JP2005225425A - 電動輪 - Google Patents

Abstract

【課題】 バネ下重量を軽減可能な電動輪を提供する。
【解決手段】 電動輪１００は、ホイールディスク１０と、ホイールハブ２０と、インホイールモータ３０と、プーリ４０，５０，６０，７０と、アーム８０，１２０と、チェーン９０，１１０と、テンショナー１３０とを備える。インホイールモータ３０は、車体に直接固定される。ホイールディスク１０は、ネジ１，２によってホイールハブ２０に連結される。プーリ４０は、インホイールモータ３０の出力軸に連結され、プーリ７０は、ホイールハブ２０の入力軸２０Ａに連結される。プーリ５０，６０は、アーム８０を介してケース３１に回転自在に取り付けられる。チェーン９０は、プーリ４０，５０を連結し、チェーン１１０は、プーリ６０，７０を連結する。テンショナー１３０は、アーム１２０に固定され、チェーン１１０の張りを一定に保持する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電動輪に関し、特に、バネ下重量を軽減可能な電動輪に関するものである。

従来、車輪を駆動するインホイールモータを車体に固定する場合、アッパーアームおよびロアアームの一方端を車体の上下方向からインホイールモータに連結し、他方端を車体に固定する方式が用いられていた。すなわち、インホイールモータは、サスペンションを介して車体に固定されていた（特許文献１）。
特開２００２−２４０５２４号公報 特開平７−５２６６４号公報

しかし、サスペンションを介してインホイールモータを車体に固定した場合、バネ下重量に対する要求が大きくなるという問題がある。

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、バネ下重量を軽減可能な電動輪を提供することである。

この発明によれば、電動輪は、インホイールモータと、ホイールと、回転支持部材とを備える。インホイールモータは、車体側に固定される。ホイールは、インホイールモータの出力が伝達される。回転支持部材は、ホイールおよびインホイールモータが相対的に移動可能にインホイールモータとホイールとを連結するとともに、インホイールモータの出力を伝達してホイールを回転させる。

好ましくは、回転支持部材は、第１および第２のプーリと、チェーンとを含む。第１のプーリは、インホイールモータのケースに回転自在に取り付けられ、インホイールモータからの出力トルクを受けて回転する。第２のプーリは、ホイールの入力軸に連結される。チェーンは、第１および第２のプーリを連結する。

好ましくは、回転支持部材は、テンショナーをさらに含む。テンショナーは、インホイールモータのケースから延伸するアームに取り付けられ、ホイールの振動に対してチェーンの張りを一定に保持する。

この発明による電動輪においては、インホイールモータは車体側に固定され、回転支持部材は、ホイールとインホイールモータとの相対的な移動を許容するとともに、インホイールモータの出力によってホイールを回転させる。すなわち、電動輪においては、インホイールモータは、上下方向に振動しない。

したがって、この発明によれば、インホイールモータがサスペンションを介して車体に固定される場合に比べ、バネ下重量を軽減できる。

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電動輪の車体の上方向から見た平面図である。図１を参照して、この発明による電動輪１００は、ホイールディスク１０と、ホイールハブ２０と、インホイールモータ３０と、プーリ４０，５０，６０，７０と、アーム８０，１２０と、チェーン９０，１１０と、テンショナー１３０と、タイヤ１４０とを備える。

インホイールモータ３０は、ケース３１を有する。そして、ケース３１の端面３１Ａが車体に直接固定されることによって、インホイールモータ３０は、サスペンションを介さずに直接車体に固定される。また、インホイールモータ３０は、モータと、シャフトと、プラネタリギヤと、オイルポンプと、オイル通路とを含む。モータ、シャフト、プラネタリギヤ、オイルポンプおよびオイル通路は、ケース３１に収納されているため、図１においては図示されていない。

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およびインホイールモータ３０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は、ハブベアリング３，４によって回転自在に支持される。

ケース３１は、ホイールハブ２０の紙面左側に配置される。そして、ケース３１は、図示省略されたシャフト、モータ、プラネタリギヤ、オイルポンプおよびオイル通路を収納する。

シャフトは、一方端がプラネタリギヤに連結されており、他方端がプーリ４０に連結される。モータは、ステータコアと、ステータコイルと、ロータとからなり、ステータコイルに電流が流されることによってロータが回転し、所定のトルクを出力する。そして、プラネタリギヤは、モータの回転速度を減速し、モータから出力されたトルクを大きくしてシャフトに伝達する。シャフトは、プラネタリギヤから伝達されたトルクによって、プーリ４０を所定の回転数で回転する。

このように、インホイールモータ３０は、ホイールディスク１０に収納され、所定のトルクによってプーリ４０を所定の回転数で回転する。そして、インホイールモータ３０の駆動中、インホイールモータ３０に内蔵されたオイルポンプは、オイル溜に溜まったオイルをオイル通路を介して汲み上げ、その汲み上げたオイルをモータのステータコイル、プラネタリギヤおよびベアリング等に供給し、ステータコイルを冷却するとともにプラネタリギヤおよびベアリングを潤滑する。

プーリ４０は、インホイールモータ３０のシャフトに連結される。アーム８０，１２０は、インホイールモータ３０のケース３１に固定される。この場合、アーム８０は、ケース３１から車体の前後方向ＤＲ１、たとえば、前方向に延伸するように固定される。また、アーム１２０は、ケース３１からホイールディスク１０側へ延伸するように固定される。

プーリ５０，６０は、そのシャフト５１がアーム８０に連結される。これによって、プーリ５０，６０は、インホイールモータ３０のケース３１に回転自在に一体的に取り付けられる。プーリ７０は、ホイールハブ２０の入力軸２０Ａに連結される。

チェーン９０は、プーリ４０とプーリ５０とを連結する。チェーン１１０は、プーリ６０とプーリ７０とを連結する。テンショナー１３０は、ホイールディスク１０側へ延伸したアーム１２０の一方端に固定され、チェーン１１０の張りを一定に保持する。タイヤ１４０は、ホイールディスク１０のリム部１０Ｂの外縁に固定される。

なお、インホイールモータ３０の回転軸ＡＸ１は、ホイールハブ２０の回転軸ＡＸ２に一致している。

図２は、図１に示す電動輪の車体の後方から見た平面図である。図２を参照して、ナックル１８０（１８０ａ）は、一方端がボールジョイント１６０に連結され、他方端がハブベアリング３，４を介してホイールハブ２０に連結される。ナックル１８０（１８０ｂ）は、一方端がボールジョイント１７０に連結され、他方端がハブベアリング３，４を介してホイールハブ２０に連結される。これによって、ナックル１８０は、ホイールハブ２０およびホイールディスク１０を回転可能に支持する。

アッパーアーム２１０およびロアアーム２２０は、車体の上下方向ＤＲ２に配置される。アッパーアーム２１０は、一方端がボールジョイント１６０に連結され、他方端が車体の上下方向ＤＲ２に回動可能に車体に固定される。ロアアーム２２０は、一方端がボールジョイント１７０に連結され、他方端が車体の上下方向ＤＲ２に回動可能に車体に固定される。また、ロアアーム２２０は、ショックアブソーバ（図示せんず）を介して車体に連結される。これにより、ホイールディスク１０およびホイールハブ２０は、車体に懸架される。

アッパーアーム２１０およびロアアーム２２０は、車体の上下方向ＤＲ２に回動自在に車体に固定され、ロアアーム２２０は、ショックアブソーバを介して車体に連結されるので、アッパーアーム２１０、ロアアーム２２０およびショックアブソーバは、サスペンションとして機能する。そして、アッパーアーム２１０およびロアアーム２２０は、「サスペンションアーム」を構成する。

図３は、図１に示すＡ方向から見たアーム１２０、チェーン１１０およびテンショナー１３０の平面図である。図３を参照して、テンショナー１３０は、固定部１３１と、バネ１３２と、接触部１３３とからなる。固定部１３１は、アーム１２０に固定される。バネ１３２は、一方端が固定部１３１に取り付けられ、他方端が接触部１３３に取り付けられる。接触部１３３は、断面が円形形状からなり、チェーン１１０に接触する。接触部１３３が円形の断面形状を有する結果、チェーン１１０は、接触部１３３と接触しながらプーリ６０，７０間で回転することができる。そして、固定部１３１、バネ１３２および接触部１３３は、車体の上下方向ＤＲ２に配置される。

バネ１３２は、自然長（伸縮力が加えられないときの長さ）よりも縮んだ状態で使用され、接触部１３３をチェーン１１０に押し付ける。そして、バネ１３２は、チェーン１１０の張りを一定に保持する。

路面状態等によってホイールディスク１０が車体の上下方向ＤＲ２に振動した場合、チェーン１１０も車体の上下方向ＤＲ２に振動する。この場合、バネ１３２は、チェーン１１０の上下方向ＤＲ２への振動に伴って上下方向ＤＲ２に伸縮し、その伸縮した状態で一定の張りを保持するようにチェーン１１０に接触部１３３を押し付ける。

図４は、図１に示すＡ方向から見たプーリ６０，７０、チェーン１１０およびテンショナー１３０の平面図である。図４を参照して、ホイールディスク１０が車体の上下方向ＤＲ２に振動すると、ホイールハブ２０およびホイールハブ２０に連結されたプーリ７０も上下方向ＤＲ２に振動する。

ホイールディスク１０が上下方向ＤＲ２に振動しない場合、ホイールハブ２０に連結されたプーリ７０は、その中心Ｏ１が上下方向ＤＲ２においてプーリ６０の中心Ｏ２と同じ位置に存在する。この場合、テンショナー１３０は、チェーン１１０の一部が接触部１３３に対して略Ｖ字状になるように接触部１３３をチェーン１１０に押し付ける。

ホイールディスク１０の振動に伴ってプーリ７０が車体の上方向へ移動すると（上方向へ移動したプーリ７０をプーリ７０Ａで示す）、プーリ７０Ａは、その中心Ｏ１Ａが上下方向ＤＲ２においてプーリ６０の中心Ｏ２よりも高くなる。そして、テンショナー１３０のバネ１３２は、さらに縮み、接触部１３３Ａは接触部１３３よりも上方向へ移動し、張りを一定に保持するようにチェーン１１０Ａを押す。その結果、チェーン１１０Ａは、プーリ６０，７０Ａ間で直線状になる。

また、ホイールディスク１０の振動に伴ってプーリ７０が車体の下方向へ移動すると（下方向へ移動したプーリ７０をプーリ７０Ｂで示す）、プーリ７０Ｂは、その中心Ｏ１Ｂが上下方向ＤＲ２においてプーリ６０の中心Ｏ２よりも低くなる。そして、テンショナー１３０のバネ１３２は、ホイールディスク１０が上下方向ＤＲ２に振動しない場合よりも若干縮み、接触部１３３Ｂは接触部１３３よりも若干上方向へ移動し、張りを一定に保持するようにチェーン１１０Ｂを押す。その結果、チェーン１１０Ｂは、プーリ６０，７０Ｂ間で直線状になる。

このように、ホイールディスク１０の上下方向ＤＲ２への振動に伴って、プーリ７０が上下方向ＤＲ２へ振動すると、チェーン１１０は、アーム８０によってインホイールモータ３０のケース３１に固定されたプーリ６０を中心にして上下方向ＤＲ２に振動する。つまり、チェーン１１０は、ホイールディスク１０の上下方向ＤＲ２への振動に伴って、その一方端側（プーリ６０に巻回された部分）を固定し、他方端側（プーリ７０に巻回された部分）を上下方向ＤＲ２に振動させる。すなわち、チェーン１１０は、ホイールディスク１０の上下方向ＤＲ２への振動を吸収し、ホイールディスク１０の上下方向ＤＲ２への振動を車体に直接固定されたインホイールモータ３０へ伝達しない。そして、テンショナー１３０は、チェーン１１０の上下方向ＤＲ２への振動に伴って、バネ１３２を上下方向ＤＲ２へ振動させ、チェーン１１０の張りを一定に保持する。

再び、図１を参照して、車体に配置された駆動回路（図示せず）からインホイールモータ３０のステータコイルに電流が供給されると、ロータは回転し、モータは、所定のトルクを出力する。そして、プラネタリギヤは、モータの回転速度を減速し、モータから出力されたトルクを大きくしてシャフトに伝達する。シャフトは、プラネタリギヤから伝達されたトルクによって、プーリ４０を所定の回転数で回転する。

プーリ４０は、プラネタリギヤから伝達されたトルクをチェーン９０を介してプーリ５０および６０へ伝達し、プーリ６０は、チェーン９０およびプーリ５０を介して受けたトルクをチェーン１１０を介してプーリ７０へ伝達する。そして、プーリ７０は、チェーン１１０を介して受けたトルクをホイールハブ２０およびホイールディスク１０へ伝達し、ホイールハブ２０およびホイールディスク１０を所定の回転数で回転する。

このように、電動輪１００においては、インホイールモータ３０が発生したトルクをプーリ４０，５０，６０，７０およびチェーン９０，１１０によってホイールハブ２０およびホイールディスク１０へ伝達し、ホイールハブ２０およびホイールディスク１０を所定の回転数で回転する。すなわち、プーリ４０，５０，６０，７０およびチェーン９０，１１０は、インホイールモータ３０から出力された出力トルクによってホイールハブ２０およびホイールディスク１０を回転自在に支持する。

車両の走行中に、ホイールディスク１０およびホイールハブ２０が路面状態等に応じて車体の上下方向（紙面に垂直な方向）に振動すると、チェーン１１０は、プーリ６０側を固定し、プーリ７０側を車体の上下方向に振動させてホイールディスク１０およびホイールハブ２０の上下方向への振動を吸収し、ホイールディスク１０およびホイールハブ２０の上下方向への振動をインホイールモータ３０へ伝達しない。そして、テンショナー１３０は、チェーン１１０の上下方向への振動に対して、バネ１３２を上下方向へ伸縮させ、チェーン１１０の張りを一定に保持する。

したがって、電動輪１００においては、車体の上下方向へ振動するのは、ホイールディスク１０、ホイールハブ２０、プーリ７０、チェーン１１０の一部、およびタイヤ１４０であり、インホイールモータをサスペンションを介して車体に固定した場合に比べ、バネ下重量を軽減できる。

上述したように、プーリ４０，５０，６０，７０およびチェーン９０，１１０は、インホイールモータ３０から出力された出力トルクによってホイールハブ２０およびホイールディスク１０を回転自在に支持するとともに、車体の上下方向（図１の紙面に垂直な方向）におけるホイールディスク１０およびホイールハブ２０の振動を吸収して上下方向に振動可能にホイールディスク１０およびホイールハブ２０を支持する。この場合、ホイールディスク１０およびホイールハブ２０は、インホイールモータ３０に対して自由に移動可能である。

なお、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。

また、プーリ４０，５０，６０，７０、チェーン９０，１１０およびテンショナー１３０は、「回転支持部材」を構成する。

さらに、プーリ６０は、「第１のプーリ」を構成し、プーリ７０は、「第２のプーリ」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、バネ下重量を軽減可能な電動輪に適用される。

この発明の実施の形態による電動輪の車体の上方向から見た平面図である。 図１に示す電動輪の車体の後方から見た平面図である。 図１に示すＡ方向から見たアーム、チェーンおよびテンショナーの平面図である。 図１に示すＡ方向から見たプーリ、チェーンおよびテンショナーの平面図である。

符号の説明

１，２ ネジ、３，４ ハブベアリング、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、２０Ａ 入力軸、３０ インホイールモータ、３１ ケース、３１Ａ 端面、４０，５０，６０，７０，７０Ａ，７０Ｂ プーリ、５１ シャフト、８０，１２０ アーム、９０，１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ チェーン、１００ 電動輪、１３０ テンショナー、１３１ 固定部、１３２ バネ、１３３，１３３Ａ，１３３Ｂ 接触部、１４０ タイヤ。

Claims (3)

1. 車体側に固定されたインホイールモータと、
   前記インホイールモータの出力が伝達されるホイールと、
   前記ホイールおよび前記インホイールモータが相対的に移動可能に前記インホイールモータと前記ホイールとを連結するとともに、前記インホイールモータの出力を伝達して前記ホイールを回転させる回転支持部材とを備える電動輪。
2. 前記回転支持部材は、
   前記インホイールモータのケースに回転自在に取り付けられ、前記インホイールモータからの出力トルクを受けて回転する第１のプーリと、
   前記ホイールの入力軸に連結された第２のプーリと、
   前記第１および第２のプーリを連結するチェーンとを含む、請求項１に記載の電動輪。
3. 前記回転支持部材は、前記インホイールモータのケースから延伸するアームに取り付けられ、前記ホイールの振動に対して前記チェーンの張りを一定に保持するテンショナーをさらに含む、請求項２に記載の電動輪。

Images