JP2015021525A - インホイールモータ駆動装置 - Google Patents

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雄一 伊藤
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Abstract

【課題】 減速機２としてサイクロイド式のものを採用したインホイールモータ駆動装置における減速機ケーシング４ｂの中心から離れた位置にある外ピン２３の軸受４２に対する潤滑性能を向上させることを課題とする。【解決手段】 外ピンハウジング４０の一対のフランジ４０ｂに、外ピン２３と同軸上に外ピン組込孔４１を設け、その外ピン組込孔４１内に組み込んだ軸受４２により外ピン２３を回転自在に支持にし、入力軸１３の回転により外歯車２１を偏心揺動運動させて、その外歯車２１の自転を入力軸１３と同軸上に配置された出力軸２４から出力するようにしたサイクロイド式の減速機を使用するインホイールモータ駆動装置において、前記外ピンハウジング４０の円筒部４０ａに、軸方向の中央部から外ピン組込孔４１に向かって傾斜する傾斜案内壁４３を形成し、傾斜案内壁４３に沿って潤滑油が外ピン組込孔４１内に組み込んだ軸受４２に供給されるようにした。【選択図】 図４

Description

この発明は、インホイールモータ駆動装置に使用するサイクロイド式の減速機内部の潤滑構造に関する。
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１０１と、モータ１０１の回転を減速して出力する減速機１０２と、減速機１０２からの出力をホイールに伝える車輪ハブ１０３とを備える。
上記モータ１０１および減速機１０２は、モータケーシング１０４ａ、減速機ケーシング１０４ｂをそれぞれ有し、そのモータケーシング１０４ａ、減速機ケーシング１０４ｂは軸方向に接続されている。
図８に示すインホイールモータ駆動装置は、車輪を駆動するために大きな回転駆動トルクが要求され、モータ１０１の回転を減速する減速機１０２に、サイクロイド式のものを採用している。
減速機ケーシング１０４ｂには、下部に潤滑油のオイルタンク１０５が設けられ、オイルタンク１０５内の潤滑油をオイルポンプ１０６によって吸い込み、モータ１０１と減速機１０２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１０７は、ピンホルダ１２３の回転に同期して駆動されるオイルポンプ１０６の吐出口からモータケーシング１０４ａの内側に沿って後方に延び、モータ軸１０８の後端部からその内部通路１０９を経て、減速機１０２の入力軸１１０の内部通路１１１、その内部通路１１１に連通するよう入力軸１１０に径方向に設けられた入力軸給油孔１１２ａ、１１２ｂによって構成される。
サイクロイド式の減速機１０２は、図９及び図１０に示すように、入力軸１１０に設けられた偏心軸部１１３によって外歯車１１４を回転自在に支持し、その外歯車１１４の外周に形成された外歯１１５を減速機ケーシング１０４ｂの内側に組み込まれた内歯車１１６の外ピン１１７に噛合し、上記入力軸１１０の回転により外歯車１１４を偏心揺動運動させ、その外歯車１１４の自転を入力軸１１０と同軸上に配置された出力軸１１８から出力するようにしている。
ここで、入力軸１１０は、その一端部がスプライン嵌合によりモータ１０１のモータ軸１０８に接続されてモータ１０１により回転駆動されるようになっており、その他端部に偏心軸部１１３が設けられている（図８参照）。
偏心軸部１１３は、入力軸１１０の軸方向に一対設けられ、その一対の偏心軸部１１３は、円筒状外径面の中心が周方向に１８０°位相がずれるようにして設けられ、その一対の偏心軸部１１３のそれぞれ外径面に軸受１１９が嵌合されている。
外歯車１１４は、軸受１１９によって回転自在に支持され、その外周に形成された外歯１１５はトロコイド曲線歯形とされている。外歯車１１４には、回転軸心を中心とする一つの円上に複数のピン孔１２０が等間隔に形成され、軸方向に並ぶ一対のピン孔１２０のそれぞれに内ピン１２１が余裕をもって挿入され、その内ピン１２１に回転自在に支持されたころ１２２の外周一部がピン孔１２０の内周一部に接触している。
内ピン１２１の外周に設けられたころ１２２は、針状ころ軸受からなる。ころ１２２は外歯車１１４の偏心揺動運動を可能とし、その外歯車１１４の自転により内ピン１２１の両端部を支持するピンホルダ１２３を回転させ、そのピンホルダ１２３の軸心に設けられた出力軸１１８によって車輪ハブ１０３を回転させるようにしている（図８参照）。
外ピン１１７は、減速機ケーシング１０４ｂの内径面に回り止めされた外ピンハウジング１２６に支持されている。外ピンハウジング１２６は、減速機ケーシング１０４ｂの内径面に設けられた円筒部１２６ａと、円筒部１２６ａの両端から内向きに形成された一対のフランジ１２６ｂとからなる。
前記外ピン１１７は、その両端にある外ピンハウジング１２６の一対のフランジ１２ｂに外ピン１１７と同軸上に設けられた外ピン組込孔１２７に、軸受１２８を介して回転自在に支持されている。
特開２００９−６３０４３号公報
ところで、減速機１０２の下部のオイルタンク１０５には、オイルポンプ１０６により供給された潤滑油を入力軸１１０の入力軸供給孔１１２ａ、１１２ｂから遠心力によって放出することにより、減速機ケーシング１０４ｂ内の歯車や軸受の潤滑を行っている。
ところが、外ピンハウジング１２６の外ピン１１７は、減速機ケーシング１０４ｂの中心から離れた位置にあるため、遠心力により放出された潤滑油が外ピン組込孔１２７に組み込んだ軸受１２８に届き難く、軸受１２８の潤滑性に劣り、軸受寿命への影響が懸念される。特に入力軸１１０に対し車体鉛直方向の上部に当る外ピン１１７の軸受１２８の軸受寿命の影響が懸念される。
そこで、この発明は、減速機ケーシングの中心から離れた位置にある外ピンの軸受に対する潤滑性能を向上させることを課題とする。
上記の課題を解決するため、この発明においては、モータと、そのモータのロータから出力される回転を減速する減速機と、その減速機から出力される回転を駆動車輪に伝達するハブ輪とからなり、前記減速機が、前記モータによって回転駆動される入力軸と、その入力軸に設けられた偏心軸部に回転自在に支持された外歯車と、減速機ケーシング内に組み込まれて回り止めされ、内周に外歯車の外周に形成された外歯が噛合される内歯が形成され、その内歯の歯数が外歯より多くされた内歯車とを有し、前記内歯を、減速機ケーシングの内径面に回り止めされた外ピンハウジングに支持された外ピンによって形成し、外ピンハウジングは、減速機ケーシングの内径面に設けられた円筒部と、円筒部の両端から内向きに形成された一対のフランジとからなり、外ピンハウジングの一対のフランジに、内歯を構成する外ピンと同軸上に外ピン組込孔を設け、その外ピン組込孔内に組み込んだ軸受により外ピンを回転自在に支持にし、前記入力軸の回転により前記外歯車を偏心揺動運動させて、その外歯車の自転を前記入力軸と同軸上に配置された出力軸から出力するようにしたサイクロイド式の減速機とされたインホイールモータ駆動装置において、前記外ピンハウジングの円筒部に、一対のフランジに形成した外ピン組込孔に向かって潤滑油を導く潤滑油導入部を形成したことを特徴とする。
外ピンによって形成される内歯車の内周で外歯車が回転して、減速機ケーシング内の潤滑油が跳ね上げられると、潤滑油は、外ピンハウジングの円筒部に当たって外ピンハウジングの円筒部に形成した潤滑油導入部に沿って外ピン組込孔内に組み込んだ軸受に導かれる。
前記外ピンハウジングの円筒部の潤滑油導入部が、軸方向の中央部から一対のフランジに形成した外ピン組込孔に向かって傾斜する傾斜案内壁で形成し、前記傾斜案内壁は、外ピンハウジングの車体の鉛直方向の上方に位置するように設けると、円周方向に設けられた全ての外ピン組込孔に潤滑油が流れ込み易くなる。
また、前記傾斜案内壁の内面に、外ピン組込孔に向かう突状部を形成することにより、突状部に沿って外ピン組込孔に潤滑油がより流れ込み易くなる。
前記突状部は、外ピン組込孔内に組み込んだ軸受の軸方向押さえにすることができる。
この発明に係るインホイールモータ駆動装置においては、上記のように、減速機ケーシングの中心から離れた位置にある外ピンの軸受に対しても潤滑油の供給が良好であるため、装置全体の長寿命化が図れる。
この発明に係るインホイールモータ駆動装置の縦断正面図である。 図１のII線に沿った縦断側面図である。 図１のIII線に沿った縦断側面図である。 図１の部分拡大図である。 図４の矢印Ｂの方向で切断した外ピンハウジングの部分断面図である。 図４の矢印Ｂの方向で切断した外ピンハウジングの部分斜視図である。 この発明に係るインホイールモータ駆動装置の他の例を示す部分拡大縦断正面図である。 従来例を示す縦断正面図である。 図８のIX線に沿った縦断側面図である。 図８の部分拡大図である。
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
ホイールの内側に設置されるインホイールモータ駆動装置は、図１に示すように、モータ１と、そのモータ１からの回転を減速して出力する減速機２と、その減速機２からの回転によって回転駆動される車輪を回転自在に支持する車輪ハブ３とからなる。
上記モータ１および減速機２は、モータケーシング４ａ、減速機ケーシング４ｂをそれぞれ有し、そのモータケーシング４ａ、減速機ケーシング４ｂは軸方向に接続されている。
モータ１は、モータケーシング４ａの内周面にステータ５を設け、このステータ５の内周に間隔をおいてロータ６を設けたラジアルギャップタイプのものを使用している。
ロータ６は、モータ軸７を中心部に有し、そのモータ軸７は減速機２の入力軸１２に接続されて減速機ケーシング４ｂ内に挿入され、軸受８によってモータケーシング４ａに対して回転自在に支持されている。
減速機ケーシング４ｂには、下部に潤滑油のオイルタンク９が設けられ、オイルタンク９内の潤滑油をオイルポンプ１０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。
潤滑油を減速機２の内部に供給する給油通路１１は、ピンホルダ２９の回転に同期して駆動されるオイルポンプ１０の吐出口からモータケーシング４ａの内側に沿って後方に延び、モータ軸７の後端部からその内部通路１２を経て、減速機２の入力軸１３の内部通路１４、その内部通路１４に連通するよう入力軸１３に径方向に設けられた入力軸給油孔１５ａ、１５ｂによって構成される。また、モータ軸７の内部通路１２には、モータ１に潤滑油を給油するためのモータ軸給油孔１６が設けられている。
潤滑油の帰還通路１７は、減速機ケーシング４ｂの底部に設けられた排出口１８、オイルタンク９を経てオイルポンプ１０の吸入口に至る通路により構成される。
サイクロイド式の減速機２は、入力軸１３に設けられた偏心軸部１９によって外歯車２０を回転自在に支持し、その外歯車２０の外周に形成された外歯２１を減速機ケーシング４ｂの内側に組み込まれた内歯車２２の外ピン２３に噛合し、上記入力軸１３の回転により外歯車２０を偏心揺動運動させ、その外歯車２０の自転を入力軸１３と同軸上に配置された出力軸２４から出力し、車輪ハブ３を回転させている。
入力軸１３は、その一端部がスプライン嵌合によりロータ６のモータ軸７に接続されてモータ１により回転駆動されるようになっており、その他端部に偏心軸部１９が設けられている。
偏心軸部１９は、図４に示すように、入力軸１３の軸方向に一対設けられている。その一対の偏心軸部１９は、円筒状外径面の中心が周方向に１８０°位相がずれるようにして設けられ、その一対の偏心軸部１９のそれぞれの外径面に軸受２５が嵌合されている。
外歯車２０は、図３に示すように、軸受２５によって回転自在に支持され、その外周に形成された外歯２１はトロコイド曲線歯形とされている。外歯車２０には、回転軸心を中心とする一つの円上に複数のピン孔２６が等間隔に形成され、軸方向に並ぶ一対のピン孔２６のそれぞれに内ピン２７が余裕をもって挿入され、その内ピン２７に回転自在に支持されたころ２８の外周一部がピン孔２６の内周一部に接触している。
ころ２８は、図４に示すように、針状ころ軸受からなる。ころ２８は外歯車２０の偏心揺動運動を可能とし、その外歯車２０の自転により内ピン２７の両端部を支持するピンホルダ２９を回転させて、そのピンホルダ２９の軸心に設けられた出力軸２４から出力させるようにしている。
ここで、ピンホルダ２９は、軸方向に対向配置された一対の環状板３０ａ、３０ｂを有している。
環状板３０ａ、３０ｂは、軸心に筒部３１ａ、３１ｂを有し、入力軸１３の外径面上に設けられた軸受３２によって回転自在に支持され、内ピン２７の端部を支持している。
アウタ側の環状板３０ａの筒部３１ａの中心には、出力軸２４が一体に設けられている。
インナ側の環状板３０ｂの筒部３１ｂの中心には、オイルポンプ１０の駆動軸３３が一体に形成されている。ここで、アウタ側とは車体の外側を、すなわちインホイールモータ駆動装置の車輪ハブ側を、インナ側とは車体の内側を、すなわちインホイールモータ駆動装置のモータ側をそれぞれ示す。
図３に示すように、内歯車２２の内周に設けられた内歯は、外ピン２３によって形成される円弧歯形とされ、その外ピン２３によって形成される内歯の歯数は、外歯車２０の外歯２１より多くなっている。
外ピン２３は、減速機ケーシング４ｂの内径面との間に隙間を有するフローティング支持された外ピンハウジング４０に支持されている。外ピンハウジング４０は、キー止め等により減速機ケーシング４ｂに回り止めされている。
外ピンハウジング４０は、図４に示すように、減速機ケーシング４ｂの内径面に設けられた円筒部４０ａと、円筒部４０ａの両端から内向きに形成された一対のフランジ４０ｂとからなる。
外ピンハウジング４０の一対のフランジ４０ｂには、内歯を構成する外ピン２３と同軸上に外ピン組込孔４１をそれぞれ設け、その外ピン組込孔４１内に組み込んだ軸受４２により外ピン２３を回転自在に支持にしている。
図４、図５及び図６に示すように、外ピンハウジング４０の車体の鉛直方向の上方の円筒部４０ａには、外ピン組込孔４４に潤滑油を導く潤滑油導入部が形成されている。この実施例では、軸方向の中央部から両端の外ピン組込孔４１に向かって傾斜する傾斜案内壁４３が形成されている。
外ピンハウジング４０の円筒部４０ａに外ピン組込孔４１に向かって傾斜する傾斜案内壁４３は、入力軸１３の入力軸供給孔１５ａ、１５ｂから遠心力によって放出された潤滑油を、外ピン組込孔４１内に組み込んだ軸受４２に導くものである。
外ピンハウジング４０の円筒部４０ａに外ピン組込孔４１に向かって傾斜する傾斜案内壁４３の周方向の中央部に突状部４５を設けている。傾斜案内壁４３の周方向の中央部に突状部４５を設けることにより、突状部４５に沿って外ピン組込孔４１内に組み込んだ軸受４２に潤滑油が導かれ易くなり、潤滑効果がさらに向上する。
また、図７に示すように、傾斜案内壁４３の中央部に設けた突状部４５を、軸受４２の外輪端面に到達する位置に設けると、突状部４５が外ピン組込孔４１内に組み込んだ軸受４２の軸方向押さえになる。
上記傾斜案内壁４３の内面形状は、図６に示す実施形態では、円錐型に形成しているが、三角錐でも、その他のＲ形状でもよく、遠心力によって放出された潤滑油が、外ピン組込孔４１内に組み込んだ軸受４２に導く斜面形状であればよい。また、実施例では車体の鉛直方向の上方の円筒部４０ａのみに潤滑油導入部である傾斜案内壁４３を設け、インホイールモータ駆動装置の小型化を可能にしているが、組込性を考慮する場合は、円筒部４０ａの全周に潤滑油導入部を設けても良い。
図１に示すように、車輪ハブ３は、減速機２の出力軸２４の回転を車輪に伝達するハブ輪５１と、そのハブ輪５１に接続一体化された軸受内輪５２と、その軸受内輪５２およびハブ輪５１の外側に設けられた軸受外輪５３とを有している。
軸受外輪５３の外径面には車体取付フランジ５４が設けられている。車体取付フランジ５４は、減速機ケーシング４ｂの端面に衝合され、その端面にねじ込まれるボルト５５の締め付けによって減速機ケーシング４ｂに取付けられている。
軸受内輪５２は、ハブ輪５１の外径面に嵌合され、ボルト５６によって結合一体化されている。上記軸受外輪５３と軸受内輪５２は、転動体５７によって回転自在に支持されている。また、転動体５７の外側にはシール部材５８が設けられ、そのシール部材５８は軸受外輪５３の両端開口を閉塞している。
ハブ輪５２のアウタの外径面には車輪取付フランジ５９が設けられ、その車輪取付フランジ５９に設けられた複数のボルト６０によってブレーキロータと車輪のホイールが取付けられている。
インホイールモータ駆動装置は上記の構造からなり、モータ１のステータ５に対する通電によってロータ６を回転駆動すると、そのロータ６の回転は減速機２の入力軸１３に伝達されて、その入力軸１３が回転する。
また、入力軸１３の回転により、偏心軸部１９が偏心回転する。このとき、偏心軸部１９には外歯車２０が回転自在に支持され、その外歯車２０の外周に形成された外歯２１が減速機ケーシング４ｂに回り止めされた内歯車２２の外ピン２３に噛合しており、その外歯２１の歯数は内歯車２２の外ピン２３の歯数より少ないため、偏心軸部１９の偏心回転により外歯車２０は偏心揺動運動し、入力軸１３の回転方向と逆方向に自転する。その自転は内ピン２７およびピンホルダ２９を介して出力軸２４に伝達され、出力軸２４が減速回転する。
入力軸１３の入力軸供給孔１５ａ、１５ｂから遠心力によって放出されると、潤滑油は、外ピンハウジング４０の円筒部４０ａに当たり、傾斜案内壁４３の内面形状に沿って、外ピン組込孔４１内に組み込んだ軸受４２に導かれ、軸受４２の潤滑が良好に行われる。
図１では、モータ１としてラジアルギャップタイプのモータを示したが、アキシャルギャップタイプのモータであってもよい。
１ モータ
２ 減速機
３ 車輪ハブ
４ａ モータケーシング
４ｂ 減速機ケーシング
５ ステータ
６ ロータ
７ モータ軸
８ 軸受
９ オイルタンク
１０ オイルポンプ
１１ 給油通路
１２ 内部通路
１３ 入力軸
１４ 内部通路
１５ａ 入力軸給油孔
１５ｂ 入力軸給油孔
１６ モータ軸給油孔
１７ 帰還通路
１８ 排出口
１９ 偏心軸部
２０ 外歯車
２１ 外歯
２２ 内歯車
２３ 外ピン
２４ 出力軸
２５ 軸受
２６ ピン孔
２７ 内ピン
２９ ピンホルダ
３０ａ 環状板
３０ｂ 環状板
３１ａ 筒部
３１ｂ 筒部
３２ 軸受
３３ 駆動軸
４０ 外ピンハウジング
４０ａ 円筒部
４０ｂ フランジ
４１ 外ピン組込孔
４２ 軸受
４３ 傾斜案内壁
４４ 軸受
４５ 突状部
５１ ハブ輪
５２ 軸受内輪
５３ 軸受外輪
５４ 車体取付フランジ
５５ ボルト
５６ ボルト
５７ 転動体
５８ シール部材
５９ 車輪取付フランジ
６０ ボルト

Claims (4)

  1. モータと、そのモータのロータから出力される回転を減速する減速機と、その減速機から出力される回転を駆動車輪に伝達するハブ輪とからなり、前記減速機が、前記モータによって回転駆動される入力軸と、その入力軸に設けられた偏心軸部に回転自在に支持された外歯車と、減速機ケーシング内に組み込まれて回り止めされ、内周に外歯車の外周に形成された外歯が噛合される内歯が形成され、その内歯の歯数が外歯より多くされた内歯車とを有し、前記内歯を、減速機ケーシングの内径面に回り止めされた外ピンハウジングに支持された外ピンによって形成し、外ピンハウジングは、減速機ケーシングの内径面に設けられた円筒部と、円筒部の両端から内向きに形成された一対のフランジとからなり、外ピンハウジングの一対のフランジに、内歯を構成する外ピンと同軸上に外ピン組込孔を設け、その外ピン組込孔内に組み込んだ軸受により外ピンを回転自在に支持にし、前記入力軸の回転により前記外歯車を偏心揺動運動させて、その外歯車の自転を前記入力軸と同軸上に配置された出力軸から出力するようにしたサイクロイド式の減速機とされたインホイールモータ駆動装置において、前記外ピンハウジングの円筒部に、一対のフランジに形成した外ピン組込孔に向かって潤滑油を導く潤滑油導入部を形成したことを特徴とするインホイールモータ駆動装置。
  2. 前記潤滑油導入部が軸方向中央部から一対のフランジに形成した外ピン組込孔に向かって傾斜する傾斜案内壁であり、前記傾斜案内壁が、外ピンハウジングの鉛直方向の上方に位置する請求項1に記載のインホイールモータ駆動装置。
  3. 前記傾斜案内壁の内面に、外ピン組込孔に向かう突状部を形成したことを特徴とする請求項1又は２記載のインホイールモータ駆動装置。
  4. 前記突状部を、外ピン組込孔内に組み込んだ軸受の軸方向押さえにしたことを特徴とする請求項３に記載の車輪駆動装置。
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