(57)【要約】【課題】  低速高トルク運転および高速低トルク運転において、平行軸歯車減速機および電動モータを効率よく冷却する。【解決手段】  電動モータ２８と、平行軸歯車減速機３８と、車輪用軸受５３と、電動モータ２８および平行軸歯車減速機３８を収容するケーシング２２と、電動モータ２８および平行軸歯車減速機３８に潤滑油を供給して電動モータ２８および平行軸歯車減速機３８を冷却する潤滑機構とを備えたインホイールモータ駆動装置２１であって、潤滑機構は、潤滑油が平行軸歯車減速機３８側から電動モータ２８側へ向けて流通する油路２３をケーシング２２に設けると共に、平行軸歯車減速機３８に潤滑油を供給する分配路２４を油路２３に連設し、平行軸歯車減速機３８に供給される潤滑油量を増減させる調整弁３０を分配路２４に設ける。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータと、減速機と、車輪用軸受と、前記電動モータおよび減速機を収容するケーシングと、電動モータおよび減速機に潤滑油を供給して電動モータおよび減速機を冷却する潤滑機構とを備えたインホイールモータ駆動装置であって、
前記潤滑機構は、潤滑油が減速機側から電動モータ側へ向けて流通する油路を前記ケーシングに設けると共に、前記減速機に潤滑油を供給する分配路を前記油路に連設し、減速機に供給される潤滑油量を増減させる調整弁を前記分配路に設けたことを特徴とするインホイールモータ駆動装置。
【請求項２】
前記調整弁は、前記分配路に流入する潤滑油の圧力に対して分配路の開度調整を可能とする弾性部材を備えている請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項３】
前記調整弁は、前記弾性部材の弾性力に対して前記分配路の開度を規制するストッパを備えている請求項２に記載のインホイールモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電動モータの出力軸と車輪用軸受とを減速機を介して連結したインホイールモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のインホイールモータ駆動装置は、例えば、特許文献１に開示された構造のものがある。この特許文献１のインホイールモータ駆動装置は、車輪を駆動する電動モータと、この電動モータの回転を減速する減速機と、この減速機の入力軸と同軸の出力部材によって回転される車輪用軸受とで構成されている。
【０００３】
電動モータは、モータハウジングに固定されたステータと、モータ回転軸に取り付けられたロータとからなる。ステータは、磁性体からなるステータコアにコイルを巻回した構造を具備する。
【０００４】
このインホイールモータ駆動装置は、電動モータの冷却と、減速機の冷却および潤滑とを目的として、電動モータおよび減速機に潤滑油を供給する給油機構を具備する。
【０００５】
電動モータおよび減速機の給油機構は、内蔵ポンプから吐出される潤滑油を、モータハウジングの油路を経由する軸心給油構造でもって電動モータおよび減速機に供給し、内蔵ポンプへ還流させる循環構造としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−８６４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前述したインホイールモータ駆動装置では、小型でありながら高速回転および高トルクを備えた電動モータを必要とする。高速回転および高トルクの電動モータを小型化する場合は、損失による発熱、特に、銅損によるコイルの発熱が顕著となる。従って、電動モータのステータのコイルを冷却することは非常に重要である。
【０００８】
ここで、従来のインホイールモータ駆動装置には、図８に示すように、トロコイド式の内蔵ポンプ（図示せず）により、電動モータおよび減速機に潤滑油を供給する油路１２３が形成された給油構造を備えたものがある。
【０００９】
この給油構造では、内蔵ポンプから圧送された潤滑油を油路１２３の油孔１２４，１２９で分配し、図９に示すように、それぞれの各油孔１２４，１２９から減速機（図中のＰ部分参照）および電動モータ（図中のＱ部分参照）に一定の比率で潤滑油を供給するようしている。
【００１０】
ここで、トロコイド式の内蔵ポンプから吐出される潤滑油量は、電動モータの回転数に比例して増減する。そのため、低速域では、油路１２３に供給される潤滑油量が少ない。この内蔵ポンプに大流量タイプのものを採用すれば、潤滑油量は多くなるが、撹拌抵抗などの損失も増加してモータ効率が低下してしまう。また、高速域では、減速機が発熱するため、減速機への潤滑油量の分配比率もある程度必要となる。
【００１１】
一般的に、電気自動車は、登坂路などを中心とした低速高トルク運転では、電動モータの発熱が大きい。一方、高速道などの高速低トルク運転では、減速機の発熱の割合が大きくなる。そのため、従来のように、減速機および電動モータへの一定比率での給油（図９参照）では、効率の良い冷却が困難であった。
【００１２】
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、低速高トルク運転および高速低トルク運転において、減速機および電動モータを効率よく冷却し得るインホイールモータ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るインホイールモータ駆動装置は、電動モータと、減速機と、車輪用軸受と、電動モータおよび減速機を収容するケーシングと、電動モータおよび減速機に潤滑油を供給して電動モータおよび減速機を冷却する潤滑機構とを備えた構造を具備する。
【００１４】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明における潤滑機構は、潤滑油が減速機側から電動モータ側へ向けて流通する油路をケーシングに設けると共に、減速機に潤滑油を供給する分配路を油路に連設し、減速機に供給される潤滑油量を増減させる調整弁を分配路に設けたことを特徴とする。
【００１５】
本発明では、減速機に供給される潤滑油量を増減させる調整弁を油路の分配路に設けたことにより、減速機および電動モータへの潤滑油量の分配比率を必要に応じて可変することができる。
【００１６】
例えば、電動モータの発熱が大きい低速高トルク運転時には、電動モータへの分配比率を上げる。つまり、減速機に供給される潤滑油量を減少させることで、電動モータに供給される潤滑油量を増加させる。これにより、電動モータの発熱を抑制することができる。
【００１７】
また、減速機の発熱が大きい高速低トルク運転時には、電動モータへの分配比率を下げる。つまり、電動モータに供給される潤滑油量を減少させることで、減速機に供給される潤滑油量を増加させる。これにより、減速機の発熱を抑制することができる。
【００１８】
本発明における調整弁は、分配路に流入する潤滑油の圧力に対して分配路の開度調整を可能とする弾性部材を備えている構造が望ましい。
【００１９】
このような構造を採用すれば、簡便な手段により、減速機に供給される潤滑油量を増減させる調整弁を容易に実現することができる。
【００２０】
本発明における調整弁は、弾性部材の弾性力に対して分配路の開度を規制するストッパを備えている構造が望ましい。
【００２１】
このような構造を採用すれば、簡便な手段により、減速機に供給される潤滑油量を増減させる調整弁を容易に実現することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、減速機に供給される潤滑油量を増減させる調整弁を油路の分配路に設けたことにより、減速機および電動モータへの潤滑油量の分配比率を必要に応じて可変することができる。その結果、低速高トルク運転および高速低トルク運転において、減速機および電動モータを効率よく冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態で、インホイールモータ駆動装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】図１の平行軸歯車減速機をアウトボード側から見た概要図である。
【図３】本発明における平行軸歯車減速機および電動モータについて、潤滑油量の分配比率を示す特性図である。
【図４】図１の油路の分配路に設けた調整弁を示す要部拡大断面図である。
【図５】図４の調整弁の動作状態を示す要部拡大断面図である。
【図６】インホイールモータ駆動装置を搭載した電気自動車の概略構成を示す平面図である。
【図７】図６の電気自動車を示す後方断面図である。
【図８】従来における給油構造を示す要部拡大断面図である。
【図９】従来における減速機および電動モータについて、潤滑油量の分配比率を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明に係るインホイールモータ駆動装置の実施形態を図面に基づいて詳述する。図６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７は、電気自動車１１を後方から見た概略断面図である。
【００２５】
電気自動車１１は、図６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７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。
【００２６】
電気自動車１１は、ホイールハウジング１５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を設けることによって、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などを設ける必要がなくなるので、客室スペースを広く確保でき、かつ、左右の後輪１４の回転をそれぞれ制御することができるという利点を有する。
【００２７】
電気自動車１１の走行安定性およびＮＶＨ特性を向上させるために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に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。
【００２８】
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を得ることができる。
【００２９】
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。
【００３０】
インホイールモータ駆動装置２１は、図１に示すように、電動モータ２８と、平行軸歯車減速機３８と、車輪用軸受５３とを備えている。電動モータ２８と平行軸歯車減速機３８はケーシング２２に収容されて、電気自動車１１のホイールハウジング１５（図７参照）内に取り付けられる。
【００３１】
電動モータ２８は、ケーシング２２に固定されたステータ２５と、ステータ２５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２６と、ロータ２６の径方向内側に配置されてロータ２６と一体回転するモータ回転軸２７とを備えたラジアルギャップ型である。
【００３２】
モータ回転軸２７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２５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２６は、永久磁石または磁性体が内部に配置されている。
【００３３】
モータ回転軸２７は、径方向外側へ一体的に延びるホルダ部３１によりロータ２６を保持している。ホルダ部３１は、ロータ２６が嵌め込み固定された凹溝を環状に形成した構成としている。モータ回転軸２７は、その軸方向一方側端部（図１の右側）が転がり軸受３２に、軸方向他方側端部（図１の左側）が転がり軸受３３によって、ケーシング２２に対して回転自在に支持されている。
【００３４】
平行軸歯車減速機３８は、入力歯車である第１歯車３４と、中間歯車である第２歯車３５および第３歯車３６と、出力歯車である第４歯車３７とで構成されている。第２歯車３５は、インボード側の小径歯部３９とアウトボード側の大径歯部４０とを同軸的に有する。また、第３歯車３６は、インボード側の大径歯部４１とアウトボード側の小径歯部４２とを同軸的に有する。
【００３５】
この平行軸歯車減速機３８では、第１歯車３４の歯部４３と第２歯車３５の大径歯部４０とが噛合し、第２歯車３５の小径歯部３９と第３歯車３６の大径歯部４１とが噛合し、第３歯車３６の小径歯部４２と第４歯車３７の歯部４４とが噛合することにより、モータ回転軸２７の回転運動を所定の減速比でもって減速する。
【００３６】
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７参照）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３８を用いることにより、毎分一万数千回転程度の高速回転の電動モータ２８と組み合わせることで電動モータ２８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を実現できる。
【００３７】
第１歯車３４は、モータ回転軸２７にスプライン嵌合により同軸的に取り付けられ、転がり軸受４５，４６によりケーシング２２に回転自在に支持されている。第２歯車３５は、転がり軸受４７，４８によりケーシング２２に回転自在に支持されている。第３歯車３６は、転がり軸受４９，５０によりケーシング２２に回転自在に支持されている。第４歯車３７は、車輪用軸受５３の外輪５８にスプライン嵌合により同軸的に取り付けられ、転がり軸受５１，５２によりケーシング２２に回転自在に支持されている。
【００３８】
第１歯車３４〜第３歯車３７は、図１に示すように、径方向に沿って一直線上に配置されている。また、第１歯車３４〜第４歯車３７の回転中心Ｃ１〜Ｃ４は、図２に示すような位置関係でもってオフセット配置されている。このように、第１歯車３４〜第４歯車３７を配置することにより、平行軸歯車減速機３８の軸方向および径方向のコンパクト化を図っている。なお、図中の符号Ｍは、ホイール空間を示す。
【００３９】
車輪用軸受５３は、図１に示すように、サスペンション部材５４に取り付けられた固定軸５５の先端外周に嵌合された一対の内輪５６，５７と、内輪５６，５７の外側に配置された外輪５８と、内輪５６，５７と外輪５８との間に軸方向２列で配置された複数個の転動体５９，６０とを備えている。外輪５８は、平行軸歯車減速機３８の第４歯車３７にスプライン嵌合によりトルク伝達可能に連結されている。
【００４０】
車輪用軸受５３のインボード側およびアウトボード側に配置された内輪５６，５７は、固定軸５５と共に回り止めされ、固定軸５５の端部に螺合したナット６１により抜け止めされている。ナット６１の締め付け力により、車輪用軸受５３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５３を複列のアンギュラ玉軸受構造としている。
【００４１】
車輪用軸受５３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６２，６３が設けられている。なお、外輪５８のアウトボード側にはフランジ６４が一体的に形成され、このフランジ６４にハブボルト（図示せず）で後輪１４（図６および図７参照）が連結される。
【００４２】
以上の構成からなるインホイールモータ駆動装置２１の全体的な作動原理を説明する。
【００４３】
図１に示すように、電動モータ２８において、ステータ２５に交流電流を供給することによって生じる電磁力を受けてロータ２６が回転する。平行軸歯車減速機３８において、モータ回転軸２７の回転が第１歯車３４〜第４歯車３７によって減速され、車輪用軸受５３に伝達される。
【００４４】
この時、モータ回転軸２７の回転が平行軸歯車減速機３８により減速されて車輪用軸受５３に伝達されるので、低トルク、高速回転型の電動モータ２８を採用した場合でも、後輪１４（図６および図７参照）に必要なトルクを伝達することが可能となる。
【００４５】
この実施形態では、ラジアルギャップ型の電動モータ２８を例示したが、アキシャルギャップ型の電動モータであってもよく、任意の構成のモータが適用可能である。また、この実施形態では、平行軸歯車減速機３８を例示したが、例えば、遊星歯車減速機やサイクロイド減速機などであってもよい。
【００４６】
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。
【００４７】
このインホイールモータ駆動装置２１では、電動モータ２８を冷却すると共に平行軸歯車減速機３８を冷却および潤滑するための潤滑油が封入されている。この潤滑油により、ロータ２６の回転でもって電動モータ２８を冷却し、第１歯車３４〜第４歯車３７の回転による跳ね掛けでもって平行軸歯車減速機３８を冷却すると共に潤滑する。
【００４８】
このように、インホイールモータ駆動装置２１は、電動モータ２８の冷却と平行軸歯車減速機３８の冷却および潤滑を目的として、電動モータ２８および平行軸歯車減速機３８に潤滑油を供給する潤滑機構を具備する。
【００４９】
潤滑機構は、図１に示すように、トロコイド式の内部ポンプ（図示せず）と、ケーシング２２の上部に配設された油路２３と、その油路２３と連通するようにケーシング２２に配設された二つの分配路２４，２９とで構成されている。
【００５０】
内部ポンプから吐出される潤滑油量は、電動モータ２８の回転数に比例して増減する。つまり、内部ポンプは、電動モータ２８の回転数が低い時は、潤滑油量が少なく、油圧も低い。逆に、電動モータ２８の回転数が高い時は、潤滑油量が多く、油圧も高い。
【００５１】
油路２３は、内部ポンプから供給される潤滑油が平行軸歯車減速機３８側から電動モータ２８側へ向けて流通する。一方の分配路２４は、平行軸歯車減速機３８の上方に位置し、油路２３から分流した潤滑油が平行軸歯車減速機３８に供給される。他方の分配路２９は、電動モータ２８の上方に位置し、油路２３から分流した潤滑油が電動モータ２８のステータ２５に供給される。
【００５２】
この実施形態の潤滑機構は、油路２３の上流側（平行軸歯車減速機３８側）に位置する一方の分配路２４に、平行軸歯車減速機３８に供給される潤滑油量を増減する調整弁３０を設けた構造を具備する。
【００５３】
調整弁３０は、分配路２４の入口近傍の凹部６５に取り付けられている。この調整弁３０は、分配路２４の開口部６６の開度を調整する弁体６７と、その弁体６７とケーシング２２との間に配設された弾性部材６８と、弁体６７の上方で分配路２４に張り出すようにケーシング２２に設けられたストッパ６９とで構成されている。
【００５４】
弁体６７は、弾性部材６８の弾性力により上方へ向けて付勢されており、ストッパ６９で位置規制される。なお、弾性部材６８は、コイルばねや板ばねなどが有効であるが、圧力によって形状が変わるものであれば、使用可能である。
【００５５】
以上の構成からなる潤滑機構、つまり、油路２３、分配路２４，２９および調整弁３０による潤滑油の流量制御を以下に説明する。
【００５６】
内部ポンプから吐出された潤滑油は、油路２３を流通して二つの分配路２４，２９に至る。一方の分配路２４に流入した潤滑油が平行軸歯車減速機３８に向けて流下する。これにより、平行軸歯車減速機３８が冷却される。また、他方の分配路２９に達して流入した潤滑油が電動モータ２８のステータ２５に向けて流下する。これにより、電動モータ２８のステータ２５が冷却される。
【００５７】
ここで、電気自動車１１（図６および図７参照）は、登坂路などを中心とした低速高トルク運転では、電動モータ２８の発熱が大きい。一方、高速道などの高速低トルク運転では、平行軸歯車減速機３８の発熱の割合が大きくなる。そのため、低速高トルク運転時には、電動モータ２８に供給される潤滑油量を多くし、高速低トルク運転時には、平行軸歯車減速機３８に供給される潤滑油量を多くすることが好ましい。
【００５８】
そこで、この実施形態では、平行軸歯車減速機３８に供給される潤滑油量を増減させる調整弁３０を油路２３の分配路２４に設けたことにより、平行軸歯車減速機３８および電動モータ２８への潤滑油量の分配比率を必要に応じて可変するようにしている。
【００５９】
つまり、図３に示すように、低速高トルク運転時には、電動モータ２８への分配比率を上げる（図中のＸ部分参照）。これに対して、高速低トルク運転時には、電動モータ２８への分配比率を下げる（図中のＹ部分参照）。なお、図中の破線は、従来における電動モータへの分配比率を示す（図９参照）。
【００６０】
例えば、電気自動車１１の低速高トルク運転時には、内部ポンプから吐出される潤滑油量が電動モータ２８の回転数に比例するので、内部ポンプから吐出されて油路２３を流通する潤滑油量が少なく、油圧も低い。このように、油路２３を流通する潤滑油の圧力が低いのに対して、調整弁３０の弾性部材６８の弾性力が大きくなっている。
【００６１】
そのため、調整弁３０では、図４に示すように、弾性部材６８の弾性力により弁体６７がストッパ６９により位置規制された状態にある。この時、弁体６７により分配路２４の開口部６６の開度が小さくなる。
【００６２】
その結果、油路２３の上流側に位置する分配路２４から平行軸歯車減速機３８に供給される潤滑油量が減少する。この潤滑油量の減少分だけ、電動モータ２８への分配比率が上げり、油路２３の下流側に位置する分配路２９から電動モータ２８に供給される潤滑油量が増加する。これにより、電動モータ２８の発熱を抑制することができる。
【００６３】
一方、電気自動車１１の高速低トルク運転時には、内部ポンプから吐出される潤滑油量が電動モータ２８の回転数に比例するので、内部ポンプから吐出されて油路２３を流通する潤滑油量が多く、油圧も高い。このように、油路２３を流通する潤滑油の圧力が高くなると、その潤滑油の圧力が調整弁３０の弾性部材６８の弾性力よりも大きくなる。
【００６４】
そのため、調整弁３０では、図５に示すように、弾性部材６８の弾性力に抗して分配路２４に流入する潤滑油の圧力により弁体６７が下方へ押し下げられる。これにより、弁体６７の下降により分配路２４の開口部６６の開度が大きくなる。
【００６５】
その結果、電動モータ２８への分配比率が下がり、油路２３の下流側に位置する分配路２９から電動モータ２８に供給される潤滑油量が減少し、油路２３の上流側に位置する分配路２４から平行軸歯車減速機３８に供給される潤滑油量が増加する。これにより、平行軸歯車減速機３８の発熱を抑制することができる。
【００６６】
以上のように、平行軸歯車減速機３８に供給される潤滑油量を増減させる調整弁３０を油路２３の分配路２４に設けたことにより、平行軸歯車減速機３８および電動モータ２８への潤滑油量の分配比率を必要に応じて可変することができる。その結果、低速高トルク運転および高速低トルク運転において、平行軸歯車減速機３８および電動モータ２８を効率よく冷却することができる。
【００６７】
また、調整弁３０は、分配路２４に流入する潤滑油の圧力に対して分配路２４の開口部６６の開度調整を可能とする弾性部材６８、およびその弾性部材６８の弾性力に抗して分配路２４の開口部６６の開度を規制するストッパ６９を備えている。これにより、簡便な手段により、平行軸歯車減速機３８に供給される潤滑油量を増減させる調整弁３０を容易に実現することができる。
【００６８】
以上の実施形態では、図６および図７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。
【００６９】
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、特許請求の範囲によって示され、さらに特許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。
【符号の説明】
【００７０】
２１  インホイールモータ駆動装置
２２  ケーシング
２３  油路
２４  分配路
２８  電動モータ
３０  調整弁
３８  （平行軸歯車）減速機
５３  車輪用軸受
６８  弾性部材
６９  ストッパ
【図１】
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【図２】
2018157683.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018157683.tif 000006
【図５】
2018157683.tif 000007
【図６】
2018157683.tif 000008
【図７】
2018157683.tif 000009
【図８】
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【図９】
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