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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6914635
(24)【登録日】2021年7月16日
(45)【発行日】2021年8月4日
(54)【発明の名称】インホイールモータ駆動装置
(51)【国際特許分類】
B60K 7/00 20060101AFI20210727BHJP
F16H 1/06 20060101ALI20210727BHJP
【ＦＩ】
B60K7/00
F16H1/06
【請求項の数】7
【全頁数】14
(21)【出願番号】特願2016-203425(P2016-203425)
(22)【出願日】2016年10月17日
(65)【公開番号】特開2018-65402(P2018-65402A)
(43)【公開日】2018年4月26日
【審査請求日】2019年9月26日
(73)【特許権者】
【識別番号】000102692
【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107423
【弁理士】
【氏名又は名称】城村 邦彦
(74)【代理人】
【識別番号】100120949
【弁理士】
【氏名又は名称】熊野 剛
(74)【代理人】
【識別番号】100155457
【弁理士】
【氏名又は名称】野口 祐輔
(72)【発明者】
【氏名】太向 真也
(72)【発明者】
【氏名】田村 四郎
(72)【発明者】
【氏名】魚住 朋久
【審査官】
結城 健太郎
(56)【参考文献】
【文献】
独国実用新案第２０２０１００１７８２０（ＤＥ，Ｕ１）
【文献】
特開２００８−１８４１１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
独国特許発明第１９５３３１４１（ＤＥ，Ｃ１）
【文献】
特開２０１６−１７９７９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１０−２３３３７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−２５１４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１８−２０５９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００１−２７７８６６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ６０Ｋ ７／００，
Ｆ１６Ｈ １／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
モータと、車輪用軸受と、これらを連結する減速機とを備えたインホイールモータ駆動装置において、
前記減速機が、前記モータの回転軸と一体に回転し、入力歯車を有する減速機入力軸と、前記車輪用軸受の回転輪と一体に回転し、出力歯車を有する減速機出力軸と、前記入力歯車と噛み合う第１中間歯車、及び、前記出力歯車と噛み合う第２中間歯車を有する中間軸とを備えた３軸２段の平行軸歯車減速機であり、
前記入力歯車と前記出力歯車とが軸方向から見て重ならないように、前記減速機入力軸と前記減速機出力軸とを軸方向と直交する方向にオフセットして配置し、
前記減速機入力軸、前記中間軸、及び前記減速機出力軸を軸方向から見て三角形状に配置し、前記中間軸が、前記減速機入力軸及び前記減速機出力軸よりも上方に配され、
前記入力歯車のアウトボード側に、前記減速機入力軸と一体に回転するロータを有する回転ポンプを設けたインホイールモータ駆動装置。
前記減速機が、前記モータの回転軸と一体に回転し、入力歯車を有する減速機入力軸と、前記車輪用軸受の回転輪と一体に回転し、出力歯車を有する減速機出力軸と、前記入力歯車と噛み合う第１中間歯車、及び、前記出力歯車と噛み合う第２中間歯車を有する中間軸とを備えた３軸２段の平行軸歯車減速機であり、
前記入力歯車と前記出力歯車とが軸方向から見て重ならないように、前記減速機入力軸と前記減速機出力軸とを軸方向と直交する方向にオフセットして配置し、
前記減速機入力軸、前記中間軸、及び前記減速機出力軸を軸方向から見て三角形状に配置し、前記中間軸が、前記減速機入力軸及び前記減速機出力軸よりも上方に配され、
前記入力歯車のアウトボード側に、前記減速機入力軸と一体に回転するロータを有する回転ポンプを設けたインホイールモータ駆動装置。
【請求項2】
前記入力歯車及び前記第１中間歯車からなる入力側の歯車列を、前記出力歯車及び前記第２中間歯車からなる出力側の歯車列よりもインボード側に配した請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項3】
前記減速機が、前記減速機入力軸のアウトボード側端部を支持する軸受を備えた請求項１又は２に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項4】
前記減速機が、前記減速機入力軸の軸方向両端を支持する軸受を備えた請求項１又は２に記載のインホイールモータ軸受装置。
【請求項5】
前記減速機が、前記中間軸のアウトボード側端部を支持する軸受と、該軸受よりもインボード側に配され、前記減速機入力軸のアウトボード側端部を支持する軸受とを備えた請求項２に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項6】
前記入力歯車のアウトボード側に、前記減速機入力軸と一体に回転する回転部材と、前記回転部材と係合することで前記減速機入力軸の回転を規制可能な係止部材とを有するパーキングロック機構を設けた請求項１〜５の何れか１項に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項7】
前記車輪用軸受が内輪回転タイプである請求項１〜６の何れか１項に記載のインホイールモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、モータの回転軸と車輪用軸受とを減速機を介して連結したインホイールモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【0002】
インホイールモータ駆動装置では、減速機を使用することにより、モータを小型化してインホイールモータ駆動装置全体としての小型軽量化、及びばね下重量の軽減を図ることができる。これは、モータの出力トルクがモータのサイズ及び重量に比例するため、モータだけで車両の駆動に必要なトルクを発生させようとすると、大型のモータが必要になるところ、減速機を利用することで減少するモータの重量及び体積が減速機のそれらを上回るためである。
【0003】
例えば、下記の特許文献１には、２軸１段の平行軸歯車減速機を備えたインホイールモータ駆動装置が示されている。この減速機は、モータの回転軸と一体に回転する入力歯車と、入力歯車と噛み合って、車輪用軸受の回転輪と一体に回転する出力歯車とを備える。
【0004】
また、下記の特許文献２には、３軸２段の平行軸歯車減速機を備えたインホイールモータ駆動装置が示されている。この減速機は、入力歯車と出力歯車との間に、第１カウンタ歯車及び第２カウンタ歯車を有する中間軸を備える。入力歯車と第１カウンタ歯車とで入力側の歯車列が構成されると共に、出力歯車と第２カウンタ歯車とで出力側の歯車列が構成され、これらの２段の歯車列を介してモータの回転を減速している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１３−２０９０１６号公報
【特許文献2】特開２０１４−４６７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記特許文献１に示されている２軸１段の平行軸歯車減速機において、減速比を大きくするためには、出力歯車のピッチ円径を入力歯車のピッチ円径に対して大きくする必要がある。このように、出力歯車のピッチ円径を大きくすると、出力歯車と噛み合う入力歯車がホイール中心に対して大きくオフセットして配置される。このため、入力歯車と同軸に配されたモータのステータ部分がホイールの内周の空間（以下、ホイール内空間と言う。）よりも外径側にはみ出してしまい、インホイールモータ駆動装置が車体や懸架部品に干渉するおそれが生じる。
【0007】
一方、上記特許文献２に示されている３軸２段の平行軸歯車減速機では、入力歯車と出力歯車との間にカウンタ歯車を介在させることで、出力歯車のピッチ円径を抑えながら、減速比を大きくすることができる。しかし、同文献の減速機では、入力歯車が設けられた回転軸と、出力歯車が設けられた回転軸とが同軸上に並べて配され、且つ、入力歯車と出力歯車とが軸方向に近接して配置されている。この場合、入力歯車のアウトボード側には空間がほとんど無いため、この空間に他部品を配することができず、インホイールモータ駆動装置の設計が制限されてしまう。仮に、入力歯車と出力歯車とを軸方向に離隔させてこれらの間に空間を形成すると、減速機が軸方向に拡大するため、インホイールモータ駆動装置の大型化を招いてしまう。
【0008】
そこで、本発明は、３軸２段の平行軸歯車減速機を備えたインホイールモータ駆動装置において、大型化することなく設計の自由度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記の目的を達成するために、本発明では、モータと、車輪用軸受と、これらを連結する減速機とを備えたインホイールモータ駆動装置において、前記減速機が、前記モータの回転軸と一体に回転し、入力歯車を有する減速機入力軸と、前記車輪用軸受の回転輪と一体に回転し、出力歯車を有する減速機出力軸と、前記入力歯車と噛み合う第１中間歯車、及び、前記出力歯車と噛み合う第２中間歯車を有する中間軸とを備えた３軸２段の平行軸歯車減速機であり、前記入力歯車と前記出力歯車とが軸方向から見て重ならないように、前記減速機入力軸と前記減速機出力軸とを軸方向と直交する方向にオフセットして配置した。
【0010】
このように、本発明では、３軸２段の平行軸歯車減速機において、入力歯車と出力歯車が軸方向から見て重ならないように、減速機入力軸と減速機出力軸とをオフセットして配置した。これにより、入力歯車と出力歯車とを軸方向で近接させた場合でも、入力歯車のアウトボード側に隣接して出力歯車が配されることがなく、入力歯車のアウトボード側に空間が形成されるため、この空間を利用することで、インホイールモータ駆動装置の設計の幅を広げることができる。
【0011】
上記のインホイールモータ駆動装置では、入力歯車及び第１中間歯車からなる入力側の歯車列を、出力歯車及び第２中間歯車からなる出力側の歯車列よりもインボード側に配することが好ましい。このように、入力側の歯車列をインボード側に寄せて配置することで、入力歯車のアウトボード側に、より大きな空間を確保することができる。また、出力側の歯車列をアウトボード側に寄せて配置することにより、減速機出力軸上におけるトルク入力部（出力歯車）とトルク出力部（車輪用軸受の回転輪との結合部）との軸方向距離が短くなるため、ねじり剛性が向上し、その結果、出力変動に対する駆動力の応答性が良くなる。
【0012】
例えば、上記の特許文献２に示されているインホイールモータ駆動装置のように、入力歯車のアウトボード側に出力歯車が隣接していると、入力歯車のアウトボード側に軸受を設けることができないため、入力歯車の回転軸は、インボード側の軸受のみで片持ち支持された状態となる。これに対し、本発明に係るインホイールモータ駆動装置では、入力歯車のアウトボード側に空間が設けられるため、この空間に減速機入力軸を支持する軸受を設けることができる。これにより、入力歯車の軸方向両側に軸受を設け、これらの軸受で減速機入力軸を両持ち支持することができるため、減速機入力軸の剛性が向上し、振動の発生を抑制することができる。
【0013】
上記のように入力側の歯車列を出力側の歯車列よりもインボード側に配した場合、減速機入力軸のアウトボード側端部を支持する軸受を、中間軸のアウトボード側端部を支持する軸受よりもインボード側に配することができる。これにより、減速機入力軸の軸方向長さが短縮されるため、減速機入力軸の軽量化及び低コスト化や、インホイールモータ駆動装置の小型化を図ることができる。
【0014】
入力歯車のアウトボード側の空間には、モータの回転軸と一体に回転するロータを有し、潤滑油を各部に圧送する回転ポンプを設けることもできる。また、入力歯車のアウトボード側の空間に、減速機入力軸と一体に回転する回転部材と、回転部材と係合することで減速機入力軸の回転を規制可能な係止部材とを有するパーキングロック機構を設けることもできる。
【0015】
車輪用軸受は、例えば内輪回転タイプを使用することができる。
【発明の効果】
【0016】
以上のように、本発明のインホイールモータ駆動装置によれば、入力歯車のアウトボード側の空間を有効利用することができるため、大型化することなく設計の自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図3】第１中間歯車（及び第２中間歯車）の他の例を示す斜視図である。
【図4】他の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の断面図である。
【図5】回転ポンプを備えたインホイールモータ駆動装置の断面図である。
【図7】パーキングロック機構を備えたインホイールモータ駆動装置の断面図である。
【図10】インホイールモータ駆動装置を搭載した電気自動車の概略構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本発明に係るインホイールモータ駆動装置の実施形態を図面に基づいて詳述する。
【0019】
電気自動車１１は、図１０に示すように、シャシー１２と、操舵輪としての前輪１３と、駆動輪としての後輪１４と、後輪１４に駆動力を伝達するインホイールモータ駆動装置２１とを装備する。後輪１４及びインホイールモータ駆動装置２１は、図１１に示すように、シャシー１２のホイールハウジング１５の内部に収容され、懸架装置（サスペンション）１６を介してシャシー１２の下部に固定されている。
【0020】
懸架装置１６は、左右に延びるサスペンションアームにより後輪１４を支持すると共に、コイルスプリングとショックアブソーバとを含むストラットにより、後輪１４が地面から受ける振動を吸収してシャシー１２の振動を抑制する。左右のサスペンションアームの連結部分には、旋回時などの車体の傾きを抑制するスタビライザが設けられている。懸架装置１６は、路面の凹凸に対する追従性を向上させ、後輪１４の駆動力を効率よく路面に伝達するために、左右の車輪を独立して上下させる独立懸架式としている。
【0021】
電気自動車１１は、ホイールハウジング１５の内部に、左右それぞれの後輪１４を駆動するインホイールモータ駆動装置２１を設けることによって、シャシー１２上にモータ、ドライブシャフトおよびデファレンシャルギヤ機構などを設ける必要がなくなるので、客室スペースを広く確保でき、かつ、左右の後輪１４の回転をそれぞれ制御することができるという利点を有する。
【0022】
この実施形態の特徴的な構成を説明する前に、インホイールモータ駆動装置２１の全体構成を、図１に基づいて説明する。以下の説明では、インホイールモータ駆動装置２１を車体に搭載した状態で、車体の外側寄りとなる側をアウトボード側（図１では左側）と称し、車体の中央寄りとなる側をインボード側（図１では右側）と称する。
【0023】
インホイールモータ駆動装置２１は、駆動力を発生させる駆動部Ａと、駆動部Ａの回転を減速して出力する減速部Ｂと、減速部Ｂからの出力を駆動輪としての車輪に伝達する軸受部Ｃとを備えている。駆動部Ａ、減速部Ｂ、及び軸受部Ｃは、ハウジング２２に収容される。ハウジング２２は、図１に示すように一体構造とする他、分割可能な構造にすることもできる。
【0024】
駆動部Ａは、ハウジング２２に固定されたステータ２５と、ステータ２５の径方向内側に隙間をもって対向するように配置されたロータ２６と、ロータ２６の径方向内側に配置されてロータ２６と一体回転するモータ回転軸２７とを備えたラジアルギャップ型の電動モータ２８で構成されている。モータ回転軸２７は、毎分一万回転以上で高速回転可能である。ステータ２５は、磁性体コアの外周にコイルを巻回することによって構成され、ロータ２６は永久磁石等の磁性体で構成されている。モータ回転軸２７は、インボード側端部が転がり軸受３２に、アウトボード側端部が転がり軸受３３によって、ハウジング２２に対して回転自在に支持されている。
【0025】
減速部Ｂは、入力歯車３４を一体に有する減速機入力軸Ｓｉｎと、第１中間歯車３５及び第２中間歯車３６を一体に有する中間軸Ｓｍと、出力歯車３７を一体に有する減速機出力軸Ｓｏｕｔとからなる３軸２段の平行軸歯車減速機３８で構成されている。第１中間歯車３５と第２中間歯車３６とは、一体且つ同軸に設けられる。入力歯車３４と第１中間歯車３５とが噛み合って、入力側の歯車列Ｇ１が構成される。入力歯車３４は、入力側の歯車列Ｇ１の駆動歯車であり、第１中間歯車３５よりもピッチ円径が小さく、且つ、歯数が少ない。また、第２中間歯車３６と出力歯車３７とが噛み合って、出力側の歯車列Ｇ２が構成される。第２中間歯車３６は、出力側の歯車列Ｇ２の駆動歯車であり、出力歯車３７よりもピッチ円径が小さく、且つ、歯数が少ない。各歯車列Ｇ１、Ｇ２の減速比は、何れも２．５以上７以下とされる。各歯車列Ｇ１、Ｇ２の減速比は比較的近い値とされ、例えば各歯車列Ｇ１、Ｇ２の減速比の比が０．５以上２以下、好ましくは０．８以上１．２以下とされる。これらの２段の歯車列Ｇ１、Ｇ２を介することにより、モータ回転軸２７の回転運動を所定の減速比でもって減速する。
【0026】
減速機入力軸Ｓｉｎは、モータ回転軸２７のアウトボード側に、スプライン嵌合により同軸的に取り付けられる。減速機入力軸Ｓｉｎは、入力歯車３４の軸方向両側で転がり軸受４５，４６によって両持ち支持されている。図示例では、減速機入力軸Ｓｉｎのインボード側端部が転がり軸受４５によってハウジング２２に回転自在に支持され、減速機入力軸Ｓｉｎのアウトボード側端部が転がり軸受４６によってハウジング２２に回転自在に支持されている。尚、減速機入力軸Ｓｉｎは、モータ回転軸２７と一体に形成してもよい。この場合、モータ回転軸２７のアウトボード側端部を支持する軸受３３、あるいは、減速機入力軸Ｓｉｎのインボード側端部を支持する軸受４５の何れか一方を省略してもよい。
【0027】
中間軸Ｓｍは、インボード側端部が転がり軸受４７によってハウジング２２に回転自在に支持され、アウトボード側端部が転がり軸受４８によってハウジング２２に回転自在に支持されている。
【0028】
減速機出力軸Ｓｏｕｔは、出力歯車３７を有する本体部５１と、本体部５１のアウトボード側に一体に設けられた連結部５２とを有する。減速機出力軸Ｓｏｕｔは、転がり軸受４９，５０によってハウジング２２に回転自在に支持されている。図示例では、減速機出力軸Ｓｏｕｔの本体部５１の軸方向両端が、転がり軸受４９，５０で支持されている。これにより、大きなトルクが負荷される減速機出力軸Ｓｏｕｔを、十分な軸受スパンで支持することができるため、高い支持剛性を得ることができる。
【0029】
本実施形態では、平行軸歯車減速機３８を構成する各歯車３４〜３７として、はすば歯車を用いている。はすば歯車は、同時に噛合う歯数が増え、歯当たりが分散されるので音が静かで、トルク変動が少ない点で有効である。歯車の噛み合い率や限界の回転数などを考慮して、各歯車のモジュールは１〜３程度に設定するのが好ましい。
【0030】
軸受部Ｃは、内輪回転タイプの車輪用軸受５３で構成されている。車輪用軸受５３は、ハウジング２２に固定された外方部材としての外輪３９と、外輪３９の内周に配置された内方部材と、内方部材と外輪３９との間に配置された複数の転動体４２と、転動体４２を保持する保持器とを備えた複列アンギュラ玉軸受である。図示例では、内方部材が、ハブ輪４０と、ハブ輪４０の外周に圧入された内輪４１とで構成され、ハブ輪４０及び内輪４１のそれぞれの外周面に軌道面が設けられる。外輪３９の内周面には、複列の軌道面が設けられる。ハブ輪４０にはフランジ４０ａが一体的に形成され、このフランジ４０ａにハブボルトでブレーキロータ及び車輪が連結される。
【0031】
減速機出力軸Ｓｏｕｔの連結部５２は、車輪用軸受５３の回転輪に連結される。本実施形態では、減速機出力軸Ｓｏｕｔの連結部５２が、車輪用軸受５３のハブ輪４０の内周に挿入され、両者がスプライン嵌合によりトルク伝達可能に結合される。減速機出力軸Ｓｏｕｔの連結部５２と車輪用軸受５３のハブ輪４０とを結合するスプライン嵌合部の嵌め合いは、互いに対向する歯面間、及び、互いに対向する歯底と歯先との間に隙間を有する隙間嵌め状態とされ、ハブ輪４０と減速機出力軸Ｓｏｕｔとが半径方向で相対的に微小移動可能とされる。これにより、地面からホイールに伝わる振動がスプライン嵌合部の隙間により吸収され、平行軸歯車減速機３８やモータ２８に伝わる振動を抑えることができる。
【0032】
減速機出力軸Ｓｏｕｔの連結部５２と車輪用軸受５３のハブ輪４０とのスプライン嵌合部の対向する歯面間には、グリースが介在させてある。例えば、減速機出力軸Ｓｏｕｔの連結部５２とハブ輪４０の何れか一方または双方のスプラインにグリースを塗布した後、ハブ輪４０の内周に減速機出力軸Ｓｏｕｔの連結部５２を挿入することにより、スプライン嵌合部の歯面間にグリースが介在する。また、車輪用軸受５３の外輪３９の軌道面と転動体４２との間や、ハブ輪４０及び内輪４１の軌道面と転動体４２との間にも、グリースが介在している。
【0033】
一方、ハウジング２２の内部には潤滑油が封入される。インホイールモータ駆動装置２１の駆動時には、図示しないオイルポンプ（例えば回転ポンプ）によってハウジング２２内の潤滑油が圧送され、この潤滑油が軸受や歯車に供給されることにより、軸受や歯車の冷却及び潤滑が行われる。潤滑油が封入された空間と、グリースが封入された空間とは、転がり軸受５０のアウトボード側端部に設けられたシール装置（図示省略）により区画されている。
【0034】
インホイールモータ駆動装置２１は、ホイールハウジング１５（図１１参照）の内部に収められ、ばね下荷重となるため、小型軽量化が必須である。そのため、平行軸歯車減速機３８をモータ２８と組み合わせることで、低トルク且つ高回転の小型モータ２８を使用することが可能となる。例えば、減速比１１の平行軸歯車減速機３８を用いた場合、毎分一万数千回転程度の高速回転の小型のモータ２８を使用することができる。このように、モータ２８の小型化が図られることで、コンパクトなインホイールモータ駆動装置２１を実現することができ、ばね下重量を抑えて走行安定性及びＮＶＨ特性に優れた電気自動車１１を得ることができる。
【0035】
次に、本実施形態のインホイールモータ駆動装置２１の特徴的な構成、特に、平行軸歯車減速機３８を構成する各部材の配置を、図１及び図２を用いて詳述する。尚、図２の符号Ｍは、ホイール内空間の外径端を示す。
【0036】
図２に示すように、平行軸歯車減速機３８では、入力歯車３４と出力歯車３７が軸方向から見て重ならないように、減速機入力軸Ｓｉｎと減速機出力軸Ｓｏｕｔとが軸方向と直交する方向でオフセットして配置される。すなわち、減速機入力軸Ｓｉｎと減速機出力軸Ｓｏｕｔとが、入力歯車３４の外接円半径と出力歯車３７の外接円半径との合計よりも大きい量だけ、軸方向と直交する方向でオフセットして配置されている。本実施形態では、図１に示すように、入力歯車３４と出力歯車３７とが軸方向で近接して配置されているが、上記のように減速機入力軸Ｓｉｎと減速機出力軸Ｓｏｕｔとをオフセットして配置することで、入力歯車３４のアウトボード側に空間が設けられる。この空間を利用することで、インホイールモータ駆動装置２１の設計の幅が広がる。
【0037】
特に、本実施形態では、入力側の歯車列Ｇ１を出力側の歯車列Ｇ２よりもインボード側に配置している。このように、入力側の歯車列Ｇ１をインボード側に寄せて配置することで、入力歯車３４のアウトボード側に、出力側の歯車列Ｇ２の軸方向領域を含む、より大きな空間が確保される。また、出力側の歯車列Ｇ２をアウトボード側に寄せて配置することにより、減速機出力軸Ｓｏｕｔ上における、トルク入力部としての出力歯車３７と、トルク出力部としての連結部５２（車輪用軸受５３の回転輪との結合部）との軸方向距離が短くなるため、ねじり剛性が向上し、その結果、出力変動に対する駆動力の応答性が良くなる。
【0038】
本実施形態では、入力歯車３４のアウトボード側の空間に、減速機入力軸Ｓｉｎのアウトボード側端部を支持する軸受４６を設けている。また、減速機入力軸Ｓｉｎのインボード側端部は、軸受４５で支持されている。これにより、減速機入力軸Ｓｉｎが、軸受４５、４６により、入力歯車３４の軸方向両側で両持ち支持されるため、減速機入力軸Ｓｉｎの剛性が向上し、減速機入力軸Ｓｉｎの振動の発生を抑制することができる。
【0039】
図２に示すように、インホイールモータ駆動装置２１は、ホイール内空間Ｍの半径方向領域内に収容される。上記のように、減速機入力軸Ｓｉｎと減速機出力軸Ｓｏｕｔをオフセットして配置することで、減速機入力軸Ｓｉｎ、中間軸Ｓｍ、及び減速機出力軸Ｓｏｕｔは、軸方向から見て三角形状に配置される。図示例では、減速機出力軸Ｓｏｕｔと減速機入力軸Ｓｉｎとが略同じ高さに設けられ、これらよりも上方に中間軸Ｓｍが設けられている。減速機入力軸Ｓｉｎと減速機出力軸Ｓｏｕｔは、軸方向と直交する方向で重ねて配置される（図１参照）。これにより、インホイールモータ駆動装置２１の軸方向寸法が短縮され、インホイールモータ駆動装置２１のホイール内空間Ｍからインボード側への突出量を抑えることができるため、車体や懸架装置との干渉を回避できる。
【0040】
また、３軸２段の平行軸歯車減速機３８では、減速機入力軸Ｓｉｎと減速機出力軸Ｓｏｕｔとの間に、第１中間歯車３５及び第２中間歯車３６を有する中間軸Ｓｍが設けられているため、出力歯車３７のピッチ円径（外径）を抑えながら、減速機全体での減速比を大きくすることができる。特に、本実施形態では、図１に示すように、第１中間歯車３５の外接円（最外径部）が、車輪用軸受５３のピッチ円Ｐ、すなわち、転動体４２の中心を通る円筒面と軸方向から見て重なる限界まで第１中間歯車３５を大径化することにより、出力歯車３７のピッチ円径を抑えながら、１０以上の減速比を実現している。
【0041】
このように、出力歯車３７のピッチ円径が抑えられていることで、上記のように入力歯車３４と出力歯車３７とを軸方向から見て重ならないようにオフセットさせた場合でも、ホイール中心Ｏ３（出力歯車３７の中心）に対するモータ２８の中心Ｏ１（入力歯車３４の中心）のオフセット量が抑えられる（図２参照）。従って、モータ２８を、ステータ２５及びこれを保持するハウジング２２を含めて、ホイール内空間Ｍの半径方向領域内に収容しやすくなる。
【0042】
インホイールモータ駆動装置２１の下方には、インホイールモータ駆動装置２１を懸架装置１６に取り付けるためのロアアームボールジョイントが設けられる（図示省略）。本実施形態では、上記のように出力歯車３７のピッチ円径が抑えられているため、出力歯車３７の下方に、ロアアームボールジョイントを設ける空間を十分に確保することができる。
【0043】
減速機入力軸Ｓｉｎと減速機出力軸Ｓｏｕｔは、入力歯車３４と出力歯車３７が軸方向から見て重ならない範囲で、軸方向と直交する方向でなるべく近接して配置することが好ましい。本実施形態では、図２に示すように、減速機入力軸Ｓｉｎの中心（すなわち、モータ中心Ｏ１）と中間軸Ｓｍの中心Ｏ２とを結ぶ直線と、減速機出力軸Ｓｏｕｔの中心（すなわち、ホイール中心Ｏ３）と中間軸Ｓｍの中心Ｏ２とを結ぶ直線との間の角度θが、９０°以下とされる。図示例では、減速機入力軸Ｓｉｎと中間軸Ｓｍとの中心間距離Ｄ１と、減速機出力軸Ｓｏｕｔと中間軸Ｓｍとの中心間距離Ｄ２とが略同等であり、例えば両者の比が０．８〜１．２の範囲内とされる。これにより、減速機入力軸Ｓｉｎ、中間軸Ｓｍ、及び減速機出力軸Ｓｏｕｔが、軸方向視で略二等辺三角形状、図示例では略正三角形状にコンパクトに配置されるため、モータ２８をホイール内空間Ｍの半径方向領域内にさらに収容しやすくなる。
【0044】
上記の平行軸歯車減速機３８では、図１に示すように、第１中間歯車３５の外接円の半径Ｒ１と、減速機出力軸Ｓｏｕｔの出力歯車３７のインボード側に隣接した円筒部５１ａの外周面の半径Ｒ２との和が、中間軸Ｓｍと減速機出力軸Ｓｏｕｔとの中心間距離Ｄ２よりも小さくなっている（Ｒ１＋Ｒ２＜Ｄ２）。これにより、第１中間歯車３５の外径端が減速機出力軸Ｓｏｕｔの円筒部５１ａから離反し、両者の干渉が回避される。本実施形態では、第１中間歯車３５のピッチ円径が、出力歯車３７のピッチ円径よりも小さくなっているため、上記の寸法関係が容易に実現される。尚、上記の寸法関係が実現されるのであれば、第１中間歯車３５のピッチ円径を出力歯車３７のピッチ円径以上としてもよい。
【0045】
本実施形態では、第１中間歯車３５のインボード側の端面に環状の凹部３５ａを設け、この凹部３５ａに、転がり軸受４７の少なくとも軸方向一部領域（図示例では軸方向全域）を収容している。また、出力歯車３７のアウトボード側の端面に凹部３７ａを設け、この凹部３７ａに、転がり軸受５０の少なくとも軸方向一部領域（図示例では軸方向全域）を収容している。このように、各歯車３５、３７とこれを支持する軸受４７、５０とを軸方向と直交する方向で重ねて配置することにより、平行軸歯車減速機３８の軸方向寸法、ひいてはインホイールモータ駆動装置２１の軸方向寸法を短縮することができる。
【0046】
このように、第１中間歯車３５や出力歯車３７の端面に凹部３５ａ、３７ａを設ける場合、図３に示すように、凹部３５ａ、３７ａにリブ３５ｂ、３７ｂを設けてもよい。図３に示す例では、第１中間歯車３５の端面の凹部３５ａ、３７ａに、半径方向に延びる複数のリブ３５ｂ、３７ｂが放射状に設けられている。これにより、第１中間歯車３５及び出力歯車３７の強度が高められる。この場合、転がり軸受４７、５０は、リブ３５ｂ、３７ｂと干渉しない位置に配置される。
【0047】
本発明は、上記の実施形態に限られない。例えば、図４に示すように、減速機入力軸Ｓｉｎのアウトボード側端部を支持する軸受４６を、中間軸Ｓｍのアウトボード側端部を支持する軸受４８よりもインボード側に配置してもよい。図示例では、減速機入力軸Ｓｉｎのアウトボード側端部を支持する軸受４６の軸方向全域が、出力側の歯車列Ｇ１の軸方向領域内に配置される。これにより、減速機入力軸Ｓｉｎの軸方向長さを短縮することができるため、減速機入力軸Ｓｉｎの軽量化及び低コスト化を図ることができる。
【0048】
また、入力歯車３４のアウトボード側の空間に、回転ポンプ６０（例えば、サイクロイドポンプ）を設けてもよい。回転ポンプ６０は、例えば図５及び図６に示すように、インナロータ６１と、アウタロータ６２と、インナロータ６１とアウタロータ６２との間に形成されるポンプ室６３と、油路５５に連通する吐出口６４と、油路５６に連通する吸入口６５と、カバー６６とを備える。インナロータ６１は、減速機入力軸Ｓｉｎのアウトボード側端部の軸心から突出した突出部５４に固定され、減速機入力軸Ｓｉｎと一体に回転する。
【0049】
インナロータ６１は、モータ回転軸２７及び減速機入力軸Ｓｉｎと同軸に一体的に設けられ、モータ回転軸２７により回転駆動される。一方、アウタロータ６２は、インナロータ６１の回転に伴って従動回転する。インナロータ６１は、回転中心Ｏ４を中心として回転し、アウタロータ６２は、回転中心Ｏ５を中心として回転する。インナロータ６１およびアウタロータ６２は異なる回転中心Ｏ４，Ｏ５を中心として回転するので、ポンプ室６３の容積は連続的に変化する。これにより、吸入口６５を介して油路５６から流入した潤滑油が、吐出口６４を介して油路５５に圧送され、各部に供給される。インナロータ６１の歯数をｎとすると、アウタロータ６２の歯数は（ｎ＋１）となる。尚、この実施形態では、ｎ＝７としている。
【0050】
このように、回転ポンプ６０を、入力歯車３４のアウトボード側の空間、具体的には、ハウジング２２とブレーキロータ（図示省略）との軸方向間の空間に配置することで、デッドスペースが活用され、インホイールモータ駆動装置２１の小型化が図られる。また、回転ポンプ６０は、減速機入力軸Ｓｉｎの回転で駆動することから、別の駆動機構を必要としないので、部品点数の低減が図られる。
【0051】
尚、回転ポンプ６０は、インボード側に設けられた軸受４６によって片持ち支持された状態となるが、回転ポンプ６０は低トルクであるため、片持ち支持であっても安定的に支持することができる。また、図４に示すように減速機入力軸Ｓｉｎのアウトボード側端部を支持する軸受４６をインボード側に寄せて、これにより形成された空間に回転ポンプ６０を配することが好ましい。これにより、回転ポンプ６０を設けることによるインホイールモータ駆動装置２１のアウトボード側への拡大を抑えることができる。
【0052】
また、入力歯車３４のアウトボード側の空間に、入力歯車３４の回転を規制するパーキングロック機構７０を設けてもよい。パーキングロック機構７０は、図７及び図８に示すように、減速機入力軸Ｓｉｎと一体に回転する回転部材７１と、回転部材７１と係合可能な係止部材７２と、係止部材７２を駆動する駆動手段とを主に備える。
【0053】
回転部材７１は、外径向きに突出した突出部７１ａを有し、図示例では、周方向等間隔の複数箇所に突出部７１ａが設けられる。係止部材７２は、回転部材７１の突出部７１ａと回転方向で係合するロック状態（図８参照）と、回転部材７１の突出部７１ａと回転方向で係合しないロック解除状態（図９参照）とを切り替え可能とされる。図示例では、係止部材７２の基端が、ハウジング２２にピン７４（図８参照）を介して回転可能に取り付けられ、ピン７４を中心に係止部材７２を回転させて先端を上下させることで、ロック状態とロック解除状態とが切り替えられる。係止部材７２は、バネ等の付勢手段７５により、先端が回転部材７１から離反する側（図中上方）に付勢され、これにより常時はロック解除状態とされる。
【0054】
駆動手段は、係止部材７２の先端を回転部材７１に接近する側（図中下方）に押し付けるものである。駆動手段は、例えばピン７３ａを中心に回転可能なカム７３と、これを回転駆動する図示しない駆動部とで構成される。カム７３により係止部材７２を押し下げて回転部材７１と係合させることにより、回転部材７１の回転、ひいては減速機入力軸Ｓｉｎの回転が規制されたロック状態となる（図８参照）。一方、カム７３による押し下げ力を解除すると、係止部材７２が付勢手段７５の付勢力により回転して、係止部材７２の先端が回転部材７１から離反し、これにより係止部材７２と回転部材７１との係合が解除されたロック解除状態となる（図９参照）。
【0055】
尚、パーキングロック機構７０の回転部材７１と係止部材７２とが係合することにより、回転部材７１及びその周辺には、ある程度のトルクが加わる。従って、図７に示すように、回転部材７１の軸方向両側に軸受４５、４６を設け、回転部材７１を両持ち支持することが好ましい。
【0056】
以上の実施形態では、車輪用軸受５３が内輪回転タイプである場合を示したが、これに限らず、外輪回転タイプの車輪用軸受を使用してもよい。この場合、内輪がハウジング２２に固定された固定輪となり、外輪が内輪に対して回転する回転輪となる。外輪の外周面に、中空の減速機出力軸がスプライン嵌合によりトルク伝達可能に結合される。外輪に設けられたフランジに、ブレーキロータ及び後輪が連結される。
【0057】
また、以上の実施形態では、駆動部Ａとしてラジアルギャップ型のモータ２８を例示したが、任意の構成のモータを適用可能である。例えば、ステータとロータとを軸方向の隙間を介して対向させたアキシャルギャップ型のモータを採用してもよい。
【0058】
また、以上の実施形態では、図１０および図１１に示すように、後輪１４を駆動輪とした電気自動車１１を例示したが、前輪１３を駆動輪としてもよく、４輪駆動車であってもよい。なお、本明細書中で「電気自動車」とは、電力から駆動力を得る全ての自動車を含む概念であり、例えば、ハイブリッドカー等も含むものである。
【0059】
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【符号の説明】
【0060】
２１ インホイールモータ駆動装置２２ ハウジング
２７ モータ回転軸
２８ モータ
３４ 入力歯車
３５ 第１中間歯車
３６ 第２中間歯車
３７ 出力歯車
３８ 減速機（平行軸歯車減速機）
３９ 外輪
４０ ハブ輪
４１ 内輪
５３ 車輪用軸受
６０ 回転ポンプ
７０ パーキングロック機構
Ａ 駆動部
Ｂ 減速部
Ｃ 軸受部
Ｓｉｎ 減速機入力軸
Ｓｍ 中間軸
Ｓｏｕｔ 減速機出力軸
Ｇ１ 入力側の歯車列
Ｇ２ 出力側の歯車列
Ｍ ホイール内空間
Ｏ１ モータの中心（減速機入力軸の中心）
Ｏ２ 中間軸の中心
Ｏ３ ホイールの中心（減速機出力軸の中心）