インホイールモータ駆動装置
【課題】ホイールの中心軸とインホイールモータ駆動装置の出力軸との軸心合せを高精度にし、もって振動発生の防止、騒音発生の防止、耐久性の向上を図ることを可能とする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１は、サスペンション装置９０の支持部９５に支持されたハブベアリング５２を介して回転自在に支持された車輪２００のホイール１００の内側に取付けられ、ケース２に収納されたモータ３によって該車輪２００を駆動する。このケース２において、出力軸５０の回転中心と同心円状に形成され、ハブベアリング５２の軸受ケース５２Ａの外周面に形成された芯出し面５２Ａｂにインロー嵌合するサスペンション装置９０の支持部９５の嵌合孔９５ａに、該芯出し面５２Ａｂと軸方向に並設されてインロー嵌合するインロー嵌合面２Ａｃを形成する。
【解決手段】インホイールモータ駆動装置１は、サスペンション装置９０の支持部９５に支持されたハブベアリング５２を介して回転自在に支持された車輪２００のホイール１００の内側に取付けられ、ケース２に収納されたモータ３によって該車輪２００を駆動する。このケース２において、出力軸５０の回転中心と同心円状に形成され、ハブベアリング５２の軸受ケース５２Ａの外周面に形成された芯出し面５２Ａｂにインロー嵌合するサスペンション装置９０の支持部９５の嵌合孔９５ａに、該芯出し面５２Ａｂと軸方向に並設されてインロー嵌合するインロー嵌合面２Ａｃを形成する。
【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、サスペンション装置の支持部に支持されたハブベアリングを介して回転自在に支持された車輪のホイールの内側に取付けられ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）。
【０００３】
上記特許文献１のものは、アッパーアーム（２１０）及びロアアーム（２２０）に対してボールジョイント（１６０，１７０）を介して取付けられたナックル（１８０）によりハブベアリング（１１，１２）を回転自在に支持することで、ホイール（車輪）を車体に対して支持すると共に、上記ボールジョイント（１６０，１７０）に対してダンパー（１４０，１５０）を介してインホイールモータ駆動装置（ＩＷＭ）のケースを支持することで、該インホイールモータ駆動装置を車体に対して支持しており、つまりサスペンション装置（車輪支持装置２００）によって、ホイールとインホイールモータ駆動装置とをそれぞれ別々に支持する構造を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１２６０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１のものは、インホイールモータ駆動装置とホイールとが別々に支持されているため、互いに相対移動し得る状態で接続されており、特にインホイールモータ駆動装置の出力軸とホイールの中心軸との相対角度が変動し得るため、インホイールモータ駆動装置の出力軸とホイールとの間に等速ジョイントを設ける必要があり、部品点数の増加やコンパクト化の妨げなどの問題がある。更に、サスペンション装置によって、ホイールだけでなく、インホイールモータ駆動装置も別途に支持する構造であるので、サスペンション装置自体が高価で複雑な構造となるという問題もある。
【０００６】
このような問題を解決するため、サスペンション装置に支持されたホイールに対して、インホイールモータ駆動装置を固定してしまうことが考えられる。ホイールとインホイールモータ駆動装置との相対移動が無ければ、等速ジョイント等を設けることを不要とすることができ、かつサスペンション装置は従前通りホイールを支持する構造で足りるので、インホイールモータ駆動装置を搭載していない車両のサスペンション装置を大幅に設計変更することなく、インホイールモータ駆動装置の搭載を簡易に達成でき、コストアップ等を防ぐことができる。
【０００７】
しかしながら、このようにホイールに対してインホイールモータ駆動装置を相対移動不能に固定する場合に、ホイールの中心軸とインホイールモータ駆動装置の出力軸との軸心合せの精度が低いと、微振動の発生や騒音の発生を招いたり、インホイールモータ駆動装置の耐久性向上の妨げになったりする虞がある。
【０００８】
そこで本発明は、ホイールの中心軸とインホイールモータ駆動装置の出力軸との軸心合せを高精度にし、もって振動発生の防止、騒音発生の防止、耐久性の向上を図ることを可能とする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４参照）、サスペンション装置（９０）の支持部（９５）に支持されたハブベアリング（５２）を介して回転自在に支持された車輪（２００）のホイール（１００）の内側に取付けられ、ケース部材（２）に収納された回転電機（３）によって該車輪（２００）を駆動し得るインホイールモータ駆動装置（１）において、
前記ケース部材（２）は、前記回転電機（３）の駆動力を出力する出力軸（５０）の回転中心（ＡＸ１）と同心円状に形成され、前記ハブベアリング（５２）の外周部材（５２Ａ）の外周面に形成された芯出し面（５２Ａｂ）にインロー嵌合する前記サスペンション装置（９０）の支持部（９５）の嵌合孔（９５ａ）に、該芯出し面（５２Ａｂ）と軸方向に並設されてインロー嵌合するインロー嵌合面（２Ａｃ）を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は（例えば図１参照）、前記ケース部材（２）は、前記インロー嵌合面（２Ａｃ）の外周側に、前記サスペンション装置（９０）の支持部（９５）に固定される固定部（２Ａａ）を有することを特徴とする。
【００１１】
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】
【００１２】
請求項１に係る本発明によると、インホイールモータ駆動装置のケース部材のインロー嵌合面が、出力軸の回転中心と同心円状に形成されていると共に、ハブベアリングの芯出し面にインロー嵌合するサスペンション装置の支持部の嵌合孔に、該芯出し面と軸方向に並設されてインロー嵌合するので、ホイールの中心軸とインホイールモータ駆動装置の出力軸との軸心合せを高精度に位置決めすることができ、振動発生の防止、騒音発生の防止、耐久性の向上などを図ることができる。
【００１３】
また、サスペンション装置の支持部の嵌合孔は、インホイールモータ駆動装置を搭載しない車両にあっても、ハブベアリングの芯出し面にインロー嵌合するように構成されており、その嵌合孔を利用してインホイールモータ駆動装置のケース部材をインロー嵌合させることができるので、新たなインロー嵌合部分を構成するような設計変更を行うことなく、ホイールの中心軸とインホイールモータ駆動装置の出力軸との軸心合せを高精度に位置決めすることを可能とすることができる。
【００１４】
請求項２に係る本発明によると、ケース部材が、インロー嵌合面の外周側にサスペンション装置の支持部に固定される固定部を有しているので、インホイールモータ駆動装置をサスペンション装置の支持部を介してホイールに強固に固定することができると共に、サスペンション装置が、インホイールモータ駆動装置のケース部材を介してホイールを支持する構造ではないので、インホイールモータ駆動装置のケース部材に車両荷重が掛らず、例えばケース部材の肉厚を厚くして強化することを不要とすることができ、インホイールモータ駆動装置のコンパクト化や軽量化を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】インホイールモータ駆動装置を備えた車輪を示す断面図。
【図２】インホイールモータ駆動装置を備えた車輪を示す側面図。
【図３】車輪をサスペンション装置に取付けた状態を示す側面図。
【図４】車輪をサスペンション装置に取付けた状態を示す上方視図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る実施の形態を図１乃至図４に沿って説明する。まず、本発明に係るインホイールモータ駆動装置及びそれを備えた車輪の構造について、図１及び図２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１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。
【００１７】
本インホイールモータ駆動装置１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２０、減速プラネタリギヤ４０、ホイールハブ５１が固定された出力軸５０等を収納して備えている。このうちの出力軸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の回転中心と同軸の第１軸ＡＸ１上に配置され、減速ギヤ機構２０が、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、更に、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と平行な第２軸ＡＸ２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。
【００１８】
即ち、第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２と直交する径方向断面上にモータ３と減速プラネタリギヤ４０とが位置されるように配置されており、つまりモータ３と減速プラネタリギヤ４０とを通過すると共に第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２と直交する径方向断面が少なくとも１つあることになる。言い換えると、モータ３の少なくとも一部と減速プラネタリギヤ４０の少なくとも一部とが径方向から視て軸方向に重なる位置に配置されており、好ましくは図１に示すように、減速プラネタリギヤ４０の全体がモータ３と径方向から視て軸方向に重なる位置に配置されているとよい。
【００１９】
上記ケース２は、主要部品の大部分を収容すると共に、出力軸５０の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。
【００２０】
また、上記ケース２は、図２に示すように、大まかに、第１軸ＡＸ１を中心とした円筒状からなり、後述する減速ギヤ軸２５、減速プラネタリギヤ４０、及び出力軸５０の一部を収納する第１円筒部２ＣＹ１と、第２軸ＡＸ２を中心とした円筒状からなり、モータ３を収納する第２円筒部２ＣＹ２と、に部分的に分けた見方をすることができる。該第１円筒部２ＣＹ１と該第２円筒部２ＣＹ２とは、外壁の一部が重なって、側面視で８の字状を形成しており、その外壁が重なった部分は、図１に示すように、モータ３と出力軸５０との間における隔壁部分を構成している形となる。
【００２１】
図２に示すように、第１軸ＡＸ１、つまりケース２の第１円筒部２ＣＹ１の中心は、ホイール１００の中心と同軸上にあり、第２軸ＡＸ２、つまりケース２の第２円筒部２ＣＹ２の中心は、車輌搭載状態において第１軸ＡＸ１よりも上方側に配置され、即ちモータ３は、インホイールモータ駆動装置１のうちの上方側に配置されている。また、第２軸ＡＸ２（ケース２の第２円筒部２ＣＹ２）は、第１軸ＡＸ１を通る水平線Ｈと該第１軸ＡＸ１で直交する垂直線Ｖに対して周方向一方側（例えば車両進行方向の前側）にオフセットされて配置されており、垂直線Ｖに対して周方向他方側（例えば車両進行方向の後側）には、詳しくは後述するようにディスクブレーキ装置７０のキャリパ７２が配置されている。従って、モータ３は、キャリパ７２に対し、第１軸ＡＸ１を中心として周方向の異なる位置に配置されていることになる。
【００２２】
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、下方側となる第１円筒部２ＣＹ１内部の、第１軸ＡＸ１よりも下方部分に形成されており、減速プラネタリギヤ４０及び後述する減速ギヤ軸２５の大径ギヤ２５ａの一部が浸かっている状態となり、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。
【００２３】
ついで、本インホイールモータ駆動装置１の内部構造について、図１に沿って詳細に説明する。なお図１に示すインホイールモータ駆動装置１の断面図は、図２に示すＡ−Ａ矢視断面図である。
【００２４】
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２軸ＡＸ２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、ステータ巻線が埋設されるステータ鋼板４ａを有しており、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。なお、ステータ巻線に接続される配線は、第２円筒部２ＣＹ２の前方側の側面に配設されたコネクタ部１５（図２参照）を介して不図示のインバータ回路に接続される。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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に噛合するアイドラギヤ２２と、該アイドラギヤ２２に噛合する減速ギヤ軸２５の大径ギヤ２５ａとを有して構成されている。アイドラギヤ２２は、上記第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２と平行な第３軸ＡＸ３上に配置されており、アイドラ軸２３に対してニードルベアリングｂ３を介して回転自在に支持されている。該アイドラ軸２３は、ケースカバー２Ｂに形成された穴部分と、該ケースカバー２Ｂに固定支持された支持板２４の孔部とによって、いわゆる両持ち構造となるように構成されている。
【００２８】
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１軸ＡＸ１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に噛合する歯面として形成されることで、ギヤとして構成されている。該第１軸ＡＸ１上にある減速ギヤ軸２５は、上記第２軸ＡＸ２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２５ｂの歯面が形成されている。
【００２９】
なお、減速ギヤ機構２０は、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（つまり第１軸ＡＸ１、第２軸ＡＸ２、第３軸ＡＸ３の軸心）が一直線上となるように配置されており、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。
【００３０】
上記減速プラネタリギヤ４０は、上述のサンギヤ２５ｂと、該サンギヤ２５ｂに噛合するピニオンギヤ４３と、該ピニオンギヤ４３に噛合するリングギヤ４１とを有しており、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、メインケース２Ａにおいて、第１円筒部２ＣＹ１の内周面に沿って構成される円筒部分に、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スプライン嵌合して回転不能に固定されている。
【００３１】
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。
【００３２】
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と第１円筒部２ＣＹ１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、ディスクブレーキ装置７０のブレーキディスク７１が固定されるホイール１００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。また、回転数センサ５９の配線は、第１円筒部２ＣＹ１のケースカバー２Ｂ側の側面に設けられたコネクタ端子部１６（図２参照）を介して、不図示の制御部に接続される。
【００３３】
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がスプライン嵌合すると共に、上記出力軸５０の小径部５０ｂにおける軸方向の減速プラネタリギヤ４０側の根元部分５０ｅが該ホイールハブ５１の孔部の内周面５１ｄにインロー嵌合している。また、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。
【００３４】
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５１ｃに、詳しくは後述するハブボルト１０１が嵌挿され、該ハブボルト１０１にホイール１００がナット１０２により締結されて、車輪２００として構成される。
【００３５】
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、軸受ケース（外周部材）５２Ａとの間に、ハブベアリング５２が配設されている。ハブベアリング５２は、該軸受ケース５２Ａの内周側にハブベアリング５２のボール機構を直接支持しており、これらハブベアリング５２とホイールハブ５１とによって、出力軸５０及び該ホイールハブ５１を回転自在に支持するハブユニットベアリング６０を構成している。図４に示すように、軸受ケース５２Ａの外周側には、フランジ状に一体形成されたフランジ部５２Ａａが備えられており、該フランジ部５２Ａａは、詳しくは後述するサスペンション装置９０のハブアーム９２の先端に固定された支持部９５の当接面９５ｂに当接されると共に、該支持部９５に複数のボルト６１によって接合・固定されている。
【００３６】
なお、ハブベアリング５２は、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。
【００３７】
上記軸受ケース５２Ａは、フランジ部５２Ａａよりも軸方向のインホイールモータ駆動装置１側の外周面に、詳しくは後述するサスペンション装置９０の支持部９５に穿設された嵌合孔９５ａにインロー嵌合する芯出し面５２Ａｂが形成されている。該軸受ケース５２Ａの芯出し面５２Ａｂは、出力軸５０やホイール１００の回転中心と同心円状に形成されている。
【００３８】
上記サスペンション装置９０の支持部９５には、複数のボルト孔９５ｃが形成されており、一方のメインケース２Ａの出力軸５０を突出させる開口部分の外周側（詳しくは後述するインロー嵌合面２Ａｃの外周側）には、肉厚を厚くした形のサスペンション固定部２Ａａが形成されると共に複数のボルト孔２Ａｄが形成されており、これらボルト孔９５ｃ及びボルト孔２Ａｄにボルト１２が螺合されることによって、サスペンション装置９０の支持部９５とインホイールモータ駆動装置１のケース２とが固定支持される。
【００３９】
そして、メインケース２Ａのサスペンション固定部２Ａａの内周側であって、出力軸５０を突出させる開口部分の外縁を成す外縁部２Ａｂの外周側には、出力軸５０やホイール１００の回転中心と同心円状となるインロー嵌合面２Ａｃが形成されており、該インロー嵌合面２Ａｃは、上記軸受ケース５２Ａの芯出し面５２Ａｂと軸方向に並設されて上記支持部９５の嵌合孔９５ａにインロー嵌合するように構成されている。
【００４０】
以上のように構成されたインホイールモータ駆動装置１にあって、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２５ｂ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。
【００４１】
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２５ｂ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。
【００４２】
なお、本インホイールモータ駆動装置１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。
【００４３】
ついで、本インホイールモータ駆動装置１を備えた車輪２００の構造、並びに車輪２００の車両（サスペンション装置９０）への取付状態を図１乃至図４に沿って説明する。
【００４４】
車輪２００は、大まかに、ホイール１００と、ディスクブレーキ装置７０と、上述したインホイールモータ駆動装置１とによって構成されており、サスペンション装置９０に取付けられることで、車両に対して本車輪２００の所定範囲の移動が許容され、かつ本車輪２００の振動が吸収されるように構成されている。
【００４５】
上記ホイール１００は、一般的な汎用製品からなり、図１に示すように、不図示のタイヤが取付けられるドラム状のリム部１００ａと、該リム部１００ａの端部を繋いで該リム部１００ａを支持するディスク状のディスク部１００ｂとを有しており、該ディスク部１００ｂの内周部分にあって上記ホイールハブ５１の複数のボルト孔５１ｃに対応する位置には、同数のボルト孔１００ｃが形成されている。
【００４６】
従って、ホイール１００を上記ホイールハブ５１に取付ける際は、該ホイールハブ５１のボルト孔５１ｃに螺合されたハブボルト１０１に対してホイール１００のボルト孔１００ｃを位置合せし、該ハブボルト１０１が該ボルト孔１００ｃを貫通するようにホイール１００を設置して、更に、ナット１０２により締結することにより、ホイール１００がホイールハブ５１に対して取付けられる。なお、ホイール１００をホイールハブ５１に取付けた状態では、ディスクブレーキ装置７０のブレーキディスク７１が共締めされて、それらホイール１００及びホイールハブ５１（即ち出力軸５０）に対して相対回転不能に締結される。
【００４７】
上記ディスクブレーキ装置７０は、大まかに、上記ブレーキディスク７１と、該ブレーキディスク７１をブレーキパッド７５，７５で挟み込んで摺擦させるキャリパ７２とを有して構成されている。該ブレーキディスク７１は、上記ブレーキパッド７５，７５が摺擦する環状の摺擦部７１ａと、該摺擦部７１ａを支持するフランジ状のフランジ部７１ｂとを有している。また、該フランジ部７１ｂには、上記ホイールハブ５１のボルト孔５１ｃ及びホイール１００のボルト孔１００ｃに対応する位置に同数の貫通孔７１ｃが形成されており、貫通孔７１ｃに上記ハブボルト１０１が貫通するように組付けられることで、上述したようにホイール１００がホイールハブ５１に締結される際に該ブレーキディスク７１が共締めされる。
【００４８】
上記キャリパ７２は、図１に示すように、大まかに、ピストン部７３と、シリンダ部７４と、ブレーキパッド７５，７５と有して構成されている。ブレーキパッド７５，７５は、それぞれパッドホルダー７６，７６に支持されると共に、上記ブレーキディスク７１の摺擦部７１ａの両側面に対向して配置されている。シリンダ部７４は、断面視でコの字状に形成され、軸方向一方側（図１中左方側）のブレーキパッド７５を支持する支持部７４ａを有すると共に、トルクメンバー７７に固定されている。
【００４９】
上記ピストン部７３は、不図示の油路から供給されるブレーキオイルにより駆動自在なピストン（不図示）を内蔵しており、ブレーキオイルが供給された際に、軸方向他方側（図１中右方側）のブレーキパッド７５をブレーキディスク７１の摺擦部７１ａに向けてピストン（不図示）を押圧駆動し、シリンダ部７４の支持部７４ａにより反力を受けることで、ブレーキパッド７５，７５によりブレーキディスク７１の摺擦部７１ａを挟み込んで摺擦させる。なお、ピストン部７３の側面には、サイドブレーキ機構８０のレバー類が配設されている。
【００５０】
なお、キャリパ７２は、後述するサスペンション装置９０の支持部９５にボルト７９（図２参照）を介して上記トルクメンバー７７が固定されることで上記シリンダ部７４が固定され、つまりサスペンション装置９０に対してキャリパ７２が固定されている。
【００５１】
続いて、車輪２００のサスペンション装置９０に対する取付状態を説明する。サスペンション装置９０は、図３及び図４に示すように、車両の左右方向に架け渡される断面視Ｖの字状のクロスビーム９１と、該クロスビーム９１の端部から車両前方側に延びたトレーリングアーム９３と、該トレーリングアーム９３を車両に係着させるリンク９４と、クロスビーム９１とトレーリングアーム９３との交差部分から車輪２００に向けて延びるハブアーム９２と、ハブアーム９２の先端に固着された板状の支持部９５と、を備えて構成されている。なお、クロスビーム９１の端部上方には、不図示のショックアブソーバやダンパ装置等が配置され、車体に対する上下方向の位置規制並びに上下移動の振動吸収が行われる。
【００５２】
上記メインケース２Ａの第１円筒部２ＣＹ１の前方部分から下方部分にかけては、ホイール１００のリム部１００ａとの間に空間を有しており、図３及び図４に示すように、ハブアーム９２がメインケース２Ａの第１円筒部２ＣＹ１の前方側から下方側を通っている。このハブアーム９２の先端に固着された支持部９５は、上述したように、ハブベアリング５２の軸受ケース５２Ａの芯出し面５２Ａｂとケース２のインロー嵌合面２Ａｃとにインロー嵌合すると共に、ボルト１２によりケース２に締結され、かつボルト６１によりハブベアリング５２の軸受ケース５２Ａに締結される。これにより、サスペンション装置９０によってハブベアリング５２を介してホイール１００を支持すると共に、インホイールモータ駆動装置１を支持する構造とされる。
【００５３】
即ち、このようにサスペンション装置９０のハブアーム９２をハブベアリング５２の外周部分まで延ばした構成は、インホイールモータ駆動装置を備えていない車輪の一般的な構成と略々同じ構成を採ることができ、つまりサスペンション装置９０やディスクブレーキ装置７０に略々変更を加えずに、本インホイールモータ駆動装置１を取付けることができる。
【００５４】
以上のように本インホイールモータ駆動装置１によると、ケース２のインロー嵌合面２Ａｃが、出力軸５０の回転中心（つまり第１軸ＡＸ１）と同心円状に形成されていると共に、ハブベアリング５２の芯出し面５２Ａｂにインロー嵌合するサスペンション装置９０の支持部９５の嵌合孔９５ａに、該芯出し面５２Ａｂと軸方向に並設されてインロー嵌合するので、ホイール１００の中心軸とインホイールモータ駆動装置１の出力軸５０との軸心合せを高精度に位置決めすることができ、振動発生の防止、騒音発生の防止、耐久性の向上などを図ることができる。
【００５５】
また、サスペンション装置９０の支持部９５の嵌合孔９５ａは、インホイールモータ駆動装置１を搭載しない車両にあっても、ハブベアリング５２の芯出し面５２Ａｂにインロー嵌合するように構成されており、その嵌合孔９５ａを利用してインホイールモータ駆動装置１のケース２をインロー嵌合させることができるので、新たなインロー嵌合部分を構成するような設計変更を行うことなく、ホイール１００の中心軸とインホイールモータ駆動装置１の出力軸５０との軸心合せを高精度に位置決めすることを可能とすることができる。
【００５６】
さらに、ケース２が、インロー嵌合面２Ａｃの外周側にサスペンション装置９０の支持部９５に固定されるサスペンション固定部２Ａａを有しているので、インホイールモータ駆動装置１をサスペンション装置９０の支持部９５を介してホイール１００に強固に固定することができると共に、サスペンション装置９０が、インホイールモータ駆動装置１のケース２を介してホイール１００を支持する構造ではないので、インホイールモータ駆動装置１のケース２に車両荷重が掛らず、例えばケース２の肉厚を厚くして強化することを不要とすることができ、インホイールモータ駆動装置１のコンパクト化や軽量化を可能とすることができる。
【００５７】
なお、以上説明した本実施の形態のインホイールモータ駆動装置１においては、モータ３の駆動力を、減速ギヤ機構２０を介してコの字状に折り返し、減速プラネタリギヤ４０を介して出力軸５０に伝達する構造のものを説明したが、例えば出力軸、減速機構、モータを１軸上に構成したものや、モータ３を減速ギヤ機構２０よりも車体側に突出させるように構成したもの等、種々変更されたものでも本発明を適用し得る。
【００５８】
また、本実施の形態においては、回転電機として誘導モータを用いたものを説明したが、例えばＩＰＭモータ（永久磁石内臓モータ）であってもよく、これらに限らず、力行・回生できる回転電機であれば、どのようなものであってもよい。
【００５９】
また、本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。
【００６０】
また、本実施の形態においては、減速ギヤ機構２０は、小径ギヤ２１、アイドラギヤ２２、大径ギヤ２５ａで構成したものを説明したが、例えばロータ軸７の回転をベルトやチェーンを介して減速プラネタリギヤ４０に伝達するような構成であっても構わない。
【００６１】
また、本実施の形態に係るインホイールモータ駆動装置１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１は、図１乃至図４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】
【００６２】
１ インホイールモータ駆動装置
２ ケース部材
２Ａａ 固定部（サスペンション固定部）
２Ａｃ インロー嵌合面
３ 回転電機
５０ 出力軸
５２ ハブベアリング
５２Ａ 外周部材（軸受ケース）
５２Ａｂ 芯出し面
９０ サスペンション装置
９５ 支持部
９５ａ 嵌合孔
１００ ホイール
２００ 車輪
ＡＸ１ 回転中心（第１軸）
【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、サスペンション装置の支持部に支持されたハブベアリングを介して回転自在に支持された車輪のホイールの内側に取付けられ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）。
【０００３】
上記特許文献１のものは、アッパーアーム（２１０）及びロアアーム（２２０）に対してボールジョイント（１６０，１７０）を介して取付けられたナックル（１８０）によりハブベアリング（１１，１２）を回転自在に支持することで、ホイール（車輪）を車体に対して支持すると共に、上記ボールジョイント（１６０，１７０）に対してダンパー（１４０，１５０）を介してインホイールモータ駆動装置（ＩＷＭ）のケースを支持することで、該インホイールモータ駆動装置を車体に対して支持しており、つまりサスペンション装置（車輪支持装置２００）によって、ホイールとインホイールモータ駆動装置とをそれぞれ別々に支持する構造を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１２６０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１のものは、インホイールモータ駆動装置とホイールとが別々に支持されているため、互いに相対移動し得る状態で接続されており、特にインホイールモータ駆動装置の出力軸とホイールの中心軸との相対角度が変動し得るため、インホイールモータ駆動装置の出力軸とホイールとの間に等速ジョイントを設ける必要があり、部品点数の増加やコンパクト化の妨げなどの問題がある。更に、サスペンション装置によって、ホイールだけでなく、インホイールモータ駆動装置も別途に支持する構造であるので、サスペンション装置自体が高価で複雑な構造となるという問題もある。
【０００６】
このような問題を解決するため、サスペンション装置に支持されたホイールに対して、インホイールモータ駆動装置を固定してしまうことが考えられる。ホイールとインホイールモータ駆動装置との相対移動が無ければ、等速ジョイント等を設けることを不要とすることができ、かつサスペンション装置は従前通りホイールを支持する構造で足りるので、インホイールモータ駆動装置を搭載していない車両のサスペンション装置を大幅に設計変更することなく、インホイールモータ駆動装置の搭載を簡易に達成でき、コストアップ等を防ぐことができる。
【０００７】
しかしながら、このようにホイールに対してインホイールモータ駆動装置を相対移動不能に固定する場合に、ホイールの中心軸とインホイールモータ駆動装置の出力軸との軸心合せの精度が低いと、微振動の発生や騒音の発生を招いたり、インホイールモータ駆動装置の耐久性向上の妨げになったりする虞がある。
【０００８】
そこで本発明は、ホイールの中心軸とインホイールモータ駆動装置の出力軸との軸心合せを高精度にし、もって振動発生の防止、騒音発生の防止、耐久性の向上を図ることを可能とする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４参照）、サスペンション装置（９０）の支持部（９５）に支持されたハブベアリング（５２）を介して回転自在に支持された車輪（２００）のホイール（１００）の内側に取付けられ、ケース部材（２）に収納された回転電機（３）によって該車輪（２００）を駆動し得るインホイールモータ駆動装置（１）において、
前記ケース部材（２）は、前記回転電機（３）の駆動力を出力する出力軸（５０）の回転中心（ＡＸ１）と同心円状に形成され、前記ハブベアリング（５２）の外周部材（５２Ａ）の外周面に形成された芯出し面（５２Ａｂ）にインロー嵌合する前記サスペンション装置（９０）の支持部（９５）の嵌合孔（９５ａ）に、該芯出し面（５２Ａｂ）と軸方向に並設されてインロー嵌合するインロー嵌合面（２Ａｃ）を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は（例えば図１参照）、前記ケース部材（２）は、前記インロー嵌合面（２Ａｃ）の外周側に、前記サスペンション装置（９０）の支持部（９５）に固定される固定部（２Ａａ）を有することを特徴とする。
【００１１】
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】
【００１２】
請求項１に係る本発明によると、インホイールモータ駆動装置のケース部材のインロー嵌合面が、出力軸の回転中心と同心円状に形成されていると共に、ハブベアリングの芯出し面にインロー嵌合するサスペンション装置の支持部の嵌合孔に、該芯出し面と軸方向に並設されてインロー嵌合するので、ホイールの中心軸とインホイールモータ駆動装置の出力軸との軸心合せを高精度に位置決めすることができ、振動発生の防止、騒音発生の防止、耐久性の向上などを図ることができる。
【００１３】
また、サスペンション装置の支持部の嵌合孔は、インホイールモータ駆動装置を搭載しない車両にあっても、ハブベアリングの芯出し面にインロー嵌合するように構成されており、その嵌合孔を利用してインホイールモータ駆動装置のケース部材をインロー嵌合させることができるので、新たなインロー嵌合部分を構成するような設計変更を行うことなく、ホイールの中心軸とインホイールモータ駆動装置の出力軸との軸心合せを高精度に位置決めすることを可能とすることができる。
【００１４】
請求項２に係る本発明によると、ケース部材が、インロー嵌合面の外周側にサスペンション装置の支持部に固定される固定部を有しているので、インホイールモータ駆動装置をサスペンション装置の支持部を介してホイールに強固に固定することができると共に、サスペンション装置が、インホイールモータ駆動装置のケース部材を介してホイールを支持する構造ではないので、インホイールモータ駆動装置のケース部材に車両荷重が掛らず、例えばケース部材の肉厚を厚くして強化することを不要とすることができ、インホイールモータ駆動装置のコンパクト化や軽量化を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】インホイールモータ駆動装置を備えた車輪を示す断面図。
【図２】インホイールモータ駆動装置を備えた車輪を示す側面図。
【図３】車輪をサスペンション装置に取付けた状態を示す側面図。
【図４】車輪をサスペンション装置に取付けた状態を示す上方視図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る実施の形態を図１乃至図４に沿って説明する。まず、本発明に係るインホイールモータ駆動装置及びそれを備えた車輪の構造について、図１及び図２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１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。
【００１７】
本インホイールモータ駆動装置１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２０、減速プラネタリギヤ４０、ホイールハブ５１が固定された出力軸５０等を収納して備えている。このうちの出力軸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の回転中心と同軸の第１軸ＡＸ１上に配置され、減速ギヤ機構２０が、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、更に、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と平行な第２軸ＡＸ２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。
【００１８】
即ち、第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２と直交する径方向断面上にモータ３と減速プラネタリギヤ４０とが位置されるように配置されており、つまりモータ３と減速プラネタリギヤ４０とを通過すると共に第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２と直交する径方向断面が少なくとも１つあることになる。言い換えると、モータ３の少なくとも一部と減速プラネタリギヤ４０の少なくとも一部とが径方向から視て軸方向に重なる位置に配置されており、好ましくは図１に示すように、減速プラネタリギヤ４０の全体がモータ３と径方向から視て軸方向に重なる位置に配置されているとよい。
【００１９】
上記ケース２は、主要部品の大部分を収容すると共に、出力軸５０の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。
【００２０】
また、上記ケース２は、図２に示すように、大まかに、第１軸ＡＸ１を中心とした円筒状からなり、後述する減速ギヤ軸２５、減速プラネタリギヤ４０、及び出力軸５０の一部を収納する第１円筒部２ＣＹ１と、第２軸ＡＸ２を中心とした円筒状からなり、モータ３を収納する第２円筒部２ＣＹ２と、に部分的に分けた見方をすることができる。該第１円筒部２ＣＹ１と該第２円筒部２ＣＹ２とは、外壁の一部が重なって、側面視で８の字状を形成しており、その外壁が重なった部分は、図１に示すように、モータ３と出力軸５０との間における隔壁部分を構成している形となる。
【００２１】
図２に示すように、第１軸ＡＸ１、つまりケース２の第１円筒部２ＣＹ１の中心は、ホイール１００の中心と同軸上にあり、第２軸ＡＸ２、つまりケース２の第２円筒部２ＣＹ２の中心は、車輌搭載状態において第１軸ＡＸ１よりも上方側に配置され、即ちモータ３は、インホイールモータ駆動装置１のうちの上方側に配置されている。また、第２軸ＡＸ２（ケース２の第２円筒部２ＣＹ２）は、第１軸ＡＸ１を通る水平線Ｈと該第１軸ＡＸ１で直交する垂直線Ｖに対して周方向一方側（例えば車両進行方向の前側）にオフセットされて配置されており、垂直線Ｖに対して周方向他方側（例えば車両進行方向の後側）には、詳しくは後述するようにディスクブレーキ装置７０のキャリパ７２が配置されている。従って、モータ３は、キャリパ７２に対し、第１軸ＡＸ１を中心として周方向の異なる位置に配置されていることになる。
【００２２】
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、下方側となる第１円筒部２ＣＹ１内部の、第１軸ＡＸ１よりも下方部分に形成されており、減速プラネタリギヤ４０及び後述する減速ギヤ軸２５の大径ギヤ２５ａの一部が浸かっている状態となり、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。
【００２３】
ついで、本インホイールモータ駆動装置１の内部構造について、図１に沿って詳細に説明する。なお図１に示すインホイールモータ駆動装置１の断面図は、図２に示すＡ−Ａ矢視断面図である。
【００２４】
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２軸ＡＸ２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、ステータ巻線が埋設されるステータ鋼板４ａを有しており、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。なお、ステータ巻線に接続される配線は、第２円筒部２ＣＹ２の前方側の側面に配設されたコネクタ部１５（図２参照）を介して不図示のインバータ回路に接続される。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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に噛合するアイドラギヤ２２と、該アイドラギヤ２２に噛合する減速ギヤ軸２５の大径ギヤ２５ａとを有して構成されている。アイドラギヤ２２は、上記第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２と平行な第３軸ＡＸ３上に配置されており、アイドラ軸２３に対してニードルベアリングｂ３を介して回転自在に支持されている。該アイドラ軸２３は、ケースカバー２Ｂに形成された穴部分と、該ケースカバー２Ｂに固定支持された支持板２４の孔部とによって、いわゆる両持ち構造となるように構成されている。
【００２８】
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１軸ＡＸ１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に噛合する歯面として形成されることで、ギヤとして構成されている。該第１軸ＡＸ１上にある減速ギヤ軸２５は、上記第２軸ＡＸ２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２５ｂの歯面が形成されている。
【００２９】
なお、減速ギヤ機構２０は、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（つまり第１軸ＡＸ１、第２軸ＡＸ２、第３軸ＡＸ３の軸心）が一直線上となるように配置されており、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。
【００３０】
上記減速プラネタリギヤ４０は、上述のサンギヤ２５ｂと、該サンギヤ２５ｂに噛合するピニオンギヤ４３と、該ピニオンギヤ４３に噛合するリングギヤ４１とを有しており、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、メインケース２Ａにおいて、第１円筒部２ＣＹ１の内周面に沿って構成される円筒部分に、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スプライン嵌合して回転不能に固定されている。
【００３１】
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。
【００３２】
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と第１円筒部２ＣＹ１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、ディスクブレーキ装置７０のブレーキディスク７１が固定されるホイール１００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。また、回転数センサ５９の配線は、第１円筒部２ＣＹ１のケースカバー２Ｂ側の側面に設けられたコネクタ端子部１６（図２参照）を介して、不図示の制御部に接続される。
【００３３】
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がスプライン嵌合すると共に、上記出力軸５０の小径部５０ｂにおける軸方向の減速プラネタリギヤ４０側の根元部分５０ｅが該ホイールハブ５１の孔部の内周面５１ｄにインロー嵌合している。また、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。
【００３４】
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５１ｃに、詳しくは後述するハブボルト１０１が嵌挿され、該ハブボルト１０１にホイール１００がナット１０２により締結されて、車輪２００として構成される。
【００３５】
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、軸受ケース（外周部材）５２Ａとの間に、ハブベアリング５２が配設されている。ハブベアリング５２は、該軸受ケース５２Ａの内周側にハブベアリング５２のボール機構を直接支持しており、これらハブベアリング５２とホイールハブ５１とによって、出力軸５０及び該ホイールハブ５１を回転自在に支持するハブユニットベアリング６０を構成している。図４に示すように、軸受ケース５２Ａの外周側には、フランジ状に一体形成されたフランジ部５２Ａａが備えられており、該フランジ部５２Ａａは、詳しくは後述するサスペンション装置９０のハブアーム９２の先端に固定された支持部９５の当接面９５ｂに当接されると共に、該支持部９５に複数のボルト６１によって接合・固定されている。
【００３６】
なお、ハブベアリング５２は、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。
【００３７】
上記軸受ケース５２Ａは、フランジ部５２Ａａよりも軸方向のインホイールモータ駆動装置１側の外周面に、詳しくは後述するサスペンション装置９０の支持部９５に穿設された嵌合孔９５ａにインロー嵌合する芯出し面５２Ａｂが形成されている。該軸受ケース５２Ａの芯出し面５２Ａｂは、出力軸５０やホイール１００の回転中心と同心円状に形成されている。
【００３８】
上記サスペンション装置９０の支持部９５には、複数のボルト孔９５ｃが形成されており、一方のメインケース２Ａの出力軸５０を突出させる開口部分の外周側（詳しくは後述するインロー嵌合面２Ａｃの外周側）には、肉厚を厚くした形のサスペンション固定部２Ａａが形成されると共に複数のボルト孔２Ａｄが形成されており、これらボルト孔９５ｃ及びボルト孔２Ａｄにボルト１２が螺合されることによって、サスペンション装置９０の支持部９５とインホイールモータ駆動装置１のケース２とが固定支持される。
【００３９】
そして、メインケース２Ａのサスペンション固定部２Ａａの内周側であって、出力軸５０を突出させる開口部分の外縁を成す外縁部２Ａｂの外周側には、出力軸５０やホイール１００の回転中心と同心円状となるインロー嵌合面２Ａｃが形成されており、該インロー嵌合面２Ａｃは、上記軸受ケース５２Ａの芯出し面５２Ａｂと軸方向に並設されて上記支持部９５の嵌合孔９５ａにインロー嵌合するように構成されている。
【００４０】
以上のように構成されたインホイールモータ駆動装置１にあって、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２５ｂ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。
【００４１】
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２５ｂ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。
【００４２】
なお、本インホイールモータ駆動装置１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。
【００４３】
ついで、本インホイールモータ駆動装置１を備えた車輪２００の構造、並びに車輪２００の車両（サスペンション装置９０）への取付状態を図１乃至図４に沿って説明する。
【００４４】
車輪２００は、大まかに、ホイール１００と、ディスクブレーキ装置７０と、上述したインホイールモータ駆動装置１とによって構成されており、サスペンション装置９０に取付けられることで、車両に対して本車輪２００の所定範囲の移動が許容され、かつ本車輪２００の振動が吸収されるように構成されている。
【００４５】
上記ホイール１００は、一般的な汎用製品からなり、図１に示すように、不図示のタイヤが取付けられるドラム状のリム部１００ａと、該リム部１００ａの端部を繋いで該リム部１００ａを支持するディスク状のディスク部１００ｂとを有しており、該ディスク部１００ｂの内周部分にあって上記ホイールハブ５１の複数のボルト孔５１ｃに対応する位置には、同数のボルト孔１００ｃが形成されている。
【００４６】
従って、ホイール１００を上記ホイールハブ５１に取付ける際は、該ホイールハブ５１のボルト孔５１ｃに螺合されたハブボルト１０１に対してホイール１００のボルト孔１００ｃを位置合せし、該ハブボルト１０１が該ボルト孔１００ｃを貫通するようにホイール１００を設置して、更に、ナット１０２により締結することにより、ホイール１００がホイールハブ５１に対して取付けられる。なお、ホイール１００をホイールハブ５１に取付けた状態では、ディスクブレーキ装置７０のブレーキディスク７１が共締めされて、それらホイール１００及びホイールハブ５１（即ち出力軸５０）に対して相対回転不能に締結される。
【００４７】
上記ディスクブレーキ装置７０は、大まかに、上記ブレーキディスク７１と、該ブレーキディスク７１をブレーキパッド７５，７５で挟み込んで摺擦させるキャリパ７２とを有して構成されている。該ブレーキディスク７１は、上記ブレーキパッド７５，７５が摺擦する環状の摺擦部７１ａと、該摺擦部７１ａを支持するフランジ状のフランジ部７１ｂとを有している。また、該フランジ部７１ｂには、上記ホイールハブ５１のボルト孔５１ｃ及びホイール１００のボルト孔１００ｃに対応する位置に同数の貫通孔７１ｃが形成されており、貫通孔７１ｃに上記ハブボルト１０１が貫通するように組付けられることで、上述したようにホイール１００がホイールハブ５１に締結される際に該ブレーキディスク７１が共締めされる。
【００４８】
上記キャリパ７２は、図１に示すように、大まかに、ピストン部７３と、シリンダ部７４と、ブレーキパッド７５，７５と有して構成されている。ブレーキパッド７５，７５は、それぞれパッドホルダー７６，７６に支持されると共に、上記ブレーキディスク７１の摺擦部７１ａの両側面に対向して配置されている。シリンダ部７４は、断面視でコの字状に形成され、軸方向一方側（図１中左方側）のブレーキパッド７５を支持する支持部７４ａを有すると共に、トルクメンバー７７に固定されている。
【００４９】
上記ピストン部７３は、不図示の油路から供給されるブレーキオイルにより駆動自在なピストン（不図示）を内蔵しており、ブレーキオイルが供給された際に、軸方向他方側（図１中右方側）のブレーキパッド７５をブレーキディスク７１の摺擦部７１ａに向けてピストン（不図示）を押圧駆動し、シリンダ部７４の支持部７４ａにより反力を受けることで、ブレーキパッド７５，７５によりブレーキディスク７１の摺擦部７１ａを挟み込んで摺擦させる。なお、ピストン部７３の側面には、サイドブレーキ機構８０のレバー類が配設されている。
【００５０】
なお、キャリパ７２は、後述するサスペンション装置９０の支持部９５にボルト７９（図２参照）を介して上記トルクメンバー７７が固定されることで上記シリンダ部７４が固定され、つまりサスペンション装置９０に対してキャリパ７２が固定されている。
【００５１】
続いて、車輪２００のサスペンション装置９０に対する取付状態を説明する。サスペンション装置９０は、図３及び図４に示すように、車両の左右方向に架け渡される断面視Ｖの字状のクロスビーム９１と、該クロスビーム９１の端部から車両前方側に延びたトレーリングアーム９３と、該トレーリングアーム９３を車両に係着させるリンク９４と、クロスビーム９１とトレーリングアーム９３との交差部分から車輪２００に向けて延びるハブアーム９２と、ハブアーム９２の先端に固着された板状の支持部９５と、を備えて構成されている。なお、クロスビーム９１の端部上方には、不図示のショックアブソーバやダンパ装置等が配置され、車体に対する上下方向の位置規制並びに上下移動の振動吸収が行われる。
【００５２】
上記メインケース２Ａの第１円筒部２ＣＹ１の前方部分から下方部分にかけては、ホイール１００のリム部１００ａとの間に空間を有しており、図３及び図４に示すように、ハブアーム９２がメインケース２Ａの第１円筒部２ＣＹ１の前方側から下方側を通っている。このハブアーム９２の先端に固着された支持部９５は、上述したように、ハブベアリング５２の軸受ケース５２Ａの芯出し面５２Ａｂとケース２のインロー嵌合面２Ａｃとにインロー嵌合すると共に、ボルト１２によりケース２に締結され、かつボルト６１によりハブベアリング５２の軸受ケース５２Ａに締結される。これにより、サスペンション装置９０によってハブベアリング５２を介してホイール１００を支持すると共に、インホイールモータ駆動装置１を支持する構造とされる。
【００５３】
即ち、このようにサスペンション装置９０のハブアーム９２をハブベアリング５２の外周部分まで延ばした構成は、インホイールモータ駆動装置を備えていない車輪の一般的な構成と略々同じ構成を採ることができ、つまりサスペンション装置９０やディスクブレーキ装置７０に略々変更を加えずに、本インホイールモータ駆動装置１を取付けることができる。
【００５４】
以上のように本インホイールモータ駆動装置１によると、ケース２のインロー嵌合面２Ａｃが、出力軸５０の回転中心（つまり第１軸ＡＸ１）と同心円状に形成されていると共に、ハブベアリング５２の芯出し面５２Ａｂにインロー嵌合するサスペンション装置９０の支持部９５の嵌合孔９５ａに、該芯出し面５２Ａｂと軸方向に並設されてインロー嵌合するので、ホイール１００の中心軸とインホイールモータ駆動装置１の出力軸５０との軸心合せを高精度に位置決めすることができ、振動発生の防止、騒音発生の防止、耐久性の向上などを図ることができる。
【００５５】
また、サスペンション装置９０の支持部９５の嵌合孔９５ａは、インホイールモータ駆動装置１を搭載しない車両にあっても、ハブベアリング５２の芯出し面５２Ａｂにインロー嵌合するように構成されており、その嵌合孔９５ａを利用してインホイールモータ駆動装置１のケース２をインロー嵌合させることができるので、新たなインロー嵌合部分を構成するような設計変更を行うことなく、ホイール１００の中心軸とインホイールモータ駆動装置１の出力軸５０との軸心合せを高精度に位置決めすることを可能とすることができる。
【００５６】
さらに、ケース２が、インロー嵌合面２Ａｃの外周側にサスペンション装置９０の支持部９５に固定されるサスペンション固定部２Ａａを有しているので、インホイールモータ駆動装置１をサスペンション装置９０の支持部９５を介してホイール１００に強固に固定することができると共に、サスペンション装置９０が、インホイールモータ駆動装置１のケース２を介してホイール１００を支持する構造ではないので、インホイールモータ駆動装置１のケース２に車両荷重が掛らず、例えばケース２の肉厚を厚くして強化することを不要とすることができ、インホイールモータ駆動装置１のコンパクト化や軽量化を可能とすることができる。
【００５７】
なお、以上説明した本実施の形態のインホイールモータ駆動装置１においては、モータ３の駆動力を、減速ギヤ機構２０を介してコの字状に折り返し、減速プラネタリギヤ４０を介して出力軸５０に伝達する構造のものを説明したが、例えば出力軸、減速機構、モータを１軸上に構成したものや、モータ３を減速ギヤ機構２０よりも車体側に突出させるように構成したもの等、種々変更されたものでも本発明を適用し得る。
【００５８】
また、本実施の形態においては、回転電機として誘導モータを用いたものを説明したが、例えばＩＰＭモータ（永久磁石内臓モータ）であってもよく、これらに限らず、力行・回生できる回転電機であれば、どのようなものであってもよい。
【００５９】
また、本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。
【００６０】
また、本実施の形態においては、減速ギヤ機構２０は、小径ギヤ２１、アイドラギヤ２２、大径ギヤ２５ａで構成したものを説明したが、例えばロータ軸７の回転をベルトやチェーンを介して減速プラネタリギヤ４０に伝達するような構成であっても構わない。
【００６１】
また、本実施の形態に係るインホイールモータ駆動装置１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１は、図１乃至図４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】
【００６２】
１ インホイールモータ駆動装置
２ ケース部材
２Ａａ 固定部（サスペンション固定部）
２Ａｃ インロー嵌合面
３ 回転電機
５０ 出力軸
５２ ハブベアリング
５２Ａ 外周部材（軸受ケース）
５２Ａｂ 芯出し面
９０ サスペンション装置
９５ 支持部
９５ａ 嵌合孔
１００ ホイール
２００ 車輪
ＡＸ１ 回転中心（第１軸）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サスペンション装置の支持部に支持されたハブベアリングを介して回転自在に支持された車輪のホイールの内側に取付けられ、ケース部材に収納された回転電機によって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、
前記ケース部材は、前記回転電機の駆動力を出力する出力軸の回転中心と同心円状に形成され、前記ハブベアリングの外周部材の外周面に形成された芯出し面にインロー嵌合する前記サスペンション装置の支持部の嵌合孔に、該芯出し面と軸方向に並設されてインロー嵌合するインロー嵌合面を有する、
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】
前記ケース部材は、前記インロー嵌合面の外周側に、前記サスペンション装置の支持部に固定される固定部を有する、
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１】
サスペンション装置の支持部に支持されたハブベアリングを介して回転自在に支持された車輪のホイールの内側に取付けられ、ケース部材に収納された回転電機によって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、
前記ケース部材は、前記回転電機の駆動力を出力する出力軸の回転中心と同心円状に形成され、前記ハブベアリングの外周部材の外周面に形成された芯出し面にインロー嵌合する前記サスペンション装置の支持部の嵌合孔に、該芯出し面と軸方向に並設されてインロー嵌合するインロー嵌合面を有する、
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】
前記ケース部材は、前記インロー嵌合面の外周側に、前記サスペンション装置の支持部に固定される固定部を有する、
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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２１４２０３（Ｐ２０１２−２１４２０３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６５７７９（Ｐ２０１１−１６５７７９）
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【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１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【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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