JP6295049B2

JP6295049B2 - インホイールモータ駆動装置

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Publication number: JP6295049B2
Application number: JP2013198131A
Authority: JP
Inventors: 雪島　良; 良雪島; 鈴木　稔; 稔鈴木
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2018-03-14
Anticipated expiration: 2033-09-25
Also published as: JP2015064048A; WO2015045702A1

Description

本発明は、インホイールモータ駆動装置に設けられた減速部の過負荷運転を防止する技術に関する。

インホイールモータ駆動装置は、例えば特許第５０７２３７０号公報（特許文献１）に示すように、高回転型のモータ部と、１／１０以上の大きな減速比が得られるサイクロイド減速機構からなる減速部と、車輪ハブ軸受部とを備え、駆動輪の内部に配置されるようコンパクトな形状にまとめられる。

また特許文献１記載のインホイールモータ駆動装置は、温度対応モータ制御手段をさらに備える。温度対応モータ制御手段は温度センサで測定した温度に基づき、モータ部の発熱量を推定し、発熱量が規定値以上になるとモータ部の駆動電流を減少させるかまたはモータ部の速度指令を減少させる処理を行うというものである。

温度センサは、モータステータに設置されたり、あるいは減速部ケーシングに設置されたり、あるいはモータ部ケーシングを流れる冷却媒体流路に設置されて冷却媒体の温度を測定したりする。

特許第５０７２３７０号公報

しかし、上記従来のようなインホイールモータ駆動装置にあっては、さらに改善すべき点があることを本発明者は見いだした。まずモータステータや減速部ケーシングの温度を測定しても、減速部内部の温度を正確に求めることができない。減速部の回転要素（歯車、軸）、特に減速部入力軸、は高速回転することから、回転要素を支持する軸受および摺動部位が高温になる。そこで減速部の軸受および摺動部位の焼き付きを防止する必要がある。しかしながら回転要素は常に回転するため、温度センサを直接取り付けることは困難である。

本発明は、上述の実情に鑑み、減速部の温度状態を従来よりも正確に知ることができ、減速部の過負荷運転を防止することができる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。

この目的のため本発明によるインホイールモータ駆動装置は、モータ部と、車輪ハブ軸受部と、モータ部の出力回転を減速して車輪ハブ軸受部に伝達する減速部と、減速部内部に潤滑油を流す潤滑油回路としての潤滑油タンクと、潤滑油タンクから減速部に潤滑油を供給する供給油路と、減速部から潤滑油タンクに潤滑油を排出する排出油路とを備える。そしてインホイールモータ駆動装置は、排出油路に設けられる温度センサ支持部材と、温度センサ支持部材に支持されて排出油路を流れる潤滑油の温度を検出する温度センサとをさらに備える。

かかる本発明によれば、減速部の内部を流れる潤滑油の温度を測定することから、従来よりも正確に減速部の温度状態を知ることができる。したがって減速部の過負荷運転を防止することができる。

本発明の一実施形態として、潤滑油タンクは減速部の下方に設けられ、排出油路は減速部と潤滑油タンクの境界壁を上下方向に貫通する貫通孔であり、温度センサ支持部材は貫通孔の上方に設けられる。かかる実施形態によれば、減速部から貫通孔に流下する潤滑油の温度を検出することから、従来よりも正確に減速部の温度状態を知ることができる。

本発明の好ましい実施形態として温度センサ支持部材は、下端側が上端側よりも小径になった開口形状の受口部と、受口部の下端側を横切って延びる横穴とを有し、横穴内に温度センサを収容する。かかる実施形態によれば、上端側から下端側に向かって小径になった開口形状の受口部において、受口部の下端側に温度センサを設置することから、受口部を流下する潤滑油を、ムラなく温度センサに掛けることができ、より正確に減速部の温度状態を知ることができる。

本発明の好ましい実施形態として、インホイールモータ駆動装置は、温度センサで検出した潤滑油温度が所定の規定値以上の場合に、モータ部の出力を制限する温度対応モータ制御手段をさらに備える。かかる実施形態によれば、運転者のアクセル操作にかかわらず、減速部の過負荷運転を自動で防止することができる。なおここでいう出力は、モータ部が減速部に出力する回転数および駆動トルクの少なくとも一方である。温度対応モータ制御手段は、インホイールモータ駆動装置の外方に設けられるが、インホイールモータ駆動装置の内部に設けられてもよい。他の実施形態として、インホイールモータ駆動装置の搭載車両の運転席に、温度センサで検出した潤滑油温度が所定の規定値以上の場合に減速部が過負荷運転であることを表示するとよい。

このように本発明によれば、減速部内部の温度状態を従来よりも正確に検出することができ、減速部を的確に保護することができる。

本発明の一実施形態になるインホイールモータ駆動装置を示す概略縦断面図である。同実施形態の減速部を示す横断面図である。図１の二点鎖線で囲まれた部分を拡大して示す縦断面図である。温度センサ支持部材を温度センサとともに示す斜視図である。温度センサ支持部材を温度センサとともに示す平面図である。温度センサ支持部材を温度センサとともに示す縦断面図である。温度センサ支持部材を示す横断面図である。モータコントロールユニットで実行される制御を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態になるインホイールモータ駆動装置を示す概略縦断面図である。図２は、同実施形態の減速部を示す横断面図である。図３は、図１の二点鎖線で囲まれた部分を拡大して示す縦断面図である。

インホイールモータ駆動装置２１は、駆動力を発生させるモータ部Ａと、モータ部Ａの回転を減速して出力する減速部Ｂと、減速部Ｂからの出力を図示しない駆動輪に伝える車輪ハブ軸受部Ｃから構成される。そして、インホイールモータ駆動装置２１の軸線方向に関し、モータ部Ａ、減速部Ｂ、車輪ハブ軸受部Ｃの順に同軸配置される。ケーシング２２はインホイールモータ駆動装置２１の外郭をなし、モータ部ケーシング部材２２ａと、減速部ケーシング部材２２ｂと、モータカバー２２ｄを結合したものである。

モータ部Ａは、筒状のモータ部ケーシング部材２２ａを含み、モータ部ケーシング部材２２ａの内周面に固定されるステータ２３と、ステータ２３の内側に径方向の隙間を空けて対向する位置に配置されるロータ２４と、ロータ２４の内側に固定連結されてロータ２４と一体回転するモータ回転軸３５とを備えるラジアルギャップモータである。ステータ２３にはコイル２３ｃが巻回される。ロータ２４は、中央に貫通孔を有する複数枚の円盤を積層してなる中空円筒形状のロータ本体２４ａと、モータ回転軸３５の外周から径方向外側に突出するよう形成されるとともにロータ本体２４ａの内周に固定されて、ロータ本体２４ａをモータ回転軸３５の軸線方向中央部に支持する円筒形状のロータ支持体２４ｂとを有する。減速部Ｂとは反対側に位置するモータ回転軸３５の一端は、転がり軸受３６ａを介してモータカバー２２ｄの中心部に回転自在に支持されている。減速部Ｂに近い側にあるモータ回転軸３５の他端は、モータ部ケーシング部材２２ａの内向きフランジ部分２２ｅの中心孔に通されて、転がり軸受３６ｂを介して内向きフランジ部分２２ｅの中心孔に回転自在に支持されている。

モータ部Ａのモータ回転軸３５および減速部Ｂの入力軸２５は、略水平な軸線Ｏに沿って延び、一体回転することから、モータ回転軸３５および入力軸２５の組立体はモータ側回転部材と呼ばれる。入力軸２５の一端は、モータ回転軸３５の中心孔になるモータ回転軸油路５８ａに差込固定され、モータ回転軸３５の両端部のうち減速部Ｂに近い側の端部に例えばセレーション嵌合によって連結固定される。入力軸２５の他端は、転がり軸受３６ｄを介して、出力軸２８の一端に回転自在に支持される。

減速部Ｂは筒状の減速部ケーシング部材２２ｂを含む。また減速部Ｂは、入力軸２５と、出力軸２８と、入力軸２５および出力軸２８間で回転を伝達するサイクロイド減速機構を含む。具体的には入力軸２５の両端部のうち、モータ回転軸３５から遠い側にある入力軸２５の端部に偏心して設けられた偏心部２５ａ，２５ｂと、内周が偏心部２５ａ，２５ｂの外周に相対回転可能に取り付けられ、入力軸２５の回転に伴って回転軸線を中心とする公転運動を行う公転部材としての曲線板２６ａ，２６ｂと、波形状にされた曲線板２６ａ，２６ｂの外周部に係合して曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動を生じさせる外周係合部材としての複数の外ピン２７と、曲線板２６ａ，２６ｂの自転のみを取り出して出力軸２８に伝達する運動変換機構を有する。また、減速部Ｂは、後述する潤滑油回路により、潤滑油を供給される。

図２を参照して、曲線板２６ａは、外周部にエピトロコイド等のトロコイド系曲線で構成される複数の波形を有し、一方側端面から他方側端面に貫通する複数の貫通孔３０ａ，３０ｂを有する。貫通孔３０ａは、曲線板２６ａの自転軸心を中心とする円周上に等間隔に複数個設けられており、後述する内ピン３１を受入れる。また、貫通孔３０ｂは、曲線板２６ａの中心（自転軸心）に設けられており、偏心部２５ａの外周面を同心円となるように保持する。曲線板２６ｂも同様である。

回転要素である曲線板２６ａは、転がり軸受４１によって偏心部２５ａに対して回転自在に支持されている。回転要素になる転がり軸受４１は、偏心部２５ａの外周面に嵌合し、その外周面に内側軌道面４２ａを有する内輪部材４２と、曲線板２６ａの貫通孔３０ｂの内周面に直接形成された外側軌道面４３と、内側軌道面４２ａおよび外側軌道面４３の間に配置される複数の円筒ころ４４と、隣り合う円筒ころ４４の間隔を保持する保持器（図示省略）とを備える円筒ころ軸受である。あるいは深溝玉軸受であってもよい。内輪部材４２は、転動体になる円筒ころ４４が転走する内輪部材４２の内側軌道面４２ａを軸線方向に挟んで向かい合う１対の鍔部をさらに有し、円筒ころ４４を１対の鍔部間に保持する。

外ピン２７は、図３に示すように、軸線Ｏと平行に延び、その両端部が針状ころ軸受２７ａを介して外ピン保持部材４５に支持される。外ピン保持部材４５は、円筒部と、この円筒部の軸線方向両端に形成された内向きフランジ部４５ｆとを有する。そして、外ピン保持部材４５の内向きフランジ部４５ｆには、外ピン２７の端部を支持するための孔が周方向等間隔に形成される。外ピン保持部材４５は、減速部ケーシング部材２２ｂの内面に取付固定される。また外ピン保持部材４５の下部には、貫通孔６１が形成される。貫通孔６１は、図２に示すように外ピン保持部材４５の周方向に長く、図３に示すように軸線方向に幅狭に形成された長孔である。貫通孔６１の周方向中央部は、貫通孔６１の周方向両側よりも低い位置にある。後述するように潤滑油は湾曲した外ピン保持部材４５の内周面に沿って流れ、貫通孔６１の周方向中央部に誘導される。

運動変換機構は、図１に示すように、出力軸２８のフランジ部２８ａに植設された内側係合部材としての複数の内ピン３１と、曲線板２６ａ，２６ｂに設けられた貫通孔３０ａとで構成される。内ピン３１は、出力軸２８の回転軸線になる軸線Ｏを中心とする円周軌道上に等間隔（図２参照）に設けられており、出力軸２８の軸線Ｏと平行に延び、内ピン３１の根元端が出力軸２８に固定されている。内ピン３１の外周には、中空円筒体３１ａと、中空円筒体３１ａおよび内ピン３１の環状隙間に配置される複数のころ３１ｅからなる針状ころ軸受が設けられている。この針状ころ軸受は内ピン３１の一部である。

上述した運動変換機構を介して、入力軸２５と同軸に配置された出力軸２８は、曲線板２６ａ，２６ｂの自転を減速部Ｂの出力として取り出す。この結果、入力軸２５の回転が減速部Ｂによって減速されて出力軸２８に伝達される。したがって、低トルク、高回転型のモータ部Ａを採用した場合でも、駆動輪に必要なトルクを伝達することが可能となる。

車輪ハブ軸受部Ｃは、出力軸２８に固定連結されたハブ輪３２と、ハブ輪３２をケーシング２２に対して回転自在に保持する車輪ハブ軸受３３とを備える。車輪ハブ軸受３３は複列アンギュラ玉軸受であって、その内輪部材３３ｎがハブ輪３２の外周面に嵌合固定される。外輪部材３３ｇおよび内輪部材３３ｎの環状隙間には複数の玉３３ｂが配置される。さらに外輪部材３３ｇおよびハブ輪３２の環状隙間にも複数の玉３３ｂが配置される。

車輪ハブ軸受３３の外輪部材３３ｇは、減速部ケーシング部材２２ｂの軸線方向端に固定される。ハブ輪３２は、出力軸２８の軸部２８ｂと結合する円筒形状の中空部３２ａと、減速部Ｂから遠い側の端部に形成されるフランジ部３２ｂとを有する。フランジ部３２ｂにはボルト３２ｃによって図示しない駆動輪が固定連結される。減速部Ｂの出力軸２８および車輪ハブ軸受部Ｃのハブ輪３２は、略水平な軸線Ｏに沿って延び、一体回転することから、出力軸２８およびハブ輪３２の組立体は車輪側回転部材と呼ばれる。

上記構成のインホイールモータ駆動装置２１の作動原理を詳しく説明する。

モータ部Ａは、バッテリ４８からインバータ４９を介してモータ駆動電流を供給され、ステータ２３のコイル２３ｃに交流のモータ駆動電流を供給することによって生じる電磁力を受けて、永久磁石または磁性体によって構成されるロータ２４が回転する。モータ駆動電流は、インバータ４９と電気的に接続するモータコントロールユニット５０に制御される。モータコントロールユニット５０、バッテリ４８およびインバータ４９は車体に搭載される。

これにより、ロータ２４に接続されたモータ回転軸３５は回転を出力し、モータ回転軸３５および入力軸２５が回転すると、曲線板２６ａ，２６ｂは入力軸２５の軸線Ｏを中心として公転運動する。このとき、外ピン２７が、曲線板２６ａ，２６ｂの曲線形状の波形と転がり接触するよう係合して、曲線板２６ａ，２６ｂを入力軸２５の回転とは逆向きに自転運動させる。

貫通孔３０ａに挿通される内ピン３１の中空円筒体３１ａは、貫通孔３０ａの内径よりも十分に細く、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動に伴って貫通孔３０ａの孔壁面と当接する回転要素である。これにより、曲線板２６ａ，２６ｂの公転運動が内ピン３１に伝わらず、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動のみが出力軸２８を介して車輪ハブ軸受部Ｃに伝達される。かくして、貫通孔３０ａおよび内ピン３１は運動変換機構としての役目を果たす。

この運動変換機構を介して、入力軸２５と同軸に配置された出力軸２８は、曲線板２６ａ，２６ｂの自転を減速部Ｂの出力として取り出す。この結果、入力軸２５の回転が減速部Ｂによって減速されて出力軸２８に伝達される。したがって、低トルク、高回転型のモータ部Ａを採用した場合でも、駆動輪に必要なトルクを伝達することが可能となる。

なお、上記構成の減速部Ｂの減速比は、外ピン２７の数をＺ_Ａ、曲線板２６ａ，２６ｂの波形の数をＺ_Ｂとすると、（Ｚ_Ａ−Ｚ_Ｂ）／Ｚ_Ｂで算出される。図２に示す実施例では、Ｚ_Ａ＝１２、Ｚ_Ｂ＝１１であるので、減速比は１／１１と、非常に大きな減速比を得ることができる。

このように、多段構成とすることなく大きな減速比を得ることができるサイクロイド減速機構を減速部Ｂに採用することにより、コンパクトで高減速比のインホイールモータ駆動装置２１を得ることができる。

次にインホイールモータ駆動装置２１において潤滑油を循環させる機構について説明すると、潤滑油回路は、図１、図２を参照して、潤滑油ポンプ５１と、吐出油路５４と、ケーシング油路５５と、連絡油路５６と、出力軸カバー油路５７と、モータ回転軸油路５８ａと、減速部入力軸油路５８ｂと、径方向油路５９ａ，５９ｂと、環状溝６０ｇと、給油孔先端口６０ｈと、貫通孔６１，６２と、潤滑油タンク５３と、吸入油路５２を備え、この順序で潤滑油を循環させる。これにより潤滑油回路は、減速部Ｂを構成する入力軸２５、出力軸２８、内ピン３１、偏心部２５ａ，２５ｂ、曲線板２６ａ，２６ｂ、および各種の針状ころ軸受といった回転要素の潤滑と冷却を行う。

減速部ケーシング部材２２ｂの下部には潤滑油タンク５３が附設される。外ピン２７、内ピン３１、偏心部２５ａ，２５ｂ、曲線板２６ａ，２６ｂ、および外ピン保持部材４５を収容する減速部Ｂの空間と、潤滑油タンク５３は、減速部ケーシング部材２２ｂの中空円筒壁を境界壁として区画される。この境界壁には、貫通孔６２が設けられる。上下方向に通じる貫通孔６１，６２は減速部Ｂから潤滑油タンク５３に潤滑油を排出する排出油路である。減速部Ｂのサイクロイド減速機構を潤滑した潤滑油は、図２に矢印で示すように自重で減速部Ｂの下部へ集まり、図３に矢印で示すように、貫通孔６１、６２を順次流下して、潤滑油タンク５３に貯留する。

減速部Ｂの最下部になる貫通孔６１、６２間には温度センサ６３が配置される。図３の拡大図に示すように、温度センサ６３は、円柱形状のサーミスタであって、その長手方向中央にセンシング部６３ｓを有する。温度センサ６３の一端は、信号線６５を介してモータコントロールユニット５０と接続し、貫通孔６１、６２を流下する潤滑油の温度を検出してその検出信号をモータコントロールユニット５０へ送信する。モータコントロールユニット５０は、モータ部Ａに供給するモータ駆動電流を制御するモータ駆動電流制御部５０ａと、減速部Ｂの過負荷運転を防止する温度対応モータ制御手段５０ｂを含む。温度対応モータ制御手段５０ｂについては後述する。

温度センサ６３は、温度センサ支持部材６６に固定支持される。図４は、温度センサ支持部材を温度センサとともに示す斜視図である。図５は、温度センサ支持部材を温度センサとともに示す平面図である。図６は、温度センサ支持部材を温度センサとともに示す縦断面図であり、図５中のＶＩ−ＶＩ断面を表す。図７は温度センサ支持部材を示す横断面図であり、図５中のＶＩＩ−ＶＩＩ断面を表す。図５に示すように、温度センサ支持部材６６はＨ字状であり、その中心に受口部６６ａが形成される。受口部６６ａは、上下方向に延びる円形の開口断面であって、漏斗のように下端側が上端側よりも小径になった開口形状にされる。受口部６６ａの下端開口６６ｄは、受口部６６ａの最も小径になった下端と同一径の円形開口であって、上下方向に延びる。つまり下端開口６６ｄは、下端開口６６ｄの上端側から下端側まで、上下方向において変化しない一定径の円形開口断面である。

Ｈ字状の温度センサ支持部材６６は、受口部６６ａの両側に、互いに平行に延びる２本の腕部６６ｂを有する。腕部６６ｂは、外ピン保持部材４５の外周面に沿うよう、緩やかな円弧を描く。各腕部６６ｂの両端部には、上下方向に貫通する孔６６ｈが形成される。各孔６６ｈには、図２に示すように下方からボルト６７が通され、ボルト６７の上端部を外ピン保持部材４５の下部に螺合させることにより、温度センサ支持部材６６は貫通孔６１を跨ぐように取付固定される。そして２本の腕部６６ｂは貫通孔６１の両脇に沿って軸線方向に離隔して取り付けられ、受口部６６ａは図２に示すように貫通孔６１の周方向中央部、つまり外ピン保持部材４５の最下部、に配置される。これにより貫通孔６１の周方向一方側の孔縁と受口部６６ａとの間、および貫通孔６１の周方向他方側の孔縁と受口部６６ａとの間には、貫通孔６１の開口が残される。

温度センサ支持部材６６には横穴６６ｃがさらに形成される。横穴６６ｃは、円形の開口断面であって、一本の腕部６６ｂから他の一本の腕部６６ｂまで、受口部６６ａの下端に接続する下端開口６６ｄを横切って延びる。横穴６６ｃは円柱形状の温度センサ６３を受け入れる。温度センサ６３の両端部は、適切な固定手段によって横穴６６ｃにそれぞれ固定される。これにより温度センサ６３の中央に位置するセンシング部６３ｓは受口部６６ａに配置される。

図１に示すように、モータ部ケーシング部材２２ａのうちモータ部Ａと減速部Ｂとの境界壁になる内向きフランジ部分２２ｅには、潤滑油ポンプ５１と、潤滑油ポンプ５１から上方に延びる吐出油路５４と、潤滑油ポンプ５１から下方に延びる吸入油路５２が設けられている。吸入油路５２の下端は潤滑油タンク５３と接続する。潤滑油ポンプ５１は、潤滑油タンク５３から潤滑油を吸入して吐出油路５４へ吐出する。

潤滑油ポンプ５１の駆動機構につき説明する。図１を参照して、各内ピン３１の先端には、内ピン３１を支持する内ピン支持部材３１ｂが圧入で連結固定されている。内ピン支持部材３１ｂは、複数の内ピン３１先端同士を連結する円環形状のフランジ部３１ｃと、フランジ部３１ｃの内径部と結合し内ピン３１から離れるよう軸線方向に延びる円筒形状の筒状部３１ｄとを含む。複数の内ピン３１を支持する内ピン支持部材３１ｂは、曲線板２６ａ，２６ｂから一部の内ピン３１に負荷された荷重を全ての内ピン３１に均一に分散する。筒状部３１ｄは、その内周面で針状ころ軸受３６ｃを支持し、その外周面で潤滑油ポンプ５１と係合する。

複数の内ピン３１が出力軸２８とともに回転すると、内ピン３１に連れ回される筒状部３１ｄが潤滑油ポンプ５１を駆動する。内向きフランジ部分２２ｅの内周縁に設けられる潤滑油ポンプ５１は、モータ部Ａの出力によって駆動され、インホイールモータ駆動装置２１の内部に潤滑油を循環させる。

潤滑油ポンプ５１は、軸線Ｏと同軸に配置され、内ピン支持部材３１ｂによって駆動される。内向きフランジ部分２２ｅの壁内部に形成された吸入油路５２は、上下方向に延びて、その上端が潤滑油ポンプ５１の吸入口と接続し、その下端が減速部Ｂの下部に設けられた潤滑油タンク５３と接続する。内向きフランジ部分２２ｅの壁内部に形成された吐出油路５４は、上下方向に延びて、その下端で潤滑油ポンプ５１の吐出口と接続し、その上端でモータ部ケーシング部材２２ａに形成されたケーシング油路５５の一端と接続する。

ケーシング油路５５は、モータ部ケーシング部材２２ａを構成する中空円筒壁の壁内部に形成されて、軸線方向に延びている。ケーシング油路５５のモータカバー２２ｄ側の端部は、連絡油路５６の外径側端と接続する。連絡油路５６は、ケーシング２２のモータカバー２２ｄの壁内部に形成されて、径方向に延びる。連絡油路５６の内径側端は、出力軸カバー油路５７を介して、モータ回転軸３５に設けられるモータ回転軸油路５８ａと接続する。

出力軸カバー油路５７は、ケーシング２２の一部になる出力軸カバー２２ｆに設けられる。出力軸カバー２２ｆは、モータ回転軸３５の一端と対向位置される略円板状の壁部材である。そして出力軸カバー油路５７は出力軸カバー２２ｆの壁内部に形成される。

モータ回転軸油路５８ａは、モータ回転軸３５の内部に設けられて、軸線Ｏに沿って延びる軸心給油のための油路である。そして、モータ回転軸油路５８ａの減速部Ｂに近い側の一端が、入力軸２５に設けられて軸線Ｏに沿って延びる減速部入力軸油路５８ｂと接続する。また、モータ回転軸油路５８ａの減速部Ｂから遠い側の一端が、上述した出力軸カバー油路５７と接続する。さらにモータ回転軸油路５８ａは、途中の軸線方向中央部でロータ油路６４の内径側端と接続する。

減速部入力軸油路５８ｂは、入力軸２５の内部に設けられて、入力軸２５の両端間を軸線Ｏに沿って延びる軸心給油のための油路である。出力軸２８のフランジ部２８ａと対向する一端には、給油孔５９ｃが設けられる。給油孔５９ｃは、減速部入力軸油路５８ｂの断面よりも小径の孔であり、通過する潤滑油の流量を規制して、減速部入力軸油路５８ｂの一端と転がり軸受３６ｄとを連通する。モータ回転軸油路５８ａおよび減速部入力軸油路５８ｂは連続して延び１本の直線を構成することから、これらを軸線油路とも呼ぶ。

減速部入力軸油路５８ｂは、途中で偏心部２５ａ内を径方向外側に向かって延びる径方向油路５９ａと、偏心部２５ｂ内を径方向外側に向かって延びる径方向油路５９ｂとに分岐する。径方向油路５９ａ，５９ｂは同一構成であるため、径方向油路５９ａを説明すると、図２を参照して、径方向油路５９ａは偏心部２５ａの反偏心方向、つまり軸線Ｏから偏心部２５ａの外周面に最も近い方向に直線状に延びる。径方向油路５９ａの外径側端は、偏心部２５ａの外周面に沿って形成された環状溝６０ｇと接続する。環状溝６０ｇは、偏心部２５ａの外周面と内輪部材４２の内周面との間に配置されており、内輪部材４２に穿設された複数の給油孔先端口６０ｈと接続する。給油孔先端口６０ｈは内輪部材４２の内周面から内側軌道面４２ａまで貫通する。

潤滑油回路の作用につき説明すると、内ピン支持部材３１ｂを介して出力軸２８によって駆動される潤滑油ポンプ５１は、吸入油路５２を介して潤滑油タンク５３に貯留した潤滑油を吸入し、吐出油路５４に潤滑油を吐出する。潤滑油は、潤滑油ポンプ５１によって加圧され、吐出油路５４からケーシング油路５５と、連絡油路５６と、出力軸カバー油路５７と、モータ回転軸油路５８ａとを流れる。

モータ回転軸油路５８ａを流れる潤滑油は、一部がロータ油路６４に流入し、ロータ２４の外周面から外径方向に噴射されて、ステータ２３に向かい、ロータ２４およびステータ２３を冷却する。次に潤滑油は、モータ部Ａの下部へ向かい、排出孔６８を経て潤滑油タンク５３に還流する。

またモータ回転軸油路５８ａを流れる潤滑油の残部は、減速部入力軸油路５８ｂに流入する。そして減速部入力軸油路５８ｂを流れる潤滑油の一部が、径方向油路５９ａ、５９ｂにそれぞれ分岐して流れ、環状溝６０ｇを経由して給油孔先端口６０ｈから内側軌道面４２ａに噴射される。かかる潤滑油は、偏心部２５ａに設けられた転がり軸受４１と、偏心部２５ｂに設けられた転がり軸受４１とをそれぞれ潤滑する。潤滑油は遠心力の作用によって減速部Ｂの外径方向へ流れ、減速部Ｂにおいて曲線板２６ａ，２６ｂの表面と、内ピン３１と貫通孔３０ａの孔壁面との当接箇所と、中空円筒体３１ａと、ころ３１ｅと、外ピン２７および曲線板２６ａ，２６ｂの波状外周面の係合箇所と、外ピン２７の表面とを順次潤滑する。かかる軸心給油方式により潤滑油は、減速部Ｂを好適に潤滑および冷却する。

また減速部入力軸油路５８ｂを流れる潤滑油の残部は、給油孔５９ｃからフランジ部２８ａに向かって噴射されて転がり軸受３６ｄを潤滑し、減速部Ｂに流入する。径方向油路５９ａ，５９ｂおよび給油孔５９ｃから減速部Ｂに流入した潤滑油は、減速部Ｂの下部に向かい、外ピン保持部材４５の円筒部の内周面に沿って流下して、図２に矢印で示すように貫通孔６１に集まる。このとき潤滑油は、貫通孔６１の周方向中央部、すなわち外ピン保持部材４５の最下部、に配置されている受口部６６ａに誘導される。そして潤滑油は受口部６６ａに入り、図３に矢印で示すように漏斗形状の受口部６６ａによって、温度センサ６３のセンシング部６３ｓにムラなく掛かる。受口部６６ａから溢れる潤滑油は、受口部６６ａと貫通孔６１の孔縁との間の開口を流下する。このようにして貫通孔６１を流下した潤滑油は、次に貫通孔６２を流下し、潤滑油タンク５３に還流する。

かくして潤滑油回路は、潤滑油タンク５３から減速部Ｂに潤滑油を供給し、減速部Ｂから潤滑油タンク５３に潤滑油を排出する。このように本実施形態のインホイールモータ駆動装置２１では、減速部Ｂの過負荷運転を防止するための手段として、潤滑油の温度を温度センサ６３で検出し、この検出結果に応じて、モータ部Ａの出力を制限する。

また本実施形態によれば減速部Ｂを潤滑したばかりの潤滑油が貫通孔６１，６２を流れ、温度センサ６３で貫通孔６１，６２を流下する潤滑油の温度を測定する。これにより、減速部Ｂの回転要素に温度センサを直接設けなくても、減速部Ｂの温度状態を正確に知ることができる。

温度センサ６３で検出された潤滑油温度の検出信号は、インホイールモータ駆動装置２１の出力を制御するモータコントロールユニット５０に送信され、モータコントロールユニット５０内に設けられた温度対応モータ制御手段５０ｂが潤滑油温度の検出信号を受信する。モータコントロールユニット５０は、インホイールモータ駆動装置２１の外方、例えば車体、に設置されるが、インホイールモータ駆動装置２１の内部に附設されてもよい。モータコントロールユニット５０で実行される制御を図８にフローチャートで示す。

インホイールモータ駆動装置の搭載車両のメインキーがＯＦＦからＯＮになると、モータ部Ａのモータ制御を開始する。まずステップＳ１０で、モータ部Ａから減速部Ｂに通常のモータ駆動トルクを入力する。通常のモータ駆動トルクは、車両の運転者が操作するアクセル操作子の開度等から算出される。モータ駆動電流制御部５０ａは、通常のモータ駆動トルクに対応するモータ駆動電流をモータ部Ａに通電するよう、インバータ４９に指令する。ここで温度対応モータ制御手段５０ｂはモータ駆動電流制御部５０ａに対して何らの減少指令を送信しない。

次のステップＳ２０で、温度対応モータ制御手段５０ｂは、温度センサ６３で検出した減速部の潤滑油温度を読み込む。次のステップＳ３０で温度対応モータ制御手段５０ｂは、読み込んだ減速部Ｂの潤滑油温度が、所定の規定値以上か否かを判定する。規定値未満である場合（Ｎｏ）、減速部Ｂは過負荷運転ではないと判断してステップＳ２０へ戻り、ひきつづき減速部Ｂの潤滑油温度を監視する。これに対し、規定値以上である場合（Ｙｅｓ）、減速部Ｂは過負荷運転であると判断してステップＳ４０へ進む。なお所定の規定値は、減速部Ｂの回転要素の温度と、減速部Ｂから排出される潤滑油温度との相関関係を予め試験等で確認しておくことで、潤滑油温度を減速部Ｂの回転要素の温度として代用する。

あるいはステップＳ３０では、上述した判定に代えて、潤滑油温度の単位時間当たりの変化（温度勾配）を算出し、潤滑油温度の単位時間当たりの温度上昇が所定の規定値よりも急激である場合にはＹｅｓとし、そうでない場合にはＮｏとしてもよい。

ステップＳ４０で、温度対応モータ制御手段５０ｂは、インホイールモータ駆動装置２１の出力を制限する。つまり、モータ部Ａから減速部Ｂに入力するモータ駆動トルクを、通常のモータ駆動トルクよりも少なくして、減速部Ｂを保護する。具体的には、温度対応モータ制御手段５０ｂからモータ駆動電流制御部５０ａに指令して、モータ駆動電流制御部５０ａは通常よりも減少したモータ駆動電流をモータ部Ａに通電するようインバータ４９に指令する。これによりモータ部Ａのモータ駆動トルクが減少する。そしてモータ回転軸３５の回転数が減少する。

ステップＳ４０を抜けるとステップＳ１０へ戻り、上述したフローを所定の単位時間（例えば１０〜１０００ｍｓｅｃ）毎に繰り返す。インホイールモータ駆動装置の搭載車両のメインキーがＯＮからＯＦＦになると、モータ部Ａのモータ制御を終了する。

なお本実施形態では、上述したステップＳ３０の判定結果を、運転席に表示してもよい。これにより運転者にアクセル操作子の開度を少なくするよう促すことができる。

本実施形態の潤滑油回路によれば、潤滑油タンク５３と、潤滑油タンク５３から減速部Ｂに潤滑油を供給する供給油路としての給油孔先端口６０ｈと、減速部Ｂから潤滑油タンク５３に潤滑油を排出する排出油路としての貫通孔６１，６２と、貫通孔６１，６２に配置されて潤滑油の温度を検出する温度センサ６３とを有することから、減速部Ｂの温度に最も近い潤滑油温度を温度センサ６３で検出することができる。したがって減速部Ｂが高温になった場合には、減速部Ｂの過負荷運転を正確に判定して、過負荷運転を的確に防止することができる。

また本実施形態によれば、潤滑油タンク５３は減速部Ｂの下方に設けられ、減速部Ｂから潤滑油を排出する排出油路は、減速部Ｂと潤滑油タンク５３の境界壁を上下方向に貫通する貫通孔６１，６２であり、温度センサ６３は貫通孔６１と貫通孔６２の間に配置される。これにより減速部Ｂから排出されたばかりの潤滑油の温度を、減速部Ｂの近傍で検出することができる。したがって減速部Ｂの温度をより正確に検出することができる。

また本実施形態によれば、貫通孔６１の下方かつ貫通孔６２の上方に、温度センサ支持部材６６が設けられる。温度センサ支持部材６６は、下端側が上端側よりも小径になった開口形状の受口部６６ａと、受口部６６ａの下端側を横切って延びる横穴６６ｃとを有し、横穴６６ｃ内に温度センサ６３を収容する。これにより、減速部Ｂから排出されたばかりの潤滑油を、温度センサ６３に集めて、温度センサ６３に潤滑油をムラなく掛けることができる。したがって潤滑油温度の検出精度が向上する。

また本実施形態によれば、温度センサ６３で検出した潤滑油温度が所定の規定値以上の場合に、モータ部Ａの出力を制限する温度対応モータ制御手段５０ｂをさらに備える。これにより減速部Ｂの過負荷運転を防止することができる。

以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明になるインホイールモータ駆動装置は、電気自動車およびハイブリッド車両において有利に利用される。

２１インホイールモータ駆動装置、２２ケーシング、
２２ａモータ部ケーシング部材、２２ｂ減速部ケーシング部材、
２２ｆ出力軸カバー、２３ステータ、２３ｃコイル、２４ロータ、
２５入力軸、２５ａ，２５ｂ偏心部、２６ａ，２６ｂ曲線板、
２７外ピン、２８出力軸、６１，６２貫通孔、３１内ピン、
３１ａ中空円筒体、３１ｂ内ピン支持部材、３２ハブ輪、
３３車輪ハブ軸受、３５モータ回転軸、４１転がり軸受、
４５外ピン保持部材、４８バッテリ、４９インバータ、
５０モータコントロールユニット、５０ａモータ駆動電流制御部、
５０ｂ温度対応モータ制御手段、５１潤滑油ポンプ、５２吸入油路、
５３潤滑油タンク、５４吐出油路、５５ケーシング油路、
５６連絡油路、５７出力軸カバー油路、５８ａモータ回転軸油路、
５８ｂ減速部入力軸油路、５９ａ，５９ｂ径方向油路、５９ｃ給油孔、
６０ｇ環状溝、６０ｈ給油孔先端口、６３温度センサ、
６５信号線、６６温度センサ支持部材、６６ａ受口部、６６ｃ横穴、Ａモータ部、Ｂ減速部、Ｃ車輪ハブ軸受部、Ｏ軸線。

Claims

モータ部と、車輪ハブ軸受部と、前記モータ部の出力回転を減速して前記車輪ハブ軸受部に伝達する減速部と、前記減速部内部に潤滑油を流す潤滑油回路としての潤滑油タンクと、前記潤滑油タンクから前記減速部に潤滑油を供給する供給油路と、前記減速部から前記潤滑油タンクに潤滑油を排出する排出油路とを備え、
前記排出油路に設けられる温度センサ支持部材と、前記温度センサ支持部材に支持されて前記排出油路を流れる潤滑油の温度を検出する温度センサとをさらに備える、インホイールモータ駆動装置。
前記潤滑油タンクは前記減速部の下方に設けられ、
前記排出油路は、前記減速部と前記潤滑油タンクの境界壁を上下方向に貫通する貫通孔であり、
前記温度センサ支持部材は前記貫通孔の上方に設けられる、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
前記温度センサ支持部材は、下端側が上端側よりも小径になった開口形状の受口部と、前記受口部の下端側を横切って延びる横穴とを有し、前記横穴内に前記温度センサを収容する、請求項１または２に記載のインホイールモータ駆動装置。
前記温度センサで検出した潤滑油温度が所定の規定値以上の場合に、前記モータ部の出力を制限する温度対応モータ制御手段をさらに備える、請求項１〜３のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。