JP2010172069A - モータ駆動装置、インホイールモータ駆動装置、および車両用モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータを均一に冷却することが可能なモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】モータ駆動装置２１は、回転軸３５と、回転軸３５の外周と結合するロータ２４と、ロータ２４よりも径方向外側に位置するステータ２３と、回転軸３５の軸線Ｏ方向端部を回転自在に支持するポンプケーシング２２ｐおよびモータカバー２２ｔとを備え、回転軸３５は、軸線Ｏ方向に延びる軸線油路５７を含み、ロータ２４は、少なくとも径方向に延びるとともに径方向内側端が軸線油路５７と接続し径方向外側端がポンプケーシング２２ｐおよびモータカバー２２ｔへ指向する油溝５９および油孔６０を含み、ステータ２３の軸線Ｏ方向端と対向するポンプケーシング２２ｐおよびモータカバー２２ｔの内壁は、油孔６０から吐き出されるオイルをステータ２３へ導く曲面２２ｒを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の駆動するモータ駆動装置に関し、特にステータおよびロータの冷却に関する。

車両の駆動源に用いられるモータ駆動装置としては従来、例えば、特許第３９６８３３３号公報（特許文献１）に記載のごとき技術が知られている。特許文献１に記載のインホイールモータは、モータの回転軸でオイルポンプを駆動してオイルをモータ内部で循環させる。そして、オイルポンプから吐出されるオイルをモータのステータコアに供給してモータを冷却するというものである。

特許第３９６８３３３号公報

しかし、上記従来のようなインホイールモータにあっては以下に説明するような問題を生ずる。つまり、ステータコアおよびステータコイルの最も高い位置から重力落下によりステータコアおよびステータコイルにオイルを供給してこれらを冷却することから、オイルがステータコアおよびステータコイルに万遍なく行き亘らず、ステータを均一に冷却することができない。このため、ステータの一部が許容範囲を超えて温度上昇してしまい、モータの機能低下が懸念される。本発明の目的は、ステータを均一に冷却することが可能なモータ駆動装置を提供することである。

この目的のため本発明によるモータ駆動装置は、回転軸と、回転軸の外周と結合するロータと、ロータよりも径方向外側に位置するステータと、回転軸の軸線方向端部を回転自在に支持するケーシングとを備え、回転軸は、軸線方向に延びる軸線油路を含み、ロータは、少なくとも径方向に延びるとともに径方向内側端が軸線油路と接続し径方向外側端がケーシングへ指向するロータ油路を含み、ステータの軸線方向端と対向するケーシングの内壁は、ロータ油路の径方向外側端から吐き出されるオイルをステータへ導く案内面を有する。

かかる本発明によれば、ロータは、少なくとも径方向に延びるとともに径方向内側端が軸線油路と接続し径方向外側端がケーシングへ指向するロータ油路を含み、ステータの軸線方向端と対向するケーシングの内壁は、ロータ油路の径方向外側端から吐き出されるオイルをステータへ導く案内面を有することから、ロータ油路の径方向外側端から吐き出されるオイルがケーシング内壁に当たり径方向外側に撥ね上げられてステータの外径側に均一に飛散する。したがって、オイルをステータへ均一に供給することが可能になり、ステータを均一に冷却することができる。

本発明は一実施形態に限定されるものではなく、案内面は凸曲面であってもよいし、平面を組み合わせたものであってもよいが、好ましくは凹曲面である。より好ましくは、ケーシングは、軸線方向一方端に配置された第１ケーシングと、軸線方向他方端に配置された第２ケーシングとを含み、第１ケーシングは、凹曲面を形成するとともに軸線を中心としてリング状に延びる第１リング状凹部を有し、第２ケーシングは、凹曲面を形成するとともに軸線を中心としてリング状に延びる第２リング状凹部を有し、ステータは、第１リング状凹部と第２リング状凹部とに挟まれる空間に位置する。かかる実施形態によれば、ステータを軸線方向両端から効率よく冷却することができる。

ロータにおけるロータ油路の配置レイアウトはいかなるものであってもよい。好ましい実施形態としてロータは、軸線方向中央部に位置するロータコアと、軸線方向両端にそれぞれ位置しロータコアを挟持する１対のロータ押さえ部材とを含み、ロータ押さえ部材はロータ油路として、ロータコアと接触する内側面に形成された径方向に延びる油溝と、該油溝の径方向外側端からケーシングと対向する外側面まで軸線方向に対し斜め外径方向に延びてロータ押さえ部材を貫通する油孔とを有する。かかる実施形態によれば、ロータコアが積層鋼板によって形成される場合にロータコアを軸線方向両端から挟持して押さえるロータ押さえ部材にロータ油路を配置することが可能になり、ロータ油路を好適に組み立てることができる。

ロータ油路は１本でも複数でもよく、油孔はケーシングへ指向するよう延在するが、ここで好ましくは、ロータ油路は、軸線に対する油孔の延在方向角度が所定の第１角度である第１ロータ油路と、軸線に対する油孔の延在方向角度が第１角度と異なる第２角度である第２ロータ油路とを含む。かかる実施形態によれば、ロータから異なる角度でオイルを吐き出すことが可能になり、ステータにオイルを均一に供給して冷却効果が向上する。

あるいは、ロータ油路は、軸線からロータ油路の径方向外側端までの距離が所定の第１距離である内径側油路と、軸線からロータ油路の径方向外側端までの距離が第１距離よりも大きい第２距離である外径側油路とを含む。かかる実施形態によれば、ロータの異なる径方向位置からオイルを飛散させることが可能になり、ステータにオイルを均等に供給して冷却効果が向上する。

好ましくは、ロータ押さえ部材における油孔を有する部分の厚みが軸線付近の厚みよりも大きい。かかる実施形態によれば、油孔の経路が長くなることから、油孔から吐き出されるオイルの方向を安定させることができる。

ここで、軸線油路と接続するオイルクーラをさらに備えるとよい。かかる実施形態によれば、オイルクーラで冷却されたオイルを軸線油路へ供給することが可能になり、モータの冷却効率が向上する。

好ましく実施形態として、上述したモータ駆動装置は回転軸の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部をさらに備える。減速部は、回転軸と結合するモータ側回転部材と、モータ側回転部材の軸線から偏心してモータ側回転部材の一端に結合した円盤形状の偏心部材と、内周が偏心部材の外周に相対回転可能に取り付けられ、外周が波形曲線で形成されて径方向に窪んだ曲線凹部を周方向等間隔に複数有する曲線板と、モータ側回転部材の軸線を中心として周方向等間隔に複数配設され、偏心部材の回転に伴って曲線凹部と係合するとともに曲線板を公転および自転させる外側係合部材と、曲線板のうち外周と軸線との間に設けられた孔と係合する内側係合部材と、内側係合部材と結合し、曲線板の自転を取り出す車輪側回転部材とを有し、モータ側回転部材は軸線油路を含み、偏心部材は軸線油路から偏心部材の外周まで延びて曲線板を潤滑する潤滑油路を含む。

かかる実施形態によれば、共通するオイルを用いて減速部を潤滑するとともにモータ駆動装置のステータを冷却することができる。

また、本発明のインホイールモータ駆動装置は、本発明のモータ駆動装置と、車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブとを備える。これにより、インホイールモータ駆動装置の冷却効率が向上する。

また、本発明の車両用モータ駆動装置は、本発明のモータ駆動装置と、車輪側回転部材の回転を複数の車輪へ配分する差動装置とを備え、車両の車体に搭載される。これにより、車両用モータ駆動装置の冷却効率が向上する。

このように本発明は、少なくとも径方向に延びるとともに径方向内側端が軸線油路と接続し径方向外側端がケーシングへ指向するロータ油路を含むことから、ロータを均一に冷却することができる。また、ステータの軸線方向端と対向するケーシングの内壁は、ロータ油路の径方向外側端から吐き出されるオイルをステータへ導く案内面を有することから、ロータ油路の径方向外側端から吐き出されるオイルがケーシング内壁に当たり径方向外側に撥ね上げられてステータの外径側に均一に飛散する。したがって、ステータコイルがステータコアから軸線方向両端に向かって突出する形態であっても、ステータの外径側からステータコアを直接冷却することができ、ステータコイルおよびステータコアを効率よく冷却することができる。したがって本発明によれば、ロータおよびステータを均一に冷却することができる。

本発明の一実施例になるモータ駆動装置を示す縦断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図である。 同実施例のポンプケーシングを軸線方向からみた状態を模式的に示す説明図である。 同実施例のロータ押さえ部材を取り出して軸線方向内側からみた状態を示す背面図である。 同実施例のロータ押さえ部材を取り出して軸線方向外側からみた状態を示す正面図である。 同実施例のロータ押さえ部材の縦断面図である。 図６の二点鎖線で示す範囲を拡大して示す図である。 他の実施例になるロータ押さえ部材を取り出して軸線方向内側からみた状態を示す背面図である。 他の実施例のロータ押さえ部材を取り出して軸線方向外側からみた状態を示す正面図である。 他の実施例のロータ押さえ部材の縦断面図である。 さらに他の実施例のロータ押さえ部材につき、図１０の二点鎖線で示す範囲を拡大して示す図である。 本発明のさらに他の実施例になるモータ駆動装置を示す縦断面図である。 同実施例のロータ押さえ部材の縦断面図である。 同実施例のロータ押さえ部材を軸線方向外側からみた正面図である。 本発明のモータ駆動装置を備えたインホイールモータ駆動装置の配置レイアウトを示す平面図である。 本発明のモータ駆動装置を備えた車両用モータ駆動装置の配置レイアウトを示す平面図である。 同実施例の車両用モータ駆動装置を示す展開断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。図１は、本実施例のモータ駆動装置を備えた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は、図１のＩＩ−ＩＩにおける横断面図である。

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駆動装置としてのモータ部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からの出力を図示しない駆動輪に伝える車輪ハブ軸受部Ｃとを備える。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２２ａ、ポンプケーシング２２ｐ、およびモータカバー２２ｔに収納され、減速部Ｂは減速部の外郭を形成する減速部ケーシング２２ｂに収納され、車輪ハブ軸受部Ｃは減速部ケーシング２２ｂに固定された軸受部ケーシング２２ｃに回転自在に支持されて、例えば電気自動車のホイールハウジング内に取り付けられる。あるいは鉄道車両の台車に取り付けられる。これらモータケーシング２２ａ、ポンプケーシング２２ｐ、モータカバー２２ｔ、減速部ケーシング２２ｂ、および軸受部ケーシング２２ｃは相互に結合して１個のケーシング２２を構成する。

モータ部Ａは、円筒形状のモータケーシング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の内側に固定連結されてロータ２４と一体回転する回転軸３５とを備えるラジアルギャップモータである。

回転軸３５の一端は、転がり軸受６３を介してモータカバー２２ｔに回転自在に支持される。また回転軸３５の他端は、転がり軸受６２を介してポンプケーシング２２ｐに回転自在に支持されて減速部入力軸２５の一端と結合する。モータカバー２２ｔはモータケーシング２２ａの一方端の開口を閉塞する円盤形状の部材であり、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の端部でもある。ポンプケーシング２２ｐはモータケーシング２２ａの一方端の開口を閉塞する円盤形状の部材であり、後述するオイルポンプ５１を備える。

回転軸３５の軸線Ｏ方向中央部で回転軸３５の外周と結合するロータ２４は、積層鋼板などの磁性体からなるロータコア２４ｂと、ロータコア２４ｂの軸線Ｏ方向両端に取り付けられた１対のロータ押さえ部材２４ｃを有する。１対のロータ押さえ部材２４ｃはロータコア２４ｂを挟持して、ロータコア２４ｂが回転軸３５から抜け出ることを防止する。なおロータコア２４ｂは永久磁石を含んでいてもよい。

ロータ２４よりも径方向外側に位置するステータ２３は、円筒形状のモータケーシング２２ａの内周と固着するステータコア２３ｂと、ステータコア２３ｂに巻回されるステータコイル２３ｃとを有する。ステータコイル２３ｃの一部は、ステータコア２３ｂから軸線Ｏ方向両端にそれぞれ突出し、その径方向外側部２３ｃｇがモータケーシング２２ａから隙間２３ｓを介して離隔している。

減速部Ｂは、回転軸３５と結合する減速部入力軸２５と、減速部入力軸２５に結合した偏心部材２５ａ，２５ｂと、偏心部材２５ａ，２５ｂに回転自在に保持される公転部材としての曲線板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、外ピン２７の両端を支持する円筒形状の外ピン保持部４５と、外ピン保持部４５の外周を支持する減速部ケーシング２２ｂと、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内ピン３１と、内ピン３１と結合する車輪側回転部材２８と、曲線板２６ａ，２６ｂ同士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ーカラー２９と、内ピン３１の撓みを防止する補強部材６１とを有する。

モータ部Ａから遠い側にある減速部入力軸２５の一端は、軸受６４を介して、後述する車輪側回転部材２８の端部に回転自在に支持される。またモータ部Ａに近い側にある減速部入力軸２５の他端は回転軸３５の一端と結合する。これら両端間の中程で、減速部入力軸２５の外周には、偏心部材２５ａ，２５ｂが形成される。２つの円盤形状の偏心部材２５ａ，２５ｂは、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。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する。

図２を参照して、偏心部材２５ｂの外周には曲線板２６ｂが同軸に取り付けられている。曲線板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て径方向に窪んだ複数の曲線凹部を有し、これら曲線凹部が後述する外ピン２７と係合する。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をそれぞれ受入れる。内ピン３１の外周には円筒形状の内ピンカラー３１ｂが同軸に取り付けられ、内ピンカラー３１ｂは針状ころ軸受３１ａを介して内ピン３１に回転自在に支持される。これにより、内ピンカラー３１ｂは貫通孔３０ａの孔壁面を転走して、内側係合部材が貫通孔３０ａの内周を転がり接触する。また、貫通孔３０ｂは、曲線板２６ｂの中心Ｘに設けられており、曲線板２６ｂの内周になる。曲線板２６ｂは、転がり軸受４１を介して、偏心部材２５ｂの外周に相対回転可能に取り付けられる。

この転がり軸受４１は、偏心部材２５ｂの外周面に嵌合する内輪部材４２と、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（図示省略）とを備え、貫通孔３０ｂの孔壁面を外側軌道面とす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は、ころ４４が転走する内輪部材４２の内側軌道面４２ａを挟んで向かい合う１対の鍔部をさらに有し、ころ４４を１対の鍔部間に保持する。曲線板２６ａについても同様である。

複数の内ピン３１は、軸線Ｏと平行に延び、モータ部Ａから遠い側にある基端で車輪側回転部材２８に共通に支持される。車輪側回転部材２８は、軸線Ｏに沿って延びる軸部２８ｂと、軸部２８ｂの端部に形成されて内ピン３１の基端と結合するフランジ部２８ａとを有する。フランジ部２８ａの端面には、車輪側回転部材２８の回転軸線Ｏを中心とする円周上の等間隔に内ピン３１を固定する穴が形成されている。軸部２８ｂの外周面には、後述する車輪ハブ軸受部Ｃの車輪ハブ３２が固定されている。

フランジ部２８ａから離れた側にある内ピン３１の先端には、補強部材６１が設けられている。補強部材６１は、複数の内ピン３１先端と結合するフランジ形状の円環部６１ｂと、円環部６１ｂの内径部分から軸線Ｏ方向にモータ部Ａへ延びる円筒部６１ｃとを含む。曲線板２６ａ、２６ｂから一部の内ピン３１に負荷される荷重は円環部６１ｂ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。円筒部６１ｃの先端は、オイルポンプ５１と駆動結合する。

曲線板２６ａ，２６ｂの外周と係合する外ピン２７は、減速部入力軸２５の回転軸線Ｏを中心とする円周軌道上に等間隔に複数設けられる。そして、曲線板２６ａ，２６ｂが偏心部材２５ａ，２５ｂに連れ回されて公転運動すると、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。

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に直接保持されていてもよいが、好ましくは減速部ケーシング２２ｂの内壁に嵌合固定されている外ピン保持部４５に保持されている。より具体的には、外ピン２７の軸線方向両端部を外ピン保持部４５に取り付けられた針状ころ軸受２７ａによって回転自在に支持されている。このように、外ピン２７を外ピン保持部４５に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。

インホイールモータ駆動装置２１の軽量化の観点から、ケーシング２２は、アルミ合金やマグネシウム合金等の軽金属で形成する。一方、高い強度が求められる外ピン保持部４５は、炭素鋼で形成するのが望ましい。

車輪ハブ軸受部Ｃは、車輪側回転部材２８に固定連結された車輪ハブ３２と、車輪ハブ３２を回転自在に保持する車輪ハブ軸受３３と、車輪ハブ軸受３３を支持する軸受部ケーシング２２ｃとを備える。車輪ハブ軸受３３は複列アンギュラ玉軸受であって、その外輪が円筒形状の軸受部ケーシング２２ｃの内周に嵌合固定され、その内輪が車輪ハブ３２の外径面に嵌合固定される。車輪ハブ３２は、車輪側回転部材２８の軸部２８ｂを受け入れる円筒形状の中空部３２ａと、中空部３２ａの減速部Ｂから遠い側の軸線Ｏ方向端に形成されたフランジ部３２ｂとを有する。フランジ部３２ｂにはボルト３２ｃによって図示しない駆動輪のロードホイールが連結固定される。

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。

モータ部Ａは、例えば、ステータコイル２３ｃ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、磁性体または永久磁石を含むロータ２４が回転する。これにより、ロータ２４に接続された回転軸３５が回転すると、回転軸３５とともに減速部入力軸２５が回転し、減速部入力軸２５と結合する偏心部材２５ａ，２５ｂが軸線Ｏを中心として偏心運動する。

そうすると曲線板２６ａ，２６ｂはモータ側回転部材の回転軸線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。

貫通孔３０ａに挿通される内ピンカラー３１ｂ外周は、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。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の自転運動のみが車輪側回転部材２８を介して車輪ハブ軸受部Ｃに伝達される。

このとき、軸線Ｏと同軸に配置された車輪側回転部材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。減速部Ｂの減速比は、外ピン２７の数をＺ_Ａ、曲線板２６ａ，２６ｂの波形の数をＺ_Ｂとすると、（Ｚ_Ａ−Ｚ_Ｂ）／Ｚ_Ｂで算出される。図２に示す実施形態では、Ｚ_Ａ＝１２、Ｚ_Ｂ＝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車輪側回転部材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、駆動輪に必要なトルクを伝達することが可能となる。

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。また、外ピン２７を外ピン保持部４５に対して回転自在とし、内ピン３１の曲線板２６ａ，２６ｂに当接する位置に針状ころ軸受３１ａを設けたことにより、摩擦抵抗が低減されるので、減速部Ｂの伝達効率が向上する。

本実施例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、ばね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。

また、本実施例においては、減速部Ｂの曲線板２６ａ，２６ｂを１８０°位相を変えて２枚設けたが、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°位相を変えて設けるとよい。

また、本実施例においては、車輪側回転部材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とで構成される例を示したが、これに限ることなく、減速部Ｂの回転を車輪ハブ３２に伝達可能な任意の構成とすることができる。例えば、曲線板に固定された内ピンと、車輪側回転部材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。

なお、本実施例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から駆動輪に伝達される。したがって、上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、本実施例における作動の説明では、モータ部Ａに電力を供給してモータ部Ａを駆動させ、モータ部Ａからの動力を駆動輪に伝達させたが、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、駆動輪側からの動力を減速部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で発電しても良い。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を駆動させてもよいし、車両に備えられた他の電動機器等の作動に用いてもよい。

次に減速部Ｂの潤滑構造につき、詳しく説明する。

ポンプケーシング２２ｐに設けられて上下方向に延びる吸入油路５２は、オイルポンプ５１の吸入口と減速部Ｂの下部に設けられたオイル溜まり５３とを接続する。ポンプケーシング２２ｐに設けられて上下方向に延びる吐出油路５４は、下端でオイルポンプ５１の吐出口と接続し、上端でモータケーシング２２ａに設けられた冷却油路５５の一端と接続する。冷却油路５５は、モータケーシング２２ａに設けられたウォータージャケット６５と交差する。ウォータージャケット６５は冷却水入口６５ｉと、冷却水入出口６５ｏと、モータ部Ａを周回するよう配設された冷却水路６５ｗを備える。ウォータージャケット６５は軸線油路５７と接続するオイルクーラとして機能し、冷却水入口６５ｉから流入した冷却水は、冷却水路６５ｗを流れる過程でモータ部Ａおよび冷却油路５５を流れる潤滑油を冷却し、冷却水入出口６５ｏから流出する。

冷却油路５５の他端は、モータカバー２２ｔに設けられた連絡油路５６の一端と接続する。連絡油路５６の他端は、管状の回転軸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と接続する。軸線油路５７は、軸線Ｏから偏心部材２５ａ内を径方向外側に向かって延びる潤滑油路５８ａと、軸線Ｏから偏心部材２５ｂ内を径方向外側に向かって延びる潤滑油路５８ｂとに分岐する。潤滑油路５８ａ，５８ｂの径方向外側端は、転がり軸受４１の内輪部材４２を貫通するよう内側軌道面４２ａに設けられた孔４３と接続する。

図３は、ポンプケーシング２２ｐを軸線Ｏ方向からみた状態を模式的に示す説明図である。ポンプケーシング２２ｐの中央に取り付けられ、補強部材６１の円筒部６１ｃによって駆動されるオイルポンプ５１は、例えばサイクロイドポンプで構成され、オイル溜まり５３に貯留した潤滑油を吸入油路５２下端の入口５２ｉから吸入し、吐出油路５４に潤滑油を吐出する。ポンプケーシング２２ｐの下部には、モータケーシング２２ａの内部空間とオイル溜まり５３とを連通する孔５３ｉが設けられる。潤滑油が孔５３ｉからオイル溜まり５３へ流下するよう、孔５３ｉは入口５２ｉよりも上方に設けられている。

潤滑油は、吐出油路５４と冷却油路５５とを順次通過し、冷却油路５５で冷却される。次に潤滑油は、連絡油路５６と、軸線油路５７とを順次通過し、減速部Ｂで潤滑油路５８ａ、５８ｂにそれぞれ分岐して径方向外方へ流れ、偏心部材２５ａに設けられた転がり軸受４１と、偏心部材２５ｂに設けられた転がり軸受４１とをそれぞれ潤滑する。また、潤滑油は遠心力の作用によって径方向外方へ流れるため、曲線板２６ａ、２６ｂと、外ピン２７とをそれぞれ潤滑する。その後、潤滑油は落下して、減速部Ｂの下部に設けられたオイル溜まり５３に貯留する。潤滑油の循環経路は以上のように構成される。

次にモータ部Ａの冷却構造につき、詳しく説明する。

回転軸３５の中央部には軸線油路５７と回転軸３５の外周とを接続する油孔３５ｈが形成される。回転軸３５外周のうち油孔３５ｈが設けられた部分は、ロータコア２４ｂと隙間を介して対向し、かかる隙間は油室８４を形成する。油室８４はロータ押さえ部材２４ｃまで延在する。

図４はロータ押さえ部材２４ｃを取り出して軸線Ｏ方向内側からみた状態を示す背面図であり、図５はロータ押さえ部材２４ｃを軸線Ｏ方向外側からみた正面図であり、図６はロータ押さえ部材２４ｃの縦断面図であり、図７は図６の二点鎖線で示す範囲を拡大して示す図である。ロータ押さえ部材２４ｃはいずれも軸線Ｏ方向に厚みを有する円盤形状であり、ポンプケーシング２２ｐに近い側に配置されるロータ押さえ部材２４ｃは、ロータコア２４ｂと接触する内側面８６と、ポンプケーシング２２ｐと対向する外側面８７を有する。なお、モータカバー２２ｔに近い側に配置されるロータ押さえ部材２４ｃの外側面８７はモータカバー２２ｔと対向する。

ロータ押さえ部材２４ｃの中心には、回転軸３５が貫通するための貫通孔８５が形成される。また、ロータ押さえ部材２４ｃの両面のうちロータコア２４ｂと接触する内側面８６には、貫通孔８５を包囲する環状段差８８を形成する。環状段差８８は、内側面８６よりも窪んでおり、油室８４の軸線Ｏ方向端を形成する。

内側面８６にはさらに、径方向に延びる油溝５９を周方向等間隔に配設する。油溝５９の長さは、図４に示すように周方向で隣り合う油溝５９ｌと油溝５９ｓとで互いに異なる。

図７に示すようにそれぞれの油溝５９の外径端５９ｏには、ロータ押さえ部材２４ｃを貫通する油孔６０を穿設する。油孔６０は外径端５９ｏから斜め外径方向に向かって延在する。油孔６０はいずれも、油溝５９の径方向外側端５９ｏから外側面８７まで軸線Ｏ方向に対し斜め外径方向に第１角度θ_１で延びる。

図５に示すように、短い方の油溝５９ｓと接続する油孔６０の出口は、一点鎖線で示す仮想円γ上に等間隔に配設される。これに対し長い方の油溝５９ｌと接続する油孔６０の出口は、一点鎖線で示され仮想円γよりも大きな仮想円δ上に等間隔に配設される。このように、周方向で隣り合うロータ油路になる油溝５９ｓと油溝５９ｌにおいて、短い方の油溝５９ｓと接続する油孔６０の出口から軸線Ｏまでの距離は短く（第１距離）、長い方の油溝５９ｌと接続する油孔６０の出口から軸線Ｏまでの距離は長い（第２距離）。

内側面８６がロータコア２４ｂと密着することによって油溝５９は管路となり、油室８４と、油孔６０とともにロータ油路を構成する。

ステータ２３の軸線Ｏ方向端と対向するポンプケーシング２２ｐの内壁およびモータカバー２２ｔの内壁は、図１に示すように軸線Ｏ方向に窪んだ曲面２２ｒにそれぞれ形成されている。曲面２２ｒは、油孔６０の出口から吐き出される潤滑油をステータコイル２３ｃの径方向外側部２３ｃｇへ導く案内面である。また曲面２２ｒは、軸線Ｏと中心とするリング状凹部であって、曲面２２ｒの外径部分はステータコイル２３ｃと対向する。

オイルポンプ５１から吐出された潤滑油は、吐出油路５４と、冷却油路５５と、を順次通過し、冷却油路５５で冷却される。次に潤滑油は、連絡油路５６と、軸線油路５７とを順次通過し、油孔３５ｈに分岐して径方向外方へ流れる。次に潤滑油は、油室８４に流れ込み、油室８４の軸線Ｏ方向両端から油溝５９と油孔６０とを順次通過して油孔６０から吐き出される。これよりロータ２４は好適に冷却される。

そして、短い方の油溝５９ｓと接続する油孔６０から吐き出された潤滑油は、矢印αに沿って進み、曲面２２ｒに当たり径方向外側に矢印βに沿って撥ね上げられてステータコイル２３ｃの径方向外側部２３ｃｇに均一に飛散する。そして潤滑油は隙間２３ｓに沿ってステータ２３の軸線Ｏ方向中央部へ流入し、ステータ２３の外径側からステータコア２３ｂを直接冷却することができる。

また、長い方の油溝５９ｌと接続する油孔６０から吐き出された潤滑油は、矢印αに沿って進み、曲面２２ｒに当たり径方向外側に矢印βに沿って撥ね上げられてステータコイル２３ｃの径方向外側部２３ｃｇに均一に飛散する。そして潤滑油は隙間２３ｓに沿ってステータ２３の軸線Ｏ方向中央部へ流入し、ステータ２３の外径側からステータコア２３ｂを直接冷却することができる。

したがって、潤滑油をステータ２３へ均一に供給することが可能になり、ステータ２３を均一に冷却することができる。なお、長い方の油溝５９ｌと接続する油孔６０から潤滑油をステータコイル２３ｃの内径側に直接当ててステータ２３の内径側を均一に冷却してもよい。

ステータ２３に均一に供給された潤滑油は、モータ部Ａの下部に集まり、孔５３ｉから減速部Ｂのオイル溜まり５３へ流下する。そして潤滑油は再びオイルポンプ５１に吸入されてモータ部Ａを循環冷却する。

本実施例によれば、軸線方向一方端に配置された第１ケーシングに相当するポンプケーシング２２ｐと、軸線方向他方端に配置された第２ケーシングに相当するモータカバー２２ｔとを含む。かかる第１ケーシングは凹曲面を形成するとともに軸線Ｏを中心としてリング状に延びる第１リング状凹部としての曲面２２ｒを有し、かかる第２ケーシングは、凹曲面を形成するとともに軸線Ｏを中心としてリング状に延びる第２リング状凹部としての曲面２２ｒを有する。そして、ステータ２３は、かかる第１リング状凹部とかかる第２リング状凹部とに挟まれる空間に位置する。これにより、潤滑油が第１リング状凹部および第２リング状凹部にそれぞれ当たり径方向外側に撥ね上げられてステータ２３の外径側に均一に飛散する。したがって、ステータ２３を軸線Ｏ方向両端から効率よく冷却することができる。

次に本発明の他の実施例になるモータ駆動装置について説明する。他の実施例ではロータ押さえ部材２４ｃの油溝５９の長さがすべて等しく、他の部分の構成はすべて上述した実施例と共通する。図８は他の実施例のロータ押さえ部材２４ｃを取り出して軸線Ｏ方向内側からみた状態を示す背面図であり、図９はロータ押さえ部材２４ｃを軸線Ｏ方向外側からみた正面図であり、図１０はロータ押さえ部材２４ｃの縦断面図である。

油孔６０の出口はすべて、図９に示すように仮想円γ上に等間隔に配置される。油溝５９の長さがすべて等しい実施例であっても、ロータ２４は好適に冷却される。また、油孔６０の出口から吐き出された潤滑油は、矢印αに沿って進み、曲面２２ｒに当たり径方向外側に矢印βに沿って撥ね上げられてステータコイル２３ｃの径方向外側部２３ｃｇに均一に飛散する。したがって、潤滑油をステータ２３へ均一に供給することが可能になり、ステータ２３を均一に冷却することができる。

次に本発明のさらに他の実施例になるモータ駆動装置について説明する。さらに他の実施例ではロータ押さえ部材２４ｃの油溝５９の長さがすべて等しく、周方向で隣り合う油孔６０の延在方向が互いに異なり、他の部分の構成はすべて上述した実施例と共通する。すなわち、周方向で隣り合う一方の油孔６０は、図７に示すように内側面８６から外側面８７まで軸線Ｏ方向に対し斜め外径方向に角度θ_１で延びる。また、周方向で隣り合う他方の油孔６０は、図１１に示すように内側面８６から外側面８７まで斜め外径方向に角度θ_２で延びる。角度θ_２は角度θ_１よりも小さい。

角度θ_１よりも小さい角度θ_２で延びる油孔６０につき具体的に説明すると、ポンプケーシング２２ｐへ指向する油孔６０から吐き出された潤滑油は矢印αに沿って進み、ポンプケーシング２２ｐ内壁の曲面２２ｒに当たり径方向外側に矢印βに沿って撥ね上げられてステータコイル２３ｃの径方向外側部２３ｃｇに均一に飛散する。モータカバー２２ｔへ指向する油孔６０から吐き出された潤滑油も同様に矢印αに沿って進み、モータカバー２２ｔ内壁の曲面２２ｒに当たり矢印βに沿って径方向外側に撥ね上げられてステータコイル２３ｃの径方向外側部２３ｃｇに均一に飛散する。なお、角度θ_２で延びる油孔６０から潤滑油をステータコイル２３ｃに直接当ててステータ２３の内径側を均一に冷却してもよい。

また、角度θ_２よりも大きい角度θ_１で延びる油孔６０につき具体的に説明すると、油孔６０から吐き出された潤滑油も同様に矢印αに沿って進み、モータカバー２２ｔ内壁およびポンプケーシング２２ｐ内壁の曲面２２ｒにそれぞれ当たり径方向外側に矢印βに沿って撥ね上げられてステータコイル２３ｃの径方向外側部２３ｃｇに均一に飛散する。したがって、潤滑油をステータ２３へ均一に供給することが可能になり、ステータ２３を均一に冷却することができる。

次に本発明のさらに他の実施例になるモータ駆動装置について説明する。さらに他の実施例ではロータ押さえ部材２４ｃの厚みが内径側と外径側で異なる。また、潤滑油を濾過するフィルタを備える。他の部分の構成はすべて上述した実施例と共通する。図１２は本発明のさらに他の実施例になるモータ駆動装置を示す縦断面図である。図１３はロータ押さえ部材２４ｃの縦断面図である。図１４はロータ押さえ部材２４ｃを軸線Ｏ方向外側からみた正面図である。図１３に示すように、ロータ押さえ部材２４ｃにおける油孔６０を有する部分の厚みが軸線Ｏ付近の厚みよりも大きい。

ロータ押さえ部材２４ｃの外側面８７は、リング形状の内径部分８７ｉがリング形状の外径部分８７ｏよりも窪んだ形状であり、軸線Ｏを中心とする環状段差８９が形成される。環状段差８９と外径部分８７ｏとの境界部分には面取９０が全周に亘って設けられる。

ロータ２４を回転軸３５に取り付けた状態で、回転軸３５の外周に形成された突出部３５ｔが一方のロータ押さえ部材２４ｃの内径部分８７ｉを支持するとともに、外径部分８７ｏは突出部３５ｔよりも軸線Ｏ方向外側へ張り出す。また、ロータ２４を回転軸３５に取り付けた状態で、回転軸３５の外周に連結固定された抜け止め部材３５ｒが他方のロータ押さえ部材２４ｃの内径部分８７ｉと接触してロータ２４が回転軸３５から抜け出ることを防止するとともに、外径部分８７ｏは抜け止め部材３５ｒよりも軸線Ｏ方向外側へ張り出す。

このようにさらに他の実施例によれば、油孔６０を有する部分のロータ押さえ部材２４ｃの厚みが大きく油孔６０の経路が長くなることから、油孔６０から吐き出される潤滑油の方向を安定させることができる。また油孔６０の出口を曲面２２ｒの近傍に配置して、ステータコイル径方向外側部２３ｃｇを効果的に冷却することができる。

さらに他の実施例は、図１２に示すように、モータカバー２２ｔの中央に貫通孔６８が形成される。貫通孔６８は、軸線油路５７と接続するが、モータカバー２２ｔの外側に着脱可能に取り付けられる蓋部材６７によって封止される。

モータ部Ａにおける軸線油路５７にはフィルタ部材６６が挿入固定される。フィルタ部材６６は、軸線油路５７を流れる潤滑油を濾過することから、減速部Ｂへ清浄な潤滑油を供給することができる。しかも蓋部材６７を取り外すことによってフィルタ部材６６を容易に交換することが可能となり、インホイールモータ駆動装置２１のメンテナンスが容易になる。

図１５はインホイールモータ駆動装置２１の配置レイアウトを示す平面図である。車両の車体１１は、前後左右に４個の車輪を具備する。このうち左輪１２Ｌおよび右輪１２Ｒは駆動輪である。左輪１２Ｌは車両左側に配置されたインホイールモータ駆動装置２１Ｌの車輪ハブ３２と結合する。インホイールモータ駆動装置２１Ｌは図示しないサスペンション装置で車体１１の床下に懸架されている。同様に右輪１２Ｒも車両右側に配置されたインホイールモータ駆動装置２１Ｒの車輪ハブ３２と結合する。インホイールモータ駆動装置２１Ｒも図示しないサスペンション装置で車体１１の床下に懸架されている。インホイールモータ駆動装置２１Ｌ，２１Ｒはいずれも上述したインホイールモータ駆動装置２１であり、車両前後方向に延びる車体１１の中心線に関して対称に配置される。

この配置レイアウトによれば、インホイールモータ駆動装置２１Ｌ，２１Ｒのモータ部Ａが油溝５９、油孔６０、および曲面２２ｒを有することから、左右のインホイールモータ駆動装置２１Ｌ，２１Ｒの冷却効率がともに向上する。

これまでに説明したモータ部Ａは、車輪に直接取り付けられるインホイールモータ駆動装置２１に適用可能である他、車体に搭載されて車輪とドライブシャフトを介して駆動結合される車両モータ駆動装置にも適用可能である。

図１６は上述したモータ部Ａを備えた車両用モータ駆動装置７１の配置レイアウトを示す平面図である。また図１７は同実施例の車両用モータ駆動装置７１を取り出して示す展開断面図である。この実施例につき、上述した実施例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。

左輪１２Ｌは図示しないサスペンション装置で車体１１の床下にそれぞれ懸架されている。左輪１２Ｌの車幅方向内側は、車幅方向に延びるドライブシャフト１３Ｌの車幅方向外側端と結合する。ドライブシャフト１３Ｌの車幅方向内側端は車両用モータ駆動装置７１と駆動結合する。右輪１２Ｒも左輪１２Ｌと同様であり、車両前後方向に延びる車体１１の中心線に関して左右対称に配置される。なお図示はしないが、左側ドライブシャフト１３Ｌと右側ドライブシャフト１３Ｒとの長さを異ならせて、左右非対称に配置してもよい。

車両用モータ駆動装置７１は、モータ部Ａとサイクロイド減速機になる減速部Ｂとをそれぞれ１個ずつ備え、減速部Ｂに隣接配置されたディファレンシャルギヤ装置７２をさらに備える。

ディファレンシャルギヤ装置７２は、リングギヤ７５と、ディファレンシャルギヤケース７６と、ピニオンメートシャフト７７と、１対のピニオンメートギヤ７８，７９と、２個のサイドギヤ８２，８３とを有し、車輪側回転部材２８の回転を左右輪１２Ｌ，１２Ｒへ駆動伝達する差動装置である。

軸線Ｏに沿って延びる車輪側回転部材２８の軸部２８ｂは、フランジ部２８ａ側を軸受７３ａでケーシング２２に回転自在に支持され、先端側を軸受７３ｂでケーシング２２に回転自在に支持される。これら軸受７３ａおよび軸受７３ｂはいずれも転がり軸受である。軸部２８ｂの外周は軸受７３ａおよび軸受７３ｂ間で歯車７４の中心と結合し、歯車７４は車輪側回転部材２８と一体回転する。

歯車７４はディファレンシャルギヤ装置７２のリングギヤ７５と噛合する。リングギヤ７５は、軸受８０，８１を介してケーシング２２に回転自在に支持されたディファレンシャルギヤケース７６の外側に固定されている。ディファレンシャルギヤケース７６内には、その回転軸Ｐに対し直交するようピニオンメートシャフト７７を貫通設置し、このシャフト７７上に１対のピニオンメートギヤ７８，７９を回転自在に支持してディファレンシャルギヤケース７６内に設ける。

ディファレンシャルギヤケース７６内には更に、ピニオンメートギヤ７８，７９間にあってこれらに噛合する１対のサイドギヤ８２，８３を回転自在に配置する。左側のサイドギヤ８２は、左側ドライブシャフト１３Ｌと結合して一体回転する。また右側のサイドギヤ８３は、右側ドライブシャフト１３Ｒと結合して一体回転する。

この車両用モータ駆動装置７１によれば、車両用モータ駆動装置７１のモータ部Ａが油溝５９、油孔６０、および曲面２２ｒを有することから、車両用モータ駆動装置７１の冷却効率が向上する。なお左輪１２Ｌおよび右輪１２Ｒは、前輪または後輪のいずれであってもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、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。

１１ 車体、１２Ｌ 左輪、１２Ｒ 右輪、１３Ｌ，１３Ｒ ドライブシャフト、２１，２１Ｌ，２１Ｒ 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、２２ｐ ポンプケーシング、２２ｔ モータカバー、２２ｒ 曲面、２３ ステータ、２３ｂ ステータコア、２３ｃ ステータコイル、２４ ロータ、２４ｂ ロータコア、２４ｃ ロータ押さえ部材、２５ 減速部入力軸、２５ａ，２５ｂ 偏心部材、２６ａ，２６ｂ 曲線板、２７ 外ピン、２８ 車輪側回転部材、３１ 内ピン、３２ 車輪ハブ、３３ 車輪ハブ軸受、３５ 回転軸、３５ｈ 油孔、５１ オイルポンプ、５３ オイル溜まり、５３ｉ 孔、５５ 冷却油路、５７ 軸線油路、５９ 油溝、６０ 油孔、６１ 補強部材、６５ ウォータージャケット、６６ フィルタ部材、６７ 蓋部材、６８ 貫通孔、７１ 車両用モータ駆動装置、７２ ディファレンシャルギヤ装置、８４ 油室、８５ 貫通孔、８６ 内側面、８７ 外側面、８７ｉ 内径面、８７ｏ 外径面、８８，８９ 環状段差、９０ 面取。

Claims (11)

1. 回転軸と、前記回転軸の外周と結合するロータと、前記ロータよりも径方向外側に位置するステータと、前記回転軸の軸線方向端部を回転自在に支持するケーシングとを備え、
   前記回転軸は、軸線方向に延びる軸線油路を含み、
   前記ロータは、少なくとも径方向に延びるとともに径方向内側端が前記軸線油路と接続し径方向外側端が前記ケーシングへ指向するロータ油路を含み、
   前記ステータの軸線方向端と対向する前記ケーシングの内壁は、前記ロータ油路の径方向外側端から吐き出されるオイルを前記ステータへ導く案内面を有する、モータ駆動装置。
2. 前記案内面は凹曲面である、請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記ケーシングは、軸線方向一方端に配置された第１ケーシングと、軸線方向他方端に配置された第２ケーシングとを含み、
   前記第１ケーシングは、前記凹曲面を形成するとともに軸線を中心としてリング状に延びる第１リング状凹部を有し、
   前記第２ケーシングは、前記凹曲面を形成するとともに軸線を中心としてリング状に延びる第２リング状凹部を有し、
   前記ステータは、前記第１リング状凹部と前記第２リング状凹部とに挟まれる空間に位置する、請求項２に記載のモータ駆動装置。
4. 前記ロータは、軸線方向中央部に位置するロータコアと、軸線方向両端にそれぞれ位置し前記ロータコアを挟持する１対のロータ押さえ部材とを含み、
   前記ロータ押さえ部材は前記ロータ油路として、前記ロータコアと接触する内側面に形成された径方向に延びる油溝と、該油溝の径方向外側端から前記ケーシングと対向する外側面まで軸線方向に対し斜め外径方向に延びてロータ押さえ部材を貫通する油孔とを有する、請求項１〜３のいずれかに記載のモータ駆動装置。
5. 前記ロータ油路は、軸線に対する前記油孔の延在方向角度が所定の第１角度である第１ロータ油路と、軸線に対する前記油孔の延在方向角度が前記第１角度と異なる第２角度である第２ロータ油路とを含む、請求項４に記載のモータ駆動装置。
6. 前記ロータ油路は、軸線からロータ油路の径方向外側端までの距離が所定の第１距離である内径側油路と、軸線からロータ油路の径方向外側端までの距離が前記第１距離よりも大きい第２距離である外径側油路とを含む、請求項４または５に記載のモータ駆動装置。
7. 前記ロータ押さえ部材における前記油孔を有する部分の厚みが軸線付近の厚みよりも大きい、請求項４〜６のいずれかに記載のモータ駆動装置。
8. 前記軸線油路と接続するオイルクーラをさらに備える、請求項１〜７のいずれかに記載のモータ駆動装置。
9. 前記回転軸の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部をさらに備え、
   前記減速部は、前記回転軸と結合するモータ側回転部材と、前記モータ側回転部材の軸線から偏心してモータ側回転部材の一端に結合した円盤形状の偏心部材と、
   内周が前記偏心部材の外周に相対回転可能に取り付けられ、外周が波形曲線で形成されて径方向に窪んだ曲線凹部を周方向等間隔に複数有する曲線板と、
   前記モータ側回転部材の軸線を中心として周方向等間隔に複数配設され、前記偏心部材の回転に伴って前記曲線凹部と係合するとともに前記曲線板を公転および自転させる外側係合部材と、
   前記曲線板のうち外周と前記軸線との間に設けられた孔と係合する内側係合部材と、
   前記内側係合部材と結合し、前記曲線板の自転を取り出す車輪側回転部材とを有し、
   前記モータ側回転部材は前記軸線油路を含み、
   前記偏心部材は前記軸線油路から偏心部材の外周まで延びて前記曲線板を潤滑する潤滑油路を含む、請求項１〜８のいずれかに記載のモータ駆動装置。
10. 請求項９に記載のモータ駆動装置と、前記車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブとを備える、インホイールモータ駆動装置。
11. 請求項９に記載のモータ駆動装置と、前記車輪側回転部材の回転を複数の車輪へ駆動伝達する差動装置とを備え、車両の車体に搭載される車両用モータ駆動装置。

Images