JP5066925B2 - 車輪駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両駆動装置に関し、特に、インホイールモータを有する車輪駆動装置に関するものである。
近年、電気自動車、ハイブリッド自動車及び燃料電池自動車などのように、車両推進用の駆動源として交流式モータを採用し、この交流式モータを駆動するモータ駆動装置を搭載する自動車が登場している。このような自動車では、左右の駆動輪または左右及び前後の4つの駆動輪に駆動用のモータをそれぞれ設ける、所謂、インホイールモータを搭載することが検討されている。
一般的なインホイールモータは、モータと、このモータにより回転する駆動軸と、この駆動軸の一端部に設けられて駆動軸の回転により駆動するオイルポンプと、このオイルポンプからのオイルをモータのステータコアの外周に供給するオイル通路とを有している。従って、オイルポンプは、オイル溜からオイルを汲み上げ、その汲み上げたオイルをオイル通路を通してモータのステータコアの外周に供給することで、このモータや減速機などの回転軸を支持するベアリングに対して、オイルを供給して適正な潤滑を行うことができる。
なお、このような車輪駆動装置としては下記特許文献1に記載されたものがある。
特開2005−073364号公報
上述した従来のインホイールモータでは、モータにより回転する駆動軸にオイルポンプが設けられ、この回転軸とタイヤ(ホイール)の回転軸とが同一軸線上に配置されている。そのため、車両の前進時には、モータにより駆動軸が正回転方向に回転することで、オイルポンプが適正に駆動し、オイル溜のオイルを吸入ポートから吸入し、吸入したオイルを吐出ポートからオイル通路に吐出し、このオイル通路を通してモータに供給することができる。ところが、車両の後退時には、モータにより駆動軸が逆回転方向に回転ため、オイルポンプが適正に駆動せず、オイル溜のオイルを吸入ポートから吸入することが困難となり、適量のオイルをモータに供給することが困難となってしまう。
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、モータの回転状態に拘らず所定の位置に適正にオイルを供給可能とすることで潤滑性能の向上を図った車輪駆動装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の車輪駆動装置は、ホイール内に配設されるモータの回転力を減速機により減速して前記ホイールに伝達することで車輪を駆動する車輪駆動装置において、前記減速機は複数の歯車を有し、前記モータは、前記減速機の歯車よりも車両後方側に配置され、車両後退時における前記減速機の歯車の回転によりかき上げられたオイルを貯留するオイル貯留部が、前記モータの駆動軸より上方側に設けられることを特徴とするものである。
本発明の車輪駆動装置では、前記オイル貯留部は、前記モータを収容するモータハウジング内に中空形状をなして形成されると共に、前方側及び前記減速機の歯車側に開口して形成されることを特徴としている。
本発明の車輪駆動装置では、前記モータにより作動するオイルポンプが設けられると共に、前記モータのコイルエンド周りに沿って複数のオイル分配部を有するオイル搬送通路が設けられ、前記オイルポンプと前記オイル搬送通路がオイル供給通路により連通されることを特徴としている。
本発明の車輪駆動装置では、前記オイル貯留部と前記オイル搬送通路がオイル連通路により連通されることを特徴としている。
本発明の車輪駆動装置では、前記減速機の外側に配設されるベアリングと、該ベアリングの内輪と前記減速機の外周との間に配置されて車両の懸架装置に対して固定される円筒形状をなす内輪側部材と、前記ベアリングの外輪及び前記ホイールに固定されて前記内輪側部材に対して回転可能に保持される円筒形状をなす外輪側部材と、前記減速機からの出力を前記外輪側部材に伝達する動力伝達部材とを設けることを特徴としている。
本発明の車輪駆動装置では、ラジエータの電動ファンにより冷却風を前記モータに導くエアダクトと、車両の走行状態を検出する車両走行状態検出手段と、該車両走行状態検出手段が車両の後退走行を検出したときに前記電動ファンによる冷却風を前記エアダクトを通して前記モータに導入する制御手段を設けることを特徴としている。
本発明の車輪駆動装置によれば、ホイール内にモータと減速機を配置して構成し、減速機を複数の歯車により構成し、モータをこの減速機の歯車よりも車両後方側に配置し、車両後退時における減速機の歯車の回転によりかき上げられたオイルを貯留するオイル貯留部をモータの駆動軸より上方側に設けるので、車両の後退時には、減速機の歯車にオイルがかき上げられ、このかき上げられたオイルを所定の位置に供給することができ、その結果、モータの回転状態に拘らず所定の位置に適正にオイルを供給可能とすることで潤滑性能の向上を図ることができる。
以下に、本発明に係る車輪駆動装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
図1は、本発明の実施例1に係る車輪駆動装置を表す縦断面図、図2は、図1のII−II断面図、図3は、図1のIII−III断面図、図4は、実施例1の車輪駆動装置におけるハブベアリング周辺のオイルシール構造を表す断面図である。
本実施例の車輪駆動装置において、図1乃至図3に示すように、車輪11は、ホイール12の外周部に図示しないタイヤが装着されて構成される。この車輪11(ホイール12)は、懸架装置であるダブルウィッシュボーン式のサスペンションにより車両に支持されている。即ち、ホイール12は、図示しないアッパアーム、ロアアーム、ナックル、ショックアブソーバなどにより車体に対して操舵可能で、且つ、回転可能に支持されている。
ホイール12は、円筒形状をなし、車両外方(図1にて左方)に位置して環状をなすフランジ部12aが一体に形成され、このフランジ部12aにブレーキディスク13の取付部13aが密着した状態で複数のハブボルト14により固定されている。また、外輪側部材15は、円筒形状をなし、外周側に一体に形成されたフランジ部15aがブレーキディスク13の取付部13aに密着した状態で、複数のハブボルト14によりこのブレーキディスク13と共にホイール12に固定されている。即ち、ハブボルト14の先端ねじ部がホイール12のフランジ部12a及びブレーキディスク13の取付部13aに形成された各貫通孔を貫通し、外輪側部材15のフランジ部15aに形成されたねじ孔に螺合することで、ホイール12とブレーキディスク13と外輪側部材15が一体に固定されている。
外輪側部材15の内側には、ハブベアリング16を介して内輪側部材17が相対回転自在に設けられている。この場合、ハブベアリング16を構成するアウターレースは、外輪側部材15の一部により構成される一方、ハブベアリング16を構成するインナーレースは、内輪側部材17の一部により構成されており、外輪側部材15と内輪側部材17との間に複数のボール16aが支持されている。そして、外輪側部材15と内輪側部材17とにおけるボール16aの外側には、ベアリングシール18,19が設けられており、ハブベアリング16内に充填されたグリースの外部漏洩が防止されている。
一方、中空形状をなすモータハウジング21は、ナックルと一体に形成されており、内部にモータ22が収容されている。このモータ22は、駆動中心O1がホイール12の回転中心O2に対して所定距離だけオフセット(偏心)した位置に配置されている。即ち、モータ22の駆動中心O1は、ホイール12の回転中心O2に対して、上方に所定高さHだけオフセットすると共に、後方に所定長さLだけオフセットして配置されている。
このモータ22において、駆動軸23は、軸方向における一端部がモータハウジング21にベアリング24を介して回転自在に支持されると共に、他端部がモータハウジング21にボルトにより固定されたモータカバー25にベアリング26を介して回転自在に支持されている。この駆動軸23の外周側には、ロータ27が一体に形成される一方、モータハウジング21には、ロータ27の外周側に対向し、且つ、所定の隙間をもってステータコイルを巻装したステータコア28がリング形状をなして固定されている。
本実施例にて、減速機は、カウンターギア機構31と遊星歯車機構32とからなる2軸の減速機構である。カウンターギア機構31において、駆動軸23の一端部に駆動歯車33がスプライン嵌合すると共に止め具34により一体回転自在に連結されている。一方、ホイール12の回転中心O2に位置する駆動連結軸35は、一端部に従動歯車(カウンターギア)36が一体に形成されており、従動歯車36が駆動歯車33と噛み合っている。この場合、駆動歯車33に対して従動歯車36が大径に形成されており、これによりカウンターギア機構31の減速比が設定される。なお、モータ22の駆動中心O1とホイール12の回転中心O2とのオフセット量は、駆動歯車33と従動歯車36の半径の合計値となる。
一方、遊星歯車機構32は、カウンターギア機構31よりも車両外方側であって、内輪側部材17の内側に配置されており、ホイール12の回転中心O2と同軸上に位置している。この遊星歯車機構32は、サンギア37と、複数のプラネタリギア38と、プラネタリキャリア39と、リングギア40とから構成されている。
駆動連結軸35は、一端部がモータハウジング21にベアリング41を介して回転自在に支持され、他端部が外輪側部材15に固定された動力伝達部材としてのアウトプットプレート42にベアリング43を介して回転自在に支持されている。サンギア37は、この駆動連結軸35の他端部に一体に形成されている。複数(本実施例では、4つ)のプラネタリギア38は、支持軸44にローラベアリング45を介して相対回転自在に支持され、サンギア37の外周辺に周方向に均等間隔で配置されると共に、サンギア37に噛み合っている。そして、この支持軸44は、各軸端部がプラネタリキャリア39により支持されることで、複数のプラネタリギア38は、このプラネタリキャリア39と共に周方向における間隔が維持された状態で、サンギア37の周囲を公転可能となっている。リングギア40は、外周面に形成されたスプライン40aが内輪側部材17の内周面に形成されたスプライン17aに嵌合して一体に連結されており、一対の止め具46,47により軸方向の相対移動が阻止されている。そして、複数のプラネタリギア38がリングギア40に噛み合っている。
なお、プラネタリギア38の端面とプラネタリキャリア39との間には、スラスト円筒ころ48が介装され、両者の周方向に相対移動を許容する一方、軸方向の相対移動を防止している。また、プラネタリキャリア39と駆動連結軸35のフランジ部35aとの間には、スラスト円筒ころ49が介装され、両者の周方向に相対移動を許容している。
アウトプットプレート42は円板形状をなし、遊星歯車機構32における車両外方側を被覆するように外周部が外輪側部材15に嵌合し、且つ、カシメにより一体に連結されている。また、このアウトプットプレート42は、その内面(遊星歯車機構32)側にリング形状をなす外フランジ部42aが形成されており、この外フランジ部42aの内周面とプラネタリキャリア39の外周面とがスプライン嵌合することで、一体に回転可能となっている。なお、アウトプットプレート42は、その内面(遊星歯車機構32)側にリング形状をなす内フランジ部42bが形成されており、この内フランジ部42bがプラネタリキャリア39に接触することで、両者の軸方向の相対移動を防止している。
また、アウトプットプレート42における車両外方側には、円板形状をなすカバー50が設けられており、外周部がホイール12フランジ部12aとアウトプットプレート42及び外輪側部材15の間に挿入されて一体に嵌合している。
なお、51は、基端部が車体側に支持されたロアアームであり、ボールジョイント52を介してナックルアーム53が連結されており、このナックルアーム53の前端部には、図示しないボールジョイントを介してタイロッドが連結されている。また、車体とロアアーム51との間には、図示しないショックアブソーバ及びコイルスプリングが介装されている。
従って、モータ22に通電すると、ステータコア28に対してロータ27と共に駆動軸23が回転し、この駆動軸23に固結される駆動歯車33が回転し、この駆動歯車33と噛み合う従動歯車36が回転し、この従動歯車36が固結される駆動連結軸35が回転することで、1段目の減速が実現される。続いて、駆動連結軸35が回転すると、この駆動連結軸35に形成されるサンギア37が回転し、複数のプラネタリギア38がサンギア37及びリングギア40に噛み合ったまま回転しながら公転し、複数のプラネタリギア38を支持するプラネタリキャリア39が回転することで、2段目の減速が実現される。そして、プラネタリキャリア39が回転すると、このプラネタリキャリア39とスプライン嵌合されるアウトプットプレート42が回転し、このアウトプットプレート42に連結される外輪側部材15及びホイール12が回転し、車輪11を回転駆動することができる。
また、オイルタンク61は、モータハウジング21の下部にカバー62が固定されることで、所定容積の空間が形成されることで構成されている。このオイルタンク61は、カウンターギア機構31と遊星歯車機構32に構成される減速機構より下方で、且つ、ボールジョイント52より車両外方で、ブレーキディスク13の内部空間を利用して配置されている。このオイルタンク61は、モータ22の冷却やカウンターギア機構31及び遊星歯車機構32の潤滑に使用されるオイルを貯留することができる。また、オイルタンク61は、上方に配置されるこのモータ22、カウンターギア機構31、遊星歯車機構32の収容空間と連通しており、これらに供給して落下するオイルを受け止めることができる。
オイルポンプ63は、歯車式オイルポンプであって、モータ22と遊星歯車機構32との間に配置されている。即ち、駆動連結軸35の軸方向一方側に対向して、モータハウジング21にポンプ室64が形成されており、このポンプ室64にインナーロータ65とアウターロータ66からなるオイルポンプ63が収容されている。インナーロータ65は、駆動連結軸35における一方の軸端部から延出されたポンプ回転軸35aに一体に連結される一方、アウターロータ66は、ポンプ室64内に揺動自在に収容され、インナーロータ65とアウターロータ66は所定距離偏心した状態で噛み合っている。また、モータハウジング21には、ポンプ室64にインナーロータ65及びアウターロータ66が収容され、且つ、ポンプ回転軸35aが進入した状態で、内部をシールするシールカバー67が固定されている。
また、モータハウジング21には、オイルタンク61とオイルポンプ63のポンプ室64とを連通するサクション通路68が形成されている。そして、ポンプ室64側には、このサクション通路68が連通する位置に吸入ポート69が形成されている。
従って、駆動連結軸35が回転すると、この駆動連結軸35と一体のポンプ回転軸35aが回転し、インナーロータ65が回転し、このインナーロータ65と噛み合うアウターロータ66が揺動回転する。すると、オイルタンク61内のオイルが、サクション通路68を通して汲み上げられ、このサクション通路68から吸入ポート69を通してポンプ室64に吸入されたオイルが、インナーロータ65とアウターロータ66との間に入って圧送され、所定の箇所に供給することができる。
駆動連結軸35は、その中心(ホイール12の回転中心O2)部に、その長手方向に沿ってオイル孔70が形成されており、このオイル孔70の一端は、第1吐出ポート71を介してポンプ室64に連通し、他端は外部に開口している。また、駆動連結軸35には、径方向に沿ってオイル孔72が形成され、一端がオイル孔70の中間位置に連通し、他端が外部に開口している。
モータ22の外周辺、具体的には、ステータコア28のコイルエンド28a周りに沿ってオイルデリバリパイプ73が配置され、このオイルデリバリパイプ73の内部にオイル搬送通路74が形成されている。このオイルデリバリパイプ73は、角パイプにより円弧形状をなして形成されており、コイルエンド28aの外周面とモータハウジング21の内周面との間の空間に配置され、モータハウジング21に固定されている。
オイルデリバリパイプ73は、その長手方向における一端部に入口孔75が形成されており、この入口孔75はプレッシャ通路(オイル供給通路)76を介してポンプ室64の第2吐出ポート77に連通している。また、オイルデリバリパイプ73は、その外周面に周方向に所定間隔で複数の分配孔(オイル分配部)78が形成される一方、この各分配孔78に対応するモータハウジング21には、モータ22の軸方向に沿ってオイル溝79がそれぞれ形成されており、オイル搬送通路74は、各分配孔78を通してオイル溝79と連通している。更に、オイルデリバリパイプ73は、その内周面に周方向に所定間隔で複数の分配孔(オイル分配部)80が形成されており、オイル搬送通路74は、各分配穴80を通してモータハウジング21内と連通している。
また、本実施例では、上述したように、モータ22(中心O1)は、オイルポンプ63が装着された駆動連結軸35(中心O2)よりも車両後方側に配置されており、モータハウジング21には、車両後退時におけるオイルポンプ63の作動時に、このオイルポンプ63のインナーロータ(駆動ギヤ)65によりかき上げられたオイルを貯留するオイル貯留部81が、モータ22の駆動軸23より上方側に設けられている。
即ち、モータハウジング21にて、駆動歯車33の上方に位置して駆動歯車33の歯面に沿った円弧形状をなす下部壁21aが形成されると共に、モータ22のロータ27の端面に対向する横壁21bが形成されることで、中空形状をなすオイル貯留部81が形成されている。そして、このオイル貯留部81は、車両前方側がオイルポンプ63のインナーロータ65側に向けて開口している。また、オイル貯留部81は、モータハウジング21に形成されたオイル連通路82を介してオイルデリバリパイプ73のオイル搬送通路74に連通している。なお、オイルデリバリパイプ73は、下端部がオイル帰還通路83を介してオイルタンク61に連結されている。
従って、オイルポンプ63によりオイルタンク61から汲み上げられたオイルが第1吐出ポート71に吐出されると、このオイルは、オイル孔70を通ってその先端部からベアリング43に供給され、駆動連結軸35の遠心力によりオイル孔72を通して各プラネタリギア38やローラベアリング45へ供給されることで、これらを潤滑することができる。そして、ベアリング43、プラネタリギア38、ローラベアリング45を潤滑したオイルは、重力により落下してオイル帰還通路83を通ってオイルタンク61に戻される。
また、オイルポンプ63により第2吐出ポート77に吐出されたオイルは、プレッシャ通路76を通って入口孔75からオイルデリバリパイプ73に入り、オイル搬送通路74によりモータ22のコイルエンド28a周りに圧送される。すると、オイル搬送通路74のオイルは、複数の分配孔78,80に吐出される。この各分配孔78に吐出されたオイルは、各オイル溝79に沿って流れ、ステータコア28の外周面の全体に供給されることで、このステータコア28を冷却することができる。一方、各分配孔80に吐出されたオイルは、コイルエンド28aに直接供給され、ステータコイルを冷却することができる。また、各分配孔78,80に吐出されたオイルは、ステータコア28を冷却した後、駆動軸23に落下してベアリング24,26,41に流れてこれらを潤滑することができる。
一方、車両が後退するとき、モータ22の回転方向が逆になるため、インナーロータ65も逆回転となり、オイルポンプ63は、オイルタンク61内のオイルを吸入ポート69が吸入し、このオイルを適正に各吐出ポート71,77に吐出することができない。この場合、本実施例では、モータ22が遊星歯車機構32よりも車両後方側に配置されているため、遊星歯車機構32を構成するサンギア37、プラネタリギア38、プラネタリキャリア39の回転力により遊星歯車機構32に供給されたオイルが上後方にかき上げられ、このかき上げたオイルをモータ22に供給することができると共に、オイル貯留部81に供給して貯留することができる。そして、オイル貯留部81に貯留されたオイルは、オイル連通路82を通ってオイルデリバリパイプ73のオイル搬送通路74に供給されることとなり、このオイル搬送通路74から、前述と同様に、所定の箇所にオイルを供給することができる。
また、本実施例にて、ハブベアリング16は、上述したように、アウターレースが外輪側部材15により構成され、インナーレースが内輪側部材17により構成され、外輪側部材15と内輪側部材17との間に複数のボール16aが支持され、外輪側部材15と内輪側部材17とにおけるボール16aの両側に、それぞれベアリングシール18,19が設けられている。この場合、ハブベアリング16内、つまり、ベアリングシール18,19により封止されるボール16aが配置されるベアリング内部に、第1潤滑材としてのグリースが充填される一方、このハブベアリング16を除く他のベアリングや減速機に対して第2潤滑材としてのオイルが供給される。そのため、ハブベアリング16を潤滑するグリースと他のベアリングや減速機を潤滑するオイルとの混合を防止する複数のシール部を有するシール部材91が設けられている。
即ち、図4に詳細に示すように、シール部材91は、遊星歯車機構32とベアリングシール18,19とを連通する空間部、つまり、内輪側部材17とアウトプットプレート42の外フランジ部42aとの間に介装されている。このシール部材91は、リング形状をなし、断面がL字形状をなす左右一対の金属環92a,92bの周囲がゴム部材93a,93bにより被覆され、内蔵されるばね94a,94bにより外側に付勢される2つのシール部を95a,95bが形成され、このシール部95a,95bの間に空洞部96が形成されて構成されている。そして、シール部材91は、金属環92a,92bが位置する2つの外周面97a,97bが内輪側部材17の内周面に接触し、2つのシール部95a,95bがアウトプットプレート42の外フランジ部42aの外周面に接触するように装着されている。
また、このシール部材91における2つのシール部95a,95bの間に侵入したオイルを外部に排出する排出孔101が設けられている。この排出孔101は、車両外方側からカバー50を貫通してアウトプットプレート42に形成された車軸方向に沿う第1、第2孔部102,103と、この第2孔部103の奥部からアウトプットプレート42の外フランジ部42aの外周面に開口する第3孔部104とから構成され、この第3孔部104は、シール部材91における2つのシール部95a,95bの間に開口している。なお、この排出孔101は、カバー50及びアウトプットプレート42の周方向に均等間隔で複数(好適には、180度間隔で2つ)設けられている。
従って、遊星歯車機構32に供給されたオイルが、リングギア40の周辺に流れ、このリングギア40からアウトプットプレート42側に流動しても、シール部材91によりリングギア40からアウトプットプレート42側へのオイルの流動が防止され、ハブベアリング16へのオイルの流動を阻止することができる。また、リングギア40からアウトプットプレート42側に流動したオイルが、シール部材91における一方のシール部95bを越えて内部に侵入しても、この進入したオイルは、排出孔101を通って外部に排出されることとなり、ハブベアリング16へのオイルの流動を阻止することができると共に、オイルの滞留を防止することができる。
また、図3に示すように、遊星歯車機構32にて、リングギア40は、外周面に形成されたスプライン40aが内輪側部材17の内周面に形成されたスプライン17aに嵌合して一体に連結され、軸方向の端部が止め具46,47により係止されている。そして、リングギア40のスプライン40aと内輪側部材17のスプライン17aが嵌合するスプライン嵌合部にて、その下部に欠歯部40b,17bが形成されることで、ここに所定の隙間Sが形成されている。この場合、リングギア40及び内輪側部材17における欠歯部40b,17bは、周方向における所定角度範囲にわたって形成されている。なお、本実施例では、互いに噛み合うリングギア40のスプライン40aと内輪側部材17のスプライン17aの両方に欠歯部40b,17bを形成したが、リングギア40のスプライン40aまたは内輪側部材17のスプライン17aのうちの少なくともいずれか一方に欠歯部40b,17bを形成することで、ここに所定の隙間Sを形成すればよく、一方に欠歯部を設けた場合には加工コストを低減することができる。
従って、リングギア40と内輪側部材17をスプライン嵌合することで、車輪11(ホイール12)からの外力がスプライン嵌合部(スプライン40a,17a)を介してリングギア40、つまり、遊星歯車機構32に入力することとなり、車輪11からの外力がスプライン嵌合部により緩和され、リングギア40の変形を抑制することができる。また、リングギア40及び内輪側部材17におけるスプライン嵌合部の下部に欠歯部40b,17bを設けたことで、遊星歯車機構32のリングギア40に供給されたオイルは、リングギア40及び内輪側部材17における欠歯部40b,17bの隙間Sを通ってオイルタンク61側に流れることとなり、ハブベアリング16へのオイルの流動を阻止することができると共に、オイルの滞留を防止することができる。
ここで、上述したように構成された実施例1の車輪駆動装置の作動について説明する。
実施例1の車輪駆動装置にて、図1乃至図4に示すように、車両の前進時、モータ22に通電し、ステータコア28に対して、ロータ27及び駆動軸23を図2にて時計回り方向に回転すると、その回転力が駆動歯車33及び従動歯車36を介して駆動連結軸35に伝達され、この駆動連結軸35が図2にて反時計回り方向Frに回転し、1段目の減速が実現される。そして、駆動連結軸35が回転するとサンギア37が回転し、複数のプラネタリギア38がサンギア37及びリングギア40に噛み合った状態で自転しながら公転し、プラネタリキャリア39が回転することで、2段目の減速が実現される。その後、プラネタリキャリア39の回転力がアウトプットプレート42及び外輪側部材15を介してホイール12に伝達され、車輪11を回転駆動して車両は前進することができる。
このとき、オイルポンプ63にて、駆動連結軸35の回転によりポンプ回転軸35aと共にインナーロータ65が回転し、オイルタンク61内のオイルをサクション通路68を通して汲み上げ、吸入ポート69からポンプ室64に吸入する。そして、オイルポンプ63からのオイルは、第1吐出ポート71に吐出され、オイル孔70を通ってベアリング43に供給されると共に、オイル孔72を通して各プラネタリギア38やローラベアリング45へ供給されることで、これらを潤滑することができる。
また、オイルポンプ63からのオイルは、第2吐出ポート77に吐出され、プレッシャ通路76を通ってオイルデリバリパイプ73に入り、オイル搬送通路74に圧送される。そして、このオイル搬送通路74のオイルは、各分配孔78から各オイル溝79に沿って流れ、ステータコア28の外周面の全体に供給されることで、このステータコア28を冷却することができる。また、オイル搬送通路74のオイルは、各分配孔80からコイルエンド28aに直接供給され、ステータコイルを冷却することができる。また、各分配孔78,80に吐出されたオイルは、ステータコア28を冷却した後、駆動軸23に落下してベアリング24,26,41に流れてこれらを潤滑することができる。その結果、モータ22の全体を冷却することができる。
一方、車両の後退時、モータ22に通電し、ステータコア28に対して、ロータ27及び駆動軸23を図2にて反時計回り方向に回転すると、その回転力が駆動歯車33及び従動歯車36を介して駆動連結軸35に伝達され、この駆動連結軸35が図2にて時計回り方向Reに回転し、1段目の減速が実現される。そして、駆動連結軸35が回転するとサンギア37が回転し、複数のプラネタリギア38がサンギア37及びリングギア40に噛み合った状態で自転しながら公転し、プラネタリキャリア39が回転することで、2段目の減速が実現される。その後、プラネタリキャリア39の回転力がアウトプットプレート42及び外輪側部材15を介してホイール12に伝達され、車輪11を回転駆動して車両は後退することができる。
このとき、モータ22の回転方向が逆になるため、オイルポンプ63が適正に作動することができないが、モータ22が遊星歯車機構32よりも車両後方側に配置されているため、サンギア37、プラネタリギア38、プラネタリキャリア39の回転力により遊星歯車機構32に供給されたオイルが上後方にかき上げられ、このかき上げたオイルがモータ22に供給されると共に、オイル貯留部81に供給して貯留される。そして、オイル貯留部81に貯留されたオイルは、オイル連通路82を通ってオイルデリバリパイプ73のオイル搬送通路74に供給されることとなり、このオイル搬送通路74から、前述と同様に、所定の箇所にオイルを供給することができる。
また、カウンターギア機構31や遊星歯車機構32に供給されたオイルは、遠心力や自重により下部外周側に移動し、例えば、リングギア40の周辺に流れ、この周辺に滞留しやすい。ところが、本実施例では、リングギア40とハブベアリング16との間にシール部材91が設けられているため、このシール部材91によりリングギア40からアウトプットプレート42側へのオイルの流動が阻止され、ハブベアリング16内へのオイルの流入を阻止することができる。また、リングギア40の周辺に滞留するオイルがシール部材91における一方のシール部95bを越えて内部に侵入しても、他方のシール部95aによりアウトプットプレート42側へのオイルの流動が阻止されると共に、この進入したオイルは排出孔101を通って外部に排出されるため、ハブベアリング16内へのオイルの流入を確実阻止することができると共に、オイルの滞留を防止することができる。
また、本実施例では、遊星歯車機構32にて、リングギア40と内輪側部材17がスプライン嵌合しており、車輪11からの外力がスプライン嵌合部(スプライン40a,17a)で緩和されてからリングギア40、つまり、遊星歯車機構32に入力することとなり、リングギア40の変形を抑制することができる。そして、リングギア40及び内輪側部材17におけるスプライン嵌合部の下部に欠歯部40b,17bが設けられており、リングギア40の周辺に滞留するオイルは、この欠歯部40b,17bの隙間Sを通ってオイルタンク61側に流れることとなり、ハブベアリング16側へのオイルの流動を阻止することができると共に、オイルの滞留を防止することができる。
このように実施例1の車輪駆動装置にあっては、ホイール12内に配設されるモータ22の回転力を、減速機を構成するカウンターギア機構31及び遊星歯車機構32により減速してホイール12に伝達することで車輪11を駆動可能に構成し、モータ22を遊星歯車機構32よりも車両後方側に配置している。
従って、車両の後退時には、遊星歯車機構32のサンギア37、プラネタリギア38、プラネタリキャリア39の回転力によりオイルがかき上げられ、このかき上げられたオイルをモータ22やカウンターギア機構31及び遊星歯車機構32に供給することができ、その結果、モータ22の回転状態に拘らず所定の位置に適正にオイルを供給可能とすることで、潤滑性能及び冷却性能を向上することができる。
また、実施例1の車輪駆動装置では、遊星歯車機構32のサンギア37、プラネタリギア38、プラネタリキャリア39の回転力によりかき上げられたオイルを貯留するオイル貯留部81を、モータ22の駆動軸23より上方側に設けている。従って、車両の後退時に、遊星歯車機構32のサンギア37、プラネタリギア38、プラネタリキャリア39の回転力によりオイルがかき上げられ、このかき上げられたオイルをオイル貯留部81に貯留することができ、このオイル貯留部81からモータ22やカウンターギア機構31及び遊星歯車機構32にオイルを供給することで、モータ22の回転状態に拘らず所定の位置に適正にオイルを供給可能とすることができる。
この場合、オイル貯留部81を、モータ22を収容するモータハウジング21内に中空形状をなして形成すると共に、車両前方側及び遊星歯車機構32のサンギア37、プラネタリギア38、プラネタリキャリア39側に開口して形成している。従って、簡単な構成で容易にオイル貯留部81を構成することができる。
また、実施例1の車輪駆動装置では、モータ22により作動するオイルポンプ63を設けると共に、モータ22のコイルエンド28a周りに沿って複数のオイル分配孔78,80を有するデリバリパイプ73を配置することでオイル搬送通路74を設け、オイルポンプ63とオイル搬送通路74がプレッシャ通路76により連通している。従って、車両の前進時には、オイルポンプ63によりプレッシャ通路76を通してオイル搬送通路74にオイルが圧送され、オイルは複数のオイル分配孔78,80からモータ22やカウンターギア機構31及び遊星歯車機構32に供給することができ、その結果、常時所定の位置に適正にオイルを供給可能とすることで、潤滑性能及び冷却性能を向上することができる。
また、オイル貯留部81とオイル搬送通路74がオイル連通路82により連通している。従って、車両の後退時には、遊星歯車機構32のサンギア37、プラネタリギア38、プラネタリキャリア39の回転力によりオイルがかき上げられ、このかき上げられたオイルをオイル貯留部81に貯留され、オイル貯留部81のオイルがオイル連通路82を通してオイル搬送通路74に供給されることとなり、このオイル搬送通路74からオイル分配孔78,80によりモータ22やカウンターギア機構31及び遊星歯車機構32に適正にオイルを供給することができる。
更に、実施例1の車輪駆動装置では、車両の懸架装置に対して内輪側部材17を設け、内輪側部材17の外側にハブベアリング16を介して外輪側部材15を回転自在に支持し、この外輪側部材15にホイール12を固定する一方、内輪側部材17の内側に遊星歯車機構32を収容し、この遊星歯車機構32にアウトプットプレート42を介してホイール12と駆動連結している。従って、ハブベアリング16と遊星歯車機構32とを並列に配置することで、車軸(車幅)方向の長さを短縮することができる。
また、この場合、減速機をカウンターギア機構31と遊星歯車機構32により構成し、モータ22の回転中心O1と遊星歯車機構32におけるサンギア37の回転中心O2とを所定量オフセットしている。従って、この公正にすることで、車軸(車幅)方向の長さを短縮することができる。
図5は、本発明の実施例2に係る車輪駆動装置を表す概略構成、図6は、実施例2の車輪駆動装置におけるモータ冷却制御を表すフローチャート、図7及び図8は、実施例2の車輪駆動装置におけるモータ冷却制御の変形例を表すフローチャートである。なお、本実施例の車輪駆動装置における全体構成は、上述した実施例1とほぼ同様であり、図1乃至図4を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
実施例2の車輪駆動装置において、図5に示すように、車両における左右の前輪には、モータ22を搭載した車輪11が懸架装置により支持されている。また、車両の前部には、エンジン冷却水を走行風により冷却するラジエータ201が搭載されると共に、このラジエータ201の後方に電動ファン202が配置されている。そして、この電動ファン202により発生する冷却風を左右の車輪11の各モータ22に導くエアダクト203が設けられている。この電動ファン202は、制御手段としての電気制御ユニット(ECU)204により駆動制御可能である。また、図示しない変速機の変速操作装置205には、車両走行状態検出手段としての変速操作位置検出センサ206が設けられており、変速操作位置検出センサ206の検出結果がECU204に出力されており、ECU204は、少なくとも変速操作位置検出センサ206が車両の後退走行を検出したときに、電動ファン202による冷却風をエアダクト203を通してモータ22に導入するようにしている。また、車両には傾斜センサ207が設けられており、傾斜センサ207の検出結果がECU204に出力される。
ここで、ECU204によるモータ22の冷却制御について、具体的に説明する。
モータ22の冷却制御において、図6に示すように、ステップS11にて、ECU204は、変速操作位置検出センサ206がRレンジを検出したかどうかを判定し、変速操作位置がRレンジにあると判定したら、ステップS12に移行する。ステップS12にて、ECU204は、傾斜センサ207が車両の登坂状態を検出したかどうかを判定し、傾斜207が登坂状態にあると判定したら、ステップ13に移行する。そして、このステップS13にて、ECU204は、電動ファン202を駆動して冷却風をエアダクト203を通してモータ22に導入する。そのため、車両の後退時で、オイルポンプによるオイル供給が十分でなく、且つ、モータ出力の大きいときにモータ22を適正に冷却することができる。
一方、ステップS11にて、変速操作位置検出センサ206がRレンジを検出しなかったり、ステップS12にて、傾斜センサ207が車両の登坂状態を検出しなかったときには、ステップ14に移行し、ECU204は、電動ファン202を停止する。
なお、ECU204によるモータ22の冷却制御は、上述した方法に限定されるものではない。
例えば、モータ22の冷却制御において、図7に示すように、ステップS21にて、ECU204は、変速操作位置検出センサ206がRレンジを検出したかどうかを判定し、変速操作位置がRレンジにあると判定したら、ステップS22に移行する。ステップS22にて、ECU204は、傾斜センサ207が車両の登坂状態を検出したかどうかを判定し、傾斜センサ207が登坂状態にあると判定したら、ステップ23に移行する。そして、このステップS23にて、ECU204は、電動ファン202を最大駆動して冷却風の強風をエアダクト203を通してモータ22に導入する。そのため、車両の後退時で、オイルポンプによるオイル供給が十分でなく、且つ、モータ出力の大きいときにモータ22を効率良く冷却することができる。
一方、ステップS22にて、傾斜センサ207が車両の登坂状態を検出しなかったときには、ステップ24に移行し、ここで、ECU204は、電動ファン202を最小駆動して冷却風の弱風をエアダクト203を通してモータ22に導入する。そのため、車両の後退時で、オイルポンプによるオイル供給が十分でないときにモータ22を適正に冷却することができる。
そして、ステップS21にて、変速操作位置検出センサ206がRレンジを検出しなかったときには、ステップ25に移行し、ECU204は、電動ファン202を停止する。
また、モータ22の冷却制御において、図8に示すように、ステップS31にて、ECU204は、変速操作位置検出センサ206がRレンジを検出したかどうかを判定し、変速操作位置がRレンジにあると判定したら、ステップS32に移行する。ステップS32にて、ECU204は、傾斜センサ207が車両の登坂状態を検出したかどうかを判定し、傾斜センサ207が登坂状態にあると判定したら、ステップ33に移行する。ステップS33にて、ECU204は、モータ22の昇温速度が予め設定された所定値より高いかどうかを判定し、モータ22の昇温速度が所定値より高いと判定したら、ステップ34に移行する。そして、このステップS34にて、ECU204は、電動ファン202を駆動して冷却風の強風をエアダクト203を通してモータ22に導入する。そのため、車両の後退時で、オイルポンプによるオイル供給が十分でなく、且つ、モータ出力の大きいときにモータ22を効率良く冷却することができる。
一方、ステップS31にて、変速操作位置検出センサ206がRレンジを検出しなかったり、ステップS32にて、傾斜センサ207が車両の登坂状態を検出しなかったり、ステップS33にて、モータ22の昇温速度が所定値より高くないときには、ステップ35に移行し、ECU204は、電動ファン202を停止する。
このように実施例2の車輪駆動装置にあっては、車両後退時であって、モータ22に対して、オイルポンプによるオイルの供給が十分でないとき、電動ファン202による冷却風をモータ22に強制的に供給することで、このモータ22を適正に冷却することができる。
以上のように、本発明に係る車輪駆動装置は、ホイール内に配設されるモータの回転力を減速機により減速してホイールに伝達することで車輪を駆動可能とし、モータの回転状態に拘らず所定の位置に適正にオイルを供給可能としたものであり、いずれの車両にも有用である。
本発明の実施例1に係る車輪駆動装置を表す縦断面図である。 図1のII−II断面図である。 図1のIII−III断面図である。 実施例1の車輪駆動装置におけるハブベアリング周辺のオイルシール構造を表す断面図である。 本発明の実施例2に係る車輪駆動装置を表す概略構成図である。 実施例2の車輪駆動装置におけるモータ冷却制御を表すフローチャートである。 実施例2の車輪駆動装置におけるモータ冷却制御の変形例を表すフローチャートである。 実施例2の車輪駆動装置におけるモータ冷却制御の変形例を表すフローチャートである。
符号の説明
11 車輪
12 ホイール
15 外輪側部材
16 ハブベアリング
16a ボール
17 内輪側部材
17a スプライン
17b 欠歯部
18,19 ベアリングシール
21 モータハウジング
22 モータ
23 駆動軸
27 ロータ
28 ステータコア
28a コイルエンド
31 カウンターギア機構(減速機)
32 遊星歯車機構(減速機)
33 駆動歯車
35 駆動連結軸
36 従動歯車
37 サンギア
38 プラネタリギア
39 プラネタリキャリア
40 リングギア
40a スプライン
40b 欠歯部
42 アウトプットプレート(動力伝達部材)
61 オイルタンク
63 オイルポンプ
68 サクション通路
69 吸入ポート
73 オイルデリバリパイプ
74 オイル搬送通路
76 プレッシャ通路(オイル供給通路)
78,80 分配孔(オイル分配部)
81 オイル貯留部
82 オイル連通路
91 シール部材
95a,95b シール部
101 排出孔
201 ラジエータ
202 電動ファン
203 エアダクト
204 電気制御ユニット、ECU(制御手段)
206 変速操作位置検出センサ(車両走行状態検出手段)

Claims (6)

  1. ホイール内に配設されるモータの回転力を減速機により減速して前記ホイールに伝達することで車輪を駆動する車輪駆動装置において、前記減速機は複数の歯車を有し、前記モータは、前記減速機の歯車よりも車両後方側に配置され
    車両後退時における前記減速機の歯車の回転によりかき上げられたオイルを貯留するオイル貯留部が、前記モータの駆動軸より上方側に設けられることを特徴とする車輪駆動装置。
  2. 請求項1に記載の車輪駆動装置において、前記オイル貯留部は、前記モータを収容するモータハウジング内に中空形状をなして形成されると共に、前方側及び前記減速機の歯車側に開口して形成されることを特徴とする車輪駆動装置。
  3. 請求項1または2に記載の車輪駆動装置において、前記モータにより作動するオイルポンプが設けられると共に、前記モータのコイルエンド周りに沿って複数のオイル分配部を有するオイル搬送通路が設けられ、前記オイルポンプと前記オイル搬送通路がオイル供給通路により連通されることを特徴とする車輪駆動装置。
  4. 請求項3に記載の車輪駆動装置において、前記オイル貯留部と前記オイル搬送通路がオイル連通路により連通されることを特徴とする車輪駆動装置。
  5. 請求項1から4のいずれか一つに記載の車輪駆動装置において、前記減速機の外側に配設されるベアリングと、該ベアリングの内輪と前記減速機の外周との間に配置されて車両の懸架装置に対して固定される円筒形状をなす内輪側部材と、前記ベアリングの外輪及び前記ホイールに固定されて前記内輪側部材に対して回転可能に保持される円筒形状をなす外輪側部材と、前記減速機からの出力を前記外輪側部材に伝達する動力伝達部材とを設けることを特徴とする車輪駆動装置。
  6. 請求項1から5のいずれか一つに記載の車輪駆動装置において、ラジエータの電動ファンにより冷却風を前記モータに導くエアダクトと、車両の走行状態を検出する車両走行状態検出手段と、該車両走行状態検出手段が車両の後退走行を検出したときに前記電動ファンによる冷却風を前記エアダクトを通して前記モータに導入する制御手段を設けることを特徴とする車輪駆動装置。
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