JP2016023700A - 車両用モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用モータ駆動装置内部のフリクションを低減する。
【解決手段】車両用モータ駆動装置の減速部は、内周が偏心部（２５ａ）の外周に相対回転可能に取り付けられモータ側回転部材（２５）の回転に伴って軸線（Ｏ）を中心とする公転運動を行う公転部材（２６ａ）と、公転部材の外周部に係合して公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材（２７）と、車輪側回転部材と結合し、外周係合部材よりも内径側で公転部材の自転運動を取り出す内側係合部材（３１ａ，３１ｃ）と、公転部材の軸線方向端面と摺接するスラストプレート（２９，４６ａ，４６ｂ）とを有し、スラストプレートと摺接する公転部材の摺接面には、一点鎖線で示す低摩擦化処理が施されることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、車輪を駆動する車両用モータ駆動装置に関し、特に内部のフリクション低減に関する。

電気自動車やハイブリッド車両の車輪を駆動する車両用モータ駆動装置として、例えば特開２０１０−２２１９６４号公報（特許文献１）に記載のインホイールモータ駆動装置が挙げられる。特許文献１のインホイールモータ駆動装置は、モータおよびサイクロイド減速機を備える。サイクロイド減速機は軸線方向に離隔して配置される２枚の曲線板と、これら２枚の曲線板同士の間に介在する環状のカラー部材と、これら２枚の曲線板よりも外径側に配置される外ピンを有する。曲線板の外周は、波状に連続して延びる曲線凹部を構成して、外ピンと係合する。またカラー部材には外周と内周を連絡する油路が形成される。カラー部材の油路には、潤滑油が外径方向に流れる。これにより、曲線板外周に形成される曲線凹部に十分な潤滑油を供給するというものである。

特開２０１０−２２１９６４号公報

しかし、上記従来のような車両用モータ駆動装置にあっては、さらに改善すべき点があることを本発明者は見いだした。つまり２枚の曲線板は、高速で公転しながら低速で自転するため、公転しない環状のカラー部材と常時摺接している。そうするとフリクションが発生し、車両用モータ駆動装置が発熱する原因となり、車両用モータ駆動装置の耐久性が低下する。また、モータで消費される電力が必要以上に大きくなって消費エネルギー効率が悪化する。特に電気自動車が高速走行する際には、車輪が高速で回転するため、カラー部材と曲線板の間で生じるフリクションが無視し得ないほど大きくなる。また車両用モータ駆動装置の内部を潤滑する潤滑油が早期に劣化する。

本発明は、上述の実情に鑑み、曲線板が他の部材と摺接する場合において、曲線板の摺接面におけるフリクションを低減し、フリクションロスを改善することを目的とする。

この目的のため第１発明による車両用モータ駆動装置は、モータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、モータ側回転部材の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部とを備える。かかる減速部はモータ側回転部材の一端に該モータ側回転部材の軸線から偏心して結合した偏心部と、内周が偏心部の外周に相対回転可能に取り付けられモータ側回転部材の回転に伴って軸線を中心とする公転運動を行う公転部材と、公転部材の外周部に係合して公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、車輪側回転部材と結合し、外周係合部材よりも内径側で公転部材の自転運動を取り出す内側係合部材と、公転部材の軸線方向端面と摺接するスラストプレートとを有する。そしてスラストプレートと摺接する公転部材の摺接面、および／または公転部材と摺接するスラストプレートの摺接面には、低摩擦化処理が施されることを特徴とする。かかる第１発明によれば、スラストプレートと公転部材の摺接面におけるフリクションを低減し、フリクションロスを改善することができる。

本発明の一実施形態として、低摩擦化処理は、母材表面をコート層で被覆するコーティング処理であって、コート層は自己潤滑性を有する樹脂材料である。かかる実施形態によれば、摺接面にコート層が設けられ、このコート層は自己潤滑性を有する樹脂材料であることから、摺接面におけるフリクションを低減し、フリクションロスを改善することができる。例えばスラストプレートが鋼製である場合、鋼製の母材は樹脂材料でコーティングされる。

あるいは他の実施形態として低摩擦化処理は、母材表面をコート層で被覆するコーティング処理であって、コート層は金属材料からなるマトリックス中に自己潤滑性を有する樹脂材料を分散させた複合金属被膜であってもよい。

次に、第２発明による車両用モータ駆動装置は、モータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、モータ側回転部材の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部とを備える。かかる減速部はモータ側回転部材の一端に該モータ側回転部材の軸線から偏心して結合した偏心部と、内周が偏心部の外周に相対回転可能に取り付けられ、モータ側回転部材の回転に伴って軸線を中心とする公転運動を行う公転部材と、公転部材の外周部に係合して公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、車輪側回転部材と結合し、外周係合部材よりも内径側で公転部材の自転運動を取り出す内側係合部材と、公転部材の軸線方向端面と摺接するスラストプレートとを有する。そしてスラストプレートは、少なくとも表面が自己潤滑性を有する材料で形成されることを特徴とする。かかる第２発明によっても、スラストプレートと公転部材の摺接面におけるフリクションを低減し、フリクションロスを改善することができる。

なおスラストプレートの数は１枚であってもよいし複数枚であってもよい。また複数枚のスラストプレートのうちの一部に低摩擦化処理が施されてもよいし、他の一部は少なくとも表面が自己潤滑性を有する材料で形成されてもよい。

本発明の一実施形態として、スラストプレートは、軸線方向に隣り合う公転部材同士の間に介在するセンタースラストプレートである。かかる実施形態によれば、公転部材とセンタースラストプレートのフリクションを低減することができる。

あるいは本発明の一実施形態として、スラストプレートは、軸線方向に隣り合う車輪側回転部材と公転部材の間に介在するサイドスラストプレートである。かかる実施形態によれば、公転部材とサイドトプレートのフリクションを低減することができる。なお複数枚のスラストプレートのうちの一部は、センタースラストプレートであってもよいし、他の一部はサイドスラストプレートであってもよい。

本発明の一実施形態として、車両用モータ駆動装置は車輪側回転部材と結合する車輪ハブと、車輪ハブを回転自在に支持する車輪ハブ軸受をさらに備える。かかる実施形態によれば、車両用モータ駆動装置をインホイールモータ駆動装置として利用することができる。

このように本発明によれば、摺接面におけるフリクションが低減される。したがって車両用モータ駆動装置の発熱が低減され、車両用モータ駆動装置の耐久性が向上する。また車両用モータ駆動装置のモータ部で消費される電力が従来よりも少なくなり、車両用モータ駆動装置の消費エネルギー効率が改善される。また減速部の内部を潤滑する潤滑油の劣化を改善することができる。

本発明の一実施形態になる車両用モータ駆動装置を示す縦断面図である。 同実施形態を示す横断面図である。 図１紙面下側の減速部部分を拡大して示す縦断面図である。 サイドスラストプレートを取り出して示す全体図である。 スラストプレートを取り出して示す正面図である。 スラストプレートを取り出して示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態を示す縦断面図である。図２は同実施形態を示す横断面図である。図３は、図１中の減速部を拡大して示す縦断面図である。この実施形態は車両用モータ駆動装置のうち、車輪のロードホイール内空領域に配置されるインホイールモータ駆動装置である。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部Ｂと、減速部Ｂからの出力を駆動輪に伝える車輪ハブ軸受部Ｃとを備える。モータ部Ａ、減速部Ｂ、および車輪ハブ軸受部Ｃはこの順序で、インホイールモータ駆動装置の軸線Ｏに沿って同軸に配置される。

モータ部Ａはモータ部の外郭を形成するモータケーシング２２ａおよびモータカバー２２ｔを有する。減速部Ｂは減速部の外郭を形成する減速部ケーシング２２ｂを有する。モータ部Ａと減速部Ｂの境界壁として、ポンプケーシング２２ｐが設けられる。これらモータカバー２２ｔ、モータケーシング２２ａ、ポンプケーシング２２ｐ、および減速部ケーシング２２ｂは、ボルト等により、あるいは一体形成により、相互に結合して１個のケーシング２２を構成する。減速部ケーシング２２ｂの軸線Ｏ方向一方端には、車輪ハブ軸受部Ｃの外輪部材３３ａが取付固定される。インホイールモータ駆動装置２１は、例えば電気自動車の車体底面に形成されるホイールハウジングの中に配置される。この電気自動車は乗用自動車であり、一般的なエンジン自動車と同様に公道を走行可能である。

モータ部Ａは、円筒形状のモータケーシング２２ａ内周に固定されるステータ２３と、ステータ２３の内径側に径方向に開いた隙間を介して対面する位置に配置されるロータ２４と、ロータ２４の内周に連結固定されてロータ２４と一体回転するモータ回転軸３５とを備えるラジアルギャップモータである。あるいは図示はしなかったが、モータ部Ａはアキシャルギャップモータであってもよい。

モータケーシング２２ａは、モータ回転軸３５の軸線Ｏに沿って延びる。ケーシング２２の一部であるポンプケーシング２２ｐは、中心孔を有する略円板形状の隔壁であって、この中心孔の孔壁面に設けられた転がり軸受３７を介してモータ回転軸３５の一方端部を回転自在に支持する。さらにポンプケーシング２２ｐは、オイルポンプ５１を備える。ケーシング２２の一部であるモータカバー２２ｔは、略円板形状であって、モータ部Ａの軸線Ｏ方向他方端でモータ部Ａの端面を形成するとともに、モータカバー２２ｔの中心で転がり軸受３６を介してモータ回転軸３５の他方端部を回転自在に支持する。モータカバー２２ｔはモータ部Ａの端部であるとともに、インホイールモータ駆動装置２１の端部でもある。

モータ回転軸３５の一端は、減速部Ｂの内部に回転自在に設けられた減速部入力軸２５と結合する。この結合はスプライン嵌合（セレーション嵌合も含む。以下同じ）であり、管状に形成されたモータ回転軸３５の端部開口に、先細に形成された減速部入力軸２５が挿入固定される。

減速部Ｂは、サイクロイド減速機であって、モータ部Ａの軸線Ｏ方向一方側に同軸配置される円筒形状の減速部ケーシング２２ｂと、減速部ケーシング２２ｂに取り付け固定される外ピン保持部４５と、軸線Ｏに沿って延びる減速部入力軸２５と、減速部入力軸２５に形成された２個の偏心部２５ａ，２５ｂと、それぞれの偏心部２５ａ，２５ｂ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２６ａ，２６ｂと、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、軸線Ｏに沿って延びる減速部出力軸２８と、減速部出力軸２８と結合して曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動を取り出す内側係合部材としての内ピン３１と、曲線板２６ａ，２６ｂ間の隙間に取り付けられてこれら曲線板２６ａ，２６ｂの端面に当接して曲線板の傾きを防止する１個のセンタースラストプレート２９と、２枚のサイドスラストプレート４６ａ，４６ｂと、１個の補強部材６１とを有する。

モータ部Ａから遠い側にある減速部入力軸２５の一端は、転がり軸受３９を介して、後述する減速部出力軸２８の端部に回転自在に支持される。またモータ部Ａに近い側にある減速部入力軸２５の他端はモータ回転軸３５の一端と結合する。減速部入力軸２５の外周には、偏心部２５ａ，２５ｂが軸線Ｏから偏心して設けられる。偏心部２５ａ，２５ｂは減速部入力軸２５に一体形成されるが、減速部入力軸２５に取付固定される別部材であってもよい。

２個の円盤形状の偏心部２５ａ，２５ｂは、軸線Ｏ方向に隣り合って配置され、偏心運動による遠心力で発生する振動を互いに打ち消し合うために、周方向１８０°位相を変えて設けられている。モータ回転軸３５および減速部入力軸２５は、モータ部Ａの駆動力を減速部Ｂに伝達するモータ側回転部材を構成する。

図２を参照して、曲線板２６ｂの外周は、波状の曲線に形成され、エピトロコイド等のトロコイド系曲線で構成されて径方向に窪んだ複数の曲線凹部を有する。また曲線板２６ｂは、一方側端面から他方側端面に貫通する複数の貫通孔３０ａ，３０ｂを有する。貫通孔３０ａは、曲線板２６ｂの自転軸心Ｘを中心とする円周上に等間隔に複数個設けられており、内ピン３１を受入れる。また、貫通孔３０ｂは、曲線板２６ｂの自転軸心Ｘに設けられており、曲線板２６ｂの内周になる。曲線板２６ｂは、偏心部２５ｂの外周に相対回転可能に取り付けられる。内ピン３１は、針状ころ軸受を含み、内ピン本体３１ａと、複数の針状ころ３１ｂと、軸受外輪３１ｃを有する。内ピン本体３１ａは軸受外輪３１ｃを貫通し、針状ころ３１ｂは内ピン本体３１ａおよび軸受外輪３１ｃ間の環状空間に配置される。軸受外輪３１ｃの外周面は、貫通孔３０ａの孔壁面と転がり接触する。

各内ピン３１は、図３に示すように、２個の針状ころ軸受を含み、１本の内ピン本体３１ａと、複数の針状ころ３１ｂと、２個の軸受外輪３１ｃと、１個のスペーサ３１ｄを有する。各内ピン本体３１ａは２個１対の軸受外輪３１ｃを貫通し、針状ころ３１ｂは内ピン本体３１ａおよび軸受外輪３１ｃ間の環状空間に配置される。各軸受外輪３１ｃの外周面は、各貫通孔３１ａの孔壁面と接触する。軸受外輪３１ｃは、内ピン本体３１ａの一方端側と他方端側にそれぞれ設けられる。これら２個の軸受外輪３１ｃ間にはスペーサ３１ｄが介在する。スペーサ３１ｄはリング形状であり、内ピン本体３１ａがスペーサ３１ｄの中心孔を貫通する。これにより２個の軸受外輪３１ｃは、スペーサ３１ｄによって軸方向に離隔される。

曲線板２６ｂは、図２に示すように、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。理解を容易にするため図２では転がり軸受４１の周方向一部を破断して示す。この転がり軸受４１は、外径面に内側軌道面４２ａを有する環状の内輪部材４２と、内側軌道面４２ａと外側軌道面になる貫通孔３０ｂの孔壁面との間に配置される複数のころ４４と、周方向で隣り合うころ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。あるいは深溝玉軸受であってもよい。内輪部材４２の内径面は偏心部２５ｂの外周面に嵌合する。内輪部材４２は内側軌道面４２ａに位置し径方向に貫通する孔４３および内側軌道面４２ａを挟んで向かい合う１対の鍔部をさらに有する。孔４３は、偏心部２５ｂ内部を軸線Ｏ直角方向に延びる分岐油路５８ｂと接続する。曲線板２６ａについても同様である。

減速部ケーシング２２ｂの下部には排出孔６２および油溜まり５３が設けられる。排出孔６２は減速部ケーシング２２ｂの壁厚を貫通して、上下方向に延びる。油溜まり５３は減速部ケーシング２２ｂの外径側に附設されて、排出孔６２の下端と接続する。

再び図１を参照して、減速部出力軸２８は、モータ部Ａ側の端部に大径フランジ部２８ｂを、車輪ハブ軸受部Ｃ側に軸部２８ｄを有する。大径フランジ部２８ｂと軸部２８ｄとの接続箇所には小径フランジ部２８ｃが形成される。大径フランジ部２８ｂの中心には減速部入力軸２５の一端を受け入れる円形凹部３４が形成され、円形凹部３４の内周面に転がり軸受３９が配置される。

大径フランジ部２８ｂの外縁部には、減速部出力軸２８の軸線Ｏを中心とする円周上の等間隔に内ピン３１の一端部を固定する穴が形成されている。軸部２８ｄの外周面には、車輪ハブ３２が連結固定されている。

大径フランジ部２８ｂから離れた側にある内ピン３１の他端部には、補強部材６１が設けられている。補強部材６１は、図３に示すように、減速部Ｂ内部で複数の内ピン３１先端と結合固定するフランジ形状の大径円板部６１ｂと、大径円板部６１ｂの内周縁からモータ部Ａへ延びるさらに小径の円筒部６１ｄとを含む。円筒部６１ｄは軸線Ｏに沿って延びる。

２枚の曲線板２６ａ、２６ｂから一部の内ピン３１に作用する荷重は大径円板部６１ｂおよび減速部出力軸２８の大径フランジ部２８ｂを介して全ての内ピン３１によって支持される。これにより、内ピン３１に作用する応力を低減させ耐久性を向上させることができる。円筒部６１ｄの先端は、オイルポンプ５１に差し込まれて、オイルポンプ５１を駆動する。

補強部材６１は、内ピン３１を介して減速部出力軸２８と連結することから、減速部出力軸２８と一体に回転する。図１に示すように、減速部出力軸２８、補強部材６１、および車輪ハブ３２は、減速部Ｂの駆動力を駆動輪（ボルト３２ｃと連結する図示しない駆動輪）に伝達する車輪側回転部材を構成する。

モータ回転軸３５とスプライン嵌合する減速部入力軸２５の端部を除き、減速部入力軸２５の大部分は、環状の補強部材６１から減速部出力軸２８の小径フランジ部２８ｃまでの軸線方向範囲と一致する。そして減速部入力軸２５は、補強部材６１の内部から円形凹部３４までの空間領域に配置されて、一方端側で転がり軸受３９を介して減速部出力軸２８に回転自在に支持される。

オイルポンプ５１は、ポンプケーシング２２ｐの壁内部に設けられた吸入油路５２および吐出油路５４と接続し、減速部Ｂの下部に設けられた油溜まり５３から吸入油路５２を経て潤滑油を吸い込み、吐出油路５４から潤滑油を吐き出す。吐出油路５４は、モータ部Ａに設けられて潤滑油を冷却する冷却油路５５と、モータカバー２２ｔの壁厚内部に設けられた連絡油路５６と、管状のモータ回転軸３５および減速部入力軸２５の内部に設けられて軸線Ｏに沿って延びる軸線油路５７と、減速部Ｂで、軸線Ｏから偏心部２５ａ内を径方向外側に向かって延びる分岐油路５８ａおよび偏心部２５ｂ内を同様に延びる分岐油路５８ｂと、偏心部２５ａ，２５ｂの外周にそれぞれ嵌合する内輪部材４２に穿設された孔４３（図２参照）と順次接続する。また減速部入力軸２５の先端には、軸線油路５７の軸端から減速部Ｂの内部に開口する油路５８ｃが形成される。油路５８ｃは、円形凹部３４と対面する。

そしてオイルポンプ５１から吐出した潤滑油は、これら油路５４，５５，５６，５７，５８ａ（５８ｂ）、および孔４３（あるいは油路５８ｃ）を順次流れて、減速部Ｂ内部（軸受３９，４１、曲線板２６ａ，２６ｂ、内ピン３１、および外ピン２７等）を潤滑および冷却する。潤滑後の潤滑油は落下して減速部Ｂの内部から排出孔６２を経て油溜まり５３に流下する。そしてオイルポンプ５１によって再び吸入されて、インホイールモータ駆動装置２１の内部を循環する。このように本実施形態のインホイールモータ駆動装置２１は、軸心給油方式の潤滑油回路を備え、モータ回転軸３５および減速部入力軸２５から潤滑油を噴射する。そして潤滑油は、減速部入力軸２５から径方向外側に流れて減速部Ｂを潤滑する。また潤滑油は、軸線油路５７から分岐して、ロータ２４に形成されたロータ油路５９を流れ、モータ部Ａ内部のステータ２３およびロータ２４を冷却し、軸受３６，３７を潤滑および冷却する。

外ピン２７は、モータ側回転部材の軸線Ｏを中心とする円周軌道上に等間隔に複数設けられ（図２参照）、軸線Ｏと平行に延びる。そして、曲線板２６ａ，２６ｂが軸線Ｏを中心として公転運動すると、曲線板２６ａ，２６ｂ外周の曲線凹部と外ピン２７とが係合して、曲線板２６ａ，２６ｂに自転運動を生じさせる。

なお、減速部ケーシング２２ｂ内部に配設された外ピン２７は、減速部ケーシング２２ｂの内壁面に直接連結固定されていてもよいが、好ましくは減速部ケーシング２２ｂの内壁面に取付固定されている外ピン保持部４５に保持されている。より具体的には、図３に示すように、外ピン２７の軸線方向両端部を外ピン保持部４５に取り付けられた針状ころ軸受２７ａによって回転自在に支持されている。このように、外ピン２７を転がり軸受を介して外ピン保持部４５に転がり回転自在に取り付けることにより、曲線板２６ａ，２６ｂとの係合による接触抵抗を低減することができる。

外ピン保持部４５は円筒形状であり、外ピン保持部４５の軸方向両端側に内向きフランジ部４５ａ，４５ｂを有する。そして両端側の内向きフランジ部が針状ころ軸受２７ａを介して外ピン２７の両端部を回転自在に支持する。また外ピン保持部４５は、両端の内向きフランジ部４５ａ，４５ｂ間に曲線板２６ａ，２６ｂ、偏心部２５ａ，２５ｂ、センタースラストプレート２９、サイドスラストプレート４６ａ，４６ｂを収容する。インホイールモータ駆動装置２１の軽量化の観点から、減速部ケーシング２２ｂを含めて、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保持部４５は、炭素鋼で形成するのが望ましい。軸線Ｏ方向に間隔を空けて配置される２枚の曲線板２６ａ，２６ｂ間には、環状のセンタースラストプレート２９が配置される。センタースラストプレート２９は、軸線Ｏに対して直角な姿勢で曲線板２６ａ，２６ｂに接触し、互いに隣り合う曲線板２６ａ，２６ｂが軸線Ｏに対して傾くことを防止する。

モータ部Ａに近い側の曲線板２６ａは補強部材６１と隣り合う。これら曲線板２６ａおよび補強部材６１間には、環状のサイドスラストプレート４６ａが設けられる。車輪ハブ軸受部Ｃに近い側の曲線板２６ｂは減速部出力軸２８と隣り合う。これら曲線板２６ｂおよび減速部出力軸２８間には、環状のサイドスラストプレート４６ｂが設けられる。サイドスラストプレート４６ａ，４６ｂは軸線Ｏを中心とする環状円板であり、軸線Ｏに対して直角な姿勢にされ、減速部入力軸２５がサイドスラストプレート４６ａ，４６ｂの中心孔を貫通する。

図４はサイドスラストプレート４６ａ，４６ｂを取り出して示す全体図であって、軸線方向からみた状態を示す。サイドスラストプレート４６ａ，４６ｂには、円周方向に間隔を空けて複数の貫通孔４７が設けられる。各貫通孔４７には内ピン本体３１ａが通される。外縁には突条４８が設けられる。突条４８はサイドスラストプレート４６ａ，４６ｂの一方端面から突出し、周方向に延びる。

図３に示すように、サイドスラストプレート４６ａの突条４８は、サイドスラストプレート４６ａと対面する曲線板２６ａの端面と接触する。同様にサイドスラストプレート４６ｂの突条４８は、サイドスラストプレート４６ｂと対面する曲線板２６ｂの端面と接触する。また２枚の曲線板２６ａ，２６ｂ間には、センタースラストプレート２９が介在し、これら３枚のスラストプレートが２枚の曲線板２６ａ，２６ｂを軸線方向に押圧する。

かくして２枚の曲線板２６ａ，２６ｂは、軸線方向両側に配置される２枚のサイドスラストプレート４６ａ，４６ｂと軸線方向両側に配置される１個のセンタースラストプレート２９によって、軸線方向に位置決めされる。そして曲線板２６ａ，２６ｂが後述の公転運動を行うことによって、サイドスラストプレート４６ａ，４６ｂの突条４８は曲線板２６ａ，２６ｂの端面とそれぞれ摺接する。

サイドスラストプレート４６ａ，４６ｂの一方の端面は、突条４８よりも内径側で、内ピン３１の軸受外輪３１ｃの端面と接触する。後述のように内ピン３１が曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動を取り出す際、内ピン本体３１ａに回転支持された軸受外輪３１ｃは、サイドスラストプレート４６ａ，４６ｂに摺接しながら回転する。

センタースラストプレート２９は、図２に示すようにリング体であり、半径方向寸法が軸線方向厚みよりも大きな板材である。曲線板２６ａ，２６ｂが後述の公転運動を行うことによって、センタースラストプレート２９の両端面は、曲線板２６ａ，２６ｂの端面とそれぞれ摺接する（図１，図３）。

図５はセンタースラストプレートを取り出して示す正面図であり、軸線方向からみた状態を表す。図６は、センタースラストプレートを図５にＶＩ−ＶＩで示す平面で切断し、矢の方向にみた状態を示す断面図である。図５および図６を参照して、センタースラストプレート２９の両端面は、溝２９ｇを伴う平坦面２９ｐである。平坦面２９ｐは、曲線板２６ａ，２６ｂの端面と摺接する。溝２９ｇは、センタースラストプレート２９の半径方向に延び、周方向に所定の間隔を空けて複数配置される。前述した軸心給油方式の潤滑油回路によって減速部Ｂを潤滑する際、分岐油路５８ａ（図１）および分岐油路５８ｂ（図２）から径方向外側に流れ出る潤滑油は、溝２９ｇを通ってセンタースラストプレート２９の径方向外側へ向かう。つまり各溝２９ｇは油路として機能する。各溝２９ｇを通った潤滑油は、センタースラストプレート２９の外径側にある外ピン２７と曲線板２６ａ、２６ｂとの当接部、外ピンを回転支持する転がり軸受などを潤滑および冷却する。

図３に一点鎖線で示すように、曲線板２６ａ，２６ｂの両端面には低摩擦化処理が施される。この低摩擦化処理は表面処理の一種である。すなわち曲線板２６ａ，２６ｂの母材は鋼などの金属製であるが、曲線板２６ａ，２６ｂの母材の両端面にはコーティング処理が施される。曲線板２６ａ，２６ｂの母材の端面に附加されたコート層によって、曲線板２６ａ，２６ｂの端面の摩擦係数は、平滑な鋼材表面の摩擦係数よりも低くされる。

曲線板２６ａ，２６ｂ表面のコート層を構成する樹脂材料は、一般的な樹脂や金属よりも摩擦係数が低い樹脂であり、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等のフッ素樹脂である。ＰＴＦＥは耐熱性、撥油性にも優れる。あるいはコート層を構成する樹脂材料は、自己潤滑性を有する樹脂が挙げられる。自己潤滑性をもつ樹脂材料とは、例えばＰＡ４６，ＰＡ６６，ＰＡ９Ｔなどのポリアミド、ＰＥＥＫである。

あるいは、曲線板２６ａ，２６ｂの端面に施される低摩擦化処理は、母材表面をコート層で被覆するコーティング処理であって、コート層は金属材料からなるマトリックス中に自己潤滑性を有する樹脂材料（例えばＰＴＦＥ）を分散させた複合金属被膜である。このマトリックスはめっき膜であり、例えば母材の表面にテフロン無電解ニッケル処理を施す。

これにより、曲線板２６ａの両端面がサイドスラストプレート４６ａおよびセンタースラストプレート２９に摺接しても、摺接面のフリクションロスを低減することができ、発熱が抑制される。同様に、曲線板２６ｂの両端面がサイドスラストプレート４６ｂおよびセンタースラストプレート２９に摺接しても、摺接面のフリクションロスを低減することができる。

なお図示はしなかったが変形例として、サイドスラストプレート４６ａおよびセンタースラストプレート２９の端面、突条４８の突出表面に低摩擦化処理を施してもよい。例えば、サイドスラストプレート４６ａ，４６ｂおよびセンタースラストプレート２９を金属製とし、かかる金属母材の表面にコーティング処理等の低摩擦化処理を施す。この変形例の場合に低摩擦化処理は、図２に表されるセンタースラストプレート２９の端面と、図２には表れないセンタースラストプレート２９の他の端面と、図４に表されるサイドスラストプレート４６ａ，４６ｂの端面に施される。ここでセンタースラストプレート２９の端面に関して附言すると、図５に示す平坦面２９ｐに低摩擦化処理を施せば足りる。

あるいは更なる変形例として、サイドスラストプレート４６ａ，４６ｂおよびセンタースラストプレート２９を、自己潤滑性を有する樹脂材料で形成してもよい。この場合、サイドスラストプレート４６ａおよびセンタースラストプレート２９は、表面のみならず内部も自己潤滑性を有する樹脂材料で形成される。なお、サイドスラストプレート４６ａおよびセンタースラストプレート２９は芯材を含んでもよい。

再び図１を参照して、車輪ハブ軸受部Ｃは、回転軸としての車輪ハブ３２、内輪３３ｃ、外輪部材３３ａ、転動体３３を有する転がり軸受である。車輪ハブ３２は減速部出力軸２８の軸線Ｏ方向一方側に同軸配置され、減速部出力軸２８に連結固定される。外輪部材３３ａは減速部ケーシング２２ｂの一端にボルト３３ｂで固定され、内輪３３ｃは車輪ハブ３２の外周面に嵌合固定される。車輪ハブ軸受部Ｃは多数の転動体３３を複列に有する複列アンギュラ玉軸受であって、第１列の転動体３３が減速部Ｂに近い側で、外輪部材３３ａおよび内輪３３ｃ間に配置され、第２列の転動体３３が減速部Ｂから遠い側で、外輪部材３３ａおよび車輪ハブ３２の内側軌道面３３ｄ間に配置される。

車輪ハブ３２は、円筒形状の中空部３２ａと、中空部３２ａの一端から外径方向に突出する車輪取付けフランジ部３２ｂとを有する。中空部３２ａの中央孔には軸部２８ｄが嵌合する。また中空部３２ａの外周面には第２列の転動体３３と転がり接触する内側軌道面３３ｄが形成される。車輪取付けフランジ部３２ｂにはボルト３２ｃによって図示しない駆動輪のロードホイールが連結固定される。

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回転軸３５が回転すると、曲線板２６ａ，２６ｂはモータ側回転部材の軸線Ｏ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の外周に形成された曲線凹部と転がりながら接触しつつ係合して、曲線板２６ａ，２６ｂをモータ側回転部材の回転とは逆向きに自転運動させる。

各貫通孔３０ａに挿通される内ピン３１は、貫通孔３０ａの内径よりも十分に細く、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動に伴って貫通孔３０ａの孔壁面と当接する（図２参照）。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の自転運動のみが減速部出力軸２８を介して車輪ハブ軸受部Ｃに伝達される。なお内ピン３１の軸受外輪３１ｃは、貫通孔３０ａの孔壁面に沿って転がる。このとき、軸受外輪３１ｃの一部が貫通孔３０ａの孔壁面と接触しつつ軸受外輪３１ｃの残部が貫通孔３０ａの孔壁面と非接触となる。そして軸受外輪３１ｃは、貫通孔３０ａの孔壁面と接触状態と非接触状態を繰り返しながら転がり接触する。

このとき、軸線Ｏと同軸に配置された減速部出力軸２８は、減速部Ｂの出力軸として曲線板２６ａ，２６ｂの自転を取り出す。これにより、減速部入力軸２５の回転が減速部Ｂによって減速されて減速部出力軸２８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。

なお、上記構成の減速部Ｂの減速比は、外ピン２７の数をＺ_Ａ、曲線板２６ａ，２６ｂの波形の数をＺＢとすると、（Ｚ_Ａ−Ｚ_Ｂ）／Ｚ_Ｂで算出される。図２に示す実施形態では、Ｚ_Ａ＝１２、Ｚ_Ｂ＝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部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。本実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１を電気自動車に採用することにより、バネ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を得ることができる。

また、本実施形態においては、減速部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。そして本実施形態のセンタースラストプレート２９を２枚準備しておき、隣り合う曲線板間にそれぞれ設けるとよい。

また、本実施形態における運動変換機構は、減速部出力軸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、減速部Ｂの回転を車輪ハブ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、本実施形態における作動の説明は、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モータ部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、本実施例における作動の説明では、モータ部Ａに電力を供給してモータ部Ａを駆動させ、モータ部Ａからの動力を駆動輪に伝達させたが、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、駆動輪側からの動力を減速部Ｂで高回転低トルクの回転に変換してモータ部Ａに伝達し、モータ部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、後でモータ部Ａを駆動させてもよいし、車両に備えられた他の電動機器等の作動に用いてもよい。

ところで本実施形態のインホイールモータ駆動装置２１によれば、センタースラストプレート２９やサイドスラストプレート４６ａ，４６ｂといったスラストプレートと摺接する曲線板２６ａの摺接面には、図３に一点鎖線で示すように低摩擦化処理が施されることから、かかる摺接面におけるフリクションを低減することができる。あるいはこれとともに、あるいはこれに代えて、曲線板２６ａ，２６ｂと摺接するセンタースラストプレート２９やサイドスラストプレート４６ａ，４６ｂの摺接面に、低摩擦化処理を施してもよい。

また本実施形態の低摩擦化処理は、母材表面をコート層で被覆する表面コーティング処理であって、かかるコート層は自己潤滑性を有する樹脂材料である。これにより摺接面においてフリクションの低減を好適に実現することができる。

また上述した低摩擦処理に代えて、センタースラストプレート２９やサイドスラストプレート４６ａ，４６ｂといったスラストプレートは、少なくとも表面が自己潤滑性を有する樹脂材料で形成されてもよい。これによりスラストプレートの摺接面においてフリクションの低減を好適に実現することができる。

また図示はしなかったが、本発明の他の実施形態として、インホイールモータ駆動装置２１から車輪ハブ軸受部Ｃを取り除いた車両用モータ駆動装置を、電気自動車の車体上に搭載し、電気自動車の車体下に配置される車輪ハブと減速部出力軸２８を等速継手およびドライブシャフトで結合してもよい。

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

この発明になる車両用モータ駆動装置は、電気自動車およびハイブリッド車両において有利に利用される。

２１ インホイールモータ駆動装置（車両用モータ駆動装置）、
２５ 減速部入力軸（モータ側回転部材）、 ２５ａ，２５ｂ 偏心部、
２６ａ，２６ｂ 曲線板（公転部材）、 ２７ 外ピン（外周係合部材）、
２８ 減速部出力軸、 ２８ｂ 大径フランジ部、
２８ｃ 小径フランジ部、 ２８ｄ 軸部、
２９ センタースラストプレート、 ２９ｇ 溝、
２９ｐ 平坦面２９ｐ ３０ａ 貫通孔、
３１ 内ピン（内周係合部材）、 ３１ａ 内ピン本体、
３１ｃ 軸受外輪、 ３１ｄ スペーサ、 ３２ 車輪ハブ、
３４ 円形凹部、 ４５ 外ピン保持部、
４６ａ，４６ｂ サイドスラストプレート、 ４７ 貫通孔、
４８ 突条、 ６１ 補強部材、 ６１ｂ 大径円板部、
６１ｄ 円筒部、 Ａ モータ部、 Ｂ 減速部、
Ｃ 車輪ハブ軸受部、 Ｏ 軸線、 Ｘ 自転軸心。

Claims (7)

1. モータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、前記モータ側回転部材の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部とを備え、
   前記減速部は、前記モータ側回転部材の一端に該モータ側回転部材の軸線から偏心して結合した偏心部と、
   内周が前記偏心部の外周に相対回転可能に取り付けられ、前記モータ側回転部材の回転に伴って前記軸線を中心とする公転運動を行う公転部材と、
   前記公転部材の外周部に係合して前記公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、
   前記車輪側回転部材と結合し、前記外周係合部材よりも内径側で前記公転部材の自転運動を取り出す内側係合部材と、
   前記公転部材の軸線方向端面と摺接するスラストプレートとを有し、
   前記スラストプレートと摺接する前記公転部材の摺接面、および／または前記公転部材と摺接する前記スラストプレートの摺接面には、低摩擦化処理が施されることを特徴とする、車両用モータ駆動装置。
2. 前記低摩擦化処理は、母材表面をコート層で被覆するコーティング処理であって、前記コート層は自己潤滑性を有する樹脂材料である、請求項１に記載の車両用モータ駆動装置。
3. 前記低摩擦化処理は、母材表面をコート層で被覆するコーティング処理であって、前記コート層は金属材料からなるマトリックス中に自己潤滑性を有する樹脂材料を分散させた複合金属被膜である、請求項１に記載の車両用モータ駆動装置。
4. モータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、前記モータ側回転部材の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部とを備え、
   前記減速部は、前記モータ側回転部材の一端に該モータ側回転部材の軸線から偏心して結合した偏心部と、
   内周が前記偏心部の外周に相対回転可能に取り付けられ、前記モータ側回転部材の回転に伴って前記軸線を中心とする公転運動を行う公転部材と、
   前記公転部材の外周部に係合して前記公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、
   前記車輪側回転部材と結合し、前記外周係合部材よりも内径側で前記公転部材の自転運動を取り出す内側係合部材と、
   前記公転部材の軸線方向端面と摺接するスラストプレートとを有し、
   前記スラストプレートは、少なくとも表面が自己潤滑性を有する材料で形成されることを特徴とする、車両用モータ駆動装置。
5. 前記スラストプレートは、軸線方向に隣り合う前記公転部材同士の間に介在するセンタースラストプレートである、請求項１〜４のいずれかに記載の車両用モータ駆動装置。
6. 前記スラストプレートは、軸線方向に隣り合う前記車輪側回転部材と前記公転部材の間に介在するサイドスラストプレートである、請求項１〜４のいずれかに記載の車両用モータ駆動装置。
7. 前記車輪側回転部材と結合する車輪ハブと、前記車輪ハブを回転自在に支持する車輪ハブ軸受をさらに備える、請求項１〜６のいずれかに記載の車両用モータ駆動装置。

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