JP5205074B2 - 車両用インホイールモータ - Google Patents

Description

本発明は、車輪の駆動力を車輪のホイール内で発生させる車両用インホイールモータに関するものである。

インホイールモータでは、ホイール内の電動モータに減速機をホイールから出るように配置して、減速機からホイールを支持しているハブに達するシャフトで駆動力を伝達しているものがある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００６−２４０４２９公報（第８頁、図２）

しかし、特許文献１の駆動ユニットでは、車両を左や右に旋回させた時に、車輪に発生する横荷重がハブからシャフトに加わると、シャフトがたわむとともに「てこ」に似た動きをしてシャフトに噛み合う減速機内のギヤを傾けるおそれがあるという問題がある。
減速機では、ギヤの噛み合いが不適当となって、ノイズの発生や、耐久性の低下が起きる可能性がある。

本発明は、減速機内のギヤの傾きを抑制し、減速機内のギヤの耐久性の向上を図り、
ギヤの傾きを抑制する構成の部品数が少なく、車幅方向の大きさを維持し、減速機内のギヤ音を低減した車両用インホイールモータを提供することを課題とする。

請求項１に係る発明では、車輪を回転自在に支持しているハブと、ハブを軸受けを介して支持し、ステータ及びロータを収納しているモータハウジングと、ロータの回転が伝達されるギヤと、ギヤの回転をハブに伝達する回転軸部と、を備えた車両用インホイールモータにおいて、回転軸部は、ギヤに一端が取付けられている第１軸部と、第１軸部に直列に配置されて軸受けで中央が支持され一端側にハブが配置されている第２軸部と、第２軸部を第１軸部に屈曲自在に連結している軸連結部材とを備え、モータハウジングは、ロータを収容する円筒状のハウジング本体部と、ハウジング本体部におけるハブ側の開口を閉じる蓋部を備え、軸連結部材がロータの半径方向内方に配置されるように、第１軸部及び第２軸部が取付けられており、第１軸部と第２軸部とは別体に形成されており、軸受けを嵌合する軸受嵌合部が、ロータに対して軸方向にずれた位置において蓋部に形成されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、モータハウジングは、軸受けを嵌合して、ハブを介して第２軸部に加わる荷重に対応して弾性変形する軸受け嵌合部を備えていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、回転軸部は、ギヤに一端が取付けられている第１軸部と、第１軸部に直列に配置されて軸受けで中央が支持され一端側にハブが配置されている第２軸部と、第２軸部を第１軸部に屈曲自在に連結している軸連結部材とを備え、モータハウジングは、ロータを収容する円筒状のハウジング本体部と、ハウジング本体部におけるハブ側の開口を閉じる蓋部を備え、軸連結部材がロータの半径方向内方に配置されるように、第１軸部及び第２軸部が取付けられており、第１軸部と第２軸部とは別体に形成されており、軸受けを嵌合する軸受嵌合部が、ロータに対して軸方向にずれた位置において蓋部に形成されてので、車両の旋回時に車輪に発生する横荷重など車輪からの横荷重が加わると、第１軸部に対して軸連結部材を支点に第２軸部が所望の角度だけ折れ、車輪からの横荷重を吸収することができ、第１軸部に直交している減速機内のギヤの傾きを抑制することができるという利点がある。

また、車輪からの横荷重が加わると、第１軸部に対して軸連結部材を支点に第２軸部が所望の角度だけ折れ、車輪からの横荷重を吸収することができ、第１軸部に直交している減速機内のギヤの傾きを抑制することができ、減速機内のギヤの耐久性の向上を図ることができるという利点がある。

さらに、車輪からの横荷重を吸収することができ、ギヤと回転軸部との間に車輪からの横荷重を吸収するための吸収機構を設ける必要がなく、部品数を少なくすることができる。

車輪からの横荷重を吸収することができ、インホイールモータのモータハウジングと車体との間に設ける吸収機構を兼ねることができ、部品数を少なくすることができる。

また本発明では、軸連結部材がロータの半径方向内方に配置されるように、第１軸部及び第２軸部が取付けられているので、ロータの内方の空間に軸連結部材を収納することができ、車幅方向のインホイールモータの大きさを維持することができるという利点がある。

請求項２に係る発明では、モータハウジングは、軸受けを嵌合して、ハブを介して第２軸部に加わる荷重に対応して弾性変形する軸受け嵌合部を備えているので、車両の旋回時に車輪に発生する横荷重など車輪からの横荷重が加わると、第２軸部が折れるとともに軸受け嵌合部が弾性変形して横荷重を吸収することができ、減速機内のギヤの傾きをより確実に抑制することができるという利点がある。

また、軸受け嵌合部が弾性変形して横荷重を吸収することができ、減速機内のギヤ音を低減することができるという利点がある。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は、本発明の車両用インホイールモータの断面図である。
車両用インホイールモータ１１は、車輪１２に配置したもので、懸架装置（図に示していない）に接続しているモータハウジング１３と、モータハウジング１３内に配置しているステータ１４及びロータ１５と、ロータ１５に取付けた主モータ出力軸１６と、主モータ出力軸１６をモータハウジング１３に支持する第１軸受け（転がり軸受け）１７と、主モータ出力軸１６に含まれる第１歯車（ピニオン）２１と、第１歯車（ピニオン）２１に噛合っている減速装置２２と、減速装置２２をモータハウジング１３に支持している第２軸受け（転がり軸受け）２３と、減速装置２２に接続している回転軸部（従モータ出力軸）２４と、回転軸部（従モータ出力軸）２４に嵌合しているハブ２５と、ハブ２５とともに回転軸部（従モータ出力軸）２４を支持している軸受けであるところの第３軸受け（転がり軸受け）２６と、を備えている。

車輪１２は、ハブ２５に取付けたホイール３１と、タイヤ３２とを備える。
ロータ１５は、円筒形で、筒の一端３３に円板部３４を有し、円板部３４の開口に主モータ出力軸１６の端が一体的に嵌合して、主モータ出力軸１６を介してモータハウジング１３に回転自在に支持されている。

主モータ出力軸１６は、中空で、一端に減速装置２２に駆動力を伝える第１歯車（ピニオン）２１が形成され、第１歯車（ピニオン）２１に連なる中央に第４軸受け３５が嵌合し、中央にロータ１５を接合し、他端に第１軸受け１７を嵌合して、減速装置２２の支持も兼ねる。

減速装置２２は、遊星歯車減速機である。
なお、減速装置２２は主モータ出力軸１６の第１歯車（ピニオン）２１にギヤであるところの３個の歯車３６が等ピッチ中心角で噛み合い、第１歯車（ピニオン）２１の半径方向の外方で３個の歯車３６に内歯歯車３７が噛み合い且つモータハウジング１３に固定され、３個の歯車３６の公転で回転して動力を出力する円盤状の出力部４１が形成されて、第４軸受け３５で主モータ出力軸１６に回転自在に支持され、第２軸受け２３でモータハウジング１３に回転自在に支持されている。

出力部４１は、中央に第２軸受け２３を嵌合している軸受け嵌合ボス部４２が形成され軸受け嵌合ボス部４２に開けた貫通穴に回転軸部（従モータ出力軸）２４が一体的に嵌合している。
なお、遊星歯車減速機（減速装置）２２は、一例であり、具体的な構成は任意である。

回転軸部２４は、第１軸部４６と第２軸部４７に分割して、第１軸部４６と第２軸部４７を同心に連結しているとともにロータ１５の回転中心の空間内で連結している。
また、遊星歯車減速機２２の出力部４１に一端が一体的に取付けられている第１軸部４６と、第１軸部４６の他端が連結されている軸連結部材５１と、軸連結部材５１に他端が連結されている第２軸部４７と、を備え、ハブ２５に動力を伝えている。

ハブ２５は、回転軸部（従モータ出力軸）２４に嵌合している嵌合中空軸部５２が形成され、嵌合中空軸部５２に連ねて取付け盤部５３が形成され、嵌合中空軸部５２の外径部に第３軸受け２６が嵌合して、モータハウジング１３に支持されている。

モータハウジング１３は、ステータ１４が固定され、ロータ１５を収納しているハウジング本体部５４と、ハウジング本体部５４の開口をそれぞれ封じているホイール側蓋５５、車体側蓋５６とを備える。
車体側蓋５６は、内歯歯車３７を取付けられるように周壁部に歯車取付け部５７が形成され、周壁部に連なる側壁部の中央に第２軸受け２３を嵌合するように凹部が形成され、ホイール側蓋５５と同心である。

ホイール側蓋５５は、中央にハブ２５、第３軸受け（転がり軸受け）２６を嵌合している軸受け嵌合部６１が一体に形成されている。
軸受け嵌合部６１は、円筒状に膨出させ、ハブ２５から加わる所定の力で弾性変形する長さ、厚さで形成された部位である。

第１軸部４６は、一端に動力入力端部６３が軸受け嵌合ボス部４２に嵌合するように形成され、軸受け嵌合ボス部４２に嵌合している第２軸受け２３によってモータハウジング１３に支持され、他端に第１止め部６４が形成され、第１止め部６４に連ねて第１連結端部６５（図２参照）が軸連結部材５１に嵌るように形成されている。
第１軸部４６の長さは、他端がロータ１５の内方の中央に配置される長さである。

第２軸部４７は、外径部の全体にハブ２５が嵌合し、ハブ２５に嵌合している第３軸受け２６によってモータハウジング１３に支持され、一端にハブ２５の取付け盤部５３が配置され、他端に第２止め部６６が形成され、第２止め部６６に連ねて第２連結端部６７（図２参照）が軸連結部材５１に嵌るように形成されている。
第２軸部４７の長さは、他端がロータ１５の内方の中央に配置される長さである。

図２（ａ）、（ｂ）は、インホイールモータに用いた軸連結部材の一例を説明する図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は分解図である。図１を併用して説明する。

軸連結部材５１は、内歯リング７１に円弧歯リング７２を揺動自在に噛み合わせたもので、止め輪７３で長手方向への内歯リング７１の移動を規制し、回転動力を伝える。
円弧歯リング７２には、軸を嵌める軸用穴７４、キー溝７５、キー止めめねじ部７６、止め輪溝７７、が形成されている。
また、軸連結部材５１は、ロータ１５の軸線Ｃｒに軸連結部材５１の軸線Ｃｕを同心に配置している。

「第２軸部４７を屈曲自在に連結している」とは、第２軸部４７を角度δ（図３参照）だけ折ることができるように連結しているということである。
なお、軸連結部材５１は、一例であり、軸連結部材の形態は任意である。

次に、本発明の車両用インホイールモータの作用を説明する。
図１に示している車両用インホイールモータ１１は、回転軸部２４で駆動力を車輪１２に伝達することで車輪１２を駆動する。
車両がインホイールモータ１１で走行中に左又は右に曲がると、タイヤ３２の横変形（Ｘ軸方向）とともに、車輪１２に車幅方向（Ｘ軸方向）の荷重（横荷重）が、例えば矢印ａ１のように発生するので、横荷重が車輪１２の半径部（タイヤ３２、ホイール３１）を介して回転軸部２４に加わる。回転軸部２４は、横荷重で矢印ａ２のように曲がり（たわみ）始める。

図３は、車両用インホイールモータのタイヤからの横荷重に対応する機構を説明する模式図である。図１を併用して説明する。
回転軸部２４が、横荷重で矢印ａ２のように曲がり（たわみ）始めると、第１軸部４６に対して第２軸部４７が軸連結部材５１を支点に角度δだけ折れるので、第１軸部４６の曲がりを抑制することができる。その結果、第１軸部４６に直交している３個の歯車（ギヤ）３６の傾き（矢印ａ３又は矢印ａ４の方向）を抑制することができる。

また、車両用インホイールモータ１１では、ロータ１５の半径方向内方（矢印ａ５の方向）に軸連結部材５１を配置しているので、ロータ１５の半径方向内方の空間に軸連結部材５１を収納することができ、車幅方向（Ｘ軸方向）のインホイールモータ１１の大きさを維持することができるという利点がある。

さらに、回転軸部２４が、横荷重で矢印ａ２のように曲がり始めると、ほぼ同時に、軸受け嵌合部６１が、所定の肉厚並びに長さによって弾性変形し始めるので、横荷重を吸収することができ、第１軸部４６に直交している３個の歯車（ギヤ）３６の傾きをより確実に抑制することができる。

その上、軸受け嵌合部６１が弾性変形することで、減速機内のギヤ音を低減することができるという利点がある。

尚、本発明の車両用インホイールモータは、実施の形態では減速機（第１軸部）からハブ（第２軸部）まで同心の回転軸部に採用したが、条件によっては第１軸部と第２軸部が所定距離だけ偏心しているものにも採用可能である。

本発明の車両用インホイールモータは、減速機（第１軸部）からハブ（第２軸部）まで同心の回転軸部に好適である。

本発明の車両用インホイールモータの断面図である。 インホイールモータに用いた軸連結部材の一例を説明する図である。 車両用インホイールモータのタイヤからの横荷重に対応する機構を説明する模式図である。

符号の説明

１１…車両用インホイールモータ、１２…車輪、１３…モータハウジング、１４…ステータ、１５…ロータ、２１…ギヤ、２４…回転軸部、２５…ハブ、２６…軸受け、３６…ギヤ（歯車）、４６…第１軸部、４７…第２軸部、５１…軸連結部材、５４…ハウジング本体部、５５…蓋部、６１…軸受け嵌合部。

Claims (2)

1. 車輪を回転自在に支持しているハブと、該ハブを軸受けを介して支持し、ステータ及びロータを収納しているモータハウジングと、前記ロータの回転が伝達されるギヤと、該ギヤの回転を前記ハブに伝達する回転軸部とを備えた車両用インホイールモータにおいて、
   前記回転軸部は、前記ギヤに一端が取付けられている第１軸部と、該第１軸部に直列に配置されて前記軸受けで中央が支持され一端側に前記ハブが配置されている第２軸部と、該第２軸部を前記第１軸部に屈曲自在に連結している軸連結部材とを備え、
   前記モータハウジングは、前記ロータを収容する円筒状のハウジング本体部と、前記ハウジング本体部における前記ハブ側の開口を閉じる蓋部を備え、
   前記軸連結部材が前記ロータの半径方向内方に配置されるように、前記第１軸部及び前記第２軸部が取付けられており、
   前記第１軸部と前記第２軸部とは別体に形成されており、
   前記軸受けを嵌合する軸受嵌合部が、前記ロータに対して軸方向にずれた位置において前記蓋部に形成されている、
   ことを特徴とする車両用インホイールモータ。
2. 前記モータハウジングは、前記軸受けを嵌合して、前記ハブを介して前記第２軸部に加わる荷重に対応して弾性変形する軸受け嵌合部を備えていることを特徴とする請求項１記載の車両用インホイールモータ。

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