JP3991962B2 - インホイールモータ - Google Patents

Description

この発明は、インホイールモータに関し、特に、モータを効率的に冷却可能なインホイールモータに関するものである。

従来のインホイールモータは、モータと、オイルポンプと、ケースと、ホイールディスクとを備える。ケースは、モータ室とポンプ室とからなる。モータは、ケースのモータ室に収納され、オイルポンプは、ケースのポンプ室に収納される。

モータおよびオイルポンプを収納したケースは、ホイールディスクに対向して配置される。そして、オイルポンプは、油溜に溜められた油を循環してモータのステータコイルを冷却する（特許文献１）。

このように、従来のインホイールモータにおいては、循環油によってモータを冷却する。
特開平５−３３８４４６号公報

しかし、特許文献１に開示された冷却方法では、オイルポンプと反対側のステータコイルの冷却が不足す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、オイルポンプと反対側のコイルエンドを効率的に冷却可能なインホイールモータを提供することである。

この発明によれば、インホイールモータは、モータと、回転軸と、オイルポンプと、オイル圧送構造とを備える。モータは、ステータコイルを含む。回転軸は、モータの出力トルクにより回転する。オイルポンプは、回転軸の一方端に設けられる。オイル圧送構造は、モータの作動に応じて、ステータコイルのコイルエンドのうち回転軸の他方端側に設けられたコイルエンドへオイルポンプからのオイルを圧送する。

好ましくは、オイル圧送構造は、ネジ溝と、ケース部材とを含む。ネジ溝は、モータのロータシャフトに形成される。ケース部材は、ネジ溝に対向して設けられる。

好ましくは、ケース部材は、回転軸の他方端側に設けられたコイルエンドへのオイルの供給を促進する傾斜部を含む。

この発明によるインホイールモータにおいては、モータが作動すると、オイル圧送構造は、オイルポンプからのオイルをオイルポンプと反対側のコイルエンドへ圧送する。

したがって、この発明によれば、オイルポンプと反対側のコイルエンドを効率的に冷却できる。

また、この発明においては、オイル圧送構造は、ロータシャフトに形成されたネジ溝と、ネジ溝に対向して設けられたケース部材とからなる。そして、モータが作動すると、すなわち、ロータシャフトが回転すると、ネジ溝とケース部材との間に供給されたオイルは、ネジ溝のスクリュー作用によりオイルポンプと反対側のコイルエンドへ供給される。

したがって、簡単な構造によりオイルポンプと反対側のコイルエンドへオイルを効率的に供給できる。

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インホイールモータを備えた電動輪の概略断面図である。図１を参照して、電動輪１００は、ホイールディスク１０と、ハブ２０と、ケース３０，３１と、ブレーキロータ４０と、ブレーキキャリパ５０と、モータ６０と、ベアリング７３〜７６と、プラネタリギア８０と、オイルポンプ９０と、シャフト１１０と、オイル通路１３０と、タイヤ１４０とを備える。

なお、電動輪１００は、アッパーアームおよびロアアーム（図示せず）によって自動車本体のフレームに懸架される。

ホイールディスク１０は、略カップ型形状を有し、低部１０Ａと筒状部１０Ｂとからなる。そして、ホイールディスク１０は、ハブ２０、ケース３０，３１、ブレーキロータ４０、ブレーキキャリパ５０、モータ６０、ベアリング７３〜７６、プラネタリギア８０、オイルポンプ９０、シャフト１１０、およびオイル通路１３０を収納する。ホイールディスク１０は、低部１０Ａをネジ１，２によってハブ２０に締結することによりハブ２０と連結される。ハブ２０は、シャフト１１０にスプライン嵌合される。そして、シャフト１１０にスプライン嵌合されたハブ２０は、グリス潤滑７１，７２によってスムーズに回転する。

ブレーキロータ４０は、内周端がネジ３，４によってハブ２０に固定され、外周端がブレーキキャリパ５０内を通過するように配置される。ブレーキキャリパ５０は、ブレーキピストン５１と、ブレーキパッド５２，５３とを含む。ブレーキパッド５２，５３は、ブレーキロータ４０の外周端を挟み込む。

開口部５０Ａからブレーキオイルが供給されると、ブレーキピストン５１は、紙面右側へ移動し、ブレーキパッド５２を紙面右側へ押す。ブレーキパッド５２がブレーキピストン５１によって紙面右側へ移動すると、それに応答してブレーキパッド５３が紙面左側へ移動する。これにより、ブレーキパッド５２，５３は、ブレーキロータ４０の外周端を挟み込み、電動輪１００にブレーキがかけられる。

ハブ２０の紙面左側には、ケース３０，３１が配置される。そして、ケース３０は、ネジ５によってケース３１と連結される。ケース３０，３１は、モータ６０を収納する。

モータ６０は、ステータコア６１と、ステータコイル６２と、ロータ６３と、ロータシャフト６４とを含む。ステータコア６１は、ケース３１に固定される。ステータコイル６２は、ステータコア６１に巻回される。モータ６０が三相モータである場合、ステータコイル６２は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルからなる。

ステータコイル６２は、コイルエンド６２Ａ，６２Ｂを有する。コイルエンド６２Ａは、オイルポンプ９０側に配置され、コイルエンド６２Ｂは、オイルポンプ９０と反対側に配置される。

ロータシャフト６４は、ロータ６３を支持する。そして、ロータ６３およびロータシャフト６４は、ステータコア６１およびステータコイル６２の内周側に配置される。

プラネタリギア８０は、サンギア軸８１と、サンギア８２と、ピニオンギア８３と、プラネタリキャリア８４と、リングギア８５とを含む。サンギア軸８１は、モータ６０のロータシャフト６４と連結される。そして、サンギア軸８１は、ベアリング７３，７４により回転自在に支持される。サンギア８２は、サンギア軸８１に連結される。

ピニオンギア８３は、サンギア８２と噛合い、ベアリング７５，７６により回転自在に支持される。プラネタリキャリア８４は、ピニオンギア８３に連結され、シャフト１１０にスプライン嵌合される。リングギア８５は、ケースに固定される。

オイルポンプ９０は、シャフト１１０（回転軸）の一方端に設けられる。シャフト１１０は、上述したようにハブ２０およびプラネタリキャリア８４とスプライン嵌合されるため、ベアリング７６によって回転自在に支持され、グリス潤滑７１，７２によってスムーズに回転する。そして、シャフト１１０は、オイル通路１１１およびオイル孔１１２を内蔵する。

オイル通路１２１は、プラネタリギア８０のピニオンギア８３の内部に設けられる。オイル通路１３０は、一方端がオイルポンプ９０に連結され、他方端がオイル溜１２０に挿入される。

オイルポンプ９０は、オイル溜１２０に溜まったオイルをオイル通路１３０を介して汲み上げ、その汲み上げたオイルをオイル通路１１１へ供給する。

タイヤ１４０は、ホイールディスク１０の筒状部１０Ｂの外縁に固定される。

電動輪１００が搭載された自動車の本体に備えられたスイッチング回路（図示せず）によりステータコイル６２に交流電流が供給されると、ロータ６３が回転し、モータ６０は、所定のトルクを出力する。そして、モータ６０の出力トルクは、サンギア軸８１を介してプラネタリギア８０へ伝達される。プラネタリギア８０は、サンギア軸８１から受けた出力トルクをサンギア８２およびピニオンギア８３によって変更、つまり、変速してプラネタリキャリア８４へ出力する。プラネタリキャリア８４は、プラネタリギア８０の出力トルクをシャフト１１０に伝達し、シャフト１１０は、所定の回転数でハブ２０およびホイールディスク１０を回転する。これにより、電動輪１００は、所定の回転数で回転する。

一方、オイルポンプ９０は、オイル通路１３０を介してオイル溜１２０からオイルを汲み上げ、その汲み上げたオイルをシャフト１１０の内部に設けられたオイル通路１１１へ供給する。

そうすると、オイル通路１１１へ供給されたオイルは、オイル通路１１１を移動中にシャフト１１０の回転により生じた遠心力によってオイル孔１１２から吐出される。そして、オイル通路１２１は、シャフト１１０から吐出されたオイルをプラネタリギア８０に供給し、プラネタリギア８０を潤滑する。また、シャフト１１０から吐出されたオイルは、ステータコイル６２のコイルエンド６２Ａを冷却し、ベアリング７３〜７６を潤滑する。

図２は、図１に示すケース３０，３１、ステータコア６１、ステータコイル６２、ロータ６３およびロータシャフト６４の拡大図である。図２を参照して、シャフト１１０から吐出されたオイルがステータコイル６２のコイルエンド６２Ｂを冷却する機構について説明する。

ケース３０は、低部３０Ａと、側面部３０Ｂと、傾斜部３０Ｃと、結合部３０Ｄとを有する。低部３０Ａは、ロータシャフト６４とシャフト１１０との間にロータシャフト６４およびシャフト１１０と略平行に配置される。

側面部３０Ｂは、ステータコア６１、ステータコイル６２、ロータ６３およびロータシャフト６４のホイールディスク１０側に配置される。そして、側面部３０Ｂは、一方が低部３０Ａに繋がっており、他方が傾斜部３０Ｃに繋がっている。

傾斜部３０Ｃは、コイルエンド６２Ｂのホイールディスク１０側の斜め上方に配置される。そして、傾斜部３０Ｃは、一方が側面部３０Ｂに繋がっており、他方が結合部３０Ｄに繋がっている。傾斜部３０Ｃは、側面部３０Ｂと結合部３０Ｄとの間で斜面を形成する。結合部３０Ｄは、ネジ５によってケース３１に締結される。

このように、ケース３０は、ステータコア６１、ステータコイル６２、ロータ６３およびロータシャフト６４のホイールディスク１０側およびシャフト１１０側を覆う。

ロータシャフト６４は、ケース３０の低部３０Ａに対向する面にネジ溝６４１を有する。そして、ネジ溝６４１とケース３０の低部３０Ａとの間には、狭小な空間部１１が形成される。

ロータ６３およびロータシャフト６４が回転し、上述した機構によりオイルがシャフト１１０から吐出されると、その吐出されたオイルは、ベアリング７３を介して空間部１１に供給され、空間部１１を満たす。

そして、ロータシャフト６４が回転すると、空間部１１に供給されたオイルは、ネジ溝６４１のスクリュー作用により紙面右方向へ移動し、空間部１２へ押し出される。ロータシャフト６４は高速で回転するため、オイルは、矢印６で示すようにコイルエンド６２Ｂの方向へ圧送される。そして、圧送されたオイルは、矢印７で示すようにコイルエンド６２Ｂへ供給され、コイルエンド６２Ｂを冷却する。また、圧送されたオイルは、ケース３０の傾斜部３０Ｃによって矢印８で示すようにはねかえされ、コイルエンド６２Ｂの上部に供給される。

これにより、コイルエンド６２Ｂは、オイルによって効率的に冷却される。

このように、この発明においては、ネジ溝６４１をロータシャフト６４の表面に設け、ロータシャフト６４の回転によるネジ溝６４１のスクリュー作用によりオイルをオイルポンプ９０と反対側のコイルエンド６２Ｂに供給する。

したがって、ロータシャフト６４の表面にネジ溝６４１を形成するという簡単な構造により、オイルポンプ９０と反対側のコイルエンド６２Ｂへオイルを効率的に供給できる。

また、コイルエンド６２Ｂのホイールディスク１０側の斜め上方に傾斜部３０Ｃを設け、ネジ溝６４１のスクリュー作用により圧送されたオイルをコイルエンド６２Ｂの上部に供給する。

ケース３０の側面部３０Ｂと結合部３０Ｄとの間を湾曲構造により作製すると、空間部１１から圧送されたオイルは、湾曲部に溜まり易いが、側面部３０Ｂと結合部３０Ｄとの間を傾斜部３０Ｃにより作製することにより、空間部１１から圧送されたオイルをコイルエンド６２Ｂの方向へはねかえすことができ、コイルエンド６２Ｂの上部へのオイルの供給を促進できる。

上述したように、オイルポンプ９０側のコイルエンド６２Ａは、シャフト１１０から吐出されたオイルにより冷却されるので、ネジ溝６４１のスクリュー作用を用いてオイルをオイルポンプ９０と反対側のコイルエンド６２Ｂへ圧送することによりステータコイル６２の両側のコイルエンド６２Ａ，６２Ｂを効率的に冷却できる。

なお、上記においては、ネジ溝をロータシャフト６４に設けると説明したが、この発明においては、これに限らず、ネジ溝をケース３０の低部３０Ａに設けてもよい。また、ネジ溝をロータシャフト６４およびケース３０の低部３０Ａの両方に設けてもよい。

また、ホイールディスク１０、ハブ２０、ケース３０，３１、モータ６０、ベアリング７３〜７６、プラネタリギア８０、オイルポンプ９０、シャフト１１０、オイル溜１２０およびオイル通路１３０は、この発明による「インホイールモータ」を構成する。

さらに、ケース３０の低部３０Ａおよびネジ溝６４１は、「オイル圧送構造」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、冷却効率の良いインホイールモータに適用される。

この発明の実施の形態によるインホイールモータを備えた電動輪の概略断面図である。 図１に示すケース、ステータコア、ステータコイル、ロータおよびロータシャフトの拡大図である。

符号の説明

１〜５ ネジ、６〜８ 矢印、１０ ホイールディスク、１０Ａ 低部、１０Ｂ 筒状部、２０ ハブ、３０，３１ ケース、３０Ａ 低部、３０Ｂ 側面部、３０Ｃ 傾斜部、３０Ｄ 結合部、４０ ブレーキロータ、５０ ブレーキキャリパ、５０Ａ 開口部、５１ ブレーキピストン、５２，５３ ブレーキパッド、６０ モータ、６１ ステータコア、６２ ステータコイル、６２Ａ，６２Ｂ コイルエンド、６３ ロータ、６４ ロータシャフト、７１，７２ グリス潤滑、７３〜７６ ベアリング、８０ プラネタリギア、８１ サンギア軸、８２ サンギア、８３ ピニオンギア、８４ プラネタリキャリア、８５ リングギア、９０ オイルポンプ、１００ 電動輪、１１０ シャフト、１１１，１２１，１３０ オイル通路、１１２ オイル孔、１２０ オイル溜、１４０ タイヤ。

Claims (5)

1. ロータおよびステータコイルを含むモータと、
   前記モータの出力トルクにより回転する回転軸と、
   前記回転軸の一方端に設けられたオイルポンプと、
   前記モータの作動に応じて、前記ステータコイルのコイルエンドのうち前記回転軸の他方端側に設けられたコイルエンドへ前記オイルポンプからのオイルを圧送するためのオイル圧送構造とを備え、
   前記ロータは、ロータシャフトおよび前記出力軸の間に中空部を有するような中空構造を有し、かつ、前記ロータシャフトを支持するためのベアリングは、前記中空部において、前記モータのケース部材の内周側の面に取り付けられ、
   前記オイル圧送構造は、前記ケース部材および前記ロータシャフトの間に形成された空間部に前記ベアリングを介して前記オイルポンプからのオイルを受け、かつ、前記モータの作動に応じて該空間部に供給されたオイルを前記コイルエンドへ向けて圧送するように構成される、インホイールモータ。
2. 前記オイル圧送構造は、前記ロータシャフトおよび前記ケース部材の少なくとも一方において、前記空間部を形成する部位に形成されたネジ溝を含む、請求項１に記載のインホイールモータ。
3. 前記ケース部材は、前記他方端側に設けられたコイルエンドへの前記オイルの供給を促進する傾斜部を含む、請求項１または２に記載のインホイールモータ。
4. 前記出力軸に嵌合されたハブと、
   前記ハブを円滑に回転させるための潤滑機構とをさらに備え、
   前記潤滑機構は、前記中空部において、前記ケース部材の内周側の面に取り付けられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載のインホイールモータ。
5. 前記オイルポンプからのオイルは、前記出力軸に内蔵されたオイル通路およびオイル孔を通過して前記ベアリングへ向けて吐出される、請求項１〜３のいずれか１項に記載のインホイールモータ。

Images