(57)【要約】【課題】タイヤの変形を効果的に抑制して、原動側のトルクを従動側へ効率よく伝達させることができるタイヤカップリングを提供する。【解決手段】タイヤカップリング１０を構成するゴムタイヤ１３内に粘性流体１６を充填するとともに、原動軸１１Ｊに連結される第１のフランジ１１に、ゴムタイヤ１３内に突出する第１の円筒状の隔壁１７を設け、従動軸１２Ｊに連結される第２のフランジ１２に、上記第１の隔壁１７の外径よりも大きな内径を有する第２の隔壁１８を設け、上記第１の隔壁１７の先端を上記第２の隔壁１８の内部まで延長して、上記第１及び第２の隔壁１７，１８との間にオリフィス１９を形成するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動側と同一軸線上において回転する駆動側プレートと、従動側と同一軸線上において回転する従動側プレートとをゴムタイヤにより連結して成るタイヤカップリングにおいて、上記タイヤ内に粘性流体を充填するとともに、上記タイヤの内壁側及び上記プレートのタイヤ内部側のいずれか一方または両方に、上記タイヤ内部に突出する隔壁を設けたことを特徴とするタイヤカップリング。
【請求項２】
上記隔壁を駆動側プレートと従動側プレートの両方に設けるとともに、上記隔壁間に、上記流体が流通可能な通路を形成したことを特徴とする請求項１に記載のタイヤカップリング。
【請求項３】
上記隔壁によりタイヤ内部を複数の部屋に分割するとともに、上記隔壁に上記流体が流通可能な通路を設けたことを特徴とする請求項１に記載のタイヤカップリング。
【請求項４】
車輪を駆動するモータを、バネ要素とダンパー要素とを備えた動的吸振装置を介して車輌バネ下部材に取り付け、上記モータの質量を上記動的吸振装置の質量として使用する構成のインホイールモータシステムにおいて、上記モータとホイールまたはハブとを、請求項１〜３に記載のタイヤカップリングを用いて連結したことを特徴とするインホイールモータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転力の伝達機構に関するもので、特に、原動側と従動側との間に偏芯などが生じた場合でも、原動側の回転力を滑らかにかつ効率的に伝達することのできるタイヤカップリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車などのモータによって駆動される車輌においては、モータを車輪に内蔵するインホイールモータシステムが採用されつつある。その中でも、図４（ａ）に示すような、インホイールモータ３を、動的吸振装置３０を介して、車輌の足回り部品に対して弾性支持する構成のインホイールモータシステムが注目されている（例えば、特許文献１参照）。
このインホイールモータシステムは、径方向内側が開放された、モータロータ３Ｒが取付けられた回転側ケース３ｂと、この回転側ケース３ｂと同心円状に配置され、上記モータロータ３Ｒと所定の間隔を隔ててモータステータ３Ｓが取付けられた、径方向外側が開放された非回転側ケース３ａとを軸受け３ｊを介して回転可能に連結した中空形状のダイレクトドライブモータ（インホイールモータ）３と車輌バネ下部品であるナックル５とを、上記非回転側ケース３ａに取付けられるモータ側プレート３１と車輌の足回り部品であるナックル５に連結されるナックル側プレート３２と、これらのプレート３１，３２とを連結する、直動ガイド３３Ａとバネ部材３３Ｂとを一体に構成したバネ付き直動ガイド３３と、このバネ付き直動ガイド３３に並行に配設された第２の直動ガイド３４と、ダンパー３５とを備えた動的吸振装置３０により連結するとともに、上記回転側ケース３ｂとタイヤ１を装着するホイール２とを、ホイール２のラジアル方向に互いに偏心可能な駆動力伝達機構であるフレキシブルカップリング４０により結合したもので、これにより、上記モータ側プレート３１とナックル側プレート３２とは、車輌上下方向に案内されるとともに、バネ付き直動ガイド３３及びダンパー３５とにより結合されているので、インホイールモータ３を上下方向にのみ揺動させることができる。
上記フレキシブルカップリング４０は、詳細には、図４（ｂ）に示すように、複数枚の中空円盤状のプレート４１Ａ〜４１Ｃと、隣接する上記プレート４１Ａ，４１Ｂ、及び、プレート４１Ｂ，４１Ｃ間を結合するとともに、上記隣接するプレート４１Ａ，４１Ｂ、及び、プレート４１Ｂ，４１Ｃを互いに円盤のラジアル方向に案内する直動ガイド４２Ａ，４２Ｂとを備えたもので、インホイールモータ３を上記直動ガイド４２Ａ，４２Ｂの作動方向、すなわち、円盤のラジアル方向に沿って揺動することはできるが、回転方向には揺動しない構成として、上記インホイールモータ３からの駆動トルクをホイール２に効率的に伝達することができるようにしたものである。
【０００３】
また、図５（ａ）は、本出願人が提案している、動的吸振装置６０を介して車輌の足回り部品に対して弾性支持されるインホイールモータが、インナーロータ型の電気モータである場合のインホイールモータシステムの一構成例を示す図で、このインホイールモータシステムにおいては、電気モータ５０Ｍのモータケース５０ａと車輌バネ下部品であるナックル５とを、ガイド固定部材６１に取付けられた、上記バネ付き直動ガイド３３と同様の構成の２本のバネ付き直動ガイド６２，６２と、このバネ付き直動ガイド６２，６２に並行に配設された図示しないダンパーとを備えた動的吸振装置６０を用いて弾性支持するとともに、上記モータ５０Ｍの出力軸５０ｂとホイール２に連結されるホイールハブ４の回転軸４ｋとを、フレキシブルカップリング７０により結合することにより、上記モータ５０Ｍが揺動してもホイール２に回転力を伝達することができるようにしている（特願２００６−２６３８５号）。
上記フレキシブルカップリング７０としては、例えば、図５（ｂ）に示すような、偏芯や偏角及びスライド方向に移動可能な、オルダムカップリング７０Ｚを用いることができる（例えば、特許文献２参照）。このオルダムカップリング７０は、原動軸７１の端部に取付けられる中空円筒状の原動軸部材７２と、従動軸７３の端部に取付けられる中空円筒状の従動軸部材７４と、上記原動軸部材７１と従動軸部材７４との間に配置される回転力伝達部材７５とから成り、原動軸部材７２の従動側端部に金属製の一対の第１ガイド部材７２ｍ，７２ｎを設け、従動軸部材７４の原動側端部に上記第１ガイド部材７２ｍ，７２ｎと直交する金属製の一対の第２ガイド部材７４ｍ，７４ｎを設けるとともに、上記回転力伝達部材７５の支持体７５Ｋの外周部に、上記第１ガイド部材７２ｍ，７２ｎの内面側と摺動可能に設けられたプラスチック製の第１スライド部材７５ａ，７２ｂと、上記第２ガイド部材７４ｍ，７４ｎと摺動可能に設けられたプラスチック製の第２スライド部材７５ｃ，７２ｄとを設けたもので、これにより、上記原動軸部材７１と従動軸部材７４とが上，下あるいは左，右に直線的に移動可能に連結されるので、原動軸７１と従動軸７１との間に偏芯や偏角が生じた場合でも、確実に回転力を伝達することができる。
【特許文献１】ＷＯ  ０２／０８３４４６  Ａ１
【特許文献２】特開平９−２６９０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記フレキシブルカップリング４０やオルダムカップリング７０は、高い組立精度が要求されるため組付作業に時間がかかるだけでなく、上記ダイナミックダンパー型のインホイールモータシステムでは、軸間の揺動が大きいため、ミスアライメントなどにより軸間に角度が付いてしまった場合には、摺動抵抗が大きくなり、モータ３，５０Ｍのガイドに沿った動きが悪くなることから、動力伝達効率が低下するだけでなく、上記動的吸振装置３０，６０によるダイナミックダンパー性能をも妨げてしまうといった問題点があった。
一方、振動の激しい箇所に使われる継手として、従来、図６に示すような、原動軸８１Ｊに連結される第１のフランジ８１と従動軸８２Ｊに連結される第２のフランジ８２とをゴムタイヤ８３により連結して成るタイヤカップリング８０が用いられている（例えば、実開昭５７−３５５１８公報、特開２００５−２７９６７１号公報など）が、上記タイヤカップリング８０は、揺動が大きな場合には、ゴムタイヤ８３の変形が大きくなり、そのため、動力伝達効率が大幅に低下してしまうといった問題点があった。
また、上記ゴムタイヤ８３内には空気などの気体が充填されているだけなので、上記変形が大きい場合にはゴムタイヤ８３の表面に応力が集中した皺ができるが、このような変形が繰り返されると、上記皺の部分に亀裂が入るなどしてタイヤカップリング８０の耐久性が損なわれてしまう恐れがあった。
【０００５】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、タイヤの変形を効果的に抑制して、原動側のトルクを従動側へ効率よく伝達させることができるタイヤカップリングと、このタイヤカップリングを備えたインホイールモータシステム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】
【０００６】
本願の請求項１に記載の発明は、原動側と同一軸線上において回転する駆動側プレートと、従動側と同一軸線上において回転する従動側プレートとをゴムタイヤにより連結して成るタイヤカップリングにおいて、上記タイヤ内に粘性流体を充填するとともに、上記タイヤの内壁側及び上記プレートのタイヤ内部側のいずれか一方または両方に、上記タイヤ内部に突出する隔壁を設けたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のタイヤカップリングにおいて、上記隔壁を駆動側プレートと従動側プレートの両方に設けるとともに、上記隔壁間に、上記流体が流通可能な通路を形成したものである。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のタイヤカップリングにおいて、上記隔壁によりタイヤ内部を複数の部屋に分割するとともに、上記隔壁に上記流体が流通可能な通路を設けたものである。
【０００７】
請求項４に記載の発明は、車輪を駆動するモータを、バネ要素とダンパー要素とを備えた動的吸振装置を介して車輌バネ下部材に取り付け、上記モータの質量を上記動的吸振装置の質量として使用する構成のインホイールモータシステムにおいて、上記モータとホイールまたはハブとを、請求項１〜３に記載のタイヤカップリングを用いて連結したことを特徴とするものである。
上記インホイールモータシステムとしては、上記図４（ａ）に示したような、インホイールモータが、円環状のモータロータと、上記モータロータの径方向内側に所定の間隔を隔てて配置された円環状のモータステータと、上記モータステータを収容する円環状の非回転側ケースを備えた中空形状のインホイールモータであり、このインホイールモータの非回転側ケースをバネ要素とダンパー要素とを備えた緩衝機構を用いてナックルに接続した構成、もしくは、上記図５（ａ）に示したような、モータがインナーロータ型の電気モータであり、上記電気モータのステータ側を支持するモータケースとナックルとをバネ要素とダンパー要素とを備えた緩衝機構を用いて接続した構成のインホイールモータシステムが挙げられる。また、インホイールモータとしては、電気モータとこの電気モータの回転を減速してホイールに伝達する減速歯車機構を備えたギヤドモータを用いてもよい。この場合にも、上記電気モータのモータケースとナックルと上記緩衝機構を用いて接続する構成とすればよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、駆動側プレートと従動側プレートとをゴムタイヤで連結したタイヤカップリングにおいて、上記ゴムタイヤ内に粘性流体を充填するとともに、上記タイヤの内壁側及び上記プレートのタイヤ内部側のいずれか一方または両方に、上記タイヤ内部に突出する隔壁を設けるようにしたので、上記ゴムタイヤの変形を抑制することができ、原動側のトルクを従動側へ効率よく伝達させることができるとともに、上記粘性流体による減衰効果を効果的に発揮させることができるので、駆動側もしくは従動側へ入力する揺動についても十分に抑制することができる。
このとき、上記隔壁を駆動側プレートと従動側プレートの両方に設けるとともに、上記隔壁間に、上記流体が流通可能な通路を形成したり、上記隔壁によりタイヤ内部を複数の部屋に分割するとともに、上記隔壁に上記流体が流通可能な通路を設けたりすれば、上記減衰効果を更に効果的に発揮させることができる。
また、本発明のタイヤカップリングを、車輪を駆動するモータを、バネ要素とダンパー要素とを備えた動的吸振装置を介して車輌バネ下部材に取り付け、上記モータの質量を上記動的吸振装置の質量として使用する構成のインホイールモータシステムに適用すれば、偏心や偏角があった場合でも、モータのトルクを確実にホイールへ伝達させることができる。また、本発明のタイヤカップリングは減衰効果を有するので、インホイールモータの動的吸振装置のダンパー要素を小型化もしくは省略することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本最良の形態に係るタイヤカップリング１０の構成を示す図で、１１は原動軸１１Ｊに連結される第１のフランジ、１２は従動軸１２Ｊに連結される第２のフランジ、１３はゴムタイヤで、このゴムタイヤ１３は固定用金具１４と押えボルト１５とにより上記２つのフランジ１１，１２にそれぞれ取付けられている。また、１６は上記ゴムタイヤ１３内部に充填された粘性流体、１７，１８はそれぞれ上記第１及び第２のフランジ１１，１２のタイヤ内部側に取付けられた円筒状の隔壁である。本例では、上記第１のフランジ１１に取付けられた隔壁（以下、第１の隔壁という）１７の外径を上記第２のフランジ１２に取付けられた隔壁（以下、第２の隔壁という）１８の内径よりも小さくするとともに、上記第１の隔壁１７の先端を上記第２の隔壁１８の内部まで延長するようにしている。これにより、上記第１の隔壁１７と上記第２の隔壁１８との間には、上記粘性流体１６が流通する狭い通路（オリフィス）１９が形成される。
【００１０】
このように、タイヤカップリング１０を構成するゴムタイヤ１３内に粘性流体１６を充填するとともに、第１及び第２のフランジ１１，１２に、ゴムタイヤ１３内に突出する円筒状の隔壁１７，１８を設けるようにすれば、原動軸１１Ｊもしくは従動軸１２Ｊに大きな揺動が入力した場合でも、上記粘性流体１６の減衰効果により上記揺動を抑制することができるだけでなく、ゴムタイヤ１３の変形も小さくなるので、原動側のトルクを従動側へ効率よく伝達させることができるとともに、ゴムタイヤ１３の表面への応力集中を防ぐことができるので、タイヤカップリング１０の耐久性を高めることができる。
本例では、更に、上記第１の隔壁１７の外径を上記第２の隔壁１８の内径よりも小さくするとともに、上記第１の隔壁１７の先端を上記第２の隔壁１８の内部まで延長して、上記第１及び第２の隔壁１７，１８との間にオリフィス１９を形成することにより、上記粘性流体１６の減衰効果を更に高めるようにしているので、動力伝達効率を更に高めることができる。
【００１１】
また、上記図４（ａ），（ｂ）に示したインホイールモータシステムのフレキシブルカップリング４０、あるいは、上記図５（ａ），（ｂ）に示したインホイールモータシステムのフレキシブルカップリング７０Ｚに代えて、上記タイヤカップリング１０を用いれば、偏心や偏角があった場合でも、インホイールモータ３，５０Ｍのトルクを確実にホイール２へ伝達させることができるだけでなく、動的吸振装置３０，６０のダンパー要素を小型化もしくは省略することが可能となるので、インホイールモータシステムを小型軽量化することができる。
【００１２】
なお、上記最良の形態では、上記第１の隔壁１７の外径を上記第２の隔壁１８の内径よりも小さくしたが、図２（ａ），（ｂ）に示すように、同じ大きさの第１の隔壁１７Ａと第２の隔壁１８Ａとをタイヤ径方向にずらして取付けるとともに、上記第１の隔壁１７Ａの側面側に切り込み部１７ｋを設けて、この切り込み部１７ｋに第２の隔壁１８Ａを挿入するようにしてもよい。このような形態のタイヤカップリング１０Ａでは、上記切り込み部１７ｋに形成された第１及の隔壁１７Ａと第２の隔壁１８Ａとの間の隙間がオリフィス１９ｋとなる。
また、図３に示すように、上記ゴムタイヤ１３の内部に当該タイヤの内部を複数の部屋に分割する隔壁２０を設けるとともに、上記隔壁２０に上記粘性流体１６が流通可能な複数のオリフィス２１を設けるようにしても同様の効果を得ることができる。なお、軸間距離が長い場合には、上記第１及び第２の隔壁１７，１８の長さが長くなって隔壁１７，１８の先端部が揺動しやすくなるので、軸間距離が長い場合には、上記図３のような形態のタイヤカップリング１０Ｂを用いる方が有効である。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、タイヤの変形を効果的に抑制して、原動側のトルクを従動側へ効率よく伝達させることができるタイヤカップリングを得ることができるとともに、本発明のフレキシブルカップリングをインホイールモータシステムに適用することにより、偏心や偏角があった場合でも、インホイールモータのトルクを確実にホイールへ伝達させることができるだけでなく、動的吸振装置のダンパー要素を小型化もしくは省略することが可能となるので、インホイールモータシステムを小型軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の最良の形態に係るタイヤカップリングの構成を示す縦断面図である。
【図２】本最良の形態に係るタイヤカップリングの要部断面図である。
【図３】本発明によるタイヤカップリングの他の構成を示す図である。
【図４】従来の中空形状のモータを備えたインホイールモータシステムの構成を示す図である。
【図５】インナーロータ型の電気モータを備えたインホイールモータシステムの構成を示す図である。
【図６】従来のタイヤカップリングの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００１５】
１０  タイヤカップリング、１１  第１のフランジ、１１Ｊ  原動軸、
１２  第２のフランジ、１２Ｊ  従動軸、１３  ゴムタイヤ、
１４  固定用金具、１５  押えボルト、１６  粘性流体、
１７，１８  円筒状の隔壁、１９  オリフィス。
【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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