JP7024595B2

JP7024595B2 - 車輪駆動ユニット

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Publication number: JP7024595B2
Application number: JP2018094564A
Authority: JP
Inventors: 正彦山田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-05-16
Filing date: 2018-05-16
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2038-05-16
Also published as: US10675966B2; US20190351757A1; JP2019199166A; CN110497787A; CN110497787B

Description

本発明は、ホイールのリム内に配置されてそのホイールを回転させる車輪駆動ユニットに関する。

近年では、電動モータでホイールを駆動するような車両の開発が盛んであり、例えば、下記特許文献に記載されているように、その電動モータを、いわゆるインホイールモータとして、ホイールのリム内に配設することが試みられている。当該特許文献に記載されている技術では、電動モータは、減速機，アクスル等とともに、車輪駆動ユニットとしてユニット化され、その車輪駆動ユニットが、ホイールのリム内に配設される。そして、その車輪駆動ユニットには、減速機，電動モータの潤滑のための潤滑油を貯留する潤滑油貯留部としてのオイルタンクが設けられている。

特開２０１５－１５５２１９号公報

良好な潤滑を担保することや、潤滑油を冷却材として機能させること等に鑑みた場合、潤滑油貯留部は、できるだけ大きな方が望ましい。ところが、比較的大きな潤滑油貯留部を有する車輪駆動ユニットをホイールのリム内に配置する場合、その潤滑油貯留部とホイールのリムの内周面との間隔を小さくせざるを得ず、その場合、車両の走行に伴って、それら潤滑油貯留部とホイールのリムの内周面との間に、小石，砂利等，ある程度の大きさを有する異物が巻き込まれることが予想される。そのような異物の巻き込みは、潤滑油貯留部の損傷に繋がりかねず、車輪駆動ユニットの実用性を阻害するものとなる。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高い車輪駆動ユニットを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の車輪駆動ユニットは、
ケーシング内に電動モータと減速機とを内蔵し、ホイールのリム内に配置されてそのホイールを回転させる車輪駆動ユニットであって、
当該車輪駆動ユニットの前記電動モータおよび前記減速機よりも下方に位置する部分が、前記ケーシング内に潤滑油を貯留する潤滑油貯留部とされ、
その潤滑油貯留部とリムの内周面との間に異物が巻き込まれることを防止すべく、その潤滑油貯留部の前方側の部分の下部にだけ、前記リムの内周面に近づく向きに突出し、その潤滑油貯留部とリムの内周面との間隔よりも自身とリムの内周面との間隔の方が小さくなるような突出部が設けられたことを特徴とする。

本発明の車輪駆動ユニットによれば、上記突出部が設けられたことによって、ある程度の大きさを有する異物が潤滑油貯留部とリムの内周面との間に巻き込まれることが防止される。したがって、本発明によれば、実用性の高い車輪駆動ユニットが実現されることになる。

車両に搭載されている実施例の車輪駆動ユニットを示す斜視図である。車両に搭載されている状態での実施例の車輪駆動ユニットを、車幅方向における車両の中心側からの視点で示す図である。車両に搭載されている状態での実施例の車両駆動ユニットを車両前方側からの視点で示す図、および、同じ視点で示す断面図である。車両に搭載されている状態での実施例の車両駆動ユニットを車両後方側からの視点で示す図、および、同じ視点で示す断面図である。実施例の車両駆動ユニットの内部構造を説明するための断面図である。実施例の車輪駆動ユニットが有する潤滑油貯留部および突出部を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態として、実施例の車輪駆動ユニットを、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施例の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の形態で実施することができる。

［Ａ］車輪駆動ユニットの構成および車両への搭載状態
図１に示すように、実施例の車輪駆動ユニット１０は、車輪１２を駆動するために、車両に搭載される。図１は、車両の車幅方向の中心寄りの斜め上方および斜め前方から車輪駆動ユニット１０を眺めた図であり、図に示す車輪１２は、四輪車両において右側前輪であり、転舵される転舵輪である。ちなみに、以下、車輪１２は、ホイール１４と、ホイール１４に取り付けられたタイヤ１６とを含むものとして扱うこととする。また、車両の前進方向を図に示しており、以下の説明では、その車両前進方向を基準として、車両の前方，後方と呼ぶこととする。

実施例の車輪駆動ユニット１０を、車幅方向における車両の中心側からの視点で示す図（以下、便宜的に正面図と呼ぶ場合がある）である図２，車両前方からの視点で示す前面図である図３（ａ）および断面図である図３（ｂ），車両後方側からの視点で示す後面図である図４（ａ）および断面図である図４（ｂ）をも参照しつつ説明すれば、ホイール１４は、概して円板状のディスク１８と、概して円筒状のリム２０とが一体化されたものである。詳しく言えば、リム２０の車両外側（車幅方向において車体から遠い方の側）の端において、ディスク１８がリム２０と一体化されており、リム２０の車両内側（車幅方向において車体に近い方の側）の端は、開口端とされている。つまり、リム２０は、車両内側の部分が開口するような形状をしており、車輪駆動ユニット１０は、リム２０の内周面２０ａによって区画される空間内、簡単に言えば、リム２０内に配置される。

当該車輪駆動ユニット１０の内部構造を説明するための断面図である図５をもさらに参照しつつ説明すれば、車輪駆動ユニット１０は、ケーシング２２と、ケーシング２２内に内蔵された電動モータ２４および減速機２６とを含んで構成されている。つまり、ケーシング２２の内部には、電動モータ２４が配置される空間と、減速機２６が配置される空間とが形成されている。

ケーシング２２は、概して板状のベース２８と、蓋３０と、一端がベース２８によって塞がれ他端が蓋３０によって塞がれる概して筒状の周壁３２とを含んで構成されている。ベース２８は、ハブ部においてホイール１４のディスク１８が締結されるアクスルハブ３４を回転可能に保持している。ちなみに、図５は、電動モータ２４の軸線LM（以下「モータ軸線LM」と言う場合がある）と、アクスルハブ３４の軸線LW（以下、「車輪軸線LW」という場合がある）との両方を含む平面で切断した断面図である。

電動モータ２４は、３相のＤＣブラシレスモータであり、周壁３２に回転可能に保持されたモータ軸３６と、そのモータ軸３６の外周に固定配置された磁石３８と、磁石３８を取り囲むように周壁３２の内面に固定されたコイル４０とを含んで構成されている。減速機２６は、モータ軸３６と一体的に回転するピニオン４２と、ピニオン４２と噛合してアクスルハブ３４と一体的に回転するギヤ４４とを含んで構成されている。

図２，図３，図４から解るように、アクスルハブ３４とホイール１４のディスク１８とに挟まれた状態で、ディスクロータ４８が配置されており、そのディスクロータ４８を跨ぐようにして、液圧ブレーキ装置を構成するブレーキキャリパ５０が、ケーシング２２のベース２８に保持されている。

ケーシング２２の周壁３２の下方には、座板５２が固定されている。座板５２には、３つのボールスタッド５４，５６，５８が固定されている。図１から解るように、それらボールスタッド５４，５６，５８は、それぞれボールジョイント６０，６２，６４の構成要素であり、座板５２は、それらボールジョイント６０，６２，６４を介して、それぞれ、第１サスペンションロアアーム６６（以下、単に「アーム６６」という場合がある），第２サスペンションロアアーム６８（以下、単に「アーム６８」という場合がある），転舵アクチュエータ７０から延び出すリンクロッド７２に連結されている。

一方で、図１，図２から解るように、周壁３２には、車両前方側の外面に、２つのブラケット７４，７６が設けられている。それらブラケット７４，７６は、ショックアブソーバ７８の下部を固定保持している。詳しく言えば、ショックアブソーバ７８は、シリンダ８０と、シリンダ８０から上方に延び出すアブソーバロッド８２とを含んで構成されており、ブラケット７４，７６は、シリンダ８０の下方側の部分を固定保持している。図１から解るように、アブソーバロッド８２の上端部は、車体のマウント部８４に回転可能に保持されている。シリンダ８０の上方側の部分には、スプリングシート８６が付設されており、そのスプリングシート８６とマウント部８４との間には、図示を省略するサスペンションコイルスプリングが配設されている。つまり、当該車輪駆動ユニット１０は、ストラット式（マクファーソン型）のサスペンション装置におけるステアリングナックルとしての機能を果たすものとされている。

ちなみに、本車輪駆動ユニット１０は、図２から解るように、車両に搭載された状態では、モータ軸線LMは、車輪軸線LWよりも車両後方側に位置する。端的に言えば、電動モータ２４は、リム２０内において、車両の後方側に偏って位置させられる。

［Ｂ］潤滑油貯留部とそれに設けられた突出部
上述したように、本車輪駆動ユニット１０は、減速機２６を内蔵しており、この減速機２６，電動モータ２４の潤滑のために、内部を潤滑油が巡回するようにされている。そのため、車輪駆動ユニット１０には、いわゆるオイルタンクとしての潤滑油貯留部１００が設けられている。本車輪駆動ユニット１０では、ケーシング２２内部に、上記電動モータ２４が配置される空間および上記減速機２６が配置される空間と繋がる空間が、それら電動モータ２４，減速機２６の下方において形成されている。言い換えれば、その空間は、ケーシング２２が電動モータ２４，減速機２６から下方に膨らみ出るような形状とされていることによって、形成されている。つまり、その空間と、その空間を区画するケーシング２２の部分とによって、潤滑油貯留部１００が構成されているのである。

図５では隠れて見えないが、車輪駆動ユニット１０は、小型のトロコイドポンプを内蔵しており、潤滑油貯留部１００に貯留されている潤滑油は、そのトロコイドポンプによって吸い上げられ、その吸い上げられた潤滑油は、モータ軸３６，ピニオン４２の内部に形成された油路１０２を通って、電動モータ２４，減速機２６の全体に行き亘るようにされている。行き亘った潤滑油は、自重で落下して潤滑油貯留部１００に戻る。つまり、潤滑油は、電動モータ４４，減速機２６を冷却するクーラント（冷却剤）としても機能するようにされている。

潤滑油貯留部１００の外観は、解り易くは、図６のように示すことができる。図６（ａ），（ｂ），（ｃ）は、車輪１２および車輪駆動ユニット１０を、それぞれ、車幅方向における車体側，前方，下方から見た図であり、それぞれの図において、薄く網掛けした部分が、潤滑油貯留部１００である。潤滑油貯留部１００は、先に説明したように、電動モータ２４，減速機２６よりも下方に位置している。

上述した座板５２が、車輪軸線LWの概ね真下から車両前方側にかけてに位置しているため、潤滑油貯留部１００は、車輪軸線LWの真下よりも、車両後方側に配置されている。上述の潤滑，冷却についての性能を担保するために、潤滑油貯留部１００は、できるだけ大きくすることが望まれる。そこで、本車輪駆動ユニット１０では、潤滑油貯留部１００の下方から車両後方側にかけての外周面１００ａは、リム２０の内周面に沿った形状をしている。その外周面１００ａと、リム２０の内周面２０ａとの間隔CL1は、ある程度小さくされている。一方で、車輪１２が転舵された場合における潤滑油貯留部１００とロアアーム６８との干渉を防止するため、潤滑油貯留部１００は、車両前方側の部分が切り落とされたような形状とされている。詳しく言えば、前方面１００ｂが、車体に近づくにつれて車両後方側に位置する傾斜面とされている。後に詳しく説明するが、潤滑油貯留部１００の下部には、図において濃く網掛けして示す突出部１０４が設けられている。この突出部１０４は、概して下方に、言い換えれば、リム２０の内周面２０ａに近づく向きに、潤滑油貯留部１００の外周面１００ａよりも突出している。

ここで、突出部１０４が存在していない場合について考える。車両が走行しているときには、路面に存在している小石，砂利等（以下、「異物」と呼ぶことがある）が、ホイール１４内に入り込むことがある。この入り込んだ異物は、例えば、ホイール１４の回転、すなわち、リム２０の内周面２０ａの周回によって、その内周面２０ａとともに、ホイール１４内を周回しようとする。車両が前進しているときについてだけ考察すれば、異物が上記間隔CL1よりもある程度大きい場合は、その異物は、例えば、潤滑油収容部１００の前方面１００ｂに当たる等して、リム２０の開口からホイール１４外に出てしまう。一方、異物が上記間隔CL1よりも相当に小さい場合には、異物は、潤滑油貯留部１００の外周面１００ａとリム２０の内周面２０ａとの間をすり抜けるように通過するものの、異物が、上記間隔CL1と略同等、若しくは、上記間隔CL1よりも若干大きいまたは若干小さい程度のものである場合には、その異物は、潤滑油貯留部１００の外周面１００ａとリム２０の内周面２０ａとの間に巻き込まれる。言い換えれば、潤滑油貯留部１００の外周面１００ａとリム２０の内周面２０ａとの間に噛み込むことも予想される。このような異物の巻き込みは、潤滑油貯留部１００の損傷に繋がりかねない。

上述した異物の巻き込みを考慮して、本車輪駆動ユニット１０では、上記突出部１０４が設けられている。突出部１０４は、潤滑油貯留部１００の車両前方側の部分の下部に設けられている。詳しく言えば、外周面１００ａの車両前方側の端部に設けられている。突出部１０４とリム２０の内周面２０ａとの間隔CL2は、潤滑油貯留部１００の外周面１００ａの上記間隔CL1よりも小さくされている。リム２０の内周面２０ａは、開口端に向かうにつれて拡がっている。したがって、厳密に言えば、車輪軸線LWに直角な平面である限り、いずれの平面内においても間隔CL1よりも間隔CL2が小さくなるように、突出部１０４は突出している。

突出部１０４を設けることにより、間隔CL2より大きな異物が潤滑油貯留部１００の外周面１００ａとリム２０の内周面２０ａとの間に巻き込まれることがなく、上記異物の巻き込みが防止される。なお、間隔CL2より小さな異物は、ホイール１４の回転とともに、潤滑油貯留部１００の外周面１００ａとリム２０の内周面２０ａとの間を容易にすり抜ける。

潤滑油貯留部１００のケーシング２２が、リム２０の開口端より車体側にはみ出しており、そのことに合わせて、突出部１０４も、リム２０の開口端より車体側に延び出している。つまり、突出部１０４は、少なくとも潤滑油貯留部１００とリム２０の内周面２０ａとが向かい合う領域を、ホイール１４の軸線、すなわち、車輪軸線LWの延びる方向に亘って設けられている。このことにより、上述した異物の巻き込みがより確実に防止されることになる。

突出部１０４とリム２０の内周面２０ａとの間隔CL2は、具体的に限定されるものではないが、突出部１０４の目的、すなわち、上述の異物の巻き込みを防止するという目的が達成されるように、適切に設定すればよい。例えば、間隔CL2が上記間隔CL1の１／３以上２／３以下となるような突出部１０４を設ければよい。

また、上述のような突出部１０４が、外周面１００ａの車両前方側の端部に、つまり、車両が前進するときにホイール１４の回転方向における上流側の端部に設けられていることで、上記異物の巻き込みが効果的に防止されている。異物がリム２０の内周面２０ａによって連れ回される場合、その異物が間隔CL2よりも大きなものであるときは、ホイール１４の回転方向における上流側から突出部１０４に当たることになる。突出部１０４に当たった異物を効率的にリム２０の外部に出すために、突出部１０４は、ホイール１４の軸線、すなわち、車輪軸線LWに対して、傾斜するように設けられている。詳しく言えば、リム２０のディスク１８側から開口端に向かうにつれて車両後方側に位置するように傾斜して設けられている。具体的には、図６（ｃ）に示すように、突出部１０４は、傾斜角θとなるように、車輪軸線LWに対して傾斜させられている。ちなみに、異物をリム２０から出す効果，潤滑油貯留部１００をできるだけ大きくしたいという要求等を総合的に勘案すれば、傾斜角θは、２０°以上４５°以下とすることが望ましい。

本車輪駆動ユニット１０では、突出部１０４は、潤滑油貯留部１００と一体化されるように設けられている。詳しく言えば、ケーシング２２の周壁３２は、鋳造によって成形されており、突出部１０４となる部分だけが肉厚となるように成形されているのである。つまり、ケーシング２２の突出部１０４となる部分の強度が高くされているのである。このように形成された突出部１０４によって、比較的大きな異物が突出部１０４に当たったとしても、ケーシング２２のその部分が容易に変形しないようになっている。

［Ｃ］変形例
上記実施例の車輪駆動ユニット１０では、突出部１０４は、潤滑油貯留部１００と一体化されていたが、突出部をケーシングとは別部材として、接合等によって、潤滑油貯留部に付設してもよい。

上記実施例の車輪駆動ユニット１０は、転舵輪である前輪を駆動するものとされていたが、本発明の車輪駆動ユニットは、後輪を駆動するものであってもよい。対象となる車輪によって、潤滑油貯留部の形状，配置が異なるが、その形状，配置に応じて、適切な位置に、かつ、リムの内周面との間隔が適切な大きさとなるような突出部を設ければよい。

１０：車輪駆動ユニット１２：車輪１４：ホイール１６：タイヤ１８：ディスク２０：リム２０ａ：内周面２２：ケーシング２４：電動モータ２６：減速機２８：ベース３０：蓋３２：周壁３４：アクスルハブ３６：モータ軸３８：磁石４０：コイル４２：ピニオン４４：ギヤ４８：ディスクロータ５０：ブレーキキャリパ５２：座板５４，５６，５８：ボールスタッド６０，６２，６４：ボールジョイント６６：第１サスペンションロアアーム６８：第２サスペンションロアアーム７０：転舵アクチュエータ７２：リンクロッド７４，７６：ブラケット７８：ショックアブソーバ８０：シリンダ８２：アブソーバロッド８４：マウント部１００：潤滑油貯留部１００ａ：外周面１００ｂ：前方面１０２：油路１０４：突出部 LM：モータ軸線 LW：車輪軸線〔ホイールの軸線〕 CL1：間隔 CL2：間隔 θ：傾斜角

Claims

ケーシング内に電動モータと減速機とを内蔵し、ホイールのリム内に配置されてそのホイールを回転させる車輪駆動ユニットであって、
当該車輪駆動ユニットの前記電動モータおよび前記減速機よりも下方に位置する部分が、前記ケーシング内に潤滑油を貯留する潤滑油貯留部とされ、
その潤滑油貯留部とリムの内周面との間に異物が巻き込まれることを防止すべく、その潤滑油貯留部の前方側の部分の下部にだけ、前記リムの内周面に近づく向きに突出し、その潤滑油貯留部とリムの内周面との間隔よりも自身とリムの内周面との間隔の方が小さくなるような突出部が設けられたことを特徴とする車輪駆動ユニット。
前記突出部が、少なくとも前記潤滑油貯留部と前記リムの内周面とが向かい合う領域を、前記ホイールの軸線の延びる方向に亘って延びるように設けられた請求項１に記載の車輪駆動ユニット。
前記突出部が、前記ホイールの軸線に対して、前記リムの開口端に向かうにつれて後方側に位置するように傾斜して、設けられた請求項１または請求項２に記載の車輪駆動ユニット。