(57)【要約】【課題】  インホイールモータ自体の性能を落とすことなく、形状をコンパクトにするとともに安価に製造することができる車輪駆動用軽量減速機を提供する．【解決手段】入力軸８の回転に連動して回転する太陽ギア５と、該太陽ギア５と外接する中空の遊星ギア６と、該遊星ギア６を間に配置し、該遊星ギア６の公転に伴って一体的に回転する入力側キャリア１２ａと出力側キャリア１２ｂとを有するキャリアと、遊星ギア６の中空部９に貫入され、入力側キャリア１２ａと出力側キャリア１２ｂを支持する剛性キャリアピン１１と、遊星ギア６と剛性キャリアピン１１の間に設けられたニードルベアリング１０と、を有し、剛性キャリアピン１１によりキャリア１２の剛性が保持される。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸の回転に連動して回転する太陽ギアと、
該太陽ギアと外接する中空の遊星ギアと、
該遊星ギアを間に配置し、該遊星ギアの公転に伴って一体的に回転する入力側キャリアと出力側キャリアとを有するキャリアと、
前記遊星ギアの中空部に貫入され、前記入力側キャリアと前記出力側キャリアを支持する剛性キャリアピンと、
前記遊星ギアと前記剛性キャリアピンの間に設けられたニードルベアリングと、を有し、
前記剛性キャリアピンにより前記キャリアの剛性が保持されることを特徴とする車輪駆動用軽量減速機。
【請求項２】
前記剛性キャリアピンは、中空としたことを特徴とする請求項１に記載の車輪駆動用軽量減速機。
【請求項３】
前記入力側キャリアと前記出力側キャリアの間の距離が所定の距離になるように、前記入力側キャリアと前記出力側キャリアの間にスペーサを設けたことを特徴とする請求項１に記載の車輪駆動用軽量減速機。
【請求項４】
前記太陽ギアに連動して回転する前記遊星ギアにより１段の遊星ギア機構を構成することを特徴とする請求項１に記載の車輪駆動用軽量減速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪内に配置される車輪駆動用軽量減速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のインホイールモータとして、動力を発生するモータと、該モータの出力を減速するプラネタリギヤ（遊星ギア）と、該プラネタリキャリアに接続されるシャフトとを備えたものが知られている。このインホールモータに用いられるプラネタリギヤには、サンギヤ軸（太陽ギア軸）と、サンギヤと、プラネタリキャリアと、リングギヤと、ピンとが含まれている。そして、このプラネタリキャリアは、入力軸側と出力軸側とが支柱により一体として構成（一体型キャリア）されていた（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、内ピン孔が備えられた外歯歯車（遊星回転部材）の軸方向両サイドに第１支持フランジと第２支持フランジが分離（分離型キャリア）として設けられ、第１支持フランジの内ピンが外歯歯車の内ピン孔を貫通し、第２支持フランジ側から連結ボルトをねじ込むことにより第１支持フランジと第２支持フランジが固定されるものもあった（たとえば、特許文献２）。
【特許文献１】特開２００６−１８８１５３号公報
【特許文献２】特開２００６−５７７７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の従来の技術では、タイヤを介してホイールに大きな外力が加わると、インホイールモータには半径方向の大きな荷重が加わるため、プラネタリキャリアを保持するベアリングのスパンを広くとって、ベアリングの剛性を高める必要があった。また、このインホイールモータでは、プラネタリギアをプラネタリキャリアの入力軸側と出力軸側の間に設けられた窓から挿入して嵌め込むことになるが、プラネタリキャリアの剛性が低くならないように、プラネタリキャリアの入力軸側と出力軸側の間に一体形成された支柱自体を大きくすることが必要であった。そのため、プラネタリキャリア自体が大きくならざるを得なかった。また、特許文献２の従来技術についても、上記課題と同様の課題を有している。
【０００５】
本発明は上記の課題に鑑みなされたものであって、インホイールモータ自体の性能を落とすことなく、形状をコンパクトにするとともに安価に製造することができる車輪駆動用軽量減速機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】
【０００６】
上記課題を解決し上記目的を達成するために、本発明のうち第１の態様に係るものは、    
入力軸の回転に連動して回転する太陽ギアと、太陽ギアと外接する中空の遊星ギアと、遊星ギアを間に配置し、遊星ギアの公転に伴って一体的に回転する入力側キャリアと出力側キャリアとを有するキャリアと、遊星ギアの中空部に貫入され、入力側キャリアと出力側キャリアを支持する剛性キャリアピンと、遊星ギアと剛性キャリアピンの間に設けられたニードルベアリングと、を有し、剛性キャリアピンによりキャリアの剛性が保持されることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、キャリア（プラネタリキャリア）の入力軸側と出力軸側の間に一体形成された支柱を設けることなく、遊星ギアの中空部に貫入され、入力側キャリアと出力側キャリアを支持する剛性キャリアピンが設けられているので、該剛性キャリアピンによりキャリアの剛性が保持されるとともに、遊星ギアと剛性キャリアピンの間にはニードルベアリングが設けられているので、遊星ギアを保持するベアリングのスパンを十分広くとることができ、ベアリングの剛性を高めることができる。これにより、キャリア自体を小さくでき、車輪駆動用減速機のコンパクト化を図ることができ、車輪駆動用減速機をホイール内に収めることができる。また、入力側キャリアと出力側キャリアを剛性キャリアピンで結合する構成なので、入力側キャリアと出力側キャリアを別々に加工することができ、また、キャリア（プラネタリキャリア）の入力軸側と出力軸側を支柱により一体構成したプラネタリキャリアのように、遊星ギア（プラネタリギア）を嵌め込むための窓を設ける必要がなく、加工が容易で、かつ安価に加工することができる。
【０００８】
本発明のうち第２の態様に係るものは、第１の態様に係る車輪駆動用軽量減速機であって、剛性キャリアピンは、中空としたことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、剛性キャリアピンを中空にしても、該剛性キャリアピン自体の剛性は、中実のときとほとんどかわらない。このように、剛性キャリアピンを中空にすることにより、キャリア自体を軽量にすることができ、車輪駆動用軽量減速機自体をより軽量にすることができる。
【００１０】
本発明のうち第３の態様に係るものは、第１の態様に係る車輪駆動用軽量減速機であって、入力側キャリアと出力側キャリアの間の距離が所定の距離になるように、入力側キャリアと出力側キャリアの間にスペーサを設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、スペーサを入力側キャリアと出力側キャリアの間に取り付けることにより、入力側キャリアと出力側キャリアとの間の距離を一定にすることができるとともに、高さが異なる遊星ギアを用いるときでも、高さが異なるスペーサに変更し、入力側キャリアと出力側キャリアとの間の距離を変更することにより、キャリア全体を変更することなく、スペーサのみを変更して用いることができる。
【００１２】
本発明のうち第４の態様に係るものは、第１の態様に係る車輪駆動用軽量減速機であって、太陽ギアに連動して回転する遊星ギアにより１段の遊星ギア機構を構成することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、１段の遊星ギア機構を構成しているので、大きな遊星ギアを用いることができ、剛性キャリアピンも大きくすることができる。このように、大きな剛性キャリアピンを用いることにより、キャリア自体の剛性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明に係る車輪駆動用軽量減速機によれば、インホイールモータ自体の性能を落とさず、形状をコンパクトにするとともに安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る車輪駆動用軽量減速機を含むインホイールシステムの断面図である。
【００１６】
図１に示すように、インホイールシステム１は、減速機部分２と、モータ部分３を含み、減速機部分２は、モータ部分３に取付ブラケット４を介し取り付けられている。
【００１７】
この減速機部分２には、太陽ギア５と、該太陽ギア５と外接する３個の遊星ギア６と、該遊星ギア６が外接する内歯歯車７が備えられ、１段の遊星ギア機構が構成されている。
【００１８】
太陽ギア５は、入力軸８に直接歯切りされ、入力軸８の回転に連動して回転する。この入力軸８は、モータ部分３に内蔵するモータ（回転駆動源（図示略））の出力軸（図示略）と連結されており、モータの駆動力により出力軸を介して回転する。このように、モータが駆動することにより、出力軸を介して入力軸８が回転し、太陽ギア５が回転する。
【００１９】
遊星ギア６は、後述するように中空部９を有している。その遊星ギア６の中空部９に、ニードルベアリング１０を介して剛性キャリアピン１１が挿入され、遊星ギア６を入力側キャリア１２ａと出力側キャリア１２ｂの間に支持している。なお、この剛性キャリアピン１１は、入力側キャリア１２ａと出力側キャリア１２ｂに立設され遊星ギア６の中空部９を介して位置決めされている。このように、遊星ギア６は、剛性キャリアピン１１およびニードルベアリング１０を介して回転自在に設置させている。
【００２０】
キャリア１２は、上述した入力側キャリア１２ａと出力側キャリア１２ｂとを有し、入力側ベアリング１３ａ、出力側ベアリング１３ｂを介してケーシング１４に回転自在に支持されている。なお、本実施形態では、キャリア１２の主な構成を、入力側キャリア１２ａと出力側キャリア１２ｂとしたが、剛性キャリアピン１１も含めて、キャリア１２を構成してもよい。出力側キャリア１２ｂには、出力軸１５が一体的に形成され、該出力側キャリア１２ｂの自転が出力軸１５の回転として取り出され、ホイールディスク１６を回転させることができる。
【００２１】
このように、車輪駆動用軽量減速機１００は、太陽ギア５、遊星ギア６、およびキャリア１２を備える。
【００２２】
入力側キャリア１２ａと出力側キャリア１２ｂの間に、スペーサ１７が設けられている。このスペーサ１７は、中空円柱形状をしており、入力側キャリア１２ａと出力側キャリア１２ｂの間の距離が所定の距離（必要な間隙）になるように設置されたものである。スペーサ１７は、固定ボルト１８を入力側キャリア１２ａに設けられた入力側固定ボルト挿入口１９ａから出力側キャリア１２ｂまで貫入させることにより固定される。
【００２３】
次に、図２〜図６を用いて、車輪駆動用減速機の外観構造について説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る車輪駆動用軽量減速機を出力側から見た図であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面を示す図であり、図４は、図３のＢ−Ｂ断面を示す図であり、図５は、本発明の一実施形態に係る車輪駆動用軽量減速機の組立構成図であり、図６は、図３のＣ-Ｃ断面を示す図である。
【００２４】
図２〜図４に示すように、入力側キャリア１２ａには、剛性キャリアピン１１を挿入するためのキャリアピン挿入口２０が形成され（図２参照）、出力側キャリア１２ｂには、剛性キャリアピン１１が勘合するキャリアピン勘合穴２１が形成されている（図４参照）。そして、剛性キャリアピン１１は、ニードルベアリング１０を介して遊星ギア６の中空部９に取り付けられた状態で、一方を入力側キャリア１２ａのキャリアピン挿入口２０に挿入し、他方を出力側キャリア１２ｂのキャリアピン勘合穴２１に嵌め込まれる（図４参照）。これにより、３個の遊星ギア６は、剛性キャリアピン１１を介して回転自在に支持される。
【００２５】
なお、図４から明らかのように、本発明の車輪駆動用減速機１００には、入力側キャリア１２ａと出力側キャリア１２ｂの間に一体形成された支柱は設けられていないが、キャリア１２の剛性のほとんどを剛性キャリアピン１１により保持されるものであれば、入力側キャリア１２ａと出力側キャリア１２ｂの間に一体形成された支柱が設けられているものでも、本発明の範囲に属することはいうまでもない。
【００２６】
スペーサ１７は、入力側キャリア１２ａと出力側キャリア１２ｂの間に挟み込まれていた状態で、固定ボルト１８を入力側キャリア１２ａに設けられている入力側固定ボルト挿入口１９ａから挿入し、スペーサ１７の中空部を介して、出力側キャリア１２ｂに設けられている出力側固定ボルト挿入口１９ｂまで嵌め込むことにより固定される（図）。
【００２７】
このように、スペーサ１７を入力側キャリア１２ａと出力側キャリア１２ｂの間に取り付けることにより、入力側キャリア１２ａと出力側キャリア１２ｂとの間の距離を一定にすることができるとともに、高さが異なる遊星ギア６を用いるときでも、高さが異なるスペーサ１７に変更し、入力側キャリア１２ａと出力側キャリア１２ｂとの間の距離を変更することにより、キャリア１２全体を変更することなく、スペーサ１７のみを変更して用いることができる。
【００２８】
次に、車輪駆動用軽量減速機の動作について説明する。
【００２９】
図１に示すモータ部分３に内蔵されているモータ（図示略）が所定のトルクで回転すると、モータの出力軸（図示略）が回転し、その回転が入力軸８を介し太陽ギア５から遊星ギア６へ伝達される。車輪駆動用軽量減速機１００は、入力軸８から受けたモータの出力トルクを太陽ギア５および遊星ギア６により変速（減速）し、キャリア１２へ出力する。キャリア１２は、遊星ギア６の出力トルクを出力軸１５に伝達し、出力軸１５は、所定の回転数でホイールディスク１６を回転させる。これにより、車輪２２が、所定の回転数で回転し、車両を走行させることができる。
【００３０】
以上のように、キャリアの入力軸側と出力軸側の間に一体形成された支柱を設けることなく、遊星ギア６の中空部９に貫入され、入力側キャリア１２ａと出力側キャリア１２ｂを支持する剛性キャリアピン１１が設けられているので、該剛性キャリアピン１１によりキャリア１２の剛性が保持されるとともに、遊星ギア６と剛性キャリアピン１１の間にはニードルベアリング１０が設けられているので、遊星ギア６を保持するベアリングのスパンを十分広くとることができ、ベアリングの剛性を高めることができる。これにより、キャリア１２自体を小さくでき、車輪駆動用減速機１００のコンパクト化を図ることができ、車輪駆動用減速機１００をホイール内に収めることができる。また、入力側キャリア１２ａと出力側キャリア１２ｂを剛性キャリアピン１１で結合する構成なので、入力側キャリア１２ａと出力側キャリア１２ｂを別々に加工することができ、また、キャリアの入力軸側と出力軸側を支柱により一体構成したキャリアのように、遊星ギアを嵌め込むための窓を設ける必要がなく、加工が容易で、かつ安価に加工することができる
【００３１】
さらに、剛性キャリアピン１１を中空にしても、該剛性キャリアピン１１自体の剛性は、中実のときとほとんどかわらないことから、上述したように。剛性キャリアピン１１を中空にしている。これにより、キャリア１２自体を軽量にすることができ、車輪駆動用軽量減速機１００自体をより軽量にすることができる。
【００３２】
また、上述したように、本実施形態における車輪駆動用軽量減速機１００は、１段の遊星ギア機構を構成しているので、大きな遊星ギア６を用いることができ、剛性キャリアピン１１も大きくすることができる。このように、大きな剛性キャリアピン１１を用いることにより、キャリア１２自体の剛性を高めることができる。
【００３３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る車輪駆動用軽量減速機を含むインホイールシステムの断面図である。
【図２】同車輪駆動用軽量減速機を出力側から見た図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る車輪駆動用軽量減速機の組立構成図である。
【図６】図３のＣ-Ｃ断面を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    インホイールシステム
２    減速機部分
３    モータ部分
４    取付ブラケット
５    太陽ギア
６    遊星ギア
７    内歯歯車
８    入力軸
９    中空部
１０  ニードルベアリング
１１  剛性キャリアピン
１２    キャリア
１２ａ  入力側キャリア
１２ｂ  出力側キャリア
１３ａ  入力側ベアリング
１３ｂ  出力側ベアリング
１４  ケーシング
１５  出力軸
１６  ホイールディスク
１７  スペーサ
１８  固定ボルト
１９ａ  入力側固定ボルト挿入口
１９ｂ  出力側固定ボルト挿入口
２０  キャリアピン挿入口
２１  キャリアピン勘合穴
２２  車輪
２３  ケーシング締付ボルト
１００  車輪駆動用減速機
【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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