(57)【要約】【課題】高回転・低トルクの小型モータを用いても、十分な駆動力を得ることができるインホイールモータシステムを提供する。【解決手段】電気モータ１０の回転をホイール２に伝達する減速歯車機構１１を上記電気モータ１０の出力軸１０ｂに連結される第１の遊星歯車装置１１ａとこの第１の遊星歯車装置１１ａとホイールハブ３とを連結する第２の遊星歯車装置１１ｂとから構成し、この減速歯車機構１１と上記電気モータ１０とを一体化してナックル５に取り付ける構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気モータと、このモータの出力軸の回転を減速してホイールに伝達する減速歯車機構とを上記ホイール内に配置して成るインホイールモータシステムにおいて、上記減速歯車機構を上記モータの出力軸に直結する第１の減速歯車機構と、この第１の減速歯車機構とホイールとを連結する第２の減速歯車機構とから構成したことを特徴とするインホイールモータシステム。
【請求項２】
上記第１及び第２の減速歯車機構として、遊星歯車装置を用いたことを特徴とする請求項１に記載のインホイールモータシステム。
【請求項３】
上記モータと上記第１の減速歯車機構との間をフレキシブルカップリングで連結するとともに、上記モータのステータ側を支持するモータハウジングを、緩衝部材または緩衝機構を介して、車輌バネ下部に取付けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインホイールモータシステム。
【請求項４】
ナックルを車体に懸架するストラットにモータ取付部材を配設して、このモータ取付部材と上記モータハウジングの上面側との間に上記緩衝機構を配設したことを特徴とする請求項３に記載の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、ホイール内に車輪を駆動する電気モータと減速歯車機構とを組込んだインホイールモータシステムに関するもので、特に、スペース効率に優れるとともに、大きな駆動力を有するインホイールモータシステムに関する。
【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、電気モータ、もしくは、電気モータと減速歯車機構とをモータケースに一体に組み込んだギヤド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。
図７（ａ）は、ギヤドモータを用いた電気自動車の駆動機構の一例を示す図で、この駆動機構では、電気モータ５０と減速歯車機構６０とブレーキ装置７０とを一体構造とするとともに、上記電気モータ５０のモータケース５１の上，下に支持リング５２，５３を設けて、この支持リング５２，５３を図示しないサスペンション機構に取付けるように構成したもので、上記減速歯車機構６０のキャリア６１とホイール８０に取付けられたホイールハブ８１のホイール軸８２とをセレーション接続することにより、上記電気モータ５０の駆動力を上記ホイール８０に伝達する。なお、同図において、５０Ｓは上記モータケース５１に取付けられたステータ、５０Ｒは上記モータケース５１に軸受け５０ｊ，５０ｊを介して回転自在に取付けられた出力軸５４に取付けられたロータである。
また、タイヤが小径の場合には、図７（ｂ）に示すように、電気モータとして、軸方向の寸法は長いが、径方向の寸法の短い駆動用モータ５０Ｚを用いてモータの出力トルクを維持するとともに、減速歯車機構６０Ｚの外形寸法を上記駆動用モータ５０Ｚの固定子５０Ｓの内周径よりも大きくして、減速歯車機構６０Ｚにて大きな減速比を得ることができるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−２８９５０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のようなギヤドモータをインホイールモータとして用いる場合、上記減速歯車機構６０Ｚの外形寸法を大きくするには限界があり、そのため、電気モータとして、高回転・低トルクの小型モータを用いようとした場合には、十分な出力トルクを得ることが困難であった。
【０００４】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、減速歯車機構と組み合わされる電気モータとして、高回転・低トルクの小型モータを用いても、十分な駆動力を得ることができる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】
【０００５】
本願の請求項１に記載の発明は、電気モータと、このモータの出力軸の回転を減速してホイールに伝達する減速歯車機構とを上記ホイール内に配置して成るインホイールモータシステムであって、上記減速歯車機構を上記モータの出力軸に直結する第１の減速歯車機構と、この第１の減速歯車機構とホイールとを連結する第２の減速歯車機構とから構成し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に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記第１及び第２の減速歯車機構として、遊星歯車装置を用いたものである。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記モータと上記第１の減速歯車機構との間をフレキシブルカップリングで連結するとともに、上記モータのステータ側を支持するモータケースを、緩衝部材または緩衝機構を介して、車輌バネ下部に取付けたものである。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のインホイールモータシステムにおいて、ナックルを車体に懸架するストラットにモータ取付部材を配設して、このモータ取付部材と上記モータケースの上面側との間に上記緩衝機構を配設したものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、駆動源である電気モータの回転力をホイールに伝達する減速歯車機構を、上記モータの出力軸に直結する第１の減速歯車機構と、この第１の減速歯車機構とホイールとを連結する第２の減速歯車機構とから構成し、上記電気モータの回転数を２段階に減速してホイールに伝達するようにしたので、高回転・低トルクの小型モータを用いた場合でも、減速歯車機構の外径を大きくすることなく、大きな駆動力を得ることができる。
このとき、上記第１及び第２の減速歯車機構として、遊星歯車装置を用いるようにすれば、モータ軸とギヤ軸とが同軸であるので、ギヤハウジングの径がモータハウジングの径より外側に大きく出ることがなく、スペース効率を高めることができる。
また、上記モータと減速歯車機構とをフレキシブルカップリングにより連結するとともに、上記モータのステータ側を支持するモータケースと車輪部に連結されるナックル、もしくは、上記ナックルを車体に懸架するストラットに設けられたモータ取付部材とを、バネ部材とダンパーとを備えた緩衝機構により連結して、上記モータの質量をダイナミックダンパーの質量として作用させるようにすれば、悪路走行時における接地性能、及び、乗り心地性能をともに大幅に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
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。
最良の形態１．
図１は、本最良の形態に係るインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図で、同図において、１はタイヤ、２はリム２ａとホイールディスク２ｂとから成るホイール、３は上記ホイール２とその回転軸において連結されたホイールハブ、４はコイルバネ４ａとショックアブゾーバ４ｂとを備え、上記ホイールハブ３と軸受け５ｊを介して連結されるナックル５を車体に懸架するストラット、６は上記ホイールハブ３に装着された制動装置、７は上記ストラット４に接続される上アーム、８は上記ナックル５を下部から支持する下アームである。
また、１０はステータ１０Ｓ側を支持するモータハウジング１０ａと、上記モータハウジング１０ａに軸受け１０ｊを介して回転自在に取付けられた出力軸１０ｂと、この出力軸１０ｂに取付けられたロータ１０Ｒとを備えた電気モータ、１１は上記電気モータ１０の出力軸１０ｂに連結される第１の遊星歯車装置１１ａとこの第１の遊星歯車装置１１ａと上記ホイールハブ３とを連結する第２の遊星歯車装置１１ｂとを備え、上記電気モータ１０の回転を減速して上記ホイール２に伝達する減速歯車機構である。
上記遊星歯車装置１１ａ（１１ｂ）は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、サンギヤ１１ｐとこのサンギヤ１１ｐとアーム１１ｑで連結され、図示しないギヤハウジングの内面に取付けられたリングギヤ１１ｒと上記サンギヤ１１ｐとの間を上記サンギヤ１１ｐの軸を中心にして公転するプラネタリーギヤ１１ｚと、このプラネタリーギヤ１１ｚに連結されたキャリア１１ｋとを備え、上記サンギヤ１１ｐの回転速度を上記プラネタリーギヤ１１ｚの公転周期に相当する回転速度に減速する装置で、本例では、上記第２の遊星歯車装置１１ｂの上記キャリア１１ｋと、ホイールハブ３の回転軸３ｋとを、スプライン結合またはセレーション結合により結合し、上記電気モータ１０の回転をホイール２に伝達する。
なお、減速歯車機構としては、図３に示すような平行軸式歯車装置７０もあるが、上記平行軸式歯車装置７０では、モータの出力軸Ｊと異なる軸のカウンターシャフト７１及び、歯車７２ａ，７２ｂが必要になるため、ギヤハウジング１１ｃの径が大きくなり、ナックル５などの周辺構成部材と干渉する恐れがあり、レイアウトの自由度に制限を受けるだけでなく、ギヤ噛み合いの反力Ｆが生じるので、シャフト端のベアリングを大きくせざるを得ないといった問題点がある。
これに対して、本例のように、減速歯車機構として遊星歯車装置１１ａ，１１ｂを用いた場合には、モータ軸とギヤ軸とが同軸であるので、ギヤハウジングの径がモータハウジングの径より外側に大きく出ることがなく、レイアウトの自由度を大きくすることができるとともに、スペース効率を高めることができる。
【０００８】
本例では、上記ギヤハウジング１１ｃを上記電気モータ１０のステータ１０Ｓ側を支持するモータハウジング１０ａのホイール２側の側面に取付けて、上記電気モータ１０と上記減速歯車機構１１とを一体化するとともに、上記ギヤハウジング１１ｃを上記ナックル５に取り付けるようにしている。なお、上記電気モータ１０と上記減速歯車機構１１とは一体に取付けられているので、上記モータハウジング１０ａをナックル５に取り付ける構成としてもよい。
上記減速歯車機構１１は、第１の遊星歯車装置１１ａと第２の遊星歯車装置１１ｂとが直列接続されている。すなわち、第１の遊星歯車装置１１ａの入力軸が上記電気モータ１０の出力軸１０ｂに連結され、この第１の遊星歯車装置１１ａのキャリア１１ｋが第２の遊星歯車装置１１ｂの入力軸に連結されているので、第１の遊星歯車装置１１ａの出力トルクを上記第２の遊星歯車装置１１ｂにて更に大きくして、ホイール２に伝達することができる。これにより、低トルクのモータを用いた場合でも、十分に車輪を駆動することができるだけでなく、回転数も２段に減速されるので、モータの回転数を高めることができる。したがって、電気モータ１０として、高回転・低トルクの小型で軽量な電気モータを用いても十分な駆動力を得ることが可能となる。
【０００９】
このように、本最良の形態１によれば、電気モータ１０の回転をホイール２に伝達する減速歯車機構１１を上記電気モータ１０の出力軸１０ｂに連結される第１の遊星歯車装置１１ａとこの第１の遊星歯車装置１１ａと上記ホイールハブ３とを連結する第２の遊星歯車装置１１ｂとから構成し、この減速歯車機構１１と上記電気モータ１０とを一体化してナックル５に取り付ける構成としたので、高回転・低トルクの小型モータを用いた場合でも、大きな出力トルクを得ることができる。したがって、タイヤが小径の場合でも、減速歯車機構の外径を大きくすることなく、十分な駆動力を確保することができる。
【００１０】
なお、上記最良の形態では、車輪部を車体に懸架するサスペンションをストラット型としたが、本発明はこれに限るものではなく、ダブルウイッシュボーン型のサスペンションなど、他の構成のサスペンションを有する車輌にも適用可能である。
また、上記図７（ａ），（ｂ）に示した従来例と同様に、電気モータ１０と減速歯車機構１１と制動装置６とを一体構造とするとともに、上記電気モータ１０の上記モータハウジング１０ａの上，下に支持リングを設けて、これをサスペンション機構に取付ける構成としてもよい。
【００１１】
最良の形態２．
上記最良の形態１では、電気モータ１０と減速歯車機構１１とを車輌バネ下部品であるナックル５に直接取付けた構成としたが、図４及び図５に示すように、上記電気モータ１０と減速歯車機構１１とをフレキシブルカップリング１２により連結するとともに、上記ナックル５を懸架するストラット４にモータ取付部材４ｍを設け、このモータ取付部材４ｍと上記モータハウジング１０ａとを、緩衝機構２０により連結して、上記電気モータ１０の質量をダイナミックダンパーの質量として作用させるようにすれば、接地性能、及び、乗り心地性能をともに大幅に向上させることができる。
上記緩衝機構２０は、詳細には、コイルバネから成るバネ部材２１と、シリンダ２２ａと図示しないピストンとこのピストンに連結されたシャフト２２ｂとを有するダンパー２２と、固定部２３ａとガイドシャフト２３ｂとから成り、上記バネ部材２１とダンパー２２の作動方向を上下方向に案内する２つのガイド部材２３（２３Ａ，２３Ｂ）とを備えたもので、上記バネ部材２１は一端が上記モータ取付部材４ｍに取付けられ、他端側がモータハウジング１０ａの上面側（ストラット４側）の中央部に取付けられている。また、上記ダンパー２２のシリンダ２２ａはモータハウジング１０ａの一方の側面側に、シャフト２２ｂの一端側は上記モータ取付部材４ｍの一方の端部に取付けられている。
また、２つのガイド部材２３Ａ，２３Ｂは、上記バネ部材２１を中心にタイヤ前後方向に対称に配置されており、それぞれの固定部２３ａ，２３ａは上記モータ取付部材４ｍに取付けられ、ガイドシャフト２３ｂ，２３ｂは上記モータハウジング１０ａにそれぞれ立設されているので、上記バネ部材２１とダンパー２２とを上下方向に確実に案内することができる。したがって、上記電気モータ１０をダイナミックダンパーとして十分に機能させることができ、悪路走行時における接地性能、及び、乗り心地性能をともに大幅に向上させることができる。
【００１２】
なお、上記最良の形態２では、車輪部を車体に懸架するサスペンションをストラット型としたが、本発明はこれに限るものではなく、ダブルウイッシュボーン型のサスペンションなど、他の構成のサスペンションを有する車輌にも適用可能である。例えば、ダブルウイッシュボーン型のサスペンションの場合には、図６に示すように、ナックル５の上アーム７との連結点近傍にモータ取付部材５ｍを設け、このモータ取付部材５ｍとモータハウジング１０ａとを上記緩衝機構２０により連結するか、あるいは、ナックル５をその上部側がモータ１０方向に突出した構成とし、この突出部に上記緩衝機構２０を取付ける構成とすればよい。なお、この場合にも、２本のガイド部材２３Ａ，２３Ｂは、上記モータハウジング１０ａのタイヤ前後方向の中心に対して対称な位置にそれぞれ配置することが肝要で、これにより、上記電気モータ１０を、ナックル５に対して、安定してフローティングマウントすることができる。
【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、減速歯車機構の外径を大きくすることなく、大きな出力トルクを得ることができるので、小型で高出力のインホイールモータシステムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の最良の形態１に係るインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図である。
【図２】遊星歯車装置の概要を示す図である。
【図３】平行軸式歯車装置の概要を示す図である。
【図４】本最良の形態２に係るインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図である。
【図５】本最良の形態２に係るインホイールモータシステムの構成を示す斜視図である。
【図６】本発明によるインホイールモータシステムの他の構成を示す図である。
【図７】従来のインホイールモータシステムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００１５】
１  タイヤ、２  ホイール、２ａ  リム、２ｂ  ホイールディスク、
３  ホイールハブ、４  ストラット、４ａ  コイルバネ、４ｂ  ショックアブゾーバ、
４ｍ  モータ取付部材、５  ナックル、５ｊ  軸受け、６  制動装置、７  上アーム、
８  下アーム、１０  電気モータ、１０ａ  モータハウジング、１０ｂ  出力軸、
１０ｊ  軸受け、１０Ｓ  ステータ、１０Ｒ  ロータ、１１  減速歯車機構、
１１ａ  第１の遊星歯車装置、１１ｂ  第２の遊星歯車装置、１１ｃ  ギヤハウジング、
１２  フレキシブルカップリング、２０  緩衝機構、２１  バネ部材、２２  ダンパー、２２ａ  シリンダ、２２ｂ  シャフト、２３Ａ，２３Ｂ  ガイド部材、２３ａ  固定部、
２３ｂ  ガイドシャフト。
【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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【図７】
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