JP2016111723A - 車輪駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 オイルタンクに集まる潤滑油から不純物を回収して、不純物が循環するのを抑制する車輪駆動装置を提供することを課題とする。【解決手段】 この発明においては、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の出力を駆動輪に伝える車輪ハブＣと、前記モータ部Ａを潤滑するための潤滑油を内部に貯留可能なオイルタンク４１と、前記オイルタンク４１からの潤滑油を吸引し、潤滑油をモータ部Ａに供給してモータ部Ａの潤滑と冷却を行うオイルポンプ４２とを備え、前記オイルタンク４１の底部４１ａに潤滑油内の不純物を滞留させ複数の溝からなる滞留部４８が設けられ、前記オイルポンプ４２への不純物の吸引を抑制する。【選択図】 図１

Description

この発明は、車輪駆動装置、詳しくは、電気自動車の車輪駆動装置の潤滑構造に関する。

電動モータを駆動源とし、その電動モータの回転を減速機により減速して駆動車輪を回転させる車輪駆動装置には、減速機の出力軸の回転を、その出力軸上に設けられたハブ輪に伝達して、そのハブ輪に支持された駆動車輪を駆動するようにしたインホイールモータ方式と、上記減速機の出力軸にジョイントを介して駆動軸を接続し、その駆動軸の回転をハブ輪に伝達して駆動車輪を駆動するオンボード方式とがある。

インホイールモータ方式の構造について説明する。インホイールモータ駆動装置１２１は、図２１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Ｂ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１２２ａ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のケーシング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のケーシング１２２ａ内、入力軸１３０に設けられた半径方向の油孔１３０ａから減速機Ｂのケーシング１２２ｂ内へと導かれ、減速機Ｂのケーシング１２２ｂの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とにより構成される、いわゆる軸心給油方式が採用されている。

そして、モータ部Ａのケーシング１２２ａ内に飛散した潤滑油は、各部を冷却および潤滑を行った後、ケーシング１２２ａ内壁をつたって下部に集まり、連通孔１４７よりオイルタンク１４１に還流する。

また、減速機Ｂのケーシング１２２ｂ内に飛散した潤滑油は、各部を潤滑および冷却を行った後、ケーシング１２２ｂ内壁をつたって下部に集まり、ケーシング１２２ｂの下部に設けられた排出口１４９よりオイルタンク１４１に還流する。

ところで、軸心給油方式の場合は、特に、減速機Ｂの内部を循環することにより、摩耗粉や金属粉などのスラッジ及び不純物が混入し、図２２に示すように、オイルタンク１４１の底部に不純物１４１ｃが集まる。この不純物１４１ｃが混じった潤滑油がオイルタンク１４１からオイルポンプ１４２によって吸い込まれ、モータ部Ａに供給されると、不純物１４１ｃ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する懸念がある。また、減速機の各転がり軸受に不純物１４１ｃが供給されると転がり軸受の寿命が短くなる懸念がある。このため、不純物１４１ｃを除去するためのフィルタを設けたものが提案されている（特許文献２）。

また、オンボード方式の車輪駆動方式においても、オイルタンク及びオイルポンプを用いて、モータ内部において、潤滑油を循環させる構造になっている。この種のものにおいても不純物が供給されると、モータに不具合が生じるので、不純物は除去することが望まれる。

特開２０１１−２４０７７２号公報 特開２０１０―１２１７０１号公報

潤滑油内の不純物を回収するために、駆動装置内にフィルタを配置する場合、フィルタの目詰まり時には、フィルタを交換する必要がある。また、フィルタを配置する場所によっては、フィルタを交換できない或いはフィルタを交換しない場合も考えられ、フィルタを交換できない或いはフィルタを交換しない場合でも確実に潤滑油が循環する構造をとる必要がある。また、油路中にフィルタを配置すると、潤滑油が流れる場合の抵抗にもなる。

また、マグネットをオイルタンク内に配置すれば、鉄系の不純物を回収することができるが、非鉄系の不純物の場合には、マグネットで回収することはできない。
そこで、この発明は、オイルタンクに集まる潤滑油から不純物を回収して、不純物が循環するのを抑制する車輪駆動装置を提供しようとするものである。

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を有し、モータ部の回転により車輪を駆動する車両駆動装置であって、前記モータ部を潤滑するための潤滑油を内部に貯留可能なオイルタンクと、前記オイルタンクからの潤滑油を吸引し、潤滑油をモータ部に供給してモータ部の潤滑と冷却を行うオイルポンプとを備え、前記オイルタンクの底部に潤滑油内の不純物を滞留させ、前記オイルポンプへの不純物の吸引を抑制する滞留部が設けられていることを特徴とする。

前記滞留部は、前記オイルタンクの底部に設けられた複数の溝で構成することができる。

また、前記溝は、前記オイルポンプ側の吸込口に対しておおよそ平行に設ければよい。

また、前記溝の壁は、前記オイルタンクの底部に対して垂直から鋭角に形成すればよい。

また、前記溝は、幅より深さを大きくすればよい。

また、前記滞留部は、前記オイルタンクの底部に設けられた凹所と、この凹所の開口部を覆う仕切板と、この仕切板に設けられた複数の孔部とで構成することができる。

また、前記仕切板に設けられた孔部の大きさは、オイルの排出口の下方部が大きく、オイルポンプ側の吸込口に向かうに従い小さくすればよい。

また、前記仕切板に設けられた孔部は、凹所側が狭く前記オイルタンクの底部側に向かって広くなるテーパー状に形成するとよい。

また、前記仕切板と凹所の底部との間にマグネット板を設ければよい。

前記凹所内に不純物を絡め取る吸着部材を配置すればよい。

また、前記仕切板は、２枚重ねで配置されており、前記凹所の上面に第１の仕切板が固定され、この第１の仕切板の上にスライド可能に第２の仕切板が取り付けられ、前記第１、第２の仕切板にそれぞれ孔部が設けられ、第２の仕切板が移動することにより、孔部が開閉するように構成することができる。

前記第２の仕切板が、潤滑油の流れに対向する方向に付勢された弾性部材を介して取り付けられ、潤滑油の流れに応じて孔部が開閉するように構成できる。

また、前記第２の仕切板が、ソレノイドを介して取り付けられ、前記ソレノイドにより孔部が開閉するように構成できる。

この発明に係る車両駆動装置において、停止時にオイルタンク内に沈殿する不純部を滞留部に滞留させ、次回始動時に不純物を油路内に戻さずに、不純物を取り除いた潤滑油をモータ部および減速機に供給することができる。

この発明の第１の実施形態に係る車両駆動装置としての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。 この発明の第１の実施形態に係るオイルタンク部分の拡大図である。 この発明の第１の実施形態の変形例に係るオイルタンク部分の拡大図である。 この発明の第２の実施形態に係る車両駆動装置としてのインホイールモータ駆動装置の縦断正面図である。 この発明の第２の実施形態に係るオイルタンク部分の拡大図である。 この発明の第２の実施形態に用いられる仕切板の平面図である。 この発明の第２の実施形態に用いられる仕切板の他の例を示す断面図である。 この発明の第２の実施形態の変形例に係るオイルタンク部分の拡大図である。 この発明の第２の実施形態に用いられる仕切板の更に他の例を示す平面図である。 この発明の第２の実施形態の第２の変形例に係るオイルタンク部分の拡大図である。 この発明の第２の実施形態の第３の変形例に係るオイルタンク部分の拡大図である。 この発明の第２の実施形態の第４の変形例に係るオイルタンク部分の拡大図である。 この発明の第２の実施形態の第４の変形例に係るオイルタンク部分の拡大図である。 この発明の第２の実施形態の第５の変形例に係るオイルタンク部分の拡大図である。 この発明の第２の実施形態の第５の変形例に係るオイルタンク部分の拡大図である。 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１９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。 従来例におけるオイルタンク部分を拡大した模式図である。

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からなる車両駆動装置を備えた電気自動車１１は、図１９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２０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１９、２０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２０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、ケーシング２２ａと２２ｂを仕切る仕切壁２２ｃと、このケーシング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。

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。減速機Ｂ側のケーシング２２ｂの前方壁には、出力軸３３を挿通する貫通部が形成されている。この減速機Ｂ側のケーシング２２ｂの前方壁に設けられた貫通部と出力軸３３との間にシール付き転がり軸受９０を設け、ケーシング２２ｂの内側で出力軸３３を回転支持するとともに、車輪ハブＣの交換時に、減速機Ｂ内の潤滑油の漏れ出しを防止し、また、減速機Ｂ内へのゴミの侵入を防止している。モータ部Ａの仕切壁２２ｃには、オイルポンプ４２が設けられている。

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内の潤滑油を吸込口４６ａから吸込通路４６を経てオイルポンプ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。

インホイールモータ駆動装置２１の潤滑油路は、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る外径部の給油通路４３ａと、ケーシング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と、減速機Ｂのケーシング２２ｂの下部に設けた排出口４９と、減速機Ｂのケーシング２２ｂの底部の下方のオイルタンク４１の吸込口４６ａからオイルポンプ４２の吸入口に至る吸込通路４６とにより主に構成される。

そして、オイルポンプ４２によって供給される潤滑油は、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から遠心力およびオイルポンプ４２の圧力によって飛散し、飛沫となった潤滑油がモータ部Ａのケーシング２２ａ内に導かれる。モータ部Ａのケーシング２２ａ内に飛散した潤滑油は、各部を冷却および潤滑を行った後、ケーシング２２ａ内壁をつたって下部に集まり、仕切壁２２ｃに設けられた連通孔４７よりオイルタンク４１に還流する。

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が設けられ、この油孔４５ａ、４５ｂ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内を潤滑及び冷却する、いわゆる軸心給油方式が採用されている。減速機Ｂのケーシング２２ｂ内に飛散した潤滑油は、各部を潤滑および冷却を行った後、ケーシング２２ｂ内壁をつたって下部に集まり、ケーシング２２ｂの下部に設けられた排出口４９よりオイルタンク４１に還流する。

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、オイルポンプの吸込通路４６に連通する吸入口７５と、ケーシング２２ａに形成された給油通路４３ａの給油通路４３ｃ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、クラッチ６０を介して減速機Ｂの出力軸３３によって回転する。

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７７ａ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４３ａ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内の潤滑油を吸込口４６ａから吸込通路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。

サイクロイド式の減速機Ｂは、図１、図２、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（図２参照）、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（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（セレーション嵌合を含む。以下同じ）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、４５ｃが設けられ、この油孔４５ａ、４５ｂ、４５ｃ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。

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、図３に示すように、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。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。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、第１オイルポンプ４２ａ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（図３参照）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１および図２に示すように、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、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。

図２に示すように、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においては、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、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、モータ部Ａと減速機Ｂ内の潤滑と冷却を行った後、減速機Ｂのケーシング２２ｂの排出口４９と、減速機Ｂのケーシング２２ｂとモータ部Ａのケーシング２２ａとの間の仕切壁２２ｃに設けられた連通孔４７からオイルタンク４１に排出される。

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。

上述したように、軸心給油方式の場合は、減速機Ｂの内部を循環することにより、摩耗粉や金属粉などのスラッジ及び不純物が混入する。そして、この不純物がオイルタンク４１の底部４１ａに集まる。この実施形態では、オイルタンク４１の底部４１ａに沈殿した不純物を滞留させ、次回始動時に油路内に戻さないようにする。すなわち、循環する潤滑油内の不純物は常に確実に回収するのではなく、停止時にオイルタンク４１内に沈殿する不純物を滞留させ、次回始動時に不純物を油路内に戻さずに、不純物を取り除いた潤滑油をモータ部Ａ及び減速機Ｂに供給する。

このため、この発明では、オイルタンク４１の底部４１ａに潤滑油内の不純物を滞留させ、沈殿した不純物をオイルポンプ４２への吸引を抑制する滞留部４８が設けられている。図１及び図５に示す第１の実施形態では、滞留部４８として、オイルタンク４１の底部４１ａに複数の溝４８ａが設けられている。オイルタンク４１の底部４１ａに沈殿した不純物が、この溝４８ａの底に入り込む。溝４８ａの中の潤滑油は滞留するため、溝４８ａ内に入り込んだ不純物４１ｃが溝４８ａの外へ流れ出すことが抑制される。

また、溝４８ａは、オイルポンプ４２側の吸込口４６ａに対しておおよそ平行に設けることで、溝４８ａの底に入り込んだ不純物４１ｃが溝４８ａの壁によりオイルポンプ４２により吸い上げられるのを更に抑制している。

また、オイルタンク４１の容積やオイルポンプ４２の能力により、溝４８ａの周辺の潤滑油の流れは変化するので、一概には言えないが、数ｍｍ程度の深さの溝４８ａで潤滑油を滞留させることができる。そして、溝４８ａの幅は加工性を考えると、数ｍｍ程度となる。溝４８ａの幅は広すぎると、潤滑油の滞留が難しくなるので、幅より深さを大きくする、溝深さと溝幅の比が、１以上が好ましい。また、溝４８ａの本数が多い方が好ましいが、スペースの関係から最適な本数を選択すれば良い。

次に、この第１の実施形態の変形例につき、図６を参照して説明する。図６に示すように、この変形例では、溝４８ａの壁が、オイルタンク４１の底部４１ａに対して垂直から鋭角に形成されている。この図６の例では、吸込口４６ａに向かう方向に斜めに鋭角に溝４８ａが形成されている。このように、溝４８ａの壁が、オイルタンク４１の底部４１ａに対して垂直から鋭角に形成することで、潤滑油の流れが溝４８ａの中で滞留し、溝４８ａ内に入り込んだ不純物が溝４８ａからこぼれ出すことが抑制される。また、溝４８ａの壁が、オイルタンク４１の底部４１ａに対して垂直から鋭角に形成すると、溝４８ａに入り込んだ不純物が上に移動しようとしても鋭角に形成された壁に当たり、溝４８ａから外へ移動することが抑制できる。

インホイールモータ駆動装置２１が停止すると、潤滑油の流れが無くなり、潤滑油の中を浮遊する不純物４１ｃは徐々に沈殿する。そして、オイルタンク４１の底部４１ａに沈殿した不純物４１ｃが、滞留部４８としての溝４８ａの底に入り込む。沈殿して、溝４８ａの底に入り込むことで、不純物４１ｃを排除するので、非鉄金属の不純物も排除できる。

そして、インホイールモータ駆動装置２１を駆動させると、オイルポンプ４２により、オイルタンク４１の吸込口４６ａから潤滑油が吸い込まれていくことになるが、溝４８ａの潤滑油は滞留し、底に入り込んだ不純物４１ｃは、溝４８ａの壁により移動が阻止され、吸込口４６ａから吸込通路４６を含む油路に戻ることが防止でき、不純物がモータ部Ａ、減速機Ｂへ供給されることが抑制される。

次に、この発明の第２の実施形態につき、図７〜図１８を参照して説明する。図７は、第２の実施形態のインホイールモータ駆動装置２１を示し、図１に示す第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにここではその説明を割愛する。

この第２の実施形態においては、オイルタンク４１の底部４１ａに不純物を沈殿させる空間を有する滞留部４８₂を設けている。図８及び図９に示すように、この滞留部４８₂は、オイルタンク４１の底部４１ａに設けられた数ｍｍから数１０ｍｍの凹所４８０と、この凹所４８０の開口部を覆う仕切板４８１とを有する。この仕切板４８１には、複数の孔部４８１ａが設けられ、インホイールモータ駆動装置２１が停止すると、潤滑油の流れが無くなり、潤滑油の中を浮遊する不純物は徐々に沈殿すると、この孔部４８１ａから下の凹所４８０内に不純物が落ち込み、凹所４８０内に不純物が滞留する。

図８及び図９に示す実施形態では、仕切板４８１に設けられた孔部４８１ａの大きさは、オイルポンプの側の吸込口４６ａ側が小さく、オイルの排出口４９に向かうに従い大きくなっている。排出口４９の下方部の孔部４８１ａを大きくすることで、沈殿した不純物を仕切板４８１から凹所４８０内に落ち込みやすくしている。そして、オイルポンプ４２で潤滑油を吸い込む際には、凹所４８０に滞留する不純物を出にくくするために、吸込口４６ａに近づくほど孔部４８１ａを小さくしている。

図１０に示す仕切板４８２は、孔部４８２ａが、凹所４８０側が狭く、オイルタンク４１の底部４１ａ側に向かって広くなるテーパー状に形成している。すなわち、この仕切板４８２は、底部４１ａからは不純物が凹所４８０内に入りやすく、一旦入った不純物は出にくくするために、凹所４８０内から出る方向の孔部４８２ａを小さくしている。

図１１に示す第２の実施形態の変形例は、図１０に示す仕切板４８２を用い、仕切板４８２と凹所４８０の底部との間にマグネット板４８３を設けたものである。この実施形態のマグネット板４８３には、孔部４８２ａを通過した不純物が凹所４８０の底部に沈むように、孔部４８３ａが設けられている。

マグネット板４８３を設けることで、鉄系の不純物を吸着させて回収することができる。

マグネット板４８３は、図８及び図９に示した実施形態においても、仕切板４８１と凹所４８０の底部との間に配設してもよい。

図１２に示す仕切板４８４は、仕切板４８４の全体に孔部４８４ａを設けるのではなく、オイルポンプ側の吸込口４６ａの近傍から所定の距離を隔てた間には、孔部を設けていない。すなわち、この仕切板４８４は、オイルポンプ側の吸込口４６ａの近傍には、孔部を設けずに、オイルポンプ４２で潤滑油を吸い込む際には、凹所４８０に滞留する不純物を出にくくしている。そして、この孔部４８４は、図１０に示す仕切板４８２と同様に、凹所４８０側が狭く、オイルタンク４１の底部４１ａ側に向かって広くなるテーパー状に形成してもよい。

図１３に示す第２の実施形態の第２の変形例は、吸込口４６ａの近傍から所定の距離を隔てて凹所４８０を設けている。そして、凹所４８０の上に孔部４８２ａを有する仕切板４８２を設ける。第２の変形例では、吸込口４６ａの近傍から所定の距離には、凹所を設けていない。この吸込口４６ａの近傍から所定の距離は、例えば、図１２で示す仕切板４８４の孔部を設けていない所定の距離と同様の距離にし、オイルポンプ４２で潤滑油を吸い込む際に、凹所４８０から距離を隔てることにより、凹所４８０内に滞留する不純物を出にくくしている。この第２の変形例では、仕切板４８２と凹所４８０の底部との間にマグネット板４８３を設けている。

図１４に示す第２の実施形態の第３の変形例は、凹所４８０内に不純物を絡め取る吸着部材４８５を配置したものである。マグネットでは、鉄系の不純物は吸着することができるが、非鉄系の不純物は吸着させることができない。そこで、非鉄系の不純物も絡め取る吸着部材４８５を配置すれば、鉄系及び非鉄系の不純物を絡め取り、凹所４８０から不純物が出ていくことを防止することができる。

また、図１５及び図１６に示す第４の変形例では、仕切板として、第１の仕切板４８１と第２の仕切板４８６の２枚重ねで配置している。凹所４８０の上面に第１の仕切板４８１が固定され、この第１の仕切板４８１の上にスライド可能に第２の仕切板４８６が取り付けられている。そして、第１、第２の仕切板４８１、４８６にそれぞれ孔部４８１ａ、４８６ａが設けられ、第２の仕切板４８６が移動することにより、オイルタンク４１と凹所４８０の間の孔部が開閉するように構成する。

第１、第２の仕切板４８１、４８６のそれぞれの孔部４８１ａ、４８６ａが一致するときには、凹所４８０とオイルタンク４１との間が連通し、オイルタンク４１の底部４１ａに沈殿した不純物を凹所４８０内に取り込む。第２の仕切板４８６がスライドして、第１の仕切板４８１の孔部４８１ａを第２の仕切板４８６で蓋をする状態となると、凹所４８０とオイルタンク４１との間は閉じられ、凹所４８０に沈殿した不純物を閉じ込める。

図１５と図１６に示す第４の変形例では、第２の仕切板４８６が、潤滑油の流れに対向する方向に付勢された弾性部材４８７を介してオイルタンク４１の内壁に取り付けられている。この弾性部材４８７の付勢力は、潤滑油の流れがない場合、或いは潤滑油の流れが緩い場合には、第１、第２の仕切板４８１、４８６のそれぞれの孔部４８１ａ、４８６ａが一致するように、第２の仕切板４８６をスライドさせた状態に保つ大きさに設定されている。

インホイールモータ駆動装置２１が停止している状態では、弾性部材４８７の付勢力により、第１、第２の仕切板４８１、４８６のそれぞれ孔部４８１ａ、４８６ａが一致した状態が保たれ、オイルタンク４１の底部に沈殿した不純物が孔部４８１ａ、４８６ａを通り、凹所４８０内に回収される。

インホイールモータ駆動装置２１が駆動すると、潤滑油の流れにより、第２の仕切板４８６は弾性部材４８７に抗して移動し、第１の仕切板４８１の孔部４８１ａを第２の仕切板４８６で蓋をする状態となり、凹所４８０内に回収された不純物がオイルタンク４１内に戻ることを禁止する。

不純物の粒径は数μｍから大きくても数百μｍであるので、第１、第２の仕切板４８１、４８６のそれぞれ孔部４８１ａ、４８６ａは、１ｍｍ程度の大きさで、スライドする量も１ｍｍ程度にすれば良い。

上記したように、仕切板４８１、４８６を凹所４８０に配置すれば良いので、オイルタンク４１の加工は容易となる。また、潤滑油の流れの力を利用して、孔部を開閉することができるので、外部動力も必要とすることなく、機構としてもコンパクトにできる。

図１７及び図１８に示す第５の変形例は、第２の仕切板４８６が、ソレノイド４８８を介して第１の仕切板４８１の上にスライド可能に取り付けられている。ソレノイド４８８を動作させ、プランジャ４８８ａを伸縮させることで、オイルタンク４１と凹所４８０の間の孔部が開閉するように構成する。ソレノイド４８８は、インホイールモータ駆動装置２１が駆動するとオンになり、停止するとオフになる。

インホイールモータ駆動装置２１が停止するとソレノイド４８８がオフになり、図１７に示すように、第１、第２の仕切板４８１、４８６のそれぞれの孔部４８１ａ、４８６ａが一致する方向にソレノイド４８８のプランジャ４８８ａが移動する。インホイールモータ駆動装置２１が停止している状態では、第１、第２の仕切板４８１、４８３のそれぞれの孔部４８１ａ、４８３ａが一致した状態が保たれ、オイルタンク４１の底部４１ａに沈殿した不純物が孔部４８１ａ、４８６ａを通り、凹所４８０内に回収される。

ソレノイド４８８はインホイールモータ駆動装置２１が駆動している時にはオンとなり、図１８に示すよう、第１の仕切板４８１の孔部４８１ａを第２の仕切板４８６で蓋をする状態となり、凹所４８０とオイルタンク４１との間は閉じられる。凹所４８０内に回収された不純物がオイルタンク４１内に戻ることを禁止する。

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。

また、前記の実施形態においては、オイルポンプ４２は、減速機Ｂの出力回転を利用してインナーロータ７２が回転する例を示したが、これに限ることなく、モータ部Ａのロータ２４の回転を利用してインナーロータが回転するオイルポンプ、あるいは別途設けた電動モータによりインナーロータが回転するオイルポンプであってもよい。

また、前記の実施形態においては、インホイールモータ方式にこの発明を適用した例につき説明したが、減速機の出力軸にジョイントを介して駆動軸を接続し、その駆動軸の回転をハブ輪に伝達して駆動車輪を駆動するオンボード方式のオイルタンクに、この発明を適用することができる。

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。

１１ ：電気自動車
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
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
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
４１ａ ：底部
４１ｃ ：不純物
４２ ：オイルポンプ
４４ ：内部通路
４４ａ ：油孔
４６ａ ：吸込口
４７ ：連通孔
４８ ：滞留部
４８ａ ：溝
４９ ：排出口
４８１、４８２、４８４、４８５、４８６ ：仕切板
４８３ ：マグネット
４８１ａ、４８２ａ、４８３ａ、４８４ａ、４８５ａ、４８６ａ ：孔部
４８７ ：弾性部材
４８８ ：ソレノイド
Ａ ：モータ部
Ｂ ：減速機
Ｃ ：車輪ハブ

Claims (13)

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を有し、モータ部の回転により車輪を駆動する車両駆動装置であって、前記モータ部を潤滑するための潤滑油を内部に貯留可能なオイルタンクと、前記オイルタンクからの潤滑油を吸引し、潤滑油をモータ部に供給してモータ部の潤滑と冷却を行うオイルポンプとを備え、
   前記オイルタンクの底部に潤滑油内の不純物を滞留させ、前記オイルポンプへの不純物の吸引を抑制する滞留部が設けられていることを特徴とする車両駆動装置。
2. 前記滞留部は、前記オイルタンクの底部に設けられた複数の溝であることを特徴とする請求項１に記載の車両駆動装置。
3. 前記溝は、前記オイルポンプ側の吸込口に対しておおよそ平行に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の車両駆動装置。
4. 前記溝の壁は、前記オイルタンクの底部に対して垂直から鋭角に形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車両駆動装置。
5. 前記溝は、幅より深さが大きいことを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の車両駆動装置。
6. 前記滞留部は、前記オイルタンクの底部に設けられた凹所と、この凹所の開口部を覆う仕切板と、この仕切板に設けられた複数の孔部とを有することを特徴とする請求項１に記載の車両駆動装置。
7. 前記仕切板に設けられた孔部の大きさは、オイルの排出口の下方部が大きく、オイルポンプ側の吸込口に向かうに従い小さくなっていることを特徴とする請求項６に記載の車両駆動装置。
8. 前記仕切板に設けられた孔部は、凹所側が狭く前記オイルタンクの底部側に向かって広くなるテーパー状に形成されていることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の車両駆動装置。
9. 前記仕切板と凹所の底部との間にマグネットが設けられていることを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載の車両駆動装置。
10. 前記凹所内に不純物を絡め取る吸着部材が配置されていることを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載の車両駆動装置。
11. 前記仕切板は、２枚重ねで配置されており、前記凹所の上面に第１の仕切板が固定され、この第１の仕切板の上にスライド可能に第２の仕切板が取り付けられ、前記第１、第２の仕切板にそれぞれ孔部が設けられ、第２の仕切板が移動することにより、孔部が開閉することを特徴とする請求項６に記載の車両駆動装置。
12. 前記第２の仕切板が、潤滑油の流れに対向する方向に付勢された弾性部材を介して取り付けられ、潤滑油の流れに応じて孔部が開閉することを特徴とする請求項１０に記載の車両駆動装置。
13. 前記第２の仕切板が、ソレノイドを介して取り付けられ、前記ソレノイドにより孔部が開閉することを特徴とする請求項１０に記載の車両駆動装置。

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