JP2016083999A

JP2016083999A - インホイールモータ駆動装置の潤滑構造

Info

Publication number: JP2016083999A
Application number: JP2014217493A
Authority: JP
Inventors: 四郎田村; Shiro Tamura; 貴則石川; Takanori Ishikawa; 真也太向; Masaya Taiko
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2014-10-24
Filing date: 2014-10-24
Publication date: 2016-05-19

Abstract

【課題】オイルタンク内の油面変化に係わらず潤滑油ポンプが潤滑油を安定して吸引することができる技術を提供する。【解決手段】インホイールモータ駆動装置の潤滑構造は、オイルポンプ(５１)と、ケーシング(２２)に設けられたオイルタンク(５３)と、ケーシングに一体形成されて直線状に延びてこれらオイルポンプおよびオイルタンクを連通する吸入油路(５２)と、オイルタンクの内部でケーシングに取り付けられて吸入油路の一端と接続する吸入口部材(７１)とを有する。【選択図】図４

Description

本発明は、インホイールモータ駆動装置の内部に潤滑油を流す潤滑油回路に関する。

インホイールモータ駆動装置は、電気駆動されることから環境に負荷を与えることが少ないばかりでなく、自動車の車輪内に設置されて当該車輪を駆動することから、エンジン自動車と比較して広い車室スペースを確保することができ、有利である。インホイールモータ駆動装置としては従来、例えば、特開２０１１−１１１０５９号公報（特許文献１）に記載のごときものが知られている。特許文献１に記載のインホイールモータ駆動装置は、モータ部と、減速部と、車輪ハブ軸受部とを備える。さらにインホイールモータ駆動装置は、いわゆる軸心給油方式によって、これらモータ部および減速部を潤滑する。

特許文献１に記載の軸心給油方式の潤滑構造につき説明すると、インホイールモータ駆動装置の内部に設けられた潤滑油回路が、インホイールモータ駆動装置の下部に設置されたオイル溜まりと、モータ回転軸の中に形成されたモータ回転軸油路と、減速部入力軸の中に形成された減速部入力軸油路と、潤滑油ポンプとを含む。潤滑油ポンプは、オイル溜まりに溜まった潤滑油を吸入してモータ回転軸油路および減速部入力軸油路へ吐出する。そして潤滑油は、モータ回転軸油路からモータ部の内部へ外径方向に噴射されモータ部の内部を潤滑する。また潤滑油は、減速部入力軸油路から減速部の内部へ外径方向に噴射され減速部の内部を潤滑する。次に潤滑油は減速部の内部から流出してオイル溜まりに還流し、再び潤滑油ポンプに吸入されて、インホイールモータ駆動装置の内部を循環する。

したがって軸心給油方式によれば、インホイールモータ駆動装置の内部に封入された潤滑油を歯車で掻きあげることによってインホイールモータ駆動装置の内部を潤滑する油浴潤滑方式と比較して、高回転であってもインホイールモータ駆動装置の遠心力による回転軸周りの潤滑油不足などを解消して、駆動装置内部をムラなく潤滑することができる。

特開２０１１−１１１０５９号公報

ここで、車体にインホイールモータ駆動装置を取り付けた状態におけるオイル溜まり内の潤滑油の油面レベルについて着目する。車両停止時にはオイルが循環しないため、オイル溜まりに全ての潤滑油が溜まり、油面レベルはもっとも高い位置を示す。車両走行時にはオイルが循環してインホイールモータ駆動装置内部の油路を満たし、インホイールモータ駆動装置のケーシング内壁等に付着するため、出力軸の回転数（車両速度）に応じて油面レベルが低下する。また、車両の加減速および左右の旋回動作では発生する加速度によって一時的にオイルがオイル溜まりの中で偏る現象が発生する。この結果、車両速度、前後左右の車両挙動によるオイルの偏り等、運転状態によって、油面が傾斜する等、大きく変化する。そうすると油面が、潤滑油ポンプの吸入口より下になる場合があり、吸入口が油面から露出すると、潤滑油ポンプが空気を吸込んでしまい、安定した送油ができなくなる。

そこで油面の変化に対し、吸入口が露出しにくい構造をとる必要があり、オイル溜まりの底部を例えば角錐を下向き先細にしたような形状にして、かかる先細底部に潤滑油の吸入口を配置することが考えられる。

ところが車輪のロードホイール内に設置されるインホイールモータ駆動装置は、ロードホイール内が狭小空間であるがゆえに設計自由度が低く、オイル溜まりの設置スペースおよび形状に制約がある。このためオイル溜まりの底部を下向き先細に形成することが困難である。

また量産性の観点から、ダイカスト製法により、潤滑油の吸入口をインホイールモータ駆動装置のケーシングに一体形成することが考えられる。参考例を図８に示す。図８はインホイールモータ駆動装置のケーシングを取り出して示す縦断面図であり、ケーシング１０２に覆われたモータ部１０３および減速部１０４と、ケーシング１０２の一部であってモータ部１０３および減速部１０４を区画する隔壁１０２ｐと、隔壁１０２ｐの中心に設けられた減速部ポンプ１０５と、隔壁１０２ｐの壁厚内部に形成された吸入油路１０６と、隔壁１０２ｐよりも下方に配置されたオイル溜まり１０７と、隔壁１０２ｐの下縁から突出して延び、オイル溜まり１０７の底部と対面する吸入口１０８とを備える。

ところが上述のようなダイカスト製法ではパイプのような管構造を射抜きピン成型するため、吸入油路１０６はストレート形状がほとんどである。その結果、油面が図８にＬ２で示すように傾斜すると、オイル溜まり内の潤滑油に潤滑油の吸入口が浸かるように配置することができないことがある。つまり吸入油路１０６はストレート形状であるがゆえに、潤滑油の吸入口１０８を最適な位置に配置することが困難になる。

あるいは、図８に太い二点鎖線で示すように、傾斜した油面Ｌ２よりも下に潤滑油の吸入口１０８を配置しようとしてもダイカスト製法では困難であり、仮に出来たとしても吸入口１０８を支持する隔壁１０２ｐがさらに肉厚になってインホイールモータ駆動装置が大型化するという問題があった。

本発明は、上述の実情に鑑み、吸入油路の管形状をストレート形状としつつも、オイルタンク内の油面変化に係わらず潤滑油ポンプが潤滑油を安定して吸引することができる技術を提供することを目的とする。

この目的のため本発明によるインホイールモータ駆動装置は、ケーシングで覆われたモータ部と、このケーシングの内部に潤滑油を流す潤滑油回路とを備えるインホイールモータ駆動装置を前提とする。そして潤滑油回路は、オイルポンプと、ケーシングに設けられたオイルタンクと、ケーシングに一体形成されて直線状に延びる通路であってオイルポンプとオイルタンクを連通する吸入油路と、オイルタンクの内部でケーシングに取り付けられて吸入油路の一端と接続する吸入口部材とを有することを特徴とする。

かかる本発明によれば、吸入油路の一端と接続する吸入口部材が、ケーシングとは別部材であり、オイルタンクの内部でケーシングに取り付けられる。したがってオイルタンク内の油面が下がったり、あるいは吸入口から遠ざかったりして、ストレート形状にされた吸入油路の一端が潤滑油の油面から露出することが予期される場合、吸入口部材を用いて吸入口を潤滑油の油面に浸漬させることができる。したがって車種および型式により油面の高さおよび位置が異なる場合であっても、吸入油路を延設して、潤滑油の吸入口を油面よりも下に浸漬させることができる。なお吸入油路の一端に接続される吸入口部材は１個の管状の部材であってもよいし、あるいは複数の管部材を互いに接続したものであってもよい。

吸入口部材は吸入口を画成する形状であればよくその形状は特に限定されない。例えば吸入口部材は管状であって、吸入油路の延在方向とは異なる方向に延びる。かかる実施形態によれば潤滑油の吸入口を、オイルタンク内の最適な箇所に配置することができる。なお吸入口部材の延在方向は、曲線状、あるいはクランク状等、特に限定されない。また吸入口部材の両端のうち、吸入油路と接続する根元端と、オイルタンクの底部と対面する開口端とを比較して、吸入口部材の形状は根元端から開口端に向かって拡径するラッパ形状であってもよいし、根元端が１つで開口端が分岐していてもよい。また吸入口部材は、網状、あるいは多数の貫通孔を含む板状のストレーナを含んでいてもよい。

本発明の好ましい実施形態として潤滑油回路は、吸入油路の一端と吸入口部材の隙間に介在するシール材をさらに有する。かかる実施形態によれば、吸入油路と吸入口部材が隙間なく接続されることから、吸入油路と吸入口部材の接続箇所から潤滑油が漏れず、あるいはこの接続箇所から空気を吸入せず、潤滑油吸入量の損失を防止することができる。

シール材は、例えば吸入油路と吸入口部材の環状隙間に配置される環状のゴム部材である。ゴム部材は例えばＯリングである。あるいは本発明の一実施形態としてシール材は、硬化した液状ガスケットである。かかる実施形態によれば、吸入油路と吸入口部材との間を隙間なく確り接続して、吸入口部材をケーシングに固定することができる。

本発明の潤滑油回路は、歯車の掻きあげによる油浴潤滑ではなく、オイルポンプの吐出力によって潤滑油をインホイールモータ駆動装置の中心に供給し、中心からモータ部内および減速部内の外径側まで潤滑する。一実施形態として潤滑油回路は、オイルポンプの吐出口から延びる吐出油路と、モータ部のモータ出力軸に設けられて吐出油路と接続するモータ部軸線油路と、モータ部のロータに設けられてモータ部軸線油路とモータ部の内部を連通するロータ油路とをさらに有し、オイルタンクから吸入口部材および吸入油路を流れてオイルポンプに吸入された潤滑油が、これらの吐出油路、モータ部軸線油路、ロータ油路、およびモータ部の内部を順次流れ、オイルタンクに還流する。かかる実施形態によれば、潤滑油がモータ部の内部を流れることからモータ部を潤滑できる他、冷却した潤滑油をモータ部に流すことにより、モータ部を潤滑油で冷却することができる。

インホイールモータ駆動装置のうち、潤滑油路によって潤滑される部位は特に限定されないが、好ましい実施形態としてインホイールモータ駆動装置はモータ出力軸と結合する入力軸を有しモータ出力軸の回転を減速して出力する減速部をさらに備え、潤滑油回路は、減速部の入力軸に設けられてモータ部軸線油路と減速部の内部を連通する減速部軸線油路とをさらに有し、モータ部軸線油路を流れる潤滑油が、減速部軸線油路および減速部の内部を順次流れてオイルタンクに還流する。かかる実施形態によれば、潤滑油が減速部の内部を流れることから減速部を潤滑できる他、冷却した潤滑油を減速部に流すことにより、減速部を潤滑油で冷却することができる。

減速部は平行２軸式あるいは遊星歯車式の減速機であってもよいが、より好ましい実施形態として減速部は、入力軸の軸線方向に互いに離隔して当該入力軸に設けられた複数の偏心部と、偏心部に相対回転可能にそれぞれ保持され、入力軸の回転に伴って該入力軸の軸線を中心とする公転運動を行う複数の公転部材と、公転部材の外周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、公転部材の自転運動を入力軸の軸線を中心とする回転運動に変換してインホイールモータ駆動装置の車輪ハブへ出力する運動変換機構とを有する。かかる実施形態によれば減速部にサイクロイド減速機を採用することから、軽量にして大きな減速効果を得ることができる。

このように本発明によれば、ダイカスト製法により、ストレート形状の吸入油路をケーシングに一体形成しても、別部材の吸入口部材をオイルタンク内の好適な位置に配置できるので、油面の変化に係わらず潤滑油ポンプが潤滑油を安定して吸引することができる、また吸入油路の管形状をストレート形状としつつも、ケーシングの肉厚を大きくする必要がなく、吸入口を最適な位置に配置することができる。

本発明の一実施形態になるインホイールモータ駆動装置の潤滑構造を示す縦断面図である。図１のＩＩ−ＩＩにおける横断面図である。同実施形態を模式的に示す背面図である。図３のＤ−Ｄにおける縦断面図であり、ケーシングと吸入口部材との接続箇所を解り易く表す。ケーシングと吸入口部材との接続箇所を拡大して示す断面図である。本発明の変形例になるインホイールモータ駆動装置の潤滑構造を示す縦断面図であり、吸入油路と吸入口部材との接続箇所を解り易く表す。本発明のさらなる変形例になるインホイールモータ駆動装置の潤滑構造を示す縦断面図であり、吸入油路と吸入口部材との接続箇所を解り易く表す。参考例になるインホイールモータ駆動装置の潤滑構造を模式的に示す縦断面図である。

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になるインホイールモータ駆動装置の潤滑構造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。この実施形態は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、ポンプケーシング２２ｐ、およびモータリヤカバー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。これらモータリヤカバー２２ｔ、モータケーシング２２ａ、および減速部ケーシング２２ｂはボルト等により相互に結合し、さらにポンプケーシング２２ｐはモータケーシング２２ａに一体形成される等、全体として１個のケーシング２２を構成する。このようにケーシング２２は複数のケーシング部材あるいはケーシング部分からなる。そしてケーシング２２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ホイールハウジング内に配置され、図示しないサスペンション部材に取り付けられる。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高速走行可能である。

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の内側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を中心とし、この軸線方向に延びる。ケーシング２２の一部であるポンプケーシング２２ｐは、略円板形状の隔壁であって、モータケーシング２２ａの一方端に一体形成され、モータ部Ａの軸線Ｏ方向一方端で減速部Ｂとの境界を形成するとともに、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の壁厚内部には、潤滑油回路の吸入油路５２、オイルポンプ５１、および吐出油路５４が形成される。潤滑油回路については後述する。ケーシング２２の一部であるモータリヤカバー２２ｔは、略円板形状であって、モータケーシング２２ａの他方端に突き合わされて固定され、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、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。モータリヤカバー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の車幅方向内側の端部でもある。

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結合（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が挿入係合される。

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、円筒形状の減速部ケーシング２２ｂと、減速部ケーシング２２ｂの内周面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に形成された一対の偏心部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一対の曲線板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、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複数の内ピン３１と、一対の曲線板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センターカラー２９と、複数の内ピン３１の端部同士を固定する補強部材６１とを有する。

減速部ケーシング２２ｂの上部は、図示しないサスペンション装置のアッパアームと回動可能に連結する。また減速部ケーシング２２ｂの下部は、図示しないサスペンション装置のロアアームと連結する。これによりインホイールモータ駆動装置２１（減速部ケーシング２２ｂ）を自動車の車体に取り付ける。なお車重は、サスペンション装置と、減速部ケーシング２２ｂと、車輪ハブ軸受部Ｃと、車輪を介して、路面に伝達される。

減速部入力軸２５は、モータ回転軸３５の軸線Ｏに沿って延び、その両端部のうちモータ部Ａに近い側にある減速部入力軸２５の端部がモータ回転軸３５の一端と結合する。モータ部Ａから遠い側にある減速部入力軸２５の端部は、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。減速部入力軸２５の外周には、一対の偏心部２５ａ，２５ｂが軸線Ｏから偏心して形成される。減速部入力軸２５は、偏心部２５ａ，２５ｂよりもモータ部Ａに近い側で、転がり軸受３８によって補強部材６１に対し回転自在に支持される。

各偏心部２５ａ，２５ｂは、円板形状であり、軸線Ｏから偏心して減速部入力軸２５に設けられる。また偏心部２５ａ，２５ｂは、２個で一対をなし、軸線Ｏ方向に離隔して配置され、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し、一体に回転する。

図２を参照して、曲線板２６ｂは円板形状であり、その外周部を波形に形成される。具体的には曲線板２６ｂの外周部は、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であり、外ピン２７と噛合する。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。

曲線板２６ｂは、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の外径面に嵌合する。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一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。分岐油路５８ｂは後述する軸線油路５７から分岐して延びる。曲線板２６ａについても同様である。

図１に示す外ピン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、２個で一対の曲線板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１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（転がり軸受）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。

図１に示すように減速部出力軸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に転がり軸受３９が配置される。

大径フランジ部２８ｂ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、車輪ハブ軸受部Ｃの車輪ハブ３２が連結固定されている。

図１に示すように、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、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に隣接して同軸に形成され、大径円板部６１ｂよりも小径の小径円板部６１ｃと、小径円板部６１ｃ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。大径円板部６１ｂは軸線Ｏを中心とし、小径円板部６１ｃは大径円板部６１ｂよりもモータ部Ａ寄りに配置され、円筒部６１ｄは小径円板部６１ｃからモータ部Ａに向かって軸線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に負荷される荷重は、補強部材６１の大径円板部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ため、各内ピン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（図１参照）。小径円板部６１ｃの内周面には転がり軸受３８が取り付けられ、転がり軸受３８は減速部入力軸２５を回転自在に支持する。

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。減速部出力軸２８、補強部材６１、および車輪ハブ３２は、図１に示すように、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。

外ピン保持部４５の両端部には転がり軸受６２，６４が配置される。転がり軸受６２，６４は車輪側回転部材を回転自在に支持する。具体的には、転がり軸受６２は、補強部材６１の大径円板部６１ｂの外径に嵌合し、転がり軸受６４は減速部出力軸２８の大径フランジ部２８ｂの外径に嵌合して外ピン保持部４５に減速部出力軸２８および補強部材６１を回転自在に支持する。転がり軸受６２はモータ部Ａに近い側に配置され、転がり軸受６４は車輪ハブ軸受部Ｃに近い側に配置される。

オイルポンプ５１は、ポンプケーシング２２ｐの壁厚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オイルタンク５３から吸入油路５２を経て潤滑油を吸い込み、吐出油路５４から高圧の潤滑油を吐き出す。吐出油路５４は、モータケーシング２２ａの壁厚内部に設けられて軸方向に延びる油路５５と、モータリヤカバー２２ｔの壁厚内部に設けられて径方向に延びる油路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、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。なお軸線油路５７は、モータ回転軸３５の内部に形成されるモータ部軸線油路に、減速部入力軸２５の内部に形成される減速部軸線油路を継ぎ足して、１本の軸線油路としたものである。また軸線油路５７の先端には、円形凹部３４と接続する開口５８ｃが設けられる。

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、開口５８ｃ）、および孔４３を順次流れて、減速部Ｂ内部（転がり軸受３８，３９，４１，６２，６４、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オイルタンク５３に集まる。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、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を潤滑および冷却する。

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内部を冷却するとともに、転がり軸受３６，３７を潤滑する。潤滑後の潤滑油は、モータ部Ａの内部空間Ｌの中を落下してオイルタンク５３に集まる。

車輪ハブ軸受部Ｃは、図１に示すようにインホイールモータ駆動装置２１の車幅方向外側端に設置されて、内輪３３ｃ、回転軸としての車輪ハブ３２、転動体３３、外輪部材３３ａ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２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が挿入されて、両者はスプライン結合（セレーション嵌合も含む。以下、同じ）により連結される。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が直接形成される。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。

図１および図２を参照して、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、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。ここで附言すると、貫通孔３０ａと、内ピン３１と、減速部出力軸２８は、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動を減速部入力軸２５の軸線Ｏを中心とする回転運動に変換して車輪ハブ３２（車輪ハブ軸受部Ｃ）へ出力する運動変換機構を構成する。

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Ｚ_Ｂ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。

次に、インホイールモータ駆動装置２１の内部を潤滑する潤滑油回路につきより具体的に説明する。

図３は、本実施形態の潤滑油回路を備えるインホイールモータ駆動装置２１を模式的に示す背面図であり、車幅方向内側からみた状態を表す。図４は、本実施形態を図３のＤ−Ｄで切断し、断面を矢の向きにみた状態を模式的に示す縦断面図であり、理解を容易にするためケーシング２２に関連する部材を表す一方で、ケーシング２２に関連しない部材を図略してある。

図４に示すように、ポンプケーシング２２ｐの下部にはタンクケーシング６３が一体形成される。タンクケーシング６３はオイルタンク５３の上壁６３ｍおよび側壁６３ｎを構成する。タンクケーシング６３の下側開口は底板６５に封止される。底板６５は、側壁６３ｎの下端に取付固定され、オイルタンク５３の底壁を構成する。ポンプケーシング２２ｐに一体形成された吸入油路５２は直線状に延び、吸入油路５２の上端がオイルポンプ５１の吸入口と接続し、吸入油路５２の下端が上壁６３ｍを貫通してオイルタンク５３と接続する。上壁６３ｍには、環状に形成されて下向きに突出する環状突条６３ｒが形成される。この環状突条６３ｒには、管状の吸入口部材７１の上端７３が嵌合する。また吸入口部材７１の外周面には環状溝が形成され、この環状溝にシール材７９が配置される。シール材７９は、吸入口部材７１の外周面と環状突条６３ｒの内周面との間に介在するＯリングである。あるいはシール材７９は、液状ガスケットが硬化したものであってもよい。これにより管状の吸入口部材７１は、吸入油路５２に隙間なく接続する。

図５は、ケーシングと吸入口部材との接続箇所を拡大して示す断面図であり、図４とは異なる断面を表す。吸入口部材７１の下端は、オイルタンク５３に溜まった潤滑油を吸入する吸入口７２を構成し、隙間を介してオイルタンク５３の底面６６と対面する。なお底面６６は底板６５の内壁面である。吸入口部材７１の上端寄りにはフランジ７４が形成され、フランジ７４はタンクケーシング６３の環状突条６３ｒに突き当てられる。

フランジ７４の一部には、外径側にさらに突出する突出片７５がさらに形成される。突出片７５には貫通孔７６が形成されている。またタンクケーシング６３の上壁６３ｍには上向きの雌ねじ孔６３ｈが形成されている。オイルタンク５３の内部において、ボルト７７を下方から貫通孔７６に通して雌ねじ孔６３ｈにねじ込むことにより、吸入口部材７１はタンクケーシング６３に取付固定される。

説明を図４に戻すと、本実施形態の吸入口部材７１はストレートな管状であり、吸入油路５２の延在方向と同じ方向でさらに延出する。本実施形態によれば、吸入油路５２と吸入口部材７１が別部材であることから、ダイカスト製法によってストレートに形成された吸入油路５２に別な形状の油路を継ぎ足すことができ、油面Ｌ１の高さが変化する場合であっても、吸入口７２を最適な高さ位置に配置することができる。本実施形態によれば、水平な油面Ｌ１において吸入口７２を潤滑油に浸漬させることができ、エアの吸い込みを防止して、潤滑油を安定して吸い込むことが可能になる。なお、吸入口部材７１は、鉄、アルミニウム等の材料で作られている。

この他にも変形例として図４に示すような吸入油路５２の延在方向と同じ方向に延びる吸入口部材７１に代えて、図６の断面図に示すように吸入油路５２の延在方向とは異なる方向に延びる管状の吸入口部材８１を、タンクケーシング６３に取付固定してもよい。図６に示す断面は、図３中のＤ−Ｄに対応する。変形例では、吸入口部材８１の上端７３が、モータ部Ａおよび減速部Ｂの境界になるポンプケーシング２２ｐの直下に位置するのに対し、吸入口部材８１の下端になる吸入口７２がモータ部Ａの直下に位置する。つまり吸入口部材７１は、下方へ延びるにつれて車幅方向内側へ向かう。図５に示す変形例によれば、吸入口部材８１が吸入油路５２とは異なる方向に延びることから、傾斜した油面Ｌ２において吸入口７２を最適な位置に配置することができ、エアの吸い込みを防止して、潤滑油を安定して吸い込むことが可能になる。

なお変形例では、タンクケーシング６３に代えて、タンクケーシング８２でオイルタンク５３の側壁を構成する。タンクケーシング８２はポンプケーシング２２ｐとは別部材であり、モータケーシング２２ａおよび減速部ケーシング２２ｂに取付固定され、これらのケーシング部材から下向き鉛直に広がる。また変形例のオイルタンク５３には上壁が設けられてない。このためオイルタンク５３の上部は、モータケーシング２２ａで区画されたモータ部Ａの内部と、減速部ケーシング２２ｂで区画された減速部Ｂの内部とそれぞれ接続する。環状突条２２ｒは省略可能であるが、吸入口部材８１を吸入油路５２に強固に接続するため、ポンプケーシング２２ｐの下縁に形成される。この環状突条２２ｒは前述した環状突条６３ｒと同様である。

図７は、さらなる変形例を示す断面図であり、図３中のＤ−Ｄに対応する。図７中、これまで説明した実施形態と共通する部材については同一符号を付して説明を省略し、これまで説明した実施形態と異なる構成について説明する。更なる変形例では、オイルタンク５３を、下方へ向かって先細に形成する。

具体的には、オイルタンク５３の側壁を、軸線Ｏ方向に２分割し、モータ部Ａ側のタンクケーシング８３と、減速部Ｂ側のタンクケーシング８４を突き合わせる。そしてオイルタンク５３の先細にされた下端を底板６５で封止する。タンクケーシング８３の上縁はモータケーシング２２ａと一体形成される。そしてタンクケーシング８３は、モータケーシング２２ａの下方へ向かって鉛直に広がる。タンクケーシング８４の上縁は減速部ケーシング２２ｂと一体形成される。そしてタンクケーシング８４は、下方に向かうにつれてモータ部Ａに近づくよう、傾斜して広がる。

図７の変形例によればオイルタンク５３を、仮想線で示す車輪のタイヤＷＴよりも車幅方向内側へ離隔して配置することができる。したがって車輪の内空領域ＷＳという狭い空間にオイルタンク５３を配置する必要がなく、オイルタンク５３の形状の自由度が向上する。また吸入口７２を最適な位置に配置することができる。

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。

この発明になるインホイールモータ駆動装置は、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、２２ケーシング、
２２ａモータケーシング、２２ｂ減速部ケーシング、
２２ｐポンプケーシング、２８減速部出力軸、
３１内ピン、３２車輪ハブ、３５モータ回転軸、
５１オイルポンプ、５２吸入油路、５３オイルタンク、
６３タンクケーシング、６３ｎ側壁、６５底板、
７１吸入口部材、７２吸入口、７４フランジ、
７７ボルト、７９シール材、８１吸入口部材、
８２，８３，８４タンクケーシング、Ａモータ部、
Ｂ減速部、Ｃ車輪ハブ軸受部、Ｌ１，Ｌ２油面、
Ｏ軸線、ＷＴタイヤ、Ｘ自転軸心。

Claims

ケーシングで覆われたモータ部と、前記モータ部に駆動される車輪ハブ軸受部と、前記ケーシングの内部に潤滑油を流す潤滑油回路とを備えるインホイールモータ駆動装置において、
前記潤滑油回路は、オイルポンプと、前記ケーシングに設けられたオイルタンクと、前記ケーシングに一体形成されて直線状に延び、前記オイルポンプと前記オイルタンクを連通する吸入油路と、前記オイルタンクの内部で前記ケーシングに取り付けられて前記吸入油路の一端と接続する吸入口部材とを有することを特徴とする、インホイールモータ駆動装置の潤滑構造。
前記吸入口部材は管状であり、前記吸入油路の延在方向とは異なる方向に延びる、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置の潤滑構造。
前記潤滑油回路は、前記吸入油路の一端と前記吸入口部材の隙間に介在するシール材をさらに有する、請求項１または２に記載のインホイールモータ駆動装置の潤滑構造。
前記シール材は、硬化した液状ガスケットである、請求項３に記載のインホイールモータ駆動装置の潤滑構造。
前記シール材は、Ｏリングである、請求項３に記載のインホイールモータ駆動装置の潤滑構造。
前記潤滑油回路は、前記オイルポンプの吐出口から延びる吐出油路と、前記モータ部のモータ出力軸に設けられて前記吐出油路と接続するモータ部軸線油路と、前記モータ部のロータに設けられて前記軸線油路と前記モータ部の内部を連通するロータ油路とをさらに有し、
オイルタンクから前記吸入口部材および前記吸入油路を流れて前記オイルポンプに吸入された潤滑油が、前記吐出油路、前記モータ部軸線油路、前記ロータ油路、および前記モータ部の内部を順次流れて前記オイルタンクに還流する、請求項１〜５のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置の潤滑構造。
前記インホイールモータ駆動装置は、前記モータ出力軸と結合する入力軸を有し前記モータ出力軸の回転を減速して出力する減速部をさらに備え、
前記潤滑油回路は、前記入力軸に設けられて前記モータ部軸線油路と前記減速部の内部を連通する減速部軸線油路をさらに有し、
前記モータ部軸線油路を流れる潤滑油が前記減速部軸線油路および前記減速部の内部を順次流れて前記オイルタンクに還流する、請求項６に記載のインホイールモータ駆動装置の潤滑構造。
前記減速部は、前記入力軸の軸線方向に互いに離隔して当該入力軸に設けられた複数の偏心部と、
前記偏心部に相対回転可能にそれぞれ保持され、前記入力軸の回転に伴って該入力軸の軸線を中心とする公転運動を行う複数の公転部材と、
前記公転部材の外周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、
前記公転部材の自転運動を前記入力軸の軸線を中心とする回転運動に変換してインホイールモータ駆動装置の車輪ハブへ出力する運動変換機構とを有する、請求項７に記載のインホイールモータ駆動装置の潤滑構造。