を軸方向に延長してロータ２３ｂの車幅方向内側に空間を形成し、この空間にロータ２３ｂと一体的に回転する回転部材と、ケーシング２２に回転不能にかつ軸方向に移動可能なピストンと、このピストンを作動させるシリンダとを配置すれば、車両停止時にピストンと回転部材とによってロータ２３ｂをロックするパーキングブレーキとすることができる。また、ブレーキは、上記回転部材の一部に形成されたフランジおよびケーシング２２側に設置された摩擦板をケーシング２２側に設置されたシリンダで挟むディスクブレーキとすることもできるし、上記回転部材の一部にドラムを形成すると共に、ケーシング２２側にブレーキシューを固定し、摩擦係合およびセルフエンゲージ作用で回転部材をロックするドラムブレーキとすることもできる。

　また、以上では、モータ部Ａにラジアルギャップモータを採用した構成を適用したが、モータ部Ａに、ステータとロータとを軸方向の隙間を介して対向させるアキシャルギャップモータを採用した場合にも好ましく適用できる。

　さらに、本発明に係るインホイールモータ駆動装置は、後輪１４を駆動輪とした後輪駆動タイプの電気自動車１１のみならず、前輪１３を駆動輪とした前輪駆動タイプの電気自動車や、前輪１３および後輪１４を駆動輪とした４輪駆動タイプの電気自動車に適用することもできる。なお、本明細書中で「電気自動車」とは、電力から駆動力を得る全ての自動車を含む概念であり、例えば、ハイブリッドカー等をも含む。

　本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１１　　電気自動車、１２　　シャーシ、１２ａ　　ホイールハウジング、１２ｂ　　懸架装置、１３　　前輪、１４　　後輪、２１　　インホイールモータ駆動装置、２２　　ケーシング、２２ａ　　軸受装着面、２２ｂ　　潤滑油排出口、２２ｄ　　潤滑油貯留部、２２ｅ　　潤滑油路、２３ａ　　ステータ、２３ｂ　　ロータ、２４　　モータ回転軸、２５　　減速機入力軸、２５ａ　　偏心部、２５ｂ　　偏心部、２５ｃ　　潤滑油路、２５ｄ　　潤滑油供給口、２５ｅ　　潤滑油供給口、２６ａ　　曲線板、２６ｂ　　曲線板、２７　　外ピン、２７ａ　　針状ころ軸受、２８　　減速機出力軸、２９　　カウンタウェイト、３０ｂ　　貫通孔、３１　　内ピン、３１ａ　　針状ころ軸受、３１ｂ　　スタビライザ、３１ｃ　　円環部、３１ｄ　　円筒部、３２　　ハブ輪、３３　　車輪用軸受、３３ａ　　内輪、３３ｂ　　外輪、３３ｃ　　玉、３３ｄ　　保持器、３３ｅ　　シール部材、３３ｆ　　内側軌道面、３６ａ　　外輪、３６ａ’　　転がり軸受、３６ｂ　　内輪、３６ｂ’　　転がり軸受、３６ｃ　　ボール（転動体）、３７ａ　　転がり軸受、３７ｂ　　転がり軸受、４１　　転がり軸受、４２　　内輪、４３　　外側軌道面、４４　　円筒ころ、４５　循環油路、４５ａ　　軸方向油路、４５ｂ　　径方向油路、４５ｃ　　径方向油路、４６　　転がり軸受、５１　　回転ポンプ、５２　　インナーロータ、５３　　アウターロータ、５４　　ポンプ室、５５　　吸入口、５６　　吐出口、６０　　外ピンハウジング、６１　　転がり軸受、６１’　　大径外径部、６２　　鍔部、６２ａ　　外側面、６３　　挟持部材、６５　　軸受装着面、６６　　軸受装着面、６７　　押え部材、６７’　　押え部材、６８　　ボルト、７０　　ウェーブスプリング、Ａ　　モータ部、Ｂ　　減速部、Ｃ　　車輪用軸受部、Ｈ　　熱処理硬化層、δ　　組込み前のラジアル内部すきま

Claims

　モータ部、減速部および車輪用軸受部を保持するケーシングを備え、前記モータ部が、前記ケーシングに固定されたステータと、転がり軸受を介して前記ケーシングに回転自在に支持されるモータ回転軸と、このモータ回転軸に装着されたロータとを有し、前記減速部が、前記モータ回転軸により回転駆動される減速機入力軸と、減速された前記減速機入力軸の回転を前記車輪用軸受部に伝達する減速機出力軸とを有するインホイールモータ駆動装置において、
　前記転がり軸受は、組込み前のラジアル内部すきまが８～２５μｍであることを特徴とするインホイールモータ駆動装置。
　前記転がり軸受に軸方向の予圧が付与されていることを特徴とする請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
　前記軸方向の予圧が、軸方向に弾性変形可能な弾性部材により付与されていることを特徴とする請求項２に記載のインホイールモータ駆動装置。
　前記転がり軸受を構成する転動体がセラミックボールであることを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載のインホイールモータ駆動装置。
　前記転がり軸受を構成する保持器が樹脂製であることを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載のインホイールモータ駆動装置。
　前記モータ部に潤滑油を供給する潤滑機構をさらに有することを特徴とする請求項１～５の何れか一項に記載のインホイールモータ駆動装置。
　前記減速部は、前記減速機入力軸と、この減速機入力軸の偏心部に回転自在に保持され、前記減速機入力軸の回転に伴ってその回転軸心を中心とする公転運動を行う公転部材と、この公転部材の外周部に係合して公転部材に自転運動を生じさせる外周係合部材と、前記公転部材の自転運動を、前記減速機入力軸の回転軸心を中心とする回転運動に変換して前記減速機出力軸に伝達する運動変換機構とを備えた請求項１～６の何れか一項に記載のインホイールモータ駆動装置。
　モータ部と、減速部と、車輪用軸受部と、ケーシングとを備え、前記モータ部が、前記ケーシングに固定されたステータと、複数の転がり軸受を介して前記ケーシングに回転自在に支持されるモータ回転軸と、このモータ回転軸に装着されたロータとからなり、前記モータ部のモータ回転軸が前記減速部の減速機入力軸を回転駆動し、この減速機入力軸の回転を減速して減速機出力軸に伝達し、前記車輪用軸受部が前記減速機出力軸に連結されたインホイールモータ駆動装置において、
　前記モータ回転軸は、複数の転がり軸受を介して前記ケーシングに回転自在に支持され、前記モータ回転軸とこれを支持する転がり軸受との間の嵌め合いが、中間嵌めもしくはしまり嵌めであることを特徴とするインホイールモータ駆動装置。
　前記転がり軸受と前記ケーシングとの間の嵌め合いが、すきま嵌めであることを特徴とする請求項８に記載のインホイールモータ駆動装置。
　前記転がり軸受に軸方向の定圧予圧が付与されていることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のインホイールモータ駆動装置。
　前記モータ回転軸が一対の転がり軸受を介して両持ち支持され、前記転がり軸受のいずれか一方が、前記ケーシングに固定された押え部材の側面を軸受外輪の端面に当接させて固定されていることを特徴とする請求項８～１０のいずれか一項に記載のインホイールモータ駆動装置。
　前記押え部材により固定された転がり軸受が、前記モータ回転軸の減速部側端部を支持する軸受であることを特徴とする請求項１１に記載のインホイールモータ駆動装置。
　前記押え部材が中空円板であることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載のインホイールモータ駆動装置。
　前記押え部材が、中空円板の基部とこの基部から内径側に突出した複数の当接部とからなることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載のインホイールモータ駆動装置。