JP2016063689A - インホイールモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 減速機で発生した鉄系の摩耗粉がモータ部へ流れ出すことを抑制し、モータ部への鉄系の摩耗粉の滞留による不具合を解消することを課題とする。【解決手段】 モータ部Aと、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、モータ部Aと減速機Bをハウジング22内に収容し、オイルポンプ42によってハウジング22内の潤滑油をモータ部Aと減速機Bに供給してモータ部Aと減速機Bの潤滑と冷却を行うインホイールモータ駆動装置21において、ハウジング22内を仕切壁22cによってモータ部収容室と減速機収容室とに区分し、ハウジング22の下方にオイルタンク41を設け、オイルポンプ42によって潤滑油を吸い込んでモータ部収容室に供給するとともに、モータ部収容室内に供給された潤滑油を減速機収容室に供給し、仕切壁22cに、減速機収容室の潤滑油をモータ部収容室内に戻す排出孔47を設け、排出孔47の近傍にマグネットを設置し、モータ部収容室内の底部に、潤滑油をオイルタンク41へ戻す排出口を設けた。【選択図】 図１

Description

この発明は、インホイールモータ駆動装置、詳しくは、インホイールモータ駆動装置の潤滑構造に関する。

従来の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、ハウジング１２２内に収容されている。ハウジング１２２は、モータ部Ａ側のハウジング１２２ａと、減速機Ｂ側のハウジング１２２ｂとに、仕切壁１２２ｃによって仕切られている。

モータ部Ａは、ハウジング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Ｂの入力軸１３０と接続して減速機Ｂのハウジング１２２ｂ内に挿入され、軸受１２５ａ、１２５ｂによってハウジング１２２に対して回転自在に支持されている。

減速機Ｂのハウジング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に潤滑油を分配し、潤滑と冷却を行っている（特許文献１）。

潤滑油をモータ部Ａおよび減速機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の吐出口からハウジング１２２ａの外径部の内側に沿って後方へと延びる外径部流路１４３ａと、リアカバー１２２ｄに設けられたリアカバー流路１４３ｂと、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のハウジング１２２ｂ内に至る通路、モータ軸１２４ａの内部通路１４４に設けられた半径方向の油孔１４４ａからモータ部Ａのハウジング１２２ａ内に導かれ、下方のオイルタンク１４１からオイルポンプ１４２の吸入口に至る吸込通路１４６により構成される。

また、減速機Ｂの入力軸１３０の内部通路１４５にも半径方向に油孔１４５ａ、１４５ｂが設けられ、この油孔１４５ａ、１４５ｂから遠心力によって潤滑油が飛散し、減速機Ｂ内を潤滑および冷却している。即ち、いわゆる軸心給油方式が採用されている。

潤滑油の帰還通路は、減速機Ｂのハウジング１２２ｂとモータ部Ａのハウジング１２２ａとの間の仕切壁１２２ｃに設けられた連通口１４７、減速機Ｂの底部に設けられた排出口１４８、およびオイルタンク１４１により構成される。

特開２０１１−２４０７７２号公報

上記したように、潤滑油による冷却は、オイルタンク１４１からオイルポンプ１４２で潤滑油を吸引し、モータ軸１２４ａの内部通路１４４からモータ部Ａに、冷却のために潤滑油を噴出させ、その先の減速機Ｂにも潤滑のために潤滑油を圧送することにより行っている。モータ部Ａ及び減速機Ｂの潤滑油は、それぞれ下部に流れ落ちてオイルタンク１４１に集まる。

この場合、潤滑油によって冷却を行うモータ部Ａ内は、軸受１２５ａ、１２５ｂ以外は摩耗粉が発生しないので、基本的に潤滑油が汚れない。しかしながら、減速機Ｂ内は、動力伝達のため、可動部の摩擦によって鉄系の摩耗粉が発生し、摩耗粉がオイルタンク１４１に集まる。この摩耗粉が混じった潤滑油が、オイルポンプ１４２によって、モータ部Ａに供給されると、摩耗粉がモータ部Ａのロータ１２４とステータ１２３のギャップに詰まって、モータに不具合が発生し、最悪の場合、ショートする可能性がある。

鉄系の摩耗粉を取り除くために、オイルタンク１４１にマグネットを配置しても、全ての鉄系の摩耗粉をキャッチできるわけではなく、また、油路にフィルターを配置しても、フィルターに目詰まりが発生する懸念がある。

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、前記モータ部および減速機をハウジング内に収容し、前記モータ部の回転または減速機の回転により駆動されるオイルポンプによってハウジング内の潤滑油をモータ部と減速機に供給してモータ部と減速機の潤滑と冷却を行うインホイールモータ駆動装置において、前記ハウジング内を仕切壁によってモータ部を収容するモータ部収容室と減速機を収容する減速機収容室とに区分し、前記ハウジングの下方にオイルタンクを設け、前記オイルポンプによってオイルタンク内の潤滑油を吸い込んでモータ部収容室に供給する通路と、前記モータ部収容室内に供給された潤滑油を減速機収容室に供給する通路とを形成し、前記仕切壁に、減速機収容室の潤滑油を前記モータ部収容室内に戻す排出孔を設け、この排出孔の近傍に、鉄系の摩耗粉を吸着するマグネットを設置し、前記モータ部収容室内の底部に、前記モータ部側へ供給された潤滑油と減速機側から戻された潤滑油とを前記オイルタンクへ戻す排出口を設けたことを特徴とする。

前記排出孔は減速機の回転中心近くに設けられ、前記減速機収容室には、回転中心近くに設けられた前記排出孔の高さに至るまでの油だまりが形成され、車両停止状態で、前記減速機に潤滑油が溜まった状態に保つように構成すればよい。

また、前記減速機収容室側の仕切壁にオイルポンプの押さえ板が取り付けられ、この押さえ板に鉄系の摩耗粉を吸着するマグネットを設けてもよい。また、減速機収容室の底部にマグネットを配置してもよい。

また、前記排出孔に対向し、前記モータ側に排出孔から排出された潤滑油がモータ側に当たるのを防止するオイルガードを設けるとよく、前記オイルガードにマグネットを設けるとよい。

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、ハウジング内を仕切壁によってモータ部を収容するモータ部収容室と減速機を収容する減速機収容室とに区分し、仕切壁に、減速機収容室の潤滑油をモータ部収容室内に戻す排出孔を設け、この排出孔の近傍に、鉄系の摩耗粉を吸着するマグネットを設置し、前記減速機から戻された潤滑油を前記オイルタンクへ戻すので、オイルタンクには鉄系の摩耗粉を極力取り除いた潤滑油が戻され、モータ部には、鉄系の摩耗粉が少ない潤滑油が供給できる。

また、減速機収容室からの潤滑油は仕切壁に設けられた排出孔から排出されるので、排出孔の高さまで潤滑油は留まることで、減速機の途中まで潤滑油が浸漬した、いわゆる半浴状態に保つことができ、車両始動直後やバック走行時における減速機の潤滑がスムーズ行える。

この発明に係るインホイールモータ駆動装置の第１の実施形態を示す縦断正面図である。 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。 図１のＶ−Ｖ線に沿った縦断側面図である。 この発明に係るインホイールモータ駆動装置の第２の実施形態を示す縦断正面図である。 この発明の他の実施形態に用いられるオイルガードを示す正面図である。 この発明の他の実施形態に用いられるオイルガードを示す縦断側面図である。 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９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第３の実施形態を示す縦断正面図である。 従来例を示す縦断正面図である。

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。
この発明の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９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１０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９、１０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。

第１の実施形態に係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とはハウジング２２に収納されて、図１０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、ハウジング２２内に収容されている。ハウジング２２は、モータ部Ａ側のハウジング２２ａと、減速機Ｂ側のハウジング２２ｂと、ハウジング２２ａと２２ｂを仕切る仕切壁２２ｃと、このハウジング２２の後面に装着されるリアカバー２２ｄとによって形成されている。この仕切壁２２ｃでハウジング２２は、モータ部収容室と減速機収容室とに区分される。なお、図１ではモータ部Ａ側のハウジング２２ａと減速機Ｂ側のハウジング２２ｂと仕切壁２２ｃと一体に形成されているが、別体に形成して組み立てたものでもよい。

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。また、仕切壁２２ｃには後述するオイルポンプ４２が設けられている。

モータ部Ａは、ハウジング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のハウジング２２ｂ内に挿入され、軸受２５ａ、２５ｂ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。

減速機Ｂのハウジング２２ｂには、下部に潤滑油のオイルタンク４１が設けられている。そして、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。

潤滑油をモータ部Ａと減速機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の吐出口からハウジング２２ａの内側に沿って後方へと延びる外径部流路４３ａと、ハウジング２２ａの背面のリアカバー２２ｄに設けられたリアカバー流路４３ｂと、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のハウジング２２ｂ内に至る通路、モータ軸２４ａの内部通路４４に設けられた半径方向の油孔４４ａからモータ部Ａのハウジング２２ａ内に導かれ、モータ部Ａのハウジング２２ａの底部と連通するオイルタンク４１からオイルポンプ４２の吸入口に至る吸込通路４６により構成される。尚、オイルポンプ４２は、モータ部Ａのモータ軸２４ａの回転を利用して駆動するように構成してもよい。

また、減速機Ｂの入力軸３０の内部通路４５にも半径方向に油孔４５ａ、４５ｂ、および軸端に油孔４５ｃが設けられ、この油孔４５ａ、４５ｂ、４５ｃから遠心力およびオイルポンプ４２の圧力によって潤滑油が飛散し、減速機Ｂ内を潤滑および冷却している。即ち、いわゆる軸心給油方式が採用されている。

潤滑油の帰還通路は、減速機Ｂのハウジング２２ｂとモータ部Ａのハウジング２２ａとの間のオイル排出孔４７、モータ部Ａの底部に設けられた排出口４８、およびオイルタンク４１により構成される。

従来の潤滑油の帰還通路は、減速機Ｂの真下に排油溝が設けられ、潤滑油が下に流れ出すようになっていた。これに対して、この実施形態では、減速機Ｂの下には排油溝を設けずに、オイルポンプ４２が設置される仕切壁２２ｃに、減速機Ｂ側の収容室内の潤滑油をモータ部Ａ側の収容室内に戻すオイル排出孔４７を設けている。この実施形態では、図１及び図５に示すように、減速機部側仕切壁２２ｃに取り付けられたポンプ押さえ板４９の外周部にオイル排出孔４７を設けている。このオイル排出孔４７は、オイルポンプ４２が設置される出力軸３３近辺の高さに設けられることになる。このため、潤滑油は減速機Ｂの途中まで浸漬したいわゆる半浴状態に保たれることになる。

この実施形態では、図５に示すように、オイル排出孔４７が出力軸３３と連なるポンプ駆動軸３３ｃを挟んで２箇所、仕切壁２２ｃに設けられている。そして、このオイル排出孔４７は、ポンプ駆動軸３３ｃ、すなわち、減速機Ｂの回転中心の近くに設けられることになる。このオイル排出孔４７、４７の近傍、この実施形態では、オイル排出孔４７、４７の下に位置する箇所の仕切壁２２ｃの減速機Ｂ側の側面に鉄系の摩耗粉を吸着する円弧状のマグネット４９ｍを配置している。このマグネット４９ｍをオイル排出孔４７の下に配置することで、減速機Ｂで発生する鉄系の摩耗粉が減速機Ｂから流れ出すことを極力防ぎ、鉄系の摩耗粉を取り除いた潤滑油をオイル排出孔４７からモータ部Ａへ送る。そして、モータ部Ａの底部に設けられた排出口４８からオイルタンク４１に戻している。この結果、モータ部Ａには、鉄系の摩耗粉が少ない潤滑油が潤滑されることになる。

なお、図５においては、マグネット４９ｍはオイル排出孔４７の下方部に設けているが、ポンプ駆動軸３３ｃの回転に阻害しない場所であれば、オイル排出孔４７の近傍で仕切壁２２ｃの側面のどこに設けてもよいし、ポンプ押さえ板４９に設けてもよい。

さらに、マグネット４９ｍは、ポンプ押さえ板４９だけではなく、減速機Ｂの仕切壁２２ｃの下方や減速機収容室底部に更に設けてもよい。減速機Ｂの下方部にマグネットを設置することで、停車時、潤滑油の流れがなくなり、鉄系の摩耗粉が重力で落ちてきたときに、鉄系の摩耗粉を吸着させることができる。また、オイルタンク４１内にマグネットを設けて、オイルタンク４１内に流れ込んだ鉄系の摩耗粉を吸着し、更に鉄系の摩耗粉が流れるのを抑制すれば良い。

モータ部Ａのハウジング２２ａ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、吸込通路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。そして、減速機Ｂに供給された潤滑油は、マグネット４９ｍで鉄系の摩耗粉を吸着させた後、オイル排出孔４７からモータ部Ａ側へ帰還させ、モータ部Ａ側の底部の排出口４８からオイルタンク４１に戻る。尚、オイルタンク４１は、モータ部Ａ側のハウジング２２の下に配置しても良い。

上記したオイルポンプ４２は、図４に示すように、減速機Ｂの出力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、吸込通路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、ポンプ駆動軸３３ｃにより、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、仕切壁２２ｃに設けられたポンプケース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。

次に、減速機Ｂについて説明する。この実施形態では、サイクロイド式の減速機が用いられている。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のハウジング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のハウジング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のハウジング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のハウジング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（図示省略）によってフローティング支持されている。

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。

偏心軸部３０ａ、３０ｂには、油孔４５ａ、４５ｂが設けられ、この油孔４５ａ、４５ｂから入力軸３０の内部通路４５を通る潤滑油が飛散し、各部の転動面、摺動面を潤滑する。また、入力軸３０の軸端には油孔４５ｃが設けられ、この油孔４５ｃからも潤滑油が飛散する。

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針状ころ軸受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３１の傾きを防止するセンターカラー３８とを備える。

図１及び図２に示すように、出力軸３３は、フランジ部３３ａと軸部３３ｂとを有する。フランジ部３３ａには、出力軸３３の回転軸線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、図１に示すように、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車輪ハブＣが設けられている。軸部３３ｂにフランジ部３３ａがナット３３ｅにより引き込まれている。図２に示すように、複数の内ピン３７を介しフランジ部３３ａとスタビライザ３３ｄが連結され、出力軸３３とスタビライザ３３ｄは一体に回転する。スタビライザ３３ｄ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。

外ピン３２は、入力軸３０の回転軸線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、フランジ部３３ａとハウジング２２ｂとの間にはオイルシール９０が設けられ、内部の潤滑油がハブＣの潤滑グリースと混ざらないようにしている。また、出力軸３３のフランジ部３３ａおよびスタビライザ３３ｄの内径面と入力軸３０の外径面とは、転がり軸受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およびスタビライザ３３ｄの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およびスタビライザ３３ｄ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およびスタビライザ３３ｄに支持された複数の内ピン３７は、入力軸３０の回転軸線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８１と、内輪部材８１をハウジング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、ハウジング２２ｂに直接保持されているわけではなく、図1および図２に示すように、ハウジング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においては、軽量化の観点からハウジング２２は、アルミ合金やマグネシウム合金等の軽金属で形成し、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。

また、サイクロイド式の減速機Ｂの潤滑は、オイルポンプ４２から供給された潤滑油が、入力軸３０の内部通路４５を通り、偏心軸部３０ａ、３０ｂに設けた油孔４５ａ、４５ｂや軸端の油孔４５ｃから飛散し飛沫となって、また、外ピンハウジング５０の内部に溜まった潤滑油が、曲線板３１の回転で掻き上げられ飛沫となって、各部の転動面、摺動面を潤滑する。潤滑油は、減速機Ｂ内の潤滑と冷却を行った後、減速機Ｂのハウジング２２ｂとモータ部Ａのハウジング２２ａとの間の仕切壁２２ｃに設けられたオイル排出孔４７を経て、モータ部Ａの底部に設けられた排出口４８からオイルタンク４１に戻される。このとき、ポンプ押さえ板４９に配置されたマグネット４９ｍにより、減速機Ｂで発生した鉄系の摩耗粉が吸着され、モータ部Ａ側へは鉄系の摩耗粉を取り除いた潤滑油が帰還される。

また、潤滑油は、給油通路４３を通過する際に、ハウジング２２への熱伝導によって冷却される。

上記構成のインホイールモータ駆動装置２１のモータ部Ａは、図１に示すように、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、永久マグネット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。

ところで、バック時には、オイルタンク４１から潤滑油をオイルポンプ４２で吸い込むことはできない。また、車両始動直後は、オイルポンプ４２で十分に潤滑油の吸い込みが行えない。しかし、この実施形態では、仕切壁２２ｃにオイル排出孔４７を設けている。このオイル排出孔４７は、オイルポンプ４２が設置される出力軸３３に連なるポンプ駆動軸３３ｃ近辺の高さ、すなわち、減速機Ｂの回転中心の近くに設けられているので、潤滑油は減速機Ｂの途中まで浸漬したいわゆる半浴状態に保たれる。このため、車両始動直後やバック時も減速機Ｂにおいても、半浴状態の潤滑油が供給され、減速機Ｂの潤滑がスムーズになる。また、半浴状態に保たれることで、減速機Ｂ内での鉄系の摩耗粉のマグネットへの吸着効果が高くなる。

次に、この発明の第２の実施形態につき、図６〜図８を参照して説明する。この第２の実施形態は、オイル排出孔４７から排出された潤滑油がモータに直接当たらないように、仕切壁２２ｃとモータとの間に、オイル排出孔４７に対向してオイルガード４９０を設けたものである。他の構成は第１の実施形態と同様である。

オイルガード４９０は、モータ軸２４ａの回転を阻害しないようにモータ軸２４ａを収容する切り欠き部４９１が設けられた半円板状に形成され、仕切壁２２ｃに沿って配設される。

オイル排出孔４７から排出された潤滑油は、オイルガード４９０に当たり、オイルガード４９０と仕切壁２２ｃとの間のギャップ４９０ｇを通り、モータ部Ａの下部に流れる。オイルガード４９０により、潤滑油がモータに直接当たらないように構成しているので、モータの攪拌抵抗が増すことが防止できる。

また、図７に示すように、オイルガード４９０の仕切壁２２ｃに対向する位置にマグネット４９０ｍを設けて、鉄系の摩耗粉をキャッチするように構成してもよい。

次に、この発明の第３の実施形態を説明する。上記した第１、第２の実施形態においては、減速機Ｂとしてサイクロイド式減速機を用いたが、この第３の実施形態は、減速機Ｂとして、遊星歯車方式を用いたものである。遊星歯車方式の減速機Ｂは、図１１に示すように、入力軸３０と出力軸３３、入力軸３０の外径面に一体に設けられたサンギヤ３２７、そのサンギヤ３２７の外周において、前記モータハウジング２２ｂの内径面に嵌合固定されたリングギヤ３２８、そのリングギヤ３２８とサンギヤ３２７の間に周方向に等間隔をおいて３個所に設けられたピニオンギヤ３２９、そのピニオンギヤ３２９を支持するピニオンピン３３１、ピニオンピン３３１のアウトボード側端部とインボード側端部を支持するキャリヤ３３２a、３３２ｂにより構成される。ピニオンギヤ３２９は針状ころ軸受３３３を介してピニオンピン３３１によって支持される。

前記キャリヤ３３２は、ピニオンピン３３１のアウトボード側端部に連結されたアウトボード側キャリヤフランジ３３２ａと、インボード側端部に連結されたインボード側キャリヤフランジ３３２ｂを有する。アウトボード側キャリヤフランジ３３２ａには軸方向に延びたブリッジ部３３４が各ピニオンギヤ３２９の間に設けられ、そのブリッジ部３３４に前記のインボード側キャリヤフランジ３３２ｂが溶接により一体化されている。

前記アウトボード側キャリヤフランジ３３２ａ及びインボード側キャリヤフランジ３３２ｂと入力軸３０との間に、それぞれアウトボード側転がり軸受９０及びインボード側転がり軸受２５を介在させて、キャリヤ３３２と入力軸３０との相対回転を可能にしている。

出力軸３３は、キャリヤフランジ３３２ａと軸部３３ｂとを有する。軸部３３ｂの外径面には、図１に示すように、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車輪ハブＣが設けられている。インボード側キャリヤフランジ３３２ｂ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。

この第３の実施形態においても減速機Ｂの下には排油溝を設けずに、オイルポンプ４２が設置される仕切壁２２ｃにオイル排出孔４７を設けている。この実施形態も第１、第２の実施形態と同様に、モータ部Ａ側の仕切壁２２ｃにオイル排出孔４７を設けている。このオイル排出孔４７は、オイルポンプ４２が設置されるポンプ駆動軸近辺の高さに設けられることになる。このため、潤滑油は減速機Ｂの途中まで浸漬した半浴状態に保たれることになる。

そしてオイル排出孔４７、４７の下に位置する箇所のポンプ押さえ板４９に鉄系の摩耗粉を吸着するマグネットを配置している。このマグネットをオイル排出孔４７の下に配置することで、減速機Ｂで発生する鉄系の摩耗粉が減速機Ｂから流れ出すことを極力防ぎ、鉄系の摩耗粉が取り除いた潤滑油をオイル排出孔４７からモータ部Ａへ送り、モータ部Ａの底部に設けられた排出口４８からオイルタンク４１に戻している。この結果、モータ部Ａには、鉄系の摩耗粉が少ない潤滑油が潤滑されることになる。

また、遊星歯車式の減速機Ｂの潤滑は、オイルポンプ４２から供給された潤滑油が、入力軸３０の内部通路４５を通り、内部通路４５の端部から飛散し、飛沫となって、各部に供給され潤滑する。潤滑油は、減速機Ｂ内の潤滑と冷却を行った後、減速機Ｂのハウジング２２ｂとモータ部Ａのハウジング２２ａとの間の仕切壁２２ｃに設けられたオイル排出孔４７を経て、モータ部Ａの底部に設けられた排出口４８からオイルタンク４１に排出される。このとき、ポンプ押さえ板４９に配置されたマグネット４９ｍにより、減速機Ｂで発生した鉄系の摩耗粉が吸着され、モータ部Ａ側へは鉄系の摩耗粉が極力取り除かれた潤滑油が帰還される。

この第３の実施形態も第２の実施形態と同様に、オイル排出孔４７から排出された潤滑油がモータに直接当たらないように、仕切壁２２ｃとモータとの間に、オイル排出孔４７に対向してオイルガードを設けてもよい。

また、前記の実施形態においては、モータ部Ａに、ハウジング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、この発明に係る電気自動車用駆動装置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。

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、遊星歯車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、平行軸歯車減速機構等を用いても良い。

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
２２ａ ：ハウジング
２２ｂ ：ハウジング
２２ｃ ：仕切壁
２２ｄ ：リアカバー
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
３３ｄ ：スタビライザ
３３ｅ ：ナット
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
４３ａ ：外径部流路
４３ｂ ：リアカバー流路
４４ ：内部通路
４４ａ ：油孔
４５ ：内部通路
４５ａ ：油孔
４５ｂ ：油孔
４６ ：吸込通路
４７ ：オイル排出孔
４８ ：排出口
Ａ ：モータ部
Ｂ ：減速機
Ｃ ：車輪ハブ

Claims (6)

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、前記モータ部および減速機をハウジング内に収容し、前記モータ部の回転または減速機の回転により駆動されるオイルポンプによってハウジング内の潤滑油をモータ部と減速機に供給してモータ部と減速機の潤滑と冷却を行うインホイールモータ駆動装置において、前記ハウジング内を仕切壁によってモータ部を収容するモータ部収容室と減速機を収容する減速機収容室とに区分し、前記ハウジングの下方にオイルタンクを設け、前記オイルポンプによってオイルタンク内の潤滑油を吸い込んでモータ部収容室に供給する通路と、前記モータ部収容室内に供給された潤滑油を減速機収容室に供給する通路とを形成し、前記仕切壁に、減速機収容室の潤滑油を前記モータ部収容室内に戻す排出孔を設け、この排出孔の近傍に、鉄系の摩耗粉を吸着するマグネットを設置し、前記モータ部収容室内の底部に、前記モータ部側へ供給された潤滑油と減速機側から戻された潤滑油とを前記オイルタンクへ戻す排出口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. 前記排出孔は減速機の回転中心近くに設けられ、前記減速機収容室には、回転中心近くに設けられた前記排出孔の高さに至るまでの油だまりが形成され、車両停止状態で、前記減速機に潤滑油が溜まった状態に保つ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. 前記減速機側の仕切壁にオイルポンプの押さえ板が取り付けられ、この押さえ板に鉄系の摩耗粉を吸着するマグネットが設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインホイールモータ駆動装置。
4. 減速機収容室の底部にマグネットを配置したこと特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインホイールモータ駆動装置。
5. 前記排出孔に対向し、前記モータ部側にオイル排出孔から排出された潤滑油がモータ側に当たるのを防止するオイルガードが設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のインホイールモータ駆動装置。
6. 前記オイルガードにマグネットを設けたことを特徴とする請求項５に記載のインホイールモータ駆動装置。

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