JPH09132040A - 減速機付きホイールモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ホイール部分と減速機付き電動機部分とをそ
れぞれ独立したユニットで構成した減速機付きホイール
モータにおいて、出力軸に発生した振動がホイールへ伝
達されるのを抑制する。 【解決手段】 減速機付きホイールモータ１は、ホイー
ル３の内側に配置されたハウジング６０およびこのハウ
ジング６０とホイール３との間に配置されたダンパ７０
を備え、ハウジング６０内には電動機４と歯車減速機５
とが内蔵されている。ダンパ７０は、出力軸９に発生し
た振動が外に広がるのを抑制するためのものであり、フ
ランジ７１と、ハブ７２との間に狭着され、電動機４の
回転出力はダンパ７０を介してホイール３に伝達され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、荷役運搬車等の産
業車両等の駆動源として用いる減速機付きホイールモー
タに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、減速機付きホイールモータを駆動
輪に取り付ける場合には、車輪の上下動や旋回時に車両
本体とモータや減速機とが互いに干渉することがないよ
うに、取り付けに当たって特に工夫する必要があり、こ
れに対して、ホイールの内側空間部分に電動機と遊星歯
車減速機を配設し、この電動機の回転出力を前記遊星歯
車減速機を介して前記ホイールに伝達することにより、
このホイールを回転駆動するするように構成したホイー
ルモータも既に提案されている（例えば、特開平２−１
１４１９号公報および特開平４−１８５２０７号参
照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の減速機付きホイールモータでは、減速機として遊星
歯車減速機を採用し、この遊星歯車減速機を介して電動
機の回転出力をホイールに伝達する出力軸は、ホイール
モータの軸方向で一旦分割した後に軸心を合わせて出力
を取り出すという構成を成しているため、構成が複雑で
組み立て難いという問題や、また、ホイールとモータと
が一体に合体した構造であるためホイールのみを変更す
ることが難しいという問題等があり、これに対して本出
願人は、例えば特開平７−９６７５３号公報に示される
ように、ホイール部分に対して減速機付き電動機部分が
独立したユニットとなるようにしてホイール部分の変更
に対して汎用性を持たせるようにした減速機付きホイー
ルモータを提案している。

【０００４】しかして、このようにホイール部分と減速
機付き電動機部分とをそれぞれ独立したユニットで構成
し、さらに、特に特開平７−９６７５２号公報に示され
るように、出力軸が電動機内部を貫通し、かつ回転子を
軸受けを介して出力軸に支承するように構成した場合に
は、出願軸に回転子が固着されていないこともあって、
出力軸に回転子のトルク変動やギアバックラッシュ等に
起因する振動が乗り易くなり、このような電動機をホイ
ール内側に形成した有底筒状の空間部分に収容しようと
したときに、出力軸の振動がホイールのリム部分に伝達
されて太鼓状に増幅される場合があることが判明した。

【０００５】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、ホイール部分と減速機付き電動機部分とをそれぞれ
独立したユニットで構成した減速機付きホイールモータ
において、出力軸に発生した振動がホイールへ伝達され
るのを抑制し、これにより、ホイールのリム部分で増幅
される共振音の発生を低減させることが可能な減速機付
きホイールモータを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、ホイール内側に形成される有底筒状空間部分
に歯車減速機付きの電動機を取り付け、この減速機で減
速された回転出力により前記ホイールを回転駆動する減
速機付きホイールモータにおいて、前記電動機の出力軸
を緩衝部材を介して前記ホイールのリムに固定するよう
に構成したことを特徴とする。

【０００７】また、好ましくは、前記電動機は、ケース
側に固定される固定子と、この固定子の内側に回転自在
に設けられる回転子と、この回転子の回転出力を歯車減
速機を介して出力する出力軸とを備え、この出力軸を、
前記回転子の回転中心孔を貫通した状態で前記ケースの
両側部分で回転自在に支承するとともに、前記回転子
を、軸受けを介して前記回転軸に回転自在に支承するよ
うに構成したことを特徴とする。

【０００８】さらに、好ましくは、前記出力軸にはこの
出力軸と一体に回転する円筒状の継ぎ手部材を固定する
とともに、前記リムには前記継ぎ手部材を回転自在に嵌
挿するハブを固定し、前記継ぎ手部材と前記ハブとを前
記緩衝部材を介して回転方向に接合連結したことを特徴
とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】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。

【００１０】図１は、本発明の実施の一形態に係る減速
機付きホイールモータの構造を示す縦断面図である。

【００１１】同図に示すように、減速機付きホイールモ
ータ１は、タイヤ（車輪）２を装着したホイール３の内
側に配置されたハウジング６０およびこのハウジング６
０とホイール３との間に配置されたダンパ７０を備え、
ハウジング６０内には電動機４と電動機４の回転出力を
減速して出力する歯車減速機５とが内蔵されている。電
動機４の回転出力は歯車減速機５およびダンパ７０を介
してホイール３に伝達され、この伝達された回転力によ
ってホイール３は回転駆動されるとともに、ホイール３
に発生する共振音が低減される。

【００１２】ハウジング６０は、略椀形の外側ケース６
１（第２ケース）と内側ケース６２（第１ケース）との
間に仕切ケース６３を介挿した構成からなる。内側ケー
ス６２と仕切ケース６３と外側ケース６１とは図示しな
いボルトにより一体的に締結されて固定される。また、
外側ケース６１、内側ケース６２および仕切ケース６３
はアルミダイカストによって鋳造される。

【００１３】外側ケース６１の中央には軸挿通孔６１ａ
が形成されると共に、外側ケース６１の内側（ハウジン
グ６０の内部）には、歯車減速機５から隔離された、軸
方向に対して直角断面が馬蹄形の空間Ｓを形成するため
の仕切壁部６１ｂが形成されている。

【００１４】一方、内側ケース６２の側部には、仕切ケ
ース６３側から外側の端面に向けて伸びる３つの孔６２
ａが形成されている。

【００１５】また、仕切ケース６３の側部には、内側ケ
ース６２に向けて膨出する固定子取付部６３ａが形成さ
れ、固定子取付部６３ａには仕切ケース６３の厚さ方向
に孔６２ａに連なるように伸びる３つの孔６３ｂが形成
されている。仕切ケース６３の中央部には、回転子本体
８ｂの軸長部を非接触状態で挿通（貫通）するための貫
通孔６３ｃが形成されている。

【００１６】電動機４は、内側ケース６２内に収納さ
れ、閉スロット鉄心から構成される固定子（ステータ）
７と、この固定子７の内側に回転自在に設けられている
回転子（ロータ）８と、この回転子８の回転出力を歯車
減速機５を介して出力する出力軸９とを有する。

【００１７】固定子７は、磁極部鉄心と磁極部鉄心の外
方を囲むように配置されているヨーク部鉄心とを有す
る。磁極部鉄心は、回転子８が挿通されるリング状の連
結部から外方に向けて放射状に伸びる複数の磁極歯形成
用突起が形成されている磁性薄板（電磁鋼板）を多数枚
積層することによって構成されている。各磁極歯は連結
部の周方向に等間隔に配列され、各磁極歯間には連結部
によって閉スロットが形成される。

【００１８】各磁極歯には、コイルボビン７ｃを介して
３相の界磁コイル７ｄが巻回され、この界磁コイル７ｄ
によって固定子巻線が形成される。

【００１９】ヨーク部鉄心は、内周部に複数の切欠が形
成されたリング状の磁性薄板を多数枚積層することによ
って構成されている。この内周部の各切欠は嵌合溝を形
成し、各嵌合溝には対応する磁極部鉄心の磁極歯の先端
が嵌合されている。

【００２０】ヨーク部鉄心の外周部は、仕切ケース６３
の固定子取付部６３ａと押さえ板３０との間に挟まれ、
ボルト１３によって固定子取付部６３ａに固定されてい
る。

【００２１】回転子８は、その軸長全体に亘って回転中
心孔である軸挿通孔８ａが設けられている回転子本体８
ｂを有する。回転子本体８ｂの外周部には、その周方向
に等間隔に配列されている複数の着磁マグネット８ｃが
装着されていると共に、回転子８の仕切ケース６３側の
側面には回転子位置検出用のマグネット８ｄが周方向に
等間隔に設けられている。

【００２２】回転子本体８ｂの内周部の軸長は外周部の
軸長よりも長く、その一方の先端部分には、歯車減速機
５の第１歯車５ａを構成するはすば歯車が形成され、も
う一方の先端部には、出力軸９の軸方向の引き抜き方向
に対して係合可能な鉤部８ｅが形成されている。

【００２３】さらに、回転子本体８ｂの軸長の短い外周
部は、固定子７の内周部に回転自在に対向配置され、回
転子本体８ｂの内周部の両端に圧入されたボールベアリ
ング等の軸受１４ａ，１４ｂを介して出力軸９に支承さ
れ、これを中心として回転するように構成されている。

【００２４】出力軸９の一端部には、出力被伝達部材を
取り付けるためのキー９ａおよびねじ孔９ｂが形成され
ている。出力軸９の中間部は外側ケース６１の軸挿通孔
６１ａにボールベアリング等の軸受１８を介して、ま
た、出力軸９の他端部は内側ケース６２の中央凹部にボ
ールベアリング等の軸受１９を介してそれぞれ回転自在
に支承されている。出力軸９の中間部と外側ケース６１
の軸挿通孔６１ａとの空隙は、シール部材２７によって
シールされている。出力軸９は、回転子８の軸挿通孔８
ａ内で軸受１４ａ，１４ｂに支承された状態で回転す
る。

【００２５】固定子７と回転子８とを主構成要素とする
電動機４は、その軸方向の長さが短いフラット型のブラ
シレス電動機からなり、減速機付きホイールモータ１全
体として、出力軸９の軸方向の寸法が短くなるように構
成されている。

【００２６】歯車減速機５は、複数（本実施の形態では
４個）の歯車５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを備えた２段減速
機からなる。すなわち、第１歯車５ａは、上述したよう
に回転子８の他端側（図１において左端側）に同軸状に
一体形成されている。第２および第３歯車５ｂ，５ｃ
は、互いに一体的に回転するように同一の回転軸（支持
軸）２０に固定され、第２歯車５ｂは第１歯車５ａに噛
み合されている。

【００２７】回転軸２０は、出力軸９と偏心して出力軸
９の下方に配置されている。回転軸２０の一端部は仕切
ケース６３の凹部にボールベアリング等の軸受２１を介
して、また、回転軸２０の他端部は外側ケース６１の凹
部にボールベアリング等の軸受２２を介してそれぞれ回
転自在に支承されている。

【００２８】第４（最終段）歯車５ｄは、出力軸９と一
体的に回転するように出力軸９に固定されている。この
第４歯車５ｄには第３歯車５ｃが噛み合わされている。
従って、固定子７の回転磁界の作用により回転子８が回
転すると、回転子８に一体形成された第１歯車５ａが回
転子８と同一の回転数で回転する。第１歯車５ａの回転
出力は、第２および第３歯車５ｂ，５ｃで減速された後
に第４歯車５ｄに伝達され、第４歯車５ｄの減速回転に
伴い出力軸９は第４歯車５ｄと同一の回転数で回転子８
と同方向に回転する。

【００２９】例えば、回転子８が７５０ｒｐｍで正回転
すると、出力軸９は、歯車減速機５により減速されて１
５０ｒｐｍで正回転し、その減速比は１／５である。

【００３０】仕切ケース６３と外側ケース６１の馬蹄形
の仕切壁部６１ｂとで形成される歯車減速機５と隔離さ
れた、軸方向に対して直角断面が馬蹄形となる空間Ｓに
は、この馬蹄形に合わせて形成した電動機４を駆動する
ための制御回路形成用第１基板２３が配置され、ビス
（図示せず）で仕切ケース６３に取り付けられている。
馬蹄形の第１基板２３には、電動機４を駆動するための
制御回路を構成する各種の回路素子（例えば制御用半導
体）が取り付けられている。このように、制御回路設置
用空間をハウジング６０内に形成することによって、ハ
ウジング外部に制御回路用設置スペースを設ける必要が
なくなり、またこの空間を馬蹄形とすることによって、
限られたハウジング６０内の空間において、制御回路の
収容空間を広く採ることが可能になる。

【００３１】仕切ケース６３と電動機４との間の空間に
は、第１基板２３に形成された制御回路からの信号で駆
動され、電動機４に駆動電流を供給する駆動回路形成用
第２基板２５が配置されている。第２基板２５は、外形
寸法が内側ケース６２の固定子取付部６３ａの内径寸法
より小さいドーナッツ形状のバスプレートからなり、そ
のバスプレートはビス２５ｂで仕切ケース６３に取り付
けられている。ビス２５ｂによる第２基板２５の固定位
置は、回転子８の出力軸９方向への投影範囲に含まれる
ように設定されている。第１基板２３と第２基板２５と
は、ケーブルコネクタタ（図示せず）により配線されて
接続されている。

【００３２】第２基板２５の各面には複数の配線路（図
示せず）およびそれに接続されるスルーホールが形成さ
れている。各スルーホールは第２基板２５の外周部の円
周方向に沿って等間隔に配列され、各スルーホールには
対応する界磁コイル７ｄの端部７ｅが貫通して接続され
ている。各スルーホールとそれぞれに対応する界磁コイ
ル７ｄの端部７ｅとを接続して固定することによって各
界磁コイル７ｄは相互に接続される。

【００３３】第２基板２５の仕切ケース６３の対向面に
は、界磁コイル７ｄにその端部７ｅを介して電流を供給
するための複数のパワートランジスタ（パワーＭＯＳＦ
ＥＴ）２５ａやその他の回路素子が取り付けられ、各パ
ワートランジスタ２５ａおよび回路素子は対応する印刷
配線路にはんだ付けによって接続されている。各パワー
トランジスタ２５ａは、第２基板２５の中心（出力軸９
の中心）に対し放射状に配列されると共に、各パワート
ランジスタ２５ａの放熱面（仕切ケース６３に対向する
面）が仕切ケース６３の内側ケース６２側対向面にシリ
コンシート等の絶縁材を介して密接するようにかつその
仕切ケース６３への密接部分の少なくとも一部が回転子
８の出力軸９方向への投影範囲に含まれるように第２基
板２５に取り付けられている。また、各パワートランジ
スタ２５ａは、その放熱面部分が第２基板２５と仕切ケ
ース６３とで挟持された状態で固定されている。

【００３４】第１基板２３には、外部から制御信号を供
給するための制御線３２が接続され、制御線３２は仕切
ケース６３の固定子取付部６３ａの孔６３ｂの一つおよ
びそれに連なる内側ケース６２の孔６２ａを介してハウ
ジング６０の外部に導かれている。制御線３２の孔６２
ａに位置する部位には、抜け止め部材３３が取り付けら
れ、外部から引き抜き力が作用したときにこの力が第１
基板２３側へ及ばないように構成されている。

【００３５】同様に、第２基板２５には、外部から電動
機４の直流駆動電流を供給するための一対の電力線３１
が接続され、各電力線３１は対応する固定子取付部６３
ａの孔６３ｂおよびそれに連なる内側ケース６２の孔６
２ａを介してハウジング６０の外部に導かれている。各
電力線３１の孔６３ｂに位置する部位には、制御線３２
と同様に、抜け止め部材（図示せず）が取り付けられ、
外部から引き抜き力が作用したときにこの力が第２基板
２５側へ及ばないように構成されている。

【００３６】さらに、第２基板２５には、電動機４の回
転子８の位置を検出するために正転用に３つ、逆転用に
３つの計６つの磁気検出素子が取り付けられている。本
実施の形態では、磁気検出素子としてホール素子２６が
使用されている。

【００３７】各ホール素子２６は、回転子８の側面に取
り付けられたマグネット８ｄに半径方向に対向するよう
に第２基板２５の上に所定角度間隔で配置されており、
回転子８の回転位置は各ホール素子２６からの検出信号
に基づいて検出される。ホール素子２６は３本のピンを
有し、３本のピンは第２基板２５の孔に挿通されてハン
ダ付けされている。

【００３８】ダンパ７０は、出力軸９に発生した振動が
外（すなわちホイール３）に広がるのを抑制するための
ものであり、出力軸９と一体に回転するようにキー９ａ
を介して接続されたフランジ７１と、このフランジ７１
を回転自在に嵌挿するハブ７２と、フランジ７１とハブ
７２との間に狭着される、弾力性に富んだエレメント７
３とにより主として構成される。フランジ７１は、軸長
の短い外周部７１ａと軸長の長い外周部７１ｂとを有す
る略円筒状に形成されている。同様にハブ７２も、軸長
の短い外周部７２ａと軸長の長い外周部７２ｂとを有す
る略鍋蓋状に形成され、軸長の長い外周部７２ｂの径
は、フランジ７１の軸長の短い外周部７１ａの径と同じ
長さに形成されている。そして、軸長の短い外周部７２
ａには、ホイール３のリムにボルト８０およびナット８
１を介して固定するための複数個（本実施の形態では４
個）の孔７２ｃが設けられている。

【００３９】図２は、このダンパ７０の詳細な構成を説
明するための拡大斜視図であり、上述のように、ハブ７
２の軸長の短い外周部７２ａには複数個の孔７２ｃが設
けられている。軸長の長い外周部７２ｂにはエレメント
７３を狭着するための複数個（本実施の形態では２個）
のアルミインサート７２ｄが図示しないボルトにより固
定されている。同様にして、フランジ７１の軸長の短い
外周部７１ａにも、複数個（本実施の形態では２個）の
アルミインサート７１ｄがボルト７１ｅにより固定され
ている。

【００４０】エレメント７３は、複数個（本実施の形態
では４個）の突起部７３ａおよび円環部７３ｂを有し、
突起部７３ａは、アルミインサート７１ｄおよび７２ｄ
により狭着され、円環部７３ｂは、フランジ７１の軸長
の短い外周部７１ａおよびハブ７２の軸長の長い外周部
７２ｂにより狭着される。すなわち、ハブ７２は、フラ
ンジ７１の軸長の長い外周部７１ｂに回転自在に嵌挿さ
れて、フランジ７１に軸方向と垂直に支持されるととも
に、アルミインサート７１ｄ，７２ｄおよびエレメント
７３を介して、フランジ７１と回転方向に接合連結され
る。

【００４１】そして、図１に示すように、ハブ７２は、
ボルト８０およびナット８１によりホイール３のリムと
締結され、フランジ７１は、キー９ａにより出力軸９と
接続される。

【００４２】このようにして、出力軸９の回転出力は、
フランジ７１に伝達され、エレメント７３を介してハブ
７２に伝達され、ホイール３に伝達される。このとき、
出力軸９に発生した振動はフランジ７１に伝達される
が、エレメント７３により緩衝されて弱められ、この弱
められた振動がハブ７２に伝達されるので、ホイール内
側に形成した有底筒状の空間内においてホイールのリム
部分で太鼓状に増幅される共振音の発生を抑制すること
ができる。

【００４３】また、ハブ７２には軸重がかかるが、この
軸重を内周部７２ｅ（すなわち、フランジ７１の軸長の
長い外周部７１ｂ）全体で支えるように構成したので、
荷重を適切に配分することができる。

【００４４】さらに、出力軸９およびホイール３のリム
にダンパ７０を固定するように構成したので、ホイール
３のリム部分を特に肉厚に形成する等の必要がなく、こ
れにより重量および製造コスト等を削減することができ
るとともに、車両全体としての重量を抑制でき、燃費を
低減化することができる。

【００４５】また、ダンパ７０の構造を上述のようにし
て、ホイール部分および電動機部分がそれぞれ独立した
ユニットになるように構成したので、ホイール３にも電
動機４にも汎用性を持たせることができる。

【００４６】なお、本実施の形態では、４個の突起部７
３ａを有するエレメント７３を例に挙げて説明したが、
突起部の個数はこれに限る必要はなく、電動機４のパワ
ー等に応じてその個数を増減させることは云うまでもな
い。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に依れば、
電動機の出力軸を緩衝部材を介してホイールのリムに固
定するように構成したので、出力軸に発生した振動がホ
イールへ伝達されるのを抑制し、これにより、ホイール
内側に形成した有底筒状の空間内においてホイールのリ
ム部分で増幅される共振音の発生を抑制することが可能
となる効果を奏する。また、出力軸を緩衝部材を介して
ホイールのリムに固定するように構成したので、ホイー
ルのリム部分を特に肉厚に形成する等の必要がなく、こ
れにより、重量および製造コスト等を削減することがで
きるとともに、車両全体としての重量を抑制でき、燃費
を低減化することができる。

【００４８】また、前記出力軸にはこの出力軸と一体に
回転する円筒状の継ぎ手部材が固定されるとともに、前
記リムには前記継ぎ手部材を回転自在に嵌挿するハブが
固定され、前記継ぎ手部材と前記ハブとを前記緩衝部材
を介して回転方向に接合連結されるので、ハブにかかる
軸重が円筒状の継ぎ手部材全体で支えられ、荷重を適切
に配分することができる。さらに、ホイール部分および
電動機部分がそれぞれ独立したユニットで構成されてい
るので、ホイールにも電動機にも汎用性を持たせること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る減速機付きホイー
ルモータの構造を示す縦断面図である。

【図２】図１のダンパの詳細な構成を説明するための拡
大斜視図である。

【符号の説明】

１ 減速機付きホイールモータ ３ ホイール ４ 電動機 ５ 歯車減速機 ７ 固定子 ８ 回転子 ８ａ 軸挿通孔（回転中心孔） ９ 出力軸 １４ａ，１４ｂ 軸受け ６１ 外側ケース（ケース） ６２ 内側ケース（ケース） ７１ フランジ（継ぎ手部材） ７２ ハブ ７３ エレメント（緩衝部材）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホイール内側に形成される有底筒状空間
   部分に歯車減速機付きの電動機を取り付け、この減速機
   で減速された回転出力により前記ホイールを回転駆動す
   る減速機付きホイールモータにおいて、 前記電動機の出力軸を緩衝部材を介して前記ホイールの
   リムに固定するように構成したことを特徴とする減速機
   付きホイールモータ。
2. 【請求項２】 前記電動機は、ケース側に固定される固
   定子と、この固定子の内側に回転自在に設けられる回転
   子と、この回転子の回転出力を歯車減速機を介して出力
   する出力軸とを備え、この出力軸を、前記回転子の回転
   中心孔を貫通した状態で前記ケースの両側部分で回転自
   在に支承するとともに、 前記回転子を、軸受けを介して前記回転軸に回転自在に
   支承するように構成したことを特徴とする請求項１記載
   の減速機付きホイールモータ。
3. 【請求項３】 前記出力軸にはこの出力軸と一体に回転
   する円筒状の継ぎ手部材を固定するとともに、前記リム
   には前記継ぎ手部材を回転自在に嵌挿するハブを固定
   し、前記継ぎ手部材と前記ハブとを前記緩衝部材を介し
   て回転方向に接合連結したことを特徴とする請求項１ま
   たは２のいずれかに記載の減速機付きホイールモータ。