JP2014240667A - インホイールモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 走り始めや低速走行時に減速機に十分な量の潤滑油を供給することができ、しかも減速機内における潤滑油の攪拌抵抗の影響が少ないインホイールモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】 駆動力を発生させるモータ２１と、モータ２１の回転を減速して出力する減速機２２と、減速機２２からの出力をホイールに伝える車輪ハブ２３と、潤滑油を貯留するオイルタンク２５と、潤滑油を循環させるオイルポンプ２６とを備えるインホイールモータ駆動装置において、前記オイルタンク２６とは別に、減速機ハウジング２４ｂ内に潤滑油の貯留部を設け、この潤滑油の貯留部に一定量以上の潤滑油が貯留されず、一定量の潤滑油が貯留されるように油量調整装置４４を設けた。
【選択図】 図１

Description

この発明は、インホイールモータ駆動装置、特に、潤滑油をポンプで圧送して循環させるインホイールモータ駆動装置に関するものである。

インホイールモータ駆動装置は、自動車のホイールの内側空間部分に設置されるものであり、図８に示すように、駆動力を発生させるモータ１と、モータ１の回転を減速して出力する減速機２と、減速機２からの出力をホイールに伝える車輪ハブ３とを備え、モータ１と減速機２がハウジング４内に収容されている。

ハウジング４には、下部に潤滑油のオイルタンク５が設けられ、オイルタンク５内の潤滑油をオイルポンプ６によって吸い込み、モータ１と減速機２に潤滑油を供給し、潤滑と冷却を行っている（特許文献１）。

潤滑油を減速機２の内部に供給する給油通路７は、モータ１の回転に同期して駆動されるオイルポンプ６の吐出口からハウジング４の内側に沿って後方に延び、モータ軸８の後端部からその内部通路９を経て、減速機２の入力軸１０の内部通路１１、その内部通路１１に連通するよう入力軸１０に径方向に設けられた入力軸給油孔１２ａ、１２ｂによって構成される。

潤滑油の帰還通路１３は、減速機２のハウジング４の底部に設けられた排出口１４、オイルタンク５を経てオイルポンプ６の吸入口に至る通路１３により構成される。

特開２００９−６３０４３号公報

ところで、上記のように、潤滑油をオイルポンプ６で圧送して潤滑する場合、オイルポンプ６が始動してから潤滑油がインホイールモータ駆動装置の内部を循環するまで時間がかかる。したがって、減速機２に潤滑油が供給されるまでの間は、減速機２の潤滑が不十分になる。

例えば、吐出量がモータ１の回転数に依存する内蔵型のオイルポンプ６の場合、低速時（始動時や渋滞時、バック走行時）にはオイルポンプ６の吐出量が少ないため、減速機２に十分な潤滑油が循環しない可能性がある。

また、外付けの電動ポンプの場合でも減速機２までの流路が長い場合、減速機２の潤滑に時間がかかる可能性がある。

一方でポンプを使用せずに減速機２を油浴で潤滑するようにした場合には、潤滑が不足する恐れはないものの、潤滑油の攪拌抵抗の影響を受けるため効率の低下につながる。

そこで、この発明は、走り始めや低速走行時に減速機に十分な量の潤滑油を供給することができ、しかも減速機内における潤滑油の攪拌抵抗の影響が少ないインホイールモータ駆動装置を提供することを課題とするものである。

前記の課題を解決するために、この発明は、駆動力を発生させるモータと、モータの回転を減速して出力する減速機と、減速機からの出力をホイールに伝える車輪ハブと、潤滑油を貯留するオイルタンクと、潤滑油を循環させるオイルポンプとを備えるインホイールモータ駆動装置において、前記オイルタンクとは別に、減速機の減速機ハウジング内に潤滑油の貯留部を設けることを特徴とする。

前記減速機ハウジングの潤滑油の貯留部には、一定量以上の潤滑油が貯留されず、一定量の潤滑油が貯留されるように油量調整装置を設けることが望ましい。

前記油量調整装置は、減速機の動作情報に基づいて制御するようにする。

前記油量調整装置としては、前記減速機とオイルタンクとの流路に、潤滑油の開閉弁を設ける構成とすることができる。

前記開閉弁を開閉する閾値は、油面高さや車速によって調整される。

前記潤滑油の貯留部に溜める潤滑油の油量は、停止時及び低回転時に減速機の一部が潤滑油に浸漬するレベルに調整される。

前記潤滑油の貯留部に、ヒータを備えることにより、潤滑油の油温が低くて動粘度が高い状態を回避することができる。

前記潤滑油の貯留部のヒータは、潤滑油の貯留部の油量が所定量以下の場合には作動を停止させて、油温が上昇し過ぎるのを防止することが望ましい。

また、前記潤滑油の貯留部には、鉄系コンタミを捕集するマグネットを備えることが望ましい。

以上のように、この発明によれば、オイルポンプによる潤滑とは別に、減速機のハウジング内に、潤滑油の貯留部を備えているので、走り始めや低速走行時にも減速機に十分な量の潤滑油を供給することができ、潤滑油不足による焼き付き防止を図ることができる。

この発明に係るインホイールモータ駆動装置の実施形態を示す断面図である。 貯留部に設ける開閉弁の一例を示す概略図である。 貯留部に設ける開閉弁の他の例を示し、（ａ）は開閉弁が閉じた状態、（ｂ）は開閉弁が開いた状態を示している。 遊星歯車減速機を使用する場合の貯留部の油量を示す概略図である。 油量調整装置の制御フローを示す図である。 貯留部のヒータのＯＮ−ＯＦＦの制御フローを示す図である。 潤滑油の油温と動粘度の関係を示すグラフである。 従来例のインホイールモータ駆動装置の断面図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この発明に係るインホイールモータ駆動装置は、図１に示すように、駆動力を発生させるモータ２１と、モータ２１の回転を減速して出力する減速機２２と、減速機２２からの出力をホイールに伝える車輪ハブ２３とを備え、モータ２１と減速機２２がハウジング２４内に収容されている。ハウジング２４は、モータハウジング２４ａと減速機ハウジング２４ｂとからなる。

減速機ハウジング２４ｂには、下部に潤滑油のオイルタンク２５が設けられ、オイルタンク２５内の潤滑油をオイルポンプ２６によって吸い込み、モータ２１と減速機２２に潤滑油を供給し、潤滑と冷却を行っている。

潤滑油を減速機２２の内部に供給する給油通路２７は、モータ２１の回転に同期して駆動されるオイルポンプ２６の吐出口からモータハウジング２４ａの内側に沿って後方に延び、モータ軸２８の後端部からその内部通路２９を経て、減速機２２の入力軸３０の内部通路３１、その内部通路３１に連通するよう入力軸３０に径方向に設けられた入力軸給油孔３２ａ、３２ｂによって構成される。

潤滑油の帰還通路３３は、減速機ハウジング２４ｂの底部に設けられた排出口３４、オイルタンク２５を経てオイルポンプ２６の吸入口に至る通路により構成される。

モータ２１は、モータ２１のモータハウジング２４ａに固定されるステータ３５と、ステータ３５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３６と、ロータ３６の内側に固定連結されてロータ３６と一体回転するモータ軸２８とを備えるラジアルギャップモータである。モータ軸２８は、モータ２１のモータハウジング２４ａに対して転がり軸受３７ａ、３７ｂによって回転自在に支持されている。

モータ軸２８は、モータ２１の駆動力を減速機２２に伝達するためにモータ２１から減速機２２にかけて配置されている。

図1に示す実施形態の減速機２２は、サイクロイド減速機を使用している。

モータ軸２８は、中空構造で、減速機２２の入力軸３０が嵌合固定され、入力軸３０には偏心部３８ａ、３８ｂが設けられている。２つの偏心部３８ａ、３８ｂ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。

サイクロイド型の減速機２２は、偏心部３８ａ、３８ｂに回転自在に保持される公転部材としての曲線板３９ａ、３９ｂと、減速機２２の減速機ハウジング２４ｂ上の固定位置に保持され、曲線板３９ａ、３９ｂの外周部に係合する外周係合部材としての複数の外ピン４０と、曲線板３９ａ、３９ｂの自転運動を車輪側回転部材４１に伝達する運動変換機構と、偏心部３８ａ、３８ｂに隣接する位置にカウンタウェイト４２とを備える。

運動変換機構は、車輪側回転部材４１に保持された複数の内ピン４３と、曲線板３９ａ、３９ｂに設けられた貫通孔とで構成される。内ピン４３は、車輪側回転部材４１の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられており、その軸方向一方側端部が車輪側回転部材４１に固定されている。また、曲線板３９ａ、３９ｂとの摩擦抵抗を低減するために、曲線板３９ａ、３９ｂの貫通孔の内壁面に当接する位置に針状ころ軸受が設けられている。

減速機２２の減速機ハウジング２４ｂには、下部に潤滑油のオイルタンク２５が設けられ、減速機ハウジング２４ｂの少なくとも１箇所には、減速機２２の内部の潤滑油を排出する排出口３４が設けられている。

排出口３４には、減速機２２の減速機ハウジング２４ｂ内の油量を調整するための油量調整装置４４が設置されている。

油量調整装置４４としては、例えば、排出口３４に開閉弁を設置して構成することができる。開閉弁としては、図２に示すようなソレノイド弁４４ａ、あるいは、図３（ａ）（ｂ）に示すようなスライド弁４４ｂによって構成することができる。図２に示すソレノイド弁４４ａは、排出口３４を閉じた状態を示している。また、図３（ａ）のスライド弁４４ｂは、排出口３４を閉じた状態を示し、図３（ｂ）のスライド弁４４ｂは、排出口３４を開いた状態を示している。

排出口３４に設置した上記開閉弁の開閉を制御することにより、減速機２２の減速機ハウジング２４ｂからオイルタンク２５への潤滑油の流出量を調整し、減速機ハウジング２４ｂ内の下方の潤滑油の貯留部に所定量の潤滑油を溜めるようにしている。

即ち、減速機ハウジング２４ｂ内の貯留部に、所定量の潤滑油を溜めておくと、低速時（始動時や、渋滞時、バック走行時）にオイルポンプ２６による潤滑油の循環が十分でないときにも、減速機ハウジング２４ｂ内の貯留部に溜まった潤滑油によって減速機２２の潤滑不足を補うことができる。

そして、オイルポンプ２６による潤滑油の循環が十分になり、減速機ハウジング２４ｂ内の潤滑油の貯留部の油量が所定の水位を超えると、潤滑油の撹拌抵抗が増し、減速機２２の効率が低下する。このため、減速機ハウジング２４ｂ内の貯留部の潤滑油の油量が所定の水位を超えると、油量調整装置４４のソレノイド弁４４ａやスライド弁４４ｂを開いて、減速機ハウジング２４ｂ内の貯留部の潤滑油をオイルタンク２５へ流出させて、減速機ハウジング２４ｂ内の貯留部の油量を所定の水位に保つようにしている。

減速機ハウジング２４ｂ内の貯留部に溜める潤滑油の水位としては、サイクロイド型の減速機２２の場合は、サイクロイド型の減速機２２の偏心部３８ａ、３８ｂの一部が少なくとも潤滑油の油中に浸漬する高さが望ましい。

また、減速機２２として、遊星歯車減速機を使用する場合には、減速機ハウジング２４ｂ内に溜める潤滑油の水位としては、図４に示すように、少なくとも遊星歯車４５の支持軸受４６の一部が潤滑油の油中に浸漬する高さが望ましい。図４の点線は、油面４７を示している。

油量調整装置４４のソレノイド弁４４ａやスライド弁４４ｂは、例えば、図５に示す制御フローに従って開閉が行われる。
図５に示す制御フローにおいて、閾値Ａは、低速時（始動時や、渋滞時、バック走行時）に、減速機ハウジング２４ｂ内の貯留部に溜めておく潤滑油の望ましい水位である。

また、閾値Ｂは、オイルポンプ２６による潤滑油の循環が十分になる速度であり、渋滞時を想定すると、大体２０〜４０ｋｍ／ｈに設定される。

まず、ステップＳ１の油量調整装置４３の開閉弁を閉じた状態から、ステップ２に移行し、減速機ハウジング２４ｂ内の貯留部の潤滑油の水位を判定する。

ステップＳ２において、減速機ハウジング２４ｂ内の貯留部の潤滑油の水位が閾値Ａよりも高いと判定されると、ステップＳ３に移行し、走行速度が閾値Ｂを超えているかどうかを判定する。

ステップＳ３において、走行速度が閾値Ｂを超えていると、油量調整装置４３の開閉弁を開放し、ステップＳ５に移行する。

ステップＳ５において、走行速度が閾値Ｂの−１０ｋｍ／ｈよりも遅くなったと判定すると、ステップＳ６に移行して、油量調整装置４４の開閉弁を閉じる。

以後、ステップＳ１〜Ｓ６を繰り返し、減速機ハウジング２４ｂ内の貯留部の潤滑油の水位を一定に保つようにしている。

また、減速機ハウジング２４ｂ内の貯留部の潤滑油の水位が所定以上にならないように、減速機ハウジング２４ｂの潮流部に溜まる潤滑油の所定レベルの位置に、オイルタンク２５に連通する排出用の油穴を設け、減速機ハウジング２４ｂの貯留部に一定レベル以上の潤滑油が溜まらないようにしてもよい。

次に、減速機ハウジング２４ｂ内の貯留部に溜めた潤滑油の温度が低いと、潤滑油の動粘度が高く、減速機２２の駆動抵抗が増す。

このため、減速機ハウジング２４ｂの貯留部にヒータを設置し、潤滑油の温度が低い場合に、ヒータによって潤滑油を加熱して、潤滑油の動粘度を下げるようにしてもよい。

このヒータは、例えば、図６に示す制御フローにより、ＯＮ−ＯＦＦ制御される。

図６に示す制御フローにおいて、閾値Ａ、閾値Ｂは、例えば、図７に示すような使用する潤滑油の油温と動粘度の関係グラフから設定するものであり、使用環境、潤滑油性状に応じて任意に設定可能である。

まず、ステップＳ７のヒータがＯＦＦの状態からステップＳ８に移行し、油温が閾値Ａよりも低くて、油量調整装置４４の開閉弁が閉じていると判定すると、ステップＳ９に移行し、ヒータをＯＮにする。

この後、ステップＳ１０に移行し、油量調整装置４４の弁が閉じていると判定した場合には、ステップＳ１１に移行し、油温が閾値Ｂよりも高いかどうかを判定し、油温が閾値Ｂよりも高いと判定すると、ステップＳ１２でヒータをＯＦＦにする。

ステップＳ１０において、油量調整装置４４の開閉弁が開いていると判定すると、ステップＳ１２に移行し、ヒータをＯＦＦにする。

図６に示す制御フローにより、潤滑油の動粘度が高い領域を回避することができる（図７の矢印）。

減速機ハウジング２４ｂ内の潤滑油の貯留部に、マグネットを設置することにより、潤滑油に混入した鉄系コンタミを捕集することができる。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、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。

２１ モータ
２２ 減速機
２３ 車輪ハブ
２４ ハウジング
２４ａ モータハウジング
２４ｂ 減速機ハウジング
２５ オイルタンク
２６ オイルポンプ
２７ 給油通路
２８ モータ軸
２９ 内部通路
３０ 入力軸
３１ 内部通路
３２ａ、３２ｂ 入力軸給油孔
３３ 帰還通路
３４ 排出口
３５ ステータ
３６ ロータ
３７ａ、３７ｂ 転がり軸受
３８ａ、３８ｂ 偏心部
３９ａ、３９ 曲線板
４０ 外ピン
４１ 車輪側回転部材
４２ カウンタウェイト
４３ 内ピン
４４ 油量調整装置
４４ａ ソレノイド弁
４４ｂ スライド弁
４５ 遊星歯車
４６ 支持軸受
４７ 油面

Claims (9)

1. 駆動力を発生させるモータと、モータの回転を減速して出力する減速機と、減速機からの出力をホイールに伝える車輪ハブと、潤滑油を貯留するオイルタンクと、オイルタンクの潤滑油を給油通路を通じて前記減速機に供給させるオイルポンプとを備えるインホイールモータ駆動装置において、前記オイルタンクとは別に、前記減速機の減速機ハウジング内に潤滑油の貯留部を設けたことを特徴とするインホイールモータ駆動装置。
2. 前記減速機ハウジングの潤滑油の貯留部に、一定量の潤滑油を貯留する油量調整装置を備えることを特徴とする請求項１記載のインホイールモータ駆動装置。
3. 前記油量調整装置を、減速機の動作状況に基づき制御する請求項２に記載のインホイールモータ駆動装置。
4. 前記油量調整装置が、前記減速機とオイルタンクとの流路に設けた開閉弁からなる請求項１〜３のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
5. 前記開閉弁を開閉する閾値を調整可能にしている請求項４に記載のインホイールモータ駆動装置。
6. 停止時及び低回転時に減速機の一部が潤滑油に浸漬する油量に貯留部の油量が調整される請求項５記載のインホイールモータ駆動装置。
7. 前記潤滑油の貯留部に、ヒータを備える請求項１〜６のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
8. 前記潤滑油の貯留部のヒータは、潤滑油の貯留部の油量が所定量以下の場合には作動を停止させる請求項７に記載のインホイールモータ駆動装置。
9. 前記潤滑油の貯留部に、鉄系コンタミを捕集するマグネットを備える請求項１〜８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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