JP6334154B2 - インホイールモータ駆動装置の通風構造 - Google Patents

Description

本発明は、サスペンション部材を利用して、車体の下方に配置されるインホイールモータ駆動装置に走行風を送る構造に関する。

インホイールモータ駆動装置は、車両の車輪に設けられて当該車輪を直接駆動することから、車体のスペースをエンジン搭載車両よりも広くすることができるという点で有利である。インホイールモータ駆動装置を車体に取り付けるためのサスペンション装置としては従来、例えば、特開２００８−３０８０３３号公報（特許文献１）に記載のごときものが知られている。特許文献１記載のサスペンション装置は、インホイールモータ駆動装置から上方へ延びるナックルアームと、ナックルアームの上端と連結するアッパーアームと、インホイールモータ駆動装置の下端と連結するロアアームとを備える。

特開２００８−３０８０３３号公報

ところで、上記従来のようなサスペンション装置にあっては、車両の走行中に多少の走行風がインホイールモータ駆動装置に当たるが、インホイールモータ駆動装置が車輪の内部に配置されていることから、通風性が必ずしも良いわけではない。

本発明は、上述の実情に鑑み、通風性を向上させて、走行風によるインホイールモータ駆動装置の冷却効果を高める構造を提供することを目的とする。

この目的のため本発明によるインホイールモータ駆動装置の通風構造は、インホイールモータ駆動装置と、車両前後方向に延びる部材であって、前端が車体側メンバと連結し、後端がインホイールモータ駆動装置と連結するサスペンション部材と、サスペンション部材の前端側に設けられた始端、およびサスペンション部材の後端側に設けられてインホイールモータ駆動装置に指向する終端を含み、始端から終端まで延びるようサスペンション部材の表面に沿って設けられた通風路とを備える。

かかる本発明によれば、車両の走行中に走行風が通風路に沿って流れ、次にインホイールモータ駆動装置１１の前部に当たる。したがって従来よりもインホイールモータ駆動装置１１を効率よく冷却することができる。

なお通風路の断面形状は特に限定されない。また通風路の配置箇所は、サスペンション部材の表面であればよく特に限定されない。

通風路は様々な構成が可能である。例えばサスペンション部材に整流板を設けるとよい。整流板は車両前後方向に延びるものであればよく、整流板の位置、大きさ、形状、枚数は特に限定されない。好ましくは、整流板はサスペンション部材の前端部から後端部まで断続的に、あるいは連続して延びる。本発明の一実施形態として通風路は、互いに対面するようサスペンション部材に設けられた少なくとも２枚の整流板によって区画される。かかる実施形態によれば、通風路は一方側および他方側の整流板によって区画される。トレーリングアームの表面に立設された整流板は、車両前後方向に延びるため走行風を整流するよう作用し、走行風を滞りなくインホイールモータ駆動装置へ導く。そして一方側の整流板と他方側の整流板の間で走行風を矢印のように整流することは勿論、一方側の整流板よりもさらに一方側を流れる走行風や、他方側の整流板よりもさらに他方側を流れる走行風をも、車両後方へ滞りなく流れるよう整流することができ、インホイールモータ駆動装置を効果的に冷却する。他の実施形態として整流板は１枚であってもよい。

あるいは本発明の他の実施形態として、通風路はサスペンション部材の表面に形成された溝である。かかる実施形態によれば、車両の走行中に走行風が溝に沿って流れ、次にインホイールモータ駆動装置の前部に当たる。したがってインホイールモータ駆動装置を効率よく冷却することができる。溝は１本のみでもよいし、複数本でもよい。

このように本発明によれば、単に車輪の内部に配置される従来のインホイールモータ駆動装置と比較して多くの走行風をインホイールモータ駆動装置に送ることができる。したがって、インホイールモータ駆動装置を従来よりも効果的に冷却することができ、インホイールモータ駆動装置の出力向上に資する。

本発明の一実施形態になる通風構造を示す全体斜視図である。 同実施形態になる通風構造を示す全体斜視図である。 同実施形態を示す側面図であり、車幅方向内側からみた様子を表す。 同実施形態を示す底面図であり、下方からみた様子を表す。 インホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。

図１および図２は本発明の一実施形態になる通風構造を示す全体斜視図であり、図１は上方からみた様子を表し、図２は下方からみた様子を表す。図３は同実施形態を示す側面図であり、車幅方向内側からみた様子を表す。図４は同実施形態を示す底面図であり、下方からみた様子を表す。

まず図５に示す縦断面図をも参照しつつインホイールモータ駆動装置１１から説明すると、インホイールモータ駆動装置１１は、モータ部１１Ａ、減速部１１Ｂ、および車輪ハブ部１１Ｃを備える。これらモータ部１１Ａ、減速部１１Ｂ、および車輪ハブ部１１Ｃは、インホイールモータ駆動装置１１の軸線Ｏ方向に順次直列に配置され、かつ同軸に配置される。車輪ハブ部１１Ｃは、軸線Ｏを回転中心とする回転部材であるハブ輪３３と、ハブ輪３３の外周面を包囲する外輪部材３４と、外輪部材３４の内周面とハブ輪３３の外周面との環状隙間に配置された複数の転動体３５を有し、複数の転動体３５を含む転がり軸受を介して、ハブ輪３３を回転自在に支持する。またハブ輪３３にはボルト３６によって図示しない車輪が取付固定される。この車輪は車両後輪であって非転舵輪であり、インホイールモータ駆動装置１１に駆動されて回転する。インホイールモータ駆動装置１１の車輪ハブ部１１Ｃは、車輪のロードホイール内空領域に設置される。これに対しモータ部１１Ａおよび減速部１１Ｂは、当該車輪のロードホイール内空領域の外に設置される。

モータ部１１Ａは、モータ部ケーシング１２の内部に回転電機のステータ１３、ロータ１４、およびモータ軸１５を内蔵し、ハブ輪３３を駆動し、あるいはハブ輪３３の回転を利用して電力回生を行う。モータ軸１５は、軸線Ｏに沿って延び、減速部１１Ｂの入力軸２４と結合する。この結合は、筒状に形成されたモータ軸１５の一方端開口に、入力軸２４の端部を嵌入固定することにより行われる。

減速部１１Ｂは、例えば減速部ケーシング２３の内部にサイクロイド減速機などの減速機構を内蔵し、モータ部１１Ａの回転を減速してハブ輪に伝達する。減速部１１Ｂは図示したサイクロイド減速機の他に遊星歯車式減速機構を内蔵してもよいし、減速部を有さない所謂ダイレクトモータタイプのインホイールモータ駆動装置であってもよい。減速部ケーシング２３とモータ部ケーシング１２は別部品であってもよいし、一体物であってもよい。

ここで減速部１１Ｂにサイクロイド減速機を採用する場合につき簡単に説明すると、減速部１１Ｂは、減速部ケーシング２３と、入力軸２４と、入力軸２４に偏心して設けられた円板形状の偏心部材２５と、かかる偏心部材２５に同心円となるように取り付けられた曲線板２６と、偏心部材２５の外周と曲線板２６の中央孔の内周面との間に設けられた転がり軸受２９と、減速部ケーシング２３に取り付けられた複数の外ピン２７と、曲線板２６の自転を取り出してハブ輪３３に出力する運動変換機構とを有する。この実施形態では１８０°異なる位相で２枚の偏心部材２５および２枚の曲線板２６が設けられる。

上述した曲線板２６の外周縁は波状に形成されて、減速部ケーシング２３に複数取り付けられた外ピン２７と係合する。外ピン２７は、軸線Ｏ回りに周方向等間隔に配置され、曲線板２６の外周縁に形成された波状の山の数よりも１つ多い。そして公転部材である曲線板２６が軸線Ｏ回りに１公転すると、曲線板２６はわずかに自転する。

運動変換機構は、曲線板２６の自転を取り出して、当該自転のみをハブ輪３３に出力するものであって、曲線板２６に周方向に間隔を空けて形成された複数の貫通孔と、該貫通孔の内径よりも小さな外径を有し各貫通孔に通される複数の内ピン３１と、各内ピン３１の一端を共通に支持するフランジ部３２ｆと、フランジ部３２ｆと一体形成された軸部３２ｓを有する。フランジ部３２ｆおよび軸部３２ｓは減速部１１Ｂの出力軸３２を構成する。出力軸３２の軸部３２ｓは軸線Ｏに沿って延び、車輪ハブ部１１Ｃのハブ輪３３と同軸に結合する。モータ部１１Ａのモータ軸１５と、減速部１１Ｂの入力軸２４および出力軸３２と、車輪ハブ部１１Ｃのハブ輪３３は軸線Ｏに沿って延びるが、偏心部材２５および曲線板２６は軸線Ｏから偏心して配置される。

インホイールモータ駆動装置１１は軸心給油方式によってその内部を潤滑される。インホイールモータ駆動装置の下部には、潤滑油を貯留するオイルタンク２２が設けられる。潤滑油は、図５に矢印で示すようにインホイールモータ駆動装置１１の内部を循環する。潤滑油は具体的には、オイルポンプ２８によりオイルタンク２２から吸引されて、モータ軸１５の中心に形成された軸心油路と、入力軸２４の中心に形成された軸心油路とを通過して、減速部１１Ｂの内部に噴射され、上述した偏心部材２５、曲線板２６、内ピン３１、外ピン２７等を潤滑する。そして潤滑油は減速部１１Ｂの下部に付設されたオイルタンク２２に還流する。

ステータ１３のコイルに三相交流電流を通電するとロータ１４がモータ軸１５とともに回転して、モータ部１１Ａは回転を出力する。減速部１１Ｂはモータ軸１５から入力軸２４に入力された回転を減速し、減速回転を出力軸３２から車輪ハブ部１１Ｃに伝達する。

次に図１〜図４を参照してサスペンション装置につき説明する。この実施形態では、トレーリングアーム式サスペンション装置を介して、インホイールモータ駆動装置１１を図示しない車体に取り付ける。トレーリングアーム式サスペンション装置は複数のサスペンション部材で構成され、インホイールモータ駆動装置１１の上方へのバウンドおよび下方へのリバウンドを許容する。トレーリングアーム４１は、車両前後方向に延びるサスペンション部材であって、前端が図示しない車体側メンバと連結し、後端５３がインホイールモータ駆動装置１１の前部と連結する。トレーリングアーム４１の前端には、車幅方向に延びる枢軸４２が設けられ、トレーリングアーム４１は枢軸４２を支点として上下方向に揺動可能である。枢軸４２は、トレーリングアーム４１の前端に形成された貫通穴に挿通されるシャフトであってよいし、あるいはトレーリングアーム４１の前端に一体に形成されて車幅方向両側に突出する突起部分であってもよい。枢軸４２の両端は、図示しない車体側メンバに取り付けられる。一般的に、ストローク時の変位許容やショック緩和のため、枢軸４２にはブッシュが用いられる。

トレーリングアーム４１の後端５３は、ボルトなどの連結部材によってインホイールモータ駆動装置１１に固定されてもよいし、あるいはモータ部ケーシング１２および減速部ケーシング２３の少なくとも一方と一体形成されていてもよい。トレーリングアーム４１の後端５３には、前方で車幅方向内側面４１ｉと接続し、車両後方に向かうにつれて車幅方向内側に向かい、後方でインホイールモータ駆動装置１１の外周面と接続する傾斜面５３ｉを有する。これによりトレーリングアーム４１の後端５３は、車両後方に向かうにつれて幅広となり（図４）、インホイールモータ駆動装置１１との結合箇所における強度を確保される。

インホイールモータ駆動装置１１の下部にはブラケット４３，４４，４５が設けられる。インホイールモータ駆動装置１１の上部にはブラケット４６が設けられる。ブラケット４３〜４６も、ボルトなどの連結部材によってインホイールモータ駆動装置１１に固定されてもよいし、あるいはモータ部ケーシング１２または減速部ケーシング２３と一体形成されていてもよい。ブラケット４３はオイルタンク２２よりも前方のインホイールモータ駆動装置１１の下部に位置し、枢軸４３ｓを介してリンク部材４７と回動可能に連結する。ブラケット４４はオイルタンク２２よりも後方のインホイールモータ駆動装置１１の下部に位置し、枢軸４４ｓを介してリンク部材４８と回動可能に連結する。ブラケット４５はブラケット４４よりも後方のインホイールモータ駆動装置１１の下部に位置し、枢軸４５ｓを介してダンパ４９の下端と回動可能に連結する。ブラケット４６は軸線Ｏの略直上に位置し、枢軸４６ｓを介してリンク部材５０と回動可能に連結する。枢軸４３ｓ，４４ｓ，４５ｓ，４６ｓは車両前後方向に延びる。

リンク部材４７，４８，５０は車幅方向に延びるサスペンション部材であり、各リンク部材の車幅方向外側端が上述したようにインホイールモータ駆動装置１１と回動可能に連結し、各リンク部材の車幅方向内側端が車両前後方向に延びる枢軸を介して図示しない車体側メンバに回動可能に連結する。これにより本実施形態のインホイールモータ駆動装置１１は上下方向にバウンドおよびリバウンド可能とされる。

リンク部材４８の長手方向中央部には円板形状の座部４８ｓが形成される。座部４８ｓは、皿状に形成され、上下方向に延びるコイルスプリング５２の下端を支持する。コイルスプリング５２の上端は図示しない車体側メンバと連結し、コイルスプリング５２はバウンドおよびリバウンドの際の衝撃を緩和する。ダンパ４９は、上下方向に延び、ダンパ４９の上端が図示しない車体側メンバと連結する。そしてダンパ４９は、バウンドおよびリバウンドを減衰させる。

次に図１〜図４を参照して通風構造につき説明する。この実施形態ではトレーリングアーム４１の車幅方向内側面４１ｉの表面に通風路Ｗが設けられている。通風路Ｗは、始端Ｗ１から終端Ｗ２まで延び、断面コ字状の通風路部材５５によって画成される。通風路部材５５は、トレーリングアーム４１の前端および後端５３を残して、中央領域に取付固定される。通風路Ｗの始端Ｗ１は枢軸４２から離隔しており、車両前方を指向する。通風路Ｗの終端Ｗ２はインホイールモータ駆動装置１１から離隔しており車両後方のインホイールモータ駆動装置１１を指向する。車両の走行中には図３に矢印で示すように、走行風が始端Ｗ１から通風路Ｗに流入し、通風路Ｗに沿って流れ、終端Ｗ２から後方へ流出する。

通風路部材５５は、上側および下側に配置されて略平行に延びる２枚の壁状の整流板５５ａ，５５ａと、これら整流板５５ａ同士を連結する中間壁５５ｂを有する。中間壁５５ｂは、各整流板５５ａに対して直角であり、トレーリングアーム４１の車幅方向内側面４１ｉと面接触するように取り付けられる。各整流板５５ａは車幅方向内側面４１ｉから突出する。整流板５５ａの車幅方向内側面４１ｉからの突出高さは始端Ｗ１から終端Ｗ２まで一定である。整流板５５ａの突出高さは、車幅方向に大きく突出するほどよい。ただし傾斜面５３ｉが図示しない車輪のタイヤと向き合い、当該タイヤと車幅方向内側面４１ｉとの間にクリアランスを確保しなければならないというレイアウト上の要請から、図４に示すように、整流板５５ａの突出高さとトレーリングアーム４１の中央領域の車幅方向厚み寸法の合計は、後端５３の車幅方向厚み寸法以下であるのが好ましい。通風路Ｗは隣り合う２枚の整流板５５ａ，５５ａの間の空間である。このように通風路部材５５は、トレーリングアーム４１に沿って取り付け固定され、トレーリングアーム４１の前端側から後端側まで延びる。

通風路部材５５の材料として、アルミニウム、アルミ合金、銅、鋼、樹脂などが挙げられる。通風路自体に放熱性を持たせるのであれば、熱伝導率が高く比熱の低い材料（銅、鋼、アルミ）が適する。通風性能を主目的にする場合は、軽量な材料（樹脂、アルミ）が適する。かかる材料の例示は通風路部材５５とトレーリングアーム４１を別体とした場合である。トレーリングアーム４１と通風路部材５５を一体成形する場合は、トレーリングアーム４１の強度要件など部品の設計要件に合わせて材料選定すればよい。

通風路部材５５は、トレーリングアーム４１の形状に合わせて湾曲している。この実施形態では図４に示すように、トレーリングアーム４１の前端が車幅方向内側にあり、トレーリングアーム４１の後端５３が車幅方向外側にあって、トレーリングアーム４１が前端から後端まで緩やかに湾曲して延びる。

またリバウンドもバウンドもしない一般的な状態で、図３に示すように、トレーリングアーム４１は略水平に延びる。これにより通風路Ｗも水平に延びている。なおここでいう一般的な状態とは、車体積載重量が所定範囲内であって、コイルスプリング５２の上下方向長さが所定範囲内に含まれていることをいう。

本実施形態によれば、トレーリングアーム４１の前端側に設けられた始端Ｗ１、およびトレーリングアーム４１の後端５３側に設けられてインホイールモータ駆動装置１１に指向する終端Ｗ２を含み、始端Ｗ１から終端Ｗ２まで延びるようトレーリングアーム４１の表面に沿って設けられた通風路Ｗを備える。これにより図１〜図４に矢印で示すように車両の走行中に走行風が通風路Ｗに沿って流れ、次に傾斜面５３ｉに沿って後方へ流れ、次にインホイールモータ駆動装置１１の前部に当たる。したがって従来よりもインホイールモータ駆動装置１１を効率よく冷却することができる。

また本実施形態によれば、通風路Ｗは互いに対面する２枚の整流板５５ａによって区画される。トレーリングアーム４１の表面に立設された壁状の整流板５５ａは、車両前後方向に連続して延びることから走行風を整流する整流作用を有し、走行風を滞りなくインホイールモータ駆動装置１１へ導く。すなわち上側の整流板５５ａと下側の整流板５５ａの間で走行風を矢印のように整流することは勿論、上側の整流板５５ａよりもさらに上側を流れる走行風や、図４に矢印で示すように下側の整流板５５ａよりもさらに下側を流れる走行風をも、車両後方へ滞りなく流れるよう整流することができ、インホイールモータ駆動装置１１を効果的に冷却する。

なお図示しない変形例として、上下方向に間隔をあけて、３枚以上の複数枚の整流板をトレーリングアーム４１に設けてもよい。あるいは他の変形例として、中間壁５５ｂを有さずに、複数枚の整流板は、車幅方向内側面４１ｉに直接取り付けられてもよい。あるいは複数枚の整流板をトレーリングアーム４１に一体形成してもよい。あるいは他の変形例として、整流板を車幅方向外側面のみに設けてもよいし、車幅方向外側面および車幅方向内側面４１ｉの双方に設けてもよい。

また図示しない他の変形例として、トレーリングアーム４１の表面に、前後方向に延びる溝を刻設してもよい。かかる溝は１本あるいは複数本形成される。これにより車両の走行中に走行風が溝に沿って流れ、次にインホイールモータ駆動装置１１の前部に当たる。したがってインホイールモータ駆動装置１１を効率よく冷却することができる。

以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明になるインホイールモータ駆動装置は、電気自動車およびハイブリッド車両において有利に利用される。

１１ インホイールモータ駆動装置、 １１Ａ モータ部、 １１Ｂ 減速部、１１Ｃ 車輪ハブ部、 １２ モータ部ケーシング、 １３ ステータ、 １４ ロータ、 １５ モータ軸、 ２２ オイルタンク、 ２３ 減速部ケーシング、 ３３ ハブ輪、 ３６ ボルト、 ４１ トレーリングアーム、 ４１ｉ 車幅方向内側面、 ４２ 枢軸、 ４３，４４，４５，４６ ブラケット、 ４７，４８，５０ リンク部材、 ４８ｓ 座部、 ４９ ダンパ、 ５２ コイルスプリング、 ５３ 後端、 ５３ｉ 傾斜面、 ５５ 通風路部材、 ５５ａ 整流板、 ５５ｂ 中間壁、 Ｏ 軸線、 Ｗ 通風路、 Ｗ１ 始端、 Ｗ２ 終端。

Claims (2)

1. 車輪の内部に配置され、ケーシングを有するインホイールモータ駆動装置と、
   車両前後方向に延びる部材であって、前端が車体側メンバと連結し、後端が前記インホイールモータ駆動装置の前記ケーシングの前部と連結するサスペンション部材と、
   前記サスペンション部材の前端側に設けられた始端、および前記サスペンション部材の後端側に設けられて前記インホイールモータ駆動装置の前記ケーシングの前部に指向する終端を含み、前記始端から前記終端まで延びるよう前記サスペンション部材の車幅方向内側表面に沿って設けられ、前記インホイールモータ駆動装置の前記ケーシングの前部に走行風を当てるための通風路とを備え、
   前記通風路は、前記サスペンション部材の前端および後端を除く中央領域において、互いに対面するよう前記サスペンション部材の車幅方向内側表面に設けられた少なくても２枚の整流板によって区画され、
   前記サスペンション部材の後端は、車両後方に向かうにつれて車幅方向厚み寸法が大きく形成されており、前記整流板の突出高さと前記サスペンション部材の中央領域の車幅方向厚み寸法の合計が、前記サスペンション部材の後端の車幅方向厚み寸法以下である、インホイールモータ駆動装置の通風構造。
2. 前記整流板の材料は、アルミニウムである、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置の通風構造。

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