JP2005308111A - 電動機駆動車両の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ハブ減速機の一部の構造を変更することで、ハブ減速機の小型化及び構造の簡素化を実現する。
【解決手段】
出力軸５と、駆動輪４とを備えた車両の駆動装置１において、出力軸５の外周部に設けられたサンギヤ５ａと、サンギヤ５ａとスプライン係合した複数のピニオンギヤ１０と、複数のピニオンギヤ１０とスプライン係合した環状のリングギヤ４０と、複数のピニオンギヤ１０を支持し、外周部に駆動輪４が固定されたキャリア３０と、ピニオンギヤ１０をキャリア３０に相対回転可能に支持するピニオン軸受２０とを備えている。ピニオン軸受２０は、ピニオンギヤ１０の軸方向側方に配置されている。ピニオン軸受２０は、ピニオンギヤ１０の軸方向の一方にのみ配置されており、ピニオン軸受２０がサンギヤ５ａに対して出力軸５と反対側に配置されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車両の駆動装置におけるハブ減速機に関する。

従来、車両の動力源として内燃機関を採用するのが一般的であったが、近年、環境問題がクローズアップされたことに伴い、排気ガスによる大気汚染や騒音の少ない電気自動車が注目され始めている。電気自動車は、電力により回転する電動機を動力源としているため、排気ガスの排出がなく内燃機関に比べて騒音も小さい。よって、自動車だけに限らず、フォークリフトなど従来から内燃機関と電動機の両方を駆動装置として採用している分野についても、作業環境の改善などを目的として電動機の採用される割合が年々高くなってきている。

それらの動力源において発生した動力は、動力伝達機構等を介して、最終的に駆動輪へ伝達され車両の走行に利用される。その場合、車両は、停止状態からの発進、走行状態からの停止というように、使用中に発進、停止を繰り返す。走行する場所の斜度等にもよるが、車両の発進時には走行中よりも大きなトルクが必要となる。また、走行中に速度を変える必要がある場合、動力源の回転数を変えて伝達する必要も出てくる。よって、動力源から駆動輪までの動力伝達経路中に、トルクの増大及び変速を目的として減速装置を設けているのが一般的である。

車両の減速装置としては、例えば、自動車においては、トランスミッションや差動装置等が採用されている。トランスミッションは、エンジンのクランクシャフトの回転を数段階に変速する装置である。車両の発進時は、必要トルクが大きくなるため、歯車で回転を減速しつつトルクを増大し、発進時に必要なトルクを確保している。差動装置は、車両の旋回時に発生する左右の駆動輪の回転差を吸収しつつ減速するためのものである。また、フォークリフト等の電動機駆動車両においても、同様に減速装置や差動装置等を設けている。

通常、減速装置や差動装置は、電動機内部に複数の歯車を有しているため、装置自体が大きくなる傾向にあった。よって、減速装置の設置スペースを削減するために、減速装置に遊星歯車式を採用し、かつ駆動輪のホイールハブ周辺に減速装置を埋め込んだハブ減速機が知られている。

ハブ減速機は、例えば特許文献１に記載されたものが挙げられる。このハブ減速機では、出力軸の端部にリングギヤを固定し、複数のピニオンギヤ及びキャリアを介して、サンギヤ及び駆動輪を回転させている。
実開平４−３１４７号公報

特許文献１のように、従来のハブ減速機は、ピニオンギヤの内部に軸受を設け、ピンを挿嵌しキャリアにて支持している。この構造では、ピニオンギヤの内部に軸受を設けているため、ピニオンギヤの小径化が困難である。また、キャリアは、複数のピニオンギヤを軸方向両端で支持しているため、キャリアの構造が複雑となり部材の加工が困難である。

本発明の目的は、ハブ減速機の一部の構造を変更することで、ハブ減速機の小型化を可能にするとともに、構造を簡素化することにある。

請求項１に記載のハブ減速機は、出力軸と、駆動輪とを備えた車両の駆動装置において、出力軸の回転を減速しつつ駆動輪に伝達するためのものである。出力軸の外周部に設けられたサンギヤと、サンギヤとスプライン係合した複数のピニオンギヤと、複数のピニオンギヤとスプライン係合した環状のリングギヤと、複数のピニオンギヤを支持し、外周部に駆動輪が固定されたキャリアと、ピニオンギヤをキャリアに相対回転可能に支持するピニオン軸受とを備えている。ピニオン軸受は、ピニオンギヤの軸方向側方に配置されている。

このハブ減速機では、ピニオンギヤの軸方向側方にピニオン軸受が配置されているため、ピニオン軸受をピニオンギヤの内部に設ける必要がなく、ピニオンギヤの小径化が可能となる。したがって、ハブ減速機自体の小型化も可能となる。

請求項２に記載のハブ減速機は、請求項１において、ピニオン軸受がピニオンギヤの軸方向の一方にのみ配置されている。

このハブ減速機では、ピニオンギヤの軸方向の一方にのみピニオン軸受が配置されているため、ピニオンギヤの軸方向両端にピニオン軸受を設けている場合に比べて、複数のピニオンギヤを支持しているキャリアの構造が簡素化できる。

請求項３に記載のハブ減速機は、請求項２において、ピニオン軸受がサンギヤに対して出力軸と反対側に配置されている。

このハブ減速機では、ピニオン軸受がサンギヤに対して出力軸と反対側に配置されているため、車両の幅方向外側にピニオン軸受とキャリアとが配置されることとなり、キャリアの配置が容易となる。

請求項４に記載のハブ減速機は、請求項１から３において、ピニオンギヤが、第１部と、第２部とを有している。第１部は、サンギヤ及びリングギヤがスプライン係合する部分である。第２部は、ピニオン軸受が挿嵌される部分である。

このハブ減速機では、ピニオンギヤがピニオン軸受に挿嵌される第２部を有しているため、ピニオン軸受にピニオンギヤを確実に挿嵌することができる。

請求項５に記載のハブ減速機は、請求項４において、ピニオンギヤが、第１部と第２部との間に、ピニオン軸受が軸方向に当接する第１軸方向面を有している。

このハブ減速機では、ピニオンギヤが第１軸方向面を有しているため、ピニオン軸受をピニオンギヤに挿嵌した際に、ピニオンギヤに対するピニオン軸受の軸方向の位置が決まり、ピニオン軸受の位置が安定する。

請求項６に記載のハブ減速機では、請求項４または５において、ピニオンギヤが第２部の第１部と反対側に配置されたボルト部と、ボルト部に取り付けられ、ピニオン軸受が第２部から脱落するのを防止するための脱落防止部材とをさらに有している。

このハブ減速機では、ピニオンギヤが脱落防止部材を有しているため、ピニオンギヤに対してピニオン軸受を固定することができ、ピニオン軸受がピニオンギヤから脱落するのを防止することができる。

請求項７に記載のハブ減速機は、請求項１から６のいずれかにおいて、キャリアがピニオン軸受が取り付けられピニオンギヤの少なくとも一部を収容するための収容部を有している。

このハブ減速機では、キャリアが収容部を有しているため、ピニオン軸受を取り付けることができ、ピニオンギヤとキャリアとを相対回転可能に連結することができる。

請求項８に記載のハブ減速機は、請求項７において、収容部がピニオン軸受と軸方向に当接する第２軸方向面を有している。

このハブ減速機では、収容部が第２軸方向面を有しているため、キャリアに対するピニオン軸受の軸方向の位置が決まり、ピニオン軸受の位置が安定すると共にキャリアの回転も安定する。

請求項９に記載のハブ減速機は、請求項７または８において、収容部が移動防止部材を有している。移動防止部材は、キャリアに対するピニオン軸受の軸方向の移動を防止するためのものである。

このハブ減速機では、収容部が移動防止部材を有しているため、ピニオン軸受がキャリアから脱落するのを防止することができる。

本発明に係るハブ減速機であれば、一部の構造を変更することで、ハブ減速機の小型化及び構造の簡素化が可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
（１）駆動装置の構造
図１に、本発明に係るハブ減速機を採用している駆動装置１の一例を示す。本実施形態では、動力源として電動機を採用したものについて記載する。駆動装置１は、車両を駆動させるための動力発生機構２と、一対の軸支持機構３と、一対の駆動輪４と、ハブ減速機７とから構成される。動力発生機構２は、動力源としての電動機（図示せず）と、差動装置（図示せず）と、出力軸５とから構成され、それらはハウジング６により収容されている。軸支持機構３は、ハウジング６の左右に配置されており、内部を出力軸５が貫通している。軸支持機構３及び出力軸５の先端には、駆動輪４及びハブ減速機７が配置されている。

（２）軸支持機構の構造
図２に、軸支持機構周辺の断面図を示す。軸支持機構３は、駆動輪４と後述するハブ減速機７と駆動輪４とを回転可能に支持するためのもので、主に、アクスルチューブ６０と、ブレーキ５０と、軸受部７０とから構成される。アクスルチューブ６０は、出力軸５や駆動輪４等を回転可能に支持するためのもので、一端がハウジング６に固定されている。アクスルチューブ６０は、筒状部材であり、出力軸５が内部を貫通している。出力軸５は、アクスルチューブ６０の内周側に設けられた軸受（図示せず）により、アクスルチューブ６０に対して回転可能に支持されている。ブレーキ５０は、駆動輪４の回転を抑制するためのもので、ブレーキハブ５１がその一部を構成している。ブレーキハブ５１は、アクスルチューブ６０の外周側に配置された環状の部材である。軸受部７０は、アクスルチューブ６０とブレーキハブ５１との間に配置されており、アクスルチューブ６０に対してブレーキハブ５１を回転可能に支持している。軸受部７０は、アクスルチューブ６０に対するブレーキハブ５１の軸方向の移動を規制する機能も有しており、第１軸受７１と第２軸受７２とから構成されている。第１及び第２軸受７１、７２は、例えば軸方向に２つ並列に配置されたテーパローラ軸受等が考えられる。図２においては、第１軸受７１は、ブレーキハブ５１の軸方向キャリア３０側への移動を規制し、第２軸受７２は、ブレーキハブ５１の軸方向ブレーキ５０側への移動を規制する。

上記の軸支持機構３において、アクスルチューブ６０と出力軸５との端部には、出力軸５の回転を減速するためのハブ減速機７が連結されている。

（３）ハブ減速機周辺の構造
図３に、本発明に係るハブ減速機周辺の構造図、図４に、図２のＡ−Ａ断面図を示す。ハブ減速機７は、遊星歯車式を採用しており、主にサンギヤ５ａと、ピニオンギヤ１０と、リングギヤ４０と、キャリア３０と、ピニオン軸受２０とから構成される。

サンギヤ５ａは、出力軸５の端部外周側に形成されたスプライン部である。ピニオンギヤ１０は、サンギヤ５ａの外周側に複数配置されており、各ピニオンギヤ１０は相互に接触しない状態でサンギヤ５ａとスプライン係合している。本実施形態は、３つのピニオンギヤ１０にて構成されている。

リングギヤ４０は、複数のピニオンギヤ１０の外周側に配置されており、各ピニオンギヤ１０とスプライン係合している。キャリア３０は、各ピニオンギヤ１０の端部を相対回転可能に支持している。以下、各部材の構造について詳細を説明する。

１）ピニオンギヤの構造
ピニオンギヤ１０は、円柱状部材であり、主に大径の第１部１１と、小径の第２部１３と、ボルト部１６とから構成される。第１部１１は、サンギヤ５ａ及びリングギヤ４０とスプライン係合する部分であり、外周側に第１スプライン部１２を有している。第２部１３は、後述するピニオン軸受２０が挿嵌される部分であり、第１部１１の軸方向の一方にのみ設けられている。第２部１３は、第１部１１より外径が小さいため、第２部１３と第１部１１とのつなぎ目には、第１軸方向面１４が形成されている。

ボルト部１６は、第２部１３の第１部１１と反対側に配置されており、第２部１３より外径が小さい。ボルト部１６には、ピニオン軸受２０が第２部１３から脱落するのを防止するためのナット１５が螺合している。ナット１５がボルト部１６に螺合することで、ピニオン軸受２０は第１軸方向面１４に当接した状態でピニオンギヤ１０に固定される。

２）ピニオン軸受
ピニオン軸受２０は、ピニオンギヤ１０の第２部１３に挿嵌される。ピニオン軸受２０は、サンギヤ５ａに対して出力軸５と反対側に配置されている。本実施形態では、ピニオン軸受２０が軸方向に２つ並列に配置している。各ピニオン軸受２０は、内輪２１と、外輪２２と、ころ２３とから構成される。

内輪２１は、ピニオン軸受２０の内周側に配置された環状の部材であり、ピニオンギヤ１０の第１軸方向面１４と当接した状態で、第２部１３に固定されている。外輪２２は、ピニオン軸受２０の外周側に配置された環状の部材であり、後述する第１収容部３３ａに固定されている。ころ２３は、円柱状部材であり、内輪２１と外輪２２との間に円周方向に複数配置されている。

３）キャリアの構造
キャリア３０は、主にキャリア部３１と、ハブ部３２とから構成される。キャリア部３１は、円柱状部材であり、収容部３３と、第２軸方向面３５と、溝部３６と、移動防止部材３７と、スラストプレート３８とを有している。収容部３３は、ピニオンギヤ１０の一部を収容するための円柱状の空洞であり、キャリア部３１の出力軸５側の面に複数形成されている。収容部３３は、さらに第１収容部３３ａと、それより軸方向外側の第２収容部３３ｂとから構成されている。第１収容部３３ａは、第２部１３を収容しさらにピニオン軸受２０が挿嵌される部分であり、ピニオン軸受２０の外輪２２が固定されている。第２収容部３３ｂは、ピニオンギヤ１０のボルト部１６及びナット１５が収容される部分である。

第１収容部３３ａは、第２収容部３３ｂより内径が大きく、両収容部３３ａ、３３ｂの間には第２軸方向面３５が形成されている。ピニオン軸受２０が挿嵌された際、外輪２２が第２軸方向面３５に当接することにより、キャリア３０に対するピニオンギヤ１０の軸方向の位置が決まる。

溝部３６は、第１収容部３３ａの入口側に、第１収容部３３ａの内周面に沿って全周にわたり形成されている。移動防止部材３７は、例えばスナップリングのような、切欠部を有しているリング状の部材である。移動防止部材３７は、切欠部を有しているため、径方向内側に弾性変形させて外径を小さくすることができる。よって、移動防止部材３７を第１収容部３３ａの内径よりも小さく弾性変形させた状態にすることで、溝部３６に装着することができる。移動防止部材３７を溝部３６に装着することで、ピニオン軸受２０がキャリア３０から脱落するのを防止することができる。

スラストプレート３８は、出力軸５端部とキャリア部３１との間に作用するスラスト力を受けるためのもので、出力軸５端部とキャリア部３１との間のキャリア部３１中央付近に設けられている。

ハブ部３２は、キャリア部３１の外周側に形成された環状の部材であり、駆動輪４のホイール４ａが固定されている。また、ハブ部３２は、ブレーキハブ５１の端部に固定されている。これにより、キャリア３０と駆動輪４とブレーキハブ５１とは一体で回転し、ブレーキ５０によりその回転を抑制することができる。

以上の部材の配置関係をまとめると、キャリア３０は、サンギヤ５ａや第１スプライン部１１ａより軸方向外側（サンギヤ５ａに対して出力軸５と反対側）に配置されている。また、ピニオンギヤ１０の第２部１３は、第１部１１から軸方向外側に延び、キャリア３０の収容部３３内に収容され、さらにピニオン軸受２０を介して収容部３３の内周面に回転自在に支持されている。

４）リングギヤの構造
リングギヤ４０は、リング部４１と、支持部４２とから構成される。リング部４１は、環状の部材であり、内周側に第２スプライン部４３が設けられている。リング部４１は、複数のピニオンギヤ１０の外周側に配置されており、各ピニオンギヤ１０とスプライン係合している。支持部４２は、リング部４１をアクスルチューブ６０に対して支持するためのものであり、環状の部材である。

支持部４２は、リング部４１の軸方向の一方に設けられており、アクスルチューブ６０に相対回転不能に固定されている。具体的には、支持部４２は、アクスルチューブ６０の外周側とスプライン係合しており、アクスルチューブ６０に対するリングギヤ４０の軸方向キャリア３０側への移動を防止するために、アクスルチューブ６０端部には固定部６１が設けられている。

支持部４２の外周側には、第１軸受７１が設けられており、第１軸受７１は、支持部４２と軸方向キャリア３０側へ当接している。また、第１軸受７１は、ブレーキハブ５１と軸方向ブレーキ５０側へ当接している。一方、第２軸受７２は、ブレーキハブ５１と軸方向キャリア３０側へ当接しており、アクスルチューブ６０と軸方向ブレーキ５０側へ当接している。したがって、支持部４２を固定部６１によって軸方向ブレーキ５０側へ押圧することにより、軸受部７０及びリングギヤ４０の軸方向の位置が決まる。

（４）ハブ減速機の動作
ハブ減速機７の動作について説明する。動力源からの回転は、差動装置等を介して出力軸５に伝達される。出力軸５と共にサンギヤ５ａが回転すると、サンギヤ５ａとスプライン係合している複数のピニオンギヤ１０が、サンギヤ５ａの回転と反対方向に自転する。各ピニオンギヤ１０は、アクスルチューブ６０に固定されているリングギヤ４０とスプライン係合している。よって、各ピニオンギヤ１０は、サンギヤ５ａの回転と逆方向に自転しながら、リングギヤ４０に対して出力軸５を中心にサンギヤ５ａの回転方向に公転する。

各ピニオンギヤ１０が公転すると、ピニオン軸受２０を介してキャリア３０及び駆動輪４も回転する。よって、サンギヤ５ａの回転運動は、ピニオンギヤ１０の公転運動に変換されるため、出力軸５の回転は減速された状態で駆動輪４に伝達されることとなる。また、キャリア３０のハブ部３２には、ブレーキハブ５１が固定されているため、ブレーキ５０によりブレーキハブ５１の回転が抑制されると、駆動輪４及びキャリア３０の回転も抑制される。

車両の走行中に、駆動輪４にスラスト力が作用した場合、そのスラスト力はハブ部３２を介してブレーキハブ５１及びキャリア３０へ伝達される。ホイールハブ５１は、軸受部７０により軸方向の移動を規制されているため、駆動輪４及びキャリア３０の軸方向の移動も規制される。よって、キャリア３０は、駆動輪４に作用するスラスト力により、脱落することはない。

動力発生機構２側から出力軸５にスラスト力が作用した場合、上記の通りキャリア３０は軸方向の移動を規制されている。よって、スラストプレート３８、キャリア３０及びブレーキハブ５１により、出力軸５の軸方向の移動も規制される。

ピニオン軸受２０は、第１収容部３３ａ及び移動防止部材３７により、キャリア３０に対して軸方向に一体となっている。また、ピニオン軸受２０は、ナット１５によりピニオンギヤ１０に対して軸方向に一体となっている。よって、キャリア３０に支持されるピニオンギヤ１０も、キャリア３０から脱落することはない。

（５）作用効果
本発明の作用効果を以下にまとめる。

本発明に係るハブ減速機７では、ピニオンギヤ１０の軸方向側方にピニオン軸受２０が配置されているため、ピニオン軸受２０をピニオンギヤ１０の内部に設ける必要がなく、ピニオンギヤ１０の小径化が可能となる。したがって、ハブ減速機７の小型化も可能となる。また、ピニオンギヤ１０の軸方向の一方にのみピニオン軸受２０が配置されているため、ピニオンギヤ１０の軸方向両端にピニオン軸受を設けている場合に比べて、複数のピニオンギヤ１０を支持しているキャリア３０の構造が簡素化できる。

ピニオン軸受２０がサンギヤ５ａに対して出力軸５と反対側に配置されているため、車両の幅方向外側にピニオン軸受２０とキャリア３０とが配置されることとなり、キャリア３０の配置が容易となる。また、ピニオンギヤ１０がピニオン軸受２０に挿嵌される第２部１３を有しているため、ピニオン軸受２０にピニオンギヤ１０を確実に挿嵌することができる。

ピニオンギヤ１０が第１軸方向面１４を有しているため、ピニオン軸受２０をピニオンギヤ１０に挿嵌した際に、ピニオンギヤ１０に対するピニオン軸受２０の軸方向の位置が決まり、ピニオン軸受２０の位置が安定する。また、ピニオンギヤ１０がナット１５を有しているため、ピニオン軸受２０がピニオンギヤ１０から脱落するのを防止することができる。

キャリア３０が収容部３３を有しているため、ピニオン軸受２０を取る付けることができ、ピニオンギヤ１０とキャリア３０とを相対回転可能に連結することができる。また、収容部３３が第２軸方向面３５を有しているため、キャリア３０に対するピニオン軸受２０の軸方向の位置が決まり、ピニオン軸受２０の位置が安定すると共にキャリア３０の回転も安定する。さらに、収容部３３が移動防止部材３７を有しているため、ピニオン軸受２０がキャリア３０から脱落するのを防止することができる。

（５）その他の実施形態
本発明はかかる上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

１）動力発生機構
上記実施形態では、動力発生機構２の構成は、主に電動機及び差動装置としたが、これに限定されず、種々の動力発生機構２の場合において採用可能である。

２）ピニオンギヤ
上記実施形態では、ピニオンギヤ１０は、サンギヤ５ａの外周側に３つ配置されたものを記載したが、これに限定されない。

３）ピニオン軸受
上記実施形態では、１つのピニオンギヤ１０に対して、軸方向に２つのピニオン軸受２０を並列したものを記載したが、これに限定されない。

本発明に係るハブ減速機を採用している駆動装置の一例。 軸支持機構周辺の断面図。 本発明に係るハブ減速機周辺の断面図。 Ａ−Ａ断面図。

符号の説明

１ 駆動装置
２ 動力発生機構
３ 軸支持機構
４ 駆動輪
５ 出力軸
５ａ サンギヤ
７ ハブ減速機
１０ ピニオンギヤ
２０ ピニオン軸受
３０ キャリア
４０ リングギヤ
５０ ブレーキ
６０ アクスルチューブ
７０ 軸受部

Claims (9)

1. 出力軸と、駆動輪とを備えた車両の駆動装置において、前記出力軸の回転を減速しつつ前記駆動輪に伝達するためのハブ減速機であって、
   前記出力軸の外周部に設けられたサンギヤと、
   前記サンギヤとスプライン係合した複数のピニオンギヤと、
   複数の前記ピニオンギヤとスプライン係合した環状のリングギヤと、
   複数の前記ピニオンギヤを支持し、外周部に前記駆動輪が固定されたキャリアと、
   前記ピニオンギヤを前記キャリアに相対回転可能に支持するピニオン軸受とを備え、
   前記ピニオン軸受は、前記ピニオンギヤの軸方向側方に配置された、
   ハブ減速機。
2. 前記ピニオン軸受は、前記ピニオンギヤの軸方向の一方にのみ配置された、
   請求項１に記載のハブ減速機。
3. 前記ピニオン軸受は、前記サンギヤに対して前記出力軸と反対側に配置された、
   請求項２に記載のハブ減速機。
4. 前記ピニオンギヤは、前記サンギヤ及びリングギヤがスプライン係合する第１部と、前記ピニオン軸受が挿嵌される第２部とを有する、
   請求項１から３のいずれかに記載のハブ減速機。
5. 前記ピニオンギヤは、前記第１部と前記第２部との間に、前記ピニオン軸受と軸方向に当接する第１軸方向面を有する、
   請求項４に記載のハブ減速機。
6. 前記ピニオンギヤは、前記第２部の前記第１部と反対側に配置されたボルト部と、前記ボルト部に取り付けられ、前記ピニオン軸受が前記第２部から脱落するのを防止するための脱落防止部材と、
   をさらに有する、
   請求項４または５に記載のハブ減速機。
7. 前記キャリアは、前記ピニオン軸受が取り付けられ、前記ピニオンギヤの少なくとも一部を収容するための収容部を有する、
   請求項１から６のいずれかに記載のハブ減速機。
8. 前記収容部は、前記ピニオン軸受と軸方向に当接する第２軸方向面を有する、
   請求項７に記載のハブ減速機。
9. 前記収容部は、前記キャリアに対する前記ピニオン軸受の軸方向の移動を防止するための移動防止部材を有する、
   請求項７または８に記載のハブ減速機。