JP2004175175A

JP2004175175A - 車輪用回転電機の取付構造

Info

Publication number: JP2004175175A
Application number: JP2002341939A
Authority: JP
Inventors: Keigo Ajiro; 圭悟網代; Hiroshi Tsunehara; 弘恒原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2022-11-26
Also published as: CN1509915A; CN1274524C; US20040112657A1; US7121367B2; JP4348941B2

Abstract

【課題】既存の部品及び製造ラインを用いることを可能とさせ得てコストや組立工数が嵩むのを防止できる車輪用回転電機の取付構造を提供することにある。
【解決手段】車輪用回転電機の取付構造において、車輪用回転電機としての電気モータ２を取り付けるに際し、車輪１に取り付けられてその車輪１と一体的に回転するホイールハブ３と、そのホイールハブ３を回転可能に支持するボールベアリングＢＲと、車両の車体８側とその車輪８との間に取り付けられた懸架装置４と、その懸架装置４の車輪１側で前記軸受を支持する軸受支持部材５とを設け、電気モータ２は、その伝動軸線方向の位置決めをするフランジ部２ｂを具え、そのフランジ部２ｂが軸受支持部材５の車輪１側の部分に当接するとともに出力軸２ａがホイールハブ３に嵌合することを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車等の車両の具える車輪に設けられる、電気モータ等の車輪用回転電機の取付構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気自動車等の車両の具える車輪に内蔵される電気モータ等の車輪用回転電機の取付構造に関しては、例えば、電気モータをケース（ハウジング）に収納してドライブユニットを構成し、そのケースの車体側の部分を懸架装置を介して車体に懸架する一方、そのケースの車輪側の部分と、リム部に固定されたホイールハブとの間にモータの出力軸（伝動軸）を回転自在に支持する軸受を介して車輪に固定した、車輪用回転電機の取付構造が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３２８８８号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の車輪用回転電機の取付構造では、車輪の内側に大掛かりなユニットが構成されるとともに、そのユニットのケースが、懸架装置のアームやショックアブソーバ等の部品を取り付けるための軸受支持部材（いわゆるナックル）をも兼ね具えた構成とされている。
【０００５】
このため、市場に多く出回っているエンジン駆動等の車両の有する車輪の内側には電気モータ等の部品が取り付けられていないところ、上記従来技術の車両用電動機の取付構造では、大掛かりな構成となるユニットが車輪内側に取り付けられる。従って、懸架装置など車輪周辺の既存の部品を形状変更等しなければならないとともに、かかる部品の設計上の制約が大きくなってしまい設計自由度を小さくしてしまうことが考えられる。
【０００６】
しかも、上記ユニットでは、ユニットのケースが軸受支持部材をも兼ねた構成とされている。それゆえ、電気モータ等車輪用回転電機の取り付けられない一般的な車輪に用いられる既存の軸受支持部材を流用することができず、既存の軸受支持部材を設計変更して専用の部品を新たに製作することが必要とされる。
【０００７】
また、車両の組立ラインを考慮した場合、ユニットが配置されるのに伴いその周辺部品の構成も変わるため、既存の部品を組み立てるための従来の組立ラインとは別に、上記ユニットを構成するための組立ラインを新たに設ける等の変更が必要とされる。それゆえ、コストや組立工数が嵩むことが考えられ、しかも組立ラインの標準化による生産性の向上等の観点からかかる変更は好ましいとは言えない。
【０００８】
そこで、本発明は、上記課題を有利に解決して、車輪用回転電機を車輪に設けるに際し、既存の部品及びその既存の部品を組み立てるための従来の組立ラインを用いることを可能とさせ得てコストや組立工数が嵩むのを防止するとともに、組立ラインの標準化による生産性の向上を図ることができる車輪用回転電機の取付構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の車輪用回転電機の取付構造は、車両が具える車輪を駆動するための電動及び、前記車両が具える車輪からの動力による発電の少なくとも一方を行なう車輪用回転電機の取付構造において、前記車輪に取り付けられてその車輪と一体的に回転するホイールハブと、前記ホイールハブを回転可能に支持する軸受と、前記車両の車体と前記車輪との間に取り付けられた懸架装置と、前記懸架装置の前記車輪側で前記軸受を支持する軸受支持部材とを設け、前記車輪用回転電機は、その伝動軸線方向の位置決めをするフランジ部を具え、前記フランジ部が前記軸受支持部材の前記車輪側の部分に当接するとともに前記伝動軸が前記ホイールハブに嵌合することを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の効果】
上記構成の本発明の車輪用回転電機の取付構造にあっては、前記車輪に取り付けられてその車輪と一体的に回転するホイールハブと、そのホイールハブを回転支持する軸受と、車両の車体側と車輪との間に取り付けられた懸架装置と、懸架装置の車輪側で上記軸受を介して車軸を支持する軸受支持部材とを設け、取付対象とされる車輪用回転電機がフランジを具えている。そして、その車輪用回転電機は、上記フランジ部が上記軸受支持部材の車体外側に当接し、上記伝動軸がホイールハブに嵌合する。かかる構成によれば、後述するように、ホイールハブ、軸受、懸架装置及び軸受支持部材を設けるに際しては、車輪用回転電機（例えば電気モータ等）を取り付けられていない車輪に用いられる既存の部品を流用することができるとともに、車輪用回転電機の取り付けは、かかる既存の部品を組み立てるための従来の組立ラインにおいて容易に行なうことができる。
【００１１】
即ち、車輪用回転電機を取り付けるに際しては、車体側に配置される懸架装置及び軸受支持部材を上記既存の部品で構成し、それら既存の部品を上記従来の組立ラインにおいて組み付けた状態で、車輪用回転電機を車両外方から取り付けることができる。そしてその車輪用回転電機の組み付け状態で、車輪側に配置される軸受やホイールハブを上記既存の部品で構成し、それら既存の部品を上記従来の組立ラインにおいて組み付けることができる。
【００１２】
しかもその車輪用回転電機のフランジ部が軸受支持部材の車輪側の部分に当接するから、その車輪用回転電機の伝動軸線方向の位置決めを容易に行なうことができるとともに、例えば、車輪用回転電機のフランジ部と軸受支持部材とをボルト等の締結部材で締結する等により、既存の部品の形状等の変更をせずに車輪用回転電機を容易に軸受支持部材等に固定支持させることができる。また、車輪用回転電機の伝動軸がホイールハブに嵌合するから、車輪用回転電機と車輪との間の回転力の伝達を、車輪用回転電機の伝動軸とホイールハブとを介して容易に行なうことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の車輪用回転電機の取付構造の第１実施例を示す概略断面図である。図２は、図１中のＡ−Ａ線に沿う断面図を車輪１側から見た状態で示すものである。図３は、本実施例の車輪用回転電機の取付構造により得られる効果を説明するために、電気モータ等の取り付けられていない車輪周辺の構成を例示する概略断面図である。
【００１４】
図１に示す本実施例の車輪用回転電機の取付構造は、車両としての自動車（図示せず）が具える車輪１を駆動するための電動を行なう、車輪用回転電機としての電気モータ（電動機）２を車輪１の内部へ取り付けるために適用したものである。
【００１５】
本実施例の車輪用回転電機の取付構造では、ホイールハブ３と軸受としてのボールベアリングＢＲと懸架装置４と軸受支持部材（いわゆるナックル）５とが設けられる。また、本実施例の車輪用回転電機の取付構造により車輪１の内部に取り付けられる電気モータ２は、その伝動軸としての出力軸（２ａ）線方向の位置決めをするフランジ部２ｂを具え、そのフランジ部２ｂが軸受支持部材５の、車輪１側の部分に当接するとともに出力軸２ａがホイールハブ３に嵌合するように構成する。以下、本実施例の車輪用回転電機の取付構造の各構成について説明する。
【００１６】
上記電気モータ２には、後述する図４に示す電気モータ２と同様の機能を有するものを用いている。つまりここでの電気モータ２には、図４に示すものと同様に、外周にコイルが配置され、出力軸２ａと一体的に回転するロータＲと、永久磁石で構成されてハウジング２ｄの内周部に取り付けられたステータＳと、ブラシＢｕ等とから構成される通常のＤＣモータを用いている。そして、上記フランジ部２ｂを、ハウジング２ｄに形成している。なお、電気モータ２には、誘導式又は同期式の交流モータや、ＤＣブラシレスモータ等を用いても良く、また減速機を具えた構成のものを用いても良い。
【００１７】
上記ホイールハブ３は、図示しないタイヤを装着されるリム部１ａとそのリム部１ａに結合されるディスク部１ｂとを有する車輪１に、ブレーキディスクＢＤを介在させてボルト等の締結部材６で取り付けられ、それらブレーキディスクＢＤ及び車輪１を支持するとともに、その車輪１と一体的に回転する。またこのホイールハブ３の軸部３ａは後述するようにボールベアリングＢＲのインナーレースも兼ねている。
【００１８】
上記ボールベアリングＢＲは、ホイールハブ３を回転自在に支持するものであり、ここでは、インナーレースをホイールハブ３の軸部３ａで構成する。またアウターレースを、フランジ部７ａを有する軸受外方部材７の軸部７ｂで構成する。そのフランジ部７ａには図２に示すように、外周部の複数箇所（ここでは六箇所）に、電気モータ２及び軸受支持部材５の締結のためのボルト穴７ｃ，７ｄを設ける。
【００１９】
なお、外周部の二箇所に形成されたボルト穴７ｃは、電気モータ２の締結のために本実施例の組立構造において既存の部品に新たに設けたものである。また外周部の四箇所に形成されたボルト穴７ｄは、電気モータ２との締結のために既存の部品に設けてあったものである。また、図１に示す電気モータ２のフランジ部２ｂ及び軸受支持部材５にも、ボルト穴７ｃ及びボルト穴７ｄに連通するようにボルト穴が設けられている。
【００２０】
上記懸架装置４は、ショックアブソーバやサスペンションアーム等で構成され、自動車の車体８と車輪１との間に取り付けられる。即ち、ここでの懸架装置４は、車体８側部分が車体８に取り付けられる一方、車輪１側部分が軸受支持部材５に取り付けられる。そして軸受支持部材５は、後述するように、ボールベアリングＢＲおよびホイールハブ３を介して車輪１に取り付けられる。
【００２１】
上記軸受支持部材５は、懸架装置４の車輪１側でボールベアリングＢＲを支持するものであり、その懸架装置４を介して車体８に懸架される。ここでの軸受支持部材５は穴部５ａを具え、電気モータ２がその穴部５ａに貫通して取り付けられる。なお、軸受支持部材５の穴部５ａは、電気モータ２の本体部分２ｃが挿通できる大きさで形成されている。
【００２２】
上記各構成を具える本実施例の車輪用回転電機の取付構造において電気モータ２を車輪１の内部に取り付けるに際しては、従来の組立工程と同様の工程を行なって軸受支持部材５の車体８側の端部を、車体８に取り付けた懸架装置４に結合する。そして電気モータ２の本体部分２ｃを、図１中矢印Ｂに示すように車両外方から軸受支持部材５の穴部５ａに挿入して貫通させる。そして軸受支持部材５の車輪１側部分と軸受外方部材７のフランジ部７ａとで電気モータ２のフランジ部２ｂを挟持して、それらをボルト９により締結する。さらにホイールハブ３及び車輪１も、従来の組立工程と同様の工程を行なって取り付ける。
【００２３】
上記電気モータ２の取り付けの際、電気モータ２の本体部分２ｃを車体８側に向けた状態で図中矢印Ｂに示すように車両外方から軸受支持部材５の穴部５ａに挿入すると、フランジ部２ｂが軸受支持部材５の車輪１側の部分に当接して電気モータ２の出力軸（２ａ）線方向の位置決めがされる。なお、本実施例では、軸受支持部材５の車輪１側の部分と電気モータ２のフランジ部２ｂとを断面コ字状のプレートを介して当接させている。またホイールハブ３の取り付け状態では、電気モータ２の出力軸２ａがホイールハブ３の内周部３ｂに嵌合している。
【００２４】
なお、本実施例の上記構成中、車輪１、ホイールハブ３、ボールベアリングＢＲ、懸架装置４及び軸受支持部材５は、図３に示すように、モータ等の車輪用回転電機の取り付けられていない車輪に用いられる既存の部品を流用すると共に、それら既存の部品の組み立ても、それらを組み立てる従来の組立ラインで行なっている。
【００２５】
従って、本実施例の車輪用回転電機の取付構造によれば、ホイールハブ３、ボールベアリングＢＲ、懸架装置４及び軸受支持部材５を設けるに際しては、電気モータ２等の車輪用回転電機を取り付けられていない車輪に用いられる既存の部品を流用することができるとともに、電気モータ２の取り付けも、かかる既存の部品を組み立てるための従来の組立ラインにおいて容易に行なうことができる。
【００２６】
しかもその電気モータ２のフランジ部２ｂが軸受支持部材５の車輪１側の部分に当接するから、その電気モータ２の出力軸（２ａ）線方向の位置決めを容易に行なうことができるとともに、電気モータ２のフランジ部２ｂと軸受支持部材５とをボルト９で締結することにより、既存の部品の形状等の変更をせずに電気モータ２を容易に軸受支持部材５に固定支持させることができる。
【００２７】
さらに、電気モータ２の出力軸２ａがホイールハブ３の内周部３ｂに嵌合しているから、電気モータ２の出力軸２ａから出力される回転力はホイールハブ３を介して車輪１に伝えられ、これにより自動車を駆動させることができる。従って、かかる構成により、電気モータ２と車輪１との間の回転力の伝達を、電気モータ２の出力軸２ａとホイールハブ３とを介して容易に行なうことができる。
【００２８】
ところで、電気モータ２の本体部分２ｃが軸受支持部材５に対して車輪１側に配置された場合、懸架装置４のサスペンションアームに既存の部品を用いたのでは、その本体部分２ｃの長さ分だけトレッドが広がってしまう。それゆえ、これを回避するためには、懸架装置４のサスペンションアームを短くする等の変更が必要となる。
【００２９】
これに関し本実施例の車輪用回転電機の取付構造にあっては、軸受支持部材５が穴部５ａを具え、電気モータ２が軸受支持部材５の穴部５ａに貫通して取り付けられている。かかる構成により、電気モータ２の本体部分２ｃが軸受支持部材５に対して車体８側に配置されるから、トレッドが広がるのを防止させ得て、懸架装置４のサスペンションアーム等の変更を回避することができる。
【００３０】
さらに、かかる構成によれば、軸受支持部材５にボールベアリングＢＲを取り付ける工程において、電気モータ２を軸受支持部材５の穴部５ａを貫通する作業を行なうことができるから、既存の部品を組み立てるための従来の組立ラインを変更するなど特殊なものとする必要がない。これにより、組立ラインの標準化による生産性の向上を図ることができる。
【００３１】
しかも、軸受支持部材５の穴部５ａは上記図３に示すように、従来から用いられていた穴部５ａを流用することができる。
【００３２】
加えて、電気モータ２の本体部分２ｃを軸受支持部材５の穴部５ａに挿入することで、その電気モータ２のフランジ部２ｂと、軸受支持部材５の車輪１側の部分との当接面を車輪１の幅方向中心に近づけることができるとともに、車体８側に重い本体部分２ｃを配置することができる。従って、車輪の動きに伴って生じるモーメントをより小さくすることができるから、乗り心地を向上させることができる。
【００３３】
図４は、本発明の車輪用回転電機の取付構造の第２実施例を示す概略断面図である。なお、図４中、先の第１実施例と同様の構成のものには同一の符号を付して説明を省略する。
【００３４】
本実施例の車輪用回転電機の取付構造は、先の第１実施例の構成において、ホイールハブ３を回転支持するボールベアリングＢＲと電気モータ２とを一体に形成して構成したものである。
【００３５】
即ち、本実施例の車輪用回転電機の取付構造では、電気モータ２のハウジング２ｄに、上記第１実施例における軸受外方部材７（図１参照）を一体形成している。これより、電気モータ２のハウジング２ｄには、第１実施例における軸受外方部材７のフランジ部７ａ（図１参照）と電気モータ２のフランジ部２ｂ（図１参照）とが一体結合した構成を有する軸受共用フランジ部２ｅが形成される。
【００３６】
なお、本実施例の電気モータ２にも、先の第１実施例に用いた電気モータ２と同様の機能を有するものを用いている。つまり電気モータ２には、外周にコイルが配置され、出力軸２ａと一体的に回転するロータＲと、永久磁石で構成されてハウジング２ｄの内周部に取り付けられたステータＳと、ブラシＢｕ等とから構成される通常のＤＣモータを用いている。また、先の第１実施例と同様に、電気モータ２には、誘導式又は同期式の交流モータや、ＤＣブラシレスモータ等を用いても良く、また減速機を具えた構成のものを用いても良い。
【００３７】
本実施例の車輪用回転電機の取付構造において電気モータ２を車輪１の内部に取り付けるに際しては、従来の組立工程と同様の工程を行なって軸受支持部材５の車体８側の端部を車体８に取り付けた懸架装置４に結合する。そして電気モータ２を、図４中矢印Ｃに示すように車両外方から軸受支持部材５の穴部５ａに挿入して貫通させる。そして軸受支持部材５の車輪１側部分と、電気モータ２の軸受共用フランジ部２ｅとを当接させてそれらをボルト９により締結する。さらにホイールハブ３及び車輪１も、従来の組立工程と同様の工程を行なって取り付ける。
【００３８】
従って、本実施例の車輪用回転電機の取付構造によれば、既存の部品を組み立てるための従来の組立ラインで、従来の構成におけるボールベアリングＢＲのフランジ部７ａ（図３参照）の組み付け作業と同様の作業を行なうことにより、電気モータ２の取り付けも併せて行なうことができる。従って、先の第１実施例と同様の効果が得られることに加えて、電気モータ２の取付作業を、従来の構成におけるボールベアリングＢＲの取付作業と同様の作業により容易に行なえ、しかも電気モータ２の取付工程分の工数が嵩むのを防ぐことができる。
【００３９】
しかも、ボールベアリングＢＲと電気モータ２のハウジング２ｄとの合わせ面が無いので、ボールベアリングＢＲと電気モータ２のハウジング２ｄとの合わせ面に介在させるシール部材を不要とさせることができると共に、合わせ面が無いことによりこの部分の耐水性を確実なものとすることができる。
【００４０】
また、図５は本第２実施例におけるホイールハブ３とハウジング２ｄとにより構成されるボールベアリングＢＲの変形例を示す概略断面図である。本変形例では、ボールベアリングＢＲのインナーレースをハウジング２ｄに設けられた軸部２ｆで構成するとともに、ボールベアリングＢＲのアウターレースをホイールハブ３の軸部３ａで構成する。このようにして、既存の部品に応じて構成を適宜変更することができる。
【００４１】
以上、図示例に基づき説明したが、本発明は上記実施例のものに限れるものではない。本発明の車輪用回転電機の取付構造は、例えば、第１実施例では、上記図１に示す構成に替えて、ボールベアリングＢＲのアウターレースをホイールハブ３の軸部３ａで構成すると共に、ボールベアリングＢＲのインナーレースを軸受外方部材７の軸部７ｂで構成することもできる。
【００４２】
また、上記第１及び第２実施例では、電気モータ２の本体部分２ｃを軸受支持部材５に対して車体８側に配置した構成としたが、本発明の車輪用回転電機の取付構造は、車輪用回転電機が伝動軸線方向の位置決めをするフランジ部を具え、そのフランジ部が軸受支持部材の車輪１側の部分に当接するとともに伝動軸がホイールハブに嵌合する構成であれば適用できる。従って、電気モータ２の本体部分２ｃを軸受支持部材５に対して車輪１側に配置した構成であっても良い。
【００４３】
また、本発明で取付対象とされる車輪用回転電機には、上記実施例では車輪１を駆動するための電動を行なう電気モータ２を用いたが、本発明の車輪用回転電機の取付構造に適用できる車輪用回転電機は上記実施例のものに限られるものではない。車輪用回転電機としては、例えば、車両が具える車輪からの動力による発電を行なうジェネレータ（発電機）や、車両が具える車輪を駆動するための電動及び、車両が具える車輪からの動力による発電を行なう、例えば回生ブレーキ用のモータ／ジェネレータを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車輪用回転電機の取付構造の第１実施例を示す概略断面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線に沿い車輪１側から見て示す断面図である。
【図３】上記第１実施例の車輪用回転電機の取付構造により得られる効果を説明するために、電気モータの取り付けられていない車輪周辺の構成を例示する概略断面図である。
【図４】本発明の車輪用回転電機の取付構造の第２実施例を示す概略断面図である。
【図５】上記第２実施例におけるホイールハブ３とハウジング２ｄとにより構成されるボールベアリングＢＲの変形例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１車輪
１ａリム部
１ｂディスク部
２電気モータ
２ａ出力軸
２ｂフランジ部
２ｃ本体部分
２ｄハウジング
２ｅ軸受共用フランジ部
２ｆ軸部
３ホイールハブ
３ａ軸部
３ｂ内周部
４懸架装置
５軸受支持部材
５ａ穴部
６締結部材
７軸受外方部材
７ａフランジ部
７ｂ軸部
７ｃ，７ｄボルト穴
８車体
９ボルト
Ｒロータ
Ｓステータ
Ｂｕブラシ

Claims

車両が具える車輪を駆動するための電動及び、前記車両が具える車輪からの動力による発電の少なくとも一方を行なう車輪用回転電機の取付構造において、
前記車輪に取り付けられてその車輪と一体的に回転するホイールハブと、
前記ホイールハブを回転可能に支持する軸受と、
前記車両の車体と前記車輪との間に取り付けられた懸架装置と、
前記懸架装置の前記車輪側で前記軸受を支持する軸受支持部材とを設け、
前記車輪用回転電機は、その伝動軸線方向の位置決めをするフランジ部を具え、前記フランジ部が前記軸受支持部材の前記車輪側の部分に当接するとともに前記伝動軸が前記ホイールハブに嵌合することを特徴とする、車輪用回転電機の取付構造。
請求項１において、前記軸受支持部材は穴部を具え、前記車輪用回転電機は前記軸受支持部材の前記穴部に貫通して取り付けられることを特徴とする、車輪用回転電機の取付構造。
請求項１または２において、前記ホイールハブを回転支持する軸受と前記車輪用回転電機とを一体に形成したことを特徴とする車輪用回転電機の取付構造。