JP2005329767A - インホイールモータシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 モータがダイナミックダンパとして作用する構成のインホイールモータシステムにおいて、モータやブレーキの冷却機能を損ねることなく、リニアガイドなどの可動部分の防塵を達成する。
【解決手段】 インホイールモータ３のステータ３Ｓを緩衝機構１０を介してナックル５に対して弾性支持し、ロータ３Ｒとホイール２とをクロスガイド２２を備えたオルダムカップリング２０により結合した構成のインホイールモータシステムにおいて、上記モータ３の車体側に、長径の大きさが、サスペンションアーム６の外周よりも、上記モータ３の揺動代より大きなクリアランスを有するように形成された楕円状の貫通孔を備えた第１の網状防塵部材３１を設置するとともに、サスペンションアーム６の上記第１の網状防塵部材３１よりも車体側に円板状の第２の網状防塵部材３２を取付け、車体側からモータ３内部への塵埃の侵入を防ぐようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ダイレクトドライブホイールを駆動輪とする車輌において用いられるインホイールモータシステムに関するもので、特に、モータを弾性体及び／または減衰機構を介して足回り部品に取付けて成るインホイールモータの防塵構造に関する。

近年、モータによって駆動される車輌において、駆動用のモータを弾性体及び／または減衰機構を介して、ナックルなどの車輌バネ下部に支持することにより、上記ダイナミックダンパとして作用させ、インホイールモータ搭載車輌の接地性及び乗り心地性を改良する技術が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
一般に、足回りにバネ等のサスペンション機構を備えた車輌においては、一般に、ホイールやナックル部、サスペンションアームといったバネ下に相当する部品の質量、いわゆるバネ下質量が大きい程、凹凸路を走行した場合、バネ下部分は上下方向に大きく振動し、このため、ロードホールディング性が悪化することから、上記のように、質量の大きいモータをダイナミックダンパとして上下方向の振動抑制に適応すれば、車輌の接地性能を大幅に改善することができる。

インホイールモータをダイナミックダンパとして使用するためには、例えば、モータをスプリングとダンパーを介して車輌の搭載するが、このとき、モータを駆動させるステータ部分には回転反力が作用するので、ステータ部の周り止めとモータの上下方向案内を同時に実現するため、上記スプリングとダンパーに加えてリニアガイドを加える必要がある。
また、モータはホイール内でダイナミックダンパとして作用するため、ホイール軸とモータ軸との間には相対的な変位が生じる。この変位を吸収し、モータの回転をスムースにホイールに伝達するため、リニアガイドを直角に組合わせたクロスガイドを複数用いてオルダムカップリングを形成し、これによって偏芯を吸収しながら動力伝達を実現する。
図６は、その一構成例を示す図で、中空形状のダイレクトドライブモータ３のステータ３Ｓを支持するステータ側ケース３ａを、リニアガイド１１を介して互いに車輌の上下方向に作動方向が限定され、かつ、車輌の上下方向に作動するバネ１２及びダンパー１３により結合された２枚のプレート１４，１５を備えた緩衝機構１０を介してナックル５に対して弾性支持するとともに、ロータ３Ｒを支持するロータ側ケース３ｂとホイール２とを、モータのロータ側ケース３ｂに取付けられた中空円盤状のプレート２１と、このプレート２１とホイール２間を結合する、表裏で作動方向が直交する複数個のクロスガイド２２とを備えたオルダムカップリング２０により結合する。
これにより、上記モータ３を車輌の足回り部品であるナックル５に対して弾性支持するとともに、トルクをホイール２へ効率よく伝達させ、かつ、上下方向のみに揺動させることができるので、車輌のタイヤ接地荷重変動を低減して、車輌のロードホールディング性を向上させることが可能となる。
国際公開第０２／８３４４６号パンフレット 特開２００４−０９０６９６号公報 特開２００４−０９０６９９号公報

ところで、上記インホイールモータ３は屋外で使用されるため、上記緩衝機構１０に使用されるリニアガイド１１やバネ１２、ダンパー１３、あるいは、クロスガイド２２などの可動部品に塵芥が付着し、システムの作動性を阻害する可能性がある。
そこで、これを防止するため、可動部分全てをカバーする必要があるが、全てをカバーしてしまうと、モータやブレーキから発せられた熱の逃げ場がなくなり、冷却性能が阻害されてしまうといった問題が生じてしまう。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、モータがダイナミックダンパとして作用する構成のインホイールモータシステムにおいて、モータやブレーキの冷却機能を損ねることなく、リニアガイドやバネ、ダンパーなどの可動部分の防塵を達成することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の発明は、車輪部に設けられた中空形状のダイレクトドライブモータのステータ側が、車輌の足回り部品に対して、弾性体及び／または減衰機構を介して支持された構成のインホイールモータシステムにおいて、上記モータの車体側に、サスペンションアームまたはナックルを貫通させるとともに、予め設定された上記モータの揺動代よりも大きなクリアランスを有する貫通孔が設けられた網状防塵部材を備えた防塵手段を取付けたことを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、車輪部に設けられた中空形状のダイレクトドライブモータのステータ側が、車輌の足回り部品に対して、弾性体及び／または減衰機構を介して支持された構成のインホイールモータシステムにおいて、サスペンションアームまたはナックルに、上記モータとの間に所定のクリアランスを有する網状防塵部材を備えた防塵手段を取付けたことを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記網状防塵部材を上記モータの内側に取付けるとともに、上記網状防塵部材の外周部と上記モータとの間に、予め設定されたモータの揺動代よりも大きなクリアランスを設けるようにしたものである。

請求項４に記載の発明は、車輪部に設けられた中空形状のダイレクトドライブモータのステータ側が、車輌の足回り部品に対して、弾性体及び／または減衰機構を介して支持された構成のインホイールモータシステムにおいて、請求項１に記載の網状防塵部材と、請求項２または請求項３に記載の網状防塵部材とを備えるとともに、上記２つの網状防塵部材を車軸方向に所定の距離を置いて配置したものである。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のインホイールモータシステムにおいて、ホイールディスク部分に形成されたホール部に網状防塵部材を取付けたものである。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のインホイールモータシステムにおいて、上記モータを、車輌上下方向に作動方向が限定されたリニアガイド、バネ、及び、ダンパーを備えた緩衝装置により、ナックルに連結したものである。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記モータのロータとホイールとを、リニアガイドを直交させて組合わせた複数のクロスガイドにより連結したものである。

本発明によれば、車輪部に設けられた中空形状のダイレクトドライブモータのステータ側が、車輌の足回り部品に対して、弾性体及び／または減衰機構を介して支持された構成のインホイールモータシステムにおいて、上記モータの車体側に、サスペンションアームまたはナックルを貫通させるとともに、予め設定された上記モータの揺動代よりも大きなクリアランスを有する貫通孔が設けられた網状防塵部材を備えた防塵手段を取付けたり、サスペンションアームまたはナックルに、上記モータとの間に所定のクリアランスを有する網状防塵部材を備えた防塵手段を取付けたりするなどして、上記弾性体及び／または減衰機構の可動部分を防塵するようにしたので、可動部品への塵芥の付着を確実に防ぐことができるとともに、モータやブレーキから発せられた熱を網状防塵部材から外部へ効率よく放出することができる。したがって、モータやブレーキの冷却機能を損ねることなく、インホイールモータシステムの防塵性能を向上させることができる。

以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本実施の形態１に係るインホイールモータシステムの構成を示す図で、同図において、１はタイヤ、２はリム２ａとホイールディスク２ｂとから成るホイール、３は半径方向に対して内側に設けられたステータ側ケース３ａに固定されたモータステータ（以下、ステータという）３Ｓと、半径方向に対して外側に設けられ、ベアリング３ｊを介して上記ステータ側ケース３ａに対して回転可能に接合されたロータ側ケース３ｂに固定されたモータロータ（以下、ロータという）３Ｒとを備えたアウターロータ型のインホイールモータ、４はホイール２とその回転軸において連結されたハブ部、５はサスペンションアーム６に連結された、車輌の足回り部品であるナックル、７はショックアブゾーバ等から成るサスペンション部材、８は上記ハブ部４に装着されたブレーキである。
また、１０はモータのステータ側ケース３ａを上記ナックル５に弾性支持するための緩衝機構、２０はモータのロータ側ケース３ｂとホイール２とを結合するオルダムカップリング、３１〜３３は、本発明による防塵手段である網状防塵部材である。

緩衝機構１０は、図２にも示すように、４個のリニアガイド１１を介して互いに車輌の上下方向に作動方向が限定され、かつ、車輌の上下方向に作動するバネ１２及びダンパー１３により結合された２枚のプレート１４，１５を備えたもので、モータのステータ側ケース３ａにモータ側プレート１４を連結し、ナックル５にナックル側プレート１５を連結することにより、上記インホイールモータ３を足回り部品であるナックル５に対して弾性支持することができる。したがって、上記インホイールモータ３は車輌バネ下部品に対してフローティングマウントされるので、モータ軸は車輪軸とは別々に揺動可能となる。このため、モータ質量は車輌バネ下部質量から切り離され、いわゆるダイナミックダンパのウエイトとして作用する。ダイナミックダンパのウエイトは凹凸路走行時のバネ下振動を打ち消すため、タイヤ接地力変動が減少し、車輌の接地性が向上するとともに、乗り心地性能が大幅に向上する。

また、オルダムカップリング２０は、モータのロータ側ケース３ｂに取付けられた中空円盤状のプレート２１とホイール２間を結合する、表裏で作動方向が直交する複数個のクロスガイド２２とを備えたもので、このクロスガイド２２は、図３に示すように、上記プレート２１に装着されるモータ側ガイドレール２２Ａと、ホイール２に装着されるホイール側ガイドレール２２Ｂと、上面及び下面にそれぞれ案内溝２２ａ，２２ｂが設けられたクロスガイド本体２２Ｃとから構成される。上記クロスガイド２２のモータ側ガイドレール２２Ａとホイール側ガイドレール２２Ｂとは、クロスガイド本体２２Ｃの案内溝２２ａ，２２ｂに沿って互いに直交する方向に稼動することができる。
したがって、上記のようなオルダムカップリング２０により上記ロータ側ケース３ｂとホイール２とを結合することで、車輪軸とモータ軸との間に偏芯が生じた場合でも、上記クロスガイド２２のガイドレール２２Ａ，２２Ｂがスライドして上記偏芯を吸収することができるので、車輪軸とモータ軸とがずれてもモータ３の回転力をホイール２へ効率よく伝達させることが可能となる。

次に、本発明の防塵手段である網状防塵部材３１〜３３について説明する。
第１の網状防塵部材３１は、図１及び図４に示すように、その外周部が上記インホイールモータ３の車体側に取付けられた、中央部に楕円状の貫通孔３１Ｓを備えた円板状の網状体で、上記貫通孔３１Ｓの短径の長さ（車輌前後方向の幅）は、上記貫通孔３１Ｓを貫通するサスペンションアーム６の外周よりも若干大きめに形成されており、長径の長さ（車輌上下方向の幅）は、上記網状防塵部材３１がモータ３とともに上下動することから、上記サスペンションアーム６の外周よりも、予め設定された上記モータ３の揺動代よりも大きなクリアランスを有するように形成されている。
これにより、車体側からモータ３内部への塵埃の侵入を防止することができるとともに、モータ３内側空間への空気の出入りが妨げられることはないので、ブレーキ８やモータ３の冷却性能を損なうことなく防塵を行うことができる。
第２の網状防塵部材３２は、取付部材３２ｋを介してサスペンションアーム６に取付けられた円板状の網状体で、本例では、この第２の網状防塵部材３２を上記第１の網状防塵部材３１よりも車体側に配置している。これにより、車体側から上記第１の網状防塵部材３１の貫通孔３１Ｓを通ってモータ３内部へ侵入する塵埃を大幅に低減することができる。なお、この場合、上記第２の網状防塵部材３２は、上記モータ３より車体側にあるので、モータ３が上下動した場合でも、モータ３や第１の網状防塵部材３１に接触することはないので、その径については特に制限はない。したがって、第２の網状防塵部材３２の径を大きくして重なり部分を多くし、細かい塵埃の侵入を防ぐようにしても良いし、径を小さくして重なり部分を少なくし軽量化を図るなど、第２の網状防塵部材３２の径については、適宜設定すればよい。
また、第３の網状防塵部材３３は、図１及び図５に示すように、ホイールディスク２ｂに形成されたホール部２ｈに取付けられた略扇型の網状体で、これにより、ホイールディスク２ｂ側からの塵埃の侵入を防止することができる。

このように、本最良の形態によれば、インホイールモータ３のステータ３Ｓを支持するステータ側ケース３ａを、緩衝機構１０を介してナックル５に対して弾性支持し、ロータ３Ｒを支持するロータ側ケース３ｂとホイール２とを、複数のクロスガイド２２を備えオルダムカップリング２０により結合した構成のインホイールモータシステムにおいて、上記モータ３の車体側に、長径の長さが、サスペンションアーム６の外周よりも、予め設定された上記モータ３の揺動代よりも大きなクリアランスを有するように形成された楕円状の貫通孔３１Ｓを備えた第１の網状防塵部材３１を設置するとともに、サスペンションアーム６の上記第１の網状防塵部材３１よりも車体側に円板状の第２の網状防塵部材３２を取付け、車体側からモータ３内部への塵埃の侵入を防ぐようにしたので、モータ３が上下動した場合でも、リニアガイド１１などの可動部品への塵芥の付着を確実に防ぐことができるとともに、モータ３やブレーキ８から発せられた熱を網状防塵部材から外部へ効率よく放出することができる。
また、ホイールディスク２ｂに形成されたホール部２ｈにも、略扇型の網状体から成る第３の網状防塵部材３３を取付けるようにすれば、ホイールディスク２ｂ側からの塵埃の侵入についても防止することができる。

上記最良の形態では、第１の網状防塵部材３１と第２の網状防塵部材３２との両方を用いたが、どちらか一方であっても、ブレーキ８やモータ３の冷却性能を損なうことなく防塵を行うことができる。なお、モータ３の内側に第２の網状防塵部材３２を配置する場合には、上記第２の網状防塵部材３２の径を小さくして、その外周部と上記モータ３との間に、予め設定されたモータ３の揺動代よりも大きなクリアランスを設けるようにする必要がある。
また、上記例では、サスペンションアーム６の周囲に第１及び第２の網状防塵部材３１，３２を配置したが、ナックルやサスペンションアームの形状よっては、ナックルがモータ３の車体側まで延長している場合があるので、この場合には、ナックルの周囲に第１及び第２の網状防塵部材３１，３２を配置して、可動部品への塵芥の付着を防ぐようにすればよい。

このように、本発明の防塵手段を用いることにより、モータやブレーキの冷却機能を損ねることなく、リニアガイドやバネ、ダンパーなどの可動部分の防塵を達成することができるので、インホイールモータシステムの信頼性を向上させることができる。

本発明の最良の形態に係るインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図である。 本最良の形態に係る緩衝装置の構成を示す図である。 本最良の形態に係るクロスガイドの構成を示す図である。 本最良の形態に係る第１及び第２の網状防塵部材の配置を示す図である。 本最良の形態に係る第３の網状防塵部材の配置を示す図である。 従来のインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図である。

符号の説明

１ タイヤ、２ ホイール、２ａ リム、２ｂ ホイールディスク、２ｈ ホール部、
３ インホイールモータ、３Ｒ モータロータ、３Ｓ モータステータ、
３ａ ステータ側ケース、３ｂ ロータ側ケース、３ｊ ベアリング、４ ハブ部、
５ ナックル、６ サスペンションアーム、７ サスペンション部材、８ ブレーキ、
１０ 緩衝機構、１１ リニアガイド、１２ バネ、１３ ダンパー、
１４ モータ取付プレート、１５ ナックル取付プレート、
２０ オルダムカップリング、２１ 中空円盤状のプレート、２２ クロスガイド、
２２Ａ モータ側ガイドレール、２２Ｂ ホイール側ガイドレール、
２２Ｃ クロスガイド本体、
３１ 第１の網状防振部材、３２ 第２の網状防振部材、３３ 第３の網状防振部材。

Claims (7)

1. 車輪部に設けられた中空形状のダイレクトドライブモータのステータ側が、車輌の足回り部品に対して、弾性体及び／または減衰機構を介して支持された構成のインホイールモータシステムにおいて、上記モータの車体側に、サスペンションアームまたはナックルを貫通させるとともに、予め設定されたモータの揺動代よりも大きなクリアランスを有する貫通孔が設けられた網状防塵部材を備えた防塵手段を取付けたことを特徴とするインホイールモータシステム。
2. 車輪部に設けられた中空形状のダイレクトドライブモータのステータ側が、車輌の足回り部品に対して、弾性体及び／または減衰機構を介して支持された構成のインホイールモータシステムにおいて、サスペンションアームまたはナックルに、上記モータとの間に所定のクリアランスを有する網状防塵部材を備えた防塵手段を取付けたことを特徴とするインホイールモータシステム。
3. 上記網状防塵部材を上記モータの内側に取付けるとともに、上記網状防塵部材の外周部と上記モータとの間に、予め設定されたモータの揺動代よりも大きなクリアランスを設けるようにしたことを特徴とする請求項２に記載のインホイールモータシステム。
4. 車輪部に設けられた中空形状のダイレクトドライブモータのステータ側が、車輌の足回り部品に対して、弾性体及び／または減衰機構を介して支持された構成のインホイールモータシステムにおいて、請求項１に記載の網状防塵部材と、請求項２または請求項３に記載の網状防塵部材の両方を備えるとともに、上記２つの網状防塵部材を車軸方向に所定の距離を置いて配置したことを特徴とするインホイールモータシステム。
5. ホイールディスク部分に形成されたホール部に網状防塵部材を取付けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のインホイールモータシステム。
6. 上記モータを、車輌上下方向に作動方向が限定されたリニアガイド、バネ、及び、ダンパーを備えた緩衝装置によりナックルに連結したことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のインホイールモータシステム。
7. 上記モータのロータとホイールとを、リニアガイドを直交させて組合わせた複数のクロスガイドにより連結したことを特徴とする請求項６に記載のインホイールモータシステム。

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