JP2005231564A - 電動式車輪駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】
車輪用軸受の耐久性向上と装置の軽量・コンパクト化を図ると共に、分解・組立性を考慮した電動式車輪駆動装置を提供する。
【解決手段】
車輪用軸受１に装着された遊星減速機２を駆動する電動モータＭと、回転部材１７とを有する駆動部４を備え、車輪用軸受１は、内側転走面６ａが形成されたハブ輪６と、これに圧入された内輪７と、複列の外側転走面８ａが形成された外方部材８と、転動体９とを備え、遊星減速機２は、回転部材１７に設けられた太陽ギア３と、外方部材８と太陽ギア３間に配設された複数の遊星ギア１２と、これらを連結軸１３に支承するキャリアピン１４とを備え、駆動部４は、外方部材８に分離可能に配設された電動モータＭと回転部材１７とを備え、連結軸１３がハブ輪６にセレーションを介して連結され、電動モータＭの回転が回転部材１７と遊星減速機２を介してハブ輪６に伝達される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車やゴルフカート、あるいはフォークリフト等の車両に用いられ、車輪用軸受と電動モータとが一体となった電動式車輪駆動装置に関するものである。
電動式車輪駆動装置は、車輪を電動モータで駆動する場合の駆動効率を上げるために提案されたもので、電気自動車等の車両の駆動輪用として用いられ、電動モータにより直接車輪を回転駆動するように構成されている。しかし、この種の電動式車輪駆動装置は、電動モータに大きな出力トルクを必要とするため、大型の電動モータを使用しなければならない。これではコストが嵩むだけでなく、重量が増大して車両の走行性能を充分に確保することが難しくなる。
これに対して、車輪の内側空間部分に電動モータと遊星歯車減速機を配設し、この電動モータの回転出力を遊星歯車減速機を介して車輪に伝達するようにした減速機付電動式車輪駆動装置（ホイールモータ）も既に提案されている。
しかし、減速機として遊星歯車減速機を採用する場合、電動モータのロータの回転出力を遊星歯車減速機を介して車輪に伝達する出力軸は、電動式車輪駆動装置の軸方向で一旦分割した後に軸心を合わせて出力を取り出すことになるため、一般的に構成が複雑で組み立て難く、また、出力軸の支持スパンを短くせざるを得ないため、車輪の倒れに対する支持強度が低いといった問題点があった。
こうした問題点を解決したものとして、図８に示すような電動式車輪駆動装置が知られている。この電動式車輪駆動装置５１は、タイヤ５２を装着した車輪５３の内側に電動モータ５４と歯車減速機５５とを内蔵してなり、電動モータ５４の回転出力により車輪５３を回転駆動するように構成されている。
電動モータ５４は、車輪５３の内側に配設されたケース５６側に固定されるステータ５７と、このステータ５７の内側に対向配置されたロータ５８と、このロータ５８の回転出力を歯車減速機５５を介して車輪５３に伝達する出力軸５９とを備えている。ステータ５７とロータ５８は、カバー６０、６１に挟持された状態でケース５６側へ固定されて電動モータ５４を構成している。
出力軸５９は、その一端部５９ａに取付フランジ６２が一体形成され、ハブボルト６３を介して車輪５３を固定している。出力軸５９の一端部５９ａは、ケース５６の軸挿通孔５６ｂに転がり軸受６４を介して、また、他端部５９ｂは、外側カバー６０の中央凹部６０ａに転がり軸受６５を介してそれぞれ回転自在に支承されている。
ケース５６内に収容されている歯車減速機５５は、複数の歯車５５ａ、５５ｂ、５５ｃおよび５５ｄで構成されている。第１の歯車５５ａは、ロータ５８の端部に同心状に一体形成されている。第２および第３の歯車５５ｂ、５５ｃは、同一の支持軸６６に固定されて互いに一体的に回転し、第２の歯車５５ｂと第１の歯車５５ａが噛合している。支持軸６６の一端部６６ａは、内側カバー６１の凹部６１ａに転がり軸受６７を介して、また、他端部６６ｂは、ケース５６の凹部５６ａに転がり軸受６８を介してそれぞれ回転自在に支承されている。第４の歯車５５ｄは出力軸５９に固定され、第３の歯車５５ｃに噛合している。
このような構成により、電動モータ５４の出力軸５９を、歯車減速機５５の最終段である第４の歯車５５ｄの回転中心孔、およびロータ５８の軸挿通孔５８ａを貫通した状態でケース５６の両端部に回転自在に支承されているため、出力軸５９を基準として、歯車減速機５５の構成部品、内側カバー６１、電動モータ５４の構成部品、外側カバー６０を順次嵌合して容易に組み立てることができる。また、出力軸５９は、電動式車輪駆動装置５１全体としての実質的な両端部分で支承される構造であるため、その支持スパンを最大限長くとれるので車輪５３の倒れに対する充分な支持強度を得ることができる。
特開平７−８１４３６号公報
こうした従来の電動式車輪駆動装置５１において、この種の歯車減速機５５は、各種の構成部品を容易に組み立てることができる反面、車輪５３の内側に配設される電動モータ５４を小型化し、この電動モータ５４で高回転出力を得るためには必然的にスペースが嵩むため、出力軸５９を支承する転がり軸受６４、６５の設置スペースが制約される。したがって、車輪５３の倒れ、すなわちモーメント荷重に対する負荷容量が不足し、転がり軸受６４、６５の耐久性向上の面で改善が求められていた。
本発明は、こうした従来の問題を解決し、車輪用軸受の耐久性向上と装置の軽量・コンパクト化を図ると共に、分解・組立性を考慮した電動式車輪駆動装置を提供することを目的とする。
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、車輪用軸受と、この車輪用軸受に装着された遊星減速機と、この遊星減速機を駆動する電動モータおよび回転部材を有する駆動部とを備え、前記車輪用軸受は、一端部に車輪取付フランジを有するハブ輪と、このハブ輪の小径段部に圧入され、外周に複列の内側転走面のうち少なくとも一方の内側転走面が形成された内輪と、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記遊星減速機は、前記回転部材に設けられた入力要素と、前記外方部材の内周側に設けられた固定要素と、この固定要素と前記入力要素との間に配設された複数の遊星要素と、これら遊星要素を連結軸に対して回転自在に支承する出力要素とを備え、前記駆動部は、前記電動モータを構成し、前記外方部材に配設されたステータハウジングと、このステータハウジングに内蔵されたステータ部と、このステータ部に所定のエアギャップを介して対峙し、前記回転部材に固着されたロータ部とを備え、前記連結軸が、前記ハブ輪に着脱自在かつトルク伝達可能に連結され、前記電動モータの回転を前記遊星減速機を介して前記ハブ輪に伝達して車輪を駆動するようにした。
このような構成を採用したので、軸受部のスペースを充分確保できると共に、遊星減速機を構成する連結軸が、ハブ輪に着脱自在かつトルク伝達可能に連結されているので、補修時には車輪用軸受と遊星減速機および駆動部を容易に切り離して交換することができ、装置全体を交換する必要がなくなって、省資源化と共にメンテナンス費用を削減することができる。
また、請求項２に記載の発明は、前記遊星減速機が、前記回転部材に設けられた太陽ギアと、この太陽ギアの外歯と前記外方部材の内周に形成された内歯に噛合する複数の遊星ギアと、これら遊星ギアを回転自在に支承し、前記連結軸の外周部に突設されたキャリアピンとを備えているので、滑り接触を伴わず効率的に動力伝達ができると共に、軸受内に封入された潤滑グリースで潤滑することもできる。また、モーメント荷重に対して遊星ギアおよび太陽ギアへ偏荷重が作用するのを抑制することができ、遊星ギアと太陽ギアの噛合によって発生する噛み合い音を抑制することができる。
また、請求項３に記載の発明は、前記回転部材に制動装置が一体に装着されているので、部品共通化によるコスト低減ができると共に、遊星減速機で減速する前に制動作用を働かせることができるので、制動トルクが減少して軽量・コンパクトな制動装置を提供することができる。
好ましくは、請求項４に記載の発明のように、前記制動装置がパーキングブレーキであれば、部品共通化を図ることができると共に、従来車輪側に配設されていたパーキングブレーキをインボード側に配設することができ、車輪用軸受周りのスペース確保によるレイアウト上の自由度が向上する。
さらに好ましくは、請求項５に記載の発明のように、前記パーキングブレーキが、前記ステータステータハウジングに保持された中間部材と、この中間部材を変位させて前記回転部材に係脱させるアクチュエータとを備えていれば、パーキングブレーキを駆動部に一体化することができ、車輪用軸受周りのスペース確保によるレイアウト自由度の向上を一層図ることができる。
また、請求項６に記載の発明のように、前記回転部材に複数の凹部が形成され、これら凹部に対応して複数の貫通孔が前記ステータハウジングに形成されると共に、これら貫通孔にテーパ面を有する前記中間部材が収容され、前記テーパ面に係合する円筒部材を介して前記中間部材を変位させて前記凹部に係脱させても良い。また、請求項７に記載の発明のように、前記回転部材に複数の凹部とテーパ面が形成され、これら凹部とテーパ面に係合する凸部とテーパ面が前記中間部材に形成されると共に、この中間部材が、前記ステータハウジングに対してトルク伝達可能かつ軸方向変位可能に保持されていても良い。このように、中間部材をステータハウジングの凹部に係合させることにより、従来の滑りによるパーキングブレーキよりも大きな制動力を確保することができ、その分装置の軽量・コンパクト化を達成することができる。
また、請求項８に記載の発明は、前記遊星減速機が、連結軸を介して連結された第１および第２の遊星減速機とを備え、前記電動モータの回転を、前記第１の遊星減速機および第２の遊星減速機により２段階に減速して前記ハブ輪に動力を伝達するようにしたので、小スペース内で極めて大きな減速比を得ることができ、電動モータを軽量・コンパクト化することができる。
また、請求項９に記載の発明は、前記第１の遊星減速機が、ステータハウジングに設けられた太陽ギアと、この太陽ギアの外歯と前記回転部材の内周に形成された内歯に噛合する複数の遊星ギアと、これら遊星ギアを第１の連結軸に対して回転自在に支承するキャリアピンとを備え、前記第２の遊星減速機は、前記第１の連結軸に設けられた太陽ギアと、この太陽ギアの外歯と前記外方部材の内周に形成された内歯に噛合する複数の遊星ギアと、これら遊星ギアを第２の連結軸に対して回転自在に支承するキャリアピンとを備え、前記第２の連結軸が前記ハブ輪に連結されているので、軸受スペースを確保でき、小スペース内で一層大きな減速比を得ることができる。
また、請求項１０に記載の発明は、前記ステータハウジングが前記外方部材に分離可能に締結されているので、補修時には車輪用軸受と駆動部を容易に切り離して交換することができ、省資源化と共にメンテナンス費用を削減することができる。
本発明に係る電動式車輪駆動装置は、車輪用軸受と、この車輪用軸受に装着された遊星減速機と、この遊星減速機を駆動する電動モータおよび回転部材を有する駆動部とを備え、前記車輪用軸受は、一端部に車輪取付フランジを有するハブ輪と、このハブ輪の小径段部に圧入され、外周に複列の内側転走面のうち少なくとも一方の内側転走面が形成された内輪と、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記遊星減速機は、前記回転部材に設けられた入力要素と、前記外方部材の内周側に設けられた固定要素と、この固定要素と前記入力要素との間に配設された複数の遊星要素と、これら遊星要素を連結軸に対して回転自在に支承する出力要素とを備え、前記駆動部は、前記電動モータを構成し、前記外方部材に配設されたステータハウジングと、このステータハウジングに内蔵されたステータ部と、このステータ部に所定のエアギャップを介して対峙し、前記回転部材に固着されたロータ部とを備え、前記連結軸が、前記ハブ輪に着脱自在かつトルク伝達可能に連結され、前記電動モータの回転を前記遊星減速機を介して前記ハブ輪に伝達して車輪を駆動するようにしたので、軸受部のスペースを充分確保できると共に、補修時には車輪用軸受と遊星減速機および駆動部を容易に切り離して交換することができ、装置全体を交換する必要がなくなって、省資源化と共にメンテナンス費用を削減することができる。
車輪用軸受と、この車輪用軸受に装着された遊星減速機と、この遊星減速機を駆動する電動モータおよび回転部材を有する駆動部とを備え、前記車輪用軸受は、一端部に車輪取付フランジを有し、外周に一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪と、このハブ輪の小径段部に圧入され、外周に他方の内側転走面が形成された内輪と、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記遊星減速機は、前記回転部材に設けられた太陽ギアと、前記外方部材の内周に形成された内歯と、この内歯と前記太陽ギアの外歯に噛合する複数の遊星要素と、これら遊星要素を連結軸に対して回転自在に支承するキャリアピン出力要素とを備え、前記駆動部は、前記電動モータを構成し、前記外方部材に分離可能に一体に配設されたステータハウジングと、このステータハウジングに内蔵されたステータ部と、このステータ部に所定のエアギャップを介して対峙し、前記回転部材に固着されたロータ部とを備え、前記連結軸が前記ハブ輪にセレーションを介して連結され、前記電動モータの回転を前記遊星減速機を介して前記ハブ輪に伝達して車輪を駆動するようにした。
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る電動式車輪駆動装置の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った横断面図である。
この電動式車輪駆動装置は、車輪用軸受１と、この車輪用軸受１に装着された遊星減速機２と、この遊星減速機２を構成する太陽ギア３を一体に有する駆動部４とを主たる構成としている。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で、車両の外側寄りとなる側をアウトボード側（図面左側）、中央寄り側をインボード側（図面右側）という。
車輪用軸受１は、駆動側車輪（図示せず）を支承する第３世代と称されるものである。この車輪用軸受１は、アウトボード側の端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジ５を一体に有し、外周に内側転走面６ａと、この内側転走面６ａからインボード側に延びる円筒状の小径段部６ｂが形成されたハブ輪６と、このハブ輪６の小径段部６ｂに圧入され、外周に内側転走面７ａが形成された内輪７と、外周に車体に固定するための車体取付フランジ８ｂを一体に有し、内周に前記内側転走面６ａ、７ａに対向する複列の外側転走面８ａ、８ａが形成された外方部材８と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体（ボール）９と、これら転動体９を円周等配に保持する保持器１０とを備えている。外方部材８の両端部にはシール８ｃ、８ｃが装着され、軸受内部に封入されたグリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
ハブ輪６の外周面には、車輪取付フランジ５の基部となるシールランド部をはじめ、内側転走面６ａから小径段部６ｂに亙って表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの設定が比較的容易にできる高周波誘導加熱による焼入れが好適である。ここで、ハブ輪６の小径段部６ｂの端部には止め輪１１が装着され、この小径段部６ｂに圧入された内輪７は、この止め輪１１によって軸方向に固定されている。
なお、ここでは転動体９にボールを用いた複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず、円錐ころを用いた複列の円錐ころ軸受であっても良い。また、車輪用軸受１は、ハブ輪６の外周に直接内側転走面６ａが形成された第３世代構造を例示したが、これに限らず、本発明に係る電動式車輪駆動装置においては、ハブ輪に小径段部が形成され、この小径段部に一対の内輪が圧入された、所謂第２世代構造であっても良い。
外方部材（固定要素）８のインボード側の端部内周には内歯８ｄが形成され、この内歯８ｄと、太陽ギア（入力要素）３の外歯３ａに噛合する４個の遊星ギア（遊星要素）１２が装着され、プラネタリ型の遊星減速機２を構成している。遊星ギア１２は、連結軸１３の外周部に突設されたキャリアピン１４に転がり軸受１５を介して回転自在に支承されている（図２参照）。また、連結軸１３は、外周にセレーション（またはスプライン）１３ａが形成され、ハブ輪６の内周に形成されたセレーション（またはスプライン）６ｃに係合してトルク伝達可能に連結されている。ハブ輪６と連結軸１３は、この連結軸１３の端部に装着された止め輪１６によって軸方向に着脱自在に固定されている。なお、ここでは、太陽ギア３は、駆動部４を構成する回転部材１７に直接形成されたものを例示したが、これに限らず、回転部材に回転軸を突設し、この回転軸に別体の太陽ギアを圧入したものであっても良い。
回転部材１７はカップ状に形成され、その円筒部１７ａの外周には電動モータＭを構成するロータ部１８が固着されている。このロータ部１８は複数の永久磁石１８ａからなる。また、このロータ部１８に所定のエアーギャップを介してステータ部１９が対峙して配設され、カップ状に形成されたステータハウジング２０に内蔵されている。ステータ部１９は、ステータ鉄心１９ａと、このステータ鉄心１９ａに巻回されたステータコイル１９ｂとからなる。これらロータ部１８とステータ部１９とで電動モータＭが構成されている（図２参照）。
回転部材１７は、固定部材となるステータハウジング２０と外方部材８に対してそれぞれ転がり軸受２１、２２を介して回転自在に支承されている。また、ステータハウジング２０は、外方部材８の車体取付フランジ８ｂに図示しない固定ボルトによって着脱自在に締結されている。そして、電動モータＭに通電することにより、回転部材１７が回転し、この回転部材１７の回転は、太陽ギア３を介して遊星ギア１２に伝達され、この遊星ギア１２の回転は連結軸１３を介してハブ輪６に伝達され、図示しない車輪を駆動する。
こうした遊星減速機２の減速比は、遊星ギア１２の歯数と外方部材８の内歯８ｄの歯数比を変えることにより適宜調節可能であるが、例えば、電気自動車用の電動式車輪駆動装置に適用した場合、減速比は３〜９の範囲で設定することができる。さらに、この程度の減速比を得るのであれば、太陽ギア３の外径を小さくすることによって充分対応することができ、減速比を大きくすることに伴って減速機が大型化することはない。また、車輪用軸受装置１における外方部材８の内周に形成された内歯８ｄに遊星ギア１２が噛合されているので、軸受部のスペースを充分確保できると共に、モーメント荷重に対して遊星ギア１２および太陽ギア３へ偏荷重が作用するのを抑制することができ、遊星ギア１２と太陽ギア３の噛合によって発生する噛み合い音を抑制することができる。また、遊星減速機２を構成する連結軸１３が、ハブ輪６にセレーション１３ａを介して連結されているので、補修時には車輪用軸受１と遊星減速機２および駆動部４をサブユニットとして容易に切り離して交換することができ、装置全体を交換する必要がなくなって、省資源化と共にメンテナンス費用を削減することができる。
本実施形態では、遊星減速機の各要素が歯車伝達手段により動力伝達されているものを例示したが、これに限らず、摩擦手段により動力伝達（トラクションドライブ）されているものであっても良い。この場合、動力伝達時に発生する騒音や振動を可及的に抑制することができる。
図３は、本発明に係る電動式車輪駆動装置の第２の実施形態を示す縦断面図、図４は、図３の要部斜視図である。なお、この第２の実施形態は、前述した第１の実施形態（図１）と駆動部の構造のみが異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同一機能の部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
回転部材２３にはインボード側に延びる円筒部２４が突設され、この円筒部２４の外周に円周等配に複数の凹部２４ａが形成されている。また、ステータハウジング２５のインボード側にもこの円筒部２４に対向する円筒部２６が突設され、前記凹部２４ａに対応して複数の貫通孔２６ａが形成されている。これらの貫通孔２６ａには中間部材２７が収容されている。中間部材２７は、図４に示すように、先端が尖塔形状をなす略直方体で、端面はテーパ面２７ａに形成され、このテーパ面２７ａが円筒部材２８のテーパ面２８ａに摺接している。そして、その先端部が環状のばね部材２９のポケット２９ａ内に没入している。
図３において、円筒部材２８の近傍にアクチュエータ３０が配設され、支点３０ａを中心に揺動自在に支持されている。このアクチュエータ３０の一端は円筒部材２８の端面に当接すると共に、他端はブレーキワイヤー３１に係止されている。そして、ブレーキワイヤー３１を作用させると、アクチュエータ３０は支点３０ａを中心として揺動し、円筒部材２８を軸方向（図中左側）に変位させる。この円筒部材２８の変位により、中間部材２７は揃って径方向内方に移動し始め、回転部材２３の凹部２４ａにその先端部が係合する。その結果、回転部材２３とステータハウジング２５とが中間部材２７を介して一体となり、回転部材２３はステータハウジング２５に固定される。
中間部材２７の移動に伴い環状のばね部材２９のポケット２９ａは押し広げられ、ポケット２９ａ間の柱部２９ｂが弾性変形する（図４参照）。これにより、ブレーキワイヤー３１を作用させてブレーキを解除すると、この弾性変形している柱部２９ｂの復元力によって中間部材２７は径方向外方に移動して元の位置に戻る。したがって、回転部材２３の凹部２４ａと中間部材２７との係合が解かれ、回転部材２３とステータハウジング２５との連結が解除される。
このように、中間部材２７はステータハウジング２５の貫通孔２６ａと環状のばね部材２９によって安定して保持されると共に、このばね部材２９の弾性力によって中間部材２７をスムーズに元の状態に戻すことができ、安定かつ確実なブレーキ作用を働かすことができる。したがって、電動モータＭを構成する回転部材２３にこのようなパーキングブレーキを一体に配設することにより、部品点数が削減して低コスト化できると共に、遊星減速機２で減速する前にこのパーキングブレーキで制動作用を働かせることができるので、制動トルクが減少して軽量・コンパクトな制動装置を提供することができる。さらに、従来の滑りによるパーキングブレーキに比べ大きな制動力を有するため、制動部の軽量・コンパクト化を一層図ることができる。
図５は、本発明に係る電動式車輪駆動装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。なお、この第３の実施形態は、前述した第２の実施形態（図３）と制動部の構成のみが異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同一機能の部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
回転部材３２にはインボード側に延びる円筒部３３が突設され、この円筒部３３の内周にテーパ面３３ａが形成されている。一方、この回転部材３２の軸方向に対向してリング状の中間部材３４が配設され、前記テーパ面３３ａに対応するテーパ面３４ａが外周に形成されている。また、回転部材３２のインボード側の側面には凹部３５が形成され、この凹部３５に係合する凸部３６が中間部材３４の先端に形成されている。さらに、ステータハウジング３７に対向して中間部材３４が弾性部材３８を介して配置されると共に、セレーション等を介して、前記ステータハウジング３７に対して回転不可かつ軸方向スライド可能に嵌合されている。
中間部材３４の近傍にはアクチュエータ３０が配設され、支点３０ａを中心に揺動自在に支持されている。このアクチュエータ３０の一端は中間部材３４の端面に当接すると共に、他端はブレーキワイヤー３１に係止されている。そして、ブレーキワイヤー３１を作用させると、アクチュエータ３０は支点３０ａを中心として揺動し、弾性部材３８に抗して中間部材３４を軸方向（図中左側）に変位させる。この中間部材３４の変位により、中間部材３４のテーパ面３４ａが回転部材３２のテーパ面３３ａに衝合し、最終的に凸部３６が回転部材３２の凹部３５に係合する。その結果、回転部材３２とステータハウジング３７とが中間部材３４を介して一体となり、回転部材３２はステータハウジング３７に固定される。また、ブレーキワイヤー３１を作用させてブレーキを解除すると、この弾性部材３８の復元力によって中間部材３４は軸方向（図中右側）に移動して元の位置に戻る。したがって、回転部材３２の凹部３５と中間部材３４の凸部３６との係合が解かれ、回転部材３２とステータハウジング３７との連結が解除される。
このように、中間部材３４は回転部材３２に対して滑りと凹凸係合により係脱されるため、回転部材３２が完全に停止していなくとも制動作用を働かすことができると共に、凹凸係合により大きな制動力を有し、安定かつ確実なブレーキ作用を働かすことができる。そして、電動モータＭを構成する回転部材３２にこのようなパーキングブレーキを一体化することにより、部品点数が削減できて低コスト化できる。
図６は、本発明に係る電動式車輪駆動装置の第４の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態（図３、図５）と制動部の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同一機能の部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
回転部材３９はハット状に形成された基部３９ａと、その基部３９ａの外周にセレーション等を介してトルク伝達可能に嵌合された円筒部３９ｂとからなる。この円筒部３９ｂの外周には電動モータＭを構成するロータ部１８が固着されている。また、基部３９ａのインボード側の端部にはブレーキロータ４０が一体に形成されている。そして、このブレーキロータ４０にはディスクブレーキ４１が装着されている。このディスクブレーキ４１は、ブレーキロータ４０を両側から挟持するブレーキパッド４１ａと、これらブレーキパッド４１ａを図示しないアクチュエータを介して押圧するブレーキキャリパ４１ｂとで構成されている。
本実施形態では、ブレーキロータ４０が電動モータＭを構成する回転部材３９と一体に形成されているので、部品共通化によるコスト低減ができる。また、遊星減速機２で減速する前にこのディスクブレーキ４１で制動作用を働かせることができるので、制動トルクが減少して径方向に軽量・コンパクトなディスクブレーキ４１を提供することができる。さらに、このディスクブレーキ４１はパーキングブレーキとしての機能を併せ持っている。
図７は、本発明に係る電動式車輪駆動装置の第５の実施形態を示す縦断面図である。なお、この第５の実施形態は、前述した第１の実施形態（図１）と遊星減速機の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同一機能の部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
本実施形態は車輪用軸受１と、この車輪用軸受１に装着された２つの遊星減速機４２、４３を有している。第１の遊星減速機４２は、ステータハウジング４４に一体に形成された太陽ギア（固定要素）３と、この太陽ギア３の周りを遊星運動する４個の遊星ギア（遊星要素）１２と、これら遊星ギア１２を第１の連結軸４５に対して転がり軸受１５を介して回転自在に支承するキャリアピン（出力要素）１４とを備えている。このキャリアピン１４は、第１の連結軸４５の外周部に複数個突設されている。回転部材（入力要素）４６のインボード側の内周には、前記遊星ギア１２が噛合する内歯４６ａが形成され、ソーラ型の遊星減速機４２を構成している。
一方、第２の遊星減速機４３は、第１の連結軸４５に一体に形成された太陽ギア（入力要素）４７と、この太陽ギア４７の周りを遊星運動する４個の遊星ギア（遊星要素）１２’と、これら遊星ギア１２’を第２の連結軸１３に対して転がり軸受１５を介して回転自在に支承するキャリアピン（出力要素）１４’とを備えている。外方部材（固定要素）８のインボード側の内周には、前記遊星ギア１２’が噛合する内歯８ｄが形成されている。
ここで、電動モータＭに通電すると、ロータ部１８を一体に有する回転部材４６が回転し、この回転部材４６の回転は遊星ギア１２を介して第１の連結軸４５に減速されて伝達される。そして、第１の連結軸４５の回転は、この第１の連結軸４５に一体形成された太陽ギア４７を介して遊星ギア１２’に伝達され、この遊星ギア１２’の公転、すなわち、キャリアピン１４’を介して第２の連結軸１３に伝達され、セレーション１３ａを介してハブ輪６へ減速して伝達される。
こうした第１および第２の遊星減速機４２、４３の減速比は、遊星ローラ１２、１２’の歯数と回転部材４６および外方部材８における内歯４６ａ、８ｄの歯数比を変えることにより適宜調節可能であるが、例えば、電気自動車用の電動式車輪駆動装置に適用した場合、減速比は３〜９の範囲で設定することができる。また、全体の減速比は、第１の遊星減速機４２の減速比ｍと、第２の遊星減速機４３の減速比ｎとの積、すなわち、ｍ×ｎとなる。したがって、小スペース内で極めて大きな減速比を得ることができ、電動モータＭを軽量・コンパクト化することができる。
実施形態においても、前述したものと同様、車輪用軸受１を構成する外方部材８のインボード側の端部に第２の遊星減速機４３を構成する遊星ギア１２’が組み込まれているので、軸受部のスペースを充分確保でき、第２の遊星減速機４３の組立が簡便となると共に、第１および第２の遊星減速機４２、４３は、モーメント荷重に対しても複列の軸受で均等に負荷を受け持つことができるため、遊星ギア１２、１２’および太陽ギア３、４７へ偏荷重が作用するのを抑制することができる。また、電動モータＭが、ステータハウジング４４を介して外方部材８の車体取付フランジ８ｂに分離可能に一体構成されているので、装置を軸方向にコンパクト化することができる。さらに、駆動部４８は、図示しないナックル内に収納させることができるため、飛び石等から電動モータＭを保護することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる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、特許請求の範囲の記載によって示され、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。
本発明に係る電動式車輪駆動装置は、燃料電池自動車や電気自動車等の四輪自動車、二輪自動車、ゴルフカートあるいは高齢者や障害者用の三輪あるいは四輪のカート、および建設現場や輸送業界で使用する手押し式一輪車乃至四輪車等、各種車両を電気駆動式とする場合、または電動により補助動力を付与する場合に適用することができる。
本発明に係る電動式車輪駆動装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った横断面図である。 本発明に係る電動式車輪駆動装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。 図１の要部斜視図である。 本発明に係る電動式車輪駆動装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係る電動式車輪駆動装置の第４の実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係る電動式車輪駆動装置の第５の実施形態を示す縦断面図である。 従来の電動式車輪駆動装置を示す縦断面図である。
符号の説明
１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・車輪用軸受
２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・遊星減速機
３、４７・・・・・・・・・・・・・・・・・太陽ギア
３ａ、４７ａ・・・・・・・・・・・・・・・外歯
４、４８・・・・・・・・・・・・・・・・・駆動部
５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
６・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
６ａ、７ａ・・・・・・・・・・・・・・・・内側転走面
６ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・小径段部
６ｃ、１３ａ・・・・・・・・・・・・・・・セレーション
７・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・内輪
８・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
８ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
８ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
８ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・シール
８ｄ、４６ａ・・・・・・・・・・・・・・・内歯
９・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・転動体
１０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・保持器
１１、１６・・・・・・・・・・・・・・・・止め輪
１２、１２’・・・・・・・・・・・・・・・遊星ギア
１３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・連結軸
１４、１４’・・・・・・・・・・・・・・・キャリアピン
１５、２１、２２・・・・・・・・・・・・・転がり軸受
１７、２３、３２、３２、３９、４６・・・・回転部材
１７ａ、２４、２６、３３、３９ｂ・・・・・円筒部
１８・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ロータ部
１８ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・永久磁石
１９・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ステータ部
１９ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ステータ鉄心
１９ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ステータコイル
２０、２５、３７、４４・・・・・・・・・・ステータハウジング
２４ａ、３５・・・・・・・・・・・・・・・凹部
２６ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・貫通孔
２７・・・・・・・・・・・・・・・・・・・中間部材
２７ａ、２８ａ、３３ａ、３４ａ・・・・・・テーパ面
２８・・・・・・・・・・・・・・・・・・・円筒部材
２９・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ばね部材
２９ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ポケット
２９ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・柱部
３０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・アクチュエータ
３０ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・支点
３１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ブレーキワイヤー
３６・・・・・・・・・・・・・・・・・・・凸部
３８・・・・・・・・・・・・・・・・・・・弾性部材
３９ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・基部
４０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ブレーキロータ
４１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ディスクブレーキ
４１ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ブレーキパッド
４１ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ブレーキキャリパ
４２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第１の遊星減速機
４３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第２の遊星減速機
４５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第１の連結軸
５１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・電動式車輪駆動装置
５２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・タイヤ
５３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・車輪
５４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・電動モータ
５５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・歯車減速機
５５ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・第１の歯車
５５ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・第２の歯車
５５ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・第３の歯車
５５ｄ・・・・・・・・・・・・・・・・・・第４の歯車
５６・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ケース
５６ａ、６０ａ、６１ａ・・・・・・・・・・凹部
５６ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・挿通孔
５７・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ステータ
５８・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ロータ
５９・・・・・・・・・・・・・・・・・・・出力軸
５９ａ、６６ａ・・・・・・・・・・・・・・一端部
５９ｂ、６６ｂ・・・・・・・・・・・・・・他端部
６０、６１・・・・・・・・・・・・・・・・カバー
６２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・取付フランジ
６３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
６４、６５、６７、６８・・・・・・・・・・転がり軸受
６６・・・・・・・・・・・・・・・・・・・支持軸
Ｍ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・電動モータ
ｍ、ｎ・・・・・・・・・・・・・・・・・・減速比

Claims (10)

  1. 車輪用軸受と、この車輪用軸受に装着された遊星減速機と、この遊星減速機を駆動する電動モータおよび回転部材を有する駆動部とを備え、
    前記車輪用軸受は、一端部に車輪取付フランジを有するハブ輪と、このハブ輪の小径段部に圧入され、外周に複列の内側転走面のうち少なくとも一方の内側転走面が形成された内輪と、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、
    前記遊星減速機は、前記回転部材に設けられた入力要素と、前記外方部材の内周側に設けられた固定要素と、この固定要素と前記入力要素との間に配設された複数の遊星要素と、これら遊星要素を連結軸に対して回転自在に支承する出力要素とを備え、
    前記駆動部は、前記電動モータを構成し、前記外方部材に配設されたステータハウジングと、このステータハウジングに内蔵されたステータ部と、このステータ部に所定のエアギャップを介して対峙し、前記回転部材に固着されたロータ部とを備え、
    前記連結軸が、前記ハブ輪に着脱自在かつトルク伝達可能に連結され、前記電動モータの回転を前記遊星減速機を介して前記ハブ輪に伝達して車輪を駆動するようにしたことを特徴とする電動式車輪駆動装置。
  2. 前記遊星減速機が、前記回転部材に設けられた太陽ギアと、この太陽ギアの外歯と前記外方部材の内周に形成された内歯に噛合する複数の遊星ギアと、これら遊星ギアを回転自在に支承し、前記連結軸の外周部に突設されたキャリアピンとを備えている請求項１に記載の電動式車輪駆動装置。
  3. 前記回転部材に制動装置が一体に装着されている請求項１または２に記載の電動式車輪駆動装置。
  4. 前記制動装置がパーキングブレーキである請求項３に記載の電動式車輪駆動装置。
  5. 前記パーキングブレーキが、前記ステータステータハウジングに保持された中間部材と、この中間部材を変位させて前記回転部材に係脱させるアクチュエータとを備えている請求項４に記載の電動式車輪駆動装置。
  6. 前記回転部材に複数の凹部が形成され、これら凹部に対応して複数の貫通孔が前記ステータハウジングに形成されると共に、これら貫通孔にテーパ面を有する前記中間部材が収容され、前記テーパ面に係合する円筒部材を介して前記中間部材を変位させて前記凹部に係脱させた請求項５に記載の電動式車輪駆動装置。
  7. 前記回転部材に複数の凹部とテーパ面が形成され、これら凹部とテーパ面に係合する凸部とテーパ面が前記中間部材に形成されると共に、この中間部材が、前記ステータハウジングに対してトルク伝達可能かつ軸方向変位可能に保持されている請求項５に記載の電動式車輪駆動装置。
  8. 前記遊星減速機が、連結軸を介して連結された第１および第２の遊星減速機とを備え、前記電動モータの回転を、前記第１の遊星減速機および第２の遊星減速機により２段階に減速して前記ハブ輪に動力を伝達するようにした請求項１乃至７いずれかに記載の電動式車輪駆動装置。
  9. 前記第１の遊星減速機が、ステータハウジングに設けられた太陽ギアと、この太陽ギアの外歯と前記回転部材の内周に形成された内歯に噛合する複数の遊星ギアと、これら遊星ギアを第１の連結軸に対して回転自在に支承するキャリアピンとを備え、前記第２の遊星減速機は、前記第１の連結軸に設けられた太陽ギアと、この太陽ギアの外歯と前記外方部材の内周に形成された内歯に噛合する複数の遊星ギアと、これら遊星ギアを第２の連結軸に対して回転自在に支承するキャリアピンとを備え、前記第２の連結軸が前記ハブ輪に連結されている請求項８に記載の電動式車輪駆動装置。
  10. 前記ステータハウジングが前記外方部材に分離可能に締結されている請求項１乃至９いずれかに記載の電動式車輪駆動装置。
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