JP4561065B2 - 同軸機構の油潤滑構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両駆動用電動機などに用いられる同軸機構の油潤滑構造に関する。

車両駆動用電動機として、同軸機構を用いることによりインバータとモータと減速機とを一体としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この同軸機構ではモータ回転軸を中空構造とし、そのモータ回転軸内を貫通するように出力軸を配設している。モータ回転軸に連動して回転する出力軸はモータ回転軸の両端から外部に延在し、車両の左右両輪を駆動する構造となっている。

このような同軸機構においては、モータ回転軸や出力軸をそれぞれ回転支持する各軸受に対して別個に給油機構を設けたり、または、各軸受にグリース封入型の軸受を用いるのが一般的であった。

特開平７−２９８５５２号公報

しかしながら、各軸受に対して個別に給油する場合には、油室を各々設けて潤滑油を封止する構造となるため、潤滑油交換の際などのメンテナンス性に欠点がある。また、各軸受で潤滑油の劣化度合いに差異が生じるため、潤滑油交換時期が軸受毎に異なるという問題もあった。

また、グリース封入型の軸受を用いる場合には潤滑油交換が不要となるが、軸受自体が高価であるためイニシャルコストが高くなるという欠点があった。

本発明は、両端が第１軸受によって回転支持されている中空の第１回転軸と、第１回転軸と連動して回転する第２回転軸とを備え、第２回転軸が、第１回転軸の中空部分を空隙を有して貫通するとともに、第１回転軸の両端から外部に延在し、第２回転軸の両端が第２軸受によりそれぞれ回転支持されている同軸機構の油潤滑構造に適用される。同軸機構の一端側には、一端側の第１軸受および第２軸受を収容してそれらに潤滑油を供給する第１潤滑油室が設けられ、他端側には、他端側の第１軸受および第２軸受を収容してそれらに潤滑油を供給する第２潤滑油室が設けられる。そして、第２潤滑油室は、第１回転軸の中空部分の空隙を介して第１潤滑油室と連通しており、第１潤滑油室、第２潤滑油室および空隙に拡がった共通の潤滑油溜まりが形成されるように潤滑油を充填する。また、第１潤滑油室の容積を第２潤滑油室の容積よりも大きくし、第１回転軸の少なくとも一端を、その一端側に設けられた第１軸受から第２回転軸の同一端側に設けられた第２軸受の近傍まで延在させる。

本発明によれば、同軸機構の両側に設けられた第１および第２軸受は、第１潤滑油室、第２潤滑油室および空隙に拡がった共通の潤滑油によって潤滑されるので、潤滑油のメンテナンス性に優れ、潤滑油交換作業が軽減される。また、潤滑油が共通であるため潤滑油の劣化が特定の軸受に偏らず均一となるため、局所的な潤滑油劣化による潤滑不良の発生を防止することができる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明による油潤滑構造を備えたモータ駆動ユニット１の断面図である。このモータ駆動ユニット１は車両駆動装置に用いられるものであり、図２に示すように車両２に水平に搭載される。図２に示す例では、モータ駆動ユニット１は左右の車輪３，４の駆動に用いられており、バッテリ５により電力が供給される。

図１に示すように、モータ駆動ユニット１は中央部にモータ部６が設けられており、その左側に差動減速機部７が、右側にインバータ部８がそれぞれ設けられている。なお、図示していないが、差動減速機部７とインバータ部８との取り付け部には油密用のシールが設けられている。また、図１において左右方向は水平方向に一致し、上下方向は天地方向に一致している。

モータ部６には巻線９の施されたステータ１０とモータ回転軸１１に固定されたロータ１２とが設けられており、これらのステータ１０およびロータ１２により電動モータが構成される。モータ回転軸１１は中空の軸であって、中央のケーシング１３に設けられた軸受１４および右側のケーシング１５に設けられた軸受１６によって回転自在に支持されている。

１７は右側の車輪３を駆動するドライブシャフトであり、モータ回転軸１１の中空部を左右に貫通するように配設されている。ドライブシャフト１７の左右両端部はモータ回転軸１１の外側まで延在しており、その右端部はケーシング１５に設けられた軸受１８によって回転自在に支持されている。一方、モータ回転軸１１の左端から差動減速機部７のケーシング１９内に延在するドライブシャフト１７の左端部は、ケーシング１９内に設けられた軸受２０によって回転自在に支持されている。

モータ回転軸１１の右端部分は軸受１６から右側に寸法Ｌだけオーバーハングしており、寸法Ｌはモータ回転軸１１の右側先端が軸受１８の設置位置近傍となるように設定されている。一方、モータ回転軸１１の左端部は差動減速機部７のケーシング１９内に延在し、その外周面には遊星歯車減速機構を構成するサンギヤが形成されている。このサンギヤの周囲には複数のプラネタリギヤ２１が噛合しており、各プラネタリギヤ２１はケーシング１９に固定されたリングギヤ２２と噛合している。これらのプラネタリギヤ２１、リングギヤ２２およびモータ回転軸１１に形成されたサンギヤは、遊星歯車減速機構を構成している。

プラネタリギヤ２１の公転軸出力は、軸受２３によって回転自在に支持されたプラネタリキャリア２４によって取り出される。このプラネタリキャリア２４はデフケースを兼ねており、差動歯車機構２５はプラネタリキャリア２４の回転によって回転する。差動歯車機構２５の一方の出力軸は左側の車輪３を駆動するためのドライブシャフト２６を構成しており、他方の出力軸は右側の車輪４を駆動するドライブシャフト１７を構成している。上述した軸受２０はプラネタリキャリア２４に設けられている。また、ドライブシャフト２６は、差動減速機部７のケーシング１９に設けられた軸受２７とプラネタリキャリア２４に設けられた軸受２８とにより回転自在に支持されている。

インバータ部８のケーシング１５の外周にはカバー２９が設けられていて、このカバー２９とケーシング１５とで形成される空間に電動モータを制御駆動するインバータユニット３０が設けられている。上述したバッテリ５からの直流電力は、インバータユニット３０に設けられたスイッチング素子等により電動モータに必要な駆動電圧に変換され、ステータ１０の巻線９に給電される。

軸受１８の右側のドライブシャフト１７とケーシング１５との隙間にはオイルシール３１が設けられ、軸受２７の左側のドライブシャフト２６とケーシング１９との隙間にはオイルシール３２が設けられている。また、軸受１６の左側のモータ回転軸１１とケーシング１５との隙間にはオイルシール３３が、軸受１４の右側のモータ回転軸１１とケーシング１３との隙間にはオイルシール３４それぞれ設けられている。

その結果、軸受１４，２０，２３，２７，２８が設けられたケーシング１９の内部空間Ｓ１は、オイルシール３２によって外部空間から隔離されるとともに、オイルシール３４によってステータ１０やロータ１２が設けられたケーシング１３の内部空間Ｓ２からも隔離される。また、軸受１６，１８が設けられたケーシング１５の内部空間Ｓ３は、オイルシール３１によって外部空間から隔離されるとともに、オイルシール３３によってケーシング１３の内部空間Ｓ２からも隔離される。

オイルシールによって隔離されたケーシング１９の内部空間Ｓ１と、オイルシールによって隔離されたケーシング１５の内部空間Ｓ３とは、モータ回転軸１１とドライブシャフト１７との隙間空間Ｓ４によって連通している。その結果、空間Ｓ１，Ｓ３，Ｓ４からなる一つの空間は、オイルシール３１，３２，３３，３４によって封止されている。そして、その封止空間には所定量の潤滑油が充填されている。

潤滑油の充填量は、駆動モータユニット１が水平状態にあるときに、少なくとも潤滑油が隙間空間Ｓ４に入り込んで内部空間Ｓ１内の潤滑油と内部空間Ｓ３内の潤滑油とが行き来でき、各軸受１４，１６，１８，２０，２３，２７，２８の一部もしくは全部が潤滑油に浸る程度に設定する。これにより、各軸受１４，１６，１８，２０，２３，２７，２８、差動歯車機構２５および遊星歯車減速機構は、共通の潤滑油によって潤滑されることになる。

そのため、従来、各軸受を個別に給油する場合に生じやすい各軸受毎の潤滑油劣化度合いの差異を防止することができる。また、局所的な油温上昇によるフリクションの悪化を防止できる。さらに、ケーシング１５，１９が潤滑油室も兼ねているので、従来のように潤滑油室を専用に設けたりする必要がなく、小型化、軽量化、コスト減を図ることができる。

潤滑油を交換する場合には、差動減速機部７の下端に設けられたドレン孔３５のプラグ３６を外し、そのドレン孔３５より潤滑油を排出する。そして、差動減速機部７の上端に設けられた給油口３７から新しい潤滑油を充填すると、モータ回転軸１１とドライブシャフト１７との隙間空間Ｓ４を介して内部空間Ｓ３にも新しい潤滑油が供給される。なお、図３に示すようにケーシング１５にもドレン孔３８を設けることにより、内部空間Ｓ３内の潤滑油の排出をより確実に行わせることができる。３９はドレン孔３８用のプラグである。

ところで、モータ駆動ユニット１は図２に示したように車両走行用として車両２に搭載されるものであり、車両２が前後左右に傾いた場合にはモータ駆動ユニット１も同様に前後左右に傾くことになる。登坂路などのように車両２が前後に傾いた場合には、モータ駆動ユニット１をドライブシャフト１７の軸回りに回転することと同様なので、潤滑油の液面レベルは変化せず歯車や軸受に潤滑油切れが生じることはない。

また、バンク路などを走行した場合に車両２が左右に傾いた状態になると、傾き状態に応じて潤滑油が隙間空間Ｓ４を介して内部空間Ｓ１と内部空間Ｓ３との間で移動することになる。しかし、隙間空間Ｓ４は内部空間Ｓ１，Ｓ３の上下方向の中間位置にあるため、内部空間Ｓ１または内部空間Ｓ３の潤滑油の全てが反対側の空間に移動することはない。

図１に示すモータ駆動ユニット１では内部空間Ｓ１の容積を内部空間Ｓ３の容積よりも十分大きく設定しているので、右側に大きく傾斜して潤滑油が内部空間Ｓ３に集中した場合でも、内部空間Ｓ１には十分な量の潤滑油が残り、歯車や軸受の潤滑に支障が出ない。さらに、内部空間Ｓ３においてはモータ回転軸１１が寸法Ｌだけオーバーハングして軸受１８の近くまで延在しているため、左側に傾いた場合に潤滑油がモータ回転軸１１のオーバーハング部により堰き止められて、内部空間Ｓ３からの潤滑油の流出が抑えられ、オーバーハング部の下部に溜まった潤滑油により軸受１６，１８が潤滑される。

なお、図１に示す例では、内部空間Ｓ３にある軸受１６と軸受１８の径を同一としているが、図４に示す変形例のように軸受１８の径を軸受１６よりも大きくすることにより、より大きく左側に傾斜した場合でも軸受１８の油潤滑を良好に保つことができる。

上述した実施の形態では、ドライブシャフト１７を右車輪４に接続しドライブシャフト２６を左車輪３に接続したが、左右逆に接続するように車両２に搭載しても良い。また、図１に示すモータ駆動ユニットに限らず、同様の同軸機構であれば本発明の油潤滑構造を適用することができる。

以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、軸受１４，１６は第１軸受を、軸受１８，２０は第２軸受を、モータ回転軸１１は第１回転軸を、ドライブシャフト１７は第２回転軸を、隙間空間Ｓ４は空隙を、内部空間Ｓ１は第１潤滑室を、内部空間Ｓ３は第２潤滑室をそれぞれ構成する。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。

本発明による油潤滑構造を備えたモータ駆動ユニットの断面図である。 車両２に搭載されたモータ駆動ユニット１を示す平面図である。 ケーシング１５にドレン孔を設けた場合の断面図である。 図１に示したモータ駆動ユニット１の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１ モータ駆動ユニット
２ 車両
３，４ 車輪
５ バッテリ
６ モータ部
７ 差動減速機部
８ インバータ部
９ 巻線
１０ ステータ
１１ モータ回転軸
１２ ロータ
１３，１５，１９ ケーシング
１４，１６，１８，２０，２３，２７，２８ 軸受
１７，２６ ドライブシャフト
２１ プラネタリギヤ
２２ リングギヤ
２４ プラネタリキャリア
２５ 差動歯車機構
３０ インバータユニット
３１，３２，３３，３４ オイルシール
３５，３８ ドレン孔
３６，３９ プラグ
Ｓ１〜Ｓ３内部空間
Ｓ４ 隙間空間

Claims (4)

1. 両端が第１軸受によって回転支持されている中空の第１回転軸と、
   前記第１回転軸と連動して回転する第２回転軸とを備え、
   前記第２回転軸が、前記第１回転軸の中空部分を空隙を有して貫通するとともに、前記第１回転軸の両端から外部に延在し、前記第２回転軸の両端が第２軸受によりそれぞれ回転支持されている同軸機構の油潤滑構造において、
   前記同軸機構の一端側に設けられた前記第１軸受および前記第２軸受が収容され、前記一端側の第１軸受および第２軸受に潤滑油を供給する第１潤滑油室と、
   前記空隙を介して前記第１潤滑油室と連通するとともに、前記同軸機構の他端側に設けられた前記第１軸受および前記第２軸受が収容され、前記他端側の第１軸受および第２軸受に潤滑油を供給する第２潤滑油室とを備え、
   前記第１潤滑油室、前記第２潤滑油室および前記空隙に拡がった共通の潤滑油溜まりが形成されるように潤滑油を充填し、
   前記第１潤滑油室の容積を前記第２潤滑油室の容積よりも大きくし、
   前記第１回転軸の少なくとも一端を、その一端側に設けられた前記第１軸受から前記第２回転軸の同一端側に設けられた前記第２軸受の近傍まで延在させたことを特徴とする同軸機構の油潤滑構造。
2. 請求項１に記載の同軸機構の油潤滑構造において、
   前記第２軸受の外径を、前記第１軸受の外径以上としたことを特徴とする同軸機構の油潤滑構造。
3. 請求項１または２に記載の同軸機構の油潤滑構造において、
   前記潤滑油を、前記同軸機構が水平状態にあるときに、前記第１軸受及び前記第２軸受の一部もしくは全部が潤滑油に浸るように充填したことを特徴とする同軸機構の油潤滑構造。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の同軸機構の油潤滑構造において、
   前記同軸機構は、電動モータの回転を差動減速機により減速して左右駆動軸に振り分けるモータ駆動ユニットであって、駆動軸方向に沿って電動モータに電力を供給するインバータが収納されるインバータ部、電動モータおよび差動減速機を順に連結して一体としたものであり、
   前記第１回転軸を前記電動モータの回転軸とし、前記第２回転軸を前記左右駆動軸の一方としたことを特徴とする同軸機構の油潤滑構造。

Images