JP5454464B2 - インホイールモータ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばハイブリッド車両、電気車両等に搭載されるインホイールモータ駆動装置に係り、詳しくは、ケース内のオイル溜りに浸かる第１回転機構及び第２回転機構により掻き上げたオイルによって別軸上にあるモータやベアリング等を冷却或いは潤滑するオイル循環構造を有するインホイールモータ駆動装置に関する。

近年、車両の燃費向上や環境性能の向上を図るために、例えばハイブリッド車両や電気車両等のモータ・ジェネレータ（以下、単に「モータ」という）を搭載した車両が種々提案されており、このようなモータを搭載する車両にあって、車内空間の確保や駆動・回生効率の向上を図るため、モータを車輪のホイール内に配設したインホイールモータ駆動装置の開発が進められている。

ところで、インホイールモータ駆動装置の中には、モータに路面からの振動が直接作用しないように、また、モータ回転を減速する減速機構をモータと出力軸との間に介在させて出力トルクの増大やモータのコンパクト化を図るために、該出力軸とモータのロータ軸とを平行な別軸上に構成したものがある（特許文献１参照）。このようなインホイールモータ駆動装置にあっては、オイル溜りからオイルを上部のモータやロータ軸のベアリング等に送り、それらを冷却ないし潤滑する必要がある。

そこで、特許文献１のものにおいては、モータ（２２）によって駆動するオイルポンプ（６３）によってオイルタンク（６１）のオイルを吸入し、オイルデリバリパイプ（７３）によってモータ（２２）の上方までオイルを導き、該オイルデリバリパイプ（７３）に形成された複数の分配孔（８０）からステータコイルのコイルエンド（２８ａ）やベアリング（２４，２６，４１）に向けてオイルを送って、それらを冷却ないし潤滑している。

特開２００９−１２５２３号公報

しかしながら、上記特許文献１のようにオイルポンプやオイルデリバリパイプなどを設けるものは、それらオイルポンプやオイルデリバリパイプなどを配置する空間が必要であって、同じく駆動装置のコンパクト化の妨げとなるばかりか、それらオイルポンプやオイルデリバリパイプなどの部品点数が多くなり、やはり製造コスト低減の妨げになってしまうという問題がある。

そのため、インホイールモータ駆動装置の回転時に、オイル溜りに浸かる回転機構（例えばギヤ等）によってオイルを掻き上げ、それによって上述のようにモータやベアリングを冷却ないし潤滑する構造が考えられる。しかし、このような構造においては、オイル溜りに浸かる回転機構が回転する際にオイルの攪拌抵抗が発生するため、インホイールモータ駆動装置の伝動効率の低下（搭載される車両の燃費の低下）を招く虞があり、上記攪拌抵抗の低減を図ることが望まれていた。

そこで本発明は、第１回転機構及び第２回転機構によってオイルを掻き上げる構造にあって、オイルの攪拌抵抗を低減することが可能なインホイールモータ駆動装置を提供することを目的とするものである。

本発明は（例えば図１及び図２参照）、第１軸（ＡＸ１）上に配置されたモータ（３）と、前記第１軸（ＡＸ１）と平行かつ下方側の第２軸（ＡＸ２）上に配置され、前記モータ（３）の回転を伝達する第１回転機構（２５Ａ）と、前記第２軸（ＡＸ２）上に前記第１回転機構（２５Ａ）と並列配置され、該第１回転機構（２５Ａ）の回転を減速する第２回転機構（４０Ａ）と、前記モータ（３）と前記第１回転機構（２５Ａ）と前記第２回転機構（４０Ａ）とを収納すると共に、オイルを封入して下方側にオイル溜り（６０）を形成するケース（２）と、を備え、前記第１回転機構（２５Ａ）及び前記第２回転機構（４０Ａ）の下方側の一部が前記オイル溜り（６０）に浸かって回転時にオイルを掻き上げるように構成されたインホイールモータ駆動装置（１）において、
前記第２回転機構（４０Ａ）のオイルを掻き上げる部位（４７）が、前記第１回転機構（２５Ａ）のオイルを掻き上げる部位（２５ａ）よりも減速回転となるように構成され、
前記第１回転機構（２５Ａ）と前記第２回転機構（４０Ａ）との軸方向の間にあって、前記オイル溜り（６０）を、前記第１回転機構（２５Ａ）側の第１オイル溜り（６１）と、前記第２回転機構（４０Ａ）側の第２オイル溜り（６２）とに仕切る仕切り部材（６５）を備えたことを特徴とする。

また、本発明は（例えば図１及び２参照）、前記第１回転機構（２５Ａ）の回転により前記第１オイル溜り（６１）から掻き上げられたオイルを捕集する捕集部（７１，７２）と、
前記捕集部（７１，７２）により捕集されたオイルの少なくとも一部を前記第２オイル溜り（６２）に導く一部オイル移動経路（例えばＱ_２，Ｑ_３，Ｑ_１０）と、を備えたことを特徴とする。

更に、本発明は（例えば図１参照）、前記第２オイル溜り（６２）に溜まったオイルが所定量以上となった際に、前記第２オイル溜り（６２）のオイルを前記第１オイル溜り（６１）に導くオーバフロー経路（Ｑ_１２）を備えたことを特徴とする。

また具体的に本発明は（例えば図１参照）、前記第２回転機構（４０Ａ）のオイルを掻き上げる部位は、前記第２回転機構（４０）における減速回転する減速回転要素（４６）に固着され、前記第２オイル溜り（６２）のオイルを掻き上げる羽根状部材（４７）からなることを特徴とする。

更に具体的に本発明は（例えば図１参照）、前記第２回転機構（４０Ａ）は、前記第１回転機構（２５Ａ）の回転が伝達されるサンギヤ（２５ｂ）と、前記ケース（２）に対して回転が固定されたリングギヤ（４１）と、それらサンギヤ（２５ｂ）及びリングギヤ（４１）に噛合するピニオンギヤ（４３）を回転自在に支持することで該サンギヤ（２５ｂ）の回転に対して減速回転されるキャリヤ（４６）と、を有するシングルピニオンプラネタリギヤ（４０）からなることを特徴とする。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。

請求項１に係る本発明によると、第２回転機構のオイルを掻き上げる部位が第１回転機構のオイルを掻き上げる部位よりも減速回転となるように構成されており、仕切り部材が、オイル溜りを、第１回転機構側の第１オイル溜りと第２回転機構側の第２オイル溜りとに仕切っているので、第２回転機構側よりも高回転となる第１回転機構側の第１オイル溜りのオイルがより多く掻き上げられるため、第１オイル溜りの油量が第２オイル溜りよりも少なくなり、該第１オイル溜りの油面が低下して、第２回転機構よりも高回転となる第１回転機構の攪拌抵抗を小さくすることができる。また、第２回転機構は第１回転機構よりも低回転（減速回転）となるため、第１オイル溜りよりも第２オイル溜りの油面が高くても（油量が多くても）、攪拌抵抗の増加を抑えることができる。従って、第１回転機構及び第２回転機構の攪拌抵抗を総じて低減させることができ、インホイールモータ駆動装置の伝動効率の向上を図ることができる。

請求項２に係る本発明によると、一部オイル移動経路が、第１回転機構の回転により第１オイル溜りから掻き上げられたオイルを捕集する捕集部により捕集されたオイルの少なくとも一部を第２オイル溜りに導くので、第１オイル溜りのオイルの一部を第２オイル溜りに移動することができ、更に第１オイル溜りの油面を低下させることができる。

請求項３に係る本発明によると、第２オイル溜りに溜まったオイルが所定量以上となった際に、第２オイル溜りのオイルを第１オイル溜りに導くオーバフロー経路を備えているので、第１オイル溜りのオイルが少量になり過ぎることの防止を図ることができ、例えば各部の冷却不足や潤滑不足が発生することの防止を図ることができる。

請求項４に係る本発明によると、第２回転機構のオイルを掻き上げる部位は、第２回転機構における減速回転する減速回転要素に固着され、第２オイル溜りのオイルを掻き上げる羽根状部材からなるので、例えば第２回転機構の一部の外周側がケースに覆われていたとしても、確実に第２オイル溜りのオイルを掻き上げることができる。また、例えばオイル溜りのオイルが泡立ってしまうと気泡による攪拌抵抗の増加を招く虞があるが、羽根状部材は、減速回転要素に固着されているので第１回転機構よりも高回転となることがなく、かつ該羽根状部材の形状を適宜な形状にすることで、第２オイル溜りのオイルを泡立ててしまうことの防止も図ることができる。

請求項５に係る本発明によると、第２回転機構は、第１回転機構の回転が伝達されるサンギヤと、ケースに対して回転が固定されたリングギヤと、それらサンギヤ及びリングギヤに噛合するピニオンギヤを回転自在に支持することで該サンギヤの回転に対して減速回転されるキャリヤと、を有するシングルピニオンプラネタリギヤからなるので、特に第２回転機構の最外周側となるリングギヤが回転しないため、該リングギヤが回転する場合に比して攪拌抵抗を大幅に抑えることができる。

本実施の形態に係るインホイールモータ駆動装置を示す正面断面図。 リブ捕集部からレゾルバ室を介して第１オイル溜りまでのオイル流れを示す側面断面図。

以下、本発明に係る実施の形態を図１及び図２に沿って説明する。まず、本発明に係るインホイールモータ駆動装置の構造について、図に沿って説明する。なお、本インホイールモータ駆動装置１は、例えば電気車両の駆動装置、シリーズ式のハイブリッド車両の駆動装置、パラレル式やスプリット式のハイブリッド車両の従動輪であったホイール内に取付けて四輪駆動車両に変更するための駆動装置、等として用いることができる。

本インホイールモータ駆動装置１は、図１に示すように、ケース２内に、大まかに、モータ・ジェネレータ３、減速ギヤ機構２０、レゾルバ３０、減速プラネタリギヤ４０、ホイールハブ５１が固定された出力軸５０等を備えて構成されている。ケース２は、車輪を構成するホイール（不図示）の内径部分に、例えば図示を省略したディスクブレーキ及びキャリパ等と共に収納される大きさからなり、また、サスペンション装置等により振動吸収されるアーム（不図示）等に接続され、車体に対して所定の可動領域を有する形で支持されている。

上記ケース２は、主要部品の大部分を収容するメインケース２Ａと、該メインケース２Ａを閉塞するケースカバー２Ｂと、該ケースカバー２Ｂに設置されるレゾルバ３０の外部からの調整を可能にする蓋部材２Ｃと、からなり、詳しくは後述する出力軸５０の外周側がシールされることで、オイルが封入される密封構造を構成している。即ち、該ケース２は、モータ・ジェネレータ３、減速ギヤ機構２０、レゾルバ３０、減速プラネタリギヤ４０、出力軸５０の一部等を収容すると共にオイルを封入して、詳しくは後述するオイル溜り６０を形成している。

メインケース２Ａの上方部分には、モータ・ジェネレータ（回転電機）３が配設されている。モータ・ジェネレータ３（以下、単に「モータ３」という）は、ケース２に固定されるステータ４と、第１軸ＡＸ１上にあってケース２に回転自在に支持されるロータ軸７上に固定されたロータ５とを有して構成されている。ステータ４は、多数の鋼板が積層されて構成されるステータ鋼板４ａと、ステータ鋼板４ａに形成された複数のスリット（不図示）に嵌挿された多数のステータ巻線がロータ軸７の軸方向（以下、単に「軸方向」という）の両側に突出してそれぞれ折り返される部位であるコイルエンド４ｂ_１，４ｂ_２と、を有している。即ち、積層されたステータ鋼板４ａは、略々円筒状となっており、その円筒状部分に形成されたスリットにステータ巻線が巻回されてステータコイルを構成しており、その両端部がステータコイルのコイルエンド４ｂ_１，４ｂ_２となっている。

また、ステータ鋼板４ａの円筒状部分からはＵ字状に突出している２箇所の固定部４ｃ（図２参照）が形成されている。これら２箇所の固定部４ｃは、不図示のボルトが嵌挿されてケース２に対して螺合されることで該ケース２に対して締結され、つまりステータ４がケース２に固定される。また、２箇所の固定部４ｃのうちの特に上方側の固定部４ｃは、メインケース２Ａの内周面に形成された凹状の溝部２ａに収納されると共に、隙間Ｄを存する形で収納されている。また同様に、下方側の固定部４ｃと隔壁２ｃに形成された溝部との間にも、隙間Ｅを存するように構成されている。

また、上記両端部のコイルエンド４ｂ_１，４ｂ_２のうち、ケースカバー２Ｂ側のコイルエンド４ｂ_２の側方ないし外周側には、例えば樹脂製からなる端子台１０が、該コイルエンド４ｂ_２を覆うように固着されている。該端子台１０は、例えば側面視で半円板状の基板１０ａを有しており、該基板１０ａには３箇所の配線孔（不図示）が円周方向の所定間隔で形成されている。それら配線孔のそれぞれには、例えばｕ，ｖ，ｗ相の各ステータ巻線に接続される３本の配線（不図示）の端部が接続されて、つまり端子台１０は、配線のステータ４に対する位相方向の位置決め支持を行っている。

更に、端子台１０は、モータ３とは軸方向反対側となる部分（図１中左方側の端部）にあって、円周方向における上記隙間Ｄに対応する位置に、外周側に立設された側壁１０ｂが備えられており、この側壁１０ｂから軸方向のモータ３側（図１中右方側）には、コイルエンド４ｂ_２の外周側一部を覆うように案内板１０ｃが形成されている。

即ち、端子台１０は、詳しくは後述する減速ギヤ軸２５の大径ギヤ２５ａ及び減速プラネタリギヤ４０等と軸方向において（径方向視で）オーバラップする位置に配置されており、これら側壁１０ｂ及び案内板１０ｃとメインケース２Ａの内壁とに囲まれた空間で、大径ギヤ２５ａや減速プラネタリギヤ４０から掻き上げられるオイルを捕集する端子台捕集部７２を構成している。

一方、上記ロータ５は、ステータ鋼板４ａと同様に鋼板が積層された円筒状のロータコア５ａを有している。ロータコア５ａには、図示を省略した複数の貫通孔が軸方向に形成されており、それら貫通孔のそれぞれに永久磁石（不図示）が嵌挿されて埋設されている。ロータコア５ａの軸方向の両側には、環状のエンドプレート６Ａ，６Ｂが配設されており、そのうちのエンドプレート６Ａは、ロータ軸７に形成されたフランジ部７ａに当接されている。また、エンドプレート６Ｂは、ロータ軸７に螺合するナット８により上記フランジ部７ａに対して締め付けられ、これにより、ロータコア５ａがロータ軸７上に一体的に固着されている。

上記ロータ軸７は、メインケース２Ａの内側面に形成された環状突起部２ｂの内径側に嵌合されたボールベアリングｂ１と、ケースカバー２Ｂに形成された中空状板部２ｄの中空部分の内径側に嵌合されたボールベアリングｂ２とによって、いわゆる両持ち構造となるように回転自在に支持されている。なお、上記ボールベアリングｂ１が嵌合する環状突起部２ｂは、上記隙間Ｄに向いた方向（上方部分）に開口した開口部分（不図示）を有しており、隙間Ｄから流れてくるオイルをボールベアリングｂ１に捕集して導くように構成されている。

上記ロータ軸７上には、ロータコア５ａと軸方向に並設された形で、減速ギヤ機構２０としての小径ギヤ２１が、ロータ軸７にスプライン嵌合して相対回転不能にされていると共に、該小径ギヤ２１は、ボールベアリングｂ２と共にナット９によってロータ軸７の段差部分７ｂに締め付けられている。更に、ロータ軸７の該ナット９よりも先端部（図１中左方の先端側）には、レゾルバ３０のレゾルバロータ３２がナット３３によって締結されて固着されている。

なお、図２に示すように、モータ３及びロータ軸７は、後述する減速ギヤ軸２５や出力軸５０に対して、車両の進行方向における前方側の上方に位置するように配置されている。

上記レゾルバ３０は、図１に示すように、ケースカバー２Ｂの中空状板部２ｄの側方の外側面（図１中左方側）に固着されたレゾルバステータ３１と、上記ロータ軸７に固着されたレゾルバロータ３２とを有して構成されており、該レゾルバ３０は、ケースカバー２Ｂに着脱自在に固定される蓋部材２Ｃに覆われたレゾルバ室３４に収納されている。レゾルバ３０は、本インホイールモータ駆動装置１を製造した後に、該蓋部材２Ｃを外して、ナット３３を緩めることでレゾルバロータ３２のロータ軸７に対する位相（角度）調整が可能となるように構成されている。

また、上記中空状板部２ｄの軸方向のレゾルバ３０とは反対側の側面には、側面視Ｌ字状のリブ２ｅ（図２参照）が形成されており、該リブ２ｅは、詳しくは後述する減速ギヤ軸２５の大径ギヤ２５ａ等と軸方向において（径方向視で）オーバラップする位置に配置されており、該リブ２ｅの垂直に延びた壁状部分で、大径ギヤ２５ａから掻き上げられるオイルを捕集するリブ捕集部７１を構成している。また、該リブ２ｅの下方側には、中空状板部２ｄを貫通して形成された貫通孔２ｆが形成されており、上記リブ捕集部７１で捕集したオイルがレゾルバ室３４に導かれるように構成されている。

一方、減速ギヤ機構２０は、上述したロータ軸７に固着された上記小径ギヤ２１と、該小径ギヤ２１に噛合するアイドラギヤ２２と、該アイドラギヤ２２に噛合する第１回転機構２５Ａとしての減速ギヤ軸２５の大径ギヤ２５ａとを有して構成されている。アイドラギヤ２２は、アイドラ軸２３に対してニードルベアリングｂ３を介して回転自在に支持されており、該アイドラ軸２３は、ボルト孔２３ａにボルト２４が挿入され、該ボルト２４がケース２の雌ネジ２ｇに螺合されることで、該ケース２（ケースカバー２Ｂ）に対して締結されて固着されている。

上記第１回転機構２５Ａとしての大径ギヤ２５ａは、後述する第２回転機構４０Ａとしての減速プラネタリギヤ４０及び羽根状部材４７と共に第２軸ＡＸ２上に並列配置されており、減速ギヤ軸（回転部材）２５からフランジ状に形成された部分の外周面が上記アイドラギヤ２２に噛合する歯面として形成されることで、ギヤとして構成されている。該第２軸ＡＸ２上にある減速ギヤ軸２５は、上記第１軸ＡＸ１上にあるロータ軸７と平行かつ下方側の軸上にあり、一端がボールベアリングｂ４によりケース２に対して回転自在に支持されていると共に、他端がボールベアリングｂ５により後述する出力軸５０及びハブベアリング５２を介してケース２に対して回転自在に支持されている。また、該第１回転機構２５Ａとしての大径ギヤ２５ａは、減速ギヤ機構２０を介してモータ３の回転を伝達することになる。そして、該減速ギヤ軸２５のボールベアリングｂ５側（図１中右方側）の外周面には、第２回転機構４０Ａとしての減速プラネタリギヤ４０のサンギヤ２５ｂの歯面が形成されている。なお、減速ギヤ軸２５の中心には、軸方向に貫通された軸方向孔２５ｃが形成されている。

なお、減速ギヤ機構２０は、図２に示すように、側面視で、小径ギヤ２１、アイドラギヤ２２、大径ギヤ２５ａのそれぞれの中心が一直線上となるように配置されており、かつ図１に示すように、軸方向においても（正面視で）、モータ３及び減速プラネタリギヤ４０とケースカバー２Ｂの側面とに沿って一直線上となるように配置されている。

また、図１に示すように、上記アイドラ軸２３の下方側には、軸方向に形成された横孔２３ｂが形成されており、該横孔２３ｂは、図示を省略した貫通孔を介して上記レゾルバ室３４の下方側と連通している。更に、該横孔２３ｂの端部（図１中右方側）から下方側には縦孔２３ｃが形成されており、該縦孔２３ｃは上記ニードルベアリングｂ３の内周側に開口している。従って、レゾルバ室３４の下方側に溜まったオイルが、ケースカバー２Ｂの貫通孔（不図示）、横孔２３ｂ、縦孔２３ｃを介してニードルベアリングｂ３まで自然落下する形で導かれる。

更に、レゾルバ室３４の下方側にあっては、ケースカバー２Ｂに貫通形成された貫通孔２ｈが形成されており、該貫通孔２ｈは、上記ボールベアリングｂ４が嵌合される環状突起部２ｊの上方側に形成された開口部２ｋに連通している。従って、レゾルバ室３４の下方側に溜まったオイルが、ケースカバー２Ｂの貫通孔２ｈ、環状突起部２ｊの開口部２ｋ、を介してボールベアリングｂ４及び上記減速ギヤ軸２５の軸方向孔２５ｃの開口部分（図１中左方側）まで自然落下する形で導かれる。

一方、上記第２回転機構４０Ａを構成する減速プラネタリギヤ４０は、上記サンギヤ２５ｂと、該サンギヤ２５ｂに噛合するピニオンギヤ４３と、該ピニオンギヤ４３に噛合するリングギヤ４１とを有しており、該ピニオンギヤ４３は、側板４２と出力軸５０のフランジ部５０ｄとに架け渡されたピニオンシャフト４４に回転自在に支持され、これらピニオンギヤ４３、ピニオンシャフト４４、側板４２、及びフランジ部５０ｄによって一体的なキャリヤ（減速回転要素）４６を構成している。上記リングギヤ４１は、メインケース２Ａにおいて、減速プラネタリギヤ４０及び出力軸５０とモータ３との間に形成された筒状の隔壁２ｃと、メインケース２Ａの底部２ｍとで構成される円筒部分に、スナップリング４５によってメインケース２Ａとの間に挟持されつつスプライン嵌合して回転不能に固定されている。

また、上記キャリヤ４６の側板４２のピニオンシャフト４４とは軸方向反対側の側面には、第２回転機構４０Ａに一部位としての羽根状部材４７が、上記隔壁２ｃの端部よりも軸方向に（つまりリングギヤ４１及びスナップリング４５よりも先端側に）突出するように固着されている。該羽根状部材４７は、上記コイルエンド４ｂ_２及び端子台捕集部７２と径方向視でオーバラップする位置に配置されており、キャリヤ４６と一体（つまり出力軸５０と一体）に回転し、詳しくは後述する第２オイル溜り６２のオイルを掻き上げる。

上記出力軸５０は、上述したように、軸方向の減速プラネタリギヤ４０側の端部に、キャリヤ４６の一部を構成するフランジ状のフランジ部５０ｄが形成されており、該フランジ部５０ｄの内周側には上記ボールベアリングｂ５が嵌挿されている。また、出力軸５０は、該フランジ部５０ｄの減速プラネタリギヤ４０とは軸方向反対側が大径な大径部５０ｃとして形成され、中間部分が大径部５０ｃよりも小径となる小径部５０ｂとして形成され、更に、先端部分に小径部５０ｂよりも小径な先端部５０ａが形成されている。

上記出力軸５０の大径部５０ｃの外周面にはスリーブ５４が嵌合されており、該スリーブ５４と上記隔壁２ｃ及びメインケース２Ａの底部２ｍで形成される円筒部分との間には、シールリング５５が配設され、上記オイル溜りの密封性の確保、及び外部からの遺物侵入の防止が図られている。上記出力軸５０の小径部５０ｂの外周面には、ホイールハブ５１がスプライン嵌合しており、該ホイールハブ５１は、出力軸５０の先端部５０ａにナット５３が螺合されることにより抜け止め固定されている。

上記ホイールハブ５１の中空状に形成されたスリーブ部５１ａの外周側には、ハブベアリング５２が嵌合されており、つまりホイールハブ５１及び出力軸５０がケース２に対して回転自在に支持されている。ハブベアリング５２は、スナップリング５６によりメインケース２Ａとの間に挟持されていると共に、上記スリーブ５４の側面に当接して、該スリーブ５４の反対側の先端が上記フランジ部５０ｄに当接することで、出力軸５０の軸方向の位置決め支持精度を良好に確保している。

上記ホイールハブ５１の軸方向の端部には、円板状に形成されたハブ部５１ｂが備えられており、該ハブ部５１ｂに形成された複数のボルト孔５１ｃに、図示を省略したボルトが嵌挿され、該ボルトに不図示のホイールがナットにより締結されて、車輪として構成される。

一方、上記減速ギヤ軸２５の下方側にあって、ケースカバー２Ｂの下方側、メインケース２Ａの底部２ｍ、上記シールリング５５によって囲まれた空間は、オイル溜り６０として構成されている。該オイル溜り６０の下方側には、メインケース２Ａのボルト孔２ｉにボルト６６が螺合されることによってケース２に締結・固定された仕切り板（仕切り部材）６５が備えられている。該仕切り板６５は、側面視で半月形状からなり、その半円形部分の外周側が、メインケース２Ａの半筒状の底部２ｍに略々密着していると共に、上方部分の直線状部分が、所定高さに設定されている。

これにより、仕切り板６５は、オイル溜り６０を、第１回転機構２５Ａとしての大径ギヤ２５ａ側の第１オイル溜り６１と、第２回転機構４０Ａとしての減速プラネタリギヤ４０及び羽根状部材４７側の第２オイル溜り６２とに分離して仕切るように構成されている。なお、詳しくは後述するが、第１オイル溜り６１の油面６１ａは、第１回転機構２５Ａとしての大径ギヤ２５ａのオイルを掻き上げる部位としての歯面の一部（下方部分）が浸かる高さに、また、第２オイル溜り６２の油面６２ａは、第２回転機構４０Ａとしての減速プラネタリギヤ４０のオイルを掻き上げる部位としてのキャリヤ４６及び羽根状部材４７の一部（下方部分）が浸かる高さに、それぞれ設定されている。

ついで、本インホイールモータ駆動装置１の作用について説明する。例えば不図示の制御部が運転者のアクセル操作等に基づきモータ３の力行制御を開始すると、電源（バッテリ）及びインバータ回路等から該モータ３のステータ４に電力が供給され、ロータ５が回転駆動される。すると、ロータ軸７が回転駆動され、小径ギヤ２１からアイドラギヤ２２を介して減速ギヤ軸２５の大径ギヤ２５ａに、該ロータ軸７の回転が減速されて伝達される。更に、減速ギヤ軸２５のサンギヤ２５ｂが回転駆動されることで、減速プラネタリギヤ４０において、回転が固定されたリングギヤ４１を介してキャリヤ４６が更に減速回転とされ、そのキャリヤ４６の減速回転が、出力軸５０及びホイールハブ５１に伝達され、つまり車両の駆動力として車輪が回転駆動される。

反対に、例えば不図示の制御部が運転者のアクセル操作やブレーキ操作等に基づき回生制御を開始した場合は、出力軸５０及びホイールハブ５１が車両の慣性力等により回転駆動され、減速プラネタリギヤ４０のキャリヤ４６に逆入力される形で、回転が固定されたリングギヤ４１を介して減速ギヤ軸２５のサンギヤ２５ｂが増速回転される。更に、減速ギヤ軸２５の回転は、大径ギヤ２５ａ、アイドラギヤ２２を介して小径ギヤ２１に増速回転として伝達され、ロータ軸７が回転駆動され、ロータ５の回転がステータ４に逆起電力として作用し、インバータ回路等を介して電源に電力として供給されて、電源の充電がなされる。

このようにモータ３を力行制御した場合や回生制御した場合にあっても、車両が前進走行である状態では出力軸５０の回転方向が前進回転であり、つまり減速ギヤ軸２５の大径ギヤ２５ａ及び減速プラネタリギヤ４０のキャリヤ４６の回転方向は一方向である。この前進走行状態（第１回転機構２５Ａ及び第２回転機構４０Ａの回転時）では、図２に示すように、減速ギヤ軸２５の大径ギヤ２５ａ及び減速プラネタリギヤ４０のキャリヤ４６が矢印ωで示す方向に回転し、大径ギヤ２５ａにより第１オイル溜り６１にあるオイルと、キャリヤ４６及び羽根状部材４７により第２オイル溜り６２にあるオイルとが、それぞれ矢印Ｑ_１方向に向けて掻き上げられる。

この際、大径ギヤ２５ａの回転は、該大径ギヤ２５ａの回転を減速して回転するキャリヤ４６及び羽根状部材４７の回転よりも高回転（つまり回転が速い）になるので、大径ギヤ２５ａが第１オイル溜り６１のオイルを掻き上げる量が、キャリヤ４６及び羽根状部材４７が第２オイル溜り６２のオイルを掻き上げる量よりも、多くなる。従って、第２オイル溜り６２から第１オイル溜り６１に多量にオイルが流れ込まなければ、時間の経過と共に、第１オイル溜り６１の油量が第２オイル溜り６２の油量よりも少なくなり、第１オイル溜り６１の油面６１ａが第２オイル溜り６２の油面６２ａより低下し、第１回転機構２５Ａとしての大径ギヤ２５ａの攪拌抵抗は小さくなる。

また、言い換えると、キャリヤ４６及び羽根状部材４７の回転は、大径ギヤ２５ａの回転よりも低回転（つまり回転が遅い）になるので、大径ギヤ２５ａが第１オイル溜り６１のオイルを掻き上げる量よりも、キャリヤ４６及び羽根状部材４７が第２オイル溜り６２のオイルを掻き上げる量が少なく、第２オイル溜り６２の油量が第１オイル溜り６１の油量よりも多くなり、第１オイル溜り６１の油面６１ａに比して第２オイル溜り６２の油面６２ａが高くなるが、第２回転機構４０Ａとしてのキャリヤ４６及び羽根状部材４７の回転は、第１回転機構２５Ａとしての大径ギヤ２５ａよりも低回転であるので、攪拌抵抗としては少なくてすむ。

なお、キャリヤ４６により掻き上げられるオイルの殆んどは、ケース２の隔壁２ｃやそれに固定されたリングギヤ４１が該キャリヤ４６の外周側を覆っているため、それら隔壁２ｃやリングギヤ４１によって第２オイル溜り６２に戻されることになる。

ついで、オイル溜り６０（第１オイル溜り６１及び第２オイル溜り６２）から掻き上げられたオイルの流れ経路について説明する。第２オイル溜り６２のオイルは、主に上記羽根状部材４７によって矢印Ｑ_１方向に掻き上げられる（図２参照）。この第２オイル溜り６２から矢印Ｑ_１方向に掻き上げられたオイルの殆んどは、コイルエンド４ｂ_２にかかって該コイルエンド４ｂ_２を冷却する。

また、この第２オイル溜り６２から矢印Ｑ_１方向に掻き上げられたオイルの一部と、第１オイル溜り６１から矢印Ｑ_１方向に掻き上げられたオイルの一部とが、上記端子台１０によって形成された端子台捕集部７２に捕集される。該端子台捕集部７２に捕集されたオイルは、側壁１０ｂによってモータ３とは軸方向反対側に対して規制され、ステータ鋼板４ａに当接する案内板１０ｃによって、コイルエンド４ｂ_２に落ちることなく、矢印Ｑ_２方向で示すように、油路として用いられる形の隙間Ｄを通って該ステータ鋼板４ａの外周側に導かれ、更に端子台１０とはモータ３を挟んで軸方向反対側にあるコイルエンド４ｂ_１の上方側まで導かれる。

矢印Ｑ_２方向で示すように、コイルエンド４ｂ_１の上方側まで導かれたオイルは、該コイルエンド４ｂ_１を冷却しつつ、メインケース２Ａの環状突起部２ｂの上方まで導かれ、該環状突起部２ｂの上方側の開口部を通ってボールベアリングｂ１に導かれ、該ボールベアリングｂ１を潤滑する。該ボールベアリングｂ１を潤滑したオイルは、矢印Ｑ_３方向で示すように、再度コイルエンド４ｂ_１を冷却しつつ、メインケース２Ａの隔壁２ｃとステータ４との間にある隙間を通り、第２オイル溜り６２に戻される。

一方、第１オイル溜り６１のオイルは、上記大径ギヤ２５ａによって矢印Ｑ_１方向に掻き上げられる（図２参照）。この第１オイル溜り６１から矢印Ｑ_１方向に掻き上げられたオイルの殆んどは、減速ギヤ機構２０（小径ギヤ２１、アイドラギヤ２２、アイドラ軸２３、大径ギヤ２５ａの上部）にかかって該減速ギヤ機構２０を潤滑する。

また、この第１オイル溜り６１から矢印Ｑ_１方向に掻き上げられたオイルの一部は、上記ケースカバー２Ｂのリブ２ｅによって形成されたリブ捕集部７１に捕集される。該リブ捕集部７１における壁状部分にかかって下方側に向けて捕集されたオイルは、矢印Ｑ_４方向に示すように貫通孔２ｆを通り、矢印Ｑ_６方向に示すように一部のオイルがレゾルバ室３４内に導かれ、レゾルバ３０を冷却しつつ該レゾルバ室３４の下部に溜められる（図２参照）。また、貫通孔２ｆを通ってレゾルバ室３４に導かれなかった他のオイルは、矢印Ｑ_７方向に示すようにボールベアリングｂ２に導かれ、下方側のアイドラギヤ２２の側方を通ってニードルベアリングｂ３に導かれる。

また、レゾルバ室３４に溜まったオイルの一部は、図示を省略した貫通孔を通って矢印Ｑ_１１方向に示すように、アイドラ軸２３の横孔２３ｂ及び縦孔２３ｃを介してニードルベアリングｂ３に導かれる。該ニードルベアリングｂ３まで導かれたオイルは（上記矢印Ｑ_７方向からのオイルも含む）、該ニードルベアリングｂ３を潤滑しつつ、矢印Ｑ_１１方向に導かれてアイドラ軸２３の下方側からアイドラギヤ２２及び大径ギヤ２５ａの側方に沿って主に第１オイル溜り６１に戻され、一部のオイルが第２オイル溜り６２に戻される。

そして、レゾルバ室３４に溜まったオイルの一部は、矢印Ｑ_８方向に示すように、貫通孔２ｈから環状突起部２ｊの開口部２ｋを通ってボールベアリングｂ４の上方部分に導かれ、該ボールベアリングｂ４の上方部分を潤滑する。更に、ボールベアリングｂ４の上方部分を通ったオイルは、その一部が矢印Ｑ_９方向に示すように、ボールベアリングｂ４の下方部分に導かれ、該ボールベアリングｂ４の下方部分を潤滑した後、第１オイル溜り６１に戻される。

また、ボールベアリングｂ４の上方部分を通ったオイルのうちの一部は、矢印Ｑ_１０方向に示すように、減速ギヤ軸２５の軸方向孔２５ｃを通り、軸方向反対側のボールベアリングｂ５に導かれ、該ボールベアリングｂ５を潤滑した後、第２オイル溜り６２に戻される。

以上のように、第１オイル溜り６１から第１回転機構２５Ａとしての大径ギヤ２５ａが掻き上げたオイルの一部は、端子台捕集部７２から矢印Ｑ_２，Ｑ_３方向に導かれて第２オイル溜り６２に戻され、また、リブ捕集部７１からレゾルバ室３４を通って矢印Ｑ_１０方向に導かれて第２オイル溜り６２に戻されるので、これらの経路が、端子台捕集部７２及びリブ捕集部７１により捕集されたオイルの少なくとも一部を第２オイル溜り６２に導く「一部オイル移動経路」といえる。

このように一部オイル移動経路が存在することによって、第１オイル溜り６１から掻き上げられたオイルの一部は、第２オイル溜り６２に移動されるので、これによっても、第１オイル溜り６１の油量が減少していき、第２オイル溜り６２の油量が増加していくことになる。これにより、第１オイル溜り６１の油面６１ａが第２オイル溜り６２の油面６２ａより低下し、第１回転機構２５Ａとしての大径ギヤ２５ａの攪拌抵抗は小さくなり、また、第２オイル溜り６２の油面６２ａが高くなるが、第２回転機構４０Ａとしてのキャリヤ４６及び羽根状部材４７の回転は、第１回転機構２５Ａとしての大径ギヤ２５ａよりも低回転であるので、攪拌抵抗としては少なくてすむ。

ところで、上記一部オイル移動経路が存在することによって、時間の経過と共に第１オイル溜り６１の油量が減少していき、第２オイル溜り６２の油量が増加していくことになるが、第１オイル溜り６１の油量が低下し過ぎると（殆んど空になると）、減速ギヤ機構２０の潤滑やレゾルバ３０の冷却などが不足する虞がある。そこで、本実施の形態においては、仕切り板６５の上端である直線状部分の高さが所定高さに設定されており、つまり第２オイル溜り６２をオイルが所定量以上となると、オーバフローして第１オイル溜り６１に溢れたオイルが矢印Ｑ_１２方向で示すように（オーバフロー経路で）戻されるように構成されている。

なお、本実施の形態においては、仕切り板６５の上端の高さを所定高さに設定することで第１オイル溜り６１と第２オイル溜り６２とにおける油量が自動的に調整されるように構成しているが、これに限らず、仕切り板６５の所定高さに貫通孔を設けてもよく、つまり第２オイル溜り６２でオーバフローしたオイルを第１オイル溜り６１に戻すオーバフロー経路があれば、そのオーバフロー経路はどのようなものであってもよい。

以上説明した本インホイールモータ駆動装置１によると、第２回転機構４０Ａのオイルを掻き上げる部位（羽根状部材４７）が第１回転機構２５Ａのオイルを掻き上げる部位（大径ギヤ２５ａ）よりも減速回転となるように構成されており、仕切り板６５が、オイル溜り６０を、第１回転機構２５Ａ側の第１オイル溜り６１と第２回転機構４０Ａ側の第２オイル溜り６２とに仕切っているので、第２回転機構４０Ａ側よりも高回転となる第１回転機構２５Ａ側の第１オイル溜り６１のオイルがより多く掻き上げられるため、第１オイル溜り６１の油量が第２オイル溜り６２よりも少なくなり、該第１オイル溜り６１の油面６１ａが低下して、第２回転機構４０Ａよりも高回転となる第１回転機構２５Ａの攪拌抵抗を小さくすることができる。また、第２回転機構４０Ａは第１回転機構２５Ａよりも低回転（減速回転）となるため、第１オイル溜り６１よりも第２オイル溜り６２の油面６２ａが高くても（油量が多くても）、攪拌抵抗の増加を抑えることができる。従って、第１回転機構２５Ａ及び第２回転機構４０Ａの攪拌抵抗を総じて低減させることができ、インホイールモータ駆動装置１の伝動効率の向上を図ることができる。

また、一部オイル移動経路（例えば矢印Ｑ_２，Ｑ_３，Ｑ_１０）が、第１回転機構２５Ａの回転により第１オイル溜り６１から掻き上げられたオイルを捕集するリブ捕集部７１及び端子台捕集部７２により捕集されたオイルの少なくとも一部を第２オイル溜り６２に導くので、第１オイル溜り６１のオイルの一部を第２オイル溜り６２に移動することができ、更に第１オイル溜り６１の油面６１ａを低下させることができる。

更に、第２オイル溜り６２に溜まったオイルが所定量以上となった際に、第２オイル溜り６２のオイルを第１オイル溜り６１に導くオーバフロー経路（例えば矢印Ｑ_１２）を備えているので、第１オイル溜り６１のオイルが少量になり過ぎることの防止を図ることができ、例えば各部の冷却不足や潤滑不足が発生することの防止を図ることができる。

また、第２回転機構４０Ａのオイルを掻き上げる部位は、第２回転機構４０Ａにおける減速回転するキャリヤ４６に固着され、第２オイル溜り６２のオイルを掻き上げる羽根状部材４７からなるので、例えば減速プラネタリギヤ４０の外周側がケース２の隔壁２ｃに覆われていたとしても、確実に第２オイル溜り６２のオイルを掻き上げることができる。また、例えばオイル溜り６０のオイルが泡立ってしまうと気泡による攪拌抵抗の増加を招く虞があるが、羽根状部材４７は、キャリヤ４６に固着されているので第１回転機構２５Ａよりも高回転となることがなく、かつ該羽根状部材４７の形状を適宜な形状にすることで、第２オイル溜り６２のオイルを泡立ててしまうことの防止も図ることができる。

更に、第２回転機構４０Ａは、第１回転機構２５Ａの回転が伝達されるサンギヤ２５ｂと、ケース２に対して回転が固定されたリングギヤ４１と、それらサンギヤ２５ｂ及びリングギヤ４１に噛合するピニオンギヤ４３を回転自在に支持することで該サンギヤ２５ｂの回転に対して減速回転されるキャリヤ４６と、を有するシングルピニオンプラネタリギヤからなるので、特に第２回転機構４０Ａの最外周側となるリングギヤ４１が回転しないため、該リングギヤ４１が回転する場合に比して攪拌抵抗を大幅に抑えることができる。

なお、以上説明した本実施の形態のインホイールモータ駆動装置１においては、軸方向において、第１回転機構２５Ａ側（第１オイル溜り６１側）に減速ギヤ機構２０やレゾルバ３０を配置し、第２回転機構４０Ａ側（第２オイル溜り６２側）にモータ３や端子台１０を配置したものを説明したが、これに限らず、例えば特許文献１のように、モータが第１回転機構側に配置されたものであってもよく、つまり第１オイル溜り及び第２オイル溜りのオイルを掻き上げる回転部材の回転速度が相違し、かつ回転部材と異なる軸上にある各部に掻き上げたオイルを供給するオイル循環構造を有するものであれば、どのようなものであっても本発明を適用し得る。

また、本実施の形態においては、モータとして、ロータ内に永久磁石を埋設した同期型モータとして説明したが、モータとしてはどのようなものであってもよい。例えば、誘導モータとしてもよい。

また、本実施の形態においては、第１回転機構の回転を減速する第２回転機構として、減速プラネタリギヤ４０を一例として説明したが、第２回転機構としての減速機構はどのようなものであってもよい。減速機構としては、例えばサイクロイド減速機（特開２００９−５８００５号公報）やローラ減速機（特開２００６−１０３５２１号公報）等が考えられる。

また、本実施の形態においては、第１回転機構２５Ａが一つのギヤである大径ギヤ２５ａであるものを説明したが、例えばアイドラギヤ２２からリングギヤに回転を入力して、固定されたキャリヤを介してサンギヤから減速ギヤ軸２５に回転を伝達するようなプラネタリギヤであってもよく、つまり部品数に拘らず、第２回転機構よりも高速回転する回転体であれば、どのようなものであってもよい。

更に、本実施の形態において、減速ギヤ機構は、小径ギヤ２１、アイドラギヤ２２、大径ギヤ２５ａで構成したものを説明したが、例えばロータ軸７の回転をベルトやチェーンを介して減速プラネタリギヤに伝達するような構成であっても構わない。

また、本実施の形態においては、ロータ軸７や減速ギヤ軸２５をボールベアリングにより回転自在に支持し、アイドラギヤをニードルベアリングで回転自在に支持したものを説明したが、これらのベアリングの種類はどのようなものであっても良いことは言うまでもない。

また、図１及び図２に示した本実施の形態に係るインホイールモータ駆動装置１は、基本的に車両進行方向に対する左側の車輪に搭載されるものとなるが、当然に左右車輪にそれぞれ搭載されるべきものであり、左側の車輪に搭載されるインホイールモータ駆動装置１は、図１及び図２では左右方向（軸方向）が逆（鏡面に写した形）になるものである。

１ インホイールモータ駆動装置
２ ケース
３ モータ
２５Ａ 第１回転機構
２５ａ 第１回転機構のオイルを掻き上げる部位（大径ギヤ）
２５ｂ サンギヤ
４０Ａ 第２回転機構
４０ シングルピニオンプラネタリギヤ（減速プラネタリギヤ）
４１ リングギヤ
４３ ピニオンギヤ
４６ 減速回転要素、キャリヤ
４７ 第２回転機構のオイルを掻き上げる部位、羽根状部材
６０ オイル溜り
６１ 第１オイル溜り
６２ 第２オイル溜り
６５ 仕切り部材（仕切り板）
７１ 捕集部（リブ捕集部）
７２ 捕集部（端子台捕集部）
ＡＸ１ 第１軸
ＡＸ２ 第２軸
Ｑ_２，Ｑ_３，Ｑ_１０ 一部オイル移動経路（流れ方向）
Ｑ_１２ オーバフロー経路

Claims (5)

1. 第１軸上に配置されたモータと、前記第１軸と平行かつ下方側の第２軸上に配置され、前記モータの回転を伝達する第１回転機構と、前記第２軸上に前記第１回転機構と並列配置され、該第１回転機構の回転を減速する第２回転機構と、前記モータと前記第１回転機構と前記第２回転機構とを収納すると共に、オイルを封入して下方側にオイル溜りを形成するケースと、を備え、前記第１回転機構及び前記第２回転機構の下方側の一部が前記オイル溜りに浸かって回転時にオイルを掻き上げるように構成されたインホイールモータ駆動装置において、
   前記第２回転機構のオイルを掻き上げる部位が、前記第１回転機構のオイルを掻き上げる部位よりも減速回転となるように構成され、
   前記第１回転機構と前記第２回転機構との軸方向の間にあって、前記オイル溜りを、前記第１回転機構側の第１オイル溜りと、前記第２回転機構側の第２オイル溜りとに仕切る仕切り部材を備えた、
   ことを特徴とするインホイールモータ駆動装置。
2. 前記第１回転機構の回転により前記第１オイル溜りから掻き上げられたオイルを捕集する捕集部と、
   前記捕集部により捕集されたオイルの少なくとも一部を前記第２オイル溜りに導く一部オイル移動経路と、を備えた、
   ことを特徴とする請求項１記載のインホイールモータ駆動装置。
3. 前記第２オイル溜りに溜まったオイルが所定量以上となった際に、前記第２オイル溜りのオイルを前記第１オイル溜りに導くオーバフロー経路を備えた、
   ことを特徴とする請求項１または２記載のインホイールモータ駆動装置。
4. 前記第２回転機構のオイルを掻き上げる部位は、前記第２回転機構における減速回転する減速回転要素に固着され、前記第２オイル溜りのオイルを掻き上げる羽根状部材からなる、
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載のインホイールモータ駆動装置。
5. 前記第２回転機構は、前記第１回転機構の回転が伝達されるサンギヤと、前記ケースに対して回転が固定されたリングギヤと、それらサンギヤ及びリングギヤに噛合するピニオンギヤを回転自在に支持することで該サンギヤの回転に対して減速回転されるキャリヤと、を有するシングルピニオンプラネタリギヤからなる、
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか記載のインホイールモータ駆動装置。

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