JP7383117B2 - インホイールモータ構造 - Google Patents

Description

本発明は、インホイールモータ構造に係り、特に、車輪のホイールリムの内側にモータおよびブレーキ装置を収めたインホイールモータ構造に関する。

従来から、車輪のホイールリムの内側にモータおよびブレーキ装置を収めたインホイールモータ構造が知られている。

特許文献１には、ホイールリムの内側にアウタロータおよびモータケースを固定し、モータケースの内側に、支持部材によって車軸に固定されたインナステータを配設すると共に、支持部材の軸方向外側にドラムブレーキのブレーキドラムを配設したインホイールモータが開示されている。

国際公開２０１９／１３０９０２号公報

しかし、特許文献１の構成では、インナステータとブレーキドラムとが軸方向で互いに重ならないように配設されているため、ドラムブレーキ部分が軸方向外側に突出すると共にインホイールモータの軸方向寸法が大きくなりやすかった。また、車軸に対してインナステータが支持部材のみで支持されるため、強度の高い支持部材が必要になるという課題があった。

本発明の目的は、インホイールモータの車幅方向寸法を低減すると共に、支持部材の強度を効率よく高めることができるインホイールモータ構造を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、インナステータ（５０）と、アウタロータ（８０）と、該アウタロータ（８０）に連結されるモータケース（８７）とを含み、該モータケース（８７）がホイールリム（８１）の内周側に固定されてなるインホイールモータ（Ｍ）に適用されるインホイールモータ構造において、前記モータケース（８７）に、車幅方向で前記インナステータ（５０）と重なる位置まで凹む凹部（８５）が形成されており、前記凹部（８５）に、ブレーキシュー（８４）で制動されるブレーキドラム（８３）が設けられており、前記ブレーキドラム（８３）が、前記インナステータ（５０）と車幅方向で互いに重なって配設される点に第１の特徴がある。

また、前記ブレーキドラム（８３）と前記インナステータ（５０）との間の位置で、前記モータケース（８７）の表面側に、溝形状を有する断熱部（８２）が形成されている点に第２の特徴がある。

また、前記インナステータ（５０）は、車軸（６０）寄りに位置する第１取付部（５１）と前記インナステータ（５０）の側方に位置する第２取付部（７０）とによって前記車軸（６０）に固定されており、第１取付部（５１）および第２取付部（７０）が、前記インホイールモータ（Ｍ）の車幅方向中心（Ｃ）に対して一方側に配置される点に第３の特徴がある。

また、前記第２取付部（７０）が、金属部材で形成されるコントロール基板である点に第４の特徴がある。

また、前記第１取付部（５１）は、前記インナステータ（５０）と接合されている部分から前記第２取付部（７０）の方向に屈曲する屈曲部（５２）を有し、前記屈曲部（５２）より前記車軸（６０）寄りの位置において、前記第１取付部（５１）と前記第２取付部（７０）とが接合される点に第５の特徴がある。

また、前記第２取付部（７０）と接合されている部分の前記第１取付部（５１）に、冷却フィン（９９）が設けられている点に第６の特徴がある。

さらに、前記第１取付部（５１）と接合されている部分の前記第２取付部（７０）に、モータ制御を行うインバータ（７１）が配設されている点に第７の特徴がある。

第１の特徴によれば、インナステータ（５０）と、アウタロータ（８０）と、該アウタロータ（８０）に連結されるモータケース（８７）とを含み、該モータケース（８７）がホイールリム（８１）の内周側に固定されてなるインホイールモータ（Ｍ）に適用されるインホイールモータ構造において、前記モータケース（８７）に、車幅方向で前記インナステータ（５０）と重なる位置まで凹む凹部（８５）が形成されており、前記凹部（８５）に、ブレーキシュー（８４）で制動されるブレーキドラム（８３）が設けられており、前記ブレーキドラム（８３）が、前記インナステータ（５０）と車幅方向で互いに重なって配設されるので、ブレーキドラムを車幅方向内側に寄せることで、インホイールモータの車幅方向外側にドラムブレーキが突出する量を低減することが可能となる。これにより、インホイールモータの車幅方向寸法を低減することができる。

第２の特徴によれば、前記ブレーキドラム（８３）と前記インナステータ（５０）との間の位置で、前記モータケース（８７）の表面側に、溝形状を有する断熱部（８２）が形成されているので、断熱部を設けることによって、ドラムブレーキが作動する際に生じる熱がインナステータに伝達されにくくなり、モータ温度に与える影響を低減することができる。

第３の特徴によれば、前記インナステータ（５０）は、車軸（６０）寄りに位置する第１取付部（５１）と前記インナステータ（５０）の側方に位置する第２取付部（７０）とによって前記車軸（６０）に固定されており、第１取付部（５１）および第２取付部（７０）が、前記インホイールモータ（Ｍ）の車幅方向中心（Ｃ）に対して一方側に配置されるので、第１取付部および第２取付部の２カ所でインナステータを車軸に取り付けることで取付強度が高められる。また、取付部を一方側に寄せて配設することで、ブレーキドラムを配設する空間を確保することが容易となる。

第４の特徴によれば、前記第２取付部（７０）が、金属部材で形成されるコントロール基板であるので、ステータを強固に車軸に固定することが可能となる。また、コントロール基板に実装されるインバータ等の電子部品もモータ内に配置することができるので、モータをコンパクトに形成することができる。

第５の特徴によれば、前記第１取付部（５１）は、前記インナステータ（５０）と接合されている部分から前記第２取付部（７０）の方向に屈曲する屈曲部（５２）を有し、前記屈曲部（５２）より前記車軸（６０）寄りの位置において、前記第１取付部（５１）と前記第２取付部（７０）とが接合されるので、第１取付部と第２取付部とが接合されることで、取付部の強度を増すことが可能となる。

第６の特徴によれば、前記第２取付部（７０）と接合されている部分の前記第１取付部（５１）に、冷却フィン（９９）が設けられているので、第２取付部の放熱を効果的に行うことが可能となる。

第７の特徴によれば、前記第１取付部（５１）と接合されている部分の前記第２取付部（７０）に、モータ制御を行うインバータ（７１）が配設されているので、発熱量の多いインバータを放熱性の高い車軸に近い部分に配置することで、インバータの放熱性を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る電動二輪車の左側面図である。 インホイールモータＭの制御系の構成を示すブロック図である。 図１のIII－III線断面図である。 インホイールモータを構成するインナステータおよびコントロール基板の構成を示す分解斜視図である。 本実施形態の変形例に係るインホイールモータの構成を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電動二輪車１の左側面図である。電動二輪車１は、操向ハンドル２とシート２３との間に低床フロア１１を備えたスクータ型の鞍乗型車両である。

電動二輪車１の車体フレームＦは、ステアリングステム７を回動自在に軸支するヘッドパイプＦ１と、ヘッドパイプＦ１から後方下方に伸びるメインフレームＦ２と、メインフレームＦ２の下端部から後方に延びるアンダフレームＦ３と、アンダフレームＦ３の後端部から後方上方に延びる左右一対のリヤフレームＦ４とを含む。リヤフレームＦ４の後端部は、リヤカウル２２の上方に露出してグラブレール２１を構成する。

ステアリングステム７の上端部には操向ハンドル２が取り付けられており、ステアリングステム７の下端部にはボトムブリッジ９が固定されている。ボトムブリッジ９は、左右一対のフロントフォーク１０を支持しており、フロントフォーク１０の下端部には前輪ＷＦが回転自在に軸支されている。

リヤフレームＦ４に設けられるピボット１４には、スイングアーム１６が揺動自在に軸支されている。ピボット１４の前方下方のリヤフレームＦ４には、サイドスタンド１５が揺動可能に軸支されている。スイングアーム１６の後端部は、リヤクッション１７によってリヤフレームＦ４に吊り下げられている。スイングアーム１６の後端部に回転自在に軸支される後輪ＷＲは、ホイールリムの内側にモータＭを配設したインホイールモータ構造とされる。モータＭの中央には、後輪ＷＲを制動するドラムブレーキＤが配設されている。

操向ハンドル２の車幅方向中央は、ヘッドライト５を支持するハンドルカバー４で覆われている。ハンドルカバー４には、左右一対のバックミラー３が取り付けられている。ヘッドパイプＦ１の前方は、フロントカバー８が配設されており、フロントカバー８の後方側に運転者の足と対向するレッグシールド６が取り付けられている。低床フロア１１の左右には、アンダフレームＦ３を左右から覆うアンダカウル１３が配設されている。

シート２３の前端下方は、シート下カウル１２が配設されており、シート下カウル１２の後方には、左右一対のリヤカウル２２が配設されている。リヤカウル２２の後端部には、尾灯装置２０が取り付けられており、尾灯装置２０の下方には、左右一対のフラッシャランプ１９を支持するリヤフェンダ１８が配設されている。

図２は、インホイールモータＭの制御系の構成を示すブロック図である。電動二輪車１の車体には、インバータ７１を介してインホイールモータＭに電力を供給するための高電圧バッテリとしてのＨＶバッテリ１０５と、コントローラ１０１や各種電装品に電力を供給するための低電圧バッテリとしての１２Ｖバッテリ１０４とが配設されている。

モータＭに供給する電力を制御するＰＣＵ（パワーコントロールユニット）１００には、コントローラ１０１およびインバータ７１が含まれる。コントローラは、ＣＡＮ通信による信号、メインスイッチからの信号およびスロットル開度センサ等の各種インターフェイスからの指令のほか、インホイールモータＭに設けられたホールセンサおよび温度センサの出力に応じてインバータ７１を駆動する。ＰＣＵ１００は、インホイールモータＭやドラムブレーキＤと同様に後輪ＷＲの内側の空間に配設されている。

図３は、図１のIII－III線断面図である。また、図４は、インホイールモータＭを構成するインナステータ５０およびコントロール基板７０の構成を示す分解斜視図である。コントロール基板７０は、前記したコントローラ１０１およびインバータ７１からなるＰＣＵ１００の機能を有する。コントロール基板７０は、各種電装品を実装するプリント基板３０と、アルミ等の金属からなる金属板４０とを結合して構成され、高い剛性を有している。

車軸６０は、スイングアーム１６に対して回転不能に固定されている。インホイールモータＭは、車軸６０とホイールリム８１との間に配設される。車軸６０の外周側には、軸受９０，９１を介してモータケース８７が回転自在に軸支されている。モータケース８７の最外径部にはホイールリム８１が固定されており、ホイールリム８１の内周側にあたる位置にアウタロータ８０が固定されている。

アウタロータ８０の内周側に配設されるインナステータ５０は、車軸６０に固定される台座５１と、台座５１に固定されるコントロール基板７０とによって支持されている。詳しくは、インナステータ５０の内周面は、車軸６０から径方向外側に延びる台座５１によって支持されている。コントロール基板７０は、台座５１の車幅方向右側面にボルトや接着剤等で固定されている。台座５１とコントロール基板７０が固定されているのは、台座５１に設けられた屈曲部５２より径方向内側の範囲であり、コントロール基板７０の径方向外側寄りの部分は、インナステータ５０の車幅方向右側面に対して締結部材５３によって固定されている。すなわち、インナステータ５０は、内周面部が第１取付部としての台座５１に支持されると共に、車幅方向右側面が第２取付部としてのコントロール基板７０に固定されることで、２点で車軸６０側に支持されることとなる。

これにより、第１取付部および第２取付部の２カ所でインナステータ５０を車軸６０に取り付けることで取付強度が高められると共に、取付部を一方側に寄せて配設することで、ブレーキドラム８３を配設する空間を確保することが容易となる。なお、図３では、インナステータ５０の右側面とコントロール基板７０とを締結部材５３のみで固定する例を示したが、締結部材５３と接着剤と併用したり、互いに隙間なく密着した状態で固定することで、より強固に固定することが可能となる。第１取付部および第２取付部は、いずれも車体中心線Ｃに対して右側に配設されている。コントロール基板７０の径方向内側寄りの位置には、インバータ７１が配設されており、コントロール基板７０の径方向外側寄りの位置には、チップコンデンサ７２が配設されている。

一方、モータケース８７の車幅方向左側には、ドラムブレーキＤが配設されている。ドラムブレーキＤは、可能な限り車体中心線Ｃ寄りの位置に配設されている。詳しくは、モータケース８７の車幅方向左側には、車幅方向でインナステータ５０と重なる位置まで凹む凹部８５が形成されており、この凹部８５の側壁に、ブレーキシュー８４によって制動されるブレーキドラム８３が形成されている。これにより、ブレーキドラム８３を車幅方向内側に寄せることで、インホイールモータの車幅方向外側にドラムブレーキＤが突出する量を低減し、インホイールモータの車幅方向寸法を低減することが可能となる。

また、ブレーキドラム８３とインナステータ５０との間の位置で、モータケース８７の表面側には、溝形状を有する断熱部８２が形成されている。この断熱部８２によれば、ドラムブレーキＤが作動する際に生じる熱がインナステータ５０に伝達されにくくなり、モータ温度に与える影響を低減することができる。なお、断熱部８２は、モータケース８７の表面に形成される円環状の溝としたり、断続的な破線状の円環をなす溝としたり、さらに、水等の冷媒を通すための密閉通路として構成してもよい。

図５は、本実施形態の変形例に係るインホイールモータＭの構成を示す断面図である。前記と同一符号は同一または同等部分を示す。本変形例では、インナステータ５０の内周部を支持する台座５１に冷却フィン９９が形成されている点に特徴がある。台座５１は、アルミ等の金属で形成されており、冷却フィン９９は、屈曲部５２と車軸６０の間で、台座５１の車幅方向左側の平面部に設けられる。冷却フィン９９は、周方向に沿う円環状に形成するほか、中心から径方向外側に向かう放射状に形成してもよい。この冷却フィン９９によれば、特に、コントロール基板７０のインバータ７１を効率よく冷却することができる。

なお、電動二輪車の形態、インホイールモータの形態、インナステータやアウタロータの形状や構造、ブレーキドラムやブレーキシューの形状や構造等は、上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。本発明に係るインホイールモータ構造は、鞍乗型の三輪車や四輪車等に適用することが可能である。

１…電動二輪車、５０…インナステータ、５１…台座（第１取付部）、５２…屈曲部、６０…車軸、７０…コントロール基板（第２取付部）、７１…インバータ、８０…アウタロータ、８１…ホイールリム、８２…断熱部、８３…ブレーキドラム、８４…ブレーキシュー、８５…凹部、８７…モータケース、Ｃ…車幅方向中心、９９…冷却フィン、Ｍ…インホイールモータ

Claims (7)

1. インナステータ（５０）と、アウタロータ（８０）と、該アウタロータ（８０）に連結されるモータケース（８７）とを含み、該モータケース（８７）がホイールリム（８１）の内周側に固定されてなるインホイールモータ（Ｍ）に適用されるインホイールモータ構造において、
   前記モータケース（８７）に、車幅方向で前記インナステータ（５０）と重なる位置まで凹む凹部（８５）が形成されており、
   前記凹部（８５）に、ブレーキシュー（８４）で制動されるブレーキドラム（８３）が設けられており、
   前記ブレーキドラム（８３）が、前記インナステータ（５０）と車幅方向で互いに重なって配設され、
   前記インナステータ（５０）は、車軸（６０）寄りに位置する第１取付部（５１）と前記インナステータ（５０）の側方に位置する第２取付部（７０）とによって前記車軸（６０）に固定されており、
   第１取付部（５１）および第２取付部（７０）が、前記インホイールモータ（Ｍ）の車幅方向中心（Ｃ）に対して一方側に配置され、
   前記第１取付部（５１）は、前記インナステータ（５０）と接合されている部分から前記第２取付部（７０）の方向に屈曲する屈曲部（５２）を有し、
   前記屈曲部（５２）より前記車軸（６０）寄りの位置において、前記モータケース（８７）は、前記インホイールモータ（Ｍ）の車幅方向中心（Ｃ）を跨いで前記一方側から他方側まで張り出して形成されていることを特徴とするインホイールモータ構造。
2. 前記ブレーキドラム（８３）と前記インナステータ（５０）との間の位置で、前記モータケース（８７）の表面側に、溝形状を有する断熱部（８２）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のインホイールモータ構造。
3. （削除）
4. 前記第２取付部（７０）が、金属部材で形成されるコントロール基板であることを特徴とする請求項１または２に記載のインホイールモータ構造。
5. 前記屈曲部（５２）より前記車軸（６０）寄りの位置において、前記第１取付部（５１）と前記第２取付部（７０）とが接合されることを特徴とする請求項１，２，４のいずれかに記載のインホイールモータ構造。
6. 前記第２取付部（７０）と接合されている部分の前記第１取付部（５１）に、冷却フィン（９９）が設けられていることを特徴とする請求項５に記載のインホイールモータ構造。
7. 前記第１取付部（５１）と接合されている部分の前記第２取付部（７０）に、モータ制御を行うインバータ（７１）が配設されていることを特徴とする請求項５または６に記載のインホイールモータ構造。

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