WO2016052040A1 - インホイールモータ駆動装置 - Google Patents

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WO2016052040A1
WO2016052040A1 PCT/JP2015/074587 JP2015074587W WO2016052040A1 WO 2016052040 A1 WO2016052040 A1 WO 2016052040A1 JP 2015074587 W JP2015074587 W JP 2015074587W WO 2016052040 A1 WO2016052040 A1 WO 2016052040A1
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WO
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speed reducer
motor
oil
hole
chamber
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/074587
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English (en)
French (fr)
Inventor
鈴木 健一
朋久 魚住
功 平井
Original Assignee
Ntn株式会社
鈴木 健一
朋久 魚住
功 平井
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Publication date
Priority claimed from JP2014198851A external-priority patent/JP6396150B2/ja
Priority claimed from JP2014219258A external-priority patent/JP6396173B2/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K7/00Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H1/00Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/32Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which the central axis of the gearing lies inside the periphery of an orbital gear
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility

Definitions

  • the present invention relates to an in-wheel motor drive device.
  • the in-wheel motor drive device 200 disclosed in Patent Document 1 includes a motor unit 203 that generates a driving force, a wheel bearing unit 204 that rotatably supports a wheel, and a motor unit 203.
  • a speed reducer unit 205 that decelerates rotation and transmits it to the wheel bearing unit 204 and a casing 201 that holds these units are provided.
  • the casing 201 is attached to the vehicle body via a suspension device (suspension).
  • the motor unit 203 includes a stator 206 fixed to the casing 201, a rotor 207 opposed to the inner side in the radial direction of the stator 206, a motor rotating shaft 208 that holds the rotor 207 on the outer periphery and rotates integrally with the rotor 207. Is provided.
  • the motor rotation shaft 208 is rotatably supported with respect to the casing 201 by rolling bearings 209a and 209b arranged at one end and the other end, respectively.
  • the casing 201 has an annular partition wall 202 that holds the rolling bearing 209b at the inner diameter end. By this partition wall 202, the internal space of the casing 201 includes a motor chamber 201A that houses the motor unit 203 and a speed reducer unit 205. It is divided into the housed reduction gear room 201B.
  • the wheel bearing unit 204 requires a large torque to drive the wheel. Therefore, a cycloid reduction gear that is compact and provides a high reduction ratio is employed for the reduction gear unit 205.
  • the cycloid speed reducer is rotatably held on the outer periphery of the speed reducer input shaft 210 having a pair of eccentric portions 210 a and 210 b and the eccentric portions 210 a and 210 b, and the rotation shaft center is rotated as the speed reducer input shaft 210 rotates.
  • the in-wheel motor drive device 200 includes a lubrication mechanism for lubricating and cooling the motor unit 203 and the speed reducer unit 205.
  • the lubrication mechanism is provided in the rotary pump 221 provided in the motor unit 203, the oil passage 222 provided in the wall portion of the casing 201, the oil passage 223 provided in the motor rotation shaft 208, and the speed reducer input shaft 210.
  • the main structure is an oil discharge passage for discharging the internal lubricating oil (lubricating oil accumulated at the bottom of the speed reducer chamber 201 ⁇ / b> B) to the oil tank 225.
  • the oil drainage path in the illustrated example opens on both sides of the partition wall 202, and opens on both sides of the bottom wall of the casing 201, the oil drainage hole 227 communicating the motor chamber 201A and the speed reducer chamber 201B in the lower region of the casing 201,
  • the motor chamber 201A is configured to include an oil drain hole 228 that allows the oil tank 225 to communicate with each other.
  • the white arrow shown in FIG. 19 has shown the flow of the lubricating oil in a lubrication mechanism.
  • the lubricating oil stored in the oil tank 225 is sucked into the rotary pump 221 through the oil passage 226, and then It is supplied to various parts of the motor unit 203 and the reduction gear unit 205. More specifically, the lubricating oil pumped from the rotary pump 221 flows mainly into the oil passage 223 of the motor rotation shaft 208 through the oil passage 222 of the casing 201. A part of the lubricating oil flowing through the oil passage 223 moves to the outer diameter side under the influence of the pump pressure and the centrifugal force, whereby the rotor 207 and the stator 206 in particular in the motor unit 203 are cooled.
  • the remaining portion of the lubricating oil flowing through the oil passage 223 flows into the oil passage 224 of the speed reducer input shaft 210, and the lubricating oil flowing through the oil passage 224 is affected by the pump pressure and centrifugal force to be within the speed reducer portion 205.
  • the various parts of the speed reducer unit 205 are lubricated and cooled.
  • the lubricating oil that has cooled each part of the motor unit 203 reaches the bottom of the motor chamber 201 ⁇ / b> A by free fall, and is then discharged to the oil tank 225 through the oil drain hole 228.
  • the lubricating oil that has lubricated and cooled various parts of the speed reducer unit 205 reaches the bottom of the speed reducer chamber 201B by free fall, and is then discharged to the oil tank 225 through the oil drain holes 227 and 228.
  • the in-wheel motor drive device in which the entire device is accommodated inside the wheel (or arranged in the vicinity of the wheel) has an influence on the unsprung weight (running performance) of the vehicle and the size of the cabin space. It is necessary to make it as light and compact as possible because of its influence. Therefore, in the in-wheel motor drive device 200 described above, a relatively small oil tank 225 must be used. However, in this case, it is difficult to ensure the amount of lubricating oil that can sufficiently lubricate and cool the motor unit 203 and the speed reducer unit 205 only with the oil tank 225. Therefore, the lubricating oil may be stored (enclosed) in the motor chamber 201A and the reduction gear chamber 201B of the casing 201.
  • the amount of lubricating oil stored in both the chambers 201A and 201B (when the motor unit 203 is stopped).
  • the amount of lubricating oil stored) is such that a part of the rotor 207 is immersed (see the oil level M of the lubricating oil shown in FIG. 19).
  • the partition wall 202 functions as a structural member of the in-wheel motor drive device 200, the oil drain hole 227 provided in the partition wall 202 cannot be increased unnecessarily. If the amount is small, air can be passed back and forth between the reduction gear chamber 201B and the motor chamber 201A through the oil drain hole 227. Therefore, the lubricating oil in the reduction gear chamber 201B is supplied to the motor chamber 201A and further to the oil. It can be smoothly discharged into the tank 225. However, when the amount of lubricating oil flowing through the oil drain hole 227 is large, the lubricant oil starts to stay in the reduction gear chamber 201B, and eventually the oil drain hole 227 is blocked with the lubricant oil. In this case, the oil drainage efficiency from the reduction gear chamber 201B is reduced.
  • the above-described pressure difference can be eliminated by, for example, air flowing back and forth between the two chambers 201A and 201B via the bearing gap of the rolling bearing 209b that supports the motor rotating shaft 208 or the fitting gap of the rolling bearing 209b. You might also say that. However, when the motor unit 203 is driven, the gap is reduced due to the effect of thermal expansion or the like, and thus the pressure difference between the two chambers 201A and 201B cannot be eliminated. In addition, for example, if a pump for forcibly discharging the lubricating oil in the reduction gear chamber 201B is separately installed, it is considered that the above problem can be avoided as much as possible. It is not a good idea to invite you.
  • the lubricating oil that is a viscous fluid is a curved plate.
  • the curved plates 211a and 211b are dragged in the rotation direction and scraped up.
  • the lubricating oil thus scraped contacts the rotating inner pin 213, the lubricating oil is dragged in the direction of rotation of the inner pin 213 and further scraped up.
  • the lubricating oil in the speed reducer chamber 201B is foamed as the oil level is greatly inclined. When such a situation occurs, the oil drainage efficiency from the reducer chamber 201B is reduced.
  • the lubricating oil in the speed reducer unit 205 is drawn to the outside of the turn by the centrifugal force caused by the turn.
  • a larger amount of lubricating oil comes into contact with the rotating curved plates 211a and 211b and the inner pin 213, and the amount of lubricating oil is increased. Therefore, the efficiency of oil draining from the reduction gear chamber 201B is improved. It will fall even further.
  • an object of the present invention is to provide an in-wheel motor drive device that improves oil drainage efficiency from the reduction gear chamber (inside the reduction gear portion), and thus has high quality and excellent durability. is there.
  • the first invention of the present application which was devised to solve the above problems, is a casing holding a motor part, a reduction gear part and a wheel bearing part, and is disposed on the lower side of the casing and communicates with the internal space of the casing.
  • a lubricating mechanism that supplies lubricating oil stored in the oil tank to the motor unit and the reduction gear unit, and the casing has a motor chamber that houses the motor unit, and a reduction gear chamber that houses the reduction gear unit.
  • the partition wall is provided between the motor chamber and the reducer chamber. It is characterized by providing an air passage for moving air back and forth.
  • the ventilation path in a region above the axis of the rotation axis of the motor unit (horizontal plane extending therethrough) in the partition wall.
  • the lubricating oil is stored not only in the oil tank but also in the motor chamber and the reduction gear chamber for the purpose of securing the amount of lubricating oil necessary for lubricating and cooling the motor portion and the reduction gear portion. Even in such a case, it is possible to effectively prevent the air passage from being blocked by the lubricating oil.
  • the air passage may be additionally provided in a region below the axis of the rotation axis of the motor unit, but the strength of the partition wall decreases as the cross-sectional area of the air passage increases. Therefore, it is preferable to provide the ventilation path only in the region above the axis of the rotation axis of the motor unit in the partition wall.
  • the in-wheel motor drive device having the above-described configuration has support means for supporting the stationary side of the speed reducer portion in the speed reducer chamber.
  • the support means has a hole provided in the partition wall and one end fitted into the hole. And a supporting member.
  • the air passage can be formed, for example, by forming the hole in a through hole opened in the motor chamber and the speed reducer chamber, and using the through hole.
  • a plurality of holes may be provided apart from each other in the circumferential direction of the partition wall, and the air passage may be formed by a through hole provided between holes adjacent to each other in the circumferential direction and opened to the motor chamber and the speed reducer chamber.
  • the second invention of the present application which was created to solve the above problems, includes a motor part, a reduction gear part, a wheel bearing part, and a casing that houses the motor part and the reduction gear part.
  • An in-wheel motor drive device that decelerates the motor rotation of the motor at the speed reducer and rotates the output shaft of the speed reducer, at the bottom of the partition wall of the casing that partitions the speed reducer and the motor, and at the bottom of the speed reducer
  • Oil drainage holes are provided to allow the stored lubricating oil to flow out to the motor unit.Lubricated oil that has been scooped up by the reducer unit is applied to the area of each wall where the lubricant is pumped up by the rotation of the reducer unit.
  • An overflow hole for allowing the motor part to flow out is provided along the rotation direction of the speed reducer part.
  • the lubricating oil stored at the bottom of the reduction gear unit can be discharged to the motor unit through the oil drainage hole, and in addition, the lubricating oil scraped up by the rotation of the reduction gear unit can be removed from the overflow hole.
  • the motor section Through the motor section. Therefore, the lubricating oil can easily flow from the reduction gear portion to the motor portion without being affected by the scraping or foaming of the lubricating oil due to the rotation of the reduction gear portion, and the oil draining performance from the reduction gear portion can be improved.
  • the overflow hole is preferably formed in the area below the rotation center of the reducer output shaft.
  • the inclination of the lubricating oil surface and the bubbling of the lubricating oil accompanying the rotation of the reduction gear section mainly occur in the region below the rotation center of the reduction gear output shaft. Therefore, if the overflow hole is formed in a region below the rotation center of the speed reducer output shaft, the oil drainage performance from the speed reducer can be improved even if the minimum overflow hole is provided.
  • the overflow hole may be configured such that the oil surface of the lubricating oil is below the lowest point of the outermost diameter rotation track of the plurality of inner pins provided at a plurality of locations in the circumferential direction of the reduction gear output shaft. desirable. If it does in this way, it can control that lubricating oil contacts a plurality of rotating inner pins. As a result, since the tilt of the lubricating oil surface and the bubbling of the lubricating oil can be suppressed during rotation of the speed reducer section, the lubricating oil stored inside the speed reducer section is connected to the motor section via the oil drain hole. It becomes easy to flow into.
  • the partition wall may be formed in an annular shape, and a rolling bearing that supports the rotating shaft of the motor unit may be held at an inner diameter end portion thereof.
  • the speed reducer portion has an eccentric portion, the speed reducer input shaft connected to the rotating shaft of the motor portion so as to be able to transmit torque, and rotatably held on the outer periphery of the eccentric portion.
  • a curved plate that performs a revolving motion around the rotation axis as the input shaft rotates, and a plurality of outer pins that engage with the outer periphery of the curved plate during the revolving motion to cause the curved plate to rotate.
  • a so-called cycloid speed reducer including a motion conversion mechanism that converts the rotational motion of the curved plate into the rotational motion of the speed reducer output shaft connected to the wheel bearing portion can be employed.
  • the oil drainage efficiency from the reduction gear chamber can be improved.
  • the in-wheel motor drive device excellent in durability with high quality can be provided.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line PP of FIG. It is explanatory drawing which shows the load which acts on the curve board shown in FIG. It is a cross-sectional view of the rotary pump shown in FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line QQ in FIG. 1. It is a cross-sectional view of the in-wheel motor drive device which concerns on other embodiment of 1st invention. It is a figure which shows an example of the ventilation path employ
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line PP in FIG. 8. It is a principal part enlarged view of FIG. It is explanatory drawing which shows the load which acts on the curve board shown in FIG. It is a cross-sectional view of the rotary pump shown in FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line QQ in FIG. 8 and illustrates an example of an overflow hole.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line QQ in FIG. 8 and shows a modification of the overflow hole.
  • FIG. 9 is a diagram showing the oil level state of the lubricating oil when the vehicle is traveling straight in the in-wheel motor drive device shown in FIG. 8.
  • the in-wheel motor drive device shown in FIG. 8 it is a figure which shows the oil surface state of the lubricating oil at the time of vehicle turning.
  • It is a schematic plan view of an electric vehicle. It is the schematic sectional drawing which looked at the electric vehicle of Drawing 17 from back. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the whole structure of the conventional in-wheel motor drive device.
  • the electric vehicle 11 includes an chassis that drives a chassis 12, a pair of front wheels 13 that function as steering wheels, a pair of rear wheels 14 that function as drive wheels, and a left and right rear wheel 14.
  • a wheel motor drive device 21 As shown in FIG. 18, the rear wheel 14 is accommodated in the wheel housing 12a of the chassis 12, and is fixed to the lower part of the chassis 12 via the suspension device 12b.
  • the suspension device 12b supports the rear wheel 14 by a suspension arm extending left and right, and suppresses vibration of the chassis 12 by absorbing vibration received by the rear wheel 14 from the road surface by a strut including a coil spring and a shock absorber. Furthermore, a stabilizer that suppresses the inclination of the vehicle body during turning or the like is provided at a connecting portion of the left and right suspension arms.
  • the suspension device 12b is an independent suspension type in which the left and right wheels can be moved up and down independently in order to improve the followability to the road surface unevenness and efficiently transmit the driving force of the rear wheel 14 to the road surface. desirable.
  • an in-wheel motor drive device 21 that rotates each of the left and right rear wheels 14 is incorporated in the left and right wheel housings 12 a, so that a motor, a drive shaft, a differential gear mechanism, and the like are mounted on the chassis 12. There is no need to provide it. Therefore, the electric vehicle 11 has an advantage that a large cabin space can be secured and the rotation of the left and right rear wheels 14 can be controlled.
  • the in-wheel motor drive device 21 shown in FIG. 1 is adopted.
  • the in-wheel motor drive device 21 includes a motor part A that generates a driving force, a speed reducer part B that decelerates and outputs the rotation of the motor part A, and an output from the speed reducer B.
  • a wheel bearing portion C that transmits to the wheel 14 (see FIGS. 17 and 18, the same applies hereinafter) is provided, and these are held by the casing 22.
  • the motor part A and the speed reduction part B are mounted in a wheel housing 12a (see FIG. 18; the same applies hereinafter) of the electric vehicle 11 while being housed in the casing 22.
  • the casing 22 has an annular partition wall 22A, and the partition 22A divides the internal space of the casing 22 into a motor chamber R1 that houses the motor portion A and a reducer chamber R2 that houses the reducer portion B. Has been.
  • the motor part A includes a stator 23a fixed to the casing 22, a rotor 23b disposed opposite to the inside of the stator 23a via a radial gap, and a hollow rotating shaft (motor) mounted with a rotor 23b on the outer periphery.
  • the rotary shaft 24 is capable of rotating at a rotational speed of about 15000 min ⁇ 1 .
  • the motor rotating shaft 24 has ends on one side in the axial direction (right side in FIG. 1, hereinafter also referred to as “inboard side”) and the other side (left side in FIG. 1 and hereinafter also referred to as “outboard side”).
  • Rolling bearings (in the illustrated example, deep groove ball bearings) 36, 36 that are respectively disposed in the portions are rotatably supported with respect to the casing 22, and the rolling bearing 36 on the outboard side is a partition wall 22 ⁇ / b> A that constitutes the casing 22. Is held at the inner diameter end.
  • the wheel bearing portion C includes a hub ring 32 having a hollow structure and a wheel bearing 33 that rotatably supports the hub ring 32 with respect to the casing 22.
  • the hub wheel 32 extends radially outward from the cylindrical hollow portion 32a connected to the shaft portion 28b of the reduction gear output shaft 28 constituting the reduction gear portion B, and the end portion on the outboard side of the hollow portion 32a.
  • a flange portion 32b The rear wheel 14 is connected and fixed to the flange portion 32b by a bolt 32c. Accordingly, when the hub wheel 32 rotates, the rear wheel 14 rotates integrally with the hub wheel 32.
  • the wheel bearing 33 is fitted to an inner member having an inner raceway surface 33 f formed on the outer diameter surface of the hub wheel 32 and an inner ring 33 a fitted to a small diameter step portion of the outer diameter surface, and an inner diameter surface of the casing 22.
  • the outer ring 33b that is fixed together, a plurality of balls 33c disposed between the inner member and the outer ring 33b, a cage 33d that holds the balls 33c in a circumferentially spaced state, and the axial direction of the wheel bearing 33
  • This is a double-row angular contact ball bearing provided with sealing members 33e and 33e for sealing both ends.
  • the speed reducer B reduces the rotation of the speed reducer input shaft 25 rotated by the motor A, the speed reducer output shaft 28 arranged coaxially with the speed reducer input shaft 25, and the speed reducer input shaft 25. And a speed reduction mechanism for transmitting to the speed reducer output shaft 28.
  • the reduction gear output shaft 28 transmits the rotation of the reduction gear input shaft 25 decelerated by the reduction mechanism to the hub wheel 32 of the wheel bearing portion C.
  • the speed reducer input shaft 25 is fitted with a spline 25g (including serrations; the same applies hereinafter) formed on the outer periphery of the end portion on the inboard side to a spline formed on the inner periphery of the end portion on the outboard side of the motor rotation shaft 24.
  • the motor rotating shaft 24 is connected so as to be able to transmit torque by so-called spline fitting.
  • Eccentric portions 25a and 25b whose shaft centers are eccentric with respect to the rotational axis of the speed reducer input shaft 25 are provided at two locations in the axial direction of the speed reducer input shaft 25. In the present embodiment, these two eccentric portions are provided. 25 a and 25 b are provided integrally with the reduction gear input shaft 25. The two eccentric portions 25a and 25b are provided with a phase difference of 180 ° in order to cancel the centrifugal force due to the eccentric motion.
  • the speed reducer input shaft 25 is rotatably supported with respect to the speed reducer output shaft 28 by rolling bearings 37a and 37b that are spaced apart from each other in two axial directions.
  • One rolling bearing 37a supports a substantially central portion of the reduction gear input shaft 25 in the axial direction
  • the other rolling bearing 37b supports an end portion of the reduction gear input shaft 25 on the outboard side.
  • the reduction gear output shaft 28 has a shaft portion 28b and a flange portion 28a.
  • the flange portion 28a has a hole portion (through hole in the illustrated example) in which an end portion on the outboard side of the inner pin 31 described later is fitted and fixed, and this hole portion (and the inner pin 31) is output from the speed reducer.
  • a plurality of shafts 28 are provided at equal intervals on the circumference centered on the rotation axis.
  • the shaft portion 28b is connected to the hub wheel 32 constituting the wheel bearing portion C by spline fitting.
  • the reduction gear output shaft 28 is rotatably supported by the outer pin housing 60 via rolling bearings 48 and 48 that are spaced apart from each other in two axial directions.
  • the speed reducing mechanism (cycloid speed reducer) is rotatably held on the outer periphery of the eccentric portions 25a and 25b, and curves plates 26a and 26b that revolve around the rotational axis as the speed reducer input shaft 25 rotates.
  • a plurality of outer pins 27 that engage with the outer peripheries of the curved plates 26a, 26b (during revolving motion) to cause the curved plates 26a, 26b to rotate and the rotational motions of the curved plates 26a, 26b to reduce the
  • a motion conversion mechanism that converts the rotational motion of the output shaft 28 and counterweights 29 and 29 that are disposed adjacent to the outer sides in the axial direction of the eccentric portions 25a and 25b are provided.
  • the counterweight 29 is substantially fan-shaped and is fitted and fixed to the outer periphery of the speed reducer input shaft 25. Each counterweight 29 is arranged with a 180 ° phase shift from the eccentric portion 25a (or 25b) adjacent in the axial direction in order to cancel out the unbalanced inertia couple generated by the rotation of the curved plates 26a, 26b.
  • the curved plate 26a has a plurality of waveforms composed of trochoidal curves such as epitrochoids on the outer periphery thereof.
  • the curved plate 26a has axial through-holes 30a and 30b that open at both end faces thereof.
  • a plurality of through-holes 30a are provided at equal intervals on the circumference centered on the rotation axis of the curved plate 26a, and receive one inner pin 31 to be described later.
  • the through hole 30 b is provided at the center of the curved plate 26 a and is fitted to the outer periphery of the eccentric portion 25 a via the rolling bearing 40.
  • the rolling bearing 40 has an inner raceway surface 41 on the outer diameter surface, an inner ring 42 fitted to the outer diameter surface of the eccentric portion 25a, and an inner diameter surface (through hole 30b of the curved plate 26a).
  • the outer raceway surface 43 formed directly on the inner wall surface that is defined, a plurality of cylindrical rollers 44 interposed between the inner raceway surface 41 and the outer raceway surface 43, and a cage (not shown) that holds the cylindrical rollers 44.
  • annular flanges 46 and 46 provided integrally with the inner ring 42 and disposed adjacent to the outer side in the axial direction of the cylindrical roller 44.
  • the inner race 42 may be omitted by directly forming the inner raceway surface 41 on the outer diameter surface of the eccentric portion 25a. If it does in this way, the rolling bearing 40 and by extension, the reduction gear part B can be reduced in weight and compactness.
  • the curved plate 26b has the same structure as the curved plate 26a, and is provided to the eccentric portion 25b via the rolling bearing 40 similar to the rolling bearing 40 that supports the curved plate 26a. And is supported rotatably.
  • a plurality of outer pins 27 are provided at equal intervals on the circumference around the rotation axis of the speed reducer input shaft 25.
  • the outer peripheral portions of the curved plates 26a and 26b engage with the outer pins 27, and the curved plates 26a and 26b are caused to rotate.
  • each outer pin 27 has a pair of rolling bearings (needle roller bearings) 61, 61 arranged at both ends in the axial direction and a pair of needle roller bearings 61, 61 on the inner periphery. It is rotatably supported on the casing 22 via the held outer pin housing 60. With this configuration, the contact resistance between the outer pin 27 and the curved plates 26a and 26b is reduced.
  • the outer pin housing 60 constitutes the stationary side of the reduction gear part B, and is supported in a non-rotating state with respect to the casing 22 by a plurality of support means 70 provided on both sides in the axial direction.
  • Each support means 70 includes a casing 22 (in the case of the support means 70 provided on the inboard side of the outer pin housing 60, strictly speaking, the partition wall 22A) and holes 72 and 73 provided on two opposing surfaces of the outer pin housing 60, respectively.
  • a shaft-shaped (pin-shaped) support member 71 having one end and the other end fitted and supported in the holes 72 and 73, respectively, and a support means 70 (the support member 71 and its one end and the other end are fitted)
  • a plurality of holes 72, 73, etc. are provided at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • the hole 72 provided in the partition wall 22A has a hollow shape that is not opened in the motor chamber R1.
  • a cylindrical elastic bushing 74 that is elastically deformable in the radial direction is fitted into the hole 72 of the casing 22. Accordingly, one end of the support member 71 is supported by the hole 72 via the elastic bush 74.
  • the elastic bushing 74 may be one in which the fit with the hole 72 is a clearance fit, while the fit with the support member 71 may be a tight fit, or the fit with the hole 72 is tight. On the other hand, it is also possible to use a clearance fit with the support member 71.
  • the support means 70 having the elastic support function as described above is employed, the outer pin 27 and the outer pin housing 60 holding the same are supported in a non-contact state (floating state) with respect to the casing 22.
  • a large radial load or moment load generated by turning or rapid acceleration / deceleration or the like can be absorbed by the support means 70.
  • damage to the components of the motion conversion mechanism that converts the rotational motion of the curved plates 26a, 26b into the rotational motion of the reduction gear output shaft 28 is prevented as much as possible.
  • the motion conversion mechanism of the present embodiment includes a plurality of inner pins 31 and a plurality of through holes 30a provided in the curved plates 26a and 26b.
  • the through hole 30 a is provided at a position corresponding to each of the plurality of inner pins 31.
  • the inner pins 31 are arranged at equal intervals on the circumference centering on the rotational axis of the reduction gear output shaft 28, and the end portion on the outboard side is provided on the flange portion 28 a of the reduction gear output shaft 28. It is fixed to the hole.
  • the speed reducer output shaft 28 is arranged coaxially with the speed reducer input shaft 25, the rotational motion of the curved plates 26 a and 26 b is converted into a rotational motion around the rotational axis of the speed reducer input shaft 25. It is transmitted to the reduction gear output shaft 28 above.
  • a needle roller bearing 31a is provided on the outer periphery of the inner pin 31 inserted into the through hole 30a of the curved plates 26a, 26b. .
  • the inner diameter dimension of the through hole 30a is set larger than the outer diameter dimension of the inner pin 31 (referred to as “maximum outer diameter including the needle roller bearing 31a”, the same applies hereinafter).
  • the speed reducer part B further includes a stabilizer 31 b to which an end part on the inboard side of each inner pin 31 is fixed.
  • the axis O 2 of the eccentric portion 25 a provided on the speed reducer input shaft 25 is eccentric from the axis (rotational axis) O of the speed reducer input shaft 25 by the amount of eccentricity e.
  • the outer periphery of the eccentric portion 25a is held curved plate 26a via a rolling bearing 40, since the eccentric portion 25a (roller bearing 40) rotatably supports the curve plate 26a, the axial center O 2 is the curved plates 26a Axis It is also a heart.
  • the outer peripheral portion of the curved plate 26a is formed by a waveform curve, and has concave portions 34 that are recessed in the radial direction at equal intervals in the circumferential direction.
  • a plurality of outer pins 27 that engage with the recesses 34 are arranged in the circumferential direction with the axis O as the center.
  • An inner pin 31 that is fixedly provided to the reduction gear output shaft 28 is inserted. Since the inner diameter of the through hole 30a is larger than the outer diameter of the inner pin 31, the inner pin 31 does not hinder the revolving motion of the curved plate 26a, and the inner diameter of the through hole 30a of the rotating curved plate 26a is not reduced.
  • the rotational movement of the curved plate 26a is taken out by sliding contact with the wall surface, and the reduction gear output shaft 28 is rotated (converted into the rotational movement of the reduction gear output shaft 28).
  • the speed reducer output shaft 28 has a higher torque and a lower rotational speed than the speed reducer input shaft 25, and the curved plate 26a receives a load Fj as indicated by arrows in the figure from the plurality of inner pins 31.
  • a resultant force Fs of the plurality of loads Fi and Fj is applied to the reduction gear input shaft 25.
  • the direction of the resultant force Fs changes due to the influence of centrifugal force in addition to geometric conditions such as the shape of the outer peripheral portion of the curved plate 26a and the number of concave portions 34.
  • the angle ⁇ between the reference line X perpendicular to the straight line Y connecting the rotation axis O 2 and the axis O and passing through the rotation axis O 2 and the resultant force Fs is approximately 30 ° to 60 °. It fluctuates with.
  • the plurality of loads Fi and Fj change in the direction and magnitude of the load while the speed reducer input shaft 25 rotates once.
  • the resultant force Fs acting on the speed reducer input shaft 25 is also in the direction and magnitude of the load. Fluctuates.
  • the concave portion 34 of the curved plate 26a is decelerated and rotates clockwise by one pitch, resulting in the state of FIG. 3, and this is repeated.
  • the in-wheel motor drive device 21 further has a lubrication mechanism.
  • This lubrication mechanism supplies lubricating oil to various parts of the motor part A and the speed reducer part B.
  • oil passages 24a and 24b provided on the motor rotating shaft 24, and a speed reducer input Oil passages 25c, 25d, and 25e provided on the shaft 25, an oil passage (not shown) provided on the stabilizer 31b, an oil passage (not shown) provided on the inner pin 31, and the casing 22 are disposed below.
  • An oil tank 22 d that stores (temporarily) lubricating oil, oil passages 22 a and 22 e provided in the casing 22, oil drain holes 22 b and 22 c provided in the casing 22, and a rotary pump 51.
  • the white arrow shown in FIG. 1 indicates the direction in which the lubricating oil flows.
  • lubricating oil is sealed in the casing 22 so that the lower end of the rotor 23b is immersed when the motor part A is stopped (see the oil level N shown in FIG. 1).
  • the oil passage 24a extends along the axial direction inside the motor rotation shaft 24, and an oil passage 25c extending along the axial direction inside the reduction gear input shaft 25 is connected to the oil passage 24a.
  • the oil passage 25d extends in the radial direction from the oil passage 25c toward the outer diameter surface of the speed reducer input shaft 25, and the outer diameter end portion of the oil passage 25d in the illustrated example is on the outer diameter surface of the eccentric portions 25a and 25b. It is open.
  • the oil passage 25e extends in the axial direction from the end portion on the outboard side of the oil passage 25c, and opens to the outer end surface of the reduction gear input shaft 25 on the outboard side.
  • the formation position of the oil passage 25d extending in the radial direction is not limited to this, and can be provided at any position in the axial direction of the reduction gear input shaft 25.
  • two oil drain holes 22b are provided in the vicinity of the bottom of the partition wall 22A of the casing 22, and open to the bottom regions of the motor chamber R1 and the reducer chamber R2.
  • the oil drain hole 22c is provided in the bottom wall defining the motor chamber R1 of the casing 22 and opens to the motor chamber R1 and the oil tank 22d.
  • the oil tank 22d is on the lower side of the casing 22 and in the forward direction of the vehicle in order to cope with the suspension configuration of the vehicle, the deviation of the lubricating oil due to the inertia during acceleration / deceleration of the vehicle, and the change in the oil level when climbing the slope. It is arrange
  • the oil passage 22e plays a role of supplying (returning) the lubricating oil stored in the oil tank 22d to the rotary pump 51.
  • the rotary pump 51 is provided in the partition wall 22 ⁇ / b> A of the casing 22, more specifically, between the oil passage 22 a and the oil passage 22 e of the casing 22.
  • the rotary pump 51 of the present embodiment includes an inner rotor 52 that rotates using the rotation of the reduction gear output shaft 28, an outer rotor 53 that rotates following the rotation of the inner rotor 52, and both rotors 52.
  • a cycloid pump comprising a plurality of pump chambers 54, a suction port 55 communicating with the lubricating oil passage 22e, and a discharge port 56 communicating with the oil passage 22a of the casing 22.
  • the inner rotor 52 rotates around the rotation center c 1
  • the outer rotor 53 rotates around a rotation center c 2 different from the rotation center c 1 of the inner rotor 52. Therefore, the volume of the pump chamber 54 changes continuously.
  • the lubricating oil flowing into the pump chamber 54 from the suction port 55 is pumped from the discharge port 56 to the oil passage 22 a of the casing 22.
  • the lubrication mechanism mainly has the above configuration, and lubricates and cools each part of the motor part A and the speed reducer part B as follows.
  • supply of lubricating oil to the rotor 23 b and the stator 23 a is mainly supplied to the oil passage 24 a of the motor rotating shaft 24 via the oil passage 22 a of the casing 22.
  • a part of the lubricating oil is discharged by being discharged from the opening on the outer diameter side of the oil passage 24 b under the influence of the centrifugal force generated by the rotation of the motor rotating shaft 24 and the pressure of the rotary pump 51. That is, the lubricating oil discharged from the outer diameter side opening of the oil passage 24b is supplied to the rotor 23b and then supplied to the stator 23a.
  • the rolling bearing 36 that supports the end portion of the motor rotating shaft 24 on the inboard side mainly has a part of the lubricating oil flowing through the oil passage 22 a oozes out between the casing 22 and the motor rotating shaft 24. Lubricated. Further, the rolling bearing 36 that supports the end portion on the outboard side of the motor rotating shaft 24 is mainly lubricated by the lubricating oil that is discharged from the oil passage 24b and has passed down the inner wall surface on the outboard side of the partition wall 22A.
  • the lubricating oil that has flowed into the oil passage 25 c of the reduction gear input shaft 25 via the oil passage 24 a of the motor rotation shaft 24 is affected by the centrifugal force accompanying the rotation of the reduction gear input shaft 25 and the pressure of the rotary pump 51.
  • the oil is discharged from the openings of the oil passages 25d and 25e into the reduction gear chamber R2.
  • the discharged lubricating oil is supplied to various parts of the reduction gear part B mainly by centrifugal force to lubricate and cool the various parts of the reduction gear part B.
  • the lubricating oil that has lubricated and cooled the parts of the motor part A and the speed reducer part B as described above moves downward (by the bottom side of the casing 22) by gravity along the inner wall surface of the casing 22.
  • the lubricating oil that has moved to the bottom side of the motor chamber R1 flows into the oil tank 22d through the oil drain hole 22c.
  • the lubricating oil that has moved to the bottom side of the reduction gear chamber R2 flows into the motor chamber R1 through the oil drain hole 22b, and flows into the oil tank 22d through the oil drain hole 22c together with the lubricating oil in the motor chamber R1. To do.
  • the “oil drain passage” referred to in the first invention of the present application is configured by the oil drain hole 22b, the bottom region of the motor chamber R1, and the oil drain hole 22c.
  • the lubricating oil that has flowed into the oil tank 22d as described above is temporarily stored in the oil tank 22d and used again (repeatedly) for lubrication and cooling of the motor part A and the speed reducer part B.
  • the oil tank 22d is provided, even if lubricating oil that cannot be completely discharged by the rotary pump 51 is generated particularly during high-speed rotation, the lubricating oil is stored in the oil tank 22d. I can leave.
  • the overall structure of the in-wheel motor drive device 21 is as described above, and the in-wheel motor drive device 21 of the present embodiment has a characteristic configuration as described below.
  • the inner space of the casing 22 is divided into an annular partition wall 22A that divides the inner space into a motor chamber R1 and a reducer chamber R2, and between the two chambers R1, R2.
  • a ventilation passage 80 is provided for air to flow back and forth.
  • support means 70, 70 provided apart from each other in the circumferential direction of the partition wall 22A.
  • a through hole is formed between the (hole portions 72, 72), and the air passage 80 is configured by the through hole.
  • a plurality (six in the illustrated example) of air passages 80 are provided in a region (only) above the axis of the motor rotation shaft 24 in the partition wall 22A.
  • the oil drainage passage (oil drainage hole 22b, the bottom region of the motor chamber R1 and the drainage passage for discharging the lubricating oil in the reduction gear chamber R2 to the oil tank 22d is provided.
  • the motor chamber R1 and the reduction gear chamber are provided via the air passage 80 provided in the partition wall 22A. Air can be transferred to and from R2. Therefore, even when the atmospheric pressure in the motor chamber R1 is increased due to the heat generated by the rotation of the motor part A, it is possible to prevent an atmospheric pressure difference from occurring between the reduction gear chamber R2 and the motor chamber R1.
  • the air passage 80 is provided in a region above the axis of the motor rotating shaft 24, the purpose is to ensure the amount of lubricating oil necessary for lubricating and cooling the motor part A and the speed reducer part B. As a result, even when the lubricating oil is stored not only in the oil tank 22d but also in the motor chamber R1, the air passage 80 is not blocked by the lubricating oil.
  • the air passage 80 may be additionally provided in a region below the axis of the motor rotation shaft 24 in the partition wall 22A, but the strength of the partition wall 22A decreases as the cross-sectional area of the air passage 80 increases. Therefore, the durability of the in-wheel motor drive device 21 may be reduced.
  • the ventilation path 80 is provided only in the region above the axis of the motor rotating shaft 24, the two chambers R1, R2 are avoided while avoiding a decrease in strength of the partition wall 22A as much as possible. It is possible to prevent a pressure difference between the two.
  • the air passage 80 can be constituted by a through hole provided separately from the hole 72 into which the support member 71 is fitted, and also uses the hole 72 as shown in FIG. It can also be configured. More specifically, the hole 72 is formed in a through hole opened in the wall surface (the motor chamber R1 and the speed reducer chamber R2) on the inboard side and the outboard side of the partition wall 22A. Portion 72) and the elastic bush 74 (see FIG. 7A), or the communication hole 75 is formed between the outer diameter surface of the support member 71 and the inner diameter surface of the elastic bush 74 (see FIG. 7A). 7B). In FIG.
  • the communication hole 75 is formed by providing the groove 76 on the inner wall surface of the hole 72, but the communication hole 75 may be formed by providing a groove on the outer diameter surface of the elastic bush 74.
  • the communication hole 75 is formed by providing a notch 77 (for example, D cut) in a partial region in the circumferential direction of the outer diameter surface of the support member 71.
  • the communication hole 75 may be formed by providing a groove. Further, although not shown, the communication hole 75 may be provided between the hole 72 and the elastic bush 74 and between the support member 71 and the elastic bush 74.
  • the air passage 80 is formed by using the hole portion 72 that constitutes the support means 70, as shown in FIG. Compared to the case where the air passage 80 is formed, the processing cost for the partition wall 22A can be reduced.
  • a plurality (five in the illustrated example) of air passages 80 are provided only in the region above the axis of the motor rotation shaft 24 in the partition wall 22A.
  • the rotor 23b made of a permanent magnet or a magnetic material rotates by receiving an electromagnetic force generated by supplying an alternating current to the coil of the stator 23a. Accordingly, when the speed reducer input shaft 25 connected to the motor rotating shaft 24 rotates, the curved plates 26 a and 26 b revolve around the rotational axis of the speed reducer input shaft 25. At this time, the outer pin 27 engages with a curved waveform provided on the outer periphery of the curved plates 26 a and 26 b, and rotates the curved plates 26 a and 26 b in the direction opposite to the rotational direction of the speed reducer input shaft 25.
  • the inner pin 31 inserted through the through hole 30a comes into contact with the inner wall surface of the through hole 30a as the curved plates 26a and 26b rotate.
  • the revolving motion of the curved plates 26 a and 26 b is not transmitted to the inner pin 31, and only the rotational motion of the curved plates 26 a and 26 b is transmitted to the wheel bearing portion C via the reduction gear output shaft 28.
  • the rotation of the speed reducer input shaft 25 is transmitted to the speed reducer output shaft 28 after being decelerated by the speed reducer portion B.
  • the reduction gear ratio of the reduction gear section B having the above-described configuration is expressed as (Z A ⁇ Z) where Z A is the number of outer pins 27 and Z B is the number of waveforms (recesses 34) provided on the outer peripheral portions of the curved plates 26a and 26b. B) / is calculated by Z B.
  • a compact and high reduction ratio in-wheel motor drive device 21 can be obtained.
  • a large reduction ratio can be obtained by the reduction gear part B, even when a low torque, high rotation type small motor part A is adopted, a torque required for the rear wheel 14 as a drive wheel can be obtained. It is possible to communicate. Further, by providing rolling bearings (needle roller bearings) 61 and 31a that rotatably support the outer pin 27 and the inner pin 31, friction between the curved plates 26a and 26b and the outer pin 27 and the inner pin 31 is achieved. Since the resistance is reduced, the power transmission efficiency in the speed reducer part B is also improved from this point.
  • the in-wheel motor drive device 21 described above is light and compact as a whole device. Therefore, if the in-wheel motor drive device 21 is mounted on the electric vehicle 11, the unsprung weight can be suppressed, so that the electric vehicle 11 excellent in running stability and NVH characteristics can be realized.
  • the oil discharge path for discharging the lubricating oil in the reduction gear chamber R2 to the oil tank 22d is formed by the oil discharge port 22b, the bottom region of the motor chamber R1, and the oil discharge port 22c.
  • the first invention of the present application is applied to the configured in-wheel motor drive device 21, but the first invention is an in-wheel in which the oil drainage path is configured only by a hole opened in both the speed reducer chamber R2 and the oil tank 22d. It is also possible to apply to a motor drive device (not shown).
  • the cycloid pump is adopted as the rotary pump 51 constituting the lubrication mechanism.
  • the present invention is not limited to this, and any rotary pump driven using the rotation of the reduction gear output shaft 28 is adopted. can do.
  • the rotary pump 51 is not necessarily provided in the partition wall 22 ⁇ / b> A (casing 22), and may be disposed outside the casing 22.
  • the eccentric portions 25a and 25b are provided at two locations in the axial direction of the speed reducer input shaft 25.
  • the number of installed eccentric portions can be arbitrarily set.
  • the eccentric portions can be provided at three positions in the axial direction of the speed reducer input shaft 25.
  • each eccentric portion is 120 ° so as to cancel out the centrifugal force generated by the rotation of the speed reducer input shaft 25. It is preferable to change the phase.
  • the motion conversion mechanism is configured, the motion conversion mechanism is not limited to this, and any configuration that can transmit the rotational motion of the curved plates 26a and 26b to the hub wheel 32 of the wheel bearing portion C can be used.
  • an in-wheel motor drive device 121 according to an embodiment of the second invention of the present application will be described with reference to FIGS.
  • the in-wheel motor drive device 121 is used by being incorporated in the left and right wheel housings 12a shown in FIGS. 17 and 18 in the same manner as the in-wheel motor drive device 21 described with reference to FIG. It is.
  • the in-wheel motor drive device 121 includes a motor unit A1 that generates a driving force, a reducer unit B1 that decelerates and outputs the rotation of the motor unit A1, and an output from the reducer unit B1.
  • a wheel bearing C1 that transmits to a rear wheel 14 (see FIGS. 17 and 18; the same applies hereinafter) as a drive wheel is provided, and the motor A1 and the speed reducer B1 are housed in a casing 122.
  • the casing 122 is a divided structure composed of a motor housing in which the motor part A1 is accommodated and a speed reducer housing in which the speed reducer part B1 is accommodated.
  • the motor part A1 is integrally rotated with the rotor 123b, the stator 123a fixed to the casing 122, the rotor 123b disposed so as to face the inner side in the radial direction of the stator 123a with a gap, and the inner side in the radial direction of the rotor 123b.
  • a radial gap motor including a motor rotating shaft 124.
  • the stator 123a is configured by winding a coil 123d around the outer periphery of the core 123c, and the rotor 123b is configured by a permanent magnet or a magnetic material.
  • the motor rotating shaft 124 integrally has a holder portion 124d extending radially outward, and the rotor 123b is held by the holder portion 124d.
  • the holder portion 124d has a configuration in which a concave groove in which the rotor 123b is fitted and fixed is formed in an annular shape.
  • the motor rotating shaft 124 is rotatably supported with respect to the casing 122 by rolling bearings 36a and 36b that are spaced apart from each other in two axial directions.
  • the speed reducer input shaft 125 is rotatably supported with respect to the speed reducer output shaft 128 by rolling bearings 37a and 37b that are spaced apart from each other in two axial directions.
  • the reduction gear input shaft 125 has eccentric portions 125a and 125b in the reduction gear portion B1.
  • the two eccentric portions 125a and 125b are provided with a 180 ° phase shift in order to cancel the centrifugal force due to the eccentric motion.
  • the reduction gear input shaft 125 and the motor rotation shaft 124 are connected by spline fitting (including serration fitting, the same applies hereinafter), and the driving force of the motor part A1 is transmitted to the reduction gear part B1.
  • the reducer portion B1 includes curved plates 126a and 126b that are rotatably held by the eccentric portions 125a and 125b of the reducer input shaft 125, and a plurality of outer pins 127 that are engaged with the outer peripheral portions of the curved plates 126a and 126b.
  • a motion conversion mechanism that transmits the rotation of the curved plates 126a and 126b to the reducer output shaft 128, and a counterweight 129 provided on the reducer input shaft 125 adjacent to the eccentric portions 125a and 125b are provided.
  • the reduction gear output shaft 128 has a flange portion 128a and a shaft portion 128b.
  • a plurality of inner pins 131 are fixed to the flange portion 128a at equal intervals on a circumference centered on the rotational axis of the reduction gear output shaft 128.
  • the shaft portion 128b is connected to the hub wheel 132 of the wheel bearing portion C so as to be able to transmit torque by spline fitting, and transmits the output of the speed reducer portion B1 to the rear wheel 14 as a drive wheel.
  • the reduction gear output shaft 128 is rotatably supported by the outer pin housing 160 by rolling bearings 146 and 146 that are spaced apart from each other in two axial directions.
  • the curved plates 126a and 126b have a plurality of waveforms composed of trochoidal curves such as epitrochoids on the outer periphery, and have through holes 130a and 130b opened at both end faces.
  • a plurality of through holes 130a are provided at equal intervals on the circumference centered on the rotation axis of the curved plates 126a and 126b, and receive the inner pins 131.
  • the through hole 130b is provided at the center of the curved plates 126a and 126b and is fitted to the eccentric portions 125a and 125b.
  • the curved plates 126a and 126b are rotatably supported with respect to the eccentric portions 125a and 125b via the rolling bearing 141.
  • the outer pins 127 are provided at equal intervals on the circumference around the rotation axis of the speed reducer input shaft 125.
  • the outer pin 127 is rotatably held by the outer pin housing 160 by a needle roller bearing 127a.
  • the outer pin housing 160 is prevented from rotating around the casing 122 and is supported in a floating state.
  • the counterweight 129 is substantially fan-shaped and has a through-hole that engages with the speed reducer input shaft 125.
  • L 1 distance between the center point G and the center of the curved plate 126a
  • m 1 sum of masses of the curved plate 126a, the rolling bearing 141 and the eccentric portion 125a
  • ⁇ 1 the center of gravity of the curved plate 126a
  • L 2 the distance between the center point G and the counterweight 129
  • m 2 the mass of the counterweight 129
  • ⁇ 2 the amount of the eccentricity of the counterweight 129 from the rotation axis.
  • the motion conversion mechanism includes a plurality of inner pins 131 that are held by the reduction gear output shaft 128 and extend in the axial direction, and through holes 130a provided in the curved plates 126a and 126b.
  • the inner pins 131 are provided at equal intervals on the circumference centered on the rotational axis of the reduction gear output shaft 128, and one axial end thereof is fixed to the flange 128 a of the reduction gear output shaft 128. Yes.
  • a needle roller bearing 131a is provided at a position in contact with the inner wall surface of the through hole 130a of the curved plates 126a and 126b.
  • the through hole 130a is provided at a position corresponding to each of the plurality of inner pins 131, and the inner diameter of the through hole 130a is the outer diameter of the inner pin 131 (the maximum outer diameter including the needle roller bearing 131a. The same applies hereinafter).
  • the predetermined dimension is set larger.
  • the stabilizer 131b includes an annular ring portion 131c and a cylindrical portion 131d extending in the axial direction from the inner peripheral surface of the annular portion 131c, and the other end in the axial direction of the inner pin 131.
  • the part is fixed to the annular part 131c. Since the load applied to some of the inner pins 131 from the curved plates 126a and 126b is supported by all the inner pins 131 via the flange portion 128a and the stabilizer 131b, the stress acting on the individual inner pins 131 is reduced. , Durability can be improved.
  • Axis O 2 of the eccentric portion 125a is eccentric by the eccentricity e from the axis O of the reduction gear input shaft 125.
  • the outer periphery of the eccentric portion 125a is attached is curved plates 126a, the eccentric portion 125a is so rotatably supports the curve plate 126a, the axis O 2 is also the axis of the curved plate 126a.
  • the outer periphery of the curved plate 126a is formed by a corrugated curve, and has corrugated concave portions 126c that are depressed in the radial direction at equal intervals in the circumferential direction.
  • a plurality of outer pins 127 that engage with the recesses 126c are arranged in the circumferential direction around the axis O.
  • the curved plates 126a through hole 130a has a plurality circumferentially disposed about the axis O 2.
  • Each through hole 130 a is inserted with an inner pin 131 that is coupled to a reduction gear output shaft 128 that is arranged coaxially with the axis O of the reduction gear input shaft 125. Since the inner diameter of the through hole 130a is larger than the outer diameter of the inner pin 131 by a predetermined dimension, the inner pin 131 does not hinder the revolution movement of the curved plate 126a, and the inner pin 131 takes out the rotational movement of the curved plate 126a. The reduction gear output shaft 128 is rotated.
  • the speed reducer output shaft 128 has a higher torque and a lower rotational speed than the speed reducer input shaft 125, and the curved plate 126a receives the load Fj from the plurality of inner pins 131 as shown by arrows in FIG. .
  • a resultant force Fs of the plurality of loads Fi and Fj is applied to the reduction gear input shaft 125.
  • the direction of the resultant force Fs varies depending on geometrical conditions such as the wave shape of the curved plate 126a, the number of the concave portions 126c, and centrifugal force. Specifically, the angle ⁇ between the reference line X perpendicular to the straight line Y connecting the rotation axis O 2 and the axis O and passing through the rotation axis O 2 and the resultant force Fs is approximately 30 ° to 60 °. It fluctuates with.
  • the directions and magnitudes of the loads Fi and Fj change while the speed reducer input shaft 125 rotates once, and as a result, the resultant force Fs acting on the speed reducer input shaft 125 also varies in the direction and magnitude of the load. To do. When the speed reducer input shaft 125 rotates once counterclockwise, the concave portion 126c of the curved plate 126a rotates clockwise by one pitch to be in the state of FIG. 11, and this is repeated.
  • the wheel bearing 133 of the wheel bearing portion C ⁇ b> 1 includes a hub wheel 132 connected to the reduction gear output shaft 128 so as to be able to transmit torque, and an inner ring 133 a fitted to the outer peripheral surface of the hub wheel 132.
  • Seal members 133e are provided at both axial ends of the wheel bearing 133.
  • the rear wheel 14 is connected to the hub wheel 132 of the wheel bearing 133 by a bolt 134.
  • the lubrication mechanism supplies lubricating oil to each part of the motor part A1 and the speed reducer part B1 in a flow as indicated by white arrows in FIG.
  • the lubrication mechanism includes a rotary pump 151, oil passages 122a, 124a, 124b and an oil hole 124c provided in the motor portion A1, an oil passage 125c provided in the reduction gear portion B1, and
  • the oil holes 125d and 125e and an oil tank 122d disposed below the casing 122 are mainly configured.
  • the suction port 155 and the discharge port 156 of the rotary pump 151 described above are provided in the motor housing of the casing 122.
  • the oil tank 122d is provided integrally with the motor housing of the casing 122.
  • the oil passage 122a provided in the casing 122 extends radially outward from the rotary pump 151, bends in the axial direction, and further bends and extends radially inward to be connected to the oil passage 124a.
  • the oil passage 124a extends in the axial direction inside the motor rotating shaft 124 and is connected to the oil passage 125c.
  • the oil passage 124b of the motor rotating shaft 124 communicates with the oil passage 124a extending in the axial direction, and extends toward the holder portion 124d located on the radially outer side to communicate with the oil hole 124c.
  • the oil hole 124c is formed in the end face of the holder part 124d on the inboard side (right side in FIG. 8) and the outboard side (left side in FIG. 8), and opens into the motor part A1.
  • the oil passage 125c extends in the axial direction inside the reduction gear input shaft 125.
  • the oil hole 125d extends in the radial direction and opens on the inner diameter surface (oil passage 125c) and the outer diameter surface of the reduction gear input shaft 125.
  • the oil hole 125e extends in the axial direction and opens at the shaft ends of the oil passage 25c and the speed reducer input shaft 25.
  • an oil drain hole 122b that communicates the inside of the motor part A1 and the inside of the speed reducer part B1 is provided, and the position of the motor part A1
  • the oil tank 122d is disposed behind the casing 122 in the vehicle traveling direction in order to cope with the suspension configuration of the vehicle, the unevenness of the lubricating oil due to inertia during acceleration and deceleration of the vehicle, and the change in the oil level when climbing (see FIG. 13 and 14 on the left side).
  • an oil passage 122 e for returning the lubricating oil from the oil tank 122 d to the rotary pump 151 is provided in the casing 122.
  • the rotary pump 151 for forcibly circulating the lubricating oil is provided between the oil passage 122e and the oil passage 122a of the casing 122.
  • the rotary pump 151 includes an inner rotor 152 that rotates using the rotation of the speed reducer output shaft 128 (see FIG. 8), an outer rotor 153 that rotates following the rotation of the inner rotor 152, and a pump chamber. 154, a cycloid pump including a suction port 155 communicating with the oil passage 122e and a discharge port 156 communicating with the oil passage 122a.
  • the inner rotor 152 has a tooth profile composed of a cycloid curve on the outer peripheral surface. Specifically, the shape of the tooth tip portion 152a is an epicycloid curve, and the shape of the tooth gap portion 152b is a hypocycloid curve.
  • the inner rotor 152 is fitted to the outer peripheral surface of a cylindrical portion 131d (see FIGS. 8 and 10) provided in the stabilizer 131b and rotates integrally with the reduction gear output shaft 128.
  • the outer rotor 153 has a tooth profile formed of a cycloid curve on the inner peripheral surface. Specifically, the shape of the tooth tip portion 153a is a hypocycloid curve, and the shape of the tooth gap portion 153b is an epicycloid curve.
  • the outer rotor 153 is rotatably supported by the casing 122.
  • the inner rotor 152 is rotated about the rotation center c 1, whereas, the outer rotor 153 rotates around the rotation center c 2. Since the inner rotor 152 and the outer rotor 153 rotate around different rotation centers c 1 and c 2 , the volume of the pump chamber 154 changes continuously. As a result, the lubricating oil flowing in from the suction port 155 is pumped from the discharge port 156 to the oil passage 122a.
  • the lubricating oil pumped from the rotary pump 151 passes through the oil passages 122a and 124a, and a part thereof cools the rotor 123b through the oil passage 124b by the centrifugal force and pump pressure accompanying the rotation of the motor rotating shaft 124. Further, the lubricating oil is discharged from the oil hole 124c of the holder portion 124d to cool the stator 123a. In this way, the motor part A1 is cooled.
  • the lubricating oil pumped from the rotary pump 151 passes through the oil passages 122a, 124a, and 125c, and a part of the lubricating oil is sent from the oil holes 125d and 125e by the centrifugal force and pump pressure accompanying the rotation of the speed reducer input shaft 125. It is discharged into the part B1. Lubricating oil discharged from the oil holes 125d is supplied to the inside of the rolling bearing 141 that supports the curved plates 126a and 126b, and then comes into contact with the curved plates 126a and 126b and the inner pins 131 and the outer pins 127.
  • each part of the reduction gear part B1 is lubricated and cooled.
  • the lubricating oil that has cooled the motor part A1 and lubricated and cooled the speed reducer part B1 travels along the inner wall surface of the casing 122 and moves downward by gravity.
  • the lubricating oil that has moved to the lower part of the reduction gear part B1 moves to the motor part A1 through the oil drain hole 122b. Further, the lubricating oil that has moved to the lower part of the motor part A1 is discharged from the oil discharge hole 122f and temporarily stored in the oil tank 122d together with the lubricating oil discharged from the speed reducer part B1.
  • the oil tank 122d is provided, even if lubricating oil that cannot be completely discharged by the rotary pump 151 is temporarily generated, it can be stored in the oil tank 122d. As a result, it is possible to prevent an increase in torque loss of the reduction gear unit B1.
  • the overall configuration of the in-wheel motor drive device 121 in this embodiment is as described above, and the characteristic configuration will be described in detail below.
  • the speed reducer part in addition to the existing oil drain hole 122b through which the lubricating oil stored at the bottom of the speed reducer part B1 flows out to the motor part A1, the speed reducer part The idea was to provide an overflow hole 122g in the partition wall 122c of the casing 122 through which the lubricating oil scraped up by B1 flows out to the motor part A1.
  • the oil drain holes 122b are provided at two lowermost portions of the partition wall 122c of the casing 122.
  • Overflow hole 122g is provided in the partition 122c on the side where the lubricating oil is scraped up by the rotation of speed reducer B1, along the direction of rotation of speed reducer B1 (see the white arrow in FIGS. 13 and 14). ing.
  • FIG. 13 illustrates a structure in which one overflow hole 122g is provided adjacent to the oil drain hole 122b
  • FIG. 14 illustrates a structure in which two overflow holes 122g are provided adjacent to the oil drain hole 122b.
  • a plurality of attachment holes 122h for fixing the reduction gear housing of the casing 122 to the motor housing with bolts are formed in the partition wall 122c. Therefore, the oil drain hole 122b must be disposed between the two mounting holes 122h and 122h adjacent in the circumferential direction, and the opening area cannot be increased.
  • the overflow hole 122g is also disposed between two mounting holes 122h adjacent in the circumferential direction.
  • the in-wheel motor drive device 121 in which the entire device is housed inside the wheel has a relationship in which the weight and size affect the unsprung weight (running performance) of the vehicle and the size of the cabin space. It is necessary to reduce the size as much as possible. Therefore, since it is difficult to use a large oil tank 122d that can store a necessary and sufficient amount of lubricating oil alone as the oil tank 122d disposed below the casing 122, the inside of the motor part A1 and the speed reducer part B1. Lubricating oil is stored in (inside the casing 122).
  • the oil level of the lubricating oil stored in the speed reducer part B1 is increased.
  • the curved plates 126a and 126b are partially immersed in the lubricating oil. Since the lubricating oil is a viscous fluid, the lubricating oil that comes into contact with a part of the curved plates 126a and 126b is dragged and scraped in the rotational direction as the curved plates 126a and 126b rotate.
  • the lubricating oil in the speed reducer part B1 has its oil surface S (see the one-dot chain line in FIGS. 13 and 14) inclined more than horizontal and foams. In this case, it becomes difficult for the lubricating oil in the speed reducer part B1 to flow into the motor part A1 from the oil drain hole 122b provided in the lower part of the partition wall 122c of the casing 122 (the oil draining efficiency from the speed reducer part B1 decreases).
  • the oil level of the lubricating oil in the speed reducer B1 is substantially horizontal in the vehicle width direction (see the cross-hatched portion in FIG. 15).
  • the vehicle turns, for example, when turning leftward in the direction of travel as shown in FIG. 17 (see the white arrow in FIG. 17), the vehicle is housed inside the right wheel located outside the turn.
  • the lubricating oil in the speed reducer B1 is attracted to the outside of the turn (outside in the vehicle width direction) by the centrifugal force caused by the turn (cross hatching in FIG. 16). See section).
  • the lubricating oil scraped up by the rotation of the curved plates 126a and 126b and the inner pin 131 can be discharged to the motor part A through the overflow hole 122g. Therefore, the lubricating oil in the speed reducer part B1 can easily flow out to the motor part A1 without being influenced by the scooping and foaming of the lubricating oil due to the rotation of the curved plates 126a and 126b and the inner pin 131, and the speed reducer part B1.
  • the oil drainage performance from can be improved.
  • the rotary pump 151 discharges the amount of lubricating oil necessary for lubricating and cooling the motor unit A1 and the speed reducer unit B1. Easy to do.
  • the overflow hole 122g is formed in a region below the rotation center of the reduction gear output shaft 128 (region below the MM line in the figure).
  • the rotation of the curved plates 126a and 126b and the inner pin 131 causes the lubricating oil in the speed reducer B1 to be lifted up.
  • the oil level S of the lubricating oil is greatly inclined with respect to the horizontal direction, Even if foaming occurs, the lubricating oil in the speed reducer part B1 flows out to the motor part A1 through the overflow hole 122g formed in the region below the oil level S. For this reason, it is sufficient to provide the minimum necessary number (one or two) of overflow holes 122g, so that the strength of the partition wall 122c (casing 122) and thus the in-wheel motor drive device 121 is not greatly affected. .
  • the overflow hole 122g has the bottom surface of the outermost diameter rotation track of the plurality of inner pins 131 provided with the oil level S of the lubricating oil in the reduction gear portion B1 at a plurality of positions in the circumferential direction of the reduction gear output shaft 128. It is configured to be below the point (below the NN line in FIGS. 13 and 14). That is, the overflow hole 122g causes the oil level S of the lubricant oil in the reducer part B1 to be changed to the inner pin 31 by the lubricating oil scraped up in the reducer part B1 flowing out from the overflow hole 122g to the motor part A1.
  • the overall operation principle of the in-wheel motor drive device 121 of this embodiment is the same as that of the in-wheel motor drive device 21 shown in FIG.
  • the oil passage 124b is provided in the motor rotating shaft 124, the oil hole 125d is provided in the eccentric portions 125a and 125b, and the oil hole 125e is provided in the shaft end of the speed reducer input shaft 125.
  • the present invention is not limited to this, and the motor rotation shaft 124 and the speed reducer input shaft 125 can be provided at arbitrary positions.
  • any rotary pump that drives using the rotation of the reduction gear output shaft 128 can be adopted as the rotary pump 151. Further, the rotary pump 151 may be omitted, and the lubricating oil may be circulated only by centrifugal force.
  • the motion conversion mechanism is configured by the inner pin 131 fixed to the reduction gear output shaft 128 and the through hole 130a provided in the curved plates 126a and 126b. Any configuration capable of transmitting the rotation to the hub wheel 132 may be adopted.
  • it may be a motion conversion mechanism constituted by an inner pin fixed to the curved plates 126a and 126b and a hole formed in the reduction gear output shaft 128.
  • adopted the cycloid reduction gear for the reduction gear part B1 was shown, it is not restricted to this, Other reduction gears represented by a planetary reduction gear, a biaxial parallel reduction gear, etc. may be sufficient.
  • the vehicle is contrary to this.
  • the power from the rear wheel 14 side is converted into high-rotation and low-torque rotation by the reducer parts B and B1 and transmitted to the motor parts A and A1, and the motor part It can also comprise so that it may generate electric power by A and A1.
  • the electric power generated here can be stored in a battery and used as electric power for driving the motor unit A and electric power for operating other electric devices provided in the vehicle.
  • the present invention is applied to the configuration in which the radial gap motor is adopted for the motor parts A and A1, but the present invention faces the motor parts A and A1 with the stator and the rotor facing each other through an axial gap.
  • the present invention is also preferably applicable when an axial gap motor is employed.
  • the in-wheel motor drive devices 21 and 121 include not only the rear wheel drive type electric vehicle 11 having the rear wheel 14 as the drive wheel, but also the front wheel drive type electric vehicle having the front wheel 13 as the drive wheel.
  • the present invention can also be applied to a four-wheel drive type electric vehicle in which the front wheels 13 and the rear wheels 14 are drive wheels.
  • “electric vehicle” is a concept including all vehicles that obtain driving force from electric power, and includes, for example, a hybrid vehicle, a fuel cell vehicle, and the like.

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Abstract

 モータ部A、減速機部Bおよび車輪用軸受部Cを保持したケーシング22が、その内部空間を、モータ部Aを収容したモータ室R1と、減速機部Bを収容した減速機室R2とに区分する隔壁22Aを有し、潤滑機構が、減速機室R2内の潤滑油を油タンク22dに排出する排油路を有するインホイールモータ駆動装置21において、隔壁22Aに、モータ室R1と減速機室R2との間で空気を行き来させるための通気路80を設けた。

Description

インホイールモータ駆動装置
 本発明は、インホイールモータ駆動装置に関する。
 従来のインホイールモータ駆動装置が、例えば下記の特許文献1に開示されている。特許文献1に開示されたインホイールモータ駆動装置200は、図19に示すように、駆動力を発生させるモータ部203と、車輪を回転自在に支持する車輪用軸受部204と、モータ部203の回転を減速して車輪用軸受部204に伝達する減速機部205と、これらを保持したケーシング201とを備える。ケーシング201は懸架装置(サスペンション)を介して車体に取り付けられる。
 インホイールモータ駆動装置200では、装置のコンパクト化を図るため、モータ部203に高回転の小型モータが採用されている。このモータ部203は、ケーシング201に固定されたステータ206と、ステータ206の径方向内側に対向配置されたロータ207と、ロータ207を外周に保持し、ロータ207と一体回転するモータ回転軸208とを備える。モータ回転軸208はその一端および他端のそれぞれに配された転がり軸受209a,209bによりケーシング201に対して回転自在に支持されている。ケーシング201は、転がり軸受209bを内径端部に保持した円環状の隔壁202を有し、この隔壁202により、ケーシング201の内部空間は、モータ部203を収容したモータ室201Aと減速機部205を収容した減速機室201Bとに区分されている。
 車輪用軸受部204は車輪を駆動するために大きなトルクを必要とする。そこで、減速機部205には、コンパクトで高い減速比が得られるサイクロイド減速機が採用されている。サイクロイド減速機は、一対の偏心部210a,210bを有する減速機入力軸210と、偏心部210a,210bの外周に回転自在に保持され、減速機入力軸210の回転に伴ってその回転軸心を中心とする公転運動を行う一対の曲線板211a,211bと、公転運動中の曲線板211a,211bの外周部と係合して曲線板211a,211bに自転運動を生じさせる複数の外ピン212と、曲線板211a,211bの自転運動を車輪用軸受部204に連結された減速機出力軸214に伝達する複数の内ピン213とを備える。
 上記のインホイールモータ駆動装置200は、モータ部203および減速機部205の各所を潤滑・冷却するための潤滑機構を備える。潤滑機構は、モータ部203に設けられた回転ポンプ221と、ケーシング201の壁部内に設けられた油路222と、モータ回転軸208に設けられた油路223と、減速機入力軸210に設けられた油路224と、ケーシング201の下方に設けられ、潤滑油を貯留した油タンク225と、油タンク225に貯留された潤滑油を回転ポンプ221に供給する油路226と、減速機室201B内の潤滑油(減速機室201Bの底部に溜まった潤滑油)を油タンク225に排出する排油路とを主な構成としている。図示例の排油路は、隔壁202の両面に開口し、ケーシング201の下方側領域においてモータ室201Aと減速機室201Bを連通させる排油孔227と、ケーシング201の底壁両面に開口し、モータ室201Aと油タンク225を連通させる排油孔228とを含んで構成される。なお、図19中に示す白抜き矢印は、潤滑機構における潤滑油の流れを示している。
 上記構成の潤滑機構において、モータ部203の駆動に伴って回転ポンプ221が駆動されると、油タンク225に貯留された潤滑油は、油路226を介して回転ポンプ221に吸い込まれ、その後、モータ部203および減速機部205の各所に供給される。具体的に述べると、回転ポンプ221から圧送された潤滑油は、ケーシング201の油路222を介して主にモータ回転軸208の油路223に流入する。油路223を流通する潤滑油の一部は、ポンプ圧力および遠心力の影響を受けて外径側に移動し、これにより、モータ部203のうち、特にロータ207およびステータ206が冷却される。一方、油路223を流通する潤滑油の残部は減速機入力軸210の油路224に流入し、油路224を流通する潤滑油がポンプ圧力や遠心力の影響を受けて減速機部205内に吐出されることにより、減速機部205の各所が潤滑および冷却される。そして、モータ部203の各所を冷却した潤滑油は、自由落下によりモータ室201Aの底部に到達した後、排油孔228を介して油タンク225に排出される。また、減速機部205の各所を潤滑および冷却した潤滑油は、自由落下により減速機室201Bの底部に到達した後、排油孔227,228を介して油タンク225に排出される。
特開2011-189919号公報
 ところで、装置全体がホイールの内部に収容(あるいはホイール近傍に配置)されるインホイールモータ駆動装置は、その重量や大きさが車両のばね下重量(走行性能)や客室スペースの広さに影響を及ぼす関係上、できるだけ軽量・コンパクトにする必要がある。そのため、上記のインホイールモータ駆動装置200において、油タンク225としては、比較的小型のものを用いざるを得ない。しかしながらこの場合、油タンク225のみではモータ部203および減速機部205の各所を十分に潤滑・冷却し得るだけの潤滑油量を確保するのが難しくなる。そこで、ケーシング201のモータ室201Aや減速機室201Bにも潤滑油が貯留(封入)される場合があり、このとき、両室201A,201Bにおける潤滑油の貯留量(モータ部203の停止時における潤滑油の貯留量)は、ロータ207の一部が浸漬する程度とされる(図19中に示す、潤滑油の油面Mを参照)。
 ここで、上記の隔壁202は、インホイールモータ駆動装置200の構造部材として機能するため、隔壁202に設ける排油孔227をむやみに大きくすることはできないが、排油孔227を流通する潤滑油量が少なければ、排油孔227を介して減速機室201Bとモータ室201Aとの間で空気を行き来させることができるため、減速機室201B内の潤滑油を、モータ室201A、さらには油タンク225に円滑に排出することができる。しかしながら、排油孔227を流通する潤滑油量が多い時には、減速機室201Bに潤滑油が滞留し始め、最終的には排油孔227が潤滑油で塞がれてしまう。この場合、減速機室201Bからの排油効率が低下する。
 特に、モータ部203の回転に伴ってモータ室201Aの室温が上昇すると、モータ室201Aの気圧が高まり、モータ室201Aと減速機室201Bとの間に気圧差が生じる可能性がある。このような気圧差の発生は、減速機室201Bからの排油効率を一層低下させることになる。
 なお、上記の気圧差は、例えば、モータ回転軸208を支持する転がり軸受209bの軸受隙間や、転がり軸受209bの嵌め合い隙間を介して両室201A,201B間で空気を行き来させることで解消できるとも考えられる。しかしながら、モータ部203の駆動時には熱膨張等の影響により上記隙間が減少するため、両室201A,201B間の気圧差を解消するには至らない。また、例えば、減速機室201Bの潤滑油を強制的に排出するためのポンプを別途設置すれば、上述の問題発生を可及的に回避できるとも考えられるが、装置全体の重量化や大型化を招来するため得策ではない。
 また、図19に例示する態様でモータ室201A(モータ部203内)や減速機室201B(減速機部205内)に多量の潤滑油を封入した場合、粘性流体である潤滑油は、曲線板211a,211bの回転に伴って曲線板211a,211bの回転方向に引き摺られて掻き上げられる。このようにして掻き上げられた潤滑油が回転中の内ピン213に接触すると、潤滑油は内ピン213の回転方向に引き摺られてより一層掻き上げられる。その結果、減速機室201B内の潤滑油は、その油面が大きく傾くと共に泡立つことになる。このような事態が生じると、減速機室201Bからの排油効率が低下する。
 また、特に車両の旋回時、旋回外側に位置するホイール内部に収容されたインホイールモータ駆動装置では、減速機部205内の潤滑油が旋回による遠心力により旋回外側へ引き寄せられる。この場合、より一層多くの潤滑油が回転中の曲線板211a,211bおよび内ピン213に接触することになり、潤滑油の掻き上げ量が増加するため、減速機室201Bからの排油効率がより一層低下する。
 そして、減速機室201Bからの排油効率が低下すると、減速機室201Bに多くの潤滑油が滞留するため、粘性流体である潤滑油と減速機部205の回転側(曲線板211a,211b、内ピン213等)との間に作用する荷重(潤滑油の撹拌抵抗)が増加し、減速機部205における動力伝達効率が低下する可能性が高まる。また、減速機室201Bからの排油効率が低下すると、油タンク225への潤滑油の流入量が減少するため、回転ポンプ221が駆動されるのに伴って油タンク225内の貯油量が減少することになる。その結果、回転ポンプ221から圧送される潤滑油量が減少し、モータ部203および減速機部205を適切に潤滑・冷却することが難しくなる。
 以上の実情に鑑み、本発明の課題は、減速機室(減速機部の内部)からの排油効率を改善し、もって高品質で耐久性に優れたインホイールモータ駆動装置を提供することにある。
 上記の課題を解決するために創案された本願の第1発明は、モータ部、減速機部および車輪用軸受部を保持したケーシングと、ケーシングの下方側に配置され、ケーシングの内部空間と連通した油タンクに貯留された潤滑油をモータ部および減速機部に供給する潤滑機構とを備え、ケーシングが、その内部空間を、モータ部を収容したモータ室と、減速機部を収容した減速機室とに区分する隔壁を有し、潤滑機構が、減速機室内の潤滑油を油タンクに排出する排油路を有するインホイールモータ駆動装置において、隔壁に、モータ室と減速機室との間で空気を行き来させるための通気路を設けたことを特徴とする。
 上記構成によれば、潤滑機構を構成する上記の排油路が潤滑油で満たされている状況下においても、隔壁に設けた通気路を介してモータ室と減速機室との間で空気を行き来させることができる。そのため、モータ部の回転に伴う発熱が生じた場合でも、減速機室とモータ室との間で気圧差が生じることを防止できる。これにより、減速機室からの排油効率の低下、さらにはこれに起因した種々の問題発生を防止することができる。
 通気路は、隔壁のうち、モータ部の回転軸の軸線(を通って延びる水平面)よりも上側の領域に設けるのが好ましい。このようにすれば、モータ部および減速機部の潤滑・冷却に必要な潤滑油量を確保することを目的として、潤滑油が、油タンクのみならず、モータ室や減速機室内に貯留されている場合でも、潤滑油によって通気路が塞がれてしまうのを効果的に防止することができる。なお、通気路は、モータ部の回転軸の軸線よりも下側の領域に追加的に設けても構わないが、通気路の断面積が増すほど、隔壁の強度が低下する。従って、通気路は、隔壁のうち、モータ部の回転軸の軸線よりも上側の領域のみに設けるのが好ましい。
 上記構成のインホイールモータ駆動装置は、減速機部の静止側を減速機室内で支持する支持手段を有し、この支持手段は、隔壁に設けた孔部と、孔部に一端が嵌合された支持部材とを備えたものとすることができる。この場合、通気路は、例えば、上記孔部をモータ室および減速機室に開口した貫通孔に形成し、この貫通孔を利用して形成することができる。また、孔部を隔壁の周方向に離間して複数設け、通気路を、周方向で隣り合う孔部間に設けられ、モータ室および減速機室に開口した貫通孔で構成しても良い。
 また、上記の課題を解決するために創案された本願の第2発明は、モータ部と、減速機部と、車輪用軸受部と、モータ部および減速機部を収容するケーシングとを備え、モータ部のモータ回転を減速機部で減速して減速機出力軸を回転させるインホイールモータ駆動装置であって、減速機部とモータ部とを仕切るケーシングの隔壁の下部に、減速機部の底部に貯溜した潤滑油をモータ部に流出させる排油孔を設けると共に、各壁のうち、減速機部の回転により潤滑油が掻き上げられる側の領域に、減速機部で掻き上げられた潤滑油をモータ部へ流出させるオーバーフロー孔を減速機部の回転方向に沿って設けたことを特徴とする。
 上記構成によれば、減速機部の底部に貯溜した潤滑油を排油孔を介してモータ部へ流出させることができることに加え、減速機部の回転により掻き上げられた潤滑油をオーバーフロー孔を介してモータ部へ流出させることができる。そのため、減速機部の回転による潤滑油の掻き上げや泡立ちに影響されることなく、潤滑油が減速機部からモータ部に流れ込み易くなり、減速機部からの排油性能を改善することができる。
 オーバーフロー孔は、減速機出力軸の回転中心以下の領域に形成されていることが望ましい。減速機部の回転に伴う潤滑油の油面の傾きや潤滑油の泡立ちは、主に減速機出力軸の回転中心以下の領域で発生する。そのため、オーバーフロー孔を減速機出力軸の回転中心以下の領域に形成すれば、必要最小限のオーバーフロー孔を設けておくだけでも減速機部からの排油性能を高めることができる。
 オーバーフロー孔は、潤滑油の油面が、減速機出力軸の円周方向複数箇所に設けられた複数の内ピンの最外径回転軌道の最下点以下となるように構成されていることが望ましい。このようにすれば、潤滑油が、回転する複数の内ピンに接触することを抑制できる。その結果、減速機部の回転時における潤滑油の油面の傾きおよび潤滑油の泡立ちを抑制することができるので、減速機部の内部に貯溜された潤滑油が排油孔を介してモータ部へ流れ込み易くなる。
 以上の構成において、隔壁は、円環状に形成され、その内径端部に前記モータ部の回転軸を支持する転がり軸受を保持するものとすることができる。
 また、以上の構成において、減速機部は、偏心部を有し、モータ部の回転軸とトルク伝達可能に連結された減速機入力軸と、偏心部の外周に回転自在に保持され、減速機入力軸の回転に伴ってその回転軸心を中心とする公転運動を行う曲線板と、公転運動中の曲線板の外周部と係合して曲線板に自転運動を生じさせる複数の外ピンと、曲線板の自転運動を車輪用軸受部に連結された減速機出力軸の回転運動に変換する運動変換機構とを備えた、いわゆるサイクロイド減速機を採用することができる。
 以上より、本願の第1発明および第2発明によれば、減速機室からの排油効率を改善することができる。これにより、高品質で耐久性に優れたインホイールモータ駆動装置を提供することができる。
本願の第1発明の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の全体構成を示す縦断面図である。 図1のP-P線矢視断面図である 図1に示す曲線板に作用する荷重を示す説明図である。 図1に示す回転ポンプの横断面図である。 図1のQ-Q線矢視断面図である。 第1発明の他の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の横断面図である。 図6に示す実施形態で採用される通気路の一例を示す図である。 図6に示す実施形態で採用される通気路の変形例を示す図である。 本願の第2発明の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の全体構成を示す縦断面図である。 図8のP-P線矢視断面図である。 図8の要部拡大図である。 図8に示す曲線板に作用する荷重を示す説明図である。 図8に示す回転ポンプの横断面図である。 図8のQ-Q線矢視断面図であり、オーバーフロー孔の一例を示す図である。 図8のQ-Q線矢視断面図であり、オーバーフロー孔の変形例を示す図である。 図8に示すインホイールモータ駆動装置において、車両直進時の潤滑油の油面状態を示す図である。 図8に示すインホイールモータ駆動装置において、車両旋回時の潤滑油の油面状態を示す図である。 電気自動車の概略平面図である。 図17の電気自動車を後方から見た概略断面図である。 従来のインホイールモータ駆動装置の全体構成を示す縦断面図である。
 まず、図17および図18に基づき、インホイールモータ駆動装置を搭載した電気自動車11の概要を説明する。図17に示すように、電気自動車11は、シャシー12と、操舵輪として機能する一対の前輪13と、駆動輪として機能する一対の後輪14と、左右の後輪14のそれぞれを駆動するインホイールモータ駆動装置21とを備える。図18に示すように、後輪14は、シャシー12のホイールハウジング12aの内部に収容され、懸架装置12bを介してシャシー12の下部に固定されている。
 懸架装置12bは、左右に延びるサスペンションアームによって後輪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、後輪14が路面から受ける振動を吸収してシャシー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、旋回時等の車体の傾きを抑制するスタビライザが設けられる。懸架装置12bは、路面の凹凸に対する追従性を向上し、後輪14の駆動力を効率よ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では、左右のホイールハウジング12aの内部に、左右の後輪14それぞれを回転駆動させるインホイールモータ駆動装置21が組み込まれるので、シャシー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。そのため、この電気自動車11は、客室スペースを広く確保でき、しかも、左右の後輪14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。
 電気自動車11の走行安定性およびNVH特性を向上するためには、ばね下重量を抑える必要がある。また、電気自動車11の客室スペースを拡大するためには、インホイールモータ駆動装置21を小型化する必要がある。そこで、インホイールモータ駆動装置21として、例えば、図1に示すものを採用する。
 図1~図7に基づき、本願の第1発明の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置21を説明する。図1に示すように、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部Aと、モータ部Aの回転を減速して出力する減速機部Bと、減速部Bからの出力を後輪14(図17,18参照。以下同様。)に伝達する車輪用軸受部Cとを備え、これらはケーシング22に保持されている。モータ部Aと減速部Bはケーシング22に収納された状態で電気自動車11のホイールハウジング12a(図18参照。以下同様。)内に取り付けられる。ケーシング22は円環状の隔壁22Aを有しており、この隔壁22Aによりケーシング22の内部空間が、モータ部Aを収容したモータ室R1と、減速機部Bを収容した減速機室R2とに区分されている。
 モータ部Aは、ケーシング22に固定されているステータ23aと、ステータ23aの内側に径方向の隙間を介して対向配置されたロータ23bと、外周にロータ23bを装着した中空構造の回転軸(モータ回転軸)24とを備えるラジアルギャップモータであり、モータ回転軸24は15000min-1程度の回転速度で回転可能とされている。
 モータ回転軸24は、その軸方向一方側(図1の右側であり、以下「インボード側」ともいう)および他方側(図1の左側であり、以下「アウトボード側」ともいう)の端部にそれぞれ配置された転がり軸受(図示例は、深溝玉軸受)36,36によってケーシング22に対して回転自在に支持されており、アウトボード側の転がり軸受36は、ケーシング22を構成する隔壁22Aの内径端部に保持されている。
 車輪用軸受部Cは、中空構造のハブ輪32と、ハブ輪32をケーシング22に対して回転自在に支持する車輪用軸受33とを備える。ハブ輪32は、減速機部Bを構成する減速機出力軸28の軸部28bに連結された円筒状の中空部32aと、中空部32aのアウトボード側の端部から径方向外向きに延びたフランジ部32bとを一体に有する。フランジ部32bにはボルト32cによって後輪14が連結固定される。従って、ハブ輪32の回転時には後輪14がハブ輪32と一体回転する。
 車輪用軸受33は、ハブ輪32の外径面に形成された内側軌道面33fおよび外径面の小径段部に嵌合された内輪33aを有する内方部材と、ケーシング22の内径面に嵌合固定された外輪33bと、内方部材と外輪33bの間に配置された複数のボール33cと、ボール33cを周方向に離間した状態で保持する保持器33dと、車輪用軸受33の軸方向両端部を密封するシール部材33e,33eとを備えた複列アンギュラ玉軸受である。
 減速機部Bは、モータ部Aにより回転駆動される減速機入力軸25と、減速機入力軸25と同軸に配置された減速機出力軸28と、減速機入力軸25の回転を減速した上で減速機出力軸28に伝達する減速機構とを備える。減速機出力軸28は、減速機構により減速された減速機入力軸25の回転を車輪用軸受部Cのハブ輪32に伝達する。
 減速機入力軸25は、そのインボード側の端部外周に形成したスプライン25g(セレーションを含む。以下同様。)を、モータ回転軸24のアウトボード側の端部内周に形成したスプラインに嵌合する、いわゆるスプライン嵌合によってモータ回転軸24とトルク伝達可能に連結されている。
 減速機入力軸25の軸方向二箇所には、軸心が減速機入力軸25の回転軸心に対して偏心した偏心部25a,25bが設けられており、本実施形態ではこれら2つの偏心部25a,25bが減速機入力軸25と一体に設けられている。2つの偏心部25a,25bは、偏心運動による遠心力を互いに打ち消し合うために、位相を180°異ならせて設けられている。
 減速機入力軸25は、軸方向の二箇所に離間して配置された転がり軸受37a,37bによって減速機出力軸28に対して回転自在に支持されている。一方の転がり軸受37aは、減速機入力軸25の軸方向略中央部を支持し、他方の転がり軸受37bは、減速機入力軸25のアウトボード側の端部を支持している。
 減速機出力軸28は、軸部28bとフランジ部28aとを有する。フランジ部28aは、後述する内ピン31のアウトボード側の端部が嵌合固定された孔部(図示例は貫通孔)を有し、この孔部(および内ピン31)は、減速機出力軸28の回転軸心を中心とする円周上に等間隔で複数設けられている。軸部28bは、車輪用軸受部Cを構成するハブ輪32にスプライン嵌合によって連結されている。減速機出力軸28は、軸方向の二箇所に離間して配置された転がり軸受48,48を介して外ピンハウジング60に回転自在に支持されている。
 減速機構(サイクロイド減速機)は、偏心部25a,25bの外周に回転自在に保持され、減速機入力軸25の回転に伴ってその回転軸心を中心とする公転運動を行う曲線板26a,26bと、(公転運動中の)曲線板26a,26bの外周部と係合して曲線板26a,26bに自転運動を生じさせる複数の外ピン27と、曲線板26a,26bの自転運動を減速機出力軸28の回転運動に変換する運動変換機構と、偏心部25a,25bの軸方向外側に隣接配置されたカウンタウェイト29,29とを備える。カウンタウェイト29は略扇形状で、減速機入力軸25の外周に嵌合固定されている。各カウンタウェイト29は、曲線板26a,26bの回転によって生じる不釣合い慣性偶力を打ち消すために、軸方向に隣接する偏心部25a(又は25b)と180°位相を変えて配置される。
 図2に示すように、曲線板26aは、その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る複数の波形を有する。また、曲線板26aは、その両端面に開口する軸方向の貫通孔30a,30bを有する。貫通孔30aは、曲線板26aの自転軸心を中心とする円周上に等間隔で複数設けられており、後述する内ピン31を1本ずつ受け入れる。貫通孔30bは、曲線板26aの中心に設けられており、偏心部25aの外周に転がり軸受40を介して嵌合される。
 図2に示すように、転がり軸受40は、外径面に内側軌道面41を有し、偏心部25aの外径面に嵌合した内輪42と、曲線板26aの内径面(貫通孔30bを画成する内壁面)に直接形成された外側軌道面43と、内側軌道面41と外側軌道面43の間に介在する複数の円筒ころ44と、円筒ころ44を保持する保持器(図示せず)と、内輪42に一体的に設けられ、円筒ころ44の軸方向外側に隣接配置された円環状の鍔部46,46とを備える円筒ころ軸受である。この転がり軸受40においては、例えば、偏心部25aの外径面に内側軌道面41を直接形成することで内輪42を省略してもよい。このようにすれば、転がり軸受40、ひいては減速機部Bを軽量・コンパクト化することができる。
 詳細な説明は省略するが、曲線板26bは、曲線板26aと同様の構造を有しており、かつ曲線板26aを支持する転がり軸受40と同様の転がり軸受40を介して偏心部25bに対して回転自在に支持されている。
 外ピン27は、減速機入力軸25の回転軸心を中心とする円周上に等間隔で複数設けられている。減速機入力軸25が回転するのに伴って曲線板26a,26bが公転運動すると、曲線板26a,26bの外周部と外ピン27とが係合し、曲線板26a,26bに自転運動を生じさせる。各外ピン27は、図1に示すように、その軸方向両端部に配された一対の転がり軸受(針状ころ軸受)61,61、および一対の針状ころ軸受61,61を内周に保持した外ピンハウジング60を介してケーシング22に回転自在に支持されている。かかる構成により、外ピン27と曲線板26a,26bとの間の接触抵抗が低減される。
 外ピンハウジング60は、減速機部Bの静止側を構成しており、その軸方向両側に設けた複数の支持手段70によってケーシング22に対して回り止め状態で支持されている。各支持手段70は、ケーシング22(外ピンハウジング60のインボード側に設けた支持手段70では、厳密には隔壁22A)および外ピンハウジング60の対向二面にそれぞれ設けた孔部72,73と、一端および他端が孔部72,73にそれぞれ嵌合・支持された軸状(ピン状)の支持部材71とを備え、支持手段70(支持部材71、並びにその一端および他端が嵌合された孔部72,73等)は、図2および図5に示すように、円周方向に所定間隔で複数設けられる。なお、本実施形態において、隔壁22Aに設けた孔部72は、モータ室R1には開口していない窪み状の形態をなしている。
 ケーシング22の孔部72には、径方向に弾性変形可能な円筒状の弾性ブッシュ74が嵌合されている。従って、支持部材71の一端は、弾性ブッシュ74を介して孔部72に支持されている。このような構成を採用することにより、減速機入力軸25の回転時に減速機部B内で発生する振動を弾性ブッシュ74で吸収することができるので、インホイールモータ駆動装置21の静粛性を向上することができる。弾性ブッシュ74は、孔部72との嵌め合いがすきま嵌めとされる一方、支持部材71との嵌め合いがしまり嵌めとされるものを用いても良いし、孔部72との嵌め合いがしまり嵌めとされる一方、支持部材71との嵌め合いがすきま嵌めとされるものを用いても良い。これにより、弾性ブッシュ74が脱落等するのを可及的に防止しつつ、孔部72および支持部材71に対する嵌め合いが何れもしまり嵌めとされる弾性ブッシュ74を用いる際に懸念される組立性の低下を可及的に防止することができる。
 以上のような弾性支持機能を有する支持手段70を採用すれば、外ピン27およびこれを保持した外ピンハウジング60がケーシング22に対して非接触の状態(フローティング状態)で支持されるので、車両の旋回や急加減速等によって生じる大きなラジアル荷重やモーメント荷重を支持手段70で吸収することができる。これにより、曲線板26a,26bの自転運動を減速機出力軸28の回転運動に変換する運動変換機構の構成部品の破損が可及的に防止される。
 図2に示すように、本実施形態の運動変換機構は、複数の内ピン31と、曲線板26a,26bに設けられた複数の貫通孔30aとで構成される。貫通孔30aは、複数の内ピン31それぞれに対応する位置に設けられている。内ピン31は、減速機出力軸28の回転軸心を中心とする円周上に等間隔に配置されており、そのアウトボード側の端部が減速機出力軸28のフランジ部28aに設けた孔部に固定されている。減速機出力軸28は減速機入力軸25と同軸上に配置されているので、曲線板26a,26bの自転運動は、減速機入力軸25の回転軸心を中心とする回転運動に変換された上で減速機出力軸28に伝達される。また、内ピン31と曲線板26a,26bとの摩擦抵抗を低減するため、曲線板26a,26bの貫通孔30aに挿入された内ピン31の外周には針状ころ軸受31aが設けられている。貫通孔30aの内径寸法は、内ピン31の外径寸法(「針状ころ軸受31aを含む最大外径」を指す。以下同様。)よりも所定寸法大きく設定されている。
 図1に示すように、減速機部Bは、各内ピン31のインボード側の端部を固定したスタビライザ31bをさらに有する。これにより、モータ部Aの駆動時(減速機入力軸25の回転時)に曲線板26a,26bから一部の内ピン31に負荷される荷重はフランジ部28aおよびスタビライザ31bを介して全ての内ピン31によって支持される。
 ここで、モータ部Aの駆動時に、曲線板26a、さらには減速機入力軸25に作用する荷重の状態を図3に基づいて説明する。モータ部Aの駆動時には、曲線板26bにも以下に説明するのと同様にして荷重が作用する。
 減速機入力軸25に設けられた偏心部25aの軸心Oは、減速機入力軸25の軸心(回転軸心)Oから偏心量eだけ偏心している。偏心部25aの外周には転がり軸受40を介して曲線板26aが保持され、偏心部25a(転がり軸受40)は曲線板26aを回転自在に支持するので、軸心Oは曲線板26aの軸心でもある。曲線板26aの外周部は波形曲線で形成され、径方向に窪んだ凹部34を周方向等間隔に有する。曲線板26aの周囲には、凹部34と係合する外ピン27が、軸心Oを中心として周方向に複数配設されている。
 図3において、モータ部Aが駆動されて減速機入力軸25が紙面上で反時計周りに回転すると、偏心部25aおよびその外周に保持された曲線板26aは軸心Oを中心とする公転運動を行うので、曲線板26aの外周部に形成された凹部34が外ピン27と周方向に順次当接する。この結果、曲線板26aは、複数の外ピン27から図中矢印で示すような荷重Fiを受けて時計回りに自転する。
 また、曲線板26aには貫通孔30aが軸心Oを中心として周方向に複数配設されており、各貫通孔30aには、軸心O(減速機入力軸25)と同軸配置された減速機出力軸28に対して固定的に設けられた内ピン31が挿通されている。貫通孔30aの内径は内ピン31の外径よりも所定寸法大きいため、内ピン31は、曲線板26aの公転運動の障害とはならず、自転している曲線板26aの貫通孔30aの内壁面と摺動接触することによって曲線板26aの自転運動を取り出し、減速機出力軸28を回転させる(減速機出力軸28の回転運動に変換する)。このとき、減速機出力軸28は、減速機入力軸25よりも高トルクかつ低回転数になり、曲線板26aは、複数の内ピン31から図中矢印で示すような荷重Fjを受ける。これらの複数の荷重Fi、Fjの合力Fsが減速機入力軸25にかかる。
 合力Fsの方向は、曲線板26aの外周部の形状や凹部34の数などの幾何学的条件の他、遠心力の影響により変化する。具体的には、自転軸心Oと軸心Oとを結ぶ直線Yと直角であって自転軸心Oを通過する基準線Xと、合力Fsとの角度αは概ね30°~60°で変動する。上記の複数の荷重Fi、Fjは、減速機入力軸25が1回転する間に荷重の方向や大きさが変化し、その結果、減速機入力軸25に作用する合力Fsも荷重の方向や大きさが変動する。そして、減速機入力軸25が1回転すると、曲線板26aの凹部34が減速されて1ピッチ時計回りに回転し、図3の状態になり、これを繰り返す。
 インホイールモータ駆動装置21は、さらに、潤滑機構を有する。この潤滑機構は、モータ部Aおよび減速機部Bの各所に潤滑油を供給するものであって、図1に示すように、モータ回転軸24に設けた油路24a,24bと、減速機入力軸25に設けた油路25c,25d,25eと、スタビライザ31bに設けた油路(図示せず)と、内ピン31に設けた油路(図示せず)と、ケーシング22の下方に配置され、潤滑油を(一時的に)貯留する油タンク22dと、ケーシング22に設けた油路22a,22eと、ケーシング22に設けた排油孔22b,22cと、回転ポンプ51とを備える。図1中に示した白抜き矢印は潤滑油の流れる方向を示している。なお、本実施形態では、モータ部Aの停止時にロータ23bの下端部が浸漬する程度の潤滑油がケーシング22内に封入されている(図1中に示す油面Nを参照)。
 油路24aは、モータ回転軸24の内部を軸方向に沿って延びており、この油路24aには、減速機入力軸25の内部を軸方向に沿って延びた油路25cが接続されている。油路25dは、油路25cから減速機入力軸25の外径面に向かって径方向に延びており、図示例の油路25dの外径端部は偏心部25a,25bの外径面に開口している。油路25eは、油路25cのアウトボード側の端部から軸方向に延び、減速機入力軸25のアウトボード側の外端面に開口している。なお、径方向に延びる油路25dの形成位置はこれに限らず、減速機入力軸25の軸方向の任意の位置に設けることができる。
 排油孔22bは、図5に示すように、ケーシング22の隔壁22Aの底部付近に2つ設けられ、モータ室R1および減速機室R2の底側領域に開口している。また、排油孔22cは、ケーシング22のモータ室R1を画成する底壁に設けられ、モータ室R1および油タンク22dに開口している。油タンク22dは、車両のサスペンション構成、車両の加減速時の慣性による潤滑油の偏り、および登坂時の油面変化等に対応するため、ケーシング22の下方側であって、かつ車両の前進方向とは反対側(図5では右側)に配置されている。油路22e(図1参照)は、油タンク22dに貯留された潤滑油を回転ポンプ51に供給する(還流させる)役割を担う。
 回転ポンプ51は、図1に示すように、ケーシング22の隔壁22A内、より具体的には、ケーシング22の油路22aと油路22eとの間に設けられている。回転ポンプ51をケーシング22内に配置することによって、インホイールモータ駆動装置21が全体として大型化するのを防止することができる。本実施形態の回転ポンプ51は、図4に示すように、減速機出力軸28の回転を利用して回転するインナロータ52と、インナロータ52の回転に伴って従動回転するアウタロータ53と、両ロータ52,53間の空間に設けられた複数のポンプ室54と、潤滑油路22eに連通する吸入口55と、ケーシング22の油路22aに連通する吐出口56とを備えるサイクロイドポンプである。インナロータ52は、回転中心cを中心として回転し、アウタロータ53は、インナロータ52の回転中心cとは異なる回転中心cを中心として回転する。そのため、ポンプ室54の容積は連続的に変化する。これにより、吸入口55からポンプ室54に流入した潤滑油は吐出口56からケーシング22の油路22aに圧送される。
 潤滑機構は、主に以上の構成を有しており、以下のようにしてモータ部Aおよび減速機部Bの各所を潤滑・冷却する。
 まず、図1に示すように、モータ部Aのうち、ロータ23bおよびステータ23aへの潤滑油の供給は、主に、ケーシング22の油路22aを介してモータ回転軸24の油路24aに供給された潤滑油の一部が、モータ回転軸24の回転に伴って生じる遠心力および回転ポンプ51の圧力の影響を受けて油路24bの外径側開口部から吐出されることにより行われる。すなわち、油路24bの外径側開口部から吐出された潤滑油はロータ23bに供給され、その後、ステータ23aに供給される。また、モータ回転軸24のインボード側の端部を支持する転がり軸受36は、主に、油路22aを流れる潤滑油の一部がケーシング22とモータ回転軸24との間から滲み出ることにより潤滑される。さらに、モータ回転軸24のアウトボード側の端部を支持する転がり軸受36は、主に、油路24bから吐出され、隔壁22Aのアウトボード側の内壁面を伝い落ちてきた潤滑油により潤滑される。
 次に、モータ回転軸24の油路24aを経由して減速機入力軸25の油路25cに流入した潤滑油は、減速機入力軸25の回転に伴う遠心力および回転ポンプ51の圧力の影響を受けて油路25d,25eの開口部から減速機室R2内に吐出される。吐出された潤滑油は、主に遠心力により減速機部Bの各所に供給されて減速機部Bの各所を潤滑・冷却する。
 以上のようにしてモータ部Aおよび減速機部Bの各所を潤滑・冷却した潤滑油は、ケーシング22の内壁面を伝って重力により下方(ケーシング22の底部側)に移動する。モータ室R1の底部側へ移動した潤滑油は、排油孔22cを介して油タンク22dに流入する。また、減速機室R2の底部側へ移動した潤滑油は、排油孔22bを介してモータ室R1に流入し、モータ室R1内の潤滑油と共に排油孔22cを介して油タンク22dに流入する。すなわち、本実施形態において、本願の第1発明でいう「排油路」は、排油孔22b、モータ室R1の底側領域および排油孔22cで構成される。以上のようにして油タンク22dに流入した潤滑油は、一時的に油タンク22dに貯留され、再度(繰り返し)モータ部Aおよび減速機部Bの潤滑・冷却に利用される。このように、油タンク22dが設けられているので、特に高速回転時などに回転ポンプ51によって排出しきれない潤滑油が一時的に発生しても、その潤滑油を油タンク22dに貯留しておくことができる。その結果、減速部Bの各所における発熱やトルク損失の増加を防止することができる。一方、特に低速回転時などには、排油孔22bに到達する潤滑油量が少なくなるが、このような場合でも、油タンク22dに貯留されている潤滑油を油路24a,25cに還流することができるので、モータ部Aおよび減速機部Bに安定して潤滑油を供給することができる。
 インホイールモータ駆動装置21の全体構造は前述したとおりであり、本実施形態のインホイールモータ駆動装置21は、以下に示すような特徴的な構成を有する。
 図5に示すように、本実施形態のインホイールモータ駆動装置21では、ケーシング22の内部空間をモータ室R1と減速機室R2とに区分する円環状の隔壁22Aに、両室R1,R2間で空気を行き来させるための通気路80を設けている。本実施形態では、減速機部Bの静止側(外ピンハウジング60)を減速機室R2内で回り止め状態で支持するために、隔壁22Aの周方向に離間して設けた支持手段70,70(孔部72,72)間に貫通孔を形成し、この貫通孔で通気路80を構成している。通気路80は、隔壁22Aのうち、モータ回転軸24の軸線よりも上側の領域(のみ)に複数(図示例では6つ)設けている。
 このような構成によれば、図1に示すように、減速機室R2内の潤滑油を油タンク22dに排出するための排油路(排油孔22b、モータ室R1の底側領域および排油孔22c)が潤滑油で満たされている状況下(図1中の潤滑油の油面N位置を参照)においても、隔壁22Aに設けた通気路80を介してモータ室R1と減速機室R2との間で空気を行き来させることができる。そのため、モータ部Aの回転に伴う発熱により、モータ室R1の気圧が高まった場合でも、減速機室R2とモータ室R1との間で気圧差が生じることを防止できる。これにより、減速機室R2からの排油効率の低下、さらにはこれに起因した減速機部Bにおける動力伝達効率の低下、モータ部Aおよび減速機部Bにおける潤滑不良を可及的に防止することができる。
 特に、通気路80を、モータ回転軸24の軸線よりも上側の領域に設けておけば、モータ部Aおよび減速機部Bの潤滑・冷却に必要な潤滑油量を確実に確保することを目的として、潤滑油が、油タンク22dのみならず、モータ室R1内に貯留されている場合でも、潤滑油によって通気路80が塞がれることがなくなる。通気路80は、隔壁22Aのうち、モータ回転軸24の軸線よりも下側の領域に追加的に設けても構わないが、通気路80の断面積が増すほど、隔壁22Aの強度が低下するため、インホイールモータ駆動装置21の耐久性が低下する可能性がある。この点、本実施形態では、通気路80を、モータ回転軸24の軸線よりも上側の領域のみに設けているので、隔壁22Aの強度低下を可及的に回避しつつ、両室R1,R2間で気圧差が生じることを防止できる。
 なお、通気路80は、以上のように、支持部材71が嵌合される孔部72とは別に設けた貫通孔で構成することができる他、図6に示すように、孔部72を利用して構成することもできる。より具体的に述べると、孔部72を隔壁22Aのインボード側およびアウトボード側の壁面(モータ室R1および減速機室R2)に開口した貫通孔に形成し、その上で、貫通孔(孔部72)と弾性ブッシュ74の間に連通孔75を形成する(図7A参照)、あるいは、支持部材71の外径面と弾性ブッシュ74の内径面との間に連通孔75を形成する(図7B参照)ことで構成することもできる。図7Aでは、孔部72の内壁面に溝部76を設けることで連通孔75を形成しているが、弾性ブッシュ74の外径面に溝部を設けることで連通孔75を形成しても良い。また、図7Bでは、支持部材71の外径面の周方向一部領域に切欠き部77(例えばDカット)を設けることで連通孔75を形成しているが、弾性ブッシュ74の内径面に溝部を設けることで連通孔75を形成しても良い。さらに、図示は省略するが、孔部72と弾性ブッシュ74との間、および支持部材71と弾性ブッシュ74の間の双方に連通孔75を設けても良い。
 図6、図7Aおよび図7Bに示すように、支持手段70を構成する孔部72を利用して通気路80を形成すれば、図5に示すように、隔壁22Aに別途設けた貫通孔で通気路80を形成する場合に比べて、隔壁22Aに対する加工コストを減じることができる。なお、図6に示す実施形態においても、通気路80は、隔壁22Aのうち、モータ回転軸24の軸線よりも上側の領域のみに複数(図示例では5つ)設けている。
 以上の構成を有するインホイールモータ駆動装置21の全体的な作動原理を、図1および図2を参照しながら説明する。
 モータ部Aでは、例えば、ステータ23a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、永久磁石又は磁性体によって構成されるロータ23bが回転する。これに伴って、モータ回転軸24に連結された減速機入力軸25が回転すると、曲線板26a、26bは減速機入力軸25の回転軸心を中心として公転運動する。このとき、外ピン27は、曲線板26a,26bの外周部に設けられた曲線形状の波形と係合し、曲線板26a、26bを減速機入力軸25の回転方向とは逆向きに自転回転させる。
 貫通孔30aに挿通された内ピン31は、曲線板26a,26bの自転運動に伴って貫通孔30aの内壁面と当接する。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の自転運動のみが減速機出力軸28を介して車輪用軸受部Cに伝達される。このとき、減速機入力軸25の回転が減速機部Bによって減速された上で減速機出力軸28に伝達される。
 上記構成の減速機部Bの減速比は、外ピン27の数をZ、曲線板26a,26bの外周部に設けた波形(凹部34)の数をZとすると、(Z-Z)/Zで算出される。本実施形態では、図2に示すように、Z=12、Z=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機部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。上記のように、減速機部Bで大きな減速比を得ることができるので、低トルク、高回転型で小型のモータ部Aを採用した場合でも、駆動輪としての後輪14に必要なトルクを伝達することが可能となる。また、外ピン27および内ピン31を回転自在に支持する転がり軸受(針状ころ軸受)61,31aを設けたことにより、曲線板26a,26bと外ピン27および内ピン31との間の摩擦抵抗が低減されるので、この点からも減速機部Bにおける動力伝達効率が向上する。
 上述したインホイールモータ駆動装置21は、装置全体として軽量・コンパクト化が図られている。そのため、このインホイールモータ駆動装置21を電気自動車11に搭載すれば、ばね下重量を抑えることができるので、走行安定性およびNVH特性に優れた電気自動車11を実現することができる。
 以上で説明を行ったインホイールモータ駆動装置21には、本願の第1発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。
 例えば、以上で説明した実施形態では、減速機室R2内の潤滑油を油タンク22dに排出するための排油路を、排油口22b、モータ室R1の底側領域および排油口22cで構成したインホイールモータ駆動装置21に本願の第1発明を適用したが、第1発明は、排油路が、減速機室R2と油タンク22dの双方に開口した孔のみで構成されたインホイールモータ駆動装置(図示せず)に適用することも可能である。
 また、以上で説明した実施形態では、潤滑機構を構成する回転ポンプ51としてサイクロイドポンプを採用したが、これに限ることなく、減速機出力軸28の回転を利用して駆動するあらゆる回転ポンプを採用することができる。また、回転ポンプ51は、必ずしも隔壁22A(ケーシング22)内に設ける必要はなく、ケーシング22の外部に配置しても良い。
 また、以上では、減速機入力軸25の軸方向二箇所に偏心部25a,25bを設けたが、偏心部の設置個数は任意に設定することができる。例えば、偏心部は、減速機入力軸25の軸方向三箇所に設けることができ、この場合、各偏心部は、減速機入力軸25の回転に伴って生じる遠心力を打ち消し合うように120°位相を変えて設けるのが好ましい。
 また、以上では、主に、曲線板26a,26bに設けた貫通孔30aと、貫通孔30aの内壁面と摺動可能に減速機出力軸28のフランジ部28aに固定された内ピン31とで運動変換機構を構成したが、運動変換機構は、これに限らず、曲線板26a,26bの自転運動を車輪用軸受部Cのハブ輪32に伝達可能な任意の構成とすることができる。また、以上では減速機部Bにサイクロイド減速機構を採用した例を示したが、減速機部Bには、遊星歯車減速機構や平行二軸減速機構等、その他の減速機構を採用してもよい。
 次に、本願の第2発明の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置121を図8-11に基づいて説明する。なお、このインホイールモータ駆動装置121は、図1等を参照しながら説明したインホイールモータ駆動装置21と同様に、図17,18に示す左右のホイールハウジング12aの内部に組み込んで使用されるものである。
 図8に示すように、インホイールモータ駆動装置121は、駆動力を発生させるモータ部A1と、モータ部A1の回転を減速して出力する減速機部B1と、減速機部B1からの出力を駆動輪としての後輪14(図17,18を参照。以下同様。)に伝達する車輪用軸受部C1とを備え、モータ部A1と減速機部B1はケーシング122に収納されている。ケーシング122は、モータ部A1が収容されたモータハウジングと減速機部B1が収容された減速機ハウジングとからなる分割構造で、ボルトにより結合一体化されている。
 モータ部A1は、ケーシング122に固定されたステータ123aと、ステータ123aの径方向内側に隙間をもって対向するように配置されたロータ123bと、ロータ123bの径方向内側に配置されてロータ123bと一体回転するモータ回転軸124とを備えたラジアルギャップモータである。ステータ123aはコア123cの外周にコイル123dを巻回することによって構成され、ロータ123bは永久磁石または磁性体で構成されている。
 モータ回転軸124は、径方向外側へ延びるホルダ部124dを一体に有し、このホルダ部124dによりロータ123bが保持されている。ホルダ部124dは、ロータ123bが嵌合固定された凹溝を環状に形成した構成としている。モータ回転軸124は、軸方向の二箇所に離間して配置された転がり軸受36a,36bによって、ケーシング122に対して回転自在に支持されている。
 減速機入力軸125は、軸方向の二箇所に離間して配置された転がり軸受37a,37bによって、減速機出力軸128に対して回転自在に支持されている。この減速機入力軸125は、減速機部B1内に偏心部125a,125bを有する。2つの偏心部125a,125bは、偏心運動による遠心力を互いに打ち消し合うために、180°位相をずらして設けられている。減速機入力軸125とモータ回転軸124とは、スプライン嵌合(セレーション嵌合も含む。以下同様。)によって連結されており、モータ部A1の駆動力が減速機部B1に伝達される。
 減速機部B1は、減速機入力軸125の偏心部125a,125bに回転自在に保持される曲線板126a,126bと、曲線板126a,126bの外周部に係合する複数の外ピン127と、曲線板126a,126bの自転運動を減速機出力軸128に伝達する運動変換機構と、偏心部125a,125bに隣接して減速機入力軸125に設けられたカウンタウェイト129とを備える。
 減速機出力軸128は、フランジ部128aと軸部128bとを有する。フランジ部128aには、減速機出力軸128の回転軸心を中心とする円周上に複数の内ピン131が等間隔に固定されている。また、軸部128bは車輪用軸受部Cのハブ輪132にスプライン嵌合によってトルク伝達可能に連結され、減速機部B1の出力を駆動輪としての後輪14に伝達する。減速機出力軸128は、軸方向の二箇所に離間して配置された転がり軸受146,146によって外ピンハウジング160に回転自在に支持されている。
 図9,10に示すように、曲線板126a,126b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る複数の波形を有し、両端面に開口した貫通孔130a,130bを有する。貫通孔130aは、曲線板126a,126bの自転軸心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131を受け入れる。また、貫通孔130bは、曲線板126a,126bの中心に設けられており、偏心部125a,125bに嵌合する。曲線板126a,126bは、転がり軸受141を介して偏心部125a,125bに対して回転自在に支持されている。
 外ピン127は、減速機入力軸125の回転軸心を中心とする円周上に等間隔に設けられている。曲線板126a,126bが公転運動すると、曲線形状の波形と外ピン127とが係合して、曲線板126a,126bに自転運動を生じさせる。外ピン127は、針状ころ軸受127aによって外ピンハウジング160に回転自在に保持され、この外ピンハウジング160がケーシング122に回り止めされ、フローティング状態で支持されている。
 カウンタウェイト129は、略扇形状で、減速機入力軸125と嵌合する貫通孔を有し、曲線板126a,126bの回転によって生じる不釣合い慣性偶力を打ち消すために、偏心部125a,125bと隣接する位置に偏心部125a,125bと180°位相をずらして配置される。2枚の曲線板126a,126b間の軸方向の中心点をG(図10参照)とすると、この中心点Gの右側に配置された曲線板126aとカウンタウェイト129との間には、L×m×ε=L×m×εの関係が成立する。なお、この関係式において、L:中心点Gと曲線板126aの中心との距離、m:曲線板126a、転がり軸受141および偏心部125aの質量の総和、ε:曲線板126aの重心の回転軸心からの偏心量、L:中心点Gとカウンタウェイト129との距離、m:カウンタウェイト129の質量、ε:カウンタウェイト129の重心の回転軸心からの偏心量、である。L×m×ε=L×m×εの関係は、不可避的に生じる誤差を許容する。中心点Gの左側の曲線板126bとカウンタウェイト129との間にも上記同様の関係が成立する。
 運動変換機構は、減速機出力軸128に保持されて軸方向に延びる複数の内ピン131と、曲線板126a,126bに設けられた貫通孔130aとで構成されている。内ピン131は、減速機出力軸128の回転軸心を中心とする円周上に等間隔に設けられており、その軸方向一方側端部が減速機出力軸128のフランジ128aに固定されている。また、曲線板126a,126bとの摩擦抵抗を低減するために、曲線板126a,126bの貫通孔130aの内壁面に当接する位置に針状ころ軸受131aが設けられている。貫通孔130aは、複数の内ピン131それぞれに対応する位置に設けられ、貫通孔130aの内径寸法は、内ピン131の外径寸法(針状ころ軸受131aを含む最大外径。以下同様。)より所定寸法大きく設定されている。
 内ピン131の軸方向他方側端部は、スタビライザ31bに固定されている。より具体的に説明すると、スタビライザ131bは、円環形状の円環部131cと、円環部131cの内周面から軸方向に延びる円筒部131dとを含み、内ピン131の軸方向他方側端部は、円環部131cに固定されている。曲線板126a,126bから一部の内ピン131に負荷される荷重はフランジ部128aおよびスタビライザ131bを介して全ての内ピン131によって支持されるため、個々の内ピン131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。
 曲線板126a,126bに作用する荷重の状態を図11に基づいて説明する。偏心部125aの軸心Oは減速機入力軸125の軸心Oから偏心量eだけ偏心している。偏心部125aの外周には、曲線板126aが取り付けられ、偏心部125aは曲線板126aを回転自在に支持するので、軸心Oは曲線板126aの軸心でもある。曲線板126aの外周は波形曲線で形成され、径方向に窪んだ波形の凹部126cを周方向等間隔に有する。曲線板126aの周囲には、凹部126cと係合する外ピン127が、軸心Oを中心として周方向に複数配設されている。
 図11において、減速機入力軸125と共に偏心部125aが紙面上で反時計周りに回転すると、偏心部125aは軸心Oを中心とする公転運動を行うので、曲線板126aの凹部126cが、外ピン127と周方向に順次当接する。この結果、矢印で示すように、曲線板126aは、複数の外ピン127から荷重Fiを受けて、時計回りに自転する。
 また、曲線板126aには貫通孔130aが軸心Oを中心として周方向に複数配設されている。各貫通孔130aには、減速機入力軸125の軸心Oと同軸に配置された減速機出力軸128と結合する内ピン131が挿通される。貫通孔130aの内径は、内ピン131の外径よりも所定寸法大きいため、内ピン131は曲線板126aの公転運動の障害とはならず、内ピン131は曲線板126aの自転運動を取り出して減速機出力軸128を回転させる。このとき、減速機出力軸128は、減速機入力軸125よりも高トルクかつ低回転数になり、図11に矢印で示すように、曲線板126aは、複数の内ピン131から荷重Fjを受ける。これら複数の荷重Fi,Fjの合力Fsが減速機入力軸125にかかる。
 合力Fsの方向は、曲線板126aの波形形状、凹部126cの数などの幾何学的条件や遠心力の影響により変化する。具体的には、自転軸心Oと軸心Oとを結ぶ直線Yと直角であって自転軸心Oを通過する基準線Xと、合力Fsとの角度αは概ね30°~60°で変動する。複数の荷重Fi、Fjは、減速機入力軸125が1回転する間に荷重の方向や大きさが変わり、その結果、減速機入力軸125に作用する合力Fsも荷重の方向や大きさが変動する。減速機入力軸125が反時計周りに1回転すると、曲線板126aの凹部126cが1ピッチ時計回りに回転して図11の状態になり、これを繰り返す。
 図8に示すように、車輪用軸受部C1の車輪用軸受133は、減速機出力軸128にトルク伝達可能に連結されたハブ輪132と、ハブ輪132の外周面に嵌合された内輪133aと、ケーシング122に嵌合固定された外輪133bと、ハブ輪132および内輪133aと外輪133bとの間に配置された複数の玉133cと、複数の玉133cを保持する保持器133dとを備えた複列アンギュラ玉軸受である。車輪用軸受133の軸方向両端部にはシール部材133eが設けられている。車輪用軸受133のハブ輪132には、ボルト134によって後輪14が連結される。
 次に、潤滑機構を説明する。潤滑機構は、モータ部A1および減速機部B1の各所に、図8中に白抜き矢印で示すような流れで潤滑油を供給するものである。潤滑機構は、図8に示すように、回転ポンプ151と、モータ部A1に配設された油路122a,124a,124bおよび油孔124cと、減速機部B1に配設された油路125cおよび油孔125d,125eと、ケーシング122の下方に配置された油タンク122dとを主な構成としている。前述した回転ポンプ151の吸入口155および吐出口156は、ケーシング122のモータハウジングに設けられている。また、油タンク122dは、ケーシング122のモータハウジングに一体的に設けられている。
 ケーシング122に設けられた油路122aは、回転ポンプ151から径方向外側へ延びて屈曲した上で軸方向に延び、さらに屈曲した上で径方向内側へ延びて油路124aに接続される。油路124aは、モータ回転軸124の内部を軸方向に延びて油路125cに接続される。モータ回転軸124の油路124bは、軸方向に延びる油路124aと連通し、径方向外側に位置するホルダ部124dに向かって延びて油孔124cと連通する。油孔124cは、ホルダ部124dのインボード側(図8において右側)およびアウトボード側(図8において左側)の端面に形成され、モータ部A1の内部に開口する。
 油路125cは、減速機入力軸125の内部を軸方向に延びている。油孔125dは、径方向に延び、減速機入力軸125の内径面(油路125c)および外径面に開口している。油孔125eは、軸方向に延び、油路25cおよび減速機入力軸25の軸端に開口する。
 ケーシング122のモータ部A1と減速機部B1との間の隔壁122cの下部には、モータ部A1の内部と減速機部B1の内部を連通させる排油孔122bが設けられ、モータ部A1の位置におけるケーシング122の底部には、モータ部A1の内部の潤滑油を油タンク122dに排出するための排油孔122fが設けられている。
 油タンク122dは、車両のサスペンション構成や、車両の加速および減速時の慣性による潤滑油の偏り、登坂時の油面変化に対応するため、ケーシング122の下方位置で車両進行方向の後方側(図13,14において左側)に配置されている。また、油タンク122dから回転ポンプ151へ潤滑油を還流させるための油路122eがケーシング122に設けられている。潤滑油を強制的に循環させるための回転ポンプ151は、ケーシング122の油路122eと油路122aとの間に設けられている。
 図12に示すように、回転ポンプ151は、減速機出力軸128(図8参照)の回転を利用して回転するインナロータ152と、インナロータ152の回転に伴って従動回転するアウタロータ153と、ポンプ室154と、油路122eに連通する吸入口155と、油路122aに連通する吐出口156とを備えるサイクロイドポンプである。この回転ポンプ151をケーシング122内に配置することによって、インホイールモータ駆動装置121の大型化を防止することができる。
 インナロータ152は、外周面にサイクロイド曲線で構成された歯形を有する。具体的には、歯先部分152aの形状がエピサイクロイド曲線、歯溝部分152bの形状がハイポサイクロイド曲線となっている。インナロータ152は、スタビライザ131bに設けられた円筒部131d(図8および図10参照)の外周面に嵌合して減速機出力軸128と一体回転する。アウタロータ153は、内周面にサイクロイド曲線で構成された歯形を有する。具体的には、歯先部分153aの形状がハイポサイクロイド曲線、歯溝部分153bの形状がエピサイクロイド曲線となっている。アウタロータ153は、ケーシング122に回転自在に支持されている。
 インナロータ152は、回転中心cを中心として回転し、一方、アウタロータ153は、回転中心cを中心として回転する。インナロータ152およびアウタロータ153はそれぞれ異なる回転中心c,cを中心として回転するので、ポンプ室154の容積は連続的に変化する。これにより、吸入口155から流入した潤滑油が吐出口156から油路122aに圧送される。
 以上の構成を有する潤滑機構による潤滑油の流れを説明する。まず、回転ポンプ151から圧送された潤滑油は油路122a,124aを経由し、その一部がモータ回転軸124の回転に伴う遠心力およびポンプ圧力によって油路124bを経てロータ123bを冷却する。さらに、ホルダ部124dの油孔124cから潤滑油が吐出されてステータ123aを冷却する。このようにして、モータ部A1の冷却が行われる。
 一方、回転ポンプ151から圧送された潤滑油は油路122a,124a,125cを経由し、その一部が減速機入力軸125の回転に伴う遠心力およびポンプ圧力によって油孔125d,125eから減速機部B1内に吐出される。油孔125dから吐出された潤滑油は、曲線板126a,126bを支持する転がり軸受141の内部へ供給された後、曲線板126a,126bと内ピン131および外ピン127との当接部分などを潤滑しながら、外ピンハウジング160に設けられた油路160aを経由して径方向外側へ移動する。油孔125eから吐出した潤滑油は、減速機入力軸125を支持する転がり軸受137bなどに供給される。このようにして、減速機部B1の各所が潤滑・冷却される。
 モータ部A1の冷却および減速機部B1の潤滑・冷却を行った潤滑油は、ケーシング122の内壁面を伝って重力により下部へ移動する。減速機部B1の下部へ移動した潤滑油は、排油孔122bを介してモータ部A1へ移動する。また、モータ部A1の下部へ移動した潤滑油は、減速機部B1から排出された潤滑油と共に、排油孔122fから排出されて油タンク122dに一時的に貯溜される。このように、油タンク122dが設けられているので、回転ポンプ151によって排出しきれない潤滑油が一時的に発生しても、油タンク122dに貯溜しておくことができる。その結果、減速機部B1のトルク損失の増加を防止することができる。
 この実施形態におけるインホイールモータ駆動装置121の全体構成は、前述のとおりであるが、その特徴的な構成を以下に詳述する。
 このインホイールモータ駆動装置121では、図13および図14に示すように、減速機部B1の底部に貯溜した潤滑油をモータ部A1に流出させる既存の排油孔122bに加えて、減速機部B1で掻き上げられた潤滑油をモータ部A1へ流出させるオーバーフロー孔122gをケーシング122の隔壁122cに設けることを着想した。排油孔122bは、ケーシング122の隔壁122cの最下部二箇所に設けられている。オーバーフロー孔122gは、隔壁122cのうち、減速機部B1の回転により潤滑油が掻き上げられる側に、減速機部B1の回転方向(図13,14中の白抜き矢印参照)に沿って設けられている。
 図13は、排油孔122bに隣接して一つのオーバーフロー孔122gを設けた構造を例示し、図14は、排油孔122bに隣接して二つのオーバーフロー孔122gを設けた構造を例示している。ここで、ケーシング122の減速機ハウジングをボルトによりモータハウジングに固定するための複数の取り付け孔122hが隔壁122cに形成されている。そのため、排油孔122bは、周方向で隣接する二つの取り付け孔122h,122h間に配置せざるを得ず、その開口面積を大きくすることができない。また、オーバーフロー孔122gも、周方向で隣接する二つの取り付け孔122h間に配置されている。
 前述のように、装置全体がホイール内部に収容されるインホイールモータ駆動装置121は、その重量や大きさが車両のばね下重量(走行性能)や客室スペースの広さに影響を及ぼす関係上、極力小型化する必要がある。そのため、ケーシング122の下方に配置される油タンク122dとしても、それだけで必要十分量の潤滑油を貯留し得る大型のものを用いることが困難であるため、モータ部A1および減速機部B1の内部(ケーシング122の内部)に潤滑油が貯溜することになる。
 ここで、モータ部A1および減速機部B1で必要な潤滑油量を確保するため、ケーシング122内への潤滑油の封入量を多くすると、減速機部B1内に貯溜する潤滑油の油面が高くなって曲線板126a,126bの一部が潤滑油に浸漬することになる。潤滑油は粘性流体であるため、曲線板126a,126bの一部に接触する潤滑油は、曲線板126a,126bの回転に伴い、その回転方向に引き摺られて掻き上げられる。特に、曲線板126a,126bの回転速度が増加したときには、曲線板126a,126bに接触する潤滑油量が増加すると共に、潤滑油の粘性により曲線板126a,126bと潤滑油との間に作用する荷重も増加するため、潤滑油の撹拌抵抗が増加する。
 このようにして掻き上げられた潤滑油が回転する複数の内ピン131に接触すると、潤滑油は内ピン131の回転方向に引き摺られてより一層掻き上げられ、また、撹拌抵抗もより一層増加することになる。その結果、減速機部B1内の潤滑油は、その油面S(図13および図14の一点鎖線参照)が水平よりも大きく傾き、しかも泡立つことになる。この場合、減速機部B1内の潤滑油がケーシング122の隔壁122cの下部に設けられた排油孔122bからモータ部A1に流れ込み難くなる(減速機部B1からの排油効率が低下する)。
 図15に示すように、車両の直進時、減速機部B1内の潤滑油の油面は車幅方向で略水平な状態である(図15中のクロスハッチング部分参照)。しかしながら、車両の旋回時、例えば、図17に示すように進行方向に向かって左側に旋回する場合(図17中の白抜き矢印参照)、その旋回外側に位置する右側のホイール内部に収められたインホイールモータ駆動装置121では、図16に示すように、減速機部B1内の潤滑油が旋回による遠心力により旋回外側(車幅方向外側)へ引き寄せられることになる(図16中のクロスハッチング部分参照)。この場合、曲線板126a,126bや内ピン131に接触する潤滑油量が一層多くなるため、潤滑油の掻き上げ量や撹拌抵抗の増加、ひいては潤滑油の油面の傾きや潤滑油の泡立ちが一層顕著になって、減速機部B1からの排油効率が一層低下する。なお、図15および図16では、インホイールモータ駆動装置121を構成する部材のハッチングは省略している。
 これに対し、この実施形態のインホイールモータ駆動装置121では、曲線板126a,126bおよび内ピン131の回転により掻き上げられた潤滑油をオーバーフロー孔122gを介してモータ部Aへ流出させることができるので、曲線板126a,126bおよび内ピン131の回転による潤滑油の掻き上げおよび泡立ちに影響されることなく、減速機部B1内の潤滑油をモータ部A1に流出させ易くなり、減速機部B1からの排油性能を改善することができる。この場合、回転ポンプ151の回転に伴う油タンク122dでの潤滑油量の減少を抑制できるので、回転ポンプ151は、モータ部A1および減速機部B1の潤滑・冷却に必要な潤滑油量を吐出することが容易となる。
 本実施形態において、オーバーフロー孔122gは、図13,14に示すように、減速機出力軸128の回転中心以下の領域(図中のM-M線以下の領域)に形成されている。この場合、曲線板126a,126bおよび内ピン131の回転により減速機部B1内の潤滑油が掻き上げられ、その結果、潤滑油の油面Sが水平方向に対して大きく傾いたり、潤滑油が泡立ったりしても、減速機部B1内の潤滑油は、その油面S以下の領域に形成されているオーバーフロー孔122gを介してモータ部A1に流出する。そのため、オーバーフロー孔122gは、必要最小限の個数(1個あるいは2個)設けておけば足りるため、隔壁122c(ケーシング122)、ひいてはインホイールモータ駆動装置121の強度に大きな影響を与えずに済む。
 また、オーバーフロー孔122gは、減速機部B1内の潤滑油の油面Sが、減速機出力軸128の円周方向複数箇所に設けられた複数の内ピン131の最外径回転軌道の最下点以下(図13,14中のN-N線以下)となるように構成されている。つまり、オーバーフロー孔122gは、減速機部B1内で掻き上げられた潤滑油がオーバーフロー孔122gからモータ部A1へ流出することにより、減速機部B1内の潤滑油の油面Sが、内ピン31の最外径回転軌道の最下点以下の油面S(図中の破線参照)に移行するように構成されている。これにより、潤滑油が、回転する複数の内ピン31に接触することを抑制できる。その結果、減速機部B内の潤滑油が排油孔22bからモータ部Aへ流れ込み易くなる。
 なお、この実施形態のインホイールモータ駆動装置121の全体的な作動原理は、図1等に示したインホイールモータ駆動装置21と同様であるので詳細説明を省略する。
 以上で説明したインホイールモータ駆動装置121においては、油路124bをモータ回転軸124に設け、油孔125dを偏心部125a,125bに設け、油孔125eを減速機入力軸125の軸端に設けたが、これに限ることなく、モータ回転軸124や減速機入力軸125の任意の位置に設けることができる。また、回転ポンプ151としては、サイクロイドポンプ以外にも、減速機出力軸128の回転を利用して駆動するあらゆる回転型ポンプを採用することができる。さらに、回転ポンプ151を省略して、遠心力のみによって潤滑油を循環させるようにしてもよい。
 また、減速機部B1の曲線板126a,126bを180°位相をずらして2枚設けた例を示したが、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°位相をずらして設けるとよい。また、運動変換機構は、減速機出力軸128に固定された内ピン131と、曲線板126a,126bに設けられた貫通孔130aとで構成したが、これに限ることなく、減速機部B1の回転をハブ輪132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126a,126bに固定された内ピンと減速機出力軸128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。また、減速機部B1にサイクロイド減速機を採用した例を示したが、これに限ることなく、遊星減速機や二軸並行減速機等に代表されるその他の減速機であってもよい。
 また、以上で説明した各実施形態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,A1から後輪14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、モータ部A,A1に電力を供給してモータ部A,A1を駆動させ、モータ部A,A1からの動力を後輪14に伝達させる場合を示したが、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、後輪14側からの動力を減速機部B,B1で高回転低トルクの回転に変換してモータ部A,A1に伝達し、モータ部A,A1で発電するように構成することもできる。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、モータ部Aの駆動用電力や、車両に備えられた他の電動機器の作動用電力として活用することもできる。
 また、以上では、モータ部A,A1にラジアルギャップモータを採用した構成に本発明を適用したが、本発明は、モータ部A,A1に、ステータとロータとを軸方向の隙間を介して対向させるアキシャルギャップモータを採用した場合にも好ましく適用できる。
 さらに、本発明に係るインホイールモータ駆動装置21,121は、後輪14を駆動輪とした後輪駆動タイプの電気自動車11のみならず、前輪13を駆動輪とした前輪駆動タイプの電気自動車や、前輪13および後輪14を駆動輪とした4輪駆動タイプの電気自動車に適用することもできる。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、ハイブリッドカーや燃料電池車等をも含む。
 本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
21    インホイールモータ駆動装置
22    ケーシング
22A   隔壁
22b,22c 排油孔(排油路)
25    減速機入力軸
25a,25b 偏心部
26a,26b 曲線板
27    外ピン
28    減速機出力軸
70    支持手段
71    支持部材
72    孔部
80    通気路
A     モータ部
B     減速機部
C     車輪用軸受部
R1    モータ室
R2    減速機室
121   インホイールモータ駆動装置
122   ケーシング
122b  排油孔
122c  隔壁
122g  オーバーフロー孔
128   減速機出力軸
A1    モータ部
B1    減速機部
C1    車輪用軸受部

Claims (9)

  1.  モータ部、減速機部および車輪用軸受部を保持したケーシングと、該ケーシングの下方側に配置され、前記ケーシングの内部空間と連通した油タンクに貯留された潤滑油を前記モータ部および前記減速機部に供給する潤滑機構とを備え、
     前記ケーシングが、その内部空間を、前記モータ部を収容したモータ室と、前記減速機部を収容した減速機室とに区分する隔壁を有し、前記潤滑機構が、前記減速機室内の潤滑油を前記油タンクに排出する排油路を有するインホイールモータ駆動装置において、
     前記隔壁に、前記モータ室と前記減速機室との間で空気を行き来させるための通気路を設けたことを特徴とするインホイールモータ駆動装置。
  2.  前記通気路を、前記隔壁のうち、前記モータ部の回転軸の軸線よりも上側の領域に設けたことを特徴とする請求項1に記載のインホイールモータ駆動装置。
  3.  前記減速機部の静止側を前記減速機室内で支持した支持手段を有し、該支持手段は、前記隔壁に設けた孔部と、該孔部に一端が嵌合された支持部材とを備え、
     前記孔部を前記モータ室および前記減速機室に開口した貫通孔に形成し、該貫通孔を利用して前記通気路を形成したことを特徴とする請求項1又は2に記載のインホイールモータ駆動装置。
  4.  前記減速機部の静止側を前記減速機室内で支持した支持手段を有し、該支持手段は、前記隔壁に設けた孔部と、該孔部に一端が嵌合された支持部材とを備え、
     前記孔部を前記隔壁の周方向に離間して複数設け、前記通気路を、周方向で隣り合う前記孔部間に設けられ、前記モータ室および前記減速機室に開口した貫通孔で構成したことを特徴とする請求項1又は2に記載のインホイールモータ駆動装置。
  5.  モータ部と、減速機部と、車輪用軸受部と、前記モータ部および前記減速機部を収容するケーシングとを備え、前記モータ部のモータ回転を前記減速機部で減速して減速機出力軸を回転させるインホイールモータ駆動装置であって、
     前記減速機部と前記モータ部とを仕切る前記ケーシングの隔壁の下部に、前記減速機部の底部に貯溜した潤滑油を前記モータ部に流出させる排油孔を設けると共に、前記隔壁のうち、前記減速機部の回転により潤滑油が掻き上げられる側の領域に、前記減速機部で掻き上げられた潤滑油を前記モータ部へ流出させるオーバーフロー孔を前記減速機部の回転方向に沿って設けたことを特徴とするインホイールモータ駆動装置。
  6.  前記オーバーフロー孔は、前記減速機出力軸の回転中心以下の領域に形成されている請求項5に記載のインホイールモータ駆動装置。
  7.  前記オーバーフロー孔は、前記潤滑油の油面が、前記減速機出力軸の円周方向複数箇所に設けられた複数の内ピンの最外径回転軌道の最下点以下となるように構成されている請求項5又は6に記載のインホイールモータ駆動装置。
  8.  前記隔壁は、円環状に形成され、その内径端部に前記モータ部の回転軸を支持する転がり軸受を保持することを特徴とする請求項1~7の何れか一項に記載のインホイールモータ駆動装置。
  9.  前記減速機部が、偏心部を有し、前記モータ部の回転軸とトルク伝達可能に連結された減速機入力軸と、前記偏心部の外周に回転自在に保持され、前記減速機入力軸の回転に伴ってその回転軸心を中心とする公転運動を行う曲線板と、公転運動中の前記曲線板の外周部と係合して前記曲線板に自転運動を生じさせる複数の外ピンと、前記曲線板の自転運動を前記車輪用軸受部に連結された減速機出力軸の回転運動に変換する運動変換機構とを備えることを特徴とする請求項1~8の何れか一項に記載のインホイールモータ駆動装置。
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