JP2016137790A - インホイールモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 サイドプレートを安価に製作することが可能で、形状の簡素化と潤滑性能の維持とを両立させる。【解決手段】 モータ部Ａと、車輪用軸受部Ｃと、モータ部Ａを収容するケーシング２２と、モータ部Ａに潤滑油を供給する潤滑機構とを備え、モータ部Ａは、モータ回転軸２４に設けられたロータ２３ｂと、ケーシング２２に固定されてロータ２３ｂの径方向外側に対向配置されたステータ２３ａとで構成されたインホイールモータ駆動装置であって、モータ部Ａは、内周部から径方向外側へ延びる切り欠き部６１ａが形成されたサイドプレート６１をプレート押さえ６２によりロータ２３ｂの軸方向両側に固定した構造を具備し、プレート押さえ６２とロータ２３ｂとで挟み込まれたサイドプレート６１の切り欠き部６１ａにより潤滑機構の油路２４ｆを形成する。【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、電動モータの出力軸と車輪用軸受とを減速機を介して連結したインホイールモータ駆動装置に関する。

従来のインホイールモータ駆動装置は、例えば、特許文献１に開示された構造のものがある。この特許文献１のインホイールモータ駆動装置は、駆動力を発生させるモータ部と、車輪に接続される車輪用軸受部と、モータ部と車輪用軸受部との間に配置され、モータ部の回転を減速して車輪用軸受部に伝達する減速機部とを備えている。モータ部および減速機部はケーシングに収容されている。

前述の構成からなるインホイールモータ駆動装置において、装置のコンパクト化の観点から、モータ部には低トルクで高回転の小型モータが採用されている。一方、車輪用軸受部で車輪を駆動するために大きなトルクが必要となることから、減速機部には、コンパクトで高い減速比が得られるサイクロイド減速機が採用されている。

モータ部の小型モータは、ケーシングに回転自在に支持されたモータ回転軸と、そのモータ回転軸から径方向に延びるフランジ部に取り付けられたロータと、ケーシングに固定されてロータの径方向外側に隙間をもって対向配置されたステータとで構成されたラジアルギャップモータとしている。

減速機部のサイクロイド減速機は、一対の偏心部を有し、モータ部のモータ回転軸の回転が伝達される減速機入力軸と、この減速機入力軸の偏心部の外周に回転自在に保持された一対の曲線板と、その曲線板の外周面に係合して曲線板に自転運動を生じさせる複数の外ピンと、曲線板の貫通孔の内周面に係合して曲線板の自転運動を減速機出力軸に伝達する複数の内ピンとで主要部が構成されている。

このインホイールモータ駆動装置では、モータ部および減速機部に潤滑油を供給する潤滑機構が設けられている。潤滑機構は、モータ部に設けられ、潤滑油を圧送する回転ポンプと、ケーシングの下部に設けられ、潤滑油を貯溜する油タンクと、モータ部および減速機部に設けられた油路とを備え、潤滑油がモータ部および減速機部の内部を循環する構造を有する。

モータ部における潤滑機構は、モータ回転軸に形成されて軸方向に延びる油路と、その油路と連通し、モータ回転軸のフランジ部に形成されて径方向に延びる油路と、その油路と連通し、フランジ部とロータとの間に形成されて軸方向に延びる油路とで主要部が構成された軸心給油構造を採用している。

この潤滑機構では、モータ回転軸の回転に伴う遠心力およびポンプ圧力によって、モータ回転軸の油路を経由してフランジ部の油路から、ロータに向けて潤滑油が吐出される。この潤滑油の吐出により、ロータの冷却が行われる。また、フランジ部の油路を経由してロータとの間の油路から、ステータに向けて潤滑油が吐出される。この潤滑油の吐出により、ステータの冷却が行われる。

特開２０１１−１８９９１９号公報

ところで、前述のインホイールモータ駆動装置におけるモータ部で採用しているラジアルギャップモータでは、モータ回転軸のフランジ部に取り付けられたロータを軸方向で位置決めしたり、ロータの端面からの磁束を遮断したりする目的から、ロータの軸方向両端面にサイドプレートを取り付けている。

このサイドプレートの取り付け構造では、ロータの軸方向両側にサイドプレートを配置し、そのサイドプレートをプレート押さえによりロータの軸方向両側に固定するようにしている。つまり、モータ回転軸のフランジ部に対して、ロータ、サイドプレートおよびプレート押さえをボルトにより共締めするようにしている。このボルトによる共締めでもって、サイドプレートがロータとプレート押さえとで挟み込まれた状態となる。

ここで、ステータを効率よく冷却するには、モータ回転軸のフランジ部の油路を経由してロータとの間の油路から、ステータに向けて潤滑油を吐出させるため、サイドプレートに油路を形成する必要がある。油路が形成されるサイドプレートについて、潤滑性能を維持しつつ、形状の簡素化により安価に製作できるようにすることが要望されている。

そこで、本発明は前述の要望に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、サイドプレートを安価に製作することが可能で、形状の簡素化と潤滑性能の維持とを両立させ得る構造を具備したインホイールモータ駆動装置を提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、モータ部と、車輪用軸受部と、モータ部を収容するケーシングと、モータ部に潤滑油を供給する潤滑機構とを備え、モータ部は、モータ回転軸に設けられたロータと、ケーシングに固定されてロータの径方向外側に対向配置されたステータとで構成されたインホイールモータ駆動装置であって、モータ部は、内周部から径方向外側へ延びる切り欠き部が形成されたサイドプレートをプレート押さえによりロータの軸方向両側に固定した構造を具備し、プレート押さえとロータとで挟み込まれたサイドプレートの切り欠き部により潤滑機構の油路を形成したことを特徴とする。

本発明では、内周部から径方向外側へ延びる切り欠き部のみが形成されたサイドプレートを採用したことにより、そのサイドプレートをプレス加工などの板金加工で安価に製作することができてコスト低減が図れ、サイドプレートの形状の簡素化を実現している。また、プレート押さえとロータとで挟み込まれたサイドプレートの切り欠き部により潤滑機構の油路を形成したことにより、潤滑性能の維持を図ることができる。

本発明において、サイドプレートの切り欠き部の外側端部をプレート押さえの外周部よりも径方向外側へ食み出させ、切り欠き部の外側端部で油路を開口させた構成とすることが望ましい。このようにすれば、油路に流通する潤滑油を切り欠き部の外側端部からステータに向けて吐出させることができ、潤滑油によるステータの冷却を容易に行うことができる。

本発明において、サイドプレートの外周部を、ロータの軸方向外側へ向けて屈曲させた構成とすることが望ましい。さらに、サイドプレート外周部の屈曲部に切り欠き部が存在する構成とすることが望ましい。このようにすれば、切り欠き部の外側端部または切り欠き部を通りステータに向けて潤滑油が吐出され、また、潤滑油の飛散範囲が大きくなり、潤滑油によるステータの冷却を効率よく行うことができる。

本発明によれば、内周部から径方向外側へ延びる切り欠き部のみが形成されたサイドプレートを採用したことにより、そのサイドプレートをプレス加工などで安価に製作することができてコスト低減が図れ、サイドプレートの形状の簡素化を実現している。また、プレート押さえとロータとで挟み込まれたサイドプレートの切り欠き部により潤滑機構の油路を形成したことにより、潤滑性能の維持を図ることができる。その結果、サイドプレートを安価に製作することが可能で、形状の簡素化と潤滑性能の維持とを両立させ得る構造を具備したインホイールモータ駆動装置を実現することができる。

本発明の実施形態で、インホイールモータ駆動装置の全体構成を示す縦断面図である。 図１のＰ−Ｐ線に沿う断面図である。 図１の減速機部を示す要部拡大断面図である。 図１の曲線板に作用する荷重を示す説明図である。 図１の回転ポンプを示す横断面図である。 サイドプレートを示す側面図である。 モータ回転軸のフランジ部を示す断面図である。 モータ回転軸のフランジ部およびサイドプレートを示す側面図である。 モータ回転軸のフランジ部およびロータを示す側面図である。 モータ回転軸のフランジ部、サイドプレートおよびプレート押さえを示す側面図である。 図１のＱ部を示す要部拡大断面図である。 サイドプレートの外周部を屈曲させた一例を示す部分断面図である。 サイドプレートの外周部を屈曲させた他例を示す部分断面図である。 インホイールモータ駆動装置を搭載した電気自動車の概略構成を示す平面図である。 図１４の電気自動車を示す後方断面図である。

本発明に係るインホイールモータ駆動装置の実施形態を図面に基づいて詳述する。

図１４は、インホイールモータ駆動装置２１を搭載した電気自動車１１の概略平面図、図１５は、電気自動車１１を後方から見た概略断面図である。図１４に示すように、電気自動車１１は、シャシー１２と、操舵輪としての前輪１３と、駆動輪としての後輪１４と、後輪１４に駆動力を伝達するインホイールモータ駆動装置２１とを装備する。図１５に示すように、後輪１４は、シャシー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を介してシャシー１２の下部に固定されている。

懸架装置１２ｂは、左右に延びるサスペンションアームによって後輪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、後輪１４が地面から受ける振動を吸収してシャシー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、旋回時などの車体の傾きを抑制するスタビライザが設けられている。懸架装置１２ｂは、路面の凹凸に対する追従性を向上させ、後輪１４の駆動力を効率よ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している。

電気自動車１１は、ホイールハウジング１２ａの内部に、左右それぞれの後輪１４を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、シャシー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など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、左右の後輪１４の回転をそれぞれ制御することができるという利点を有する。電気自動車１１の走行安定性およびＮＶＨ特性を向上させるためにばね下重量を抑える必要があり、さらに、広い客室スペースを確保するためにインホイールモータ駆動装置２１の小型化が求められる。

そこで、この実施形態のインホイールモータ駆動装置２１は、以下の構造を具備する。図１はインホイールモータ駆動装置２１の概略構成を示す縦断面図、図２は図１のＰ−Ｐ線に沿う断面図、図３は減速機部Ｂを示す拡大断面図、図４は曲線板２６ａに作用する荷重を示す説明図、図５は回転ポンプ５１を示す横断面図である。なお、この実施形態の特徴的な構成を説明する前にインホイールモータ駆動装置２１の全体構成を説明する。

図１に示すように、インホイールモータ駆動装置２１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部Ｂと、減速機部Ｂからの出力を駆動輪としての後輪１４（図１４および図１５参照）に伝達する車輪用軸受部Ｃとを備え、モータ部Ａと減速機部Ｂはケーシング２２に収納されて、電気自動車１１のホイールハウジング１２ａ（図１５参照）内に取り付けられる。ケーシング２２は、モータ部Ａが収容されたモータハウジングと減速機部Ｂが収容された減速機ハウジングとからなる分割構造で、ボルトにより締結一体化されている。

モータ部Ａは、ケーシング２２に固定されたステータ２３ａと、ステータ２３ａの径方向内側に隙間をもって対向するように配置されたロータ２３ｂと、ロータ２３ｂの径方向内側に配置されてロータ２３ｂと一体回転するモータ回転軸２４とを備えたラジアルギャップモータである。ステータ２３ａは磁性体コア２３ｃの外周にコイル２３ｄを巻回することによって構成され、ロータ２３ｂは永久磁石または磁性体で構成されている。

モータ回転軸２４は、径方向外側へ一体的に延びるフランジ部２４ｄでロータ２３ｂが保持されている。このフランジ部２４ｄは、ロータ２３ｂの軸方向両側にサイドプレート６１をプレート押さえ６２により固定した構造を具備する。モータ回転軸２４は、その軸方向一方側端部（図１の右側）が転がり軸受３６ａに、軸方向他方側端部（図１の左側）が転がり軸受３６ｂ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。

減速機入力軸２５は、その軸方向一方側略中央部（図１の右側）が転がり軸受３７ａに、軸方向他方側端部（図１の左側）が転がり軸受３７ｂによって、減速機出力軸２８に対して回転自在に支持されている。この減速機入力軸２５は、減速機部Ｂ内に偏心部２５ａ，２５ｂを有する。２つの偏心部２５ａ，２５ｂは、偏心運動による遠心力を互いに打ち消し合うために、１８０°位相をずらして設けられている。減速機入力軸２５と前述のモータ回転軸２４とは、スプライン嵌合（セレーション嵌合も含む。以下、同じ）によって連結されてモータ部Ａの駆動力が減速機部Ｂに伝達される。

減速機部Ｂは、減速機入力軸２５の偏心部２５ａ，２５ｂに回転自在に保持される曲線板２６ａ，２６ｂと、その曲線板２６ａ，２６ｂの外周部に係合する複数の外ピン２７と、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動を減速機出力軸２８に伝達する運動変換機構と、偏心部２５ａ，２５ｂに隣接して減速機入力軸２５に設けられたカウンタウェイト２９とを備える。

減速機出力軸２８は、フランジ部２８ａと軸部２８ｂとを有する。フランジ部２８ａには、減速機出力軸２８の回転軸心を中心とする円周上に複数の内ピン３１が等間隔に固定されている。また、軸部２８ｂは車輪用軸受部Ｃの内方部材としてのハブ輪３３ａにスプライン嵌合によってトルク伝達可能に連結され、減速機部Ｂの出力を後輪１４（図１４および図１５参照）に伝達する。この減速機出力軸２８は、転がり軸受４６ｂによって外ピンハウジング６０に回転自在に支持されている。

図２および図３に示すように、曲線板２６ａ，２６ｂは、外周部にエピトロコイド等のトロコイド系曲線で構成される複数の波形を有し、一方側端面から他方側端面に貫通する貫通孔３０ａ，３０ｂを有する。貫通孔３０ａは、曲線板２６ａ，２６ｂの自転軸心を中心とする円周上に等間隔に複数個設けられており、前述の内ピン３１を受け入れる。また、貫通孔３０ｂは、曲線板２６ａ，２６ｂの中心に設けられており、偏心部２５ａ，２５ｂに嵌合する。曲線板２６ａ，２６ｂは、転がり軸受４１によって偏心部２５ａ，２５ｂに対して回転自在に支持されている。

外ピン２７は、減速機入力軸２５の回転軸心を中心とする円周上に等間隔に設けられている。曲線板２６ａ，２６ｂが公転運動すると、曲線形状の波形と外ピン２７とが係合して、曲線板２６ａ，２６ｂに自転運動を生じさせる。外ピン２７は、針状ころ軸受２７ａによって外ピンハウジング６０に回転自在に保持され、この外ピンハウジング６０がケーシング２２に回り止めされ、フローティング状態で支持されている。

カウンタウェイト２９は、略扇形状で、減速機入力軸２５と嵌合する貫通孔を有し、曲線板２６ａ，２６ｂの回転によって生じる不釣合い慣性偶力を打ち消すために、偏心部２５ａ，２５ｂと隣接する位置に偏心部２５ａ，２５ｂと１８０°位相をずらして配置される。２枚の曲線板２６ａ，２６ｂ間の回転軸心方向の中心点をＧ（図３参照）とすると、その中心点Ｇの右側について、中心点Ｇと曲線板２６ａの中心との距離をＬ₁、曲線板２６ａ、転がり軸受４１および偏心部２５ａの質量の和をｍ₁、曲線板２６ａの重心の回転軸心からの偏心量をε₁とし、中心点Ｇとカウンタウェイト２９との距離をＬ₂、カウンタウェイト２９の質量をｍ₂、カウンタウェイト２９の重心の回転軸心からの偏心量をε₂とすると、Ｌ₁×ｍ₁×ε₁＝Ｌ₂×ｍ₂×ε₂を満たす関係となっている。Ｌ₁×ｍ₁×ε₁＝Ｌ₂×ｍ₂×ε₂の関係は、不可避的に生じる誤差を許容する。中心点Ｇの左側の曲線板２６ｂとカウンタウェイト２９との間にも同様の関係が成立する。

運動変換機構は、減速機出力軸２８に保持されて軸方向に延びる複数の内ピン３１と、曲線板２６ａ，２６ｂに設けられた貫通孔３０ａとで構成されている。内ピン３１は、減速機出力軸２８の回転軸心を中心とする円周上に等間隔に設けられており、その軸方向一方側端部が減速機出力軸２８のフランジ２８ａに固定されている。また、曲線板２６ａ，２６ｂとの摩擦抵抗を低減するために、曲線板２６ａ，２６ｂの貫通孔３０ａの内壁面に当接する位置に針状ころ軸受３１ａが設けられている。貫通孔３０ａは、複数の内ピン３１それぞれに対応する位置に設けられ、貫通孔３０ａの内径寸法は、内ピン３１の外径寸法（針状ころ軸受３１ａを含む最大外径）より所定寸法が大きく設定されている。

内ピン３１の軸方向他方側端部には、減速機出力軸２８の一部を構成するスタビライザ３２が設けられている。スタビライザ３２は、外ピンハウジング６０に転がり軸受４６ａによって回転自在に支持された円環部３２ａと、その円環部３２ａの内周面から軸方向に延びる円筒部３２ｂとからなる。複数の内ピン３１の軸方向他方側端部は、円環部３２ａに固定されている。曲線板２６ａ，２６ｂから一部の内ピン３１に負荷される荷重はフランジ部２８ａおよびスタビライザ３２を介して全ての内ピン３１によって支持されるため、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。

曲線板２６ａ，２６ｂに作用する荷重の状態を図４に基づいて説明する。偏心部２５ａの軸心Ｏ₂は減速機入力軸２５の軸心Ｏから偏心量ｅだけ偏心している。偏心部２５ａの外周には、曲線板２６ａが取り付けられ、偏心部２５ａは曲線板２６ａを回転自在に支持するので、軸心Ｏ₂は曲線板２６ａの軸心でもある。曲線板２６ａの外周は波形曲線で形成され、径方向に窪んだ波形の凹部２６ｃを周方向等間隔に有する。曲線板２６ａの周囲には、凹部２６ｃと係合する外ピン２７が、軸心Ｏを中心として周方向に複数配設されている。

図４において、減速機入力軸２５と共に偏心部２５ａが紙面上で反時計周りに回転すると、偏心部２５ａは軸心Ｏを中心とする公転運動を行うので、曲線板２６ａの凹部２６ｃが、外ピン２７と周方向に順次当接する。この結果、矢印で示すように、曲線板２６ａは、複数の外ピン２７から荷重Ｆｉを受けて、時計回りに自転する。

また、曲線板２６ａには貫通孔３０ａが軸心Ｏ₂を中心として周方向に複数配設されている。各貫通孔３０ａには、軸心Ｏと同軸に配置された減速機出力軸２８と結合する内ピン３１が挿通する。貫通孔３０ａの内径寸法は、内ピン３１の外径寸法（針状ころ軸受３１ａを含む最大外径）よりも所定寸法が大きいため、内ピン３１は曲線板２６ａの公転運動の障害とはならず、内ピン３１は曲線板２６ａの自転運動を取り出して減速機出力軸２８を回転させる。このとき、減速機出力軸２８は、減速機入力軸２５よりも高トルクかつ低回転数になり、図４に矢印で示すように、曲線板２６ａは、複数の内ピン３１から荷重Ｆｊを受ける。これら複数の荷重Ｆｉ，Ｆｊの合力Ｆｓが減速機入力軸２５にかかる。

合力Ｆｓの方向は、曲線板２６ａの波形形状、凹部２６ｃの数などの幾何学的条件や遠心力の影響により変化する。具体的には、自転軸心Ｏ₂と軸心Ｏとを結ぶ直線Ｙと直角であって自転軸心Ｏ₂を通過する基準線Ｘと、合力Ｆｓとの角度αは概ね３０°〜６０°で変動する。複数の荷重Ｆｉ、Ｆｊは、減速機入力軸２５が１回転（３６０°）する間に荷重の方向や大きさが変り、その結果、減速機入力軸２５に作用する合力Ｆｓも荷重の方向や大きさが変動する。減速機入力軸２５が反時計周りに１回転すると、曲線板２６ａの波形の凹部２６ｃが減速されて１ピッチ時計回りに回転して図４の状態になり、これを繰り返す。

図１に示すように、車輪用軸受部Ｃの車輪用軸受３３は、減速機出力軸２８にトルク伝達可能に連結されたハブ輪３３ａと、ハブ輪３３ａの外周面に嵌合された内輪３３ｂと、ケーシング２２に嵌合固定された外輪３３ｃと、ハブ輪３３ａおよび内輪３３ｂと外輪３３ｃとの間に配置された複数の玉３３ｄと、複数の玉３３ｄを保持する保持器３３ｅとを備えた複列アンギュラ玉軸受である。車輪用軸受３３の軸方向両端部には、泥水などの侵入防止のためにシール部材３３ｆが設けられている。この車輪用軸受３３のハブ輪３３ａにボルト３４で後輪１４（図１４および図１５参照）が連結される。

次に、全体的な潤滑機構を説明する。この潤滑機構は、モータ部Ａを冷却するためにモータ部Ａに潤滑油を供給すると共に減速機部Ｂに潤滑油を供給するものである。潤滑機構は、図１に示すように、回転ポンプ５１と、モータ部Ａに配設された油路２２ａ，２４ａ，２４ｂおよび油孔２４ｃと、減速機部Ｂに配設された油路２５ｃおよび油孔２５ｅ，２５ｆと、ケーシング２２の下方に配置された油タンク２２ｄとを主な構成としている。前述した回転ポンプ５１の吸入口５５および吐出口５６は、ケーシング２２のモータハウジングに設けられている。また、そのケーシング２２の減速機ハウジングに油タンク２２ｄが一体的に設けられている。

ケーシング２２に設けられた油路２２ａは、回転ポンプ５１から径方向外側へ延びて屈曲した上で軸方向に延び、さらに屈曲した上で径方向内側へ延びて油路２４ａに接続される。油路２４ａは、モータ回転軸２４の内部を軸線方向に沿って延びて油路２５ｃに接続される。モータ回転軸２４の油路２４ｂは、軸線方向に沿って延びる油路２４ａと連通し、径方向外側に位置するロータ２３ｂに向かって延びてサイドプレート６１の油孔２４ｃと連通する。油路２５ｃは、減速機入力軸２５の内部を軸線方向に沿って延びている。また、油孔２５ｅは、油路２５ｃと連通し、減速機入力軸２５の外周面に開口する。さらに、油孔２５ｆは、油路２５ｃと連通し、減速機入力軸２５の軸端面に開口する。

モータ部Ａのケーシング２２の底部には、潤滑油を油タンク２２ｄに排出するための排油孔２２ｂが設けられ、減速機部Ｂのケーシング２２の底部には、潤滑油を油タンク２２ｄに排出するための排油孔２２ｆが設けられている。また、油タンク２２ｄから回転ポンプ５１へ潤滑油を還流させるための油路２２ｅがケーシング２２に設けられている。潤滑油を強制的に循環させるための回転ポンプ５１は、ケーシング２２の油路２２ｅと油路２２ａとの間に設けられている。

図５に示すように、回転ポンプ５１は、減速機出力軸２８（図１参照）の回転を利用して回転するインナロータ５２と、インナロータ５２の回転に伴って従動回転するアウタロータ５３と、ポンプ室５４と、油路２２ｅに連通する吸入口５５と、油路２２ａに連通する吐出口５６とを備えるサイクロイドポンプである。この回転ポンプ５１をケーシング２２内に配置することによって、インホイールモータ駆動装置２１の大型化を防止することができる。

インナロータ５２は、外周面にサイクロイド曲線で構成された歯形を有する。具体的には、歯先部分５２ａの形状がエピサイクロイド曲線、歯溝部分５２ｂの形状がハイポサイクロイド曲線となっている。インナロータ５２は、スタビライザ３２の円筒部３２ｂ（図１および図３参照）の外周面に嵌合して減速機出力軸２８と一体回転する。アウタロータ５３は、内周面にサイクロイド曲線で構成された歯形を有する。具体的には、歯先部分５３ａの形状がハイポサイクロイド曲線、歯溝部分５３ｂの形状がエピサイクロイド曲線となっている。アウタロータ５３は、ケーシング２２に回転自在に支持されている。

インナロータ５２は、回転中心ｃ₁を中心として回転し、一方、アウタロータ５３は、回転中心ｃ₂を中心として回転する。インナロータ５２およびアウタロータ５３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５４の容積は連続的に変化する。これにより、吸入口５５から流入した潤滑油が吐出口５６から油路２２ａに圧送される。

前述した構成の潤滑機構による潤滑油の流れを説明する。図１において、潤滑機構内に付した白抜き矢印は潤滑油の流れを示す。モータ部Ａの冷却として、回転ポンプ５１から圧送された潤滑油は油路２２ａ，２４ａを経由し、その一部がモータ回転軸２４の回転に伴う遠心力およびポンプ圧力によって油路２４ｂを経てロータ２３ｂを冷却する。さらに、サイドプレート６１の油孔２４ｃから潤滑油が吐出されてステータ２３ａを冷却する。このようにして、モータ部Ａの冷却が行われる。

一方、減速機部Ｂの潤滑として、回転ポンプ５１から圧送された潤滑油は油路２２ａ，２４ａ，２５ｃを経由し、その一部が減速機入力軸２５の回転に伴う遠心力およびポンプ圧力によって油孔２５ｅ，２５ｆから減速機部Ｂの内部に吐出する。油孔２５ｅから吐出した潤滑油は、曲線板２６ａ，２６ｂを支持する転がり軸受４１の内部へ供給される。さらに、油孔２５ｆから吐出した潤滑油は、減速機入力軸２５を支持する転がり軸受３７ｂなどに供給される。これらの潤滑油は、曲線板２６ａ，２６ｂと内ピン３１および外ピン２７との当接部分などを潤滑しながら、外ピンハウジング６０内を径方向外側へ移動する。このようにして、減速機部Ｂの潤滑が行われる。

モータ部Ａの冷却および減速機部Ｂの潤滑を行った潤滑油は、ケーシング２２の内壁面を伝って重力により下部へ移動する。モータ部Ａの下部へ移動した潤滑油は、排油孔２２ｂから排出されて油タンク２２ｄに一時的に貯溜される。減速機部Ｂの下部へ移動した潤滑油は、外ピンハウジング６０に設けられた油孔６０ａを経由して排油孔２２ｆから排出されて油タンク２２ｄに一時的に貯溜される。このように、油タンク２２ｄが設けられているので、回転ポンプ５１によって排出しきれない潤滑油が一時的に発生しても、油タンク２２ｄに貯溜しておくことができる。

この実施形態におけるインホイールモータ駆動装置２１の全体構成は、前述のとおりであるが、その特徴的な構成を以下に詳述する。

このインホイールモータ駆動装置２１のモータ部Ａにおいて、モータ回転軸２４のフランジ部２４ｄは、ロータ２３ｂの軸方向両側にサイドプレート６１をプレート押さえ６２により固定した構造を具備する（図１参照）。このサイドプレート６１は、例えばステンレスやアルミニウム等の非磁性体材料からなり、図６に示すように、内周部から径方向外側へ延びる切り欠き部６１ａが周方向複数箇所に形成されている。

このように、複数の切り欠き部６１ａのみが形成されたサイドプレート６１を採用することにより、そのサイドプレート６１をプレス加工などの板金加工で安価に製作することができてコスト低減が図れ、サイドプレート６１の形状の簡素化を実現している。

一方、モータ回転軸２４は、図７に示すように、軸方向に沿って形成された油路２４ａと連通する油路２４ｂが９０°等配で径方向に延びるようにフランジ部２４ｄに形成された構造を有する。このモータ回転軸２４のフランジ部２４ｄに対して、ロータ２３ｂの軸方向両側にサイドプレート６１を配置し、そのサイドプレート６１の外側からプレート押さえ６２によりボルト（図示せず）の共締めで固定する（図１参照）。

このサイドプレート６１の固定では、以下の要領で行われる。図８に示すように、サイドプレート６１の内周４箇所に９０°等配で形成された凹部６１ｂ（図６参照）と、モータ回転軸２４のフランジ部２４ｄの外周４箇所に９０°等配で形成された凹部２４ｇ（図７参照）とを周方向で位置合わせすることにより丸孔６１ｂ，２４ｇが形成される。

この丸孔６１ｂ，２４ｇに対して、インボード側に配置された一方のプレート押さえ６２の孔６２ａ（図１０参照）から、アウトボード側に配置された他方のプレート押さえ６２のねじ孔へボルトを挿通させることにより、モータ回転軸２４のフランジ部２４ｄに、ロータ２３ｂ、２枚のサイドプレート６１および２枚のプレート押さえ６２を共締めで固定する。

なお、ロータ２３ｂは、図９に示すように、その内周面に形成された凹部２３ｅと、モータ回転軸２４のフランジ部２４ｄに形成された凹部２４ｈ（図７参照）とを位置合わせすることにより角孔２３ｅ，２４ｈが形成される。この角孔２３ｅ，２４ｈにキーを挿着することによりロータ２３ｂは回り止めされてモータ回転軸２４と一体的に回転する。

このようにして、モータ回転軸２４のフランジ部２４ｄに取り付けられたサイドプレート６１では、フランジ部２４ｄの油路２４ｂがその外周面で開口する部位の周方向両側に２つの切り欠き部６１ａが配置される。フランジ部２４ｄの油路２４ｂがその外周４箇所で開口することから、２つの切り欠き部６１ａはサイドプレート６１の内周４箇所に形成され、合計８つの切り欠き部６１ａが周方向に形成されている。なお、切り欠き部６１ａの形成箇所および数は任意である。

図７に示すように、モータ回転軸２４のフランジ部２４ｄの油路２４ｂがその外周面で開口する部位に凹溝状の油路２４ｅが形成されている。この油路２４ｅは、図１１に示すように、ロータ２３ｂの内周面との間で軸方向に延びてサイドプレート６１の切り欠き部６１ａと連通する。一方、サイドプレート６１の４箇所に形成された２つの切り欠き部６１ａ間の内径Ｄ₁（図６参照）を、モータ回転軸２４のフランジ部２４ｄの外径Ｄ₂（図７参照）よりも大きく設定する（Ｄ₁＞Ｄ₂）。これにより、図８に示すように、油路２４ｅが２つの切り欠き部６１ａ間の中央に位置するように配することで、モータ回転軸２４の回転方向に左右されることなく、油路２４ｅを流通する潤滑油が２つの切り欠き部６１ａにバランスよく移動する。

一方、プレート押さえ６２とロータ２３ｂとで挟み込まれたサイドプレート６１の切り欠き部６１ａにより、モータ回転軸２４のフランジ部２４ｄとロータ２３ｂとの間で軸方向に延びる油路２４ｅと連通する油路２４ｆを形成している。このように、プレート押さえ６２とロータ２３ｂとで挟み込まれたサイドプレート６１の切り欠き部６１ａにより油路２４ｆを形成したことにより、潤滑性能の維持を図ることができる。

図１０に示すように、サイドプレート６１の外径Ｄ₃は、プレート押さえ６２の外径Ｄ₄よりも大きく設定されている（Ｄ₃＞Ｄ₄）。さらに、サイドプレート６１の切り欠き部６１ａの外側端部をプレート押さえ６２の外周部よりも径方向外側へ食み出させ、切り欠き部６１ａの外側端部で油路２４ｆを開口させている。このように、サイドプレート６１の切り欠き部６１ａの外側端部で油路２４ｆを開口させることにより、油孔２４ｃを形成している（図１１参照）。これにより、サイドプレート６１の油路２４ｆに流通する潤滑油を切り欠き部６１ａの外側端部の油孔２４ｃからステータ２３ａに向けて吐出させることができ、潤滑油によるステータ２３ａの冷却を容易に行うことができる。

以上の実施形態では、サイドプレート６１の外周部を径方向に沿ったストレート形状とした場合を例示したが、図１２および図１３に示すように、サイドプレート６１の外周部を、ロータ２３ｂの軸方向外側へ向けて屈曲させた形状としてもよい。このような屈曲形状とすることにより、切り欠き部６１ａの外側端部の油孔２４ｃからステータ２３ａに向けて吐出され、また、飛散範囲を調整することができ、潤滑油によるステータ２３ａの冷却を効率よく行うことができる。

図１２に示す構造では、サイドプレート６１の切り欠き部６１ａの外側端部まではストレート形状とし、その切り欠き部６１ａの外側端部から外側に位置する外周部のみを屈曲させた形状としている。このような屈曲形状とすることにより、切り欠き部６１ａの外側端部の油孔２４ｃからステータ２３ａに向けて吐出される潤滑油は、サイドプレート６１の外周部の屈曲方向に沿って拡散して吐出されるので、潤滑油によるステータ２３ａの冷却を効率よく行うことができる。

図１３に示す構造では、サイドプレート６１の切り欠き部６１ａの外側端部を含めてその外周部を屈曲させた形状としている。このような屈曲形状とすることにより、油路２４ｆが切り欠き部６１ａの外側端部でプレート押さえ側とロータ側の両方で開口して２つの油孔２４ｃ，２４ｉが形成される。プレート押さえ側の油孔２４ｃから吐出される潤滑油は、サイドプレート６１の外周部の屈曲方向に沿って拡散して吐出される。また、ロータ側の油孔２４ｉから吐出される潤滑油は、サイドプレート６１の外周部とロータ２３ｂとの間から径方向に沿って吐出される。

最後に、この実施形態におけるインホイールモータ駆動装置２１の全体的な作動原理を説明する。

図１〜図３に示すように、モータ部Ａは、例えば、ステータ２３ａ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、永久磁石又は磁性体によって構成されるロータ２３ｂが回転する。これにより、モータ回転軸２４に連結された減速機入力軸２５が回転すると、曲線板２６ａ，２６ｂは減速機入力軸２５の回転軸心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の曲線形状の波形と係合して、曲線板２６ａ，２６ｂを減速機入力軸２５の回転とは逆向きに自転回転させる。

貫通孔３０ａに挿通する内ピン３１は、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動に伴って貫通孔３０ａの内壁面と当接する。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機出力軸２８を介して車輪用軸受部Ｃに伝達される。このとき、減速機入力軸２５の回転が減速機部Ｂによって減速されて減速機出力軸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、後輪１４に必要なトルクを伝達することが可能となる。

この減速機部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機部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。また、外ピン２７および内ピン３１に針状ころ軸受２７ａ，３１ａ（図３参照）を設けたことにより、曲線板２６ａ，２６ｂとの間の摩擦抵抗が低減されるので、減速機部Ｂの伝達効率が向上する。

この実施形態においては、油路２４ｂをモータ回転軸２４に設け、油孔２５ｅを偏心部２５ａ，２５ｂに設け、油孔２５ｆを減速機入力軸２５の軸端に設けた場合を例示したが、これに限ることなく、モータ回転軸２４や減速機入力軸２５の任意の位置に設けることができる。また、回転ポンプ５１としてサイクロイドポンプの例を示したが、これに限ることなく、減速機出力軸２８の回転を利用して駆動するあらゆる回転型ポンプを採用することができる。さらに、回転ポンプ５１を省略して、遠心力のみによって潤滑油を循環させるようにしてもよい。

減速機部Ｂの曲線板２６ａ，２６ｂを１８０°位相をずらして２枚設けた例を示したが、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°位相をずらして設けるとよい。運動変換機構は、減速機出力軸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とで構成された例を示したが、これに限ることなく、減速機部Ｂの回転をハブ輪３３ａ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２６ａ，２６ｂに固定された内ピンと減速機出力軸２８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。この実施形態のインホイールモータ駆動装置２１においては、サイクロイド式の減速機を採用した例を示したが、これに限ることなく、遊星減速機、２軸並行減速機、その他の減速機であってもよい。

この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から後輪１４に伝達される。したがって、前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、モータ部Ａに電力を供給してモータ部を駆動させ、モータ部Ａからの動力を後輪１４に伝達させる場合を示したが、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、後輪１４側からの動力を減速機部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で発電してもよい。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を駆動させたり、車両に備えられた他の電動機器などの作動に用いてもよい。

この実施形態において、図１４および図１５に示した電気自動車１１は、後輪１４を駆動輪とした例を示したが、これに限ることなく、前輪１３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。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

２１ インホイールモータ駆動装置
２２ ケーシング
２３ａ ステータ
２３ｂ ロータ
２４ モータ回転軸
２４ｆ 油路
６１ サイドプレート
６１ａ 切り欠き部
６２ プレート押さえ
Ａ モータ部
Ｂ 減速機部
Ｃ 車輪用軸受部

Claims (3)

1. モータ部と、車輪用軸受部と、前記モータ部を収容するケーシングと、モータ部に潤滑油を供給する潤滑機構とを備え、前記モータ部は、モータ回転軸に設けられたロータと、前記ケーシングに固定されて前記ロータの径方向外側に対向配置されたステータとで構成されたインホイールモータ駆動装置であって、
   前記モータ部は、内周部から径方向外側へ延びる切り欠き部が形成されたサイドプレートをプレート押さえによりロータの軸方向両側に固定した構造を具備し、前記プレート押さえとロータとで挟み込まれたサイドプレートの切り欠き部により前記潤滑機構の油路を形成したことを特徴とするインホイールモータ駆動装置。
2. 前記サイドプレートの切り欠き部の外側端部をプレート押さえの外周部よりも径方向外側へ食み出させ、前記切り欠き部の外側端部で油路を開口させた請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
3. 前記サイドプレートの外周部を、前記ロータの軸方向外側へ向けて屈曲させた請求項１又は２に記載のインホイールモータ駆動装置。

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