JP2011079484A - インホイールモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空冷式によりモータ部の温度上昇を抑制することができる軽量化されたインホイールモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】空冷式のインホイールモータ駆動装置２１は、潤滑油ポンプ５１から吐出される潤滑油が、相互に接続されるこれらのケーシング２２に設けられる油路５４，５５，５６、モータ回転軸油路５７、減速部入力軸油路５８、および減速部Ｂの内部を循環して流れることにより、減速部Ｂを潤滑するとともに、ケーシングに設けられる油路５４，５５，５６を流れて外周フィン２２ｆによって冷やされた潤滑油がこれらモータ部Ａおよび減速部Ｂを冷却する潤滑油回路を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の動力源として用いられ、電動モータの回転軸と車輪のハブ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ものである。
に関する。

従来のインホイールモータ駆動装置は、例えば、特開２００９−６３０４３号公報（特許文献１）に記載されている。特許文献１に記載されているインホイールモータ駆動装置は、モータ部と、減速部と、車輪ハブと、減速部に潤滑油を供給する減速部潤滑機構とを備える。また、モータ部のケーシングには、冷却水路およびヒートシンクが設けられている。そして、冷却水路には冷却水が流れることにより、モータ部を冷却するというものである。

特開２００９−６３０４３号公報（第８頁、第１図）

しかし、上記従来のようなインホイールモータ駆動装置にあっては、以下に説明するような改善の余地があった。つまり、冷却水路を別途設けることが必要となるばかりでなく、冷却水が必要となり、インホイールモータ駆動装置重量が増加して、サスペンション装置の追従性が悪化するという問題があった。

一般には、サスペンション装置によって懸架される車輪側の重量、いわゆるバネ下重量、は軽量であるほど、路面の凹凸に対する追従性が良くなる。このため、サスペンション装置によって車輪とともに懸架されるインホイールモータ駆動装置は、できるだけ軽量であることが望ましい。

一方で、通電によりモータ部から高熱が発生することから、モータ部の温度上昇を抑制することが望ましい。

本発明は、上述の実情に鑑み、空冷式によりモータ部の温度上昇を抑制することができる軽量化されたインホイールモータ駆動装置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、筒状の外周面に沿って形成された複数のフィンからなる外周フィンを有するケーシングと、ケーシングに収容され、回転を出力するモータ回転軸を有するモータ部と、ケーシングに収容され、モータ回転軸と連結する入力軸と、出力軸とを有し、入力軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速部と、ケーシングに回転自在に支持され、出力軸に固定連結される車輪ハブと、潤滑油を吐出する潤滑油ポンプと、ケーシングに設けられる油路と、モータ回転軸に設けられるモータ回転軸油路と、入力軸に設けられる減速部入力軸油路とを有し、潤滑油ポンプから吐出される潤滑油が、相互に接続されるこれらのケーシングに設けられる油路、モータ回転軸油路、減速部入力軸油路、および減速部の内部を循環して流れることにより、減速部を潤滑するとともに、ケーシングに設けられる油路において外周フィンによって冷やされた潤滑油がこれらモータ部および減速部を冷却する潤滑油回路とを備える。

かかる本発明によれば、潤滑油ポンプから吐出される潤滑油が、相互に接続されるこれらのケーシングに設けられる油路、モータ回転軸油路、減速部入力軸油路、および減速部の内部を循環して流れることにより、減速部を潤滑するとともに、ケーシングに設けられる油路において外周フィンによって冷やされた潤滑油がこれらモータ部および減速部を冷却する潤滑油回路とを備える。これにより、潤滑油が減速部入力軸油路から減速部の内部へ供給される軸心給油を実現して、減速部を効果的に潤滑することができる。さらに、ケーシングの外周面に形成された外周フィンによって、潤滑油が冷やされ、モータ部および減速部を冷却する。したがって、モータ部および減速部を空冷式により効率よく冷却することができる。

しかもケーシングに、冷却水路および冷却水といった潤滑油以外の液体が流れる通路を別途設ける必要がなくなり、インホイールモータ駆動装置の軽量化を図ることが可能となる。

本発明の外周フィンは、筒状の外周面に沿って形成される表面積が大きな凹凸形状のフィンであればよく、放熱効果が高いものである。そして、ケーシング外周面の如何なる位置にフィンを設けるか特に限定されない。好ましい実施形態として、外周フィンはケーシングのうちモータ部を収容する部位の外側表面に形成される。かかる実施形態によれば、発熱量が最も大きなモータ部の放熱を促進することが可能となり、モータ部を空冷式により効率よく冷却することができる。更には図示しないがケーシングのリヤーカバーにもフィンを設けることが有効である。

本発明の外周フィンでは、フィン自身の形状は特に限定されない。好ましい実施形態として、モータ部のモータ回転軸は、車輪ハブと同軸配置される。そして外周フィンは、ケーシングの周方向に延び、間隔を開けて形成された多数本の突条からなる。かかる実施形態によれば、車輪ハブに取り付けられた車輪が路面上を走行する際、走行風がフィンの延びる方向と平行に流れることから、空気抵抗を少なくしつつモータ部を空冷式により効率よく冷却することができる。より好ましい外周フィンは、ケーシングのほぼ全周に亘って連続的あるいは断続的に周方向に延び、モータ回転軸の軸線方向に間隔を開けて形成された多数本の突条からなる。

好ましい実施形態として、外周フィンは、ケーシングのうちモータ部を収容する部位の外側表面の他、減速部を収容する部位の外側表面と、車輪ハブを回転自在に支持する部位の外側表面とにさらに形成される。かかる実施形態によれば、モータ部と、減速部と、車輪ハブとの冷却効率を向上させることが可能となる。したがって、空冷式によりインホイールモータ駆動装置の温度上昇を一層抑制することができる。

潤滑油ポンプは、空冷式のインホイールモータ駆動装置の内部に設けられるものであってもよく、あるいは空冷式のインホイールモータ駆動装置から離れた位置に別途設けられるであってもよい。１実施形態として、潤滑油ポンプは、ケーシングの内部に設けられる。かかる実施形態によれば、潤滑油ポンプがケーシングの内部に設けられることから、潤滑油ポンプをモータ部の出力で駆動することができる。

好ましくは、潤滑油ポンプは、減速部の出力軸に駆動される。かかる実施形態によれば、減速された高トルクの回転を出力する減速部の出力軸で潤滑油ポンプを駆動することから、潤滑油の吐出圧を大きくすることができる。

あるいは他の実施形態として、潤滑油ポンプはケーシングの外方に離隔して設けられてもよい。かかる実施形態によれば、空冷式インホイールモータ駆動装置の重量を小さくし得て、スペンション装置のバネ下重量を一層軽量化することができる。

本発明は一実施形態に限定されるものではないが、減速部は遊星歯車組を備えた減速機構であってもよい。あるいは他の実施形態として、減速部は、入力軸の端部に、該入力軸の回転軸線から偏心して結合した円盤形状の偏心部材と、内周が偏心部材の外周に相対回転可能に取り付けられ、入力軸の回転に伴って回転軸線を中心とする公転運動を行う公転部材と、公転部材の外周部に係合して公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、公転部材の自転のみを取り出して出力軸に伝達する運動変換機構とを備え、入力軸の回転を減速して出力軸に伝達するサイクロイド減速機構であってもよい。かかるサイクロイド減速機構を有する実施形態によれば、非常に大きな減速比を得ることができる。

運動変換機構は１実施形態に限定されるものではないが、例えば公転部材に、自転軸心を中心として周方向等間隔に形成される複数の孔と、出力軸の端部に、出力軸の軸線を中心として周方向等間隔に設けられ、孔とそれぞれ係合する複数の内側係合部材とで構成される。

あるいは他の実施形態として、運動変換機構は、出力軸の端部に、出力軸の軸線を中心として周方向等間隔に形成される複数の孔と、公転部材に、自転軸心を中心として周方向等間隔に設けられて孔とそれぞれ係合する複数の内側係合部材とで構成される。

本発明は１実施形態に限定されるものではないが、例えばケーシングは、車輪ハブを回転自在に支持する車輪ハブ軸受と軸線方向同位置かつ車輪ハブ軸受よりも外径側に配置される突条であって、軸線方向に平行に延び、周方向間隔に多数本形成される突条フィンを有してもよい。かかる実施形態によれば、空冷式により車輪ハブ軸受を好適に冷却することができる。

本発明の空冷式インホイールモータ駆動装置には、様々な応用実施形態が考えられる。例えば、モータ部から離隔して設けられ、ケーシングに設けられる油路と接続する潤滑油入口および潤滑油出口を有し、潤滑油回路から供給される潤滑油を冷やして潤滑油回路に戻す空冷式オイルクーラをさらに備える。かかる実施形態によれば、空冷式オイルクーラをさらに備えることから、潤滑油の温度を一層下げることが可能になり、モータ部および減速部を効率よく冷却することができる。

また例えば、潤滑油回路は、モータ回転軸油路から分岐する油路であってモータ部のロータに設けられるロータ油路をさらに有する。かかる実施形態によれば、モータ部のロータを効果的に冷却することが可能となる。したがって、従来の空冷式では冷却が困難であった大径のモータ部であっても、モータ部全体の温度上昇を抑制することができる。

また例えば、潤滑油回路は、潤滑油ポンプの吐出口とモータ回転軸油路を接続する油路から分岐してモータ部のステータに潤滑油を供給するステータ分岐油路をさらに有する。かかる実施形態によれば、モータ部のステータを効果的に冷却することが可能となる。

このように本発明の空冷式インホイールモータ駆動装置は、潤滑油ポンプから吐出される潤滑油が、相互に接続されるこれらのケーシングに設けられる油路、モータ回転軸油路、減速部入力軸油路、および減速部の内部を循環して流れることから、減速部の内部を軸心給油によって効果的に潤滑することができる他、外周フィンによって冷やされた潤滑油がモータ部および減速部を循環する。したがって、モータ部および減速部を空冷式によって効率よく冷却することができる。このように、本発明によれば、冷却水路および冷却水が不要となることから、空冷式インホイールモータ駆動装置の軽量化が可能となる。この結果、バネ下重量を小さくなり、サスペンション装置が路面の凹凸を好適に吸収して車両の乗り心地性能が向上する。

本発明の第１実施例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。 図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図である。 図１のインホイールモータ駆動装置の側面図である。 図１のインホイールモータ駆動装置を軸線方向からみた正面図である。 図１のインホイールモータ駆動装置を有する電気自動車の平面図である。 図５の電気自動車の後方断面図である。 本発明の第２実施例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。 図７のインホイールモータ駆動装置の側面図である。 第２実施例に含まれるケーシングを取り出し軸線方向からみた正面図である。 本発明の第３実施例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、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施例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。図２は、図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図である。図３は、図１のインホイールモータ駆動装置の側面図である。図４は、図１のインホイールモータ駆動装置を軸線方向からみた正面図である。図５は、図１のインホイールモータ駆動装置を有する電気自動車の平面図である。図６は、図５の電気自動車の後方断面図である。

図５を参照して、電気自動車１１は、シャーシ１２と、操舵輪としての前輪１３と、駆動輪としての後輪１４と、左右の後輪１４それぞれに駆動力を伝達するインホイールモータ駆動装置２１とを備える。図６を参照して、後輪１４は、シャーシ１２のホイールハウジング１２ａの内部に収容され、懸架装置（サスペンション）１２ｂを介してシャーシ１２の下部に固定されている。

懸架装置１２ｂは、左右に伸びるサスペンションアームによって後輪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って、後輪１４が地面から受ける振動を吸収してシャーシ１２の振動を抑制する。さらに、左右のサスペンションアームの連結部分には、旋回時等に車体の傾きを抑制するスタビライザーが設けられる。なお、懸架装置１２ｂは、路面の凹凸に対する追従性を向上し、駆動輪の駆動力を効率良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ことができる独立懸架式とするのが望ましい。

この電気自動車１１は、ホイールハウジング１２ａ内部に、左右の後輪１４それぞれ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、シャーシ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等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、左右の駆動輪の回転をそれぞれ制御することができるという利点を備えている。

一方、この電気自動車１１の走行安定性を向上するために、ばね下重量を抑える必要がある。また、さらに広い客室スペースを確保するために、インホイールモータ駆動装置２１の小型化が求められる。そこで、図１に示すようなこの発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１を採用する。

まず、図１を参照して、車両減速部の一例としてのインホイールモータ駆動装置２１は、図６に示すように電気自動車１１のホイールハウジング１２ａ内に取り付けられ、駆動力を発生させるモータ部Ａと、モータ部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１４に伝える車輪ハブ軸受部Ｃから構成される。そして、軸線方向に関し、モータ部Ａ、減速部Ｂ、車輪ハブ軸受部Ｃの順に同軸配置される。

ケーシング２２は、外径寸法が異なる筒状体を軸線方向に接続した筒状であって、インホイールモータ駆動装置２１の外郭を構成する。モータ部Ａおよび減速部Ｂはケーシング２２に収容される。車輪ハブ軸受部Ｃでは、ケーシング２２に回転自在に支持される車輪ハブ３２が、駆動輪１４を駆動する。駆動輪１４は、車幅方向に関し最も外側に配置され、インホイールモータ駆動装置２１よりも充分大きな外径を有して路面に接地する。これにより、接地面からケーシング２２までのクリアランスが確保される。

ケーシング２２につき説明すると、ケーシング２２のうちモータ部Ａを収容する部位は最も外径が大きく、ケーシング２２のうち減速部Ｂを収容する部位は次に外径が大きく、ケーシング２２のうち車輪ハブ３２を支持する部位は最も外径が小さい。ケーシング２２の外側表面は、外気に晒される。

また、筒状のケーシング２２の外周面に沿って、複数のフィン２２ｆが形成される。フィン２２ｆは、図３に示すように、ケーシング２２のうちモータ部Ａを収容する中空円筒形状の部位の外側表面に設けられ、周方向に延在する多数本の突条である。かかるフィン２２ｆは、モータ回転軸３５の軸線方向に間隔を開けて形成される多数本の突条である。そして、フィン２２ｆの突条は、円筒形状であるケーシング２２のほぼ全周に亘って配置される。なお、ケーシング２２は、潤滑油のみが流れるケーシング油路５５を有するが、潤滑油以外の液体が流れる通路を有しない。

電気自動車１１の走行中、ホイールハウジング１２ａには外気が入り込んでケーシング２２に当たることから、フィン２２ｆはケーシング２２の放熱効果を高める。特に、ケーシング２２のうちモータ部Ａを収容する中空円筒形状の部位は、外径が最も大きいことから、外気が強く当たり、フィン２２ｆの放熱効果が大きい。

モータ部Ａは、ケーシング２２の内周面に固定されるステータ２３と、ステータ２３の内側に径方向の隙間を空けて対向する位置に配置されるロータ２４と、ロータ２４の内側に固定連結されてロータ２４と一体回転するモータ回転軸３５とを備えるラジアルギャップモータである。ロータ２４は、中央に貫通孔を有する複数枚の円盤を積層してなる中空円筒形状のロータ本体２４ａと、ロータ本体２４ａの内周およびモータ回転軸３５の外周にそれぞれ固定されて、ロータ本体２４ａをモータ回転軸３５の軸線方向中央部に支持する円筒形状のロータ支持体２４ｂとを有する。モータ回転軸３５の両端部は、転がり軸受３６ａ，３６ｂを介してケーシング２２に回転自在に支持されている。さらにモータ回転軸３５の両端部のうち、減速部Ｂに近い側にある端部は、減速部Ｂの入力軸２５と連結する。

減速部Ｂは、その内部に入力軸２５と、モータ回転軸３５から遠い側にある入力軸２５の端部に偏心して設けられた偏心部材２５ａ，２５ｂと、内周が偏心部材２５ａ，２５ｂの外周に相対回転可能に取り付けられ、入力軸２５の回転に伴って回転軸線を中心とする公転運動を行う公転部材としての曲線板２６ａ，２６ｂと、曲線板２６ａ，２６ｂの外周部に係合して曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動を生じさせる外周係合部材としての複数の外ピン２７と、曲線板２６ａ，２６ｂの自転のみを取り出して出力軸２８に伝達する運動変換機構と、かかる自転であって減速部Ｂで減速された回転を車輪ハブ軸受部Ｃに出力する出力軸２８と、偏心部材２５ａ，２５ｂにそれぞれ隣接する位置で入力軸２５に取り付けられたカウンタウェイト２９とを有する。また、減速部Ｂは、後述する潤滑油回路により、潤滑油を供給される。

入力軸２５は、車輪ハブ軸受部Ｃ側に位置する一端が減速部Ｂ内で転がり軸受３６ｃによって支持される。また入力軸２５は、モータ部Ａ側に位置する他端がモータ回転軸３５の一端と嵌合する。入力軸２５の一端側に取り付けられた偏心部材２５ａ，２５ｂは、軸線から偏心して取り付けられた円盤形状の偏心部材である。さらに、２つの偏心部材２５ａ，２５ｂは、偏心運動による遠心力を互いに打ち消し合うために、１８０°位相を変えて設けられている。

モータ回転軸３５および入力軸２５と同軸配置された出力軸２８は、減速部Ｂから車輪ハブ軸受部Ｃまで延び、軸部２８ｂと、減速部Ｂに近い側にあるこの軸部２８ｂの端部に形成されたフランジ部２８ａとを有する。減速部Ｂの内部に位置する出力軸２８の他端部に形成されたフランジ部２８ａは、偏心部材２５ａ，２５ｂと結合する入力軸２５の一端部と突き合わせて配置される。フランジ部２８ａの中心穴は、入力軸２５の一端を受け入れるとともに、転がり軸受３６ｃを介して入力軸２５の一端を相対回転自在に支持する。またフランジ部２８ａの端面には、出力軸２８の回転軸線を中心とする円周上の等間隔に内ピン３１を固定する穴が形成されている。これらの穴は、出力軸２８の軸線と平行に延在する。軸部２８ｂは中空構造であり、その外周面は、車輪ハブ軸受部Ｃの車輪ハブ３２が嵌合する。

図２を参照して、曲線板２６ｂは、外周部にエピトロコイド等のトロコイド系曲線で構成される複数の波形を有し、一方側端面から他方側端面に貫通する複数の貫通孔３０ａ，３０ｂを有する。貫通孔３０ａは、曲線板２６ｂの自転軸心を中心とする円周上に等間隔に複数個設けられており、後述する内ピン３１を受入れる。また、貫通孔３０ｂは、曲線板２６ｂの中心（自転軸心）に設けられており、偏心部材２５ｂの外周面を同心円となるように保持する。

すなわち曲線板２６ｂは、転がり軸受４１によって偏心部材２５ｂに対して回転自在に支持されている。この転がり軸受４１は、偏心部材２５ｂの外周面に嵌合し、その外周面に内側軌道面４２ａを有する内輪部材４２と、曲線板２６ｂの貫通孔３０ｂの内周面に直接形成された外側軌道面４３と、内側軌道面４２ａおよび外側軌道面４３の間に配置される複数の円筒ころ４４と、隣接する円筒ころ４４の間隔を保持する保持器（図示省略）とを備える円筒ころ軸受である。あるいは深溝玉軸受であってもよい。内輪部材４２は、円筒ころ４４が転走する内輪部材４２の内側軌道面４２ａを軸線方向に挟んで向かい合う１対の鍔部をさらに有し、円筒ころ４４を１対の鍔部間に保持する。

外ピン２７は、入力軸２５の回転軸線を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられる。外ピン２７は、軸線と平行に延び、その両端が、ケーシング２２のうち減速部Ｂを収容する部分の内壁面に嵌合固定されている外ピン保持部４５に保持されている。より具体的には、外ピン２７の軸線方向両端部を外ピン保持部４５に取り付けられた針状ころ軸受２７ａによって回転自在に支持されている。

曲線板２６ａ，２６ｂが入力軸２５の回転軸線を中心に公転運動すると、曲線形状の波形と外ピン２７とが係合して、曲線板２６ａ，２６ｂに自転運動を生じさせる。また外ピン２７の両端に設けられた針状ころ軸受２７ａにより、外ピン２７が曲線板２６ａ，２６ｂの外周面に当接する際、曲線板２６ａ，２６ｂとの摩擦抵抗が低減される。

カウンタウェイト２９は、円板状で、円板中心から外れた位置に入力軸２５と嵌合する貫通孔を有し、曲線板２６ａ，２６ｂの回転によって生じる不釣合い慣性偶力を打ち消すために、各偏心部材２５ａ，２５ｂに隣接する位置に偏心部材と１８０°位相を変えて配置される。

運動変換機構は、出力軸２８のフランジ部２８ａに植設された内側係合部材としての複数の内ピン３１と、曲線板２６ａ，２６ｂに設けられた貫通孔３０ａとで構成される。内ピン３１は、出力軸２８の回転軸線を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられており、出力軸２８の軸線と平行に延び、内ピン３１の基端が出力軸２８に固定されている。また内ピン３１の外周には中空円筒体および針状ころからなる針状ころ軸受３１ａが設けられている。かかる針状ころ軸受３１ａにより、内ピン３１が曲線板２６ａ，２６ｂの貫通孔３０ａの内周面に当接する際、曲線板２６ａ，２６ｂとの摩擦抵抗が低減される。

内ピン３１の先端には、内ピン３１を補強する補強部材３１ｂが圧入で連結固定されている。内ピン補強部材３１ｂは、複数の内ピン３１先端同士を連結する円環形状のフランジ部３１ｃと、フランジ部３１ｃの内径部と結合し内ピン３１から離れるよう軸線方向に延びる円筒形状の筒状部３１ｄとを含む。複数の内ピン３１を補強する内ピン補強部材３１ｂは、曲線板２６ａ，２６ｂから一部の内ピン３１に負荷された荷重を全ての内ピン３１に均一に分散する。

内ピン３１は、曲線板２６ａ，２６ｂのうち外周部と入力軸２５の軸線との間の径方向部位に設けられた貫通孔３０ａを貫通する。貫通孔３０ａは、複数の内ピン３１それぞれに対応する位置に設けられる。また、貫通孔３０ａの内径寸法は、内ピン３１の外径寸法（「針状ころ軸受３１ａを含む最大外径」を指す。以下同じ。）より所定分大きく設定されている。したがって、曲線板２６ａ，２６ｂに設けられた貫通孔３０ａを貫通して延びる内ピン３１は、貫通孔３０ａとそれぞれ係合する内側係合部材になる。

筒状部３１ｄは、潤滑油ポンプ５１を駆動結合する。複数の内ピン３１が出力軸２８とともに回転すると、内ピン３１に連れ回される筒状部３１ｄが潤滑油ポンプ５１を駆動する。ケーシング２２の内部に設けられる潤滑油ポンプ５１は、モータ部Ａの出力によって駆動され、インホイールモータ駆動装置２１の内部に潤滑油を循環させる。

車輪ハブ軸受部Ｃは、出力軸２８に固定連結された車輪ハブ３２と、車輪ハブ３２をケーシング２２に対して回転自在に保持する車輪ハブ軸受３３とを備える。車輪ハブ軸受３３は複列アンギュラ玉軸受であって、その内輪が車輪ハブ３２の外径面に嵌合固定される。車輪ハブ軸受３３の外側軌道面は、ケーシング２２のうち車輪ハブ軸受部Ｃの部位に形成される。車輪ハブ３２は、出力軸２８の一方端と結合する円筒形状の中空部３２ａと、減速部Ｂから遠い側の端部に形成されるフランジ部３２ｂとを有する。フランジ部３２ｂにはボルト３２ｃによって図１に仮想線で示す駆動輪１４が固定連結される。

上記構成のインホイールモータ駆動装置２１の作動原理を詳しく説明する。

モータ部Ａは、例えば、ステータ２３のコイルに交流電流を供給することによって生じる電磁力を受けて、永久磁石または磁性体によって構成されるロータ２４が回転する。

これにより、ロータ２４に接続されたモータ回転軸３５は回転を出力し、モータ回転軸３５および入力軸２５が回転すると、曲線板２６ａ，２６ｂは入力軸２５の回転軸線Ｏを中心として公転運動する。このとき、外ピン２７が、曲線板２６ａ，２６ｂの曲線形状の波形と転がり接触するよう係合して、曲線板２６ａ，２６ｂを入力軸２５の回転とは逆向きに自転運動させる。

貫通孔３０ａに挿通される内ピン３１は、貫通孔３０ａの内径よりも十分に細く、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動に伴って貫通孔３０ａの孔壁面と当接する。これにより、曲線板２６ａ，２６ｂの公転運動が内ピン３１に伝わらず、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動のみが出力軸２８を介して車輪ハブ軸受部Ｃに伝達される。かくして、貫通孔３０ａおよび内ピン３１は運動変換機構としての役目を果たす。

この運動変換機構を介して、入力軸２５と同軸に配置された出力軸２８は、曲線板２６ａ，２６ｂの自転を減速部Ｂの出力として取り出す。この結果、入力軸２５の回転が減速部Ｂによって減速されて出力軸２８に伝達される。したがって、低トルク、高回転型のモータ部Ａを採用した場合でも、駆動輪に必要なトルクを伝達することが可能となる。

なお、上記構成の減速部Ｂの減速比は、外ピン２７の数をＺ_Ａ、曲線板２６ａ，２６ｂの波形の数をＺ_Ｂとすると、（Ｚ_Ａ−Ｚ_Ｂ）／Ｚ_Ｂで算出される。図２に示す実施例では、Ｚ_Ａ＝１２、Ｚ_Ｂ＝１１であるので、減速比は１／１１と、非常に大きな減速比を得ることができる。

このように、多段構成とすることなく大きな減速比を得ることができるサイクロイド減速機構を減速部Ｂに採用することにより、コンパクトで高減速比のインホイールモータ駆動装置２１を得ることができる。

次に、第１実施例の潤滑油回路について説明する。

ケーシング２２のうちモータ部Ａと減速部Ｂとの境界になる隔壁部分には、前述した潤滑油ポンプ５１が設けられている。潤滑油ポンプ５１は補強部材３１ｂによって駆動される。ケーシング２２の隔壁部分に設けられた吸入油路５２は、軸線に設けられた潤滑油ポンプ５１の吸入口と、減速部Ｂの下部に設けられたオイル溜まり５３とを接続する。ケーシング２２の隔壁部分に設けられた吐出油路５４は、一端で潤滑油ポンプ５１の吐出口と接続し、他端でケーシング２２のモータ部Ａの位置に設けられたケーシング油路５５の一端と接続する。

ケーシング油路５５は、ケーシング２２のうちモータ部Ａの外周を形成する中空円筒壁の壁内部に形成されている。電気自動車１１の走行中にはケーシング２２の外側表面に外気が当たることから、ケーシング油路５５を流れる潤滑油は冷やされる。またケーシング油路５５の他端は、連絡油路５６の外径側端と接続する、連絡油路５６は、ケーシング２２のうちモータ部Ａの軸線方向端部を形成する円盤形状のリヤーカバー２２ｔの内部に形成されている。連絡油路５６の内径側端は、モータ回転軸３５に設けられるモータ回転軸油路５７と接続する。

モータ回転軸油路５７は、モータ回転軸３５の内部に設けられて軸線に沿って延びる。そして、モータ回転軸油路５７の両端のうち減速部Ｂに近い側の一端が、入力軸２５に設けられて軸線に沿って延びる減速部入力軸油路５８と接続する。また、減速部Ｂから遠い側の他端が、上述した連絡油路５６の内径側端と接続する。さらにモータ回転軸油路５７は軸線方向中央部でロータ油路５９の内径側端と接続する。

減速部入力軸油路５８は、入力軸２５の内部に設けられて軸線に沿って延び、フランジ部２８ａと対向する入力軸２５の一端まで貫通する。また、減速部入力軸油路５８は、偏心部材２５ａ内を径方向外側に向かって延びる潤滑油路５８ａと、偏心部材２５ｂ内を径方向外側に向かって延びる潤滑油路５８ｂとに分岐する。潤滑油路５８ａ，５８ｂの径方向外側端は、転がり軸受４１の内側軌道面４２ａと連通する。

ロータ油路５９は、モータ回転軸油路５７から分岐する油路であり、ロータ支持体２４ｂの内部に設けられ、ロータ本体２４ａまで達する。

補強部材３１ｂを介して出力軸２８によって駆動される潤滑油ポンプ５１は、吸入油路５２を介してオイル溜まり５３に貯留した潤滑油を吸入し、吐出油路５４に潤滑油を吐出する。電気自動車の走行中、ケーシング２２の外側表面に外気が当たることから、吐出油路５４からケーシング油路５５に流れる潤滑油は、ケーシング油路５５と、連絡油路５６とを順次流れる際に冷やされる。

次に潤滑油は、モータ回転軸油路５７と、減速部入力軸油路５８とを順次通過し、潤滑油路５８ａ、５８ｂとにそれぞれ分岐して流れ、偏心部材２５ａに設けられた転がり軸受４１と、偏心部材２５ｂに設けられた転がり軸受４１とをそれぞれ潤滑する。潤滑油は遠心力の作用によって外径方向へ流れ、さらに曲線板２６ａ，２６ｂと、内ピン３１と、外ピン２７とを順次潤滑する、かかる軸心給油により潤滑油は、減速部Ｂの内部を好適に潤滑する。そして、減速部Ｂの下部に設けられたオイル溜まり５３に集まる。かくして潤滑油はモータ部Ａおよび減速部Ｂを循環して流れる。

また第１実施例になるインホイールモータ駆動装置２１によれば、ケーシング２２の外側表面の外気を利用して、インホイールモータ駆動装置２１を空冷により冷却することができる。特に、フィン２２ｆによりケーシング２２の放熱効果が高まることから、ケーシング２２のケーシング油路５５を流れる際に効率よく冷やされた潤滑油は、モータ部Ａおよび減速部Ｂの温度上昇を効果的に抑制することができる。したがって、インホイールモータ駆動装置２１を空冷により効果的に冷却することができる。

なお、ステータ２３はケーシング２２に隣接することから比較的冷却され易い。これに対し、ロータ２４はケーシング２２から離れていることから、何ら対策なき場合、空冷による冷却効果を享受し難い。そこで本実施例では、効率よく冷やされた潤滑油の一部が、モータ回転軸油路５７からロータ油路５９に分岐して流れる。したがって、ロータ２４の温度上昇も抑制することができる。本実施例によれば、インホイールモータ駆動装置２１が空冷式であっても、ケーシング２２から奥まった内部に位置するロータ２４の冷却効果も向上させることができる。この結果、ロータ部Ａ全体を冷却することができる。

次に本発明の第２実施例を説明する。図７は第２実施例のインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図であり、図８は図７のインホイールモータ駆動装置の側面図であり、図９は第２実施例に含まれるケーシングを取り出し軸線方向からみた正面図である。この第２実施例につき、上述した実施例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。この第２実施例では図７に示すように、潤滑油ポンプ５１が、ケーシングの外方に離隔して設けられる。一例として潤滑油ポンプ５１は、シャーシ１２に設けられる。そして潤滑油ポンプ５１は、モータ部Ａ以外の図示しない駆動源に駆動される。

ケーシング２２の内周に設けられるケーシング油路５５は、モータ部Ａの下部に位置し、モータ部Ａ内部のオイルが集まるオイル溜まりとしての役目も果たす。

潤滑油ポンプ５１の吐出口は、図示しない可撓性のホースを介して、連絡油路５６の外径側端を形成する入口５６ｉと接続する。潤滑油ポンプ５１の吸入口は、図示しない可撓性のホースを介して、ケーシング油路５５のうち減速部Ｂから遠い側の端部を形成する出口５５ｏと接続する。

潤滑油ポンプ５１には、空冷式オイルクーラ６１が隣接配置される。空冷式オイルクーラ６１は外気に晒されており、出口５５ｏから潤滑油ポンプ５１に流入する潤滑油は、空冷により冷やされる。

図示しない駆動源によって駆動される第２実施例の潤滑油ポンプ５１は、ケーシング油路５５の出口５５ｏから潤滑油を吸入し、連絡油路５６の入口５６ｉに潤滑油を吐出する。そして潤滑油は、モータ回転軸油路５７と、減速部入力軸油路５８とを順次通過し、潤滑油路５８ａ、５８ｂとにそれぞれ分岐して流れ、偏心部材２５ａに設けられた転がり軸受４１と、偏心部材２５ｂに設けられた転がり軸受４１とをそれぞれ潤滑する。潤滑油は遠心力の作用によって外径方向へ流れ、さらに曲線板２６ａ，２６ｂと、内ピン３１と、外ピン２７とを順次潤滑する、かかる軸心給油により潤滑油は、減速部Ｂの内部を好適に潤滑する。次に潤滑油は、ケーシング油路５５に流入し、出口５５ｏから潤滑油ポンプ５１に再び吸入される。かくして潤滑油は、モータ部Ａおよび減速部Ｂを循環して流れる。

図７〜図９に示す第２実施例のインホイールモータ駆動装置２１によれば、潤滑油ポンプ５１がケーシング２２の外方に離隔して設けられることから、インホイールモータ駆動装置の一層の軽量化を図ることができる。したがって、懸架装置１２ｂのバネ下重量が小さくなり、路面に対する追従性が良くなって、乗り心地性能が向上する。

また第２実施例のインホイールモータ駆動装置２１の外部には、空冷式オイルクーラ６１が設けられることから、潤滑油の温度を一層下げることが可能となる。したがって、空冷式によりインホイールモータ駆動装置の温度上昇を一層抑制することができる。

ケーシング２２の外側表面には、フィン２２ｆａの他、フィン２２ｆｂとフィン２２ｆｃがさらに設けられる。フィン２２ｆａは、ケーシング２２のうちモータ部Ａを収容する部位の外側表面に形成される。すなわちフィン２２ｆａは図３に示すフィン２２ｆと共通する。

フィン２２ｆｂは、ケーシング２２のうち減速部Ｂを収容する部位の外側表面に形成される。フィン２２ｆｂは、入力軸２５と平行に延び、周方向等間隔に多数本形成される突条である。ケーシング２２のうち、減速部Ｂを収容する部位の外径は、モータ部Ａを収容する部位の外径よりも小さいことから、フィンｆｂは、モータ部Ａの外周表面よりも内径側に位置する。減速部Ｂの内部を流れる潤滑油は、軸心給油によって、外ピン２７よりも外径側へ向かい、ケーシング２２の内周面に達し、フィン２２ｆｂの放熱効果によって冷やされる。

フィン２２ｆｃは、ケーシング２２のうち車輪ハブ軸受部Ｃに含まれる部位の外側表面に形成される。すなわちフィン２２ｆｃは、車輪ハブ軸受３３と軸線方向同位置かつ車輪ハブ軸受３３よりも外径側に配置される。フィン２２ｆｃは、軸線方向に平行に延び、周方向等間隔に多数本形成される突条フィンである。ケーシング２２のうち、車輪ハブ軸受部Ｃを収容する部位の外径は、減速部Ｂを収容する部位の外径よりも小さいことから、フィン２２ｆｃは、減速部Ｂの外周表面よりも内径側に位置する。

図８に示す第２実施例のインホイールモータ駆動装置２１によれば、モータ部Ａ、減速部Ｂ、および車輪ハブ軸受部Ｃのそれぞれに、多数本のフィン２２ｆをそれぞれ設けたことから、空冷式インホイールモータ駆動装置の冷却効率が一層向上する。したがって、ケーシング２２の外側表面の外気を利用して、インホイールモータ駆動装置２１を空冷により一層効果的に冷却することができる。

次に本発明の第３実施例を説明する。図１０は第３実施例のインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。この第３実施例につき、上述した実施例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。この第３実施例のインホイールモータ駆動装置２１は、ケーシング油路５５に代えて、潤滑油回路から供給される潤滑油を冷やして潤滑油回路に戻す空冷式オイルクーラ６１をさらに備える。

空冷式オイルクーラ６１はケーシング２２の外方に離隔して配置される。空冷式オイルクーラ６１の入口は、可撓性の入口ホース６２を介して、ケーシング２２に設けられた吐出油路５４の外径側端５４ｉと接続する。空冷式オイルクーラ６１の出口は、可撓性の出口ホース６３を介して、ケーシング２２に設けられた連絡油路５６の外径側端を形成する入口５６ｉと接続する。

ケーシング２２の内周に設けられるケーシング油路５５は、モータ部Ａの下部に位置してオイル溜まり５３と接続する。かかるケーシング油路５５は、モータ部Ａ内部のオイルが集まるオイル溜まりとしての役目も果たす。

図１０に示すように補強部材３１ｂを介して出力軸２８によって駆動される潤滑油ポンプ５１は、吸入油路５２を介してオイル溜まり５３に貯留した潤滑油を吸入し、吐出油路５４に潤滑油を吐出する。潤滑油ポンプ５１の吐出口とモータ回転軸油路５７を接続する吐出油路５４は、吐出油路５４から分岐してステータ２３へ指向するステータ分岐油路５４ａを有し、ステータ分岐油路５４ａを通じてステータ２３に潤滑油を供給しステータ２３を直接に冷却する。電気自動車の走行中、ケーシング２２の外側表面と、入口ホース６２と、空冷式オイルクーラ６１と、出口ホース６３に外気が当たることから、潤滑油は、入口ホース６２と、空冷式オイルクーラ６１と、出口ホース６３と、連絡油路５６とを順次流れる際に冷やされる。

図１０に示す第３実施例のインホイールモータ駆動装置２１によれば、外気が空冷式オイルクーラ６１に当たることから、インホイールモータ駆動装置２１を循環して流れる潤滑油を空冷により冷却することができる。したがって、インホイールモータ駆動装置２１を空冷により一層効果的に冷却することができる。

なお図示はしなかったが空冷式オイルクーラ６１をケーシング２２の外側表面に取り付けてもよい。あるいは変形例として、図示はしなかったが、空冷式オイルクーラ６１とケーシング油路５５とを並列に接続、あるいは直列に接続してもよいこと勿論である。

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。

１１ 電気自動車、１２ シャーシ、１２ａ ホイールハウジング、１２ｂ 懸架装置（サスペンション）、１４ 駆動輪（後輪）、２１ インホイールモータ駆動装置、２２ ケーシング、２２ｆ，２２ｆａ，２２ｆｂ，２２ｆｃ フィン、２２ｔ リヤーカバー、２３ ステータ、２４ ロータ、２４ａ ロータ本体、２４ｂ ロータ支持体、２５ 入力軸、２５ａ，２５ｂ 偏心部材、２６ａ，２６ｂ 曲線板、２７ 外ピン、２８ 出力軸、２８ａ フランジ部、２８ｂ 軸部、３０ａ，３０ｂ 貫通孔、３１ 内ピン、３１ｂ 補強部材、３２ 車輪ハブ、３２ａ 中空部、３２ｂ フランジ部、３３ 車輪ハブ軸受、３５ モータ回転軸、４１ 転がり軸受、４５ 外ピン保持部、５１ 潤滑油ポンプ、５２ 吸入油路、５３ オイル溜まり、５４ 吐出油路、５５ ケーシング油路、５６ 連絡油路、５７ モータ回転軸油路、５８ 減速部入力軸油路、５８ａ，５８ｂ 潤滑油路、５９ ロータ油路、６１ 空冷式オイルクーラ。

Claims (13)

1. 筒状の外周面に沿って形成された複数のフィンからなる外周フィンを有するケーシングと、
   前記ケーシングに収容され、回転を出力するモータ回転軸を有するモータ部と、
   前記ケーシングに収容され、前記モータ回転軸と連結する入力軸と、出力軸とを有し、前記入力軸の回転を減速して前記出力軸に伝達する減速部と、
   前記ケーシングに回転自在に支持され、前記出力軸に固定連結される車輪ハブと、
   潤滑油を吐出する潤滑油ポンプと、前記ケーシングに設けられる油路と、前記モータ回転軸に設けられるモータ回転軸油路と、前記入力軸に設けられる減速部入力軸油路とを有し、前記潤滑油ポンプから吐出される潤滑油が、相互に接続されるこれらの前記ケーシングに設けられる油路、前記モータ回転軸油路、前記減速部入力軸油路、および前記減速部の内部を循環して流れることにより、前記減速部を潤滑するとともに、前記ケーシングに設けられる油路において前記外周フィンによって冷やされた潤滑油がこれらモータ部および減速部を冷却する潤滑油回路とを備える、インホイールモータ駆動装置。
2. 前記外周フィンは、前記ケーシングのうち前記モータ部を収容する部位の外側表面に形成される、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
3. 前記モータ部のモータ回転軸は、前記車輪ハブと同軸配置され、
   前記外周フィンは、前記ケーシングの周方向に延び、間隔を開けて形成された多数本の突条からなる、請求項２に記載のインホイールモータ駆動装置。
4. 前記外周フィンは、前記ケーシングのうち前記減速部を収容する部位の外側表面と、前記車輪ハブを回転自在に支持する部位の外側表面とにさらに形成される、請求項２または３に記載のインホイールモータ駆動装置。
5. 前記潤滑油ポンプは、前記ケーシングの内部に設けられる、請求項１〜４のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
6. 前記潤滑油ポンプは、前記減速部の出力軸に駆動される、請求項５に記載のインホイールモータ駆動装置。
7. 前記潤滑油ポンプは、前記ケーシングの外方に離隔して設けられる、請求項１〜４のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
8. 前記減速部は、前記入力軸の端部に、該入力軸の回転軸線から偏心して結合した円盤形状の偏心部材と、
   内周が前記偏心部材の外周に相対回転可能に取り付けられ、前記入力軸の回転に伴って前記回転軸線を中心とする公転運動を行う公転部材と、
   前記公転部材の外周部に係合して前記公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、
   前記公転部材の自転のみを取り出して前記出力軸に伝達する運動変換機構とを備え、前記入力軸の回転を減速して前記出力軸に伝達するサイクロイド減速機構である、請求項１〜７のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
9. 前記運動変換機構は、前記公転部材に、自転軸心を中心として周方向等間隔に形成される複数の孔と、
   前記出力軸の端部に、出力軸の軸線を中心として周方向等間隔に設けられ、前記孔とそれぞれ係合する複数の内側係合部材とで構成される、請求項８に記載のインホイールモータ駆動装置。
10. 前記ケーシングは、前記車輪ハブを回転自在に支持する車輪ハブ軸受と軸線方向同位置かつ前記車輪ハブ軸受よりも外径側に配置される突条であって、軸線方向に平行に延び、周方向間隔に多数本形成される突条フィンを有する、請求項１〜９のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
11. 前記モータ部から離隔して設けられ、前記ケーシングに設けられる油路と接続する潤滑油入口および潤滑油出口を有し、前記潤滑油回路から供給される潤滑油を冷やして潤滑油回路に戻す空冷式オイルクーラをさらに備える、請求項１〜１０のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
12. 前記潤滑油回路は、前記モータ回転軸油路から分岐する油路であって前記モータ部のロータに設けられるロータ油路をさらに有する、請求項１〜１１のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
13. 前記潤滑油回路は、前記潤滑油ポンプの吐出口と前記モータ回転軸油路を接続する油路から分岐して前記モータ部のステータに潤滑油を供給するステータ分岐油路をさらに有する、請求項１〜１２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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