(57)【要約】【課題】大きな外力の作用時における装置の動力伝達系への悪影響を緩和し得るインホイールモータ駆動装置を提供する。【解決手段】車両のインボード側からアウトボード側に向けて順に配置されたモータ部Ａ、減速部Ｂおよび車輪用軸受部Ｃがケーシング２２に保持され、減速部Ｂが、モータ部Ａにより回転駆動される減速機入力軸２５と、減速された減速機入力軸２５の回転を車輪用軸受部Ｃに伝達する減速機出力軸２８とを備えるインホイールモータ駆動装置２１において、減速機出力軸２８は、車輪用軸受部Ｃとの連結部よりもインボード側に、装置内部に入力される外力に対する強度が、装置の動力伝達系のうちで最も低い最弱部Ｗを有する。【選択図】図５
2015166224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のインボード側からアウトボード側に向けて順に配置されたモータ部、減速部および車輪用軸受部がケーシングに保持され、前記減速部が、前記モータ部により回転駆動される減速機入力軸と、前記車輪用軸受部に連結され、減速された前記減速機入力軸の回転を前記車輪用軸受部に伝達する減速機出力軸とを備えるインホイールモータ駆動装置において、
前記減速機出力軸は、前記車輪用軸受部との連結部よりもインボード側に、前記車輪用軸受部を介して装置内部に入力される外力に対する強度が、装置の動力伝達系のうちで最も低い最弱部を有する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】
前記減速機出力軸は、前記最弱部および前記連結部を有する軸部と、減速された前記減速機入力軸の回転が伝達されるフランジ部とを一体に備える請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項３】
前記減速機出力軸は、前記最弱部および前記連結部を有する軸部と、該軸部に対して着脱可能に連結され、減速された前記減速機入力軸の回転が伝達されるフランジ部とを備える請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項４】
前記最弱部は、前記減速機出力軸の他の部分よりも軸直交断面における断面積を小さくすることで形成されている請求項１〜３の何れか一項に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項５】
前記最弱部は、前記減速機出力軸の他の部分よりも硬度を低くすることで形成されている請求項１〜４の何れか一項に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項６】
前記減速機出力軸と前記車輪用軸受部との間であって、前記最弱部よりもインボード側の領域に、シール部材を設けた請求項１〜５の何れか一項に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項７】
前記減速部は、前記減速機入力軸に設けた偏心部に回転自在に保持され、前記減速機入力軸の回転に伴ってその回転軸心を中心とする公転運動を行う公転部材と、この公転部材の外周部に係合して公転部材に自転運動を生じさせる外周係合部材と、前記公転部材の自転運動を、前記減速機入力軸の回転軸心を中心とする回転運動に変換して前記減速機出力軸に伝達する運動変換機構とをさらに備える請求項１〜６の何れか一項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】
本発明は、インホイールモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のインホイールモータ駆動装置が、例えば下記の特許文献１に開示されている。インホイールモータ駆動装置は、装置全体がホイールの内部に収容され、あるいはホイール近傍に配置される関係上、その重量や大きさが車両のばね下重量（走行性能）や客室スペースの広さに影響を及ぼす。このため、インホイールモータ駆動装置は、装置全体をできるだけ軽量・コンパクト化する必要がある。そこで、特許文献１のインホイールモータ駆動装置では、駆動力を発生させるモータ部と、車輪が取り付け固定される車輪用軸受部との間に、モータ部の回転を減速して車輪用軸受部に伝達する減速部を設けることにより、モータ部、ひいては装置全体の小型化を図るようにしている。上記のモータ部、減速部および車輪用軸受部はケーシングに保持されており、ケーシングは図示しない懸架装置（サスペンション）を介して車体に取り付けられる。
【０００３】
さらに、上記のインホイールモータ駆動装置では、軽量・コンパクト化を推進しつつ、車輪用軸受部で必要とされる大きなトルクを得るために、モータ部に低トルクで高回転型（例えば１５０００ｍｉｎ-1程度）のモータを採用すると共に、減速部にコンパクトで高い減速比が得られるサイクロイド減速機を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１４８７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、インホイールモータ駆動装置は、装置全体がホイール内部に収容され、あるいはホイール近傍に配置されることから、インホイールモータ駆動装置を搭載した車両が凹凸や障害物があるような悪路を走行した場合、大きな外力が車輪を介してインホイールモータ駆動装置の内部に入力され、これに伴って、インホイールモータ駆動装置の動力伝達系を構成する部品・部材（動力伝達部品や動力伝達軸）が破損等する可能性がある。このような問題は、例えば、動力伝達部品を厚肉化したり、動力伝達軸の軸径の拡大をしたりすることで可及的に防止することができる。しかしながら、このような対策を採ると、インホイールモータ駆動装置の大型化・重量化を招来し、装置の軽量・コンパクト化の要請に反することとなる。また、装置のコスト増を招来するという問題もある。
【０００６】
上記の実情に鑑み、本発明は、装置の大型化、重量化および高コスト化を招来することなく、過大な外部入力があった場合における装置の内部部品への悪影響を緩和することのできるインホイールモータ駆動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】
【０００７】
上記の目的を達成するために創案された本発明は、車両のインボード側からアウトボード側に向けて順に配置されたモータ部、減速部および車輪用軸受部がケーシングに保持され、減速部が、モータ部により回転駆動される減速機入力軸と、車輪用軸受部に連結され、減速された減速機入力軸の回転を車輪用軸受部に伝達する減速機出力軸とを備えるインホイールモータ駆動装置において、減速機出力軸は、車輪用軸受部との連結部よりもインボード側に、車輪用軸受部を介して装置内部に入力される外力に対する強度が、装置の動力伝達系のうちで最も低い最弱部を有することを特徴とする。なお、車両のインボード側およびアウトボード側とは、それぞれ、車両の車幅方向内側および車幅方向外側、と同義である。
【０００８】
上記構成によれば、車輪用軸受部を介して装置内部に大きな外力が入力された場合には、減速機出力軸に設けた最弱部が優先的に破断するので、最弱部よりもインボード側に過大な外力が伝達されるのを可及的に防止することができる。これにより、最弱部よりもインボード側（外力の伝達方向下流側）に配置される減速部やモータ部に大きな外力が作用するのを、ひいては減速部の内部部品（減速機構の構成部品）やモータ部の回転軸等が破損・破断等するのを可及的に防止することができる。また、上記構成によれば、車輪用軸受部の構成部品の破損・破断等も可及的に防止することができる。そのため、インホイールモータ駆動装置の動力伝達系を構成する他の部品・部位を厚肉化等する必要がなく、装置の大型化、重量化および高コスト化を回避することができる。
【０００９】
なお、車輪用軸受部はケーシングに保持されていることから、減速機出力軸が車輪用軸受部との連結部よりもインボード側の最弱部で破断しても、車輪用軸受部は空転するだけであり、車輪用軸受部およびこれに連結固定された車輪がシャーシ（サスペンション）から分離・離脱するような致命的な不具合発生を防止することができる。
【００１０】
減速機出力軸としては、最弱部および上記連結部を有する軸部と、減速された減速機入力軸の回転が伝達されるフランジ部とを一体に備えるもの（フランジ一体タイプ）を用いることができる他、最弱部および上記連結部を有する軸部と、この軸部に対して着脱可能に連結され、減速された減速機入力軸の回転が伝達されるフランジ部とを備えるもの（フランジ別体タイプ）を用いることもできる。特に、フランジ別体タイプの減速機出力軸を使用すれば、大きな外力が装置内部に入力されるのに伴って最弱部にて減速機出力軸（軸部）が破断した場合でも、軸部を新品に交換すれば足り、減速機出力軸全体を交換する必要がないので、メンテナンスに要する手間とコストを低減することができるという利点がある。
【００１１】
最弱部は、例えば、減速機出力軸の他の部分よりも軸直交断面における断面積を小さくすることで形成することができる他、減速機出力軸の他の部分よりも硬度を低くすることで形成することもできる。また、これらの手段を併用することで最弱部を形成することもできる。
【００１２】
減速機出力軸と車輪用軸受部との間であって、最弱部よりもインボード側の領域には、シール部材を設けても良い。このようにすれば、減速機出力軸が最弱部にて破断等することにより生じた破片が、減速部の内部（減速機構の内部）に浸入等するのを可及的に防止することができる。そのため、減速部の機能・性能に悪影響が及ぶのを防止することが、また、減速機出力軸の破断後に必要となるメンテナンス作業を容易化することができる。
【００１３】
以上の構成において、減速部としては、減速機入力軸に設けた偏心部に回転自在に保持され、減速機入力軸の回転に伴ってその回転軸心を中心とする公転運動を行う公転部材と、この公転部材の外周部に係合して公転部材に自転運動を生じさせる外周係合部材と、公転部材の自転運動を、減速機入力軸の回転軸心を中心とする回転運動に変換して減速機出力軸に伝達する運動変換機構とをさらに備えたものを採用できる。
【発明の効果】
【００１４】
以上より、本発明によれば、装置を大型化・重量化することなく、過大な外部入力があった場合における装置の構成部品への悪影響を緩和することのできるインホイールモータ駆動装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るインホイールモータ駆動装置を示す図である。
【図２】図１のＯ−Ｏ線矢視断面図である
【図３】図１の曲線板に作用する荷重を示す説明図である。
【図４】図１の回転ポンプの横断面図である。
【図５】図１の要部拡大図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の要部拡大図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の要部拡大図である。
【図８】電気自動車の概略平面図である。
【図９】図８に示す電気自動車を後方から見た概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図８および図９に基づいてインホイールモータ駆動装置を搭載した電気自動車１１の概要を説明する。図８に示す電気自動車１１は、シャシー１２と、操舵輪として機能する一対の前輪１３と、駆動輪として機能する一対の後輪１４と、左右の後輪１４のそれぞれを駆動するインホイールモータ駆動装置２１とを備える。図９に示すように、後輪１４は、シャシー１２のホイールハウジング１２ａの内部に収容され、懸架装置１２ｂを介してシャシー１２の下部に固定されている。
【００１７】
懸架装置１２ｂは、左右に延びるサスペンションアームによって後輪１４を支持すると共に、コイルスプリングとショックアブソーバとを含むストラットによって、後輪１４が路面から受ける振動を吸収してシャシー１２の振動を抑制する。さらに、左右のサスペンションアームの連結部分には、旋回時等の車体の傾きを抑制するスタビライザが設けられる。懸架装置１２ｂは、路面の凹凸に対する追従性を向上し、後輪１４の駆動力を効率よく路面に伝達するために、左右の車輪を独立して上下させることができる独立懸架式とするのが望ましい。
【００１８】
この電気自動車１１では、左右のホイールハウジング１２ａの内部に、左右の後輪１４それぞれを回転駆動させるインホイールモータ駆動装置２１が組み込まれるので、シャシー１２上にモータ、ドライブシャフトおよびデファレンシャルギヤ機構等を設ける必要がなくなる。そのため、この電気自動車１１は、客室スペースを広く確保でき、しかも、左右の後輪１４の回転をそれぞれ制御できるという利点を備えている。
【００１９】
電気自動車１１の走行安定性およびＮＶＨ特性を向上するためには、ばね下重量を抑える必要がある。また、電気自動車１１の客室スペースを拡大するためには、インホイールモータ駆動装置２１を小型化する必要がある。そこで、図１に示すようなインホイールモータ駆動装置２１を採用する。
【００２０】
本発明の第１実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１を図１〜図５に基づいて説明する。図１に示すように、インホイールモータ駆動装置２１は、駆動力を発生させるモータ部Ａと、モータ部Ａの回転を減速して出力する減速部Ｂと、減速部Ｂからの出力を後輪１４（図８，９参照）に伝達する車輪用軸受部Ｃとを備え、これらは車両のインボード側（図１中右側）からアウトボード側（図１中左側）に向けて順に配置された上でケーシング２２に保持されている。また、詳細は後述するが、このインホイールモータ駆動装置２１は、モータ部Ａおよび減速部Ｂの各所に潤滑油を供給する潤滑機構を有する。モータ部Ａと減速部Ｂはケーシング２２に収納された状態で電気自動車１１のホイールハウジング１２ａ（図９参照）内に取り付けられる。
【００２１】
モータ部Ａは、ケーシング２２に固定されているステータ２３ａと、ステータ２３ａの内側に径方向の隙間を介して対向配置されるロータ２３ｂと、外周にロータ２３ｂを装着した中空構造のモータ回転軸２４とを備えるラジアルギャップモータである。このモータ部Ａは、その駆動時において後輪１４に所定値を超える外力が作用したとき（より詳細には、当該外力が動力伝達系に入力されることによって減速機出力軸２８が破断したことを、図示しない制御装置が検知したとき）には、モータ回転軸２４の駆動が直ちに停止されるように構成されている。
【００２２】
モータ回転軸２４は、その軸方向一方側および他方側の端部にそれぞれ配置された転がり軸受３６，３６によってケーシング２２に対して回転自在に支持されている。転がり軸受３６は、いわゆる深溝玉軸受であり、ケーシング２２の内径面に嵌合固定される外輪と、モータ回転軸２４の外径面に嵌合固定される内輪と、外輪と内輪との間に配置された複数のボールと、複数のボールを周方向に離間した状態で保持する保持器とを備える。
【００２３】
モータ回転軸２４は、例えばＳＣＭ４１５やＳＣＭ４２０等の肌焼き鋼からなり、浸炭焼入れ焼戻しが施されることにより形成された硬化層を有する。詳細な図示は省略するが、硬化層は、モータ回転軸２４のうち、少なくともロータ２３ｂや転がり軸受３６の内輪が嵌合固定される部位に形成される。これにより、ロータ２３ｂや転がり軸受３６の組み付けに伴うモータ回転軸２４の変形や摩耗・損傷等が可及的に防止される。なお、モータ回転軸２４のうち、硬化層が形成された部分の硬度はＨＲＣ６２〜６６．５程度とされ、芯部の硬度はＨＲＣ２９〜３８程度とされる。
【００２４】
減速部Ｂは、モータ回転軸２４により回転駆動される減速機入力軸２５と、減速機入力軸２５と同軸に配置された減速機出力軸２８と、減速機入力軸２５の回転を減速した上で減速機出力軸２８に伝達する減速機構とを備え、減速機出力軸２８は、減速機構により減速された減速機入力軸２５の回転を車輪用軸受部Ｃに伝達する。減速機入力軸２５は、２つの偏心部２５ａ，２５ｂを有し、その軸方向略中央部およびアウトボード側の端部が、それぞれ、転がり軸受３７ａ，３７ｂによって減速機出力軸２８に対して回転自在に支持されている。２つの偏心部２５ａ，２５ｂは、偏心運動による遠心力を互いに打ち消し合うために、位相を１８０°異ならせるようにして設けられている。
【００２５】
減速機入力軸２５は、そのインボード側の端部に形成した歯面（スプライン又はセレーション）を、モータ回転軸２４のアウトボード側の端部に形成した歯面に嵌合させるスプライン嵌合（セレーション嵌合を含む。以下同じ。）によってモータ回転軸２４に連結されており、これにより、モータ部Ａの駆動力が減速部Ｂに伝達される。モータ回転軸２４と減速機入力軸２５の連結部（スプライン嵌合部）は、減速機入力軸２５がある程度傾いても、モータ回転軸２４への影響を抑制するように構成されている。
【００２６】
減速部Ｂを構成する減速機構は、減速機入力軸２５の偏心部２５ａ，２５ｂに回転自在に保持される公転部材としての曲線板２６ａ，２６ｂと、ケーシング２２上の固定位置に保持され、曲線板２６ａ，２６ｂの外周部と（周方向に）係合する外周係合部材としての複数の外ピン２７と、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動を減速機出力軸２８の回転運動に変換する運動変換機構と、偏心部２５ａ，２５ｂの軸方向外側に隣接配置されたカウンタウェイト２９，２９とを備える。
【００２７】
減速機出力軸２８は、フランジ部２８ａと軸部２８ｂとを有し、本実施形態ではフランジ部２８ａと軸部２８ｂが一体に設けられている。フランジ部２８ａには、減速機出力軸２８の回転軸心を中心とする円周上に等間隔に内ピン３１を固定する孔が形成されている。軸部２８ｂは、その外周に形成した歯面２８ｃを、車輪用軸受部Ｃを構成する中空状のハブ輪３２の内周に形成した歯面に嵌合させるスプライン嵌合によってハブ輪３２と連結されており、これにより、減速部Ｂの出力がハブ輪３２を介して後輪１４（図８，９参照）に伝達される。
【００２８】
図２に示すように、曲線板２６ａは、その外周部にエピトロコイド等のトロコイド系曲線で構成される複数の波形を有する。また、曲線板２６ａは、その両端面に開口する軸方向の貫通孔３０ａ，３０ｂを有する。貫通孔３０ａは、曲線板２６ａの自転軸心を中心とする円周上に等間隔で複数設けられており、後述する内ピン３１を１本ずつ受け入れる。貫通孔３０ｂは、曲線板２６ａの中心に設けられており、減速機入力軸２５の偏心部２５ａに嵌合する。
【００２９】
曲線板２６ａは、転がり軸受４１によって偏心部２５ａに対して回転自在に支持されている。転がり軸受４１は、いわゆる円筒ころ軸受であり、外径面に内側軌道面４２ａを有し、偏心部２５ａの外径面に嵌合した内輪４２と、曲線板２６ａの貫通孔３０ｂの内径面に直接形成された外側軌道面４３と、内側軌道面４２ａと外側軌道面４３の間に配置される複数の円筒ころ４４と、円筒ころ４４を保持する保持器（図示せず）とを備える。内輪４２は、内側軌道面４２ａの軸方向両端部から径方向外側に突出する鍔部４２ｂを有する。本実施形態の転がり軸受４１では、偏心部２５ａとは別体に設けた内輪４２に内側軌道面４２ａを形成しているが、偏心部２５ａの外径面に内側軌道面を直接形成することで内輪４２を省略してもよい。詳細な図示および説明は省略するが、曲線板２６ｂは、曲線板２６ａと同様の構造を有しており、曲線板２６ａを支持する転がり軸受４１と同様の構造を有する転がり軸受によって偏心部２５ｂに対して回転自在に支持されている。
【００３０】
図２に示すように、外ピン２７は、減速機入力軸２５の回転軸心を中心とする円周上に等間隔で複数設けられている。曲線板２６ａ，２６ｂが公転運動すると、曲線板２６ａ，２６ｂの外周部に形成した曲線形状の波形と外ピン２７とが周方向で係合し、曲線板２６ａ，２６ｂに自転運動を生じさせる。各外ピン２７は、図１に示すように、そのインボード側およびアウトボード側の端部に配された一対の転がり軸受（針状ころ軸受）６１，６１、および一対の針状ころ軸受６１，６１を内周に保持した外ピンハウジング６０を介してケーシング２２に回転自在に支持されている。かかる構成により、外ピン２７と曲線板２６ａ，２６ｂとの間の接触抵抗が低減される。
【００３１】
詳細な図示は省略しているが、外ピンハウジング６０は、弾性支持機能を有する回り止め手段（図示せず）によってケーシング２２に対してフローティング状態に支持されている。これは、車両の旋回や急加減速等によって生じる大きなラジアル荷重やモーメント荷重を吸収し、曲線板２６ａ，２６ｂや外ピン２７等といった減速部Ｂ（減速機構）の構成部品の破損を防止するためである。
【００３２】
カウンタウェイト２９は、略扇形状で、減速機入力軸２５と嵌合する貫通孔を有し、曲線板２６ａ，２６ｂの回転によって生じる不釣合い慣性偶力を打ち消すために、各偏心部２５ａ，２５ｂと軸方向に隣接する位置に偏心部２５ａ，２５ｂと１８０°位相を変えて配置される。
【００３３】
図１，２に示すように、運動変換機構は、複数の内ピン３１と、曲線板２６ａ，２６ｂに設けられた貫通孔３０ａとで構成される。内ピン３１は、減速機出力軸２８の回転軸心を中心とする円周上に等間隔に配置されており、そのアウトボード側の端部が減速機出力軸２８のフランジ部２８ａに固定されている。減速機出力軸２８は減速機入力軸２５と同軸上に配置されているので、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動は、減速機入力軸２５の回転軸心を中心とする回転運動に変換された上で減速機出力軸２８に伝達される。曲線板２６ａ，２６ｂの貫通孔３０ａの内周には、内ピン３１と曲線板２６ａ，２６ｂとの摩擦抵抗を低減するために、針状ころ軸受３１ａが設けられている。
【００３４】
減速部Ｂは、スタビライザ３１ｂをさらに有する。スタビライザ３１ｂは、円環部３１ｃと、円環部３１ｃの内径面から軸方向に延びる円筒部３１ｄとを一体に有し、各内ピン３１のインボード側の端部は、円環部３１ｃに固定されている。これにより、曲線板２６ａ，２６ｂから一部の内ピン３１に負荷される荷重はスタビライザ３１ｂを介して全ての内ピン３１によって支持されるため、内ピン３１に作用する応力を低減させ、耐久性を向上させることができる。
【００３５】
図２に示すように、曲線板２６ａに設けられた貫通孔３０ａは、複数の内ピン３１それぞれに対応する位置に設けられ、貫通孔３０ａの内径寸法は、内ピン３１の外径寸法（「針状ころ軸受３１ａを含む最大外径」を指す。以下同じ。）よりも所定寸法大きく設定されている。
【００３６】
ここで、モータ部Ａの駆動時に曲線板２６ａに作用する荷重の状態を図３に基づいて説明する。なお、モータ部Ａの駆動時には、曲線板２６ｂにも以下に説明するのと同様にして荷重が作用する
【００３７】
減速機入力軸２５に設けられた偏心部２５ａの軸心Ｏ2は、減速機入力軸２５の軸心（回転軸心）Ｏから偏心量ｅだけ偏心している。偏心部２５ａの外周には転がり軸受４１を介して曲線板２６ａが取り付けられ、偏心部２５ａ（転がり軸受４１）は曲線板２６ａを回転自在に支持するので、軸心Ｏ2は曲線板２６ａの軸心でもある。曲線板２６ａの外周部は波形曲線で形成され、径方向に窪んだ凹部３４を周方向等間隔に有する。曲線板２６ａの周囲には、凹部３４と周方向で係合する外ピン２７が、軸心Ｏを中心として周方向に複数配設されている。
【００３８】
図３において、減速機入力軸２５が紙面上で反時計周りに回転すると、偏心部２５ａは軸心Ｏを中心とする公転運動を行うので、曲線板２６ａの凹部３４が外ピン２７と周方向に順次当接する。この結果、曲線板２６ａは、複数の外ピン２７から図中矢印で示すような荷重Ｆｉを受けて、時計回りに自転する。
【００３９】
また、曲線板２６ａには貫通孔３０ａが軸心Ｏ2を中心として周方向に複数配設されている。各貫通孔３０ａには、軸心Ｏ（減速機入力軸２５）と同軸に配置された減速機出力軸２８に固定される内ピン３１が挿通されている。貫通孔３０ａの内径は内ピン３１の外径よりも所定寸法大きいため、内ピン３１は、曲線板２６ａの公転運動の障害とはならず、曲線板２６ａの自転運動を取り出して減速機出力軸２８を回転させる。このとき、減速機出力軸２８は、減速機入力軸２５よりも高トルクかつ低回転数になり、曲線板２６ａは、複数の内ピン３１から図中矢印で示すような荷重Ｆｊを受ける。これらの複数の荷重Ｆｉ、Ｆｊの合力Ｆｓが減速機入力軸２５にかかる。
【００４０】
合力Ｆｓの方向は、曲線板２６ａの波形形状や凹部３４の数などの幾何学的条件の他、遠心力の影響により変化する。具体的には、自転軸心Ｏ2と軸心Ｏとを結ぶ直線Ｙと直角であって自転軸心Ｏ2を通過する基準線Ｘと、合力Ｆｓとの角度αは概ね３０°〜６０°で変動する。上記の複数の荷重Ｆｉ、Ｆｊは、減速機入力軸２５が１回転する間に荷重の方向や大きさが変化し、その結果、減速機入力軸２５に作用する合力Ｆｓも荷重の方向や大きさが変動する。そして、減速機入力軸２５が１回転すると、曲線板２６ａの凹部３４が減速されて１ピッチ時計回りに回転し、図３の状態になり、これを繰り返す。
【００４１】
図１に示すように、車輪用軸受部Ｃは、ハブ輪３２と、ハブ輪３２をケーシング２２に対して回転自在に支持する車輪用軸受３３とを備える。ハブ輪３２は、減速機出力軸２８の軸部２８ｂに連結された円筒状の中空部３２ａと、中空部３２ａのアウトボード側の端部から径方向外向きに延びたフランジ部３２ｂとを有する。フランジ部３２ｂにはボルト３２ｃによって後輪１４（図８，９参照）が連結固定されるので、ハブ輪３２の回転時には後輪１４がハブ輪３２と一体回転する。
【００４２】
車輪用軸受３３は、ハブ輪３２の外径面に直接形成された内側軌道面３３ｆおよび外径面の小径段部に嵌合された内輪３３ａを有する内方部材と、ケーシング２２の内径面に嵌合固定された外輪３３ｂと、内方部材と外輪３３ｂの間に配置された複数の転動体（ボール）３３ｃと、ボール３３ｃを周方向に離間した状態で保持する保持器３３ｄと、車輪用軸受３３の軸方向両端部を密封するシール部材３３ｅとを備えた複列アンギュラ玉軸受である。
【００４３】
次に潤滑機構を説明する。潤滑機構は、モータ部Ａおよび減速部Ｂの各所に潤滑油を供給するものであって、図１に示すように、モータ回転軸２４に設けた潤滑油路２４ａおよび潤滑油供給口２４ｂと、減速機入力軸２５に設けた潤滑油路２５ｃおよび潤滑油供給口２５ｄ，２５ｅ，２５ｆと、スタビライザ３１ｂに設けた潤滑油路３１ｅと、内ピン３１に設けた潤滑油路３１ｆと、ケーシング２２に設けた潤滑油排出口２２ｂ、潤滑油貯留部２２ｄ、潤滑油路２２ｅおよび潤滑油路４５（４５ａ〜４５ｃ）と、回転ポンプ５１とを主な構成とする。図１中に示した白抜き矢印は潤滑油の流れる方向を示している。
【００４４】
潤滑油路２４ａは、モータ回転軸２４の内部を軸方向に沿って延びており、この潤滑油路２４ａには、減速機入力軸２５の内部を軸方向に沿って延びた潤滑油路２５ｃが接続されている。潤滑油供給口２５ｄ，２５ｅは、潤滑油路２５ｃから減速機入力軸２５の外径面に向かって径方向に延び、潤滑油供給口２５ｆは、潤滑油路２５ｃから減速機入力軸２５の外端面に向かって軸方向に延びている。
【００４５】
ケーシング２２に設けられた潤滑油排出口２２ｂは、減速部Ｂ内部の潤滑油を排出するものであって、減速部Ｂの位置におけるケーシング２２の少なくとも１箇所に設けられている。潤滑油排出口２２ｂとモータ回転軸２４の潤滑油路２４ａとは、潤滑油貯留部２２ｄ、潤滑油路２２ｅおよび潤滑油路４５を介して接続されている。そのため、潤滑油排出口２２ｂから排出された潤滑油は、潤滑油路２２ｅや循環油路４５等を経由してモータ回転軸２４の潤滑油路２４ａに還流する。なお、潤滑油吐出口２２ｂと循環油路２２ｅとの間に設けられた潤滑油貯留部２２ｄは、潤滑油を一時的に貯留する機能を有する。
【００４６】
図１に示すように、ケーシング２２に設けた循環油路４５は、ケーシング２２の内部を軸方向に延びる軸方向油路４５ａと、軸方向油路４５ａのインボード側の端部に接続されて径方向に延びる径方向油路４５ｃと、軸方向油路４５ａのアウトボード側の端部に接続されて径方向に延びる径方向油路４５ｂとで構成される。径方向油路４５ｂは回転ポンプ５１から圧送された潤滑油を軸方向油路４５ａに供給し、軸方向油路４５ａに供給された潤滑油は径方向油路４５ｃを介してモータ回転軸２４の潤滑油路２４ａ、さらには減速機入力軸２５の潤滑油路２５ｃに供給される。
【００４７】
回転ポンプ５１は、潤滑油貯留部２２ｄの下流側に接続された潤滑油路２２ｅと循環油路４５との間に設けられており、潤滑油を強制的に循環させている。回転ポンプ５１をケーシング２２内に配置することによって、インホイールモータ駆動装置２１全体としての大型化を防止することができる。
【００４８】
図４に示すように、回転ポンプ５１は、減速機出力軸２８の回転を利用して回転するインナーロータ５２と、インナーロータ５２の回転に伴って従動回転するアウターロータ５３と、両ロータ５２，５３間の空間に設けられた複数のポンプ室５４と、潤滑油路２２ｅに連通する吸入口５５と、循環油路４５の径方向油路４５ｂに連通する吐出口５６とを備えるサイクロイドポンプである。
【００４９】
インナーロータ５２は、回転中心ｃ1を中心として回転し、アウターロータ５３は、インナーロータ５２の回転中心ｃ1と異なる回転中心ｃ2を中心として回転する。このように、インナーロータ５２およびアウターロータ５３はそれぞれ異なる回転中心ｃ1、ｃ2を中心として回転するので、ポンプ室５４の容積は連続的に変化する。これにより、吸入口５５からポンプ室５４に流入した潤滑油は吐出口５６から径方向油路４５ｂに圧送される。
【００５０】
潤滑機構は、主に以上の構成を有しており、以下のようにしてモータ部Ａおよび減速部Ｂの各所に潤滑油を供給し、モータ部Ａおよび減速部Ｂの各所を潤滑・冷却する。
【００５１】
まず、モータ部Ａのうち、ロータ２３ｂおよびステータ２３ａへの潤滑油の供給は、図１に示すように、主に、ケーシング２２の循環油路４５を介してモータ回転軸２４の潤滑油路２４ａに供給された潤滑油の一部が、モータ回転軸２４の回転に伴って生じる遠心力および回転ポンプ５１の圧力の影響を受けて潤滑油供給口２４ｂから吐出されることにより行われる。すなわち、潤滑油供給口２４ｂから吐出された潤滑油はロータ２３ｂに供給され、その後、ステータ２３ａに供給される。また、モータ回転軸２４のインボード側の端部を支持する転がり軸受３６は、主に、循環油路４５を流れる潤滑油の一部がケーシング２２とモータ回転軸２４との間から滲み出ることにより潤滑される。さらに、モータ回転軸２４のアウトボード側の端部を支持する転がり軸受３６は、主に、潤滑油供給口２４ｂから吐出され、ケーシング２２のうち、モータ部Ａを収容した部分のアウトボード側の内壁面を伝い落ちてきた潤滑油により潤滑される。
【００５２】
次に、モータ回転軸２４の潤滑油路２４ａを経由して減速機入力軸２５の潤滑油路２５ｃに流入した潤滑油は、減速機入力軸２５の回転に伴う遠心力および回転ポンプ５１の圧力の影響を受けて潤滑油供給口２５ｄ，２５ｅ，２５ｆから減速部Ｂに吐出され、その後、次のように流れてゆく。
【００５３】
潤滑油供給口２５ｅ，２５ｆから吐出された潤滑油は、遠心力の作用により、減速機入力軸２５を支持する転がり軸受３７ａ，３７ｂに供給される。さらに、潤滑油供給口２５ｅから流出した潤滑油は、スタビライザ３１ｂ内の潤滑油路３１ｅへ導かれて内ピン３１内の潤滑油路３１ｆへ至り、この潤滑油路３１ｆから内ピン３１を支持する転がり軸受（針状ころ軸受）３１ａに供給される。さらに、遠心力により、曲線板２６ａ，２６ｂと内ピン３１との当接部分、曲線板２６ａ，２６ｂと外ピン２７との当接部分、外ピン２７を支持する転がり軸受６１、減速機出力軸２８を支持する転がり軸受４６などを潤滑しながら径方向外側に移動する。
【００５４】
一方、潤滑油供給口２５ｄから吐出された潤滑油は、曲線板２６ａ，２６ｂを支持する転がり軸受４１（図２参照）に供給される。さらに、潤滑油供給口２５ｅ，２５ｆから吐出された潤滑油と同様に、遠心力により、曲線板２６ａ，２６ｂと内ピン３１との当接部分や、曲線板２６ａ，２６ｂと外ピン２７との当接部分等を潤滑しながら径方向外側に移動する。
【００５５】
以上のような潤滑油の流れによって、減速部Ｂ内の各所が潤滑される。そして、ケーシング２２の内壁面に到達した潤滑油は、潤滑油排出口２２ｂから排出されて潤滑油貯留部２２ｄに貯留される。このように、潤滑油排出口２２ｂと回転ポンプ５１に接続された潤滑油路２２ｅとの間に潤滑油貯留部２２ｄが設けられているので、特に高速回転時などに回転ポンプ５１によって排出しきれない潤滑油が一時的に発生しても、その潤滑油を潤滑油貯留部２２ｄに貯留しておくことができる。その結果、減速部Ｂの各所における発熱やトルク損失の増加を防止することができる。一方、特に低速回転時などには、潤滑油排出口２２ｂに到達する潤滑油量が少なくなるが、このような場合であっても、潤滑油貯留部２２ｄに貯留されている潤滑油を潤滑油路２４ａ，２５ｃに還流することができるので、モータ部Ａおよび減速部Ｂに安定して潤滑油を供給することができる。
【００５６】
なお、減速部Ｂ内部の潤滑油は、遠心力に加え、重力によっても外側に移動する。したがって、このインホイールモータ駆動装置２１は、潤滑油貯留部２２ｄがインホイールモータ駆動装置２１の下部に位置するように、電気自動車１１に取り付けるのが望ましい。
【００５７】
インホイールモータ駆動装置２１の全体構造は前述したとおりであり、本実施形態のインホイールモータ駆動装置２１は、以下に示すような特徴的な構成を有する。
【００５８】
図５に拡大して示すように、減速機出力軸２８の軸部２８ｂは、歯面２８ｃ（車輪用軸受部Ｃとの連結部）よりもインボード側に、車輪用軸受部Ｃを介してインホイールモータ駆動装置２１の内部に入力される外力に対する強度が、主に、モータ回転軸２４、減速機入力軸２５、減速機構、減速機出力軸２８およびハブ輪３２で構成される当該インホイールモータ駆動装置２１の動力伝達系のうちで最も低い最弱部Ｗを有する。本実施形態では、軸部２８ｂの外周面に円環溝２８ｄを形成し、当該部分の軸直交断面における断面積を、軸部２８ｂの他の部分の軸直交断面における断面積よりも小さくすることで最弱部Ｗを形成している。
【００５９】
このような構成によれば、車輪用軸受部Ｃ（ハブ輪３２）を介して装置内部に大きな外力が入力された場合には、減速機出力軸２８の軸部２８ｂに設けた最弱部Ｗが優先的に破断するので、最弱部Ｗよりもインボード側に過大な外力が伝達されるのを可及的に防止することができる。これにより、最弱部Ｗよりもインボード側に配置される減速部Ｂやモータ部Ａに大きな外力が作用するのを、ひいては減速部Ｂの内部部品（減速機構の構成部品）やモータ回転軸２４等が破損・破断等するのを可及的に防止することができる。また、上記構成によれば、車輪用軸受部Ｃの構成部品の破損・破断等も可及的に防止することができる。そのため、インホイールモータ駆動装置２１の動力伝達系を構成する他の部品・部位を厚肉化等する必要がなく、インホイールモータ駆動装置２１の大型化、重量化および高コスト化を回避することができる。
【００６０】
車輪用軸受部Ｃはケーシング２２に保持されていることから、減速機出力軸２８が、歯面２８ｃ（車輪用軸受部Ｃとの連結部）よりもインボード側に設けられた最弱部Ｗにて破断しても、車輪用軸受部Ｃのハブ輪３２は従動輪のように空転するだけであり、ハブ輪３２およびこれに連結固定された後輪１４がシャシー１２（懸架装置１２ｂ）から分離・離脱するような致命的な不具合は生じない。また、本実施形態のインホイールモータ駆動装置２１では、上述したように、減速機出力軸２８が破断したときにモータ回転軸２４の駆動が停止されるように構成されているので、モータ回転軸２４に連結された減速機入力軸２５、さらには減速機構（減速部Ｂの内部部品）が破損等する事態も効果的に防止される。
【００６１】
さらに、本実施形態では、回転ポンプ５１のインナーロータ５２が減速機出力軸２８の回転を利用して回転するため、減速機出力軸２８が最弱部Ｗにて破断したことを図示しない制御装置が検知してモータ部Ａの駆動が直ちに停止されると、回転ポンプ５１の作動も停止される。これにより、モータ部Ａおよび減速機部Ｂは制御装置により停止されるので、回転ポンプ５１の故障、ひいては潤滑機構の機能不全も未然に防止される。
【００６２】
なお、最弱部Ｗは、上記のように、軸部２８ｂに、軸部２８ｂの他の部分よりも軸直交断面における断面積を小さくするような円環溝２８ｄを設けることで形成することができる他、軸部２８ｂの他の部分よりも硬度を低くすることで形成することもできる。一例を挙げると、最弱部Ｗの硬度をＨＲＣ２９〜３８とし、他の部分の硬度をＨＲＣ５８〜６４とすることが考えられる。また、最弱部Ｗは、軸部２８ｂの他の部分よりも軸直交断面における断面積を小さくする手段と、軸部２８ｂの他の部分よりも硬度を低くする手段とを併用することで形成することもできる。後述する他の実施形態（図６および図７を参照）についても同様である。
【００６３】
以上の構成を有するインホイールモータ駆動装置２１の全体的な作動原理を、図１および図２を参照しながら説明する。
【００６４】
モータ部Ａでは、例えば、ステータ２３ａのコイルに交流電流を供給することによって生じる電磁力を受けて、永久磁石又は磁性体によって構成されるロータ２３ｂが回転する。これに伴って、モータ回転軸２４に連結された減速機入力軸２５が回転すると、曲線板２６ａ、２６ｂは減速機入力軸２５の回転軸心を中心として公転運動する。このとき、外ピン２７は、曲線板２６ａ，２６ｂの外周部に設けられた曲線形状の周方向で波形と係合し、曲線板２６ａ、２６ｂを減速機入力軸２５の回転とは逆向きに自転回転させる。
【００６５】
貫通孔３０ａに挿通された内ピン３１は、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動に伴って貫通孔３０ａの内壁面と当接する。これにより、曲線板２６ａ，２６ｂの公転運動が内ピン３１に伝わらず、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動のみが内ピン３１および減速機出力軸２８を介して車輪用軸受部Ｃに伝達される。このとき、減速機入力軸２５の回転が減速部Ｂによって減速されて減速機出力軸２８に伝達されるので、低トルク、高回転型のモータ部Ａを採用した場合でも、駆動輪（後輪）１４に必要なトルクを伝達することが可能となる。
【００６６】
上記構成の減速部Ｂの減速比は、外ピン２７の数をＺA、曲線板２６ａ，２６ｂの外周部に設けた波形の数をＺBとすると、（ＺA−ＺB）／ＺBで算出される。図２に示す実施形態では、ＺA＝１２、ＺB＝１１であるので、減速比は１／１１と非常に大きな減速比を得ることができる。
【００６７】
このように、多段構成とすることなく大きな減速比を得ることができる減速部Ｂを採用することにより、コンパクトで高減速比のインホイールモータ駆動装置２１を得ることができる。また、外ピン２７および内ピン３１を回転自在に支持する転がり軸受（針状ころ軸受）６１，３１ａを設けたことにより、曲線板２６ａ，２６ｂと外ピン２７および内ピン３１との間の摩擦抵抗が低減されるので、減速部Ｂの伝達効率が向上する。
【００６８】
以上の構成により、軽量・コンパクトでありながら、静粛性（ＮＶＨ特性）および耐久性に優れたインホイールモータ駆動装置２１を実現することができる。従って、本実施形態のインホイールモータ装置２１を電気自動車１１に搭載すれば、ばね下重量を抑えることができる。その結果、走行安定性およびＮＶＨ特性に優れた電気自動車１１を実現することができる。
【００６９】
図６に、本発明の第２実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１の要部拡大図を示す。この実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１が、以上で説明した第１実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１と異なる主な点は、減速機出力軸２８と車輪用軸受部Ｃ（ハブ輪３２）との間であって、最弱部Ｗよりもインボード側の領域にシール部材Ｓを設けた点にあり、図示例では、減速機出力軸２８の軸部２８ｂの付け根部とハブ輪３２の中空部３２ａとの間に円環状のシール部材Ｓを圧縮状態で介在させている。このようにすれば、減速機出力軸２８が最弱部Ｗにて破断等することにより生じた破片が、減速部Ｂ（減速機構）の内部に浸入等するのを効果的に防止することができる。これにより、減速部Ｂの機能・性能に悪影響が及ぶのを効果的に防止し、減速機出力軸２８の破損・破断後に必要となるインホイールモータ駆動装置２１のメンテナンス作業を容易化することができる。
【００７０】
図７に、本発明の第３実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１の要部拡大図を示す。この実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１が、第１実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１と異なる主な点は、第１に、減速機出力軸２８と車輪用軸受部Ｃのハブ輪３２との間であって、最弱部Ｗよりもインボード側の領域にシール部材Ｓを設けた点、また、第２に、フランジ部２８ａが最弱部Ｗを有する軸部２８ｂに対して着脱可能に連結された減速機出力軸２８（軸部２８ｂとフランジ部２８ａとが別体の減速機出力軸２８）を使用している点にある。このように、軸部２８ｂとフランジ部２８ａとが着脱可能に構成されていれば、最弱部Ｗにて減速機出力軸２８（軸部２８ｂ）が破断した場合でも、軸部２８ｂを新品に交換すれば足り、減速機出力軸２８全体を交換する必要がないので、メンテナンスに要する手間とコストを低減することができるという利点がある。
【００７１】
また、以上では明示の記載を省略したが、減速機出力軸２８の軸部２８ｂに設けた歯面２８ｃと、ハブ輪３２の中空部３２ａに設けた歯面とのはめ合いは、しまり嵌めであっても良いし、すきま嵌めであっても良い。特に、歯面同士をすきま嵌めで嵌合すれば、ハブ輪３２と減速機出力軸２８とを容易に分離することができるので、減速機出力軸２８（軸部２８ｂ）の破断後におけるメンテナンス作業性が一層向上する。また、上記の歯面同士のはめ合いをすきま嵌めとすれば、例えば後輪１４にモーメント荷重が作用した場合、モーメント荷重の一部を減速機出力軸２８とハブ輪３２のはめ合いすきまで吸収することができるので、インホイールモータ駆動装置２１の動力伝達系に作用する外力を緩和することができるという利点もある。
【００７２】
以上で説明したインホイールモータ駆動装置２１はあくまでも例示に過ぎず、インホイールモータ駆動装置２１には、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。
【００７３】
例えば、以上で説明した実施形態においては、潤滑油供給口２５ｄを偏心部２５ａ，２５ｂに設け、潤滑油供給口２５ｅ，２５ｆを減速機入力軸２５の軸方向途中位置および軸端に設けた例を示したが、これに限ることなく、減速機入力軸２５の任意の位置に設けることができる。
【００７４】
また、以上では、回転ポンプ５１としてサイクロイドポンプを採用したが、これに限ることなく、減速機出力軸２８の回転を利用して駆動するあらゆる回転型ポンプを採用することができる。さらには、回転ポンプ５１を省略して、遠心力のみによって潤滑油を循環させるようにしてもよい。
【００７５】
また、減速部Ｂの曲線板２６ａ，２６ｂを１８０°位相を変えて２枚設けた例を示したが、曲線板の枚数は任意に設定することができる。例えば、曲線板を３枚設ける場合は、１２０°位相を変えて設けるとよい。
【００７６】
また、以上では、減速機出力軸２８に固定した内ピン３１と、曲線板２６ａ，２６ｂに設けた貫通孔３０ａとで運動変換機構を構成したが、運動変換機構は、減速部Ｂの回転をハブ輪３２に伝達可能な任意の構成とすることができる。例えば、曲線板に固定された内ピンと減速機出力軸に形成された穴とで運動変換機構を構成してもよい。
【００７７】
本実施形態における作動の説明は、各部材の回転に着目して行ったが、実際にはトルクを含む動力がモータ部Ａから後輪１４に伝達される。したがって、上述のように減速された動力は高トルクに変換されたものとなっている。
【００７８】
また、モータ部Ａに電力を供給してモータ部Ａを駆動させ、モータ部Ａからの動力を後輪１４に伝達させる場合を示したが、これとは逆に、車両が減速したり坂を下ったりするようなときは、後輪１４の回転を減速部Ｂで高回転低トルクの回転に変換してモータ部Ａに伝達し、モータ部Ａで発電してもよい。さらに、ここで発電した電力は、バッテリーに蓄電しておき、モータ部Ａの駆動用電力や、車両に備えられた他の電動機器の作動用電力として活用することもできる。
【００７９】
また、以上では、モータ部Ａにラジアルギャップモータを採用した構成に本発明を適用したが、本発明は、モータ部Ａに、ステータとロータとを軸方向の隙間を介して対向させるアキシャルギャップモータを採用した場合にも好ましく適用できる。
【００８０】
さらに、本発明に係るインホイールモータ駆動装置は、後輪１４を駆動輪とした後輪駆動タイプの電気自動車１１のみならず、前輪１３を駆動輪とした前輪駆動タイプの電気自動車や、前輪１３および後輪１４を駆動輪とした４輪駆動タイプの電気自動車に適用することもできる。なお、本明細書中でいう「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。
【００８１】
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々の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。
【符号の説明】
【００８２】
１１        電気自動車
２１        インホイールモータ駆動装置
２２        ケーシング
２４        モータ回転軸
２５        減速機入力軸
２８        減速機出力軸
２８ａ      フランジ部
２８ｂ      軸部
２８ｃ      歯面（車輪用軸受部との連結部）
２８ｄ      円環溝
３２        ハブ輪
３２ａ      中空部
Ａ          モータ部
Ｂ          減速部
Ｃ          車輪用軸受部
Ｓ          シール部材
Ｗ          最弱部
【図１】
2015166224.tif 000003
【図２】
2015166224.tif 000004
【図３】
2015166224.tif 000005
【図４】
2015166224.tif 000006
【図５】
2015166224.tif 000007
【図６】
2015166224.tif 000008
【図７】
2015166224.tif 000009
【図８】
2015166224.tif 000010
【図９】
2015166224.tif 000011