(57)【要約】【課題】モータ部の回転を減速して車輪ハブ軸受部に伝達するインホイールモータ駆動装置において、減速部の最終歯車を安定して支持する構造を提供する。【解決手段】減速部（３１）は、モータ部（２１）のモータ回転軸（２２）と結合する入力軸（３２）、入力軸と結合する入力歯車（３３）、外輪（１２）と結合する円筒形状の出力軸（４１）、出力軸と結合する出力歯車（４０）、および出力軸を回転自在に支持する転がり軸受（４４，４６）を含み、転がり軸受の初期のラジアル内部すきまが２０〜６０μｍである。【選択図】図１
2017150640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を駆動するモータ部と、車輪ハブを回転自在に支持する車輪ハブ軸受部と、前記モータ部の回転を減速して前記車輪ハブに伝達する減速部とを備え、
前記減速部は、前記モータ部のモータ回転軸と結合する入力軸、前記入力軸と結合する入力歯車、前記車輪ハブと結合する出力軸、前記出力軸と結合する出力歯車、および前記出力軸を回転自在に支持する出力軸転がり軸受を含み、前記入力歯車の回転を減速して前記出力歯車に伝達する駆動伝達経路を構成し、
前記出力軸転がり軸受の初期のラジアル内部すきまが２０〜６０μｍである、インホイールモータ駆動装置。
【請求項２】
前記出力軸転がり軸受の内側軌道面を構成する部材および／または外側軌道面を構成する部材が、浸炭窒化処理された軸受鋼または浸炭窒化処理された浸炭鋼からなり、表層の残留オーステナイトが２５〜５０％であり、かつ、芯部の残留オーステナイトが１５〜２０％である、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】
前記軸受鋼は、Ｓｉを０．３５ｗｔ％以上、Ｍｎを０．５０ｗｔ％以上含む、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】
前記出力軸転がり軸受の転動体が、浸炭窒化処理された軸受鋼からなり、表層の残留オーステナイトが２０〜３５％である、請求項２または３に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項５】
前記減速部は平行軸歯車減速機であり、前記入力軸と前記出力軸が互いに平行に延び、
前記モータ部は、前記車輪ハブ軸受部の軸線からオフセットして配置される、請求項１〜４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６】
前記車輪ハブは外輪であり、
前記車輪ハブ軸受部は、前記外輪、前記外輪の中心孔に通されて前記外輪を回転自在に支持する固定軸、および前記外輪と前記固定軸の間の環状空間に配置される複数の転動体を含み、
前記減速部は前記外輪と結合する円筒形状の出力軸を含む、請求項１〜５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７】
前記車輪ハブ軸受部は、前記車輪ハブ、前記車輪ハブの外周を覆う固定外輪、および前記車輪ハブと前記固定外輪との間の環状空間に配置される複数の転動体を含む、請求項１〜５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８】
前記出力軸は、前記出力歯車と一体に形成される、請求項１〜７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、車輪内部に配置されて該車輪を駆動するインホイールモータ駆動装置に関し、特に減速部の出力軸を回転自在に支持する転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪の内部に配置されて該車輪を駆動するインホイールモータは、車輪ハブを回転自在に支持する車輪ハブ軸受を備えることが常套である。車輪ハブは車輪ホイールと結合し、車輪ハブ軸受は輪荷重を支える。例えば特許第５６７７１４２号公報（特許文献１）に記載される車輪ハブ軸受は、後輪のホイールと結合する円筒状の外輪式の車輪ハブと、車輪ハブの中心孔に通されるスピンドルと、車輪ハブおよびスピンドルの環状隙間に設置される複数の転動体とを有する。特許文献１の車輪ハブの外周には最終歯車が設けられ、この最終歯車が減速機のピニオンと噛合する。特許文献１の減速機は、モータの中心回転軸と結合するモータ歯車と、複数のピニオンとを有し、モータの回転を車輪ハブに取り付けられた最終歯車に伝達する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５６７７１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来のような車輪ハブ軸受にあっては、さらに改善すべき点があることを本発明者は見いだした。つまり車輪から付与される外力によって車輪ハブ軸受の車輪ハブが変位する場合、この変位が減速機の各歯車に伝達されると、歯車には本来の歯面からの荷重に加えて車輪ハブ軸受から伝達された変位による荷重も負荷されることになるため、歯面に対する偏当たりによる減速機の振動や歯面の損傷、及び各歯車軸のミスアライメントの発生による歯車軸支持軸受の早期破損等の原因となり、インホイールモータの静粛性や耐久性が悪化するという点である。特に、大きなトルクを伝達する最終歯車は、外部からの荷重の伝達に対する余裕代が無く、さらに車輪ハブ軸受の車輪ハブと直接組み合わされ車輪ハブ軸受から減速機への変位伝達の起点となることから、変位の伝達を抑制できるよう安定して支持されることが望ましい。
【０００５】
そこで、車輪ハブ軸受の車輪ハブと最終歯車の結合、例えばスプライン結合に、すきまを設けて車輪ハブ軸受の車輪ハブの変位による減速機への影響を抑制することが対策として考えられる。しかし、このすきまが大きければ最終歯車への荷重伝達は抑制できるものの、駆動系のバックラッシが増大して騒音や振動の原因となる。一方で、このすきまを少なくすると、車輪ハブ軸受の車輪ハブの変位量が大きい場合に歯車への荷重伝達を完全にはゼロにできなくなる。すると、車輪ホイール内の狭小な凹部に収められる減速機に必要な小径で小型の軸受（車輪ハブ軸受）では、負荷容量が不足するため早期破損を防止できない。
【０００６】
本発明は、上述の実情に鑑み、モータの回転を減速して車輪ハブに伝達する減速部において、減速部の最終歯車を安定して支持し、かつ必要な軸受寿命を有する構造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、車輪を駆動するモータ部と、車輪ハブを回転自在に支持する車輪ハブ軸受部と、モータ部の回転を減速して車輪ハブ軸受部に伝達する減速部とを備える。減速部は、モータ部のモータ回転軸と結合する入力軸、入力軸と結合する入力歯車、車輪ハブと結合する出力軸、出力軸と結合する出力歯車、および出力軸を回転自在に支持する出力軸転がり軸受を含み、入力歯車の回転を減速して出力歯車に伝達する駆動伝達経路を構成する。そして出力軸転がり軸受の初期のラジアル内部すきまが２０〜６０μｍである。
【０００８】
減速機に内蔵される複数のピニオンや歯車のうち車輪ハブ軸受の車輪ハブと結合する最終歯車には、他のピニオンよりも大きなトルクが作用する。このため車輪ハブ軸受の車輪ハブ部と結合する最終歯車を、車輪ハブ軸受とは別な転がり軸受で、回転自在に支持することに本発明者は着想した。
【０００９】
かかる本発明によれば、車輪ハブ軸受部とは別に、減速部が、車輪ハブ軸受の車輪ハブ（回転部材）と結合する出力軸と、出力軸を回転自在に支持する出力軸転がり軸受とを含むことから、出力軸を安定して支持することができる。したがって車輪ホイールから車輪ハブ軸受の車輪ハブに外力が付与されても、出力軸転がり軸受が出力軸の変位を抑制して、減速部の歯車の偏当たりによる振動や歯面の損傷、及びミスアライメントの発生による軸支持軸受の早期破損等を防止できる。
【００１０】
また本発明によれば、出力軸を回転自在に支持する出力軸転がり軸受に関し、出力軸転がり軸受の初期のラジアル内部すきまが２０〜６０μｍである。初期のラジアル内部すきまを２０μｍ以上としたことにより、出力軸転がり軸受全体の温度上昇や軸受の内側軌道面と外側軌道面の温度差を考慮しても、運転時のラジアル内部すきま（運転すきま）が負すきまになることがなく、早期剥離や焼き付きを防止できる。また、上記の出力軸転がり軸受において、初期のラジアル内部すきまを６０μｍ以下としたことにより、過大な正すきまに起因する音および振動の発生を抑制することができる。なお好ましくは、出力軸転がり軸受の初期のラジアル内部すきまは３５〜５０μｍである。転がり軸受の初期のラジアル内部すきまとは、他部材を組み付ける前の転がり軸受単体の常温下でのラジアル方向の内部すきま（直径すきま）のことを言う。出力軸を回転自在に支持する出力軸転がり軸受は、例えば玉軸受、または円筒ころ軸受である。また出力軸転がり軸受は、ラジアル転がり軸受であり、アンギュラ軸受ではない。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態として出力軸転がり軸受の内側軌道面を構成する部材および／または外側軌道面を構成する部材が、浸炭窒化処理された軸受鋼または浸炭窒化処理された浸炭鋼からなり、表層の残留オーステナイトが２５〜５０％であり、かつ、芯部の残留オーステナイトが１５〜２０％である。かかる実施形態によれば、出力軸転がり軸受の転動疲労寿命を向上させることができると共に残留オーステナイトによりクラックの発生およびその進展を抑制することができるので、インホイールモータ駆動装置の耐久性向上（長寿命化）を図ることができる。また、同程度の寿命を確保する上では、上記構成を具備しない軌道輪を採用する場合に比べ、軌道輪の薄肉化を実現することができる。したがって、出力軸転がり軸受の径方向への小型化等を通じて、インホイールモータ駆動装置を小型化および軽量化することができる。車輪ホイールの内部空間は狭小なので、出力軸を回転自在に支持する転がり軸受をさらに設けるに際し、配置スペースの問題が生じない。なお出力軸転がり軸受の内側軌道面を構成する部材とは、内側軌道輪や、内側軌道輪を省略された軸体をいう。出力軸転がり軸受の外側軌道面を構成する部材とは、外側軌道輪や、外側軌道輪を省略された出力軸本体をいう。表層とは、軌道面において転動体の面圧の影響の及ぶ深さに窒化を施した領域であり、芯部とは、表層よりも深く窒化層が形成されていない領域のことを言う。浸炭窒化処理された軸受鋼または浸炭鋼とは、素材としての軸受鋼に浸炭窒化処理を施したもの、または素材としての浸炭鋼に浸炭窒化処理を施したものをいう。単なる軸受鋼または浸炭鋼とは異なり、本実施形態になる浸炭窒化処理された軸受鋼または浸炭鋼は、窒化層を有する。次に熱処理を施すことにより、表層の残留オーステナイトは、２５〜５０％に調整される。表層の残留オーステナイトを２５％以上にすることによって、必要な転動疲労寿命を満足させ、設計上の寿命補正係数を確保することができる。表層の残留オーステナイトを５０％以下にすることによって、過大な経年寸法変化を防ぐことができる。オーステナイト以外の部分の組成は、特に限定されない。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態として、軸受鋼はＳｉを０．３５ｗｔ％以上、Ｍｎを０．５０ｗｔ％以上含む。Ｓｉ（シリコン）はオーステナイトの安定性を高めることで、Ｍｎ（マンガン）は焼入れ性を確保することで、表層部の残留オーステナイト量の向上に寄与する。
【００１３】
本発明のより好ましい実施形態として出力軸転がり軸受の転動体が、浸炭窒化処理された軸受鋼からなり、表層の残留オーステナイトが２０〜３５％である。かかる実施形態によれば出力軸転がり軸受の転動疲労寿命を向上させることができると共に残留オーステナイトによるクラックの発生およびその進展を抑制することができるので、インホイールモータ駆動装置の耐久性向上（長寿命化）を図ることができる。
【００１４】
本発明の減速部の構造は特に限定されない。一実施形態として減速部は平行軸歯車減速機を含み、減速部の入力軸と出力軸が互いに平行に延び、モータ部は車輪ハブ軸受部の軸線からオフセットして配置される。かかる実施形態によれば、車輪ホイールの狭小な内部空間の中で、減速部の配置スペースを確保することができる。減速部は平行軸歯車減速機のみであってもよいし、あるいは平行軸歯車減速機と遊星歯車組の組み合わせであってもよい。
【００１５】
車輪ハブ軸受部は、内輪と外輪と複数の転動体を含む。内輪は実質的に中実軸であってもよい。また車輪ハブ軸受部は、外輪回転かつ内輪固定であってもよいし、あるいは外輪固定かつ内輪回転であってもよい。外輪回転かつ内輪固定の実施形態として車輪ハブは外輪であり、車輪ハブ軸受部は、外輪、外輪の中心孔に通されて外輪を回転自在に支持する固定軸、および外輪と固定軸の間の環状空間に配置される複数の転動体を含み、減速部は外輪と結合する円筒形状の出力軸を含む。出力軸転がり軸受は、円筒形状の出力軸の外周面を支持してもよいし、あるいは内周面を支持してもよい。
【００１６】
外輪固定かつ内輪回転の実施形態として車輪ハブ軸受部は、車輪ハブ、車輪ハブの外周を覆う固定外輪、および車輪ハブと固定外輪との間の環状空間に配置される複数の転動体を含む。
【００１７】
好ましい実施形態として出力軸は、出力歯車と一体に形成される。他の実施形態として出力軸は、出力歯車と別部材であり、出力歯車は出力軸に連結固定される。
【発明の効果】
【００１８】
このように本発明によれば、減速部の最終歯車である出力歯車を安定して支持することができる。したがって車輪ホイールから外輪に外力が付与されても、出力軸の変位を抑制して、減速部の歯車の偏当たりによる振動や歯面の損傷、及びミスアライメントの発生による軸支持軸受の早期破損等を防止して、インホイールモータ駆動装置の静粛性及び耐久性が向上する。しかも出力歯車を回転自在に支持する転がり軸受に関し、転がり軸受の転動疲労寿命を向上させることができると共にクラックの発生およびその進展を抑制することができるので、インホイールモータ駆動装置の耐久性向上（長寿命化）を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態になるインホイールモータ駆動装置を所定の平面で切断・展開して示す展開断面図である。
【図２】同実施形態のインホイールモータ駆動装置の内部を、車輪とともに示す背面図である。
【図３】同実施形態のインホイールモータ駆動装置をサスペンション装置とともに示す断面図である
【図４】本発明の第２実施形態を所定の平面で切断・展開して示す展開断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態を所定の平面で切断・展開して示す展開断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態を所定の平面で切断・展開して示す展開断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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１は、本発明の第１実施形態になるインホイールモータ駆動装置を所定の平面で切断・展開して示す展開断面図である。図２は、第１実施形態のインホイールモータ駆動装置の内部を、車輪とともに示す背面図であり、図１中のインホイールモータ駆動装置１０からモータ部２１および本体ケーシング４３の背面部分４３ｂを取り外し、図１の紙面右側からインホイールモータ駆動装置１０内部をみた状態を表す。なお図１で表される所定の平面は、図２に示す軸線Ｍおよび軸線Ｎｆを含む平面と、軸線Ｎｆおよび軸線Ｎｌを含む平面と、軸線Ｎｌおよび軸線Ｏを含む平面とを、この順序で接続した展開平面である。
【００２１】
インホイールモータ駆動装置１０は、図１に示すように車輪ハブ軸受部１１と、車輪の車輪ホイールＷ（図２）を駆動するモータ部２１と、モータ部の回転を減速して車輪ハブ軸受部１１に伝達する減速部３１を備え、電動車両のホイールハウジング（図示せず）に配置される。車輪ハブ軸受部１１は車輪ホイールＷの中心と連結し、車輪ホイールＷの軸線が車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏに一致する。モータ部２１および減速部３１は、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏと同軸に配置されるのではなく、図２に示すように車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏからオフセットして配置される。車輪ホイールＷは周知のものであり、車輪ホイールＷの外周にタイヤＴが嵌合し、車体の前後左右に配置される。かかる車体は車輪とともに電動車両を構成する。インホイールモータ駆動装置１０は、公道で電動車両を時速０〜１８０ｋｍ／ｈで走行させることができる。
【００２２】
車輪ハブ軸受部１１は、図１に示すように車輪ホイールＷと結合する車輪ハブとしての外輪１２と、外輪１２の中心孔に通される内側固定部材１３と、外輪１２と内側固定部材１３との環状隙間に配置される複数の転動体１４を有し、車軸を構成する。内側固定部材１３は、非回転の固定軸１５と、１対のインナーレース１６と、抜け止めナット１７を含む。固定軸１５は根元部１５ｒが先端部１５ｅよりも大径に形成される。インナーレース１６は、根元部１５ｒと先端部１５ｅの間で、固定軸１５の外周に嵌合する。抜け止めナット１７は固定軸１５の先端部１５ｅに螺合して、抜け止めナット１７と根元部１５ｒの間にインナーレース１６を固定する。
【００２３】
固定軸１５は軸線Ｏに沿って延び、固定軸１５の先端部１５ｅは、車幅方向外側を指向する。固定軸１５の根元部１５ｒは、外輪１２よりも車幅Ｏ方向内側へ突出し、本体ケーシング４３の背面部分４３ｂと向き合う。根元部１５ｒは、ボルト１３ｃによって本体ケーシング４３の内部で背面部分４３ｂに取付固定される。さらに根元部１５ｒは、ボルト１３ｂによって本体ケーシング４３の外方でキャリア１８と連結する。
【００２４】
転動体１４は、軸線Ｏ方向に離隔して複列に配置される。軸線Ｏ方向一方のインナーレース１６の外周面は、第１列の転動体１４の内側軌道面を構成し、外輪１２の軸線Ｏ方向一方の内周面と対面する。軸線Ｏ方向他方のインナーレース１６の外周面は、第２列の転動体１４の内側軌道面を構成し、外輪１２の軸線Ｏ方向他方の内周面と対面する。以下の説明において、車幅方向外側（アウトボード側）を軸線方向一方ともいい、車幅方向内側（インボード側）を軸線方向他方ともいう。図１の紙面左右方向は、車幅方向に対応する。外輪１２の内周面は転動体１４の外側軌道面を構成する。
【００２５】
外輪１２の軸線Ｏ方向一方端にはフランジ部１２ｆが形成される。フランジ部１２ｆは図示しないブレーキロータおよび車輪ホイールＷのスポーク部Ｗｓ（図２）と同軸に結合するための結合座部を構成する。外輪１２はフランジ部１２ｆで車輪ホイールＷと結合して、車輪ホイールＷと一体回転する。
【００２６】
モータ部２１は図１に示すように、モータ回転軸２２、ロータ２３、ステータ２４、モータケーシング２５、およびモータケーシングカバー２５ｖを有し、この順序でモータ部２１の軸線Ｍから外径側へ順次配置される。モータ部２１は、インナーロータ、アウターステータ形式のラジアルギャップモータであるが、他の形式であってもよい。例えば図示しなかったがモータ部２１はアキシャルギャップモータであってもよい。
【００２７】
モータ回転軸２２およびロータ２３の回転中心になる軸線Ｍは、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏと平行に延びる。つまりモータ部２１は、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏから離れるようオフセットして配置される。モータ回転軸２２の先端部を除いたモータ部２１の大部分の軸線方向位置は、図１に示すように内側固定部材１３の軸線方向位置と重ならない。モータケーシング２５は略円筒形状であり、軸線Ｍ方向一方端で本体ケーシング４３の背面部分４３ｂと結合し、軸線Ｍ方向他方端で椀状のモータケーシングカバー２５ｖに封止される。モータ回転軸２２の両端部は、転がり軸受２７，２８を介して、モータケーシング２５およびに回転自在に支持される。モータ部２１は外輪１２を駆動する。
【００２８】
減速部３１は、入力軸３２、入力歯車３３、中間歯車３４、中間軸３５、中間歯車３６、中間歯車３７、中間軸３８、中間歯車３９、出力歯車４０、出力軸４１、および本体ケーシング４３を有する。入力軸３２は、モータ回転軸２２の先端部２２ｅよりも大径の筒状体であって、モータ部２１の軸線Ｍに沿って延びる。先端部２２ｅは入力軸３２の軸線Ｍ方向他方端部の中心孔に受け入れられて、入力軸３２はモータ回転軸２２と同軸に結合する。入力軸３２の両端は転がり軸受４２ａ，４２ｂを介して、本体ケーシング４３に支持される。入力歯車３３は、モータ部２１よりも小径の外歯歯車であり、入力軸３２と同軸に結合する。具体的には入力歯車３３は、入力軸３２の軸線Ｍ方向中央部の外周に一体形成される。
【００２９】
出力軸４１は、外輪１２よりも大径の筒状体であって、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏに沿って延びる。外輪１２の軸線Ｏ方向他方端は、出力軸４１の軸線Ｏ方向一方端の中心孔に受け入れられて、出力軸４１は外輪１２と同軸に結合する。具体的には、出力軸４１の内周面にスプライン溝４１ｓが形成され、外輪１２の軸線Ｏ方向他方端の外周面にスプライン溝１２ｓが形成され、これらスプライン溝４１ｓ，１２ｓがスプライン嵌合する。かかるスプライン嵌合は、出力軸４１と外輪１２を相対回転不能に連結して出力軸４１および外輪１２間のトルク伝達を実現するとともに、両者の軸線Ｏ直角方向の相対移動を許容する。
【００３０】
出力軸４１の軸線Ｏ方向一方端は転がり軸受４４（第１の出力軸転がり軸受）を介して、本体ケーシング４３に支持される。出力軸４１の軸線Ｏ方向他方端は転がり軸受４６（第２の出力軸転がり軸受）を介して、固定軸１５の根元部１５ｒに支持される。出力歯車４０は外歯歯車であり、出力軸４１と同軸に結合する。具体的には出力歯車４０は出力軸４１の軸線Ｏ方向他方端の外周に一体形成される。
【００３１】
２本の中間軸３５，３８は入力軸３２および出力軸４１と平行に延びる。つまり減速部３１は四軸の平行軸歯車減速機であり、出力軸４１の軸線Ｏと、中間軸３５の軸線Ｎｆと、中間軸３８の軸線Ｎｌと、入力軸３２の軸線Ｍは互いに平行に延び、換言すると車幅方向に延びる。
【００３２】
各軸の車両前後方向位置につき説明すると、図２に示すように入力軸３２は出力軸４１よりも車両前方に配置される。また中間軸３５は入力軸３２よりも車両前方に配置される。中間軸３８は出力軸４１よりも車両前方かつ入力軸３２よりも車両後方に配置される。図示しない変形例として入力軸３２と、中間軸３５と、中間軸３８と、出力軸４１が、この順序で車両前後方向に配置されてもよい。この順序は駆動力の伝達順序でもある。
【００３３】
各軸の上下方向位置につき説明すると、図２に示すように入力軸３２の軸線Ｍは出力軸４１の軸線Ｏよりも上方に配置される。中間軸３５は入力軸３２よりも上方に配置される。中間軸３８は中間軸３５よりも上方に配置される。なお複数の中間軸３５，３８は、入力軸３２および出力軸４１よりも上方に配置されれば足り、図示しない変形例として中間軸３５が中間軸３８よりも上方に配置されてもよい。あるいは図示しない変形例として出力軸４１が入力軸３２よりも上方に配置されてもよい。
【００３４】
中間歯車３４および中間歯車３６は外歯歯車であり、図１に示すように中間軸３５の軸線Ｎｆ方向中央部と同軸に結合する。中間軸３５の両端部は、転がり軸受４５ａ，４５ｂを介して、本体ケーシング４３に支持される。中間歯車３７および中間歯車３９は外歯歯車であり、中間軸３８の軸線Ｎｌ方向中央部と同軸に結合する。中間軸３８の両端部は、転がり軸受４８ａ，４８ｂを介して、本体ケーシング４３に支持される。
【００３５】
本体ケーシング４３は、減速部３１および車輪ハブ軸受部１１の外郭をなし、筒状に形成されて、図２に示すように互いに平行に延びる軸線Ｏ、Ｎｆ、Ｎｌ、Ｍを取り囲む。また本体ケーシング４３は、車輪ホイールＷの内空領域に収容される。車輪ホイールＷの内空領域は、リム部Ｗｒの内周面と、リム部Ｗｒの軸線Ｏ方向一端と結合するスポーク部Ｗｓとによって区画される。そして車輪ハブ軸受部１１、減速部３１、およびモータ部２１の軸線方向一方領域が車輪ホイールＷの内空領域に収容される。またモータ部２１の軸線方向他方領域が車輪ホイールＷから軸線方向他方へはみ出す。このように車輪ホイールＷはインホイールモータ駆動装置１０の大部分を収容する。
【００３６】
図２を参照して本体ケーシング４３は、出力歯車４０の軸線Ｏから車両前後方向に離れた位置、具体的には入力歯車３３の軸線Ｍの真下で、下方へ突出する。この突出部分はオイルタンク４７を形成する。これに対し本体ケーシング４３のうち軸線Ｏの真下部分４３ｃと、リム部Ｗｒの下部との間には、空間Ｓを確保する。空間Ｓには、車幅方向に延びるサスペンション部材７１が配置され、サスペンション部材７１の車幅方向外側端７２と内側固定部材１３が、ボールジョイント６０を介して方向自在に連結される。
【００３７】
本体ケーシング４３は、筒状であり、図１に示すように入力軸３２、入力歯車３３、中間歯車３４、中間軸３５、中間歯車３６、中間歯車３７、中間軸３８、中間歯車３９、出力歯車４０、および出力軸４１を収容するとともに、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏ方向他方端を覆う。本体ケーシング４３の内部には潤滑油が封入される。入力歯車３３、中間歯車３４、中間歯車３６、中間歯車３７、中間歯車３９、出力歯車４０ははすば歯車である。
【００３８】
本体ケーシング４３は、図１に示すように減速部３１の筒状部分の軸線方向一方側を覆う略平坦な正面部分４３ｆと、減速部３１の筒状部分の軸線方向他方側を覆う略平坦な背面部分４３ｂを含む。背面部分４３ｂは、モータケーシング２５と結合する。また背面部分４３ｂは、キャリア１８を介して、アームやストラット等の図示しないサスペンション部材と結合する。これによりインホイールモータ駆動装置１０は、該サスペンション部材に支持される。
【００３９】
正面部分４３ｆには外輪１２が貫通するための開口４３ｐが形成される。開口４３ｐには、外輪１２との環状隙間を封止するシール材４３ｓが設けられる。このため回転体になる外輪１２は、軸線Ｏ方向一方端部を除いて本体ケーシング４３に収容される。
【００４０】
小径の入力歯車３３と大径の中間歯車３４は、減速部３１の軸線方向一方側に配置されて互いに噛合する。小径の中間歯車３６と大径の中間歯車３７は、減速部３１の軸線方向他方側に配置されて互いに噛合する。小径の中間歯車３９と大径の出力歯車４０は、減速部３１の軸線方向一方側に配置されて互いに噛合する。このようして入力歯車３３と複数の中間歯車３４、３６，３７，３９と出力歯車４０は、互いに噛合し、入力歯車３３から複数の中間歯車３４、３６，３７，３９を経て出力歯車４０に至る駆動伝達経路を構成する。そして上述した小径歯車および大径歯車の噛合により、入力軸３２の回転は中間軸３５で減速され、中間軸３５の回転は中間軸３８で減速され、中間軸３８の回転は出力軸４１で減速される。これにより減速部３１は減速比を十分に確保する。複数の中間歯車のうち中間歯車３４は、駆動伝達経路の入力側に位置する第１中間歯車となる。複数の中間歯車のうち中間歯車３９は、駆動伝達経路の出力側に位置する最終中間歯車となる。なお図２では、歯車の個々の歯を表さず、歯車を歯先円で表す。
【００４１】
図２に示すように、出力軸４１、中間軸３８、および入力軸３２は、この順序で車両前後方向に間隔を空けて配置される。さらに中間軸３５および中間軸３８は、入力軸３２および出力軸４１よりも上方に配置される。かかる第１実施形態によれば、車輪ハブになる外輪１２の上方に中間軸を配置し得て、外輪１２の下方にオイルタンク４７の配置スペースを確保したり、外輪１２の真下に空間Ｓを確保したりすることができる。したがって上下方向に延びる転舵軸を空間Ｓに交差して設けることができ、車輪ホイールＷおよびインホイールモータ駆動装置１０を転舵軸回りに好適に転舵させることができる。
【００４２】
また本実施形態によれば、図２に示すように、モータ部２１の軸線Ｍが車輪ハブ軸受部の軸線Ｏから車両前後方向にオフセットして配置され、中間軸３５の軸線Ｎｆが車輪ハブ軸受部の軸線Ｏから上方にオフセットして配置され、中間軸３８の軸線Ｎｌが車輪ハブ軸受部の軸線Ｏから上方にオフセットして配置される。これにより、インホイールモータ駆動装置１０における軸線Ｏの真下部分４３ｃとリム部Ｗｒの下部との間に空間Ｓを確保することができる。そして車輪の転舵軸を車輪ホイールＷに交差するよう配置することができ、車輪の旋回特性が向上する。
【００４３】
また本実施形態によれば、図１に示すように入力軸３２および出力軸４１は車幅方向に延び、図２に示すように入力歯車３３および出力歯車４０は上下方向に起立した姿勢にされ、出力歯車４０の下縁４０ｂが入力歯車３３の下縁３３ｂよりも下方に配置される。これにより高速回転する入力歯車３３が、本体ケーシング４３の内部で減速部３１の下部に貯留する潤滑油に浸漬することがなく、入力歯車３３の攪拌抵抗を回避できる。
【００４４】
また本実施形態によれば、図２に示すように複数の中間軸３５，３８は、入力軸３２の上方に隣り合うよう配置されて入力軸３２から駆動トルクを供給される最初の中間軸３５、および出力軸４１の上方に隣り合うよう配置されて出力軸４１に駆動トルクを供給する最終の中間軸３８を含み、入力軸３２と最初の中間軸３５と最終の中間軸３８と出力軸４１は、複数の中間軸３５，３８の軸線方向にみて、入力軸の中心（軸線Ｍ）と最初の中間軸３５の中心（軸線Ｎｆ）と最終の中間軸３８の中心（軸線Ｎｌ）と出力軸４１の中心（軸線Ｏ）とを順次結ぶ基準線が逆Ｕ字を描くよう、配置される。これにより駆動伝達経路を構成する複数の軸および歯車の全体配置が小型化されて、複数の軸および歯車を車輪ホイールＷの内部に収納することができる。
【００４５】
また本実施形態によれば、図１に示すように、車輪ハブになる外輪１２は筒状体であり、車輪ハブ軸受部１１は外輪１２の中心孔に配置されて外輪１２を回転自在に支持する固定軸１５をさらに含む。これにより出力歯車４０を外輪１２の外径側に同軸に結合し得る。そして、外輪１２を中心としてオフセットするよう配置される中間軸３８から、外輪１２へ駆動力を伝達することができる。
【００４６】
本体ケーシング４３は、図１に示すようにポンプ軸５１、転がり軸受５２ａ，５２ｂ、ポンプギヤ５３、およびオイルポンプ５４をさらに収容する。ポンプ軸５１の軸線Ｐは、出力軸４１の軸線Ｏと平行に延びる。またポンプ軸５１は、出力軸４１から車両前後方向に離れて配置され、軸線Ｐ方向両端で、転がり軸受５２ａ，５２ｂを介して回転自在に支持され、軸線Ｐ方向中央部でポンプギヤ５３と同軸に結合する。ポンプギヤ５３は出力歯車４０と噛合する。
【００４７】
オイルポンプ５４は、転がり軸受５２ｂよりもさらに軸線Ｐ方向他方に配置され、ポンプ軸５１の軸線Ｐ方向他方端に設けられる。オイルポンプ５４が出力歯車４０に駆動されることにより、オイルポンプ５４はオイルタンク４７から潤滑油を吸入し、吸入した潤滑油をモータ部２１および減速部３１へ吐出する。これによりモータ部２１および減速部３１は潤滑される。
【００４８】
図２を参照して本実施形態のポンプ軸５１は入力軸３２の下方に配置され、オイルタンク４７はポンプ軸５１の下方に配置される。オイルポンプ５４（図１）は、ポンプ軸５１と略同軸に配置され、オイルタンク４７に貯留した潤滑油を、オイルタンク４７の直上へ汲み上げる。またポンプ軸５１およびオイルタンク４７は、出力軸４１の車両前方に配置される。車輪ホイールＷがインホイールモータ駆動装置１０に駆動されて車両が走行すると、オイルタンク４７は車両前方から走行風を受けて、空気冷却される。
【００４９】
次に本体ケーシング４３と内側固定部材１３の連結構造につき説明する。
【００５０】
内側固定部材１３は、軸線方向一方端が自由端となり、軸線方向他方端が固定端となるよう、片持ち支持される。具体的には図１に示すように、内側固定部材１３の固定軸１５のうち、軸線Ｏ方向他方端面１５ｎが背面部分４３ｂの軸線Ｏ方向一方壁面４３ｂｍと対面する。固定軸１５の根元部１５ｒには、外径方向に突出する突出部１５ｐが設けられる。突出部１５ｐは、背面部分４３ｂの軸線Ｏ方向一方壁面４３ｂｍに固定される。なお軸線Ｏ方向一方壁面４３ｂｍとは、本体ケーシング４３の壁部分になる背面部分４３ｂのうち、車幅方向外側を指向する壁面をいい、本体ケーシング４３の内側壁面になる。
【００５１】
突出部１５ｐは、ボルト１３ｃによって、背面部分４３ｂに固定される。背面部分４３ｂの軸線Ｏ方向一方壁面４３ｂｍには軸線方向一方に指向する雌ねじ穴４３ｔが形成される。ボルト１３ｃは軸線Ｏと平行に延び、軸線Ｏ方向一方に頭部１３ｃｄを有し、軸線Ｏ方向他方に軸部１３ｃｔを有し、軸部１３ｃｔが突出部１５ｐを貫通して雌ねじ穴４３ｔに螺合する。
【００５２】
次に図３を参照して、インホイールモータ駆動装置１０とサスペンション部材７１との連結構造につき説明する。
【００５３】
図３は、インホイールモータ駆動装置１０とサスペンション装置７０の連結構造を示す断面図であり、車両前後方向にみた状態を表す。外輪１２のフランジ部１２ｆには、車輪ホイールＷのスポーク部ＷｓおよびブレーキロータＢＤが取付固定される。本体ケーシング４３の車両後方部分には図示しないキャリパが取付固定される。キャリパはブレーキロータＢＤを制動する。本発明の理解を容易にするため図３を除く図面では、車輪ホイールＷの内空領域に配置されるブレーキロータＢＤを図略する。外輪１２は、車輪ホイールＷのホイールセンタ（軸線Ｏ上で車輪ホイールＷの一端から他端までの中心）からみて、車幅方向外側に配置される。
【００５４】
サスペンション装置７０は、ストラット式サスペンション装置であり、２本のサスペンション部材７１，７６を備える。サスペンション部材７６は、上下方向に延びるストラットであり、ショックアブソーバ７６ｓを内蔵して上下方向に伸縮可能である。サスペンション部材７６の上端領域７７の外周には図示しないコイルスプリングが同軸に配置され、サスペンション部材７６に作用する上下方向の軸力を緩和する。サスペンション部材７６の上端は、図示しない車体側メンバを支持する。
【００５５】
サスペンション部材７１は、サスペンション部材７６よりも下方に配置されて、車幅方向に延びるロアアーム（サスペンションアーム）である。サスペンション部材７１の端部は車幅方向外側端７２および車幅方向内側端７３を構成する。サスペンション部材７１は、車幅方向外側端７２で、ボールジョイント６０を介してインホイールモータ駆動装置１０に連結される。またサスペンション部材７１は車幅方向内側端７３で図示しない車体側メンバに連結される。車幅方向内側端７３を基端とし、車幅方向外側端７２を遊端として、サスペンション部材７１は上下方向に揺動可能である。なお車体側メンバとは説明される部材からみて車体側に取り付けられる部材をいう。
【００５６】
ボールジョイント６０は、ボールスタッド６１およびソケット６２を含む。ボールスタッド６１は上下方向に延び、上端に形成されるボール部６１ｂおよび下端に形成されるスタッド部６１ｓを有する。ソケット６２は内側固定部材１３に設けられて、ボール部６１ｂを摺動可能に収容する。スタッド部６１ｓは、車幅方向外側端７２を上下方向に貫通する。スタッド部６１ｓの下端外周には雄ねじが形成され、下方からナット７２ｎが螺合することにより、スタッド部６１ｓはサスペンション部材７１に取付固定される。
【００５７】
キャリア１８は図１に示すように、ボルト１３ｂで固定軸１５および背面部分４３ｂに結合される。固定軸１５の根元部１５ｒには突出部１５ｐが形成される。突出部１５ｐには雌ねじ穴１５ｔが形成される。ボルト１３ｂは、軸線Ｏ方向他方から一方へ向かって、キャリア１８の貫通孔と、中間部材１９の貫通孔に差し込まれ、ボルト１３ｂの軸部が雌ねじ穴１５ｔに螺合する。
【００５８】
突出部１５ｐとキャリア１８の間には中間部材１９が介在する。中間部材１９は背面部分４３ｂに形成される開口４３ｑに嵌合する。中間部材１９の全周にはシール材４９が設けられる。シール材４９は開口４３ｑと中間部材１９の環状隙間を封止する。
【００５９】
本体ケーシング４３の壁部分である背面部分４３ｂを境界として、固定軸１５は本体ケーシング４３の内部に配置され、キャリア１８は本体ケーシング４３の外部に配置される。
【００６０】
キャリア１８は、図３に示すように上方に延びる上側アーム部１８ａと、下方に延びる下側アーム部１８ｂとを有する。上側アーム部１８ａは、車輪ハブ軸受部１１を超えて上方へ突出し、先端部でボルト７８によってサスペンション部材７６（ストラット）の下端部７６ｂに取付固定される。下側アーム部１８ｂは、車輪ハブ軸受部１１を超えて下方へ突出し、先端部にボールジョイント６０のソケット６２を有する。なお下側アーム部１８ｂは、先端部で向きを変えて軸線Ｏと平行に延び、車輪ハブ軸受部１１の直下に回り込んでいる。このためソケット６２の軸線Ｏ方向位置は、固定軸１５の軸線Ｏ方向位置と重なる。
【００６１】
ボール部６１ｂはインホイールモータ駆動装置１０とサスペンション装置７０の連結点として、自由な方向に回動することを許容する。サスペンション部材７６（ストラット）の上端とボール部６１ｂを通り上下方向に延びる直線は車輪ホイールＷおよびインホイールモータ駆動装置１０の転舵軸Ｋを構成する。
【００６２】
次に出力軸４１を回転自在に支持する転がり軸受４４，４６につき詳しく説明する。
【００６３】
再び図１を参照して、転がり軸受４４は、第１出力軸軸受として出力軸４１の端部の外周面を回転自在に支持する。また転がり軸受４６は、第２出力軸軸受として転がり軸受４４と軸線Ｏ方向反対側に位置する出力軸４１の残りの端部の内周面を回転自在に支持する。かかる本実施形態によれば、車輪ハブ軸受部１１とは別に、減速部３１が転がり軸受４４，４６で出力軸４１を回転自在に支持することから、出力軸４１を安定して支持することができる。したがって車輪ホイールＷから外輪１２に外力が付与されても、出力軸４１の変位を抑制して、減速部３１の出力歯車４０の偏当たり等を防止できる。特に出力軸４１は、出力軸４１の内周面および出力軸４１の外周面の双方で安定して支持される。
【００６４】
出力歯車４０の側面に隣接して、出力軸４１の軸線方向一方端部の外周には、軸線方向中央寄りが大径となるように第１環状段差４１ｔが形成される。第１の転がり軸受４４は、第１環状段差４１ｔに当接して軸線Ｏ方向位置を規定される。これにより軸線Ｏ方向に変位しないよう第１の転がり軸受４４を固定することができる。
【００６５】
出力軸４１の軸線Ｏ方向他方端部の内周には、軸線方向中央寄りが小径となるように第２環状段差４１ｕが形成される。第２の転がり軸受４６は、第２環状段差４１ｕに当接して軸線Ｏ方向位置を規定される。これにより軸線Ｏ方向に変位しないよう第２の転がり軸受４６を固定することができる。
【００６６】
特に出力歯車４０ははすば歯車であることから、中間歯車３９との歯当たりが良くなる一方で出力軸４１に軸方向力が作用する。本実施形態によれば、軸線Ｏ方向に変位しないよう固定される第１および第２の転がり軸受４４，４６によって、はすば歯車に作用する軸方向力を受け止めることができる。
【００６７】
第２の転がり軸受４６は出力軸４１の内周面と固定軸１５の外周面の間に設けられる。これにより本体ケーシング４３よりも強度の大きな固定軸１５で出力軸４１を支持することができる。
【００６８】
外輪１２は軸線Ｏ方向一方に配置され、出力軸４１は軸線Ｏ方向他方に配置される。そして出力軸４１の軸線Ｏ方向一方端部の内周面が外輪１２の軸線Ｏ方向他方端部の外周面に被さるよう、外輪１２と出力軸４１は互いに結合する。第１の転がり軸受４４は、出力軸４１の軸線Ｏ方向一方端部の外周面を回転自在に支持する。第２の転がり軸受４６は、出力軸４１の軸線Ｏ方向他方端部の内周面を回転自在に支持する。このように車輪ハブ軸受部１１の外輪１２と減速部３１の出力軸４１との結合箇所に、第１の転がり軸受４４を配置することから、第１の転がり軸受４４の軸線Ｏ方向位置を外輪１２の軸線Ｏ方向位置に重ねることができ、外輪１２および出力軸４１の軸線方向合計寸法を短縮することができる。
【００６９】
出力歯車４０は出力軸４１の軸線Ｏ方向他方端部の外周に設けられ、出力歯車４０の軸線Ｏ方向位置が転がり軸受４６の軸線方向位置と重なる。これにより、出力軸４１の軸線Ｏ方向寸法を短縮することができる。
【００７０】
転がり軸受４４は、外径側の外側軌道面４４ｆと、内径側の内側軌道面４４ｇと、外側軌道面４４ｆおよび内側軌道面４４ｇを転走する複数の転動体４４ｂと、隣り合う転動体４４ｂ同士の周方向間隔を規定する図示しない保持器とを含むラジアル軸受である。外側軌道面４４ｆおよび内側軌道面４４ｇは円周溝であり、外側軌道面４４ｆおよび内側軌道面４４ｇの断面は、半円未満の円弧形状である。そして外側軌道面４４ｆの最大外径が、出力歯車４０の歯先の外径よりも小さい。かかる本実施形態によれば、第１の転がり軸受４４の径寸法が小さくなり、ひいては車輪ハブ軸受部１１の径寸法をさらに小さくすることができる。したがって車輪ホイールＷの内空領域において車輪ハブ軸受部１１の配置スペースを確保することができる。
【００７１】
外側軌道面４４ｆを構成する外側軌道輪は、本体ケーシング４３の正面部分４３ｆに形成される円形の開口４３ｐに嵌合する。内側軌道面４４ｇを構成する内側軌道輪は、出力軸４１の外周面に嵌合する。
【００７２】
転がり軸受４４は、転動体１４よりも外径側に配置される。また転がり軸受４４は、複列の転動体１４が配置される軸線Ｏ方向領域と重なるように配置される。このため転がり軸受４４のピッチ円径は、転動体１４のピッチ円径よりも大きい。転がり軸受４４と転がり軸受４６のピッチ円径同士を比較すると、転がり軸受４４は相対的に大径とされ、転がり軸受４６は相対的に小径とされる。また転動体１４のピッチ円径と比較して、転がり軸受４６は車輪ハブ軸受部１１も大径とされる。
【００７３】
転がり軸受４６も同様に、外径側の外側軌道輪と、内径側の内側軌道輪と、複数の転動体と、保持器とを含むラジアル軸受であり、外側軌道輪が出力軸４１の内周面に固定され、内側軌道輪が固定軸１５の外周面に固定される。なお、以下の説明において、内側と外側を区別しない場合、外側軌道輪および内側軌道輪を単に軌道輪と称する。
【００７４】
出力軸４１を支持する転がり軸受４４，４６は、車輪の駆動トルクに応じたラジアル荷重を受けながら、車輪と等速度で回転する。このため、転がり軸受４４，４６の温度は、インホイールモータ駆動装置１０の運転開始時と運転時間が十分に経過した時と対比して、大幅に上昇する。そうすると、転がり軸受４４，４６の初期すきまδｉを０に設定した場合でも、転がり軸受４４，４６の運転すきまδｄが負すきまになり、発熱が起こり、早期はく離や焼き付きに至る虞がある。
【００７５】
かかる問題を回避するため、転がり軸受４４，４６の初期すきまδｉを０よりも増加させることも考えられるが、初期すきまδｉの値が過大であると、減速部３１内に配置される種々の回転要素の振れ回りによる振動や異音が発生する。また、インホイールモータ駆動装置１０はサスペンション装置７０のばね下重量となる、という特殊条件が重畳することにより、上記の異音や振動を減衰させることが難しく、ＮＶＨ（Ｎｏｉｓｅ，Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）特性に悪影響を及ぼし、電動車両の運転者および搭乗者に不快感を与える。
【００７６】
そこで、本実施形態では、インホイールモータ駆動装置１０の減速部３１において、各転がり軸受４４，４６の初期のラジアル内部すきま（初期すきまδｉ）を２０〜６０μｍ、好ましくは３０〜５０μｍに設定した。これにより、転がり軸受４４，４６の軌道輪と出力軸４１との嵌め合い（圧入）、温度上昇、内外輪の温度差拡大といった状況下でも、転がり軸受４４，４６の発熱による焼き付きを防止することができ、しかも、異音や振動の影響によるＮＶＨ特性の低下を加工可能な範囲で最小限に抑制できる。これにより、ばね下重量となるインホイールモータ駆動装置１０という特殊条件にも拘わらず、異音や振動の発生を抑え、ＮＶＨ特性の優れたインホイールモータ駆動装置１０を実現することができる。尚、本実施形態では、転がり軸受４４が、外側軌道輪（外側軌道面４４ｆを構成する部材）、内側軌道輪（内側軌道面４４ｇを構成する部材）、転動体４４ｂ、および保持器（図示せず）で構成され、出力軸４１に嵌合される前の転がり軸受４４単体の常温下でのラジアル内部すきまが、初期すきまδｉとなる。
【００７７】
また本実施形態では、各転がり軸受４４，４６の軌道輪を、軸受鋼または浸炭鋼で作製した。軸受鋼としては、例えば、ＪＩＳ Ｇ ４８０５に規定された高炭素クロム軸受鋼を使用することができ、特に、Ｓｉを０．３５ｗｔ％以上、Ｍｎを０．５０ｗｔ％以上含むＳＵＪ３やＳＵＪ５を好適に使用できる。また、浸炭鋼としては、例えば、ＳＣＭ４１５、ＳＣＭ４２０、ＳＣｒ４２０などを使用することができる。本実施形態では、各転がり軸受４４，４６の軌道輪をＳＵＪ３で作製した。
【００７８】
上記のように軸受鋼あるいは浸炭鋼を素材として浸炭窒化処理を施した後、焼入れ焼き戻し処理を施すことにより、軌道輪の表層部（特に軌道面）に窒素を拡散して２５〜５０％の残留オーステナイトを安定保持させた。このとき、軌道輪の芯部の残留オーステナイトは、１５〜２０％とする。
【００７９】
また、本実施形態では、転がり軸受４４の転動体４４ｂを軸受鋼で作製し、これらに浸炭窒化処理を施し、これらの表層部に窒素を拡散して残留オーステナイトを安定保持させた。転動体４４ｂの材料として使用できる軸受鋼の具体例は、上記と同様であるため重複説明を省略する。本実施形態では、転動体４４ｂをＳＵＪ３で作製した。また、転動体４４ｂの浸炭窒化処理後の熱処理条件を、軌道輪の浸炭窒化処理後の熱処理条件と異ならせることで、転動体４４ｂの表層部の残留オーステナイトの割合を若干低め（２０〜３５％）に設定した。転がり軸受４６の転動体についても同様である。
【００８０】
上記の材料および熱処理により、残留オーステナイトが亀裂敏感性を低下させるため、補正定格寿命（ＩＳＯ２８１）を向上させることができ、転がり軸受４４，４６が長寿命となる。逆を言えば、同等の寿命を確保する上では、上記の特殊処理された構成を具備しない転がり軸受（軌道輪や転動体）を採用する場合に比べ、軌道輪を薄肉化し、転がり軸受４４，４６を径方向に小型化することができる。このように、転がり軸受４４，４６の耐久性向上や小型化を通じて、耐久性に富み、しかも小型・軽量なインホイールモータ駆動装置１０を実現することができる。特に、軌道輪を、Ｓｉを０．３５ｗｔ％以上、Ｍｎを０．５０ｗｔ％以上含む高炭素クロム軸受鋼で形成することで、焼入れ性が向上するため、残留オーステナイトが得られやすくなる。
【００８１】
なお、各転がり軸受４４，４６を構成する軌道輪および転動体の材料や熱処理方法は上記に限られない。例えば転動体４４ｂを、外側軌道輪あるいは内側軌道輪と同様の条件で熱処理を施してもよい。また、各転がり軸受４４，４６を構成する内側軌道輪、外側軌道輪、および複数の転動体のうちの一部の部材が、軸受鋼からなり、浸炭窒化処理により表層部の残留オーステナイト量が上記範囲とされた構成としてもよい。
【００８２】
次に本発明の第２実施形態を説明する。図４は本発明の第２実施形態になるインホイールモータ駆動装置２０を所定の平面で切断・展開して示す展開断面図である。第２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。第２実施形態では、本体ケーシング４３の背面部分４３ｂに開口４３ｑが形成され、本体ケーシング４３の外部から開口４３ｑに固定軸１５が差し込まれる。背面部分４３ｂを境界として、固定軸１５の根元部１５ｒ、キャリア１８、およびボルト１３ｃ，１３ｂは本体ケーシング４３の外部に配置され、根元部１５ｒを除く固定軸１５の残部は本体ケーシング４３の内部に配置される。
【００８３】
背面部分４３ｂの軸線Ｏ方向他方壁面４３ｂｎには軸線方向他方に指向する雌ねじ穴４３ｕが形成される。ボルト１３ｃは、前述した第１実施形態と逆向きにされ、軸線Ｏ方向他方から一方へ向かって突出部１５ｐの貫通孔に差し込まれる。ボルト１３ｃの頭部１３ｃｄは、本体ケーシング４３の外側から突出部１５ｐに接触する。ボルト１３ｃの軸部１３ｃｔは雌ねじ穴４３ｕに螺合する。シール材４９は開口４３ｑと固定軸１５の環状隙間を封止する。
【００８４】
固定軸１５の突出部１５ｐには無底の雌ねじ１５ｕが形成され、キャリア１８を貫通するボルト１３ｂが雌ねじ１５ｕに螺合することにより、キャリア１８は突出部１５ｐに突き当てられて固定される。なお図示はしなかったが、雌ねじ１５ｕは有底であってもよい。
【００８５】
図４に示す第２実施形態も、前述した第１実施形態と同様に、第１の転がり軸受４４と第２の転がり軸受４６を有する。これにより、出力軸４１を安定して支持することができる。
【００８６】
ここで付言すると第２実施形態では、インホイールモータ駆動装置２０の組み立てにおいて、固定軸１５を軸線Ｏ方向他方から本体ケーシング４３の開口４３ｑに挿入し、固定軸１５の先端部１５ｅが背面部分４３ｂよりも軸線Ｏ方向一方側に配置され、モータ部２１および固定軸１５の根元部１５ｒがともに背面部分４３ｂよりも軸線Ｏ方向他方側に配置される。また図２を参照して、固定軸１５と仮想線で示されるモータ部２１が接近する。このため、組み立ての都合上、固定軸１５とモータ部２１が干渉しないよう、固定軸１５は細く設計される。
【００８７】
これに対し図１に示す第１実施形態では、インホイールモータ駆動装置２０の組み立てにおいて、固定軸１５を軸線Ｏ方向一方から本体ケーシング４３の内部に差し込んで背面部分４３ｂに取付固定すればよく、根元部１５ｒが背面部分４３ｂよりも軸線Ｏ方向一方側に配置され、モータ部２１が背面部分４３ｂよりも軸線Ｏ方向他方側に配置される。このため第１実施形態の固定軸１５を第２実施形態よりも太く設計しても、組み立ての不都合が生じない。
【００８８】
次に本発明の第３実施形態を説明する。図５は本発明の第３実施形態になるインホイールモータ駆動装置３０を所定の平面で切断・展開して示す展開断面図である。第３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。第３実施形態では、本体ケーシング４３の背面部分４３ｂに円筒部４３ｙを形成する。
【００８９】
円筒部４３ｙは、軸線Ｏに沿って延び、軸線Ｏ方向一方壁面４３ｂｍから突出し、中間歯車３７を超えて軸線Ｏ方向一方へ向かい、出力軸４１の中心孔に差し込まれる。円筒部４３ｙの中心孔は開口４３ｑになり、本体ケーシング４３の外部から開口４３ｑに固定軸１５が差し込まれる。
【００９０】
第２の転がり軸受４６は、円筒部４３ｙの先端部外周面と、出力軸４１の軸線Ｏ方向他方端部の内周面との環状隙間に設けられる。これにより円筒部４３ｙは、出力軸４１の軸線Ｏ方向他方端部を回転自在に支持する。
【００９１】
図５に示す第３実施形態も、前述した第１実施形態と同様に、第１の転がり軸受４４と第２の転がり軸受４６を有する。これにより、出力軸４１を安定して支持することができる。ただし、円筒部４３ｙが肉厚になってしまうと出力軸４１の径寸法が大きくなる。あるいは円筒部４３ｙが肉薄になってしまうと円筒部４３ｙの支持剛性が小さくなる。このため、前述した第１および第２実施形態が好ましい。
【００９２】
次に本発明の第４実施形態を説明する。図６は本発明の第４実施形態になるインホイールモータ駆動装置３０を所定の平面で切断・展開して示す展開断面図である。第４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。第４実施形態の車輪ハブ軸受部１１は、内輪と外輪と複数の転動体を含む点で、上述した第１〜３実施形態と共通する。異なる点として第１〜３実施形態の車輪ハブ軸受部１１は、外輪回転かつ内輪固定であるのに対し、第４実施形態の車輪ハブ軸受部１１は、外輪固定かつ内輪回転である。
【００９３】
図６に示すように、車輪ハブ軸受部１１は、車輪ハブとしての内輪部材８１、内輪部材８１の外周を覆う固定外輪８２、および内輪部材８１と固定外輪８２との間の環状空間に配置される複数の転動体１４を含む。車輪ハブ軸受部１１は、出力軸４１からみて軸線Ｏ方向一方側に配置される。
【００９４】
車輪ハブ軸受部１１の固定外輪８２は例えばフランジを有し、フランジには複数の貫通孔が形成されて各貫通孔にボルト８３を通される。ボルト８３は本体ケーシング４３の本体ケーシング４３の正面部分４３ｆに螺合する。これにより固定外輪８２は本体ケーシング４３に連結固定される。固定外輪８２と内輪部材８１との環状隙間は、シール材８４，８５に封止される。シール材８４は固定外輪８２の軸線Ｏ方向一方端に配置される。シール材８５は固定外輪８２の軸線Ｏ方向他方端に配置される。
【００９５】
出力軸４１の一方端部４１ｅは、軸線Ｏ方向一方へ突出し、内輪部材８１の中心孔に差差し込まれる。一方端部４１ｅの外周面にはスプライン溝４１ｓが形成され、内輪部材８１の内周面にはスプライン溝８１ｓが形成され、両スプライン溝４１ｓ，８１ｓは互いにスプライン嵌合する。
【００９６】
出力軸４１は、軸線Ｏ方向他方端部に出力歯車４０が一体形成される。出力軸４１の軸線Ｏ方向他方端部は、一方端部４１ｅよりも大径にされ、出力歯車４０からみて軸線Ｏ方向両側に配置される第１の転がり軸受４４および第２の転がり軸受４６によって両持ち支持される。第１の転がり軸受４４は正面部分４３ｆと出力軸４１外周面との間に介在する。第２の転がり軸受４６は背面部分４３ｂと出力軸４１外周面との間に介在する。
【００９７】
転がり軸受４４，４６は、複列の転動体１４が配置される軸線Ｏ方向領域よりも軸線Ｏ方向他方側にずらして配置される。転がり軸受４４，４６のピッチ円径は、転動体１４のピッチ円径よりも大きい。図６に示す実施形態では転がり軸受４４と転がり軸受４６のピッチ円径が同じであるが、図示しない変形例として転がり軸受４４と転がり軸受４６のピッチ円径が異なっていてもよい。
【００９８】
図６に示す第４実施形態も、前述した第１実施形態と同様に、第１の転がり軸受４４と第２の転がり軸受４６を有する。これにより、出力軸４１を安定して支持することができる。また各転がり軸受４４，４６の初期のラジアル内部すきま（初期すきまδｉ）を２０〜６０μｍに設定したことから、転がり軸受４４，４６の軌道輪と出力軸４１との嵌め合い（圧入）、温度上昇、内外輪の温度差拡大といった状況下でも、転がり軸受４４，４６の発熱による焼き付きを防止することができ、しかも、異音や振動の影響によるＮＶＨ特性の低下を加工可能な範囲で最小限に抑制できる。
【００９９】
第４実施形態の転がり軸受４４も、内側軌道面４４ｇを構成する部材および外側軌道面４４ｆを構成する部材が、浸炭窒化処理された軸受鋼または浸炭窒化処理された浸炭鋼からなり、表層の残留オーステナイトが２５〜５０％であり、かつ、芯部の残留オーステナイトが１５〜２０％である。転がり軸受４６も同様である。これにより転がり軸受４４，４６の転動疲労寿命を向上させることができると共に残留オーステナイトによるクラックの発生およびその進展を抑制することができる。
【０１００】
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。上述した転がり軸受４４，４６はラジアル玉軸受であるが、図示しない変形例として円筒ころ軸受や、アンギュラ軸受であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
この発明になるインホイールモータ駆動装置は、電気自動車およびハイブリッド車両において有利に利用される。
【符号の説明】
【０１０２】
１０  インホイールモータ駆動装置、      １１  車輪ハブ軸受部、      
１２  外輪、      １２ｆ  フランジ部、      １３  内側固定部材、      
１３ｂ，１３ｃ  ボルト、      １４  転動体、      １５  固定軸、      
１５ｅ  先端部、      １５ｎ  軸線方向他方端面、      
１５ｐ  突出部、      １５ｒ  根元部、      
１６  インナーレース、      １７  抜け止めナット、      １８  キャリア、    
１９  中間部材、      ２１  モータ部、      ２２  モータ回転軸、      
２５  モータケーシング、      ２５ｖ  モータケーシングカバー、      
３１  減速部、      ３２  入力軸、      ３３  入力歯車、      
３４，３６，３７，３９  中間歯車、      ３５，３８  中間軸、      
４０  出力歯車、      ４１  出力軸、      ４１ｔ  第１環状段差、      
４１ｕ  第２環状段差、      ４３  本体ケーシング、      ４３ｂ  背面部分、  
４３ｐ，４３ｑ  開口、      ４３ｙ  円筒部、      
４４  転がり軸受（第１出力軸転がり軸受）、      ４４ｆ  外側軌道面、      
４４ｂ  転動体、      ４４ｇ  内側軌道面、      
４６  転がり軸受（第２出力軸転がり軸受）、      ４７  オイルタンク、      
４９  シール材、      ５１  ポンプ軸、      ５３  ポンプギヤ、      
５４  オイルポンプ、    ６０  ボールジョイント、    ６１  ボールスタッド、  
６１ｂ  ボール部、      ６１ｓ  スタッド部、      ６２  ソケット、      
７０  サスペンション装置、      ７１  サスペンション部材、      
７２  車幅方向外側端、      ７２ｎ  ナット、      
７３  車幅方向内側端、      ７６  サスペンション部材、      
７６ｂ  下端部、      ７６ｓ  ショックアブソーバ、      
７７  上端領域、      Ｋ  転舵軸、      Ｍ，Ｎｆ，Ｎｌ，Ｏ，Ｐ  軸線、    
Ｓ  空間、      Ｔ  タイヤ、      Ｗ  車輪ホイール、      
Ｗｒ  リム部、      Ｗｓ  スポーク部。
【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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