JP2016201945A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ギヤトレインGTにモーメント力がかかることを防止できるモータ駆動装置を提供すること。【解決手段】モータケースCaseに設けられてモータ/ジェネレータMGによって回転駆動されるモータシャフト６を回転可能に支持する入力側軸受２０と、モータケースCaseに設けられてギヤトレインGTのキャリア１５を回転可能に支持する出力側軸受３０と、モータシャフト６とキャリア１５の間に介装されて互いに相対回転可能に支持する中間軸受４０と、を備え、ギヤトレインGTの軸方向における出力側軸受３０の配置領域Ｗ１と、ギヤトレインGTの軸方向における中間軸受４０の配置領域Ｗ２とを、ギヤトレインGTの軸方向に対して垂直な方向から見て互いに重複する位置に設定する構成とした。【選択図】図４

Description

本発明は、モータ機構と変速機構を内蔵したユニットケースに設けられた軸受を介して、入力シャフト及び変速機構の出力側回転部材を回転可能に支持するモータ駆動装置に関する発明である。

従来、モータ機構と変速機構をユニットケース内に同軸に配置し、入力シャフトをユニットケースに回転可能に支持する入力側軸受と、変速機構の出力側回転部材をユニットケースに回転可能に支持する出力側軸受と、入力シャフトと変速機構の出力側回転部材の間に介装された中間軸受とを軸方向に並べて配置したモータ駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９-１９０４４０号公報

しかしながら、従来のモータ駆動装置にあっては、出力側軸受と中間軸受とが軸方向にずれた位置に配置されている。このため、入力シャフトに径方向の力が作用した際、変速機構の出力側回転部材にモーメント力がかかり、入力シャフトとの間に相対的な倒れ（軸ずれ）が生じる。
これにより、変速機構内のギヤのかみ合い不良による音や振動の発生、ギヤ歯面の損傷といった問題が発生する。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、変速機構にモーメント力がかかることを防止できるモータ駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のモータ駆動装置は、モータ機構と、変速機構と、ユニットケースと、入力側軸受と、出力側軸受と、中間軸受と、を備えている。
前記モータ機構は、入力シャフトを回転駆動する。
前記変速機構は、入力シャフトに連結する入力側回転部材と、入力側回転部材の回転を変速する変速部と、変速部によって変速した回転を出力する出力側回転部材と、を有する。
前記ユニットケースは、モータ機構及び変速機構を内蔵する。
前記入力側軸受は、ユニットケースに設けられ、入力シャフトを回転可能に支持する。
前記出力側軸受は、ユニットケースに設けられ、変速機構の出力側回転部材を回転可能に支持する。
前記中間軸受は、入力シャフトと出力側回転部材の間に設けられ、入力シャフトと出力側回転部材を互いに相対回転可能に支持する。
そして、変速機構の軸方向における出力側軸受の配置領域と、変速機構の軸方向における中間軸受の配置領域とを、前記変速機構の軸方向に対して垂直な方向から見て互いに重複させる。

よって、本発明のモータ駆動装置では、変速機構の出力側回転部材をユニットケースに回転可能に支持する出力側軸受の変速機構の軸方向における配置領域と、入力シャフトと出力側回転部材を互いに相対回転可能に支持する中間軸受の変速機構の軸方向における配置領域が、変速機構の軸方向に対して垂直な方向から見たときに重複する位置に設定される。
ここで、入力シャフトに径方向の力が作用したことで生じる径方向荷重は、中間軸受を介して変速機構の出力側回転部材に入力する。一方、変速機構の径方向変位は、ユニットケースに対して出力側回転部材を支持する出力側軸受の配置領域で最も小さくなる。
そのため、出力側軸受の配置領域と中間軸受の配置領域とを変速機構の軸方向に重複させることで、入力シャフトから径方向荷重が入力される領域を、変速機構の径方向変位が最も小さくなる領域内に設けることができる。この結果、変速機構の出力側回転部材にモーメント力がかかることを防止できる。

実施例１のモータ駆動装置の全体構成を示す全体断面図である。 実施例１のステップドピニオンを示す平面図である。 図１におけるＸ部の拡大図である。 図１におけるＹ部の拡大図である。 図４におけるＺ部の拡大図である。 モータ/ジェネレータの力行時にステップドピニオンに生じる噛み合い反力を示す説明図である。 モータ/ジェネレータの回生時にステップドピニオンに生じる噛み合い反力を示す説明図である。

以下、本発明のモータ駆動装置を実施するための形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

（実施例１）
まず、構成を説明する。
実施例１におけるモータ駆動装置の構成を、「モータ駆動装置の全体構成」、「入力側軸受の詳細構成」、「出力側軸受の詳細構成」、「中間軸受の詳細構成」に分けて説明する。

［モータ駆動装置の全体構成］
図１は、実施例１のモータ駆動装置を示す全体断面図である。以下、図１に基づき、実施例１のモータ駆動装置の全体構成を説明する。

実施例１のモータ駆動装置は、例えば、電気自動車の左右後輪等に設けられるインホイールモータに適用される。このモータ駆動装置は、図１に示すように、駆動ユニット本体Ａと、変位吸収機構Ｂと、を備えている。

前記駆動ユニット本体Ａは、走行駆動源としての機能を持ち、モータケースCase（ユニットケース）に、三相交流の埋込磁石同期モータ構造によるモータ/ジェネレータMG（モータ機構）と、遊星歯車からなるギヤトレインGT（変速機構）と、を内蔵することで構成される。
この駆動ユニット本体Ａは、モータ/ジェネレータMGの力行時には、三相交流の電流をステータ８に巻き付けたステータコイル８ｂに印加することで、ロータ７を一体に有するモータシャフト６（入力シャフト）を回転し、モータシャフト６の回転をギヤトレインGTにより減速（変速）してキャリア１５（出力側回転部材）から出力する。モータ/ジェネレータMGの回生時には、キャリア１５から入力される回転を、ギヤトレインGTにより増速してモータシャフト６及びロータ７を回転することで、ロータ７にエアギャップを介して配置されたステータ８のステータコイル８ｂに三相交流の電流を発生させる。

前記モータケースCaseは、ケース本体１と、入力側カバー２と、蓋部材３と、出力側カバー４と、を有して構成される。
前記ケース本体１は、両端が開放した中空円筒部材であり、内側面にステータコイル８ｂと、ギヤトレインGTのリングギヤ１３が固定される。
前記入力側カバー２は、ケース本体１の一端側の開口を塞ぐように、ケース本体１にボルト固定される。この入力側カバー２は、モータシャフト６の一端が挿入される開口２ａを有している。この開口２ａの内側には、モータシャフト６の一端を回転可能に支持する入力側軸受２０が設けられている。
前記蓋部材３は、入力側カバー２の開口２ａを塞ぐように、入力側カバー２にボルト固定される。
前記出力側カバー４は、ケース本体１の他端側の開口を塞ぐように、ケース本体１にボルト固定される。この出力側カバー４は、キャリア１５の小径円筒部１５ａが突出する開口４ａを有している。この開口４ａの内側には、オイルシール５が装着されている。このオイルシール５は、内径部が小径円筒部１５ａの外周面に対して所定のシール圧にて接触し、モータケースCaseに封入されたオイルの漏れを阻止する。また、この出力側カバー４のケース本体１側の面（内側面）には、ケース本体１に向かって突出した円筒壁部４ｂが形成されている。この円筒壁部４ｂは、開口４ａを取り囲む。また、円筒壁部４ｂの内側には、キャリア１５の大径円筒部１５ｃを回転可能に支持する出力側軸受３０が設けられている。

前記モータ/ジェネレータMGは、モータシャフト６（入力シャフト）と、ロータ７と、ステータ８と、を有して構成される。
前記モータシャフト６は、一端部がモータケースCaseの入力側カバー２の開口２ａに差し込まれ、入力側軸受２０を介してこの開口２ａの内周面に回転可能に支持されている。また、他端部は、ギヤトレインGTのキャリア１５の小径円筒部１５ａの内側に差し込まれ、この小径円筒部１５ａとの間に介装された中間軸受４０によって、互いに相対回転可能に支持されている。
前記ロータ７は、モータシャフト６の中間部から径方向に延びるロータフランジ９の外周に嵌装され、モータシャフト６と一体的に回転可能となっている。このロータ７は、図外の永久磁石を埋設した積層鋼板により構成される。
前記ステータ８は、ケース本体１の内側面に固定され、ロータ７に対しエアギャップを介して配置される。このステータ８は、打ち抜き積層鋼板によるステータティース８ａのそれぞれにステータコイル８ｂを巻き付けることで構成される。
なお、ステータコイル８ｂには、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相に分けた接続端子１０を介して不図示のハーネスが接続される。また、モータシャフト６の中心部には、ギヤトレインGTのギヤ噛み合い部分や軸受等の必要部位を潤滑及び冷却するオイルが流れる軸芯油路１１が形成される。オイルは、入力側カバー２に設けたオイルポンプO/Pから供給される。

前記ギヤトレインGTは、ロータフランジ９と出力側カバー４の間のスペースに配置され、サンギヤ１２と、リングギヤ１３と、ステップドピニオン１４と、キャリア１５と、を有する。そして、サンギヤ入力・リングギヤ固定・キャリア出力とすることにより、モータシャフト６からの入力回転を減速して出力する。

前記サンギヤ１２は、モータシャフト６の外周面に一体的に形成され、モータシャフト６と一体に回転する。すなわち、このサンギヤ１２は、モータシャフト６に連結する入力側回転部材に相当する。

前記リングギヤ１３は、ケース本体１の内側面に、セレーション結合により回転不能に固定されている。さらに、このリングギヤ１３は、外周面に装着された止め輪１３ａがスペーサ１３ｂを介してケース本体１に突き当たると共に、変位吸収機構Ｂ側の端面が出力側軸受３０を介して出力側カバー４に突き当たることで、軸方向に移動不能となっている。

前記ステップドピニオン１４は、サンギヤ１２とリングギヤ１３の間に複数配置され、双方に噛み合うと共に、キャリア１５によって回転可能に支持されている。このステップドピニオン１４は、サンギヤ１２と噛み合う大ピニオン１４ａ（第１ピニオン）と、大ピニオン１４ａよりも小さい径に設定されると共にリングギヤ１３と噛み合う小ピニオン１４ｂ（第２ピニオン）と、を有している。ここで、前記サンギヤ１２、リングギヤ１３、ステップドピニオン１４の大ピニオン１４ａ及び小ピニオン１４ｂは、いずれも歯が軸線に対して斜めに切られて螺旋状となったヘリカルギヤ（はすば歯車）である。
さらに、このステップドピニオン１４では、図２に示すように、大ピニオン１４ａの歯のねじれ方向と小ピニオン１４ｂの歯のねじれ方向が互いに逆向きに設定されている。また、大ピニオン１４ａのねじれ角θ１と小ピニオン１４ｂのねじれ角θ２との比（ねじれ角比）と、大ピニオン１４ａのピッチ円径Ｒ１と小ピニオン１４ｂのピッチ円径Ｒ２との比（ピッチ円径比）とが、同一値になるように設定されている。すなわち、下記式（１）が成立するように各値を設定する。
θ１：θ２ ＝ Ｒ１：Ｒ２ ・・・（１）
なお、このリングギヤ１３及びステップドピニオン１４は、サンギヤ１２の回転を変速する変速部に相当する。

前記キャリア１５は、モータシャフト６の周りを回るステップドピニオン１４の回転（公転）によって回転すると共に、変位吸収機構Ｂのギヤカップリング軸１７が結合されている。このキャリア１５は、リングギヤ１３及びステップドピニオン１４によって減速（変速）された回転を出力する出力側回転部材に相当する。
前記キャリア１５は、小径円筒部１５ａと、連結フランジ部１５ｂと、大径円筒部１５ｃと、支持円盤部１５ｄと、連結部１５ｅと、を有している。

前記小径円筒部１５ａは、両端が開放した円筒スリーブ部材であり、モータシャフト６と同軸に配置され、先端部１５ｆがモータケースCaseの出力側カバー４の開口４ａからモータケースCaseの外側に突出している。この小径円筒部１５ａには、中間軸受４０を介してモータシャフト６が差し込まれ、互いに相対回転可能に支持されている。また、小径円筒部１５ａの先端部１５ｆの内周面には第１内歯部１５ｇが形成され、ギヤカップリング軸１７の外周面に形成された第１外歯部１７ｂが噛み合い結合している。これにより、キャリア１５とギヤカップリング軸１７とは、一体的に回転可能になっている。なお、モータシャフト６とギヤカップリング軸１７とを隔てる位置には、隔壁シール部材１５ｈが油密状態で配置されている。

前記連結フランジ部１５ｂは、小径円筒部１５ａのモータ/ジェネレータMG側端部から径方向に突出している。この連結フランジ部１５ｂの内部には、オイルが流れるオイル流路が形成されている。さらに、連結フランジ部１５ｂの周縁部には、変位吸収機構Ｂに向けて突出した大径円筒部１５ｃが形成されている。

前記大径円筒部１５ｃは、小径円筒部１５ａを取り囲む円筒スリーブ部材であり、出力側カバー４の円筒壁部４ｂの内側に差し込まれている。そして、この大径円筒部１５ｃは、出力側軸受３０を介して円筒壁部４ｂの内周面に回転可能に支持されている。

前記支持円盤部１５ｄは、モータシャフト６を取り囲むと共に、連結フランジ部１５ｂに対向するドーナツ状の円盤であり、連結フランジ部１５ｂからロータフランジ９に向けて延在された連結部１５ｅの先端に連結されている。
そして、この支持円盤部１５ｄと連結フランジ部１５ｂの間にステップドピニオン１４が配置され、このステップドピニオン１４は、連結フランジ部１５ｂ及び支持円盤部１５ｄを貫通する回転軸１５ｊによって回転可能に支持されている。

なお、ロータフランジ９と入力側カバー２との間のスペースには、ロータ７の回転角度を検出するレゾルバ１６ａが配置されると共に、パーキングポール１６ｂが噛み合うことでモータシャフト６を固定するパークギヤ１６ｃがモータシャフト６にスプライン結合している。

前記変位吸収機構Ｂは、図示しないホイールに固定されるホイールハブ軸１８の変位や傾きを駆動ユニット本体Ａのモータ/ジェネレータMGやギヤトレインGTへ伝達することを防止或いは抑制する機能を持ち、ギヤカップリング軸１７を有している。このギヤカップリング軸１７は、駆動ユニット本体Ａの小径円筒部１５ａとホイールハブ軸１８との間を、変位吸収可能に連結する。
なお、ホイールハブ軸１８は、モータケースCaseの出力側カバー４の外側面に固定されたアクスルケース１９に対し、ハブベアリング１９ａを介して回転可能に支持されている。

図１に示す変位吸収機構Ｂでは、単独で交換可能なギヤカップリング軸１７を、小径円筒部１５ａとホイールハブ軸１８に対し、変位を吸収しつつ駆動伝達可能に嵌合することで構成される。

前記ギヤカップリング軸１７は、ギヤ連結軸部１７ａの両側位置にそれぞれ、第１外歯部１７ｂと第２外歯部１７ｃを設けて構成される。第１外歯部１７ｂは、小径円筒部１５ａの第１内歯部１５ｇに対して変位吸収可能にセレーション嵌合されている。第２外歯部１７ｃは、ホイールハブ軸１８の内周面に形成された第２内歯部１８ａに対して変位吸収可能にセレーション嵌合されている。
なお、ギヤカップリング軸１７の両端面は円弧状に湾曲し、それぞれ隔壁シール部材１５ｈと、ホイールハブ軸１８に設けられたエンドキャップシール部材１８ｂに球面接触している。また、このギヤカップリング軸１７は、全周がシールされたカップリング空間に、図外の潤滑グリースと共に装着される。

［入力側軸受の詳細構成］
図３は、図１におけるＸ部の拡大図である。以下、図３に基づき、実施例１の入力側軸受の詳細構成を説明する。

前記入力側軸受２０は、図３に示すように、モータシャフト６の一端部と、入力側カバー２の開口２ａの間に介装され、モータシャフト６の外周面に接触する内輪２０ａと、入力側カバー２の開口２ａの内周面に接触する外輪２０ｂと、内輪２０ａと外輪２０ｂの間に配置された転動体２０ｃと、不図示の転動体保持器と、を有している。

ここで、この入力側軸受２０の内輪２０ａは、変位吸収機構Ｂ側の軸方向端部が、モータシャフト６にスプライン結合したパークギヤ１６ｃに接触し、このパークギヤ１６ｃを介してモータシャフト６に形成された段差部６ａに突き当てられている。また、モータシャフト６の外周面には第１環状溝２２が形成され、欠円環状の第１止め輪２３が装着されている。そして、内輪２０ａの蓋部材３側の軸方向端部は、第１環状溝２２に装着された第１止め輪２３に接触している。
このように、内輪２０ａは、パークギヤ１６ｃと第１止め輪２３に干渉することで、モータシャフト６に対して軸方向両側への移動が規制される。つまり、内輪２０ａとモータシャフト６とは、軸方向に一体的に移動可能となる。

一方、入力側軸受２０の外輪２０ｂには第２環状溝２４が形成され、この第２環状溝２４に第２止め輪２５が装着されている。この第２止め輪２５は、入力側カバー２の開口２ａの内周面に形成された切欠部２ｂに干渉し、外輪２０ｂの変位吸収機構Ｂ側への移動を規制する。また、この外輪２０ｂの蓋部材３側の軸方向端部は、環状プレート２６及び整流プレート２７を介して蓋部材３に接触している。ここで、蓋部材３はネジＮ１によって入力側カバー２に固定されており、入力側カバー２と一体化している。つまり、外輪２０ｂは、第２止め輪２５と蓋部材３によって、モータケースCaseに対して軸方向両側への移動が規制される。

さらに、内輪２０ａと外輪２０ｂとは、転動体２０ｃを挟持しており、軸方向に位置ずれすることはない。そのため、モータケースCaseに対して外輪２０ｂの軸方向両側への移動を規制したことで、モータケースCaseに対する内輪２０ａの軸方向両側への移動が規制される。さらに、内輪２０ａと軸方向に一体的に移動可能なモータシャフト６も、モータケースCaseに対して軸方向両側への移動が規制されることになる。
このように、モータシャフト６は、入力側軸受２０を介して、モータケースCaseに対する軸方向両側への移動が規制される。

［出力側軸受の詳細構成］
図４は、図１におけるＹ部の拡大図である。以下、図４に基づき、実施例１の出力側軸受の詳細構成を説明する。

前記出力側軸受３０は、図４に示すように、ギヤトレインGTのキャリア１５の大径円筒部１５ｃと、出力側カバー４の円筒壁部４ｂの間に介装され、キャリア１５の大径円筒部１５ｃの外周面に接触する内輪３０ａと、円筒壁部４ｂの内周面に接触する外輪３０ｂと、内輪３０ａと外輪３０ｂの間に配置された転動体３０ｃと、不図示の転動体保持器と、を有している。

ここで、大径円筒部１５ｃの外周面には第３環状溝３２が形成され、欠円環状の第３止め輪３３が装着されている。そして、出力側軸受３０の内輪３０ａは、変位吸収機構Ｂ側の軸方向端部が、第３環状溝３２に装着された第３止め輪３３に接触している。また、この内輪３０ａの蓋部材３側の軸方向端部は、大径円筒部１５ｃから径方向に突出した段差部１５ｋに接触している。
このように、内輪３０ａは、第３止め輪３３と段差部１５ｋとにそれぞれ干渉することで、キャリア１５に対して軸方向両側への移動が規制される。つまり、内輪３０ａとキャリア１５とは、軸方向に一体的に移動可能となる。

一方、出力側軸受３０の外輪３０ｂは、変位吸収機構Ｂ側の軸方向端面が、円筒壁部４ｂの根元位置に形成された段差部３４に接触している。また、この外輪３０ｂの蓋部材３側の軸方向端部は、リングギヤ１３に接触している。ここで、リングギヤ１３は、外周面に装着された止め輪１３ａがスペーサ１３ｂを介してケース本体１に突き当たることで、蓋部材３側への軸方向移動が規制されている。つまり、外輪３０ｂは、リングギヤ１３、止め輪１３ａ、スペーサ１３ｂを介して蓋部材３側への軸方向移動が規制される。
このように、外輪３０ｂは、段差部３４とリングギヤ１３とにそれぞれ干渉することで、モータケースCaseに対して軸方向両側への移動が規制される。

さらに、内輪３０ａと外輪３０ｂとは、転動体３０ｃを挟持しており、軸方向に位置ずれすることはない。そのため、モータケースCaseに対して外輪３０ｂの軸方向両側への移動を規制したことで、モータケースCaseに対する内輪３０ａの軸方向両側への移動が規制される。さらに、内輪３０ａと軸方向に一体的に移動可能なキャリア１５も、モータケースCaseに対して軸方向両側への移動が規制されることになる。
このように、ギヤトレインGTのキャリア１５は、出力側軸受３０を介して、モータケースCaseに対する軸方向両側への移動が規制される。

［中間軸受の詳細構成］
図５は、図４におけるＺ部の拡大図である。以下、図４及び図５に基づき、実施例１の中間軸受の詳細構成を説明する。

前記中間軸受４０は、図４に示すように、モータシャフト６の端部と、ギヤトレインGTのキャリア１５の小径円筒部１５ａと間に介装され、キャリア１５に接触する外輪４０ｂと、モータシャフト６と外輪４０ｂの間に配置された転動体４０ｃと、不図示の転動体保持器と、を有している。

前記外輪４０ｂは、キャリア１５の小径円筒部１５ａの内周に嵌着している。この外輪４０ｂは、変位吸収機構Ｂ側の軸方向一端部が、小径円筒部１５ａの内部に配置された隔壁シール部材１５ｈに接触し、蓋部材３側の軸方向他端部が、キャリア１５の小径円筒部１５ａの内周面に形成された第４環状溝４１に装着された欠円環状の第４止め輪４２に接触する。これにより、外輪４０ｂは、キャリア１５に対して軸方向両側への移動が規制される。つまり、外輪４０ｂとキャリア１５とは、軸方向に一体的に移動可能となる。

一方、転動体４０ｃは、モータシャフト６の外周に接触している。ここで、この転動体４０ｃとモータシャフト６とは直接接触しており、モータシャフト６が軌道面として使用される。また、転動体４０ｃは、軸方向位置が規制されておらず、モータシャフト６に対して軸方向に相対的に移動可能になっている。
一方、外輪４０ｂと転動体４０ｃとは、軸方向に位置ずれすることはない。そのため、モータシャフト６に対し、転動体４０ｃの軸方向位置を規制していないことで、モータシャフト６に対して外輪４０ｂも軸方向位置が規制されない。さらに、外輪４０ｂと軸方向に一体的に移動可能なキャリア１５も、モータシャフト６に対して軸方向位置が規制されない。
すなわち、中間軸受４０は、モータシャフト６とキャリア１５を互いに相対回転可能に支持する際、軸方向に自由な支持としている。

そして、図５に示すように、この中間軸受４０のギヤトレイン軸方向における配置領域Ｗ２は、出力側軸受３０のギヤトレイン軸方向における配置領域Ｗ１に対し、ギヤトレインGTの軸方向に対して垂直な方向から見たときに少なくとも一部が重複している。
さらに、図５に示すように、出力側軸受３０のギヤトレイン軸方向における配置領域Ｗ１、及び、中間軸受４０のギヤトレイン軸方向における配置領域Ｗ２は、いずれもオイルシール５のギヤトレイン軸方向における配置領域Ｗ３に対し、ギヤトレインGTの軸方向に対して垂直な方向から見たときに少なくとも一部が重複している。
すなわち、出力側軸受３０の内側にオイルシール５が配置され、さらにこのオイルシール５の内側に中間軸受４０が配置されている。

次に、作用を説明する。
実施例１のモータ駆動装置における作用を「径方向荷重入力時の荷重支持作用」、「その他の特徴的作用」に分けて説明する。

「径方向荷重入力時の荷重支持作用」
実施例１のモータ駆動装置において、モータ/ジェネレータMGが回転駆動した際、モータシャフト６に作用するアンバランス力や、ロータ７等の自重により作用する荷重、加振力、部品の寸法誤差に起因するサンギヤ１２と大ピニオン１４ａとの間に生じるギヤ噛み合い分力、各軸受で生じるスキュー等の影響により、モータ/ジェネレータMGのモータシャフト６に径方向の力が作用することがある。

ここで、モータシャフト６は、一端部が入力側軸受２０を介してモータケースCaseに支持されている。また、このモータシャフト６の他端部は、中間軸受４０を介してギヤトレインGTのキャリア１５に支持されている。
すなわち、モータシャフト６に作用した径方向の力（径方向荷重）は、入力側軸受２０を介してモータケースCaseに支持されると共に、中間軸受４０を介してギヤトレインGTのキャリア１５に入力する。

一方、ギヤトレインGTのキャリア１５は、出力側軸受３０を介してモータケースCaseに支持されている。つまり、ギヤトレインGTのキャリア１５の径方向変位は、モータケースCaseに対してキャリア１５を回転可能に支持する出力側軸受３０の配置領域Ｗ１で最も小さくなる。

そしてこの実施例１では、出力側軸受３０の内側に中間軸受４０が配置されており、出力側軸受３０のギヤトレイン軸方向における配置領域Ｗ１と、中間軸受４０のギヤトレイン軸方向における配置領域Ｗ２とが、ギヤトレインGTの軸方向に垂直な方向から見て互いに重複する位置に設定されている。
これにより、モータシャフト６に作用した径方向の力がギヤトレインGTのキャリア１５に入力する位置を、このキャリア１５の径方向変位が最も小さくなる領域内に配置することができる。

これにより、モータシャフト６に径方向の力が作用した際に、ギヤトレインGTのキャリア１５にモーメント力がかかることを防止できる。そして、キャリア１５にモーメント力がかかることを防止することで、キャリア１５の径方向の傾きを抑えることができる。そして、このキャリア１５によって支持されているステップドピニオン１４の傾きを抑え、ギヤトレインGTにおける各ギヤ（サンギヤ１２、リングギヤ１３、ステップドピニオン１４）でのギヤの噛み合い不良やギヤ歯面の損傷を抑制することができる。

さらに、出力側軸受３０と中間軸受４０とを、ギヤトレインGTの軸方向に重複させて配置するので、モータケースCase内のスペース効率を向上させることができ、モータケースCaseの小型化を図ることができる。つまり、モータ駆動ユニットの軸長さを短縮化し、いわゆる扁平形状にしやすくなる。特に、このモータ駆動ユニットを車両のホイール内に配置する場合は、扁平形状の方が車両レイアウト上有利であり、インホイールモータに適した形状にすることができる。

［その他の特徴的作用］
この実施例１では、図５に示すように、出力側軸受３０の配置領域Ｗ１及び中間軸受４０の配置領域Ｗ２が、いずれもオイルシール５の配置領域Ｗ３とギヤトレインGTの軸方向において重複するように設定されている。
そのため、モータケースCase内のスペース効率をさらに向上させることができ、モータケースCaseの軸方向長さを短縮して一層の小型化を図ることができる。

さらに、この実施例１では、入力側軸受２０を介して、モータシャフト６のモータケースCaseに対する軸方向両側への移動が規制される。また、出力側軸受３０を介して、ギヤトレインGTのモータケースCaseに対する軸方向両側への移動が規制される。

すなわち、実施例１のモータ駆動装置において、モータ/ジェネレータMGが回転駆動した際、駆動反力の分力荷重や、各軸受で生じるスキュー、振動等の影響により、モータ/ジェネレータMGに、蓋部材３に向かう軸方向の力（図１において左側に向かう力）が加わった場合を考える。このとき、モータシャフト６は、パークギヤ１６ｃを介して入力側軸受２０の内輪２０ａを蓋部材３側に押圧する。そして、この内輪２０ａに作用した軸方向の力によって外輪２０ｂが蓋部材３側に移動し、この外輪２０ｂは、環状プレート２６及び整流プレート２７を介して蓋部材３に突き当たって軸方向への移動が規制される。そして、外輪２０ｂの軸方向移動が規制されることで、内輪２０ａの軸方向移動も規制され、この内輪２０ａにパークギヤ１６ｃを介して突き当たるモータシャフト６の軸方向移動も規制される。

そのため、モータシャフト６は、モータ/ジェネレータMGに蓋部材３に向かう軸方向の力が加わった際、このモータシャフト６と入力側軸受２０との間の公差と、入力側軸受２０と蓋部材３との間の公差の分だけ、蓋部材３側に移動することになる。

一方、ギヤトレインGTに蓋部材３に向かう軸方向の力が加わると、キャリア１５に設けた第３止め輪３３が出力側軸受３０の内輪３０ａに干渉し、この内輪３０ａを蓋部材３側に押圧する。そして、この内輪３０ａに作用した軸方向の力によって、外輪３０ｂが蓋部材３側に移動する。このとき、外輪３０ｂは、リングギヤ１３に突き当たるが、このリングギヤ１３は、止め輪１３ａ及びスペーサ１３ｂを介してケース本体１に突き当たることで蓋部材３側へ軸方向移動が規制されている。つまり、外輪３０ｂは、リングギヤ１３、止め輪１３ａ、スペーサ１３ｂを介して蓋部材３側への軸方向移動が規制される。そして、外輪３０ｂの軸方向移動が規制されることで、内輪３０ａの軸方向移動も規制され、この内輪３０ａに対し、周面に設けた第３止め輪３３が干渉するキャリア１５の軸方向移動も規制される。

そのため、キャリア１５は、ギヤトレインGTに蓋部材３に向かう軸方向の力が加わった際、このキャリア１５と出力側軸受３０との間の公差と、出力側軸受３０とケース本体１との間の公差の分だけ、蓋部材３側に移動することになる。

また、モータ/ジェネレータMGに変位吸収機構Ｂに向かう軸方向の力（図１において右側に向かう力）が加わると、モータシャフト６に設けた第１止め輪２３が入力側軸受２０の内輪２０ａに干渉し、この内輪２０ａを変位吸収機構Ｂ側に押圧する。そして、この内輪２０ａに作用した軸方向の力によって、外輪２０ｂが変位吸収機構Ｂ側に移動する。このとき、外輪２０ｂに設けられた第２止め輪２５が入力側カバー２に形成された切欠部２ｂに干渉し、外輪２０ｂの変位吸収機構Ｂ側への移動が規制される。そして、外輪２０ｂの軸方向移動が規制されることで、内輪２０ａの軸方向移動も規制され、この内輪２０ａに対し、周面に設けた第１止め輪２３が干渉するモータシャフト６の軸方向移動も規制される。

そのため、モータシャフト６は、モータ/ジェネレータMGに変位吸収機構Ｂに向かう軸方向の力が加わった際、このモータシャフト６と入力側軸受２０との間の公差と、入力側軸受２０と入力側カバー２との間の公差の分だけ、変位吸収機構Ｂ側に移動することになる。

一方、ギヤトレインGTに変位吸収機構Ｂに向かう軸方向の力が加わると、キャリア１５に形成した段差部１５ｋが出力側軸受３０の内輪３０ａに突き当たり、この内輪３０ａを変位吸収機構Ｂ側に押圧する。そして、この内輪３０ａに作用した軸方向の力によって、外輪３０ｂが変位吸収機構Ｂ側に移動する。このとき、外輪３０ｂは、円筒壁部４ｂの根元位置に形成された段差部３４に突き当たり、変位吸収機構Ｂ側への軸方向移動が規制される。そして、外輪３０ｂの軸方向移動が規制されることで、内輪３０ａの軸方向移動も規制され、この内輪３０ａに対し、段差部１５ｋが突き当たるキャリア１５の軸方向移動も規制される。

そのため、キャリア１５は、ギヤトレインGTに変位吸収機構Ｂに向かう軸方向の力が加わった際、このキャリア１５と出力側軸受３０との間の公差と、出力側軸受３０と出力側カバー４との間の公差の分だけ、変位吸収機構Ｂ側に移動することになる。

このように、モータシャフト６とキャリア１５において、それぞれが独立して蓋部材３側への軸方向移動及び変位吸収機構Ｂ側への軸方向移動を規制されることになり、中間軸受４０に対しギヤトレインGTにて発生する軸方向噛み合い反力が入力することがない。また、軸方向に移動する際のモータ/ジェネレータMGの荷重や、軸方向に移動する際のギヤトレインGTの荷重も中間軸受４０に入力することがない。
そのため、中間軸受４０を小型化することができ、モータ駆動ユニットのさらなる小型化が可能となる。

また、ギヤトレインGTにおける軸方向駆動反力がモータシャフト６に入力しても、モータシャフト６とキャリア１５において、それぞれが独立して軸方向移動を規制されていることで、部品間ガタの累積が生じない。そのため、特に駆動力の方向反転時に大きくなるモータ/ジェネレータMGやギヤトレインGTの軸方向への移動ガタ量を抑制することができ、ガタが詰まる際の音や振動を低減することができる。

さらに、この実施例１では、ギヤトレインGTが、サンギヤ１２に噛み合う大ピニオン１４ａと、リングギヤ１３に噛み合う小ピニオン１４ｂとを有するステップドピニオン１４を備えた遊星歯車から構成されている。そして、図２に示すように、このステップドピニオン１４をヘリカルギヤとすると共に、大ピニオン１４ａのギヤねじれ方向と小ピニオン１４ｂのギヤねじれ方向を互いに逆向きに設定する。さらに、大ピニオン１４ａと小ピニオン１４ｂのねじれ角比と、大ピニオン１４ａと小ピニオン１４ｂのピッチ円径比と、を同一の値に設定している。

そのため、図６に示すように、モータ/ジェネレータMGとギヤトレインGTの間で駆動力伝達が行われる際、大ピニオン１４ａとサンギヤ１２との噛み合い部分で発生する軸方向分力荷重Ｆ１と、小ピニオン１４ｂとリングギヤ１３との噛み合い部分で発生する軸方向分力荷重Ｆ２とは、同じ大きさの逆向きの力になる。すなわち、これらの軸方向分力荷重Ｆ１,Ｆ２は、ステップドピニオン１４内で互いに相殺され、外部に作用する軸方向荷重を発生させることがない。

さらに、図７に示すように、モータ/ジェネレータMGの回生時（キャリア１５から駆動トルクが入力される場合）であっても、大ピニオン１４ａとサンギヤ１２との噛み合い部分で発生する軸方向分力荷重Ｆ１と、小ピニオン１４ｂとリングギヤ１３との噛み合い部分で発生する軸方向分力荷重Ｆ２とは、同じ大きさの逆向きの力となり、ステップドピニオン１４内で互いに相殺される。
なお、図６及び図７において、Ｆ３はサンギヤ１２に作用する軸方向噛み合い反力であり、Ｆ４はリングギヤ１３に作用する軸方向噛み合い反力である。

そしてこのようにステップドピニオン１４の噛み合い部分で生じる軸方向分力荷重Ｆ１,Ｆ２がステップドピニオン１４内で相殺されることで、キャリア１５に対して軸方向荷重が積極的に入力されてしまうことを防止でき、キャリア１５の軸方向の移動を抑制することができる。
そして、キャリア１５を支持する出力側軸受３０に対して入力される軸方向のギヤ噛み合い反力も抑制されるため、出力側軸受３０の小型化を図ることができ、さらにモータ駆動ユニットの小型化を図ることができる。
しかも、キャリア１５を軸方向に移動させる力が抑制されるので、ギヤトレインGTのガタが詰まる際の音や振動をさらに低減することができる。

次に、効果を説明する。
実施例１のモータ駆動装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 入力シャフト（モータシャフト６）を回転駆動するモータ機構（モータ/ジェネレータMG）と、
前記入力シャフト（モータシャフト６）に連結する入力側回転部材（サンギヤ１２）と、前記入力側回転部材（サンギヤ１２）の回転を変速（減速）する変速部（リングギヤ１３、ステップドピニオン１４）と、前記変速部（リングギヤ１３、ステップドピニオン１４）によって変速（減速）した回転を出力する出力側回転部材（キャリア１５）と、を有する変速機構（ギヤトレインGT）と、
前記モータ機構（モータ/ジェネレータMG）及び前記変速機構（ギヤトレインGT）を内蔵するユニットケース（モータケースCase）と、
前記ユニットケース（モータケースCase）に設けられ、前記入力シャフト（モータシャフト６）を回転可能に支持する入力側軸受２０と、
前記ユニットケース（モータケースCase）に設けられ、前記変速機構（ギヤトレインGT）の出力側回転部材（キャリア１５）を回転可能に支持する出力側軸受３０と、
前記入力シャフト（モータシャフト６）と前記出力側回転部材（キャリア１５）の間に設けられ、前記入力シャフト（モータシャフト６）と前記出力側回転部材（キャリア１５）を互いに相対回転可能に支持する中間軸受４０と、を備え、
前記変速機構（ギヤトレインGT）の軸方向における前記出力側軸受３０の配置領域Ｗ１と、前記変速機構（ギヤトレインGT）の軸方向における前記中間軸受４０の配置領域Ｗ２とを、前記変速機構（ギヤトレインGT）の軸方向に対して垂直な方向から見て互いに重複する位置に設定する構成とした。
これにより、変速機構（ギヤトレインGT）にモーメント力がかかることを防止できる。

(2) 前記ユニットケース（モータケースCase）と前記出力側回転部材（キャリア１５）との間に、前記ユニットケース（モータケースCase）の内部に封入されたオイルの漏れを防止するオイルシール５を介装し、
前記オイルシール５の軸方向における配置領域Ｗ３と、前記出力側軸受３０の軸方向における配置領域Ｗ１とを、前記変速機構（ギヤトレインGT）の軸方向に対して垂直な方向から見て互いに重複する位置に設定する構成とした。
これにより、(1)の効果に加え、ユニットケース（モータケースCase）内のスペース効率を向上させ、ユニットケース（モータケースCase）の小型化を図ることができる。

(3) 前記ユニットケース（モータケースCase）に対する前記モータ機構（モータ/ジェネレータMG）の軸方向両側への移動を、前記入力側軸受２０を介して規制し、前記ユニットケース（モータケースCase）に対する前記変速機構（ギヤトレインGT）の軸方向両側への移動を、前記出力側軸受３０を介して規制する構成とした。
これにより、(1)又は(2)の効果に加え、中間軸受４０を小型化でき、ユニットケース（モータケースCase）のさらなる小型化を図ることができると共に、駆動力の方向反転時等のモータ機構（モータ/ジェネレータMG）や変速機構（ギヤトレインGT）の軸方向の移動ガタ量を低減することができる。

(4) 前記変速機構（ギヤトレインGT）を、サンギヤ１２と、リングギヤ１３と、前記サンギヤ１２に噛み合う第１ピニオン（大ピニオン１４ａ）及び該第１ピニオン（大ピニオン１４ａ）とは異なる径を有すると共に前記リングギヤ１３に噛み合う第２ピニオン（小ピニオン１４ｂ）を有するステップドピニオン１４と、を備えた遊星歯車から構成し、
前記ステップドピニオン１４をヘリカルギヤとすると共に、前記第１ピニオン（大ピニオン１４ａ）のギヤねじれ方向と前記第２ピニオン（小ピニオン１４ｂ）のギヤねじれ方向を互いに逆向きに設定し、且つ、前記第１ピニオン（大ピニオン１４ａ）と前記第２ピニオン（小ピニオン１４ｂ）とのねじれ角比と、前記第１ピニオン（大ピニオン１４ａ）と前記第２ピニオン（小ピニオン１４ｂ）のピッチ円径比とを同一の値に設定する構成とした。
これにより、(1)から(3)のいずれかの効果に加え、第１ピニオン（大ピニオン１４ａ）と第２ピニオン（小ピニオン１４ｂ）の噛み合い部分で生じる軸方向分力荷重Ｆ１,Ｆ２を相殺させ、キャリア１５に対して積極的に軸方向荷重が入力されることを防止できる。また、ステップドピニオン１４の軸方向移動に伴う音や振動の発生と、バックラッシの増加に伴う制御性の悪化を防止することができる。

以上、本発明のモータ駆動装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、出力側軸受３０の配置領域Ｗ１とオイルシール５の配置領域Ｗ３とが、ギヤトレインGTの軸方向対して垂直な方向から見て重複する位置に設定されている例を示したが、これに限らない。例えば、オイルシール５をモータシャフト６とモータケースCaseの間に介装し、このオイルシール５の配置領域Ｗ３と入力側軸受２０の配置領域との軸方向位置を重複する位置に設定してもよい。さらに、オイルシール５を、モータシャフト６とモータケースCaseの間、及び、キャリア１５とモータケースCaseの間のそれぞれに介装する。そして、一方のオイルシール５の配置領域と入力側軸受２０の配置領域との軸方向位置を重複させると共に、他方のオイルシール５の配置領域と出力側軸受３０の配置領域との軸方向位置を重複させてもよい。

また、実施例１では、出力側軸受３０の軸方向の荷重中心位置（軸方向中央位置）と、中間軸受４０の軸方向の荷重中心位置（軸方向中央位置）との位置関係については言及していない。しかしながら、この出力側軸受３０の軸方向の荷重中心位置と、中間軸受４０の軸方向の荷重中心位置とを一致させることで、ギヤトレインGTにモーメント力がかかることを防止するといった効果を最大限に得ることができる。すなわち、両軸受けの荷重中心位置を軸方向に一致させることが望ましい。

さらに、出力側軸受３０の軸方向の荷重中心位置と、オイルシール５の軸方向の荷重中心位置とを一致させることで、この出力側軸受３０の配置領域Ｗ１と、オイルシール５の配置領域Ｗ３との軸方向位置を重複させた場合の、モータケースCase内のスペース効率の向上といった効果を最大限得ることができる。

また、この実施例１では、ステップドピニオン１４において、大ピニオン１４ａと小ピニオン１４ｂのねじれ角比と、大ピニオン１４ａと小ピニオン１４ｂのピッチ円径比とが、同一値になるように設定し、上述の式（１）が成立するように各値を設定する例を示したが、ねじれ角比とピッチ円径比とが完全に同一値でなくてもよい。このねじれ角比の値とピッチ円径比の値を同一の値に近づけるほど、大ピニオン１４ａとサンギヤ１２との噛み合い部分で発生する軸方向分力荷重Ｆ１と、小ピニオン１４ｂとリングギヤ１３との噛み合い部分で発生する軸方向分力荷重Ｆ２とが、同じ大きさの力となる。このため、ねじれ角比とピッチ円径比とを近似値に設定することで、上記軸方向分力荷重Ｆ１と軸方向分力荷重Ｆ２とを近い値にすることができ、ステップドピニオン１４の外部に作用する軸方向荷重を抑制することができる。すなわち、ねじれ角比とピッチ円径比とを近似値に設定すればよい。

さらに、この実施例１では、本発明のモータ駆動装置を電気自動車のインホイールモータに適用した例を示したが、これに限らない。車両前部等に形成されたモータルームに配置されたモータ駆動ユニットに適用してもよい。
また、変速機構としてのギヤトレインGTは、モータシャフト６の回転を一段減速して出力する例を示したが、複数段階変速するものであってもよいし、増速するものであってもよい。

Ａ 駆動ユニット本体
Ｂ 変位吸収機構
Case モータケース（ユニットケース）
MG モータ/ジェネレータ（モータ機構）
GT ギヤトレイン（変速機構）
１ ケース本体
２ 入力側カバー
２ａ 開口
３ 蓋部材
４ 出力側カバー
４ａ 開口
５ オイルシール
６ モータシャフト（入力シャフト）
７ ロータ
８ ステータ
１２ サンギヤ（入力側回転部材）
１３ リングギヤ（変速部）
１４ ステップドピニオン（変速部）
１４ａ 大ピニオン（第１ピニオン）
１４ｂ 小ピニオン（第２ピニオン）
１５ キャリア（出力側回転部材）
２０ 入力側軸受
３０ 出力側軸受
４０ 中間軸受

Claims (4)

1. 入力シャフトを回転駆動するモータ機構と、
   前記入力シャフトに連結する入力側回転部材と、前記入力側回転部材の回転を変速する変速部と、前記変速部によって変速した回転を出力する出力側回転部材と、を有する変速機構と、
   前記モータ機構及び前記変速機構を内蔵するユニットケースと、
   前記ユニットケースに設けられ、前記入力シャフトを回転可能に支持する入力側軸受と、
   前記ユニットケースに設けられ、前記変速機構の出力側回転部材を回転可能に支持する出力側軸受と、
   前記入力シャフトと前記出力側回転部材の間に設けられ、前記入力シャフトと前記出力側回転部材を互いに相対回転可能に支持する中間軸受と、を備え、
   前記変速機構の軸方向における前記出力側軸受の配置領域と、前記変速機構の軸方向における前記中間軸受の配置領域とを、前記変速機構の軸方向に対して垂直な方向から見て互いに重複する位置に設定する
   ことを特徴とするモータ駆動装置。
2. 請求項１に記載されたモータ駆動装置において、
   前記ユニットケースと前記出力側回転部材との間に、前記ユニットケースの内部に封入されたオイルの漏れを防止するオイルシールを介装し、
   前記オイルシールの軸方向における配置領域と、前記入力側軸受の軸方向における配置領域又は前記出力側軸受の軸方向における配置領域のいずれか一方とを、前記変速機構の軸方向に対して垂直な方向から見て互いに重複する位置に設定する
   ことを特徴とするモータ駆動装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載されたモータ駆動装置において、
   前記ユニットケースに対する前記モータ機構の軸方向両側への移動を、前記入力側軸受を介して規制し、前記ユニットケースに対する前記変速機構の軸方向両側への移動を、前記出力側軸受を介して規制する
   ことを特徴とするモータ駆動装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載されたモータ駆動装置において、
   前記変速機構を、サンギヤと、リングギヤと、前記サンギヤに噛み合う第１ピニオン及び該第１ピニオンとは異なる径を有すると共に前記リングギヤに噛み合う第２ピニオンを有するステップドピニオンと、を備えた遊星歯車から構成し、
   前記ステップドピニオンをヘリカルギヤとすると共に、前記第１ピニオンのギヤねじれ方向と前記第２ピニオンのギヤねじれ方向を互いに逆向きに設定し、且つ、前記第１ピニオンと前記第２ピニオンとのねじれ角比と、前記第１ピニオンと前記第２ピニオンのピッチ円径比とを近似値に設定する
   ことを特徴とするモータ駆動装置。