JP2009083658A - インホイールモータ駆動自動車の車体構造 - Google Patents
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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
【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。
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。
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。
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
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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JP2007255954A JP2009083658A (ja) | 2007-09-28 | 2007-09-28 | インホイールモータ駆動自動車の車体構造 |
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