JP2011240772A

JP2011240772A - インホイールモータ駆動装置

Info

Publication number: JP2011240772A
Application number: JP2010113096A
Authority: JP
Inventors: Minoru Suzuki; 稔鈴木; Ken Yamamoto; 山本　　憲; Tetsuya Yamamoto; 哲也山本
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2010-05-17
Filing date: 2010-05-17
Publication date: 2011-12-01
Also published as: EP2572917A4; EP2572917A1; EP2572917B1; CN102905922A; WO2011145502A1; CN102905922B; US20130057117A1; US9500273B2

Abstract

【課題】簡易な構成で、インホイールモータ駆動装置を効率よく冷却する技術を提供する。
【解決手段】モータケーシング２２ａの外周表面に複数の周方向フィン２２ｇが形成され、モータリヤカバー２２ｄの外側表面に複数のフィン２２ｆが形成される。潤滑油は、モータケーシング２２ａに設けられるモータケーシング油路５５と、モータリヤカバー２２ｄに設けられるモータリヤカバー油路５６と、減速部Ｂを循環して流れる。かかる潤滑油は、モータケーシング油路５５およびモータリヤカバー油路５６を流れるときに冷却される。これにより、インホイールモータ駆動装置２１を効率よく冷却する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の動力源として用いられるインホイールモータ駆動装置の冷却構造に関する。

インホイールモータ駆動装置に関する技術としては従来、例えば、特開２００９−６３０４３号公報（特許文献１）に記載のごときものが知られている。特許文献１に記載のインホイールモータ駆動装置は、インホイールモータ駆動装置のケーシング内に回転ポンプを設け、かかる回転ポンプによって潤滑油を強制的に循環させることにより減速部の全域を安定して潤滑する。また、ケーシングに冷却水路を設けてインホイールモータ駆動装置を冷却するというものである。

特開２００９−６３０４３号公報

潤滑油はモータや回転体部の発熱を取り除き、インホイールモータ駆動装置内を循環している経路中でインホイールモータ駆動装置外部へ放熱するため有効である。また、減速機各部に強制的に給油することで安定した潤滑状態を維持でき、減速機の機能の安定、耐久性向上に有効である。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、潤滑油循環路および冷却水路を設けることから、構造が複雑であり、コスト上改善の余地があった。しかしながら冷却水路を設けることなくインホイールモータ駆動装置の内部で潤滑油のみを循環させる場合、モータが高トルクや高出力を連続的に発生して発熱量が大きくなる場合や、車両が高温条件下で使用される場合には潤滑油の冷却が不十分になる可能性がある。

本発明は、上述の実情に鑑み、冷却水路を設けることなく簡易な構成によって、インホイールモータ駆動装置内部の潤滑油の冷却性を向上することができる技術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、筒状のモータケーシングと、モータケーシングの軸線方向一方側開口を覆うモータリヤカバーと、モータケーシングの外周表面およびモータリヤカバーの外側表面の少なくとも一方に形成された複数の冷却フィンと、モータケーシング内に設けられて回転をモータケーシングの軸線方向他方側に出力するモータ回転軸を有するモータ部と、軸線方向一方側がモータケーシングの軸線方向他方側と接続する筒状の減速部ケーシングと、減速部ケーシング内に設けられ、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、減速部ケーシングの他方側開口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、冷却フィンが形成されたモータケーシング、または冷却フィンが形成されたモータリヤカバーに設けられる油路を有し、潤滑油がこれら油路および減速部を循環して流れて減速部の内部を潤滑する潤滑油循環路とを備える。

かかる本発明によれば、モータリヤカバーおよびモータケーシングの少なくとも一方の表面に複数の冷却フィンが形成されることから、モータリヤカバーおよびモータケーシングの少なくとも一方の表面積が大きくなって放熱効果が向上し、モータケーシングまたはモータリヤカバーに設けられる油路を流れる潤滑油が効果的に冷却される。したがって、減速部を流れる潤滑油は減速部の内部を効果的に冷却することが可能になる。なお、本発明の複数の冷却フィンとは放熱部材のことであり、表面積を大きくする凹凸形状であればよい。したがって、多数の突起が林立するものであってもよいし、複数の突条が等間隔に配設される襞状のフィンであってもよいし、断続的に延びる突条であってもよい。

本発明の油路は、冷却フィンが形成されるモータ部の外郭部材（モータリヤカバーやモータケーシング）に設けられ、油路の延在方向および位置は特に限定されないが、好ましい実施形態として、油路はモータケーシングに設けられるモータケーシング油路を含み、冷却フィンはモータケーシングの外周表面のうちモータケーシング油路が設けられた領域に形成される。かかる実施形態によれば、モータケーシング油路の近傍に冷却フィンが形成されることから、潤滑油を効果的に冷却することができる。

モータケーシング油路をモータケーシングの如何なる位置に設けるかは特に限定されない。例えばモータケーシング油路はモータケーシングの内部に設けられ、冷却フィンはモータケーシングの外周表面から突出するものであってもよいが、他の好ましい実施形態として、モータケーシングの外周表面にはモータケーシング突条が形成され、モータケーシング油路はモータケーシング突条の内部に設けられ、冷却フィンはモータケーシング突条から分岐して延びる。かかる実施形態によれば、モータケーシング油路の熱がモータケーシング突条および冷却フィンを伝って放熱することから、モータケーシング油路を流れる潤滑油を一層効率よく冷却することができる。なお冷却フィンは、モータケーシング突条と直交するものであってもよいし、斜めに交差するものであってもよい。

１実施形態として、上述のモータケーシング突条は、モータケーシングの軸線方向に延び、冷却フィンは、モータケーシングの周方向に延びる。かかる実施形態によれば、軸線方向に延びるモータケーシング油路に対して多数の冷却フィンが直交して周方向に延びるため、モータケーシング油路を流れる潤滑油を一層効率よく冷却することができる。

他の実施形態として、油路はモータリヤカバーに設けられるモータリヤカバー油路を含み、冷却フィンはモータリヤカバーの外側表面のうちモータリヤカバー油路が設けられた領域に形成される。かかる実施形態によれば、モータリヤカバー油路の近傍に冷却フィンが形成されることから、潤滑油を効果的に冷却することが可能となる。

モータリヤカバーの外側表面に形成される冷却フィンは１実施形態に限定されるものではなく、様々な形状が可能である。また、モータリヤカバー油路をモータリヤカバーの如何なる位置に設けるかは特に限定されない。例えばモータリヤカバー油路はモータリヤカバーの内部に設けられ、冷却フィンはモータリヤカバーの外側表面から突出するものであってもよいが、他の好ましい実施形態として、モータリヤカバーの外側表面にはモータリヤカバー突条が形成され、記モータリヤカバー油路はモータリヤカバー突条の内部に設けられ、冷却フィンはモータリヤカバー突条から分岐して延びる。かかる実施形態によれば、モータリヤカバー油路の熱がモータリヤカバー突条および冷却フィンを伝って放熱することから、モータリヤカバー油路を流れる潤滑油を一層効率よく冷却することができる。なお冷却フィンは、モータケーシング突条と直交するものであってもよいし、斜めに交差するものであってもよい。

１実施形態として、モータリヤカバー油路は鉛直方向に延び、冷却フィンは水平方向に延びる。かかる実施形態によれば、天地方向に延びるモータリヤカバー油路に対して多数の冷却フィンが直交して路面と平行に延びるため、モータケーシング油路を流れる潤滑油を一層効率よく冷却することができる。

好ましくは、冷却フィンは、これら冷却フィンが設けられたモータケーシング、またはモータリヤカバーと同一素材である。かかる実施形態によれば、冷却フィンと冷却フィンが設けられる基材とを一体形成することができる。より好ましくは、冷却フィンは鋳造により形成される。なお他の実施形態として、冷却フィンは、モータケーシングまたはモータリヤカバーと別体で形成された後にモータケーシングまたはモータリヤカバーに付設された同一素材であってもよいし、モータケーシングまたはモータリヤカバーに付設された別素材であってもよい。

本発明の潤滑油循環路は、潤滑油を吐出する潤滑油ポンプをインホイールモータ駆動装置の外部に備えていてもよい。あるいは、モータケーシングの内部または減速部ケーシングの内部に潤滑油を吐出する潤滑油ポンプを有してもよい。かかる実施形態によれば、潤滑油循環路をコンパクトにまとめることができる。

好ましい実施形態として、減速部は、入力軸に設けられる偏心部材と、偏心部材に設けられる公転部材と、公転部材の外周と係合し、該公転部材に自転運動を生じさせる外周係合部材と、公転部材の自転運動を取り出して出力軸に伝達する運動変換機構とを有するサイクロイド減速機である。かかる実施形態によれば、減速部を小型化しつつ平歯車の組み合わせよりも減速の度合いを大きくすることができる。

このように本発明は、モータリヤカバーの外側表面に複数の冷却フィンを形成し、冷却フィンが形成されるモータリヤカバーに、減速部を潤滑する潤滑油が流れる油路を設けることから、冷却フィンによって油路を流れる潤滑油を効果的に冷却することができる。また、モータケーシングの外周表面に複数の冷却フィンを形成し、冷却フィンが形成されるモータケーシングに、減速部の内部を潤滑する潤滑油が流れる油路を設けることから、冷却フィンによって油路を流れる潤滑油を効果的に冷却することができる。したがって簡易な構成により、減速部の潤滑はもとより、モータが高トルクや高出力を連続的に発生して発熱量が大きくなる場合や、車両が高温条件下で使用される場合には潤滑油を十分に冷却することができる。

本発明の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背面図である。本発明の変形例になるモータリヤカバーの一部を拡大して示す背面図である。図４のＶ−Ｖにおける断面図である。本発明の実施例になるモータリヤカバーの一部を拡大して示す背面図である。図６のＶＩＩ−ＶＩＩにおける断面図である。本発明の変形例になるモータケーシングの一部を拡大して示す平面図である。図８のＩＸ−ＩＸにおける断面図である。本発明の実施例になるモータケーシングの一部を拡大して示す平面図である。図１０のＸＩ−ＸＩにおける断面図である。

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における概略断面図であり、フィン等は省略される。図３は、図１のインホイールモータ駆動装置の背面図であって、モータリヤカバーの外側表面を表し、中心部の形状は図示省略される。

電気自動車の動力源としてのインホイールモータ駆動装置２１は、ホイールハウジング内に取り付けられ、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からの出力を図示しない駆動輪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。

モータケーシング２２ａは筒状であって、モータ部Ａの外郭を構成する部品である。モータケーシング２２ａの軸線方向一方側開口はモータリヤカバー２２ｄによって覆われ封止される。モータリヤカバー２２ｄは円盤形状であり、その内側面の中央部がベアリング３６ａを介してモータ回転軸３５の一方端を回転自在に支持する。モータリヤカバー２２ｄの外側表面には複数のフィン２２ｆが形成される。フィン２２ｆはモータリヤカバー２２ｄと一体結合する。

モータリヤカバー２２ｄから外方へ突出する冷却フィンであるフィン２２ｆは、本実施例では図３に示すように概水平方向（路面に対して平行）に延在する。そして、等間隔に複数本設けられる。モータリヤカバー２２ｄの内部には、潤滑油が流れるモータリヤカバー油路５６が設けられる。モータリヤカバー油路５６はモータリヤカバー２２ｄの外縁から中心部まで径方向に延びる。またモータリヤカバー油路５６は概天地方向（鉛直方向）に延在する。

筒状のモータケーシング２２ａの外周表面には、複数の周方向フィン２２ｇが形成される。周方向フィン２２ｇはモータケーシング２２ａと一体結合する。モータケーシング２２ａから外方へ突出する冷却フィンである周方向フィン２２ｇは、周方向に延在する多数本の突条である。そして周方向フィン２２ｇ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。周方向フィン２２ｇは、モータケーシング２２ａの下部と、下部および上部の間に位置する両側部に亘って配設され、モータケーシング２２ａの上部に設けられるモータケーシング突条２２ｊと接続する。モータケーシング突条２２ｊについては後述する。モータケーシング２２ａの上部には、潤滑油が流れるモータケーシング油路５５が設けられる。モータケーシング２２ａには潤滑油以外の液体が流れる通路は設けられない。

このインホイールモータ駆動装置を具備する電気自動車の走行中、モータハウジング２２ａおよびモータリヤカバー２２ｄは外気に晒されることから、フィン２２ｆおよび周方向フィン２２ｇはモータケーシング２２ａおよびモータリヤカバー２２ｄの放熱効果を高める。特に、モータ部Ａのうちロードホイールからはみ出るモータリヤカバー２２ｄは、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、モータケーシング２２ａ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の一方端部は、転がり軸受３６ａを介してモータリヤカバー２２ｄ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の減速部ケーシング２２ｂはモータケーシング２２ａよりも小さな径の筒状であって、減速部Ｂの外郭を構成する。減速部ケーシング２２ｂの軸線方向一方側はモータケーシング２２ａの軸線方向他方側と接続する。なお、モータケーシング２２ａと減速部ケーシング２２ｂとの間には隔壁２２ｋが設けられる。隔壁２２ｋは円盤形状であって、モータ回転軸３５が貫通する中心孔を有する。この中心孔の内周とモータ回転軸３５の外周との間には転がり軸受３６ｂが設けられる。モータ回転軸３５の他方端部は、転がり軸受３６ｂを介して隔壁２２ｋに回転自在に支持されている。減速部ケーシング２２ｂの外周表面には複数の外周フィン２２ｈが形成される。フィン２２ｈは減速部ケーシング２２ｂと一体結合する。減速部ケーシング２２ｂから外方へ突出する冷却フィンである外周フィン２２ｈは、軸線方向に延在する多数本の突条である。外周フィン２２ｈにより減速部Ｂの放熱効果が向上する。

減速部Ｂは、減速部ケーシング２２ｂ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、後述する潤滑油循環路により、潤滑油を供給される。

入力軸２５は、その両端部のうち車輪ハブ軸受部Ｃ側の端部が減速部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、その両端部のうちモータ部Ａ側の端部がモータ回転軸３５の他方端部と嵌合する。入力軸２５の端部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、ハブ軸受部Ｃ側にある軸部２８ｂと、この軸部２８ｂの端部に形成された減速部Ｂ側にあるフランジ部２８ａとを有する。減速部Ｂの内部に位置するフランジ部２８ａは、偏心部材２５ａ，２５ｂと結合する側の入力軸２５の先端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の先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の先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、減速部ケーシング２２ｂに支持されて、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、減速部ケーシング２２ｂの内周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中程の部位に設けられた貫通孔３０ａをそれぞれ貫通する。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、軸線上に配設された潤滑油ポンプ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。隔壁２２ｋ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、減速部ケーシング２２ｂの他方端開口と結合する外輪２２ｃと、車輪ハブ３２を外輪２２ｃ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の外周面に嵌合固定される。車輪ハブ軸受３３の外側軌道面は、外輪２２ｃの内周面に形成される。車輪ハブ３２は、出力軸２８の軸部２８ｂ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によって図示しない駆動輪のロードホイールが固定連結される。

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、本発明の実施例の潤滑油循環路について説明する。

モータ部Ａと減速部Ｂとの境界になる隔壁２２ｋ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。隔壁２２ｋに設けられた吸入油路５２は、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とを連通する。隔壁２２ｋ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、他端でモータケーシング２２ａに設けられたモータケーシング油路５５の一端と接続する。

モータケーシング油路５５は、中空円筒壁であるモータケーシング２２ａの内部に形成されている。またモータケーシング油路５５はモータケーシング２２ａの上部に設けられて軸線方向に延びる。電気自動車の走行中にはモータケーシング２２ａの外周表面に外気が当たることから、冷却油路であるモータケーシング油路５５を流れる潤滑油は冷やされる。またモータケーシング油路５５の他端は、モータリヤカバー油路５６の外径側端と接続する、モータリヤカバー油路５６は、モータケーシング２２ａの軸線方向両端開口のうち減速部Ｂとは反対側の一方端開口を覆って封止する円盤形状のモータリヤカバー２２ｄの内部に形成されている。モータリヤカバー２２ｄの外縁と中心との間の領域に配設されるモータリヤカバー油路５６は、モータリヤカバー２２ｄの径方向に延在する。そして、モータリヤカバー油路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の一方端と接続する。

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から遠い側の一端が、上述した連絡油路５６の内径側端と接続する。また減速部Ｂに近い側の他端が、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の一端と接続する。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の他端まで貫通する。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、モータケーシング２２ａの外側表面に外気が当たることから、吐出油路５４からモータケーシング油路５５を経てモータリヤカバー油路５６に流れる潤滑油は、冷却油路であるモータケーシング油路５５と、冷却油路であるモータリヤカバー油路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。

本発明の実施例になるインホイールモータ駆動装置２１によれば、モータリヤカバー２２ｄの外側表面に複数のフィン２２ｆが形成されていることから、モータリヤカバー２２ｄの放熱効果が高まり、モータリヤカバー２２ｄの外側表面の外気を利用してモータリヤカバー２２ｄを空冷により冷却することができる。したがって、冷却油路であるモータリヤカバー油路５６を流れる際に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。この結果、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。

フィン２２ｆはモータリヤカバー２２ｄの外側表面のうちモータリヤカバー油路５６が配設された領域から離れた領域に設けられてもよい。しかしながら、モータリヤカバー油路５６が配設された領域にフィン２２ｆを設けることにより、モータリヤカバー油路５６を流れる潤滑油を効果的に冷却することができる。

また本発明の実施例によれば、モータケーシング２２ａの外周表面の外気を利用してモータケーシング油路５５を流れる潤滑油を空冷により冷却することができる。特に、周方向フィン２２ｇによりモータケーシング２２ａの放熱効果が高まることから、モータケーシング油路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はモータケーシング２２ａ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はモータケーシング２２ａ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、モータケーシング２２ａ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、モータ部Ａ全体を冷却することができる。

図６は本発明の実施例になるモータリヤカバーの一部を拡大して示す背面図である。図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩにおける断面図である。モータリヤカバー２２ｄの外側表面には冷却フィン２２ｆと交差して延在するモータリヤカバー突条２２ｉが形成され、モータリヤカバー突条２２ｉの内部にモータリヤカバー油路５６が設けられる。モータリヤカバー突条２２ｉおよび冷却フィン２２ｆはモータリヤカバー２２ｄと一体結合する。またモータリヤカバー突条２２ｉおよび冷却フィン２２ｆは、基材であるモータリヤカバー２２ｄとともにアルミニウムなどの軽金属製の同一素材であり、これら２２ｉ、２２ｆ、２２ｄは鋳造により形成される。

モータリヤカバー２２ｄの外側表面に、上部から中心まで半径に沿って鉛直方向に延びる１本のモータリヤカバー突条２２ｉを形成し、その断面形状をモータリヤカバー油路５６の口径よりも大きく形成して、かかる１本のモータリヤカバー突条２２ｉの内部にモータリヤカバー油路５６を内設する実施例によれば、モータリヤカバー油路５６周囲の大部分が外気に晒されることとなり、モータリヤカバー油路５６を流れる潤滑油を一層冷却することができる。

モータリヤカバー油路５６を含むモータリヤカバー突条２２ｉは、モータリヤカバー２２ｄの外縁から中心部まで径方向に延びる。モータリヤカバー２２ｄの外側表面に等間隔に複数形成される冷却フィン２２ｆはモータリヤカバー突条２２ｉと直交する。

図６および図７に示すように、冷却フィン２２ｆはモータリヤカバー突条２２ｉから分岐して延びることから、モータリヤカバー油路５６を流れる潤滑油の熱がこれらモータリヤカバー突条２２ｉおよび冷却フィン２２ｆを伝って速やかに放熱される。したがって、モータリヤカバー突条２２ｉ内のモータリヤカバー油路５６を流れる潤滑油を一層効率的に冷却することができる。

図１０は本発明の実施例になるモータケーシングの一部を拡大して示す平面図である。図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩにおける断面図である。この実施例では、モータケーシング２２ａの外周表面に、モータ部Ａの軸線方向に延びるモータケーシング突条２２ｊを１本形成するとともに、モータケーシング突条２２ｊと交差して周方向に延びる周方向フィン２２ｇを複数形成する。モータケーシング突条２２ｊおよび周方向フィン２２ｇはモータケーシング２２ａと一体結合する。またモータケーシング突条２２ｊおよび周方向フィン２２ｇは、基材であるモータケーシング２２ａとともにアルミニウムなどの軽金属製の同一素材であり、これら２２ｊ、２２ｇ、２２ａは鋳造により形成される。モータケーシング突条２２ｊの幅寸法は、周方向フィン２２ｇの幅寸法よりも大きく、またモータケーシング油路５５の内径よりも大きい。そして、モータケーシング突条２２ｊの内部にモータケーシング油路５５が設けられる。

図１０および図１１に示す実施例によれば、モータケーシング突条２２ｊの内部にモータケーシング油路５５が内設されることから、モータケーシング油路５５の周囲が一層外気に晒されて、モータケーシング油路５５を流れる潤滑油を一層効率的に冷却することができる。

また図１０および図１１に示すように、冷却フィンである周方向フィン２２ｇはモータケーシング突条２２ｊから分岐して延びることから、モータケーシング油路５５を流れる潤滑油の熱がこれらモータケーシング突条２２ｊおよび周方向フィン２２ｇを伝って速やかに放熱される。したがって、モータケーシング突条２２ｊ内のモータケーシング油路５５を流れる潤滑油を一層効率的に冷却することができる。

次に本発明の変形例を説明する。図４は、変形例になるモータリヤカバーの一部を拡大して示す背面図であり、突条２２ｉを設けない場合を示す。他の構成については上述した実施例と同様であるため説明を省略する。図４に示すように、モータリヤカバー油路５６はモータリヤカバー２２ｄの外縁から中心部まで径方向に延在して鉛直方向に延び、水平に延在するフィン２２ｆはモータリヤカバー油路５６と交差する方向に延在する。図５は図４のモータリヤカバーをＶ−Ｖで断面とし矢の向きにみた状態を示す断面図である。図５に示すフィン２２ｆはモータリヤカバー２２ｄの外側表面から外方へ突出する突条であり、モータリヤカバー油路５６はモータリヤカバー２２ｄの内部に設けられるため、両者２２ｆ，５６はモータリヤカバー２２ｄの厚み方向において異なる位置にある。

フィン２２ｆの延在方向は、図３に示すようにモータリヤカバー油路５６と直角に延在する。フィン２２ｆはモータリヤカバー２２ｄの外側表面から外方へ突出する突条であり、モータリヤカバー油路５６はモータリヤカバー２２ｄの内部に設けられるため、両者２２ｆ，５６はモータリヤカバー２２ｄの厚み方向において異なる位置にある。

図４および図５に示す変形例によれば、モータリヤカバー２２ｄに複数のフィン２２ｆが形成されていることから、モータリヤカバー２２ｄの放熱効果が高まり、モータリヤカバー２２ｄの外側表面の外気を利用してモータリヤカバー２２ｄを空冷により冷却することができる。したがって、モータリヤカバー油路５６を流れる際に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。この結果、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。

また、フィン２２ｆが水平方向に延びることから、電気自動車の走行の際、走行風がフィン２２ｆに沿って流れることとなり乱流を防止することができる。したがって、風抵抗を軽減することができる。

次に本発明の変形例を説明する。図８は本発明の変形例になるモータケーシングの一部を拡大して示す平面図である。図９は、図８のＸＩ−ＸＩにおける断面図である。他の構成については上述した実施例と同様であるため説明を省略する。上述した実施例と対比して説明すると、この変形例では、図１に示す周方向フィン２２ｇをモータケーシング２２ａの全周を周回するよう配設して、モータケーシング２２ａの上部を通るモータケーシング油路５５の近傍にも周方向フィン２２ｇを設けたものと考えることができる。図８に示すように、モータケーシング油路５５は軸線方向に延び、周方向に延在する周方向フィン２２ｇはモータケーシング油路５５と交差する方向に延在する。周方向フィン２２ｇはモータハウジング２２ａの外側表面から外方へ突出する突条であり、モータハウジング油路５５はモータハウジング２２ａの内部に設けられるため、両者２２ｇ，５５はモータハウジング２２ａの厚み方向において異なる位置にある。

図８および図９に示す変形例によれば、モータケーシング２２ａに複数の周方向フィン２２ｇが形成されていることから、モータケーシング２２ａの放熱効果が高まり、モータケーシング２２ａの外側表面の外気を利用してモータケーシング２２ａを空冷により冷却することができる。したがって、モータケーシング油路５５を流れる際に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。この結果、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。

また図８および図９に示す変形例によれば、モータケーシング油路５５の近傍に周方向フィン２２ｇが形成されていることから、モータケーシング油路５５を流れる潤滑油を効果的に冷却することができる。

なお図には示さなかったが、モータケーシング２２ａの外周表面に、モータ部Ａの軸線方向に延在する軸線方向フィンを複数設けてもよい。軸線方向フィンも上述した周方向フィン２２ｇと同様に、モータケーシング油路５５を流れる潤滑油を冷却することができる。

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。例えば、本発明において減速部はサイクロイド減速機構に限定されるものではなく、複数の平歯車を組み合わせた他の減速機構であってもよい。

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。

２１インホイールモータ駆動装置、２２ａモータケーシング、２２ｂ減速部ケーシング、２２ｃ外輪、２２ｄモータリヤカバー、２２ｆ冷却フィン、２２ｇ周方向フィン、２２ｈ外周フィン、２２ｉモータリヤカバー突条、２２ｊモータケーシング突条、２２ｋ隔壁、２３ステータ、２４ロータ、２５入力軸、２５ａ，２５ｂ偏心部材、２６ａ，２６ｂ曲線板、２７外ピン、２８出力軸、３０ａ，３０ｂ貫通孔、３１内ピン、３１ｂ内ピン補強部材、３２車輪ハブ、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モータケーシング油路、５６モータリヤカバー油路、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。

Claims

筒状のモータケーシングと、前記モータケーシングの軸線方向一方側の開口を覆うモータリヤカバーと、前記モータケーシングの外周表面および前記モータリヤカバーの外側表面の少なくとも一方に形成された複数の冷却フィンと、前記モータケーシング内に設けられて回転を前記モータケーシングの軸線方向他方側に出力するモータ回転軸を有するモータ部と、
軸線方向一方側が前記モータケーシングの軸線方向他方側と接続する筒状の減速部ケーシングと、前記減速部ケーシング内に設けられ、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、
前記減速部ケーシングの他方側開口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、
前記冷却フィンが形成された前記モータケーシング、または冷却フィンが形成された前記モータリヤカバーに設けられる油路を有し、潤滑油がこれら油路および前記減速部を循環して流れて減速部の内部を潤滑する潤滑油循環路とを備える、インホイールモータ駆動装置。
前記油路は前記モータケーシングに設けられるモータケーシング油路を含み、前記冷却フィンは前記モータケーシングの外周表面のうちモータケーシング油路が設けられた領域に形成される、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
前記モータケーシングの外周表面にはモータケーシング突条が形成され、
前記モータケーシング油路は前記モータケーシング突条の内部に設けられ、
前記冷却フィンは前記モータケーシング突条から分岐して延びる、請求項２に記載のインホイールモータ駆動装置。
前記モータケーシング突条は、モータケーシングの軸線方向に延び、
前記冷却フィンは、モータケーシングの周方向に延びる、請求項３に記載のインホイールモータ駆動装置。
前記油路は前記モータリヤカバーに設けられるモータリヤカバー油路を含み、前記冷却フィンは前記モータリヤカバーの外側表面のうちモータリヤカバー油路が設けられた領域に形成される、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。
前記モータリヤカバーの外側表面にはモータリヤカバー突条が形成され、
前記モータリヤカバー油路は前記モータリヤカバー突条の内部に設けられ、
前記冷却フィンは前記モータリヤカバー突条から分岐して延びる、請求項５に記載のインホイールモータ駆動装置。
前記モータリヤカバー油路は鉛直方向に延び、
前記冷却フィンは水平方向に延びる、請求項５または６に記載のインホイールモータ駆動装置。
前記冷却フィンは、該冷却フィンが設けられた前記モータケーシング、または前記モータリヤカバーと同一素材である、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。
前記冷却フィンは鋳造により形成される、請求項８に記載のインホイールモータ駆動装置。
前記潤滑油循環路は、前記モータケーシングの内部または前記減速部ケーシングの内部に、前記モータ部に駆動されて潤滑油を吐出する潤滑油ポンプをさらに有する、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。
前記減速部は、前記入力軸に設けられる偏心部材と、前記偏心部材に設けられる公転部材と、前記公転部材の外周と係合し、該公転部材に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運動を取り出して前記出力軸に伝達する運動変換機構とを有するサイクロイド減速機である、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。