JP2018043574A - インホイールモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレーキキャリパを備えるインホイールモータに関し、新規で有用なブレーキキャリパの支持構造を提供する。【解決手段】インホイールモータ駆動装置は、車輪ハブ軸受部（１１）と、車輪（Ｗ）を駆動するモータ部と、モータ部の回転を減速して外輪に伝達する減速部と、車輪を制動するブレーキキャリパ（８１）とを備え、内側固定部材（１３）は、軸線（Ｏ）方向一端側で転動体（１４）を支持する固定軸（１５）、および固定軸の軸線方向他端側から車輪ハブ軸受部の外径方向に延びるキャリパ支持部（１５ｓ）を含み、ケーシング（４３ａ）が固定軸の軸線方向一端側領域を収容し、ブレーキキャリパはケーシングの外部に配置され、キャリパ支持部に支持される。【選択図】図５

Description

本発明は、車輪と結合するインホイールモータ駆動装置に関し、特に車輪を制動するブレーキキャリパの支持構造に関する。

車輪ホイールの内空領域に配置されて車輪を駆動するインホイールモータのうち、車輪にブレーキディスクを結合し、インホイールモータにブレーキキャリパを附設し、当該ブレーキキャリパでブレーキディスクを制動する構造が知られている。かかるインホイールモータとしては従来、例えば、特開２０１５−９０１７０号公報（特許文献１）に記載の技術がある。特許文献１に記載のインホイールモータは、インホイールモータケーシングの円筒壁に２個１対のブラケットをボルト止めし、１個のブレーキキャリパをこれらのブラケットで支持するものである。

インホイールモータは車輪ホイールの内空領域の大部分を占めており、特許文献１のブラケットは、車輪ホイールのリム部内周面およびケーシング円筒壁外周面間の環状隙間を利用して配置されることから、狭小空間を利用する合理的な支持構造である。

特開２０１５−９０１７０号公報

しかし、上記従来のようなキャリパ支持構造にあっては、さらに改善すべき点があることを本発明者は見いだした。つまりブレーキの制動力がブレーキキャリパからケーシング円筒壁に入力され、インホイールモータケーシングを変形させる要因となる。またインホイールモータケーシングは、その内部に歯車等の回転部品を支持する。さらに車輪のサスペンション装置からみてバネ下荷重の軽量化の要求に応えるべく、インホイールモータケーシングを薄肉にする場合や、アルミニウム等を主成分とする軽金属製にする場合がある。そうすると、インホイールモータケーシング内部で回転部品の軸位置のミスアライメント(不整列)が発生し、騒音・振動の原因や、インホイールモータの耐久性の悪化といった懸念が生じる。

本発明は、上述の実情に鑑み、ブレーキキャリパを備えるインホイールモータに関し、新規で有用なブレーキキャリパの支持構造を提供することを目的とする。

この目的のため本発明によるインホイールモータ駆動装置は、車輪と一体回転する外輪、外輪の中心孔に配置される内側固定部材、および外輪と内側固定部材との環状隙間に配置される複数の転動体を有する車輪ハブ軸受部と、外輪を駆動するモータ部と、モータ部の回転を減速して外輪に伝達する減速部と、車輪を制動するブレーキキャリパとを備え、内側固定部材は、軸線方向一端側で転動体を支持する固定軸、および固定軸の軸線方向他端側から車輪ハブ軸受部の外径方向に延びるキャリパ支持部を含み、減速部の外郭をなすケーシングが固定軸の軸線方向一端側領域を収容し、ブレーキキャリパはケーシングの外部に配置されキャリパ支持部に支持される。

かかる本発明によれば、ブレーキキャリパは、インホイールモータ駆動装置のケーシングの外部に配置され、内側固定部材と結合するキャリパ支持部に支持されることから、インホイールモータ駆動装置のケーシングに支持されることがない。したがって車輪の制動時に車輪側からブレーキキャリパに入力される制動力がケーシングに伝達されず、ケーシングを肉厚にして剛性を大きくする必要がなく、ケーシングの軽量化を図ることができる。なおブレーキキャリパは、摩擦材を有し、該摩擦材を車輪側の回転部材に押しつけることにより車輪を制動する。ブレーキキャリパは、油圧式、あるいは電動式等、構造を特に限定されない。またブレーキキャリパに制動される車輪側の回転部材も、構造を特に限定されない。車輪側の回転部材は、例えばブレーキロータや、ブレーキディスク等の摩擦部材である。

本発明の一実施形態として、ケーシングの外部に配置され、キャリパ支持部の先端から車輪ハブ軸受部の軸線方向一端側へ延びるブラケットをさらに備え、該ブラケットにブレーキキャリパは取付固定される。かかる実施形態によれば、ブレーキキャリパをインホイールモータ駆動装置の軸線方向一端側、つまり車幅方向外側、に近づけて車輪の内空領域に配置することができる。ブラケットおよびキャリパ支持部は、別部材であってもよいし、あるいは一体結合していてもよい。

キャリパ支持部はケーシングの内部に配置されてもよいし、あるいは外部に配置されてもよい。固定軸およびキャリパ支持部は、別部材であってもよいし、あるいは一体結合していてもよい。本発明の他の実施形態としてケーシングは、固定軸およびキャリパ支持部を収容し、ケーシングのうちキャリパ支持部の先端と対面する部位には、貫通孔が形成され、貫通孔には中間部材が配置され、該中間部材はブラケットおよびキャリパ支持部間に介在する。かかる実施形態によれば、キャリパ支持部がケーシングの内部に配置される場合であっても、車輪の制動時に車輪側からブレーキキャリパに入力される制動力がケーシングに伝達されず、ケーシングを肉厚にして剛性を大きくする必要がなく、ケーシングの軽量化を図ることができる。

本発明の好ましい実施形態として中間部材は、中心孔を有する筒状体であり、キャリパ支持部の先端には雌ねじ穴が形成され、ブラケットおよびキャリパ支持部の先端は、中間部材の中心孔を貫通してキャリパ支持部の雌ねじ穴に螺合するボルトによって、互いに連結固定される。かかる実施形態によれば、ブレーキキャリパの点検やブラケットの修理交換が容易になる。なおブラケットには、ボルトが貫通するための孔ないし切欠きを形成するとよい。

ブラケットの個数は特に限定されないが、本発明の一実施形態として、ブラケットは２個で対をなし、車輪ハブ軸受部の軸線を中心として周方向に離隔して配置され、ブレーキキャリパの両端部をそれぞれ支持する。かかる実施形態によれば、ブレーキキャリパを安定して支持することができ、支持剛性が向上する。

このように本発明によれば、車輪の制動時に車輪側からブレーキキャリパに入力される制動力がインホイールモータ駆動装置のケーシングに伝達されず、ケーシングを肉厚にして剛性を大きくする必要がなく、ケーシングの軽量化を図ることができ、ひいてはインホイールモータ駆動装置の軽量化に資する。

本発明の一実施形態になるインホイールモータ駆動装置を示す斜視図である。 同実施形態を示す正面図である。 同実施形態の内部を示す横断面図である。 同実施形態を示す展開断面図である。 ブレーキキャリパを示す縦断面図である。 本発明の他の実施形態になるインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態になるインホイールモータ駆動装置を示す斜視図である。図２は、同実施形態を示す正面図であり、電動車両の車幅方向外側（アウトボード側ともいう）からみた状態を表す。図３は、同実施形態の内部を示す横断面図である。図４は、同実施形態を示す展開断面図であり、図３に示す軸線Ｍおよび軸線Ｎｆを含む平面と、軸線Ｎｆおよび軸線Ｎｌを含む平面と、軸線Ｎｌおよび軸線Ｏを含む平面とを、この順序で接続した展開平面である。

インホイールモータ駆動装置１０は、図３に示す車輪ハブ軸受部１１と、モータ部２１と、モータ部２１の回転を減速して車輪ハブ軸受部１１に伝達する減速部３１を備え、電動車両のホイールハウジング（図示せず）に配置される。このとき図３に示すように、車輪ハブ軸受部１１は車幅方向外側に配置され、モータ部２１は車幅方向内側に配置される。

インホイールモータ駆動装置１０は、図３に仮想線で表される車輪ホイールＷの内空領域に配置されるとともに、車輪ホイールＷの中心と連結し、車輪の車輪ホイールＷを駆動する。

各インホイールモータ駆動装置１０は、サスペンション装置７０を介して電動車両の車体と連結される。サスペンション装置７０は複数のアーム部材、例えばロアアームおよびアッパストラットの組み合わせや、あるいはロアアームおよびアッパアームの組み合わせや、あるいはトレーリングアーム、あるいは他のアーム部材、を含む。図中にはサスペンション装置としてのロアアーム７１を示す。ロアアーム７１は、車幅方向に延び、軸線Ｏの下側に配置される。インホイールモータ駆動装置１０は、公道で電動車両を時速０〜１８０ｋｍ／ｈで走行させることができる。

モータ部２１および減速部３１は、図３および図４に示すように車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏと同軸に配置されるのではなく、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏからオフセットして配置される。インホイールモータ駆動装置１０は、車体の車幅方向左右両側に取り付けられ、車輪ホイールＷの内空領域に配置される。つまりインホイールモータ駆動装置１０は、詳しくは後述するが、電動車両の前向きに配置される部位と、電動車両の後ろ向きに配置される部位と、上方に配置される部位と、下方に配置される部位とを含む。

図４に示すように車輪ハブ軸受部１１は、車輪ホイールＷと結合する車輪ハブとしての外輪１２と、外輪１２の中心孔に配置される内側固定部材１３と、外輪１２と内側固定部材１３との環状隙間に配置される複数の転動体１４を有し、車軸を構成する。内側固定部材１３は、非回転の固定軸１５と、１対のインナーレース１６と、抜け止めナット１７を含む。固定軸１５は根元部１５ｒが先端部１５ｅよりも大径に形成される。インナーレース１６は、根元部１５ｒと先端部１５ｅの間で、固定軸１５の外周に嵌合する。抜け止めナット１７は固定軸１５の先端部１５ｅに螺合して、抜け止めナット１７と根元部１５ｒの間にインナーレース１６を固定する。

固定軸１５は軸線Ｏに沿って延び、車輪ハブ軸受部１１および減速部３１の外郭をなす本体ケーシング４３を貫通する。本体ケーシング４３は、インホイールモータ駆動装置１０の外郭をなすケーシングである。具体的には本体ケーシング４３は、図４に示すようにインホイールモータ駆動装置１０の車幅方向外側端面（以下、軸線Ｏ方向一方端面、あるいは正面ともいう）の大部分を含み、図３に示すようにインホイールモータ駆動装置１０の全周に及び、さらにインホイールモータ駆動装置１０の車幅方向内側端面（以下、軸線Ｏ方向他方端面、あるいは背面ともいう）の一部を含む。内側固定部材１３および本体ケーシング４３は別部材である。

図４に示すように固定軸１５の先端部１５ｅは、本体ケーシング４３の正面部分４３ｆに形成される開口４３ｐを貫通し、正面部分４３ｆよりも車幅方向外側へ突出する。固定軸１５の根元部１５ｒは、本体ケーシング４３の背面部分４３ｂよりも車幅方向内側から、背面部分４３ｂに形成される開口４３ｑを貫通する。なお正面部分４３ｆと背面部分４３ｂは軸線Ｏ方向に間隔を空けて互いに向き合うケーシング壁部分である。固定軸１５の根元部１５ｒにはハブキャリア１８が取付固定される。図１に示すようにハブキャリア１８は、本体ケーシング４３の外部でサスペンション装置７０およびタイロッド７４と連結する。例えばハブキャリア１８は、軸線Ｏから下方へ延びてロアアーム７１と連結するアーム部１８ｂと、軸線Ｏから上方へ延びてストラット７６と連結する別なアーム部１８ｃと、軸線Ｏから車両後方へ延びてタイロッド７４と連結するさらに別なアーム部１８ｄとを含む。

ロアアーム７１は、車幅方向に延び、車幅方向内側端７１ａを基端とし、ボールジョイント７２を介してアーム部１８と連結する車幅方向外側端７１ｂを遊端として、上下方向に揺動可能である。ストラット７６は、ショックアブソーバーを内蔵し、上下方向に伸縮可能である。本実施形態のサスペンション装置７０はストラット式サスペンション装置である。図２に示すように、ストラット７６の上端とボールジョイント７２を通り上下方向に延びる直線は、転舵軸線Ｋを構成する。タイロッド７４が図示しない操舵装置によって車幅方向に変位する。そうするとインホイールモータ駆動装置１０は車輪とともに、転舵軸線Ｋを中心として転舵する。

転動体１４は、軸線Ｏ方向に離隔して複列に配置される。軸線Ｏ方向一方のインナーレース１６の外周面は、第１列の転動体１４の内側軌道面を構成し、外輪１２の軸線Ｏ方向一方の内周面と対面する。軸線Ｏ方向他方のインナーレース１６の外周面は、第２列の転動体１４の内側軌道面を構成し、外輪１２の軸線Ｏ方向他方の内周面と対面する。以下の説明において、車幅方向外側（アウトボード側）を軸線Ｏ方向一方ともいい、車幅方向内側（インボード側）を軸線Ｏ方向他方ともいう。図４の紙面左右方向は、車幅方向に対応する。外輪１２の内周面は転動体１４の外側軌道面を構成する。

外輪１２の軸線Ｏ方向一方端にはフランジ部１２ｆが形成される。フランジ部１２ｆはブレーキディスクＢＤおよび車輪ホイールＷのスポーク部Ｗｓと同軸に結合するための結合座部を構成する。外輪１２はフランジ部１２ｆで車輪ホイールＷと結合して、車輪ホイールＷと一体回転する。なお図示しない変形例として、フランジ部１２ｆは周方向に間隔を空けて外径側へ突出する放射状の突出部であってもよい。

車輪ホイールＷは周知のものであり、軸線Ｏから放射状に延びるスポーク部Ｗｓと、スポーク部Ｗｓの半径方向外側縁から軸線Ｏ方向に延びるリム部Ｗｒを有する。車輪ホイールＷの外周、すなわちリム部Ｗｒ、図示しないタイヤが嵌合する。かかるタイヤおよび車輪ホイールＷは車輪を構成する。

図４に示すようにモータ部２１は、モータ回転軸２２、ロータ２３、ステータ２４、およびモータケーシング２５ｃを有し、この順序でモータ部２１の軸線Ｍから外径側へ順次配置される。モータ部２１は、インナーロータ、アウターステータ形式のラジアルギャップモータであるが、他の形式であってもよい。例えば図示しなかったがモータ部２１はアキシャルギャップモータであってもよい。

ステータ２４は、車体側から延びる動力線（図示せず）と接続する。モータ部２１は、車体側から動力線を介して電力を供給されて、力行運転し、あるいは外輪１２の回転を電力に変換し動力線を介して車体側へ供給する回生運転を行う。

モータ回転軸２２およびロータ２３の回転中心になる軸線Ｍは、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏと平行に延びる。つまりモータ部２１は、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏから離れるようオフセットして配置される。モータ回転軸２２の先端部を除いたモータ部２１の大部分の軸線方向位置は、図４に示すように内側固定部材１３の軸線方向位置と重ならない。円筒状のモータケーシング２５ｃは、軸線Ｍ方向一方端で本体ケーシング４３の背面部分４３ｂと結合する。モータケーシング２５ｃの内部空間と本体ケーシング４３の内部空間は、背面部分４３ｂで間仕切される。かかる間仕切り壁部分の中心には、軸線Ｍに沿って貫通孔が形成される。この貫通孔にはモータ回転軸２２の端部２２ｅが通される。また円筒状のモータケーシング２５ｃは、軸線Ｍ方向他方端で椀状のモータケーシングカバー２５ｖに封止される。モータ回転軸２２の両端部は、転がり軸受２７，２８を介して、モータケーシング２５ｃおよびモータケーシングカバー２５ｖに回転自在に支持される。モータ部２１は外輪１２（つまり車輪）と、ポンプ軸５１（図３）を駆動する。

減速部３１は、入力軸３２、入力歯車３３、中間歯車３４、中間軸３５、中間歯車３６、中間歯車３７、中間軸３８、中間歯車３９、出力歯車４０、出力軸４１、および本体ケーシング４３を有する。入力軸３２は、モータ回転軸２２の端部２２ｅよりも大径の筒状体であって、モータ部２１の軸線Ｍに沿って延びる。端部２２ｅは入力軸３２の軸線Ｍ方向他方端部の中心孔に受け入れられて、入力軸３２はモータ回転軸２２と同軸に結合する。入力軸３２の両端は転がり軸受４２ａ，４２ｂを介して、本体ケーシング４３に支持される。入力歯車３３は、モータ部２１よりも小径の外歯歯車であり、入力軸３２と同軸に結合する。具体的には入力歯車３３は、入力軸３２の軸線Ｍ方向中央部の外周に一体形成される。

出力軸４１は、外輪１２の円筒部分よりも大径の筒状体であって、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏに沿って延びる。外輪１２の軸線Ｏ方向他方端は、出力軸４１の軸線Ｏ方向一方端の中心孔に受け入れられて、出力軸４１は外輪１２とスプライン嵌合等で同軸に結合する。出力歯車４０は外歯歯車であり、出力軸４１と同軸に結合する。具体的には出力歯車４０は出力軸４１の軸線Ｏ方向他方端の外周に一体形成される。出力軸４１の軸線Ｏ方向両端部には転がり軸受４４，４６が配置される。

転がり軸受４４は出力歯車４０よりも軸線Ｏ方向一方に配置され、出力軸４１の外周面および開口４３ｐの内周面間に設けられる。また転がり軸受４４は、外輪１２よりも外径側で外輪１２の軸線Ｏ方向位置と重なるように配置される。

転がり軸受４６は外輪１２よりも軸線Ｏ方向他方に配置され、出力軸４１の内周面および固定軸１５の外周面間に設けられる。また転がり軸受４６は、出力歯車４０の内径側で出力歯車４０の軸線Ｏ方向位置と重なるように配置される。

軸線Ｏ方向位置に関し、転がり軸受４４は外輪１２の軸線Ｏ方向他方領域と重なるよう配置されるが、転がり軸受４６は外輪１２よりも軸線Ｏ方向他方側に配置されて外輪１２と重ならない。転がり軸受４６は出力歯車４０の歯よりも内径側に配置され、転がり軸受４６の軸線Ｏ方向位置は、出力歯車４０の軸線Ｏ方向位置と重なる。

２本の中間軸３５，３８は入力軸３２および出力軸４１と平行に延びる。つまり減速部３１は四軸の平行軸歯車減速機であり、出力軸４１の軸線Ｏと、中間軸３５の軸線Ｎｆと、中間軸３８の軸線Ｎｌと、入力軸３２の軸線Ｍは互いに平行に延び、換言すると車幅方向に延びる。

各軸の車両前後方向位置につき説明すると、図３に示すように入力軸３２の軸線Ｍは出力軸４１の軸線Ｏよりも車両前方に配置される。また中間軸３５の軸線Ｎｆは入力軸３２の軸線Ｍよりも車両前方に配置される。中間軸３８の軸線Ｎｌは出力軸４１の軸線Ｏよりも車両前方かつ入力軸３２の軸線Ｍよりも車両後方に配置される。図示しない変形例として入力軸３２の軸線Ｍと、中間軸３５の軸線Ｎｆと、中間軸３８の軸線Ｎｌと、出力軸４１の軸線Ｏが、この順序で車両前後方向に配置されてもよい。この順序は駆動力の伝達順序でもある。

各軸の上下方向位置につき説明すると、入力軸３２は、入力軸３２の上下方向位置が出力軸４１の上下方向位置と重なるよう配置される。中間軸３５の軸線Ｎｆは入力軸３２の軸線Ｍよりも上方に配置される。中間軸３８の軸線Ｎｌは中間軸３５の軸線Ｎｆよりも上方に配置される。なお複数の中間軸３５，３８は、入力軸３２および出力軸４１よりも上方に配置されれば足り、図３に示すように中間軸３８が中間軸３５よりも上方に配置され、あるいは図示しない変形例として中間軸３５が中間軸３８よりも上方に配置されてもよい。あるいは図示しない変形例として出力軸４１が入力軸３２よりも上方に配置されてもよい。

中間歯車３４および中間歯車３６は外歯歯車であり、図４に示すように中間軸３５の軸線Ｎｆ方向中央領域と同軸に結合する。中間軸３５の両端部は、転がり軸受４５ａ，４５ｂを介して、壁状の本体ケーシング４３に支持される。中間歯車３７および中間歯車３９は外歯歯車であり、中間軸３８の軸線Ｎｌ方向中央領域と同軸に結合する。中間軸３８の両端部は、転がり軸受４８ａ，４８ｂを介して、壁状の本体ケーシング４３に支持される。

本体ケーシング４３は、減速部３１および車輪ハブ軸受部１１の外郭をなし、筒状に形成されて、図３に示すように軸線Ｏ、Ｎｆ、Ｎｌ、Ｍを取り囲む。また本体ケーシング４３は、図４に示すように車輪ホイールＷの内空領域に収容される。車輪ホイールＷの内空領域はリム部Ｗｒの内周面と、リム部Ｗｒの軸線Ｏ方向一端と結合するスポーク部Ｗｓとによって区画される。そして車輪ハブ軸受部１１、減速部３１、およびモータ部２１の軸線方向一方領域が車輪ホイールＷの内空領域に収容される。またモータ部２１の軸線方向他方領域が車輪ホイールＷから軸線方向他方へはみ出す。このように車輪ホイールＷはインホイールモータ駆動装置１０の大部分を収容する。

図３を参照して本体ケーシング４３は、軸線Ｏの真下部分４３ｃと、出力歯車４０の軸線Ｏから車両前後方向に離れた位置、具体的には入力歯車３３の軸線Ｍの真下で、下方へ突出する部分とを有する。この突出する部分はオイルタンク４７を形成し、真下部分４３ｃよりも下方に位置する。

本体ケーシング４３は、図３に示すよう筒状であり、図４に示すように入力軸３２、入力歯車３３、中間歯車３４、中間軸３５、中間歯車３６、中間歯車３７、中間軸３８、中間歯車３９、出力歯車４０、出力軸４１、および車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏ方向中央部を収容する。本体ケーシング４３の内部には潤滑油が封入され、減速部３１は潤滑される。入力歯車３３、中間歯車３４、中間歯車３６、中間歯車３７、中間歯車３９、出力歯車４０ははすば歯車である。

本体ケーシング４３は、図３に示すように真下部分４３ｃおよびオイルタンク４７を含み一群の歯車３３，３４，３６，３７，３９，４０を囲繞する筒状部分４３ａと、図４に示すように減速部３１の筒状部分の軸線方向一方側を覆う略平坦な正面部分４３ｆと、減速部３１の筒状部分の軸線方向他方側を覆う略平坦な背面部分４３ｂを有する。背面部分４３ｂは、モータケーシング２５ｃと結合する。また背面部分４３ｂは、固定軸１５と結合する。

正面部分４３ｆには外輪１２が貫通するための開口４３ｐが形成される。開口４３ｐと出力軸４１との環状隙間にはシール材４３ｓが設けられる。シール材４３ｓは、転がり軸受４４よりも軸線Ｏ方向一方に配置されて環状隙間を封止する。回転体になる外輪１２は、軸線Ｏ方向一方端部を除いて本体ケーシング４３に収容される。

小径の入力歯車３３と大径の中間歯車３４は、減速部３１の軸線方向一方側（フランジ部１２ｆ側）に配置されて互いに噛合する。小径の中間歯車３６と大径の中間歯車３７は、減速部３１の軸線方向他方側（モータ部２１側）に配置されて互いに噛合する。小径の中間歯車３９と大径の出力歯車４０は、減速部３１の軸線方向一方側（フランジ部１２ｆ側）に配置されて互いに噛合する。このようにして入力歯車３３と複数の中間歯車３４、３６，３７，３９と出力歯車４０は、互いに噛合し、入力歯車３３から複数の中間歯車３４、３６，３７，３９を経て出力歯車４０に至る駆動伝達経路を構成する。そして上述した駆動側の小径歯車および従動側の大径歯車の噛合により、入力軸３２の回転は中間軸３５で減速され、中間軸３５の回転は中間軸３８で減速され、中間軸３８の回転は出力軸４１で減速される。これにより減速部３１は減速比を十分に確保する。複数の中間歯車３４，３６，３７、３９のうち中間歯車３４は、駆動伝達経路の入力側に位置する第１中間歯車となる。複数の中間歯車３４，３６，３７、３９のうち中間歯車３９は、駆動伝達経路の出力側に位置する最終中間歯車となる。

図３に示すように、出力軸４１、中間軸３８、および入力軸３２は、この順序で車両前後方向に間隔を空けて配置される。さらに中間軸３５および中間軸３８は、入力軸３２および出力軸４１よりも上方に配置される。かかる第１実施形態によれば、車輪ハブになる外輪１２の上方に中間軸を配置し得て、外輪１２の下方にオイルタンク４７の配置スペースを確保したり、外輪１２の真下にサスペンション装置のボールジョイント７２を配置するための空間を確保したりすることができる。したがって当該ボールジョイント７２を通過して上下方向に延びる転舵軸線を車輪ハブ軸受部１１に交差して設けることができ、車輪ホイールＷおよびインホイールモータ駆動装置１０を転舵軸線回りに好適に転舵させることができる。

本体ケーシング４３は、図３に示すようにポンプ軸５１をさらに収容する。ポンプ軸５１の軸線Ｐは、出力軸４１の軸線Ｏと平行に延びる。またポンプ軸５１は、出力軸４１から車両前後方向に離れて配置され、軸線Ｐ方向両端側で、図示しない転がり軸受を介して回転自在に支持され、ポンプギヤ５３と同軸に結合する。ポンプギヤ５３は外歯歯車であり、はずば歯車でもあり、出力歯車４０と噛合する。出力歯車４０はポンプ軸５１を駆動する。

図３に示すように本実施形態のポンプ軸５１は入力軸３２よりも下方に配置され、オイルタンク４７はポンプ軸５１よりも下方に配置される。図３に示さないオイルポンプは、例えばポンプ軸５１と略同軸に配置されるサイクロイドポンプであり、オイルタンク４７に貯留した潤滑油を、オイルタンク４７の直上へ汲み上げる。またポンプ軸５１およびオイルタンク４７は、出力軸４１よりも車両前方に配置される。車輪ホイールＷがインホイールモータ駆動装置１０に駆動されて電動車両が走行すると、オイルタンク４７は車両前方から走行風を受けて、空気冷却される。

ポンプ軸５１が出力歯車４０に駆動されることにより、オイルポンプはオイルタンク４７の潤滑油を吸入し、吸入した潤滑油を上方へ汲み上げて、入力歯車３３、中間歯車３４，３６，３７，３９、出力歯車４０、および転がり軸受４２ａ，４２ｂ，４５ａ，４５ｂ，４４，４６，４８ａ，４８ｂの上方からこれらの回転部品に潤滑油を供給する。また上方へ汲み上げられた潤滑油はモータ部２１内部に噴射され、ロータ２３、ステータ２４、および転がり軸受２７，２８に潤滑油を供給する。これによりモータ部２１および減速部３１は潤滑および冷却される。

本実施形態のインホイールモータ駆動装置１０にはディスクブレーキ機構が附設される。図１に示すようにディスクブレーキ機構は、車輪と一体回転するブレーキディスクＢＤおよび非回転のブレーキキャリパ８１を有する。

図４に示すようにブレーキディスクＢＤは、軸線Ｏと同軸に配置され、外輪１２のフランジ部１２ｆに連結固定される。図２に示すようにブレーキキャリパ８１は、ブレーキディスクＢＤの外縁に沿って配置される。ブレーキキャリパ８１は、油圧によって駆動され、あるいは駆動用の電動モータを内蔵し、ブレーキディスクＢＤを挟圧して制動する。

図５は、軸線Ｏを含みブレーキキャリパ８１と交差する平面でインホイールモータ駆動装置１０を切断し、切断面を模式的に示す縦断面図である。図５では、前述した転がり軸受４６に代え、変形例としての転がり軸受４６´を表す。本体ケーシング４３の背面部分４３ｂの内側壁面には、環状の周壁４３ｒが立設される。転がり軸受４６´は、出力軸４１の軸線Ｏ方向他端の外周面と、周壁４３ｒの内周面の間に設けられる。いずれにせよ図５に示す転がり軸受４６´は、図４に示す転がり軸受４６と同様、軸線Ｏと同軸に配置され、出力軸４１を回転自在に支持する。

内側固定部材１３は、軸線Ｏ方向一端側で転動体１４を支持する固定軸１５を含む。固定軸１５は、固定軸１５の軸線Ｏ方向他端側の根元部１５ｒから車輪ハブ軸受部１１の外径方向に延びるキャリパ支持部１５ｓを含む。減速部３１の外郭をなす本体ケーシング４３は、固定軸１５の先端部１５ｅ、根元部１５ｒ、およびキャリパ支持部１５ｓを除く固定軸１５の中間領域を収容する。根元部１５ｒおよびキャリパ支持部１５ｓは、背面部分４３ｂよりも車幅方向内側に配置される。ブレーキキャリパ８１は、本体ケーシング４３の外部に配置され、キャリパ支持部１５ｓに支持される。

具体的には、本体ケーシング４３の外部にブラケット８２が配置される。ブラケット８２は、本体ケーシング４３から離隔し、キャリパ支持部１５ｓの先端から車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏ方向一端側へ延びる。ブレーキキャリパ８１は、本体ケーシング４３から離隔し、ボルト８３ａ等の連結具によってブラケット８２の軸線Ｏ方向一方端に取付固定される。ブラケット８２の軸線Ｏ方向他方端は、ボルト８３ｂ等の連結具によってキャリパ支持部１５ｓの先端に取付固定される。図２に示すようにブレーキキャリパ８１は、ピストン機構を内蔵して円弧状に延びる本体部と、本体部の両端に形成される連結座部８１ｂ，８１ｃを有する。ブレーキキャリパ８１は、インホイールモータ駆動装置１０の上部かつ車両後方に配置される。連結座部８１ｂはインホイールモータ駆動装置１０の車両後方に配置される。連結座部８１ｃはインホイールモータ駆動装置１０の上方に配置される。各連結座部８１ｂ，８１ｃには、ボルト８３ａと螺合する雌ねじ孔が形成される。

図５に示す実施形態では、固定軸１５の軸線Ｏ方向一端領域が本体ケーシング４３の内部に配置されるのに対し、固定軸１５の軸線Ｏ方向他端に設けられるキャリパ支持部１５ｓが本体ケーシング４３の外部に配置される。キャリパ支持部１５ｓは、背面部分４３ｂの外側表面に隣接し、キャリパ支持部１５ｓの先端が筒状部分４３ａを超えて外径側に突出する。

図５に示す実施形態では、車幅方向に延びるブラケット８２の軸線Ｏ方向一端が、本体ケーシング４３の正面部分４３ｆよりも車幅方向内側に位置し、ブラケット８２の軸線Ｏ方向他端が、本体ケーシング４３の背面部分４３ｂを超えて車幅方向内側に位置する。このほか、図示しない変形例として、ブラケット８２の軸線Ｏ方向一端が、本体ケーシング４３の正面部分４３ｆを超えて車幅方向外側に位置してもよい。

上述した実施形態によれば、ブレーキキャリパ８１は、本体ケーシング４３の外部に配置され、内側固定部材１３と結合するキャリパ支持部１５ｓに支持されることから、本体ケーシング４３に支持されることがない。したがって車輪の制動時にブレーキディスクＢＤからブレーキキャリパ８１に入力される制動力が本体ケーシング４３に伝達されず、本体ケーシング４３を肉厚にして剛性を大きくする必要がなく、本体ケーシング４３の軽量化を図ることができる。

また上述した実施形態によれば、本体ケーシング４３の外部に配置され、キャリパ支持部１５ｓの先端から車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏ方向一端側へ延びるブラケット８２をさらに備え、ブレーキキャリパ８１は、ブラケット８２に取付固定される。これによりブレーキキャリパ８１を、インホイールモータ駆動装置１０の軸線Ｏ方向一端側（車幅方向外側）に近づけ、車輪の内空領域に配置することができる。さらに上述した実施形態によれば、ブラケット８２の全長を十分長くすることにより、ブレーキキャリパ８１を、車輪Ｗ（図４）のホイールセンタよりも車幅方向外側に配置することができる。なおホイールモータセンタとは、図４中、軸線Ｏ上の点であって、リム部Ｗｒの軸線Ｏ方向中央をいう。

また上述した実施形態によれば、図１に示すようにブラケット８２は２個で対をなし、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏを中心として周方向に離隔して配置され、ブレーキキャリパ８１の両端部をそれぞれ支持することから、ブレーキキャリパ８１を安定して支持することができる。

次に本発明の他の実施形態になるインホイールモータ駆動装置を説明する。図６は本発明の他の実施形態を示す縦断面図であり、軸線Ｏを含みブレーキキャリパ８１と交差する平面でインホイールモータ駆動装置１０を切断し、切断面を模式的に示す。前述した実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。他の実施形態では、根元部１５ｒおよびキャリパ支持部１５ｓを含めて固定軸１５全体を、本体ケーシング４３の内部に収容する。背面部分４３ｂの開口４３ｑには固定軸１５を通す代わりに、中間部材１９を配置する。

中間部材は円筒形状であり、中間部材１９の中心穴にはボルト２０が通される。根元部１５ｒにはボルト２０と螺合する雌ねじ穴が形成される。本体ケーシング４３の外部に配置されるハブキャリア１８には、ボルト２０が貫通するための貫通孔１８ｈが形成される。ボルト２０は軸線Ｏと平行に延び、ボルト２０の頭部を車幅方向内側とし、軸部を車幅方向外側として、車幅方向内側のハブキャリア１８、および中間部材１９を貫通し、根元部１５ｒの雌ねじ穴に螺合する。これによりハブキャリア１８は、ボルト２０等の連結具によって内側固定部材１３に連結固定される。

開口４３ｑの内周面および中間部材１９の外周面間には、Ｏリング等、環状のシール材７９ｃが介在する。固定軸１５の軸線Ｏ方向他方端面および中間部材１９の軸線Ｏ方向一方端面間には、Ｏリング等、環状のシール材７９ｄが介在する。これにより開口４３ｑと、中間部材１９の中心穴は封止され、本体ケーシング４３内部の潤滑油が漏れ出すことを防止される。

中間部材１９の軸線Ｏ方向一端の外周にはフランジ状の鍔部１９ｂが形成される。これに対し、開口４３ｑの軸線Ｏ方向一端の内周は、軸線Ｏ方向他端よりも大径に形成され、鍔部１９ｂを受け入れる。このように開口４３ｑおよび中間部材１９はインローに形成され、互いに係合する。このように中間部材１９は、筒状体の一端側と他端側で異なる外径に形成されて、背面部分４３ｂから外部への抜け出しを防止される。

インホイールモータ駆動装置１０の軽量化のため、本体ケーシング４３、モータケーシング２５ｃ、およびモータケーシングカバー２５ｖは、アルミニウム等の軽金属を主体とする軽金属製にされる。これに対し、中間部材１９は、軽金属よりも弾性係数の大きな硬質の金属製、例えば鋼製、である。これにより内側固定部材１３とハブキャリア１８の連結剛性が確保される。

本体ケーシング４３の筒状部分４３ａのうちキャリパ支持部１５ｓの先端と対面する部位には、貫通孔４３ｄが形成される。貫通孔４３ｄには中間部材８４が配置される。中間部材８４は前述した中間部材１９と同様に構成され、軽金属よりも硬質の金属製であり、鍔部８４ｂが設けられて、前述の作用を奏する。すなわち中間部材８４は円筒形状であり、ボルト８３ｂが通される。鋼製の中間部材８４はブラケット８２およびキャリパ支持部１５ｓ間に介在し、ブラケット８２とキャリパ支持部１５ｓの連結剛性を確保する。また中間部材８４は、本体ケーシング４３の内部側で大径の鍔部８４ｂを有し、本体ケーシング４３の外部側で小径とされ、かかる大径の鍔部８４ｂが筒状部分４３ａに係合する。このように中間部材８４は、筒状体の一端側と他端側で異なる外径に形成されて、本体ケーシング４３から外部への抜け出しを防止される。

貫通孔４３ｄの内周面および中間部材８４の外周面間には、Ｏリング等、環状のシール材８５ｃが配置される。中間部材８４およびキャリパ支持部１５ｓ間には、Ｏリング等、環状のシール材８５ｄが配置される。これらのシール材８５ｃ，８５ｄの作用は、前述したシール材７９ｃ，７９ｄと同様である。

ポンプ軸５１の軸線Ｐ方向端部にはオイルポンプ５４が配置される。ポンプ軸５１の軸線Ｐ方向一端と、ポンプギヤ５３およびオイルポンプ５４間には、転がり軸受５２ａ，５２ｂが配置される。転がり軸受５２ａ，５２ｂはポンプ軸５１を回転自在に支持する。ポンプ軸５１のポンプギヤ５３が出力歯車４０に駆動されることにより、オイルポンプ５４は前述した図３に示すオイルタンク４７の潤滑油を吸入し、吸入した潤滑油を上方へ汲み上げて、入力歯車３３、中間歯車３４，３６，３７，３９、出力歯車４０、および転がり軸受４２ａ，４２ｂ，４５ａ，４５ｂ，４４，４６，４８ａ，４８ｂの上方からこれらの回転部品に潤滑油を供給する。また上方へ汲み上げられた潤滑油はモータ部２１内部に噴射され、ロータ２３、ステータ２４、および転がり軸受２７，２８に潤滑油を供給する。これによりモータ部２１および減速部３１は潤滑および冷却される。

図６に示す実施形態によれば、本体ケーシング４３は固定軸１５全体、すなわち固定軸１５のキャリパ支持部１５ｓも収容する。本体ケーシング４３のうちキャリパ支持部１５ｓの先端と対面する部位には、貫通孔４３ｄが形成される。貫通孔４３ｄには中間部材８４が配置され、中間部材８４はブラケット８２およびキャリパ支持部１５ｓ間に介在する。これによりキャリパ支持部１５ｓが本体ケーシング４３の内部に配置される場合であっても、車輪の制動時にブレーキディスクＢＤからブレーキキャリパ８１に入力される制動力が本体ケーシング４３に伝達されず、本体ケーシング４３を肉厚にして剛性を大きくする必要がなく、本体ケーシング４３の軽量化を図ることができる。

なお図６に示すようにブレーキキャリパ８１およびブラケット８２は本体ケーシング４３の外側表面に隣接配置されるが、図示しない変形例として、ブレーキキャリパ８１および／またはブラケット８２を、本体ケーシング４３から離隔して配置してもよい。

また図６に示す実施形態によれば、中間部材８４は中心孔を有する筒状体であり、キャリパ支持部１５ｓの先端には雌ねじ穴が形成され、ブラケット８２にはボルト８３ｂが貫通するための孔が形成され、ブラケット８２およびキャリパ支持部１５ｓの先端は、中間部材８４の中心孔を貫通してキャリパ支持部１５ｓの雌ねじ穴に螺合するボルト８３ｂによって、互いに連結固定される。これにより、ブレーキキャリパ８１の点検やブラケット８２の修理交換が容易になる。

以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明になるインホイールモータ駆動装置は、電気自動車およびハイブリッド車両において有利に利用される。

１０ インホイールモータ駆動装置、 １１ 車輪ハブ軸受部、
１２ 外輪、 １３ 内側固定部材、 １４ 転動体、
１５ 固定軸、 １５ｅ 先端部、 １５ｒ 根元部、
１５ｓ キャリパ支持部、 １８ ハブキャリア、
１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ アーム部、 １８ｈ 貫通孔、
１９ 中間部材、 １９ｂ 鍔部、 ２１ モータ部、
２２ モータ回転軸、 ２５ｃ モータケーシング、
２５ｖ モータケーシングカバー、 ３１ 減速部、
３２ 入力軸、 ３５，３８ 中間軸、 ４１ 出力軸、
４３ 本体ケーシング、 ４３ａ 本体ケーシングの筒状部分、
４３ｂ 本体ケーシングの背面部分、
４３ｃ 本体ケーシングの真下部分、 ４３ｄ 貫通孔、
４３ｆ 本体ケーシングの正面部分、 ４７ オイルタンク、
７０ サスペンション装置、 ７９ｃ，７９ｄ シール材、
８１ ブレーキキャリパ、 ８２ ブラケット、
８３ａ，８３ｂ 連結具（ボルト）、 ８４ 中間部材、
８４ｂ 鍔部、 ８５ｃ，８５ｄ シール材、
ＢＤ ブレーキディスク、 Ｍ，Ｎｆ，Ｎｌ，Ｏ，Ｐ 軸線、
Ｗ 車輪ホイール。

Claims (5)

1. 車輪と一体回転する外輪、前記外輪の中心孔に配置される内側固定部材、および前記外輪と前記内側固定部材との環状隙間に配置される複数の転動体を有する車輪ハブ軸受部と、前記外輪を駆動するモータ部と、前記モータ部の回転を減速して前記外輪に伝達する減速部と、前記車輪を制動するブレーキキャリパとを備え、
   前記内側固定部材は、軸線方向一端側で前記転動体を支持する固定軸、および前記固定軸の軸線方向他端側から前記車輪ハブ軸受部の外径方向に延びるキャリパ支持部を含み、
   前記減速部の外郭をなすケーシングが、前記固定軸の軸線方向一端側領域を収容し、
   前記ブレーキキャリパは、前記ケーシングの外部に配置され、前記キャリパ支持部に支持される、インホイールモータ駆動装置。
2. 前記ケーシングの外部に配置され、前記キャリパ支持部の先端から前記車輪ハブ軸受部の軸線方向一端側へ延びるブラケットをさらに備え、
   前記ブレーキキャリパは、前記ブラケットに取付固定される、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
3. 前記ケーシングは前記固定軸および前記キャリパ支持部を収容し、
   前記ケーシングのうち前記キャリパ支持部の先端と対面する部位には、貫通孔が形成され、
   前記貫通孔には中間部材が配置され、
   前記中間部材は前記ブラケットおよび前記キャリパ支持部間に介在する、請求項２に記載のインホイールモータ駆動装置。
4. 前記中間部材は筒状体であり、
   前記キャリパ支持部の先端には雌ねじ穴が形成され、
   前記ブラケットおよび前記キャリパ支持部の先端は、前記中間部材の中心孔を貫通して前記雌ねじ穴に螺合するボルトによって、互いに連結固定される、請求項３に記載のインホイールモータ駆動装置。
5. 前記ブラケットは２個で対をなし、前記車輪ハブ軸受部の軸線を中心として周方向に離隔して配置され、前記ブレーキキャリパの両端部をそれぞれ支持する、請求項２〜４のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。

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