(57)【要約】      （修正有）【課題】減速機やモータ部の回転に支障が生じた場合に、車輪のロックを生じさせないように、車輪側からの過大なトルクによって破断する部品を、減速機やモータ部を分解することなく、容易に交換・修理作業を行うことができ、しかも破断部品が外部に落下・飛散しない構造のインホイールモータ駆動装置を提供する。【解決手段】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複数の歯車からなる減速機Ｂと、減速機からの出力を駆動輪に伝える車輪ハブＣとを備えたインホイールモータ駆動装置２１において、前記車輪ハブＣの回転部材である内方部材４１のインボード側の端面と減速機Ｂの出力歯車２７のアウトボード側の端面とを、所定トルク以上で破断してトルク伝達を遮断するトルクヒューズ部材３２を介して接続する。【選択図】図２
2016130572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動力を発生させるモータ部と、モータ部の回転を減速して出力する複数の歯車からなる減速機と、減速機からの出力を駆動輪に伝える車輪ハブとを備えたインホイールモータ駆動装置において、前記車輪ハブの回転部材である内方部材のインボード側の端面と減速機の出力軸のアウトボード側の端面とを、所定トルク以上で破断してトルク伝達を遮断するトルクヒューズ部材を介して接続したことを特徴とするインホイールモータ駆動装置。
【請求項２】
前記トルクヒューズ部材を円盤状に形成し、このトルクヒューズ部材のアウトボード側の面とこれに対向する車輪ハブの回転部材である内方部材のインボード側の面とに、回転方向の駆動力が伝達されるように互いに噛み合う歯面を設け、トルクヒューズ部材の外周面に、所定の回転トルク以上で破断する破断突部を設け、この破断突部が嵌合する嵌合凹部を減速機の出力歯車のアウトボード側の端面に設けたことを特徴とする請求項１記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項３】
車輪ハブのアウトボード側の端面と減速機を収納するケーシングのアウトボード側の端面との間に、トルクヒューズ部材の破断片を収容する空間部を有する請求項１又は２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】
この発明は、モータ部や減速機の回転に支障が生じた場合に、車輪をロックさせないようにしたインホイールモータ駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インホイールモータ駆動装置１２１は、図７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機Ｂと、減速機Ｂからの出力をホイール(図示省略）に伝える車輪ハブＣとを備え、モータ部Ａと減速機Ｂとはケーシング１２２に収納されている。
【０００３】
ケーシング１２２は、円筒状のケーシング本体１２２ａと、ケーシング本体１２２ａのアウトボード側（車両の外側）の開口部にボルト１２２ｃによって固定される前面壁１２２ｂと、ケーシング本体１２２ａのインボード側（車両の中心側）の開口部にボルト１２２ｄによって固定される後面壁１２２ｅとからなる。ケーシング本体１２２ａは、仕切り壁１２２ｆによってモータ部Ａの収納室と減速機Ｂの収納室とに区分されている。
【０００４】
モータ部Ａは、ケーシング本体１２２ａの内周面にステータ１２３を設け、このステータ１２３の内周に間隔をおいてロータ１２４が設けられたラジアルギャップタイプのものを使用している。
【０００５】
ロータ１２４は、モータ部Ａの出力軸であるモータ軸１２４ａを中心部に有し、そのモータ軸１２４ａは減速機Ｂの入力軸１３０に接続され、軸受１２５ａ、１２５ｂによってケーシング本体１２２ａに対して回転自在に支持されている。
【０００６】
減速機Ｂは、平行歯車減速機であり、図７に示すように、モータ部Ａのモータ軸１２４ａに接続された入力軸１３０に設けられたカウンタ歯車１２６と、このカウンタ歯車１２６に噛み合う出力歯車１２７を有する。
【０００７】
カウンタ歯車１２６の歯車軸１２６ａは、転がり軸受１２６ｂ、１２６ｃを介してケーシング本体１２２ａと前面壁１２２ｂとに支持されている。
【０００８】
また、出力歯車１２７の両端も、転がり軸受１２８ａ、１２８ｂを介してケーシング１２２の前面壁１２２ｂとケーシング本体１２２ａとに支持されている。
【０００９】
出力歯車１２７の歯車軸には、アウトボード側（車両の外側）の端面に、車輪ハブＣに動力を伝達するためのスプライン軸１２７ａが一体に設けられている。
【００１０】
車輪ハブＣは、出力歯車１２７のスプライン軸１２７ａと結合するスプライン部１３１ａを内径面に有し、外径部に複列の内輪軌道を有する内方部材１３１と、内径面に複列の外輪軌道を有する外方部材１３２と、内方部材１３１と外方部材１３２との間に設けられる複列の転動体１３３とからなる。
【００１１】
内方部材１３１には、車輪取付けフランジ１３４が一体に形成され、この車輪取付けフランジ１３４に、ブレーキロータとホイール(図示省略）がボルト１３５によって取り付けられる。
【００１２】
前記外方部材１３２は、ボルト１３６によってケーシング１２２の前面壁１２２ｂに固定されている。
【００１３】
ところで、減速機Ｂやモータ部Ａが故障して回転に支障が生じた場合、車輪がロックし、安全性が損なわれる。
【００１４】
このため、従来、車輪側から減速機Ｂやモータ部Ａの動力伝達経路上に過大なトルクが入力された場合に、その過大なトルクによって減速機Ｂやモータ部Ａの部品の最弱部を破断させることにより、車輪のロックを防止する技術が特許文献１や特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１０−４７１２１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４８４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところが、上記先行技術においては、車輪側から過大なトルクが入力された場合に破断する最弱部を、減速機Ｂやモータ部Ａの構成部品に設けている。
【００１７】
したがって、最弱部の部品が破損すると、減速機Ｂやモータ部Ａを分解して内部の部品を取り出して修理したり、減速機Ｂやモータ部Ａ全体を交換したりする必要があり、修理に手間がかかると共に、修理コストが高くつくという問題がある。
【００１８】
また、減速機Ｂやモータ部Ａは高速で回転しているため、車輪側から過大なトルクが入力された場合に破断させる個所は、破断部品が外部に落下、飛散して乗員等に危害が及ばない箇所でなければならない。
【００１９】
そこで、この発明は、減速機Ｂやモータ部Ａの回転に支障が生じた場合に、車輪のロックを生じさせないように、車輪側からの過大なトルクによって破断する部品を、減速機Ｂやモータ部Ａを分解することなく、容易に交換・修理作業を行うことができ、しかも破断部品が外部に落下・飛散しない構造のインホイールモータ駆動装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この発明は、上記の課題を解決するために、駆動力を発生させるモータ部と、モータ部の回転を減速して出力する複数の歯車からなる減速機と、減速機からの出力を駆動輪に伝える車輪ハブとを備えたインホイールモータ駆動装置において、前記車輪ハブの回転部材である内方部材のインボード側の端面と減速機の出力歯車のアウトボード側の端面とを、所定トルク以上で破断してトルク伝達を遮断するトルクヒューズ部材を介して接続したことを特徴とする。
【００２１】
前記トルクヒューズ部材は、円盤状に形成され、この円盤状のトルクヒューズ部材のアウトボード側の面とこれに対向する車輪ハブの回転部材である内方部材のインボード側の面とに、回転方向の駆動力が伝達されるように互いに噛み合う歯面を設け、トルクヒューズ部材の外周面に、所定の回転トルク以上で破断する破断突部を設け、この破断突部が嵌合する嵌合凹部を減速機の出力歯車のアウトボード側の端面に設けた構成とすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、この発明によれば、インホイールモータ駆動装置の減速機やモータ部の回転に支障が生じた場合に、車輪のロックを生じさせないように、車輪側からの過大なトルクによって破断するトルクヒューズ部材を、前記車輪ハブの回転部材である内方部材のインボード側の端面と減速機の出力歯車のアウトボード側の端面との間に設けたので、車輪ハブを取り外すことによって、トルクヒューズ部材の交換修理を行うことができる。
【００２３】
また、車輪側からの過大なトルクによって破断するトルクヒューズ部材を、車輪ハブと減速機の出力歯車との間に設けたので、破断部品が外部に落下・飛散せず、安全である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明のインホイールモータ駆動装置の実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の実施形態の車輪ハブをケーシングから取り外し、トルクヒューズ部材を交換する状態を示す断面図である。
【図３】図１及び図２に二点鎖線で四角で囲んだ部分を分解して、トルクヒューズ部材のアウトボード側の端面の歯面が見える方向から見た斜視図である。
【図４】図１及び図２に二点鎖線で四角で囲んだ部分を分解して、車輪ハブの内方部材のインボード側の端面の歯面が見える方向から見た斜視図である。
【図５】インホイールモータ駆動装置を使用する電気自動車の概略平面図である。
【図６】図５の電気自動車を後方から見た図である。
【図７】従来のインホイールモータ駆動装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２６】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置を備えた電気自動車１１は、図５に示すように、シャーシ１２と、操舵輪としての前輪１３と、駆動輪（後輪）１４と、左右の駆動輪１４それぞれに駆動力を伝達するインホイールモータ駆動装置２１とを備える。駆動輪１４は、図６に示すように、シャーシ１２のホイールハウジング１２ａの内部に収容され、懸架装置（サスペンション）１２ｂを介してシャーシ１２の下部に固定されている。インホイールモータ駆動装置２１の搭載形態としては、図５、６で示した後輪駆動方式の他に、前輪駆動方式でも四輪駆動方式のいずれでも構わない。
【００２７】
懸架装置１２ｂは、左右に伸びるサスペンションアームによって駆動輪１４を支持すると共に、コイルスプリングとショックアブソーバとを含むストラットによって、駆動輪１４（図５および図６参照）が地面から受ける振動を吸収してシャーシ１２の振動を抑制する。さらに、左右のサスペンションアームの連結部分には、旋回時等に車体の傾きを抑制するスタビライザが設けられる。なお、懸架装置１２ｂは、路面の凹凸に対する追従性を向上し、駆動輪の駆動力を効率良く路面に伝達するために、左右の車輪を独立して上下させることができる独立懸架式とするのが望ましい。
【００２８】
この電気自動車１１は、ホイールハウジング１２ａ内部に、左右の駆動輪１４をそれぞれ駆動するインホイールモータ駆動装置２１を設けることによって、シャーシ１２上にモータ、ドライブシャフト、およびデファレンシャルギヤ機構等を設ける必要がなくなるので、客室スペースを広く確保でき、かつ、左右の駆動輪の回転をそれぞれ制御することができるという利点を備えている。
【００２９】
インホイールモータ駆動装置２１は、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機Ｂと、減速機Ｂからの出力を駆動輪１４に伝える車輪ハブＣとを同一軸上に直列に備える。モータ部Ａと減速機Ｂとはケーシング２２に収納されて、図６に示すように電気自動車１１のホイールハウジング１２ａ内に取り付けられる。
【００３０】
ケーシング２２は、円筒状のケーシング本体２２ａと、ケーシング本体２２ａのアウトボード側（車両の外側）の開口部にボルト２２ｃによって固定される前面壁２２ｂと、ケーシング本体２２ａのインボード側（車両の中心側）の開口部にボルト２２ｄによって固定される後面壁２２ｅとからなる。ケーシング本体２２ａは、仕切り壁２２ｆによってモータ部Ａの収納室と減速機Ｂの収納室とに区分されている。
【００３１】
減速機Ｂの収納室の底部には、潤滑油のドレンボルト４０が設置されている。
【００３２】
モータ部Ａは、ケーシング本体２２ａの内周面にステータ２３を設け、このステータ２３の内周に間隔をおいてロータ２４が設けられたラジアルギャップタイプのものを使用している。モータ部Ａは、ステータとロータとが軸方向に開いた隙間を介して対向配置されるアキシアルギャップタイプのもの等、任意の構成のモータを適用可能である。
【００３３】
ロータ２４は、モータ部Ａの出力軸であるモータ軸２４ａを中心部に有し、そのモータ軸２４ａは減速機Ｂの入力軸３０に接続され、転がり軸受２５ａ、２５ｂによってケーシング本体２２ａに対して回転自在に支持されている。
【００３４】
減速機Ｂは、平行歯車減速機であり、図１に示すように、モータ部Ａのモータ軸２４ａに接続された入力軸３０に設けられたカウンタ歯車２６と、このカウンタ歯車２６に噛み合う出力歯車２７を有する。
【００３５】
カウンタ歯車２６の歯車軸２６ｃは、転がり軸受２８ａ、２８ｂを介してケーシング本体２２ａと前面壁２２ｂとに支持されている。
【００３６】
出力歯車２７のインボード側（車体の中心側）の歯車軸２７ａが転がり軸受２９ａを介してケーシング本体２２ａの仕切り壁２２ｆに支持されている。
【００３７】
また、出力歯車２７のアウトボード側（車体の外側）の端面には、円筒状のフランジ部２７ｂが突設され、円筒状のフランジ部２７ｂの外周がケーシング２２の前面壁２２ｂの開口部に転がり軸受２９ｂによって支持されている。
【００３８】
この転がり軸受２９ａのアウトボード側にはシール部材３１を設けている。出力歯車２７の円筒状のフランジ部２７ｂの外周面とケーシング２２の前面壁２２ｂの開口部の内周面との間は、このシール部材３１によってシールされている。
【００３９】
出力歯車２７のアウトボード側の端面に設けられた円筒状のフランジ部２７ｂには、後述するトルクヒューズ部材３２の外周面に形成された破断突部３２ａが嵌合する嵌合凹部２７ｃが形成されている（図２、図３、図４）。
【００４０】
車輪ハブＣは、図１及び図２示すように、出力歯車２７の駆動力がトルクヒューズ部材３２を介して伝達される外径部に複列の内輪軌道を有する内方部材４１と、内径面に複列の外輪軌道を有する外方部材４２と、内方部材４１と外方部材４２との間に設けられる複列の転動体４３ａ、４３ｂとからなる。
【００４１】
車輪ハブＣは、内方部材４１の複列の内輪軌道のうち、アウトボード側の内輪軌道が内方部材４１に一体に形成され、また、複列の外輪軌道が外方部材４２の内径面に一体に形成された、いわゆる第３世代のものを示している。
【００４２】
内方部材４１の複列の内輪軌道と外方部材４２の複列の外輪軌道は、インボード側に配置される転動体４３ｂのＰＣＤを、アウトボード側に配置される転動体４３ａのＰＣＤよりも径が大きくなるように設けている。インボード側に配置される転動体４３ｂのＰＣＤを大きくすることにより、車輪用軸受装置の剛性と負荷容量を向上させることができる。
【００４３】
図１に示す車輪ハブＣは、第３世代の車輪用軸受装置であるが、第１世代、第２世代であってもよい。
【００４４】
内方部材４１には、車輪取付けフランジ４４が一体に形成され、この車輪取付けフランジ４４に、ブレーキロータとホイール(図示省略）がボルト４５によって取り付けられる。
【００４５】
前記外方部材４２は、ボルト４６によってケーシング２２の前面壁２２ｂに固定されており、このボルト４６によって車輪ハブＣを、図２に示すように、ケーシング２２から取り外せるようにしている。
【００４６】
前記内方部材４１と外方部材４２との間には、グリースが充填され、グリースが漏れないように、複列の転動体４３ａ、４３ｂの両側にシール部材４７ａ、４７ｂが設置されている。
【００４７】
車輪ハブＣの内方部材４１には、出力歯車２７の駆動力がトルクヒューズ部材３２を介して伝達される。
【００４８】
トルクヒューズ部材３２は、図２、図３及び図４に示すように、内方部材４１と出力歯車２７と別体に設けられている。
【００４９】
図３及び図４は、図２に２点鎖線の四角で囲った部分の斜視図であり、トルクヒューズ部材３２のインボード側の面に対面する出力歯車２７の部分と、トルクヒューズ部材３２のアウトボード側の面に対面する車輪ハブＣの内方部材４１のアウトボード側の部分とを示している。
【００５０】
トルクヒューズ部材３２は、円盤状に形成され、このトルクヒューズ部材３２のアウトボード側の面とこれに対向する内方部材４１のインボード側の面とに、回転方向の駆動力が伝達されるように互いに噛み合う歯面５０ａ、５０ｂを設けている。所謂、フェイススプライン嵌合によって駆動力を伝達するようになっている。
【００５１】
円盤状のトルクヒューズ部材３２のアウトボード側の面の中心部には、アウトボード側に突き出すボス部５２が設けられ、車輪ハブＣの内方部材４１のアウトボード側の端面に、トルクヒューズ部材３２のボス部５２が嵌合するボス孔５３が設けられている。
【００５２】
円盤状のトルクヒューズ部材３２の外周面には、出力歯車２７のアウトボード側の端面に設けられた円筒状のフランジ部２７ｂの嵌合凹部２７ｃに嵌合する破断突部３２ａが設けられている。
【００５３】
この破断突部３２ａは、減速機Ｂやモータ部Ａが故障し、車輪側から所定トルク以上の過大なトルクが入力されると破断する程度の強度に形成されている。
【００５４】
破断突部３２ａが破断すると、出力歯車２７のアウトボード側の端面の嵌合凹部２７ｃとの嵌合状態が解かれるので、トルクヒューズ部材３２が出力歯車２７に対して回転可能になって車輪がロックされるのが防止される。
【００５５】
そして、図２に示すように、車輪ハブＣは、ケーシング２２の前面壁２２ｂに対してボルト４６によって着脱可能に固定されているため、トルクヒューズ部材３２の破断突部３２ａが破断した場合には、車輪ハブＣをケーシング２２の前面壁２２ｂから取り外すことにより、トルクヒューズ部材３２を簡単に交換することができる。
【００５６】
なお、トルクヒューズ部材３２を交換の際、転がり軸受２９ａのアウトボード側の円筒状のフランジ部２７ｂの外周面とケーシング２２の前面壁２２ｂの開口部の内周面との間は、シール部材３１によってシールされているので、交換の際にオイルが外部に流出せず交換できる。
【００５７】
また、トルクヒューズ部材３２の破断突部３２ａの破断片は、ケーシング２２の前面壁２２ｂと車輪ハブＣの外方部材４２との間の空間部５１に収容されるため、破断片の外部への落下・飛散を防止できる。
【００５８】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明に係るインホイールモータ駆動装置２１を搭載した電気自動車は、後輪を駆動輪としてもよく、また、前輪を駆動輪としてもよく、４輪駆動車であってもよい。なお、本明細書中で「電気自動車」とは、電力から駆動力を得る全ての自動車を含む概念であり、例えば、ハイブリッドカー等をも含むものとして理解すべきである。また、この発明に係るインホイールモータ駆動装置２１においては、平行歯車減速機を採用した例を示したが、これに限ることなく、遊星減速機、サイクロイド式減速機、その他の減速機を適用可能である。
【００５９】
この発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内の全ての変更を含む。
【符号の説明】
【００６０】
１１      ：電気自動車
１２      ：シャーシ
１２ａ    ：ホイールハウジング
１２ｂ    ：懸架装置
１３      ：前輪
１４      ：駆動輪
２１      ：インホイールモータ駆動装置
２２      ：ケーシング
２２ａ    ：ケーシング本体
２２ｂ    ：前面壁
２２ｃ、２２ｄ    ：ボルト
２２ｅ    ：後面壁
２２ｆ    ：仕切り壁
２３      ：ステータ
２４      ：ロータ
２４ａ    ：モータ軸
２５ａ、２５ｂ    ：転がり軸受
２６      ：カウンタ歯車
２６ｃ    ：歯車軸
２７      ：出力歯車
２７ａ    ：歯車軸
２７ｂ    ：フランジ部
２７ｃ    ：嵌合凹部
２８ａ、２８ｂ    ：転がり軸受
２９ａ、２９ｂ    ：転がり軸受
３０      ：入力軸
３１      ：シール部材
３２      ：トルクヒューズ部材
３２ａ    ：破断突部
４０      ：ドレンボルト
４１      ：内方部材
４２      ：外方部材
４３ａ、４３ｂ    ：転動体
４４      ：車輪取付けフランジ
４５、４６    ：ボルト
４７ａ、４７ｂ    ：シール部材
５０ａ、５０ｂ    ：歯面
５１      ：空間部
５２      ：ボス部
５３      ：ボス孔
Ａ        ：モータ部
Ｂ        ：減速機
Ｃ        ：車輪ハブ
【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】
2016130572.tif 000007
【図６】
2016130572.tif 000008
【図７】
2016130572.tif 000009