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Diese Erfindung betrifft einen Radmotor, der in einer Radfelge eines Fahrzeugs angeordnet ist, um ein Antriebsrad drehend anzutreiben.
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Der in einer Radfelge eines Fahrzeugs vorgesehene Radmotor zum direkten Antreiben eines Antriebsrades wird verbreitet in relativ kleinen Fahrzeugen, wie zum Beispiel Gabelstaplern und Golfcarts eingesetzt, da er eine Vielzahl von Vorteilen dahingehend bereitstellt, dass der in einer Fahrzeugkarosserie benötigte Platz reduziert werden kann, dass ein Getriebe und eine Differentialgetriebeeinheit weggelassen werden kann, und das eine Antriebswelle weggelassen werden kann, wenn eine Einzelradaufhängung eingesetzt wird. Verschiedene Bauweisen dieser Art von Radmotor sind bekannt. Als ein Beispiel wird ein Radmotor mit einem Stator und einem Rotor, die wie ein Doppelring angeordnet sind, beispielsweise in der ungeprüften Japanischen Patentoffenlegung Nr. 2004-161189 vorgeschlagen.
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Zum Einbau des in der ungeprüften Japanischen Patentoffenlegung Nr.
JP 2004 -
161 189 A offenbarten Radmotors wird eine übliche Aufhängungsstruktur, in welcher ein Rad drehbar an einem Gelenk einer Aufhängung eines Fahrzeugs mittels einer Nabeneinheit befestigt ist, eingesetzt. Ein ringförmiger Stator ist schwimmend über dem Gelenk mittels Pufferelementen gelagert und ein ringförmiger Rotor ist drehbar auf dem Stator mittels eines Lagers gelagert, das dazwischen so eingefügt ist, dass es außerhalb des Außenumfangs des Stators angeordnet ist. Während eine durch die schwimmende Lagerung verursachte Positionsveränderung des Rotors durch Querführungen zugelassen ist, wird die durch den erregten Stator bewirkte Rotation des Rotors auf das Rad übertragen.
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In dem Radmotor in der ungeprüften Japanischen Patentoffenlegung Nr.
JP 2004 -
161 189 A befindet sich, da der Rotor drehbar auf dem Stator mittels eines Lagers gelagert wird, das dazwischen so eingefügt ist, dass es außerhalb des Außenumfangs des Stators angeordnet ist, das Lager in einem großen Abstand von der Rotationsachse der Nabeneinheit. Somit ist die Umfangsgeschwindigkeit um das Lager herum sehr hoch, was eine Verringerung der Haltbarkeit des Lagers und damit der Zuverlässigkeit des Radmotors bewirkt.
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Diese Erfindung wurde zur Lösung von Problemen wie diesen gemacht. Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Radmotors, in welchem, obwohl ein Stator und ein Rotor wie ein Doppelring angeordnet sind, die Umfangsgeschwindigkeit um ein drehbar den Rotor lagerndes Lager verringert wird, um die Haltbarkeit zu verbessern, dadurch eine hohe Zuverlässigkeit zu erreichen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung einen in einer Radfelge eines Fahrzeugs zum Antrieb eines Rades eingebauten Radmotor nach Anspruch 1 bereit.
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In dieser Anordnung ist, während der Stator an dem nicht-rotierenden Teil der Fahrzeugkarosserie mittels des Statorträgers befestigt ist, der Rotor an der rotierenden Komponente der Nabeneinheit, welche sich mit der Radfelge dreht, mittels des Rotorträgers befestigt. Wenn der Stator erregt und ein Motordrehmoment auf den Rotor ausgeübt wird, wird das Motordrehmoment auf die rotierende Komponente der Nabeneinheit über den Rotorträger übertragen, um das Rad drehend um die Rotationsachse der Rotationskomponente anzutreiben, um das Fahrzeug fahren zu lassen.
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Die Rotation des Rotors wird durch die Rotationskomponente der Nabeneinheit geführt, mit welcher der Rotor über den Rotorträger und die Radfelge verbunden ist, und die Rotationskomponente ist drehbar an der festen Komponente der Nabeneinheit mit einem dazwischen eingefügten Lager befestigt. Somit kann das Lager der Nabeneinheit in der Nähe der Rotationsachse positioniert werden. Demzufolge kann, obwohl der Stator und der Rotor wie ein Doppelring angeordnet sind, die Umfangsgeschwindigkeit um das Lager verringert werden, um die Haltbarkeit des Lagers zu verbessern, um dadurch eine hohe Zuverlässigkeit zu erzielen.
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Der Radmotor weist einen zwischen den Statorträger und dem Rotorträger positionierten und an der rotierenden Komponente der Nabeneinheit befestigten Bremsrotor auf.
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In dieser Anordnung wird, wenn eine Bremskraft auf den Bremsrotor ausgeübt wird, die Bremskraft über die rotierende Komponente der Nabeneinheit auf das Rad zum Abbremsen des Fahrzeugs übertragen. Da der Statorträger und der Rotorträger voneinander über einen bestimmten Abstand, entlang der Breite des Fahrzeugs betrachtet, getrennt sind, um den konzentrisch angeordneten Stator und Rotor zu lagern, wird notwendigerweise ein toter Raum zwischen den zwei Trägern ausgebildet. Durch effektive Nutzung des toten Raums durch Anordnen des Bremsrotors darin kann der in der Fahrzeugkarosseriestruktur benötigte Platz in der Nähe des Rades, in der Breitenrichtung des Fahrzeugs betrachtet, reduziert werden und der Freiheitsgrad der Anordnung, der in der Nähe des Rades positionierten Teile, wie zum Beispiel der Aufhängung erhöht werden.
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Bevorzugt weist in dem Radmotor in der vorstehenden Anordnung der Rotorträger ein Belüftungsloch auf, das zum Erzeugen eines Luftstroms ausgebildet ist, der von der Seite des Rotorträgers auf welcher der Bremsrotor angeordnet ist, zu der anderen Seite oder in die entgegengesetzte Richtung strömt, wenn sich der Rotorträger dreht.
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In dieser Anordnung wird, da das Belüftungsloch einen Luftstrom erzeugt, sobald sich der Rotorträger dreht, Luft mit niedriger Temperatur von der dem Bremsrotor gegenüberliegenden Seite des Rotorträgers durch das Belüftungsloch hindurch der (als „Bremsrotorseite“ bezeichneten) Seite, auf welcher sich der Bremsrotor befindet, zugeführt oder umgekehrt Luft mit hoher Temperatur aus der Umgebung des Bremsrotors an das Belüftungsloch, der dem Bremsrotor gegenüberliegenden Seite abgegeben. Somit kann die Kühlung des Bremsrotors unterstützt werden.
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Bevorzugt ist in dem Radmotor in der vorstehenden Anordnung der Rotorträger, in der Breitenrichtung des Fahrzeugs betrachtet, auf der Außenseite des Bremsrotors angeordnet.
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In dieser Anordnung wird, sobald sich der Rotorträger dreht, Luft von der Bremsrotorseite in der Breitenrichtung des Fahrzeug betrachtet durch das Entlüftungsloch an die Außenseite abgegeben oder von der Außenseite durch das Belüftungsloch der Bremsrotorseite eingeführt. Somit kann durch die Abgabe von Luft mit hoher Temperatur von der Bremsrotorseite an die Außenseite des Fahrzeugs oder durch Einführung von Luft mit niederer Temperatur von der Außenseite des Fahrzeugs zu der Bremsrotorseite die Kühlung des Bremsrotors weiter unterstützt werden.
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Bevorzugt weist in dem Radmotor mit dem vorgenannten Belüftungsloch, das Belüftungsloch einen Schlitz auf, der so ausgeführt ist, dass er sich entlang einem Radius des Rotorträgers erstreckt, steht ein spezielles Teil des Rotorträgers, das unmittelbar vor dem Schlitz in der Rotationsrichtung des Rotorträgers betrachtet angeordnet ist, auf die Bremsrotorseite vor, und steht ein spezielles Teil des Rotorträgers, das unmittelbar hinter dem Schlitz angeordnet ist, auf die gegenüberliegende Seite zu dem Bremsrotor vor.
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In dieser Anordnung funktioniert, wenn sich der Rotorträger dreht, der zu der Bremsrotorseite vorstehende Teil als eine Ausgabelamelle zum Ausgeben von Luft aus dem Schlitz an den Bremsmotor, und der auf die gegenüberliegende Seite des Bremsrotors vorstehende Teil funktioniert als eine Einführungslamelle zum Einführen von Luft in den Schlitz. Somit kann die Menge der in die Bremsrotorseite eingeführten Luft erhöht werden, so dass der Bremsrotor effektiver gekühlt werden kann.
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Anstelle der vorstehenden Anordnung weist in einer weiteren bevorzugten Anordnung des Radmotors mit dem Belüftungsloch das Belüftungsloch einen Schlitz auf, das so ausgebildet ist, dass es sich entlang einem Radius des Rotorträgers erstreckt, steht ein spezielles Teil des Rotorträgers, das unmittelbar hinter dem Schlitz in der Rotationsrichtung des Rotorträgers betrachtet angeordnet ist zu der Bremsrotorseite vor, und steht ein spezielles Teil des Rotorträgers, das unmittelbar vor dem Schlitz angeordnet ist zu der dem Bremsrotor gegenüberliegenden Seite vor.
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In dieser Anordnung funktioniert, wenn sich der Rotorträger dreht, der zu der Bremsrotorseite vorstehende Teil als eine Einführungslamelle zum Einführen von Luft aus dem Bremsmotor in den Schlitz, und der auf die gegenüberliegende Seite des Bremsrotors vorstehende Teil funktioniert als eine Ausgabelamelle zum Ausgeben von Luft aus dem Schlitz. Somit kann die Menge der von der Bremsrotorseite durch den Schlitz an die gegenüberliegende ausgegebene Luft erhöht werden, so dass der Bremsrotor effektiver gekühlt werden kann.
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Anstelle der vorstehenden Anordnungen wird in einer weiteren bevorzugten Anordnung des Radmotors mit dem Belüftungsloch das Belüftungsloch ausgebildet, indem eine durch eine im Wesentlichen in dem Rotorträger ausgeführten U-förmigen Schnitt ausgebildete Lamelle zu der dem Bremsrotor gegenüberliegenden Seite hin gebogen wird, und das Ende der Lamelle in der Rotationsrichtung des Rotorträgers betrachtet nach vorne weist.
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In dieser Anordnung führt, wenn sich der Rotorträger dreht die Lamelle Luft von der dem Rotor gegenüberliegenden Seite in das Belüftungsloch ein und gibt diese an die Bremsrotorseite ab. Somit kann die Menge der in die Bremsrotorseite einführten Luft vergrößert werden, so dass der Bremsrotor effektiver gekühlt werden kann.
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Anstelle der vorstehenden Anordnungen wird in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform das Belüftungsloch ausgebildet, indem eine durch einen im Wesentlichen U-förmigen in dem Rotorträger ausgeführten Schnitt ausgebildete Lamelle zu der Bremsrotorseite hin gebogen wird, und das Ende der Lamelle in der Drehrichtung des Rotorträgers betrachtet nach vorne weist.
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In dieser Anordnung führt, wenn sich der Rotorträger dreht, die Lamelle Luft von der Bremsrotorseite in das Belüftungsloch ein und gibt es auf der dem Bremsrotor gegenüberliegenden Seite aus. Somit kann die Menge der von der Bremsrotorseite auf die gegenüberliegende Seite ausgegeben Luft gesteigert werden, so dass der Bremsrotor effektiver gekühlt werden kann.
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In dem Radmotor jeder der vorstehenden Anordnungen befinden sich der Stator, der Rotor und der Bremsrotor in der Breitenrichtung des Fahrzeugs betrachtet im Wesentlichen in derselben Position in Bezug auf die Mitte des Rades.
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In dieser Anordnung werden das von dem Stator und Rotor erzeugte Motordrehmoment und eine auf den Bremsrotor ausgeübte Bremskraft auf die Straßenoberfläche in der Breitenrichtung des Fahrzeugs betrachtet an der Mittenposition des Rades übertragen, welche im Wesentlichen dieselbe, wie die Position ist, in welcher diese Kräfte erzeugt werden. Somit werden die Kräfte sanft übertragen. Somit nimmt die erforderliche Festigkeit der Teile, wie zum Beispiel des Rotorträgers, welcher das Motordrehmoment auf die Radseite überträgt und des Bremsrotors, welcher die Bremskraft auf die Radseite überträgt ab, so dass diese Teile leichter und kleiner ausgeführt werden können.
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Bevorzugt ist in den Radmotor in jeder der vorgenannten Anordnungen die Nabe an einem Gelenk einer Aufhängung schwingfähig an der Fahrzeugkarosserie befestigt, und der Statorträger ist zusammen damit an der Stelle befestigt, an der die Nabeneinheit an dem Gelenk befestigt ist.
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In dieser Anordnung ist der Statorträger unter Nutzung des existierenden Befestigungsplatzes befestigt, wo die Nabeneinheit an dem Gelenk befestigt ist. Damit muss die Aufhängung keinen Befestigungsplatz haben, der ausschließlich für die Befestigung des Statorträgers vorgesehen ist. Somit ist es beispielsweise möglich Komponenten mit einer üblichen Aufhängungsstruktur, die nicht für den Einbau in einen Radmotor gedacht sind, zu verwenden, um die Produktionskosten zu verringern.
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Vorzugsweise ist in dem Radmotor eine Antriebswelle, die eine Antriebskraft von einer Brennkraftmaschine des Fahrzeugs übertragen kann, mit der rotierenden Komponente verbunden.
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In dieser Anordnung werden ein von dem Stator und Rotor erzeugtes Motordrehmoment und ein von der Brennkraftmaschine erzeugtes Antriebsdrehmoment auf das Rad übertragen. Somit kann das Rad durch selektives Umschalten von einem Drehmoment auf das andere oder durch Verwendung beider Drehmomente gleichzeitig angetrieben werden.
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Die Erfindung wird im Detail in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben. In diesen ist:
- 1 eine Schrägansicht, die einen auseinander gebauten Radmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 2 eine Querschnittsansicht, die den Radmotor von 1 darstellt;
- 3 eine Teilschrägansicht, die einen Rotorträger des Radmotors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 4 eine Teilquerschnittsansicht, die den Rotorträger des Radmotors von 3 darstellt;
- 5 eine Teilschrägansicht ist, die eine Variante des Rotorträgers von 3 darstellt;
- 6 eine Teilquerschnittsansicht, die den Rotorträger von 5 darstellt; und
- 7 eine Querschnittsansicht, die einen Radmotor mit einer Antriebswelle gemäß einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung ist.
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Ein Radmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben.
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In einem Fahrzeug haben alle vier Räder einen Radmotor und der in dem Vorderrad vorgesehene Radmotor und der in dem Hinterrad vorgesehene Radmotor haben nahezu dieselbe Bauweise und Befestigungsstruktur. Somit wird der in dem Vorderrad vorgesehene Radmotor unter Bezugnahme auf die Schrägansicht in 1 und eine Querschnittsansicht in 2 beschrieben.
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Ein Gelenk 3 (nicht-rotierendes Teil) ist mit dem unteren Ende eines Federbeins 1 und dem äußeren Ende eines unteren Armes 2 schwenkbar verbunden, wobei das Federbein 1 und der untere Arm 2 Teile einer Vorderradaufhängung eines Fahrzeuges bilden. Eine Nabeneinheit 4 ist in einem Gelenkloch 3a in dem Gelenk 3 befestigt. Die Nabeneinheit 4 enthält eine äußere Nabe 7 (feste Komponente) und eine innere Nabe 5 (rotierende Komponente), die drehbar innerhalb der äußeren Nabe 7 mit einem Lager 6 dazwischen befestigt ist. Die äußere Nabe 7 ist in das Gelenkloch 3a in dem Gelenk 3 eingesetzt und dadurch an einer Fahrzeugkarosserie befestigt.
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Die äußere Nabe 7 weist einen Flansch 7a auf, der in einem Stück auf der äußeren zylindrischen Oberfläche ausgebildet ist. Der Flansch 7a und ein Nabeneinsetzteil 3b des Gelenks 3 sind über Schrauben 9 dort verbunden, wo ein Teil eines Statorträgers 8 um ein in dessen Mitte ausgebildetes Loch zwischen dem Flansch 7a und dem Nabeneinsetzteil 3b festgehalten wird. Somit sind die Nabeneinheit 4 und der Statorträger 8 an dem Gelenk 3 und daher an der Fahrzeugkarosserie befestigt. Die innere Nabe 5 weist ein Wellenloch 5a auf, welches ein Durchtrittsloch ist, das sich entlang der Achse der inneren Nabe 5 erstreckt.
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Die innere Nabe 5 ragt über die äußere Nabe 7 zu der Außenseite der Fahrzeugkarosserie hervor und weist einen flanschähnlichen Nabenteil 5b auf, der in einem Stück mit der äußeren zylindrischen Oberfläche ausgebildet ist. Vier Radschrauben 11 sind an dem Nabenteil 5d befestigt, so dass sie auf die Außenseite der Fahrzeugkarosserie um den Umfang des Nabenteils 5b herum mit einem Mittelpunkt auf der Rotationsachse L1 der inneren Nabe 5 in regelmäßigen Abständen hervor stehen. Ein belüfteter Bremsrotor 12, ein Rotorträger 13 und eine Radfelge 14a eines Vorderrades 14 sind übereinander mit ihren Rotationsmittelpunkten auf der Rotationsachse L1 der inneren Nabe 5 angeordnet und an dem Nabenteil 5b durch Schraubenmuttern 15 auf den entsprechenden Radschrauben 11 befestigt. Somit sind der Bremsrotor 12, der Rotorträger 13 und das Vorderrad 14 an dem Nabenteil 5b der Nabeneinheit 4 befestigt.
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Demzufolge liegen sich der Statorträger 8 und der Rotorträger 13 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs betrachtet über einen spezifizierten Abstand voneinander getrennt gegenüber, und der Bremsrotor 12 ist zwischen dem Statorträger 8 und dem Rotorträger 13 angeordnet. Der Bremsrotor 12 und der Rotorträger 13 sind an dem Nabenteil 5b mittels nicht dargestellter Schrauben zusätzlich zu den Radschrauben 11 und Muttern 15 befestigt. Somit wird verhindert, dass der Bremsrotor 12 und der Rotorträger 13 unbeabsichtigt von dem Nabenteil 5b herunterfallen, wenn die Muttern 15 von den Radschrauben 11 zum Anbringen oder Abnehmen der Radfelge 14a entfernt werden.
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In der vorstehend beschriebenen Anordnung ist der Statorträger 8 nicht-drehbar an dem Gelenk 3, und daher an der Fahrzeugkarosserie befestigt, während der Bremsrotor 12, der Rotorträger 13 und das Vorderrad 14 in einer einteiligen Weise mittels der Nabeneinheit 4 rotieren.
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Gemäß Darstellung in 1 ist ein Bremssattel 16 an einem Sattelaufnahmeteil 3c befestigt, das in einem Stück in dem Gelenk 3 ausgebildet ist. Mit dem Bremsrotor 12 bildet der Bremssattel 16 eine Vorderbremse des Fahrzeugs. Mittels hydraulischem Druck, der durch einen nicht dargestellten Bremsschlauch zugeführt wird, hält der Bremssattel den Bremsrotor 12 fest und übt eine Bremskraft darauf aus. Die Bremskraft wird durch die Innennabe 5 der Nabeneinheit 4 auf das Vorderrad 14 zum Abbremsen des Fahrzeugs übertragen. Gemäß Darstellung in 1 liegen der Statorträger 8 und der Rotorträger 13 im Wesentlichen in der Form einer Scheibe mit einem Mittelpunkt auf der Rotationsachse L1 vor. Der Statorträger 8 besitzt einen Ausschnitt 8a, der dafür ausgebildet ist, um eine gegenseitige Überschneidung mit dem Bremssattel 16 zu verhindern. Der Rotorträger 13 weist viele um den Umfang herum angeordnete runde Belüftungslöcher 13a auf. Außerhalb des Statorträgers 8 ist ein ringförmiger Stator 17 mit seinem Mittelpunkt auf der Rotationsachse L1 angeordnet. Außerhalb des Stators 17 ist ein ringförmiger Rotor 18 mit einem Mittelpunkt ebenfalls auf der Rotationsachse L1 angeordnet. Der Stator 17 ist an dem Umfangsabschnitt des Statorträgers 8 über nicht dargestellte Schrauben befestigt, während der Rotor 18 an dem Umfangsteil des Rotorträgers 13 ebenfalls über nicht dargestellte Schrauben befestigt ist.
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In dem Stator 17 sind viele Spulen 17a um den Umfang herum angeordnet, während in dem Rotor 18 viele Magnete 18a ebenfalls um den Umfang herum angeordnet sind. Die Umfangsreihenfolge der Spulen 17a und die Umfangsreihenfolge der Magnete 18a liegen einander über einen kleinen Abstand gegenüber. Ein Winkelsensor 17b zum Detektieren des Rotationswinkels des Rotors ist an dem Stator 17 angebracht. Der Winkelsensor 17b ist elektrisch mit einer in der Fahrzeugkarosserie vorgesehenen Steuerung über eine nicht dargestellte Signalleitung verbunden. Jede Spule 17a des Stators 17 ist elektrisch mit einem in der Fahrzeugkarosserie vorgesehen Umrichter über eine nicht dargestellte Energieversorgungsleitung verbunden und wird mit elektrischer Energie versorgt.
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Während der Fahrt des Fahrzeugs wird ein Detektionssignal aus dem Winkelsensor 17b über die Signalleitung an die Steuerung geliefert und die Steuerung steuert den Umrichter zur Zuführung elektrischer Energie zu den Spulen 17b des Stators 17 abhängig von dem Rotationswinkel des Rotors. Wenn die Spulen 17a erregt werden, wird ein Magnetfeld zwischen den Spulen 17 und den Magneten 18a erzeugt, welches eine Kraft erzeugt, die eine Rotation des Rotors 18 oder in anderen Worten, ein Motordrehmoment in der Weise bewirkt, dass der Bremsrotor 12, der Rotorträger 13 und das Vorderrad 14 zusammen um die Rotationsachse L1 rotieren und eine Antriebskraft auf die Straßenoberfläche ausüben. Die Steuerung passt die den Spulen 17a zugeführte elektrische Energie abhängig von dem Niederdrücken eines Beschleunigungspedals durch einen Fahrer so an, dass das Fahrzeug gemäß dem Niederdrücken des Beschleunigungspedals (Antriebssteuerung) fährt. Während der Abbremsung des Fahrzeugs wird in den Spulen 17a erzeugte regenerative Energie in einer nicht dargestellten Batterie gespeichert (Regenerationssteuerung).
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Wie es vorstehend erwähnt wurde, weist der in dem Hinterrad vorgesehene Radmotor einen ähnlichen Aufbau auf, und die Steuerung führt die Antriebssteuerung und Regenerationssteuerung daran aus.
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Anschließend wird die Bauweise einer Aufhängung, die für den Einbau des Radmotors gemäß dieser Ausführungsform geeignet ist, und wie Teile um den Radmotor angeordnet sind, beschreiben.
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Zuerst wird die Bauweise einer für den Einbau des Radmotors geeigneten Aufhängungsstruktur beschrieben. Kurz gesagt wird der Einbaumotor gemäß dieser Ausführungsform ohne jede Änderung die Bauweise einer Aufhängung eingebaut, indem lediglich der Stator 17, der Rotor 18 und die Träger 8, 13 hinzugefügt werden. Insbesondere wird, wenn die äußere Nabe 7 der Nabeneinheit 4 an dem Gelenk 3 befestigt wird, der den Stator 17 lagernde Statorträger 8 zusammen mit der äußeren Nabe 7 befestigt, und wenn der Bremsrotor 12 und die Radfelge 14a an der inneren Nabe 5 der Nabeneinheit 4 befestigt werden, wird der den Rotor 18 lagernde Rotorträger 13 zusammen mit dem Bremsrotor 12 und der Radfelge 14a befestigt. Somit werden beide Träger 8, 13 unter Verwendung der bestehenden Befestigungsplätze befestigt.
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Somit besteht keine Notwendigkeit ausschließlich für die Fixierung des Statorträgers 8 und des Rotorträgers 13 vorgesehene Einbauplätze in der Aufhängung vorzusehen, und der Radmotor kann unter Verwendung der Komponenten einer üblichen Aufhängungsbauweise, so wie diese sind, nämlich ohne Veränderung der Spezifikationen dieser Komponenten eingebaut werden, indem lediglich der Stator 17, der Rotor 18 und die Träger 8, 13 hinzugefügt werden. Demzufolge können durch die Standarisierung der Aufhängungskomponenten die Produktionskosten reduziert werden.
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Anschließend wird beschrieben, wie Teile um den Radmotor herum angeordnet sind. Wie es vorstehend erwähnt wurde, ist der Rotorträger 13 an der Nabeneinheit 4 mit dem Bremsrotor 12 und der Radfelge 14a befestigt. Somit wird der Rotorträger 13 durch das Lager 6 der Nabeneinheit 4, mit dem Bremsrotor 12 und der Radfelge 14a in einer integrierten Weise geführt, und der durch diesen Rotorträger 13 gelagerte Rotor 18 dreht sich außerhalb des Stators 17. Da das Lager 6 der Nabeneinheit 4 in der Nähe der Rotationsachse L1 angeordnet ist, ist die Umfangsgeschwindigkeit um das Lager beispielsweise im Vergleich zu der in der ungeprüften Japanischen Patentoffenlegung Nr. 2004-161189 offenbarten Technik, in welcher das Lager auf dem Stator angeordnet ist, wesentlich geringer. Demzufolge kann die Haltbarkeit des Lagers 6 und damit die Zuverlässigkeit des Radmotors stark verbessert werden.
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Wie es aus 2 zu sehen ist, sind, um den wie ein Doppelring angeordneten Stator 17 und Rotor 18 zu lagern der Statorträger 8 und der Rotorträger 13 über einen gewissen Abstand in der Breitenrichtung des Fahrzeugs gesehen so beabstandet, dass notwendigerweise ein Totraum zwischen den zwei Trägern 8 und 13 ausgebildet ist. In der vorliegenden Erfindung ist, da der Totraum effektiv durch die Anordnung des Bremsrotors 12 darin genutzt wird, der in der Breitenrichtung des Fahrzeugs betrachtet benötigte Raum in der Fahrzeugkarosseriestruktur reduziert, und der Freiheitsgrad der Anordnung von Teilen, die innerhalb des Rades angeordnet sind, wie zum Beispiel die Aufhängung nimmt zu.
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Um die Belastung auf dem Lager 6 der Nabeneinheit 4 zu minimieren, welche das Gewicht der Fahrzeugkarosserie lagert, ist die Nabeneinheit 4 im Wesentlichen auf derselben Position wie die Mittelposition L2 des Vorderrades entlang der Breitenrichtung des Fahrzeug gemäß Darstellung in 2 betrachtet angeordnet.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist der den Stator 17 lagernde Träger 8 auf dem auf der Innenseite der Nabeneinheit 4 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs betrachtet angeordneten Flansch 7a befestigt, ist der den Rotor 18 lagernde Träger 13 auf den Nabenteil 5b befestigt, der auf der äußeren Seite der Nabeneinheit 4 in der Seitenrichtung des Fahrzeugs betrachtet aufgesetzt, und ist der Bremsrotor 12 zwischen den zwei Trägern 8 und 13 angeordnet. Dadurch befinden sich der Stator 17, der Rotor 18 und der Bremsrotor 12 im Wesentlichen in Bezug auf die Mittenposition L2 des Vorderrades 14 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs betrachtet an derselben Position.
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In dieser Anordnung werden ein von dem Stator 17 und Rotor 18 erzeugtes Motordrehmoment (insbesondere eine Antriebskraft unter Antriebssteuerung und eine Bremskraft unter der Regenerationssteuerung) und eine durch die den Bremsrotor 12 festhaltenden Bremssättel 16 auf den Bremsrotor ausgeübte Bremskraft auf die Straßenoberfläche an der Mittenposition L2 des Vorderrades 14 übertragen, welche in der Fahrzeugbreitenrichtung betrachtet im Wesentlichen dieselbe wie die Position ist, an der diese Kräfte erzeugt werden. Somit werden diese Kräfte beispielsweise im Vergleich zu dem Falle, in welchem die Stellen, an welchen das Motordrehmoment oder die Bremskraft erzeugt werden, von der Mittenposition L2 des Vorderrades 14 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs betrachtet voneinander entfernt sind, sanft übertragen. Demzufolge nimmt die erforderliche Festigkeit der Teile, wie zum Beispiel des Rotorträgers 13, welcher das Motordrehmoment an das Vorderrad 14 überträgt, und des Bremsrotors 12, welcher die Bremskraft an das Vorderrad 14 überträgt, ab, so dass diese Teile leichter und kleiner ausgeführt werden können, so dass die ungefederte Last reduziert und der Raumnutzungsgrad um die Aufhängung herum gesteigert werden kann.
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Anschließend wird ein Radmotor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dieser Ausführungsform führt die Form der Belüftungslöcher 13a in dem Rotor 13 verändert, um die Kühlung des Radmotors im Vergleich zu der ersten Ausführungsform zu verbessern. In anderer Hinsicht ist die Gesamtbauweise des Radmotors, einschließlich der Aufhängungsbauweise ähnlich der in der ersten Ausführungsform. Somit wird die Beschreibung der für die ersten und zweiten Ausführungsformen gemeinsamen Teile, die mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind unterlassen, während hauptsächlich die Unterschiede behandelt werden.
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Während in der ersten Ausführungsform die Belüftungslöcher 13a in dem Rotorträger 13 eine einfache runde Form aufweisen sind in der vorliegenden Ausführungsform die Belüftungslöcher 21 so geformt, dass sie einen kühlenden Luftstrom erzeugen können, wenn sich der Rotorträger 13 so dreht, dass er das Fahrzeug vorwärts fahren lässt, wie es in einer schrägen Teilansicht des Rotorträgers 13 in 3 und dessen Teilquerschnittsansicht in 4 dargestellt ist. Insbesondere sind wie in der ersten Ausführungsform die Belüftungslöcher 21 um den Umfang des Rotorträgers 13 herum angeordnet. Jedes Belüftungsloch 21 besitzt einen geraden Schlitz 22, welcher sich entlang eines Radius des Rotorträgers 13 erstreckt. Durch Pressformung wird der vordere halbkreisförmige Hälftenbereich der unmittelbar vor dem Schlitz 22 in der Rotationsrichtung des Rotorträgers in der Fahrzeugvorwärtsfahrrichtung betrachtet liegt, als eine Ausgabelamelle 23 geformt, die zu der Seite des Bremsrotors 12 vorsteht, während ein hinterer halbkreisförmiger Hälftenbereich, der unmittelbar hinter dem Schlitz 22 in der Rotationsrichtung betrachtet liegt, als eine Einführungslamelle 24 geformt ist, die auf die den Bremsrotor 12 gegenüberliegende Seite, nämlich auf die (als die „Fahrzeugbreitenrichtungs-Außenseite“ bezeichnete) Außenseite entlang der Breite des Fahrzeugs, vorsteht.
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In jedem Belüftungsloch 21 bildet die Einführungslamelle 24 eine Öffnung auf der Seite des Vorderrades 14 aus, die in der Rotationsrichtung betrachtet nach vorne weist, während die Ausgabelamelle 23 eine Öffnung auf der Seite des Bremsrotors 12 ausbildet, die entlang der Rotationsrichtung nach hinten weist. Somit wird, wenn sich der Rotorträger 13 dreht, um das Fahrzeug vorwärts fahren zu lassen, Luft mit niederer Temperatur von der Fahrzeugbreitenrichtungs-Außenseite der Seite des Bremsrotors 12 durch die Belüftungslöcher 21 zugeführt. Unter Aufnahme des auf diese Weise erzeugten Kühlluftstroms wird der Bremsrotor 12 gekühlt. Somit genießt zusätzlich zu dem in der ersten Ausführungsform erzeugten Effekten die zweite Ausführungsform den Vorteil, dass die Kühlung des Bremsrotors 12 so verbessert wird, dass Phänomene, wie zum Beispiel Bremsfading, die durch Überhitzen des Bremsrotors 12 bewirkt werden, unterdrückt werden können.
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Die Form des Belüftungslochesloches 21 zum Erzeugen eines Kühlluftstroms ist nicht auf die vorstehende beschränkt. Beispielsweise können Kühllöcher 31 gemäß Darstellung in den 5 und 6 ausgebildet werden. Insbesondere würden in dieser Variante im Wesentlichen U-förmige Schlitze 32 in dem Außenrotorträger 13 durch Pressformung ausgebildet und gleichzeitig die durch die entsprechenden Schlitze 32 definierten Teile auf die den Bremsrotor 12 gegenüberliegende Seite gebogen, nämlich auf die Fahrzeugbreitenrichtungs-Außenseite, in einem spezifizierten Winkel, um dadurch Einführungslamellen 33 auszubilden. In jedem Belüftungsloch 31 bildet die Einführungslamelle 33 eine Öffnung auf der dem Bremsrotor 12 gegenüberliegenden Seite, die in der Rotationsrichtung betrachtet, nach vorne weist. Somit wird, wie in dem vorstehenden Beispiel ein Kühlluftstrom durch die Belüftungslöcher 31 so erzeugt, dass die Kühlung des Bremsrotors 12 verbessert werden kann.
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Die Richtung des durch die Belüftungslöcher 21, 31 ausgebildeten Luftstroms muss nicht die vorstehend erwähnte sein. Beispielsweise können die Einführungslamellen 24, 33 und die Ausgabelamellen 23 so geformt sein, dass sie in die entgegengesetzte Richtung im Vergleich zu den vorstehenden Beispielen hervorstehen, so dass Luft mit hoher Temperatur aus der Umgebung des Bremsrotors 12 an die den Bremsrotor 12 gegenüberliegende Seite ausgegeben werden kann. In diesem Falle wird, da Luft mit hoher Temperatur ausgegeben wird, Luft mit niedriger Temperatur von dem Außenbereich des Bremsrotors 12 durch einen Spalt zwischen dem Ausschnitt 8a des Statorträgers 8 und dem Bremssattel 16 usw. zugeführt, so dass die Kühlung des Bremsrotors 12 verbessert wird.
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Vorstehendes ist die Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise ist in den vorstehenden Ausführungsformen der Radmotor für eine Anwendung bei dem Federbeinaufhängungstyp gedacht. Jedoch ist der Aufhängungstyp, in welchem der Radmotor gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird, nicht auf diesen beschränkt. Er kann beispielsweise bei einer Mehrlenkeraufhängung und einer Doppelquerlenkeraufhängung angewendet werden.
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Ferner ist in den vorstehenden Ausführungsformen der Radmotor für eine Anbringung in allen vier Rädern eines Fahrzeugs gedacht. Jedoch ist das Einbauverfahren des Radmotors in das Fahrzeug nicht auf dieses beschränkt. Beispielsweise kann der Radmotor nur in den Vorderrädern oder nur in den Hinterrädern vorgesehen sein.
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Ferner wird in den vorstehenden Ausführungsformen das Vorderrad 14 nur durch den Radmotor angetrieben. Die Aufhängungsbauweise kann jedoch so angeordnet sein, dass das Vorderrad 14 durch eine Brennkraftmaschine zusätzlich zu dem Radmotor angetrieben werden kann. Insbesondere ist gemäß Darstellung in 7, eine Antriebwelle 41, die mit einem in der Fahrzeugkarosserie eingebauten Brennkraftmaschine verbunden ist, in das Achsloch 5a in der Innennabe 5 eingeführt und mit der Innennabe 5 durch Aufschrauben einer Mutter 42 auf einen Gewindeabschnitt 41a der Antriebswelle 41, die auf die gegenüberliegende Seite vorsteht, verbunden. Ein Antrieb durch den Radmotor wird in derselben Weise wie in den vorstehenden Ausführungsformen durchgeführt, wobei sich die Antriebswelle 41 im Leerlauf dreht, indem die Antriebswelle 41 von der Brennkraftmaschine durch eine Kupplung getrennt wird. Dagegen drehen sich, wenn die Antriebswelle 41 durch die Brennkraftmaschine drehend angetrieben wird, der Bremsrotor 12, der Rotorträger 13 und das Vorderrad 14 mit der Innennabe 5 in einer integrierten Weise. In dieser alternativen Ausführungsform unterscheidet sich die Bauweise um den Radmotor herum nicht von der in den ersten und zweiten Ausführungsformen, so dass dieselben Effekte erzielt werden können.
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In den vorstehenden Ausführungsformen ist die Außennabe 7 der Nabeneinheit 4 an dem Gelenk 3 befestigt und das Vorderrad 14 ist an der Innennabe 5 so befestigt, dass es sich drehen kann. Jedoch kann die Anordnung der Außennabe 7 und der Innennabe 5 umgekehrt werden. Insbesondere wird, während die Innennabe 5 der Nabeneinheit 4 als eine fixierte Komponente an dem Gelenk 3 befestigt ist und dadurch an der Fahrzeugkarosserie fixiert ist, dass Vorderrad 14 an der Außennabe 5 als eine rotierende Komponente befestigt. In diesem Falle ist der den Stator 17 lagernde Statorträger 8 auf der Innennabe 5 befestigt und der den Rotor 18 lagernde Rotorträger 13 auf der Außennabe 7 befestigt, so dass die Nabeneinheit 4 die Drehung des Rotors 18 führt. Somit können dieselben Effekte, wie in den vorstehenden Ausführungsformen erzielt werden.
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Ferner kann, obwohl in den vorstehenden Ausführungsformen der Rotor 18 außerhalb des Stators 17 positioniert ist, der Rotor 18 innerhalb des Stators 17 positioniert sein. Auch in diesem Falle kann durch die Anordnung des Bremsrotors 12 innerhalb des ringförmigen Rotors 18 der tote Raum zwischen den zwei Trägern 8, 13 effektiv genutzt werden. Somit können dieselben Effekte, wie in den vorstehenden Ausführungsformen erzielt werden.
