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JP2023123093A - Cooling device for in-wheel motor - Google Patents

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JP2023123093A
JP2023123093A JP2022026968A JP2022026968A JP2023123093A JP 2023123093 A JP2023123093 A JP 2023123093A JP 2022026968 A JP2022026968 A JP 2022026968A JP 2022026968 A JP2022026968 A JP 2022026968A JP 2023123093 A JP2023123093 A JP 2023123093A
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JP
Japan
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motor
oil
pipe
lubricating oil
pipe portion
Prior art date
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Pending
Application number
JP2022026968A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
聖公 赤池
Kiyomasa Akaike
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Abstract

To provide a cooling device for an in-wheel motor to improve overall cooling efficiency by promoting heat dissipation from lubricating oil that cools a motor.SOLUTION: A cooling pipe 22 that injects lubricating oil pressurized and sent from a pump 18 is arranged at an upper part of the inside of a housing 4, the cooling pipe 22 includes a first pipe portion 22a arranged toward a direction parallel to a rotational center axis of a motor 3 and a second pipe portion 22b arranged toward a direction intersecting the first pipe portion 22a and that communicates with the first pipe section 22a, a discharge hole for discharging lubricating oil downward or in a circumferential direction of the motor 3 is provided in the first pipe portion 22a, and the other discharge hole for discharging the lubricating oil in the direction of the rotational center axis is provided in the second pipe portion 22b.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、車両用のインホイールモータを冷却する装置に関し、特に外気に対して放熱して冷却する装置に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a device for cooling an in-wheel motor for a vehicle, and more particularly to a device for cooling by radiating heat to the outside air.

車両用のインホイールモータは、駆動トルクを発生するモータをホイールハブやアクスルシャフトなどと一体化させ、これをホイールと共に懸架装置(サスペンション機構)によって車体に取り付けた駆動装置である。そのモータとして例えば永久磁石式同期電動機が採用されることがあり、その場合には、インバータなどの制御機器もモータと共にケーシングの内部に収容される。また、モータは小型軽量化のために高回転低トルクのモータとされることがあり、その場合には、モータの出力側に減速機構を設けることになる。このようにインホイールモータは、モータなどの通電することにより発熱する部材や、減速機構や軸受などの摩擦によって発熱する部材をケーシングの内部に密封状態で収容した構造になっているので、外気への放熱によって冷却する必要がある。 An in-wheel motor for a vehicle is a driving device in which a motor that generates drive torque is integrated with a wheel hub, an axle shaft, or the like, and attached to a vehicle body together with a wheel by a suspension device (suspension mechanism). For example, a permanent magnet type synchronous motor may be employed as the motor, and in that case, a control device such as an inverter is also housed inside the casing together with the motor. Also, the motor may be a high-rotation, low-torque motor in order to reduce the size and weight. In this case, a reduction mechanism is provided on the output side of the motor. In this way, the in-wheel motor has a structure in which the members that generate heat when energized, such as the motor, and the members that generate heat due to friction, such as the speed reduction mechanism and bearings, are housed inside the casing in a sealed state. must be cooled by heat dissipation.

インホイールモータを冷却する装置の一例が特許文献1に記載されている。特許文献1に記載された装置は、潤滑油によってモータや減速部を冷却するように構成した装置であって、モータおよび減速部の上方にオイル管をモータの軸線方向に向けて配置し、そのオイル管には下方に向けて、すなわちモータおよび減速部に向けて潤滑油を噴射する流出口を形成してある。また、潤滑油をケーシングの底部に設けられているオイルタンクから汲み上げるオイルポンプが設けられていて、その吐出口に油路が連通しており、オイル管はケーシングの上部でその油路に接続されている。したがって、特許文献1に記載された装置では、オイルポンプを駆動して潤滑油を汲み上げることにより、オイル管の流出口から下方に向けて潤滑油が噴射され、その潤滑油がモータや減速部に降りかかるので、モータや減速部が潤滑油によって冷却される。また、モータや減速部から熱を奪って温度が上昇した潤滑油はオイルタンクに流れ落ちて貯留され、あるいは再度オイルポンプによって汲み上げられる。 An example of a device for cooling an in-wheel motor is described in Patent Document 1. The device described in Patent Document 1 is a device configured to cool a motor and a reduction unit with lubricating oil, and an oil pipe is arranged above the motor and the reduction unit in the axial direction of the motor. The oil pipe is formed with an outlet for injecting the lubricating oil downward, that is, toward the motor and speed reducer. In addition, an oil pump is provided for pumping lubricating oil from an oil tank provided at the bottom of the casing, and an oil passage communicates with the discharge port of the oil pump. ing. Therefore, in the device described in Patent Document 1, by driving the oil pump to pump up the lubricating oil, the lubricating oil is jetted downward from the outflow port of the oil pipe, and the lubricating oil is delivered to the motor and the speed reducer. As it falls, the motor and speed reducer are cooled by the lubricating oil. Also, the lubricating oil whose temperature has risen by drawing heat from the motor and the reduction section flows down and is stored in the oil tank, or is pumped up again by the oil pump.

特開2018-34713号公報JP 2018-34713 A

特許文献1に記載された装置におけるオイル管は、モータケーシングの内部でモータ部および減速部の上部に、モータの回転中心軸線と平行に配置されており、潤滑油を流出させる流出孔は下方に向けて潤滑油を流出させるように設けられている。したがって、潤滑油はモータ部および減速部に向けて流れ出るので、モータ部および減速部に確実に潤滑油を供給できる。しかしながら、モータ部や減速部では、その上部に限らずほぼ全体で熱が発生するが、潤滑油の供給箇所が上部に限られるので、冷却性能が必ずしも良好ではない。例えば、潤滑油がオイル管から供給される上部より下側の部分は、モータ部や減速部を伝って流れ落ちる潤滑油によって冷却されるが、モータ部や減速部を伝って流れ落ちる潤滑油はその過程で温度が高くなっているから、当該下側の部分の冷却が不十分になる可能性がある。 The oil pipe in the device described in Patent Document 1 is arranged inside the motor casing above the motor section and the reduction section in parallel with the rotation center axis of the motor, and the outflow hole for flowing out the lubricating oil is downward. It is provided so that lubricating oil may flow out toward it. Therefore, since the lubricating oil flows out toward the motor portion and the speed reducing portion, the lubricating oil can be reliably supplied to the motor portion and the speed reducing portion. However, in the motor section and the reduction section, heat is generated not only in the upper portion but also in almost the entirety of the motor portion and the speed reduction portion. For example, the lower part than the upper part where the lubricating oil is supplied from the oil pipe is cooled by the lubricating oil flowing down along the motor part and the reduction part, but the lubricating oil flowing down along the motor part and the reduction part Since the temperature is high at the lower part, there is a possibility that the cooling of the lower part is insufficient.

また、オイルタンクに流れ落ちた潤滑油は、再度オイルポンプによって汲み上げられてモータ部や減速部に供給されるから、モータ部や減速部から熱を奪うことによりその温度が次第に上昇する。特許文献1に記載されている装置では、オイルタンクの外表面からの放熱が生じて潤滑油が冷却されることがあるとしても、オイルタンクの表面積が小さいだけでなく、潤滑油はオイルタンクの内部では貯留されていて流動していないから、オイルタンクへの熱伝達やオイルタンクからの放熱が積極的には生じない。すなわち、潤滑油がモータ部や減速部から熱を奪ってこれらを冷却するとしても、潤滑油から外部への放熱が十分に行われず、その結果、ケーシングの内部に熱が溜まってインホイールモータの全体としての温度が高くなってしまう可能性がある。 In addition, since the lubricating oil that has flowed down to the oil tank is pumped up again by the oil pump and supplied to the motor section and the reduction section, the temperature of the lubricating oil gradually rises by taking heat from the motor section and the reduction section. In the device described in Patent Document 1, even if heat is radiated from the outer surface of the oil tank and the lubricating oil is cooled, not only is the surface area of the oil tank small, but the lubricating oil is stored in the oil tank. Since the oil is stored inside and does not flow, heat transfer to the oil tank and heat dissipation from the oil tank do not occur positively. That is, even if the lubricating oil absorbs heat from the motor section and the reduction section and cools them, the heat is not sufficiently dissipated from the lubricating oil to the outside. The overall temperature may rise.

本発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、外気に対する放熱を促進して冷却性能の向上を図ることのできるインホイールモータの冷却装置を提供することを目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a cooling device for an in-wheel motor that can improve cooling performance by promoting heat radiation to the outside air. is.

本発明は、上記の目的を達成するために、ホイールハブを回転可能に支持している筐体の内部に、前記ホイールハブを駆動するモータと潤滑油を加圧するポンプとが収容されているインホイールモータの冷却装置において、前記筐体の内部の上部に、前記ポンプから加圧して送られた前記潤滑油を噴射する冷却パイプが配置され、前記冷却パイプは、前記モータの回転中心軸線と平行な方向に向けて配置された第1パイプ部と、前記第1パイプ部に交差する方向に向けて配置されかつ前記第1パイプ部に連通している第2パイプ部とを有し、前記第1パイプ部には、前記潤滑油を下方向もしくは前記モータの円周方向に向けて吐出する吐出孔が設けられ、かつ前記第2パイプ部には、前記潤滑油を前記回転中心軸線の方向に吐出する他の吐出孔が設けられていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides an in-house assembly that houses a motor for driving the wheel hub and a pump for pressurizing lubricating oil inside a housing that rotatably supports the wheel hub. In the wheel motor cooling device, a cooling pipe for injecting the lubricating oil sent under pressure from the pump is disposed in the upper part of the inside of the housing, and the cooling pipe is parallel to the rotation center axis of the motor. and a second pipe portion arranged in a direction crossing the first pipe portion and communicating with the first pipe portion, wherein the The first pipe portion is provided with a discharge hole for discharging the lubricating oil downward or in the circumferential direction of the motor. It is characterized in that another discharge hole for discharging is provided.

本発明においては、筐体の内部で潤滑油を吐出する冷却パイプが、第1パイプ部と第2パイプ部とによって構成され、これらのパイプ部から吐出される潤滑油の方向が軸線方向や円周方向などの多様な方向になる。すなわち、モータなどの熱を発生する部材もしくは箇所に対する冷却パイプからの潤滑油の供給箇所が多様になり、温度が未だ高くなっていないいわゆる新規の潤滑油で広い範囲を冷却することができるから、効率よく冷却することができる。また、潤滑油の吐出方向が多様であるから、潤滑油の一部が筐体の内面に付着し、その潤滑油から筐体を介して外気に対して放熱させて潤滑油を冷却することができる。すなわち、本発明では、潤滑油によるモータなどの冷却と、潤滑油からの放熱による潤滑油の冷却とを同時並行的に生じさせることが可能であり、その点においてもインホイールモータの全体としての冷却効率を向上させることができる。 In the present invention, the cooling pipe for discharging the lubricating oil inside the housing is composed of the first pipe portion and the second pipe portion, and the direction of the lubricating oil discharged from these pipe portions is the axial direction or the circular direction. It becomes various directions, such as the circumferential direction. In other words, the locations where lubricating oil is supplied from the cooling pipe to the members or locations that generate heat, such as motors, are diversified. Efficient cooling is possible. Further, since the direction of discharge of the lubricating oil is varied, part of the lubricating oil adheres to the inner surface of the housing, and the lubricating oil can be cooled by dissipating heat from the lubricating oil to the outside air through the housing. can. That is, in the present invention, the cooling of the motor or the like by the lubricating oil and the cooling of the lubricating oil by the heat radiation from the lubricating oil can occur simultaneously. Cooling efficiency can be improved.

本発明の一実施形態を示す断面図である。It is a sectional view showing one embodiment of the present invention. その冷却パイプの例を示す模式的な斜視図である。It is a typical perspective view showing an example of the cooling pipe. 本発明の他の例を概念的に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view conceptually showing another example of the present invention; 本発明の更に他の例を概念的に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view conceptually showing still another example of the present invention;

つぎに本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は本発明を実施した場合の一例に過ぎないのであって、本発明を限定するものではない。 An embodiment of the present invention will now be described with reference to the drawings. It should be noted that the embodiment described below is merely an example of implementing the present invention, and does not limit the present invention.

図1に本発明を適用したインホイールモータIWMの一例を断面図で示してある。ここに示すインホイールモータIWMでは、ホイール1が取り付けられるホイールハブ(以下、ハブと記す)2と、ハブ2(ホイール1)を駆動するモータ3とが、ハウジング(筐体)4の内部に収容されている。このハウジング4は、図示しないサスペンション機構によって車体に取り付けられている。 FIG. 1 is a sectional view showing an example of an in-wheel motor IWM to which the present invention is applied. In the in-wheel motor IWM shown here, a wheel hub (hereinafter referred to as a hub) 2 to which a wheel 1 is attached and a motor 3 for driving the hub 2 (wheel 1) are housed inside a housing (casing) 4. It is This housing 4 is attached to the vehicle body by a suspension mechanism (not shown).

ハウジング4は、大きく分けて、モータケース41とハブケース42とによって構成されている。ハブケース42は、ハブ2およびこれと一体になっているアクスルシャフト5を回転可能に支持しており、ハブ2を外部に突出させた状態で、軸受6によってハブ2およびアクスルシャフト5を回転可能に支持している。アクスルシャフト5のハブ2側とは反対側の端部にドリブンギヤ7が取り付けられている。このドリブンギヤ7にはドライブギヤ8が噛み合っており、これらドリブンギヤ7およびドライブギヤ8は、減速機構9を構成しており、ドライブギヤ8よりドリブンギヤ7が大径である。 The housing 4 is roughly divided into a motor case 41 and a hub case 42 . The hub case 42 rotatably supports the hub 2 and the axle shaft 5 integrated therewith. With the hub 2 protruding outside, the hub 2 and the axle shaft 5 are rotatable by the bearings 6 . Support. A driven gear 7 is attached to the end of the axle shaft 5 opposite to the hub 2 side. A drive gear 8 meshes with the driven gear 7 . The driven gear 7 and the drive gear 8 constitute a reduction mechanism 9 , and the driven gear 7 has a larger diameter than the drive gear 8 .

ハブケース42は、ハブ2とは反対側で開口しており、これに対してモータケース41はハブケース42側で開口しており、ハブケース42はそのモータケース41の開口部を閉じるようにモータケース41に取り付けられている。減速機構9を構成しているドライブギヤ8は、これらハブケース42とモータケース41との境界部分を越えて両者のケース41,42に亘って配置されており、ドライブギヤ8の先端部が軸受10aを介してハブケース42によって支持され、中間部が軸受10bを介してモータケース41によって支持されている。 The hub case 42 is open on the side opposite to the hub 2, while the motor case 41 is open on the hub case 42 side. attached to the The drive gear 8 that constitutes the speed reduction mechanism 9 is arranged across the boundary between the hub case 42 and the motor case 41 and across the cases 41, 42. is supported by the hub case 42 via the , and the intermediate portion is supported by the motor case 41 via the bearing 10b.

モータケース41は、モータ3を収容するのに十分な内容積を有する円形に近い形状の中空体であり、軸線方向でのほぼ中央部で二分割した構成になっている。図1における右側の分割体411にハブケース42が取り付けられ、これとは反対の図1での左側の分割体412のほぼ中央部には、組み付けなどのために開口部が形成されており、その開口部を閉じるようにカバープレート11が取り付けられている。 The motor case 41 is a nearly circular hollow body having an internal volume sufficient to accommodate the motor 3, and is divided into two parts substantially at the center in the axial direction. The hub case 42 is attached to the split body 411 on the right side in FIG. 1, and an opening is formed in the substantially central portion of the split body 412 on the left side in FIG. A cover plate 11 is attached to close the opening.

モータ3は、一例として永久磁石式の同期電動機であり、その回転中心軸線が上記のハブ2やアクスルシャフト5の回転中心軸線と平行で、かつドリブンギヤ7の回転中心軸線と同一軸線上で一致するようにモータケース41の内部に配置されている。モータ3はいわゆるインナーロータタイプのモータであり、コイル12を備えた環状のステータ13がモータケース41に対して固定されており、そのステータ13の内周側にステータ13と同心円上にロータ14が配置され、そのロータ14の外周部に永久磁石(図示せず)が取り付けられている。ロータ軸15は、図示の例では、中空軸であり、そのロータ軸15の内部に上述したドライブギヤ8が挿入されてスプライン嵌合している。モータケース41を構成している各分割体411,412のそれぞれには、同一軸線上で対向するボス部16a,16bが形成されており、それぞれのボス部16a,16bの内周側に嵌め込んだ軸受17a,17bによってロータ軸15が回転可能に保持されている。なお、ドライブギヤ8の中間部を支持している軸受10bは、図1の右側の分割体411に形成されているボス部16bに嵌め込まれている。 The motor 3 is, for example, a permanent magnet type synchronous motor, and its rotation center axis is parallel to the rotation center axes of the hub 2 and the axle shaft 5 and coincides with the rotation center axis of the driven gear 7 on the same axis. It is arranged inside the motor case 41 as shown. The motor 3 is a so-called inner rotor type motor. An annular stator 13 having a coil 12 is fixed to a motor case 41, and a rotor 14 is concentrically formed with the stator 13 on the inner peripheral side of the stator 13. A permanent magnet (not shown) is attached to the outer periphery of the rotor 14 . The rotor shaft 15 is a hollow shaft in the illustrated example, and the above-described drive gear 8 is inserted into the interior of the rotor shaft 15 and spline-fitted. Boss portions 16a and 16b facing each other on the same axis are formed in each of the divided bodies 411 and 412 constituting the motor case 41, and the boss portions 16a and 16b are fitted to the inner peripheral sides of the respective boss portions 16a and 16b. A rotor shaft 15 is rotatably held by bearings 17a and 17b. Note that the bearing 10b supporting the intermediate portion of the drive gear 8 is fitted in the boss portion 16b formed in the divided body 411 on the right side in FIG.

上記のモータ3や軸受などの発熱箇所を冷却するための機構について次に説明すると、モータ3は、上記の軸受などの摺動部分を潤滑するオイル(潤滑油)によって冷却するように構成されている。そのオイルを汲み上げるためのオイルポンプ18がドライブギヤ8における軸部に嵌合させて設けられている。オイルポンプ18は、ギヤポンプやサイクロイドポンプなどの従来車両で使用されているオイルポンプであり、インナーロータがドライブギヤ8の軸部に嵌合し、アウターロータが図1の右側の分割体411に形成されているボス部16bの内周部に嵌合している。 Next, the mechanism for cooling the heat-generating parts such as the motor 3 and the bearings will be described. there is An oil pump 18 for pumping up the oil is fitted to the shaft of the drive gear 8 . The oil pump 18 is an oil pump such as a gear pump or a cycloid pump that is used in conventional vehicles. It is fitted to the inner peripheral portion of the boss portion 16b.

オイルポンプ18には、オイルを吸い上げる吸入管路19と、オイルを所定箇所に送り出す吐出管路20とが連通している。これらの管路19,20は、モータケース41に取り付けたパイプによって構成してもよいが、図1に示す例では、図1における右側の分割体411の肉部の内部に形成した鋳抜き孔あるいは旋削孔などの中空部によって構成されている。ハウジング4は、通常の使用状態では、モータ3の回転中心軸線がほぼ水平になるように保持され、そのような通常の使用状態での下側の部分がオイルパン21となっている。吸入管路19は、そのオイルパン21に連通しており、したがってオイルポンプ18はオイルパン21からオイルを汲み上げるようになっている。 The oil pump 18 communicates with a suction line 19 for sucking oil and a discharge line 20 for sending oil to a predetermined location. These conduits 19 and 20 may be constructed by pipes attached to the motor case 41, but in the example shown in FIG. Alternatively, it is configured by a hollow portion such as a turning hole. The housing 4 is held so that the rotation center axis of the motor 3 is substantially horizontal in normal use, and the lower portion in such normal use is an oil pan 21 . The suction line 19 communicates with the oil pan 21 so that the oil pump 18 pumps up oil from the oil pan 21 .

また、吐出管路20は、オイルポンプ18から上方に向けて延びていて、モータ3の上端部に近い箇所でモータケース41の内部に向けて開口している。この吐出管路20の開口部に接続した冷却パイプ22がモータケース41内の上部に配置されている。この冷却パイプ22は、モータ3の回転中心軸線とほぼ平行になっている第1パイプ部22aと、その第1パイプ部22aに連通しかつ第1パイプ部22aに交差する方向に向けて配置されている第2パイプ部22bとから構成されている。 The discharge pipe 20 extends upward from the oil pump 18 and opens into the motor case 41 at a location near the upper end of the motor 3 . A cooling pipe 22 connected to the opening of the discharge conduit 20 is arranged in the upper part of the motor case 41 . The cooling pipe 22 is arranged in a direction that communicates with a first pipe portion 22a that is substantially parallel to the rotation center axis of the motor 3 and intersects the first pipe portion 22a. and a second pipe portion 22b.

第1パイプ部22aは、ほぼ真っ直ぐなパイプであってモータ3の幅(軸線方向での長さ)より長く、その先端部は図1の左側の分割体412の内面の近くにまで延びている。一方、第2パイプ部22bは、第1パイプ部22aから分岐し、モータケース41の内壁面に対向するように配置されたパイプであって、前述した各分割体411,412の内壁面のそれぞれに対向するように、第1パイプ部22aの図1での右側の端部近くで分岐している第2パイプ部22bと、第1パイプ部22aの先端部で分岐している第2パイプ部22bとの2本が設けられている。これらの第2パイプ部22bは、図2の(A)に示すように、それぞれが対向している内壁面の輪郭形状に合わせて湾曲していてもよく、あるいは図2の(B)に示すように、真っ直ぐなパイプであってもよい。 The first pipe portion 22a is a substantially straight pipe that is longer than the width (the length in the axial direction) of the motor 3, and the tip thereof extends close to the inner surface of the split body 412 on the left side in FIG. . On the other hand, the second pipe portion 22b is a pipe branched from the first pipe portion 22a and arranged to face the inner wall surface of the motor case 41. A second pipe portion 22b branched near the right end in FIG. 1 of the first pipe portion 22a and a second pipe portion branched at the tip of the first pipe portion 22a so as to face 22b are provided. These second pipe portions 22b may be curved according to the contour shape of the inner wall surfaces facing each other, as shown in FIG. 2(A), or may be curved as shown in FIG. 2(B). , it may be a straight pipe.

第1パイプ部22aは、主として、その下側に位置するモータ3などに対してオイルを供給するためのものであり、オイルを流出させるための複数の吐出孔23aが形成されている。なお、その吐出孔23aの向きは、主に下向きであるが、これに限られない。また、第2パイプ部22bは、主として、モータケース41の内壁面にオイルを供給するためのものであり、オイルを流出させるための複数の吐出孔23bが、モータケース41の内壁面を向くように設けられている。なお、モータケース41の外表面には、外気との接触面積(すなわち放熱面積)を増大させるためのフィンFが設けられている。 The first pipe portion 22a is mainly for supplying oil to the motor 3 located therebelow, and is formed with a plurality of discharge holes 23a for discharging the oil. In addition, although the direction of the discharge hole 23a is mainly downward, it is not limited to this. The second pipe portion 22 b is mainly for supplying oil to the inner wall surface of the motor case 41 , and the plurality of discharge holes 23 b for discharging the oil are directed toward the inner wall surface of the motor case 41 . is provided in The outer surface of the motor case 41 is provided with fins F for increasing the contact area with the outside air (that is, the heat radiation area).

上述したインホイールモータIWMでは、モータ3に通電してモータ3を駆動すると、ロータ14が回転することによるトルクが減速機構9によって増幅されてアクスルシャフト5およびハブ2(ホイール1)に伝達され、車両が走行する。その場合、減速機構9を構成しているドライブギヤ8が回転することにより、その外周側に取り付けられているオイルポンプ18が駆動されるので、オイルパン21からオイルが汲み上げられる。オイルポンプ18によって加圧されたオイルは、吐出管路20およびこれに接続されている冷却パイプ22に送られ、その第1パイプ部22aから主としてモータ3に向けてオイルが吐出し、また第2パイプ部22bから主としてモータケース41の内壁面に向けてオイルが吐出する。 In the in-wheel motor IWM described above, when the motor 3 is energized to drive the motor 3, the torque generated by the rotation of the rotor 14 is amplified by the speed reduction mechanism 9 and transmitted to the axle shaft 5 and the hub 2 (wheel 1). the vehicle runs. In this case, when the drive gear 8 that constitutes the speed reduction mechanism 9 rotates, the oil pump 18 attached to the outer periphery thereof is driven, so that oil is pumped up from the oil pan 21 . The oil pressurized by the oil pump 18 is sent to the discharge pipe 20 and the cooling pipe 22 connected thereto. Oil is discharged mainly toward the inner wall surface of the motor case 41 from the pipe portion 22b.

モータ3に向けて吐出したオイルは、ステータ13やロータ14さらには軸受などを伝って流れ落ち、その間にステータ13などから熱を奪って冷却を行う。また、軸受などの摩擦箇所に油膜を作ってその潤滑を行う。そのオイルは、オイルパン21にまで流れ落ちる。オイルパン21はモータケース41の一部であって外気に晒されているので、ここに貯留されているオイルはオイルパン21を介して外気によって冷却される。また、再度、オイルポンプ18によって汲み上げられて冷却および潤滑の用に供される。 The oil discharged toward the motor 3 flows down along the stator 13, the rotor 14, bearings, etc., and in the meantime takes heat from the stator 13, etc. for cooling. In addition, lubrication is performed by forming an oil film on friction points such as bearings. The oil flows down to the oil pan 21. - 特許庁Since the oil pan 21 is a part of the motor case 41 and is exposed to the outside air, the oil stored here is cooled by the outside air via the oil pan 21 . Moreover, it is again pumped up by the oil pump 18 and used for cooling and lubrication.

一方、第2パイプ部22bによってモータケース41の内壁面に向けて吐出したオイルは、その内壁面を伝って流れ落ちる。モータケース41は、ホイール1の近くに配置されて外気に晒されているので、その表面ならびにフィンFが放熱面となっている。したがって、その内壁面に付着しているオイルは、外気より高温であることにより、モータケース41を介して放熱し、冷却される。そのオイルは、内壁面を伝ってオイルパン21に流れ落ちる過程で、軸受などに接触して潤滑および冷却を行う。 On the other hand, the oil discharged from the second pipe portion 22b toward the inner wall surface of the motor case 41 flows down along the inner wall surface. Since the motor case 41 is arranged near the wheel 1 and exposed to the outside air, its surface and the fins F serve as heat radiation surfaces. Therefore, since the temperature of the oil adhering to the inner wall surface is higher than that of the outside air, the oil dissipates heat through the motor case 41 and is cooled. In the process of flowing down the oil pan 21 along the inner wall surface, the oil comes into contact with the bearings and the like to perform lubrication and cooling.

このように上述した冷却装置によれば、ハウジング4の内部に封入されているオイルは、モータ3を冷却し、また軸受などの摺動部分を潤滑ならびに冷却することにより温度が上昇する。そのオイルは、オイルポンプ18によってモータケース41の上部に汲み上げられてモータケース41の内部に散布されるが、オイルはモータ3などの発熱箇所に供給されるだけでなく、モータケース41の内壁面に対しても供給される。モータケース41自体は外気に晒されていわゆる空冷されているから、その内壁面に付着したオイルはモータケース41を介して外気に対して放熱し、冷却される。すなわち、本発明の冷却装置によれば、オイルを汲み上げてモータケース41の上部から散布することにより、オイルによるモータ3などの発熱箇所の冷却と併せて、オイル自体の冷却を行うことができるので、インホイールモータIWMの全体を効率よく冷却することができる。 Thus, according to the cooling device described above, the temperature of the oil enclosed inside the housing 4 is increased by cooling the motor 3 and lubricating and cooling the sliding parts such as the bearings. The oil is pumped up to the upper part of the motor case 41 by the oil pump 18 and sprayed inside the motor case 41 . also supplied to Since the motor case 41 itself is exposed to the outside air and is so-called air-cooled, the oil adhering to the inner wall surface of the motor case 41 radiates heat to the outside air via the motor case 41 and is cooled. That is, according to the cooling device of the present invention, by pumping up the oil and spraying it from the upper portion of the motor case 41, the oil itself can be cooled as well as the heat-generating portions such as the motor 3 are cooled by the oil. , the entire in-wheel motor IWM can be efficiently cooled.

本発明に係る冷却装置は、所定量のオイルをモータケース41内の上部に汲み上げる必要があるので、オイルポンプ18を備えている。そのオイルポンプ18は、何らかの動力で駆動できればよいので、前述したドライブギヤ8の軸部の外周側に設ける代わりに、例えば図3に示すように、アクスルシャフト5の外周側に設けてアクスルシャフト5によって駆動するように構成してもよい。すなわち図3において、オイルポンプ18はアクスルシャフト5の後端部にアクスルシャフト5と同心円状に配置されており、そのインナーロータがアクスルシャフト5に嵌合する一方、アウターロータがモータケース41を構成している分割体411に形成されている軸受用のボス部の内周側に嵌合している。他の構成は、図1に示す構成と同様である。したがって、ホイールが回転すれば、オイルポンプ18が駆動させられてオイルをオイルパン21から汲み上げて、モータ3やモータケース41の上部の内壁面に供給できる。 The cooling device according to the present invention has the oil pump 18 because it is necessary to pump a predetermined amount of oil to the upper part of the motor case 41 . Since the oil pump 18 only needs to be driven by some kind of power, instead of being provided on the outer peripheral side of the shaft portion of the drive gear 8 described above, for example, as shown in FIG. may be configured to be driven by 3, the oil pump 18 is arranged concentrically with the axle shaft 5 at the rear end of the axle shaft 5, and its inner rotor is fitted to the axle shaft 5, while its outer rotor constitutes a motor case 41. It is fitted to the inner peripheral side of the boss portion for bearing formed in the divided body 411 that is connected to the bearing. Other configurations are the same as those shown in FIG. Therefore, when the wheel rotates, the oil pump 18 is driven to pump up oil from the oil pan 21 and supply it to the upper inner wall surfaces of the motor 3 and the motor case 41 .

また、必要に応じてオイルポンプを駆動してオイルの冷却を行うように構成してもよく、その例を図4に示してある。すなわち図4に示す例は、電動オイルポンプ181をハウジング4の内部に設けた例である。図4において、オイルパン21に近い箇所に電動オイルポンプ181が収容されており、その吸入口に前述した吸入管路19が連通し、また吐出口に前述した吐出管路20が連通している。この電動オイルポンプ181は図示しない電源部に接続されるとともに、オン・オフや回転数を制御する図示しないコントローラに接続されており、オイルの温度が予め定めた温度以上になることにより電動オイルポンプ181が駆動されてオイルを汲み上げるように構成されている。 Also, if necessary, the oil pump may be driven to cool the oil, an example of which is shown in FIG. That is, the example shown in FIG. 4 is an example in which the electric oil pump 181 is provided inside the housing 4 . In FIG. 4, an electric oil pump 181 is accommodated at a location near the oil pan 21, the suction port of which communicates with the aforementioned suction pipe line 19, and the discharge port of which communicates with the aforementioned discharge pipe line 20. . The electric oil pump 181 is connected to a power source (not shown) and to a controller (not shown) that controls on/off and rotation speed. 181 is configured to be driven to pump oil.

なお、図4に示す例では、減速機構9が遊星歯車機構91によって構成されている。この遊星歯車機構91は、ロータ軸15と同一軸線上に配置されており、サンギヤ91sと一体のサンギヤ軸92がロータ軸15に嵌合して一体化されている。遊星歯車機構91は、ハブケース42の内部に収容されており、サンギヤ91sと同心円上に配置されているリングギヤ91rはハブケース42の内周部に固定されている。これらサンギヤ91sおよびリングギヤ91rに噛み合っている複数のピニオンギヤ91pがキャリヤ91cによって自転および公転できるように保持されており、そのキャリヤ91cがハブ2(もしくはこれと一体のアクスルシャフト)に連結されている。したがって、出力要素であるキャリヤ91c(すなわちハブ2)は、入力要素であるサンギヤ91s(すなわちモータ3)の回転数を、遊星歯車機構91のギヤ比(サンギヤ91sの歯数とリングギヤ91rの歯数との比)に応じて減速した回転数で回転する。他の構成は、図1に示す構成と同様である。 In addition, in the example shown in FIG. 4 , the speed reduction mechanism 9 is configured by a planetary gear mechanism 91 . The planetary gear mechanism 91 is arranged on the same axis as the rotor shaft 15, and the sun gear shaft 92 integrated with the sun gear 91s is fitted to the rotor shaft 15 to be integrated. The planetary gear mechanism 91 is accommodated inside the hub case 42 , and a ring gear 91 r arranged concentrically with the sun gear 91 s is fixed to the inner peripheral portion of the hub case 42 . A plurality of pinion gears 91p meshing with the sun gear 91s and ring gear 91r are held by a carrier 91c so as to rotate and revolve, and the carrier 91c is connected to the hub 2 (or an axle shaft integrated therewith). Therefore, the carrier 91c (i.e. hub 2), which is an output element, changes the rotation speed of the sun gear 91s (i.e., motor 3) which is an input element to the gear ratio of the planetary gear mechanism 91 (the number of teeth of the sun gear 91s and the number of teeth of the ring gear 91r). ratio). Other configurations are the same as those shown in FIG.

減速機構9を図4に示すように構成すれば、ロータ14やロータ軸15ならびに減速機構9およびハブ2を同一軸線上に並べて配置でき、それに伴いオイルパン21側にスペースを空けやすくなるので、そのスペースに電動オイルポンプ181を配置できる。したがって、図4に示す構成では、オイルを必要時に限って汲み上げて冷却できるので、電動オイルポンプ181を過度に駆動することがないことによりエネルギ効率(もしくは電費)を向上させることができる。また、スペースの確保とその有効利用を図ることができるので、冷却装置あるいはインホイーモータの全体としての構成を小型化し、また軽量化することができる。 If the speed reduction mechanism 9 is configured as shown in FIG. 4, the rotor 14, the rotor shaft 15, the speed reduction mechanism 9, and the hub 2 can be arranged side by side on the same axis, which makes it easier to create a space on the oil pan 21 side. The electric oil pump 181 can be arranged in that space. Therefore, in the configuration shown in FIG. 4, the oil can be pumped up and cooled only when necessary, so that the electric oil pump 181 is not excessively driven, thereby improving energy efficiency (or electricity consumption). In addition, since the space can be secured and effectively used, the overall configuration of the cooling device or the in-wheel motor can be reduced in size and weight.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないのであり、オイルを吐出する冷却パイプの形状や位置などは、対象とするハウジングの形状に応じて適宜に変更してよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the shape and position of the cooling pipe that discharges the oil can be appropriately changed according to the shape of the target housing. You can

1 ホイール
2 ハブ
3 モータ
4 ハウジング(筐体)
5 アクスルシャフト
9 減速機構
18 オイルポンプ
19 吸入管路
20 吐出管路
21 オイルパン
22 冷却パイプ
22a 第1パイプ部
22b 第2パイプ部
23a 吐出孔
23b 吐出孔
41 モータケース
42 ハブケース
181 電動オイルポンプ
F フィン
IWM インホイールモータ
1 wheel 2 hub 3 motor 4 housing
5 axle shaft 9 speed reduction mechanism 18 oil pump 19 suction pipe 20 discharge pipe 21 oil pan 22 cooling pipe 22a first pipe portion 22b second pipe portion 23a discharge hole 23b discharge hole 41 motor case 42 hub case 181 electric oil pump F fin IWM in-wheel motor

Claims (1)

ホイールハブを回転可能に支持している筐体の内部に、前記ホイールハブを駆動するモータと潤滑油を加圧するポンプとが収容されているインホイールモータの冷却装置において、
前記筐体の内部の上部に、前記ポンプから加圧して送られた前記潤滑油を噴射する冷却パイプが配置され、
前記冷却パイプは、前記モータの回転中心軸線と平行な方向に向けて配置された第1パイプ部と、前記第1パイプ部に交差する方向に向けて配置されかつ前記第1パイプ部に連通している第2パイプ部とを有し、
前記第1パイプ部には、前記潤滑油を下方向もしくは前記モータの円周方向に向けて吐出する吐出孔が設けられ、かつ
前記第2パイプ部には、前記潤滑油を前記回転中心軸線の方向に吐出する他の吐出孔が設けられている
ことを特徴とするインホイールモータの冷却装置。
A cooling device for an in-wheel motor, wherein a motor for driving the wheel hub and a pump for pressurizing lubricating oil are housed inside a housing that rotatably supports the wheel hub,
A cooling pipe for injecting the lubricating oil sent under pressure from the pump is arranged in the upper part of the inside of the housing,
The cooling pipe includes a first pipe portion arranged in a direction parallel to the rotation center axis of the motor, and a cooling pipe arranged in a direction crossing the first pipe portion and communicating with the first pipe portion. and a second pipe portion that
The first pipe portion is provided with a discharge hole for discharging the lubricating oil downward or in the circumferential direction of the motor, and the second pipe portion is provided with a discharge hole for discharging the lubricating oil along the axis of rotation. A cooling device for an in-wheel motor, characterized in that it is provided with another discharge hole for discharging in a direction.
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