(57)【要約】【課題】  転がり軸受の耐久性向上と装置の小型・軽量化を図り、車両の走行性能を向上させた電動式車輪駆動装置を提供する。【解決手段】  車輪用軸受装置２と遊星減速機３と駆動部６および回転軸４と同軸上に配設された入力軸２１とをセレーション２７ｂを介して連結する回転伝達装置５とを備え、遊星減速機３は、太陽ローラ１７と、外方部材９の内周面に沿って転動する複数の遊星ローラ１５と、これら遊星ローラ１５をハブ輪７に対して回転自在に支承するキャリアピン１４とを備え、回転伝達装置５は、２ウェイクラッチ２５と、アマチュア３５とロータ３７とを吸着する電磁力を作用させる電磁石とを備えた電磁クラッチ２６とからなり、内方部材３０に対して保持器３１の位相を電磁力の作用によって変え、ローラ３２を内方部材３０と外輪２７に係合させ、回転軸４と入力軸２１の両回転方向の結合・遮断をした。【選択図】      図１
2005104216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪用軸受装置と、この車輪用軸受装置に装着された遊星減速機と、この遊星減速機を駆動する電動モータとを備え、
前記車輪用軸受装置は、一端部に車輪取付フランジを有するハブ輪と、外周に複列の内側転走面のうち少なくとも一方の内側転走面が形成された内輪と、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、
前記遊星減速機は、前記ハブ輪に回転自在に内挿された入力要素と、前記外方部材の内周側に配設された固定要素と、この固定要素と前記入力要素との間に配設された複数の遊星要素と、これら遊星要素を前記ハブ輪に対して回転自在に支承する出力要素とを備え、
前記ハブ輪を介して車輪を駆動することを特徴とする電動式車輪駆動装置。
【請求項２】
車輪用軸受装置と、この車輪用軸受装置に装着された遊星減速機と、この遊星減速機の回転軸を駆動する駆動部と、前記回転軸と同軸上に配設された駆動部の入力軸とをトルク伝達可能に連結する回転伝達装置とを備え、
前記車輪用軸受装置は、一端部に車輪取付フランジを有するハブ輪と、外周に複列の内側転走面のうち少なくとも一方の内側転走面が形成された内輪と、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、
前記遊星減速機は、前記ハブ輪に回転自在に内挿された回転軸と、この回転軸に設けられた入力要素と、前記外方部材の内周側に配設された固定要素と、この固定要素と前記入力要素との間に配設された複数の遊星要素と、これら遊星要素を前記ハブ輪に対して回転自在に支承する出力要素とを備え、
前記回転伝達装置は、前記入力軸と外輪を同軸上に回転自在に嵌合させ、前記入力軸にトルク伝達可能に嵌合された内方部材の外周または前記外輪の内周のどちらか一方に複数のカム面、他方に円筒面を設け、両面間に楔形空間を形成してこの楔形空間内に保持器を介在させ、この保持器に形成された複数のポケットに係合子が組み込まれ、前記内方部材または外輪に対して前記保持器の位相を変えることにより、前記係合子と内方部材と外輪との間に楔係合状態を形成して、前記回転軸と入力軸の両回転方向の結合および切り離しを行うようにすると共に、前記駆動部の電動モータにより前記入力軸を回転させ、この回転を前記回転伝達装置を介して前記回転軸を回転させ、この回転軸の回転を前記入力要素を介して前記遊星遊星要素に伝達し、この遊星要素の回転を前記ハブ輪を介して車輪に伝達するようにしたことを特徴とする電動式車輪駆動装置。
【請求項３】
前記回転伝達装置は、前記入力軸と外輪を同軸上に回転自在に嵌合させ、前記入力軸にトルク伝達可能に嵌合された内方部材の外周に複数のカム面を設けると共に、前記外輪の内周に円筒面を設け、両面間に楔形空間を形成してこの楔形空間内に保持器を介在させ、この保持器に形成された複数のポケットにローラが組み込まれ、前記内方部材に対して前記保持器の位相を変えることにより、前記ローラを、前記内方部材と外輪に係合させ、前記回転軸と入力軸の両回転方向の結合および切り離しを行うようにした請求項２に記載の電動式車輪駆動装置。
【請求項４】
前記入力軸に相対的に回転自在に設けられたアマチュアと、前記回転軸と相対的に回転不可に設けられたロータと、これらアマチュアとロータとを吸着する電磁力を作用させる電磁石とを備え、前記内方部材または外輪に対して前記保持器の位相を、前記電磁力の作用によって変えるようにした請求項２または３に記載の電動式車輪駆動装置。
【請求項５】
前記ハブ輪と、このハブ輪に嵌合される内輪に矩形状の開口部が円周等配に複数個形成されると共に、これら開口部の周方向中央部に凹所がそれぞれ形成され、この凹所に前記遊星減速機の出力要素となるキャリアピンが固定され、このキャリアピンに遊星要素が回転自在に支承されている請求項１乃至４いずれかに記載の電動式車輪駆動装置。
【請求項６】
前記キャリアピンの両端部に二面幅が形成され、この二面幅を前記凹所に嵌合させた請求項５に記載の電動式車輪駆動装置。
【請求項７】
前記外方部材の内周に形成された複列の外側転走面間に前記遊星要素が配設されている請求項１乃至６いずれかに記載の電動式車輪駆動装置。
【請求項８】
前記入力要素の両側に転がり軸受が配設され、これらの転がり軸受を介して前記入力要素が前記ハブ輪に対して回転自在に支承されている請求項１乃至７いずれかに記載の電動式車輪駆動装置。
【請求項９】
前記遊星減速機は、前記ハブ輪に回転自在に内挿された回転軸と、この回転軸の一端部に設けられた太陽ローラと、この太陽ローラの外周面と前記外方部材の内周面との間に配設された複数の遊星ローラと、これら遊星ローラを前記ハブ輪に対して回転自在に支承するキャリアピンとを備えている請求項１乃至８いずれかに記載の電動式車輪駆動装置。
【請求項１０】
前記遊星減速機は、前記ハブ輪に回転自在に内挿された回転軸と、この回転軸の一端部に設けられた太陽ギアと、この太陽ギアの外歯と前記外方部材の内周面に形成された内歯に噛合された複数の遊星ギアと、これら遊星ギアを前記ハブ輪に対して回転自在に支承するキャリアピンとを備えている請求項１乃至８いずれかに記載の電動式車輪駆動装置。
【請求項１１】
前記固定要素が前記外方部材に一体に形成された請求項１乃至１０いずれかに記載の電動式車輪駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車やゴルフカート、あるいはフォークリフト等の車両に用いられ、車輪と電動モータとが一体となった電動式車輪駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動式車輪駆動装置は、車輪を電動モータで駆動する場合の駆動効率を上げるために提案されたもので、電気自動車等の車両の駆動輪用として用いられ、電動モータにより直接車輪を回転駆動するように構成されている。しかし、この種の電動式車輪駆動装置は、電動モータに大きな出力トルクを必要とするため、大型の電動モータを使用しなければならない。これでは、コストが嵩むだけでなく、重量が増大して車両の走行性能を充分に確保することが難しくなる。
【０００３】
これに対して、車輪の内側空間部分に電動モータと遊星歯車減速機を配設し、この電動モータの回転出力を遊星歯車減速機を介して車輪に伝達するようにした減速機付電動式車輪駆動装置（ホイールモータ）も既に提案されている。
【０００４】
しかし、減速機として遊星歯車減速機を採用していて、電動モータのロータの回転出力を遊星歯車減速機を介して車輪に伝達する出力軸は、電動式車輪駆動装置の軸方向で一旦分割した後に軸心を合わせて出力を取り出すことになるため、構成が複雑で組み立て難く、また、出力軸の支持スパンを短くせざるを得ないため、車輪の倒れに対する支持強度が低いといった問題点があった。
【０００５】
こうした問題点を解決したものとして、図７に示すような電動式車輪駆動装置が知られている。この電動式車輪駆動装置５１は、タイヤ５２を装着した車輪５３の内側に電動モータ５４と歯車減速機５５とを内蔵してなり、電動モータ５４の回転出力により車輪５３を回転駆動するように構成されている。
【０００６】
電動モータ５４は、車輪５３の内側に配設されたケース５６側に固定されるステータ５７と、このステータ５７の内側に対向配置されたロータ５８と、このロータ５８の回転出力を歯車減速機５５を介して車輪５３に伝達する出力軸５９とを備えている。ステータ５７とロータ５８は、カバー６０、６１に挟持された状態でケース５６側へ固定されて電動モータ５４を構成している。
【０００７】
出力軸５９は、その一端部５９ａに取付フランジ６２が一体形成され、ハブボルト６３を介して車輪５３を固定している。出力軸５９の一端部５９ａは、ケース５６の軸挿通孔５６ｂに転がり軸受６４を介して、また、他端部５９ｂは、外側カバー６０の中央凹部６０ａに転がり軸受６５を介してそれぞれ回転自在に支承されている。
【０００８】
ケース５６内に収容されている歯車減速機５５は、複数の歯車５５ａ、５５ｂ、５５ｃおよび５５ｄで構成されている。第１の歯車５５ａは、ロータ５８の端部に同心状に一体形成されている。第２および第３の歯車５５ｂ、５５ｃは、同一の支持軸６６に固定されて互いに一体的に回転し、第２の歯車５５ｂと第１の歯車５５ａが噛合している。支持軸６６の一端部６６ａは、内側カバー６１の凹部６１ａに転がり軸受６７を介して、また、他端部６６ｂは、ケース５６の凹部５６ａに転がり軸受６８を介してそれぞれ回転自在に支承されている。第４の歯車５５ｄは出力軸５９に固定され、第３の歯車５５ｃに噛合している。
【０００９】
このような構成により、電動モータ５４の出力軸５９を、歯車減速機５５の最終段である第４の歯車５５ｄの回転中心孔、およびロータ５８の軸挿通孔５８ａを貫通した状態でケース５６の両端部に回転自在に支承されているため、出力軸５９を基準として、歯車減速機５５の構成部品、内側カバー６１、電動モータ５４の構成部品、外側カバー６０を順次嵌合して容易に組み立てることができる。また、出力軸５９は、電動式車輪駆動装置５１全体としての実質的な両端部分で支承される構造であるため、その支持スパンを最大限長くとれるので車輪５３の倒れに対する充分な支持強度を得ることができる。
【特許文献１】特開平７−８１４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
こうした従来の電動式車輪駆動装置５１において、この種の歯車減速機５５は、各種の構成部品を容易に組み立てることができる反面、車輪５３の内側に配設される電動モータ５４を小型化し、この電動モータ５４で高回転出力を得るためには必然的にスペースが嵩むため、出力軸５９を支承する転がり軸受６４、６５の設置スペースが制約される。したがって、車輪５３の倒れ、すなわちモーメント荷重に対する負荷容量が不足し、転がり軸受６４、６５の耐久性向上の面で改善が求められていた。
【００１１】
本発明は、こうした従来の問題を解決し、転がり軸受の耐久性向上と装置の小型・軽量化を図り、車両の走行性能を向上させた電動式車輪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】
【００１２】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、車輪用軸受装置と、この車輪用軸受装置に装着された遊星減速機と、この遊星減速機を駆動する電動モータとを備え、前記車輪用軸受装置は、一端部に車輪取付フランジを有するハブ輪と、外周に複列の内側転走面のうち少なくとも一方の内側転走面が形成された内輪と、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記遊星減速機は、前記ハブ輪に回転自在に内挿された入力要素と、前記外方部材の内周側に配設された固定要素と、この固定要素と前記入力要素との間に配設された複数の遊星要素と、これら遊星要素を前記ハブ輪に対して回転自在に支承する出力要素とを備え、前記ハブ輪を介して車輪を駆動するようにした構成を採用した。
【００１３】
このように、遊星減速機の固定要素を車輪用軸受装置の外方部材の内周側に配設し、出力要素をハブ輪に固定し、この出力要素で遊星要素を回転自在に支承すると共に、遊星要素を入力要素と外方部材間に配設したので、軸受部のスペースを充分確保できると共に、モーメント荷重に対しても軸受部の耐久性向上と装置全体の小型・軽量化を図ることができ、車両のばね下荷重の軽減により、乗り心地や走行安定性を飛躍的に向上させることができる。
【００１４】
また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、車輪用軸受装置と、この車輪用軸受装置に装着された遊星減速機と、この遊星減速機の回転軸を駆動する駆動部と、前記回転軸と同軸上に配設された駆動部の入力軸とをトルク伝達可能に連結する回転伝達装置とを備え、前記車輪用軸受装置は、一端部に車輪取付フランジを有するハブ輪と、外周に複列の内側転走面のうち少なくとも一方の内側転走面が形成された内輪と、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記遊星減速機は、前記ハブ輪に回転自在に内挿された回転軸と、この回転軸に設けられた入力要素と、前記外方部材の内周側に配設された固定要素と、この固定要素と前記入力要素との間に配設された複数の遊星要素と、これら遊星要素を前記ハブ輪に対して回転自在に支承する出力要素とを備え、前記回転伝達装置は、前記入力軸と外輪を同軸上に回転自在に嵌合させ、前記入力軸にトルク伝達可能に嵌合された内方部材の外周または前記外輪の内周のどちらか一方に複数のカム面、他方に円筒面を設け、両面間に楔形空間を形成してこの楔形空間内に保持器を介在させ、この保持器に形成された複数のポケットに係合子が組み込まれ、前記内方部材または外輪に対して前記保持器の位相を変えることにより、前記係合子と内方部材と外輪との間に楔係合状態を形成して、前記回転軸と入力軸の両回転方向の結合および切り離しを行うようにすると共に、前記駆動部の電動モータにより前記入力軸を回転させ、この回転を前記回転伝達装置を介して前記回転軸を回転させ、この回転軸の回転を前記入力要素を介して前記遊星遊星要素に伝達し、この遊星要素の回転を前記ハブ輪を介して車輪に伝達するようにした構成を採用した。
【００１５】
このように、遊星減速機と駆動部との間に回転伝達装置を配設し、２つの回転軸および入力軸の両回転方向への結合と切り離しをすることにより、動力の伝達と遮断を選択的に切り替えることができ、また、車輪の速度差に応じてクラッチ機構を作動させ、自動的に駆動力の伝達・遮断を切り替えることができ、車輪間の回転差の吸収機能と共に、その差動制限機能を併せ持つことができる。また、ディスクブレーキと動力伝達装置との制御を行うことで、電動モータを利用した電力回生も可能となる。さらに、クラッチ機構を切ることにより、駆動系の引きずり部分が減少し、転がり抵抗の減少による車両の燃費向上にも貢献できる。
【００１６】
好ましくは、請求項３に記載の発明のように、前記前記回転伝達装置は、前記入力軸と外輪を同軸上に回転自在に嵌合させ、前記入力軸にトルク伝達可能に嵌合された内方部材の外周に複数のカム面を設けると共に、前記外輪の内周に円筒面を設け、両面間に楔形空間を形成してこの楔形空間内に保持器を介在させ、この保持器に形成された複数のポケットにローラが組み込まれ、前記内方部材に対して前記保持器の位相を変えることにより、前記ローラを、前記内方部材と外輪に係合させ、前記回転軸と入力軸の両回転方向の結合および切り離しを行うようにすれば、装置の一層の小型・軽量化を図ることができる。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、前記入力軸に相対的に回転自在に設けられたアマチュアと、前記回転軸と相対的に回転不可に設けられたロータと、これらアマチュアとロータとを吸着する電磁力を作用させる電磁石とを備え、前記内方部材または外輪に対して前記保持器の位相を、前記電磁力の作用によって変えるようにしても良い。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明は、前記ハブ輪と、このハブ輪に嵌合される内輪に矩形状の開口部が円周等配に複数個形成されると共に、これら開口部の周方向中央部に凹所がそれぞれ形成され、この凹所に前記遊星減速機の出力要素となるキャリアピンが固定され、このキャリアピンに遊星要素が回転自在に支承されているので、軸受部のスペースを充分確保でき、モーメント荷重に対しても軸受部の耐久性向上と装置の一層の小型・軽量化を図ることができる。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明は、前記キャリアピンの両端部に二面幅が形成され、この二面幅を前記凹所に嵌合させたので、簡単な構成で確実にキャリアピンをハブ輪に固定することができ、また遊星ローラの組み立ても容易となる。
【００２０】
また、請求項７に記載の発明は、前記外方部材の内周に形成された複列の外側転走面間に前記遊星要素が配設されているので、遊星要素への偏荷重を抑制することができ、遊星要素の偏摩耗等も抑制することができる。
【００２１】
また、請求項８に記載の発明は、前記入力要素の両側に転がり軸受が配設され、これらの転がり軸受を介して前記入力要素を前記ハブ輪に対して回転自在に支承したので、入力要素への偏荷重を抑制することができ、入力要素の偏摩耗等を防止することができる。
【００２２】
また、請求項９に記載の発明は、遊星減速機は、前記遊星減速機は、前記ハブ輪に回転自在に内挿された回転軸と、この回転軸の一端部に設けられた太陽ローラと、この太陽ローラの外周面と前記外方部材の内周面との間に配設された複数の遊星ローラと、これら遊星ローラを前記ハブ輪に対して回転自在に支承するキャリアピンとを備えているので、太陽ローラと遊星ローラおよび遊星ローラと外方部材の動力伝達は、いずれも摩擦伝達により行われるため、動力伝達時に発生する騒音や振動を可及的に抑制することができる。
【００２３】
また、請求項１０に記載の発明は、前記遊星減速機は、前記ハブ輪に回転自在に内挿された回転軸と、この回転軸の一端部に設けられた太陽ギアと、この太陽ギアの外歯と前記外方部材の内周面に形成された内歯に噛合された複数の遊星ギアと、これら遊星ギアを前記ハブ輪に対して回転自在に支承するキャリアピンとを備えているので、滑り接触を伴わず効率的に動力伝達ができると共に、軸受内に封入された潤滑グリースで潤滑することができる。
【００２４】
好ましくは、請求項１１に記載の発明のように、前記固定要素が前記外方部材に一体に形成されていれば、装置全体を軽量・コンパクト化でき、部品点数が削減できると共に、組立作業を簡便化することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る電動式車輪駆動装置は、車輪用軸受装置と、この車輪用軸受装置に装着された遊星減速機と、この遊星減速機を駆動する電動モータとを備え、前記車輪用軸受装置は、一端部に車輪取付フランジを有するハブ輪と、外周に複列の内側転走面のうち少なくとも一方の内側転走面が形成された内輪と、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記遊星減速機は、前記ハブ輪に回転自在に内挿された入力要素と、前記外方部材の内周側に配設された固定要素と、この固定要素と前記入力要素との間に配設された複数の遊星要素と、これら遊星要素を前記ハブ輪に対して回転自在に支承する出力要素とを備え、前記ハブ輪を介して車輪を駆動するようにしたので、軸受部のスペースを充分確保できると共に、モーメント荷重に対しても軸受部の耐久性向上と装置全体の小型・軽量化を図ることができ、車両のばね下荷重の軽減により、乗り心地や走行安定性を飛躍的に向上させることができる。
【００２６】
また、本発明に係る電動式車輪駆動装置は、車輪用軸受装置と、この車輪用軸受装置に装着された遊星減速機と、この遊星減速機の回転軸を駆動する駆動部と、前記回転軸と同軸上に配設された駆動部の入力軸とをトルク伝達可能に連結する回転伝達装置とを備え、前記車輪用軸受装置は、一端部に車輪取付フランジを有するハブ輪と、外周に複列の内側転走面のうち少なくとも一方の内側転走面が形成された内輪と、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記遊星減速機は、前記ハブ輪に回転自在に内挿された回転軸と、この回転軸に設けられた入力要素と、前記外方部材の内周側に配設された固定要素と、この固定要素と前記入力要素との間に配設された複数の遊星要素と、これら遊星要素を前記ハブ輪に対して回転自在に支承する出力要素とを備え、前記回転伝達装置は、前記入力軸と外輪を同軸上に回転自在に嵌合させ、前記入力軸にトルク伝達可能に嵌合された内方部材の外周または前記外輪の内周のどちらか一方に複数のカム面、他方に円筒面を設け、両面間に楔形空間を形成してこの楔形空間内に保持器を介在させ、この保持器に形成された複数のポケットに係合子が組み込まれ、前記内方部材または外輪に対して前記保持器の位相を変えることにより、前記係合子と内方部材と外輪との間に楔係合状態を形成して、前記回転軸と入力軸の両回転方向の結合および切り離しを行うようにすると共に、前記駆動部の電動モータにより前記入力軸を回転させ、この回転を前記回転伝達装置を介して前記回転軸を回転させ、この回転軸の回転を前記入力要素を介して前記遊星遊星要素に伝達し、この遊星要素の回転を前記ハブ輪を介して車輪に伝達することにより、動力の伝達と遮断を選択的に切り替えることができ、また、車輪の速度差に応じてクラッチ機構を作動させ、自動的に駆動力の伝達・遮断を切り替えることができ、車輪間の回転差の吸収機能と共に、その差動制限機能を併せ持つことができる。また、ディスクブレーキと動力伝達装置との制御を行うことで、電動モータを利用した電力回生も可能となる。さらに、クラッチ機構を切ることにより、駆動系の引きずり部分が減少し、転がり抵抗の減少による車両の燃費向上にも貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
車輪用軸受装置と、この車輪用軸受装置に装着された遊星減速機と、この遊星減速機の回転軸を駆動する駆動部と、前記回転軸と同軸上に配設された駆動部の入力軸とをトルク伝達可能に連結する回転伝達装置とを備え、前記車輪用軸受装置は、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、この車輪取付フランジから軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪と、このハブ輪の小径段部に外嵌され、外周に内側転走面が形成された一対の内輪とと、内周に前記内側転走面に対向する複列の外側転走面が形成された外方部材と、これら両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記遊星減速機は、前記ハブ輪に回転自在に内挿された回転軸と、この回転軸の一端部に設けられた太陽ローラと、この太陽ローラの外周面と前記外方部材の内周面に沿って転動するように配設された複数の遊星ローラと、これら遊星ローラを前記ハブ輪に対して回転自在に支承するキャリアピンとを備え、前記回転伝達装置は、前記入力軸と外輪を同軸上に回転自在に嵌合させ、前記入力軸にトルク伝達可能に嵌合された内方部材の外周に複数のカム面を設けると共に、前記外輪の内周に円筒面を設け、両面間に楔形空間を形成してこの楔形空間内に保持器を介在させ、この保持器に形成された複数のポケットにローラが組み込まれ、前記入力軸に相対的に回転自在に設けられたアマチュアと、前記回転軸と相対的に回転不可に設けられたロータと、これらアマチュアとロータとを吸着する電磁力を作用させる電磁石とを備え、前記内方部材に対して前記保持器の位相を、前記電磁力の作用によって変えるようにすることにより、前記ローラを、前記内方部材と外輪に係合させ、前記回転軸と入力軸の両回転方向の結合および切り離しを行うようにすると共に、前記駆動部の電動モータにより前記入力軸を回転させ、この回転を前記回転伝達装置を介して前記回転軸を回転させ、この回転軸の回転を前記太陽ローラを介して前記遊星ローラに伝達し、この遊星ローラの回転を前記ハブ輪を介して車輪に伝達するようにした。
【実施例１】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る電動式車輪駆動装置の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１のＡ矢視図、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った横断面図である。
【００２９】
この電動式車輪駆動装置１は、車輪用軸受装置２と、この車輪用軸受装置２に装着された遊星減速機３と、この遊星減速機３の回転軸４と同軸上に配設された入力軸２１に組み込まれた回転伝達装置５と、入力軸２１を駆動する駆動部６とを主たる構成としている。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で、車両の外側寄りとなる側をアウトボード側（図面左側）、中央寄り側をインボード側（図面右側）という。
【００３０】
この車輪用軸受装置２は、駆動側車輪（図示せず）を支承する第２世代と称されるものである。この車輪用軸受装置２は、アウトボード側の端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジ７ａを一体に有し、この車輪取付フランジ７ａからインボード側に延びる円筒状の小径段部７ｂが形成されたハブ輪７と、このハブ輪７の小径段部７ｂに外嵌され、外周に内側転走面８ａ、８ａが形成された一対の内輪８、８と、これら内輪８に外挿され、外周に車体に固定される車体取付フランジ９ｂを一体に有し、内周に前記内側転走面８ａ、８ａに対向する複列の外側転走面９ａ、９ａが形成された外方部材９と、これら両転走面８ａ、９ａ間に転動自在に収容された複列の転動体（ボール）１０と、これら転動体１０を円周等配に保持する軸受保持器１１とを備えている。
【００３１】
ハブ輪７の外周面には、車輪取付フランジ７ａの基部から小径段部７ｂに亙って表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの設定が比較的容易にできる高周波誘導加熱による焼入れが好適である。ここで、インボード側の端部は表面硬さを２５ＨＲＣ以下の未焼入れとし、径方向外方に塑性変形させて加締部７ｃを形成している。そして、ハブ輪７の小径段部７ｂに外嵌された内輪８は、この加締部７ｃによって軸方向に固定されている。
【００３２】
本実施形態では軸受の内部すきまを負すきまとし、軸受剛性を向上させると共に、加締部７ｃで内輪８を軸方向に固定してこの予圧量を維持することができる、所謂セルフリテイン構造を採用している。したがって、従来のように軸受部をナット等で強固に緊締して予圧量を管理する必要がないため、車両への組込性を簡便にすることができる。また、外方部材９の両端部には図示しないシール装置が装着され、軸受内に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から塵埃、泥水等が軸受内部に侵入するのを防止している。なお、ここでは転動体にボールを用いた複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず、円錐ころを用いた複列の円錐ころ軸受であっても良い。
【００３３】
図２は、図１の一部断面Ａ矢視図であるが、ハブ輪７の小径段部７ｂには矩形状の開口部１２が円周等配に複数個形成され、また、この開口部１２に対応した位置の内輪８、８の突合せ部８ｂ、８ｂにも一対の凹所１３ａ、１３ａからなる開口部１３が形成されている。これら開口部１２、１３の周方向中央部には凹所１２ａ、１３ｂがそれぞれ形成され、後述する遊星減速機３のキャリアピン（出力要素）１４が固定され、図３に示すように、遊星ローラ（遊星要素）１５が回転自在に支承されている。
【００３４】
キャリアピン１４の両端部は二面幅１４ａに形成され、凹所１２ａ、１３ｂに嵌合して回転不可に支持されている。遊星ローラ１５は、このキャリアピン１４に対して転がり軸受１６を介して回転自在に支承されている。この遊星ローラ１５は、図３に示すように、外方部材９の内周面９ｃおよび太陽ローラ（入力要素）１７の外周面１７ａに沿って転動する。なお、ここでは、ハブ輪７の小径段部７ｂと、一対の内輪８、８の突合せ部８ｂ、８ｂに開口部１２、１３を形成したものを例示したが、これに限らず、一方の内輪に矩形状の開口部を形成し、この内輪に他方の内輪を突合せるようにしても良いし、また、ハブ輪の外周に直接内側転走面と小径段部を形成し、この段部に他方の内輪を突合せるようにしても良く、また、第１世代あるいは第３世代の構造を適用しても良い。
【００３５】
図１において、遊星減速機３は、回転軸４のアウトボード側の端部に一体形成された太陽ローラ１７と、この太陽ローラ１７の周りを遊星運動する４個の遊星ローラ１５と、これら遊星ローラ１５をハブ輪７および内輪８に対して回転自在に支承するキャリアピン１４とを備えている。また、回転軸４は、太陽ローラ１７の両端に配設された転がり軸受１８、１８により、ハブ輪７に対して回転自在に支承されている。
【００３６】
回転軸４の回転は、太陽ローラ１７を介して遊星ローラ１５に伝達され、この遊星ローラ１５の回転はハブ輪（キャリア）７を介して車輪に伝達される。したがって、太陽ローラ１７と遊星ローラ１５および遊星ローラ１５と外方部材（固定要素）９の動力伝達は、いずれも摩擦伝達（トラクションドライブ）により行われるため、動力伝達時に発生する騒音や振動を可及的に抑制することができる。
【００３７】
こうした遊星減速機３の減速比は、遊星ローラ１５の外径と外方部材９の内径との比を変えることにより適宜調節可能であるが、例えば、電気自動車用の電動式車輪駆動装置に適用した場合、減速比は３〜９の範囲で設定することができる。さらに、この程度の減速比を得るのであれば、回転軸４の先端部、すなわち太陽ローラ１７の外径を小さくすることによって充分対応することができ、減速比を大きくすることに伴って減速機が大型化することはない。また、車輪用軸受装置２における外方部材９の内周に形成された複列の外側転走面９ａ、９ａ間に遊星ローラ１５が配設され、また、太陽ローラ１７が一対の転がり軸受１８、１８を介して回転自在に支承されているので、遊星ローラ１５および太陽ローラ１７への偏荷重を抑制することができ、遊星ローラ１５と太陽ローラ１７の偏摩耗等も抑制することができる。
【００３８】
駆動部６は、ハウジング１９に固着され、電磁コイル２０ａが巻回されたステータ２０と、このステータ２０に所定のエアギャップを介して対峙し、入力軸２１の外周に装着されたモータロータ２２とからなる電動モータ２３と、ハウジング１９に対して入力軸２１を回転自在に支承する一対の転がり軸受２４とを備えている。電動モータ２３に通電することにより入力軸２１が回転し、この入力軸２１の回転は回転伝達装置５を介して遊星減速機３に伝達される。
【００３９】
回転伝達装置５は、２ウェイクラッチ２５と電磁クラッチ２６とからなり、２ウェイクラッチ２５は、入力軸２１と外輪２７を転がり軸受２８を介して同軸上に回転自在に嵌合させ、入力軸２１にセレーション（またはスプライン）２９を介して嵌合された内方部材３０の外周に複数のカム面３０ａを設けると共に、外輪２７の内周に円筒面２７ａを設け、両面間に楔形空間を形成してこの楔形空間内に保持器３１を介在させ、この保持器３１に形成された複数のポケット３１ａに係合子としてのローラ３２が組み込まれている。そして、ローラ３２が円筒面２７ａに係合しない中立位置へ保持器３１を付勢支持するスイッチばね３３が、保持器３１とカム面３０ａを有する内方部材３０との間に係止されている。
【００４０】
保持器３１は、支持プレート３４を介して内方部材３０に対し回転自在に、かつ軸方向移動不可に支持されている。保持器３１の一端は、円板状の磁性体からなるアマチュア３５の係止孔３５ａに挿入され、アマチュア３５は相対回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されている。アマチュア３５は、その内周面が入力軸２１に案内され、入力軸２１に対して軸方向および回転方向に移動可能になっている。
【００４１】
また、外輪２７にはアルミ合金等の非磁性体のロータガイド３６を介して断面コの字状の磁性体からなるロータ３７が固定されている。このロータ３７の内周には転がり軸受３８が嵌合され、ロータ３７およびロータガイド３６を介して外輪２７と入力軸２１とを回転自在に支承している。
【００４２】
アマチュア３５とロータ３７とを所定の軸方向すきまを介して対峙させ、これらアマチュア３５とロータ３７を電磁力により圧接させるための電磁コイル３９がロータ３７に内蔵されている。また、アマチュア３５とロータ３７との間には波ばね等からなる離反ばね４０が装着され、電磁コイル３９の電流がオフの時にアマチュア３５とロータ３７を軸方向に離反させる。
【００４３】
次に、この回転伝達装置５の作用について詳細に説明する。電流がオフの時、スイッチばね３３によって保持器３１およびローラ３２は、内方部材３０に設けられたカム面３０ａの中立位置に付勢されているので、内方部材３０と外輪２７は空転可能であるが、電磁コイル３９に通電すると、保持器３１に連結されているアマチュア３５が、外輪２７と一体になったロータ３７に吸引される。このような吸引により圧接されたアマチュア３５とロータ３７との摩擦トルクは、ロータガイド３６を介して保持器３１と外輪２７間に作用し、内方部材３０と外輪２７が相対回転する。そして、この摩擦トルクはスイッチばね３３のばね力に抗して保持器３１とローラ３２を外輪２７と連れ廻り回転させる。その結果、ローラ３２はカム面３０ａの中立位置から楔形空間の係合位置に移動し、入力軸２１からセレーション２９、内方部材３０、ローラ３２、外輪２７およびセレーション（またはスプライン）２７ｂを介して回転軸１５に回転トルクが伝達される。
【００４４】
本実施形態では、車輪用軸受装置２の両転走面８ａ、９ａ間に遊星減速機３を構成する遊星ローラ１５が組み込まれているので、軸受部のスペースを充分確保でき、モーメント荷重に対しても軸受部の耐久性向上を図ることができる。そして、前述した回転伝達装置５が駆動部６と遊星減速機３との間に配設され、内方部材３０に対して保持器３１の位相を変えることにより、係合子となるローラ３２と内方部材３０と外輪２７間に楔係合状態を形成させ、２つの回転軸１５および入力軸２１の両回転方向への結合と切り離しをすることにより、動力の伝達と遮断を選択的に切り替えることができる。したがって、４輪の速度差に応じてクラッチ機構を作動させ、自動的に駆動力の伝達・遮断を切り替えることができるので、４輪間の回転差の吸収機能と共に、その差動制限機能を併せ持つことができ、コンパクトな４輪駆動機構が可能となる。また、ディスクブレーキ（図示せず）と動力伝達装置との制御を行うことで、電動モータ２３を利用した電力回生も可能となる。さらに、クラッチ機構を切ることにより、駆動系の引きずり部分が減少し、転がり抵抗の減少による車両の燃費向上にも貢献できる。
【実施例２】
【００４５】
図４は、本発明に係る電動式車輪駆動装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。なお、この第２の実施形態は、前述した第１の実施形態と遊星減速機の構成のみが異なり、その他同一部品同一部位あるいは同一機能の部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４６】
遊星減速機４１は、回転軸４のアウトボード側の端部に一体形成された太陽ギア４２と、この太陽ギア４２の周りを遊星運動する４個の遊星ギア４３と、これら遊星ギア４３をハブ輪７および内輪８に対して回転自在に支承するキャリアピン１４とを備えている。減速機４１を構成する遊星ギア４３は、キャリアピン１４に対して転がり軸受１６を介して回転自在に支承されている。この遊星ギア４３の外歯４３ａは、外方部材９の内周面に形成された内歯９ｄおよび太陽ギア４２の外歯４２ａに噛合して回転する。また、回転軸４は、太陽ギア４２の両端に配設された転がり軸受１８、１８により、ハブ輪７に対して回転自在に支承されている。
【００４７】
回転軸４の回転は、太陽ギア４２を介して遊星ギア４３に伝達され、この遊星ギア４３の回転はハブ輪７を介して車輪に伝達される。したがって、太陽ギア４２と遊星ギア４３および遊星ギア４３と外方部材（外側太陽ギア）９の動力伝達は、いずれも歯車伝達機構により行われるため、滑り接触を伴わず効率的に動力伝達ができると共に、軸受内に封入された潤滑グリースで潤滑することができる。
【実施例３】
【００４８】
図５は、本発明に係る電動式車輪駆動装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。なお、この第３の実施形態は、前述した第１の実施形態における回転軸と駆動部の入力軸とを一体化したもので、その他同一部品同一部位あるいは同一機能の部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４９】
この電動式車輪駆動装置は、車輪用軸受装置２と、この車輪用軸受装置２に装着された遊星減速機３と、この遊星減速機３の回転軸４４の一端部に配設され、回転軸４４を駆動する駆動部６とを主たる構成としている。
【００５０】
遊星減速機３は、回転軸４４のアウトボード側の端部に一体形成された太陽ローラ１７と、この太陽ローラ１７の周りを遊星運動する４個の遊星ローラ１５と、これら遊星ローラ１５をハブ輪７および内輪８に対して回転自在に支承するキャリアピン１４とを備えている。また、回転軸４は、太陽ローラ１７の両端に配設された転がり軸受１８、１８により、ハブ輪７に対して回転自在に支承されている。
【００５１】
駆動部６の電動モータ２３に通電すると回転軸４４が回転し、この回転軸４４の回転は、太陽ローラ１７を介して遊星ローラ１５に伝達され、そしてこの遊星ローラ１５の回転はハブ輪７を介して減速されて車輪に伝達される。
【００５２】
本実施形態の電動式車輪駆動装置をこのような構成にすることにより、格段に軽量・コンパクト化を達成することができ、車両の燃費向上を図ると共に、車速を検出して各車輪の適切な回転を制御するＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）と組み合わせて左右の電動モータ２３の電流を制御し、各車輪間の回転差の吸収機能と共に、その差動制限機能を付与することも可能である。
【実施例４】
【００５３】
図６は、本発明に係る電動式車輪駆動装置の第４の実施形態を示す縦断面図である。なお、この第４の実施形態は、前述した第３の実施形態と遊星減速機の構成のみが異なり、その他同一部品同一部位あるいは同一機能の部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５４】
この遊星減速機４１は、回転軸４のアウトボード側の端部に一体形成された太陽ギア４２と、この太陽ギア４２の周りを遊星運動する４個の遊星ギア４３と、これら遊星ギア４３をハブ輪７および内輪８に対して回転自在に支承するキャリアピン１４とを備えている。遊星減速機４１を構成する遊星ギア４３は、キャリアピン１４に対して転がり軸受１６を介して回転自在に支承されている。この遊星ギア４３の外歯４３ａは、外方部材９の内周面に形成された内歯９ｄおよび太陽ギア４２の外歯４２ａに噛合して回転する。また、回転軸４は、太陽ギア４２の両端に配設された転がり軸受１８、１８により、ハブ輪７に対して回転自在に支承されている。
【００５５】
回転軸４４の回転は、前述した第３の実施形態と同様、太陽ギア４２を介して遊星ギア４３に伝達され、この遊星ギア４３の回転はハブ輪７を介して車輪に伝達される。したがって、軽量・コンパクト化を達成することができ、車両の燃費向上を図ることができると共に、太陽ギア４２と遊星ギア４３および遊星ギア４３と外方部材９の動力伝達は歯車伝達機構により行われるため、滑り接触を伴わず効率的に動力伝達ができる。
【００５６】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる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、特許請求の範囲の記載によって示され、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。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明に係る電動式車輪駆動装置は、燃料電池自動車や電気自動車等の四輪自動車、二輪自動車、ゴルフカートあるいは高齢者や障害者用の三輪あるいは四輪のカート、および建設現場や輸送業界で使用する手押し式一輪車乃至四輪車等、各種車両を電気駆動式とする場合、または電動により補助動力を付与する場合に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る電動式車輪駆動装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１の一部断面Ａ矢視図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った横断面図である。
【図４】本発明に係る電動式車輪駆動装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。
【図５】本発明に係る電動式車輪駆動装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。
【図６】本発明に係る電動式車輪駆動装置の第４の実施形態を示す縦断面図である。
【図７】従来の電動式車輪駆動装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・・・・・・・・・・・・・・・電動式車輪駆動装置
２・・・・・・・・・・・・・・・・・車輪用軸受装置
３、４１・・・・・・・・・・・・・・遊星減速機
４ 、４４・・・・・・・・・・・・・・回転軸
５・・・・・・・・・・・・・・・・・回転伝達装置
６・・・・・・・・・・・・・・・・・駆動部
７・・・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
７ａ・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
７ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・小径段部
７ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・加締部
８・・・・・・・・・・・・・・・・・内輪
８ａ・・・・・・・・・・・・・・・・内側転走面
８ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・突合せ部
９・・・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
９ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
９ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・内周面
９ｄ・・・・・・・・・・・・・・・・内歯
１０・・・・・・・・・・・・・・・・転動体
１１・・・・・・・・・・・・・・・・軸受保持器
１２、１３、１３ａ・・・・・・・・・開口部
１２ａ、１３ｂ・・・・・・・・・・・凹所
１４・・・・・・・・・・・・・・・・キャリアピン
１４ａ・・・・・・・・・・・・・・・二面幅
１５・・・・・・・・・・・・・・・・遊星ローラ
１６、１８、２４、２８、３８・・・・転がり軸受
１７・・・・・・・・・・・・・・・・太陽ローラ
１７ａ・・・・・・・・・・・・・・・外周面
１９・・・・・・・・・・・・・・・・ハウジング
２０・・・・・・・・・・・・・・・・ステータ
２０ａ、３９・・・・・・・・・・・・電磁コイル
２１・・・・・・・・・・・・・・・・入力軸
２２・・・・・・・・・・・・・・・・モータロータ
２３・・・・・・・・・・・・・・・・電動モータ
２５・・・・・・・・・・・・・・・・２ウェイクラッチ
２６・・・・・・・・・・・・・・・・電磁クラッチ
２７・・・・・・・・・・・・・・・・外輪
２７ａ・・・・・・・・・・・・・・・円筒面
２７ｂ、２９・・・・・・・・・・・・セレーション
３０・・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
３０ａ・・・・・・・・・・・・・・・カム面
３１・・・・・・・・・・・・・・・・保持器
３１ａ・・・・・・・・・・・・・・・ポケット
３２・・・・・・・・・・・・・・・・ローラ
３３・・・・・・・・・・・・・・・・スイッチングばね
３４・・・・・・・・・・・・・・・・支持プレート
３５・・・・・・・・・・・・・・・・アマチュア
３５ａ・・・・・・・・・・・・・・・係止孔
３６・・・・・・・・・・・・・・・・ロータガイド
３７・・・・・・・・・・・・・・・・ロータ
４０・・・・・・・・・・・・・・・・離反ばね
４２・・・・・・・・・・・・・・・・太陽ギア
４２ａ、４３ａ・・・・・・・・・・・外歯
４３・・・・・・・・・・・・・・・・遊星ギア
５１・・・・・・・・・・・・・・・・電動式車輪駆動装置
５２・・・・・・・・・・・・・・・・タイヤ
５３・・・・・・・・・・・・・・・・車輪
５４・・・・・・・・・・・・・・・・電動モータ
５５・・・・・・・・・・・・・・・・歯車減速機
５５ａ・・・・・・・・・・・・・・・第１の歯車
５５ｂ・・・・・・・・・・・・・・・第２の歯車
５５ｃ・・・・・・・・・・・・・・・第３の歯車
５５ｄ・・・・・・・・・・・・・・・第４の歯車
５６・・・・・・・・・・・・・・・・ケース
５６ａ、６０ａ、６１ａ・・・・・・・凹部
５６ｂ・・・・・・・・・・・・・・・挿通孔
５７・・・・・・・・・・・・・・・・ステータ
５８・・・・・・・・・・・・・・・・ロータ
５９・・・・・・・・・・・・・・・・出力軸
５９ａ、６６ａ・・・・・・・・・・・一端部
５９ｂ、６６ｂ・・・・・・・・・・・他端部
６０、６１・・・・・・・・・・・・・カバー
６０ｂ・・・・・・・・・・・・・・・凹部
６２・・・・・・・・・・・・・・・・取付フランジ
６３・・・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
６４、６５、６７、６８・・・・・・・転がり軸受
６６・・・・・・・・・・・・・・・・支持軸
【図１】
2005104216.tif 000003
【図２】
2005104216.tif 000004
【図３】
2005104216.tif 000005
【図４】
2005104216.tif 000006
【図５】
2005104216.tif 000007
【図６】
2005104216.tif 000008
【図７】
2005104216.tif 000009