(57)【要約】【課題】  過大な外力が入力したときに最弱部位が破損した際に、金属片の飛散によるフリクションの増加を抑制することができる車両用電動駆動装置を提供すること。【解決手段】  動力伝達軸が破断したときに金属片が飛散したとしても、金属片が減速機のギヤに噛み込む可能性を低減することができる。【選択図】  図2
2016109164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動輪に接続する車輪用軸受と、
前記車輪用軸受を回転駆動させるモータと、
前記車輪用軸受と前記モータとの間に設けた減速機と、
前記減速機から前記車輪用軸受に動力を伝達する動力伝達軸と、
を設け、
前記モータから駆動輪に至る動力伝達経路において、前記動力伝達軸を最も強度が小さい最弱部としたことを特徴とする車両用電動駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用電動駆動装置において、
前記動力伝達軸に脆弱部を設けたことを特徴とする車両用電動駆動装置。
【請求項３】
請求項1に記載の車両用電動駆動装置において、
前記モータ、前記減速機、前記動力伝達軸を収容するハウジングを有し、
前記動力伝達軸が収容される空間と、前記減速機が収容される空間とは遮断されていることを特徴とする車両用電動駆動装置。
【請求項４】
請求項1または請求項2に記載の車両用電動駆動装置において、
前記最弱部を、前記最弱部が破断したときに、破断面が前記動力伝達軸の軸方向に対して略垂直となるように形成したことを特徴とする車両用電動駆動装置。
【請求項５】
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の車両用電動駆動装置において、
前記最弱部に対して前記モータ側の回転体の回転数を検出する第一回転数検出手段と、
前記最弱部に対して前記車輪用軸受側の回転体の回転数を検出する第二回転数検出手段と、
を設け、
前記第一回転数検出手段が検出した回転数と、前記第二回転数検出手段が検出した回転数との差を用いて、前記最弱部が破断したことを判断することを特徴とする車両用電動駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用電動駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術としては、下記の特許文献1に記載の技術が開示されている。この文献には、インホイールモータユニットのモータにカウンタギヤ対を介して接続する伝達軸に、伝達軸の他の部分よりも強度が低い最弱部位を形成したものが開示されている。インホイールモータユニットに過大な外力が入力されたときには最弱部位が分割され、他の部分に外力の影響が及ばないようにすることで、装置の大型化、重量増、コストアップなどを回避している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特願2010-047121号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献1に記載の技術では、減速機を構成する歯車伝達機構と接続する伝達軸に最弱部位を設けているため、最弱部位が分割したときに飛散した金属片が歯車伝達機構の回転部に噛み込み、フリクションの増加を生じさせるおそれがあった。
本発明は、上記問題に着目されたもので、その目的とするところは、過大な外力が入力したときに最弱部位が破損した際に、金属片の飛散によるフリクションの増加を抑制することができる車両用電動駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
減速機から車輪用軸受に動力を伝達する動力伝達軸に他の部分よりも強度が小さい最弱部を形成した。
【発明の効果】
【０００６】
よって本発明では、動力伝達軸が破断したときに金属片が飛散したとしても、金属片が減速機のギヤに噛み込む可能性を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例1のインホイールモータユニットを示す縦断面図である。
【図２】実施例1のギヤカップリング軸の拡大断面図である。
【図３】他の実施例のギヤカップリング軸の拡大断面図である。
【図４】他の実施例のギヤカップリング軸の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
〔実施例1〕
図１は、インホイールモータユニット1を示す縦断面図である。図2は、インホイールモータユニット1の斜視図である。インホイールモータユニット1は、車輪を駆動・制動するモータ10を、車輪のホイールの内側に配置したものである。インホイールモータユニット1は、ハウジング20内にモータ10、減速機30、ギヤカップリング軸40を有している。
【０００９】
ハウジング20は、第一ハウジング21と、第二ハウジング22と、カバー23から構成されている。第一ハウジング21の図1の左側面に第二ハウジング22とボルト24によって締結している。カバー23は第二ハウジング22の開口部22aを封止するように取り付けられ、ボルト25によって締結されている。ハウジング20は、サスペンション機構を介して、サイドメンバ等の車体に対して揺動可能に保持されている。
【００１０】
モータ10は第一ハウジング21の内側に位置し、環状のステータ11と、このステータ11内に同軸に配置したロータ12と、を有している。
ステータ11は、コイル11aを巻線して備え、第一ハウジング21の内周に外周面を焼き嵌めする等の方法で固定される。
【００１１】
ロータ12は、ロータ回転軸12aと、フランジ部12bと、永久磁石12cとから構成される。ロータ回転軸12aは第一ロータ軸受13と第二ロータ軸受14を介してハウジング20に回転自在に支持される。
【００１２】
ロータ回転軸12aには、ロータ回転軸12aの回転数を検出するレゾルバ53が設けられている。ロータ回転軸12aにレゾルバロータ53aが固定され、第二ハウジング22のレゾルバロータ53aに対向する位置にレゾルバステータ53bが固定されている。レゾルバステータ53bにはコイル53cが設けられている。
【００１３】
ロータ回転軸12aの第一ロータ軸受13、第二ロータ軸受14の間の外周面に、フランジ部12bが突出固定される。フランジ部12bの外周には永久磁石12cが固設されている。ロータ12は、永久磁石12cがステータ11の内周面と正対する軸線方向位置に配置されている。
【００１４】
減速機30は、ロータ回転軸12a上に形成したサンギヤ31と、第一ハウジング21の車輪側開口の内側に形成したリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合する大径ピニオン33aおよびリングギヤ32に噛合する小径ピニオン33bを一体成形した段付きピニオン33と、段付きピニオン33を回転自在に支持したキャリア34と、を有する遊星歯車組で構成する。
【００１５】
減速機30は、第一ハウジング21と第二ハウジング22とによって構成される減速機収容部23内に収容されている。
キャリア34は、減速機30の出力メンバであり、駆動源であるモータ10により回転する出力軸に相当する。キャリア34は、キャリア軸受35を介して第一ハウジング21に回転自在に支持されている。キャリア34は、両端が開放した中空の中空円筒部34aを有する。
【００１６】
中空円筒部34aは、一端が第一ハウジング21の内側に配置され、他端が第一ハウジング21から突出している。第一ハウジング21の内側に配置された中空円筒部34aの一端開口には、ロータ回転軸12aの先端部12dが挿入されている。第一ハウジング21から突出した中空円筒部34aの他端開口には、後述するギヤカップリング軸40の一端部40aが挿入されている。中空円筒部34aの他端開口の内周面には、セレーション34bが形成されている。
【００１７】
中空円筒部34aの内部には、ロータ回転軸12aとギヤカップリング軸40との間を区画する区画壁50が設けられている。区画壁50の外周部には、ロータ回転軸12aの先端部12dを囲むフランジ部50aが形成されている。中空円筒部34aの他端側外周と第一ハウジング21との間には、シール部材15が設けられている。
【００１８】
ギヤカップリング軸40は、減速機30の出力軸であるキャリア34と、車軸であるホイールハブ51とを連結している。前述のように、ギヤカップリング軸40の一端部40aはキャリア34の中空円筒部34aの他端開口に挿入されている。ギヤカップリング軸40の他端側の大部分はホイールハブ51のハブ軸51bの内周に挿入されている。
【００１９】
ギヤカップリング軸40は、第一ハウジング21、ホイールハブ51により構成されるギヤカップリング軸収容部24内に収容されている。前述の減速機収容部23とギヤカップリング軸収容部24とは、区画壁50とシール部材15によって遮断されている。
【００２０】
ギヤカップリング軸40のキャリア34の中空円筒部34a内に挿入される側の端部である一端部40aと、ホイールハブ51のハブ軸51b内に挿入される側の端部である他端部40bは、両者の間の中間部40eに対して大径に形成されている。一端部40aの外周面にセレーション40bが形成され、他端部40cの外周面にもセレーション40dが形成されている。一端部40aのセレーション40bはキャリア34のセレーション34bに嵌合し、他端部40cのセレーション40dはホイールハブ51のセレーション51aに嵌合している。キャリア34の回転駆動力は、ギヤカップリング軸40を介して、ホイールハブ51に伝達される。
【００２１】
図２はギヤカップリング軸40の一端部40a付近の拡大断面図である。中間部40eと一端部40aとの間には最弱部40fが形成されている。最弱部40は、キャリア34の中空円筒部34a内に収容されている。つまり、最弱部40の外周は円筒状の中空円筒部34aによって覆われている。
【００２２】
最弱部40fは、中間部40eの外周と一端部40aの外周とを繋ぐ段付き部分の隅Rの径を極力小さくすることで形成されている。隅Rを極力小さくすることで、最弱部40fの強度を低下させることができる。最弱部40fはギヤカップリング軸40の全周に渡って形成されている。最弱部40fにより形成される円形の面は、ギヤカップリング軸40の軸方向に対してほぼ垂直に形成されている。そのため、過大な外力が作用したときには最弱部40fにおいてギヤカップリング軸40が破断するが、その断面はギヤカップリング軸40の軸方向に対してほぼ垂直に形成されるようになっている。
【００２３】
ホイールハブ51は、ホイールのリム部に囲まれた車輪内側空間に配置される軸部材である。このホイールハブ51は、キャリア34と同軸に配置され、両端が開放した中空円筒状をなすハブ軸51bと、ハブ軸51bの軸方向中間部から外側に突出したフランジ51cとを一体に有する。
【００２４】
ハブ軸51bの外周にはハブベアリング55が組み付けられ、ハブ軸51bは、このハブベアリング55を介して、第一ハウジング21に回転可能に支持されている。フランジ51cにはホイールがボルト56により締結される。フランジ51cの外周側には、ホイールハブ51の回転数を検出する車輪速センサ52が設けられている。レゾルバ53により検出したロータ回転軸12aの回転数と、車輪速センサ52が検出したホイールハブ51の回転数との差を監視することで、インホイールモータユニット1の異常を検出することができる。
【００２５】
ハブベアリング55は、外輪55aと、内輪55bと、転動体55cとを有している。外輪55aは、第一ハウジング21に固定されている。内輪55bは、ハブ軸51bの外周面に形成された小径部55dに固定されている。転動体55cは、ハブ軸51bの軸周りに配置される多数の金属球体であり、外輪55aと内輪55bとの間に摺動可能に保持された第一列と、外輪55aとハブ軸51bの外周面に形成された転走面51eとの間に摺動可能に保持された第二列と、を有している。各転動体55cは、保持器55dによって間隔が一定に保持される。
ハブベアリング55は、ギヤカップリング軸収容部24に対してベアリングカバー16により遮断された空間に設けられている。
【００２６】
［作用］
インホイールモータユニット1は、車輪のホイール内部もしくはホイールの近傍に設けられ、モータ10の駆動力を車輪に直接伝達するものである。そのため、車両が大きな凹凸がある路面を通過するなどしたときには、車輪からインホイールモータユニット1に想定外の過大な外力が入力される可能性がある。
【００２７】
インホイールモータユニット1に想定外の過大な外力が入力されたときであっても、モータ10、減速機30、ギヤカップリング軸40などに異常が生じることがないように、各部材の強度を高めるようにしていた。しかし、各部材の強度を高めるためには、各部材を大型化する、または各部品に高強度の材料を使用するなどの必要があり、インホイールモータユニット1の大型化や製造コストの増加につながっていた。
【００２８】
そこで、動力伝達経路上の他の部材の強度に比べて低い強度となるように形成した最弱部40fを形成するようにした。これにより、インホイールモータユニット1に想定外の過大な外力が入力されたときには、最初に最弱部40fが破断するため、他の部材に過大な外力が入力されることを抑制することができる。よって、各部材の強度を高めずとも最弱部40f以外の各部材に異常が生じることを抑制することができる。
【００２９】
最弱部40fが破断したときに、金属片が飛散するおそれがある。この金属片が減速機30などのギヤに噛みこむとフリクションの増加を生じさせる。そこで実施例1ではさらにギヤカップリング軸40に最弱部40fを設けるようにした。ギヤカップリング軸40は、減速機30よりもホイール側に配置されており、ギヤカップリング軸40が破断したときに金属片が飛散したとしても、金属片が減速機30のギヤに噛み込む可能性を低減することができる。
【００３０】
また実施例1では、減速機30を収容する減速機収容部23と、ギヤカップリング軸40を収容するギヤカップリング軸収容部24とを、区画壁50とシール部材15によって遮断し、別室となるようにした。これにより、ギヤカップリング軸40が最弱部40fにおいて破断しても金属片が減速機収容部23に進入することを抑制することができ、金属片が減速機30のギヤに噛み込む可能性を低減することができる。
【００３１】
また実施例1では、最弱部40fにおいてギヤカップリング軸40が破断したときには、破断後の断面がギヤカップリング軸40の軸方向に対してほぼ垂直となるようにした。ギヤカップリング軸40の破断面の形状によっては、破断後のギヤカップリング軸40の回転時に、ギヤカップリング軸40が他の部材を軸方向に押す力（軸力）が発生し、軸力によって他の部材が破損するなどのおそれがある。破断後の断面がギヤカップリング軸40の軸方向に対してほぼ垂直となるように形成することで、軸力の発生を抑制することができる。
【００３２】
また実施例1では、レゾルバ53により検出したロータ回転軸12aの回転数と、車輪速センサ52が検出したホイールハブ51の回転数との差を監視することで、インホイールモータユニット1の異常を検出するようにした。最弱部40fにおいてギヤカップリング軸40に破断が生じると、最弱部40fを境に一端部40a側と他端部40c側で回転数差が生じることとなる。ロータ回転軸12aとホイールハブ51との回転数差からギヤカップリング軸40の破断を早期に検出することができる。よって、既存のセンサを用いてインホイールモータユニット1の異常を検出することができる。
【００３３】
［効果］
(1) 駆動輪に接続するホイールハブ51（車輪用軸受）と、ホイールハブ51を回転駆動させるモータ10と、ホイールハブ51とモータ10との間に設けた減速機30と、減速機30からホイールハブ51に動力を伝達するギヤカップリング軸40（動力伝達軸）と、を設け、モータ10から駆動輪に至る動力伝達経路において、ギヤカップリング軸40を最も強度が小さい最弱部とした。
よって、ギヤカップリング軸40が破断したときに金属片が飛散したとしても、金属片が減速機30のギヤに噛み込む可能性を低減することができる。
【００３４】
(2) ギヤカップリング軸40に最弱部40f（脆弱部）を設けた。
よって、ギヤカップリング軸40が破断したときに金属片が飛散したとしても、金属片が減速機30のギヤに噛み込む可能性を低減することができる。
(3) モータ10、減速機30、ギヤカップリング軸40を収容するハウジング20を有し、ギヤカップリング軸40が収容される空間（ギヤカップリング軸収容部24）と、減速機30が収容される空間（減速機収容部23）とを遮断するようにした。
よって、ギヤカップリング軸40が最弱部40fにおいて破断しても金属片が減速機収容部23に進入することを抑制することができ、金属片が減速機30のギヤに噛み込む可能性を低減することができる。
【００３５】
(4) 最弱部40fを、最弱部40fが破断したときに、破断面がギヤカップリング軸40の軸方向に対して略垂直となるように形成した。
よって、ギヤカップリング軸40が破断した後の軸力の発生を抑制することができる。
【００３６】
(5) 最弱部40fに対してモータ10側の回転体（ロータ回転軸12a）の回転数を検出するレゾルバ53（第一回転数検出手段）と、最弱部40fに対してホイールハブ51の回転数を検出する車輪速センサ52（第二回転数検出手段）と、を設け、レゾルバ53が検出した回転数と、車輪速センサ52が検出した回転数との差を用いて、最弱部40fが破断したことを判断するようにした。
よって、既存のセンサを用いてインホイールモータユニット1の異常を検出することができる。
【００３７】
〔他の実施例〕
以上、本発明は上記実施例の構成に限らず、他の構成であっても構わない。
実施例1では最弱部40fを中間部40eの外周と一端部40aの外周とを繋ぐ段付き部分の隅Rの径を極力小さくすることで形成していた。他の方法で最弱部40fを形成するようにしても良い。
例えば図3に示すように、中間部40eに他の部分よりも外径を小さく形成することによって、最弱部40fを形成するようにしても良い。また図4に示すように、焼き入れの深さを他の部分変え、材料自体の硬度を他の部分よりも低下させて、最弱部40fを形成するようにしても良い。これの場合、最弱部40fはホイールハブ51のハブ軸51b内に収容されており、最弱部40fの外周は円筒状のハブ軸51bにより覆われていることとなる。
【符号の説明】
【００３８】
10    モータ
12a    ロータ回転軸
20    ハウジング
23    減速機収容部
24    ギヤカップリング軸収容部
30    減速機
40    ギヤカップリング軸（動力伝達軸）
40f    最弱部
51    ホイールハブ（車輪用軸受）
52    車輪速センサ（第二回転数検出手段）
53    レゾルバ（第一回転数検出手段）
【図１】
2016109164.tif 000003
【図２】
2016109164.tif 000004
【図３】
2016109164.tif 000005
【図４】
2016109164.tif 000006