JP2014066289A

JP2014066289A - インホイールモータ用ハブユニット

Info

Publication number: JP2014066289A
Application number: JP2012211361A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Ishii; 康彦石井; Yoshi Takakuwa; 佳高桑; Tomohito Murata; 智史村田
Original assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2014-04-17

Abstract

【課題】ボルトを使用せずに、動力伝達部材を外輪に固定できると共に、外輪の軌道面が変形しにくいインホイールモータ用ハブユニットを提供すること。
【解決手段】動力伝達部材８のフランジ部４０に筒状部５０を設け、その筒状部５０を、外輪２の内周面の軸方向の車輪側の端部に締め代を有した状態で固定する。上記筒状部５０の径方向の最大の肉厚が、外輪２における筒状部５０が径方向に重なっている部分の径方向の最小の肉厚の１／３以下になるようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、インホイールモータ用ハブユニットに関する。

従来、インホイールモータ用ハブユニット（ＩＷＭ（In-Wheel Motor）用ハブユニット）としては、特開２００２−２４７７１３号公報（特許文献１）に記載されているものがある。このインホイールモータ用ハブユニット（以下、単に、ＩＷＭ用ハブユニットという）は、外輪と、内輪と、複数の玉と、動力伝達部材とを備え、上記複数の玉は、外輪と、内輪との間に配置されている。

上記動力伝達部材は、軸方向の一端部に環状のフランジ部を有し、そのフランジ部は、外輪の軸方向の一方側の端面にボルトで固定されている。上記動力伝達部材には、車輪を回転させるためのモータの出力軸の回転動力が減速された後に伝達されるようになっており、動力伝達部材に伝達された回転動力は、外輪に伝達されるようになっている。そして、外輪に伝達された回転動力が、車輪に伝達されて、車輪が回転するようになっている。

特開２００２−２４７７１３号公報

上記従来のＩＷＭ用ハブユニットでは、動力伝達部材を、ボルトを用いて外輪に固定しているので、組立の部品点数が多くなって部品の紛失が起こる可能性が高くなる上、動力伝達部材を簡易に外輪に固定できないという問題がある。

図５は、ボルトを使わずに簡易に動力伝達部材を外輪に固定できる参考例のＩＷＭ用ハブユニットの部分拡大断面図であり、動力伝達部材２０７の外輪２０１への固定部の拡大模式断面図である。尚、この参考例のＩＷＭ用ハブユニットは、本願の出願時において公知ではなく、発明を説明する便宜上提示するものである。

図５に示すように、このＩＷＭ用ハブユニットの動力伝達部材２０７は、筒状部２１５と、蓋部２２５とを有している。上記筒状部２１５は、外輪２０１の内周面に締め代を有した状態で内嵌されて固定されている一方、蓋部２２５の外径側の端部は、外輪２０１の軸方向の端面２３３に当接している。また、このＩＷＭ用ハブユニットの外輪２０１は、複数の係止爪２３５を有している。上記複数の係止爪２３５は、外輪２０１の周方向に互いに間隔をおいて位置し、各係止爪２３５は、上記端面２３３の外径側から軸方向に突出している。

このＩＷＭ用ハブユニットは、筒状部２１５を、外輪２０１の内周面に圧入することによって、ＩＷＭ用ハブユニットの芯だしを行うと共に、動力伝達部材２０７の外輪２０１への固定を行っている。また、上記蓋部２２５を、外輪２０１の端面２３３に当接させた後、各係止爪２３５が蓋部２２５の径方向の外方側の端部を抱き込むように、各係止爪２３５をロールかしめでかしめるようになっている。このようにして、各係止爪２３５で蓋部２２５を確実に係止し、動力伝達部材が外輪に対して相対移動不可になるようにしている。この参考例のＩＷＭ用ハブユニットは、このようにして、ボルトを使わずに、ＩＷＭ用ハブユニットの芯だしを行うと共に、簡易に動力伝達部材２０７を外輪２０１に固定するようになっている。

しかしながら、このＩＷＭ用ハブユニットでは、筒状部２１５の外輪２０１の内周面への圧入と、外輪２０１に形成した係止爪２３５のかしめとが必須になるから、その圧入と、かしめとに基づく外輪２０１の軸方向の端部の変形によって、外輪２０１の軌道面２１１が変形することがあり、玉２０３の円滑な転動が妨げられることがある。

そこで、本発明の課題は、ボルトを使用せずに、動力伝達部材を外輪に固定できると共に、外輪の軌道面が変形しにくいインホイールモータ用ハブユニットを提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明のインホイールモータ用ハブユニットは、
軌道面を有する外輪と、
軌道面を有する内輪と、
上記外輪の軌道面と上記内輪の軌道面との間に配置された転動体と、
上記外輪の内周面に締め代を有した状態で内嵌されて固定される筒状部と、上記筒状部につながると共に上記外輪の軸方向の一方側の端面に当接する蓋部とを有し、かつ、モータの出力軸からの回転動力を上記外輪に伝達する動力伝達部材と
を備え、
上記外輪は、上記蓋部を上記外輪に相対移動不可に係合する係合部を有し、
上記筒状部の径方向の肉厚は、上記外輪における上記筒状部が上記径方向に重なっている部分の上記径方向の肉厚の１／３以下であることを特徴としている。

本発明者は、コンピュータシュミレーションにより、筒状部の径方向の肉厚と、外輪における筒状部が径方向に重なっている部分の径方向の肉厚とを様々に変形させた複数のモデルで、転動体の転動に与える影響を算定した。

その結果、外輪の内周面に圧入される動力伝達部材の筒状部の径方向の肉厚が、外輪における筒状部が径方向に重なっている部分の径方向の肉厚の１／３以下であると、インホイールモータ用ハブユニットの各部材を既に使用されている範囲内の材質で形成する限り、筒状部の圧入と、動力伝達部材を外輪へ固定するためのかしめとを行っても、外輪の軸方向の端部の変形が、外輪の軌道面へ影響を殆ど与えない程度に抑制されて、転動体が問題がない転動を行うことができることを確かめた。

本発明によれば、動力伝達部材の筒状部が、外輪の内周面に締め代を有した状態で内嵌されて固定されるようになっているから、動力伝達部材と、外輪との同心度を問題なく、確保できる。

また、本発明によれば、筒状部の径方向の肉厚は、上記外輪における上記筒状部が上記径方向に重なっている部分の上記径方向の肉厚の１／３以下であるから、外輪の軸方向の端部の変形を、外輪の軌道面へ影響を殆ど与えない程度に抑制できて、転動体の問題がない転動を確保することができる。

また、本発明のインホイールモータ用ハブユニットは、
軌道面を有する外輪と、
軌道面を有する内輪と、
上記外輪の軌道面と上記内輪の軌道面との間に配置された転動体と、
上記外輪の内周面に締め代を有した状態で内嵌されて固定される筒状部と、上記筒状部につながると共に上記外輪の軸方向の一方側の端面に当接する蓋部とを有し、かつ、モータの出力軸からの回転動力を上記外輪に伝達する動力伝達部材と
を備え、
上記外輪は、上記蓋部を上記外輪に相対移動不可に係合する係合部を有し、
上記外輪における上記転動体が径方向に重なっている部分の上記径方向の肉厚は、上記外輪における上記筒状部が上記径方向に重なっている部分の上記径方向の肉厚の二倍以上であることを特徴としている。

本発明者は、コンピュータシュミレーションにより、外輪における転動体が径方向に重なっている部分の径方向の肉厚と、外輪における筒状部が径方向に重なっている部分の径方向の肉厚とを様々に変形させた複数のモデルで、転動体の転動に与える影響を算定した。

その結果、外輪における転動体が径方向に重なっている部分の径方向の肉厚が、外輪における筒状部が径方向に重なっている部分の径方向の肉厚の二倍以上であれば、インホイールモータ用ハブユニットの各部材を既に使用されている範囲内の材質で形成する限り、筒状部の圧入と、動力伝達部材を外輪へ固定するためのかしめとを行っても、外輪の端部の変形が外輪における筒状部が径方向に重なっている剛性が低い部分に限定されて、外輪における転動体が径方向に重なっている剛性が高い部分の変形を問題がない水準まで抑制できることを確かめた。

本発明によれば、動力伝達部材の筒状部が、外輪の内周面に締め代を有した状態で内嵌されて固定されるようになっているから、動力伝達部材と、外輪との同心度を問題なく確保できる。

また、本発明によれば、外輪における転動体が径方向に重なっている部分の径方向の肉厚が、外輪における筒状部が径方向に重なっている部分の径方向の肉厚の二倍以上であるから、外輪における転動体が径方向に重なっている剛性が高い部分の変形を問題がない水準まで抑制できて、転動体の問題がない転動を確保することができる。

本発明によれば、ボルトを使用せずに、動力伝達部材を外輪に固定できると共に、十分な同心度を確保できて、外輪の軌道面が変形しにくいインホイールモータ用ハブユニットを実現できる。

本発明の第１実施形態のインホイールモータ用ハブユニットの軸方向の断面図である。上記インホイールモータ用ハブユニットの動力伝達部材の外輪への固定部の拡大模式断面図である。外輪の軸方向の模式断面図であり、外輪の係止爪の構造を示す図である。本発明の第２実施形態のＩＷＭ用ハブユニットの図２に対応する図である。ボルトを使わずに簡易に動力伝達部材を外輪に固定できる参考例のＩＷＭ用ハブユニットの部分拡大断面図である。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態のインホイールモータ用ハブユニットの軸方向の断面図である。

このインホイールモータ用ハブユニット（以下、ＩＷＭ用ハブユニットという）は、外輪２、第１内輪３、第２内輪４、複数の第１の玉５、複数の第２の玉６、遊星歯車機構７、動力伝達部材８、第１密封装置１０および第２密封装置１１を備え、第１の玉５および第２の玉６は、転動体を構成している。

上記外輪２は、ブレーキディスクを取り付けるための径方向に広がる円板状のブレーキディスク取付用フランジ１５を有する。このブレーキディスク取付用フランジ１５の略中心を中心とする同心円上には、複数のボルト貫通穴が形成されている。上記ブレーキディスク取付用フランジ１５に、ブレーキディスクを当接させ、さらに、ブレーキディスクにホイール部材を当接させた状態で、ホイール部材のブレーキディスク側とは反対側の端面と、ブレーキディスク取付用フランジ１５との間を、複数のボルトで固定するようになっている。

上記第１内輪３の軸方向の車輪側の端部には、第２内輪４が外嵌されて固定されている。上記第１内輪３は、軌道面としてのアンギュラ型の軌道溝１６を有し、第２内輪４は、軌道面としてのアンギュラ型の軌道溝１７を有する。また、上記外輪２は、外輪２の内周面に軸方向に離間配置された第１軌道面としてのアンギュラ型の第１軌道溝２６および第２軌道面としてのアンギュラ型の第２軌道溝２７を有する。

上記複数の第１の玉５は、第１内輪３の軌道溝１６と、外輪２の第１軌道溝２６との間に、保持器１８に保持された状態で、周方向に所定の間隔を隔てられて配置されている。また、上記複数の第２の玉６は、第２内輪４の軌道溝１７と、外輪２の第２軌道溝２７との間に、保持器１９に保持された状態で、周方向に所定の間隔を隔てられて配置されている。

上記遊星歯車機構７は、内歯車を構成する第１内輪３と、複数の遊星歯車３３と、図示しない遊星キャリアと、太陽歯車３４とを有する。図１に示すように、上記第１内輪３は、内周側にギヤの内歯３０が形成されている。上記各遊星歯車３３は、第１内輪３の内歯３０と、太陽歯車３４の外歯３８とに噛合している。上記複数の遊星歯車３３は、第１内輪３の周方向に所定の間隔をおいて位置し、この所定の間隔は、遊星キャリアによって保持されている。上記各遊星歯車３３は、動力伝達部材８の内周面に形成された内歯とも噛合している。この遊星歯車機構７は、第１内輪３が静止する一方、太陽歯車３４は、車輪を回転させるためのモータの出力軸につながっていて、モータの回転動力が伝達されるようになっている。上記動力伝達部材８は、径方向に延在する環状のフランジ部４０を有している。このフランジ部４０は、外輪２の軸方向の車輪側の端部に外輪２に対して相対移動不可に固定されている。

尚、詳述しないが、上記第１密封装置１０は、第１内輪３と外輪２との間における軸方向の車体側の開口を密封している一方、第２密封装置１１は、第２内輪４と外輪２との間における軸方向の車輪側の開口を密封している。また、図１において、参照番号８０は、遊星歯車機構７を潤滑する潤滑剤が外部に漏れるのを抑制する密封装置であり、参照番号８１は、ＩＷＭ用ハブユニットの美観を損なわない等の理由により外輪２の外周面に取り付けられているデコレーションカバーである。

図２は、上記動力伝達部材８の外輪２への固定部の拡大模式断面図である。

図２に示すように、上記動力伝達部材８のフランジ部４０は、筒状部５０と、蓋部５１とを有する。上記筒状部５０は、外輪２の内周面の軸方向の車輪側の端部に締め代を有した状態で内嵌されて固定されている。また、上記筒状部５０の径方向の最大の肉厚は、外輪２における筒状部５０が径方向に重なっている部分の径方向の最小の肉厚の１／３以下になっている。

上記蓋部５１は、筒状部５０の軸方向の車輪側の端部につながっている。上記蓋部５１は、外輪２の軸方向の一方側の端面に当接する部分を有している。上記外輪２の軸方向の車輪側の端部は、係合部としての複数の係止爪６０を有している。上記蓋部５１の径方向の外方側の端部は、その複数の係止爪６０によって外輪２に形成されている。

図３は、外輪２の軸方向の模式断面図であり、外輪２の係止爪６０の構造を示す図である。

図３に示すように、上記複数の係止爪６０は、外輪２の周方向に互いに所定の間隔をおいて位置している。また、上記各係止爪６０は、かしめられる前、外輪２の軸方向の車輪側の端面から軸方向に延在している。図２を参照して、上記各係止爪６０は、係止爪６０が蓋部５１の径方向の外方側の端部を抱き込むようにロールかしめによりかしめられるようになっている。そして、周方向の互いに間隔をおいた複数箇所で、蓋部５１を各係止爪６０で係止することにより、蓋部５１を外輪２に対して相対移動不可にして、動力伝達部材８から外輪２に確実にトルクが伝達させるようにしている。

図３に示すように、上記密封装置１１は、芯金部材６６と、弾性部材６７とを有する。上記芯金部材６６は、断面Ｌ字状の形状を有し、外輪２の内周面に固定される部分と、径方向に延在する部分とを有している。また、上記弾性部材６７は、芯金部材６６に固着されると共に、第２内輪４の外周面上を摺動するようになっている。

上記構成において、このＩＷＭ用ハブユニットは、車輪を回転させるためのモータが回転して、モータの回転動力が、太陽歯車３４に伝達すると、各遊星歯車３３が、回転する太陽歯車３４と、静止している第１内輪３との間を自転しながら公転するようになっている。そして、モータの回転動力が、各遊星歯車３３から動力伝達部材８に減速されて伝わって、減速された回転動力が、動力伝達部材８、外輪２を介して車輪に伝達させるようになっている。

本発明者は、筒状部の径方向の肉厚と、外輪における筒状部が径方向に重なっている部分の径方向の肉厚とを様々に変える一方、その他の構成は、上記第２実施形態の構成と同一の複数のモデルにおいて、外輪の軸方向の車輪側の端部の歪み解析を、有限要素法（Finite Element Method：FEM）により、コンピュータシュミレーションにより行った。そして、それぞれのモデルにおいて、外輪の軌道面の変形の度合を算定した。

その結果、外輪の内周面に圧入される動力伝達部材の筒状部の径方向の肉厚が、外輪における筒状部が径方向に重なっている部分の径方向の肉厚の１／３以下であると、ＩＷＭ用ハブユニットの各部材を従来使用されている材質の範囲内で形成すれば、筒状部の圧入と、動力伝達部材を外輪へ固定するためのかしめとを行っても、外輪の軸方向の端部の変形が、外輪の軌道面へ影響を殆ど与えなくて、転動体が問題がない転動を行うことができることを確かめた。

上記第１実施形態によれば、動力伝達部材８の筒状部５０が、外輪２の内周面に締め代を有した状態で内嵌されて固定されるようになっているから、動力伝達部材８と、外輪２との同心度を問題なく確保できる。

また、上記第１実施形態によれば、筒状部５０の径方向の肉厚が、外輪２における筒状部５０が径方向に重なっている部分の径方向の肉厚の１／３以下であるから、インホイールモータ用ハブユニットの芯だしを問題なく行うことができると共に、転動体の問題がない転動を確保することができる。

尚、上記第１実施形態では、動力伝達部材８に、遊星歯車機構７の遊星歯車から動力が伝達されるようになっていたが、この発明では、動力伝達部材に、遊星歯車から動力が伝達される必要がなく、モータの回転動力を減速して動力伝達軸に伝達できる構成であれば、モータと動力伝達部材との間に如何なる減速機構が接続されていても良い。

また、上記第１実施形態では、転動体が玉５,６であったが、この発明では、転動体は、ころであっても良い。

また、上記第１実施形態では、第２内輪４が、第１内輪３に外嵌されて固定される構成であったが、この発明では、一体不可分の一の内輪が、二つの軌道面を有する構成であっても良い。

図４は、本発明の第２実施形態のＩＷＭ用ハブユニットの図２に対応する図である。

第２実施形態のＩＷＭ用ハブユニットは、動力伝達部材１０８の外輪１０２への固定部の構造のみが、第１実施形態のＩＷＭ用ハブユニットと異なる。第２実施形態では、第１実施形態の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第２実施形態では、第１実施形態と共通の作用効果および変形例については説明を省略する。

図４に示すように、第２実施形態でも、上記動力伝達部材１０８のフランジ部１４０が、筒状部１５０と、蓋部１５１とを有し、筒状部５０が、外輪２の内周面の軸方向の車輪側の端部に締め代を有した状態で内嵌されて固定されている一方、蓋部１５１が、外輪１０２の軸方向の一方側の端面に当接する部分を有している。

また、第２実施形態でも、外輪１０２が、外輪１０２の周方向に互いに所定の間隔をおいて位置する係合部としての複数の係止爪１６０を有し、各係止爪１６０は、係止爪１６０が蓋部１５１の径方向の外方側の端部を抱き込むように、径方向の内方側にロールかしめによりかしめられるようになっている。このようにして、周方向の互いに間隔をおいた複数箇所で、蓋部１５１を各係止爪１６０で係止することにより、蓋部１５１を外輪１０２に対して相対移動不可にして、動力伝達部材１０８から外輪１０２に確実にトルクが伝達させるようにしている。

また、第２実施形態では、外輪１０２における玉６が径方向に重なっている部分の径方向の最小の肉厚が、外輪１０２における筒状部１５０が径方向に重なっている部分の径方向の最大の肉厚の二倍以上になっている。

本発明者は、外輪における玉が径方向に重なっている部分の径方向の最小の肉厚と、外輪における筒状部が径方向に重なっている部分の径方向の最大の肉厚とを様々に変える一方、その他の構成は、上記第２実施形態の構成と同一の複数のモデルにおいて、外輪の軸方向の車輪側の端部の歪みの解析を、有限要素法（Finite Element Method：FEM）により、コンピュータシュミレーションにより行った。そして、それぞれのモデルにおいて、外輪の軌道面の変形の度合を算定した。

その結果、外輪における転動体としての玉が径方向に重なっている部分の径方向の最小の肉厚が、外輪における筒状部が径方向に重なっている部分の径方向の最大の肉厚の二倍以上であると、ＩＷＭ用ハブユニットの各部材を従来使用されている材質の範囲内で構成すれば、筒状部の圧入と、動力伝達部材を外輪へ固定するためのかしめとを行っても、外輪の軸方向の端部の変形が、外輪の軌道面へ影響を殆ど与えなくて、転動体が問題がない転動を行うことができることを確かめた。

上記第２実施形態によれば、外輪１０２における玉６が径方向に重なっている部分の径方向の肉厚が、外輪１０２における筒状部１５０が径方向に重なっている部分の径方向の肉厚の二倍以上であるから、外輪１０２の軌道溝１１１の変形を問題がない水準にできて、玉６の問題がない転動を確保することができる。

２,１０２外輪
３第１内輪
４第２内輪
５第１の玉
６第２の玉
８,１０８動力伝達部材
１６第１内輪の軌道溝
１７第２内輪の軌道溝
２６,２７,１１１外輪の軌道溝
５０,１５０動力伝達部材の筒状部
５１,１５１動力伝達部材の蓋部

Claims

軌道面を有する外輪と、
軌道面を有する内輪と、
上記外輪の軌道面と上記内輪の軌道面との間に配置された転動体と、
上記外輪の内周面に締め代を有した状態で内嵌されて固定される筒状部と、上記筒状部につながると共に上記外輪の軸方向の一方側の端面に当接する蓋部とを有し、かつ、モータの出力軸からの回転動力を上記外輪に伝達する動力伝達部材と
を備え、
上記外輪は、上記蓋部を上記外輪に相対移動不可に係合する係合部を有し、
上記筒状部の径方向の肉厚は、上記外輪における上記筒状部が上記径方向に重なっている部分の上記径方向の肉厚の１／３以下であることを特徴とするインホイールモータ用ハブユニット。
軌道面を有する外輪と、
軌道面を有する内輪と、
上記外輪の軌道面と上記内輪の軌道面との間に配置された転動体と、
上記外輪の内周面に締め代を有した状態で内嵌されて固定される筒状部と、上記筒状部につながると共に上記外輪の軸方向の一方側の端面に当接する蓋部とを有し、かつ、モータの出力軸からの回転動力を上記外輪に伝達する動力伝達部材と
を備え、
上記外輪は、上記蓋部を上記外輪に相対移動不可に係合する係合部を有し、
上記外輪における上記転動体が径方向に重なっている部分の上記径方向の肉厚は、上記外輪における上記筒状部が上記径方向に重なっている部分の上記径方向の肉厚の二倍以上であることを特徴とするインホイールモータ用ハブユニット。