JP7045219B2 - インホイールモータ駆動装置 - Google Patents

Description

この発明は、インホイールモータ駆動装置に係り、特に、駐車時に駆動輪をロックするパークロック装置を内蔵したインホイールモータ駆動装置に関する。

電動モータを利用した車両としては、例えば、電気自動車の他、エンジンと電動モータとを併用したハイブリッド車等がある。そして、これらの車両の中には、左右前輪又は左右後輪或いは４輪全輪に電動モータを内蔵したインホイールモータ駆動装置を採用した車両が開発されている。

ガソリンエンジン車等、単独の駆動源（エンジン）から伝達装置を介して各駆動輪へと駆動力を伝達する車両においては、各駆動輪へ駆動力を分配する手段より駆動源側で伝達装置をパークロック装置でロックすることで、全ての駆動輪を同時にロックすることが可能である。しかしながら、各駆動輪にインホイールモータ等の駆動源を備える車両においては、各駆動輪にパークロック装置を設け、それぞれ個別にロック動作を行う必要がある。

インホイールモータ駆動装置を採用した電動車両のパークロック装置としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。この特許文献１の装置は、図１０及び図１１に示すように、インホイールモータ駆動装置１０１の回転軸に連結された駆動軸１０２に固定され外周部に係止歯１０４を有するパークギヤ１０５と、支持軸１０７によって揺動可能に支持されその一端側にパークギヤ１０５と係合する係合突起１０８を有する係合片１０６と、係合片１０６に固定され係合突起１０８を係止歯１０４との係合を解除する方向に付勢するばね部材１０９と、係合片１０６に当接した状態で当該係合片１０６に沿って移動可能に配される当接部材１１０と、当接部材１１０の移動を規制するガイド部材１１２とを、各駆動輪に対応してそれぞれ備える。そして、各当接部材１１０がそれぞれ連結されて各当接部材１１０の動力源となる単独のアクチュエータ１１３を各駆動輪間に設けている（図１０参照）。このアクチュエータ１１３の駆動により、ロック状態とロック解除状態が切り替えられる。即ち、車両走行時のロック解除状態は、図１１の破線で示すように、アクチュエータ１１３の駆動により当接部材１１０が、係合片１０６の支持軸１０７よりもアクチュエータ１１３側に位置され、ばね部材１０９によって係合片１０６の係合突起１０８とは反対側の端部近傍が図中下側に引っ張られることで、係合突起１０８と係止歯１０４との係合が解除された状態が保持される。

ロックする際には、アクチュエータ１１３によって各当接部材１１０を前方に押し出し、各当接部材１１０を係合片１０６の係合突起１０８側に移動させることで、係合片１０６が当接部材１１０によって押圧されて、ばね部材１０９のバネ力に反して係合片１０６が回転する。これにより、係合突起１０８がパークギヤ１０５の係止歯１０４と係合されて、各駆動輪（インホイールモータ駆動装置１０１）の回転がロックされた状態となる。

上記特許文献１のパークロック装置は、図１０に示すように、インホイールモータ駆動装置１０１の回転軸に連結される駆動軸１０２がユニバーサルジョイント１０３を介して、駆動輪間のほぼ中央部まで延ばされ、その端部にパークギヤ１０５を設けている。このため、インホイールモータ駆動装置１０１とは別にパークロック装置を設けることになり、インホイールモータ駆動装置１０１の組み付けとは別に車体側にパークロック装置を組み付ける工程が発生し、組み立て工数が増加するという問題がある。

さらに、インホイールモータ駆動装置１０１の外部にパークロック装置を設けているので、装置が大型化する。そして、車体側にパークロック装置のための空間が必要となる。

ところで、インホイールモータ駆動装置は、駆動輪に設けられるために、車体側の居室空間を広く取れるという利点がある。このことから、パークロック装置も車体側の空間に設けずに、インホイール駆動装置の内部に収容することが望ましい。

特開２００８－１５１３０８号公報

そこで、本発明者等はパークロック装置をインホイールモータ駆動装置内に収容し、車体側の空間を広くとると共に、装置の大型化を抑制することを鋭意検討した。

本発明者等は、減速機として平行軸歯車減速機を用い、減速機のケーシング内にパークロック装置を内蔵することを検討したところ、減速機の内部にパークロック装置を収容する場合、減速機の歯車部を構成する歯車軸をケーシングに組付けた後に、パークロック装置を組付ける、もしくは反対に、パークロック装置をケーシングに組付けた後に、歯車軸を組付けることとなり、組立工数が増加する可能性があることが分かった。

さらに、インホイールモータ駆動装置にパークロック装置を組付ける際、インホイールモータ駆動装置の減速機の狭い空間で歯車軸のような大きな部品の近傍にパークロック装置を構成する小さな部品を組付けることとなり、作業性が悪くなる可能性がある。

この発明は、かかる知見に基づき、インホイールモータ駆動装置にパークロック装置を内蔵する際に、組み立て作業性の良好な装置を提供することを課題とするものである。

本発明者等は、パークロック装置を内蔵したインホイールモータ駆動装置の組み立て作業性が良好になる構造を検討した。その結果、減速機として平行軸歯車減速機を用いたインホイールモータ駆動装置では、駆動源としての電動モータを車両のインボード側に配置し、減速機を車両のアウトボード側に配置する。このため、減速機を構成する各歯車軸は車両のアウトボード側からケーシングに組付けることが望ましいことを見出した。ここで、車両の中央よりをインボード側といい、車両の外側よりをアウトボード側という。

さらに、インホイールモータ駆動装置の減速機において、入力歯車軸に設けた入力歯車が車両のインボード側（電動モータ寄り）に配置されると、パークギヤは車両のアウトボード側に配置される。従って、パークポール等の他のパークロック装置の構成部材も車両のアウトボード側からケーシング内に収容されるように組付けられることが望ましいことが分かった。そして、パークギヤ以外のパークロック装置の構成部材が車両のアウトボード側の減速機ケーシングに予め組み付けられ、各歯車軸を車両のインボード側の減速機ケーシングに組付けた後、アウトボード側の減速機ケーシングを組付けると組立性が向上することが分かった。

そこで、パークロック装置の構成部材をあらかじめ減速機ケーシングに組付けておくことで、インホイールモータ駆動装置の組立性が向上することが分かった。

この発明は、かかる知見に基づきなされたものにして、この発明においては、駆動源としての電動モータと、電動モータからの回転を減速して出力する減速機と、駆動輪と連結し、減速機からの出力を駆動輪に伝達する車輪ハブと、前記減速機を収容する減速機ケーシングと、前記減速機ケーシングに収容されるパークロック装置とを備えたインホイールモータ駆動装置であって、前記減速機は、前記電動モータの出力軸と連結し、入力歯車としての小径歯車を有する入力歯車軸と、車輪ハブと連結し、出力歯車としての大径歯車を有する出力歯車軸と、前記入力歯車軸と前記出力歯車軸との間で、歯車で噛合うことで動力伝達を行う中間歯車軸を少なくとも一つ以上配置する平行軸歯車減速機であり、
前記各歯車軸は、インボード側減速機ケーシングとアウトボード側減速機ケーシングとで構成される減速機ケーシング内に収容され、前記各歯車軸は、前記減速機ケーシングに対して回転自在に支持され、前記パークロック装置は、前記インホイールモータ駆動装置の前記入力歯車軸と同軸に設けられ、外周部に係合のための凹部を複数設けたパークギヤと、前記パークギヤの凹部に係合する突起を有し、係合する位置と待機位置とに支持軸を介して揺動可能なパークポールと、前記パークポールの突起を前記パークギヤの凹部に係合する位置と待機位置とに揺動可能にする移動部材と、前記移動部材を移動させる駆動部と連結される回転軸とを有し、前記支持軸と回転軸はアウトボード側減速機ケーシングに設けられ、前記パークポールは前記支持軸を、前記移動部材は回転軸を、それぞれ介してアウトボード側減速機ケーシングに取り付けられ、前記アウトボード側減速機ケーシングがインボード側減速機ケーシングに取り付けられることにより、前記パークギヤと、パークポールと、移動部材は、前記減速機ケーシング内に収容されることを特徴とする。

上記した構成により、パークロック装置の構成部材を減速機ケーシングに事前に組付けることが可能であり、狭い空間での組付け作業をする必要がなくなる。

また、前記駆動輪と車輪ハブとの間にはブレーキ装置のブレーキロータ又はブレーキドラムが配置され、前記移動部材は回転式のパークカムからなり、前記回転軸にパークカムが取り付けられ、前記回転軸は、前記アウトボード側減速機ケーシングのアウトボード側で、前記ブレーキロータの外径面よりも外側に設けた連通穴から前記アウトボード側減速機ケーシングの外部に引き出され、前記外部に引き出された回転軸がアウトボード側減速機ケーシングのアウトボード側に配置される駆動部としてのステップモータに連結するとよい。

上記のように、パークロック装置の回転軸をアウトボード側減速機ケーシングのアウトボード側に引き出すことで、アウトボード側減速機ケーシングをインボード側減速機ケーシングに組付ける際に組立作業性が向上する。さらに、パークロック装置の回転軸をブレーキロータの外径面より外側に配置することで、インホイールモータ駆動装置の大型化を防止しつつ、ステップモータの設置空間をインホイールモータ駆動装置の外部に確保できる。

また、前記パークポールの待機位置で、前記パークポールの前記突起の先端が前記入力歯車軸を支持する前記転がり軸受の外輪外径よりも半径方向外側に配置するとよい。

上記の構成により、平行軸歯車減速機を有するインホイールモータ駆動装置において、パークロック装置の構成部材を組付けたアウトボード側減速機ケーシングをインボード側減速機ケーシングに取り付ける際に、部材同士の干渉を気にすることなく、軸方向に直線的な移動で減速機ケーシングを取り付けることが可能となり、組立て作業性が向上する。

また、前記入力歯車軸は前記減速機のインボード側に入力歯車を有し、前記パークギヤは前記入力歯車のアウトボード側に、前記入力歯車軸と同軸に配置すればよい。

上記の構成により、パークギヤを第２中間歯車の外径側スペースに配置でき、インホイールモータ駆動装置を大型化せずにパークロック装置を配置できる。

この発明においては、パークロック装置の構成部材を減速機ケーシングに事前に組付けることが可能であり、狭い空間での組付け作業をする必要がなくなり、組み立て作業性が向上する。

インホイールモータ駆動装置を有する電気自動車の概略平面図である。 図１の電気自動車を後方から見た図である。 この発明に係る第1の実施形態のインホイールモータ駆動装置を示す横展開断面図である。 この発明の第1の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置のパークロック装置を概略的に示す正面図であり、ロック解除状態を示している。 この発明の第1の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置のパークロック装置を概略的に示す正面図であり、ロック状態を示している。 この発明の第1の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の組み付け状態を示す横展開断面図である。 この発明の第1の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置のパークロック装置部分を拡大した断面図である。 この発明の第２の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置のパークロック装置を概略的に示す正面図であり、ロック解除状態を示している。 この発明の第２の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置のパークロック装置を概略的に示す正面図であり、ロック状態を示している。 従来のパークロック装置を示す概略平面図である。 図１０のＡ－Ａ矢視図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
インホイールモータ駆動装置を備えた電気自動車１は、図１に示すように、シャーシ２と、操舵輪としての前輪３と、駆動輪（後輪）４と、左右の駆動輪４それぞれに駆動力を伝達するインホイールモータ駆動装置１０とを備える。駆動輪４は、図２に示すように、シャーシ２のホイールハウジング２ａの内部に収容され、懸架装置（サスペンション）２ｂを介してシャーシ２の下部に固定されている。インホイールモータ駆動装置１０の搭載形態としては、図１、２で示した後輪駆動方式の他に、前輪駆動方式でも四輪駆動方式のいずれでも構わない。

懸架装置２ｂは、左右に伸びるサスペンションアームによって駆動輪４を支持すると共に、コイルスプリングとショックアブソーバとを含むストラットによって、駆動輪４が地面から受ける振動を吸収してシャーシ２の振動を抑制する。さらに、左右のサスペンションアームの連結部分には、旋回時等に車体の傾きを抑制するスタビライザが設けられる。なお、懸架装置２ｂは、路面の凹凸に対する追従性を向上し、駆動輪の駆動力を効率良く路面に伝達するために、左右の車輪を独立して上下させることができる独立懸架式とするのが望ましい。

この電気自動車１は、ホイールハウジング２ａ内部に、左右の駆動輪４をそれぞれ駆動するインホイールモータ駆動装置１０を設けることによって、シャーシ２上にモータ、ドライブシャフト、およびデファレンシャルギヤ機構等を設ける必要がなくなるので、客室スペースを広く確保でき、かつ、左右の駆動輪の回転をそれぞれ制御することができるという利点を備えている。

インホイールモータ駆動装置１０は、図３に示すように、駆動力を発生させる電動モータＡと、電動モータＡの回転を減速して出力する減速機Ｂと、減速機Ｂからの出力を駆動輪４に伝える車輪ハブＣとを備え、電動モータＡと減速機Ｂとはケーシング２５に収納されて、図２に示すように電気自動車１のホイールハウジング２ａ内に取り付けられる。電動モータＡ及び減速機Ｂは、車輪ハブＣの軸線Ｏからオフセットして配置される。軸線Ｏは車幅方向に延びる。

駆動輪４と車輪ハブＣとの間にはブレーキ装置のブレーキロータ６０が配置される。この実施形態は、ブレーキ装置としてディスクブレーキを用いているが、ブレーキ装置は、ドラムブレーキでもよい。

上記電動モータＡおよび減速機Ｂは、ケーシング２５内に収容されている。ケーシング２５は、電動モータＡ側のモータケーシング２５ａと、減速機Ｂ側の減速機ケーシング２５ｂとからなる。電動モータＡ側と減速機Ｂ側とは仕切り壁２５ｃで仕切られている。仕切り壁２５ｃに連接してインボード側減速機ケーシング２５ｄが設けられている。インボード側減速機ケーシング２５ｄにアウトボード側減速機ケーシング２５ｅが取り付けられ、減速機ケーシング２５ｂが形成される。

インホイールモータ駆動装置１０の軽量化の観点から、ケーシング２５は、アルミ合金やマグネシウム合金等の軽金属で形成されている。

電動モータＡは、この実施形態では、モータケーシング２５ａの内周面にステータ２４を設け、このステータ２４の内周に間隔をおいてロータ２３を設けたラジアルギャップタイプのものを使用している。尚、電動モータＡは、ラジアルギャップタイプに限らず、アキシャルギャップタイプのものでもよい。

ロータ２３は、モータ軸２３ａを中心部に有し、そのモータ軸２３ａは電動モータＡ側の仕切り壁２５ｃからインボード側減速機ケーシング２５ｄ内に延び、インボード側減速機ケーシング２５ｄ内の減速機Ｂの入力歯車軸３１とスプライン嵌合により連結されている（図３参照）。モータ軸２３ａは、軸受２７、２８によってモータケーシング２５ａに対して回転自在に支持されている。モータ軸２３ａ及びロータ２３の回転中心となる軸線Ｍは、車輪ハブＣ軸線と平行に延びる。電動モータＡは、車輪ハブＣの軸線Ｏから離れるようにオフセットして配置される。

回転センサ２９によって検知されたモータ軸２３ａの回転速度は図示しない制御装置に入力され、電動モータＡの回転制御に用いられる。

モータケーシング２５ａの開口部は図示しないボルトにより側壁部２５ｆが取り付けられ、側壁部２５ｆの開口部を閉塞するようにボルト２５ｈにより、蓋部２５ｇが取り付けられている。

減速機Ｂのアウトボード側減速機ケーシング２５ｅは、ボルト９２により、インボード側減速機ケーシング２５ｄに固定され、減速機ケーシング２５ｂを構成している。

上記したように、インホイールモータ駆動装置１０のケーシング２５は、電動モータＡを収容するモータケーシング２５ａと減速機Ｂを収容する減速機ケーシング２５ｂに大別される。

減速機Ｂは、電動モータＡのモータ軸２３ａと連結し、入力歯車３２としての小径歯車を有する入力歯車軸３１と、車輪ハブＣと連結し、出力歯車３６としての大径歯車を有する出力歯車軸３７と、入力歯車軸３１と出力歯車軸３７との間で、歯車で噛合うことで動力伝達を行う中間歯車軸３５を少なくとも１つ以上配置する平行軸歯車減速機である。

この実施形態の減速機Ｂは、３軸の平行軸歯車減速機であり、車輪ハブＣの内輪１２と結合する出力歯車３６と、電動モータＡのモータ軸２３ａと結合する入力歯車３２と、入力歯車３２から出力歯車３６へ回転を伝達する複数の中間歯車である第１中間歯車３３と、第２中間歯車３４と、を有する。

入力歯車３２は、小径の外歯歯車であり、モータ軸２３ａにスプライン嵌合される入力歯車軸３１の軸線Ｍ方向のインボード側の外周に形成されている。入力歯車軸３１は、入力歯車３２のインボード側で転がり軸受３２ｎを介してインボード側減速機ケーシング２５ｄに回転自在に支持され、アウトボード側で転がり軸受３２ｍを介してアウトボード側減速機ケーシング２５ｅに回転自在に支持されている。

中間歯車軸３５の外周には、大径の外歯歯車で構成される第１中間歯車３３と小径の外歯歯車で構成される第２中間歯車３４が互いに隣接して形成され、入力歯車３２と第１中間歯車３３が噛合し、大径の出力歯車３６と第２中間歯車３４が噛合する。中間歯車軸３５は、インボード側で転がり軸受３５ｎを介してインボード側減速機ケーシング２５ｄに回転自在に支持され、アウトボード側で転がり軸受３５ｍを介してアウトボード側減速機ケーシング２５ｅに回転自在に支持されている。

中間歯車軸３５の中心を通る軸線Ｒは、車輪ハブＣの軸線と平行に延びる。これにより、減速機Ｂは、車輪ハブＣからオフセットして配置される。軸線Ｏ、Ｒ、Ｍの位置関係は図３に示す通りである。この実施形態の減速機Ｂは、互いに平行に延びる軸線Ｏ、Ｒ、Ｍを有する平行３軸式歯車減速機である。

出力歯車３６は、出力歯車軸３７に同軸に設けられる大径の外歯歯車である。出力歯車軸３７はインボード側を転がり軸受３７ｎを介してインボード側減速機ケーシング２５ｄに支持される。出力歯車軸３７のアウトボード側は転がり軸受３７ｍを介してアウトボード側減速機ケーシング２５ｅに支持される。出力歯車軸３７のアウトボード側は、車輪ハブＣの内輪１２にスプライン嵌合により連結されている。

車輪ハブＣは、回転内輪・固定外輪とされ、図示しない車輪ホイールと結合する車輪ハブとしての内輪１２と、非回転の外輪１３と、内輪１２と外輪１３との環状隙間に配置される複数の転動体１４とを有し、車軸を構成する。内輪１２は、外輪１３よりも長く形成され、内輪１２の両端が外輪１３から突出するように、外輪１３の中心孔に通される。

内輪１２の軸線Ｏ方向のアウトボード側の端部には、結合部１２ｆが形成されている。結合部１２ｆは、フランジであり、ブレーキロータ６０及び図示しない駆動輪と同軸に結合するための結合部を構成する。内輪１２は、結合部１２ｆで駆動輪４と結合し、駆動輪４と一体に回転する。

内輪１２の軸線Ｏ方向のインボード側の端部には、内側軌道輪１２ｒが取り付け固定される。転動体１４は、軸線Ｏ方向に離隔して複列に配置されている。内輪１２の軸線Ｏ方向の中央部の外周面は、第１列の転動体１４の内側軌道面を構成し、外輪１３の軸線Ｏ方向のアウトボード側の内周面と対面する。内側軌道輪１２ｒの外周面は、第２列の転動体１４の内側軌道面を構成し、外輪１３の軸線Ｏ方向のインボード側の内周面と対面する。

外輪１３のアウトボード側およびインボード側の内周面には、シール部材３８ｃおよび３８ｄが設けられ、車輪ハブＣの軸方向両端部を密封している。

外輪１３の軸線Ｏ方向のアウトボード側の端部には、結合部１３ｆが形成されている。結合部１３ｆはフランジであり、ボルト１５を介してアウトボード側減速機ケーシング２５ｅに固定されている。

この実施形態の減速機ケーシング２５ｂは、互いに平行に延びる軸線Ｏ、Ｍ、Ｒを取り囲むように、減速機Ｂ、車輪ハブＣを覆うと共に、減速機Ｂの軸線方向両側を覆う。アウトボード側減速機ケーシング２５ｅのアウトボート側端面は、ブレーキロータ６０と対向する。インボード側減速機ケーシング２５ｄのインボード側はモータケーシング２５ａと一体化されている。モータケーシング２５ａは減速機ケーシング２５ｂのインボード側へ突出する。減速機ケーシング２５ｂは、減速機Ｂの全ての回転要素（軸及び歯車）を収容する。

上記したように、入力歯車軸３１は、両端を転がり軸受３２ｍ、３２ｎ、中間歯車軸３５は、両端を転がり軸受３５ｍ、３５ｎ、出力歯車軸３７は、両端を転がり軸受３７ｍ、３７ｎによりそれぞれ支持され、インボード側減速機ケーシング２５ｄとアウトボード側減速機ケーシング２５ｅにそれぞれ設けた軸受嵌合穴にそれぞれ転がり軸受を嵌合させ、減速機ケーシング２５ｂに対して回転自在に支持される。

図６に示すように、各歯車軸３１、３５、３７は、アウトボード側からインボード側減速機ケーシング２５ｄに設けた軸受嵌合穴３２ｃ、３５ｃ、３７ｃに各歯車軸に嵌め込まれた転がり軸受３２ｎ、３５ｎ、３７ｎを嵌合することにより取り付けられる。そして、アウトボード側からアウトボード側減速機ケーシング２５ｅの軸受嵌合穴３２ｄ、３５ｄ、３７ｄに各歯車軸に嵌め込まれた転がり軸受３２ｍ、３５ｍ、３７ｍを嵌合させることにより取り付けられ、歯車軸３１、３５、３７が減速機ケーシング２５ｂに回転自在に支持され、減速機Ｂが減速機ケーシング２５ｂに密閉するように取り付けられる。

上記したように、インホイールモータ駆動装置１０のケーシング２５は、電動モータＡを収容するモータケーシング２５ａと減速機Ｂを収容する減速機ケーシング２５ｂからなり、減速機ケーシング２５ｂは、各歯車軸のインボード側の一端を収容するインボード側減速機ケーシング２５ｄと各歯車軸のアウトボード側の一端を収容するアウトボード側減速機ケーシング２５ｅとを備える。

この第１の実施形態のインホイールモータ駆動装置１０は、図３～図７に示すように、回転カム方式のパークロック装置５０を内蔵している。パークロック装置５０は、外周部に係合のための凹部５１ａを複数設けたパークギヤ５１と、このパークギヤ５１の凹部５１ａに係合する突起５２ａを有するパークポールと５２と、パークポール５２の突起５２ａをパークギヤ５１の凹部５１ａに係合する位置と係合しない位置である待機位置とに揺動可能にする移動部材としてのパークカム５４とを備える。

パークギヤ５１は、インホイールモータ駆動装置１０の入力歯車軸３１にスプライン嵌合により取り付けられる。このパークギヤ５１は、入力歯車３２のアウトボード側に取り付けられている。パークポール５２は、支持軸５３を介して揺動可能に支持され、突起５２ａがパークギヤ５１の凹部５１ａと係合するロック位置と待機位置（ロック解除位置）にパークカム５４の回転により移動する。

図３及び図７に示すように、パークギヤ５１と、パークポール５２と、パークカム５４は、軸方向に重なるように配置され、第２中間歯車３４と出力歯車３６と軸線方向に重なるように配置されている。そして、パークギヤ５１は、第２中間歯車３４の外径側スペースに配置することができるので、インホイールモータ駆動装置１０を大型化することなくパークロック装置５０をインホイールモータ駆動装置１０内に設けることができる。さらに、パークギヤ５１と、パークポール５２と、パークカム５４は、第２中間歯車３４と出力歯車３６と軸線方向に重なるように配置することで、減速機ケーシング２５ｂが軸線方向に長くなることも抑制できる。

図３～図５に示すように、ブレーキロータ６０の外径より外側でアウトボード側減速機ケーシング２５ｅに支持軸５３が取り付けられ、この支持軸５３にパークポール５２が揺動自在に取り付けられる。そして、パークポール５２は、ねじりコイルばねからなる離反ばね５２ｂにより、パークギヤ５１から離反する方向に付勢されている。

図７に示すように、アウトボード側減速機ケーシング２５ｅのブレーキロータ６０の外径より外側に連通孔５５ｃが設けられ、この連通孔５５ｃに転がり軸受５５ａを介して回転軸５５が回転自在に取り付けられる。そして、この回転軸５５に回転式パークカム５４が固定されている。回転軸５５は連通孔５５ｃよりアウトボード側減速機ケーシング２５ｅのアウトボード側に引き出され、引き出された回転軸５５にパークカム５４を選択的に移動させるためのステップモータ５６が連結されている。回転軸５５には、ねじりコイルばねからなる付勢ばね５８が取り付けられ、パークカム５４がパークポール５２の背面を当接する方向に付勢している。連通孔５５ｃには、回転軸５５の環状隙間を封止するシール材５５ｂが設けられている。

上記の付勢ばね５８は、係合作動時にパークポール５２の突起５２ａがパークギヤ５１の凹部５１ａ以外の外周部に乗り上げた場合、回転軸５５の回転によりパークカム５４に係合方向の荷重を付勢し、その後、パークギヤ５１が係合可能な位置まで回転した時に、パークカム５４を係合位置の凹部５１ａまで移動させる。

ところで、平行軸歯車減速機構を用いた減速機Ｂでは、入力歯車軸３１に作用するトルクが他の歯車軸に作用するトルクよりも小さいため、パークギヤ５１を入力歯車軸３１に設けることで、パークロック装置５０を構成するパークポール５２やパークカム５４などの部材に作用する荷重も小さくでき、部品を小型化できる。従って、パークギヤ５１の外径を小さくできる。

しかしながら、パークギヤ５１を小さくし過ぎてしまうと問題が生じる。例えば、入力歯車軸３１をアウトボード側減速機ケーシング２５ｅに対して回転自在に支持している転がり軸受３２ｍの外輪外径（Ｄ）よりもパークギヤ５１の外径を小さくしてしまうと、パークロック装置５０の構成部材を組付けたアウトボード側減速機ケーシング２５ｅをインボード側の減速機ケーシング２５ｄに組付ける際、パークポール５２の突起５２ａが入力歯車軸支持軸受３２ｍの外輪と干渉してしまい、その干渉を避けるように、アウトボード側減速機ケーシング２５ｅを組付ける必要があり、組立性が悪化する可能性もある。

そこで、この実施形態では、図７に示すように、ロック解除時の入力歯車軸３１の軸線Ｍからパークポール５２の突起５２ａまでの距離（Ｒ２）は、入力歯車軸３１を支持する転がり軸受３２ｍの外径の半分（Ｄ／２）より大きく、即ち、（Ｄ／２）＜Ｒ２になるように、各寸法を規定している。

上記のように、寸法を規定することで、パークポール５２がパークギヤ５１と係合しない待機位置（ロック解除位置）で、パークポール５２の突起５２ａの先端が、入力歯車軸３１のアウトボード側を支持する転がり軸受３２ｍの外輪外径よりも半径方向外側の位置に配置されるため、アウトボード側減速機ケーシング２５ｅをインボード側減速機ケーシング２５ｄに取り付ける際に、転がり軸受３２ｍの外輪とパークポール５２の突起５２ａの先端が干渉することなく、軸方向に直線的な移動で減速機ケーシング２５ｂの取り付け作業が行える。

図６に示すように、この実施形態においては、アウトボード側減速機ケーシング２５ｅに、ステップモータ５６と、回転軸５５と、付勢ばね５８、パークカム５４と、支持軸５３と、パークポール５２と、離反ばね５２ｂとが予め取り付け固定されている。

図６に示すように、各歯車軸３１、３５、３７は、アウトボード側からインボード側減速機ケーシング２５ｄに設けた軸受嵌合穴３２ｃ、３５ｃ、３７ｃに各歯車軸に嵌め込まれた転がり軸受３２ｎ、３５ｎ、３７ｎを嵌合することにより取り付けられる。そして、ステップモータ５６と、回転軸５５と、付勢ばね５８、パークカム５４と、支持軸５３と、パークポール５２と、離反ばね５２ｂとが予め取り付け固定されアウトボード側減速機ケーシング２５ｅをインボード側減速機ケーシング２５ｄに取り付ける。アウトボード側からアウトボード側減速機ケーシング２５ｅの軸受嵌合穴３２ｄ、３５ｄ、３７ｄに各歯車軸に嵌め込まれた転がり軸受３２ｍ、３５ｍ、３７ｍを嵌合させることにより、歯車軸３１、３５、３７が減速機ケーシング２５ｂに回転自在に支持される。この組み立て作業の際、転がり軸受３２ｍの外輪とパークポール５２の突起５２ａの先端が干渉することなく、アウトボード側減速機ケーシング２５ｅをインボード側減速機ケーシング２５ｄに組み付けることができる。

アウトボード側減速機ケーシング２５ｅをインボード側減速機ケーシング２５ｄに組み付けることで、減速機ケーシング２５ｂ内にパークロック装置５０が収容される。そして、図５に示すように、パークポール５２の突起５２ａがパークギヤ５１の凹部５１ａに係合すると、パークギヤ５１の回転がロックされて、入力歯車軸３１は回転できなくなり、ロック状態となる。そして、図４に示すように、パークポール５２の突起５２ａがパークギヤ５１の凹部５１ａと係合しない状態である待機位置は、パークギヤ５１が自由に回転し、入力歯車軸３１が回転可能となるロック解除状態となる。

このように、パークポール５２の突起５２ａとパークギヤ５１の凹部５１ａとの係合状態をステップモータ５６の駆動によりパークカム５４を回転制御することで、ロック状態とロック解除状態が制御される。

パークポール５２を移動制御する移動部材としてのパークカム５４は、図３に示すように、回転軸５５に連結し、回転軸５５は、減速機ケーシング２５ｂの外部に引き出され、回転軸５５を作動させるパークロック作動部材としてステップモータ５６と連結する。減速機ケーシング２５ｂの内部にパークロック装置５０を収容した場合、回転軸５５を減速機ケーシング２５ｂからインボード側に引き出すと、モータＡと減速機Ｂの間にステップモータ５６を設置する空間を確保する必要がある。このように構成すると、インホイールモータ駆動装置１０が軸方向に大型化する可能性がある。そこで、この実施形態では、回転軸５５は減速機ケーシング２５ｂのアウトボード側、即ち、アウトボード側減速機ケーシング２５ｅのアウトボード側に引き出して、アウトボード側にステップモータ５６を配置している。

インホイールモータ駆動装置１０の車輪ハブＣと駆動輪４との間には、ブレーキ装置（ディスクブレーキ）のブレーキロータ６０が配置される。パークロック装置５０の回転軸５５をアウトボード側減速機ケーシング２５ｅのアウトボード側に引き出す場合、ブレーキロータ６０の外径面よりも内径側に回転軸５５を配置すると、パークロック作動部材としてのステップモータ５６の設置空間を確保するためにインホイールモータ駆動装置１０が軸方向に大型化する可能性がある。インホイールモータ駆動装置１０は小型化が必須であるため、回転軸５５をアウトボード側減速機ケーシング２５ｅのアウトボード側に引き出す場合、ブレーキロータ６０の外径面よりも外側に回転軸５５を配置すると、ブレーキロータ６０がステップモータ５６を配置する際の妨げにはならずに、軸方向の大型化を招くことなくステップモータ５６を配置することができる。

尚、ブレーキ装置として、ドラムブレーキを用いた場合には、車輪ハブＣと駆動輪４との間には、ブレーキドラムが配置される。この場合もブレーキドラムの外径面より外径側に回転軸５５を配置すればよい。

上記構成により、パークロック装置５０をアウトボード側減速機ケーシング２５ｅに事前に組付けることが可能であり、パークロック装置５０の回転軸５５をアウトボード側減速機ケーシング２５ｅのアウトボード側に引き出すことでアウトボード側減速機ケーシング２５ｅをインボード側減速機ケーシング２５ｄに組付ける際に組立作業性が向上する。さらに、パークロック装置５０の回転軸５５をブレーキロータ６０の外径面より外側に配置することで、インホイールモータ駆動装置１０の大型化を防止しつつ、パークロック装置５０の駆動部としてのステップモータ５６の設置空間をインホイールモータ駆動装置１０の外部に確保できる。

上記したように、パークギヤ５１以外のパークロック装置５０の構成部材がアウトボード側減速機ケーシング２５ｅに予め組み付けられ、各歯車軸をインボード側減速機ケーシング２５ｄに組付けた後、アウトボード側減速機ケーシング２５ｅを組付けるとよい。上記構成により、パークロック装置５０の構成部材をあらかじめ減速機ケーシング２５ｄ、２５ｅに組付けておくことが可能であり、インホイールモータ駆動装置１０の組立性が向上する。

上記の構成により、パークロック装置の構成部材を組付けた減速機ケーシングを取り付ける際に、部材同士の干渉を気にすることなく、軸方向に直線的な移動で減速機ケーシングを本体ケーシングに取り付けることが可能となり、組立て作業性が向上する。

次に、パーキングロック装置５０のロック動作について説明する。ドライバによりセレクトレバーがＰレンジにセレクト操作されると、図示しない制御装置はパークロック装置５０をロックするための指令信号を出力する。これにより、図４に示す非動作時の状態のパークギヤ５１とパークポール５２の突起５２ａが離れた状態から図５に示すパークギヤ５１の凹部５１ａとパークポール５２の突起５２ａが係合するロック状態となるように、ステップモータ５６が動作してパークカム５４がパークポール５２の背面を押し下げて、パークポール５２が支持軸５３を中心に回転する。そして、図５に示すように、パークポール５２の突起５２ａが、凹部５１ａに係合するので、パークロック装置５０がロック状態となる。

この結果、入力歯車軸３１の回転が禁止され、これに伴い、中間歯車軸３５、出力歯車軸３７の回転が禁止される。即ち、駆動輪４の回転が規制され、車両の停止状態が維持される。

次に、パークロック装置５０のロック解除動作について説明する。ドライバによりセレクトレバーがＰレンジから他のレンジにセレクト操作されると、図示しない制御装置は、パークロック装置５０に解除の指令信号を出力する。これにより、ステップモータ５６は、図５で説明したパークロック装置５０のロック状態からパークカム５４を元位置に復帰させてパークポール５２の突起５２ａとパークギヤ５１の凹部５１ａの噛合を解除して待機位置にすることにより、パークロック装置５０を図４に示すロック解除状態に移行させる。この結果、駆動輪４のロックが解除され、車両が移動可能となる。

次に、この発明の第２の実施形態について説明する。図８及び図９に示すように、この第２の実施形態のパークロック装置は、第１の実施形態のパークロック装置５０と基本的には同様の構成を備えているが、移動部材として回転カム方式のパークカム５４の変わりにスライド方式のパークロッド５９を用いる点が相違する。

第１の実施形態の回転カム方式の場合と同様に、ステップモータ５６に接続される回転軸５５が、ブレーキロータ６０の外径面よりも外側に設けた連通孔５５ｃよりアウトボード側減速機ケーシング２５ｅの外側に引き出される。アウトボード側減速機ケーシング２５ｅのアウトボード側に設置される駆動部としてのステップモータ５６に回転軸５５が連結される。

この第２の実施形態は、パークカム５４の代わりに、パークロッド５９とスプリング部材５９ｂと揺動部材５９ｃと先端部５９ｄとを有している。パークロッド５９は、パークギヤ５１の凹部５１ａに係合するロック位置と（図９参照）、係合しない待機位置であるロック解除位置（図８参照）とに、パークポール５２の突起５２ａを移動可能にする。

回転軸５５は揺動部材５９ｃが固定され、ステップモータ５６の回転により、揺動部材が回転軸５５を中心として揺動する。揺動部材５９ｃにパークロッド５９の後端が回転自在に取り付けられ、回転軸５５の回転により揺動する揺動部材５９ｃの動きにより、パークロッド５９は、前後方向に移動する。

先端部５９ｄは、サポート部材５９ｅと摺動自在に支持されている。先端部５９ｄは、パークロッド５９の先端から後端にかけて大径に形成されている。

パークロッド５９は、スプリング部材５９ｂの付勢力により、パークポール５２の先端部の背面側に当接する。

ステップモータ５６の駆動により揺動部材５９ｃがパークポール５２の方向に揺動すると、パークロッド５９は、パークポール５２方向へ前進する。パークロッド５９が前進すると。先端部５９ｄの大径部分とパークポール５２の背面とが当接することにより、離反ばね５２ｂの付勢力に抗して、パークポール５２をパークギヤ５１に移動させる。

また、パークポール５２がパークギヤ５１方向へ移動し、パークポール５２の突起５２ａとパークギヤ５１の凹部５１ａが係合することにより、図９に示すロック状態となる。

図８に示すロック解除状態では、パークポール５２の突起５２ａは、パークギヤ５１の凹部５１ａには係合していない。この状態では、図８に示すように、パークロッド５９の先端部５９ｄの小径部分とパークポール５２と当接し、パークポール５２の離反ばね５２ｂの付勢力により、パークギヤ５１とパークポール５２の離間状態を保つ。

ロック解除位置（待機位置）からロック位置にパークポール５２を移動させる場合には、ステップモータ５６の駆動により揺動部材５９ｃを揺動させ、パークロッド５９を前進させ、パークポール５２をパークロッド５９の先端部５９ｄの大径部分で押圧し、パークポール５２の突起５２ａをパークギヤ５１の凹部５１ａに係合する位置に移動させる。

この第２の実施形態においても第１の実施形態と同様に、ステップモータ５６と、回転軸５５と、付勢ばね５８、パークロッド５９と、スプリング部材５９ｂと揺動部材５９ｃと先端部５９ｄと、支持軸５３と、パークポール５２とがアウトボード側減速機ケーシング２５ｅに予め取り付け固定されている。

そして、アウトボード側減速機ケーシング２５ｅをインボード側減速機ケーシング２５ｄに組み付けることで、減速機ケーシング２５ｂ内にパークロック装置５０が収容される。

さらに、第１の実施形態の回転カム方式のパークロック装置５０と同様に、この第２の実施形態においてもパークポール５２の突起５２ａの先端が、入力歯車軸３１を支持する転がり軸受の外輪外径よりも半径方向外側に配置している。このため、軸受の外輪とパークポール５２の突起５２ａの先端が干渉することなく、軸方向に直線的な移動でアウトボード側減速機ケーシング２５ｅをインボード側減速機ケーシング２５ｄに組み付けることができる。

次に、第２の実施形態のパークロック装置５０のロック動作について説明する。ドライバによりセレクトレバーがＰレンジにセレクト操作されると、図示しない制御装置は、パークロック装置５０をロックするための指令信号を出力する。これにより、図８に示す非動作時の状態のパークギヤ５１とパークポール５２が離れた状態から図９に示すパークギヤ５１の凹部５１ａとパークポール５２の突起５２ａが噛み合うロック状態となるように、ステップモータが動作してパークロッド５９をパークポール５２側（前進側）へ移動させる。そうすると、先端部５９ｄがパークポール５２の先端をパークギヤ方向へ回転さる。そして、図９に示すように、パークポール５２の突起５２ａが、パークギヤ５１の凹部４１ａに係合し、パークロック装置５０がロック状態となる。

この結果、入力歯車軸３１の回転が禁止され、これに伴い、中間歯車軸３５、出力歯車軸３７の回転が禁止される。即ち、駆動輪４の回転が規制され、車両の停止状態が維持される。

次に、第２の実施形態のパークロック装置５０のロック解除動作について説明する。ドライバによりセレクトレバーがＰレンジから他のレンジにセレクト操作されると、図示しない制御装置は、パークロック装置５０に解除の指令信号を出力する。これにより、図９で説明したパークロック装置５０のロック状態からパークロッド５９を元位置に復帰させて突起５２ａと凹部５１ａの噛合を解除することにより、図８で説明したパークロック装置５０を解除状態に移行させる。この結果、駆動輪４のロックが解除され、車両が移動可能となる。

上記したように、パークギヤ５１と、パークポール５２と、パークカム５４又はパークロッド５９は、減速機Ｂを収容する減速機ケーシング２５ｂの内部に収容されている。そして、本実施形態のインホイールモータ駆動装置１０は、出力歯車軸３７の下方にオイルタンク６１が設けられ、パークギヤ５１、パークポール５２及びパークカム５４又はパークロッド５９は、オイルタンク６１の上方に配置される。

平行軸歯車減速機のオイルタンク６１の上は、スペースがあるので、この空きスペースを使ってパークロック装置５０を配置している。このように、減速機Ｂを収容する減速機ケーシング２５ｂ内の空きスペースを有効に利用して、パークギヤ５１、パークポール５２及びパークカム５４又はパークロッド５９を配置している。このため、インホイールモータ駆動装置１０の外郭を大きくせずに、パークロック装置５０を備えることが可能となる。

上記した実施形態においては、駆動部のステップモータ５６は、インホイールモータ駆動装置１０の外部でパークカム５４などの移動部材と直接連結しているが、これ以外に、インホイールモータ駆動装置１０の外部でパークカム５４などの移動部材をワイヤで連結し、車体側に搭載されたモータやソレノイドなどのアクチュエータによりワイヤを押し引きすることで動作するように構成してもよい。

さらに、この発明に係るインホイールモータ駆動装置１０を搭載した電気自動車は、後輪を駆動輪としてもよく、また、前輪を駆動輪としてもよく、４輪駆動車であってもよい。なお、本明細書中で「電気自動車」とは、電力から駆動力を得る全ての自動車を含む概念であり、例えば、ハイブリッドカー等をも含むものとして理解すべきである。

１０ ：インホイールモータ駆動装置
１２ ：内輪
１３ ：外輪
１４ ：転動体
２３ ：ロータ
２３ａ ：モータ軸
２４ ：ステータ
２５ ：ケーシング
２５ａ ：モータケーシング
２５ｂ ：減速機ケーシング
２５ｃ ：仕切り壁
２５ｄ ：インボード側減速機ケーシング
２５ｅ ：アウトボード側減速機ケーシング
３１ ：入力歯車軸
３２ ：入力歯車
３２ｃ ：軸受嵌合穴
３２ｄ ：軸受嵌合穴
３３ ：第１中間歯車
３４ ：第２中間歯車
３５ ：中間歯車軸
３５ｃ ：軸受嵌合穴
３５ｄ ：軸受嵌合穴
３６ ：出力歯車
３７ ：出力歯車軸
３７ｃ ：軸受嵌合穴
３７ｄ ：軸受嵌合穴
５０ ：パークロック装置
５１ ：パークギヤ
５１ａ ：凹部
５２ ：パークポール
５２ａ ：突起
５２ｂ ：離反ばね
５３ ：支持軸
５４ ：パークカム
５５ ：回転軸
５６ ：ステップモータ
５８ ：付勢ばね
５９ ：パークロッド
６０ ：ブレーキロータ
Ａ ：電動モータ
Ｂ ：減速機
Ｃ ：車輪ハブ

Claims (4)

1. 駆動源としての電動モータと、電動モータからの回転を減速して出力する減速機と、駆動輪と連結し、減速機からの出力を駆動輪に伝達する車輪ハブと、前記減速機を収容する減速機ケーシングと、前記減速機ケーシングに収容されるパークロック装置とを備えたインホイールモータ駆動装置であって、
   前記減速機は、前記電動モータの出力軸と連結し、入力歯車としての小径歯車を有する入力歯車軸と、車輪ハブと連結し、出力歯車としての大径歯車を有する出力歯車軸と、前記入力歯車軸と前記出力歯車軸との間で、歯車で噛合うことで動力伝達を行う中間歯車軸を少なくとも一つ以上配置する平行軸歯車減速機であり、
   前記各歯車軸は、インボード側減速機ケーシングとアウトボード側減速機ケーシングとで構成される減速機ケーシング内に収容され、
   前記各歯車軸は、前記減速機ケーシングに対して回転自在に支持され、
   前記パークロック装置は、前記インホイールモータ駆動装置の前記入力歯車軸と同軸に設けられ、外周部に係合のための凹部を複数設けたパークギヤと、前記パークギヤの凹部に係合する突起を有し、係合する位置と待機位置とに支持軸を介して揺動可能なパークポールと、前記パークポールの突起を前記パークギヤの凹部に係合する位置と待機位置とに揺動可能にする移動部材と、前記移動部材を移動させる駆動部と連結される回転軸とを有し、
   前記支持軸と回転軸はアウトボード側減速機ケーシングに設けられ、前記パークポールは前記支持軸を、前記移動部材は回転軸を、それぞれ介してアウトボード側減速機ケーシングに取り付けられ、
   前記アウトボード側減速機ケーシングがインボード側減速機ケーシングに取り付けられることにより、前記パークギヤと、パークポールと、移動部材は、前記減速機ケーシング内に収容されることを特徴とするインホイールモータ駆動装置。
2. 前記駆動輪と車輪ハブとの間にはブレーキ装置のブレーキロータ又はブレーキドラムが配置され、
   前記移動部材は回転式のパークカムからなり、前記回転軸にパークカムが取り付けられ、
   前記回転軸は、前記アウトボード側減速機ケーシングのアウトボード側で、前記ブレーキロータの外径面よりも外側に設けた連通穴から前記アウトボード側減速機ケーシングの外部に引き出され、
   前記外部に引き出された回転軸がアウトボード側減速機ケーシングのアウトボード側に配置される駆動部としてのステップモータに連結されることを特徴とする請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
3. 前記パークポールの待機位置で、前記パークポールの前記突起の先端が前記入力歯車軸を支持する前記転がり軸受の外輪外径よりも半径方向外側に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のインホイールモータ駆動装置のパークロック機構。
4. 前記入力歯車軸は前記減速機のインボード側に入力歯車を有し、前記パークギヤは前記入力歯車のアウトボード側に、前記入力歯車軸と同軸に配置されることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のインホイールモータ駆動装置。

Images