JP4689949B2

JP4689949B2 - インホイールモータ

Info

Publication number: JP4689949B2
Application number: JP2003313005A
Authority: JP
Inventors: 良治水谷; 裕基戸嶋
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 2003-09-04
Filing date: 2003-09-04
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2023-09-04
Also published as: JP2005081871A

Description

この発明は、インホイールモータに関し、特に、コンパクト化が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、減速機と、ブレーキとを備える。モータ、減速機およびブレーキは、車両の内側から外側へ向かって、モータ、減速機およびブレーキの順に配置される（特許文献１）。
特開平９−１０９６９６号公報

しかし、従来のインホイールモータのように、車両の内側から外側へ向かって、モータ、減速機およびブレーキの順で配置すると、ホイール軸の軸方向に大型化し、径方向に無駄な空間が多くなる。その結果、コンパクト化が困難であるという問題があった。

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、コンパクト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、車両の内側から外側へ向けて、モータ、減速機およびブレーキが順次配置されたインホイールモータであって、ブレーキは、減速機の外径側に設けられるインホイールモータである。

好ましくは、モータは、サスペンションにより車体に支持される。

好ましくは、サスペンションは、１対のアームを含む。そして、モータは、モータに対して上下に設けられた１対のアームにボールジョイントを介して連結され、さらに、１対のアームを介して車体に支持される。

この発明によるインホイールモータにおいては、モータ、減速機およびブレーキは、車両の内側から外側へ向けて、モータ、減速機、ブレーキの順に配置される。そして、ブレーキは、一部が減速機に重なるように減速機の外径側に配置される。

したがって、この発明によれば、インホイールモータの回転軸方向のサイズを小さくでき、径方向の空間を有効利用できる。その結果、インホイールモータをコンパクト化できる。

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３０〜３２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、オイル通路１１０〜１１２と、タイヤ１２０と、アッパーアーム１３０と、ロアアーム１４０とを備える。

なお、ホイールディスク１０、ハブ２０、ケース３０〜３２、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７１〜７６、プラネタリギア８０、オイルポンプ９０、およびオイル通路１１０〜１１２は、この発明による「インホイールモータ」を構成する。

ホイールディスク１０は、ディスク部１０Ａとリム部１０Ｂとからなる。ハブ２０は、ホイールディスク１０の内周側に配置される。ホイールディスク１０は、ディスク部１０Ａがネジ１，２によってハブ２０の外周端に締結されることによりハブ２０と連結される。これにより、ホイールディスク１０およびハブ２０は、略カップ型形状を有し、ケース３０〜３２、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、およびオイル通路１１０〜１１２を収納する。ハブ２０の内周端は、後述するプラネタリギア８０のプラネタリキャリア８４にスプライン嵌合される。

ブレーキロータ４０は、内周端がネジ１，２によってホイールディスク１０およびハブ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、プラネタリギア８０の外周に配置される。そして、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。

図示省略した開口部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３０〜３２が配置される。ケース３０は、ネジ３，４によってケース３１と連結される。そして、ケース３０は、プラネタリキャリア８４とスプライン嵌合しているハブ２０の内周端との間でグリス７１，７２を保持する。ケース３２は、ネジ５によってケース３１と連結される。そして、ケース３０〜３２は、モータ６０、プラネタリギア８０、オイルポンプ９０およびオイル通路１１０〜１１２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。ロータ６３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（「減速機」とも言う。以下同じ。）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、ピン８６とを含む。サンギア軸８１は、モータ６０のロータ６３と連結される。そして、ロータ６３と連結されたサンギア軸８１は、ベアリング７４により回転自在に支持される。また、サンギア軸８１は、オイル通路１１１とスプライン嵌合される。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およびハブ２０に連結される。リングギア８５は、ケース３１に固定される。ピニオンギア８３は、ベアリング７６を介してピン８６に支持される。そして、ピン８６は、サンギア８２の周りを公転するようにベアリング７３により支持される。

オイルポンプ９０は、ホイールディスク１０と反対側に設けられる。オイルポンプ９０は、オイル溜７０からオイルを汲み上げ、その汲み上げたオイルをオイル通路１１０へ供給する。

オイル通路１１０は、オイルポンプ９０からのオイルをオイル通路１１１に供給する。オイル通路１１１は、径方向に向けて配置されたオイル孔を有する。オイル通路１１１は、サンギア軸８１とスプライン嵌合しているため、サンギア軸８１の回転に連動して回転する。そして、オイル通路１１１に供給されたオイルは、オイル通路１１１の回転により生じた遠心力によりオイル孔から吐出される。吐出されたオイルは、ベアリング７３〜７４を潤滑し、ステータコイル６２を冷却する。

オイル通路１１２は、プラネタリギア８０のピン８６の内部に設けられる。オイル通路１１２は、オイル通路１１１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。

タイヤ１２０は、ホイールディスク１０のリム部１０Ｂの外縁に固定される。

アッパーアーム１３０およびロアアーム１４０は、電動輪１００を車体２００に懸架する。そして、アッパーアーム１３０およびロアアーム１４０は、一方端が矢印６の方向に自在に回転できるように車体２００に固定される。また、バネ１５０が車体２００とロアアーム１４０との間に設けられる。より具体的には、モータ６０のケース３１の外周にボールジョイントが設けられ、ボールジョイントから外側に延伸するジョイントピンがそれぞれアッパーアーム１３０およびロアアーム１４０のタイヤ１２０側の端部に設けられた取付孔にナットによって固定される。これにより、電動輪１００は、ボールジョイント、アッパーアーム１３０およびロアアーム１４０を介して車体２００に支持される。

アッパーアーム１３０およびロアアーム１４０は、矢印６の方向に回転自在に車体２００に固定され、ロアアーム１４０は、バネ１５０を介して車体２００に接続されるので、アッパーアーム１３０、ロアアーム１４０およびバネ１５０は、サスペンションとして機能する。すなわち、この発明によるインホイールモータは、サスペンションによって車体２００に懸架される。

図２は、図１に示すピニオンギア８３、リングギア８５およびピン８６の拡大図である。なお、図２においては、ピン８６の内部に設けられるオイル通路１１２が省略されている。図２を参照して、ピニオンギア８３は、ギア８３１，８３２を有する。ギア８３１は、直径Ｒ１を有し、ギア８３２は、直径Ｒ１よりも小さい直径Ｒ２を有する。

また、ギア８３１は、モータ６０側に配置され、ギア８３２は、ブレーキロータ４０およびブレーキキャリパ５０側に配置される。

さらに、ギア８３１は、ギア８３２の段数と異なる段数を有する。したがって、プラネタリギア８０は、サンギア８２を介してピニオンギア８３に受けたモータ６０の出力トルクをギア８３１および８３２によって階段的に切換え、プラネタリキャリア８４から出力する。つまり、プラネタリギア８０は、ステップドピニオンのトレーンである。

再び、図１を参照して、モータ６０は、車体２００に最も近い側に配置される。プラネタリギア８０（減速機）は、モータ６０の外側に配置される。ブレーキロータ４０およびブレーキキャリパ５０（ブレーキ）は、プラネタリギア８０と一部重なりながらプラネタリギア８０の外周（外径側）に配置される。

すなわち、この発明によるインホイールモータにおいては、モータ６０、減速機（プラネタリギア８０）およびブレーキ（ブレーキロータ４０およびブレーキキャリパ５０）が、車両の内側から外側へ向けてモータ６０、減速機およびブレーキの順に配置され、ブレーキは、減速機の外周（外径側）に配置される。

図２に示すように、プラネタリギア８０のピニオンギア８３は、大きい直径Ｒ１を有するギア８３１がモータ６０側に位置し、直径Ｒ１よりも小さい直径Ｒ２を有するギア８３２がブレーキロータ４０およびブレーキキャリパ５０側に位置するように配置されるので、プラネタリギア８０と一部重なるようにブレーキロータ４０およびブレーキキャリパ５０をプラネタリギア８０の外周（外径側）に設置できる。

その結果、インホイールモータの回転軸（サンギア軸８１およびプラネタリキャリア８４）の方向のサイズを小さくでき、プラネタリギア８０とホイールディスク１０のリム部１０Ｂとの間の空間を有効利用できる。つまり、インホイールモータをコンパクト化できる。

車体２００に搭載さ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を介して受け、その受けた出力トルクをピニオンギア８３によって階段的に切換えてプラネタリキャリア８４へ出力する。そして、プラネタリキャリア８４、ハブ２０およびホイールディスク１０は、所定の回転数で回転する。これにより、電動輪１００は、駆動される。

一方、オイルポンプ９０は、オイル溜７０からオイルを汲み上げ、その汲み上げたオイルをオイル通路１１０を介してオイル通路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を移動中にオイル通路１１１の回転により生じた遠心力によってオイル孔から吐出される。そして、オイル通路１１２は、オイル通路１１１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、オイル通路１１１から吐出されたオイルは、ステータコイル６２を冷却し、ベアリング７３〜７６を潤滑する。

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、コンパクト化が可能な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に示すピニオンギア、リングギアおよびピンの拡大図である。

符号の説明

１〜５ネジ、６矢印、１０ホイールディスク、１０Ａディスク部、１０Ｂリム部、２０ハブ、３０〜３２ケース、４０ブレーキロータ、５０ブレーキキャリパ、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、６３ロータ、７０オイル溜、７１，７２グリス、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、８６ピン、９０オイルポンプ、１００電動輪、１１０〜１１２オイル通路、１２０タイヤ、１３０アッパーアーム、１４０ロアアーム、１５０バネ、２００車体、８３１，８３２ギア。

Claims

車両の内側から外側へ向けて、モータ、減速機およびブレーキが順次配置されたインホイールモータであって、
前記ブレーキは、前記減速機の外径側に設けられ、
前記減速機は、前記モータの出力トルクにより駆動されるサンギアと、前記サンギアと噛み合うピニオンギアと、前記ピニオンギアと噛み合う固定されたリングギアとを備え、
前記ピニオンギアは、第１の直径を有する第１のギアと、該第１のギアと同軸上に設けられ前記第１の直径よりも小さい第２の直径を有する第２のギアとを含み、
前記第１のギアが前記サンギアと噛み合い、前記第２のギアが前記リングギアと噛み合い、
前記ブレーキの少なくとも一部は、前記減速機の前記第２のギアの外径側に設けられており、
前記モータの外側の端部は、前記第２のギアの内側の端部よりも車体側に位置する、インホイールモータ。
前記モータは、サスペンションにより車体に支持される、請求項１に記載のインホイールモータ。
前記サスペンションは、１対のアームを含み、
前記モータは、モータに対して上下に設けられた前記１対のアームにボールジョイントを介して連結され、さらに、前記１対のアームを介して前記車体に支持される、請求項２に記載のインホイールモータ。