JP2010071462A - インホイールモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外周係合部材保持部を、ケーシングの内部に新たに設ける場合に、支持剛性が不足して振動することを防止することが可能な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の減速部Ｂは、ケーシング２２と、ケーシング２２の内部に配置された入力軸２５と、入力軸２５に結合した偏心部材２５ａ,２５ｂと、内周が偏心部材２５ａ,２５ｂの外周に相対回転可能に取り付けられ、公転運動を行う公転部材２６ａ,２６ｂと、公転部材２６ａ,２６ｂの自転運動を生じさせる外周係合部材２７と、公転部材２６ａ,２６ｂの自転運動を取り出す出力軸２８と、ケーシング２２の内部に取り付けられて外周係合部材２７を支持する外周係合部材保持部４５と、ケーシング２２の内壁と外周係合部材保持部４５の外周面との間に弾性変形しつつ介挿されて、外周係合部材保持部を径方向内側に押圧する押圧部材とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、インホイールモータ駆動装置の外周係合部材の支持構造に関する。

従来のインホイールモータ駆動装置は、例えば、特開２００８−４４５３７号公報（特許文献１）に記載されている。特許文献１に記載されているインホイールモータ駆動装置は、駆動モータと、この駆動モータから駆動力を入力されて回転数を減速して車輪側に出力する減速機と、減速機の出力軸と結合する車輪のハブ部材とが同軸かつ直列に配列されている。この減速機はサイクロイド減速機構であり、従来の減速機として一般的な遊星歯車式減速機構と比較して高減速比が得られる。したがって、駆動モータの要求トルクを小さくすることができ、インホイールモータ駆動装置のサイズおよび重量を低減することができるという点で頗る有利である。また、このサイクロイド減速機構は、外周係合部材がケーシングに針状ころ軸受によって回転自在に支持されている。したがって、公転部材と外周係合部材との接触抵抗を大いに低減することができ、減速機のトルク損失を防止することができる点で頗る有利である。

特開２００８−４４５３７号公報

このサイクロイド減速機構のケーシングは、その軸線方向一方側で駆動モータのケーシングと締結固定され、軸線方向他方側でハブ部材のケーシングと固定される。また、サイクロイド減速機構の外周係合部材は、ピン形状であり、インホイールモータ駆動装置の軸線と平行に支持されて、公転部材の外周に係合する。また、組立の都合上、サイクロイド減速機構のケーシングを軸線方向に２分割しておき、外周係合部材および公転部材をケーシングの内部に配設して、これら２つのケーシングを接合する必要がある。ここで、外周係合部材の軸線方向一方側を支持する一方側のケーシングと、外周係合部材の軸線方向他方側を支持する他方側のケーシングとを、位置関係につき精度良く組立てるのは困難であり、外周係合部材の延在方向が、軸線と僅かに不平行となる虞がある。軸線に対する平行度が悪いと、外周係合部材と公転部材との間で点接触によるエッジロードが作用して、サイクロイド減速機構の片摩耗および耐久性低下が懸念される。

このため、ケーシングの内壁に取り付けられて、外周係合部材の両端を共通に支持する外周係合部材保持部を、新たに設けることが考えられる。この外周係合部材保持部によれば、一方側ケーシングと他方側ケーシングとの組立精度に依存することなく、外周係合部材の延在方向を、軸線と平行にすることが可能である。

ところで、組立の都合上、ケーシングの内壁と外周係合部材保持部の外壁とを完全に密着させることは困難であり、設計においてケーシングと外周係合部材保持部との間に隙間を持たせることが考えられる。

しかしながら、この環状隙間を設ける場合、以下のような問題が懸念される。第１に、外周係合部材保持部を径方向に支持しないばかりでなく、サイクロイド減速機構の振動の原因にさえなる。第２に、サイクロイド減速機構の軽量化を目指してケーシングをアルミニウムなどの軽金属で形成するとともに外周係合部材保持部を炭素鋼で形成する場合、異なる物性の材料が隣接するため、線膨張係数の違いによりケーシングと外周係合部材保持部との間の隙間が開いてしまい、サイクロイド減速機構が振動する原因となる。

本発明の目的は、外周係合部材保持部をケーシング内部に新たに設ける場合であっても、サイクロイド減速機構の振動を好適に防止することができるインホイールモータ駆動装置を提供することである。

この目的のため本発明によるインホイールモータ駆動装置は、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を備えることを前提とする。そして減速部は、減速部の外郭であるケーシングと、一端がケーシングの内部に配置された入力軸と、入力軸の軸線から偏心して入力軸の一端に結合した円盤形状の偏心部材と、内周が偏心部材の外周に相対回転可能に取り付けられ、入力軸の回転に伴って軸線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取り出す出力軸と、軸線を中心とするリング形状であって、ケーシングの内部に取り付けられて外周係合部材を支持する外周係合部材保持部と、ケーシングの内壁と外周係合部材保持部の外周面との間に弾性変形しつつ介挿されて、外周係合部材保持部を径方向内側に押圧する押圧部材とを有する。

かかる本発明によれば、ケーシングの内壁と外周係合部材保持部の外周面との間に弾性変形しつつ介挿されて、外周係合部材保持部を径方向内側に押圧する押圧部材を備えることから、外周係合部材保持部を径方向に支持することが可能になる。したがって、ケーシング内部に外周係合部材保持部を新たに設ける場合であっても、振動の懸念を解消することができる。

本発明は一実施形態に限定されるものではなく、押圧部材はゴム製であってもよく、あるいは金属で形成された金属製部材であってもよい。かかる実施形態によれば、金属製であることから耐久性が向上する。

本発明は一実施形態に限定されるものではなく、金属製部材は環状隙間の１箇所あるいは２箇所に設けられてもよいが、好ましい実施形態として金属製部材は周方向に少なくとも３箇所以上で介挿される。これにより、外周係合部材保持部を軸線と同軸に配置するよう支持することができる。

好ましくは、金属製部材は、軸線と平行に延びるスプリングピンである。あるいは、軸線と平行に延びる断面Ｖ字形状のピンである。これらのピンは、ケーシングの内壁と外周係合部材保持部の外周面との間に、容易に弾性変形しつつ介挿されることが可能であり、簡易な構成で振動の懸念を解消することができる。

好ましくは、ケーシングの内壁は金属製部材と係合する凹部を備える。ケーシングの内壁に代えて、あるいはケーシングの内壁とともに、外周係合部材保持部の外周面は金属製部材と係合する凹部を備える。これにより、金属製部材を容易に配置することができる。また、ケーシングに対する外周係合部材保持部の相対回動を抑制することができる。

本発明は一実施形態に限定されるものではなく、外周係合部材保持部の外周面は隙間を介してケーシングの内壁と対面し、押圧部材は高分子材料で形成された高分子材料製部材であってもよい。かかる実施形態によれば、振動抑制効果の大きい高分子材料、例えば低反発素材、等で形成された押圧部材を用いることで、減速部から発生する振動を高分子材料製部材で吸収することができる。

また、高分子材料製部材は弾性変形しつつ介挿されているので、外周係合部材保持部を減速部の回転軸線に一致するよう支持力を発揮する。したがって、減速部の振動の発生を抑制することができる。

本発明は一実施形態に限定されるものではないが、ケーシングの内壁および外周係合部材保持部の外周面に、軸線方向に延びて高分子材料製部材を受け入れる溝がそれぞれ形成されてもよい。かかる実施形態によれば、減速部の回転方向の振動を吸収することができる。

溝の断面形状は特に限定されないが、好ましい実施形態として溝は、軸線と直角な断面がＶ字形状である。かかる実施形態によれば、ケーシングの内壁と外周係合部材保持部の外周面との間で高分子材料製部材に作用する周方向のせん断荷重を緩和することが可能になり、高分子材料製部材の耐久性が向上する。

あるいは他の実施形態として溝は、軸線と直角な断面がアーチ形状である。ここでアーチ形状は、放物曲線であってもよいし、カテナリーであってもよい。またゴシックアーチ形状であってもよい。

好ましい実施形態として溝は、ケーシングの内壁と溝との境界、および外周係合部材保持部の外周面と溝との境界に面取り部を有する。かかる実施形態によれば、ケーシングの内壁と溝との境界、および外周係合部材保持部の外周面と溝との境界が角張らないことから、これらの境界から高分子材料製部材に周方向のせん断荷重が作用することを回避することができる。

好ましい実施形態として高分子材料製部材は、溝に沿って延び、断面形状が円形である。かかる実施形態によれば、高分子材料製部材がケーシングの内壁と溝との境界、および外周係合部材保持部の外周面と溝との境界に接触せず、ケーシングの内壁と外周係合部材保持部の外周面との間で高分子材料製部材に作用する周方向のせん断荷重を分散することが可能になる。

好ましい実施形態として減速部は、ケーシングの内壁と外周係合部材保持部の外周面との間に介挿される金属製部材をさらに有する。かかる実施形態によれば、信頼性が向上する。

好ましい実施形態としてケーシングの内壁と外周係合部材保持部の外周面との隙間は、外周係合部材保持部の振動の軸線直角方向成分よりも大きい。かかる実施形態によれば、高分子材料製部材は減速部の振動を効率よく吸収することができる。また外周係合部材保持部が振動してケーシングの内壁と当接せず、異音を防止できる。

このように本発明は、ケーシングの内壁と外周係合部材保持部の外周面との間に弾性変形しつつ介挿されて、外周係合部材保持部を径方向内側に押圧する押圧部材とを備える。したがって、外周係合部材保持部を径方向に好適に支持することが可能になり、ケーシング内部に外周係合部材保持部を新たに設ける場合であっても、振動の懸念を解消することができる。

本発明の一実施例になるインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。 同実施例における減速部の横断面図である。 図２の一部を拡大して示す図である。 図２の一部になる変形例を拡大して示す図である。 図２の一部になる変形例を拡大して示す図である。 図２の一部になる変形例を拡大して示す図である。 図２の一部になる変形例を拡大して示す図である。 図２の一部になる変形例を拡大して示す図である。 図２の一部になる変形例を拡大して示す図である。 本発明の変形例を拡大して示す図である。 本発明の他の実施例であって、減速部の横断面図である。 図１１の一部になる比較例を拡大して示す図である。 図１１の一部を拡大して示す図である。 図１１の一部になる変形例を拡大して示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。

図１は、本実施例のインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。図２は、本実施例のインホイールモータ駆動装置の横断面図である。

車両の床下に取り付けられて車輪を駆動する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からの出力を図示しない駆動輪に伝える車輪ハブ軸受部Ｃとを備える。そして軸線Ｏ方向にモータ部Ａ、減速部Ｂ、車輪ハブ軸受部Ｃの順で直列配置される。モータ部Ａと減速部Ｂとはケーシング２２に収納され、車輪ハブ軸受部Ｃはケーシング２２に回転自在に支持される。ケーシング２２の外壁はナックル、サスペンション等を介して、例えば電気自動車のホイールハウジング内に取り付けられる。あるいは鉄道車両の台車に取り付けられる。

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の内側に軸方向に開いた隙間を介して対向配置される円盤形状のロータ２４と、ロータ２４の内側に固定連結されてロータ２４と一体回転するモータ側回転部材２５とを備えるアキシャルギャップモータである。

モータ側回転部材２５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の入力軸に相当する。そして、減速部Ｂ内部に配置される一端が偏心部材２５ａ，２５ｂと結合する。このモータ側回転部材２５は、他端がロータ２４と嵌合すると共に、減速部Ｂの両端で転がり軸受３６ａ，３６ｂによって支持される。さらに、２つの円盤形状の偏心部材２５ａ，２５ｂは、偏心運動による遠心力で発生する振動を互いに打ち消し合うために、周方向１８０°位相を変えて設けられている。

減速部Ｂは、偏心部材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の自転運動を車輪側回転部材２８に伝達する運動変換機構と、これらの部材を内部に収容する減速部ケーシング２２ｂとを備える。ケーシング２２の一部である減速部ケーシング２２ｂは、筒状であって、軸線Ｏ方向の一方側で、モータ部Ａのケーシング２２と嵌合し、他方側で、車輪ハブ軸受部Ｃのケーシング２２ｃと結合する。

車輪側回転部材２８は、減速部Ｂから車輪ハブ軸受部Ｃにかけて配置され、フランジ部２８ａと軸部２８ｂとを有する。フランジ部２８ａは減速部Ｂにあって、フランジ部２８ａの端面には、車輪側回転部材２８の回転軸線Ｏを中心とする円周上の等間隔に内ピン３１を固定する孔２８ｈが形成されている。軸部２８ｂはフランジ部２８ａから車輪ハブ軸受部Ｃに亘って延び、軸部２８ｂの外径面には、車輪ハブ３２が固定されている。

図２を参照して、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，３０ｂを有する。貫通孔３０ａは、曲線板２６ａの自転軸心Ｘ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を受入れる。また、貫通孔３０ｂは、曲線板２６ａの中心Ｘに設けられており、曲線板２６ａの内周になる。曲線板２６ａは、偏心部材２５ａの外周に相対回転可能に取り付けられる。

曲線板２６ａは、転がり軸受４１によって偏心部材２５ａに対して回転自在に支持されている。この転がり軸受４１は、内輪部材４２と、外輪部材４３と、内輪部材４２の外側軌道面および外輪部材４３の内側軌道面の間に配置される複数のころ４４と、周方向で隣り合うころ４４の間隔を保持する保持器（図示省略）とを備える円筒ころ軸受である。あるいは転がり軸受４１は深溝玉軸受であってもよい。

内輪部材４２の内周は偏心部材２５ａの外周面に嵌合し、内輪部材４２の外周はころ４４の内側軌道面になる。外輪部材４３の内周はころ４４の外側軌道面になり、外輪部材４３の外周は曲線板２６ａの貫通孔３０ｂの内周に嵌合する。曲線板２６ｂについても同様である。

外ピン２７は、モータ側回転部材２５の回転軸線Ｏを中心とする円周軌道上に等間隔に設けられる。自転軸心Ｘは回転軸線Ｏから偏心している。そして、曲線板２６ａ，２６ｂが公転運動すると、外周の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。

なお、ケーシング２２に配設された外ピン２７は、ケーシング２２や減速部Ｂの減速部ケーシング２２ｂに直接保持されているわけではなく、減速部ケーシング２２ｂの内壁に嵌合固定されている外ピン保持部４５に保持されている。より具体的には、軸線方向両端部を外ピン保持部４５に設けられた針状ころ軸受２７ａによって回転自在に支持されている。このように、外ピン２７を外ピン保持部４５に回転自在に取り付けることにより、曲線板２６ａ，２６ｂとの係合による接触抵抗を低減することができる。

外周係合部材保持部としての外ピン保持部４５は、軸線Ｏを中心とするリング形状であって、円筒部４６と、円筒部の軸線方向両端部から径方向内側に延びる一対のリング部４７，４８とを備える。そして、外ピン保持部４５は、ケーシング２２の内壁に取り付けられている。円筒部４６の外周面と減速部ケーシング２２ｂとの間には、外ピン保持部４５の回転を防止する回り止めピン４９が取り付けられる。

リング部４７，４８には、それぞれ厚み方向に貫通する複数の外ピン保持孔４７ｈ，４８ｈが設けられている。外ピン保持孔４７ｈ，４８ｈは、それぞれモータ側回転部材２５の回転軸線Ｏと平行な方向に延びて、針状ころ軸受２７ａの外輪２７ｇを保持する。また、リング部４７の外ピン保持孔４７ｈとリング部４８の外ピン保持孔４８ｈは周方向同位置に設けられて互いに対面する。外ピン保持部４５をケーシング２２に取り付けると、互いに対面する外ピン保持孔４７ｈ，４８ｈの中心軸線は、モータ側回転部材２５の回転軸線Ｏと平行になる。

これにより外ピン保持部４５は、外ピン２７をモータ側回転部材２５の回転軸線Ｏと平行に保持することができる。なお、外ピン保持孔４７ｈ，４８ｈを同時加工で同軸に形成することができるので、外ピン保持孔４７ｈの中心と外ピン保持孔４８ｈの中心とを一致させるのは比較的簡単である。

インホイールモータ駆動装置２１の軽量化の観点から、ケーシング２２ｂ，２２ｃを含むケーシング２２は、アルミ合金やマグネシウム合金等の軽金属で形成する。一方、高い強度が求められる外ピン保持部４５は、炭素鋼で形成するのが望ましい。

図３は、図２のＤで示す領域を拡大して示す図である。減速部ケーシング２２ｂの内壁と外ピン保持部４５の外周面との間には、スプリングピン５１を周方向等間隔に複数介挿する。スプリングピン５１は軸線Ｏと平行に延在する金属製の管状部材（金属製部材）であって、一部にスリット５１ｓが形成されて断面Ｃ字状である。減速部ケーシング２２ｂの内壁には、スプリングピン５１と係合する係合溝５２が形成されている。軸線Ｏと平行に延在する係合溝５２は、半円断面であり、スプリングピン５１の外径とほぼ同じである。外ピン保持部４５の外周面には、スプリングピン５１と係合する係合溝５３が形成されている。軸線Ｏと平行に延在する係合溝５３は、半円断面であり、スプリングピン５１の外径とほぼ同じである。スプリングピン５１はこれら係合溝５２，５３の中に弾性変形しつつ介挿され、スリット５１ｓの幅が狭くなるよう、元の形状より縮径している。このためスプリングピン５１は元の形状に戻ろうとして、これら係合溝５２，５３を径方向に押圧する。スプリングピン５１は、スプリングに用いられるばね鋼など、弾力性を発現する金属製であることから、ゴムと比較して大きなヤング率である。

インホイールモータ駆動装置２１の組立の際に、モータ部Ａと減速部Ｂとの接合面から、減速部ケーシング２２ｂの内壁と外ピン保持部４５の外周面との間へ、スプリングピン５１を軸線Ｏと平行に挿入するとよい。

スプリングピン５１は周方向に少なくとも３箇所配置され、外ピン保持部４５を軸線Ｏに向かって径方向に押圧する。このため、外ピン保持部４５を減速部ケーシング２２ｂ内部の中央、すなわち軸線Ｏの位置、に支持する力が径方向に作用し、外ピン保持部４５の支持剛性を高くして、外ピン保持部４５の振動を防止することができる。本実施例では、図２に示すように周方向等間隔に６箇所でスプリングピン５１を備える。

また本実施例の減速部Ｂが高温になり、減速部ケーシング２２ｂと外ピン保持部４５との線膨張係数の違いにより、減速部ケーシング２２ｂの内壁と外ピン保持部４５の外周面との隙間が増加する場合であっても、スプリングピン５１が外ピン保持部４５を押圧し続けることから、外ピン保持部４５の支持剛性を高くして、外ピン保持部４５の振動を防止することができる。したがって本実施例によれば、軽量化のためにケーシング２２を軽金属製にする場合であっても、振動の防止に有利である。

次に本発明の各変形例を順次説明する。図４〜図１０は本発明の変形例を示す縦断面図であって、図２のＤ領域を拡大するものである。

図４に示す変形例では、係合溝５３を断面長方形とする。他の基本構成は図１〜図３に沿って説明した実施例と同じである。図４の変形例であってもスプリングピン５１が係合溝５２，５３を押圧して、外ピン保持部４５の支持剛性を高くすることができる。

図５に示す変形例では、係合溝５２および係合溝５３を断面長方形とする。他の基本構成は図１〜図３に沿って説明した実施例と同じである。図５の変形例であってもスプリングピン５１が係合溝５２，５３を押圧して、外ピン保持部４５の支持剛性を高くすることができる。

図６に示す変形例では、スプリングピン５１をＶ字断面とし、係合溝５２および係合溝５３を断面長方形とし、他の基本構成は図１〜図３に沿って説明した実施例と同じである。スプリングピン５１の断面における中心部５１ｃの角度は、鋭角６０度であるが、直角であっても鈍角であってもよい。両側縁５１ｋを周方向に一致させ、両側縁５１ｋの中央から中心部５１ｃまでを径方向に一致させて配置し、安定性を良くする。具体的には、スプリングピン５１の断面における両側縁５１ｋを外ピン保持部４５の外周面に接触させ、中心部５１ｃを減速部ケーシング２２ｂの内壁に接触させ、外ピン保持部４５と減速部ケーシング２２ｂとの間に断面Ｖ字状のスプリングピン５１を弾性変形しつつ介挿する。図６の変形例であってもスプリングピン５１が係合溝５２，５３を押圧して、外ピン保持部４５の支持剛性を高くすることができる。

図７に示す変形例では、外ピン保持部４５の外周面に係合溝を設けない。代わりに、減速部ケーシング２２ｂの内壁にスプリングピン５１のほぼ全体を収容する深さの係合溝５２を設ける。他の基本構成は図１〜図３に沿って説明した実施例と同じである。係合溝５２は径方向外方に向けて刻設されたＵ字断面であって、係合溝５２の深さはスプリングピン５１の外径よりも僅かに浅い。このためスプリングピン５１は外ピン保持部４５の外周面と接触し、外ピン保持部４５と減速部ケーシング２２ｂとの間に弾性変形しつつ介挿される。図７の変形例であってもスプリングピン５１が外ピン保持部４５の外周面および係合溝５２を押圧して、外ピン保持部４５の支持剛性を高くすることができる。

図８に示す変形例では、スプリングピン５１をＶ字断面とし、外ピン保持部４５の外周面に係合溝を設けない代わりに、減速部ケーシング２２ｂの内壁にスプリングピン５１のほぼ全体を収容する深さの係合溝５２を設け、係合溝５２を断面長方形とする。他の基本構成は図１〜図３に沿って説明した実施例および図６に沿って説明した変形例と同じである。図８の変形例であってもスプリングピン５１が外ピン保持部４５の外周面および係合溝５２を押圧して、外ピン保持部４５の支持剛性を高くすることができる。

図９に示す変形例では、減速部ケーシング２２ｂの内壁に係合溝を設けない。代わりに、外ピン保持部４５の外周面にスプリングピン５１のほぼ全体を収容する深さの係合溝５３を設ける。他の基本構成は図１〜図３に沿って説明した実施例と同じである。係合溝５３は径方向内方に向けて刻設されたＵ字断面であって、係合溝５３の深さはスプリングピン５１の外径よりも僅かに浅い。このためスプリングピン５１は減速部ケーシング２２ｂの内壁と接触し、外ピン保持部４５と減速部ケーシング２２ｂとの間に弾性変形しつつ介挿される。図９の変形例であってもスプリングピン５１が係合溝５３および減速部ケーシング２２ｂの内壁を押圧して、外ピン保持部４５の支持剛性を高くすることができる。

図１０に示す変形例では、減速部ケーシング２２ｂの内壁に係合溝を設けない。代わりに、外ピン保持部４５の外周面にスプリングピン５１のほぼ全体を収容する深さの係合溝５３を設ける。そして、係合溝５３を断面長方形とする。スプリングピン５１は断面Ｖ字形であり、断面における両側縁５１ｋを減速部ケーシング２２ｂの内壁に接触させ、中心部５１ｃを外ピン保持部４５の係合溝５３の底面に接触させ、外ピン保持部４５と減速部ケーシング２２ｂとの間に断面Ｖ字状のスプリングピン５１を弾性変形しつつ介挿する。他の基本構成は図１〜図３に沿って説明した実施例および図６に沿って説明した変形例と同じである。図１０の変形例であってもスプリングピン５１が係合溝５３および減速部ケーシング２２ｂの内壁を押圧して、外ピン保持部４５の支持剛性を高くすることができる。

なお、図６、図８、図１０の変形例では、断面Ｖ字状のスプリングピン５１の姿勢を、径方向内外で逆向きにしてもよい。

説明を図１および図２に戻すと、減速部Ｂの運動変換機構は、車輪側回転部材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、車輪側回転部材２８の回転軸線Ｏを中心とする円周軌道上に等間隔に設けられており、その軸方向一方側端部が車輪側回転部材２８に固定されている。曲線板２６ａ，２６ｂとの摩擦抵抗を低減するために、内ピン３１に係る曲線板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。一方、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。）より所定分大きく設定されている。内ピン３１は、外ピン２７よりも内径側にあり、曲線板２６ａ，２６ｂの貫通孔３０ａと係合する内側係合部材である。

車輪ハブ軸受部Ｃは、車輪側回転部材２８に固定連結された車輪ハブ３２と、車輪ハブ３２を回転自在に保持する車輪ハブ軸受３３と、車輪ハブ軸受３３を支持するケーシング２２ｃとを備える。ケーシング２２の一部である車輪ハブ軸受部ケーシング２２ｃは、筒状であって、減速部Ｂの減速部ケーシング２２ｂと締結される。車輪ハブ軸受３３は複列アンギュラ玉軸受である。車輪ハブ３２は、円筒形状の中空部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によって図示しない駆動輪が固定連結される。

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、永久磁石または磁性体によって構成されるロータ２４が回転する。

これにより、ロータ２４に接続されたモータ側回転部材２５が回転すると、曲線板２６ａ，２６ｂはモータ側回転部材２５の回転軸線Ｏを中心として公転運動する。このとき、外ピン２７が、曲線板２６ａ，２６ｂの曲線形状の波形と転がり接触するよう係合して、曲線板２６ａ，２６ｂをモータ側回転部材２５の回転とは逆向きに自転運動させる。

貫通孔３０ａに挿通される内ピン３１は、貫通孔３０ａの内径よりも十分に細く、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動に伴って貫通孔３０ａの孔壁面と当接する。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の自転運動のみが車輪側回転部材２８を介して車輪ハブ軸受部Ｃに伝達される。

このとき、軸線Ｏと同軸に配置された車輪側回転部材２８は、減速部Ｂの出力軸として曲線板２６ａ，２６ｂの自転を取り出し、モータ側回転部材２５の回転が減速部Ｂによって減速されて車輪側回転部材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２７の数をＺ_Ａ、曲線板２６ａ，２６ｂ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２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を外ピン保持部４５に対して回転自在とし、内ピン３１の曲線板２６ａ，２６ｂに当接する位置に針状ころ軸受３１ａを設けたことにより、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。

本実施例に係るインホイールモータ駆動装置２１を電気自動車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を得ることができる。

また、本実施例においては、減速部Ｂの曲線板２６ａ，２６ｂ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、本実施例における運動変換機構は、車輪側回転部材２８に固定された内ピン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、車輪側回転部材に形成された穴との係合で構成される運動変換機構であってもよい。

なお、本実施例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、本実施例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、本実施例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、ケーシング２２を軸方向に延長してロータ２４の図中右側に空間を形成し、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。

また、本実施例において、曲線板２６ａ，２６ｂを支持する軸受４１として円筒ころ軸受の例を示したが、これに限ることなく、例えば、すべり軸受、深溝玉軸受、円錐ころ軸受、針状ころ軸受、自動調心ころ軸受、アンギュラ玉軸受、４点接触玉軸受等、すべり軸受であるか転がり軸受であるかを問わず、転動体がころであるか玉であるかを問わず、さらには複列か単列かを問わず、あらゆる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、本実施例においては、モータ部Ａにケーシングに固定されるステータと、ステータの内側に径方向の隙間を空けて対面する位置に配置されるロータとを備えるラジアルギャップモータを採用した例を示したが、これに限ることなく、任意の構成のモータを適用可能である。例えばステータとロータとが径方向に開いた隙間を介して対面するよう配置されるラジアルギャップモータであってもよい。

さらに、インホイールモータ駆動装置２１を搭載した電気自動車は、後輪を駆動輪としてもよく、また、前輪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。

次に本発明の他の実施例を説明する。図１１は本発明の他の実施例を示す横断面図である。図１２は、図１１にＥで示す領域を拡大して示す図であって、本発明と対比される比較例を表す。図１３は、図１１にＥで示す領域を拡大して示す図である。これから説明する他の実施例につき、上述した実施例と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。他の実施例では、減速部ケーシング２２ｂの内壁と外ピン保持部４５の外周面との間に、高分子材料製部材６１を周方向等間隔に複数介挿する。高分子材料製部材６１は軸線Ｏと平行に延在する円柱形状の部材であり、高分子材料で形成される。

高分子材料は、振動を吸収する材料、例えばゴム、合成樹脂、シリコン樹脂、合成繊維等が望ましい。高分子材料製部材６１は、減速部ケーシング２２ｂの内壁と外ピン保持部４５の外周面とに挟圧されて圧縮側に弾性変形し、外ピン保持部４５の外周面を内径方向へ押圧する。振動を吸収する材料として、圧縮状態から時間をかけて緩慢に原形へ復元する低反発素材が考えられる。

減速部ケーシング２２ｂの内壁には、軸線Ｏ方向に延びて高分子材料製部材６１を受け入れる溝５２が形成される。外ピン保持部４５の外周面には、軸線Ｏ方向に延びて高分子材料製部材６１を受け入れる溝５３が形成される。

高分子材料製部材６１は、溝５２，５３と係合して、減速部Ｂの回転方向（周方向）の振動を吸収することができる。また、高分子材料製部材６１は、溝５２，５３と係合して外ピン保持部４５の回転を防止することから、図２に示す回り止めピン４９を省略することができる。

ところで減速部Ｂが２５の回転を減速して２８に伝達する間、外ピン保持部４５は外ピン２７から周方向の反力を受ける。このため、溝５２，５３の断面形状が半円形であって、ケーシング内壁と外ピン保持部外周面との環状隙間６２の隙間幅が極めて小さい場合、図１２に矢印で示すように周方向のせん断力が高分子材料製部材６１に一部に集中作用する。

そこで、図１３に示すように、断面半円形状の溝５２と減速部ケーシング２２ｂの内壁との境界に面取り部６３を形成する。面取り部６３は膨らみを帯び、溝５２とケーシング内壁とを滑らかに接続する。これにより、周方向せん断力が高分子材料製部材６１の一部に集中することを緩和できる。

なお面取り部６３は、かかる丸みを帯びた形状の他、図示はしなかったが平面を帯びた面取りであってもよい。

また、図１３に示すように、外ピン保持部４５の外径を減速部ケーシング２２ｂの内径よりも充分小さくして、環状隙間６２の隙間幅を充分大きくする。これにより、周方向せん断力が高分子材料製部材６１の一部に集中することを緩和できる。

なお本実施例では、環状隙間６２の好ましい隙間幅を、想定される外ピン保持部４５の振動の軸線Ｏに対する直角方向成分よりも大きくする。これにより、高分子材料製部材６１は減速部Ｂの振動を効率よく吸収することができる。また外ピン保持部４５が振動して減速部ケーシング２２ｂの内壁と当接せず、異音を防止できる。

また周方向せん断力が高分子材料製部材６１の一部に集中しないよう、溝５３の断面を、図１３に示すようにＶ字形状にする。これにより、周方向せん断力および径方向押圧力を図１３に矢印で示す向きの合力に変換することができる。この合力は圧縮力であることから、高分子材料製部材６１の一部に周方向せん断力が集中せず、高分子材料製部材６１の耐久性が向上する。

この点につき詳細に説明すると、高分子材料製部材６１は、断面Ｖ字形状の溝５３に沿って延び、その断面形状が円形である。このため、高分子材料製部材６１はＶ字の両翼になる溝５３の左側面および右側面とそれぞれ接触し、かかる２つの接触箇所から圧縮力を受ける。したがって、断面Ｖ字形状の溝と断面円形の高分子材料製部材６１との組み合わせにより、周方向せん断力を効果的に分散できるのである。

また、図示はしなかったが、溝５３の断面形状をアーチ形状にしてもよい。ここでアーチ形状は、放物曲線であってもよいし、カテナリーであってもよい。またゴシックアーチ形状であってもよい。アーチ形状の場合も、高分子材料製部材６１は溝５３の右側面および左側面とそれぞれ接触し、かかる２つの接触箇所から圧縮力を受ける。したがって、断面アーチ形状の溝と断面円形の高分子材料製部材６１との組み合わせにより、周方向せん断力を効果的に分散できるのである。

また、図示はしなかったが、周方向等間隔に複数設けられた高分子材料製部材６１の一部を、金属製部材に代替してもよい。高分子材料製部材と金属製部材とを併用することによって、信頼性が向上する。

次に高分子材料製部材６１を受け入れる溝５３の変形例を説明する。図１４は本発明の変形例を示す縦断面図であって、図１１のＥ領域を拡大するものである。図１４に示す変形例では、Ｖ字溝５３の角度を大きくする。これにより、高分子材料製部材６１はＶ字の中央部で溝５３と接触する。すなわち図１４に矢印で示すように、Ｖ字の角度が小さな図１３の実施例と比較して、押圧力の入力位置を内径側にして、減速部ケーシング２２ｂから遠ざけることが可能になり、周方向せん断力の集中を一層緩和することができる。

以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、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。

この発明になるインホイールモータ駆動装置は、電気自動車およびハイブリッド車両において有利に利用される。

２１ インホイールモータ駆動装置、２２，２２ｂ ケーシング、２３ ステータ、２４ ロータ、２５ モータ側回転部材、２５ａ，２５ｂ 偏心部材、２６ａ，２６ｂ 曲線板、２７ 外ピン、２８ 車輪側回転部材、３１ 内ピン、３２ 車輪ハブ、３３ 車輪ハブ軸受、４１ 転がり軸受、４５ 外ピン保持部、４６ 円筒部、４７，４８ リング部、４９ 回り止めピン、５１ スプリングピン（金属製部材）、５１ｓ スリット、５２，５３ 係合溝、６１ 高分子材料製部材、６２ 環状隙間、６３ 面取り部。

Claims (15)

1. 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を備え、
   前記減速部は、減速部の外郭であるケーシングと、
   一端が前記ケーシングの内部に配置された入力軸と、
   前記入力軸の軸線から偏心して入力軸の一端に結合した円盤形状の偏心部材と、
   内周が前記偏心部材の外周に相対回転可能に取り付けられ、前記入力軸の回転に伴って前記軸線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前記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取り出す出力軸と、
   前記軸線を中心とするリング形状であって、前記ケーシングの内部に取り付けられて前記外周係合部材を支持する外周係合部材保持部と、
   前記ケーシングの内壁と前記外周係合部材保持部の外周面との間に弾性変形しつつ介挿されて、外周係合部材保持部を径方向内側に押圧する押圧部材とを有する、インホイールモータ駆動装置。
2. 前記押圧部材は金属で形成された金属製部材である、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
3. 前記金属製部材は周方向に少なくとも３箇所以上で介挿される、請求項２に記載のインホイールモータ駆動装置。
4. 前記金属製部材は前記軸線と平行に延びるスプリングピンである、請求項２または３に記載のインホイールモータ駆動装置。
5. 前記金属製部材は前記軸線と平行に延びる断面Ｖ字形状のピンである、請求項２または３に記載のインホイールモータ駆動装置。
6. 前記ケーシングの内壁は前記金属製部材と係合する凹部を備える、請求項４または５に記載のインホイールモータ駆動装置。
7. 前記外周係合部材保持部の外周面は前記金属製部材と係合する凹部を備える、請求項４〜６のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
8. 前記外周係合部材保持部の外周面は隙間を介して前記ケーシングの内壁と対面し、
   前記押圧部材は高分子材料で形成された高分子材料製部材である、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
9. 前記ケーシングの内壁および前記外周係合部材保持部の外周面に、軸線方向に延びて前記高分子材料製部材を受け入れる溝がそれぞれ形成される、請求項８に記載のインホイールモータ駆動装置。
10. 前記溝は、軸線と直角な断面がＶ字形状である、請求項９に記載のインホイールモータ駆動装置。
11. 前記溝は、軸線と直角な断面がアーチ形状である、請求項９に記載のインホイールモータ駆動装置。
12. 前記溝は、前記ケーシングの内壁と溝との境界、および前記外周係合部材保持部の外周面と溝との境界に面取り部を有する、請求項９〜１１のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
13. 前記高分子材料製部材は、前記溝に沿って延び、断面形状が円形である、請求項１０〜１２のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
14. 前記減速部は、前記ケーシングの内壁と前記外周係合部材保持部の外周面との間に介挿される金属製部材をさらに有する、請求項８〜１３のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
15. 前記隙間は、前記外周係合部材保持部の振動の軸線直角方向成分よりも大きい、請求項８〜１４のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。

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