JP2007239886A - インホイールモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で軽量であって、駆動輪を安定して保持可能な車輪ハブ構造を有するインホイールモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】インホイールモータ駆動装置２１は、ケーシング２２と、モータ部Ａと、減速部Ｂと、車輪ハブ３１と、車輪ハブ３１をケーシング２２に対して回転自在に支持する車輪ハブ軸受３３とを備える。車輪ハブ軸受３３は、ケーシング２２の内径面に設けられた第１および第２外側軌道面３３ａ，３３ｂと、車輪側回転部材３０の外径面に設けられ、第１外側軌道面３３ａに対向する第１内側軌道面３３ｃと、車輪ハブ３１の外径面に設けられ、第２外側軌道面３３ｂに対向する第２内側軌道面３３ｄと、外側軌道面３３ａ，３３ｂと内側軌道面３３ｃ，３３ｄとの間に配置される複数の転動体３３ｅとを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、個々の駆動輪を独立して回転駆動するインホイールモータ駆動装置に関するものである。

従来のインホイールモータ駆動装置は、例えば、特開２００１−３２９１４号公報（特許文献１）に記載されている。同公報に記載されているインホイールモータ駆動装置は、駆動力を発生させるモータと、モータの回転を減速して駆動輪に伝達する減速機と、駆動輪を回転自在に保持する車輪ハブとを備える。

減速機としては、入力軸に設けられた太陽歯車と、ケーシングに固定された内歯車と、太陽歯車と内歯車との間に配置され、出力軸に連結される遊星歯車とを備える遊星歯車機構を採用している。また、遊星歯車機構を直列に２個配置して減速比を高めている。

車輪ハブは、減速機の出力軸に固定連結され、車輪ハブ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。車輪ハブ軸受は、車輪ハブの外径面に嵌合する内輪と、ケーシングの内径面に嵌合する外輪と、内輪および外輪の間に配置される複数の転動体と、複数の転動体を保持する保持器とを備える複列の転がり軸受である。

上記構成のインホイールモータ駆動装置を採用した電気自動車は、車体内にドライブユニットのための空間を確保する必要がないので車内有効スペースが増えること、およびデファレンシャル装置等の伝動系による効率低下や重量増がない利点を有する旨が記載されている。
特開２００１−３２９１４号公報

上記構成のインホイールモータ駆動装置はサスペンションの下部に配置されるので、いわゆる「ばね下重量」の増加による走行安定性の低下が問題となる。この問題は、近年の自動車全体のコンパクト化に伴ってさらに顕著となる。

また、車輪ハブ軸受は、車輪ハブとケーシングとの間に内輪および外輪を配置するので、径方向の寸法が大きくなるという問題がある。また、部品点数が多く組立性が良いとは言い難い。

そこで、本発明の目的は、小型で軽量なインホイールモータ駆動装置であって、駆動輪を安定して保持可能な車輪ハブ構造を有するインホイールモータ駆動装置を提供することである。

この発明に係るインホイールモータ駆動装置は、ケーシングと、モータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、モータ側回転部材の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部と、車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブと、車輪ハブをケーシングに対して回転自在に支持する車輪ハブ軸受とを備える。車輪ハブ軸受に注目すると、第１および第２外側軌道面とが形成された外方部材と、車輪側回転部材の外径面に設けられ、第１外側軌道面に対向する第１内側軌道面と、車輪ハブの外径面に設けられ、第２外側軌道面に対向する第２内側軌道面と、第１外側軌道面と第１内側軌道面との間、および第２外側軌道面と第２内側軌道面との間に配置される複数の転動体とを含む。

上記構成のように、外側軌道面をケーシングの内径面に設け、内側軌道面を車輪側回転部材および車輪ハブの外径面に設けることにより、軸受の構成要素としての内輪および外輪を省略することができるので、車輪ハブ軸受の径方向の寸法を小さくすることができる。または、径方向の寸法を同寸法とする場合には、転動体の径を大きくすることができるので、負荷容量を増大することが可能となる。さらには、部品点数の削減による組立性の改善効果が期待できる。

好ましくは、車輪ハブは円筒状の中空部を有し、車輪側回転部材は、車輪ハブの中空部の内側に嵌合し、車輪ハブの内径面と車輪側回転部材の外径面とは、車輪側回転部材を拡径加締めすることによって塑性結合される。これにより、車輪ハブと車輪側回転部材との結合強度が大幅に向上するので、駆動輪を安定して保持することが可能となる。

一実施形態として、減速部は、モータ側回転部材に設けられた太陽歯車と、ケーシングに固定された内歯車と、車輪側回転部材に回転自在に保持され、太陽歯車および内歯車の間に配置される複数の遊星歯車とを含む。

また、他の実施形態として、モータ側回転部材は偏心部をさらに有し、減速部は、偏心部に回転自在に保持されて、モータ側回転部材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、公転部材の外周部に係合して公転部材の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、モータ側回転部材の回転軸心を中心とする回転運動に変換して車輪側回転部材に伝達する運動変換機構とを含む。

上記構成のような、コンパクトで高減速比が得られる減速機構を採用することによって、モータ部が低トルクであっても、駆動輪に十分なトルクを伝達することが可能となる。その結果、軽量で小型のインホイールモータ駆動装置を得ることができる。

この発明によれば、小型軽量で、駆動輪を安定して保持することができるインホイールモータ駆動装置を得ることができる。

図６および図７を参照して、こ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備えた電気自動車１１を説明する。なお、図６は電気自動車１１の平面図であって、図７は電気自動車１１を後方から見た図である。

図６および図７を参照して、電気自動車１１は、シャーシ１２と、操舵輪としての前輪１３と、駆動輪としての後輪１４と、左右の後輪１４それぞれに駆動力を伝達するインホイールモータ駆動装置１５とを備える。後輪１４は、図７に示すように、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、左右に伸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が地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、旋回時等に車体の傾きを抑制するスタビライザーが設けられる。なお、懸架装置１２ｂは、路面の凹凸に対する追従性を向上し、駆動輪の駆動力を効率良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は、ホイールハウジング１２ａ内部に、左右の後輪１４それぞれを駆動するインホイールモータ駆動装置１５を設けることによって、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ので、客室スペースを広く確保でき、かつ、左右の駆動輪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。

一方、この電気自動車１１の走行安定性を向上するために、ばね下重量を抑える必要がある。また、さらに広い客室スペースを確保するために、インホイールモータ駆動装置１５の小型化が求められる。そこで、インホイールモータ駆動装置１５として、図１または図３に示すようなこ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２１，４１を採用する。

図１および図２を参照して、こ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を説明する。なお、図１は、インホイールモータ駆動装置２１の概略断面図である。

まず、図１を参照して、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に伝える車輪ハブ軸受部Ｃとを備え、モータ部Ａと減速部Ｂとはケーシング２２に収納されて、図７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。

モータ部Ａは、ケーシング２２に固定されるステータ２３と、ステータ２３の内側に軸方向の隙間を設けて配置されるロータ２４と、ロータ２４の内側に嵌合してロータ２４と一体回転するモータ側回転部材２５とを備えるアキシアルギャップモータである。また、モータ部Ａの減速部Ｂと反対側の端面には、モータ部Ａの内部への塵埃の混入等を防止するために密封部材３８が設けられている。

ロータ２４は、フランジ形状のロータ部２４ａと円筒形状の中空部２４ｂとを有し、複列の転がり軸受３４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。また、ケーシング２２とロータ２４との間には、減速部Ｂに封入された潤滑剤のモータ部Ａへの侵入を防止するために密封部材３５が設けられている。

モータ側回転部材２５は、ロータ２４の中空部２４ｂにスプライン嵌合し、減速部Ｂの左右で転がり軸受３６，３７によって、ケーシング２２および車輪側回転部材３０に対して回転自在に保持されている。

減速部Ｂは、モータ側回転部材２５に設けられた太陽歯車２６と、ケーシング２２に固定された内歯車２７と、太陽歯車２６および内歯車２７の間に配置される複数の遊星歯車２８と、遊星歯車２８を針状ころ軸受によって回転自在に支持する遊星キャリア軸２９と、遊星キャリア軸の公転運動を出力として取り出す車輪側回転部材３０とを備える遊星歯車機構である。

車輪側回転部材３０は、フランジ部３０ａと円筒状の中空部３０ｂとを有する。フランジ部３０ａの端面には、回転軸心を中心とする円周上の等間隔に遊星キャリア軸２９を固定する穴を有し、中空部３０ｂの外径面が車輪ハブ３１の内径面と嵌合する。

車輪ハブ軸受部Ｃは、車輪側回転部材３０に固定連結された車輪ハブ３１と、車輪ハブ３１をケーシング２２に対して回転自在に保持する車輪ハブ軸受３３とを備える。車輪ハブ３１は、円筒形状の中空部３１ａとフランジ部３１ｂとを有する。中空部３１ａの内径面には車輪側回転部材３０が嵌合し、フランジ部３１ｂにはボルト３１ｃによって駆動輪１４（図示省略）が固定連結される。また、中空部３１ａの開口部分には、インホイールモータ駆動装置２１の内部への塵埃の混入等を防止するために密封部材３２が設けられている。

車輪ハブ軸受３３は、転動体としての玉３３ｅを採用する複列のアンギュラ玉軸受である。玉３３ｅの軌道面としては、第１外側軌道面３３ａ（図中右側）および第２外側軌道面３３ｂ（図中左側）とが外方部材３２ａの内径面に設けられており、第１外側軌道面３３ａに対向する第１内側軌道面３３ｃが車輪側回転部材３０の外径面に、第２外側軌道面３３ｂに対向する第２内側軌道面３３ｄが車輪ハブ３２の外径面にそれぞれ設けられている。そして、玉３３ｅは、第１外側軌道面３３ａと第１内側軌道面３３ｃとの間、および第２外側軌道面３３ｂと第２内側軌道面３３ｄとの間にそれぞれ複数個配置される。また、車輪ハブ軸受３３は、左右の列の玉３３ｅそれぞれを保持する保持器３３ｆと、軸受内部に封入されたグリース等の潤滑剤の漏洩や、外部からの塵埃の混入を防止する密封部材３３ｇとを含む。さらに、第１および第２外輪軌道面３３ａ，３３ｂを有する外方部材２２ａは、車輪ハブ軸受３３の組込性の観点から、ケーシング２２にボルト３９によって固定される。

上記構成のインホイールモータ駆動装置２１の作動原理を詳しく説明する。

モータ部Ａは、例えば、ステータ２３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、永久磁石または直流電磁石によって構成されるロータ２４およびモータ側回転部材２５が回転する。このとき、コイルに高周波数の電圧を印加する程、ロータ２４およびモータ側回転部材２５は高速回転する。

これにより、モータ側回転部材２５に設けられた太陽歯車２６が回転する。このとき、遊星歯車２８は太陽歯車２６と内歯車２７の双方に噛合っているので、モータ側回転部材２５の回転方向と逆方向に自転運動すると共に、モータ側回転部材２５の回転方向と同一方向に公転運動する。

この遊星歯車２８の公転運動が遊星キャリア軸２９を介して減速部Ｂの出力となり、車輪ハブ軸受部Ｃに伝達される。このとき、太陽歯車２６の歯数をｎ_１、内歯車２７の歯数をｎ_２とすると、モータ側回転部材２５の回転は、数式１で表された減速比ｒで減速されて車輪側回転部材３０に伝達される。なお、減速比ｒは、歯車の強度等の観点から１／３〜１／６程度に設定される。

上記構成のインホイールモータ駆動装置２１は、車輪ハブ軸受３３の外側軌道面３３ａ，３３ｂを外方部材２２ａに設け、内側軌道面３３ｃ，３３ｄを車輪側回転部材３０および車輪ハブ３１に設けることにより、軸受の構成要素としての外輪および内輪を省略することができる。その結果、車輪ハブ軸受３３の径方向の寸法を小さくすることができる。または、径方向の寸法を同寸法とする場合には、玉３３ｅの径を大きくすることができるので、負荷容量を増大することが可能となる。さらには、部品点数の削減による組立工数性の改善効果も期待できる。

なお、上記構成のインホイールモータ駆動装置２１において、車輪側回転部材３０の外径面と車輪ハブ３１の内径面とは、車輪側回転部材３０を拡径加締めすることによって塑性結合される。図２は、車輪側回転部材と車輪ハブとを拡径加締めによって結合する方法を示す図である。

図２を参照して、車輪ハブ軸受部Ｃの組立方法としては、まず、車輪側回転部材３０に設けられた第１内側軌道面３３ｃ上に玉３３ｅを収容した保持器３３ｆを置く。次に、外方部材２２ａを第１外側軌道面３３ａが玉３３ｅに適正に接触する位置に配置し、ボルト３９によってケーシング２２に固定する。次に、第２内側軌道面３３ｄ上に玉３３ｅを収容した保持器３３ｆを置いた状態で、玉３３ｅが第２外側軌道面３３ｂに適正に接触するように車輪ハブ３１を車輪側回転部材３０に嵌め込む。

この状態では、車輪側回転部材３０と車輪ハブ３１とは嵌め合いによって固定されているに過ぎないので、電気自動車１１の旋回時等に大きなモーメント荷重が負荷されると、車輪ハブ３１が軸方向にずれる恐れがある。これは、車輪ハブ軸受３３の回転不良の原因となり、車輪ハブ３１を安定して保持することができない。

そこで、車輪側回転部材３０の外径面と車輪ハブ３１の内径面とを拡径加締めによって塑性結合する。具体的には、インホイールモータ駆動装置２１を固定しておき、車輪側回転部材３０の中空部３０ｂの内径より僅かに大きい外径を有する加締め冶具４０を中空部３０ｂに圧入する。

これにより、塑性結合部４０ａで車輪側回転部材３０と車輪ハブ３１とが塑性結合する。上記方法で車輪側回転部材３０と車輪ハブ３１とを固定連結することにより、嵌め合いで固定する場合と比較して、結合強度を大幅に高めることができる。これにより、車輪ハブ３１を安定して保持することが可能となる。

なお、上記の実施形態においては、モータ側回転部材２５と太陽歯車２６とを一体形成した例を示したが、これに限ることなく、モータ側回転部材２５と太陽歯車２６とをそれぞれ別々に形成して、太陽歯車２６を嵌め合い等によってモータ側回転部材２５の所定位置に固定してもよい。同様に、内歯車２７をケーシング２２の内径面に直接形成した例を示したが、これに限ることなく、独立して形成した内歯車２７をケーシング２２に嵌め込む等してもよい。

また、上記実施形態の車輪ハブ軸受３３において、第１および第２外側軌道面３３ａ，３３ｂは、外方部材２２ａの内径面に形成した例を示したが、これに限ることなく、ケーシング２２に直接形成することとしてもよい。

次に、図３〜図５を参照して、この発明の他の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置４１を説明する。なお、図３はインホイールモータ駆動装置４１の概略断面図であって、図４は図３のＩＶ−ＩＶにおける断面図、図５は図３の偏心部４５ａ，４５ｂ周辺の拡大図である。

図３を参照して、インホイールモータ駆動装置４１は、図１と同様の構成のモータ部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に伝える図１と同様の構成の車輪ハブ軸受部Ｃとを備え、モータ部Ａと減速部Ｂとはケーシングに収納されて、図７に示すように電気自動車１１のホイールハウジング３２ａ内に取り付けられる。なお、モータ部Ａおよび車輪ハブ軸受部Ｃは、図１に示すインホイールモータ駆動装置２１と同様の構成であるので説明は省略し、減速部Ｂを中心に説明する。

モータ側回転部材４５は、モータ部Ａの駆動力を減速部Ｂに伝達するためにモータ部Ａから減速部Ｂにかけて配置され、減速部Ｂ内に偏心部４５ａ，４５ｂを有する。また、モータ部Ａの両端と減速部Ｂの左端で転がり軸受４６，４７，４８によって支持される。さらに、２つの偏心部４５ａ，４５ｂ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。

減速部Ｂは、偏心部４５ａ，４５ｂに回転自在に保持される公転部材としての曲線板４６ａ，４６ｂと、ケーシング４２上の固定位置に保持され、曲線板４６ａ，４６ｂ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４７と、曲線板４６ａ，４６ｂの自転運動を車輪側回転部材５６に伝達する運動変換機構と、カウンタウェイト４９とを備える。

図４を参照して、曲線板４６ａ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５０ａ，５０ｂを有する。貫通孔５０ａは、曲線板４６ａ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５１を受け入れる。また、貫通孔５０ｂは、曲線板４６ａの中心に設けられており、偏心部４５ａを挿通する。

曲線板４６ａは、転がり軸受５２によって偏心部４５ａに対して回転自在に支持されている。この転がり軸受５２は、偏心部４５ａに嵌合し、外径面に内側軌道面を有する内輪５２ａと、貫通孔５０ｂの内壁面に嵌合し、内径面に外側軌道面を有する外輪５２ｂと、内輪５２ａおよび外輪５２ｂの間に配置された複数の転動体としての玉５２ｃと、複数の玉５２ｃを保持する保持器（図示せず）とを備える深溝玉軸受である。

外ピン４７は、モータ側回転部材４５の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられる。これは、曲線板４６ａ，４６ｂの公転軌道と一致するので、曲線板４６ａ，４６ｂが公転運動すると、曲線形状の波形と外ピン４７とが係合して、曲線板４６ａ，４６ｂに自転運動を生じさせる。また、曲線板４６ａ，４６ｂとの接触抵抗を低減するために、曲線板４６ａ，４６ｂの外周面に当接する位置に針状ころ軸受４７ａを有する。

カウンタウェイト４９は、円板状で、中心から外れた位置にモータ側回転部材４５と嵌合する貫通孔を有し、曲線板４６ａ，４６ｂの回転によって生じる偶力を打ち消すために、各偏心部４５ａ，４５ｂの外側に偏心部と１８０°位相を変えて配置される。

ここで、曲線板４６ａ，４６ｂとカウンタウェイト４９とは、図５に示すように、２枚の曲線板４６ａ、４６ｂ間の中心点をＧとし、中心点Ｇと各曲線板４６ａ、４６ｂ中心との距離をＬ１、中心点Ｇと各カウンタウェイト４９との距離をＬ２とし、中心点Ｇより右側の曲線板４６ａおよびカウンタウェイト４９の質量をｍ１、中心点Ｇより左側の曲線板４６ｂおよびカウンタウェイト４９の質量をｍ２とし、これらの重心の回転軸心からの偏心量をそれぞれε１、ε２とすると、Ｌ１×ｍ１×ε１＝Ｌ２×ｍ２×ε２を満たす関係となっている。

運動変換機構は、車輪側回転部材５６に保持された複数の内ピン５１と曲線板４６ａ，４６ｂに設けられた貫通孔５０ａとで構成される。内ピン５１は、車輪側回転部材５６の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられる。また、曲線板４６ａ，４６ｂとの接触抵抗を低減するために、曲線板４６ａ，４６ｂの貫通孔５０ａの内壁面に当接する位置に針状ころ軸受５１ａが設けられている。一方、貫通孔５０ａは、複数の内ピン５１それぞれに対応する位置に設けられ、貫通孔５０ａの内径寸法は、内ピン５１の外径寸法（針状ころ軸受５１ａを含む最大外径）より所定分大きく設定されている。

なお、内ピン５１の外径寸法は貫通孔５０ａの内径寸法より小さく、内ピン５１と貫通孔５０ａの内周面とは接触状態と非接触状態とを繰り返しながら回転するので、モータ部Ａの回転を円滑に駆動輪１４に伝達する観点からは、内ピン５１を複数設けることが望ましい。

上記構成のインホイールモータ駆動装置４１の作動原理を詳しく説明する。

モータ部Ａは、例えば、ステータ４３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、永久磁石または直流電磁石によって構成されるロータ４４が回転する。このとき、コイルに高周波数の電圧を印加する程、ロータ４４は高速回転する。

これにより、ロータ４４に接続されたモータ側回転部材４５が回転すると、曲線板４６ａ，４６ｂはモータ側回転部材４５の回転軸心を中心として公転運動する。このとき、外ピン４７が、曲線板４６ａ，４６ｂの曲線形状の波形と係合して、曲線板４６ａ，４６ｂをモータ側回転部材４５の回転とは逆向きに自転運動させる。

貫通孔５０ａに挿通する内ピン５１は、曲線板４６ａ，４６ｂの自転運動に伴って貫通孔５０ａの内壁面と当接する。このとき、貫通孔５０ａの内径寸法は、内ピン５１の外径寸法より大きく設定されているので、内ピン５１と貫通孔５０ａの内壁面とは、接触状態と非接触状態とを繰り返しながら相互に運動する。これにより、曲線板４６ａ，４６ｂの公転運動が内ピン５１に伝わらず、曲線板４６ａ，４６ｂの自転運動のみが車輪側回転部材５６を介して車輪ハブ軸受部Ｃに伝達される。

このとき、モータ側回転部材４５の回転が減速部Ｂによって減速されて車輪側回転部材５６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１４に必要なトルクを伝達することが可能となる。

なお、上記構成の減速部Ｂの減速比は、外ピン４７の数をＺ_Ａ、曲線板４６ａ，４６ｂの波形の数をＺ_Ｂとすると、（Ｚ_Ａ−Ｚ_Ｂ）／Ｚ_Ｂで算出される。図４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を得ることができる。また、外ピン４７および内ピン５１の曲線板４６ａ，４６ｂに当接する位置に針状ころ軸受４７ａ，５１ａを設けたことにより、接触抵抗が低減されるので、減速部Ｂの伝達効率が向上する。

なお、曲線板４６ａ，４６ｂは、外ピン４７と係合しながら高速で公転運動するので、曲線板４６ａ，４６ｂを支持する転がり軸受５２には大きなラジアル荷重が負荷される。しかし、減速部Ｂ内部の限られたスペースでは、十分な負荷容量を備えた転がり軸受５２を配置できない可能性がある。また、この問題は、近年の電気自動車１１のコンパクト化の要求に伴ってさらに顕著となる。

そこで、転がり軸受５２の外側軌道面を曲線板４６ａ，４６ｂの貫通孔５０ｂの内壁面に設けることにより、外輪５２ｂを省略することができる。その結果、内側軌道面および外側軌道面の間の隙間が大きくなるので、径の大きな玉５２ｃを採用したり、玉５２ｃの数を増加したりすることができる。これにより、転がり軸受５２全体の大きさを変化させることなく負荷容量を向上することができるので、耐久性に優れ、信頼性の高いインホイールモータ駆動装置を得ることができる。また、部品点数の削減による製品コストの低減効果も期待できる。

上述した実施形態では、減速部Ｂの曲線板４６ａ，４６ｂを１８０°位相を変えて２枚設けたが、この曲線板の枚数は任意に設定することができ、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、上記の実施形態における運動変換機構は、車輪側回転部材に固定された内ピン５１と、曲線板４６ａ，４６ｂに設けられた貫通孔５０ａとで構成される例を示したが、これに限ることなく、減速部Ｂの回転を車輪ハブ５３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、出力部材に形成された穴とで構成される運動変換機構であってもよい。

なお、上記の各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から駆動輪に伝達される。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、上記の各実施形態における作動の説明では、モータ部Ａに電力を供給してモータ部Ａを駆動させ、モータ部Ａからの動力を駆動輪１４に伝達させたが、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、駆動輪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で発電しても良い。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、後でモータ部Ａを駆動させたり、車両に備えられた他の電動機器等の作動に用いてもよい。

さらに、上記の各実施形態の構成にブレーキを加えることもできる。例えば、図１の構成において、ロータ２４の図中右側の空間に、ロータ２４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して、車両停止時にピストンと回転部材とを嵌合させてロータ２４をロックするものとするパーキングブレーキであってもよい。

または、ロータ２４と一体的に回転する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であってもよい。さらに、この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を用いることができる。

上記の各実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１，４１を電気自動車１１に採用することにより、ばね下重量を抑えることができる。その結果、走行安定性に優れた電気自動車１１を得ることができる。

また、上記の実施形態において、車輪ハブ軸受３３，５４には、アンギュラ玉軸受を採用した例を示したが、これに限ることなく、例えば、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、針状ころ軸受、自動調心ころ軸受、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、４点接触玉軸受等、転動体が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適用することができる。また、その他の場所に配置される軸受についても、同様に任意の形態の軸受を採用することができる。

また、上記の各実施形態では、モータ部Ａをステータとロータとの間にアキシヤルギャップを設けたものとしたが、モータ部Ａはステータとロータとの間にラジアルギャップを設けたもの等、任意の型式のものを採用することができる。

また、図６に示した電気自動車１１は、後輪１４を駆動輪とした例を示したが、これに限ることなく、前輪１３を駆動輪としてもよく、４輪駆動車であってもよい。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ものとして理解すべきである。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

こ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のインホイールモータ駆動装置の車輪側回転部材と車輪ハブとの拡径加締めの方法を示す図である。 この発明の他の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３のＩＶ−ＩＶにおける断面図である。 図３の偏心部周辺の拡大図である。 この発明に係るインホイールモータ駆動装置を採用した電気自動車の平面図である。 図６の電気自動車を後方から見た図である。

符号の説明

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、１５，２１，４１ インホイールモータ駆動装置、２２，４２ ケーシング、２２ａ，４２ａ 外方部材、２３，４３ ステータ、２４，４４ ロータ、２５，４５ モータ側回転部材、４５ａ，４５ｂ 偏心部、２６ 太陽歯車、２７ 内歯車、２８ 遊星歯車、２９ 遊星キャリア軸、３０，５６ 車輪側回転部材、２４ａ，３０ａ，３１ｂ，５３ｂ フランジ部、２４ｂ，３０ｂ，３１ａ，５３ａ 中空部、３１，５３ 車輪ハブ、３２，３３ｇ，３８，３５ 密封部材、３３，５４ 車輪ハブ軸受、３３ａ，５４ａ 第１外側軌道面、３３ｂ，５４ｂ 第２外側軌道面、３３ｃ，５４ｃ 第１内側軌道面、３３ｄ，５４ｄ 第２内側軌道面、３３ｅ，５４ｅ 玉、３３ｆ 保持器、３４，３６，３７，４６，４７，４８，５２ 転がり軸受、３９，５３ｃ ボルト、４０ 加締め冶具、４０ａ 拡径加締め部、４６ａ，４６ｂ 曲線板、４７ 外ピン、４７ａ，５１ａ 針状ころ軸受、４９ カウンタウェイト、５０ａ，５０ｂ 貫通孔、５１ 内ピン。

Claims (4)

1. ケーシングと、
   モータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、
   前記モータ側回転部材の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部と、
   前記車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブと、
   前記車輪ハブを前記ケーシングに対して回転自在に支持する車輪ハブ軸受とを備え、
   前記車輪ハブ軸受は、
   第１および第２外側軌道面が形成された外方部材と、
   前記車輪側回転部材の外径面に設けられ、前記第１外側軌道面に対向する第１内側軌道面と、
   前記車輪ハブの外径面に設けられ、前記第２外側軌道面に対向する第２内側軌道面と、
   前記第１外側軌道面と前記第１内側軌道面との間、および前記第２外側軌道面と前記第２内側軌道面との間に配置される複数の転動体とを含む、インホイールモータ駆動装置。
2. 前記車輪ハブは、円筒状の中空部を有し、
   前記車輪側回転部材は、前記車輪ハブの中空部の内側に嵌合し、
   前記車輪ハブの内径面と前記車輪側回転部材の外径面とは、前記車輪側回転部材を拡径加締めすることによって塑性結合される、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
3. 前記減速部は、
   前記モータ側回転部材に設けられた太陽歯車と、
   前記ケーシングに固定された内歯車と、
   前記車輪側回転部材に回転自在に保持され、前記太陽歯車および前記内歯車の間に配置される複数の遊星歯車とを含む、請求項１または２に記載のインホイールモータ駆動装置。
4. 前記モータ側回転部材は、偏心部をさらに有し、
   前記減速部は、
   前記偏心部に回転自在に保持されて、前記モータ側回転部材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、
   前記公転部材の外周部に係合して公転部材の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、前記モータ側回転部材の回転軸心を中心とする回転運動に変換して前記車輪側回転部材に伝達する運動変換機構とを含む、請求項１〜３のいずれかにインホイールモータ駆動装置。
   

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