JP3997997B2 - 電動式駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される電動式駆動装置に関する。

モータ及び減速機を備え、ハイブリッド車両や４ＷＤ車両に搭載される電動式駆動装置が知られている。そのような電動式駆動装置の一例として、左右の車輪に車軸を介して連結された差動装置と、その差動装置を介して車軸に動力を伝達する電動モータとを備える電動式駆動装置が特許文献１に記載されている。この電動式駆動装置では、電動モータの出力軸を中空に形成し、その内部に車軸を貫通させて電動モータを車軸と同一軸線上に配置することにより、装置の小型化を図っている。

車輪を駆動するための電動式駆動装置は車軸近傍に配置する必要があるが、エンジンや車両のリアまわりには構造上スペースに十分な余裕がなく、電動式駆動装置の配置や設計自由度に制約が生じることが多い。例えばエンジンのまわりには、エンジンマウント、吸気及び排気マニホールド、ステアリングシャフトなどが配置されるため、電動式駆動装置を極力小型化することが望まれる。しかし、そのような制約により、電動式駆動装置を構成する減速機の減速比を十分に大きくとることが難しくなるという問題がある。

減速機付きモータにおいて減速機をプラネタリギヤとし、モータと同軸に配置するものが特許文献２に記載されている。また、減速機付きインホイールモータにおいて減速機をプラネタリギヤとし、モータと同軸に配置したものが特許文献３及び４に記載されている。また、プラネタリギヤを利用した減速機付きモータにおける潤滑手法の例が特許文献５及び６に記載されている。

特開平１１−２４０３４７号公報 特開２００３−１２７６８０号公報 特開２００１−３２８８８号公報 特公平６−２６９３２号公報 特開２００１−１７３７６２号公報 特開２０００−４６１５７号公報

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、小型で、十分な減速比を得ることが可能な電動式駆動装置を提供することを課題とする。

本発明の１つの観点では、電動機式駆動装置は、エンジンの両側に設けられ、各々独立に作動する電動機と、前記電動機の回転を車輪に伝達する減速機と、整流リングと、を備え、前記減速機は、前記電動機の回転軸及び前記車輪と同軸に配置され、前記減速機はステップドピニオン式プラネタリギヤを備え、前記減速機は、前記電動機の回転軸に連結されたサンギヤと、前記サンギヤと噛み合うステップドピニオンギヤと、前記ステップドピニオンギヤと噛み合い、かつ、前記減速機に固定されたリングギヤと、前記ステップドピニオンギヤを回転可能に保持し、かつ、前記車輪に連結されたキャリア部と、を備え、前記整流リングは前記ステップドピニオンギヤの外周を覆っている。

上記の電動式駆動装置は、例えばＦＲ車両の前輪側においてエンジンの両側に設けられる独立の電動機を備える。即ち、各々の電動機は左右の車輪に対応する。また、電動機の回転を各車輪に伝達する減速機が設けられる。ここで、減速機は電動機の回転軸及び車輪と同軸に配置されるので、狭いスペースにも搭載することができる。また、減速機はステップドピニオン式プラネタリギヤにより構成されるので、小型化することが可能であり、スペース上の制約の多いエンジン近傍に取り付けるのに適する。好適には、前記電動機は、前記エンジンのエンジンマウントより車両の前方側に配置される。
上記の減速機の構成により、減速機を構成する一対のプラネタリギヤの両方のリングギヤを省略することができるので、減速機の小型化、軽量化が可能となる。さらに、整流リングは、好ましくは前記キャリア部に固定される。リングギヤが省略された構造では、プラネタリキャリアの回転などにより生じる潤滑油の主たる流れを、それと逆回転のピニオンギヤの自転が妨げることになるが、整流リングを設けることにより、ピニオンギヤの自転により生じる潤滑油の乱流を整流リング内に閉じこめ、潤滑油の主たる流れに影響を与えないようにすることができる。

上記の電動式駆動装置の他の一態様では、前記減速機は、前記電動機の回転軸に連結された第１のサンギヤと、前記サンギヤと噛み合うステップドピニオンギヤと、前記ステップドピニオンギヤを回転可能に保持し、かつ、前記減速機に固定されたキャリア部と、前記ステップドピニオンギヤと噛み合い、かつ、前記車両の車輪に連結された第２のサンギヤと、を備えることができる。この構成により、減速機を構成する一対のプラネタリギヤの両方のリングギヤを省略することができるので、減速機の小型化、軽量化が可能となる。

上記の電動式駆動装置の他の一態様は、前記減速機に取り付けられた潤滑油のタンクを備え、前記整流リングはその外周に潤滑油を前記タンクへ掻き揚げるための掻き揚げ部材を備えることができる。この掻き揚げ部材は、前記整流リングの外周上に設けることができ、また、前記整流リングの前記電動機側の側面上に設けることもできる。減速機を構成するプラネタリギヤの外周にリングギヤが存在しない場合は、潤滑油をタンクへ掻き揚げる能力が低下するので、整流リングに掻き揚げ部材を設けることにより、掻き揚げリングとしても作用させる。これにより、潤滑油を効果的にタンクへ掻き揚げることができ。電動機内のロータの引きずり抵抗を下げることができる。

本発明の他の観点では、電動式駆動装置は、エンジンの両側に設けられ、各々独立に作動する電動機と、前記電動機の回転を車輪に伝達する減速機と、を備え、前記減速機は、前記電動機の回転軸及び前記車輪と同軸に配置され、前記減速機はステップドピニオン式プラネタリギヤを備え、前記電動機の回転軸は、潤滑油の油路として機能する中空構造を有し、前記電動機の回転軸は、回転の遠心力により内部の潤滑油を噴出するための切欠きを備え、前記減速機は前記切欠きから噴出した潤滑油を保持し、前記ステップドピニオンギヤへ送るための潤滑油保持部を備え、前記潤滑油保持部は、前記キャリア部と、前記キャリア用のベアリングに設けられた板状部材と、前記キャリア部に設けられた膜構造とにより構成される。
上記の電動式駆動装置は、例えばＦＲ車両の前輪側においてエンジンの両側に設けられる独立の電動機を備える。即ち、各々の電動機は左右の車輪に対応する。また、電動機の回転を各車輪に伝達する減速機が設けられる。ここで、減速機は電動機の回転軸及び車輪と同軸に配置されるので、狭いスペースにも搭載することができる。また、減速機はステップドピニオン式プラネタリギヤにより構成されるので、小型化することが可能であり、スペース上の制約の多いエンジン近傍に取り付けるのに適する。
また、上記の電動式駆動装置では、前記電動機の回転軸は、潤滑油の油路として機能する中空構造を有する。前記電動機の回転軸は、回転の遠心力により内部の潤滑油を噴出するための切欠きを備えることができる。電動機の回転軸内から噴出した潤滑油を、潤滑油保持部を通じてステップドピニオンギヤへ供給する。潤滑油保持部は、前記キャリア用のベアリングに設けられた板状部及び前記キャリア部に設けられた膜構造により、潤滑油の移動方向をステップドピニオンの方向に制限する。
さらに、電動式駆動装置には、前記減速機に取り付けられた潤滑油のタンクと、前記タンク内の潤滑油を前記電動機の回転軸内部へ案内する油路と、を備えることができる。これにより、電動機及び減速機内において、潤滑油をタンクから電動機の回転軸内へ案内する。電動機の回転軸は高速回転するので、その遠心力を利用して潤滑油を電動機及び減速機内の各部へ供給して潤滑を行うこと
ができる。

上記の電動式駆動装置の他の一態様では、前記キャリア部は、前記潤滑油保持部内における前記ステップドピニオンギヤへの潤滑油の入口部分にテーパー部を有することができる。ステップドピニオンギヤへの潤滑油の入口部分にテーパー部を形成し、潤滑油が入りやすくする。これにより、ステップドピニオンギヤへ潤滑油を効率よく供給することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［車両の基本構成］
まず、本実施形態に係る車両１００の基本構成について説明する。なお、本実施例に係る車両１００は、４ＷＤ（四輪駆動）仕様のＦＲ車両（エンジン前置き後輪駆動方式）に本発明を適用したものである。但し、本発明の適用はこれに限られるものではなく、一般的なＦＲ車両やＦＦ車両（エンジン前置き前輪駆動方式）にも適用可能である。また、本車両は既知の４ＷＤ仕様のＦＲ車両を前提とするため、４ＷＤについての説明は省略する。

図１に、本発明に係る駆動ユニット８を備える車両１００の構成を示す。図１は車両１００の平面図を示す。車両１００は、図１に示すように、主として、エンジン１と、トルクコンバータ２と、トランスミッション３と、プロペラシャフト４と、ディファレンシャルギヤ５と、ドライブシャフト６、９と、後輪７と、前輪１０と、駆動ユニット８と、エンジンマウント１１と、補機類１２とを備える。

エンジン１は、燃焼室内の混合気を爆発させて、動力を発生する内燃機関である。燃焼室内での混合気の燃焼によるピストンの往復運動は、コンロッド（図示略）を介してクランクシャフト（図示略）の回転運動に変換される。クランクシャフトは、トルクコンバータ２、トランスミッション３、プロペラシャフト４、ディファレンシャルギヤ５、及びドライブシャフト６を介して後輪７に動力を伝達する。

トルクコンバータ２は、エンジン１とトランスミッション３との間に設けられる。トルクコンバータ２は、油などの作動流体を利用することにより、エンジン１から出力される回転トルクを断続的にトランスミッション３へ伝達するクラッチとしての機能と、その回転トルクを増大させてトランスミッション３へ伝達する機能とを有する。

トランスミッション３は、トルクコンバータ２とプロペラシャフト４との間に設けられ、前進４段（第１速〜第４速）、後進１段の各変速段に対応する複数のギヤ（プラネタリーギヤ）などを有する。トランスミッション３は、ＥＣＵからの指令信号に基づき、図示しない油圧制御装置を作動させることにより、低速段から高速段への変速操作（シフトアップ）、或いは高速段から低速段への変速操作（シフトダウン）を行う。

プロペラシャフト４は、トランスミッション３とディファレンシャルギヤ５との間に設けられ、エンジン１から得られる駆動力を後輪７側へ伝達する推進軸である。

ディファレンシャルギヤ５は、複数の傘歯歯車を組み合わせたものから構成され、車両旋廻時に内側の車輪と外側の車輪との回転速度を調整するギヤである。具体的には、車両１００が直線道路を走行するときは、ディファレンシャルギヤ５は、左右の前輪を同一の速度で回転させる。一方、車両１００が旋回運動をするときは左右の前輪の回転速度差が生じるため、ディファレンシャルギヤ５はそれらの回転速度を調整して、スムーズな旋回運動を可能とする。

ドライブシャフト６は、左右後輪７と回転自在に連結される車軸である。ドライブシャフト６は、エンジン１からの駆動力によって回転し、後輪７へ動力を伝達する。

駆動ユニット８は、例えば電気エネルギーを機械エネルギーに変換する永久磁石型同期式モータなどを備え、左右の前輪を駆動させる位置に夫々設けられる。

ドライブシャフト９は左右独立にそれぞれ左右前輪１０と回転自在に連結される車軸である。ドライブシャフト９は、それぞれ左右の駆動ユニット８の出力軸であり、各駆動ユニット８から独立に駆動力を与えられる。即ち、左右前輪１０の駆動は左右の駆動ユニット８により独立に行われる。このように左右輪の駆動ユニットを独立（非連結）とすることにより、駆動ユニット全体の小型化が可能となり、特にスペース制約の大きいＦＲ車両の前輪側への搭載が容易になる。

エンジンマウント１１は、車体とエンジン１とを連結する部材であり、エンジンルーム内に設けられる。補機類１２としては、例えば、エアコンのコンプレッサー等が挙げられる。

［第１実施例］
次に、第１実施例にかかる駆動ユニット８の構造について、図２を参照して説明する。

（ギヤトレーンの第１例）
図２（ａ）は、駆動ユニット８の内部構造を模式的に示す。駆動ユニット８は、モータ部２０と、減速部４０とを備え、出力軸であるドライブシャフト９に連結されている。

モータ部２０は、ステータ２１と、ロータ２２と、ロータシャフト２３とを備える。ステータ２１は、コイル線を軟鋼等に巻回したものであり、外部からの電力供給を受けて磁界を刻々と変化させる。ロータ２２は、ステータ２１の磁界の変化に伴って回転する。ロータ２２の回転はロータシャフト２３により取り出され、減速部４０へ伝達される。

減速部４０は、第１のプラネタリギヤ４１と第２のプラネタリギヤ４２が組み合わされたギヤトレーンにより構成される。図２（ｂ）に、ギヤトレーンの第１例の構成を模式的に示す。図示のように、減速部４０のギヤトレーンは、第１のプラネタリギヤ４１及び第２のプラネタリギヤ４２の組み合わせにより構成される。基本的には、第１のプラネタリギヤ４１は、サンギヤ４１Ｓ、サンギヤの周辺を自転しながら公転するピニオンギヤ、その外周で回転するリングギヤ４１Ｒ、ピニオンギヤを回転可能に保持するプラネタリキャリア４１Ｃから構成される。同様に、第２のプラネタリギヤ４２は、サンギヤを４２Ｓ、ピニオンギヤ、プラネタリキャリアを４２Ｃ及びリングギヤを４２Ｒを備える。

本実施例のギヤトレーンでは、まずモータ部２０からの出力はロータシャフト２３を介して第１のプラネタリギヤ４１のサンギヤ４１Ｓに与えられる。第１のプラネタリギヤ４１のプラネタリキャリア４１Ｃは第２のプラネタリギヤ４２のプラネタリキャリア４２Ｃに連結され、第２のプラネタリギヤ４２のリングギヤ４２Ｒは例えば減速部４０のケーシングなどに固定される。第２のプラネタリギヤ４２のプラネタリキャリア４２Ｃはドライブシャフト９に連結されており、ドライブシャフト９から減速後の出力が取り出される。

図２（ｂ）からわかるように、このギアトレーンでは、第１プラネタリギア４１のリングギヤ４１Ｒ及び第２プラネタリギヤ４２のサンギア４２Ｓは回転に寄与していないため省略することができる（破線で示している）。これにより、減速部４０の軽量化、小型化が可能となる。

こうして構成されたのが、図２（ａ）の減速部４０内部のギヤトレーンである。なお、図２（ａ）及び以下の説明においては、相互に連結された第１及び第２プラネタリギヤ４１及び４２のプラネタリキャリア４１Ｃ及び４２Ｃを、「連結キャリア部４４」と呼ぶことにする。プラネタリキャリア４１Ｃと４２Ｃの連結部にはステップドピニオン（Stepped Pinion）ギヤ４５が使用される。「ステップドピニオンギヤ」とは、径が異なる２つのピニオンギアを同軸上に一体成形してなるピニオンギアである。ステップドピニオンギヤ４５の外形例を図３（ａ）に示し、その構造を図３（ｂ）に模式的に示す。本実施例では、図３（ａ）及び（ｂ）に模式的に示すように、ステップドピニオンギヤ４５は、第１プラネタリギヤ４１側のピニオンギヤ部４１ｐと第２プラネタリギヤ４２ｐ部を一体成形してなる。第１プラネタリギヤ４１側のピニオンギヤ４１ｐ部の径の方が、第２プラネタリギヤ４２側のピニオンギヤ部４２ｐの径よりも大きい。図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、ステップドピニオンギヤ４５の第１プラネタリギヤ４１側のピニオンギヤ部４１ｐは第１プラネタリギヤ４１のサンギヤ４１Ｓと噛み合う。また、ステップドピニオンギヤ４５の第２プラネタリギヤ４２側のピニオンギヤ部４２ｐは、第２プラネタリギヤ４２のリングギヤ４２Ｒと噛み合う。

以上の構成により、モータ部２０の回転はロータシャフト２３を介して第１プラネタリギヤ４２のサンギヤ４１Ｓへ伝達される。サンギヤ４１Ｓの回転はステップドピニオンギヤ４５に伝達される。第２プラネタリギヤ４２のリングギヤ４２Ｒは固定されており、ステップドピニオンギヤ４５の回転は、ステップドピニオンギヤ４５と一体化された連結キャリア部４４の回転としてドライブシャフト９へ伝達され、出力される。

（ギヤトレーンの第２例）
次に、減速部４０内に設けられるギヤトレーンの他の例について説明する。図４に２つのプラネタリギヤを使用したギヤトレーンの他の例の構造を模式的に示す。このギヤトレーンも、第１のプラネタリギヤ４１と第２のプラネタリギヤ４２の組み合わせにより構成されている。図２に示す例と同様に、ステップドピニオンギヤ４５を使用し、ステップドピニオンギヤ４５を回転可能に保持する連結キャリア部４４を固定としている。モータ部２０からの出力は第１プラネタリギヤ４１のサンギヤ４１Ｓに与えられる。連結キャリア部４４は固定されており、サンギヤ４１Ｓの回転はステップドピニオンギヤ４５を介して第２プラネタリギヤ４２のサンギヤ４２Ｓに伝達され、サンギヤ４２Ｓに連結されたドライブシャフト９から減速後の回転が出力される。本例では、連結キャリア部４４を固定とし、第２プラネタリギヤ４２のサンギヤ４２Ｓを出力として使用しているので、第１及び第２プラネタリギヤ４１及び４２の両方のリングギヤが省略できる。これにより、ギヤトレーン自体のサイズを小型化し、軽量化することが可能となる。特に、本例では、図２に示したギヤトレーンの第１例と比較すると、第１及び第２プラネタリギヤともにリングギヤが省略できるので、減速部４０の外形をより小型化することが可能となる。よって、例えばステアリングシャフトなどの配置スペースが要求されるＦＲ車両の前輪側に搭載する場合に特に適している。

以上説明したように、本発明の駆動ユニットは、モータ部２０と減速部４０とを同軸に配置しているので、ドライブシャフト、アクスルシャフトが通るためにスペースに比較的余裕のある車軸上に配置することが可能となる。また、重量の重いモータ部を車両の中心側に配置し、減速部を車輪側に配置することにより、車両に対する駆動装置の取付部を小型化することが可能となる。さらに、ステップドピニオン式プラネタリギヤを利用したギヤトレーンを使用することにより、減速部全体を小型化、軽量化しつつ、所望の高減速比を得ることが可能となる。なお、上記のギヤトレーンの第１例及び第２例では減速比８程度を実現することができる。

［第２実施例］
次に、本発明の第２実施例について図５を参照して説明する。第２実施例は、上述の第１実施例におけるギヤトレーンの第１例を使用する駆動ユニット８において、減速部４０内における潤滑油の流れを制御する手法に関する。

一般的に、プラネタリギヤを用いる変速装置においてリングギアが回転する構造を採用する場合は、最も径の大きいリングギヤにより潤滑油の循環流が構成される。即ち、リングギヤの外周に設けられた多数の歯が変速装置内に溜まった潤滑油を下方から上方へ掻き揚げる役割を果たし、変速装置内に潤滑油を循環させる効果が得られる。

この点、上述のギアトレーンの第１例においては、第１プラネタリギヤ４１側のリングギヤ４１Ｒが省略されているため、第１プラネタリギヤ４１側では上述のようなリングギヤによる潤滑油の循環効果が得られず、減速部４０内の潤滑油の主たる流れは基本的に連結キャリア部４４の回転により形成される。但し、ステップドピニオンギヤ４５の第１プラネタリギヤ４１側のピニオンギヤ部４１ｐは、サンギヤ４１Ｓの外周をサンギヤ４１Ｓと逆方向に自転しつつ公転する。このため、ピニオンギヤ部４１ｐの自転が、キャリア連結部４４の回転により形成される潤滑油の主たる流れを掻き乱すこととなり（以下、これを、「潤滑油の乱流」と呼ぶ。）、潤滑油の撹拌抵抗が増大するという問題が生じうる。

以上の観点より、第２実施例においては、ステップドピニオンギヤ４５の回転により生じる潤滑油の乱流の影響が減速部４０内の潤滑油の主たる流れに与える影響を除去するために、整流リングを設ける。

図５（ａ）に、整流リング５０を備える駆動ユニット８の内部構造を模式的に示し、図５（ｂ）に整流リング５０の形状の一例を示す。整流リング５０は、その内部に、第１プラネタリギヤ４１のサンギヤ４１Ｓ及びピニオンギヤ部４１ｐを収容するように配置される。よって、整流リング５０の内周面５１が潤滑油の乱流を整流リング５０外へ逃がさないようにする整流面として機能する。また、整流リング５０の側面５２（図５（ｂ）の左側の面）は図５（ａ）に示すように、整流リング５０を連結キャリア部４４に固定するための固定面として使用される。

図５（ａ）に示されるように、整流リング５０は、第１プラネタリギヤ４１のサンギヤ４１Ｓ及びピニオンギヤ部４１ｐの外周を覆うように、連結キャリア部４４に対して固定され、連結キャリア部４４の回転に伴って回転する。従って、ステップドピニオンギヤ４５のピニオンギヤ部４１ｐは整流リング５０内でサンギヤ４１Ｓの外周を自転しつつ公転することとなり、ピニオンギヤ部４１ｐにより生じる潤滑油の乱流は整流リング５０内に留められ、整流リング５０の外側に生じる潤滑油の主たる流れに影響を及ぼすことを防止できる。これにより、減速部４０内部の潤滑を円滑化することが可能となる。

［第３実施例］
次に本発明の第３実施例について説明する。本実施例は、第１実施例におけるギヤトレーンの第１例を採用した駆動ユニット８における潤滑油の循環のための構造に関する。本発明の駆動ユニット８のようにモータ部２０と減速部４０とを同軸状に配置した構成において、モータ部２０及び減速部４０内に潤滑油が循環する場合、潤滑油のレベルがモータのモータギャップより高くなると、モータの引きずり抵抗が大きくなってしまうという問題がある。

具体的に、図６に示すようにモータ部２０と減速部４０とを同軸状に設けた駆動ユニット８において、モータ部２０が作動していないときの潤滑油のレベル（以下、「静的な油浴レベル」と呼ぶ。）Ｌ２は、モータ部２０が作動している間の潤滑油のレベル（以下、「動的な油浴レベル」と呼ぶ。）Ｌ１よりも高くなる。静的な油浴レベルＬ２の状態では、ステータ２１とロータ２２との間隙Ｇ（以下、「モータギャップ」と呼ぶ。）が静的な油浴レベルＬ２より低く、ロータ２２が潤滑油中に部分的に浸かることになる。このため、ロータ２２の回転時における引きずり抵抗（ロータ２２が潤滑油に抗して回転する際の抵抗）が大きくなり、モータの作動効率が下がるなどの問題がある。

このため、モータ作動中に何らかの手法により減速部４０の上部などに設けたオイルタンクへ潤滑油を移動させて動的な油浴レベルを低下させることが要求される。

この点、本発明の駆動ユニット８は、前述のように第１プラネタリギヤ４１側にリングギヤを備えず、ピニオンギヤ部４１ｐが最外周に存在するため、潤滑油を上部のオイルタンクへ移動させることが難しい。この点を図７を参照して詳しく説明する。例えば減速部のギヤトレーンにおいてヘリカルギヤ２１０が存在する場合、図７（ａ）に模式的に示すように、ヘリカルギヤ２１０の回転により潤滑油が減速機の上部に設けられたオイルタンク２１２に掻き揚げられやすくなる。これに対し、図７（ｂ）に模式的に示すように、前述のギヤトレーンの第１例の如く最外周にリングギヤが無く、代わりにピニオンギヤ２１４が存在する場合には、潤滑油を十分に上方へ掻き揚げることができず、むしろピニオンギヤ２１４がサンギヤと逆回転するために、潤滑油の主たる流れを弱めることになる。

そこで、本実施例では、潤滑油の掻き揚げリング５５を連結キャリア部４４に固定し、潤滑油を減速部４０の上部に設けたオイルタンク６０へ導くこととした。具体的には、図６に示すように、連結キャリア部４４に対して第２実施例と同様に整流リング５０を設け、その整流リング５０の外周に複数の羽根型の掻き揚げ部材５４を設けた。即ち、第２実施例における整流リング５０に複数の掻き揚げ部材５４を設けたものを掻き揚げリング５５として使用する。これにより、連結キャリア部４４の回転に従って掻き揚げリング５５が回転し、その掻き揚げ部材５４により潤滑油を減速部４０の上部に設けられたオイルタンク６０へ移動させ、ロータ２２の引きずり抵抗を低下させる。

図８に掻き揚げリング５５の例を示す。図８（ａ）は整流リング５０の側面に円周状に掻き揚げ部材５４を設けた掻き揚げリング５５ａを示し、図６に図示したものに対応する。一方、図８（ｂ）は他の例として、整流リング５０の外周面上に円周状に複数の掻き揚げ部材５４を設けた掻き揚げリング５５ｂを示す。

なお、掻き揚げリング５５としていずれの構造を採用するかは、駆動ユニット８を構成するモータ部２０と減速部４０のサイズなどを考慮して決定される。例えば、図６に示す例では、掻き揚げリング５５を構成する整流リング５０の径がモータ部２０の径と同等であるので、図８（ａ）に示す掻き揚げリング５５ａを使用すればよい。一方、整流リング５０の径に対してモータ部２０の径が大きい場合には、相対的にロータ２２の位置が下がり、静的な油浴レベルＬ２自体が低下することになる。その場合には、図８（ｂ）に示すように、整流リング５０の外周に掻き揚げ用部材５４が設けられた掻き揚げリング５５ｂを使用し、より下方から潤滑油を掻き揚げるようにすることが好ましい。

以上説明したように、本実施例では、モータ部２０及び減速部４０の上部にオイルタンク６０を設けるとともに、ギヤトレーンの連結キャリア部４４に掻き揚げリング５５を固定する。連結キャリア部４４の回転に伴って掻き揚げ用部材５４が減速部４０底部の潤滑油を掻き揚げてオイルタンク６０へ移動させることにより、動的な油浴レベルＬ２を低下させてロータ２２の引きずり抵抗を低下させることができる。また、第２実施例における整流リング５０に複数の掻き揚げ用部材５４を設けて掻き揚げリング５５を構成することにより、第２実施例のようにピニオンギヤ部４１ｐにより生じる潤滑油の乱流の影響を除去するという効果も併せて得ることができる。

［第４実施例］
次に、本発明の第４実施例について説明する。第４実施例は、駆動ユニット８内における潤滑油の循環方法に関する。なお、本実施例においては、減速部４０内のギヤトレーンは第１実施例において述べた第１例であっても、第２例であってもよい。

本発明のように、モータ部と減速部を備える駆動ユニットにおいては、モータ部のロータシャフト用ベアリングや、プラネタリギヤを用いた減速部のピニオンへの潤滑油の供給が難しい。このため、専用のオイルポンプを使用する方法も知られているが、駆動装置全体が大型化してしまう、コストが増加するなどの問題がある。

本実施例では、専用のオイルポンプを設けることなく、ロータシャフトの回転による遠心力を利用して潤滑油をモータ部内及び減速部内の各部へ供給する方法を採る。

図１０に、本実施例による潤滑方法を採用する駆動ユニット８の構成を模式的に示す。モータ部２０及び減速部４０の基本的構成は第１乃至第３実施例と同様である。図示のように、駆動ユニット８内には、モータ部２０と減速部４０の上部にまたがってオイルタンク６０が設けられている。また、オイルタンク６０の端部には穴６１が設けられ、当該穴６１を上下方向に貫通するように油路６２が設けられる。油路６２はロータシャフト２３の高さからオイルタンク６０の高さまで垂直方向に延びている。また、ロータシャフト２３は中空に構成され、内部を潤滑油が通過可能となっている。

ロータシャフト２３の周辺には、ロータシャフト２３用ベアリング７０、７１が設けられている。また、減速部４０内には、プラネタリキャリア用ベアリング７２が設けられている。これらのベアリングは潤滑の対象となる。

次に、潤滑油の循環経路について説明する。オイルタンク６０内に溜まった潤滑油は、重力により穴６１から油路６２を通って中空のロータシャフト２３内へ移動する。ロータシャフト２３には、ベアリング７０に対応する位置に切欠き８０が設けられており、また、ベアリング７１及び７２の近傍にも切欠き８１が設けられている。油路６２を通って中空のロータシャフト２３内に至った潤滑油は、ロータシャフトの高速回転により生じる遠心力によって、切欠き８０及び８１から外部へ噴出する。切欠き８０から噴出した潤滑油がロータシャフト用ベアリング７０を潤滑する。また、切欠き８１から噴出した潤滑油は破線矢印に従って減速部４０のステップドピニオンギヤ４５方向へ導かれる。こうして、ロータシャフト用ベアリング７１、プラネタリキャリア用ベアリング７２及びステップドピニオン４５の潤滑が行われる。切欠き８１から噴出した潤滑油はステップドピニオン４５などの潤滑に利用された後、減速部４０の底部に溜まり、それを掻き揚げリング５５がオイルタンク６０へ供給する。こうして、モータ部及び減速部内の潤滑が行われる。

以上のように、本実施例によれば、駆動ユニット８の内の潤滑油を掻き揚げリング５５により上部のオイルタンク６０に集め、そこから重力を利用して中空のロータシャフト２３内へ導く。そして、最も高速で回転するロータシャフト２３の遠心力を利用し、ロータシャフト２３に設けられた切欠きから潤滑油を必要な部分に噴出することにより潤滑を行う。よって、モータ部動作時のロータシャフトの回転による遠心力を利用して潤滑油を必要な部位に供給するので、専用のオイルポンプなどが不要となり、低コストで効果的に潤滑を行うことができる。

［第５実施例］
次に、本発明の第５実施例について説明する。第５実施例は第４実施例における潤滑油の循環構造を利用する場合において、ピニオンギヤに効果的に潤滑油を供給するための構造に関する。

図９に中空ロータシャフト２３の減速部４０側の端部からステップドピニオンギヤ４５部分の断面図を示す。図示のように、ステップドピニオンギヤ４５の中心部分をピニオンシャフト４８が貫いている。ピニオンシャフト４８は中空構造を有し、内部の油路４８ａを潤滑油が流動可能になっている。ステップドピニオンギヤ４５は連結キャリア部４４により回転可能に保持されている。なお、ステップドピニオンギヤ４５の第１ピニオンギヤ部４１ｐを覆うように掻き揚げリング５５が設けられており、掻き揚げリング５５の側面には掻き揚げ部材５４が設けられている。

中空のロータシャフト２３内を図中右方向へ移動した潤滑油は、ロータシャフト２３の回転による遠心力により切欠き８１から図中上方の潤滑油保持部９４へ送られる。潤滑油保持部９４は、主に減速部４０のケーシング４９の内壁４９ａと、プラネタリキャリア用ベアリング７２と、連結キャリア部４４と、ステップドピニオンギヤ４５のピニオンギヤ部４１ｐの端面４５ａとにより形成される。潤滑油は、この潤滑油保持部９４を破線矢印９０に沿って図中上方へ移動し、連結キャリア部４４に設けられた導入油路９１を通ってピニオンシャフト４８内部の油路４８ａへ移動する。そして、ピニオンシャフト４８に設けられた切欠き４８ｂを介してピニオンシャフト４８とステップドピニオンギヤ４５のピニオンシャフト用貫通穴との間隙９３に入り込み、ピニオンシャフト４８の回転時の潤滑を行う。

潤滑油保持部９４において、連結キャリア部４４にはステップドピニオンギヤ４５の端面４５ａと略平行に膜構造９２が形成されている。なお、膜構造９２は連結キャリア部４４の周方向に連続的に形成される。膜構造９２は連結キャリア部４４と同一の金属材料などにより、連結キャリア部４４と一体成形することができる。この膜構造９２は、破線矢印９０に沿って潤滑油保持部９４内に入り込んだ潤滑油を上方の導入油路９１の方向へ案内し、潤滑油保持部９４内に入り込んだ潤滑油がステップドピニオンギヤ４５の端面４５ａ側へ流れ出ることを抑制する。これにより、潤滑油保持部９４内に入り込んだ潤滑油の大部分をステップドピニオンギヤ４５の潤滑に利用することが可能となる。

また、プラネタリキャリア用ベアリング７２は、図中左側の端面にＺ板７２ａを備える。Ｚ板７２ａは、ベアリング７２内部に供給された潤滑油が図中の左方向へ流れ出ることを防止し、潤滑油保持部９４内に入り込んだ潤滑油を効率的に導入油路９１へ案内する。即ち、潤滑油保持部９４は、図中左側への潤滑油の流れをベアリング７２のＺ板７２ａにより抑制し、図中右側への潤滑油の流れを膜構造９２により抑制することにより、ロータシャフト２３から噴出された潤滑油が上方の導入油路９１方向へ導かれるように構成されている。

さらに、本実施例では、導入油路９１の入口近傍における連結キャリア部４４の形状を導入油路９１の入口に向かってテーパー状とすることで、潤滑油がより円滑に導入油路９１へ案内されるように構成する。この部分の形状を図１１に模式的に示す。図１１（ａ）及び（ｂ）は導入油路９１への入口近傍領域９９における連結キャリア部４４の形状例をそれぞれ示す。図１１（ａ）及び（ｂ）はいずれも図１０中の切断面Ｘ−Ｘにおける断面に対応するものである。

図１１（ａ）は連結キャリア部４４の導入油路９１への入口近傍領域９９を曲線的な輪郭を有するように形成した例を示し、図１１（ｂ）は直線的な輪郭を有するように形成した例を示す。いずれの場合も、ロータシャフト２３の内部から潤滑油保持部９４へ導入された潤滑油は、ロータシャフト２３の遠心力により矢印の方向に移動し、テーパー状に形成された入口近傍領域９９を通じて円滑に導入油路９１へ導入され、ピニオンシャフト４８内の油路４８ａへと供給される。

以上のように、本実施例では、連結キャリア部４４に膜構造９２を設けるとともにプラネタリキャリア用ベアリング７２にＺ板７２ａを設けてロータシャフト２３から潤滑油保持部９４内へ入り込んだ潤滑油を無駄なく導入油路９１方向へ案内している。また、潤滑油保持部９４の導入油路９１への入口近傍領域９９をテーパー状に形成することで、潤滑油が導入油路９１内へ円滑に導入されるようにしている。こうして、遠心力により潤滑油保持部９４へ導入された潤滑油を効果的にステップドピニオンギヤ４５の潤滑に利用できるようにしている。

以上説明したように、上記実施例の電動式駆動装置は、モータ部と減速部とを同軸に、かつ、ほぼ車軸上に配置するので、ドライブシャフト、アクスルシャフトが通るためにスペースに比較的余裕のある車軸上に配置することが可能となる。また、重量の重いモータ部を車両の中心側に配置し、減速部を車輪側に配置することにより、車両に対する駆動装置の取付部を小型化することが可能となる。さらに、ステップドピニオン式プラネタリギヤを利用したギヤトレーンを使用することにより、減速部全体を小型化、軽量化しつつ、所望の高減速比を得ることが可能となる。

なお、上述した第１乃至第５実施例による電動式駆動装置は、図１に示す車両１００の例ではＦＲ車両の前輪側に設けているが、逆にＦＦ車両の後輪側に設けることも可能である。

［第６実施例］
次に、本発明の第６実施例について説明する。上記の第１乃至第５実施例は本発明の電動式駆動装置を図１に示す駆動ユニットに適用した例であったが、第６実施例は本発明の電動式駆動装置をインホイールタイプの駆動ユニットとして構成した例である。

図１２（ａ）に第６実施例に係る駆動ユニット１０８の概略構成を示す。図示のように、駆動ユニット１０８はホイール内部に組み込まれる。上述の実施例と同様に、駆動ユニット１０８は主としてモータ部１１０と減速部１１２を備える。ここで、モータ部１１０及び減速部１１２は基本的に第１乃至第５実施例に係るモータ部２０及び減速部４０と同様の構成とすることができる。図１２（ａ）においては、図２（ａ）と同様に、ギヤトレーンの第１例を採用した減速部１１２の構成を図示している。

図１２（ａ）に示すように、モータ部１１０はホイール１３０のリム１３１内に収容されている。リム１３１には、ハブベアリング１２６を介して、駆動ユニット１０８の出力軸１０９が結合している。モータ部１１０の外周には、ブレーキユニット１２０が設けられている。ブレーキユニット１２０は、モータ部１１０のケースに結合された一対のブレーキパット１２１間に、ホイール１３０のリム１３１に結合したディスク１１１が配置されて構成される。

駆動ユニット１０８は、懸架装置により図示しないボディに懸架されている。減速部１１２のケースには、図示しないボディに固定されたアッパーアーム１１４と、図示しないサブフレームに固定されたロアアーム１１６とが結合している
以上の構成において、モータ部１１０内のロータシャフト１２３の回転は減速部１１２のサンギヤ１４１Ｓに伝達され、さらにステップドピニオンギヤ１４５を介して連結キャリア部１４４に伝達される。連結キャリヤ部１４４の回転は出力軸１０９に伝達され、ハブベアリング１２６を介してホイール１３０のリム１３１に伝達される。こうして、モータ部１１０内のロータ１２２の回転により、ホイール１３０の回転が得られる。

図１２（ａ）に示すインホイールタイプの駆動ユニット１０８では、減速部１１２より大きいモータ部１１０をホイール１３０の内部に収容する構造であるため、駆動ユニット１０８のホイール１３０外部に位置する部分を小さくすることができる。駆動ユニット１０８は懸架装置によりボディに懸架されるため、ホイール１３０外部に位置する部分を小さくすることにより、懸架装置のショックアブゾーバを駆動ユニット１０８に近接して設けることができ、ショックアブゾーバを小型化できるなどの利点がある。

図１２（ｂ）は、インホイールタイプの駆動ユニットの他の例を示す。この駆動ユニット１２８は、図１２（ａ）の駆動ユニット１０８とは逆に、ホイール１３０の内部に減速部１１２を設け、その外側にモータ部１１０を設けて構成される。ホイール１３０、ブレーキユニット１２０及び懸架装置によるボディへの懸架構造などは図１２（ａ）の例と基本的に同様である。

モータ部１１０のロータ１２２の回転は、減速部１１２のギヤトレーンのサンギヤ１４１Ｓ、ステップドピニオンギヤ１４５、連結キャリヤ部１４４、出力軸１０９と伝達される。出力軸１０９の回転は、ハブベアリング１２６を介してホイール１３０のリム１３１に伝達される。こうして、ロータ１２２の回転により、ホイール１３０の回転が得られる。

図１２（ｂ）に示すインホイールタイプの駆動ユニット１２８では、ブレーキユニット１２０がモータ部１１０ではなく、減速部１１２の外周近傍に設けられる。よって、ブレーキユニット１２０が発生する熱がモータ部１１０へ伝わりにくいという利点がある。

さらに、本実施例に係るインホイールタイプの駆動ユニットでは、第２及び第３実施例と同様に、整流リング及び潤滑油の掻き揚げリングを設けることができる。図１３は、図１２（ａ）に示したインホイールタイプの駆動ユニット１０８に対して、整流リング１５０及び掻き揚げ部材１５４を設けた例を示す。図示のように、減速部１１２内の連結キャリア部１４４に整流リング１５０を設けるとともに、整流リング１５０に潤滑油の掻き揚げ部材１５４を設けて掻き揚げリングとしての機能を持たせている。掻き揚げ部材１５４は、連結キャリア部１４４の回転に伴って、潤滑油をオイルタンク１６０へ掻き揚げる。これにより、モータ部１１０及び減速部１１２内の潤滑を円滑に行うことができる。

本発明による電動式駆動装置を搭載する車両の構成を示す図である。 駆動ユニットの減速部を構成するギヤトレーンの第１例を示す図である。 ステップドピニオンギヤの構成を示す図である。 駆動ユニットの減速部を構成するギヤトレーンの第２例を示す図である。 第２実施例にかかる駆動ユニットの構成及び整流リングの例を示す図である。 第３実施例にかかる駆動ユニットの構成を示す図である。 減速部を構成するギヤによる潤滑油の掻き揚げ状態を説明する図である。 掻き揚げリングの例を示す図である。 第４実施例にかかる駆動ユニットの構成を示す図である。 第５実施例にかかる駆動ユニットのピニオンギヤ近傍の構造を示す断面図である。 図１０に示す潤滑油保持部の構造を模式的に示す図である。 第６実施例にかかるインホイールタイプの駆動ユニットの構成を示す図である。 整流リング及び潤滑油の掻き揚げ部材を設けたインホイールタイプの駆動ユニットの構成例を示す図である。

符号の説明

１ エンジン
８ 駆動ユニット
２０ モータ部
２１ ステータ
２２ ロータ
２３ モータシャフト
４０ 減速部
４４ 連結キャリア部
４５ ステップドピニオンギヤ
４７ ドライブシャフト
５０ 整流リング
５５ 掻き揚げリング
６０ オイルタンク
９４ 潤滑油保持部

Claims (12)

1. エンジンの両側に設けられ、各々独立に作動する電動機と、
   前記電動機の回転を車輪に伝達する減速機と、
   整流リングと、を備え、
   前記減速機は、前記電動機の回転軸及び前記車輪と同軸に配置され、
   前記減速機はステップドピニオン式プラネタリギヤを備え、
   前記減速機は、
   前記電動機の回転軸に連結されたサンギヤと、
   前記サンギヤと噛み合うステップドピニオンギヤと、
   前記ステップドピニオンギヤと噛み合い、かつ、前記減速機に固定されたリングギヤと、
   前記ステップドピニオンギヤを回転可能に保持し、かつ、前記車輪に連結されたキャリア部と、を備え、
   前記整流リングは前記ステップドピニオンギヤの外周を覆っていることを特徴とする電動式駆動装置。
2. 前記電動機は、前記エンジンのエンジンマウントより車両の前方側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電動式駆動装置。
3. 前記減速機は、
   前記電動機の回転軸に連結された第１のサンギヤと、
   前記サンギヤと噛み合うステップドピニオンギヤと、
   前記ステップドピニオンギヤを回転可能に保持し、かつ、前記減速機に固定されたキャリア部と、
   前記ステップドピニオンギヤと噛み合い、かつ、前記車両の車輪に連結された第２のサンギヤと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の電動式駆動装置。
4. 前記整流リングは前記キャリア部に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の電動式駆動装置。
5. 前記減速機に取り付けられた潤滑油のタンクを備え、
   前記整流リングはその外周に潤滑油を前記タンクへ掻き揚げるための掻き揚げ部材を備えることを特徴とする請求項１又は４に記載の電動式駆動装置。
6. 前記掻き揚げ部材は、前記整流リングの外周上に設けられることを特徴とする請求項５に記載の電動式駆動装置。
7. 前記掻き揚げ部材は、前記整流リングの前記電動機側の側面上に設けられることを特徴とする請求項５に記載の電動式駆動装置。
8. 前記電動機の回転軸は、潤滑油の油路として機能する中空構造を有することを特徴とする請求項１に記載の電動式駆動装置。
9. 前記電動機の回転軸は、回転の遠心力により内部の潤滑油を噴出するための切欠きを備えることを特徴とする請求項８に記載の電動式駆動装置。
10. 前記減速機に取り付けられた潤滑油のタンクと、前記タンク内の潤滑油を前記電動機の回転軸内部へ案内する油路と、を備えることを特徴とする請求項８又は９に記載の電動式駆動装置。
11. エンジンの両側に設けられ、各々独立に作動する電動機と、
    前記電動機の回転を車輪に伝達する減速機と、を備え、
    前記減速機は、前記電動機の回転軸及び前記車輪と同軸に配置され、
    前記減速機はステップドピニオン式プラネタリギヤを備え、
    前記電動機の回転軸は、潤滑油の油路として機能する中空構造を有し、
    前記電動機の回転軸は、回転の遠心力により内部の潤滑油を噴出するための切欠きを備え、
    前記減速機は前記切欠きから噴出した潤滑油を保持し、前記ステップドピニオンギヤへ送るための潤滑油保持部を備え、
    前記潤滑油保持部は、前記キャリア部と、前記キャリア用のベアリングに設けられた板状部材と、前記キャリア部に設けられた膜構造とにより構成されることを特徴とする電動式駆動装置。
12. 前記キャリア部は、前記潤滑油保持部内における前記ステップドピニオンギヤへの潤滑油の入口部分にテーパー部を有することを特徴とする請求項１１に記載の電動式駆動装置。

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