特許 7718303 駆動装置

(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】

(24)【登録日】2025-07-28

(45)【発行日】2025-08-05

(54)【発明の名称】駆動装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 11/21 20160101AFI20250729BHJP

   B60K 7/00 20060101ALI20250729BHJP

【ＦＩ】

H02K11/21

B60K7/00

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2022045406

(22)【出願日】2022-03-22

(65)【公開番号】P2023139722

(43)【公開日】2023-10-04

【審査請求日】2024-04-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】富永 聡

(72)【発明者】

【氏名】藤吉 直志

(72)【発明者】

【氏名】砂田 洋尚

(72)【発明者】

【氏名】建部 勝彦

(72)【発明者】

【氏名】深谷 哲義

【審査官】谿花 正由輝

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１８２３１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１０３３９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １１／２１

Ｂ６０Ｋ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステータの径方向外側に配置されたロータを有するモータが、車輪のホイール内に設けられた駆動装置であって、
前記ステータの径方向内側に配置され、前記ロータに回転部材を介して連結されたシャフトと、
前記ステータの径方向内側にて、前記シャフトに設けられ、前記シャフトの回転を検出する回転センサと、
前記モータ及び前記回転センサを収容する非回転部材であるハウジングと、
前記モータと軸方向に並んで配置されると共に、少なくとも一部が前記ホイールの内側に配置されて、前記モータと前記車輪との間の動力伝達経路に設けられた減速機と、
前記減速機の出力側の回転要素に連結されると共に、前記ホイールのリム部の内側に配置されて前記ホイールと一体回転するように連結された出力部材と、
を備えており、
前記出力部材は、前記ハウジングに対して回転自在に支持されており、
前記ハウジングは、前記モータを収容する空間と、前記回転センサを収容する空間とを径方向にて区画する、軸方向に延在する円筒状の仕切部を有し、
前記仕切部の外周側には前記モータが配置され、前記仕切部の内周側には前記回転センサが配置されており、
前記仕切部の外周側では、前記ステータが前記仕切部の外周面に固定されており、
前記仕切部の内周側では、前記回転センサに含まれる固定部が前記ハウジングに固定されており、
前記ハウジング内における前記仕切部の内周側にて、前記回転センサに含まれる回転部を前記シャフトに固定したことを特徴とする駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ステータの径方向外側に配置されたロータを有する所謂アウターロータ方式のモータが、車輪のホイール内に設けられた車両用駆動装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２１－１００３３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

車両用駆動装置が備えるアウターロータ方式のモータにおいて、ロータ及びステータの軸方向の端面に回転センサを取り付けた場合には、モータの軸方向の長さが長くなるためモータの大型化、ひいては車両用駆動装置の大型化を招いてしまう。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、大型化を抑制することができる駆動装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る駆動装置は、ステータの径方向外側に配置されたロータを有するモータが、車輪のホイール内に設けられた駆動装置であって、前記ステータの径方向内側に配置され、前記ロータに回転部材を介して連結されたシャフトと、前記シャフトに設けられ、前記シャフトの回転を検出する回転センサと、を備えることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0007】

本発明に係る駆動装置は、ステータの径方向内側に配置されたシャフトに回転センサを設けたことによって、モータの軸方向の長さが長くなることを抑制し、大型化を抑制することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態１に係るインホイールモータユニットを模式的に示す図である。

【図2】図２は、実施形態２に係るインホイールモータユニットを模式的に示す図である。

【図3】図３は、センサ配線及びブレーキ配線の取り出し例を示した図である。

【図4】図４は、実施形態３に係るインホイールモータユニットを模式的に示す図である。

【図5】図５は、センサ配線及びブレーキ配線の取り出し例を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

（実施形態１）
以下に、本発明に係る駆動装置の実施形態１について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。

【0010】

図１は、実施形態１に係るインホイールモータユニット１を模式的に示す図である。インホイールモータユニット１は、車輪１０を駆動することが可能であるとともに、車輪１０を制動することが可能な駆動装置である。車輪１０は、ホイール１１とタイヤ１２とを備える駆動輪であり、車両の左右両側に設けられている。このホイール１１の内側にインホイールモータユニット１が設けられている。なお、図１には、左右両側に設けられた車輪１０のうちの右輪について、その右輪を車両後方側から見た場合が示されている。また、車輪１０の回転中心軸線と平行な方向を軸方向と記載する。

【0011】

インホイールモータユニット１は、モータ２と、減速機３と、回転センサ４と、ハウジング５と、シャフト６と、出力部材７と、を備える。

【0012】

モータ２は、車輪１０を駆動するインホイールモータである。このモータ２は三相交流モータであり、車両に搭載された電源装置と電気的に接続されている。力行時、モータ２は電源装置から供給される電力により力行トルクを発生して車輪１０を駆動する。回生時、モータ２は車輪１０の回転力によって回されて発電し、発電した電力を電源装置に供給する。

【0013】

このモータ２は、ロータ２１がステータ２２の径方向外側に配置されたアウターロータ型のモータである。

【0014】

ロータ２１は、回転部材２３に取り付けられており、回転部材２３と一体回転する。回転部材２３はカップ状に形成された部材であり、円筒部２３ａと、円盤部２３ｂとを有する。円筒部２３ａは、軸方向に沿って延在し、その内周面にロータ２１が固定されている。円盤部２３ｂは、円筒部２３ａの軸方向一方端から径方向内側に向けて延在し、その内周部がシャフト６に連結されている。例えば、円盤部２３ｂの内周部はシャフト６の外周部とスプライン嵌合している。よって、ロータ２１は、回転部材２３を介してシャフト６と連結されており、回転部材２３及びシャフト６と一体回転する。

【0015】

シャフト６は、減速機３に接続された回転軸部材である。ロータ２１はシャフト６を介して減速機３と連結されている。そのため、このシャフト６はモータ２の動力を車輪１０に伝達する際に減速機３の入力軸として機能する。モータ２が減速機３を介して車輪１０と動力伝達可能に接続されているので、モータ２から出力された動力は減速機３を介して車輪１０に伝達される。

【0016】

ステータ２２は、ステータコアと、ステータコアに巻き付けられたステータコイルとを有する。ステータコイルはモータ配線を介して電源装置と電気的に接続されている。そして、ステータ２２はハウジング５に固定されている。

【0017】

ハウジング５は、モータ２及び回転センサ４を収容する非回転部材である。このハウジング５は、モータ２を収容する空間と、シャフト６の回転を検出する回転センサ４を収容する空間とを径方向に区画する円筒状の仕切部５１を有する。

【0018】

仕切部５１は、軸方向に延在する円筒状の部位である。ハウジング５内において、仕切部５１の外周側にはモータ２が配置され、仕切部５１の内周側には回転センサ４が配置される。仕切部５１の外周側では、ステータ２２が仕切部５１の外周面に固定されている。仕切部５１の内周側では、回転センサ４に含まれる固定部４２がハウジング５に固定されている。回転センサ４に含まれる固定部４２とは、回転センサ４を構成する部材のうちの非回転部材である。また、ハウジング５内おける仕切部５１の内周側にて、回転センサ４に含まれる回転部４１がシャフト６に固定されている。回転センサ４に含まれる回転部４１とは、回転センサ４を構成する部材のうちの回転部材である。このようにインホイールモータユニット１では、モータ２を収容するハウジングと回転センサ４を収容するハウジングとが一つのハウジング５に共通化されている。

【0019】

ハウジング５は、仕切部５１の軸方向一端から径方向内側に向けて延在する内周側の円盤部５２と、仕切部５１の軸方向他端から径方向外側に向けて延在する外周側の円盤部５３とを有する。内周側の円盤部５２は、モータ２の内側で径方向に沿って延在する。また、円盤部５２の内周部に軸受６１が取り付けられている。外周側の円盤部５３は、モータ２と軸方向に対向する位置で径方向に沿って延在する。円盤部５３は、径方向においてカバー８の外側で径方向に沿って延在する。この円盤部５３の外周部に軸受６３が取り付けられている。軸受６３とカバー８とは軸方向で重なる位置に配置されている。

【0020】

また、ハウジング５には、回転センサ４を収容する空間を軸方向に区画するようにしてカバー８が取り付けられている。カバー８は、仕切部５１における軸方向一方側の開口部（車両内側の開口部）を塞ぐようにしてハウジング５に固定されている。カバー８は、例えば、ボルト締結によってハウジング５に固定されている。

【0021】

減速機３は、モータ２と車輪１０との間の動力伝達経路に設けられた動力伝達機構である。この減速機３は、モータ２と軸方向に並んで配置され、少なくとも一部がホイール１１の内側に配置されている。減速機３と回転センサ４とは軸方向で重なる位置に配置される。モータ２と減速機３との位置関係について、モータ２は相対的に車両内側に配置され、減速機３は相対的に車両外側に配置される。

【0022】

減速機３は、モータ２の動力を車輪１０に伝達する際、モータ２の回転を減速して出力部材７に出力する。出力部材７は、減速機３の出力側の回転部材（出力要素）に連結され、減速機３の出力部材として機能する。この出力部材７は、ホイール１１と一体回転するように連結されている。出力部材７とホイール１１とは、複数のボルト９によって締結されて一体化されている。さらに、出力部材７は中空軸部を有し、ホイール１１のリム部の内側に配置されている。この出力部材７は、車輪１０の回転中心軸線に沿って配置され、軸受６３によってハウジング５に対して回転自在に支持されている。軸受６３は、外輪が出力部材７に取り付けられ、内輪がハウジング５に取り付けられた転がり軸受である。そして、出力部材７の内側にモータ２と減速機３と回転センサ４とが配置されている。

【0023】

シャフト６は、車輪１０の回転中心軸線上に配置される。このシャフト６は、軸受６１，６２によってハウジング５及びカバー８に対して回転自在に支持されている。軸受６１は、外輪がハウジング５に取り付けられ、内輪がシャフト６に取り付けられた転がり軸受である。軸受６２は、外輪がカバー８に取り付けられ、内輪がシャフト６に取り付けられた転がり軸受である。

【0024】

以上説明した通り、実施形態１によれば、ロータ２１がステータ２２の径方向外側に配置されたモータ２を備えるインホイールモータユニット１について、回転センサ４をステータ２２の径方向内側にて、回転センサ４に含まれる回転部４１をシャフト６に固定し、回転センサ４をシャフト６に設けることにより、モータ２の軸方向の長さが長くなることを抑制し、インホイールモータユニット１の大型化を抑制することができる。

【0025】

（実施形態２）
以下に、本発明に係る駆動装置の実施形態２について説明する。なお、実施形態２の説明では、実施形態１と同様の構成については説明を省略し、その参照符号を引用する。

【0026】

図２は、実施形態２に係るインホイールモータユニット１を模式的に示す図である。実施形態２のインホイールモータユニット１は、モータ２の内側に配置されたブレーキ７０を備える。

【0027】

ブレーキ７０は、車輪１０に制動力を付与する装置であって、例えば、非励磁作動型の電磁ブレーキである。インホイールモータユニット１では、シャフト６が減速機３の前（動力伝達経路で減速機３よりも上流側）に設けられているので、ブレーキ７０はシャフト６を制動することによって減速機３を介して車輪１０に制動力を付与する。そのため、ブレーキ７０により生じた制動トルクは減速機３で増幅されて車輪１０に伝達される。この増幅作用は、モータ２の力行時や回生時でも同様である。力行時、モータ２で生じた力行トルクが減速機３で増幅された車輪１０に伝達される。回生時、モータ２で生じた回生トルクが減速機３で増幅されて車輪１０に伝達される。モータ２は、回生ブレーキとして機能し、車輪１０に制動力を付与することができる。

【0028】

ブレーキ７０は、通電されていない状態でシャフト６を制動する作動状態となり、通電されることにより発生する磁気吸引力を利用してシャフト６を回転可能に解放する解放状態となる。ブレーキ７０はノーマリークローズのブレーキである。このブレーキ７０は、固定プレート７１と押し付け機構７２と回転ディスク７３とブレーキ配線７４とを備えている。押し付け機構７２は、電磁コイル、ヨーク、バネ、及び、アーマチュアなどを備えている。

【0029】

回転ディスク７３は、シャフト６と一体回転するように連結されている。回転ディスク７３はハブを介してシャフト６に連結されている。回転ディスク７３とハブとシャフト６とは一体回転する。

【0030】

電磁コイルは、通電されることにより励磁するコイルである。この電磁コイルは、ブレーキ配線７４を介して電源装置と電気的に接続されている。この電源装置はモータ２と共通の電源装置である。ヨークは、電磁コイルを保持する部材である。このヨークは、断面形状がコ字形状に形成され、全体として円環状に形成されている。ヨークには、ボルトが挿通されるボルト孔が設けられている。そして、ヨークはコ字形状の部分に電磁コイルを収容した状態でボルトによってハウジング５に固定されている。バネは、ヨークとアーマチュアとの間に挟まれて配置され、アーマチュアに付勢力を作用する。この付勢力は係合方向の力である。このバネはヨークの内周側の部位によって軸方向の移動が規制されている。アーマチュアは、円盤状のプレート部材であり、回転ディスク７３と電磁コイルとの間に配置されている。アーマチュアの一方の面は電磁コイルおよびヨークと軸方向に対向し、アーマチュアの他方の面は回転ディスク７３と軸方向に対向する。そして、アーマチュアにはバネによって回転ディスク７３側に押される力が作用している。

【0031】

例えば、電磁コイルへの通電がある場合、通電より発生する磁気吸引力によって、アーマチュアがバネの付勢力に抗して電磁コイル側へ引き寄せられて軸方向に移動する。電磁コイルへの通電がない場合、磁気吸引力が発生しないため、アーマチュアがバネの付勢力により係合方向に押されて回転ディスク７３に押し付けられる。この非励磁状態では、バネの付勢力によって回転ディスク７３がアーマチュアと固定プレート７１とに挟み付けられてブレーキ７０が作動した状態となる。

【0032】

固定プレート７１は、ヨークに固定された円環状のプレート部材であり、回転ディスク７３を制動するブレーキプレートとして機能する。この固定プレート７１はネジとカラーによってヨークに固定されている。ネジは、カラーに挿入された状態でヨークに螺合している。カラーは、固定プレート７１が軸方向に移動することを規制するとともに、アーマチュアを支持する。アーマチュアは、カラーによってヨークに対して軸方向に相対移動可能に支持された状態で、ネジによって回転不能に固定されている。固定プレート７１はカラーによって軸方向への移動ができない状態にされ、ネジによって回転不能に固定されている。

【0033】

ブレーキ配線７４は、電磁コイルに接続された状態で、シャフト６の回転中心よりも上側の位置において、ハウジング５とカバー８とにより区画されたブレーキ７０を収容する空間内から、軸方向でカバー８の内部を通ってカバー８の外に取り出されて延在している。インホイールモータユニット１では、モータ２とブレーキ７０とが共通の制御部によって制御される。この制御部は、モータ２とブレーキ７０とを共通の電圧指令により制御することができる。

【0034】

また、実施形態２に係るインホイールモータユニット１においては、軸方向でシャフト６の端部がカバー８の内部に連通しており、シャフト６の軸端面がカバー８から外に露出している。そして、そのシャフト６の軸端面に設けられた嵌合穴に、回転センサ４に含まれる回転部４１に接続された軸部４３が、シャフト６の回転軸線と同一軸線上となるように嵌まり込んで固定されている。このように、実施形態２に係るインホイールモータユニット１では、カバー８に対して軸方向で外側にて、シャフト６に回転センサ４が設けられている。また、回転センサ４から延びるセンサ配線４４は、モータ２とブレーキ７０とを制御する制御部に接続されており、回転センサ４によって検出されたシャフト６の回転の検出結果に応じた信号が、センサ配線４４を介して制御部に出力され、制御部によるモータ２及びブレーキ７０などの制御に用いられる。

【0035】

以上説明した通り、実施形態２に係るインホイールモータユニット１においては、モータ２の軸長が伸びることなく、回転センサ４によってシャフト６の回転を検出することによりモータ２の回転数及び位相を知ることが可能となる。また、ブレーキ７０に対して小径（小型）の回転センサ４を設けることによって、インホイールモータユニット１の大型化を抑制することができる。また、径方向でブレーキ７０よりも回転センサ４が小さいため、図３に示すように、カバー８の径方向で回転センサ４よりも外側の位置からブレーキ配線７４を取り出して配策が可能となる。

【0036】

（実施形態３）
以下に、本発明に係る駆動装置の実施形態３について説明する。なお、実施形態３の説明では、実施形態１及び２と同様の構成については説明を省略し、その参照符号を引用する。

【0037】

図４は、実施形態３に係るインホイールモータユニット１を模式的に示す図である。実施形態３に係るインホイールモータユニット１においては、回転センサ４をステータ２２の径方向内側にて、回転センサ４に含まれる回転部４１をシャフト６に固定し、回転センサ４をシャフト６に設けている。回転センサ４のセンサ配線４４は、シャフト６の回転中心よりも上側の位置において、ハウジング５とカバー８とにより区画された、回転センサ４を収容する空間内から、ハウジング５の内部、具体的には、仕切部５１及び円盤部５３の内部を通って、軸方向でハウジング５（円盤部５３）の外に取り出されて延在している。

【0038】

また、実施形態３に係るインホイールモータユニット１においては、軸方向でシャフト６の端部が、カバー８の外側へ突出するようにカバー８の内部を連通している。そして、そのカバー８の外側に突出したシャフト６の端部に、ブレーキ７０の回転ディスク７３がハブを介して連結されている。また、実施形態３に係るインホイールモータユニット１においてブレーキ７０は、固定プレート７１と押し付け機構７２と回転ディスク７３とを覆うブレーキカバー７５を備えており、固定プレート７１と押し付け機構７２とがブレーキカバー７５に固定されている。ブレーキカバー７５は、ハウジング５の円盤部５３に取り付けられている。ブレーキ７０のブレーキ配線７４は、径方向でブレーキカバー７５内から外に取り出されて延在している。

【0039】

以上説明した通り、実施形態３に係るインホイールモータユニット１においては、モータ２の軸長が伸びることなく、回転センサ４によってシャフト６の回転を検出することによりモータ２の回転数及び位相を知ることが可能となる。また、ブレーキ７０に対して小径（小型）の回転センサ４をモータ２の内部に設置することで、モータ２の外部にブレーキ７０の回転ディスク７３などの径を大きくすることができ、制動トルクが大きなブレーキ７０を搭載しつつ、インホイールモータユニット１の大型化を抑制することができる。

【0040】

また、回転センサ４のセンサ配線４４をハウジング５（仕切部５１及び円盤部５３）の内部を通して配策し、図５に示すように、ハウジング５の円盤部５３における径方向でブレーキカバー７５よりも外の位置からセンサ配線４４を取り出すことによって、ブレーキ７０の回転ディスク７３などの径を大きくすることが可能となり、ブレーキ７０の保持トルク及び制動トルクを大きくすることができる。また、ブレーキ７０の軸方向の長さを小さくでき、インホイールモータユニット１の大型化を抑制することができる。

【符号の説明】

【0041】

１ インホイールモータユニット
２ モータ
３ 減速機
４ 回転センサ
５ ハウジング
６ シャフト
７ 出力部材
８ カバー
９ ボルト
１０ 車輪
１１ ホイール
１２ タイヤ
２３ 回転部材
２３ａ 円筒部
２３ｂ 円盤部
４１ 回転部
４２ 固定部
４３ 軸部
４４ センサ配線
５１ 仕切部
５２ 円盤部
５３ 円盤部
７０ ブレーキ
７１ 固定プレート
７２ 押し付け機構
７３ 回転ディスク
７４ ブレーキ配線
７５ ブレーキカバー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】