(57)【要約】【課題】  潤滑油の攪拌抵抗を低減し、電動モータの効率を高めると共に、コスト低減を図ることができるインホイールモータ駆動装置を提供する。【解決手段】  インホイールモータ駆動装置は、電動モータ１と、車輪用軸受５と、減速機２と、潤滑油をモータ回転軸６の内部から電動モータ１および減速機２に供給する軸心給油機構Ｊｋとを備える。軸心給油機構Ｊｋは、電動モータ１を駆動源として回転するオイルポンプ２８と、オイルポンプ２８により潤滑油をモータ回転軸６の内部から半径方向外方に導き、電動モータ１のモータステータ９のコイル７８に射出して冷却する冷却機構部３１を有し、この冷却機構部３１は、電動モータ１が定められた高回転領域で射出する潤滑油量を制限する油量制限手段３４をモータ回転軸６に有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を駆動する電動モータと、この電動モータの回転を前記車輪に伝達すると共に回転支持する車輪用軸受と、潤滑油を前記電動モータの主軸の内部から前記電動モータに供給する軸心給油機構とを備えたインホイールモータ駆動装置において、
前記軸心給油機構は、前記電動モータを駆動源として回転するオイルポンプと、このオイルポンプにより潤滑油を前記主軸の内部から半径方向外方に導き、前記電動モータのモータステータのコイルに射出して冷却する冷却機構部を有し、この冷却機構部は、前記電動モータが定められた高回転領域で射出する潤滑油量を制限する油量制限手段を前記主軸に有する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】
請求項１記載のインホイールモータ駆動装置において、前記油量制限手段は、前記主軸の軸心に沿って延びる主軸中心油路と、この主軸中心油路に連通し半径方向外方に向かうに従ってインボード側に至るように傾斜する傾斜油路とを有するインホイールモータ駆動装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のインホイールモータ駆動装置において、前記軸心給油機構は、前記電動モータに駆動される出力部材の回転により回転して潤滑油を前記主軸の内部に圧送する前記オイルポンプを有するインホイールモータ駆動装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のインホイールモータ駆動装置において、前記電動モータの回転を減速して前記車輪用軸受に伝達する減速機を有するインホイールモータ駆動装置。
【請求項５】
請求項４記載のインホイールモータ駆動装置において、前記軸心給油機構は、車輪用駆動装置内に貯留された潤滑油を吸い上げて、前記電動モータおよび前記減速機に循環させて供給する前記オイルポンプを有する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】
この発明は、インホイールモータ駆動装置に関し、車輪を駆動する電動モータの効率を高めることができる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
インホイールモータ駆動装置では、例えば、潤滑油をモータ主軸の内部から走行駆動用の電動モータおよび減速機に供給する軸心給油機構が提案されている。この軸心給油機構は、車輪を駆動する電動モータの回転により油圧ポンプを駆動することで、貯留された潤滑油が吸い上げられ、この潤滑油の一部がモータ主軸の内部から半径方向外方に導かれて、電動モータの冷却に供される（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１８９９１９号公報
【特許文献２】特開２００９−１２００２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記走行駆動用の電動モータの回転を利用する油圧ポンプの場合、モータ回転数の上昇に伴い潤滑油の供給油量が増加する。電動モータが高回転領域では、電動モータの冷却に供される潤滑油が供給過多となる場合がある。このように潤滑油が供給過多となる場合には、モータロータの攪拌抵抗が大きくなりモータ効率を低下させる。
【０００５】
他の従来技術として、ホイール駆動装置において、複数の油路を設け、制御装置によりモータへの供給油量を制限する技術が提案されている（特許文献２）が、システムが大型化し高コストとなる。
【０００６】
この発明の目的は、潤滑油の攪拌抵抗を低減し、電動モータの効率を高めると共に、コスト低減を図ることができるインホイールモータ駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明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前記車輪に伝達すると共に回転支持する車輪用軸受と、潤滑油を前記電動モータの主軸の内部から前記電動モータに供給する軸心給油機構とを備えたインホイールモータ駆動装置において、
前記軸心給油機構は、前記電動モータを駆動源として回転するオイルポンプと、このオイルポンプにより潤滑油を前記主軸の内部から半径方向外方に導き、前記電動モータのモータステータのコイルに射出して冷却する冷却機構部を有し、この冷却機構部は、前記電動モータが定められた高回転領域で射出する潤滑油量を制限する油量制限手段を前記主軸に有することを特徴とする。
前記「定められた高回転領域」は、例えば、試験またはシミュレーションにより適宜に定められる。
【０００８】
この構成によると、軸心給油機構は、電動モータを駆動源として回転するオイルポンプにより、前記主軸の内部から電動モータに潤滑油を供給する。この軸心給油機構における冷却機構部は、潤滑油を主軸の内部から半径方向外方に導き、電動モータのモータステータのコイルに射出して冷却する。この冷却に供された潤滑油は、例えば、重力により下方に移動し、再循環のために貯留される。
【０００９】
低速・高トルク領域では、モータコイルの発熱が大きいため、冷却機構部は、同モータコイルへ潤滑油を、積極的に、換言すれば、潤滑油量を制限することなく供給する。逆に電動モータの高回転領域では、モータロータに過剰な潤滑油を供給すると、モータロータの攪拌抵抗を不所望に大きくする要因となる。
冷却機構部における油量制限手段は、定められた高回転領域で射出する潤滑油量を制限するため、電動モータの冷却に供される潤滑油が供給過多となることを防止することができる。このため、従来技術より、高回転領域での攪拌抵抗を低減し、電動モータの効率を高めることが可能となる。この場合、装置全体を大型化することなく、簡単にモータ効率を高め得るため、複数の油路を設けて制御装置によりモータへの供給油量を制限する従来技術よりも、コスト低減を図れる。
【００１０】
前記油量制限手段は、前記主軸の軸心に沿って延びる主軸中心油路と、この主軸中心油路に連通し半径方向外方に向かうに従ってインボード側に至るように傾斜する傾斜油路とを有するものとしても良い。この場合、主軸の軸心に対する傾斜油路の傾斜角度を適宜設定することで、高回転領域における潤滑油量を簡単に制限することができる。よって、装置構造を大きく変えることなく、高回転領域における潤滑油量を簡単に制限し得る。
前記傾斜油路は、前記主軸の軸心に対して鋭角となる。この場合、傾斜油路の傾斜角度の鋭角が小さくなる程、潤滑油量は制限される。
【００１１】
前記軸心給油機構は、前記電動モータに駆動される出力部材の回転により回転して潤滑油を前記主軸の内部に圧送する前記オイルポンプを有するものとしても良い。この場合、オイルポンプを駆動する別の駆動源を設けることなく、潤滑油を圧送することができるため、構造を簡単化できコスト低減を図れる。
前記電動モータの回転を減速して前記車輪用軸受に伝達する減速機を有するものとしても良い。
前記軸心給油機構は、車輪用駆動装置内に貯留された潤滑油を吸い上げて、前記電動モータおよび前記減速機に循環させて供給する前記オイルポンプを有するものとしても良い。オイルポンプは、例えば、車輪用駆動装置内に設けられ、電動モータの回転により駆動される。
【発明の効果】
【００１２】
この発明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前記車輪に伝達すると共に回転支持する車輪用軸受と、潤滑油を前記電動モータの主軸の内部から前記電動モータに供給する軸心給油機構とを備えたインホイールモータ駆動装置において、前記軸心給油機構は、前記電動モータを駆動源として回転するオイルポンプと、このオイルポンプにより潤滑油を前記主軸の内部から半径方向外方に導き、前記電動モータのモータステータのコイルに射出して冷却する冷却機構部を有し、この冷却機構部は、前記電動モータが定められた高回転領域で射出する潤滑油量を制限する油量制限手段を前記主軸に有するため、潤滑油の攪拌抵抗を低減し、電動モータの効率を高めると共に、コスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の第１の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の断面図である。
【図２】図１のII−II線断面となる減速機部分の断面図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】同インホイールモータ駆動装置の油量制限手段を説明する図である。
【図５】同インホイールモータ駆動装置のモータ回転数と供給油量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
この発明の第１の実施形態に係る車輪用駆動装置であるインホイールモータ駆動装置を図１ないし図５と共に説明する。図１に示すように、こ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１と、この電動モータ１の回転を減速する減速機２と、この減速機２の入力軸３（減速機入力軸３と称す）と同軸の出力部材４によって回転される車輪用軸受５と、軸心給油機構Ｊｋとを有する。車輪用軸受５と電動モータ１との間に減速機２を介在させ、車輪用軸受５で支持される駆動輪である車輪のハブと、電動モータ１のモータ回転軸６とを同軸心上で連結してある。
【００１５】
減速機２を収納する減速機ハウジング７には、車両における図示外のサスペンションが連結される。なお、この明細書において、インホイールモータ駆動装置を車両に設けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
【００１６】
電動モータ１は、モータハウジング８に固定したモータステータ９と、モータ回転軸６に取り付けたモータロータ１０との間にラジアルギャップを設けたラジアルギャップ型のＩＰＭモータ（いわゆる埋込み磁石型同期モータ）である。モータハウジング８には、軸方向に離隔して軸受１１，１２が設けられ、これら軸受１１，１２に、主軸であるモータ回転軸６が回転自在に支持されている。モータ回転軸６は、電動モータ１の駆動力を減速機２に伝達するものである。モータ回転軸６の軸方向中間付近部には、径方向外方に延びるフランジ部６ａが設けられ、このフランジ部６ａにロータ固定部材１３を介してモータロータ１０が取付けられている。
【００１７】
減速機入力軸３は、軸方向一端がモータ回転軸６内に延びて、モータ回転軸６とスプライン嵌合されている。出力部材４のカップ部４ａ内に軸受１４ａが嵌合され、前記カップ部４ａに内ピン２２を介して連結される筒状の連結部材２６内に軸受１４ｂが嵌合されている。減速機入力軸３は、軸受１４ａ，１４ｂ，１１，１２により回転自在に支持されている。よって減速機入力軸３およびモータ回転軸６は、軸受１１，１２，１４ａ，１４ｂにより一体に回転自在に支持される。減速機ハウジング７内における、減速機入力軸３の外周面には、偏心部１５，１６が設けられる。これら偏心部１５，１６は、偏心運動による遠心力が互いに打ち消されるように１８０°位相をずらして設けられている。
【００１８】
減速機２は、外ピンハウジングＩｈと、曲線板１７，１８と、複数の外ピン１９と、運動変換機構２０と、カウンタウェイト２１とを有するサイクロイド減速機である。
図２は、図１のII−II線断面となる減速機部分の断面図である。減速機２は、外形がなだらかな波状のトロコイド曲線で形成された２枚の曲線板１７，１８が、それぞれ軸受８５を介して、各偏心部１５，１６に装着してある。これら各曲線板１７，１８の偏心運動を外周側で案内する複数の外ピン１９を、それぞれ減速機ハウジング７の内側に設け、前記カップ部に取り付けた複数の内ピン２２を、各曲線板１７，１８の内部に設けられた複数の円形の貫通孔８９に挿入状態に係合させてある。
【００１９】
図３に拡大して示すように、各外ピン１９と各内ピン２２には針状ころ軸受９２，９３が装着される。各外ピン１９は、それぞれ針状ころ軸受９２で両端支持されて各曲線板１７，１８の外周面と転接する。また各内ピン２２は、針状ころ軸受９３の外輪９３ａが、それぞれ各曲線板１７，１８の各貫通孔８９の内周に転接する。したがって、外ピン１９と各曲線板１７，１８の外周との接触抵抗、および各内ピン２２と各貫通孔８９の内周との接触抵抗を低減する。
【００２０】
よって、図１に示すように、各曲線板１７，１８の偏心運動をスムーズに車輪用軸受５の内方部材５ａに回転運動として伝達し得る。すなわちモータ回転軸６が回転すると、このモータ回転軸６と一体回転する減速機入力軸３に設けられた各曲線板１７，１８が偏心運動を行う。このとき外ピン１９が偏心運動する各曲線板１７，１８の外周面と転がり接触するように係合すると共に、各曲線板１７，１８が、内ピン２２と貫通孔８９（図３）との係合によって、各曲線板１７，１８の自転運動のみが出力部材４および車輪用軸受５の内方部材５ａに回転運動として伝達される。モータ回転軸６の回転に対して内方部材５ａの回転は減速されたものとなる。
【００２１】
軸心給油機構Ｊｋは、減速機２の潤滑および電動モータ１の冷却の両方に用いられる潤滑油をモータ回転軸６の内部から供給する。この軸心給油機構Ｊｋは、冷却機構部３１と、潤滑機構部３３と、潤滑油流路３０と、インホイールモータ駆動装置内蔵型のオイルポンプ２８とを有する。潤滑油流路３０は、モータハウジング８に設けられ、オイルポンプ２８と、冷却機構部３１の主軸中心油路３２とに連通する。
【００２２】
冷却機構部３１は、潤滑油をモータ回転軸６およびフランジ部６ａの内部から半径方向外方に導き、電動モータ１のモータステータ９のコイル７８に射出して冷却する。この冷却機構部３１は、モータ回転軸６およびフランジ部６ａに油量制限手段３４を有し、この油量制限手段３４は、電動モータ１の定められた高回転領域で射出する潤滑油量を制限する。
【００２３】
油量制限手段３４は、モータ回転軸６内の軸心に沿って延びる主軸中心油路３２と、図４に示すように、この主軸中心油路３２に連通し半径方向外方に向かうに従ってインボード側に至るように傾斜する傾斜油路３５とを有する。この傾斜油路３５は、図１に示すように、フランジ部６ａに、例えば、円周方向一定間隔おきに複数設けられている。傾斜油路３５は、モータ回転軸６の軸心Ｌ１に対して鋭角となる傾斜角度θとしている。この傾斜油路３５の傾斜角度θの鋭角が小さくなる程、潤滑油量は制限されるようになっている。
【００２４】
図５は、インホイールモータ駆動装置のモータ回転数と供給油量との関係を示す図である。同図における実線は油量を制限しない従来構造を示し、同図における点線は、油量制限手段により潤滑油量を制限する本実施形態を示す。従来構造では、電動モータの回転数が高くなるに従って、電動モータの冷却に供する潤滑油の供給油量が大きくなっている。本実施形態では、定められた高回転領域に至るまで、モータ回転数と供給油量とは従来構造と同様の関係になっているが、高回転領域以上のモータ回転数において、モータ回転数に対する供給油量が殆んど上昇しない制限された状態となる。
【００２５】
図１に示すように、冷却機構部３１は、主軸中心油路３２に導かれた潤滑油の一部を、傾斜油路３５を経由して、ロータ固定部材１３とモータロータ１０との間の軸方向に形成された溝δ１に導き、さらに環状隙間δ２からロータ固定部材１３内部に形成された半径方向外方に延びる油路１３ａを通ることで、モータロータ１０を冷却する。
【００２６】
冷却機構部３１は、前記油路１３ａの油吹出し口１３ａａから、各コイルエンドの内周面に対し、モータロータ１０の遠心力とオイルポンプ２８の圧力とにより潤滑油を射出することで、コイル７８を冷却する。よって電動モータ１全体が冷却される。この冷却に供された潤滑油は、重力によって下方に移動しモータハウジング８の下部に落ち、その後、このモータハウジング８の下部に連通する潤滑油貯留部２９に貯留される。
【００２７】
潤滑機構部３３は、入力軸油路３６に導かれた潤滑油を、オイル供給口３７を経由して、減速機２内の各部を潤滑する。入力軸油路３６は、主軸中心油路３２に連通し、減速機入力軸３の内部におけるインボード側端からアウトボード側に軸方向に延びる。オイル供給口３７は、入力軸油路３６のうち偏心部１５，１６が設けられる軸方向位置から、半径方向外方に延びている。
減速機ハウジング７には、減速機２の潤滑に供された潤滑油を潤滑油貯留部２９に排出するオイル排出口３８が設けられている。
【００２８】
オイルポンプ２８は、潤滑油貯留部２９に貯留された潤滑油を、潤滑油貯留部２９内の吸込口から吸い上げて潤滑油流路３０を経由して主軸中心油路３２および入力軸油路３６に循環させる。このオイルポンプ２８は、例えば、出力部材４の回転により回転する図示外のインナーロータと、このインナーロータの回転に伴って従動回転するアウターロータと、ポンプ室と、吸入口と、吐出口とを有するサイクロイドポンプである。
【００２９】
電動モータ１に駆動される出力部材４の回転により前記インナーロータが回転すると、前記アウターロータは従動回転する。このとき前記インナーロータおよび前記アウターロータはそれぞれ異なる回転中心を中心として回転することで、前記ポンプ室の容積が連続的に変化する。これにより、潤滑油貯留部２９に貯留された潤滑油は、吸い上げられて前記吸入口から流入し、前記吐出口から潤滑油流路３０に圧送される。潤滑油は、この潤滑油流路３０から主軸中心油路３２に導かれ、電動モータ１および減速機２に供給される。
【００３０】
以上説明したインホイールモータ駆動装置によると、低速・高トルク領域では、モータコイル７８の発熱が大きいため、冷却機構部３１は、同モータコイル７８への潤滑油を、積極的に、換言すれば、潤滑油量を制限することなく供給する。逆に電動モータ１の高回転領域では、モータロータ１０に過剰な潤滑油を供給すると、モータロータ１０の攪拌抵抗を不所望に大きくする要因となるが、本実施形態における冷却機構部３１の油量制限手段３４は、定められた高回転領域で射出する潤滑油量を制限するため、電動モータ１の冷却に供される潤滑油が供給過多となることを防止することができる。
【００３１】
このため、従来技術より、モータロータ１０の攪拌抵抗を低減し、電動モータ１の効率を高めることが可能となる。この場合、装置全体を大型化することなく、簡単にモータ効率を高め得るため、複数の油路を設けて制御装置によりモータへの供給油量を制限する従来技術よりも、コスト低減を図れる。
【００３２】
油量制限手段３４は、モータ回転軸６の軸心Ｌ１に沿って延びる主軸中心油路３２と、この主軸中心油路３２に連通し半径方向外方に向かうに従ってインボード側に至るように傾斜する傾斜油路３５とを有するため、モータ回転軸６の軸心Ｌ１に対する傾斜油路３５の傾斜角度θを適宜設定することで、高回転領域における潤滑油量を簡単に制限することができる。よって、装置構造を大きく変えることなく、高回転領域における潤滑油量を簡単に制限し得る。
【００３３】
傾斜油路３５を設けたフランジ部６ａを、モータ回転軸６に一体形成しても良いし、モータ回転軸６に別体に形成して、フランジ部６ａをモータ回転軸６にボルト等により連結しても良い。
この傾斜油路３５は、フランジ部６ａにおいて直線的に延びる油路を傾斜させた例を示しているが、この例に限定されるものではない。例えば、フランジ部６ａにおける一部分の油路を傾斜させ、他の部分を半径方向外方に延びる油路としても良い。また傾斜油路３５は曲線状に傾斜させても良い。
この実施形態では、サイクロイド式の減速機を採用した例を示したが、これに限ることなく、遊星減速機、２軸並行減速機、その他の減速機を適用可能であり、また減速機を採用しない、所謂ダイレクトモータタイプであっても良い。
【符号の説明】
【００３４】
１…電動モータ
２…減速機
４…出力部材
５…車輪用軸受
６…モータ回転軸（主軸）
９…モータステータ
２８…オイルポンプ
３１…冷却機構部
３２…主軸中心油路
３４…油量制限手段
３５…傾斜油路
７８…コイル
Ｊｋ…軸心給油機構
【図１】
2015120417.tif 000003
【図２】
2015120417.tif 000004
【図３】
2015120417.tif 000005
【図４】
2015120417.tif 000006
【図５】
2015120417.tif 000007