(57)【要約】【課題】ハブの左右から突出する一対の固定軸の同軸精度を向上させ、振動、異音、騒音の発生を抑制し、乗り心地の改善に寄与できるインホイールモータを提供する。【解決手段】インホイールモータ１０は、ハブ１２と、ハブ１２の一面側を貫通し当該ハブ１２を回転自在に支持する第１固定軸部材２０と、第１固定軸部材２０と同軸でハブ１２の他面側を貫通し当該ハブ１２を回転自在に支持する第２固定軸部材２４と、ハブ１２の内部に配置されたモータ部２６と、第２固定軸部材２４と同軸となる貫通口６６ａを有すると共にロータコア５２の回転速度を減速する減速機構２８と、ハブ１２の内周面に固定され、減速機構２８の出力側ギアが接続された内歯ギア４６と、貫通口６６ａを介して第１固定軸部材２０と第２固定軸部材２４とをそれらの軸線上で連結する第３固定軸部材４０を含む。【選択図】図２
2012228966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に車輪が結合されるべき円筒形状のハブと、
前記ハブの一面側を貫通し当該ハブを回転自在に支持する第１固定軸部材と、
前記第１固定軸部材と同軸で前記ハブの他面側を貫通し当該ハブを回転自在に支持する第２固定軸部材と、
前記ハブの内部に配置され、前記第１固定軸部材が貫通すると共に前記第１固定軸部材に固定されたモータベースと、
前記モータベースに固定されたステータと、
前記ステータの内周領域に配置され、前記第１固定軸部材に回転自在に支持されたロータと、
前記第２固定軸部材と同軸となる貫通口を有すると共に前記ロータから回転力が入力されて当該ロータの回転速度を減速する減速機構と、
前記ハブの内周面に固定され、前記減速機構の出力側ギアが接続されたリング状の内歯ギアと、
前記貫通口を介して前記第１固定軸部材と前記第２固定軸部材とをそれらの軸線上で連結する第３固定軸部材と、
を含むことを特徴とするインホイールモータ。
【請求項２】
前記第３固定軸部材は、前記第１固定軸部材と前記第２固定軸部材の少なくとも一方と一体形成されることを特徴とする請求項１記載のインホイールモータ。
【請求項３】
前記モータベースは、前記ステータの少なくとも一部を前記ハブ内部に露出させる露出口を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載のインホイールモータ。
【請求項４】
前記ハブは、一方面に開口部を有するカップ形状の第１部材と、前記開口部を封止する円板形状の第２部材とで構成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のインホイールモータ。
【請求項５】
前記減速機構の減速比は６〜２１であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のインホイールモータ。
【請求項６】
前記減速機構は、入力側の太陽ギアとそれと噛合する複数の遊星ギアで構成され、前記遊星ギアの数が２〜５であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のインホイールモータ。
【請求項７】
前記遊星ギアは、前記第２固定軸部材に固定されたギアケースに植設されたギア固定軸に、当該ギア固定軸の軸方向の移動を規制しつつ前記遊星ギアと共に回転する一対のワッシャで挟まれて位置決めされることを特徴とする請求項６記載のインホイールモータ。
【請求項８】
前記ワッシャは、自己潤滑性のある材質で形成されることを特徴とする請求項７記載のインホイールモータ。
【請求項９】
前記ギアケースと前記遊星ギアとの間に弾性部材を介在させたことを特徴とする請求項７または請求項８記載のインホイールモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インホイールモータ、特にインホイールモータの振動特性や騒音特性を改善するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両を走行させるための駆動源の１つとしてインホイールモータが利用されている。例えば、電動二輪車、電動車椅子、モータ付きスクータ、電動台車、ゴルフカート、電動自転車等がある。インホイールモータは、例えば、特許文献１に記載されるように、車輪のハブの内部に収納されたモータのロータがギア列を介してハブの内壁面に固定されたリング状の内歯ギアに接続され、ロータの回転力をハブに伝達する構造になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８０３２５２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１に示されるように、電動二輪車等にインホイールモータを利用する場合、インホイールモータは、ハブの左右から突出させた一対の固定軸を車両のフレームの一部となるフォークで支持する構造が一般的となる。このときハブから左右に突出させた一対の固定軸は同軸精度が高いことが必要となる。もし、同軸精度が低い場合、車両のフォークの支持中心に対してハブ、すなわちインホイールモータの回転中心が傾いて固定されることになる。その結果、車輪回転時に車両を上下左右に振動させたり、その振動に伴う異音や騒音の発生を招く原因になる。この振動、異音、騒音等の発生は、乗り心地低下の原因にもなる。
【０００５】
特許文献１の構造の場合、ハブの左右から突出する固定軸は、ロータやステータ、減速機等を収納するハブに設けられたベアリングよって支持されている。この場合、ハブの左右から突出する固定軸に加わる力、例えば車両の自重や搭乗者や搭載物の重みによる力は、それぞれの固定軸に加わる。左右から突出する固定軸は、ベアリングを介してハブによって個別に支持されているため、力が加わると左側に突出する固定軸は左下がりに傾き、右側に突出する固定軸は右下がりに傾く。つまり、左右の固定軸の同軸精度の維持が困難になるという問題がある。また、ベアリングには、内輪と外輪の間でガタつきが存在し、そのガタつきが左右の固定軸の同軸精度の低下の原因になっていた。また、特許文献１の構造の場合、ロータを介して左右の固定軸を間接的に接続しているが、固定軸に対してロータを回転させる必要があるため複数のベアリングを介在させる必要がある。その結果、前述と同様にベアリングのガタつきに起因して左右の固定軸の同軸精度の低下を招いていた。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ハブの左右から突出する一対の固定軸の同軸精度を向上させ、振動、異音、騒音の発生を抑制し乗り心地の改善に寄与できるインホイールモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のインホイールモータは、外周に車輪が結合されるべき円筒形状のハブと、ハブの一面側を貫通し当該ハブを回転自在に支持する第１固定軸部材と、第１固定軸部材と同軸でハブの他面側を貫通し当該ハブを回転自在に支持する第２固定軸部材と、ハブの内部に配置され、第１固定軸部材が貫通すると共に第１固定軸部材に固定されたモータベースと、モータベースに固定されたステータと、ステータの内周領域に配置され、第１固定軸部材に回転自在に支持されたロータと、第２固定軸部材と同軸となる貫通口を有すると共にロータから回転力が入力されて当該ロータの回転速度を減速する減速機構と、ハブの内周面に固定され、減速機構の出力側ギアが接続されたリング状の内歯ギアと、貫通口を介して第１固定軸部材と第２固定軸部材とをそれらの軸線上で連結する第３固定軸部材と、を含む。
【０００８】
この態様によると、ハブの内部で減速機構に形成された貫通口を貫通する第３固定軸部材が第１固定軸部材と第２固定軸部材とをその軸線上で直接連結させるため、第１固定軸部材と第２固定軸部材の同軸精度を向上できる。また、第３固定軸部材によって第１固定軸部材と第２固定軸部材とを直結することで軸剛性を向上できると共に同軸精度の維持ができる。その結果、インホイールモータの振動、異音、騒音の発生を抑制できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ハブの左右から突出する一対の固定軸部材の同軸精度を向上させ、振動、異音、騒音の発生を抑制して、乗り心地の改善に寄与できるインホイールモータが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態のインホイールモータを適用した車両の車輪部分の拡大図である。
【図２】本実施形態のインホイールモータの内部構造を説明するための断面図である。
【図３】本実施形態のインホイールモータの第１固定軸部材、第２固定軸部材、第３固定軸部材の他の連結方法の一例を説明する説明図である。
【図４】本実施形態のインホイールモータの遊星ギアのギア固定軸におけるワッシャの挿入位置を説明する説明図である。
【図５】本実施形態のインホイールモータの遊星ギアのギア固定軸に装着する弾性部材の形状と装着位置を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施の形態（以下実施形態という）を図面に基づいて説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
【００１２】
図１は、本実施形態のインホイールモータを適用した車両の車輪部分の拡大図である。インホイールモータ１０は、円筒状のハブ１２の内部にモータを内蔵するもので、ハブ１２の外周部には放射線状に延びる複数のスポーク１４の一端側が固定されている。また、スポーク１４の他端側は、タイヤ部１６を支持するリム１８に固定されている。リム１８は、ハブ１２とスポーク１４で結合されて車輪の骨格を形成する。また、ハブ１２から突出する第１固定軸部材２０（図１の場合、ハブ１２の片側から突出する第１固定軸部材２０のみを図示）が車両のフレームの一部であるフォーク２２に固定支持されている。したがって、ハブ１２、スポーク１４、タイヤ部１６、リム１８からなる車輪は第１固定軸部材２０および第１固定軸部材２０と対をなす第２固定軸部材を中心に回転するように構成されている。
【００１３】
なお、図１の場合、車輪は、ハブ１２、スポーク１４、タイヤ部１６、リム１８を含む、いわゆるスポークホイールを示しているが、スポーク１４の代わりに円板を用いた、いわゆるディスクホイールでもよい。
【００１４】
図２は、インホイールモータ１０の内部構造を説明するための断面図である。インホイールモータ１０は大別して、ハブ１２と、このハブ１２の左右から突出する第１固定軸部材２０と第２固定軸部材２４と、ハブ１２の内部に収納されたモータ部２６、減速機構２８とで構成されている。
【００１５】
ハブ１２は、外周に車輪が結合されるべき円筒形状の部品で、本実施形態の場合、ハブ１２は、一方面に開口部３０ａを有するカップ形状の第１部材３０と、開口部３０ａを封止する円板形状または蓋形状の第２部材３２とで構成される。ハブ１２は鉄や鋳物、ステンレス鋼等で形成することができる。なお、図２の場合、第１部材３０は円筒状の胴部と、その胴部を塞ぐ底部とからなるカップ形状の一体部品としているが、これに限られない。例えば、胴部と底部とを別々に形成して結合するようにしてもよい。胴部と底部との結合方法としては溶接やネジ結合等既知の結合方法を用いることができる。このように、ハブ１２が蓋形状の第２部材３２を含むことにより、第２部材３２の着脱により内部の露出が容易になり、組立性の向上やメンテナンス時の作業性の向上に寄与できる。なお、ハブ１２の完全な内部気密は必要ないが、水等が浸入しない程度の防水レベルを実現しておくことが好ましい。例えば、第１部材３０と第２部材３２との接合部分にＯリング等を介在させて防水シール機能を持たせることが好ましい。また、回転側である第２部材３２と固定側である第１固定軸部材２０との間や、回転側である第１部材３０と固定側である第２固定軸部材２４との間にラビリンスを設け、液体の浸入を抑制するようにしてもよい。
【００１６】
ハブ１２を構成する蓋形状の第２部材３２は、当該ハブ１２の回転中心と同軸となる中央部に第１固定軸部材２０を貫通可能とする貫通口３２ａを有する。また第２部材３２の貫通口３２ａに対応する部分には、第１固定軸部材２０を軸として第２部材３２、つまりハブ１２を回転自在に支持する第１ベアリング３４が固定されている。また、第２部材３２の内部側、つまり、ハブ１２の内部には、モータ部２６の基台となるモータベース３６が、第１固定軸部材２０に固定されて配置される。図２に示すように、モータベース３６には、第１固定軸部材２０が貫通する軸受孔３６ａが形成され、第１固定軸部材２０が、圧入や溶接、またはその複合処理により固着されている。したがって、モータベース３６は第１固定軸部材２０と一体化され、その周囲を第２部材３２、すなわちハブ１２が回転するように構成される。
【００１７】
第１固定軸部材２０は、例えば鉄やステンレス鋼で形成され、図２に示すように内部にモータ部２６を駆動するための信号線や電力線等の駆動ライン３８を通すライン孔２０ａが形成されている。図２の場合、ライン孔２０ａは説明のため比較的大径で描いているが、駆動ライン３８の配索作業ができる程度の直径があればよい。したがって、第１固定軸部材２０の直径やライン孔２０ａの直径は、インホイールモータ１０を組み付ける車両の自重やその車両の積載重量等を考慮して定められる付加加重に耐え得る剛性が得られるように適宜選択することが望ましい。また、第１固定軸部材２０のハブ１２内部側の端部には、後述する第３固定軸部材４０を連結するための連結孔２０ｂが形成されている。
【００１８】
同様に、ハブ１２を構成するカップ形状の第１部材３０は、当該ハブ１２の回転中心と同軸となる中央部に第２固定軸部材２４を貫通可能とする貫通口３０ｂを有する。また第１部材３０の貫通口３０ｂに対応する部分には、第２固定軸部材２４を軸として第１部材３０、つまりハブ１２を回転自在に支持する第２ベアリング４２が固定されている。また、第１部材３０の内部側、つまり、ハブ１２の内部には、モータ部２６の回転数を減速する減速機構２８の一部を構成するギアケース４４が、第２固定軸部材２４に固定されて配置される。図２に示すように、ギアケース４４には、第２固定軸部材２４が貫通する軸受孔４４ａが形成され、第２固定軸部材２４が、圧入や溶接、またはその複合処理により固着されている。第２固定軸部材２４は、例えば鉄やステンレス鋼で形成され、ハブ１２の内部側の端部には、後述する第３固定軸部材４０を連結するための連結孔２４ａが形成されている。第１部材３０のカップ形状の内周面には減速機構２８の出力側ギア、つまり後述する遊星ギアと噛合するリング状の内歯ギア４６が固定されている。前述のようにギアケース４４は第２固定軸部材２４に固着され一体化されているので、減速機構２８の出力側ギアの回転により内歯ギア４６が回転させられると、第２固定軸部材２４および減速機構２８の周囲を第１部材３０、すなわちハブ１２が回転する。なお、上述したように、ギアケース４４は、第２固定軸部材２４に固定されているため、遊星ギア６２は第２固定軸部材２４または第１固定軸部材２０に対して公転を制限されるようにギアケース４４に支持されることになる。
【００１９】
モータ部２６は、モータベース３６、ステータコア４８、コイル５０、ロータコア５２、マグネット５４等を含んで構成されている。  
本実施形態の場合、モータベース３６はカップ形状であり、金属や樹脂またはその複合により形成されている。カップ形状のモータベース３６は、コイル５０が巻回されたステータコア４８と、リング状のマグネット５４が固定されたロータコア５２を内部に収納する。
【００２０】
ステータコア４８は、ケイ素鋼板等の磁性材を積層した後に、表面に電着塗装や粉体塗装等による絶縁コーディングを施して形成される。ステータコア４８は複数のネジ５６等の締結手段によってモータベース３６に固定されている。また、ステータコア４８は、内方向に突出する複数の突極（図示せず）を有するリング状であり、各突極にはコイル５０が巻回されている。コイル５０の巻き線端末は、モータベース３６の底面から引き込まれている駆動ライン３８とコネクタ等を介して接続され、コイル５０は磁界の発生に必要な電力の供給を受ける。
【００２１】
ロータコア５２は、ステータコア４８およびコイル５０を含むステータの内周領域に配置されている。ロータコア５２は、鉄を切削加工などによりリング形状に加工して、外周面側にリング状のマグネット５４を固定している。内周面側は、第１固定軸部材２０に内輪側が圧入固定された第３ベアリング５８の外輪が圧入固定されている。所定の駆動回路により３相の略正弦波状の電流がコイル５０に通電されると、コイル５０はステータコア４８の突極に回転磁界を発生する。そして、マグネット５４の駆動用磁極と回転磁界との相互作用により回転駆動力が生じて、ロータコア５２が第１固定軸部材２０の周囲を電流量に応じた速度で回転可能となる。
【００２２】
なお、本実施形態の場合、モータベース３６をカップ形状とすることで、ステータコア４８およびコイル５０、すなわちステータの少なくとも一部をハブ１２内部に露出させるように露出口３６ｂを形成している。モータ部２６の駆動時にはコイル５０で発熱する。コイル５０で発生した熱はステータコア４８を介してモータベース３６に伝わり放熱されるが、本実施形態に場合、モータベース３６が露出口３６ｂを有しコイル５０を含むステータの一方面をハブ１２内部に露出させることで、放熱効果を高めている。このように、露出口３６ｂを形成することで、モータ部２６全体をケーシングで覆う場合に比べて放熱効率が高まり、発熱によるモータ性能の低下が抑制できる。また、露出口３６ｂはモータ駆動時に回転駆動している減速機構２８側に開口しているので、減速機構２８の回転駆動による熱の拡散や冷却が可能になり、放熱効率をさらに高めることができる。
【００２３】
減速機構２８は、ギアケース４４、太陽ギア６０、複数の遊星ギア６２、内歯ギア４６等を含んで構成される。  
第２固定軸部材２４に固定されたギアケース４４には、遊星ギア６２を支持するギア固定軸６４が複数植設されている。このギア固定軸６４は遊星ギア６２を回転自在に支持する。遊星ギア６２は、第１固定軸部材２０および第２固定軸部材２４と同軸上に配置された太陽ギア６０を中心として等間隔で配置され、相互の遊星ギア６２の位置が偏らないようにしている。このように配置することで、各遊星ギア６２に均等にトルクがかかるようにしている。つまり、特定の遊星ギア６２に偏ったストレスがかからないようして遊星ギア６２のスムーズな回転や破損抑制を実現している。そのため、遊星ギア６２は最低２以上配置する必要がある。なお、遊星ギア６２の数は、数が多くなれば個々の遊星ギア６２にかかる負荷を低下させることができるので、インホイールモータ１０を適用する車両で求められるトルクに応じて適宜選択することが望ましい。つまり、遊星ギア６２は２個以上であり、内歯ギア４６の内周側に収納できる数から適宜選択することができる。ただし、遊星ギア６２の数が増えるほど部品点数が増えると共に製造工数がかかる。本出願人は、シミュレーションの結果、遊星ギア６２の数が５以下であれば、製造工数は実用上で障害とならないことを確認した。したがって、遊星ギア６２の個数は２〜５個とすることが望ましく、個々の遊星ギア６２の負荷軽減と製造工数のバランスから本実施形態においては、遊星ギア６２の数の最適値は３個としている。なお、図２においては遊星ギア６２が２個見えている状態を図示している。
【００２４】
前述したように、第１固定軸部材２０には連結孔２０ｂが形成され、第２固定軸部材２４には連結孔２４ａが形成されている。そして、第３固定軸部材４０が連結孔２０ｂおよび連結孔２４ａに挿入され第１固定軸部材２０と第２固定軸部材２４とをそれらの軸線上で連結している。第１固定軸部材２０と第２固定軸部材２４を第３固定軸部材４０によって軸線上で直結することによって、第１固定軸部材２０と第２固定軸部材２４との同軸精度を向上させることができる。つまり、ハブ１２が回転したときの同軸性能に起因する振動を抑制できると共に、振動に伴う異音や騒音の発生も抑制できる。また、第１固定軸部材２０と第２固定軸部材２４を第３固定軸部材４０によって直結することにより、第１固定軸部材２０と第２固定軸部材２４を１本の固定軸として構成している場合と等価となり、固定軸全体としての軸剛性が向上できる。その結果、車両自重や搭載重量に起因する部材の歪みを抑制すると共に同軸精度の維持が可能となり、振動、異音、騒音の抑制に寄与できる。第１固定軸部材２０および第２固定軸部材２４と第３固定軸部材４０との接合は、圧入、溶接、接着等が利用可能であり、それらを単独で利用したり組み合わせて利用することができる。また、第１固定軸部材２０、第２固定軸部材２４、第３固定軸部材４０を接続した場合の同軸精度の許容範囲内であれば、第１固定軸部材２０および第２固定軸部材２４と第３固定軸部材４０を隙間嵌めによって接合してもよい。この場合、メンテナンス時の分解が容易になり作業性を向上できる。
【００２５】
第３固定軸部材４０は、第１固定軸部材２０や第２固定軸部材２４と同様に鉄やステンレス鋼で形成することができる。この第３固定軸部材４０は、リング状のロータコア５２の内周側と第３ベアリング５８の外輪とを跨ぐように固定されたギアホルダ６６を回転自在に支持している。このギアホルダ６６には第３固定軸部材４０を回転中心とする太陽ギア６０が固定されている。つまり、ロータコア５２が回転することにより太陽ギア６０が回転する。前述したように、太陽ギア６０には、複数の遊星ギア６２が噛合している。遊星ギア６２は、太陽ギア６０と噛合する第１遊星ギア６２ａと、内歯ギア４６と噛合する第２遊星ギア６２ｂとで構成されている。第１遊星ギア６２ａと第２遊星ギア６２ｂは、いずれもギア固定軸６４を中心軸として回転する。第１遊星ギア６２ａと第２遊星ギア６２ｂは別々に形成されてギア固定軸６４に固定されてもよいし、第１遊星ギア６２ａと第２遊星ギア６２ｂを一体で形成してギア固定軸６４に固定してもよい。
【００２６】
本発明者らは、各種シミュレーションにより、減速機構２８の減速比は例えば６〜２１が本実施形態のインホイールモータ１０において好適であることを確認した。  
減速比は、太陽ギア６０の歯数をＺａ、内歯ギア４６の歯数をＺｃ、第１遊星ギア６２ａの歯数をＺ１、第２遊星ギア６２ｂの歯数をＺ２とした場合、以下のようになる。  
減速比≒（Ｚ１／Ｚａ）×（Ｚｃ／Ｚ２）  
ここで、噛み合うギアの歯の大きさ、つまり太陽ギア６０と第１遊星ギア６２ａ及び第２遊星ギア６２ｂと内歯ギア４６の歯の大きさは一致させることが一般的であるので、各ギアの歯数は対応するギアの円周の長さに比例すると見なせる。したがって、ギアの基準ピッチ円直径を用いた以下の計算式で減速比を簡易的に表現できる。つまり、太陽ギア６０の基準ピッチ円直径をＤａ、内歯ギア４６の基準ピッチ円直径をＤｃ、第１遊星ギア６２ａの基準ピッチ円直径をＤ１、第２遊星ギア６２ｂの基準ピッチ円直径をＤ２とした場合、以下のようになる。  
減速比≒（Ｄ１／Ｄａ）×（Ｄｃ／Ｄ２）  
ここで、発明者らは本実施形態のインホイールモータ１０の構成における太陽ギア６０基準ピッチ円直径の下限値について、太陽ギア６０の必要軸強度やインホイールモータ１０全体の組み立て作業性等を考慮して検討した。その結果、Ｄａ＝１１．０ｍｍを下限値として、Ｄ１＝５０．０ｍｍ、Ｄ２＝１６．２ｍｍ、Ｄｃ＝７７．２ｍｍに設定することで、インホイールモータ１０に要求される性能を維持できることを確認した。この場合の減速比は、２１．７になった。
【００２７】
また、発明者らは本実施形態のインホイールモータ１０の構成における太陽ギア６０基準ピッチ円直径の上限値について、インホイールモータ１０のサイズや重量、ハブ１２の内部スペースの制限、インホイールモータ１０全体の組み立て作業性等を考慮して検討した。その結果、Ｄａ＝２７．６ｍｍを上限値として、Ｄ１＝３３．４ｍｍ、Ｄ２＝１６．２ｍｍ、Ｄｃ＝７７．２ｍｍに設定することで、インホイールモータ１０に要求されるサイズや重量の制限を満たすことを確認した。この場合の減速比は、５．７７になった。
【００２８】
また、発明者らは、Ｄａ＝１３．２ｍｍ、Ｄ１＝４７．８ｍｍ、Ｄ２＝１６．２ｍｍ、Ｄｃ＝７７．２ｍｍが、太陽ギア６０の軸強度やインホイールモータ１０全体としての組み立て作業性、サイズや重量の制限をバランスよく満たす最適値であることを確認した。そして、この場合の減速比は１７．３になった。このように、減速比については、減速比６〜２１の範囲で、インホイールモータ１０を搭載する車両の種類や用途により太陽ギア６０、第１遊星ギア６２ａ、第２遊星ギア６２ｂ、内歯ギア４６の基準ピッチ円直径や歯数を適宜選択して決定することが望ましい。
【００２９】
ところで、図２に示すように、本実施形態のインホイールモータ１０は、減速機構２８を構成する太陽ギア６０の中央部に貫通口６６ａを有し、この貫通口６６ａを第３固定軸部材４０が貫通して第１固定軸部材２０と第２固定軸部材２４とを軸線上で連結している。その結果、他の構成部品の干渉を受けることなく、また、ハブ１２内部の構造の複雑化を招くことなく、第１固定軸部材２０と第２固定軸部材２４を直結して、第１固定軸部材２０と第２固定軸部材２４との同軸精度を向上させると共に、軸剛性を向上させている。
【００３０】
このように構成されるインホイールモータ１０の動作を説明する。  
図示しない車両に設けられたアクセル装置の開度を調整することにより、駆動回路（不図示）から３相の略正弦波状の電流が駆動ライン３８を介してコイル５０に通電される。その結果、コイル５０はステータコア４８の突極に回転磁界を発生する。そして、マグネット５４の駆動用磁極と回転磁界との相互作用により回転駆動力が生じて、ロータコア５２を回転させる。ロータコア５２は、ギアホルダ６６を介して太陽ギア６０に接続されているので、ロータコア５２と太陽ギア６０は同速で回転する。太陽ギア６０は、遊星ギア６２の第１遊星ギア６２ａと噛合し、第１遊星ギア６２ａは、第２遊星ギア６２ｂと同軸に接合され、この第２遊星ギア６２ｂが内歯ギア４６と噛合している。したがって、ロータコア５２の回転により内歯ギア４６が固定された第１部材３０が回転する。第１部材３０と第２部材３２は、ネジ６８等の締結部材によってハブ１２として一体化されていて、第１固定軸部材２０および第２固定軸部材２４を固定の回転軸として回転する。つまり、第１固定軸部材２０と第２固定軸部材２４とが固定された車体に対して、ハブ１２、つまり車輪が回転して車両の走行を実現する。
【００３１】
図３（ａ）〜（ｃ）は、第１固定軸部材２０と第２固定軸部材２４と第３固定軸部材４０の連結構造の他の構造例を説明する説明図である。図２の場合、第１固定軸部材２０と第２固定軸部材２４と第３固定軸部材４０とは、それぞれ別部品として形成して、圧入や溶接、接着等の接合方法を単独または組み合わせて用いて直結した例を示した。図３（ａ）の例は、第１固定軸部材２０と第３固定軸部材４０を一体形成して固定軸７０とした例である。固定軸７０の第３固定軸部材４０側は、第２固定軸部材２４の連結孔２４ａに圧入や溶接、接着等の接合方法を単独または組み合わせて用いて直結する。
【００３２】
同様に、図３（ｂ）の例は、第２固定軸部材２４と第３固定軸部材４０を一体形成して固定軸７２とした例である。固定軸７２の第３固定軸部材４０側は、第１固定軸部材２０の連結孔２０ｂに圧入や溶接、接着等の接合方法を単独または組み合わせて用いて直結する。このように、第１固定軸部材２０と第２固定軸部材２４のいずれか一方に第３固定軸部材４０を一体的に形成することにより、各固定軸を別部品とする場合に比べて部品点数や製造工数の低減、および軸剛性の向上等を図ることができる。
【００３３】
図３（ｃ）は、第１固定軸部材２０、第２固定軸部材２４、第３固定軸部材４０を一体として固定軸７４とした例である。この場合、図３（ａ）、図３（ｂ）の例よりさらに部品点数や製造工数の低減、および軸剛性の向上等を図ることができる。ただし、図３（ｃ）の場合、第３固定軸部材４０に相当する部分でギアホルダ６６および太陽ギア６０を回転自在に軸支する必要がある。そのような構造の場合の組立を可能にするため、第３固定軸部材４０に相当する部分を第１固定軸部材２０および第２固定軸部材２４と同径またはそれより大径にする必要がある。第３固定軸部材４０相当部分の直径を大きくすることにより、太陽ギア６０の基準ピッチ円直径を大きくし、遊星ギア６２の基準ピッチ円直径を小さくする必要が生じるため、減速比とのバランスを考慮して固定軸７４の採用を決定することが好ましい。
【００３４】
ところで、図２に示すインホイールモータ１０の構造において、遊星ギア６２はギア固定軸６４の周囲をベアリング等を介することなく回転する構造を採用している。そのため、６２の上下の支持端面が被支持面と摺動する。その結果、回転時にギア固定軸６４に支持される遊星ギア６２の支持端面が早期に摩耗する場合がある。本実施形態では、図４に示すように、第２固定軸部材２４に固定されたギアケース４４に植設されたギア固定軸６４に、当該ギア固定軸６４の軸方向に遊星ギア６２が移動することを規制するリング状の一対のワッシャ７６を設け、遊星ギア６２を挟み位置決めしている。そして、このワッシャ７６は、遊星ギア６２と共に回転するように構成している。例えば、ワッシャ７６に形成した係合爪を遊星ギア６２の端面と係合させるようにしている。その結果、遊星ギア６２の回転時に、ワッシャ７６がギアケース４４やギア固定軸６４の固定部と接触させて、ワッシャ７６が先に摩耗するように構成している。したがって、インホイールモータ１０のメンテナンスはワッシャ７６の摩耗に基づいて実施すると共に、交換部品はワッシャ７６のみにできるように構成している。その結果、インホイールモータ１０のメンテナンスコストの低減ができる。
【００３５】
このワッシャ７６は、例えばステンレス鋼、鉄、銅材等の金属を用いて形成することができる。また、ワッシャ７６は、自己潤滑性のある材料で形成してもよい。例えば、ワッシャ７６をＰＥＥＫ（ポリエーテル・エーテル・ケトン）で形成してもよい。ＰＥＥＫは、熱可塑性の超耐熱高分子樹脂であり、耐疲労性・耐衝撃性・耐クリープ性に優れ、耐薬品性では濃硫酸以外は使用可能であり、ガス・金属イオンの溶出が少ない材料であり、耐発熱性、耐衝撃性、耐腐食性等が要求されるインホイールモータ１０への使用に適している。ワッシャ７６は、その厚みを調整したり、積層したりして耐久性を調整してもよい。
【００３６】
また、図５（ａ）は、遊星ギア６２の支持安定性を向上させるための弾性ブラケット７８の一例を示す斜視図である。弾性ブラケット７８は、ギアケース４４と遊星ギア６２との間に弾性力を付与する弾性部材として機能し、遊星ギア６２を所定方向、例えば、ギアケース４４から離間する方向に付勢するような付勢力を発生する。弾性ブラケット７８は例えば板状のバネ鋼をプレス加工等で打ち抜きおよび変形させることで形成することができる。図５（ｂ）は、弾性ブラケット７８をギアケース４４と遊星ギア６２の間に介在させた状態を説明する説明図である。弾性ブラケット７８により遊星ギア６２を一定方向（図中矢印Ａ方向）に付勢しておくことにより、遊星ギア６２をギア固定軸６４の先端に装着された固定リング８０等の固定部材に付勢して、遊星ギア６２が回転するときのギア固定軸６４の軸方向へ振動（ばたつき）を抑制する。このように遊星ギア６２のギア固定軸６４の軸方向への振動を抑制することにより、インホイールモータ１０全体の振動抑制、異音抑制、遊星ギア６２の摩耗軽減等を実現できる。
【００３７】
なお、図５（ｂ）の場合、弾性ブラケット７８の上面にワッシャ７６を介在させている例を示している。この場合、弾性ブラケット７８は、ワッシャ７６と共に遊星ギア６２を付勢し、ワッシャ７６と遊星ギア６２が、弾性ブラケット７８上で回転することになる。また。弾性ブラケット７８上のワッシャ７６を省略して弾性ブラケット７８のみで遊星ギア６２を付勢支持するようにしてもよい。この場合、弾性ブラケット７８は遊星ギア６２と共に回転しない。そのため、弾性ブラケット７８を自己潤滑性のある材料で構成するか、弾性ブラケット７８の上面に潤滑層をコーティングして、遊星ギア６２の摩耗を軽減するようにしてもよい。
【００３８】
なお、図５（ａ）では、弾性ブラケット７８はギア固定軸６４が挿通できる円形の開口を有する例を示しているが、その形状は遊星ギア６２に対して付勢力を発生できればよい。例えば、ギア固定軸６４の挿通部をＵ字形状にして、ギア固定軸６４の横方向から装着できるようにしてもよい。また、弾性ブラケット７８を遊星ギア６２の上下位置に配置してもよい。この場合、一対の弾性ブラケット７８の付勢力を同じにして遊星ギア６２をギア固定軸６４の中央に位置させてもよい。また、付勢力を異ならせて一方側に付勢するようにしてもよい。
【００３９】
本実施形態は、車両が停止状態から最大速度までモータ部２６の制御により完全カバーする電動車両に適用するインホイールモータ１０の例を示した。変形例においては、例えば、ハブ１２内部にクラッチ機構を設け、電動アシスト仕様にしてもよい。例えば、電動アシスト自転車の駆動部としてインホイールモータ１０を利用する場合、発進時にクラッチ機構をインホイールモータ１０に接続して、モータ部２６によるモータアシストを行う。そして、所定の速度を超えた場合や運転者の要求があった場合にクラッチ機構を離脱させ、ペダル回転力のみで自転車を走行させるようにしてもよい。また、自転車を漕ぐ力（トルク）の検出器を回路に組み込むことによって、トルクに応じたレベルのアシストをインホイールモータ１０で行うようにしてもよい。さらに、本実施形態のインホイールモータ１０と他の駆動源を組み合わせて、インホイールモータ１０を含む複数の駆動源を同時使用モードで使用したり、選択使用モードで使用するようにしてもよい。
【００４０】
なお、上述の実施形態では、インホイールモータ１０を搭載する車両を特定することなく構造や効果を説明したが、このようなインホイールモータ１０を適用する車両の例としては、例えば、電動二輪車、電動車椅子、モータ付きスクータ、電動台車、ゴルフカート、電動自転車等がある。このように、本実施形態のインホイールモータ１０は自走タイプの車輪またはトルクアシストタイプ車輪を構成可能であり、上述した例と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
以上、実施の形態に係るインホイールモータの構成について説明した。これらの実施の形態は例示であり、本発明の原理、応用を示しているにすぎないことはいうまでもない。実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能であり、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００４２】
１０  インホイールモータ、  １２  ハブ、  ２０  第１固定軸部材、  ２４  第２固定軸部材、  ２８  減速機構、  ３０ａ  開口部、  ３０  第１部材、  ３０ｂ  貫通口、  ３２  第２部材、  ３２ａ  貫通口、  ３６  モータベース、  ３６ｂ  露出口、  ４０  第３固定軸部材、  ４４  ギアケース、  ４８  ステータコア、  ５２  ロータコア、  ６０  太陽ギア、  ６２  遊星ギア、  ６４  ギア固定軸、  ６６ａ  貫通口、  ７０，７２，７４  固定軸、  ７６  ワッシャ。
【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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