JP5547555B2 - インホイールモータ駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車等のダイレクトドライブホイールを駆動輪とする車両に用いられたインホイールモータ駆動装置、特に、電動モータの出力軸と車輪のハブとが減速機を介して同軸状に連結されたインホイールモータ駆動装置に関するものである。
近年、電気自動車等モータによって駆動される車両においては、モータを車輪に内蔵するインホイールモータシステムが採用されつつある。ここで、従来のインホイールモータ駆動装置は、例えば、特開２００８−１８９１８７号公報（特許文献１）に記載されている。このインホイールモータ駆動装置は、図９に示すように、駆動力を発生させるモータ部（図示せず）と、モータ部の回転を減速して出力する減速部７０と、減速部７０からの出力を車輪（図示せず）に伝達する車輪用軸受装置７１とを備えている。
車輪用軸受装置７１は、外方部材７２と、この外方部材７２に複列のボール７３、７３を介して内挿された内方部材７４とを備えている。外方部材７２は、外周にケーシングＨに取り付けられるための取付フランジ７２ｃを一体に有し、内周に複列の外側転走面７２ａ、７２ｂが形成されている。
内方部材７４は、ハブ輪７５と、このハブ輪７５に塑性結合された内輪部材７６とからなる。ハブ輪７５は、アウター側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ７７を一体に有し、外周に複列の外側転走面７２ａ、７２ｂの一方に対向する内側転走面７５ａと、この内側転走面７５ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部７５ｂが形成されている。車輪取付フランジ７７の円周等配に車輪を固定するためのハブボルト７７ａが植設されている。
ここで、ハブ輪７５の内周には高周波焼入れによって硬化された凹凸部７８が形成されている。この凹凸部７８はアヤメローレット状に形成され、旋削等により独立して形成された複数の環状溝と、ブローチ加工等により形成された複数の軸方向溝とを略直交させて構成した交叉溝、あるいは、互いに傾斜した螺旋溝で構成した交叉溝からなる。また、凹凸部７８の凸部は良好な食い込み性を確保するために、その先端部が三角形状等の尖塔形状に形成されている。
内輪部材７６は円筒状に形成され、外周に前記外方部材７２の複列の外側転走面７２ａ、７２ｂの他方に対向する内側転走面７６ａと、この内側転走面７６ａから軸方向に延びる軸部７９が一体に形成されている。この軸部７９には、ハブ輪７５の小径段部７５ｂに所定のシメシロを介して円筒嵌合するインロウ部７９ａと、このインロウ部７９ａの端部に嵌合部７９ｂがそれぞれ形成されている。また、内輪部材７６のインナー側の端部には出力部材８０のセレーション８０ａに係合する雄セレーション７６ｂが形成されている。
ハブ輪７５と内輪部材７６の一体化は、ハブ輪７５に内輪部材７６の軸部７９が所定のシメシロで圧入され、小径段部７５ｂの端面に内輪部材７６の肩部７６ｃが衝合された状態で、嵌合部７９ｂの内径にマンドレル等の拡径治具をアウター側に押し込んで嵌合部７９ｂが拡径することにより行われる。すなわち、嵌合部７９ｂを塑性変形させてハブ輪７５の凹凸部７８に食い込ませて加締めることにより、ハブ輪７５と内輪部材７６が塑性結合されて一体化される。これにより、軽量・コンパクト化が図れると共に、結合部の緩みを防止して長期間に亙って初期に設定された予圧を維持することができ、耐久性を向上させることができる。
ここでは、複列のボール７３のうち車両の中央寄り側のボール７３のピッチ円直径が車両の外側寄り側のボール７３のピッチ円直径よりも大径に設定されている。さらに、このピッチ円直径の差違に伴って、中央寄り側のボール７３列におけるボール個数が外側寄り側のボール７３列のボール個数よりも多く設定されている。したがって、中央寄り側のボール７３列部分の剛性が高くなると共に、基本定格荷重が外側寄り側のボール７３列部分の基本定格荷重よりも大きくなり、中央寄り側のボール７３列部分に加わる荷重が外側寄り側のボール７３列部分に加わる荷重よりも大きくなっても寿命をそれ以上にすることができる。すなわち、軸受のスペース効率を高めて無駄のない設計を実現することができ、強度・耐久性を向上させた車輪用軸受装置５１を提供することができる。
特開２００８−１８９１８７号公報
このような従来のインホイールモータ駆動装置では、ハブ輪７５と内輪部材７６が一体に塑性結合された構造となっているが、この塑性結合は、嵌合部７９ｂの内径にマンドレル等の拡径治具を押し込んで嵌合部７９ｂを拡径させ、ハブ輪７５の内径に形成された凹凸部７８に食い込ませることにより行われる。そのため、中空状の内輪部材７６の穴径をある程度大きく設定する必要がある。こうした制約により軸受サイズが大きくなってしまい、軸受重量が増加するといった問題があった。
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、組立・分解性を向上させると共に、軸受の径方向サイズを抑えて軽量化を図ったインホイールモータ駆動装置を提供することを目的とする。
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、車輪の中心軸に対して同軸上に車輪用軸受装置と減速機とモータが配置されたインホイールモータ駆動装置であって、前記車輪用軸受装置が、外周に前記減速機のケーシングに取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に前記車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、前記ハブ輪の小径段部の端部に連結部が一体に突設され、この連結部と前記小径段部の間に環状溝が形成され、この環状溝に止め輪が装着されると共に、この止め輪が鋼鈑からプレス加工にて断面略Ｌ字状に形成され、この隅部を加締めることにより、所定の軸受予圧が付与された状態で、前記内輪が前記小径段部に固定され、前記連結部の外周にセレーションが形成され、このセレーションを介して前記減速機の出力部材が連結されている。
このように、車輪の中心軸に対して同軸上に車輪用軸受装置と減速機とモータが配置されたインホイールモータ駆動装置であって、車輪用軸受装置が、外周に減速機のケーシングに取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、外方部材と内方部材との間に形成される環状空間のアウター側の開口部に装着されたシールとを備え、ハブ輪の小径段部の端部に連結部が一体に突設され、この連結部と小径段部の間に環状溝が形成され、この環状溝に止め輪が装着されると共に、この止め輪が鋼鈑からプレス加工にて断面略Ｌ字状に形成され、この隅部を加締めることにより、所定の軸受予圧が付与された状態で、内輪が小径段部に固定され、連結部の外周にセレーションが形成され、このセレーションを介して減速機の出力部材が連結されているので、組立・分解性を向上させると共に、従来の車輪用軸受装置に比べ、軸受の径方向サイズを抑えて軽量化を図ったインホイールモータ駆動装置を提供することができる。
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記セレーションに、軸線に対して所定の角度傾斜させた捩れ角が設けられ、前記出力部材との嵌合により所定の予圧が付与されているため、セレーションの嵌合部の周方向ガタを殺すことができ、また、前記出力部材との圧入力が、前記外方部材を固定ボルトで締結する際の発生軸力よりも小さく設定されているので、固定ボルトで締結することができる。
また、請求項３に記載の発明のように、前記複列の転動体列のうちアウター側の転動体列のピッチ円直径がインナー側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定されると共に、前記アウター側の転動体列における転動体個数が前記インナー側の前記転動体列の転動体個数よりも多く設定されていれば、アウター側の転動体列部分の剛性が高くなると共に、基本定格荷重がインナー側の転動体列部分の基本定格荷重よりも大きくなり、軸受のスペース効率を高めて無駄のない設計を実現することができ、強度・耐久性を向上させることができる。
また、請求項４に記載の発明のように、前記車輪取付フランジの周方向等配位置にハブボルトが植設され、これらハブボルト間に円孔が形成されると共に、前記外方部材の車体取付フランジに貫通孔が穿設され、この貫通孔と前記円孔のピッチ円直径が同一で、当該円孔の内径が前記貫通孔の内径の２倍以上に設定されていれば、円孔によって軽量化ができると共に、装置の組立・分解工程において、レンチ等の締結治具をこの円孔から挿入することができ、作業を簡便化することができる。
また、請求項５に記載の発明のように、前記外方部材の車体取付フランジに貫通孔が穿設されると共に、前記車輪取付フランジの周方向等配位置にハブボルトが植設され、これらハブボルト間のＲ形状の切欠き部が形成され、この切欠き部の底部となる環状の基部の外径Ｄが、前記車体取付フランジの貫通孔のピッチ円直径ＰＣＤａから、当該貫通孔の内径ｄ０の２倍を減じた寸法以下（Ｄ≦ＰＣＤａ−２ｄ０）に設定されていれば、装置の軽量化ができるだけでなく、装置の組立・分解工程において、レンチ等の締結治具を車輪取付フランジ側から挿入することができ作業を簡便化することができる。
また、請求項６に記載の発明のように、前記シールのうちインナー側のシールが、前記外方部材のアウター側の端部内周に所定のシメシロを介して圧入された芯金と、この芯金に接合された合成ゴム製のシール部材とからなる一体型のシールで構成され、前記シール部材が、径方向内方に二股状に形成され、前記内輪の外径に所定の径方向シメシロをもって摺接するグリースリップとダストリップを有し、このダストリップにガータスプリングが装着されると共に、当該シール部材が前記芯金の端部にまで回り込んで接合され、この端部から径方向外方に延びる外周リップが形成されて前記外方部材の端面に所定の軸方向シメシロを介して弾性接触されていれば、外方部材とシールとの嵌合部の気密性を向上させると共に、軸受部と減速機とを遮断し、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、減速機を潤滑する潤滑油が軸受内部に浸入するのを確実に防止することができる。
また、請求項７に記載の発明のように、前記外方部材の減速機ケーシングと接触する部位に電気絶縁性皮膜が形成されていれば、鋼製の外方部材とアルミ合金製の減速機ケーシングとの組み合せによるガルバニック腐食によって減速機ケーシングに電食が発生するのを防止することができる。
また、請求項８に記載の発明のように、前記車輪取付フランジのアウター側の側面からパイロット部に亙って電気絶縁性皮膜が形成されていれば、鋼製のハブ輪とアルミ合金製のブレーキロータとの組み合せによってブレーキロータに電食が発生するのを防止することができる。
また、請求項９に記載の発明のように、前記外方部材の外周に荷重を検出するセンサユニットが装着されると共に、前記外方部材に保護カバーが装着され、この保護カバーが、前記車体取付フランジの外径に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から前記車体取付フランジのアウター側の側面に密着する鍔部と、この鍔部から軸方向に延びる円筒部と、この円筒部から径方向内方に延びる内径部とを備え、この内径部にシール部材が加硫接着によって一体に接合され、前記外方部材のアウター側の端部外周に弾性接触するシールリップが一体に形成されていれば、センサユニットが外部からの飛石や泥水、塩水等から密閉保護され、外部環境の影響によるセンサの故障を防止して、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を長期間に亘って正確に検出することができる。
本発明に係るインホイールモータ駆動装置は、車輪の中心軸に対して同軸上に車輪用軸受装置と減速機とモータが配置されたインホイールモータ駆動装置であって、前記車輪用軸受装置が、外周に前記減速機のケーシングに取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に前記車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、前記ハブ輪の小径段部の端部に連結部が一体に突設され、この連結部と前記小径段部の間に環状溝が形成され、この環状溝に止め輪が装着されると共に、この止め輪が鋼鈑からプレス加工にて断面略Ｌ字状に形成され、この隅部を加締めることにより、所定の軸受予圧が付与された状態で、前記内輪が前記小径段部に固定され、前記連結部の外周にセレーションが形成され、このセレーションを介して前記減速機の出力部材が連結されているので、組立・分解性を向上させると共に、従来の車輪用軸受装置に比べ、軸受の径方向サイズを抑えて軽量化を図ったインホイールモータ駆動装置を提供することができる。
本発明に係るインホイールモータ駆動装置の一実施形態を示す縦断面図である。 図１の車輪用軸受装置を示す要部拡大図である。 図２の車輪用軸受装置の変形例を示す要部拡大図である。 同上、図２の車輪用軸受装置の他の変形例を示す要部拡大図である。 （ａ）は、同上、図２の車輪用軸受装置の他の変形例を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）のアウター側から見た矢視図である。 （ａ）は、同上、図２の車輪用軸受装置の他の変形例を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）のインナー側のシールを示す要部拡大図である。 同上、図２の車輪用軸受装置の他の変形例を示す要部拡大図である。 同上、図２の車輪用軸受装置の他の変形例を示す要部拡大図である。 従来のインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。
車輪の中心軸に対して同軸上に車輪用軸受装置と減速機とモータが配置されたインホイールモータ駆動装置であって、前記車輪用軸受装置が、外周に前記減速機のケーシングに取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に前記車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、前記ハブ輪の小径段部の端部に連結部が一体に突設され、この連結部と前記小径段部の間に環状溝が形成され、この環状溝に止め輪が装着されると共に、この止め輪が鋼鈑からプレス加工にて断面略Ｌ字状に形成され、この隅部を加締めることにより、所定の軸受予圧が付与された状態で、前記内輪が前記小径段部に固定され、前記連結部の外周にセレーションが形成され、このセレーションを介して前記減速機の出力部材が連結されている。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係るインホイールモータ駆動装置の一実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の車輪用軸受装置を示す拡大図、図３は、図２の車輪用軸受装置の変形例を示す要部拡大図、図４は、図２の車輪用軸受装置の他の変形例を示す要部拡大図、図５（ａ）は、図２の車輪用軸受装置の他の変形例を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）のアウター側から見た矢視図、図６（ａ）は、図２の車輪用軸受装置の他の変形例を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）のインナー側のシール部を示す要部拡大図、図７、８は、図２の車輪用軸受装置の他の変形例を示す要部拡大図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側（図１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。
このインホイールモータ駆動装置は、車輪（図示せず）を回転自在に支持する車輪用軸受装置１と、回転駆動源としてのモータ２と、このモータ２の回転を減速してハブに伝達する減速機３とを、車輪の中心軸Ｏ上に配置されている。
モータ２は、筒状のモータケーシング４に固定されたステータ５と、出力軸６に取り付けられたロータ７との間にラジアルギャップを設けたラジアルギャップ型のモータで構成されている。出力軸６は、モータケーシング４に対して一対の深溝玉軸受からなる転がり軸受８、８で回転自在に支持されている。なお、ここでは、モータ２にラジアルギャップモータを採用したものを例示したが、これに限らず、任意の構成のモータが適用可能であり、例えば、図示はしないが、モータケーシングの内周に固定されるステータと、このステータの内径側にアキシアルギャップを介して対向するロータとを備えるアキシアルギャップ型のモータであっても良い。
減速機３はサイクロイド減速機からなり、偏心軸９を備えた入力軸１０と、減速機ケーシング１１とモータケーシング４との間に差し渡された複数の外ピン１２と、出力部材１３に取り付けられた複数の内ピン１４と、各ピン１２、１４に円筒ころ軸受からなる転がり軸受１５、１６を介して回転自在に支持された２枚の曲線板１７、１８とを備えている。これら曲線板１７、１８は、外形がなだらかな波状のトロコイド曲線に形成され、偏心軸９に装着されている。外ピン１２は、一対の針状ころ軸受からなる転がり軸受１９、１９によって回転自在に支持され、この外ピン１２で各曲線板１７、１８の偏心運動が外周側で案内されている。
入力軸１０は、モータ２の出力軸６にトルク伝達可能に結合されて一体に回転駆動される。そして、モータ２の出力軸６が回転すると、これと一体回転する入力軸１０に取り付けられた偏心軸９が回転し、この偏心軸９に係合する各曲線板１７、１８が偏心運動を行い、ロータ７の回転が出力部材１３の回転運動として、大きな減速比で、滑らかで効率良く伝達される。偏心軸９は後述する出力部材１３に対して深溝玉軸受からなる転がり軸受２０によって回転自在に支持されている。
車輪用軸受装置１は駆動輪用の第３世代と称され、図２に拡大して示すように、ハブ輪２１と、このハブ輪２１に圧入された内輪２２とからなる内方部材２３と、この内方部材２３に複列の転動体（ボール）２４、２４を介して外挿された外方部材２５とを備えている。
ハブ輪２１は、アウター側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ２６を一体に有し、外周に一方（アウター側）の内側転走面２１ａと、この内側転走面２１ａから軸方向に延びる小径段部２１ｂ、およびこの小径段部２１ｂの端部に連結部２７が一体に形成され、この連結部２７の外周にセレーション（またはスプライン）２７ａが形成されている。内輪２２は、外周に他方（インナー側）の内側転走面２２ａが形成され、ハブ輪２１の小径段部２１ｂに所定のシメシロを介して圧入されている。
また、車輪取付フランジ２６の周方向等配位置にハブボルト２６ａが植設されると共に、これらハブボルト２６ａ間には円孔２６ｂが形成されている。ここで、円孔２６ｂのピッチ円直径ＰＣＤｂは、後述する外方部材２５の車体取付フランジ２５ｂに穿設された貫通孔２５ｃのピッチ円直径ＰＣＤａと同一（ＰＣＤｂ＝ＰＣＤａ）で、その内径ｄ１が貫通孔２５ｃの内径ｄ０の２倍以上に設定されている。これにより、この円孔２６ｂは軽量化に寄与できるだけでなく、装置の組立・分解工程において、レンチ等の締結治具をこの円孔２６ｂから挿入することができ作業を簡便化することができる。
ハブ輪２１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面２１ａをはじめ、後述するシール３２のシールランド部となる車輪取付フランジ２６のインナー側の基部２６ｃから小径段部２１ｂに亙って高周波焼入れによって５８〜６４ＨＲＣの範囲に表面が硬化処理されている。一方、内輪２２および転動体２４はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
外方部材２５は、外周に減速機ケーシング１１に固定ボルト２８を介して取り付けられる車体取付フランジ２５ｂを一体に有し、内周に内方部材２３の内側転走面２１ａ、２２ａに対向する複列の外側転走面２５ａ、２５ａが一体に形成されている。これら両転走面２５ａ、２１ａおよび２５ａ、２２ａ間には保持器２９を介して複列の転動体２４、２４が転動自在に収容されている。
外方部材２５はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面２５ａ、２５ａが高周波焼入れによって５８〜６４ＨＲＣの範囲に表面が硬化処理されている。
減速機３を構成する出力部材１３は、内ピン１４が装着されるフランジ部３０と、このフランジ部３０から軸方向に延びる円筒状の連結部３１とが一体に形成されている。そして、連結部３１の内周にはハブ輪２１のセレーション２７ａに噛合するセレーション（またはスプライン）３１ａが形成されている。そして、出力部材１３がハブ輪２１に外嵌され、出力部材１３とハブ輪２１がトルク伝達可能に軸方向に結合されている。この出力部材１３はＳＣＲ４３０等の浸炭鋼からなり、セレーション３１ａをはじめ、表面が５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。なお、浸炭鋼に限らず、例えば、出力部材１３をＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成し、高周波焼入れによって表面を硬化処理するようにしても良い。
また、外方部材２５と内方部材２３との間に形成される環状空間の開口部にシール３２、３３が装着されている。ここで、アウター側のシール３２は、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止すると共に、インナー側のシール３３はガータスプリングを有し、軸受部と減速機３とを遮断し、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、減速機３を潤滑する潤滑油が軸受内部に浸入するのを防止している。すなわち、減速機３側から潤滑油やコンタミ等が軸受内部に侵入するのを防止し、減速機３の潤滑油内に混入した金属摩耗粉等の異物が軸受内部に侵入して剥離寿命が低下するのを防止している。
ここで、ハブ輪２１の小径段部２１ｂと連結部２７との間に環状溝３４が形成され、この環状溝３４に止め輪３５が装着されている。この止め輪３５は、冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて断面略Ｌ字状に、全体として円環状に形成されている。そして、止め輪３５の隅部をポンチ等で加締めることにより、所定の軸受予圧が付与された状態で、内輪２２が小径段部２１ｂにガタなく強固に固定されている。
本実施形態では、ハブ輪２１のインナー側の端部に連結部２７が突設されると共に、この連結部２７の外周にセレーション２７ａが形成され、減速機３を構成する出力部材１３がトルク伝達可能に連結されているので、組立・分解性を向上させると共に、従来の車輪用軸受装置に比べ、軸受の径方向サイズを抑えて軽量化を図ったインホイールモータ駆動装置を提供することができる。ここで、セレーション２７ａに、軸線に対して所定の角度傾斜させた捩れ角を設けることにより、出力部材１３との嵌合により予圧を付与し、セレーション２７ａの嵌合部の周方向ガタを殺すことができる。なお、出力部材１３との圧入力は、固定ボルト２８を締結する際の発生軸力（１本分）よりも小さいことが望ましい。
これにより、車輪用軸受装置１を減速機３に固定ボルト２８で取り付ける際、出力部材１３の圧入力が固定ボルト２８締結時の発生軸力より小さいので、車輪用軸受装置１と減速機３にすきまができることなく所定の位置まで締め込むことができる。
図３に、前述した車輪用軸受装置（図２）の変形例を示す。この実施形態は、前述したものと基本的には内輪の固定手段が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符合を付して重複した説明を省略する。この車輪用軸受装置３６は、ハブ輪２１’と、このハブ輪２１’に圧入された内輪２２とからなる内方部材３７と、この内方部材３７に複列の転動体２４、２４を介して外挿された外方部材２５とを備えている。
ハブ輪２１’は、アウター側の端部に車輪取付フランジ２６を一体に有し、外周に一方の内側転走面２１ａと、この内側転走面２１ａから軸方向に延びる小径段部２１ｂ、およびこの小径段部２１ｂの端部に連結部２７が一体に形成されている。このハブ輪２１’はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面２１ａをはじめ、後述するシール３２のシールランド部となる車輪取付フランジ２６のインナー側の基部２６ｃから連結部２７に亙って高周波焼入れによって５８〜６４ＨＲＣの範囲に表面が硬化処理されている。
本実施形態では、小径段部２１ｂと連結部２７との間に雄ねじ２１ｃが形成され、この雄ねじ２１ｃに固定ナット３８が螺着され、所定の軸受予圧が付与された状態で、内輪２２が小径段部２１ｂにガタなく強固に固定されている。
図４に、前述した車輪用軸受装置（図２）の他の変形例を示す。この実施形態は、前述したものと基本的には軸受の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符合を付して重複した説明を省略する。この車輪用軸受装置３９は、ハブ輪４０と、このハブ輪４０に圧入された内輪２２とからなる内方部材４１と、この内方部材４１に複列の転動体２４、２４を介して外挿された外方部材４２とを備えている。
ハブ輪４０は、アウター側の端部に車輪取付フランジ２６を一体に有し、外周に一方（アウター側）の内側転走面４０ａと、この内側転走面４０ａから軸方向に延びる小径段部２１ｂ、およびこの小径段部２１ｂの端部に連結部２７が一体に形成されている。このハブ輪４０はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面４０ａをはじめ、車輪取付フランジ２６のインナー側の基部２６ｃから連結部２７に亙って高周波焼入れによって５８〜６４ＨＲＣの範囲に表面が硬化処理されている。
外方部材４２は、外周に車体取付フランジ２５ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面４２ａ、２５ａが一体に形成されている。これら両転走面４２ａ、４０ａおよび２５ａ、２２ａ間には保持器２９ａ、２９を介して複列の転動体２４、２４が転動自在に収容されている。
外方部材４２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面４０ａ、２５ａが高周波焼入れによって５８〜６４ＨＲＣの範囲に表面が硬化処理されている。
ここで、本実施形態では、複列の転動体２４のうちアウター側の転動体２４のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側の転動体２４のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径（ＰＣＤｏ＞ＰＣＤｉ）に設定されている。さらに、このピッチ円直径の差違に伴って、左右転動体サイズは同じであるが、アウター側の転動体２４列における転動体個数Ｚｏがインナー側の転動体２４列の転動体個数Ｚｉよりも多く設定されている。したがって、アウター側の転動体２４列部分の剛性が高くなると共に、基本定格荷重がインナー側の転動体２４列部分の基本定格荷重よりも大きくなり、アウター側の転動体２４列部分に加わる荷重がインナー側の転動体２４列部分に加わる荷重よりも大きくなっても寿命をそれ以上にすることができる。すなわち、軸受のスペース効率を高めて無駄のない設計を実現することができ、強度・耐久性を向上させることができる。
なお、ここでは、アウター側の転動体２４のピッチ円直径ＰＣＤｏをインナー側の転動体２４のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径に設定すると共に、アウター側の転動体２４列における転動体個数Ｚｏをインナー側の転動体２４列の転動体個数Ｚｉよりも多く設定することにより、アウター側の転動体２４列部分の負荷容量を増大させているが、これに限らず、例えば、図示はしないが、アウター側の転動体２４のサイズをインナー側の転動体２４のサイズよりも大きくすることにより負荷容量を増大させるようにしても良いし、また、複列の転動体のうちアウター側の転動体を円錐ころとし、インナー側の転動体をボールとしてアウター側の転動体列部分の負荷容量を増大させても良い。
図５（ａ）に、前述した車輪用軸受装置（図２）の他の変形例を示す。この実施形態は、前述したものと基本的にはハブ輪の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符合を付して重複した説明を省略する。この車輪用軸受装置４３は、ハブ輪４４と、このハブ輪４４に圧入された内輪２２とからなる内方部材４５と、この内方部材４５に複列の転動体２４、２４を介して外挿された外方部材２５とを備えている。
ハブ輪４４は、アウター側の端部に車輪取付フランジ４６を一体に有し、周方向等配位置にハブボルト２６ａが植設されている。そして、ハブボルト２６ａ間において、車輪取付フランジ４６の外周にＲ形状の切欠き部４６ａが形成されている。すなわち、環状の基部４６ｂから放射状に突出するように形成されている。この切欠き部４６ａの底部となる環状の基部４６ｂの外径Ｄは、（ｂ）に示すように、車体取付フランジ２５ｂの貫通孔２５ｃのピッチ円直径ＰＣＤａから、貫通孔２５ｃの内径ｄ０の２倍を減じた寸法以下に設定されている（Ｄ≦ＰＣＤａ−２ｄ０）。これにより、装置の軽量化ができるだけでなく、装置の組立・分解工程において、レンチ等の締結治具を車輪取付フランジ４６側から挿入することができ作業を簡便化することができる。
図６（ａ）に前述した車輪用軸受装置（図２）の他の変形例を示す。この車輪用軸受装置４７は、ハブ輪２１と、このハブ輪２１に圧入された内輪２２とからなる内方部材２３と、この内方部材２３に複列の転動体２４、２４を介して外挿された外方部材２５とを備えている。
ここで、外方部材２５と内方部材２３との間に形成される環状空間の開口部にシール３２、４８が装着されている。インナー側のシール４８は、（ｂ）に拡大して示すように、ガータスプリング４８ａを有するオイルシールからなり、外方部材２５のアウター側の端部内周に所定のシメシロを介して圧入された芯金４９と、この芯金４９に接合されたシール部材５０とからなる一体型のシールで構成されている。芯金４９は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）あるいは冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）をプレス加工にて断面略Ｌ字状に形成されている。
一方、シール部材５０はＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）等の合成ゴムからなり、加硫接着によって芯金４９に一体に接合されている。このシール部材５０は、径方向内方に二股状に形成され、内輪２２の外径に所定の径方向シメシロをもって摺接するグリースリップ５０ａとダストリップ５０ｂを有し、このダストリップ５０ｂにガータスプリング４８ａが装着されている。なお、シール部材５０の材質としては、ＮＢＲ以外にも、例えば、耐熱性に優れたＨＮＢＲ（水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム）、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレンゴム）等をはじめ、耐熱性、耐薬品性に優れたＡＣＭ（ポリアクリルゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。
そして、本実施形態では、シール部材５０が芯金４９の端部にまで回り込んで接合されると共に、この端部から径方向外方に延びる外周リップ５１が形成されている。この外周リップ５１は断面が略くの字形に形成され、その先端部５１ａが外方部材２５の端面２５ｄに所定の軸方向シメシロを介して弾性接触されている。これにより、外方部材２５とシール４８との嵌合部の気密性を向上させると共に、軸受部と減速機（図示せず）とを遮断し、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、減速機を潤滑する潤滑油が軸受内部に浸入するのを確実に防止している。
図７に前述した車輪用軸受装置（図２）の他の変形例を示す。この車輪用軸受装置５２は、前述した実施形態と基本的にはハブ輪と外方部材の表面処理が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符合を付して重複した説明を省略する。この車輪用軸受装置５２は、ハブ輪５３と、このハブ輪５３に圧入された内輪２２とからなる内方部材５４と、この内方部材５４に複列の転動体２４、２４を介して外挿された外方部材５５とを備えている。
ここで、本実施形態では、外方部材５５は、図示しないアルミ合金からなる減速機ケーシング（図示せず）に接触する部位、すなわち、車体取付フランジ２５ｂのインナー側の側面５５ａからインナー側の外周面５５ｂに亙ってカチオン電着塗装によって電気絶縁性皮膜５６（図中破線にて示す）が形成されている。これにより、鋼製の外方部材５５とアルミ合金製の減速機ケーシングとの組み合せによる腐食、所謂、ガルバニック腐食によって減速機ケーシングに電食が発生するのを防止することができる。なお、カチオン電着塗装の前にリン酸亜鉛処理等からなるカチオン電着塗装の下地処理が施されている。
さらに、ハブ輪５３は、図示しないアルミ合金からなるブレーキロータに接触する部位、すなわち、車輪取付フランジ２６のアウター側の側面５３ａからパイロット部５３ｂに亙ってカチオン電着塗装によって電気絶縁性皮膜５６（図中破線にて示す）が形成されている。これにより、鋼製のハブ輪５３とアルミ合金製のブレーキロータとの組み合せによってブレーキロータに電食が発生するのを防止することができる。
なお、ここでは、電気絶縁性皮膜５６としてカチオン電着塗装膜を例示したが、これに限らず、レイデント塗装やアニオン電着塗装、フッ素系電着塗装等の塗装膜、あるいは、亜鉛メッキ、ユニクロメッキ、クロメートメッキ、ニッケルメッキ、クロムメッキ、無電解ニッケルメッキ、カニゼンメッキ等の金属メッキ、また、四三酸化鉄皮膜や窒化ケイ素等のセラミックコーティングを例示することができる。
図８に前述した車輪用軸受装置（図２）の他の変形例を示す。なお、前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符合を付して重複した説明を省略する。この車輪用軸受装置５７は、ハブ輪４４と、このハブ輪４４に圧入された内輪２２とからなる内方部材４５と、この内方部材４５に複列の転動体２４、２４を介して外挿された外方部材５８とを備えている。
外方部材５８は、外周に車体取付フランジ２５ｂを一体に有し、アウター側の外周面に４つのセンサユニット５９が装着されている。これらのセンサユニット５９は、タイヤ接地面に対して上下位置および前後位置となる外方部材５８の外周面における上面部、下面部、右面部、および左面部に周方向９０°の位相差で等配に装着されている。
このセンサユニット５９は、弾性変形可能な２ｍｍ以下の薄板材からなる歪み発生部材６０と、この歪みを検出する２つのセンサで構成され、軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を検出する。また、センサユニット５９は、外方部材５８に装着された保護カバー６１によって、外部からの飛石や泥水、塩水等から密閉保護されている。
保護カバー６１は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑あるいは防錆処理された冷間圧延鋼鈑をプレス加工にて形成され、車体取付フランジ２５ｂの外径に圧入される円筒状の嵌合部６１ａと、この嵌合部６１ａから車体取付フランジ２５ｂのアウター側の側面に密着する鍔部６１ｂと、この鍔部６１ｂから軸方向に延びる円筒部６１ｃと、この円筒部６１ｃから径方向内方に延びる内径部６１ｄとを備えている。そして、この内径部６１ｄにシール部材６２が加硫接着によって一体に接合されている。シール部材６２はＮＢＲ等の合成ゴムからなり、外方部材５８のアウター側の端部外周に弾性接触するシールリップが一体に形成されている。
このように、本実施形態では、外方部材５８の外周に荷重を検出するセンサユニット５９が装着されると共に、外方部材５８に保護カバー６１が装着され、この保護カバー６１によってセンサユニット５９が外部からの飛石や泥水、塩水等から密閉保護されているので、外部環境の影響によるセンサの故障を防止して、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を長期間に亘って正確に検出することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる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、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
本発明に係るインホイールモータ駆動装置は、モータ部と、車輪が取り付けられた車輪用軸受装置と、モータ部の回転を減速して車輪用軸受装置に伝達する減速部とを備え、これらが同軸状に配設されたインホイールモータ駆動装置に適用できる。
１、３６、３９、４３、４７、５２、５７ 車輪用軸受装置
２ モータ
３ 減速機
４ モータケーシング
５ ステータ
６ 出力軸
７ ロータ
８、１５、１６、１９、２０ 転がり軸受
９ 偏心軸
１０ 入力軸
１１ 減速機ケーシング
１２ 外ピン
１３ 出力部材
１４ 内ピン
１７、１８ 曲線板
２１、２１’、４０、４４、５３ ハブ輪
２１ａ、２２ａ、４０ａ 内側転走面
２１ｂ 小径段部
２１ｃ 雄ねじ
２２ 内輪
２３、３７、４１、４５、５４ 内方部材
２４ 転動体
２５、４２、５５、５８ 外方部材
２５ａ、４２ａ 外側転走面
２５ｂ 車体取付フランジ
２５ｃ 貫通孔
２５ｄ 端面
２６、４６ 車輪取付フランジ
２６ａ ハブボルト
２６ｂ 円孔
２６ｃ 車輪取付フランジのインナー側の基部
２７、３１ 連結部
２７ａ、３１ａ セレーション
２８ 固定ボルト
２９、２９ａ 保持器
３０ フランジ部
３１ 連結部
３２、３３、４８ シール
３４ 環状溝
３５ 止め輪
３８ 固定ナット
４６ａ 切欠き部
４６ｂ 環状の基部
４８ａ ガータスプリング
４９ 芯金
５０、６２ シール部材
５０ａ グリースリップ
５０ｂ ダストリップ
５１ 外周リップ
５１ａ 先端部
５３ａ 車輪取付フランジのアウター側の側面
５３ｂ パイロット部
５５ａ 車体取付フランジのインナー側の側面
５５ｂ 外方部材のインナー側の外周面
５６ 電気絶縁性皮膜
５９ センサユニット
６０ 歪み発生部材
６１ 保護カバー
６１ａ 嵌合部
６１ｂ 鍔部
６１ｃ 円筒部
６１ｄ 内径部
７０ 減速部
７１ 車輪用軸受装置
７２ 外方部材
７２ａ、７２ｂ 外側転走面
７２ｃ 取付フランジ
７３ ボール
７４ 内方部材
７５ ハブ輪
７５ａ、７６ａ 内側転走面
７５ｂ 小径段部
７６ 内輪部材
７６ｂ 雄セレーション
７６ｃ 肩部
７７ 車輪取付フランジ
７７ａ ハブボルト
７８ 凹凸部
７９ 軸部
７９ａ インロウ部
７９ｂ 嵌合部
８０ 出力部材
８０ａ セレーション
ｄ０ 貫通孔の内径
ｄ１ 円孔の内径
Ｄ 環状の基部の外径
Ｈ ケーシング
ＰＣＤａ 貫通孔のピッチ円直径
ＰＣＤｂ 円孔のピッチ円直径
ＰＣＤｉ インナー側の転動体のピッチ円直径
ＰＣＤｏ アウター側の転動体のピッチ円直径
Ｚｉ インナー側の転動体の個数
Ｚｏ アウター側の転動体の個数

Claims (9)

  1. 車輪の中心軸に対して同軸上に車輪用軸受装置と減速機とモータが配置されたインホイールモータ駆動装置であって、
    前記車輪用軸受装置が、外周に前記減速機のケーシングに取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
    一端部に前記車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
    この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、
    前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、
    前記ハブ輪の小径段部の端部に連結部が一体に突設され、この連結部と前記小径段部の間に環状溝が形成され、この環状溝に止め輪が装着されると共に、この止め輪が鋼鈑からプレス加工にて断面略Ｌ字状に形成され、この隅部を加締めることにより、所定の軸受予圧が付与された状態で、前記内輪が前記小径段部に固定され、前記連結部の外周にセレーションが形成され、このセレーションを介して前記減速機の出力部材が連結されていることを特徴とするインホイールモータ駆動装置。
  2. 前記セレーションに、軸線に対して所定の角度傾斜させた捩れ角が設けられ、前記出力部材との嵌合により所定の予圧が付与されると共に、前記出力部材との圧入力が、前記外方部材を固定ボルトで締結する際の発生軸力よりも小さく設定されている請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
  3. 前記複列の転動体列のうちアウター側の転動体列のピッチ円直径がインナー側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定されると共に、前記アウター側の転動体列における転動体個数が前記インナー側の前記転動体列の転動体個数よりも多く設定されている請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
  4. 前記車輪取付フランジの周方向等配位置にハブボルトが植設され、これらハブボルト間に円孔が形成されると共に、前記外方部材の車体取付フランジに貫通孔が穿設され、この貫通孔と前記円孔のピッチ円直径が同一で、当該円孔の内径が前記貫通孔の内径の２倍以上に設定されている請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
  5. 前記外方部材の車体取付フランジに貫通孔が穿設されると共に、前記車輪取付フランジの周方向等配位置にハブボルトが植設され、これらハブボルト間のＲ形状の切欠き部が形成され、この切欠き部の底部となる環状の基部の外径Ｄが、前記車体取付フランジの貫通孔のピッチ円直径ＰＣＤａから、当該貫通孔の内径ｄ０の２倍を減じた寸法以下（Ｄ≦ＰＣＤａ−２ｄ０）に設定されている請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
  6. 前記シールのうちインナー側のシールが、前記外方部材のアウター側の端部内周に所定のシメシロを介して圧入された芯金と、この芯金に接合された合成ゴム製のシール部材とからなる一体型のシールで構成され、前記シール部材が、径方向内方に二股状に形成され、前記内輪の外径に所定の径方向シメシロをもって摺接するグリースリップとダストリップを有し、このダストリップにガータスプリングが装着されると共に、当該シール部材が前記芯金の端部にまで回り込んで接合され、この端部から径方向外方に延びる外周リップが形成されて前記外方部材の端面に所定の軸方向シメシロを介して弾性接触されている請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
  7. 前記外方部材の減速機ケーシングと接触する部位に電気絶縁性皮膜が形成されている請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
  8. 前記車輪取付フランジのアウター側の側面からパイロット部に亙って電気絶縁性皮膜が形成されている請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
  9. 前記外方部材の外周に荷重を検出するセンサユニットが装着されると共に、前記外方部材に保護カバーが装着され、この保護カバーが、前記車体取付フランジの外径に圧入される円筒状の嵌合部と、この嵌合部から前記車体取付フランジのアウター側の側面に密着する鍔部と、この鍔部から軸方向に延びる円筒部と、この円筒部から径方向内方に延びる内径部とを備え、この内径部にシール部材が加硫接着によって一体に接合され、前記外方部材のアウター側の端部外周に弾性接触するシールリップが一体に形成されている請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
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