JP2015027819A - インホイールモータ駆動装置の潤滑装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】車輌の加速・減速・旋回といった挙動の際のオイルタンク内の油面を安定化させることにより、回転ポンプへの空気の噛み込み現象を減少させて、回転ポンプへの潤滑油の安定した吸い込みを実現するインホイールモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】ハウジング２２内又はその近傍に、潤滑油のオイルタンク２２ｄ及び潤滑油を循環させるための回転ポンプ５１を備えたインホイールモータ潤滑装置２１において、前記オイルタンク２２ｄ内に多孔質材７１を封入した。
【選択図】図１

Description

この発明は、電動モータの出力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の潤滑装置に関するものである。
インホイールモータ駆動装置１０１は、図１７、１８に示すように、自動車のホイール２の内側空間部分に設置される。
このインホイールモータ駆動装置１０１は、図１６に示すように、車体に取り付けられるハウジング１０２の内部に駆動力を発生させる電動モータ１０３と、車輪に接続される車輪ハブ１０４と、電動モータ１０３の回転を減速して車輪ハブ１０４に伝達する減速機１０５とを備える。
上記構成のインホイールモータ駆動装置１０１において、装置のコンパクト化の観点から電動モータ１０３には低トルクで高回転のモータが採用される。一方、車輪ハブ１０４には、車輪を駆動するために大きなトルクが必要となる。このため、減速機１０５には、コンパクトで高い減速比が得られるサイクロイド減速機を採用することが多い。
サイクロイド減速機を適用した減速機１０５は、偏心部１０６ａ、１０６ｂを有する入力軸１０６と、偏心部１０６ａ、１０６ｂに配置される曲線板１０７ａ、１０７ｂと、曲線板１０７ａ、１０７ｂを入力軸１０６に対して回転自在に支持する転がり軸受１０６ｃと、曲線板１０７ａ、１０７ｂの外周面に係合して曲線板１０７ａ、１０７ｂに自転運動を生じさせる複数の外周係合部材１０８と、曲線板１０７ａ、１０７ｂの自転運動を車輪側回転部材１１０に伝達する複数の内ピン１０９とを含む。
上記構成のインホイールモータ駆動装置１０１においては、ハウジング１０２の下部に潤滑油のオイルタンク１０２ｄを設け、オイルタンク１０２ｄ内の潤滑油を吸い込み通路１０２ｆから回転ポンプ１１３によって吸い込み、電動モータ１０３と減速機１０５に潤滑油を供給して潤滑と冷却を行う潤滑装置を設けている。
潤滑装置は、モータ側回転部材１１２の内部に設けられる潤滑油路１１２ａと、潤滑油路１１２ａからモータ側回転部材１１２の外径面に向かって延びる潤滑油供給口１１２ｂと、ハウジング１０２に設けられ、減速機１０５から潤滑油を排出する潤滑油排出口１０２ｂと、潤滑油排出口１０２ｂと潤滑油路１１２ａとを接続し、潤滑油排出口１０２ｂから排出された潤滑油を潤滑油路１０２ｆに還流する循環油路１０２ｃと、ハウジング１０２内に配置され、車輪側回転部材１１０の回転を利用して潤滑油を循環させる回転ポンプ１１３とを備える。
潤滑油排出口１０２ｂと回転ポンプ１１３との間には、潤滑油を一時的に貯留するオイルタンク１０２ｄを、減速機１０５の減速部ハウジング１０２ｅの下部に設けている。
図１６のインホイールモータ駆動装置１０１では、図１７の概略図に示す通り、回転ポンプ１１３によって吸い込んだ潤滑油を、ハウジング１０２の上部と背面側に設けた循環油路１０２ｃから電動モータ１０３のモータ側回転部材を通して、減速機１０５に循環させている。
また、図１８に示すように、回転ポンプ１１３から分岐させた油路１０２ｇによって、電動モータ１０３と減速機１０５に潤滑油を供給するようにしたものもある。
ところで、回転ポンプ１１３の吸い込み口１１３ａは、図１９の概略図に示すように、オイルタンク１０２ｄの下部に設置されているが、インホイールモータ駆動装置１０１は、ばね下に配置されるため、振動などの影響、あるいは車輌の加速・減速・旋回といった挙動により、オイルタンク１０２ｄ内の潤滑油の油面は激しく揺動する。
オイルタンク１０２ｄの油面の揺動が激しく、例えば、車輌を前後に加速・減速させると、図１９に示すように、オイルタンク１０２ｄ内の潤滑油Ａが前後に揺れ動き、油面が水平位置から斜めに移動した際に、回転ポンプ１１３の吸い込み口１１３ａに潤滑油Ａがない状態となり、回転ポンプ１１３による潤滑油の吸い込みが不安定になって、潤滑油Ａに空気の噛み込み現象が発生する可能性がある。
空気を含んだ潤滑油Ａがインホイールモータ駆動装置１０１内の軸受や減速機１０５の歯面に供給されると、部分的に無循環状態が生じて寿命に悪影響を及ぼす。
このため、従来、オイルタンク１０２ｄ内に位置する回転ポンプ１１３の吸い込み口１１３ａを、車輌の加速・減速に対応させて、前後方向に回動させるようにしたものが特許文献１に開示されている。
特開２０１０−２２８５３６号公報
ところが、上記のように、オイルタンク１０２ｄ内の回転ポンプ１１３の吸い込み口１１３ａを、車輌の加速・減速に対応させて前後方向に回動させたとしても、車輌が図２０の矢印Ｂに示す方向に旋回した場合には、オイルタンク１０２ｄ内の潤滑油に、矢印Ｇの方向に遠心力が加わるため、オイルタンク１０２内で潤滑油が左右に大きく揺れ動く。この揺れによって、回転ポンプ１１３への空気の噛み込み現象が起こる可能性がある。
特に、軽量・コンパクト化が要求されるインホイールモータ駆動装置１０１においては、オイルタンク１０２ｄの油量も制限されるため、回転ポンプ１１３への空気の噛み込み現象が起こり易い。
また、オイルタンク１０２ｄ内のオイルが揺れ動いて撹拌されると、オイルに泡立ち現象が生じ、泡立ちによっても回転ポンプ１１３への空気の噛み込み現象が起こる。
そこで、この発明は、車輌の加速・減速・旋回といった挙動の際のオイルタンク内の油面を安定化させて、オイルの泡立ち現象を抑制することにより、回転ポンプへの空気の噛み込み現象を減少させて、回転ポンプへの潤滑油の安定した吸い込みを実現しようとするものである。
この発明は、インホイールモータのハウジング内又はその近傍に、潤滑油のオイルタンク及び潤滑油を循環させるためのポンプを備えたインホイールモータの潤滑装置において、前記オイルタンク内に、多孔質材を設置したものである。
オイルタンク内に多孔質材を設置することにより、車輌の挙動による油面の揺動を規制できるので、オイルポンプへの空気の噛み込み頻度を下げることができる。
また、多孔質材を挿入することにより、タンク内で泡立ちが生じても、多孔質材を通過する際に、気泡が除去されるので、オイルポンプへの空気の噛み込み現象を防止することができる。
また、オイルが多孔質材を通過する際に、オイルに混入した異物が除去されるので、オイルを清浄に保つことができる。
以上のように、この発明によれば、オイルタンク内での潤滑油の揺動が安定化するため、オイルポンプへの空気の噛み込み頻度が下がり、インホイールモータ駆動装置の寿命が延びる。
また、多孔質材がオイルのフィルターとして機能するので、オイルを清浄に保つことができる。
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の概略断面図である。 図１の電動モータの拡大図である。 図１の減速機の拡大図である。 図１の車輪ハブの拡大図である。 図１のV−V線の断面図である。 図１の偏心部周辺の拡大図である。 図１の回転ポンプを軸方向から見た図である。 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概略平面図である。 図８の電気自動車を後方から見た図である。 この発明に係るインホイールモータ駆動装置のオイルタンクの一例を示す概略正面図である。 この発明に係るインホイールモータ駆動装置のオイルタンクの他の例を示す概略側面図である。 この発明に係るインホイールモータ駆動装置のオイルタンクの他の例を示す概略正面図である。 この発明に係るインホイールモータ駆動装置のオイルタンクの他の例を示す概略正面図である。 オイルタンクの蓋に多孔質材を配置した例を示す斜視図である。 オイルタンクの蓋に多孔質材を配置した他の例を示す斜視図である。 従来のインホイールモータ駆動装置の概略断面図である。 従来のインホイールモータ駆動装置の概略図である。 従来のインホイールモータ駆動装置の他の例を示す概略図である。 インホイールモータ駆動装置の従来のオイルタンク内の潤滑油の挙動を示す概略正面図である。 車輌を旋回させた際に加わる遠心力Ｇの方向を示す概略図である。
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。
この発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置を備えた電気自動車１１は、図８に示すように、シャーシ１２と、操舵輪としての前輪１３と、駆動輪１４と、左右の駆動輪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。駆動輪１４は、図９に示すように、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駆動輪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、駆動輪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、左右の駆動輪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。
インホイールモータ駆動装置２１は、図１に示すように、駆動力を発生させる電動モータＡと、電動モータＡの回転を減速して出力する減速機Ｂと、減速機Ｂからの出力を駆動輪１４に伝える車輪ハブＣとを備え、電動モータＡと減速機とはハウジング２２に収納されて、図９に示すように電気自動車１１のホイールハウジング１２ａ内に取り付けられる。
電動モータＡは、ハウジング２２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側回転部材２５とを備えるラジアルギャップモータである。ロータ２４は、フランジ形状のロータ部２４ａと円筒形状の中空軸部２４ｂとを有し、転がり軸受３６ａ、３６ｂによってハウジング２２に対して回転自在に支持されている。
モータ側回転部材２５は、電動モータＡの駆動力を減速機Ｂに伝達するために電動モータＡから減速機Ｂにかけて配置され、図３に示すように、減速機Ｂ内に偏心部２５ａ、２５ｂを有する。このモータ側回転部材２５は、一端がロータ２４の中空軸部２４ｂと嵌合すると共に（図１参照）、減速機Ｂ内で転がり軸受３６ｃによって支持される。さらに、２つの偏心部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。
減速機Ｂは、偏心部２５ａ、２５ｂに回転自在に保持される公転部材としての曲線板２６ａ、２６ｂと、ハウジング２２上の固定位置に保持され、曲線板２６ａ、２６ｂ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２７と、曲線板２６ａ、２６ｂの自転運動を車輪側回転部材２８に伝達する運動変換機構と、偏心部２５ａ、２５ｂの両側で隣接する位置にカウンタウェイト２９とを備える。また、減速機Ｂには、減速機Ｂに潤滑油を供給する潤滑装置が設けられている。
車輪側回転部材２８は、フランジ部２８ａと軸部２８ｂとを有する。フランジ部２８ａの端面には、車輪側回転部材２８の回転軸心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。また、軸部２８ｂはハブ部材３２に嵌合固定され、減速機Ｂの出力を駆動輪１４に伝達する（図１参照）。車輪側回転部材２８のフランジ部２８ａとモータ側回転部材２５とは、転がり軸受３６ｃによって回転自在に支持されている。
曲線板２６ａ、２６ｂは、図５に示すように、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を有する。貫通孔３０ａは、曲線板２６ａ、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２６ａ、２６ｂの中心に設けられており、偏心部２５ａ、２５ｂに嵌合する。
曲線板２６ａは、転がり軸受４１によって偏心部２５ａに対して回転自在に支持されている。図６に示すように、この転がり軸受４１は、偏心部２５ａの外径面に嵌合し、その外径面に内側軌道面４２ａを有する内輪部材４２と、曲線板２６ａの貫通孔３０ｂの内径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。また、曲線板２６ｂは、同様に転がり軸受４１によって偏心部２５ｂに対して回転自在に支持されている。
外ピン２７は、モータ側回転部材２５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る。曲線板２６ａ、２６ｂが公転運動すると、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、曲線板２６ａ、２６ｂとの摩擦抵抗を低減するために、外ピン２７の両端に針状ころ軸受２７ａを有する。
カウンタウェイト２９は、円板状で、中心から外れた位置にモータ側回転部材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２５ａ、２５ｂに隣接する位置に偏心部と１８０°位相を変えて配置される。
ここで、図６に示すように、２枚の曲線板２６ａ、２６ｂ間の中心点をＧとすると、図６の中心点Ｇの右側について、中心点Ｇと曲線板２６ａの中心との距離をＬ１、曲線板２６ａ、転がり軸受４１、および偏心部２５ａの質量の和をｍ１、曲線板２６ａの重心の回転軸心からの偏心量をε１とし、中心点Ｇとカウンタウェイト２９との距離をＬ２、カウンタウェイト２９の質量をｍ２、カウンタウェイト２９の重心の回転軸心からの偏心量をε２とすると、Ｌ１×ｍ１×ε１＝Ｌ２×ｍ２×ε２を満たす関係となっている。また、図６の中心点Ｇの左側の曲線板２６ｂとカウンタウェイト２９との間にも同様の関係が成立する。
運動変換機構は、車輪側回転部材２８に保持された複数の内ピン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、車輪側回転部材２８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２８に固定されている。また、曲線板２６ａ、２６ｂとの摩擦抵抗を低減するために、曲線板２６ａ、２６ｂの貫通孔３０ａの内壁面に当接する位置に針状ころ軸受３１ａが設けられている。
一方、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、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。
潤滑装置は、図１〜３に示すように、電動モータＡと減速機Ｂに潤滑油を供給するものであって、潤滑油路２５ｃと、潤滑油供給口２５ｄと、潤滑油排出口２２ｂ、２２ｃと、オイルタンク２２ｄと、回転ポンプ５１と、循環油路２２ｅとを備える。
潤滑油路２５ｃは、モータ側回転部材２５の内部を軸線方向に沿って延びている。また、潤滑油供給口２５ｄは、潤滑油路２５ｃからモータ側回転部材２５の外径面に向かって延びている。なお、この実施形態において、潤滑油供給口２５ｄは、偏心部２５ａ、２５ｂに設けられている。
また、減速機Ｂを保持するハウジング２２ｆの下部の少なくとも１箇所には、減速機Ｂ内部の潤滑油を排出する潤滑油排出口２２ｂが設けられている。また、潤滑油排出口２２ｂは、電動モータＡを保持するハウジング２２ｇの下部に接続され、ハウジング２２ｇの下部に設けたオイルタンク２２ｄに、潤滑油排出口２２ｃを介して連通されている。
オイルタンク２２ｄには、潤滑油を吸い上げるパイプ６１が設けられ、オイルタンク２２ｄの潤滑油を回転ポンプ５１で吸い上げて、循環油路２２ｅを経由して潤滑油路２５ｃに強制的に還流させている。
ここで、回転ポンプ５１は、図７に示すように、車輪側回転部材２８の回転を利用して回転するインナーロータ５２と、インナーロータ５２の回転に伴って従動回転するアウターロータ５３と、ポンプ室５４と、パイプ６１に連通する吸入口５５と、循環油路２２ｅに連通する吐出口５６とを備えるサイクロイドポンプである。
インナーロータ５２は、外径面にサイクロイド曲線で構成される歯形を有する。具体的には、歯先部分５２ａの形状がエピサイクロイド曲線、歯溝部分５２ｂの形状がハイポサイクロイド曲線となっている。このインナーロータ５２は、スタビライザ３１ｂの円筒部３１ｄの外径面に嵌合して内ピン３１（車輪側回転部材２８）と一体回転する。
アウターロータ５３は、内径面にサイクロイド曲線で構成される歯形を有する。具体的には、歯先部分５３ａの形状がハイポサイクロイド曲線、歯溝部分５３ｂの形状がエピサイクロイド曲線となっている。このアウターロータ５３は、ハウジング２２に回転自在に支持されている。
インナーロータ５２は、回転中心ｃ１を中心として回転する。一方、アウターロータ５３は、インナーロータの回転中心ｃ１と異なる回転中心ｃ２を中心として回転する。また、インナーロータ５２の歯数をｎとすると、アウターロータ５３の歯数は（ｎ＋１）となる。なお、この実施形態においては、ｎ＝５としている。
インナーロータ５２とアウターロータ５３との間の空間には、複数のポンプ室５４が設けられている。そして、インナーロータ５２が車輪側回転部材２８の回転を利用して回転すると、アウターロータ５３は従動回転する。このとき、インナーロータ５２およびアウターロータ５３はそれぞれ異なる回転中心ｃ１、ｃ２を中心として回転するので、ポンプ室５４の容積は連続的に変化する。これにより、吸入口５５から流入した潤滑油が吐出口５６から循環油路２２ｅに圧送される。
さらに、潤滑油排出口２２ｂと回転ポンプ５１との間には、潤滑油を一時的に貯留するオイルタンク２２ｄが設けられている。
このオイルタンク２２ｄは、電動モータＡを保持するハウジング２２ｇの下部に設けられている。
図１の実施形態では、オイルタンク２２ｄを、電動モータＡを保持するハウジング２２ｇの下部に設けているが、オイルタンク２２ｄの一部が減速機Ｂのハウジング２２ｆの方に延びるように設けてもよい。
このオイルタンク２２ｄは、電動モータＡを保持するハウジング２２ｇと一体に鋳物によって形成することができる。
また、オイルタンク２２ｄの外面には、空冷用のフィン６４を一体に形成している。
前記オイルタンク２２ｄから潤滑油を回転ポンプ５１によって吸い上げるパイプ６１は、電動モータＡのハウジング２２ｇにねじ止め、圧入によって固定してもよいし、電動モータＡのハウジング２２ｇと一体に形成してもよい。パイプ６１の下端の吸い込み口６２は、オイルタンク２２ｄの下部に位置している。
前記オイルタンク２２ｄの下部には、ドレイン穴６３が設けられている。ドレイン穴６３は、通常は、ボルト６５によって閉塞されている。このドレイン穴６３は、製造上、パイプ６１同軸上に配置することが望ましい。
なお、前記回転ポンプ５１は、電動モータＡの回転数でなく、減速後の回転数で駆動するようにしてもよい。
上記のように、オイルタンク２２ｄを設けると、高速回転時においては、回転ポンプ５１によって排出しきれない潤滑油を一時的にオイルタンク２２ｄに貯留しておくことができる。その結果、減速機Ｂのトルク損失の増加を防止することができる。一方、低速回転時においては、潤滑油排出口２２ｂに到達する潤滑油量が少なくなっても、オイルタンク２２ｄに貯留されている潤滑油を潤滑油路２５ｃに還流することができる。その結果、減速機Ｂに安定して潤滑油を供給することができる。
次に、この発明では、前記オイルタンク２２ｄ内に、多孔質材７１を配置することにより、車輌の挙動による油面の揺動を規制すると共に、オイルが泡立ちが生じても、気泡を除去することにより、回転ポンプ５１への空気の噛み込み現象を抑制するようにしている。
図１０の実施形態は、オイルタンク２２ｄ内の上下方向の中間部分に、多孔質材７１を封入している。多孔質材７１の封入率は、オイルタンク２２ｄの容量の５０％である。
図１１の実施形態は、オイルタンク２２ｄ内の全体に隙間なく多孔質材７１を挿入している。多孔質材７１の封入率は、オイルタンク２２ｄの容量の１００％である。
図１２の実施形態は、オイルタンク２２ｄ内の上半部分に、多孔質材７１を挿入している。多孔質材７１の封入率は、オイルタンク２２ｄの容量の５０％である。
図１３の実施形態は、オイルタンク２２ｄ内の上下２層に、多孔質材７１を挿入している。
図１０〜図１３の実施形態は、多孔質材７１をオイルタンク２２ｄ内に固定しているが、図１４及び図１５の実施形態は、オイルタンク２２ｄの蓋７２に多孔質材７１を設けている。オイルタンク２２ｄの蓋７２に多孔質材７１を設けることにより、多孔質材７１をオイルタンク２２ｄ内に固定する場合よりも封入しやすい。
図１４の実施形態は、多孔質材７１の容量がオイルタンク２２ｄの容量の半分、即ち、封入率が５０％である。
図１５の実施形態は、オイルタンク２２ｄの容量一杯に、多孔質材７１を封入している。
多孔質材７１としては、非油溶性のスポンジ、例えば、防爆材（バッフルスポンジ）を使用することができる。また、多孔質材７１としては、シリコン製、フッ素ゴム製、ＥＰＴ製、ウレタン製、ポリエステルフェルト製のものも使用することができる。
潤滑油路２５ｃを流れる潤滑油は、モータ側回転部材２５の回転に伴う遠心力によって潤滑油供給口２５ｄおよび内輪部材４２を貫通する開口部４２ｂから減速機Ｂに流出する。
減速機Ｂ内部の潤滑油にはさらに遠心力が作用するので、内側軌道面４２ａ、外側軌道面４３、曲線板２６ａ、２６ｂと内ピン３１との当接部分、および曲線板２６ａ、２６ｂと外ピン２７との当接部分等を潤滑しながら径方向外側に移動する。
ハウジング２２の内壁面に到達した潤滑油は、潤滑油排出口２２ｂ、２２ｃから排出されてオイルタンク２２ｄに貯留される。オイルタンク２２ｄに貯留された潤滑油は、回転ポンプ５１によってパイプ６１を介して吸い上げられ、吐出口５６から循環油路２２ｅに圧送され、循環油路２２ｅを経由して潤滑油路２５ｃに還流する。
ここで、潤滑油排出口２２ｂからの潤滑油の排出量は、モータ側回転部材２５の回転数に比例して多くなる。一方、インナーロータ５２は車輪側回転部材２８と一体回転するので、回転ポンプ５１の排出量は、車輪側回転部材２８の回転数に比例して多くなる。また、潤滑油排出口２２ｂから減速機Ｂに供給される潤滑油量は、回転ポンプ５１の排出量に比例して多くなる。すなわち、減速機Ｂへの潤滑油の供給量および排出量は、いずれもインホイールモータ駆動装置２１の回転数伴って変化するので、常にスムーズに潤滑油を循環させることができる。
さらに、循環油路２２ｅに流れる潤滑油の一部は、ハウジング２２とモータ側回転部材２５との間から転がり軸受３６ａ、電動モータＡ、転がり軸受３６ｂを通って減速機Ｂに到達する。この経路を流れる潤滑油は、転がり軸受３６ａ、３６ｂを潤滑すると共に、電動モータＡを冷却する冷却液としても機能する。
このように、モータ側回転部材２５から減速機Ｂに潤滑油を供給することにより、モータ側回転部材２５周辺の潤滑油量不足を解消することができる。また、回転ポンプ５１によって強制的に潤滑油を排出することによって、攪拌抵抗を抑えて減速機Ｂのトルク損失を低減することができる。さらに、回転ポンプ５１をハウジング２２内に配置することによって、インホイールモータ駆動装置２１全体としての大型化を防止することができる。
車輪ハブＣは、図４に示すように、車輪側回転部材２８に固定連結されたハブ部材３２と、ハブ部材３２を減速機Ｂのハウジング２２ｆ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。ハブ部材３２は、円筒形状の中空部３２ａとフランジ部３２ｂとを有する。フランジ部３２ｂにはボルト３２ｃによって駆動輪１４が固定連結される。また、車輪側回転部材２８の軸部２８ｂの外径面にはスプラインおよび雄ねじが形成されている。また、ハブ部材３２の中空部３２ａの内径面にはスプライン穴が形成されている。そして、ハブ部材３２の内径面に車輪側回転部材２８を螺合し、先端をナット３２ｄでとめることによって、両者を締結している。
車輪ハブ軸受３３は、ハブ部材３２の中空部３２ａの車両アウター側の外径面に一体形成されたアウター側軌道面とハブ部材３２の中空部３２ａの車両インナー側の外径面に嵌合された外面にインナー側軌道面を有する内輪３３ｂとからなる内方部材３３ａと、この内方部材３３ａのアウター側軌道面とインナー側軌道面に配置される複列の玉３３ｃと、内方部材３３ａのアウター側軌道面とインナー側軌道面に対向するアウター側軌道面とインナー側軌道面を内周面に有する外方部材３３ｄと、隣接する玉３３ｃの間隔を保持する保持器３３ｅと、車輪ハブ軸受３３の軸方向両端部を密封する密封部材３３ｆ、３３ｇとを備える複列アンギュラ玉軸受である。
車輪ハブ軸受３３の外方部材３３ｄは、ハウジング２２ｆに対して締結ボルト６６によって固定される。
車輪ハブ軸受３３の外方部材３３ｄには、外径部にフランジ部３３ｈが設けられ、減速機Ｂ側に円筒部３３ｉが設けられている。
上記構成のインホイールモータ駆動装置２１の動作について説明する。
電動モータ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。このとき、コイルに高周波数の電圧を印加する程、ロータ２４は高速回転する。
これにより、ロータ２４に接続されたモータ側回転部材２５が回転すると、曲線板２６ａ、２６ｂはモータ側回転部材２５の回転軸心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係合して、曲線板２６ａ、２６ｂをモータ側回転部材２５の回転とは逆向きに自転運動させる。
貫通孔３０ａに挿通する内ピン３１は、曲線板２６ａ、２６ｂの自転運動に伴って貫通孔３０ａの内壁面と当接する。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の自転運動のみが車輪側回転部材２８を介して車輪ハブＣに伝達される。
このとき、モータ側回転部材２５の回転が減速機Ｂによって減速されて車輪側回転部材２８に伝達されるので、低トルク、高回転型の電動モータＡを採用した場合でも、駆動輪１４に必要なトルクを伝達することが可能となる。
なお、上記構成の減速機Ｂの減速比は、外ピン２７の数をＺＡ、曲線板２６ａ，２６ｂの波形の数をＺＢとすると、（ＺＡ−ＺＢ）／ＺＢで算出される。図５に示す実施形態では、ＺＡ＝１２、ＺＢ＝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減速機Ｂを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。また、外ピン２７および内ピン３１の曲線板２６ａ、２６ｂに当接する位置に針状ころ軸受２７ａ、３１ａを設けたことにより、摩擦抵抗が低減されるので、減速機Ｂの伝達効率が向上する。
上記の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１を電気自動車１１に採用することにより、ばね下重量を抑えることができる。その結果、走行安定性に優れた電気自動車１１を得ることができる。
なお、上記の実施形態においては、ハウジング２２の内部に循環油路２２ｅを設けた例を示したが、これに限ることなく、例えば、インホイールモータ駆動装置２１の外側に循環油路を設けてもよい。
また、上記の実施形態においては、潤滑油供給口２５ｄを偏心部２５ａ、２５ｂに設けた例を示したが、これに限ることなく、モータ側回転部材２５の任意の位置に設けることができる。ただし、転がり軸受４１に安定して潤滑油を供給する観点からは、潤滑油供給口２５ｄは偏心部２５ａ、２５ｂに設けるのが望ましい。
また、上記の実施形態においては、回転ポンプ５１を車輪側回転部材２８の回転を利用して駆動した例を示したが、回転ポンプ５１はモータ側回転部材２５の回転を利用して駆動することもできる。しかし、モータ側回転部材２５の回転数は車輪側回転部材２８と比較して大きい（上記の実施形態では１１倍）ので、回転ポンプ５１の耐久性が低下するおそれがある。また、車輪側回転部材２８に接続しても十分な排出量を確保することができる。これらの観点から、回転ポンプ５１は車輪側回転部材２８の回転を利用して駆動するのが望ましい。
また、上記の実施形態においては、回転ポンプ５１としてサイクロイドポンプの例を示したが、これに限ることなく、車輪側回転部材２８の回転を利用して駆動するあらゆる回転型ポンプを採用することができる。
また、上記の実施形態においては、減速機Ｂの曲線板２６ａ、２６ｂを１８０°位相を変えて２枚設けたが、この曲線板の枚数は任意に設定することができ、例えば、曲線板を３枚設ける場合は、１２０°位相を変えて設けるとよい。
また、上記の実施形態における運動変換機構は、車輪側回転部材２８に固定された内ピン３１と、曲線板２６ａ、２６ｂに設けられた貫通孔３０ａとで構成される例を示したが、これに限ることなく、減速機Ｂの回転をハブ部材３２に伝達可能な任意の構成とすることができる。例えば、曲線板に固定された内ピンと、車輪側回転部材に形成された穴とで構成される運動変換機構であってもよい。
なお、上記の実施形態における動作の説明は、各部材の回転に着目して行ったが、実際にはトルクを含む動力が電動モータＡから駆動輪に伝達される。したがって、上述のように減速された動力は高トルクに変換されたものとなっている。
また、上記の実施形態における動作の説明では、電動モータＡに電力を供給して電動モータＡを駆動させ、電動モータＡからの動力を駆動輪１４に伝達させたが、これとは逆に、車両が減速したり坂を下ったりするようなときは、駆動輪１４側からの動力を減速機Ｂで高回転低トルクの回転に変換して電動モータＡに伝達し、電動モータＡで発電しても良い。さらに、ここで発電した電力は、バッテリーに蓄電しておき、後で電動モータＡを駆動させたり、車両に備えられた他の電動機器等の作動に用いたりしてもよい。
さらに、上記の実施形態の構成にブレーキを加えることもできる。例えば、図１の構成において、ハウジング２２を軸方向に延長してロータ２４の図中右側に空間を形成し、ロータ２４と一体的に回転する回転部材と、ハウジング２２に回転不能にかつ軸方向に移動可能なピストンと、このピストンを作動させるシリンダとを配置して、車両停止時にピストンと回転部材とを嵌合させてロータ２４をロックするパーキングブレーキであってもよい。
または、ロータ２４と一体的に回転する回転部材の一部に形成されたフランジおよびハウジング２２側に設置された摩擦板をハウジング２２側に設置されたシリンダで挟むディスクブレーキであってもよい。さらに、この回転部材の一部にドラムを形成すると共に、ハウジング２２側にブレーキシューを固定し、摩擦係合およびセルフエンゲージ作用で回転部材をロックするドラムブレーキを用いることができる。
また、上記の実施形態において、曲線板２６ａ、２６ｂを支持する軸受として円筒ころ軸受の例を示したが、これに限ることなく、例えば、すべり軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、針状ころ軸受、自動調心ころ軸受、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、４点接触玉軸受等、すべり軸受であるか転がり軸受であるかを問わず、転動体がころであるか玉であるかを問わず、さらには複列か単列かを問わず、あらゆる軸受を適用することができる。また、その他の場所に配置される軸受についても、同様に任意の形態の軸受を採用することができる。
ただし、深溝玉軸受は、円筒ころ軸受と比較して許容限界回転数は高い反面、負荷容量が低い。そのため、必要な負荷容量を得るためには、大型の深溝玉軸受を採用しなければならない。したがって、インホイールモータ駆動装置２１のコンパクト化の観点からは、転がり軸受４１には円筒ころ軸受が好適である。
また、上記の各実施形態においては、電動モータＡにラジアルギャップモータを採用した例を示したが、これに限ることなく、任意の構成のモータを適用可能である。例えばハウジングに固定されるステータと、ステータの内側に軸方向の隙間を空けて対向する位置に配置されるロータとを備えるアキシアルギャップモータであってもよい。
また、上記の各実施形態においては、減速機Ｂにサイクロイド減速機構を採用したインホイールモータ駆動装置２１の例を示したが、これに限ることなく、任意の減速機構を採用することができる。例えば、遊星歯車減速機構や平行軸歯車減速機構等が該当する。
さらに、図８に示した電気自動車１１は、後輪を駆動輪１４とした例を示したが、これに限ることなく、前輪１３を駆動輪としてもよく、４輪駆動車であってもよい。なお、本明細書中で「電気自動車」とは、電力から駆動力を得る全ての自動車を含む概念であり、例えば、ハイブリッドカー等をも含むものとして理解すべきである。
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。
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
１３ 前輪
１４ 駆動輪
２１ インホイールモータ駆動装置
２２ ハウジング
２２ｂ 潤滑油排出口
２２ｃ 潤滑油排出口
２２ｄ オイルタンク
２２ｅ 循環油路
２２ｆ ハウジング
２２ｇ ハウジング
２３ ステータ
２４ ロータ
２４ａ ロータ部
２４ｂ 中空軸部
２５ モータ側回転部材
２５ａ 偏心部
２５ｂ 偏心部
２５ｃ 潤滑油路
２５ｄ 潤滑油供給口
２６ａ 曲線板
２６ｂ 曲線板
２７ 外ピン
２７ａ 軸受
２８ 車輪側回転部材
２８ａ フランジ部
２８ｂ 軸部
２９ カウンタウェイト
３０ａ 貫通孔
３０ｂ 貫通孔
３１ 内ピン
３１ａ 軸受
３１ｂ スタビライザ
３１ｄ 円筒部
３２ ハブ部材
３２ａ 中空部
３２ｂ フランジ部
３２ｃ ボルト
３２ｄ ナット
３３ 車輪ハブ軸受
３３ａ 内方部材
３３ｂ 内輪
３３ｃ 玉
３３ｄ 外方部材
３３ｅ 保持器
３３ｆ 密封部材
３３ｇ 密封部材
３３ｈ フランジ部
３３ｉ 円筒部
３６ａ 転がり軸受
３６ｂ 転がり軸受
３６ｃ 転がり軸受
４１ 転がり軸受
４２ 内輪部材
４２ａ 内側軌道面
４２ｂ 開口部
４３ 外側軌道面
５１ 回転ポンプ
５２ インナーロータ
５２ａ 歯先部分
５２ｂ 歯溝部分
５３ アウターロータ
５３ａ 歯先部分
５３ｂ 歯溝部分
５４ ポンプ室
５５ 吸入口
５６ 吐出口
６１ パイプ
６２ 吸い込み口
６３ ドレイン穴
６４ フィン
６５ ボルト
６６ 締結ボルト
７１ 多孔質材
７２ 蓋
Ａ 電動モータ
Ｂ 減速機
Ｃ 車輪ハブ
Ｇ 中心点
ｃ１ 回転中心
ｃ２ 回転中心

Claims (5)

  1. インホイールモータのハウジング内又はその近傍に、潤滑油のオイルタンク及び潤滑油を循環させるためのポンプを備えたインホイールモータの潤滑装置において、前記オイルタンク内に、多孔質材を封入したことを特徴とするインホイールモータの潤滑装置。
  2. 前記多孔質材を封入率が５０〜１００％である請求項１記載のインホイールモータの潤滑装置。
  3. 前記多孔質材を上下２層構造にした請求項１又は２記載のインホイールモータの潤滑装置。
  4. 前記多孔質材として非油溶性のスポンジを使用する請求項１〜３のいずれかに記載のインホイールモータの潤滑装置。
  5. 前記オイルタンクに蓋を設け、この蓋に前記多孔質材が配置されている請求項１〜４のいずれかに記載のインホイールモータの潤滑装置。
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