JP6496555B2

JP6496555B2 - 車輪駆動用モータおよびインホイールモータ駆動装置

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Publication number: JP6496555B2
Application number: JP2015003903A
Authority: JP
Inventors: 朋久魚住; 優黒田; 鈴木　健一; 健一鈴木
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2014-02-18
Filing date: 2015-01-13
Publication date: 2019-04-03
Anticipated expiration: 2035-01-13
Also published as: EP3109973A4; WO2015125568A1; EP3109973A1; EP3109973B1; CN106030991B; US20160355084A1; JP2015173585A; CN106030991A; US10363808B2

Description

本発明は、インホイールモータ駆動装置等に内蔵され、車輪を駆動する車輪駆動用モータに関する。

車輪を駆動する車輪駆動用モータとしては従来、例えば、特開２０１２−１４８７２５号公報（特許文献１）および特開２００９−０６３０４３号公報（特許文献２）に記載のごときインホイールモータ駆動装置が知られている。特許文献１および特許文献２に記載のインホイールモータ駆動装置１０１は、図５に示すように、モータを内蔵するモータ部１０１Ａと、サイクロイド減速機を内蔵する減速部１０１Ｂと、車輪ハブ１０８を回転自在に支持する車輪ハブ軸受部１０１Ｃとを備える。モータ部１０１Ａのモータケーシング１０２は、モータ軸１０３の両端部１０３ａ，１０３ｃを転がり軸受１０４，１０５で回転自在に支持する。モータ軸１０３の中央部１０３ｂの外周面には、円筒形状のロータ１０６を連結固定する。ロータ１０６の外周面は、モータケーシング１０２の内周に固定されたステータ１０７の内周面と対面する。モータ軸１０３の回転はサイクロイド減速機（減速部１０１Ｂ）で１／１０を超える高い減速比で減速されて車輪ハブ１０８を駆動する。このようにサイクロイド減速機は、遊星歯車減速機や平行軸歯車減速機等の一般的な減速機と比較して、コンパクトでありながらも減速比が高く、有利である。

図５のモータ軸１０３、ロータ１０６、および軸受１０４、１０５を取り出し、図６に拡大して示す。モータ軸１０３が最低限必要な軸長Ｌsは、モータ軸１０３の端部１０３ａを支持するために必要な軸線方向寸法Ｌ_１と、モータ軸１０３の中央部１０３ｂの軸線方向寸法Ｌ_２＋Ｌfと、モータ軸１０３の端部１０３ｃを支持するために必要な軸線方向寸法Ｌ_３と、端部１０３ａおよび中央部１０３ｂ間の距離Ｌpと、中央部１０３ｂおよび端部１０３ｃ間の距離Ｌqとの合計である（Ｌs＝Ｌ_３＋Ｌq＋Ｌ_２＋Ｌf＋Ｌp＋Ｌ_１）。

特開２０１２−１４８７２５号公報特開２００９−０６３０４３号公報

しかし、上記従来のようなインホイールモータ駆動装置にあっては、さらに改善すべき点があることを本発明者は見いだした。第１に、インホイールモータ駆動装置は、車輪のロードホイール内に配置されることから、インホイールモータ駆動装置全体がロードホイール内に収容されて、インホイールモータ駆動装置の端部がはみ出さないことが望ましい。そこでモータ軸の両端を支持する軸受スパンを短くすることが要求される。一方で、モータトルクはモータ体格に寄るが、ロードホイール内に設置されるという制約から、径方向に大きくすることは難しく、トルク確保のためには軸方向に延長する必要がある。つまり図６を参照すると、配置の観点からモータ軸１０３の軸長Ｌsを短くすることが要求されるが、トルク確保の観点からモータ軸の両端部を回転自在に支持する軸受の軸受スパンを短くすることは困難である。

第２に、インホイールモータ駆動装置を搭載した車両（自動車）の速度は、０ｋｍ／ｈから１００ｋｍ／ｈ以上の高速域まで変化する。そのため、インホイールモータ駆動装置のモータ軸の回転数が、０〜数万［ｍｉｎ^-1］の範囲で大きく変動する。インホイールモータ駆動装置が取り付けられる懸架装置に着目すると、図７を参照して懸架装置周辺の共振周波数（領域Ｒ）と回転ｎ次強制振動成分や回転（ｎ＋α）次強制振動成分が交差するポイント（丸囲いＳ，Ｓ’）では、可聴域の振動および車内騒音を引き起こし、乗員に不快感を与える可能性がある。従って、インホイールモータ駆動装置を搭載した車両の静粛性（ＮＶＨ特性 Noise Vibration Harshness）を向上するためには、回転１次強制振動成分をはじめとする全ての振動の由来となる回転ｎ次強制振動成分を抑制することが重要である。しかしながら、従来のインホイールモータ駆動装置では回転１次強制振動成分をはじめとする振動の抑制対策について十分に検討されておらず、改善の余地を残している。

第３に、円筒形状のロータ内部にモータ軸の軸受を配置して軸受スパンを短くすることが考えられる。具体的には、ロータの内周面が嵌合するモータ軸の中央部外周（以下、大径部外周という）を円筒状に形成しておき、大径部の端部に環状空間を形成する。そして大径部内の環状空間に、軸受の内輪部材が嵌合するモータ軸の端部外周（以下、小径部外周という）を配置する。この場合にはモータ軸の研磨工程において、小径部外周と大径部外周を研磨する際にいわゆるツーチャックの手順が必要となり、小径部外周および大径部外周を同時研磨することができない。つまり小径部外周の軸線方向位置と大径部外周の軸線方向位置が重なるため、まずモータ軸の所定箇所をチャッキングして小径部外周を研磨し、次に持ち替えてモータ軸の別な箇所をチャッキングして大径部外周を研磨する必要がある。そうすると２度のチャッキングによって小径部外周と大径部外周の同心度が損なわれる恐れがある。

第４に、大径部の内部の空間に挿入可能な専用砥石を用いて、チャッキングの持ち替えを伴うことなく小径部外周を研磨することが考えられるが、専用砥石は管理コストアップの原因となる。

本発明は、上述の実情に鑑み、モータ軸の強制振動成分をずらし、軸受スパンを短くしつつもモータトルクを確保することができ、専用砥石を使用することなく、チャッキングを持ち替えることなくワンチャックで小径部外周および大径部外周を研磨することができる車輪駆動モータを提供することを目的とする。

この目的のため本発明による車輪駆動用モータは、軸線方向一方側が軸線方向中央部よりも小径に形成されたモータ軸と、モータ軸の軸線方向一方側の小径部を回転自在に支持する軸受と、モータ軸の軸線方向中央部に位置する大径部の外周面に固定されてステータと対面するロータとを備え、モータ軸から車輪を回転するための駆動力を出力するモータにおいて、ロータの軸線方向一方端部が大径部の軸線方向一方端面から軸線方向小径部側に突出することを特徴とする。

かかる本発明によれば、ロータの軸線方向寸法をモータ軸大径部の軸線方向寸法よりも大きくすることができる。したがって上述した第１の課題が解決され、ロータの軸線方向寸法を変化させることなく十分なモータトルクを確保しつつも、モータ軸大径部の軸線方向寸法を短くすることによりモータ軸の軸受スパンを短縮することができる。またモータ軸の研磨工程においてモータ軸を持ち替えることなく１度のチャッキングで大径部の外周面および小径部の外周面を研磨することができることから、回転体（モータ軸）のバランス修正において、モータ軸の質量部になる大径部の中心軸と、モータ軸の軸受部になる小径部の中心軸の同軸度を確保することができる。したがって確実に回転体（モータ軸）のバランス修正を行うことが可能となり、ひいては、加振源となる回転ｎ次強制振動成分や回転（ｎ＋α）次強制振動成分の絶対値を低減できる。この結果、上述した第２の課題が解決され、乗員への不快感を及ぼすＮＶＨ特性が改善する。

またモータ軸の研磨工程においてモータ軸を持ち替えることなくワンチャックで大径部の外周面および小径部の外周面を研磨することができる。かかる研磨は汎用の円筒型砥石で可能である。したがって上述した第３および第４の課題が解決され、小径部外周と大径部外周の同心度が損なわれず精度および製造コストにおいて有利である。

本発明の大径部は小径部よりも大径であればよいが、好ましい実施形態として、大径部の外径寸法が軸受の外径寸法よりも大きく、ロータの軸線方向一方端部が、軸受の軸線方向他方端部よりも軸線方向小径部側に突出するとよい。かかる実施形態によれば軸受の軸線方向位置がロータの軸線方向一方端部の軸線方向位置に重なり、モータ軸の軸受スパンを短縮することができる。

本発明の好ましい実施形態として、大径部の外周面はロータの内径側部分と嵌合する大径部嵌合面を含み、小径部は外周に軸受の内輪部材と嵌合する小径部嵌合面を有する。そして大径部嵌合面と小径部嵌合面は、軸線方向位置が重ならないよう隣り合って配置されるとよい。ここで好ましくは、大径部嵌合面および小径部嵌合面間の軸線方向距離が開かないよう連続して配置される。他の実施形態として、大径部嵌合面の軸線方向位置と小径部嵌合面の軸線方向位置が重なってもよいが、この場合にはモータ軸を持ち替えてツーチャックで大径部嵌合面と小径部嵌合面を個別に研磨するか、専用砥石で小径部嵌合面を研磨するかしなければならず、精度あるいは製造コストにおいて不利である。

本発明のさらに好ましい実施形態として、大径部に取付固定されて、大径部の軸線方向一方端面から軸線方向に突出し、ロータの軸線方向一方端面を覆うエンド部材をさらに備えるとよい。かかる実施形態によれば、ロータが軸線方向に動かないよう、大径部に確りと固定することができる。なお大径部の軸線方向他方端にはフランジ部を形成しておき、エンド部材は大径部の軸線方向一方端のみに取り付ければ足りる。あるいはエンド部材を大径部の軸線方向両端に取付固定することも可能である。

本発明は一実施形態に限定されるものではないが、エンド部材は、大径部との取付箇所でモータ軸と同軸となるよう位置決めされ、ロータの軸線方向一方端部の内径側部分と嵌合する嵌合外周面を有してもよい。

本発明の一実施形態としてエンド部材とロータの軸線方向一方端面との間に、潤滑油路を有する端部部材をさらに備えてもよい。かかる実施形態によれば、モータの内部を潤滑することができる。

一実施形態として、本発明の車輪駆動用モータと、モータ軸と結合する入力軸および入力軸の回転を減速して出力する出力軸を有する減速部と、出力軸と結合する車輪ハブを有する車輪ハブ軸受部とを具備することによって、インホイールモータ駆動装置を構成してもよい。

このように本発明によれば、インホイールモータ駆動装置をロードホイール内空領域に収納して、狭小なホイールハウジングや、レイアウト上の制約が大きな車体に、車輪駆動モータを無理なく設置することができる。またモータ軸の製造工程において、モータ軸を持ち帰ること無くワンチャックで、小径部および大径部の外周面を研磨することができる。しかも専用砥石が不要となって、汎用の円筒形砥石を用いてモータ軸の小径部および大径部の外周面を研磨することができる。

本発明の一実施形態になる車輪駆動モータを採用するインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。同実施形態のモータ軸、ロータ、および軸受を取り出して示す縦断面図である。同実施形態のモータ軸を取り出して示す縦断面図である。比較例のモータ軸、ロータ、および軸受を取り出して示す縦断面図である。従来の車輪駆動モータを採用するインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。従来のモータ軸、ロータ、および軸受を取り出して示す縦断面図である。インホイールモータ駆動装置が取り付けられる懸架装置およびその周辺の共振周波数と、回転ｎ次強制成分との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態になる車輪駆動モータを採用するインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。図２は図１のモータ軸、ロータ、および軸受を取り出して示す縦断面図である。図３は図１のモータ軸を取り出して示す縦断面図である。インホイールモータ駆動装置２１は、図１に示すように、駆動力を発生させるモータ部Ａと、モータ部Ａの回転を減速して出力する減速部Ｂと、減速部Ｂからの出力を駆動輪に伝える車輪ハブ軸受部Ｃとを備える。そしてモータ部Ａ、減速部Ｂ、車輪ハブ軸受部Ｃの順で、軸線Ｏ方向に同軸に配置される。

モータ部Ａはモータ部Ａの外郭を形成するモータケーシング２２ａ、ポンプケーシング２２ｐ、モータカバー２２ｔ、およびカバーキャップ２２ｕに収容され、減速部Ｂは減速部Ｂの外郭を形成する減速部ケーシング２２ｂに収容され、車輪ハブ軸受部Ｃは、後述する車輪ハブ３２および軸受外輪２２ｃを含む転がり軸受である。これらモータケーシング２２ａ、ポンプケーシング２２ｐ、モータカバー２２ｔ、カバーキャップ２２ｕ、減速部ケーシング２２ｂ、および軸受外輪２２ｃは相互に結合して１個のケーシング２２を構成する。インホイールモータ駆動装置２１は、図示しない車輪とともに、例えば電気自動車のホイールハウジング内に設置される。

モータ部Ａは、円筒形状のモータケーシング２２ａ内周に固定されるステータ２３と、ステータ２３の内側に径方向に開いた隙間を介して対面する位置に配置されるロータ２４と、ロータ２４と一体回転するモータ軸３５とを備えるラジアルギャップモータである。あるいはアキシャルギャップモータであってもよい。

図２に示すように、ロータ２４は平坦なリング状の鋼製円板２４ｍを軸線Ｏ方向に複数枚積層したものであって、ロータ２４の両端に円板リング状の１対の端部部材３８が設けられる。軸線方向に積層されたこれら鋼製円板２４ｍおよび端部部材３８は円筒体を構成する。そしてこの円筒体はモータ軸３５に形成されたフランジ部３５ｆと、モータ軸３５に取付固定されたフランジ状のエンド部材３９との間に配置される。

図１に示すように、軸線Ｏ方向一方側から他方側に向かって順次積層された、エンド部材３９と、一方の端部部材３８と、複数の鋼製円板２４ｍと、他方の端部部材３８と、フランジ部３５ｆは、軸線Ｏと平行に延びる細長いボルト３７によって串刺しにされる。具体的にはエンド部材３９に雌ねじ孔が設けられ、一方の端部部材３８と、複数の鋼製円板２４ｍと、他方の端部部材３８と、フランジ部３５ｆに小孔ないし切欠きがそれぞれ設けられており、フランジ部３５ｆ側からボルト３７が通されて、ボルト３７の頭部３７ｎがフランジ部３５ｆから外方へ突出する。そしてボルト３７の先端部の外周に形成された雄ねじがエンド部材３９に形成された雌ねじ孔に螺合する。これにより、エンド部材３９と、一方の端部部材３８と、複数の鋼製円板２４ｍと、他方の端部部材３８は、モータ軸３５の軸線方向中央部である大径部３５ｄに確りと固定される。そして複数の鋼製円板２４ｍおよび１対の端部部材３８は、エンド部材３９およびフランジ部３５ｆによって軸線方向に挟圧される。各端部部材３８のうちロータ２４と接触する端面には、図２に示すように、径方向に延びる溝５９ｕが形成される。溝５９ｕはロータ２４の端面に覆われて、後述する潤滑油路を構成する。

モータケーシング２２ａは、図１に示すように、モータ軸３５の軸線Ｏ方向に延びる。モータケーシング２２ａの一方端と一体形成されるポンプケーシング２２ｐは、中央孔を伴う略円板形状であって、モータ部Ａの軸線Ｏ方向一方端で減速部Ｂとの境界を形成するとともに、軸受３６ｂを介してモータ軸３５の一方端部を回転自在に支持する。軸受３６ｂは、外輪部材と、内輪部材と、複数の転動体とを有する公知の転がり軸受であるがかかる構成に限定されるものではない。軸受３６ｂの内輪部材は、嵌合によって、モータ軸３５の一方端部の外周面に固定される。

ポンプケーシング２２ｐは、オイルポンプ５１を中央部分に備える。モータ部Ａに指向するポンプケーシング２２ｐの端面には、環状溝２２ｇが形成される。環状溝２２ｇは、ステータ２３から軸線Ｏ方向に突出するステータコイル２３ｃを受け入れる。ポンプケーシング２２ｐの中心部２２ｉは、円筒体であるロータ２４の内径側空間に向かって突出する。中心部２２ｉに形成された中央孔の内周面には、軸受３６ｂの外輪部材が取付固定される。

モータケーシング２２ａの他方端に取付固定されるモータカバー２２ｔは、中央孔を伴う略円板形状であって、モータ部Ａの軸線Ｏ方向他方端でモータ部Ａの端面を形成するとともに、軸受３６ａを介してモータ軸３５の他方端部を回転自在に支持する。モータカバー２２ｔはモータ部Ａの端部であるとともに、インホイールモータ駆動装置２１の端部でもある。軸受３６ａは、外輪部材と、内輪部材と、複数の転動体とを有する公知の転がり軸受であるがかかる構成に限定されるものではない。軸受３６ａの内輪部材は、嵌合によって、モータ軸３５の他方端部の外周面に固定される。モータカバー２２ｔに形成された中央孔の内周面には、軸受３６ａの外輪部材が取付固定される。軸受３６ａとロータ２４との間の軸線Ｏ方向位置には回転数センサ３４が配置される。回転数センサ３４（検出側）は、ロータ２４に向かって突出するモータカバー２２ｔのブラケット２２ｖに支持され、モータ軸３５の外周面に取付けられたセンサロータ（被検出側）と対面する。またモータカバー２２ｔには、モータカバー２２ｔの中央孔を塞ぎ、モータ軸３５の端面を覆うカバーキャップ２２ｕが取り付けられる。

ロータ２４およびモータ軸３５を取り出し拡大して示す図２を参照して、モータ軸３５の両端部には、所定の外径を有する小径部３５ａ，３５ｂが形成され、モータ軸３５の中央部には小径部３５ａ，３５ｂよりも十分に大径であって所定の外径を有する円筒形状の大径部３５ｄが形成される。

大径部３５ｄは、大径部３５ｄの軸線方向中央部から内径方向に延びる結合部３５ｃを介して、モータ軸３５の軸部分（小径部３５ａから小径部３５ｂまでのストレートなシャフト部分）と接続する。そして大径部３５ｄの軸線方向両端部は、結合部３５ｃに片持ち支持される。大径部３５ｄのうち小径部３５ａ側の端部には、さらに外径側に突出するフランジ部３５ｆが形成される。これに対し大径部３５ｄのうち小径部３５ｂ側の端部には、エンド部材３９が取付固定される。

軸受３６ｂはモータ軸３５の一方端部になる小径部３５ｂを回転自在に支持する。軸受３６ａはモータ軸３５の他方端部になる小径部３５ａを回転自在に支持する。モータ軸３５の中央部になる大径部３５ｄの外周面３５ｊには、ロータ２４の内周面２４ｉが嵌合する。ロータ２４の内周面２４ｉには、鋼製円板２４ｍの内周に形成された切欠きが連なって、ボルト３７との干渉を避ける溝が形成される。後述する潤滑油路を構成する溝５９ｔは、外周面３５ｊに形成されている。ロータ２４の軸線方向一方端部２４ｐは、大径部３５ｄの軸線方向一方端面３５ｅから小径部３５ｂ側に突出する。このためロータ２４の軸線方向寸法Ｌrは外周面３５ｊの軸線方向寸法Ｌ_２よりも大きい。これによりロータ２４の軸線方向寸法Ｌrを十分確保して、ロータ２４およびステータ２３間で充分なモータトルクを発生させることができる。なお、図２に示す寸法Ｌrは、大径部３５ｄのフランジ部３５ｆと、エンド部材３９のフランジ部とによって挟まれる領域の軸線方向長さを表わしている。すなわち、図２においては、ロータ２４そのものの軸線方向寸法と、１対の端部部材３８の内径側部分（大径部３５ｄのフランジ部３５ｆとエンド部材３９のフランジ部とにそれぞれ接触する部分）の軸線方向寸法とを足し合わせた寸法が、寸法Ｌrとして示されている。

大径部３５ｄ、すなわち外周面３５ｊ、の外径寸法は、小径部３５ｂの外径寸法よりも十分に大きく、軸受３６ｂの外径寸法よりも十分に大きい。そして軸受３６ｂの軸線方向位置がロータ２４の軸線方向一方端部２４ｐの軸線方向位置と重なる。これにより一方の軸受３６ｂから他方の軸受３６ａまでの距離が短縮されて、モータ軸３５の軸受スパンが短くなり、ひいてはモータ部Ａの軸線方向寸法を短くすることができる。

なおロータ２４との嵌合面である外周面３５ｊはロータ２４よりも軸線方向に短いが、エンド部材３９がロータ２４の軸線方向一方端部２４ｐを軸線方向に押さえるので、ロータ取り付け上の問題は生じない。また一方の端部部材３８は、外周面３５ｊから離れているが、エンド部材３９に支持されているので、端部部材取り付け上の問題は生じない。

モータ軸３５を取り出し拡大して示す図３を参照して、大径部３５ｄの外周面３５ｊは、ロータ２４の内径側部分と嵌合する大径部嵌合面を含む。小径部３５ａは、外周に軸受３６ａの内輪部材と嵌合する小径部嵌合面３５ｈを有する。小径部３５ｂは、外周に軸受３６ｂの内輪部材と嵌合する小径部嵌合面３５ｉを有する。大径部嵌合面になる外周面３５ｊと小径部嵌合面３５ｉは、軸線方向位置が重ならないよう隣り合って配置される。これによりモータ軸３５の表面研磨加工において、モータ軸３５をチャックしたまま持ち替えることなく、径方向外方から砥石を外周面３５ｊおよび小径部嵌合面３５ｉに当てることができるので、同時に表面研磨加工ができる。

特に本実施形態の小径部嵌合面３５ｉと大径部の外周面３５ｊは、軸線方向寸法Ｌ_３，Ｌ_２で示すように軸線方向に連続して配置されることから、モータ軸の軸受スパンを従来よりも短くすることができる。従来のモータ軸１０３は、図６に示すように、軸受１０５およびロータ１０６間に距離Ｌqが介在するためである。

本実施形態の理解を深めるため、図４に比較例を示す。比較例のモータ軸１３５では、大径部嵌合面１３５ｊと小径部嵌合面１３５ｉは、軸線方向位置が重なっている。このためモータ軸１３５の表面研磨加工において、モータ軸１３５をチャックして径方向外方から砥石を大径部嵌合面１３５ｊに当て、次にモータ軸１３５を持ち替えてチャックし、砥石を小径部嵌合面１３５ｉに当てざるを得ない。そうすると２度のチャックによって不可避的に芯ズレが生じるため、大径部嵌合面１３５ｊと小径部嵌合面１３５ｉの同心度が僅かにずれてしまう恐れがあり、バランス上好ましいものではない。

あるいは比較例のモータ軸１３５において、円筒状の大径部１３５ｄ内に挿入可能な突出した形状の専用砥石を準備して、小径部嵌合面１３５ｉを研磨することも考えられるが、専用砥石はコストアップを招いてしまう。またかかる突出した形状の専用砥石は剛性が低く、加工精度の点で不利となる。

モータ軸１３５と比較して明らかなように、図３に示す本実施形態によればワンチャックで外周面３５ｊおよび小径部嵌合面３５ｉを同時に研磨することができ、外周面３５ｊおよび小径部嵌合面３５ｉの同心度の高精度化およびコストの両方において有利である。

説明を図２に戻すとエンド部材３９は、大径部３５ｄの軸線方向一方端面３５ｅに取付固定されて、軸線方向一方端面３５ｅから軸線方向に突出し、次に外径方向に向かってフランジ状に広がる。つまりエンド部材３９は、ロータ２４および１対の端部部材３８の内径側部分を挟んで、フランジ部３５ｆと向き合う。

エンド部材３９は筒部およびフランジ部からなるリング状の部材であって、中心軸線（軸線Ｏ）を含む平面で切断した断面がＬ字状を呈する（図２参照）。大径部３５ｄの軸線方向一方端部には、モータ軸３５の軸線Ｏと同心円となるよう高精度で加工された嵌合面３５ｇが形成される。嵌合面３５ｇは周面であり、かかる嵌合面３５ｇにリング状のエンド部材３９の被接合面が嵌合すると、エンド部材３９は軸線Ｏと同心円となるよう位置出しされる。なお本実施形態の嵌合面３５ｇは内周面でありエンド部材３９の被接合面は外周面であるが、かかる周面の内外関係を逆にしてもよい。

エンド部材３９は、ロータ２４の軸線方向一方端部２４ｐの内径側部分と嵌合する嵌合外周面３９ｊを有する。ロータ２４の内径側部分と嵌合する外周面３５ｊおよび嵌合外周面３９ｊによって、ロータ２４は軸線Ｏと同心円になるよう、高精度に位置決めされる。また嵌合外周面３９ｊは、ロータ２４の内周面２４ｉのみならず、一方の端部部材３８の内周面とも嵌合する。これにより一方の端部部材３８も、嵌合外周面３９ｊによって、ロータ２４は軸線Ｏと同心円になるよう、高精度に位置決めされる。同様に、他方の端部部材３８も、大径部３５ｄの外周面３５ｊによって、ロータ２４は軸線Ｏと同心円になるよう、高精度に位置決めされる。

図１に示すように、モータ軸３５の一端は、減速部Ｂの内部に回転自在に設けられた減速部入力軸２５と結合する。モータ部Ａから遠い側にある減速部入力軸２５の一端は、軸受３６ｄを介して、後述する減速部出力軸２８の端部に回転自在に支持される。またモータ部Ａに近い側にある減速部入力軸２５の他端はモータ軸３５の一端と結合する。減速部入力軸２５の中央部は軸受３６ｃを介して、後述する補強部材６１に回転自在に支持される。軸受３６ｃ，３６ｄは外輪部材と、内輪部材と、複数の転動体を有する公知の転がり軸受である。

減速部入力軸２５の外周には、偏心部２５ａ，２５ｂが軸線Ｏから偏心して形成される。２つの円盤形状の偏心部２５ａ，２５ｂは、軸線Ｏ方向に離隔して配置され、偏心運動による遠心力で発生する振動を互いに打ち消し合うために、周方向１８０°位相を変えて設けられている。モータ軸３５および減速部入力軸２５は、モータ部Ａの駆動力を減速部Ｂに伝達するモータ側回転部材を構成する。

減速部Ｂは、サイクロイド減速機であって、モータ部Ａの軸線Ｏ方向一方側に同軸配置され、円筒形状の減速部ケーシング２２ｂと、減速部ケーシング２２ｂに固定される外ピン保持部４５と、減速部入力軸２５と、減速部入力軸２５に結合した偏心部２５ａ，２５ｂと、偏心部２５ａ，２５ｂに回転自在に保持される公転部材としての曲線板２６ａ，２６ｂと、曲線板２６ａ，２６ｂの外周部に係合する外周係合部材としての複数の外ピン２７と、減速部出力軸２８と、減速部出力軸２８と結合して曲線板２６ａ，２６ｂに形成された貫通孔に通される内側係合部材としての内ピン３１と、曲線板２６ａ，２６ｂ間の隙間に取り付けられてこれら曲線板２６ａ，２６ｂの端面に当接して曲線板の傾きを防止するセンターカラー２９と、補強部材６１とを有する。偏心部２５ａの外周および曲線板２６ａの内周間の環状空間には転がり軸受４１が設けられる。偏心部２５ｂの外周および曲線板２６ｂの内周間にも転がり軸受４１が設けられる。

減速部出力軸２８は、モータ部Ａ側にフランジ部２８ａを、車輪ハブ軸受部Ｃ側に軸部２８ｂを有する。フランジ部２８ａの中心には減速部入力軸２５の一端を受け入れる円形凹部が形成され、該円形凹部の内周面に軸受３６ｄの外輪部材が取付固定される。フランジ部２８ａの外縁部には、減速部出力軸２８の軸線Ｏを中心とする円周上の等間隔に内ピン３１の一端部を固定する穴が形成されている。軸部２８ｂの外周面には、車輪ハブ３２が連結固定されている。減速部出力軸２８および車輪ハブ３２は、減速部Ｂの駆動力を駆動輪に伝達する車輪側回転部材を構成する。

外ピン２７は、軸線Ｏと中心として、周方向等間隔に設置される。減速部入力軸２５が１回転すると、外ピン２７と係合する曲線板２６ａ，２６ｂが、偏心部２５ａ，２５ｂの動きに応じて軸線Ｏ回りに１公転するとともに、公転方向とは逆向きに僅かに自転する。内ピン３１は、曲線板２６ａ，２６ｂに形成された貫通孔に通され、かかる貫通孔の内径寸法よりも十分に小さな外径寸法を有する。これにより内ピン３１は、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動のみを取り出して減速部出力軸２８に伝達する。減速部入力軸２５の回転数に対する減速部出力軸２８の回転数は１／１０を超えて減速される。本実施形態の減速部Ｂによれば、コンパクトで高減速比を得ることができる。

フランジ部２８ａから離れた側にある内ピン３１の他端部には、補強部材６１が設けられている。補強部材６１は、複数の内ピン３１先端と結合するフランジ形状の円環部６１ｂと、円環部６１ｂの内周縁から軸線方向にモータ部Ａへ延びる円筒部６１ｃとを含む。２枚の線板２６ａ、２６ｂから一部の内ピン３１に負荷される荷重は円環部６１ｂを介して全ての内ピン３１によって支持されるため、内ピン３１に作用する応力を低減させ耐久性を向上させることができる。円筒部６１ｃの先端は、オイルポンプ５１に差し込まれて、オイルポンプ５１を駆動する。

オイルポンプ５１は、ポンプケーシング２２ｐの壁内部に設けられた吸入油路５２および吐出油路５４と接続し、減速部Ｂの下部に設けられた油溜まり５３から吸入油路５２を経て潤滑油を吸い込み、吐出油路５４から潤滑油を吐き出す。吐出油路５４は、モータケーシング２２ａに設けられて潤滑油を冷却する冷却油路５５と、モータカバー２２ｔの壁内部に設けられた連絡油路５６ａと、カバーキャップ２２ｕの壁内部に設けられた連絡油路５６ｂと、管状のモータ軸３５および減速部入力軸２５の内部に設けられて軸線Ｏに沿って延びる軸線油路５７と、減速部Ｂで、軸線Ｏから偏心部２５ａ内を径方向外側に向かって延びる分岐油路５８ａおよび偏心部２５ｂ内を同様に延びる分岐油路５８ｂと、偏心部２５ａ，２５ｂの外周にそれぞれ嵌合する内輪部材４２に穿設された孔４３と順次接続する。

そしてオイルポンプ５１から吐出した潤滑油はこれら油路５４，５５，５６ａ，５６ｂ，５７，５８ａ（５８ｂ）、および孔４３を順次流れて、減速部Ｂ内部（転がり軸受４１、曲線板２６ａ，２６ｂ、内ピン３１、および外ピン２７、軸受３６ｃ，３６ｄ等）を潤滑する。潤滑後の潤滑油は落下して、外ピン保持部４５の下部に形成された貫通孔４５ｈと、減速部ケーシング２２ｂの下部に形成された貫通孔５３ｈとを通過し、減速部ケーシング２２ｂの下部に付設された油溜まり５３に集まる。そしてオイルポンプ５１によって再び吸入されて、インホイールモータ駆動装置２１の内部を循環する。

またモータ軸３５には、図２に示すように、軸線油路５７から分岐して径方向に延びるロータ油路５９が形成される。ロータ油路５９は、結合部３５ｃ内部に形成されて軸線油路５７から外径方向に延びる孔５９ｓと、孔５９ｓと接続する溝５９ｔと、溝５９ｔの端部から外径方向に延びる溝５９ｕを含む。溝５９ｕの外径側端は開口になっている。軸線油路５７から分岐してロータ油路５９を流れる潤滑油は、モータケーシング２２ａ内部に噴射され、モータ部Ａ内部（軸受３６ａ，３６ｂ等）を潤滑する。潤滑後の潤滑油は落下して、ポンプケーシング２２ｐの下部を貫通する貫通孔５３ｉを通過し、油溜まり５３に集まる。

このように本実施形態のインホイールモータ駆動装置２１は、軸心給油方式の潤滑油回路を備え、入力軸２５から潤滑油を噴射する。そして潤滑油は、入力軸２５から径方向外側に流れてモータ部Ａおよび減速部Ｂを潤滑する。

ところで本実施形態によれば図２に示すように、モータ軸３５の軸線方向一方側の小径部３５ｂを回転自在に支持する軸受３６ｂと、モータ軸３５の軸線方向他方側（中央部）の大径部３５ｄの外周面３５ｊに固定されてステータと対面するロータ２４とを備えるモータ部において、ロータ２４の軸線方向一方端部２４ｐが、大径部３５ｄの軸線方向一方端面３５ｅから小径部３５ｂ側に突出することから、ロータ２４の軸線方向寸法Ｌrを、外周面３５ｊの軸線方向寸法Ｌ_２よりも大きくすることが可能になる（Ｌr＞Ｌ_２）。したがって、車輪の駆動に必要なモータトルクを確保することができる。さらに図３に示すように、モータ軸３５の軸長Ｌsが従来よりも短くなり、従来のモータよりも軸受スパンを短縮することができる。

比較のため本実施形態のモータ軸３５を示す図３と、従来のモータ軸１０３を示す図６を比べると、モータ軸３５の軸長Ｌsは、軸受３６ａの軸線方向寸法Ｌ_１と、軸受３６ａからフランジ部３５ｆまでの距離Ｌpと、フランジ部３５ｆの厚み寸法Ｌfと、外周面３５ｊの軸線方向寸法Ｌ_２と、軸受３６ｂの軸線方向寸法Ｌ_３との合計である。これに対し従来のモータ軸１０３の軸長Ｌsは、Ｌs＝Ｌ_３＋Ｌq＋Ｌ_２＋Ｌf＋Ｌp＋Ｌ_１である。すなわち本実施形態のモータ軸３５は、従来のモータ軸１０３よりも距離Ｌqだけ短いことがわかる。また従来のロータ１０６の軸線方向寸法Ｌrは、モータ軸１０３のうちロータ１０６および１対の端部部材１０９が取り付け固定される外周面部分の軸線方向寸法Ｌ_２よりも小さく、軸線方向寸法Ｌ_２の全てを十分に活用していなかった。

なお、図６に示す寸法Ｌrは、ロータ１０６だけの軸線方向寸法を示している。仮に、ここでも寸法Ｌrが、ロータ１０６そのものの軸線方向寸法と、１対の端部部材１０９の内径側部分の軸線方向寸法とを足し合わせた寸法を示しているとすれば、従来のロータ１０６の寸法Ｌrは、モータ軸１０３の中央部（大径部）１０３ｂの外周面の軸線方向寸法Ｌ_２と略同じとなる。

また本実施形態によれば、図２に示すように大径部３５ｄの外径寸法が軸受３６ｂの外径寸法よりも大きく、軸受３６ｂの軸線方向位置がロータ２４の軸線方向一方端部２４ｐの軸線方向位置と重なる。これによりロータ２４の軸線方向寸法Ｌrを十分確保しつつ、モータ軸３５の軸長を一層短くすることができる。

また本実施形態によれば、図３に示すように大径部３５ｄの外周面３５ｊはロータ２４の内径側部分と嵌合する大径部嵌合面３５ｋを含み、小径部３５ｂは外周に軸受３６ｂの内輪部材と嵌合する小径部嵌合面３５ｉを有する。そして大径部嵌合面３５ｋと小径部嵌合面３５ｉは、軸線方向位置が重ならないよう隣り合って配置される。これによりモータ軸３５の研磨工程において外周面３５ｊと小径部嵌合面３５ｉを同時加工できるので高精度で同心円にすることができる。なお、本実施形態では、大径部嵌合面３５ｋと小径部嵌合面３５ｉとは、大径部嵌合面３５ｋ（外周面３５ｊ）の軸線方向一方端の位置と小径部嵌合面３５ｉの軸線方向他方端の位置とが略一致した状態で、軸線方向に隣り合って配置された例を示したが、これらの位置は若干離れた状態であってもよい。すなわち、大径部嵌合面３５ｋと小径部嵌合面３５ｉとは、少なくとも、小径部嵌合面３５ｉの軸線方向位置が、エンド部材３９の軸線方向位置に重なるように、軸線方向に隣り合って配置されていればよい。より具体的には、小径部嵌合面３５ｉの軸線方向他方端の位置が、大径部嵌合面３５ｋの軸線方向一方端の位置とエンド部材３９の軸線方向一方端の位置とで区切られる範囲内に配置されていればよい。

また本実施形態によれば、大径部３５ｄに取付固定されて、大径部３５ｄの軸線方向一方端面から軸線方向に突出し、ロータ２４の軸線方向一方端面を覆うエンド部材３９をさらに備えることから、ロータ２４の軸線方向位置を規制して、ロータ２４が軸線方向にずれることがない。

また本実施形態によればエンド部材３９は、大径部３５ｄとの嵌合面３５ｇでモータ軸３５の軸線Ｏと同軸となるよう位置決めされ、ロータ２４の軸線方向一方端部２４ｐの内径側部分と嵌合する嵌合外周面３９ｊを有する。これによりロータ２４は軸線Ｏと同心円になるよう、高精度に位置決めされる。

また本実施形態によればエンド部材３９とロータ２４の軸線方向一方端面との間に、潤滑油が流れる溝５９ｕを有する端部部材３８を備えることから、モータ部Ａを潤滑することができる。なお、ロータ２４とエンド部材３９との間、および、ロータ２４と大径部３５ｄのフランジ部３５ｆとの間の少なくともいずれか一方には、端部部材３８が設けられていなくてもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明になる車輪駆動モータおよびインホイールモータ駆動装置は、電気自動車およびハイブリッド車両において有利に利用される。

２１インホイールモータ駆動装置、２２ケーシング、２２ａモータケーシング、２２ｇ環状溝、２２ｉ中心部、２２ｐポンプケーシング、２２ｔモータカバー、２２ｕカバーキャップ、２３ステータ、２３ｃステータコイル、２４ロータ、２４ｉ内周面、２４ｍ鋼製円板、２４ｐロータの軸線方向一方端部、２５減速部入力軸、２８減速部出力軸、３５ｆフランジ部、３２車輪ハブ、３５モータ軸、３５ａ，３５ｂ小径部、３５ｃ結合部、３５ｄ大径部、３５ｅ大径部の軸線方向一方端面、３５ｈ，３５ｉ小径部嵌合面、３５ｊ外周面、３５ｋ大径部嵌合面、３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，４１軸受、３７ボルト、３７ｎナット、３８端部部材、３９エンド部材、３９ｊ嵌合外周面、５１オイルポンプ、５２吸入油路、５３油溜まり、５９ロータ油路、５９ｓ孔（潤滑油路）、５９ｔ，５９ｕ溝（潤滑油路）、Ｌf フランジ部厚み寸法、Ｌs モータ軸が最低限必要な軸長、Ｏ軸線。

Claims

軸線方向一方側が軸線方向中央部よりも小径に形成されたモータ軸と、前記モータ軸の軸線方向一方側の小径部を回転自在に支持する軸受と、前記モータ軸の軸線方向中央部に位置する大径部の外周面に固定されてステータと対面するロータとを備え、前記モータ軸から車輪を回転するための駆動力を出力するモータにおいて、
前記ロータの軸線方向一方端部が、前記大径部の軸線方向一方端面から軸線方向小径部側に突出し、
前記大径部に取付固定されて、前記大径部の軸線方向一方端面から軸線方向に突出し、前記ロータの軸線方向一方端面を覆うエンド部材をさらに備え、
前記エンド部材は、前記大径部との取付箇所でモータ軸と同軸となるよう位置決めされ、
前記ロータの軸線方向一方端部の内径側部分と嵌合する嵌合外周面を有する、車輪駆動用モータ。
前記エンド部材と前記ロータの軸線方向一方端面との間に、潤滑油路を有する端部部材をさらに備える、請求項１に記載の車輪駆動用モータ。
軸線方向一方側が軸線方向中央部よりも小径に形成されたモータ軸と、前記モータ軸の軸線方向一方側の小径部を回転自在に支持する軸受と、前記モータ軸の軸線方向中央部に位置する大径部の外周面に固定されてステータと対面するロータとを備え、前記モータ軸から車輪を回転するための駆動力を出力するモータにおいて、
前記ロータの軸線方向一方端部が、前記大径部の軸線方向一方端面から軸線方向小径部側に突出し、
前記大径部に取付固定されて、前記大径部の軸線方向一方端面から軸線方向に突出し、前記ロータの軸線方向一方端面を覆うエンド部材と、
前記エンド部材と前記ロータの軸線方向一方端面との間に、潤滑油路を有する端部部材とをさらに備える、車輪駆動用モータ。
前記大径部の外径寸法が前記軸受の外径寸法よりも大きく、
前記ロータの軸線方向一方端部が、前記軸受の軸線方向他方端部よりも軸線方向小径部側に突出する、請求項１〜３のいずれかに記載の車輪駆動用モータ。
前記大径部の外周面は、前記ロータの内径側部分と嵌合する大径部嵌合面を含み、
前記小径部は、外周に前記軸受の内輪部材と嵌合する小径部嵌合面を有し、
前記大径部嵌合面と前記小径部嵌合面は、軸線方向位置が重ならないよう隣り合って配置される、請求項４に記載の車輪駆動用モータ。
請求項１〜５のいずれかに記載の車輪駆動用モータと、前記モータ軸と結合する入力軸および前記入力軸の回転を減速して出力する出力軸を有する減速部と、前記出力軸と結合する車輪ハブを有する車輪ハブ軸受部とを具備する、インホイールモータ駆動装置。