JPS63275427A

JPS63275427A - 電気自動車の電動輪

Info

Publication number: JPS63275427A
Application number: JP10817287A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sakurai; 浩桜井; Masaro Ono; 昌朗小野; Atsushi Mamiya; 篤間宮
Original assignee: Tokyo R&D Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Tokyo R&D Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-05-01
Filing date: 1987-05-01
Publication date: 1988-11-14
Also published as: JPH0544370B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、モータにより直接車輪を回転するダイレクト
ドライブ方式の電気自動車、特に前記モータをアウター
ロータ方式とした電動輪に関する。

（従来の技術）従来から開発されてきた電気自動車は、エンジンを単に
モータに置換したもので、車輪間に前記エンジンに相当
するモータを設置し、このモータにより車輪を回転する
ようにしたものである。したがって、このような電気自
動車は、モータの回転を車輪に伝達する場合あるいは左
右両車軸の回転を変えてコーナーを曲がる場合等種々の
動作を円滑にかつ確実に行なうために、減速機、差動装
置、ドライブシャフト等の動力伝達装置を必要としてい
る（例えば、実開昭４７−１８．０１０号公報、実開昭
４８−３８．５０６号公報参照）。

ところが、電気自動車では、バッテリー充電当りの走行
距離が短いことが、この電気自動車の汎用化を妨げる一
大要因となっていることは周知の通りであるが、前述し
たもののように動力伝達装置及びその付帯装置を装備す
れば、これら装置を経ることによる動力伝達効率の低下
に加え、自動車車体の重量が増大し、消費エネルギが増
加し、前記走行距離をざらに短くする虞れがある。

そこで、最近の電気自動車では、前記減速機、差動装置
、ドライブシャフト等の動力伝達装置を廃止して動力伝
達効率を向上させ、車体型組の軽減を図るために、ダイ
レクトドライブ方式の電動輪が開発されるに至った。

（発明が解決しようとする問題点）このダイレクトドライブ方式の電動輪は、モータと車輪
とを直接又は間接に連結したちのく例えば実開昭５３−
１３６．７３６号公報、実開昭５４−２１，３１２号公
報、ＵＳＰ３．９３７．２９３号等参照）と、車輪のホ
イールディスクにモータを直接取付けたものがある（特
開昭５４−２２，２１４号公報、ＵＳＰ４　、０２１　
、６９０号等参照）。

しかし、前者の方式のものは、電動輪の軸方向寸法が肥
大化し、しかもモータの回転軸の支持構造が複雑となり
、この電動輪を組み立てる作業性も悪く、この電動輪の
分解作業及び保守点検作業が難かしいという欠点がある
。

また、後者の方式は、モータの回転軸と車軸との連結構
造が複雑化し、前述した分解及び保守点検作業の困難性
に加え、モータ内部に埃等が侵入する虞れもあり、耐久
性において問題が生じる虞れがある。

本発明者らは、かかる欠点を解消すべく鋭意努力した結
果、経世コンパクトで大出力を発揮することができ、電
気自動車にとって最適なモータの開発に基づき、前記ダ
イレクトドライブ方式の長所である動力伝達系の簡素化
、車両全体の軽量化等という点を助長するとともに、そ
の欠点でおる電動輪の軸方向の寸法の肥大化及び全体組
立て作業の困難性を一掃する電気自動車の電動輪を開発
するに至った。

本発明の目的は、上述した従来技術に伴う欠点、問題点
を解決し、ダイレクトドライブ方式を採用した電気自動
車の電動輪全体の軽量化、コンパクト化を図り、しかも
分解、組立て、製造作業及び保守点検等を容易に行ない
得るようにすることにある。

（問題点を解決するための手段）かかる目的を達成するために、本発明は、中空ナックル
と中空ハブとを同軸的に連結し、この中空ハブの外周に
、車輪が装着されたホイールディスクを回動可能に取付
け、このホイールディスクの外側にモータのロータ部を
前記車輪の外側からボルト締めにより固着し、このロー
タ部と手許の間隙を介して対設されたステータ部を前記
ハブに前記車輪の外側からボルト締めにより固着したこ
とを特徴とするものである。

（作用）本発明は、上述のように構成し、ダイレクトドライブ方
式を採用し、中空ナックル、中空ハブにより車軸とモー
タの回転軸を構成したので、減速機、差動装置、ドライ
ブシャフト等の動力伝達装置が不要となり、車軸部分の
構造が簡素になり、車体の軽量化、コンパクト化を達成
することができ、これによりバッテリー充電当りの走行
距離も伸び、また、電気自動車の電動輪を組み立てるに
当っても、車輪の外部側方からホイールディスクにロー
タ部を、ハブにステータ部を、ボルト締めにより固着で
きるので、自動車の保守点検時に作業者は車体の下部に
入り込まなくても外部から容易に行なうことができ、ま
た各部品を次々と積み重ね方式により組み立てる作業方
式とすることが可能となるので車体の組み立てもきわめ
て容易（こなる。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す断面概略図、第２図は
第１図に示す電動輪の要部拡大断面図、第３図は同電動
輪の分解斜視図、第４図は第２図の要部をさらに拡大し
た断面図である。

第１図では、右方側の電動輪部分を概略的に示し、左方
側の電動輪部分はスケルトン的に示している。この図に
おいて、電気自動車１は、車体２の前接左右に４つの電
動輪３，３・・・を有しており、この各電動輪３はタイ
ヤ４が外周に装着されたホイールディスク５の外部側方
にモータＭ１を取付け、ダイレクトドライブ方式とした
ものであり、この各電動輪３は中空のナックル６を支持
するサスペンション７を介して前記車体２に上下動可能
に、また舵角を調節し得るように取付けられている。

この各電動輪３は、第２図に示すように中空のナックル
６にボルト７ａにより中空ハブ８を同軸的に締付は固定
し、この中空ハブ８に前記ホイールディスク５を軸受９
を介して回転可能に取付けている。この中空ハブ８はモ
ータＭ１の回転軸と車軸とを並用するもので、これによ
り軸部分の構造が簡素化されることになる。

このホイールディスク５の外周には、車輪１０が取付け
られているが、この車輪１０は、前記ホイールディスク
５の外周に、ハブボルト１１及びハブナツト１２により
固着されたリム１３と、このリム１３の外周に嵌着され
た前記タイヤ４とからなっている。

また、このホイールディスク５の外周端部位には、前記
モータＭ１のロータ部１４と、このモータＭ１の外側を
覆うカバー１５とが複数本のボルト１６により外部側方
から共締め固定されている。

前記ロータ部１４は、ざらに前記ホイールディスク５と
ボルト１６ａにより締つけられているが、このボルト１
６ａは第２図の下部に示すように、前述したボルト１６
とは異なり、内方から外方に向けて締付けるようにしで
ある。このようにすれば、前記カバー１５を外部側方か
ら取付けることができるので、カバー１５の取付けが容
易になり、またポル［−１６及び１６ａにより内外の双
方から締付けることになるので、締付は力が強固になり
、緩みがなくなる。

前記ロータ部１４は、環状のヨーク１７と、このヨーク
１７の内周面に接着剤若しくはホルミル等により固着さ
れた薄肉で強力な磁界を発生する希土類の永久磁石１８
とからなっている。

ここに、本実施例では、モータ用永久ｖｉｉ石として希
土類の永久磁１５１８を用いることにより大きな出力と
、モータのコンパクト化を図っている。

これは、希土類の永久磁石１８が、大きな磁束密度を有
するのみでなく、室温で大きな結晶磁気異方性を示すこ
とから大きな保磁力を発揮することによる。例えば、通
常のアルニコ系、又はフェライト系のものは、５０〜２
７０ＫＡ／ｍ程度の保磁力を有するものであるのに対し
、希土類コバルト系（ＲｅＯ２）のものは、その保磁力
が６８０〜８００ＫＡ／ｍにもなることからも明らかで
ある。

したがって、この希土類磁石を用いれば、永久磁石を薄
肉化することができ、その結果モータ自体を軽量化でき
、しかもこのモータは大きな出力を発揮することから、
電気自動車のモータとしては最適なものとなる。

また、前記カバー１５は、アルミニウム合金等のような
軽量金属よりなり、モータＭ１の放熱性を向上するため
に、内周面及び外周面に冷却フィン１９ａ、１９ｂを突
出してあり、その中心部分はメカニカルシール２０によ
り後述のダストシール部材２４との間がシールされてい
る。

このロータ部１４と手許の間隙Ｇを介して対設されたス
テータ部２１はコイルＣが巻回された電機子コア２２の
内周部位をボルト２３により中空ハブ８の突起部８ａに
ダストシール部材２４及びトルクリング２５とともに固
着されている。このトルクリング２５は、第３図より明
らかなように半断面り字状をしたもので、リング状突部
２５ａには歯部が形成され、この歯部と前記中空ハブ８
の端部に形成された歯部が噛合するようになっている。

また、この両者間には扁平板状の端子２６が伸延してい
るが、この端子２６は、前記コイルＣと中空ハブ６内を
挿通したケーブル２７とを確実に接続するために設けら
れたものである。つまり、第４図に示すようにケーブル
２７の端部に筒状のコネクタ２８をカシメ固定してあり
、このコネクタ２８をケーブルホルダー２９に挿通する
とともにこのケーブルホルダー２９にスタッドボルト３
０を前記端子２６を介在して螺着し、前記ケーブル２７
と前記コイルＣとを電気的に接続するようにしている。

なお、この端子２６の端部には前記コイルＣが接続され
ている。

前記ホイールディスク５の１１内方側喘面には、第２図
に示すようにブレーキディスク３１がボルト３２により
取付けられ、このブレーキディスク３１は第３図に示す
ような一対のキャリパ３３により挟圧されるようになっ
ている。このキャリパ３３は、周知のようにシリンダ装
置３４（図上ではピストン３４ａとシリンダボディ３４
ｂとを示す）により作動するようになっている。

前記ホイールディスク５を回動可能に支持する中空ナッ
クル６は、第２，３図に示すように前記ボルト７ａによ
り中空ハブ８に固着されているが、このナックル６から
ダス１へシール部材２４に至るまで空気通路３６が形成
されている。この空気通路３６は内部を挿通する前記モ
ータＭ１へのケーブル２７が発する熱を外部に放散する
とともに、前記ケーブル２７の配線を容易に行なうよう
にしている。

そして、このナックル６の頂部と下部には、第５．６図
に示すように、ブラケット３８．３９が突出しであるが
、このブラケット３８．３９にはアッパアーム４０と、
ロアーアーム４１とがボール軸受４２ａ、４２ｂにより
揺動自在に取付けてあり、このアッパアーム４０及びロ
アーアーム４１の細端は車体２に回動可能に取付けられ
、このロアーアーム４１と車体２との間にはショックア
ブソーバ４３が設けられている。

また、この電動輪３のナックル６には第７図に示すよう
にナックルアーム４４が突出され、このナックルアーム
４４は、リンク４５を介して送りねじ４６に連結されて
いる。そしてこの送りねじ４６にはビニオン４７が噛合
し、ステアリング４８を回動すれば、シャフト４９及び
自在継手５０を介して前記ピニオン４７が回動し、前記
電動輪３の内、前輪側に舵角を与えるようになっている
。

この前輪側が操作されると、その舵角がポテンショメー
タ５１により検出され、このポテンショメータ５１から
の信号はコントロールボックス５２に入力されるように
なっている。

このコントロールボックス５２では、前記ステアリング
４８の舵角に基づいて後輪に与えられる舵角が演算され
、この演算信号により舵角モータＭ２を作動し、後輪側
の送りねじ５３を回動するようになっている。この送り
ねじ５３には送り駒５４が噛合され、この送りねじ５３
の回動に伴ない送り駒５４が往動又は復動し、タイロッ
ド５５及び両後方電動輪３のナックルアーム４４を介し
て、後方側型＠輪３に所定の舵角を与えるようにしてい
る。

つまり、この車両は前輪に対応して後輪の舵角が制御さ
れる簡便な、いわゆる４輪操舵方式（４ＷＳ）となって
いるが、個々それぞれの電動輪３がステアリング４７の
舵角に応じて制御される構成にしてもよいことはいうま
でもない。

次に作用を説明する。

まず、電動輪３を組み立てるには、ナックル６に中空ハ
ブ８、ブレーキディスク３１、ホイールディスク５を取
付ける。そして、この中空ハブ８にステータ２１を外方
からボルト２３により締付けた後に、ケーブル２７と、
前記ステータ部２１のコイルＣとを接続する。最後にロ
ータ部１４をボルト１６により外方から前記ホイールデ
ィスク５に取付けるが、この場合カバー１５も共線めす
る。

このように電動輪３を組み立てる場合には、外方から中
空ハブ８、ブレーキディスク３１、ホイールディスク５
、ステータ部２１、ロータ部１４等と、次々といわば積
み重ね方式で取付ければよいことになり、組み立て手順
がよく、組み立てをきわめて簡単に行なうことができる
。したがって、これを保守点検時に分解する場合もその
作業が容易となる。

次に、図示しない始動スイッチをオンすると、バッテリ
からの電流がコントロールボックス５２を介してケーブ
ル２７に導かれ、このケーブル２７よりコネクタ、スタ
ッドボルト３０．端子２６を介してコイルＣに導かれる
。

これによりロータ部１４側の希土類磁石１８により形成
されている磁界を電流が横切ることによりロータ部１４
が回転する。この回転はボルト１６を介してホイールデ
ィスク５に伝達され車輪１０が回転する。

なお、コーナーをまがる場合には、ステアリング４６の
舵角に応じて各電動輪３の回転速度をコントロールボッ
クス５０において演算し制御するが、本件発明とは直接
的な関係がないので、ここでは省略する。

この車輪１０に制動をかけるには、シリンダ装置３４を
動作してキャリパ３３によりブレーキディスク３１を挟
圧すればよい。

前記運転中、ステータ部２１から生じたジュール熱は内
側の冷却フィン１９ｂ、外側の冷却フィン１９ａを伝わ
り外部に放散される。

また、ケーブル２７の熱は、ナックル６等にＪ：り形成
された中空通路３６にファン（図示せず）より送風され
る空気流により外部に放出されることになる。

（発明の効果）以上述べたように、本発明によれば、ダイレクトドライ
ブ方式を採用し、中空ナックル、中空ハブにより車軸と
モータの回転軸を構成したので、減速機、差動装置、ド
ライブシャフト等の動力伝達装置が不要となり、車軸部
分の構造が簡素になり、車体の軽」化、コンパクト化を
達成することができ、これによりバッテリー充電当りの
走行距離も伸びる。また、電気自動車の電動輪を組み立
てるに当っても、車輪の外部側方からホイールディスク
にロータ部を、ハブにステータ部を、ポル］〜締めによ
り固着できるので、自動車の保守点検時に作業者は車体
の下部に入り込まなくても外部から容易に行なうことが
でき、また各部品を次々と積み重ね方式により組み立て
る作業方式とすることが可能となるので車体の組み立て
も容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す断面概略図、第２図
は、第１図の要部拡大断面図、第３図は、同実施例の分
解斜視図、第４図は、第２図の要部拡大断面図、第５図
は、同実施例のサスペンションの分解斜視図、第６図は
、同実施例のザスペンション部分の断面図、第７図は、
各電動輪の制御系を示す説明図である。３・・・電動輪、　　　　　５・・・ホイールディスク
、６・・・ナックル、　　　　８・・・ハブ、１０・・
・車輪、　　　　　　１４・・・ロータ部、１６．２３
・・・ボルト、　２１・・・ステータ部、Ｇ・・・間隙
、　　　　　　Ｍ・・・モータ。特許出願人　新日本！！！鐵株式會社株式会社東京アール　アンド　デー第１図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

１）中空ナックル（６）と中空ハブ（８）とを同軸的に
連結し、この中空ハブ（８）の外周に、車輪（１０）が
装着されたホイールディスク（５）を回動可能に取付け
、このホイールディスク（５）の外側にモータ（Ｍ＿１
）のロータ部（１４）を前記車輪（１０）の外側からボ
ルト（１６）締めにより固着し、このロータ部（１４）
と小許の間隙（Ｇ）を介して対設されたステータ部（２
１）を前記ハブ（８）に前記車輪（１０）の外側からボ
ルト（２３）締めにより固着したことを特徴とする電気
自動車の電動輪。