JP2006111049A - 駆動装置および車輪構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動装置を有する車輪構造の小型化を図りながら、アクスルハブとディスクホイールを締結するボルトなどの締結手段の着脱を容易にするといったサービス性の改善をすることを目的とする。
【解決手段】 アクスルハブ１８は、貫通孔を有し、車両幅方向内側から貫通孔に挿通される締結手段によりディスクホイール１２を固定する。モータ６０は、アクスルハブ１８の車両幅方向内側に配設され、アクスルハブに駆動力を伝達する。モータハウジング２０は、モータ６０を覆う。モータハウジング２０は、アクスルハブ１８と対向する部分の少なくとも一部に、締結手段と対向する位置からアクスルハブ１８の径方向外側に向かって連続する凹部が設けられる。ステータ２８は、モータハウジング２０に固定される。ロータ２６は、ステータ２８の径方向内側に回転可能に設けられる。ステータ２８は、モータハウジングの凹部と対向する部分に凹部が設けられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両のディスクホイールを駆動する駆動装置および車輪構造に関し、例えば、ディスクホイールを固定する締結手段の着脱を容易にする駆動装置および車輪構造の技術に関する。

近年、自動車の駆動源として回転電機を用いたものが実用化され、特に、駆動輪としての車輪内部に直接回転電機を内蔵した、いわゆるインホイールモータの実用化が進められている。一般的な、インホイールモータは、モータハウジング内に電動式のモータと減速機構が収納され、高回転で高効率のモータを使用して減速機構によって高トルクを発生させている。

このため、例えば、特許文献１では、制動機構を含めた駆動系の小型化を図るため、制動機構をホイールと反対側に配置する電動車両が提案されている。また、特許文献２では、駆動装置内の省スペースを図りながら変速歯車を良好に潤滑するため、ロータの回転に伴って掻き上げられた油を油路に案内する案内部材を有する車両用モータ駆動装置が提案されている。また、特許文献３では、電動モータを駆動輪に近接させてコンパクト化を図ることができるホイールインモータ用ブレーキの取り付け構造が提案されている。さらに、特許文献４では、遊星歯車減速機をステータに巻回されたコイル内側に配設した減速機付モータ駆動装置が提案されている。
特開２０００−５２７８８号公報 特開２０００−４６１５７号公報 特開２０００−２９１６９８号公報 特開平２−１１４１９号公報

モータおよび減速機構を有する駆動装置を車両に配設したときの省スペース化を図るための様々な技術が提案されているが、例えば、インホイールモータのように駆動装置がディスクホイールに近接して設けられる場合には、アクスルハブとディスクホイールを締結するボルトなどの締結手段の着脱は必ずしも容易ではない。また、インホイールモータは、駆動装置の車両側への突出を最小限にすべく、通常駆動装置はディスクホイール側にできる限り寄せて配置されるため、アクスルハブとディスクホイールを締結する締結手段の着脱はさらに困難なものとなっている。

そこで、本発明は、上述の事情を鑑みてなされたものであり、駆動装置を有する車輪構造の小型化を図りながら、アクスルハブとディスクホイールを締結するボルトなどの締結手段の着脱を容易にするといったサービス性の改善を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の駆動装置は、貫通孔を有し、車両幅方向内側から貫通孔に挿通される締結手段によりディスクホイールを固定するアクスルハブと、アクスルハブの車両幅方向内側に配設され、アクスルハブに駆動力を伝達するモータと、モータを覆うモータハウジングと、を備える。モータハウジングは、アクスルハブと対向する部分の少なくとも一部に、締結手段と対向する位置からアクスルハブの径方向外側に向かって連続する凹部が設けられる。この態様によると、駆動装置を有する車輪構造の小型化を図りながら、アクスルハブとディスクホイールを締結するボルトなどの締結手段の着脱を容易にすることができる。

モータは、モータハウジングに固定されたステータと、該ステータの径方向内側に回転可能に設けられたロータとを備え、ステータは、モータハウジングの凹部と対向する部分に凹部が設けられてもよい。この態様によると、ステータの軸方向の長さをすべてモータハウジングの凹部に合わせて短くする必要がなく、モータハウジング内のスペースを有効に利用してステータを大きく配設することができ、モータの高トルクを実現することができる。

モータハウジングの凹部およびステータの凹部は、アクスルハブの回転方向に均等間隔で複数設けられてもよい。この態様によると、車輪に均等なトルクを与えることができる。

本発明の別の態様は、車輪構造である。この車輪構造は、ディスクホイールと、貫通孔を有するアクスルハブと、車両幅方向内側から貫通孔に挿通され、ディスクホイールとアクスルハブを固定する締結手段と、アクスルハブの車両幅方向内側に配設され、アクスルハブに駆動力を伝達するモータと、モータを覆うモータハウジングと、を備える。モータハウジングは、アクスルハブと対向する部分の少なくとも一部に、締結手段と対向する位置からアクスルハブの径方向外側に向かって連続する凹部が設けられる。この態様によると、アクスルハブとディスクホイールを締結するボルトなどの締結手段の着脱を容易にするこができる。

本発明によれば、駆動装置を有する車輪構造の小型化を図りながら、アクスルハブとディスクホイールを締結するボルトなどの締結手段の着脱を容易にするといったサービス性の改善をすることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、実施形態という）について説明する。以下の実施形態では、各車輪に組み込まれたインホイールモータを駆動源とした電気自動車に関して説明する。

図１は、実施形態にかかる車輪構造の構成を示す図である。車輪１０は、ディスクホイール１２と図示しないタイヤとを備える。インホイールモータ１００は、モータハウジング２０、アクスルハブ１８、駆動軸２４、第１ギア３２と第２ギア３４と第３ギア４４などからなる減速機構、及びモータハウジング２０に固定された環状のステータ２８とステータ２８の径方向内側に回転可能に配設されたロータ２６からなるモータ６０などを備える。なお、図１おいて、コントロール基板は、回転電機と同じ空間に収納することができるが、図示を省略している。もちろん、図示しない車体側の制御装置側にコントロール基板の機能を持たせてもよい。

モータハウジング２０は、図示しないサスペンションのバネ下重量の軽量化および耐久性、製造のし易さ等を考慮して例えばアルミダイカストによって鋳造されている。

ステータ２８は、例えば板状の電磁鋼板が複数積層され、中心方向、すなわちロータ２６の中心方向に延びるスロット部とティース部とが交互に形成される環状の鉄心２８ａと、鉄心２８ａの各ティース部に巻回配置される３相の磁界コイル２８ｂとで構成されている。なお、ステータ２８を構成する鉄心２８ａは内周側に磁界コイル２８ｂを配置するため、磁界コイル２８ｂの組付性を考慮し、半径方向に複数に分割される分割鉄心として、磁界コイル２８ｂの組み付け後環状に組み立てられることが望ましい。このように組み付けられた磁界コイル２８ｂに順次所定のタイミングで電流を供給することにより、ステータ２８に回転磁界を発生させ、ロータ２６を回転させることができる。ロータ２６の外周面には等間隔で複数の永久磁石２６ａが配列され、ステータ２８が発生する回転磁界の移動に伴い永久磁石２６ａを介して吸着作用と反発作用が繰り返され、ロータ２６を所望の方向に所望の速度で回転させている。ロータ２６の内周面には、永久磁石２６ａに固定され永久磁石の駆動を伝達するロータハウジング２６ｂを備える。

ロータハウジング２６ｂは、駆動軸２４に挿入され駆動軸２４と相対的に回転可能な第１ギア３２に圧入されている。ロータハウジング２６ｂにはベアリング３０が圧入されており、このベアリング３０の外周がモータハウジング２０に挿入されることにより、第１ギアはモータハウジング２０に対しても回転可能となっている。

第１ギア３２のギア部３２ａは、第２ギアの外周に設けられたギア部３４ａと噛合しており、さらに、第２ギアのギア部３４ａは、モータハウジング２０に固定された第３ギア４４の内周に設けられたギア部４４ａと噛合している。第２ギア３４のディスクホイール１２と反対方向には中心軸３４ｂが突出し、駆動伝達部材３６に形成された挿入孔３６ａに回転可能に挿入されている。駆動伝達部材３６は、ベアリングを介してモータハウジング２０に回転可能に固定されており、駆動伝達部材３６に形成された挿入孔３６ｂには、駆動軸２４が圧入されている。

角度センサ３８は、エンコーダやホール素子など回転角度を検知することができるセンサであり、この角度センサ３８の検知結果は、図示しない車両の電子制御装置に入力され、車両の電子制御装置は、入力された角度センサ３８の検知結果に基づいて車輪１０の回転角度を求める演算を行う。

駆動軸２４はアクスルハブ１８に挿入され、ボルト４６によってアクスルハブ１８に固定されている。アクスルハブ１８は、モータハウジング２０に圧入されたホイールベアリング２２を介してモータハウジング２０に回転可能に挿入されている。

アクスルハブ１８とディスクホイール１２との間にはブレーキディスク１４が配置され、ブレーキキャリパ１６によりブレーキディスク１４に制動力が与えられる。

ハブボルト４０は、アクスルハブ１８に圧入により固定されており、ディスクホイール１２は、ブレーキディスク１４を介してハブボルト４０およびハブナット４２によりアクスルハブ１８に固定される。なお、ハブボルト４０は、ネジ山が破損した場合などを考慮して、ハブナット４２を取り外してディスクホイール１２およびブレーキディスク１４を取り外し後、アクスルハブ１８に圧入された状態から抜くことが可能となっている。

以上の構成により、ステータ２８が発生する回転磁界の移動に伴いロータ２６に回転駆動力が与えられ、第１ギア３２、第２ギア３４、駆動伝達部材３６、駆動軸２４、アクスルハブ１８を介して、ディスクホイール１２に駆動が伝達される。

このように構成されるインホイールモータ１００は、運転者の操作するアクセルペダルのアクセル開度やブレーキペダルの操作量等に基づき、モータ制御部から出力されるトルク指令により、所定の交流が、ステータ２８の磁界コイル２８ｂ供給される。その結果、ステータ２８は、回転磁界を発生させてロータ２６を回転させる。つまり、ディスクホイール１２を所望の方向に所望の回転量だけ駆動する。

図２は、インホイールモータ１００におけるモータハウジング２０の外観を示した図である。本図は、モータハウジング２０のアクスルハブ１８と対向する面、すなわちディスクホイール側からモータハウジング２０を見た図である。モータハウジング２０の内部には、ロータ２６とステータ２８が配設されている。ステータ２８の鉄心２８ａのティース部には、磁界コイル２８ｂが巻回されている。本実施形態においては、円周方向に均等間隔に配置された１６箇所のティース部のそれぞれに磁界コイル２８ｂが巻回されている。

モータハウジング２０には、本図の奥側に凹型にくぼんだ凹部２０ａと、本図の手前側に凸型に突出した凸部２０ｂが形成されている。凹部２０ａは、本図の手前側に位置するハブボルト４０に対向する位置から径方向外側に向かって凸部が形成されることなく連続して形成されている。

後述するとおり、１６箇所の磁界コイル２８ｂのうち、モータハウジング２０の凹部２０ａに対応する８箇所の磁界コイル２８ｂは、モータハウジング２０の凹部２０ａとの干渉を避けるため本図の奥側に引っ込んだ構成となっており、その結果、ステータ２８は、モータハウジング２０の凹部２０ａに対応する凹部が円周方向に均等間隔に形成されている。このため、車輪に均等なトルクを与えることができる。

なお、モータハウジング２０は、アクスルハブ１８を停止させた状態で、すべてのハブボルト４０に対向する部分に凹部２０ａが設けられていなくても構わない。モータハウジング２０の凹部２０ａに対向していない他のハブボルト４０は、アクスルハブ１８を回転させてハブボルト４０の位置をモータハウジング２０の凹部２０ａに合わせれば、ハブボルト４０を容易に着脱することができる。

図３は、モータハウジング２０の凹部２０ａを含んだ断面図である。ハブボルトを着脱するためにハブナット４２を取り外してディスクホイール１２およびブレーキディスク１４を取り外した状態となっている。アクスルハブ１８には、ハブボルト４０を挿入する貫通孔５０がアクスルハブ１８を貫通して形成されている。モータハウジング２０のうち、このアクスルハブ１８に対向する部分には、ハブボルト４０と対向する位置からアクスルハブ１８の径方向外側に向かって連続する凹部２０ａが形成されている。このため、ハブボルト４０を抜き取るまたは挿入する際のスペースを広く確保することができる。

ステータ２８において、磁界コイル２８ｂが巻回されている鉄心２８ａのティースは、モータハウジング２０の凹部２０ａに対向した部分が短くなっている。このため、磁界コイル２８ｂをティースに巻回した後もモータハウジング２０の凹部２０ａに干渉しないようになっている。

図４は、モータハウジング２０の凸部２０ｂを含んだ断面図である。アクスルハブ１８に対向する部分であっても、モータハウジング２０にハブボルト４０と対向する位置からアクスルハブ１８の径方向外側に向かってくぼんだ部分は形成されておらず、モータハウジング２０の凹部２０ａに対して突出する凸部２０ｂが形成されている。

ステータ２８において、磁界コイル２８ｂが巻回されている鉄心２８ａのティースは、モータハウジング２０の凸部２０ｂに対向した部分が、前述のモータハウジング２０の凹部２０ａに対向した部分よりも長くなっている。これにより、モータハウジング２０内のスペースを有効に利用して、より多く磁界コイル２８ｂをティースに巻回することができ、モータの高トルクを実現することができる。

本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。以下、そうした例を挙げる。

上述のモータハウジング２０の凹部２０ａは、１箇所でもよい。またステータ２８は、この１箇所のモータハウジング２０の凹部２０ａに対向する部分に凹部が設けられてもよい。これにより、より多く磁界コイル２８ｂをティースに巻回することができ、モータの高トルクを実現することができる。

また、モータハウジング２０の凹部２０ａは、磁界コイル２８ｂの数をｐ、モータハウジング２０の凹部２０ａの数をｑとした場合にｐ／ｑ＝ｎ（ｎは１及びｐ以外の自然数）の関係が成立する数として、アクスルハブ１８の回転方向に均等間隔に設けてもよい。例えば、磁界コイル２８ｂが上述のように１６箇所ある場合、２箇所または４箇所のモータハウジング２０の凹部２０ａをアクスルハブ１８の回転方向に均等間隔に設けてもよい。また、ステータ２８は、このような位置に設けられたモータハウジング２０の凹部２０ａに対向する部分に凹部が設けられてもよい。これにより、磁界コイル２８ｂを巻回する鉄心２８ａのティースの長さを複数箇所短くすることで、容易にステータ２８にモータハウジング２０の凹部２０ａと対向する部分に凹部を設けることができ、また、車輪に均等なトルクを与えることができる。

上述の磁界コイル２８ｂが巻回されている鉄心２８ａのティースは、モータハウジング２０の凸部２０ｂに対向した部分も、モータハウジング２０の凹部２０ａに対向した部分と同じ長さにしてもよい。これにより、鉄心２８ａのコストを低減することができる。

実施形態にかかる車輪構造の構成を示す図である。 インホイールモータにおけるモータハウジングの外観を示した図である。 モータハウジングの凹部を含んだ断面図である。 モータハウジングの凸部を含んだ断面図である。

符号の説明

１０ 車輪、 １２ ディスクホイール、 １８ アクスルハブ、 ２０ モータハウジング、 ２０ａ 凹部、 ２０ｂ 凸部、 ２２ ホイールベアリング、 ２４ 駆動軸、 ２６ ロータ、 ２６ａ 永久磁石、 ２６ｂ ロータハウジング、 ２８ ステータ、 ２８ａ 鉄心、 ２８ｂ 磁界コイル、 ４０ ハブボルト、 ４２ ハブナット、 ６０ モータ、 １００ インホイールモータ。

Claims (4)

1. 貫通孔を有し、車両幅方向内側から前記貫通孔に挿通される締結手段によりディスクホイールを固定するアクスルハブと、
   前記アクスルハブの車両幅方向内側に配設され、前記アクスルハブに駆動力を伝達するモータと、
   前記モータを覆うモータハウジングと、を備え、
   前記モータハウジングは、前記アクスルハブと対向する部分の少なくとも一部に、前記締結手段と対向する位置から前記アクスルハブの径方向外側に向かって連続する凹部が設けられたことを特徴とする駆動装置。
2. 前記モータは、前記モータハウジングに固定されたステータと、該ステータの径方向内側に回転可能に設けられたロータとを備え、
   前記ステータは、前記モータハウジングの凹部と対向する部分に凹部が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記モータハウジングの凹部および前記ステータの凹部は、前記アクスルハブの回転方向に均等間隔で複数設けられたことを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
4. ディスクホイールと、
   貫通孔を有するアクスルハブと、
   車両幅方向内側から前記貫通孔に挿通され、前記ディスクホイールと前記アクスルハブを固定する締結手段と、
   前記アクスルハブの車両幅方向内側に配設され、前記アクスルハブに駆動力を伝達するモータと、
   前記モータを覆うモータハウジングと、を備え、
   前記モータハウジングは、前記アクスルハブと対向する部分の少なくとも一部に、前記締結手段と対向する位置から前記アクスルハブの径方向外側に向かって連続する凹部が設けられたことを特徴とする車輪構造。

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