インホイールモータ駆動装置
【課題】 モータ部Ａの回転数が低い場合でも、また、高回転域でも、適切な油量を供給できるインホイールモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】 モータ部Ａの回転力により作動し、潤滑油の給油通路に潤滑油を供給する回転ポンプ４７を備えるインホイール駆動装置において、前記回転ポンプ４７以外に、外部動力で作動する補助ポンプ５８を配置し、回転ポンプ４７による潤滑油の供給量が少ない時に補助ポンプ５８を作動するように制御するのである。
【解決手段】 モータ部Ａの回転力により作動し、潤滑油の給油通路に潤滑油を供給する回転ポンプ４７を備えるインホイール駆動装置において、前記回転ポンプ４７以外に、外部動力で作動する補助ポンプ５８を配置し、回転ポンプ４７による潤滑油の供給量が少ない時に補助ポンプ５８を作動するように制御するのである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、インホイールモータ駆動装置に関し、特に、インホイールモータ駆動装置における潤滑油や冷却油のポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７に示したインホイールモータ駆動装置１０１は、駆動力を発生させるモータ部Ａと、モータ部Ａの回転が入力されこれを減速して出力する減速部Ｂと、出力された減速度で車輪を回転させる車輪ハブ軸受部Ｃによって構成される（特許文献１、同２）。
【０００３】
前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Ａには低トルクで高回転のモータが採用される。その一方、車輪ハブ軸受部Ｃは、車輪を駆動するために大きなトルクが必要となる。このため、減速部Ｂにおいては、コンパクトで高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多い。
【０００４】
モータ部Ａは、モータハウジング１０２に固定されたステータ１０３と、ステータ１０３の内側においてモータ軸１０４に取り付けられたロータ１０５を備える。ステータ１０３とロータ１０５は径方向の隙間をおいて対向するラジアルギャップモータを構成する。モータ軸１０４は、その前後両端部において、転がり軸受１０６ａ、１０６ｂを介してモータハウジング１０２に回転自在に支持される。
【０００５】
前記のモータ軸１０４には内部通路１０７が設けられ、その内部通路１０７の前端に減速部Ｂの入力軸１０８が挿入され、一体に連結される。入力軸１０８にも内部通路１０９が設けられ、両方の内部通路１０７、１０９が連通している。
【０００６】
減速部Ｂは、サイクロイド減速機によって構成され、前記入力軸１０８の外径面に軸方向に隣接した一対の１８０°位相を異にした偏心カム１１０ａ、１１０ｂが設けられる。偏心カム１１０ａ、１１０ｂの周りに転がり軸受１１１ａ、１１１ｂを介して曲線板１１２ａ、１１２ｂが回転自在に嵌合される。曲線板１１２ａ、１１２ｂは外周面に円弧歯車１１５が形成され、その円弧歯車１１５に係合する外ピン１１３が減速機ケーシング１１４の内周面に一定間隔でそれぞれ回転自在に設けされている。外ピン１１３の数は円弧歯車１１５の歯数より1だけ多く、複数の外ピン１１３が同時に円弧歯車１１５と係合する（図８参照）。
【０００７】
また、曲線板１１２ａ、１１２ｂの回転中心の周りの一定半径上に周方向に一定間隔をおいて貫通孔１３０が設けられ、これに内ピン１１６が挿通される。貫通孔１３０は内ピン１１６より所定量だけ大径に形成されている。各内ピン１１６の一端部が減速部Ｂの出力部材１１７のフランジ部に固定されることにより、曲線板１１２ａ、１１２ｂの自転運動が出力部材１１７に伝達される。出力部材１１７と入力軸１０８は同芯状態にあり、入力軸１０８の外径面と出力部材の内径面との間に転がり軸受１１８が介在される。
【０００８】
前記内ピン１１６の後端部は、スタビライザー１１９に挿通固定される。スタビライザー１１９は、前記の入力軸１０８の外径面に相対回転可能に支持される。
【０００９】
減速部Ｂ内部に設けられた前記の転がり軸受１１１ａ、１１１ｂ、曲線板１１２ａ、１１２ｂ等の減速部構成部材に対し潤滑油を供給する潤滑機構は、前記スタビライザー１１９の外径面に設けられサイクロイドポンプ等の回転ポンプ１２０を備える。この回転ポンプ１２０は、スタビライザー１１９およびこれと連結された出力部材１１７と一体に回転する。
【００１０】
潤滑油を減速部Ｂの内部に供給する給油通路１２１は、図７に示したように、回転ポンプ１２０の吐出口からモータハウジング１０２の内側に沿って後方に延び、モータ軸１０４の後端部からその内部通路１０７、減速部Ｂの入力軸１０８の内部通路１０９、その内部通路１０９に連通するよう入力軸１０８に径方向に設けられた入力軸給油孔１２２ａ、１２２ｂによって構成される。
【００１１】
潤滑油の帰還通路１２６（図７参照）は、減速機ケーシング１１４の底部に設けられた排出口１２７、潤滑油貯留部１２８を経て回転ポンプ１２０の吸入口に至る通路により構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００９−６３０４３号公報
【特許文献２】特開２００９−２１６１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前記の回転ポンプ１２０は、外部電源を必要としないため、断線による動作不良といったことがなく、信頼性が高い。
【００１４】
ところで、モータ部Ａは、一般的に低回転、高トルクの時に動力損失が大きく、発熱が多いため、連続で回転させるためには冷却が必要である。
【００１５】
ところが、モータ部Ａの回転力を利用した回転ポンプ１２０は、モータ部Ａの回転数が低い場合には、吐出量も少なくなるので、必要十分な油量を供給できない可能性がある。
【００１６】
また、低回転、高トルクに適した油量を供給できる回転ポンプ１２０を配置した場合、高回転域で過剰油量となり、動力損失の原因になる等の懸念がある。
【００１７】
そして、低回転トルク域でどれだけ連続で運転できるかは、モータ部Ａの温度で決まるため、冷却油が多ければ多いに越したことはないが、内蔵できるポンプの大きさの点から自ずと限界がある。
【００１８】
また、内蔵ポンプの形式によっては、回転方向が変わると、吐出方向が変わり、潤滑油を循環できない場合もある。
【００１９】
そこで、この発明は、モータ部Ａの回転数が低い場合でも、また、高回転域でも、適切な油量を供給できるインホイールモータ駆動装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記の課題を解決するために、この発明は、モータ部の回転力により作動し、潤滑油の給油通路に潤滑油を供給する回転ポンプ備えるインホイール駆動装置において、前記回転ポンプ以外に、外部動力で作動する補助ポンプを配置したものである。
【００２１】
前記補助ポンプは、回転ポンプによる潤滑油の供給量が少ない時に作動するように制御される。
【００２２】
前記補助ポンプの制御は、例えば、内部温度又はその周辺の温度に基づいて行われる。
【００２３】
前記補助ポンプは、モータ部の回転と無関係に、車両駆動時に断続的に作動させてもよいし、一定時間作動させるようにしてもよい。
【００２４】
補助ポンプ用の給油通路は、前記回転ポンプのとは別に備えてもよい。
【００２５】
前記給油通路は、モータ部や減速機を覆うハウジングの内部に配置される。
【００２６】
前記補助ポンプの給油通路は、モータ部のハウジングの端面側に配置することができる。
【００２７】
前記給油通路は、モータ部の回転軸又は減速機の回転軸の少なくとも一方の回転軸内に配置され、この回転軸内の給油通路を経由して各部へ潤滑油が供給される。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように、この発明によれば、モータ部によって回転力を利用した回転ポンプ以外に、外部動力で作動する補助ポンプを配置しているので、モータ部Ａの回転数が低い場合でも、また、高回転域でも、適切な油量を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の断面図である。
【図２】図２は、同上の減速部の拡大断面図である。
【図３】図３は、図２のＸ１−Ｘ１線の断面図である。
【図４】図４は、同上の一部拡大断面図である。
【図５】図５は、回転ポンプの正面図である。
【図６】図６は、補助ポンプの制御フローを示す図である。
【図７】図７は、従来例のインホイールモータ駆動装置の断面図である。
【図８】図８は、図７のＸ８−Ｘ８線の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３１】
この発明の第１の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置１１は、図１に示したように、駆動力を発生させるモータ部Ａと、モータ部Ａの回転を減速して出力する減速部Ｂと、減速部Ｂの出力を車輪に伝える車輪ハブ軸受部Ｃを備える。モータ部Ａはモータハウジング１２の内部に組み込まれ、減速部Ｂは減速部ハウジング１３に組み込まれる。モータハウジング１２の前端に減速部ハウジング１３がボルト１４によって連結固定される。
【００３２】
モータ部Ａは、モータハウジング１２に固定されたステータ１５と、モータ軸１６に一体化されたロータ１７を備え、ステータ１５とロータ１７はラジアル方向に対向したラジアルギャップモータを構成している。ロータ１７は、ボルト１８によってモータ軸１６のフランジ１９に固定される。モータ軸１６は、その前後両端部において、転がり軸受２１ａ、２１ｂを介してモータハウジング１２に回転自在に支持されている。
【００３３】
前記のモータ軸１６に内部通路２２が設けられ、その内部通路２２の前端に減速部Ｂの入力軸２３が連結されている。入力軸２３にも内部通路２５が設けられ、両方の内部通路２２、２５は相互に連通している。
【００３４】
前記の入力軸２３には、減速部Ｂの内部において隣接した一対の偏心カム２７ａ、２７ｂが設けられる（図２、図４参照）。これらの偏心カム２７ａ、２７ｂは、偏心運動による遠心力を互いに打ち消し合うように、１８０°位相を変えて設けられている。
【００３５】
減速部Ｂは、減速部ハウジング１３の内径面に嵌合固定された環状のケーシング２６を備え（図２参照）、減速部Ｂを構成する各部材がケーシング２６の内部に組み込まれている。
【００３６】
減速部Ｂを構成する部材としては、前記の偏心カム２７ａ、２７ｂ、各偏心カム２７ａ、２７ｂに転がり軸受２８ａ、２８ｂを介して回転自在に保持された曲線板２９ａ、２９ｂ、ケーシング２６の内径面に沿って等間隔に固定された複数の外ピン３１（図３参照）、曲線板２９ａ、２９ｂの自転運動を出力部材３２に伝達する運動変換機構、各偏心カム２７ａ、２７ｂの軸方向外側に隣接して入力軸２３に取り付けられたカウンタウェイト３３ａ、３３ｂ等がある。
【００３７】
前記の外ピン３１は、曲線板２９ａ、２９ｂの外周部に形成された円弧歯車３０に係合する外周係合部材としての機能を果たす。また、減速部Ｂには、ケーシング２６内の諸部材に潤滑油を供給する減速部潤滑機構が設けられている。また、出力部材３２は車輪側回転部材としての機構を果たす。
【００３８】
出力部材３２は、フランジ部３２ａと軸部３２ｂとを有する（図２、図３参照）。フランジ部３２ａには、出力部材３２の回転軸心を中心とする円周上の等間隔に複数の内ピン３４の一端部が挿入固定される。また、軸部３２ｂは車輪ハブ３５の内径面に嵌合固定され、減速部Ｂの出力を車輪に伝達する。出力部材３２のフランジ部３２ａの内径面と入力軸２３との間に、転がり軸受３６が介在され、入力軸２３と出力部材３２が同芯状態に保持されかつ相対回転可能となっている。
【００３９】
前記内ピン３４の他端部は、スタビライザー３７のフランジ部３７ａに挿通支持される。スタビライザー３７は、フランジ部３７ａの内径に設けられた円筒部３７ｂを有し、その円筒部３７ｂが針状ころ軸受３８を介してモータ軸１６の前端部外径面に回転自在に嵌合されている。
【００４０】
曲線板２９ａ、２９ｂは、図３に示すように、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円弧歯車３０を有し、また一方側の端面から他方側の端面に貫通する複数の貫通孔３９を有する。貫通孔３９は、曲線板２９ａ、２９ｂの自転軸心を中心とする円周上に等間隔をおいて内ピン３４と同数、同間隔に設けられており、各貫通孔３９に内ピン３４が挿通される。
【００４１】
前記の曲線板２９ａ、２９ｂは、それぞれ偏心カム２７ａ、２７ｂに対し転がり軸受２８ａ、２８ｂを介して回転自在に支持される。曲線板２９ａ、２９ｂの位相も、偏心カム２７ａ、２７ｂと同方向に１８０°位相がずれている。
【００４２】
転がり軸受２８ａ、２８ｂは、図４に示したように、偏心カム２７ａ、２７ｂの外径面に嵌合された内輪部材４０ａ、４０ｂと、曲線板２９ａ、２９ｂの貫通孔３９の内径面に直接形成された外輪軌道面４１（図３参照）と、これらの間に介在された複数の円筒ころ２８ｃ、２８ｄとから成る円筒ころ軸受である。前記の内輪部材４０ａ、４０ｂの各内外面に、それぞれフランジ部４０ｃ、４０ｄが設けられる。
【００４３】
外ピン３１は、図２、図３に示したように、前記のケーシング２６の内周面に沿い、入力軸２３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。外ピン３１の両端部は針状ころ軸受４３を介してケーシング２６の両側の肉厚部２６ａ、２６ｂに回転自在に支持される。また、外ピン３１の両端面に玉４４が保持され、その玉４４を閉塞リング板４５に接触させることによりスラスト方向の摩擦を軽減している。外ピン３１の数は曲線板２９ａ、２９ｂの円弧歯車３０の歯数より1だけ多く、外ピン３１の複数のものが同時に円弧歯車３０と係合する。
【００４４】
入力軸２３およびこれと一体の偏心カム２７ａ、２７ｂによって曲線板２９ａ、２９ｂに公転運動が加えられると、円弧歯車３０と外ピン３１とが係合して、曲線板２９ａ、２９ｂに自転運動を生じさせる。
【００４５】
カウンタウェイト３３ａ、３３ｂは、各偏心カム２７ａ、２７ｂおよび曲線板２９ａ、２９ｂ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、各偏心カム２７ａ、２７ｂの外側に隣接した位置において、偏心カム２７ａ、２７ｂとそれぞれ１８０°位相を変えて偏心状態に取り付けられる。
【００４６】
前述の運動変換機構は、出力部材３２に固定された複数の内ピン３４と、曲線板２９ａ、２９ｂに設けられた貫通孔３９とで構成される。貫通孔３９の内径寸法は、内ピン３４の外径寸法（「針状ころ軸受４６ａ、４６ｂを含む最大外径」を指す。以下同じ。）より所定分（偏心カム２７ａ、２７ｂの偏心量の２倍）大きく設定されている。
【００４７】
内ピン３４は、出力部材３２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、前述のように内ピン３４の一端部が出力部材３２に固定され、他端部がスタビライザー３７に固定されている。曲線板２９ａ、２９ｂとの摩擦抵抗を低減するために、曲線板２９ａ、２９ｂの貫通孔３９を通過する部分に針状ころ軸受４６ａ、４６ｂが設けられ、各内ピン３４はその針状ころ軸受４６ａ、４６ｂを介して貫通孔３９に部分的に接触する。
【００４８】
減速部潤滑機構は、減速部Ｂに潤滑油を供給する機構であって、モータハウジング１２の減速部Ｂ側の壁面の内径部分において、スタビライザー３７の円筒部３７ｂの外径面に設けられた回転ポンプ４７（図１、図２参照）、その吐出口４８から減速部Ｂの内部に至る給油通路４９と、潤滑を終えて減速部Ｂから吸入口５１に戻る帰還通路５２によって構成される。
【００４９】
給油通路４９は、モータハウジング１２の内側に沿ってモータ軸１６の後端に達し、モータ軸１６と入力軸２３の各内部通路２２、２５、入力軸２３の各偏心カム２７ａ、２７ｂに対応する位置において径方向に設けられた給油孔５３ａ、５３ｂ（図２、図４参照）を経由する。
【００５０】
減速部Ｂ内部に設けられた前記の転がり軸受２８ａ、２８ｂ、曲線板２７ａ、２７ｂ等の減速部構成部材に対し潤滑油を供給する潤滑機構は、前記スタビライザー３７の外径面に設けられサイクロイドポンプ等の回転ポンプ４７を備える。この回転ポンプ４７は、スタビライザー３７およびこれと連結された出力部材３２と一体に回転する。
【００５１】
潤滑油を減速部Ｂの内部に供給する給油通路４９は、図１に示したように、回転ポンプ４７の吐出口４８からモータハウジング１２の内側に沿って後方に延び、モータ軸１６の後端部からその内部通路２２、減速部Ｂの入力軸２３の内部通路２５、その内部通路２５に連通するよう入力軸２３に径方向に設けられた入力軸給油孔５３ａ、５３ｂ（図４参照）、偏心カム２７ａ、２７ｂに設けられたカム部給油孔５４ａ、５４ｂ、および転がり軸受２８ａ、２８ｂの内輪部材４０ａ、４０ｂに設けられた内輪給油孔５５ａ、５５ｂによって構成される。
【００５２】
潤滑油の帰還通路５２（図１参照）は、減速機ケーシング１３の底部に設けられた排出口５６、潤滑油貯留部５７１２８を経て回転ポンプ４７の吸入口５１に至る通路により構成される。
【００５３】
前記の回転ポンプ４７は、図５に示すように、スタビライザー３７と一体に回転するインナーロータ６０と、インナーロータ６０の回転に伴って従動回転するアウターロータ６１と、ポンプ室６２と、給油通路４９に連通する吐出口４８と帰還通路５２に連通する吸入口５１を備えるサイクロイドポンプである。
【００５４】
インナーロータ６０は、外径面にサイクロイド曲線で構成される歯形を有する。具体的には、歯先部分６０ａの形状がエピサイクロイド曲線、歯溝部分６０ｂの形状がハイポサイクロイド曲線となっている。このインナーロータ６０は、スタビライザー３７の円筒部３７ｂの外径面に嵌合され、内ピン３４を介して出力部材３２と一体回転する。
【００５５】
アウターロータ６１は、内径面にサイクロイド曲線で構成される歯形を有する。具体的には、歯先部分６１ａの形状がハイポサイクロイド曲線、歯溝部分６１ｂの形状がエピサイクロイド曲線となっている。このアウターロータ６１は、モータハウジング１２に回転自在に支持されている。減速部Ｂを独立した減速機として使用する場合は、アウターロータ６１は減速機ハウジングに支持される。
【００５６】
インナーロータ６０は、回転中心ｃ１を中心として回転する。一方、アウターロータ６１は、インナーロータの回転中心ｃ１と異なる回転中心ｃ２を中心として回転する。また、インナーロータ６０の歯数をｎとすると、アウターロータ６１の歯数は（ｎ＋１）となる。なお、この実施形態においては、ｎ＝５としている。
【００５７】
インナーロータ６０とアウターロータ６１との間の空間には、複数のポンプ室６２が設けられている。そして、インナーロータ６０が出力部材３２の回転を利用して回転すると、アウターロータ６１は従動回転する。このとき、インナーロータ６０およびアウターロータ６１はそれぞれ異なる回転中心ｃ１、ｃ２を中心として回転するので、ポンプ室６２の容積は連続的に変化する。これにより、吸入口５１から流入した潤滑油が吐出口４８から給油通路４９に圧送される。
【００５８】
前記の潤滑油貯留部５７は、低速回転時においては、回転ポンプ４７によって排出しきれない潤滑油を一時的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、高速回転時においては、排出口５６に到達する潤滑油量が少なくなっても、潤滑油貯留部５７に貯留されている潤滑油を給油通路４９に押し出すことができる。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。
【００５９】
さらに、低速回転時や運転開始時等、回転ポンプ４７による潤滑油の供給が十分に行えない場合を補助するために、前記回転ポンプ４７以外に、外部動力で作動する補助ポンプ５８を配置している。
【００６０】
補助ポンプ５８は、モータ部Ａのハウジング１２の端面側に配置している。
【００６１】
前記補助ポンプ５８の給油通路５９は、回転ポンプ４７の給油通路４９とは別に設けられ、潤滑油貯留部５７から潤滑油を吸引し、モータ軸１６の内部通路２２に供給される。
【００６２】
図１では、理解を容易にするための説明上、モータ軸１６の内部通路２２に供給する補助ポンプ５８の給油通路５９と、回転ポンプ４７の給油通路４９とが１８０度対向するようにしているが、位相はずらした方が良い。
【００６３】
補助ポンプ５８の制御処理は、例えば、図６に示す処理フローによって行う。
【００６４】
まず、モータ部Ａの周辺温度情報を取得し（Ｆ１）、モータ部Ａが駆動しているかどうかを判定する（Ｆ２）。
【００６５】
フローＦ２で、モータ部Ａが駆動中であると判定されると、モータ部Ａの駆動中の補助ポンプ５８の作動要否判定を行う（Ｆ３）。
【００６６】
Ｆ３において、補助ポンプ５８の作動が必要であると判定した場合には、補助ポンプ５８を作動させる（Ｆ４）。
前記Ｆ２において、モータ部Ａが駆動していないと判定されると、モータ部Ａの停止後の補助ポンプ５８の作動要否判定を行う（Ｆ５）。
【００６７】
そして、Ｆ４において、補助ポンプ５８の作動が必要であると判定した場合には、補助ポンプ５８を作動させる（Ｆ６）。
【００６８】
一方、Ｆ４において、補助ポンプ５８の作動が不要であると判定した場合には、補助ポンプ５８を停止する（Ｆ７）。
【００６９】
前記Ｆ３、Ｆ５における補助ポンプ５８の作動要否の判定は、内部温度又はその周辺の温度、車両の駆動開始時かどうか、車両の後退時かどうかによって行う。
【００７０】
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、回転ポンプ４７と補助ポンプ５８から吐出され、給油通路４９あるいは給油通路５９からモータ軸１６の内部通路２２を経て入力軸２３の内部通路２５に達した潤滑油は、回転ポンプ４７の圧力および入力軸２３の回転に伴う遠心力によって給油孔５３ａ、５３ｂおよび給油溝５５を経て減速部Ｂの内部に流入する。
【００７１】
減速部Ｂの内部に流入した潤滑油にはさらに遠心力が作用するので、転がり軸受２８ａ、２８ｂ、内ピン３４の周りの針状ころ軸受４６ａ、４６ｂ、その針状ころ軸受４６ａ、４６ｂと貫通孔３９との当接部分、および曲線板２９ａ、２９ｂの円弧歯車３０と外ピン３１との当接部分等を潤滑しながら径方向外側に移動する。
【００７２】
減速部ハウジング１３の内壁面に到達した潤滑油は、排出口５６から排出されて潤滑油貯留部５７に貯留される。潤滑油貯留部５７に貯留された潤滑油は、回転ポンプ４７によって吸引され、帰還通路５２を経て吸入口５１に戻る。
【００７３】
前記の給油通路４９は、モータハウジング１２から、モータ軸１６および入力軸２３の内部通路２２、２５を通過する間に、転がり軸受２１ａ、２１ｂ、モータ部Ａを冷却する冷却液としても機能する。
【００７４】
前記の減速部潤滑機構は、給油通路４９を通過する潤滑油を冷却する冷却水路６３を含む。冷却水路６３は、モータハウジング１２の外周面に周方向に設けられ、その内側を通過する給油通路４９の潤滑油を冷却するとともに、モータ部Ａも冷却する。
【００７５】
車輪ハブ軸受部Ｃは、図１に示すように、減速部Ｂの出力部材３２に固定連結された車輪ハブ３５、車輪ハブ３５を減速部ハウジング１３に対して回転自在に保持する車輪ハブ軸受６４を備える。車輪ハブ３５の内径面に出力部材３２が挿入されスプライン結合されるとともに、車輪ハブ３５から露出した出力部材３２の先端部をナット６５で締結することによって、出力部材３２と車輪ハブ３５を結合している。
【００７６】
上記構成のインホイールモータ駆動装置１１の作動原理を詳しく説明する。モータ部Ａは、ステータ１５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１７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１７は高速回転する。
【００７７】
これにより、ロータ１７に接続されたモータ軸１６およびこれと一体の入力軸２３が回転すると、偏心カム２７ａ、２７ｂが偏心回転運動をすることにより曲線板２９ａ、２９ｂが入力軸２３の回転軸心を中心として、入力軸２３の速度で公転運動を行う。このとき、複数の外ピン３１が、曲線板２９ａ、２９ｂの円弧歯車３０と係合して、曲線板２９ａ、２９ｂに対し入力軸２３の回転方向とは逆向きに低速の自転運動を生じさせる。
【００７８】
貫通孔３９に挿通された内ピン３４は、曲線板２９ａ、２９ｂの自転運動に伴って貫通孔３９の内壁面と部分的に当接する。これにより、曲線板２９ａ、２９ｂの公転運動が内ピン３４に伝わらず、曲線板２９ａ、２９ｂの自転運動のみが出力部材３２を介して車輪ハブ軸受部Ｃに伝達される。
【００７９】
このようにして、モータ軸１６の回転が減速部Ｂによって減速されて出力部材３２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、車輪に必要なトルクを伝達することが可能となる。
【００８０】
なお、上記構成の減速部Ｂの減速比は、外ピン３１の数をＺＡ、曲線板２９ａ、２９ｂの円弧歯車３０の数をＺＢとすると、（ＺＡ−ＺＢ）／ＺＢで算出される。図１に示す実施形態では、ＺＡ＝１２、ＺＢ＝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。
【００８１】
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１１を得ることができる。また、外ピン３１を針状ころ軸受４３により支持し、また内ピン３４の曲線板２９ａ、２９ｂに当接する位置に針状ころ軸受４６ａ、４６ｂ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。
【００８２】
上記第１の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置１１を電気自動車に採用することにより、ばね下重量を抑えることができる。その結果、走行安定性に優れた電気自動車を得ることができる。
【００８３】
以上述べた第１の実施形態においては、モータハウジング１２の内部に給油通路４９を設けた例を示したが、これに限ることなく、例えば、インホイールモータ駆動装置１１の外側に循環油路を設けてもよい。
【００８４】
また、回転ポンプ４７としてサイクロイドポンプの例を示したが、これに限ることなく、出力部材３２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。
【００８５】
また、減速部Ｂの曲線板２９ａ、２９ｂ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。
【００８６】
また、上記の運動変換機構は、出力部材３２に固定された内ピン３４と、曲線板２９ａ、２９ｂに設けられた貫通孔３９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３５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。
【００８７】
上記の作動の説明は、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。
【００８８】
また、上記の作動の説明では、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からの動力を車輪に伝達させているが、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、車輪側からの動力を減速部Ｂで高回転低トルクの回転に変換してモータ部Ａに伝達し、モータ部Ａで発電しても良い。さらに、ここで発電した電力は、バッテリーに蓄電しておき、後でモータ部Ａを駆動させたり、車両に備えられた他の電動機器等の作動に用いたりしてもよい。
【００８９】
さらに、曲線板２９ａ、２９ｂを支持する転がり軸受２８ａ、２８ｂ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。
【００９０】
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１１のコンパクト化の観点からは、転がり軸受２８ａ、２８ｂには円筒ころ軸受が好適である。
【００９１】
また、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。例えばハウジ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。
【００９２】
また、減速部Ｂにサイクロイド減速機構を採用したインホイールモータ駆動装置１１の例を示したが、これに限ることなく、任意の減速機構を採用することができる。例えば、遊星歯車減速機構や平行軸歯車減速機構等が該当する。
【００９３】
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。
【符号の説明】
【００９４】
Ａ モータ部
Ｂ 減速部
Ｃ 車輪ハブ軸受部
１１ インホイールモータ駆動装置
１２ モータハウジング
１３ 減速部ハウジング
１４ ボルト
１５ ステータ
１６ モータ軸
１７ ロータ
１８ ボルト
１９ フランジ
２１ａ、２１ｂ 転がり軸受
２２ 内部通路
２３ 入力軸
２５ 内部通路
２６ ケーシング
２６ａ、２６ｂ 肉厚部
２７ａ、２７ｂ 偏心カム
２８ａ、２８ｂ 転がり軸受
２８ｃ、２８ｄ 円筒ころ
２９ａ、２９ｂ 曲線板
３０ 円弧歯車
３１ 外ピン
３２ 出力部材
３２ａ フランジ部
３２ｂ 軸部
３３ａ、３３ｂ カウンタウェイト
３４ 内ピン
３５ 車輪ハブ
３６ 転がり軸受
３７ スタビライザー
３７ａ フランジ部
３７ｂ 円筒部
３８ 針状ころ軸受
３９ 貫通孔
４０ａ、４０ｂ 内輪部材
４０ｃ、４０ｄ フランジ部
４０ｅ、４０ｆ 軌道面
４１ 外輪軌道面
４３ 針状ころ軸受
４４ 玉
４５ 閉塞リング板
４６ａ、４６ｂ 針状ころ軸受
４７ 回転ポンプ
４８ 吐出口
４９ 給油通路
５０ａ、５０ｂ 内輪給油溝
５１ 吸入口
５２ 帰還通路
５３ａ、５３ｂ 給油孔
５４ａ、５４ｂ 給油プレート
５４ｃ、５４ｄ 内側面
５５ 給油溝
５５ａ、５５ｂ 偏心カム給油溝
５５ｂ 内輪給油溝
５６ 排出口
５７ 潤滑油貯留部
５８ 補助ポンプ
５９ 給油通路
６０ インナーロータ
６０ａ 歯先部分
６０ｂ 歯溝部分
６１ アウターロータ
６１ａ 歯先部分
６１ｂ 歯溝部分
６２ ポンプ室
６３ 冷却水路
６４ 車輪ハブ軸受
６５ ナット
【技術分野】
【０００１】
この発明は、インホイールモータ駆動装置に関し、特に、インホイールモータ駆動装置における潤滑油や冷却油のポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７に示したインホイールモータ駆動装置１０１は、駆動力を発生させるモータ部Ａと、モータ部Ａの回転が入力されこれを減速して出力する減速部Ｂと、出力された減速度で車輪を回転させる車輪ハブ軸受部Ｃによって構成される（特許文献１、同２）。
【０００３】
前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Ａには低トルクで高回転のモータが採用される。その一方、車輪ハブ軸受部Ｃは、車輪を駆動するために大きなトルクが必要となる。このため、減速部Ｂにおいては、コンパクトで高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多い。
【０００４】
モータ部Ａは、モータハウジング１０２に固定されたステータ１０３と、ステータ１０３の内側においてモータ軸１０４に取り付けられたロータ１０５を備える。ステータ１０３とロータ１０５は径方向の隙間をおいて対向するラジアルギャップモータを構成する。モータ軸１０４は、その前後両端部において、転がり軸受１０６ａ、１０６ｂを介してモータハウジング１０２に回転自在に支持される。
【０００５】
前記のモータ軸１０４には内部通路１０７が設けられ、その内部通路１０７の前端に減速部Ｂの入力軸１０８が挿入され、一体に連結される。入力軸１０８にも内部通路１０９が設けられ、両方の内部通路１０７、１０９が連通している。
【０００６】
減速部Ｂは、サイクロイド減速機によって構成され、前記入力軸１０８の外径面に軸方向に隣接した一対の１８０°位相を異にした偏心カム１１０ａ、１１０ｂが設けられる。偏心カム１１０ａ、１１０ｂの周りに転がり軸受１１１ａ、１１１ｂを介して曲線板１１２ａ、１１２ｂが回転自在に嵌合される。曲線板１１２ａ、１１２ｂは外周面に円弧歯車１１５が形成され、その円弧歯車１１５に係合する外ピン１１３が減速機ケーシング１１４の内周面に一定間隔でそれぞれ回転自在に設けされている。外ピン１１３の数は円弧歯車１１５の歯数より1だけ多く、複数の外ピン１１３が同時に円弧歯車１１５と係合する（図８参照）。
【０００７】
また、曲線板１１２ａ、１１２ｂの回転中心の周りの一定半径上に周方向に一定間隔をおいて貫通孔１３０が設けられ、これに内ピン１１６が挿通される。貫通孔１３０は内ピン１１６より所定量だけ大径に形成されている。各内ピン１１６の一端部が減速部Ｂの出力部材１１７のフランジ部に固定されることにより、曲線板１１２ａ、１１２ｂの自転運動が出力部材１１７に伝達される。出力部材１１７と入力軸１０８は同芯状態にあり、入力軸１０８の外径面と出力部材の内径面との間に転がり軸受１１８が介在される。
【０００８】
前記内ピン１１６の後端部は、スタビライザー１１９に挿通固定される。スタビライザー１１９は、前記の入力軸１０８の外径面に相対回転可能に支持される。
【０００９】
減速部Ｂ内部に設けられた前記の転がり軸受１１１ａ、１１１ｂ、曲線板１１２ａ、１１２ｂ等の減速部構成部材に対し潤滑油を供給する潤滑機構は、前記スタビライザー１１９の外径面に設けられサイクロイドポンプ等の回転ポンプ１２０を備える。この回転ポンプ１２０は、スタビライザー１１９およびこれと連結された出力部材１１７と一体に回転する。
【００１０】
潤滑油を減速部Ｂの内部に供給する給油通路１２１は、図７に示したように、回転ポンプ１２０の吐出口からモータハウジング１０２の内側に沿って後方に延び、モータ軸１０４の後端部からその内部通路１０７、減速部Ｂの入力軸１０８の内部通路１０９、その内部通路１０９に連通するよう入力軸１０８に径方向に設けられた入力軸給油孔１２２ａ、１２２ｂによって構成される。
【００１１】
潤滑油の帰還通路１２６（図７参照）は、減速機ケーシング１１４の底部に設けられた排出口１２７、潤滑油貯留部１２８を経て回転ポンプ１２０の吸入口に至る通路により構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００９−６３０４３号公報
【特許文献２】特開２００９−２１６１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前記の回転ポンプ１２０は、外部電源を必要としないため、断線による動作不良といったことがなく、信頼性が高い。
【００１４】
ところで、モータ部Ａは、一般的に低回転、高トルクの時に動力損失が大きく、発熱が多いため、連続で回転させるためには冷却が必要である。
【００１５】
ところが、モータ部Ａの回転力を利用した回転ポンプ１２０は、モータ部Ａの回転数が低い場合には、吐出量も少なくなるので、必要十分な油量を供給できない可能性がある。
【００１６】
また、低回転、高トルクに適した油量を供給できる回転ポンプ１２０を配置した場合、高回転域で過剰油量となり、動力損失の原因になる等の懸念がある。
【００１７】
そして、低回転トルク域でどれだけ連続で運転できるかは、モータ部Ａの温度で決まるため、冷却油が多ければ多いに越したことはないが、内蔵できるポンプの大きさの点から自ずと限界がある。
【００１８】
また、内蔵ポンプの形式によっては、回転方向が変わると、吐出方向が変わり、潤滑油を循環できない場合もある。
【００１９】
そこで、この発明は、モータ部Ａの回転数が低い場合でも、また、高回転域でも、適切な油量を供給できるインホイールモータ駆動装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記の課題を解決するために、この発明は、モータ部の回転力により作動し、潤滑油の給油通路に潤滑油を供給する回転ポンプ備えるインホイール駆動装置において、前記回転ポンプ以外に、外部動力で作動する補助ポンプを配置したものである。
【００２１】
前記補助ポンプは、回転ポンプによる潤滑油の供給量が少ない時に作動するように制御される。
【００２２】
前記補助ポンプの制御は、例えば、内部温度又はその周辺の温度に基づいて行われる。
【００２３】
前記補助ポンプは、モータ部の回転と無関係に、車両駆動時に断続的に作動させてもよいし、一定時間作動させるようにしてもよい。
【００２４】
補助ポンプ用の給油通路は、前記回転ポンプのとは別に備えてもよい。
【００２５】
前記給油通路は、モータ部や減速機を覆うハウジングの内部に配置される。
【００２６】
前記補助ポンプの給油通路は、モータ部のハウジングの端面側に配置することができる。
【００２７】
前記給油通路は、モータ部の回転軸又は減速機の回転軸の少なくとも一方の回転軸内に配置され、この回転軸内の給油通路を経由して各部へ潤滑油が供給される。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように、この発明によれば、モータ部によって回転力を利用した回転ポンプ以外に、外部動力で作動する補助ポンプを配置しているので、モータ部Ａの回転数が低い場合でも、また、高回転域でも、適切な油量を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の断面図である。
【図２】図２は、同上の減速部の拡大断面図である。
【図３】図３は、図２のＸ１−Ｘ１線の断面図である。
【図４】図４は、同上の一部拡大断面図である。
【図５】図５は、回転ポンプの正面図である。
【図６】図６は、補助ポンプの制御フローを示す図である。
【図７】図７は、従来例のインホイールモータ駆動装置の断面図である。
【図８】図８は、図７のＸ８−Ｘ８線の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３１】
この発明の第１の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置１１は、図１に示したように、駆動力を発生させるモータ部Ａと、モータ部Ａの回転を減速して出力する減速部Ｂと、減速部Ｂの出力を車輪に伝える車輪ハブ軸受部Ｃを備える。モータ部Ａはモータハウジング１２の内部に組み込まれ、減速部Ｂは減速部ハウジング１３に組み込まれる。モータハウジング１２の前端に減速部ハウジング１３がボルト１４によって連結固定される。
【００３２】
モータ部Ａは、モータハウジング１２に固定されたステータ１５と、モータ軸１６に一体化されたロータ１７を備え、ステータ１５とロータ１７はラジアル方向に対向したラジアルギャップモータを構成している。ロータ１７は、ボルト１８によってモータ軸１６のフランジ１９に固定される。モータ軸１６は、その前後両端部において、転がり軸受２１ａ、２１ｂを介してモータハウジング１２に回転自在に支持されている。
【００３３】
前記のモータ軸１６に内部通路２２が設けられ、その内部通路２２の前端に減速部Ｂの入力軸２３が連結されている。入力軸２３にも内部通路２５が設けられ、両方の内部通路２２、２５は相互に連通している。
【００３４】
前記の入力軸２３には、減速部Ｂの内部において隣接した一対の偏心カム２７ａ、２７ｂが設けられる（図２、図４参照）。これらの偏心カム２７ａ、２７ｂは、偏心運動による遠心力を互いに打ち消し合うように、１８０°位相を変えて設けられている。
【００３５】
減速部Ｂは、減速部ハウジング１３の内径面に嵌合固定された環状のケーシング２６を備え（図２参照）、減速部Ｂを構成する各部材がケーシング２６の内部に組み込まれている。
【００３６】
減速部Ｂを構成する部材としては、前記の偏心カム２７ａ、２７ｂ、各偏心カム２７ａ、２７ｂに転がり軸受２８ａ、２８ｂを介して回転自在に保持された曲線板２９ａ、２９ｂ、ケーシング２６の内径面に沿って等間隔に固定された複数の外ピン３１（図３参照）、曲線板２９ａ、２９ｂの自転運動を出力部材３２に伝達する運動変換機構、各偏心カム２７ａ、２７ｂの軸方向外側に隣接して入力軸２３に取り付けられたカウンタウェイト３３ａ、３３ｂ等がある。
【００３７】
前記の外ピン３１は、曲線板２９ａ、２９ｂの外周部に形成された円弧歯車３０に係合する外周係合部材としての機能を果たす。また、減速部Ｂには、ケーシング２６内の諸部材に潤滑油を供給する減速部潤滑機構が設けられている。また、出力部材３２は車輪側回転部材としての機構を果たす。
【００３８】
出力部材３２は、フランジ部３２ａと軸部３２ｂとを有する（図２、図３参照）。フランジ部３２ａには、出力部材３２の回転軸心を中心とする円周上の等間隔に複数の内ピン３４の一端部が挿入固定される。また、軸部３２ｂは車輪ハブ３５の内径面に嵌合固定され、減速部Ｂの出力を車輪に伝達する。出力部材３２のフランジ部３２ａの内径面と入力軸２３との間に、転がり軸受３６が介在され、入力軸２３と出力部材３２が同芯状態に保持されかつ相対回転可能となっている。
【００３９】
前記内ピン３４の他端部は、スタビライザー３７のフランジ部３７ａに挿通支持される。スタビライザー３７は、フランジ部３７ａの内径に設けられた円筒部３７ｂを有し、その円筒部３７ｂが針状ころ軸受３８を介してモータ軸１６の前端部外径面に回転自在に嵌合されている。
【００４０】
曲線板２９ａ、２９ｂは、図３に示すように、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円弧歯車３０を有し、また一方側の端面から他方側の端面に貫通する複数の貫通孔３９を有する。貫通孔３９は、曲線板２９ａ、２９ｂの自転軸心を中心とする円周上に等間隔をおいて内ピン３４と同数、同間隔に設けられており、各貫通孔３９に内ピン３４が挿通される。
【００４１】
前記の曲線板２９ａ、２９ｂは、それぞれ偏心カム２７ａ、２７ｂに対し転がり軸受２８ａ、２８ｂを介して回転自在に支持される。曲線板２９ａ、２９ｂの位相も、偏心カム２７ａ、２７ｂと同方向に１８０°位相がずれている。
【００４２】
転がり軸受２８ａ、２８ｂは、図４に示したように、偏心カム２７ａ、２７ｂの外径面に嵌合された内輪部材４０ａ、４０ｂと、曲線板２９ａ、２９ｂの貫通孔３９の内径面に直接形成された外輪軌道面４１（図３参照）と、これらの間に介在された複数の円筒ころ２８ｃ、２８ｄとから成る円筒ころ軸受である。前記の内輪部材４０ａ、４０ｂの各内外面に、それぞれフランジ部４０ｃ、４０ｄが設けられる。
【００４３】
外ピン３１は、図２、図３に示したように、前記のケーシング２６の内周面に沿い、入力軸２３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。外ピン３１の両端部は針状ころ軸受４３を介してケーシング２６の両側の肉厚部２６ａ、２６ｂに回転自在に支持される。また、外ピン３１の両端面に玉４４が保持され、その玉４４を閉塞リング板４５に接触させることによりスラスト方向の摩擦を軽減している。外ピン３１の数は曲線板２９ａ、２９ｂの円弧歯車３０の歯数より1だけ多く、外ピン３１の複数のものが同時に円弧歯車３０と係合する。
【００４４】
入力軸２３およびこれと一体の偏心カム２７ａ、２７ｂによって曲線板２９ａ、２９ｂに公転運動が加えられると、円弧歯車３０と外ピン３１とが係合して、曲線板２９ａ、２９ｂに自転運動を生じさせる。
【００４５】
カウンタウェイト３３ａ、３３ｂは、各偏心カム２７ａ、２７ｂおよび曲線板２９ａ、２９ｂ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、各偏心カム２７ａ、２７ｂの外側に隣接した位置において、偏心カム２７ａ、２７ｂとそれぞれ１８０°位相を変えて偏心状態に取り付けられる。
【００４６】
前述の運動変換機構は、出力部材３２に固定された複数の内ピン３４と、曲線板２９ａ、２９ｂに設けられた貫通孔３９とで構成される。貫通孔３９の内径寸法は、内ピン３４の外径寸法（「針状ころ軸受４６ａ、４６ｂを含む最大外径」を指す。以下同じ。）より所定分（偏心カム２７ａ、２７ｂの偏心量の２倍）大きく設定されている。
【００４７】
内ピン３４は、出力部材３２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、前述のように内ピン３４の一端部が出力部材３２に固定され、他端部がスタビライザー３７に固定されている。曲線板２９ａ、２９ｂとの摩擦抵抗を低減するために、曲線板２９ａ、２９ｂの貫通孔３９を通過する部分に針状ころ軸受４６ａ、４６ｂが設けられ、各内ピン３４はその針状ころ軸受４６ａ、４６ｂを介して貫通孔３９に部分的に接触する。
【００４８】
減速部潤滑機構は、減速部Ｂに潤滑油を供給する機構であって、モータハウジング１２の減速部Ｂ側の壁面の内径部分において、スタビライザー３７の円筒部３７ｂの外径面に設けられた回転ポンプ４７（図１、図２参照）、その吐出口４８から減速部Ｂの内部に至る給油通路４９と、潤滑を終えて減速部Ｂから吸入口５１に戻る帰還通路５２によって構成される。
【００４９】
給油通路４９は、モータハウジング１２の内側に沿ってモータ軸１６の後端に達し、モータ軸１６と入力軸２３の各内部通路２２、２５、入力軸２３の各偏心カム２７ａ、２７ｂに対応する位置において径方向に設けられた給油孔５３ａ、５３ｂ（図２、図４参照）を経由する。
【００５０】
減速部Ｂ内部に設けられた前記の転がり軸受２８ａ、２８ｂ、曲線板２７ａ、２７ｂ等の減速部構成部材に対し潤滑油を供給する潤滑機構は、前記スタビライザー３７の外径面に設けられサイクロイドポンプ等の回転ポンプ４７を備える。この回転ポンプ４７は、スタビライザー３７およびこれと連結された出力部材３２と一体に回転する。
【００５１】
潤滑油を減速部Ｂの内部に供給する給油通路４９は、図１に示したように、回転ポンプ４７の吐出口４８からモータハウジング１２の内側に沿って後方に延び、モータ軸１６の後端部からその内部通路２２、減速部Ｂの入力軸２３の内部通路２５、その内部通路２５に連通するよう入力軸２３に径方向に設けられた入力軸給油孔５３ａ、５３ｂ（図４参照）、偏心カム２７ａ、２７ｂに設けられたカム部給油孔５４ａ、５４ｂ、および転がり軸受２８ａ、２８ｂの内輪部材４０ａ、４０ｂに設けられた内輪給油孔５５ａ、５５ｂによって構成される。
【００５２】
潤滑油の帰還通路５２（図１参照）は、減速機ケーシング１３の底部に設けられた排出口５６、潤滑油貯留部５７１２８を経て回転ポンプ４７の吸入口５１に至る通路により構成される。
【００５３】
前記の回転ポンプ４７は、図５に示すように、スタビライザー３７と一体に回転するインナーロータ６０と、インナーロータ６０の回転に伴って従動回転するアウターロータ６１と、ポンプ室６２と、給油通路４９に連通する吐出口４８と帰還通路５２に連通する吸入口５１を備えるサイクロイドポンプである。
【００５４】
インナーロータ６０は、外径面にサイクロイド曲線で構成される歯形を有する。具体的には、歯先部分６０ａの形状がエピサイクロイド曲線、歯溝部分６０ｂの形状がハイポサイクロイド曲線となっている。このインナーロータ６０は、スタビライザー３７の円筒部３７ｂの外径面に嵌合され、内ピン３４を介して出力部材３２と一体回転する。
【００５５】
アウターロータ６１は、内径面にサイクロイド曲線で構成される歯形を有する。具体的には、歯先部分６１ａの形状がハイポサイクロイド曲線、歯溝部分６１ｂの形状がエピサイクロイド曲線となっている。このアウターロータ６１は、モータハウジング１２に回転自在に支持されている。減速部Ｂを独立した減速機として使用する場合は、アウターロータ６１は減速機ハウジングに支持される。
【００５６】
インナーロータ６０は、回転中心ｃ１を中心として回転する。一方、アウターロータ６１は、インナーロータの回転中心ｃ１と異なる回転中心ｃ２を中心として回転する。また、インナーロータ６０の歯数をｎとすると、アウターロータ６１の歯数は（ｎ＋１）となる。なお、この実施形態においては、ｎ＝５としている。
【００５７】
インナーロータ６０とアウターロータ６１との間の空間には、複数のポンプ室６２が設けられている。そして、インナーロータ６０が出力部材３２の回転を利用して回転すると、アウターロータ６１は従動回転する。このとき、インナーロータ６０およびアウターロータ６１はそれぞれ異なる回転中心ｃ１、ｃ２を中心として回転するので、ポンプ室６２の容積は連続的に変化する。これにより、吸入口５１から流入した潤滑油が吐出口４８から給油通路４９に圧送される。
【００５８】
前記の潤滑油貯留部５７は、低速回転時においては、回転ポンプ４７によって排出しきれない潤滑油を一時的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、高速回転時においては、排出口５６に到達する潤滑油量が少なくなっても、潤滑油貯留部５７に貯留されている潤滑油を給油通路４９に押し出すことができる。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。
【００５９】
さらに、低速回転時や運転開始時等、回転ポンプ４７による潤滑油の供給が十分に行えない場合を補助するために、前記回転ポンプ４７以外に、外部動力で作動する補助ポンプ５８を配置している。
【００６０】
補助ポンプ５８は、モータ部Ａのハウジング１２の端面側に配置している。
【００６１】
前記補助ポンプ５８の給油通路５９は、回転ポンプ４７の給油通路４９とは別に設けられ、潤滑油貯留部５７から潤滑油を吸引し、モータ軸１６の内部通路２２に供給される。
【００６２】
図１では、理解を容易にするための説明上、モータ軸１６の内部通路２２に供給する補助ポンプ５８の給油通路５９と、回転ポンプ４７の給油通路４９とが１８０度対向するようにしているが、位相はずらした方が良い。
【００６３】
補助ポンプ５８の制御処理は、例えば、図６に示す処理フローによって行う。
【００６４】
まず、モータ部Ａの周辺温度情報を取得し（Ｆ１）、モータ部Ａが駆動しているかどうかを判定する（Ｆ２）。
【００６５】
フローＦ２で、モータ部Ａが駆動中であると判定されると、モータ部Ａの駆動中の補助ポンプ５８の作動要否判定を行う（Ｆ３）。
【００６６】
Ｆ３において、補助ポンプ５８の作動が必要であると判定した場合には、補助ポンプ５８を作動させる（Ｆ４）。
前記Ｆ２において、モータ部Ａが駆動していないと判定されると、モータ部Ａの停止後の補助ポンプ５８の作動要否判定を行う（Ｆ５）。
【００６７】
そして、Ｆ４において、補助ポンプ５８の作動が必要であると判定した場合には、補助ポンプ５８を作動させる（Ｆ６）。
【００６８】
一方、Ｆ４において、補助ポンプ５８の作動が不要であると判定した場合には、補助ポンプ５８を停止する（Ｆ７）。
【００６９】
前記Ｆ３、Ｆ５における補助ポンプ５８の作動要否の判定は、内部温度又はその周辺の温度、車両の駆動開始時かどうか、車両の後退時かどうかによって行う。
【００７０】
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、回転ポンプ４７と補助ポンプ５８から吐出され、給油通路４９あるいは給油通路５９からモータ軸１６の内部通路２２を経て入力軸２３の内部通路２５に達した潤滑油は、回転ポンプ４７の圧力および入力軸２３の回転に伴う遠心力によって給油孔５３ａ、５３ｂおよび給油溝５５を経て減速部Ｂの内部に流入する。
【００７１】
減速部Ｂの内部に流入した潤滑油にはさらに遠心力が作用するので、転がり軸受２８ａ、２８ｂ、内ピン３４の周りの針状ころ軸受４６ａ、４６ｂ、その針状ころ軸受４６ａ、４６ｂと貫通孔３９との当接部分、および曲線板２９ａ、２９ｂの円弧歯車３０と外ピン３１との当接部分等を潤滑しながら径方向外側に移動する。
【００７２】
減速部ハウジング１３の内壁面に到達した潤滑油は、排出口５６から排出されて潤滑油貯留部５７に貯留される。潤滑油貯留部５７に貯留された潤滑油は、回転ポンプ４７によって吸引され、帰還通路５２を経て吸入口５１に戻る。
【００７３】
前記の給油通路４９は、モータハウジング１２から、モータ軸１６および入力軸２３の内部通路２２、２５を通過する間に、転がり軸受２１ａ、２１ｂ、モータ部Ａを冷却する冷却液としても機能する。
【００７４】
前記の減速部潤滑機構は、給油通路４９を通過する潤滑油を冷却する冷却水路６３を含む。冷却水路６３は、モータハウジング１２の外周面に周方向に設けられ、その内側を通過する給油通路４９の潤滑油を冷却するとともに、モータ部Ａも冷却する。
【００７５】
車輪ハブ軸受部Ｃは、図１に示すように、減速部Ｂの出力部材３２に固定連結された車輪ハブ３５、車輪ハブ３５を減速部ハウジング１３に対して回転自在に保持する車輪ハブ軸受６４を備える。車輪ハブ３５の内径面に出力部材３２が挿入されスプライン結合されるとともに、車輪ハブ３５から露出した出力部材３２の先端部をナット６５で締結することによって、出力部材３２と車輪ハブ３５を結合している。
【００７６】
上記構成のインホイールモータ駆動装置１１の作動原理を詳しく説明する。モータ部Ａは、ステータ１５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１７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１７は高速回転する。
【００７７】
これにより、ロータ１７に接続されたモータ軸１６およびこれと一体の入力軸２３が回転すると、偏心カム２７ａ、２７ｂが偏心回転運動をすることにより曲線板２９ａ、２９ｂが入力軸２３の回転軸心を中心として、入力軸２３の速度で公転運動を行う。このとき、複数の外ピン３１が、曲線板２９ａ、２９ｂの円弧歯車３０と係合して、曲線板２９ａ、２９ｂに対し入力軸２３の回転方向とは逆向きに低速の自転運動を生じさせる。
【００７８】
貫通孔３９に挿通された内ピン３４は、曲線板２９ａ、２９ｂの自転運動に伴って貫通孔３９の内壁面と部分的に当接する。これにより、曲線板２９ａ、２９ｂの公転運動が内ピン３４に伝わらず、曲線板２９ａ、２９ｂの自転運動のみが出力部材３２を介して車輪ハブ軸受部Ｃに伝達される。
【００７９】
このようにして、モータ軸１６の回転が減速部Ｂによって減速されて出力部材３２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、車輪に必要なトルクを伝達することが可能となる。
【００８０】
なお、上記構成の減速部Ｂの減速比は、外ピン３１の数をＺＡ、曲線板２９ａ、２９ｂの円弧歯車３０の数をＺＢとすると、（ＺＡ−ＺＢ）／ＺＢで算出される。図１に示す実施形態では、ＺＡ＝１２、ＺＢ＝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。
【００８１】
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１１を得ることができる。また、外ピン３１を針状ころ軸受４３により支持し、また内ピン３４の曲線板２９ａ、２９ｂに当接する位置に針状ころ軸受４６ａ、４６ｂ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。
【００８２】
上記第１の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置１１を電気自動車に採用することにより、ばね下重量を抑えることができる。その結果、走行安定性に優れた電気自動車を得ることができる。
【００８３】
以上述べた第１の実施形態においては、モータハウジング１２の内部に給油通路４９を設けた例を示したが、これに限ることなく、例えば、インホイールモータ駆動装置１１の外側に循環油路を設けてもよい。
【００８４】
また、回転ポンプ４７としてサイクロイドポンプの例を示したが、これに限ることなく、出力部材３２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。
【００８５】
また、減速部Ｂの曲線板２９ａ、２９ｂ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。
【００８６】
また、上記の運動変換機構は、出力部材３２に固定された内ピン３４と、曲線板２９ａ、２９ｂに設けられた貫通孔３９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３５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。
【００８７】
上記の作動の説明は、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。
【００８８】
また、上記の作動の説明では、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からの動力を車輪に伝達させているが、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、車輪側からの動力を減速部Ｂで高回転低トルクの回転に変換してモータ部Ａに伝達し、モータ部Ａで発電しても良い。さらに、ここで発電した電力は、バッテリーに蓄電しておき、後でモータ部Ａを駆動させたり、車両に備えられた他の電動機器等の作動に用いたりしてもよい。
【００８９】
さらに、曲線板２９ａ、２９ｂを支持する転がり軸受２８ａ、２８ｂ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。
【００９０】
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１１のコンパクト化の観点からは、転がり軸受２８ａ、２８ｂには円筒ころ軸受が好適である。
【００９１】
また、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。例えばハウジ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。
【００９２】
また、減速部Ｂにサイクロイド減速機構を採用したインホイールモータ駆動装置１１の例を示したが、これに限ることなく、任意の減速機構を採用することができる。例えば、遊星歯車減速機構や平行軸歯車減速機構等が該当する。
【００９３】
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。
【符号の説明】
【００９４】
Ａ モータ部
Ｂ 減速部
Ｃ 車輪ハブ軸受部
１１ インホイールモータ駆動装置
１２ モータハウジング
１３ 減速部ハウジング
１４ ボルト
１５ ステータ
１６ モータ軸
１７ ロータ
１８ ボルト
１９ フランジ
２１ａ、２１ｂ 転がり軸受
２２ 内部通路
２３ 入力軸
２５ 内部通路
２６ ケーシング
２６ａ、２６ｂ 肉厚部
２７ａ、２７ｂ 偏心カム
２８ａ、２８ｂ 転がり軸受
２８ｃ、２８ｄ 円筒ころ
２９ａ、２９ｂ 曲線板
３０ 円弧歯車
３１ 外ピン
３２ 出力部材
３２ａ フランジ部
３２ｂ 軸部
３３ａ、３３ｂ カウンタウェイト
３４ 内ピン
３５ 車輪ハブ
３６ 転がり軸受
３７ スタビライザー
３７ａ フランジ部
３７ｂ 円筒部
３８ 針状ころ軸受
３９ 貫通孔
４０ａ、４０ｂ 内輪部材
４０ｃ、４０ｄ フランジ部
４０ｅ、４０ｆ 軌道面
４１ 外輪軌道面
４３ 針状ころ軸受
４４ 玉
４５ 閉塞リング板
４６ａ、４６ｂ 針状ころ軸受
４７ 回転ポンプ
４８ 吐出口
４９ 給油通路
５０ａ、５０ｂ 内輪給油溝
５１ 吸入口
５２ 帰還通路
５３ａ、５３ｂ 給油孔
５４ａ、５４ｂ 給油プレート
５４ｃ、５４ｄ 内側面
５５ 給油溝
５５ａ、５５ｂ 偏心カム給油溝
５５ｂ 内輪給油溝
５６ 排出口
５７ 潤滑油貯留部
５８ 補助ポンプ
５９ 給油通路
６０ インナーロータ
６０ａ 歯先部分
６０ｂ 歯溝部分
６１ アウターロータ
６１ａ 歯先部分
６１ｂ 歯溝部分
６２ ポンプ室
６３ 冷却水路
６４ 車輪ハブ軸受
６５ ナット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ部の回転力により作動し、潤滑油の給油通路に潤滑油を供給する回転ポンプ備えるインホイール駆動装置において、前記回転ポンプ以外に、外部動力で作動する補助ポンプを配置したことを特徴とするインホイール駆動装置。
【請求項２】
前記補助ポンプが、回転ポンプによる潤滑油の供給量が少ない時に作動するように制御されている請求項１記載のインホイール駆動装置。
【請求項３】
前記請求項２の制御を、内部温度又はその周辺の温度に基づいて行うことを特徴とするインホイール駆動装置。
【請求項４】
前記補助ポンプを、モータ部の回転と無関係に、車両駆動時に断続的に作動させる請求項１記載のインホイール駆動装置。
【請求項５】
車両後退時に、内部温度又はその周辺の温度に無関係に、前記補助ポンプを一定時間作動させることを特徴とする請求項１記載のインホイール駆動装置。
【請求項６】
車両の駆動開始時に、内部温度又はその周辺の温度に無関係に、前記補助ポンプを一定時間作動させることを特徴とする請求項１記載のインホイール駆動装置。
【請求項７】
前記回転ポンプの給油通路とは別に、補助ポンプ用の給油通路を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインホイール駆動装置。
【請求項８】
前記給油通路が、モータ部や減速機を覆うハウジングの内部に配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のインホイール駆動装置。
【請求項９】
前記補助ポンプの給油通路が、モータ部のハウジングの端面側に配置されている請求項１〜８のいずれかに記載のインホイール駆動装置。
【請求項１０】
前記補助ポンプが、モータ部のハウジングの端面側に配置されている請求項１〜９のいずれかに記載のインホイール駆動装置。
【請求項１１】
前記給油通路が、モータ部の回転軸又は減速機の回転軸の少なくとも一方の回転軸内に配置され、この回転軸内の給油通路を経由して各部へ潤滑油を供給することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のインホイール駆動装置。
【請求項１】
モータ部の回転力により作動し、潤滑油の給油通路に潤滑油を供給する回転ポンプ備えるインホイール駆動装置において、前記回転ポンプ以外に、外部動力で作動する補助ポンプを配置したことを特徴とするインホイール駆動装置。
【請求項２】
前記補助ポンプが、回転ポンプによる潤滑油の供給量が少ない時に作動するように制御されている請求項１記載のインホイール駆動装置。
【請求項３】
前記請求項２の制御を、内部温度又はその周辺の温度に基づいて行うことを特徴とするインホイール駆動装置。
【請求項４】
前記補助ポンプを、モータ部の回転と無関係に、車両駆動時に断続的に作動させる請求項１記載のインホイール駆動装置。
【請求項５】
車両後退時に、内部温度又はその周辺の温度に無関係に、前記補助ポンプを一定時間作動させることを特徴とする請求項１記載のインホイール駆動装置。
【請求項６】
車両の駆動開始時に、内部温度又はその周辺の温度に無関係に、前記補助ポンプを一定時間作動させることを特徴とする請求項１記載のインホイール駆動装置。
【請求項７】
前記回転ポンプの給油通路とは別に、補助ポンプ用の給油通路を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインホイール駆動装置。
【請求項８】
前記給油通路が、モータ部や減速機を覆うハウジングの内部に配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のインホイール駆動装置。
【請求項９】
前記補助ポンプの給油通路が、モータ部のハウジングの端面側に配置されている請求項１〜８のいずれかに記載のインホイール駆動装置。
【請求項１０】
前記補助ポンプが、モータ部のハウジングの端面側に配置されている請求項１〜９のいずれかに記載のインホイール駆動装置。
【請求項１１】
前記給油通路が、モータ部の回転軸又は減速機の回転軸の少なくとも一方の回転軸内に配置され、この回転軸内の給油通路を経由して各部へ潤滑油を供給することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のインホイール駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２１９８２０（Ｐ２０１２−２１９８２０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８２５４９（Ｐ２０１１−８２５４９）
【出願日】平成２３年４月４日（２０１１．４．４）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月４日（２０１１．４．４）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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