(57)【要約】      （修正有）【課題】旋回荷重等のタイヤ横力により、減速機の最終の出力歯車に曲げモーメントが加わっても、最終の出力歯車の歯車軸に傾きが生じ難い構造のインホイールモータ駆動装置を提供する。【解決手段】インホイールモータ駆動装置の減速機のＢの出力歯車９の歯車軸９ａをハウジング１１に対して両持ち支持し、この両持ち支持された出力歯車９の歯車軸９ａにスプライン穴９ｂを形成し、このスプライン穴９ｂに、車輪ハブＣの出力軸１３をスプライン結合することにより、出力歯車９に対して曲げモーメントが加わっても、歯車軸９ａに傾きが生じ難くし、タイヤ横力等の外力によって車輪ハブＣの出力軸１３に軸たわみが生じても、その変形、変位が、車輪ハブＣの出力軸１３と出力歯車９とを結合するスプラインの隙間によって吸収するようにした。【選択図】図２
2014073730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイールの内側空間部分に配設される電動モータと、この電動モータに減速機を介して連結される車輪ハブとからなるインホイールモータ駆動装置において、前記減速機の出力歯車の歯車軸をハウジングに対して両持ち支持し、この両持ち支持された出力歯車の歯車軸にスプライン穴を形成し、このスプライン穴に、車輪ハブの出力軸をスプライン結合したことを特徴とするインホイールモータ駆動装置。
【請求項２】
前記最終の出力歯車の歯車軸を両持ち支持するアウトボード側の軸受とインボード側の軸受のうち、アウトボード側の軸受を、インボード側の軸受よりも負荷容量の大きい軸受としたことを特徴とする請求項１記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項３】
前記電動モータと減速機の間に、一方の面に電動モータを、他方の面に減速機を取付ける中間プレートを設け、この中間プレートに前記最終の出力歯車の歯車軸を支持するインボード側の軸受を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項４】
前記車輪ハブの内径面にスプライン結合された出力軸のスプライン部と、前記最終の出力歯車のスプライン穴にスプライン結合された出力軸のスプライン部の間に、ねじり強度が最弱となる小径部を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項５】
前記出力軸にスプライン結合された車輪ハブの内方部材を、出力軸のアウトボード側の先端部にネジ結合されたナットにより固定し、この内方部材の外径側に複列のハブ軸受を設け、このハブ軸受の内輪のインボード側の端面に当接する予圧用フランジを前記出力軸に設け、前記のナットの締め付けにより出力軸の予圧用フランジを介してハブ軸受の内輪に予圧を付与する請求項１〜４のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項６】
前記出力軸の予圧用フランジよりもインボード側に前記小径部を設けた請求項５記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項７】
前記車輪ハブの外方部材が、前記減速機のハウジングと一体に形成されている請求項１〜６のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項８】
前記車輪ハブの外方部材と一体に形成された減速機のハウジングを鋼製にして、ハウジングに車体取付け部を設け、中間プレートとモータ部のケースを軽合金製にしたことを特徴とする請求項７に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項９】
前記減速機の構成ギヤが焼結材料によって形成されている請求項１〜８のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ホイールの内側空間部分に配設される電動モータと、この電動モータに減速機を介して連結される車輪ハブとからなるインホイールモータ駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タイヤ近傍に直接ドライブトレインが接続されるインホイールモータ駆動装置においては、旋回荷重等のタイヤ横力により、減速機の最終歯車軸に曲げモーメントが加わる。
【０００３】
この曲げモーメントにより、最終歯車軸に傾きが生じると、歯車の噛み合いが悪化し、片当たりによる異音や異常摩耗などの不具合の要因になる。
【０００４】
このような不具合をなくすために、従来は、歯車の噛み合い隙間を大きくとり、歯車軸が傾いた場合においても、異常干渉が生じないような対策が講じられている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−７２８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、歯車の噛み合い隙間を大きくとって異常干渉が生じないようにしたとしても、歯車軸自体の傾きを改善するものではないので、前述の不具合の要因は取り除かれない。
【０００７】
また、歯車の噛み合い隙間を大きくすると効率が悪化すると共に、騒音・振動・ハーシュネスという自動車の快適性を表す三大要素の悪化も懸念される。
【０００８】
そこで、この発明は、旋回荷重等のタイヤ横力により、減速機の出力歯車に曲げモーメントが加わっても、歯車軸に傾きが生じ難い構造のインホイールモータ駆動装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決するために、この発明は、ホイールの内側空間部分に配設される電動モータと、この電動モータに減速機を介して連結される車輪ハブとからなるインホイールモータ駆動装置において、前記減速機の出力歯車の歯車軸をハウジングに対して両持ち支持し、この両持ち支持された出力歯車の歯車軸にスプライン穴を形成し、このスプライン穴に、車輪ハブの出力軸をスプライン結合したものである。
【００１０】
また、前記減速機の出力歯車にスプライン結合される車輪ハブの出力軸に、ねじり強度が最弱となる小径部を形成することにより、出力軸に過度の負荷がかかった場合に、小径部が破断するようにしてもよい。出力軸の小径部が破断することにより、タイヤロック等の不安全状態を回避し、減速機の歯車や電動モータ等の重要部品の損傷を防止することができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明は、以上のように、出力歯車の歯車軸を、ハウジングに対して両持ち支持することにより、車輪ハブの出力軸から出力歯車に対して曲げモーメントが加わっても、歯車軸に傾きが生じ難くすることができる。また、タイヤ横力等の外力によって車輪ハブの出力軸に軸たわみ（変形、変位）が生じた場合においても、その変形、変位は、車輪ハブの出力軸と出力歯車とを結合するスプラインの隙間によって吸収されるため、周辺部品に伝達される応力が緩和され、部品形状の設計自由度を向上させることができる。
【００１２】
また、前記減速機の出力歯車にスプライン結合される車輪ハブの出力軸に、ねじり強度が最弱となる小径部を形成することにより、出力軸に過度の負荷がかかった場合に、小径部が破断するようにすることにより、タイヤロック等の不安全状態を回避し、減速機の歯車や電動モータ等の重要部品の損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】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減速機と電動モータを示す正面図である。
【図２】この発明の第１の実施形態を示す図１のＡ−Ａ線の断面図である。
【図３】この発明の第１の実施形態を示す図１のＢ−Ｂ線の断面図である。
【図４】この発明の第２の実施形態を示す断面図である。
【図５】この発明の第３の実施形態を示す断面図である。
【図６】インホイールモータ駆動装置を車体に設置した状態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
インホイールモータ駆動装置１は、図６に示すように、自動車２のホイール３の内側空間部分に設置される。図６に示した電気自動車は、後輪を駆動輪とした例を示したが、これに限ることなく、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概念で使用する。図６において、符号４は、車体を示している。
【００１６】
図１〜図３に示す実施形態のインホイールモータ駆動装置１は、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からの出力をホイール３に伝える車輪ハブＣとを備えている。
【００１７】
図１〜図３に示す実施形態のインホイールモータ駆動装置１は、電動モータＡと減速機Ｂとの間に、中間プレート５を設け、この中間プレート５のインボード側の面に電動モータＡを、アウトボード側の面に減速機Ｂを、それぞれボルト６、７によって着脱可能に取付けている。
【００１８】
なお、この発明において、「アウトボード」とは車両の外方（図２の左側）、「インボード」とは、車両の内方（図２の右側）を意味する。
【００１９】
電動モータＡは、例えば、ラジアルギャップモータ、アキシアルギャップモータなど任意の構成のモータを適用可能である。
【００２０】
減速機Ｂは、二段平行歯車減速機であり、電動モータＡの出力歯車に噛み合うカウンタ歯車８と、このカウンタ歯車８に噛み合う出力歯車９を有する。
【００２１】
カウンタ歯車８は、電動モータＡの出力歯車に噛み合う大径歯車８ａと、出力歯車９に噛み合う小径歯車８ｂとを有し、カウンタ歯車８の歯車軸８ｃは、インボード側の端部が、中間プレート５のアウトボード側の面に、転がり軸受１０によって支持され、アウトボード側の端部が、減速機Ｂのハウジング１１の前端壁１１ａに、転がり軸受１２によって支持されている。
【００２２】
出力歯車９の歯車軸９ａには、アウトボード側に、車輪ハブＣの出力軸１３のインボード側の端部が挿し込まれる内周面にスプラインが形成されたスプライン穴９ｂが形成され、このスプライン穴９ｂに、車輪ハブＣの出力軸１３のインボード側の端部に形成したスプライン部１３ａがスプライン結合されている。
【００２３】
出力歯車９の歯車軸９ａには、インボード側の端部に小径のボス部９ｃが形成され、アウトボード側の端部に歯車軸９ａよりも大径のフランジ部９ｄが形成されている。出力軸９ａのインボード側のボス部９ｃは、中間プレート５に転がり軸受１４によって支持され、出力軸９ａのアウトボード側のフランジ部９ｄは、このフランジ部９ｄと対向するように形成された減速機Ｂのハウジング１１の前端壁１１ａのフランジ部１１ｂに転がり軸受１５によって支持されている。
【００２４】
減速機Ｂの出力歯車９の歯車軸９ａは、インボード側の転がり軸受１４と、アウトボード側の転がり軸受１５によってハウジング１１に対して両持ち支持されるため、車輪ハブＣの出力軸１３から出力歯車９に対して曲げモーメントが加わっても歯車軸９ａに傾きが生じ難い。また、タイヤ横力等の外力によって車輪ハブＣの出力軸１３に軸たわみ（変形、変位）が生じた場合においても、その変形、変位は、車輪ハブＣの出力軸１３のスプライン部１３ａと出力歯車９の内径面のスプライン穴９ｂとの間の隙間によって吸収される。このため、周辺部品に伝達される応力が緩和され、部品形状の設計自由度が向上する。
【００２５】
出力歯車９の歯車軸９ａを支持するインボード側の転がり軸受１４と、アウトボード側の転がり軸受１５は、アウトボード側の転がり軸受１５の方が、インボード側の転がり軸受１４よりも重心及び動力負荷点が近い。このため、アウトボード側の転がり軸受１５を、インボード側の転がり軸受１４よりもＰＣＤを大きくして、負荷容量を高めている。これにより、出力歯車９の歯車軸９ａの支持構造を最適化することができる。
【００２６】
車輪ハブＣは、出力軸１３のアウトボード側の端部に形成されたスプライン部１３ｂにスプライン結合される、内径面にスプライン部１６ａが形成された内方部材１６と、その外径側に複列のハブ軸受１７を介して同軸状態に設けられた外方部材１８により構成される、いわゆる第１世代の構造である。内方部材１６は、内径部に出力軸１３のスプライン部１３ｂが挿通され、出力軸１３の先端部にネジ結合されたナット１９により、出力軸１３に対して固定される。内方部材１６には、車輪取付けフランジ２０が一体に形成され、この車輪取付けフランジ２０に、ブレーキロータ２１とホイール３がボルト２２によって取り付けられる。
【００２７】
前記出力軸１３には、ハブ軸受１７の内輪２３のインボード側の端面に当接する予圧用フランジ１３ｃが設けられ、前記出力軸１３の先端のナット１９を締め付けることにより、ハブ軸受１７の内輪２３に予圧が付与される。
【００２８】
前記予圧用フランジ１３ｃの外周面と、外方部材１６のインボード側の端部の内周面との間にはオイルシール２４が設けられ、減速機Ｂ内が密閉されている。
【００２９】
前記車輪ハブＣの内方部材１６の内径面にスプライン結合された出力軸１３のスプライン部１３ｂと、前記減速機Ｂの出力歯車９のスプライン穴９ｂにスプライン結合された出力軸１３のスプライン部１３ａの間には、ねじり強度が出力軸１３の全長で最弱となる小径部１３ｄを形成している。
【００３０】
出力軸１３の全長でねじり強度が最弱となる小径部１３ｄを形成することにより、出力軸１３に過度の負荷がかかった場合に、小径部１３ｄが破断するようにしている。小径部１３ｄが破断することにより、タイヤロック等の不安全状態を回避し、減速機Ｂの歯車や電動モータＡ等の重要部品の損傷を防止することができる。
【００３１】
前記外方部材１８は、ボルト２５によって減速機Ｂのハウジング１１の前端壁１１ａに固定されている。この外方部材１８には、車体取付け部材であるナックル２６が一体に形成されている。
【００３２】
次に、図４に示す実施形態は、車輪ハブＣがいわゆる第３世代のものを示している。複列のハブ軸受１７のアウトボード側の内輪軌道が内方部材１６に一体に形成されている。また、ハブ軸受１７の複列の外輪軌道面が外方部材１８の内径面に一体に形成されている。
【００３３】
また、この図４に示す実施形態では、複列のハブ軸受１７のインボード側の内輪２３を、内方部材１６の円筒部のインボード側の端部をかしめ固定し、このかしめ固定により内輪２３に予圧を与えている。
【００３４】
次に、図５に示す実施形態は、車輪ハブＣは第１世代のものであるが、外方部材１８と減速機Ｂのハウジング１１とを一体に形成している。この実施形態では、中間プレート５を鋼製にして、この中間プレート５に車体取付け部材であるナックル２６を形成している。
【００３５】
そして、この図５に示す実施形態では、軽量化のために、外方部材１８と一体に形成した減速機Ｂのハウジング１１と、電動モータＡのモータケース２７を、アルミニウム等の軽合金によって形成している。
【００３６】
この図５に示す実施形態のように、減速機Ｂのハウジング１１と電動モータＡのモータケースを異種金属によって形成した場合、異種金属の接触部において電食が生じる可能性がある。このため、異種金属の接触面には、３価クロメート処理を施して電食が生じないようにしておくことが望ましい。
【００３７】
その他、電食防止処理として次のようなものが考えられる。
・６価クロムフリークロメート（硝酸クロム、硫酸クロムを主成分とする）
・Zn-Niメッキ
・ジンククロメート塗装、アルミニウムペイント
・ディスゴ処理
・アルマイト、ベーマイト
このほかにも、絶縁体を挟むなど電食防止効果のある対策を行っても良い。
【００３８】
上記の各実施形態で使用する内周面にスプライン穴９ｂを有する出力歯車９等は、形状が複雑であるが、焼結成形を行えば安価に製造することが可能である。
【００３９】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、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。
【符号の説明】
【００４０】
Ａ  電動モータ
Ｂ  減速機
Ｃ  車輪ハブ
１  インホイールモータ駆動装置
２  自動車
３  ホイール
４  車体
５  中間プレート
６、７  ボルト
８  カウンタ歯車
８ａ  大径歯車
８ｂ  小径歯車
８ｃ  歯車軸
９  出力歯車
９ａ  歯車軸
９ｂ  スプライン穴
９ｃ  ボス部
９ｄ  フランジ部
１０  転がり軸受
１１  ハウジング
１１ａ  前端壁
１１ｂ  フランジ部
１２  転がり軸受
１３  出力軸
１３ａ  スプライン部
１４、１５  転がり軸受
１６  内方部材
１７  ハブ軸受
１８  外方部材
１９  ナット
２０  車輪取付けフランジ
２１  ブレーキロータ
２２  ボルト
２３  内輪
２４  オイルシール
２５  ボルト
２６  ナックル
【図１】
2014073730.tif 000003
【図２】
2014073730.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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