(57)【要約】シャフトは、中心軸の軸方向に延びる。ハブは、側面部と内筒部と外筒部とを有し、シャフトに対して相対回転可能である。ステータ部は、ハブに対して同軸上に回転不可に設けられ、径方向において内筒部と外筒部との間に環状に配置され、コイルを有する。ロータ部は、ステータ部と同軸上に、ステータ部と側面部との間の空間を利用して配置され、コイルからの磁力を受けるマグネットを保持し、中心軸を中心に回転可能である。リング歯車は、内筒部に対して同軸上に配置され、ハブに固定される。可撓性歯車は、リング歯車と径方向に対向して配置され、ステータ部に固定され、内筒部とステータ部との間の位置でリング歯車と部分的に噛み合う。波動発生器は、径方向において、可撓性歯車を挟んでリング歯車とは反対側に配置される。
2019026857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪に取り付けられる車輪駆動装置であって、
中心軸の軸方向に延びたシャフトと、
前記シャフトの一方側の端部を周方向に囲む円環状の側面部と、前記側面部の内周端部から軸方向の他方側に延び、前記シャフトを周方向に沿って囲む内筒部と、前記側面部の外周端部から軸方向の他方側に延び、前記内筒部を周方向に沿って囲む外筒部と、を有し、前記シャフトに対して相対回転可能なハブと、
前記ハブに対して同軸上に前記中心軸に対して回転不可に設けられ、径方向において前記内筒部と前記外筒部との間に環状に配置され、周方向に沿って複数のコイルを有するステータ部と、
前記ステータ部と同軸上に、前記ステータ部と前記側面部との間の空間を利用して配置され、複数の前記コイルからの磁力を受けるマグネットを保持し、前記中心軸を中心に回転可能なロータ部と、
前記内筒部に対して同軸上に配置され、前記ハブおよび前記ステータ部の一方に固定される、環状のリング歯車と、
前記リング歯車と径方向に対向して配置され、前記ハブおよび前記ステータ部の他方に固定され、前記内筒部と前記ステータ部との間の位置で前記リング歯車と部分的に噛み合う、可撓性の筒部を有する可撓性歯車と、
径方向において、前記可撓性歯車を挟んで前記リング歯車とは反対側に配置され、前記ロータ部の回転に伴って回転し、前記可撓性歯車を非真円状に撓める、波動発生器と、
を備え、
前記波動発生器の回転により、前記可撓性歯車の径方向の長さが変位し、前記可撓性歯車と前記リング歯車との噛み合い位置が、前記中心軸を中心に、周方向に変化し、
前記リング歯車は、前記可撓性歯車の歯数と異なる歯数を有し、
前記リング歯車および前記可撓性歯車は、前記ロータ部の回転数よりも低い回転数で相対回転する、
車輪駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車輪駆動装置であって、
前記波動発生器は、前記内筒部を周方向に沿って囲み、前記ロータ部の径方向内側端部が接続され、
前記可撓性歯車は、複数の外歯を有し、前記波動発生器の径方向外側で前記内筒部を周方向に沿って囲み、軸方向における一方側に位置する端部が、前記ステータ部に固定され、
前記リング歯車は、複数の内歯を有し、前記ステータ部と前記可撓性歯車の間に配置され、前記内筒部の軸方向の他方側の端部に接続される、
車輪駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車輪駆動装置であって、
複数の前記コイルそれぞれは、径方向に延びる軸を中心に導線が券回されて構成され、
前記マグネットは、前記ステータ部の径方向外側に配置されている、
車輪駆動装置。
【請求項４】
請求項２に記載の車輪駆動装置であって、
複数の前記コイルそれぞれは、軸方向に延びる軸を中心に導線が巻回されて構成され、
前記マグネットは、軸方向における前記ステータ部と前記接続部との間に配置されている、
車輪駆動装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４までのいずれか一つに記載の車輪駆動装置であって、
前記ステータ部は、
前記シャフトに対して、前記中心軸を中心に回転不可に固定された固定部と、
前記可撓性歯車を保持する保持部と、
前記保持部と、前記固定部とを解除可能に連結する連結部と、
を有する、
車輪駆動装置。
【請求項６】
請求項５に記載の車輪駆動装置であって、
前記固定部は、軸方向に貫通した固定部側孔を有し、
前記保持部は、前記固定部側孔と軸方向に重なり、前記固定部側孔と連通する保持部側孔を有し、
前記連結部は、
軸方向に延び、前記固定部側孔と前記保持部側孔とに挿入される挿入軸、
を有する、
車輪駆動装置。
【請求項７】
請求項２から請求項６までのいずれか一つに記載の車輪駆動装置であって、
前記波動発生器は、
周方向の位置によって径が異なり、前記シャフトに対して前記中心軸を中心に回転する非真円カムと、
前記可撓性歯車と、前記非真円カムとの間に配置された可撓軸受と、
を有し、
前記可撓軸受は、前記非真円カムの回転に応じて変形し、
前記可撓性歯車は、前記可撓軸受を介して、前記非真円カムの回転に応じて変形する、
車輪駆動装置。
【請求項８】
請求項１に記載の車輪駆動装置であって、
前記リング歯車は、複数の外歯を有し、前記内筒部の外周面に固定され、
前記可撓性歯車は、複数の内歯を有し、前記リング歯車の径方向外側において、前記中心軸を中心とした回転が不可に配置され、
前記波動発生器は、前記可撓性歯車の径方向外側において、前記ロータ部に保持される、
車輪駆動装置。
【請求項９】
請求項８に記載の車輪駆動装置であって、
複数の前記コイルそれぞれは、径方向に延びる軸を中心に導線が巻回されて構成され、
前記ロータ部は、
前記中心軸を囲み、径方向における前記ステータ部と前記波動発生器との間において、軸方向に延びる内側円筒部と、前記中心軸を囲み、前記ステータ部の径方向外側において、軸方向に延びる外側円筒部と、
を有し、
前記波動発生器は、前記内側円筒部の内周面に支持され、
前記マグネットは、前記外側円筒部の内周面に支持される、
車輪駆動装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の車輪駆動装置であって、
複数の前記コイルそれぞれは、軸方向に延びる軸を中心に導線が巻回されて構成され、
前記ロータ部は、
前記中心軸を囲み、径方向における前記ステータ部と前記波動発生器との間において、軸方向に延びる内側円筒部と、前記内側円筒部から径方向外側に延びる鰐部と、
を有し、
前記波動発生器は、前記内側円筒部の内周面に支持され、
前記マグネットは、前記鰐部に支持され、軸方向における前記ステータ部と対向する、
車輪駆動装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の車輪駆動装置であって、
複数の前記コイルそれぞれは、径方向に延びる軸を中心に導線が巻回されて構成され、
前記ロータ部は、
前記中心軸を囲み、径方向における前記ステータ部と前記波動発生器との間において、軸方向に延びる円筒状であり、内周面で前記波動発生器を保持し、外周面で前記マグネットを保持し、
前記マグネットは、前記ステータ部の径方向内側に配置される。
車輪駆動装置。
【請求項１２】
請求項８から請求項１１までのいずれか一つに記載の車輪駆動装置であって、
前記ステータ部は、
前記シャフトに対して、前記中心軸を中心に回転不可に固定部
を有し、
前記可撓性歯車は、前記固定部に保持される、
車輪駆動装置。
【請求項１３】
請求項８から請求項１２までのいずれか一つに記載の車輪駆動装置であって、
前記波動発生器は、
外径が真円であり、内径が周方向の位置によって異なる非真円であり、前記シャフトに対して、前記中心軸を中心に回転するカムと、
前記可撓性歯車と、前記カムとの間に配置された可撓軸受と、
を有し、
前記可撓軸受は、前記カムの回転に応じて変形し、
前記可撓性歯車は、前記可撓軸受を介して、前記カムの回転に応じて変形する、車輪駆動装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の車輪駆動装置であって、
前記リング歯車は、複数の外歯を有し、前記内筒部の外周面に固定され、
前記可撓性歯車は、複数の内歯を有し、軸方向の他方側の端部において、前記ステータ部に対して回転が不可に固定され、
前記波動発生器は、前記可撓性歯車の径方向外側において、前記ロータ部に保持される、
車輪駆動装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の車輪駆動装置であって、
複数の前記コイルそれぞれは、径方向に延びる軸を中心に導線が巻回されて構成され、
前記ロータ部は、
前記中心軸を囲み、径方向における前記ステータ部と前記波動発生器との間において、軸方向に延びる内側円筒部と、前記中心軸を囲み、前記ステータ部の径方向外側において、軸方向に延びる外側円筒部と、
を有し、
前記波動発生器は、前記内側円筒部の内周面に支持され、
前記マグネットは、前記外側円筒部の内周面に支持される、
車輪駆動装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の車輪駆動装置であって、
軸方向に円筒状に延び、外周面にステータ部の内周面が固定される筒部と、
前記筒部の他方側の端部から径方向内側に延び、内周端部が前記シャフトに接続される接続部と、
を備える固定体をさらに有し、
前記固定体の前記接続部の径方向内側の端部に、前記可撓性歯車の軸方向の他方側の端部を結合可能である、
車輪駆動装置。
【請求項１７】
請求項１に記載の車輪駆動装置であって、
前記可撓性歯車は、複数の外歯を有し、前記内筒部の軸方向の他方側の端部に固定され、
前記リング歯車は、複数の内歯を有し、前記可撓性歯車の径方向外側において、前記中心軸を中心とした回転が不可に配置され、
前記波動発生器は、前記可撓性歯車の径方向内側において、前記ロータに保持される、
車輪駆動装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の車輪駆動装置であって、
複数の前記コイルそれぞれは、径方向に延びる軸を中心に導線が巻回されて構成され、
前記ロータ部は、
前記中心軸を囲み、径方向における前記ステータ部と前記波動発生器との間において、軸方向に延びる内側円筒部と、前記中心軸を囲み、前記ステータ部の径方向外側において、軸方向に延びる外側円筒部と、
を有し、
前記波動発生器は、前記内側円筒部の内周面に支持され、
前記マグネットは、前記外側円筒部の内周面に支持される、
車輪駆動装置。
【請求項１９】
請求項１７に記載の車輪駆動装置であって、
複数の前記コイルそれぞれは、軸方向に延びる軸を中心に導線が巻回されて構成され、前記マグネットは、軸方向における前記ステータ部と前記接続部との間に配置されている、
車輪駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００２−８５４７４号公報には、車椅子を電動式にする電気駆動車輪が記載されている。当該公報の電気駆動車輪は、車輪の軸心部に設けられたケース内に、偏平型モータおよび減速機が収納されている。ケースは、固定ケースと、回転ケースとを備えている。偏平型モータは、固定ケースに装着されている。減速機は、固定ケースに固定された固定内歯スプラインと、回転ケースに固定された回転内歯スプラインと、固定内歯スプラインおよび回転内歯スプラインと噛合している可撓外歯スプラインとを備えている。偏平型モータの出力軸が回転すると、回転内歯スプラインは、可撓外歯スプラインとの噛み合いによって、固定内歯スプラインとの歯数差分だけ回転し、その回転が回転ケースに伝達され、車輪が回転する。これにより、偏平型モータの回転を減速させて、車輪を駆動することができる。
【特許文献１】特開２００２−８５４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特開２００２−８５４７４号公報に記載の電気駆動車輪では、偏平型モータと、減速機とが車輪の軸方向に配置されている。このため、当該公報の電気駆動車輪は、軸方向に大型化する。そして、電気駆動車輪が搭載された車椅子は、幅方向に大きくなる。この場合、車椅子を扱いにくく、走行に支障を来すおそれがある。【０００４】
このような問題を鑑みて、本発明の目的は、軸方向の大型化を防ぐ車輪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】
【０００５】
本願の観点においては、以下の構成の車輪駆動装置が提供される。即ち、この車輪駆動装置は、シャフトと、ハブと、ステータ部と、ロータ部と、環状のリング歯車と、可撓性の筒部を有する可撓性歯車と、波動発生器とを備える。前記シャフトは、中心軸の軸方向に延びる。前記ハブは、前記シャフトの一方側の端部を周方向に囲む円環状の側面部と、前記側面部の内周端部から軸方向の他方側に延び、前記シャフトを周方向に沿って囲む内筒部と、前記側面部の外周端部から軸方向の他方側に延び、前記内筒部を周方向に沿って囲む外筒部と、を有し、前記シャフトに対して相対回転可能である。前記ステータ部は、前記ハブに対して同軸上に前記中心軸に対して回転不可に設けられ、径方向において前記内筒部と前記外筒部との間に環状に配置され、周方向に沿って複数のコイルを有する。前記ロータ部は、前記ステータ部と同軸上に、前記ステータ部と前記側面部との間の空間を利用して配置され、複数の前記コイルからの磁力を受けるマグネットを保持し、前記中心軸を中心に回転可能である。前記リング歯車は、前記内筒部に対して同軸上に配置され、前記ハブおよび前記ステータ部の一方に固定される。前記可撓性歯車は、前記リング歯車と径方向に対向して配置され、前記ハブおよび前記ステータ部の他方に固定され、前記内筒部と前記ステータ部との間の位置で前記リング歯車と部分的に噛み合う。前記波動発生器は、径方向において、前記可撓性歯車を挟んで前記リング歯車とは反対側に配置され、前記ロータ部の回転に伴って回転し、前記可撓性歯車を非真円状に撓める。この車輪駆動装置においては、前記波動発生器の回転により、前記可撓性歯車の径方向の長さが変位し、前記可撓性歯車と前記リング歯車との噛み合い位置が、前記中心軸を中心に、周方向に変化する。前記リング歯車は、前記可撓性歯車の歯数と異なる歯数を有する。前記リング歯車および前記可撓性歯車は、前記ロータ部の回転数よりも低い回転数で相対回転する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の観点によれば、回転トルクを発生させる電動機として機能するステータ部と、発生した回転速度を低く抑える減速機として機能する波動発生器、可撓性歯車およびリング歯車とは、径方向に配置される。このため、車輪駆動装置は、軸方向のサイズが大型化することを抑えることができる。この結果、車輪駆動装置を、例えば車椅子の車輪に装着した場合に、車椅子が幅方向に大きくなることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施形態１に係る車輪駆動装置の断面図である。
【図２】図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【図３】図３は、実施形態２に係る車輪駆動装置の断面図である。
【図４】図４は、実施形態３に係る車輪駆動装置の断面図である。
【図５】図５は、車輪駆動装置を、軸方向の他方側から視た図である。
【図６】図６は、固定部と、保持部とを連結した状態を示す図である。
【図７】図７は、固定部と、保持部との連結を解除した状態を示す図である。
【図８】図８は、固定部側孔と、保持部側孔とが軸方向に一致していない状態を示す図である。
【図９】図９は、実施形態４に係る車輪駆動装置の断面図である。
【図１０】図１０は、図９のＸＸ−ＸＸ線における断面図である。
【図１１】図１１は、実施形態５に係る車輪駆動装置の断面図である。
【図１２】図１２は、実施形態６に係る車輪駆動装置の断面図である。
【図１３】図１３は、実施形態７に係る車輪駆動装置の断面図である。
【図１４】図１４は、実施形態８に係る車輪駆動装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本願の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、車輪駆動装置の中心軸と平行な方向を「軸方向」、車輪駆動装置の中心軸に直交する方向を「径方向」、車輪駆動装置の中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願の車輪駆動装置は、車椅子の車輪に設けられるものとして説明する。そして、車輪駆動装置の中心軸と、車輪を軸支する車輪軸とは一致するものとする。また、車輪駆動装置を車椅子の車輪に組み込んだときの車体側を、軸方向内側、反対側を軸方向外側として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、この方向の定義により、本願に係る車輪駆動装置の使用時の向きを限定する意図はない。
【０００９】
また、本願において「平行な方向」とは、略平行な方向も含む。また、本願において「直交する方向」とは、略直交する方向も含む。
【００１０】
＜１．実施形態１＞
図１は、実施形態１に係る車輪駆動装置１００の断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。ただし、図２では、後述の内歯歯車８より径方向外側の部材は、その図示を省略している。
【００１１】
車輪駆動装置１００はシャフト２を備えている。シャフト２は中心軸９に沿って配置された円柱形状の部材である。シャフト２は、例えば、ステンレス等の金属を材料としている。シャフト２は、車椅子の車輪軸と同一部材であってもよいし、別部材であってもよい。
【００１２】
車輪駆動装置１００はハブ３を備えている。ハブ３は、内筒部３１と、外筒部３２と、側面部３３とを有している。内筒部３１は、軸方向に延びる円筒状の部材であって、シャフト２を周方向に囲んでいる。外筒部３２は、軸方向に延び、内筒部３１よりも径が大きい円筒状の部材であって、内筒部３１を周方向に囲んでいる。側面部３３は、径方向に広がる円形状の部材であって、内筒部３１および外筒部３２それぞれの軸方向外側の第１端部同士を接続する接続部である。
【００１３】
内筒部３１は、軸受９１と、軸受９２とを介してシャフト２に軸支されている。これにより、ハブ３は、シャフト２を中心に回転可能となる。外筒部３２の外周面には、不図示のリムを支持する複数のスポーク１０１が設けられる。ハブ３がシャフト２を中心に回転することで、車椅子の車輪が回転する。
【００１４】
車輪駆動装置１００は波動発生器４を備えている。波動発生器４は、円筒カム４１と、可撓軸受４２とを有している。円筒カム４１は、軸方向に延びる円筒状であって、内筒部３１を周方向に沿って囲んでいる。円筒カム４１は、大径部４１１と、大径部４１１より外径が小さい小径部４１２とを有している。大径部４１１は、小径部４１２よりも軸方向外側に位置している。大径部４１１は、軸受９３および軸受９４を介して、内筒部３１に軸支されている。小径部４１２の内周面は、内筒部３１と間隙を設けて対向している。これにより、円筒カム４１は、中心軸９を中心に、内筒部３１と相対回転する。
【００１５】
小径部４１２の外周面は、図２に示すように、軸方向から視ると、楕円形である。小径部４１２は、本願の「非真円カム」の一例である。
【００１６】
可撓軸受４２は、小径部４１２の径方向外側に配置されている。可撓軸受４２は可撓性を有し、小径部４１２の楕円形の外周面に沿って装着されている。小径部４１２に装着された可撓軸受４２は、軸方向から視て、小径部４１２の外周面に沿った楕円形に撓む。
【００１７】
車輪駆動装置１００はステータ部５を備えている。ステータ部５は、シャフト２の径方向外側であって、内筒部３１と外筒部３２との間に配置されている。ステータ部５は、後述のロータ部６を回転させるトルクを発生させる。ステータ部５は、ステータコア５１と、複数のコイル５２と、固定部５３とを有している。
【００１８】
固定部５３は、中心軸９を中心とする回転が不可に固定されている。固定部５３は、ステータコア５１および複数のコイル５２を保持している。
【００１９】
ステータコア５１は、中心軸９を中心とする円環状の磁性体が、複数積層された積層構造体であって、固定部５３に固定されている。ステータコア５１は、径方向外側に突出する複数のティースを有する。ティースに導線が巻かれて、コイル５２が構成されている。コイル５２は、径方向に沿った巻回軸を中心に、導線が巻かれて構成されている。つまり、コイル５２からは、径方向の磁束が発生する。複数のコイル５２は、中心軸９を中心として環状に配置されている。複数のコイル５２は、３つのコイル群により構成されている。３つのコイル群は、それぞれＵ相用、Ｖ相用、Ｗ相用である。各コイル群は、１つの導線により構成されている。
【００２０】
車輪駆動装置１００はロータ部６を備えている。ロータ部６は、シャフト２の径方向外側に配置され、シャフト２を中心に回転可能である。ロータ部６は、ロータマグネット６１と、マグネット支持部６２とを有している。
【００２１】
マグネット支持部６２は、シャフト２を囲み、周方向および径方向に拡がる板状の部材である。マグネット支持部６２は、ハブ３の側面部３３とステータ部５との間に配置されている。マグネット支持部６２の径方向の外側および内側の両端部は、軸方向内側に拡がっている。マグネット支持部６２の径方向外側端部は、外筒部３２と、ステータ部５との間に位置している。マグネット支持部６２の径方向内側端部は、円筒カム４１の大径部４１１に固定されている。
【００２２】
ロータマグネット６１は、マグネット支持部６２の径方向外側端部の内周面に設けられている。これにより、ロータマグネット６１と、ステータコア５１とは径方向に対向する。ロータマグネット６１は、中心軸９を中心とする円環形状をなす。ロータマグネット６１の内周面は、周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に配列された磁極面である。コイル５２から径方向の磁束が発生すると、ロータマグネット６１の磁束と互いに作用する。そして、中心軸９を中心としてマグネット支持部６２を回転させるためのトルクが発生する。これにより、ロータ部６は、円筒カム４１と共に、中心軸９を中心に回転する。
【００２３】
車輪駆動装置１００は、可撓性外歯歯車（可撓性歯車）７を備えている。可撓性外歯歯車７は、中心軸９を囲む円筒状であって、波動発生器４の可撓軸受４２の径方向外側に配置されている。可撓性外歯歯車７は、可撓軸受４２に装着されている。可撓軸受４２は、波動発生器４の小径部４１２によって、軸方向から視て楕円形に撓む。これに伴い、可撓軸受４２に装着された可撓性外歯歯車７も、軸方向から視て楕円形に撓む。可撓性外歯歯車７の外周面には、周方向に沿って、複数の外歯７１が一定のピッチで設けられている。
【００２４】
可撓性外歯歯車７の軸方向外側端部は、径方向外側に拡がっている。可撓性外歯歯車７の軸方向外側端部は、ステータ部５の固定部５３に固定されている。つまり、可撓性外歯歯車７は、シャフト２を中心とした回転が不可である。
【００２５】
車輪駆動装置１００は、内歯歯車（リング歯車）８を備えている。内歯歯車８は、円筒状であって、ステータ部５と可撓性外歯歯車７との間に配置されている。内歯歯車８は、クロスローラベアリング９５を介して、ステータ部５の固定部５３に軸支されている。また、内歯歯車８の軸方向内側端部は、繋ぎ部８０により、ハブ３の内筒部３１と連結している。内歯歯車８は、ハブ３とともに、中心軸９を中心に回転する。
【００２６】
内歯歯車８の内周面には、可撓性外歯歯車７と噛み合う内歯８１が設けられている。内歯歯車８は、軸方向から視て、真円形である。波動発生器４によって撓められた可撓性外歯歯車７は、軸方向から視て、楕円形である。楕円形の可撓性外歯歯車７の短軸は、内歯歯車８の内径よりも短く、可撓性外歯歯車７の長軸は、内歯歯車８の内径と略同じである。したがって、可撓性外歯歯車７の外歯７１と、内歯歯車８の内歯８１とは、周方向の２か所で噛み合っている。
【００２７】
この構成の車輪駆動装置１００において、コイル５２に通電され、コイルから径方向の磁束が発生すると、ロータマグネット６１の磁束と互いに作用し、ロータ部６が回転する。ロータ部６の回転に伴い、波動発生器４の円筒カム４１が回転する。円筒カム４１が回転すると、可撓性外歯歯車７の径方向の長さが周方向に変位する。これにより、可撓性外歯歯車７と、内歯歯車８との噛み合わせ位置が周方向に移動する。
【００２８】
可撓性外歯歯車７の外歯７１と、内歯歯車８の内歯８１とは、歯数が相違する。そして、可撓性外歯歯車７と内歯歯車８とが相対回転するとき、歯数の相違から、内歯歯車８は、ロータ部６よりも低い回転数で回転する。ハブ３は、内歯歯車８とともに回転し、ハブ３とともに車輪も回転する。このように、車輪駆動装置１００は、ロータ部６を回転させると、ロータ部６よりも低い回転数で車輪を回転させることができる。これにより、車輪駆動装置１００により、車椅子の車輪を電動で駆動させる場合において、車椅子の走行速度を抑えることができる。
【００２９】
車輪駆動装置１００では、ステータ部５、波動発生器４、可撓性外歯歯車７および内歯歯車８が、径方向に配置されている。ステータ部５は、回転トルクを発生させる電動機として機能する。波動発生器４、可撓性外歯歯車７および内歯歯車８は、電動機で発生した回転速度を低く抑える減速機として機能する。つまり、車輪駆動装置１００では、電動機と、減速機とが径方向に配置されている。このため、車輪駆動装置１００の軸方向の大型化が抑えられる。この結果、車輪駆動装置１００を、例えば車椅子の車輪に装着した場合に、車椅子が幅方向に大きくなることを抑制できる。
【００３０】
また、ステータ部５を径方向外側に配置することで、ロータ部６の回転半径が大きくなる。その結果、より大きな回転トルクを得ることができる。
【００３１】
さらに、車輪駆動装置１００は、ステータ部５から回転トルクが発生していない状態、つまり、コイル５２に通電されていない状態では、車輪の回転を抑止するブレーキとして機能する。例えば、車椅子の車輪が回転する際、車輪と共にハブ３および内歯歯車８にも回転力が作用する。このとき、内歯歯車８は、非回転の可撓性外歯歯車７と噛み合っているため、内歯歯車８の回転は抑制される。このため、車輪の回転も抑制される。これにより、例えば、車椅子が坂道に差し掛かかったときに、車輪にブレーキがかかり、車椅子が坂道を下り落ちるおそれを防止できる。
【００３２】
さらに、本実施形態では、車輪に作用する積載荷重はすべてハブ３が受ける。このため、ハブ３の内部に装着された電動機および減速機等の駆動装置には、荷重が作用しない。したがって、車輪駆動装置１００は強度を考慮して構成する場合に生じる重量化を防ぐことができる。
【００３３】
＜２．実施形態２＞
以下に、実施形態２に係る車輪駆動装置について説明する。この例では、ステータ部と、ロータ部との構成が実施形態１と相違する。以下では、実施形態１との相違点について説明する。図３は、実施形態２に係る車輪駆動装置１００Ａの断面図である。車輪駆動装置１００Ａのステータ部５Ａと、ロータ部６Ａとの構成が、実施形態１と相違し、他の構成は、実施形態１と同じであるため、説明は省略する。
【００３４】
ステータ部５Ａは、ステータコア５１Ａと、複数のコイル５２Ａと、固定部５３Ａとを有している。固定部５３Ａは、中心軸９を中心とする回転が不可に固定されている。ステータコア５１Ａは、固定部５３Ａに固定されている。ステータコア５１Ａが有するティースには、導線が巻かれて、コイル５２Ａが構成されている。この例では、コイル５２Ａは、軸方向に沿った巻回軸を中心に、導線が巻かれて構成されている。つまり、コイル５２Ａからは、軸方向の磁束が発生する。
【００３５】
固定部５３Ａには、可撓性外歯歯車（可撓性歯車）７が固定されている。固定部５３Ａには、クロスローラベアリング９５を介して、内歯歯車（リング歯車）８が接続されている。
【００３６】
ロータ部６Ａは、ロータマグネット６１Ａと、マグネット支持部６２Ａとを有している。
【００３７】
マグネット支持部６２Ａは、シャフト２を囲み、周方向および径方向に広がる板状の部材である。マグネット支持部６２Ａは、ハブ３の側面部３３とステータ部５との間に配置されている。マグネット支持部６２Ａの径方向の内側端部は、軸方向内側に拡がり、円筒カム４１の大径部４１１に固定されている。マグネット支持部６２Ａの径方向外側端部には、ロータマグネット６１Ａが設けられている。ロータマグネット６１Ａと、ステータ部５Ａのコイル５２Ａとは、軸方向に対向する。
【００３８】
ロータマグネット６１Ａは、中心軸９を中心とする円環形状をなす。コイル５２Ａと対向するロータマグネット６１Ａの面は、周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に配列された磁極面である。コイル５２Ａから軸方向の磁束が発生すると、ロータマグネット６１Ａの磁束と互いに作用する。そして、中心軸９を中心としてマグネット支持部６２Ａを回転させるためのトルクが発生する。これにより、ロータ部６Ａは、円筒カム４１と共に、中心軸９を中心に回転する。
【００３９】
この構成であっても、車輪駆動装置１００Ａは、電動機と、減速機とが径方向に配置された構成となる。このため、車輪駆動装置１００Ａは、軸方向のサイズが大型化することを抑えることができる。この結果、車輪駆動装置１００を、例えば車椅子の車輪に装着した場合に、車椅子が幅方向に大きくなることを抑制できる。
【００４０】
また、実施形態１の車輪駆動装置１００では、ロータマグネット６１がステータ部５の径方向外側に配置されているのに対し、本実施形態の車輪駆動装置１００Ａでは、ロータマグネット６１Ａとステータ部５Ａとが、軸方向に配置されている。このため、本実施形態では、実施形態１と比べ、径方向の大きさを抑制できる。
【００４１】
さらに、本実施形態では、車輪に作用する積載荷重はすべてハブ３が受ける。このため、ハブ３の内部に装着された電動機および減速機等の駆動装置には、荷重が作用しない。したがって、車輪駆動装置１００Ａは強度を考慮して構成する場合に生じる重量化を防ぐことができる。
【００４２】
＜３．実施形態３＞
以下に、実施形態３に係る車輪駆動装置について説明する。この例では、車輪駆動装置は、クラッチを有している点で、実施形態１、２と相違する。以下では、実施形態１、２との相違点について説明する。
【００４３】
＜３．１．車輪駆動装置について＞
図４は、実施形態３に係る車輪駆動装置１００Ｂの断面図である。車輪駆動装置１００Ｂのステータ部５Ｂの構成が、実施形態１、２と相違し、他の構成は、実施形態１、２と同じであり、同符号を付し、その説明は省略する。
【００４４】
ステータ部５Ｂは、ステータコア５１Ｂと、複数のコイル５２Ｂと、固定部５３Ｂと、歯車保持部５４とを有している。ステータコア５１Ｂおよびコイル５２Ｂは、実施形態２のステータコア５１Ａおよびコイル５２Ａと、同じである。
【００４５】
固定部５３Ｂは、中心軸９を中心とする回転が不可に固定されている。ステータコア５１Ｂおよびコイル５２Ｂは、固定部５３Ｂに固定されている。
【００４６】
歯車保持部５４は、可撓性外歯歯車（可撓性歯車）７を保持している。歯車保持部５４には、クロスローラベアリング９５を介して、内歯歯車（リング歯車）８が接続されている。
【００４７】
固定部５３Ｂには、軸方向に貫通した固定部側孔５３１が設けられている。歯車保持部５４には、軸方向に沿った保持部側孔５４１が設けられている。固定部側孔５３１と、保持部側孔５４１とは、軸方向に重なり、連通している。固定部側孔５３１と保持部側孔５４１とには、挿入軸５５が挿入される。挿入軸５５は、固定部５３Ｂと歯車保持部５４とを連結する連結部である。固定部５３Ｂと歯車保持部５４とを連結することで、歯車保持部５４が保持する可撓性外歯歯車７を回転不可に固定できる。
【００４８】
また、挿入軸５５を、保持部側孔５４１から抜くと、固定部５３Ｂと、歯車保持部５４との連結は解除される。連結が解除されると、歯車保持部５４は、中心軸９を中心に回転可能となる。これにより、歯車保持部５４が保持する可撓性外歯歯車７も、中心軸９を中心に回転可能となる。この場合、実施形態１で説明した、ブレーキ機能が解除される。固定部５３Ｂと、歯車保持部５４との連結が解除され、可撓性外歯歯車７が回転可能となると、可撓性外歯歯車７と噛み合う内歯歯車８の回転は抑制されなくなる。つまり、車輪のブレーキが解除される。
【００４９】
このように、固定部５３Ｂと、歯車保持部５４とを連結することで、実施形態１、２で説明したように、車輪駆動装置１００Ｂは、ロータ部６Ａを回転させると、ロータ部６Ａよりも低い回転数で車輪を回転させることができる。つまり、車輪駆動装置１００Ｂにより、車椅子の車輪を電動で駆動させる場合において、車椅子の走行速度を低く抑えることができる。
【００５０】
また、固定部５３Ｂと、歯車保持部５４との連結を解除することで、車輪駆動装置１００Ｂのブレーキ機能を解除することができる。これにより、車椅子の車輪を電動で駆動させなくても、例えば、車椅子を手押しすることができる。
【００５１】
＜３．２．クラッチ機構について＞
車輪駆動装置１００Ｂには、クラッチ機構が設けられている。車椅子の使用者は、クラッチ機構を介して、ステータ部５Ｂの固定部５３Ｂと、歯車保持部５４との連結、および、連結解除を行える。
【００５２】
図５は、車輪駆動装置１００Ｂを、軸方向内側から視た図である。図６は、固定部５３Ｂと、歯車保持部５４とを連結した状態を示す図である。図７は、固定部５３Ｂと、歯車保持部５４との連結を解除した状態の図である。図６および図７は、図５のＡ−Ａ線における断面に相当する図である。
【００５３】
クラッチ機構１２０は、切替レバー１２１、板バネ１２２、および押さえ部１２３を備えている。
【００５４】
切替レバー１２１は、長軸状の部材である。切替レバー１２１は、固定部５３Ｂに設けられたレバー支え部１２１Ａにより、固定部５３Ｂに沿って揺動可能に保持されている。切替レバー１２１の第１端部側は、車椅子の使用者に把持されて操作される操作部である。車椅子の使用者により、切替レバー１２１の第１端部が、レバー支え部１２１Ａを支点に移動されると、切替レバー１２１の第２端部は、第１端部と反対側へ移動する。切替レバー１２１の第２端部は、固定部５３Ｂと、歯車保持部５４とを連結する連結位置（図６に示す位置）と、固定部５３Ｂと、歯車保持部５４との連結を解除する解除位置（図７に示す位置）との間で移動する。
【００５５】
板バネ１２２は、帯状部材である。板バネ１２２の長手方向の第１端部は、固定部５３Ｂに固定されている。板バネ１２２は、第１端部が固定された状態で、第２端部が固定部５３Ｂから離れて位置する姿勢に屈折している。板バネ１２２の第２端部が押圧され、固定部５３Ｂに向かって移動した後、押圧力がなくなると、板バネ１２２の復元力により、第２端部は元の位置に戻る。
【００５６】
板バネ１２２の第２端部には、切り欠き１２２Ａが設けられている。切り欠き１２２Ａは、軸方向において、固定部５３Ｂの固定部側孔５３１と重なっている。切り欠き１２２Ａは、固定部側孔５３１に挿入される挿入軸５５のヘッド部５５Ａを保持している。
【００５７】
押さえ部１２３は、切替レバー１２１の第２端部を固定部５３Ｂ側へ押さえつつ、第２端部を固定部５３Ｂに沿って移動可能にする部材である。
【００５８】
切替レバー１２１の第２端部が連結位置に移動すると、図６に示すように、板バネ１２２の第２端部は、切替レバー１２１の第２端部により、固定部５３Ｂ側へ押圧される。このとき、固定部５３Ｂの固定部側孔５３１と、歯車保持部５４の保持部側孔５４１とが軸方向に一致していると、板バネ１２２の第２端部に保持される挿入軸５５は、板バネ１２２の押圧力をヘッド部５５Ａに受けて、保持部側孔５４１にも挿入される。そして、固定部５３Ｂと、歯車保持部５４とが連結される。
【００５９】
なお、固定部側孔５３１と、保持部側孔５４１とが軸方向に一致していない場合、挿入軸５５は、ヘッド部５５Ａが押圧されても保持部側孔５４１に挿入されない。図８は、固定部側孔５３１と、保持部側孔５４１とが軸方向に一致していない状態を示す図である。この場合であっても、歯車保持部５４が中心軸９を中心に回転し、固定部側孔５３１と、保持部側孔５４１とが軸方向に一致すると、板バネ１２２の押圧により挿入軸５５は、保持部側孔５４１に挿入される。
【００６０】
切替レバー１２１の第２端部が解除位置に移動すると、切替レバー１２１の第２端部による押圧が解除され、図７に示すように、板バネ１２２の第２端部は、復元力により、固定部５３Ｂから遠ざかる。これにより、板バネ１２２の第２端部に保持される挿入軸５５は、歯車保持部５４の保持部側孔５４１から抜かれる。そして、固定部５３Ｂと、歯車保持部５４との連結が解除される。つまり、車輪のブレーキが解除される。
【００６１】
＜４．実施形態４＞
以下に、実施形態４に係る車輪駆動装置２００について説明する。図９は、実施形態４に係る車輪駆動装置２００の断面図である。図１０は、図９のＸＸ−ＸＸ線における断面図である。ただし、図１０では、後述のロータ部２０７の内側円筒部２７１より径方向外側の部材は、その図示を省略している。
【００６２】
車輪駆動装置２００はシャフト２０２を備える。シャフト２０２は中心軸２０９に沿って配置された円柱形状の部材である。シャフト２０２は、例えば、ステンレス等の金属を材料とする。シャフト２０２は、車椅子の車輪軸と同一部材であってもよいし、別部材であってもよい。
【００６３】
車輪駆動装置２００はハブ２０３を備える。ハブ２０３は、内筒部２３１と、外筒部２３２と、側面部２３３とを有する。側面部２３３は、シャフト２０２を囲み、軸方向から視て円環状の部位である。内筒部２３１は、軸方向に延びる円筒状の部位である。内筒部２３１は、側面部２３３の内周端部から軸方向に延び、シャフト２０２を周方向に沿って囲む。外筒部２３２は、軸方向に延び、内筒部２３１よりも径が大きい円筒状の部位である。外筒部２３２は、側面部２３３の外周端部から軸方向に延び、内筒部２３１を周方向に沿って囲む。
【００６４】
内筒部２３１は、軸受２９１と、軸受２９２とを介してシャフト２０２に軸支されている。また、内筒部２３１は、クロスローラベアリング２９３を介して、後述の固定部２６３を支持する。これにより、ハブ２０３は、中心軸２０９を中心に、シャフト２０２および固定部２６３に対して回転可能となる。外筒部２３２の外周面には、不図示のリムを支持する複数のスポーク２０１が設けられる。ハブ２０３がシャフト２０２を中心に回転することで、車椅子の車輪が回転する。
【００６５】
車輪駆動装置２００は外歯歯車（リング歯車）２０４を備える。外歯歯車２０４は、中心軸２０９を囲む円筒状である。外歯歯車２０４は、内筒部２３１の外周面に設けられ、中心軸２０９を中心として、ハブ２０３と一体的に回転する。外歯歯車２０４の外周面には、周方向に沿って、複数の外歯２４１が一定のピッチで設けられている。
【００６６】
車輪駆動装置２００は可撓性内歯歯車（可撓性歯車）２０５を備える。可撓性内歯歯車２０５は、円筒部２５１と、鍔部２５２とを有する。円筒部２５１は、中心軸２０９を囲み、軸方向に延びる円筒状の部位である。円筒部２５１は、外歯歯車２０４の径方向外側に配置される。鍔部２５２は、円筒部２５１の軸方向内側の端部から、径方向外側に拡がる部位である。可撓性内歯歯車２０５は、鍔部２５２が、後述の固定部２６３に支持される。これにより、可撓性内歯歯車２０５は、中心軸２０９を中心とした回転が不可となる。
【００６７】
可撓性内歯歯車２０５の円筒部２５１の軸方向外側の内周面には、周方向に沿って、複数の内歯２５３が一定のピッチで設けられている。円筒部２５１は、後述の波動発生器２０８によって、軸方向から視て楕円形に撓められる。これに伴い、内歯２５３と外歯２４１とは、部分的に噛み合う。
【００６８】
車輪駆動装置２００はステータ部２０６を備える。ステータ部２０６は、ハブ２０３の外筒部２３２と、可撓性内歯歯車２０５の円筒部２５１との間に配置される。ステータ部２０６は、後述のロータ部２０７を回転させるトルクを発生させる。ステータ部２０６は、ステータコア２６１と、複数のコイル２６２と、固定部２６３とを有する。
【００６９】
固定部２６３は、中心軸２０９を中心とする回転が不可に固定される。固定部２６３は、ステータコア２６１および複数のコイル２６２を保持する。
【００７０】
ステータコア２６１は、中心軸２０９を中心とする円環状の磁性体が、複数積層された積層構造体であって、固定部２６３に固定される。ステータコア２６１は、径方向外側に突出する複数のティースを有する。ティースに導線が巻かれて、コイル２６２が構成される。コイル２６２は、径方向に沿った巻回軸を中心に、導線が巻かれて構成される。つまり、コイル２６２からは、径方向の磁束が発生する。複数のコイル２６２は、中心軸２０９を中心として環状に配置される。複数のコイル２６２は、３つのコイル群により構成される。３つのコイル群は、それぞれＵ相用、Ｖ相用、Ｗ相用である。各コイル群は、１つの導線により構成される。
【００７１】
車輪駆動装置２００はロータ部２０７を備える。ロータ部２０７は、複数のコイル２６２からの磁力を受けるマグネット２７０を保持し、中心軸２０９を中心に回転する。ロータ部２０７は、内側円筒部２７１と、外側円筒部２７２と、連結部２７３とを有する。
【００７２】
内側円筒部２７１は、中心軸２０９を囲み、径方向におけるステータ部２０６と、後述の波動発生器２０８との間において、軸方向に延びる円筒状の部位である。外側円筒部２７２は、中心軸２０９を囲み、ステータ部２０６のステータコア２６１より径方向外側において、軸方向に延びる円筒状の部位である。連結部２７３は、ハブ２０３の側面部２３３と、ステータ部２０６との間に配置され、周方向および径方向に拡がる板状の部位である。連結部２７３は、内側円筒部２７１および外側円筒部２７２それぞれの、軸方向外側の端部同士を繋ぐ。
【００７３】
ハブ２０３の側面部２３３は、一部が軸方向内側に突出する。その一部の径方向外側には、軸受２９４が配置される。また、固定部２６３の一部の径方向外側には、軸受２９５が配置される。ロータ部２０７は、内側円筒部２７１が軸受２９４および軸受２９５の外周面に装着されることで、ハブ２０３および固定部２６３に支持される。ロータ部２０７は、軸受２９４および軸受２９５により、ハブ２０３および固定部２６３に対して、中心軸２０９を中心に回転可能となる。
【００７４】
マグネット２７０は、外側円筒部２７２の内周面に支持される。マグネット２７０は、ステータコア２６１と径方向に対向する。マグネット２７０は、中心軸２０９を中心とする円環形状をなす。マグネット２７０の内周面は、周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に配列された磁極面である。コイル２６２から径方向の磁束が発生すると、マグネット２７０の磁束と互いに作用する。そして、中心軸２０９を中心としてロータ部２０７を回転させるためのトルクが発生する。これにより、ロータ部２０７は中心軸２０９を中心に回転する。
【００７５】
車輪駆動装置２００は波動発生器２０８を備える。波動発生器２０８は、円筒カム２８１と、可撓軸受２８２とを有する。円筒カム２８１は、軸方向に延びる円筒状である。円筒カム２８１は、ロータ部２０７の内側円筒部２７１の径方向内側に支持される。円筒カム２８１は、中心軸２０９を中心に、ロータ部２０７と一体に回転する。
【００７６】
図１０に示すように、円筒カム２８１は、外径が真円である。また、円筒カム２８１は、内径が周方向の位置によって異なる非真円である。
【００７７】
可撓軸受２８２は、円筒カム２８１と、可撓性内歯歯車２０５と、の間に配置される。可撓軸受２８２の外周面は、円筒カム２８１の内周面に密着する。可撓軸受２８２は可撓性を有する。このため、円筒カム２８１の回転に応じて、可撓軸受２８２は、軸方向から視て、円筒カム２８１の内周面に沿った楕円形に撓む。また、可撓性内歯歯車２０５も、同様に、可撓軸受２８２を介して、円筒カム２８１の回転に応じて、軸方向から視て楕円形に撓む。
【００７８】
外歯歯車（リング歯車）２０４は、軸方向から視て、真円形である。楕円形に撓んだ可撓性内歯歯車２０５の短軸に位置する内歯は、外歯歯車２０４の外歯と噛合う。また、楕円形に撓んだ可撓性内歯歯車２０５の長軸に位置する内歯は、外歯歯車２０４の外歯と噛合わない。したがって、可撓性内歯歯車２０５が楕円形に撓むと、可撓性内歯歯車２０５の内歯２５３と、外歯歯車２０４の外歯２４１とは、周方向の２か所で噛み合う。
【００７９】
この構成の車輪駆動装置２００において、コイル２６２に通電され、コイル２６２から径方向の磁束が発生すると、マグネット２７０の磁束と互いに作用し、ロータ部２０７が回転する。ロータ部２０７の回転に伴い、波動発生器２０８の円筒カム２８１が回転する。円筒カム２８１が回転すると、可撓性内歯歯車２０５の径方向の長さが周方向に変位する。これにより、可撓性内歯歯車２０５と、外歯歯車２０４との噛み合わせ位置が周方向に移動する。
【００８０】
可撓性内歯歯車２０５の内歯２５３と、外歯歯車２０４の外歯２４１とは、歯数が相違する。そして、可撓性内歯歯車２０５と外歯歯車２０４とが相対回転するとき、歯数の相違から、外歯歯車２０４は、ロータ部２０７よりも低い回転数で回転する。ハブ２０３は、外歯歯車２０４とともに回転し、ハブ２０３とともに車輪も回転する。このように、車輪駆動装置２００は、ロータ部２０７を回転させると、ロータ部２０７よりも低い回転数で車輪を回転させることができる。これにより、車輪駆動装置２００により、車椅子の車輪を電動で駆動させる場合において、車椅子の走行速度を抑えることができる。
【００８１】
車輪駆動装置２００では、ステータ部２０６、波動発生器２０８、可撓性内歯歯車２０５および外歯歯車２０４が、径方向に並んで配置される。ステータ部２０６は、回転トルクを発生させる電動機として機能する。波動発生器２０８、可撓性内歯歯車２０５および外歯歯車２０４は、電動機で発生した回転速度を低く抑える減速機として機能する。つまり、車輪駆動装置２００では、電動機と、減速機とが径方向に配置される。このため、車輪駆動装置２００の軸方向の大型化が抑えられる。この結果、車輪駆動装置２００を、例えば車椅子の車輪に装着した場合に、車椅子が幅方向に大きくなることを抑制できる。
【００８２】
また、ステータ部２０６を径方向外側に配置することで、ロータ部２０７の回転半径が大きくなる。その結果、より大きな回転トルクを得ることができる。
【００８３】
さらに、車輪駆動装置２００は、ステータ部２０６から回転トルクが発生していない状態、つまり、コイル２６２に通電されていない状態では、車輪の回転を抑止するブレーキとして機能する。例えば、車椅子の車輪が回転する際、車輪と共にハブ２０３および外歯歯車２０４も回転する。このとき、外歯歯車２０４は、回転不可の可撓性内歯歯車２０５と噛み合っているため、外歯歯車２０４の回転は抑制される。このため、車輪の回転も抑制される。これにより、例えば、車椅子が坂道に差し掛かかったときに、車輪にブレーキがかかり、車椅子が坂道を下り落ちるおそれを防止できる。
【００８４】
さらに、本実施形態では、車輪に作用する積載荷重はすべてハブ２０３が受ける。このため、ハブ２０３の内部に装着された電動機および減速機等の駆動装置には、荷重が作用しない。したがって、車輪駆動装置２００は強度を考慮して構成する場合に生じる重量化を防ぐことができる。
【００８５】
＜５．実施形態５＞
以下に、実施形態５に係る車輪駆動装置について説明する。この例では、ステータ部と、ロータ部との構成が実施形態４と相違する。以下では、実施形態４との相違点について説明する。
【００８６】
図１１は、実施形態５に係る車輪駆動装置２００Ａの断面図である。車輪駆動装置２００Ａのステータ部２０６Ａと、ロータ部２０７Ａとの構成が、実施形態４と相違し、他の構成は、実施形態４と同じであるため、説明は省略する。
【００８７】
ステータ部２０６Ａは、ステータコア２６１Ａと、複数のコイル２６２Ａと、固定部２６３Ａとを有する。固定部２６３Ａは、回転不可に固定される。ステータコア２６１Ａは、固定部２６３Ａに固定される。ステータコア２６１Ａが有するティースには、導線が巻かれて、コイル２６２Ａが構成されている。この例では、コイル２６２Ａは、軸方向に沿った巻回軸を中心に、導線が巻かれて構成されている。つまり、コイル２６２Ａからは、軸方向の磁束が発生する。
【００８８】
ロータ部２０７Ａは、内側円筒部２７１と、鍔部２７４とを有する。この例のロータ部２０７Ａは、実施形態４の外側円筒部２７２を有さない。鍔部２７４は、ハブ２０３の側面部２３３と、ステータ部２０６Ａとの間に配置される。鍔部２７４は、内側円筒部２７１の軸方向外側の端部から径方向外側に拡がる、軸方向から視て円環状の部位である。
【００８９】
マグネット２７０Ａは、中心軸２０９を中心とする円環形状をなす。マグネット２７０Ａは、鍔部２７４に支持され、軸方向において、ステータコア２６１Ａと対向する。コイル２６２Ａと対向するマグネット２７０Ａの面は、周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に配列された磁極面である。コイル２６２Ａから軸方向の磁束が発生すると、マグネット２７０Ａの磁束と互いに作用する。そして、中心軸２０９を中心としてロータ部２０７Ａを回転させるためのトルクが発生する。これにより、ロータ部２０７Ａは、円筒カム２８１と共に、中心軸２０９を中心に回転する。
【００９０】
この構成であっても、車輪駆動装置２００Ａは、電動機と、減速機とが径方向に配置された構成となる。このため、車輪駆動装置２００Ａは、軸方向のサイズが大型化することを抑えることができる。この結果、車輪駆動装置２００Ａを、例えば車椅子の車輪に装着した場合に、車椅子が幅方向に大きくなることを抑制できる。
【００９１】
また、実施形態４の車輪駆動装置２００では、マグネット２７０がステータ部２０６の径方向外側に配置されている。これに対し、本実施形態の車輪駆動装置２００Ａでは、マグネット２７０Ａとステータ部２０６Ａとが、軸方向に配置されている。このため、本実施形態では、実施形態４と比べ、径方向の大きさを抑制できる。
【００９２】
＜６．実施形態６＞
以下に、実施形態６に係る車輪駆動装置について説明する。この例では、ステータ部と、ロータ部との構成が実施形態４と相違する。以下では、実施形態４との相違点について説明する。
【００９３】
図１２は、実施形態６に係る車輪駆動装置２００Ｂの断面図である。車輪駆動装置２００Ｂのステータ部２０６Ｂと、ロータ部２０７Ｂとの構成が、実施形態４と相違し、他の構成は、実施形態４と同じであるため、説明は省略する。
【００９４】
ステータ部２０６Ｂは、ステータコア２６１Ｂと、複数のコイル２６２Ｂと、固定部２６３Ｂとを有する。固定部２６３Ｂは、回転不可に固定される。ステータコア２６１Ｂは、固定部２６３Ｂに固定される。ステータコア２６１Ｂが有するティースには、導線が巻かれて、コイル２６２Ｂが構成されている。コイル２６２Ｂは、実施形態４と同様に、径方向に沿った巻回軸を中心に、導線が巻かれて構成されている。つまり、コイル２６２Ｂからは、径方向の磁束が発生する。
【００９５】
ロータ部２０７Ｂは、中心軸２０９を囲み、径方向におけるステータ部２０６Ｂと、波動発生器２０８との間において、軸方向に延びる円筒状の部位である。ロータ部２０７Ｂは、軸受２９４および軸受２９５の外周面に装着される。そして、ロータ部２０７Ｂは、軸受２９４および軸受２９５により、ハブ２０３および固定部２６３Ｂに対して、中心軸２０９を中心に回転可能となる。ロータ部２０７Ｂは、径方向内側に波動発生器２０８を保持する。また、ロータ部２０７Ｂは、径方向外側にマグネット２７０Ｂを保持する。
【００９６】
マグネット２７０Ｂは、ステータ部２０６Ｂの径方向内側に配置される。マグネット２７０Ｂは、ステータコア２６１Ｂと径方向に対向する。マグネット２７０Ｂは、中心軸２０９を中心とする円環形状をなす。マグネット２７０Ｂの外周面は、周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に配列された磁極面である。コイル２６２Ｂから径方向の磁束が発生すると、マグネット２７０Ｂの磁束と互いに作用する。そして、中心軸２０９を中心としてロータ部２０７Ｂを回転させるためのトルクが発生する。これにより、ロータ部２０７Ｂは中心軸２０９を中心に回転する。
【００９７】
この構成であっても、車輪駆動装置２００Ｂは、電動機と、減速機とが径方向に配置された構成となる。このため、車輪駆動装置２００Ｂは、軸方向のサイズが大型化することを抑えることができる。この結果、車輪駆動装置２００Ｂを、例えば車椅子の車輪に装着した場合に、車椅子が幅方向に大きくなることを抑制できる。
【００９８】
さらに、本実施形態では、車輪に作用する積載荷重はすべてハブ２０３が受ける。このため、ハブ２０３の内部に装着された電動機および減速機等の駆動装置には、荷重が作用しない。したがって、車輪駆動装置２００Ｂは強度を考慮して構成する場合に生じる重量化を防ぐことができる。
【００９９】
＜７．実施形態７＞
以下に、実施形態７に係る車輪駆動装置について説明する。以下の説明においては、上記の実施形態で示したのと同様の機能・構成の部材については、同一の符号を付し、重複説明を省略する。
【０１００】
図１３は、実施形態７に係る車輪駆動装置３００の断面図である。図１３に示すように、車輪駆動装置３００は、シャフト２０２と、ハブ２０３とを備える。ハブ２０３は、内筒部２３１と、外筒部２３２と、側面部２３３とを有する。内筒部２３１は、軸受２９１と、軸受２９２とを介してシャフト２０２に軸支されている。またシャフト２０２の他方側の端部には、平ワッシャー等を介して、固定体３６３の内周端部が接続される。これにより、ハブ２０３は、中心軸２０９を中心に、シャフト２０２および固定体３６３に対して回転可能となる。外筒部２３２の外周面には、複数のスポーク２０１が設けられる。固定体３６３の外周端部は、ダストシール３６４を介して、ハブ２０３の外筒部２３２の内周面に接触している。
【０１０１】
車輪駆動装置３００は、中心軸２０９を囲む外歯歯車（リング歯車）２０４を備える。外歯歯車２０４は、中心軸２０９を中心として、ハブ２０３と一体的に回転する。
【０１０２】
車輪駆動装置３００は、カップ型の可撓性内歯歯車（可撓性歯車）３０５を備える。可撓性内歯歯車３０５は、円筒部３５１と、底部３５２とを有する。円筒部３５１は、中心軸２０９を囲み、軸方向に延びる円筒状の部位である。円筒部３５１は、外歯歯車２０４の径方向外側に配置される。底部３５２は、円筒部２５１の軸方向内側の端部から、径方向内側に拡がる部位である。可撓性内歯歯車３０５は、底部３５２が、固定体３６３に結合可能である。詳細には、固定体３６３の内径側の端部（内周縁部）において、固定体３６３と底部３５２とを貫通する貫通孔にクラッチ部材３０１が挿入されることにより、底部３５２が固定体３６３に結合される。このときのクラッチ部材３０１の様子を、図１３中に「ＯＮ」として示している。これにより、可撓性内歯歯車３０５は、中心軸２０９を中心とした回転が不可となる。
【０１０３】
一方、クラッチ部材３０１を、上述の固定体３６３と底部３５２とを貫通する貫通孔から取り外した場合、可撓性内歯歯車３０５は、固定体３６３に対して回転可能となる。このときのクラッチ部材３０１の様子を、図１３中に「ＯＦＦ」として示している。この場合、ロータ部２０７とともに、可撓性内歯歯車３０５およびハブ２０３が共回りする。
【０１０４】
可撓性内歯歯車３０５の円筒部３５１の軸方向外側の内周面には、周方向に沿って、複数の内歯２５３が一定のピッチで設けられている。円筒部３５１は、波動発生器２０８によって、軸方向から視て楕円形に撓められる。これに伴い、可撓性内歯歯車３０５の内歯２５３と外歯歯車２０４の外歯２４１とは、部分的に噛み合う。
【０１０５】
車輪駆動装置３００はステータ部３０６を備える。ステータ部３０６は、ハブ２０３の外筒部２３２と、可撓性内歯歯車３０５の円筒部３５１との間に配置される。ステータ部３０６は、ロータ部２０７を回転させるトルクを発生させる。ステータ部３０６は、ステータコア２６１と、複数のコイル２６２と、固定体３６３とを有する。
【０１０６】
固定体３６３は、円環状の部材である。固定体３６３は、上述のように、中心軸２０９を中心とする回転が不可に固定される。固定体３６３は、ステータコア２６１および複数のコイル２６２を保持する。
【０１０７】
車輪駆動装置３００はロータ部２０７を備える。ロータ部２０７は、マグネット２７０を保持し、中心軸２０９を中心に回転する。ロータ部２０７は、内側円筒部２７１と、外側円筒部２７２と、連結部２７３とを有する。ロータ部２０７は、内側円筒部２７１が軸受２９４および軸受２９５の外周面に装着されることで、ハブ２０３および固定体３６３に対して回転可能に支持される。
【０１０８】
マグネット２７０は、外側円筒部２７２の内周面に支持される。コイル２６２から径方向の磁束が発生すると、マグネット２７０の磁束と互いに作用する。これにより、中心軸２０９を中心としてロータ部２０７が回転する。
【０１０９】
車輪駆動装置３００は波動発生器２０８を備える。波動発生器２０８は、円筒カム２８１と、可撓軸受２８２とを有する。円筒カム２８１の回転に応じて、可撓軸受２８２は、軸方向から視て、円筒カム２８１の内周面に沿った楕円形に撓む。また、可撓性内歯歯車３０５も、可撓軸受２８２を介して、円筒カム２８１の回転に応じて、軸方向から視て楕円形に撓む。可撓性内歯歯車３０５が楕円形に撓むと、可撓性内歯歯車３０５の内歯２５３と、外歯歯車２０４の外歯２４１とは、周方向の２か所で噛み合う。可撓性内歯歯車３０５の内歯２５３と、外歯歯車２０４の外歯２４１とは、歯数が相違する。そして、可撓性内歯歯車３０５と、外歯歯車２０４とが相対回転するとき、歯数の相違から、外歯歯車２０４は、ロータ部２０７よりも低い回転数で回転する。ハブ２０３は、外歯歯車２０４とともに回転し、ハブ２０３とともに車輪も回転する。
【０１１０】
車輪駆動装置３００では、上記のような構成により、ロータ部２０７を回転させると、ロータ部２０７よりも低い回転数で車輪を回転させることができる。これにより、車輪駆動装置３００により、車椅子の車輪を電動で駆動させる場合において、車椅子の走行速度を抑えることができる。
【０１１１】
車輪駆動装置３００においても、ステータ部２０６、波動発生器２０８、可撓性内歯歯車３０５および外歯歯車２０４が、径方向に並んで配置される。このため、車輪駆動装置３００の軸方向の大型化が抑えられる。
【０１１２】
このように、クラッチ部材３０１を「ＯＮ」の状態にすることで、車輪駆動装置３００は、ロータ部２０７を回転させると、ロータ部２０７よりも低い回転数で車輪を回転させることができる。つまり、車輪駆動装置３００により、車椅子の車輪を電動で駆動させる場合において、車椅子の走行速度を低く抑えることができる。
【０１１３】
また、クラッチ部材３０１を「ＯＦＦ」の状態にすることで、車輪駆動装置３００のブレーキ機能を解除することができる。これにより、車椅子の車輪を電動で駆動させなくても、例えば、車椅子を手押しすることができる。
【０１１４】
さらに、本実施形態では、車輪に作用する積載荷重はすべてハブ２０３が受ける。このため、ハブ２０３の内部に装着された電動機および減速機等の駆動装置には、荷重が作用しない。したがって、車輪駆動装置３００は強度を考慮して構成する場合に生じる重量化を防ぐことができる。
【０１１５】
＜８．実施形態８＞
以下に、実施形態８に係る車輪駆動装置について説明する。以下の説明においては、上記の実施形態で示したのと同様の機能・構成の部材については、同一の符号を付し、重複説明を省略する。
【０１１６】
図１４は、実施形態８に係る車輪駆動装置４００の断面図である。図１４に示すように、車輪駆動装置４００は、シャフト２０２と、ハブ２０３とを備える。ハブ２０３は、内筒部２３１と、外筒部２３２と、側面部２３３とを有する。内筒部２３１は、軸受２９１と、軸受２９２とを介して、シャフト２０２に軸支されている。シャフト２０２の軸方向内側の端部には、蓋体４６３の内周端部が接続される。蓋体４６３の外周端部は、内歯歯車４０４の鍔部４０４ａに締結部材４９８で固定される。オイルシール４９９は、鍔部４０４ａの外周面と、ハブ２０３の外筒部２３２の内周面とに接触している。これにより、ハブ２０３は、中心軸２０９を中心に、シャフト２０２および蓋体４６３に対して回転可能となる。
【０１１７】
車輪駆動装置４００は、ステータ部４０６を備える。ステータ部４０６は、ハブ２０３の外筒部２３２と、内筒部２３１との間に配置される。ステータ部４０６は、ロータ部４０７を回転させるトルクを発生させる。ステータ部４０６は、ステータコア２６１と、複数のコイル２６２とを有する。
【０１１８】
車輪駆動装置４００は、中心軸２０９を囲む内歯歯車（リング歯車）４０８を備える。内歯歯車４０４の外周面は、ステータコア２６１の内周面に結合される。詳細には、内歯歯車４０４は、径方向外側に張り出した鍔部４０４ａを有する。この鍔部４０４ａとステータコア２６１とが、軸方向に接触した状態で固定される。この構成により、内歯歯車４０４は、中心軸２０９に対して回転不可となっている。内歯歯車４０４の内周面には、一定のピッチで複数の内歯２５３が設けられている。
【０１１９】
車輪駆動装置４００は、カップ型の可撓性外歯歯車（可撓性歯車）４０５を備える。可撓性外歯歯車４０５は、円筒部４５１と、底部４５２とを有する。円筒部４５１は、中心軸２０９を囲み、軸方向に延びる円筒状の部位である。円筒部４５１は、内歯歯車４０４の径方向内側に配置される。底部４５２は、円筒部４５１の軸方向内側の端部から、径方向内側に拡がる部位である。可撓性外歯歯車４０５の底部４５２は、ハブ２０３の内筒部２３１の軸方向内側の端部に結合される。
【０１２０】
詳細には、内筒部２３１の軸方向内側の端部に底部４５２が接触され、この底部に軸方向内側から隔壁部材４５９が接触された状態で、隔壁部材４５９と底部４５２とが内筒部２３１の軸方向内側の端部に、ボルト等の締結部材４９７により共締めされる。隔壁部材４５９は、概ね円板状の部材であり、その外周端部が軸方向外側に向かって折り曲げられている。隔壁部材４５９の外周端部と、内歯歯車４０４とは、間にオイルシール４７１が介在されている。可撓性外歯歯車４０５の円筒部４５１の外周面には、一定のピッチで複数の外歯２４１が設けられている。
【０１２１】
蓋体４６３は、円環状の部材である。蓋体４６３は、上述のように、中心軸２０９を中心とする回転が不可に中心軸２０９の軸方向内側に固定される。蓋体４６３は、内歯歯車４０４を介して、ステータコア２６１および複数のコイル２６２を保持する。
【０１２２】
車輪駆動装置４００は、ロータ部４０７を備える。ロータ部４０７は、マグネット２７０を保持し、中心軸２０９を中心に回転する。ロータ部４０７は、内側円筒部２７１と、外側円筒部２７２と、連結部２７３とを有する。ロータ部４０７の内周端部は、軸方向内側に向かって折り曲げられている。このロータ部４０７の内周端部の外縁に、環状の隔壁部材４６９が固定される。隔壁部材４６９の外周面と、内歯歯車４０４の内周面とは、間にオイルシール４９２が介在されている。また、ロータ部４０７の内周端部は、後述の波動発生器４０８ならびに軸受９３および軸受９４を介して、ハブ２０３の内筒部２３１に接続される。これにより、ロータ部４０７が、ハブ２０３に対して回転可能に支持される。
【０１２３】
マグネット２７０は、外側円筒部２７２の内周面に支持される。コイル２６２から径方向の磁束が発生すると、マグネット２７０の磁束と互いに作用する。これにより、中心軸２０９を中心としてロータ部４０７が回転する。
【０１２４】
車輪駆動装置４００は波動発生器４０８を備える。波動発生器４０８は、円筒カム４８１と、可撓軸受４８２とを有する。円筒カム４８１の回転に応じて、可撓軸受４８２は、軸方向から視て、円筒カム４８１の外周面に沿った楕円形に撓む。また、可撓性外歯歯車４０５も、可撓軸受４８２を介して、円筒カム４８１の回転に応じて、軸方向から視て楕円形に撓む。可撓性外歯歯車４０５が楕円形に撓むと、可撓性外歯歯車４０５の外歯２４１と、内歯歯車４０４の内歯２５３とは、周方向の２か所で噛み合う。可撓性外歯歯車４０５の外歯２４１と、内歯歯車４０４の内歯２５３とは、歯数が相違する。そして、可撓性外歯歯車４０５と、内歯歯車４０４とが相対回転するとき、歯数の相違から、可撓性外歯歯車４０５は、ロータ部４０７よりも低い回転数で回転する。ハブ２０３は、可撓性外歯歯車４０５とともに回転し、ハブ２０３とともに車輪も回転する。
【０１２５】
車輪駆動装置４００では、上記のような構成により、ロータ部４０７を回転させると、ロータ部４０７よりも低い回転数で車輪を回転させることができる。これにより、車輪駆動装置４００により、車椅子の車輪を電動で駆動させる場合において、車椅子の走行速度を抑えることができる。
【０１２６】
さらに、本実施形態では、車輪に作用する積載荷重はすべてハブ２０３が受ける。このため、ハブ２０３の内部に装着された電動機および減速機等の駆動装置には、荷重が作用しない。したがって、車輪駆動装置４００は強度を考慮して構成する場合に生じる重量化を防ぐことができる。
【０１２７】
加えて、車輪駆動装置４００では、可撓性外歯歯車４０５の外歯２４１と、内歯歯車４０４の内歯２５３との噛み合い部が配置される領域が、隔壁部材４５９および隔壁部材４６９によって、ステータコア２６１およびマグネット２７０が配置される領域から隔離されている。これにより、可撓性外歯歯車４０５の外歯２４１と、内歯歯車４０４の内歯２５３との噛み合い部に供給される潤滑用のグリスが、ステータコア２６１およびマグネット２７０が配置される領域に侵入してしまうことを防止できる。
【０１２８】
＜９．変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
【０１２９】
上記の実施形態では、車輪駆動装置は、車椅子の車輪を駆動する装置として説明しているが、車椅子に限定されない。また、ハブ３（２０３）の外周面に、リムを支持するスポーク１０１（２０１）を設けているが、ハブ３（２０３）を車輪のリムに直接接続してもよい。例えば、ハブ２０３の外周面に、タイヤチューブを取り付けてもよい。
【０１３０】
また、車輪駆動装置の細部の形状については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。また、上記の各実施形態または変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。例えば、第８実施形態の車輪駆動装置４００において、マグネット２７０とステータコア２６１とのレイアウトを、第５実施形態のようなレイアウトに変更してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本願は、車輪駆動装置に利用できる。
【符号の説明】
【０１３２】
２        ：シャフト
３        ：ハブ
４        ：波動発生器
５、５Ａ、５Ｂ    ：ステータ部
６、６Ａ      ：ロータ部
７        ：可撓性外歯歯車（可撓性歯車）
８        ：内歯歯車（リング歯車）
９        ：中心軸
３１      ：内筒部
３２      ：外筒部
３３      ：側面部
４１      ：円筒カム
４２      ：可撓軸受
５１、５１Ａ、５１Ｂ    ：ステータコア
５２、５２Ａ、５２Ｂ    ：コイル
５３、５３Ａ、５３Ｂ    ：固定部
５４      ：歯車保持部
５５      ：挿入軸
６１、６１Ａ    ：ロータマグネット
６２、６２Ａ    ：マグネット支持部
７１      ：外歯
８０      ：繋ぎ部
８１      ：内歯
９１、９２、９３、９４      ：軸受
９５      ：クロスローラベアリング
１００、１００Ａ、１００Ｂ  ：車輪駆動装置
１０１    ：スポーク
１２０    ：クラッチ機構
１２１    ：切替レバー
１２１Ａ  ：レバー支え部
１２２    ：板バネ
１２２Ａ  ：切り欠き
１２３    ：押さえ部
４１１    ：大径部
４１２    ：小径部
５３１    ：固定部側孔
５４１    ：保持部側孔
【図１】
2019026857.tif 000003
【図２】
2019026857.tif 000004
【図３】
2019026857.tif 000005
【図４】
2019026857.tif 000006
【図５】
2019026857.tif 000007
【図６】
2019026857.tif 000008
【図７】
2019026857.tif 000009
【図８】
2019026857.tif 000010
【図９】
2019026857.tif 000011
【図１０】
2019026857.tif 000012
【図１１】
2019026857.tif 000013
【図１２】
2019026857.tif 000014
【図１３】
2019026857.tif 000015
【図１４】
2019026857.tif 000016
【国際調査報告】
2019026857.tif 000017
2019026857.tif 000018
2019026857.tif 000019
2019026857.tif 000020