WO2019176929A1 - インホイールモータ駆動装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an in-wheel motor drive device arranged inside a wheel, and more particularly to an arrangement of an oil pump for circulating lubricating oil inside the in-wheel motor drive device.
- Patent Document 1 An in-wheel motor described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-1559883 (Patent Document 1) includes a speed reduction unit that decelerates the output rotation of the motor and transmits it to the wheel, and an oil pump that circulates lubricating oil in the speed reduction unit.
- the oil pump disclosed in Patent Document 1 is connected to an oil pump shaft provided separately from the speed reduction portion rotating shaft of the speed reduction portion, and the oil pump shaft gear provided on the oil pump shaft is driven in mesh with the output gear of the speed reduction portion. It has a structure.
- the oil pump is disposed away from the axle in the vehicle front-rear direction. By doing so, it is possible to reduce the size in the axial direction of the in-wheel motor and reduce the size.
- ⁇ Wheels equipped with in-wheel motors include steered wheels that steer left and right and non-steered wheels that do not steer left and right.
- a center axis (hereinafter referred to as a kingpin) when the steered wheels are steered extends in the vertical direction, and is arranged so as to intersect or be very close to the center axis (hereinafter referred to as an axle) in which the wheels rotate.
- the king pin is a straight line connecting the center of the strut mount and the lower ball joint, and generally passes through the vicinity of the axle as viewed from the axle direction.
- the present inventor has found that there is a point to be improved when the in-wheel motor described in Patent Document 1 drives a steered wheel. That is, the center of the output gear coincides with the axle, and the oil pump shaft gear meshes with the output gear. Therefore, the oil pump moves away from the king pin by the total distance of the radius of the oil pump shaft gear and the radius of the output gear. Then, when the steered wheels steer leftward or rightward, the oil pump swings.
- the oil pump swings and places a load on the oil pump, which may reduce pump efficiency.
- the oil pump swings and generates an unbalanced load on the oil pump, generating heat and generating a gap due to the difference in linear expansion coefficient between the oil pump housing made of aluminum or the like and the oil pump rotor made of iron or the like. There is a fear.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an oil pump arrangement structure suitable for an in-wheel motor that drives steered wheels.
- the in-wheel motor drive device comprises a wheel hub bearing that rotatably supports a hub wheel coupled to a steered wheel, a motor unit that drives the steered wheel, and a motor unit that decelerates rotation of the motor unit.
- An oil pump comprising: a speed reducing portion that transmits to the wheel hub bearing portion; an oil tank that stores lubricating oil that lubricates the speed reducing portion; and an oil pump that sucks lubricating oil from the oil tank and discharges it to the speed reducing portion or the motor portion. Is arranged so as to overlap with the kingpin that becomes the turning center of the steered wheel in the traveling direction of the steered wheel.
- the traveling direction of the steered wheels corresponds to the steering angle of the steered wheels.
- the traveling direction of the steered wheels is the vehicle straight direction.
- the traveling direction of the steered wheels is ⁇ ⁇ ° from the vehicle straight direction. That is, the traveling direction of the steered wheels is orthogonal to the axis (axle) of the wheel hub bearing.
- the oil pump is disposed so as to overlap the king pin as viewed in the axial direction of the wheel hub bearing portion. According to this aspect, since the king pin intersects with the oil pump, the oil pump can be prevented from swinging and the performance of the oil pump can be prevented from being lowered.
- an oil pump includes a rotor coupled to a speed reduction unit rotating shaft of a speed reduction unit, a housing that accommodates the rotor, and a pressing member that holds the rotor in the housing.
- the pressing member is attached and fixed to the inner wall surface of the speed reduction unit casing. According to this aspect, since the rotor and the pressing member of the oil pump are disposed inside the speed reduction portion, the oil pump can be assembled from the inside of the speed reduction portion.
- an oil pump includes a rotor and a housing that accommodates the rotor, and is driven by a speed reducing portion rotating shaft of the speed reducing portion.
- the speed reducing portion rotating shaft constitutes an outline of the speed reducing portion.
- the housing is a recess formed on the outer wall surface of the speed reduction unit casing. The housing is connected to the rotor. According to this aspect, since the rotor and the pressing member of the oil pump are disposed outside the speed reduction unit, the oil pump can be assembled from the outside of the in-wheel motor drive device, for example.
- the speed reducer rotating shaft that drives the oil pump is not particularly limited.
- the speed reduction unit is a three-axis parallel-shaft gear reducer, one of an input shaft connected to the motor rotation shaft, an output shaft connected to the hub wheel, and an intermediate shaft interposed between the input and output shafts.
- Such a reduction part rotation shaft is connected to the oil pump.
- the speed reducing portion rotating shaft is connected to the hub wheel at one end and connected to the rotor at the other end. According to this aspect, since the oil pump is connected to the output shaft connected to the hub wheel, the oil pump can be driven by the speed reducing portion rotating shaft that is the lowest speed among the speed reducing portions, and the burden of the oil pump is reduced. Can be reduced.
- the oil pump is separate from the motor unit and the speed reduction unit, has a pump drive source, and is attached and fixed to the motor unit or the speed reduction unit by connecting means.
- the separate oil pump is attached and fixed to the outer wall surface of the speed reduction unit casing or the motor unit casing by the connecting means, the degree of freedom in arranging the oil pump is increased, and the oil pump is brought closer to the king pin. It becomes easy to arrange.
- the separate oil pump is not driven by the rotating shaft of the speed reduction unit.
- the separate oil pump is an electric pump, for example, and incorporates a drive motor as a drive source.
- the swing of the oil pump can be reduced. Therefore, the oil pump can exhibit its original performance.
- FIG. 1 It is a perspective view which shows the state which attached the rolling bearing to the inner wall surface of FIG. It is a disassembled perspective view which shows the output shaft and oil pump of the embodiment. It is a figure which shows the inside of the deceleration part of the embodiment.
- FIG. 1 is a developed cross-sectional view showing an in-wheel motor drive device according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the inside of the first embodiment, and is seen from the vehicle width direction outer side (outboard side) to the vehicle width direction inner side (inboard side) in the axis O direction.
- each gear is represented by a tooth tip circle in FIG.
- the right side of the drawing represents the rear of the vehicle
- the left side of the drawing represents the front of the vehicle
- the upper side of the drawing represents the upper side of the vehicle
- the lower side of the drawing represents the lower side of the vehicle.
- the cross section shown in FIG. 1 is a developed plane in which the plane including the axis M and the axis N shown in FIG. 2 and the plane including the axis N and the axis O are connected in this order.
- FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the oil passage of the first embodiment.
- FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing the positional relationship between the king pin and the oil pump according to the first embodiment, and shows a state viewed from the traveling direction of the wheels.
- the traveling direction of the wheel refers to the direction orthogonal to the axle direction, and refers to the direction in which the wheel rolls on the road surface. In a state where the wheels are not steered, the traveling direction of the wheels is parallel to the vehicle longitudinal direction.
- the upper side of the page represents the upper side of the vehicle
- the lower side of the page represents the lower side of the vehicle.
- the right side of the drawing represents the inside in the vehicle width direction (inboard side), and the left side of the drawing represents the outside in the vehicle width direction (outboard side).
- the in-wheel motor drive device 10 includes a wheel hub bearing portion 11 provided at the center of the wheel, a motor portion 21 that electrically drives the wheel, and a wheel hub bearing portion that decelerates the rotation of the motor portion. 11 and the speed reduction part 31 which transmits to 11 is provided.
- the motor unit 21 and the speed reduction unit 31 are arranged offset from the axis O of the wheel hub bearing unit 11.
- the axis O extends in the vehicle width direction and coincides with the axle.
- the wheel hub bearing portion 11 is disposed on one side (outboard side) in the axial direction of the in-wheel motor driving device 10, and the motor portion 21 is on the other side (inboard side) in the axial direction of the in-wheel motor driving device 10.
- the speed reduction part 31 is arranged in one axial direction than the motor part 21, and the axial direction position of the speed reduction part 31 overlaps the axial direction position of the wheel hub bearing part 11.
- the in-wheel motor drive device 10 is a vehicle motor drive device that drives wheels of an electric vehicle.
- the in-wheel motor drive device 10 is connected to a vehicle body (not shown).
- the in-wheel motor drive device 10 can drive an electric vehicle at a speed of 0 to 180 km / h.
- the in-wheel motor drive device 10 is attached to the vehicle body via a suspension device (not shown) having a king pin K.
- the in-wheel motor drive device 10 is connected to a steering device via a tie rod (not shown).
- the steering device is mounted on a vehicle body (not shown) of the electric vehicle.
- the in-wheel motor drive device and the wheels are steered about the kingpin K. That is, the wheel combined with the in-wheel motor drive device 10 of this embodiment is a steered wheel.
- the wheel hub bearing portion 11 is a rotating inner ring / fixed outer ring, and is disposed coaxially on the outer diameter side of the inner ring 12 and the inner ring 12 as a rotating wheel (hub wheel) coupled to the road wheel W (FIG. 4) of the wheel. And a plurality of rolling elements 14 disposed in an annular space between the inner ring 12 and the outer ring 13.
- the outer ring 13 passes through an opening 39 p formed in the front portion 39 f of the main casing 39.
- the main body casing 39 refers to a casing including the outline of the speed reduction unit 31 and accommodates the rotating elements (the speed reduction unit rotating shaft and the gear) of the speed reduction unit 31.
- the front portion 39 f is a casing wall portion that covers one end of the speed reduction portion 31 in the axis O direction of the main body casing 39.
- a plurality of outer ring protrusions 13g are further provided on the outer circumferential surface of the outer ring 13 at different positions in the circumferential direction.
- a female screw hole is formed in each outer ring protruding portion 13g protruding in the outer diameter direction.
- a hub attachment 61 is disposed adjacent to the outer ring protrusion 13g.
- a plurality of through holes are formed in the hub attachment 61. The female screw holes of the hub attachment 61 and the through holes of the outer ring 13 extend in parallel with the axis O and coincide with each other.
- a first bolt 62 is passed through the female screw hole of the outer ring 13 and the through hole of the hub attachment 61 from the other side in the direction of the axis O, and the shaft portion of the first bolt 62 passes through the through hole of the hub attachment 61.
- the front end portion of the outer ring 13 is screwed into the female screw hole of the outer ring protruding portion 13g, and the head of the first bolt 62 abuts against the hub attachment 61, so that the outer ring 13 is securely attached and fixed to the hub attachment 61 by the first bolt 62.
- the inner ring 12 is a cylindrical body longer than the outer ring 13 and is passed through the center hole of the outer ring 13.
- a coupling portion 12f is formed at one end portion in the axis O direction of the inner ring 12 protruding from the outer ring 13 to the outside of the in-wheel motor drive device 10.
- the coupling portion 12f is a protrusion provided at an interval in the circumferential direction, and constitutes a coupling portion for coupling with the brake disc BD and the road wheel W coaxially.
- the inner ring 12 is coupled to the road wheel W of the wheel at the coupling portion 12f and rotates integrally with the wheel.
- a plurality of rows of rolling elements 14 are arranged.
- the outer peripheral surface of the central portion of the inner ring 12 in the direction of the axis O constitutes the inner raceway surface of the plurality of rolling elements 14 arranged in the first row.
- An inner race 12r is fitted to the outer periphery of the other end of the inner ring 12 in the axis O direction.
- the outer peripheral surface of the inner race 12r constitutes the inner race of the plurality of rolling elements 14 arranged in the second row.
- the inner peripheral surface at one end of the outer ring 13 in the direction of the axis O constitutes the outer raceway surface of the rolling elements 14 in the first row.
- An inner peripheral surface of the other end portion of the outer ring 13 in the axis O direction forms an outer raceway surface of the rolling elements 14 in the second row.
- a sealing material 16 is further interposed in the annular space between the inner ring 12 and the outer ring 13. The sealing material 16 seals both ends of the annular space to prevent intrusion of dust and foreign matter.
- the output shaft 38 of the speed reduction part 31 is inserted into and fitted into the center hole at the other end in the axis O direction of the inner ring 12.
- Such fitting is spline fitting or serration fitting.
- spline fitting relative rotation of the inner ring 12 and the output shaft 38 is prohibited, but there is a radial clearance between the inner ring 12 and the output shaft 38, and this radial clearance is slightly between the inner ring 12 and the output shaft 38. It is allowed to be relatively inclined at the bending angle.
- FIG. 4 shows a brake disc BD and a road wheel W of the wheel that are coupled to the inner ring 12 of the in-wheel motor drive device 10.
- the in-wheel motor drive device 10 is accommodated in the inner space area of the road wheel W.
- the motor unit 21 may protrude from the inner area of the road wheel W to the inner side in the vehicle width direction.
- a tire T is attached and fixed to the outer peripheral portion (rim) of the road wheel W.
- the lower half of the road wheel W and the lower half of the tire T are shown, and the upper half of the wheel is omitted.
- the hub attachment 61 is formed with a through hole extending in parallel with the axis O, and the second bolt 15 is passed through the through hole from one side in the axis O direction.
- a female screw hole 39h is formed in the main body casing 39, and the tip of the second bolt 15 is screwed into the female screw hole 39h.
- the female screw hole 39h is a bottomed hole formed from the outer wall surface of the front portion 39f, and is not connected to the inside of the speed reducing portion 31.
- the head of the second bolt 15 abuts on the hub attachment 61, the shaft portion of the second bolt 15 passes through the through hole of the hub attachment 61, and the tip of the second bolt 15 is screwed into the female screw hole 39h of the main body casing 39.
- the hub attachment 61 is securely attached and fixed to the main casing 39 by the second bolt 15.
- the wall thickness of the main casing 39 is substantially uniform, but the wall thickness of the front portion 39f is not uniform, and a part thereof is formed thicker than the other portions.
- a female screw hole 39h is formed in the thick portion 39g.
- the motor unit 21 includes a motor rotating shaft 22, a rotor 23, a stator 24, and a motor casing 29, which are sequentially arranged from the axis M of the motor unit 21 to the outer diameter side in this order.
- the motor unit 21 is an inner rotor / outer stator type radial gap motor, but may be of other types.
- the motor unit 21 may be an axial gap motor.
- the motor casing 29 surrounds the outer periphery of the stator 24. One end of the motor casing 29 in the direction of the axis M is coupled to the back surface portion 39 b of the main body casing 39.
- the other end of the motor casing 29 in the axis M direction is sealed with a plate-like motor casing cover 29v.
- the back surface portion 39 b is a casing wall portion that covers the other end of the main body casing 39 in the direction of the axis M (axis O direction) of the speed reduction portion 31.
- the main body casing 39 and the motor casing 29 constitute a casing that forms an outline of the in-wheel motor drive device 10.
- a part of the main body casing 39 and the motor casing 29 is also simply referred to as a casing.
- the stator 24 includes a cylindrical stator core 25 and a coil 26 wound around the stator core 25.
- the stator core 25 is formed by laminating ring-shaped steel plates in the axis M direction.
- Both end portions of the motor rotating shaft 22 are rotatably supported by a back portion 39b of the main body casing 39 and a motor casing cover 29v of the motor portion 21 via rolling bearings 27 and 28.
- the axis M that is the rotation center of the motor rotation shaft 22 and the rotor 23 extends in parallel with the axis O of the wheel hub bearing portion 11. That is, the motor unit 21 is disposed offset from the axis O of the wheel hub bearing unit 11.
- the axis M of the motor unit is offset from the axis O in the vehicle front-rear direction, and specifically, is positioned in front of the vehicle with respect to the axis O.
- the speed reduction unit 31 includes an input shaft 32 that is coaxially coupled to the motor rotation shaft 22 of the motor unit 21, an input gear 33 that is provided coaxially on the outer peripheral surface of the input shaft 32, a plurality of intermediate gears 34 and 36, An intermediate shaft 35 coupled to the center of the gears 34, 36, an output shaft 38 connected to the inner ring 12 of the wheel hub bearing portion 11, an output gear 37 provided coaxially on the outer peripheral surface of the output shaft 38, and the plurality of these It has a main body casing 39 that accommodates the gear and the reduction part rotation shaft.
- the main body casing 39 is also referred to as a speed reduction part casing because it forms an outline of the speed reduction part 31.
- the input gear 33 is a helical gear with external teeth.
- the input shaft 32 has a hollow structure, and one end in the axial direction of the motor rotating shaft 22 is inserted into the hollow hole 32h of the input shaft 32, and is spline-fitted (including serrations, the same applies hereinafter) so that relative rotation is impossible.
- the input shaft 32 is rotatably supported by the front portion 39f and the back portion 39b of the main body casing 39 via rolling bearings 32a and 32b on both ends of the input gear 33.
- the axis N that is the center of rotation of the intermediate shaft 35 of the speed reduction part 31 extends parallel to the axis O. Both ends of the intermediate shaft 35 are rotatably supported by the front portion 39f and the back portion 39b of the main body casing 39 via rolling bearings 35a and 35b.
- a first intermediate gear 34 is coaxially provided at the other end portion of the intermediate shaft 35 in the axis N direction.
- a second intermediate gear 36 is provided coaxially in the central region in the axis N direction of the intermediate shaft 35.
- the first intermediate gear 34 and the second intermediate gear 36 are external helical gears, and the diameter of the first intermediate gear 34 is larger than the diameter of the second intermediate gear 36.
- the large-diameter first intermediate gear 34 is disposed on the other side in the axis N direction with respect to the second intermediate gear 36, and meshes with the small-diameter input gear 33.
- the small-diameter second intermediate gear 36 is disposed on one side in the axis N direction relative to the first intermediate gear 34 and meshes with the large-diameter output gear 37.
- the axis N of the intermediate shaft 35 is disposed above the axis O and the axis M as shown in FIG.
- the axis N of the intermediate shaft 35 is arranged in front of the vehicle with respect to the axis O and behind the vehicle with respect to the axis M.
- the speed reduction unit 31 is a three-axis parallel shaft gear reducer having axes O, N, and M that are arranged at intervals in the vehicle front-rear direction and extend parallel to each other, and is decelerated in two stages.
- the output gear 37 is a helical gear with external teeth, and is provided coaxially at the center of the output shaft 38 in the direction of the axis O.
- the output shaft 38 extends along the axis O.
- One end of the output shaft 38 in the direction of the axis O is inserted into the center hole of the inner ring 12 and is fitted so as not to be relatively rotatable.
- a central portion of the output shaft 38 in the direction of the axis O is rotatably supported by a front portion 39f of the main body casing 39 via a rolling bearing 38a.
- the other end portion of the output shaft 38 in the direction of the axis O is rotatably supported by the back surface portion 39b of the main body casing 39 via the rolling bearing 38b.
- annular recess 37c is formed on one end surface of the output gear 37 in the axis O direction, and the rolling bearing 38a is accommodated in the annular recess 37c.
- the position in the axis O direction of the rolling bearing 38a and the position in the axis O direction of the tooth surface of the output gear 37 overlap, and the length of the output shaft 38 is shortened.
- the annular recess 37c is centered on the axis O.
- An annular convex portion 39j that is received in the annular concave portion 37c is formed on the front portion 39f of the main body casing 39.
- a rolling bearing 38a is provided between the inner diameter side portion of the annular concave portion 37c and the inner diameter side portion of the annular convex portion 39j.
- the speed reduction unit 31 is meshed between a small-diameter drive gear and a large-diameter driven gear, that is, meshed between the input gear 33 and the first intermediate gear 34, and meshed between the second intermediate gear 36 and the output gear 37.
- the rotation of the input shaft 32 is decelerated and transmitted to the output shaft 38.
- the rotating elements from the input shaft 32 to the output shaft 38 of the speed reduction unit 31 constitute a drive transmission path for transmitting the rotation of the motor unit 21 to the inner ring 12.
- the main body casing 39 includes a cylindrical part in addition to the front part 39f and the back part 39b described so far.
- the cylindrical portion covers the internal parts of the speed reducing portion 31 so as to surround the axes O, N, and M extending in parallel with each other.
- the plate-like front portion 39f covers the internal part of the speed reducing portion 31 from one side in the axial direction, and is coupled to one end of the cylindrical portion.
- the plate-like back surface portion 39b covers the internal parts of the speed reducing portion 31 from the other side in the axial direction and is coupled to the other end of the cylindrical portion.
- the back surface portion 39 b of the main body casing 39 is a partition wall that is coupled to the motor casing 29 and partitions the internal space of the speed reduction portion 31 and the internal space of the motor portion 21.
- the motor casing 29 is supported by the main body casing 39 and protrudes from the main body casing 39 to the other side in the axial direction.
- the main casing 39 divides the internal space of the speed reducing portion 31 and accommodates all the rotating elements (the speed reducing portion rotating shaft and the gear) of the speed reducing portion 31 in the internal space.
- the lower part of the main body casing 39 is an oil storage part 41.
- the oil storage part 41 is provided so as to protrude downward from the lower part of the motor part 21. Lubricating oil that lubricates the motor unit 21 and the speed reduction unit 31 is stored in the oil storage unit 41 that occupies the lower part of the internal space of the main body casing 39.
- the input shaft 32, the intermediate shaft 35, and the output shaft 38 are supported at both ends by the above-described rolling bearings.
- These rolling bearings 32a, 35a, 38a, 32b, 35b, and 38b are radial bearings.
- the other end 38d of the output shaft 38 in the direction of the axis O protrudes further in the direction of the axis O than the rolling bearing 38b.
- the other end 38 d is formed thinner than the remaining portion of the output shaft 38 and is connected to the oil pump 42.
- the oil pump 42 is a trochoid pump, a cycloid pump, or an involute gear pump having an inner rotor 43, an outer rotor 44, a pump housing 45, a suction port 46, a discharge port 47, and a pressing member 51.
- the pump housing 45 is a circular recess formed on the inner wall surface of the back portion 39b.
- the inner wall surface of the back surface portion 39b is directed to one side in the axis O direction, and the pump housing 45 is recessed toward the other side in the axis O direction. Therefore, the pump housing 45 has a flat circular bottom surface at the other end in the axis O direction.
- the inner wall surface of the back surface portion 39 b refers to a surface that faces the internal space of the speed reduction portion 31.
- the pump housing 45 accommodates the outer rotor 44.
- the outer rotor 44 is cylindrical and accommodates the inner rotor 43 in the center hole.
- the inner rotor 43 has a cylindrical shape, and the other end 38d is inserted into the center hole so that the inner rotor 43 cannot be relatively rotated.
- the opening of the pump housing 45 located on one side in the axis O direction of the pump housing 45 is covered with a pressing member 51.
- the pressing member 51 is a circular plate material and has a central hole through which the other end 38d passes.
- the outer edge of the pressing member 51 is attached and fixed to the inner wall surface of the back surface portion 39b by fixing means such as a bolt 52.
- the pressing member 51 faces the back surface portion 39 b in the direction of the axis O, and holds the inner rotor 43 and the outer rotor 44 in the pump housing 45.
- the holding member 51 and the bolt 52 are disposed inside the speed reduction portion 31 on the other side in the axis O direction than the rolling bearing 38b.
- a hollow-shaped suction port 46 is formed on the bottom surface of the pump housing 45. Further, a depression-shaped discharge port 47 is formed on the bottom surface of the pump housing 45 at a position different from the suction port 46.
- An axis O extends between the suction port 46 and the discharge port 47.
- the suction port 46 and the discharge port 47 are adjacent to the inner rotor 43 and the outer rotor 44.
- the suction port 46 is connected to the upper end of the suction passage 48.
- the lower end of the suction passage 48 is disposed in the oil reservoir 41.
- the discharge port 47 is connected to one end of the discharge passage 49.
- the other end of the discharge passage 49 is connected to the internal space of the motor unit 21 as shown in FIG. Although not shown, the other end of the discharge passage 49 is connected to the internal space of the speed reduction unit 31.
- the discharge passage 49 through which the lubricating oil flows is formed in the wall of the back portion 39b, the wall of the motor casing 29, and the wall of the motor casing cover 29v. Specifically, the passages formed in the walls of these three members are connected in series in this order to constitute one passage.
- the suction passage 48 is also formed in the wall of the back portion 39b.
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing the cut surface of the oil pump 42 cut along a cross section perpendicular to the axis O.
- the outer peripheral surface of the inner rotor 43 and the inner peripheral surface of the outer rotor 44 have a corrugated cross section and engage with each other. These waveforms are composed of a trochoid curve, a cycloid curve, or an involute curve.
- the wave number of the outer rotor 44 is one more than the wave number of the inner rotor 43.
- the pump housing 45 and the outer rotor 44 are arranged coaxially with the axis O, but the inner rotor 43 is eccentric from the axis O. Therefore, a space is defined between the outer peripheral surface of the inner rotor 43 and the inner peripheral surface of the outer rotor 44 in a direction opposite to the eccentric direction of the inner rotor 43.
- Wheels (road wheel W and tire T in FIG. 4) driven by the in-wheel motor drive device 10 of the present embodiment are steered wheels. Therefore, a suspension device (not shown) that connects the in-wheel motor drive device 10 to the vehicle body allows the in-wheel motor drive device 10 to be steered.
- the wheel and in-wheel motor drive device 10 is steered around the kingpin K.
- the oil pump 42 overlaps the kingpin K when viewed in the direction of travel of the wheels.
- the oil pump 42 overlaps the king pin K when viewed in the direction of the axis O.
- the king pin K is, for example, a lower ball joint that connects the lower part of the in-wheel motor driving device 10 and the suspension device so as to be capable of relative rotation, and an upper ball that connects the upper part of the in-wheel motor driving device 10 and the suspension device so as to be capable of relative rotation.
- the king pin K is, for example, a straight line connecting a lower ball joint that connects the lower part of the in-wheel motor driving device 10 and the suspension device so as to be relatively rotatable, and an upper end of a strut that connects the upper part of the in-wheel motor driving device 10 to the vehicle body. is there.
- the kingpin K is determined by the structure of the suspension device.
- the kingpin K extends in the vertical direction, but does not need to be perpendicular to the horizontal road surface and may be inclined. As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the kingpin K is inclined so as to be inward from the outside in the vehicle width direction as it goes upward.
- the oil pump 42 of this embodiment overlaps with the kingpin K as seen in the traveling direction of the steered wheels as shown in FIG. 4, so that the swing of the oil pump 42 can be reduced even when the steered wheels are steered left and right. Can do. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the performance of the oil pump 42 due to the swinging.
- the oil pump 42 of the present embodiment overlaps with the kingpin K in the direction of the axis O, that is, the direction of the axle of the steered wheel as shown in FIG. That is, since the king pin K intersects with the oil pump 42, the swing of the oil pump 42 can be eliminated or reduced, and the performance deterioration of the oil pump 42 can be prevented.
- the oil pump 42 of the present embodiment includes an inner rotor 43 coupled to the output shaft 38 that serves as a speed reducing portion rotating shaft of the speed reducing portion 31, a pump housing 45 that houses the inner rotor 43, and the rotor 43 held in the pump housing 45.
- the pump housing 45 is a recess formed on the inner wall surface of the main body casing 39 that forms the outline of the speed reduction portion 31, and the pressing member 51 is attached to the inner wall surface of the main body casing 39 with bolts 52. Fixed.
- the oil pump 42 can be assembled from the inside of the speed reduction unit 31.
- the oil pump 42 rotates the plurality of reduction portions of the reduction portion 31.
- the shaft is driven by the output shaft 38 having the slowest rotation speed among the shafts, and is not set to a high rotation speed. Therefore, the burden on the oil pump 42 can be reduced.
- FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing the second embodiment, and represents the in-wheel motor drive device in the same way as FIG. 1 described above.
- FIG. 7 is a rear view showing the second embodiment, and represents the in-wheel motor drive device from the vehicle width direction inner side (inboard side).
- the right side of the drawing represents the front of the vehicle
- the left side of the drawing represents the rear of the vehicle
- the upper side of the drawing represents the upper side of the vehicle
- the lower side of the drawing represents the lower side of the vehicle.
- the oil pump 42 is exposed by cutting out a part of the casing.
- FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing the oil passage of the second embodiment, and represents the in-wheel motor drive device in the same way as FIG. 3 described above.
- FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing the positional relationship between the king pin and the oil pump according to the second embodiment, and represents the in-wheel motor drive device in the same manner as FIG. 4 described above.
- an oil pump 42 is provided on the outer wall surface of the main casing 39.
- a through hole 39m is formed in the back surface portion 39b.
- a cylindrical wall portion 39n is erected on the outer wall surface of the back portion 39b.
- the cylindrical wall portion 39n is disposed coaxially with the through hole 39m and protrudes from the back surface portion 39b to the other side in the axis O direction.
- the inner peripheral surface of the cylindrical wall portion 39n constitutes the pump housing 45.
- the pump housing 45 is a recess formed in the outer wall surface of the main body casing 39.
- the output shaft 38 which is the speed reducing portion rotating shaft of the speed reducing portion 31, passes through the through hole 39m and protrudes from the outer wall surface of the back surface portion 39b.
- the other end of the output shaft 38 in the direction of the axis O is connected to the inner rotor 43 in the pump housing 45. As a result, the inner rotor 43 rotates together with the output shaft 38.
- the lid member 53 is fixedly attached to the cylindrical wall 39n by connecting means such as a bolt 54.
- the lid member 53 faces the back surface portion 39b in the direction of the axis O, and holds the inner rotor 43 and the outer rotor 44 in the pump housing 45. Thereby, the position of the inner rotor 43 and the outer rotor 44 in the direction of the axis O is regulated between the lid member 53 and the back surface portion 39b.
- the lid member 53 and the bolt 54 are disposed outside the speed reduction unit 31.
- the lid member 53 is provided with a suction port 46 and a discharge port 47.
- the suction port 46 and the discharge port 47 are formed on one end surface of the lid member 53 in the direction of the axis O, and are adjacent to the inner rotor 43 and the outer rotor 44.
- the suction passage 48 of the second embodiment is a pipe, and the other end extends to the oil reservoir 41.
- the oil storage part 41 of the second embodiment is provided in the lower part of the motor part 21. Further, the oil reservoir 41 is continuously provided to the lower part of the main body casing 39.
- the discharge passage 49 of the second embodiment has a pipe on the upstream side and a wall of the motor casing cover 29v on the downstream side.
- the whole of the discharge passage 49 from one end to the other end may be formed as a pipe and disposed in the internal space of the motor casing 29.
- the output shaft 38 passes through the main body casing 39 and protrudes from the outer wall surface of the main body casing 39, and is connected to the inner rotor 43.
- the pump housing 45 of the oil pump 42 is a recess formed in the outer wall surface of the main body casing 39.
- FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing the third embodiment, and represents the in-wheel motor drive device in the same way as FIG. 4 described above.
- FIG. 11 is a rear view showing the second embodiment, and represents the in-wheel motor drive device in the same way as FIG. 7 described above.
- symbol same about the structure which is common in embodiment mentioned above is attached
- separate oil pump 42 and pump motor 55 are attached and fixed to the outer wall surface of main body casing 39. Since the oil pump 42 is a separate member from the main body casing 39, the oil pump 42 can be arranged offset from the axis O as shown in FIG.
- the pump motor 55 has a rotating shaft 56, a rotor 57, a stator 58, and a pump motor casing 59, and drives the oil pump 42.
- the pump motor casing 59 has a cylindrical shape and supports the stator 58 on the inner peripheral surface.
- Rotor 57 is coupled to one region of rotating shaft 56.
- the rotor 57 is arranged on the inner diameter side of the stator 58 and faces through a gap opened in the radial direction.
- the pump motor 55 is a radial gap motor, it is not limited to this.
- the other region of the rotating shaft 56 is connected so as to be inserted into the center hole of the inner rotor 43.
- the inner rotor 43 rotates together with the rotating shaft 56.
- the rotating shaft 56 rotates and the oil pump 42 is driven.
- the back portion 39b, the pump motor 55, and the oil pump 42 are connected and fixed in series in this order by connecting means such as a bolt 63, and the oil pump 42 is disposed on the other side in the axis O direction than the pump motor 55.
- the rotation shaft 56 is arranged in parallel with the axis O.
- the posture of the rotating shaft 56 is not limited to the third embodiment, and the rotating shaft 56 may be arranged along the outer wall surface of the back surface portion 39b as a modification (not shown).
- the oil pump 42 includes a drive source such as a pump motor 55 and is attached and fixed to the outer wall surface of the main body casing 39 by a connecting means of a bolt 63.
- the oil pump is separate from the speed reduction unit 31 and is not driven by the rotating shaft of the speed reduction unit 31. As a result, the degree of freedom of arrangement of the oil pump 42 is increased, and the oil pump 42 can be easily arranged close to the king pin K.
- FIG. 12 is a view showing a state in which the in-wheel motor drive device and its peripheral structure according to the fourth embodiment of the present invention are viewed from the rear of the vehicle.
- the in-wheel motor drive device 10 disposed in the inner space region of the road wheel W is connected to a vehicle body (not shown) via the suspension device 100.
- the suspension device 100 is, for example, a strut suspension device, and includes a lower arm 101 extending in the vehicle width direction, and a damper 102 disposed above the lower arm 101 and extending in the vertical direction.
- the lower arm 101 is rotatably connected to the vehicle body side member via a cylindrical rubber bush (not shown) at the vehicle width direction inner ends 101b and 101c, and has the vehicle width direction inner ends 101b and 101c as base ends.
- the outer end 101d can be swung up and down with the free end.
- the outer end 101 d in the vehicle width direction is connected to the lower part of the in-wheel motor drive device 10 via the ball joint 103.
- the in-wheel motor drive device 10 can change the direction freely with respect to the lower arm 101.
- the damper 102 extends in the vertical direction along the axis of a coil spring (not shown) and constitutes a strut of a strut suspension device together with the coil spring.
- the damper 102 and the coil spring are also referred to as a shock absorber.
- the lower end of the damper 102 is coupled to the upper part of the in-wheel motor drive device 10.
- the upper end of the damper 102 (not shown) is connected to the vehicle body side member.
- FIG. 13 is a developed cross-sectional view specifically showing the in-wheel motor drive device of the embodiment.
- components that are the same as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted as appropriate, and different components are mainly described.
- the outer ring 13 of the fourth embodiment is fixed to the main body casing 39 via a steel hub attachment 61.
- the hub attachment 61 is provided with a plurality of female screw holes 61b and 61c
- the outer ring 13 is provided with a plurality of through holes 13h
- the front portion 39f is provided with a plurality of through holes 39k
- the inner side in the vehicle width direction is provided.
- Each female screw hole 61b and each through-hole 13h on the outer side in the vehicle width coincide with each other
- each female screw hole 61c on the outer side in the vehicle width direction and each through-hole 39k on the inner side in the vehicle width coincide with each other.
- the bolts 61d are passed through the through holes 13h from the outside in the vehicle width direction, the shafts of the bolts 61d are screwed into the female screw holes 61b, and the heads of the bolts 61d are fastened to fix the outer ring 13 to the hub attachment 61.
- a bolt 61e is passed through the through hole 39k from the inner side in the vehicle width direction, the shaft portion of the bolt 61e is screwed into the female screw hole 61c, and the head portion of the bolt 61e is fastened to connect the front portion 39f to the hub attachment 61. Fix it.
- the outer diameter Rp of the oil pump 42 is smaller than the outer diameter Rb of the rolling bearing 38b (Rp ⁇ Rb).
- the outer diameter Rp here means the outer diameter of the outer rotor 44.
- the outer diameter Rb means the outer diameter of the outer race.
- the pump 42 can be assembled from the outside in the vehicle width direction (outboard side), and the assembly of the pump 42 is improved. Further, regarding the processing of the back surface portion 39b in which the pump 42 is provided in the main body casing 39, since both the fitting portion 39r of the rolling bearing 38b and the pump housing 45 can be processed from the same side (vehicle width direction outer side), the coaxiality is increased. Cheap. When the coaxiality between the oil pump 42 and the output shaft 38 is good, the rotation loss of the oil pump 42 can be reduced and the pump efficiency is improved.
- the bolt 52 as a fixing means for fixing the pressing member 51 to the back surface portion 39b overlaps with the rolling bearing 38b when viewed in the direction of the axis O.
- the outer diameter of the oil pump 42 can be increased to the same extent as the inner diameter of the rolling bearing, and the pump discharge amount can be increased.
- FIG. 14 is a view showing the inner wall surface of the back surface portion 39b of the main body casing 39 of the fourth embodiment, as seen from the vehicle width direction outer side (outboard side) to the vehicle width direction inner side (inboard side) in the axis O direction.
- Yes. 14 corresponds to FIG. 2 described above, and for the schematic configuration of the back surface portion 39b, see also the description regarding FIG.
- FIG. 15 is a perspective view showing the inner wall surface of the back surface portion 39b shown in FIG.
- FIG. 16 is a perspective view showing a state in which the rolling bearings 32b, 35b, and 38b are attached to the inner wall surface of the back surface portion 39b shown in FIG.
- a notch-shaped relief portion 39s is formed in the vicinity of each bolt 52 in the inner wall surface of the back surface portion 39b.
- Each relief portion 39s is arranged so as to coincide with a screw hole screwed into the bolt 52.
- the plurality of relief portions 39 s are arranged on a circle centering on the axis O. Such a circle is the raceway surface of the rolling bearing 38b.
- each relief portion 39s is arranged on the outer diameter side of the rolling bearing 38b.
- each escape portion 39 s extends from one end surface to the other end surface in the axis O direction of the rolling bearing 38 b.
- each relief part 39s serves as the lubricating oil groove of the rolling bearing 38b.
- the lubricating oil in the internal space passes through the relief portion 39s and the axial O direction of the rolling bearing 38b. Lubricate the other end. Therefore, it is not necessary to separately provide a lubricating oil groove for lubricating the rolling bearing 38b, and the cost can be reduced.
- FIG. 17 is an exploded perspective view showing the output shaft 38 and the oil pump 42.
- the other end of the output shaft 38 in the axis O direction is made thinner than one region of the output shaft 38 in the axis O direction.
- a pair of flat surfaces 38f and 38f are formed on the outer periphery of the other end portion 38d at intervals in the circumferential direction of 180 °.
- the pair of flat surfaces 38f are formed so as to cut out the outer peripheral surface of the output shaft 38, and constitute a two-surface width parallel to each other.
- a pair of flat surfaces 43b and 43b are also formed on the inner periphery of the inner rotor 43 at intervals of 180 ° in the circumferential direction.
- the pair of planes 43b are parallel and face each other, forming a two-plane width.
- the inner rotor 43 is disposed at the center of the outer rotor 44.
- the other end of the output shaft 38 in the direction of the axis O passes through the center hole of the pressing member 51 and is inserted into the center hole of the inner rotor 43, and the widths of these two surfaces are engaged with each other, so that the output shaft 38 cannot be relatively rotated. Connected to the inner rotor. As a result, the oil pump 42 is drivingly coupled to the output shaft 38.
- the oil pump 42 is driven by the output shaft 38, it is not necessary to separately provide a pump shaft, and the cost can be reduced. Further, the coaxiality between the output shaft 38 and the oil pump 42 is easily obtained by the engagement between the two widths, and the rotation loss of the oil pump 42 can be reduced to increase the pump efficiency. If the pump efficiency is good, the oil pump 42 can be made compact.
- FIG. 18 is a diagram showing the inside of the speed reduction unit 31 of the fourth embodiment, and shows a state seen from the outside in the vehicle width direction.
- the oil storage part 41 formed in the lower part of the speed reduction part 31 is directly below the axis M of the motor part 21 and is arranged in front of the axis O.
- the bottom wall 39t that is in the shape of a saucer and defines the oil reservoir 41 is connected to an arc-shaped bottom wall 39u that covers the output gear 37 from below, with a climbing gradient toward the rear of the vehicle.
- the bottom walls 39t and 39u are a part of the main body casing 39.
- the oil level L1 stored in the oil storage unit 41 is lower than the output gear 38.
- the bottom wall 39u is substantially equal to the oil level L1 or higher than the oil level L1, and becomes higher as the distance from the oil level L1 to the rear of the vehicle increases.
- the oil surface L2 inclined so as to become higher from the front to the rear of the vehicle extends to the lower part of the output gear 38, and lubricating oil is supplied to the output gear 38.
- the output gear 38 can be intensively lubricated.
- the lubricating oil is not supplied to the output gear 38 at times other than acceleration. As described above, since the lubricating oil is supplied to the output gear 38 only when necessary, the rotational resistance of the output gear 38 due to the lubricating oil is reduced, and the efficiency is improved.
- the in-wheel motor drive device 10 is disposed in the inner space region of the road wheel W (FIG. 7), it often receives a large external force from the road surface or the like, and the oil level is higher than the wheel drive motor device mounted on the vehicle body. Fluctuation is large.
- the suction port 48 b of the suction passage 48 is disposed in the vehicle rear portion in the oil reservoir 41.
- the oil pump 42 (FIG. 13) coincides with the axis O
- the oil reservoir 41 is disposed forward and below the axis O
- the suction port 48b of the suction passage 48 is behind the oil reservoir 42 in the vehicle. Placed in the section.
- the lubricating oil sucked from the suction port 48b is supplied to the oil pump 42 (FIG. 3) through the suction passage 48.
- the lubricating oil is supplied to the motor unit 21 through 49 to cool the motor unit 21.
- the lubricating oil passes through the speed reduction unit 31, lubricates the speed reduction unit 31, and then returns to the oil storage unit 41. In this manner, the lubricating oil recirculates in the in-wheel motor drive device 10.
- the oil reservoir 41 is provided with an oil temperature sensor 64 that detects the temperature of the lubricating oil.
- the oil temperature sensor 64 is fixed in the vicinity of the suction port 48 b with a bracket 65 and a bolt 66. By arranging the oil temperature sensor 64 in the vicinity of the suction port 48b in this way, the temperature of the lubricating oil supplied to the motor unit 21 can be measured, and poor cooling of the motor unit 21 can be prevented.
- the in-wheel motor drive device according to the present invention is advantageously used in electric vehicles and hybrid vehicles.
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Abstract
インホイールモータ駆動装置は、車輪ハブ軸受部(11)と、転舵輪(W)を駆動するモータ部と、モータ部の回転を減速して車輪ハブ軸受部に伝達する減速部と、減速部を潤滑する潤滑油を貯留するオイルタンクと、オイルタンクから潤滑油を吸入して減速部またはモータ部へ吐出するオイルポンプ(42)とを備え、オイルポンプ(42)は転舵輪(W)の走行方向にみて転舵輪(W)の転動中心になるキングピン(K)と重なるよう配置される。
Description
本発明は、車輪の内部に配置されるインホイールモータ駆動装置に関し、特にインホイールモータ駆動装置の内部に潤滑油を循環させるオイルポンプの配置に関する。
特開2017-159883号(特許文献1)に記載されるインホイールモータは、モータの出力回転を減速して車輪に伝達する減速部と、減速部に潤滑油を循環させるオイルポンプを備える。特許文献1のオイルポンプは、減速部の減速部回転軸とは別に設けられたオイルポンプ軸に連結され、オイルポンプ軸に設けられるオイルポンプ軸歯車が減速部の出力歯車と噛合して駆動される構造となっている。オイルポンプは、車軸から車両前後方向に離れて配置される。そうすることで、インホイールモータの軸線方向寸法を短縮し小型化することが可能となる。
インホイールモータを具備する車輪には、左右に転舵する転舵輪と、左右に転舵しない非転舵輪がある。転舵輪が転舵する際の中心軸線(以下、キングピンという)は上下方向に延び、車輪が回転する中心軸線(以下、車軸という)と交差するか、車軸に極めて近くなるよう配置される。例えばインホイールモータがストラット式サスペンション装置で車体に取り付けられる場合、キングピンはストラットマウント中心とロアボールジョイントを結んだ直線であり、一般的には車軸方向から見て車軸付近を通る。
特許文献1記載のインホイールモータが転舵輪を駆動する場合、改善すべき点があることを本発明者は見いだした。つまり出力歯車の中心は車軸に一致し、オイルポンプ軸歯車は出力歯車と噛合するため、オイルポンプはオイルポンプ軸歯車の半径および出力歯車の半径の合計の距離だけ、キングピンから遠ざかってしまう。そうすると転舵輪が左方あるいは右方へ転舵する際にオイルポンプの振れ回りが発生する。
オイルポンプの振れ回りにより、オイルポンプに負荷が掛かり、ポンプ効率が低下する虞がある。またオイルポンプの振れ回りによりオイルポンプに偏荷重が作用して発熱し、アルミニウム等からなるオイルポンプのハウジングと鉄等からなるオイルポンプのロータの線膨張係数の違いで隙間ができ振動が発生する虞がある。
本発明は、上述の実情に鑑み、転舵輪を駆動するインホイールモータに好適なオイルポンプの配置構造を提供することを目的とする。
この目的のため本発明によるインホイールモータ駆動装置は、転舵輪と結合するハブ輪を回転自在に支持する車輪ハブ軸受部と、転舵輪を駆動するモータ部と、モータ部の回転を減速して車輪ハブ軸受部に伝達する減速部と、減速部を潤滑する潤滑油を貯留するオイルタンクと、オイルタンクから潤滑油を吸入して減速部またはモータ部へ吐出するオイルポンプとを備え、オイルポンプは転舵輪の走行方向にみて転舵輪の転舵中心になるキングピンと重なるよう配置される。
かかる本発明によれば、オイルポンプは、インホイールモータを転舵輪の走行方向に見て、キングピンと重なることから、転舵輪が左右に転舵してもオイルポンプの振れ回りを小さくすることができる。したがって、オイルポンプの性能低下を抑制できる。なお転舵輪の走行方向は転舵輪の操舵角に対応する。例えば操舵角が0°のとき、転舵輪の走行方向は車両直進方向になる。あるいは例えば操舵角が±α°のとき、転舵輪の走行方向は車両直進方向から±α°になる。つまり転舵輪の走行方向は、車輪ハブ軸受部の軸線(車軸)と直交する。
本発明の好ましい局面としてオイルポンプは、車輪ハブ軸受部の軸線方向にみてキングピンと重なるよう配置される。かかる局面によれば、キングピンがオイルポンプと交差することから、オイルポンプの振れ回りをなくすことができ、オイルポンプの性能低下を防止できる。
オイルポンプの構造は特に限定されない。本発明の一局面としてオイルポンプは、減速部の減速部回転軸に連結されるロータと、ロータを収容するハウジングと、ロータをハウジング内に保持する押さえ部材を有し、ハウジングは減速部の外郭を構成する減速部ケーシングの内壁面に形成される凹部であり、押さえ部材は減速部ケーシングの内壁面に取付固定される。かかる局面によれば、オイルポンプのロータおよび押さえ部材が減速部の内部に配設されることから、減速部の内部からオイルポンプを組み立てることができる。
本発明の他の局面としてオイルポンプは、ロータと、ロータを収容するハウジングを有し、減速部の減速部回転軸によって駆動され、減速部回転軸は、減速部の外郭を構成する減速部ケーシングを貫通して減速部ケーシングの外壁面から突出し、ロータに連結され、ハウジングは減速部ケーシングの外壁面に形成される凹部である。かかる局面によれば、オイルポンプのロータおよび押さえ部材が減速部の外部に配設されることから、例えばインホイールモータ駆動装置の外部からオイルポンプを組み立てることができる。
オイルポンプを駆動する減速部回転軸は、特に限定されない。例えば減速部が3軸の平行軸歯車減速機である場合、モータ回転軸に連結される入力軸と、ハブ輪に連結される出力軸と、入出力軸間に介在する中間軸のうち、いずれかの減速部回転軸がオイルポンプに連結される。本発明の一局面として減速部回転軸は、一方端でハブ輪に連結され、他方端でロータに連結される。かかる局面によれば、ハブ輪に連結される出力軸に連結されることから、減速部の中で最も低回転である減速部回転軸でオイルポンプを駆動することができ、オイルポンプの負担を少なくすることができる。
本発明の他の局面としてオイルポンプは、モータ部および減速部とは別体であってポンプ駆動源を有し、連結手段によってモータ部または減速部に取付固定される。かかる局面によれば、別体のオイルポンプを連結手段で減速部ケーシングまたはモータ部ケーシングの外壁面に取付固定することから、オイルポンプの配置の自由度が大きくなり、オイルポンプをキングピンに近づけて配置し易くなる。別体のオイルポンプは、減速部の回転軸によって駆動されない。別体のオイルポンプは例えば電動ポンプであり、駆動源として駆動モータを内蔵する。
このように本発明によれば、オイルポンプの振れ回りを低減することができる。したがってオイルポンプは本来の性能を発揮することができる。
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形態になるインホイールモータ駆動装置を示す展開断面図である。図2は第1実施形態の内部を示す模式的な横断面図であり、軸線O方向に車幅方向外側(アウトボード側)から車幅方向内側(インボード側)をみている。図面の煩雑さを回避にするため図2では、各歯車を歯先円で表す。図2において、紙面右側は車両後方を表し、紙面左側は車両前方を表し、紙面上側は車両上方を表し、紙面下側は車両下方を表す。図1で表される断面は、図2に示す軸線Mおよび軸線Nを含む平面と、軸線Nおよび軸線Oを含む平面を、この順序で接続した展開平面である。
図3は第1実施形態のオイル通路を示す縦断面図である。図4は第1実施形態のキングピンおよびオイルポンプの位置関係を示す縦断面図であり、車輪の走行方向からみた状態を表す。車輪の走行方向とは車軸方向と直交する方向をいい、車輪が路面を転がる向きをいう。車輪が転舵しない状態で、車輪の走行方向は車両前後方向と平行になる。図4において紙面上側は車両上方を表し、紙面下側は車両下方を表す。図3および図4において、紙面右側は車幅方向内側(インボード側)を表し、紙面左側は車幅方向外側(アウトボード側)を表す。
図1に示すように、インホイールモータ駆動装置10は、車輪の中心に設けられる車輪ハブ軸受部11と、車輪を電気駆動するモータ部21と、モータ部の回転を減速して車輪ハブ軸受部11に伝達する減速部31とを備える。モータ部21および減速部31は、車輪ハブ軸受部11の軸線Oからオフセットして配置される。軸線Oは車幅方向に延び、車軸に一致する。軸線O方向位置に関し、車輪ハブ軸受部11はインホイールモータ駆動装置10の軸線方向一方(アウトボード側)に配置され、モータ部21はインホイールモータ駆動装置10の軸線方向他方(インボード側)に配置され、減速部31はモータ部21よりも軸線方向一方に配置され、減速部31の軸線方向位置が車輪ハブ軸受部11の軸線方向位置と重なる。
インホイールモータ駆動装置10は、電動車両の車輪を駆動する車両用モータ駆動装置である。インホイールモータ駆動装置10は、図示しない車体に連結される。インホイールモータ駆動装置10は、電動車両を時速0~180km/hで走行させることができる。
インホイールモータ駆動装置10は、キングピンKを具備する図示しないサスペンション装置を介して、車体に取り付けられる。またインホイールモータ駆動装置10は、図示しないタイロッドを介して操舵装置と連結する。操舵装置は電動車両の図示しない車体に搭載される。これによりインホイールモータ駆動装置および車輪は、キングピンK回りに転舵する。つまり本実施形態のインホイールモータ駆動装置10と結合する車輪は転舵輪である。
車輪ハブ軸受部11は、回転内輪・固定外輪とされ、車輪のロードホイールW(図4)と結合する回転輪(ハブ輪)としての内輪12と、内輪12の外径側に同軸に配置される固定輪としての外輪13と、内輪12と外輪13との間の環状空間に配置される複数の転動体14を有する。
図1に示すように外輪13は本体ケーシング39の正面部分39fに形成される開口39pを貫通する。本体ケーシング39とは、減速部31の外郭を含むケーシングをいい、減速部31の回転要素(減速部回転軸および歯車)を収容する。正面部分39fは、本体ケーシング39のうち減速部31の軸線O方向一方端を覆うケーシング壁部である。
外輪13の外周面には周方向で異なる位置に複数の外輪突出部13gがさらに設けられる。外径方向に突出する各外輪突出部13gには雌ねじ孔が穿設される。また外輪突出部13gにはハブアタッチメント61が隣接して配置される。ハブアタッチメント61には貫通孔が複数形成される。ハブアタッチメント61の各雌ねじ孔および外輪13の各貫通孔は、軸線Oと平行に延び、互いに一致する。外輪13の雌ねじ孔およびハブアタッチメント61の貫通孔には軸線O方向他方側から第1ボルト62が通され、第1ボルト62の軸部はハブアタッチメント61の貫通孔を貫通し、第1ボルト62の先端部は外輪突出部13gの雌ねじ孔に螺合し、第1ボルト62の頭部がハブアタッチメント61に当接することにより、外輪13は第1ボルト62によってハブアタッチメント61に確りと取付固定される。
内輪12は、外輪13よりも長い筒状体であり、外輪13の中心孔に通される。外輪13からインホイールモータ駆動装置10の外部へ突出する内輪12の軸線O方向一方端部には、結合部12fが形成される。結合部12fは周方向に間隔をあけて設けられる突起であり、ブレーキディスクBDおよびロードホイールWと同軸に結合するための結合部を構成する。内輪12は、結合部12fで車輪のロードホイールWと結合し、車輪と一体回転する。
内輪12および外輪13間の環状空間には、複数列の転動体14が配置される。内輪12の軸線O方向中央部の外周面は、第1列に配置される複数の転動体14の内側軌道面を構成する。内輪12の軸線O方向他方端部外周には内側軌道輪12rが嵌合する。内側軌道輪12rの外周面は、第2列に配置される複数の転動体14の内側軌道面を構成する。外輪13の軸線O方向一方端部の内周面は、第1列の転動体14の外側軌道面を構成する。外輪13の軸線O方向他方端部の内周面は、第2列の転動体14の外側軌道面を構成する。内輪12および外輪13間の環状空間には、シール材16がさらに介在する。シール材16は環状空間の両端を封止して、塵埃および異物の侵入を阻止する。
内輪12の軸線O方向他方端の中心孔には減速部31の出力軸38が差し込まれて嵌合する。かかる嵌合は、スプライン嵌合あるいはセレーション嵌合である。スプライン嵌合の場合には、内輪12および出力軸38の相対回転を禁止するが、内輪12および出力軸38間には径方向隙間があり、この径方向隙間は内輪12および出力軸38が若干の折れ角で相対的に傾斜することを許容する。
図4には、インホイールモータ駆動装置10の内輪12と結合するブレーキディスクBDおよび車輪のロードホイールWを示す。インホイールモータ駆動装置10はロードホイールWの内空領域に収容される。ただしモータ部21はロードホイールWの内空領域から車幅方向内側へはみ出してもよい。ロードホイールWの外周部(リム)にはタイヤTが取付固定される。なお図4では、車輪のロードホイールWの下半分およびタイヤTの下半分を示し、車輪の上半分を図略する。
図1に示すようにハブアタッチメント61には、軸線Oと平行に延びる貫通孔が形成され、該貫通孔に軸線O方向一方から第2ボルト15が通される。本体ケーシング39には雌ねじ穴39hが形成され、該雌ねじ穴39hに第2ボルト15の先端部が螺合する。この雌ねじ穴39hは正面部分39fの外側壁面から穿設される有底穴であり、減速部31の内部と接続しない。第2ボルト15の頭部がハブアタッチメント61に当接し、第2ボルト15の軸部がハブアタッチメント61の貫通孔を貫通し、第2ボルト15の先端部が本体ケーシング39の雌ねじ穴39hに螺合することにより、ハブアタッチメント61は第2ボルト15によって本体ケーシング39に確りと取付固定される。
本体ケーシング39の壁厚は概ね均一であるが、正面部分39fの壁厚は均一ではなく、一部が他の部分よりも肉厚に形成される。かかる肉厚部39gには雌ねじ穴39hが穿設される。
図1に示すようにモータ部21は、モータ回転軸22、ロータ23、ステータ24、およびモータケーシング29を有し、この順序でモータ部21の軸線Mから外径側へ順次配置される。モータ部21は、インナロータ、アウタステータ形式のラジアルギャップモータであるが、他の形式であってもよい。例えば図示しなかったがモータ部21はアキシャルギャップモータであってもよい。モータケーシング29はステータ24の外周を包囲する。モータケーシング29の軸線M方向一方端は本体ケーシング39の背面部分39bと結合する。モータケーシング29の軸線M方向他方端は、板状のモータケーシングカバー29vで封止される。背面部分39bは、本体ケーシング39のうち減速部31の軸線M方向(軸線O方向)他方端を覆うケーシング壁部である。
本体ケーシング39およびモータケーシング29は、インホイールモータ駆動装置10の外郭をなすケーシングを構成する。以下の説明において本体ケーシング39およびモータケーシング29の一部を、単にケーシングともいう。
ステータ24は円筒形状のステータコア25と、該ステータコア25に巻回されたコイル26を含む。ステータコア25はリング状の鋼板を軸線M方向に積層してなる。
モータ回転軸22の両端部は、転がり軸受27,28を介して、本体ケーシング39の背面部分39bと、モータ部21のモータケーシングカバー29vに回転自在に支持される。
モータ回転軸22およびロータ23の回転中心になる軸線Mは、車輪ハブ軸受部11の軸線Oと平行に延びる。つまりモータ部21は、車輪ハブ軸受部11の軸線Oから離れるようオフセットして配置される。例えば図2に示すようにモータ部の軸線Mは、軸線Oから車両前後方向にオフセットして、具体的には軸線Oよりも車両前方、に配置される。
減速部31は、モータ部21のモータ回転軸22と同軸に結合する入力軸32と、入力軸32の外周面に同軸に設けられる入力歯車33と、複数の中間歯車34,36と、これら中間歯車34,36の中心と結合する中間軸35と、車輪ハブ軸受部11の内輪12に連結される出力軸38と、出力軸38の外周面に同軸に設けられる出力歯車37と、これら複数の歯車および減速部回転軸を収容する本体ケーシング39を有する。本体ケーシング39は減速部31の外郭をなすことから減速部ケーシングともいう。
入力歯車33は外歯のはすば歯車である。入力軸32は中空構造であり、入力軸32の中空孔32hにモータ回転軸22の軸線方向一方端部が差し込まれて相対回転不可能にスプライン嵌合(セレーションも含む、以下同じ)する。入力軸32は入力歯車33の両端側で、転がり軸受32a,32bを介して、本体ケーシング39の正面部分39fおよび背面部分39bに回転自在に支持される。
減速部31の中間軸35の回転中心になる軸線Nは軸線Oと平行に延びる。中間軸35の両端は、転がり軸受35a,35bを介して、本体ケーシング39の正面部分39fおよび背面部分39bに回転自在に支持される。中間軸35の軸線N方向他方端部には、第1中間歯車34が同軸に設けられる。中間軸35の軸線N方向中央領域には、第2中間歯車36が同軸に設けられる。
ここで附言すると、第1中間歯車34の軸線N方向他方端面には凹部が形成され、かかる凹部内に軸受35bが収納される。これにより軸受35bの軸線N方向位置と第1中間歯車34の歯面の軸線N方向位置とが重なり、中間軸35の長さが短縮される。
第1中間歯車34および第2中間歯車36は、外歯のはすば歯車であり、第1中間歯車34の径が第2中間歯車36の径よりも大きい。大径の第1中間歯車34は、第2中間歯車36よりも軸線N方向他方側に配置されて、小径の入力歯車33と噛合する。小径の第2中間歯車36は、第1中間歯車34よりも軸線N方向一方側に配置されて、大径の出力歯車37と噛合する。
中間軸35の軸線Nは、図2に示すように、軸線Oおよび軸線Mよりも上方に配置される。また中間軸35の軸線Nは、軸線Oよりも車両前方、軸線Mよりも車両後方に配置される。減速部31は、車両前後方向に間隔を空けて配置されて互いに平行に延びる軸線O,N,Mを有する3軸の平行軸歯車減速機であり、2段階に減速される。
説明を図1に戻すと出力歯車37は外歯のはすば歯車であり、出力軸38の軸線O方向中央部に同軸に設けられる。出力軸38は軸線Oに沿って延びる。出力軸38の軸線O方向一方端部は、内輪12の中心孔に差し込まれて相対回転不可能に嵌合する。出力軸38の軸線O方向中央部は、転がり軸受38aを介して、本体ケーシング39の正面部分39fに回転自在に支持される。出力軸38の軸線O方向他方端部は、転がり軸受38bを介して、本体ケーシング39の背面部分39bに回転自在に支持される。
ここで附言すると、出力歯車37の軸線O方向一方端面には環状凹部37cが形成され、環状凹部37c内に転がり軸受38aが収納される。これにより転がり軸受38aの軸線O方向位置と出力歯車37の歯面の軸線O方向位置とが重なり、出力軸38の長さが短縮される。
環状凹部37cは軸線Oを中心とする。本体ケーシング39の正面部分39fには、環状凹部37cに受け入れられる環状凸部39jが形成される。これら環状凹部37cの内径側部分と環状凸部39jの内径側部分との間には転がり軸受38aが設けられる。これにより出力軸38の軸線O方向中央部は、転がり軸受38aを介して、本体ケーシング39の正面部分39fに回転自在に支持される。
図1に示すように減速部31は、小径の駆動歯車と大径の従動歯車の噛合、即ち入力歯車33と第1中間歯車34の噛合、また第2中間歯車36と出力歯車37の噛合、により入力軸32の回転を減速して出力軸38に伝達する。減速部31の入力軸32から出力軸38までの回転要素は、モータ部21の回転を内輪12に伝達する駆動伝達経路を構成する。
本体ケーシング39は、これまで説明した正面部分39fおよび背面部分39bの他、筒状部分を含む。当該筒状部分は、互いに平行に延びる軸線O、N、Mを取り囲むように減速部31の内部部品を覆う。板状の正面部分39fは、減速部31の内部部品を軸線方向一方側から覆い、筒状部分の一方端と結合する。板状の背面部分39bは、減速部31の内部部品を軸線方向他方側から覆い、筒状部分の他方端と結合する。本体ケーシング39の背面部分39bは、モータケーシング29と結合し、減速部31の内部空間およびモータ部21の内部空間を仕切る隔壁でもある。モータケーシング29は本体ケーシング39に支持されて、本体ケーシング39から軸線方向他方側へ突出する。
本体ケーシング39は、減速部31の内部空間を区画し、減速部31の全ての回転要素(減速部回転軸および歯車)を内部空間に収容する。図2に示すように本体ケーシング39の下部は、オイル貯留部41とされる。オイル貯留部41はモータ部21の下部から下方へ突出するよう設けられる。本体ケーシング39の内部空間の下部を占めるオイル貯留部41には、モータ部21および減速部31を潤滑する潤滑油が貯留する。
入力軸32と、中間軸35と、出力軸38は、上述した転がり軸受によって両持ち支持される。これらの転がり軸受32a,35a,38a,32b,35b,38bはラジアル軸受である。
出力軸38の軸線O方向他方端部38dは、転がり軸受38bよりもさらに軸線O方向他方へ突出する。他方端部38dは、出力軸38の残りの部分よりも細く形成され、オイルポンプ42に連結される。
オイルポンプ42は、インナロータ43、アウタロータ44、ポンプハウジング45、吸入口46、吐出口47、および押さえ部材51を有するトロコイドポンプ、あるいはサイクロイドポンプ、あるいはインボリュートギヤポンプである。ポンプハウジング45は背面部分39bの内壁面に形成される円形の凹部である。背面部分39bの内壁面は軸線O方向一方へ指向し、ポンプハウジング45は軸線O方向他方に向かって窪んでいる。このためポンプハウジング45は軸線O方向他方端に平坦な円形の底面を有する。背面部分39bの内壁面とは、減速部31の内部空間と対面する面をいう。
ポンプハウジング45はアウタロータ44を収容する。アウタロータ44は筒状であり、中心孔にインナロータ43を収容する。インナロータ43は筒状であり、中心孔に他方端部38dを差し込まれて相対回転不能に連結される。
図4に示すように、ポンプハウジング45の軸線O方向一方に位置するポンプハウジング45の開口は押さえ部材51で覆われる。図2に示すように押さえ部材51は、円形の板材であり、他方端部38dが貫通する中心孔を有する。押さえ部材51の外縁は、ボルト52等の固定手段で背面部分39bの内壁面に取付固定される。押さえ部材51は背面部分39bと軸線O方向に対面し、インナロータ43およびアウタロータ44をポンプハウジング45内に保持する。これによりインナロータ43およびアウタロータ44は押さえ部材51および背面部分39b間で軸線O方向位置を規制される。押さえ部材51およびボルト52は、減速部31の内部で転がり軸受38bよりも軸線O方向他方に配置される。
ポンプハウジング45の底面には、窪み形状の吸入口46が形成される。さらにポンプハウジング45の底面には、吸入口46とは異なる位置に窪み形状の吐出口47が形成される。吸入口46および吐出口47間には軸線Oが延びている。吸入口46および吐出口47はインナロータ43およびアウタロータ44が隣接する。吸入口46は吸入通路48の上端と接続する。吸入通路48の下端はオイル貯留部41に配置される。吐出口47は吐出通路49の一端と接続する。吐出通路49の他端は図3に示すようにモータ部21の内部空間と接続する。また図示はしなかったが吐出通路49の他端は減速部31の内部空間と接続する。
ここで附言すると図3に示すように潤滑油が流れる吐出通路49は、背面部分39bの壁体と、モータケーシング29の壁体と、モータケーシングカバー29vの壁体に形成される。具体的にはこれら3部材の壁体に形成される通路がこの順序で直列に接続されて、1本の通路を構成する。また図示はしなかったが吸入通路48も背面部分39bの壁体に形成される。
図5は軸線Oに直角な断面でオイルポンプ42を切断し、その切断面を示す断面図である。インナロータ43の外周面およびアウタロータ44の内周面は、波形の断面を有し、互いに係合する。これらの波形はトロコイド曲線、あるいはサイクロイド曲線、あるいはインボリュート曲線で構成される。アウタロータ44の波数はインナロータ43の波数よりも1つ多い。ポンプハウジング45およびアウタロータ44は軸線Oと同軸に配置されるが、インナロータ43は軸線Oから偏心する。このためインナロータ43の外周面およびアウタロータ44の内周面間には、インナロータ43の偏心方向とは反対方向に空所が区画される。
減速部31の出力軸38が回転すると、インナロータ43も回転し、アウタロータ44が共回りして、空所が吸入口46および吐出口47間を行き来する。これによりオイルポンプ42はオイルを吸入口46から吸入して吐出口から吐出し、モータ部21および減速部31に潤滑油を供給する。これによりモータ部21および減速部31は潤滑および冷却される。
本実施形態のインホイールモータ駆動装置10によって駆動される車輪(図4中、ロードホイールWおよびタイヤT)は転舵輪である。このためインホイールモータ駆動装置10を車体に連結する図示しないサスペンション装置は、インホイールモータ駆動装置10の転舵を許容する。車輪およびインホイールモータ駆動装置10はキングピンKを中心として転舵する。図4に示すように車輪の走行方向にみてオイルポンプ42はキングピンKと重なる。また図2に示すように軸線O方向にみてオイルポンプ42はキングピンKと重なる。
キングピンKは、例えばインホイールモータ駆動装置10の下部とサスペンション装置を相対回動可能に連結するロアボールジョイントと、インホイールモータ駆動装置10の上部とサスペンション装置を相対回動可能に連結するアッパボールジョイントを結ぶ仮想直線である。あるいはキングピンKは、例えばインホイールモータ駆動装置10の下部とサスペンション装置を相対回動可能に連結するロアボールジョイントと、インホイールモータ駆動装置10の上部を車体に連結するストラットの上端を結ぶ直線である。キングピンKはサスペンション装置の構造により決定される。
キングピンKは、上下方向に延びるが、水平な路面に直角である必要はなく、傾斜してもよい。図4に示すように本実施形態では、キングピンKが上方へ向かうほど車幅方向外側から内側になるよう、傾斜する。
ところで本実施形態のオイルポンプ42は図4に示すように転舵輪の走行方向に見てキングピンKと重なることから、転舵輪が左右に転舵してもオイルポンプ42の振れ回りを小さくすることができる。したがって振れ回りを原因とするオイルポンプ42の性能低下を抑制できる。
また本実施形態のオイルポンプ42は、図2に示すように軸線O方向、つまり転舵輪の車軸方向、にみてキングピンKと重なる。つまりキングピンKがオイルポンプ42と交差することから、オイルポンプ42の振れ回りをなくすか少なくすることができ、オイルポンプ42の性能低下を防止できる。
また本実施形態のオイルポンプ42は、減速部31の減速部回転軸になる出力軸38に連結されるインナロータ43と、インナロータ43を収容するポンプハウジング45と、ロータ43をポンプハウジング45内に保持する押さえ部材51を有し、ポンプハウジング45は、減速部31の外郭を構成する本体ケーシング39の内壁面に形成される凹部であり、押さえ部材51は本体ケーシング39の内壁面にボルト52で取付固定される。このようにオイルポンプ42のインナロータ43および押さえ部材51が減速部31の内部に配設されることから、減速部31の内部からオイルポンプ42を組み立てることができる。
また本実施形態の出力軸38は、軸線O方向一方端で内輪12に連結され、軸線O方向他方端でインナロータ43に連結されることから、オイルポンプ42は減速部31の複数の減速部回転軸の中で回転速度が最も遅い出力軸38に駆動され、高回転速度とされない。したがってオイルポンプ42の負担を少なくすることができる。
次に本発明の第2実施形態を説明する。図6は第2実施形態を示す縦断面図であり、前述した図1と同じ見方でインホイールモータ駆動装置を表す。図7は第2実施形態を示す背面図であり、車幅方向内側(インボード側)からインホイールモータ駆動装置を表す。図7において、紙面右側は車両前方を表し、紙面左側は車両後方を表し、紙面上側は車両上方を表し、紙面下側は車両下方を表す。なお図7では、ケーシングの一部を切り欠いてオイルポンプ42を露出させている。図8は第2実施形態のオイル通路を示す縦断面図であり、前述した図3と同じ見方でインホイールモータ駆動装置を表す。図9は第2実施形態のキングピンおよびオイルポンプの位置関係を示す縦断面図であり、前述した図4と同じ見方でインホイールモータ駆動装置を表す。
第2実施形態のインホイールモータ駆動装置20につき、前述した実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。第2実施形態では本体ケーシング39の外壁面にオイルポンプ42を設ける。
背面部分39bには貫通孔39mが形成される。背面部分39bの外壁面には筒状壁部39nを立設される。筒状壁部39nは、貫通孔39mと同軸に配置され、背面部分39bから軸線O方向他方へ突出する。筒状壁部39nの内周面は、ポンプハウジング45を構成する。このようにポンプハウジング45は、本体ケーシング39の外壁面に形成される凹部である。
減速部31の減速部回転軸である出力軸38は、貫通孔39mを貫通して背面部分39bの外壁面から突出する。出力軸38の軸線O方向他方端部は、ポンプハウジング45内でインナロータ43に連結される。これによりインナロータ43は出力軸38と共に回転する。
筒状壁部39nの軸線O方向他方端は蓋部材53によって封止される。蓋部材53はボルト54等の連結手段によって筒状壁部39nに取付固定される。蓋部材53は背面部分39bと軸線O方向に対面し、インナロータ43およびアウタロータ44をポンプハウジング45内に保持する。これによりインナロータ43およびアウタロータ44は蓋部材53および背面部分39b間で軸線O方向位置を規制される。蓋部材53およびボルト54は減速部31の外部に配置される。
蓋部材53には、吸入口46および吐出口47が設けられる。吸入口46および吐出口47は蓋部材53の軸線O方向一方端面に形成されて、インナロータ43およびアウタロータ44と隣接する。
蓋部材53には吸入通路48の一端および吐出通路49の一端が接続される。第2実施形態の吸入通路48はパイプであり、他端がオイル貯留部41まで延びる。図7に示すように第2実施形態のオイル貯留部41は、モータ部21の下部に設けられる。さらにオイル貯留部41は、本体ケーシング39の下部まで連続して設けられる。
図8に示すように第2実施形態の吐出通路49は、上流側がパイプであり、下流側がモータケーシングカバー29vの壁体に形成される。あるいは図示はしなかったが吐出通路49の一端から他端までの全体をパイプにして、モータケーシング29の内部空間に配置してもよい。
第2実施形態のインホイールモータ駆動装置20によれば、出力軸38が本体ケーシング39を貫通して本体ケーシング39の外壁面から突出し、インナロータ43に連結される。オイルポンプ42のポンプハウジング45は本体ケーシング39の外壁面に形成される凹部である。このようにオイルポンプ42のインナロータ43および蓋部材53が減速部31の外部に配設されることから、図7に示すようにモータケーシングカバー29vの一部を取り外してオイルポンプ42を露出させ、インホイールモータ駆動装置20の外部からオイルポンプを組み立てることができる。
次に本発明の第3実施形態を説明する。図10は第3実施形態を示す縦断面図であり、前述した図4と同じ見方でインホイールモータ駆動装置を表す。図11は第2実施形態を示す背面図であり、前述した図7と同じ見方でインホイールモータ駆動装置を表す。第3実施形態のインホイールモータ駆動装置30につき、前述した実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。第3実施形態では、本体ケーシング39の外壁面に、別体のオイルポンプ42およびポンプモータ55を取付固定する。オイルポンプ42は本体ケーシング39と別部材であるから、図11に示すように軸線Oからオフセットして配置可能である。
ポンプモータ55は、回転軸56、ロータ57、ステータ58、ポンプモータケーシング59を有し、オイルポンプ42を駆動する。ポンプモータケーシング59は円筒形状であり、内周面でステータ58を支持する。ロータ57は回転軸56の一方領域と結合する。またロータ57はステータ58よりも内径側に配置され、径方向に開いた隙間を介して対面する。このようにポンプモータ55は、ラジアルギャップモータであるが、これに限定されない。
回転軸56の他方領域はインナロータ43の中心孔に差し込まれるようにして連結される。これによりインナロータ43は回転軸56と共に回転する。減速部31の回転速度に関わらずポンプモータ55に通電することにより、回転軸56が回動し、オイルポンプ42が駆動される。
第3実施形態ではボルト63等の連結手段によって、背面部分39bとポンプモータ55とオイルポンプ42がこの順序で直列に連結固定され、オイルポンプ42がポンプモータ55よりも軸線O方向他方に配置される。なお図示しない変形例として、オイルポンプ42およびポンプモータ55の位置は交換可能である。
第3実施形態では回転軸56が軸線Oと平行に配置される。回転軸56の姿勢は第3実施形態に限定されず、図示しない変形例として回転軸56を背面部分39bの外壁面に沿って配置してもよい。
第3実施形態のオイルポンプ42は、ポンプモータ55等の駆動源を具備し、ボルト63の連結手段で本体ケーシング39の外壁面に取付固定される。オイルポンプは減速部31とは別体であり、減速部31の回転軸によって駆動されない。これによりオイルポンプ42の配置の自由度が大きくなり、オイルポンプ42をキングピンKに近づけて配置し易くなる。
図12は、本発明の第4実施形態のインホイールモータ駆動装置およびその周辺構造を車両後方からみた状態を示す図である。ロードホイールWの内空領域に配置されるインホイールモータ駆動装置10は、サスペンション装置100を介して車体(図示せず)に連結されている。サスペンション装置100は、たとえばストラット式サスペンション装置であり、車幅方向に延びるロアアーム101と、ロアアーム101よりも上方に配置されて上下方向に延びるダンパ102とを含む。
ロアアーム101は、車幅方向内側端101b,101cで図示しない円筒形状のゴムブッシュを介して車体側メンバに回動可能に連結され、車幅方向内側端101b,101cを基端とし、車幅方向外側端101dを遊端として上下方向に揺動可能である。車幅方向外側端101dはボールジョイント103を介してインホイールモータ駆動装置10の下部に連結される。インホイールモータ駆動装置10は、ロアアーム101に対して方向自在に向きを変えることができる。
ダンパ102は、図示しないコイルスプリングの軸線に沿って上下方向に延び、コイルスプリングとともにストラット式サスペンション装置のストラットを構成する。なおダンパ102およびコイルスプリングはショックアブソーバともいう。ダンパ102の下端はインホイールモータ駆動装置10の上部と結合する。ダンパ102の図略された上端は車体側メンバに連結される。
次に第4実施形態のインホイールモータ駆動装置に設けられる細部構造につき説明する。図13は、同実施形態のインホイールモータ駆動装置を具体的に示す展開断面図である。第4実施形態につき、前述した実施形態と共通する構成には同じ符号を付して説明を適宜省略し、異なる構成につき主に説明する。第4実施形態の外輪13は、鋼製のハブアタッチメント61を介して、本体ケーシング39に固定される。具体的には、ハブアタッチメント61に複数の雌ねじ孔61b,61cが設けられ、外輪13に複数の貫通孔13hが設けられ、正面部分39fに複数の貫通孔39kが設けられ、車幅方向内側の各雌ねじ孔61bと車幅方向外側の各貫通孔13hが一致するとともに、車幅方向外側の各雌ねじ孔61cと車幅方向内側の各貫通孔39kが一致する。
各貫通孔13hには車幅方向外側からボルト61dが通され、ボルト61dの軸部が雌ねじ孔61bに螺合し、ボルト61dの頭部が締結されて外輪13をハブアタッチメント61に固定する。また、各貫通孔39kには車幅方向内側からボルト61eが通され、ボルト61eの軸部が雌ねじ孔61cに螺合し、ボルト61eの頭部が締結されて正面部分39fをハブアタッチメント61に固定する。
前述した実施形態とも共通するが、オイルポンプ42の外径Rpは転がり軸受38bの外径Rbより小さい(Rp<Rb)。なおここでいう外径Rpはアウタロータ44の外径を意味する。また外径Rbはアウタレースの外径を意味する。
かかる構成により、ポンプ42を車幅方向外側(アウトボード側)から組み込む構造にでき、ポンプ42の組立性が良くなる。また本体ケーシング39のうちポンプ42が設けられる背面部分39bの加工に関して、転がり軸受38bの嵌合部39rとポンプハウジング45が両方とも同じ側(車幅方向外側)から加工できるため、同軸度が出やすい。オイルポンプ42と出力軸38の同軸度が良いと、オイルポンプ42の回転損失が減らせ、ポンプ効率が良くなる。
押さえ部材51を背面部分39bに固定する固定手段としてのボルト52は、軸線O方向にみて、転がり軸受38bと重なる。これにより、オイルポンプ42の外径を転がり軸受の内径と同程度まで大きくでき、ポンプ吐出量を大きくできる。
なお、図示しない対比例として、軸線O方向にみてボルト52が転がり軸受38bよりも内径側に配置されて重ならない場合、オイルポンプ42の外径は転がり軸受38bの内径よりもさらに小さくなってしまい、ポンプ吐出量が小さくなる。
図14は、第4実施形態の本体ケーシング39の背面部分39bの内壁面を示す図であり、軸線O方向に車幅方向外側(アウトボード側)から車幅方向内側(インボード側)をみている。図14は、前述した図2に対応するので、背面部分39bの概略構成については、図2に関する説明も参照されたい。図15は、図14に表される背面部分39bの内壁面を示す斜視図である。図16は、図15に示す背面部分39bの内壁面に転がり軸受32b,35b,38bを取り付けた状態を示す斜視図である。背面部分39bの内壁面のうち各ボルト52の近傍には、切欠き状の逃がし部39sが形成される。各逃がし部39sは、ボルト52と螺合するねじ穴に一致するように配置される。本実施形態では、複数のボルト52と同様に、複数の逃がし部39sが軸線Oを中心とする円上に配列される。かかる円とは、転がり軸受38bの軌道面である。
図16を参照して、各逃がし部39sの一部分は、転がり軸受38bよりも外径側に配置される。また図13を参照して、各逃がし部39sは、転がり軸受38bの軸線O方向一方端面から他方端面まで跨って延びる。これにより、各逃がし部39sが、転がり軸受38bの潤滑油溝を兼ねる。本実施形態によれば、転がり軸受38bの軸線O方向一方端が減速部31の内部空間に面するので、かかる内部空間にある潤滑油が、逃がし部39sを通り、転がり軸受38bの軸線O方向他方端を潤滑する。したがって転がり軸受38bを潤滑するための潤滑油溝を別途設ける必要が無く、コストを低減できる。
説明を図13に戻すと、出力軸38の軸線O方向他方端は、オイルポンプ42のインナロータ43と嵌合する。図17は、出力軸38およびオイルポンプ42を示す分解斜視図である。出力軸38の軸線O方向他方端部は、出力軸38の軸線O方向一方領域よりも細くされる。かかる他方端部38dの外周には周方向180°に間隔をあけて1対の平面38f,38fが形成される。1対の平面38fは出力軸38の外周面を切り欠くように形成され、互いに平行な二面幅を構成する。
インナロータ43の内周にも、周方向180°に間隔をあけて1対の平面43b,43bが形成される。1対の平面43bは平行であって互いに向き合い、二面幅を構成する。インナロータ43はアウタロータ44の中心に配置される。
出力軸38の軸線O方向他方端は、押さえ部材51の中心孔を貫通してインナロータ43の中心孔に差し込まれ、これらの二面幅同士が互いに係合し、出力軸38は相対回転不能にインナロータに連結される。これによりオイルポンプ42は出力軸38に駆動結合される。
本実施形態によれば、出力軸38でオイルポンプ42を駆動することから、ポンプ軸を別途設ける必要がなく、コストを低減できる。また二面幅同士の係合によって出力軸38とオイルポンプ42の同軸度が出やすく、オイルポンプ42の回転損失を減らしてポンプ効率を上げることができる。ポンプ効率が良いと、オイルポンプ42のコンパクト化を図ることができる。
なお、図示しない対比例としてオイルポンプ42にポンプ軸を設ける場合、ポンプ軸と出力軸38を連結しなければならず、出力軸38とオイルポンプ42の同軸度が出にくくなる。
図18は、第4同実施形態の減速部31の内部を示す図であり、車幅方向外側からみた状態を表す。減速部31の下部に形成されるオイル貯留部41は、モータ部21の軸線Mの直下にあり、軸線Oよりも前方に配置される。受け皿形状であってオイル貯留部41を画成する底壁39tは、登り勾配を伴って車両後方へ向かい、出力歯車37を下方から覆う円弧状の底壁39uと接続する。なお底壁39t,39uは本体ケーシング39の一部である。
本実施形態によれば、電動車両が加減速走行していないとき、例えば停止時あるいは一定速走行時に、オイル貯留部41に貯留する油面L1が出力歯車38よりも低い位置にある。また底壁39uは、油面L1と略等しいか、油面L1よりも高い位置にあり、油面L1から車両後方へ遠ざかるほどさらに高くなる。
このような構造とすることで、電動車両の加速時には、車両前方から後方に向かうほど高くなるように傾いた油面L2が出力歯車38の下部に及び、出力歯車38に潤滑油が供給され、出力歯車38を重点的に潤滑することができる。また加速以外の時には、潤滑油が出力歯車38にあまり供給されない構造にできる。このように必要な時だけ出力歯車38に潤滑油が供給される構造であるため、潤滑油による出力歯車38の回転抵抗が減り、効率が良くなる。
ところでインホイールモータ駆動装置10はロードホイールW(図7)の内空領域に配置されるため、路面等から大きな外力を受けることが多く、車体に搭載される車輪駆動モータ装置よりも油面の変動が大きい。
そこで本実施形態では、図18を参照して、吸入通路48の吸い込み口48bがオイル貯留部41内の車両後方部に配置される。本実施形態では、オイルポンプ42(図13)が軸線Oに一致し、オイル貯留部41が軸線Oよりも前方かつ下方に配置され、吸入通路48の吸い込み口48bがオイル貯留部42の車両後方部に配置される。これらの配置関係により、インホイールモータ駆動装置10の駆動時および電動車両の旋回走行時において、吸い込み口48bが油面L1,L2から出ることがなく、オイルポンプ42がエアを噛み込むことを防止できる。
吸い込み口48bから吸い込まれた潤滑油は、吸入通路48を通ってオイルポンプ42(図3)に供給される。次に潤滑油は、図3を参照して、49を通ってモータ部21に供給され、モータ部21を冷却する。次に潤滑油は、減速部31を通り、減速部31を潤滑した後、オイル貯留部41に戻る。このように潤滑油はインホイールモータ駆動装置10内を還流する。
図18を参照して、オイル貯留部41には潤滑油の温度を検出する油温センサ64が設けられる。特に油温センサ64は、ブラケット65およびボルト66で吸い込み口48b付近に固定される。このように吸い込み口48bの付近に油温センサ64を配置することで、モータ部21に供給される潤滑油の温度を測定でき、モータ部21の冷却不良を防ぐことができる。
以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、本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。
本発明になるインホイールモータ駆動装置は、電気自動車およびハイブリッド車両において有利に利用される。
10 インホイールモータ駆動装置、11 車輪ハブ軸受部、12 内輪(ハブ輪)、13 外輪(固定輪)、21 モータ部、22 モータ回転軸、29 モータケーシング、29v モータケーシングカバー、32 入力軸(減速部回転軸)、35 中間軸(減速部回転軸)、38 出力軸(減速部回転軸)、39 本体ケーシング(減速部ケーシング)、39b 背面部分、41 オイル貯留部、42 オイルポンプ、43 インナロータ、44 アウタロータ、45 ポンプハウジング、46 吸入口、47 吐出口、48 吸入通路、49 吐出通路、51 押さえ部材、53 蓋部材、55 ポンプモータ、BD ブレーキディスク、K キングピン、M,N,O 軸線、T タイヤ(車輪・転舵輪)、W ロードホイール(車輪・転舵輪)。
Claims (6)
- 転舵輪と結合するハブ輪を回転自在に支持する車輪ハブ軸受部と、前記転舵輪を駆動するモータ部と、前記モータ部の回転を減速して前記車輪ハブ軸受部に伝達する減速部と、前記減速部を潤滑する潤滑油を貯留するオイルタンクと、前記オイルタンクから潤滑油を吸入して前記減速部または前記モータ部へ吐出するオイルポンプとを備え、
前記オイルポンプは、前記転舵輪の走行方向にみて、前記転舵輪の転舵中心になるキングピンと重なるよう配置される、インホイールモータ駆動装置。 - 前記オイルポンプは、前記車輪ハブ軸受部の軸線方向にみて、前記キングピンと重なるよう配置される、請求項1に記載のインホイールモータ駆動装置。
- 前記オイルポンプは、前記減速部の減速部回転軸に連結されるロータと、前記ロータを収容するハウジングと、前記ロータを前記ハウジング内に保持する押さえ部材を有し、
前記ハウジングは、前記減速部の外郭を構成する減速部ケーシングの内壁面に形成される凹部であり、
前記押さえ部材は前記内壁面に取付固定される、請求項1または2に記載のインホイールモータ駆動装置。 - 前記オイルポンプは、ロータと、前記ロータを収容するハウジングを有し、前記減速部の減速部回転軸によって駆動され、
前記減速部回転軸は、前記減速部の外郭を構成する減速部ケーシングを貫通して前記減速部ケーシングの外壁面から突出し、前記ロータに連結され、
前記ハウジングは、前記外壁面に形成される凹部である、請求項1または2に記載のインホイールモータ駆動装置。 - 前記減速部回転軸は、一方端で前記ハブ輪に連結され、他方端で前記ロータに連結される、請求項3または4に記載のインホイールモータ駆動装置。
- 前記オイルポンプは、前記モータ部および前記減速部とは別体であってポンプ駆動源を有し、連結手段によって前記モータ部または前記減速部に取付固定される、請求項1または2に記載のインホイールモータ駆動装置。
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