(57)【要約】【課題】回転軸に入力される回転を大きな減速比でもって車輪に伝達することができるようにした部品点数の少ないコンパクトな構成の動力伝達装置を提供することである。【解決手段】ハブ輪４と軸受内輪５とからなる内方部材３と同軸上に回転軸１１を設け、その回転軸１１に形成された偏心部１４ａ、１４ｂの外側に外歯車１６ａ、１６ｂを回転自在に設ける。外歯車１６ａ、１６ｂのそれぞれをケーシング１の内周に形成された内歯１８に噛合し、上記回転軸の回転により外歯車１６ａ、１６ｂを内歯１８に一つずつ噛み合わせて公転させ、回転軸１１の１回転当たりに外歯１７と内歯１８との歯数差分だけ外歯車１６ａ、１６ｂを自転させ、その自転運動をトルク伝達手段２０を介して内方部材３に伝達して、内方部材３を減速回転させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体に取付けられ、アウトボード側の端部内周に複列の軌道面が形成された外方部材と、
前記外方部材の複列の軌道面と径方向で対向する複列の軌道面を外周に有し、外方部材の外部に位置する端部外周に車輪取付け用のフランジが形成された内方部材と、
前記外方部材の複列の軌道面と内方部材の複列の軌道面間に組込まれた複列の転動体と、
前記内方部材と同軸上に配置され、前記外方部材の内部に位置する部分に偏心部が形成された回転軸と、
前記回転軸の偏心部に回転自在に支持されて前記外方部材の内周に設けられた内歯と噛合すると共に、その内歯より歯数の少ない外歯車と、
前記外歯車と前記内方部材の相互間に設けられ、偏心部の偏心回転に伴う外歯車の公転運動を自由とし、かつ、自転運動を内方部材に伝達するトルク伝達手段と、
からなる動力伝達装置。
【請求項２】
前記内方部材が、車輪取付け用のフランジを外周に有するハブ輪と、そのハブ輪内に挿入され、内径部からの拡径加締めによりハブ輪に結合一体化される筒部をアウトボード側の端部に有する軸受内輪とからなる請求項１に記載の動力伝達装置。
【請求項３】
前記外歯車の外周に形成された外歯がトロコイド曲線歯形からなり、前記外方部材の内周に形成された内歯が外ピンからなる請求項１又は２に記載の動力伝達装置。
【請求項４】
前記回転軸にカウンタウェイトをその重心が偏心部の偏心方向に対して１８０°周方向に位置がずれるよう取付けた請求項１乃至３のいずれかに記載の動力伝達装置。
【請求項５】
前記外歯車を回転自在に支持する偏心部を２つとし、その２つの偏心部を周方向に１８０°位相をずらして設けた請求項１乃至４のいずれかに記載の動力伝達装置。
【請求項６】
トルク伝達手段が、前記外歯車と前記内方部材の軸方向で対向する対向面の一方に複数の内ピンを同心円上に等間隔に設け、各内ピンを対向面の他方に形成されたピン径より大径の円形孔内に挿入して各内ピンを各円形孔の内周一部に接触させた構成からなる請求項１乃至５のいずれかに記載の動力伝達装置。
【請求項７】
前記内ピンにローラを回転自在に嵌合し、そのローラを円形孔の内周一部に接触させた請求項６に記載の動力伝達装置。
【請求項８】
前記回転軸に回転駆動用の電動モータのロータを接続した請求項１乃至７のいずれかに記載の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転軸に入力される回転を減速して車両の車輪に伝達する動力伝達装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の車輪に動力を伝達する動力伝達装置として、特許文献１および特許文献２に記載されたものが従来から知られている。特許文献１に記載されたインホイールモータ駆動装置は、駆動力を発生する電動モータと、車輪のホイールが接続される車輪軸と、上記電動モータの回転を減速して車輪軸に伝達する減速機とを有しており、上記減速機として、歯数の異なる複数の歯車を組み合わせてなる平行軸式歯車減速機を採用している。
【０００３】
一方、特許文献２に記載された電気自動車用減速装置においては、電動モータのロータと車輪のハブとの間に遊星歯車式減速機構を２段に設け、２段目の遊星歯車式減速機構からの出力をドライブシャフトを介してばね下の左右の車輪に分配している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−７９１４号公報
【特許文献２】特開平５−３３２４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載されたインホイールモータ駆動装置においては、プロペラシャフトやデファレンシャル等の大がかりな動力伝達機構が不要となるので、車両の軽量化やコンパクト化等の面から注目されているが、平行軸式歯車減速機は、その減速比が１／２乃至１／３程度であって、インホイールモータ駆動装置に搭載する減速機としては不十分であり、また、減速機の重量も重く、ばね下重量の増加によって乗り心地が悪くなる難点があり、未だ実用化には至っていない。
【０００６】
一方、特許文献２に記載された電気自動車用減速装置の遊星歯車式減速機構は平行軸式歯車減速機に比較して大きな減速比を得ることができるものの、インホイールモータ駆動装置に搭載する減速機としてはまだ不十分である。十分な減速比を得るためには、サンギヤ、リングギヤ、ピニオンギヤおよびピニオンギヤのキャリヤとで構成される遊星歯車式減速機構を多段構成とする必要があり、部品点数が多くなってコンパクト化が困難となり、減速機の重量およびサイズの増大を招くという問題が発生する。
【０００７】
この発明の課題は、回転軸に入力される回転を大きな減速比でもって車輪に伝達することができるようにした部品点数の少ないコンパクトな構成の動力伝達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】
上記の課題を解決するために、この発明においては、車体に取付けられ、アウトボード側の端部内周に複列の軌道面が形成された外方部材と、その外方部材の複列の軌道面と径方向で対向する複列の軌道面を外周に有し、外方部材の外部に位置する端部外周に車輪取付け用のフランジが形成された内方部材と、前記外方部材の複列の軌道面と内方部材の複列の軌道面間に組込まれた複列の転動体と、前記内方部材と同軸上に配置され、前記外方部材の内部に位置する部分に偏心部が形成された回転軸と、その回転軸の偏心部に回転自在に支持されて前記外方部材の内周に設けられた内歯と噛合すると共に、その内歯より歯数の少ない外歯車と、前記外歯車と前記内方部材の相互間に設けられ、偏心部の偏心回転に伴う外歯車の公転運動を自由とし、かつ、自転運動を内方部材に伝達するトルク伝達手段とからなる構成を採用したのである。
【０００９】
上記の構成からなる動力伝達装置において、回転軸を回転すると、偏心部が偏心回転し、その偏心部に回転自在に支持された外歯車が外方部材の内周に形成された内歯と１つずつ噛み合いながら回転軸を中心に公転する。
【００１０】
このとき、外歯車の外歯の数は外方部材の内周に形成された内歯の数より少ないため、外歯車は回転軸の１回転当たり、内歯と外歯の歯数差分だけ回転軸の回転方向と逆方向に自転し、その自転運動がトルク伝達手段を介して内方部材に伝達され、上記回転軸の回転が内方部材に連結される車輪に減速して伝達されることになる。
【００１１】
ここで、外歯車の外周に形成された外歯および外方部材の内周に形成された内歯はインボリュート歯形としてもよく、あるいは、外歯車の外周に形成された外歯をトロコイド曲線歯形とし、その外歯が噛合する前記内歯を外ピンとしてもよい。後者のように、外歯車の外周に形成された外歯をトロコイド曲線歯形とし、内歯を外ピンとすることによって、噛み合い率を高めることができると共に、歯が折損することの少ない耐久性に優れた動力伝達装置を得ることができる。
【００１２】
この発明に係る動力伝達装置において、内方部材として、車輪取付け用のフランジを外周に有するハブ輪と、そのハブ輪内に挿入され、内径部からの拡径加締めによりハブ輪に結合一体化される筒部をアウトボード側の端部に有する軸受内輪とからなるものを採用することができる。
【００１３】
また、トルク伝達手段として、外歯車と内方部材の軸方向で対向する対向面の一方に複数の内ピンを同心円上に等間隔に設け、各内ピンを対向面の他方に形成されたピン径より大径の円形孔内に挿入して各内ピンを各円形孔の内周一部に接触させた構成からなるものを採用することができる。
【００１４】
ここで、上記内ピンを回転自在に支持し、あるいは、内ピンにローラを回転自在に嵌合して、各ローラを円形孔の内周一部に接触させると、内ピンと円形孔の接触が転がり接触となるため、接触抵抗が小さく、トルク損失の低減化を駆ることができる。
【００１５】
この発明に係る動力伝達装置において、回転軸にカウンタウェイトをその重心が偏心部の偏心方向に対して１８０°周方向に位置がずれるよう取付けることにより、上記カウンタウェイトの偏心回転によって外歯車の偏心回転による振動を打ち消すことができ、振動の発生の少ない動力伝達装置を得ることができる。
【００１６】
また、外歯車を回転自在に支持する偏心部を２つとし、その２つの偏心部を周方向に１８０°位相をずらして設けることにより、回転軸の動力を２つの経路から内方部材に伝達することができるので、１つの経路から伝達される回転動力の負荷を軽減し、より安定した回転動力を伝達することができると共に、偏心部の偏心回転によって発生する振動を互いに打ち消すことができるため、振動発生の少ない動力伝達装置を得ることができる。
【００１７】
さらに、回転軸に回転駆動用の電動モータのロータを接続することによって、小型、コンパクトなインホイールモータ駆動装置を形成することができる。
【発明の効果】
【００１８】
上記のように、この発明においては、回転軸を回転すると、偏心部に支持された外歯車が上記回転軸の１回転当たりに、外方部材の内周に形成された内歯と外歯車の外周に形成された外歯の歯数差分だけ自転し、その自転運動がトルク伝達手段を介して内方部材に伝達されるため、回転軸に入力される回転を大きな減速比でもって車輪が取付けられる内方部材に伝達することができる。
【００１９】
また、減速機構が、外方部材の内周に形成された内歯と、回転軸の偏心部に支持された外歯車と、外歯車の自転運動を伝達するトルク伝達手段とからなる部品点数の少ない構成であるため、コンパクトな構成の動力伝達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】
【００２０】
以下、この発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図１に示すように、車体に取付けられる外方部材としてのケーシング１は、ケーシング本体１ａと、そのケーシング本体１ａのインボード側の端部開口を閉塞するカバー１ｂとからなり、上記ケーシング本体１ａのアウトボード側の端部内周に複列の軌道面２が形成されている。
【００２１】
ケーシング１のアウトボード側の端部内には内方部材３が設けられている。内方部材３は、ハブ輪４と、軸受内輪５とからなり、軸受内輪５は筒部５ａを一端部に有し、その筒部５ａはハブ輪４内に嵌合され、内径部からの拡径加締めによってハブ輪４に一体化されている。
【００２２】
なお、拡径加締めによる結合力を高めるため、ハブ輪４の内径面と筒部５ａの外径面の少なくとも一方に微細な凹凸５ｂを形成しておくのが好ましい。
【００２３】
ハブ輪４のケーシング１の外部に位置する端部外周には車輪取付け用のフランジ６が形成されている。また、ハブ輪４のケーシング１内に位置する端部外周にはケーシング１の端部内周に形成された上記複列の軌道面２の一方と径方向で対向する軌道面７が設けられている。
【００２４】
一方、軸受内輪５には、その一端部外周に複列の軌道面２の他方と径方向で対向する軌道面８が設けられ、他端にはフランジ９が形成されている。
【００２５】
内方部材３の複列の軌道面７、８とケーシング１の複列の軌道面２間には複列の転動体１０が組込まれ、その複列の転動体１０によって内方部材３は回転自在とされている。
【００２６】
内方部材３と同軸上に設けられた回転軸１１は、ケーシング１のカバー１ｂを貫通し、その貫通部に組込まれた軸受１２と軸受内輪５の他端部内に組込まれた軸受１３によって回転自在に支持されている。
【００２７】
回転軸１１のケーシング１内に位置する端部には２つの偏心部１４ａ、１４ｂが設けられている。偏心部１４ａ、１４ｂは周方向に１８０°位相がずれ、各偏心部１４ａ、１４ｂの外周に嵌合された軸受１５によって外歯車１６ａ、１６ｂが回転自在に支持されている。
【００２８】
図３に示すように、外歯車１６ａ、１６ｂは、複数の外歯１７を外周に有し、その外歯１７はケーシング１の内周に設けられた内歯１８と噛合しており、上記外歯１７の数は内歯１８の数より少なくなっている。ここで、外歯１７は、トロコイド曲線歯形からなり、一方、内歯１８は、ケーシング本体１ａとカバー１ｂによって両端部が支持された外ピン１８ａと、その外ピン１８ａに回転自在に支持されたローラ１８ｂとからなっている。
【００２９】
実施の形態では、ローラ１８ｂとして、図４に示すように、径方向の厚み寸法を小さくする観点から針状ころ軸受を用いるようにしているが、これに限られるものではない。例えば、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、アンギュラ玉軸受、４点接触玉軸受、自動調心ころ軸受等、転動体がころであるか玉であるかを問わず、あらゆる転がり軸受を採用することができる。
【００３０】
なお、内歯１８はローラ１８ｂが省略されて外ピン１８ａからなるものであってもよい。また、外歯１７および内歯１８は、インボリュート曲線歯形からなるものであってもよい。
【００３１】
図１および図３に示すように、外歯車１６ａ、１６ｂと軸受内輪５に形成されたフランジ９の相互間には、外歯車１６ａ、１６ｂの公転運動を自由にして、自転運動を内方部材３に伝達するトルク伝達手段２０が設けられている。
【００３２】
トルク伝達手段２０は、軸受内輪５に形成されたフランジ９の外歯車１６ｂと対向する側面に複数の内ピン２１を軸受内輪５の軸心を中心とする同一円上に等間隔に設け、各内ピン２１にローラ２２を回転自在に嵌合し、各ローラ２２を外歯車１６ａ、１６ｂに形成されたローラ径より大径の円形孔２３内に位置させて、その円形孔２３の内周一部に接触させるようにしている。
【００３３】
実施の形態では、回転軸１１に２つの偏心部１４ａ、１４ｂを設け、各偏心部１４ａ、１４ｂに外歯車１６ａ、１６ｂを回転自在に設けた構成としたので、フランジ９にローラ２２を支持する内ピン２１を設け、外歯車１６ａ、１６ｂに円形孔２３を設けたが、外歯車を１つとする動力伝達装置においては、外歯車にローラを支持する内ピンを設け、フランジに円形孔を形成するようにしてもよい。
【００３４】
また、ローラ２２として針状ころ軸受を採用しているが、他の転がり軸受を用いるようにしてもよい。なお、ローラ２２を省略し、内ピン２１を回転自在に支持して、その内ピン２１を円形孔２３の内周一部に接触させるようにしてもよい。
【００３５】
図２に示すように、回転軸１１には、２つの偏心部１４ａ、１４ｂの外側位置に一対のカウンタウェイト２４が設けられている。一対のカウンタウェイト２４は、その重心ｇが隣接する偏心部１４ａ、１４ｂの偏心方向と逆方向に位置する取付けとされている。
【００３６】
ここで、図２に示すように、２つの偏心部１４ａ、１４ｂ間の中心点をＧとすると、その中心点Ｇから右側に位置する偏心部１４ａ、外歯車１６ａおよびカウンタウエイト２４からなる偏心回転体の質量と、中心点Ｇから左側に位置する偏心部１４ｂ、外歯車１６ｂおよびカウンタウエイト２４からなる偏心回転体の質量は等しくされ、また、中心点Ｇから右側に位置する偏心部１４ａ、外歯車１６ａおよびカウンタウエイト２４からなる偏心回転体の重心から中心点Ｇまでの軸方向距離および回転軸心までの半径方向距離と、中心点Ｇから左側に位置する偏心部１４ｂ、外歯車１６ｂおよびカウンタウエイト２４からなる偏心回転体の重心から中心点Ｇまでの軸方向距離および回転軸心までの半径方向距離は等しくされて、右側偏心回転体と左側偏心回転体の偏心回転による偶力が打ち消されるような構成とされている。
【００３７】
実施の形態で示す動力伝達装置は上記の構造からなり、回転軸１１を回転すると、偏心部１４ａ、１４ｂが偏心回転し、その偏心部１４ａ、１４ｂに回転自在に支持された外歯車１６ａ、１６ｂがケーシング１の内周に形成された内歯１８と１つずつ噛み合いながら回転軸１１を中心に公転する。
【００３８】
このとき、外歯車１６ａ、１６ｂの外歯１７の数はケーシング１の内周に形成された内歯１８の数より少ないため、外歯車１６ａ、１６ｂは回転軸１１の１回転当たり、内歯１８と外歯１７の歯数差分だけ回転軸１１の回転方向と逆方向に自転し、その自転運動がトルク伝達手段２０を介して内方部材３に伝達され、内方部材３が減速回転する。
【００３９】
ここで、内歯１８の歯数をＺ１、外歯車１６ａ、１６ｂの歯数をＺ２とすると、減速比は、(Ｚ１−Ｚ２)／Ｚ２で表すことができる。
【００４０】
このように、実施の形態で示す動力伝達装置においては、回転軸１１の回転により内歯１８に噛合する外歯車１６ａ、１６ｂが上記回転軸１１の１回転当たりに、内歯１８と外歯１７の歯数差分だけ回転軸１１の回転方向と逆方向に自転し、その自転運動がトルク伝達手段２０を介して内方部材３に伝達されるため、回転軸１１の回転を大きな減速比でもって内方部材３に伝達することができる。
【００４１】
また、減速装置が、外歯車１６ａ、１６ｂと、ケーシング１の内周に形成された内歯１８とからなる部品点数の少ない構成であるため、小型、コンパクトな動力伝達装置を得ることができる。
【００４２】
図５に示すように、回転軸１１を、その軸端部に接続された電動モータ３０で回転させるようにすると、小型、軽量のコンパクトなインホイールモータ駆動装置を形成することができる。
【００４３】
なお、電動モータ３０のステータ３１およびロータ３２は、ケーシング１の内部に組込むようにしてもよい。
【００４４】
上記のように、電動モータ３０で回転軸１１を回転させるようにした動力伝達装置の制御は、例えば、アクセルペダル位置センサ、ブレーキ踏込み量センサ、車速センサ、バッテリィ温度検出センサ、バッテリィの端子間に接続された電圧センサ、バッテリィからの電力ラインに設置された電流センサ、モータの回転位置検出センサ等の様々なセンサからの信号を電子制御ユニットに入力し、これらの信号に基いてインバータを介してバッテリィと電動モータとの間でやりとりする電力の調節をすることによって行う。
【００４５】
制御には、例えば、ハンドルの操舵角に応じて左右または前後左右の各々の位置に設置された本動力伝達装置で駆動する車輪の回転数を各々独立に制御して、車両を安定して旋回させたり、前後車輪の各々の車輪速センサの信号から車輪の空転を検出し、この検出結果に基いて本動力伝達装置の回転数を制御して車両の姿勢を安定させるものなどが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この発明に係る動力伝達装置の実施の形態を示す縦断正面図
【図２】図１の回転軸に設けられた偏心部を拡大して示す断面図
【図３】図１のIII−III線に沿った断面図
【図４】図３の一部を拡大して示す断面図
【図５】この発明に係る動力伝達装置の他の実施の形態を示す縦断正面図
【符号の説明】
【００４７】
１      ケーシング(外方部材)
２      軌道面
３      内方部材
４      ハブ輪
５      軸受内輪
５ａ    筒部
６      車輪取付け用フランジ
７      軌道面
８      軌道面
１０    転動体
１１    回転軸
１４ａ  偏心部
１４ｂ  偏心部
１６ａ  外歯車
１６ｂ  外歯車
１７    外歯
１８    内歯
１８ａ  外ピン
１８ｂ  ローラ
２０    トルク伝達手段
２１    内ピン
２２    ローラ
２３    円形孔
２４    カウンタウェイト
３０    電動モータ
３２    ロータ
【図１】
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【図２】
2007078177.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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