(57)【要約】【課題】高出力の電動モータを使用する場合でも伝達トルクを十分に確保しつつ、小型化を図ることができる駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置１は、ロータ６を有する電動モータ２と、電動モータ２のトルクが所定値以上のときに、電動モータ２のトルクの伝達を遮断するトルクリミッタ４とを備えている。ロータ６は、ロータシャフト８と、ロータシャフト８の外周側に配置されたロータ本体部９とからなっている。トルクリミッタ４は、トルクリミッタシャフト１４の外周側に配置され、摩擦材１９を有するトルクリミッタ本体部１５と、トルクリミッタ本体部１５を覆うトルクリミッタケース１６とを有している。トルクリミッタケース１６とロータシャフト８の環状張出部１０とによりロータ本体部９を挟み込んだ状態で、締結用ナット２１によりロータシャフト８とトルクリミッタケース１６とが固定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータを有する電動モータと、前記電動モータのトルクが所定値以上のときに、前記電動モータのトルクの伝達を遮断するトルクリミッタとを備えた駆動装置において、
前記ロータと前記トルクリミッタとを一体固定する固定手段を備え、
前記ロータは、ロータシャフトと、前記ロータシャフトの外周側に配置され、前記トルクが発生するロータ本体部とを有し、
前記ロータシャフトの外周面には、前記ロータ本体部を受け止めるための張出部が設けられており、
前記トルクリミッタは、摩擦材を含むトルクリミッタ本体部と、前記トルクリミッタ本体部を覆うトルクリミッタケースとを有し、
前記固定手段は、前記トルクリミッタケースと前記張出部とにより前記ロータ本体部を挟み込んだ状態で、前記ロータシャフトと前記トルクリミッタケースとを固定する手段であることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記電動モータは同期モータであり、
前記ロータ本体部は、複数の電磁鋼板が積層された構造をなしていることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記固定手段は、前記ロータシャフトにおける前記トルクリミッタ側の端部の外周面に形成されたネジ部と、前記ネジ部にねじ込まれる締結用ナットとを有することを特徴とする請求項１または２記載の駆動装置。
【請求項４】
前記固定手段は、前記ロータシャフトにおける前記トルクリミッタ側の端部を折り曲げて前記トルクリミッタケースに対してかしめることにより形成されたカシメ部であることを特徴とする請求項１または２記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータ及びトルクリミッタを備えた駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の駆動装置としては、例えば特許文献１に記載されているようなトルクリミッタ内蔵モータが知られている。特許文献１に記載のトルクリミッタ内蔵モータは、回転子を回転軸に対して回転自在に軸支し、回転子の一方の端面にヒステリシス部材を固着し、永久磁石をヒステリシス部材と空隙を介して対向するように回転軸に固着し、ヒステリシス部材と永久磁石との間に作用する電磁力によって回転子から回転軸にトルクを伝達するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１３３４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術においては、モータがトルクリミッタを内蔵しているため、装置の小型化を図ることが可能となる。しかし、ヒステリシス部材と永久磁石との間に作用する電磁力により伝達トルクが決まるため、高出力モータを使用する場合には、伝達トルクを十分に確保することが困難である。
【０００５】
本発明の目的は、高出力の電動モータを使用する場合でも伝達トルクを十分に確保しつつ、小型化を図ることができる駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ロータを有する電動モータと、電動モータのトルクが所定値以上のときに、電動モータのトルクの伝達を遮断するトルクリミッタとを備えた駆動装置において、ロータとトルクリミッタとを一体固定する固定手段を備え、ロータは、ロータシャフトと、ロータシャフトの外周側に配置され、トルクが発生するロータ本体部とを有し、ロータシャフトの外周面には、ロータ本体部を受け止めるための張出部が設けられており、トルクリミッタは、摩擦材を含むトルクリミッタ本体部と、トルクリミッタ本体部を覆うトルクリミッタケースとを有し、固定手段は、トルクリミッタケースと張出部とによりロータ本体部を挟み込んだ状態で、ロータシャフトとトルクリミッタケースとを固定する手段であることを特徴とするものである。
【０００７】
このように本発明の駆動装置においては、電動モータのロータで発生したトルクがトルクリミッタ本体部の摩擦材の摩擦力により機械的に伝達されるので、高出力の電動モータを使用する場合でも、伝達トルクを十分に確保することができる。また、トルクリミッタケースとロータシャフトの張出部とによりロータ本体部を挟み込んだ状態で、ロータシャフトとトルクリミッタケースとを固定することにより、ロータとトルクリミッタとが一体化されるため、駆動装置の小型化を図ることができる。
【０００８】
好ましくは、電動モータは同期モータであり、ロータ本体部は、複数の電磁鋼板が積層された構造をなしている。この場合には、ロータ本体部に与えられる電気エネルギーが機械エネルギーに変換されて、トルクが発生する。このとき、ロータ本体部を回転させるために回転磁界が形成される際に、渦電流の発生が少ないため、電動モータの損失を低減することができる。
【０００９】
また、好ましくは、固定手段は、ロータシャフトにおけるトルクリミッタ側の端部の外周面に形成されたネジ部と、ネジ部にねじ込まれる締結用ナットとを有する。この場合には、締結用ナットによりロータシャフトとトルクリミッタケースとを強固に固定することができる。
【００１０】
また、固定手段は、ロータシャフトにおけるトルクリミッタ側の端部を折り曲げてトルクリミッタケースに対してかしめることにより形成されたカシメ部であっても良い。この場合には、ロータシャフトとトルクリミッタケースとの固定を製造上容易に且つ安く行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高出力の電動モータを使用する場合でも伝達トルクを十分に確保しつつ、駆動装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る駆動装置の一実施形態を概略的に示す断面図である。
【図２】図１に示した駆動装置の要部を示す拡大断面図である。
【図３】本発明に係る駆動装置の他の実施形態を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る駆動装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る駆動装置の一実施形態を概略的に示す断面図であり、図２は、図１に示した駆動装置の要部を示す拡大断面図である。各図において、本実施形態の駆動装置１は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に備えられた左右１対の駆動輪（図示せず）を駆動する装置である。
【００１５】
駆動装置１は、駆動源である電動モータ２と、この電動モータ２の回転を減速して出力する歯車減速機３と、電動モータ２のトルクが所定値以上のときに、電動モータ２から歯車減速機３へのトルクの伝達を遮断する湿式の多板摩擦型のトルクリミッタ４とを備えている。これらの電動モータ２、歯車減速機３及びトルクリミッタ４は、ケース５に収容されている。
【００１６】
電動モータ２は、ＰＭモータ等の同期モータである。電動モータ２は、ステータ（図示せず）の内側に配置されたロータ（回転子）６を有している。ロータ６は、ケース５に軸受部７を介して回転可能に支持された円筒状のロータシャフト８と、このロータシャフト８の外周側に配置され、ステータにより形成される回転磁界によってトルクが発生するロータ本体部９とからなっている。
【００１７】
ロータシャフト８の一端側（トルクリミッタ４の反対側）の外周面には、ロータ本体部９を受け止めるための環状張出部１０が設けられている。ロータシャフト８の他端部（トルクリミッタ４側の端部）の外周面には、ネジ部１１（図２参照）が形成されている。
【００１８】
ロータ本体部９は、複数枚の環状の電磁鋼板１２が軸方向に積層された構造をなしている。電磁鋼板１２は、軟質磁性材料で形成されている。軟質磁性材料としては、鉄に少量のケイ素を加えた合金であるケイ素鋼等が用いられる。電磁鋼板１２は、電気エネルギーを機械エネルギー（トルク）に変換する機能を有している。電磁鋼板１２は、回転磁界（前述）が形成される際に渦電流の発生が少なく、一般的な鉄材に比べて損失が少ない。従って、電動モータ２の損失を低減することができる。
【００１９】
トルクリミッタ４は、ケース５に軸受部１３を介して回転可能に支持された円筒状のトルクリミッタシャフト１４と、このトルクリミッタシャフト１４の外周側に配置されたトルクリミッタ本体部１５と、このトルクリミッタ本体部１５を覆うトルクリミッタケース１６とを有している。
【００２０】
トルクリミッタシャフト１４の外周面には、取付用のフランジ部１４ａが設けられている。トルクリミッタケース１６は、筒状部１６ａと、この筒状部１６ａと一体化され、ロータ６と係合する大壁部１６ｂと、この大壁部１６ｂの反対側において筒状部１６ａと一体化された小壁部１６ｃとからなっている。
【００２１】
トルクリミッタ本体部１５は、フランジ部１４ａの外周面に固定された複数枚の環状の摺動板１７と、この摺動板１７と対向するようにトルクリミッタケース１６の筒状部１６ａの内周面に固定された複数枚の環状の押さえ板１８と、摺動板１７と押さえ板１８との間に介在された摩擦材１９と、トルクリミッタケース１６の小壁部１６ｃとこれに対向する押さえ板１８との間に配置され、当該押さえ板１８をロータ６側に付勢することで、摩擦材１９により摺動板１７と押さえ板１８との間に摩擦力を与える皿バネ２０とを有している。摺動板１７及び押さえ板１８は、例えばボルト（図示せず）によりフランジ部１４ａ及び筒状部１６ａにそれぞれ締結されている。
【００２２】
トルクリミッタ４は、ロータ６に固定されている。具体的には、トルクリミッタケース１６の大壁部１６ｂとロータシャフト８の環状張出部１０とによりロータ本体部９を挟み込んだ状態で、ロータシャフト８に形成されたネジ部１１に締結用ナット２１をねじ込んで、締結用ナット２１により大壁部１６ｂを締め付けることで、ロータ本体部９を環状張出部１０に対して押さえ付ける。ネジ部１１及び締結用ナット２１は、ロータ６とトルクリミッタ４とを一体固定する固定手段を構成している。このように締結用ナット２１を用いることにより、トルクリミッタケース１６とロータシャフト８とを強固に固定することができる。
【００２３】
歯車減速機３は、トルクリミッタ４に対して電動モータ２の反対側に配置されている。歯車減速機３は、例えば３軸構造の減速機である。歯車減速機３は、例えばスプライン締結によりトルクリミッタシャフト１４に固定されたギア軸２２を有している。ギア軸２２は、ケース５に２つの軸受部２３を介して回転可能に支持されている。ギア軸２２の外周面には、ギア部２４が形成されている。ギア部２４は、図示しない他のギア軸及びギア部を介して上記の駆動輪と連結されている。
【００２４】
歯車減速機３は、ケース５のギア室（図示せず）内に収容されている。ギア室内の底部には、歯車減速機３及びトルクリミッタ４を潤滑するための潤滑油が溜められている。なお、潤滑油は、電動モータ２の冷却にも使用される。
【００２５】
このような駆動装置１において、電動モータ２のロータ６が回転すると、その回転がトルクリミッタ４に伝達されて、トルクリミッタ４が回転する。具体的には、ロータ６の回転がトルクリミッタケース１６、押さえ板１８、摺動板１７及びトルクリミッタシャフト１４に伝達される。そして、トルクリミッタ４の回転が歯車減速機３に伝達されて、歯車減速機３が回転し、これに伴って駆動輪（図示せず）が回転する。
【００２６】
このとき、電動モータ２からトルクリミッタ４に与えられるトルクが摺動板１７と押さえ板１８との間の摩擦力（皿バネ２０の付勢力）以下であるときは、摩擦力により摺動板１７が押さえ板１８と一緒に回転し、これに伴ってトルクリミッタシャフト１４が回転するため、電動モータ２のトルクがトルクリミッタ４を介して歯車減速機３に伝達される。
【００２７】
一方、電動モータ２からトルクリミッタ４に与えられるトルク、例えばモータ衝撃トルクが付加されて摺動板１７と押さえ板１８との間の摩擦力よりも高くなったときは、押さえ板１８が摺動板１７に対して空回りし、摺動板１７が回転しないため、トルクリミッタシャフト１４が回転せず、電動モータ２から歯車減速機３へのトルクの伝達が遮断される。これにより、電動モータ２から歯車減速機３に過大なトルクが伝達されることによる歯車減速機３の破損を防ぐことができる。
【００２８】
以上のように本実施形態にあっては、湿式の多板摩擦型のトルクリミッタ４を使用するので、電動モータ２で発生したトルクが摩擦材１９の摩擦力により機械的に歯車減速機３に伝達されることになる。このため、高出力の電動モータ２を使用する場合でも、例えばロータ本体部９とロータシャフト８との間に作用する電磁力により伝達トルクが決まるような構造と異なり、伝達トルクを十分に確保することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、トルクリミッタケース１６とロータシャフト８の環状張出部１０とによりロータ本体部９を挟み込んだ状態で、締結用ナット２１によりロータシャフト８とトルクリミッタケース１６とを固定するので、電動モータ２とトルクリミッタ４とが一体化されることになる。これにより、省スペース化が図られるため、駆動装置１を小型化することができる。
【００３０】
さらに、電動モータ及びトルクリミッタを備えた駆動装置では、電動モータ及びトルクリミッタの回転時に振動が発生しないように、電動モータ及びトルクリミッタの重心位置を回転軸上に設定する必要があるが、製造上のばらつきにより装置毎に重心位置がずれてしまう。このため、電動モータ及びトルクリミッタを回転させて重心ずれ量を測定し、その測定結果に基づいて、電動モータ及びトルクリミッタの重心の反対側に重りを付けたり、電動モータ及びトルクリミッタの重心側に穴を開ける等、重心ずれ量の補正（重心調整）を行っている。この場合、電動モータとトルクリミッタとが一体化されていない構造では、電動モータ及びトルクリミッタの各々について重心調整を行う必要があるため、手間がかかる。しかし、本実施形態では、電動モータ２とトルクリミッタ４とが一体化されているため、電動モータ２及びトルクリミッタ４の重心調整を一度にまとめて行うことができる。従って、駆動装置１の製造工程を簡略化することができる。
【００３１】
図３は、本発明に係る駆動装置の他の実施形態を概略的に示す断面図である。図中、上述した実施形態と同一または同等の要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００３２】
同図において、本実施形態の駆動装置１では、ロータ６とトルクリミッタ４とを一体固定する固定手段のみ、上述した実施形態と異なっている。具体的には、ロータシャフト８のトルクリミッタ４側の端部には、固定手段としてのカシメ部３０が設けられている。カシメ部３０は、トルクリミッタケース１６の大壁部１６ｂとロータシャフト８の環状張出部１０とによりロータ本体部９を挟み込んだ状態で、ロータシャフト８のトルクリミッタ４側の端部を外周側に折り曲げて大壁部１６ｂに対してかしめることにより形成されている。
【００３３】
このようにロータシャフト８とトルクリミッタケース１６とをかしめにより固定することにより、ロータシャフト８の外周面に上記ネジ部１１を形成したり、上記の締結用ナット２１を用意しなくて済む。これにより、ロータシャフト８とトルクリミッタケース１６との固定を簡単な工程で安価に行うことができる。
【００３４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、電動モータ２を、ロータ６のロータ本体部９が電磁鋼板１２の積層構造からなっている同期モータとしたが、使用する電動モータ２としては、特に同期モータに限られず、誘導モータ等であっても良い。例えば誘導モータでは、ロータのロータ本体部を、保持板にコイルを取り付けた構造とすることができる。この場合には、コイルを保持した保持板をトルクリミッタケース１６とロータシャフト８の環状張出部１０とにより挟み込んだ状態で、締結用ナットまたはかしめによってロータシャフト８とトルクリミッタケース１６とを固定すれば良い。
【符号の説明】
【００３５】
１…駆動装置、２…電動モータ、４…トルクリミッタ、６…ロータ、８…ロータシャフト、９…ロータ本体部、１０…環状張出部、１１…ネジ部（固定手段）、１２…電磁鋼板、１５…トルクリミッタ本体部、１６…トルクリミッタケース、１９…摩擦材、２１…締結用ナット（固定手段）、３０…カシメ部（固定手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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