JP2009083658A - インホイールモータ駆動自動車の車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車体の側面に沿って流れる走行風を効率的使ってインホイールモータを冷却する。
【解決手段】車体本体30の後部には、車幅方向外方にアーチ状に延びて後輪8を包囲する後輪ホイールハウス40を有している。左右の後輪ホイールハウス40L,40Rとこれに対面する車体本体30の左右の滑らかに車体前後方向に連続する側面30aとの間に、車体前後方向に延びて前端及び後端が開放された側部導風通路４２が形成されている。この側部導風通路４２は、インホイールモータと重複する高さを有し、そして、このインホイールモータのケーシング11は側部導風通路４２に露出している。
【選択図】図9

Description

本発明は、インホイールモータ駆動自動車の車体構造に関する。

車両の駆動システムとして、ホイールにモータを内蔵したインホイールモータ駆動システムが知られている。インホイールモータ駆動式自動車は、ドライブシャフトやトランスミッションなどの駆動系部品を介さずに各駆動輪の駆動力を独立して制御できるという利点があり且つ駆動源がホイール内に収容されているため車両のレイアウトや車体設計の自由度が高まるという利点を備えている。このことから、インホイールモータ駆動式自動車の開発が進められている。

インホイールモータの種類として、定置したモータステータの外周側に、回転するモータロータを配設したアウターロータ型と、モータロータをモータステータの内周側に配設したインナーロータ型とが知られている（特許文献１）。

特許文献２は、インホイールモータの冷却に関して、車体の底部に設けられるアンダーカバーに上方に向けて突出する凸部を形成し、この凸部によって形成されるエア誘導路によって、車両走行時に車体の底部に沿って流れる走行風の一部をインホイールモータに差し向けることによりインホイールモータを空冷することを提案している。

特許文献３は、インホイールモータに冷却フィンを設け、タイヤの車幅方向内側を通過する走行風で冷却フィンから熱を奪ってインホイールモータを冷やすことを提案している。

特開２００４−１１５０１４号公報 特開２００５−１９９８２８号公報 特開２００５−３３５６２３号公報

本発明の目的は、車体の側面に沿って流れる走行風を効率的使ってインホイールモータを冷却することのできる、インホイールモータ駆動自動車の車体構造を提供することにある。

上記の技術的課題は、本発明によれば、
インホイールモータによって後輪を駆動するインホイールモータ駆動自動車の車体構造であって、
前記インホイールモータ駆動自動車の車体本体から車幅方向外方にアーチ状に延びて前記後輪を包囲する後輪ホイールハウスを有し、
該後輪ホイールハウスと、その車幅方向内方に位置する前記車体本体との間に、前後に開放した側部導風通路が形成され、
該側部導風通路が前記インホイールモータと重複する高さ寸法を有し、該側部導風通路を流れる走行風によって前記インホイールモータが冷却されることを特徴とするインホイールモータ駆動自動車の車体構造を提供することにより達成される。

すなわち、本発明によれば、後輪ホイールハウスを車体本体から車幅方向外方にアーチ状に延長して設けて、これにより車体本体の側方に、後輪ホイールハウスと協働して側部導風通路を形成し、この側部導風通路の高さをインホイールモータと重複するように設定することで、側部導風通路を流れる走行風を使ってインホイールモータを空冷することができる。このインホイールモータの空冷は、インホイールモータのケーシングに冷却フィンを設けることで効率的に行うことができる。

また、前記側部導風通路の車幅方向内方側の壁を構成する前記車体本体の側面が滑らかに連続した面で構成され、該側部導風通路は、その入口から車体後端の出口に向けて車幅方向内方側に徐々に変位した平面視で傾斜した通路形状にするために、前記車体本体の両側面の間隔を狭めることにより、車体本体の後端面の面積を小さくすることができ、車体本体の後端面の後方に生成される気流の乱れの発生を抑制することができるため、自動車の空気抵抗係数（Ｃｄ値）を小さくすることができる。

また、後輪ホイールハウスの車幅方向外端から垂下するフェアリングによって後輪の外側面の大部分を覆うことで、側部導風通路を通過する走行風の一部が後輪を通じて車幅方向外方に噴き出し、これが原因で走行している車両の回りの気流の流れを乱すのを抑えることができ、これによっても自動車の空気抵抗係数（Ｃｄ値）を小さくすることができる。

以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。

図１は、実施例の自動車の平面図である。図示の自動車１は後輪駆動形式の電気自動車である。車体前部のエンジンルーム２には、その前端にラジエータ３が配設されている。ラジエータ３は、下端を後方に上端を前方に前倒しにした前傾姿勢で搭載されている。

エンジンルーム２には、ラジエータ３の後方に内燃機関４がその出力軸を車両のセンターライン上にほぼ一致させて搭載されており、この縦置き内燃機関４の後方に且つ隣接して発電機５が搭載されている。発電機５は内燃機関４によって駆動され且つ例えば制動時のエネルギの回生に用いられる。発電機５の後方に且つ隣接して、車両のセンターライン上にほぼ一致させてインバータユニット６が配設されている。発電機５によって生成された電力はエンジンルーム２内に搭載されたバッテリ７に蓄電され、このバッテリ７によって後輪が駆動される。

後輪８は、後に説明するインホイールモータによって駆動される。なお、図中、左右の後輪８や前輪９を識別するのに、右側車輪には「Ｒ」を付記し、左側車輪には「Ｌ」を付記してある。

図２〜図４は、後輪サスペンション機構１０を示す図であり、参照符号１１は後輪８を駆動するインホイールモータのケーシングを示す。このケーシング１１には遊星歯車機構（図示せず）が内蔵されており、インホイールモータの出力は中心軸を通じて行われる。すなわち、この実施例ではインナーロータ型のインホイールモータが採用されているが、アウターロータ型であってもよい。

後輪サスペンション機構１０は、車幅方向外方に向けて先細り形状のＡ型アッパアーム１２と、平面視略矩形の外形輪郭を有するロアアーム１３とを有し、これらアッパアーム１２及びロアアーム１３はダブルウイッシュボーン形式のサスペンション機構のラテラルリンクを実質的に構成する。したがってＡ型アッパアーム１２を２本のリンク部材で構成してもよく及び／又はロアアーム１３を２本のリンク部材で構成してもよい。また、所望により後輪８の回動変位を規制するトーコントロールリンク（図示せず）を追加してマルチリンク式サスペンションにしてもよい。

ケーシング１１には、上方に延出するタワー１５の下端が固設され、このタワー１５の上端にＡ型アッパアーム１２の外端が上下に揺動可能に軸支されている。Ａ型アッパアーム１２は、その車幅方向中間部分が車体構成部材１６（図２、図４）に上下に揺動可能に軸支されている。このＡ型アッパアーム１２の車体側揺動軸線を図２に参照符号１７で示してあり、Ａ型アッパアーム１２の車体側揺動軸線１７は車体前後方向に延びている。

Ａ型アッパアーム１２の車幅方向内端には、車体前後方向離間し且つ起立して配設された前後の２本のショックアブソーバ１８、１９の上端が回動可能に連結されている。

インホイールモータのケーシング１１には、車体前方及び後方に向けて一対のブラケット２０が突設されている。なお、図２及び図３は作図上の理由から車体後方に向けて突出したブラケット２０だけが現れており、ケーシング１１から前方に向けて突設したブラケット２０は現れていない。

平面視矩形の外形輪郭を備えたロアアーム１３は、その車体前後方向に離間した２つ外端部分が上記ブラケット２０にインホイールモータ側支軸２１（図２、図３）によって上下に揺動可能に支持されており、このインホイールモータ側支軸２１は車体前後方向に延びている。

ロアアーム１３の車体前後方向に離間した２つの内端部分が車体構成部材１６（図２、図４）に上下に揺動可能に軸支されている。このロアアーム１３の車体側揺動軸線を図２に参照符号２２で示してあり、ロアアーム１３の車体側揺動軸線２２は車体前後方向に延びている。このロアアーム１３に対して、上述した前後のショックアブソーバ１８、１９の下端が、ロアアーム１３の車幅方向長さの中間部分に軸支されている。

後輪サスペンション機構１０に含まれるコイルスプリングは図示を省略してあり、このコイルスプリングは前後ショックアブソーバ１８、１９の回りに夫々配設してもよく、或いはアッパアーム１２とロアアーム１３との間においてショックアブソーバ１８、１９とは別の部位に配設してもよい。

インホイールモータのケーシング１１には、図２、図３に見られるように、その外周面に冷却フィン２５が設けられており、この冷却フィン２５を使ってケーシング１１内の熱が外部に積極的に放出される。勿論、ケーシング１１の内壁面にも冷却フィン２５を設けてもよい。

図５は、図１の自動車１の側面図である。この図５を参照して、自動車１の車体本体３０は、操舵輪である前輪９を包囲する大きなオーバーフェンダ３１を有している。なお、前輪９のサスペンション機構３２は図１に概要を示すようにマルチリング式が採用されている。

左右のフロントオーバーフェンダ３１を含む車体本体３０の後部は、図１に破線で示すように、平面視したときに後方に向かうに従って先細りの形状を有している。すなわち、車体本体３０の後部の左右の側面３０ａ、３０ａの間隔が、車体後端に向かうに従って小さくなるように設計されており、これに伴って車室３３の後部も平面視したときに後方に向かうに従って先細りの形状を有している。

車室３３には最大で３人乗車可能である。すなわち、車室３３には３つの独立したシートが配設されており、この３つの座席は、２つの前席シート３４と、一つの後席シート３５とで構成され、この単一の後席シート３５は左右の前席シート３４Ｌ、３４Ｒの中間部分の後方に設けられている。車室３３の後方且つ隣接して燃料タンク３６が配設されている。

車体本体３０は、エンジンルーム２の後端から平面視で後方に向かうに従って先細りの形状を有しているだけでなく、車体本体３０を側面視したときに、車体本体３０の上面３０ｂの後部は、車体後方に向かうに従って滑らかに低位となるように設計され、後に説明する左右の後輪ホイールハウス４０の合流部分４０ｂに合流している（図５）。そして、車体本体３０の後部における側面視及び平面視で後方に向かって先細りの形状は、車体本体３０の後端部まで連続している。

車体本体３０の後部には、車幅方向外方にアーチ状に延びて後輪８を包囲する後輪ホイールハウス４０を有し、この後輪ホイールハウス４０の車幅方向外端には、この外端から垂下して後輪８の外側面の大部分を覆うフェアリング４０ｃが設けられている。以下の説明において、必要に応じて、左側の後輪ホイールハウス４０には「Ｌ」を付記し、右側の後輪ホイールハウス４０には「Ｒ」を付記して、左右の後輪ホイールハウスを識別する。

後輪ホイールハウス４０は、車体本体３０の左右の側面３０ａの後部を構成するリアサイドパネル４１の前部において、その上部から車幅方向外方に延出した後に下方且つ後方に向けて延びており、後輪８に対応する部位は、図５から最も良く分かるように、後輪８の車幅方向外方の側面のほぼ全領域を覆うフェアリング４０ｃを有している。そして、左右の後輪ホイールハウス４０Ｌ、４０Ｒの後端縁４０ａは、平面視したときに図１から分かるように、車体本体３０の後端面３０ｃの位置する部位が後方に向けて凸となる弧状の形状を有し、また、後方から見たときに図６から分かるように、車体本体３０の後端面３０ｃの部分を底部としてその車幅方向外方に向かうに従って***した形状を有している。すなわち、図６から分かるように、車室３３の後方の上面は左右の後輪ホイールハウス４０Ｌ、４０Ｒの合流部分４０ｂで構成され、この合流部分４０ｂの車幅方向中央部分は、後端縁４０ｂに向かうに従って低位となり、これにより合流部分４０ｂの後端部は後方に向かうに従って滑らかに大きく湾曲して車幅方向両側を***させた波形の形状を有している。

車体本体３０は、上述したように、左右の側面３０ａ、３０ａの間隔が、エンジンルーム２の後端から後方に向かうに従って小さくなる、後方に向けて先細りの形状を有しているが、このことに加えて、車体本体３０の底面３０ｄは、エンジンルーム２の後端から後方に向かうに従って徐々に高位となる傾斜面で構成されている。このような後方に向かうに従って徐々に高位となる底面３０ｄは、特にインホイールモータを採用して後輪を駆動することによる車体構造の自由度によって実現できるものである。例えばエンジン出力により後輪を駆動する自動車ではドライブシャフトやデフユニットが存在するため底面３０ｄを尻上がりに設計することは、一般的な車両で不可能である。

また、上述したように、車室３３の後方の上面を構成する左右の後輪ホイールハウス４０Ｌ、４０Ｒの合流部分４０ｂにおいて、この合流部分４０ｂの車幅方向中央部分が、後端縁４０ｂに向かうに従って滑らかに低位となる形状を有している。このような車体本体３０の形状を採用することにより、車体本体３０の後端面３０ｃの面積を、従来に見られない程小さくすることができる。なお、この後端面３０ｃの周囲の境界領域は角の無いラウンドした形状にするのがよく、また、後端面３０ｃも後方に向けて凸のラウンドした面で構成するのがよい。

なお、自動車１は、左右一対のサイドドア５０を有し、この左右のサイドドア５０は、前端を中心に上下に揺動可能なガルウイング形式のドア開閉機構を有し、サイドドア５０の後端を上方に変位させることでサイドドア５０を開けることができる。図５に車体本体３０の車体前後方向中央部分に３本の太いライン５１〜５３を描いてあるが、この３本の太いライン５１〜５３は、車体本体３０の中央部分の外形形状を示すものであり、この３本の太いライン５１〜５３から分かるように、ライン５１〜５３の上端部つまり車体本体３０の上端部（ウエストライン近傍）は、外方の***した形状を有し、その下部（ライン５１〜５３の上下方向中央部分）は略垂直面で構成され、車体本体３０の下端部（ライン５１〜５３の下端部）は外方に***した形状を有している。

図６は、自動車１の側部を前方から後方に向けて見た図である。この図６から最も良く分かるように、自動車１の車体本体３０の後部に左右の後輪ホイールハウス４０Ｌ、４０Ｒを設けることにより、左右の後輪ホイールハウス４０Ｌ、４０Ｒとこれに対面する車体本体３０の左右の滑らかに車体前後方向に連続する側面３０ａとの間に、車体前後方向に延びて前端及び後端が開放された側部導風通路４２が形成されている。この側部導風通路４２は、インホイールモータと重複する高さを有し、そして、このインホイールモータのケーシング１１は側部導風通路４２に露出している（図６）。このことから、側部導風通路４２を通過する走行風によってインホイールモータを空冷することができる。また、この空冷効果は、インホイールモータのケーシング１１に設けた冷却フィン２５によって促進することができる。

また、後輪８の外側面がフェアリング４０ｃによって覆われているため、側部導風通路４２を通過する走行風の一部が後輪８を通って車幅方向外方に噴き出して、これが原因で自動車１の回りの気流の流れを乱すのを抑えることができる。

側部導風通路４２は、図１から最も良く分かるように、この側部導風通路４２の車幅方向内方側の側面を構成する車体本体３０が後端に向かうに従って滑らかに先細りになっていることから、側部導風通路４２を平面視したときに、その入口から出口に向けて拡開した形状を有している。また、この側部導風通路４２は、正面視又は背面視したときに、図６や図７から良く分かるように下方に向けて開放した逆Ｕ字形の形状を有している。

後輪ホイールハウス４０と車体本体３０との間に形成される側部導風通路４２は、図７から最も良く分かるように、前後に開放しているが、後輪サスペンション機構１０の一部を構成するショックアブソーバ１８、１９は、これをＡ型アッパアーム１２及びロアアーム１３の基端部に設置してあるため、これら前後のショックアブソーバ１８、１９を車体本体３０の内部に搭載することができる。これにより、側部導風通路４２にショックアブソーバ１８、１９が存在しない状態を作ることができ、側部導風通路４２を通過する走行風に対してショックアブソーバ１８、１９が抵抗になるのを防止することができる。

また、ショックアブソーバ１８、１９の配置に関連して、前後のショックアブソーバ１８、１９の上端を後輪サスペンション機構１０のアッパアーム１２の車幅方向内端部に連結してあるため、このアッパアーム１２も左右の後輪ホイールハウス４０Ｌ、４０Ｒの中に収容することができる。そして、これにより側部導風通路４２にアッパアーム１２が存在しない状態を作ることができるため、側部導風通路４２を通過する走行風に対してアッパアーム１２が抵抗になるのを防止することができる。

すなわち、側部導風通路４２は、ロアアーム１３の基端部分つまり前後のショックアブソーバ１８、１９の下端が連結される部位と後輪８と間の幅寸法を有し、そしてＡ型アッパアーム１２の近傍まで高さ寸法を有しており、これにより、側部導風通路４２にアッパアーム１２やショックアブソーバ１８、１９が存在しない状態を作って、アッパアーム１２やショックアブソーバ１８、１９が抵抗になるのを防止するようにしてある。

また、この側部導風通路４２の後方開口は、前進走行しているときに自動車１の後方に発生する負圧領域に臨んで開放しているため、側部導風通路４２を通過する走行風は効率良く後方に吹き抜けるため（図９)、側部導風通路４２の後方に気流の乱れが発生するのを低減することができる。

また、自動車１の車体本体３０の後部は、その両側面３０ａ、３０ａの間隔が後方に向かうに従って小さくなり、そして、各両側面３０ａの外側に後輪ホイールハウス４０を設けて上述した側部導風通路４２を作るようにしてあるため、この車体前後方向に延びる側部導風通路４２は、前輪９側の入口から車体後端の出口に向けて車幅方向内方側に徐々に変位する平面視で傾斜した通路となっており、これにより自動車１の側面３０ａに沿って流れる走行風が側面３０ａから剥離して気流の乱れを作るのを抑制できる。加えて、自動車１の車体本体３０の後部は後方に向けて横断面積が徐々に小さくなる先細りの形状を有し、特に、車体本体３０の底面３０ｄが後方に向かうに従って高位となる傾斜面で構成されているため、車体本体３０の後端面３０ｃの面積を今までにない程小さくすることができ、これにより後端面３０ｃの後方にできる気流の乱れを低減することができ（図８）、また、車体本体３０の各面から気流が剥がれる位置における断面積を小さくすることができる。このようなことにより、自動車１のＣｄ値（空気抵抗係数）を小さくすることができる。

実施例のインホイールモータ駆動自動車の概略平面図である。 左後輪に組み込んだインホイールモータ及びこれに関連した後輪サスペンション機構を車体斜め後方から見た図である。 左後輪に組み込んだインホイールモータ及びこれに関連した後輪サスペンション機構を抽出して車体斜め後方から見た図である。 右後輪及びこれに関連した後輪サスペンション機構を車体斜め後方から見た図である。 実施例のインホイールモータ駆動自動車の概略側面図である。 実施例のインホイールモータ駆動自動車を後方から見た図である。 車体本体からアーチ状に延びる後輪ホイールハウス及びこの後輪ホイールハウスの上端から下方に垂下して後輪の外側面を覆うフェアリングによって形成される側部導風通路を斜め前方から見た図である。 実施例のインホイールモータ駆動自動車の回りの走行風を説明するための側面図である。 実施例のインホイールモータ駆動自動車の回りの走行風を説明するための平面図である。

符号の説明

１ 自動車
４ 内燃機関
５ 発電機
６ インバータユニット
７ バッテリ
８ 後輪
９ 前輪
１０ 後輪サスペンション機構
１１ インホイールモータのケーシング
１２ Ａ型アッパアーム
１３ ロアアーム
１８ 前側ショックアブソーバ
１９ 後側ショックアブソーバ
２５ インホイールモータのケーシングに設けた冷却フィン
３０ 車体本体
３０ａ 車体本体の側面
３０ｂ 車体本体の上面
３０ｃ 車体本体の後端面
３０ｄ 車体本体の底面
４０ 後輪ホイールハウス
４０ａ 後輪ホイールハウスの後端面
４０ｂ 左右の後輪ホイールハウスの合流部分
４０ｃ フェアリング
４２ 側部導風通路

Claims (6)

1. インホイールモータによって後輪を駆動するインホイールモータ駆動自動車の車体構造であって、
   前記インホイールモータ駆動自動車の車体本体から車幅方向外方にアーチ状に延びて前記後輪を包囲する後輪ホイールハウスを有し、
   該後輪ホイールハウスと、その車幅方向内方に位置する前記車体本体との間に、前後に開放した側部導風通路が形成され、
   該側部導風通路が前記インホイールモータと重複する高さ寸法を有し、該側部導風通路を流れる走行風によって前記インホイールモータが冷却されることを特徴とするインホイールモータ駆動自動車の車体構造。
2. 前記側部導風通路の車幅方向内方側の壁を構成する前記車体本体の側面が滑らかに連続した面で構成され、該側部導風通路は、その入口から車体後端の出口に向けて車幅方向内方側に徐々に変位した平面視で傾斜した通路形状を有する、請求項１に記載のインホイールモータ駆動自動車の車体構造。
3. 前記インホイールモータのケーシングに冷却フィンが設けられ、該冷却フィンによって前記ケーシング内の熱が外部に放出される、請求項２に記載のインホイールモータ駆動自動車の車体構造。
4. 前記後輪ホイールハウスには、その車幅方向外端から垂下して前記後輪の外側面を覆うフェアリングが設けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のインホイールモータ駆動自動車の車体構造。
5. 前記側部導風通路が、下方に向けて開放した逆Ｕ字形の形状を有し、また、平面視したときに入口から出口に向けて拡開した形状を有する、請求項２に記載のインホイールモータ駆動自動車の車体構造。
6. 前記車体本体の後部の上面が後方に向かうに従って徐々に低位となって前記車体本体の後端面に連なっている、請求項５に記載のインホイールモータ駆動自動車の車体構造。

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