JP2009058005A - インホイールモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】減速部、特に曲線板を支持する転がり軸受に安定して潤滑油を供給可能な構造とすることによって、耐久性に優れ、信頼性の高いインホイールモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】インホイールモータ駆動装置２１は、モータ部Ａと、サイクロイド減速機で構成される減速部Ｂと、車輪ハブ軸受部Ｃと、減速部Ｂに潤滑油を供給する減速部潤滑機構とを備える。減速部潤滑機構は、モータ側回転部材２５の内部に設けられる潤滑油路２５ｃと、カウンタウェイト２９に設けられ、潤滑油路２５ｃに連通すると共に転がり軸受４１に軸方向端部から潤滑油を供給する潤滑油供給路２９ｅとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動モータの出力軸と車輪のハブとを減速機を介して連結したインホイールモータ駆動装置に関するものである。

従来のインホイールモータ駆動装置１０１は、例えば、特開２００６−２５８２８９号公報（特許文献１）に記載されている。図８を参照して、インホイールモータ駆動装置１０１は、車体に取り付けられるケーシング１０２の内部に駆動力を発生させるモータ部１０３と、車輪に接続される車輪ハブ軸受部１０４と、モータ部１０３の回転を減速して車輪ハブ軸受部１０４に伝達する減速部１０５とを備える。

上記構成のインホイールモータ駆動装置１０１において、装置のコンパクト化の観点からモータ部１０３には低トルクで高回転のモータが採用される。一方、車輪ハブ軸受部１０４には、車輪を駆動するために大きなトルクが必要となる。そこで、減速部１０５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ることがある。

また、従来のサイクロイド減速機を適用した減速部１０５は、偏心部１０６ａ，１０６ｂを有するモータ側回転部材１０６と、偏心部１０６ａ，１０６ｂに配置される曲線板１０７ａ，１０７ｂと、曲線板１０７ａ，１０７ｂをモータ側回転部材１０６に対して回転自在に支持する転がり軸受１１１と、曲線板１０７ａ，１０７ｂの外周面に係合して曲線板１０７ａ，１０７ｂに自転運動を生じさせる複数の外ピン１０８と、曲線板１０７ａ，１０７ｂの自転運動を車輪側回転部材１１０に伝達する複数の内ピン１０９とを含む。
特開２００６−２５８２８９号公報

上記構成のインホイールモータ駆動装置１０１において、減速部１０５の内部には潤滑油が封入されており、曲線板１０７ａ，１０７ｂと外ピン１０８および内ピン１０９との接触部分や転がり軸受１１１の軌道面等に供給される。

しかし、モータ側回転部材１０６や曲線板１０７ａ，１０７ｂの回転に伴う遠心力によって潤滑油は径方向外側に偏り、モータ側回転部材１０６周辺の潤滑油量が減少する。一方、モータ側回転部材１０６周辺の潤滑油量を確保するために、減速部１０５に封入する潤滑油量を増やすと、攪拌抵抗の増加に伴ってトルク損失が増大する。そして、この傾向はモータ側回転部材１０６の高回転化に伴って顕著となる。

そこで、この発明の目的は、減速部、特に曲線板を支持する転がり軸受に安定して潤滑油を供給可能な構造とすることによって、耐久性に優れ、信頼性の高いインホイールモータ駆動装置を提供することである。

この発明に係るインホイールモータ駆動装置は、偏心部を有するモータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、モータ側回転部材の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部と、車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブと、減速部に潤滑油を供給する減速部潤滑機構とを備える。減速部は、偏心部を挿通する貫通孔を有し、モータ側回転部材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公転部材と、公転部材を偏心部に回転自在に支持する転がり軸受と、公転部材の外周部に係合して公転部材に自転運動を生じさせる外周係合部材と、公転部材の自転運動をモータ側回転部材の回転軸心を中心とする回転運動に変換して車輪側回転部材に伝達する運動変換機構と、偏心部に隣接する位置に配置され、公転部材の偏心運動による不釣合い慣性偶力を打消す位相でモータ側回転部材と一体回転するカウンタウェイトとを含む。減速部潤滑機構は、モータ側回転部材の内部に設けられる潤滑油路と、カウンタウェイトに設けられ、潤滑油路に連通すると共に転がり軸受に軸方向端部から潤滑油を供給する潤滑油供給路とを備える。

好ましくは、潤滑油供給路は、潤滑油路に連通して径方向外側に延びる径方向油路と、径方向油路に連通し、モータ側回転部材の回転軸心を中心とする円弧形状の円弧状油路とを含む。

さらに好ましくは、転がり軸受は、偏心部に嵌合し、その外径面に内側軌道面を有する内輪と、内側軌道面に沿って配置される複数の転動体とを有する。そして、内輪は、内側軌道面の軸方向両端部から径方向外側に突出する鍔部を有し、鍔部は円弧状油路に対面する位置に切欠き部を有する。

上記構成とすれば、切欠き部を経由して転がり軸受に供給される潤滑油の大部分は、内側軌道面と転動体の転動面との接触部分に供給される。その結果、転がり軸受の潤滑性能がさらに向上する。

さらに好ましくは、円弧状油路の外径は、鍔部の外径より径方向内側に位置し、切欠き部の外径より径方向外側に位置する。これにより、円弧状油路から流出する潤滑油の大部分を切欠き部を経由して内側軌道面に供給することができる。

一実施形態として、潤滑油供給路は、カウンタウェイトの転がり軸受に対面する壁面に形成される。その他の実施形態として、潤滑油供給路の一部をカウンタウェイトの内部に形成してもよい。

好ましくは、減速部潤滑機構は、減速部を保持するケーシングに設けられ、減速部から潤滑油を排出する潤滑油排出口と、潤滑油排出口と潤滑油路とを接続し、潤滑油排出口から排出された潤滑油を潤滑油路に供給する循環油路とをさらに備える。

径方向外側に偏った潤滑油は潤滑油排出口から排出されるので、減速部内の潤滑油量の増加によるトルク損失の増大を防止することができる。さらに、モータ側回転部材および公転部材に回転によって、減速部内の潤滑油にモータ側回転部材の回転方向への流れが形成されるので、この流れを利用して減速部内に潤滑油を循環させることができる。

これにより、減速部全域に安定して潤滑油を供給することができると共に、潤滑油の循環にポンプ等を用いないので、インホイールモータ駆動装置の軽量化にも寄与する。その結果、耐久性に優れ、信頼性の高いインホイールモータ駆動装置を得ることができる。

この発明によれば、公転部材を支持する転がり軸受に軸方向端部から潤滑油を供給することができる。その結果、耐久性に優れ、信頼性の高いインホイールモータ駆動装置を得ることができる。

図１〜図６を参照して、この発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１について説明する。

図５は、この発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１を採用した電気自動車１１の概略図であって、図６は、電気自動車１１を後方から見た概略図である。図５を参照して、電気自動車１１は、シャーシ１２と、操舵輪としての前輪１３と、駆動輪としての後輪１４と、左右の後輪１４それぞれに駆動力を伝達するインホイールモータ駆動装置２１とを備える。図６を参照して、後輪１４は、シャーシ１２のホイールハウジング１２ａの内部に収容され、懸架装置（サスペンション）１２ｂを介してシャーシ１２の下部に固定されている。

懸架装置１２ｂは、左右に伸びるサスペンションアームによって後輪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が地面から受ける振動を吸収してシャーシ１２の振動を抑制する。さらに、左右のサスペンションアームの連結部分には、旋回時等に車体の傾きを抑制するスタビライザーが設けられる。なお、懸架装置１２ｂは、路面の凹凸に対する追従性を向上し、駆動輪の駆動力を効率良く路面に伝達するために、左右の車輪を独立して上下させることができる独立懸架式とするのが望ましい。

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

一方、この電気自動車１１の走行安定性を向上するために、ばね下重量を抑える必要がある。また、さらに広い客室スペースを確保するために、インホイールモータ駆動装置２１の小型化が求められる。そこで、図１に示すようなこの発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１を採用する。

図１〜図４を参照して、この発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１を説明する。なお、図１はインホイールモータ駆動装置２１の概略断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図、図３は偏心部２５ａ，２５ｂ周辺の拡大図、図４はカウンタウェイト２９を軸方向から見た図である。

まず、図１を参照して、車両減速部の一例としての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部Ｂと、減速部Ｂからの出力を駆動輪１４に伝える車輪ハブ軸受部Ｃとを備え、モータ部Ａと減速部Ｂとはケーシング２２に収納されて、図６に示すように電気自動車１１のホイールハウジング１２ａ内に取り付けられる。

モータ部Ａは、ケーシング２２に固定されるステータ２３と、ステータ２３の内側に径方向の隙間を空けて対向する位置に配置されるロータ２４と、ロータ２４の内側に固定連結されてロータ２４と一体回転するモータ側回転部材２５とを備えるラジアルギャップモータである。また、モータ部Ａの減速部Ｂと反対側の端面には、モータ部Ａの内部への塵埃の混入等を防止するために密封部材３９が設けられている。

ロータ２４は、フランジ形状のロータ部２４ａと円筒形状の中空部２４ｂとを有し、転がり軸受３４によってケーシング２２に対して回転自在に支持されている。また、ケーシング２２とロータ２４との間には、減速部Ｂに封入された潤滑剤のモータ部Ａへの侵入を防止するために密封部材３５が設けられている。

モータ側回転部材２５は、モータ部Ａの駆動力を減速部Ｂに伝達するためにモータ部Ａから減速部Ｂにかけて配置され、減速部Ｂ内に偏心部２５ａ，２５ｂを有する。このモータ側回転部材２５は、一端がロータ２４と嵌合すると共に、減速部Ｂの両端で転がり軸受３６ａ，３６ｂによって支持される。さらに、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、１８０°位相を変えて設けられている。

減速部Ｂは、偏心部２５ａ，２５ｂに回転自在に保持される公転部材としての曲線板２６ａ，２６ｂと、ケーシング２２上の固定位置に保持され、曲線板２６ａ，２６ｂの外周部に係合する外周係合部材としての複数の外ピン２７と、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動を車輪側回転部材２８に伝達する運動変換機構と、偏心部２５ａ，２５ｂに隣接する位置にカウンタウェイト２９とを備える。また、減速部Ｂには、減速部Ｂに潤滑油を供給する減速部潤滑機構が設けられている。

車輪側回転部材２８は、フランジ部２８ａと軸部２８ｂとを有する。フランジ部２８ａの端面には、車輪側回転部材２８の回転軸心を中心とする円周上の等間隔に内ピン３１を固定する穴が形成されている。軸部２８ｂは中空構造であり、その外径面には、車輪ハブ軸受３３の第１内側軌道面３３ｃが形成されている。

図２および図３を参照して、曲線板２６ａ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、一方側端面から他方側端面に貫通する複数の貫通孔３０ａ，３０ｂを有する。貫通孔３０ａは、曲線板２６ａ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、後述する内ピン３１を受入れる。また、貫通孔３０ｂは、曲線板２６ａの中心に設けられており、偏心部２５ａに嵌合する。

曲線板２６ａは、転がり軸受４１によって偏心部２５ａに対して回転自在に支持されている。図３を参照して、この転がり軸受４１は、偏心部２５ａの外径面に嵌合し、その外径面に内側軌道面４２ａを有する内輪部材４２と、曲線板２６ａの貫通孔３０ｂの内径面に直接形成された外側軌道面４３と、内側軌道面４２ａおよび外側軌道面４３の間に配置される複数の円筒ころ４４と、隣接する円筒ころ４４の間隔を保持する保持器（図示省略）とを備える円筒ころ軸受である。また、内輪部材４２は、内側軌道面４２ａの軸方向両端部から径方向外側に突出する鍔部４２ｂと、鍔部４２ｂの円周上の少なくとも１箇所に切欠き部４２ｃとを有する。

外ピン２７は、モータ側回転部材２５の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられる。曲線板２６ａ，２６ｂが公転運動すると、曲線形状の波形と外ピン２７とが係合して、曲線板２６ａ，２６ｂに自転運動を生じさせる。また、曲線板２６ａ，２６ｂとの摩擦抵抗を低減するために、曲線板２６ａ，２６ｂの外周面に当接する位置に針状ころ軸受２７ａを有する。

図４を参照して、カウンタウェイト２９は、大径部２９ａと、小径部２９ｂと、カウンタウェイト２９の重心を外れた位置に、モータ側回転部材２５に嵌合する嵌合部２９ｃとを備える。また、嵌合部２９ｃにはキー溝２９ｄが設けられており、モータ側回転部材２５とカウンタウェイト２９とが相対回転するのを防止するために、キー（図示省略）によって固定される。さらに、カウンタウェイト２９の転がり軸受４１に対面する壁面には、減速部Ｂ内に潤滑油を供給する潤滑油供給路２９ｅが設けられている。

このカウンタウェイト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、各偏心部２５ａ，２５ｂに隣接する位置に偏心部２６ａ，２６ｂと大径部２９ａとを１８０°位相を変えて配置される。

ここで、図３を参照して、２枚の曲線板２６ａ，２６ｂ間の中心点をＧとすると、図３の中心点Ｇの右側について、中心点Ｇと曲線板２６ａの中心との距離をＬ_１、曲線板２６ａ、転がり軸受４１、および偏心部２５ａの質量の和をｍ_１、曲線板２６ａの重心の回転軸心からの偏心量をε_１とし、中心点Ｇとカウンタウェイト２９との距離をＬ_２、カウンタウェイト２９の質量をｍ_２、カウンタウェイト２９の重心の回転軸心からの偏心量をε_２とすると、Ｌ_１×ｍ_１×ε_１＝Ｌ_２×ｍ_２×ε_２を満たす関係となっている。また、図３の中心点Ｇの左側の曲線板２６ｂとカウンタウェイト２９との間にも同様の関係が成立する。

運動変換機構は、車輪側回転部材２８に保持された複数の内ピン３１と、曲線板２６ａ，２６ｂに設けられた貫通孔３０ａとで構成される。内ピン３１は、車輪側回転部材２８の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられており、その軸方向一方側端部が車輪側回転部材２８に固定されている。また、曲線板２６ａ，２６ｂとの摩擦抵抗を低減するために、曲線板２６ａ，２６ｂの貫通孔３０ａの内壁面に当接する位置に針状ころ軸受３１ａが設けられている。一方、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、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。以下同じ。）より所定分大きく設定されている。

減速部潤滑機構は、減速部Ｂに潤滑油を供給するものであって、潤滑油路２５ｃと、潤滑油供給路２９ｅと、潤滑油排出口２２ｂと、循環油路２２ｃと、潤滑油貯留部２２ｄと、濾過装置２２ｅとを備える。

潤滑油路２５ｃは、モータ側回転部材２５の内部を軸線方向に沿って延びると共に、偏心部２５ａ，２５ｂの位置に開口部を有する。さらに、偏心部２５ａ，２５ｂの円周上の少なくとも１箇所には、軸方向に延びるスリットが設けられており、潤滑油路２５ｃと潤滑油供給路２９ｅとを接続している。

図４を参照して、潤滑油供給路２９ｅは、潤滑油路２５ｃ（スリット）に連通して径方向外側に延びる径方向油路２９ｆと、径方向油路２９ｆに連通し、モータ側回転部材２５の回転軸心を中心とする円弧形状の円弧状油路２９ｇとを含む。より具体的には、径方向油路２９ｆは、嵌合部２９ｃから大径部２９ａに向かって径方向外側に延びている。円弧状油路２９ｇは、大径部２９ａに設けられている。また、図３を参照して、円弧状油路２９ｇは、内輪４２の切欠き部４２ｃに対面する位置に設けられている。このとき、円弧状油路２９ｇの大径部は、切欠き部４２ｃの底部より径方向外側に位置していなければならない。

上記構成とすれば、潤滑油路２５ｃおよび潤滑油供給路２９ｅを経由して減速部Ｂに供給される潤滑油の大部分が転がり軸受４１に供給される。そして、内側軌道面４２ａと円筒ころ４４の転動面との接触部分、および鍔部４２ｂと円筒ころ４４の端面との接触部分を重点的に潤滑することができる。

なお、転がり軸受４１に潤滑油を供給する他の方法として、潤滑油路２５ｃに連通すると共に、内輪４２の内径面から内側軌道面４２ａに貫通する貫通孔を内輪４２に設けてもよい。しかし、内側軌道面４２ａに開口部を設けると、この開口部を起点する転動疲労剥離が発生する可能性がある。そこで、上記構成のように、転がり軸受４１の軸方向端部から潤滑油を供給することにより、このような問題を解消することができる。

また、内側軌道面４２ａと円筒ころ４４の転動面との接触部分により多くの潤滑油を供給するためには、円弧状油路２９ｇから切欠き部４２ｃに流れ込む潤滑油量が増加すればよい。そこで、円弧状油路２９ｇの外径を鍔部４２ｂの外径より小さくする。これにより、円弧状油路２９ｇのほとんどが鍔部４２ｂによって閉鎖され、円弧状油路２９ｇから流出する潤滑油の大部分が切欠き部４２ｃを経由して内側軌道面４２ａと円筒ころ４４の転動面との接触部分に供給される。

次に、図２を参照して、減速部Ｂの位置におけるケーシング２２の少なくとも１箇所には、減速部Ｂ内部の潤滑油を排出する潤滑油排出口２２ｂが設けられている。さらに、この潤滑油排出口２２ｂから排出された潤滑油は、潤滑油排出口２２ｂと潤滑油路２５ｃとを接続する循環油路２２ｃを経由して潤滑油路２５ｃに還流する。

また、潤滑油排出口２２ｂと循環油路２２ｃとの間には、潤滑油を貯留する潤滑油貯留部２２ｄが設けられている。そして、潤滑油排出口２２ｂは、潤滑油貯留部２２ｄの内壁面に設けられている。これにより、高速回転時においては、排出しきれない潤滑油を一時的に潤滑油貯留部２２ｄに貯留しておくことができる。その結果、減速部Ｂのトルク損失の増加を防止することができる。一方、低速回転時においては、遠心力が小さくなって潤滑油排出口２２ｂに到達する潤滑油量が少なくなっても、潤滑油貯留部２２ｄに貯留されている潤滑油を潤滑油路２５ｃに還流することができる。その結果、減速部Ｂに安定して潤滑油を供給することができる。

さらに、濾過装置２２ｅは、循環油路２２ｃの潤滑油貯留部２２ｄに隣接する位置に配置されている。これにより、減速部Ｂから排出される潤滑油から摩耗粉等の異物を取り除いて循環させることができるので、長期間に亘って高い潤滑性能を維持することが可能となる。

なお、この濾過装置２２ｅの具体的な構造は特に限定されないが、例えば、カートリッジ式のフィルターであってもよい。これにより、濾過装置２２ｅのメンテナンスが容易となる。また、濾過装置２２ｅは、循環油路２２ｃの任意の位置に取り付けることができる。この実施形態においては、潤滑油貯留部２２ｄに隣接して設けた例を示したが、これに限ることなく、循環油路２２ｃと潤滑油路２５ｃとの接続部分付近に設けてもよい。

また、上記の実施形態においては、潤滑油貯留部２２ｄと濾過装置２２ｅとを別体とした例を示したが、これに限ることなく、両者を一体とすることもできる。例えば、濾過装置としてのフィルターカートリッジを潤滑油貯留部２２ｄに着脱可能に取り付けることもできる。

上記構成の減速部Ｂにおける潤滑油の流れを説明する。まず、潤滑油路２５ｃを流れる潤滑油は、モータ側回転部材２５の回転に伴う遠心力によって潤滑油供給路２９ｅから減速部Ｂに流出する。このとき、潤滑供給路２９ｅから流出する潤滑油の大部分は、切欠き部４２ｃから転がり軸受４１に供給される。

減速部Ｂ内部の潤滑油にはさらに遠心力が作用するので、内側軌道面４２ａ、外側軌道面４３、曲線板２６ａ，２６ｂと内ピン３１との当接部分、および曲線板２６ａ，２６ｂと外ピン２７との当接部分等を潤滑しながら径方向外側に移動する。

そして、ケーシング２２の内壁面に到達した潤滑油は、潤滑油排出口２２ｂから減速部Ｂの外部へ排出され、循環油路２２ｃを経由して潤滑油路２５ｃに還流する。ここで、減速部Ｂ内部の潤滑油には、モータ側回転部材２５の回転方向および曲線板２６ａ，２６ｂの公転方向と同一方向への流れが形成されている。循環油路２２ｃを通過する潤滑油は、この流れの慣性力によって潤滑油路２５ｃに到達するので、潤滑油を循環させるためのオイルポンプ等を省略することができる。

すなわち、モータ側回転部材２５の回転速度が速くなれば、潤滑油路２５ｃ内での潤滑油の流速が速くなって減速部Ｂへの潤滑油の供給量が増加すると同時に、遠心力も大きくなって、潤滑油排出口２２ｂからの潤滑油の排出量も増加する。一方、モータ側回転部材２５の回転速度が遅くなれば、減速部Ｂの潤滑油の供給量および排出量は共に減少する。その結果、モータ側回転部材２５の回転状態に依存せず、常にスムーズに潤滑油を循環させることができる。

このように、モータ側回転部材２５から減速部Ｂに潤滑油を供給することにより、モータ側回転部材２５周辺の潤滑油量不足を解消することができる。また、潤滑油排出口２２ｂから潤滑油を排出することによって、攪拌抵抗を抑えて減速部Ｂのトルク損失を低減することができる。さらに、潤滑油を循環させるためのオイルポンプ等を省略することで、インホイールモータ駆動装置２１の軽量化にも寄与する。

車輪ハブ軸受部Ｃは、車輪側回転部材２８に固定連結された車輪ハブ３２と、車輪ハブ３２をケーシング２２に対して回転自在に保持する車輪ハブ軸受３３とを備える。車輪ハブ３２は、円筒形状の中空部３２ａとフランジ部３２ｂとを有する。フランジ部３２ｂにはボルト３２ｃによって駆動輪１４が固定連結される。また、中空部３２ａの開口部分には、インホイールモータ駆動装置２１の内部への塵埃の混入等を防止するために密封部材３２ｄが設けられている。

車輪ハブ軸受３３は、転動体としての玉３３ｅを採用する複列のアンギュラ玉軸受である。玉３３ｅの軌道面としては、第１外側軌道面３３ａ（図中右側）および第２外側軌道面３３ｂ（図中左側）とが外方部材２２ａの内径面に設けられており、第１外側軌道面３３ａに対向する第１内側軌道面３３ｃが車輪側回転部材２８の外径面に、第２外側軌道面３３ｂに対向する第２内側軌道面３３ｄが車輪ハブ３２の外径面にそれぞれ設けられている。そして、玉３３ｅは、第１外側軌道面３３ａと第１内側軌道面３３ｃとの間、および第２外側軌道面３３ｂと第２内側軌道面３３ｄとの間にそれぞれ複数個配置される。また、車輪ハブ軸受３３は、左右の列の玉３３ｅそれぞれを保持する保持器３３ｆと、軸受内部に封入されたグリース等の潤滑剤の漏洩や、外部からの塵埃の混入を防止する密封部材３３ｇとを含む。

車輪ハブ３２と車輪側回転部材２８とは、拡径加締めによって固定される。「拡径加締め」とは、インホイールモータ駆動装置２１を固定した状態で、車輪側回転部材２８の軸部２８ｂの内径より僅かに大きい外径を有する加締め冶具（図示省略）を軸部２８ｂの内径部に圧入することにより、塑性結合部４０で車輪側回転部材２８と車輪ハブ３２とを塑性結合させる。上記方法で車輪側回転部材２８と車輪ハブ３２とを固定連結することにより、嵌め合いで固定する場合と比較して、結合強度を大幅に高めることができる。これにより、車輪ハブ３２を安定して保持することが可能となる。

上記構成のインホイールモータ駆動装置２１の作動原理を詳しく説明する。

モータ部Ａは、例えば、ステータ２３のコイルに交流電流を供給することによって生じる電磁力を受けて、永久磁石または磁性体によって構成されるロータ２４が回転する。このとき、コイルに高周波数の電圧を印加する程、ロータ２４は高速回転する。

これにより、ロータ２４に接続されたモータ側回転部材２５が回転すると、曲線板２６ａ，２６ｂはモータ側回転部材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が、曲線板２６ａ，２６ｂの曲線形状の波形と係合して、曲線板２６ａ，２６ｂをモータ側回転部材２５の回転とは逆向きに自転運動させる。

貫通孔３０ａに挿通する内ピン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の自転運動のみが車輪側回転部材２８を介して車輪ハブ軸受部Ｃに伝達される。

このとき、モータ側回転部材２５の回転が減速部Ｂによって減速されて車輪側回転部材２８に伝達されるので、低トルク、高回転型のモータ部Ａを採用した場合でも、駆動輪１４に必要なトルクを伝達することが可能となる。

なお、上記構成の減速部Ｂの減速比は、外ピン２７の数をＺ_Ａ、曲線板２６ａ，２６ｂの波形の数をＺ_Ｂとすると、（Ｚ_Ａ−Ｚ_Ｂ）／Ｚ_Ｂで算出される。図２に示す実施形態では、Ｚ_Ａ＝１２、Ｚ_Ｂ＝１１であるので、減速比は１／１１と、非常に大きな減速比を得ることができる。

このように、多段構成とすることなく大きな減速比を得ることができる減速部Ｂを採用することにより、コンパクトで高減速比のインホイールモータ駆動装置２１を得ることができる。また、外ピン２７および内ピン３１の曲線板２６ａ，２６ｂに当接する位置に針状ころ軸受２７ａ，３１ａを設けたことにより、摩擦抵抗が低減されるので、減速部Ｂの伝達効率が向上する。

上記の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１を電気自動車１１に採用することにより、ばね下重量を抑えることができる。その結果、走行安定性に優れた電気自動車１１を得ることができる。

なお、上記の実施形態においては、インホイールモータ駆動装置２１の外側を通る循環油路２２ｃの例を示したが、これに限ることなく、例えば、ケーシング２２の内部に循環油路を設けてもよい。この場合、ケーシング２２の剛性の観点から循環油路をあまり大きくすることができないので、必要な送油量を確保するためには複数本の循環油路を設けるのが望ましい。

また、上記の実施形態において、カウンタウェイト２９に設けられた円弧形状の円弧状油路２９ｇを設けた例を示したが、これに限ることなく、転がり軸受４１の切欠き部４２ｃに対面して、転がり軸受４１に潤滑油を供給可能な任意の形状を採用することができる。例えば、円弧状油路２９ｇに代えて多角形状の油路を形成してもよい。

また、潤滑油供給路２９ｅの断面形状は、矩形形状、円弧形状、および多角形状等、任意の形状を採用することができる。さらに、径方向油路２９ｆをカウンタウェイト２９の転がり軸受４１に対面する壁面に設けた例を示したが、これに限ることなく、カウンタウェイトの内部に配置してもよい。

図７を参照して、カウンタウェイト４９を説明する。カウンタウェイト４９は、大径部４９ａ，小径部４９ｂ，嵌合部４９ｃ、およびキー溝（図示省略）を有する。これらの構成要素は、図４に示したカウンタウェイト４９と共通するので、説明は省略する。そして、潤滑油供給路４９ｅは、カウンタウェイト４９の内部に径方向に延びる径方向油路４９ｆと、径方向油路４９ｆに連通する円弧状油路４９ｇが形成されている。上記構成としても、転がり軸受４１に積極的に潤滑油を供給することができる。

なお、上記構成のカウンタウェイト４９を採用する場合、モータ側回転部材には、カウンタウェイト４９と嵌合する位置に開口部を設ける必要がある。また、円弧状油路４９ｇは、曲線板を支持する転がり軸受に対面する位置に設ける必要がある。

また、上記の実施形態においては、減速部Ｂの曲線板２６ａ，２６ｂを１８０°位相を変えて２枚設けたが、この曲線板の枚数は任意に設定することができ、例えば、曲線板を３枚設ける場合は、１２０°位相を変えて設けるとよい。

また、上記の実施形態における運動変換機構は、車輪側回転部材２８に固定された内ピン３１と、曲線板２６ａ，２６ｂに設けられた貫通孔３０ａとで構成される例を示したが、これに限ることなく、減速部Ｂの回転を車輪ハブ３２に伝達可能な任意の構成とすることができる。例えば、曲線板に固定された内ピンと、車輪側回転部材に形成された穴とで構成される運動変換機構であってもよい。

なお、上記の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から駆動輪に伝達される。したがって、上述のように減速された動力は高トルクに変換されたものとなっている。

また、上記の実施形態における作動の説明では、モータ部Ａに電力を供給してモータ部Ａを駆動させ、モータ部Ａからの動力を駆動輪１４に伝達させたが、これとは逆に、車両が減速したり坂を下ったりするようなときは、駆動輪１４側からの動力を減速部Ｂで高回転低トルクの回転に変換してモータ部Ａに伝達し、モータ部Ａで発電しても良い。さらに、ここで発電した電力は、バッテリーに蓄電しておき、後でモータ部Ａを駆動させたり、車両に備えられた他の電動機器等の作動に用いてもよい。

さらに、上記の実施形態の構成にブレーキを加えることもできる。例えば、図１の構成において、ケーシング２２を軸方向に延長してロータ２４の図中右側に空間を形成し、ロータ２４と一体的に回転する回転部材と、ケーシング２２に回転不能にかつ軸方向に移動可能なピストンと、このピストンを作動させるシリンダとを配置して、車両停止時にピストンと回転部材とを嵌合させてロータ２４をロックするパーキングブレーキであってもよい。

または、ロータ２４と一体的に回転する回転部材の一部に形成されたフランジおよびケーシング２２側に設置された摩擦板をケーシング２２側に設置されたシリンダで挟むディスクブレーキであってもよい。さらに、この回転部材の一部にドラムを形成すると共に、ケーシング２２側にブレーキシューを固定し、摩擦係合およびセルフエンゲージ作用で回転部材をロックするドラムブレーキを用いることができる。

また、上記の実施形態において、曲線板２６ａ，２６ｂを支持する軸受として円筒ころ軸受の例を示したが、これに限ることなく、例えば、すべり軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、針状ころ軸受、自動調心ころ軸受、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、４点接触玉軸受等、すべり軸受であるか転がり軸受であるかを問わず、転動体がころであるか玉であるかを問わず、さらには複列か単列かを問わず、あらゆる軸受を適用することができる。また、その他の場所に配置される軸受についても、同様に任意の形態の軸受を採用することができる。

ただし、深溝玉軸受は、円筒ころ軸受と比較して許容限界回転数は高い反面、負荷容量が低い。そのため、必要な負荷容量を得るためには、大型の深溝玉軸受を採用しなければならない。したがって、インホイールモータ駆動装置２１のコンパクト化の観点からは、転がり軸受４１には円筒ころ軸受が好適である。

また、上記の各実施形態においては、モータ部Ａにラジアルギャップモータを採用した例を示したが、これに限ることなく、任意の構成のモータを適用可能である。例えばケーシングに固定されるステータと、ステータの内側に軸方向の隙間を空けて対向する位置に配置されるロータとを備えるアキシアルギャップモータであってもよい。

さらに、図５に示した電気自動車１１は、後輪１４を駆動輪とした例を示したが、これに限ることなく、前輪１３を駆動輪としてもよく、４輪駆動車であってもよい。なお、本明細書中で「電気自動車」とは、電力から駆動力を得る全ての自動車を含む概念であり、例えば、ハイブリッドカー等をも含むものとして理解すべきである。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置を示す図である。 図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図である。 図１の偏心部周辺の拡大図である。 図１のカウンタウェイトを軸方向から見た図である。 図１のインホイールモータ駆動装置を有する電気自動車の平面図である。 図５の電気自動車の後方断面図である。 カウンタウェイトの他の形態を示す図である。 従来のインホイールモータ駆動装置を示す図である。

符号の説明

１１ 電気自動車、１２ シャーシ、１２ａ ホイールハウジング、１２ｂ 懸架装置、１３ 前輪、１４ 後輪、２１，５１，１０１ インホイールモータ駆動装置、２２，１０２ ケーシング、２２ａ 外方部材、２２ｂ 潤滑油排出口、２２ｃ 循環油路、２２ｄ 潤滑油貯留部、２２ｅ 濾過装置、２３ ステータ、２４ ロータ、２４ａ ロータ部、２８ａ，３２ｂ フランジ部、２４ｂ，３２ａ 中空部、２８ｂ 軸部、２５，１０６ モータ側回転部材、２５ａ，２５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ 偏心部、２５ｃ，５５ｃ 潤滑油路、２６ａ，２６ｂ，１０７ａ，１０７ｂ 曲線板、２７，１０８ 外ピン、２７ａ，３１ａ 針状ころ軸受、２８，１１０ 車輪側回転部材、２９，４９ カウンタウェイト、２９ａ，４９ａ 大径部、２９ｂ，４９ｂ 小径部、２９ｃ，４９ｃ 嵌合部、２９ｄ キー溝、２９ｅ，４９ｅ 潤滑油供給路、２９ｆ，４９ｆ 径方向油路、２９ｇ，４９ｇ 円弧状油路、３０ａ，３０ｂ 貫通孔、３１，１０９ 内ピン、３２ 車輪ハブ、３２ｄ，３３ｇ，３５，３９ 密封部材、３３ 車輪ハブ軸受、４０ 塑性結合部、３３ａ，３３ｂ，４３ 外側軌道面、３３ｃ，３３ｄ，４２ａ 内側軌道面、３３ｅ 玉、３３ｆ 保持器、３４，３６ａ，３６ｂ，４１，１１１ 転がり軸受、４２ 内輪部材、４２ｂ 鍔部、４２ｃ 切欠き部、４４ 円筒ころ。

Claims (6)

1. 偏心部を有するモータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、
   前記モータ側回転部材の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部と、
   前記車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブと、
   前記減速部に潤滑油を供給する減速部潤滑機構とを備え、
   前記減速部は、
   前記偏心部を挿通する貫通孔を有し、前記モータ側回転部材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公転部材と、
   前記公転部材を前記偏心部に回転自在に支持する転がり軸受と、
   前記公転部材の外周部に係合して前記公転部材に自転運動を生じさせる外周係合部材と、
   前記公転部材の自転運動を前記モータ側回転部材の回転軸心を中心とする回転運動に変換して前記車輪側回転部材に伝達する運動変換機構と、
   前記偏心部に隣接する位置に配置され、前記公転部材の偏心運動による不釣合い慣性偶力を打消す位相で前記モータ側回転部材と一体回転するカウンタウェイトとを含み、
   前記減速部潤滑機構は、
   前記モータ側回転部材の内部に設けられる潤滑油路と、
   前記カウンタウェイトに設けられ、前記潤滑油路に連通すると共に前記転がり軸受に軸方向端部から潤滑油を供給する潤滑油供給路とを備える、インホイールモータ駆動装置。
2. 前記潤滑油供給路は、
   前記潤滑油路に連通して径方向外側に延びる径方向油路と、
   前記径方向油路に連通し、前記モータ側回転部材の回転軸心を中心とする円弧形状の円弧状油路とを含む、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
3. 前記転がり軸受は、
   前記偏心部に嵌合し、その外径面に内側軌道面を有する内輪と、
   前記内輪軌道面に沿って配置される複数の転動体とを有し、
   前記内輪は、前記内側軌道面の軸方向両端部から径方向外側に突出する鍔部を有し、
   前記鍔部は、前記円弧状油路に対面する位置に切欠き部を有する、請求項２に記載のインホイールモータ駆動装置。
4. 前記円弧状油路の外径は、前記鍔部の外径より径方向内側に位置し、前記切欠き部の外径より径方向外側に位置する、請求項３に記載のインホイールモータ駆動装置。
5. 前記潤滑油供給路は、前記カウンタウェイトの前記転がり軸受に対面する壁面に形成される、請求項１〜４のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
6. 前記減速部潤滑機構は、
   前記減速部を保持するケーシングに設けられ、前記減速部から潤滑油を排出する潤滑油排出口と、
   前記潤滑油排出口と前記潤滑油路とを接続し、前記潤滑油排出口から排出された潤滑油を前記潤滑油路に還流する循環油路とをさらに備える、請求項１〜５のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。

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