(57)【要約】      （修正有）【課題】小型・軽量で、静粛性に優れ、耐久性を向上させたインホイールモータ駆動装置を提供すること。【解決手段】モータ部Ａがケーシング２２に固定されたステータ２３ａと複数の転がり軸受３６ａ、３６ｂを介してケーシングに回転自在に支持されるモータ回転軸２４とこのモータ回転軸に装着されたロータ２３ｂとからなり、モータ回転軸が減速部Ｂの減速機入力軸２５を回転駆動し、この減速機入力軸の回転を減速して減速機出力軸２８に伝達し、車輪用軸受部Ｃが減速機出力軸に連結されたインホイールモータ駆動装置２１において、ケーシングが非磁性の軽金属材料からなり、転がり軸受の少なくとも一つがケーシングに鉄系材料からなるスリーブ部材７５、７５’を介して装着され、このスリーブ部材と転がり軸受との嵌め合いがすきま嵌めであると共に、モータ回転軸と転がり軸受との嵌め合いが中間嵌めもしくはしまり嵌めであることを特徴とする。【選択図】図１
2016023706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ部と、減速部と、車輪用軸受部と、ケーシングとを備え、前記モータ部が、前記ケーシングに固定されたステータと、複数の転がり軸受を介して前記ケーシングに回転自在に支持されるモータ回転軸と、このモータ回転軸に装着されたロータとからなり、前記モータ部のモータ回転軸が前記減速部の減速機入力軸を回転駆動し、この減速機入力軸の回転を減速して減速機出力軸に伝達し、前記車輪用軸受部が前記減速機出力軸に連結されたインホイールモータ駆動装置において、
前記ケーシングが非磁性の軽金属材料からなり、前記複数の転がり軸受の少なくとも一つが、前記ケーシングに鉄系材料からなるスリーブ部材を介して装着され、このスリーブ部材と前記転がり軸受との嵌め合いが、すきま嵌めであると共に、前記モータ回転軸と前記転がり軸受との間の嵌め合いが、中間嵌めもしくはしまり嵌めである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】
前記スリーブ部材の外径面と前記ケーシングのハウジング孔との嵌め合いが、しまり嵌めであることを特徴とする請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項３】
前記スリーブ部材と前記ケーシングとの間に回り止め手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項４】
前記回り止め手段が、前記スリーブ部材と前記ケーシングとの嵌め合い部の端面を塑性変形させて形成されていることを特徴とする請求項３に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項５】
前記回り止め手段が、前記スリーブ部材の外径面にローレット加工を施し、この外径面を前記ケーシングのハウジング孔に焼き嵌めして形成されていることを特徴とする請求項４に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項６】
前記スリーブ部材を介して装着される転がり軸受がインボード側端部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項７】
前記スリーブ部材の肉厚が０．５〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項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、インホイールモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のインホイールモータ駆動装置は、例えば、特開２０１３−１４８１９８号公報（特許文献１）に記載されている。同公報に記載されているインホイールモータ駆動装置は、駆動力を発生させるモータ部と、車輪に接続する車輪用軸受部と、モータ部と車輪用軸受部との間に配置され、モータ部の回転を減速して車輪用軸受部に伝達する減速部とを備えている。
【０００３】
上記のインホイールモータ駆動装置は、装置のコンパクト化の観点からモータ部には低トルクで高回転型のモータが採用されている。一方、車輪用軸受部には、車輪を駆動するために大きなトルクが必要となるため、コンパクトで高い減速比が得られるサイクロイド減速機が採用されている。
【０００４】
モータ部は、ケーシングに固定されたステータと、ステータの内側に径方向の隙間をもって対向する位置に配置されるロータと、ロータの内側に連結固定されてロータと一体回転するモータ回転軸とを備えるラジアルギャップモータである。中空構造のモータ回転軸は、軸方向両端部を一対の転がり軸受によって回転自在にケーシングに支持されている。
【０００５】
サイクロイド減速機を適用した減速部は、一対の偏心部を有する減速機入力軸と、偏心部に配置される一対の曲線板と、曲線板の外周面に係合して曲線板に自転運動を生じさせる複数の外周係合部材と、曲線板の自転運動を減速機出力軸に伝達する複数の内ピンを主な構成とする。前述したモータ回転軸は、減速機入力軸にスプラインで連結されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１４８１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、インホイールモータ駆動装置は、ホイールハウジングの内部に収められ、ばね下荷重となるため、小型軽量化が必須である。ところが、モータの出力トルクは、モータの体格に比例するため、モータ単体で車両の駆動に必要なトルクを発生させようとすると、大型のモータが必要になり、重量増となる。そこで、減速機をモータと組み合わせることでモータの小型化を図ることができる。小型のモータとするために減速比を大きくしていくと、必然的に高回転が必要になり、例えば、減速比１１の減速機を用いた場合、１５０００ｍｉｎ-1程度の高回転が要求される。
【０００８】
インホイールモータ駆動装置は、車両のばね下に搭載され、インホイールモータ駆動装置の振動は、車両の乗り心地に大きく影響する。また、図１３に示すように、０速から高速域まで変化するため、懸架装置周辺の共振周波数Ｒとｎ次強制振動成分や（ｎ＋α）次強制振動成分が交差するポイントＳ、Ｓ’では、可聴域の振動および車内騒音を引き起こし、乗員に不快感を及ぼす可能性がある。したがって、すべての振動の由来となる回転１次強制振動成分を抑制することが、車両の静粛性に大きく貢献できる。
【０００９】
上記の問題について、特許文献１に記載されたインホイールモータ駆動装置は、改善の余地が残っている。また、インホイールモータ駆動装置のケーシングは、モータ部を形成するため非磁性材料としてアルミ合金が用いられるが、モータ回転軸を支持する転がり軸受とハウジング孔の嵌め合い部のクリープ摩耗の問題も改善の余地が残っている。
【００１０】
本発明は、上記の問題に鑑みて提案されたものであって、小型・軽量で、静粛性に優れ、耐久性を向上させたインホイールモータ駆動装置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】
【００１１】
本発明は、上記の目的を達成するために、インホイールモータ駆動装置のロータを装着したモータ回転軸を種々の観点から検討し、見出された以下の知見に基づいている。
【００１２】
（１）振動分析
ロータを装着したモータ回転軸（以下、モータロータともいう。）の回転１次強制振動成分は、モータロータの回転に伴う振動であり、１回転に１回の振動成分である。この振動は、モータロータの形状中心と慣性中心が一致している状態であれば、モータロータの不釣合い量と回転数によって定まる遠心力により生じ、不釣合い量を極力小さくすることは、振動抑制には有効な手段である。
【００１３】
また、モータロータの形状中心と慣性中心が一致し、不釣合い量も極力小さくしたモータロータでも、モータ回転軸とこれを支持する転がり軸受との間に隙間がある場合には、モータロータが振れ回り、振動の要因となる。さらに、モータロータの重量が大きい場合には、振れ回りが振動に及ぼす影響はさらに大きくなる。
【００１４】
特に、ばね下重量となるインホイールモータ駆動装置においては、モータロータの重量が大きい場合には、モータ回転軸と転がり軸受との間のはめ合い隙間が振動に及ぼす影響が大きく、振動に敏感で、かつ振動の減衰が予想外に難しいことが判明した。そして、振れ回りを抑制することは、インホイールモータ駆動装置を搭載する車両の静粛性に大きく貢献できることが判明した。
【００１５】
（２）モータ回転軸と転がり軸受間の嵌め合い
振れ回りを抑制するために、モータ回転軸と転がり軸受との間の嵌め合い隙間をなくすことに着目し、モータ回転軸と転がり軸受との間の嵌め合いを、中間嵌めもしくはしまり嵌めにすることが有効であることが判明した。しまり嵌めとは、モータ回転軸の軸径が転がり軸受の内径よりも常に大きい関係にあり、すきま嵌めは、その逆で、モータ回転軸の軸径が転がり軸受の内径よりも常に小さい関係にある。中間嵌めは、すきま嵌めからしまり嵌めのどちらにもなる可能性がある嵌め合いである。ここで、中間嵌めは、ラジアル軸受に対する軸の公差として２１〜２μｍの締め代とし、しまり嵌めは、ラジアル軸受に対する軸の公差として４５〜２２μｍの締め代とし、すきま嵌めは、ラジアル軸受に対する軸の公差として０〜４３μｍのすきまとした。
【００１６】
（３）ケーシングと転がり軸受間の嵌め合い
モータ回転軸と転がり軸受間の嵌め合い隙間をなくしても、転がり軸受とケーシング間に隙間がある場合には、やはりモータ回転軸が振れ回ることになる。軸受の組立を考慮した場合、軸受の内輪および外輪の両方をしまり嵌めとすることは、組立時に軸受の転動体が軌道面を傷つけることになり、軸受の寿命および振動に対して不適である。そのため、モータ回転軸と軸受内輪間を中間嵌めもしくはしまり嵌めとした場合には、軸受外輪とケーシング間はすきま嵌めとすることが好ましい。その場合、振れ回りを抑制する対策が必要であることが判明した。
【００１７】
一方で、インホイールモータ駆動装置のケーシングは、モータ部を形成するため安価な非磁性材料としてアルミ合金が用いられる。そのため、軸受材料（例えば、高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２等）の軸受外輪とアルミ合金のハウジング孔のすきま嵌めでは、インホイールモータ駆動装置の全運転温度領域での嵌め合いの確保が難しく、高温領域では隙間が大きく、低温領域では隙間が狭まるようになる。使用温度領域の温度差によって生じる直径隙間は０．１ｍｍ以上になる場合がある。高温領域において、軸受外輪とハウジング孔との間の嵌め合いすきまが大きくなること、モータロータのアンバランスによる振れ回りの影響が大きくなり、モータ回転軸がより振れ回るようになり、振動の増大要因となることが判明した。
【００１８】
また、軸受外輪とアルミ合金のハウジング孔とがすきま嵌めとなることは、軸受内輪に引き摺られて生じる外輪の回転により、アルミ合金の嵌め合い部にクリープ摩耗が生じる可能性があり、クリープ摩耗の進行により、さらにモータロータの振れ回りが大きくなり、特に高速回転型のモータでは振動増大が顕著であることが判明した。このクリープ摩耗対策として、アルミ合金のハウジング孔に硬度の高い表面処理を施すことも考えられるが、剥がれた破片が潤滑油に混ざった場合に、軸受部に到達し、軸受の早期損傷要因となる可能性があるため、好ましくない。また、軸受に二硫化モリブデン、グラファイト、フッ素樹脂等の固体潤滑剤をコーティングしたり、ハウジングに環を圧入したりするが、いずれもコストアップとなるため好ましくない。
【００１９】
（４）軸受内部隙間
転がり軸受には、軸受内部隙間が存在する。軸受内部隙間は、内外輪の温度差により一般的に小さくなり、軸受寿命の観点から、運転隙間が初期隙間よりもわずかに大きくなるように選定される。しかし、この軸受内部隙間は、モータロータの振れ回り要因の一つとなる。ばね下重量となるインホイールモータ駆動装置においては、この振れ回りも大きな影響を及ぼすことが判明した。
【００２０】
（５）モータ回転軸と減速機入力軸間のスプライン嵌合部
モータ回転軸と減速機入力軸は、トルク伝達のためにスプライン嵌合で連結されているが、モータ回転軸と減速機入力軸との間に生じるミスアライメントや噛合いの歯打ちによる振動などの動きを抑制することが有効であることが判明した。
【００２１】
前述した目的を達成するための技術的手段として、本発明は、モータ部と、減速部と、車輪用軸受部と、ケーシングとを備え、前記モータ部が、前記ケーシングに固定されたステータと、複数の転がり軸受を介して前記ケーシングに回転自在に支持されるモータ回転軸と、このモータ回転軸に装着されたロータとからなり、前記モータ部のモータ回転軸が前記減速部の減速機入力軸を回転駆動し、この減速機入力軸の回転を減速して減速機出力軸に伝達し、前記車輪用軸受部が前記減速機出力軸に連結されたインホイールモータ駆動装置において、前記ケーシングが非磁性の軽金属材料からなり、前記複数の転がり軸受の少なくとも一つが、前記ケーシングに鉄系材料からなるスリーブ部材を介して装着され、このスリーブ部材と前記転がり軸受との嵌め合いが、すきま嵌めであると共に、前記モータ回転軸と前記転がり軸受との間の嵌め合いが、中間嵌めもしくはしまり嵌めであることを特徴とする。
【００２２】
上記の構成により、低トルクで高回転型のモータの採用を可能にするレベルに回転１次強制振動成分の抑制が図れ、小型・軽量で、静粛性に優れ、耐久性を向上させたインホイールモータ駆動装置を実現することができる。特に、モータ回転軸を支持する転がり軸受が、非磁性の軽金属材料からなるケーシングに鉄系材料からなるスリーブ部材を介して装着され、このスリーブ部材と転がり軸受との嵌め合いが、すきま嵌めであると共に、モータ回転軸と転がり軸受との間の嵌め合いが、中間嵌めもしくはしまり嵌めであるので、インホイールモータ駆動装置の全運転温度領域において軸受外輪とケーシングのハウジング孔との間の所定のすきまを効果的に保つことができ、モータ回転軸の振動を抑制することができる。また、従来技術の問題であるアルミ合金からなるケーシングのハウジング孔のクリープ摩耗を抑制することができる。本明細書および特許請求の範囲において、非磁性の軽金属材料とは、アルミ合金、マグネシウム合金等を含む概念のものである。
【００２３】
具体的には、上記のスリーブ部材の外径面とケーシングのハウジング孔との嵌め合いを、しまり嵌めにすることが好ましい。これにより、インホイールモータ駆動装置の全運転温度領域において、スリーブ部材とケーシングとの回り止めを行うことができる。
【００２４】
上記のスリーブ部材とケーシングとの間に回り止め手段を設けることができる。この場合には、スリーブ部材とケーシングとの回り止め構造において、スリーブ部材の外径面とケーシングのハウジング孔との締め代を軽減することができる。
【００２５】
上記の回り止め手段を、スリーブ部材とケーシングとの嵌め合い部の端面を塑性変形させて形成することができる。この場合には、簡単な加工により回り止め手段を形成することができ、スリーブ部材の外径面とケーシングのハウジング孔との締め代を軽減することができる。
【００２６】
上記の回り止め手段を、スリーブ部材の外径面にローレット加工を施し、この外径面をケーシングのハウジング孔に焼き嵌めして形成することができる。これにより、スリーブ部材の外径面とケーシングのハウジング孔との締め代を軽減して、回り止めを行うことができる。
【００２７】
上記のスリーブ部材を介して装着される転がり軸受をインボード側端部に配置することが好ましい。モータ回転軸の自由端側になるインボード側端部は、振れ回りを抑制するために転がり軸受を拘束する構造が難しいので、すきま管理による振動抑制が効果的である。
【００２８】
上記のスリーブ部材の肉厚は０．５〜１０ｍｍであることが好ましい。スリーブ部材をケーシングのハウジング孔に強圧入すると、スリーブ部材の肉厚が０．５ｍｍ未満ではスリーブ部材の変形が大きくなり不適であり、一方、１０ｍｍを超えるとハウジング孔の変形が大きくなり、好ましくない。
【発明の効果】
【００２９】
本発明のインホイールモータ駆動装置によれば、小型・軽量で、静粛性に優れ、耐久性を向上させたインホイールモータ駆動装置を実現できる。特に、モータ回転軸を支持する複数の転がり軸受の少なくとも一つが、非磁性の軽金属材料からなるケーシングに鉄系材料からなるスリーブ部材を介して装着され、このスリーブ部材と転がり軸受との嵌め合いが、すきま嵌めであると共に、モータ回転軸と転がり軸受との間の嵌め合いが、中間嵌めもしくはしまり嵌めであるので、インホイールモータ駆動装置の全運転温度領域において軸受外輪とケーシングのハウジング孔との間の所定のすきまを効果的に保つことができ、モータ回転軸の振動を抑制することができる。また、従来技術の問題であるアルミ合金からなるケーシングのハウジング孔のクリープ摩耗を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係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Ｏ−Ｏ線で矢視した横断面図である。
【図３】図１の曲線板に作用する荷重を示す説明図である。
【図４】図１の回転ポンプの横断面図である。
【図５】図１のモータ部の要部を拡大した縦断面図である。
【図６】（ａ）図は、スリーブ部材の縦断面図、（ｂ）図は、スリーブ部材の正面図である。
【図７】図１のＱ−Ｑ線で矢視した横断面図である。
【図８】（ａ）図は、スリーブ部材の変形例の側面図、（ｂ）図は、スリーブ部材の正面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係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１０】（ａ）図は、図９のモータ回転軸の減速部側部分を拡大した縦断面図、（ｂ）図は、Ｐ−Ｐ線で矢視した正面図である。
【図１１】ウェーブスプリングの縦断面図である。
【図１２】押え部材の変形例を示す正面図である。
【図１３】共振周波数と強制振動成分との関係を示す説明図である。
【図１４】図１のインホイールモータ駆動装置を搭載した電気自動車の平面図である。
【図１５】図１４の電気自動車の後方断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１４は、本発明の第１の実施形態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１１の概略平面図であって、図１５は、電気自動車を後方から見た概略断面図である。図１４に示すように、電気自動車１１は、シャーシ１２と、操舵輪としての前輪１３と、駆動輪としての後輪１４と、左右の後輪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。図１５に示すように、後輪１４は、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。
【００３２】
懸架装置１２ｂは、左右に延びるサスペンションアームによって後輪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、後輪１４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、旋回時等の車体の傾きを抑制するスタビライザが設けられる。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よ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。
【００３３】
この電気自動車１１は、ホイールハウジング１２ａ内部に、左右の後輪１４それぞれを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。
【００３４】
電気自動車１１の走行安定性およびＮＶＨ特性を向上するために、ばね下重量を抑える必要がある。また、さらに広い客室スペースを確保するために、インホイールモータ駆動装置２１の小型化が求められる。そこで、図１に示すように、本実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１を採用する。
【００３５】
本発明の第１の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１を図１〜図７に基づいて説明する。図１はインホイールモータ駆動装置２１の概略縦断面図、図２は図１のＯ−Ｏ線で矢視した横断面図、図３は曲線板に作用する荷重を示す説明図、図４は回転ポンプの横断面図、図５は図１のモータ部の要部を拡大した縦断面図、図６（ａ）はスリーブ部材の縦断面図、図６（ｂ）はスリーブ部材の正面図、図７は図１のＱ−Ｑ線で矢視した横断面図である。本実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の特徴的な構成を説明する前に全体構成を説明する。
【００３６】
図１に示すように、インホイールモータ駆動装置２１は、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からの出力を駆動輪１４（図１５参照）に伝達する車輪用軸受部Ｃとを備え、モータ部Ａと減速部Ｂはケーシング２２に収納されて、図１５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。本実施形態では、ケーシング２２は、モータ部Ａと減速部Ｂとで分割可能な構造とし、ボルトで締結されている。本明細書および特許請求の範囲において、ケーシング２２とは、モータ部Ａが収容されたケーシング部分と減速部Ｂが収容されたケーシング部分の両方を指すものとする。
【００３７】
モータ部Ａは、ケーシング２２に固定されているステータ２３ａと、ステータ２３ａの内側に径方向の隙間をもって対向する位置に配置されるロータ２３ｂと、ロータ２３ｂの内側に連結固定されてロータ２３ｂと一体回転するモータ回転軸２４とを備えるラジアルギャップモータである。
【００３８】
中空構造のモータ回転軸２４は、ロータ２３ｂの内径面に嵌合固定されて一体回転すると共に、モータ部Ａ内で軸方向一方側端部（図１の右側）を転がり軸受３６ａに、軸方向他方側端部（図１の左側）を転がり軸受３６ｂによって回転自在に支持されている。
【００３９】
減速機入力軸２５は、その軸方向一方側略中央部（図１の右側）が転がり軸受３７ａに、軸方向他方側端部（図１の左側）を転がり軸受３７ｂによって、減速機出力軸２８に対して回転自在に支持されている。減速機入力軸２５は、減速部Ｂ内に偏心部２５ａ、２５ｂを有する。２つの偏心部２５ａ、２５ｂは、偏心運動による遠心力を互いに打ち消し合うために、１８０°位相を変えて設けられている。
【００４０】
モータ回転軸２４と減速機入力軸２５とは、スプライン（セレーションを含む。以下同じ。）嵌合によって連結され、モータ部Ａの駆動力が減速部Ｂに伝達される。このスプライン嵌合部は、減速機入力軸２５がある程度傾いても、モータ回転軸２４への影響を抑制するように構成されている。
【００４１】
減速部Ｂは、偏心部２５ａ、２５ｂに回転自在に保持される公転部材としての曲線板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、曲線板２６ａ、２６ｂの自転運動を減速機出力軸２８に伝達する運動変換機構と、偏心部２５ａ、２５ｂに隣接する位置にカウンタウェイト２９とを備える。
【００４２】
減速機出力軸２８は、フランジ部２８ａと軸部２８ｂとを有する。フランジ部２８ａには、減速機出力軸２８の回転軸心を中心とする円周上に等間隔に内ピン３１を固定する孔が形成されている。また、軸部２８ｂは、車輪用軸受部Ｃの内方部材としてのハブ輪３２にスプライン嵌合によって連結され、減速部Ｂの出力を車輪１４（図１５参照）に伝達する。減速機出力軸２８は、転がり軸受４６によって外ピンハウジング６０に回転自在に支持されている。
【００４３】
図２に示すように、曲線板２６ａは、外周部にエピトロコイド等のトロコイド系曲線で構成される複数の波形を有し、一方側端面から他方側端面に貫通する複数の貫通孔３０ａと、貫通孔３０ｂを有する。貫通孔３０ａは、曲線板２６ａの自転軸心を中心とする円周上に等間隔に複数個設けられており、後述する内ピン３１を受け入れる。また、貫通孔３０ｂは、曲線板２６ａの中心に設けられており、偏心部２５ａに嵌合する。
【００４４】
曲線板２６ａは、転がり軸受４１によって偏心部２５ａに対して回転自在に支持されている。図２に示すように、転がり軸受４１は、偏心部２５ａの外径面に嵌合し、外径面に内側軌道面４２ａを有する内輪４２と、曲線板２６ａの貫通孔３０ｂの内径面に直接形成された外側軌道面４３と、内側軌道面４２ａと外側軌道面４３の間に配置される複数の円筒ころ４４と、円筒ころ４４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。また、内輪４２は、内側軌道面４２ａの軸方向両端部から径方向外側に突出する鍔部を有する。
【００４５】
図２に示すように、外ピン２７は、減速機入力軸２５の回転軸心を中心とする円周上に等間隔に設けられている。曲線板２６ａ、２６ｂが公転運動すると、曲線形状の波形と外ピン２７とが係合して、曲線板２６ａ、２６ｂに自転運動を生じさせる。外ピン２７は、針状ころ軸受２７ａによって外ピンハウジング６０（図１参照）に回転自在に支持されている。これにより、曲線板２６ａ、２６ｂとの間の接触抵抗を低減することができる。
【００４６】
カウンタウェイト２９（図１参照）は、略扇形状で、減速機入力軸２５と嵌合する貫通孔を有し、曲線板２６ａ、２６ｂの回転によって生じる不釣合い慣性偶力を打ち消すために、各偏心部２５ａ、２５ｂに隣接する位置に偏心部２５ａ、２５ｂと１８０°位相を変えて配置される。
【００４７】
図１に示すように、運動変換機構は、減速機出力軸２８に保持された複数の内ピン３１と、曲線板２６ａ、２６ｂに設けられた貫通孔３０ａとで構成される。内ピン３１は、減速機出力軸２８の回転軸心を中心とする円周上に等間隔に設けられており（図２参照）、その軸方向一方側端部が減速機出力軸２８に固定されている。また、曲線板２６ａ、２６ｂとの摩擦抵抗を低減するために、曲線板２６ａ、２６ｂの貫通孔３０ａの内壁面に当接する位置に針状ころ軸受３１ａが設けられている。
【００４８】
内ピン３１の軸方向他方側端部には、スタビライザ３１ｂが設けられている。スタビライザ３１ｂは、円環形状の円環部３１ｃと、円環部３１ｃの内径面から軸方向に延びる円筒部３１ｄとを含む。複数の内ピン３１の軸方向他方側端部は、円環部３１ｃに固定されている。曲線板２６ａ、２６ｂから一部の内ピン３１に負荷される荷重はスタビライザ３１ｂを介して全ての内ピン３１によって支持されるため、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。
【００４９】
図２に示すように、貫通孔３０ａは、複数の内ピン３１のそれぞれに対応する位置に設けられ、貫通孔３０ａの内径寸法は、内ピン３１の外径寸法（「針状ころ軸受３１ａを含む最大外径」を指す。以下同じ。）より所定寸法大きく設定されている。
【００５０】
曲線板２６ａ、２６ｂに作用する荷重の状態を図３に基づいて説明する。偏心部２５ａの軸心Ｏ2は減速機入力軸２５の軸心Ｏから偏心量ｅだけ偏心している。偏心部２５ａの外周には、曲線板２６ａが取り付けられ、偏心部２５ａは曲線板２６ａを回転自在に支持するので、軸心Ｏ2は曲線板２６ａの軸心でもある。曲線板２６ａの外周は波形曲線で形成され、径方向に窪んだ波形の凹部３４を周方向等間隔に有する。曲線板２６ａの周囲には、凹部３４と係合する外ピン２７が、軸心Ｏを中心として周方向に複数配設されている。
【００５１】
図３において、減速機入力軸２５と共に偏心部２５ａが紙面上で反時計周りに回転すると、偏心部２５ａは軸心Ｏを中心とする公転運動を行うので、曲線板２６ａの凹部３４が、外ピン２７と周方向に順次当接する。この結果、矢印で示すように、曲線板２６ａは、複数の外ピン２７から荷重Ｆｉを受けて、時計回りに自転する。
【００５２】
また、曲線板２６ａには貫通孔３０ａが軸心Ｏ2を中心として周方向に複数配設されている。各貫通孔３０ａには、軸心Ｏと同軸に配置された減速機出力軸２８（図１参照）と結合する内ピン３１が挿通する。貫通孔３０ａの内径は、内ピン３１の外径よりも所定寸法大きいため、内ピン３１は曲線板２６ａの公転運動の障害とはならず、内ピン３１は曲線板２６ａの自転運動を取り出して減速機出力軸２８を回転させる。このとき、減速機出力軸２８は、減速機入力軸２５よりも高トルクかつ低回転数になり、図３に矢印で示すように、曲線板２６ａは、複数の内ピン３１から荷重Ｆｊを受ける。これらの複数の荷重Ｆｉ、Ｆｊの合力Ｆｓが減速機入力軸２５にかかる。
【００５３】
合力Ｆｓの方向は、曲線板２６ａの波形形状、凹部３４の数などの幾何学的条件や遠心力の影響により変化する。具体的には、自転軸心Ｏ2と軸心Ｏとを結ぶ直線Ｙと直角であって軸心Ｏ2を通過する基準線Ｘと、合力Ｆｓとの角度αは概ね３０°〜６０°で変動する。
【００５４】
上記の複数の荷重Ｆｉ、Ｆｊは、減速機入力軸２５が１回転（３６０°）する間に荷重の方向や大きさが変り、その結果、減速機入力軸２５に作用する合力Ｆｓも荷重の方向や大きさが変動する。そして、減速機入力軸２５が１回転すると、曲線板２６ａの波形の凹部３４が減速されて１ピッチ時計回りに回転し、図３の状態になり、これを繰り返す。
【００５５】
図１に示すように、車輪用軸受部Ｃの車輪用軸受３３は、ハブ輪３２の外径面に直接形成した内側軌道面３３ｆと外径面の小径段部に嵌合された内輪３３ａとで内方部材を形成し、ケーシング２２の内径面に嵌合固定された外輪３３ｂと、内側軌道面３３ｆ、内輪３３ａおよび外輪３３ｂの間に配置された転動体としての複数の玉３３ｃと、隣接する玉３３ｃの間隔を保持する保持器３３ｄと、車輪用軸受３３の軸方向両端部を密封するシール部材３３ｅとを備えた複列アンギュラ玉軸受である。
【００５６】
次に、潤滑機構を説明する。この潤滑機構は、モータ部Ａの冷却のために潤滑油を供給すると共に減速部Ｂに潤滑油を供給するものである。図１に示す潤滑油路２４ａ、２５ｃ、潤滑油供給口２４ｂ、２５ｄ、２５ｅ、２５ｆ、潤滑油排出口２２ｂ、潤滑油貯留部２２ｄ、潤滑油路２２ｅ、回転ポンプ５１および循環油路４５を主な構成とする。潤滑機構内に付した白抜き矢印は潤滑油の流れる方向を示す。
【００５７】
モータ回転軸２４の潤滑油路２４ａに接続された潤滑油路２５ｃは、減速機入力軸２５の内部を軸線方向に沿って延びている。潤滑油供給口２５ｄ、２５ｅは、潤滑油路２５ｃから減速機入力軸２５の外径面に向って延び、潤滑油供給口２５ｆは、減速機入力軸２５の軸端部から回転軸心方向に軸端面に向って延びている。
【００５８】
減速部Ｂの位置におけるケーシング２２の少なくとも１箇所には、減速部Ｂ内部の潤滑油を排出する潤滑油排出口２２ｂが設けられ、吐出された潤滑油を一時的に貯留する潤滑油貯留部２２ｄが設けられている。
【００５９】
図１に示すように、循環油路４５は、ケーシング２２の内部を軸方向に延びる軸方向油路４５ａと、軸方向油路４５ａの軸方向一端部（図１の右側）に接続されて径方向に延びる径方向油路４５ｃと、軸方向油路４５ａの軸方向他端部（図１の左側）に接続されて径方向に延びる径方向油路４５ｂとで構成される。
【００６０】
潤滑油を強制的に循環させるために、潤滑油貯留部２２ｄに接続する潤滑油路２２ｅと循環油路４５との間に回転ポンプ５１が設けられている。径方向油路４５ｂは回転ポンプ５１から圧送された潤滑油を軸方向油路４５ａに供給し、軸方向油路４５ａから径方向油路４５ｃを経て潤滑油を潤滑油路２４ａ、２５ｃに供給する。
【００６１】
図４に示すように、回転ポンプ５１は、減速機出力軸２８（図１参照）の回転を利用して回転するインナーロータ５２と、インナーロータ５２の回転に伴って従動回転するアウターロータ５３と、ポンプ室５４と、潤滑油路２２ｅに連通する吸入口５５と、循環油路４５の径方向油路４５ｂに連通する吐出口５６とを備えるサイクロイドポンプである。回転ポンプ５１をケーシング２２内に配置することによって、インホイールモータ駆動装置２１全体としての大型化を防止することができる。
【００６２】
インナーロータ５２は、回転中心ｃ1を中心として回転し、一方、アウターロータ５３は、回転中心ｃ2を中心として回転する。インナーロータ５２およびアウターロータ５３はそれぞれ異なる回転中心ｃ1、ｃ2を中心として回転するので、ポンプ室５４の容積は連続的に変化する。これにより、吸入口５５から流入した潤滑油が吐出口５６から径方向油路４５ｂに圧送される。
【００６３】
モータ部Ａの冷却として、図１に示すように、循環油路４５から潤滑油路２４ａに還流された潤滑油の一部が、遠心力によって潤滑油供給口２４ｂからロータ２３ｂを冷却し、その後、潤滑油が飛散してステータ２３ａを冷却する。この経路と後述する減速部Ｂを潤滑および冷却する経路とに潤滑油が分流する。
【００６４】
減速部Ｂの潤滑として、潤滑油路２５ｃの潤滑油は、減速機入力軸２５の回転に伴う遠心力および圧力によって潤滑油供給口２５ｄ、２５ｅから減速部Ｂに流出する。潤滑油供給口２５ｄから流出した潤滑油は、曲線板２６ａ、２６ｂを支持する円筒ころ軸受４１（図２参照）、さらに、遠心力により、曲線板２６ａ、２６ｂと内ピン３１との当接部分および曲線板２６ａ、２６ｂと外ピン２７との当接部分等を潤滑しながら径方向外側に移動する。潤滑油供給口２５ｅ、２５ｆから流出した潤滑油は、減速機入力軸２５を支持する深溝玉軸受３７ａ、３７ｂ、さらに、内部の軸受や当接部分に供給される。
【００６５】
ケーシング２２の内壁面に到達した潤滑油は、潤滑油排出口２２ｂから排出されて潤滑油貯留部２２ｄに貯留される。潤滑油吐出口２２ｂと回転ポンプ５１との間に潤滑油貯留部２２ｄが設けられているので、回転ポンプ５１によって排出しきれない潤滑油が一時的に発生しても、潤滑油貯留部２２ｄに貯留しておくことができる。その結果、減速部Ｂのトルク損失の増加を防止することができる。一方、潤滑油排出口２２ｂに到達する潤滑油量が少なくなっても、回転ポンプは、潤滑油貯留部２２ｄに貯留されている潤滑油を潤滑油路２４ａ、２５ｃに還流することができる。潤滑油は、遠心力に加えて重力によって移動する。したがって、潤滑油貯留部２２ｄがインホイールモータ駆動装置２１の下部に位置するように、電気自動車１１に取り付けるのが望ましい。
【００６６】
本実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１の全体構成は、前述したとおりであるが、その特徴的な構成を以下に説明する。
【００６７】
図１に示すように、モータ部Ａは、ケーシング２２にステータ２３ａが固定され、ステータ２３ａの内側で径方向の隙間をもって対向する位置にロータ２３ｂが配置されている。ロータ２３ｂは、モータ回転軸２４の外側に嵌合固定され、モータ回転軸２４と一体に回転する。
【００６８】
モータ回転軸２４は、ケーシング２２内で軸方向一方側端部（図１の右側）を転がり軸受としての深溝玉軸受３６ａに、軸方向他方側端部（図１の左側）を転がり軸受としての深溝玉軸受３６ｂによって回転自在に支持されている。本実施形態の特徴的な構成は、要約すると、モータ回転軸２４を支持する転がり軸受としての深溝玉軸受３６ａ、３６ｂが、アルミ合金からなるケーシング２２およびケーシング２２に取り付けられるリアカバー７１のハウジング孔２２ａ、７１ａ（図５参照）に対して、鉄系材料からなるスリーブ部材７５を介して装着されていることである。本実施形態では、深溝玉軸受３６ａ、３６ｂが、ケーシング２２およびケーシング２２に取り付けられるリアカバー７１のハウジング孔２２ａ、７１ａに対して、鉄系材料からなるスリーブ部材７５を介して装着されている。本明細書および特許請求の範囲において、ケーシングとは、ケーシング２２とリアカバー７１の両方を指すものとする。
【００６９】
図５に図１のモータ部Ａの要部を拡大した縦断面を示す。モータ回転軸２４は、ＳＣＭ４１５、ＳＣＭ４２０等の肌焼き鋼からなり、浸炭焼入れ焼戻しが施されている。熱処理硬化層Ｈをクロスハッチングで示す。モータ回転軸２４の浸炭焼入れ焼戻しを施した表面はＨＲＣ６２〜６６．５の高硬度となっている。一方、中心部の硬度はＨＲＣ２９〜３８程度である。
【００７０】
モータ回転軸２４の大径外径部６１は、ロータ２３ｂが嵌合する部分で、一方の端部にロータ２３ｂを軸方向に拘束する鍔部６２が形成されている。鍔部６２の外側面６２ａは、防炭処理が施され、この部分の硬度はＨＲＣ２９〜３８程度である。モータ回転軸２４の大径外径部６１とロータ２３ｂの内径部との嵌め合いは、遠心力による膨張と熱膨張が考慮された締め代が選定され、しまり嵌めや焼嵌めとしている。しまり嵌めの場合、モータ回転軸２４の大径外径部６１とロータ２３ｂの内径部は接触しながら圧入されるが、大径外径部６１は、高い表面硬度で形成されているので、接触部分の摩耗を防止することができる。
【００７１】
ロータ２３ｂを大径外径部６１の鍔部６２に端面押え部材７７ａを挟持するように圧入した後、ロータ２３ｂの他方の端部に別体の挟持部材６３を端面押え部材７７ｂを介して当てボルト６４で締め付け固定する。このようにして、ロータ２３ｂはモータ回転軸２４に装着される。挟持部材６３には、後述する不釣合い調整のための切削加工による切粉がロータ２３ｂに吸着しないように非磁性材料で、かつ比重が高い材料を選定することが望ましい。挟持部材６３の材料として、非磁性材料であればオーステナイト系ステンレス鋼が望ましい。低炭素鋼などの鉄系材料でも切粉の煩わしさがあるが、採用することに問題はない。端面押え部材７７ａ、７７ｂは、モータ回転軸２４の潤滑油路２４ａ、潤滑油供給口２４ｂを通って給油された潤滑油を、ロータ２３ｂの冷却とステータ２３ａの冷却を行うため、ロータ２３ｂとモータ回転軸２４の嵌合面に形成された溝を経由して、放射状に噴出できるように端面押え部材７７ａ、７７ｂに溝を形成するものである。
【００７２】
モータ回転軸２４は、前述したように、１５０００ｍｉｎ-1程度で高速回転する。ロータ２３ｂを装着したモータ回転軸２４の振れ回りを抑制するために、モータ回転軸２４と深溝玉軸受３６ａ、３６ｂ（転がり軸受）との間の嵌め合いを、中間嵌めもしくはしまり嵌めとしている。すなわち、深溝玉軸受３６ａ、３６ｂの内輪３６ａ１、３６ｂ１とモータ回転軸２４との間の嵌め合いは、中間嵌めもしくはしまり嵌めとしている。
【００７３】
深溝玉軸受３６ａ、３６ｂの内輪３６ａ１、３６ｂ１は、モータ回転軸２４の軸受装着面６５、６６との間の嵌め合いは、中間嵌めもしくはしまり嵌めであるが、軸受装着面６５、６６に熱処理硬化層が形成されているので、組立時、内輪３６ａ１、３６ｂ１が軸受装着面６５、６６を傷つけない。
【００７４】
一方、アルミ合金からなるケーシング２２およびケーシング２２に取り付けられるリアカバー７１のハウジング孔２２ａ、７１ａに対して、深溝玉軸受３６ａ、３６ｂは、鉄系材料からなるスリーブ部材７５を介して装着されている。スリーブ部材７５の外径面７５ａとハウジング孔２２ａ、７１ａとの嵌め合いは、しまり嵌めとなっている。
【００７５】
図６にスリーブ部材７５を示す。図６（ａ）は、スリーブ部材７５の縦断面図で、図６（ｂ）はスリーブ部材７５の正面図である。スリーブ部材７５は、外径面７５ａと内径面７５ｂを有する円筒状リングである。
【００７６】
スリーブ部材７５の材質は、鉄系材料であればよく、炭素鋼であることが好ましい。スリーブ部材７５の内径面７５ｂと深溝玉軸受３６ａ、３６ｂの外輪３６ａ２、３６ｂ２との嵌め合いがすきま嵌めであるので（図５参照）、クリープ摩耗の対策として、スリーブ部材７５は外輪３６ａ２、３６ｂ２と同程度の硬度を有することが望ましい。特に好ましくは、軸受材料（例えば、高炭素クロム軸受鋼のＳＵＪ２等）のずぶ焼入れしたものや、肌焼き鋼の浸炭焼入れしたものである。一方で、軸受鋼や肌焼き鋼は熱処理も含めてコストアップとなるため、中炭素鋼や高炭素鋼の熱処理を施さないものでもよく、また、コストを重視して低炭素鋼を使用してもよい。
【００７７】
スリーブ部材７５の肉厚は０．５〜１０ｍｍであることが好ましい。スリーブ部材７５をケーシング２２およびリアカバー７１のハウジング孔２２ａ、７１ａに強圧入すると、スリーブ部材７５の肉厚が０．５ｍｍ未満ではスリーブ部材７５の変形が大きくなり不適であり、一方、１０ｍｍを超えるとハウジング孔２２ａ、７１ａの変形が大きくなり、好ましくない。
【００７８】
本実施形態では、スリーブ部材７５とケーシング２２およびリアカバー７１との間に回り止め手段を設けている。図７は、図１のＱ−Ｑ線で矢視した横断面図である。具体的には、スリーブ部材７５とリアカバー７１との嵌め合い部の端面の複数個所（例えば、４個所）をポンチ（図示省略）で塑性変形させることにより、回り止め手段７６を形成している。簡単な加工により回り止め手段７６を形成することができ、スリーブ部材７５の外径面７５ａとリアカバー７１のハウジング孔７１ａとの締め代を軽減することができる。図示は省略するが、スリーブ部材７５とケーシング２２との間の回り止め手段も同様である。
【００７９】
本実施形態では、上記のようにスリーブ部材７５とケーシング２２およびリアカバー７１との間に回り止め手段７６を設けたものを例示したが、これに限られず、回り止め手段７６を設けないものも実施することができる。この場合は、スリーブ部材７５の外径面７５ａと、ケーシング２２のハウジング孔２２ａおよびリアカバー７１のハウジング孔７１ａとの締め代の範囲を、アルミ合金と鉄系材料との間に熱膨張差を考慮して、インホイールモータ駆動装置２１の全運転温度領域でしまり嵌めとなるように設定する。これにより、スリーブ部材７５とケーシング２２およびリアカバー７１とが、全運転温度領域で回り止めされる。
【００８０】
スリーブ部材７５の内径面７５ｂと深溝玉軸受３６ａ、３６ｂとの嵌め合いは、すきま嵌めとなっている。すなわち、深溝玉軸受３６ａ、３６ｂの外輪３６ａ２、３６ｂ２とスリーブ部材７５の内径面７５ｂとの間の嵌め合いは、すきま嵌めとしている。
【００８１】
モータ回転軸２４を支持する深溝玉軸受３６ａ、３６ｂが、アルミ合金からなるケーシング２２およびリアカバー７１に鉄系材料からなるスリーブ部材７５を介して装着され、このスリーブ部材７５と深溝玉軸受３６ａ、３６ｂとの嵌め合いを、すきま嵌めとすると共に、モータ回転軸２４と深溝玉軸受３６ａ、３６ｂとの間の嵌め合いを、中間嵌めもしくはしまり嵌めとしたので、インホイールモータ駆動装置２１の全運転温度領域において軸受外輪３６ａ２、３６ｂ２とスリーブ部材７５の内径面７５ｂとの間の所定のすきまを効果的に保つことができるので、モータ回転軸２４の振動を抑制することができる。また、従来技術の問題であるアルミ合金からなるケーシング２２およびリアカバー７１のハウジング孔２２ａ、７１ａのクリープ摩耗を抑制することができる。
【００８２】
本実施形態では、モータ回転軸２４を支持する深溝玉軸受３６ａ（インボード側、図５の右側）、３６ｂ（アウトボード側、図５の左側）の両方がスリーブ部材７５を介して装着されたものを例示した。特に、モータ回転軸２４の自由端側になるインボード側端部は、振れ回りを抑制するために転がり軸受（深溝玉軸受３６ａ）を拘束する構造が難しいので、スリーブ部材７５を用いた、すきま管理による振動抑制が効果的である。
【００８３】
前述したように、深溝玉軸受３６ａ、３６ｂの外輪３６ａ２、３６ｂ２とケーシング２２、リアカバー７１との間の嵌め合いは、すきま嵌めとしているので、組立時に深溝玉軸受３６ａ、３６ｂの転動体が軌道面を傷つけることがなく、軸受の短寿命を回避することができる。
【００８４】
モータ回転軸２４は、中心部が靱性を有するので、高速回転時の変形にも耐えることができる。このため、低トルクで高回転型のモータと高い減速比が得られるサイクロイド減速機を組合わせたインホイールモータ駆動装置として好適である。
【００８５】
モータ回転軸２４にロータ２３ｂの組立が完了した後、回転１次強制振動成分の抑制を目的として、不釣合い調整が行われる。図５を参照して、大径外径部６１の鍔部６２の外側面６２ａおよび挟持部材６３の外側面がバランス修正用の面である。その理由は、不釣合い調整のための切削量を少なくするため、なるべく外径側に形成することが好ましく、鍔部６２の外側面６２ａおよび挟持部材６３の外側面をバランス修正用面とした。ただし、これに限られるものではなく、鍔部６２の外側面６２ａと挟持部材６３の外側面のいずれか一方をバランス修正用面としてもよい。鍔部６２の外側面６２ａは、防炭処理が施されて低硬度であるので、不釣合い調整のための切削加工が良好で、加工工程のサイクルタイムが低減され、不釣合い調整が容易で、かつコスト低減を図ることができる。挟持部材６３は、比重が大きいので加工量が少なくて済み、加工工程のサイクルタイムが低減され、不釣合い調整が容易で、かつコスト低減を図ることができる。
【００８６】
鍔部６２の防炭処理は、外側面６２ａに浸炭防止剤を塗布する方法や外側面６２ａに面接触する治具を当接させて浸炭処理を行う方法等、適宜の方法で実施することができる。浸炭焼入れは、形状の小変更に対する柔軟性を有し、かつ、モータ回転軸２４の熱処理部位と熱処理をしない部位の区分が簡便であり、コスト面で有利である。
【００８７】
スリーブ部材の変形例を図８に示す。図８（ａ）はスリーブ部材の変形例の側面図で、図８（ｂ）は正面図である。本変形例のスリーブ部材７５’は、外径面７５ａ’、内径面７５ｂ’を有する円筒状リングである。第１の実施形態のスリーブ部材７５に対して、本変形例のスリーブ部材７５’は、外径面７５ａ’にローレット加工が施され、外径面７５ａ’に凹凸部８０を有する点が異なる。
【００８８】
外径面７５ａ’に凹凸部８０を有するスリーブ部材７５’を図５に示すケーシング２２およびリアカバー７１のハウジング孔２２ａ、７１ａに焼き嵌めで装着する。これにより、回り止め手段が形成され、スリーブ部材７５’の外径面７５ａ’とケーシング２２およびリアカバー７１のハウジング孔２２ａ、７１ａとの締め代を軽減して、回り止めができる。その他の構成や作用については第１の実施形態と同様であるので、第１の実施形態について説明した内容を準用し、説明を省略する。
【００８９】
次に、本発明の第２の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置を図９〜１１に基づいて説明する。本実施形態のインホイールモータ駆動装置は、第１の実施形態に対して、モータ回転軸の振れ回りを抑制する押え部材を付加したことと、モータ回転軸を支持する転がり軸受の予圧機構を付加したことが異なる。図９は第２の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図で、図１０（ａ）は、図９のモータ回転軸の減速部側部分を拡大した縦断面図で、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＰ−Ｐ線で矢視した正面図で、図１１はウェーブスプリングの縦断面図である。押え部材と予圧機構を除き、第１の実施形態のインホイールモータ駆動装置において前述した全体構成、特徴的な構成およびそれらの作用は、本実施形態も同様であるので、重複説明は省略する。第１の実施形態と同じ機能を有する部位には、同一の符号を付して、要点のみを説明する。
【００９０】
図９および図１０（ａ）を参照して、モータ回転軸２４は、深溝玉軸受３６ａ、３６ｂによりケーシング２２、リアカバー７１に回転自在に支持されている。第１の実施形態と同様、アルミ合金からなるケーシング２２およびリアカバー７１のハウジング孔２２ａ、７１ａ（図５参照）に対して、深溝玉軸受３６ａ、３６ｂは、鉄系材料からなるスリーブ部材７５を介して装着されている。スリーブ部材７５の外径面７５ａとハウジング孔２２ａ、７１ａとの嵌め合いは、しまり嵌めであり、深溝玉軸受３６ａ、３６ｂの内輪３６ａ１、３６ｂ１とモータ回転軸２４の軸受装着面６５（図５参照）、６６との間の嵌め合いは中間嵌めもしくはしまり嵌めであり、外輪３６ａ２、３６ｂ２とスリーブ部材７５の内径面７５ｂとの間の嵌め合いはすきま嵌めである。これにより、第１の実施形態と同様に、インホイールモータ駆動装置２１の全運転温度領域において軸受外輪３６ａ２、３６ｂ２とスリーブ部材７５の内径面７５ｂとの間の所定のすきまを効果的に保つことができるので、モータ回転軸２４の振動を抑制することができる。また、従来技術の問題であるアルミ合金からなるケーシング２２およびリアカバー７１のハウジング孔２２ａ、７１ａのクリープ摩耗を抑制することができる。
【００９１】
スリーブ部材７５は、第１の実施形態と同様に、回り止め手段７６やローレット加工による凹凸部８０を設けたものとしてもよい。
【００９２】
本実施形態は、上記の特徴的な構成に加えて、モータ回転軸２４の振れ回りの抑制を一層確実にするため、図１０（ａ）に示すように、外輪３６ｂ２の端面は、押え部材６７により押し付けられている。押え部材６７は、図１０（ｂ）に示すように、中空円板であり、外径側に複数のボルト６８を挿入する貫通孔６７ａが設けられている。押え部材６７の内径側のハッチングを施した部分が外輪３６ｂ２の端面との当接部である。深溝玉軸受３６ｂをスリーブ部材７５（ケーシング２２に装着済）の内径面７５ｂに組込んだ後、押え部材６７をボルト６８によりケーシング２２に締結し、押え部材６７の側面のハッチングした部分が外輪３６ｂ２の端面を押し付けて深溝玉軸受３６ｂを固定する。
【００９３】
モータ回転軸２４は、減速機入力軸２５とスプライン嵌合で連結されているが、このスプライン嵌合部に減速部Ｂの作動が影響する。図９に示す減速部Ｂの外ピン２７を保持する外ピンハウジング６０は、ケーシング２２に弾性支持機能を有する回り止め手段（図示省略）によって、フローティング状態に支持されている。これは、車両の旋回や急加減速等によって生じる大きなラジアル荷重やモーメント荷重を吸収して、曲線板２６ａ、２６ｂ、外ピン２７および曲線板２６ａ、２６ｂの偏心揺動運動を減速機出力軸２８の回転運動に変換する運動変換機構等の各種の部品の破損を防止するようにしている。
【００９４】
上記のフローティング構造の状態で、図３で前述したように、減速機入力軸２５は、曲線板２６ａ、２６ｂから荷重の方向や大きさが変動するラジアル荷重やモーメント荷重が作用している。このため、ある程度の傾きや芯ずれ状態の中で、モータ回転軸２４と減速機入力軸２５がスプライン嵌合部においてトルクが伝達される。しかし、前述したように、深溝玉軸受３６ｂの外輪３６ｂ２とスリーブ部材７５の内径面７５ｂとの間の嵌め合いはすきま嵌めであるが、外輪３６ｂ２の端面は押え部材６７により押し付けられるので、モータ回転軸２４と減速機入力軸２５との間に生じるミスアライメントやスプライン嵌合部の噛合いの歯打ちによる振動などの動きを抑制することができる。このような作動状態のため、軸受外輪の端面を押え部材６７で押える軸受は、モータ回転軸２４の減速機入力軸２５とスプライン嵌合する側（減速部側端部）の深溝玉軸受３６ｂとするのが効果的である。
【００９５】
押え部材６７は、組立性および適正な押し付け力が得られる部材として、板材が好ましい。板材であれば、板厚を変えることで押し付け力を簡単に変化させることができ、また、押し付け部の形状変更にも容易に対応できる。そして、板厚は、０．５〜５ｍｍが好ましい。板厚が０．５ｍｍ以下では押し付け力が小さく、軸受の保持力が小さくなるため不適であり、一方、板厚が５ｍｍ以上では、インホイールモータ駆動装置に対する構造要求である軸方向の短縮化を実現できず、好ましくない。
【００９６】
押え部材の解決手段に辿りつくまでに種々の検討を行い、次のような知見を得た。アルミハウジングに軸受を固定する時の一般的な方法として、アルミハウジングに軸受外輪を強圧入で嵌合させ、軸受内輪側にすきまを設けて支持する方法もあるが、インホイールモータ駆動装置の高速回転型のモータの場合、モータ回転軸と軸受内輪とのすきまにより、モータ回転軸が振れ回り、振動が増大したり、内輪内径面やモータ回転軸の軸受装着面にクリープ摩耗が発生したりする可能性があり、好ましくない。
【００９７】
また、軸受外輪に装着した膨張量補正樹脂バンドによるクリープ対策も考えられるが、この場合は圧入での固定となるため、組立の容易さが損なわれると共に、軸受の予圧に支障をきたす可能性がある。
【００９８】
さらに、ハウジングの嵌合部の表面改質によるクリープ対策も考えられるが、表面改質では、耐摩耗性は向上するが、インホイールモータ駆動装置の温度環境に対するすきま管理の問題は解決できないことが判明した。
【００９９】
次に予圧機構について説明する。モータ回転軸２４を支持する深溝玉軸受３６ａ、３６ｂの軸受内部隙間は、モータ回転軸２４の振れ回りの要因の一つである。さらに振動抑制を確実にするため、本実施形態では、予圧機構を付加して、深溝玉軸受３６ａ、３６ｂに予め荷重を付与（予圧）し、軸受内部隙間をなくして使用する。
【０１００】
予圧を与える方法には、定位置予圧と定圧予圧がある。例えば、機械的に位置決めする方法は定位置予圧に属し、ばね要素を用いる方法は定圧予圧に属する。モータ回転軸２４の材質とケーシング２２（リアカバー７１を含む）の材質が異なる場合には、機械的に位置決めする方法は、熱膨張差により予圧が変化する可能性がある。このため、熱膨張差による軸方向変位の変動の影響を受けにくい定圧予圧が好ましい。本実施形態における定圧予圧は、一般的な予圧量が好ましく、深溝玉軸受３６ａ、３６ｂの内輪３６ａ１、３６ｂ１と嵌め合うモータ回転軸２４の軸径をｄとした場合、予圧量を４ｄ〜１０ｄ〔Ｎ〕の範囲に設定している。定圧予圧を実現する手段として、図１１に示すように、ウェーブスプリング７０を用いている。
【０１０１】
図１１は、ウェーブスプリング７０の縦断面図である。このウェーブスプリング７０は、板ばねをコイル状に巻いたもので、軸方向の中央部にウェーブ状に湾曲したばね部７０ａを有し、両端部に平坦な座面７０ｂを有する。このウェーブスプリング７０を圧縮することにより軸受に予圧を与える。
【０１０２】
図９を参照して、ウェーブスプリング７０を用いて深溝玉軸受３６ａ、３６ｂに定圧予圧を付与する方法を説明する。モータ部Ａの組立の概要として、リアカバー７１を外したモータ部Ａのケーシング２２の内周にステータ２３ａが取付固定された状態で、モータ回転軸２４およびこれを支持する深溝玉軸受３６ａ、３６ｂが組み立てられる。尚、この組立時には、減速部Ｂのケーシング２２はモータ部Ａのケーシング２２から分離されている。まず、減速機側の深溝玉軸受３６ｂをケーシング２２に装着済のスリーブ部材７５の内径面７５ａ〔図１０（ａ）参照〕に組込み、押え部材６７をボルト６８によりケーシング２２に締結して深溝玉軸受３６ｂの外輪３６ｂ２の端面を押える。次に、図９に示すロータ２３ｂおよび回転センサ７２のロータ７２ａを装着したモータ回転軸２４を軸方向他方側（図９の左側）に挿入し、深溝玉軸受３６ｂの内輪３６ｂ１の内径に圧入する。
【０１０３】
その後、回転センサ７２、スリーブ部材７５を装着したリアカバー７１を軸方向一方側（図９の左側）に移動させて、スリーブ部材７５の内径面７５ａの中にモータ回転軸２４を嵌挿させる。そして、リアカバー７１をケーシング２２の軸方向一方側（図９の右側）端部に組込む。その後、スリーブ部材７５の内径面７５ａとモータ回転軸２４の軸受装着面６５との間に深溝玉軸受３６ａを挿入する。この時、モータ回転軸２４の軸受装着面６５と深溝玉軸受３６ａの内輪３６ａ１との間の嵌め合いは、中間嵌めもしくはしまり嵌めであるので圧入となる。
【０１０４】
その後、ウェーブスプリング７０を装着したセンタープラグ７３をリアカバー７１に嵌挿し固定する。ウェーブスプリング７０が圧縮され、ばね力により、深溝玉軸受３６ａの外輪３６ａ１の端面を軸方向他方側（図９の左側）に押圧する。この結果、一対の深溝玉軸受３６ａ、３６ｂに予圧（定圧予圧）が付与される。これにより、モータ回転軸２４を支持する深溝玉軸受３６ａ、３６ｂの軸受内部隙間をなくすことができ、モータ回転軸２４の振れ回りを抑制することができる。また、ウェーブスプリング７０による定圧予圧であるので、ケーシング２２（リアカバー７１を含む）、モータ回転軸２４などの熱膨張差による予圧の変化を抑制することができる。
【０１０５】
モータの組立性を考慮した場合、本実施形態のように軸方向一方側（図９の右側）に予圧ばね（ウェーブスプリング７０）を配置し、組立の最終段階において予圧を付与する組立手順の方が、モータ回転軸２４の動きを確認する上で好ましい。逆に、軸方向他端側（図９の左側）の軸受３６ｂに予圧ばねを配置した場合、組立時に予圧ばねがロータ２３ｂの陰に隠れてしまい、正常に予圧が付与されているかどうかの確認がむずかしく、好ましくない。
【０１０６】
また、予圧を付与する場合、転がり軸受の押え部材６７は、固定側（図９の左側）の軸受３６ｂには有効であるが、自由側（図９の右側）の軸受３６ａの外輪３６ａ２を固定することができないので、好ましくない。
【０１０７】
押え部材の変形例を図１２に示す。この押え部材６７’は、中空円板の基部７４とこの基部７４から内径側に突出した複数の突出部７８とからなる。突出部７８の内径側のハッチングを施した部分が外輪３６ｂ２の端面との当接部である。本変形例の押え部材６７’では、複数の突出部７８が個々に押し付け力を付与するので、外輪３６ｂ２の端面に対する追従性がよく、安定した押し付け力を与える。
【０１０８】
以上に説明した本実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１は、低トルクで高回転型のモータの採用を可能にするレベルに回転１次強制振動成分の抑制が図れ、小型・軽量で、静粛性に優れ、耐久性を向上させることができる。特に、モータ回転軸２４を支持する転がり軸受としての深溝玉軸受３６ａ、３６ｂが、アルミ合金からなるケーシング２２およびリアカバー７１に鉄系材料からなるスリーブ部材７５、７５’を介して装着され、このスリーブ部材７５、７５’と深溝玉軸受３６ａ、３６ｂとの嵌め合いを、すきま嵌めとすると共に、モータ回転軸２４と深溝玉軸受３６ａ、３６ｂとの間の嵌め合いを、中間嵌めもしくはしまり嵌めとしたので、インホイールモータ駆動装置２１の全運転温度領域において軸受外輪３６ａ２、３６ｂ２とスリーブ部材７５、７５’の内径面７５ｂ、７５ｂ’との間の所定のすきまを効果的に保つことができ、モータ回転軸２４の振動を抑制することができる。また、従来技術の問題であるアルミ合金からなるケーシング２２およびリアカバー７１のハウジング孔２２ａ、７１ａのクリープ摩耗を抑制することができる。
【０１０９】
さらに、モータ回転軸２４を支持する転がり軸受に対して押え部材６７および予圧機構を付加した場合には、より一層振動の抑制を図ることができる。
【０１１０】
上記構成のインホイールモータ駆動装置２１の全体的な作動原理を説明する。
【０１１１】
図１および図２を参照して、モータ部Ａは、例えば、ステータ２３ａのコイルに交流電流を供給することによって生じる電磁力を受けて、永久磁石又は磁性体によって構成されるロータ２３ｂが回転する。これにより、モータ回転軸２４に連結された減速機入力軸２５が回転すると、曲線板２６ａ、２６ｂは減速機入力軸２５の回転軸心を中心として公転運動する。このとき、外ピン２７が、曲線板２６ａ、２６ｂの曲線形状の波形と係合して、曲線板２６ａ、２６ｂを減速機入力軸２５の回転とは逆向きに自転回転させる。
【０１１２】
貫通孔３０ａに挿通する内ピン３１は、曲線板２６ａ、２６ｂの自転運動に伴って貫通孔３０ａの内壁面と当接する。これにより、曲線板２６ａ、２６ｂの公転運動が内ピン３１に伝わらず、曲線板２６ａ、２６ｂの自転運動のみが減速機出力軸２８を介して車輪用軸受部Ｃに伝達される。
【０１１３】
このとき、減速機入力軸２５の回転が減速部Ｂによって減速されて減速機出力軸２８に伝達されるので、低トルク、高回転型のモータ部Ａを採用した場合でも、駆動輪１４に必要なトルクを伝達することが可能となる。
【０１１４】
上記構成の減速部Ｂの減速比は、外ピン２７の数をＺA、曲線板２６ａ、２６ｂの波形の数をＺBとすると、（ＺA−ＺB）／ＺBで算出される。図２に示す実施形態では、ＺA＝１２、ＺB＝１１であるので、減速比は１／１１と非常に大きな減速比を得ることができる。
【０１１５】
このように、多段構成とすることなく大きな減速比を得ることができる減速部Ｂを採用することにより、コンパクトで高減速比のインホイールモータ駆動装置２１を得ることができる。また、外ピン２７および内ピン３１に針状ころ軸受２７ａ、３１ａを設けたことにより、曲線板２６ａ、２６ｂとの間の摩擦抵抗が低減されるので、減速部Ｂの伝達効率が向上する。
【０１１６】
本実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１を電気自動車１１に搭載することにより、ばね下重量を抑えることができる。その結果、走行安定性およびＮＶＨ特性に優れた電気自動車１１を得ることができる。
【０１１７】
本実施形態においては、潤滑油供給口２４ｂをモータ回転軸２４に設け、潤滑油供給口２５ｅを転がり軸受３７ａの近くに設け、潤滑油供給口２５ｄを偏心部２５ａ、２５ｂに設け、潤滑油供給口２５ｆを減速機入力軸２５の軸端に設けた例を示したが、これに限ることなく、モータ回転軸２４や減速機入力軸２５の任意の位置に設けることができる。
【０１１８】
回転ポンプ５１としてサイクロイドポンプの例を示したが、これに限ることなく、減速機出力軸２８の回転を利用して駆動するあらゆる回転型ポンプを採用することができる。さらには、回転ポンプ５１を省略して、遠心力のみによって潤滑油を循環させるようにしてもよい。
【０１１９】
減速部Ｂの曲線板２６ａ、２６ｂを１８０°位相を変えて２枚設けた例を示したが、この曲線板の枚数は任意に設定することができ、例えば、曲線板を３枚設ける場合は、１２０°位相を変えて設けるとよい。
【０１２０】
運動変換機構は、減速機出力軸２８に固定された内ピン３１と、曲線板２６ａ、２６ｂに設けられた貫通孔３０ａとで構成された例を示したが、これに限ることなく、減速部Ｂの回転をハブ輪３２に伝達可能な任意の構成とすることができる。例えば、曲線板に固定された内ピンと減速機出力軸に形成された穴とで構成される運動変換機構であってもよい。
【０１２１】
本実施形態における作動の説明は、各部材の回転に着目して行ったが、実際にはトルクを含む動力がモータ部Ａから駆動輪１４に伝達される。したがって、上述のように減速された動力は高トルクに変換されたものとなっている。
【０１２２】
また、モータ部Ａに電力を供給してモータ部を駆動させ、モータ部Ａからの動力を駆動輪１４に伝達させる場合を示したが、これとは逆に、車両が減速したり坂を下ったりするようなときは、駆動輪１４側からの動力を減速部Ｂで高回転低トルクの回転に変換してモータ部Ａに伝達し、モータ部Ａで発電してもよい。さらに、ここで発電した電力は、バッテリーに蓄電しておき、後でモータ部Ａを駆動させたり、車両に備えられた他の電動機器等の作動に用いてもよい。
【０１２３】
本実施形態においては、モータ部Ａにラジアルギャップモータを採用した例を示したが、これに限ることなく、任意の構成のモータを適用可能である。例えば、ケーシングに固定されるステータと、ステータの内側の軸方向の隙間を開けて対向する位置に配置されるロータとを備えるアキシャルギャップモータであってもよい。
【０１２４】
本実施形態および変形例では、減速部にサイクロイド減速機を適用したものを例示したが、これに限られず、遊星歯車減速機等、他の形式の減速機を適用してもよい。
【０１２５】
さらに、図１４に示した電気自動車１１は、後輪１４を駆動輪とした例を示したが、これに限ることなく、前輪１３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。
【０１２６】
本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、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、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、および範囲内のすべての変更を含む。
【符号の説明】
【０１２７】
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    後輪、２１    インホイールモータ駆動装置、２２    ケーシング、２２ａ    軸受装着面、２２ｂ    潤滑油排出口、２２ｄ    潤滑油貯留部、２２ｅ    潤滑油路、２３ａ    ステータ、２３ｂ    ロータ、２４    モータ回転軸、２５    減速機入力軸、２５ａ    偏心部、２５ｂ    偏心部、２５ｃ    潤滑油路、２５ｄ    潤滑油供給口、２５ｅ    潤滑油供給口、２６ａ    曲線板、２６ｂ    曲線板、２７    外ピン、２７ａ    針状ころ軸受、２８    減速機出力軸、２９    カウンタウェイト、３０ｂ    貫通孔、３１    内ピン、３１ａ    針状ころ軸受、３１ｂ    スタビライザ、３１ｃ    円環部、３１ｄ    円筒部、３２    ハブ輪、３３    車輪用軸受、３３ａ    内輪、３３ｂ    外輪、３３ｃ    玉、３３ｄ    保持器、３３ｅ    シール部材、３３ｆ    内側軌道面、３６ａ    転がり軸受、３６ｂ    転がり軸受、３７ａ    転がり軸受、３７ｂ    転がり軸受、４１    転がり軸受、４２    内輪、４３    外側軌道面、４４    円筒ころ、４５  循環油路、４５ａ    軸方向油路、４５ｂ    径方向油路、４５ｃ    径方向油路、４６    転がり軸受、５１    回転ポンプ、５２    インナーロータ、５３    アウターロータ、５４    ポンプ室、５５    吸入口、５６    吐出口、６０    外ピンハウジング、６１    大径外径部、６２    鍔部、６２ａ    外側面、６３    挟持部材、６５    軸受装着面、６６    軸受装着面、６７    押え部材、６７’    押え部材、６８    ボルト、７０    ウェーブスプリング、７１    リアカバー、７５、７５’    スリーブ部材、７６    回り止め手段、７７ａ、７７ｂ    端面押え部材、８０    ローレット加工による凹凸部、Ｈ    熱処理硬化層
【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】
2016023706.tif 000009
【図８】
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【図９】
2016023706.tif 000011
【図１０】
2016023706.tif 000012
【図１１】
2016023706.tif 000013
【図１２】
2016023706.tif 000014
【図１３】
2016023706.tif 000015
【図１４】
2016023706.tif 000016
【図１５】
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