JP2016148411A - 車輪駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 停車から始動開始の時にも潤滑油を供給することができる車輪駆動装置を提供する。【解決手段】 モータ回転軸２４ａを有するモータ部Ａと、モータ回転軸２４ａの回転を減速して出力する減速機Ｂと、モータ部Ａと減速機Ｂを収容するケーシング２２と、ケーシング２２の下方に設けたオイルタンクと、オイルタンクから潤滑油を吸引し、潤滑油をモータ部Ａと減速機Ｂに供給してモータ部Ａと減速機Ｂの潤滑と冷却を行うオイルポンプ４２と、を有し、減速機の出力により車輪を駆動する車輪駆動装置であって、オイルポンプ４２の吐出口からモータ部Ａのケーシングの内側に沿って後方へ延びるケーシング油路と、ケーシング油路に繋がるモータ回転軸２４ａに設けられた内部通路４４とを備え、オイルポンプの吐出口と繋がるケーシング油路の入口側が水平より下に向いて設けられ、ケーシング油路の内部通路４４に繋がる出口側が水平より上に向いて設けられている。【選択図】 図３

Description

この発明は、車輪駆動装置、詳しくは、電気自動車の車輪駆動装置の潤滑構造に関する。

電動モータを駆動源とし、電動モータの回転を減速機により減速して駆動車輪を回転させる車輪駆動装置には、減速機の出力軸の回転を、出力軸上に設けられたハブ輪に伝達して、ハブ輪に支持された駆動車輪を駆動するようにしたインホイールモータ方式と、上記減速機の出力軸にジョイントを介して駆動軸を接続し、駆動軸の回転をハブ輪に伝達して駆動車輪を駆動するオンボード方式とがある。

インホイールモータ方式の構造について説明する。図１２は、従来のインホイールモータ駆動装置の縦断正面図である。インホイールモータ駆動装置１２１は、図１２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機Ｂと、減速機Ｂからの出力を駆動輪に伝える車輪ハブＣとを備える。

上記モータ部Ａおよび減速機Ｂは、ケーシング１２２内に収容されている。ケーシング１２２は、モータ部Ａ側のケーシング１２２ａと、減速機Ｂ側のケーシング１２２ｂとに、仕切壁１２２ｃによって仕切られている。

モータ部Ａは、ケーシング１２２ａの内周面にステータ１２３を設け、このステータ１２３の内周に間隔をおいてロータ１２４を設けたラジアルギャップタイプのものを使用している。

ロータ１２４は、モータ軸１２４ａを中心部に有し、そのモータ軸１２４ａは減速機Ｂの入力軸１３０と接続して減速機Ｂのケーシング１２２ｂ内に挿入され、軸受１２５ａ、１２５ｂによってケーシング１２２ａに対して回転自在に支持されている。

減速機Ｂのケーシング１２２ｂには、下部に潤滑油のオイルタンク１４１が設けられ、オイルタンク１４１内の潤滑油をオイルポンプ１４２によって吸い込み、モータ部Ａと減速機Ｂに潤滑油を分配し、潤滑と冷却を行っている（特許文献１）。

潤滑油をモータ部Ａおよび減速機Ｂの内部に供給する給油通路は、モータ部Ａの回転を減速する減速機Ｂの出力回転を利用して駆動されるオイルポンプ１４２の吐出口からケーシング１２２ａの外径部の内側に沿って後方へと延びる外径部流路１４３ａと、リアカバー１２２ｄに設けられたリアカバー流路１４３ｂと、モータ軸１２４ａの内部通路１４４と、減速機Ｂの入力軸１３０の内部通路１４５を経て、減速機Ｂのケーシング１２２ｂ内に至る通路、モータ軸１２４ａの内部通路１４４に設けられた半径方向の油孔１４４ａからモータ部Ａのケーシング１２２ａ内、入力軸１３０に設けられた半径方向の油孔１３０ａから減速機Ｂのケーシング１２２ｂ内へと導かれ、減速機Ｂのケーシング１２２ｂの下方のオイルタンク１４１からオイルポンプ１４２の吸入口に至る吸込通路１４６とにより構成される、いわゆる軸心給油方式が採用されている。

そして、モータ部Ａのケーシング１２２ａ内に飛散した潤滑油は、各部を冷却および潤滑を行った後、ケーシング１２２ａ内壁をつたって下部に集まり、連通孔１４８よりオイルタンク１４１に還流する。

また、減速機Ｂのケーシング１２２ｂ内に飛散した潤滑油は、各部を潤滑および冷却を行った後、ケーシング１２２ｂ内壁をつたって下部に集まり、ケーシング１２２ｂの下部に設けられた排出口１４９よりオイルタンク１４１に還流する。

ところで、オイルポンプ１４２としては、電動モータＡや減速機Ｂの出力回転を利用して駆動する、例えば、サイクロイドポンプを使用するものがある（特許文献１参照）。図１２の例では、オイルポンプ１４２を減速機Ｂの出力回転によって駆動している。

この内部の回転力によって駆動するオイルポンプ１４２を使用する場合、外部からの駆動力（電源等）を必要としないメリットがある。

図１３は、図１２のＥ−Ｅ線での断面図であり、図１３に示すように、オイルポンプ１４２の吐出口１７６から外径部流路１４３ａに繋がる吐出通路１４７は、吐出口１７６から垂直に上方向に延びている。そして、オイルポンプ１４２の吸入口１７５への吸入通路１４６は、吐出通路１４７と垂直線上に位置し、下方向に延びている。

吐出通路１４７は、垂直に上方向に延びて配置されているために、潤滑油を押し上げる距離が長くなり、そのためロスが大きくなる。

特開２００６−２４０４２９号公報

オイルポンプ１４２は、電動モータＡや減速機Ｂの出力回転を利用して駆動するので、オイルポンプ１４２の回転数は駆動状態によって決まる。このため、停車から始動開始の時には、オイルポンプ１４２の回転数が低く、十分な負圧が発生せず、潤滑油を吐出通路１４７に押し上げるのに時間がかかり、潤滑開始まで時間がかかってしまうという問題があった。潤滑油が供給されない無潤滑状態で長時間走行、例えば、極めて低速で、登坂走行などの高トルクの走行を行うと、最悪の場合、焼き付きや回転部がロックするなどの問題が懸念される。

そこで、この発明は、停車から始動開始の時にも潤滑油を供給することができると共に、オイルポンプの負荷を減らし電費が向上する車輪駆動装置を提供しようとするものである。

上記の課題を解決するため、この発明においては、回転を出力するモータ回転軸を有するモータ部と、モータ回転軸の回転を減速して出力する減速機と、前記モータ部と減速機を収容するケーシングと、ケーシングの下方に設けたオイルタンクと、インナーロータの回転により前記オイルタンクから潤滑油を吸引し、潤滑油をモータ部と減速機に供給してモータ部と減速機の潤滑と冷却を行うオイルポンプとを有し、減速機の出力により車輪を駆動する車輪駆動装置であって、前記オイルポンプの吐出口から前記モータ部のケーシングの内側に沿って後方へ延びるケーシング油路と、前記ケーシング油路に繋がる前記モータ回転軸に設けられた内部通路とを備え、前記オイルポンプの吐出口と繋がるケーシング油路の入口側が水平より下に向いて設けられ、前記ケーシング油路の前記内部通路に繋がる出口側が水平より上に向いて設けられていることを特徴とする。

また、前記ケーシング油路は、インナーロータの回転軸心より下方に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両駆動装置。

また、前記ケーシング油路は、車両の進行方向前側に配置すればよい。

前記オイルポンプは、前記モータ部の回転又は減速機の回転により駆動するように構成すればよい。

また、前記オイルポンプは、サイクロイドポンプを使用することができる。

前記オイルポンプにサイクロイドポンプを用いる場合、回転軸に、オイルポンプとして駆動する回転方向に回転軸が回転する場合にのみ回転を伝達するワンウェイクラッチを設けるとよい。

この発明に係る車両駆動装置においては、オイルポンプの吐出口に接続される吐出通路の入口側が水平より下向きに向いて設けられ、吐出通路は斜め下方に延びて配置しているので、オイルポンプの吐出口から吐出される潤滑油は下向きに送られることになり、大きな負圧を必要とせず、直ちに潤滑油をケーシング油路からモータ部、減速機に潤滑油を供給することができる。さらに、オイルポンプの負荷も減るので電費を向上させることができる。

この発明の実施形態に係る車両駆動装置としてのインホイールモータ駆動装置を備えた駆動輪の正面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 図２のＣ−Ｃ線断面図である。 図２のＤ−Ｄ線断面図である。 減速機の拡大縦断面図である。 図３のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った縦断側面図である。 オイルポンプの拡大図である。 （ａ）はワンウェイクラッチの動力伝達状態を示し、（ｂ）はワンウェイクラッチの動力遮断状態を示す概略図である。 図１の駆動輪を有する電気自動車の概略平面図である。 図１０の電気自動車を後方から見た図である。 従来例を示す縦断正面図である。 図１２のＥ−Ｅ線断面図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置からなる車両駆動装置を備えた電気自動車１１は、図１０に示すように、シャーシ１２と、操舵輪としての前輪１３と、駆動輪（後輪）１４と、左右の駆動輪１４それぞれに駆動力を伝達するインホイールモータ駆動装置２１とを備える。駆動輪１４は、図１１に示すように、シャーシ１２のホイールハウジング１２ａの内部に収容され、懸架装置（サスペンション）１２ｂを介してシャーシ１２の下部に固定されている。インホイールモータ駆動装置２１の搭載形態としては、図１０、１１で示した後輪駆動方式の他に、前輪駆動方式でも四輪駆動方式のいずれでも構わない。

懸架装置１２ｂは、左右に伸びるサスペンションアームによって駆動輪１４を支持すると共に、コイルスプリングとショックアブソーバとを含むストラットによって、駆動輪１４が地面から受ける振動を吸収してシャーシ１２の振動を抑制する。さらに、左右のサスペンションアームの連結部分には、旋回時等に車体の傾きを抑制するスタビライザが設けられる。なお、懸架装置１２ｂは、路面の凹凸に対する追従性を向上し、駆動輪の駆動力を効率良く路面に伝達するために、左右の車輪を独立して上下させることができる独立懸架式とするのが望ましい。

この電気自動車１１は、ホイールハウジング１２ａ内部に、左右の駆動輪１４をそれぞれ駆動するインホイールモータ駆動装置２１を設けることによって、シャーシ１２上にモータ、ドライブシャフト、およびデファレンシャルギヤ機構等を設ける必要がなくなるので、客室スペースを広く確保でき、かつ、左右の駆動輪の回転をそれぞれ制御することができるという利点を備えている。

図１は、駆動輪１４を示す正面図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図、図３は、図１のＢ−Ｂ線断面図である。この図３は、水平方向より斜め３０度でインホイールモータ駆動装置２１を切断した状態を示し、進行方向に向かって前方が低く傾斜した状態である。なお、図１および図２では、水平方向が理解しやすいように模式的に車輪が接地する地面を図示している。

図１及び図２に示すように、駆動輪１４は、ホイール１４ａの内部にインホイールモータ駆動装置２１が設けられ、ホイール１４ａにタイヤ１４ｂが装着されている。

インホイールモータ駆動装置２１は、図２及び図３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機Ｂと、減速機Ｂからの出力を駆動輪１４に伝える車輪ハブＣとを備え、モータ部Ａと減速機Ｂとはケーシング２２に収納されて、図１１に示すように電気自動車１１のホイールハウジング１２ａ内に取り付けられる。上記モータ部Ａおよび減速機Ｂは、ケーシング２２内に収容されている。

車輪ハブＣは、出力軸３３に固定連結されたホイール１４ａを取付ける車輪取付けフランジ部８４を有する。車輪取付けフランジ部８４に設けられた車輪取付けボルト１４ｃによってホイール１４ａが固定連結される。車輪取付けフランジ部８４とホイール１４ａの間には、ブレーキディスク１５が装着されている。

インホイールモータ駆動装置２１について、図２及び図３を参照して更に説明する。

上記モータ部Ａおよび減速機Ｂは、ケーシング２２内に収容されている。ケーシング２２は、モータ部Ａ側のケーシング２２ａと、減速機Ｂ側のケーシング２２ｂと、ケーシング２２ａと２２ｂを仕切る仕切壁２２ｃと、このケーシング２２の後面に装着されるリアカバー２２ｄとによって形成されている。

仕切壁２２ｃの中心にはモータ部Ａのモータ回転軸２４ａを挿通する貫通部が形成されている。減速機Ｂ側のケーシング２２ｂの前方壁には、出力軸３３を挿通する貫通部が形成されている。この減速機Ｂ側のケーシング２２ｂの前方壁に設けられた貫通部と出力軸３３との間にシール付き転がり軸受９０を設け、車輪ハブＣの交換時に、減速機Ｂ内の潤滑油の漏れ出しを防止し、また、減速機Ｂ内へのゴミの侵入を防止している。モータ部Ａの仕切壁２２ｃには、オイルポンプ４２が設けられている。

モータ部Ａは、ケーシング２２ａの内周面にステータ２３を設け、このステータ２３の内周に間隔をおいてロータ２４を設けたラジアルギャップタイプのものを使用している。

ロータ２４は、モータ回転軸２４ａを中心部に有し、そのモータ回転軸２４ａは減速機Ｂの入力軸３０と接続して減速機Ｂのケーシング２２ｂ内に挿入され、軸受２５ａ、２５ｂによってケーシング２２に対して回転自在に支持されている。

減速機Ｂのケーシング２２ｂには、下部に潤滑油のオイルタンク４１が設けられ、オイルタンク４１内の潤滑油を吸込通路４６を経てオイルポンプ４２によって吸い込み、モータ部Ａと減速機Ｂに潤滑油を供給し、潤滑と冷却を行っている。

インホイールモータ駆動装置２１の潤滑油路は、オイルポンプ４２の吐出口から吐出通路４８を経てケーシング２２ａの内側に沿って後方へと延びる外径部の給油通路４３ａと、ケーシング２２ａの背面のリアカバー２２ｄに設けられたリアカバー通路４３ｂと、モータ回転軸２４ａの内部通路４４と、減速機Ｂの入力軸３０の内部通路４５と、減速機Ｂのケーシング２２ｂの下部に設けた排出口４９と、減速機Ｂのケーシング２２ｂの底部の下方のオイルタンク４１の吐出口からオイルポンプ４２の吸入口に至る吸込通路４６とにより主に構成される。この実施形態では、吐出通路４８と、給油通路４３ａと、リアカバー通路４３ｂによりケーシング油路が構成されている。

そして、オイルポンプ４２によって供給される潤滑油は、モータ回転軸２４ａの内部通路４４に設けられた半径方向の油孔４４ａから遠心力およびオイルポンプ４２の圧力によって飛散し、飛沫となった潤滑油がモータ部Ａのケーシング２２ａ内に導かれる。モータ部Ａのケーシング２２ａ内に飛散した潤滑油は、各部を冷却および潤滑を行った後、ケーシング２２ａ内壁をつたって下部に集まり、仕切壁２２ｃに設けられた連通孔４７よりオイルタンク４１に還流する。

また、減速機Ｂの入力軸３０の内部通路４５にも半径方向に油孔４５ａ、４５ｂが設けられ、この油孔４５ａ、４５ｂから遠心力およびオイルポンプ４２の圧力によって潤滑油が飛散し、減速機Ｂ内を潤滑及び冷却する、いわゆる軸心給油方式が採用されている。減速機Ｂのケーシング２２ｂ内に飛散した潤滑油は、各部を潤滑および冷却を行った後、ケーシング２２ｂ内壁をつたって下部に集まり、ケーシング２２ｂの下部に設けられた排出口４９よりオイルタンク４１に還流する。

次に、図４及び図５を参照して、インホイールモータ駆動装置２１の潤滑油路について更に説明する。図４は、図２のＣ−Ｃ線断面図、図５は、図２のＤ−Ｄ線断面図である。

図４に示すように、オイルポンプ４２の吐出口７６に接続される吐出通路４８の入口側が水平より下向きに向いて設けられ、吐出通路４８は斜め下方に延び、下側に位置する外径部の給油通路４３ａに接続されている。オイルポンプ４２の吸入口７５に至る吸込通路４６は、下方から上方に向かって垂直方向に延びて接続されている。

図５に示すように、モータ回転軸２４ａに設けられた内部通路４４に接続されるリアカバー通路４３ｂは、モータ回転軸２４ａの内部通路４４に繋がる出口側が水平より上に向いて設けられている。すなわち、給油通路４３ａから斜め上方にリア−カバー通路４３ｂが延び、内部通路４４に繋がる出口側が水平より上に向いて配置されている。

図４及び図５に示すように、吐出通路４８と、給油通路４３ａと、リアカバー通路４３ｂとからなるケーシング油路は、オイルポンプ４２の回転軸心、すなわち、インナーロータの回転軸心より下方に設けられている。

上記のように、オイルポンプ４２の吐出口７６に接続される吐出通路４８の入口側が水平より下向きに向いて設けられ、吐出通路４８は斜め下方に延びて配置しているので、オイルポンプ４２の吐出口７６から吐出される潤滑油は下向きに送られることになる。この結果、大きな負圧を必要とせず、直ちに潤滑油をケーシング油路からモータ回転軸２４ａの内部通路４４に送り込まれ、モータ部Ａ、減速機Ｂに潤滑油が供給される。また、吐出通路４８と、給油通路４３ａと、リアカバー通路４３ｂとからなるケーシング油路は、オイルポンプ４２のインナーロータの回転軸心より下方に設けられているので、潤滑油を上方向に押し上げる距離が短くなるので、オイルポンプ４２の負荷が減り、電費が向上する。そして、ケーシング油路の上下方向の距離が短く、潤滑油が保持できることを考慮すると、吐出通路４８、リアカバー通路４３ｂは水平より３０度の角度で斜めに配置するとよい。

また、図４に示すように、給油通路４３ａは進行方向前側の位置に配置されるので、この中を通過する潤滑油を効率よく冷却することができる。吐出通路４８と、給油通路４３ａと、リアカバー通路４３ｂとからなるケーシング油路は、オイルポンプ４２のインナーロータの回転軸心より下方に設けることで、ケーシング油路内の潤滑油が下方に落ちることも抑制でき、長時間停止した状態から始動を開始したときにも、潤滑油を各摺動部に直ちに供給することができ、摺動面の摩耗を防ぐことができる。

長時間停車後は油が落ち切り、摺動面が油膜切れ状態になる。潤滑油が供給されるまでの間は摺動面が金属接触するため損傷のリスクが高まるが、その間の時間を短縮することで損傷のリスクを減らすことができる。

この実施形態のオイルポンプ４２は、図８に示すように、減速機Ｂの出力回転を利用して回転するインナーロータ７２と、インナーロータ７２の回転に伴って従動回転するアウターロータ７３と、ポンプ室７４と、オイルポンプの吸込通路４６に連通する吸入口７５と、ケーシング２２ａに形成された吐出通路４８に連通する吐出口７６とを備えるサイクロイドポンプである。

インナーロータ７２は、外径面にサイクロイド曲線で構成される歯形を有する。具体的には、歯先部分７２ａの形状がエピサイクロイド曲線、歯溝部分７２ｂの形状がハイポサイクロイド曲線となっている。このインナーロータ７２は、ワンウェイクラッチ６０を介して減速機Ｂの出力軸３３によって回転する。具体的には、出力軸３３に接続されたポンプ駆動軸３３ｃによってワンウェイクラッチ６０を介してインナーロータ７２が回転する。

アウターロータ７３は、内径面にサイクロイド曲線で構成される歯形を有する。具体的には、歯先部分７３ａの形状がハイポサイクロイド曲線、歯溝部分７３ｂの形状がエピサイクロイド曲線となっている。このアウターロータ７３は、仕切壁２２ｃに設けられたポンプケース７７ａに回転自在に支持されている。

インナーロータ７２は、回転中心ｃ１を中心として回転する。一方、アウターロータ７３は、インナーロータの回転中心ｃ１と異なる回転中心ｃ２を中心として回転する。また、インナーロータ７２の歯数をｎとすると、アウターロータ７３の歯数は（ｎ＋１）となる。なお、この実施形態においては、ｎ＝５としている。

インナーロータ７２とアウターロータ７３との間の空間には、複数のポンプ室７４が設けられている。そして、インナーロータ７２が減速機Ｂの出力軸３３の回転を利用して回転すると、アウターロータ７３は従動回転する。このとき、インナーロータ７２およびアウターロータ７３はそれぞれ異なる回転中心ｃ１、ｃ２を中心として回転するので、ポンプ室７４の容積は連続的に変化する。これにより、吸入口７５から流入した潤滑油が吐出口７６から吐出通路４８に圧送される。

図１〜図３に示す実施形態においては、オイルポンプ４２のインナーロータ７２とポンプ駆動軸３３ｃとの間に、バック走行（逆回転）時にポンプ駆動軸３３ｃの伝達を遮断するワンウェイクラッチ６０を設けている。オイルポンプ４２にサイクロイドポンプを使用している場合は、バック走行（逆回転）時に、吸入・吐出方向が逆転するため、油路内の潤滑油が逆流するので、ワンウェイクラッチ６０を設けて、バック走行（逆回転）時には、オイルポンプ４２が駆動しないようにしている。

図９（ａ）はワンウェイクラッチの動力伝達状態を示し、図９（ｂ）はワンウェイクラッチの動力遮断状態を示している。

図９（ａ）（ｂ）のワンウェイクラッチは一般にローラタイプと呼ばれるものであり、主に外輪６１、ローラ６２、スプリング６３及び保持器６４からなる。外輪６１の外周面はオイルポンプ４２のインナーロータ７２の内周面に嵌入され、外輪６１はオイルポンプ４２のインナーロータ７２と一体回転する。外輪６１の内周面には所定のカム面が形成されている。ポンプ駆動軸３３ｃの外周面と外輪６１の内周面（カム面）との間には環状の隙間が設けられ、そこにローラ６２とスプリング６３とのセットが複数配設されている。またこれらが保持器６４に保持されている。各スプリング６３は、各ローラ６２を周方向一方側に付勢している。

ポンプ駆動軸３３ｃが外輪６１に対して時計回り方向に回転しようとすると、スプリング６３のばね力により、ローラ６２が外輪６１の内周面（カム面）の噛み合い位置に進み、外輪６１の内周面（カム面）とローラ６２とのくさび作用でポンプ駆動軸３３ｃの回転が外輪６１に伝達され、オイルポンプ４２のインナーロータ７２が回転する。

反対に、ポンプ駆動軸３３ｃが外輪６１に対して反時計回り方向に回転すると、ポンプ駆動軸３３ｃは外輪６１に対して相対的に回転することになり、ローラ６２は外輪６１の内周面（カム面）から離れ、外輪６１はポンプ駆動軸３３ｃに対して空転し、ポンプ駆動軸３３ｃの回転力が遮断され、オイルポンプ４２のインナーロータ７２は回転しない。

以上のように、ワンウェイクラッチ６０は、ポンプ駆動軸３３ｃの回転方向によって、ＯＮ−ＯＦＦの切り換えが行われ、オイルポンプ４２の回転をオイルタンク４１から潤滑油を吸い込む方向の回転だけを許容する。この結果、バック時には、オイルポンプ４２の回転は停止し、油路内の潤滑油が空になることを防ぐことができる。

なお、上記ワンウェイクラッチ６０では、カム面を外輪６１の内周面に設けた例を示したが、ポンプ駆動軸３３ｃの外周面にカム面を設けて外輪６１の内周面を円筒面に形成してもよい。更に、ローラタイプ以外のワンウェイクラッチを用いてもよい。

サイクロイド式の減速機Ｂは、図２、図３、図６及び図７に示すように、入力軸３０に設けられた偏心軸部３０ａ、３０ｂによって２枚の曲線板３１を回転自在に支持し、それらの曲線板３１の外周に形成された波形歯形３１ａを減速機Ｂのケーシング２２ｂの内側に配設された外ピン３２に噛合し（図６参照）、上記入力軸３０の回転により曲線板３１を偏心揺動運動させ、その曲線板３１の自転を入力軸３０と同軸上に配置された出力軸３３から出力し、車輪ハブＣを回転させている。

減速機Ｂのケーシング２２ｂの内側に配設された外ピン３２の数は、曲線板３１の外周の波形歯形３１ａより多い。

外ピン３２は、図６に示すように、減速機Ｂのケーシング２２ｂの内径面に隙間を介して位置する外ピンハウジング５０に支持されている。外ピンハウジング５０は、減速機Ｂのケーシング２２ｂに対してアウター側とインナー側に、フローティングボルト（図示省略）によってフローティング支持されている。

入力軸３０は、図２及び図３に示すように、その一端部がスプライン嵌合（セレーション嵌合を含む。以下同じ）によりロータ２４のモータ回転軸２４ａに接続されてモータ部Ａにより回転駆動されるようになっており、その他端部に偏心軸部３０ａ、３０ｂが設けられている。

偏心軸部３０ａ、３０ｂは、図６に示すように、入力軸３０の軸方向に一対設けられている。その一対の偏心軸部３０ａ、３０ｂは、円筒状外径面の中心が周方向に１８０°位相がずれるようにして設けられ、その一対の偏心軸部３０ａ、３０ｂのそれぞれの外径面に転がり軸受３４が嵌合されている。

偏心軸部３０ａ、３０ｂには、油孔４５ａ、４５ｂ、４５ｃが設けられ、この油孔４５ａ、４５ｂ、４５ｃから入力軸３０の内部通路４５を通る潤滑油が飛散し、各部の転動面、摺動面を潤滑する。

一対の偏心軸部３０ａ、３０ｂを設けた入力軸３０には、一対の偏心軸部３０ａ、３０ｂを挟むように一対のカウンタウェイト３５を、周方向に１８０°位相をずらして設けている。

曲線板３１は、図７に示すように、転がり軸受３４によって入力軸３０に回転自在に支持され、その外周に形成された波形歯形３１ａはトロコイド曲線歯形とされている。曲線板３１には、回転軸心を中心とする一つの円上に複数のピン孔３６が等間隔に形成され、軸方向に並ぶ一対のピン孔３６のそれぞれに内ピン３７が余裕をもって挿入され、その内ピン３７に回転自在に支持された針状ころ軸受３７ａの外周一部がピン孔３６の内周一部に接触している。

減速機Ｂは、図６に示すように、偏心軸部３０ａ、３０ｂに回転自在に保持される公転部材としての２枚の曲線板３１と、曲線板３１の外周部の波形歯形３１ａに係合する複数の外ピン３２と、曲線板３１の自転運動を出力する出力軸３３と、２枚の曲線板３１の隙間に取り付けられてこれら曲線板３１の端面に当接して曲線板３１の傾きを防止するセンターカラー３８とを備える。

図２及び図３に示すように、出力軸３３は、フランジ部３３ａと軸部３３ｂとを有する。フランジ部３３ａには、出力軸３３の回転軸線を中心とする円周上に、内ピン３７が等間隔に固定されている。軸部３３ｂの外径面には、図３に示すように、セレーション（またはスプライン）によりトルク伝達可能な状態で車輪ハブＣが設けられている。図３に示すように、複数の内ピン３７を介しフランジ部３３ａとスタビライザ３３ｄが連結され、出力軸３３とスタビライザ３３ｄは一体に回転する。スタビライザ３３ｄのモータ部Ａ側の端部には、オイルポンプ４２のインナーロータ７２に接続するポンプ駆動軸３３ｃが設けられている。

外ピン３２は、入力軸３０の回転軸線の円周軌道上に等間隔に設けられる。そして、曲線板３１が公転運動すると、外周の波形歯形３１ａ（図７参照）と外ピン３２とが係合して、曲線板３１に自転運動を生じさせる。

図２及び図３に示すように、出力軸３３のフランジ部３３ａの内径面と入力軸３０の外径面とは、転がり軸受９１を介して相対的に回転可能に支持されている。

曲線板３１は、出力軸３３の対向するフランジ部３３ａおよびスタビライザ３３ｄの間に組み込まれている。また、出力軸３３の対向するフランジ部３３ａおよびスタビライザ３３ｄには、組み込まれた曲線板３１のピン孔３６を貫通する内ピン３７の両端が支持されている。

図６に示すように、出力軸３３の対向するフランジ部３３ａおよびスタビライザ３３ｄに支持された複数の内ピン３７は、入力軸３０の回転軸線を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられ、曲線板３１との摩擦抵抗を低減するために、２枚の曲線板３１の各ピン孔３６の内壁面に当接する位置に針状ころ軸受３７ａがそれぞれ設けられている。ピン孔３６の内径寸法は、内ピン３７の外径寸法（「針状ころ軸受３７ａを含む最大外径」を指す。以下同じ。）より所定分大きく設定されている。

車輪ハブＣは、図２及び図３に示すように、出力軸３３の軸部３３ｂの外径面にセレーション（またはスプライン）によりトルク伝達可能な状態で嵌合連結された内輪部材８１と、内輪部材８１をケーシング２２ｂに対して回転自在に保持する外輪部材８２とを備える。内輪部材８１と外輪部材８２とは複列アンギュラ玉軸受を構成し、内輪部材８１と外輪部材８２の間に複列の転動体８３を設置している。内輪部材８１には、車輪取付けフランジ部８４が一体に設けられている。

外ピン３２は、ケーシング２２ｂに直接保持されているわけではなく、図３及び図６に示すように、ケーシング２２ｂの内径面にフローティング状態に支持された外ピンハウジング５０に保持されている。

インホイールモータ駆動装置２１においては、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し、高い強度が求められる外ピンハウジング５０は、鋼で形成するのが望ましい。

また、サイクロイド式の減速機Ｂの潤滑は、オイルポンプ４２から供給された潤滑油が、入力軸３０の内部通路４５を通り、偏心軸部３０ａ、３０ｂに設けた油孔４５ａ、４５ｂ、４５ｃから飛散し飛沫となって、また、外ピンハウジング５０の内部に溜まった潤滑油が、曲線板３１の回転で掻き上げられ飛沫となって、各部の転動面、摺動面を潤滑する。潤滑油は、モータ部Ａと減速機Ｂ内の潤滑と冷却を行った後、減速機Ｂのケーシング２２ｂの排出口４９と、減速機Ｂのケーシング２２ｂとモータ部Ａのケーシング２２ａとの間の仕切壁２２ｃに設けられた連通孔４７からオイルタンク４１に排出される。

上記構成のインホイールモータ駆動装置２１のモータ部Ａは、図２及び図３に示すように、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生じる電磁力を受けて、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２４ａが回転すると、曲線板３１はモータ回転軸２４ａの回転軸線を中心として公転運動する。このとき、外ピン３２が、曲線板３１の曲線形状の波形歯形と転がり接触するよう係合して、曲線板３１をモータ回転軸２４ａの回転とは逆向きに自転運動させる。

曲線板３１のピン孔３６に挿通する内ピン３７は、ピン孔３６の内径よりも十分に細く、曲線板３１の自転運動に伴ってピン孔３６の内壁面と当接する。これにより、曲線板３１の公転運動が内ピン３７に伝わらず、曲線板３１の自転運動のみが出力軸３３を介して車輪ハブＣに伝達される。

このとき、回転軸線と同軸に配置された出力軸３３は、減速機Ｂの出力軸として曲線板３１の自転を取り出し、モータ回転軸２４ａの回転が減速機Ｂによって減速されて出力軸３３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機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３２を外ピンハウジング５０に対して回転自在とし、内ピン３７の曲線板３１に当接する位置に針状ころ軸受３７ａを設けたことにより、摩擦抵抗が低減されるので、減速機Ｂの伝達効率が向上する。

前記の実施形態においては、減速機Ｂの曲線板３１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、前記の実施形態において、曲線板３１を支持する転がり軸受３４として円筒ころ軸受の例を示したが、これに限ることなく、例えば、すべり軸受、深溝玉軸受、円錐ころ軸受、針状ころ軸受、自動調心ころ軸受、アンギュラ玉軸受、４点接触玉軸受等、すべり軸受であるか転がり軸受であるかを問わず、転動体がころであるか玉であるかを問わず、さらには複列か単列かを問わず、あらゆる軸受を適用することができる。また、その他の場所に配置される軸受についても、同様に任意の形態の軸受を採用することができる。

前記の実施形態においては、モータ部Ａに、ケーシング２２ａに固定されるステータ２３と、ステータ２３の内側に径方向の隙間を空けて対面する位置に配置されるロータ２４とを備えるラジアルギャップモータを採用した例を示したが、これに限ることなく、任意の構成のモータを適用可能である。例えばステータとロータとが軸方向に開いた隙間を介して対向配置されるアキシアルギャップモータであってもよい。

また、前記の実施形態においては、オイルポンプ４２は、減速機Ｂの出力回転を利用してインナーロータ７２が回転する例を示したが、これに限ることなく、モータ部Ａのロータ２４の回転を利用してインナーロータが回転するオイルポンプであってもよい。また、ポンプ回転軸３３ｃとインナーロータ７２との間にワンウェイクラッチ６０を介した実施形態を示したが、ワンウェイクラッチ６０は必ずしも必要としない。

また、前記の実施形態においては、インホイールモータ方式にこの発明を適用した例につき説明したが、減速機の出力軸にジョイントを介して駆動軸を接続し、その駆動軸の回転をハブ輪に伝達して駆動車輪を駆動するオンボード方式にも、この発明を適用することができる。

さらに、この発明に係る電気自動車用駆動装置を搭載した電気自動車は、後輪を駆動輪としてもよく、また、前輪を駆動輪としてもよく、４輪駆動車であってもよい。なお、本明細書中で「電気自動車」とは、電力から駆動力を得る全ての自動車を含む概念であり、例えば、ハイブリッドカー等をも含むものとして理解すべきである。

また、上記の各実施形態においては、減速機Ｂにサイクロイド減速機構を採用したインホイールモータ駆動装置２１の例を示したが、これに限ることなく、任意の減速機構を採用することができる。例えば、遊星歯車減速機構や平行軸歯車減速機構等が該当する。

１１ ：電気自動車
１２ ：シャーシ
１２ａ ：ホイールハウジング
１２ｂ ：懸架装置
１３ ：前輪
１４ ：駆動輪
１４ａ ：ホイール
１４ｂ ：タイヤ
１４ｃ ：車輪取付けボルト
１５ ：ブレーキディスク
２１ ：インホイールモータ駆動装置
２２ ：ケーシング
２２ａ ：ケーシング
２２ｂ ：ケーシング
２２ｃ ：仕切壁
２２ｄ ：リアカバー
２３ ：ステータ
２４ ：ロータ
２４ａ ：モータ回転軸
２５ａ ：軸受
２５ｂ ：軸受
３０ ：入力軸
３０ａ ：偏心軸部
３０ｂ ：偏心軸部
３１ ：曲線板
３１ａ ：波形歯形
３２ ：外ピン
３３ ：出力軸
３３ａ ：フランジ部
３３ｂ ：軸部
３３ｃ ：ポンプ駆動軸
３３ｄ ：スタビライザ
３４ ：転がり軸受
３５ ：カウンタウェイト
３６ ：ピン孔
３７ ：内ピン
３７ａ ：軸受
３８ ：センターカラー
４１ ：オイルタンク
４２ ：オイルポンプ
４３ａ ：給油通路
４３ｂ ：リアカバー通路
４４ ：内部通路
４４ａ ：油孔
４５ ：内部通路
４５ａ ：油孔
４５ｂ ：油孔
４５ｃ ：油孔
４６ ：吸込通路
４７ ：連通孔
４８ ：吐出通路
４９ ：排出口
５０ ：外ピンハウジング
６０ ：ワンウェイクラッチ
６１ ：外輪
６２ ：ローラ
６３ ：スプリング
６４ ：保持器
７２ ：インナーロータ
７２ａ ：歯先部分
７２ｂ ：歯溝部分
７３ ：アウターロータ
７３ａ ：歯先部分
７３ｂ ：歯溝部分
７４ ：ポンプ室
７５ ：吸入口
７６ ：吐出口
７７ａ ：ポンプケース
８１ ：内輪部材
８２ ：外輪部材
８３ ：転動体
８４ ：車輪取付けフランジ部
９０ ：シール付き転がり軸受
９１ ：転がり軸受
Ａ ：モータ部
Ｂ ：減速機
Ｃ ：車輪ハブ

Claims (6)

1. 回転を出力するモータ回転軸を有するモータ部と、モータ回転軸の回転を減速して出力する減速機と、前記モータ部と減速機を収容するケーシングと、ケーシングの下方に設けたオイルタンクと、インナーロータの回転により前記オイルタンクから潤滑油を吸引し、潤滑油をモータ部と減速機に供給してモータ部と減速機の潤滑と冷却を行うオイルポンプとを有し、減速機の出力により車輪を駆動する車輪駆動装置であって、
   前記オイルポンプの吐出口から前記モータ部のケーシングの内側に沿って後方へ延びるケーシング油路と、前記ケーシング油路に繋がる前記モータ回転軸に設けられた内部通路とを備え、前記オイルポンプの吐出口と繋がるケーシング油路の入口側が水平より下に向いて設けられ、前記ケーシング油路の前記モータ回転軸の内部通路に繋がる出口側が水平より上に向いて設けられていることを特徴とする車両駆動装置。
2. 前記ケーシング油路は、インナーロータの回転軸心より下方に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両駆動装置。
3. 前記ケーシング油路は、車両の進行方向前側に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両駆動装置。
4. 前記オイルポンプは、前記モータ部の回転又は減速機の回転により駆動されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両駆動装置。
5. 前記オイルポンプがサイクロイドポンプであることを特徴とする請求項４に記載の車両駆動装置。
6. 前記オイルポンプを駆動する回転軸に、オイルポンプとして駆動する回転方向に回転軸が回転する場合にのみ回転を伝達するワンウェイクラッチを設けたことを特徴とする請求項５に記載の車両駆動装置。

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