JP2016151321A - インホイールモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 給油プレートを安価に製作することが可能で、その給油プレートを減速機出力軸に確実に固定する。【解決手段】 モータ部Ａと、減速機部Ｂと、車輪用軸受部Ｃと、モータ部Ａおよび減速機部Ｂを収容するケーシング２２とを備え、モータ部Ａが減速機入力軸２５を回転駆動し、減速機部Ｂのサイクロイド減速機が減速機入力軸２５の回転を減速して減速機出力軸２８に伝達するインホイールモータ駆動装置２１であって、サイクロイド減速機は、ケーシング２２にフローティング状態で支持された外ピンハウジング６０に固定され、スタビライザ３２を回転自在に保持する転がり軸受４６ａと、スタビライザ３２に固定され、減速機入力軸２５に回転自在に保持された曲線板２６，２６ｂに係合する内ピン３１とを備え、転がり軸受４６ａと内ピン３１との間に、板金加工によりリング状に成形された給油プレート６１を転がり軸受４６ａおよび内ピン３１の対向する両端面に密着させた状態で固定配置する。【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。

このサイクロイド減速機を採用した減速機部は、一対の偏心部を有し、モータ部により回転駆動される減速機入力軸と、減速機入力軸の偏心部の外周に回転自在に支持された一対の曲線板と、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外ピンと、外ピンおよび減速機出力軸を回転自在に支持する外ピンハウジングと、減速機出力軸に固定されて曲線板の貫通孔に軸受を介して係合する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、減速機部およびケーシング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。

減速機部における潤滑機構では、減速機入力軸の回転に伴う遠心力およびポンプ圧力によって、減速機入力軸の内部に形成された油路から、減速機部の内部に向けて潤滑油が吐出される。この潤滑油は、減速機出力軸の内部に形成された油路を経由し、その減速機出力軸に固定された内ピンに供給される。この内ピンの内部には、減速機出力軸の油路と連通する油路が形成されている。内ピンに供給された潤滑油は、内ピンの油路から減速機部の内部に吐出される。このようにして、内ピンへの潤滑油の供給が行われる。

ここで、減速機部における曲線板は偏心しながら回転しているため、その曲線板の貫通孔に接触する内ピンの軸受は、大きな変動荷重を受けている。そのため、内ピンの軸受の転動疲労寿命を長くするには、内ピンへの十分な潤滑油の供給が必要となる。

そこで、特許文献１のインホイールモータ駆動装置では、減速機出力軸の内部に形成された油路と、内ピンの内部に形成された油路とを繋ぐ給油プレートを設けている。このような給油プレートを設けることにより、減速機出力軸の油路と内ピンの油路とを容易に接続することができ、内ピンの円滑な潤滑を実現するようにしている。

特許第５２９７７５８号公報

ところで、前述した従来のインホイールモータ駆動装置では、内ピンへの十分な潤滑油の供給を実現するため、減速機出力軸の油路と内ピンの油路とを接続する給油プレートを設けている。この給油プレートは、ボルトを利用することにより減速機出力軸に固定した構造をなしている（特許文献１の図３参照）。

ボルトによる給油プレートの取り付け構造では、給油プレートを減速機出力軸に確実に固定することができるが、ボルトを螺合させるためのタップを減速機出力軸に形成しなければならず、減速機出力軸に加工を施す必要がある。また、給油プレートを取り付けるためのボルトにより部品点数の増加を招くことになる。

さらに、内ピンの油路と減速機出力軸の油路とを接続するためのリング空間を給油プレートにより確保するためには、ある程度の厚みを有する給油プレートを製作しなければならず、そのリング空間を形成するための削りだしにより加工が必要となって給油プレートの製作費が嵩むことになる。

一方、特許文献１では、安価な製作が可能なプレス加工などの板金加工によりリング状に成形した給油プレートも開示している（特許文献１の図７および図１１参照）。この給油プレートは、その軸方向に延びる円筒部を減速機出力軸に嵌合させるのみで減速機出力軸に取り付けられている。

このような給油プレートの取り付け構造では、給油プレートを減速機出力軸に確実に固定することが困難であり、給油プレートが減速機出力軸から脱落するおそれがある。このように、給油プレートが減速機出力軸に確実に固定されていないと、減速機出力軸の油路と内ピンの油路とを接続するリング空間を確保することも困難となる。

そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、給油プレートを安価に製作することが可能で、その給油プレートを減速機出力軸に確実に固定し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、減速機部と、車輪用軸受部と、モータ部および減速機部を収容するケーシングとを備え、モータ部が減速機入力軸を回転駆動し、減速機部のサイクロイド減速機が減速機入力軸の回転を減速して減速機出力軸に伝達するインホイールモータ駆動装置であって、サイクロイド減速機は、減速機出力軸を回転自在に保持する転がり軸受と、減速機出力軸に固定され、減速機入力軸に回転自在に保持された曲線板に係合する内ピンとを備え、転がり軸受と内ピンとの間に、板金加工によりリング状に成形された給油プレートを転がり軸受および内ピンの対向する両端面に密着させた状態で固定配置したことを特徴とする。

本発明では、板金加工によりリング状に成形された給油プレートを使用することにより、その給油プレートを安価に製作することができ、コスト低減が図れる。また、給油プレートを転がり軸受および内ピンの対向する両端面に密着させた状態で転がり軸受と内ピンとの間に固定配置した構造を採用したことにより、給油プレートを確実に固定することができるので、内ピンの油路と減速機出力軸の油路とを接続するリング空間を容易に確保することができる。

本発明における給油プレートは、組み込み前の軸方向寸法が転がり軸受と内ピンとの間の軸方向離間寸法よりも大きく設定されていることが望ましい。このようにすれば、給油プレートを弾性変形させた状態で転がり軸受と内ピンとの間に固定配置することができるので、給油プレートをより一層確実に固定することができる。

本発明において、減速機出力軸の転がり軸受と接する部位に、給油プレートの内周端部が嵌まり込む凹段部を形成した構造とすることが望ましい。このようにすれば、給油プレートを減速機出力軸に位置決め状態で固定することができるので、給油プレートをより一層確実に固定することができる。

本発明によれば、板金加工によりリング状に成形された給油プレートを使用することにより、その給油プレートを安価に製作することができ、インホイールモータ駆動装置のコスト低減が図れる。また、給油プレートを転がり軸受および内ピンの対向する両端面に密着させた状態で転がり軸受と内ピンとの間に固定配置したことにより、給油プレートを確実に固定することができるので、内ピンの油路と減速機出力軸の油路とを接続するリング空間を容易に確保することができる。その結果、減速機部において良好な潤滑性能を発揮し得る安価な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。 （Ａ）はスタビライザの円環部を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）の右側面図である。 （Ａ）は給油プレートの全体を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）の右側面図である。 図１のＱ部を示す要部拡大断面図である。 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９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９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１０は、電気自動車１１を後方から見た概略断面図である。図９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１０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９および図１０参照）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１０参照）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。また、減速機部Ｂ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である。

モータ回転軸２４は、径方向外側へ一体的に延びるホルダ部２４ｄによりロータ２３ｂが保持されている。このホルダ部２４ｄは、ロータ２３ｂが嵌め込み固定された凹溝を環状に形成した構成としている。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のサイクロイド減速機は、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９および図１０参照）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のインボード側端部にボルト止めされて軸方向に延びる円筒部３２ｂとからなる分割構造をなす。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の内径は、内ピン３１の外径（針状ころ軸受３１ａを含む最大外径）よりも所定寸法大きいため、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９および図１０参照）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２５ｄ，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ホルダ部２４ｄに向かって延びて油孔２４ｃと連通する。油孔２４ｃは、ホルダ部２４ｄのインボード側およびアウトボード側の端面に開口する。

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２５ｄ，２５ｅは、油路２５ｃと連通し、軸方向の三箇所で半径方向に向かって延びて減速機入力軸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、ホルダ部２４ｄ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２５ｄ，２５ｅ，２５ｆから減速機部Ｂの内部に吐出する。油孔２５ｄから吐出した潤滑油は、内ピン３１が固定されたスタビライザ３２に供給される。また、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では、内ピン３１に十分な潤滑油を供給する潤滑機構として、減速機出力軸２８およびスタビライザ３２に固定された内ピン３１の内部に油路３１ｂおよび油孔３１ｃを形成している。油路３１ｂは、内ピン３１の内部を軸線方向に沿って延び、内ピン３１のインボード側端面に開口している。また、油孔３１ｃは、油路３１ｂと連通し、軸線方向の二箇所で半径方向に向かって延び、内ピン３１の外周面に開口している（図１参照）。

一方、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スタビライザ３２の内部に油路３２ｃを形成している。このスタビライザ３２は、前述したように、転がり軸受４６ａによって回転自在に支持された円環部３２ａ〔図６（Ａ）（Ｂ）参照〕と、その円環部３２ａのインボード側端部にボルト止めされた円筒部３２ｂ（図３参照）とからなる分割構造をなす。

このような分割構造としたことにより、スタビライザ３２の内部に油路３２ｃを容易に形成することができる。油路３２ｃは、転がり軸受４６ａと内ピン３１との間の隙間でスタビライザ３２の外周面に開口すると共に、減速機入力軸２５の油孔２５ｄと対応する位置でスタビライザ３２の内周面に開口する。なお、図示の油路３２ｃは、円環部３２ａの周方向一箇所に形成しているが、周方向二箇所以上に形成してもよく、その数は任意である。

なお、図６に示す実施形態では、油路３２ｃをクランク状に形成するため、円環部３２ａと円筒部３２ｂは分割構造として油路の加工を容易にしているが、例えば、油路２５ｃからリング空間６１ｃまで直線的に油路を加工できるように転がり軸受３７ａあるいは転がり軸受４６ａを配置すれば、円環部３２ａと円筒部３２ｂは一体構造でもよい。

この転がり軸受４６ａと内ピン３１との間に、スタビライザ３２の油路３２ｃと内ピン３１の油路３１ｂとを接続する給油プレート６１を固定配置する。この給油プレート６１は、プレス加工などの板金加工によりリング状に成形されたもので、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、リング状の円板部６１ａの外周を軸方向に屈曲させた上で、さらに径方向外側に屈曲させて鍔部６１ｂを形成した皿状部材である。このように、板金加工により成形された給油プレート６１を使用することにより、その給油プレート６１を安価に製作することができ、コスト低減が図れる。

この給油プレート６１を転がり軸受４６ａと内ピン３１との間に固定配置するに際して、図８に示すように、給油プレート６１の円板部６１ａを転がり軸受４６ａの内輪に密着させると共に給油プレート６１の鍔部６１ｂを内ピン３１のインボード側端面に密着させる。給油プレート６１は、組み込み前の軸方向寸法Ｓ₁〔図７（Ａ）参照〕が転がり軸受４６ａと内ピン３１との間の軸方向離間寸法Ｓ₂（図８参照）よりも若干大きく設定されている（Ｓ₁＞Ｓ₂）。これにより、給油プレート６１を弾性変形させた状態で転がり軸受４６と内ピン３１との間に配置することができ、給油プレート６１を確実に固定することができる。

また、スタビライザ３２の外周面で転がり軸受４６ａと接する部位、つまり、図８に示すように、転がり軸受４６ａが嵌合するスタビライザ３２の円環部３２ａの外周面の肩部３２ｄに、給油プレート６１の円板部６１ａの内周端部が嵌まり込む環状の凹段部３２ｅを形成している。このように、給油プレート６１の円板部６１ａの内周端部をスタビライザ３２の凹段部３２ｅに嵌め込むことにより、給油プレート６１をスタビライザ３２に位置決め状態で固定することができる。

以上のようにして、転がり軸受４６ａと内ピン３１との間に固定配置された給油プレート６１により形成されたリング空間６１ｃ（図８参照）には、スタビライザ３２の油路３２ｃが開口すると共に内ピン３１の油路３１ｂが開口する。給油プレート６１の円板部６１ａを転がり軸受４６ａの内輪に密着させると共に給油プレート６１の鍔部６１ｂを内ピン３１のインボード側端面に密着させた構造としたことにより、固定用のボルトを使用することなく、脱落や周方向の回転が生じることもなく、給油プレート６１を確実に固定することができる。その結果、スタビライザ３２の油路３２ｃと内ピン３１の油路３１ｂとを接続するリング空間６１ｃを容易に確保することができる。

その結果、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その減速機入力軸２５の油孔２５ｄから吐出した潤滑油は、スタビライザ３２の油路３２ｃおよび給油プレート６１のリング空間６１ｃを経由し、内ピン３１の内部に供給される。内ピン３１の油路３１ｂに流入した潤滑油は、その油路３１ｂと連通する油孔３１ｃから吐出され、針状ころ軸受３１ａに供給される。このようにして、針状ころ軸受３１ａへの十分な潤滑油の供給が円滑に行われる。

なお、この実施形態では、内ピン３１のインボード側端面に油路３１ｂが開口していることから、この内ピン３１のインボード側端面と、内ピン３１のインボード側に位置する転がり軸受４６ａの端面との間に給油プレート６１を配設した場合を例示している。内ピン３１のアウトボード側端面に油路３１ｂが開口している構造の場合には、その内ピン３１のアウトボード側端面と、内ピン３１のアウトボード側に位置する転がり軸受４６ｂ（図１参照）の端面との間に給油プレート６１を配設し、減速機出力軸２８のフランジ部２８ａに油路を形成すればよい。

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は、モータ部Ａに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、ケーシングに固定されるステータと、ステータの内側の軸方向の隙間を開けて対向する位置に配置されるロータとを備えるアキシャルギャップモータであってもよい。さらに、図９および図１０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
２５ 減速機入力軸
２６ａ，２６ｂ 曲線板
３１ 内ピン
３２ 減速機出力軸（スタビライザ）
３２ｅ 凹段部
４６ａ 転がり軸受
６０ ハウジング（外ピンハウジング）
６１ 給油プレート
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、減速機部と、車輪用軸受部と、モータ部および減速機部を収容するケーシングとを備え、前記モータ部が減速機入力軸を回転駆動し、前記減速機部のサイクロイド減速機が前記減速機入力軸の回転を減速して減速機出力軸に伝達するインホイールモータ駆動装置であって、
   前記サイクロイド減速機は、前記減速機出力軸を回転自在に保持する転がり軸受と、前記減速機出力軸に固定され、前記減速機入力軸に回転自在に保持された曲線板に係合する内ピンとを備え、前記転がり軸受と前記内ピンとの間に、板金加工によりリング状に成形された給油プレートを前記転がり軸受および内ピンの対向する両端面に密着させた状態で固定配置したことを特徴とするインホイールモータ駆動装置。
2. 前記給油プレートは、組み込み前の軸方向寸法が前記転がり軸受と前記内ピンとの間の軸方向離間寸法よりも大きく設定されている請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
3. 前記減速機出力軸の転がり軸受と接する部位に、前記給油プレートの内周端部が嵌まり込む凹段部を形成した請求項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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