JP2016160975A - 歯車伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボス穴との連結作業性に優れ、連結部のガタと異音の発生を防止した、特に、インホイールモータ駆動装置に好適に使用することができる段付き歯車２６を提供する。【解決手段】段付き歯車２６は一方の小径歯車２６ｂまたは大径歯車２６ａのいずれかを歯車軸２６ｃの外周に一体に形成し、この歯車軸２６ｃの端部を他方の大径歯車２６ａまたは小径歯車２６ｂのボス穴に結合したものであって、小径歯車２６ｂまたは大径歯車２６ａのいずれかが一体形成された歯車軸２６ｃの端部の外径面と、他方の大径歯車２６ａまたは小径歯車２６ｂのボス穴の内径面とのどちらか一方に軸方向に延びる凸部を設け、前記歯車軸２６ｃと前記ボス穴とを、軸方向に沿って一方を他方に圧入することにより、他方に凸部で削り取られた凹部を形成し、この凹部と凸部が両者の嵌合部の全域で密着する凹凸嵌合構造Ｍを構成することを特徴とする。【選択図】図１

Description

この発明は、段付き歯車が組み込まれた歯車伝動装置、特に、インホイールモータ駆動装置の減速機に使用して有用な歯車伝動装置に関するものである。

同一の歯車軸に小径歯車と大径歯車を有する段付き歯車は、径方向及び軸方向にコンパクトな設計が可能であるため、ホイール内に電動モータの駆動装置を備えるインホイールモータ駆動装置の減速機を構成する歯車伝動装置にも組み込まれている（特許文献１）。

図９は、段付き歯車を組込んだ歯車伝動装置を、電動モータＡの回転を減速して車輪ハブＣに出力する減速機Ｂとして使用したインホイールモータ駆動装置１２１の一例を示している。

図９に示すインホイールモータ駆動装置１２１は、駆動力を発生させる電動モータＡと、電動モータＡの回転を減速して出力する減速機Ｂと、減速機Ｂからの出力をホイール(図示省略）に伝える車輪ハブＣとを備える。

上記電動モータＡおよび減速機Ｂは、ケーシング１２２内に収容されている。ケーシング１２２は、電動モータＡ側のケーシング１２２ａと、減速機Ｂ側のケーシング１２２ｂとからなり、電動モータＡ側のケーシング１２２ａと減速機Ｂ側のケーシング１２２ｂとの間に中間壁１２２ｃが設けられている。

電動モータＡは、ケーシング１２２ａの内周面にステータ１２３を設け、このステータ１２３の内周に間隔をおいてロータ１２４を設けたラジアルギャップタイプのものを使用している。

ロータ１２４は、モータ軸１２４ａを中心部に有し、そのモータ軸１２４ａは減速機Ｂの入力軸１３０と接続して減速機Ｂのケーシング１２２ｂ内に挿入され、軸受１２５ａ、１２５ｂによってケーシング１２２ａに対して回転自在に支持されている。入力軸１３０は、減速機Ｂのケーシング１２２ｂ内で入力歯車１２８を設けて、段付き歯車が組み込まれた歯車伝動装置を構成する減速機Ｂに回転を伝達している。

減速機Ｂは、二段平行歯車減速機であり、図９に示すように、電動モータＡのモータ軸１２４ａに接続された入力軸１３０に設けられた入力歯車１２８に噛み合う大径歯車１２６ａと、この大径歯車１２６ａの歯車軸１２６ｃ上に設けられた小径歯車１２６ｂと、この小径歯車１２６ｂに噛み合う出力歯車１２７を有する。

大径歯車１２６ａと小径歯車１２６ｂとは、同一の歯車軸１２６ｃ上に設けられた段付き歯車１２６であり、減速機Ｂは段付き歯車１２６が組み込まれた歯車伝動装置である。

入力軸１３０のアウトボード側の端部は、出力歯車１２７のインボード側端面の中心部に形成した凹部に設けられた軸受１３１によって出力歯車１２７に支持されている。

また、入力軸１３０のインボード側の端部は、モータ軸１２４ａのアウトボード側内径面にスプライン嵌合し（セレーション嵌合も含む。以下、同じ）、入力軸１３０の中間部は軸受１３２によって中間壁１２２ｃに支持されている。

なお、この明細書において、「アウトボード」とは車両の外方（図９の左側）、「インボード」とは、車両の内方（図９の右側）を意味する。

段付き歯車１２６は、入力軸１３０に設けられた入力歯車１２８に噛み合う大径歯車１２６ａと、出力歯車１２７に噛み合う小径歯車１２６ｂとを有し、段付き歯車１２６の歯車軸１２６ｃは、インボード側の端部が、中間壁１２２ｃのアウトボード側の面に形成した凹部に設けられた、転がり軸受１３３によって中間壁１２２ｃに支持され、アウトボード側の端部が、減速機Ｂを収容するケーシング１２２ａの前端壁１２２ｄに形成した凹部に設けられた、転がり軸受１３４によってケーシング１２２に支持されている。

出力歯車１２７の歯車軸１２７ａには、アウトボード側に、車輪ハブＣとスプライン嵌合する出力軸１２７ｂが設けられ、出力軸１２７ｂは減速機Ｂを収容するケーシング１２２ａの前端壁１２２ｄに転がり軸受１３５によって支持されている。

車輪ハブＣは、図９に示すように、内径面にスプライン部１８０ａが形成され、外径部に複列の内輪軌道を有する内方部材１８０と、内径面に複列の外輪軌道を有する外方部材１８１と、内方部材１８０と外方部材１８１との間に設けられる複列の転動体１８２とからなり、出力歯車１２７の歯車軸１２７ａのアウトボード側の端部に形成された出力軸１２７ｂが内方部材１８０にスプライン結合されている。

内方部材１８０には、車輪取付けフランジ１８３が一体に形成され、この車輪取付けフランジ１８３に、ブレーキロータ１８４とホイール(図示省略）がボルト１８５によって取り付けられる。

前記外方部材１８１は、ボルト１８６によって減速機Ｂのケーシング１２２ｂの前端壁１２２ｄに固定されている。この減速機Ｂのケーシング１２２ｂには、車体取付け部材であるナックル（図示省略）が一体に形成されている。

特開２０１２−１１７５７３号公報

ところで、歯車伝動装置に組み込まれる段付き歯車１２６は、図１０に示すように、同一の歯車軸１２６ｃ上に、大径歯車１２６ａと小径歯車１２６ｂとを設けたものであり、一般的には、大径歯車１２６ａと小径歯車１２６ｂを歯車軸１２６ｃにキーやスプラインで結合して製造するものと、大径歯車１２６ａと小径歯車１２６ｂと歯車軸１２６ｃとを歯切り工具などを使用して一体に製造するものとがある。

大径歯車１２６ａと小径歯車１２６ｂと歯車軸１２６ｃとを歯切り工具などを使用して一体に製造する段付き歯車１２６は、小径歯車１２６ｂの加工時に、歯切り工具や歯研砥石が大径歯車１２６ａと接触するため、大小の歯車間に工具の逃げスペースを確保する必要があり、段付き歯車１２６の軸方向長さが長く、軸方向長さのコンパクト化が要求されるインホイール駆動装置１２１の減速機Ｂ等には不向きである。
このため、図９に示すインホイール駆動装置１２１の減速機Ｂに使用している段付き歯車１２６は、図１０に示すように、外周面に小径歯車１２６ｂを形成した歯車軸１２６ｃと大径歯車１２６ａのボス穴との連結を、歯車軸１２６ｃ側のスプライン部１２６ｄとボス穴側のスプライン部１２６ｅとのスプライン嵌合によって行っている。

スプライン嵌合によって小径歯車１２６ｂの歯車軸１２６ｃと大径歯車１２６ａのボス穴との連結を行うには、歯車軸１２６ｃ側と大径歯車１２６ａのボス穴側の両者にスプライン加工を施す必要があり、コスト高となる。

また、圧入時には、歯車軸１２６ｃ側のスプライン部１２６ｄと大径歯車１２６ａのボス穴側のスプライン部１２６ｅとの凹凸を合わせる必要があり、この際、歯面を合わせることによって、圧入すれば、この凹凸歯が損傷する（むしれる）おそれがある。また、歯面を合わせることなく、凹凸歯の大径合わせにて圧入すれば、円周方向のガタが生じやすい。

円周方向のガタがあると、回転トルクの伝達性に劣るとともに、異音が発生するおそれもある。従来のように、スプライン嵌合によって段付き歯車１２６を形成した場合、凹凸歯の損傷及び円周方向のガタの両者を成立させることは困難であった。

また、大小歯車のスプライン部を構成する凹凸歯の相対位相を加工時に厳しく管理しなければ、動力が複数の歯車に等しく伝達されず、最悪の場合、複数の歯車からなる歯車伝動装置を組立てられない可能性が生じ、歩留まりロスが発生する。

そこで、この発明は、小径歯車の歯車軸と大径歯車のボス穴との連結作業性に優れ、連結部のガタと異音の発生を防止した、特に、インホイールモータ駆動装置の歯車電動装置である減速機に好適に使用することができる段付き歯車を提供することを課題とするものである。

前記の課題を解決するために、この発明は、小径歯車と大径歯車を歯車軸に有する段付き歯車を有する歯車伝達装置において、前記段付き歯車は一方の小径歯車または大径歯車のいずれかを歯車軸の外周に一体に形成し、この歯車軸の端部を他方の大径歯車または小径歯車のボス穴に結合したものであって、小径歯車または大径歯車のいずれかが一体形成された歯車軸の端部の外径面と、他方の大径歯車または小径歯車のボス穴の内径面とのどちらか一方に軸方向に延びる凸部を設け、前記歯車軸と前記ボス穴とを、軸方向に沿って一方を他方に圧入することにより、他方に凸部で削り取られた凹部を形成し、この凹部と凸部が両者の嵌合部の全域で密着する凹凸嵌合構造を構成することを特徴とする。

周方向に隣り合う凸部間の歯底部と、前記他方に形成された、前記歯底部と半径方向で対向する突出部分との間には、隙間を形成するのが望ましい。

この発明の歯車伝動装置に組み込まれた段付き歯車の凹凸嵌合構造は、凸部と凹部が両者の嵌合接触部の全体で密着しているので、径方向及び円周方向においてガタが生じる隙間が形成されない。

小径歯車の歯車軸の外径面と大径歯車のボス穴の内径面のうち、一方に形成した凸部を、軸方向に沿って他方に圧入すると、相手側の凹部形成面に凸部の形状が転写される。この際、凸部が相手側の凹部形成面に食い込んでいくことによって、軸孔が僅かに拡径した状態となって、凸部の軸方向の移動を許容し、軸方向の移動が停止すれば、軸孔が元の径に戻ろうとして縮径することになる。これによって、凸部と凹部が嵌合接触部の全体で密着する。

小径歯車または大径歯車のいずれかが一体形成された前記歯車軸に前記凹凸嵌合構造の凸部を設ける場合、この凸部の少なくとも軸方向端部の硬度を、他方の大径歯車または小径歯車のボス穴の内径面よりも高くする。凸部の硬度を高くすることにより、前記圧入の際の嵌合性がよくなり、密着性が向上し、組立作業性や嵌合精度の向上を図ることができる。

また、前記圧入による凹部形成によって生じるはみ出し部を収納するポケット部を、大径歯車の側面に設けるのが好ましい。ここで、はみ出し部は、凸部の凹部嵌合部位が嵌入（嵌合）する凹部の容量の材料分であって、形成される凹部から押し出されたもの、凹部を形成するために切削されたもの、又は押し出されたものと切削されたものの両者等から構成される。

大径歯車のボス穴の内径寸法は、小径歯車の歯車軸に設けた複数の凸部の最大径部を結ぶ円の直径寸法よりも小さく、前記凸部間の最小径部を結ぶ円の直径寸法よりも大きくする。

大径歯車のボス穴の内径面に前記凹凸嵌合構造の凸部を設ける場合、この凸部の少なくとも軸方向端部の硬度を、小径歯車の歯車軸の外径部よりも高くする。

この場合、小径歯車の歯車軸の外径寸法は、大径歯車のボス穴のに設けた複数の凸部の最小径部を結ぶ円の直径寸法よりも大きく、凸部間の最大径部を結ぶ円の直径寸法よりも小さくする。

前記凸部の突出方向中間部位において、前記凸部の周方向寸法を、周方向に隣り合う凸部間の溝幅よりも小さくするのが望ましい。また、前記凸部の突出方向中間部位において、前記凸部の周方向寸法の総和を、周方向に隣り合う凸部間の溝幅の総和よりも小さくするのが望ましい。

以上のように、この発明の歯車伝動装置に組み込まれた段付き歯車の大径歯車と小径歯車の嵌合構造は、径方向及び円周方向においてガタが生じる隙間が形成されないので、嵌合部位の全てが回転トルク伝達に寄与し、安定したトルク伝達が可能であり、しかも、異音の発生も生じさせない。さらには、隙間無く密着しているので、トルク伝達部位の強度が向上する。このため、同径のスプライン嵌合のものに比べて、嵌合部軸方向の長さを短くしても、トルク伝達力が減少することはなく、歯車伝動装置を軽量、コンパクトにすることができる。

小径歯車の歯車軸の外径面と大径歯車のボス穴の内径面とのどちらか一方に設けられる凸部を、軸方向に沿って他方に圧入することによって、この凸部に密着嵌合する凹部を形成することができる。このため、凹凸嵌合構造を確実に形成することができる。しかも、凹部が形成される部材には、スプライン部等を形成しておく必要がないので、生産性に優れ、かつスプライン同士の位相合わせを必要とせず、組立性の向上を図るとともに、圧入時の歯面の損傷を回避することができて、安定した嵌合状態を維持できる。

また、小径歯車の歯車軸に前記凹凸嵌合構造の凸部を設けるとともに、この凸部の軸方向端部の硬度を大径歯車のボス穴の内径部よりも高くすれば、軸部側の硬度を高くでき、小径歯車の歯車軸の剛性を向上させることができる。

また、大径歯車のボス穴の内径面に前記凹凸嵌合構造の凸部を設けるとともに、この凸部の軸方向端部の硬度を減速部の出力軸の軸部の外径部よりも高くすれば、小径歯車の歯車軸の硬度処理（熱処理）を行う必要がないので、小径歯車の歯車軸の生産性に優れる。

前記圧入による凹部形成によって生じるはみ出し部を収納するポケット部を設けることによって、はみ出し部をこのポケット内に保持（維持）することができ、はみ出し部が大径歯車と小径歯車の接触面に入り込んだりすることがない。即ち、はみ出し部をポケット部に収納したままにしておくことができ、はみ出し部の除去処理を行う必要がなく、組み立て作業工数の減少を図ることができて、組み立て作業性の向上及びコスト低減を図ることができる。

また、段付き歯車における大小歯車の相対位相管理が容易になる。

さらに、通常の圧入や焼嵌めと異なり、嵌合雄雌の寸法管理を厳密に行う必要がない。しかも、硬度が高い側の凸部の歯厚が小であるので、圧入荷重を小さくでき、圧入性の向上を図ることができる。

この発明の歯車減速装置に組み込まれる段付き歯車の断面図である。 小径歯車の歯車軸と大径歯車のボス穴の凹凸嵌合構造の拡大断面図である。 凹凸嵌合構造の一例を示す要部拡大断面図である。 小径歯車の歯車軸と大径歯車とを結合する前の状態を示す断面図である。 凹凸嵌合構造の変形例を示す要部拡大断面図である。 この発明の歯車減速装置を減速機として使用するインホイールモータ駆動装置の一例を示す断面図である。 図６のインホイールモータ駆動装置を使用する電気自動車の概略平面図である。 図７の電気自動車を後方から見た図である。 従来の歯車減速装置を減速機として使用するインホイールモータ駆動装置の一例を示す断面図である。 図９のインホイールモータ駆動装置の減速機に組込まれた段付き歯車の断面図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この発明に係る歯車伝動装置に組み込まれる段付き歯車２６は、図１に示すように、小径歯車２６ｂを歯車軸２６ｃの外周に一体に形成し、この小径歯車２６ｂの歯車軸２６ｃの端部を嵌合するボス穴を大径歯車２６ａに設け、小径歯車２６ｂの歯車軸２６ｃの端部を大径歯車２６ａのボス穴に凹凸嵌合構造Ｍを介して結合したしたものである。

凹凸嵌合構造Ｍは、図２、図３及び図４に示すように、例えば、歯車軸２６ｃの端部に設けられて軸方向に延びる凸部４５と、大径歯車２６ａのボス穴の内径面４８に形成される凹部４６とからなり、凸部４５の凹部嵌合部位４７の全体がその対応する凹部４６に対して密着している。即ち、歯車軸２６ｃの大径歯車２６ａ側の外周面に、複数の凸部４５が周方向に沿って所定ピッチで配設され、大径歯車２６ａのボス穴の内径面４８に凸部４５が嵌合する複数の凹部４６が周方向に沿って形成されている。つまり、周方向全周にわたって、凸部４５とこれに嵌合する凹部４６とがタイトフィットしている。

この場合、各凸部４５は、その断面が凸アール状の頂点を有する三角形状（山形状）であり、各凸部４５の凹部嵌合部位４７とは、図３に示す範囲Ｆであり、断面における山形の中腹部から山頂にいたる範囲である。また、周方向の隣合う凸部４５間において、大径歯車２６ａのボス穴の内径面４８よりも内径側に隙間４９が形成されている。即ち、この隙間４９は、凸部４５間の歯底部と、大径歯車２６ａのボス穴に設けられた、前記歯底部と半径方向に対向する突出部分との間に設けられる。

このように、大径歯車２６ａと小径歯車２６ｂの歯車軸２６ｃとを凹凸嵌合構造Ｍを介して連結できる。

この発明おいて、凹凸嵌合構造Ｍは、凸部４５の凹部嵌合部位４７の全体がその対応する凹部４６に対して密着しているので、この凹凸嵌合構造Ｍにおいて、径方向及び円周方向においてガタが生じる隙間が形成されない。このため、嵌合部位の全てが回転トルク伝達に寄与し、安定したトルク伝達が可能であり、しかも、異音の発生も生じさせない。

小径歯車２６ｂの大径歯車２６ａ側の側面は、大径歯車２６ａの小径歯車２６ｂ側の側面に押し当てられ、小径歯車２６ｂと大径歯車２６ａとの間に隙間がないように結合することができる。

次に、凹凸嵌合構造Ｍの嵌合方法を説明する。この場合、図４に示すように、小径歯車２６ｂの歯車軸２６ｃの端部の外径部に凸部４５を形成し、凸部４５に熱硬化処理を施す。大径歯車２６ａのボス穴の内径面４８は、熱硬化処理を行わない未硬化部とする。なお、凸部４５の硬化層とボス穴の内径面４８の内径面の未硬化部との硬度差は、ＨＲＣで３０ポイント以上とする。歯車軸２６ｃの端部の外径部に凸部４５は、モジュールが０．５以下の小さい歯とする。ここで、モジュールとは、ピッチ円直径を歯数で割ったものである。

この際、凸部４５の突出方向中間部位を、凹部形成前の凹部形成面（この場合、大径歯車２６ａのボス穴の内径面４８）の位置に対応させる。大径歯車２６ａのボス穴の内径面４８の内径寸法Ｄは、凸部４５の最大径部を結ぶ円の直径寸法（外接円直径）Ｄ₁よりも小さく、凸部４５間の最小径部を結ぶ円の直径寸法Ｄ₂よりも大きく設定される。即ち、Ｄ₂＜Ｄ＜Ｄ₁とされる（図２）。

凸部４５は、従来からの公知公用の手段である転造加工、切削加工、プレス加工、引き抜き加工等の種々の加工方法によって形成することができる。また、熱硬化処理としては、高周波焼入れ、浸炭焼入れ等の種々の熱処理を採用することができる。

そして、図４に示すように、大径歯車２６ａの軸心と小径歯車２６ｂの歯車軸２６ｃの軸心とを合わせた状態で、大径歯車２６ａに対して、小径歯車２６ｂの歯車軸２６ｃを挿入（圧入）していく。この際、大径歯車２６ａのボス穴の内径面４８の内径寸法Ｄと、凸部４５の最大外径寸法Ｄ₁と、凸部４５間の最小径部を結ぶ円の直径寸法Ｄ₂とが前記のような関係であり、しかも、凸部４５の硬度が大径歯車２６ａのボス穴の内径面４８の硬度よりも３０ポイント以上大きいので、小径歯車２６ｂの歯車軸２６ｃを大径歯車２６ａのボス穴の内径面４８に圧入していけば、この凸部４５が内径面４８に食い込んでいき、凸部４５が嵌合する凹部４６を、軸方向に沿って形成していくことになる。

これによって、図２及び図３に示すように、小径歯車２６ｂの歯車軸２６ｃの端部の凸部４５と凹部４６の嵌合部位の全体が密着している嵌合状態を構成することができる。即ち、相手側の凹部形成面（この場合、大径歯車２６ａのボス穴の内径面４８）に凸部４５の形状の転写を行うことになる。この際、凸部４５が大径歯車２６ａのボス穴の内径面４８に食い込んでいくことによって、内径面４８が僅かに拡径した状態となって、凸部４５の軸方向の移動を許容し、軸方向の移動が停止すれば、内径面４８が元の径に戻ろうとして縮径することになる。言い換えれば、凸部４５の圧入時に大径歯車２６ａのボス穴の内径面４８が径方向に弾性変形し、この弾性変形分の予圧が凸部４５の歯面（凹部嵌合部位４７の表面）に付与される。このため、凸部４５の凹部嵌合部位４７の全体がその対応する凹部４６に対して密着する凹凸嵌合構造Ｍを確実に形成することができる。しかも、凹部４６が形成される部材（この場合、大径歯車２６ａのボス穴）には、凸部４５に対応する凹部を形成しておく必要がなく、生産性に優れ、かつ凹部と凸部の位相合わせを必要とせず、組立性の向上を図るとともに、圧入時の歯面の損傷を回避することができ、安定した嵌合状態を維持できる。

前記実施形態のように、小径歯車２６ｂの歯車軸２６ｃに形成する凸部４５は、モジュールが０．５以下の小さい歯を用いたので、この凸部４５の成形性の向上を図ることができるとともに、圧入荷重の低減を図ることができる。

また、小径歯車２６ｂの歯車軸２６ｃを大径歯車２６ａのボス穴に圧入していくとによって、凹部４６を形成していくと、この凹部４６側に加工硬化が生じる。ここで、加工硬化とは、物体に塑性変形（塑性加工）を与えると、変形の度合が増すにつれて変形に対する抵抗が増大し、変形を受けていない材料よりも硬くなることをいう。このため、圧入時に塑性変形することによって、凹部４６側の大径歯車２６ａのボス穴の内径面４８が硬化して、回転トルク伝達性の向上を図ることができる。

ところで、前記図３に示す例では、小径歯車２６ｂの歯車軸２６ｃの凸部４５のピッチと大径歯車２６ａの凹部４６のピッチとが同一に設定される。このため、前記実施形態では、図３に示すように、凸部４５の突出方向中間部位において、凸部４５の周方向寸法Ｌと、周方向に隣り合う凸部４５間の溝幅Ｌ₀とがほぼ同一となっている。

これに対して、図５に示すように、凸部４５の突出方向中間部位において、凸部４５の周方向寸法Ｌ₂は、周方向に隣り合う凸部４５間の溝幅Ｌ₁よりも小さいものであってもよい。即ち、小径歯車２６ｂの歯車軸２６ｃにおいて、凸部４５の突出方向中間部位の周方向寸法（歯厚）Ｌ₂を、凸部４５間に嵌合する大径歯車２６ａ側の突出部分５１の突出方向中間部位の周方向寸法（歯厚）Ｌ₁よりも小さくしている。

また、凸部４５の突出方向中間部位において、歯車軸２６ｃ側の全周における凸部４５の歯厚の総和Σ（Ｂ₁＋Ｂ₂＋Ｂ₃＋・・・）を、大径歯車２６ａ側の突出部分５１（凸歯）の歯厚の総和Σ（Ａ₁＋Ａ₂＋Ａ₃＋・・・）よりも小さく設定するのが望ましい。これによって、大径歯車２６ａ側の突出部分５１のせん断面積を大きくすることができ、ねじり強度を確保することができる。しかも、凸部４５の歯厚が小であるので、圧入荷重を小さくでき、圧入性の向上を図ることができる。凸部４５の周方向寸法の総和を、相手側の突出部分５１における周方向寸法の総和よりも小さくする場合、全ての凸部４５の周方向寸法Ｌ₂を、周方向に隣り合う凸部４５間の溝幅Ｌ₁よりも小さくする必要がない。即ち、複数の凸部４５のうち、任意の凸部４５の周方向寸法Ｌ₂が周方向に隣り合う凸部間の溝幅Ｌ₁と同一であっても、この溝幅Ｌ₁よりも大きくても、総和で小さければよい。なお、図５における凸部４５は、断面台形（富士山形状）としている。

ところで、大径歯車２６ａのボス穴に対して小径歯車２６ｂの歯車軸２６ｃを圧入していけば、凸部４５にて形成される凹部４６から材料がはみ出して図１に示すようなはみ出し部５２が形成される。はみ出し部５２は、凸部４５の凹部嵌合部位が嵌入（嵌合）する凹部４６の容量の材料分であって、形成される凹部４６から押し出されたもの、凹部４６を形成するために切削されたもの、又は押し出されたものと切削されたものの両者等から構成される。その際、嵌合部の極く一部領域に凸部による凹部成形過程で不可避的に隙間が生じる場合がある。

このため、前記図１に示す例では、はみ出し部５２を収納するポケット部５３を大径歯車２６ａの側面に設けている。

次に、インホイールモータ駆動装置２１の減速機Ｂに、この発明の歯車伝動装置を使用した例を図６に基づいて説明する。

図６に示すインホイールモータ駆動装置２１は、駆動力を発生させる電動モータＡと、電動モータＡの回転を減速して出力する減速機Ｂと、減速機Ｂからの出力をホイール(図示省略）に伝える車輪ハブＣとを備える。

上記電動モータＡおよび減速機Ｂは、ケーシング２２内に収容されている。ケーシング２２は、電動モータＡ側のケーシング２２ａと、減速機Ｂ側のケーシング２２ｂとからなり、電動モータＡ側のケーシング２２ａと減速機Ｂ側のケーシング２２ｂとの間に中間壁２２ｃが設けられている。

電動モータＡは、ケーシング２２ａの内周面にステータ２３を設け、このステータ２３の内周に間隔をおいてロータ２４を設けたラジアルギャップタイプのものを使用している。

ロータ２４は、モータ軸２４ａを中心部に有し、そのモータ軸２４ａは減速機Ｂの入力軸３０と接続して減速機Ｂのケーシング２２ｂ内に挿入され、軸受２５ａ、２５ｂによってケーシング２２ａに対して回転自在に支持されている。入力軸３０は、減速機Ｂのケーシング２２ｂ内で入力歯車２８を設けて、段付き歯車を備える歯車伝動装置を構成する減速機Ｂに回転を伝達する。

減速機Ｂは、二段平行歯車減速機であり、図６に示すように、電動モータＡのモータ軸２４ａに接続された入力軸３０に設けられた入力歯車２８に噛み合う大径歯車２６ａと、この大径歯車２６ａの歯車軸２６ｃ上に設けられた小径歯車２６ｂと、この小径歯車２６ｂに噛み合う出力歯車２７を有する。

大径歯車２６ａと小径歯車２６ｂとは、同一の歯車軸２６ｃ上に設けられた段付き歯車２６であり、減速機Ｂは段付き歯車２６を備える歯車伝動装置である。

入力軸３０のアウトボード側の端部は、出力歯車２７のインボード側端面の中心部に形成した凹部に設けられた軸受３１によって出力歯車２７に支持されている。

また、入力軸３０のインボード側の端部は、モータ軸２４ａのアウトボード側内径面にスプライン嵌合し、入力軸３０の中間部は軸受３２によって中間壁２２ｃに支持されている。

段付き歯車２６は、入力軸３０に設けられた入力歯車２８に噛み合う大径歯車２６ａと、出力歯車２７に噛み合う小径歯車２６ｂとを有し、段付き歯車２６の歯車軸２６ｃは、インボード側の端部が、中間壁２２ｃのアウトボード側の面に形成した凹部に設けられた、転がり軸受３３によって中間壁２２ｃに支持され、アウトボード側の端部が、減速機Ｂを収容するケーシング２２ａの前端壁２２ｄに形成した凹部に設けられた、転がり軸受３４によってケーシング２２に支持されている。

出力歯車２７の歯車軸２７ａには、アウトボード側に、車輪ハブＣとスプライン嵌合する出力軸２７ｂが設けられ、出力軸２７ｂは減速機Ｂを収容するケーシング２２ａの前端壁２２ｄに転がり軸受３５によって支持されている。

車輪ハブＣは、図６に示すように、内径面にスプライン部８０ａが形成され、外径部に複列の内輪軌道を有する内方部材８０と、内径面に複列の外輪軌道を有する外方部材８１と、内方部材８０と外方部材８１との間に設けられる複列の転動体８２とからなり、出力歯車２７の歯車軸２７ａのアウトボード側の端部に形成された出力軸２７ｂが内方部材８０にスプライン結合されている。

内方部材８０には、車輪取付けフランジ８３が一体に形成され、この車輪取付けフランジ８３に、ブレーキロータ８４とホイール(図示省略）がボルト８５によって取り付けられる。

前記外方部材８１は、ボルト８６によって減速機Ｂのケーシング２２ｂの前端壁２２ｄに固定されている。この減速機Ｂのケーシング２２ｂには、車体取付け部材であるナックル（図示省略）が一体に形成されている。

車輪ハブＣは、内方部材８０の複列の内輪軌道のうち、アウトボード側の内輪軌道が内方部材８０に一体に形成され、また、複列の外輪軌道が外方部材８１の内径面に一体に形成された、いわゆる第３世代のものを示している。図６に示す車輪ハブＣは複列アンギュラ玉軸受の車輪用軸受装置であって、第３世代に限らず、第１世代、第２世代であってもよい。

インホイールモータ駆動装置を備えた電気自動車１１は、図７に示すように、シャーシ１２と、操舵輪としての前輪１３と、駆動輪（後輪）１４と、左右の駆動輪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２１とを備える。駆動輪１４は、図８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。インホイールモータ駆動装置２１の搭載形態としては、図７、８で示した後輪駆動方式の他に、前輪駆動方式でも四輪駆動方式のいずれでも構わない。

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駆動輪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、駆動輪１４（図７および図８参照）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、左右の駆動輪１４をそれぞれ駆動するインホイールモータ駆動装置２１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。

なお、上述した実施形態では小径歯車２６ｃに歯車軸２６ｃを一体に形成して、歯車軸２６ｃを大径歯車２６ａのボス穴に圧入することで両者の嵌合部の全域で密着する凹凸嵌合構造する例を示したが、これに限らず、図示はしなかったが、大径歯車２６ａに歯車軸２６ｃを一体に形成して、歯車軸２６ｃを小径歯車２６ｂにボス穴を形成し、その小径歯車２６ｂのボス穴に圧入することで両者の嵌合部の全域で密着する凹凸嵌合構造としてもよい。

この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、この発明の要旨を逸脱しない範囲において、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、および範囲内の全ての変更を含む。

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 ：駆動輪
２１ ：インホイールモータ駆動装置
２２ ：ケーシング
２２ａ ：ケーシング
２２ｂ ：ケーシング
２２ｃ ：中間壁
２２ｄ ：前端壁
２３ ：ステータ
２４ ：ロータ
２４ａ ：モータ軸
２５ａ ：軸受
２５ｂ ：軸受
２６ ：段付き歯車
２６ａ ：大径歯車
２６ｂ ：小径歯車
２６ｃ ：歯車軸
２７ ：出力歯車
２７ａ ：歯車軸
２７ｂ ：出力軸
２８ ：入力歯車
３０ ：入力軸
３１ ：軸受
３２ ：軸受
３３ ：転がり軸受
３４ ：転がり軸受
３５ ：転がり軸受
４５ ：凸部
４６ ：凹部
４７ ：凹部嵌合部位
４８ ：内径面
４９ ：隙間
５１ ：突出部分
５２ ：はみ出し部
５３ ：ポケット部
８０ ：内方部材
８０ａ ：スプライン部
８１ ：外方部材
８２ ：転動体
８３ ：車輪取付けフランジ
８４ ：ブレーキロータ
８５ ：ボルト
８６ ：ボルト
Ａ ：電動モータ
Ｂ ：減速機
Ｃ ：車輪ハブ
Ｍ ：凹凸嵌合構造

Claims (6)

1. 小径歯車と大径歯車を歯車軸に有する段付き歯車を有する歯車伝達装置において、前記段付き歯車は一方の小径歯車または大径歯車のいずれかを歯車軸の外周に一体に形成し、この歯車軸の端部を他方の大径歯車または小径歯車のボス穴に結合したものであって、小径歯車または大径歯車のいずれかが一体形成された歯車軸の端部の外径面と、他方の大径歯車または小径歯車のボス穴の内径面とのどちらか一方に軸方向に延びる凸部を設け、前記歯車軸と前記ボス穴とを、軸方向に沿って一方を他方に圧入することにより、他方に凸部で削り取られた凹部を形成し、この凹部と凸部が両者の嵌合部の全域で密着する凹凸嵌合構造を構成することを特徴とする歯車伝動装置。
2. 小径歯車または大径歯車のいずれかが一体形成された前記歯車軸に前記凹凸嵌合構造の凸部を設け、この凸部の少なくとも軸方向端部の硬度を、他方の大径歯車または小径歯車のボス穴の内径部よりも高くしたことを特徴とする請求項１記載の歯車伝動装置。
3. 小径歯車の歯車軸に前記凹凸嵌合構造の凸部を設け、前記圧入による凹部形成によって生じるはみ出し部を収納するポケット部を、大径歯車の側面に設けたことを
   特徴とする請求項１又は２に記載の歯車伝動装置。
4. 大径歯車のボス穴の内径寸法を、小径歯車の歯車軸に設けた複数の凸部の最大径部を結ぶ円の直径寸法よりも小さく、前記凸部間の最小径部を結ぶ円の直径寸法よりも大きくしたことを特徴とする請求項２又は３に記載の歯車伝動装置。
5. 前記凸部の表面硬度を前記凹部の表面硬度よりも大きくした請求項１〜４のいずれかに記載の歯車伝動装置。
6. 請求項１〜５に記載の歯車伝動装置を、電動モータの回転を減速して車輪ハブに出力する減速機として使用するインホイールモータ駆動装置。

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