JP7267577B2

JP7267577B2 - 移動体駆動ユニット

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Publication number: JP7267577B2
Application number: JP2019012305A
Authority: JP
Inventors: 晃司清岡; 尚史西澤; 航朔喜多; 佑井上; 達也鎌田
Original assignee: Kanzaki Kokyukoki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kanzaki Kokyukoki Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2023-05-02
Anticipated expiration: 2039-01-28
Also published as: JP2020117189A

Description

本発明は、移動体の車輪を駆動するために用いられる移動体駆動ユニットに関する。

従来から、特許文献１に記載されているように、電動車両（移動体）の前側に電動モータを配置し、その電動モータで発生した動力を、前側の差動ギア装置及び左右２つの車軸を介して左右２つの前輪に伝達し、前輪を回転させる構成が知られている。この構成では、電動モータを車両の走行風により冷却している。

米国特許第８９３６１２０号明細書

ところで移動体の車輪を駆動するために用いられる駆動ユニットとして、ケース内に電動モータと、ギア装置とを配置し、ケース内にギア装置の潤滑のための油を貯留するとともに、電動モータに潤滑用とは別の油を循環させて電動モータを冷却することが考えられる。しかしながら、この場合には、駆動ユニットの大型化及び部品点数の増大が生じる原因となる。一方、ケース内のギア装置が配置される部分と電動モータが配置される部分とをケースの外側で配管により接続し、共通の油を流すことも考えられるが、この場合も、駆動ユニットの大型化及び部品点数の増大が生じる原因となる。

本発明の目的は、移動体駆動ユニットにおいて、大型化及び部品点数の増大を抑制しながら、電動モータの油冷却用の油でギア収容部内のギア装置を潤滑することである。

本発明に係る移動体駆動ユニットは、移動体の車輪を駆動するために用いられる移動体駆動ユニットであって、ケースと、前記ケースの内側の所定の第１方向一方側に形成されたモータ収容部に配置される電動モータであって、前記第１方向に延びるモータ軸を有する電動モータと、前記ケースの内側の前記第１方向他方側に形成され油溜めを兼ねるギア収容部に配置される、前記車輪に連動するギア装置と、前記ケースの内側に配置され前記モータ軸と前記ギア装置との間で動力を伝達する動力伝達機構と、前記ケースの内側で、前記モータ収容部と前記ギア収容部とを相互連通する油通路と、前記モータ収容部の上側に形成されて前記電動モータに油を流して冷却するための油導入ポートと、前記ギア収容部の下側に形成された油排出ポートと、前記ケースの外側で前記油導入ポートと前記油排出ポートとに接続され、油ポンプを有する外部油路と、を備える、移動体駆動ユニットである。

本発明に係る移動体駆動ユニットによれば、モータ収容部で電動モータを冷却した油が、油通路を介して、モータ収容部からギア収容部に流れる。これにより、電動モータの油冷却用の油でギア収容部内のギア装置を潤滑できる。さらに、ケース内に油通路が形成されるので、ケースの外側にモータ収容部とギア収容部とを接続する配管を接続する必要がない。これにより、移動体駆動ユニットの大型化及び部品点数の増大を抑制できる。

本発明に係る実施形態の移動体駆動ユニットを含む移動体の側面図である。実施形態の移動体駆動ユニットを、車両の左右方向の一方側から見た図である。図２のＡ－Ａ断面図である。図２の移動体駆動ユニットを後側から見た図である。図４のＢ－Ｂ断面図である。図５のＣ部拡大図である。図２のＤ－Ｄ断面図である。一部を省略して示している図７ＡのＥ部拡大図である。図２のＧ－Ｇ断面図である。図７Ａにおいて、モータ及びケーブルを省略して示す図である。一部を省略して示している図２のＨ－Ｈ断面図である。図２のＩ－Ｉ断面図である。図２とは配管継手の取付位置を変更した場合における図２のＪ部拡大相当図である。実施形態の別例の移動体駆動ユニットにおいて、図６に対応する図である。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下では、移動体駆動ユニットを含む移動体が、荷台を有し、森林、湿地、荒地、岩山等の不整地を走行するオフロード型多用途車両（Utility Vehicle）である場合を説明するが、移動体は、除雪作業、掘削作業、土木作業、農作業、芝草刈りのいずれか１つ以上の作業を行う作業機を有する作業車両、あるいはバギーと呼ばれるAll Terrain Vehicle（ＡＴＶ）や、レクリエーショナルビークル（Recreational Vehicle（ＲＶ））や、レクリエーショナルオフハイウェイビークル（Recreational Off-highway Vehicle（ＲＯＶ））としてもよい。以下ではすべての図面において同様の要素には同一の符号を付して説明する。

図１から図１２は、実施形態を示している。図１は、実施形態の移動体駆動ユニットを含む電動車両１０の側面図である。電動車両１０は、移動体に相当する。図２は、移動体駆動ユニット２０を、車両の左右方向の一方側から見た図である。以下で説明する一部の図面では、前後方向をＸで示し、左右方向をＹで示し、上下方向をＺで示している。また、前側をＦで示し、左側をＬで示し、上側をＵで示している。前後方向Ｘは所定の第１方向に相当し、左右方向Ｙは第２方向に相当し、上下方向Ｚは第３方向に相当する。Ｘ，Ｙ，Ｚは互いに直交する。

図１に示す電動車両１０は、車体を構成するフレーム１１の上側に基礎構造であるプラットフォーム１２が固定され、フレーム１１の前側（図１の左側）にはフロントカバー１３が固定される。以下、電動車両１０は車両１０と記載する。プラットフォーム１２において、フロントカバー１３の後側には運転席１４が固定され、運転席１４の後側には荷台１９が固定される。車両１０は、進行方向である前後方向Ｘの両側にそれぞれ車輪を備える。具体的には、車両１０は、フレーム１１の前後方向両側に支持された車輪である左右２つの前輪１５及び左右２つの後輪１７と、前後両側に配置された移動体駆動ユニット２０、４０とを備える。

前側の移動体駆動ユニット２０は、動力源であるモータ（電動モータ）３２の動力により、左右２つの前輪１５を駆動するために用いられる。後側の移動体駆動ユニット４０は、動力源であるエンジン４１の動力により、左右２つの後輪１７を駆動するために用いられる。

車両１０のアクセルペダル８２が踏み込み操作されると、その操作量がペダルセンサ（図示せず）で検出され、その検出信号が制御装置（図示せず）に送信される。制御装置は、その信号に応じて、前側の移動体駆動ユニット２０が含むモータ３２を駆動させるように制御信号を出力する。モータ３２は、電源であるバッテリ（図示せず）から電力を供給されて駆動する。オペレータが四輪駆動モードを選択した場合、前記制御装置は前後輪の周速を同期させるように該モータ３２と、後側の移動体駆動ユニット４０を駆動するエンジン４１とを協調制御する。

図３は、図２のＡ－Ａ断面図である。前側の移動体駆動ユニット２０は、動力伝達機構８８及び前側の差動ギア装置９８を含んで形成される。後述のように、モータ３２の動力は、動力伝達機構８８を介して差動ギア装置９８に伝達される。差動ギア装置９８は、車両１０の前側で左右方向Ｙの両側に分かれて配置され左右方向に延びる２つの出力軸１１０から車輪である前輪１５への動力を出力する。これにより、２つの出力軸１１０のそれぞれに、車軸（図示せず）を介して連結された前輪１５が駆動される。このとき、差動ギア装置９８は前輪１５に連動する。

後側の移動体駆動ユニット４０は、エンジン４１と、動力伝達部４３と、車両１０の後側で左右方向Ｙの両側に分かれて配置され左右方向Ｙに延びる２つの出力軸（図示せず）とを含んで形成される。エンジン４１は、アクセルペダル８２の踏み込み操作に応じて回転速度が高くなるように制御装置（図示せず）により制御される。動力伝達部４３は、ベルト式無段変速装置であるＣＶＴ４４、歯車変速装置（図示せず）、及び後側の差動ギア装置（図示せず）を含む。ＣＶＴ４４は、アクチュエータにより減速比が制御される。ＣＶＴ４４は、エンジン４１の回転速度が高くなるほど、入力プーリＰＩにおけるベルトの巻き掛け径を大きくして減速比を小さくする。これにより、車両１０の高速走行での燃費向上を図れる。エンジン４１の動力は、ＣＶＴ４４、歯車変速装置、及び後側の差動ギア装置を介して、２つの出力軸に伝達される。これにより、２つの出力軸のそれぞれに、車軸（図示せず）を介して連結された後輪１７が駆動される。

次に、図２～図１２を用いて、前側の移動体駆動ユニット２０を説明する。図４は、移動体駆動ユニット２０を後側から見た図である。図５は、図４のＢ－Ｂ断面図である。図６は、図５のＣ部拡大図である。図７Ａは、図２のＤ－Ｄ断面図である。図７Ｂは、一部を省略して示している図７ＡのＥ部拡大図である。図８は、図２のＧ－Ｇ断面図である。図９は、図７Ａにおいて、モータ３２及びケーブル３９を省略して示す図である。図１０は、一部を省略して示している図２のＨ－Ｈ断面図である。図１１は、図２のＩ－Ｉ断面図である。

移動体駆動ユニット２０は、モータの油冷却構造２００を含んでいる。モータの油冷却構造２００は、ケース２１と、モータ３２と、油導入継手１１８とを含んで形成される。移動体駆動ユニット２０は、大型化及び部品点数の増大を抑制しながら、ケース２１内に配置されたモータ３２を油冷却する際に、モータ３２が配置されるモータ収容部Ｓａに溜まった油がロータに接触することを抑制することで、モータ３２の油冷却における出力損失を抑制するものである。以下、移動体駆動ユニット２０及び油冷却構造２００の各要素を具体的に説明する。

モータ３２と各種伝動ギアとを内装するケース２１は、前側Ｆに配置された前側ケース要素２２と、後側に配置された有底筒状の後側ケース要素２６と、カバー２９とを複数のボルトＢ１で結合することにより一体化されて形成される。前側ケース要素２２は、後側ケース要素２６の前端（図３の右端）に突き当てられ、カバー２９は、後側ケース要素２６の後端（図３の左端）に突き当てられる。そして、前側及び後側ケース要素２２，２６とカバー２９とを前後方向Ｘに延びる共通のボルトＢ１により共締めすることで、部品点数の削減を図ると共に、小型化を図っている。前側及び後側ケース要素２２，２６は、ボルトＢ２によっても結合される。カバー２９は、後側ケース要素２６の後端開口を塞いでいる。この状態でケース２１の内側には、モータ収容部Ｓａと第１ギア収容部Ｓ１と第２ギア収容部Ｓ２とが形成される。

モータ収容部Ｓａは、カバー２９で後端が塞がれた後側ケース要素２６の内側空間によって形成される。モータ収容部Ｓａには、モータ３２が配置される。図３、図５に示すように、第１ギア収容部Ｓ１は、前側ケース要素２２の前後方向Ｘ中間部の内側に形成された仕切り部２３より後側（図３、図５の左側）に形成される。第２ギア収容部Ｓ２は、前側ケース要素２２の仕切り部２３より前側（図３、図５の右側）に形成される。これにより、第１ギア収容部Ｓ１は、モータ収容部Ｓａと第２ギア収容部Ｓ２との間に配置される。したがって、モータ収容部Ｓａは、ケース２１の内側の後側に形成され、第２ギア収容部Ｓ２は、ケース２１の内側の前側Ｆに形成される。

第１ギア収容部Ｓ１には、後述のモータ軸３３の前側部分（図５の右側部分）とギア軸９０とが配置される。第２ギア収容部Ｓ２には、後述の差動ギア装置９８が配置される。第１ギア収容部Ｓ１は、中間ギア収容部に相当する。ギア軸９０は、第２ギア部９５を有するギア機構９４とともに動力伝達機構８８を形成する。第２ギア部９５は、中間ギアに相当する。動力伝達機構８８は、ケース２１の内側に配置され、モータ軸３３と差動ギア装置９８との間で動力を伝達する。ケース２１の内側の下部には、モータ３２及び各種ギア等の冷却や潤滑のための油が、攪拌抵抗を考慮して所定量だけ溜まっている。図７Ａ、図８、図１０、図１１に示す横方向の実線Ｔは、油面（上面）を示している。３つの収容部Ｓａ、Ｓ１、Ｓ２は、収容部Ｓａから収容部Ｓ２に向かって油が流れるようにするために、互いに油通路１３０で連通し、かつ、収容部Ｓａから収容部Ｓ２に向かって底部の高さが徐々に低くなるように形状を設定している。

油通路１３０は、第２ギア部９５が配置される第１ギア収容部Ｓ１、第１貫通部１３１、及び第２貫通部１３２を有する。図３に示すように、ケース２１は、後側ケース要素２６の前端部であり、モータ収容部Ｓａと第１ギア収容部Ｓ１とを仕切る仕切り壁２６ａを含む。図５、図１０に示すように第１貫通部１３１は、後述のギア軸９０の下側において、油通路１３０の前端部に形成され、前後方向Ｘに延びて仕切り部２３を貫通し、第１ギア収容部Ｓ１と第２ギア収容部Ｓ２とを通じさせる。図１０では、第１貫通部１３１は、複数設けられるが、１つのみ、または３つ以上でもよい。図３、図７Ａ～図９に示すように第２貫通部１３２は、油通路１３０の後端部に形成され、前後方向Ｘに延びて仕切り壁２６ａを貫通し、モータ収容部Ｓａと第１ギア収容部Ｓ１とを通じさせる。第２貫通部１３２は、後側ケース要素２６において、モータ収容部Ｓａの径方向外側に並設され、モータ収容部Ｓａと第１及び第２ギア収容部Ｓ１，Ｓ２とを相互連通する。このために、図７Ａに示すように、モータ３２において第２ギア収容部Ｓ２とは反対側の後述のコイルエンド３８と同じモータ軸方向位置において、モータ収容部Ｓａは、第２貫通部１３２側に突出した形状を有し、その突出部分でモータ収容部Ｓａは、第２貫通部１３２の後端（図７Ａの紙面の表側端）に接続される。さらに、図７Ａ、図８に示すように、第２貫通部１３２の下端１３２ａと、モータ収容部Ｓａへの開口端とは、それぞれモータ３２のロータ３２ｂより下側に設けている。具体的には、第２貫通部１３２の下端１３２ａは、モータ３２のロータ３２ｂの最下端Ｍより下側にある。油通路１３０は、第１ギア収容部Ｓ１に連通される。第１ギア収容部Ｓ１及び第２ギア収容部Ｓ２は、油が貯留される油溜めを兼ねる。上記の油通路１３０によって、後述のように、モータ収容部Ｓａに溜まった油の油面Ｔをロータ３２ｂの下端より低くしやすい。これにより、モータ収容部Ｓａに溜まった油がロータ３２ｂに接触することを抑制できるので、モータ３２の油冷却における出力損失を抑制できる。なお、図７Ａ、図８、図９では、第２貫通部１３２の上側に、第３貫通部１５７を、第２貫通部１３２に並設している。第３貫通部１５７も、第２貫通部１３２と同様にモータ収容部Ｓａと第１ギア収容部Ｓ１とを通じさせる。第３貫通部１５７を省略することもできる。

ケース２１は、上面において、前後方向Ｘの中間部に凹部２１ａが形成される。図３～図５、図１０に示すように、モータ３２のモータ軸３３と、ギア軸９０とは、左右方向Ｙと、上下方向Ｚとのそれぞれに異なる位置に配置される。これによって、ケース２１におけるモータ軸３３及びギア軸９０の周囲での上下方向Ｚ及び左右方向Ｙの寸法を小さくできる。

ケース２１は、図２に示すように、フレーム１１の前側にボルト等の締結部材を介して固定するためのブラケット部２１ｄが、左右側面の前後位置にそれぞれ備えられている。

図５～図８に示すように、モータ３２は、例えばステータ３２ａと、ステータ３２ａの径方向内側に配置されたロータ３２ｂとを有する永久磁石式の３相モータである。モータ３２は、後側ケース要素２６の内側に配置される。モータ３２は、前後方向Ｘに延びるモータ軸３３と、モータ軸３３の周囲に固定された円筒状のロータコア３４と、略円筒状のステータコア３５と、３相のステータコイル３７とを有する。ステータ３２ａは、ステータコア３５と、３相のステータコイル３７とを含んで形成される。ロータ３２ｂは、ロータコア３４と、ロータコア３４の周方向複数位置に配置される永久磁石（図示せず）とを含んで形成される。永久磁石は、例えばロータ径方向に磁化される。ロータコア３４及びステータコア３５は、鉄、ケイ素鋼等の磁性材料により形成される。ステータコア３５は、後側ケース要素２６の内側に嵌合固定される。このとき、図８に示すように、後側ケース要素２６の内側面とステータコア３５の外周面との間には、ケース２１に対するステータコア３５の回転を阻止する凹凸係合部１３３が設けられる。凹凸係合部１３３は、コア側凹凸係合部に相当する。凹凸係合部１３３は油面より下方に位置して、ステータコア３５の外周面の周方向一部である下端部に、径方向外側に突出するように形成された突部１３４と、後側ケース要素２６の内側面の後述の大径筒部１４０の周方向一部に形成された凹部１４１とで形成される。突部１３４は、凹部１４１に係止される。これにより、ケース２１に対するステータコア３５の回転が阻止される。このため、移動体駆動ユニット２０の製造時に、ステータコア３５の外周面に形成された後述のステータ油溝３５ａと、ケース２１に形成された後述のケース油溝１４２との、モータ周方向についての位置を容易に一致させることができる。また、前記凹部１４１は大径筒部１４０の、正面視で見て最底部に設けてあり、この位置はモータ駆動状態では確実に油面下にあり、ここに配置されるコイルエンド３８は油に常時浸かっているので冷却のための給油が不要でありステータ油溝３５ａとケース油溝１４２とを形成しない代わりに凹凸係合部１３３を設けることとしている。したがって突部１３４は、回り止めに必要な強度を備える大きさに設定することができる。

ステータコア３５の内周面の複数位置には、内周側に突出する複数のティース３６が形成される。３相のステータコイル３７は、複数のティース３６に、集中巻で巻回される。これにより、ステータコア３５の周方向複数位置の内周側にはステータコイル３７が巻回される。３相のステータコイル３７は、複数のティース３６に、分布巻で巻回されてもよい。図６に示すように、ステータ３２ａの軸方向におけるステータコイル３７の両端部で、ステータコア３５の軸方向両端面より外側に突出する部分により、ステータ軸方向両側の複数のコイルエンド３８が形成される。

モータ軸３３の前後方向Ｘ両端部は、ロータコア３４の前後方向Ｘ両側面から突出する。モータ軸３３の後端部は、カバー２９の中心部にモータ収容部Ｓａ側に突出するように形成された筒部３０の内側を貫通し、筒部３０の内側に固定された軸受Ｈ１により、ケース２１に対し回転可能に支持される。カバー２９において、後側面（図５の左側面）の筒部３０の内側に通じる孔３１の開口周辺部にはキャップ８５が固定される。キャップ８５は、フランジを有する有底筒状である。キャップ８５により、孔３１の内側がケース２１の外側から密封される。

さらに、モータ軸３３の後端部（図５の左端部）外周面とキャップ８５との間には、回転速度検出部８６が配置される。回転速度検出部８６は、モータ軸３３の回転速度を検出する。回転速度検出部８６の代わりに、モータ軸３３の回転角度を検出する角度検出部が配置されてもよい。回転速度検出部８６または角度検出部の検出信号は、ケーブルを介して制御装置に送信される。角度検出部の検出信号が制御装置に送信される場合には、制御装置でその検出信号に基づいてモータ軸３３の回転速度を算出する。回転速度検出部及び角度検出部は、例えばレゾルバを含んで構成される。

モータ軸３３の前側部分（図５の右側部分）は、後側ケース要素２６の仕切り壁２６ａに形成された孔を貫通して、第１ギア収容部Ｓ１に配置される。モータ軸３３の前側部分は、仕切り壁２６ａの孔に固定された軸受Ｈ２と、前側ケース要素２２の内側に固定された軸受Ｈ３とによって、ケース２１に対し回転可能に支持される。モータ軸３３の前側部分において、２つの軸受Ｈ２，Ｈ３の間には第１ギア部３３ａが直接に形成される。第１ギア部３３ａは、例えば静粛性に優れるヘリカルギアである。第１ギア部３３ａには、後述のギア軸９０に固定された第２ギア部９５が噛み合う。

３相のステータコイル３７から導出されたケーブル３９は、後側ケース要素２６の上端部に突き出るように固定された３つのコネクタ８７に接続される。バッテリからの電力は、インバータ（図示せず）に出力され、インバータに接続された３相の電線（図示せず）が３つのコネクタ８７に接続される。バッテリは、例えば車両の運転席１４または荷台１９の下側に配置される。インバータは、直流電力を３相の交流電力に変換する。モータ３２の駆動時には、インバータが制御装置により制御され、３つのコネクタ８７を介して３相のステータコイル３７に３相の交流電力が出力される。このため、ステータコア３５に回転磁界が発生し、その回転磁界によりロータコア３４及びモータ軸３３が回転する。なお、電動モータは、ＤＣモータ、誘導モータ等、３相の永久磁石式モータ以外としてもよい。

ギア軸９０は、前後方向Ｘに延びており、前端部（図５の右端部）に、ベベルギア９１が形成される。ベベルギア９１は、例えばスパイラルベベルギアである。ギア軸９０は、前側ケース要素２２の後側部分（図５の左側部分）の内側に、モータ軸３３の前側部分と平行に並んで配置される。

ギア軸９０の後端部（図５の左端部）は、後側ケース要素２６の仕切り壁２６ａに形成された孔に固定された軸受Ｈ４により、ケース２１に対し回転可能に支持される。ギア軸９０の前端部（図５の右端部）は、前側ケース要素２２の仕切り部２３に形成された筒部２４の内側に固定された軸受Ｈ５により、ケース２１に対し回転可能に支持される。

ギア軸９０において、２つの軸受Ｈ４，Ｈ５の間の外周面には、第２ギア部９５の内周面が相対回転を阻止した状態で固定される。第２ギア部９５は、円筒状のカラー９６を介して２つの軸受Ｈ４，Ｈ５で前後方向Ｘに挟まれる。第２ギア部９５は、モータ軸３３に形成された第１ギア部３３ａと噛み合う。ギア機構９４は、第１ギア部３３ａと第２ギア部９５とを含んで形成される。これにより、ギア機構９４は、モータ軸３３からギア軸９０に動力を伝達する。

図３、図１１に示すように、差動ギア装置９８は、前側ケース要素２２の第２ギア収容部Ｓ２に配置される。差動ギア装置９８は、ギア軸９０のベベルギア９１に噛み合うリングギア９９、リングギア９９が固定された差動ギアケース１００、差動ギアケース１００に回転可能に支持されたピニオンギア１００ａ（図１１）、及び差動ギアケース１００内に配置されピニオンギア１００ａと噛み合う左右両側の２つのサイドギア１０１を含む。２つのサイドギア１０１は、左右２つの出力軸１１０の一端部に固定される。

２つの出力軸１１０は、左右方向Ｙの両側に分かれて配置され、それぞれ左右方向Ｙに延びている。２つの出力軸１１０の他端側部分は、ケース２１の左右方向Ｙ両側端から外側に突出する。これにより、差動ギア装置９８には、２つの出力軸１１０が差動連結される。出力軸１１０には、ユニバーサルジョイント（図示せず）及び車軸（図示せず）を介して前輪１５が連結される。

次に、モータの油冷却構造２００をより詳しく説明する。図５、図６に示すように、ケース２１とステータコア３５との間において周方向に配列された各ティース３６に対応する複数位置には、モータ軸方向に延びる油溝が形成される。具体的には、ステータコア３５の外周面及び該面と対向する後側ケース要素２６の内側面のそれぞれのモータ周方向の複数位置には、油溝として、複数のケース油溝１４２と複数のステータ油溝３５ａとが形成されている。図９に示すように、ケース油溝１４２は、断面形状がモータ周方向に長い略矩形となっている。図７Ｂに示すように、ステータ油溝３５ａの断面形状は、略三角形であり、そのモータ周方向長さは、ケース油溝１４２（図９）のモータ周方向長さより小さい。

さらに、図５、図６に示すように、ケース２１の内側面においてステータコア３５が対向する円筒状のコア対向面１３５の後端部（図５、図６の左端部）には、コア対向面１３５の前側Ｆより直径が大きくなった大径筒部１４０がケース２１製作の際に型抜きと同時に無加工で同時形成されるようにしている。したがって該大径筒部１４０の後端は開放している。また、該大径筒部１４０の内側は、複数のケース油溝１４２と複数のステータ油溝３５ａの各々と連通する。コア対向面１３５の後端部は、モータ軸方向の第１端側端部に相当する。コア対向面１３５の前側Ｆは、モータ軸方向第２端側に相当する。これにより、大径筒部１４０とステータコア３５の後端部外周面との間で、周方向が全周にわたって開口された第１環状空間１３６が形成されている。第１環状空間１３６は、ステータコア３５の軸方向の後端面側が開放されるように形成されている。第１環状空間１３６には、複数のケース油溝１４２と複数のステータ油溝３５ａとの後端部が通じている。

さらに、後側ケース要素２６の上端部で、１つのケース油溝１４２の中間部と対向する位置には、内外両側面を通じさせる油導入ポート２１ｂが形成されている。油導入ポート２１ｂは、モータ収容部Ｓａの上側に形成される。油導入ポート２１ｂは、後述の油導入継手１１８（図２）を介して外部からの油を、ケース２１の内部に導入する。これにより、油導入ポート２１ｂは、複数のケース油溝１４２と複数のステータ油溝３５ａとの少なくとも１つに接続される。油導入ポート２１ｂは、モータ３２に油を滴下等で流して冷却するために用いられる。油導入ポート２１ｂは、図１３に示す別例の構成のように、前記油溝に（直接に）接続する代わりに、ケース２１の内面において、ステータコア３５の軸方向中央部付近の径方向における対向部分に機械加工によってリング状に設けた大径筒部１６０の内側の第１環状空間１３６ａに接続させてもよい。第１環状空間１３６ａは、ケース油溝１４２及びステータ油溝３５ａの各々と連通する。これにより、油導入ポート２１ｂから大径筒部１６０に供給された油が、ステータコア３５の軸方向中央部付近における外周側の周方向の多くの部分に広がって、ケース油溝１４２やステータ油溝３５ａを通じて、ステータコア３５の軸方向両端部外周側から噴出される。図１３の構成では、ステータ油溝３５ａを省略し、ステータコアの外周面を単なる円筒面としてもよい。

図６、図９に示すように、後側ケース要素２６の内側面において、コア対向面１３５の前側（図６の右側、図９の紙面の裏側）には、コア対向面１３５に隣接して段差面１３７が形成され、その段差面１３７に隣接して前側には、小径筒部１３８が形成される。小径筒部１３８は、コア対向面１３５より直径が小さい。ステータコア３５の前側（図６の右側）端面の外周側端部は、段差面１３７に突き当てられる。

段差面１３７において、複数のケース油溝１４２とモータ周方向について一致する複数位置には、油噴出溝１３７ａが、外周側であるコア対向面１３５側からロータ中心Ｏ（図９）に向かう方向に形成されている。図９に示すように、油噴出溝１３７ａの断面形状は半円形であり、そのモータ周方向長さは、ケース油溝１４２のモータ周方向長さより小さい。油噴出溝１３７ａの底部は、段差面１３７の外周縁よりケース油溝１４２側に延びている。これにより、図６に示すようにステータコア３５の前側端面の外周側端部が段差面１３７に突き当てられた状態で、ケース油溝１４２とステータ油溝３５ａとの間の空間は、油噴出溝１３７ａの内側を介して、小径筒部１３８の内側の空間に通じている。

一方、図６に示すように、後側ケース要素２６の内側面におけるステータコア３５の後側端（図６の左側端）よりコア対向面１３５とは反対側（図６の左側）には、前記大径筒部１４０の後端開放を閉じるように環状プレートＶが配置される。環状プレートＶは、内環状プレート１４４と外環状プレート１４７とにより形成される。これにより第１環状空間１３６の周方向が全周にわたって開口されることになる。内環状プレート１４４は第１環状空間１３６の開放部（図６の右端部）に隣接して配置される。外環状プレート１４７は、内環状プレート１４４におけるコア対向面１３５とは反対側に重ねるように配置される。内環状プレート１４４及び外環状プレート１４７は、円環状である。外環状プレート１４７は、内環状プレート１４４より内径が小さい。内環状プレート１４４及び外環状プレート１４７の外径は、後述の突部１４６（図６、図７Ｂ）を除く部分でほぼ同じである。図６、図７Ｂに示すように、内環状プレート１４４の内周面において、ステータ油溝３５ａの後側端（図６の左側端、図７Ｂの紙面の表側端）と対向する位置には、複数の油噴出溝１４５が形成される。

内環状プレート１４４の外周面と後側ケース要素２６の内側面との間には、ケース２１に対する内環状プレート１４４の回転を阻止する凹凸係合部１４８が設けられる。凹凸係合部１４８は、プレート側凹凸係合部に相当する。凹凸係合部１４８は、内環状プレート１４４の外周面の周方向一部である上部に径方向外側に突出するように形成された突部１４６と、後側ケース要素２６の内側面の大径筒部１４０の周方向一部に形成され突部１４６が係合する凹部１４０ａとで形成される。これにより、ケース２１に対する内環状プレート１４４の回転が阻止される。このため、移動体駆動ユニット２０の製造時に、内環状プレート１４４の油噴出溝１４５と、ステータコア３５に形成されたステータ油溝３５ａとの、モータ周方向についての位置を容易に一致させることができる。一方、外環状プレート１４７は、外周面に突部を有しない。

図６に示すように、後側ケース要素２６の内側面の外環状プレート１４７に対して、第１環状空間１３６とは反対側には、係止リング１４９が係止されており、その係止リング１４９とステータコア３５の後側端面（図６の左側端面）とで、内環状プレート１４４及び外環状プレート１４７が挟まれている。上記のように外環状プレート１４７の内径は、内環状プレート１４４の内径より小さい。これにより、図６の矢印αで示すように、外部からケース油溝１４２及びステータ油溝３５ａの間に送られた油は、油導入ポート２１ｂを介して、ケース油溝１４２及びステータ油溝３５ａの第１環状空間１３６側端部（図６の左側端部）に送られる。そして、図６に矢印βで示すように、油は、内環状プレート１４４の油噴出溝１４５を含む内周面と外環状プレート１４７の内周縁部の側面とで囲まれた第２環状空間Ｌ（図６）によって流れる向きが変えられ、第１環状空間１３６側（図６の左側）のコイルエンド３８に向けて噴射される。

後述のように、油導入ポート２１ｂには図２に示す油導入継手１１８が接続され、その油導入継手１１８を介して、外部油路１２０からケース２１内に油が導入される。その油は、複数のケース油溝１４２の１つから、第１環状空間１３６と、複数のケース油溝１４２及び複数のステータ油溝３５ａにおける第１環状空間１３６とは反対側端部（図６の右側端部）とから、ステータ３２ａの軸方向におけるステータコイル３７の両端部である複数のコイルエンド３８に向けて噴射される。このとき、第１環状空間１３６に入り込んだ油は、周方向に流れる間に、油導入ポート２１ｂが接続されたケース油溝１４２以外の複数のケース油溝１４２と、それらのケース油溝１４２に対向するステータ油溝３５ａとの間に入り込んで、前側（図６の右側）に流れる。そして、複数のケース油溝１４２及びステータ油溝３５ａの第１環状空間１３６とは反対側端部から、油噴出溝１３７ａの内側を介して、第１環状空間１３６と反対側（図６の右側）のコイルエンド３８に向けて油が噴射される。したがって、ステータコア３５の軸方向両端部外周側から、ステータ軸方向両端の複数のコイルエンド３８に向けて油が噴出される。

さらに、図２に示すように、ケース２１の前端部（図２の右端部）の右面下端部には油排出継手１１６が接続される。このために、図１１に示すように、ケース２１の内側の第２ギア収容部Ｓ２の底部に通じる油排出ポート２１ｃが形成される。これにより、油排出ポート２１ｃは、第２ギア収容部Ｓ２の下側に形成される。油排出継手１１６は、油排出ポート２１ｃに差し込む一端部１１６ａと、ケース２１の外側面に沿う他端部１１６ｂとを有する。このため、油排出継手１１６は、油排出ポート２１ｃに接続される。油排出継手１１６は、配管継手に相当する。ケース２１の後端部（図２、図５の左端部）の上部に形成された油導入ポート２１ｂ（図５）には、油導入継手１１８（図２）が接続される。油排出継手１１６と油導入継手１１８とには、ケース２１の外側で外部油路１２０（図２）を形成する配管が接続される。なお、該配管には放熱フィンを備えているのが好ましい。これにより、外部油路１２０は、油排出ポート２１ｃと油導入ポート２１ｂとに接続される。このとき、外部油路１２０は、油排出ポート２１ｃに、油排出継手１１６の他端部１１６ｂを介して接続される。移動体駆動ユニット２０の製品を搬送する場合には、油導入継手１１８（図２）ならびに油排出継手１１６（図２）に代えてそれぞれ油封止部材（図示せず）が取り付けられる。

図２に示すように、外部油路１２０は、ケース２１の外側で油導入ポート２１ｂ（図５）と油排出ポート２１ｃ（図１１）とに接続され、電動ポンプ（油ポンプ）１２１と、油クーラ１２３とを含んでいる。油排出継手１１６から排出された油が、電動ポンプ１２１で吸引され、油クーラ１２３で冷却された後、油導入継手１１８に送られる。油導入継手１１８からケース２１の内側に送られた油は、図６に示すように、モータ収容部Ｓａの内側で、モータ３２のステータコア３５の上側から前後方向（図６の左右方向）両側を下側に流れる。このとき、上記のように、油は、第１環状空間１３６と、複数のケース油溝１４２及び複数のステータ油溝３５ａの第１環状空間１３６とは反対側端部とから、軸方向両側の複数のコイルエンド３８に向けて噴射され、複数のコイルエンド３８を冷却する。例えば、上記のように、油は、ステータ油溝３５ａ及びケース油溝１４２の第１環状空間１３６側端部から、内環状プレート１４４の内側の第２環状空間Ｌを介して、第１環状空間１３６側のコイルエンド３８に向けて噴射される。このとき、第１環状空間１３６内で油が上側から周方向に流れながら、図７Ａの矢印Ｋで示すように、周方向について複数の油噴出溝１３７ａと一致する位置から、ロータ中心Ｏ側に向かって、第１環状空間１３６側（図７Ａの紙面の表側）のコイルエンド３８に向けて油が噴出される。

モータ収容部Ｓａの下部に流れた油は、図５に示す第１ギア収容部Ｓ１を通って、第２ギア収容部Ｓ２に送られる。そして、第２ギア収容部Ｓ２から油排出継手１１６（図２）を通って外部油路１２０に戻る。これにより、油が、外部油路１２０、モータ収容部Ｓａ、第１、及び第２ギア収容部Ｓ１，Ｓ２を循環し、その循環によって、図５に示すモータ３２の冷却と、ギア機構９４、及び差動ギア装置９８の潤滑とが行われる。図２で示す外部油路１２０、電動ポンプ１２１、油クーラ１２３の位置は、油循環回路を概念的に説明するために示したものであり、実際の配置位置を示すものではなく、電動ポンプ１２１、油クーラ１２３は車両のボンネット内に配置するのが好ましい。

図１２は、図２とは油排出継手１１６の取付位置を変更した場合における図２のＪ部拡大相当図である。図２、図１２に示すように、ケース２１の外側面で、油排出ポート２１ｃ（図１１）を中心として油排出ポート２１ｃの周囲には、少なくとも２つのネジ孔として、３つのネジ孔１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃが形成される。３つのネジ孔１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃは、最下端の第１ネジ孔１５０ａと最上端の第２ネジ孔１５０ｃとそれらの間の中間ネジ孔１５０ｂとを有する。図２～図１１では、第１ネジ孔１５０ａにネジ結合されたネジとしてのボルト１５１を用いて、油排出継手１１６がケース２１に結合されている。

図１２に示すように、油排出継手１１６は、第１ネジ孔１５０ａの代わりに、第２ネジ孔１５０ｃ（図２）を用いて他端部１１６ｂの向きを変更自在にケース２１に結合可能に形成される。油排出継手１１６は、第１ネジ孔１５０ａの代わりに、中間ネジ孔１５０ｂを用いても、結合可能に形成される。これによって、車両の内部構造によりそれらとの干渉を避けるべく屈曲させる外部油路１２０のレイアウトに応じて、油排出継手１１６の向きを容易に変更できるとともに、移動体駆動ユニット２０の多くの部品を共通に使用できる。油排出ポート２１ｃの周囲に形成するネジ孔１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃは、３つに限定せず、第１ネジ孔及び第２ネジ孔の２つのみ、または４つ以上としてもよい。

さらに、移動体駆動ユニット２０は、少なくとも第２ギア収容部Ｓ２に設けられ、油排出ポート２１ｃに吸引される油を清浄化する清浄化手段として、第１磁石１５３（図５）及びフィルタ１５４（図１１）を有する。図５に示すように、ケース２１の前側の底部にはドレンプラグ１５２が外側から貫通するようにネジ結合されており、第１磁石１５３は、ドレンプラグ１５２の先端部に取り付けられて第２ギア収容部Ｓ２に配置される。第１磁石１５３は差動ギア装置９８等のギアの磨耗により生じた、第２ギア収容部Ｓ２中の油中の鉄粉等の異物を磁力で吸着することで、油排出ポート２１ｃ（図１１）に向かって、電動ポンプ１２１（図２）で吸引される前の油を清浄化する。

図１１に示すように、フィルタ１５４は、油排出ポート２１ｃにおいて、油排出継手１１６と反対側であるケース２１内側に配置するように接続される。フィルタ１５４は、フランジに網目かご状のフィルタ本体が接続されており、フランジが油排出ポート２１ｃに固定される。これにより、第２ギア収容部Ｓ２中の油に異物が含まれる場合にその異物を捕捉し、または外部油路１２０（図２）への異物の排出を阻止して、油排出ポート２１ｃに向かって吸引される油を清浄化する。上記のように第１磁石１５３及びフィルタ１５４により、油を清浄化できるので、モータ３２のロータ３２ｂ（図５）に異物が大量に付着することを防止して、それによりモータ３２に回転抵抗が発生することを防止して伝動効率の良い状態を持続できる。また、外部油路１２０にフィルタを設ける必要がなくなる。

さらに、図３に示すように、ケース２１の仕切り壁２６ａの下側端部には、モータ収容部Ｓａと第１ギア収容部Ｓ１とを通じさせる貫通孔２６ｂが形成される。移動体駆動ユニット２０は、貫通孔２６ｂに嵌合固定された円板状の第２磁石１５５を備える。第２磁石１５５の両側面がモータ収容部Ｓａと第１ギア収容部Ｓ１とにそれぞれ露出するように第２磁石１５５の外周面を貫通孔２６ｂの内周面が保持しつつ軸線方向への抜け止めが施されている。これにより、第２磁石１５５は、モータ収容部Ｓａ中及び第１ギア収容部Ｓ１中の油に含まれる鉄粉等の異物を磁力で吸着することで、油排出ポート２１ｃ（図１１）に向かって吸引される油を清浄化する。このため、１つの第２磁石１５５でモータ収容部Ｓａ中及び第１ギア収容部Ｓ１中の両方の油に含まれる鉄粉等の異物を効率よく除去できる。

上記の移動体駆動ユニット２０によれば、モータ収容部Ｓａでモータ３２を冷却した油が、油通路１３０を介して、モータ収容部Ｓａから第２ギア収容部Ｓ２に流れる。これにより、モータ３２の油冷却用の油で第２ギア収容部Ｓ２内の差動ギア装置９８の各ギアを潤滑できる。また、モータ収容部Ｓａでモータ３２を冷却した油が、モータ収容部Ｓａの径方向外側に並設された油通路１３０であって、下端がロータ３２ｂより下側にある油通路１３０を通って第２ギア収容部Ｓ２に流れる。これにより、モータ収容部Ｓａに溜まった油の油面Ｔをロータ３２ｂの下端より低くしやすい。このため、モータ収容部Ｓａに溜まった油がロータ３２ｂに接触することを抑制できるので、モータ３２の油冷却における出力損失を抑制できる。さらに、ケース２１内に油通路１３０が形成されるので、ケース２１の外側にモータ収容部Ｓａと第２ギア収容部Ｓ２とを接続する配管を接続する必要がない。これにより、移動体駆動ユニット２０の大型化及び部品点数の増大を抑制できる。

さらに、移動体駆動ユニット２０の組立後、ケース２１内にギア潤滑用の油とモータ冷却用の油とを別に供給する必要がないので、油の供給作業の容易化を図れる。

１０電動車両（車両）、１１フレーム、１２プラットフォーム、１３フロントカバー、１４運転席、１５前輪、１７後輪、１９荷台、２０移動体駆動ユニット、２１ケース、２１ａ凹部、２１ｂ油導入ポート、２１ｃ油排出ポート、２２前側ケース要素、２３仕切り部、２４筒部、２６後側ケース要素、２６ａ仕切り壁、２６ｂ貫通孔、２９カバー、３０筒部、３１孔、３２モータ、３２ａステータ、３２ｂロータ、３３モータ軸、３３ａ第１ギア部、３４ロータコア、３５ステータコア、３５ａステータ油溝、３６ティース、３７ステータコイル、３８コイルエンド、３９ケーブル、４０移動体駆動ユニット、４１エンジン、４３動力伝達部、４４ＣＶＴ、８２アクセルペダル、８５キャップ、８６回転速度検出部、８７コネクタ、８８動力伝達機構、９０ギア軸、９１ベベルギア、９４ギア機構、９５第２ギア部、９６カラー、９８差動ギア装置、９９リングギア、１００差動ギアケース、１０１サイドギア、１１０出力軸、１１６油排出継手、１１８油導入継手、１２０外部油路、１２１電動ポンプ、１２３油クーラ、１３０油通路、１３１第１貫通部、１３２第２貫通部、１３３凹凸係合部、１３５コア対向面、１３６，１３６ａ第１環状空間、１３７段差面、１３７ａ油噴出溝、１３８小径筒部、１４０大径筒部、１４０ａ凹部、１４１凹部、１４２ケース油溝、１４４内環状プレート、１４５油噴出溝、１４６突部、１４７外環状プレート、１４８凹凸係合部、１４９係止リング、１５０ａ第１ネジ孔、１５０ｂ中間ネジ孔、１５０ｃ第２ネジ孔、１５１ボルト、１５２ドレンプラグ、１５３第１磁石、１５４フィルタ、１５５第２磁石、１５７第３貫通部、１６０大径筒部、２００油冷却構造。

Claims

移動体の車輪を駆動するために用いられる移動体駆動ユニットであって、
ケースと、
前記ケースの内側の所定の第１方向一方側に形成されたモータ収容部に配置される電動モータであって、前記第１方向に延びるモータ軸を有する電動モータと、
前記ケースの内側の前記第１方向他方側に形成され油溜めを兼ねるギア収容部に配置される、前記車輪に連動するギア装置と、
前記ケースの内側に配置され前記モータ軸と前記ギア装置との間で動力を伝達する動力伝達機構と、
前記ケースの内側で、前記モータ収容部と前記ギア収容部とを相互連通する油通路と、
前記モータ収容部の上側に形成されて前記電動モータに油を流して冷却するための油導入ポートと、
前記ギア収容部の下側に形成された油排出ポートと、
前記ケースの外側で前記油導入ポートと前記油排出ポートとに接続され、油ポンプを有する外部油路と、を備え、
前記油通路は、前記ケースの内側で前記第１方向に延びて前記ケースを貫通するように前記モータ収容部の径方向外側に並設され、前記モータ収容部に一端が開口し、前記ギア収容部に連通された貫通部を含み、
前記貫通部の下端は、前記電動モータのロータの最下端より下側にある、
移動体駆動ユニット。
請求項１に記載の移動体駆動ユニットにおいて、
前記ギア装置は、
前記第１方向に直交する第２方向の両側に分かれて配置され前記第２方向に延びる２つの出力軸から前記車輪への動力を出力する差動ギア装置である、
移動体駆動ユニット。
請求項１または請求項２に記載の移動体駆動ユニットにおいて、
前記ケースの外側面で、前記油排出ポートを中心として前記油排出ポートの周囲に少なくとも２つのネジ孔が形成され、
前記２つのネジ孔の第１ネジ孔にネジ結合されたネジを用いて前記ケースに結合される配管継手であって、前記油排出ポートに差し込む一端部と、前記ケースの外側面に沿う他端部とを備え、
前記配管継手は、前記第１ネジ孔の代わりに、前記２つのネジ孔の第２ネジ孔を用いて前記他端部の向きを変更自在に前記ケースに結合可能に形成され、
前記外部油路は、前記油排出ポートに、前記配管継手の前記他端部を介して接続される、
移動体駆動ユニット。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の移動体駆動ユニットにおいて、
前記油通路は、前記動力伝達機構を構成する中間ギアが配置される中間ギア収容部を有し、
前記ケースは、前記中間ギア収容部と前記モータ収容部とを仕切る仕切り壁を含み、
前記油通路が前記仕切り壁を貫通し、
前記油排出ポートに向かって吸引される油を清浄化する手段が、少なくとも前記ギア収容部に設けられている
移動体駆動ユニット。
請求項４に記載の移動体駆動ユニットにおいて、
前記仕切り壁には貫通孔が形成され、
前記貫通孔に嵌合された磁石を備え、
前記磁石の両側面が、前記モータ収容部と前記中間ギア収容部とにそれぞれ露出する、
移動体駆動ユニット。