(57)【要約】      （修正有）【課題】電動モータおよび遊星歯車式減速機構が組み込まれたケーシング内の貯留オイルによって遊星歯車式減速機構を潤滑するインホイールモータ駆動装置の信頼性を高めることである。【解決手段】ケーシング１０内に電動モータ３０と、その電動モータ３０のロータ軸３３の回転を減速して、そのロータ軸３３と同軸上に配置された出力軸４１から出力する遊星歯車式減速機構４０とを組込む。ケーシング１０の一側壁となるカバー１２の内面に、上部が開口し、下部にオイル排出路２６が設けられたオイル容器２５を設ける。電動モータ３０のロータ３２の回転によりケーシング１０内の下部に貯留するオイルを掻き上げ、オイル容器２５の上部開口から内部に流入するオイルをオイル容器２５内に組み込まれたフィルタ２７によりろ過して、オイルに混入する歯車の摩耗粉等のコンタミを捕捉することにより、オイル中のコンタミの混入量を低減する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体に支持されるケーシング内に電動モータと、その電動モータのロータ軸の回転を減速して、そのロータ軸と同軸上に配置された出力軸から出力する遊星歯車式減速機構とを組込み、前記出力軸上に、その出力軸から入力される回転を駆動車輪に伝達するハブ輪を設け、前記ケーシングの一側壁内面に前記ロータ軸の一端部を覆うボス部を設け、そのボス部内に組み込まれた軸受により前記ロータ軸の一端部を回転自在に支持し、前記電動モータのロータの回転によりケーシング内の下部に貯留されたオイルを掻き上げて前記減速機構を潤滑するようにしたインホイールモータ駆動装置において、
前記ケーシングの一側壁内面の中央より下方の位置に、上部が開放し、下部にオイル排出孔が形成されたオイル容器を設け、そのオイル容器内にオイルをろ過するフィルタを収容し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】
前記ケーシングの一側壁内面に、その一側壁外周部からオイル容器の上側開口に向けて下り勾配をもって傾斜するオイル収集用の一対のリブを設けた請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項３】
前記オイル容器が、ケーシングに形成された開口部から外部に抜き差し自在とされた請求項１又は２に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項４】
前記フィルタが、磁化された金属製の網状体からなる請求項１乃至３のいずれかの項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】
この発明は、自動車の駆動車輪を駆動するインホイールモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、インホイール式電気自動車の概略を示す。この電気自動車においては、駆動車輪としての左右一対の後輪１のそれぞれ内側に電動モータを駆動源とするモータ駆動装置Ａを収容し、そのモータ駆動装置Ａによって一対の後輪１のそれぞれを単独に駆動するようにしている。
【０００３】
上記のようなインホイール式電気自動車に採用されるモータ駆動装置Ａとして、特許文献１あるいは特許文献２に記載されたものが従来から知られている。その特許文献１および特許文献２に記載されたモータ駆動装置においては、ケーシング内に電動モータと、その電動モータのロータ軸の回転を減速して出力軸から出力する遊星歯車式減速機構とを組込み、上記出力軸の回転を、その出力軸上に設けられたハブ輪から駆動車輪に伝達するようにしている。
【０００４】
ここで、遊星歯車式の減速機構においては、歯車の摩耗による耐久性の低下を抑制し、かつ、噛み合いによる異音の発生を抑制するため、オイル潤滑する必要がある。
【０００５】
そのため、特許文献１および特許文献２に記載されたモータ駆動装置においては、電動モータおよび遊星歯車式減速機構を収容するケーシング内にオイルを貯溜し、その貯溜オイルを電動モータのロータの回転により掻き上げて遊星歯車式減速機構やロータ軸を支持する軸受を潤滑するようにしている。また、上記貯留オイルによって電動モータを冷却するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４２８６３９０公報
【特許文献２】特許第４４５０９５７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、特許文献１および特許文献２に記載されたモータ駆動装置においては、遊星歯車式減速機構を潤滑するオイルは、ケーシング内の下部に還流されて循環使用されるため、オイルに対して、歯車の摩耗粉等のコンタミの混入を避けることができず、そのコンタミの混入量は時間の経過と共に次第に多くなる。
【０００８】
そして、コンタミが混入するオイルでもって遊星歯車式減速機構がオイル潤滑され、かつ、電動モータが冷却されるため、コンタミが歯車の噛合面間に噛み込んで摩耗を促進させ、あるいは、電動モータのロータ外周部に設けられた磁石に吸着して、電動モータの効率を低下させる可能性があり、信頼性を高める上において改善すべき点が残されている。
【０００９】
この発明の課題は、上記のようなインホイールモータ駆動装置の信頼性を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、この発明においては、車体に支持されるケーシング内に電動モータと、その電動モータのロータ軸の回転を減速して、そのロータ軸と同軸上に配置された出力軸から出力する遊星歯車式減速機構とを組込み、前記出力軸上に、その出力軸から入力される回転を駆動車輪に伝達するハブ輪を設け、前記ケーシングの一側壁内面に前記ロータ軸の一端部を覆うボス部を設け、そのボス部内に組み込まれた軸受により前記ロータ軸の一端部を回転自在に支持し、前記電動モータのロータの回転によりケーシング内の下部に貯留されたオイルを掻き上げて前記減速機構を潤滑するようにしたインホイールモータ駆動装置において、前記ケーシングの一側壁内面の中央より下方の位置に、上部が開放し、下部にオイル排出孔が形成されたオイル容器を設け、そのオイル容器内にオイルをろ過するフィルタを収容した構成を採用したのである。
【００１１】
上記のように、ケーシングの一側壁内面に上部が開口するオイル容器を設けることにより、電動モータのロータの回転により掻き上げられてケーシング内で飛散するオイルや一側壁の内面に伝って流れ落ちるオイルをオイル容器によって収集することができる。
【００１２】
このとき、オイル容器の内部にはフィルタが組み込まれているため、オイル容器内に流入したオイルはフィルタによりろ過されて、オイルに混入するコンタミがフィルタで捕捉され、清澄化されたオイルがオイル容器の下部に形成されたオイル排出孔からケーシング内に還流される。
【００１３】
このように、オイルに混入するコンタミをフィルタにより捕捉することができるため、貯留オイルに対するコンタミの混入量の低減を図ることができる。このため、遊星歯車式減速機構の歯車噛合面間にコンタミが噛み込んで噛み合い面の摩耗を促進させることが少なくなり、また、電動モータのロータ外周部に対するコンタミの吸着量も低減するため、電動モータの効率低下を抑制することができる。
【００１４】
ここで、ケーシングの一側壁内面に、その一側壁外周部からオイル容器の上側開口に向けて下り勾配をもって傾斜するオイル収集用の一対のリブを設けることにより、オイル容器内にオイルを効果的に収集することができ、コンタミの除去効を向上させることができる。
【００１５】
また、ケーシングにオイル容器を抜き差し可能とする開口部を形成すると、その開口部から外部にオイル容器を引抜く状態で目詰りしたフィルタを新しいフィルタと簡単に交換することができるため、メンテナンスの容易化を図ることができる。
【００１６】
オイルを濾過するフィルタは紙製のものでもよいが、磁化された金属製の網状体からなるフィルタを採用すると、金属摩耗粉からなるコンタミを確実に捕捉することができ、コンタミの捕捉率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明に係るインホイールモータ駆動装置においては、上記のように、ケーシングの一側壁内面に設けられた上部が開口するオイル容器によってロータにより掻き上げられた潤滑オイルを収集し、そのオイル容器内に組み込まれたフィルタにより、オイルに混入するコンタミを捕集除去することができるため、潤滑オイルに混入するコンタミの混入量を低減することができ、コンタミの噛み込みによる歯車の歯面の摩耗や、コンタミの吸着による電動モータの効率低下を抑制し、インホイールモータ駆動装置の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】インホイール式電動車両の概略図
【図２】この発明に係るインホイールモータ駆動装置の実施の形態を示す正面図
【図３】図２に示すインホイールモータ駆動装置の縦断面図
【図４】図３のオイル容器設置部を拡大して示す断面図
【図５】（ａ）は、図３に示すカバーの一部切欠左側面図、（ｂ）は、（ａ）のV−V線の沿った断面図
【図６】（ｃ）は、カバーの他の例を示す一部切欠左側面図、（ｄ）は、（ｃ）のVI−VI線に沿った断面図
【図７】（ｅ）は、カバーのさらに他の例を示す一部切欠左側面図、（ｆ）は、（ｅ）のVII−VII線に沿った断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図２に示すように、駆動車輪１におけるホイール２の内側には、この発明に係るインホイールモータ駆動装置Ａが設けられている。
【００２０】
図３に示すように、インホイールモータ駆動装置Ａは、ケーシング１０と、そのケーシング１０内に収容された電動モータ３０と、その電動モータ３０の回転を減速して出力する減速機構４０と、その減速機構４０の出力軸４１を回転自在に支持する車輪軸受６０を有している。
【００２１】
ケーシング１０は、円筒状のケーシング本体１１と、そのケーシング本体１１の一端開口を閉塞する一側壁としてのカバー１２とからなる。カバー１２の内面外周部には、ケーシング本体１１の開口端部内に嵌合される円筒部１２ａが形成され、その円筒部１２ａとケーシング本体１１の嵌合面間はシールリング１３の組込みによってシールされている。
【００２２】
ケーシング本体１１の他端には環状の端板１４が設けられ、その端板１４の外側面内周部に外向き筒部１５が設けられている。また、端板１４の内側面には歯車嵌合筒１６が形成されている。
【００２３】
電動モータ３０は、ケーシング１０に固定されたステータ３１と、そのステータ３１に対する通電によってステータ３１の内側で回転するロータ３２とを有し、上記ロータ３２の中央部にロータ軸３３が設けられている。
【００２４】
ロータ軸３３は、その一端部がインナ側軸受３４によって回転自在に支持され、他端部がアウタ側軸受３５によって回転自在に支持される。また、ロータ軸３３には、一端面から他端面に貫通する給油孔３６が設けられている。
【００２５】
図４に示すように、カバー１２の内面には、ロータ軸３３と同軸上に、そのロータ軸３３の一端部を覆うボス部１７が設けられ、そのボス部１７内にロータ軸３３の一端部を支持する上記インナ側軸受３４が組み込まれている。
【００２６】
また、ボス部１７には、インナ側軸受３４が嵌合される軸受嵌合凹部１７ａからボス部先端面側に段付きのセンサ収容凹部１７ｂが形成され、そのセンサ収容凹部１７ｂの大径側凹部内にロータ３２の回転角を検出する回転センサ１８が組み込まれている。
【００２７】
回転センサ１８は、ロータ軸３３の外周に陽極と陰極とを周方向に交互に設けたセンサロータ１８ａを取付け、そのセンサロータ１８ａの回転による磁界の変化をセンサ収容凹部１７ｂ内に組み込まれたホール素子等の磁気センサ１８ｂで検出するようにしており、上記磁気センサ１８ｂをボス部１７の先端面にねじ止めされた環状のセンサ押え板１９で抜止めしている。
【００２８】
ボス部１７には、その外周上部で開口するオイルリザーバ室２０と、そのオイルリザーバ室２０内に流入するオイルをロータ軸３３の一端面に向けて導くオイル通路２１とが設けられている。
【００２９】
ここで、ロータ軸３３の一端部を回転自在に支持する前述のインナ側軸受３４は、片シール軸受からなり、その片シール軸受３５のシール組込み側の側面が、オイル通路２１の側壁を形成している。
【００３０】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ボス部１７には、外周上部からセンサ収容凹部１７ｂに連通するオイル流入路を兼ねる回転センサ配線溝２２と、センサ収容凹部１７ｂの内周下部からボス部１７の外周下部に至るオイル排出路２３とが形成されている。
【００３１】
また、カバー１２の内面には、複数のリブ２４が放射状に設けられ、ボス部１７の上方に設けられた左右一対のリブ２４は、カバー１２の内面を伝って流れ落ちるオイルをオイルリザーバ室２０の上側開口部に導くようになっている。
【００３２】
さらに、カバー１２の内面には、ボス部１７の下方に上部が開放するオイル容器２５が設けられている。オイル容器２５は、カバー１２を背面壁とし、その底壁下部にはオイル排出路２６が形成され、内部にはオイルを濾過するフィルタ２７が収容されている。
【００３３】
図４に示すように、減速機構４０は、遊星歯車式減速機構からなる。この遊星歯車式減速機構４０は、ロータ軸３３上に設けられた太陽歯車４２と、その太陽歯車４２と同軸上に設けられた内歯歯車４３と、上記太陽歯車４２および内歯歯車４３の両歯車に噛合する遊星歯車４４とを有し、上記太陽歯車４２の回転により遊星歯車４４を自転させつつ公転させ、その公転による減速回転を出力軸４１から出力させるようにしている。
【００３４】
ここで、内歯歯車４３は、端板１４に形成された前述の歯車嵌合筒１６内に嵌合され、その歯車嵌合筒１６の開口端部内に組み込まれた環状板４５と、上記開口端部内に取付けられた止め輪４６によって抜止めされている。
【００３５】
また、出力軸４１は、図３に示すように、ロータ軸３３と同軸上の配置とされて、他端部がケーシング１０の端板１４から外部に臨み、その端板１４の内径面に取付けられたシール部材Ｓの内径部が出力軸４１の外径面に弾性接触しており、上記シール部材Ｓによって端板１４の内径面と出力軸４１の外径面間が密閉されている。
【００３６】
出力軸４１のケーシング１０内に位置する一端面には軸受嵌合凹４７が形成され、その軸受嵌合凹部４７内にロータ軸３３の他端部を回転自在に支持する前述のアウタ側軸受３５が嵌合支持されている。
【００３７】
また、出力軸４１の一端部にはキャリヤ４８が設けられている。図４に示すように、キャリヤ４８は、出力軸４１の一端部に一体に設けられた円板部４９と、その円板部４９に対向配置された環状板部５０を有し、その環状板部５０の外周部に設けられた間隔保持片部５０ａが円板部４９に衝合されて、溶接により固着されている。
【００３８】
円板部４９と環状板部５０の対向部間には、遊星歯車４４を収容可能とする間隔が設けられ、その円板部４９と環状板部５０によって両端部が支持されたギヤ軸５１上に針状ころ軸受からなる軸受５２が設けられ、その軸受５２によって遊星歯車４４が回転自在に支持されている。
【００３９】
円板部４９には、環状板部５０に対する対向面に、軸受嵌合凹部４７から径方向に延びてギヤ軸５１の端部に至る油溝５３が形成され、その油溝５３は、ギヤ軸５１に嵌合されて円板部４９と遊星歯車４４の対向面間に組み込まれたスペーサ５４の内周の切欠部５５と連通している。
【００４０】
図３に示すように、ケーシング１０の内周下部には、ロータ３２の外周部が浸かる程度のオイルが貯溜されている。同図に示すＬ０は、その貯溜オイルのレベルを示す。この貯溜オイルは、ロータ３２の回転により掻き上げられて回転接触部の潤滑に用いられる。
【００４１】
図４に示すように、内歯歯車４３の内周下部にはオイル貯留部５６が形成されている。オイル貯留部５６は、内歯歯車４３を抜止めする前記環状板４５の内周下部を堰とし、必要以上のオイルが流入した際に、その堰からオーバフローさせて一定レベルのオイルを貯留するようになっている。
【００４２】
図３に示すように、車輪軸受６０は、軸受外輪６１と、その内側に組み込まれた内方部材６２を有している。軸受外輪６１の外径面には車体取付フランジ６３が形成され、その車体取付フランジ６３は、ケーシング本体１１の端板１４に形成された外向き筒部１５の端面に衝合され、その端面にねじ込まれるボルト６４の締付けによりケーシング１０に取付けられている。
【００４３】
内方部材６２は、ハブ輪６５と、そのハブ輪６５のインナ側端部上に設けられた軸受内輪６６とからなり、ハブ輪６５および軸受内輪６６のそれぞれは軸受外輪６１との間に組み込まれた転動体６７により回転自在に支持され、その転動体６７の外側方に組み込まれたシール部材６８は、軸受外輪６１と内方部材６２の対向端部に形成された軸受空間のアウタ側の開口を閉塞している。
【００４４】
ハブ輪６５には、軸受外輪６１のアウタ側端面から外側に位置する端部外周に車輪取付フランジ６９が設けられ、その車輪取付フランジ６９に設けられた複数のボルト７０のそれぞれにナット７１がねじ係合され、そのナット７１の締付けにより、車輪取付フランジ６９にブレーキロータ７２と駆動車輪１のホイール２が取付けられている。
【００４５】
ハブ輪６５は、出力軸４１の端部にスプライン嵌合されて、出力軸４１と一体に回転するようになっている。
【００４６】
上記の構成からなるインホイールモータ駆動装置Ａにおいて、ステータ３１に対する通電によってロータ３２を回転駆動すると、そのロータ３２と共にロータ軸３３が回転する。
【００４７】
ロータ軸３３には太陽歯車４２が設けられ、その太陽歯車４２とケーシング１０の歯車嵌合筒１６に嵌合固定された内歯歯車４３に遊星歯車４４が噛合しているため、ロータ軸３３が回転すると、遊星歯車４４が自転しつつ公転し、ロータ軸３３の回転は減速されて出力軸４１に伝達される。また、出力軸４１にはセレーション嵌合によってハブ輪６５が取付けられているため、出力軸４１の回転はハブ輪６５から駆動車輪１に伝達されて、駆動車輪１が回転駆動される。
【００４８】
ここで、電動モータ３０のロータ３２が回転すると、そのロータ３２によってケーシング１０内の下部に貯溜されているオイルが掻き上げられ、カバー１２の内面に付着するオイルは、そのカバー１２の内面を伝って流れ落ちてオイルリザーバ室２０内に進入する。
【００４９】
また、ボス部１７の外周上部まで掻き上げられたオイルもオイルリザーバ室２０内に流れ込むと共に、ロータ軸３３の外周上部まで掻き上げられたオイルは、そのロータ軸３３の外周面に沿って流れ落ち、一部のオイルはセンサ収容凹部１７ｂからインナ側軸受３４内に進入して、そのインナ側軸受３４を潤滑する。
【００５０】
一方、オイルリザーバ室２０内に流れ込んだオイルは、オイル通路２１からロータ軸３３に形成された給油孔３６内に流れ込み、その給油孔３６内を流動して、ロータ軸３３の他端面の開口から軸受嵌合凹部４７内に流出する。軸受嵌合凹部４７内に流入したオイルは、ロータ軸３３の他端部を支持するアウタ側軸受３５内に進入して、そのアウタ側軸受３５を潤滑する。
【００５１】
アウタ側軸受３５を流通した潤滑後のオイルは、ロータ軸３３の回転による遠心力によってロータ軸３３の周囲に飛散する。このとき、キャリヤ４８の円板部４９には径方向に延びる油溝５３が形成されているため、ロータ軸３３の周囲に飛散するオイルの一部はその油溝５３に沿って流れて、スペーサ５４に設けられた切欠部５５から遊星歯車４４の中心孔内に進入し、その遊星歯車４４を回転自在に支持する軸受５２を潤滑する。
【００５２】
アウタ側軸受３５から流れ落ちるオイルは、キャリヤ４８の内部を通り抜けて内歯歯車４３の内周下部に設けられたオイル貯留部５６内に流れ落ちて貯留される。その貯溜オイルのレベルが堰板としての環状板４５の内周下部の上端位置に達すると、後続のオイルは、その環状板４５の内周下部の上端をオーバフローしてケーシング１０内の下部に還流される。
【００５３】
このため、オイル貯溜部５６には常に一定レベルのオイルが貯溜されることになり、そのオイル貯溜部５６の底壁の一部は内歯歯車４３の内周下部で形成されているため、内歯歯車４３の内周下部内にもオイルが貯溜される。
【００５４】
その結果、遊星歯車式減速機構４０は、オイル貯溜部５６に貯溜されているオイルによってインホイールモータ駆動装置の起動直後から潤滑され、太陽歯車４２、内歯歯車４３、遊星歯車４４の歯面の摩耗が抑制される。
【００５５】
ここで、ケーシング１０内の貯留オイルは、遊星歯車式減速機構４０の潤滑に用いられるため、その循環使用によって歯車の摩耗粉等のコンタミが混入する。その混入量が多くなると、歯車の噛合面間に噛み込んで摩耗を促進させ、あるいは、電動モータ３０のロータ３２の外周部に吸着して、電動モータ３０の効率を低下させる可能性がある。
【００５６】
実施の形態では、ケーシング１０の一側壁内面におけるボス部１７の下方に、上部が開口するオイル容器２５を設けているため、電動モータ３０のロータ３２の回転により掻き上げられてケーシング１０内で飛散するオイルや一側壁の内面に伝って流れ落ちるオイル、あるいは、ボス部１７の外径面を伝って下方に滴下するオイルをオイル容器２５内に収集することができる。
【００５７】
このとき、そのオイル容器２５の内部にはフィルタ２７が組み込まれているため、オイル容器２５内に流入したオイルはフィルタ２７によりろ過されて、オイルに混入するコンタミがフィルタ２７で捕捉され、清澄化されたオイルがオイル容器２５の下部に形成されたオイル排出孔２６からケーシング１０内に還流される。
【００５８】
このように、オイルに混入するコンタミはフィルタ２７により捕捉されるため、貯留オイル中のコンタミの混入量が低減することになる。その結果、遊星歯車式減速機構４０の歯車噛合面間にコンタミが噛み込んで噛み合い面の摩耗を促進させることが少なくなり、また、電動モータ３０のロータ３２に対するコンタミの吸着量も少なくなり、電動モータ３０の効率の低下を抑制することができ、信頼性を高めることができる。
【００５９】
ここで、フィルタ２７として、磁化された金属製の網状体からなるものを採用すると、金属摩耗粉からなるコンタミを確実に捕捉することができ、コンタミの捕捉率を高めることができる。
【００６０】
図５（ａ）、（ｂ）では、カバー１２の内面にオイル容器２５を一体に設けたが、図６（ｃ）、（ｄ）に示すように、カバー１２に開口部２８を設け、その開口部２８に対してオイル容器２５を抜き差し自在とすることにより、開口部２８から外部にオイル容器２５を引抜く状態で目詰りしたフィルタ２７を新しいフィルタ２７と簡単に交換することができ、メンテナンスの容易化を図ることができる。
【００６１】
図７（ｅ）、（ｆ）に示すように、カバー１２内面に、その外周部からオイル容器２５の上側開口に向けて下り勾配をもって傾斜するオイル収集用の一対のリブ２９を設けると、カバー１２の内面に伝って流れ落ちるオイルは、その一対のリブ２９に沿って流れてオイル容器２５内に流れ込むため、オイル容器２５内にオイルを効果的に収集することができ、コンタミの除去効を向上させることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１    後輪（駆動車輪）
１０  ケーシング
１７  ボス部
２５  オイル容器
２６  オイル排出路
２７  フィルタ
２８  開口部
２９  リブ
３０  電動モータ
３２  ロータ
３３  ロータ軸
３５  インナ側軸受（軸受）
４０  減速機構
４１  出力軸
６５  ハブ輪
【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】
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