(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動車両に装備された車輪のホイールにインホイール式に装備された駆動用の電動モータと、前記ホイールと前記電動モータとの間に介装されると共に前記ホイールに連結された出力用内歯ギヤを有し回転速度を変更可能な動力伝達機構と、前記車両の車体に前記ホイールを回転自在に支持する軸受と、前記ホイールに制動力を付与する制動機構とを備えた、車輪の駆動制動装置であって、
前記電動モータ，前記動力伝達機構，及び前記ホイールのハブが、前記車輪の車軸方向に沿って車体中心側から車体側方に向けてこの順に配置され、
前記出力用内歯ギヤと前記ハブとが前記車軸方向に沿って隣接し、前記出力用内歯ギヤの外周部と前記ハブとを動力連結する連結部材が装備され、
前記軸受及び前記制動機構は、前記連結部材の外周側において、前記車軸方向に沿って並設され、
前記制動機構は、前記軸受の外輪側に装備されたシリンダと、前記シリンダに内挿され前記シリンダに供給される制動圧に応じて先端が突出するピストンと、前記軸受の内輪の車体中心側に形成されたブレーキディスク面と、を備えている
ことを特徴とする、車輪の駆動制動装置。
【請求項２】
前記連結部材に、前記軸受の内輪が形成されている
ことを特徴とする、請求項１記載の車輪の駆動制動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動用の電動モータを装備した電動車両に適用する車輪の駆動制動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動モータを駆動源とする電気自動車やハイブリッド車（以下、これらを総称して「電動車両」と言う）が普及している。このような電動車両には、電動モータを、ホイールの内部に配置した或いはホイールのハブと一体化して同軸で配置した、インホイールモータ式電動車両がある。
【０００３】
このようなインホイールモータ式電動車両では、電動モータと一体に減速機構を装備して、電動モータの回転を減速してホイールに伝達するようにしたものが多い。これは、高効率で高回転の電動モータを用いながら駆動輪を低回転，高トルクで駆動することができるためである。
【０００４】
例えば図２は特許文献１に開示されたインホイールモータ式電動車両の車輪の駆動制動装置を示す縦断面図である。図２に示すように、車輪１０１のホイール１１１にインホイールモータ方式で装備された駆動用の電動モータ１０２と、ホイール１１１と電動モータ１０２との間に介装された減速機構１０３と、ホイール１１１とが、車軸方向に並んで車体中心側から車体側方に向けてこの順に配置されている。なお、ホイール１１１にタイヤ１１２が装着されたものを車輪１０１とする。
【０００５】
ホイール１１１のハブ１１３はボルト１１５によって減速機構１０３の出力軸１３１と締結され、ハブ１１３の車体中心側に突出した凸部１１４の外周及び出力軸１３１の車体側方に突出した突出部１３２の外周は軸受１０６の内輪（インナレース）１６１に軸支されている。軸受１０６の外輪（アウタレース）１６２は電動モータ１０２及び減速機構１０３を収容する車体側のケーシング１０４に支持されている。そして、ケーシング１０４内の軸受１０６の外周側に制動機構１０７が配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２−１１４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のような従来の車輪の駆動制動装置にかかる技術では、以下の課題がある。
つまり、上記の技術では、ディスク，シリンダ及ピストン等からなる制動機構１０７をケーシング１０４内の軸受１０６の外周側に配置することにより、装置を軸方向に小型化している。このようにできるのは、軸受１０６の内側に配置される出力軸１３１の突出部１３２及びハブ１１３の凸部１１４の外径が小さく抑えられているためである。
【０００８】
しかし、例えば操舵輪である前輪を駆動する前輪駆動車の場合などは、ステアリングの操作力が増加するため、これを軽減するために、ホイール１１１の凸部１１４が拡径〔例えばホイール１１１の最大外径（リム径）の半分程度まで拡径〕されたものが増加している。このような凸部の外径が大きいホイールの場合、軸受１０６が大径になりケーシング１０４内の軸受１０６の外周側のスペースが縮小し、制動機構１０７を内蔵することが困難になり、装置を径方向に大型化させなくてはならなくなる。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決しようとするもので、ホイールのハブの車体中心側に突出した凸部の外径が大きい場合であっても、装置の大きさを径方向及び軸方向に抑えることができるようにした、車輪の駆動制動装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）上記の目的を達成するために、本発明の車輪の駆動制動装置は、電動車両に装備された車輪のホイールにインホイール式に装備された駆動用の電動モータと、前記ホイールと前記電動モータとの間に介装されると共に前記ホイールに連結された出力用内歯ギヤを有し回転速度を変更可能な動力伝達機構と、前記車両の車体に前記ホイールを回転自在に支持する軸受と、前記ホイールに制動力を付与する制動機構とを備えた、車輪の駆動制動装置であって、前記電動モータ，前記動力伝達機構，及び前記ホイールのハブが、前記車輪の車軸方向に沿って車体中心側から車体側方に向けてこの順に配置され、前記出力用内歯ギヤと前記ハブとが前記車軸方向に沿って隣接し、前記出力用内歯ギヤの外周部と前記ハブとを動力連結する連結部材が装備され、前記軸受及び前記制動機構は、前記連結部材の外周側において、前記車軸方向に沿って並設され、前記制動機構は、前記軸受の外輪側に装備されたシリンダと、前記シリンダに内挿され前記シリンダに供給される制動圧に応じて先端が突出するピストンと、前記軸受の内輪の車体中心側に形成されたブレーキディスク面と、を備えていることを特徴としている。
【００１１】
（２）前記連結部材に前記軸受の内輪が形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、動力伝達機構の出力用内歯ギヤとホイールのハブとを動力連結する連結部材を、これらの外周側に配置しているので、装置の軸方向寸法の増大を抑制することができる。また、軸受と制動機構とを、連結部材の外周側において車軸方向に沿って並設しているので、装置の径方向寸法の増大を抑制することができる。また、軸受と制動機構とを車軸方向に並設しているので、装置の径方向寸法を抑えつつ軸受の径を増大することができ、ホイールのハブの車体中心側に突出した凸部の外径が大きい場合にも、収容が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態にかかる車輪の駆動制動装置を示す車輪とその車軸部分の縦断面図（上半部のみ示す）である。
【図２】背景技術にかかる車輪の駆動制動装置を示す車軸部分の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することや、適宜組み合わせることが可能である。
【００１６】
〔構成〕
図１は車輪のホイールと車軸部についてその車軸中心ＣＬの上半部を示す縦断面図である。本実施形態にかかる車両は、駆動源として電動モータを備えた電動車両（電気自動車やハイブリッド車）である。図１に示すように、車両に装備される駆動用の電動モータ２は、車輪１のホイール１１に対して、インホイールモータ方式で、即ち、ホイール１１の内方に同軸に配置されて装備されている。なお、ホイール１１に図示しないタイヤが装着されたものを車輪１とする。
【００１７】
ホイール１１と電動モータ２との間には、回転速度を変更可能な動力伝達機構３Ａとして、変速機構３と出力用内歯ギヤ３１とが装備されている。変速機構３は、電動モータ２と共にケーシング（アクスルケース）４の内部に収容可能な小型のものを適用する必要があり、例えば、マルチディスク変速機構が好適である。変速機構３の出力回転は、出力用内歯ギヤ３１からホイール１１側に出力される。また、電動モータ２，動力伝達機構３Ａ及びホイール１１のハブ１２が、車軸方向（車軸中心ＣＬの方向）に沿って車体中心側（車体内側）ＩＳから車体側方（車体外側）ＯＳに向けてこの順に配置されている。
【００１８】
なお、マルチディスク変速機構は、例えば特許第４６６８３０７号公報や特許第５６８３７４８号公報や等に開示された公知の変速機構である。このマルチディスク変速機構は、図示しないが、電動モータ２の出力軸２１に同軸連結された入力軸と、入力軸に平行配置された出力軸と、入力軸に設けられた円板状の入力ディスクと、出力軸に設けられ入力ディスクと重合するように配置された円板状の出力ディスクと、を備えている。
【００１９】
そして、入力ディスクと出力ディスクとの重合領域のうち、入力軸の軸心と出力軸の軸心を結ぶ軸心連結線上に沿って移動可能な押圧手段を備えている。押圧手段を要求変速比に応じた位置に移動させて、両ディスクを弾性変形させて圧接するように押圧することにより、両ディスク間にトルク伝達接触部が形成され、押圧手段による両ディスク間の押圧を解除すると両ディスクの弾性復元力によりトルク伝達が遮断される。
【００２０】
このマルチディスク変速機構の出力軸に、出力用内歯ギヤ３１と噛合する図示しない出力ピニオンが固設されている。したがって、電動モータ２の回転は、変速機構３でトルク伝達接触部の位置（ディスクの径方向位置）に応じた変速比で変速されて出力ピニオンから出力用内歯ギヤ３１に出力される。
【００２１】
換言すると、マルチディスク変速機構の入出力軸は前述の通り平行配置されているので、車軸中心ＣＬに沿って同軸配置されたモータ２の出力軸２１及び入力軸に対して出力軸は偏心して配置されることとなる。このため、マルチディスク変速機構は、比較的大きな径となる出力用内歯ギヤ３１と組み合わせる変速機構として好適である。
【００２２】
また、ベルト・プーリ式の無段変速機の場合は、両プーリの干渉を避けるために入出力軸間の距離を大きくする必要があるが、マルチディスク変速機構の場合、入出力軸間の距離をディスクの半径よりやや大きい程度とすれば良いので軸間距離を短く設定でき、インホイールモータ式駆動機構の変速機構として好適である。
【００２３】
出力用内歯ギヤ３１とホイール１１のハブ１２とは、連結部材５によって動力連結されている。連結部材５は、出力用内歯ギヤ３１の外周部に動力連結される内歯ギヤ連結部位５１と、ハブ１２の車体中心側ＩＳに突出した凸部１２ａに動力連結されるホイールハブ連結部位５２と、これらの内歯ギヤ連結部位５１とホイールハブ連結部位５２とを結合する基部５３と備えている。
【００２４】
内歯ギヤ連結部位５１は、出力用内歯ギヤ３１の外周部に沿った内周を有する円筒状に形成されている。ホイールハブ連結部位５２は、本実施形態では、内歯ギヤ連結部位５１の車体側方ＯＳから車軸中心ＣＬに向かうように延びた円板状に形成されたディスク状部分５２ａと、車軸中心ＣＬに沿って形成されたボス部５２ｂとを備えている。ハブ１２の凸部１２ａは孔部１２ｂを有する円環状に形成され、ハブ１２の凸部１２ａは、孔部１２ｂをボス部５２ｂに外嵌され、車体中心側ＩＳに向いた円環状の面１２ｃをディスク状部分５２ａに当接させ図示しないボルトの締結によって連結されている。
【００２５】
また、基部５３は、その主要部を円板状のホイールハブ連結部位５２よりも車体側方ＯＳに突出した円環状に形成されている。この基部５３の主要部の車体側方ＯＳへの突出は、ハブ１２の凸部１２ａの外周側の凹んだ空間に位置している。また、内歯ギヤ連結部位５１は、この基部５３から車体中心側ＩＳに突出するように形成されている。
【００２６】
このような連結部材５の外周側に、出力用内歯ギヤ３１及びホイール１１をケーシング４に回転自在に支持する軸受６が配置されている。軸受６には、ボール６１と内輪６２と外輪６３とからなるボールベアリングが用いられている。本実施形態では、内輪６２が連結部材５の基部５３の外周側に基部５３と一体に形成されている。また、外輪６３は、ボルト４１によってケーシング４に結合固定されている。
【００２７】
軸受６は、軸方向位置（車軸の中心線ＣＬに沿った方向の位置）としては、出力用内歯ギヤ３１よりも車体側方ＯＳへシフトした位置、即ち、ハブ１２の外周側の空間内であって、且つ凸部１２ａの外周面にほぼ沿うような位置に配置されている。したがって、出力用内歯ギヤ３１及び内歯ギヤ連結部位５１の外周側には、空間が形成されている。本実施形態では、軸受６はボール６１を軸方向に１列のみ装備しており、軸受６の軸方向長さが抑えられているので、内歯ギヤ連結部位５１の外周側の空間が軸方向にも大きく確保されている。この空間内に制動機構７が配置されている。
【００２８】
制動機構７は、ボルト７６によって軸受６の外輪６３に固定されて回転規制されると共に内歯ギヤ連結部位５１を囲繞する円環状のシリンダ７１と、このシリンダ７１に内挿され、且つシリンダ７１の凹部（図示略）に嵌合する凸部（図示略）を有し、シリンダ７１の油室７２に供給される作動油の油圧（制動圧）に応じて、先端が軸方向（車軸の中心線ＣＬに沿った方向）にストロークする円環状のピストン７３と、軸受６の内輪６２に形成されたブレーキディスク面７４と、ピストン７３の先端に装備されたブレーキパッド７５と、を備えている。油室７２の油圧が高まればピストン７３の先端が車体側方ＯＳへストロークし、ブレーキパッド７５がブレーキディスク面７４に接触する。この結果、ブレーキパッド７５とブレーキディスク面７４との間の摩擦力は、ピストン７３、シリンダ７１を経て非回転側である外輪６３に伝達されて、内輪６２側に制動力を与えることとなる。
このように、シリンダ７１を内歯ギヤ連結部位５１の外周側に配置すると共に、軸受６の内輪６２の車体中心側ＩＳの側面をブレーキディスク面７４として利用することにより、内歯ギヤ連結部位５１の外周側の空間を効果的に利用することができ、装置の軸方向長さを短縮できることとなる。
【００２９】
本実施形態では、外輪６３にシリンダ７１が装備されるが、シリンダ７１は軸受６の外輪６３側（非回転側）に装備されればよく、例えばケーシング４に装備してもよい。ブレーキディスク面７４も軸受６の内輪６２側に形成されていればよい。また、本実施形態では、シリンダ７１及びピストン７３が円環状に形成されるが、例えば一般的な円筒状のシリンダ７１及びピストン７３、或いは、円柱状のピストン７３のみを複数個に分割して内歯ギヤ連結部位５１の外側に沿って円形に断続配置してもよい。
【００３０】
ピストン７３が複数個に分割されれば油室７２も同様に分割することになるが、ピストン７３が円環状の場合、油室７２を円環状にするか、或いは、油室７２を複数個に分割して円形に断続配置し、円環状のピストン７３の背面に各油室７２内を軸方向に移動する個別ピストンを突設するようにしてもよい。
【００３１】
なお、ピストン７３の内周及び外周には、油室７２内の作動油をシールするシールリング７７が装備され、ピストン７３の先端のブレーキパッド７５が装備される面にも、軸受６のボール６１の収容部内の潤滑油をシールするシールリング７８が装備される。さらに、軸受６の車体側方ＯＳにも、ボルト４１の締結によって外輪６３と共にケーシング４に結合固定されるブラケット８０を通じて、ボール６１の収容部内の潤滑油をシールするシールリング８１が装備される。
【００３２】
〔作用及び効果〕
本発明の一実施形態にかかる車輪の駆動制動装置は、上述のように構成されているので、ホイール１１のハブ１２の車体中心側に突出した凸部１２ａの外径が大きい場合にも、装置の軸方向寸法の増大及び装置の径方向寸法の増大を抑制することができる。
【００３３】
つまり、動力伝達機構３Ａの出力用内歯３１とホイール１１のハブ１２とを動力連結する連結部材５を、これらの外周側に配置しているので、装置の軸方向寸法の増大を抑制することができる。
【００３４】
また、連結部材５を外周側に配置し、連結部材５の外周側に軸受６を配置し、さらに軸受６の外周側に制動機構７を配置すると、装置の径方向寸法の増大を招いてしまうが、軸受６と制動機構７とを、連結部材５の外周側において車軸方向（軸中心ＣＬの方向）に沿って並べて配設しているので、軸受６の径をある程度拡大しても装置の径方向寸法の増大を抑制することができる。
【００３５】
軸受６の径を拡大すれば、軸受６の内周側のスペースが拡径するので、このスペースを利用して外径が大きい凸部１２ａを収容することができる。近年、ホイール１１のハブ１２の凸部１２ａが拡径〔例えばホイール１１の最大外径（リム径）の半分程度まで拡径〕されたものが増加しているが、このようなホイール１１であっても装着可能になる。
【００３６】
また、軸受６の径を拡大すれば、軸受６の個々のボール６１の荷重負担が軽減されるので、本実施形態のように軸受のボール６１を軸方向に１列のみとすることや、ボール６１を軸方向に複数装備する場合もボール６１のサイズを小型化でき、軸受６の軸方向長さを抑えることができるため、内歯ギヤ連結部位５１の外周側の空間を軸方向にも大きく確保でき、これによっても、軸受６と制動機構７とを車軸方向に沿って並設することを可能としている。
【００３７】
〔その他〕
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態の構成の一部を適用したり、上記実施形態の構成を適宜変更して実施したりすることができる。
【００３８】
例えば、上記実施形態では、動力伝達機構３Ａに、マルチディスク変速機構を装備する例を説明したが、限られたスペースに収容可能なコンパクトな変速機構であればいずれの方式のものでもよい。
【００３９】
また、変速機構ではなく減速機構を装備してもよい。この場合、例えば、ダブルピニオンタイプの遊星歯車機構を用いて、遊星歯車機構の内歯車（リングギヤ）に実施形態で説明した内歯ギヤ３１を適用して、キャリヤを固定し、太陽歯車を減速機構の入力部とし、内歯車を減速機構の出力部として、減速機構を構成することもできる。このような構成の場合、図１に示す変速機構が省略されるため、装置の軸方向寸法を大幅に抑制することができる。
【００４０】
また、上記実施形態では、連結部材５に軸受６の内輪６２を一体形成して、連結部材５と内輪６２とを同一部材としているが、内輪６２を連結部材５とは別部材として、連結部材５と一体に連結するように構成してもよい。連結部材５の断面形状も、上記実施形態のものはその一例であり適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１  車輪
２  駆動用の電動モータ
３Ａ  動力伝達機構
３  変速機構
４  ケーシング（アクスルケース）
５  連結部材
６  軸受
７  制動機構
１１  ホイール
１２  ホイール１１のハブ
１２ａ  ハブ１２の凸部
１２ｂ  凸部１２ａの孔部
２１  電動モータ２の出力軸
３１  出力用内歯ギヤ
４１  ボルト
５１  連結部材５の内歯ギヤ連結部位
５２  連結部材５のホイールハブ連結部位
５２ａ  ホイールハブ連結部位５２のディスク状部分
５２ｂ  ホイールハブ連結部位５２のボス部
５３  連結部材５の基部
６１  ボール
６２  内輪
６３  外輪
７１  シリンダ
７２  油室
７３  ピストン
７４  ブレーキディスク面
７５  ブレーキパッド
７６  ボルト
７７，７８  シールリング
８０  ブラケット
８１  シールリング
ＣＬ  車軸中心
ＩＳ  車体中心側（車体内側）
ＯＳ  車体側方（車体外側）
【図１】
0006548456.tif 000002
【図２】
0006548456.tif 000003