JP2011094662A - インホイールモータの軸受構造およびインホイールモータ - Google Patents

Abstract

【課題】主軸の軸受に予圧を付与すると共に、電動モータの発熱による主軸やケースの熱膨張に伴う予圧荷重の変化を抑えること。
【解決手段】ロータ４２が固定される主軸５０と、ロータの外周にてステータ４１が固定されると共に、ステータ、ロータ、主軸を内装するケース２０と、ケース内にて軸方向に沿って対向して設けられ主軸をケースに対して回転可能に支持する一対の軸受６１，６２とを備え、ケースを、軸受６１の外側面６１ｂａに当接する一方のケース２０Ａと軸受６２の外側面６２ｂａに当接する他方のケース２０Ｂとに分割して形成すると共に、一方のケースと他方のケースとを相互間で軸方向へ移動可能かつ径方向へ移動不能に嵌合する。そして、一対の軸受を軸方向に接近させつつ一方のケースと他方のケースとを固定部３０により締め付け固定した状態で、一方のケースと他方のケースとの相互間を軸方向で離隔する隙間１１０を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、ホイール内に配置されるインホイールモータに関し、さらに詳しくは、主軸軸受に予圧を付与するインホイールモータの軸受構造およびインホイールモータに関する。

インホイールモータは、車両が備える車輪のホイールの内側に配置され、前記車輪を駆動するモータである。このようなインホールモータには、電動モータとして、ステータの内側にロータを配置したインナーロータ式と、ステータの外側にロータを配置したアウターロータ式のものがある。

特許文献１には、インナーロータ式のインホールモータが開示されている。このインホイールモータは、ケース内に、ステータとロータとからなる電動モータが配置されている。ステータは、ケース内側に固定され、ロータは、主軸に固定されている。主軸は、ケースに対して軸受を介して回転可能に支持されている。そして、軸受は、回転における軸心の延在方向に沿って対向して一対配置され、相互間に予圧が付与されている。

また、特許文献２には、アウターロータ式のインホイールモータが開示されている。このインホールモータは、外ケースと、外ケース内に配置された内ケースとを有している。外ケースにはロータが固定され、内ケースにはステータが固定されている。両ケースの間には、外ケースを内ケースに対して回転可能に支持する一対の軸受が設けられている。そして、一対の軸受のうち一方の軸受は、外ケースまたは内ケースに対し、回転における軸心の延在方向に摺動可能に嵌合されている。

特開２００８−０３７３５５号公報 特開２００７−３３１４４６号公報

ところで、特許文献１に示すようなインナーロータ式のインホールモータにおいては、主軸とケースとは異なる材料で形成されていることが多い。その理由は、主軸は動力を伝えるために高い強度が必要であり、一方、ケースは軽量化が必要であるからである。例えば、主軸を炭素鋼とし、ケースをアルミニウム合金とした組み合わせが一般的である。

このように、主軸とケースとを異なる材料で形成した場合では、以下の問題が生じる。電動モータは、銅損や鉄損、または減速装置におけるギヤの摩擦損失などにより、運転状況に応じて温度が変化する。このとき、主軸とケースとが異なる材料で形成されており、特に線膨張係数が相互間で大きく異なるような場合、熱膨張による寸法変化が相互に異なる。この結果、主軸とケースとの間に設けられた一対の軸受間に付与された予圧の荷重が規定の値から変化してしまうことになる。

予圧は、電動モータが回転した際の振動や騒音を抑えるためのものである。この予圧の荷重が規定の値よりも小さくなりすぎると、軸系の固有振動数が低下して振動が大きくなる。特に、固有振動数が電動モータの回転の角周波数に近くになると、共振してしまい過大な振動が生じる。また、予圧の荷重が規定の値よりも小さくなりすぎると、軸受における転動体と内外輪との間に隙間が生じて振動や騒音が非常に大きくなるおそれがある。一方、予圧の荷重が規定の値よりも大きくなりすぎると、軸受の摩擦が大きくなり、電動モータの回転効率が低下することになる。インホイールモータを採用する狙いの一つとしては、車輪への回転効率の向上効果であることから、軸受の摩擦が大きくなることは好ましくない。また、予圧の荷重が規定の値よりも大きくなりすぎると、摩擦により軸受の耐久性が低下するおそれがある。

ここで、インホイールモータにおいて、主軸の材料に使われることの多い炭素鋼の線膨張係数は、おおよそ１１×１０^−６から１３×１０^−６［Ｋ^−１］の範囲にあり、ケースの材料に使われることの多いアルミニウム合金の線膨張係数は、おおよそ２１×１０^−６から２４×１０^−６［Ｋ^−１］の範囲にある。従って、炭素鋼とアルミニウム合金の組み合わせであると、温度によって主軸とケースとの寸法が相対的に変化する。また、インホイールモータは室外環境に置かれるため、例えば、寒冷地で−２０℃以下の外気温の場合、電動モータが発熱した高温時の温度は１２０℃程度となり、少なくともインホイールモータの使用される想定温度の幅は１００℃を超えることになる。そして、インナーロータ式のインホイールモータの寸法については、車両の駆動に十分な出力を得るため、主軸の長さで少なく見積もっても５０ｍｍ程度は必要である。このことから、主軸とケースとの間では、少なくとも５０μｍ程度の寸法変化が生じることになり、温度変化による軸受の予圧変化を無視することはできない。

また、特許文献２に示すインホイールモータは、一対の軸受のうち一方の軸受は、外ケースまたは内ケースに対し、回転における軸心の延在方向に摺動可能に嵌合されており、インホイールモータの運転中の温度上昇によってケースが膨張した場合に、これを吸収しようとするものである。しかしながら、特許文献２に示すインホイールモータは、一対の軸受のうち一方の軸受が、外ケースまたは内ケースに対し、回転における軸心の延在方向に摺動可能に設けられていることから、予圧を付与できる構成ではなく、温度変化による軸受の予圧変化を抑えることに適用できない。

本発明は、インナーロータ式のインホイールモータの主軸の軸受に予圧を付与すると共に、電動モータの発熱による主軸やケースの熱膨張に伴う予圧荷重の変化を抑えることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のインホイールモータの軸受構造では、ロータが固定される主軸と、前記ロータの外周にてステータが固定されると共に、前記ステータ、前記ロータおよび前記主軸を内装するケースと、前記ケース内にて軸方向に沿って対向して設けられ前記主軸を前記ケースに対して回転可能に支持する一対の軸受と、を備えるインホイールモータの軸受構造であって、前記ケースを、一方の前記軸受の外側面に当接する一方のケースと他方の前記軸受の外側面に当接する他方のケースとに分割して形成すると共に、一方の前記ケースと他方の前記ケースとを相互間で軸方向へ移動可能かつ径方向へ移動不能に嵌合し、前記一対の軸受を軸方向に接近させつつ一方の前記ケースと他方の前記ケースとを締め付け固定する固定部と、前記固定部により前記一対の軸受を軸方向に接近させた状態で、一方の前記ケースと他方の前記ケースとの相互間を軸方向で離隔する隙間と、を備えたことを特徴とする。

このインホイールモータの軸受構造によれば、ロータとステータからなる電動モータの運転状況に応じて変化する温度により、主軸とケースとの熱膨張による寸法変化が相互に異なって、ケースの方が大きく変形しても、隙間によりケースの変形分を吸収するので、一対の軸受に付与された予圧荷重の変化を抑えることができる。

また、本発明のインホイールモータの軸受構造では、前記固定部は、軸方向で一方の前記ケースおよび他方の前記ケースに貫通するボルト、および前記ボルトのネジ部に取り付けられて前記ボルトと共に一方の前記ケースと他方の前記ケースとを前記一対の軸受が接近する軸方向に締め付け固定するナットからなることを特徴とする。

このインホイールモータの軸受構造によれば、ボルトおよびナットの締め付け調整により各軸受に付与する予圧を調整することができる。

また、本発明のインホイールモータの軸受構造では、一方の前記軸受の前記外側面に当接する一方の前記ケースの突当面から、前記ボルトの頭部が当接する一方の前記ケースの座面までの間の軸方向寸法ａ−ｂと、他方の前記軸受の前記外側面に当接する他方の前記ケースの突当面から、前記ナットが当接する他方の前記ケースの座面までの間の軸方向寸法ｃ−ｄとが、等しく設定されていることを特徴とする。

このインホイールモータの軸受構造によれば、電動モータの運転状況に応じて温度が変化した場合、ａ−ｂ間の熱変位Δａｂと、ｃ−ｄ間の熱変位Δｃｄとが等しく、かつ向きが逆になる。このため、温度が変化しても、熱変位Δａｂと熱変位Δｃｄとが互いに相殺されるので、各軸受に付与した予圧の変化を抑えることが可能になる。

また、本発明のインホイールモータの軸受構造では、前記主軸と前記固定部とが、等しい線膨張係数の材料で形成されていることを特徴とする。

このインホイールモータの軸受構造によれば、固定部により一方のケースと他方のケースとを締め付け固定する間の熱変位が、主軸の熱変位と等しくなるので、各軸受に付与した予圧が変化する事態を防ぐことが可能になる。

また、本発明のインホイールモータの軸受構造では、各前記軸受は、アンギュラ玉軸受からなり、正面組み合わせで配置されていることを特徴とする。

このインホイールモータの軸受構造によれば、径方向と軸方向との荷重を負荷することができ、適した予圧荷重を付与することができる。

また、本発明のインホイールモータの軸受構造では、一方の前記ケースと他方の前記ケースとの径方向へ移動不能に嵌合された間にシール部材が介在されていることを特徴とする。

このインホイールモータの軸受構造によれば、一方のケースと他方のケースとが径方向へ移動不能に嵌合された間をシール部材で密封しているため、熱膨張によりケースが変形しても密封状態を維持することができる。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のインホイールモータでは、ロータが固定される主軸と、前記ロータの外周にてステータが固定されると共に、前記ステータ、前記ロータおよび前記主軸を内装するケースと、前記ケース内にて軸方向に沿って対向して設けられ前記主軸を前記ケースに対して回転可能に支持する一対の軸受と、を備え、車両が備える車輪のホイールの内側に配置されるインホイールモータであって、上記のいずれか一つに記載のインホイールモータの軸受構造が適用されることを特徴とする。

このインホイールモータによれば、ロータとステータからなる電動モータの運転状況に応じて変化する温度により、主軸とケースとの熱膨張による寸法変化が相互に異なって、ケースの方が大きく変形しても、隙間によりケースの変形分を吸収するので、一対の軸受に付与された予圧荷重の変化を抑えることができ、電動モータの回転を車輪に対して円滑に伝達できる。

本発明は、インナーロータ式のインホイールモータにおいて、主軸の軸受に予圧を付与すると共に、電動モータの発熱による主軸やケースの熱膨張に伴う予圧荷重の変化を抑えることができる。

図１は、本発明の実施形態に係るインホイールモータの構成を示す断面図である。 図２は、図１に示すインホイールモータの外観を示す斜視図である。 図３は、図１に示すインホイールモータの軸受構造を示す断面図である。 図４は、図３に示す軸受構造の固定部を示す斜視図である。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態で開示する構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

本実施形態に係るインホイールモータは、電気自動車、ハイブリッド自動車などの車両の車輪を構成するホイールの内部に配置されて、前記車輪を駆動する。この場合、車両の各前輪、車両の各後輪、または車両の全ての車輪など、少なくとも２個の車輪におけるホイールの内側にインホイールモータを取り付ける。

図１に示すように、インホイールモータ１０は、ケース２０を外殻としている。ケース２０は、筒状（本実施形態では円筒形状）の第一筐体２１と、第一筐体２１の両端の開口部に取り付けられる円形皿状の第二筐体２２および第三筐体２３と、ハブ取付部を有する第四筐体２４とで構成されている。これら各筐体２１，２２，２３，２４は、軽量化のため、アルミニウム合金製であり、第一筐体２１、第二筐体２２および第三筐体２３はダイカスト成型され、第四筐体２４はブロックから切削成型されている。

第一筐体２１と第二筐体２２とは、図１に示すように、凹凸の嵌合であるインロー構造２５によって、インホイールモータ１０における回転軸Ｚｒの延在方向である軸方向に相対移動可能に組み合わされ、かつ軸方向に直交する回転軸Ｚｒの放射方向である径方向には相対移動不能に組み合わされている。このインロー構造２５において径方向に相対移動不能とされた径方向で対向する各嵌合面の間には、シール部材としてのＯリング２６が設けられ、第一筐体２１と第二筐体２２との嵌合が密封されている。そして、第一筐体２１と第二筐体２２とは、図２に示すように、円周方向に複数配置されたボルト２７ａによって一体に締め付け固定されている。また、第二筐体２２と第四筐体２４とは、図１に示すように、相互間にシール部材としてのＯリング２６が介在され、円周方向に複数配置されたボルト２７ｂによって一体に締め付け固定されている。これら、第一筐体２１、第二筐体２２および第四筐体２４は、一体とされることで、ケース２０が分割して形成された一方のケース２０Ａを構成する。

また、第三筐体２３は、ケース２０が分割して形成された他方のケース２０Ｂを構成する。この第三筐体２３は、図１に示すように、第一筐体２１と凹凸の嵌合であるインロー構造２５によって、インホイールモータ１０における回転軸Ｚｒの延在方向である軸方向に相対移動可能に組み合わされ、かつ軸方向に直交する回転軸Ｚｒの放射方向である径方向には相対移動不能に組み合わされている。このインロー構造２５において径方向に相対移動不能とされた径方向で対向する各嵌合面の間には、シール部材としてのＯリング２６が設けられ、第一筐体２１と第三筐体２３との嵌合が密封されている。そして、第一筐体２１（一方のケース２０Ａ）と第三筐体２３（他方のケース２０Ｂ）とは、図１および図２に示すように、円周方向に複数配置された固定部３０によって一体に締め付け固定されている。

第一筐体２１の内部には、電動モータ４０が配置されている。電動モータ４０は、ステータ４１と、ロータ４２とで構成されている。ステータ４１は、鉄芯に電線が巻き付けられて構成される複数のコイル４１ａを有する。コイル４１ａは、第一筐体２１の周方向に沿って配列されている。このステータ４１は、本実施形態において、第一筐体２１に設けられたピン（図示せず）により回転不能で第一筐体２１に対して一体に固定されている。ロータ４２は、筒状（円筒状）の部材であって、ステータ４１の内周面に対して所定の間隔（例えば、０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下）をもって配置されている。ロータ４２は、ステータ４１のコイル４１ａが作り出す回転磁界によって、回転軸Ｚｒを中心として回転する。すなわち、本実施形態のインホイールモータ１０は、インナーロータ式として構成されている。

また、第一筐体２１の内部には、主軸５０が配置されている。主軸５０は、中空な筒状（本実施形態では円筒形状）に形成され、その外周に電動モータ４０のロータ４２が取り付けられ、収縮締結（例えば、冷やしばめ、または焼きばめ）で固定されている。この主軸５０は、所定の強度を得るため、クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４１５）で形成されている。

主軸５０の両端部には、一対の軸受６１，６２が配置されている。各軸受６１，６２は、主軸５０と、一方のケース２０Ａをなす第二筐体２２および他方のケース２０Ｂをなす第三筐体２３との間に取り付けられている。このような構成により、主軸５０は、一対の軸受６１，６２を介してケース２０に回転可能に支持される。従って、主軸５０に固定されたロータ４２は、ケース２０に回転可能に支持される。また、各軸受６１，６２は、アンギュラ玉軸受により構成されている。そして、アンギュラ玉軸受からなる各軸受６１，６２は、正面組み合わせにて組み合わされている。

ここで、ロータ４２および主軸５０の回転軸は、共にＺｒであり、これはインホイールモータ１０の回転軸である。ロータ４２は、主軸５０と共に回転するので、ロータ４２の回転力は、主軸５０を介して出力される。

主軸５０の内部には、減速装置７０が配置されている。このように、主軸５０を中空とし、その内部に減速装置７０を配置すると、インホイールモータ１０における回転軸Ｚｒの延在方向である軸方向寸法を小さくできる。減速装置７０は、遊星歯車装置を利用した減速装置である。減速装置７０は、サンギヤ７１と、遊星歯車７２と、リングギヤ７３と、キャリア７４との４要素を回転要素として構成されている。

サンギヤ７１は、サンギヤシャフト７１ａの一端部に設けられている。サンギヤシャフト７１ａは、回転軸を主軸５０と共通のＺｒとして主軸５０に取り付けられている。具体的に、主軸５０は、筒状（円筒形状）の側部５１と、側部５１の内側に一体に設けられた円板部５２とで構成されている。円板部５２は、その板面を回転軸Ｚｒと直交する径方向に沿って設けられ、側部５１の内部を、回転軸Ｚｒの延在方向である軸方向で仕切る。サンギヤシャフト７１ａは、その他端部が円板部５２に固定されて主軸５０に取り付けられている。遊星歯車７２は、サンギヤ７１の周囲に複数配置され、サンギヤ７１と噛み合って設けられている。リングギヤ７３は、複数の遊星歯車７２の外側に配置されて、各遊星歯車７２と噛み合って設けられている。また、キャリア７４は、各遊星歯車７２をそれぞれ回転可能に支持する。

また、減速装置７０のリングギヤ７３は、ボルト７５によって第四筐体２４に取り付けられ、固定されている。キャリア７４は、インホイールモータ１０のドライブシャフト８０と連結されている。

ドライブシャフト８０は、ハブベアリング８１の内輪８１ａに取り付けられている。内輪８１ａは、外輪８１ｂに、転動体８１ｃを介して回転可能に支持されている。外輪８１ｂは、第四筐体２４にボルト８２により固定されている。これにより、ドライブシャフト８０は、リングギヤ７３および自身の回転軸を主軸５０と共通のＺｒとして回転する。また、内輪８１ａは、第四筐体２４の外側に延出された端部に、円板状のフランジ８３が一体に形成されている。フランジ８３には、回転軸Ｚｒを中心に周方向に複数（本実施形態では４本）のハブボルト８４が取り付けられている。車輪のホイール（図示せず）は、ハブボルト８４を介してハブベアリング８１の内輪８１ａに取り付けられる。なお、フランジ８３には、通孔８３ａが設けられており、この通孔８３ａを通してボルト８２が挿入され、外輪８１ｂを第四筐体２４に締め付け固定できる。また、図２に示すように、外輪８１ｂのボルト８２が挿通される周囲には、切欠８２ａが設けられている。この切欠８２ａは、ハブボルト８４が破損した場合、ハブボルト８４を交換するためのスペースとなる。

これによって、電動モータ４０の回転力、すなわち、ロータ４２の回転力は、主軸５０からサンギヤシャフト７１ａを介してサンギヤ７１、遊星歯車７２、リングギヤ７３の順で減速装置７０を介して増大され、ドライブシャフト８０へ出力される。なお、インホイールモータ１０が搭載される車輪が制動力を発生する場合、前記制動力は、ドライブシャフト８０から減速装置７０を介して主軸５０へ伝達される。

また、図１に示すように、ドライブシャフト８０と軸方向の相反する側において、主軸５０には、主軸５０の回転角を検出するレゾルバ９０が設けられている。さらに、ケース２０の下部に相当する部位には、オイルを一定量保持して車体側に設けられたオイル循環用ポンプに向かう戻り流路への空気の混入を防ぐため、オイルパン１００が設けられている。オイルパン１００には、ドレンプラグ１０１が取り付けられており、メンテナンスを要する場合、オイルを抜き取ることができる。

このように構成されたインホイールモータ１０における軸受構造について図３を参照して説明する。図３に示すように、主軸５０の側部５１における一端部側の外周には、一方の軸受としての軸受６１の内輪６１ａを取り付けるための段部５１ａが設けられている。また、側部５１における他端部側の外周には、他方の軸受としての軸受６２の内輪６２ａを取り付けるための段部５１ｂが設けられている。各段部５１ａ，５１ｂは、軸方向の外側に向けて開放して構成してある。すなわち、段部５１ａに配置された軸受６１は、内輪６１ａにおける軸方向内側の内側面６１ａａが段部５１ａの突当面５１ａａに当接することで軸方向内側への移動を規制される。また、段部５１ｂに配置された軸受６２は、内輪６２ａにおける軸方向内側の内側面６２ａａが段部５１ｂの突当面５１ｂａに当接することで軸方向内側への移動を規制される。

さらに、一方のケース２０Ａをなす第二筐体２２には、一方の軸受としての軸受６１の外輪６１ｂを取り付けるための段部２２ａが設けられている。また、他方のケース２０Ｂをなす第三筐体２３には、他方の軸受としての軸受６２の外輪６２ｂを取り付けるための段部２３ａが設けられている。各段部２２ａ，２３ａは、軸方向の内側に向けて開放して構成してある。すなわち、段部２２ａに配置された軸受６１は、外輪６１ｂにおける軸方向外側の外側面６１ｂａが段部２２ａの突当面２２ａａに当接することで軸方向外側への移動を規制される。また、段部２３ａに配置された軸受６２は、外輪６２ｂにおける軸方向外側の外側面６２ｂａが段部２３ａの突当面２３ａａに当接することで軸方向外側への移動を規制される。

このため、各軸受６１，６２は、主軸５０の各段部５１ａ，５１ｂにより、相互に軸方向で接近する移動を規制され、かつ第二筐体２２の段部２２ａおよび第三筐体２３の段部２３ａにより、相互に軸方向で離隔する移動を規制される。すなわち、各軸受６１，６２は、主軸５０の各段部５１ａ，５１ｂと、第二筐体２２の段部２２ａおよび第三筐体２３の段部２３ａとにより、軸方向の移動を規制される。

また、主軸５０の各段部５１ａ，５１ｂと、第二筐体２２の段部２２ａおよび第三筐体２３の段部２３ａとにより、各軸受６１，６２の軸方向の移動を規制した状態にて、一方のケース２０Ａをなす第一筐体２１と、他方のケース２０Ｂをなす第三筐体２３との間には、相互間を軸方向で離隔する隙間１１０が形成されている。この隙間１１０は、第一筐体２１と第三筐体２３とを嵌合するインロー構造２５の凹凸部分に形成されている。具体的に、隙間１１０は、隙間１１０ａと隙間１１０ｂとを含む。隙間１１０ａは、インロー構造２５にて、ケース２０の外側に現れる部分であって、第一筐体２１の軸方向に向く端面と、第三筐体２３の軸方向に向く面とが相互に対向する間に設けられている。この隙間１１０ａが設けられた部分には、後述する固定部３０におけるボルト３１が挿通されている。隙間１１０ｂは、インロー構造２５にて、ケース２０の内側に隠れる部分であって、第一筐体２１の内壁に形成された段部により軸方向に向く面と、第一筐体２１の内部に挿入された第三筐体２３の軸方向に向く端面とが相互に対向する間に設けられている。また、各隙間１１０ａ，１１０ｂの間には、シール部材としてのＯリング２６により密封されている。

また、一方のケース２０Ａをなす第一筐体２１および第二筐体２２と、他方のケース２０Ｂをなす第三筐体２３とは、固定部３０により軸方向に相互に接近するように締め付け固定されている。固定部３０は、図４に示すように、軸方向に長手状に形成され、一方のケース２０Ａをなす第一筐体２１および第二筐体２２と、他方のケース２０Ｂをなす第三筐体２３とに貫通するボルト３１を有している。すなわち、第一筐体２１には、ボルト３１のシャフト部３２を挿通する挿通孔２１ｈが形成され、第二筐体２２には、ボルト３１のシャフト部３２を挿通する挿通孔２２ｈが形成され、第三筐体２３には、ボルト３１のシャフト部３２を挿通する挿通孔２３ｈが形成されている。シャフト部３２の一端部には、頭部３３が設けられている。頭部３３は、その外周の一部が平坦に形成された平坦部３３ａを有し、この平坦部３３ａが、一方のケース２０Ａをなす第二筐体２２に当接することでシャフト部３２の回転を規制する。また、シャフト部３２の他端部には、ネジ部３４が設けられている。ネジ部３４には、ナット３５がねじ込まれる。本実施の形態では、ナット３５が、第一ナット３５ａおよび第二ナット３５ｂの二重ナットを構成しており、第二ナット３５ｂにより第一ナット３５ａの緩みが防止される。なお、ナット３５は、ワッシャ３６を介してネジ部３４にねじ込まれる。この固定部３０は、所定の強度を得るため、クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４３５）で形成されている。

このため、一方のケース２０Ａをなす第一筐体２１および第二筐体２２と、他方のケース２０Ｂをなす第三筐体２３とは、固定部３０のボルト３１により頭部３３とナット３５に軸方向で接近する方向に挟まれて固定される。すなわち、一方のケース２０Ａと他方のケース２０Ｂとが、軸方向で接近する方向に挟まれて固定されることにより、主軸５０の各段部５１ａ，５１ｂと、第二筐体２２の段部２２ａおよび第三筐体２３の段部２３ａとにより、軸方向の移動を規制された各軸受６１，６２は、軸方向で相互に接近する方向に押圧され予圧が付与されることになる。

また、固定部３０により、一方のケース２０Ａをなす第一筐体２１および第二筐体２２と、他方のケース２０Ｂをなす第三筐体２３とが軸方向で接近する方向に挟まれて固定され、各軸受６１，６２に予圧が付与された状態において、上述した隙間１１０（１１０ａ，１１０ｂ）は維持されている。各軸受６１，６２に適した予圧が付与された状態で、本実施形態では、隙間１１０ａが０．５ｍｍ、隙間１１０ｂが１ｍｍとされている。

以上、本実施形態では、ロータ４２が固定される主軸５０と、ロータ４２の外周にてステータ４１が固定されると共に、ステータ４１、ロータ４２および主軸５０を内装するケース２０と、ケース２０内にて軸方向に沿って対向して設けられ主軸５０をケース２０に対して回転可能に支持する一対の軸受６１，６２と、を備えるインナーロータ式のインホイールモータ１０の軸受構造であって、ケース２０を、一方の軸受６１の外側面６１ｂａに当接する一方のケース２０Ａ（第一筐体２１、第二筐体２２および第四筐体２４）と他方の軸受６２の外側面６２ｂａに当接する他方のケース２０Ｂ（第三筐体２３）とに分割して形成すると共に、一方のケース２０Ａと他方のケース２０Ｂとが相互間で軸方向へ移動可能かつ径方向へ移動不能に嵌合し、一対の軸受６１，６２を軸方向に接近させつつ一方のケース２０Ａと他方のケース２０Ｂとを締め付け固定する固定部３０と、固定部３０により一対の軸受６１，６２が軸方向に接近させた状態で、一方のケース２０Ａと他方のケース２０Ｂとの相互間を軸方向で離隔する隙間１１０（１１０ａ，１１０ｂ）とを備えている。

このインホイールモータ１０の軸受構造によれば、主軸５０を高い強度を得る材料で形成し、ケース２０を軽量化し得る材料で形成した場合、電動モータ４０の運転状況に応じて変化する温度により、主軸５０とケース２０との熱膨張による寸法変化が相互に異なって、ケース２０の方が大きく変形するが、隙間１１０（１１０ａ，１１０ｂ）によりケース２０の変形分を吸収するので、各軸受６１，６２に付与された予圧荷重の変化を抑えることが可能になる。

また、本実施形態のインホイールモータ１０の軸受構造では、固定部３０は、軸方向で一方のケース２０Ａおよび他方のケース２０Ｂに貫通するボルト３１、およびボルト３１のネジ部３４に取り付けられてボルト３１と共に一方のケース２０Ａと他方のケース２０Ｂとを各軸受６１，６２が接近する方向に締め付け固定するナット３５からなる。

このインホイールモータ１０の軸受構造によれば、固定部３０をボルト３１およびナット３５で構成したことで、その締め付け調整により各軸受６１，６２に付与する予圧を調整することが可能になる。

また、本実施形態のインホイールモータ１０の軸受構造では、一方の軸受６１における外輪６１ｂの外側面６１ｂａに当接する一方のケース２０Ａにおける第二筐体２２の突当面２２ａａから、ボルト３１の頭部３３側が当接する一方のケース２０Ａにおける第二筐体２２の座面２２ｂまでの間の軸方向寸法ａ−ｂと、他方の軸受６２における外輪６２ｂの外側面６２ｂａに当接する他方のケース２０Ｂにおける第三筐体２３の突当面２３ａａから、ナット３５側（ワッシャ３６）が当接する他方のケース２０Ｂにおける第三筐体２３の座面２３ｂまでの間の軸方向寸法ｃ−ｄとが、等しく設定されている。

このインホイールモータ１０の軸受構造によれば、電動モータ４０の運転状況に応じて温度が変化した場合、ａ−ｂ間の熱変位Δａｂと、ｃ−ｄ間の熱変位Δｃｄとが等しく、かつ向きが逆になる。このため、温度が変化しても、熱変位Δａｂと熱変位Δｃｄとが互いに相殺されるので、各軸受６１，６２に付与した予圧の変化を抑えることが可能になる。

また、本実施形態のインホイールモータ１０の軸受構造では、主軸５０と固定部３０とが、等しい線膨張係数の材料で形成されている。

このインホイールモータ１０の軸受構造によれば、ボルト３１の頭部３３側が当接する一方のケース２０Ａの座面２２ｂ（ｂ）から、ナット３５側（ワッシャ３６）が当接する他方のケース２０Ｂの座面２３ｂ（ｄ）までの間の熱変位が、主軸５０の熱変位と等しくなるので、各軸受６１，６２に付与した予圧が変化する事態を防ぐことが可能になる。

また、本実施形態のインホイールモータ１０の軸受構造では、各軸受６１，６２は、アンギュラ玉軸受からなり、正面組み合わせで配置されている。

このインホイールモータ１０の軸受構造によれば、径方向と軸方向との荷重を負荷することができ、適した予圧荷重を付与することが可能になる。

また、本実施形態のインホイールモータ１０の軸受構造では、一方のケース２０Ａと他方のケース２０Ｂとの径方向へ移動不能に嵌合された間にシール部材（Ｏリング）２６が介在されている。

このインホイールモータ１０の軸受構造によれば、一方のケース２０Ａと他方のケース２０Ｂとの径方向へ移動不能に嵌合された間をシール部材（Ｏリング）２６で密封しているため、熱膨張によりケース２０が変形しても密封状態を維持することが可能である。このため、ケース２０内への塵埃や雨水の浸入防止効果を維持できる。

本実施形態のインホイールモータ１０では、ロータ４２が固定される主軸５０と、ロータ４２の外周にてステータ４１が固定されると共に、ステータ４１、ロータ４２および主軸５０を内装するケース２０と、ケース２０内にて軸方向に沿って対向して設けられ主軸５０をケース２０に対して回転可能に支持する一対の軸受６１，６２と、を備え、車両が備える車輪のホイールの内側に配置されるインナーロータ式のインホイールモータ１０であって、上記のいずれか一つに記載のインホイールモータの軸受構造が適用されている。

このインホイールモータによれば、主軸５０を高い強度を得る材料で形成し、ケース２０を軽量化し得る材料で形成した場合、電動モータ４０の運転状況に応じて変化する温度により、主軸５０とケース２０との熱膨張による寸法変化が相互に異なって、ケース２０の方が大きく変形するが、隙間１１０（１１０ａ，１１０ｂ）によりケース２０の変形分を吸収するので、各軸受６１，６２に付与された予圧荷重の変化を抑えることが可能になる。この結果、電動モータ４０の回転を車輪に対して円滑に伝達することが可能になる。

また、このインホイールモータによれば、固定部３０をボルト３１およびナット３５で構成したことで、その締め付け調整により各軸受６１，６２に付与する予圧を調整することが可能になる。この結果、電動モータ４０の回転を車輪に対して円滑に伝達することが可能になる。

また、このインホイールモータによれば、電動モータ４０の運転状況に応じて温度が変化した場合、一方の軸受６１における外輪６１ｂの外側面６１ｂａに当接する一方のケース２０Ａにおける第二筐体２２の突当面２２ａａから、ボルト３１の頭部３３側が当接する一方のケース２０Ａにおける第二筐体２２の座面２２ｂまでの間の軸方向寸法ａ−ｂ間の熱変位Δａｂと、他方の軸受６２における外輪６２ｂの外側面６２ｂａに当接する他方のケース２０Ｂにおける第三筐体２３の突当面２３ａａから、ナット３５側（ワッシャ３６）が当接する他方のケース２０Ｂにおける第三筐体２３の座面２３ｂまでの間の軸方向寸法ｃ−ｄ間の熱変位Δｃｄとが等しく、かつ向きが逆になるため、温度が変化しても、熱変位Δａｂと熱変位Δｃｄとが互いに相殺されるので、各軸受６１，６２に付与した予圧の変化を抑えることが可能になる。この結果、電動モータ４０の回転を車輪に対して円滑に伝達することが可能になる。

また、このインホイールモータによれば、主軸５０と固定部３０とが、等しい線膨張係数の材料で形成されているため、ボルト３１の頭部３３側が当接する一方のケース２０Ａの座面２２ｂ（ｂ）から、ナット３５側（ワッシャ３６）が当接する他方のケース２０Ｂの座面２３ｂ（ｄ）までの間の熱変位が、主軸５０の熱変位と等しくなるので、各軸受６１，６２に付与した予圧が変化する事態を防ぐことが可能になる。この結果、電動モータ４０の回転を車輪に対して円滑に伝達することが可能になる。

また、このインホイールモータによれば、各軸受６１，６２は、アンギュラ玉軸受からなり、正面組み合わせで配置されているため、径方向と軸方向との荷重を負荷することができ、適した予圧荷重を付与することが可能になる。この結果、電動モータ４０の回転を車輪に対して円滑に伝達することが可能になる。

また、このインホイールモータによれば、一方のケース２０Ａと他方のケース２０Ｂとの径方向へ移動不能に嵌合された間にシール部材（Ｏリング）２６が介在されているため、一方のケース２０Ａと他方のケース２０Ｂとの径方向へ移動不能に嵌合された間をシール部材（Ｏリング）２６で密封でき、熱膨張によりケース２０が変形しても密封状態を維持することが可能である。このため、ケース２０内への塵埃や雨水の浸入防止効果を維持できる。この結果、電動モータ４０の回転を車輪に対して円滑に伝達することが可能になる。

なお、上述した実施形態では、ケース２０の第一筐体２１、第二筐体２２および第四筐体２４を一体として一方のケース２０Ａとし、ケース２０の第三筐体２３を他方のケース２０Ｂとして、固定部３０により一方のケース２０Ａと他方のケース２０Ｂとを固定した際に、一方のケース２０Ａで一方の軸受６１を軸方向内側に押圧し、かつ他方のケース２０Ｂで他方の軸受６２を軸方向内側に押圧して一対の軸受６１，６２に予圧を付与しつつ、この一方のケース２０Ａと他方のケース２０Ｂとのインロー構造２５に隙間１１０（１１０ａ，１１０ｂ）を設けているが、この限りではない。例えば、ケース２０の第一筐体２１および第三筐体２３を一体として一方のケース２０Ａとし、第二筐体２２および第四筐体２４を一体として他方のケース２０Ｂとして、固定部３０により一方のケース２０Ａと他方のケース２０Ｂとを固定した際に、一方のケース２０Ａで一方の軸受６２を軸方向内側に押圧し、かつ他方のケース２０Ｂで他方の軸受６１を軸方向内側に押圧して一対の軸受６１，６２に予圧を付与しつつ、この一方のケース２０Ａと他方のケース２０Ｂとのインロー構造２５に隙間１１０（１１０ａ，１１０ｂ）を設けてもよい。

以上のように、本発明に係るインホイールモータの軸受構造およびインホイールモータは、インナーロータ式のインホイールモータにおいて、主軸の軸受に予圧を付与すると共に、電動モータの発熱による主軸やケースの熱膨張に伴う予圧荷重の変化を生じ難くすることに有用である。

１０ インホイールモータ
２０（２０Ａ，２０Ｂ） ケース
２１ 第一筐体
２１ｈ 挿通孔
２２ 第二筐体
２２ａ 段部
２２ａａ 突当面
２２ｂ 座面
２２ｈ 挿通孔
２３ 第三筐体
２３ａ 段部
２３ａａ 突当面
２３ｂ 座面
２３ｈ 挿通孔
２４ 第四筐体
２５ インロー構造
２６ Ｏリング（シール部材）
２７ａ，２７ｂ ボルト
３０ 固定部
３１ ボルト
３２ シャフト部
３３ 頭部
３３ａ 平坦部
３４ ネジ部
３５（３５ａ，３５ｂ） ナット
３６ ワッシャ
４０ 電動モータ
４１ ステータ
４１ａ コイル
４２ ロータ
５０ 主軸
５１ 側部
５１ａ 段部
５１ａａ 突当面
５１ｂ 段部
５１ｂａ 突当面
５２ 円板部
６１ 軸受
６１ａ 内輪
６１ａａ 内側面
６１ｂ 外輪
６１ｂａ 外側面
６２ 軸受
６２ａ 内輪
６２ａａ 内側面
６２ｂ 外輪
６２ｂａ 外側面
１１０（１１０ａ，１１０ｂ） 隙間
Ｚｒ 回転軸

Claims (7)

1. ロータが固定される主軸と、前記ロータの外周にてステータが固定されると共に、前記ステータ、前記ロータおよび前記主軸を内装するケースと、前記ケース内にて軸方向に沿って対向して設けられ前記主軸を前記ケースに対して回転可能に支持する一対の軸受と、を備えるインホイールモータの軸受構造であって、
   前記ケースを、一方の前記軸受の外側面に当接する一方のケースと他方の前記軸受の外側面に当接する他方のケースとに分割して形成すると共に、一方の前記ケースと他方の前記ケースとを相互間で軸方向へ移動可能かつ径方向へ移動不能に嵌合し、
   前記一対の軸受を軸方向に接近させつつ一方の前記ケースと他方の前記ケースとを締め付け固定する固定部と、
   前記固定部により前記一対の軸受を軸方向に接近させた状態で、一方の前記ケースと他方の前記ケースとの相互間を軸方向で離隔する隙間と、
   を備えたことを特徴とするインホイールモータの軸受構造。
2. 前記固定部は、軸方向で一方の前記ケースおよび他方の前記ケースに貫通するボルト、および前記ボルトのネジ部に取り付けられて前記ボルトと共に一方の前記ケースと他方の前記ケースとを前記一対の軸受が接近する軸方向に締め付け固定するナットからなることを特徴とする請求項１に記載のインホイールモータの軸受構造。
3. 一方の前記軸受の前記外側面に当接する一方の前記ケースの突当面から、前記ボルトの頭部が当接する一方の前記ケースの座面までの間の軸方向寸法ａ−ｂと、他方の前記軸受の前記外側面に当接する他方の前記ケースの突当面から、前記ナットが当接する他方の前記ケースの座面までの間の軸方向寸法ｃ−ｄとが、等しく設定されていることを特徴とする請求項２に記載のインホイールモータの軸受構造。
4. 前記主軸と前記固定部とが、等しい線膨張係数の材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のインホイールモータの軸受構造。
5. 各前記軸受は、アンギュラ玉軸受からなり、正面組み合わせで配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のインホイールモータの軸受構造。
6. 一方の前記ケースと他方の前記ケースとの径方向へ移動不能に嵌合された間にシール部材が介在されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のインホイールモータの軸受構造。
7. ロータが固定される主軸と、前記ロータの外周にてステータが固定されると共に、前記ステータ、前記ロータおよび前記主軸を内装するケースと、前記ケース内にて軸方向に沿って対向して設けられ前記主軸を前記ケースに対して回転可能に支持する一対の軸受と、を備え、車両が備える車輪のホイールの内側に配置されるインホイールモータであって、
   請求項１〜６のいずれか一つに記載のインホイールモータの軸受構造が適用されることを特徴とするインホイールモータ。

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