(57)【要約】【課題】旋回走行時等、水平方向の慣性力が潤滑油に作用しても安定して継続的に潤滑することができる車両用モータ駆動装置の潤滑構造を提供する。【解決手段】車両用モータ駆動装置（２１）は互いに水平方向に隣接するモータ部（Ａ）および減速部（Ｂ）と、モータ部および減速部に潤滑油を供給する潤滑油回路と、障壁（２２ｐ）を備える。潤滑油回路はモータ部および減速部の下側に設けられるオイルタンク（５３）と、オイルタンクから潤滑油を吸入してモータ部および減速部に潤滑油を供給する供給部（５１〜５７）と、モータ部および減速部からオイルタンクまでそれぞれ延びモータ部および減速部から潤滑油をそれぞれ回収する回収油路（６５，６６）と、モータ部側の回収油路および減速部側の回収油路の少なくとも一方に設けられ水平方向の慣性力を受けて閉じる開閉弁（７１）を有する。【選択図】図１
2017057877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を駆動するモータ部と、前記モータ部に水平方向に隣接して前記モータ部の回転を減速して出力する減速部と、前記モータ部および前記減速部に潤滑油を供給する潤滑油回路とを備え、
前記モータ部の内部空間および前記減速部の内部空間は別々に区切られており、
前記潤滑油回路は、前記モータ部または前記減速部に隣接して設けられるオイルタンクと、前記オイルタンクから潤滑油を吸入して前記モータ部および前記減速部に潤滑油を供給する供給部と、前記モータ部および前記減速部から前記オイルタンクまでそれぞれ延び前記モータ部および前記減速部から潤滑油をそれぞれ回収する回収油路と、前記モータ部側の回収油路および前記減速部側の回収油路の少なくとも一方に設けられ水平方向の慣性力を受けて閉じる開閉弁を有する、車両用モータ駆動装置。
【請求項２】
前記開閉弁は、前記回収油路の端部開口に配置されて前記端部開口を閉塞する閉位置と前記端部開口から離れる開位置に選択的にされる板と、前記板を回動可能に支持し前記開位置および前記閉位置間で変位させる蝶番とを有する、請求項１に記載の車両用モータ駆動装置。
【請求項３】
前記減速部は、車幅方向かつ略水平方向に延びる車両用モータ駆動装置の軸線に関し、前記モータ部よりも軸線方向一方側に配置され、
前記開閉弁は軸線方向の慣性力を受けて閉じる、請求項２に記載の車両用モータ駆動装置。
【請求項４】
前記オイルタンクは前記減速部の直下に配置され、
前記減速部側の回収油路は、前記減速部の下部から前記オイルタンクまで下向き略鉛直に延び、
前記モータ部側の回収油路は、前記モータ部の下部から前記オイルタンクまで軸線方向一方かつ下向きに傾斜して延び、前記オイルタンク内部の側壁面と接続する下端開口を有し、
前記板は、前記モータ部側の回収油路の前記下端開口に配置される、請求項３に記載の車両用モータ駆動装置。
【請求項５】
前記減速部の出力軸と結合する車輪ハブを含み該車輪ハブを回転自在に支持する車輪ハブ軸受部をさらに備える、請求項１〜４のいずれかに記載の車両用モータ駆動装置。
【請求項６】
前記減速部は、前記モータ部から回転を入力される減速部入力軸と、
前記減速部入力軸に偏心して結合した偏心部と、
内周および外周を有し、前記内周が前記偏心部の外周に相対回転可能に取り付けられ、前記減速部入力軸の回転に伴って前記減速部入力軸の軸線を中心とする公転運動を行う公転部材と、
前記公転部材の外周に係合して前記公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、
前記公転部材の内周寄りに設けられて前記公転部材の自転運動を取り出す運動変換機構と、
前記運動変換機構によって取り出された回転を車輪側へ出力する減速部出力軸と、
これら偏心部、公転部材、外周係合部材、および運動変換機構を収容する減速部ケーシングを有し、
前記潤滑油回路の前記供給部は、前記減速部入力軸に沿って設けられて一端が前記オイルタンクと連通し他端が前記減速部ケーシングの内部空間と連通する軸線油路を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の車両用モータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪を駆動する車両用モータ駆動装置に関し、特に内部潤滑に関する。
【背景技術】
【０００２】
インホイールモータ駆動装置等の車両用モータ駆動装置において、内部を潤滑する潤滑機構としては従来、例えば、特開２０１４−２４０６６６号公報（特許文献１）および特開２０１０−２２８５３６号公報（特許文献２）に記載のごときものが知られている。特許文献１に記載のインホイールモータ駆動装置は、インホイールモータ駆動装置の下部にオイルタンクを設け、オイルタンクの潤滑油をオイルポンプでくみ上げて、インホイールモータ駆動装置の中心に給油するものである。特許文献２に記載のインホイールモータの潤滑装置は、オイルポンプの吸入口に吸入パイプを接続し、吸入パイプ下端の吸い込み口をオイルパンの底面に向けたものである。吸入パイプはエルボ管であり、オイルパンの垂直な内壁から突出する水平部と、水平部から向きを９０度変えて下方へ延びる垂直部を有する。吸入パイプは水平部の軸線を中心としてスイベルのように回動可能であり、鉛直部下端の吸い込み口が変位する。これにより吸い込み口をオイルパンに溜まったオイルに向かうよう変位させるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２４０６６６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２２８５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図７に、特許文献１のインホイールモータ駆動装置および潤滑油回路を模式的に示す。図７は車幅方向左側のインホイールモータ駆動装置を車両後方からみた状態を表す。電動車両の左旋回走行時、インホイールモータ駆動装置１１１内部の潤滑油は、水平方向の慣性力によって紙面右側に移動する。このとき潤滑油の油面は符号Ｕ４で示すように斜めになり、左旋回走行時には潤滑油がインホイールモータ駆動装置１１１の内壁の右側に片寄ってしまう。そして減速部１１７内部の潤滑油は、回収油路１１８を流下しなくなり、オイルタンク１１２に還流しない。またオイルタンク１１２内部の潤滑油が矢印で示すように回収油路１１５を逆流してモータ部１１６へ流出してしまう。そしてオイルタンク１１２に残留した僅かな潤滑油１１４は、オイルポンプ吸入油路１１３に吸い込まれ、すぐに枯渇してしまう。かかる状況が長時間続くとインホイールモータ駆動装置の潤滑が滞ってしまうという問題がある。また特許文献２にあっては、吸入パイプ下端の吸い込み口が、車両前後方向に揺動することから、吸い込み口が所定の位置で安定しない。このためインホイールモータ駆動装置のオイル循環が不用意に断続してしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述の実情に鑑み、旋回走行時や加減速走行時等、水平方向の慣性力が潤滑油に作用しても安定して継続的にオイル循環することができる車両用モータ駆動装置の潤滑構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的のため本発明による車両用モータ駆動装置は、モータ部と、モータ部に水平方向に隣接してモータ部の回転を減速して出力する減速部と、モータ部および減速部に潤滑油を供給する潤滑油回路とを備え、モータ部の内部空間および減速部の内部空間は別々に区切られており、潤滑油回路は、モータ部または減速部に隣接して設けられるオイルタンクと、オイルタンクから潤滑油を吸入してモータ部および減速部に潤滑油を供給する供給部と、モータ部および減速部からオイルタンクまでそれぞれ延びモータ部および減速部から潤滑油をそれぞれ回収する回収油路と、モータ部側の回収油路および減速部側の回収油路の少なくとも一方に設けられ水平方向の慣性力を受けて閉じる開閉弁を有する。
【０００７】
かかる本発明によれば、水平方向の慣性力を受けてオイルタンクからモータ部または減速部に潤滑油が逆流しようとしても、逆流する回収油路が遮断される。したがってオイルタンク内に潤滑油を確保し得て継続してオイル循環することができる。開閉弁はモータ部側の回収油路および減速部側の回収油路のうち、水平方向の慣性力によって逆流し易い方の油路に設けられると良いし、あるいは双方に設けられても良い。モータ部と減速部との位置関係は上下に配置されてもよいし水平に配置されてもよいし特に限定されないが、開閉弁の設置個所は、モータ部と減速部との位置関係に応じて適切に選定されると良い。
【０００８】
モータ部または減速部に隣接して設けられるオイルタンクとは、モータ部および減速部の少なくともいずれか一方と隣り合っていればよい。オイルタンクと、オイルタンクに隣接する相手部との位置関係は上下に配置されてもよいし水平に配置されてもよいし特に限定されない。開閉弁は水平方向の慣性力によって閉じるものであればよく、開閉弁の形状は特に限定されない。本発明の一実施形態として開閉弁は、回収油路の端部開口に配置されて該端部開口を閉塞する閉位置と端部開口から離れる開位置に選択的にされる板と、板を回動可能に支持し開位置および閉位置間で変位させる蝶番とを有する。かかる実施形態によれば慣性力によって扉を容易に開閉することができる。本発明の他の実施形態として開閉弁は、テーパ孔と、テーパ孔に収容されるボール状の弁体であってもよい。
【０００９】
開閉弁は蝶番の回動軸を中心として開位置と閉位置の間を回動する。本発明の好ましい実施形態として減速部は、車幅方向かつ略水平方向に延びる車両用モータ駆動装置の軸線に関し、モータ部よりも軸線方向一方側に配置され、開閉弁は軸線方向の慣性力を受けて閉じる。かかる実施形態によれば、旋回走行時に受ける車幅方向の慣性力に対して、継続して潤滑することができる。軸線方向の慣性力は、端部開口が板よりも軸線方向他方側に配置される場合において軸線方向一方から他方へ向かう慣性力である。あるいは端部開口が板よりも軸線方向一方側に配置される場合において軸線方向他方から一方へ向かう慣性力である。本発明の他の実施形態として加減速時など車両前後方向の慣性力に対して開閉弁を開閉するようにしてもよい。
【００１０】
本発明の一実施形態としてオイルタンクは減速部の直下に配置され、減速部側の回収油路は減速部の下部からオイルタンクまで下向き略鉛直に延び、モータ部側の回収油路はモータ部の下部からオイルタンクまで軸線方向一方かつ下向きに傾斜して延びてオイルタンク内部の側壁面と接続する下端開口を有し、板はモータ部側の回収油路の下端開口に配置される。かかる実施形態によれば、複数の回転要素を有し潤滑を特に必要とする減速部を継続して潤滑することができる。
【００１１】
さらに本発明の一実施形態として、減速部の出力軸と結合する車輪ハブを含み該車輪ハブを回転自在に支持する車輪ハブ軸受部をさらに備える。かかる実施形態によれば、車両用モータ駆動装置を車輪の中（in wheel）に配置する場合に、インホイールモータ駆動装置を継続して潤滑することができる。本発明の他の実施形態として車両用モータ駆動装置は、電動車両の車体フレーム上に搭載され、等速継手およびドライブシャフトによって車輪と駆動結合されてもよい。
【００１２】
減速部は遊星歯車組や平行軸歯車式減速機等特に限定されないが、本発明の好ましい実施形態として減速部は、モータ部から回転を入力される減速部入力軸と、減速部入力軸に偏心して結合した偏心部と、内周および外周を有しこれらのうち内周が偏心部の外周に相対回転可能に取り付けられるとともに減速部入力軸の回転に伴って減速部入力軸の軸線を中心とする公転運動を行う公転部材と、公転部材の外周に係合して公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、公転部材の内周寄りに設けられて公転部材の自転運動を取り出す運動変換機構と、運動変換機構によって取り出された回転を車輪側へ出力する減速部出力軸と、これら偏心部、公転部材、外周係合部材、および運動変換機構を収容する減速部ケーシングを有し、潤滑油回路の供給部は、減速部入力軸に沿って設けられて一端がオイルタンクと連通し他端が減速部ケーシングの内部空間と連通する軸線油路を含む。かかる実施形態によれば、高減速比のサイクロイド式減速機を採用することから、車両用モータ駆動装置の小型化を図ることができる。また軸心給油によって減速部に充分な潤滑油を供給することができる。
【発明の効果】
【００１３】
このように本発明によれば、旋回走行時や加減速走行時等、水平方向の慣性力が潤滑油に作用しても車両用モータ駆動装置を安定して継続的に潤滑することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態になる車両用モータ駆動装置を示す縦断面図である。
【図２】同実施形態を示す横断面図である。
【図３】図１中のオイルタンクを拡大して示す説明図である。
【図４】左旋回走行時の同実施形態を示す縦断面図である。
【図５】図４中のオイルタンクを拡大して示す説明図である。
【図６】本発明の他の実施形態になる車両用モータ駆動装置を示す縦断面図である。
【図７】従来の車両用モータ駆動装置を模式的に示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態になる車両用モータ駆動装置を示す縦断面図である。図２は、同実施形態の車両用モータ駆動装置を示す横断面図である。インホイールモータ駆動装置２１は、電気自動車やハイブリッド車両といった電動車両の車輪を駆動する車両用モータ駆動装置の一種であって、図１に示すように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部Ｂと、減速部Ｂからの出力を車輪に伝える車輪ハブ軸受部Ｃとを備える。モータ部Ａ、減速部Ｂ、および車輪ハブ軸受部Ｃはこの順序で、インホイールモータ駆動装置２１の軸線Ｏに沿って同軸に配置される。以下の説明において、モータ部Ａから車輪ハブ軸受部Ｃに向かう方向を軸線Ｏ方向一方ともいい、反対に車輪ハブ軸受部Ｃからモータ部Ａに向かう方向を軸線Ｏ方向他方ともいう。
【００１６】
インホイールモータ駆動装置２１は、図示しないサスペンション装置を介して、電気モータを駆動源とする電気自動車、あるいは電気モータおよびエンジンを駆動源とするハイブリッド車両、の車体に取り付けられる。かかる電気自動車およびハイブリッド車両は乗用自動車であり、一般的なエンジン自動車と同様に公道を高速走行可能である。
【００１７】
インホイールモータ駆動装置２１は図示しない車輪のロードホイール内空領域に配置され、該車輪を駆動する。インホイールモータ駆動装置２１の軸線Ｏは、車輪の軸線と一致して車幅方向、つまり水平方向、に延びる。このため図１中、車輪ハブ軸受部Ｃ側になる軸線Ｏ方向一方は車幅方向外側となり、モータ部Ａ側になる軸線Ｏ方向他方は車幅方向内側となる。
【００１８】
モータ部Ａはモータ部の外郭を形成するモータケーシングとして、モータケーシング円筒部２２ａ、ポンプケーシング２２ｐ、およびモータリヤカバー２２ｔを有する。ポンプケーシング２２ｐはモータケーシング円筒部２２ａの軸線Ｏ方向一方端開口を覆う円板（モータケーシング円板部）であり、モータリヤカバー２２ｔはモータケーシング円筒部２２ａの軸線Ｏ方向他方端開口を覆う円板である。また減速部Ｂは減速部の外郭を形成する円筒状の減速部ケーシング２２ｂを有する。モータ部Ａのモータリヤカバー２２ｔおよびモータケーシング円筒部２２ａはボルト等により相互に結合し、ポンプケーシング２２ｐはモータケーシング円筒部２２ａに一体形成され、さらにポンプケーシング２２ｐおよび減速部ケーシング２２ｂはボルト等により相互に結合する等、全体として１個の円筒状のケーシング２２を構成する。このようにケーシング２２は複数のケーシング部材あるいはケーシング部分からなる。そしてケーシング２２には、車輪ハブ軸受部Ｃの外輪部材３３ａが取付固定される。
【００１９】
モータ部Ａは、モータケーシング円筒部２２ａの内周に固定されるステータ２３と、ステータ２３の内側に径方向に開いた隙間を介して対面する位置に配置されるロータ２４と、ロータ２４の内側に連結固定されてロータ２４と一体回転するモータ回転軸３５とを備えるラジアルギャップモータである。あるいは図示はしなかったが、モータ部Ａはアキシャルギャップモータであってもよい。
【００２０】
モータケーシング円筒部２２ａは、モータ回転軸３５の軸線Ｏを中心とし、この軸線方向に延びる。ケーシング２２の一部であるポンプケーシング２２ｐは、略円板形状であって、モータケーシング円筒部２２ａの一方端に一体形成され、モータ部Ａの軸線Ｏ方向一方端で減速部Ｂとの境界を形成する隔壁であるとともに、転がり軸受３７を介してモータ回転軸３５の一方端部を回転自在に支持する。さらにポンプケーシング２２ｐの壁厚内部には、潤滑油回路の吸入油路５２、オイルポンプ５１、および吐出油路５４が形成される。潤滑油回路については後述する。ケーシング２２の一部であるモータリヤカバー２２ｔは、略円板形状であって、モータケーシング円筒部２２ａの他方端に突き合わされて固定され、モータ部Ａの軸線Ｏ方向他方端でモータ部Ａの端面を形成するとともに、転がり軸受３６を介してモータ回転軸３５の他方端部を回転自在に支持する。モータリヤカバー２２ｔはモータ部Ａの端部であるとともに、インホイールモータ駆動装置２１の車幅方向内側の端部でもある。
【００２１】
軸線Ｏに沿って延びるモータ回転軸３５の一端は、減速部Ｂの内部に回転自在に設けられた減速部入力軸２５と結合する。この結合はスプライン嵌合あるいはセレーション嵌合であり、管状に形成されたモータ回転軸３５の端部開口に、先細に形成された減速部入力軸２５が挿入係合される。
【００２２】
減速部Ｂは、モータ部Ａの軸線Ｏ方向一方側に同軸配置されるサイクロイド減速機であって、円筒形状の減速部ケーシング２２ｂと、減速部ケーシング２２ｂの内周面に取付固定される外ピン保持部材４５と、軸線Ｏに沿って延びる減速部入力軸２５と、減速部入力軸２５に形成された一対の偏心部２５ａ，２５ｂと、それぞれの偏心部２５ａ，２５ｂに回転自在に保持される公転部材としての一対の曲線板２６ａ，２６ｂと、曲線板２６ａ，２６ｂの外周部に係合する外周係合部材としての複数の外ピン２７と、軸線Ｏに沿って延びる減速部出力軸２８と、減速部出力軸２８と結合し曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動を取り出す内側係合部材としての複数の内ピン３１と、一対の曲線板２６ａ，２６ｂ間の隙間に取り付けられてこれら曲線板２６ａ，２６ｂの端面に当接して曲線板の傾きを防止するカラー部材２９と、複数の内ピン３１のモータ部Ａ側の端部同士を固定する補強部材６１とを有する。
【００２３】
減速部ケーシング２２ｂは軸線Ｏと同軸に配置され、モータケーシング円筒部２２ａよりも小さな外径寸法を有する。減速部ケーシング２２ｂの外周は、サスペンション装置のサスペンション部材（図示せず）と回動可能に連結する。車輪荷重（車体重量ともいう）は、これらのサスペンション部材と、減速部ケーシング２２ｂと、車輪ハブ軸受部Ｃと、車輪を介して、路面に伝達される。
【００２４】
減速部入力軸２５は、モータ回転軸３５の軸線Ｏに沿って延び、その両端部のうちモータ部Ａに近い側にある減速部入力軸２５の端部がモータ回転軸３５の一端と結合する。モータ部Ａから遠い側にある減速部入力軸２５の端部は、転がり軸受３９を介して、後述する減速部出力軸２８の端部に回転自在に支持される。減速部入力軸２５の外周には、一対の偏心部２５ａ，２５ｂが軸線Ｏから偏心して形成される。減速部入力軸２５は、円筒形状の補強部材６１の中心孔に通され、偏心部２５ａ，２５ｂよりもモータ部Ａに近い側で、転がり軸受３８によって補強部材６１に対し回転自在に支持される。
【００２５】
各偏心部２５ａ，２５ｂは、円板形状であり、軸線Ｏから偏心して減速部入力軸２５に設けられる。また偏心部２５ａ，２５ｂは、２個で一対をなし、軸線Ｏ方向に離隔して配置され、偏心運動による遠心力で発生する振動を互いに打ち消し合うために、周方向１８０°位相を変えて設けられている。モータ回転軸３５および減速部入力軸２５は、モータ部Ａの駆動力を減速部Ｂに伝達するモータ側回転部材を構成し、一体に回転する。
【００２６】
図２を参照して、曲線板２６ａは円板形状であり、その外周部を波形に形成される。具体的には曲線板２６ａの外周部は、エピトロコイド等のトロコイド系曲線で構成されて径方向に窪んだ複数の曲線凹部であり、外ピン２７と噛合する。また曲線板２６ａは、一方側端面から他方側端面に貫通する複数の貫通孔３０ａ，３０ｂを有する。貫通孔３０ａは、曲線板２６ａの自転軸心Ｘを中心とする円周上に等間隔に複数個設けられており、内ピン３１を受入れる。また、貫通孔３０ｂは、曲線板２６ａの自転軸心Ｘを中心とし、曲線板２６ａの内周になる。曲線板２６ａは、偏心部２５ａの外周に相対回転可能に取り付けられる。
【００２７】
内ピン３１は、針状ころ軸受を含み、内ピン本体３１ａと、転動体としての複数の針状ころ３１ｂと、内ピンに回転自在に支持される内ピン外輪としての軸受外輪３１ｃを有する。内ピン本体３１ａは軸受外輪３１ｃを貫通し、針状ころ３１ｂは内ピン本体３１ａおよび軸受外輪３１ｃ間の環状空間に配置される。軸受外輪３１ｃの外径寸法は貫通孔３０ａの内径寸法よりも充分小さいため、軸受外輪３１ｃの外周面の一部が貫通孔３０ａの孔壁面に接触するとともに、軸受外輪３１ｃの外周面の残部が貫通孔３０ａの孔壁面から離れている。かかる状態のまま軸受外輪３１ｃは貫通孔３０ａの孔壁面に沿って転がり回転する。
【００２８】
曲線板２６ａは、転がり軸受４１によって偏心部２５ａに対して回転自在に支持されている。理解を容易にするため図２では転がり軸受４１の周方向一部を破断して示す。この転がり軸受４１は、外径面に内側軌道面４２ａを有する環状の内輪部材４２と、内側軌道面４２ａと外側軌道面になる貫通孔３０ｂの孔壁面との間に配置される複数のころ４４と、周方向で隣り合うころ４４の間隔を保持する保持器（図示せず）とを備える円筒ころ軸受である。あるいは深溝玉軸受であってもよい。内輪部材４２の内径面は偏心部２５ａの外径面に嵌合する。内輪部材４２は内側軌道面４２ａに位置し径方向に貫通する孔４３および内側軌道面４２ａを挟んで向かい合う一対の鍔部をさらに有する。孔４３は、偏心部２５ａ内部を軸線Ｏ直角方向に延びる分岐油路５８ｂと接続する。曲線板２６ｂについても同様である。
【００２９】
外ピン２７は、モータ側回転部材の軸線Ｏを中心とする円周軌道上に等間隔に複数設けられ、図１に示すように軸線Ｏと平行に延びる円柱部材である。そして、２枚で一対の曲線板２６ａ，２６ｂが軸線Ｏを中心として公転運動すると、図２に示すように曲線板２６ａ（２６ｂ）外周の曲線凹部と外ピン２７とが係合して、曲線板２６ａ，２６ｂに自転運動を生じさせる。
【００３０】
なお、減速部ケーシング２２ｂ内部に配設された外ピン２７は、減速部ケーシング２２ｂの内壁面に直接連結固定されていてもよいが、本実施形態では、減速部ケーシング２２ｂの内壁面に取付固定されている外ピン保持部材４５に保持されている。より具体的には、図１に示すように、外ピン２７の軸線方向両端部を外ピン保持部材４５に取り付けられた針状ころ軸受２７ａ（転がり軸受）によって回転自在に支持されている。
【００３１】
外ピン保持部材４５は円筒形状であり、軸線Ｏと同軸に配置される。外ピン保持部材４５の円筒部の両端部には一対の内向きフランジ部４５ｆが形成される。各内向きフランジ部４５ｆには、外ピン２７の端部および針状ころ軸受２７ａを受け入れる貫通孔が周方向に間隔を空けて複数形成される。このように、外ピン２７を転がり軸受を介して外ピン保持部材４５に転がり回転自在に取り付けることにより、曲線板２６ａ，２６ｂとの係合による接触抵抗を低減することができる。外ピン保持部材４５の両端面には、一対のリングプレート２７ｃ，２７ｄが隣接して配置される。リングプレート２７ｃ，２７ｄは、軸線Ｏと中心とする環状の円板であり、図１に示すように全ての外ピン２７の端面と対向する。
【００３２】
減速部出力軸２８は、モータ部Ａ側の端部に大径フランジ部２８ｂを、車輪ハブ軸受部Ｃ側に軸部２８ｄを有する。大径フランジ部２８ｂと軸部２８ｄとの接続箇所には小径フランジ部２８ｃが形成される。大径フランジ部２８ｂの中心には減速部入力軸２５の一端を受け入れる円形凹部３４が形成され、円形凹部３４に転がり軸受３９が配置される。大径フランジ部２８ｂには、減速部出力軸２８の軸線Ｏを中心とする円周上の等間隔に内ピン３１の一端部を固定する穴が形成されている。内ピン３１は、曲線板２６，２６ｂの内周寄りに設けられてこれら曲線板２６，２６ｂと係合することから内側係合部材ともいう。内ピン３１および貫通孔３０ａは運動変換機構を構成する。運動変換機構の機能については後述する。
【００３３】
大径フランジ部２８ｂから離れた側にある内ピン３１の他端部には、補強部材６１が設けられている。補強部材６１は、減速部Ｂ内部で複数の内ピン３１先端と結合固定するフランジ形状の大径円板部６１ｂと、大径円板部６１ｂに隣接して同軸に形成され、大径円板部６１ｂよりも小径の小径円板部６１ｃと、小径円板部６１ｃの内周縁からモータ部Ａへ延びるさらに小径の円筒部６１ｄとを含む。大径円板部６１ｂは軸線Ｏを中心とし、小径円板部６１ｃは大径円板部６１ｂよりもモータ部Ａ寄りに配置され、円筒部６１ｄは小径円板部６１ｃからモータ部Ａに向かって軸線Ｏに沿って延びる。
【００３４】
２枚の曲線板２６ａ、２６ｂから一部の内ピン３１に負荷される荷重は、補強部材６１の大径円板部６１ｂおよび減速部出力軸２８の大径フランジ部２８ｂを介して全ての内ピン３１によって支持されるため、各内ピン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。円筒部６１ｄの先端は、オイルポンプ５１に差し込まれて、オイルポンプ５１を駆動する。小径円板部６１ｃの内周面には転がり軸受３８が取り付けられ、転がり軸受３８は減速部入力軸２５を回転自在に支持する。
【００３５】
補強部材６１は、内ピン３１を介して減速部出力軸２８と連結することから、減速部出力軸２８と一体に回転する。減速部出力軸２８および補強部材６１は減速部Ｂの駆動力を車輪ハブ３２に伝達する車輪側回転部材を構成する。なお図１には図示しなかったが、車輪ハブ３２はボルト３２ｃで車輪と連結する。
【００３６】
外ピン保持部材４５の内向きフランジ部４５ｆの内周には、外ピン保持部材４５の外径よりも小径になる小径円筒部４５ｃが延設される。小径円筒部４５ｃは１対の内向きフランジ部４５ｆにそれぞれ設けられ、互いに離れるように延びる。
【００３７】
１対の小径円筒部４５ｃの内周面には転がり軸受６２，６４がそれぞれ設けられる。転がり軸受６２，６４は車輪側回転部材を回転自在に支持する。具体的には、転がり軸受６２は補強部材６１の小径円板部６１ｃの外径面に嵌合して補強部材６１を回転自在に支持し、転がり軸受６４は減速部出力軸２８の小径フランジ部２８ｃの外径面に嵌合して減速部出力軸２８を回転自在に支持する。転がり軸受６２はモータ部Ａに近い側に配置され、転がり軸受６４は車輪ハブ軸受部Ｃに近い側に配置される。
【００３８】
車輪ハブ軸受部Ｃは、内輪３３ｃ、回転軸としての車輪ハブ３２、複数の転動体３３、および非回転部材としての外輪部材３３ａを有する転がり軸受である。車輪ハブ３２は減速部出力軸２８の軸線Ｏ方向一方側に同軸配置され、減速部出力軸２８に連結固定される。外輪部材３３ａは減速部ケーシング２２ｂの一端にボルト３３ｂで固定され、内輪３３ｃは車輪ハブ３２の外周面に嵌合固定される。車輪ハブ軸受部Ｃは多数の転動体３３を２列に有する複列アンギュラ玉軸受であって、第１列の転動体３３が減速部Ｂに近い側で、外輪部材３３ａおよび内輪３３ｃ間に配置され、第２列の転動体３３が減速部Ｂから遠い側で、外輪部材３３ａおよび車輪ハブ３２間に配置される。外輪部材３３ａは耐摩耗性および耐久性の観点から鋼製である。これに対しケーシング２２は、軽量化の観点からアルミニウム等の軽金属製である。
【００３９】
外輪部材３３ａと内輪３３ｃとの環状隙間にはシール材３３ｓおよびシール材３３ｔが設けられる。シール材３３ｓは車輪ハブ軸受部Ｃと減速部Ｂの境界を遮断し、減速部Ｂの内部空間を封止する。シール材３３ｔは車輪ハブ軸受部Ｃとインホイールモータ駆動装置２１の外方空間との間を遮断する。このようにシール材３３ｓ，３３ｔは、外輪部材３３ａの両端部にそれぞれ配置され、車輪ハブ軸受部Ｃの環状空間を封止する。
【００４０】
車輪ハブ３２は、円筒形状の中空部３２ａと、中空部３２ａの一端から径方向外方に突出する車輪取付けフランジ部３２ｂとを有する。中空部３２ａの中心孔には軸部２８ｄがスプライン嵌合（セレーション嵌合も含む。以下同じ）する。また中空部３２ａの外周面には第２列の転動体３３と転がり接触する内側軌道面が直接形成される。車輪取付けフランジ部３２ｂにはボルト３２ｃによって図１に示されない車輪のロードホイールが連結固定される。図示しないロードホイールは、少なくともインホイールモータ駆動装置２１の軸線Ｏ方向一方側、具体的には車輪ハブ軸受部Ｃ、を収容する。
【００４１】
図１および図２を参照して、上記構成のインホイールモータ駆動装置２１の作動原理を詳しく説明する。
【００４２】
モータ部Ａは、例えば、ステータ２３のコイルに交流電流を供給することによって、永久磁石または磁性体によって構成されるロータ２４が回転する。これにより、ロータ２４に接続されたモータ回転軸３５が回転すると、曲線板２６ａ，２６ｂはモータ側回転部材の軸線Ｏ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の外周に形成された曲線凹部と転がりながら接触しつつ係合して、曲線板２６ａ，２６ｂをモータ側回転部材の回転とは逆向きに自転運動させる。自転運動は公転運動よりも１／１０程度に減速されている。
【００４３】
各貫通孔３０ａに挿通される内ピン３１は、貫通孔３０ａの内径よりも十分に細く、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動に伴って貫通孔３０ａの孔壁面と当接する（図２参照）。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の自転運動のみが内ピン３１に伝わる。軸線Ｏに沿って延びる減速部出力軸２８の端部は全ての内ピン３１と結合する。
【００４４】
これにより、減速部入力軸２５の回転が減速部Ｂによって減速されて減速部出力軸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、トルクを増加させて、駆動輪に必要なトルクを伝達することが可能となる。つまり貫通孔３０ａおよび内ピン３１は、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動を取り出す運動変換機構を構成する。
【００４５】
ここで運動変換機構につき附言すると、内ピン３１は、貫通孔３０ａに遊嵌されているので、貫通孔３０ａが軸線Ｏを中心として高速で回転しても、かかる公転部材の公転運動は内ピン３１に伝達しない。これに対し貫通孔３０ａが自転軸心Ｘを中心として低速で回転すると、かかる公転部材の自転運動は内ピン３１に伝達される。このように貫通孔３０ａおよび内ピン３１は、軸線Ｏを中心として高速で公転する曲線板２６ａ，２６ｂの運動を、軸線Ｏを中心とする低速の回転運動に変換して減速部出力軸２８へ出力する。なお本実施形態では貫通孔３０ａが公転部材に設けられ内ピン３１が減速部出力軸２８に設けられるところ、図示しない変形例として、逆に設けられていてもよい。減速部出力軸２８の回転は車輪ハブ軸受部Ｃに伝達される。
【００４６】
なお、上記構成の減速部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。本実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１を電気自動車に採用することにより、バネ下重量を抑えることができる。その結果、走行安定性に優れた電気自動車を得ることができる。
【００４７】
次に本実施形態の潤滑油回路につき説明する。
【００４８】
本実施形態のインホイールモータ駆動装置２１は潤滑油回路として、モータ部Ａまたは減速部Ｂに隣接して設けられるオイルタンク５３と、オイルタンク５３から潤滑油を吸入してモータ部Ａおよび減速部Ｂに潤滑油を供給する供給部と、モータ部Ａおよび減速部Ｂからオイルタンク５３までそれぞれ延びモータ部Ａおよび減速部Ｂから潤滑油をそれぞれ回収する回収油路６５，６６と、モータ部Ａ側の回収油路６６および減速部Ｂ側の回収油路６５の少なくとも一方に設けられ水平方向の慣性力を受けて閉じる開閉弁７１を有する。
【００４９】
図１に示すようにインホイールモータ駆動装置２１の下部にはオイルタンク５３が配置される。オイルタンク５３は減速部ケーシング２２ｂの下部に一体形成されるところ、本実施形態では減速部ケーシング２２ｂが、減速部Ｂの内部空間とオイルタンク５３との境界をなし、オイルタンク５３が減速部Ｂの内部空間よりも下方に配置されて、減速部Ｂと隣接する。変形例として図示しなかったがオイルタンク５３は、減速部Ｂの内部空間よりも車体前方、あるいは車体後方、あるいは車幅方向内側に配置されて、減速部Ｂと隣接してもよい。減速部Ｂに隣接して設けられるオイルタンク５３とは、単に隣り合っていればよく、減速部Ｂとオイルタンク５３との位置関係は問わないと理解されたい。ポンプケーシング２２ｐの壁厚内部に設けられた吸入油路５２の下端開口５２ｉは、オイルタンク５３の底面まで延びる。
【００５０】
ポンプケーシング２２ｐの壁厚内部に設けられたオイルポンプ５１は吸入油路５２および吐出油路５４と接続し、減速部Ｂの下部に設けられたオイルタンク５３から吸入油路５２を経て潤滑油を吸い込み、吐出油路５４から高圧の潤滑油を吐き出す。吐出油路５４は、モータケーシング円筒部２２ａの壁厚内部に設けられて軸方向に延びる油路５５と、モータリヤカバー２２ｔの壁厚内部に設けられて径方向に延びる油路５６と、管状のモータ回転軸３５および減速部入力軸２５の内部に設けられて軸線Ｏに沿って延びる軸線油路５７と、軸線Ｏから偏心部２５ａ内を径方向外側に向かって延びる分岐油路５８ａおよび偏心部２５ｂ内を同様に延びる分岐油路５８ｂと、偏心部２５ａ，２５ｂの外周にそれぞれ嵌合する内輪部材４２に穿設された孔４３（図２参照）と順次接続する。また軸線油路５７の先端には、円形凹部３４と接続する開口５８ｃが設けられる。
【００５１】
吸入油路５２から軸線油路５７まで連続する潤滑油経路は、オイルタンク５３からモータ部Ａおよび減速部Ｂに潤滑油を供給する供給部を構成する。そしてオイルポンプ５１から吐出した潤滑油は、これら油路５４，５５，５６，５７，５８ａ（５８ｂ）、および孔４３を順次流れ、また油路５７から開口５８ｃを流れ、減速部Ｂ内部（転がり軸受３８，３９，４１，６２，６４、曲線板２６ａ，２６ｂ、内ピン３１、および外ピン２７、カラー部材２９等）を潤滑および冷却する。潤滑後の潤滑油は、減速部Ｂの内部空間の中を落下し、次に減速部ケーシング２２ｂの下部を上下方向に貫通する回収油路６５を通り、オイルタンク５３に受け止められる。なお回収油路６５は、減速部ケーシング２２ｂ下部の壁厚に穿設されて上下方向略鉛直に延びる縦孔である。
【００５２】
また潤滑油は、軸線油路５７から分岐して、ロータ２４に形成されたロータ油路５９を流れ、内部空間Ｌへ噴射され、ステータ２３にかかることでモータ部Ａ内部を冷却するとともに、転がり軸受３６，３７を潤滑する。潤滑後の潤滑油は、モータ部Ａの内部空間Ｌの中を落下して内部空間Ｌの下部に集まる。内部空間Ｌの下部に集まった潤滑油は、モータケーシングの内側壁面を伝う等して、ポンプケーシング２２ｐの下部を貫通する回収油路６６を流下し、オイルタンク５３に受け止められる。なお回収油路６６は、ポンプケーシング２２ｐ下部の壁厚に穿設されて上下方向および軸線Ｏ方向に傾斜して延びる排出孔である。オイルタンク５３はモータ部Ａおよび減速部Ｂよりも下方に配置されるため、潤滑油は回収油路６５，６６を自然流下する。モータ部Ａの内部空間Ｌはポンプケーシング２２ｐによって減速部Ｂの内部空間から仕切られている。
【００５３】
落下および自然流下によりオイルタンク５３に貯留された潤滑油は、オイルポンプ５１によって再び吸入されて、インホイールモータ駆動装置２１の内部を循環する。このように本実施形態のインホイールモータ駆動装置２１は、軸心給油方式の潤滑油回路を備える。潤滑油回路を循環して流れる潤滑油は、モータ部Ａおよび減速部Ｂの軸心に配置された軸線油路５７から径方向外側に流れてモータ部Ａおよび減速部Ｂを潤滑する。インホイールモータ駆動装置２１を搭載する電動車両が直進走行する際、インホイールモータ駆動装置２１には軸線Ｏ方向の水平方向の慣性力が作用しない。このため潤滑油の油面Ｕ１は図１に示すように略水平である。つまり油面Ｕ１は、モータ部Ａの内部空間Ｌで、ロータ２４よりも低く、ステータ２３の最下部よりも高い。また油面Ｕ１は、減速部Ｂの内部空間で、最下部の外ピン２７と略等しい。そしてオイルタンク５３にはオイルタンク全容量の５〜９割程度の潤滑油が貯留して、回収油路６５，６６からオイルタンク５３に継ぎ足される流入量と、オイルタンク５３から吸入油路５２によって抜き取られる流出量が略等しい平衡状態を保持する。
【００５４】
図３は、回収油路６６の下端開口６６ｐを拡大して示す説明図であり、図１に対応する。オイルタンク５３は、水平に広がる底壁５３ｂと、水平に広がる上壁５３ｕと、四方を包囲して上下方向に広がる側壁５３ｗを有する。下端開口６６ｐは側壁５３ｗに形成される。回収油路６６の下端開口６６ｐは、吸入油路５２の下端開口５２ｉよりも上方に位置する。
【００５５】
側壁５３ｗには、下端開口６６ｐを覆うようにして開閉弁７１が取り付けられる。開閉弁７１は板７２と蝶番７３を有する。蝶番７３は、回動軸７４を介して板７２の上縁と連結する。回動軸７４は側壁５３ｗと上壁５３ｕの隅に沿って水平に延びる。これにより板７２は回動軸７４を中心として揺動する。
【００５６】
インホイールモータ駆動装置２１が略水平な姿勢を保持して運転する間、図３に細い矢印で示すように潤滑油が回収油路６６を流下して、開閉弁７１は開位置にされる。
【００５７】
図４は、電動車両が左旋回走行することによって車幅方向左側のインホイールモータ駆動装置２１に太い矢印で示すように車幅方向右向きの慣性力が作用する場合を示す。図５は、回収油路６６の下端開口６６ｐを拡大して示す説明図であり、図４に対応する。図４中、潤滑油は軸線Ｏ方向他方側に片寄る。具体的には油面Ｕ２はモータ部Ａの内部空間Ｌで傾斜し、モータリヤカバー２２ｔ寄りにされる。また図４中、油面Ｕ３は減速部Ｂの内部空間で傾斜し、ポンプケーシング２２ｐ寄りにされる。また図４および図５に示すように、板７２は軸線Ｏ方向他方へ向かう慣性力（太い矢印）を受けて側壁５３ｗに当接し、下端開口６６ｐを閉塞する。これにより開閉弁７１は閉位置にされ、オイルタンク５３の潤滑油は図５に×印で示すように回収油路６６を逆流しない。
【００５８】
したがって左旋回走行中、潤滑油は、回収油路６６を流下しないものの、回収油路６５を流下してオイルタンク５３に集まり、オイルポンプ５１によって再び減速部Ｂに供給される。本実施形態によれば、開閉弁７１を有することから、水平方向の慣性力を受けても減速部Ｂを潤滑することができる。
【００５９】
またモータ部Ａおよび減速部Ｂには図４に示すように油面Ｕ２，Ｕ３まで潤滑油が貯留しているため、ロータ２４および曲線板２６ａ，２６ｂが潤滑油を掻き上げる。したがってモータ部Ａおよび減速部Ｂは、ある程度の油浴潤滑を得ることができる。なおこれまで説明した油面Ｕ１〜Ｕ４は、おおよその目安を示す。インホイールモータ駆動装置２１の運転中はモータ部Ａおよび減速部Ｂの内部が高速で回転しているため、油面が平面として明確に現れるわけではないことを附言する。
【００６０】
なお右旋回走行中は、図４とは反対側、つまり軸線Ｏ方向一方側、に潤滑油が片寄り、オイルタンク５３に潤滑油が集まる。したがって潤滑が途切れることはない。
【００６１】
次に本発明の他の実施形態を説明する。図６は本発明の他の実施形態を示す縦断面図である。他の実施形態につき、前述した実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。他の実施形態では、２個の車両用モータ駆動装置２１ｍ，２１ｎを電動車両の車体に同軸かつ背中合わせに搭載する。各車両用モータ駆動装置２１ｍ，２１ｎは、前述したモータ部Ａおよび減速部Ｂを備え、前述した車輪ハブ軸受部Ｃに代えてドライブシャフト軸受部Ｄを備える。モータ部Ａ、減速部Ｂ、およびドライブシャフト軸受部Ｄはこの順序で同軸かつ直列に配置される。
【００６２】
一対の車両用モータ駆動装置２１ｍ，２１ｎは、電動車両の車幅方向と平行になるよう車体に搭載される。このとき各モータ部Ａは車幅方向内側に配置され、各ドライブシャフト軸受部Ｄは車幅方向外側に配置される。ドライブシャフト軸受部Ｄは、筒状の回転部材８１と、複列配置される転がり軸受８２と、シール材３３ｔと、ドライブシャフト８３を有する。
【００６３】
回転部材８１の中心孔には、減速部Ｂから車幅方向外側へ延びる減速部出力軸２８の先端部が差し込まれ、回転部材８１の内周は減速部出力軸２８の先端部外周にスプライン嵌合あるいはセレーション嵌合される。回転部材８１は、減速部ケーシング２２ｂの軸線Ｏ方向一方端に形成される中心孔に挿通される。回転部材８１と減速部ケーシング２２ｂの環状空間には複列の転がり軸受８２が介在する。これにより回転部材８１は転がり軸受８２を介して減速部ケーシング２２ｂに回転自在に支持される。回転部材８１の軸線Ｏ方向一方端には、ボルト８４等の連結具によって、ドライブシャフト８３の一端部が取付固定される。ドライブシャフト８３の図示しない他端部は、等速ジョイントを介して車輪ハブと結合する。これによりドライブシャフト８３は、車輪ハブに取り付けられる車輪を駆動する。
【００６４】
図６に示す実施形態も、前述した図１〜図５に示すように、左右に旋回走行する場合において油面が車幅方向右左に片寄っても、潤滑油を減速部Ｂに継続的に循環させることができる。
【００６５】
以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
この発明になる車両用モータ駆動装置は、電気自動車およびハイブリッド車両において有利に利用される。
【符号の説明】
【００６７】
２１  インホイールモータ駆動装置（車両用モータ駆動装置）、      
２１ｍ，２１ｎ  車両用モータ駆動装置、      ２２  ケーシング、      
２２ａ  モータケーシング円筒部、      ２２ｂ  減速部ケーシング、      
２２ｐ  ポンプケーシング、      ２２ｔ  モータリヤカバー、      
２３  ステータ、      ２４  ロータ、      ２５  減速部入力軸、      
２６ａ，２６ｂ  曲線板（公転部材）、      ２７  外ピン（外周係合部材）      
２８  減速部出力軸、      ３０ａ，３０ｂ  貫通孔、      
３１  内ピン（内側係合部材）、      ３２  車輪ハブ、      
３３  転動体、      ３３ａ  外輪部材、      ３５  モータ回転軸、      
４２  内輪部材、      ４５  外ピン保持部材、      ５１  オイルポンプ、      
５２  吸入油路、      ５３  オイルタンク、      ５３ｗ  側壁、      
５４  吐出油路、      ５７  軸線油路、      ５８ａ，５８ｂ  分岐油路、      
５９  ロータ油路、      ６１  補強部材、      ６５，６６  回収油路、      
６６ｐ  下端開口、      ７１  開閉弁、      ７２  板、      ７３  蝶番、    
７４  回動軸、      ８１  回転部材、      ８３  ドライブシャフト、      
Ａ  モータ部、      Ｂ  減速部、      Ｃ  車輪ハブ軸受部、      
Ｄ  ドライブシャフト軸受部、      Ｌ  内部空間、      Ｏ  軸線、      
Ｕ１〜Ｕ３  油面、      Ｘ  自転軸心。
【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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