(57)【要約】【課題】インホイールモータ駆動装置のサイクロイド減速機に特有の課題である、摺動箇所における潤滑を持続させる。【解決手段】減速部（Ｂ）の内部空間は、油雰囲気にされて、偏心部（２５ａ，２５ｂ）の外周に相対回転可能に取り付けられて減速部入力軸（２５）の回転に伴って減速部入力軸の軸線（Ｏ）を中心とする公転運動を行う公転部材（２６ａ，２６ｂ）と、公転部材の端面に摺接するプレート（２９，４６ａ，４６ｂ）とを収容する。互いに摺接する公転部材の端面およびプレートの端面のうち少なくとも一方には、油滴を保持する無数の凹部（２６ｄ）が形成される。【選択図】図４
2017112712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ部と、車輪ハブ軸受部と、前記モータ部の回転を減速して前記車輪ハブ軸受部へ伝達する減速部とを備え、
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、
前記公転部材の端面に摺接するプレートと、
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、運動変換機構、およびプレートを収容する油雰囲気の内部空間を区画する減速部ケーシングを有し、
互いに摺接する前記公転部材の端面および前記プレートの端面のうち少なくとも一方には、油滴を保持する無数の凹部が形成される、インホイールモータ駆動装置。
【請求項２】
前記偏心部は２箇所の異なる軸線方向位置に設けられ、
前記公転部材は軸線方向に離隔して２枚配置され、
前記プレートは、前記２枚の公転部材よりも軸線方向一方および／または軸線方向他方に配置される、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】
前記偏心部は２箇所の異なる軸線方向位置に設けられ、
前記公転部材は軸線方向に離隔して２枚配置され、
前記プレートは、前記２枚の公転部材間に介在する、請求項１または２に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項４】
前記減速部ケーシングの下部に設けられて前記内部空間の潤滑油を受け止めるオイルタンクと、前記減速部入力軸に設けられる軸線油路と、前記オイルタンクから前記軸線油路に潤滑油を供給するオイルポンプを含み減速部内部に潤滑油を循環させる潤滑油回路をさらに備え、
前記無数の凹部は潤滑油の油滴を保持する、請求項１〜３のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項５】
前記無数の凹部を有する前記公転部材の端面および／または前記プレートの端面は、ショットブラスト処理面である、請求項１〜４のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項６】
前記無数の凹部を有するプレートは、プラスチック紛体または金属紛体を焼結させた多孔質体である、請求項１〜４のいずれか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、車輪内部に配置されるインホイールモータ駆動装置に関し、特に減速機の内部潤滑に関する。
【背景技術】
【０００２】
サイクロイド減速機を備えたインホイールモータ駆動装置において、サイクロイド減速機の内部潤滑を向上させる技術として例えば、特開２０１０−１３８９８８号公報（特許文献１）に記載のものがある。特許文献１のインホイールモータ駆動装置は、減速部の下部に油溜まりを設け、油溜まりから潤滑油をオイルポンプで汲み上げて、減速部入力軸に形成された軸線油路に潤滑油を供給するものである。これにより減速部は中心から外径方向へ潤滑される。
【０００３】
金属成品の摺動部の表面に、油膜切れが生じにくい微小な断面円弧状を成す凹部の油溜まりを無数に形成する技術として従来、特開平７−１８８７３８号公報（特許文献２）および国際公開第ＷＯ２０１３／００５３９４号（特許文献３）に記載のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１３８９８８号公報
【特許文献２】特開平７−１８８７３８号公報
【特許文献３】国際公開第ＷＯ２０１３／００５３９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のインホイールモータ駆動装置にあっては、車両の前進走行によってオイルポンプが正回転して油溜まりから潤滑油を吸い込む。しかし車両の旋回走行中は、油溜まりの中で油面が傾き、潤滑油の吸い込みが困難な場合がある。また車両の後退走行中は、オイルポンプが逆回転して減速部に潤滑油を供給できない。そうすると減速部の潤滑が不十分になり、減速部の摺動箇所において焼け付き等の懸念がある。
【０００６】
また特許文献１のインホイールモータ駆動装置にあっては、サイクロイド減速機を備えることから、減速比が１／１１程度と大きく、公転部材が特に高回転で公転する。本発明者は、サイクロイド減速機を備えるインホイールモータ駆動装置において、高速で公転運動する公転部材に特有の課題があることを見出した。
【０００７】
すなわち通常は潤滑される公転部材につき、旋回走行や後退走行といった何等かの原因によって公転部材の摺動箇所が潤滑不足となり、摩耗や焼け付き等の懸念がある。
【０００８】
本発明は、上述の実情に鑑み、サイクロイド減速機を備えるインホイールモータ駆動装置に特有の課題である、摺動箇所における潤滑を持続させる技術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】
【０００９】
この目的のため本発明によるインホイールモータ駆動装置は、モータ部と、車輪ハブ軸受部と、モータ部の回転を減速して車輪ハブ軸受部へ伝達する減速部とを備え、これらのうち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内周が偏心部の外周に相対回転可能に取り付けられて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、公転部材の端面に摺接するプレートと、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、運動変換機構、およびプレートを収容する油雰囲気の内部空間を区画する減速部ケーシングを有する。そして、互いに摺接する公転部材の端面およびプレートの端面のうち少なくとも一方には、油玉あるいは油滴を保持する無数の凹部が形成される。
【００１０】
かかる本発明によれば、減速部の内部空間が油雰囲気にされ、減速部の内部空間に収容される公転部材の端面およびプレートの端面のうち少なくとも一方には、油滴を保持する無数の凹部が形成されることから、無数の凹部に保持される油滴が、公転部材とプレートの摺接面に油膜を形成する。したがって公転部材およびプレートの摩耗を防止することができる。
【００１１】
偏心部および公転部材は各１個であってもよいし、あるいは複数であってもよい。本発明の一実施形態として、偏心部は２箇所の異なる軸線方向位置に設けられ、公転部材は軸線方向に離隔して２枚配置され、プレートは２枚の公転部材よりも軸線方向一方および／または軸線方向他方に配置される。かかる実施形態によれば、内側の端面同士が軸線方向に向き合う２枚の公転部材のうち、外側の端面の摩耗を防止することができる。他の実施形態として、１枚の公転部材の両端面に２枚のプレートをそれぞれ摺接させ、互いに摺接する端面の少なくとも一方に無数の凹部を形成するとよい。他の実施形態として、１枚の公転部材の一方端面に１枚のプレートを摺接させ、互いに摺接する端面の少なくとも一方に無数の凹部を形成するとよい。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態として、偏心部は２箇所の異なる軸線方向位置に設けられ、公転部材は軸線方向に離隔して２枚配置され、プレートは２枚の公転部材間に介在する。かかる実施形態によれば、内側の端面同士が軸線方向に向き合う２枚の公転部材において、内側の端面の摩耗を防止することができる。
【００１３】
本発明のさらに好ましい実施形態として、減速部ケーシングの下部に設けられて内部空間の潤滑油を受け止めるオイルタンクと、減速部入力軸に設けられる軸線油路と、オイルタンクから軸線油路に潤滑油を供給するオイルポンプを含み減速部内部に潤滑油を循環させる潤滑油回路をさらに備え、無数の凹部は潤滑油の油滴を保持する。かかる実施形態によれば、軸心給油方式で減速部を潤滑する場合に何らかの原因で給油が中断しても、公転部材とプレートの摺接面に油膜を保持することができる。
【００１４】
無数の凹部の配置および形状は特に限定されない。本発明の一実施形態として、無数の凹部を有する公転部材の端面および／またはプレートの端面は、ショットブラスト処理面である。かかる実施形態によれば表面処理によって、公転部材の端面および／またはプレートの端面に、適正な形状および適正な深さの凹部を効率良く設けることができる。ショットブラスト処理は一例としてサンドブラスト処理である。あるいは他の例としてショットピーニング処理である。
【００１５】
他の実施形態として無数の凹部を有するプレートは、プラスチック紛体または金属紛体を焼結させた多孔質体である。かかる実施形態によれば、紛体同士が結合する際に紛体同士の境界に凹部が形成される。また多孔質体の内部から表面に潤滑油が滲み出して、該表面に油膜を長時間保持することができる。
【発明の効果】
【００１６】
このように本発明によれば、公転部材の摺動箇所における油膜切れを防止することが可能になる。したがって車両の旋回走行時および後退走行時における減速部の潤滑を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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】同実施形態を示す横断面図である。
【図４】公転部材を取り出して示す正面図である。
【図５】サイドプレートを取り出して示す正面図である。
【図６】サイドプレートを示す断面図である。
【図７】センタプレートを取り出して示す正面図である。
【図８】センタプレートを示す断面図である。
【図９】サイドプレートおよびセンタプレートの表面を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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インホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。図２および図３は同実施形態を示す横断面図であって、図１中のＩＩおよびＩＩＩにおける切断面を矢印方向にみた状態を表す。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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、車幅方向に略水平に延びる。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、略円板形状の隔壁であって、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。
【００２４】
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。
【００２５】
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の端面に摺接するプレートになるセンタプレート２９およびサイドプレート４６ａ，４６ｂと、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。
【００２６】
減速部ケーシング２２ｂは軸線Ｏと同軸に配置され、大部分において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。
【００２７】
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、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。
【００２８】
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。
【００２９】
図２を参照して、曲線板２６ｂ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２６ｂ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２６ｂ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２６ｂ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２６ｂの自転軸心Ｘを中心とし、曲線板２６ｂの内周になる。曲線板２６ｂは、偏心部２５ｂの外周に相対回転可能に取り付けられる。
【００３０】
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。
【００３１】
曲線板２６ｂは、転がり軸受４１によって偏心部２５ｂ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２５ｂ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２５ｂ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２６ａについても同様である。
【００３２】
図１に示すようにサイドプレート４６ｂは、減速部出力軸２８と曲線板２６ｂの間に介在して、曲線板２６ｂの軸線Ｏ方向一方端面と接触する。またサイドプレート４６ａは、曲線板２６ａと補強部材６１の間に介在して、曲線板２６ａの軸線Ｏ方向一方端面と接触する。サイドプレート４６ａ，４６ｂは対をなす板であり、２枚の曲線板２６ａ，２６ｂの両側にそれぞれ配置される。サイドプレート４６ａ，４６ｂは、同一形状かつ同一寸法であり、図２に示されるようなリングである。各サイドプレート４６ａ，４６ｂには、各内ピン３１ａが通される被係合部４７が複数設けられる。各被係合部４７は、板の内周を半円形に打ち抜いた切り欠き形状であり、各内ピン３１の配列に対応して、周方向等間隔に配列される。
【００３３】
図５はサイドプレート４６ａ，４６ｂを取り出して示す正面図である。図６はサイドプレート４６ａ，４６ｂを図５のＶＩ−ＶＩで切断して示す断面図である。各サイドプレート４６ａ，４６ｂの端面には、各被係合部４７の半円状の縁に沿って半円状の凹部４８が形成される。各凹部４８は、各軸受外輪３１ｃおよび複数の針状ころ３１ｂを受け入れる。
【００３４】
センタプレート２９は図３に示すようにリングであり、図１に示すように曲線板２６ａ，２６ｂ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。センタプレート２９の中心孔には、複数の内ピン３１の全ておよび減速部入力軸２５が挿通される。複数の内ピン３１は、軸線Ｏを中心として周方向に間隔を空けて配列され、センタプレート２９の内周円に沿うことから、センタプレート２９は軸線Ｏと同軸に位置決めされる。
【００３５】
図７はセンタプレート２９を取り出して示す正面図である。図８はセンタプレート２９を図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩで切断して示す断面図である。センタプレート２９の端面には、径方向に延びる油溝４９が複数形成される。複数の油溝４９は、センタプレート２９の中心から放射状に延び、センタプレート２９の外周と内周を接続する。なお油溝４９はセンタプレート２９の両端面に形成される。
【００３６】
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。
【００３７】
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、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。
【００３８】
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１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、１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。
【００３９】
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２６ａ，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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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との間を遮断し、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。
【００４７】
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。
【００４８】
図１〜図３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。
【００４９】
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。
【００５０】
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の自転運動のみが減速部出力軸２８を介して車輪ハブ軸受部Ｃに伝達される。
【００５１】
このとき、軸線Ｏと同軸に配置された減速部出力軸２８は、減速部Ｂの出力軸として曲線板２６ａ，２６ｂの自転を取り出す。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。
【００５２】
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は運動変換機構を構成し、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動を取り出し、減速部入力軸２５の軸線Ｏを中心とする回転運動に変換して車輪ハブ軸受部Ｃ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。
【００５３】
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。
【００５４】
サイドプレート４６ａ，４６ｂは、内ピン３１と係合するため、減速部出力軸２８ととともに低速回転する。このためサイドプレート４６ａ，４６ｂは、高速で公転運動する曲線板２６ａ，２６ｂとそれぞれ摺接する。
【００５５】
図４は曲線板２６ａ，２６ｂを取り出して示す正面図であり、端面の形状を拡大して示す。曲線板２６ａ，２６ｂは中炭素鋼（はだ焼鋼）である。曲線板２６ａ，２６ｂの両端面には、凹部２６ｄが無数に形成される。各凹部２６ｄの直径は特に限定されないが、例えば３０〜１０００μｍである。各凹部２６ｄの深さは特に限定されないが、例えば１５〜５００μｍである。各凹部２６ｄは、平坦に研磨された金属製の曲線板２６ａ，２６ｂの端面をショットブラスト処理することによって形成される。ショットブラスト処理は例えばサンドブラストやショットピーニングである。
【００５６】
各凹部２６ｄは潤滑油の油玉あるいは油滴を保持する。また球状をなすショットの衝撃力により、曲線板２６ａ，２６ｂ端面に無数の微小な断面円弧上の凹部２６ｄが形成される。このとき曲線板２６ａ，２６ｂの表面組織は微細化し、内部応力が高くなるため、高硬度で靱性に富む組織となる。このようにして形成された摺接面の凹部２６ｄに潤滑油が供給されると、潤滑油は表面張力により断面円弧状の凹部２６ｄにて油玉ないし油滴となる。また微小な断面円弧上の凹部が摺動部表面に無数に形成される。このため、各凹部の大きさに応じた油玉ないし油滴が形成され、且つ各凹部２６ｄの隣接する油玉ないし油滴が互いに連結し、全体として摺接面に安定した油膜が形成される。ゆえに曲線板２６ａ，２６ｂとプレート（センタプレート２９およびサイドプレート４６ａ，４６ｂ）の摺動部分に面圧をかけても、各凹部２６ｄの油玉の表面張力が失われることなく、長時間の摺動に対して油膜切れが生じにくくなる。尚、この手法ではサイドプレート４６ａ，４６ｂの金属組織が高硬度で靱性に富む組織になるため、長時間摺動しても凹部２６ｄに形状変化が生じない。
【００５７】
曲線板２６ｂの軸線方向一方端面はサイドプレート４６ｂの軸線方向他方端面と摺接するところ、曲線板２６ｂとサイドプレート４６ｂ間には凹部２６ｄによって油膜が形成されて、摺接箇所における摩耗が防止される。
【００５８】
センタプレート２９は、高速で公転運動しながら低速で自転運動する曲線板２６ａ，２６ｂと摺接する。センタプレート２９の軸線方向両側の端面はサイドプレート４６ａ，４６ｂとそれぞれ摺接するところ、曲線板２６ａ，２６ｂとセンタプレート２９間には油膜が形成されて、摺接面の摩耗および焼け付きが防止される。
【００５９】
なお曲線板２６ａ，２６ｂの凹部２６ｄとともに、あるいは曲線板２６ａ，２６ｂの凹部２６ｄに代えて、センタプレート２９の端面やサイドプレート４６ａ，４６ｂの端面に、潤滑油を保持する凹部２９ｄ（図７）あるいは凹部４６ｄ（図５）が無数に形成されてもよい。かかる凹部２９ｄ，４６ｄの直径は特に限定されないが、例えば３０〜１０００μｍである。また凹部２９ｄ，４６ｄの深さは特に限定されないが、例えば１５〜５００μｍである。
【００６０】
センタプレート２９およびサイドプレート４６ａ，４６ｂは、例えば１０〜１０００μｍの範囲に含まれる寸法の粒子の紛体を、金型に入れて焼結させたものである。これにより図９に示すようにセンタプレート２９およびサイドプレート４６ａ，４６ｂの表面には、無数の凹部２９ｄ，４６ｄが形成される。凹部２９ｄ，４６ｄは、互いに結合する粒子間に形成される。またセンタプレート２９およびサイドプレート４６ａ，４６ｂは多孔質体になり、多孔質の細孔の中にも潤滑油を保持する。なお粒子はプラスチック粒子あるいは金属粒子である。
【００６１】
曲線板２６ａ，２６ｂは外ピン２７および内ピン３１と当接するため、曲線板２６ａ，２６ｂを鋼製とし、当接による摩耗に耐え得るものとする。そして鋼製の曲線板２６ａ，２６ｂの端面はショットブラスト処理される。曲線板２６ａ，２６ｂの端面は、中炭素鋼（はだ焼鋼）からなり、曲線板２６ａ，２６ｂの浸炭焼き入れ後、ショットピーニング処理あるいはサンドピーニング処理され、次に仕上げ研削される。曲線板２６ａ，２６ｂの端面は、図４に示すように凹部２６ｄおよび平滑面２６ｐの双方を含む。また曲線板２６ａ，２６ｂの側面は図４に示すように波形に切削される。一方、相手材と単に摺接するプレート（センタプレート２９およびサイドプレート４６ａ，４６ｂの少なくとも１枚）は、多孔質体であるとよい。
【００６２】
次に本実施形態の潤滑油回路につき説明する。
【００６３】
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。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の下端部は、オイルタンク５３の底面まで延びる。
【００６４】
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。
【００６５】
そしてオイルポンプ５１から吐出した潤滑油は、ケーシング２２に形成される油路５４，５５，５６を流れる際に外気によって冷却される。次に潤滑油は油路５７，５８ａ（５８ｂ）、開口５８ｃ、および孔４３を順次流れて減速部Ｂの内部空間に噴射され、油溝４９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、外ピン２７、センタプレート２９、およびサイドプレート４６ａ，４６ｂを潤滑する。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縦孔６５を通り、オイルタンク５３に受け止められる。
【００６６】
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の下部を軸線Ｏ方向に貫通する排出孔６６を流下し、オイルタンク５３に受け止められる。なおオイルタンク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、潤滑油は縦孔６５および排出孔６６を自然流下する。
【００６７】
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を冷却し、減速部Ｂを潤滑する。
【００６８】
ところで本実施形態によれば減速部Ｂは、モータ部Ａから回転を入力される減速部入力軸２５と、減速部入力軸２５に偏心して結合した偏心部２５ａ，２５ｂと、内周および外周を有し、内周が偏心部２５ａ，２５ｂの外周に相対回転可能に取り付けられて減速部入力軸２５の回転に伴って減速部入力軸２５の軸線Ｏを中心とする公転運動を行う公転部材としての曲線板２６ａ，２６ｂと、曲線板２６ａ，２６ｂの外周に係合して曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動を生じさせる外周係合部材としての外ピン２７と、曲線板２６ａ，２６ｂの内周寄りに設けられて曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動を取り出す運動変換機構としての内ピン３１および貫通孔３０ａと、曲線板２６ａ，２６ｂの端面に摺接するサイドプレート４６ａ，４６ｂおよびセンタプレート２９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２８と、偏心部２５ａ，２５ｂ、曲線板２６ａ，２６ｂ、外ピン２７、運動変換機構、サイドプレート４６ａ，４６ｂ、およびセンタプレート２９を収容する減速部ケーシング２２ｂを有し、減速部Ｂの内部空間は油雰囲気にされ、互いに摺接する曲線板２６ａ，２６ｂの端面およびサイドプレート４６ａ，４６ｂの端面のうち少なくとも一方には、油玉あるいは油滴を保持する無数の凹部２６ｄが形成される。
【００６９】
かかる本実施形態によれば、無数の凹部２６ｄが曲線板２６ａ，２６ｂの端面に油膜を形成する。したがって曲線板２６ａ，２６ｂの端面が、サイドプレート４６ａ，４６ｂ、およびセンタプレート２９と摺接しても、曲線板２６ａ，２６ｂの摩耗および相手材の摩耗を防止することができる。
【００７０】
また本実施形態によれば、偏心部２５ａ，２５ｂは２箇所の異なる軸線Ｏ方向位置に設けられ、曲線板２６ａ，２６ｂは軸線Ｏ方向に離隔して２枚配置され、サイドプレート４６ａ，４６ｂは、２枚の曲線板２６ａ，２６ｂよりも軸線方向一方および軸線方向他方に配置されることから、対をなす曲線板２６ａ，２６ｂの外側の端面の摩耗を防止することができる。
【００７１】
また本実施形態によれば、センタプレート２９が２枚の曲線板２６ａ，２６ｂ間に介在することから、対をなす曲線板２６ａ，２６ｂの内側の端面の摩耗を防止することができる。
【００７２】
また本実施形態によれば、減速部ケーシング２２ｂの下部に設けられて減速部Ｂの内部空間の潤滑油を受け止めるオイルタンク５３と、減速部入力軸２５に設けられる軸線油路５７と、オイルタンク５３から軸線油路５７に潤滑油を供給するオイルポンプ５１を含み減速部Ｂ内部に潤滑油を循環させる潤滑油回路をさらに備え、無数の凹部２６ｄは潤滑油の油玉あるいは油滴を保持することから、潤滑油回路による減速部Ｂへの潤滑油の供給が何等かの理由により滞っても、曲線板２６ａ，２６ｂとプレートの摺接箇所に油膜を保持することができる。
【００７３】
また本実施形態によれば、無数の凹部２６ｄを有する曲線板２６ａ，２６ｂの端面は、ショットブラスト処理面であることから、凹部２６ｄを適正な大きさで効率よく形成することができる。
【００７４】
センタプレート２９およびサイドプレート４６ａ，４６ｂがプラスチック紛体または金属紛体を焼結させた多孔質体である場合、センタプレート２９およびサイドプレート４６ａ，４６ｂの表面に無数の凹部を形成することができる。しかもセンタプレート２９およびサイドプレート４６ａ，４６ｂの表面に潤滑油が滲み出して、油膜を長時間保持することができる。
【００７５】
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】
【００７６】
この発明になるインホイールモータ駆動装置は、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】
【００７７】
２１  インホイールモータ駆動装置、      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、      
２５  減速部入力軸、      ２５ａ，２５ｂ  偏心部、      
２６ａ，２６ｂ  曲線板（公転部材）、      ２６ｄ  凹部、      
２７  外ピン（外周係合部材）、      ２７ｃ，２７ｄ  リングプレート、      
２８  減速部出力軸、      ２９  センタプレート、      
３０ａ，３０ｂ  貫通孔、      ３１  内ピン（内側係合部材）、      
３２  車輪ハブ、      ３５  モータ回転軸、      ４２  内輪部材、      
４５  外ピン保持部材、      ４６ａ，４６ｂ  サイドプレート、      
４７  被係合部、      ４８  凹部、      ４９  油溝、      
５１  オイルポンプ、      ５２  吸入油路、      ５３  オイルタンク、      
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  縦孔、      
６６  排出孔、      Ａ  モータ部、      Ｂ  減速部、      
Ｃ  車輪ハブ軸受部、      Ｌ  内部空間、      Ｏ  軸線、      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】
2017112712.tif 000009
【図８】
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【図９】
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