WO2019172255A1 - 車両駆動装置 - Google Patents
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- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16H57/00—General details of gearing
- F16H57/04—Features relating to lubrication or cooling or heating
Definitions
- the present invention relates to a vehicle drive device that inputs, for example, the rotational driving force of an electric motor to a speed reducer to reduce the rotational speed and transmit it to a wheel bearing.
- Patent Document 1 As a type of conventional vehicle drive device, for example, there is an in-wheel motor drive device disclosed in Patent Document 1.
- the in-wheel motor drive device of this patent document 1 is an electric motor that generates a driving force of a wheel, a parallel shaft gear reducer that decelerates and outputs the rotation of the electric motor, and an output of the parallel shaft gear reducer.
- This in-wheel motor drive device has a structure in which an electric motor is housed in a motor casing and a parallel shaft gear reducer is housed in a main body casing.
- An electric motor includes a stator fixed to a motor casing, a rotor that is rotatably supported by the motor casing inside the stator, and a rotor shaft that outputs the rotation of the rotor.
- the parallel shaft gear reducer is composed of an input shaft, an intermediate shaft, and an output shaft.
- a first gear that is provided on the input shaft and receives rotation of the rotor meshes with a second gear that is provided on the intermediate shaft, and is provided coaxially with the second gear on the intermediate shaft.
- the rotation of the electric motor is decelerated by the meshing of the third gear and the fourth gear provided on the output shaft.
- the rotation reduced by the parallel shaft gear reducer is transmitted to the wheel by the wheel bearing, so that the wheel is driven to rotate by the rotation output of the electric motor.
- the input shaft, the intermediate shaft, and the output shaft are offset with a layout as disclosed in Patent Document 1 ( (Refer FIG. 2 of patent document 1).
- the lubricating oil should be supplied directly to the meshing portion of the first gear, but depending on the layout of the input shaft, intermediate shaft and output shaft, the lubricating oil can be supplied before the first gear meshes. However, the lubricating oil may be supplied only after the first gear is engaged.
- the second gear, the third gear, and the fourth gear are disposed close to the first gear, so that the lubricating oil is supplied before the first gear meshes.
- piping or the like must be arranged in a narrow space before the first gear meshes.
- the present invention has been proposed in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to easily supply abundant lubricating oil to the meshing portion of the first gear and the second gear with a simple structure. It is in providing the vehicle drive device to obtain.
- a vehicle drive device includes an electric motor that drives a wheel, a speed reducer that decelerates and outputs the rotation of the electric motor, and a casing that houses the speed reducer.
- a first gear that is input and a second gear that meshes with the first gear.
- the present invention is arranged such that the first gear is arranged on the vehicle rear side of the second gear, and the upper portion of the meshing portion between the first gear and the second gear on the top surface of the casing. Further, the present invention is characterized in that a convex portion is formed which collects the lubricating oil adhering to the top surface of the casing and flows down to the meshing portion.
- the first gear to which the rotation of the electric motor is input is arranged on the vehicle rear side of the second gear, so that the lubricating oil scattered by the rotation of the first gear and the second gear is applied to the top surface of the casing.
- Lubricating oil adhering to the top surface of the casing is collected by the convex part formed in the upper part of the meshing part of the first gear and the second gear and flows down to the meshing part.
- the lubricating oil can be supplied before the first gear and the second gear mesh.
- abundant lubricating oil can be supplied to the meshing portion between the first gear and the second gear.
- the convex portion in the present invention preferably has a structure in which an edge portion is provided at a portion corresponding to the center in the tooth width direction of the meshing portion to allow the lubricant flowing along the tooth width direction of the meshing portion to flow down to the meshing portion.
- the lubricating oil flowing along the tooth width direction of the meshing portion of the convex portion is collected at the edge portion and flows down to the meshing portion. Thereby, the amount of lubricating oil supplied to the meshing portion between the first gear and the second gear can be increased.
- the speed reducer in the present invention has a fourth gear meshing with a third gear provided coaxially with the second gear, the first gear is disposed above the fourth gear, and a part of the fourth gear is A structure immersed in the lubricating oil stored in the bottom of the casing is desirable.
- the lubricating oil stored in the bottom of the casing is scraped up by the rotation of the fourth gear and reaches the top surface of the casing.
- the lubricating oil adhering to the top surface of the casing is collected by the convex portion and flows down to the meshing portion between the first gear and the second gear arranged above the fourth gear.
- the wall surfaces of the casings that are close to each other on the radially outer side of the first gear and the fourth gear are located radially outside the tangent line connecting the tooth tip circle of the first gear and the tooth tip circle of the fourth gear. A structure is desirable.
- the lubricating oil can be supplied before the first gear and the second gear mesh.
- the convex portion having a simple structure is formed on the top surface of the casing, abundant lubricating oil can be supplied to the meshing portion between the first gear and the second gear.
- a long-life vehicle drive device can be provided.
- FIG. 3 is a partial enlarged cross-sectional view showing an example of the shape of the top surface of the casing with respect to the first gear, taken along the line PP in FIG.
- FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view showing another example of the shape of the top surface of the casing with respect to the first gear, taken along the line PP in FIG. 2.
- It is a top view which shows schematic structure of the electric vehicle carrying an in-wheel motor drive device.
- FIG. 6 is a rear sectional view showing the electric vehicle of FIG. 5.
- FIG. 5 is a schematic plan view of the electric vehicle 11 on which the in-wheel motor drive device 21 is mounted
- FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the electric vehicle 11 as viewed from the rear.
- the electric vehicle 11 includes a chassis 12, a front wheel 13 as a steering wheel, a rear wheel 14 as a driving wheel, and an in-wheel motor driving device 21 that transmits driving force to the rear wheel 14. Equip.
- the rear wheel 14 is accommodated in a wheel housing 15 of the chassis 12 and is fixed to the lower portion of the chassis 12 via an independent suspension type suspension device (suspension) 16.
- the electric vehicle 11 is provided with an in-wheel motor drive device 21 that independently drives the left and right rear wheels 14 inside the wheel housing 15. This eliminates the need to provide a motor, a drive shaft, and a differential gear mechanism on the chassis 12.
- the electric vehicle 11 has an advantage that a large cabin space can be secured and the rotation of the left and right rear wheels 14 can be controlled independently.
- the in-wheel motor drive device 21 of the embodiment shown in FIG. 1 has the following structure. Thereby, the compact in-wheel motor drive device 21 is implement
- the overall configuration of the in-wheel motor drive device 21 Before describing the characteristic configuration of this embodiment, the overall configuration of the in-wheel motor drive device 21 will be described.
- the side closer to the outside of the vehicle body is referred to as the outboard side (left side in the drawing), and the side closer to the center is inboard side (right side in the drawing). Called.
- the in-wheel motor drive device 21 includes an electric motor 22 that drives the rear wheel 14 (see FIGS. 5 and 6), and a parallel shaft gear reduction that decelerates and outputs the rotation of the electric motor 22. And a wheel bearing 24 for transmitting the output of the parallel shaft gear reducer 23 to the rear wheel 14 described above.
- the radial gap type electric motor 22 is illustrated, but other electric motors such as an axial gap type may be used.
- the electric motor 22 and the parallel shaft gear reducer 23 are accommodated in a casing 25.
- the casing 25 in which the electric motor 22 and the parallel shaft gear reducer 23 are accommodated is mounted in the wheel housing 15 (see FIG. 6) of the electric vehicle 11.
- the electric motor 22 includes a stator 26 fixed to the casing 25, a rotor 27 disposed so as to face the inner side in the radial direction of the stator 26 with a gap, and a rotor 27 disposed on the inner side in the radial direction of the rotor 27 so as to rotate integrally with the rotor 27. And a motor rotating shaft 28.
- the motor rotating shaft 28 can be rotated at a high speed of about 10,000 to 1,000 rotations per minute.
- the stator 26 is configured by winding a coil around the outer periphery of the magnetic core.
- the rotor 27 has a permanent magnet or a magnetic body disposed therein.
- the motor rotating shaft 28 holds the rotor 27 by a holder portion 29 extending radially outward.
- the motor rotating shaft 28 is supported by the bearings 30 and 31 so as to be rotatable with respect to the casing 25.
- the parallel shaft gear reducer 23 includes an input shaft 32, an intermediate shaft 33, and an output shaft 34.
- the input shaft 32 is provided with a first gear 37.
- the intermediate shaft 33 is integrally provided with a large-diameter second gear 35 positioned on the inboard side and a small-diameter third gear 36 positioned on the outboard side.
- the output shaft 34 is provided with a fourth gear 38.
- the in-wheel motor drive device 21 Since the in-wheel motor drive device 21 is housed in the wheel housing 15 (see FIG. 6) and becomes an unsprung load, it is essential to reduce the size and weight.
- the electric motor 22 can be miniaturized by combining with the high-speed electric motor 22, and the in-wheel motor drive device 21 having a compact and high reduction ratio can be obtained. Can be realized.
- the input shaft 32 is coaxially attached to the motor rotating shaft 28 by spline fitting.
- the input shaft 32, the intermediate shaft 33, and the output shaft 34 are rotatably supported by the casing 25 by bearings 39 to 44.
- the output shaft 34 is coaxially attached to the hub wheel 46 of the wheel bearing 24 by spline fitting.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of the input shaft 32, the intermediate shaft 33, and the output shaft 34 of the parallel shaft gear reducer 23 housed in the casing 25 as seen from the outboard side.
- the rotation centers C1 to C3 of the input shaft 32, the intermediate shaft 33, and the output shaft 34 are offset with the layout shown in FIG.
- the input shaft 32, the intermediate shaft 33, and the output shaft 34 are offset to reduce the axial direction and radial direction of the parallel shaft gear reducer 27.
- helical gears are used for the first gear 37, the second gear 35, the third gear 36, and the fourth gear 38.
- Helical gears are effective in that the number of teeth engaged simultaneously increases and the tooth contact is dispersed, so that the sound is quiet and torque fluctuation is small.
- the in-wheel motor drive device 21 that is easy to manufacture and can be reduced in cost, and that is quiet and efficient in terms of performance. it can.
- the wheel bearing 24 includes an outer ring 45 fixed to the casing 25, a hub ring 46 disposed inside the outer ring 45, an inner ring 47 press-fitted into the hub ring 46, a hub ring 46, the inner ring 47, and the outer ring 45.
- the main part is composed of a plurality of rolling elements 48 arranged therebetween.
- the preload is applied to the wheel bearing 24 by caulking the inboard side end of the hub wheel 46.
- the wheel bearing 24 has a double-row angular ball bearing structure.
- a shaft portion 50 extending integrally from the fourth gear 38 of the parallel shaft gear reducer 23 to the outboard side is coupled to the shaft hole 49 of the hub wheel 46 of the wheel bearing 24 so as to transmit torque by spline fitting. Yes.
- seal members 51 are provided to prevent entry of muddy water and the like and leakage of grease.
- a flange 52 is integrally formed on the outboard side of the hub wheel 46.
- the rear wheel 14 (see FIGS. 5 and 6) is connected to the flange 52 by a hub bolt (not shown).
- the rotation of the electric motor 22 is decelerated by the first gear 37, the second gear 35, the third gear 36, and the fourth gear 38 of the parallel shaft gear reducer 23, and the wheels Is transmitted to the bearing 24 for use.
- the rear wheel 14 (FIGS. 5 and 5) is used even when the low-torque high-speed electric motor 22 is employed. 6) can be transmitted.
- the overall configuration of the in-wheel motor drive device 21 in this embodiment is as described above, and the characteristic configuration will be described in detail below.
- lubricating oil for cooling the electric motor 22 and cooling and lubricating the parallel shaft gear reducer 23 is enclosed in the internal space of the casing 25.
- a part of the fourth gear 38 of the output shaft 34 is in an oil bath state in which the oil is constantly immersed in the lubricating oil 53, and the parallel shaft gear reducer is splashed by the rotation of the fourth gear 38. 23 is cooled and lubricated.
- the first gear 37, the second gear 35, the third gear 36 and the fourth gear of the parallel shaft gear reducer 23 are used. 38 is arranged densely, and the radial gap and the axial gap between the parallel shaft gear reducer 23 and the casing 25 are made as small as possible.
- the first gear 37 of the input shaft 32 is arranged on the vehicle rear side of the second gear 35 of the intermediate shaft 33. Further, the convex portion for collecting the lubricating oil 53 adhering to the top surface 54 of the casing 25 and flowing down to the meshing portion 55 at a position above the meshing portion 55 of the first gear 37 and the second gear 35 on the top surface 54 of the casing 25. A portion 56 is formed.
- the lubricating oil 53 scattered by the centrifugal force of the first gear 37, the second gear 35, the third gear 36 and the fourth gear 38 rotates and reaches the top surface 54 of the casing 25.
- the lubricating oil 53 adhering to the top surface 54 of the casing 25 is collected by the convex portion 56 formed at the upper portion of the meshing portion 55 between the first gear 37 and the second gear 35 and flows down to the meshing portion 55.
- the convex portion 56 may be formed at the same time as the casing 25 is manufactured by casting. Moreover, the convex part 56 may be other than the shape shown in FIG. 2, and the shape is arbitrary.
- the first gear 37 of the input shaft 32 to which the rotation of the electric motor 22 is input via the motor rotation shaft 28 (see FIG. 1) is disposed on the vehicle rear side of the second gear 35 of the intermediate shaft 33.
- Oil 53 can be supplied.
- the lubricating oil is caused to flow down from the convex portion 56 before the first gear 37 and the second gear 35 are engaged with each other. 53 can be supplied. As a result, abundant lubricating oil 53 can be supplied to the meshing portion 55 between the first gear 37 and the second gear 35.
- the gear tooth surface can be prevented from deteriorating (peeling or seizing), so the durability of the first gear 37 and the second gear 35 can be improved, A long-life in-wheel motor drive device 21 with high performance can be provided.
- a bent portion 57 is provided as an edge portion for allowing oil to flow down to the meshing portion 55.
- the convex portion 56 of the top surface 54 of the casing 25 extends in a horizontal direction from the wall surface, and has a shape inclined upward at a portion corresponding to the center in the tooth width direction of the meshing portion 55 of the first gear 37.
- the bent portion 57 shown in FIG. 3 is formed at the boundary between the horizontal portion and the inclined portion.
- the lubricating oil 53 that flows along the inclined portion 56 along the tooth width direction of the meshing portion 55 is collected in the bent portion 57 and flows down to the meshing portion 55. Thereby, the amount of lubricating oil supplied to the meshing portion 55 between the first gear 37 and the second gear 35 can be increased.
- the edge portion may have a structure as shown in FIG. 4 in addition to the structure like the bent portion 57 shown in FIG.
- the convex portion 56 of the top surface 54 of the casing 25 has a shape inclined upward from the wall surface.
- a concave portion 58 as an edge portion is formed at a portion corresponding to the center in the tooth width direction of the meshing portion 55 of the first gear 37.
- the lubricating oil 53 that flows along the inclined portion 56 along the tooth width direction of the meshing portion 55 is collected in the concave portion 58 and flows down to the meshing portion 55. Thereby, the amount of lubricating oil supplied to the meshing portion 55 between the first gear 37 and the second gear 35 can be increased.
- the parallel shaft gear reducer 23 of this embodiment has a layout in which the first gear 37 is disposed above the fourth gear 38 immersed in the lubricating oil 53 stored in the bottom of the casing 25.
- the lubricating oil 53 stored at the bottom of the casing 25 is scraped up by the rotation of the fourth gear 38 and reaches the top surface 54 of the casing 25.
- the lubricating oil 53 adhering to the top surface 54 of the casing 25 is collected on the convex portion 56 of the top surface 54 of the casing 25 and flows down to the meshing portion 55 of the first gear 37.
- the wall surface 59 of the casing 25 that is close to the first gear 37 and the fourth gear 38 on the radially outer side is the first gear 37. It is located radially outside the tangent L connecting the tooth tip circle of the gear 37 and the tooth tip circle of the fourth gear 38.
- the wall surface 59 of the casing 25 is not interposed in the space above the fourth gear 38 and the first gear 37. Therefore, when the lubricating oil 53 stored at the bottom of the casing 25 is scraped up by the rotation of the fourth gear 38, the lubricating oil 53 scattered toward the top surface 54 of the casing 25 interferes with the wall surface 59 of the casing 25. This can be suppressed.
- the lubricating oil 53 scraped up by the rotation of the fourth gear 38 easily reaches the top surface 54 of the casing 25.
- the lubricating oil 53 adhering to the top surface 54 of the casing 25 is collected on the convex portion 56 of the top surface 54 of the casing 25 and flows down to the meshing portion 55 of the first gear 37.
- the convex portion 56 is provided immediately above the meshing portion 55 between the first gear 37 and the second gear 35 is illustrated, but the third gear 36 and the portion above the meshing portion 55 are provided.
- a convex portion different from the convex portion 56 described above may be provided near the meshing portion of the fourth gear 38, and the number of convex portions is arbitrary.
- the top surface 54 of the casing 25 is provided. It is also possible to supply the adhering lubricating oil to the meshing portion between the third gear 36 and the fourth gear 38.
- the vehicle drive device in which the in-wheel motor drive device 21 for driving the left and right rear wheels 14 is provided inside the wheel housing 15 has been described.
- the present invention is limited to this.
- the present invention can also be applied to a vehicle drive device called an on-board type.
- a set of electric motor 22 and parallel shaft gear reducer 23 is attached, and the output of parallel shaft gear reducer 23 is distributed to the left and right with a differential gear and transmitted to rear wheel 14 via a drive shaft.
- the electric vehicle 11 having the rear wheel 14 as the driving wheel is illustrated, but the front wheel 13 may be the driving wheel, and the vehicle is a four-wheel driving vehicle. Also good.
- “electric vehicle” is a concept including all vehicles that obtain driving force from electric power, and includes, for example, a hybrid vehicle.
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Abstract
車輪を駆動する電動モータと、電動モータの回転を減速して出力する平衡軸歯車減速機23と、平行軸歯車減速機23を収容するケーシング25とを備えたインホールモータ駆動装置21であって、平行軸歯車減速機23は、電動モータの回転が入力される第1歯車37と、その第1歯車37と噛合する第2歯車35とを有し、第1歯車37を第2歯車35の車両後方側に配置し、ケーシング25の天面54における第1歯車37と第2歯車35との噛み合い部55の上方部位に、ケーシング25の天面54に付着した潤滑油53を集めて噛み合い部55に流下させる凸部56を形成する。
Description
本発明は、例えば、電動モータの回転駆動力を減速機に入力し回転速度を減速して車輪用軸受に伝達する車両駆動装置に関する。
従来の車両駆動装置の一種として、例えば、特許文献1に開示されたインホイールモータ駆動装置がある。
この特許文献1のインホイールモータ駆動装置は、車輪の駆動力を発生させる電動モータと、その電動モータの回転を減速して出力する平行軸歯車減速機と、その平行軸歯車減速機の出力を車輪に伝達する車輪用軸受とを備えている。
このインホイールモータ駆動装置は、電動モータをモータケーシングに収容すると共に、平行軸歯車減速機を本体ケーシングに収容した構造を具備する。
電動モータは、モータケーシングに固定されたステータと、そのステータの内側でモータケーシングに回転自在に支持されたロータと、そのロータの回転を出力するロータ軸とで構成されている。
平行軸歯車減速機は、入力軸、中間軸および出力軸で構成されている。この平行軸歯車減速機では、入力軸に設けられてロータの回転が入力される第1歯車と、中間軸に設けられた第2歯車とが噛合し、中間軸に第2歯車と同軸に設けられた第3歯車と、出力軸に設けられた第4歯車とが噛合することにより、電動モータの回転を減速する。
この平行軸歯車減速機により減速された回転を車輪用軸受により車輪に伝達することでもって、電動モータの回転出力により車輪を回転駆動するようにしている。
ところで、特許文献1で開示されたインホイールモータ駆動装置では、車両の走行安定性およびNVH特性を向上させるため、ばね下重量を抑える必要がある。また、車輪のホイール空間にモータケーシングおよび本体ケーシングを収容させるため、インホイールモータ駆動装置の小型化が求められている。
一方、この種のインホイールモータ駆動装置では、電動モータを冷却すると共に平行軸歯車減速機を冷却および潤滑するための潤滑油がケーシング内に封入されている。この潤滑油により、電動モータを冷却し、平行軸歯車減速機の各歯車の回転による跳ね掛けでもって各歯車を冷却すると共に潤滑するようにしている。
特に、電動モータのロータの回転が入力される第1歯車と、中間軸に設けられた第2歯車との噛み合い部には、潤沢な潤滑油を供給する必要がある。この第1歯車の噛み合い部の潤滑油が不足すると、歯車歯面の劣化(剥離や焼き付き)が早期に発生することになり、第1歯車および第2歯車の耐久性が低下するおそれがある。
ここで、平行軸歯車減速機では、インホイールモータ駆動装置の小型化のため、入力軸、中間軸および出力軸を、特許文献1で開示されているようなレイアウトでもってオフセット配置している(特許文献1の図2参照)。
第1歯車の噛み合い部に潤滑油を直接的に供給することが理想であるが、入力軸、中間軸および出力軸のレイアウトによっては、第1歯車が噛み合う前に潤滑油を供給することができず、第1歯車が噛み合った後にしか潤滑油を供給できないことがある。
インホイールモータ駆動装置の小型化のため、第1歯車に対して第2歯車、第3歯車および第4歯車が近接配置されていることから、第1歯車が噛み合う前に潤滑油を供給するためには、第1歯車が噛み合う前の狭隘な空間に配管などを配置しなければならない。
また、インホイールモータ駆動装置にポンプ等を配置し、入力軸から第1歯車の噛み合い部に軸芯給油する手段も有効であるが、入力軸やケーシングに油路を形成しなければならない。そのため、インホイールモータ駆動装置の内部構造が複雑になると共に部品点数も増加する。
そこで、本発明は前述の課題に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、簡易な構造により、第1歯車と第2歯車との噛み合い部に潤沢な潤滑油を容易に供給し得る車両駆動装置を提供することにある。
本発明に係る車両駆動装置は、車輪を駆動する電動モータと、電動モータの回転を減速して出力する減速機と、減速機を収容するケーシングとを備え、減速機は、電動モータの回転が入力される第1歯車と、第1歯車と噛合する第2歯車とを有する。
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、第1歯車を第2歯車の車両後方側に配置し、ケーシングの天面における第1歯車と第2歯車との噛み合い部上方部位に、ケーシングの天面に付着した潤滑油を集めて噛み合い部に流下させる凸部を形成したことを特徴とする。
本発明では、電動モータの回転が入力される第1歯車を第2歯車の車両後方側に配置したことにより、第1歯車および第2歯車の回転により飛散された潤滑油はケーシングの天面に到達する。ケーシングの天面に付着した潤滑油は、第1歯車と第2歯車との噛み合い部上方部位に形成された凸部に集められて噛み合い部に流下する。
このように、第1歯車を第2歯車の車両後方側に配置したことにより、第1歯車と第2歯車とが噛み合う前に潤滑油を供給することができる。また、凸部という簡易な構造により、第1歯車と第2歯車との噛み合い部に潤沢な潤滑油を供給できる。
本発明における凸部は、噛み合い部の歯幅方向中央と対応する部位に、凸部を噛み合い部の歯幅方向に沿って流動する潤滑油を噛み合い部に流下させるエッジ部を設けた構造が望ましい。
このような構造を採用すれば、凸部を噛み合い部の歯幅方向に沿って流動する潤滑油がエッジ部に集められて噛み合い部に流下する。これにより、第1歯車と第2歯車との噛み合い部に供給される潤滑油量を増加させることができる。
本発明における減速機は、第2歯車と同軸に設けられた第3歯車と噛合する第4歯車を有し、第1歯車は、第4歯車の上方に配置され、第4歯車の一部がケーシングの底部に貯留する潤滑油に浸漬されている構造が望ましい。
このような構造を採用すれば、ケーシングの底部に貯留する潤滑油が第4歯車の回転により掻き上げられてケーシングの天面に到達する。このケーシングの天面に付着した潤滑油は、凸部に集められ、第4歯車の上方に配置された第1歯車と第2歯車との噛み合い部に流下する。
このように、第1歯車および第2歯車の回転により飛散された潤滑油だけでなく、第4歯車の回転により掻き上げられた潤滑油も噛み合い部に供給される。これにより、噛み合い部に供給される潤滑油量を増加させることができる。
本発明において、第1歯車および第4歯車の径方向外側で近接するケーシングの壁面は、第1歯車の歯先円と第4歯車の歯先円とを結ぶ接線よりも径方向外側に位置する構造が望ましい。
このような構造を採用すれば、ケーシングの底部に貯留する潤滑油が第4歯車の回転により掻き上げられるに際して、ケーシングの天面に向けて飛散する潤滑油がケーシングの壁面と干渉することを抑制できる。その結果、第4歯車の回転により掻き上げられた潤滑油がケーシングの天面に到達し易くなる。
本発明によれば、第1歯車を第2歯車の車両後方側に配置したことにより、第1歯車と第2歯車とが噛み合う前に潤滑油を供給することができる。また、ケーシングの天面に簡易な構造の凸部を形成したことにより、第1歯車と第2歯車との噛み合い部に潤沢な潤滑油を供給することができる。
このように、簡易な構造により、第1歯車と第2歯車との噛み合い部に潤沢な潤滑油を供給できるので、第1歯車および第2歯車の耐久性を向上させることができ、信頼性の高い長寿命の車両駆動装置を提供することができる。
本発明の実施形態としてインホイールモータ駆動装置を図面に基づいて詳述する。図5は、インホイールモータ駆動装置21を搭載した電気自動車11の概略平面図、図6は、電気自動車11を後方から見た概略断面図である。
電気自動車11は、図5に示すように、シャシー12と、操舵輪としての前輪13と、駆動輪としての後輪14と、後輪14に駆動力を伝達するインホイールモータ駆動装置21とを装備する。
後輪14は、図6に示すように、シャシー12のホイールハウジング15の内部に収容され、独立懸架式の懸架装置(サスペンション)16を介してシャシー12の下部に固定されている。
電気自動車11は、ホイールハウジング15の内部に、左右の後輪14を独立して駆動するインホイールモータ駆動装置21を設けている。これにより、シャシー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を設ける必要がなくなる。
その結果、この電気自動車11では、客室スペースを広く確保でき、かつ、左右の後輪14の回転を独立して制御することができるという利点を有する。
一方、電気自動車11では、走行安定性およびNVH特性を向上させるため、ばね下重量を抑える必要があり、さらに、広い客室スペースを確保するため、インホイールモータ駆動装置21の小型化が求められている。
そこで、図1に示す実施形態のインホイールモータ駆動装置21は、以下の構造を具備する。これにより、コンパクトなインホイールモータ駆動装置21を実現し、ばね下重量を抑えることで、走行安定性およびNVH特性に優れた電気自動車11を得る。
この実施形態の特徴的な構成を説明する前に、インホイールモータ駆動装置21の全体構成を説明する。以下の説明では、インホイールモータ駆動装置21を車体に搭載した状態で、車体の外側寄りとなる側をアウトボード側(図面左側)と称し、中央寄りとなる側をインボード側(図面右側)と称する。
インホイールモータ駆動装置21は、図1に示すように、後輪14(図5および図6参照)を駆動する電動モータ22と、その電動モータ22の回転を減速して出力する平行軸歯車減速機23と、その平行軸歯車減速機23の出力を前述の後輪14に伝達する車輪用軸受24とを備えている。
なお、この実施形態では、ラジアルギャップ型の電動モータ22を例示するが、アキシャルギャップ型など他の電動モータであってもよい。
電動モータ22および平行軸歯車減速機23は、ケーシング25に収容されている。電動モータ22および平行軸歯車減速機23が収容されたケーシング25は、電気自動車11のホイールハウジング15(図6参照)内に取り付けられる。
電動モータ22は、ケーシング25に固定されたステータ26と、ステータ26の径方向内側に隙間をもって対向するように配置されたロータ27と、ロータ27の径方向内側に配置されてロータ27と一体回転するモータ回転軸28とを備えている。
モータ回転軸28は、毎分一万数千回転程度で高速回転可能である。ステータ26は、磁性体コアの外周にコイルを巻回することによって構成されている。ロータ27は、永久磁石または磁性体が内部に配置されている。
モータ回転軸28は、径方向外側へ延びるホルダ部29によりロータ27を保持している。モータ回転軸28は、軸受30,31によってケーシング25に対して回転自在に支持されている。
平行軸歯車減速機23は、入力軸32と、中間軸33と、出力軸34とで構成されている。入力軸32には、第1歯車37が設けられている。中間軸33には、インボード側に位置する大径の第2歯車35とアウトボード側に位置する小径の第3歯車36とが一体的に設けられている。出力軸34には、第4歯車38が設けられている。
平行軸歯車減速機23では、入力軸32の第1歯車37と中間軸33の第2歯車35とが噛合し、中間軸33の第3歯車36と出力軸34の第4歯車38とが噛合することにより、電動モータ22の回転を所定の減速比でもって減速する。
インホイールモータ駆動装置21は、ホイールハウジング15(図6参照)の内部に収められ、ばね下荷重となるため、小型軽量化が必須である。
そのため、大きな減速比を持つ平行軸歯車減速機23を用いることにより、高速回転の電動モータ22と組み合わせることで電動モータ22の小型化が図れ、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を実現することができる。
入力軸32は、モータ回転軸28にスプライン嵌合により同軸的に取り付けられている。入力軸32、中間軸33および出力軸34は、軸受39~44によってケーシング25に回転自在に支持されている。出力軸34は、車輪用軸受24のハブ輪46にスプライン嵌合により同軸的に取り付けられている。
図2は、ケーシング25に収容された平行軸歯車減速機23の入力軸32、中間軸33および出力軸34をアウトボード側から見た断面図である。入力軸32、中間軸33および出力軸34の回転中心C1~C3は、図2に示すレイアウトでもってオフセット配置されている。
このように、入力軸32、中間軸33および出力軸34をオフセット配置することで、平行軸歯車減速機27の軸方向および径方向のコンパクト化を図っている。
ここで、第1歯車37、第2歯車35、第3歯車36および第4歯車38には、はすば歯車を用いている。はすば歯車は、同時に噛合う歯数が増え、歯当たりが分散されるので音が静かで、トルク変動が少ない点で有効である。
このように、平行軸歯車減速機23にはすば歯車を用いることにより、製造が容易でコストの低減が図れ、性能面でも、静粛かつ効率のよいインホイールモータ駆動装置21を実現することができる。
車輪用軸受24は、ケーシング25に固定された外輪45と、外輪45の内側に配置されたハブ輪46およびハブ輪46に圧入された内輪47と、ハブ輪46および内輪47と外輪45との間に配置された複数の転動体48とで主要部が構成されている。
ハブ輪46のインボード側端部を加締めることにより、車輪用軸受24に予圧が付与されている。この予圧の付与により、車輪用軸受24を複列のアンギュラ玉軸受構造としている。
この車輪用軸受24のハブ輪46の軸孔49に、平行軸歯車減速機23の第4歯車38からアウトボード側に一体的に延びる軸部50がスプライン嵌合によりトルク伝達可能に結合されている。
車輪用軸受24の軸方向両端部には、泥水などの侵入防止およびグリースの漏洩防止のためにシール部材51が設けられている。
ハブ輪46のアウトボード側にはフランジ52が一体的に形成されている。このフランジ52にハブボルト(図示せず)で後輪14(図5および図6参照)が連結される。
以上の構成からなるインホイールモータ駆動装置21では、電動モータ22の回転が平行軸歯車減速機23の第1歯車37、第2歯車35、第3歯車36および第4歯車38によって減速され、車輪用軸受24に伝達される。
電動モータ22の回転が平行軸歯車減速機23により減速されて車輪用軸受24に伝達されるので、低トルクで高速回転型の電動モータ22を採用した場合でも、後輪14(図5および図6参照)に必要なトルクを伝達することが可能となる。
この実施形態におけるインホイールモータ駆動装置21の全体構成は、前述のとおりであるが、その特徴的な構成を以下に詳述する。
このインホイールモータ駆動装置21では、電動モータ22を冷却すると共に平行軸歯車減速機23を冷却および潤滑するための潤滑油がケーシング25の内部空間に封入されている。
特に、図2に示すように、出力軸34の第4歯車38の一部を潤滑油53に常時浸漬させた油浴状態とし、第4歯車38の回転による跳ね掛けでもって平行軸歯車減速機23を冷却すると共に潤滑している。
このように、回転速度の最も遅い第4歯車38のみを浸漬させることで、潤滑油53の撹拌抵抗の増大による平行軸歯車減速機23の効率低下を避ける効果がある。
ここで、インホイールモータ駆動装置21の軽量コンパクト化を実現するため、図1に示すように、平行軸歯車減速機23の第1歯車37、第2歯車35、第3歯車36および第4歯車38を密に配置すると共に、平行軸歯車減速機23とケーシング25との間の径方向隙間および軸方向隙間をできるだけ小さくしている。
この実施形態では、図2に示すように、入力軸32の第1歯車37を中間軸33の第2歯車35の車両後方側に配置している。また、ケーシング25の天面54における第1歯車37と第2歯車35との噛み合い部55の上方部位に、ケーシング25の天面54に付着した潤滑油53を集めて噛み合い部55に流下させる凸部56を形成している。
第1歯車37、第2歯車35、第3歯車36および第4歯車38が回転してその遠心力により飛散された潤滑油53はケーシング25の天面54に到達する。このケーシング25の天面54に付着した潤滑油53は、第1歯車37と第2歯車35との噛み合い部55の上方部位に形成された凸部56に集められて噛み合い部55に流下する。
この凸部56は、ケーシング25を鋳造により製作するのと同時に形成すればよい。また、凸部56は、図2に示す形状以外であってもよく、その形状は任意である。
電動モータ22の回転がモータ回転軸28(図1参照)を介して入力される入力軸32の第1歯車37を中間軸33の第2歯車35の車両後方側に配置している。これにより、車両前進時、反時計方向(図2のA矢印参照)に回転する第1歯車37と、時計方向(図2のB矢印参照)に回転する第2歯車35とが噛み合う前に潤滑油53を供給することができる。
このように、ケーシング25の天面54に簡易な構造である凸部56を形成することにより、第1歯車37と第2歯車35とが噛み合う前に、凸部56から流下させることで潤滑油53を供給することができる。その結果、第1歯車37と第2歯車35との噛み合い部55に潤沢な潤滑油53を供給できる。
この簡易な構造に基づく潤沢な潤滑油53の供給により、歯車歯面の劣化(剥離や焼き付き)を防止できるので、第1歯車37および第2歯車35の耐久性を向上させることができ、信頼性の高い長寿命のインホイールモータ駆動装置21を提供できる。
また、凸部56において、図3に示すように、第1歯車37の噛み合い部55の歯幅方向中央と対応する部位に、凸部56を噛み合い部55の歯幅方向に沿って流動する潤滑油を噛み合い部55に流下させるエッジ部としての屈曲部57を設けている。
ケーシング25の天面54の凸部56は、壁面から水平方向に延び、第1歯車37の噛み合い部55の歯幅方向中央と対応する部位で上方へ傾斜した形状をなす。図3に示す屈曲部57は、水平部位と傾斜部位との境界に形成されている。
この構造により、傾斜する凸部56を噛み合い部55の歯幅方向に沿って流動する潤滑油53が屈曲部57に集められて噛み合い部55に流下する。これにより、第1歯車37と第2歯車35との噛み合い部55に供給される潤滑油量を増加させることができる。
エッジ部は、図3に示す屈曲部57のような構造以外に、図4に示すような構造であってもよい。図4に示す構造では、ケーシング25の天面54の凸部56は、壁面から上方へ傾斜した形状をなす。この凸部56において、第1歯車37の噛み合い部55の歯幅方向中央と対応する部位にエッジ部としての凹部58を形成している。
この構造により、傾斜する凸部56を噛み合い部55の歯幅方向に沿って流動する潤滑油53が凹部58に集められて噛み合い部55に流下する。これにより、第1歯車37と第2歯車35との噛み合い部55に供給される潤滑油量を増加させることができる。
この実施形態の平行軸歯車減速機23は、ケーシング25の底部に貯留する潤滑油53に浸漬された第4歯車38の上方に第1歯車37が配置されたレイアウトを具備する。
この構造により、ケーシング25の底部に貯留する潤滑油53が第4歯車38の回転により掻き上げられてケーシング25の天面54に到達する。このケーシング25の天面54に付着した潤滑油53は、ケーシング25の天面54の凸部56に集められて第1歯車37の噛み合い部55に流下する。
このように、第1歯車37および第2歯車35の回転により飛散された潤滑油53だけでなく、第3歯車36および第4歯車38の回転により掻き上げられた潤滑油53も第1歯車37の噛み合い部55に供給される。これにより、第1歯車37の噛み合い部55に供給される潤滑油量を増加させることができる。
この第4歯車38の上方に第1歯車37を配置したレイアウトにおいて、図2に示すように、第1歯車37および第4歯車38の径方向外側で近接するケーシング25の壁面59は、第1歯車37の歯先円と第4歯車38の歯先円とを結ぶ接線Lよりも径方向外側に位置する。
つまり、第4歯車38の上方で第1歯車37との間の空間にケーシング25の壁面59が介在しない。このことから、ケーシング25の底部に貯留する潤滑油53が第4歯車38の回転により掻き上げられるに際して、ケーシング25の天面54に向けて飛散する潤滑油53がケーシング25の壁面59と干渉することを抑制できる。
その結果、第4歯車38の回転により掻き上げられた潤滑油53がケーシング25の天面54に到達し易くなる。ケーシング25の天面54に付着した潤滑油53は、ケーシング25の天面54の凸部56に集められて第1歯車37の噛み合い部55に流下する。
なお、以上の実施形態では、第1歯車37と第2歯車35との噛み合い部55の直上に凸部56を設けた場合を例示したが、その噛み合い部55の上方部位で第3歯車36と第4歯車38の噛み合い部寄りに、前述の凸部56とは別の凸部を設けるようにしてもよく、凸部の数は任意である。
このように、第1歯車37と第2歯車35との噛み合い部55の上方部位で第3歯車36と第4歯車38の噛み合い部寄りに凸部を設けることにより、ケーシング25の天面54に付着した潤滑油を第3歯車36と第4歯車38との噛み合い部に供給することも可能である。
以上の実施形態では、ホイールハウジング15(図6参照)の内部に、左右それぞれの後輪14を駆動するインホイールモータ駆動装置21を設けた車両駆動装置について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、オンボードタイプと称する車両駆動装置にも適用できる。
このオンボードタイプの車両駆動装置は、車体に、2組の電動モータ22および平行軸歯車減速機23を取り付け、平行軸歯車減速機23の出力を左右のドライブシャフトを介して後輪14に伝達する構造を具備する。
または、1組の電動モータ22および平行軸歯車減速機23を取り付け、平行軸歯車減速機23の出力をデファレンシャルギヤで左右に振り分け、ドライブシャフトを介して後輪14に伝達する構造を具備する。
また、以上の実施形態では、図5および図6に示すように、後輪14を駆動輪とした電気自動車11を例示したが、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も含むものである。
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
Claims (4)
- 車輪を駆動する電動モータと、前記電動モータの回転を減速して出力する減速機と、前記減速機を収容するケーシングとを備えた車両駆動装置であって、
前記減速機は、電動モータの回転が入力される第1歯車と、前記第1歯車と噛合する第2歯車とを有し、前記第1歯車を前記第2歯車の車両後方側に配置し、
前記ケーシングの天面における第1歯車と第2歯車との噛み合い部上方部位に、前記ケーシングの天面に付着した潤滑油を集めて前記噛み合い部に流下させる凸部を形成したことを特徴とする車両駆動装置。 - 前記凸部は、前記噛み合い部の歯幅方向中央と対応する部位に、凸部を噛み合い部の歯幅方向に沿って流動する潤滑油を噛み合い部に流下させるエッジ部を設けた構造を有する請求項1に記載の車両駆動装置。
- 前記減速機は、前記第2歯車と同軸に設けられた第3歯車と噛合する第4歯車を有し、前記第1歯車は、前記第4歯車の上方に配置され、第4歯車の一部がケーシングの底部に貯留する潤滑油に浸漬されている請求項1又は2に記載の車両駆動装置。
- 前記第1歯車および第4歯車の径方向外側で近接する前記ケーシングの壁面は、前記第1歯車の歯先円と前記第4歯車の歯先円とを結ぶ接線よりも径方向外側に位置する請求項3に記載の車輌駆動装置。
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