JP6127947B2 - オイル供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、インホイールモータによって駆動される車輪に設けられ、ポンプによって汲み上げたオイルでインホイールモータを冷却するオイル供給装置に関する。

従来から、電気自動車の一形態として、ホイール内部にモータを配置し、このモータにより車輪を直接駆動するインホイールモータ方式の車両が知られている。インホイールモータ方式の車両においては、冷却用オイルを循環させてモータ（インホイールモータ）を冷却するオイル供給装置をホイールに内蔵することが考えられている。例えば、特許文献１には、冷却用オイルを溜めるリザーバと、モータの回転に連動して駆動されるポンプとをホイールに内蔵し、リザーバに溜まった冷却用オイルをポンプにより汲み上げてモータに供給する冷却装置が提案されている。リザーバに溜まった冷却用オイルの油面は、車両の加速時や減速時に車両の進行方向に対して傾斜する。この油面の傾斜により、リザーバ内に配設されたオイル吸入管の吸入口が油面から露出して、吸入口から冷却用オイルを吸入することができなくなることがある。そこで、特許文献１の装置では、油面が傾斜した場合の冷却用オイルの深さが深くなる位置と浅くなる位置とにそれぞれ吸入口を設け、各吸入口にそれぞれポンプを接続した構成を採用している。これにより、車両の加速時、減速時、あるいは、登坂路走行時であっても、確実に冷却用オイルをモータに供給することができる。

特開２０１０−２８９８０号公報

しかしながら、特許文献１の装置では、２組の吸入路および２組のポンプが必要となる。このため、装置が大型化してしまいホイールへの搭載性が悪い。

本発明の目的は、上記問題に対処するためになされたもので、油面傾斜時であっても安定して冷却用オイルをモータに供給でき、かつ、搭載性を向上させることにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、インホイールモータ（２０）によって駆動される車輪に設けられ、冷却用のオイルを溜めるリザーバ（７０）と、正回転により、前記リザーバに挿入された吸入管（８０）からオイルを汲み上げて前記インホイールモータに供給するポンプ（６０）とを備えたオイル供給装置において、
前記リザーバのオイルが溜められるオイル溜め領域に設けられ、前記吸入管の吸入口（８１）の側方および上方を覆って前記オイル溜め領域を前記吸入口が存在する第１領域（Ａ１）と前記吸入口が存在しない第２領域（Ａ２）とに仕切るとともに、前記オイル溜め領域の底部で前記第１領域と前記第２領域とを連通させる仕切部材（９０）と、
前記吸入管に設けられ、前記リザーバから前記ポンプへ向かう前記オイルの流れを許容し、前記ポンプから前記リザーバへ向かう前記オイルの流れを阻止する逆止弁（８５）と、
前記リザーバ内であって前記吸入管の逆止弁と前記ポンプとの間となるポンプ側吸入路に設けられ、前記ポンプが逆回転して前記ポンプ側吸入路の圧力が設定圧力より高くなった場合に開弁して、前記ポンプ側吸入路のオイルを前記リザーバの前記第２領域に戻す戻し機構（８６）とを備えたことにある。

本発明のオイル供給装置は、リザーバとポンプとを備えている。リザーバには冷却用のオイルが溜められる。ポンプは、正回転により、リザーバに挿入された吸入管から冷却用のオイルを汲み上げてインホイールモータに供給する。これによりインホイールモータが冷却される。例えば、ポンプは、インホイールモータの回転に機械的に連動して作動し、車両が前進するときに正回転してオイルを汲み上げるようにするとよい。

リザーバのオイルが溜められるオイル溜め領域には、仕切部材が設けられる。仕切部材は、吸入管の吸入口の側方および上方を覆ってオイル溜め領域を吸入口が存在する第１領域と吸入口が存在しない第２領域とに仕切るとともに、オイル溜め領域の底部で第１領域と第２領域とを連通させる。これにより、加速走行あるいは減速走行等によりリザーバに溜まったオイルの油面が水平面に対して傾斜した場合でも、仕切部材で囲まれた第１領域にオイルを満たしておくことができる。このため、吸入口を油面下に維持して、オイルを安定的にモータに供給することができる。

吸入管には、逆止弁が設けられている。逆止弁は、リザーバからポンプへ向かうオイルの流れを許容し、ポンプからリザーバへ向かうオイルの流れを阻止する。このため、ポンプが逆回転した場合であっても、気泡の混入したオイルがリザーバの第１領域に戻されない。従って、仕切部材で囲まれた第１領域に逆流した気泡が溜まってしまうことが防止される。また、リザーバ内であって吸入管の逆止弁とポンプとの間となるポンプ側吸入路には、戻し機構が設けられる。戻し機構は、ポンプが逆回転してポンプ側吸入路の圧力が設定圧力より高くなった場合に開弁して、ポンプ側吸入路のオイルをリザーバの第２領域に戻すため、ポンプをインホイールモータの回転に機械的に連動して作動させても問題なく使用することができる。つまり、車両のバック走行時にポンプが逆回転しても、逆流した気泡混じりのオイルを第２領域に戻すため、仕切部材で囲まれた第１領域に気泡が溜まらないようにすることができる。従って、ポンプの正回転時においては、オイルを安定的にモータに供給することができる。また、一組のポンプおよび吸入口を設けるだけで実施することができるため、小型化が可能となり搭載性を向上させることができる。尚、戻し機構が開弁する設定圧力は、絶対的な圧力を表すものでなく、リザーバ内の圧力に対するポンプ側吸入路の相対的な圧力（リザーバとポンプ側吸入路との差圧）に関する設定圧力を表すものである。

尚、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。

車両前後方向から見て概略的に表したインホイールモータユニットの内部構造図である。 バッフルプレートの概略斜視図である。 加速時における油面を表す説明図である。

以下、本発明の一実施形態に係るオイル供給装置について説明する。図１は、オイル供給装置５０が内蔵されたインホイールモータユニット１を車両前後方向から見て概略的に表した内部構造図である。図面右側が車幅方向外側となる。インホイールモータユニット１（以下、モータユニット１と呼ぶ）は、駆動輪のホイール１００の内部に設けられ、サスペンションアーム（図示略）に連結されるユニットケーシング５を備えている。ユニットケーシング５内には、モータ２０、減速機構３０、および、オイル供給装置５０が設けられている。

モータ２０は、三相ブラシレスモータであって、車体に設けられた電源装置（図示略）に接続され、電源装置からステータ２１（ステータコイル２１ａ）に供給される電力により駆動トルクを発生する。また、モータ２０は、車輪の回転する力によってロータ２２が回されて発電し、発電電力を電源装置に回生する発電機としても機能する。モータ２０は、車体に設けられたモータ制御装置（図示略）によって回転方向を正逆方向に変更可能に制御される。以下、車両が前進するモータ２０の回転方向を正回転として説明する。

モータ２０の出力軸２３は、減速機構３０に接続される。減速機構３０は、カウンターギヤ機構３１と遊星歯車機構４０とから構成される。カウンターギヤ機構３１は、モータ２０の出力軸２３に対して同軸に配置される小径の駆動歯車３２と、駆動歯車３２に噛合する大径の被動歯車であるカウンターギヤ３３とから構成される。大径のカウンターギヤ３３の回転軸３４は、遊星歯車機構４０に接続される。遊星歯車機構４０は、カンターギヤ３３の回転軸３４の外周に形成されるサンギヤ４１と、サンギヤ４１と同軸上に設けられるリングギヤ４２と、サンギヤ４１とリングギヤ４２との間で両ギヤ４１，４２に噛合する複数個のプラネタリギヤ４３と、プラネタリギヤ４３を等間隔に配置してプラネタリギヤ４３の公転運動により回転するプラネタリキャリア４４とを備えている。プラネタリキャリア４４には、車輪のホイール１００に動力を伝達するアクスルハブ１１０が接続される。

アクスルハブ１１０は、円盤状に形成され、環状外周面１１１にブレーキディスクロータ１２０が固定されるとともに、その外側から車輪のホイール１００が図示しない締結ボルトによって固定される。

モータ２０の出力軸２３が回転すると、カウンターギヤ機構３１の小径の駆動歯車３２が回転し、これに伴ってカウンターギヤ３３が回転する。カウンターギヤ３３が回転すると、サンギヤ４１が回転し、これに伴ってプラネタリギヤ４３が自転しながらサンギヤ４１の回りを公転する。プラネタリギヤ４３の公転運動は、プラネタリキャリア４４によって取り出され、プラネタリキャリア４４からアクスルハブ１１０に伝達される。こうして、モータ２０の回転運動が車輪のホイール１００に伝達される。

オイル供給装置５０は、ポンプ６０とリザーバ７０とを備えている。ポンプ６０は、モータ２０の回転運動と機械的に連動して作動するもので、本実施形態においては、カウンターギヤ３３の回転軸３４に接続されている。ポンプ６０は、モータ２０が正逆回転可能であることと同様に、正逆回転可能であり、正回転したときには第１ポート６１からオイルを吸入して第２ポート６２からオイルを吐出する。一方、逆回転したときには第２ポート６２からオイルを吸入し、第１ポート６１からオイルを吐出するように構成されている。ポンプ６０は、モータ２０の回転運動により動作部材が回転することによりオイルを吸入・吐出する構造、または、モータ２０の回転運動により動作部材が往復動することによりオイルを吸入・吐出する構造を備えている。例えば、ギヤポンプであれば、回転運動する動作部材として一対のギヤを備えており、ベーンポンプであれば回転運動するロータを備えている。また、プランジャポンプであれば往復運動するプランジャあるいはピストンを備えている。

リザーバ７０は、モータ２０を冷却する媒体としてのオイルを溜めるタンクであり、モータ２０の下方であってモータユニット１の最下部に設けられる。リザーバ７０には、吸入管８０が挿入されている。ユニットケーシング５内には、吸入管８０とポンプ６０の第１ポート６１とを連通するオイル吸入路１１、および、ポンプ６０の第２ポート６２に接続されるオイル供給路１２が形成されている。オイル供給路１２は、例えば、モータ２０のステータ２１の上部にオイルを導き、そのオイルがステータ２１を構成するステータコア２１ａおよびステータコイル２１ｂの外周と、モータベアリング２４とを通過できるように構成されている。

リザーバ７０に挿入されている吸入管８０は、先端に吸入口８１が形成されている。吸入管８０には、吸入口８１を覆うように四角筒状のストレーナ８２が設けられている。吸入管８０は、ストレーナ８２が設けられているストレーナ装着管部８３と、ストレーナ装着管部８３から湾曲して鉛直方向に立ち上がるとともにオイル吸入路１１に接続される接続管部８４とを連続して形成したものである。ストレーナ装着管部８３は、吸入口８１がリザーバ７０の底面７１から所定の隙間をあけた位置で車幅方向に向けて水平に配置される。

吸入管８０におけるストレーナ装着管部８３は、バッフルプレート９０によって覆われている。バッフルプレート９０は、ストレーナ装着管部８３の側方および上方を覆う無底箱体であって、例えば、図２に示すように、４つの側板面部９１，９２，９３，９４と１つの上板面部９５とにより一体的に構成される。この例では、バッフルプレート９０は、ストレーナ装着管部８３の車幅方向両側で向かい合って設けられる側板面部９１，９２と、ストレーナ装着管部８３の車両前後方向両側で向かい合って設けられる側板面部９３，９４とで四角筒体を形成するとともに、その四角筒体の上方を上板面部９５で覆うように形成されている。バッフルプレート９０は、図示しない固定部材によって吸入管８０に固定され、その下端がリザーバ７０の底面７１から若干の隙間が形成されるように配置されている。バッフルプレート９０の上板面部９５には、挿通孔９６が形成されており、この挿通孔９６に吸入管８０の接続管部８４が挿通される。この挿通孔９６と接続管部８４との間には、僅かの隙間が設けられており、小流量にて流体の流通が可能となっている。

このようにリザーバ７０内にバッフルプレート９０を設けたことにより、リザーバ７０におけるオイル溜め領域が、ストレーナ装着管部８３が存在する第１領域Ａ１と、ストレーナ装着管部８３が存在しない第２領域Ａ２とに仕切られるとともに、オイル溜め領域の底部で第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とが連通される。

吸入管８０には第１逆止弁８５が設けられている。この第１逆止弁８５は、リザーバ７０からポンプ６０へ向かう流体の流れを許容し、ポンプ６０からリザーバ７０へ向かう流体の流れを阻止する。また、吸入管８０には、第１逆止弁８５が設けられた位置よりもポンプ６０側に、戻し機構８６が設けられる。この戻し機構８６は、リザーバ７０内であって、第１領域Ａ１に入らない位置に設けられる。戻し機構８６は、吸入管８０から分岐して設けられ吸入管８０とリザーバ７０とを連通する戻し管８７と、戻し管８７に設けられる第２逆止弁８８とを備えている。第２逆止弁８８は、吸入管８０からリザーバ７０へ向かう流体の流れを許容し、リザーバ７０から吸入管８０へ向かう流体の流れを阻止する。例えば、第２逆止弁８８は、吸入管８０内の圧力がリザーバ７０内の圧力に対して設定圧力以上高くなっている状況、つまり、吸入管８０内の圧力Ｐ１とリザーバ７０内の圧力Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定圧力以上になる状況でのみ開弁するように構成されている。

次に、オイル供給装置５０の作動について説明する。ドライバーのアクセル操作によってモータ２０に駆動電流が流れてモータ２０のロータ２２が正回転すると、それに連動してポンプ６０が正回転する。これにより、オイル吸入路１１が負圧になり、第１逆止弁８５が開弁して、リザーバ７０に溜まったオイルがストレーナ８２を介して吸入管８０の吸入口８１から吸入される。こうして、ポンプ６０は、リザーバ７０から汲み上げたオイルをオイル供給路１２に吐出する。このとき、吸入管８０内の圧力がリザーバ７０内の圧力よりも低くなった状態に維持されるため、戻し機構８６における第２逆止弁８８は、閉弁状態を維持する。従って、リザーバ７０内の空気は、吸入管８０に吸い込まれない。これにより、ポンプ６０は、リザーバ７０から安定的にオイルをオイル供給路１２に供給することができる。

オイル供給路１２に流れるオイルは、ステータコア２１ａおよびステータコイル２１ｂの外周を通過してステータコア２１ａおよびステータコイル２１ｂを冷却するとともに、モータベアリング２４を通過してモータベアリング２４を潤滑する。冷却および潤滑に供したオイルは、重力落下してリザーバ７０に戻される。

車両が加速走行あるいは減速走行した場合等においては、リザーバ７０に溜まったオイルの油面が傾斜する。こうした場合でも、図３に示すように、バッフルプレート９０によって覆われた第１領域Ａ１においては、オイルが上板面部９５にまで満たされているため、油面ＯＬが傾斜しない。また、バッフルプレート９０の上板面部９５に形成された挿通孔９６の隙間から空気が第１領域内Ａ１に吸入されても、その流入速度が遅いため油面ＯＬの変化はほとんど発生しない。従って、吸入口８１が油面ＯＬの上に露出することがなく、吸入口８１から空気を吸い込まない。これにより、安定してオイルを汲み上げることができる。この結果、モータ２０の冷却や潤滑を良好に実施することができる。

また、車両がバック走行する場合には、モータ２０のロータ２２が逆回転する。ポンプ６０は、これに連動して逆回転し、第２ポート６２からオイル供給路１２に溜まっているオイルを吸入して第１ポート６１に吐出する。オイル供給路１２は、その先端が大気開放されているため、ポンプ６０は、オイルと一緒に空気を吸入してしまう。従って、ポンプ６０は、第１ポート６１からオイル吸入路１１に吐出されるオイルに気泡が含まれる。ポンプの逆回転時においては、吸入管８０に設けた第１逆止弁８５が閉弁状態を維持する。これにより、気泡の含まれたオイルがリザーバ７０に供給されることが阻止される。また、吸入管８０内の圧力が上昇してリザーバ７０内の圧力よりも設定圧以上高くなるため、戻し機構８６の第２逆止弁８８が開弁状態となる。これにより、オイル吸入路１１に吐出されたオイル（気泡が含まれている場合もある）は、戻し機構８６を介してリザーバ７０に吐出される。この戻し機構８６から吐出されるオイルは、第２領域Ａ２に戻される。従って、バッフルプレート９０で囲まれた第１領域Ａ内には気泡が送り込まれない。この結果、次回の車両前進走行開始直後から、リザーバ７０に溜まっているオイルを安定して汲み上げてモータ２０に供給することができる。

以上説明した本実施形態のオイル供給装置１０によれば、バッフルプレート９０によってストレーナ装着管部８３の側方および上方を覆ってリザーバ７０のオイル溜め領域を、ストレーナ装着管部８３が存在する第１領域Ａ１と、ストレーナ装着管部８３が存在しない第２領域Ａ２とに仕切るとともに、オイル溜め領域の底部で第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とを連通しているため、リザーバ７０に溜まったオイルの油面が水平面に対して傾斜した場合でも、バッフルプレート９０で囲まれた第１領域Ａ１にオイルを満たしておくことができる。このため、吸入口８１を油面下に維持して、オイルを安定的にモータ２０に供給することができる。

また、吸入管８０に設けた第１逆止弁８５と戻し機構８６とにより、車両のバック走行によりポンプ６０が逆回転した場合であっても、気泡の混入したオイルがリザーバ７０の第１領域Ａ１に戻されない。従って、バッフルプレート９０で囲まれた第１領域Ａ１に気泡が溜まってしまうことが防止される。これにより、ポンプ６０の正回転時においては、オイルを安定的にモータ２０に供給することができる。

また、従来装置のように２組のポンプをユニットケーシング内に搭載する必要がなく、また、２組の吸入口をリザーバに設ける必要も無い。このため、本実施形態によれば、ポンプ６０の搭載スペースを小さくすることができ、また、リザーバ７０の容量を少なくすることができる。この結果、モータユニット１の小型化、軽量化を図ることができる。これに伴って、サスペンションの搭載スペースを拡大することができ、サスペンションの設計自由度が増す。また、バネ下重量を低減することができる。

以上、本実施形態のオイル供給装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、オイルをモータ２０に供給しているが、更に、減速機構３０に供給する構成であってもよい。また、バッフルプレート９０の形状は、四角箱形状に限るものではなく、円筒箱形状など、任意の形状とすることができる。

１…インホイールモータユニット、５…ユニットケーシング、１０…オイル供給装置、１１…オイル吸入路、１２…オイル供給路、２０…モータ、３０…減速機構、４０…遊星歯車機構、５０…オイル供給装置、６０…ポンプ、７０…リザーバ、７１…底面、８０…吸入管、８１…吸入口、８２…ストレーナ、８３…ストレーナ装着管部、８４…接続管部、８５…第１逆止弁、８６…戻し機構、８７…戻し管、８８…第２逆止弁、９０…バッフルプレート、９１，９２，９３，９４…側板面部、９５…上板面部、１００…ホイール、１１０…アクスルハブ、Ａ１…第１領域、Ａ２…第２領域。

Claims (1)

1. インホイールモータによって駆動される車輪に設けられ、
   冷却用のオイルを溜めるリザーバと、
   正回転により、前記リザーバに挿入された吸入管からオイルを汲み上げて前記インホイールモータに供給するポンプと
   を備えたオイル供給装置において、
   前記リザーバのオイルが溜められるオイル溜め領域に設けられ、前記吸入管の吸入口の側方および上方を覆って前記オイル溜め領域を前記吸入口が存在する第１領域と前記吸入口が存在しない第２領域とに仕切るとともに、前記オイル溜め領域の底部で前記第１領域と前記第２領域とを連通させる仕切部材と、
   前記吸入管に設けられ、前記リザーバから前記ポンプへ向かう前記オイルの流れを許容し、前記ポンプから前記リザーバへ向かう前記オイルの流れを阻止する逆止弁と、
   前記リザーバ内であって前記吸入管の逆止弁と前記ポンプとの間となるポンプ側吸入路に設けられ、前記ポンプが逆回転して前記ポンプ側吸入路の圧力が設定圧力より高くなった場合に開弁して、前記ポンプ側吸入路のオイルを前記リザーバの前記第２領域に戻す戻し機構と
   を備えたオイル供給装置。

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