(57)【要約】【課題】正転方向および逆転方向の両方のバックラッシを低減しつつ、大型化が抑制された車両用インホイールモータ駆動装置を提供する。【解決手段】ドライブギヤ４０およびドリブンギヤ４２は、それぞれやまば歯車とされるとともに、ドライブギヤ４０はスラスト方向に移動可能に支持されており、ドライブギヤ４０にスラスト方向の予圧を付与するように、インホイールモータ２４のステータ３４に対し中心線Ｃ１方向に所定の寸法ｔｍだけずらされてロータ３２が設けられる。このようにすれば、インホイールモータ駆動装置１０の大型化を抑制しつつ、正転方向および逆転方向の両方のバックラッシを低減できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インホイールモータと、前記インホイールモータの回転が入力される入力歯車と、前記入力歯車に噛み合う出力歯車と、前記出力歯車が連結される出力軸と、を備え、
前記インホイールモータの回転を前記入力歯車および出力歯車によって減速して駆動輪に伝達する車両用インホイールモータ駆動装置であって、
前記入力歯車および出力歯車は、それぞれやまば歯車とされ、
前記入力歯車および出力歯車の少なくとも一方の歯車はスラスト方向に移動可能に支持されており、
前記一方の歯車にスラスト方向の予圧を付与する与圧装置が設けられている
ことを特徴とする車両用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】
本発明は、減速機付きの車両用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】
軸受けに加わるスラスト力を低減するために、２対のはすば歯車を用い、インホイールモータの回転を減速して駆動輪に伝達する減速機付きの車両用インホイールモータ駆動装置が知られている。例えば、特許文献１には、インホイールモータの両側で１対ずつモータ側のはすば歯車と駆動輪側のはすば歯車とが噛み合う、すなわち２対のはすば歯車を有する車両用インホイールモータ駆動装置が記載されている。特に、特許文献１の第５実施の形態の車両用インホイールモータ駆動装置では、正転方向および逆転方向の両方のバックラッシを低減するために、両側の駆動輪側はすば歯車と出力軸との間にそれぞれ設けられた２つのＣ型環状スプリング（Ｃ型開閉スプリング）により、一方の側の駆動輪側はすば歯車は、正転方向にモータ側はすば歯車を押圧し、反対の側の駆動輪側はすば歯車は、逆転方向にモータ側はすば歯車を押圧している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０９０９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の車両用インホイールモータ駆動装置においては、Ｃ型環状スプリングを介して駆動輪側はすば歯車から出力軸へ駆動力が伝達されるため、高トルク回転に耐え得るようにＣ型環状スプリングの強度を高くする又は保護する必要があり、インホイールモータ駆動装置の大型化を招くという問題があった。
【０００５】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、大型化を抑制しつつ、正転方向および逆転方向の両方のバックラッシが低減された車両用インホイールモータ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の要旨とするところは、インホイールモータと、前記インホイールモータの回転が入力される入力歯車と、前記入力歯車に噛み合う出力歯車と、前記出力歯車が連結される出力軸と、を備え、前記インホイールモータの回転を前記入力歯車および前記出力歯車によって減速して駆動輪に伝達する車両用インホイールモータ駆動装置であって、前記入力歯車および出力歯車は、それぞれやまば歯車とされ、前記入力歯車および出力歯車の少なくとも一方の歯車はスラスト方向に移動可能に支持されており、前記一方の歯車にスラスト方向の予圧を付与する与圧装置が設けられていることにある。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の車両用インホイールモータ駆動装置によれば、前記入力歯車および出力歯車は、それぞれやまば歯車とされるとともに、前記入力歯車および出力歯車は、それぞれやまば歯車とされ、前記入力歯車および出力歯車の少なくとも一方の歯車はスラスト方向に移動可能に支持されており、前記一方の歯車にスラスト方向の予圧を付与する与圧装置が設けられている。このようにすれば、低トルク時には前記入力歯車と出力歯車とがスラスト方向にずれているため、正転方向と逆転方向との両方のバックラッシが低減される。また、高トルク時には、歯幅全体が噛み合う方向に前記一方の歯車が移動するため、高トルクの伝達も可能である。よって、車両用インホイールモータ駆動装置の大型化が抑制されつつ、正転方向および逆転方向の両方のバックラッシが低減される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施例である車両用インホイールモータ駆動装置が備える車両の駆動輪まわりの概略図である。
【図２】図１の車両用インホイールモータ駆動装置の内部を概略的に示す図である。
【図３】図１のドリブンギヤにおいて軸受けに加わるスラスト力が低減される様子を説明する図である。
【図４】図１の車両用インホイールモータ駆動装置のドライブギヤとドリブンギヤのIII−III視断面を簡略的に示す図である。
【図５】従来の車両用インホイールモータ駆動装置のドライブギヤとドリブンギヤを簡略的に示す図であって、図４に対応する図である。
【図６】本発明の車両用インホイールモータ駆動装置の他の実施例を示す図である。
【図７】本発明の車両用インホイールモータ駆動装置のさらに他の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施形態において、前記一方の歯車は前記入力歯車であり、前記与圧装置は、前記インホイールモータのステータに対し、スラスト方向にずらされて配置された前記インホイールモータのロータである。このようにすれば、前記入力歯車に与圧を付与する部材を新たに設けることなく、正転方向と逆転方向との両方のバックラッシを低減することができる。
【００１０】
また、本発明の一実施形態において、前記与圧装置は、前記入力歯車、又は、出力歯車をスラスト方向に押圧する弾性部材である。このようにすれば、簡易な構造で正転方向と逆転方向との両方のバックラッシを低減することができる。
【００１１】
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
【実施例】
【００１２】
（実施例１）
図１は、本発明の一実施例である車両用インホイールモータ駆動装置（以下、インホイールモータ駆動装置）１０を備える車両の駆動輪１２まわりを概略的に示す図であり、図２は、インホイールモータ駆動装置１０の内部を概略的に示す図である。インホイールモータ駆動装置１０は、ＥＶ車両（電気自動車）、ＦＣ車両（燃料電池自動車）、ＨＶ車両（ハイブリッド自動車）等の駆動輪１２に備えられ、サスペンションアーム１４の駆動輪１２側の先端に備えられたハブ１６に接続されたハウジング２０と、ハウジング２０内に配置されたインホイールモータ２４及び減速機２６とを有している。サスペンションアーム１４の車体３０側は、図示しないサスペンション装置を介して、車体３０に、上下方向に移動可能に連結されている。
【００１３】
インホイールモータ２４は、ロータ３２と、ハウジング２０に固定されたステータ３４とを有する。インホイールモータ２４には、例えば、ロータ３２に永久磁石が使用された３相交流の同期モータが使用されるが、ロータ３２やステータ３４に永久磁石が使用された多相交流モータや、単相モータ、直流モータなどが使用されてもよい。ロータ３２は、例えば円筒ころ軸受などの軸受３８を介し、中心線Ｃ１周りに回動可能、且つ、スラスト方向（中心線Ｃ１方向）に移動可能にハウジング２０に支持されている。また、ロータ３２は減速機２６側に突き出すモータ出力軸３２ａを有している。
【００１４】
減速機２６は、それぞれやまば歯車であるドライブギヤ（入力歯車）４０と、ドライブギヤより大径のドリブンギヤ４２（出力歯車）を備えている。ドライブギヤ４０は、モータ出力軸３２ａに固定されている。このため、軸受３８に支持されたロータ３２と同様に、ドライブギヤ４０は、中心線Ｃ１周りに回転可能、且つ、スラスト方向（中心線Ｃ１方向）に移動可能に支持されている。ドリブンギヤ４２は、減速機出力軸４４に固定されている。減速機出力軸４４は、ハウジング２０やハブ１６などに設けられた軸受４８を介して中心線Ｃ１と平行な中心線Ｃ２周りに回動可能、且つ、スラスト方向（中心線Ｃ２方向）に移動不能に支持されている。また、減速機出力軸４４は、ホイールハブ５０を介してホイール５２に接続され、ホイールに備えられたタイヤ５４とともに回転する。従って、モータ出力軸３２ａから減速機２６に入力された回転は、ドライブギヤ４０とドリブンギヤ４２との噛合により回転速度が減じられて減速機出力軸４４に伝わり、駆動輪１２、具体的には、ホイールハブ５０、ホイール５２を介してタイヤ５４に伝達される。
【００１５】
図３は、ドリブンギヤ４２における軸受けに加わるスラスト力が低減される様子を説明する概略図である。ドリブンギヤ４２が正転方向に回転すると、ドリブンギヤ４２のやまば歯車を形成する右はすば歯車（駆動輪１２側のはすば歯車）４２ａと左はすば歯車（車体３０側のはすば歯車）４２ｂのドライブギヤ４０と接触する箇所、すなわち、図３中の黒丸で示す箇所が、それぞれ図３の白矢印で示すような外向きのスラスト力Ｆをドライブギヤ４０から受ける。このため、軸受４８にかかるスラスト力が相殺される。このため、比較的小型な軸受を採用することができるので、インホイールモータ駆動装置１０の大型化を抑制することができる。ここで、正転方向とは例えば車両を前進させる回転方向である。
【００１６】
図４は、図１のインホイールモータ駆動装置１０のドライブギヤ４０とドリブンギヤ４２のIII−III視断面を簡略的に示す図であり、図５は、従来のインホイールモータ駆動装置１００のドライブギヤ１４０とドリブンギヤ１４２を簡略的に示す図であって、図４に対応する図である。
【００１７】
図５の従来のインホイールモータ駆動装置１００では、ドライブギヤ１４０の右はすば歯車１４０ａ及び左はすば歯車１４０ｂの幅方向（中心線Ｃ１方向）の中央線Ｌ１と、ドリブンギヤ１４２の右はすば歯車１４２ａ及び左はすば歯車１４２ｂの幅方向（中心線Ｃ２方向）の中央線Ｌ２とが重なる位置、すなわち正位置に配置されている。このため、ドライブギヤ１４２およびドリブンギヤ１４４の回転が停止した時に、歯面間に隙間すなわちバックラッシＢｒが生じる。例えば、逆転方向の回転が停止した後には、歯の正転方向側に大きなバックラッシＢｒ１が生じやすく、正転方向の回転が停止した後には、歯の逆転方向側に大きなバックラッシＢｒ２が生じやすい。バックラッシＢｒは歯打ち音を発生させるなど、インホイールモータ駆動装置１００のノイズ、応答性、制御性、乗り心地等に悪影響を与えるおそれがある。
【００１８】
本実施例のインホイールモータ駆動装置で１０は、図２に示すように、インホイールモータ２４のロータ３２が、ステータ３４に対し、磁気的な吸引力が発生するように減速機２６に近づく方向のスラスト方向（中心線Ｃ１方向）にオフセットされて、すなわち、上記の正位置から所定の寸法ｔｍだけずらされて配置されている。このようにすれば、ロータ３２がステータ３４に磁気により引き寄せられるので、図２の白矢印に示されるように、モータ出力軸３２ａに固定されたドライブギヤ４０がインホイールモータ２４に近づく方向のスラスト方向に与圧される。従って、本実施例のロータ３２は、与圧装置としても機能している。
【００１９】
例えば、回転が停止した状態において、与圧されたドライブギヤ４０の右はすば歯車（駆動輪１２側のはすば歯車）４０ａと左はすば歯車（車体３０側のはすば歯車）４０ｂは、図４に示すように、ドリブンギヤ４２の右はすば歯車（駆動輪１２側のはすば歯車）４２ａと左はすば歯車（車体３０側のはすば歯車）４２ｂに接触する寸法ｔｇだけ、インホイールモータ２４に近づく方向に引き寄せられる。これにより、歯の正転方向側のバックラッシＢｒ１及び逆転方向側のバックラッシＢｒ２が略０となる。従って、回転開始時や低トルク時でも、歯打ち音の発生が抑制され、インホイールモータ駆動装置１０のノイズ、応答性、制御性、乗り心地等を改善することができる。所定の寸法ｔｍは、例えば、寸法ｔｇと同じか、或いは、寸法ｔｇより大きい値に設定される。また、所定の寸法ｔｍは、例えば、ロータ３２への磁気的な吸引力、軸受３８への負荷、ドライブギヤ４０及びドリブンギヤ４２の摩耗などを考慮して設定される。
【００２０】
従来技術である特許文献１の図７から図９に示される第５実施の形態の車両用インホイールモータ駆動装置では、Ｃ型開閉スプリングを介して駆動輪側のはすば歯車から出力軸へ駆動力が伝達されるため、例えば高速回転においては、不安定な回転となりやすいという問題がある。また、高トルクになればなるほどＣ型開閉スプリングが大きく開く、又は、きつく締まることから、その回転が不安定となることが懸念される。このため、特許文献１の第５実施の形態の車両用インホイールモータ駆動装置は、実際には小型化に対し不利な構造となっている。しかし、本実施例のインホイールモータ駆動装置１０では、高トルク時には、歯幅全体が噛み合う方向にドライブギヤ４０が移動する。具体的には、高トルク時には、図４における中心線Ｃ１に沿って右方向（インホイールモータ２４から離れる方向）にドライブギヤ４０が移動する。すなわち、ドライブギヤ４０とドリブンギヤ４２とのスラスト方向のずれが解消する方向にドライブギヤ４０が移動するので回転が安定し、高トルクの伝達も可能となる。
【００２１】
このように、本実施例のインホイールモータ駆動装置１０によれば、インホイールモータ２４と、インホイールモータ２４の回転が入力されるドライブギヤ４０と、ドライブギヤ４０に噛み合うドリブンギヤ４２と、ドリブンギヤ４２が連結される減速機出力軸４４と、を備え、インホイールモータ２４の回転をドライブギヤ４０及びドリブンギヤ４２によって減速して駆動輪１２に伝達するインホイールモータ駆動装置１０であって、ドライブギヤ４０およびドリブンギヤ４２は、それぞれやまば歯車とされるとともに、ドライブギヤ４０はスラスト方向（中心線Ｃ１方向）に移動可能に支持されており、ドライブギヤ４０にスラスト方向の予圧を付与するようにインホイールモータ２４のロータ３２（与圧装置）が設置されている。このようにすれば、低トルク時にはドライブギヤ４０とドリブンギヤ４２とが互いにスラスト方向にずれているため、正転方向側とのバックラッシＢｒ１と逆転方向側のバックラッシＢｒ２との両方が低減される。また、高トルク時には、歯幅全体が噛み合う方向にドライブギヤ４０が移動するため、高トルクの伝達が可能である。従って、インホイールモータ駆動装置１０の大型化が抑制されつつ、正転方向および逆転方向の両方のバックラッシＢｒが低減される。
【００２２】
また、本実施例のインホイールモータ駆動装置１０によれば、入力歯車であるドライブギヤ４２はスラスト方向（中心線Ｃ１方向）に移動可能に支持され、上記の与圧装置は、インホイールモータ２４のステータ３４に対し、スラスト方向に、所定の寸法ｔｍだけずらされて配置されたインホイールモータ２４のロータ３２であり、ドライブギヤ４０にスラスト方向の予圧を付与するものである。このようにすれば、ドライブギヤ４０に与圧を付与する部材を新たに設けることなく、正転方向および逆転方向の両方のバックラッシＢｒを低減することができる。
【００２３】
次に、本発明の他の実施例を説明する。尚、以下の説明において実施例相互に共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２４】
（実施例２）
図６は、本発明の他の実施例のインホイールモータ駆動装置７０の内部を概略的に示す図である。本実施例では、インホイールモータ２４のステータ３４に対し、ロータ３２がずらされて配置されていない代わりに、ハウジング２０とモータ出力軸３２ａの駆動輪１２側の端面との間に与圧装置として機能するスプリング７２が設けられている。これにより、ドライブギヤ４０がインホイールモータ２４に近づく方向のスラスト方向（中心線Ｃ１方向）に、スプリング７２により与圧が付与される。
【００２５】
（実施例３）
図７は、本発明のさらに他の実施例のインホイールモータ駆動装置８０の内部を概略的に示す図である。本実施例でも、インホイールモータ２４のステータ３４に対し、ロータ３２はずらされて配置されておらず、代わりに、ハウジング２０とモータ出力軸３２ａの駆動輪１２側の端面との間に、与圧装置として機能するバネ要素樹脂８２が設けられている。バネ要素樹脂とは、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等のプラスチックバネなどである。これにより、ドライブギヤ４０がインホイールモータ２４に近づく方向のスラスト方向に、バネ要素樹脂８２により与圧が付与される。
【００２６】
以上のように、図６および図７の実施例においても、弾性部材であるスプリング７２やバネ要素樹脂８２により、それぞれ図２の実施例と同様にドライブギヤ４０にスラスト方向の予圧が付与されている。すなわち、ドライブギヤ４０にスラスト方向の予圧を付与する与圧装置であるスプリング７２やバネ要素樹脂８２が設けられている。このようにすれば、低トルク時にはドライブギヤ４０とドリブンギヤ４２とが互いにスラスト方向にずれているため、正転方向側のバックラッシＢｒ１および逆転方向側のバックラッシＢｒ２が低減される。また、高トルク時には、歯幅全体が噛み合う方向にドライブギヤ４０が移動するため、高トルクの伝達も可能である。よって、インホイールモータ駆動装置７０，８０の大型化が抑制されつつ、正転方向と逆転方向との両方のバックラッシＢｒが低減される。
【００２７】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００２８】
例えば、上述の実施例１から３では、ドライブギヤ４０がインホイールモータ２４に近づく方向のスラスト方向（中心線Ｃ１方向）に与圧されていたが、インホイールモータ２４から遠ざかる方向のスラスト方向に与圧されていてもよい。また、ドライブギヤ４０だけでなく、ドリブンギヤ４２にも、例えば、ドライブギヤ４０が受ける与圧とは反対の方向に、スラスト方向の与圧が付与されていてもよい。また、例えば、所定の寸法ｔｍのずれが生じるようにドライブギヤ４０が受ける与圧とドリブンギヤ４０が受ける与圧に差があれば、同じ方向でもよい。
【００２９】
また、上述の実施例２及び３では、ドライブギヤ４０がスラスト方向（中心線Ｃ１方向）に移動可能に支持されて、スプリング７２、バネ要素樹脂８２等の弾性部材によりスラスト方向（中心線Ｃ１方向）の予圧が付与されていたが、ドライブギヤ４０ではなく、ドリブンギヤ４２がスラスト方向（中心線Ｃ２方向）に移動可能に支持されて、スプリング７２、バネ要素樹脂８２等の弾性部材によりスラスト方向（中心線Ｃ２方向）の予圧が付与されていてもよい。
【００３０】
また、上述の実施例２及び３では、ドライブギヤ４０は、モータ出力軸３２ａに固定されていたが、モータ出力軸３２ａに対し中心線Ｃ１周りに回転不能、且つ、スラスト方向（中心線Ｃ１方向）に移動可能に支持されて、モータ出力軸３２ａでなくドライブギヤ４０に、スプリング７２やバネ要素樹脂８２等の弾性部材によりスラスト方向の予圧が付与されていてもよい。
【００３１】
また、上述の実施例２及び３では、ハウジング２０とモータ出力軸３２ａの駆動輪１２側の端面との間にスプリング７２、バネ要素樹脂８２等の弾性部材が設けられていたが、ハウジング２０やハブ１６の形状を変更して、ハブ１６とドライブギヤ４０の駆動輪１２側の端面との間や、ハウジング２０とドリブンギヤ４２の車体３０側の端面との間などに、弾性部材が設けられていてもよい。要は、ドライブギヤ４０およびドリブンギヤ４２の少なくとも一方の歯車に、スラスト方向（中心線Ｃ１方向，中心線Ｃ２方向）の予圧を付与する弾性部材が設けられていればよい。
【００３２】
尚、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１０  ：インホイールモータ駆動装置（車両用インホイールモータ駆動装置）
１２  ：駆動輪
２４  ：インホイールモータ
２６  ：減速機
３２  ：ロータ（与圧装置）
４０  ：ドライブギヤ（入力歯車）
４２  ：ドリブンギヤ（出力歯車）
４４  ：減速機出力軸（出力軸）
７０  ：インホイールモータ駆動装置
７２  ：スプリング（弾性部材、与圧装置）
８０  ：インホイールモータ駆動装置
８２  ：バネ要素樹脂（弾性部材、与圧装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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