インホイールモータ駆動装置
【課題】インホイールモータ駆動装置における潤滑油が封入された減速部ハウジングと車輪ハブ軸受部とを、締め付けボルトによって締結する場合に、減速部ハウジング自体にねじ穴を形成することなく、ボルト部分からの潤滑油の漏洩を防止することを課題とする。
【解決手段】減速部ハウジング２２ｂと車輪ハブ軸受部３３とを車輪ハブ軸受部３３側から締め付けボルト６１を挿し込んで固定するインホイールモータ駆動装置において、減速部ハウジング２２ｂ内に挿通された締め付けボルト６１の先端が螺合する袋ナット６６を減速部ハウジング内２２ｂ内に設置し、袋ナット６６と減速部ハウジング２２との間にＯリング６８等の油漏れ防止機構を設けるようにした。
【解決手段】減速部ハウジング２２ｂと車輪ハブ軸受部３３とを車輪ハブ軸受部３３側から締め付けボルト６１を挿し込んで固定するインホイールモータ駆動装置において、減速部ハウジング２２ｂ内に挿通された締め付けボルト６１の先端が螺合する袋ナット６６を減速部ハウジング内２２ｂ内に設置し、袋ナット６６と減速部ハウジング２２との間にＯリング６８等の油漏れ防止機構を設けるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動モータの出力軸と車輪のハブとを減速機を介して連結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】
従来のインホイールモータ駆動装置１０１は、例えば、特開２００９−２１６１９０号公報（特許文献１）に記載されている。
インホイールモータ駆動装置１０１は、図１２に示すように、車体に取り付けられるハウジング１０２の内部に駆動力を発生させるモータ部１０３と、車輪に接続される車輪ハブ軸受部１０４と、モータ部１０３の回転を減速して車輪ハブ軸受部１０４に伝達する減速部１０５とを備える。
【０００３】
上記構成のインホイールモータ駆動装置１０１において、装置のコンパクト化の観点からモータ部１０３には低トルクで高回転のモータが採用される。一方、車輪ハブ軸受部１０４には、車輪を駆動するために大きなトルクが必要となる。このため、減速部１０５には、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を採用することが多い。
【０００４】
サイクロイド減速機を適用した減速部１０５は、偏心部１０６ａ、１０６ｂを有するモータ側回転部材１０６と、偏心部１０６ａ、１０６ｂに配置される曲線板１０７ａ，１０７ｂと、曲線板１０７ａ、１０７ｂをモータ側回転部材１０６に対して回転自在に支持する転がり軸受１０６ｃと、曲線板１０７ａ、１０７ｂの外周面に係合して曲線板１０７ａ、１０７ｂに自転運動を生じさせる複数の外ピン１０８と、曲線板１０７ａ、１０７ｂの自転運動を車輪側回転部材１１０に伝達する複数の内ピン１０９とを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２１６１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記構成のインホイールモータ駆動装置１０１において、減速部１０５の内部には潤滑油が封入されており、曲線板１０７ａ、１０７ｂと外ピン１０８および内ピン１０９との接触部分や転がり軸受１１１の軌道面等に供給されている。
【０００７】
上記潤滑油が封入された減速部１０５のハウジング１０２ａは、図１３に示すように、車輪ハブ軸受部１０４の外方部材１０４ａのフランジ１０４ｂに、ボルト１１１によって固定されている。
【０００８】
そして、減速部１０５に封入された潤滑油が外部に漏洩しないように、ハウジング１０２ａと外方部材１０４ａのフランジ１０４ｂとの固定面は、Ｏリング１１２によってシールされている。
【０００９】
ところが、上記のように、ハウジング１０２ａと外方部材１０４ａのフランジ１０４ｂとの固定は、ハウジング１０２ａにねじ穴１０２ｂを切り、このねじ穴１０２ｂにボルト１１１をねじ込むことによって行っているので、ハウジング１０２ａと外方部材１０４ａのフランジ１０４ｂとの固定面をＯリング１１２によってシールしても、図１３の拡大図に矢印Ｘで模式的に表したように、ハウジング１０２ａのねじ穴１０２ｂとボルト１１１のねじ山との間に不可避的に生じる微小な隙間から潤滑油が外部に浸み出す恐れがある。
【００１０】
また、減速部１０５のハウジング１０２ａは、軽量化のために、通常、アルミ合金によって形成されている。このアルミ合金製のハウジング１０２ａに、ボルト１１１を締結するためのねじ穴１０２ｂを形成する場合には、強度の点から鋼材製の場合に比し、長く設定しなければならないので、それだけハウジング１０２ａの肉厚を厚くしなければならず、重量アップになるという問題があった。
【００１１】
また、ねじ穴１０２ｂからの潤滑油の漏洩を防止するために、ハウジング１０２ａに形成するねじ穴１０２ｂを袋ねじ穴にすると、ハウジング１０２ａの軸方向長さが長くなり、やはり重量アップになるという問題がある。
また、車輪ハブ軸受部１０４は、頻度は少ないものの交換するパーツであるため、交換の際にボルト１１１を何回か締め直す必要があり、アルミ合金製のハウジング１０２ａに形成されたねじ穴１０２ｂは耐久性の点でも問題がある。
【００１２】
そこで、この発明は、潤滑油が封入された減速部１０５のハウジング１０２ａと車輪ハブ軸受部１０４とを、ボルト１１１によって締結する場合に、ハウジング１０２ａ自体にねじ穴１０２ｂを形成することなく、ボルト部分からの潤滑油の漏洩を防止することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の課題を解決するために、この発明は、車体に取り付けられるハウジングの内部に駆動力を発生させるモータ部と、車輪に接続され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、減速部を収容す減速部ハウジングと車輪ハブ軸受部とを車輪ハブ軸受部の外面側から減速部ハウジングに対し、締め付けボルトを挿し込んで車輪ハブ軸受部と減速部ハウジングとを固定するインホイールモータ駆動装置において、減速部ハウジング内に挿通された締め付けボルトの先端が螺合する袋ねじ穴を有する締結部材を減速部ハウジング内に設置し、締結部材と減速部ハウジングとの間に油漏れ防止機構を設けたことを特徴とする。
【００１４】
袋ねじ穴を有する締結部材は、袋ナットによって構成することができる。
【００１５】
袋ねじ穴を有する締結部材は、減速部ハウジング内に回り止めすることにより、締め付けボルトの締結作業が容易に行える。
【００１６】
締結部材の回り止めは、袋ねじ穴を有する締結部材を収容する凹所を減速部ハウジング内に設け、この凹所に締結部材を収容して回り止めすることができる。
【００１７】
また、減速部ハウジング内に設けた凹所に、締結部材を圧入することにより、締め付け作業時に、締結部材の回り止めと、減速部ハウジング内への落下を防止することができる。
【００１８】
締結部材と減速部ハウジングとの間の油漏れ防止機構は、締結部材と減速部ハウジングとの間の対向面に設けたシール部材によって構成することができる。
【００１９】
前記シール部材としては、Ｏリングを使用することができる。
【００２０】
前記Ｏリングは、減速部ハウジングの内面と対向する締結部材の外形部と袋ねじ穴の内径との間の中間位置に配置することができる。
【００２１】
また、前記Ｏリングは、減速部ハウジングの内面と対向する締結部材の外形部に配置してもよく、外形部に配置することにより、組立て性が向上する。
【００２２】
前記シール部材としては、銅、紙、樹脂等の材料で形成されたガスケットを使用することができる。
【００２３】
前記減速部としては、減速比の高いサイクロイド減速機を使用することができる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明は、以上のように、減速部ハウジング内に挿通された締め付けボルトの先端が螺合する袋ねじ穴を有する締結部材を、減速部ハウジング内に設置し、締結部材と減速部ハウジングとの間に油漏れ防止機構を設けることにより、締め付けボルトの周囲からの油漏れを防止することができる。
また、締め付けボルトのねじ穴を減速部ハウジング自体に設ける必要がないため、減速部ハウジングの厚みを薄くすることができ、軽量化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】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の概略断面図である。
【図２】図１のモータ部の拡大図である。
【図３】図１の減速部の拡大図である。
【図４】図１の車輪ハブ軸受部の拡大図である。
【図５】図１のV−V線の断面図である。
【図６】図１のVI−VI線の断面図である。
【図７】この発明の一実施形態に係る減速部ハウジングと車輪ハブ軸受部との固定部分の拡大図である。
【図８】この発明の他の実施形態に係る減速部ハウジングと車輪ハブ軸受部との固定部分の拡大図である。
【図９】この発明の他の実施形態に係る減速部ハウジングと車輪ハブ軸受部との締結部分の拡大図である。
【図１０】図１のインホイールモータ駆動装置を有する電気自動車の概略平面図である。
【図１１】図１０の電気自動車後方から見た図である。
【図１２】従来のインホイールモータ駆動装置の概略断面図である。
【図１３】図１２のインホイールモータ駆動装置における減速部ハウジングと車輪ハブ軸受部との固定部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【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１０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。後輪１４は、図１１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。
【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、旋回時等に車体の傾きを抑制するスタビライザーが設けられる。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。
【００２９】
一方、この電気自動車１１の走行安定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・軽量化が求められる。
【００３０】
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部Ｂと、減速部Ｂからの出力を駆動輪１４に伝える車輪ハブ軸受部Ｃとを備え、モータ部Ａと減速部Ｂとは、モータ部ハウジング２２ａと減速部ハウジング２２ｂに収納されて、図１１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。
【００３１】
モータ部Ａは、図２に示すように、モータ部ハウジング２２ａに固定されるステータ２３と、ステータ２３の内側に径方向の隙間を空けて対向する位置に配置されるロータ２４と、ロータ２４の内側に固定連結されてロータ２４と一体回転するモータ側回転部材２５とを備えるラジアルギャップモータである。ロータ２４は、フランジ形状のロータ部２４ａと円筒形状の中空部２４ｂとを有し、転がり軸受３６ａ、３６ｂによってモータ部ハウジング２２ａに対して回転自在に支持されている。
【００３２】
モータ側回転部材２５は、モータ部Ａの駆動力を減速部Ｂに伝達するためにモータ部Ａから減速部Ｂにかけて配置され、減速部Ｂ内に偏心部２５ａ、２５ｂを有する。このモータ側回転部材２５は、ロータ２４の中空部２４ｂに嵌合固定されて、ロータ２４と一体回転する。さらに、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。
【００３３】
減速部Ｂは、図３に示すように、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、減速部ハウジング２２ｂ上の固定位置に保持され、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の自転運動を車輪側回転部材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。また、減速部Ｂには、減速部Ｂに潤滑油を供給する減速部潤滑機構が設けられている。
車輪側回転部材２８は、フランジ部２８ａと軸部２８ｂとを有する。フランジ部２８ａの端面には、車輪側回転部材２８の回転軸心を中心とする円周上の等間隔に内ピン３１を固定する穴が形成されている。また、軸部２８ｂは車輪ハブ３２に嵌合固定され、減速部Ｂの出力を車輪１４に伝達する。車輪側回転部材２８のフランジ部２８ａとモータ側回転部材２５とは、転がり軸受３６ｃによって回転自在に支持されている。
【００３４】
曲線板２６ａ、２６ｂは、図６に示すように、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を有する。貫通孔３０ａは、曲線板２６ａ、２６ｂ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を受入れる。また、貫通孔３０ｂは、曲線板２６ａ、２６ｂの中心に設けられており、偏心部２５ａ、２５ｂに嵌合する。
【００３５】
曲線板２６ａ、２６ｂは、転がり軸受４１によって偏心部２５ａ、２５ｂに対して回転自在に支持されている。この転がり軸受４１は、偏心部２５ａ、２５ｂの外径面に嵌合し、その外径面に内側軌道面を有する内輪部材と、曲線板２６ａ、２６ｂの貫通孔３０ｂの内径面に直接形成された外側軌道面と、内側軌道面および外側軌道面の間に配置される複数の円筒ころ４４と、隣接する円筒ころ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。
【００３６】
外ピン２７は、モータ側回転部材２５の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられる。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。ここで、外ピン２７は、針状ころ軸受によって減速部ハウジング２２ｂに対して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。
【００３７】
カウンタウェイト２９は、円板状で、中心から外れた位置にモータ側回転部材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と１８０°位相を変えて配置される。
【００３８】
運動変換機構は、車輪側回転部材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、車輪側回転部材２８の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられており、その軸方向一方側端部が車輪側回転部材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が設けられている。
【００３９】
貫通孔３０ａは、複数の内ピン３１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（「針状ころ軸受を含む最大外径」を指す。以下同じ。）より所定分大きく設定されている。
【００４０】
減速部潤滑機構は、減速部Ｂに潤滑油を供給するものであって、潤滑油路２６ｃと、潤滑油給油口２５ｄと、潤滑油排出口２２ｃと、潤滑油貯留部２２ｄと、回転ポンプ５１と、循環油路２２ｇとを備える。
【００４１】
潤滑油路２５ｃは、モータ側回転部材２５の内部を軸線方向に沿って延びている。また、潤滑油供給口２５ｄは、潤滑油路２５ｃからモータ側回転部材２５の外径面に向かって延びている。なお、この実施形態において、潤滑油供給口２５ｄは、偏心部２５ａ、２５ｂに設けられている。
【００４２】
また、減速部Ｂの位置における減速部ハウジング２２ｂ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２２ｃが設けられている。また、潤滑油排出口２２ｃと潤滑油路２５ｃとを接続する循環油路２２ｇがモータ部ハウジング２２ａの内部に設けられている。そして、潤滑油排出口２２ｃから排出された潤滑油は、循環油路２２ｇを経由して潤滑油路２５ｃに還流する。
【００４３】
さらに、減速部潤滑機構は、循環油路２２ｇを通過する潤滑油を冷却する冷却手段をさらに有する。この実施形態における冷却手段は、モータ部ハウジング２２ｂに設けられた冷却水路２２ｅを備え、冷却手段は、潤滑油のみならず、モータ部Ａの冷却にも寄与する。
【００４４】
車輪ハブ軸受部Ｃは、図４に示すように、車輪側回転部材２８に固定連結された車輪ハブ３２と、車輪ハブ３２を減速部ハウジング２２ｂに対して回転自在に保持する車輪ハブ軸受３３とを備える。車輪ハブ３２は、円筒形状の中空部３２ａとフランジ部３２ｂとを有する。フランジ部３２ｂにはボルト３２ｃによって駆動輪１４が固定連結される。また、車輪側回転部材２８の軸部２８ｂの外径面にはスプラインおよび雄ねじが形成されている。また、車輪ハブ３２の中空部３２ａの内径面にはスプライン穴が形成されている。そして、車輪ハブ３２の内径面に車輪側回転部材２８を螺合し、先端をナット３２ｄでとめることによって、両者を締結している。
【００４５】
車輪ハブ軸受３３は、車輪ハブ３２の中空部３２ａの車両アウター側の外径面に一体形成されたアウター側軌道面と車輪ハブ３２の中空部３２ａの車両インナー側の外径面に嵌合された外面にインナー側軌道面を有する内輪３３ｂとからなる内方部材３３ａと、この内方部材３３ａのアウター側軌道面とインナー側軌道面に配置される複列の玉３３ｃと、内方部材３３ａのアウター側軌道面とインナー側軌道面に対向するアウター側軌道面とインナー側軌道面を内周面に有する外方部材３３ｄと、隣接する玉３３ｃの間隔を保持する保持器３３ｅと、車輪ハブ軸受３３の軸方向両端部を密封する密封部材３３ｆ、３３ｇとを備える複列アンギュラ玉軸受である。
【００４６】
車輪ハブ軸受３３の外方部材３３ｄは、減速部ハウジング２２ｂに対して締結ボルト６１によって固定される。
【００４７】
車輪ハブ軸受３３の外方部材３３ｄには、外径部にフランジ部３３ｈが設けられ、減速部Ｂ側に円筒部３３ｉが設けられている。
【００４８】
減速部ハウジング２２ｂの車輪ハブ軸受部Ｃ側の端面には、車輪ハブ軸受３２の外方部材３３ｄのフランジ部３３ｈに面接触し、外方部材３３ｄの円筒部３３ｉに嵌合する環状部２２ｆが設けられている。
【００４９】
減速部ハウジング２２ｂの環状部２２ｆの外径よりの端面には、車輪ハブ軸受３２の外方部材３３ｄのフランジ部３３ｈとの間を密封するために、Ｏリング６２を嵌める環状溝６３が形成されている。
【００５０】
車輪ハブ軸受３２の外方部材３３ｄのフランジ部３３ｈには、締結ボルト６１を挿通するための、ボルト挿通孔６４が周方向に複数設けられている。
【００５１】
また、減速部ハウジング２２ｂの環状部２２ｆには、外方部材３３ｄのフランジ部３３ｈのボルト挿通孔６４に対応する位置に、ボルト挿通孔６５が設けられている。
【００５２】
締結ボルト６１は、車輪ハブ軸受３２側から外方部材３３ｄのフランジ部３３ｈのボルト挿通孔６４に挿通して、締結ボルト６１の先端を減速部ハウジング２２ｂの環状部２２ｆのボルト挿通孔６５から減速部ハウジング２２の内面側に突き出させ、この突き出した締結ボルト６１の先端を、減速部ハウジング２２ｂの内面に設けた袋ナット６６にねじ込んで、外方部材３３ｄのフランジ部３３ｈと減速部ハウジング２２ｂの端面の環状部２２ｆとを密着させている。
【００５３】
減速部ハウジング２２ｂの端面の環状部２２ｆの内面側には、袋ナット６６を収容する凹所６７が設けられている。
【００５４】
凹所６７の形状は、袋ナット６６の外形形状と同一にしてもよいし、同一でなくても、図５に示すように、袋ナット６６の外形の平行な２面が嵌まる平行部を有する形状、即ち、袋ナット６６を収容した状態で、袋ナット６６の回り止めができる形状であればよい。
【００５５】
袋ナット６６は、凹所６７に対して圧入することが好ましい。袋ナット６６を凹所６７に圧入することにより、袋ナット６６の減速部ハウジング２２ｂにおける位置が決まり、締結ボルト６１を外方部材３３ｄのフランジ部３３ｈ側から挿し込んだ際に、袋ナット６６が減速部ハウジング２２ｂ側への抜け出しを防止できる。
【００５６】
上記凹所６７の底面と対向する袋ナット６６の端面との間には、図７〜図９示すように、減速部ハウジング２２ｂ内の潤滑油が締結ボルト６１のねじ山と、減速部ハウジング２２ｂのボルト挿通孔６７、外方部材３３ｄのフランジ部３３ｈのボルト挿通孔６４との間から潤滑油が漏れ出さないようにするために、シール部材が配置されている。
【００５７】
このシール部材は、図７及び図８の実施形態では、Ｏリング６８を使用し、図９の実施形態では、銅、紙、樹脂等の材料で形成されたガスケット６９を使用している。
【００５８】
図７の実施形態では、Ｏリング６８を袋ナット６６の外形部と袋ねじ穴の内径との間の中間位置に配置している。
【００５９】
また、図８の実施形態では、Ｏリング６８を袋ナット６６の外形部に配置している。図８の実施形態のように、Ｏリング６８を袋ナット６６の外形部に配置すると、Ｏリング６８の取り付けが容易であり、組立て性がよい。
【００６０】
上記の実施形態では袋ナット６６を使用したが、減速部ハウジング２２ｂ内に挿通された締め付けボルト６１の先端が螺合する袋ねじ穴を有する締結部材であれば、袋ナット以外でもよい。
【００６１】
この発明は、前記のように、減速部ハウジング２２ｂ内に挿通された締め付けボルト６１の先端を、減速部ハウジング２２ｂ内に配置された袋ねじ穴を有する締結部材に螺合することにより、減速部ハウジング２２ｂと車輪ハブ軸受３２とを固定している。したがって、減速部ハウジング２２ｂ自体にねじ穴を形成することなく、車輪ハブ軸受３２を固定することができるので、減速部ハウジング２２ｂの肉厚を薄くすることができ、それにより軽量化が図れる。
【００６２】
また、袋ねじ穴を有する締結部材の端面を、減速部ハウジング２２ｂの内面にシール部材を介して密着させることにより、締め付けボルト６１の回りからの潤滑油の漏洩を防止することができる。
【００６３】
以下、インホイールモータ駆動装置２１の作動原理について説明する。
モータ部Ａは、例えば、ステータ２３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、永久磁石または磁性体によって構成されるロータ２４が回転する。これにより、ロータ２４に接続されたモータ側回転部材２５が回転すると、曲線板２６ａ、２６ｂはモータ側回転部材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をモータ側回転部材２５の回転とは逆向きに自転運動させる。
【００６４】
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の自転運動のみが車輪側回転部材２８を介して車輪ハブ軸受部Ｃに伝達される。
【００６５】
このとき、モータ側回転部材２５の回転が減速部Ｂによって減速されて車輪側回転部材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。
【００６６】
なお、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６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。
【００６７】
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。
【００６８】
上記の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に採用することにより、ばね下重量を抑えることができる。その結果、走行安定性に優れた電気自動車１１を得ることができる。
【００６９】
また、上記の実施形態においては、潤滑油供給口２５ｄを偏心部２５ａ、２５ｂに設けた例を示したが、これに限ることなく、モータ側回転部材２５の任意の位置に設けることができる。ただし、転がり軸受４１に安定して潤滑油を供給する観点からは、潤滑油供給口２５ｄは偏心部２５ａ、２５ｂに設けるのが望ましい。
【００７０】
また、上記の実施形態においては、減速部Ｂの曲線板２６ａ、２６ｂを１８０°位相を変えて２枚設けたが、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。
【００７１】
また、上記の実施形態における運動変換機構は、車輪側回転部材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とで構成される例を示したが、これに限ることなく、減速部Ｂの回転を車輪ハブ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、車輪側回転部材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。
【００７２】
なお、上記の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。
【００７３】
また、上記の実施形態における作動の説明では、モータ部Ａに電力を供給してモータ部Ａ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で発電しても良い。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たりしてもよい。
【００７４】
さらに、上記の実施形態の構成にブレーキを加えることもできる。例えば、図１の構成において、ケーシング２２を軸方向に延長してロータ２４の図中右側に空間を形成し、ロータ２４と一体的に回転する回転部材と、ケーシング２２に回転不能にかつ軸方向に移動可能なピストンと、このピストンを作動させるシリンダとを配置して、車両停止時にピストンと回転部材とを嵌合させてロータ２４をロックするパーキングブレーキであってもよい。
【００７５】
または、ロータ２４と一体的に回転する回転部材の一部に形成されたフランジおよびケーシング２２側に設置された摩擦板をケーシング２２側に設置されたシリンダで挟むディスクブレーキであってもよい。さらに、この回転部材の一部にドラムを形成すると共に、ケーシング２２側にブレーキシューを固定し、摩擦係合およびセルフエンゲージ作用で回転部材をロックするドラムブレーキを用いることができる。
【００７６】
また、上記の実施形態において、曲線板２６ａ、２６ｂを支持する軸受として円筒ころ軸受の例を示したが、これに限ることなく、例えば、すべり軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、針状ころ軸受、自動調心ころ軸受、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、４点接触玉軸受等、すべり軸受であるか転がり軸受であるかを問わず、転動体がころであるか玉であるかを問わず、さらには複列か単列かを問わず、あらゆる軸受を適用することができる。また、その他の場所に配置される軸受についても、同様に任意の形態の軸受を採用することができる。
【００７７】
ただし、深溝玉軸受は、円筒ころ軸受と比較して許容限界回転数は高い反面、負荷容量が低い。そのため、必要な負荷容量を得るためには、大型の深溝玉軸受を採用しなければならない。したがって、インホイールモータ駆動装置２１のコンパクト化の観点からは、転がり軸受４１には円筒ころ軸受が好適である。
【００７８】
また、上記の各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、ステータの内側に軸方向の隙間を空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アルギャップモータであってもよい。
【００７９】
また、上記の各実施形態においては、減速部Ｂにサイクロイド減速機構を採用したインホイールモータ駆動装置２１の例を示したが、これに限ることなく、任意の減速機構を採用することができる。例えば、遊星歯車減速機構や平行軸歯車減速機構等が該当する。
【００８０】
さらに、図１０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。
【００８１】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、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。
【符号の説明】
【００８２】
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
２２ａ ハウジング
２２ｂ 減速部ハウジング
６１ 締め付けボルト
６６ 袋ナット
６７ 凹所
６８ Ｏリング
６９ ガスケット
Ａ モータ部
Ｂ 減速部
Ｃ 車輪ハブ軸受部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動モータの出力軸と車輪のハブとを減速機を介して連結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】
従来のインホイールモータ駆動装置１０１は、例えば、特開２００９−２１６１９０号公報（特許文献１）に記載されている。
インホイールモータ駆動装置１０１は、図１２に示すように、車体に取り付けられるハウジング１０２の内部に駆動力を発生させるモータ部１０３と、車輪に接続される車輪ハブ軸受部１０４と、モータ部１０３の回転を減速して車輪ハブ軸受部１０４に伝達する減速部１０５とを備える。
【０００３】
上記構成のインホイールモータ駆動装置１０１において、装置のコンパクト化の観点からモータ部１０３には低トルクで高回転のモータが採用される。一方、車輪ハブ軸受部１０４には、車輪を駆動するために大きなトルクが必要となる。このため、減速部１０５には、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を採用することが多い。
【０００４】
サイクロイド減速機を適用した減速部１０５は、偏心部１０６ａ、１０６ｂを有するモータ側回転部材１０６と、偏心部１０６ａ、１０６ｂに配置される曲線板１０７ａ，１０７ｂと、曲線板１０７ａ、１０７ｂをモータ側回転部材１０６に対して回転自在に支持する転がり軸受１０６ｃと、曲線板１０７ａ、１０７ｂの外周面に係合して曲線板１０７ａ、１０７ｂに自転運動を生じさせる複数の外ピン１０８と、曲線板１０７ａ、１０７ｂの自転運動を車輪側回転部材１１０に伝達する複数の内ピン１０９とを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２１６１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記構成のインホイールモータ駆動装置１０１において、減速部１０５の内部には潤滑油が封入されており、曲線板１０７ａ、１０７ｂと外ピン１０８および内ピン１０９との接触部分や転がり軸受１１１の軌道面等に供給されている。
【０００７】
上記潤滑油が封入された減速部１０５のハウジング１０２ａは、図１３に示すように、車輪ハブ軸受部１０４の外方部材１０４ａのフランジ１０４ｂに、ボルト１１１によって固定されている。
【０００８】
そして、減速部１０５に封入された潤滑油が外部に漏洩しないように、ハウジング１０２ａと外方部材１０４ａのフランジ１０４ｂとの固定面は、Ｏリング１１２によってシールされている。
【０００９】
ところが、上記のように、ハウジング１０２ａと外方部材１０４ａのフランジ１０４ｂとの固定は、ハウジング１０２ａにねじ穴１０２ｂを切り、このねじ穴１０２ｂにボルト１１１をねじ込むことによって行っているので、ハウジング１０２ａと外方部材１０４ａのフランジ１０４ｂとの固定面をＯリング１１２によってシールしても、図１３の拡大図に矢印Ｘで模式的に表したように、ハウジング１０２ａのねじ穴１０２ｂとボルト１１１のねじ山との間に不可避的に生じる微小な隙間から潤滑油が外部に浸み出す恐れがある。
【００１０】
また、減速部１０５のハウジング１０２ａは、軽量化のために、通常、アルミ合金によって形成されている。このアルミ合金製のハウジング１０２ａに、ボルト１１１を締結するためのねじ穴１０２ｂを形成する場合には、強度の点から鋼材製の場合に比し、長く設定しなければならないので、それだけハウジング１０２ａの肉厚を厚くしなければならず、重量アップになるという問題があった。
【００１１】
また、ねじ穴１０２ｂからの潤滑油の漏洩を防止するために、ハウジング１０２ａに形成するねじ穴１０２ｂを袋ねじ穴にすると、ハウジング１０２ａの軸方向長さが長くなり、やはり重量アップになるという問題がある。
また、車輪ハブ軸受部１０４は、頻度は少ないものの交換するパーツであるため、交換の際にボルト１１１を何回か締め直す必要があり、アルミ合金製のハウジング１０２ａに形成されたねじ穴１０２ｂは耐久性の点でも問題がある。
【００１２】
そこで、この発明は、潤滑油が封入された減速部１０５のハウジング１０２ａと車輪ハブ軸受部１０４とを、ボルト１１１によって締結する場合に、ハウジング１０２ａ自体にねじ穴１０２ｂを形成することなく、ボルト部分からの潤滑油の漏洩を防止することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の課題を解決するために、この発明は、車体に取り付けられるハウジングの内部に駆動力を発生させるモータ部と、車輪に接続され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、減速部を収容す減速部ハウジングと車輪ハブ軸受部とを車輪ハブ軸受部の外面側から減速部ハウジングに対し、締め付けボルトを挿し込んで車輪ハブ軸受部と減速部ハウジングとを固定するインホイールモータ駆動装置において、減速部ハウジング内に挿通された締め付けボルトの先端が螺合する袋ねじ穴を有する締結部材を減速部ハウジング内に設置し、締結部材と減速部ハウジングとの間に油漏れ防止機構を設けたことを特徴とする。
【００１４】
袋ねじ穴を有する締結部材は、袋ナットによって構成することができる。
【００１５】
袋ねじ穴を有する締結部材は、減速部ハウジング内に回り止めすることにより、締め付けボルトの締結作業が容易に行える。
【００１６】
締結部材の回り止めは、袋ねじ穴を有する締結部材を収容する凹所を減速部ハウジング内に設け、この凹所に締結部材を収容して回り止めすることができる。
【００１７】
また、減速部ハウジング内に設けた凹所に、締結部材を圧入することにより、締め付け作業時に、締結部材の回り止めと、減速部ハウジング内への落下を防止することができる。
【００１８】
締結部材と減速部ハウジングとの間の油漏れ防止機構は、締結部材と減速部ハウジングとの間の対向面に設けたシール部材によって構成することができる。
【００１９】
前記シール部材としては、Ｏリングを使用することができる。
【００２０】
前記Ｏリングは、減速部ハウジングの内面と対向する締結部材の外形部と袋ねじ穴の内径との間の中間位置に配置することができる。
【００２１】
また、前記Ｏリングは、減速部ハウジングの内面と対向する締結部材の外形部に配置してもよく、外形部に配置することにより、組立て性が向上する。
【００２２】
前記シール部材としては、銅、紙、樹脂等の材料で形成されたガスケットを使用することができる。
【００２３】
前記減速部としては、減速比の高いサイクロイド減速機を使用することができる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明は、以上のように、減速部ハウジング内に挿通された締め付けボルトの先端が螺合する袋ねじ穴を有する締結部材を、減速部ハウジング内に設置し、締結部材と減速部ハウジングとの間に油漏れ防止機構を設けることにより、締め付けボルトの周囲からの油漏れを防止することができる。
また、締め付けボルトのねじ穴を減速部ハウジング自体に設ける必要がないため、減速部ハウジングの厚みを薄くすることができ、軽量化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】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の概略断面図である。
【図２】図１のモータ部の拡大図である。
【図３】図１の減速部の拡大図である。
【図４】図１の車輪ハブ軸受部の拡大図である。
【図５】図１のV−V線の断面図である。
【図６】図１のVI−VI線の断面図である。
【図７】この発明の一実施形態に係る減速部ハウジングと車輪ハブ軸受部との固定部分の拡大図である。
【図８】この発明の他の実施形態に係る減速部ハウジングと車輪ハブ軸受部との固定部分の拡大図である。
【図９】この発明の他の実施形態に係る減速部ハウジングと車輪ハブ軸受部との締結部分の拡大図である。
【図１０】図１のインホイールモータ駆動装置を有する電気自動車の概略平面図である。
【図１１】図１０の電気自動車後方から見た図である。
【図１２】従来のインホイールモータ駆動装置の概略断面図である。
【図１３】図１２のインホイールモータ駆動装置における減速部ハウジングと車輪ハブ軸受部との固定部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【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１０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。後輪１４は、図１１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。
【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、旋回時等に車体の傾きを抑制するスタビライザーが設けられる。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。
【００２９】
一方、この電気自動車１１の走行安定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・軽量化が求められる。
【００３０】
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部Ｂと、減速部Ｂからの出力を駆動輪１４に伝える車輪ハブ軸受部Ｃとを備え、モータ部Ａと減速部Ｂとは、モータ部ハウジング２２ａと減速部ハウジング２２ｂに収納されて、図１１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。
【００３１】
モータ部Ａは、図２に示すように、モータ部ハウジング２２ａに固定されるステータ２３と、ステータ２３の内側に径方向の隙間を空けて対向する位置に配置されるロータ２４と、ロータ２４の内側に固定連結されてロータ２４と一体回転するモータ側回転部材２５とを備えるラジアルギャップモータである。ロータ２４は、フランジ形状のロータ部２４ａと円筒形状の中空部２４ｂとを有し、転がり軸受３６ａ、３６ｂによってモータ部ハウジング２２ａに対して回転自在に支持されている。
【００３２】
モータ側回転部材２５は、モータ部Ａの駆動力を減速部Ｂに伝達するためにモータ部Ａから減速部Ｂにかけて配置され、減速部Ｂ内に偏心部２５ａ、２５ｂを有する。このモータ側回転部材２５は、ロータ２４の中空部２４ｂに嵌合固定されて、ロータ２４と一体回転する。さらに、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。
【００３３】
減速部Ｂは、図３に示すように、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、減速部ハウジング２２ｂ上の固定位置に保持され、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の自転運動を車輪側回転部材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。また、減速部Ｂには、減速部Ｂに潤滑油を供給する減速部潤滑機構が設けられている。
車輪側回転部材２８は、フランジ部２８ａと軸部２８ｂとを有する。フランジ部２８ａの端面には、車輪側回転部材２８の回転軸心を中心とする円周上の等間隔に内ピン３１を固定する穴が形成されている。また、軸部２８ｂは車輪ハブ３２に嵌合固定され、減速部Ｂの出力を車輪１４に伝達する。車輪側回転部材２８のフランジ部２８ａとモータ側回転部材２５とは、転がり軸受３６ｃによって回転自在に支持されている。
【００３４】
曲線板２６ａ、２６ｂは、図６に示すように、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を有する。貫通孔３０ａは、曲線板２６ａ、２６ｂ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を受入れる。また、貫通孔３０ｂは、曲線板２６ａ、２６ｂの中心に設けられており、偏心部２５ａ、２５ｂに嵌合する。
【００３５】
曲線板２６ａ、２６ｂは、転がり軸受４１によって偏心部２５ａ、２５ｂに対して回転自在に支持されている。この転がり軸受４１は、偏心部２５ａ、２５ｂの外径面に嵌合し、その外径面に内側軌道面を有する内輪部材と、曲線板２６ａ、２６ｂの貫通孔３０ｂの内径面に直接形成された外側軌道面と、内側軌道面および外側軌道面の間に配置される複数の円筒ころ４４と、隣接する円筒ころ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。
【００３６】
外ピン２７は、モータ側回転部材２５の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられる。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。ここで、外ピン２７は、針状ころ軸受によって減速部ハウジング２２ｂに対して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。
【００３７】
カウンタウェイト２９は、円板状で、中心から外れた位置にモータ側回転部材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と１８０°位相を変えて配置される。
【００３８】
運動変換機構は、車輪側回転部材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、車輪側回転部材２８の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられており、その軸方向一方側端部が車輪側回転部材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が設けられている。
【００３９】
貫通孔３０ａは、複数の内ピン３１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（「針状ころ軸受を含む最大外径」を指す。以下同じ。）より所定分大きく設定されている。
【００４０】
減速部潤滑機構は、減速部Ｂに潤滑油を供給するものであって、潤滑油路２６ｃと、潤滑油給油口２５ｄと、潤滑油排出口２２ｃと、潤滑油貯留部２２ｄと、回転ポンプ５１と、循環油路２２ｇとを備える。
【００４１】
潤滑油路２５ｃは、モータ側回転部材２５の内部を軸線方向に沿って延びている。また、潤滑油供給口２５ｄは、潤滑油路２５ｃからモータ側回転部材２５の外径面に向かって延びている。なお、この実施形態において、潤滑油供給口２５ｄは、偏心部２５ａ、２５ｂに設けられている。
【００４２】
また、減速部Ｂの位置における減速部ハウジング２２ｂ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２２ｃが設けられている。また、潤滑油排出口２２ｃと潤滑油路２５ｃとを接続する循環油路２２ｇがモータ部ハウジング２２ａの内部に設けられている。そして、潤滑油排出口２２ｃから排出された潤滑油は、循環油路２２ｇを経由して潤滑油路２５ｃに還流する。
【００４３】
さらに、減速部潤滑機構は、循環油路２２ｇを通過する潤滑油を冷却する冷却手段をさらに有する。この実施形態における冷却手段は、モータ部ハウジング２２ｂに設けられた冷却水路２２ｅを備え、冷却手段は、潤滑油のみならず、モータ部Ａの冷却にも寄与する。
【００４４】
車輪ハブ軸受部Ｃは、図４に示すように、車輪側回転部材２８に固定連結された車輪ハブ３２と、車輪ハブ３２を減速部ハウジング２２ｂに対して回転自在に保持する車輪ハブ軸受３３とを備える。車輪ハブ３２は、円筒形状の中空部３２ａとフランジ部３２ｂとを有する。フランジ部３２ｂにはボルト３２ｃによって駆動輪１４が固定連結される。また、車輪側回転部材２８の軸部２８ｂの外径面にはスプラインおよび雄ねじが形成されている。また、車輪ハブ３２の中空部３２ａの内径面にはスプライン穴が形成されている。そして、車輪ハブ３２の内径面に車輪側回転部材２８を螺合し、先端をナット３２ｄでとめることによって、両者を締結している。
【００４５】
車輪ハブ軸受３３は、車輪ハブ３２の中空部３２ａの車両アウター側の外径面に一体形成されたアウター側軌道面と車輪ハブ３２の中空部３２ａの車両インナー側の外径面に嵌合された外面にインナー側軌道面を有する内輪３３ｂとからなる内方部材３３ａと、この内方部材３３ａのアウター側軌道面とインナー側軌道面に配置される複列の玉３３ｃと、内方部材３３ａのアウター側軌道面とインナー側軌道面に対向するアウター側軌道面とインナー側軌道面を内周面に有する外方部材３３ｄと、隣接する玉３３ｃの間隔を保持する保持器３３ｅと、車輪ハブ軸受３３の軸方向両端部を密封する密封部材３３ｆ、３３ｇとを備える複列アンギュラ玉軸受である。
【００４６】
車輪ハブ軸受３３の外方部材３３ｄは、減速部ハウジング２２ｂに対して締結ボルト６１によって固定される。
【００４７】
車輪ハブ軸受３３の外方部材３３ｄには、外径部にフランジ部３３ｈが設けられ、減速部Ｂ側に円筒部３３ｉが設けられている。
【００４８】
減速部ハウジング２２ｂの車輪ハブ軸受部Ｃ側の端面には、車輪ハブ軸受３２の外方部材３３ｄのフランジ部３３ｈに面接触し、外方部材３３ｄの円筒部３３ｉに嵌合する環状部２２ｆが設けられている。
【００４９】
減速部ハウジング２２ｂの環状部２２ｆの外径よりの端面には、車輪ハブ軸受３２の外方部材３３ｄのフランジ部３３ｈとの間を密封するために、Ｏリング６２を嵌める環状溝６３が形成されている。
【００５０】
車輪ハブ軸受３２の外方部材３３ｄのフランジ部３３ｈには、締結ボルト６１を挿通するための、ボルト挿通孔６４が周方向に複数設けられている。
【００５１】
また、減速部ハウジング２２ｂの環状部２２ｆには、外方部材３３ｄのフランジ部３３ｈのボルト挿通孔６４に対応する位置に、ボルト挿通孔６５が設けられている。
【００５２】
締結ボルト６１は、車輪ハブ軸受３２側から外方部材３３ｄのフランジ部３３ｈのボルト挿通孔６４に挿通して、締結ボルト６１の先端を減速部ハウジング２２ｂの環状部２２ｆのボルト挿通孔６５から減速部ハウジング２２の内面側に突き出させ、この突き出した締結ボルト６１の先端を、減速部ハウジング２２ｂの内面に設けた袋ナット６６にねじ込んで、外方部材３３ｄのフランジ部３３ｈと減速部ハウジング２２ｂの端面の環状部２２ｆとを密着させている。
【００５３】
減速部ハウジング２２ｂの端面の環状部２２ｆの内面側には、袋ナット６６を収容する凹所６７が設けられている。
【００５４】
凹所６７の形状は、袋ナット６６の外形形状と同一にしてもよいし、同一でなくても、図５に示すように、袋ナット６６の外形の平行な２面が嵌まる平行部を有する形状、即ち、袋ナット６６を収容した状態で、袋ナット６６の回り止めができる形状であればよい。
【００５５】
袋ナット６６は、凹所６７に対して圧入することが好ましい。袋ナット６６を凹所６７に圧入することにより、袋ナット６６の減速部ハウジング２２ｂにおける位置が決まり、締結ボルト６１を外方部材３３ｄのフランジ部３３ｈ側から挿し込んだ際に、袋ナット６６が減速部ハウジング２２ｂ側への抜け出しを防止できる。
【００５６】
上記凹所６７の底面と対向する袋ナット６６の端面との間には、図７〜図９示すように、減速部ハウジング２２ｂ内の潤滑油が締結ボルト６１のねじ山と、減速部ハウジング２２ｂのボルト挿通孔６７、外方部材３３ｄのフランジ部３３ｈのボルト挿通孔６４との間から潤滑油が漏れ出さないようにするために、シール部材が配置されている。
【００５７】
このシール部材は、図７及び図８の実施形態では、Ｏリング６８を使用し、図９の実施形態では、銅、紙、樹脂等の材料で形成されたガスケット６９を使用している。
【００５８】
図７の実施形態では、Ｏリング６８を袋ナット６６の外形部と袋ねじ穴の内径との間の中間位置に配置している。
【００５９】
また、図８の実施形態では、Ｏリング６８を袋ナット６６の外形部に配置している。図８の実施形態のように、Ｏリング６８を袋ナット６６の外形部に配置すると、Ｏリング６８の取り付けが容易であり、組立て性がよい。
【００６０】
上記の実施形態では袋ナット６６を使用したが、減速部ハウジング２２ｂ内に挿通された締め付けボルト６１の先端が螺合する袋ねじ穴を有する締結部材であれば、袋ナット以外でもよい。
【００６１】
この発明は、前記のように、減速部ハウジング２２ｂ内に挿通された締め付けボルト６１の先端を、減速部ハウジング２２ｂ内に配置された袋ねじ穴を有する締結部材に螺合することにより、減速部ハウジング２２ｂと車輪ハブ軸受３２とを固定している。したがって、減速部ハウジング２２ｂ自体にねじ穴を形成することなく、車輪ハブ軸受３２を固定することができるので、減速部ハウジング２２ｂの肉厚を薄くすることができ、それにより軽量化が図れる。
【００６２】
また、袋ねじ穴を有する締結部材の端面を、減速部ハウジング２２ｂの内面にシール部材を介して密着させることにより、締め付けボルト６１の回りからの潤滑油の漏洩を防止することができる。
【００６３】
以下、インホイールモータ駆動装置２１の作動原理について説明する。
モータ部Ａは、例えば、ステータ２３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、永久磁石または磁性体によって構成されるロータ２４が回転する。これにより、ロータ２４に接続されたモータ側回転部材２５が回転すると、曲線板２６ａ、２６ｂはモータ側回転部材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をモータ側回転部材２５の回転とは逆向きに自転運動させる。
【００６４】
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の自転運動のみが車輪側回転部材２８を介して車輪ハブ軸受部Ｃに伝達される。
【００６５】
このとき、モータ側回転部材２５の回転が減速部Ｂによって減速されて車輪側回転部材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。
【００６６】
なお、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６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。
【００６７】
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。
【００６８】
上記の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に採用することにより、ばね下重量を抑えることができる。その結果、走行安定性に優れた電気自動車１１を得ることができる。
【００６９】
また、上記の実施形態においては、潤滑油供給口２５ｄを偏心部２５ａ、２５ｂに設けた例を示したが、これに限ることなく、モータ側回転部材２５の任意の位置に設けることができる。ただし、転がり軸受４１に安定して潤滑油を供給する観点からは、潤滑油供給口２５ｄは偏心部２５ａ、２５ｂに設けるのが望ましい。
【００７０】
また、上記の実施形態においては、減速部Ｂの曲線板２６ａ、２６ｂを１８０°位相を変えて２枚設けたが、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。
【００７１】
また、上記の実施形態における運動変換機構は、車輪側回転部材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とで構成される例を示したが、これに限ることなく、減速部Ｂの回転を車輪ハブ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、車輪側回転部材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。
【００７２】
なお、上記の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。
【００７３】
また、上記の実施形態における作動の説明では、モータ部Ａに電力を供給してモータ部Ａ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で発電しても良い。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たりしてもよい。
【００７４】
さらに、上記の実施形態の構成にブレーキを加えることもできる。例えば、図１の構成において、ケーシング２２を軸方向に延長してロータ２４の図中右側に空間を形成し、ロータ２４と一体的に回転する回転部材と、ケーシング２２に回転不能にかつ軸方向に移動可能なピストンと、このピストンを作動させるシリンダとを配置して、車両停止時にピストンと回転部材とを嵌合させてロータ２４をロックするパーキングブレーキであってもよい。
【００７５】
または、ロータ２４と一体的に回転する回転部材の一部に形成されたフランジおよびケーシング２２側に設置された摩擦板をケーシング２２側に設置されたシリンダで挟むディスクブレーキであってもよい。さらに、この回転部材の一部にドラムを形成すると共に、ケーシング２２側にブレーキシューを固定し、摩擦係合およびセルフエンゲージ作用で回転部材をロックするドラムブレーキを用いることができる。
【００７６】
また、上記の実施形態において、曲線板２６ａ、２６ｂを支持する軸受として円筒ころ軸受の例を示したが、これに限ることなく、例えば、すべり軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、針状ころ軸受、自動調心ころ軸受、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、４点接触玉軸受等、すべり軸受であるか転がり軸受であるかを問わず、転動体がころであるか玉であるかを問わず、さらには複列か単列かを問わず、あらゆる軸受を適用することができる。また、その他の場所に配置される軸受についても、同様に任意の形態の軸受を採用することができる。
【００７７】
ただし、深溝玉軸受は、円筒ころ軸受と比較して許容限界回転数は高い反面、負荷容量が低い。そのため、必要な負荷容量を得るためには、大型の深溝玉軸受を採用しなければならない。したがって、インホイールモータ駆動装置２１のコンパクト化の観点からは、転がり軸受４１には円筒ころ軸受が好適である。
【００７８】
また、上記の各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、ステータの内側に軸方向の隙間を空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アルギャップモータであってもよい。
【００７９】
また、上記の各実施形態においては、減速部Ｂにサイクロイド減速機構を採用したインホイールモータ駆動装置２１の例を示したが、これに限ることなく、任意の減速機構を採用することができる。例えば、遊星歯車減速機構や平行軸歯車減速機構等が該当する。
【００８０】
さらに、図１０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。
【００８１】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、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。
【符号の説明】
【００８２】
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
２２ａ ハウジング
２２ｂ 減速部ハウジング
６１ 締め付けボルト
６６ 袋ナット
６７ 凹所
６８ Ｏリング
６９ ガスケット
Ａ モータ部
Ｂ 減速部
Ｃ 車輪ハブ軸受部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体に取り付けられるハウジングの内部に駆動力を発生させるモータ部と、車輪に接続され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、減速部を収容する減速部ハウジングと車輪ハブ軸受部とを車輪ハブ軸受部の外面側から減速部ハウジングに対し、締め付けボルトを挿し込んで車輪ハブ軸受部と減速部ハウジングとを固定するインホイールモータ駆動装置において、減速部ハウジング内に挿通された締め付けボルトの先端が螺合する袋ねじ穴を有する締結部材を減速部ハウジング内に設置し、締結部材と減速部ハウジングとの間に油漏れ防止機構を設け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】
袋ねじ穴を有する締結部材が、袋ナットによって構成されている請求項1記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項３】
袋ねじ穴を有する締結部材が、減速部ハウジング内に回り止めされている請求項１又は２記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項４】
袋ねじ穴を有する締結部材を収容する凹所を減速部ハウジング内に設け、この減速部ハウジングの凹所に締結部材を収容した状態で締結部材が回り止めされる請求項３記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項５】
減速部ハウジング内に設けた凹所に、締結部材が圧入されている請求項３又は４記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項６】
締結部材と減速部ハウジングとの間に油漏れ防止機構が、締結部材と減速部のハウジングとの間の対向面に設けたシール部材によって構成されている請求項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】
前記シール部材がＯリングである請求項６記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項８】
前記Ｏリングが、減速部ハウジングの内面と対向する締結部材の外形部と袋ねじ穴の内径との間の中間位置に配置した請求項７記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項９】
前記Ｏリングが、減速部ハウジングの内面と対向する締結部材の外形部に配置した請求項７記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項１０】
前記シール部材がガスケットである請求項６記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項１１】
前記減速部がサイクロイド減速機である請求項１〜１０記載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１２】
前記モータ部がラジアルギャップモータである請求項１〜１１記載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１】
車体に取り付けられるハウジングの内部に駆動力を発生させるモータ部と、車輪に接続され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、減速部を収容する減速部ハウジングと車輪ハブ軸受部とを車輪ハブ軸受部の外面側から減速部ハウジングに対し、締め付けボルトを挿し込んで車輪ハブ軸受部と減速部ハウジングとを固定するインホイールモータ駆動装置において、減速部ハウジング内に挿通された締め付けボルトの先端が螺合する袋ねじ穴を有する締結部材を減速部ハウジング内に設置し、締結部材と減速部ハウジングとの間に油漏れ防止機構を設け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】
袋ねじ穴を有する締結部材が、袋ナットによって構成されている請求項1記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項３】
袋ねじ穴を有する締結部材が、減速部ハウジング内に回り止めされている請求項１又は２記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項４】
袋ねじ穴を有する締結部材を収容する凹所を減速部ハウジング内に設け、この減速部ハウジングの凹所に締結部材を収容した状態で締結部材が回り止めされる請求項３記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項５】
減速部ハウジング内に設けた凹所に、締結部材が圧入されている請求項３又は４記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項６】
締結部材と減速部ハウジングとの間に油漏れ防止機構が、締結部材と減速部のハウジングとの間の対向面に設けたシール部材によって構成されている請求項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】
前記シール部材がＯリングである請求項６記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項８】
前記Ｏリングが、減速部ハウジングの内面と対向する締結部材の外形部と袋ねじ穴の内径との間の中間位置に配置した請求項７記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項９】
前記Ｏリングが、減速部ハウジングの内面と対向する締結部材の外形部に配置した請求項７記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項１０】
前記シール部材がガスケットである請求項６記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項１１】
前記減速部がサイクロイド減速機である請求項１〜１０記載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１２】
前記モータ部がラジアルギャップモータである請求項１〜１１記載のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１８５２８６（Ｐ２０１１−１８５２８６Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４７８４０（Ｐ２０１０−４７８４０）
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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