JP2018043533A - インホイールモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 潤滑機構の回転ポンプおよび駆動軸と油路のレイアウト配置により、軸方向コンパクト化を図る。【解決手段】 車輪を駆動する電動モータ２６と、複数の歯車３０，３１からなる平行軸歯車減速機２７と、車輪用軸受と、電動モータ２６および平行軸歯車減速機２７を収容するケーシング２２と、回転ポンプ３９により電動モータ２６および平行軸歯車減速機２７に潤滑油を供給する潤滑機構３８とを備え、平行軸歯車減速機２７の各歯車３０，３１をケーシング２２に対して軸受により回転自在に支持したインホイールモータ駆動装置２１であって、潤滑機構３８は、回転ポンプ３９の駆動軸４７を平行軸歯車減速機２７の歯車３０，３１の径方向に配置して歯車と噛合させ、回転ポンプ３９の吐出口４２から延びる油路４０をケーシング２２の軸受間に形成した構造を有する。【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。

乗用自動車のうち、電力および燃料を併用して車輪を駆動するハイブリッド車両や、電力のみで車輪を駆動する電気自動車などの電動車両が知られている。この種の電動車両では、車輪を駆動するインホイールモータ駆動装置を、電動車両における車輪のホイール空間に収容配置した構造を具備する。

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電動モータと、複数のギヤにより電動モータの回転を減速して車輪に伝達する減速機とを備えている。これら電動モータおよび減速機はケーシングに収容されている。

このインホイールモータ駆動装置では、電動モータの冷却と減速機の潤滑を目的として、電動モータおよび減速機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、潤滑油を圧送するオイルポンプと、ケーシングの下部に設けられたオイル溜まりと、電動モータおよび減速機のケーシングに設けられた油路とを備え、潤滑油が電動モータおよび減速機を循環する構造を有する。

この潤滑機構では、オイル溜まりの潤滑油が吸入管を経由してオイルポンプに吸入され、そのオイルポンプから吐出管に吐出された潤滑油がキャッチタンクに供給される。このキャッチタンクの潤滑油は油路を経由して電動モータおよび減速機に供給され、電動モータの冷却および減速機の潤滑が行われる。電動モータの冷却および減速機の潤滑を行った潤滑油は、オイル溜まりに戻り、オイルポンプへ還流する。

以上のように、このインホイールモータ駆動装置における潤滑機構は、オイルポンプから吐出された潤滑油により、電動モータの冷却および減速機の潤滑を行った後、その潤滑油をオイル溜まりからオイルポンプへ吸入させる循環構造をなす。

特開２００９−２５０４１５号公報

ところで、特許文献１で開示されたインホイールモータ駆動装置において、電動モータの冷却と減速機の潤滑を目的として電動モータおよび減速機に潤滑油を供給する潤滑機構は、オイル溜まりの潤滑油を吸入し、油路を経由して電動モータおよび減速機に潤滑油を供給するオイルポンプを備えている。

このオイルポンプは回転ポンプであり、そのロータが電動モータの回転によるカウンタ軸の動力で回転し、この回転により潤滑油の吸入および吐出が行われる。つまり、このインホイールモータ駆動装置は、電動モータの回転軸にギヤの噛み合いにより減速機のカウンタ軸を連結し、そのカウンタ軸に同軸的にオイルポンプの駆動軸を連結した構造を具備する（特許文献１の図２参照）。

このように、減速機のカウンタ軸とオイルポンプの駆動軸とを軸方向に直列的に配置し、減速機のカウンタ軸にオイルポンプの駆動軸を同軸的に連結した構造であると、インホイールモータ駆動装置全体の軸方向寸法が大きくなる。

ここで、インホイールモータ駆動装置は、車輪のホイール空間に収容される。そのため、インホイールモータ駆動装置の軸方向寸法が大きくなってインホイールモータ駆動装置が車輪のホイール空間から食み出すと、ホイール周辺の懸架部品や車体と干渉する可能性がある。

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、潤滑機構のオイルポンプおよび駆動軸と油路のレイアウト配置により、軸方向コンパクト化を図り得るインホイールモータ駆動装置を提供することにある。

本発明に係るインホイールモータ駆動装置は、車輪を駆動する電動モータと、複数の歯車からなる平行軸歯車減速機と、車輪用軸受と、電動モータおよび平行軸歯車減速機を収容するケーシングと、回転ポンプにより電動モータおよび平行軸歯車減速機に潤滑油を供給する潤滑機構とを備え、平行軸歯車減速機の各歯車をケーシングに対して軸受により回転自在に支持した構造を具備する。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明の潤滑機構は、回転ポンプの駆動軸を平行軸歯車減速機の歯車の径方向に配置して歯車と噛合させ、回転ポンプの吐出口から延びる油路をケーシングの軸受間に形成した構造を有することを特徴とする。

本発明では、回転ポンプの駆動軸を平行軸歯車減速機の歯車の径方向に配置して歯車と噛合させ、回転ポンプの吐出口から延びる油路をケーシングの軸受間に形成した構造の潤滑機構としたことにより、回転ポンプおよび駆動軸と油路のレイアウト配置でもって、インホイールモータ駆動装置全体の軸方向寸法を小さくすることができる。

本発明において、ケーシングの平行軸歯車減速機下方に回転ポンプを配置し、油路を回転ポンプの吐出口から上方へ延びるように形成し、油路の上方端部に、電動モータおよび平行軸歯車減速機の上方から潤滑油を流下させる分配孔を設けた構造が望ましい。

このような構造を採用すれば、回転ポンプから吐出された潤滑油は、油路を経由して分配孔から電動モータおよび平行軸歯車減速機に均等に供給される。その結果、インホイールモータ駆動装置の信頼性が向上する。

本発明によれば、回転ポンプの駆動軸を平行軸歯車減速機の歯車の径方向に配置して歯車と噛合させ、回転ポンプの吐出口から延びる油路をケーシングの軸受間に形成した構造の潤滑機構としたことにより、回転ポンプおよび駆動軸と油路のレイアウト配置でもって、軸方向にコンパクトなインホイールモータ駆動装置を容易に実現できる。その結果、インホイールモータ駆動装置が車輪のホイール空間から食み出すことを抑制することができるので、ホイール周辺の懸架部品や車体と干渉することを防止できる。

本発明の実施形態におけるインホイールモータ駆動装置の全体構成で、図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１の側面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図２のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 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５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５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６は、電気自動車１１を後方から見た概略断面図である。

電気自動車１１は、図５に示すように、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。後輪１４は、図６に示すように、シャシー１２のホイールハウジング１５の内部に収容され、独立懸架式の懸架装置（サスペンション）１６を介してシャシー１２の下部に固定されている。

電気自動車１１は、ホイールハウジング１５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ている。

そこで、図１〜図４に示す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。これにより、コンパクトなインホイールモータ駆動装置２１を実現し、ばね下重量を抑えることで、走行安定性およびＮＶＨ特性に優れた電気自動車１１を得ることができる。

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は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図、図２は図１の側面図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図４は図２のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

なお、以下の説明では、インホイールモータ駆動装置２１を車体に搭載した状態で、車体の外側寄りとなる側をアウトボード側（図面左側）と称し、中央寄りとなる側をインボード側（図面右側）と称する。

インホイールモータ駆動装置２１は、図１〜図４に示すように、駆動力を発生させる電動モータ２６と、電動モータ２６の回転を減速して出力する平行軸歯車減速機２７と、平行軸歯車減速機２７からの出力を駆動輪としての後輪１４（図５および図６参照）に伝達する車輪用軸受２８とを備えている。電動モータ２６と平行軸歯車減速機２７はケーシング２２に収容されて、電気自動車１１のホイールハウジング１５（図６参照）内に取り付けられる。

ケーシング２２は、電動モータ２６を収容するモータハウジング２３と、平行軸歯車減速機２７および車輪用軸受２８の一部を収容するギヤハウジング２４とで一体的に構成されている。モータハウジング２３とギヤハウジング２４とは、隔壁部２５で仕切られている。

電動モータ２６は、例えば、モータハウジング２３に固定されたステータに対して、ロータと一体回転するモータ回転軸２９とを備えたラジアルギャップ型あるいはアキシャルギャップ型のものである。この電動モータ２６のモータ回転軸２９は、毎分一万数千回転程度で高速回転可能である。

平行軸歯車減速機２７は、入力歯車である第１歯車３０と、中間歯車である第２歯車３１および第３歯車３２と、出力歯車である第４歯車３３とで構成されている。この平行軸歯車減速機２７では、第１歯車３０と第２歯車３１が噛合し、第２歯車３１と第３歯車３２が噛合し、第３歯車３２と第４歯車３３が噛合することにより、モータ回転軸２９の回転運動を所定の減速比でもって減速する。

インホイールモータ駆動装置２１は、ホイールハウジング１５（図６参照）の内部に収められ、ばね下荷重となるため、小型軽量化が必須である。そのため、大きな減速比を持つ平行軸歯車減速機２７を用いることにより、高速回転の電動モータ２６と組み合わせることで電動モータ２６の小型化を図り、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を実現している。

第１歯車３０は、電動モータ２６のモータ回転軸２９に同軸的に取り付けられ、軸受３４によってギヤハウジング２４に回転自在に支持されている。第２歯車３１および第３歯車３２は、軸受３５，３６によってギヤハウジング２４に回転自在に支持されている。第４歯車３３は、車輪用軸受２８に同軸的に取り付けられ、軸受３７によってギヤハウジング２４に回転自在に支持されている。

第１歯車３０〜第３歯車３３の回転中心Ｃ１〜Ｃ４は、図３に示すような位置関係でもってオフセット配置されている。このように、第１歯車３０〜第４歯車３３を配置することにより、平行軸歯車減速機２７の軸方向および径方向のコンパクト化を図っている。

車輪用軸受２８は、図示しないが、懸架装置の固定軸の外周に嵌合されて固定軸と共に回り止めされた一対の内輪と、内輪の外側に配置されてハブボルトにより後輪１４（図５および図６参照）が連結された外輪と、内輪と外輪との間に配置された複数個の転動体とを備えた外輪回転タイプのものである。外輪は、平行軸歯車減速機２７の第４歯車３３にトルク伝達可能に連結されている。

以上の構成からな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。

電動モータ２６において、ステータ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ロータが回転する。このロータの回転に伴うモータ回転軸２９の回転が平行軸歯車減速機２７の第１歯車３０〜第４歯車３３によって減速され、車輪用軸受２８に伝達される。

このように、モータ回転軸２９の回転が平行軸歯車減速機２７により減速されて車輪用軸受２８に伝達されるので、低トルク、高速回転型の電動モータ２６を採用した場合でも、後輪１４（図５および図６参照）に必要なトルクを伝達することが可能となる。

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は、電動モータ２６を冷却するために潤滑油を供給すると共に、平行軸歯車減速機２７を冷却および潤滑するために潤滑油を供給する潤滑機構３８を具備する。

ケーシング２２のモータハウジング２３およびギヤハウジング２４に潤滑油が封入されている。インホイールモータ駆動装置２１の停止時、モータハウジング２３およびギヤハウジング２４の下部に潤滑油が貯溜する。モータハウジング２３とギヤハウジング２４とを仕切る隔壁部２５の下部に連通孔（図示せず）が設けれられている。インホイールモータ駆動装置２１の駆動時、ロータの回転でもって電動モータ２６を冷却する。また、第１歯車３０〜第４歯車３３の回転による跳ね掛けでもって平行軸歯車減速機２７を冷却すると共に潤滑する。

潤滑機構３８は、回転ポンプであるオイルポンプ３９およびその駆動軸４７と、ケーシング２２のギヤハウジング２４に配設された油路４０，４１とで主要部が構成されている。オイルポンプ３９は、ギヤハウジング２４の下部に組み込まれている。オイルポンプ３９の吐出口４２および吸入口４３がギヤハウジング２４の下部に設けられている。オイルポンプ３９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。

オイルポンプ３９の吸入口４３は、ギヤハウジング２４の下部で内部空間に開口している。一方、オイルポンプ３９の吐出口４２は、ギヤハウジング２４の下部から上部に向けて直線状に延びる油路４０の下方端部と連通している。このように、油路４０を直線状に形成することで、油路４０を形成するための加工が容易となる。また、ギヤハウジング２４の内部に油路４０を形成することにより、シール構造が不要となり、構造の簡素化が図れる。

ギヤハウジング２４の上部には管状部材４４が取り付けられ、隔壁部２５を貫通してギヤハウジング２４およびモータハウジング２３の内部空間の上方で水平方向に延びるように配置されている。この管状部材４４の内部には油路４１が形成されている。この油路４１は、ギヤハウジング２４の孔４５を介して油路４０の上方端部と連通する。管状部材４４には、ギヤハウジング２４およびモータハウジング２３の内部空間に向けて開口する複数の分配孔４６が油路４１と連通するように設けられている。

オイルポンプ３９は、駆動軸４７に取り付けられたインナロータ４８と、ギヤハウジング２４に回転自在に支持されたアウタロータ４９と、ポンプ室５０と、油路４０に連通する吐出口４２と、ギヤハウジング２４の内部空間に開口する吸入口４３とを備える回転式のサイクロイドポンプである。このオイルポンプ３９は、駆動軸４７の回転で駆動することから、別の駆動機構を必要としないので、部品点数の低減が図れる。

オイルポンプ３９のインナロータ４８と同軸的に取り付けられた駆動軸４７は、ギヤハウジング２４に対して軸受５１により回転自在に支持されている。この駆動軸４７の外周には、平行軸歯車減速機２７の第４歯車３３と噛合する歯部（図示せず）が設けられている。

インナロータ４８は、モータ回転軸２９の回転を平行軸歯車減速機２７の第１歯車３０〜第４歯車３３で減速して駆動されることにより、駆動軸４７の回転と同期して回転する。一方、アウタロータ４９は、インナロータ４８の回転に伴って従動回転する。インナロータ４８とアウタロータ４９は異なる回転中心を中心として回転するので、ポンプ室５０の容積は連続的に変化する。これにより、吸入口４３から流入した潤滑油が吐出口４２から油路４０に圧送される。

以上の構成からなる潤滑機構３８では、オイルポンプ３９から吐出される潤滑油が油路４０，４１を経由して管状部材４４に達すると、潤滑油が管状部材４４の分配孔４６から流下して電動モータ２６および平行軸歯車減速機２７に供給される。これにより、電動モータ２６の冷却と平行軸歯車減速機２７の冷却および潤滑が行われる。電動モータ２６の冷却と平行軸歯車減速機２７の冷却および潤滑を行った潤滑油は、ケーシング２２の下部に貯溜される。ケーシング２２の下部に貯溜された潤滑油は、吸入口４３からオイルポンプ３９へ還流する。

以上のように、インホイールモータ駆動装置２１における潤滑機構３８は、オイルポンプ３９から吐出された潤滑油により、電動モータ２６の冷却と平行軸歯車減速機２７の冷却および潤滑を行った後、その潤滑油をケーシング２２の下部からオイルポンプ３９へ吸入させる循環構造をなす。

この実施形態のインホイールモータ駆動装置２１では、オイルポンプ３９の駆動軸４７を平行軸歯車減速機２７の第１歯車３０および第４歯車３３の径方向下側に並置している。つまり、オイルポンプ３９をギヤハウジング２４の下部に配置すると共に駆動軸４７をギヤハウジング２４の内部空間の下部に配置している。

また、オイルポンプ３９の吐出口４２から延びる油路４０をギヤハウジング２４の軸受３５，３６間、つまり、第２歯車３１の軸受３５と第３歯車３２の軸受３６との間（第１歯車３０の軸受３４と第４歯車３３の軸受３７との間）に形成している。

このように、オイルポンプ３９の駆動軸４７を平行軸歯車減速機２７の第１歯車３０および第４歯車３３の径方向下側に並置し、オイルポンプ３９の吐出口４２から延びる油路４０をギヤハウジング２４の軸受３５，３６間に形成したことにより、オイルポンプ３９および駆動軸４７と油路４０のレイアウト配置でもって、インホイールモータ駆動装置２１全体の軸方向寸法を小さくすることができる。

その結果、軸方向にコンパクトなインホイールモータ駆動装置２１を実現できることにより、インホイールモータ駆動装置２１をホイール空間に収容させることが容易となる。インホイールモータ駆動装置２１がホイール空間から食み出すことを回避できるので、ホイール周辺の懸架部品や車体との干渉を防止できる。

この潤滑機構３８は、ケーシング２２の平行軸歯車減速機２７の下方にオイルポンプ３９を配置し、油路４０をオイルポンプ３９の吐出口４２から上方へ延びるように形成し、油路４０の上方端部に管状部材４４の油路４１を連通させ、電動モータ２６および平行軸歯車減速機２７の上方から潤滑油を流下させる分配孔４６を管状部材４４に設けた構造を具備する。

このような構造を採用したことにより、オイルポンプ３９から吐出された潤滑油は、油路４０，４１を経由して管状部材４４の分配孔４６から電動モータ２６および平行軸歯車減速機２７に均等に供給される。その結果、潤滑性の向上が図れて、インホイールモータ駆動装置２１の信頼性が向上する。

以上の実施形態では、図５および図６に示すように、後輪１４を駆動輪とした電気自動車１１を例示したが、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も含むものである。

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
２６ 電動モータ
２７ 平行軸歯車減速機
３０〜３３ 歯車
３５，３６ 軸受
３８ 潤滑機構
３９ 回転ポンプ（オイルポンプ）
４０，４１ 油路
４２ 吐出口
４６ 分配孔
４７ 駆動軸

Claims (2)

1. 車輪を駆動する電動モータと、複数の歯車からなる平行軸歯車減速機と、車輪用軸受と、前記電動モータおよび平行軸歯車減速機を収容するケーシングと、回転ポンプにより電動モータおよび平行軸歯車減速機に潤滑油を供給する潤滑機構とを備え、前記平行軸歯車減速機の各歯車を前記ケーシングに対して軸受により回転自在に支持したインホイールモータ駆動装置であって、
   前記潤滑機構は、前記回転ポンプの駆動軸を前記平行軸歯車減速機の歯車の径方向に配置して前記歯車と噛合させ、回転ポンプの吐出口から延びる油路を前記ケーシングの軸受間に形成した構造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。
2. 前記ケーシングの平行軸歯車減速機下方に前記回転ポンプを配置し、前記油路を回転ポンプの吐出口から上方へ延びるように形成し、油路の上方端部に、電動モータおよび平行軸歯車減速機の上方から潤滑油を流下させる分配孔を設けた請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。

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