インホイールモータ駆動装置
【課題】回転電機の回転を第１軸上から該第１軸と平行な第２軸上に減速して伝達する伝達機構を小型化し、サスペンション装置やブレーキ装置等に干渉することの防止が可能なインホイールモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】インホイールモータ駆動装置１１は、モータ３と、モータ３の回転を第１軸ＡＸ１上から第２軸ＡＸ２上に減速して伝達する減速ギヤ機構２０と、減速ギヤ機構２０により伝達された回転を減速する減速プラネタリギヤ４０と、該減速プラネタリギヤ４０の減速回転をホイールに出力する出力軸５０とを備えている。その減速ギヤ機構２０において、第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２と平行な第３軸ＡＸ３上に、小径ギヤ２１と大径ギヤ２５ａとに噛合するアイドラギヤ２２を配設する。減速ギヤ機構２０で十分な減速比を設定し、かつ大径ギヤ２５ａを小径化することが可能となり、インホイールモータ駆動装置１１の小型化が図れる。
【解決手段】インホイールモータ駆動装置１１は、モータ３と、モータ３の回転を第１軸ＡＸ１上から第２軸ＡＸ２上に減速して伝達する減速ギヤ機構２０と、減速ギヤ機構２０により伝達された回転を減速する減速プラネタリギヤ４０と、該減速プラネタリギヤ４０の減速回転をホイールに出力する出力軸５０とを備えている。その減速ギヤ機構２０において、第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２と平行な第３軸ＡＸ３上に、小径ギヤ２１と大径ギヤ２５ａとに噛合するアイドラギヤ２２を配設する。減速ギヤ機構２０で十分な減速比を設定し、かつ大径ギヤ２５ａを小径化することが可能となり、インホイールモータ駆動装置１１の小型化が図れる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばハイブリッド車両、電気車両等に搭載されるインホイールモータ駆動装置に係り、詳しくは、第１軸上に配置された回転電機の回転を該第１軸と平行な第２軸上に配置された減速機構及び出力軸に伝達するインホイールモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の燃費向上や環境性能の向上を図るために、例えばハイブリッド車両や電気車両等のモータ・ジェネレータ（以下、単に「モータ」という）を搭載した車両が種々提案されており、このようなモータを搭載する車両にあって、車内空間の確保を図るため、駆動・回生効率の向上を図るため、或いはアスクルシャフトやディファレンシャル装置を省略して軽量化を図るために、車輪のホイール内に配設するインホイールモータ駆動装置の開発が進められている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２６１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１のように、モータ（トラクションモータ２０）及び減速機構（減速機３０）をホイールの中心軸と同軸上に配置したものでは、その軸長が長くなるため、モータがホイール幅より大きく突出し、車両側に侵出してしまう。このように車両側に侵出すると、インホイールモータ駆動装置を配設していない車両のサスペンション装置には干渉してしまうため、インホイールモータ駆動装置を装着するために新たなサスペンション装置を開発する必要が生じ、車両設計を含めて、大幅なコストアップを招いてしまうという問題がある。
【０００５】
そこで、軸方向の短縮化のために、減速機構とモータとを平行な軸上に配置し、かつ減速機構とモータとが径方向から見て軸方向に重なるように配置し、つまり伝達経路が断面視でコの字状になる二軸状のインホイールモータ駆動装置を構成することが本出願人によって考えられている。
【０００６】
ところで、このように二軸状に構成した場合にあっても、モータの出力を向上するために該モータを大径化してしまうと、インホイールモータ駆動装置の径方向が拡径してしまい、ホイール内に配置されるブレーキ装置やサスペンション装置（例えばハブアーム）等と干渉してしまう虞がある。そのため、モータと減速機構との間で動力伝達を行う伝達機構において、さらに減速するようにギヤ比を設定し、モータの小型化を図ることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、このようなモータと減速機構との間で動力伝達を行う伝達機構にあって、減速比を設定するためには、モータのロータに駆動連結される第１ギヤよりも、減速機構に駆動連結される第２ギヤを大径化する必要がある。そして、これら第１及び第２ギヤを噛合させるためには、第２ギヤを減速機構よりも大径化しないと、第１ギヤに届かないことになるが、該第２ギヤが減速機構よりも大径となると、結局はその部分が肥大化してしまい、ブレーキ装置やサスペンション装置等と干渉してしまう虞が生じるという問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、回転電機の回転を第１軸上から該第１軸と平行な第２軸上に減速して伝達する伝達機構を小型化し、もってサスペンション装置やブレーキ装置等に干渉することを防止することが可能な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ものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は（例えば図１乃至図５参照）、車輪のホイールの内側に取付けられ、該車輪を駆動し得るインホイールモータ駆動装置（１）において、
第１軸（ＡＸ１）上に配置された回転電機（３）と、
前記回転電機（３）の回転を、前記第１軸（ＡＸ１）上から該第１軸（ＡＸ１）と平行な第２軸（ＡＸ２）上に減速して伝達する伝達機構（２０）と、
前記第２軸（ＡＸ２）上に配置され、前記伝達機構（２０）により伝達された回転を減速する減速機構（４０）と、
前記第２軸（ＡＸ２）上に配置され、前記減速機構（４０）の減速回転を前記ホイールに出力する出力軸（５０）と、を備え、
前記伝達機構（２０）は、
前記第１軸（ＡＸ１）上に配置され、前記回転電機（３）に駆動連結された第１ギヤ（２１）と、
前記第２軸（ＡＸ２）上に配置され、前記減速機構（４０）に駆動連結されると共に前記第１ギヤ（２１）より大径な第２ギヤ（２５ａ）と、
前記第１軸（ＡＸ１）及び前記第２軸（ＡＸ２）と平行な第３軸（ＡＸ３）上に配置され、前記第１ギヤ（２１）と前記第２ギヤ（２５ａ）とに噛合する第３ギヤ（２２）と、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は（例えば図３参照）、前記第３軸（ＡＸ３）は、前記第１軸（ＡＸ１）及び前記第２軸（ＡＸ２）を通る直線（Ｘ）上に配置されたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は（例えば図１乃至図５参照）、前記回転電機（３）と前記伝達機構（２０）と前記減速機構（４０）と前記出力軸（５０）の一部とを収納するケース部材（２）と、
前記第３ギヤ（２２）の中心を貫通して該第３ギヤ（２２）を回転自在に支持する軸部材（２３，１２３）と、を備え、
前記軸部材（２３，１２３）は、軸方向一方側に前記回転電機（３）が配置されると共に、軸方向他方側の端部（２３ｃ，１２３ｄ）が前記ケース部材（２）の支持部（２ｅ）に支持されたことを特徴とする。
【００１２】
更に、本発明は（例えば図１乃至図３参照）、前記ケース部材（２）に支持されると共に、該ケース部材（２）の支持部（２ｅ）と対向した対向部（２４ａ）を有するプレート部材（２４）を備え、
前記軸部材（２３）は、前記軸方向一方側が前記プレート部材（２４）の対向部（２４ａ）に支持されたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は（例えば図１乃至図３参照）、前記回転電機（３）は、ステータ（４）及びロータ（５）を有し、
前記プレート部材（２４）の対向部（２４ａ）は、軸方向視で前記ステータ（４）と重なる部分に、該ステータ（４）とは軸方向反対側に凹む凹部（２４ｂ）を有することを特徴とする。
【００１４】
更に、本発明は（例えば図１、図２、及び図４参照）、前記ケース部材（２）は、溝状に形成されて潤滑油を導く溝部（２ｄ）を有し、
前記軸部材（２３）は、軸方向に貫通形成され、前記溝部（２ｄ）から潤滑油を導入する軸方向孔（２３ａ）と、前記軸方向孔（２３ａ）から外周側に向けて貫通形成され、前記第３ギヤ（２２）を回転自在に支持する軸受（ｂ３）に潤滑油を導く径方向孔（２３ｂ）と、前記ケース部材（２）の溝部（２ｄ）に挿入される突起部（２３ｅ）と、を有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は（例えば図１参照）、前記減速機構（４０）と前記回転電機（３）とは、径方向から見て軸方向に重なる位置に配置され、
前記伝達機構（２０）の第１ギヤ（２１）、前記第２ギヤ（２５ａ）、及び前記第３ギヤ（２２）は、互いに径方向から見て軸方向に重なる位置に配置されたことを特徴とする。
【００１６】
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に係る本発明によると、伝達機構が、第１軸及び第２軸と平行な第３軸上に配置され、第１ギヤと第２ギヤとに噛合する第３ギヤを有しているので、該伝達機構で十分な減速比を設定することができるものでありながら、特に伝達機構の第２ギヤを小径化することができ、該伝達機構を小型化することができる。これにより、インホイールモータ駆動装置の小型化が図れ、サスペンション装置やブレーキ装置に干渉することの防止を図ることができる。
【００１８】
請求項２に係る本発明によると、第３軸が、第１軸及び第２軸を通る直線上に配置されており、つまり第１、第２、及び第３ギヤが直線状に配置されるので、第３ギヤに対して第１ギヤから受けるスラスト力と、第３ギヤに対して第２ギヤから受けるスラスト力とが、第３ギヤにおいて周方向の真逆位置で生じるため、それらスラスト力がねじれ方向に作用することなく、打ち消し合うようにすることができる。これにより、第３ギヤの支持構造を簡易にすることができて、第３ギヤの支持構造の小型化も図ることができる。
【００１９】
請求項３に係る本発明によると、第３ギヤを回転自在に支持する軸部材の軸方向他方側の端部をケース部材の支持部に支持させることで、該軸部材を、軸方向一方側に回転電機が配置される場所に配置することを可能とすることができる。
【００２０】
請求項４に係る本発明によると、軸部材の軸方向一方側をプレート部材の対向部に支持させることで、該軸部材を、ケース部材の支持部とプレート部材の対向部とで両持ち構造にすることができる。これにより、第３ギヤの支持精度を向上することができ、耐久性の向上やギヤノイズの低減も図ることができる。
【００２１】
請求項５に係る本発明によると、プレート部材の対向部が、軸方向視で回転電機のステータと重なる部分に、該ステータとは軸方向反対側に凹む凹部を有しているので、凹部の凹んだ分、回転電機とプレート部材とを軸方向に近づけることができる。これにより、インホイールモータ駆動装置を軸方向に短縮化することができる。
【００２２】
請求項６に係る本発明によると、軸部材が、溝部から潤滑油を導入する軸方向孔と、軸方向孔から外周側に向けて貫通形成され、第３ギヤを回転自在に支持する軸受に潤滑油を導く径方向孔と、ケース部材の溝部に挿入される突起部とを有しているので、第３ギヤを回転自在に支持する軸受を潤滑する潤滑油を導くために形成された溝部を利用して、突起部によって軸部材の回り止めを行うことができ、つまり回り止め専用の部品を別途設けることを不必要とすることができる。
【００２３】
請求項７に係る本発明によると、減速機構と回転電機とが径方向から見て軸方向に重なる位置に配置されているので、回転電機が車両側に突出することがなく、インホイールモータ駆動装置を軸方向に短縮化することができる。また、伝達機構の第１ギヤ、第２ギヤ、及び第３ギヤも、互いに径方向から見て軸方向に重なる位置に配置されているので、伝達機構が軸方向に膨らむことがなく、インホイールモータ駆動装置を軸方向に短縮化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施の形態に係るインホイールモータ駆動装置を示す正面断面図。
【図２】第１の実施の形態に係るインホイールモータ駆動装置を示す側面断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図。
【図４】アイドラ軸を示す斜視図。
【図５】第２の実施の形態に係るインホイールモータ駆動装置の一部を示す正面断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明に係る第１の実施の形態を図１乃至図４に沿って説明する。なお、本実施の形態におけるインホイールモータ駆動装置１１は、前輪駆動のハイブリッド車両における後輪のホイール内に取付けて四輪駆動車両に変更するための駆動装置として用いられるものであるが、それ以外にも、例えば電気車両の駆動装置、シリーズ式のハイブリッド車両の駆動装置、後輪駆動のハイブリッド車両における前輪のホイール内に取付けて四輪駆動車両に変更するための駆動装置、等として用いることができる。
【００２６】
本インホイールモータ駆動装置１１は、図１に示すように、ケース（ケース部材）２内に、大まかに、モータ・ジェネレータ（回転電機）３、減速ギヤ機構（伝達機構）２０、減速プラネタリギヤ（減速機構）４０、ホイールハブ５１が固定された出力軸５０等を備えて構成されている。このうちのモータ・ジェネレータ３（以下、単に「モータ３」という）が、第１軸ＡＸ１上に配置され、出力軸５０及び減速プラネタリギヤ４０が、詳しくは後述するホイール１００の中心と同軸にあって、第１軸ＡＸ１と平行な第２軸ＡＸ２上に配置されている。また、減速ギヤ機構２０は、その伝達経路が軸方向と垂直な方向に延びるように配置され、詳しくは後述するアイドラギヤ２２及びアイドラ軸２３が、第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２と平行な第３軸ＡＸ３上に配置されている。これにより、モータ３、減速ギヤ機構２０、減速プラネタリギヤ４０、出力軸５０により形成される伝達経路は、断面視でコの字状となるように構成されている。
【００２７】
上記ケース２は、主要部品の大部分を収容すると共に、詳しくは後述するハブベアリング５２のベアリング支持部２ｆを有し、該ベアリング支持部２ｆに対して軸方向の反対側が開口したメインケース２Ａと、該メインケース２Ａの開口を閉塞するケースカバー２Ｂと、を有して構成されている。該メインケース２Ａとケースカバー２Ｂとは、メインケース２Ａの孔２Ａｈとケースカバー２Ｂの孔２Ｂｈとに螺合されるボルト１１によって締結されている。
【００２８】
なお、ケース２は、詳しくは後述する出力軸５０の外周側がシールリング５５によりシールされることで、オイルが封入される密封構造を構成している。即ち、該ケース２は、モータ３、減速ギヤ機構２０、減速プラネタリギヤ４０、出力軸５０の一部等を収容すると共にオイルを封入して、ケース２の内部の下方側にオイル溜りを形成している。該オイル溜りは、第２軸ＡＸ２よりも下方部分に形成されており、詳しくは後述する減速プラネタリギヤ４０及び減速ギヤ軸２５の大径ギヤ２５ａの一部が浸かっている状態となり、上方に位置するモータ３はオイル溜りに浸からずに、減速プラネタリギヤ４０や大径ギヤ２５ａの回転によって掻き上げられたオイル（潤滑油）によって潤滑・冷却される。従って、通常、モータ３はオイル溜りに浸かることがなく、モータ３にオイルの攪拌ロスが生じることはない。
【００２９】
上述したように、メインケース２Ａの上方部分には、モータ３が配設されている。モータ３は、ケース２に固定されるステータ４と、第１軸ＡＸ１上にあってケース２に回転自在に支持されるロータ軸７上に固定されたロータ５とを有して構成されており、該ロータ５に永久磁石が埋設されていない、いわゆる誘導モータからなる。ステータ４は、多数の鋼板が積層されて構成されるステータ鋼板４ａと、ステータ鋼板４ａに形成された複数のスリット（不図示）に嵌挿された多数のステータ巻線がロータ軸７の軸方向（以下、単に「軸方向」という）の両側に突出してそれぞれ折り返される部位であるコイルエンド４ｂ，４ｂと、を有している。即ち、積層されたステータ鋼板４ａは、略々円筒状となっており、その円筒状部分に形成されたスリットにステータ巻線が巻回されてステータコイルを構成しており、その両端部がステータコイルのコイルエンド４ｂ，４ｂとなっている。なお、該ステータ鋼板４ａは、図示を省略した固定部がボルト等によってケース２に締結されている。
【００３０】
一方、上記ロータ５は、ステータ鋼板４ａと同様に鋼板が積層され、例えば誘導電流を生じるように構成された円筒状のロータコア５ａを有している。ロータコア５ａの軸方向の両側には、環状のエンドプレート６Ａ，６Ｂが配設されており、そのうちのエンドプレート６Ａは、ロータ軸７に形成されたフランジ部７ａに当接されている。また、エンドプレート６Ｂは、ロータ軸７に螺合するナット８により上記フランジ部７ａに対して締め付けられ、これにより、ロータコア５ａがロータ軸７上に一体的に固着されている。
【００３１】
上記ロータ軸７は、メインケース２Ａの内側面の環状部分に嵌合されたボールベアリングｂ１と、ケースカバー２Ｂの内側面の環状部分に嵌合されたボールベアリングｂ２とによって、いわゆる両持ち構造となるように回転自在に支持されている。また、上記ロータ軸７上には、ロータコア５ａと軸方向に並設された形で、減速ギヤ機構２０としての小径ギヤ（第１ギヤ）２１が、ロータ軸７にスプライン嵌合して相対回転不能にされている（つまり駆動連結されている）と共に、該小径ギヤ２１は、ボールベアリングｂ２と共にナット９によってロータ軸７の段差部分７ｂに締め付けられている。
【００３２】
上記減速ギヤ機構２０は、上述したロータ軸７に固着された上記小径ギヤ２１と、該小径ギヤ２１のはすば状の歯面２１ａに噛合するはすば状の歯面２２ａが形成されたアイドラギヤ（第３ギヤ）２２と、該アイドラギヤ２２のはすば状の歯面２２ａに噛合するはすば状の歯面２５ｂが形成された減速ギヤ軸２５の大径ギヤ（第２ギヤ）２５ａとを有して構成されている。このうちの詳しくは後述するアイドラギヤ２２は、上述の第１軸ＡＸ１及び後述の第２軸ＡＸ２と平行な第３軸ＡＸ３上に配置されており、該第３軸ＡＸ３上に配置されたアイドラ軸（軸部材）２３に対してニードルベアリング（軸受）ｂ３を介して回転自在に支持されている。
【００３３】
上記減速ギヤ軸２５の大径ギヤ２５ａは、減速プラネタリギヤ４０及び出力軸５０と共に第２軸ＡＸ２上に並列配置されており、減速ギヤ軸２５からフランジ状に形成された部分の外周面が上記アイドラギヤ２２の歯面２２ａに噛合する歯面２５ｂとして形成されることで、後述の減速プラネタリギヤ４０に駆動連結されるギヤとして構成されている。該第２軸ＡＸ２上にある減速ギヤ軸２５は、上記第１軸ＡＸ１上にあるロータ軸７と平行かつ下方側の軸上にあり、一端がボールベアリングｂ４によりケース２に対して回転自在に支持されていると共に、他端がボールベアリングｂ５により詳しくは後述する出力軸５０及びハブベアリング５２を介してケース２に対して回転自在に支持されている。該大径ギヤ２５ａは、上記アイドラギヤ２２及び小径ギヤ２１を介してモータ３の回転を伝達することになる。そして、該減速ギヤ軸２５の軸方向の出力軸５０側の外周面には、減速プラネタリギヤ４０のサンギヤ２５ｃの歯面が形成されている。
【００３４】
なお、減速ギヤ機構２０は、図２に示すように、側面視で、小径ギヤ２１、アイドラギヤ２２、大径ギヤ２５ａのそれぞれの中心が一直線上となるように（つまり第１軸ＡＸ１、第２軸ＡＸ２、第３軸ＡＸ３が直線Ｘ上に）配置されており、かつ図１に示すように、軸方向においても（正面視で）、モータ３及び減速プラネタリギヤ４０とケースカバー２Ｂの側面とに沿って一直線上となるように配置されている。
【００３５】
上記減速プラネタリギヤ４０は、上記モータ３と径方向から見て軸方向に重なる位置に配置されており、上述のサンギヤ２５ｃと、該サンギヤ２５ｃに噛合する歯面４３ａが形成されたピニオンギヤ４３と、該ピニオンギヤ４３の歯面４３ａに噛合する歯面４１ａが形成されたリングギヤ４１とを有している。該ピニオンギヤ４３は、側板４２と出力軸５０のフランジ部５０ｄとに架け渡されたピニオンシャフト４４に回転自在に支持され、これらピニオンギヤ４３、ピニオンシャフト４４、側板４２、及びフランジ部５０ｄによって一体的なキャリヤ４６を構成している。上記リングギヤ４１は、その外周側に形成されたスプライン４１ｓが、メインケース２Ａの内周面に沿って構成される円筒部分に形成されたスプライン２ｓにスプライン係合されていると共に、スナップリング４５によってメインケース２Ａとの間に挟持されつつ回転不能に固定されている。
【００３６】
上記出力軸５０は、上述したように、軸方向の減速プラネタリギヤ４０側の端部に、キャリヤ４６の一部を構成するフランジ状のフランジ部５０ｄが形成されており、該フランジ部５０ｄの減速プラネタリギヤ４０とは軸方向反対側が大径な大径部５０ｃとして形成され、中間部分が大径部５０ｃよりも小径となる小径部５０ｂとして形成され、更に、先端部分に小径部５０ｂよりも小径な先端部５０ａが形成されている。上記大径部５０ｃの内周側には減速ギヤ軸２５との間に上記ボールベアリングｂ５が嵌挿されている。
【００３７】
上記出力軸５０の大径部５０ｃの外周面にはスリーブ５４が嵌合されており、該スリーブ５４とメインケース２Ａの内周面との間には、シールリング５５が配設され、上記オイル溜りの密封性の確保、及び外部からの遺物侵入の防止が図られている。また、スリーブ５４の軸方向の減速プラネタリギヤ４０側の外周面には、歯面５４ａが形成されており、その歯面５４ａに対向して該歯面５４ａの歯の通過を検出する回転数センサ５９が配設されている。なお、該回転数センサ５９は、出力軸５０を介して固定されるホイールの回転を検出するので、速度センサやＡＢＳの回転数センサ等として用いることができる。
【００３８】
一方、上記出力軸５０の小径部５０ｂの外周面には、ホイールハブ５１がスプライン嵌合しており、該ホイールハブ５１は、出力軸５０の先端部５０ａにナット５３が螺合されることにより抜け止め固定されている。上記ホイールハブ５１の中空状に形成されたスリーブ部５１ａの外周側には、メインケース２Ａのベアリング支持部２ｆとの間に、ハブベアリング５２が嵌合されており、つまりホイールハブ５１及び出力軸５０がケース２に対して回転自在に支持されている。ハブベアリング５２は、スナップリング５６によりメインケース２Ａのベアリング支持部２ｆとの間に挟持されていると共に、上記スリーブ５４の側面に当接して、該スリーブ５４の反対側の先端が上記フランジ部５０ｄに当接することで、出力軸５０の軸方向の位置決め支持精度を良好に確保している。
【００３９】
上記ホイールハブ５１の軸方向の端部には、円板状に形成されたハブ部５１ｂが備えられており、該ハブ部５１ｂに形成された複数のボルト孔にボルト（不図示）が嵌挿され、それらボルトにホイールがナットにより締結されて、車輪として構成される。
【００４０】
なお、上記メインケース２Ａのベアリング支持部２ｆの外周側には、キャリパ取付部２ｇが一体的に延設されており、該キャリパ取付部２ｇには、不図示のディスクブレーキ装置のキャリパが固定される。該キャリパは、出力軸５０の中心（ホイールの中心）である第２軸ＡＸ２を中心として、周方向におけるモータ３と同径上に並列配置される形となる。更に、メインケース２Ａにおいては、第２軸ＡＸ２を中心として、周方向におけるモータ３と同径上に並列配置される形で、サスペンション装置のハブアームの取付部が形成されている（不図示）。従って、ホイール内において、出力軸５０や減速プラネタリギヤ４０の周囲に順に、キャリパ、モータ３、ハブアームの取付部が並んで配置されていることになる。このような配置構造とすることで、ディスクブレーキ装置（キャリパ）やサスペンション装置を、例えばインホイールモータ駆動装置１１を備えていない車両に対して、大幅な設計変更を行うことなく、略々そのまま配置することができる。
【００４１】
続いて、インホイールモータ駆動装置１１の潤滑構造と、該インホイールモータ駆動装置１１の動作に伴うオイル（潤滑油）の流れについて説明する。図１及び図２に示すように、ケースカバー２Ｂの内面にあっては、ロータ軸７よりも上方側に、軸方向のモータ３側に突出するようにリブ部２ａが一体的に形成されている。該リブ部２ａの下方側は、オイルが掻き上げられてくる方向に向かって屈曲形成されており、これにより、掻き上げられたオイルを捕集する捕集面２ｂが構成されている。捕集面２ｂにおける下端部分からは、モータ３とは軸方向反対側に向けてかつ下方に向けて傾斜するように油孔２ｃが穿設されている。該油孔２ｃは、ロータ軸７の先端とケースカバー２Ｂとの間の空間２Ｄに連通されている。また、ケースカバー２Ｂの内面にあって、空間２Ｄから下方側に向けては、上記第３軸ＡＸ３及び上記第２軸ＡＸ２を通るように直線状でかつ溝状に形成された溝部２ｄが形成されている。
【００４２】
例えば不図示の制御部が運転者のアクセル操作等に基づきモータ３の力行制御を開始すると、電源（バッテリ）及びインバータ回路等から該モータ３のステータ４に電力が供給され、ロータ５が回転駆動される。すると、ロータ軸７が回転駆動され、小径ギヤ２１からアイドラギヤ２２を介して減速ギヤ軸２５の大径ギヤ２５ａに、該ロータ軸７の回転が減速されて伝達される。更に、減速ギヤ軸２５のサンギヤ２５ｃが回転駆動されることで、減速プラネタリギヤ４０において、回転が固定されたリングギヤ４１を介してキャリヤ４６が更に減速回転とされ、そのキャリヤ４６の減速回転が、出力軸５０及びホイールハブ５１に伝達され、駆動回転として車輪２００が回転駆動されることになる。
【００４３】
反対に、例えば不図示の制御部が運転者のアクセル操作やブレーキ操作等に基づき回生制御を開始した場合は、出力軸５０及びホイールハブ５１が車両の慣性力等により回転駆動され、減速プラネタリギヤ４０のキャリヤ４６に逆入力される形で、回転が固定されたリングギヤ４１を介して減速ギヤ軸２５のサンギヤ２５ｃが増速回転される。更に、減速ギヤ軸２５の回転は、大径ギヤ２５ａ、アイドラギヤ２２を介して小径ギヤ２１に増速回転として伝達され、ロータ軸７が回転駆動され、ステータ４を負電圧とすることでロータ５の回転が該ステータ４に逆起電力が作用し、インバータ回路等を介して電源に電力として供給されて、電源の充電がなされる。
【００４４】
なお、本第１の実施の形態におけるインホイールモータ駆動装置１１のモータ３は、上述したように誘導モータからなるので、例えばハイブリッド駆動装置（不図示）によって他の車輪（例えば前輪）が駆動された走行状態にあって、モータ３を力行制御せずに空転させる場合であっても、逆起電力が発生することはなく、特にモータ３が高回転となる高速走行にあって、逆起電力によって発生するトルクを打ち消す、いわゆる弱め磁界制御を行う必要がなく、これにより、車両の燃費向上を図ることができる。
【００４５】
このようにモータ３を力行制御した場合や回生制御した場合にあっても、車両が前進走行である状態では出力軸５０の回転方向が前進回転であり、つまり減速ギヤ軸２５の大径ギヤ２５ａ及び減速プラネタリギヤ４０のキャリヤ４６の回転方向は一方向である。この前進走行状態では、図２に示すように、減速ギヤ軸２５の大径ギヤ２５ａが矢印ωで示す方向に回転し、大径ギヤ２５ａにより下方側にあるオイル溜りのオイルが上方に向けて掻き上げられる。
【００４６】
このように掻き上げられたオイルの大部分は、減速ギヤ機構２０の各ギヤの歯面やモータ３に直接的にかかって、それら減速ギヤ機構２０やモータ３を潤滑・冷却する。また、掻き上げられたオイルの一部は、上記リブ部２ａの捕集面２ｂに捕集され、油孔２ｃから空間２Ｄに導かれる。この空間２Ｄに導かれたオイルにより該空間２Ｄに配置されたボールベアリングｂ２が潤滑されると共に、ロータ軸７に形成された軸方向の貫通孔７ｃを介して導かれたオイルにより、ボールベアリングｂ１が潤滑される。該ボールベアリングｂ１を潤滑したオイルは、モータ３のステータ４とメインケース２Ａの内面との間を通ってモータ３を潤滑・冷却しつつオイル溜りに戻される。
【００４７】
一方、空間２Ｄ内のオイルは、溝部２ｄを通って下方側にも流される。該溝部２ｄに流れてきたオイルは、その一部が、詳しくは後述するアイドラ軸２３の軸方向孔２３ａに導入され、該軸方向孔２３ａから外周側に向けて貫通形成された径方向孔２３ｂを介してアイドラギヤ２２を回転自在に支持するニードルベアリングｂ３に導かれる。なお、軸方向孔２３ａから径方向孔２３ｂに入らなかったオイルは、溝部２ｄと軸方向反対側の開口部分から排出され、オイル溜りに戻される。
【００４８】
また、溝部２ｄを通ってアイドラ軸２３よりも下方側に流れたオイルは、その一部がボールベアリングｂ４を潤滑しつつオイル溜りに戻されると共に、残りのオイルは減速ギヤ軸２５に形成された軸方向の貫通孔２５ｄを介して導かれ、ボールベアリングｂ５を潤滑しつつオイル溜りに戻される。
【００４９】
ついで、本発明の要部となるアイドラギヤ２２及びその支持構造について説明する。上述したアイドラギヤ２２は、ニードルベアリングｂ３を介してアイドラ軸２３に回転自在に支持されている。アイドラ軸２３は、図１乃至図３に示すように、ケースカバー２Ｂとモータ３のステータ４のコイルエンド４ｂとの間に配置されており、つまりアイドラ軸２３の軸方向一方側にはモータ３が配置されていることになる。また、アイドラ軸２３は、図４に示すように、略々中空円筒状に構成されており、該アイドラ軸２３には、中心に軸方向に貫通された軸方向孔２３ａが形成されていると共に、該軸方向孔２３ａから外周側に向かって貫通された径方向孔２３ｂ（図１参照）が形成されている。
【００５０】
また、アイドラ軸２３は、取付けられた際にケースカバー２Ｂ側となる端部（軸方向他方側の端部）２３ｃが、該ケースカバー２Ｂに形成された支持穴２ｅに嵌合されて、つまりケース２に対して支持される。該端部２３ｃよりも軸方向のケースカバー２Ｂ側には、上記溝部２ｄに挿入される上下２箇所の突起部２３ｅ，２３ｅが突出形成されており、それら突起部２３ｅ，２３ｅは、該アイドラ軸２３が該ケースカバー２Ｂの支持穴２ｅに嵌合される際に溝部２ｄに入り込んで、アイドラ軸２３がケース２に対して回転不能となるように係合する。
【００５１】
該アイドラ軸２３のモータ３側となる端部（軸方向一方側の端部）２３ｄは、図１及び図２に示すように、プレート部材２４の嵌合穴２４ｆに嵌合されて支持されている。該プレート部材２４は、ケースカバー２Ｂの内周面に固定される２箇所の台座部２４ｄ，２４ｄと、それら台座部２４ｄ，２４ｄから略々垂直に屈曲形成された脚部２４ｃ，２４ｃと、それら脚部２４ｃ，２４ｃに支持され、かつケースカバー２Ｂの内面と平行に配置されると共に上記支持穴２ｅに対向する対向部２４ａと、を有して構成されている。即ち、プレート部材２４は、その脚部２４ｃ，２４ｃと対向部２４ａとで、アイドラギヤ２２、アイドラ軸２３、ニードルベアリングｂ３を帯状に包んだ形となる。なお、ケースカバー２Ｂの内面とアイドラギヤ２２及びニードルベアリングｂ３との間、アイドラギヤ２２及びニードルベアリングｂ３と対向部２４ａとの間には、それぞれワッシャ２６，２６が配置され、それらアイドラギヤ２２及びニードルベアリングｂ３の軸方向が位置決め支持されている。
【００５２】
上記台座部２４ｄ，２４ｄには、図２及び図３に示すように、それぞれ２箇所（合計４箇所）のボルト孔２４ｅが形成されており、該ボルト孔２４ｅを貫通する形でケースカバー２Ｂに形成された雌ネジ部２Ｂａにボルト１２が螺合されることで、台座部２４ｄ，２４ｄがケースカバー２Ｂに対して固着されるように締結される。これにより、プレート部材２４の特に対向部２４ａは、ケース２に対して位置決め支持されていることになる。
【００５３】
一方、対向部２４ａのケースカバー２Ｂ側には、上記アイドラ軸２３の端部２３ｄに嵌合する嵌合穴２４ｆが形成されており、これにより、アイドラ軸２３は、その両端部２３ｃ，２３ｄが、ケースカバー２Ｂの支持穴２ｅとプレート部材２４の対向部２４ａの嵌合穴２４ｆとに嵌合して、いわゆる両持ち構造とされる。
【００５４】
また、対向部２４ａのモータ３側には、軸方向視でステータ４のコイルエンド４ｂと重なる部分に、該ステータ４とは軸方向反対側に凹む凹部２４ｂが形成されている。該凹部２４ｂの深さは、アイドラ軸２３のモータ３側の端面が露出する深さに形成されており、かつコイルエンド４ｂとプレート部材２４の対向部２４ａとの隙間が、所定の絶縁距離となる深さに形成されている。この絶縁距離を有することで、ステータ４における巻線コイル同士に流れる電流が、プレート部材２４を介してリークすることのないように構成されている。また、対向部２４ａに凹部２４ｂが形成されていない場合に比して、プレート部材２４とステータ４との軸方向の距離を最大限に短縮化されるように構成されていることになる。
【００５５】
なお、凹部２４ｂは、アイドラ軸２３のモータ３側の端面が露出する深さに形成されているので、上記軸方向孔２３ａが開口されており（図２参照）、上記溝部２ｄから軸方向孔２３ａに導入され、径方向孔２３ｂに導入されなかったオイルがオイル溜りに戻されるように構成されている。
【００５６】
以上のように構成された本インホイールモータ駆動装置１１によると、減速ギヤ機構２０が、第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２と平行な第３軸ＡＸ３上に配置され、小径ギヤ２１と大径ギヤ２５ａとに噛合するアイドラギヤ２２を有しているので、該減速ギヤ機構２０で十分な減速比を設定することができるものでありながら、特に減速ギヤ機構２０の大径ギヤ２５ａを小径化することができ、該減速ギヤ機構２０を小型化することができる。これにより、インホイールモータ駆動装置１１の小型化が図れ、サスペンション装置やブレーキ装置に干渉することの防止を図ることができる。
【００５７】
また、第３軸ＡＸ３が、第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２を通る直線Ｘ上に配置されており、つまり小径ギヤ２１、アイドラギヤ２２、大径ギヤ２５ａが直線状に配置されるので、アイドラギヤ２２に対して小径ギヤ２１から受けるスラスト力と、アイドラギヤ２２に対して大径ギヤ２５ａから受けるスラスト力とが、アイドラギヤ２２において周方向の真逆位置で生じるため、それらスラスト力がねじれ方向に作用することなく、打ち消し合うようにすることができる。これにより、アイドラギヤ２２の支持構造（つまりアイドラ軸２３及びプレート部材２４）を簡易にすることができて、アイドラギヤ２２の支持構造の小型化も図ることができる。
【００５８】
更に、アイドラギヤ２２を回転自在に支持するアイドラ軸２３のケースカバー２Ｂ側の端部２３ｃをケース２の支持穴２ｅに支持させることで、該アイドラ軸２３を、軸方向反対側にモータ３が配置される場所に配置することを可能とすることができる。
【００５９】
また、アイドラ軸２３のモータ３側をプレート部材２４の対向部２４ａに支持させることで、該アイドラ軸２３を、ケース２の支持穴２ｅとプレート部材２４の対向部２４ａとで両持ち構造にすることができる。これにより、アイドラギヤ２２の支持精度を向上することができ、耐久性の向上やギヤノイズの低減も図ることができる。
【００６０】
更に、プレート部材２４の対向部２４ａが、軸方向視でモータ３のステータ４と重なる部分に、該ステータ４とは軸方向反対側に凹む凹部２４ｂを有しているので、凹部２４ｂの凹んだ分、モータ３とプレート部材２４とを軸方向に近づけることができる。これにより、インホイールモータ駆動装置１１を軸方向に短縮化することができる。
【００６１】
また、アイドラ軸２３が、溝部２ｄからオイルを導入する軸方向孔２３ａと、軸方向孔２３ａから外周側に向けて貫通形成され、アイドラギヤ２２を回転自在に支持するニードルベアリングｂ３にオイルを導く径方向孔２３ｂと、ケース２の溝部２ｄに挿入される突起部２３ｅ，２３ｅとを有しているので、アイドラギヤ２２を回転自在に支持するニードルベアリングｂ３を潤滑するオイルを導くために形成された溝部２ｄを利用して、突起部２３ｅ，２３ｅによってアイドラ軸２３の回り止めを行うことができ、つまり回り止め専用の部品を別途設けることを不必要とすることができる。
【００６２】
そして、本実施の形態においては、減速プラネタリギヤ４０とモータ３とが径方向から見て軸方向に重なる位置に配置されているので、モータ３が車両側に突出することがなく、インホイールモータ駆動装置１１を軸方向に短縮化することができる。また、減速ギヤ機構２０の小径ギヤ２１、大径ギヤ２５ａ、及びアイドラギヤ２２も、互いに径方向から見て軸方向に重なる位置に配置されているので、減速ギヤ機構２０が軸方向に膨らむことがなく、インホイールモータ駆動装置１１を軸方向に短縮化することができる。
【００６３】
＜第２の実施の形態＞
つづいて、上記第１の実施の形態を一部変更した第２の実施の形態について図５に沿って説明する。なお、本第２の実施の形態の説明においては、上記第１の実施の形態と同様な部分に、同符号を付し、その説明を省略する。
【００６４】
本第２の実施の形態においては、上述した第１の実施の形態に比して、モータ３を誘導モータからＩＰＭ同期モータ（磁石埋設型モータ）に変更したものである。また、モータ３の変更に伴い、モータ３の正確な回転位置を検出して制御を行うため、ロータ軸７の回転位置を検出するレゾルバ装置３０を取付けたものである。また、本第２の実施の形態においては、上述した第１の実施の形態に比して、アイドラギヤ２２の支持構造を変更し、つまりアイドラ軸２３及びプレート部材２４の代わりに、アイドラ軸１２３を配設したものである。
【００６５】
詳細には、インホイールモータ駆動装置１２におけるレゾルバ装置３０は、ロータ軸７のナット９よりも先端部（図５中右方側の先端）にナット３３によって締結されたレゾルバロータ３２と、ケースカバー２Ｂの側方面に固着されたレゾルバステータ３１と、を有して構成されており、ケースカバー２Ｂに着脱自在に固定される蓋部材２Ｃに覆われたレゾルバ室３４に収納されている。レゾルバ装置３０は、本インホイールモータ駆動装置１２を製造した後に、該蓋部材２Ｃを外して、ナット３３を緩めることでレゾルバロータ３２のロータ軸７に対する位相（角度）調整が可能となるように構成されている。
【００６６】
なお、本インホイールモータ駆動装置１２においては、レゾルバ装置３０によりロータ軸７の回転数を検出できるため、その検出結果に減速ギヤ機構２０及び減速プラネタリギヤ４０のギヤ比を乗算することで出力軸５０の回転数を算出できるので、回転数センサ５９は省略することができる。
【００６７】
このようにモータ３がＩＰＭ同期モータにより構成されたインホイールモータ駆動装置１２は、上記第１の実施の形態における誘導モータに比して、高速回転で連れ回された際に逆起電力が発生するため、いわゆる弱め磁界制御を行う必要が生じるものの、モータ３の出力トルクが大きくなるので、車両全体としての駆動力の出力性能は高性能なものとなる。
【００６８】
一方、本インホイールモータ駆動装置１２において、アイドラギヤ２２は、ニードルベアリングｂ３を介してアイドラ軸１２３によって回転自在となるように支持されている。該アイドラ軸１２３は、ニードルベアリングｂ３が配置される外周面よりも外周側に延びる鍔部１２３ａと、中心に凹むように形成された穴部１２３ｂと、該穴部１２３ｂの底面より貫通形成されたボルト孔１２３ｃと、を有して構成されており、該ボルト孔１２３ｃを貫通する形でケースカバー２Ｂの雌ネジ部２Ｂｂに螺合されるボルト１２４によって、該アイドラ軸１２３がケースカバー２Ｂに対して固定されている。また、アイドラ軸１２３のケースカバー２Ｂ側の端部（軸方向他方側の端部）１２３ｄは、該ケースカバー２Ｂの支持穴２ｅに嵌合されており、これにより、アイドラ軸１２３は、ケースカバー２Ｂに対して片持ち構造となるように取付けられている。
【００６９】
以上のように構成された本インホイールモータ駆動装置１２にあっても、減速ギヤ機構２０が、第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２と平行な第３軸ＡＸ３上に配置され、小径ギヤ２１と大径ギヤ２５ａとに噛合するアイドラギヤ２２を有しているので、該減速ギヤ機構２０で十分な減速比を設定することができるものでありながら、特に減速ギヤ機構２０の大径ギヤ２５ａを小径化することができ、該減速ギヤ機構２０を小型化することができる。これにより、インホイールモータ駆動装置１２の小型化が図れ、サスペンション装置やブレーキ装置に干渉することの防止を図ることができる。
【００７０】
また、第３軸ＡＸ３が、第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２を通る直線Ｘ上に配置されており、つまり小径ギヤ２１、アイドラギヤ２２、大径ギヤ２５ａが直線状に配置されるので、アイドラギヤ２２に対して小径ギヤ２１から受けるスラスト力と、アイドラギヤ２２に対して大径ギヤ２５ａから受けるスラスト力とが、アイドラギヤ２２において周方向の真逆位置で生じるため、それらスラスト力がねじれ方向に作用することなく、打ち消し合うようにすることができる。これにより、アイドラギヤ２２の支持構造（つまりアイドラ軸１２３）を簡易にすることができて、アイドラギヤ２２の支持構造の小型化も図ることができる。
【００７１】
更に、アイドラギヤ２２を回転自在に支持するアイドラ軸１２３のケースカバー２Ｂ側の端部１２３ｄをケース２の支持穴２ｅに支持させることで、該アイドラ軸２３を、軸方向反対側にモータ３が配置される場所に配置することを可能とすることができる。
【００７２】
そして、本実施の形態においても、減速プラネタリギヤ４０とモータ３とが径方向から見て軸方向に重なる位置に配置されているので、モータ３が車両側に突出することがなく、インホイールモータ駆動装置１２を軸方向に短縮化することができる。また、減速ギヤ機構２０の小径ギヤ２１、大径ギヤ２５ａ、及びアイドラギヤ２２も、互いに径方向から見て軸方向に重なる位置に配置されているので、減速ギヤ機構２０が軸方向に膨らむことがなく、インホイールモータ駆動装置１２を軸方向に短縮化することができる。
【００７３】
なお、以上説明した第１及び第２の実施の形態のインホイールモータ駆動装置１１，１２においては、モータ３（第１軸ＡＸ１）を第２軸ＡＸ２よりも上方側に配置したものを説明したが、ブレーキ装置のキャリパの位置やサスペンション装置の取付位置等によっては、モータ３（第１軸ＡＸ１）を第２軸ＡＸ２よりも下方側に配置してもよく、つまりモータ３がブレーキ装置やサスペンション装置に干渉しないように配置することが好ましい形態である。
【００７４】
また、本第１及び第２の実施の形態においては、減速機構として減速プラネタリギヤ４０を一例として説明したが、減速機構はどのようなものであってもよい。減速機構としては、例えばサイクロイド減速機（特開２００９−５８００５号公報）やローラ減速機（特開２００６−１０３５２１号公報）等が考えられる。
【００７５】
また、本第１及び第２の実施の形態に係るインホイールモータ駆動装置１１，１２は、基本的に車両進行方向に対する右側の車輪に搭載されるものとなるが、当然に左右車輪にそれぞれ搭載されるべきものであり、左側の車輪に搭載されるインホイールモータ駆動装置１１，１２は、図１乃至図５では前後方向が逆（鏡面に写した形）になるものである。
【符号の説明】
【００７６】
１ インホイールモータ駆動装置
２ ケース部材
２ｄ 溝部
２ｅ 支持部（支持穴）
３ 回転電機（モータ）
４ ステータ
５ ロータ
２０ 伝達機構
２１ 第１ギヤ（小径ギヤ）
２２ 第３ギヤ（アイドラギヤ）
２３ 軸部材（アイドラ軸）
２３ａ 軸方向孔
２３ｂ 径方向孔
２３ｃ 軸方向他方側の端部
２３ｅ 突起部
２４ プレート部材
２４ａ 対向部
２４ｂ 凹部
２５ａ 第２ギヤ（大径ギヤ）
４０ 減速機構（減速プラネタリギヤ）
５０ 出力軸
１２３ 軸部材（アイドラ軸）
１２３ｄ 軸方向他方側の端部
ＡＸ１ 第１軸
ＡＸ２ 第２軸
ＡＸ３ 第３軸
Ｘ 直線
ｂ３ 軸受（ニードルベアリング）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばハイブリッド車両、電気車両等に搭載されるインホイールモータ駆動装置に係り、詳しくは、第１軸上に配置された回転電機の回転を該第１軸と平行な第２軸上に配置された減速機構及び出力軸に伝達するインホイールモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の燃費向上や環境性能の向上を図るために、例えばハイブリッド車両や電気車両等のモータ・ジェネレータ（以下、単に「モータ」という）を搭載した車両が種々提案されており、このようなモータを搭載する車両にあって、車内空間の確保を図るため、駆動・回生効率の向上を図るため、或いはアスクルシャフトやディファレンシャル装置を省略して軽量化を図るために、車輪のホイール内に配設するインホイールモータ駆動装置の開発が進められている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２６１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１のように、モータ（トラクションモータ２０）及び減速機構（減速機３０）をホイールの中心軸と同軸上に配置したものでは、その軸長が長くなるため、モータがホイール幅より大きく突出し、車両側に侵出してしまう。このように車両側に侵出すると、インホイールモータ駆動装置を配設していない車両のサスペンション装置には干渉してしまうため、インホイールモータ駆動装置を装着するために新たなサスペンション装置を開発する必要が生じ、車両設計を含めて、大幅なコストアップを招いてしまうという問題がある。
【０００５】
そこで、軸方向の短縮化のために、減速機構とモータとを平行な軸上に配置し、かつ減速機構とモータとが径方向から見て軸方向に重なるように配置し、つまり伝達経路が断面視でコの字状になる二軸状のインホイールモータ駆動装置を構成することが本出願人によって考えられている。
【０００６】
ところで、このように二軸状に構成した場合にあっても、モータの出力を向上するために該モータを大径化してしまうと、インホイールモータ駆動装置の径方向が拡径してしまい、ホイール内に配置されるブレーキ装置やサスペンション装置（例えばハブアーム）等と干渉してしまう虞がある。そのため、モータと減速機構との間で動力伝達を行う伝達機構において、さらに減速するようにギヤ比を設定し、モータの小型化を図ることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、このようなモータと減速機構との間で動力伝達を行う伝達機構にあって、減速比を設定するためには、モータのロータに駆動連結される第１ギヤよりも、減速機構に駆動連結される第２ギヤを大径化する必要がある。そして、これら第１及び第２ギヤを噛合させるためには、第２ギヤを減速機構よりも大径化しないと、第１ギヤに届かないことになるが、該第２ギヤが減速機構よりも大径となると、結局はその部分が肥大化してしまい、ブレーキ装置やサスペンション装置等と干渉してしまう虞が生じるという問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、回転電機の回転を第１軸上から該第１軸と平行な第２軸上に減速して伝達する伝達機構を小型化し、もってサスペンション装置やブレーキ装置等に干渉することを防止することが可能な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ものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は（例えば図１乃至図５参照）、車輪のホイールの内側に取付けられ、該車輪を駆動し得るインホイールモータ駆動装置（１）において、
第１軸（ＡＸ１）上に配置された回転電機（３）と、
前記回転電機（３）の回転を、前記第１軸（ＡＸ１）上から該第１軸（ＡＸ１）と平行な第２軸（ＡＸ２）上に減速して伝達する伝達機構（２０）と、
前記第２軸（ＡＸ２）上に配置され、前記伝達機構（２０）により伝達された回転を減速する減速機構（４０）と、
前記第２軸（ＡＸ２）上に配置され、前記減速機構（４０）の減速回転を前記ホイールに出力する出力軸（５０）と、を備え、
前記伝達機構（２０）は、
前記第１軸（ＡＸ１）上に配置され、前記回転電機（３）に駆動連結された第１ギヤ（２１）と、
前記第２軸（ＡＸ２）上に配置され、前記減速機構（４０）に駆動連結されると共に前記第１ギヤ（２１）より大径な第２ギヤ（２５ａ）と、
前記第１軸（ＡＸ１）及び前記第２軸（ＡＸ２）と平行な第３軸（ＡＸ３）上に配置され、前記第１ギヤ（２１）と前記第２ギヤ（２５ａ）とに噛合する第３ギヤ（２２）と、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は（例えば図３参照）、前記第３軸（ＡＸ３）は、前記第１軸（ＡＸ１）及び前記第２軸（ＡＸ２）を通る直線（Ｘ）上に配置されたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は（例えば図１乃至図５参照）、前記回転電機（３）と前記伝達機構（２０）と前記減速機構（４０）と前記出力軸（５０）の一部とを収納するケース部材（２）と、
前記第３ギヤ（２２）の中心を貫通して該第３ギヤ（２２）を回転自在に支持する軸部材（２３，１２３）と、を備え、
前記軸部材（２３，１２３）は、軸方向一方側に前記回転電機（３）が配置されると共に、軸方向他方側の端部（２３ｃ，１２３ｄ）が前記ケース部材（２）の支持部（２ｅ）に支持されたことを特徴とする。
【００１２】
更に、本発明は（例えば図１乃至図３参照）、前記ケース部材（２）に支持されると共に、該ケース部材（２）の支持部（２ｅ）と対向した対向部（２４ａ）を有するプレート部材（２４）を備え、
前記軸部材（２３）は、前記軸方向一方側が前記プレート部材（２４）の対向部（２４ａ）に支持されたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は（例えば図１乃至図３参照）、前記回転電機（３）は、ステータ（４）及びロータ（５）を有し、
前記プレート部材（２４）の対向部（２４ａ）は、軸方向視で前記ステータ（４）と重なる部分に、該ステータ（４）とは軸方向反対側に凹む凹部（２４ｂ）を有することを特徴とする。
【００１４】
更に、本発明は（例えば図１、図２、及び図４参照）、前記ケース部材（２）は、溝状に形成されて潤滑油を導く溝部（２ｄ）を有し、
前記軸部材（２３）は、軸方向に貫通形成され、前記溝部（２ｄ）から潤滑油を導入する軸方向孔（２３ａ）と、前記軸方向孔（２３ａ）から外周側に向けて貫通形成され、前記第３ギヤ（２２）を回転自在に支持する軸受（ｂ３）に潤滑油を導く径方向孔（２３ｂ）と、前記ケース部材（２）の溝部（２ｄ）に挿入される突起部（２３ｅ）と、を有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は（例えば図１参照）、前記減速機構（４０）と前記回転電機（３）とは、径方向から見て軸方向に重なる位置に配置され、
前記伝達機構（２０）の第１ギヤ（２１）、前記第２ギヤ（２５ａ）、及び前記第３ギヤ（２２）は、互いに径方向から見て軸方向に重なる位置に配置されたことを特徴とする。
【００１６】
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に係る本発明によると、伝達機構が、第１軸及び第２軸と平行な第３軸上に配置され、第１ギヤと第２ギヤとに噛合する第３ギヤを有しているので、該伝達機構で十分な減速比を設定することができるものでありながら、特に伝達機構の第２ギヤを小径化することができ、該伝達機構を小型化することができる。これにより、インホイールモータ駆動装置の小型化が図れ、サスペンション装置やブレーキ装置に干渉することの防止を図ることができる。
【００１８】
請求項２に係る本発明によると、第３軸が、第１軸及び第２軸を通る直線上に配置されており、つまり第１、第２、及び第３ギヤが直線状に配置されるので、第３ギヤに対して第１ギヤから受けるスラスト力と、第３ギヤに対して第２ギヤから受けるスラスト力とが、第３ギヤにおいて周方向の真逆位置で生じるため、それらスラスト力がねじれ方向に作用することなく、打ち消し合うようにすることができる。これにより、第３ギヤの支持構造を簡易にすることができて、第３ギヤの支持構造の小型化も図ることができる。
【００１９】
請求項３に係る本発明によると、第３ギヤを回転自在に支持する軸部材の軸方向他方側の端部をケース部材の支持部に支持させることで、該軸部材を、軸方向一方側に回転電機が配置される場所に配置することを可能とすることができる。
【００２０】
請求項４に係る本発明によると、軸部材の軸方向一方側をプレート部材の対向部に支持させることで、該軸部材を、ケース部材の支持部とプレート部材の対向部とで両持ち構造にすることができる。これにより、第３ギヤの支持精度を向上することができ、耐久性の向上やギヤノイズの低減も図ることができる。
【００２１】
請求項５に係る本発明によると、プレート部材の対向部が、軸方向視で回転電機のステータと重なる部分に、該ステータとは軸方向反対側に凹む凹部を有しているので、凹部の凹んだ分、回転電機とプレート部材とを軸方向に近づけることができる。これにより、インホイールモータ駆動装置を軸方向に短縮化することができる。
【００２２】
請求項６に係る本発明によると、軸部材が、溝部から潤滑油を導入する軸方向孔と、軸方向孔から外周側に向けて貫通形成され、第３ギヤを回転自在に支持する軸受に潤滑油を導く径方向孔と、ケース部材の溝部に挿入される突起部とを有しているので、第３ギヤを回転自在に支持する軸受を潤滑する潤滑油を導くために形成された溝部を利用して、突起部によって軸部材の回り止めを行うことができ、つまり回り止め専用の部品を別途設けることを不必要とすることができる。
【００２３】
請求項７に係る本発明によると、減速機構と回転電機とが径方向から見て軸方向に重なる位置に配置されているので、回転電機が車両側に突出することがなく、インホイールモータ駆動装置を軸方向に短縮化することができる。また、伝達機構の第１ギヤ、第２ギヤ、及び第３ギヤも、互いに径方向から見て軸方向に重なる位置に配置されているので、伝達機構が軸方向に膨らむことがなく、インホイールモータ駆動装置を軸方向に短縮化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施の形態に係るインホイールモータ駆動装置を示す正面断面図。
【図２】第１の実施の形態に係るインホイールモータ駆動装置を示す側面断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図。
【図４】アイドラ軸を示す斜視図。
【図５】第２の実施の形態に係るインホイールモータ駆動装置の一部を示す正面断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明に係る第１の実施の形態を図１乃至図４に沿って説明する。なお、本実施の形態におけるインホイールモータ駆動装置１１は、前輪駆動のハイブリッド車両における後輪のホイール内に取付けて四輪駆動車両に変更するための駆動装置として用いられるものであるが、それ以外にも、例えば電気車両の駆動装置、シリーズ式のハイブリッド車両の駆動装置、後輪駆動のハイブリッド車両における前輪のホイール内に取付けて四輪駆動車両に変更するための駆動装置、等として用いることができる。
【００２６】
本インホイールモータ駆動装置１１は、図１に示すように、ケース（ケース部材）２内に、大まかに、モータ・ジェネレータ（回転電機）３、減速ギヤ機構（伝達機構）２０、減速プラネタリギヤ（減速機構）４０、ホイールハブ５１が固定された出力軸５０等を備えて構成されている。このうちのモータ・ジェネレータ３（以下、単に「モータ３」という）が、第１軸ＡＸ１上に配置され、出力軸５０及び減速プラネタリギヤ４０が、詳しくは後述するホイール１００の中心と同軸にあって、第１軸ＡＸ１と平行な第２軸ＡＸ２上に配置されている。また、減速ギヤ機構２０は、その伝達経路が軸方向と垂直な方向に延びるように配置され、詳しくは後述するアイドラギヤ２２及びアイドラ軸２３が、第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２と平行な第３軸ＡＸ３上に配置されている。これにより、モータ３、減速ギヤ機構２０、減速プラネタリギヤ４０、出力軸５０により形成される伝達経路は、断面視でコの字状となるように構成されている。
【００２７】
上記ケース２は、主要部品の大部分を収容すると共に、詳しくは後述するハブベアリング５２のベアリング支持部２ｆを有し、該ベアリング支持部２ｆに対して軸方向の反対側が開口したメインケース２Ａと、該メインケース２Ａの開口を閉塞するケースカバー２Ｂと、を有して構成されている。該メインケース２Ａとケースカバー２Ｂとは、メインケース２Ａの孔２Ａｈとケースカバー２Ｂの孔２Ｂｈとに螺合されるボルト１１によって締結されている。
【００２８】
なお、ケース２は、詳しくは後述する出力軸５０の外周側がシールリング５５によりシールされることで、オイルが封入される密封構造を構成している。即ち、該ケース２は、モータ３、減速ギヤ機構２０、減速プラネタリギヤ４０、出力軸５０の一部等を収容すると共にオイルを封入して、ケース２の内部の下方側にオイル溜りを形成している。該オイル溜りは、第２軸ＡＸ２よりも下方部分に形成されており、詳しくは後述する減速プラネタリギヤ４０及び減速ギヤ軸２５の大径ギヤ２５ａの一部が浸かっている状態となり、上方に位置するモータ３はオイル溜りに浸からずに、減速プラネタリギヤ４０や大径ギヤ２５ａの回転によって掻き上げられたオイル（潤滑油）によって潤滑・冷却される。従って、通常、モータ３はオイル溜りに浸かることがなく、モータ３にオイルの攪拌ロスが生じることはない。
【００２９】
上述したように、メインケース２Ａの上方部分には、モータ３が配設されている。モータ３は、ケース２に固定されるステータ４と、第１軸ＡＸ１上にあってケース２に回転自在に支持されるロータ軸７上に固定されたロータ５とを有して構成されており、該ロータ５に永久磁石が埋設されていない、いわゆる誘導モータからなる。ステータ４は、多数の鋼板が積層されて構成されるステータ鋼板４ａと、ステータ鋼板４ａに形成された複数のスリット（不図示）に嵌挿された多数のステータ巻線がロータ軸７の軸方向（以下、単に「軸方向」という）の両側に突出してそれぞれ折り返される部位であるコイルエンド４ｂ，４ｂと、を有している。即ち、積層されたステータ鋼板４ａは、略々円筒状となっており、その円筒状部分に形成されたスリットにステータ巻線が巻回されてステータコイルを構成しており、その両端部がステータコイルのコイルエンド４ｂ，４ｂとなっている。なお、該ステータ鋼板４ａは、図示を省略した固定部がボルト等によってケース２に締結されている。
【００３０】
一方、上記ロータ５は、ステータ鋼板４ａと同様に鋼板が積層され、例えば誘導電流を生じるように構成された円筒状のロータコア５ａを有している。ロータコア５ａの軸方向の両側には、環状のエンドプレート６Ａ，６Ｂが配設されており、そのうちのエンドプレート６Ａは、ロータ軸７に形成されたフランジ部７ａに当接されている。また、エンドプレート６Ｂは、ロータ軸７に螺合するナット８により上記フランジ部７ａに対して締め付けられ、これにより、ロータコア５ａがロータ軸７上に一体的に固着されている。
【００３１】
上記ロータ軸７は、メインケース２Ａの内側面の環状部分に嵌合されたボールベアリングｂ１と、ケースカバー２Ｂの内側面の環状部分に嵌合されたボールベアリングｂ２とによって、いわゆる両持ち構造となるように回転自在に支持されている。また、上記ロータ軸７上には、ロータコア５ａと軸方向に並設された形で、減速ギヤ機構２０としての小径ギヤ（第１ギヤ）２１が、ロータ軸７にスプライン嵌合して相対回転不能にされている（つまり駆動連結されている）と共に、該小径ギヤ２１は、ボールベアリングｂ２と共にナット９によってロータ軸７の段差部分７ｂに締め付けられている。
【００３２】
上記減速ギヤ機構２０は、上述したロータ軸７に固着された上記小径ギヤ２１と、該小径ギヤ２１のはすば状の歯面２１ａに噛合するはすば状の歯面２２ａが形成されたアイドラギヤ（第３ギヤ）２２と、該アイドラギヤ２２のはすば状の歯面２２ａに噛合するはすば状の歯面２５ｂが形成された減速ギヤ軸２５の大径ギヤ（第２ギヤ）２５ａとを有して構成されている。このうちの詳しくは後述するアイドラギヤ２２は、上述の第１軸ＡＸ１及び後述の第２軸ＡＸ２と平行な第３軸ＡＸ３上に配置されており、該第３軸ＡＸ３上に配置されたアイドラ軸（軸部材）２３に対してニードルベアリング（軸受）ｂ３を介して回転自在に支持されている。
【００３３】
上記減速ギヤ軸２５の大径ギヤ２５ａは、減速プラネタリギヤ４０及び出力軸５０と共に第２軸ＡＸ２上に並列配置されており、減速ギヤ軸２５からフランジ状に形成された部分の外周面が上記アイドラギヤ２２の歯面２２ａに噛合する歯面２５ｂとして形成されることで、後述の減速プラネタリギヤ４０に駆動連結されるギヤとして構成されている。該第２軸ＡＸ２上にある減速ギヤ軸２５は、上記第１軸ＡＸ１上にあるロータ軸７と平行かつ下方側の軸上にあり、一端がボールベアリングｂ４によりケース２に対して回転自在に支持されていると共に、他端がボールベアリングｂ５により詳しくは後述する出力軸５０及びハブベアリング５２を介してケース２に対して回転自在に支持されている。該大径ギヤ２５ａは、上記アイドラギヤ２２及び小径ギヤ２１を介してモータ３の回転を伝達することになる。そして、該減速ギヤ軸２５の軸方向の出力軸５０側の外周面には、減速プラネタリギヤ４０のサンギヤ２５ｃの歯面が形成されている。
【００３４】
なお、減速ギヤ機構２０は、図２に示すように、側面視で、小径ギヤ２１、アイドラギヤ２２、大径ギヤ２５ａのそれぞれの中心が一直線上となるように（つまり第１軸ＡＸ１、第２軸ＡＸ２、第３軸ＡＸ３が直線Ｘ上に）配置されており、かつ図１に示すように、軸方向においても（正面視で）、モータ３及び減速プラネタリギヤ４０とケースカバー２Ｂの側面とに沿って一直線上となるように配置されている。
【００３５】
上記減速プラネタリギヤ４０は、上記モータ３と径方向から見て軸方向に重なる位置に配置されており、上述のサンギヤ２５ｃと、該サンギヤ２５ｃに噛合する歯面４３ａが形成されたピニオンギヤ４３と、該ピニオンギヤ４３の歯面４３ａに噛合する歯面４１ａが形成されたリングギヤ４１とを有している。該ピニオンギヤ４３は、側板４２と出力軸５０のフランジ部５０ｄとに架け渡されたピニオンシャフト４４に回転自在に支持され、これらピニオンギヤ４３、ピニオンシャフト４４、側板４２、及びフランジ部５０ｄによって一体的なキャリヤ４６を構成している。上記リングギヤ４１は、その外周側に形成されたスプライン４１ｓが、メインケース２Ａの内周面に沿って構成される円筒部分に形成されたスプライン２ｓにスプライン係合されていると共に、スナップリング４５によってメインケース２Ａとの間に挟持されつつ回転不能に固定されている。
【００３６】
上記出力軸５０は、上述したように、軸方向の減速プラネタリギヤ４０側の端部に、キャリヤ４６の一部を構成するフランジ状のフランジ部５０ｄが形成されており、該フランジ部５０ｄの減速プラネタリギヤ４０とは軸方向反対側が大径な大径部５０ｃとして形成され、中間部分が大径部５０ｃよりも小径となる小径部５０ｂとして形成され、更に、先端部分に小径部５０ｂよりも小径な先端部５０ａが形成されている。上記大径部５０ｃの内周側には減速ギヤ軸２５との間に上記ボールベアリングｂ５が嵌挿されている。
【００３７】
上記出力軸５０の大径部５０ｃの外周面にはスリーブ５４が嵌合されており、該スリーブ５４とメインケース２Ａの内周面との間には、シールリング５５が配設され、上記オイル溜りの密封性の確保、及び外部からの遺物侵入の防止が図られている。また、スリーブ５４の軸方向の減速プラネタリギヤ４０側の外周面には、歯面５４ａが形成されており、その歯面５４ａに対向して該歯面５４ａの歯の通過を検出する回転数センサ５９が配設されている。なお、該回転数センサ５９は、出力軸５０を介して固定されるホイールの回転を検出するので、速度センサやＡＢＳの回転数センサ等として用いることができる。
【００３８】
一方、上記出力軸５０の小径部５０ｂの外周面には、ホイールハブ５１がスプライン嵌合しており、該ホイールハブ５１は、出力軸５０の先端部５０ａにナット５３が螺合されることにより抜け止め固定されている。上記ホイールハブ５１の中空状に形成されたスリーブ部５１ａの外周側には、メインケース２Ａのベアリング支持部２ｆとの間に、ハブベアリング５２が嵌合されており、つまりホイールハブ５１及び出力軸５０がケース２に対して回転自在に支持されている。ハブベアリング５２は、スナップリング５６によりメインケース２Ａのベアリング支持部２ｆとの間に挟持されていると共に、上記スリーブ５４の側面に当接して、該スリーブ５４の反対側の先端が上記フランジ部５０ｄに当接することで、出力軸５０の軸方向の位置決め支持精度を良好に確保している。
【００３９】
上記ホイールハブ５１の軸方向の端部には、円板状に形成されたハブ部５１ｂが備えられており、該ハブ部５１ｂに形成された複数のボルト孔にボルト（不図示）が嵌挿され、それらボルトにホイールがナットにより締結されて、車輪として構成される。
【００４０】
なお、上記メインケース２Ａのベアリング支持部２ｆの外周側には、キャリパ取付部２ｇが一体的に延設されており、該キャリパ取付部２ｇには、不図示のディスクブレーキ装置のキャリパが固定される。該キャリパは、出力軸５０の中心（ホイールの中心）である第２軸ＡＸ２を中心として、周方向におけるモータ３と同径上に並列配置される形となる。更に、メインケース２Ａにおいては、第２軸ＡＸ２を中心として、周方向におけるモータ３と同径上に並列配置される形で、サスペンション装置のハブアームの取付部が形成されている（不図示）。従って、ホイール内において、出力軸５０や減速プラネタリギヤ４０の周囲に順に、キャリパ、モータ３、ハブアームの取付部が並んで配置されていることになる。このような配置構造とすることで、ディスクブレーキ装置（キャリパ）やサスペンション装置を、例えばインホイールモータ駆動装置１１を備えていない車両に対して、大幅な設計変更を行うことなく、略々そのまま配置することができる。
【００４１】
続いて、インホイールモータ駆動装置１１の潤滑構造と、該インホイールモータ駆動装置１１の動作に伴うオイル（潤滑油）の流れについて説明する。図１及び図２に示すように、ケースカバー２Ｂの内面にあっては、ロータ軸７よりも上方側に、軸方向のモータ３側に突出するようにリブ部２ａが一体的に形成されている。該リブ部２ａの下方側は、オイルが掻き上げられてくる方向に向かって屈曲形成されており、これにより、掻き上げられたオイルを捕集する捕集面２ｂが構成されている。捕集面２ｂにおける下端部分からは、モータ３とは軸方向反対側に向けてかつ下方に向けて傾斜するように油孔２ｃが穿設されている。該油孔２ｃは、ロータ軸７の先端とケースカバー２Ｂとの間の空間２Ｄに連通されている。また、ケースカバー２Ｂの内面にあって、空間２Ｄから下方側に向けては、上記第３軸ＡＸ３及び上記第２軸ＡＸ２を通るように直線状でかつ溝状に形成された溝部２ｄが形成されている。
【００４２】
例えば不図示の制御部が運転者のアクセル操作等に基づきモータ３の力行制御を開始すると、電源（バッテリ）及びインバータ回路等から該モータ３のステータ４に電力が供給され、ロータ５が回転駆動される。すると、ロータ軸７が回転駆動され、小径ギヤ２１からアイドラギヤ２２を介して減速ギヤ軸２５の大径ギヤ２５ａに、該ロータ軸７の回転が減速されて伝達される。更に、減速ギヤ軸２５のサンギヤ２５ｃが回転駆動されることで、減速プラネタリギヤ４０において、回転が固定されたリングギヤ４１を介してキャリヤ４６が更に減速回転とされ、そのキャリヤ４６の減速回転が、出力軸５０及びホイールハブ５１に伝達され、駆動回転として車輪２００が回転駆動されることになる。
【００４３】
反対に、例えば不図示の制御部が運転者のアクセル操作やブレーキ操作等に基づき回生制御を開始した場合は、出力軸５０及びホイールハブ５１が車両の慣性力等により回転駆動され、減速プラネタリギヤ４０のキャリヤ４６に逆入力される形で、回転が固定されたリングギヤ４１を介して減速ギヤ軸２５のサンギヤ２５ｃが増速回転される。更に、減速ギヤ軸２５の回転は、大径ギヤ２５ａ、アイドラギヤ２２を介して小径ギヤ２１に増速回転として伝達され、ロータ軸７が回転駆動され、ステータ４を負電圧とすることでロータ５の回転が該ステータ４に逆起電力が作用し、インバータ回路等を介して電源に電力として供給されて、電源の充電がなされる。
【００４４】
なお、本第１の実施の形態におけるインホイールモータ駆動装置１１のモータ３は、上述したように誘導モータからなるので、例えばハイブリッド駆動装置（不図示）によって他の車輪（例えば前輪）が駆動された走行状態にあって、モータ３を力行制御せずに空転させる場合であっても、逆起電力が発生することはなく、特にモータ３が高回転となる高速走行にあって、逆起電力によって発生するトルクを打ち消す、いわゆる弱め磁界制御を行う必要がなく、これにより、車両の燃費向上を図ることができる。
【００４５】
このようにモータ３を力行制御した場合や回生制御した場合にあっても、車両が前進走行である状態では出力軸５０の回転方向が前進回転であり、つまり減速ギヤ軸２５の大径ギヤ２５ａ及び減速プラネタリギヤ４０のキャリヤ４６の回転方向は一方向である。この前進走行状態では、図２に示すように、減速ギヤ軸２５の大径ギヤ２５ａが矢印ωで示す方向に回転し、大径ギヤ２５ａにより下方側にあるオイル溜りのオイルが上方に向けて掻き上げられる。
【００４６】
このように掻き上げられたオイルの大部分は、減速ギヤ機構２０の各ギヤの歯面やモータ３に直接的にかかって、それら減速ギヤ機構２０やモータ３を潤滑・冷却する。また、掻き上げられたオイルの一部は、上記リブ部２ａの捕集面２ｂに捕集され、油孔２ｃから空間２Ｄに導かれる。この空間２Ｄに導かれたオイルにより該空間２Ｄに配置されたボールベアリングｂ２が潤滑されると共に、ロータ軸７に形成された軸方向の貫通孔７ｃを介して導かれたオイルにより、ボールベアリングｂ１が潤滑される。該ボールベアリングｂ１を潤滑したオイルは、モータ３のステータ４とメインケース２Ａの内面との間を通ってモータ３を潤滑・冷却しつつオイル溜りに戻される。
【００４７】
一方、空間２Ｄ内のオイルは、溝部２ｄを通って下方側にも流される。該溝部２ｄに流れてきたオイルは、その一部が、詳しくは後述するアイドラ軸２３の軸方向孔２３ａに導入され、該軸方向孔２３ａから外周側に向けて貫通形成された径方向孔２３ｂを介してアイドラギヤ２２を回転自在に支持するニードルベアリングｂ３に導かれる。なお、軸方向孔２３ａから径方向孔２３ｂに入らなかったオイルは、溝部２ｄと軸方向反対側の開口部分から排出され、オイル溜りに戻される。
【００４８】
また、溝部２ｄを通ってアイドラ軸２３よりも下方側に流れたオイルは、その一部がボールベアリングｂ４を潤滑しつつオイル溜りに戻されると共に、残りのオイルは減速ギヤ軸２５に形成された軸方向の貫通孔２５ｄを介して導かれ、ボールベアリングｂ５を潤滑しつつオイル溜りに戻される。
【００４９】
ついで、本発明の要部となるアイドラギヤ２２及びその支持構造について説明する。上述したアイドラギヤ２２は、ニードルベアリングｂ３を介してアイドラ軸２３に回転自在に支持されている。アイドラ軸２３は、図１乃至図３に示すように、ケースカバー２Ｂとモータ３のステータ４のコイルエンド４ｂとの間に配置されており、つまりアイドラ軸２３の軸方向一方側にはモータ３が配置されていることになる。また、アイドラ軸２３は、図４に示すように、略々中空円筒状に構成されており、該アイドラ軸２３には、中心に軸方向に貫通された軸方向孔２３ａが形成されていると共に、該軸方向孔２３ａから外周側に向かって貫通された径方向孔２３ｂ（図１参照）が形成されている。
【００５０】
また、アイドラ軸２３は、取付けられた際にケースカバー２Ｂ側となる端部（軸方向他方側の端部）２３ｃが、該ケースカバー２Ｂに形成された支持穴２ｅに嵌合されて、つまりケース２に対して支持される。該端部２３ｃよりも軸方向のケースカバー２Ｂ側には、上記溝部２ｄに挿入される上下２箇所の突起部２３ｅ，２３ｅが突出形成されており、それら突起部２３ｅ，２３ｅは、該アイドラ軸２３が該ケースカバー２Ｂの支持穴２ｅに嵌合される際に溝部２ｄに入り込んで、アイドラ軸２３がケース２に対して回転不能となるように係合する。
【００５１】
該アイドラ軸２３のモータ３側となる端部（軸方向一方側の端部）２３ｄは、図１及び図２に示すように、プレート部材２４の嵌合穴２４ｆに嵌合されて支持されている。該プレート部材２４は、ケースカバー２Ｂの内周面に固定される２箇所の台座部２４ｄ，２４ｄと、それら台座部２４ｄ，２４ｄから略々垂直に屈曲形成された脚部２４ｃ，２４ｃと、それら脚部２４ｃ，２４ｃに支持され、かつケースカバー２Ｂの内面と平行に配置されると共に上記支持穴２ｅに対向する対向部２４ａと、を有して構成されている。即ち、プレート部材２４は、その脚部２４ｃ，２４ｃと対向部２４ａとで、アイドラギヤ２２、アイドラ軸２３、ニードルベアリングｂ３を帯状に包んだ形となる。なお、ケースカバー２Ｂの内面とアイドラギヤ２２及びニードルベアリングｂ３との間、アイドラギヤ２２及びニードルベアリングｂ３と対向部２４ａとの間には、それぞれワッシャ２６，２６が配置され、それらアイドラギヤ２２及びニードルベアリングｂ３の軸方向が位置決め支持されている。
【００５２】
上記台座部２４ｄ，２４ｄには、図２及び図３に示すように、それぞれ２箇所（合計４箇所）のボルト孔２４ｅが形成されており、該ボルト孔２４ｅを貫通する形でケースカバー２Ｂに形成された雌ネジ部２Ｂａにボルト１２が螺合されることで、台座部２４ｄ，２４ｄがケースカバー２Ｂに対して固着されるように締結される。これにより、プレート部材２４の特に対向部２４ａは、ケース２に対して位置決め支持されていることになる。
【００５３】
一方、対向部２４ａのケースカバー２Ｂ側には、上記アイドラ軸２３の端部２３ｄに嵌合する嵌合穴２４ｆが形成されており、これにより、アイドラ軸２３は、その両端部２３ｃ，２３ｄが、ケースカバー２Ｂの支持穴２ｅとプレート部材２４の対向部２４ａの嵌合穴２４ｆとに嵌合して、いわゆる両持ち構造とされる。
【００５４】
また、対向部２４ａのモータ３側には、軸方向視でステータ４のコイルエンド４ｂと重なる部分に、該ステータ４とは軸方向反対側に凹む凹部２４ｂが形成されている。該凹部２４ｂの深さは、アイドラ軸２３のモータ３側の端面が露出する深さに形成されており、かつコイルエンド４ｂとプレート部材２４の対向部２４ａとの隙間が、所定の絶縁距離となる深さに形成されている。この絶縁距離を有することで、ステータ４における巻線コイル同士に流れる電流が、プレート部材２４を介してリークすることのないように構成されている。また、対向部２４ａに凹部２４ｂが形成されていない場合に比して、プレート部材２４とステータ４との軸方向の距離を最大限に短縮化されるように構成されていることになる。
【００５５】
なお、凹部２４ｂは、アイドラ軸２３のモータ３側の端面が露出する深さに形成されているので、上記軸方向孔２３ａが開口されており（図２参照）、上記溝部２ｄから軸方向孔２３ａに導入され、径方向孔２３ｂに導入されなかったオイルがオイル溜りに戻されるように構成されている。
【００５６】
以上のように構成された本インホイールモータ駆動装置１１によると、減速ギヤ機構２０が、第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２と平行な第３軸ＡＸ３上に配置され、小径ギヤ２１と大径ギヤ２５ａとに噛合するアイドラギヤ２２を有しているので、該減速ギヤ機構２０で十分な減速比を設定することができるものでありながら、特に減速ギヤ機構２０の大径ギヤ２５ａを小径化することができ、該減速ギヤ機構２０を小型化することができる。これにより、インホイールモータ駆動装置１１の小型化が図れ、サスペンション装置やブレーキ装置に干渉することの防止を図ることができる。
【００５７】
また、第３軸ＡＸ３が、第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２を通る直線Ｘ上に配置されており、つまり小径ギヤ２１、アイドラギヤ２２、大径ギヤ２５ａが直線状に配置されるので、アイドラギヤ２２に対して小径ギヤ２１から受けるスラスト力と、アイドラギヤ２２に対して大径ギヤ２５ａから受けるスラスト力とが、アイドラギヤ２２において周方向の真逆位置で生じるため、それらスラスト力がねじれ方向に作用することなく、打ち消し合うようにすることができる。これにより、アイドラギヤ２２の支持構造（つまりアイドラ軸２３及びプレート部材２４）を簡易にすることができて、アイドラギヤ２２の支持構造の小型化も図ることができる。
【００５８】
更に、アイドラギヤ２２を回転自在に支持するアイドラ軸２３のケースカバー２Ｂ側の端部２３ｃをケース２の支持穴２ｅに支持させることで、該アイドラ軸２３を、軸方向反対側にモータ３が配置される場所に配置することを可能とすることができる。
【００５９】
また、アイドラ軸２３のモータ３側をプレート部材２４の対向部２４ａに支持させることで、該アイドラ軸２３を、ケース２の支持穴２ｅとプレート部材２４の対向部２４ａとで両持ち構造にすることができる。これにより、アイドラギヤ２２の支持精度を向上することができ、耐久性の向上やギヤノイズの低減も図ることができる。
【００６０】
更に、プレート部材２４の対向部２４ａが、軸方向視でモータ３のステータ４と重なる部分に、該ステータ４とは軸方向反対側に凹む凹部２４ｂを有しているので、凹部２４ｂの凹んだ分、モータ３とプレート部材２４とを軸方向に近づけることができる。これにより、インホイールモータ駆動装置１１を軸方向に短縮化することができる。
【００６１】
また、アイドラ軸２３が、溝部２ｄからオイルを導入する軸方向孔２３ａと、軸方向孔２３ａから外周側に向けて貫通形成され、アイドラギヤ２２を回転自在に支持するニードルベアリングｂ３にオイルを導く径方向孔２３ｂと、ケース２の溝部２ｄに挿入される突起部２３ｅ，２３ｅとを有しているので、アイドラギヤ２２を回転自在に支持するニードルベアリングｂ３を潤滑するオイルを導くために形成された溝部２ｄを利用して、突起部２３ｅ，２３ｅによってアイドラ軸２３の回り止めを行うことができ、つまり回り止め専用の部品を別途設けることを不必要とすることができる。
【００６２】
そして、本実施の形態においては、減速プラネタリギヤ４０とモータ３とが径方向から見て軸方向に重なる位置に配置されているので、モータ３が車両側に突出することがなく、インホイールモータ駆動装置１１を軸方向に短縮化することができる。また、減速ギヤ機構２０の小径ギヤ２１、大径ギヤ２５ａ、及びアイドラギヤ２２も、互いに径方向から見て軸方向に重なる位置に配置されているので、減速ギヤ機構２０が軸方向に膨らむことがなく、インホイールモータ駆動装置１１を軸方向に短縮化することができる。
【００６３】
＜第２の実施の形態＞
つづいて、上記第１の実施の形態を一部変更した第２の実施の形態について図５に沿って説明する。なお、本第２の実施の形態の説明においては、上記第１の実施の形態と同様な部分に、同符号を付し、その説明を省略する。
【００６４】
本第２の実施の形態においては、上述した第１の実施の形態に比して、モータ３を誘導モータからＩＰＭ同期モータ（磁石埋設型モータ）に変更したものである。また、モータ３の変更に伴い、モータ３の正確な回転位置を検出して制御を行うため、ロータ軸７の回転位置を検出するレゾルバ装置３０を取付けたものである。また、本第２の実施の形態においては、上述した第１の実施の形態に比して、アイドラギヤ２２の支持構造を変更し、つまりアイドラ軸２３及びプレート部材２４の代わりに、アイドラ軸１２３を配設したものである。
【００６５】
詳細には、インホイールモータ駆動装置１２におけるレゾルバ装置３０は、ロータ軸７のナット９よりも先端部（図５中右方側の先端）にナット３３によって締結されたレゾルバロータ３２と、ケースカバー２Ｂの側方面に固着されたレゾルバステータ３１と、を有して構成されており、ケースカバー２Ｂに着脱自在に固定される蓋部材２Ｃに覆われたレゾルバ室３４に収納されている。レゾルバ装置３０は、本インホイールモータ駆動装置１２を製造した後に、該蓋部材２Ｃを外して、ナット３３を緩めることでレゾルバロータ３２のロータ軸７に対する位相（角度）調整が可能となるように構成されている。
【００６６】
なお、本インホイールモータ駆動装置１２においては、レゾルバ装置３０によりロータ軸７の回転数を検出できるため、その検出結果に減速ギヤ機構２０及び減速プラネタリギヤ４０のギヤ比を乗算することで出力軸５０の回転数を算出できるので、回転数センサ５９は省略することができる。
【００６７】
このようにモータ３がＩＰＭ同期モータにより構成されたインホイールモータ駆動装置１２は、上記第１の実施の形態における誘導モータに比して、高速回転で連れ回された際に逆起電力が発生するため、いわゆる弱め磁界制御を行う必要が生じるものの、モータ３の出力トルクが大きくなるので、車両全体としての駆動力の出力性能は高性能なものとなる。
【００６８】
一方、本インホイールモータ駆動装置１２において、アイドラギヤ２２は、ニードルベアリングｂ３を介してアイドラ軸１２３によって回転自在となるように支持されている。該アイドラ軸１２３は、ニードルベアリングｂ３が配置される外周面よりも外周側に延びる鍔部１２３ａと、中心に凹むように形成された穴部１２３ｂと、該穴部１２３ｂの底面より貫通形成されたボルト孔１２３ｃと、を有して構成されており、該ボルト孔１２３ｃを貫通する形でケースカバー２Ｂの雌ネジ部２Ｂｂに螺合されるボルト１２４によって、該アイドラ軸１２３がケースカバー２Ｂに対して固定されている。また、アイドラ軸１２３のケースカバー２Ｂ側の端部（軸方向他方側の端部）１２３ｄは、該ケースカバー２Ｂの支持穴２ｅに嵌合されており、これにより、アイドラ軸１２３は、ケースカバー２Ｂに対して片持ち構造となるように取付けられている。
【００６９】
以上のように構成された本インホイールモータ駆動装置１２にあっても、減速ギヤ機構２０が、第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２と平行な第３軸ＡＸ３上に配置され、小径ギヤ２１と大径ギヤ２５ａとに噛合するアイドラギヤ２２を有しているので、該減速ギヤ機構２０で十分な減速比を設定することができるものでありながら、特に減速ギヤ機構２０の大径ギヤ２５ａを小径化することができ、該減速ギヤ機構２０を小型化することができる。これにより、インホイールモータ駆動装置１２の小型化が図れ、サスペンション装置やブレーキ装置に干渉することの防止を図ることができる。
【００７０】
また、第３軸ＡＸ３が、第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２を通る直線Ｘ上に配置されており、つまり小径ギヤ２１、アイドラギヤ２２、大径ギヤ２５ａが直線状に配置されるので、アイドラギヤ２２に対して小径ギヤ２１から受けるスラスト力と、アイドラギヤ２２に対して大径ギヤ２５ａから受けるスラスト力とが、アイドラギヤ２２において周方向の真逆位置で生じるため、それらスラスト力がねじれ方向に作用することなく、打ち消し合うようにすることができる。これにより、アイドラギヤ２２の支持構造（つまりアイドラ軸１２３）を簡易にすることができて、アイドラギヤ２２の支持構造の小型化も図ることができる。
【００７１】
更に、アイドラギヤ２２を回転自在に支持するアイドラ軸１２３のケースカバー２Ｂ側の端部１２３ｄをケース２の支持穴２ｅに支持させることで、該アイドラ軸２３を、軸方向反対側にモータ３が配置される場所に配置することを可能とすることができる。
【００７２】
そして、本実施の形態においても、減速プラネタリギヤ４０とモータ３とが径方向から見て軸方向に重なる位置に配置されているので、モータ３が車両側に突出することがなく、インホイールモータ駆動装置１２を軸方向に短縮化することができる。また、減速ギヤ機構２０の小径ギヤ２１、大径ギヤ２５ａ、及びアイドラギヤ２２も、互いに径方向から見て軸方向に重なる位置に配置されているので、減速ギヤ機構２０が軸方向に膨らむことがなく、インホイールモータ駆動装置１２を軸方向に短縮化することができる。
【００７３】
なお、以上説明した第１及び第２の実施の形態のインホイールモータ駆動装置１１，１２においては、モータ３（第１軸ＡＸ１）を第２軸ＡＸ２よりも上方側に配置したものを説明したが、ブレーキ装置のキャリパの位置やサスペンション装置の取付位置等によっては、モータ３（第１軸ＡＸ１）を第２軸ＡＸ２よりも下方側に配置してもよく、つまりモータ３がブレーキ装置やサスペンション装置に干渉しないように配置することが好ましい形態である。
【００７４】
また、本第１及び第２の実施の形態においては、減速機構として減速プラネタリギヤ４０を一例として説明したが、減速機構はどのようなものであってもよい。減速機構としては、例えばサイクロイド減速機（特開２００９−５８００５号公報）やローラ減速機（特開２００６−１０３５２１号公報）等が考えられる。
【００７５】
また、本第１及び第２の実施の形態に係るインホイールモータ駆動装置１１，１２は、基本的に車両進行方向に対する右側の車輪に搭載されるものとなるが、当然に左右車輪にそれぞれ搭載されるべきものであり、左側の車輪に搭載されるインホイールモータ駆動装置１１，１２は、図１乃至図５では前後方向が逆（鏡面に写した形）になるものである。
【符号の説明】
【００７６】
１ インホイールモータ駆動装置
２ ケース部材
２ｄ 溝部
２ｅ 支持部（支持穴）
３ 回転電機（モータ）
４ ステータ
５ ロータ
２０ 伝達機構
２１ 第１ギヤ（小径ギヤ）
２２ 第３ギヤ（アイドラギヤ）
２３ 軸部材（アイドラ軸）
２３ａ 軸方向孔
２３ｂ 径方向孔
２３ｃ 軸方向他方側の端部
２３ｅ 突起部
２４ プレート部材
２４ａ 対向部
２４ｂ 凹部
２５ａ 第２ギヤ（大径ギヤ）
４０ 減速機構（減速プラネタリギヤ）
５０ 出力軸
１２３ 軸部材（アイドラ軸）
１２３ｄ 軸方向他方側の端部
ＡＸ１ 第１軸
ＡＸ２ 第２軸
ＡＸ３ 第３軸
Ｘ 直線
ｂ３ 軸受（ニードルベアリング）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪のホイールの内側に取付けられ、該車輪を駆動し得るインホイールモータ駆動装置において、
第１軸上に配置された回転電機と、
前記回転電機の回転を、前記第１軸上から該第１軸と平行な第２軸上に減速して伝達する伝達機構と、
前記第２軸上に配置され、前記伝達機構により伝達された回転を減速する減速機構と、
前記第２軸上に配置され、前記減速機構の減速回転を前記ホイールに出力する出力軸と、を備え、
前記伝達機構は、
前記第１軸上に配置され、前記回転電機に駆動連結された第１ギヤと、
前記第２軸上に配置され、前記減速機構に駆動連結されると共に前記第１ギヤより大径な第２ギヤと、
前記第１軸及び前記第２軸と平行な第３軸上に配置され、前記第１ギヤと前記第２ギヤとに噛合する第３ギヤと、を有する、
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】
前記第３軸は、前記第１軸及び前記第２軸を通る直線上に配置された、
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】
前記回転電機と前記伝達機構と前記減速機構と前記出力軸の一部とを収納するケース部材と、
前記第３ギヤの中心を貫通して該第３ギヤを回転自在に支持する軸部材と、を備え、
前記軸部材は、軸方向一方側に前記回転電機が配置されると共に、軸方向他方側の端部が前記ケース部材の支持部に支持された、
ことを特徴とする請求項１または２記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項４】
前記ケース部材に支持されると共に、該ケース部材の支持部と対向した対向部を有するプレート部材を備え、
前記軸部材は、前記軸方向一方側が前記プレート部材の対向部に支持された、
ことを特徴とする請求項３記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項５】
前記回転電機は、ステータ及びロータを有し、
前記プレート部材の対向部は、軸方向視で前記ステータと重なる部分に、該ステータとは軸方向反対側に凹む凹部を有する、
ことを特徴とする請求項４記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項６】
前記ケース部材は、溝状に形成されて潤滑油を導く溝部を有し、
前記軸部材は、軸方向に貫通形成され、前記溝部から潤滑油を導入する軸方向孔と、前記軸方向孔から外周側に向けて貫通形成され、前記第３ギヤを回転自在に支持する軸受に潤滑油を導く径方向孔と、前記ケース部材の溝部に挿入される突起部と、を有する、
ことを特徴とする請求項４または５記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項７】
前記減速機構と前記回転電機とは、径方向から見て軸方向に重なる位置に配置され、
前記伝達機構の第１ギヤ、前記第２ギヤ、及び前記第３ギヤは、互いに径方向から見て軸方向に重なる位置に配置された、
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項１】
車輪のホイールの内側に取付けられ、該車輪を駆動し得るインホイールモータ駆動装置において、
第１軸上に配置された回転電機と、
前記回転電機の回転を、前記第１軸上から該第１軸と平行な第２軸上に減速して伝達する伝達機構と、
前記第２軸上に配置され、前記伝達機構により伝達された回転を減速する減速機構と、
前記第２軸上に配置され、前記減速機構の減速回転を前記ホイールに出力する出力軸と、を備え、
前記伝達機構は、
前記第１軸上に配置され、前記回転電機に駆動連結された第１ギヤと、
前記第２軸上に配置され、前記減速機構に駆動連結されると共に前記第１ギヤより大径な第２ギヤと、
前記第１軸及び前記第２軸と平行な第３軸上に配置され、前記第１ギヤと前記第２ギヤとに噛合する第３ギヤと、を有する、
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】
前記第３軸は、前記第１軸及び前記第２軸を通る直線上に配置された、
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】
前記回転電機と前記伝達機構と前記減速機構と前記出力軸の一部とを収納するケース部材と、
前記第３ギヤの中心を貫通して該第３ギヤを回転自在に支持する軸部材と、を備え、
前記軸部材は、軸方向一方側に前記回転電機が配置されると共に、軸方向他方側の端部が前記ケース部材の支持部に支持された、
ことを特徴とする請求項１または２記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項４】
前記ケース部材に支持されると共に、該ケース部材の支持部と対向した対向部を有するプレート部材を備え、
前記軸部材は、前記軸方向一方側が前記プレート部材の対向部に支持された、
ことを特徴とする請求項３記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項５】
前記回転電機は、ステータ及びロータを有し、
前記プレート部材の対向部は、軸方向視で前記ステータと重なる部分に、該ステータとは軸方向反対側に凹む凹部を有する、
ことを特徴とする請求項４記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項６】
前記ケース部材は、溝状に形成されて潤滑油を導く溝部を有し、
前記軸部材は、軸方向に貫通形成され、前記溝部から潤滑油を導入する軸方向孔と、前記軸方向孔から外周側に向けて貫通形成され、前記第３ギヤを回転自在に支持する軸受に潤滑油を導く径方向孔と、前記ケース部材の溝部に挿入される突起部と、を有する、
ことを特徴とする請求項４または５記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項７】
前記減速機構と前記回転電機とは、径方向から見て軸方向に重なる位置に配置され、
前記伝達機構の第１ギヤ、前記第２ギヤ、及び前記第３ギヤは、互いに径方向から見て軸方向に重なる位置に配置された、
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２０１２８９（Ｐ２０１２−２０１２８９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６９３２７（Ｐ２０１１−６９３２７）
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００１００７６８）アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 (3,717)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００１００７６８）アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 (3,717)
【Ｆターム（参考）】
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