(57)【要約】      （修正有）【課題】電気自動車における密封性能の向上を図り、耐久性を高めたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】車輪の中心軸と同軸上に車輪用軸受１と減速機３とモータ２が配置されたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置であって、車輪用軸受１が、減速機ケーシング１２に固定され、内周に複列の外側転走面２７ａが形成された外方部材２７と、一端部に車輪取付フランジ２８を有し、外周に内側転走面２３ａと、これから軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪２３、および小径段部に圧入され、外周に内側転走面２４ａが形成された内輪２４からなる内方部材２５と、両転走面間に収容された複列の転動体２６と、外方部材２７のアウター側に装着されたシール３４とを備え、減速機ケーシング１２とモータケーシング４１と外方部材２７の外周に凹溝４０、４３、３８が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪の中心軸に対して同軸上に車輪用軸受と減速機とモータが配置されたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置であって、
前記車輪用軸受が、外周に前記減速機のケーシングに取り付けられ、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
一端部に前記車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、
前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間のアウター側の開口部に装着されたシールとを備え、
前記減速機のケーシングの外周に凹溝が形成されていることを特徴とするインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記モータのケーシングの外周に凹溝が形成されている請求項１に記載のインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記外方部材が、外周に前記減速機のケーシングに取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、前記ハブ輪の外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面が直接形成されると共に、前記外方部材のアウター側の端部外周に凹溝が形成されている請求項１または２に記載のインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記凹溝が少なくとも反路面側の１８０°の範囲に形成されている請求項１乃至３いずれかに記載のインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記複列の転動体列のうちアウター側の転動体列のピッチ円直径がインナー側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定されると共に、前記アウター側の転動体列の転動体数がインナー側の転動体列の転動体数よりも多く設定されている請求項３に記載されたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置。
【請求項６】
前記アウター側の転動体列の転動体径が前記インナー側の転動体列の転動体径よりも小径に設定されている請求項５に記載のインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置。
【請求項７】
前記シールが、前記外方部材のアウター側の端部内周に圧入される円筒部と、この円筒部から径方向内方に屈曲して延びる内径部とを備えた芯金と、この芯金の内径部に一体に加硫接着されたシール部材とからなる一体型のシールで構成され、
前記シール部材が径方向外方に傾斜して延び、前記車輪取付フランジのインナー側の基部に軸方向シメシロを介して摺接されるサイドリップと、このサイドリップの内径側に径方向外方に傾斜して延びるダストリップ、および軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップを一体に有し、
前記車輪取付フランジのインナー側の基部が断面円弧状の曲面に形成され、この基部に前記サイドリップとダストリップが所定の軸方向シメシロを介して摺接されると共に、
前記外方部材のアウター側の端部内周が、その端面から前記シールが嵌合される位置の近傍までの部分に亙って段部に形成され、この段部の内径が前記シールの嵌合面より大径に設定され、前記基部から前記車輪取付フランジのインナー側の側面に続く間に段部が形成されると共に、
この段部に前記外方部材の段部が僅かな径方向すきまを介して係合し、略Ｌ字状のラビリンスシールが形成されている請求項１に記載のインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置。
【請求項８】
前記シール部材が、前記芯金の露出した表面を覆う被覆部を一体に有し、この被覆部が、前記芯金の内径部から円筒部の端部に亙って形成され、前記円筒部の外径よりも僅かに大径になるように設定されている請求項７に記載のインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置。
【請求項９】
前記外方部材がナックルに内嵌され、このナックルの外周に前記減速機のケーシングに取り付けられるための取付フランジを一体に有し、前記内方部材が、前記ハブ輪と、このハブ輪の小径段部に圧入された一対の内輪とからなり、前記ナックルのアウター側の端部外周の少なくとも反路面側の１８０°の範囲に凹溝が形成されている請求項１または２に記載のインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置。
【請求項１０】
前記凹溝が複数個形成されている請求項１乃至４および請求項９いずれかに記載されたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置。
【請求項１１】
前記車輪用軸受のハブ輪に前記減速機を構成する駆動軸がトルク伝達可能に連結されると共に、前記減速機がサイクロイド減速機からなり、偏心軸を備えた入力軸と、前記減速機のケーシングと前記モータのケーシングとの間に差し渡された複数の外ピンと、前記駆動軸に取り付けられた複数の内ピンと、各ピンに転がり軸受を介して回転自在に支持された２枚の曲線板とを備え、これら曲線板が、外形がなだらかな波状のトロコイド曲線に形成され、前記偏心軸に装着されると共に、前記外ピンが、転がり軸受によって回転自在に支持され、この外ピンで前記曲線板の偏心運動が外周側で案内されていている請求項１に記載のインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪用軸受と減速機とモータとを組合わせたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置に関し、特に、電気自動車における密封性能の向上を図り、耐久性を高めたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車は、環境負荷低減への対応として、従来のエンジンを用いた駆動形態のものからモータによる駆動形態のものへと移行が検討されている。このような状況の中で、電気自動車用の車輪用軸受装置として、車輪用軸受と減速機とモータとを組合わせたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置が注目されている。インホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置を電気自動車の駆動輪に用いると、各車輪を個別に回転駆動させることができるため、従来のプロペラシャフトやデファレンシャル等の大がかりな動力伝達機構が不要となり、車両の軽量・コンパクト化を図ることができる。
【０００３】
このインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置の一例として、図８に示すようなものが知られている。このインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置は、駆動輪１００のハブを回転自在に支持する車輪用軸受Ａと、回転駆動源としてのモータＢと、このモータＢの回転を減速してハブに伝達する減速機Ｃと、ハブに制動力を与えるブレーキＤとを、駆動輪１００の中心軸Ｏ上に配置したものである。ここで、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側（図８の左側）、中央寄り側をインナー側（図８の右側）という。
【０００４】
車輪用軸受Ａは、内周に複列の外側転走面１０１ａが形成された外方部材１０１と、この複列の外側転走面１０１ａに対向する複列の内側転走面１０３ａ、１０４ａが形成された内方部材１０２と、この内方部材１０２と外方部材１０１の両転走面間に転動自在に収容された複列のボール１０５とで構成されている。そして、外方部材１０１と内方部材１０２との間に形成される環状空間のアウター側の開口部にシール１０６が装着されて密封されている。
【０００５】
静止側軌道輪となる外方部材１０１は、外周に減速機Ｃのアウター側のケーシング１０７に取り付けられる車体取付フランジ１０１ｂを一体に有し、取付ボルト（図示せず）を介して固定されている。
【０００６】
回転側軌道輪となる内方部材１０２は、ハブ輪１０３と、このハブ輪１０３に嵌着された内輪部材１０４とからなる。ハブ輪１０３は、アウター側の端部に駆動輪１００を取り付けるための車輪取付フランジ１０８を一体に有し、外周にアウター側の内側転走面１０３ａが形成されている。車輪取付フランジ１０８駆動輪１００を取り付けるハブボルト１０８ａが植設されている。一方、内輪部材１０４は、外周にインナー側の内側転走面１０４ａが形成され、拡径加締等の塑性結合によりハブ輪１０３と一体に固定されている。
【０００７】
モータＢは、筒状のケーシング１０９に固定されたステータ１１０と出力軸１１１に取り付けられたロータ１１２との間にアキシアルギャップを設けたアキシアルギャップ型のものである。出力軸１１１は、減速機Ｃのインナー側のケーシング１１３に一対の軸受１１４で片持ち支持されている。出力軸１１１とケーシング１１３間のすきまのインナー側端は、シール１１５で密封され、ケーシング１０９の底部１１６のインナー側の開口部はキャップ１１７で閉塞されている。
【０００８】
減速機Ｃはサイクロイド減速機からなり、偏心軸１１８を備えた入力軸１１９と、ケーシング１０７、１１３間に差し渡された外ピン１２０と、内輪部材１０４に取り付けられた内ピン１２１と、各ピンに軸受１２２、１２３を介して回転自在に支持され、外形がなだらかな波状のトロコイド曲線に形成された２枚の曲線板１２４、１２５とを備えている。入力軸１１９は、モータＢの出力軸１１１とスプライン結合されて一体に回転駆動される。モータＢの出力軸１１１が回転すると、これと一体回転する入力軸１１９に取り付けられた各曲線板１２４、１２５が偏心運動を行い、内方部材１０２の回転運動として伝達される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
ここで、こうした従来のインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置では、車輪用軸受Ａの外径寸法は、減速機Ｃのケーシング１０７やモータＢのケーシング１０９の外径寸法より小径のため、雨天時や水溜りに入った場合に、従来の車輪用軸受に比べ、外方部材１０１の外径部に雨水や泥水が集まり易い構造になっている。車輪用軸受Ａは、アウター側に装着されたシール１０６によって密封されているものの、このシール１０６を通して雨水等の異物が内部に侵入した場合、車輪用軸受Ａは減速機ＣやモータＢに直結しているため、軸受部だけでなく減速機ＣやモータＢも損傷を受ける恐れがある。
【００１０】
従来、密封性を高めたシール構造に関しては種々提案されているが、こうしたシール構造を備えた車輪用軸受装置の代表的な一例を図９に示す。この車輪用軸受装置は、車体側にナックルを介して非回転に取り付けられ、内周に複列の外側転走面１５０ａ、１５０ａが形成された外方部材１５０を有し、この外方部材１５０に保持器１５１に円周等配位置に保持された複列のボール１５２、１５２を介してハブ輪１５３およびこのハブ輪１５３に一体的に取り付けられる図示しない等速自在継手の外側継手部材とが軸心回りに回転自在に支持されている。
【００１１】
ハブ輪１５３の外周には外方部材１５０の複列の外側転走面１５０ａ、１５０ａに対向する内側転走面１５３ａが形成され、一端部に図示しないブレーキディスクと車輪を取り付けるための車輪取付フランジ１５４が径方向外方に突設されている。
【００１２】
シール構造１５５は、車輪取付フランジ１５４の外方部材１５０側の側面１５４ａと、外方部材１５０の内周面に嵌着された芯金１５６と、この芯金１５６に固定された弾性シール体１５７とから構成されている。この弾性シール体１５７は、車輪取付フランジ１５４の側面１５４ａに軸方向で接触する二個のアキシアルリップ部１５８と、ハブ輪１５３の外周面に径方向で接触するラジアルリップ部１５９とを有している。
【００１３】
また、芯金１５６には、車輪取付フランジ１５４の側面１５４ａに沿って一部が外方部材１５０の外周面１５０ｂから上方に径方向外向きに突出するよう延長された円弧状（三日月状）の堰部材１５６ａが形成され、この堰部材１５６ａは外方部材１５０の側面１５４ａ側の端面に密着している。さらに、この堰部材１５６ａは、軸心より上方のみ形成されている。
【００１４】
このようなシール構造１５５は、例えば、車両の走行中に外方部材１５０に泥水がかかった場合、芯金１５６の一部には、外方部材１５０の外周面１５０ｂから上方の径方向外向きに突出するよう延長された堰部材１５６ａが形成されているので、泥水はこの堰部材１５６ａによって外方部材１５０と車輪取付フランジ１５４の側面１５４ａへ流れるのが防止される。したがって、アキシアルリップ部１５８に外方部材１５０の泥水が流れて溜まることがなく、密封性を維持することができる（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００８−７４１３５号公報
【特許文献２】特開２００３−４９８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
然しながら、こうした従来のシール構造１５５では、アキシアルリップ部１５８の所望の接触面圧を保持するため、芯金１５６と車輪取付フランジ１５４の側面１５４ａとの間隙を狭くする必要があり、設計上の制約があった。また、芯金１５６の一部に径方向外向きに突出するよう延長された堰部材１５６ａが形成されているため、組立時に位相を合せた状態で芯金１５６を外方部材１５０に嵌着しなければならず、組立工数が嵩んで低コスト化が阻害されていた。さらに、この堰部材１５６ａが組立時に他の部品と干渉したり、走行中に飛石等が衝突して塑性変形する恐れがあった。
【００１７】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、電気自動車における密封性能の向上を図り、耐久性を高めたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、車輪の中心軸に対して同軸上に車輪用軸受と減速機とモータが配置されたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置であって、前記車輪用軸受が、外周に前記減速機のケーシングに取り付けられ、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に前記車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間のアウター側の開口部に装着されたシールとを備え、前記減速機のケーシングの外周に凹溝が形成されている。
【００１９】
このように、車輪の中心軸に対して同軸上に車輪用軸受と減速機とモータが配置されたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置であって、車輪用軸受が、外周に減速機のケーシングに取り付けられ、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、外方部材と内方部材との間に形成される環状空間のアウター側の開口部に装着されたシールとを備え、減速機のケーシングの外周に凹溝が形成されているので、車両の走行中に減速機のケーシングに雨水や泥水がかかっても外周面を伝って車輪取付フランジとの間に流動するのを防止することができ、長期間に亘って電気自動車におけるシールの密封性能の向上を図り、耐久性を高めたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置を提供することができる。
【００２０】
また、請求項２に記載の発明のように、前記モータのケーシングの外周に凹溝が形成されていれば、車両の走行中にモータのケーシングに雨水や泥水がかかっても外周面を伝って車輪取付フランジとの間に流動するのを防止することができ、長期間に亘って電気自動車におけるシールの密封性能の向上を図り、耐久性を高めることができる。
【００２１】
また、請求項３に記載の発明のように、前記外方部材が、外周に前記減速機のケーシングに取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、前記ハブ輪の外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面が直接形成されると共に、前記外方部材のアウター側の端部外周に凹溝が形成されていれば、車両の走行中に外方部材に雨水や泥水がかかっても外周面を伝って車輪取付フランジとの間に流動するのを防止することができる。
【００２２】
また、請求項４に記載の発明のように、前記凹溝が少なくとも反路面側の１８０°の範囲に形成されていれば、外周面を伝ってきた雨水や泥水がこの凹溝に沿って下方に容易に排出される。
【００２３】
また、請求項５に記載の発明のように、前記複列の転動体列のうちアウター側の転動体列のピッチ円直径がインナー側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定されると共に、前記アウター側の転動体列の転動体数がインナー側の転動体列の転動体数よりも多く設定されていれば、インナー側に比べアウター側部分の軸受剛性を増大させることができ、軸受の長寿命化を図ることができる。
【００２４】
好ましくは、請求項６に記載の発明のように、前記アウター側の転動体列の転動体径が前記インナー側の転動体列の転動体径よりも小径に設定されていれば、外方部材の外径の拡大を抑えることができ、軽量・コンパクト化を図ることができる。
【００２５】
また、請求項７に記載の発明のように、前記シールが、前記外方部材のアウター側の端部内周に圧入される円筒部と、この円筒部から径方向内方に屈曲して延びる内径部とを備えた芯金と、この芯金の内径部に一体に加硫接着されたシール部材とからなる一体型のシールで構成され、前記シール部材が径方向外方に傾斜して延び、前記車輪取付フランジのインナー側の基部に軸方向シメシロを介して摺接されるサイドリップと、このサイドリップの内径側に径方向外方に傾斜して延びるダストリップ、および軸受内方側に傾斜して延びるグリースリップを一体に有し、前記車輪取付フランジのインナー側の基部が断面円弧状の曲面に形成され、この基部に前記サイドリップとダストリップが所定の軸方向シメシロを介して摺接されると共に、前記外方部材のアウター側の端部内周が、その端面から前記シールが嵌合される位置の近傍までの部分に亙って段部に形成され、この段部の内径が前記シールの嵌合面より大径に設定され、前記基部から前記車輪取付フランジのインナー側の側面に続く間に段部が形成されると共に、この段部に前記外方部材の段部が僅かな径方向すきまを介して係合し、略Ｌ字状のラビリンスシールが形成されていれば、雨水や泥水等の異物がシールの摺接部に侵入するのを防止し、密封性能の向上を図ることができる。
【００２６】
また、請求項８に記載の発明のように、前記シール部材が、前記芯金の露出した表面を覆う被覆部を一体に有し、この被覆部が、前記芯金の内径部から円筒部の端部に亙って形成され、前記円筒部の外径よりも僅かに大径になるように設定されていれば、シールと外方部材との気密性を向上させることができる。
【００２７】
また、請求項９に記載の発明のように、前記外方部材がナックルに内嵌され、このナックルの外周に前記減速機のケーシングに取り付けられるための取付フランジを一体に有し、前記内方部材が、前記ハブ輪と、このハブ輪の小径段部に圧入された一対の内輪とからなり、前記ナックルのアウター側の端部外周の少なくとも反路面側の１８０°の範囲に凹溝が形成されていれば、車両の走行中にナックルに雨水や泥水がかかっても外周面を伝って車輪取付フランジとの間に流動するのを防止することができる。
【００２８】
また、請求項１０に記載の発明のように、前記凹溝が複数個形成されていれば、一層密封性能の向上を図ることができる。
【００２９】
また、請求項１１に記載の発明のように、前記車輪用軸受のハブ輪に前記減速機を構成する駆動軸がトルク伝達可能に連結されると共に、前記減速機がサイクロイド減速機からなり、偏心軸を備えた入力軸と、前記減速機のケーシングと前記モータのケーシングとの間に差し渡された複数の外ピンと、前記駆動軸に取り付けられた複数の内ピンと、各ピンに転がり軸受を介して回転自在に支持された２枚の曲線板とを備え、これら曲線板が、外形がなだらかな波状のトロコイド曲線に形成され、前記偏心軸に装着されると共に、前記外ピンが、転がり軸受によって回転自在に支持され、この外ピンで前記曲線板の偏心運動が外周側で案内されていていれば、モータの回転が駆動軸の回転運動として大きな減速比で、滑らかで効率良く伝達される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係るインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置は、車輪の中心軸に対して同軸上に車輪用軸受と減速機とモータが配置されたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置であって、前記車輪用軸受が、外周に前記減速機のケーシングに取り付けられ、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に前記車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間のアウター側の開口部に装着されたシールとを備え、前記減速機のケーシングの外周に凹溝が形成されているので、車両の走行中に減速機のケーシングに雨水や泥水がかかっても外周面を伝って車輪取付フランジとの間に流動するのを防止することができ、長期間に亘って電気自動車におけるシールの密封性能の向上を図り、耐久性を高めたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１の車輪用軸受部を示す要部拡大図である。
【図３】（ａ）は、図２のアウター側のシール部を示す要部拡大図、（ｂ）は、図１の減速機のケーシング部を示す要部拡大図、（ｃ）は、図１のモータのケーシング部を示す要部拡大図である。
【図４】本発明に係るインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す要部拡大図である。
【図５】図４の車輪用軸受のシール部を示す要部拡大図である。
【図６】本発明に係るインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。
【図７】図６の車輪用軸受部を示す要部拡大図である。
【図８】従来のインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【図９】従来のシール構造を示す要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
車輪の中心軸に対して同軸上に車輪用軸受と減速機とモータが配置されたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置であって、前記車輪用軸受が、外周に前記減速機のケーシングに取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に前記車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間のアウター側の開口部に装着されたシールとを備え、前記減速機のケーシングと前記モータのケーシングおよび前記外方部材のそれぞれのアウター側の端部外周に凹溝が形成されている。
【実施例１】
【００３３】
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。
図１は、本発明に係るインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の車輪用軸受部を示す要部拡大図、図３（ａ）は、図２のアウター側のシール部を示す要部拡大図、（ｂ）は、図１の減速機のケーシング部を示す要部拡大図、（ｃ）は、図１のモータのケーシング部を示す要部拡大図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側（図１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。
【００３４】
このインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置は、車輪（図示せず）を回転自在に支持する車輪用軸受１と、回転駆動源としてのモータ２と、このモータ２の回転を減速してハブに伝達する減速機３とを、車輪の中心軸Ｏ上に配置されている。
【００３５】
モータ２は、筒状のモータケーシング４に固定されたステータ５と出力軸６に取り付けられたロータ７との間にラジアルギャップを設けたラジアルギャップ型のモータで構成されている。出力軸６は、モータケーシング４に対して一対の深溝玉軸受からなる転がり軸受８、８で回転自在に支持されている。モータケーシング４のインナー側の開口部はキャップ９で閉塞されている。
【００３６】
減速機３はサイクロイド減速機からなり、偏心軸１０を備えた入力軸１１と、減速機ケーシング１２とモータケーシング４との間に差し渡された複数の外ピン１３と、駆動軸１４に取り付けられた複数の内ピン１５と、各ピン１３、１５に円筒ころ軸受からなる転がり軸受１６、１７を介して回転自在に支持された２枚の曲線板１８、１９とを備えている。これら曲線板１８、１９は、外形がなだらかな波状のトロコイド曲線に形成され、偏心軸１０に装着されている。外ピン１３は、一対の針状ころ軸受からなる転がり軸受２０、２０によって回転自在に支持され、この外ピン１３で各曲線板１８、１９の偏心運動が外周側で案内されている。
【００３７】
入力軸１１は、モータ２の出力軸６にスプライン（またはセレーション）１１ａを介して結合されて一体に回転駆動される。そして、モータ２の出力軸６が回転すると、これと一体回転する入力軸１１に取り付けられた偏心軸１０が回転し、この偏心軸１０に係合する各曲線板１８、１９が偏心運動を行い、ロータ７の回転が駆動軸１４の回転運動として、大きな減速比で、滑らかで効率良く伝達される。
【００３８】
２枚の曲線板１８、１９は、互いに偏心運動が打ち消されるように１８０°位相をずらして入力軸１１の偏心軸１０に装着され、この偏心軸１０の両側には、各曲線板１８、１９の偏心運動による振動を打ち消すように、偏心軸１０の偏心方向と逆方向へ偏心させたカウンターウェイト２１、２１が装着されている。入力軸１１は後述する駆動軸１４に対して深溝玉軸受からなる転がり軸受２２によって回転自在に支持されている。
【００３９】
車輪用軸受１は駆動輪用の第３世代と称され、図２に拡大して示すように、ハブ輪２３と、このハブ輪２３に圧入された内輪２４とからなる内方部材２５と、この内方部材２５に複列の転動体（ボール）２６、２６を介して外挿された外方部材２７とを備えている。
【００４０】
ハブ輪２３は、アウター側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ２８を一体に有し、外周に一方（アウター側）の内側転走面２３ａと、この内側転走面２３ａから軸方向に延びる小径段部２３ｂが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）２３ｃが形成されている。内輪２４は、外周に他方（インナー側）の内側転走面２４ａが形成され、ハブ輪２３の小径段部２３ｂに所定のシメシロを介して圧入されている。また、車輪取付フランジ２８の周方向等配位置にハブボルト２８ａが植設されている。
【００４１】
ハブ輪２３はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面２３ａをはじめ、後述するシール３４のシールランド部となる車輪取付フランジ２８のインナー側の基部２８ｂから小径段部２３ｂに亙って高周波焼入れによって５８〜６４ＨＲＣの範囲に表面が硬化処理されている。一方、内輪２４および転動体２６はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
【００４２】
外方部材２７は、外周に減速機ケーシング１２に固定ボルト１２ａを介して取り付けられる車体取付フランジ２７ｂを一体に有し、内周に内方部材２５の内側転走面２３ａ、２４ａに対向する複列の外側転走面２７ａ、２７ａが一体に形成されている。これら両転走面２７ａ、２３ａおよび２７ａ、２４ａ間には保持器２９を介して複列の転動体２６、２６が転動自在に収容されている。
【００４３】
外方部材２７はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面２７ａ、２７ａが高周波焼入れによって５８〜６４ＨＲＣの範囲に表面が硬化処理されている。
【００４４】
減速機３を構成する駆動軸１４は、内ピン１５が装着されるフランジ部３０と、このフランジ部３０から軸方向に延びる円筒状の肩部３１と、この肩部３１から軸方向に延びる軸部３２とが一体に形成されている（図１参照）。軸部３２の外周にはハブ輪２３のセレーション２３ｃに噛合するセレーション（またはスプライン）３２ａと、この端部に雄ねじ３２ｂが形成されている。そして、肩部３１が内輪２４の端面に衝合するまで駆動軸１４がハブ輪２３に内嵌され、雄ねじ３２ｂに螺着された固定ナット３３によって所定の締付トルクで緊締され、駆動軸１４とハブ輪２３がトルク伝達可能に軸方向に結合されている。
【００４５】
また、外方部材２７と内方部材２５との間に形成される環状空間のアウター側の開口部にシール３４が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止すると共に、インナー側の開口部には、駆動軸１４の外周に摺接するオイルシール３５が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、減速機３側から潤滑油やコンタミ等が軸受内部に侵入するのを防止している。
【００４６】
シール３４は、図３（ａ）に拡大して示すように、外方部材２７に内嵌された芯金３６と、この芯金３６に接合されたシール部材３７とからなる一体型のシールで構成されている。芯金３６は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系）や防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系）等、防錆能を有する鋼鈑からプレス加工にて形成され、外方部材２７のアウター側の端部内周に所定のシメシロを介して圧入された円筒部３６ａと、この円筒部３６ａから径方向内方に屈曲して延びる内径部３６ｂが一体に形成されている。
【００４７】
一方、シール部材３７はＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）等の合成ゴムからなり、加硫接着によって芯金３６に一体に接合されている。このシール部材３７は、径方向外方に傾斜して延びるサイドリップ３７ａと、このサイドリップ３７ａの内径側に同じく径方向外方に傾斜して延びるダストリップ３７ｂ、および軸受内方側（インナー側）に傾斜して延びるグリースリップ３７ｃと、芯金３６の露出した表面を覆う被覆部３７ｄを一体に有している。この被覆部３７ｄは、芯金３６の内径部３６ｂから円筒部３６ａの端部に亙って形成され、円筒部３６ａの外径よりも僅かに大径になるように設定されて外方部材２７の端部内周に圧入されている。これにより、シール３４と外方部材２７との気密性を向上させることができる。
【００４８】
車輪取付フランジ２８のインナー側の基部２８ｂは断面が円弧状の曲面に形成され、この基部２８ｂにサイドリップ３７ａとダストリップ３７ｂが所定の軸方向シメシロをもって摺接されると共に、グリースリップ３７ｃが所定の径方向シメシロを介して摺接されている。なお、シール部材３７の材質としては、ＮＢＲ以外にも、例えば、耐熱性に優れたＨＮＢＲ（水素化アクリロニトリル・ブタジエンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）等をはじめ、耐熱性、耐薬品性に優れたＡＣＭ（ポリアクリルゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。
【００４９】
ここで、本実施形態では、外方部材２７のアウター側の端部外周に環状の凹溝３８が形成されている。これにより、車両の走行中に外方部材２７に雨水や泥水がかかって外周面を伝ってきても、所謂樋の作用でこの凹溝３８の下方に流動し、容易に排出させることができ、車輪取付フランジ２８との間に流動するのを防止することができる。したがって、長期間に亘って電気自動車におけるシール３４の密封性能の向上を図り、耐久性を高めたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置を提供することができる。前述した凹溝３８は全周に亙って形成しても良いが、少なくとも反路面側の１８０°の範囲に形成されていれば、外方部材２７の外周面を伝ってきた雨水や泥水がこの凹溝３８に沿って下方に排出される。
【００５０】
なお、ここでは、転動体２６にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受で構成された車輪用軸受を例示したが、これに限らず、円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受で構成されたものであっても良い。
【００５１】
図３（ｂ）は、図１の減速機３の減速機ケーシング１２を示す要部拡大図である。この減速機ケーシング１２は、外方部材２７における車体取付フランジ２７ｂのインナー側の側面にＯリング等の弾性部材３９を介して当接され、外周に環状の凹溝４０が形成されている。この凹溝４０により、雨水や泥水が減速機ケーシング１２の外周面を伝って外方部材２７に流動するのを防止することができ、密封性能の向上を一層図ることができる。なお、凹溝４０は全周に亙って形成しても良いが、少なくとも反路面側の１８０°の範囲に形成されていれば、減速機ケーシング１２の外周面を伝ってきた雨水や泥水がこの凹溝４０に沿って下方に排出される。また、凹溝４０は単一でなく複数個形成することにより、雨水や泥水が減速機ケーシング１２の外周面を伝って外方部材２７に流動するのを防止することができ、一層密封性能の向上を図ることができる。
【００５２】
図３（ｃ）は、図１のモータ２のモータケーシング４を示す要部拡大図である。このモータケーシング４の外周を覆うようにＯリング等の弾性部材４２を介して円筒状のカバー４１が装着され、外周に環状の凹溝４３が形成されている。この凹溝４３により、雨水や泥水がカバー４１の外周面を伝って減速機ケーシング１２や外方部材２７に流動するのを防止することができ、密封性能の向上を一層図ることができる。なお、凹溝４３は全周に亙って形成しても良いが、少なくとも反路面側の１８０°の範囲に形成されていれば、カバー４１の外周面を伝ってきた雨水や泥水がこの凹溝４３で溜まって下方に排出される。また、凹溝４３は単一でなく複数個形成しても良い。
【実施例２】
【００５３】
図４は、本発明に係るインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す要部拡大図、図５は、図４の車輪用軸受のシール部を示す要部拡大図である。なお、この実施形態は前述した実施形態と基本的には軸受部の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符合を付して詳細な説明を省略する。
【００５４】
車輪用軸受４４は駆動輪用の第３世代と称され、ハブ輪４５と、このハブ輪４５に圧入された内輪２４とからなる内方部材４６と、この内方部材４６に複列の転動体２６、２６を介して外挿された外方部材４７とを備えている。
【００５５】
ハブ輪４５は、アウター側の端部に車輪取付フランジ２８を一体に有し、外周に一方（アウター側）の内側転走面４５ａと、この内側転走面４５ａから軸方向に延びる小径段部２３ｂが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）２３ｃが形成されている。内輪２４は、外周に他方（インナー側）の内側転走面２４ａが形成され、ハブ輪２３の小径段部２３ｂに所定のシメシロを介して圧入されている。
【００５６】
ハブ輪４５はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面４５ａをはじめ、シール３４のシールランド部となる車輪取付フランジ２８のインナー側の基部２８ｂから小径段部２３ｂに亙って高周波焼入れによって５８〜６４ＨＲＣの範囲に表面が硬化処理されている。
【００５７】
外方部材４７は、外周に減速機ケーシング１２に固定ボルト１２ａを介して取り付けられる車体取付フランジ２７ｂを一体に有し、内周に内方部材４６の内側転走面４５ａ、２４ａに対向する複列の外側転走面４７ａ、２７ａが一体に形成されている。これら両転走面４７ａ、４５ａおよび２７ａ、２４ａ間には保持器４８、２９を介して複列の転動体２６、２６が転動自在に収容されている。
【００５８】
外方部材４７はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面４７ａ、２７ａが高周波焼入れによって５８〜６４ＨＲＣの範囲に表面が硬化処理されている。
【００５９】
ここで、本実施形態では、アウター側の転動体２６列のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側の転動体２６列のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径に設定されると共に、アウター側の転動体２６列の転動体径ｄｏとインナー側の転動体３ｂ列の転動体径ｄｉと同一径（ｄｏ＝ｄｉ）であるが、ピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉの違いにより、アウター側の転動体２６列の転動体数Ｚｏがインナー側の転動体２６列の転動体数Ｚｉよりも多く設定されている（Ｚｏ＞Ｚｉ）。これにより、インナー側に比べアウター側部分の軸受剛性を増大させることができ、軸受の長寿命化を図ることができる。なお、ここでは、アウター側の転動体２６とインナー側の転動体２６が同じサイズのものを例示したが、これに限らず、アウター側の転動体２６列の転動体径ｄｏがインナー側の転動体３ｂ列の転動体径ｄｉよりも小径（ｄｏ＜ｄｉ）に設定されていても良い。これにより、外方部材４７の外径の拡大を抑えることができ、軽量・コンパクト化を図ることができる。
【００６０】
さらに、本実施形態では、図５に拡大して示すように、外方部材４７のアウター側の端部内周が、その端面から前記シール３４が嵌合される位置の近傍までの部分に亙って段部４７ｂに形成され、この段部４７ｂの内径がシール３４の嵌合面より大径に設定されている。一方、車輪取付フランジ２８のインナー側の基部２８ｂから車輪取付フランジ２８のインナー側の側面２８ｃに続く間に段部４９が形成されている。そして、この段部４９に外方部材４７の段部４７ｂが僅かな径方向すきまを介して係合し、略Ｌ字状のラビリンスシール５０が形成されている。このラビリンスシール５０により、雨水や泥水等の異物がシール３４の摺接部に侵入するのを防止し、密封性能の向上を図ることができる。
【実施例３】
【００６１】
図６は、本発明に係るインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図、図７は、図６の車輪用軸受部を示す要部拡大図である。なお、この実施形態は前述した第１の実施形態と基本的には軸受部の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符合を付して詳細な説明を省略する。
【００６２】
このインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置は、車輪（図示せず）を回転自在に支持する車輪用軸受５１と、回転駆動源としてのモータ２と、このモータ２の回転を減速してハブに伝達する減速機３とを、車輪の中心軸Ｏ上に配置されている。
【００６３】
モータ２は、筒状のモータケーシング４に固定されたステータ５と出力軸６に取り付けられたロータ７との間にラジアルギャップを設けたラジアルギャップ型のモータで構成されている。出力軸６は、モータケーシング４に対して一対の深溝玉軸受からなる転がり軸受８、８で回転自在に支持されている。モータケーシング４のインナー側の開口部はキャップ９で閉塞されている。
【００６４】
減速機３はサイクロイド減速機からなり、偏心軸１０を備えた入力軸１１と、減速機ケーシング１２とモータケーシング４との間に差し渡された複数の外ピン（図示せず）と、駆動軸１４に取り付けられた複数の内ピン１５と、各ピンに円筒ころ軸受からなる転がり軸受１６、１７を介して回転自在に支持された２枚の曲線板１８、１９とを備えている。これら曲線板１８、１９は、外形がなだらかな波状のトロコイド曲線に形成され、偏心軸１０に装着されている。
【００６５】
入力軸１１は、モータ２の出力軸６にスプライン（またはセレーション）１１ａを介して結合されて一体に回転駆動される。そして、モータ２の出力軸６が回転すると、これと一体回転する入力軸１１に取り付けられた偏心軸１０が回転し、この偏心軸１０に係合する各曲線板１８、１９が偏心運動を行い、ロータ７の回転が駆動軸１４の回転運動として、大きな減速比で、滑らかで効率良く伝達される。
【００６６】
２枚の曲線板１８、１９は、互いに偏心運動が打ち消されるように１８０°位相をずらして入力軸１１の偏心軸１０に装着され、この偏心軸１０の両側には、各曲線板１８、１９の偏心運動による振動を打ち消すように、偏心軸１０の偏心方向と逆方向へ偏心させたカウンターウェイト２１、２１が装着されている。入力軸１１は後述する駆動軸１４に対して深溝玉軸受からなる転がり軸受２２によって回転自在に支持されている。
【００６７】
車輪用軸受５１は第２世代と称され、図７に拡大して示すように、ハブ輪５２と、このハブ輪５２に圧入された一対の内輪２４、２４とからなる内方部材５３と、一対の内輪３４、３４に複列の転動体２６、２６を介して外挿された外輪（外方部材）５４とを備えている。
【００６８】
ハブ輪５２は、アウター側の端部に車輪取付フランジ２８を一体に有し、この車輪取付フランジ２８から軸方向に延びる小径段部５２ｂが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）２３ｃが形成されている。一対の内輪２４、２４は、ハブ輪５２の小径段部５２ｂに所定のシメシロを介して圧入されている。
【００６９】
ハブ輪５２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、アウター側の内輪２４が衝合する肩部５２ａから小径段部５２ｂに亙って高周波焼入れによって５０〜６４ＨＲＣの範囲に表面が硬化処理されている。
【００７０】
外輪５４はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。そして、ナックル５５に所定のシメシロを介して圧入されると共に、止め輪５６を介して軸方向に位置決め固定されている。ナックル５５は、外周に減速機ケーシング１２に固定ボルト１２ａを介して取り付けられる取付フランジ５５ａを一体に有している。
【００７１】
外輪５４と一対の内輪２４、２４間に形成される環状空間の両端開口部にはシール５７、５８が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等、あるいは、減速機３側から潤滑油やコンタミ等が軸受内部に侵入するのを防止している。
【００７２】
ここで、本実施形態では、ナックル５５のアウター側の端部外周に環状の凹溝５９が形成されている。これにより、車両の走行中にナックル５５に雨水や泥水がかかって外周面を伝ってきてもこの凹溝５９の下方に流動し、容易に排出させることができ、車輪取付フランジ２８との間に流動するのを防止することができる。したがって、長期間に亘って電気自動車におけるシール５７の密封性能の向上を図り、耐久性を高めたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置を提供することができる。前述した凹溝５９は全周に亙って形成しても良いが、少なくとも反路面側の１８０°の範囲に形成されていても良い。
【００７３】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明に係るインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置は、車輪用軸受と減速機とモータとが組み合わされ、車輪用軸受が、回転側部材となる内方部材と、固定側部材となる外方部材との間に形成される環状空間のアウター側の開口部にシールが装着された第１世代乃至第３世代構造に適用できる。
【符号の説明】
【００７５】
１、４４、５１  車輪用軸受
２  モータ
３  減速機
４  モータケーシング
５  ステータ
６  出力軸
７、８、１６、１７、２０、２１  転がり軸受
９  キャップ
１０  偏心軸
１１  入力軸
１１ａ  スプライン
１２  減速機ケーシング
１３  外ピン
１４  駆動軸
１５  内ピン
１８、１９  曲線板
２２  カウンターウェイト
２３、４５、５２  ハブ輪
２３ａ、２４ａ、４５ａ  内側転走面
２３ｂ、５２ｂ  小径段部
２３ｃ、３２ａ  セレーション
２４  内輪
２５、４６、５３  内方部材
２６  転動体
２７、４７、５４  外方部材
２７ａ、４７ａ  外側転走面
２７ｂ  車体取付フランジ
２７ｃ  外方部材のアウター側の端面
２８  車輪取付フランジ
２８ａ  ハブボルト
２８ｂ  車輪取付フランジのインナー側の基部
２８ｃ  車輪取付フランジのインナー側の側面
２９、４８  保持器
３０  フランジ部
３１  肩部
３２  軸部
３２ｂ  雄ねじ
３３  固定ナット
３４、５７  アウター側のシール
３５  オイルシール
３６  芯金
３６ａ  円筒部
３６ｂ  内径部
３７  シール部材
３７ａ  サイドリップ
３７ｂ  ダストリップ
３７ｃ  グリースリップ
３７ｄ  被覆部
３８、４０、４３、５９  凹溝
３９、４２  弾性部材
４１  カバー
４７ｂ、４９  段部
５０  ラビリンスシール
５２ａ  肩部
５５  ナックル
５５ａ  取付フランジ
５６  止め輪
５８  インナー側のシール
１００  駆動輪
１０１  外方部材
１０１ａ  外側転走面
１０１ｂ  車体取付フランジ
１０２  内方部材
１０３  ハブ輪
１０３ａ、１０４ａ  内側転走面
１０４  内輪部材
１０５  ボール
１０６、１１５  シール
１０７、１０９、１１３  ケーシング
１０８  車輪取付フランジ
１０８ａ  ハブボルト
１１０  ステータ
１１１  出力軸
１１２  ロータ
１１４、１２２、１２３  軸受
１１６  ケーシングの底部
１１７  キャップ
１１８  偏心軸
１１９  出力軸
１２０  外ピン
１２１  内ピン
１２４、１２５  曲線板
１５０  外方部材
１５０ａ  外側転走面
１５０ｂ  外周面
１５１  保持器
１５２  ボール
１５３  ハブ輪
１５３ａ  内側転走面
１５４  車輪取付フランジ
１５４ａ  車輪取付フランジの側面
１５５  シール構造
１５６  芯金
１５６ａ  堰部材
１５７  弾性シール体
１５８  アキシアルリップ部
１５９  ラジアルリップ部
Ａ  車輪用軸受
Ｂ  モータ
Ｃ  減速機
Ｄ  ブレーキ
ｄｉ  インナー側の転動体の外径
ｄｏ  アウター側の転動体の外径
Ｏ  駆動輪の中心軸
ＰＣＤｉ  インナー側の転動体列のピッチ円直径
ＰＣＤｏ  アウター側の転動体列のピッチ円直径
Ｚｉ  インナー側の転動体の個数
Ｚｏ  アウター側の転動体の個数
【図１】
2011194899.tif 000003
【図２】
2011194899.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011194899.tif 000008
【図７】
2011194899.tif 000009
【図８】
2011194899.tif 000010
【図９】
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