WO2015016058A1 - インホイールモータ駆動装置の潤滑装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a lubricating device for an in-wheel motor drive device in which an output shaft of an electric motor and a wheel hub are connected via a reduction gear.
  • the in-wheel motor drive device 101 is installed in the inner space portion of the wheel 2 of the automobile as shown in FIGS.
  • the in-wheel motor drive device 101 includes an electric motor 103 that generates a driving force inside a housing 102 that is attached to a vehicle body, a wheel hub 104 that is connected to wheels, and a rotation of the electric motor 103. And a speed reducer 105 that transmits the speed to the wheel hub 104.
  • the in-wheel motor drive device 101 having the above-described configuration, a low torque and high rotation motor is adopted as the electric motor 103 from the viewpoint of compactness of the device.
  • the wheel hub 104 requires a large torque to drive the wheels. For this reason, a cycloid reduction gear that is compact and provides a high reduction ratio is often adopted as the reduction gear 105.
  • a speed reducer 105 to which a cycloid speed reducer is applied includes an input shaft 106 having eccentric portions 106 a and 106 b, curved plates 107 a and 107 b arranged on the eccentric portions 106 a and 106 b, and curved plates 107 a and 107 b with respect to the input shaft 106.
  • Rolling bearings 106c that are rotatably supported, a plurality of outer peripheral engagement members 108 that engage with the outer peripheral surfaces of the curved plates 107a and 107b to cause the curved plates 107a and 107b to rotate, and the curved plates 107a and 107b.
  • a plurality of inner pins 109 that transmit the rotation motion to the wheel-side rotation member 110.
  • an oil tank 102d for lubricating oil is provided at the lower portion of the housing 102, and the lubricating oil in the oil tank 102d is sucked by the rotary pump 113 from the suction passage 102f, and the electric motor 103 and the speed reducer.
  • a lubrication device is provided that supplies lubrication oil 105 to perform lubrication and cooling.
  • the lubricating device is provided in the housing 102 with a lubricating oil path 112 a provided in the motor-side rotating member 112, a lubricating oil supply port 112 b extending from the lubricating oil path 112 a toward the outer diameter surface of the motor-side rotating member 112, and the housing 102.
  • the lubricating oil discharge port 102b for discharging the lubricating oil from the speed reducer 105, the lubricating oil discharge port 102b, and the lubricating oil passage 112a are connected, and the lubricating oil discharged from the lubricating oil discharge port 102b is returned to the lubricating oil passage 102f.
  • a circulating oil path 102c that is disposed in the housing 102, and a rotary pump 113 that circulates the lubricating oil using the rotation of the wheel-side rotating member 110.
  • an oil tank 102d for temporarily storing lubricating oil is provided at a lower portion of the speed reduction unit housing 102e of the reduction gear 105.
  • the lubricating oil sucked in by the rotary pump 113 is supplied to the motor of the electric motor 103 from the circulating oil passages 102c provided on the upper and rear sides of the housing 102. It is circulated to the speed reducer 105 through the side rotating member.
  • FIG. 18 there is a type in which lubricating oil is supplied to the electric motor 103 and the speed reducer 105 through an oil passage 102g branched from the rotary pump 113.
  • the suction port 113a of the rotary pump 113 is installed in the lower part of the oil tank 102d as shown in the schematic diagram of FIG. 19, but the in-wheel motor drive device 101 is disposed under the spring, so that vibration is generated.
  • the oil level of the lubricating oil in the oil tank 102d oscillates violently due to the influences such as the above, or the behavior of acceleration, deceleration, and turning of the vehicle.
  • the lubricating oil A in the oil tank 102d oscillates back and forth and the oil level moves from the horizontal position.
  • the lubricating oil A does not exist in the suction port 113a of the rotary pump 113, and the suction of the lubricating oil by the rotary pump 113 becomes unstable, and the lubricating oil A is caught in air. there is a possibility.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 discloses a conventional structure in which the suction port 113a of the rotary pump 113 positioned in the oil tank 102d is rotated in the front-rear direction in accordance with the acceleration / deceleration of the vehicle. .
  • the amount of oil in the oil tank 102d is also limited, so that the phenomenon of air entrainment in the rotary pump 113 is likely to occur.
  • the present invention stabilizes the oil surface in the oil tank during the vehicle acceleration / deceleration / turning behavior and suppresses the oil bubbling phenomenon, thereby preventing the phenomenon of air entrainment in the rotary pump. It is intended to achieve a stable suction of lubricating oil into the rotary pump.
  • the present invention provides a lubricating device for an in-wheel motor provided with an oil tank for lubricating oil and a pump for circulating the lubricating oil in or near the housing of the in-wheel motor.
  • a porous material is provided in the oil tank. It is installed.
  • the oscillation of the lubricating oil in the oil tank is stabilized, so that the frequency of air intrusion into the oil pump is reduced and the life of the in-wheel motor drive device is extended.
  • the porous material functions as an oil filter, the oil can be kept clean.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 1. It is an enlarged view of the eccentric part periphery of FIG. It is the figure which looked at the rotary pump of FIG. 1 from the axial direction. It is a schematic plan view of the electric vehicle which has the in-wheel motor drive device of FIG. It is the figure which looked at the electric vehicle of FIG. 8 from back. It is a schematic front view which shows an example of the oil tank of the in-wheel motor drive device which concerns on this invention.
  • an electric vehicle 11 equipped with an in-wheel motor drive device includes a chassis 12, front wheels 13 as steering wheels, drive wheels 14, and left and right drive wheels 14. And an in-wheel motor drive device 21 for transmitting the drive force to each.
  • the drive wheel 14 is accommodated in the wheel housing 12a of the chassis 12, and is fixed to the lower portion of the chassis 12 via a suspension device (suspension) 12b.
  • the suspension device 12b supports the drive wheel 14 by a suspension arm that extends to the left and right, and suppresses vibration of the chassis 12 by absorbing vibration received by the drive wheel 14 from the ground by a strut including a coil spring and a shock absorber. Furthermore, a stabilizer that suppresses the inclination of the vehicle body when turning or the like is provided at a connecting portion of the left and right suspension arms.
  • the suspension device 12b is an independent suspension type in which the left and right wheels can be moved up and down independently in order to improve the followability to the road surface unevenness and efficiently transmit the driving force of the driving wheels to the road surface. Is desirable.
  • the in-wheel motor drive device 21 includes an electric motor A that generates a driving force, a speed reducer B that decelerates and outputs the rotation of the electric motor A, and an output from the speed reducer B as driving wheels.
  • the electric motor A and the speed reducer are housed in the housing 22 and are mounted in the wheel housing 12a of the electric vehicle 11 as shown in FIG.
  • the electric motor A includes a stator 23 fixed to the housing 22, a rotor 24 disposed at a position facing the inner side of the stator 23 with a radial gap, and a rotor 24 fixedly connected to the inner side of the rotor 24. It is a radial gap motor provided with the motor side rotation member 25 which rotates integrally.
  • the rotor 24 includes a flange-shaped rotor portion 24a and a cylindrical hollow shaft portion 24b, and is rotatably supported with respect to the housing 22 by rolling bearings 36a and 36b.
  • the motor-side rotating member 25 is disposed from the electric motor A to the speed reducer B in order to transmit the driving force of the electric motor A to the speed reducer B, and as shown in FIG.
  • One end of the motor-side rotating member 25 is fitted to the hollow shaft portion 24b of the rotor 24 (see FIG. 1), and is supported by the rolling bearing 36c in the speed reducer B.
  • the two eccentric portions 25a and 25b are provided with a 180 ° phase change in order to cancel out the centrifugal force due to the eccentric motion.
  • the speed reducer B is held at a fixed position on the housing 22 and curved plates 26a and 26b as revolving members that are rotatably held by the eccentric portions 25a and 25b, and engages with the outer peripheral portions of the curved plates 26a and 26b.
  • the reduction gear B is provided with a lubrication device that supplies lubricating oil to the reduction gear B.
  • the wheel side rotation member 28 has a flange portion 28a and a shaft portion 28b. Holes for fixing the inner pins 31 are formed on the end face of the flange portion 28a at equal intervals on the circumference around the rotation axis of the wheel side rotation member 28.
  • the shaft portion 28b is fitted and fixed to the hub member 32, and transmits the output of the speed reducer B to the drive wheels 14 (see FIG. 1).
  • the flange portion 28a of the wheel side rotation member 28 and the motor side rotation member 25 are rotatably supported by a rolling bearing 36c.
  • the curved plates 26a and 26b have a plurality of corrugated waves composed of trochoidal curves such as epitrochoids on the outer periphery, and a plurality of through holes 30a penetrating from one end face to the other end face.
  • a plurality of through holes 30a are provided at equal intervals on the circumference centering on the rotation axis of the curved plates 26a, 26b, and receive inner pins 31 described later.
  • the through hole 30b is provided at the center of the curved plates 26a and 26b and is fitted to the eccentric portions 25a and 25b.
  • the curved plate 26a is rotatably supported by the rolling bearing 41 with respect to the eccentric portion 25a. As shown in FIG.
  • the rolling bearing 41 is fitted to the outer diameter surface of the eccentric portion 25a, the inner ring member 42 having an inner raceway surface 42a on the outer diameter surface, and the inner diameter of the through hole 30b of the curved plate 26a.
  • the outer raceway surface 43 formed directly on the surface, a plurality of cylindrical rollers 44 disposed between the inner raceway surface 42a and the outer raceway surface 43, and a retainer (not shown) that keeps an interval between the adjacent cylindrical rollers 44 It is a cylindrical roller bearing provided with.
  • the curved plate 26b is rotatably supported by the rolling bearing 41 with respect to the eccentric portion 25b.
  • the outer pins 27 are provided at equal intervals on a circumferential track centering on the rotation axis of the motor side rotation member 25.
  • the curved waveform and the outer pin 27 engage with each other to cause the curved plates 26a and 26b to rotate.
  • needle roller bearings 27a are provided at both ends of the outer pin 27 in order to reduce the frictional resistance with the curved plates 26a, 26b.
  • the counterweight 29 has a disc shape and has a through-hole that fits with the motor-side rotation member 25 at a position off the center, in order to cancel out the unbalanced inertia couple caused by the rotation of the curved plates 26a and 26b. It is arranged at a position adjacent to each eccentric part 25a, 25b with a 180 ° phase change from the eccentric part.
  • the motion conversion mechanism includes a plurality of inner pins 31 held by the wheel-side rotating member 28 and through holes 30a provided in the curved plates 26a and 26b.
  • the inner pins 31 are provided at equal intervals on a circumferential track centering on the rotational axis of the wheel side rotation member 28, and one axial end thereof is fixed to the wheel side rotation member 28.
  • a needle roller bearing 31a is provided at a position where the curved plates 26a, 26b come into contact with the inner wall surface of the through hole 30a.
  • the through hole 30a is provided at a position corresponding to each of the plurality of inner pins 31, and the inner diameter of the through hole 30a is the outer diameter of the inner pin 31 ("the maximum outer diameter including the needle roller bearing 31a"). The same shall apply hereinafter).
  • the lubricating device supplies lubricating oil to the electric motor A and the speed reducer B, and includes a lubricating oil passage 25c, a lubricating oil supply port 25d, a lubricating oil discharge port 22b, 22c, an oil tank 22d, a rotary pump 51, and a circulating oil passage 22e.
  • the lubricating oil passage 25c extends along the axial direction inside the motor-side rotating member 25.
  • the lubricating oil supply port 25d extends from the lubricating oil passage 25c toward the outer diameter surface of the motor-side rotating member 25.
  • the lubricating oil supply port 25d is provided in the eccentric portions 25a and 25b.
  • At least one portion of the lower portion of the housing 22f that holds the reduction gear B is provided with a lubricating oil discharge port 22b that discharges the lubricating oil inside the reduction gear B.
  • the lubricating oil discharge port 22b is connected to the lower portion of the housing 22g that holds the electric motor A, and communicates with an oil tank 22d provided at the lower portion of the housing 22g via the lubricating oil discharge port 22c.
  • the oil tank 22d is provided with a pipe 61 for sucking up the lubricating oil, and the lubricating oil in the oil tank 22d is sucked up by the rotary pump 51 and is forced to return to the lubricating oil path 25c via the circulating oil path 22e. .
  • the rotary pump 51 includes an inner rotor 52 that rotates using the rotation of the wheel-side rotating member 28, an outer rotor 53 that rotates following the rotation of the inner rotor 52, and a pump
  • the cycloid pump includes a chamber 54, a suction port 55 communicating with the pipe 61, and a discharge port 56 communicating with the circulating oil passage 22e.
  • the inner rotor 52 has a tooth profile formed of a cycloid curve on the outer diameter surface. Specifically, the shape of the tooth tip portion 52a is an epicycloid curve, and the shape of the tooth gap portion 52b is a hypocycloid curve.
  • the inner rotor 52 is fitted to the outer diameter surface of the cylindrical portion 31d of the stabilizer 31b and rotates integrally with the inner pin 31 (wheel-side rotating member 28).
  • the outer rotor 53 has a tooth profile formed of a cycloid curve on the inner diameter surface. Specifically, the shape of the tooth tip portion 53a is a hypocycloid curve, and the shape of the tooth gap portion 53b is an epicycloid curve.
  • the outer rotor 53 is rotatably supported by the housing 22.
  • the inner rotor 52 rotates around the rotation center c1.
  • a plurality of pump chambers 54 are provided in a space between the inner rotor 52 and the outer rotor 53.
  • the outer rotor 53 rotates in a driven manner.
  • the volume of the pump chamber 54 changes continuously.
  • the lubricating oil flowing in from the suction port 55 is pumped from the discharge port 56 to the circulating oil path 22e.
  • an oil tank 22d for temporarily storing lubricating oil is provided between the lubricating oil discharge port 22b and the rotary pump 51.
  • the oil tank 22d is provided in the lower part of the housing 22g that holds the electric motor A.
  • the oil tank 22d is provided in the lower part of the housing 22g that holds the electric motor A.
  • the oil tank 22d may be provided so that a part of the oil tank 22d extends toward the housing 22f of the speed reducer B. Good.
  • the oil tank 22d can be formed by casting integrally with the housing 22g that holds the electric motor A.
  • fins 64 for air cooling are integrally formed on the outer surface of the oil tank 22d.
  • the pipe 61 that sucks up the lubricating oil from the oil tank 22d by the rotary pump 51 may be fixed to the housing 22g of the electric motor A by screwing and press fitting, or may be formed integrally with the housing 22g of the electric motor A. .
  • the suction port 62 at the lower end of the pipe 61 is located in the lower part of the oil tank 22d.
  • a drain hole 63 is provided below the oil tank 22d.
  • the drain hole 63 is normally closed by a bolt 65.
  • the drain hole 63 is preferably arranged on the same axis as the pipe 61 for manufacturing.
  • the rotary pump 51 may be driven not at the rotation speed of the electric motor A but at the rotation speed after deceleration.
  • the lubricating oil that cannot be completely discharged by the rotary pump 51 can be temporarily stored in the oil tank 22d during high-speed rotation. As a result, an increase in torque loss of the reducer B can be prevented.
  • the lubricating oil stored in the oil tank 22d can be returned to the lubricating oil passage 25c even if the amount of lubricating oil reaching the lubricating oil discharge port 22b decreases. As a result, the lubricating oil can be stably supplied to the reduction gear B.
  • the porous material 71 is disposed in the oil tank 22d, thereby restricting the rocking of the oil surface due to the behavior of the vehicle and removing the bubbles even if the oil bubbles.
  • the phenomenon of air entrainment into the rotary pump 51 is suppressed.
  • a porous material 71 is enclosed in the middle portion in the vertical direction in the oil tank 22d.
  • the sealing rate of the porous material 71 is 50% of the capacity of the oil tank 22d.
  • the porous material 71 is inserted in the entire oil tank 22d without any gap.
  • the enclosure rate of the porous material 71 is 100% of the capacity of the oil tank 22d.
  • the porous material 71 is inserted into the upper half of the oil tank 22d.
  • the sealing rate of the porous material 71 is 50% of the capacity of the oil tank 22d.
  • the porous material 71 is inserted into the upper and lower layers in the oil tank 22d.
  • the porous material 71 is fixed in the oil tank 22d.
  • the porous material 71 is provided on the lid 72 of the oil tank 22d. Yes.
  • the volume of the porous material 71 is half the capacity of the oil tank 22d, that is, the encapsulation rate is 50%.
  • the porous material 71 is filled to the full capacity of the oil tank 22d.
  • porous material 71 a non-oil-soluble sponge, for example, an explosion-proof material (baffle sponge) can be used.
  • the porous material 71 the product made from a silicon
  • the lubricating oil flowing through the lubricating oil passage 25c flows out to the speed reducer B from the opening 42b penetrating the lubricating oil supply port 25d and the inner ring member 42 by the centrifugal force accompanying the rotation of the motor-side rotating member 25.
  • the lubricating oil that has reached the inner wall surface of the housing 22 is discharged from the lubricating oil discharge ports 22b and 22c and stored in the oil tank 22d.
  • the lubricating oil stored in the oil tank 22d is sucked up by the rotary pump 51 through the pipe 61, is pumped from the discharge port 56 to the circulating oil path 22e, and is returned to the lubricating oil path 25c via the circulating oil path 22e. .
  • the amount of lubricating oil discharged from the lubricating oil discharge port 22b increases in proportion to the rotational speed of the motor-side rotating member 25.
  • the discharge amount of the rotary pump 51 increases in proportion to the rotation speed of the wheel side rotation member 28.
  • the amount of lubricating oil supplied from the lubricating oil discharge port 22 b to the reduction gear B increases in proportion to the discharged amount of the rotary pump 51. That is, since the supply amount and the discharge amount of the lubricating oil to the reduction gear B both change with the rotation speed of the in-wheel motor drive device 21, the lubricating oil can be circulated smoothly and constantly.
  • a part of the lubricating oil flowing through the circulating oil passage 22e reaches the speed reducer B from between the housing 22 and the motor side rotating member 25 through the rolling bearing 36a, the electric motor A, and the rolling bearing 36b.
  • the lubricating oil flowing in this path lubricates the rolling bearings 36a and 36b and also functions as a coolant for cooling the electric motor A.
  • the wheel hub C includes a hub member 32 fixedly connected to the wheel-side rotation member 28, and a wheel hub bearing 33 that holds the hub member 32 rotatably with respect to the housing 22 f of the speed reducer B.
  • the hub member 32 has a cylindrical hollow portion 32a and a flange portion 32b.
  • the drive wheel 14 is fixedly connected to the flange portion 32b by a bolt 32c.
  • a spline and a male screw are formed on the outer diameter surface of the shaft portion 28b of the wheel side rotation member 28.
  • a spline hole is formed in the inner diameter surface of the hollow portion 32 a of the hub member 32. Then, the wheel-side rotating member 28 is screwed onto the inner diameter surface of the hub member 32, and the both ends are fastened by fastening the tip with a nut 32d.
  • the wheel hub bearing 33 is fitted to the outer raceway surface formed integrally with the outer diameter surface of the hollow portion 32a of the hub member 32 and the outer diameter surface of the inner side of the hollow portion 32a of the hub member 32.
  • An inner member 33a comprising an inner ring 33b having an inner raceway surface on the outer surface, a double row ball 33c disposed on the outer raceway surface and the inner raceway surface of the inner member 33a, and an inner member 33a.
  • An outer member 33d having inner and outer raceways facing the outer raceway surface and the inner raceway surface on the inner peripheral surface, a retainer 33e that holds a gap between adjacent balls 33c, and a wheel hub It is a double row angular contact ball bearing provided with sealing members 33f and 33g for sealing both axial ends of the bearing 33.
  • the outer member 33d of the wheel hub bearing 33 is fixed to the housing 22f by fastening bolts 66.
  • the outer member 33d of the wheel hub bearing 33 is provided with a flange portion 33h on the outer diameter portion and a cylindrical portion 33i on the reduction gear B side.
  • the electric motor A receives, for example, an electromagnetic force generated by supplying an alternating current to the coil of the stator 23, and the rotor 24 composed of a permanent magnet or a magnetic material rotates. At this time, the rotor 24 rotates at a higher speed as a higher frequency voltage is applied to the coil.
  • the curved plates 26a and 26b revolve around the rotation axis of the motor-side rotating member 25.
  • the outer pin 27 engages with the curved waveform of the curved plates 26 a and 26 b to cause the curved plates 26 a and 26 b to rotate in the direction opposite to the rotation of the motor-side rotating member 25.
  • the inner pin 31 inserted through the through hole 30a comes into contact with the inner wall surface of the through hole 30a as the curved plates 26a and 26b rotate.
  • the revolving motion of the curved plates 26 a and 26 b is not transmitted to the inner pin 31, but only the rotational motion of the curved plates 26 a and 26 b is transmitted to the wheel hub C via the wheel-side rotating member 28.
  • the reduction ratio of the reduction gear B configured as described above is calculated as (ZA ⁇ ZB) / ZB, where ZA is the number of outer pins 27 and ZB is the number of waveforms of the curved plates 26a and 26b.
  • the in-wheel motor drive device 21 having a compact and high reduction ratio can be obtained. Moreover, since the frictional resistance is reduced by providing the needle roller bearings 27a and 31a at the positions where they contact the curved plates 26a and 26b of the outer pin 27 and the inner pin 31, the transmission efficiency of the speed reducer B is improved. .
  • the unsprung weight can be suppressed.
  • the electric vehicle 11 having excellent running stability can be obtained.
  • the present invention is not limited to this.
  • a circulating oil path is provided outside the in-wheel motor drive device 21. Also good.
  • the lubricating oil supply port 25d is preferably provided in the eccentric portions 25a and 25b.
  • the rotary pump 51 is driven by using the rotation of the wheel-side rotary member 28.
  • the rotary pump 51 is driven by using the rotation of the motor-side rotary member 25.
  • the rotation speed of the motor side rotation member 25 is larger than that of the wheel side rotation member 28 (11 times in the above embodiment)
  • the durability of the rotary pump 51 may be reduced.
  • the rotary pump 51 is preferably driven by utilizing the rotation of the wheel-side rotary member 28.
  • the two curved plates 26a and 26b of the speed reducer B are provided with a 180 ° phase change, but the number of the curved plates can be arbitrarily set. When three are provided, it is preferable to change the phase by 120 °.
  • the motion conversion mechanism in the above-described embodiment has been shown as an example including the inner pin 31 fixed to the wheel side rotation member 28 and the through hole 30a provided in the curved plates 26a and 26b,
  • the present invention is not limited to this, and any configuration that can transmit the rotation of the reduction gear B to the hub member 32 can be adopted.
  • it may be a motion conversion mechanism composed of an inner pin fixed to a curved plate and a hole formed in the wheel side rotation member.
  • electric power is supplied to the electric motor A to drive the electric motor A, and the motive power from the electric motor A is transmitted to the drive wheels 14.
  • the power from the drive wheel 14 side is converted into high-rotation and low-torque rotation by the speed reducer B and transmitted to the electric motor A, and the electric motor A generates electric power. May be.
  • the electric power generated here may be stored in a battery, and the electric motor A may be driven later, or used for the operation of other electric devices provided in the vehicle.
  • a brake can be added to the configuration of the above embodiment.
  • the housing 22 is extended in the axial direction to form a space on the right side of the rotor 24 in the drawing, a rotating member that rotates integrally with the rotor 24, and the housing 22 is non-rotatable and axial.
  • a parking brake that locks the rotor 24 by disposing a movable piston and a cylinder that operates the piston and fitting the piston and the rotating member when the vehicle is stopped may be used.
  • it may be a disc brake in which a flange formed on a part of a rotating member that rotates integrally with the rotor 24 and a friction plate installed on the housing 22 side are sandwiched by a cylinder installed on the housing 22 side.
  • a drum brake can be used in which a drum is formed on a part of the rotating member, a brake shoe is fixed to the housing 22 side, and the rotating member is locked by friction engagement and self-engagement.
  • a cylindrical roller bearing is shown as a bearing for supporting the curved plates 26a and 26b.
  • the present invention is not limited to this, and for example, a plain bearing, a cylindrical roller bearing, a tapered roller bearing, and a needle roller Regardless of whether it is a plain bearing or a rolling bearing, such as a bearing, a self-aligning roller bearing, a deep groove ball bearing, an angular contact ball bearing, or a four-point contact ball bearing, whether the rolling element is a roller or a ball
  • any bearing can be applied regardless of whether it is a double row or a single row.
  • any type of bearing can be adopted for bearings arranged in other locations.
  • a cylindrical roller bearing is suitable for the rolling bearing 41.
  • a radial gap motor is adopted as the electric motor A.
  • the present invention is not limited to this, and a motor having an arbitrary configuration can be applied.
  • it may be an axial gap motor including a stator fixed to the housing and a rotor disposed at a position facing the inner side of the stator with a gap in the axial direction.
  • the example of the in-wheel motor drive device 21 in which the cycloid reduction mechanism is adopted as the reduction gear B is shown, but the present invention is not limited to this, and any reduction mechanism can be adopted.
  • a planetary gear reduction mechanism, a parallel shaft gear reduction mechanism, or the like is applicable.
  • the electric vehicle 11 shown in FIG. 8 has shown the example which used the rear wheel as the driving wheel 14, it is not restricted to this,
  • the front wheel 13 may be made into a driving wheel and may be a four-wheel drive vehicle.
  • “electric vehicle” is a concept including all vehicles that obtain driving force from electric power, and should be understood as including, for example, a hybrid vehicle.

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Abstract

 車輌の加速・減速・旋回といった挙動の際のオイルタンク(22d)内の油面を安定化させることにより、回転ポンプ(51)への空気の噛み込み現象を減少させて、回転ポンプ(51)への潤滑油の安定した吸い込みを実現するインホイールモータ駆動装置を提供することを課題とする。ハウジング(22)内又はその近傍に、潤滑油のオイルタンク(22d)及び潤滑油を循環させるための回転ポンプ(51)を備えたインホイールモータ潤滑装置(21)において、前記オイルタンク(22d)内に多孔質材(71)を封入した。

Description

インホイールモータ駆動装置の潤滑装置
 この発明は、電動モータの出力軸と車輪のハブとを減速機を介して連結したインホイールモータ駆動装置の潤滑装置に関するものである。
 インホイールモータ駆動装置101は、図17、18に示すように、自動車のホイール2の内側空間部分に設置される。
 このインホイールモータ駆動装置101は、図16に示すように、車体に取り付けられるハウジング102の内部に駆動力を発生させる電動モータ103と、車輪に接続される車輪ハブ104と、電動モータ103の回転を減速して車輪ハブ104に伝達する減速機105とを備える。
 上記構成のインホイールモータ駆動装置101において、装置のコンパクト化の観点から電動モータ103には低トルクで高回転のモータが採用される。一方、車輪ハブ104には、車輪を駆動するために大きなトルクが必要となる。このため、減速機105には、コンパクトで高い減速比が得られるサイクロイド減速機を採用することが多い。
 サイクロイド減速機を適用した減速機105は、偏心部106a、106bを有する入力軸106と、偏心部106a、106bに配置される曲線板107a、107bと、曲線板107a、107bを入力軸106に対して回転自在に支持する転がり軸受106cと、曲線板107a、107bの外周面に係合して曲線板107a、107bに自転運動を生じさせる複数の外周係合部材108と、曲線板107a、107bの自転運動を車輪側回転部材110に伝達する複数の内ピン109とを含む。
 上記構成のインホイールモータ駆動装置101においては、ハウジング102の下部に潤滑油のオイルタンク102dを設け、オイルタンク102d内の潤滑油を吸い込み通路102fから回転ポンプ113によって吸い込み、電動モータ103と減速機105に潤滑油を供給して潤滑と冷却を行う潤滑装置を設けている。
 潤滑装置は、モータ側回転部材112の内部に設けられる潤滑油路112aと、潤滑油路112aからモータ側回転部材112の外径面に向かって延びる潤滑油供給口112bと、ハウジング102に設けられ、減速機105から潤滑油を排出する潤滑油排出口102bと、潤滑油排出口102bと潤滑油路112aとを接続し、潤滑油排出口102bから排出された潤滑油を潤滑油路102fに還流する循環油路102cと、ハウジング102内に配置され、車輪側回転部材110の回転を利用して潤滑油を循環させる回転ポンプ113とを備える。
 潤滑油排出口102bと回転ポンプ113との間には、潤滑油を一時的に貯留するオイルタンク102dを、減速機105の減速部ハウジング102eの下部に設けている。
 図16のインホイールモータ駆動装置101では、図17の概略図に示す通り、回転ポンプ113によって吸い込んだ潤滑油を、ハウジング102の上部と背面側に設けた循環油路102cから電動モータ103のモータ側回転部材を通して、減速機105に循環させている。
 また、図18に示すように、回転ポンプ113から分岐させた油路102gによって、電動モータ103と減速機105に潤滑油を供給するようにしたものもある。
 ところで、回転ポンプ113の吸い込み口113aは、図19の概略図に示すように、オイルタンク102dの下部に設置されているが、インホイールモータ駆動装置101は、ばね下に配置されるため、振動などの影響、あるいは車輌の加速・減速・旋回といった挙動により、オイルタンク102d内の潤滑油の油面は激しく揺動する。
 オイルタンク102dの油面の揺動が激しく、例えば、車輌を前後に加速・減速させると、図19に示すように、オイルタンク102d内の潤滑油Aが前後に揺れ動き、油面が水平位置から斜めに移動した際に、回転ポンプ113の吸い込み口113aに潤滑油Aがない状態となり、回転ポンプ113による潤滑油の吸い込みが不安定になって、潤滑油Aに空気の噛み込み現象が発生する可能性がある。
 空気を含んだ潤滑油Aがインホイールモータ駆動装置101内の軸受や減速機105の歯面に供給されると、部分的に無循環状態が生じて寿命に悪影響を及ぼす。
 このため、従来、オイルタンク102d内に位置する回転ポンプ113の吸い込み口113aを、車輌の加速・減速に対応させて、前後方向に回動させるようにしたものが特許文献1に開示されている。
特開2010-228536号公報
 ところが、上記のように、オイルタンク102d内の回転ポンプ113の吸い込み口113aを、車輌の加速・減速に対応させて前後方向に回動させたとしても、車輌が図20の矢印Bに示す方向に旋回した場合には、オイルタンク102d内の潤滑油に、矢印Gの方向に遠心力が加わるため、オイルタンク102内で潤滑油が左右に大きく揺れ動く。この揺れによって、回転ポンプ113への空気の噛み込み現象が起こる可能性がある。
 特に、軽量・コンパクト化が要求されるインホイールモータ駆動装置101においては、オイルタンク102dの油量も制限されるため、回転ポンプ113への空気の噛み込み現象が起こり易い。
 また、オイルタンク102d内のオイルが揺れ動いて撹拌されると、オイルに泡立ち現象が生じ、泡立ちによっても回転ポンプ113への空気の噛み込み現象が起こる。
 そこで、この発明は、車輌の加速・減速・旋回といった挙動の際のオイルタンク内の油面を安定化させて、オイルの泡立ち現象を抑制することにより、回転ポンプへの空気の噛み込み現象を減少させて、回転ポンプへの潤滑油の安定した吸い込みを実現しようとするものである。
 この発明は、インホイールモータのハウジング内又はその近傍に、潤滑油のオイルタンク及び潤滑油を循環させるためのポンプを備えたインホイールモータの潤滑装置において、前記オイルタンク内に、多孔質材を設置したものである。
 オイルタンク内に多孔質材を設置することにより、車輌の挙動による油面の揺動を規制できるので、オイルポンプへの空気の噛み込み頻度を下げることができる。
 また、多孔質材を挿入することにより、タンク内で泡立ちが生じても、多孔質材を通過する際に、気泡が除去されるので、オイルポンプへの空気の噛み込み現象を防止することができる。
 また、オイルが多孔質材を通過する際に、オイルに混入した異物が除去されるので、オイルを清浄に保つことができる。
 以上のように、この発明によれば、オイルタンク内での潤滑油の揺動が安定化するため、オイルポンプへの空気の噛み込み頻度が下がり、インホイールモータ駆動装置の寿命が延びる。
 また、多孔質材がオイルのフィルターとして機能するので、オイルを清浄に保つことができる。
この発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の概略断面図である。 図1の電動モータの拡大図である。 図1の減速機の拡大図である。 図1の車輪ハブの拡大図である。 図1のV-V線の断面図である。 図1の偏心部周辺の拡大図である。 図1の回転ポンプを軸方向から見た図である。 図1のインホイールモータ駆動装置を有する電気自動車の概略平面図である。 図8の電気自動車を後方から見た図である。 この発明に係るインホイールモータ駆動装置のオイルタンクの一例を示す概略正面図である。 この発明に係るインホイールモータ駆動装置のオイルタンクの他の例を示す概略側面図である。 この発明に係るインホイールモータ駆動装置のオイルタンクの他の例を示す概略正面図である。 この発明に係るインホイールモータ駆動装置のオイルタンクの他の例を示す概略正面図である。 オイルタンクの蓋に多孔質材を配置した例を示す斜視図である。 オイルタンクの蓋に多孔質材を配置した他の例を示す斜視図である。 従来のインホイールモータ駆動装置の概略断面図である。 従来のインホイールモータ駆動装置の概略図である。 従来のインホイールモータ駆動装置の他の例を示す概略図である。 インホイールモータ駆動装置の従来のオイルタンク内の潤滑油の挙動を示す概略正面図である。 車輌を旋回させた際に加わる遠心力Gの方向を示す概略図である。
 以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
 この発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置を備えた電気自動車11は、図8に示すように、シャーシ12と、操舵輪としての前輪13と、駆動輪14と、左右の駆動輪14それぞれに駆動力を伝達するインホイールモータ駆動装置21とを備える。駆動輪14は、図9に示すように、シャーシ12のホイールハウジング12aの内部に収容され、懸架装置(サスペンション)12bを介してシャーシ12の下部に固定されている。
 懸架装置12bは、左右に伸びるサスペンションアームによって駆動輪14を支持すると共に、コイルスプリングとショックアブソーバとを含むストラットによって、駆動輪14が地面から受ける振動を吸収してシャーシ12の振動を抑制する。さらに、左右のサスペンションアームの連結部分には、旋回時等に車体の傾きを抑制するスタビライザが設けられる。なお、懸架装置12bは、路面の凹凸に対する追従性を向上し、駆動輪の駆動力を効率良く路面に伝達するために、左右の車輪を独立して上下させることができる独立懸架式とするのが望ましい。
 この電気自動車11は、ホイールハウジング12a内部に、左右の駆動輪14それぞれを駆動するインホイールモータ駆動装置21を設けることによって、シャーシ12上にモータ、ドライブシャフト、およびデファレンシャルギヤ機構等を設ける必要がなくなるので、客室スペースを広く確保でき、かつ、左右の駆動輪の回転をそれぞれ制御することができるという利点を備えている。
 インホイールモータ駆動装置21は、図1に示すように、駆動力を発生させる電動モータAと、電動モータAの回転を減速して出力する減速機Bと、減速機Bからの出力を駆動輪14に伝える車輪ハブCとを備え、電動モータAと減速機とはハウジング22に収納されて、図9に示すように電気自動車11のホイールハウジング12a内に取り付けられる。
 電動モータAは、ハウジング22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側回転部材25とを備えるラジアルギャップモータである。ロータ24は、フランジ形状のロータ部24aと円筒形状の中空軸部24bとを有し、転がり軸受36a、36bによってハウジング22に対して回転自在に支持されている。
 モータ側回転部材25は、電動モータAの駆動力を減速機Bに伝達するために電動モータAから減速機Bにかけて配置され、図3に示すように、減速機B内に偏心部25a、25bを有する。このモータ側回転部材25は、一端がロータ24の中空軸部24bと嵌合すると共に(図1参照)、減速機B内で転がり軸受36cによって支持される。さらに、2つの偏心部25a、25bは、偏心運動による遠心力を互いに打ち消し合うために、180°位相を変えて設けられている。
 減速機Bは、偏心部25a、25bに回転自在に保持される公転部材としての曲線板26a、26bと、ハウジング22上の固定位置に保持され、曲線板26a、26bの外周部に係合する外周係合部材としての複数の外ピン27と、曲線板26a、26bの自転運動を車輪側回転部材28に伝達する運動変換機構と、偏心部25a、25bの両側で隣接する位置にカウンタウェイト29とを備える。また、減速機Bには、減速機Bに潤滑油を供給する潤滑装置が設けられている。
 車輪側回転部材28は、フランジ部28aと軸部28bとを有する。フランジ部28aの端面には、車輪側回転部材28の回転軸心を中心とする円周上の等間隔に内ピン31を固定する穴が形成されている。また、軸部28bはハブ部材32に嵌合固定され、減速機Bの出力を駆動輪14に伝達する(図1参照)。車輪側回転部材28のフランジ部28aとモータ側回転部材25とは、転がり軸受36cによって回転自在に支持されている。
 曲線板26a、26bは、図5に示すように、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を有する。貫通孔30aは、曲線板26a、26b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、26bの中心に設けられており、偏心部25a、25bに嵌合する。
 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。図6に示すように、この転がり軸受41は、偏心部25aの外径面に嵌合し、その外径面に内側軌道面42aを有する内輪部材42と、曲線板26aの貫通孔30bの内径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、隣接する円筒ころ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。また、曲線板26bは、同様に転がり軸受41によって偏心部25bに対して回転自在に支持されている。
 外ピン27は、モータ側回転部材25の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられる。曲線板26a、26bが公転運動すると、曲線形状の波形と外ピン27とが係合して、曲線板26a、26bに自転運動を生じさせる。また、曲線板26a、26bとの摩擦抵抗を低減するために、外ピン27の両端に針状ころ軸受27aを有する。
 カウンタウェイト29は、円板状で、中心から外れた位置にモータ側回転部材25と嵌合する貫通孔を有し、曲線板26a、26bの回転によって生じる不釣合い慣性偶力を打ち消すために、各偏心部25a、25bに隣接する位置に偏心部と180°位相を変えて配置される。
 ここで、図6に示すように、2枚の曲線板26a、26b間の中心点をGとすると、図6の中心点Gの右側について、中心点Gと曲線板26aの中心との距離をL1、曲線板26a、転がり軸受41、および偏心部25aの質量の和をm1、曲線板26aの重心の回転軸心からの偏心量をε1とし、中心点Gとカウンタウェイト29との距離をL2、カウンタウェイト29の質量をm2、カウンタウェイト29の重心の回転軸心からの偏心量をε2とすると、L1×m1×ε1=L2×m2×ε2を満たす関係となっている。また、図6の中心点Gの左側の曲線板26bとカウンタウェイト29との間にも同様の関係が成立する。
 運動変換機構は、車輪側回転部材28に保持された複数の内ピン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、車輪側回転部材28の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられており、その軸方向一方側端部が車輪側回転部材28に固定されている。また、曲線板26a、26bとの摩擦抵抗を低減するために、曲線板26a、26bの貫通孔30aの内壁面に当接する位置に針状ころ軸受31aが設けられている。
 一方、貫通孔30aは、複数の内ピン31それぞれに対応する位置に設けられ、貫通孔30aの内径寸法は、内ピン31の外径寸法(「針状ころ軸受31aを含む最大外径」を指す。以下同じ。)より所定分大きく設定されている。
 潤滑装置は、図1~3に示すように、電動モータAと減速機Bに潤滑油を供給するものであって、潤滑油路25cと、潤滑油供給口25dと、潤滑油排出口22b、22cと、オイルタンク22dと、回転ポンプ51と、循環油路22eとを備える。
 潤滑油路25cは、モータ側回転部材25の内部を軸線方向に沿って延びている。また、潤滑油供給口25dは、潤滑油路25cからモータ側回転部材25の外径面に向かって延びている。なお、この実施形態において、潤滑油供給口25dは、偏心部25a、25bに設けられている。
 また、減速機Bを保持するハウジング22fの下部の少なくとも1箇所には、減速機B内部の潤滑油を排出する潤滑油排出口22bが設けられている。また、潤滑油排出口22bは、電動モータAを保持するハウジング22gの下部に接続され、ハウジング22gの下部に設けたオイルタンク22dに、潤滑油排出口22cを介して連通されている。
 オイルタンク22dには、潤滑油を吸い上げるパイプ61が設けられ、オイルタンク22dの潤滑油を回転ポンプ51で吸い上げて、循環油路22eを経由して潤滑油路25cに強制的に還流させている。
 ここで、回転ポンプ51は、図7に示すように、車輪側回転部材28の回転を利用して回転するインナーロータ52と、インナーロータ52の回転に伴って従動回転するアウターロータ53と、ポンプ室54と、パイプ61に連通する吸入口55と、循環油路22eに連通する吐出口56とを備えるサイクロイドポンプである。
 インナーロータ52は、外径面にサイクロイド曲線で構成される歯形を有する。具体的には、歯先部分52aの形状がエピサイクロイド曲線、歯溝部分52bの形状がハイポサイクロイド曲線となっている。このインナーロータ52は、スタビライザ31bの円筒部31dの外径面に嵌合して内ピン31(車輪側回転部材28)と一体回転する。
 アウターロータ53は、内径面にサイクロイド曲線で構成される歯形を有する。具体的には、歯先部分53aの形状がハイポサイクロイド曲線、歯溝部分53bの形状がエピサイクロイド曲線となっている。このアウターロータ53は、ハウジング22に回転自在に支持されている。
 インナーロータ52は、回転中心c1を中心として回転する。一方、アウターロータ53は、インナーロータの回転中心c1と異なる回転中心c2を中心として回転する。また、インナーロータ52の歯数をnとすると、アウターロータ53の歯数は(n+1)となる。なお、この実施形態においては、n=5としている。
 インナーロータ52とアウターロータ53との間の空間には、複数のポンプ室54が設けられている。そして、インナーロータ52が車輪側回転部材28の回転を利用して回転すると、アウターロータ53は従動回転する。このとき、インナーロータ52およびアウターロータ53はそれぞれ異なる回転中心c1、c2を中心として回転するので、ポンプ室54の容積は連続的に変化する。これにより、吸入口55から流入した潤滑油が吐出口56から循環油路22eに圧送される。
 さらに、潤滑油排出口22bと回転ポンプ51との間には、潤滑油を一時的に貯留するオイルタンク22dが設けられている。
 このオイルタンク22dは、電動モータAを保持するハウジング22gの下部に設けられている。
 図1の実施形態では、オイルタンク22dを、電動モータAを保持するハウジング22gの下部に設けているが、オイルタンク22dの一部が減速機Bのハウジング22fの方に延びるように設けてもよい。
 このオイルタンク22dは、電動モータAを保持するハウジング22gと一体に鋳物によって形成することができる。
 また、オイルタンク22dの外面には、空冷用のフィン64を一体に形成している。
 前記オイルタンク22dから潤滑油を回転ポンプ51によって吸い上げるパイプ61は、電動モータAのハウジング22gにねじ止め、圧入によって固定してもよいし、電動モータAのハウジング22gと一体に形成してもよい。パイプ61の下端の吸い込み口62は、オイルタンク22dの下部に位置している。
 前記オイルタンク22dの下部には、ドレイン穴63が設けられている。ドレイン穴63は、通常は、ボルト65によって閉塞されている。このドレイン穴63は、製造上、パイプ61同軸上に配置することが望ましい。
 なお、前記回転ポンプ51は、電動モータAの回転数でなく、減速後の回転数で駆動するようにしてもよい。
 上記のように、オイルタンク22dを設けると、高速回転時においては、回転ポンプ51によって排出しきれない潤滑油を一時的にオイルタンク22dに貯留しておくことができる。その結果、減速機Bのトルク損失の増加を防止することができる。一方、低速回転時においては、潤滑油排出口22bに到達する潤滑油量が少なくなっても、オイルタンク22dに貯留されている潤滑油を潤滑油路25cに還流することができる。その結果、減速機Bに安定して潤滑油を供給することができる。
 次に、この発明では、前記オイルタンク22d内に、多孔質材71を配置することにより、車輌の挙動による油面の揺動を規制すると共に、オイルが泡立ちが生じても、気泡を除去することにより、回転ポンプ51への空気の噛み込み現象を抑制するようにしている。
 図10の実施形態は、オイルタンク22d内の上下方向の中間部分に、多孔質材71を封入している。多孔質材71の封入率は、オイルタンク22dの容量の50%である。
 図11の実施形態は、オイルタンク22d内の全体に隙間なく多孔質材71を挿入している。多孔質材71の封入率は、オイルタンク22dの容量の100%である。
 図12の実施形態は、オイルタンク22d内の上半部分に、多孔質材71を挿入している。多孔質材71の封入率は、オイルタンク22dの容量の50%である。
 図13の実施形態は、オイルタンク22d内の上下2層に、多孔質材71を挿入している。
 図10~図13の実施形態は、多孔質材71をオイルタンク22d内に固定しているが、図14及び図15の実施形態は、オイルタンク22dの蓋72に多孔質材71を設けている。オイルタンク22dの蓋72に多孔質材71を設けることにより、多孔質材71をオイルタンク22d内に固定する場合よりも封入しやすい。
 図14の実施形態は、多孔質材71の容量がオイルタンク22dの容量の半分、即ち、封入率が50%である。
 図15の実施形態は、オイルタンク22dの容量一杯に、多孔質材71を封入している。
 多孔質材71としては、非油溶性のスポンジ、例えば、防爆材(バッフルスポンジ)を使用することができる。また、多孔質材71としては、シリコン製、フッ素ゴム製、EPT製、ウレタン製、ポリエステルフェルト製のものも使用することができる。
 潤滑油路25cを流れる潤滑油は、モータ側回転部材25の回転に伴う遠心力によって潤滑油供給口25dおよび内輪部材42を貫通する開口部42bから減速機Bに流出する。
 減速機B内部の潤滑油にはさらに遠心力が作用するので、内側軌道面42a、外側軌道面43、曲線板26a、26bと内ピン31との当接部分、および曲線板26a、26bと外ピン27との当接部分等を潤滑しながら径方向外側に移動する。
 ハウジング22の内壁面に到達した潤滑油は、潤滑油排出口22b、22cから排出されてオイルタンク22dに貯留される。オイルタンク22dに貯留された潤滑油は、回転ポンプ51によってパイプ61を介して吸い上げられ、吐出口56から循環油路22eに圧送され、循環油路22eを経由して潤滑油路25cに還流する。
 ここで、潤滑油排出口22bからの潤滑油の排出量は、モータ側回転部材25の回転数に比例して多くなる。一方、インナーロータ52は車輪側回転部材28と一体回転するので、回転ポンプ51の排出量は、車輪側回転部材28の回転数に比例して多くなる。また、潤滑油排出口22bから減速機Bに供給される潤滑油量は、回転ポンプ51の排出量に比例して多くなる。すなわち、減速機Bへの潤滑油の供給量および排出量は、いずれもインホイールモータ駆動装置21の回転数伴って変化するので、常にスムーズに潤滑油を循環させることができる。
 さらに、循環油路22eに流れる潤滑油の一部は、ハウジング22とモータ側回転部材25との間から転がり軸受36a、電動モータA、転がり軸受36bを通って減速機Bに到達する。この経路を流れる潤滑油は、転がり軸受36a、36bを潤滑すると共に、電動モータAを冷却する冷却液としても機能する。
 このように、モータ側回転部材25から減速機Bに潤滑油を供給することにより、モータ側回転部材25周辺の潤滑油量不足を解消することができる。また、回転ポンプ51によって強制的に潤滑油を排出することによって、攪拌抵抗を抑えて減速機Bのトルク損失を低減することができる。さらに、回転ポンプ51をハウジング22内に配置することによって、インホイールモータ駆動装置21全体としての大型化を防止することができる。
 車輪ハブCは、図4に示すように、車輪側回転部材28に固定連結されたハブ部材32と、ハブ部材32を減速機Bのハウジング22f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。ハブ部材32は、円筒形状の中空部32aとフランジ部32bとを有する。フランジ部32bにはボルト32cによって駆動輪14が固定連結される。また、車輪側回転部材28の軸部28bの外径面にはスプラインおよび雄ねじが形成されている。また、ハブ部材32の中空部32aの内径面にはスプライン穴が形成されている。そして、ハブ部材32の内径面に車輪側回転部材28を螺合し、先端をナット32dでとめることによって、両者を締結している。
 車輪ハブ軸受33は、ハブ部材32の中空部32aの車両アウター側の外径面に一体形成されたアウター側軌道面とハブ部材32の中空部32aの車両インナー側の外径面に嵌合された外面にインナー側軌道面を有する内輪33bとからなる内方部材33aと、この内方部材33aのアウター側軌道面とインナー側軌道面に配置される複列の玉33cと、内方部材33aのアウター側軌道面とインナー側軌道面に対向するアウター側軌道面とインナー側軌道面を内周面に有する外方部材33dと、隣接する玉33cの間隔を保持する保持器33eと、車輪ハブ軸受33の軸方向両端部を密封する密封部材33f、33gとを備える複列アンギュラ玉軸受である。
 車輪ハブ軸受33の外方部材33dは、ハウジング22fに対して締結ボルト66によって固定される。
 車輪ハブ軸受33の外方部材33dには、外径部にフランジ部33hが設けられ、減速機B側に円筒部33iが設けられている。
 上記構成のインホイールモータ駆動装置21の動作について説明する。
 電動モータAは、例えば、ステータ23のコイルに交流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。このとき、コイルに高周波数の電圧を印加する程、ロータ24は高速回転する。
 これにより、ロータ24に接続されたモータ側回転部材25が回転すると、曲線板26a、26bはモータ側回転部材25の回転軸心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係合して、曲線板26a、26bをモータ側回転部材25の回転とは逆向きに自転運動させる。
 貫通孔30aに挿通する内ピン31は、曲線板26a、26bの自転運動に伴って貫通孔30aの内壁面と当接する。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の自転運動のみが車輪側回転部材28を介して車輪ハブCに伝達される。
 このとき、モータ側回転部材25の回転が減速機Bによって減速されて車輪側回転部材28に伝達されるので、低トルク、高回転型の電動モータAを採用した場合でも、駆動輪14に必要なトルクを伝達することが可能となる。
 なお、上記構成の減速機Bの減速比は、外ピン27の数をZA、曲線板26a,26bの波形の数をZBとすると、(ZA-ZB)/ZBで算出される。図5に示す実施形態では、ZA=12、ZB=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減速機Bを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。また、外ピン27および内ピン31の曲線板26a、26bに当接する位置に針状ころ軸受27a、31aを設けたことにより、摩擦抵抗が低減されるので、減速機Bの伝達効率が向上する。
 上記の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置21を電気自動車11に採用することにより、ばね下重量を抑えることができる。その結果、走行安定性に優れた電気自動車11を得ることができる。
 なお、上記の実施形態においては、ハウジング22の内部に循環油路22eを設けた例を示したが、これに限ることなく、例えば、インホイールモータ駆動装置21の外側に循環油路を設けてもよい。
 また、上記の実施形態においては、潤滑油供給口25dを偏心部25a、25bに設けた例を示したが、これに限ることなく、モータ側回転部材25の任意の位置に設けることができる。ただし、転がり軸受41に安定して潤滑油を供給する観点からは、潤滑油供給口25dは偏心部25a、25bに設けるのが望ましい。
 また、上記の実施形態においては、回転ポンプ51を車輪側回転部材28の回転を利用して駆動した例を示したが、回転ポンプ51はモータ側回転部材25の回転を利用して駆動することもできる。しかし、モータ側回転部材25の回転数は車輪側回転部材28と比較して大きい(上記の実施形態では11倍)ので、回転ポンプ51の耐久性が低下するおそれがある。また、車輪側回転部材28に接続しても十分な排出量を確保することができる。これらの観点から、回転ポンプ51は車輪側回転部材28の回転を利用して駆動するのが望ましい。
 また、上記の実施形態においては、回転ポンプ51としてサイクロイドポンプの例を示したが、これに限ることなく、車輪側回転部材28の回転を利用して駆動するあらゆる回転型ポンプを採用することができる。
 また、上記の実施形態においては、減速機Bの曲線板26a、26bを180°位相を変えて2枚設けたが、この曲線板の枚数は任意に設定することができ、例えば、曲線板を3枚設ける場合は、120°位相を変えて設けるとよい。
 また、上記の実施形態における運動変換機構は、車輪側回転部材28に固定された内ピン31と、曲線板26a、26bに設けられた貫通孔30aとで構成される例を示したが、これに限ることなく、減速機Bの回転をハブ部材32に伝達可能な任意の構成とすることができる。例えば、曲線板に固定された内ピンと、車輪側回転部材に形成された穴とで構成される運動変換機構であってもよい。
 なお、上記の実施形態における動作の説明は、各部材の回転に着目して行ったが、実際にはトルクを含む動力が電動モータAから駆動輪に伝達される。したがって、上述のように減速された動力は高トルクに変換されたものとなっている。
 また、上記の実施形態における動作の説明では、電動モータAに電力を供給して電動モータAを駆動させ、電動モータAからの動力を駆動輪14に伝達させたが、これとは逆に、車両が減速したり坂を下ったりするようなときは、駆動輪14側からの動力を減速機Bで高回転低トルクの回転に変換して電動モータAに伝達し、電動モータAで発電しても良い。さらに、ここで発電した電力は、バッテリーに蓄電しておき、後で電動モータAを駆動させたり、車両に備えられた他の電動機器等の作動に用いたりしてもよい。
 さらに、上記の実施形態の構成にブレーキを加えることもできる。例えば、図1の構成において、ハウジング22を軸方向に延長してロータ24の図中右側に空間を形成し、ロータ24と一体的に回転する回転部材と、ハウジング22に回転不能にかつ軸方向に移動可能なピストンと、このピストンを作動させるシリンダとを配置して、車両停止時にピストンと回転部材とを嵌合させてロータ24をロックするパーキングブレーキであってもよい。
 または、ロータ24と一体的に回転する回転部材の一部に形成されたフランジおよびハウジング22側に設置された摩擦板をハウジング22側に設置されたシリンダで挟むディスクブレーキであってもよい。さらに、この回転部材の一部にドラムを形成すると共に、ハウジング22側にブレーキシューを固定し、摩擦係合およびセルフエンゲージ作用で回転部材をロックするドラムブレーキを用いることができる。
 また、上記の実施形態において、曲線板26a、26bを支持する軸受として円筒ころ軸受の例を示したが、これに限ることなく、例えば、すべり軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、針状ころ軸受、自動調心ころ軸受、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、4点接触玉軸受等、すべり軸受であるか転がり軸受であるかを問わず、転動体がころであるか玉であるかを問わず、さらには複列か単列かを問わず、あらゆる軸受を適用することができる。また、その他の場所に配置される軸受についても、同様に任意の形態の軸受を採用することができる。
 ただし、深溝玉軸受は、円筒ころ軸受と比較して許容限界回転数は高い反面、負荷容量が低い。そのため、必要な負荷容量を得るためには、大型の深溝玉軸受を採用しなければならない。したがって、インホイールモータ駆動装置21のコンパクト化の観点からは、転がり軸受41には円筒ころ軸受が好適である。
 また、上記の各実施形態においては、電動モータAにラジアルギャップモータを採用した例を示したが、これに限ることなく、任意の構成のモータを適用可能である。例えばハウジングに固定されるステータと、ステータの内側に軸方向の隙間を空けて対向する位置に配置されるロータとを備えるアキシアルギャップモータであってもよい。
 また、上記の各実施形態においては、減速機Bにサイクロイド減速機構を採用したインホイールモータ駆動装置21の例を示したが、これに限ることなく、任意の減速機構を採用することができる。例えば、遊星歯車減速機構や平行軸歯車減速機構等が該当する。
 さらに、図8に示した電気自動車11は、後輪を駆動輪14とした例を示したが、これに限ることなく、前輪13を駆動輪としてもよく、4輪駆動車であってもよい。なお、本明細書中で「電気自動車」とは、電力から駆動力を得る全ての自動車を含む概念であり、例えば、ハイブリッドカー等をも含むものとして理解すべきである。
 以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、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。
11  電気自動車
12  シャーシ
12a ホイールハウジング
12b 懸架装置
13  前輪
14  駆動輪
21  インホイールモータ駆動装置
22  ハウジング
22b 潤滑油排出口
22c 潤滑油排出口
22d オイルタンク
22e 循環油路
22f ハウジング
22g ハウジング
23  ステータ
24  ロータ
24a ロータ部
24b 中空軸部
25  モータ側回転部材
25a 偏心部
25b 偏心部
25c 潤滑油路
25d 潤滑油供給口
26a 曲線板
26b 曲線板
27  外ピン
27a 軸受
28  車輪側回転部材
28a フランジ部
28b 軸部
29  カウンタウェイト
30a 貫通孔
30b 貫通孔
31  内ピン
31a 軸受
31b スタビライザ
31d 円筒部
32  ハブ部材
32a 中空部
32b フランジ部
32c ボルト
32d ナット
33  車輪ハブ軸受
33a 内方部材
33b 内輪
33c 玉
33d 外方部材
33e 保持器
33f 密封部材
33g 密封部材
33h フランジ部
33i 円筒部
36a 転がり軸受
36b 転がり軸受
36c 転がり軸受
41  転がり軸受
42  内輪部材
42a 内側軌道面
42b 開口部
43  外側軌道面
51  回転ポンプ
52  インナーロータ
52a 歯先部分
52b 歯溝部分
53  アウターロータ
53a 歯先部分
53b 歯溝部分
54  ポンプ室
55  吸入口
56  吐出口
61  パイプ
62  吸い込み口
63  ドレイン穴
64  フィン
65  ボルト
66  締結ボルト
71  多孔質材
72  蓋
A   電動モータ
B   減速機
C   車輪ハブ
G   中心点
c1  回転中心
c2  回転中心

Claims (5)

  1.  インホイールモータのハウジング内又はその近傍に、潤滑油のオイルタンク及び潤滑油を循環させるためのポンプを備えたインホイールモータの潤滑装置において、前記オイルタンク内に、多孔質材を封入したことを特徴とするインホイールモータの潤滑装置。
  2.  前記多孔質材を封入率が50~100%である請求項1記載のインホイールモータの潤滑装置。
  3.  前記多孔質材を上下2層構造にした請求項1又は2記載のインホイールモータの潤滑装置。
  4.  前記多孔質材として非油溶性のスポンジを使用する請求項1~3のいずれかに記載のインホイールモータの潤滑装置。
  5.  前記オイルタンクに蓋を設け、この蓋に前記多孔質材が配置されている請求項1~4のいずれかに記載のインホイールモータの潤滑装置。
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