(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ部と、減速機部と、車輪用軸受部と、前記モータ部および減速機部を収容するケーシングとを備え、前記モータ部のモータ回転を前記減速機部で減速して減速機出力軸を回転させるインホイールモータ駆動装置であって、
前記減速機部とモータ部とを仕切る前記ケーシングの隔壁部の下部に、減速機部の底部に貯溜した潤滑油をモータ部に流出させる排油孔を設けると共に、前記減速機部の回転により潤滑油が掻き上げられる側の隔壁部に、減速機部で掻き上げられた潤滑油をモータ部へ流出させるオーバーフロー孔を減速機部の回転方向に沿って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】
前記オーバーフロー孔は、前記減速機出力軸の回転中心以下の領域に形成されている請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項３】
前記オーバーフロー孔は、前記潤滑油の油面が、前記減速機出力軸の円周方向複数箇所に設けられた複数の内ピンの最外径回転軌道の最下点以下となるように構成されている請求項１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に開示されたインホイールモータ駆動装置は、駆動力を発生させるモータ部と、車輪に接続される車輪用軸受部と、モータ部と車輪用軸受部との間に配置され、モータ部の回転を減速して車輪用軸受部に伝達する減速機部とを備えている。モータ部および減速機部がケーシングに収容されている。このケーシングは、懸架装置（サスペンション）を介して車体に取り付けられる。
【０００３】
前述の構成からなるインホイールモータ駆動装置において、装置のコンパクト化の観点から、モータ部には低トルクで高回転の小型モータが採用されている。一方、車輪用軸受部で車輪を駆動するために大きなトルクが必要となることから、減速機部には、コンパクトで高い減速比が得られるサイクロイド減速機が採用されている。
【０００４】
このサイクロイド減速機を採用した減速機部は、一対の偏心部を有し、モータ部により回転駆動される減速機入力軸と、この減速機入力軸の偏心部の外周に回転自在に保持された一対の曲線板と、その曲線板の外周面に係合して曲線板に自転運動を生じさせる複数の外ピンと、曲線板の貫通孔の内周面に係合して曲線板の自転運動を減速機出力軸に伝達する複数の内ピンとで主要部が構成されている。
【０００５】
このインホイールモータ駆動装置では、モータ部および減速機部に潤滑油を供給する潤滑機構が設けられている。潤滑機構は、モータ部に設けられ、潤滑油を圧送する回転ポンプと、ケーシングの下部に設けられ、潤滑油を貯溜する油タンクと、モータ部、減速機部およびケーシングに設けられた油路および排油孔とを備え、潤滑油がモータ部および減速機部の内部を循環する構造を有する。
【０００６】
この潤滑機構では、回転ポンプが回転すると、油タンクに貯溜した潤滑油が、回転ポンプに吸い込まれてモータ部および減速機部の内部に供給される。回転ポンプから圧送された潤滑油は、ケーシングに設けられた油路を経由してモータ部に供給され、減速機入力軸に設けられた油路を経由して減速機部に供給される。
【０００７】
この減速機部に供給された潤滑油は、モータ部と減速機部とを仕切るケーシングの下部に設けられた排油孔からモータ部へ流れ込む。モータ部に供給された潤滑油は、減速機部からモータ部へ入り込んでくる潤滑油と共に、モータ部のケーシングの底部に設けられた排油孔から油タンクへ排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１８９９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、前述した従来のインホイールモータ駆動装置は、車両のホイール内部に収めなければならず、また、ばね下重量を押さえる必要があり、さらに、広い客室スペースを確保するために、小型化が必須の要件となる。このようなインホイールモータ駆動装置自体の小型化のため、ケーシングの下方に配置された油タンクについて十分な容積を確保することが困難である。その結果、モータ部および減速機部の内部に潤滑油が貯溜することになる。
【００１０】
ここで、モータ部および減速機部で必要な潤滑油量を確保するため、潤滑油の封入量を多くすると、減速機部の内部に貯溜する潤滑油の油面が高くなって減速機部の曲線板の一部が潤滑油に浸漬することになる。潤滑油は粘性流体であるため、曲線板の一部に接触する潤滑油は、曲線板の回転方向に引き摺られて掻き上げられる。曲線板の回転速度が増加すると、曲線板に接触する潤滑油量が増加すると共に、潤滑油の粘性により曲線板と潤滑油との間に作用する荷重も増加するため、潤滑油の撹拌抵抗が増加する。
【００１１】
さらに、掻き上げられた潤滑油が、回転する複数の内ピンに接触すると、その内ピンの回転方向に引き摺られてより一層掻き上げられると共に撹拌抵抗もより一層増加する。その結果、減速機部の内部に貯溜する潤滑油は、曲線板および内ピンの回転方向に掻き上げられて油面が大きく傾くと共に泡立つことになる。このように、潤滑油の油面が大きく傾くと共に潤滑油が泡立つと、減速機部の内部に貯溜する潤滑油が減速機部に残留して、ケーシングの下部に位置する排油孔からモータ部へ流れ込み難くなる。
【００１２】
また、車両の旋回時、その旋回外側に位置するホイール内部に収められたインホイールモータ駆動装置では、減速機部の内部に貯溜する潤滑油が旋回による遠心力でもって旋回外側へ引き寄せられることになる。その結果、より一層多くの潤滑油が曲線板の一部および内ピンに接触することになり、潤滑油の掻き上げおよび撹拌抵抗の増加が顕著となる。このようにして、潤滑油の油面の傾きおよび潤滑油の泡立ちが顕著になると、減速機部の内部に貯溜する潤滑油が、排油孔からモータ部へより一層流れ込み難くなる。
【００１３】
以上のように、減速機部の内部に貯溜する潤滑油がモータ部に流れ込み難くなると、回転ポンプの回転に伴って油タンクでの潤滑油量が減少することになる。その結果、回転ポンプから吐出される潤滑油量が減少し、回転ポンプは、モータ部および減速機部で必要な潤滑油量を吐出することが困難となる可能性がある。
【００１４】
そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、減速機部からの排油性能を改善することにより、高品質で耐久性に優れた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】
【００１５】
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、モータ部と、減速機部と、車輪用軸受部と、モータ部および減速機部を収容するケーシングとを備え、モータ部のモータ回転を減速機部で減速して減速機出力軸を回転させるインホイールモータ駆動装置であって、減速機部とモータ部とを仕切るケーシングの隔壁部の下部に、減速機部の底部に貯溜した潤滑油をモータ部に流出させる排油孔を設けると共に、減速機部の回転により潤滑油が掻き上げられる側の隔壁部に、減速機部で掻き上げられた潤滑油をモータ部へ流出させるオーバーフロー孔を減速機部の回転方向に沿って設けたことを特徴とする。
【００１６】
本発明では、減速機部の底部に貯溜した潤滑油を排油孔からモータ部へ流出させると共に、減速機部の回転により掻き上げられた潤滑油をオーバーフロー孔からモータ部へ流出させるようにしたから、減速機部の回転による潤滑油の掻き上げおよび泡立ちに影響されることなく、減速機部からの潤滑油がモータ部に流れ込み易くなり、インホイールモータ駆動装置における減速機部からの排油性能を改善することができる。
【００１７】
本発明におけるオーバーフロー孔は、減速機出力軸の回転中心以下の領域に形成されていることが望ましい。減速機部の回転により掻き上げられる潤滑油の油面が大きく傾くと共に泡立つことになっても、潤滑油の油面の傾きおよび泡立ちが減速機出力軸の回転中心以下の領域で発生することから、オーバーフロー孔を減速機出力軸の回転中心以下の領域に形成すれば、必要最小限のオーバーフロー孔で済む。
【００１８】
本発明におけるオーバーフロー孔は、潤滑油の油面が、減速機出力軸の円周方向複数箇所に設けられた複数の内ピンの最外径回転軌道の最下点以下となるように構成されていることが望ましい。このようにすれば、潤滑油が、回転する複数の内ピンに接触することを抑制できる。その結果、潤滑油の油面の傾きおよび泡立ちを抑制することができるので、減速機部の内部に貯溜する潤滑油が排油孔からモータ部へ流れ込み易くなる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、減速機部の底部に貯溜した潤滑油を排油孔からモータ部へ流出させると共に、減速機部の回転により掻き上げられた潤滑油をオーバーフロー孔からモータ部へ流出させるようにしたから、減速機部の回転による潤滑油の掻き上げおよび泡立ちに影響されることなく、減速機部からの潤滑油がモータ部に流れ込み易くなり、インホイールモータ駆動装置における減速機部からの排油性能を改善することができる。その結果、高品質で耐久性に優れたインホイールモータ駆動装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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縦断面図である。
【図２】図１のＰ−Ｐ線に沿う断面図である。
【図３】図１の減速機部を示す要部拡大断面図である。
【図４】図１の曲線板に作用する荷重を示す説明図である。
【図５】図１の回転ポンプを示す横断面図である。
【図６】図１のＱ−Ｑ線に沿う断面で、オーバーフロー孔の一例を示す図である。
【図７】図１のＱ−Ｑ線に沿う断面で、オーバーフロー孔の他例を示す図である。
【図８】図１の減速機部において、車両直進時の潤滑油の油面を示すインホイールモータ駆動装置の縦断面図である。
【図９】図１の減速機部において、車両旋回時の潤滑油の油面を示すインホイールモータ駆動装置の縦断面図である。
【図１０】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１１】図１０の電気自動車を示す後方断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
図１０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１１は、電気自動車１１を後方から見た概略断面図である。図１０に示すように、電気自動車１１は、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。図１１に示すように、後輪１４は、シャシー１２のホイールハウジング１２ａの内部に収容され、懸架装置（サスペンション）１２ｂを介してシャシー１２の下部に固定されている。
【００２３】
懸架装置１２ｂは、左右に延びるサスペンションアームによって後輪１４を支持すると共に、コイルスプリングとショックアブソーバとを含むストラットによって、後輪１４が地面から受ける振動を吸収してシャシー１２の振動を抑制する。さらに、左右のサスペンションアームの連結部分には、旋回時などの車体の傾きを抑制するスタビライザが設けられている。懸架装置１２ｂは、路面の凹凸に対する追従性を向上させ、後輪１４の駆動力を効率よく路面に伝達するために、左右の車輪を独立して上下させることができる独立懸架式としている。
【００２４】
電気自動車１１は、ホイールハウジング１２ａ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。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る。
【００２５】
そこで、この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。図１はインホイールモータ駆動装置２１の概略構成を示す縦断面図、図２は図１のＰ−Ｐ線に沿う断面図、図３は減速機部Ｂを示す拡大断面図、図４は曲線板２６ａに作用する荷重を示す説明図、図５は回転ポンプ５１を示す横断面図である。なお、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。
【００２６】
図１に示すように、インホイールモータ駆動装置２１は、駆動力を発生させるモータ部Ａと、モータ部Ａの回転を減速して出力する減速機部Ｂと、減速機部Ｂからの出力を駆動輪としての後輪１４（図１０および図１１参照）に伝達する車輪用軸受部Ｃとを備え、モータ部Ａと減速機部Ｂはケーシング２２に収納されて、電気自動車１１のホイールハウジング１２ａ（図１１参照）内に取り付けられる。ケーシング２２は、モータ部Ａが収容されたモータハウジングと減速機部Ｂが収容された減速機ハウジングとからなる分割構造で、ボルトにより締結一体化されている。
【００２７】
モータ部Ａは、ケーシング２２に固定されたステータ２３ａと、ステータ２３ａ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２３ｂと、ロータ２３ｂの径方向内側に配置されてロータ２３ｂと一体回転するモータ回転軸２４とを備えたラジアルギャップモータである。ステータ２３ａは磁性体コア２３ｃの外周にコイル２３ｄを巻回することによって構成され、ロータ２３ｂは永久磁石または磁性体で構成されている。
【００２８】
モータ回転軸２４は、径方向外側へ一体的に延びるホルダ部２４ｄによりロータ２３ｂが保持されている。このホルダ部２４ｄは、ロータ２３ｂ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２４は、その軸方向一方側端部（図１の右側）が転がり軸受３６ａに、軸方向他方側端部（図１の左側）が転がり軸受３６ｂ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。
【００２９】
減速機入力軸２５は、その軸方向一方側略中央部（図１の右側）が転がり軸受３７ａに、軸方向他方側端部（図１の左側）が転がり軸受３７ｂによって、減速機出力軸２８に対して回転自在に支持されている。この減速機入力軸２５は、減速機部Ｂ内に偏心部２５ａ，２５ｂを有する。２つの偏心部２５ａ，２５ｂは、偏心運動による遠心力を互いに打ち消し合うために、１８０°位相をずらして設けられている。減速機入力軸２５と前述のモータ回転軸２４とは、スプライン嵌合（セレーション嵌合も含む。以下、同じ）によって連結されてモータ部Ａの駆動力が減速機部Ｂに伝達される。
【００３０】
減速機部Ｂは、減速機入力軸２５の偏心部２５ａ，２５ｂに回転自在に保持される曲線板２６ａ，２６ｂと、その曲線板２６ａ，２６ｂの外周部に係合する複数の外ピン２７と、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動を減速機出力軸２８に伝達する運動変換機構と、偏心部２５ａ，２５ｂに隣接して減速機入力軸２５に設けられたカウンタウェイト２９とを備える。
【００３１】
減速機出力軸２８は、フランジ部２８ａと軸部２８ｂとを有する。フランジ部２８ａには、減速機出力軸２８の回転軸心を中心とする円周上に複数の内ピン３１が等間隔に固定されている。また、軸部２８ｂは車輪用軸受部Ｃの内方部材としてのハブ輪３２にスプライン嵌合によってトルク伝達可能に連結され、減速機部Ｂの出力を後輪１４（図１０および図１１参照）に伝達する。この減速機出力軸２８は、転がり軸受４６によって外ピンハウジング６０に回転自在に支持されている。
【００３２】
図２および図３に示すように、曲線板２６ａ，２６ｂは、外周部にエピトロコイド等のトロコイド系曲線で構成される複数の波形を有し、一方側端面から他方側端面に貫通する貫通孔３０ａ，３０ｂを有する。貫通孔３０ａは、曲線板２６ａ，２６ｂの自転軸心を中心とする円周上に等間隔に複数個設けられており、前述の内ピン３１を受け入れる。また、貫通孔３０ｂは、曲線板２６ａ，２６ｂの中心に設けられており、偏心部２５ａ，２５ｂに嵌合する。曲線板２６ａ，２６ｂは、転がり軸受４１によって偏心部２５ａ，２５ｂに対して回転自在に支持されている。
【００３３】
外ピン２７は、減速機入力軸２５の回転軸心を中心とする円周上に等間隔に設けられている。曲線板２６ａ，２６ｂが公転運動すると、曲線形状の波形と外ピン２７とが係合して、曲線板２６ａ，２６ｂに自転運動を生じさせる。外ピン２７は、針状ころ軸受２７ａによって外ピンハウジング６０に回転自在に保持され、この外ピンハウジング６０がケーシング２２に回り止めされ、フローティング状態で支持されている。
【００３４】
カウンタウェイト２９は、略扇形状で、減速機入力軸２５と嵌合する貫通孔を有し、曲線板２６ａ，２６ｂの回転によって生じる不釣合い慣性偶力を打ち消すために、偏心部２５ａ，２５ｂと隣接する位置に偏心部２５ａ，２５ｂと１８０°位相をずらして配置される。２枚の曲線板２６ａ，２６ｂ間の回転軸心方向の中心点をＧ（図３参照）とすると、その中心点Ｇの右側について、中心点Ｇと曲線板２６ａの中心との距離をＬ1、曲線板２６ａ、転がり軸受４１および偏心部２５ａの質量の和をｍ1、曲線板２６ａの重心の回転軸心からの偏心量をε1とし、中心点Ｇとカウンタウェイト２９との距離をＬ2、カウンタウェイト２９の質量をｍ2、カウンタウェイト２９の重心の回転軸心からの偏心量をε2とすると、Ｌ1×ｍ1×ε1＝Ｌ2×ｍ2×ε2を満たす関係となっている。Ｌ1×ｍ1×ε1＝Ｌ2×ｍ2×ε2の関係は、不可避的に生じる誤差を許容する。中心点Ｇの左側の曲線板２６ｂとカウンタウェイト２９との間にも同様の関係が成立する。
【００３５】
運動変換機構は、減速機出力軸２８に保持されて軸方向に延びる複数の内ピン３１と、曲線板２６ａ，２６ｂに設けられた貫通孔３０ａとで構成されている。内ピン３１は、減速機出力軸２８の回転軸心を中心とする円周上に等間隔に設けられており、その軸方向一方側端部が減速機出力軸２８のフランジ２８ａに固定されている。また、曲線板２６ａ，２６ｂとの摩擦抵抗を低減するために、曲線板２６ａ，２６ｂの貫通孔３０ａの内壁面に当接する位置に針状ころ軸受３１ａが設けられている。貫通孔３０ａは、複数の内ピン３１それぞれに対応する位置に設けられ、貫通孔３０ａの内径寸法は、内ピン３１の外径寸法（針状ころ軸受３１ａを含む最大外径）より所定寸法大きく設定されている。
【００３６】
内ピン３１の軸方向他方側端部には、スタビライザ３１ｂが設けられている。スタビライザ３１ｂは、円環形状の円環部３１ｃと、円環部３１ｃの内周面から軸方向に延びる円筒部３１ｄとを含む。複数の内ピン３１の軸方向他方側端部は、円環部３１ｃに固定されている。曲線板２６ａ，２６ｂから一部の内ピン３１に負荷される荷重はフランジ部２８ａおよびスタビライザ３１ｂを介して全ての内ピン３１によって支持されるため、内ピン３１に作用する応力を低減させ、耐久性を向上させることができる。
【００３７】
曲線板２６ａ，２６ｂに作用する荷重の状態を図４に基づいて説明する。偏心部２５ａの軸心Ｏ2は減速機入力軸２５の軸心Ｏから偏心量ｅだけ偏心している。偏心部２５ａの外周には、曲線板２６ａが取り付けられ、偏心部２５ａは曲線板２６ａを回転自在に支持するので、軸心Ｏ2は曲線板２６ａの軸心でもある。曲線板２６ａの外周は波形曲線で形成され、径方向に窪んだ波形の凹部２６ｃを周方向等間隔に有する。曲線板２６ａの周囲には、凹部２６ｃと係合する外ピン２７が、軸心Ｏを中心として周方向に複数配設されている。
【００３８】
図４において、減速機入力軸２５と共に偏心部２５ａが紙面上で反時計周りに回転すると、偏心部２５ａは軸心Ｏを中心とする公転運動を行うので、曲線板２６ａの凹部２６ｃが、外ピン２７と周方向に順次当接する。この結果、矢印で示すように、曲線板２６ａは、複数の外ピン２７から荷重Ｆｉを受けて、時計回りに自転する。
【００３９】
また、曲線板２６ａには貫通孔３０ａが軸心Ｏ2を中心として周方向に複数配設されている。各貫通孔３０ａには、軸心Ｏと同軸に配置された減速機出力軸２８と結合する内ピン３１が挿通する。貫通孔３０ａの内径は、内ピン３１の外径よりも所定寸法大きいため、内ピン３１は曲線板２６ａの公転運動の障害とはならず、内ピン３１は曲線板２６ａの自転運動を取り出して減速機出力軸２８を回転させる。このとき、減速機出力軸２８は、減速機入力軸２５よりも高トルクかつ低回転数になり、図４に矢印で示すように、曲線板２６ａは、複数の内ピン３１から荷重Ｆｊを受ける。これら複数の荷重Ｆｉ，Ｆｊの合力Ｆｓが減速機入力軸２５にかかる。
【００４０】
合力Ｆｓの方向は、曲線板２６ａの波形形状、凹部２６ｃの数などの幾何学的条件や遠心力の影響により変化する。具体的には、自転軸心Ｏ2と軸心Ｏとを結ぶ直線Ｙと直角であって自転軸心Ｏ2を通過する基準線Ｘと、合力Ｆｓとの角度αは概ね３０°〜６０°で変動する。複数の荷重Ｆｉ、Ｆｊは、減速機入力軸２５が１回転（３６０°）する間に荷重の方向や大きさが変り、その結果、減速機入力軸２５に作用する合力Ｆｓも荷重の方向や大きさが変動する。減速機入力軸２５が反時計周りに１回転すると、曲線板２６ａの波形の凹部２６ｃが減速されて１ピッチ時計回りに回転して図４の状態になり、これを繰り返す。
【００４１】
図１に示すように、車輪用軸受部Ｃの車輪用軸受３３は、減速機出力軸２８にトルク伝達可能に連結されたハブ輪３２と、ハブ輪３２の外周面に嵌合された内輪３３ａと、ケーシング２２に嵌合固定された外輪３３ｂと、ハブ輪３２および内輪３３ａと外輪３３ｂとの間に配置された複数の玉３３ｃと、複数の玉３３ｃを保持する保持器３３ｄとを備えた複列アンギュラ玉軸受である。車輪用軸受３３の軸方向両端部にはシール部材３３ｅが設けられている。この車輪用軸受３３のハブ輪３２にボルト３４で後輪１４（図１０および図１１参照）が連結される。
【００４２】
次に、全体的な潤滑機構を説明する。この潤滑機構は、モータ部Ａを冷却するためにモータ部Ａに潤滑油を供給すると共に減速機部Ｂに潤滑油を供給するものである。潤滑機構は、図１に示すように、回転ポンプ５１と、モータ部Ａに配設された油路２２ａ，２４ａ，２４ｂおよび油孔２４ｃと、減速機部Ｂに配設された油路２５ｃおよび油孔２５ｄ，２５ｅと、ケーシング２２の下方に配置された油タンク２２ｄとを主な構成としている。前述した回転ポンプ５１の吸入口５５および吐出口５６は、ケーシング２２のモータハウジングに設けられている。また、そのケーシング２２のモータハウジングに油タンク２２ｄが一体的に設けられている。
【００４３】
ケーシング２２に設けられた油路２２ａは、回転ポンプ５１から径方向外側へ延びて屈曲した上で軸方向に延び、さらに屈曲した上で径方向内側へ延びて油路２４ａに接続される。油路２４ａは、モータ回転軸２４の内部を軸線方向に沿って延びて油路２５ｃに接続される。モータ回転軸２４の油路２４ｂは、軸線方向に沿って延びる油路２４ａと連通し、径方向外側に位置するホルダ部２４ｄに向かって延びて油孔２４ｃと連通する。油孔２４ｃは、ホルダ部２４ｄのインボード側およびアウトボード側の端面に形成され、モータ部Ａの内部に開口する。
【００４４】
油路２５ｃは、減速機入力軸２５の内部を軸線方向に沿って延びている。油孔２５ｄは、軸線方向に沿って延びる油路２５ｃと連通し、減速機入力軸２５の外周面に半径方向に向かって延びて減速機部Ｂの内部に開口する。油孔２５ｅは、軸線方向に沿って延びる油路２５ｃと連通し、減速機入力軸２５の軸端から減速機部Ｂの内部に開口する。
【００４５】
ケーシング２２のモータ部Ａと減速機部Ｂとの間の隔壁部２２ｃの下部には、モータ部Ａの内部と減速機部Ｂの内部とに連通する排油孔２２ｂが設けられ、モータ部Ａの位置におけるケーシング２２の底部には、モータ部Ａの内部の潤滑油を油タンク２２ｄに排出するための排油孔２２ｆが設けられている。
【００４６】
油タンク２２ｄは、車両のサスペンション構成や、車両の加速および減速時の慣性による潤滑油の偏り、登坂時の油面変化に対応するため、ケーシング２２の下方位置で車両進行方向の後方（図６および図７の左側寄り）に配置されている。また、油タンク２２ｄから回転ポンプ５１へ潤滑油を還流させるための油路２２ｅがケーシング２２に設けられている。潤滑油を強制的に循環させるための回転ポンプ５１は、ケーシング２２の油路２２ｅと油路２２ａとの間に設けられている。
【００４７】
図５に示すように、回転ポンプ５１は、減速機出力軸２８（図１参照）の回転を利用して回転するインナロータ５２と、インナロータ５２の回転に伴って従動回転するアウタロータ５３と、ポンプ室５４と、油路２２ｅに連通する吸入口５５と、油路２２ａに連通する吐出口５６とを備えるサイクロイドポンプである。この回転ポンプ５１をケーシング２２内に配置することによって、インホイールモータ駆動装置２１の大型化を防止することができる。
【００４８】
インナロータ５２は、外周面にサイクロイド曲線で構成された歯形を有する。具体的には、歯先部分５２ａの形状がエピサイクロイド曲線、歯溝部分５２ｂの形状がハイポサイクロイド曲線となっている。インナロータ５２は、スタビライザ３１ｂに設けられた円筒部３１ｄ（図１および図３参照）の外周面に嵌合して減速機出力軸２８と一体回転する。アウタロータ５３は、内周面にサイクロイド曲線で構成された歯形を有する。具体的には、歯先部分５３ａの形状がハイポサイクロイド曲線、歯溝部分５３ｂの形状がエピサイクロイド曲線となっている。アウタロータ５３は、ケーシング２２に回転自在に支持されている。
【００４９】
インナロータ５２は、回転中心ｃ1を中心として回転し、一方、アウタロータ５３は、回転中心ｃ2を中心として回転する。インナロータ５２およびアウタロータ５３はそれぞれ異なる回転中心ｃ1，ｃ2を中心として回転するので、ポンプ室５４の容積は連続的に変化する。これにより、吸入口５５から流入した潤滑油が吐出口５６から油路２２ａに圧送される。
【００５０】
前述した構成の潤滑機構による潤滑油の流れを説明する。図１において、潤滑機構内に付した白抜き矢印は潤滑油の流れを示す。モータ部Ａの冷却として、回転ポンプ５１から圧送された潤滑油は油路２２ａ，２４ａを経由し、その一部がモータ回転軸２４の回転に伴う遠心力およびポンプ圧力によって油路２４ｂを経てロータ２３ｂを冷却する。さらに、ホルダ部２４ｄの油孔２４ｃから潤滑油が吐出されてステータ２３ａを冷却する。このようにして、モータ部Ａの冷却が行われる。
【００５１】
一方、減速機部Ｂの潤滑として、回転ポンプ５１から圧送された潤滑油は油路２２ａ，２４ａ，２５ｃを経由し、その一部が減速機入力軸２５の回転に伴う遠心力およびポンプ圧力によって油孔２５ｄ，２５ｅから減速機部Ｂに吐出する。油孔２５ｄから吐出した潤滑油は、曲線板２６ａ，２６ｂを支持する転がり軸受４１の内部へ供給される。さらに、曲線板２６ａ，２６ｂと内ピン３１および外ピン２７との当接部分などを潤滑しながら、外ピンハウジング６０に設けられた油路６０ａを経由して径方向外側へ移動する。油孔２５ｅから吐出した潤滑油は、減速機入力軸２５を支持する転がり軸受３７ｂなどに供給される。このようにして、減速機部Ｂの潤滑が行われる。
【００５２】
モータ部Ａの冷却および減速機部Ｂの潤滑を行った潤滑油は、ケーシング２２の内壁面を伝って重力により下部へ移動する。減速機部Ｂの下部へ移動した潤滑油は、排油孔２２ｂからモータ部Ａへ移動する。また、モータ部Ａの下部へ移動した潤滑油は、減速機部Ｂからの潤滑油と共に、排油孔２２ｆから排出されて油タンク２２ｄに一時的に貯溜される。このように、油タンク２２ｄが設けられているので、回転ポンプ５１によって排出しきれない潤滑油が一時的に発生しても、油タンク２２ｄに貯溜しておくことができる。その結果、減速機部Ｂのトルク損失の増加を防止することができる。
【００５３】
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。
【００５４】
このインホイールモータ駆動装置２１では、図６および図７に示すように、減速機部Ｂの底部に貯溜した潤滑油をモータ部Ａに流出させる既存の排油孔２２ｂに加えて、減速機部Ｂで掻き上げられた潤滑油をモータ部Ａへ流出させるオーバーフロー孔２２ｇをケーシング２２の隔壁部２２ｃに設けることを着想した。排油孔２２ｂは、ケーシング２２の隔壁部２２ｃの最下部二箇所に設けられている。オーバーフロー孔２２ｇは、減速機部Ｂの回転により潤滑油が掻き上げられる側の隔壁部２２ｃに、減速機部Ｂの回転方向（図中の白抜き矢印参照）に沿って設けられている。
【００５５】
図６は、排油孔２２ｂに隣接して一つのオーバーフロー孔２２ｇを設けた構造を例示し、図７は、排油孔２２ｂに隣接した二つのオーバーフロー孔２２ｇを設けた構造を例示する。ここで、ケーシング２２の減速機ハウジングをボルトによりモータハウジングに固定するための複数の取り付け孔２２ｈが隔壁部２２ｃに形成されている。そのため、前述の排油孔２２ｂは、隣接する二つの取り付け孔２２ｈ間に配置されていることから、その開口面積を大きくすることができない。また、オーバーフロー孔２２ｇも、隣接する二つの取り付け孔２２ｈ間に配置されている。
【００５６】
インホイールモータ駆動装置２１は、車両のホイール内部に収めなければならず、また、ばね下重量を押さえる必要があり、さらに、広い客室スペースを確保するために、小型化が必須の要件となる。このようなインホイールモータ駆動装置自体の小型化のため、ケーシング２２の下方に配置された油タンク２２ｄについて十分な容積を確保することが困難であることから、モータ部Ａおよび減速機部Ｂの内部に潤滑油が貯溜することになる。
【００５７】
ここで、モータ部Ａおよび減速機部Ｂで必要な潤滑油量を確保するため、潤滑油の封入量を多くすると、減速機部Ｂの内部に貯溜する潤滑油の油面が高くなって曲線板２６ａ，２６ｂの一部が潤滑油に浸漬することになる。この潤滑油は粘性流体であるため、曲線板２６ａ，２６ｂの一部に接触する潤滑油は、曲線板２６ａ，２６ｂの回転方向に引き摺られて掻き上げられる。この曲線板２６ａ，２６ｂの回転速度が増加すると、曲線板２６ａ，２６ｂに接触する潤滑油量が増加すると共に、潤滑油の粘性により曲線板２６ａ，２６ｂと潤滑油との間に作用する荷重も増加するため、潤滑油の撹拌抵抗が増加する。
【００５８】
このようにして掻き上げられた潤滑油が、回転する複数の内ピン３１に接触すると、その内ピン３１の回転方向に引き摺られてより一層掻き上げられると共に撹拌抵抗もより一層増加することになる。その結果、減速機部Ｂの内部に貯溜する潤滑油は、曲線板２６ａ，２６ｂおよび内ピン３１の回転方向に掻き上げられて油面Ｓ（図６および図７の一点鎖線参照）が水平よりも大きく傾くと共に泡立つことになる。このように、潤滑油の油面Ｓが大きく傾くと共に潤滑油が泡立つと、減速機部Ｂの内部に貯溜する潤滑油が減速機部Ｂに残留して、ケーシング２２の隔壁部２２ｃの下部に設けられた排油孔２２ｂからモータ部Ａに流れ込み難くなる。
【００５９】
図８に示すように、車両の直進時には、減速機部Ｂの内部に貯溜する潤滑油が車両幅方向で略水平な状態である（図中のクロスハッチング部分参照）。しかしながら、車両の旋回時、例えば、図１０に示すように進行方向に向かって左側に旋回する場合（図中の白抜き矢印参照）、その旋回外側に位置する右側のホイール内部に収められたインホイールモータ駆動装置２１では、図９に示すように、減速機部Ｂの内部に貯溜する潤滑油が旋回による遠心力でもって旋回外側（車両幅方向外側）へ引き寄せられることになる（図中のクロスハッチング部分参照）。その結果、より一層多くの潤滑油が曲線板２６ａ，２６ｂの一部および内ピン３１に接触することになり、潤滑油の掻き上げおよび撹拌抵抗の増加が顕著となる。このように、潤滑油の油面の傾きおよび潤滑油の泡立ちが顕著になると、減速機部Ｂの内部の潤滑油が、排油孔２２ｂからモータ部Ａへより一層流れ込み難くなる。なお、図８および図９では、インホイールモータ駆動装置２１を構成する部材のハッチングは省略している。
【００６０】
この実施形態のインホイールモータ駆動装置２１では、曲線板２６ａ，２６ｂおよび内ピン３１の回転により掻き上げられた潤滑油をオーバーフロー孔２２ｇからモータ部Ａへ流出させるようにしたことから、曲線板２６ａ，２６ｂおよび内ピン３１の回転による潤滑油の掻き上げおよび泡立ちに影響されることなく、減速機部Ｂからの潤滑油がモータ部Ａに流れ込み易くなり、インホイールモータ駆動装置２１における減速機部Ｂからの排油性能を改善することができる。その結果、回転ポンプ５１の回転に伴う油タンク２２ｄでの潤滑油量の減少を抑制できる。このように、油タンク２２ｄでの潤滑油量を確保することができることから、回転ポンプ５１は、モータ部Ａおよび減速機部Ｂで必要な潤滑油量を吐出することが容易となる。
【００６１】
前述したオーバーフロー孔２２ｇは、図６および図７に示すように、減速機出力軸２８の回転中心以下の領域（図中のＭ−Ｍ線以下の領域）に形成されている。曲線板２６ａ，２６ｂおよび内ピン３１の回転により掻き上げられる潤滑油の油面Ｓが水平よりも大きく傾くと共に泡立つことになっても、潤滑油の油面Ｓの傾きおよび泡立ちが減速機出力軸２８の回転中心以下の領域で発生することから、オーバーフロー孔２２ｇを減速機出力軸２８の回転中心以下の領域に形成しておけば、必要最小限の個数（１個あるいは２個）のオーバーフロー孔２２ｇで済む。
【００６２】
また、オーバーフロー孔２２ｇは、図６および図７に示すように、掻き上げられた潤滑油の油面Ｓが、減速機出力軸２８の円周方向複数箇所に設けられた複数の内ピン３１の最外径回転軌道の最下点以下（図中のＮ−Ｎ線以下）となるように構成されている。つまり、掻き上げられた潤滑油をオーバーフロー孔２２ｇからモータ部Ａへ流出させることにより、潤滑油は、内ピン３１の最外径回転軌道の最下点以下となる油面Ｓ0（図中の破線参照）に移行し易くなる。これにより、潤滑油が、回転する複数の内ピン３１に接触することを抑制できる。その結果、減速機部Ｂの内部に貯溜する潤滑油が排油孔２２ｂからモータ部Ａへ流れ込み易くなる。
【００６３】
最後に、この実施形態におけるインホイールモータ駆動装置２１の全体的な作動原理を説明する。
【００６４】
図１〜図３に示すように、モータ部Ａは、例えば、ステータ２３ａのコイルに交流電流を供給することによって生じる電磁力を受けて、永久磁石又は磁性体によって構成されるロータ２３ｂが回転する。これにより、モータ回転軸２４に連結された減速機入力軸２５が回転すると、曲線板２６ａ，２６ｂは減速機入力軸２５の回転軸心を中心として公転運動する。このとき、外ピン２７が、曲線板２６ａ，２６ｂの曲線形状の波形と係合して、曲線板２６ａ，２６ｂを減速機入力軸２５の回転とは逆向きに自転回転させる。
【００６５】
貫通孔３０ａに挿通する内ピン３１は、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動に伴って貫通孔３０ａの内壁面と当接する。これにより、曲線板２６ａ，２６ｂの公転運動が内ピン３１に伝わらず、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動のみが減速機出力軸２８を介して車輪用軸受部Ｃに伝達される。このとき、減速機入力軸２５の回転が減速機部Ｂによって減速されて減速機出力軸２８に伝達されるので、低トルク、高回転型のモータ部Ａを採用した場合でも、後輪１４に必要なトルクを伝達することが可能となる。
【００６６】
この減速機部Ｂの減速比は、外ピン２７の数をＺA、曲線板２６ａ，２６ｂの波形の数をＺBとすると、（ＺA−ＺB）／ＺBで算出される。図２に示す実施形態では、ＺA＝１２、ＺB＝１１であるので、減速比は１／１１と非常に大きな減速比を得ることができる。このように、多段構成とすることなく大きな減速比を得ることができる減速機部Ｂを採用することにより、コンパクトで高減速比のインホイールモータ駆動装置２１を得ることができる。また、外ピン２７および内ピン３１に針状ころ軸受２７ａ，３１ａ（図３参照）を設けたことにより、曲線板２６ａ，２６ｂとの間の摩擦抵抗が低減されるので、減速機部Ｂの伝達効率が向上する。
【００６７】
この実施形態においては、油路２４ｂをモータ回転軸２４に設け、油孔２５ｄを偏心部２５ａ，２５ｂに設け、油孔２５ｅを減速機入力軸２５の軸端に設けた場合を例示したが、これに限ることなく、モータ回転軸２４や減速機入力軸２５の任意の位置に設けることができる。また、回転ポンプ５１としてサイクロイドポンプの例を示したが、これに限ることなく、減速機出力軸２８の回転を利用して駆動するあらゆる回転型ポンプを採用することができる。さらに、回転ポンプ５１を省略して、遠心力のみによって潤滑油を循環させるようにしてもよい。
【００６８】
減速機部Ｂの曲線板２６ａ，２６ｂを１８０°位相をずらして２枚設けた例を示したが、この曲線板の枚数は任意に設定することができ、例えば、曲線板を３枚設ける場合は、１２０°位相をずらして設けるとよい。運動変換機構は、減速機出力軸２８に固定された内ピン３１と、曲線板２６ａ，２６ｂに設けられた貫通孔３０ａとで構成された例を示したが、これに限ることなく、減速機部Ｂの回転をハブ輪３２に伝達可能な任意の構成とすることができる。例えば、曲線板２６ａ，２６ｂに固定された内ピンと減速機出力軸２８に形成された穴とで構成される運動変換機構であってもよい。この実施形態のインホイールモータ駆動装置２１においては、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、その他の減速機であってもよい。
【００６９】
この実施形態における作動の説明は、各部材の回転に着目して行ったが、実際にはトルクを含む動力がモータ部Ａから後輪１４に伝達される。したがって、前述のように減速された動力は高トルクに変換されたものとなっている。また、モータ部Ａに電力を供給してモータ部を駆動させ、モータ部Ａからの動力を後輪１４に伝達させる場合を示したが、これとは逆に、車両が減速したり坂を下ったりするようなときは、後輪１４側からの動力を減速機部Ｂで高回転低トルクの回転に変換してモータ部Ａに伝達し、モータ部Ａで発電してもよい。さらに、ここで発電した電力は、バッテリーに蓄電しておき、後でモータ部Ａを駆動させたり、車両に備えられた他の電動機器などの作動に用いてもよい。
【００７０】
この実施形態においては、モータ部Ａにラジアルギャップモータを採用した例を示したが、これに限ることなく、任意の構成のモータを適用可能である。例えば、ケーシングに固定されるステータと、ステータの内側の軸方向の隙間を開けて対向する位置に配置されるロータとを備えるアキシャルギャップモータであってもよい。さらに、図１０および図１１に示した電気自動車１１は、後輪１４を駆動輪とした例を示したが、これに限ることなく、前輪１３を駆動輪としてもよく、４輪駆動車であってもよい。なお、本明細書中で「電気自動車」とは、電力から駆動力を得る全ての自動車を含む概念であり、例えば、ハイブリッドカー等をも含むものとして理解すべきである。
【００７１】
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】
【００７２】
２１  インホイールモータ駆動装置
２２  ケーシング
２２ｂ  排油孔
２２ｃ  隔壁部
２２ｇ  オーバーフロー孔
２８  減速機出力軸
Ａ  モータ部
Ｂ  減速機部
Ｃ  車輪用軸受部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006396173.tif 000008
【図８】
0006396173.tif 000009
【図９】
0006396173.tif 000010
【図１０】
0006396173.tif 000011
【図１１】
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