車軸連結構造
【課題】軸方向長さの短縮化を図ることができる車軸連結構造を提供する。
【解決手段】駆動源（電動モータ）２０により回転する駆動源出力軸（ロータ回転軸）２２ａからの回転を、遊星歯車式変速機（減速機）３０の複数のピニオンギヤ（段付きピニオン）３３を回転自在に支持するプラネタリキャリア（キャリア）３４を介してホイール５１と一体に回転する車軸（ハブ軸）５２に伝達する際、複数のピニオンギヤ３３の径方向内側に、プラネタリキャリア３４と車軸５２とを連結する軸連結部材４０を配置する。
【解決手段】駆動源（電動モータ）２０により回転する駆動源出力軸（ロータ回転軸）２２ａからの回転を、遊星歯車式変速機（減速機）３０の複数のピニオンギヤ（段付きピニオン）３３を回転自在に支持するプラネタリキャリア（キャリア）３４を介してホイール５１と一体に回転する車軸（ハブ軸）５２に伝達する際、複数のピニオンギヤ３３の径方向内側に、プラネタリキャリア３４と車軸５２とを連結する軸連結部材４０を配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源により回転する駆動源出力軸が接続した遊星歯車式変速機と、車輪と一体に回転する車軸とを連結する車軸連結構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、駆動源である電動モータの回転を減速して出力する減速機と、車輪と一体に回転する車軸とを、フレキシブルカップリングからなる軸連結部材を介して、揺動可能に連結した車軸連結構造が知られている（例えば、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2007-191027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、従来の車軸連結構造では、減速機と、軸連結部材と、車軸とが同軸上に順に並んで配置される。このため、これらの減速機等の軸方向位置は重複せず、軸方向に沿って並ぶこととなる。この結果、車軸連結構造全体の軸長（軸方向長さ）が長くなってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、軸方向長さの短縮化を図ることができる車軸連結構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の車軸連結構造では、駆動源出力軸と、車軸と、遊星歯車式変速機と、軸連結部材と、を備えている。
前記駆動源出力軸は、駆動源により回転する回転軸である。
前記車軸は、前記駆動源出力軸と同軸に配置され、車輪と一体に回転する回転軸である。
前記遊星歯車式変速機は、複数のピニオンギヤと、該複数のピニオンギヤを回転自在に支持するプラネタリキャリアと、を有し、前記プラネタリキャリアを介して前記駆動源出力軸からの回転を前記車軸に伝達する。
前記軸連結部材は、前記複数のピニオンギヤの径方向内側に配置され、前記プラネタリキャリアと前記車軸を連結する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の車軸連結構造にあっては、プラネタリキャリアと車軸を連結する軸連結部材が、複数のピニオンギヤの径方向内側に配置されている。
すなわち、軸連結部材の軸方向位置と複数のピニオンギヤの軸方向位置とが重複する配置となる。そのため、プラネタリキャリアと軸連結部材と車軸とが同軸上に配置された際、複数のピニオンギヤの径方向内側の領域を活用することで、車軸連結構造全体の軸長（軸方向長さ）の短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の車軸連結構造が適用されたインホイールモータユニットを示す縦断面図である。
【図２】図１に示すインホイールモータユニットの要部を示す拡大図である。
【図３】図２におけるＡ部拡大図である。
【図４】比較例の車軸連結構造が適用されたインホイールモータユニットの要部を示す拡大図である。
【図５】実施例１の車軸連結構造における潤滑油の流路を示す説明図である。
【図６】車軸連結構造におけるがたつき吸収作用を説明する説明図であり、(a)は比較例の車軸連結構造の要部を模式的に示し、(b)は実施例１の車軸連結構造の要部を模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の車軸連結構造を実施するための形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、実施例１の車軸連結構造における構成を、「車軸連結構造の適用例の構成」、「キャリアの構成」、「ハブ軸の構成」、「軸連結部材の構成」に分けて説明する。
【００１１】
[車軸連結構造の適用例の説明]
図１は、実施例１の車軸連結構造が適用されたインホイールモータユニットを示す縦断面図である。図２は、図１に示すインホイールモータユニットの要部を示す拡大図である。図３は、図２におけるＡ部拡大図である。
【００１２】
図１に示すインホイールモータユニットMUは、車輪５０を駆動・制動する電動モータ２０を、この車輪５０を支持するホイール５１の内側に配置したものであり、モータケース１０と、電動モータ２０と、減速機３０と、軸連結部材４０と、を有している。
【００１３】
前記モータケース１０は、ケース本体１１と、カバー１２と、を備え、ケース本体１１の図１の左側面にカバー１２を合体させて構成する。このモータケース１０内には、駆動源となる電動モータ２０と、この電動モータ２０の回転を減速して出力する減速機３０とが同軸に配置収納される。また、このモータケース１０は、図示しないサスペンション機構を介して、サイドメンバ等の車体に対して揺動可能に保持されている。
【００１４】
前記電動モータ２０は、カバー１２の内側に位置し、環状のステータ２１と、このステータ２１内に同心に配置したロータ２２と、を有している。
【００１５】
前記ステータ２１は、コイル２１ａを巻線して具え、カバー１２の内周に、外周面を焼き嵌めする等の方法で固定される。
【００１６】
前記ロータ２２は、ロータ回転軸（駆動源出力軸）２２ａと、フランジ部２２ｂと、積層鋼板２２ｃと、不図示の永久磁石と、を有している。
前記ロータ回転軸２２ａは、カバー１２に貫通させて形成した開口１２ａの内側に嵌着された第１ロータ軸受２３Ａに一端が回転自在に支持され、減速機３０の後述するキャリア３４の内側に嵌着された第２ロータ軸受２３Ｂに他端が回転自在に支持される。そして、このロータ回転軸２２ａから径方向に突出したフランジ部２２ｂの外周に積層鋼板２２ｃが固設され、この積層鋼板２２ｃの外周に図示しない永久磁石が埋設される。また、このロータ回転軸２２ａの内部には、このロータ回転軸２２ａを軸方向に貫通し、図示しないオイルポンプから供給される冷却・潤滑用のオイルが流れるロータ油路２２ｄが形成されている。
なお、このロータ２２は、積層鋼板２２ｃの外周に埋設した永久磁石がステータ２１の内周面と正対する軸線方向位置に配置され、この位置を保ってロータ回転軸２２ａが支持される。
【００１７】
前記減速機３０は、図２に示すように、ロータ回転軸２２ａ上に形成したサンギヤ３１と、ケース本体１１内に突起爪等で多少の揺動のみ可能に固定したリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合する大径ピニオン部分３３ａ及びリングギヤ３２に噛合する小径ピニオン部分３３ｂの一体成形になる３個（ここでは１個のみ図示）の段付きピニオン（ピニオンギヤ）３３と、これら３個の段付きピニオン３３を円周方向等間隔に配置して回転自在に支持するキャリア（プラネタリキャリア）３４と、を有する遊星歯車組で構成した遊星歯車式変速機である。
ここで、前記サンギヤ３１と前記リングギヤ３２は、異なる軸線方向位置に配置されている。また、大径ピニオン部分３３ａと小径ピニオン部分３３ｂは、それぞれサンギヤ３１又はリングギヤ３２と正対するように、互いの軸線方向位置はずれている。
【００１８】
そして、減速機３０の出力メンバであるキャリア３４には、軸連結部材４０を介して、ホイール５１の中心に固定されたハブ軸（車軸）５２が揺動可能に連結されている。
【００１９】
[キャリアの構成]
前記キャリア３４は、キャリア本体３４ａと、一対のキャリアプレート３４ｂ,３４ｃと、３本のピニオンシャフト３４ｄと、を有している。
【００２０】
前記キャリア本体３４ａは、ロータ回転軸２２ａと同軸上に配置された両端が開放した中空軸であり、内周面には、電動モータ２０側に第２ロータ軸受２３Ｂが嵌着され、車輪５０側にセレーションからなる第１接続部３４ａＡが形成されている。ここで「セレーション」とは、軸方向に沿って延びると共に、周方向に並んだ複数の凹凸であり、以下、同様である。
そして、この第１接続部３４ａＡは、凸部分の先端が軸方向に沿って突出方向に湾曲すると共に、軸方向に沿って面取りされている。さらに、軸方向の側面は中高になったいわゆるクラウニング加工が施されている。
【００２１】
前記一対のキャリアプレート３４ｂ,３４ｃは、前記キャリア本体３４ａの周囲に設けられると共に、軸方向に並設されて互いに対向するプレートである。
【００２２】
前記一方のキャリアプレート３４ｂは、キャリア本体３４ａの車輪５０側の端部周面から径方向に直接張り出している。また、この一方のキャリアプレート３４ｂの内部には、キャリア本体３４ａの内側に開放して、ロータ回転軸２２ａの内部に設けられたロータ油路２２ｄに連通するキャリア油路３４ｆが形成されている。このキャリア油路３４ｆは、ロータ回転軸２２ａのロータ油路２２ｄからの冷却・潤滑用のオイルが流れるオイル流路となる。さらに、この一方のキャリアプレート３４ｂの外周は、キャリア軸受３５を介してケース本体１１の内周面に回転自在に支持されている。
【００２３】
前記他方のキャリアプレート３４ｃは、ロータ回転軸２２ａを取り囲むリング状プレートである。この他方のキャリアプレート３４ｃは、キャリア本体３４ａの電動モータ２０側の端部周面から、さらに電動モータ２０側に延出した脚部３４ｇによって保持されている。
【００２４】
前記ピニオンシャフト３４ｄは、一対のキャリアプレート３４ｂ,３４ｃに形成された図示しない一対の軸支持孔を貫通した金属製の軸である。このピニオンシャフト３４ｄは、他方のキャリアプレート３４ｃを径方向に貫通するピン３４ｈによって、一端がキャリアプレート３４ｃに固定されている。また、このピニオンシャフト３４ｄは、一対のキャリアプレート３４ｂ,３４ｃの間に位置する中央部分において、軸受３４ｉを介して段付きピニオン３３を回転自在に保持する。
【００２５】
[ハブ軸の構成]
前記ハブ軸５２は、一端がホイール５１に固定されると共に、電動モータ２０側に突出した他端に開口５２ａを有している。この開口５２ａは、軸連結部材４０が挿入可能な内径寸法であり、内周面にセレーションからなる第２接続部５３が形成されている。
そして、この第２接続部５３は、凸部分の先端が軸方向に沿って突出方向に湾曲すると共に、軸方向に沿って面取りされている。さらに、軸方向の側面は中高になったいわゆるクラウニング加工が施されている。
【００２６】
さらに、ハブ軸５２の外周には円筒状のホイールハブ５４が嵌着され、ハブ軸５２と一体回転可能に固定されている。一方、ケース本体１１の車輪５０に面した開口１１ａには、軸方向に突出した円筒状のハブ軸受外方部材１３が固定されている。そして、このハブ軸受外方部材１３とホイールハブ５４と間に複数の球状の転動体５５が回転可能に挟持され、ハブベアリングを形成している。ハブ軸５２は、このハブ軸受外方部材１３とホイールハブ５４と複数の転動体５５からなるハブベアリングにより、ケース本体１１に対して回転自在に保持される。
【００２７】
なお、ハブ軸受外方部材１３と一方のキャリアプレート３４ｂとの間には、ケース本体１１の開口１１ａから径方向内側に延在した隔壁１１ｂと、この隔壁１１ｂとハブ軸５２の外周面との間を閉塞するオイルシール１１ｃと、が設けられている。
【００２８】
[軸連結部材の構成]
前記軸連結部材４０は、キャリア３４及びハブ軸５２と同軸上に配置され、このキャリア３４とハブ軸５２を同軸に連結する中空円筒形状の軸部材である。この軸連結部材４０は、一端がキャリア３４のキャリア本体３４ａの内側に挿入され、他端がハブ軸５２の開口５２ａの内側に挿入されている。
【００２９】
このとき、軸連結部材４０の一端は、３個の段付きピニオン３３の径方向内側に配置される。ここで、「段付きピニオン３３の径方向内側」とは、３個の段付きピニオン３３によって囲まれた領域であり、段付きピニオン３３の軸方向位置に重複する位置である。特にここでは、軸連結部材４０の一端が、段付きピニオン３３のリングギヤ３２と噛合した小径ピニオン部分３３ｂの径方向内側に配置されている。
【００３０】
そして、この軸連結部材４０は、電動モータ２０側の一方の端部外周面にセレーションからなる第１連結部４１を有し、車輪５０側の他方の端部外周面にセレーションからなる第２連結部４２を有している。
前記第１連結部４１は、キャリア３４のキャリア本体３４ａの内周面に形成された第１接続部３４ａＡと噛み合って結合する。前記第２連結部４２は、ハブ軸５２の開口５２ａの内周面に形成された第２接続部５３と噛み合って結合する。
【００３１】
次に、「比較例の車軸連結構造の構成と課題」について説明し、続いて、実施例１の車軸連結構造の作用を「軸ずれ吸収作用」、「軸長短縮作用」、「オイル潤滑作用」、「径寸法拡大抑制作用」に分けて説明する。
【００３２】
[比較例の車軸連結構造の構成と課題]
図４は、比較例の車軸連結構造が適用されたインホイールモータユニットの要部を示す拡大図である。
【００３３】
一般的に、車輪と一体に回転する車軸は、電動モータ等の駆動源によって回転する駆動源出力軸と連結あるいは一体化しており、駆動源出力軸の回転に伴って回転する。一方、この車軸は、ハブベアリングを介して、例えばトレーリングアーム等の車体に揺動可能に取り付けられた車体側部材に対し、回転自在に支持されている。
【００３４】
ここで、例えば過大な外力が車輪を介してハブベアリングに入力すると、ハブベアリングの転動体軌道面に圧痕が発生する。またハブベアリングの内部、つまり外方部材と内方部材の間に泥水や塩水等が浸入した場合には、転動体起動面に錆が発生してしまう。そして、この圧痕や錆によって転動体軌道面に剥離が生じてしまうが、この剥離を感知せずに走行を継続すると異音や振動が増大する。さらに、その後も走行を続けると転動体が摩滅してハブベアリグにがたつきが発生し、車軸が傾いたり振れ回ったりする。そして、この車軸の傾き等によって駆動源出力軸等に不具合が発生することが想定される。
【００３５】
そこで、駆動源によって回転する駆動源回転軸と車軸との間に、がたつきを吸収可能な軸接続構造を介在させ、ハブベアリングに発生したがたつきによって車軸が傾いても、駆動源出力軸にこの傾きが伝達しないようにする構成が考えられている。なお、この「がたつきを吸収可能な軸接続構造」とは、例えばＣＶＪ（Constant Velocity Joint）構造、ラバーカップリング構造、ギヤカップリング構造等である。
【００３６】
ここで、上記ギヤカップリング構造１００は、例えば図４に示すように、第１回転部材１０１と、第２回転部材１０２と、連結円筒部材１０３と、を有している。
【００３７】
前記第１回転部材１０１は、減速機３０のキャリア３４の先端に接続され、このキャリア３４と一体に回転可能となっている。この第１回転部材１０１の外周面には、周方向に並ぶ第１ギヤ歯１０１ａが形成されている。この第１ギヤ歯１０１ａは、歯先が軸方向に沿って湾曲すると共に、面取りされている上、歯面の中央が中高になったクラウニング加工が施されている。
【００３８】
前記第２回転部材１０２は、車輪（ここでは図示せず）と一体回転するハブ軸５２の端部に一体的に形成され、このハブ軸５２と一体に回転可能となっている。この第２回転部材１０２の外周面には、周方向に並ぶ第２ギヤ歯１０２ａが形成されている。この第２ギヤ歯１０２ａは、歯先が軸方向に沿って湾曲すると共に、面取りされている上、歯面の中央が中高になったクラウニング加工が施されている。
【００３９】
前記連結円筒部材１０３は、両端が開放した円筒体であり、内周面の一端には第１ギヤ歯１０１ａとセレーション結合する第１連結部１０３ａが形成され、内周面の他端には第２ギヤ歯１０２ａとセレーション結合する第２連結部１０３ｂが形成されている。
【００４０】
そして、このギヤカップリング構造１００では、第１ギヤ歯１０１ａ及び第２ギヤ歯１０２ａがそれぞれ歯先加工をなされているため、キャリア３４とハブ軸５２の相対的な位置が変位しても、この変位をギヤカップリング構造１００で吸収することができる。つまり、キャリア３４とハブ軸５２の位置ずれに伴って、第１ギヤ歯１０１ａと第１連結部１０３ａとの接触面が傾いたり、第２ギヤ歯１０２ａと第２連結部１０３ｂとの接触面が傾いたりする。
【００４１】
しかしながら、この図４に示すギヤカップリング構造１００を用いた車軸連結構造では、軸方向に沿って、減速機３０と車軸連結構造となるギヤカップリング構造１００と、ハブ軸５２が直列に配置されている。つまり、ロータ回転軸２２ａを支持する第２ロータ軸受２３Ｂとハブ軸５２を支持するハブベアリングを構成する転動体５５との間に、減速機３０とギヤカップリング構造１００が軸方向に順に並ぶ。そのため、ギヤカップリング構造１００を介在させた分だけ、第２ロータ軸受２３Ｂから転動体５５までの軸長（軸方向長さ）が長くなってしまう。
特に、駆動源である電動モータ２０をホイール５１の内側に配置するインホイールモータユニットMUでは、軸長が長くなってしまうと電動モータ２０がホイール５１から大きく突出してしまい、インホイールモータユニットMUとして適切なものにならないという問題が生じる。
【００４２】
また、このギヤカップリング構造１００では、第１回転部材１０１と連結円筒部材１０３との結合や、第２回転部材１０２と連結円筒部材１０３との結合を円滑にするため、連結円筒部材１０３の内側にグリースを封入したグリース潤滑を行う必要がある。そのため、定期的にグリースを供給しなければならず、グリースメンテナンスの問題もあった。
【００４３】
さらに、このギヤカップリング構造１００では、連結円筒部材１０３が、第１回転部材１０１と第２回転部材１０２の外周面を覆う構成となっている。そのため、第１ギヤ歯１０１ａと第１連結部１０３ａとの接触面が傾いたり、第２ギヤ歯１０２ａと第２連結部１０３ｂとの接触面が傾いたりするときには、連結円筒部材１０３は、径方向外側に向かって傾く。そのため、この連結円筒部材１０３の外周囲に変位するためのクリアランスが必要となり、径方向の寸法が拡大するという問題もあった。
【００４４】
[軸ずれ吸収作用]
実施例１のインホイールモータユニットMUにおいて、ハブ軸５２を保持するハブ軸受外方部材１３とホイールハブ５４と複数の転動体５５からなるハブベアリングに過大な外力の入力や泥水等の浸入があり、このハブベアリグにがたつきが発生して、ハブ軸５２が傾いたり振れ回ったりする場合を考える。
【００４５】
このとき、ハブ軸５２の第２接続部５３は、凸部分の先端が軸方向に沿って突出方向に湾曲すると共に、軸方向に沿って面取りされている。さらに、軸方向の側面は中高になったいわゆるクラウニング加工が施されている。そのため、この第２接続部５３は、セレーション結合した軸連結部材４０の第２連結部４２に対して、隙間をあけて噛み合うことになる。
【００４６】
これにより、ハブ軸５２が傾いたりしても、この傾きに応じて第２連結部４２に対する第２接続部５３の接触位置が変動し、軸連結部材４０に傾きやずれが伝達されることはない。つまり、この第２接続部５３と第２連結部４２との接触部分で、ハブ軸５２の傾きやずれを吸収することができる。
【００４７】
また、この軸連結部材４０の第１連結部４１とセレーション結合したキャリア本体３４ａに形成された第１接続部３４ａＡも、凸部分の先端が軸方向に沿って突出方向に湾曲すると共に、軸方向に沿って面取りされている。さらに、軸方向の側面は中高になったいわゆるクラウニング加工が施されている。そのため、この第１接続部３４ａＡは、セレーション結合した軸連結部材４０の第１連結部４１に対して、隙間をあけて噛み合うことになる。
【００４８】
これにより、この第１接続部３４ａＡの接触位置も第１連結部４１に対して変動可能となっており、軸連結部材４０の傾きやずれがキャリア３４に伝達されることはない。つまり、この第１接続部３４ａＡと第１連結部４１との接触部分においても、ハブ軸５２の傾きやずれを吸収することができる。
【００４９】
この結果、ハブベアリングに生じた異常によって車軸であるハブ軸５２に傾きや振れ回り等が生じても、ハブ軸５２と軸連結部材４０の間、及び、軸連結部材４０とキャリア３４の間においてこの傾き等が吸収され、キャリア３４に伝達されることを防止できる。
【００５０】
[軸長短縮作用]
図２及び図３に示すように、実施例１の車軸連結構造では、キャリア３４とハブ軸５２を連結する軸連結部材４０が、段付きピニオン３３の径方向内側に配置されている。
ここで、３個の段付きピニオン３３は、大径ピニオン部分３３ａがサンギヤ３１に噛合し、小径ピニオン部分３３ｂがリングギヤ３２に噛合する。すなわち、大径ピニオン部分３３ａの内側にはサンギヤ３１が形成されたロータ回転軸２２ａが挿入されるが、リングギヤ３２と噛合する小径ピニオン部分３３ｂの内側にはロータ回転軸２２ａは挿入する必要がない。そのため、軸連結部材４０は、ロータ回転軸２２ａが挿入される必要がない段付きピニオン３３の小径ピニオン部分３３ｂの径方向内側位置という、いわゆるデットスペースに配置されている。
【００５１】
これにより、この軸連結部材４０は、段付きピニオン３３の小径ピニオン部分３３ｂと軸方向に重複することなり、ロータ回転軸２２ａを支持する第２ロータ軸受２３Ｂからハブ軸５２を支持するハブベアリングを構成する転動体５５までの軸方向長さを、比較例の車軸連結構造に対して短縮することができる。
【００５２】
特に、実施例１のように、駆動源である電動モータ２０をホイール５１の内側に配置するインホイールモータユニットMUに本発明の車軸連結構造を適用した場合では、軸長の短縮を図ることで電動モータ２０がホイール５１から突出しにくくなり、インホイールモータユニットMUとして適切なものとすることができる。
【００５３】
[オイル潤滑作用]
図５は、実施例１の車軸連結構造における潤滑油の流路を示す説明図である。
【００５４】
実施例１のインホイールモータユニットMUにおいて、電動モータ２０の冷却や減速機３０の潤滑をおこなうために、モータケース１０内にオイルを封入する。
【００５５】
この冷却・潤滑用のオイルは、通常、ロータ回転軸２２ａのカバー１２側の端部から図示しないオイルポンプにより供給され、ロータ油路２２ｄを流れる。ここで、このロータ油路２２ｄは、ロータ回転軸２２ａを貫通しており、ロータ回転軸２２ａの第２ロータ軸受２３Ｂに支持された車輪５０側の端部で開放している。また、この第２ロータ軸受２３Ｂは、キャリア３４の内周面に嵌着しているため、ロータ油路２２ｄは、キャリア３４の内側に開放することとなる。
【００５６】
これにより、ロータ油路２２ｄを流れたオイルは、キャリア３４の内側に流れ込む。このとき、キャリア３４の内側には軸連結部材４０が連結しているので、ロータ油路２２ｄから流れたオイルは、軸連結部材４０の内部へ流れた後、この軸連結部材４０の両端部から流れ出る。そして、オイルは、軸連結部材４０とキャリア３４の間、及び、軸連結部材４０とハブ軸５２の間を通って、一方のキャリアプレート３４ｂに形成されたキャリア油路３４ｆへと流れ込む。なお、このキャリア油路３４ｆへと流れたオイルは、段付きピニオン３３を回転自在に支持する軸受３４ｉ等を潤滑する。
【００５７】
そして、このように、電動モータ２０の冷却や減速機３０の潤滑をおこなうオイルが、ロータ油路２２ｄからキャリア油路３４ｆへと流れる途中に、軸連結部材４０とキャリア３４の間、及び、軸連結部材４０とハブ軸５２の間を通る。これにより、この軸連結部材４０は、ロータ回転軸２２ａの内部から段付きピニオン３３へと潤滑するオイルの潤滑経路上に配置されることとなる。
【００５８】
このため、軸連結部材４０とキャリア３４の間、及び、軸連結部材４０とハブ軸５２の間は、このオイルによって潤滑される。これにより、既存の潤滑機構を有効利用することができると共に、潤滑グリースのメンテナンスが不要となる。
【００５９】
[径寸法拡大抑制作用]
図６は、車軸連結構造におけるがたつき吸収作用を説明する説明図であり、(a)は比較例の車軸連結構造の要部を模式的に示し、(b)は実施例１の車軸連結構造の要部を模式的に示す。
【００６０】
図６(a)に示すように、比較例の車軸連結構造では、同軸に配置された第１回転部材１０１と第２回転部材１０２の外側に連結円筒部材１０３が配置されている。
【００６１】
そのため、第１,第２回転部材１０１,１０２の位置が相対的にずれたとき、外側に配置された連結円筒部材１０３が、径方向外側に向かって傾く。これにより、この連結円筒部材１０３の径方向外側領域（図６(a)において破線で囲んだ部分）に、連結円筒部材１０３が傾くためのクリアランスが必要となる。
【００６２】
これに対し、図６(b)に示すように、実施例１の車軸連結構造では、軸連結部材４０は、一方の端部外周面にキャリア３４の内周面に形成された第１接続部３４ａＡに連結する第１連結部４１を有し、他方の端部外周面にハブ軸５２の内周面に形成された第２接続部５３連結する第２連結部４２を有する。つまり、この軸連結部材４０は、同軸に配置されたキャリア３４とハブ軸５２の内側に軸連結部材４０が配置されている。
【００６３】
そのため、キャリア３４とハブ軸５２の位置が相対的にずれたとき、内側に配置された軸連結部材４０が、径方向内側に向かって傾く。これにより、軸連結部材４０が傾くためのクリアランスは、この軸連結部材４０の径方向内側領域（図６(b)において破線で囲んだ部分）に必要となる。
【００６４】
このため、実施例１の車軸連結構造では、キャリア３４とハブ軸５２の径方向内側領域のスペースを有効利用でき、キャリア３４及びハブ軸５２の径方向外側領域にはクリアランスが不要となる。これにより、車軸連結構造全体の径方向寸法が拡大することを防止できる。
【００６５】
なお、実施例１の車軸連結構造では、軸連結部材４０が段付きピニオン３３の径方向内側に配置されることで、電動モータ２０とは軸方向にずれた位置に配置されることとなる。そのため、電動モータ２０の径方向寸法を拡大することなく、ハブ軸５２の傾きやがたつきを吸収する構造である軸連結部材４０を設けることができる。
【００６６】
次に、効果を説明する。
実施例１の車軸連結構造にあっては、下記に挙げる効果を得ることができる。
【００６７】
(1) 駆動源（電動モータ）２０により回転する駆動源出力軸（ロータ回転軸）２２ａと、
前記駆動源出力軸２２ａと同軸に配置され、車輪５０と一体に回転する車軸（ハブ軸）５２と、
複数のピニオンギヤ（段付きピニオンギヤ）３３と、該複数のピニオンギヤ３３を回転自在に支持するプラネタリキャリア（キャリア）３４と、を有し、前記プラネタリキャリア３４を介して前記駆動源出力軸２２ａからの回転を前記車軸５２に伝達する遊星歯車式変速機（減速機）３０と、
前記複数のピニオンギヤ３３の径方向内側に配置され、前記プラネタリキャリア３４と前記車軸５２を連結する軸連結部材４０と、
を備えた構成とした。
このため、車軸連結構造全体の軸方向長さの短縮化を図ることができる。
【００６８】
(2) 前記軸連結部材４０は、前記駆動源出力軸２２ａの内部から、前記複数のピニオンギヤ３３へと潤滑するオイルの潤滑経路上に配置した構成とした。
このため、既存の潤滑機構を有効利用することができると共に、潤滑グリースのメンテナンスが不要となる。
【００６９】
(3) 前記軸連結部材４０は、一方の端部外周面に前記プラネタリキャリア３４の内周面に連結する第１連結部４１を有し、他方の端部外周面に前記車軸の内周面に連結する第２連結部４２を有する構成とした。
このため、車軸連結構造全体の径方向寸法が拡大することを防止できる。
【００７０】
以上、本発明の車軸連結構造を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００７１】
上記実施例１では、本発明の車軸連結構造をインホイールモータユニットMUに適用した例を示したが、これに限らない。駆動源により回転する駆動源出力軸と、この駆動源出力軸と同軸に配置され、車輪と一体に回転する車軸と、その間に配置された遊星歯車式変速機と、を有する車両であれば、エンジン自動車やハイブリッド自動車、１つの駆動用モータによって走行する電気自動車等の車両一般に適用することができる。つまり、駆動源としても電動モータ２０に限らない。
【００７２】
また、遊星歯車式変速機として、減速機３０としたがこれに限らず、例えば駆動源出力軸の回転を反転させて車軸に伝達するいわゆる前後進切替え装置の機能を有する遊星歯車式変速機や、複数の遊星歯車セットを有する遊星歯車式変速機であってもよい。
さらに、実施例１のピニオンギヤとして、段付きピニオン３３としたが、サンギヤ３１に噛合する部分のピニオンギヤ径と、リングギヤ３２に噛合する部分でのピニオンギヤ径を同一の大きさにした通常のピニオンギヤであってもよい。
【００７３】
この場合であっても、軸連結部材４０を、リングギヤ３２と噛合する部分の径方向内側に配置することで、軸連結構造の軸方向長さを短縮化できる。
【符号の説明】
【００７４】
１０ モータケース
１１ ケース本体
１２ カバー
１３ ハブ軸受外方部材
２０ 電動モータ（駆動源）
２２ａ ロータ回転軸（駆動源出力軸）
３０ 減速機（遊星歯車式変速機）
３３ 段付きピニオン（ピニオンギヤ）
３３ａ 大径ピニオン部分
３３ｂ 小径ピニオン部分
３４ キャリア（プラネタリキャリア）
３４ａ キャリア本体
３４ａＡ 第１接続部
４０ 軸連結部材
４１ 第１連結部
４２ 第２連結部
５０ 車輪
５１ ホイール
５２ ハブ軸（車軸）
５３ 第２接続部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源により回転する駆動源出力軸が接続した遊星歯車式変速機と、車輪と一体に回転する車軸とを連結する車軸連結構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、駆動源である電動モータの回転を減速して出力する減速機と、車輪と一体に回転する車軸とを、フレキシブルカップリングからなる軸連結部材を介して、揺動可能に連結した車軸連結構造が知られている（例えば、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2007-191027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、従来の車軸連結構造では、減速機と、軸連結部材と、車軸とが同軸上に順に並んで配置される。このため、これらの減速機等の軸方向位置は重複せず、軸方向に沿って並ぶこととなる。この結果、車軸連結構造全体の軸長（軸方向長さ）が長くなってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、軸方向長さの短縮化を図ることができる車軸連結構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の車軸連結構造では、駆動源出力軸と、車軸と、遊星歯車式変速機と、軸連結部材と、を備えている。
前記駆動源出力軸は、駆動源により回転する回転軸である。
前記車軸は、前記駆動源出力軸と同軸に配置され、車輪と一体に回転する回転軸である。
前記遊星歯車式変速機は、複数のピニオンギヤと、該複数のピニオンギヤを回転自在に支持するプラネタリキャリアと、を有し、前記プラネタリキャリアを介して前記駆動源出力軸からの回転を前記車軸に伝達する。
前記軸連結部材は、前記複数のピニオンギヤの径方向内側に配置され、前記プラネタリキャリアと前記車軸を連結する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の車軸連結構造にあっては、プラネタリキャリアと車軸を連結する軸連結部材が、複数のピニオンギヤの径方向内側に配置されている。
すなわち、軸連結部材の軸方向位置と複数のピニオンギヤの軸方向位置とが重複する配置となる。そのため、プラネタリキャリアと軸連結部材と車軸とが同軸上に配置された際、複数のピニオンギヤの径方向内側の領域を活用することで、車軸連結構造全体の軸長（軸方向長さ）の短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の車軸連結構造が適用されたインホイールモータユニットを示す縦断面図である。
【図２】図１に示すインホイールモータユニットの要部を示す拡大図である。
【図３】図２におけるＡ部拡大図である。
【図４】比較例の車軸連結構造が適用されたインホイールモータユニットの要部を示す拡大図である。
【図５】実施例１の車軸連結構造における潤滑油の流路を示す説明図である。
【図６】車軸連結構造におけるがたつき吸収作用を説明する説明図であり、(a)は比較例の車軸連結構造の要部を模式的に示し、(b)は実施例１の車軸連結構造の要部を模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の車軸連結構造を実施するための形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、実施例１の車軸連結構造における構成を、「車軸連結構造の適用例の構成」、「キャリアの構成」、「ハブ軸の構成」、「軸連結部材の構成」に分けて説明する。
【００１１】
[車軸連結構造の適用例の説明]
図１は、実施例１の車軸連結構造が適用されたインホイールモータユニットを示す縦断面図である。図２は、図１に示すインホイールモータユニットの要部を示す拡大図である。図３は、図２におけるＡ部拡大図である。
【００１２】
図１に示すインホイールモータユニットMUは、車輪５０を駆動・制動する電動モータ２０を、この車輪５０を支持するホイール５１の内側に配置したものであり、モータケース１０と、電動モータ２０と、減速機３０と、軸連結部材４０と、を有している。
【００１３】
前記モータケース１０は、ケース本体１１と、カバー１２と、を備え、ケース本体１１の図１の左側面にカバー１２を合体させて構成する。このモータケース１０内には、駆動源となる電動モータ２０と、この電動モータ２０の回転を減速して出力する減速機３０とが同軸に配置収納される。また、このモータケース１０は、図示しないサスペンション機構を介して、サイドメンバ等の車体に対して揺動可能に保持されている。
【００１４】
前記電動モータ２０は、カバー１２の内側に位置し、環状のステータ２１と、このステータ２１内に同心に配置したロータ２２と、を有している。
【００１５】
前記ステータ２１は、コイル２１ａを巻線して具え、カバー１２の内周に、外周面を焼き嵌めする等の方法で固定される。
【００１６】
前記ロータ２２は、ロータ回転軸（駆動源出力軸）２２ａと、フランジ部２２ｂと、積層鋼板２２ｃと、不図示の永久磁石と、を有している。
前記ロータ回転軸２２ａは、カバー１２に貫通させて形成した開口１２ａの内側に嵌着された第１ロータ軸受２３Ａに一端が回転自在に支持され、減速機３０の後述するキャリア３４の内側に嵌着された第２ロータ軸受２３Ｂに他端が回転自在に支持される。そして、このロータ回転軸２２ａから径方向に突出したフランジ部２２ｂの外周に積層鋼板２２ｃが固設され、この積層鋼板２２ｃの外周に図示しない永久磁石が埋設される。また、このロータ回転軸２２ａの内部には、このロータ回転軸２２ａを軸方向に貫通し、図示しないオイルポンプから供給される冷却・潤滑用のオイルが流れるロータ油路２２ｄが形成されている。
なお、このロータ２２は、積層鋼板２２ｃの外周に埋設した永久磁石がステータ２１の内周面と正対する軸線方向位置に配置され、この位置を保ってロータ回転軸２２ａが支持される。
【００１７】
前記減速機３０は、図２に示すように、ロータ回転軸２２ａ上に形成したサンギヤ３１と、ケース本体１１内に突起爪等で多少の揺動のみ可能に固定したリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合する大径ピニオン部分３３ａ及びリングギヤ３２に噛合する小径ピニオン部分３３ｂの一体成形になる３個（ここでは１個のみ図示）の段付きピニオン（ピニオンギヤ）３３と、これら３個の段付きピニオン３３を円周方向等間隔に配置して回転自在に支持するキャリア（プラネタリキャリア）３４と、を有する遊星歯車組で構成した遊星歯車式変速機である。
ここで、前記サンギヤ３１と前記リングギヤ３２は、異なる軸線方向位置に配置されている。また、大径ピニオン部分３３ａと小径ピニオン部分３３ｂは、それぞれサンギヤ３１又はリングギヤ３２と正対するように、互いの軸線方向位置はずれている。
【００１８】
そして、減速機３０の出力メンバであるキャリア３４には、軸連結部材４０を介して、ホイール５１の中心に固定されたハブ軸（車軸）５２が揺動可能に連結されている。
【００１９】
[キャリアの構成]
前記キャリア３４は、キャリア本体３４ａと、一対のキャリアプレート３４ｂ,３４ｃと、３本のピニオンシャフト３４ｄと、を有している。
【００２０】
前記キャリア本体３４ａは、ロータ回転軸２２ａと同軸上に配置された両端が開放した中空軸であり、内周面には、電動モータ２０側に第２ロータ軸受２３Ｂが嵌着され、車輪５０側にセレーションからなる第１接続部３４ａＡが形成されている。ここで「セレーション」とは、軸方向に沿って延びると共に、周方向に並んだ複数の凹凸であり、以下、同様である。
そして、この第１接続部３４ａＡは、凸部分の先端が軸方向に沿って突出方向に湾曲すると共に、軸方向に沿って面取りされている。さらに、軸方向の側面は中高になったいわゆるクラウニング加工が施されている。
【００２１】
前記一対のキャリアプレート３４ｂ,３４ｃは、前記キャリア本体３４ａの周囲に設けられると共に、軸方向に並設されて互いに対向するプレートである。
【００２２】
前記一方のキャリアプレート３４ｂは、キャリア本体３４ａの車輪５０側の端部周面から径方向に直接張り出している。また、この一方のキャリアプレート３４ｂの内部には、キャリア本体３４ａの内側に開放して、ロータ回転軸２２ａの内部に設けられたロータ油路２２ｄに連通するキャリア油路３４ｆが形成されている。このキャリア油路３４ｆは、ロータ回転軸２２ａのロータ油路２２ｄからの冷却・潤滑用のオイルが流れるオイル流路となる。さらに、この一方のキャリアプレート３４ｂの外周は、キャリア軸受３５を介してケース本体１１の内周面に回転自在に支持されている。
【００２３】
前記他方のキャリアプレート３４ｃは、ロータ回転軸２２ａを取り囲むリング状プレートである。この他方のキャリアプレート３４ｃは、キャリア本体３４ａの電動モータ２０側の端部周面から、さらに電動モータ２０側に延出した脚部３４ｇによって保持されている。
【００２４】
前記ピニオンシャフト３４ｄは、一対のキャリアプレート３４ｂ,３４ｃに形成された図示しない一対の軸支持孔を貫通した金属製の軸である。このピニオンシャフト３４ｄは、他方のキャリアプレート３４ｃを径方向に貫通するピン３４ｈによって、一端がキャリアプレート３４ｃに固定されている。また、このピニオンシャフト３４ｄは、一対のキャリアプレート３４ｂ,３４ｃの間に位置する中央部分において、軸受３４ｉを介して段付きピニオン３３を回転自在に保持する。
【００２５】
[ハブ軸の構成]
前記ハブ軸５２は、一端がホイール５１に固定されると共に、電動モータ２０側に突出した他端に開口５２ａを有している。この開口５２ａは、軸連結部材４０が挿入可能な内径寸法であり、内周面にセレーションからなる第２接続部５３が形成されている。
そして、この第２接続部５３は、凸部分の先端が軸方向に沿って突出方向に湾曲すると共に、軸方向に沿って面取りされている。さらに、軸方向の側面は中高になったいわゆるクラウニング加工が施されている。
【００２６】
さらに、ハブ軸５２の外周には円筒状のホイールハブ５４が嵌着され、ハブ軸５２と一体回転可能に固定されている。一方、ケース本体１１の車輪５０に面した開口１１ａには、軸方向に突出した円筒状のハブ軸受外方部材１３が固定されている。そして、このハブ軸受外方部材１３とホイールハブ５４と間に複数の球状の転動体５５が回転可能に挟持され、ハブベアリングを形成している。ハブ軸５２は、このハブ軸受外方部材１３とホイールハブ５４と複数の転動体５５からなるハブベアリングにより、ケース本体１１に対して回転自在に保持される。
【００２７】
なお、ハブ軸受外方部材１３と一方のキャリアプレート３４ｂとの間には、ケース本体１１の開口１１ａから径方向内側に延在した隔壁１１ｂと、この隔壁１１ｂとハブ軸５２の外周面との間を閉塞するオイルシール１１ｃと、が設けられている。
【００２８】
[軸連結部材の構成]
前記軸連結部材４０は、キャリア３４及びハブ軸５２と同軸上に配置され、このキャリア３４とハブ軸５２を同軸に連結する中空円筒形状の軸部材である。この軸連結部材４０は、一端がキャリア３４のキャリア本体３４ａの内側に挿入され、他端がハブ軸５２の開口５２ａの内側に挿入されている。
【００２９】
このとき、軸連結部材４０の一端は、３個の段付きピニオン３３の径方向内側に配置される。ここで、「段付きピニオン３３の径方向内側」とは、３個の段付きピニオン３３によって囲まれた領域であり、段付きピニオン３３の軸方向位置に重複する位置である。特にここでは、軸連結部材４０の一端が、段付きピニオン３３のリングギヤ３２と噛合した小径ピニオン部分３３ｂの径方向内側に配置されている。
【００３０】
そして、この軸連結部材４０は、電動モータ２０側の一方の端部外周面にセレーションからなる第１連結部４１を有し、車輪５０側の他方の端部外周面にセレーションからなる第２連結部４２を有している。
前記第１連結部４１は、キャリア３４のキャリア本体３４ａの内周面に形成された第１接続部３４ａＡと噛み合って結合する。前記第２連結部４２は、ハブ軸５２の開口５２ａの内周面に形成された第２接続部５３と噛み合って結合する。
【００３１】
次に、「比較例の車軸連結構造の構成と課題」について説明し、続いて、実施例１の車軸連結構造の作用を「軸ずれ吸収作用」、「軸長短縮作用」、「オイル潤滑作用」、「径寸法拡大抑制作用」に分けて説明する。
【００３２】
[比較例の車軸連結構造の構成と課題]
図４は、比較例の車軸連結構造が適用されたインホイールモータユニットの要部を示す拡大図である。
【００３３】
一般的に、車輪と一体に回転する車軸は、電動モータ等の駆動源によって回転する駆動源出力軸と連結あるいは一体化しており、駆動源出力軸の回転に伴って回転する。一方、この車軸は、ハブベアリングを介して、例えばトレーリングアーム等の車体に揺動可能に取り付けられた車体側部材に対し、回転自在に支持されている。
【００３４】
ここで、例えば過大な外力が車輪を介してハブベアリングに入力すると、ハブベアリングの転動体軌道面に圧痕が発生する。またハブベアリングの内部、つまり外方部材と内方部材の間に泥水や塩水等が浸入した場合には、転動体起動面に錆が発生してしまう。そして、この圧痕や錆によって転動体軌道面に剥離が生じてしまうが、この剥離を感知せずに走行を継続すると異音や振動が増大する。さらに、その後も走行を続けると転動体が摩滅してハブベアリグにがたつきが発生し、車軸が傾いたり振れ回ったりする。そして、この車軸の傾き等によって駆動源出力軸等に不具合が発生することが想定される。
【００３５】
そこで、駆動源によって回転する駆動源回転軸と車軸との間に、がたつきを吸収可能な軸接続構造を介在させ、ハブベアリングに発生したがたつきによって車軸が傾いても、駆動源出力軸にこの傾きが伝達しないようにする構成が考えられている。なお、この「がたつきを吸収可能な軸接続構造」とは、例えばＣＶＪ（Constant Velocity Joint）構造、ラバーカップリング構造、ギヤカップリング構造等である。
【００３６】
ここで、上記ギヤカップリング構造１００は、例えば図４に示すように、第１回転部材１０１と、第２回転部材１０２と、連結円筒部材１０３と、を有している。
【００３７】
前記第１回転部材１０１は、減速機３０のキャリア３４の先端に接続され、このキャリア３４と一体に回転可能となっている。この第１回転部材１０１の外周面には、周方向に並ぶ第１ギヤ歯１０１ａが形成されている。この第１ギヤ歯１０１ａは、歯先が軸方向に沿って湾曲すると共に、面取りされている上、歯面の中央が中高になったクラウニング加工が施されている。
【００３８】
前記第２回転部材１０２は、車輪（ここでは図示せず）と一体回転するハブ軸５２の端部に一体的に形成され、このハブ軸５２と一体に回転可能となっている。この第２回転部材１０２の外周面には、周方向に並ぶ第２ギヤ歯１０２ａが形成されている。この第２ギヤ歯１０２ａは、歯先が軸方向に沿って湾曲すると共に、面取りされている上、歯面の中央が中高になったクラウニング加工が施されている。
【００３９】
前記連結円筒部材１０３は、両端が開放した円筒体であり、内周面の一端には第１ギヤ歯１０１ａとセレーション結合する第１連結部１０３ａが形成され、内周面の他端には第２ギヤ歯１０２ａとセレーション結合する第２連結部１０３ｂが形成されている。
【００４０】
そして、このギヤカップリング構造１００では、第１ギヤ歯１０１ａ及び第２ギヤ歯１０２ａがそれぞれ歯先加工をなされているため、キャリア３４とハブ軸５２の相対的な位置が変位しても、この変位をギヤカップリング構造１００で吸収することができる。つまり、キャリア３４とハブ軸５２の位置ずれに伴って、第１ギヤ歯１０１ａと第１連結部１０３ａとの接触面が傾いたり、第２ギヤ歯１０２ａと第２連結部１０３ｂとの接触面が傾いたりする。
【００４１】
しかしながら、この図４に示すギヤカップリング構造１００を用いた車軸連結構造では、軸方向に沿って、減速機３０と車軸連結構造となるギヤカップリング構造１００と、ハブ軸５２が直列に配置されている。つまり、ロータ回転軸２２ａを支持する第２ロータ軸受２３Ｂとハブ軸５２を支持するハブベアリングを構成する転動体５５との間に、減速機３０とギヤカップリング構造１００が軸方向に順に並ぶ。そのため、ギヤカップリング構造１００を介在させた分だけ、第２ロータ軸受２３Ｂから転動体５５までの軸長（軸方向長さ）が長くなってしまう。
特に、駆動源である電動モータ２０をホイール５１の内側に配置するインホイールモータユニットMUでは、軸長が長くなってしまうと電動モータ２０がホイール５１から大きく突出してしまい、インホイールモータユニットMUとして適切なものにならないという問題が生じる。
【００４２】
また、このギヤカップリング構造１００では、第１回転部材１０１と連結円筒部材１０３との結合や、第２回転部材１０２と連結円筒部材１０３との結合を円滑にするため、連結円筒部材１０３の内側にグリースを封入したグリース潤滑を行う必要がある。そのため、定期的にグリースを供給しなければならず、グリースメンテナンスの問題もあった。
【００４３】
さらに、このギヤカップリング構造１００では、連結円筒部材１０３が、第１回転部材１０１と第２回転部材１０２の外周面を覆う構成となっている。そのため、第１ギヤ歯１０１ａと第１連結部１０３ａとの接触面が傾いたり、第２ギヤ歯１０２ａと第２連結部１０３ｂとの接触面が傾いたりするときには、連結円筒部材１０３は、径方向外側に向かって傾く。そのため、この連結円筒部材１０３の外周囲に変位するためのクリアランスが必要となり、径方向の寸法が拡大するという問題もあった。
【００４４】
[軸ずれ吸収作用]
実施例１のインホイールモータユニットMUにおいて、ハブ軸５２を保持するハブ軸受外方部材１３とホイールハブ５４と複数の転動体５５からなるハブベアリングに過大な外力の入力や泥水等の浸入があり、このハブベアリグにがたつきが発生して、ハブ軸５２が傾いたり振れ回ったりする場合を考える。
【００４５】
このとき、ハブ軸５２の第２接続部５３は、凸部分の先端が軸方向に沿って突出方向に湾曲すると共に、軸方向に沿って面取りされている。さらに、軸方向の側面は中高になったいわゆるクラウニング加工が施されている。そのため、この第２接続部５３は、セレーション結合した軸連結部材４０の第２連結部４２に対して、隙間をあけて噛み合うことになる。
【００４６】
これにより、ハブ軸５２が傾いたりしても、この傾きに応じて第２連結部４２に対する第２接続部５３の接触位置が変動し、軸連結部材４０に傾きやずれが伝達されることはない。つまり、この第２接続部５３と第２連結部４２との接触部分で、ハブ軸５２の傾きやずれを吸収することができる。
【００４７】
また、この軸連結部材４０の第１連結部４１とセレーション結合したキャリア本体３４ａに形成された第１接続部３４ａＡも、凸部分の先端が軸方向に沿って突出方向に湾曲すると共に、軸方向に沿って面取りされている。さらに、軸方向の側面は中高になったいわゆるクラウニング加工が施されている。そのため、この第１接続部３４ａＡは、セレーション結合した軸連結部材４０の第１連結部４１に対して、隙間をあけて噛み合うことになる。
【００４８】
これにより、この第１接続部３４ａＡの接触位置も第１連結部４１に対して変動可能となっており、軸連結部材４０の傾きやずれがキャリア３４に伝達されることはない。つまり、この第１接続部３４ａＡと第１連結部４１との接触部分においても、ハブ軸５２の傾きやずれを吸収することができる。
【００４９】
この結果、ハブベアリングに生じた異常によって車軸であるハブ軸５２に傾きや振れ回り等が生じても、ハブ軸５２と軸連結部材４０の間、及び、軸連結部材４０とキャリア３４の間においてこの傾き等が吸収され、キャリア３４に伝達されることを防止できる。
【００５０】
[軸長短縮作用]
図２及び図３に示すように、実施例１の車軸連結構造では、キャリア３４とハブ軸５２を連結する軸連結部材４０が、段付きピニオン３３の径方向内側に配置されている。
ここで、３個の段付きピニオン３３は、大径ピニオン部分３３ａがサンギヤ３１に噛合し、小径ピニオン部分３３ｂがリングギヤ３２に噛合する。すなわち、大径ピニオン部分３３ａの内側にはサンギヤ３１が形成されたロータ回転軸２２ａが挿入されるが、リングギヤ３２と噛合する小径ピニオン部分３３ｂの内側にはロータ回転軸２２ａは挿入する必要がない。そのため、軸連結部材４０は、ロータ回転軸２２ａが挿入される必要がない段付きピニオン３３の小径ピニオン部分３３ｂの径方向内側位置という、いわゆるデットスペースに配置されている。
【００５１】
これにより、この軸連結部材４０は、段付きピニオン３３の小径ピニオン部分３３ｂと軸方向に重複することなり、ロータ回転軸２２ａを支持する第２ロータ軸受２３Ｂからハブ軸５２を支持するハブベアリングを構成する転動体５５までの軸方向長さを、比較例の車軸連結構造に対して短縮することができる。
【００５２】
特に、実施例１のように、駆動源である電動モータ２０をホイール５１の内側に配置するインホイールモータユニットMUに本発明の車軸連結構造を適用した場合では、軸長の短縮を図ることで電動モータ２０がホイール５１から突出しにくくなり、インホイールモータユニットMUとして適切なものとすることができる。
【００５３】
[オイル潤滑作用]
図５は、実施例１の車軸連結構造における潤滑油の流路を示す説明図である。
【００５４】
実施例１のインホイールモータユニットMUにおいて、電動モータ２０の冷却や減速機３０の潤滑をおこなうために、モータケース１０内にオイルを封入する。
【００５５】
この冷却・潤滑用のオイルは、通常、ロータ回転軸２２ａのカバー１２側の端部から図示しないオイルポンプにより供給され、ロータ油路２２ｄを流れる。ここで、このロータ油路２２ｄは、ロータ回転軸２２ａを貫通しており、ロータ回転軸２２ａの第２ロータ軸受２３Ｂに支持された車輪５０側の端部で開放している。また、この第２ロータ軸受２３Ｂは、キャリア３４の内周面に嵌着しているため、ロータ油路２２ｄは、キャリア３４の内側に開放することとなる。
【００５６】
これにより、ロータ油路２２ｄを流れたオイルは、キャリア３４の内側に流れ込む。このとき、キャリア３４の内側には軸連結部材４０が連結しているので、ロータ油路２２ｄから流れたオイルは、軸連結部材４０の内部へ流れた後、この軸連結部材４０の両端部から流れ出る。そして、オイルは、軸連結部材４０とキャリア３４の間、及び、軸連結部材４０とハブ軸５２の間を通って、一方のキャリアプレート３４ｂに形成されたキャリア油路３４ｆへと流れ込む。なお、このキャリア油路３４ｆへと流れたオイルは、段付きピニオン３３を回転自在に支持する軸受３４ｉ等を潤滑する。
【００５７】
そして、このように、電動モータ２０の冷却や減速機３０の潤滑をおこなうオイルが、ロータ油路２２ｄからキャリア油路３４ｆへと流れる途中に、軸連結部材４０とキャリア３４の間、及び、軸連結部材４０とハブ軸５２の間を通る。これにより、この軸連結部材４０は、ロータ回転軸２２ａの内部から段付きピニオン３３へと潤滑するオイルの潤滑経路上に配置されることとなる。
【００５８】
このため、軸連結部材４０とキャリア３４の間、及び、軸連結部材４０とハブ軸５２の間は、このオイルによって潤滑される。これにより、既存の潤滑機構を有効利用することができると共に、潤滑グリースのメンテナンスが不要となる。
【００５９】
[径寸法拡大抑制作用]
図６は、車軸連結構造におけるがたつき吸収作用を説明する説明図であり、(a)は比較例の車軸連結構造の要部を模式的に示し、(b)は実施例１の車軸連結構造の要部を模式的に示す。
【００６０】
図６(a)に示すように、比較例の車軸連結構造では、同軸に配置された第１回転部材１０１と第２回転部材１０２の外側に連結円筒部材１０３が配置されている。
【００６１】
そのため、第１,第２回転部材１０１,１０２の位置が相対的にずれたとき、外側に配置された連結円筒部材１０３が、径方向外側に向かって傾く。これにより、この連結円筒部材１０３の径方向外側領域（図６(a)において破線で囲んだ部分）に、連結円筒部材１０３が傾くためのクリアランスが必要となる。
【００６２】
これに対し、図６(b)に示すように、実施例１の車軸連結構造では、軸連結部材４０は、一方の端部外周面にキャリア３４の内周面に形成された第１接続部３４ａＡに連結する第１連結部４１を有し、他方の端部外周面にハブ軸５２の内周面に形成された第２接続部５３連結する第２連結部４２を有する。つまり、この軸連結部材４０は、同軸に配置されたキャリア３４とハブ軸５２の内側に軸連結部材４０が配置されている。
【００６３】
そのため、キャリア３４とハブ軸５２の位置が相対的にずれたとき、内側に配置された軸連結部材４０が、径方向内側に向かって傾く。これにより、軸連結部材４０が傾くためのクリアランスは、この軸連結部材４０の径方向内側領域（図６(b)において破線で囲んだ部分）に必要となる。
【００６４】
このため、実施例１の車軸連結構造では、キャリア３４とハブ軸５２の径方向内側領域のスペースを有効利用でき、キャリア３４及びハブ軸５２の径方向外側領域にはクリアランスが不要となる。これにより、車軸連結構造全体の径方向寸法が拡大することを防止できる。
【００６５】
なお、実施例１の車軸連結構造では、軸連結部材４０が段付きピニオン３３の径方向内側に配置されることで、電動モータ２０とは軸方向にずれた位置に配置されることとなる。そのため、電動モータ２０の径方向寸法を拡大することなく、ハブ軸５２の傾きやがたつきを吸収する構造である軸連結部材４０を設けることができる。
【００６６】
次に、効果を説明する。
実施例１の車軸連結構造にあっては、下記に挙げる効果を得ることができる。
【００６７】
(1) 駆動源（電動モータ）２０により回転する駆動源出力軸（ロータ回転軸）２２ａと、
前記駆動源出力軸２２ａと同軸に配置され、車輪５０と一体に回転する車軸（ハブ軸）５２と、
複数のピニオンギヤ（段付きピニオンギヤ）３３と、該複数のピニオンギヤ３３を回転自在に支持するプラネタリキャリア（キャリア）３４と、を有し、前記プラネタリキャリア３４を介して前記駆動源出力軸２２ａからの回転を前記車軸５２に伝達する遊星歯車式変速機（減速機）３０と、
前記複数のピニオンギヤ３３の径方向内側に配置され、前記プラネタリキャリア３４と前記車軸５２を連結する軸連結部材４０と、
を備えた構成とした。
このため、車軸連結構造全体の軸方向長さの短縮化を図ることができる。
【００６８】
(2) 前記軸連結部材４０は、前記駆動源出力軸２２ａの内部から、前記複数のピニオンギヤ３３へと潤滑するオイルの潤滑経路上に配置した構成とした。
このため、既存の潤滑機構を有効利用することができると共に、潤滑グリースのメンテナンスが不要となる。
【００６９】
(3) 前記軸連結部材４０は、一方の端部外周面に前記プラネタリキャリア３４の内周面に連結する第１連結部４１を有し、他方の端部外周面に前記車軸の内周面に連結する第２連結部４２を有する構成とした。
このため、車軸連結構造全体の径方向寸法が拡大することを防止できる。
【００７０】
以上、本発明の車軸連結構造を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００７１】
上記実施例１では、本発明の車軸連結構造をインホイールモータユニットMUに適用した例を示したが、これに限らない。駆動源により回転する駆動源出力軸と、この駆動源出力軸と同軸に配置され、車輪と一体に回転する車軸と、その間に配置された遊星歯車式変速機と、を有する車両であれば、エンジン自動車やハイブリッド自動車、１つの駆動用モータによって走行する電気自動車等の車両一般に適用することができる。つまり、駆動源としても電動モータ２０に限らない。
【００７２】
また、遊星歯車式変速機として、減速機３０としたがこれに限らず、例えば駆動源出力軸の回転を反転させて車軸に伝達するいわゆる前後進切替え装置の機能を有する遊星歯車式変速機や、複数の遊星歯車セットを有する遊星歯車式変速機であってもよい。
さらに、実施例１のピニオンギヤとして、段付きピニオン３３としたが、サンギヤ３１に噛合する部分のピニオンギヤ径と、リングギヤ３２に噛合する部分でのピニオンギヤ径を同一の大きさにした通常のピニオンギヤであってもよい。
【００７３】
この場合であっても、軸連結部材４０を、リングギヤ３２と噛合する部分の径方向内側に配置することで、軸連結構造の軸方向長さを短縮化できる。
【符号の説明】
【００７４】
１０ モータケース
１１ ケース本体
１２ カバー
１３ ハブ軸受外方部材
２０ 電動モータ（駆動源）
２２ａ ロータ回転軸（駆動源出力軸）
３０ 減速機（遊星歯車式変速機）
３３ 段付きピニオン（ピニオンギヤ）
３３ａ 大径ピニオン部分
３３ｂ 小径ピニオン部分
３４ キャリア（プラネタリキャリア）
３４ａ キャリア本体
３４ａＡ 第１接続部
４０ 軸連結部材
４１ 第１連結部
４２ 第２連結部
５０ 車輪
５１ ホイール
５２ ハブ軸（車軸）
５３ 第２接続部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源により回転する駆動源出力軸と、
前記駆動源出力軸と同軸に配置され、車輪と一体に回転する車軸と、
複数のピニオンギヤと、該複数のピニオンギヤを回転自在に支持するプラネタリキャリアと、を有し、前記プラネタリキャリアを介して前記駆動源出力軸からの回転を前記車軸に伝達する遊星歯車式変速機と、
前記複数のピニオンギヤの径方向内側に配置され、前記プラネタリキャリアと前記車軸を連結する軸連結部材と、
を備えたことを特徴とする車軸連結構造。
【請求項２】
請求項１に記載された車軸連結構造において、
前記軸連結部材は、前記駆動源出力軸の内部から、前記複数のピニオンギヤへと潤滑するオイルの潤滑経路上に配置されたことを特徴とする車軸連結構造。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された車軸連結構造において、
前記軸連結部材は、一方の端部外周面に前記プラネタリキャリアの内周面に連結する第１連結部を有し、他方の端部外周面に前記車軸の内周面に連結する第２連結部を有することを特徴とする車軸連結構造。
【請求項１】
駆動源により回転する駆動源出力軸と、
前記駆動源出力軸と同軸に配置され、車輪と一体に回転する車軸と、
複数のピニオンギヤと、該複数のピニオンギヤを回転自在に支持するプラネタリキャリアと、を有し、前記プラネタリキャリアを介して前記駆動源出力軸からの回転を前記車軸に伝達する遊星歯車式変速機と、
前記複数のピニオンギヤの径方向内側に配置され、前記プラネタリキャリアと前記車軸を連結する軸連結部材と、
を備えたことを特徴とする車軸連結構造。
【請求項２】
請求項１に記載された車軸連結構造において、
前記軸連結部材は、前記駆動源出力軸の内部から、前記複数のピニオンギヤへと潤滑するオイルの潤滑経路上に配置されたことを特徴とする車軸連結構造。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された車軸連結構造において、
前記軸連結部材は、一方の端部外周面に前記プラネタリキャリアの内周面に連結する第１連結部を有し、他方の端部外周面に前記車軸の内周面に連結する第２連結部を有することを特徴とする車軸連結構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−８２３６９（Ｐ２０１３−８２３６９Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２４５４５（Ｐ２０１１−２２４５４５）
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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