JP2014211174A - 駆動ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】モータと変速機を有する駆動ユニットにおいて、変速機で発生した摩耗粉（金属粉）がモータに付着することを回避する。【解決手段】モータユニット（駆動ユニット）１０は、モータ１４を収容する第１ケーシング１２と、変速機１８を収容する第２ケーシング１６とを有する。第１ケーシング１２の内室１２ａと第２ケーシング１６の内室１６ａは、例えば、第１ケーシング１２の外壁によって離隔されている。また、第１ケーシング１２及び第２ケーシング１６には、それぞれ、オイルＯＬ１又はオイルＯＬ２を循環供給するための第１オイル循環経路１０６、第２オイル循環経路１０８がそれぞれ設けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、モータの出力を、変速機を介して出力軸に伝達する駆動ユニットに関する。

四輪自動車や二輪自動車をはじめとする各種自動車において、駆動輪（タイヤ）を個々のモータユニットで回転させる構成が知られている。すなわち、この場合、モータの出力（回転駆動力）を出力軸に伝達し、さらに、該出力軸に連結されたホイールに伝達する。これによりホイールに装着されたタイヤが回転することで、自動車が走行する。

なお、モータと出力軸との間には、変速機が介在する。すなわち、変速機を機能させることにより、登坂時等に必要な低速トルクを得たり、高速巡航時に必要な高速回転を得たりするようにしている。

この種のモータユニットでは、特許文献１に記載されるように、モータと変速機が同一のケーシング内に収容される。この場合、ケーシング内には、変速機を円滑に作動させるとともに冷却を行うべく、オイルが循環供給される。

ここで、変速機や出力軸等は金属からなり、これらの部材の歯部等が摩耗すると、金属粉が発生する。この金属粉がモータに付着すると、該モータの出力特性が低下してしまう。特許文献１においては、このような不具合を回避するべく、オイルの循環経路（例えば、ケーシングのオイル貯留部）に永久磁石を設け、この永久磁石によって金属粉を捕捉することが提案されている。

特開２０１１−５１５４１号公報

永久磁石の保持力や設置位置によっては、金属粉の全てが捕捉されない懸念がある。また、永久磁石の保持力は時間の経過とともに低下するので、金属粉の捕捉能力も低下することになる。

すなわち、永久磁石で金属粉を捕捉するようにしてもなお、モータの出力特性が低下することを回避することは容易ではない。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、簡素な構成でありながらモータに金属粉が付着することを回避し得、このためにモータの出力特性を長期間にわたって維持し得る駆動ユニットを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、モータの出力を、変速機を介して出力軸に伝達する駆動ユニットであって、
前記モータを収容する第１ケーシングと、
前記第１ケーシングの内室に対して離隔された内室を有し、前記変速機を収容する第２ケーシングと、
前記第１ケーシング及び前記第２ケーシングに潤滑用媒体を循環供給する潤滑用媒体循環機構と、
を備えることを特徴とする。

すなわち、本発明においては、モータを収容した第１ケーシングの内室と、変速機を収容した第２ケーシングの内室とを離隔するようにしている。このため、変速機が摩耗することによって生じた摩耗粉（金属粉）が第２ケーシングから第１ケーシングに進入することを防止することができる。しかも、永久磁石を設ける必要がないので、この効果が経時変化によって低下することもない。

このように、第１ケーシングの内室と第２ケーシングの内室を離隔するという簡素な構成を採用することにより、金属粉が第１ケーシングに進入することや、該金属粉がモータに付着することを長期間にわたって回避することができる。従って、モータの出力特性を長期間にわたって維持することが可能となる。

潤滑用媒体循環機構は、第１ケーシング、第２ケーシングの各々に設けるようにしてもよい。すなわち、第１ケーシングに潤滑用媒体を循環供給する第１潤滑用媒体循環機構と、第２ケーシングに潤滑用媒体を循環供給する第２潤滑用媒体循環機構とを個別に設けるようにすればよい。

この場合、第１ケーシングに循環供給される潤滑用媒体と、第２ケーシングに循環供給される潤滑用媒体とが混ざることが回避される。従って、金属粉が第１ケーシングに進入することを一層有効に防止することができる。

その上、この構成によれば、第１潤滑用媒体循環機構の吐出量と、第２潤滑用媒体循環機構の吐出量を個別に設定し得る。このため、第１ケーシング内に貯留する潤滑用媒体の量と、第２ケーシングに貯留する潤滑用媒体の量を個別に調整することができる。結局、第１ケーシング、第２ケーシング内の潤滑用媒体の量を適切量に維持することが容易となる。

又は、第１ケーシング及び第２ケーシングの双方に潤滑用媒体を循環供給する共有潤滑用媒体循環機構を設けるようにしてもよい。この場合、潤滑用媒体循環機構の個数が低減する分だけコストを低廉化し得るという利点が得られる。同時に、駆動ユニットの設置スペースを狭小化することができるので、配置レイアウトの自由度が向上する。

なお、いずれの場合においても、潤滑用媒体に含まれる不純物を除去する不純物除去手段を循環経路に設けることが好ましい。

そして、第１ケーシング及び第２ケーシング内に潤滑用媒体を貯留する場合、第２ケーシングに貯留した潤滑用媒体の液面が、モータの出力を出力軸に伝達する主軸よりも下方に位置することが好ましい。これにより、モータと変速機との間で潤滑用媒体が移動することを防止することができるようになるので、モータに金属粉が付着することを回避することが一層容易となる。

なお、駆動ユニットの好適な例としては、モータユニットを挙げることができる。この場合、出力軸が回転することによってタイヤが回転し、これに伴って自動車が走行する。モータユニットは、いわゆるインホイールモータユニットであってもよい。

本発明によれば、モータを収容した第１ケーシングの内室と、変速機を収容した第２ケーシングの内室とを離隔するようにしているので、変速機が摩耗することによって生じた摩耗粉（金属粉）が第２ケーシングから第１ケーシングに進入することが回避される。その結果、金属粉が第１ケーシングに進入してモータに付着することが長期間にわたって回避されるので、モータの出力特性を長期間にわたって維持することができる。

本発明の実施の形態に係るモータユニット（駆動ユニット）の概略側面断面図である。 別の実施の形態に係るモータユニット（駆動ユニット）の概略側面断面図である。

以下、本発明に係る駆動ユニットにつき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、以下における「下方」、「上方」、「左方」及び「右方」は、図面中の下方、上方、左方及び右方を指称するものとする。

図１は、本実施の形態に係るモータユニット（駆動ユニット）１０の概略側面断面図である。このモータユニット１０は、第１ケーシング１２内に収容されたモータ１４と、第２ケーシング１６内に収容された変速機１８を有する。第２ケーシング１６の左方端部は開口しており、第１ケーシング１２の右方端部の外壁によって閉塞されている。

モータ１４は、第１ケーシング１２内に位置決め固定されて略円環形状に配設されたステータ２０と、該ステータ２０に囲繞されるロータ２２とを有する。また、第１ケーシング１２には、ステータ２０の下方が浸漬される程度のオイルＯＬ１（潤滑用媒体）が循環供給される。

周知の通り、ステータ２０は、電磁コイルがボビン（いずれも図示せず）に巻回されて構成されたステータ側ヨーク２４を有する。一方、ロータ２２には、複数個の永久磁石２６を有するロータ側ヨーク２８が設けられる。電磁コイルに対し、図示しない通電回路から交流電流が通電されると、これに伴って交番磁界が発生する。この交番磁界と、ロータ側ヨーク２８の永久磁石２６との相互作用により、ロータ２２が回転動作する。これに追従し、ロータ２２の嵌合孔３０に嵌合された主軸３２が回転動作する。

主軸３２の一端部は、嵌合孔３０から突出して第１ケーシング１２の左方端部に向かって延在する。一方、第１ケーシング１２の左方端部には第１ベアリング３４が設けられ、前記主軸３２の左方端部は、この第１ベアリング３４に回転自在に軸支される。

主軸３２の右方端部は、第１ケーシング１２の右方端部に貫通形成された出口孔３６から突出し、第２ケーシング１６の開口した左方端部を介して第２ケーシング１６内に挿入され、該第２ケーシング１６内で第２ベアリング３８に回転自在に軸支されている。なお、出口孔３６の内壁と主軸３２の側周壁との間には、環状シール４０及び第３ベアリング４２が設けられる。

以上から諒解されるように、第１ケーシング１２によって形成される内室１２ａと、第２ケーシング１６によって形成される内室１６ａとは、第１ケーシング１２の外壁（隔壁）によって区分されている。換言すれば、モータ１４と変速機１８は、互いに離隔された内室１２ａ、１６ａに個々に収容されている。

主軸３２の右方端部には図示しないオイル導入孔が形成され、略中腹部には図示しないオイル導出孔が形成される。さらに、主軸３２の内部には、前記オイル導入孔及び前記オイル導出孔に連通し、該主軸３２の長手方向に沿って延在するオイル通路（図示せず）が延在する。

前記変速機１８は、主軸３２の長手方向略中腹部から右方端部に沿って設けられる。すなわち、変速機１８は、主軸３２に設けられたクラッチ機構４４と、該クラッチ機構４４の回転駆動力を出力軸８０（後述）に伝達するための伝達機構４６とを備える。

クラッチ機構４４は、ＬＯＷクラッチ４８及びＨＩＧＨクラッチ５０を有する。これらＬＯＷクラッチ４８及びＨＩＧＨクラッチ５０の各々は、内周壁に歯部が形成された筒状部５１、５２を有する。前記歯部の各々が、主軸３２の側周壁に形成された歯部に対してスプライン結合することにより、ＬＯＷクラッチ４８及びＨＩＧＨクラッチ５０が主軸３２に連結されている。従って、主軸３２の回転動作を開始すると、これに追従してＬＯＷクラッチ４８及びＨＩＧＨクラッチ５０の双方が同時に回転動作する。

ＬＯＷクラッチ４８には、ドライブ側ＬＯＷギア５４が噛合する。同様に、ＨＩＧＨクラッチ５０には、ドライブ側ＨＩＧＨギア５６が噛合する。これらドライブ側ＬＯＷギア５４及びドライブ側ＨＩＧＨギア５６は、それぞれ、主軸３２を囲繞する筒状部５７、５８を有し、筒状部５７、５８と主軸３２との間にはニードルベアリング６０ａ、６０ｂが配設される。従って、ドライブ側ＬＯＷギア５４及びドライブ側ＨＩＧＨギア５６は、主軸３２の回転動作に追従して回転動作することはない。

伝達機構４６は、カウンタ軸（伝達軸）６２と、該カウンタ軸６２に設けられたドリブン側ＬＯＷギア６４及びドリブン側ＨＩＧＨギア６６とを有する。第２ケーシング１６内の下方側において、左方端部及び右方端部には、第４ベアリング６８及び第５ベアリング７０がそれぞれ設けられ、前記カウンタ軸６２は、これら第４ベアリング６８及び第５ベアリング７０に回転自在に軸支される。

大径のドリブン側ＬＯＷギア６４の歯部は、前記ドライブ側ＬＯＷギア５４の歯部に噛合される。一方、小径のドリブン側ＨＩＧＨギア６６の歯部は、前記ドライブ側ＨＩＧＨギア５６の歯部に噛合される。

以上の変速機１８の構成は公知であり、従って、ここでは概略説明に留める。

第１ケーシング１２と同様に、第２ケーシング１６内にもオイルＯＬ２が循環供給される。この場合、第２ケーシング１６内に貯留されたオイルＯＬ２の液面は、主軸３２よりも下方に位置する。

カウンタ軸６２の右方端部には、等速ジョイント７２を回転動作させるための歯車７４が装着される。この等速ジョイント７２につき説明すると、該等速ジョイント７２は、この場合、いわゆるトリポート型のものであり、第２ケーシング１６内に設けられた第６ベアリング７６によって回転自在に支持されたアウタ部材７８と、出力軸８０の左方先端部に設けられたインナ部材８２とを有する。

出力軸８０の一端には、第１スプライン（図示せず）が刻設される。一方、インナ部材８２には貫通孔８４が形成され、この貫通孔８４の内周壁には、第２スプラインが形成される。インナ部材８２は、第２スプラインが第１スプラインに噛合することにより、出力軸８０の左方先端部に外嵌される。

インナ部材８２には、円環部位の外周壁から所定の角度で離間した３本のトラニオン８６が一体的に形成される。なお、図１においては、その中の１本を示している。各トラニオン８６の外周部には、複数本のニードルベアリング８８を介してリング状のローラ部材９０が回転自在に軸着される。

一方、アウタ部材７８は、有底穴９２が形成されたカップ状部９４と、該カップ状部９４の閉塞端部から突出形成された軸部９６とを有する。前記第６ベアリング７６は、該軸部９６と第２ケーシング１６との間に介装される。

有底穴９２の内壁には、前記ローラ部材９０が回転自在に摺動するトラック溝９８が形成される。トラック溝９８は、トラニオン８６の個数、換言すれば、ローラ部材９０の個数に対応する個数で、互いに所定の間隔で離間しており、且つカップ状部９４の軸線方向に延在する。

アウタ部材７８（カップ状部９４）の開口した右方端部と出力軸８０の一部は、蛇腹形状をなすブーツ１００で覆われて保護される。該ブーツ１００の左方端部及び右方端部は、それぞれ、図示しないバンド部材を介してカップ状部９４及び出力軸８０に締め付け固定される。

この場合、カップ状部９４の側壁の左方端部近傍には、他の部位に比して大径に設定された大径部１０２が環状に突出形成されている。さらに、該大径部１０２の側周壁には、歯車７４の歯部が噛合する歯部が刻設される。従って、カウンタ軸６２が回転動作を開始すると、アウタ部材７８が回転し、さらに、インナ部材８２及び出力軸８０が回転する。

出力軸８０の右方先端部には図示しない別の等速ジョイントが連結され、この等速ジョイントの軸部が、タイヤ１０４が装着された図示しないホイールに連結される。従って、出力軸８０が回転動作することに追従し、ホイール及びタイヤ１０４が回転動作する。

以上の構成において、第１ケーシング１２には第１オイル循環経路１０６が設けられるとともに、第２ケーシング１６には第２オイル循環経路１０８が設けられる。

第１ケーシング１２には、下方にオイル出口が設けられ、且つ上方にオイル入口が設けられる。第１オイル循環経路１０６は、オイル出口からオイル入口に連なるようにして設けられる。第１オイル循環経路１０６には、第１潤滑用媒体供給機構としての第１オイルポンプ１１０が介装され、さらに、第１ケーシング１２のオイル出口と第１オイルポンプ１１０との間に第１フィルタ１１２が配設される。

第２ケーシング１６には、下方にオイル出口が設けられる。その一方で、右方端部近傍における上方に図示しない挿入孔が形成され、この挿入孔に、第２オイル循環経路１０８の一端部が挿入される。第２オイル循環経路１０８の一端部は、主軸３２に形成された前記オイル導入孔に接続される。

すなわち、第２オイル循環経路１０８は、オイル出口からオイル導入孔に連なるようにして設けられる。そして、第２オイル循環経路１０８には、第２潤滑用媒体供給機構としての第２オイルポンプ１１６が介装され、第２ケーシング１６のオイル出口と第２オイルポンプ１１６との間に第２フィルタ１１８が配設される。

本実施の形態に係るモータユニット１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。

モータユニット１０を搭載した自動車を走行させるに際しては、先ず、モータ１４において、ステータ側ヨーク２４を構成する電磁コイルに通電がなされる。これにより交番磁界が発生した電磁コイルと、ロータ側ヨーク２８を構成する永久磁石２６との間に電磁的な反発力及び吸引力が作用する。このため、ロータ２２及び主軸３２が回転し始める。

主軸３２が回転動作することに伴って、ＬＯＷクラッチ４８及びＨＩＧＨクラッチ５０の双方が回転動作する。ＬＯＷクラッチ４８が機能している場合、換言すれば、ＬＯＷクラッチ４８とドライブ側ＬＯＷギア５４が噛合している場合、これに追従し、ドライブ側ＬＯＷギア５４が回転動作する。

さらに、ドライブ側ＬＯＷギア５４の歯部に噛合したドリブン側ＬＯＷギア６４が回転動作し、これに伴ってカウンタ軸６２、及び歯車７４が回転動作すると、アウタ部材７８が回転動作する。アウタ部材７８の大径部１０２に設けられた歯部が、歯車７４の歯部に噛合しているからである。

従って、インナ部材８２、出力軸８０及び前記別の等速ジョイントが回転動作し、最終的に、ホイール及びタイヤ１０４が回転動作する。これにより、自動車が走行を開始する。この場合、低速トルクが得られる。なお、この間、ドライブ側ＨＩＧＨギア５６は回転動作しない。

自動車が走行を開始した後、必要に応じてＨＩＧＨクラッチ５０に切り換えられる。これによりＬＯＷクラッチ４８とドライブ側ＬＯＷギア５４との噛合が解消される一方でＨＩＧＨクラッチ５０とドライブ側ＨＩＧＨギア５６が噛合し、ドライブ側ＨＩＧＨギア５６が回転動作し始める。

以降、ドライブ側ＨＩＧＨギア５６の歯部に噛合したドリブン側ＨＩＧＨギア６６が回転動作し、これに伴ってカウンタ軸６２、及び歯車７４が回転動作すると、上記と同様にアウタ部材７８が回転動作する。従って、インナ部材８２、出力軸８０及び前記別の等速ジョイントが回転動作し、最終的に、ホイール及びタイヤ１０４が回転動作する。変速機１８及び出力軸８０は、これにより高速回転となる。その結果、自動車が、例えば、高速巡航状態となる。

以上のようにしてモータ１４及び変速機１８が回転動作している最中、第１オイルポンプ１１０の作用下に、第１ケーシング１２内のオイルＯＬ１がオイル出口から第１オイル循環経路１０６に導出される。オイルＯＬ１に金属粉等の不純物が含まれている場合、第１フィルタ１１２で濾過が行われることにより、該不純物が除去される。オイルＯＬ１は、その後、第１オイルポンプ１１０を経て第１ケーシング１２の上部に供給され、モータ１４の上部から第１ケーシング１２内に導入される。

オイルＯＬ１は、第１ケーシング１２内を降下する。この降下によって、モータ１４、第１ベアリング３４及び環状シール４０を上部から下部に指向して冷却する。そして、第１ケーシング１２内の下方に、ステータ２０の下方を浸漬する程度に貯留される。

一方、第２ケーシング１６においても、第２オイルポンプ１１６の作用下にオイルＯＬ２がオイル出口から第２オイル循環経路１０８に導出される。オイルＯＬ２に金属粉等の不純物が含まれているときには、第２フィルタ１１８で濾過が行われて該不純物が除去される。オイルＯＬ２は、第２オイルポンプ１１６で第２オイル循環経路１０８に沿って揚液され、第２ケーシング１６に形成された挿入孔、主軸３２に形成された前記オイル導入孔を介してオイル通路に導入される。

オイルＯＬ２は、さらに、オイル通路に沿って主軸３２内を流通し、オイル導出孔から、ドライブ側ＬＯＷギア５４とドリブン側ＬＯＷギア６４との噛合部分近傍に導出される。その後、オイルＯＬ２は、第２ケーシング１６の下方に向かって降下する。

以上の流通過程で、変速機１８、伝達機構４６、第２ベアリング３８、第３ベアリング４２、第４ベアリング６８及び第５ベアリング７０等が冷却される。オイルＯＬ２は、その後、第２ケーシング１６内の下方に、ドリブン側ＬＯＷギア６４及びドリブン側ＨＩＧＨギア６６の下方先端部を浸漬する程度に貯留される。

このように、本実施の形態においては、内室１２ａ、１６ａ同士が離隔された第１ケーシング１２、第２ケーシング１６の各々にモータ１４、変速機１８を個別に収容している。また、モータ１４を収容した第１ケーシング１２にオイルＯＬ１を循環供給するための経路（第１オイル循環経路１０６）と、変速機１８を収容した第２ケーシング１６にオイルＯＬ２を循環供給するための経路（第２オイル循環経路１０８）とを個別に設けるようにしている。このため、第１ケーシング１２内のオイルＯＬ１と、第２ケーシング１６内のオイルＯＬ２とが混ざることがない。

以上のような理由から、変速機１８を構成する各ギアが摩耗することによって金属粉が発生したとしても、第１ケーシング１２に金属粉が進入することが長期間にわたって回避される。従って、簡素な構成でモータ１４に金属粉が付着することが防止される。これにより、モータ１４の出力特性が低下することが回避されるので、モータ１４の出力特性を長期間にわたって維持することが可能となる。

しかも、第１オイルポンプ１１０の吐出量と第２オイルポンプ１１６の吐出量を個別に設定し得るので、第１ケーシング１２内に貯留するオイル量と、第２ケーシング１６に貯留するオイル量とを個別に調整することが可能である。このため、第１ケーシング１２、第２ケーシング１６内の各オイル量を適切量に維持することが容易である。

本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、図２に示すように、第１オイル循環経路１０６と第２オイル循環経路１０８でオイルポンプ１２０（共有潤滑用媒体循環機構）を共用するモータユニット１２２を構成するようにしてもよい。この場合、部品点数が低減するのでコストの低廉化を図ることができる。また、ポンプの個数が少ない分だけ、上記のモータユニット１０に比して設置スペースが狭小化するので、配置レイアウトの自由度が向上するという利点もある。

また、図１及び図２に示す実施の形態では、第１ケーシング１２の外壁を離隔壁としているが、第２ケーシング１６の外壁を離隔壁としてもよい。勿論、第１ケーシング１２又は第２ケーシング１６に開口端部を形成する必要は特になく、第１ケーシング１２の外壁、及び第２ケーシング１６の外壁の双方を、内室１２ａ、１６ａ同士を離隔する離隔壁としてもよい。

１０、１２２…モータユニット １２…第１ケーシング
１２ａ、１６ａ…内室 １４…モータ
１６…第２ケーシング １８…変速機
３２…主軸 ４４…クラッチ機構
４６…伝達機構 ４８…ＬＯＷクラッチ
５０…ＨＩＧＨクラッチ ５４…ドライブ側ＬＯＷギア
５６…ドライブ側ＨＩＧＨギア ６２…カウンタ軸
６４…ドリブン側ＬＯＷギア ６６…ドリブン側ＨＩＧＨギア
７２…等速ジョイント ７４…歯車
７８…アウタ部材 ８０…出力軸
８２…インナ部材 １０２…大径部
１０４…タイヤ １０６…第１オイル循環経路
１０８…第２オイル循環経路 １１０…第１オイルポンプ
１１２…第１フィルタ １１６…第２オイルポンプ
１１８…第２フィルタ １２０…オイルポンプ
ＯＬ１、ＯＬ２…オイル

Claims (5)

1. モータの出力を、変速機を介して出力軸に伝達する駆動ユニットであって、
   前記モータを収容する第１ケーシングと、
   前記第１ケーシングの内室に対して離隔された内室を有し、前記変速機を収容する第２ケーシングと、
   前記第１ケーシング及び前記第２ケーシングに潤滑用媒体を循環供給する潤滑用媒体循環機構と、
   を備えることを特徴とする駆動ユニット。
2. 請求項１記載の駆動ユニットにおいて、前記潤滑用媒体循環機構として、前記第１ケーシングに潤滑用媒体を循環供給する第１潤滑用媒体循環機構と、前記第２ケーシングに潤滑用媒体を循環供給する第２潤滑用媒体循環機構とを有することを特徴とする駆動ユニット。
3. 請求項１記載の駆動ユニットにおいて、前記潤滑用媒体循環機構として、前記第１ケーシング及び前記第２ケーシングの双方に潤滑用媒体を循環供給する共有潤滑用媒体循環機構を有することを特徴とする駆動ユニット。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の駆動ユニットにおいて、前記第１ケーシング及び前記第２ケーシング内に潤滑用媒体が貯留されるとともに、前記第２ケーシングに貯留された潤滑用媒体の液面が、前記モータの出力を前記出力軸に伝達する主軸よりも下方に位置することを特徴とする駆動ユニット。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の駆動ユニットにおいて、モータユニットをなし、前記出力軸が回転することによってタイヤを回転させることを特徴とする駆動ユニット。

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