(57)【要約】【課題】ロータの内部に減速装置を配置したインホイールモータにおいて、部材の加工や組み付けを容易にすること。【解決手段】インホイールモータ１は、ステータ１１と、ロータ１２と、ロータ１２の内部に設けられて、一対の軸受１３Ａ、１３Ｂで第１筐体２Ａに対して回転可能に支持される中空シャフト２０と、中空シャフト２０の内部に配置される減速装置５０とを有する。中空シャフト２０の内部には、円板状部材２２が設けられる。円板状部材２２と減速装置５０との間には、減速装置５０を構成するサンギヤ３１が第１端部に形成され、第２端部は円板状部材２２に取り付けられるサンギヤシャフト３０が設けられる。サンギヤシャフト３０は、円板状部材２２とスプライン嵌合し、また、固定部材４０を介して円板状部材２２に固定される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インホイールモータにおいて、
ロータの内周に取り付けられて、軸受を介して前記インホイールモータの筐体に、回転可能に支持される筒状の中空シャフトと、
当該中空シャフトの内側に設けられて、当該中空シャフトの内部を当該中空シャフトの回転軸方向に対して仕切る円板状部材と、
前記中空シャフトの側部と前記円板状部材とで形成される空間に配置される減速装置と、
当該減速装置を構成する回転要素が第１端部に設けられ、かつ第２端部は前記円板状部材に設けられた孔に差し込まれて取り付けられる動力伝達手段と、
前記第２端部と前記円板状部材との間に設けられて、前記円板状部材に対する前記動力伝達手段の回転を規制する回転規制部と、
前記円板状部材に対して前記減速装置とは反対側から前記動力伝達手段の前記第２端部側及び前記円板状部材に取り付けられる固定部材と、
を含むことを特徴とするインホイールモータ。
【請求項２】
前記回転規制部は、前記動力伝達手段の第２端部に形成されるスプラインと、前記円板状部材の前記孔に形成されるスプライン溝とで構成される請求項１に記載のインホイールモータ。
【請求項３】
前記スプラインの歯底直径は、前記サンギヤの歯先直径よりも大きい請求項２に記載のインホイールモータ。
【請求項４】
前記スプラインのモジュールは０．７５以上１．５以下、前記スプラインの歯数は３０以上４０以下である請求項２又は３に記載のインホイールモータ。
【請求項５】
前記固定部材は、前記円板状部材と対向する側に突起部を有し、
前記動力伝達手段の前記第２端部側に形成される動力伝達手段側段部と、前記孔の前記固定部材側に形成される円板状部材側段部とに前記突起部が嵌め込まれる請求項１から４のいずれか１項に記載のインホイールモータ。
【請求項６】
前記減速装置が配置される側における前記円板状部材と前記中空シャフトの端面との距離は、前記減速装置の回転軸方向における寸法よりも大きく、１５０ｍｍ以下である請求項１から５のいずれか１項に記載のインホイールモータ。
【請求項７】
前記減速装置が配置される側における前記円板状部材と前記中空シャフトの端面との距離は、前記減速装置の回転軸方向における寸法の１．２倍以上である請求項６に記載のインホイールモータ。
【請求項８】
前記中空シャフトは、一対の軸受で支持されるとともに、前記円板状部材は、前記一対の軸受の間に配置される請求項１から７のいずれか１項に記載のインホイールモータ。
【請求項９】
外周部にロータが設けられ、かつスプライン溝が形成された円板状部材が内部に設けられて、インホイールモータの筐体に軸受を介して回転可能に支持される中空シャフトの前記円板状部材に、第１端部にサンギヤが設けられるとともに第２端部にスプラインが形成され、かつ全ねじがねじ込まれたサンギヤシャフトのスプラインを、前記円板状部材のスプライン溝に差し込む手順と、
前記ねじに、前記サンギヤシャフトと前記円板状部材とを連結する固定部材をねじ込む手順と、
前記固定部材を、前記円板状部材に固定する手順と、
を含むことを特徴とするインホイールモータの製造方法。
【請求項１０】
前記固定部材を前記円板状部材に固定する前に、前記サンギヤシャフトを前記固定部材側に引き抜いて、前記円板状部材の周方向における前記固定部材と前記円板状部材との位置関係を調整する手順を有する請求項９に記載のインホイールモータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイール内に配置されるインホイールモータに関し、さらに詳しくは、ロータ内に減速装置を有するインホイールモータ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インホイールモータは、車両が備える車輪のホイールの内側に配置されて、前記車輪を駆動するモータである。減速装置を介してインホイールモータの出力を車輪に伝達するものがあるが、このようなインホイールモータは、回転軸方向の寸法が大きくなってしまう。車両の走行中にインホイールモータには石等の飛散物が衝突するおそれがあることから、インホイールモータは、できる限りホイールの内側に収めることが好ましい。
【０００３】
特許文献１には、減速装置を介してインホイールモータの出力を車輪へ伝達する構成において、インホイールモータのロータの内部に遊星歯車装置を利用した減速装置を配置する構造が開示されている。特許文献１に開示されている構造は、インホイールモータの回転軸方向の寸法を小さくできるため好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−８１８７１号公報（００１７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ロータの内部に減速装置を配置する構造では、ロータと減速装置の入力ギヤとを連結する構造について、組み付けや加工がしやすいように、構造を考慮する必要がある。特許文献１には、減速装置のサンギヤが、サンギヤディスクを介してロータに固定される旨は開示されてはいるが、ロータとサンギヤとが一体である構成では加工が難しく、ロータとサンギヤとの具体的な固定方法については検討の余地がある。
【０００６】
本発明は、ロータの内部に減速装置を配置したインホイールモータにおいて、減速装置とロータとの間に設けられる動力伝達手段の加工や、動力伝達手段とロータとの組み付けを容易にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、インホイールモータにおいて、ロータの内周に取り付けられて、軸受を介して前記インホイールモータの筐体に、回転可能に支持される筒状の中空シャフトと、当該中空シャフトの内側に設けられて、当該中空シャフトの内部を当該中空シャフトの回転軸方向に対して仕切る円板状部材と、前記中空シャフトの側部と前記円板状部材とで形成される空間に配置される減速装置と、当該減速装置を構成する回転要素が第１端部に設けられ、かつ第２端部は前記円板状部材に設けられた孔に差し込まれて取り付けられる動力伝達手段と、前記第２端部と前記円板状部材との間に設けられて、前記円板状部材に対する前記動力伝達手段の回転を規制する回転規制部と、前記円板状部材に対して前記減速装置とは反対側から前記動力伝達手段の前記第２端部側及び前記円板状部材に取り付けられる固定部材と、を含むことを特徴とするインホイールモータである。
【０００８】
本発明の好ましい態様としては、前記インホイールモータにおいて、前記回転規制部は、前記動力伝達手段の第２端部に形成されるスプラインと、前記円板状部材の前記孔に形成されるスプライン溝とで構成されることが望ましい。
【０００９】
本発明の好ましい態様としては、前記インホイールモータにおいて、前記スプラインの歯底直径は、前記サンギヤの歯先直径よりも大きいことが望ましい。
【００１０】
本発明の好ましい態様としては、前記インホイールモータにおいて、前記スプラインのモジュールは０．７５以上１．５以下、前記スプラインの歯数は３０以上４０以下であることが望ましい。
【００１１】
本発明の好ましい態様としては、前記インホイールモータにおいて、前記固定部材は、前記円板状部材と対向する側に突起部を有し、前記動力伝達手段の前記第２端部側に形成される動力伝達手段側段部と、前記孔の前記固定部材側に形成される円板状部材側段部とに前記突起部が嵌め込まれることが望ましい。
【００１２】
本発明の好ましい態様としては、前記インホイールモータにおいて、前記減速装置が配置される側における前記円板状部材と前記中空シャフトの端面との距離は、前記減速装置の回転軸方向における寸法よりも大きく、１５０ｍｍ以下であることが望ましい。
【００１３】
本発明の好ましい態様としては、前記インホイールモータにおいて、前記減速装置が配置される側における前記円板状部材と前記中空シャフトの端面との距離は、前記減速装置の回転軸方向における寸法の１．２倍以上であることが望ましい。
【００１４】
本発明の好ましい態様としては、前記インホイールモータにおいて、前記中空シャフトは、一対の軸受で支持されるとともに、前記円板状部材は、前記一対の軸受の間に配置されることが望ましい。
【００１５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、外周部にロータが設けられ、かつスプライン溝が形成された円板状部材が内部に設けられて、インホイールモータの筐体に軸受を介して回転可能に支持される中空シャフトの前記円板状部材に、第１端部にサンギヤが設けられるとともに第２端部にスプラインが形成され、かつ全ねじがねじ込まれたサンギヤシャフトのスプラインを、前記円板状部材のスプライン溝に差し込む手順と、前記ねじに、前記サンギヤシャフトと前記円板状部材とを連結する固定部材をねじ込む手順と、前記固定部材を、前記円板状部材に固定する手順と、を含むことを特徴とするインホイールモータの製造方法である。
【００１６】
本発明の好ましい態様としては、前記インホイールモータの製造方法において、前記固定部材を前記円板状部材に固定する前に、前記サンギヤシャフトを前記固定部材側に引き抜いて、前記円板状部材の周方向における前記固定部材と前記円板状部材との位置関係を調整する手順を有することが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、ロータの内部に減速装置を配置したインホイールモータにおいて、減速装置とロータとの間に設けられる動力伝達手段の加工や、動力伝達手段とロータとの組み付けを容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本実施形態に係るインホイールモータの構成を示す断面図である。
【図２】図２は、本実施形態に係るインホイールモータを構成する中空シャフトの断面図である。
【図３−１】図３−１は、サンギヤシャフトの中空シャフト取り付け側を示す拡大図である。
【図３−２】図３−２は、円板状部材に設けられる孔の拡大図である。
【図４】図４は、本実施形態に係るインホイールモータが備えるサンギヤシャフトの固定部を示す拡大図である。
【図５】図５は、本実施形態に係るインホイールモータが備えるシャフトと、サンギヤシャフトを円板状部材に固定する固定部材とを示す斜視図である。
【図６】図６は、固定部材の突起部と円板状部材とサンギヤシャフトとの関係を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態で開示する構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。
【００２０】
本実施形態に係るインホイールモータの構成を説明する。図１に示すように、インホイールモータ１は、筐体２と、ステータ１１と、ロータ１２と、外周部にロータ１２が取り付けられる中空シャフト２０と、中空シャフト２０の内部に配置される減速装置５０とを含んで構成される。インホイールモータ１は、例えば、車両の車輪を構成するホイールの内部に配置されて、前記車輪を駆動する。この場合、少なくとも２個の車輪にインホイールモータ１を取り付ける。
【００２１】
インホイールモータ１を構成する筐体２は、筒状（本実施形態では円筒形状）の第１筐体２Ａと、第１筐体２Ａの両端部に取り付けられる、皿状の第２筐体２Ｂ、第３筐体２Ｃと、ハブ取り付け部を有する第４筐体２Ｄとで構成される。第１筐体２Ａと第２筐体２Ｂ及び第３筐体２Ｃとは、ボルト等で締結されて一体化される。また、第４筐体２Ｄは、ボルト３で第２筐体２Ｂに締結され取り付けられる。このように、筐体２は、第１筐体２Ａ、第２筐体２Ｂ、第３筐体２Ｃ及び第４筐体２Ｄが一体に構成される。
【００２２】
第１筐体２Ａの内側には、モータ１０が配置される。モータ１０は、ステータ１１と、ロータ１２とで構成される。ステータ１１は、鉄芯に電線が巻き付けられて構成される複数のコイル１１Ｃを有する。コイル１１Ｃは、第１筐体２Ａの周方向に向かって配列される。本実施形態において、ステータ１１は、第１筐体２Ａに圧入されて固定され、第１筐体２Ａの内壁に設けられる。ロータ１２は、筒状（円筒状）の部材であって、ステータ１１の内周面に対して所定の間隔（例えば、０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下）をもって配置される。ロータ１２は、ステータ１１のコイル１１Ｃが作り出す回転磁界によって、回転軸Ｚｒを中心として回転する。
【００２３】
ロータ１２の内周には、筒状（本実施形態では円筒形状）の中空シャフト２０が取り付けられ、固定される。なお、中空シャフト２０から見ると、中空シャフト２０の外周には、ロータ１２が取り付けられることになる。中空シャフト２０の両端部には、一対の軸受１３Ａ、１３Ｂが取り付けられる。それぞれの軸受１３Ａ、１３Ｂは、第２筐体２Ｂ及び第３筐体２Ｃにそれぞれ取り付けられる。このような構成により、中空シャフト２０は、一対の軸受１３Ａ、１３Ｂを介して第１筐体２Ａに回転可能に支持される。したがって、ロータ１２は、筐体２に回転可能に支持される。
【００２４】
ここで、ロータ１２及び中空シャフト２０の回転軸はともにＺｒであり、これはインホイールモータ１の回転軸である。ロータ１２は、中空シャフト２０とともに回転するので、ロータ１２の回転力は、中空シャフト２０を介して出力される。なお、本実施形態では、軸受１３Ａ、１３Ｂは玉軸受を用いる。
【００２５】
図１、図２に示すように、中空シャフト２０は、筒状（円筒形状）の側部２１と、側部２１の内側に設けられる円板状部材２２とで構成される。円板状部材２２の板面は、中空シャフト２０の回転軸Ｚｒと直交する。そして、円板状部材２２は、中空シャフト２０、より具体的には中空シャフト２０の側部２１の内部を、中空シャフト２０の回転軸Ｚｒ方向に対して仕切る。
【００２６】
本実施形態では、中空シャフト２０の側部２１と円板状部材２２とは一体として構成される。例えば、鍛造等で中空シャフト２０の形状を大まかに成型し、熱処理をした後、切削により中空シャフト２０の内部及び外部を仕上げる。中空シャフト２０の内部を切削する際に用いる工具の長さには限界があるため、中空シャフト２０の両端面２０Ｔ１、２０Ｔ２から円板状部材２２までの距離Ｌ１、Ｌ２（図２参照）は、切削工具で切削できる大きさに設定される。切削工具で切削できる大きさは１５０ｍｍ以下、好ましくは１００ｍｍ以下である。
【００２７】
図２に示すように、中空シャフト２０の両端部には、軸受１３Ａ、１３Ｂを取り付けるための段部２６Ａ、２６Ｂが設けられる。また、中空シャフト２０の外周部には、ロータ１２を位置決めし、固定するための位置決め部材２７が設けられる。本実施形態において、位置決め部材２７は、側部２１の外周面から突出し、中空シャフト２０の周方向に向かって環状に形成される。また、中空シャフト２０の円板状部材２２には、後述するサンギヤシャフト３０が差し込まれ、取り付けられる孔２３が形成される。孔２３は、その中心が、中空シャフト２０の回転軸Ｚｒに一致するように形成される。
【００２８】
図１に示すように、中空シャフト２０の内部、より具体的には、中空シャフト２０の側部２１と円板状部材２２とで形成される空間であって、ロータ１２側の空間には、減速装置５０が配置される。このように、中空シャフト２０の内部に減速装置５０を配置すると、インホイールモータ１の回転軸Ｚｒ方向における寸法を小さくできる。ここで、減速装置５０が配置される空間は、中空シャフト２０の端面２０Ｔ１から円板状部材２２までの距離Ｌ１を、減速装置５０の回転軸Ｚｒ方向における寸法よりも大きくする。好ましくは、距離Ｌ１を減速装置５０の回転軸Ｚｒ方向における寸法の１．２倍以上とすることが望ましい。このようにすると、減速装置５０を確実に中空シャフト２０の内部に配置して、回転軸Ｚｒ方向におけるモータ１０の寸法増加を抑制できる。減速装置５０の回転軸Ｚｒ方向における寸法は、後述するキャリア５３からリングギヤ５２までの、減速装置５０の回転軸Ｚｒ方向における寸法である。
【００２９】
減速装置５０は、遊星歯車装置を利用した減速装置である。減速装置５０は、サンギヤ３１と、遊星歯車５１と、リングギヤ５２と、キャリア５３との４要素を回転要素として構成される。遊星歯車５１は、サンギヤ３１の周囲に複数配置されてサンギヤ３１と噛み合う。リングギヤ５２は、複数の遊星歯車５１の外側に配置されてそれぞれの遊星歯車５１と噛み合う。また、キャリアは、複数の遊星歯車５１をそれぞれ回転可能に支持する。
【００３０】
本実施形態において、減速装置５０の回転要素であるサンギヤ３１は、動力伝達手段であるサンギヤシャフト３０の第１端部３０Ｔ１に設けられる。なお、動力伝達手段の第１端部に設けられる減速装置５０の回転要素は、サンギヤ３１に限定されるものではないが、減速比を大きくしたい場合には、動力伝達手段の第１端部に設けられる減速装置５０の回転要素をサンギヤ３１とすることが好ましい。
【００３１】
サンギヤシャフト３０の第２端部３０Ｔ２は、モータ１０を構成する中空シャフト２０の円板状部材２２に形成される孔２３（図２参照）に差し込まれて取り付けられる。第２端部３０Ｔ２と円板状部材２２との間には、円板状部材２２に対するサンギヤシャフト３０の回転を規制する回転規制部が設けられる。本実施形態において、前記回転規制部は、サンギヤシャフト３０の第２端部３０Ｔ２に形成されるスプラインと、円板状部材２２の孔２３に形成されるスプライン溝とで構成される。また、サンギヤシャフト３０の第２端部３０Ｔ２側は、全ねじ５を介して固定部材４０と連結されている。この固定部材４０は、中空シャフト２０の円板状部材２２に固定される。
【００３２】
このような構成により、サンギヤ３１は、モータ１０の回転力、すなわち、ロータ１２の回転力を中空シャフト２０から減速装置５０へ伝達する。なお、インホイールモータ１が搭載される車輪が制動力を発生する場合、前記制動力は、サンギヤシャフト３０を介して中空シャフト２０へ伝達される。
【００３３】
本実施形態において、減速装置５０のリングギヤ５２は、ボルト４によって第４筐体２Ｄに取り付けられて固定される。キャリア５３は、インホイールモータ１のドライブシャフト６０と連結されている。これによって、モータ１０の回転力は、減速装置５０を介して増大されてドライブシャフト６０へ出力される。ここで、サンギヤ３１と、キャリア５３とは、それぞれ共通の回転軸Ｚｒ（減速装置５０の回転軸）を中心に回転する。また、ドライブシャフト６０も、回転軸Ｚｒを中心に回転する。回転軸Ｚｒは、モータ１０の回転軸、すなわち、ロータ１２及び中空シャフト２０の回転軸なので、サンギヤ３１と、キャリア５３と、ドライブシャフト６０と、ロータ１２と、中空シャフト２０とは、いずれも共通の回転軸Ｚｒを中心として回転する。
【００３４】
ドライブシャフト６０は、ハブ内輪６１に取り付けられている。ハブ内輪６１は、第４筐体２Ｄにボルト６を介してハブ外輪６２に、転動体６３を介して回転可能に支持される。ハブ内輪６１にはハブボルト６４が取り付けられている。車輪のホイールは、ハブボルト６４を介してハブ内輪６１に取り付けられる。このような構成により、モータ１０の出力は、減速装置５０、ドライブシャフト６０、及びハブ内輪６１を介して車輪へ伝達されて、車輪を回転させる。
【００３５】
サンギヤシャフト３０は、第１端部３０Ｔ１にサンギヤ３１が形成され、第２端部３０Ｔ２は中空シャフト２０を構成する円板状部材２２に差し込まれて取り付けられる。このように、サンギヤシャフト３０は、中空シャフト２０とは別部材で構成される。ここで、サンギヤシャフト３０と中空シャフト２０とを一体で構成すると、サンギヤシャフト３０の第１端部３０Ｔ１が中空シャフト２０の内部に位置するため、サンギヤ３１を形成する加工は非常に困難である。また、中空シャフト２０にサンギヤシャフト３０を形成する加工も手間を要する。
【００３６】
しかし、本実施形態のように、中空シャフト２０とサンギヤシャフト３０とを別部材で構成することにより、サンギヤ３１は、ホブ盤等で簡単に加工できる。また、中空シャフト２０も、コップ状の大まかな形状に成形した部材に対して、切削加工をすることにより製造できる。このように、中空シャフト２０とサンギヤシャフト３０とを別部材で構成することにより、それぞれの加工が容易になる。その結果、インホイールモータ１の製造が容易になる。また、サンギヤシャフト３０の加工に要するスペースを考慮しなくてもよいので、サンギヤシャフト３０の回転軸Ｚｒ方向における寸法増加を抑制でき、その結果として、インホイールモータ１の回転軸Ｚｒ方向における寸法増加を抑制できる。次に、サンギヤシャフト３０及びサンギヤシャフト３０と円板状部材２２との取付構造を説明する。
【００３７】
図１に示すように、サンギヤシャフト３０は、サンギヤ３１が形成される第１端部３０Ｔ１と、円板状部材２２に取り付けられる第２端部３０Ｔ２と、第１端部３０Ｔ１と第２端部３０Ｔ２とを連結する中間部分３２とで構成される。図３−１に示すように、サンギヤシャフト３０の第２端部３０Ｔ２は、段部３５（動力伝達手段側段部）が形成されている。これによって、サンギヤシャフト３０の第２端部３０Ｔ２には、大外径部分３０Ｔ２ｌと小外径部分３０Ｔ２ｓとが形成される。
【００３８】
図３−１、図４に示すように、第２端部３０Ｔ２の大外径部分３０Ｔ２ｌには、スプライン３３が形成される。本実施形態では、図３−１に示すように、スプライン３３の歯底直径２×ｒ１を、サンギヤ３１の歯先直径２×ｒ２よりも大きくしてある。ここで、ｒ１はスプライン３３の歯底半径であり、ｒ２は、サンギヤ３１の歯先半径である。これによって、スプライン３３を容易に加工できる。
【００３９】
サンギヤシャフト３０の中間部分３２は、第１端部３０Ｔ１から第２端部３０Ｔ２に向かって徐々に直径が大きくなるようにした略テーパー形状とすることが好ましい。これによって、中間部分３２の応力集中を低減できる。なお、本実施形態においては、中間部分３２を段付き形状とすることを排除するものではない。
【００４０】
図３−１、図４に示すように、サンギヤシャフト３０の第２端部３０Ｔ２の端面３０Ｐには、ねじ孔３４が形成される。図１、図４に示すように、ねじ孔３４には、全ねじ５がねじ込まれる。全ねじ５には、ねじ孔３４にねじ込まれた後は端面３０Ｐから突出する。そして、端面３０Ｐから突出した全ねじ５に、後述する固定部材４０をねじ込んで、サンギヤシャフト３０と固定部材とを連結する。このため、全ねじ５の長さは、ねじ孔３４の深さよりも大きく、かつ、全ねじ５をねじ孔３４にねじ込んだ後、サンギヤシャフト３０と固定部材４０とを確実に連結するために必要な全ねじ５の突出長さを確保できるように設定される。
【００４１】
図３−２に示すように、中空シャフト２０の円板状部材２２に形成される孔２３は、段部２５（円板状部材側段部）を有する段付き孔である。このように、孔２３は、大内径部分２３Ｌと小内径部分２３Ｓとで構成される。孔２３の小内径部分２３Ｓには、サンギヤシャフト３０の第２端部３０Ｔ２に形成されたスプライン３３と嵌合するスプライン溝２４が形成される。スプライン溝２４は、孔２３の小内径部分２３Ｓのみに形成されるので、ブローチ加工によって簡単に形成できる。
【００４２】
サンギヤシャフト３０を円板状部材２２に取り付ける場合、サンギヤシャフト３０のスプライン３３を円板状部材２２のスプライン溝２４に差し込んで嵌合させる。これによって、サンギヤシャフト３０と円板状部材２２との相対的な回転が規制されるので、円板状部材２２とサンギヤシャフト３０との間で、回転力を伝達できる。その結果、ロータ１２の回転力がサンギヤシャフト３０を介して減速装置５０へ伝達される。
【００４３】
上述したように、サンギヤシャフト３０の第２端部３０Ｔ２に形成されるスプライン３３と、中空シャフト２０を構成する円板状部材２２の孔に形成されるスプライン溝２４とが、本実施形態に係る回転規制部となる。なお、回転規制部は、スプライン３３及びスプライン溝２４に限定されるものではなく、例えば、キー及びキー溝を用いてもよい。しかし、スプライン３３及びスプライン溝２４を用いることで、円板状部材２２とサンギヤシャフト３０との間で伝達できるトルクを大きくできるので好ましい。
【００４４】
図１、図４に示すように、サンギヤシャフト３０の第２端部３０Ｔ２側には、固定部材４０が取り付けられる。固定部材４０は、円板状部材２２に対して減速装置５０とは反対側からサンギヤシャフト３０の第２端部３０Ｔ２側に取り付けられる。図４に示すように、固定部材４０には、回転軸Ｚｒが中心となる貫通孔４４が形成されている。そして、貫通孔４４のサンギヤシャフト３０の取付側には、全ねじ５がねじ込まれる雌ねじ４４Ｓが形成される。
【００４５】
図４に示すように、固定部材４０は、円板状部材２２と対向する側、すなわち、サンギヤシャフト３０の取付側に突起部４１を有する。突起部４１は、回転軸Ｚｒを中心として環状に形成される。突起部４１は、サンギヤシャフト３０の第２端部３０Ｔ２に設けられる段部３５（図３−１）と、円板状部材２２の孔に設けられる段部２５（図３−２）との間に介在する。そして、突起部４１は、サンギヤシャフト３０の中心と、円板状部材２２の中心とが一致するように、サンギヤシャフト３０と円板状部材２２との位置出しをする。
【００４６】
図５に示すように、固定部材４０は、貫通孔４４と平行に貫通する、複数のボルト貫通孔４２を備える。このボルト貫通孔４２に、それぞれボルト４３を差し込み、中空シャフト２０の円板状部材２２に設けられたねじ孔２１Ｈにねじ込んで締結することで、固定部材４０を円板状部材２２に固定する。これによって、サンギヤシャフト３０は、全ねじ５及び固定部材４０を介して円板状部材２２に固定される。
【００４７】
本実施形態では、このような構成により、固定部材４０は、サンギヤシャフト３０の回転軸Ｚｒ方向における位置決めをするとともに、回転軸Ｚｒ方向にサンギヤシャフト３０が動かないように固定する。また、固定部材４０は、サンギヤ３１にはすば歯車を用いることによって発生する回転軸Ｚｒ方向の力（軸力）を受ける。なお、サンギヤ３１に平歯車を用いる場合、軸力はほとんど発生しないが、回転軸Ｚｒ方向に対するサンギヤシャフト３０の位置決め及び固定のため、固定部材４０は必要になる。
【００４８】
本実施形態では、中空シャフト２０とサンギヤシャフト３０との間における回転力は、スプライン３３及びスプライン溝２４（回転規制部）によって伝達し、軸力は固定部材４０を介して円板状部材２２で受ける。このように、本実施形態では、モータ１０の回転時において発生する回転力と軸力とを、それぞれスプライン３３及びスプライン溝２４と固定部材４０とで分担する。これによって、固定部材４０単独で回転力と軸力とを受ける場合と比較して、固定部材４０が担う力は低減されるので、固定部材４０を小型化できる。
【００４９】
なお、本実施形態において、固定部材４０は、円板状の構造体であるが、固定部材の形状はこれに限定されるものではない。例えば、サンギヤシャフト３０の段部３５（図３−１）と、円板状部材２２の孔に設けられる段部２５（図３−２）との間に介在する突起部を備える複数の腕を、全ねじ５がねじ込まれる雌ねじ４４Ｓが形成された孔から放射状に形成してもよい。次に、サンギヤシャフト３０を円板状部材２２に取り付ける方法（本実施形態に係るインホイールモータの製造方法）を説明する。
【００５０】
まず、サンギヤシャフト３０の孔３４に全ねじ５をねじ込む。次に、サンギヤシャフト３０の第２端部３０Ｔ２に形成されたスプライン３３を、中空シャフト２０を構成する円板状部材２２の孔２３に形成されたスプライン溝２４に差し込んで、両者を嵌合させる。なお、スプライン３３をスプライン溝２４に差し込んだ後に、全ねじ５をサンギヤシャフト３０の孔３４にねじ込んでもよい。
【００５１】
上記手順により、サンギヤシャフト３０の第２端部３０Ｔ２の端面３０Ｐ（図３−１、図４参照）から全ねじ５が突出したサンギヤシャフト３０が、円板状部材２２の孔２３に差し込まれた状態となる。この状態では、サンギヤシャフト３０と円板状部材２２とは固定されていないので、サンギヤシャフト３０は、孔２３の貫通方向に移動できる。次に、固定部材４０の貫通孔４４に形成された雌ねじ４４Ｓに、全ねじ５をねじ込む。
【００５２】
次に、図５に示すように、ボルト４３で固定部材４０を中空シャフト２０の円板状部材２２に固定する。このとき、固定部材４０に形成されたボルト貫通孔４２の位置と円板状部材２２に形成されたねじ孔２１Ｈの位置を合わせる必要がある。ボルト貫通孔４２の位置とねじ孔２１Ｈの位置とが合っておらず、ボルト貫通孔４２を介してボルト４３をねじ孔２１Ｈへねじ込めない場合、固定部材４０を円板状部材２２から離れる方向に移動させてサンギヤシャフト３０を引き抜き、サンギヤシャフト３０のスプライン３３と円板状部材２２のスプライン溝２４との嵌合を解除する。
【００５３】
そして、スプライン３３及びスプライン溝２４のピッチの範囲で、固定部材４０を円板状部材２２の周方向に回転させ、ボルト貫通孔４２の位置とねじ孔２１Ｈの位置とを大まかに合わせる。この後の調整は、スプライン３３及びスプライン溝２４の１ピッチ以内の角度なので、全ねじ５に対する固定部材４０のねじ込み量で微調整する。したがって、図６に示すように、サンギヤシャフト３０の第２端部３０Ｔ２における端面３０Ｐと、固定部材４０のサンギヤシャフト３０と対向する面（サンギヤシャフト対向面）４０Ｐとの間には、僅かな隙間ｃ１が形成されている必要がある。
【００５４】
このため、図６に示すように、固定部材４０の円板状部材２２と対向する面（円板状部材対向面）４０Ｐ１と、円板状部材２２の固定部材４０と対向する面（固定部材対向面）２２Ｐとが接した状態で、端面３０Ｐとサンギヤシャフト対向面４０Ｐ２との間には隙間ｃ１が形成されるようにする。隙間ｃ１の大きさは、固定部材４０の微調整により、固定部材４０とサンギヤシャフト３０との距離が接近する分あればよい。この微調整は、理論上、スプライン３３及びスプライン溝２４の１ピッチ以内の回転なので、隙間ｃ１は、スプライン３３及びスプライン溝２４の１ピッチで固定部材４０が移動する分でよいが、ある程度の余裕をもって、これよりも大きく設定することが好ましい。
【００５５】
また、図６に示すように、固定部材４０の突起部４１と、円板状部材２２及びサンギヤシャフト３０との間に隙間ｃ２が形成されていないと、固定部材４０が円板状部材２２から浮いてしまう。したがって、円板状部材対向面４０Ｐ１と、固定部材対向面２２Ｐとが接した状態で、突起部４１とサンギヤシャフト３０の段部３５との間に隙間ｃ２が形成され、また、突起部４１と、円板状部材２２の段部との間に隙間ｃ３が形成されるようにする。本実施形態では、円板状部材対向面４０Ｐ１と、固定部材対向面２２Ｐとが接した状態で、隙間ｃ１、ｃ２、ｃ３が形成されるように各部の寸法を設定する。
【００５６】
上述した調整により、ボルト貫通孔４２を介してボルト４３をねじ孔２１Ｈへねじ込めるようになったら、ボルト４３を締め込み、固定部材４０を円板状部材２２に固定する。その後、軸受１３Ａ、１３Ｂ等を組み付け、筐体２内に組み込んでインホイールモータ１が完成する。このように、固定部材４０を円板状部材２２に固定する前に、固定部材４０と円板状部材２２との位置関係を調整することで、ボルト貫通孔４２とねじ孔２１Ｈとの位置を合わせることができる。本実施形態では、スプライン３３及びスプライン溝２４を回転規制部として用い、かつ全ボルト５でサンギヤシャフト３０と固定部材４０とを連結する構造により、ボルト貫通孔４２とねじ孔２１Ｈとの位置を容易に合わせることができる。これによって、サンギヤシャフト３０と円板状部材２２との組み付けが容易になるので、インホイールモータ１の組み立てが容易になる。
【００５７】
上述した調整では、固定部材４０を円板状部材２２から取り外す必要がある。このため、サンギヤシャフト３０の第２端部３０Ｔ２に設けられる段部３５と、円板状部材２２の孔に設けられる段部２５との間に固定部材４０の突起部４１を介在させた場合、図６に示すように、ある程度の隙間ｔが必要になる。この隙間ｔは、サンギヤシャフト３０の中心と、円板状部材２２の中心との芯出しが可能である程度に設定される。すなわち、両者の嵌め合いは、いわゆるすきまばめを、例えば、Ｈ７ｇ６に設定することができる。
【００５８】
スプライン３３及びスプライン溝２４のモジュールと歯数とは、固定部材４０と円板状部材２２との位置関係の調整量、及び伝達トルクの大きさから、設定可能な範囲が決定される。全ねじ５のピッチや、サンギヤシャフト３０の端面３０Ｐとサンギヤシャフト対向面４０Ｐ２との隙間ｃ１等を考慮すると、固定部材４０を全ねじ５へねじ込むことによる調整は、±５度程度であることが好ましい。すなわち、スプライン３３及びスプライン溝２４の歯数は３６歯程度となる。
【００５９】
また、詳述したように、スプライン３３の歯底直径を、サンギヤ３１の歯先直径よりも大きくすることが好ましいが、これは、サンギヤシャフト３０の加工を考慮したためなので、スプライン３３の歯底直径を、サンギヤ３１の歯先直径よりも僅かに大きければよい。したがって、サンギヤ３１の寸法が決まれば、スプライン３３及びスプライン溝２４の寸法もほぼ決定されるので、標準系列から適切な歯数及びモジュールの組み合わせを選択する。このとき、スプライン３３及びスプライン溝２４の伝達トルクとスプライン３３及びスプライン溝２４の面圧からモジュールの最小値が決まるので、そのモジュール以上を選択する。
【００６０】
これらを考慮すると、スプライン３３及びスプライン溝２４の諸元は、モジュールが０．７５以上１．５以下、歯数は３０枚以上４０枚以下となる。なお、この場合の伝達トルクは、車両の質量が１０００ｋｇ〜１２００ｋｇ程度の乗用車に適用できるインホイールモータ１を想定した場合の伝達トルクである。
【００６１】
上述したように、ロータ１２の回転力は、中空シャフト２０の円板状部材２２を介してサンギヤシャフト３０へ伝達される。ここで、円板状部材２２は、図１に示すように、中空シャフト２０を支持する一対の軸受１３Ａ、１３Ｂの間に配置されることが好ましい。すなわち、図２に示すように、軸受１３Ａ、１３Ｂを取り付けるための段部２６Ａ、２６Ｂの間に円板状部材２２を配置することが好ましい。
【００６２】
ここで、段部２６Ａ、２６Ｂを形成するために、中空シャフト２０の側部２１の肉厚は、段部２６Ａ、２６Ｂの部分で薄くなっており（図２のＨで示す部分）、伝達できるトルクに制限がある。一対の軸受１３Ａ、１３Ｂ間に円板状部材２２を配置すると、ロータ１２の回転力は、側部２１の肉厚が薄くなる部分（図２のＨで示す部分）を通過する前に円板状部材２２へ伝達されるので、段部２６Ａ、２６Ｂを形成することによる伝達トルクの制限を回避できる。このため、トルクの伝達を考慮しなくてよい分、段部２６Ａ、２６Ｂの肉厚をさらに小さくすることも可能なので、中空シャフト２０の軽量化を図ることができる。
【００６３】
以上、本実施形態では、中空シャフトと歯車が形成される動力伝達手段とを別個の部材としたので、中空シャフトや動力伝達手段の加工が容易になる。また、動力伝達手段と中空シャフトの円板状部材とを回転規制部を介して連結し、かつ、固定部材を介して動力伝達手段を円板状部材に固定する。これによって、回転力と軸力とをそれぞれ回転規制部と固定部材とで分担して受けることができるので、一方に大きな負担が作用することを回避できる。さらに、回転規制部にスプライン嵌合を利用し、かつ全ボルトで動力伝達手段と固定部材とを連結する構造により、大まかな調整はスプライン嵌合をずらすことで、微調整は固定部材のねじ込み程度を変更することで調整ができる。その結果、固定部材と円板状部材との位置合わせが容易になるので、動力伝達手段と円板状部材２２との組み付けが容易になるとともに、インホイールモータの組み立ても容易になる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上のように、本発明に係るインホイールモータ及びその製造方法は、ロータの内部に減速装置が配置された構造に有用である。
【符号の説明】
【００６５】
１  インホイールモータ
２  筐体
３、４、６、４３  ボルト
５  全ボルト
１０  モータ
１１  ステータ
１２  ロータ
１３Ａ、１３Ｂ  軸受
２０  中空シャフト
２１  側部
２１Ｈ、２３、３４  孔
２２  円板状部材
２４  スプライン溝
２５、２６Ａ、２６Ｂ、３５  段部
３０  サンギヤシャフト
３０Ｔ１  第１端部
３０Ｔ２  第２端部
３１  サンギヤ
３３  スプライン
４０  固定部材
４１  突起部
４２  ボルト貫通孔
４４  貫通孔
４４Ｓ  雌ねじ
５０  減速装置
５１  遊星歯車
５２  リングギヤ
５３  キャリア
６０  ドライブシャフト
６１  ハブ内輪
６２  ハブ外輪
６３  転動体
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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