(57)【要約】【課題】高速回転環境下でも偏心部を安定して支持可能な軸受を採用することによって、耐久性に優れ、信頼性の高いインホイールモータ駆動装置を提供する。【解決手段】サイクロイド減速機Ｂは、ケーシング２２と、モータ側回転部材２５と、曲線板２６ａ，２６ｂと、外ピン２７と、車輪側回転部材２８に設けられた内ピン３１、曲線板２６ａ，２６ｂに形成され、内ピン３１の外径より所定分だけ径が大きく内ピン３１を受け入れる穴３０ａ、および穴３０ａの内壁面に当接する位置で内ピン３１に嵌合する円筒部材３１ａとを備える。そして、内ピン３１と円筒部材３１ａとは、所定のラジアル隙間を設けて嵌合し、内ピン３１の外径面および円筒部材３１ａの内径面のうちのいずれか一方に動圧溝３１ｂが形成されて動圧軸受を構成する。【選択図】図１
2008309264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、
偏心部を有する入力軸と、
前記偏心部を挿通する貫通孔を有し、前記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、
前記ケーシングに保持され、前記公転部材の外周部に係合して公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、
前記出力軸に設けられた内ピン、前記公転部材に形成され、前記内ピンの外径より所定分だけ径が大きく前記内ピンを受け入れる穴、および前記穴の内壁面に当接する位置で前記内ピンに嵌合する円筒部材を有し、前記公転部材の自転運動を前記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出力軸に伝達する運動変換機構とを備え、
前記内ピンと前記円筒部材とは、所定のラジアル隙間を設けて嵌合し、前記内ピンの外径面および前記円筒部材の内径面のうちのいずれか一方に動圧溝が形成されて動圧軸受を構成する、サイクロイド減速機。
【請求項２】
前記外周係合部材は、前記ケーシングに固定される外ピン、および前記公転部材の外周部に当接する位置で前記外ピンに嵌合する円筒部材を有し、
前記外ピンと前記円筒部材とは、所定のラジアル隙間を設けて嵌合し、前記外ピンの外径面および前記円筒部材の内径面のうちのいずれか一方に動圧溝が形成されて動圧軸受を構成する、請求項１に記載のサイクロイド減速機。
【請求項３】
前記外周係合部材は、前記公転部材の外周部に係合する外ピン、および前記ケーシングに固定されると共に内径面に前記外ピンを受け入れる円筒部材を有し、
前記外ピンと前記円筒部材とは、所定のラジアル隙間を設けて嵌合し、前記外ピンの外径面および前記円筒部材の内径面のうちのいずれか一方に動圧溝が形成されて動圧軸受を構成する、請求項１に記載のサイクロイド減速機。
【請求項４】
前記動圧溝は、転造加工によって形成される、請求項１〜３のいずれかに記載のサイクロイド減速機。
【請求項５】
前記円筒部材は、粉末冶金によって形成された焼結合金である、請求項１〜４のいずれかに記載のサイクロイド減速機。
【請求項６】
入力軸としてのモータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、
前記モータ側回転部材の回転を減速して出力軸としての車輪側回転部材に伝達する請求項１〜５のいずれかに記載のサイクロイド減速機と、
前記車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブとを備える、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、サイクロイド減速機、およびサイクロイド減速機を採用した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】
従来のインホイールモータ駆動装置１０１は、例えば、特開２００６−２５８２８９号公報（特許文献１）に記載されている。図９を参照して、インホイールモータ駆動装置１０１は、車体に取り付けられるケーシング１０２の内部に駆動力を発生させるモータ部１０３と、車輪に接続される車輪ハブ軸受部１０４と、モータ部１０３の回転を減速して車輪ハブ軸受部１０４に伝達する減速部１０５とを備える。
【０００３】
上記構成のインホイールモータ駆動装置１０１において、装置のコンパクト化の観点からモータ部１０３には低トルクで高回転のモータが採用される。一方、車輪ハブ軸受部１０４には、車輪を駆動するために大きなトルクが必要となる。そこで、減速部１０５には、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が採用されることがある。
【０００４】
また、従来のサイクロイド減速機を適用した減速部１０５は、偏心部１０６ａ，１０６ｂを有するモータ側回転部材１０６と、偏心部１０６ａ，１０６ｂに配置される曲線板１０７ａ，１０７ｂと、曲線板１０７ａ，１０７ｂをモータ側回転部材１０６に対して回転自在に支持する転がり軸受１１１と、曲線板１０７ａ，１０７ｂの外周面に係合して曲線板１０７ａ，１０７ｂに自転運動を生じさせる複数の外ピン１０８と、曲線板１０７ａ，１０７ｂの自転運動を車輪側回転部材１１０に伝達する複数の内ピン１０９とを含む。
【特許文献１】特開２００６−２５８２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記構成のインホイールモータ駆動装置１０１において、  曲線板１０７ａ，１０７ｂと外ピン１０８との間、および曲線板１０７ａ，１０７ｂと内ピン１０９との間の接触抵抗を低減するために、外ピン１０８および内ピン１０９の曲線板１０７ａ，１０７ｂに当接する位置には転がり軸受１０８ａ，１０９ａが取り付けられている。
【０００６】
ここで、外ピン１０８および内ピン１０９の数は、サイクロイド減速機の減速比によって決定される。つまり、高減速比のサイクロイド減速機を採用する程、多数の転がり軸受１０８ａ，１０９ａが必要となる。これは、インホイールモータ駆動装置１０１の製品コストの増大の原因となる。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、低コストでトルク損失の少ないサイクロイド減速機、およびこのようなサイクロイド減速機を採用したインホイールモータ駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るサイクロイド減速機は、ケーシングと、偏心部を有する入力軸と、偏心部を挿通する貫通孔を有し、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、ケーシングに保持され、公転部材の外周部に係合して公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、出力軸に設けられた内ピン、公転部材に形成され、内ピンの外径より所定分だけ径が大きく内ピンを受け入れる穴、および穴の内壁面に当接する位置で内ピンに嵌合する円筒部材を有し、公転部材の自転運動を入力軸の回転軸心を中心とする回転運動に変換して出力軸に伝達する運動変換機構とを備える。そして、内ピンと円筒部材とは、所定のラジアル隙間を設けて嵌合し、内ピンの外径面および円筒部材の内径面のうちのいずれか一方に動圧溝が形成されて動圧軸受を構成する。
【０００９】
動圧軸受は回転時に内ピンと円筒部材とが非接触となるので、摩擦抵抗を低減することができる。また、動圧軸受は転がり軸受と比較して安価である。その結果、低コストでトルク損失の少ないサイクロイド減速機を得ることができる。
【００１０】
一実施形態として、外周係合部材は、ケーシングに固定される外ピン、および公転部材の外周部に当接する位置で前記外ピンに嵌合する円筒部材を有する。そして、外ピンと円筒部材とは、所定のラジアル隙間を設けて嵌合し、外ピンの外径面および円筒部材の内径面のうちのいずれか一方に動圧溝が形成されて動圧軸受を構成する。
【００１１】
他の実施形態として、外周係合部材は、公転部材の外周部に係合する外ピン、およびケーシングに固定されると共に内径面に外ピンを受け入れる円筒部材を有する。そして、外ピンと円筒部材とは、所定のラジアル隙間を設けて嵌合し、外ピンの外径面および円筒部材の内径面のうちのいずれか一方に動圧溝が形成されて動圧軸受を構成する。
【００１２】
上記のいずれかの方法で外ピンにも動圧軸受を設けることにより、さらに低コストでトルク損失の少ないサイクロイド減速機を得ることができる。
【００１３】
好ましくは、動圧溝は転造加工によって形成される。さらに好ましくは、円筒部材は、粉末冶金によって形成された焼結合金である。これらの製造方法を採用することにより、さらに製造コストを低減することができる。
【００１４】
この発明に係るインホイールモータ駆動装置は、入力軸としてのモータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、モータ側回転部材の回転を減速して出力軸としての車輪側回転部材に伝達する上記のいずれかのサイクロイド減速機と、車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブとを備える。上記構成のサイクロイド減速機を採用することにより、信頼性の高いインホイールモータ駆動装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、内ピンおよび外ピンのうちの少なくともいずれか一方に動圧軸受を形成することによって、低コストでトルク損失の少ないサイクロイド減速機を得ることができる。また、このようなサイクロイド減速機を採用することによって、信頼性の高いインホイールモータ駆動装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図７および図８を参照して、この発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１を採用した電気自動車１１について説明する。なお、図７は電気自動車１１の概略図、図８は電気自動車１１を後方から見た概略図である。
【００１７】
図７を参照して、電気自動車１１は、シャーシ１２と、操舵輪としての前輪１３と、駆動輪としての後輪１４と、左右の後輪１４それぞれに駆動力を伝達するインホイールモータ駆動装置２１とを備える。図８を参照して、後輪１４は、シャーシ１２のホイールハウジング１２ａの内部に収容され、懸架装置（サスペンション）１２ｂを介してシャーシ１２の下部に固定されている。
【００１８】
懸架装置１２ｂは、左右に伸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が地面から受ける振動を吸収してシャーシ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、旋回時等に車体の傾きを抑制するスタビライザーが設けられる。なお、懸架装置１２ｂは、路面の凹凸に対する追従性を向上し、駆動輪の駆動力を効率良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。
【００１９】
この電気自動車１１は、ホイールハウジング１２ａ内部に、左右の後輪１４それぞれを駆動するインホイールモータ駆動装置２１を設けることによって、シャーシ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ので、客室スペースを広く確保でき、かつ、左右の駆動輪の回転をそれぞれ制御することができるという利点を備えている。
【００２０】
一方、この電気自動車１１の走行安定性を向上するために、ばね下重量を抑える必要がある。また、さらに広い客室スペースを確保するために、インホイールモータ駆動装置２１の小型化が求められる。そこで、図１に示すようなこの発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１を採用する。
【００２１】
図１〜図３を参照して、この発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置を説明する。なお、図１はインホイールモータ駆動装置の概略断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図、図３は偏心部２５ａ，２５ｂ周辺の拡大図である。
【００２２】
まず、図１を参照して、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からの出力を駆動輪１４に伝える車輪ハブ軸受部Ｃとを備え、モータ部Ａと減速部Ｂとはケーシング２２に収納されて、図７および図８に示すように電気自動車１１のホイールハウジング１２ａ内に取り付けられる。
【００２３】
モータ部Ａは、ケーシング２２に固定されるステータ２３と、ステータ２３の内側に径方向の隙間を空けて対向する位置に配置されるロータ２４と、ロータ２４の内側に固定連結されてロータ２４と一体回転するモータ側回転部材２５とを備えるラジアルギャップモータである。また、モータ部Ａの減速部Ｂと反対側の端面には、モータ部Ａの内部への塵埃の混入等を防止するために密封部材３９が設けられている。
【００２４】
ロータ２４は、フランジ形状のロータ部２４ａと円筒形状の中空部２４ｂとを有し、転がり軸受３４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。また、ケーシング２２とロータ２４との間には、減速部Ｂに封入された潤滑剤のモータ部Ａへの侵入を防止するために密封部材３５が設けられている。
【００２５】
モータ側回転部材２５は、モータ部Ａの駆動力を減速部Ｂに伝達するためにモータ部Ａから減速部Ｂにかけて配置され、減速部Ｂ内に偏心部２５ａ，２５ｂを有する。このモータ側回転部材２５は、一端がロータ２４と嵌合すると共に、減速部Ｂの両端で転がり軸受３６ａ，３６ｂによって支持される。さらに、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、１８０°位相を変えて設けられている。
【００２６】
減速部Ｂは、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の自転運動を車輪側回転部材２８に伝達する運動変換機構と、カウンタウェイト２９とを備える。また、減速部Ｂには、減速部Ｂに潤滑油を供給する減速部潤滑機構が設けられている。
【００２７】
車輪側回転部材２８は、フランジ部２８ａと軸部２８ｂとを有する。フランジ部２８ａの端面には、車輪側回転部材２８の回転軸心を中心とする円周上の等間隔に内ピン３１を固定する穴が形成されている。
【００２８】
図２を参照して、曲線板２６ａは、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し、一方側端面から他方側端面に貫通する複数の貫通孔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に複数個設けられており、後述する内ピン３１を受け入れる。また、貫通孔３０ｂは、曲線板２６ａの中心に設けられており、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。図３を参照して、この転がり軸受４１は、偏心部２５ａの外径面に嵌合し、その外径面に内側軌道面４２ａを有する内輪部材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および外側軌道面４３の間に配置される複数の円筒ころ４４と、隣接する円筒ころ４４の間隔を保持する保持器（図示省略）とを備える円筒ころ軸受である。
【００３０】
外ピン２７は、モータ側回転部材２５の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられる。曲線板２６ａ，２６ｂが公転運動すると、曲線形状の波形と外ピン２７とが係合して、曲線板２６ａ，２６ｂに自転運動を生じさせる。また、外ピン２７は、曲線板２６ａ，２６ｂと当接する位置に円筒部材２７ａを有し、外ピン２７と円筒部材２７ａとで動圧軸受を構成している。
【００３１】
カウンタウェイト２９は、円板状で、中心から外れた位置にモータ側回転部材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に隣接する位置に偏心部と１８０°位相を変えて配置される。
【００３２】
ここで、図３を参照して、２枚の曲線板２６ａ，２６ｂ間の中心点をＧとすると、図３の中心点Ｇの右側について、中心点Ｇと曲線板２６ａの中心との距離をＬ１、曲線板２６ａ、転がり軸受４１および偏心部２５ａの質量の和をｍ１、曲線板２６ａの重心の回転軸心からの偏心量をε１とし、中心点Ｇとカウンタウェイト２９との距離をＬ２、カウンタウェイト２９の質量をｍ２、カウンタウェイト２９の重心の回転軸心からの偏心量をε２とすると、Ｌ１×ｍ１×ε１＝Ｌ２×ｍ２×ε２を満たす関係となっている。また、図３の中心点Ｇの左側の曲線板２６ｂとカウンタウェイト２９との間にも同様の関係が成立する。
【００３３】
運動変換機構は、車輪側回転部材２８に保持された複数の内ピン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、車輪側回転部材２８の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられており、車輪側回転部材２８に固定されている。また、内ピン３１は、曲線板２６ａ，２６ｂと当接する位置に円筒部材３１ａを有し、内ピン３１と円筒部材３１ａとで動圧軸受を構成している。
【００３４】
一方、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（「円筒部材３１ａを含む最大外径」を指す。以下同じ。）より所定分大きく設定されている。
【００３５】
減速部潤滑機構は、減速部Ｂに潤滑油を供給するものであって、潤滑油路２５ｃと、潤滑油給油口２５ｄと、潤滑油排出口２２ｂと、循環油路２２ｃとを備える。
【００３６】
潤滑油路２５ｃは、モータ側回転部材２５の内部を軸線方向に延びている。この潤滑油路２５ｃには、潤滑油の流れる方向（図１中の右から左方向）に向かって断面積が増加する拡径部２５ｅが設けられている。また、潤滑油路２５ｃは、モータ側回転部材２５を軸方向に貫通する貫通孔であって、潤滑油供給口２５ｄとの接続部分よりさらに下流（図１中の左端）に鋼球２５ｆを圧入して潤滑油の漏洩を防止している。
【００３７】
潤滑油供給口２５ｄは、潤滑油路２５ｃからモータ側回転部材２５の外径面に向かって延びている。なお、この実施形態において、潤滑油供給口２５ｄは偏心部２５ａ，２５ｂに設けられている。
【００３８】
拡径部２５ｅは、潤滑油供給口２５ｄとの接続部分より上流側、より具体的には潤滑油路２５ｃの入口に配置されている。また、この実施形態における拡径部２５ｅの壁面は、モータ側回転部材２５の上流（循環油路２２ｃに近い側）から下流に向かって拡がるテーパ形状であって、テーパ角度は特に限定されない。
【００３９】
また、図２を参照して、減速部Ｂの位置におけるケーシング２２の少なくとも１箇所には、減速部Ｂ内部の潤滑油を排出する潤滑油排出口２２ｂが設けられている。さらに、この潤滑油排出口２２ｂから排出された潤滑油は、潤滑油排出口２２ｂと潤滑油路２５ｃとを接続する循環油路２２ｃを経由して潤滑油路２５ｃに還流する。
【００４０】
上記構成の減速部Ｂにおける潤滑油の流れを説明する。まず、潤滑油は、潤滑油路２５ｃの入口に設けられた拡径部２５ｅに沿って遠心力により潤滑油路２５ｃの下流方向（図１中の左側）に送り込まれる。さらに、潤滑油路２５ｃを流れる潤滑油は、モータ側回転部材２５の回転に伴う遠心力によって潤滑油供給口２５ｄおよび内輪部材４２を貫通する開口部４２ｂから流出する。
【００４１】
減速部Ｂ内部の潤滑油にはさらに遠心力が作用するので、内側軌道面４２ａ、外側軌道面４３、曲線板２６ａ，２６ｂと内ピン３１との当接部分、および曲線板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。
【００４２】
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から減速部Ｂの外部へ排出され、循環油路２２ｃを経由して潤滑油路２５ｃに還流する。ここで、減速部Ｂ内部の潤滑油には、曲線板２６ａ，２６ｂの自転方向と同一方向への流れが形成されている。循環油路２２ｃを通過する潤滑油は、この流れの慣性力によって潤滑油路２５ｃに到達するので、潤滑油を循環させるためのオイルポンプ等を省略することができる。
【００４３】
このように、モータ側回転部材２５から減速部Ｂに潤滑油を供給することにより、モータ側回転部材２５周辺の潤滑油量不足を解消することができる。また、潤滑油排出口２２ｂから潤滑油を排出することによって、攪拌抵抗を抑えて減速部Ｂのトルク損失を低減することができる。さらに、潤滑油を循環させるためのオイルポンプ等を省略することで、インホイールモータ駆動装置２１の軽量化にも寄与する。
【００４４】
図４を参照して、内ピン３１に形成された動圧軸受を詳しく説明する。まず、円筒部材３１ａは、曲線板２６ａ，２６ｂの貫通孔３０ｂの内壁面に当接する位置で内ピン３１に嵌合する。また、内ピン３１と円筒部材３１ａとの間には所定のラジアル隙間が設けられている。そして、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動に伴って円筒部材３１ａが内ピン３１の周りを回転する。
【００４５】
内ピン３１の外径面には、へリングボーン形状の動圧溝３１ｂが形成されている。この実施形態においては、円筒部材３１ａが一方方向（図４の右側から見て反時計回り）に回転したときのみ動圧が発生するように動圧溝３１ｂを形成している。
【００４６】
なお、円筒部材３１ａは、例えば、粉末冶金法によって形成することができる。粉末冶金法とは、まず、金属粉末を金型内で圧縮して所定形状の圧粉体を成形する。次に、焼結炉中で融点以下の温度に加熱して焼結合金を得る方法を指す。また、動圧溝３１ｂは、例えば、転造加工によって形成することができる。
【００４７】
また、円筒部材３１ａの両端部には、円筒部材３１ａの軸方向へのずれを防止するためのスラスト板３１ｃが設けられている。このスラスト板３１ｃの少なくとも１箇所には、内ピン３１と円筒部材３１ａとの間に潤滑油を供給するための潤滑油進入口３１ｄが設けられている。したがって、内ピン３１と円筒部材３１ａとの間のラジアル隙間は外部から潤滑油が供給される。
【００４８】
上記構成の動圧軸受において、曲線板２６ａ，２６ｂが停止、または極低速で回転している場合には、内ピン３１および円筒部材３１ａの間に十分な動圧が発生せず、円筒部材３１ａは内ピン３１に接触しながら回転する。
【００４９】
一方、曲線板２６ａ，２６ｂがある程度以上の速度で回転すると、動圧溝３１ｂと潤滑油との相互作用によって内ピン３１および円筒部材３１ａの間に動圧が発生する。その結果、円筒部材３１ａは内ピン３１と接触せずに回転することができる。
【００５０】
これにより、内ピン３１と円筒部材３１ａとの摩擦抵抗を低減することができる。また、転造加工によって動圧溝３１ｂを形成することによって、製造コストを低減することができる。その結果、低コストでトルク損失の少ない減速部Ｂを得ることができる。
【００５１】
なお、一般的に電気自動車１１は後退する場合より前進する場合のほうが高速となるので、上記の実施形態における動圧溝３１ｂは、電気自動車１１を前進させる方向に回転したときに動圧が発生するように形成するのが望ましい。
【００５２】
また、上記の実施形態においては、スラスト板３１ｃに潤滑油進入口３１ｄを設けて、内ピン３１および円筒部材３１ａの間に潤滑油を供給する例を示したが、これに限ることなく、内ピン３１の軸心に沿って延びる潤滑油路と、潤滑油路から内ピン３１の外径面に延びる潤滑油供給口とを形成し、これらによって内ピン３１と円筒部材３１ａとの間に潤滑油を供給してもよい。
【００５３】
また、上記の実施形態においては、内ピン３１の外径面に動圧溝３１ｂを形成した例を示したが、これに限ることなく、内ピン３１の外径面および円筒部材３１ａの内径面のうちの少なくとも一方に動圧溝を設ければよい。また、動圧溝３１ｂは、へリングボーン形状に限らず、内ピン３１と円筒部材３１ａとの間に動圧を生じさせることのできるあらゆる形状を採用することができる。
【００５４】
さらに、動圧軸受は外ピン２７にも形成されているが、上記の内容と共通するので、説明は省略する。また、上記の実施形態においては、外ピン２７および内ピン３１の両方に動圧軸受を形成した例を示したが、これに限ることなく、外ピン２７および内ピン３１のうちの少なくともいずれか一方に動圧軸受を設ければ、この発明の効果を得ることができる。
【００５５】
なお、図５に示すように、円筒部材４１ａが一方方向および他方方向のどちらに回転した場合でも内ピン４１と円筒部材４１ａとの間に動圧が発生するようにしてもよい。図５を参照して、内ピン４１の外径面には、円筒部材４１ａの一方方向（図５の右側から見て反時計回り）への回転によって動圧を生じさせる第１の動圧溝４１ｂと、円筒部材４１ａの他方方向（図５の右側から見て時計回り）への回転によって動圧を生じさせる第２の動圧溝４１ｃとが形成されている。
【００５６】
図５に示す内ピン４１は、インホイールモータ駆動装置２１が前進回転および後退回転のどちらもある程度高速で回転するような用途に使用される場合に有利な効果を奏する。さらには、図４に示すような内ピン３１は、インホイールモータ駆動装置２１の組立時に取付け方向を確認する必要がある。一方、図５に示すような内ピン４１は、取付け方向を意識する必要がないので、組立時のミスに伴うトラブルを有効に防止することができる。
【００５７】
車輪ハブ軸受部Ｃは、車輪側回転部材２８に固定連結された車輪ハブ３２と、車輪ハブ３２をケーシング２２に対して回転自在に保持する車輪ハブ軸受３３とを備える。車輪ハブ３２は、円筒形状の中空部３２ａとフランジ部３２ｂとを有する。フランジ部３２ｂにはボルト３２ｃによって駆動輪１４が固定連結される。また、車輪側回転部材２８と車輪ハブ３２とはボルト３２ｄによって結合されている。
【００５８】
車輪ハブ軸受３３は、転動体としての玉３３ｅを採用する複列のアンギュラ玉軸受である。玉３３ｅの軌道面としては、第１外側軌道面３３ａ（図中右側）および第２外側軌道面３３ｂ（図中左側）とが外方部材２２ａの内径面に設けられており、第１外側軌道面３３ａに対向する第１内側軌道面３３ｃが車輪ハブ３２に嵌合固定された内輪部材３３ｈの外径面に、第２外側軌道面３３ｂに対向する第２内側軌道面３３ｄが車輪ハブ３２の外径面にそれぞれ設けられている。そして、玉３３ｅは、第１外側軌道面３３ａと第１内側軌道面３３ｃとの間、および第２外側軌道面３３ｂと第２内側軌道面３３ｄとの間にそれぞれ複数個配置される。また、車輪ハブ軸受３３は、左右の列の玉３３ｅそれぞれを保持する保持器３３ｆと、軸受内部に封入されたグリース等の潤滑剤の漏洩や、外部からの塵埃の混入を防止する密封部材３３ｇとを含む。
【００５９】
上記構成のインホイールモータ駆動装置２１の作動原理を詳しく説明する。
【００６０】
モータ部Ａは、例えば、ステータ２３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、永久磁石または磁性体によって構成されるロータ２４が回転する。このとき、コイルに高周波数の電圧を印加する程、ロータ２４は高速回転する。
【００６１】
これにより、ロータ２４に接続されたモータ側回転部材２５が回転すると、曲線板２６ａ，２６ｂはモータ側回転部材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が、曲線板２６ａ，２６ｂの曲線形状の波形と係合して、曲線板２６ａ，２６ｂをモータ側回転部材２５の回転とは逆向きに自転運動させる。
【００６２】
貫通孔３０ａに挿通する内ピン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の自転運動のみが車輪側回転部材２８を介して車輪ハブ軸受部Ｃに伝達される。
【００６３】
このとき、モータ側回転部材２５の回転が減速部Ｂによって減速されて車輪側回転部材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１４に必要なトルクを伝達することが可能となる。
【００６４】
なお、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。
【００６５】
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の曲線板２６ａ，２６ｂに当接する位置に動圧軸受を設けたことにより、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。
【００６６】
上記の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１を電気自動車１１に採用することにより、ばね下重量を抑えることができる。その結果、走行安定性に優れた電気自動車１１を得ることができる。
【００６７】
次に、図６を参照して、インホイールモータ駆動装置２１の他の実施形態を説明する。なお、図１〜図３との共通点の説明は省略し、相違点を中心に説明する。
【００６８】
図６に示す実施形態における外ピン４２は、中央部に相対的に直径の大きい大径部４２ａと、両端部に相対的に直径の小さい小径部４２ｂとを含む棒状部材である。大径部４２ａは、曲線板２６ａ，２６ｂと接触する位置に配置され、両者は直接接触する。小径部４２ｂは、ケーシング２２に固定された円筒部材４２ｃに嵌合している。
【００６９】
より具体的には、円筒部材４２ｃはケーシング２２に嵌合固定されている。また、小径部４２ｂと円筒部材４２ｃとは所定のラジアル隙間を設けて嵌合している。さらに、小径部５２ｂの外径面には動圧溝４２ｄが設けられている。なお、この実施形態における動圧溝４２ｄは、樹脂成形としてもよい。
【００７０】
すなわち、小径部４２ｂと円筒部材４２ｃとで動圧軸受を構成している。上記構成の外ピン４２は、円筒部材４２ｃと非接触の状態で回転することができる。その結果、外ピン４２の曲線板２６ａ，２６ｂとの係合による接触抵抗を低減することができる。
【００７１】
なお、この実施形態における動圧軸受は、円筒部材４２ｃが固定され、外ピン４２が回転することを除いて、図４および図５を用いて説明した動圧軸受と共通するので、詳しい説明は省略する。
【００７２】
なお、上記の実施形態においては、インホイールモータ駆動装置２１の外側を通る循環油路２２ｃの例を示したが、これに限ることなく、例えば、ケーシング２２の内部に循環油路を設けてもよい。この場合、ケーシング２２の剛性の観点から循環油路をあまり大きくすることができないので、必要な送油量を確保するためには複数本の循環油路を設けるのが望ましい。
【００７３】
また、上記の実施形態においては、潤滑油供給口２５ｄを偏心部２５ａ，２５ｂに設けた例を示したが、これに限ることなく、モータ側回転部材２５の任意の位置に設けることができる。ただし、転がり軸受４１に安定して潤滑油を供給する観点からは、潤滑油供給口２５ｄは偏心部２５ａ，２５ｂに設けるのが望ましい。
【００７４】
また、上記の実施形態においては、減速部Ｂの曲線板２６ａ，２６ｂを１８０°位相を変えて２枚設けたが、この曲線板の枚数は任意に設定することができ、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。
【００７５】
また、上記の実施形態における運動変換機構は、車輪側回転部材２８に固定された内ピン３１と、曲線板２６ａ，２６ｂに設けられた貫通孔３０ａとで構成される例を示したが、これに限ることなく、減速部Ｂの回転を車輪ハブ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、車輪側回転部材に形成された穴とで構成される運動変換機構であってもよい。
【００７６】
なお、上記の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から駆動輪に伝達される。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。
【００７７】
また、上記の実施形態における作動の説明では、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からの動力を駆動輪１４に伝達させたが、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、駆動輪１４側からの動力を減速部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で発電しても良い。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、後でモータ部Ａを駆動させたり、車両に備えられた他の電動機器等の作動に用いてもよい。
【００７８】
さらに、上記の実施形態の構成にブレーキを加えることもできる。例えば、図１の構成において、ケーシング２２を軸方向に延長してロータ２４の図中右側に空間を形成し、ロータ２４と一体的に回転する回転部材と、ケーシング２２に回転不能にかつ軸方向に移動可能なピストンと、このピストンを作動させるシリンダとを配置して、車両停止時にピストンと回転部材とを嵌合させてロータ２４をロックするパーキングブレーキであってもよい。
【００７９】
または、ロータ２４と一体的に回転する回転部材の一部に形成されたフランジおよびケーシング２２側に設置された摩擦板をケーシング２２側に設置されたシリンダで挟むディスクブレーキであってもよい。さらに、この回転部材の一部にドラムを形成すると共に、ケーシング２２側にブレーキシューを固定し、摩擦係合およびセルフエンゲージ作用で回転部材をロックするドラムブレーキを用いることができる。
【００８０】
また、上記の実施形態において、曲線板２６ａ，２６ｂを支持する軸受として円筒ころ軸受の例を示したが、これに限ることなく、例えば、すべり軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、針状ころ軸受、自動調心ころ軸受、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、４点接触玉軸受等、すべり軸受であるか転がり軸受であるかを問わず、転動体がころであるか玉であるかを問わず、さらには複列か単列かを問わず、あらゆる軸受を適用することができる。また、その他の場所に配置される軸受についても、同様に任意の形態の軸受を採用することができる。
【００８１】
ただし、深溝玉軸受は、円筒ころ軸受と比較して許容限界回転数は高い反面、負荷容量が低い。そのため、必要な負荷容量を得るためには、大型の深溝玉軸受を採用しなければならない。したがって、インホイールモータ駆動装置２１のコンパクト化の観点からは、転がり軸受４１には円筒ころ軸受が好適である。
【００８２】
また、上記の各実施形態においては、モータ部Ａにラジアルギャップモータを採用した例を示したが、これに限ることなく、任意の構成のモータを適用可能である。例えばケーシングに固定されるステータと、ステータの内側に軸方向の隙間を空けて対向する位置に配置されるロータとを備えるアキシアルギャップモータであってもよい。
【００８３】
さらに、図７に示した電気自動車１１は、後輪１４を駆動輪とした例を示したが、これに限ることなく、前輪１３を駆動輪としてもよく、４輪駆動車であってもよい。なお、本明細書中で「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ものとして理解すべきである。
【００８４】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】この発明の一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ＩＩ−ＩＩにおける断面図である。
【図３】図１の偏心部周辺の拡大図である。
【図４】図１の内ピン周辺の拡大図である。
【図５】内ピンの他の実施形態を示す図である。
【図６】この発明の他の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７】図１のインホイールモータ駆動装置を有する電気自動車の平面図である。
【図８】図７の電気自動車の後方断面図である。
【図９】従来のインホイールモータ駆動装置を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１１  電気自動車、１２  シャーシ、１２ａ  ホイールハウジング、１２ｂ  懸架装置、１３  前輪、１４  後輪、２１，１０１  インホイールモータ駆動装置、２２，１０２  ケーシング、２２ａ  外方部材、２２ｂ  潤滑油排出口、２２ｃ  循環油路、２３  ステータ、２４  ロータ、２４ａ  ロータ部、２８ａ，３２ｂ  フランジ部、２４ｂ，３２ａ  中空部、２８ｂ  軸部、２５，１０６  モータ側回転部材、２５ａ，２５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ  偏心部、２５ｃ  潤滑油路、２５ｄ  潤滑油供給口、２５ｅ  拡径部、２５ｆ  鋼球、２６ａ，２６ｂ，１０７ａ，１０７ｂ  曲線板、２７，４２，１０８  外ピン、２７ａ，３１ａ，４１ａ，４２ｃ  円筒部材、２８，１１０  車輪側回転部材、２９  カウンタウェイト、３０ａ，３０ｂ  貫通孔、３１，４１，１０９  内ピン、２７ｂ，３１ｂ，４１ｂ，４１ｃ，４２ｄ  動圧溝、４２ａ  大径部、４２ｂ  小径部、３２  車輪ハブ、３２ｃ，３２ｄ  ボルト、３３ｇ，３５，３９  密封部材、３３  車輪ハブ軸受、３３ａ，３３ｂ  外側軌道面、３３ｃ，３３ｄ  内側軌道面、３３ｅ  玉、３３ｆ  保持器、３３ｈ  内輪部材、３４，３６ａ，３６ｂ，１０８ａ，１０９ａ，１１１  転がり軸受。
【図１】
2008309264.tif 000003
【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】
2008309264.tif 000009
【図８】
2008309264.tif 000010
【図９】
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