(57)【要約】【課題】歯車減速機構を備えたインホイールモータ駆動装置の電動モータの加減速の切り替えにおいて、前記電動モータを支持する軸受に、はす歯歯車のスラスト力の反転によるガタ打ち音が生じ、これを抑制するため軸受に与圧を加えている。これによって前記軸受の摩擦が大きくなっている。【解決手段】電動モータ１２、５２の入力軸２２、８２と一体に形成されている入力軸はす歯歯車２８、６８のスラスト力を減少させる方向に、電動モータ１２、５２のロータ１６、５６のスキュー４２、６４を形成する。これによって電動モータ１２、５２の加減速において生じる入力軸はす歯歯車２８、６８のスラスト力 が相殺され、軸受ｂ１、ｂ２、ｂ６、ｂ７に与圧を与える必要が生じない。【選択図】図１
2019115089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータおよびロータを有する電動モータと、
前記ロータと一体に設けられるとともに、軸受により回転可能に支持され、前記ロータの回転が入力される入力軸と、
前記入力軸に固定される入力軸はす歯歯車を含み、前記ロータの回転を減速して出力する歯車減速機構と、
前記歯車減速機構からの出力を駆動輪に伝達するホイールハブと、を備えた車両用インホイールモータ駆動装置であって、
前記電動モータには、前記入力軸の回転によって生じる前記入力軸はす歯歯車のスラスト力を減少させる方向に、前記ロータのスラスト力を発生させるスキューが前記入力軸の軸方向に対して設定されている
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、電動モータと歯車減速装置とを備えた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】
電動モータと歯車減速機構とを備える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、電動モータの回転を減速してホイールハブおよび車輪に伝達する歯車減速機構が用いられ、前記電動モータのロータと一体に回転する回転軸は軸受によって回転可能に支えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電動モータのロータと一体に設けられている入力軸に固定されている入力歯車は、減速歯車機構の歯車と噛合っており、これらの噛合いによって生ずるギヤノイズを減少するために入力歯車および歯車減速機構の歯車には、はす歯歯車が適用されている。これらのはす歯歯車には回転にともなってスラスト力が発生し、加速時と減速時においては、スラスト力の方向が反転するため、入力軸を支持する軸受にガタ打ち音が生じる。これに対し、ガタ打ち音の発生を減少させるために例えば円錐ころ軸受等を用いて軸受に与圧を与え、これによってガタ打ち音の減少を図ることが行われている。しかし、与圧が与えられた前記円錐ころ軸受に前記スラスト力が加わることによって前記円錐ころ軸受の摩擦抵抗が大きくなり、これによって前記円錐ころ軸受の寿命低下を生じる虞があった。
【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、軸受に与圧を与える必要が無く、且つ軸受のガタ打ち音を減少することが可能な車両用インホイールモータ駆動装置を供給することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明の要旨とするところは、（ａ）ステータおよびロータを有する電動モータと、前記ロータと一体に設けられるとともに、軸受により回転可能に支持され、前記ロータの回転が入力される入力軸と、前記入力軸に固定される入力軸はす歯歯車を含み、前記ロータの回転を減速して出力する歯車減速機構と、前記歯車減速機構からの出力を駆動輪に伝達するホイールハブと、を備えた車両用インホイールモータ駆動装置であって、（ｂ）前記電動モータには、前記入力軸の回転によって生じる前記入力軸はす歯歯車のスラスト力を減少させる方向に、前記ロータのスラスト力を発生させるスキューが前記入力軸の軸方向に対して設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
ステータおよびロータを有する電動モータと、前記ロータと一体に設けられるとともに、軸受により回転可能に支持され、前記ロータの回転が入力される入力軸と、前記入力軸に固定される入力軸はす歯歯車を含み、前記ロータの回転を減速して出力する歯車減速機構と、前記歯車減速機構からの出力を駆動輪に伝達する前記ホイールハブと、を備えた車両用インホイールモータ駆動装置であって、前記電動モータには、前記入力軸の回転によって生じる前記入力軸はす歯歯車のスラスト力を減少させる方向に、前記ロータのスラスト力を発生させるスキューが前記入力軸の軸方向に対して設定されている。このように構成されることによって入力軸の回転によって入力はす歯歯車のスラスト力と電動モータのロータのスキューにおいて生じるスラスト力とが相殺されるので、電動モータの回転速度の増減にともなって生じるガタ打ち音の発生が抑制され、軸受に例えば円錐ころ軸受を用いることによって与圧を生じさせる必要が無くなり、軸受の摩擦抵抗を低減できるとともに、軸受の寿命の低下が抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一適用例であるインホイールモータ駆動装置を説明する図である。
【図２】図１のロータの構造を説明するための、ロータの断面の構造を示す図である。
【図３】本発明の一適用例であるインホイールモータ駆動装置の他の実施例を説明する図である。
【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、前記歯車減速機構は、前記入力軸はす歯歯車と、前記入力軸はす歯歯車と噛合うドリブンはす歯歯車と、前記ドリブンはす歯歯車が設けられ軸受により回転可能に支持された出力軸と、前記出力軸に設けられた出力軸ヘリカルスプライン外歯と、前記ホイールハブに形成され前記出力軸ヘリカルスプライン外歯と回転不能且つ前記出力軸の軸方向の移動可能に設けられたハブヘリカルスプライン内歯と、を備え、前記出力軸に設けられた前記ドリブンはす歯歯車のスラスト力を減少させる方向に前記出力軸に設けられた前記出力軸ヘリカルスプライン外歯のねじれ（スキュー）が形成されている。このようにすれば、前記電動モータの回転速度の増減にともなって前記ドリブンはす歯歯車に生じるスラスト力と前記出力軸ヘリカルスプライン外歯とに生じるスラスト力とが互いに打ち消しあう方向に働き、電動モータの回転速度の増減にともなって回転を支持する前記軸受に生じるガタ打ち音の発生が抑制され、前記軸受に例えば円錐ころ軸受を用いることによって与圧を生じさせる必要が無くなり、前記軸受の摩擦抵抗を低減できるとともに、前記軸受の寿命の低下が抑制できる。
【００１０】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の一実施例である、歯車減速機構３２を備えた車両用インホイールモータ駆動装置１０の構造を示す図である。電動モータ１２のロータ軸（車両用インホイールモータ駆動装置の入力軸に対応する。）２２から出力される駆動力は、歯車減速機構３２を介してホイール軸（車両用インホイールモータ駆動装置の出力軸に対応する。）２４に伝達され、ホイール軸２４とホイールハブ３４とのヘリカルスプライン嵌合によってホイールハブ３４に締結された図示されていない車輪に伝達される。
【００１２】
電動モータ１２は、図示されていないケーシングに収納されており歯車減速機構３２を内容する図示しないケーシングを介して車両の非回転部材にボルト等によって固定されている。電動モータ１２は、ステータ１４とロータ１６とを備えおり、ステータ１４は、複数枚の電磁鋼板等が円筒状に積層された積層鋼板２５と、円筒状の積層鋼板２５の内周面に電動モータ１２の回転軸線Ｃ１の軸線方向に形成されている突条に巻回されているコイル２０とから構成されている。ロータ１６は、第１ロータ部１８および第２ロータ部１９と、それらの中心を貫通するロータ軸２２とを一体的に有し、ロータ１６の回転軸線Ｃ１方向の両端に設置されている軸受ｂ１、ｂ２を介して前記ケーシングによって、回転自在に支持されている。ロータ軸２２のホイールハブ３４側には、はす歯歯車からなるドライブピニオン（入力軸はす歯歯車に対応する。）２８が固定されている。
【００１３】
歯車減速機構３２は、ドライブピニオン２８と、ドライブピニオン２８と噛合い、減速と動力伝達を行うはす歯歯車からなるドリブンギヤ（ドリブンはす歯歯車に対応する。）３０と、ドリブンギヤ３０の中心を貫通するホイール軸（出力軸に対応する。）２４と、ホイール軸２４のホイールハブ３４側に形成されているホイール軸ヘリカルスプライン外歯３８とから構成されている。ホイール軸２４に形成されているホイール軸ヘリカルスプライン外歯３８は、車輪が締結されるホイールハブ３４の内側に形成されているハブヘリカルスプライン内歯３６によってホイール軸２４の回転軸線Ｃ２に対して軸方向の移動可能且つホイール軸回転軸線Ｃ２回りの相互の回転不能に嵌合されている。なお、ドライブピニオン２８の回転軸線Ｃ１方向の両端は、ロータ軸２２を支持する２つの軸受ｂ２、ｂ３によって回転可能に支持されている。また、ホイール軸２４は、その中心を貫通するホイール軸２４を支持する２つの軸受ｂ４、ｂ５によってドライブピニオン２８の回転軸線Ｃ１と平行なホイール軸回転軸線Ｃ２まわりに回転可能に支持されている。
【００１４】
図２には、電動モータ１２の回転軸線Ｃ１と回転軸線Ｃ１に対して垂直方向の断面が示されている。ステータ１４の内周側にあるロータ１６は、円筒状に積層された積層鋼板２６から構成され、その中央に回転軸線Ｃ１を持つロータ軸２２と８個の永久磁石４０とが積層鋼板２６と一体的に配置されており、永久磁石式モータ、磁石式同期モータ等と呼ばれる公知の誘導モータの構造を持っている。なお、永久磁石４０は特に８個である必要は無く、ロータ軸２２を誘導磁界によって回転することができる数量であれば良い。
【００１５】
図１に示されるように電動モータ１２のロータ１６は、第１ロータ部１８と第２ロータ部１９とに別れており、第１ロータ部１８内の永久磁石４０と第２ロータ部１９内の永久磁石４０とは、電動モータ１２の回転軸線Ｃ１回りの回転方向に対して互いにずれて配置されている。破線で示されるスキュー４２は、第１ロータ部１８内の永久磁石４０の回転軸線Ｃ１方向の一端部における中点とその近傍にある第２ロータ部１９内の永久磁石４０の第１ロータ部１８の一端部に対応する回転軸線Ｃ１方向の一端部の中点とを結んだ直線であり、この破線で示した直線であるスキュー４２と電動モータ１２の回転軸線Ｃ１とはスキュー角θだけ傾斜すなわちスキューしている。すなわち、第１ロータ部１８および第２ロータ部１９の永久磁石４０の配置は、ロータ１６からドライブピニオン２８に向かって回転軸線Ｃ１の回転方向において時計回りにずれている。なお、図１においては、第１ロータ部１８の内部の永久磁石４０の位置と第２ロータ部１９の内部の永久磁石４０との位置とを回転軸線Ｃ１の回転方向にずらすことによって、スキューが生じているが、特にこれに限らず例えば、第１ロータ部１８と第２ロータ部１９とにおいて分割されていない一つの連続した永久磁石を用い、スキュー角θを形成するように斜めに配置しても良い。また、複数の永久磁石４０を回転軸線Ｃ１の回転方向にずらして配置する場合、ロータを３つ以上のロータ部から構成し、それらのロータ部を所定のスキュー角θを構成するようにずらして配置しても良い。その場合、スキュー４２は、隣接する永久磁石４０間のスキュー角θが一定であっても良く、また直線でなく隣接する永久磁石４０間のスキュー角θを回転軸線Ｃ１に対して徐々に変化させたものであっても良い。
【００１６】
図１における矢印で示されるＡ方向に、ステータ１４からの回転磁界によってロータ１６を加速回転させた場合、ロータ１６が受けるトルクは、回転軸線Ｃ１の回転方向に対してスキュー角θだけ傾くことになる。これによってロータ１６は、回転軸線Ｃ１の回転方向の駆動力とともに回転軸線Ｃ１方向の矢印で示されＢ方向に向かうスラスト方向への力を受ける。また、減速時においては、上記Ｂ方向とは反対のＣ方向のスラスト力を受けることになる。また、ロータ軸２２のホイールハブ３４側の端部に設置されているドライブピニオン２８は、回転軸線Ｃ１に対してロータ１６のスキュー４２と同一の方向にスキューを有するはす歯歯車が用いられている。このドライブピニオン２８が、矢印で示されるＡ方向に加速回転された場合、ドライブピニオン２８と噛合するドリブンギヤ３０に、ホイール軸回転軸線Ｃ２の回転方向へのトルクとともに矢印Ｂ方向へのスラスト力が加えられ、ドライブピニオン２８には、その反力として矢印Ｃ方向への力が生じる。また、減速時においては、上記Ｃ方向とは反対のＢ方向へのスラスト力を受けることになる。このため、電動モータ１２のロータ１６をＡ方向に加速回転させた場合、ロータ１６に生じるＢ方向のスラスト力と、ドライブピニオン２８に生じるＣ方向のスラスト力は互いに打ち消しあう方向となる。また減速回転させた場合においても、ロータ１６に生じるスラスト力およびドライブピニオン２８に生じるスラスト力は反転し、互いに打ち消しあう方向となる。なお回転軸線Ｃ１をＡ方向と逆回転する方向で回転速度を増減させた場合においても上記と同様の効果が生じる。
【００１７】
ホイール軸２４にはホイールハブ３４側にホイール軸ヘリカルスプライン外歯３８が設けられ、ホイールハブ３４に設けられたハブヘリカルスプライン内歯３６と嵌合している。ホイール軸ヘリカルスプライン外歯３８は、ホイール軸回転軸線Ｃ２に対してドリブンギヤ３０と同一方向のスキューを持っている。また、ハブヘリカルスプライン内歯３６は、ホイール軸回転軸線Ｃ２に対してホイール軸ヘリカルスプライン外歯３８と反対方向のスキューを持っている。電動モータ回転軸線Ｃ１が矢印Ａ方向に回転した場合、上記のようにドリブンギヤ３０は、ドライブピニオン２８によってホイール軸回転軸線Ｃ２の電動モータ側へ向かう方向にスラスト力を受けるとともに、ホイール軸ヘリカルスプライン外歯３８は、ハブヘリカルスプライン内歯３６から受ける反力によってホイール軸回転軸線Ｃ２のホイールハブ３４側へ向かう方向にスラスト力を受ける。このため、電動モータ１２のロータ１６をＡ方向に加速回転させた場合、ドリブンギヤ３０に生じるＢ方向のスラスト力と、ホイール軸ヘリカルスプライン外歯３８に生じるＣ方向のスラスト力は互いに打ち消しあう方向となる。また減速回転させた場合においても、ドリブンギヤ３０に生じるスラスト力およびホイール軸へリカルスプライン外歯３８に生じるスラスト力は反転し、互いに打ち消しあう方向となる。
【００１８】
本実施例によれば、ステータ１４およびロータ１６を有する電動モータ１２と、ロータ１６と一体に設けられるとともに、軸受ｂ１、ｂ２により回転可能に支持され、ロータ１６の回転が入力されるロータ軸２２と、ロータ軸２２に固定されるドライブピニオン２８を含み、ロータ１６の回転を減速して出力する歯車減速機構３２と、歯車減速機構３２からの出力を駆動輪に伝達するホイールハブ３４と、を備えたインホイールモータ駆動装置１０であって、電動モータ１２には、ロータ軸２２の回転によって生じるドライブピニオン２８のスラスト力を減少させる方向に、ロータ１６のスラスト力を発生させるスキュー４２がロータ軸２２の軸方向に対して設定されている。これによって、電動モータ１２の回転速度の増減にともなって生じるスラスト力とドライブピニオン２８に生じるスラスト力とが互いに打ち消しあう方向に働き、電動モータ１２の回転速度の増減にともなって回転を支持する軸受ｂ１、ｂ２、ｂ３に生じるガタ打ち音の発生が抑制され、軸受ｂ１、ｂ２、ｂ３に例えば円錐ころ軸受を用いることによって与圧を生じさせる必要が無くなり、軸受ｂ１、ｂ２、ｂ３の摩擦抵抗を低減できるとともに、軸受ｂ１、ｂ２、ｂ３の寿命の低下が抑制できる。
【００１９】
さらに、本実施例によれば、歯車減速機構３２は、ドライブピニオン２８と、ドライブピニオン２８と噛合うドリブンギヤ３０と、ドリブンギヤ３０と一体に設けられ軸受ｂ４、ｂ５により回転可能に支持されたホイール軸２４と、ホイール軸２４に設けられたホイール軸ヘリカルスプライン外歯３８と、ホイールハブ３４に形成されホイール軸ヘリカルスプライン外歯３８と回転不能且つ前記出力軸の軸方向の移動可能に設けられたホイール軸ヘリカルスプライン外歯３８と、を備え、ホイール軸２４に設けられたホイール軸ヘリカルスプライン外歯３８のスラスト力を減少させる方向にホイール軸２４に設けられたホイール軸ヘリカルスプライン外歯３８のスキューが形成されている。このようにすれば、電動モータ１２の回転速度の増減にともなってドリブンギヤ３０に生じるスラスト力とホイール軸へリカルスプライン外歯３８とに生じるスラスト力とが互いに打ち消しあう方向に働き、ホイール軸２４を支持する軸受ｂ４、ｂ５のガタが減少される。これにより、軸受ｂ４、ｂ５に例えば円錐ころ軸受を用いることによって与圧を生じさせる必要が無くなり、軸受の摩擦抵抗を低減できるとともに、軸受ｂ４、ｂ５の寿命の低下が抑制できる。
【００２０】
つぎに、本発明の他の実施例を説明する。なお、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。
【実施例２】
【００２１】
図３において、前述の実施例と異なった構造を有するインホイール駆動装置５０が示されている。電動モータ５２のロータ軸８２から出力される駆動力は、はす歯歯車からなる公知の遊星歯車である歯車減速装置７４を介して、ホイールハブ７６によって図示されていない車輪に伝達される。
【００２２】
電動モータ５２は、ステータ５４とロータ５６とを備えおり、ステータ５４は、複数枚の電磁鋼板等が円筒状に積層された積層鋼板６５と、円筒状に積層された積層鋼板６５の内周面に電動モータ５２の回転軸線Ｃ１の軸線方向に形成されている突条に巻回されているコイルの束であるコイル２０とから構成されている。ロータ５６は、その中心を貫通するロータ軸８２を一体的に有し、複数枚の電磁鋼板が円筒状に積層された積層鋼板６６、円筒状の積層鋼板６６の回転軸Ｃ１方向の両端に設置されている環状の端結環８０、および２つの端結環８０を連結する導体７８から構成されている。また、ロータ５６は、ロータ５６の回転軸線Ｃ１方向の両端に設置されている軸受ｂ６、ｂ７を介して図示されていないケーシングによって、回転自在に支持されている。
【００２３】
歯車減速機構７４は、サンギヤ６８、ドライブピニオン７２、およびリングギヤ７０からなり、サンギヤ６８はロータ軸８２と一体にロータ軸回転軸線Ｃ１周りに回転される。これらのギヤには、はす歯歯車が用いられている。歯車減速機構７４のドライブピニオン７２の回転軸は車輪に駆動力を伝達するホイールハブ７６と一体に形成されており、電動モータ５２の回転によって歯車減速機構７４に回転が伝達されると、それにともなってホイールハブ７６は回転軸線Ｃ１を中心としてその回転方向に回転する。ホイールハブ７６は、２つの軸受ｂ８、ｂ９によってロータ軸回転軸線Ｃ１まわりに回転自在に支持されている。
【００２４】
図３に示される電動モータ５２のロータ５６には、回転軸線Ｃ１の軸線方向に対してスキュー角θ傾いた破線で示されるスキュー６４を持つ導体７８が設置されている。矢印Ａ方向にステータ６５からの誘導磁界によってロータ５６を加速回転させた場合、ロータ５６が受けるトルクは、導体７８がスキュー６４を持っているため回転軸線Ｃ１の回転方向に対しスキュー角θだけかたむくことになる。これによってロータ５６は、回転軸線Ｃ１の回転方向の駆動力とともに回転軸線Ｃ１方向の矢印で示されＢ方向に向かうスラスト方向への力を受ける。また、減速時においては、上記Ｂ方向と反転するスラスト方向への力を受けることになる。また、ロータ軸８２のホイールハブ７６側の端部に設置されているサンギヤ６８は、回転軸線Ｃ１に対してロータ５６のスキュー６４と同一の方向にスキューを有するはす歯歯車が用いられている。このサンギヤ６８が、矢印で示されるＡ方向に加速回転された場合、サンギヤ６８と噛合するドライブピニオン７２に、回転軸線Ｃ１の回転方向へのトルクとともに矢印Ｂ方向へのスラスト力が加えられ、サンギヤ６８には、その反力として矢印Ｃ方向へのスラスト力が生じる。また、減速時においては、上記Ｃ方向と反転する方向へのスラスト方向への力を受けることになる。このため、電動モータ５２のロータ５６をＡ方向に加速回転させた場合、ロータ５６に生じるＢ方向のスラスト力と、サンギヤ６８に生じるＣ方向のスラスト力は互いに打ち消しあう方向となる。また減速回転させた場合においても、ロータ５６に生じるスラスト力およびサンギヤ６８に生じるスラスト力は反転し、互いに打ち消しあう方向となる。
【００２５】
本実施例によれば、ステータ５４およびロータ５６を有する電動モータ５２と、ロータ５６と一体に設けられるとともに、軸受ｂ６、ｂ７により回転可能に支持され、ロータ５６の回転が入力されるロータ軸８２と、ロータ軸８２に固定されるサンギヤ６８を含み、ロータ５６の回転を減速して出力する歯車減速機構７４と、歯車減速機構７４からの出力を駆動輪に伝達するホイールハブ７６と、を備えたインホイールモータ駆動装置５０であって、電動モータ５２には、ロータ軸８２の回転によって生じるサンギヤ６８のスラスト力を減少させる方向に、ロータ５６のスラスト力を発生させるスキュー６４がロータ軸８２の軸方向に対して設定されている。これによって、電動モータ５２の回転速度の増減にともなって生じるスラスト力とサンギヤ６８に生じるスラスト力とが互いに打ち消しあう方向に働き、電動モータ５２の回転速度の増減にともなって回転を支持する軸受ｂ６、ｂ７に生じるガタ打ち音の発生が抑制され、軸受ｂ６、ｂ７に例えば円錐ころ軸受を用いることによって与圧を生じさせ、ガタ打ち音の抑制を図る必要が無くなり、軸受ｂ７、ｂ８の摩擦抵抗を低減できるとともに、軸受ｂ７、ｂ８の寿命の低下が抑制できる。
【００２６】
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。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】
【００２７】
１０、５０：車両用インホイールモータ駆動装置
１２、５２：電動モータ
１４、５４：ステータ
１６、５６：ロータ
２２、８２：ロータ軸（入力軸）
２８：ドライブピニオン（入力軸はす歯歯車）
３２、７４：歯車減速機構
３４、７６：ホイールハブ
４２、６４：スキュー
８２：サンギヤ（入力軸はす歯歯車）
ｂ１、ｂ２、ｂ６、ｂ７：軸受
【図１】
2019115089.tif 000003
【図２】
2019115089.tif 000004
【図３】
2019115089.tif 000005