(57)【要約】【課題】  シール部材の劣化に起因する油漏れを容易に検知することができるとともに、油漏れによるモータ室の油汚染を防止できるモータ駆動ユニットの提供。【解決手段】  モータのステータ７８およびロータ７９が収容されるモータ室Ｓ１２と減速機が収容される減速機室Ｓ１０とを直結し、モータ回転軸７６の回転を減速機により減速して出力軸７１から出力するモータ駆動ユニット１００において、モータ回転軸７６には、減速機室Ｓ１０内に充填された潤滑油を封止するシール部材８６と、間隔をあけてモータ室Ｓ１２側に装着されたシール部材８４とが設けられる。そして、シール部材８６とシール部材８４との間に形成された空間Ｓ１１とモータ駆動ユニット１００の外部とを排出用孔８５によって連通するようにした。減速機室Ｓ１０から空間Ｓ１１に漏れ出た潤滑油は排出用孔８５によって外部に排出され、目視により容易に検知することができる。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータとその電動モータの回転を減速して出力する減速機とが直結され、前記減速機の潤滑油が前記電動モータに浸入するのを防止するシールを前記電動モータのモータ回転軸に備えたモータ駆動ユニットにおいて、
前記シールは間隔をあけて設けられた一対のシール部材から成り、
前記一対のシール部材の間に形成された隙間空間とモータ駆動ユニットの外部空間とを連通して、前記隙間空間に漏れ出た前記潤滑油を前記外部空間へと排出する排出孔とを備えたことを特徴とするモータ駆動ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ駆動ユニットにおいて、
前記減速機が収容されるとともに潤滑油が充填される減速機室と、
前記電動モータが収容されるモータ室と、
前記減速機室およびモータ室に個別に設けられ、前記外部空間と連通して前記減速機室およびモータ室をそれぞれ大気開放する貫通孔とを備えたことを特徴とするモータ駆動ユニット。
【請求項３】
電動モータとその電動モータの回転を減速して左右駆動軸に振り分ける差動減速機とが直結され、前記電動モータを挟んで前記差動減速機と反対側に設けられて前記左右駆動軸の一方の駆動軸の油潤滑を行う潤滑油室と、前記電動モータのモータ回転軸に装着されて前記差動減速機および前記潤滑油室の潤滑油が前記電動モータに浸入するのを防止するシールとを備えたモータ駆動ユニットにおいて、
前記シールは間隔をあけて設けられた一対のシール部材から成り、
前記一対のシール部材の間に形成された隙間空間とモータ駆動ユニットの外部空間とを連通して、前記隙間空間に漏れ出た前記潤滑油を前記外部空間へと排出する排出孔とを備えたことを特徴とするモータ駆動ユニット。
【請求項４】
請求項３に記載のモータ駆動ユニットにおいて、
前記差動減速機が収容される差動減速機室と、
前記電動モータが収容されるモータ室とを備え、
前記モータ回転軸を中空軸で構成して、前記左右駆動軸の一方を前記モータ回転軸の中空部分を空隙を設けて貫通させるとともに、前記空隙により前記差動減速機室と潤滑油室とを連通させ、前記シールを前記モータ回転軸の前記差動減速機室側および前記潤滑油室側にそれぞれ設けたことを特徴とするモータ駆動ユニット。
【請求項５】
請求項４に記載のモータ駆動ユニットにおいて、
前記モータ室に隣接して設けられ、前記電動モータを駆動するインバータユニットが収容されるインバータ室と、
前記モータ室と前記インバータ室とを連通する連通孔と、
前記差動減速機室および前記インバータ室をそれぞれ大気開放する貫通孔とを設けたことを特徴とするモータ駆動ユニット。
【請求項６】
請求項４に記載のモータ駆動ユニットにおいて、
前記モータ室と前記インバータ室とを連通する第１の連通孔と、
前記差動減速機室と前記モータ室とを連通する第２の連通孔と、
前記第２の連通孔に設けられ、潤滑油または潤滑油ミストの前記差動減速機室から前記モータ室への浸入を阻止するフィルタと、
前記モータ室と前記差動減速機室および前記インバータ室をそれぞれ大気開放する貫通孔とを備えたことを特徴とするモータ駆動ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両走行用に用いられるモータ駆動ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両駆動用電動機として、同軸機構を用いることによりインバータとモータと減速機とを一体としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この同軸機構ではモータ回転軸を中空構造とし、そのモータ回転軸内を貫通するように出力軸を配設している。モータ回転軸に連動して回転する出力軸はモータ回転軸の両端から外部に延在し、車両の左右両輪を駆動する構造となっている。
【０００３】
このような同軸機構においては、モータ回転軸や出力軸をそれぞれ回転支持する各軸受に対して別個に給油機構を設けたり、または、各軸受にグリース封入型の軸受を用いるのが一般的であった。
【０００４】
各軸受に対して個別に給油する場合には、油室を各々設けて潤滑油をオイルシール等により封止する構造となる。回転軸のシール部材として用いられるオイルシールには一般的にゴム素材が用いられており、シール部材と回転軸側の回転摺動部位でシール性を保つようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２９８５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ゴム素材の経時劣化や回転摺動部位への異物の混入などに起因して、シール性が劣化する場合がある。そのような場合、潤滑油がシール部材から漏れて隣接するモータ室内に浸入することがあり、その結果、巻線などの電気部品に潤滑油が付着して、絶縁性の退化を招くおそれがあった。また、このようなシール部材劣化によるモータ室への潤滑油の浸入は、外部から目視で検知することが困難であるため、不具合が生じるまで気付き難いという問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、電動モータとその電動モータの回転を減速して出力する減速機とが直結され、減速機の潤滑油が電動モータに浸入するのを防止するシールを電動モータのモータ回転軸に備えたモータ駆動ユニットに適用される。シールは間隔をあけて設けられた一対のシール部材から成り、一対のシール部材の間には隙間空間が形成される。その隙間空間にはモータ駆動ユニットの外部空間と連通する排出孔が形成され、隙間空間に漏れ出た潤滑油は排出孔から外部空間へと排出される。
請求項３の発明は、電動モータとその電動モータの回転を減速して左右駆動軸に振り分ける差動減速機とが直結され、電動モータを挟んで差動減速機と反対側に設けられて左右駆動軸の一方の駆動軸の油潤滑を行う潤滑油室と、電動モータのモータ回転軸に装着されて差動減速機および潤滑油室の潤滑油が前記電動モータに浸入するのを防止するシールとを備えたモータ駆動ユニットに適用される。シールは間隔をあけて設けられた一対のシール部材から成り、一対のシール部材の間には隙間空間が形成される。その隙間空間にはモータ駆動ユニットの外部空間と連通する排出孔が形成され、隙間空間に漏れ出た潤滑油は排出孔から外部空間へと排出される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、潤滑油を封止しているシール部材に油漏れが生じた場合、漏れた潤滑油はそのシール部材に隣接する空間に浸入し、排出孔からモータ駆動ユニットの外部に排出される。そのため、潤滑油の排出を目視によって確認することにより、シール部材の油漏れを容易に検知することができる。また、潤滑油が漏れ出た空間とモータ室とは別のシール部材によって隔離されているため、空間からモータ室への潤滑油の浸入が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
−第１の実施の形態−
図１は、本発明によるモータ駆動ユニット１の断面図である。このモータ駆動ユニット１は車両駆動装置に用いられるものであり、図２に示すように車両２に水平に搭載される。図２に示す例では、モータ駆動ユニット１は左右の車輪３，４の駆動に用いられており、バッテリ５により電力が供給される。
【００１０】
図１に示すように、モータ駆動ユニット１は中央部にモータ部６が設けられており、その左側に差動減速機部７が、右側にインバータ部８がそれぞれ設けられている。なお、図示していないが、モータ部６と差動減速機部７との取り付け部には油密用のシールが設けられている。また、図１において左右方向は水平方向に一致し、上下方向は天地方向に一致している。
【００１１】
モータ部６には巻線９の施されたステータ１０とモータ回転軸１１に固定されたロータ１２とが設けられており、これらのステータ１０およびロータ１２により電動モータが構成される。ロータ１２およびステータ１０はそれぞれ電磁鋼板を軸方向に積層したものであり、焼嵌め等によりモータ回転軸１１およびケーシング１３に固定される。モータ回転軸１１は中空の軸であって、中央のケーシング１３に設けられた軸受１４および右側のケーシング１５に設けられた軸受１６によって回転自在に支持されている。
【００１２】
１７は右側の車輪３を駆動するドライブシャフトであり、モータ回転軸１１の中空部を左右に貫通するように配設されている。ドライブシャフト１７の左右両端部はモータ回転軸１１の外側まで延在しており、その右端部はケーシング１５に設けられた軸受１８によって回転自在に支持されている。一方、モータ回転軸１１の左端から差動減速機部７のケーシング１９内に延在するドライブシャフト１７の左端部は、ケーシング１９内に設けられた軸受２０によって回転自在に支持されている。
【００１３】
モータ回転軸１１の右端部分は軸受１６から右側に突出しており、その突出量はモータ回転軸１１の右側先端が軸受１８の設置位置近傍となるように設定されている。一方、モータ回転軸１１の左端部は差動減速機部７のケーシング１９内に延在し、その外周面には遊星歯車減速機構を構成するサンギヤが形成されている。このサンギヤの周囲には複数のプラネタリギヤ２１が噛合しており、各プラネタリギヤ２１はケーシング１９に固定されたリングギヤ２２と噛合している。これらのプラネタリギヤ２１、リングギヤ２２およびモータ回転軸１１に形成されたサンギヤは、遊星歯車減速機構を構成している。
【００１４】
プラネタリギヤ２１の公転軸出力は、軸受２３によって回転自在に支持されたプラネタリキャリア２４によって取り出される。このプラネタリキャリア２４はデフケースを兼ねており、差動歯車機構２５はプラネタリキャリア２４の回転によって回転する。差動歯車機構２５の一方の出力軸は左側の車輪３を駆動するためのドライブシャフト２６を構成しており、他方の出力軸は右側の車輪４を駆動するドライブシャフト１７を構成している。上述した軸受２０はプラネタリキャリア２４に設けられている。また、ドライブシャフト２６は、差動減速機部７のケーシング１９に設けられた軸受２７とプラネタリキャリア２４に設けられた軸受２８とにより回転自在に支持されている。
【００１５】
インバータ部８のケーシング１５の外周にはカバー２９が設けられていて、このカバー２９とケーシング１５とで形成される空間Ｓ７（以下では、インバータ室Ｓ７と呼ぶことにする）に電動モータを制御駆動するインバータユニット３０が設けられている。上述したバッテリ５からの直流電力は、インバータユニット３０に設けられたスイッチング素子等により電動モータに必要な駆動電圧に変換され、ステータ１０の巻線９に給電される。
【００１６】
ケーシング１９内には歯車や軸受を油潤滑するための潤滑油３１が充填されており、その潤滑油３１はケーシング１９とドライブシャフト２６およびモータ回転軸１１との隙間に設けられたオイルシール等のシール部材４０，４１によって封止されている。また、右側のケーシング１５内にも軸受１６，１８のための潤滑油３１が充填されており、ケーシング１５とドライブシャフト１７およびモータ回転軸１１との隙間に設けられたシール部材４２，４３によって潤滑油３１の封止が行われている。
【００１７】
ケーシング１９内の空間Ｓ１とケーシング１５内の空間Ｓ３とは、モータ回転軸１１とドライブシャフト１７との隙間空間Ｓ４とによって連通している。ケーシング１９内の潤滑油３１とケーシング１５内の潤滑油３１とは繋がっており、共通の潤滑油３１からなる油溜まりを形成している。
【００１８】
さらに、ステータ１０が設けられたモータ室Ｓ２とシール部材４１および４３との間にも、シール部材４４、４５が設けられている。シール部材４１とシール部材４４とは軸方向に間隔を開けて配設されており、シール部材４１，４４により挟まれた空間Ｓ５は鉛直下方向に貫通する孔５０によって外部空間と連通している。同様に、シール部材４３，４５も軸方向に間隔を開けて配設されており、シール部材４３，４５により挟まれた空間Ｓ６は鉛直下方向に貫通する孔５１によって外部空間と連通している。
【００１９】
図１に示したモータ駆動ユニット１は、前述したように図示上下方向が車両２の天地方向と一致するように搭載される。そのため、万一、シール部材４１，４３に劣化が生じて油漏れが発生した場合には、空間Ｓ５，Ｓ６に漏れた潤滑油は孔５０，５１を通って地面に滴下する。その結果、ユーザは潤滑油の滴下を観察することにより、油漏れを目視により容易に検知することができる。
【００２０】
一般的に、モータ駆動ユニット１は車両２の比較的低い位置に配置されるため、例えば、冠水路を走行した際にはモータ駆動ユニット１自体も冠水する可能性がある。このような場合、孔５０，５１に水が浸入することになるが、空間Ｓ５，Ｓ６とモータ室Ｓ２との間にもシール部材４４，４５を設けているため、モータ室Ｓ２や差動減速機部７の空間Ｓ１への水の浸入を防止することができる。
【００２１】
モータ室Ｓ２は、ケーシング１５に形成された貫通孔５２によってインバータ室Ｓ７と連通している。また、インバータ室Ｓ７のカバー２９には鉛直上方向に貫通する孔５３が形成されている。孔５３には配管部品５４によって樹脂製チューブ５５が連結されている。同様に、差動減速機部７のケーシング１９にも鉛直上方向に貫通する孔５６が設けられており、孔５６には配管部品５７によって樹脂製チューブ５８が連結されている。
【００２２】
各樹脂製チューブ５５，５８の他端は車両の比較的高い位置にそれぞれ固定され、空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７は大気開放されることになる。その結果、各シール部材４０〜４５を挟んだ前後の圧力は、いずれの場合も大気圧となっている。通常、オイルシール等のシール部材には、前後差圧に関してシール性を確保できる規定値があり、一般的には、「規定前後差圧＝０．１ＭＰａ≒１気圧」程度である。本実施の形態では、上述したように前後差圧はゼロとなるように設定されているので、前後差圧に起因する油漏れを避けることができる。
【００２３】
上述したようにモータ駆動ユニット１は冠水する場合があるので、大気開放用のチューブ５５，５８の他端を車両２の高い位置に固定することにより、モータ駆動ユニット内に水が浸入するのを防止している。この場合、モータ室Ｓ２とインバータ室Ｓ７とを貫通孔５２で連通して、インバータ室Ｓ７のみに大気開放用のチューブ５８を設けるようにしたので、大気開放用チューブの本数を削減することができる。
【００２４】
なお、モータ室Ｓ２とインバータ室Ｓ７との間の貫通孔５２は、必ずしも上述したような専用の孔として形成する必要はない。例えば、ケーシング１５にはインバータユニット３０から巻線９への給電線を通す孔が形成されるが、その孔の径を給電線の太さよりも大きくすることにより貫通孔５２と兼用させるようにしても良い。
【００２５】
図３は、図１に示すモータ駆動ユニット１の変形例を示す図である。図３に示す変形例では、モータ部６のケーシング１３に貫通孔６０を形成して、差動減速機部７の空間Ｓ１とモータ室Ｓ２とを連通するようにしている。そのため、インバータ室Ｓ７に大気開放用のチューブ５５を設けるだけで、３つの空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７を大気開放することができる。その結果、部品点数の減少によるコスト削減や、モータ駆動ユニット１を車両に搭載した際のレイアウト性の向上を図ることができる。
【００２６】
なお、貫通孔６０には潤滑油や潤滑油ミストのモータ室Ｓ２への浸入を防止するためのフィルタ６１を設ける。フィルタ６１としては、例えば、空気を通過させ油等の液体を通過させないシート状のフィルタである樹脂系多孔質シートなどが用いられる。また、貫通孔６０に潤滑油が直接入らないように、孔形状をラビリンス構造にしても良い。
【００２７】
−第２の実施の形態−
図４は、本発明によるシール構造の第２の実施の形態を示す図である。図４に示すモータ駆動ユニット１００は、モータ部１０１と減速機部１０２とからなり、出力軸７１により回転駆動力が供給される。モータ回転軸７６は、ケーシング７７に設けられた軸受８７とエンドプレート８１に設けられた軸受８２とによって回転自在に支持されている。ロータ７９およびステータ７８は前述したロータ１２およびステータ１０と同様に電磁鋼板を軸方向に積層したものである。８０はステータ７８に設けられた巻線である。
【００２８】
モータ回転軸７６の減速機側端部には、遊星歯車減速機を構成するサンギヤ８８が形成されており、このサンギヤ８８には複数のプラネタリギヤ７４が噛合している。各プラネタリギヤ７４はプラネタリキャリヤ９１に固定され、ケーシング７２に固定されたリングギヤ８９と噛合している。これらのプラネタリギヤ７４、リングギヤ８９、プラネタリキャリヤ９１およびモータ回転軸７６に形成されたサンギヤ８８は、遊星歯車減速機構を構成している。すなわち、モータ回転軸７６の回転は減速されてプラネタリキャリア９１から出力される。上述した出力軸７１はプラネタリキャリア９１に連結されており、それらはケーシング７２に設けられた軸受９２，９３によって回転自在に支持されている。
【００２９】
出力軸７１とケーシング７２との隙間はオイルシール等のシール部材９４によりシールされている。また、モータ回転軸７６とケーシング７７との隙間はシール部材８４，８６によってシールされている。ケーシング７７によって形成される減速機室Ｓ１０内には歯車や軸受を潤滑するための潤滑油が充填されており、シール部材９４、８６，８４は減速機室Ｓ１０内に充填された潤滑油がモータ駆動ユニット１００の外部やモータ室Ｓ１２に漏れるのを防止している。
【００３０】
シール部材８４，８６は軸方向に間隔を開けて配設されており、シール部材８４，８６の間に形成された空間Ｓ１１は、鉛直下方向に形成された貫通孔８５により外部と連通している。また、ケーシング７２には減速機室Ｓ１０を大気開放するための貫通孔７３が形成され、エンドプレート８１にはモータ室Ｓ１２を大気開放するための貫通孔８３が形成されている。各貫通孔７３，８３には大気開放用チューブ１０３，１０４が配管部品１０５，１０６により接続されており、チューブ１０３，１０４の他端は車両の比較的高い位置に固定されている。
【００３１】
第２の実施の形態においても、シール部材８６の劣化により潤滑油が空間Ｓ１１に漏れた場合、その潤滑油が貫通孔８５から滴下するのを目視することができるので、シール部材８６からの油漏れを容易に検知することができる。また、シール部材８６よりモータ室Ｓ１２側に別のシール部材８４を設けたことにより、漏れた潤滑油がモータ室１２内に浸入するのを防止できる。また、モータ駆動ユニット１００が冠水して空間Ｓ１１に水が浸入した場合にも、シール部材８４によってモータ室Ｓ１２への水の浸入を防止することができる。さらに、各シール部材８４，８６，９４の前後圧力はいずれも大気圧となっていて差圧がゼロとなるので、シール部材の前後差圧に起因する潤滑油漏れを避けることができる。
【００３２】
なお、上述した実施の形態では、ドライブシャフト１７を右車輪４に接続しドライブシャフト２６を左車輪３に接続したが、左右逆に接続するように車両２に搭載しても良い。また、図１に示すモータ駆動ユニットに限らず、同様の同軸機構であれば本発明の油潤滑構造を適用することができる。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【００３３】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、プラネタリギヤ７４，リングギヤ８９およびプラネタリキャリア９１は減速機を、空間Ｓ５，Ｓ６，Ｓ１１は隙間空間を、孔５０，５１，８５は排出孔を、孔５３，５６，７３，８３は貫通孔を、空間Ｓ１は差動減速機室を、ドライブシャフト１７，２６は左右駆動軸を、空間Ｓ４は空隙を、空間Ｓ３は潤滑油室を、孔５２は請求項５の連通孔および請求項６の第１の連通孔を、孔６０は第２の連通孔をそれぞれ構成する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明によるシール構造を備えたモータ駆動ユニット１の断面図である。
【図２】車両２に搭載されたモータ駆動ユニット１を示す平面図である。
【図３】モータ駆動ユニット１の変形例を示す図である。
【図４】本発明によるシール構造の第２の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１，１００  モータ駆動ユニット
２  車両
３，４  車輪
５  バッテリ
６，１０１  モータ部
７  差動減速機部
８  インバータ部
９，８０  巻線
１０，７８  ステータ
１１，７６  モータ回転軸
１２，７９  ロータ
１３，１５，１９，７２，７７  ケーシング
１４，１６，１８，２０，２３，２７，２８，８２，８７，９２，９３  軸受
１７，２６  ドライブシャフト
２１，７４  プラネタリギヤ
２２，８９  リングギヤ
２４，９１  プラネタリキャリア
２５  差動歯車機構
３０  インバータユニット
４０〜４５，８４，８６，９４  シール部材
５０，５１〜５３，５６，６０，７３，８３，８５  孔
６１  フィルタ
７１  出力軸
１０２  減速機部
Ｓ２，Ｓ１２  モータ室
Ｓ１，Ｓ３〜Ｓ６，Ｓ１１  空間
Ｓ７  インバータ室
Ｓ１０  減速機室
【図１】
2005073382.tif 000003
【図２】
2005073382.tif 000004
【図３】
2005073382.tif 000005
【図４】
2005073382.tif 000006