JP4501909B2 - インホイールモータ構造 - Google Patents

Description

本発明は、モータの回転出力をホイールにカウンターギアを介して伝達するインホイールモータ構造に関する。

従来から、各輪の制駆動力を独立に制御可能なインホイールモータ方式の車両が知られている。インホイールモータには幾つかの種類があり、モータの出力を車輪に減速機を介して伝達するものや、ダイレクトドライブ方式により減速機を介さずに車輪にモータの出力を直接伝達するものがある。前者の中には、モータの出力軸が車軸中心に対して前後方向に偏心した位置になるように配設されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−９０８２２号公報

ところで、上述の種のインホイールモータ構造においては、モータの出力軸と減速機構の回転中心軸とに対して、それぞれ対のベアリングを設定するのが通常である。一方、減速機構の各ギア部は、騒音防止のために捩れ角を設定するのが通常であり(即ち、平歯車では無くヘリカルギアで構成するのが通常であり)、この場合、捩れ角に起因する軸方向力（スラスト力）が発生する。このため、かかる軸方向力を受け持つ機能を持つベアリングは、強度・剛性の高い部材により支持される必要がある。しかしながら、各ベアリングを支持する部位に肉盛りを行って高い強度・剛性を付与することは、重量増加や車輪内の空きスペースの低減を招き、合理的でない。

そこで、本発明は、モータの出力軸とカウンターギアの回転中心軸に対して設定されるベアリングを適切に配置して、ベアリングの軸方向力を受け持つ機能を維持しつつ、重量増加等を招かない合理的な構成を実現することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明は、モータの出力軸の回転出力をホイールにカウンターギアを介して伝達するインホイールモータ構造において、
モータの出力軸を回転可能に支持する車両内外方向両側のベアリングのうち車両外側のベアリングと、カウンターギアの回転中心軸を回転可能に支持する車両内外方向両側のベアリングのうち車両内側のベアリングとを、荷重伝達経路を画成するナックルの主要構造部内に配置し、
前記ナックルの主要構造部は、ナックルにおける、アクスルベアリングとの結合部、サスペンションアームの取り付け点、ブレーキキャリパの取り付け点を結び合う部分であり、
モータの出力軸を支持する車両内外方向両側のベアリングのうち、車両外側のベアリングが、車両内側のベアリングよりも負荷容量が大きく、
カウンターギアの回転中心軸を支持する車両内外方向両側のベアリングのうち、車両内側のベアリングが、車両外側のベアリングよりも負荷容量が大きいことを特徴とする。

本発明によれば、モータの出力軸とカウンターギアの回転中心軸に対して設定されるベアリングを適切に配置して、ベアリングの軸方向力を受け持つ機能を維持しつつ、重量増加等を招かない合理的な構成を実現することができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１及び図２は、本発明によるインホイールモータ構造の一実施例を示す図であり、図１は、車輪を車両内側から視た図であり、図２は、図１のラインＡ−Ａに沿った断面図である。図３は、外輪側部材２６２と動力伝達部材２７０との結合方法の一例を示す斜視図である。図１中、紙面左側が車両前側に対応する。尚、図１及び図２において、車輪の上側約１／３の部分は、図示が省略されており、タイヤについても図示が省略されている。

車輪１０は、タイヤ（図示せず）が装着されるホイール１４を備える。ホイール１４のリム内周面１４ａより囲繞される空間内には、以下で詳説するように、モータ関連の構成要素の主要部が収められる。本明細書及び添付の特許請求の範囲において、「車輪内」とは、ホイール１４のリム内周面１４ａより囲繞される略円柱形の空間を意味する。但し、ある部品が車輪内に配置される等の表現は、必ずしも当該部品の全体が完全に当該略円柱形の空間内に収まることを意味せず、当該部品の一部が部分的に当該略円柱形の空間内からはみ出す構成を除外するものではない。

車輪１０内には、主に、アクスルベアリング１００と、ブレーキディスク１１０と、ブレーキディスク１１０を車両内側からカバーするブレーキダストカバー１１２と、ブレーキキャリパ１２０と、車輪駆動用のモータ７００と、減速機構２００と、オイルポンプ３００と、オイルタンク３１０と、オイル流路３２０(一部図示せず)と、ナックル（キャリア）４００と、ロアアーム５２０の車輪側の端部が接続されるロアボールジョイント５００と、タイロッド（図示せず）の車輪側の端部が接続されるボールジョイント５１０（以下、「タイロッドＢ／Ｊ５１０」という。）とが配置される。また、図示されていないが、車輪１０内には、アッパアームの車輪側の端部が接続されるアッパボールジョイントが配置される。但し、ストラット式サスペンションの場合には、アッパアームに代えて、ストラット（ショックアブソーバ）の下端がナックル４００の上側に接続される。

モータ７００は、車輪１０内における車両内側の空間に配置される。モータ７００は、図２に示すように、車軸中心に対して上側にオフセットして配置されると共に、図１に示すように、車軸中心に対して車両前側にオフセットして配置される。これにより、車輪１０内の車両内側の空間には、図１に示すように、モータ７００がオフセットされた分だけ、車両後側及び下側に、モータ７００に占有されない空間が生まれる。従って、モータを車軸中心に同心に配置した構成に比べて、車輪１０内における車両内側且つ下側の空間が広がるので、ロア側のサスペンション配置の自由度が大きくなる。また、図１に示すように、車輪１０内において、モータ７００がオフセットされた側（本例では、車両前側）とは反対側（車両後側）に、ブレーキキャリパ１２０に容易に搭載することができる。

モータ７００の主要構成要素は、ステータコア７０２と、ステータコイル７０４と、ロータ７０６とを含む。モータ７００が三相モータである場合、ステータコイル７０４は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルからなる。ロータ７０６は、ステータコア７０２およびステータコイル７０４の内周側に配置される。

モータ７００のロータ７０６は、車軸中心に対して上述の如く回転中心がオフセットした出力軸７１０を有する。

出力軸７１０は、車輪１０内における車両内側で、ベアリング８２０の内輪側に結合される。ベアリング８２０の外輪側は、モータカバー７５０に結合される。これにより、出力軸７１０は、車両内側で、ベアリング８２０を介してモータカバー７５０に回転可能に支持される。また、同様に、出力軸７１０は、車輪１０内における車両外側で、ベアリング８３０の内輪側に結合される。ベアリング８３０の外輪側は、ナックル４００に結合される。これにより、出力軸７１０は、車両外側で、ベアリング８３０を介してナックル４００に回転可能に支持される。尚、ベアリング８２０及びベアリング８３０は、転動体として玉を用いるラジアル玉軸受（ボールベアリング）であってよく、例えば、単列深溝ボールベアリングであってよい。

モータ７００の回転出力は、減速機構２００を介してホイール１４に伝達される。減速機構２００は、２軸の減速機構であり、カウンターギア機構２１０と、遊星歯車機構２２０とからなり、２段階の減速を実現する。尚、以下で説明する減速機構２００の各ギア２１２，２１４、２２２、２２４，２２６，２２８は、はすば歯車（ヘリカルギア）により構成される。

カウンターギア機構２１０は、図２に示すように、モータ７００よりも車両外側に配置される。カウンターギア機構２１０は、モータ７００の出力軸７１０に対して同軸に配置される小径の駆動歯車２１２と、駆動歯車２１２に噛合う大径の被動歯車（カウンターギア）２１４とからなる。小径の駆動歯車２１２は、モータ７００の出力軸７１０に対して、車両外側からスプライン嵌合され、かしめられて一体化される。尚、この際、駆動歯車２１２の車両内側の端面は、モータ７００の出力軸７１０に結合されたベアリング８３０の内輪側に当接する。大径のカウンターギア２１４は、車軸中心に回転中心を有する。従って、モータ７００の出力軸７１０は、およそ、駆動歯車２１２の半径とカウンターギア２１４の半径とを足し合わせた距離だけ、車軸中心に対してオフセットして配置されることになる。

遊星歯車機構２２０は、図２に示すように、車輪１０内における車両外側の空間に、カウンターギア機構２１０よりも車両外側に配置される。遊星歯車機構２２０は、車軸中心に同軸に配置される。遊星歯車機構２２０は、サンギア２２２と、プラネタリギア２２４と、プラネタリキャリア２２６と、リングギア２２８とからなる。

サンギア２２２は、カウンターギア機構２１０のカウンターギア２１４に連結される。図２に示す例では、サンギア２２２及びカウンターギア２１４は、シャフト（サンギア軸）２５０の車両内外方向の両端に形成されている。即ち、シャフト２５０は、車軸中心に回転中心を有し、車両外側の端部周面にサンギア２２２を有し、車両内側の端部周面にカウンターギア２１４を有する。シャフト２５０は、カウンターギア２１４の回転中心軸を画成する。尚、サンギア２２２及びカウンターギア２１４は、別部品で構成されても良く、この場合、それぞれの部品同士がスプライン結合されればよい。この場合、当該２つの部品がカウンターギア２１４の回転中心軸を画成することになる。

シャフト２５０は、車両内側の端部で、ベアリング８００の外輪側に結合される。ベアリング８００は、図２に示すように、カウンターギア２１４の内部（内周側）に組み込まれてよく、ベアリング８００の内輪側には、ナックル４００の凸部４１２が圧入等により結合される。これにより、シャフト２５０は、車両内側で、ナックル４００に対してベアリング８００を介して回転可能に支持される。また、同様に、シャフト２５０は、車両外側の端部で、ベアリング８１０の内輪側に結合される。ベアリング８１０は、円盤状の動力伝達部材２７０の周壁の内周側に圧入等により結合される。これにより、シャフト２５０は、車両外側で、動力伝達部材２７０に対して、ベアリング８１０を介して回転可能に支持される。尚、ベアリング８００及びベアリング８１０は、転動体として玉を用いるラジアル玉軸受（ボールベアリング）であってよく、例えば、単列深溝ボールベアリングであってよい。

プラネタリギア２２４は、内周側でサンギア２２２と噛合い、外周側でリングギア２２８に噛合う。プラネタリギア２２４は、プラネタリキャリア２２６に対して、ローラ軸受を介してローラ軸２２５を中心として回転可能に支持される。プラネタリキャリア２２６は、車軸中心に回転中心を有し、車輪１０内における車両内側では、シャフト２５０に対してスラスト円筒ころ軸受８４０を介して支持され、車両外側では、動力伝達部材２７０に周状に形成された周溝２７２（図３参照）にスプライン嵌合される。プラネタリギア２２４は、サンギア２２２まわりに、等間隔をおいて複数個設定される。プラネタリギア２２４及びプラネタリキャリア２２６は、アセンブリされて一のユニットを構成する（以下、「プラネタリギアユニット」という。）。プラネタリギアユニットのプラネタリキャリア２２６は、車両外側で、動力伝達部材２７０のストッパ部２７４に当接する。これにより、プラネタリギアユニットは、スラスト円筒ころ軸受８４０及びストッパ部２７４により車両内外方向の変位が制約される。

リングギア２２８は、車軸中心に回転中心を有し、サンギア２２２を外周側から囲繞するように配置される内輪側部材２６０の内周面に形成される。内輪側部材２６０の外周面は、アクスルベアリング１００のインナーレースを構成する。尚、図示の例では、アクスルベアリング１００は、２列のアンギュラーボールベアリングであり、車両外側の列に対する外インナーレースについては、内輪側部材２６０とは別の部材により構成されている。このような別の部材は、内輪側部材２６０の外周に嵌合させてかしめることにより内輪側部材２６０に一体化される。

外輪側部材２６２は、内輪側部材２６０を外周側から囲繞するように配置される。外輪側部材２６２の内周面は、アクスルベアリング１００のアウターレースを構成する。外輪側部材２６２と内輪側部材２６０との間の車両内外方向の端部には、異物の混入やオイルの流通を防止するためのシール２８０、２８２が設けられる。

動力伝達部材２７０は、減速機構の車両外側を覆うように設けられる円盤状の部材であり、車両内側には、プラネタリキャリア２２６の車両外側端部（周壁部）がスプライン嵌合される周溝２７２が形成される。動力伝達部材２７０の外周縁は、図３に示すように、外輪側部材２６２の車両外側の端部に、かしめ等により結合される。即ち、動力伝達部材２７０は、外輪側部材２６２の車両外側の略円形の開口を塞ぐように、外輪側部材２６２に対して固定される。外輪側部材２６２は、外周面に径方向外側に突出するつば部(フランジ部)２６３を有し、つば部２６３にはハブボルト（図示せず）が締結されるボルト穴２６３ａが形成される。外輪側部材２６２は、つば部２６３でブレーキディスク１１０の内周部を挟み込んだ状態で、ホイール１４に対してハブボルトによりブレーキディスク１１０と共締めされる。

以上の構成において、図示しない車両制御装置からの指令によりモータ７００のロータ７０６が回転すると、それに伴い、カウンターギア機構２１０の小径の駆動歯車２１２が回転し、駆動歯車２１２と噛合う大径のカウンターギア２１４が回転し、１段目の減速が実現される。カウンターギア２１４が回転すると、カウンターギア２１４と一体のサンギア２２２が回転することになり、それに伴い、プラネタリギア２２４が自転しながらサンギア２２２まわりを公転する。この自転分により、２段目の減速が実現される。プラネタリギア２２４の公転運動は、プラネタリキャリア２２６により取り出され、プラネタリキャリア２２６にスプライン嵌合された動力伝達部材２７０に伝達される。これにより、動力伝達部材２７０が回転されると、外輪側部材２６２、ブレーキディスク１１０及びホイール１４は、動力伝達部材２７０と一体となって回転する。即ち、車輪の駆動が実現される。

オイルポンプ３００は、車両内外方向で、モータ７００と減速機構２００の遊星歯車機構２２０との間に配置される。具体的には、オイルポンプ３００は、シャフト２５０の車両内側の端部に設けられる。図２に示す例では、オイルポンプ３００は、カウンターギア機構２１０のカウンターギア２１４の内部、即ち、カウンターギア２１４の径方向内側に配置されている。他言すると、シャフト２５０の車両内側の端部（拡径部）に形成された空洞２５２内には、ナックル４００の凸部４１２が収容され、凸部４１２の端面（車両内側の面）の凹部に、オイルポンプ３００が設けられる。オイルポンプ３００は、例えば図示のようなトロコイドポンプの他、外接歯車ポンプ、内接歯車ポンプ（クレセントの有無を問わず）等如何なる種類のギアポンプであってもよく、また、ベーンポンプ等の他のタイプの油圧ポンプであってもよい。

オイルポンプ３００は、モータ７００の回転出力により作動する。具体的には、オイルポンプ３００のインナーロータが、シャフト２５０の車両内側の端部に連結され、シャフト２５０の回転により回転される。即ち、オイルポンプ３００のインナーロータは、カウンターギア２１４と同軸で駆動される。インナーロータが回転されると、オイルタンク（リザーバータンク）３１０内のオイルが、サクション経路３１２を介して汲み上げられ、図示しない吸込口から吸い込まれたオイルが、オイルポンプ３００のアウタロータとインナーロータの間に挟まって圧送され、図示しない吐出口からオイル流路３２０へと吐出される。

本実施例では、上述の如く、オイルポンプ３００が、カウンターギア２１４と同軸で駆動されるので、オイルポンプ３００は、モータ７００の回転数に比べて、カウンターギア機構２１０により減速された分だけ低い回転数で駆動される。これにより、モータ７００の出力軸７１０と同軸で駆動される場合に比べて、オイルポンプ３００の最高回転数が低くなり、オイルポンプ３００の耐久性が向上する。

また、本実施例では、上述の如く、オイルポンプ３００が、シャフト２５０の内部に設定されており、車両内外方向でカウンターギア機構２１０と略同一の範囲内に配置されているので、モータ７００、オイルポンプ３００及び減速機構２００の配置に必要な車軸方向の長さを、モータ、オイルポンプ及び減速機構を直列的に配置した場合に比べて、オイルポンプ３００の分だけ短くすることができる。

また、本実施例では、上述の如く、オイルポンプ３００が、モータ７００と減速機構２００の遊星歯車機構２２０との間に配置されるので、モータ７００の冷却ないし減速機構２００や各種ベアリング（ベアリング８００，８１０，８２０，８３０等）の潤滑のためのオイル流路３２０の配置が容易となる。ここでは、オイル流路３２０の詳細な経路については説明しないが、例えば、シャフト２５０の内部に形成されるオイル流路３２０内のオイルは、ベアリング８１０に供給されると共に、シャフト２５０回転時の遠心力により、オイル孔（図示せず）を介してプラネタリギア２２４へと供給される。このようにして供給されたオイルは、ベアリング８１０及びプラネタリギア２２４の回転中心にあるローラ軸受の潤滑に供される。更に、オイルポンプ３００からのオイルは、ステータコイル７０４のコイルエンド付近の空間３２２を利用して設けられるオイル流路３２０（図２の断面には表示されていない）を介して、ステータコイル７０４の冷却や、ベアリング８００，８２０，８３０の潤滑に供される。このようにして冷却ないし潤滑に用いられたオイルは、重力により終局的にはオイルタンク３１０に帰還される。

オイルタンク３１０は、図２に示すように、ナックル４００の下方に形成され、車輪１０内における車軸中心に交差する鉛直線上の下方側に配置される。また、オイルタンク３１０は、図２に示すように、ロアボールジョイント５００よりも車両外側に配置されると共に、ブレーキダストカバー１１２よりも車両内側に配置される。オイルタンク３１０は、ブレーキディスク１１０のハット部１１０ａの内部空間を利用して配置される。オイルタンク３１０には、同じくナックル４００内に形成されるサクション経路３１２の下側の端部が接続されると共に、オイル帰還用のオイル帰還経路３１３が接続される。オイルタンク３１０は、上述の如く、モータ７００の冷却ないし減速機構２００の潤滑のためのオイルを貯留する役割を果たす。

ドレインプラグ３３０は、オイルタンク３１０のドレイン流路３１４の開口を封止する脱着可能なプラグであり、例えばオイル交換時に、オイルタンク３１０内の使用済みのオイルを抜く際に外されるプラグである。ドレイン流路３１４は、ナックル４００内にオイルタンク３１０に接続されるように形成される。また、ドレイン流路３１４は、ナックル４００の車両内側の表面に開口を有し、当該開口に、ドレインプラグ３３０が液密に装着される。ドレインプラグ３３０は、図１に示すように、ロアボールジョイント５００に対して車両前方向にオフセットして配置される。

フィラープラグ３４０は、オイルタンク３１０のフィラー流路３１６(一部図示せず)の開口を封止する脱着可能なプラグであり、例えばオイル交換時に、オイルタンク３１０内に新しいオイルを入れる際に外されるプラグである。フィラー流路３１６は、ナックル４００内にオイルタンク３１０に連通するように形成される。本例では、フィラー流路３１６は、図１及び図２に示すように、ナックル４００の周壁部４３０に車両内外方向に沿って形成され、周壁部４３０の車両内側の表面に開口を有し、当該開口に、フィラープラグ３４０が液密に装着される。フィラープラグ３４０は、図２に示すように、ロアボールジョイント５００よりも車両内側に配置される。

ナックル４００は、円筒状の周壁部（モータケース部）４３０を有する。ナックル４００の周壁部４３０の径方向内側の空間には、上述のモータ７００の主要構成要素が配置される。ナックル４００の周壁部４３０の車両内側の端部には、周壁部４３０内の空間を覆うようにモータカバー７５０が結合される。

ナックル４００は、下側に延びる２本の腕部４２４，４２６を有する。腕部４２４，４２６の下端には、ナックルアーム１３０がボルト１３４，１３６によりそれぞれ締結される。ナックルアーム１３０は、車輪１０内で車両前後方向に延在する。ナックルアーム１３０の前端側には、タイロッドＢ／Ｊ５１０が設定され、ナックルアーム１３０の後端側には、ロアボールジョイント５００が設定される。ナックル４００は、バウンド／リバンウンド時や操舵時等に、ロアボールジョイント５００及びタイロッドＢ／Ｊ５１０との結合部で発生する各種荷重を受け持つ。

ロアボールジョイント５００は、図１に示すように、車両前後方向で、２本の腕部４２４，４２６の間に配置され、車両前後方向で車輪１０の略中央に配置されている。また、ロアボールジョイント５００は、図２に示すように、ブレーキディスク１１０よりも車両内側に配置される。ロアボールジョイント５００には、上方からナット５２２によりロアアーム５２０が締結される。ロアアーム５２０は、車両幅方向に延在し、車両内側の端部は、図示しない車体にブッシュ等を介して支持される。尚、ロアアーム５２０は、如何なる形式のものであっても良く、例えば、Ｌ字型のロアアームやダブルリンクタイプのロアアームであってもよい。ロアアーム５２０は、図示しないアッパアーム（又はストラット）と協働し、車輪１０を車体に対して揺動可能に支持する。また、バネ及びアブソーバ（図示せず）が車体とロアアーム５２０との間に設けられる。これにより、車輪１０からの車体への入力が緩和される。尚、バネについては、スプリングコイル、空気バネの如何なる形式のバネであってもよく、アブソーバーについても、上下入力に対して減衰作用を付与する油圧アブソーバーの他、回転入力に対して減衰作用を付与する回転式電磁アブソーバーが用いられてもよい。

本実施例では、上述の如くモータ７００が車軸中心に対して上側にオフセットされているので、ロアボールジョイント５００の配置位置（キングピン軸の配置）の自由度が高まり、例えば、ロアボールジョイント５００を、図２に示すように、ブレーキディスク１１０に対して、必要なクリアランスを残して最大限に近づけることもできる。これにより、タイヤ入力点と各部材の車両内外方向のオフセットが小さくなるので、各部材（例えばナックル）の必要強度・剛性を小さくすることができ、軽量化を図ることができる。

タイロッドＢ／Ｊ５１０は、図１に示すように、車両前後方向で、前側の腕部４２６よりも前側に配置されている。タイロッドＢ／Ｊ５１０は、同様に、ブレーキディスク１１０よりも車両内側に配置される。タイロッドＢ／Ｊ５１０には、上方からナット（図示せず）によりタイロッド（図示せず）が締結される。タイロッドは、車両幅方向に延在し、車両内側の端部がラック軸（図示せず）に接続され、ラック軸が例えばラック＆ピニオン機構によりステアリングシャフトに接続される。これにより、車輪１０が操舵可能に構成される。このように、本実施例では、上述の如くモータ７００が車軸中心に対して上側にオフセットされているので、タイロッドＢ／Ｊ５１０を車輪１０内に容易に成立させることができる。

ナックル４００には、図１に示すように、モータ７００に対して車両後方側に配置されるブレーキキャリパ１２０（マウンチング）の取り付け点１２２（図中には１点だけ表示）が設定される。ナックル４００は、ブレーキキャリパ１２０の取り付け点１２２を介して、制動時に入力される荷重を受け持つ。図示の例では、ブレーキキャリパ１２０の下側の取り付け点１２２は、ナックル４００の車両後側の腕部４２４の根元付近に設定される。このような高い強度・剛性の部位をブレーキキャリパ１２０の取り付け部位とすることで、合理的な構造が実現される。

ナックル４００の車両外側の端部には、内輪側部材２６０が例えば圧入又はボルト等により結合される。ナックル４００は、車輪１０からの入力等に起因して内輪側部材２６０（アクスルベアリング１００）との結合部で発生する各種荷重を受け持つ。

このように、ナックル４００は、アクスルベアリング１００、タイロッドやサスペンションアーム（ロアアーム５２０等）の取り付け点、ブレーキキャリパ１２０の取り付け点を介して入力される荷重を受け持つ役割を果たす。かかる入力点では、ナックル４００は、必要な強度・剛性を確保すべく厚肉に形成され、高い強度・剛性を有する。以下、薄肉の周壁部４３０やその他のリブ等と異なり、高い強度・剛性を有するナックル４００の部位を、「ナックル４００の主要構造部４１０」と称する。即ち、ナックル４００の主要構造部４１０とは、アクスルベアリング１００等を介して入力される荷重の伝達経路を画成する部位であり、アクスルベアリング１００との結合部、タイロッドやサスペンションアーム（ロアアーム５２０等）の取り付け点、ブレーキキャリパ１２０の取り付け点を結び合う部分をいう。

図２には、ナックル４００の主要構造部４１０のおよその範囲が、図示されている。図示の例では、ナックル４００の主要構造部４１０は、車両内外方向では、およそ、アクスルベアリング１００との結合部から、最も車両内側にあるサスペンションアームの入力点までの範囲である。

本実施例では、主なる入力点であるアクスルベアリング１００との結合部、ナックルアーム１３０との結合部、ブレーキキャリパ１２０との結合部等が、上述の如く、車両内外方向で車輪１０の中心付近に集約されているので（即ち、車両内外方向でモータ７００と遊星歯車機構２２０との間に配置されるので）、高い強度・剛性を有するナックル４００の部位、即ちナックル４００の主要構造部４１０を、車輪１０の中心付近に集約することができる。これにより、主なる入力点が車両内外方向で広範囲に亘って設定される構成に比べて、ナックル４００の必要な強度・剛性を効率的に維持しつつナックル４００の全体としての重量を低減することができる。

ナックル４００の主要構造部４１０の内部には、上述のカウンターギア機構２１０が配置される。また、ナックル４００の主要構造部４１０には、ベアリング８３０及びベアリング８００が支持される。これより、ナックル４００の主要構造部４１０は、ベアリング８３０及びベアリング８００を介して入力される各種のスラスト荷重とラジアル荷重を受け持つ。

より具体的には、モータ７００の出力軸７１０（ロータ７５０）を回転自在に支持する車両内外方向両側のベアリング８２０，８３０のうち、車両外側のベアリング８３０が、ナックル４００の主要構造部４１０内に配置され、車両内側のベアリング８２０が、ナックル４００の主要構造部４１０外に配置される。また、カウンターギア２１４の回転中心軸としてのシャフト２５０を回転自在に支持する車両内外方向両側のベアリング８００及び８１０のうち、車両内側のベアリング８００が、ナックル４００の主要構造部４１０内に配置され、車両外側のベアリング８１０が、ナックル４００の主要構造部４１０外に配置される。

ここで、本実施例では、ベアリング８３０は、対応するベアリング８２０に比べて、負荷容量（負荷能力）が大きく設定される。同様に、ベアリング８００は、対応するベアリング８１０に比べて、負荷容量が大きく設定される。即ち、ベアリング８３０及び８００は、それぞれ対応するベアリング８２０及び８１０に比べて、例えばベアリング径を大きくすることで、動定格荷重ないし動等価荷重が高く設定される。

かかる構成では、モータ７００の出力軸７１０に関して、モータ７００の出力軸７１０の回転に伴う減速機構２００の作動に伴って軸方向力が発生すると、当該軸方向力は、負荷容量が大きいベアリング８３０側で主に受け持たれる。即ち、かかる軸方向力は、ベアリング８３０を介してナックル４００の主要構造部４１０で受け持たれる。同様に、遊星歯車機構２２０のシャフト２５０に関して、モータ７００の出力軸７１０の回転に伴う減速機構２００の作動に伴って軸方向力が発生すると、当該軸方向力は、負荷容量が大きいベアリング８００側で主に受け持たれる。即ち、かかる軸方向力は、ベアリング８００を介してナックル４００の主要構造部４１０で受け持たれる。

このように本実施例によれば、軸方向力を受け持つベアリング８３０，８００を、強度・剛性の高いナックル４００の主要構造部４１０内に配置することで、高い強度・剛性の部位であるナックル４００の主要構造部４１０に、大きい荷重を受け持たせることができる合理的な構造が実現される。従って、例えば逆にベアリング８２０にベアリング８３０よりも大きい軸方向力を受け持たせる構成では、それに対応してナックル４００の周壁部４３０やモータカバー７５０を厚肉にして必要な強度・剛性を確保する必要があるが、本実施例によれば、かかる構成とは対照的に、ナックル４００の周壁部４３０やモータカバー７５０の強度・剛性アップの必要性がなく、ナックル４００の周壁部４３０やモータカバー７５０を薄肉化することができる。また、同様に、例えばベアリング８１０にベアリング８００よりも大きい軸方向力を受け持たせる構成では、それに対応して動力伝達部材２７０を厚肉にして必要な強度・剛性を確保する必要があるが、本実施例によれば、かかる構成とは対照的に、動力伝達部材２７０の強度・剛性アップの必要性がなく、動力伝達部材２７０を薄肉化することができる。

以上の通り、本実施例によれば、ベアリング８００，８１０，８２０，８３０の必要な耐久性（寿命）を確保しつつ、ナックル４００の全体としての質量・体格を小さくして、軽量化と共に、車輪１０内の空きスペースを広げてサスペンション設計の制約を少なくすることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、図示の例では、好ましい実施例として、減速機構２００は、２段階の減速を実現するものであったが、３段以上の減速を実現してもよい。例えば、減速機構２００は、カウンターギア機構により1段目の減速を実現し、直列に接続される２つの遊星歯車機構により２段目及び３段目の減速を実現してもよい。

また、上述した実施例において、ナックル４００の周壁部４３０の上側に、アッパ側のサスペンションアームの取り付け点が設定される場合には、ナックル４００の周壁部４３０の上側の一部が肉盛りされてよい。この場合、アッパ側のサスペンションアームの取り付け点が、ナックル４００の主要構造部４１０の上側の境界を定めると共に、ナックル４００の主要構造部４１０の車両内側の境界を定めうる。

また、図示の例では、モータ７００は、車軸中心に対して車両前側にオフセットして配置されているが、モータ７００は、車軸中心に対して車両後側にオフセットして配置されてもよく、この場合、それに伴いブレーキキャリパ１２０が車両前側に配置されてよい。

また、図示の例では、操舵輪に係るインホイールモータ構造を示しているが、本発明は、操舵輪以外の車輪においても適用可能である。

車輪を車両内側から視たインホイールモータ構造を示す図である。 図１のラインＡ−Ａに沿ったインホイールモータ構造の断面図である。 外輪側部材２６２と動力伝達部材２７０との結合方法の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１４ ホイール
１４ａ リム内周面
１００ アクスルベアリング
１１０ ブレーキディスク
１１０ａ ハット部
１１２ ブレーキダストカバー
１２０ ブレーキキャリパ
１２２ ブレーキキャリパの取り付け点
１３０ ナックルアーム
１３４、１３６ ボルト
２００ 減速機構
２１０ カウンターギア機構
２１２ 駆動歯車
２１４ カウンターギア
２２０ 遊星歯車機構
２２２ サンギア
２２４ プラネタリギア
２２５ ローラ軸
２２６ プラネタリキャリア
２２８ リングギア
２５０ シャフト
２６０ 内輪側部材
２６２ 外輪側部材
２７０ 動力伝達部材
２７２ 周溝
２８０、２８２ シール
３００ オイルポンプ
３１０ オイルタンク
３１２ サクション経路
３１３ オイル帰還経路
３１４ ドレイン流路
３１６ フィラー流路
３２０ オイル流路
３２２ コイルエンド付近の空間
３３０ ドレインプラグ
３４０ フィラープラグ
４００ ナックル
４１０ ナックルの主要構造部
４１２ 凸部
４２４，４２６ 腕部
４３０ 周壁部
５００ ロアボールジョイント
５１０ タイロッドＢ／Ｊ
５２０ ロアアーム
５２２ ナット
７００ モータ
７０２ ステータコア
７０４ ステータコイル
７０６ ロータ
７１０ 出力軸
７５０ モータカバー
８００，８１０，８２０，８３０ ベアリング
８４０ スラスト円筒ころ軸受

Claims (1)

1. モータの出力軸の回転出力をホイールにカウンターギアを介して伝達するインホイールモータ構造において、
   モータの出力軸を回転可能に支持する車両内外方向両側のベアリングのうち車両外側のベアリングと、カウンターギアの回転中心軸を回転可能に支持する車両内外方向両側のベアリングのうち車両内側のベアリングとを、荷重伝達経路を画成するナックルの主要構造部内に配置し、
   前記ナックルの主要構造部は、ナックルにおける、アクスルベアリングとの結合部、サスペンションアームの取り付け点、ブレーキキャリパの取り付け点を結び合う部分であり、
   モータの出力軸を支持する車両内外方向両側のベアリングのうち、車両外側のベアリングが、車両内側のベアリングよりも負荷容量が大きく、
   カウンターギアの回転中心軸を支持する車両内外方向両側のベアリングのうち、車両内側のベアリングが、車両外側のベアリングよりも負荷容量が大きいことを特徴とする、インホイールモータ構造。

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