JPWO2014102949A1 - 車輪用オイル供給装置、車輪駆動装置 - Google Patents

Abstract

車両の車輪１０１に割り当てられる車輪用オイル供給装置１００は、車輪１０１のディスクホイール１０２に連結されるハブ１４０を回転可能に支持するハブベアリング１４２にオイルを供給するためのオイル供給経路１８０と、ハブベアリング１４２とハブベアリング外領域との間に介装され、オイル供給経路１８０を通じてハブベアリング１４２に供給されたオイルをシールするためのオイルシールと、ハブベアリング１４２からオイルシールを経てハブベアリング外領域に漏れたオイルを予め設定された排出領域であるオイルリザーバ１５０に誘導するためのオイル誘導経路と、を含む。

Description

本発明は、車輪に割り当てられるオイル供給装置に関する。

下記特許文献１には、車輪に割り当てられるオイル供給装置が開示されている。このオイル供給装置は、車輪のディスクホイールに連結されるハブを回転可能に支持するハブベアリングにオイルを供給する構造を備えている。この構造によればハブベアリングにおいてオイルの潤滑機能が果たされる。また、このような構造においては、ハブベアリングに供給されたオイルをシールするために公知のオイルシールを用いるのが一般的である。このオイルシールは、そのシールリップがハブベアリングの摺動面に摺接することでハブベアリングに供給されたオイルをシールする機能を果たす。

特開２００７−２３７８３４号公報

上記特許文献１に開示の車輪においては、ハブベアリングに対する外的要因（典型的には、ハブの高速回転時に生じるポンプ効果やハブベアリングとハブベアリング外領域との間の温度差による気圧差などの要因）が、ハブベアリングからのオイル漏れに影響を及ぼし得る。即ち、上記のオイルシールを用いてもハブベアリングに供給されたオイルを完全にシールするのには限界がある。従って、この種のオイル供給装置の設計に際しては、ハブベアリングに供給されたオイルがオイルシールから漏れた場合を想定した上で、このオイルが悪影響を及ぼす可能性がある予定しない領域、典型的には制動力の低下の要因に成り得るブレーキ部品等に流入するのを阻止する構造が要請される。

そこで、本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、車輪に割り当てられる車輪用オイル供給装置において、車輪のディスクホイールに連結されるハブを回転可能に支持するハブベアリングに供給されたオイルがハブベアリング外領域のうち予定しない領域へ漏れるのを阻止するのに有効な技術を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る車輪用オイル供給装置は、車両の車輪に割り当てられる装置であり、オイル供給経路、オイルシール及びオイル誘導経路を含む。オイル供給経路は、車輪のディスクホイールに連結されるハブを回転可能に支持するハブベアリングにオイルを供給するための経路である。このオイル供給経路を通じてハブベアリングに潤滑用のオイルが供給される。オイルシールは、ハブベアリングとハブベアリング外領域との間に介装され、オイル供給経路を通じてハブベアリングに供給されたオイルをシールする機能を果たす。オイル誘導経路は、ハブベアリングからオイルシールを経てハブベアリング外領域に漏れたオイルを予め設定された排出領域に誘導するための経路である。この場合、所定量のオイルを貯留可能な空間や溝状又は穴状の連通路等を用いて、このオイル誘導経路を構成することができる。これにより、ハブベアリングからハブベアリング外領域にオイルが漏れた場合であっても、当該オイルはオイル誘導経路を通じて優先的に排出領域に排出されるため、当該オイルが悪影響を及ぼす予定しない領域への流入を阻止することができる。

本発明に係る車輪用オイル供給装置の更なる形態では、ハブベアリングとハブベアリング外領域との間に介装され、ハブベアリング外領域からハブベアリングに流入する塵埃をシールするダストシールが含まれるのが好ましい。この場合、オイル誘導経路は、ハブベアリング外領域のうちオイルシールとダストシールとによって区画される空間と、この空間を排出領域に連通させる連通路と、を含むのが好ましい。これにより、ハブベアリングから空間に漏れたオイルは、この空間に一時的に貯留され、或いはこの空間に貯留されることなく直接的に、連通路を通じて排出領域に誘導される。従って、ハブベアリングから空間に漏れたオイルを確実に排出領域に誘導することができる。また、ハブベアリングからハブベアリング外領域へのオイル漏れを阻止するための別部品を追加する等の対策が必要なく、構造の簡素化を図るとともに製品のコスト低減効果が得られる。

本発明に係る車輪用オイル供給装置の更なる形態では、排出領域は、車輪に制動力を付与するブレーキ機構を除く領域に設けられているのが好ましい。これにより、ハブベアリングからハブベアリング外領域に漏れたオイルがブレーキ機構に流入して車輪に付与される制動力が低下するのを阻止できる。

本発明に係る車輪用オイル供給装置の更なる形態では、排出領域は、ハブベアリングに供給するオイルが貯留されるオイルリザーバであるのが好ましい。これにより、ハブベアリングからハブベアリング外領域に漏れたオイルをロスなく循環して使用することができ合理的である。

本発明に係る車輪駆動装置は、車両の車輪を駆動する装置であり、インホイールモータ、ハブ、ハブベアリング、第１のオイル供給機構及び第２のオイル供給機構を含む。インホイールモータは、車輪の駆動源として設けられる電動のモータである。ハブは、このインホイールモータの駆動力によって回転するとともに、車輪のディスクホイールに連結される。ハブベアリングは、このハブを回転可能に支持する機能を果たす。第１のオイル供給機構は、インホイールモータにオイルを供給する機能を果たす。第２のオイル供給機構は、ハブベアリングにオイルを供給する機能を果たす。この第２のオイル供給機構が、前述の車輪用オイル供給装置を用いて構成される。

ここで、インホイールモータの駆動力によって駆動される構造の車輪では、インホイールモータとハブとの間に介装される減速機等の動力伝達機構の配置領域を確保するために、円環状のハブベアリングの径がインホイールモータを搭載しない構造に比べて大きくなる。この場合、ハブベアリングの周速が増加する結果、オイルシールの流体吸い込み作用により発生する負圧（ハブベアリングとハブベアリング外領域との間の圧力差）によって、ハブベアリングからハブベアリング外領域に向かう空気流れが形成され易くなる。この対策として車輪用オイル供給装置のオイル誘導経路を用いることによって、オイルシールを隔ててハブベアリングとハブベアリング外領域との間に圧力差が生じるのを防止することができ、ハブベアリング外領域のうち予定しない領域にオイルが漏れるのを阻止できる。その結果、インホイールモータの駆動力によって車輪を駆動する車輪駆動装置に好適なオイル供給装置を実現することができる。

以上のように、本発明によれば、車輪に割り当てられる車輪用オイル供給装置において、車輪のディスクホイールに連結されるハブを回転可能に支持するハブベアリングに供給されたオイルがハブベアリング外領域のうち予定しない領域へ漏れるのを阻止することが可能になった。

車輪１０１を駆動するための車輪駆動機構に設けられたオイル供給装置１００の概略構造を示す図である。 図１中のオイル供給装置１００のＢ領域の拡大図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１には、車両に設けられた複数の車輪（「ホイール」ともいう）１０１のそれぞれを独立して駆動するための車輪駆動機構（「車輪駆動装置」ともいう）が示されている。この車輪駆動機構では、駆動源である電動のモータ（「インホイールモータ」ともいう）１１０の駆動力を用いて車輪１０１が駆動される。このモータ１１０が本発明の「インホイールモータ」に相当する。車輪１０１はタイヤ（図示省略）及びディスクホイール１０２によって構成される。ディスクホイール１０２は、タイヤを保持するリムとハブ１４０に連結されるディスクとを含む。ハブ１４０は、モータ１１０の駆動力によって回転し、これにより車輪１０１が駆動される。なお、図１及びその他の図面において矢印Ｄ１は車両外側を示し、図中の矢印Ｄ２は車両内側を示している。

モータ１１０のモータハウジング１１１内には、ステータコイルが巻かれたステータコア１１２、ロータ１１３及びギア１１４等の構成要素が収容されている。ロータ１１３は長軸状に延在するとともに、その一端部１１３ａにはギア１１４が一体状に設けられている。また、ロータ１１３には永久磁石が取り付けられている。従って、ステータコア１１２に巻かれたステータコイルに交流電流が通電されることによって回転磁界が形成され、この回転磁界に引き付けられたロータ１１３がギア１１４とともに一体回転する。これにより、モータ１１０の駆動力は、ギア１１４に係合する回転シャフト（駆動軸）１２１に伝達され、この回転シャフト１２１が車軸Ａを中心に回転する。

また、回転シャフト１２１とハブ１４０との間にプラネタリギア（遊星歯車）１３０が介装されている。より具体的には、回転シャフト１２１に設けられたサンギア（図示省略）と、車体側固定部材（典型的には、ナックル又はキャリア）１０３に固定されたインナレース１０４に設けられたリングギア（図示省略）との間にプラネタリギア１３０が介装されている。このプラネタリギア１３０は、サンギア及びリングギアの双方に歯合し、またハブ１４０に連結されている。プラネタリギア１３０は、回転シャフト１２１の回転駆動時にサンギアの周りを公転することで、回転シャフト１２１の回転を減速してハブ１４０に伝達する減速機としての機能を果たす。これによりハブ１４０が回転駆動され、更にこのハブ１４０に連結された車輪１０１（タイヤ及びディスクホイール１０２）に駆動力が伝達される。ハブ１４０は、円環状に構成されたハブベアリング１４２によって回転可能に支持されている。ここでいうハブ１４０及びハブベアリング１４２がそれぞれ、本発明の「ハブ」及び「ハブベアリング」に相当する。

上記の車輪駆動機構は、車輪１０１に制動力を付与するディスクブレーキ機構１９０を備えている。このディスクブレーキ機構１９０は、ハブベアリング１４２の径方向外方に配置されており、ブレーキディスクロータ１９１及びブレーキキャリパ１９２を含む。ブレーキディスクロータ１９１は、ハブ１４０に固定され、車輪１０１と一体的に回転する部材として構成される。ブレーキキャリパ１９２は、摩擦材であるブレーキパッドをブレーキディスクロータ１９１に押圧することによって、車輪１０１の制動力となる摩擦力を生じさせる機能を果たす。このディスクブレーキ機構１９０が、本発明の「ブレーキ機構」に相当する。

また、上記の車輪駆動機構は、本発明の「車輪用オイル供給装置」の一実施形態であるオイル供給装置１００を備えている。このオイル供給装置１００が車輪１０１に割り当てられている。即ち、このオイル供給装置１００を車輪１０１の車輪駆動機構の一構成要素ということもできる。このオイル供給装置１００は、オイルポンプ１２０、オイルリザーバ１５０、吸入経路１６０、第１のオイル供給経路１７０、第１のオイル排出経路１７１、第２のオイル供給経路１８０、第２のオイル排出経路１８３を含む。オイルポンプ１２０は、回転シャフト１２１に内蔵されており、この回転シャフト１２１の回転駆動力によって作動する。オイルリザーバ（「リザーバタンク」ともいう）１５０は、潤滑用或いは冷却用のオイル（「潤滑油」ともいう）を貯留する機能を果たす。オイルポンプ１２０の作動状態では、オイルリザーバ１５０に貯留されているオイルが吸入経路１６０を通じてオイルポンプ１２０に吸入され高圧化されて吐出される。このオイルリザーバ１５０が、本発明の「オイルリザーバ」に相当する。

オイルポンプ１２０から吐出されたオイルは、第１のオイル供給経路１７０及び第２のオイル供給経路１８０のそれぞれを通じて車輪駆動機構の所定のオイル供給先へと供給される。これにより、オイル供給先ではオイルの潤滑機能及び冷却機能の少なくとも一方が果たされる。その後、第１のオイル供給経路１７０に対しては、第１のオイル排出経路１７１を通じてオイルリザーバ１５０へとオイルが排出されることで、オイル供給先とオイルリザーバ１５０との間でオイルの循環経路が確立される。同様に、第２のオイル供給経路１８０に対しては、第２のオイル排出経路１８３を通じてオイルリザーバ１５０へとオイルが排出されることで、オイル供給先とオイルリザーバ１５０との間でオイルの循環経路が確立される。

第１のオイル供給経路１７０は、オイルポンプ１２０をモータ１１０のモータハウジング１１１内の空間に接続するための経路であり、オイルポンプ１２０から吐出されたオイルは、この第１のオイル供給経路１７０を通じてモータ１１０のステータコイルや減速機等のオイル供給先に供給される。この場合、オイルポンプ１２０及び第１のオイル供給経路１７０は、モータ１１０にオイルを供給するための機構（本発明の「第１のオイル供給機構」）を構成している。一方で、第２のオイル供給経路１８０は、オイルポンプ１２０とハブベアリング１４２とを接続する経路であり、オイルポンプ１２０から吐出されたオイルは、この第２のオイル供給経路１８０を通じてハブベアリング１４２に供給される。この場合、オイルポンプ１２０及び第２のオイル供給経路１８０は、ハブベアリング１４２にオイルを供給するための機構（本発明の「第２のオイル供給機構」）を構成している。第２のオイル供給経路１８０は、特にオイル流通路１８１，１８２によって構成されている。

オイル流通路１８１は、車輪１０１の中心部において車軸方向（車軸Ａの延在方向）に延在し、車輪内側から車輪外側に向けてオイルが流通する流通路である。このオイル流通路１８１は、回転シャフト１２１内に車軸方向に延在するように設けられている。即ち、回転シャフト１２１によってオイル流通路１８１が構成されている。オイル流通路１８２は、オイル流通路１８１とハブベアリング１４２の領域とを接続するための流通路である。このオイル流通路１８２は、ハブ１４０内に設けられている。即ち、ハブ１４０によってオイル流通路１８２が構成されている。

ここで、上記のハブベアリング１４２及びその周辺の具体的な構造について図２を参照しつつ説明する。

図２に示されるように、ハブベアリング１４２は、固定側部材であるインナレース１０４と、インナレース１０４に対してハブ１４０と一体的に回転する回転側部材であるアウタレース１４１と、これらインナレース１０４とアウタレース１４１との間に保持されたベアリングボール１４３と、を含む。この場合、特にインナレース１０４の円筒状の径方向対向部１０５の外周面１０５ａと、円筒状のアウタレース１４１の内周面１４１ａとによって区画された区画領域１４４（ハブベアリング１４２の内部の領域）が、ベアリングボール１４３が転動する転動領域となる。このハブベアリング１４２によって、アウタレース１４１がインナレース１０４に対して回転可能に支持される。

このハブベアリング１４２では、アウタレース１４１にいずれも円環状のオイルシール１４５及びダストシール１４６が取り付けられている。

オイルシール１４５は、ハブベアリング１４２とハブベアリング１４２の外部の領域（ハブベアリング外領域１４８）との間に介装され、その外周面がアウタレース１４１に固定され、且つその内周面にシールリップ（オイルリップ）１４５ａを備えている。このシールリップ１４５ａは、インナレース１０４のうち径方向対向部１０５の外周面１０５ａに摺接する。従って、インナレース１０４に対してアウタレース１４１が車軸Ａを中心に回転する際、径方向対向部１０５の外周面１０５ａがオイルシール１４５のシールリップ１４５ａとの摺動面となり、この摺動面において実質的なオイルシール機能（第２のオイル供給経路１８０を通じてハブベアリング１４２に供給されたオイルをシールする機能）が達成される。このオイルシール１４５が、本発明の「オイルシール」に相当する。

ダストシール１４６は、ハブベアリング１４２とハブベアリング外領域１４８との間に介装され、その車両外側の縁部がアウタレース１４１に固定され、且つその車両内側の縁部にシールリップ（ダストリップ）１４６ａを備えている。このシールリップ１４６ａは、インナレース１０４のうち軸方向対向部１０６の対向面１０６ａに摺接する。従って、インナレース１０４に対してアウタレース１４１が車軸Ａを中心に回転する際、軸方向対向部１０６の対向面１０６ａがダストシール１４６のシールリップ１４６ａとの摺動面となり、この摺動面において実質的なダストシール機能（ハブベアリング１４２に流入する塵埃をシールする機能）が達成される。このダストシール１４６が、本発明の「ダストシール」に相当する。また、このダストシール１４６は、オイルシール１４５及びインナレース１０４とともに、ハブベアリング外領域１４８の一部である空間１４７を区画する。

ところで、ハブベアリング１４２に対する外的要因（典型的には、ハブ１４０の高速回転時に生じるポンプ効果やハブベアリング１４２とハブベアリング外領域１４８との間の温度差による気圧差などの要因）が、ハブベアリング１４２からのオイル漏れに影響を及ぼし得る。即ち、ハブベアリング１４２に供給されたオイルを上記のオイルシール１４５によって完全にシールするのには限界がある。また、モータ１１０の駆動力によって駆動される構造の車輪１０１では、モータ１１０とハブ１４０との間に介装される減速機等の動力伝達機構の配置領域を確保するために、円環状のハブベアリング１４２の径がモータ１１０を搭載しない構造に比べて大きくなる。この場合、インナレース１０４に対してアウタレース１４１が相対的に高い周速で回転すると、オイルシール１４５のシールリップ１４５ａがインナレース１０４の径方向対向部１０５の摺動面１０５ａを摺動する際にシールリップ１４５ａの流体吸い込み作用により発生する負圧（ハブベアリング１４２と空間１４７或いはハブベアリング外領域１４８との間の圧力差）によって、ハブベアリング１４２から空間１４７を経由して更に空間１４７以外のハブベアリング外領域１４８に向かう空気流れが形成され易くなる。その結果、オイルシール１４５のシールリップ１４５ａを隔ててハブベアリング１４２とハブベアリング外領域１４８との間に生じる気圧差によって、ハブベアリング１４２からのオイル漏れが発生し易くなる。特に、ハブベアリング１４２からハブベアリング外領域１４８へ漏れたオイルがディスクブレーキ機構１９０等のブレーキ部品に流入すると車輪１０１の制動力が低下することが懸念される。

そこで、本実施の形態では、車体側固定部材１０３に設けた通路１０３ａと、インナレース１０４に設けた通路１０４ａとによって構成された連通路１４９を設けている。この連通路１４９は、一方の端部が空間１４７に連通し、且つ他方の端部が第２のオイル排出経路１８３に連通している。従って、空間１４７及び連通路１４９は、ハブベアリング１４２からオイルシール１４５を経てハブベアリング外領域１４８に漏れたオイルを予め設定された排出領域（本実施の形態ではオイルリザーバ１５０）に誘導するオイル誘導経路としての機能を果たす。この場合、排出領域であるオイルリザーバ１５０は、車両或いは車輪駆動機構の各領域のうちディスクブレーキ機構１９０を除く領域に設けられている。ここで空間１４７及び連通路１４９がそれぞれ本発明の「空間」及び「連通路」に相当する。また、これら空間１４７及び連通路１４９によって、更には第２のオイル排出経路１８３を加えて、本発明の「オイル誘導経路」が構成される。

これにより、ハブベアリング１４２に供給されたオイルが、その後に、インナレース１０４の径方向対向部１０５の摺動面１０５ａと、オイルシール１４５のシールリップ１４５ａとの間から漏れた場合、このオイルは空間１４７を経由して連通路１４９に流入する。その結果、連通路１４９を流通したオイルが第２のオイル排出経路１８３を通じてオイルリザーバ１５０に排出され、ハブベアリング１４２とオイルリザーバ１５０との間でオイルの循環経路が確立される。これにより、ハブベアリング１４２から漏れたオイルをロスなく循環して使用することができ合理的である。また、この構造によれば、ハブベアリング１４２からハブベアリング外領域１４８へのオイル漏れを阻止するための別部品を追加する等の対策が必要なく、当該対策に比べて構造の簡素化を図るとともに製品のコスト低減効果が得られる。

また、空間１４７が連通路１４９を通じて第２のオイル排出経路１８３に連通するため、シールリップ１４５ａの流体吸い込み作用により負圧が発生してオイルシール１４５のシールリップ１４５ａを隔ててハブベアリング１４２とハブベアリング外領域１４８との間に圧力差が生じるのを防止することができる。その結果、ハブベアリング１４２から空間１４７に漏れたオイルが連通路１４９に優先的に流入することとなり、当該オイルがディスクブレーキ機構１９０等のブレーキ部品や、ハブベアリング外領域１４８のうちオイルが悪影響を及ぼす予定しない領域に流入するのを阻止できる。特に、ハブベアリング１４２から漏れたオイルがディスクブレーキ機構１９０に流入するのを阻止することで、車輪１０１の制動力が低下するのを阻止できる。かくして、モータ１１０の駆動力によって車輪１０１を駆動する車輪駆動装置に好適なオイル供給装置１００を実現することができる。

本発明は、上記の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

上記実施の形態では、ハブベアリング１４２から空間１４７に漏れたオイルが排出される排出領域としてオイルリザーバ１５０を設定する場合について記載したが、本発明では、この排出領域としてオイルリザーバ１５０以外の種々の領域、特に好ましくはブレーキ機構を除く領域を選択することもできる。

上記実施の形態では、ハブベアリング１４２からハブベアリング外領域１４８に漏れたオイルをオイルリザーバ１５０に誘導するオイル誘導経路として、空間１４７及び連通路１４９を組み合わせた経路を用いる場合について記載したが、本発明ではオイル誘導経路の構造はこれに限定されるものではなく、例えば空間及び溝状又は穴状の連通路の少なくとも一方を用いてオイル誘導経路を構成することができる。

上記実施の形態では、オイルシール１４５及びダストシール１４６を用いて空間１４７を区画形成する場合について記載したが、本発明では、少なくともオイルシール１４５に相当する部材を利用して空間１４７に相当する領域を区画形成することができる。この場合、必要に応じてはダストシール１４６を省略することもできる。

上記実施の形態では、車輪１０１の駆動源がモータ１１０である車輪駆動機構に割り当てられたオイル供給装置１００について記載したが、車輪の駆動源の全部又は一部がモータ１１０以外の駆動源（典型的には、内燃機関）である車輪駆動機構に割り当てられるオイル供給装置に本発明を適用することもできる。

Claims (5)

1. 車両の車輪に割り当てられる車輪用オイル供給装置であって、
   前記車輪のディスクホイールに連結されるハブを回転可能に支持するハブベアリングにオイルを供給するためのオイル供給経路と、
   前記ハブベアリングとハブベアリング外領域との間に介装され、前記オイル供給経路を通じて前記ハブベアリングに供給されたオイルをシールするためのオイルシールと、
   前記ハブベアリングから前記オイルシールを経て前記ハブベアリング外領域に漏れたオイルを予め設定された排出領域に誘導するためのオイル誘導経路と、
   を含む、車輪用オイル供給装置。
2. 請求項１に記載の車輪用オイル供給装置であって、
   前記ハブベアリングと前記ハブベアリング外領域との間に介装され、前記ハブベアリング外領域から前記ハブベアリングに流入する塵埃をシールするダストシールを含み、
   前記オイル誘導経路は、前記ハブベアリング外領域のうち前記オイルシールと前記ダストシールとによって区画される空間と、前記空間を前記排出領域に連通させる連通路と、を含む、車輪用オイル供給装置。
3. 請求項１又は２に記載の車輪用オイル供給装置であって、
   前記排出領域は、前記車輪に制動力を付与するブレーキ機構を除く領域に設けられている、車輪用オイル供給装置。
4. 請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の車輪用オイル供給装置であって、
   前記排出領域は、前記ハブベアリングに供給するオイルが貯留されるオイルリザーバである、車輪用オイル供給装置。
5. 車両の車輪を駆動する車輪駆動装置であって、
   前記車輪の駆動源として設けられる電動のインホイールモータと、
   前記インホイールモータの駆動力によって回転するとともに、前記車輪のディスクホイールに連結されるハブと、
   前記ハブを回転可能に支持するハブベアリングと、
   前記インホイールモータにオイルを供給するための第１のオイル供給機構と、
   前記ハブベアリングにオイルを供給するための第２のオイル供給機構と、
   を含み、
   前記第２のオイル供給機構は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の車輪用オイル供給装置を用いて構成されている、車輪駆動装置。

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