JP2015055343A - インホイールモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 サイクロイド式の減速機Ｂを採用したインホイールモータ駆動装置２１における外ピンハウジング５０の上方にある外ピン３２の針状ころ軸受５５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５０の一対のリング部５２に、外ピン３２と同軸上に外ピン保持孔５４を設け、その外ピン保持孔５４内に組み込んだ針状ころ軸受５５により外ピン５４を回転自在に支持にし、入力軸３０の回転により曲線板３１を偏心揺動運動させて、その曲線板３１の自転を入力軸３０と同軸上の出力軸３３から出力するサイクロイド式の減速機Ｂを使用するインホイールモータ駆動装置において、外ピンハウジング５０の一対のリング５２部の円周方向に複数形成した外ピン保持孔５４のうち、少なくとも上部に位置する外ピン保持孔５４の外側端部に連続する潤滑油溜まり６２を外ピンハウジング５０のリング部５２に設けて、潤滑性能を向上させた。
【選択図】 図２

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１２１は、図１２に示すように、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機Ｂと、減速機Ｂからの出力を駆動輪に伝える車輪ハブＣとを備える。

上記モータ部Ａおよび減速機Ｂは、ケーシング１２２内に収容されている。ケーシング１２２は、モータ部Ａ側のケーシング１２２ａと、減速機Ｂ側のケーシング１２２ｂとに、仕切壁１２２ｃによって仕切られている。

モータ部Ａは、ケーシング１２２ａの内周面にステータ１２３を設け、このステータ１２３の内周に間隔をおいてロータ１２４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１２４は、モータ軸１２４ａを中心部に有し、そのモータ軸１２４ａは減速機Ａの入力軸１３０と接続して減速機Ｂのケーシング１２２ｂ内に挿入され、軸受１２５ａ、１２５ｂによってケーシング１２２に対して回転自在に支持されている。

減速機Ｂのケーシング１２２ｂには、下部に潤滑油のオイルタンク１４１が設けられ、オイルタンク１４１内の潤滑油をオイルポンプ１４２によって吸い込み、モータ部Ａと減速機Ｂ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Ｂの内部に供給する給油通路１４３は、モータ部Ａの回転を減速する減速機Ｂの出力回転を利用して駆動されるオイルポンプ１４２の吐出口からケーシング１２２ａの内側に沿って後方へと延び、ケーシング１２２ａの後方から、モータ軸１２４ａの内部通路１４４と減速機Ｂの入力軸１３０の内部通路１４５を経て、減速機Ｂのケーシング１２２ｂ内に至る通路により構成される。

潤滑油の帰還通路１４６は、減速機Ｂのケーシング１２２ｂの底部に設けられた排出口１４７、オイルタンク１４１を経てオイルポンプ１４２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Ｂは、図１２〜図１４に示すように、入力軸１３０に設けられた偏心軸部１３０ａ、１３０ｂによって２枚の曲線板１３１を回転自在に支持し、それらの曲線板１３１の外周に形成された波形歯形１３１ａを減速機Ｂのケーシング１２２ｂの内径面に隙間を介して位置する外ピンハウジング１５０の内側に支持された外ピン１３２に噛合し、上記入力軸１３０の回転により曲線板１３１を偏心揺動運動させ、その曲線板１３１の自転を入力軸１３０と同軸上に配置された出力軸１３３から出力し、車輪ハブＣを回転させている。

外ピンハウジング１５０の内側に支持された外ピン１３２の数は、曲線板１３１の外周の波形歯形１３１ａより多い。

外ピン１３２は、減速機Ｂのケーシング１２２ｂの内径面に隙間を介して位置する外ピンハウジング１５０に支持されている。外ピンハウジング１５０は、減速機Ｂのケーシング１２２ｂに対してアウター側とインナー側に、フローティングボルト１５９によってフローティング支持されている。フローティングボルト１５９は、回転軸線Ｏを中心とする円周上に等間隔に配置され、外ピンハウジング側固定部１５９ａとケーシング側固定部１５９ｂとを有し、外ピンハウジング側固定部１５９ａとケーシング側固定部１５９ｂの間に、外ピンハウジング１５０の軸方向の外側面に固定する外ピンサイドプレート１５８の固定フランジ１５９ｃを設けている。

外ピンハウジング１５０は、図１２および１５に示すように、円筒部１５１と、円筒部１５１の軸方向両端部から径方向内側に延びる一対のリング部１５２とを備える。

入力軸１３０は、図１２に示すように、その一端部がスプライン嵌合によりロータ１２４のモータ軸１２４ａに接続されてモータ部Ａ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１３０ａ、１３０ｂが設けられている。

偏心軸部１３０ａ、１３０ｂは、図１３に示すように、入力軸１３０の軸方向に一対設けられている。その一対の偏心軸部１３０ａ、１３０ｂ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１３０ａ、１３０ｂのそれぞれの外径面に転がり軸受１３４が嵌合されている。

一対の偏心軸部１３０ａ、１３０ｂを設けた入力軸１３０には、一対の偏心軸部１３０ａ、１３０ｂを挟むように一対のカウンタウェイト１３５を、周方向に１８０°位相をずらして設けている。

曲線板１３１は、図１３、１４に示すように、転がり軸受１３４によって入力軸１３０に回転自在に支持され、その外周に形成された波形歯形１３１ａはトロコイド曲線歯形とされている。図１４に示すように、曲線板１３１には、回転軸心を中心とする一つの円上に複数のピン孔１３６が等間隔に形成され、軸方向に並ぶ一対のピン孔１３６のそれぞれに内ピン１３７が余裕をもって挿入され、その内ピン１３７に回転自在に支持されたころ軸受１３７ａの外周一部がピン孔１３６の内周一部に接触している。

減速機Ｂは、図１３に示すように、偏心軸部１３０ａ、１３０ｂに回転自在に保持される公転部材としての曲線板１３１と、曲線板１３１の外周部の波形歯形１３１ａに係合する複数の外ピン１３２と、曲線板１３１の自転運動を出力する出力軸１３３と、曲線板１３１の隙間に取り付けられてこれら曲線板１３１の端面に当接して曲線板の傾きを防止するセンターカラー１３８とを備える。

出力軸１３３は、フランジ部１３３ａと軸部１３３ｂとを有する。フランジ部１３３ａには、図１２に示すように、出力軸１３３の回転軸線Ｏを中心とする円周上に、内ピン１３７が等間隔に固定されている。軸部１３３ｂの外径面には、セレーション（またはスプライン）によりトルク伝達可能な状態で車輪ハブＣが配置されている。複数の内ピン１３７を介してフランジ部１３３ａ、１３３ａが連結された出力軸１３３のモータ部Ａ側の端部には、オイルポンプ１４２のインナーロータに接続するポンプ駆動軸１３３ｃが設けられている。

外ピン１３２は、図１４に示すように、入力軸１３０の回転軸線Ｏの円周軌道上に等間隔に設けられる。そして、曲線板１３１が公転運動すると、外周の波形歯形１３１ａと外ピン１３２とが係合して、曲線板１３１に自転運動を生じさせる。

図１３に示すように、外ピンハウジング１５０の一対のリング部１５２の内周には、出力軸１３３が軸受１９０を介して回転自在に支持されている。軸受１９０は、リング部１５２の内周に溝を設け、この溝に嵌められた止め輪１９２によって軸方向の位置が規制されている。また、出力軸１３３のフランジ部１３３ａの内径面と入力軸１３０の外径面とは、軸受１９１を介して相対的に回転可能に支持されている。

曲線板１３１は、出力軸１３３の対向するフランジ部１３３ａ間に組み込まれている。また、出力軸１３３の対向するフランジ部１３３ａには、組み込まれた曲線板１３１のピン孔１３６を貫通する内ピン１３７の両端が支持されている。
出力軸１３３の対向するフランジ部１３３ａに支持された複数の内ピン１３７は、入力軸１３０の回転軸線Ｏを中心とする円周軌道上に等間隔に設けられ、曲線板１３１との摩擦抵抗を低減するために、曲線板１３１のピン孔１３６の内壁面に当接する位置に針状ころ軸受１３７ａが設けられている。ピン孔１３６の内径寸法は、内ピン１３７の外径寸法より所定分大きく設定されている。

車輪ハブＣは、図１２に示すように、出力軸１３３の軸部１３３ｂの外径面にセレーション（またはスプライン）によりトルク伝達可能な状態で嵌合連結された内輪部材１８１と、内輪部材１８１をケーシング１２２ｂに対して回転自在に保持する外輪部材１８２とを備える。内輪部材１８１と外輪部材１８２とは複列アンギュラ玉軸受を構成し、内輪部材１８１と外輪部材１８２の間に複列の転動体１８３を設置している。内輪部材１８１には、車輪取付けフランジ部１８４が一体に設けられている。

外ピン１３２は、ケーシング１２２ｂに直接保持されているわけではなく、図1２及び図１３に示すように、ケーシング１２２ｂの内径面にフローティング状態に支持された外ピンハウジング１５０に保持されている。

外ピンハウジング１５０は、図１５に示すように、円筒部１５１と、円筒部１５１の軸方向両端部から径方向内側に延びる一対のリング部１５２とを備える。

一対のリング部１５２は、径方向の外周側に位置する外側面部１５２ａと、径方向の内周側に位置し、外側面部１５２ａの外方に突出する厚肉の内側面部１５２ｂとからなる。

また、外ピンハウジング１５０の円筒部１５１の下部には、円筒部１５１を軸方向に分割するスリット１５３が設けられている。

外ピンハウジング１５０の一対のリング部１５２には、厚み方向に貫通する複数の外ピン保持孔１５４が設けられている。外ピン保持孔１５４は、図１３に示すように、それぞれ入力軸１３０の回転軸線Ｏと平行な方向に延び外ピン１３２の両端を保持している。外ピン１３２の両端は、外ピン保持孔１５４に対して針状ころ軸受１５５を介して支持されている。針状ころ軸受１５５は、外輪１５５ａと、この外輪１５５ａの内周面と外ピン１３２の外周面とを転走面にした針状ころ１５５ｂとからなる。針状ころ軸受１５５の外輪１５５ａは、外ピン保持孔１５４の内面に嵌合されている。

また、一対のリング部１５２の対応する外ピン保持孔１５４は、周方向の同位置に互いに対面するように設けられている。即ち、１対の外ピン保持孔１５４の中心軸線は一致し、外ピンハウジング１５０を減速機Ｂのケーシング１２２ｂに取り付けると、この外ピン保持孔１５４の中心軸線は、入力軸１３０の回転軸線Ｏと平行になる。

図１５に示すように、一対のリング部１５２の径方向の内周側に位置する厚肉の内側面部１５２ｂには、外ピン保持孔１５４に連続するように、溝形のザグリ部１５７が形成されている。

一対のリング部１５２の径方向の外周側に位置する外側面部１５２ａには、図１６及び図１７に示すように、外ピン保持孔１５４に挿入した外ピン１３２の軸方向の抜け出しを防止する外ピンサイドプレート１５８を、フローティングボルト１５９によって固定している。

外ピンサイドプレート１５８には、周方向にフローティングボルト１５９の挿通孔１５８ａを形成している。この挿通孔１５８ａは、外ピンハウジング１５０の外側面部１５２ａに設けられたフローティングボルト１５９の固定孔１５２ｃに対応する位置に設けられている。

なお、図１６及び図１７は、外ピン保持孔１５４に、外ピン１３２と針状ころ軸受１５５との収容した状態で示している。

外ピンサイドプレート１５８の内周面には、外ピン保持孔１５４に対応する位置に、ザグリ部１５７に向かって突出する突出片１５８ｂを形成している。

特開２００９−６３０４３号公報

ところで、サイクロイド式の減速機Ｂの外ピンハウジング１５０の外ピン保持孔１５４に支持された外ピン１３２の針状ころ軸受１５５に対する潤滑は、オイルポンプ１４２により供給された潤滑油を、減速機Ｂの内部の部品の回転に伴う潤滑油の飛散により、潤滑油の飛沫が供給されることによって行われる。あるいは、減速機Ｂの内部に溜まった潤滑油が曲線板１３１の回転に伴って跳ね上げられ飛散し、潤滑油の飛沫が供給されることによって行われる。

ところが、外ピンハウジング１５０に設けられた外ピン保持孔１５４のうち、車体鉛直方向の上方に位置する外ピン保持孔１５４には、減速機Ｂのケーシング１２２ｂの中心部から遠いため、曲線板１３１の回転に伴って跳ね上げられても、潤滑油の飛沫が届き難く、飛沫が届いても潤滑油が針状ころ軸受１５５の隙間から外ピン保持孔１５４の側方へ直ぐに流出して、上方に位置する外ピン保持孔１５４に保持した針状ころ軸受１５５の潤滑不良が懸念される。

このため、車体鉛直方向の上部に位置する外ピン１３２の両端部を支持する針状ころ軸受１５５の寿命が、他の位置の外ピン１３２の針状ころ軸受１５５と比較して短くなることが懸念される。

また、上部に位置する外ピン１３２の両端部を支持する針状ころ軸受１５５に潤滑油が供給されたとしても、外ピン保持孔１５４に連続する溝形のザグリ部１５７を伝って潤滑油が下方に流出するため、潤滑不良が懸念される。

そこで、この発明は、車体鉛直方向の上部に位置する外ピンの両端部を支持する針状ころ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、駆動力を発生させるモータ部と、モータ部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駆動輪に伝える車輪ハブとを備え、前記減速機が、前記モータ部によって回転駆動される入力軸と、入力軸に設けられた偏心軸部によって入力軸に回転自在に支持され、外周に波形歯形が形成された曲線板と、減速機のケーシングの内側に配設され、曲線板の外周の波形歯形に噛合する外ピンとを有し、外ピンを、減速機の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し、外ピンハウジングは、減速機の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リング部とからなり、外ピンハウジングの一対のリング部に外ピン保持孔を円周方向に複数設け、その外ピン保持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、入力軸の回転により曲線板を偏心揺動運動させて、その曲線板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一対のリング部の円周方向に複数形成した外ピン保持孔のうち、少なくとも車体鉛直方向の上部に位置する外ピン保持孔の外側端部に連続する潤滑油溜まりを、外ピンハウジングのリング部に設けたことを特徴とする。

前記外ピン保持孔の外側端部に連続する潤滑油溜まりは、外ピン保持孔の外側端部に設けたザグリ部と、外ピンハウジングのリング部の外側面に設けた堰部材とによって形成することができる。

前記潤滑油溜まりは、前記外ピンハウジングのリング部の外側面の内径側に、外面側に突出する厚肉部を形成し、この厚肉部に溝形のザグリ部を形成し、リング部の外側面に、外ピン組込孔の内接円径よりも外径が大きい板状の堰部材を固定することにより形成することができる。

前記板状の堰部材の内径部を、外ピンハウジングのリング部の内径側に突出させ、この突出する堰部材の内径部を、外ピンハウジングのリング部の内径部と前記出力軸との間に設けた軸受の側面に押し当てることにより、軸受の予圧を付与することができる。

減速機のケーシングに、前記潤滑油溜まりに潤滑油を供給する油路を設けるようにしてもよい。

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、外ピンハウジングの上部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。

また、板状の堰部材の内径部を、外ピンハウジングのリング部の内径側に突出させ、この突出する堰部材の内径部を、外ピンハウジングのリング部の内径部と出力軸との間に設けた軸受の側面に押し当てて予圧を付与することにより、出力軸の曲げに対する剛性が高まり、旋回走行などによるモーメント荷重が車輪ハブを介して減速機に負荷されても、減速機の出力軸を理想の位置に近い状態に保持することができるので、エッジロードの発生抑制、ミスアライメントによる異音の発生を抑制することができる。

この発明に係るインホイールモータ駆動装置の縦断正面図である。 減速機の拡大縦断正面図である。 図１のIII−III線に沿った縦断側面図である。 オイルポンプの拡大図である。 外ピンハウジングの斜視図である。 外ピンサイドプレートと堰部材とを分離し、外ピンを収容した状態で示した外ピンハウジングの斜視図である。 外ピンサイドプレートと堰部材とを重ね合わせ、外ピンを収容した状態で示した外ピンハウジングの斜視図である。 外ピンサイドプレートと堰部材とを取り付けた外ピンハウジングの部分拡大側面図である。 この発明に係るインホイールモータ駆動装置の他の実施形態を示す縦断正面図である。 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１０の電気自動車を後方から見た図である。 従来例を示す縦断正面図である。 従来例の減速機の拡大縦断正面図である。 図１２のXIV−XIV線に沿った縦断側面図である。 従来の外ピンハウジングの斜視図である。 外ピンサイドプレートを分離し、外ピンを収容した状態で示した従来の外ピンハウジングの斜視図である。 外ピンサイドプレートを重ね合わせ、外ピンを収容した状態で示した従来の外ピンハウジングの斜視図である。

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１０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（後輪）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１１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。インホイールモータ駆動装置２１の搭載形態としては、図１０、１１で示した後輪駆動方式の他に、前輪駆動方式でも四輪駆動方式のいずれでも構わない。

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をそれぞれ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、モータ部Ａと減速機Ｂとはケーシング２２に収納されて、図１１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。

上記モータ部Ａおよび減速機Ｂは、ケーシング２２内に収容されている。ケーシング２２は、モータ部Ａ側のケーシング２２ａと、減速機Ｂ側のケーシング２２ｂとに、仕切壁２２ｃによって仕切られ、仕切壁２２ｃの中心にはモータ部Ａのモータ軸２４ａを挿通する貫通部が形成されている。

モータ部Ａは、ケーシング２２ａの内周面にステータ２３を設け、このステータ２３の内周に間隔をおいてロータ２４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２４は、モータ軸２４ａを中心部に有し、そのモータ軸２４ａは減速機Ｂの入力軸３０と接続して減速機Ｂのケーシング２２ｂ内に挿入され、軸受２５ａ、２５ｂによってケーシング２２に対して回転自在に支持されている。

減速機Ｂのケーシング２２ｂには、下部に潤滑油のオイルタンク４１が設けられ、オイルタンク４１内の潤滑油をオイルポンプ４２によって吸い込み、モータ部Ａと減速機Ｂ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Ｂの内部に供給する給油通路４３は、モータ部Ａの回転を減速する減速機Ｂの出力回転を利用して駆動されるオイルポンプ４２の吐出口からケーシング２２ａの内側に沿って後方へと延び、ケーシング２２ａの後方から、モータ軸２４ａの内部通路４４と減速機Ｂの入力軸３０の内部通路４５を経て、減速機Ｂのケーシング２２ｂ内に至る通路により構成される。そして、オイルポンプ４２から供給された潤滑油は、減速機Ｂの入力軸３０の内部通路４５に設けられた半径方向の供給口から遠心力によって飛散して、減速機Ｂ内を潤滑及び冷却している。いわゆる軸心給油方式を採用している。

潤滑油の帰還通路４６は、減速機Ｂのケーシング２２ｂの底部に設けられた排出口４７、オイルタンク４１を経てオイルポンプ４２の吸入口に至る通路により構成される。

オイルポンプ４２は、図４に示すように、減速機Ｂの回転を利用して回転するインナーロータ７２と、インナーロータ７２の回転に伴って従動回転するアウターロータ７３と、ポンプ室７４と、帰還通路４６に連通する吸入口７５と、給油通路４３に連通する吐出口７６とを備えるサイクロイドポンプである。

インナーロータ７２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７２ａの形状がエピサイクロイド曲線、歯溝部分７２ｂ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７２は、減速機Ｂの出力軸３３と一体回転する。

アウターロータ７３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７３ａの形状がハイポサイクロイド曲線、歯溝部分７３ｂ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７３は、ポンプケース７７に回転自在に支持されている。

インナーロータ７２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７３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７２の歯数をｎとすると、アウターロータ７３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７２とアウターロータ７３との間の空間には、複数のポンプ室７４が設けられている。そして、インナーロータ７２が減速機Ｂの出力軸３３の回転を利用して回転すると、アウターロータ７３は従動回転する。このとき、インナーロータ７２およびアウターロータ７３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７４の容積は連続的に変化する。これにより、吸入口７５から流入した潤滑油が吐出口７６から給油通路４３に圧送される。

減速機Ｂのケーシング２２ｂには、図１に示すように、下部に潤滑油のオイルタンク４１が設けられ、オイルタンク４１内の潤滑油を帰還通路４６を通じてオイルポンプ４２によって吸い込み、モータ部Ａと減速機Ｂに潤滑油を供給し、潤滑と冷却を行っている。

サイクロイド式の減速機Ｂは、図１〜図３に示すように、入力軸３０に設けられた偏心軸部３０ａ、３０ｂによって２枚の曲線板３１を回転自在に支持し、それらの曲線板３１の外周に形成された波形歯形３１ａを減速機Ｂのケーシング２２ｂの内側に配設された外ピン３２に噛合し、上記入力軸３０の回転により曲線板３１を偏心揺動運動させ、その曲線板３１の自転を入力軸３０と同軸上に配置された出力軸３３から出力し、車輪ハブＣを回転させている。

減速機Ｂのケーシング２２ｂの内側に配設された外ピン３２の数は、曲線板３１の外周の波形歯形３１ａより多い。

外ピン３２は、図２に示すように、減速機Ｂのケーシング２２ｂの内径面に隙間を介して位置する外ピンハウジング５０に支持されている。外ピンハウジング５０は、減速機Ｂのケーシング２２ｂに対してアウター側とインナー側に、フローティングボルト５９によってフローティング支持されている。フローティングボルト５９は、回転軸線Ｏを中心とする円周上に等間隔に配置され、外ピンハウジング側固定部５９ａとケーシング側固定部５９ｂとを有し、外ピンハウジング側固定部５９ａとケーシング側固定部５９ｂの間に、外ピンハウジング５０の軸方向の外側面に固定される外ピンサイドプレート５８の固定フランジ５９ｃが設けられている。

外ピンハウジング５０は、円筒部５１と、円筒部５１の軸方向両端部から径方向内側に延びる一対のリング部５２とを備える。

入力軸３０は、図１に示すように、その一端部がスプライン嵌合によりロータ２４のモータ軸２４ａに接続されてモータ部Ａ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３０ａ、３０ｂが設けられている。

偏心軸部３０ａ、３０ｂは、図２に示すように、入力軸３０の軸方向に一対設けられている。その一対の偏心軸部３０ａ、３０ｂ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３０ａ、３０ｂのそれぞれの外径面に転がり軸受３４が嵌合されている。

一対の偏心軸部３０ａ、３０ｂを設けた入力軸３０には、一対の偏心軸部３０ａ、３０ｂを挟むように一対のカウンタウェイト３５を、周方向に１８０°位相をずらして設けている。

曲線板３１は、転がり軸受３４によって入力軸３０に回転自在に支持され、その外周に形成された波形歯形３１ａはトロコイド曲線歯形とされている。図３に示すように、曲線板３１には、回転軸心を中心とする一つの円上に複数のピン孔３６が等間隔に形成され、軸方向に並ぶ一対のピン孔３６のそれぞれに内ピン３７が余裕をもって挿入され、その内ピン３７に回転自在に支持されたころ軸受３７ａの外周一部がピン孔３６の内周一部に接触している。

減速機Ｂは、図２に示すように、偏心軸部３０ａ、３０ｂに回転自在に保持される公転部材としての２枚の曲線板３１と、曲線板３１の外周部の波形歯形３１ａに係合する複数の外ピン３２と、曲線板３１の自転運動を出力する出力軸３３と、２枚の曲線板３１の隙間に取り付けられてこれら曲線板３１の端面に当接して曲線板の傾きを防止するセンターカラー３８とを備える。

出力軸３３は、フランジ部３３ａと軸部３３ｂとを有する。図３に示すように、フランジ部３３ａには、出力軸３３の回転軸線Ｏを中心とする円周上に、内ピン３７が等間隔に固定されている。軸部３３ｂの外径面には、セレーション（またはスプライン）によりトルク伝達可能な状態で車輪ハブＣが設けられている。複数の内ピン３７を介しフランジ３３ａ、３３ａが連結された出力軸３３のモータ部Ａ側の端部には、オイルポンプ４２のインナーロータ７２に接続するポンプ駆動軸３３ｃが設けられている（図１参照）。

外ピン３２は、入力軸３０の回転軸線Ｏの円周軌道上に等間隔に設けられる。そして、曲線板３１が公転運動すると、外周の波形歯形３１ａと外ピン３２とが係合して、曲線板３１に自転運動を生じさせる。

図２に示すように、外ピンハウジング５０の一対のリング部５２の内周には、出力軸３３が軸受９０を介して回転自在に支持されている。また、出力軸３３のフランジ部３３ａの内径面と入力軸３０の外径面とは、軸受９１を介して相対的に回転可能に支持されている。

曲線板３１は、出力軸３３の対向するフランジ部３３ａ間に組み込まれている。また、出力軸３３の対向するフランジ部３３ａには、組み込まれた曲線板３１のピン孔３６を貫通する内ピン３７の両端が支持されている。

出力軸３３の対向するフランジ部３３ａに支持された複数の内ピン３７は、入力軸３０の回転軸線Ｏを中心とする円周軌道上に等間隔に設けられ、曲線板３１との摩擦抵抗を低減するために、２枚の曲線板３１の各ピン孔３６の内壁面に当接する位置に針状ころ軸受３７ａがそれぞれ設けられている。ピン孔３６の内径寸法は、内ピン３７の外径寸法（「針状ころ軸受３７ａ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。

車輪ハブＣは、図１に示すように、出力軸３３の軸部３３ｂの外径面に固定連結された内輪部材８１と、内輪部材８１をケーシング２２ｂに対して回転自在に保持する外輪部材８２とを備える。内輪部材８１と外輪部材８２とは複列アンギュラ玉軸受を構成し、内輪部材８１と外輪部材８２の間に複列の転動体８３を設置している。内輪部材８１には、車輪取付けフランジ部８４が一体に設けられている。

外ピン３２は、ケーシング２２ｂに直接保持されているわけではなく、図1及び図２に示すように、ケーシング２２ｂの内径面にフローティング状態に支持された外ピンハウジング５０に保持されている。

インホイールモータ駆動装置２１の軽量化の観点から、ケーシング２２は、アルミ合金やマグネシウム合金等の軽金属で形成する。一方、高い強度が求められる外ピンハウジング５０は、鋼で形成するのが望ましい。

外ピンハウジング５０は、図５に示すように、円筒部５１と、円筒部５１の軸方向両端部から径方向内側に延びる一対のリング部５２とを備える。
一対のリング部５２は、径方向の外周側に位置する外側面部５２ａと、径方向の内周側に位置し、外側面部５２ａの外方に突出する厚肉の内側面部５２ｂとからなる。

また、外ピンハウジング５０の円筒部５１の下部には、円筒部５１を軸方向に分割するスリット５３が設けられている。

外ピンハウジング５０の一対のリング部５２には、厚み方向に貫通する複数の外ピン保持孔５４が設けられている。外ピン保持孔５４は、図２に示すように、それぞれ入力軸３０の回転軸線Ｏと平行な方向に延び外ピン３２の両端を保持している。外ピン３２の両端は、外ピン保持孔５４に対して針状ころ軸受５５を介して支持されている。針状ころ軸受５５は、外輪５５ａと、この外輪５５ａの内周面と外ピン３２の外周面とを転走面にした針状ころ５５ｂとからなる。針状ころ軸受５５の外輪５５ａは、外ピン保持孔５４の内面に嵌合されている。

また、一対のリング部５２の対応する外ピン保持孔５４は、周方向の同位置に互いに対面するように設けられている。即ち、一対の外ピン保持孔５４の中心軸線は一致し、外ピンハウジング５０を減速機Ｂのケーシング２２ｂに取り付けると、この外ピン保持孔５４の中心軸線は、入力軸３０の回転軸線Ｏと平行になる。

これにより、外ピン３２を入力軸３０の回転軸線Ｏと平行に保持することができる。なお、一対の外ピン保持孔５４は同時加工で形成することができるので、対向する外ピン保持孔５４の中心軸線を比較的簡単に一致させることができる。

図５に示すように、一対のリング部５２の径方向の内周側に位置する厚肉の内側面部５２ｂには、外ピン保持孔５４に連続するように、溝形のザグリ部５７が形成されている。

一対のリング部５２の径方向の外周側に位置する外側面部５２ａには、図６及び図７に示すように、外ピン保持孔５４に挿入した外ピン３２の軸方向の抜け出しを防止する外ピンサイドプレート５８がフローティングボルト５９によって固定されている。

外ピンサイドプレート５８には、周方向にフローティングボルト５９の挿通孔５８ａを形成している。この挿通孔５８ａは、図６及び図７に示すように、外ピンハウジング５０の外側面部５２ａに設けられたフローティングボルト５９の固定孔５２ｃに対応する位置に設けれている。

図６及び図７は、外ピン保持孔５４に、外ピン３２と針状ころ軸受５５との収容した状態で示している。

外ピンサイドプレート５８の内周面には、外ピン保持孔５４に対応する位置に、ザグリ部５７に向かって突出する突出片５８ｂを形成している。

一対のリング部５２の厚肉の内側面部５２ｂの外側面には、溝形のザグリ部５７に流入した潤滑油がザグリ部５７から流れ出ないように、潤滑油を堰き止める堰部材６０を設けている。

堰部材６０は、リング型の板状に形成され、外径が外ピン保持孔５４の内接円径よりも大きく、内径がリング部５２の内側面部５２ｂの内径よりも小さく形成されている。

この板状の堰部材６０には、円周方向に等間隔で固定孔６０ａを設けており、この固定孔６０ａに対応するリング部５２の内側面部５２ｂにボルト孔６０ｃを設け、図６及び図７に示すように、堰部材６０の固定孔６０ａとリング部５２の内側面部５２ｂのボルト孔６０ｃとを合わせ、ボルト６４によって堰部材６０をリング部５２の内側面部５２ｂに対して固定している。

堰部材６０をリング部５２の内側面部５２ｂに固定することにより、リング部５２の外側面部５２ａと、内側面部５２ｂのザグリ部５７との間に、外ピン保持孔５４の外側端部に連続する潤滑油溜まり６２を形成することができる。

図２に示すように、減速機Ｂのケーシング２２ｂ内に、オイルポンプ４２によって潤滑油が供給されると、減速機Ｂの内部の部品の回転に伴って、潤滑油が飛散し、潤滑油の飛沫が潤滑油溜まり６２に溜まり、その溜まった潤滑油が外ピン保持孔５４の針状ころ軸受５５に供給される。あるいは、減速機Ｂの内部に溜まった潤滑油が曲線板３１の回転に伴って掻き上げられ飛散し、潤滑油の飛沫が潤滑油溜まり６２に溜まり、その溜まった潤滑油が外ピン保持孔５４の針状ころ軸受５５に供給される。

従来の構造では、外ピンハウジング５０に設けられた外ピン保持孔５４のうち、上方に位置する外ピン保持孔５４には、減速機Ｂのケーシング２２ｂの中心部から遠いため、曲線板１３１の回転に伴って跳ね上げられても、潤滑油の飛沫が届き難く、飛沫が届いても潤滑油が針状ころ軸受５５の隙間から外ピン保持孔５４の側方へ直ぐに流出して、上方に位置する外ピン保持孔５４に保持した針状ころ軸受５５の潤滑不良が懸念された。

この発明では、上記のように、外ピン保持孔５４の外側端部に連続して潤滑油溜まり６２を形成しているので、外ピン保持孔５４の外側端部に溜まった潤滑油によって針状ころ軸受５５が油浴状態になり、針状ころ軸受５５への潤滑性能が向上する。

また、上方に位置する潤滑油溜まり６２に溜まった潤滑油が溢れると、その潤滑油は、外ピンハウジング５０の外径を伝って一つ下の潤滑油溜まり６２に溜まるので、潤滑油を無駄なく使用することができる。

図８は、外ピンハウジング５０の最上部とその両側に位置する潤滑油溜まり６２に溜まる潤滑油の状態を示している。図８では、潤滑油溜まり６２に溜まる潤滑油を薄墨で示している。

堰部材６０は、外ピンハウジング５０と一体に設けてもよいが、上記の実施形態のように、堰部材６０を外ピンハウジング５０と別体に形成することにより、堰部材６０をリング部５２の内側面部５２ｂにボルト固定する際に、図２に示すように、堰部材６０の内周部で、リング部５２の内周に支持する出力軸３３の軸受９０を押圧して、出力軸３３の軸受９０に予圧を与えることができる。

出力軸３３の軸受９０に予圧を付与することにより、曲げに対する剛性が高まり、旋回走行などによるモーメント荷重が車輪ハブＣを介して減速機Ｂに負荷されても、減速機Ｂの出力軸３３を理想の位置に近い状態に保持することができるので、エッジロードの発生抑制、ミスアライメントによる異音の発生を抑制することができる。

次に、図９は、この発明の第２の実施形態を示している。この第２の実施形態は、潤滑油溜まり６２への潤滑油の供給を、減速機Ｂの内部から飛散する潤滑油だけでなく、オイルポンプ４２から吐出された潤滑油を潤滑油溜まり６２に導けるように、給油通路４３を分岐した分岐油路４８を、減速機Ｂのケーシング２２ｂの上部に設けている。図９の実施形態のその他の構成は、第１の実施形態と同様であるので、同一符号を付すことによって、重複する説明を省略する。

オイルポンプ４２から吐出された潤滑油を分岐油路４８から潤滑油溜まり６２に供給するため、モータ軸２４ａの内部通路４４と減速機Ｂの入力軸３０の内部通路４５を経由するより早期に、潤滑油溜まり６２に潤滑油を供給することができる。従い、減速機Ｂの回転速度が上昇するまで潤滑油の飛沫が届き難い外ピンハウジング５０の上方に位置する外ピン保持孔５４に保持した針状ころ軸受５５の潤滑性能を、より向上することができる。

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軸２４ａが回転すると、曲線板３１はモータ軸２４ａの回転軸線Ｏを中心として公転運動する。このとき、外ピン３２が、曲線板３１の曲線形状の波形歯形と転がり接触するよう係合して、曲線板３１をモータ軸２４ａの回転とは逆向きに自転運動させる。

曲線板３１のピン孔３６に挿通する内ピン３７は、ピン孔３６の内径よりも十分に細く、曲線板３１の自転運動に伴ってピン孔３６の内壁面と当接する。これにより、曲線板３１の公転運動が内ピン３７に伝わらず、曲線板３１の自転運動のみが出力軸３３を介して車輪ハブＣに伝達される。

このとき、回転軸線Ｏと同軸に配置された出力軸３３は、減速機Ｂの出力軸として曲線板３１の自転を取り出し、モータ軸２４ａの回転が減速機Ｂによって減速されて出力軸３３に伝達されるので、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。

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３２を外ピンハウジング５０に対して回転自在とし、内ピン３７の曲線板３１に当接する位置に針状ころ軸受３７ａ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。

前記の実施形態においては、減速機Ｂの曲線板３１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、前記の実施形態において、曲線板３１を支持する転がり軸受３４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、深溝玉軸受、円錐ころ軸受、針状ころ軸受、自動調心ころ軸受、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。

また、前記の実施形態においては、モータ部Ａに、ケーシング２２ａ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面する位置に配置されるロータ２４とを備える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。例えばステータとロータとが軸方向に開いた隙間を介して対向配置されるアキシアルギャップモータであってもよい。

さらに、この発明に係るインホイールモータ駆動装置２１を搭載した電気自動車は、後輪を駆動輪としてもよく、また、前輪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。

２１ インホイールモータ駆動装置
２２ ケーシング
２２ａ ケーシング
２２ｂ ケーシング
２２ｃ 仕切壁
２３ ステータ
２４ ロータ
２４ａ モータ軸
２５ａ 軸受
２５ｂ 軸受
３０ 入力軸
３０ａ 偏心軸部
３０ｂ 偏心軸部
３１ 曲線板
３１ａ 波形歯形
３２ 外ピン
３３ 出力軸
３３ａ フランジ部
３３ｂ 軸部
３３ｃ ポンプ駆動軸
３４ 転がり軸受
３５ カウンタウェイト
３６ ピン孔
３７ 内ピン
３７ａ 軸受
３８ センターカラー
４１ オイルタンク
４２ オイルポンプ
４３ 給油通路
４４ 内部通路
４５ 内部通路
４６ 帰還通路
４７ 排出口
４８ 分岐油路
５０ 外ピンハウジング
５１ 円筒部
５２ リング部
５２ａ 外側面部
５２ｂ 内側面部
５２ｃ 固定孔
５３ スリット
５４ 外ピン保持孔
５５ 軸受
５５ａ 外輪
５５ｂ 針状ころ
５７ ザグリ部
５８ 外ピンサイドプレート
５８ａ 挿通孔
５８ｂ 突出片
５９ フローティングボルト
５９ａ 外ピンハウジング側固定部
５９ｂ ケーシング側固定部
５９ｃ 固定フランジ
６０ 堰部材
６０ａ 固定孔
６０ｃ ボルト孔
６２ 潤滑油溜まり
６４ ボルト
７２ インナーロータ
７２ａ 歯先部分
７２ｂ 歯溝部分
７３ アウターロータ
７３ａ 歯先部分
７３ｂ 歯溝部分
７４ ポンプ室
７５ 吸入口
７６ 吐出口
７７ ポンプケース
８１ 内輪部材
８２ 外輪部材
８３ 転動体
８４ 車輪取付けフランジ部
９０ 軸受
９１ 軸受
Ａ モータ部
Ｂ 減速機
Ｃ 車輪ハブ
Ｏ 回転軸線
ｃ１ 回転中心
ｃ２ 回転中心

Claims (5)

1. 駆動力を発生させるモータ部と、モータ部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駆動輪に伝える車輪ハブとを備え、前記減速機が、前記モータ部によって回転駆動される入力軸と、入力軸に設けられた偏心軸部によって入力軸に回転自在に支持され、外周に波形歯形が形成された曲線板と、減速機のケーシングの内側に配設され、曲線板の外周の波形歯形に噛合する外ピンとを有し、外ピンを、減速機の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し、外ピンハウジングは、減速機の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リング部とからなり、外ピンハウジングの一対のリング部に外ピン保持孔を円周方向に複数設け、その外ピン保持孔内に組み込んだ軸受により外ピンを回転自在に支持し、入力軸の回転により曲線板を偏心揺動運動させて、その曲線板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一対のリング部の円周方向に複数形成した外ピン保持孔のうち、少なくとも上部に位置する外ピン保持孔の外側端部に連続する潤滑油溜まりを、外ピンハウジングのリング部に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. 前記外ピン保持孔の外側端部に連続する潤滑油溜まりが、外ピン保持孔の外側端部に設けたザグリ部と、外ピンハウジングのリング部の外側面に設けた堰部材とからなるインホイールモータ駆動装置。
3. 前記外ピンハウジングのリング部の外側面の内径側に、外面側に突出する厚肉部を形成し、この厚肉部に溝形のザグリ部を形成し、リング部の外側面に、外ピン組込孔の内接円径よりも外径が大きい板状の堰部材を固定することにより、前記潤滑油溜まりを形成したことを特徴とする請求項２記載のインホイールモータ駆動装置。
4. 前記板状の堰部材の内径部を、外ピンハウジングのリング部の内径側に突出させ、この突出する堰部材の内径部を、外ピンハウジングのリング部の内径部と前記出力軸との間に設けた軸受の側面に押し当てることにより、軸受の予圧を付与することを特徴とする請求項３記載のインホイールモータ駆動装置。
5. 減速機のケーシングに、前記潤滑油溜まりに潤滑油を供給する油路を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載のインホイールモータ駆動装置。
   

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