JP2005081872A - インホイールモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 電動機および減速機を効率的に冷却可能なインホイールモータを提供する。
【解決手段】 インホイールモータは、ホイールディスク１０、ホイールハブ２０、ケース３０、モータ６０、プラネタリギア８０およびシャフト１１０を備える。ホイールディスク１０は、ホイールハブ２０に連結される。プラネタリギア８０は、モータ６０のロータ６３に連結される。ケース３０は、ケース３１，３２と、隔壁３３とを含む。ケース３２は、側面部３２Ａが車体２００側に位置するように配置される。そして、ケース３２は、モータ６０およびプラネタリギア８０を収納する。モータ６０およびプラネタリギア８０は、隣接して配置され、ケース３２に固定される。ケース３１は、ホイールディスク１０側に配置され、シャフト１１０に垂直な面でネジ５によってケース３２に固定される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、インホイールモータに関し、特に、電動機および減速機を効率的に冷却可能なインホイールモータに関するものである。

従来のインホイールモータは、電動機と、減速機と、ケースとを備える。電動機は、ステータ鉄心と、ステータコイルと、ロータとを含む。減速機は、プラネタリギアユニットからなる。

ケースは、車両の中央側に配置される車両側ケースと、ホイールディスク側に配置されるホイール側ケースとからなる。車両側ケースは、皿型の形状を有し、ホイール側ケースは、カップ型の形状を有する。そして、ホイール側ケースは、車両側ケースに固定される。

電動機および減速機は、ホイール側ディスクに収納される。そして、電動機のステータ鉄心は、ホイール側ケースに固定される。ステータコイルは、ステータ鉄心に巻回される。ロータは、ステータ鉄心およびステータコイルの内周側に配置される。減速機は、電動機に隣接して配置され、ホイール側ケースに固定される（特許文献１）。

このように、従来のインホイールモータにおいては、電動機および減速機は、ホイール側ケースに固定される。
特開平１０−４２５１８号公報 特許第３３３７２７９号公報

しかし、従来のインホイールモータにおいては、電動機および減速機は、冷却風の通り道となる車両側ケースに固定されていないため、電動機および減速機の冷却性が低いという問題がある。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、電動機および減速機を効率的に冷却可能なインホイールモータを提供することである。

この発明によれば、インホイールモータは、電動機と、減速機と、ホイールと、回転軸と、ケースとを備える。減速機は、電動機に隣接して配置され、電動機の出力を変速する。ホイールは、減速機の出力により回転する。回転軸は、減速機の出力をホイールに伝達する。ケースは、電動機および減速機を収納する。そして、ケースは、ホイールと反対側に配置された第１のケースと、ホイール側に配置され、回転軸に垂直な面で第１のケースに連結された第２のケースとを含む。また、電動機および減速機は、第１のケースに固定される。

好ましくは、インホイールモータは、第２のケースに設けられたブレーキをさらに備える。

好ましくは、第１のケースは、サスペンション固定部を有する。

また、この発明によれば、インホイールモータは、電動機と、減速機と、ホイールと、回転軸と、ケースとを備える。減速機は、電動機と同軸上に配置され、電動機の出力を減速する。ホイールは、減速機の出力により回転する。回転軸は、減速機の出力をホイールに伝達する。ケースは、電動機および減速機を収納する。そして、ケースは、ホイールに対して車体側に配置される第１のケースと、ホイール側に配置され、回転軸に垂直な面で第１のケースに対して固定される第２のケースとを有する。また、電動機および減速機は、第１のケース内に設けられる。

好ましくは、第１のケースにはブレーキキャリパが取り付けられ、第２のケース側には、電動輪と一体回転するブレーキロータが取り付けられる。

この発明によるインホイールモータにおいては、電動機および減速機は、ホイールと反対側に配置された第１のケースに固定される。そして、電動機および減速機で発生した熱は、第１のケースに伝達され、第１のケースは、インホイールモータを搭載した自動車の走行による冷却風によって冷却される。

したがって、この発明によれば、電動機および減速機の冷却性を向上できる。

また、この発明によるインホイールモータにおいては、ブレーキで発生した熱は、電動機および減速機が固定される第１のケースと異なる第２のケースへ伝達される。

したがって、この発明によれば、ブレーキで発生した熱が電動機および減速機へ伝達されるのを少なくできる。その結果、電動機および減速機の冷却性を向上できる。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態によるインホイールモータを備えた電動輪の概略断面図である。図１を参照して、電動輪１００は、ホイールディスク１０と、ホイールハブ２０と、ケース３０と、ブレーキロータ４０と、ブレーキキャリパ５０と、モータ６０と、ベアリング７３〜７７と、プラネタリギア８０と、オイルポンプ９０と、シャフト１１０と、オイル通路１２０と、ボールジョイント１４０，１５０と、タイヤ１６０とを備える。

なお、ホイールディスク１０、ホイールハブ２０、ケース３０、ブレーキロータ４０、ブレーキキャリパ５０、モータ６０、ベアリング７３〜７７、プラネタリギア８０、オイルポンプ９０、シャフト１１０、オイル通路１２０およびボールジョイント１４０，１５０は、この発明による「インホイールモータ」を構成する。

ホイールディスク１０は、略カップ型形状を有し、ディスク部１０Ａとリム部１０Ｂとからなる。そして、ホイールディスク１０は、ホイールハブ２０、ケース３０、ブレーキロータ４０、ブレーキキャリパ５０、モータ６０、ベアリング７３〜７７、プラネタリギア８０、オイルポンプ９０、シャフト１１０、オイル通路１２０およびボールジョイント１４０，１５０を収納するようにしてもよい。ホイールディスク１０は、ディスク部１０Ａをネジ１，２によってホイールハブ２０に締結することによりホイールハブ２０と連結される。ホイールハブ２０の内周端は、シャフト１１０にスプライン嵌合される。

ブレーキロータ４０は、内周端がネジ３，４によってホイールハブ２０の外周端に固定され、外周端がブレーキキャリパ５０内を通過するように配置される。ブレーキキャリパ５０は、ケース３２に固定される。そして、ブレーキキャリパ５０は、ブレーキピストン５１と、ブレーキパッド５２，５３とを含む。ブレーキパッド５２，５３は、ブレーキロータ４０の外周端を挟み込む。

開口部５０Ａからブレーキオイルが供給されると、ブレーキピストン５１は、紙面右側へ移動し、ブレーキパッド５２を紙面右側へ押す。ブレーキパッド５２がブレーキピストン５１によって紙面右側へ移動すると、それに応答してブレーキパッド５３が紙面左側へ移動する。これにより、ブレーキパッド５２，５３は、ブレーキロータ４０の外周端を挟み込み、電動輪１００にブレーキがかけられる。

ホイールハブ２０の紙面左側には、ケース３０が配置される。ケース３０は、ケース３１，３２と、隔壁３３とを含む。図２は、図１に示すケース３０の拡大図である。なお、図２においては、隔壁３３は省略されている。図２を参照して、ケース３１は、略Ｌ字形状からなり、ケース３２は、略コ字形状からなる。再び図１を参照して、ケース３１は、ホイールディスク１０側に配置され、ケース３２は、車体２００側に配置される。ケース３１は、シャフト１１０（回転軸）に垂直な面でネジ５によってケース３２に連結される。そして、ケース３２は、モータ６０およびプラネタリギア８０を収納する。隔壁３３は、モータ６０とプラネタリギア８０とを隔てる。

モータ６０は、ステータコア６１と、ステータコイル６２と、ロータ６３とを含む。ステータコア６１は、ケース３２に固定される。ステータコイル６２は、ステータコア６１に巻回される。モータ６０が三相モータである場合、ステータコイル６２は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルからなる。

ロータ６３は、ステータコア６１およびステータコイル６２の内周側に配置される。

プラネタリギア８０は、サンギア軸８１と、サンギア８２と、ピニオンギア８３と、プラネタリキャリア８４と、リングギア８５と、ピン８６とを含む。サンギア軸８１は、モータ６０のロータ６３と連結される。そして、サンギア軸８１は、ベアリング７３，７４により回転自在に支持される。サンギア８２は、サンギア軸８１に連結される。

ピニオンギア８３は、サンギア８２と噛合い、ピン８６の外周に配設されたベアリング７７により回転自在に支持される。プラネタリキャリア８４は、ピニオンギア８３に連結され、シャフト１１０にスプライン嵌合される。そして、プラネタリキャリア８４は、ベアリング７５，７６により回転自在に支持される。リングギア８５は、ケース３２に固定される。ピン８６は、ベアリング７７を介してピニオンギア８３に支持される。

オイルポンプ９０は、シャフト１１０の一方端に設けられる。シャフト１１０は、上述したようにホイールハブ２０およびプラネタリキャリア８４にスプライン嵌合されるため、ベアリング７６によって回転自在に支持され、グリス７１，７２によってスムーズに回転する。そして、シャフト１１０は、オイル通路１１１およびオイル孔１１２を内蔵する。

オイル通路１２１は、プラネタリギア８０のピン８６の内部に設けられる。オイル通路１２０は、一方端がオイルポンプ９０に連結され、他方端がオイル溜１３０に挿入される。

オイルポンプ９０は、オイル溜１３０に溜まったオイルをオイル通路１２０を介して汲み上げ、その汲み上げたオイルをオイル通路１１１へ供給する。

ボールジョイント１４０，１５０は、ケース３２に固定される。アッパーアーム１７０は、一方端がボールジョイント１４０に連結され、他方端が車体２００に固定される。ロアアーム１８０は、一方端がボールジョイント１５０に連結され、他方端が車体２００に固定される。そして、アッパーアーム１７０およびロアアーム１８０は、他方端が矢印６の方向に自在に回転できるように車体２００に固定される。また、バネ１９０が車体２００とロアアーム１８０との間に設けられる。これにより、電動輪１００は車体２００に懸架される。

タイヤ１６０は、ホイールディスク１０のリム部１０Ｂの外縁に固定される。

アッパーアーム１７０およびロアアーム１８０は、矢印６の方向に回転自在に車体２００に固定され、ロアアーム１８０は、バネ１９０を介して車体２００に接続されるので、アッパーアーム１７０、ロアアーム１８０およびバネ１９０は、サスペンションとして機能する。すなわち、この発明によるインホイールモータは、サスペンションによって車体２００に懸架される。そして、ボールジョイント１４０および１５０は、「サスペンション固定部」を構成する。

この発明においては、ケース３２は、一体成形により略コ字形状に作製され、側面部３２Ａが車体２００側に位置するように配置される。そして、プラネタリギア８０をケース３２の開口部（ホイールディスク１０側に配置される）からケース３２へ最初に入れ、リングギア８５をケース３２に固定する。その次に、隔壁３３を開口部からケース３２に入れ、隔壁３３をリングギア８５の端面およびケース３２にスナップリングによって固定する。

この場合、プラネタリギア８０の外径は、隔壁３３が配置される部分のケース３２の径、すなわち、ベアリングホルダ径Ｒｂよりも小さく設定されるので、隔壁３３をリングギア８５の端面およびケース３２に固定できる。

その後、ステータコイル６２が巻回されたステータコア６１を開口部からケース３２に入れ、ステータコア６１をケース３２に固定する。そして、ロータ６３を開口部からケース３２に入れる。最後に、ケース３１をネジ５によってケース３２に連結し、ケース３０内にモータ６０およびプラネタリギア８０を収納する。

モータ６０は、隔壁３３のみによってプラネタリギア８０から隔てられているので、モータ６０は、プラネタリギア８０に隣接して配置される。

このように、この発明においては、隣接配置されるモータ６０およびプラネタリギア８０を、一体成形され、かつ、車体２００側（ホイールディスク１０と反対側）に配置されたケース３２に固定することを特徴とする。この特徴により、モータ６０およびプラネタリギア８０において発生した熱を、電動輪１００を搭載した自動車の走行により発生した冷却風によって冷却されるケース３２へ放出できる。その結果、モータ６０およびプラネタリギア８０の冷却性能を向上できる。

電動輪１００においては、通常、モータ６０によってブレーキ（回生ブレーキ）をかけるが、モータ６０が何らかの原因によって故障した場合、ブレーキロータ４０およびブレーキキャリパ５０によって電動輪１００にブレーキをかける。ブレーキロータ４０およびブレーキキャリパ５０によって電動輪１００にブレーキをかけた場合、ブレーキロータ４０とブレーキパッド５２，５３との接触部において熱が発生する。

ブレーキロータ４０は、上述したように、その内周端がホイールハブ２０に固定されるので、ブレーキロータ４０とブレーキパッド５２，５３との接触部で発生した熱は、ホイールハブ２０へ伝達される。そして、ホイールハブ２０へ伝達された熱は、ケース３１へも伝達される。すなわち、ブレーキロータ４０とブレーキパッド５２，５３との接触部で発生した熱は、ケース３０に伝達されるが、その伝達先は、モータ６０およびプラネタリギア８０が固定されるケース３２と異なるケース３１である。したがって、熱伝導の面からは、ブレーキ（ブレーキロータ４０およびブレーキキャリパ５０からなる。以下、同じ）は、モータ６０およびプラネタリギア８０が固定されるケース３２と異なるケース３１に設けられていることになる。

このように、この発明においては、ブレーキは、モータ６０およびプラネタリギア８０が固定されるケース３２と異なるケース３１に設けられることを特徴とする。この特徴により、ブレーキで発生した熱がモータ６０およびプラネタリギア８０へ伝達されるのを少なくでき、モータ６０およびプラネタリギア８０の冷却性能を向上できる。

車体２００に搭載されたスイッチング回路（図示せず）によりステータコイル６２に交流電流が供給されると、ロータ６３が回転し、モータ６０は、所定のトルクを出力する。そして、モータ６０の出力トルクは、サンギア軸８１を介してプラネタリギア８０へ伝達される。プラネタリギア８０は、サンギア軸８１から受けた出力トルクをサンギア８２およびピニオンギア８３によって変更、つまり、変速（減速）してプラネタリキャリア８４へ出力する。プラネタリキャリア８４は、プラネタリギア８０の出力トルクをシャフト１１０に伝達し、シャフト１１０は、所定の回転数でホイールハブ２０およびホイールディスク１０を回転する。これにより、電動輪１００は、所定の回転数で回転する。そして、モータ６０およびプラネタリギア８０で発生した熱は、ケース３２へ伝導し、ケース３２は、電動輪１００を搭載した自動車の走行により発生した冷却風によって冷却される。つまり、自動車の走行によりモータ６０およびプラネタリギア８０の冷却性能が向上する。

一方、オイルポンプ９０は、オイル通路１２０を介してオイル溜１３０からオイルを汲み上げ、その汲み上げたオイルをシャフト１１０の内部に設けられたオイル通路１１１へ供給する。

そうすると、オイル通路１１１へ供給されたオイルは、オイル通路１１１を移動中にシャフト１１０の回転により生じた遠心力によってオイル孔１１２から吐出される。そして、オイル通路１２１は、シャフト１１０から吐出されたオイルをプラネタリギア８０に供給し、プラネタリギア８０を潤滑する。また、シャフト１１０から吐出されたオイルは、ステータコイル６２を冷却し、ベアリング７３〜７７を潤滑する。

そして、自動車の走行中にブレーキロータ４０およびブレーキキャリパ５０によって電動輪１００にブレーキがかけられた場合、ブレーキロータ４０とブレーキキャリパ５０との接触部で発生した熱は、上述したようにケース３１へ伝達されるが、ケース３１は、ケース３２と一体成形されていないので、モータ６０およびプラネタリギア８０へ伝達される熱を少なくできる。その結果、モータ６０およびプラネタリギア８０の冷却性能が向上する。

図３は、この発明によるインホイールモータを備えた電動輪の他の断面概略図である。図３を参照して、電動輪１００Ａは、電動輪１００のベアリング７６を削除したものであり、その他は、電動輪１００と同じである。

電動輪１００Ａにおいては、プラネタリキャリア８４は、ベアリング７５のみによって回転自在に支持される。図３に示すように、プラネタリキャリア８４が片方のベアリング７５のみによって保持されるものを「片持ちベアリング方式」と言う。そして、片持ちベアリング方式を用いれば、電動輪１００Ａのシャフト１１０の長さを短くできる。その結果、電動輪１００Ａをコンパクト化できる。

その他は、電動輪１００と同じである。

なお、モータ６０は、「電動機」を構成し、プラネタリギア８０は、「減速機」を構成する。

また、ホイールディスク１０およびホイールハブ２０は、「ホイール」を構成する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、冷却効率の良いインホイールモータに適用される。

この発明の実施の形態によるインホイールモータを備えた電動輪の概略断面図である。 図１に示すケースの拡大図である。 この発明によるインホイールモータを備えた電動輪の他の断面概略図である。

符号の説明

１〜５ ネジ、６ 矢印、１０ ホイールディスク、１０Ａ ディスク部、１０Ｂ リム部、２０ ホイールハブ、３０〜３２ ケース、３２Ａ 側面部、３３ 隔壁、４０ ブレーキロータ、５０ ブレーキキャリパ、５０Ａ 開口部、５１ ブレーキピストン、５２，５３ ブレーキパッド、６０ モータ、６１ ステータコア、６２ ステータコイル、６３ ロータ、７１，７２ グリス、７３〜７７ ベアリング、８０ プラネタリギア、８１ サンギア軸、８２ サンギア、８３ ピニオンギア、８４ プラネタリキャリア、８５ リングギア、８６ ピン、９０ オイルポンプ、１００，１００Ａ 電動輪、１１０ シャフト、１１１，１２０，１２１ オイル通路、１１２ オイル孔、１３０ オイル溜、１４０，１５０ ボールジョイント、１６０ タイヤ、１７０ アッパーアーム、１８０ ロアアーム、１９０ バネ、２００ 車体。

Claims (5)

1. 電動機と、
   前記電動機に隣接して配置され、前記電動機の出力を変速する減速機と、
   前記減速機の出力により回転するホイールと、
   前記減速機の出力を前記ホイールに伝達する回転軸と、
   前記電動機および前記減速機を収納するケースとを備え、
   前記ケースは、
   前記ホイールと反対側に配置された第１のケースと、
   前記ホイール側に配置され、前記回転軸に垂直な面で前記第１のケースに連結された第２のケースとを含み、
   前記電動機および前記減速機は、前記第１のケースに固定される、インホイールモータ。
2. 前記第２のケースに設けられたブレーキをさらに備える、請求項１に記載のインホイールモータ。
3. 前記第１のケースは、サスペンション固定部を有する、請求項１に記載のインホイールモータ。
4. 電動機と、
   該電動機と同軸上に配置され、前記電動機の出力を減速する減速機と、
   該減速機の出力により回転するホイールと、
   前記減速機の出力を前記ホイールに伝達する回転軸と、
   前記電動機および前記減速機を収納するケースとを備え、
   前記ケースは、
   前記ホイールに対して車体側に配置される第１のケースと、
   前記ホイール側に配置され、前記回転軸に垂直な面で前記第１のケースに対して固定される第２のケースとを有し、
   前記電動機および前記減速機は、前記第１のケース内に設けられる、インホイールモータ。
5. 前記第１のケースにはブレーキキャリパが取り付けられ、前記第２のケース側には、電動輪と一体回転するブレーキロータが取り付けられる、請求項４に記載のインホイールモータ。

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