(57)【要約】【課題】インホイールモータのユニットサイズおよび重量と小さくすることができるインホイールモータの改良技術を提供する。【解決手段】インホイールモータ駆動装置（２１）は車輪ハブ（３２）を回転自在に支持する車輪ハブ軸受部（Ｃ）と、車輪ハブ軸受部に連結されて車輪ハブを駆動する内部駆動源としてのモータ部（Ａ）と、モータ部から車輪ハブへ駆動力を伝達する第１駆動系（１１Ｂ）と、第１駆動系に設けられて当該第１駆動系の回転伝達を断接する第１クラッチ（Ｃ１）と、外方から延びるドライブシャフト（ＤＳ）と連結するための自在継手（４８）を含み外部駆動源からドライブシャフトおよび自在継手を経て車輪ハブに駆動力を伝達する第２駆動系（４７）を備える。【選択図】図１
2016222063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪ハブを回転自在に支持する車輪ハブ軸受部と、
前記車輪ハブ軸受部と連結する内部駆動源としてのモータ部と、
前記モータ部から前記車輪ハブへ駆動力を伝達する第１駆動系と、
前記第１駆動系に設けられて当該第１駆動系の回転伝達を断接する第１クラッチと、
外方から延びるドライブシャフトと連結するための自在継手を含み、外部駆動源から前記車輪ハブに駆動力を伝達する第２駆動系とを備える、インホイールモータ駆動装置。
【請求項２】
前記第２駆動系は、当該第２駆動系の回転伝達を断接する第２クラッチをさらに含む、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項３】
前記車輪ハブ軸受部および前記モータ部は同軸となるよう軸線方向一方および他方にそれぞれ配置され、
前記モータ部のモータ回転軸は筒状であり、
前記第２駆動系の回転軸が前記モータ回転軸の中心孔を貫通して前記車輪ハブと駆動結合し、
前記自在継手は前記モータ部の軸線方向他方側に配設される、請求項２に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項４】
軸線方向一方に配置される前記車輪ハブ軸受部と軸線方向他方に配置される前記モータ部の間に同軸に配置され、前記モータ部から出力される回転を減速して前記車輪ハブへ伝達する減速部をさらに備え、
前記減速部は、前記第１クラッチを含み、
前記第２クラッチは、前記モータ部の軸線方向他方側に配置される、請求項３に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項５】
前記減速部はサイクロイド減速機である、請求項４に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項６】
前記モータ部は前記車輪ハブの軸線からオフセットして配置され、
前記自在継手は前記車輪ハブの端部に設けられる、請求項２に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項７】
前記車輪ハブ軸受部の軸線および前記モータ部の軸線と平行に配置され、前記モータ部から出力される回転を減速して前記車輪ハブへ伝達する平行軸式減速機をさらに備える、請求項６に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項８】
前記第１クラッチおよび／または前記第２クラッチは二方向クラッチである、請求項２〜７のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項９】
前記モータ部は、前記自在継手を支点として揺動する前記ドライブシャフトの揺動範囲に対応して切り欠き形状にされる、請求項１〜８のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項１０】
前記第２クラッチが接続状態となって前記第２駆動系が駆動力を伝達するとき、前記第１クラッチは切断状態となり、
前記第１クラッチが接続状態となって前記第１駆動系が駆動力を伝達するとき、前記第２クラッチは切断状態となるよう構成される、請求項２〜８のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪のロードホイール内空領域に配置されて当該車輪を駆動するインホイールモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インホイールモータは、電気駆動されることから環境に負荷を与えることが少ないばかりでなく、自動車の車輪内に設置されて当該車輪を駆動することから、エンジン自動車と比較して広い車室スペースを確保することができ、有利である。かかるインホイールモータとしては従来、例えば、特開２００９−１７４５９２号公報（特許文献１）に記載のごときものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７４５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インホイールモータは車両を駆動するのに十分なトルクを確保するためにモータの体積が大きくなりがちであり、インホイールモータのユニットサイズおよび重量が大きくなる。そうするとサスペンション装置のばね下に駆動モータを配置するインホイールモータ搭載電気自動車では、車体フレーム上に駆動モータを搭載するオンボードモータ搭載電気自動車と比較してサスペンション装置のバネ下重量が増加し、サスペンション装置の追従性が悪化する。
【０００５】
またユニットサイズの大きなインホイールモータを、車体の車幅方向両側に形成される車輪ハウジングに収容することから、インホイールモータ搭載電気自動車の車輪ハウジングは通常の内燃機関車両の車輪ハウジングよりも大きい。そうするとインホイールモータ搭載電気自動車の車体と内燃機関車両の車体と兼用して部品コストおよび生産コストを下げようとしても、車輪ハウジングのサイズ違いを原因として、サスペンション装置および車体の改造範囲が広くなってしまい、かえってコスト高になってしまう。またインホイールモータのみで車輪を駆動する電気自動車は、バッテリーの搭載量が少ないために巡航距離が不十分であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述の実情に鑑み、インホイールモータのユニットサイズおよび重量を小さくすることができ、しかもエンジン自動車と同様の巡航距離を実現することができるインホイールモータの改良技術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】
【０００７】
この目的のため本発明によるインホイールモータ駆動装置は車輪ハブを回転自在に支持する車輪ハブ軸受部と、車輪ハブ軸受部と連結する内部駆動源としてのモータ部と、モータ部から車輪ハブへ駆動力を伝達する第１駆動系と、第１駆動系に設けられて当該第１駆動系の回転伝達を断接する第１クラッチと、外方から延びるドライブシャフトと連結するための自在継手を含み外部駆動源から車輪ハブに駆動力を伝達する第２駆動系を備える。
【０００８】
かかる本発明によれば、インホイールモータ駆動装置自身のモータ部で駆動力を生成して第１駆動系で車輪ハブを駆動することができる他、インホイールモータ駆動装置の外部に設置される外部駆動源で駆動力を生成して第２駆動系で車輪ハブを駆動することもできる。したがってモータ部を小型化および軽量化することが可能となるだけでなく、エンジンでインホイールモータ駆動装置の車輪ハブを駆動することによってエンジン自動車と同様の巡航距離を実現することができる。なお第２駆動系の自在継手は、等速ジョイントといったユニバーサルジョイントを含み、自在継手を介した自由な折り曲げを許容する。外部駆動源はインホイールモータ駆動装置の外部に設置されていればよく、例えばエンジンであったり、他の車両用モータ駆動装置であったり、別なインホイールモータ駆動装置であったりするが特に限定されない。
【０００９】
第１駆動系で車輪ハブを駆動する場合、第１クラッチを接続しモータ部を力行運転するとよい。これに対し第２駆動系で車輪ハブを駆動する場合、第１クラッチを切断し外部駆動源を駆動運転するとよい。また第１駆動系および第２駆動系で車輪ハブを駆動する場合、第１クラッチを接続しモータ部および外部駆動源で駆動力を生成するとよい。これに対し第２駆動系による駆動が不要であれば、外部駆動源を停止するか、あるいは外部駆動源および車輪ハブ間に第２のクラッチを設けて第２クラッチを切断するとよい。第２クラッチの設置箇所は特に限定されないが本発明の一実施形態として第２駆動系は、当該第２駆動系の回転伝達を断接する第２クラッチをさらに含む。かかる実施形態によればインホイールモータ駆動装置に第２クラッチを内蔵することができ、個々のインホイールモータ駆動装置において駆動源を選択することができる。
【００１０】
インホイールモータ駆動装置内部における第２駆動系のレイアウトは特に限定されないが本発明の好ましい実施形態として、車輪ハブ軸受部およびモータ部は同軸となるよう軸線方向一方および他方にそれぞれ配置され、モータ部のモータ回転軸は筒状であり、第２駆動系の回転軸がモータ回転軸の中心孔を貫通して車輪ハブと駆動結合し、自在継手はモータ部の軸線方向他方側に配設される。かかる実施形態によれば、第２駆動系を車輪ハブと同軸に配置してレイアウトをすっきりさせることができ、インホイールモータ駆動装置の小型化に資する。
【００１１】
本発明のさらに好ましい実施形態として、軸線方向一方に配置される車輪ハブ軸受部と軸線方向他方に配置されるモータ部の間に同軸に配置されモータ部から出力される回転を減速して車輪ハブへ伝達する減速部をさらに備え、かかる減速部は第１クラッチを含み、第２クラッチはモータ部の軸線方向他方側に配置される。かかる実施形態によれば減速部をさらに備えることからモータ部の小型化に資する。本発明の好ましい実施形態として、この減速部はサイクロイド減速機である。あるいはこの減速部は遊星歯車組であってもよい。
【００１２】
本発明の他の実施形態としてモータ部は車輪ハブの軸線からオフセットして配置され、自在継手は車輪ハブの端部に設けられる。かかる実施形態によれば、車輪ハブが自在継手を介してドライブシャフトと連結される。したがってインホイールモータ駆動装置でありながらドライブシャフトの車幅方向スペースを大きく確保することができる。
【００１３】
好ましい実施形態として、車輪ハブ軸受部の軸線およびモータ部の軸線と平行に配置され、モータ部から出力される回転を減速して車輪ハブへ伝達する平行軸式減速機をさらに備えてもよい。
【００１４】
第１クラッチおよび第２クラッチは、電磁クラッチ、油圧クラッチ、ワンウェイクラッチ等、特に限定されないが、好ましい実施形態として第１クラッチおよび／または第２クラッチは二方向クラッチである。かかる実施形態によれば駆動部材から従動部材にトルクを伝達する場合にはクラッチが自動的に接続し、その逆の場合にはクラッチが自動的に切断する。したがって第１クラッチおよび／または第２クラッチを何ら操作することなく、内部駆動源（モータ部）の駆動力や外部駆動源の駆動力を車輪ハブへ選択的に伝達することができる。また二方向クラッチは電磁クラッチや油圧クラッチよりも簡易な構造であるため、インホイールモータ駆動装置の小型軽量化に資する。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態としてモータ部は、自在継手を支点として揺動するドライブシャフトの揺動範囲に対応して切り欠き形状にされる。かかる実施形態によれば、インホイールモータ駆動装置を車体に取り付けるサスペンション装置が上下方向にストロークしたり、左右方向に転舵したりして、ドライブシャフトがインホイールモータ駆動装置に対して揺動しても、ドライブシャフトとインホイールモータ駆動装置の干渉を回避することができる。一実施形態として第２クラッチが接続状態となって第２駆動系が駆動力を伝達するときに第１クラッチは切断状態となり、第１クラッチが接続状態となって第１駆動系が駆動力を伝達するときに第２クラッチは切断状態となるよう構成される。
【発明の効果】
【００１６】
このように本発明によれば、インホイールモータのユニットサイズおよび重量と小さくすることができる。しかもハイブリッド駆動源を採用し車体に燃料タンクおよびエンジンを搭載することで、エンジン自動車と同様の巡航距離を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態になるインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩにおける横断面図である。
【図３】本発明のインホイールモータ駆動装置を具備するハイブリッド車両を模式的に示す平面図である。
【図４】本発明の変形例になるインホイールモータ駆動装置を具備するハイブリッド車両を模式的に示す平面図である。
【図５】図１のインホイールモータ駆動装置から第２クラッチを取り出して示す拡大縦断面図である。
【図６】図５の第２クラッチを示す横断面図である。
【図７】図５の第２クラッチの作用を示す横断面図である。
【図８】図５の第２クラッチの作用を示す横断面図である。
【図９】図５の第２クラッチの作用を示す横断面図である。
【図１０】図５の第２クラッチの作用を示す横断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態になるインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。図３は本発明のインホイールモータ駆動装置を具備するハイブリッド車両を模式的に示す平面図である。まず図３を参照して本発明の概要を説明すると、ハイブリッド車両の車体１１にはエンジンＥおよび減速機Ｒが搭載され、減速機ＲからプロペラシャフトＰＳが車体前後方向に延びる。減速機ＲはエンジンＥの回転を減速してプロペラシャフトＰＳに伝達する。プロペラシャフトＰＳの先端にはディファレンシャルギヤ装置ＤＦが設けられる。ディファレンシャルギヤ装置ＤＦから２本のドライブシャフトＤＳが車幅方向左右にそれぞれ延びる。ディファレンシャルギヤ装置ＤＦはプロペラシャフトＰＳの駆動力を左右のドライブシャフトＤＳに分配する。このハイブリッド車両は乗用自動車であり、一般的なエンジン自動車と同様に公道を高速走行可能である。
【００１９】
各ドライブシャフトＤＳの先端はインホイールモータ駆動装置ＩＷＭと結合する。各インホイールモータ駆動装置ＩＷＭは、車体１１の左右両側に形成されたハウジング１１ｈに収容されるとともに、図示しない車輪のロードホイール内空領域に配置される。またインホイールモータ駆動装置ＩＷＭは図示しないサスペンション装置を介して車体１１に取り付けられる。したがってインホイールモータ駆動装置ＩＷＭは車輪とともに、車体１１に対し上下方向にバウンドおよびリバウンド可能である。なお車輪は前輪であってもよいし後輪であってもよい。またインホイールモータ駆動装置ＩＷＭは車輪とともに転舵可能であってもよい。
【００２０】
インホイールモータ駆動装置ＩＷＭは、車輪ハブ軸受部Ｈと、車輪ハブ軸受部Ｈに連結するモータ部Ｍと、モータ部Ｍから車輪ハブ軸受部Ｈへの回転伝達を断接する第１クラッチＣ１と、ドライブシャフトＤＳから車輪ハブ軸受部Ｈへの回転伝達を断接する第２クラッチＣ２を備える。
【００２１】
車輪ハブ軸受部Ｈは車輪と連結する車輪ハブと、該車輪ハブを回転自在に支持する転がり軸受を有する。モータ部Ｍは車輪ハブと駆動結合し、車体１１から電力を供給されて車輪ハブを駆動する力行運転と、車輪ハブの回転を利用して発電する回生運転が可能である。モータ部Ｍと車輪ハブを駆動結合する駆動力伝達経路は、第１クラッチＣ１を含み、第１駆動系を構成する。ドライブシャフトＤＳと車輪ハブを駆動結合する駆動力伝達経路は、第２クラッチＣ２を含み、第２駆動系を構成する。
【００２２】
第１クラッチＣ１が接続するとともに第２クラッチＣ２が切断する場合、モータ部Ｍの駆動回転が車輪ハブ軸受部Ｈに入力され、ドライブシャフトＤＳは停止ないし空転する。第１クラッチＣ１が切断するとともに第２クラッチＣ２が接続する場合、モータ部Ｍは停止ないし空転し、ドライブシャフトＤＳの駆動回転が車輪ハブ軸受部Ｈに入力される。かくして車輪はモータ部ＭあるいはエンジンＥに駆動される。また第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２を接続して、車輪をモータ部ＭおよびエンジンＥで駆動してもよい。また第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２を切断して、車輪をフリーにしてもよい。
【００２３】
次に本発明の変形例を説明する。図４は本発明の変形例になるインホイールモータ駆動装置を具備するハイブリッド車両を模式的に示す平面図である。この変形例につき、前述した図３の実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。この変形例では各インホイールモータ駆動装置ＩＷＭに第２クラッチを設けるのではなく、車体１１側に第２クラッチＣ２を設ける。第２クラッチＣ２は、エンジンＥとディファレンシャルギヤ装置ＤＦの間、例えば減速機Ｒの中、に内蔵される。モータ部Ｍと車輪ハブを駆動結合する駆動力伝達経路は、第１クラッチＣ１を含み、第１駆動系を構成する。ドライブシャフトＤＳと車輪ハブを駆動結合する駆動力伝達経路は、第２駆動系を構成する。
【００２４】
次に本発明のインホイールモータ駆動装置につき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態になるインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。図２は同実施形態を示す横断面図である。インホイールモータ駆動装置２１は、上述したインホイールモータ駆動装置ＩＷＭに相当し、図１に示すように駆動力を発生させるモータ部Ａと、モータ部Ａの回転を減速して出力する減速部Ｂと、減速部Ｂからの出力を車輪（図示せず）に伝える車輪ハブ軸受部Ｃとを備える。モータ部Ａ、減速部Ｂ、および車輪ハブ軸受部Ｃはこの順序で、インホイールモータ駆動装置の軸線Ｏに沿って同軸に配置される。軸線Ｏは車体１１（図３）の車幅方向に延びる。以下の説明では、軸線Ｏに関し、車輪ハブ軸受部Ｃ側を軸線方向一方側とし、モータ部Ａ側を軸線方向他方側とする。
【００２５】
モータ部Ａは、前述したモータ部Ｍ（図３）に相当し、円筒形状のモータケーシング２２ａと、円板形状のモータリヤカバー２２ｔと、モータケーシング２２ａ内周に固定されるステータ２３と、ステータ２３の内側に径方向に開いた隙間を介して対面する位置に配置されるロータ２４と、ロータ２４の内側に連結固定されてロータ２４と一体回転するモータ回転軸３５とを備えるラジアルギャップモータである。あるいは図示はしなかったが、モータ部Ａはアキシャルギャップモータであってもよい。
【００２６】
モータケーシング２２ａは、モータ回転軸３５の軸線Ｏを中心とし、この軸線方向に延びてモータ部Ａの外郭を形成する。略円板形状の隔壁２２ｐは、モータケーシング２２ａの一方端に一体形成され、モータ部Ａの軸線Ｏ方向一方端で減速部Ｂとの境界を形成するとともに、転がり軸受３７を介してモータ回転軸３５の一方端部を回転自在に支持する。略円板形状のモータリヤカバー２２ｔは、モータケーシング２２ａの他方端に突き合わされて固定され、モータ部Ａの軸線Ｏ方向他方端でモータ部Ａの端面を形成するとともに、転がり軸受３６を介してモータ回転軸３５の他方端部を回転自在に支持する。モータリヤカバー２２ｔはモータ部Ａの端部であるとともに、インホイールモータ駆動装置２１の車幅方向内側の端部でもある。モータリヤカバー２２ｔの中心には転がり軸受４６がさらに配置される。転がり軸受４６は転がり軸受３６よりも軸線Ｏ方向他方側で、第２駆動系の回転軸４７を回転自在に支持する。回転軸４７については後で詳細に説明する。
【００２７】
モータ回転軸３５の一端は、減速部Ｂの内部に回転自在に設けられた減速部入力軸２５と結合する。この結合はスプライン嵌合あるいはセレーション嵌合であり、管状に形成されたモータ回転軸３５の端部開口に、先細に形成された減速部入力軸２５が挿入係合される。
【００２８】
減速部Ｂは、サイクロイド減速機であって、モータ部Ａの軸線Ｏ方向一方側に同軸配置され、円筒形状の減速部ケーシング２２ｂと、減速部ケーシング２２ｂの内周面に取付固定される外ピン保持部材４５と、軸線Ｏに沿って延びる減速部入力軸２５と、減速部入力軸２５に形成された一対の偏心部２５ａ，２５ｂと、それぞれの偏心部２５ａ，２５ｂに回転自在に保持される公転部材としての一対の曲線板２６ａ，２６ｂと、曲線板２６ａ，２６ｂの外周部に係合する外周係合部材としての複数の外ピン２７と、軸線Ｏに沿って延びる減速部出力軸２８と、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動を取り出す内側係合部材としての複数の内ピン３１と、一対の曲線板２６ａ，２６ｂ間の隙間に取り付けられてこれら曲線板２６ａ，２６ｂの端面に当接して曲線板の傾きを防止するセンターカラー２９と、複数の内ピン３１の一端部同士を固定するリング部材４０と、複数の内ピン３１の他端部同士を固定する補強部材６１と、第１クラッチＣ１を有する。
【００２９】
減速部入力軸２５は、モータ回転軸３５の軸線Ｏに沿って延び、その両端部のうちモータ部Ａに近い側にある減速部入力軸２５の端部がモータ回転軸３５の一端と結合する。モータ部Ａから遠い側にある減速部入力軸２５の端部は、転がり軸受３９を介して回転自在に支持される。減速部入力軸２５の軸線Ｏ方向中央領域の外周には、一対の偏心部２５ａ，２５ｂが軸線Ｏから偏心して形成される。減速部入力軸２５は、偏心部２５ａ，２５ｂよりもモータ部Ａに近い側で、転がり軸受３８によって補強部材６１に対し回転自在に支持される。
【００３０】
各偏心部２５ａ，２５ｂは、円板形状であり、軸線Ｏから偏心して減速部入力軸２５に設けられる。また偏心部２５ａ，２５ｂは、２個で一対をなし、軸線Ｏ方向に離隔して配置され、偏心運動による遠心力で発生する振動を互いに打ち消し合うために、周方向１８０°位相を変えて設けられている。
【００３１】
モータ回転軸３５および減速部入力軸２５は、モータ部Ａの駆動力を減速部Ｂに伝達するモータ側回転部材を構成し、共に一体回転する。
【００３２】
図２を参照して、曲線板２６ｂは円板形状であり、その外周部を波形に形成される。具体的には曲線板２６ｂの外周部は、エピトロコイド等のトロコイド系曲線で構成されて径方向に窪んだ複数の曲線凹部であり、外ピン２７と噛合する。また曲線板２６ｂは、一方側端面から他方側端面に貫通する複数の貫通孔３０ａ，３０ｂを有する。貫通孔３０ａは、曲線板２６ｂの自転軸心Ｘを中心とする円周上に等間隔に複数個設けられており、内ピン３１を受入れる。また、貫通孔３０ｂは、曲線板２６ｂの自転軸心Ｘに設けられており、曲線板２６ｂの内周になる。曲線板２６ｂは、偏心部２５ｂの外周に相対回転可能に取り付けられる。内ピン３１は、針状ころ軸受を含み、内ピン本体３１ａと、複数の針状ころ３１ｂと、軸受外輪３１ｃを有する。内ピン本体３１ａは軸受外輪３１ｃを貫通し、針状ころ３１ｂは内ピン本体３１ａおよび軸受外輪３１ｃ間の環状空間に配置される。内ピン３１の外径、すなわち軸受外輪３１ｃの外径は、貫通孔３０ａの内径よりも十分に小さく、内ピン３１の外周面の一部が貫通孔３０ａの孔壁面と接触し、内ピン３１の外周面の残部が貫通孔３０ａの孔壁面と非接触になる。軸受外輪３１ｃの外周面は、貫通孔３０ａの孔壁面を転がりながら接触する。
【００３３】
曲線板２６ｂは、転がり軸受４１によって偏心部２５ｂに対して回転自在に支持されている。理解を容易にするため図２では転がり軸受４１の周方向一部を破断して示す。この転がり軸受４１は、外径面に内側軌道面４２ａを有する環状の内輪部材４２と、内側軌道面４２ａと外側軌道面になる貫通孔３０ｂの孔壁面との間に配置される複数のころ４４と、周方向で隣り合うころ４４の間隔を保持する保持器（図示省略）とを備える円筒ころ軸受である。あるいは深溝玉軸受であってもよい。内輪部材４２の内径面は偏心部２５ｂの外径面に嵌合する。内輪部材４２は内側軌道面４２ａを挟んで向かい合う一対の鍔部をさらに有する。曲線板２６ａについても同様である。
【００３４】
図１に示す外ピン２７は、モータ側回転部材の軸線Ｏを中心とする円周軌道上に等間隔に複数設けられ（図２参照）、軸線Ｏと平行に延びる。そして、２個で一対の曲線板２６ａ，２６ｂが軸線Ｏを中心として公転運動すると、曲線板２６ａ，２６ｂ外周の曲線凹部と外ピン２７とが係合して、曲線板２６ａ，２６ｂに自転運動を生じさせる。
【００３５】
なお、減速部ケーシング２２ｂ内部に配設された外ピン２７は、減速部ケーシング２２ｂの内壁面に直接連結固定されていてもよいが、好ましくは減速部ケーシング２２ｂの内壁面に取付固定されている外ピン保持部材４５に保持されている。より具体的には、図１に示すように、外ピン２７の軸線方向両端部を外ピン保持部材４５に取り付けられた針状ころ軸受２７ａ（転がり軸受）によって回転自在に支持されている。このように、外ピン２７を転がり軸受を介して外ピン保持部材４５に転がり回転自在に取り付けることにより、曲線板２６ａ，２６ｂとの係合による接触抵抗を低減することができる。
【００３６】
リング部材４０には、軸線Ｏを中心とする円周上に内ピン３１の一方端部を固定する穴が等間隔に形成されている。リング部材４０の中心孔には、減速部入力軸２５の一方端部が通される。
【００３７】
減速部出力軸２８は、モータ部Ａ側の端部にフランジ部２８ｃを、車輪ハブ軸受部Ｃ側に軸部２８ｄを有する。フランジ部２８ｃおよびリング部材４０間には第１クラッチＣ１が介在する。第１クラッチＣ１は、後で詳細に説明する第２クラッチＣ２と同様であり、内径側に配置される駆動部材と、外径側配置される従動部材を含む。第１クラッチＣ１は、駆動部材が駆動側の場合には自動的に接続して駆動部材のトルクを従動部材へ伝達し、駆動部材および従動部材は一体回転する。反対に従動部材が駆動側の場合、第１クラッチＣ１は自動的に切断して従動部材のトルクを従動部材へ伝達せず、駆動部材は空回りするか停止する。
【００３８】
フランジ部２８ｃの外周縁は、リング部材４０の内周縁よりも大径にされ、第１クラッチＣ１外径側の従動部材と結合する。小径にされるリング部材４０の内周縁は、第１クラッチＣ１内径側の駆動部材と結合する。
【００３９】
フランジ部２８ｃには前述した転がり軸受３９の外輪が取り付け固定される。そして軸受３９の内輪に取り付け固定される減速部入力軸２５の一方端を支持する。減速部Ｂは、減速部入力軸２５から減速部出力軸２８までの駆動力伝達経路であり、モータ回転軸３５と車輪ハブ３２を駆動結合する第１駆動系を構成する。この第１駆動系には第１クラッチＣ１が設けられる。
【００４０】
リング部材４０から離れた側にある内ピン３１の他方端部には、補強部材６１が設けられている。補強部材６１は、減速部Ｂ内部で複数の内ピン３１先端と結合固定するフランジ形状の大径円板部６１ｂと、大径円板部６１ｂに隣接して同軸に形成され、大径円板部６１ｂよりも小径の小径円板部６１ｃと、小径円板部６１ｃの内周縁からモータ部Ａへ延びるさらに小径の円筒部６１ｄとを含む。大径円板部６１ｂは軸線Ｏを中心とし、小径円板部６１ｃは大径円板部６１ｂよりもモータ部Ａ寄りに配置され、円筒部６１ｄは小径円板部６１ｃからモータ部Ａに向かって軸線Ｏに沿って延びる。
【００４１】
２枚の曲線板２６ａ、２６ｂから一部の内ピン３１に負荷される荷重は、補強部材６１の大径円板部６１ｂおよびリング部材４０を介して全ての内ピン３１によって支持されるため、各内ピン３１に作用する応力を低減させ耐久性を向上させることができる。小径円板部６１ｃの内周面には転がり軸受３８が取り付けられ、転がり軸受３８は減速部入力軸２５を回転自在に支持する。
【００４２】
補強部材６１は、内ピン３１を介してリング部材４０と連結し、第１クラッチＣ１が接続すると減速部出力軸２８と一体に回転する。減速部出力軸２８、第１クラッチＣ１、リング部材４０、および補強部材６１は、図１に示すように、減速部Ｂの出力を車輪ハブ３２に伝達する車輪側回転部材を構成する。
【００４３】
外ピン保持部材４５の両端部には転がり軸受６２，６４が配置される。転がり軸受６２，６４は車輪側回転部材を回転自在に支持する。転がり軸受６２はモータ部Ａに近い側に配置され、転がり軸受６４は車輪ハブ軸受部Ｃに近い側に配置される。
【００４４】
車輪ハブ軸受部Ｃは、前述した車輪ハブ軸受部Ｈ（図３）に相当し、図１に示すように内輪３３ｃ、回転軸としての車輪ハブ３２、転動体３３、非回転の外輪部材３３ａを有する転がり軸受である。車輪ハブ３２は減速部出力軸２８の軸線Ｏ方向一方側に同軸配置され、減速部出力軸２８に連結固定される。車輪ハブ軸受部Ｃは、インホイールモータ駆動装置２１の車幅方向外側の端部になる。
【００４５】
回転部材の内輪３３ｃは車輪ハブ３２の外周面に嵌合固定され、非回転部材の外輪部材３３ａは減速部ケーシング２２ｂの一端にボルト３３ｂで固定される。なお減速部Ｂの外郭をなす減速部ケーシング２２ｂと、モータ部Ａの外郭をなすモータケーシング２２ａおよびモータリヤカバー２２ｔは、ボルト等により相互に結合し、さらに隔壁２２ｐはモータケーシング２２ａに一体形成され、全体として１個のケーシング２２を構成する。このようにケーシング２２は複数のケーシング部材あるいはケーシング部分からなる。
【００４６】
車輪ハブ軸受部Ｃは多数の転動体３３を２列に有する複列アンギュラ玉軸受であって、第１列の転動体３３が減速部Ｂに近い側で、外輪部材３３ａおよび内輪３３ｃ間に配置され、第２列の転動体３３が減速部Ｂから遠い側で、外輪部材３３ａおよび車輪ハブ３２間に配置される。
【００４７】
車輪ハブ３２は、円筒形状の中空部３２ａと、中空部３２ａの一端から外径方向に突出する車輪取付けフランジ部３２ｂとを有する。中空部３２ａの中央孔には軸部２８ｄがスプライン嵌合あるいはセレーション嵌合する。また中空部３２ａの外周面には第２列の転動体３３と転がり接触する内側軌道面が形成される。車輪取付けフランジ部３２ｂにはボルト３２ｃによって車輪のロードホイール（図示せず）が連結固定される。
【００４８】
軸部２８ｄは円筒形状であり、回転軸４７の一方端が差し込まれて両者はスプライン嵌合あるいはセレーション嵌合する。このようにして回転軸４７は減速部出力軸２８に相対回転不能に連結する。回転軸４７は軸線Ｏに沿って延び、円筒形状にされたモータ回転軸３５および減速部入力軸２５、すなわち円筒形状のモータ側回転部材、の中心孔を貫通する。回転軸４７の他方端は転がり軸受４６を介してモータリヤカバー２２ｔに回転自在に支持される。
【００４９】
回転軸４７の他端部は一端領域および中央領域よりも大径の円筒形状にされ、第２クラッチＣ２を内蔵する。第２クラッチＣ２の中心には等速ジョイント４８の軸部４８ｓが差し込まれる。第２クラッチＣ２は、回転軸４７および軸部４８ｓ間に介在し、両者を接続したり切断したりする。
【００５０】
軸部４８ｓは自在継手としての等速ジョイント４８を介してドライブシャフトＤＳの端部と連結する。ドライブシャフトＤＳは図１に円弧の矢印で示すように等速ジョイント４８を支点として任意の方向に揺動する。なお軸線Ｏに関するドライブシャフトＤＳの揺動角は、インホイールモータ駆動装置２１を車体にストローク可能に取り付けるサスペンション装置（図示せず）のストローク量に対応する。
【００５１】
前述した減速部Ｂは第１駆動系として、インホイールモータ駆動装置２１に含まれるモータ部Ａの駆動力を車輪ハブ３２に伝達する。これに対し等速ジョイント４８から回転軸４７を経て減速部出力軸２８に至る駆動力伝達経路は、ドライブシャフトＤＳと車輪ハブ３２を駆動結合する第２駆動系を構成する。かかる第２駆動系は、第２クラッチＣ２を含み、インホイールモータ駆動装置２１の外部に設置される外部駆動源、例えばエンジン、の駆動力を車輪ハブ３２に伝達する。
【００５２】
揺動するドライブシャフトＤＳがインホイールモータ駆動装置２１と干渉しないよう、モータリヤカバー２２ｔには切り欠き２２ｕが形成される。切り欠き２２ｕは、４８を通過する軸線Ｏに対し傾斜する面であり、具体的には転がり軸受４６から外径方向に離れるほど軸線Ｏ方向にせり出すようテーパ状にされる。このテーパ角度は、ドライブシャフトＤＳの揺動範囲に対応する。
【００５３】
次に第２クラッチＣ２につき詳細に説明する。
【００５４】
図５は、図１のインホイールモータ駆動装置から第２クラッチを取り出して示す拡大縦断面図である。図６は、図５の第２クラッチを示す横断面図である。第２クラッチＣ２は二方向クラッチであり、軸部４８ｓから回転軸４７へ向かうトルクを伝達するが、逆向きのトルクを遮断する。
【００５５】
回転軸４７の他方端部４７ｅは軸線Ｏ方向他端に向かって開口する円筒形状であり、他端４７ｅの内周には第２クラッチＣ２の外筒６６（前述の従動部材）が固定される。外筒６６の内周はクラッチ面６６ｉを構成する。
【００５６】
外筒６６の中心孔に通される軸部４８ｓ（前述の駆動部材）の外周は、軸線Ｏに直角な断面において正多角形に形成され、第２クラッチＣ２のカム面６７を構成する。複数のカム面６７は軸線Ｏから等距離に配列された平坦面であり、クラッチ面６６ｉと対向する。クラッチ面６６ｉと各カム面６７の周方向中央は大きな間隔を有し、カム面６７の周方向中央から周方向端に向かうにつれてクラッチ面６６ｉとカム面６７の間隔は小さくなる。
【００５７】
各カム面６７とクラッチ面６６ｉの間には第２クラッチＣ２の係合子６８がそれぞれ配置される。各係合子６８は、軸線Ｏと平行に延びる円柱形状のローラである。複数の係合子６８はリング状の保持器６９によって保持される。第２クラッチＣ２の保持器６９は外筒６６および軸部４８ｓ間の環状隙間に配置され、軸線Ｏに関し、すべての係合子６８の周方向位置を統一させる。したがって各係合子６８は、各カム面の周方向中央部に同時に移動し、あるいは各カム面の周方向端部に同時に移動する。第１クラッチＣ１も第２クラッチＣ２と同一の構造を有する。
【００５８】
次に第２クラッチＣ２の機能および作用につき説明する。
図７〜図１０は、図５の第２クラッチの作用を示す横断面図である。エンジンＥ（図３）から正方向のトルクＤ１が軸部４８ｓに入力されると図７に示すようにすべての係合子６８がカム面６７の周方向一端部へ転がり移動し、くさび作用でカム面６７とクラッチ面６６ｉの隙間に入り込む。これにより第２クラッチＣ２は接続状態となり、同じ長さの矢印でそれぞれ示すように外筒６６と軸部４８ｓは一体回転する。
【００５９】
エンジンＥ（図３）から逆方向のトルクＲ１が軸部４８ｓに入力されると図８に示すようにすべての係合子６８がカム面６７の周方向他端部へ転がり移動し、くさび作用でカム面６７とクラッチ面６６ｉの隙間に入り込む。これにより第２クラッチＣ２は接続状態となり、同じ長さの矢印でそれぞれ示すように外筒６６は軸部４８ｓと一体回転する。以上より第２クラッチＣ２は、エンジンＥから二方向（正回転および逆回転）のトルクＤ１，Ｒ１が入力されると接続状態になり、トルクＤ１、Ｒ１を回転軸４７経由で車輪ハブ３２に伝達する。
【００６０】
反対にエンジンＥがトルクを生成しない状態で車輪ハブ３２の回転が速い等の理由により図９に示すように外筒６６が正方向に矢印Ｄ２で回転する場合、すべての係合子６８がカム面６７の周方向中央部に転がり移動し、上述したくさび作用を解除する。これにより第２クラッチＣ２は切断状態となり、外筒６６は軸部４８ｓにトルクを伝達しない。そして外筒６６は長い矢印で示すように、軸部４８ｓよりも高速で自由回転する。このとき軸部４８ｓは短い矢印で示すように低速で自由回転してもよいし、あるいは停止していてもよい。
【００６１】
また図１０に示すように外筒６６が逆方向に矢印Ｒ２で回転する場合も、すべての係合子６８がカム面６７の周方向中央部に転がり移動し、上述したくさび作用を解除する。これにより第２クラッチＣ２は切断状態となり、他方端部４７ｅは軸部４８ｓにトルクを伝達しない。そして外筒６６は長い矢印で示すように、軸部４８ｓよりも高速で自由回転する。このとき軸部４８ｓは短い矢印で示すように低速で自由回転してもよいし、あるいは停止していてもよい。
【００６２】
第１クラッチＣ１の機能および作用も、第２クラッチＣ２と同様であり、リング部材４０の二方向のトルクを減速部出力軸２８に伝達するが、減速部出力軸２８の二方向のトルクをリング部材４０に伝達しない。
【００６３】
これによりモータ部Ａが力行運転してエンジンＥがアイドリング運転ないし停止する場合、第１クラッチＣ１が自動的に接続するとともに第２クラッチＣ２が自動的に切断し、モータ部Ａの出力回転は減速部Ｂによって減速されて車輪ハブ軸受部Ｃに伝達される。反対にモータ部Ａが停止してエンジンＥの回転数が上昇する場合、第１クラッチＣ１が自動的に切断するとともに第２クラッチＣ２が自動的に接続し、エンジンＥの出力回転が車輪ハブ軸受部Ｃに伝達される。
【００６４】
本実施形態によれば、インホイールモータ駆動装置２１のモータ部Ａおよび第１駆動系でインホイールモータ駆動装置２１の車輪ハブ３２を駆動する他、インホイールモータ駆動装置２１の外部に設置されるエンジンＥ（図３、図４）および第２駆動系によってインホイールモータ駆動装置２１の車輪ハブ３２を駆動することができる。したがってモータ部Ａを従来のインホイールモータよりも小型化および軽量化することが可能となるだけでなく、エンジンＥで車輪ハブ３２を駆動することによってエンジン自動車と同様の巡航距離を実現することができる。
【００６５】
次に本発明の他の実施形態を説明する。図１１は本発明の変形例を示す縦断面図である。他の実施形態につき、前述した実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。他の実施形態では上述したサイクロイド減速機（図１，図２）に代えて平行軸式減速機を採用する。
【００６６】
平行軸式減速機の減速部Ｂ´は、入力歯車７１、中間歯車７２，７３、および出力歯車７４を含む。これらの歯車はすべて外歯歯車であり、その歯数および外径は、入力歯車７１よりも中間歯車７２が大きく、中間歯車７２よりも中間歯車７３が小さく、中間歯車７３よりも出力歯車７４が大きい。減速部入力軸２５の端部に設けられた入力歯車７１は、モータ回転軸３５の軸線Ｐに同軸配置され、中間歯車７２と噛合する。モータ回転軸３５の軸線Ｐは車輪ハブ３２の軸線Ｏからオフセットして配置される。
【００６７】
中間歯車７２，７３は軸線Ｐと平行に延びる中間軸７５に設けられる。中間軸７５の軸線Ｑも軸線Ｏからオフセットして配置される。中間歯車７３は出力歯車７４と噛合する。出力歯車７４は、減速部出力軸２８のフランジ部２８ｃに取り付けられ、軸線Ｏに同軸配置される。出力歯車７４およびフランジ部２８ｃ間には第１クラッチＣ１が介在する。
【００６８】
第１クラッチＣ１は出力歯車７４からフランジ部２８ｃへトルクを伝達するが、フランジ部２８ｃから出力歯車７４へトルクを伝達しない二方向クラッチである。
【００６９】
これによりモータ部Ａが力行運転してエンジンＥがアイドリング運転ないし停止する場合、第１クラッチＣ１が接続するとともに第２クラッチＣ２が切断し、モータ部Ａの出力回転は減速部Ｂ´によって減速されて車輪ハブ軸受部Ｃに伝達される。反対にモータ部Ａが停止してエンジンＥの回転数が上昇する場合、第１クラッチＣ１が切断するとともに第２クラッチＣ２が接続し、エンジンＥの出力回転が車輪ハブ軸受部Ｃに伝達される。
【００７０】
モータ部Ａの軸線Ｐ、減速部Ｂ´の軸線Ｑ、および車輪ハブ軸受部Ｃの軸線Ｏは、互いにオフセットして平行配置され、車体１１（図３）の車幅方向に延びる。また減速部Ｂ´および車輪ハブ軸受部Ｃは軸線方向に重なるよう配置される。モータ部Ａは減速部Ｂ´および車輪ハブ軸受部Ｃに対し軸線方向に異なる位置に配置され、モータ部Ａは車幅方向内側とされ、車輪ハブ軸受部Ｃは車幅方向外側とされる。インホイールモータ駆動装置２１のうち少なくとも車輪ハブ軸受部Ｃおよび減速部Ｂ´は車輪のロードホイール内空領域に配置される。
【００７１】
図１１に示す実施形態によれば車輪ハブ軸受部Ｃがモータ部Ａからオフセットして配置されることから、インホイールモータ駆動装置２１の軸線Ｏ方向寸法を図１に示す実施形態よりも小さくすることができる。したがってドライブシャフトＤＳの長さを図１に示す実施形態よりも大きくすることができ、サスペンション装置のストローク範囲や、最大転舵角を十分確保することができる。
【００７２】
以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
この発明になるインホイールモータ駆動装置は、ハイブリッド車両やその他の電動車両において有利に利用される。
【符号の説明】
【００７４】
１１  車体、      １１ｈ  ハウジング、      
２１  インホイールモータ駆動装置、      ２２  ケーシング、      
２２ａ  モータケーシング、      ２２ｂ  減速部ケーシング、      
２２ｔ  モータリヤカバー、      ２５  減速部入力軸、      
２７  外ピン、      ２８  減速部出力軸、      ３１  内ピン、      
３２  車輪ハブ、      ３３  転動体、      ３３ａ  外輪部材、      
３５  モータ回転軸、      ４０  リング部材、      、４７  回転軸、      
４８  等速ジョイント、      ６１  補強部材、      ６６  外筒、      
６６ｉ  クラッチ面、      ６７  カム面、      、６８  係合子、      
６９  保持器、      ７１  入力歯車、      ７２，７３  中間歯車、      
７４  出力歯車、      ７５  中間軸、      Ｃ１  第１クラッチ、      
Ｃ２  第２クラッチ、      ＤＦ  ディファレンシャルギヤ装置、      
ＤＳ  ドライブシャフト、      Ｅ  エンジン、      
ＰＳ  プロペラシャフト、      Ｒ  減速機。
【図１】
2016222063.tif 000003
【図２】
2016222063.tif 000004
【図３】
2016222063.tif 000005
【図４】
2016222063.tif 000006
【図５】
2016222063.tif 000007
【図６】
2016222063.tif 000008
【図７】
2016222063.tif 000009
【図８】
2016222063.tif 000010
【図９】
2016222063.tif 000011
【図１０】
2016222063.tif 000012
【図１１】
2016222063.tif 000013