(57)【要約】【課題】強度安全率を低下させることなく従来よりも小形軽量化を実現し、バネ下荷重を低減して車両の操作安定性の向上に寄与できるモータ式車両駆動装置を提供する。【解決手段】タイヤ６７およびホイール６４を有する駆動輪６と、駆動輪６のホイール６４の内側に配設され、ホイール６４を回転駆動する駆動トルクを出力する出力軸（ロータハブ３３）を有するモータ３と、モータ３の出力軸３３に回転連結され駆動輪６のホイール６４に固定されたホイール軸４１と、モータ３の出力軸３３からホイール軸４１に動力伝達する動力伝達経路に配設され、モータ３の出力軸３３からホイール軸４１に動力伝達する動力伝達経路に配設され、伝達トルクが所定トルクに達するまでは直結状態を維持し、所定トルクを超過するとすべりを発生して伝達トルクを制限するトルク制限機構５と、を備えることを特徴とするモータ式車両駆動装置１。【選択図】図１
2012192766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤおよびホイールを有する駆動輪と、
前記駆動輪の前記ホイールの内側に配設され、前記ホイールを回転駆動する駆動トルクを出力する出力軸を有するモータと、
前記モータの前記出力軸に回転連結され前記駆動輪の前記ホイールに固定されたホイール軸と、
前記モータの前記出力軸から前記ホイール軸に動力伝達する動力伝達経路に配設され、伝達トルクが所定トルクに達するまでは連結状態を維持し、前記所定トルクを超過するとすべりを発生して伝達トルクを制限するトルク制限機構と、
を備えることを特徴とするモータ式車両駆動装置。
【請求項２】
請求項１において、前記モータの前記出力軸と前記ホイール軸との間に減速機構を備え、前記トルク制限機構は前記モータの出力軸と前記減速機構との間、前記減速機構内、および前記減速機構と前記ホイール軸との間の少なくとも一つの位置に組み込まれていることを特徴とするモータ式車両駆動装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記減速機構は平行多軸形減速機構であって、前記モータの前記出力軸に平行配置されたカウンター軸と、前記モータの前記出力軸に設けられた第１駆動ギヤと、前記カウンター軸に設けられて前記第１駆動ギヤに噛合しかつ前記第１駆動ギヤよりも歯数が多い第１従動ギヤと、前記カウンター軸に設けられた第２駆動ギヤと、前記ホイール軸に設けられて前記第２駆動ギヤに噛合しかつ前記第２駆動ギヤよりも歯数が多い第２従動ギヤとを有し、
前記トルク制限機構は、前記モータの前記出力軸と前記第１駆動ギヤとの間、前記カウンター軸と前記第１従動ギヤまたは前記第２駆動ギヤとの間、および前記第２従動ギヤと前記ホイール軸との間の少なくとも一つの位置に組み込まれていることを特徴とするモータ式車両駆動装置。
【請求項４】
請求項２において、
前記減速機構はプラネタリギヤ形減速機構であって、前記モータの前記出力軸に連結されたサンギヤと、前記ギヤケースに固定されたリングギヤと、前記サンギヤおよび前記リングギヤに噛合するプラネタリギヤを支承し前記ホイール軸に連結されたプラネタリキャリアとを有し、
前記トルク制限機構は、前記モータの前記出力軸と前記サンギヤとの間、ならびに前記プラネタリキャリアと前記ホイール軸との間の少なくとも一つの位置に組み込まれていることを特徴とするモータ式車両駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の駆動輪を構成するホイールの内側に配設されたモータ式車両駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の駆動輪を構成するホイールの内側にモータを配設し、インバータから電力を供給して回転速度制御を行いホイールを駆動するモータ式車両駆動装置（インホイールモータ）の開発が鋭意進められている。このモータ式車両駆動装置によれば、従来の変速装置やデファレンシャル装置、伝達軸などを組み合わせたパワートレーンが不要となり、車両構造が大きく様変わりして技術革新が進む。最近では、モータ式車両駆動装置を装備した電気自動車が各種試作されて展示会に出展されており、商業ベースの量産化への期待が高まってきている。この種のモータ式車両駆動装置の技術例が特許文献１および２に開示されている。
【０００３】
特許文献１のインホイールモータは、車体のサスペンションに連結されたハウジング内のステータおよびロータと、平行多軸タイプの減速機構と、回転角度検出手段と、ブレーキ装置の油圧配管とを備えている。そして、減速機構、回転角度検出手段、および油圧配管は、それぞれロータ軸に対して偏心位置に配設されている。これにより、減速機構はロータ軸に対して偏心した比較的狭い面積を占有し、減速機構を避けた位相に回転角度検出手段と油圧配管とが配設され、各部材が効率よくレイアウトされるようになっている。
【０００４】
また、特許文献２のインホイールモータ構造は、車体側に固定されたステータ部と、ロータ部と、ステータ部にロータ部を回転可能に取り付けるハブベアリングと、ステータまたはロータの径方向内側に配置された遊星ギヤとを備えている。これにより、各部品を効率的にレイアウトしてホイール内に収納できる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１１４８５８号公報
【特許文献２】特開２００７−２５３６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１および特許文献２を始めとするモータ式車両駆動装置（インホイールモータ）では通常、シャフトや減速用ギヤの強度はモータ出力だけでなく各種の外来トルクを考慮して決められている。つまり、タイヤ側からの衝撃的な入力やブレーキによる急制動においても破損しないように、モータから出力される最大駆動トルクに対するよりもさらに過大な強度を確保するように決められている。例えば、車輪が縁石等へ乗り上げたときにタイヤに加わる荷重がトルクとして衝撃的に駆動装置に加わる場合がある。また、氷結した路上でブレーキロックさせるとタイヤは０．１秒程度で停止するため、モータ慣性による大きなせん断力が出力軸などに発生する。このような過大な外来トルクを考慮するので、シャフトや減速用ギヤなどの諸部材が過大に頑丈となり、駆動装置全体が大形化して重量が増加するという問題点が生じる。
【０００７】
さらに、モータ式車両駆動装置は駆動輪とともに車体のサスペンション装置を介して車体に相対変位可能に連結されるので、駆動装置の重量増加はバネ下荷重の増加に直結する。したがって、駆動装置の重量が増加することにより、車両の操作安定性や運動性能が著しく低下するという問題点が派生する。
【０００８】
本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたもので、強度安全率を低下させることなく従来よりも小形軽量化を実現し、バネ下荷重を低減して車両の操作安定性の向上に寄与できるモータ式車両駆動装置を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する請求項１に係るモータ式車両駆動装置の発明は、タイヤおよびホイールを有する駆動輪と、前記駆動輪の前記ホイールの内側に配設され、前記ホイールを回転駆動する駆動トルクを出力する出力軸を有するモータと、前記モータの前記出力軸に回転連結され前記駆動輪の前記ホイールに固定されたホイール軸に動力伝達する動力伝達経路に配設され、伝達トルクが所定トルクに達するまでは前記出力軸と前記ホイールとの連結状態を維持し、前記所定トルクを超過するとすべりを発生して伝達トルクを制限するトルク制限機構と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記モータの前記出力軸と前記ホイール軸との間に減速機構を備え、前記トルク制限機構は前記モータの前記出力軸と前記減速機構との間、前記減速機構内、および前記減速機構と前記ホイール軸との間の少なくとも一つの位置に組み込まれていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項２において、前記減速機構は平行多軸形減速機構であって、前記モータの前記出力軸に平行配置されたカウンター軸と、前記モータの前記出力軸に設けられた第１駆動ギヤと、前記カウンター軸に設けられて前記第１駆動ギヤに噛合しかつ前記第１駆動ギヤよりも歯数が多い第１従動ギヤと、前記カウンター軸に設けられた第２駆動ギヤと、前記ホイール軸に設けられて前記第２駆動ギヤに噛合しかつ前記第２駆動ギヤよりも歯数が多い第２従動ギヤとを有し、前記トルク制限機構は、前記モータの前記出力軸と前記第１駆動ギヤとの間、前記カウンター軸と前記第１従動ギヤまたは前記第２駆動ギヤとの間、および前記第２従動ギヤと前記ホイール軸との間の少なくとも一つの位置に組み込まれていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項２において、前記減速機構はプラネタリギヤ形減速機構であって、前記モータの前記出力軸に連結されたサンギヤと、前記ギヤケースに固定されたリングギヤと、前記サンギヤおよび前記リングギヤに噛合するプラネタリギヤを支承し前記ホイール軸に連結されたプラネタリキャリアとを有し、前記トルク制限機構は、前記モータの前記出力軸と前記サンギヤとの間、ならびに前記プラネタリキャリアと前記ホイール軸との間の少なくとも一つの位置に組み込まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明では、トルク制限機構は、伝達トルクが所定トルクに達するまでは連結状態を維持し、所定トルクを超過するとすべりを発生して伝達トルクを制限するようになっている。ここで、モータから出力される最大駆動トルクに基づいて所定トルクの大きさを定めることにより、確実にモータで駆動輪を駆動できる。一方、タイヤ側からの衝撃的な入力やブレーキによる急制動などにより所定トルクを越える過大な外来トルクが伝達されても、トルク制限機構の作用により駆動装置内部には所定トルクを大幅に超える過大な応力は発生しない。このため、駆動装置内部で過大な強度を確保する必要がなくなり、シャフトなどの諸部材を小形軽量化でき、この効果は駆動装置全体に波及する。したがって、強度安全率を低下させることなく、従来よりも小形軽量化したモータ式車両駆動装置を実現できる。また、駆動装置の軽量化によりバネ下荷重が低減されるので、車両の操作安定性の向上に寄与できる。
【００１４】
請求項２に係る発明では、減速機構を備える構成において、モータの出力軸と減速機構との間、減速機構内、および減速機構と駆動輪のホイールに固定されたホイール軸との間であればどの位置にトルク制限機構を組み込んでも、駆動装置内部には所定トルクを大幅に超える過大な応力は発生しない。トルク制限機構の配置には自由度があり、小形軽量化に好適な配置を適宜選択することができる。これにより、シャフトに加え減速ギヤなどの諸部材を小形軽量化でき、駆動装置全体を小形軽量化できる。
【００１５】
請求項３に係る発明では、減速機構は平行多軸形減速機構であって、トルク制限機構は、モータの出力軸と第１駆動ギヤとの間、カウンター軸と第１従動ギヤまたは第２駆動ギヤとの間、およびと第２従動軸と駆動輪のホイールに固定されたホイール軸との間に組み込むことができる。したがって、トルク制限機構を好適な位置に配置することができ、モータ式車両駆動装置を小形軽量化する効果が環著になる。
【００１６】
請求項４に係る発明では、減速機構はプラネタリギヤ形減速機構であって、トルク制限機構は、モータの出力軸とサンギヤとの間、ならびにプラネタリキャリアとホイール軸との間の少なくとも一つの位置に組み込むことができる。したがって、トルク制限機構を好適な位置に配置することができ、モータ式車両駆動装置を小形軽量化する効果が環著になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態のモータ式車両駆動装置の全体構成を後方から見た断面図である。
【図２】図１中のロータ軸およびトルク制限機構の詳細を示す断面図である。
【図３】第２実施形態のモータ式車両駆動装置の全体構成を後方から見た断面図である。
【図４】図３中のロータ軸およびトルク制限機構の詳細を示す断面図である。
【図５】本発明のトルク制限機構に用いることができるトルクリミッターの一部断面斜視図である。
【図６】本発明のトルク制限機構に用いることができる別のトルクリミッターの一部断面斜視図である。
【図７】別のトルクリミッターのトルク制限部の詳細構造およびその作用を説明する断面図であり、（１）は駆動トルクを伝達している状態、（２）は駆動トルクを伝達しない状態をそれぞれ示している。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための第１実施形態を、図１および図２を参考にして説明する。図１は本発明の第１実施形態のモータ式車両駆動装置の全体構成を後方から見た断面図である。図中で、右方が車体側、左方がタイヤ側になっている。第１実施形態のモータ式車両駆動装置１は、電気自動車の左右の駆動輪にそれぞれ設けられて、各駆動輪を個別に回転駆動する。モータ式車両駆動装置１は、ハウジング２、モータ３、平行多軸形減速機構４、トルク制限機構５、駆動輪６などにより構成されている。
【００１９】
図１に示されるように、ハウジング２は、車幅方向内側のモータハウジング２１および外側のギアハウジング２５で構成されている。両ハウジング２１、２５は図示しないボルトにより、車幅方向に並んで結合されている。モータハウジング２１の車幅方向内側面には上下一対のストラット連結部２３が一体形成されている。モータハウジング２１の下側のストラット連結部２３の下方には、紙面に並行して配置された前後一対のロアアーム連結部２４（一方のみ図示）が一体形成されている。ストラット連結部２３は、車体側のストラット９１の下端に連結され、ロアアーム連結部２４は、車体側のロアアーム９２の外端に連結されている。ストラット９１およびロアアーム９２により、モータ式車両駆動装置１全体がサスペンション装置を介して車体に相対変位可能に連結されている。
【００２０】
モータ３は、モータハウジング２１内に配置され、ロータ３１およびステータ３５を主にして構成されている。詳述すると、モータハウジング２１内に車幅方向に延びる軸線ＡＸ上にロータ軸３２が配設されている。ロータ軸３２の縮径された内側端（図中の右端）３２１は、モータハウジング２１側のベアリング２２に回転可能に支承され、ロータ軸３２の縮径された外側端（図中の左端）は、後述するスピンドル軸４１の右端に回転可能に支承されている。ロータ軸３２の車幅方向内側寄りの外周には、後に詳述するトルク制限機構５が配設されている。トルク制限機構５は、円環状をなすロータハブ３３の内周部３３１をロータ軸３２に圧接している。ロータハブ３３の外周は、折り曲げられて車幅方向内向きに延びる筒部３３２となり、筒部３３２の外周に永久磁石を有するロータコア３４が配設されている。ロータハブ３３およびロータコア３４でロータ３１が構成されており、ロータハブ３３がモータ３の出力軸に相当する。
【００２１】
一方、モータハウジング２１の内周面には、ロータ３１の周囲を取り囲むように、所定間隙を介して円環状のステータ３５が配設されている。詳細は説明しないが、ステータ３５は、円環状のステータコアと、ステータコアに巻回されて周方向に列設された多数のステータコイルとから構成されている。各ステータコイルは、ケーブルを介して図略の電源装置に接続されて通電され、回転磁界を生成する。
【００２２】
平行多軸形減速機構４は、ギアハウジング２５内に配置され、ロータ軸３２から入力される駆動トルクを減速し、駆動輪６のホイール６４に固定されたホイール軸でもあるスピンドル軸４１から出力する機構である。詳述すると、ギアハウジング２５内のロータ軸３２の車幅方向外側に、軸線ＡＸを共通にしてスピンドル軸４１が配設されている。スピンドル軸４１は、ギアハウジング２５側のベアリング２６により回転可能に支承されている。スピンドル軸４１の車幅方向内側の端部は、ロータ軸３２の外側端を回転可能に支承している（詳細は図２を参考にして後述）。これにより、ロータ軸３２およびスピンドル軸４１は、ハウジング２に対して回転可能に支承され、かつ互いに相対回転可能となっている。
【００２３】
また、ギアハウジング２５内において、ロータ軸３２およびスピンドル軸４１に離隔して平行するようにカウンター軸４２が配設されている。カウンター軸４２の車幅方向外側端および内側端はそれぞれ、ギアハウジング２５側のベアリング２７、２８により回転可能に支承されている。
【００２４】
ロータ軸３２にはロータギア（第１駆動ギヤ）４３が一体形成され、カウンター軸４２にはロータギア４３よりも歯数が多い第１カウンターギア（第１従動ギヤ）４４が一体形成されている。ロータギア４３と第１カウンターギア４４とは噛合しており、減速機能を有する。また、カウンター軸２４の第１カウンターギア４４よりも車幅方向外側に第２カウンターギア（第２駆動ギヤ）４５が一体形成され、スピンドル軸４１には第２カウンターギア３５よりも歯数が多いスピンドルギア（第２従動ギヤ）４６が一体形成されている。第２カウンターギア４５とスピンドルギア４６とは噛合しており、減速機能を有する。したがって、モータ３から出力された駆動トルクは、ロータギア４３から第１カウンターギア４４を経て、第２カウンターギア４５からスピンドルギアへと伝達され、減速される。また、平行多軸形減速機構４の総合減速比は、２箇所の減速機能における減速比の積で求められる。
【００２５】
スピンドル軸４１のギアハウジング２５から車幅方向外側に突出した部分の外周には、ホイールハブ６１が外嵌されている。ホイールハブ６１は、内向き（図中の右向き）に開口する有底二重円筒状をなし、ドーナツ状の内部空間に油圧式のドラムブレーキ６２が内蔵されている。また、ホイールハブ６１は、有底二重円筒の環状の底面から車幅方向外向きに突出する固定ボルト６３を有している。
【００２６】
駆動輪６は、スピンドル軸４１の外周に固定配設されて、スピンドル軸４１と一体的に回転する。駆動輪６は、ホイール６４およびタイヤ６７を主にして構成されている。ホイール６４は、円環状のホイールディスク６５と、ホイールディスク６５の外周に設けられた筒状のリム部６６で構成されている。さらに、リム部６６の外周にタイヤ６７が配設されて駆動輪６が構成されている。ホイールディスク６５は、ホイールハブ６１の固定ボルト６３に嵌入する取り付け孔６８を有している。ホイールディスク６５の取り付け孔６８を固定ボルト６３に嵌入させたのち、固定ボルト６３にナット６９を螺合させることで、ホイール６４をホイールハブ６１に取り付けられるようになっている。
【００２７】
図２は、図１中のロータ軸３２およびトルク制限機構５の詳細を示す断面図である。図示されるように、中空のロータ軸３２の縮径された内側端３２１は、モータハウジング２１側のベアリング２２に回転可能に支承され、ロータ軸３２の縮径された外側端３２２は、スピンドル軸４１の車幅方向内側の内周側に配設されたベアリング４１１に回転可能に支承されている。ロータ軸３２の内側寄りの外周に、軸線ＡＸを中心として概ね軸対称のトルク制限機構５が配設されている。
【００２８】
トルク制限機構５は、ロータ軸３２側の支持フランジ５１、２枚のライニング材５２、５３、圧接部材５４、２枚一対の皿ばね５５、５６、回り止めリング５７、押さえリング５８などで構成されている。ロータ軸３２の車幅方向中間よりもやや内側寄りに、径方向外向きに延在するように支持フランジ５１が一体形成されている。ロータ軸３２の支持フランジ５１の車幅方向内側は、段差を有して縮径され、縮径された外周面の軸線ＡＸ方向の途中にスプライン溝３２３が形成されている。さらに、スプライン溝３２３の内側端部の外周面に雄ねじ３２４が螺設されている。
【００２９】
ロータ軸３２の支持フランジ５１の車幅方向内側にはロータハブ３３の内周部３３１が配置され、内周部３３１を挟み込んで２枚の円環状のライニング材５２、５３が配置されている、内側（図中の右側）のライニング材５３のさらに内側に、圧接部材５４が配置されている。圧接部材５４は、ライニング材５３に摺接する環状板部５４１と、環状板部５４１の外周縁から軸線ＡＸ方向内向きに延びる筒状部５４２とで形成されている。環状板部５４１の内側（図中の右側）で筒状部５４２とスプライン溝３２３との間に、２枚一対の円環状の皿ばね５５、５６が向かい合って配置されている。内側の皿ばね５６のさらに内側に回り止めリング５７が配置されている。回り止めリング５７は、スプライン溝３２３に嵌合しており、軸線ＡＸ方向への移動はできるが、ロータ軸３２に対して相対回転できないようになっている。回り止めリング５７の内側に、雄ねじ３２４と螺合して押さえリング５８が配置される。
【００３０】
ここで、押さえリング５８を雄ねじ３２４に対して締め込んでゆくと、押さえリング５８は回り止めリング５７を車幅方向外側に押し込む。この回り止めリング５７の変位により、一対の皿ばね５５、５６が付勢される。これにより、２枚のライニング材５２、５３を介して、ロータハブ３３の内周部３３１が支持フランジ５１に圧接される。ライニング材５２、５３は、摺動摩擦抵抗の大きさを安定化する機能を有している。したがって、押さえリング５８の雄ねじ３２４への締め込み位置を調整することにより、皿ばね５５、５６の変形量すなわち付勢力を調整できる。これにより、ロータハブ３３とロータ軸３２とがすべり始める（相対回転を始める）所定トルクを自在に設定できる。所定トルクの大きさは、モータ３から出力される最大駆動トルクに基づいて適宜定める。押さえリング５８の締め込み位置の調整を行った後に、ねじ５９を用いて押さえリング５８を回り止めリング５７に固定し、調整した所定トルクを安定化する。なお、トルク制限機構５にトルク伝達の方向依存性はなく、ロータハブ３３からロータ軸３２へのトルク伝達および逆方向のトルク伝達で所定トルクは概ね同じ値になる。
【００３１】
本第１実施形態では、トルク制限機構５は、ロータハブ３３とロータ軸３２との間に組み込まれており、換言すればモータ３の出力軸と第１駆動ギヤとの間に組み込まれている。
【００３２】
第１実施形態のモータ式車両駆動装置１では、トルク制限機構５は、伝達トルクが所定トルクに達するまで、ロータハブ３３とロータ軸３２との直結状態を維持して一体的に回転させる。そして、伝達トルクが所定トルクを超過すると、ロータハブ３３とロータ軸３２との間ですべりが発生して互いに相対回転し、伝達トルクを制限するようになっている。したがって、タイヤ６７側からの衝撃的な入力やドラムブレーキ６２による急制動などにより所定トルクを越える過大な外来トルクがスピンドル軸４１に伝達されても、トルク制限機構５の作用により駆動装置１内部には所定トルクを大幅に超える過大な応力は発生しない。
【００３３】
このため、駆動装置１内部で過大な強度を確保する必要がなくなり、スピンドル軸４１やカウンター軸４２、ロータ軸３２、さらには各ギヤ４３〜４６などの諸部材を小形軽量化できる。この効果は、例えばハウジング２やベアリング２２、２６、２７、２８、４１１の小形軽量化など、駆動装置１全体に波及する。したがって、強度安全率を低下させることなく、従来よりも小形軽量化したモータ式車両駆動装置１を実現できる。また、駆動装置１の軽量化によりストラット９１およびロアアーム９２に支持されるバネ下荷重が低減されるので、車両の操作安定性の向上に寄与できる。
【００３４】
例えば、トルク制限機構５を備えない従来のモータ式車両駆動装置では、モータから出力される最大駆動トルクの１０倍程度の外来トルクを考慮した強度を確保していた。これに対して、本第１実施形態で所定トルクを最大駆動トルクの１．２倍程度に設定すれば確実にモータ３で駆動輪６を駆動でき、一方、最大駆動トルクの２．５倍程度の外来トルクに対する強度を確保すれば強度安全率は十分である。したがって、考慮すべき外来トルクが従来の（１／４）程度になって、格段の小形軽量化を実現できる。
【００３５】
なお、トルク制限機構５の配置には自由度があり、上述の実施形態に限定されず、モータ７の出力軸７２と第１駆動ギヤ４３との間、カウンター軸４２と第１従動ギヤ４４または第２駆動ギヤ４５との間、および第２従動ギヤ４６とホイール軸４１との間の少なくとも一つの位置に組み込むことができる。例えば、ロータハブ３３とロータ軸３２とを一体的に結合し、平行多軸形減速機構４のスピンドルギア（第２従動ギヤ）４６とスピンドル軸（ホイール軸）４１との間にトルク制限機構を組み込むようにしてもよい。ただし、平行多軸形減速機構４の出力側にトルク制限機構を配置する構成では、入力側配置のトルク制限機構５と比較して減速比の逆数倍の駆動トルクを考慮することになる。しかし、車輪６側から伝達されるトルクは増大されることがない。
【００３６】
次に、減速機構の構造が異なる第２実施形態のモータ式車両駆動装置について、図３および図４を参考にして説明する。図３は、第２実施形態のモータ式車両駆動装置の全体構成を後方から見た断面図である。図中で、左方が車体側、右方がタイヤ側になっている。第２実施形態のモータ式車両駆動装置１０は、電気自動車の左右の駆動輪にそれぞれ設けられて、各駆動輪を個別に回転駆動する。モータ式車両駆動装置１０は、モータ７、プラネタリギヤ形減速機構８、トルク制限機構５０、駆動輪６０などにより、車幅方向に延びる軸線ＡＹを中心にして概ね軸対称に構成されている。
【００３７】
図示されるように、モータ７は大きく分けて、ステータ７５が配設されたステータ部７６と、ロータ７１が配設されたロータ部７２とにより構成されている。ロータ部７２は、モータ７の出力軸に相当する。ステータ部７６は、ホイール６４内に収まる大きさと形状で、車体側にナックル（図示省略）やロアアームブラケット（図示省略）を介して支持されている。ステータ部７６の車幅方向内側を向いた側面は円板状のステータ部基部７６１となっている。ステータ部基部７６１の径方向外側の周縁部には、車幅方向外向きに円筒状のステータ部周面部７６２が一体形成されている。ステータ部周面部７６２の径方向内側には、ロータ部７２のロータ７１がステータ部７６に対して回転可能に配設されている。ロータ７１は、円筒状となっており、ステータ部周面部７６２の内周側に離隔して収まっている。
【００３８】
ロータ７１の径方向内側の面に離隔して対向するように、円筒状のステータ７５が配設されている。ステータ７５は、ステータ部基部７６１の径方向外寄りから車幅方向外向きに延びるように一体形成された円筒状のステータ支持部７６３の外周面に支持されている。ステータ支持部７６３の径方向内側に離隔して、ロータ部７２のロータ支持円筒部７２１が配設されている。ロータ支持円筒部７２１の車幅方向外側の部分は、径方向外向きに折り曲げられてロータ７１を保持するロータ保持部７２２が一体形成されている。
【００３９】
ロータ支持円筒部７２１の車幅方向内側の部分は、径方向内向きに折り曲げられて円環状のロータ支持部基部７２３が一体形成されている。ロータ支持部基部７２３の内周部７２４の内側に、ロータ軸７９が貫設されている。ロータ支持部基部７２３の内周部７２４とロータ軸７９との間に、トルク制限機構５０が配設されている。ロータ軸７９は、ベアリング７９１によりステータ部基部７６１に回転可能に支承され、ベアリング７９２によりホイールハブ８９と相対回転できるようになっている。ロータ軸７９の車幅方向内側端部には、フットブレーキおよびパーキングブレーキを兼用するドラムブレーキのドラム７９３が配設されている。また、ロータ支持部基部７２３の車幅方向外側には、ロータ部７２とホイールハブ８９との間を所定の減速比で接続するプラネタリギヤ形減速機構８が配設されている。
【００４０】
一方、ステータ部周面部７６２の車幅方向外側の部分は径方向内向きに折り曲げられて、ロータ部７２のロータ保持部７２２と離隔して対面する円環状のステータ部外側面部７６４が一体形成されている。ステータ部外側面部７６４の径方向内側の端部には、ハブベアリング７７を支持するステータ部側ハブベアリング支持部７６５が一体形成されている。ステータ部７６は、ハブベアリング７７の内側に、略軸形状のホイールハブ８９を回転可能に支承している。
【００４１】
プラネタリギヤ形減速機構８は、入力要素となるサンギヤ８１、固定要素となるリングギヤ８３、およびプラネタリギヤを８２支承して出力要素となるプラネタリキャリア８４を有する周知の減速機構である。サンギヤ８１は、ロータ軸７９のトルク制限機構５０よりも車幅方向外側の外周面に刻設されている。複数のプラネタリギヤ８２は、サンギヤ８１の周りに配設され、サンギヤ８１に噛合して公転するようになっている。リングギヤ８３は、複数のプラネタリギヤ８２に噛合するようにプラネタリギヤ８２の外側に配設され、かつギヤケース８５に保持（固定）されている。ギヤケース８５は、ステータ部７６側のハブベアリング支持部７６５に固定支持されている。プラネタリキャリア８４は、複数のプラネタリギヤ８２の軸を支承して配設されている。プラネタリキャリア８４は、その車幅方向外側のホイールハブ８９と一体形成されている。ホイールハブ８９は駆動輪６０のホイール６４に固定されてホイール軸をなしている。プラネタリギヤ形減速機構８の減速比は、各ギヤ８１、８２、８３の歯数を設定することで適宜定められる。
【００４２】
駆動輪６０は、ホイールハブ８９の車幅方向外側に一体的に配設され、ホイール６４およびタイヤ６７を主にして構成されている。詳述すると、ホイールハブ８９の車幅方向外側に、ホイール６４を形成する円盤状のホイールディスク６５が固設されている。ホイールディスク６５の外周には筒状のリム部６６が形成され、リム部６６の外周にタイヤ６７が配設されて駆動輪６０が構成されている。
【００４３】
図４は、図３中のロータ軸７９およびトルク制限機構５０の詳細を示す断面図である。図示されるように、トルク制限機構５０の構成は第１実施形態のトルク制限機構５と同一で、図２と比較して左右が反転している。また、トルク制限機構５０は、ロータ支持部基部７２３の内周部７２４とロータ軸７９とがすべり始める（相対回転を始める）所定トルクを自在に設定できる。
【００４４】
第２実施形態のモータ式車両駆動装置１０における作用および効果は、プラネタリギヤ形減速機構８の減速メカニズムが異なる点を除いて第１実施形態と概ね同様であるので、説明は省略する。
【００４５】
なお、トルク制限機構５０の配置には自由度があり、モータ７の出力軸であるロータ部７２とプラネタリギヤ形減速機構８との間、プラネタリギヤ形減速機構８内、およびプラネタリギヤ形減速機構８とホイール軸４１との間の少なくとも一つの位置に組み込むことができる。例えば、ロータ部７２とロータ軸７９とを一体的に結合し、プラネタリキャリア８４と駆動輪６０のホイール６４に固定されたホイール軸をなすホイールハブ８９とを別部材としてその間にトルク制限機構を組み込むようにしてもよい。ただし、プラネタリギヤ形減速機構８の出力側にトルク制限機構を配置する構成では、入力側配置のトルク制限機構５０と比較して減速比の逆数倍のトルクを考慮することになる。しかし、車輪６側から伝達されるトルクは増大されることがない。
【００４６】
次に、第１および第２実施形態のモータ式車両駆動装置１、１０に共通に応用できるトルク制限機構を２種類説明する。図５は、本発明のトルク制限機構に用いることができるトルクリミッター９の一部断面斜視図である。トルクリミッター９は、駆動軸９１と従動フランジ９２との間の駆動トルクの伝達を制限する機構である。トルクリミッター９は、駆動軸９１および従動フランジ９２の他に、調整ナット９３１、板ばね９３２、スイッチリング９３３、および鋼球９３４などで構成されており、次に詳述する。
【００４７】
駆動軸９１は、図示されるように筒状の部材であり、軸方向の一端面（図中の左前側）に取り付けねじ孔（図には見えていない）を有し、さらに一端面から筒状の内周に向かって徐々に内径が減少するテーパブッシュ９１１を有している。取り付けねじ孔とテーパブッシュ９１１を用いて、駆動トルクを入力する任意の軸体９１９を駆動軸９１に結合することができる。駆動軸９１の一端面側の外周には雄ねじ９１２が刻設されて、調整ナット９３１が螺着されている。駆動軸９１の軸方向の中間付近の外周には、径方向に突出する環状ハブ９１３が設けられている。環状ハブ９１３の外周面には、軸線方向から見て略Ｖ字状の凹部９１４が複数個形成されている。各凹部９１４には、鋼球９３４が嵌入配置されている。
【００４８】
従動フランジ９２は、駆動トルクを出力する略環状の部材であり、駆動軸９１の外周に環状ハブ９１３と隣接して配設されている。従動フランジ９２は、駆動軸９１に対して軸線方向への移動はできず、相対回転は可能とされている。従動フランジ９２の環状ハブ９１３に対向する面には、径方向から見て略Ｖ字状で鋼球９３４が嵌入できる凹部９２１が複数個形成されている。
【００４９】
調整ナット９３１は略環状で、内周面に雌ねじ９３Ａが刻設されている。調整ナット９３１の外周側は、一端面側（図中の左前側）で外径が大きく、テーパ部９３Ｂを挟んで、他端面側（図中の右奥側）に小径部９３Ｃが形成されている。調整ナット９３１の小径部９３Ｃの外側に、略環状の板ばね９３２が配設されている。板ばね９３２の他端面側に、スイッチリング９３３が配設されている。スイッチリング９３３は略環状で、内周側は一端面側（図中の左前側）が小さな内径の小径部９３Ｄ、他端面側（図中の右奥側）が大きな内径の大径部９３Ｅとなっている。スイッチリング９３３の大径部９３Ｅと、駆動軸９１の環状ハブ９１３の凹部９１４との間で鋼球９３４を径方向に保持できるようになっている。また、スイッチリング９３３の小径部９３Ｄと、従動フランジ９２の凹部９２１との間で鋼球９３４を軸線方向に保持できるようになっている。
【００５０】
ここで、調整ナット９３１を駆動軸９１の雄ねじ９１２に対して締め込んでゆくと、調整ナット９３１のテーパ部９３Ｂは板ばね９３２を他端面方向（図中の右奥方向）に押し込む。これにより、板ばね９３２がスイッチリング９３３を軸線方向に付勢し、スイッチリング９３３は鋼球９３４を従動フランジ９２の凹部９２１に嵌入圧接する。したがって、小さな駆動トルクは、駆動軸９１の環状ハブ９１３から鋼球９３４を経由して従動フランジ９２に伝達される。また、駆動トルクが所定トルクを超過すると、鋼球９３４が板ばね９３２の付勢力に抗して従動フランジ９２の凹部９２１から逸脱し、駆動軸９１と従動フランジ９２とがすべって相対回転する。これにより、伝達される駆動トルクを制限できる。なお、トルクリミッター９にトルク伝達の方向依存性はなく、所定トルクの大きさは調整ナット９３１の締め込み量を調整することにより自在に調整可能である。
【００５１】
図５のトルクリミッター９は、例えば次のようにして、第１実施形態に組み込むことができる。すなわち、図２でトルク制限機構５を無くして、トルクリミッター９の駆動軸９１をロータ軸３２に結合し、従動フランジ９２をロータハブ３３の内周部３３１に結合する。トルクリミッター９を組み込んだ態様における作用および効果は、第１実施形態と概ね同様になる。
【００５２】
図６は、本発明のトルク制限機構に用いることができる別のトルクリミッター９０の一部断面斜視図である。また、図７は、別のトルクリミッター９０のトルク制限部９７の詳細構造およびその作用を説明する断面図である。別のトルクリミッター９０は、２つのフランジ９４、９５の間で伝達される駆動トルクを制限する機構である。トルクリミッター９０は、Ａフランジ９４およびＢフランジ９５の他に、外枠９６、Ａフランジ９４側のトルク制限部９７、およびＢフランジ９５側のスラストパッド９８で構成されており、次に詳述する。
【００５３】
Ａフランジ９４およびＢフランジ９５は、図６に示されるように略筒状の部材であり、同一外径寸法部分をもち、軸線を共有している。Ａフランジ９４およびＢフランジ９５の同一外径寸法部分には、筒状の外枠９６が外嵌されている。外枠９６に対して、Ａフランジ９４は固定され、Ｂフランジ９５は軸線方向への移動はできず相対回転は可能とされている。
【００５４】
トルク制限部９７は、Ａフランジ９４の外周に等角度間隔で複数個設けられている。トルク制限部９７は、図６および図７に示されるように、外筒部９７Ａ、キャリアロッド９７Ｂ、鋼球９７Ｇ、中間エレメント９７Ｈ、スラストワッシャ９７Ｉ、および複数の皿ばね９７Ｊで構成されている。外筒部９７Ａは軸線方向に配置され、その中心にキャリアロッド９７Ｂを軸線方向に移動可能に保持している。キャリアロッド９７Ｂは、Ｂフランジ９５に対向する一端側（図７の左側）が太い大径部９７Ｃで、途中に段差部９７Ｄを有し、他端側（図７の右側）が細い小径部９７Ｅになっている。キャリアロッド９７Ｂの大径部９７Ｃの先端には、球状空間を有する鋼球保持部９７Ｆが設けられ、鋼球保持部９７Ｆ内に鋼球９７Ｇが回転可能に収容されている。
【００５５】
キャリアロッド９７Ｂの段差部９７Ｄと外筒部９７Ａとの間に、楔状の中間エレメント９７Ｈが周方向に複数個配置されている。中間エレメント９７Ｈは、中心側が肉厚で外側が肉薄の略台形断面形状になっている。さらに、キャリアロッド９７Ｂの小径部９７Ｅと外筒部９７Ａとの間に、略環状のスラストワッシャ９７Ｉおよび略環状の複数の皿ばね９７Ｊが配置されている。スラストワッシャ９７Ｉは、中心側が肉薄で外側が肉厚の略台形断面形状になっており、中間エレメント９７Ｈとテーパ面同士で摺接している。略環状の複数の皿ばね９７Ｊは軸線方向に列設されており、他端側が外筒部９７Ａによって支持され、一端側がスラストワッシャ９７Ｉを付勢している。この付勢力は、中間エレメント９７Ｈからキャリアロッド９７Ｂの段差部９７Ｄに伝わり、キャリアロッド９７ＢはＢフランジ９５に向けて付勢されている。
【００５６】
一方、Ｂフランジ９５のＡフランジ９４に対向する面には、スラストパッド９８が等角度間隔で複数個設けられている。スラストパッド９８は、トルク制限部９７のキャリアロッド９７Ｂの先端の鋼球９７Ｇが圧接する凹部９８Ａを有している。
【００５７】
図７で、（１）は駆動トルクを伝達している状態、（２）は駆動トルクを伝達しない状態をそれぞれ示している。図７（１）に示されるように、付勢されたキャリアロッド９７Ｂの先端の鋼球９７Ｇは、Ａフランジ９４から突出してＢフランジ９５のスラストパッド９８の凹部９８Ａに圧接している。したがって、小さな駆動トルクは、鋼球９７Ｇを介して、Ａフランジ９４とＢフランジ９５の間で伝達される。ここで、駆動トルクが増加すると、鋼球９７Ｇがキャリアロッド９７Ｂを他端側（図７の右向き矢印Ｚ）に押圧する力が大きくなる。そして、伝達トルクが所定トルクを超過すると、キャリアロッド９７Ｂが皿ばね９７Ｊの付勢力に抗して矢印Ｚ方向に微動しつつ、中間エレメント９７Ｈを径方向外向きに変位させる。これにより、皿ばね９７Ｊの付勢力がキャリアロッド９７Ｂに作用しなくなって、駆動トルクを伝達しないフリー状態となる。なお、トルクリミッター９０にトルク伝達の方向依存性はなく、所定トルクの大きさは皿ばね９７Ｊの強度や列設個数、スラストパッド９８の凹部９８Ａの形状などを変更することにより調整可能である。また、フリー状態は、Ａフランジ９４とＢフランジ９５の回転数差を検出し、図略の復帰機構を動作させることにより解消できる。
【００５８】
図６および図７で説明したトルクリミッター９０は、例えば次のようにして、第２実施形態に組み込むことができる。すなわち、トルク制限機構５０を無くしてロータ部７２とロータ軸７９とを一体的に結合し、プラネタリキャリア８４とホイールハブ８９とを別部材とし、プラネタリキャリア８４をトルクリミッター９０のＡフランジ９４に結合し、ホイールハブ８９をＢフランジ９５に結合する。トルクリミッター９０を組み込んだ態様における作用および効果は、第２実施形態と概ね同様になる。
【００５９】
第１および第２実施形態において、トルク制限機構（５または５０）の配置には自由度があり、モータ７の出力軸７２に回転連結され駆動輪６のホイール６４に固定されたホイール軸４１に動力伝達する動力伝達経路の途中に配設すればよい。そして、モータ７の出力軸７２とホイール軸４１との間に減速機構（４または８）を備える場合は、トルク制限機構（５または５０）はモータ７の出力軸７２と減速機構（４または８）との間、減速機構（４または８）内、および減速機構（４または８）とホイール軸（４１または８９）との間の少なくとも一つの位置に組み込むことができる。
【００６０】
なお、第１実施形態では平行多軸形減速機構４、第２実施形態ではプラネタリギヤ形減速機構８を備えているが、本発明は減速機構の形式を限定しない。例えば、サイクロイド形減速機構やハーモニック形減速機構を備えるモータ式車両駆動装置でも、本発明を実施できる。さらには、上述したトルク制限機構５、５０やトルクリミッター９、９０以外の方式のトルク制限機構を用いることもできる。本発明は、その他さまざまな応用や変形が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１、１０：モータ式車両駆動装置
２：ハウジング    ２１：モータハウジング    ２５：ギアハウジング
３：モータ    ３１：ロータ    ３２：ロータ軸    ３３：ロータハブ（出力軸）
３４：ロータコア    ３５：ステータ
４：平行多軸形減速機構    ４１：スピンドル軸（ホイール軸）  ４２：カウンター軸
４３：ロータギア（第１駆動ギヤ）
４４：第１カウンターギア（第１従動ギヤ）
４５：第２カウンターギア（第２駆動ギヤ）
４６：スピンドルギア（第２従動ギヤ）
５、５０：トルク制限機構    ５１：支持フランジ    ５２、５３：ライニング材
５４：圧接部材    ５５、５６皿ばね    ５７：回り止めリング
５８：押さえリング
６、６０：駆動輪    ６１：ホイールハブ    ６２：ドラムブレーキ
６４：ホイール    ６７：タイヤ
７：モータ    ７１：ロータ    ７２：ロータ部（出力軸）
７５：ステータ    ７６：ステータ部    ７９：ロータ軸
８：プラネタリギヤ形減速機構    ８１：サンギヤ    ８２：プラネタリギヤ
８３：リングギヤ    ８４：プラネタリキャリア    ８５：ギヤケース
８９：ホイールハブ(ホイール軸）
９：トルクリミッター（トルク制限機構）
９１：駆動軸    ９２：従動フランジ    ９３１：調整ナット
９３２：板ばね    ９３３：スイッチリング    ９３４：鋼球
９０：別のトルクリミッター（トルク制限機構）
９４：Ａフランジ    ９５：Ｂフランジ    ９６：外枠
９７：トルク制限部    ９８：スラストパッド
【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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