JP2005028923A - インホイールモータシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インホイールモータ3のステータ3Sを支持する非回転側ケース3aを緩衝装置10により支持し、ロータ3Rを支持する回転側ケース3bとホイール2とを、表裏で作動方向が直交する複数のクロスガイド33を備えたフレキシブルカップリング30を介して結合するとともに、上記クロスガイド33のホイール側ガイドレール33Bをホイール2とその回転軸において連結されたハブ部4に取付けられたハブ側プレート32に取付けるようにした。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイレクトドライブホイールを駆動輪とする車輌において用いられるインホイールモータシステムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、足回りにバネ等のサスペンション機構を備えた車輌においては、ホイールやナックル、サスペンションアームといったバネ下に相当する部品の質量、いわゆるバネ下質量が大きい程、凹凸路を走行したときにタイヤ接地力変動が増大し、ロードホールディング性が悪化することが知られている。
ところで、電気自動車などのモータによって駆動される車輌においては、モータを車輪に内蔵するインホイールモータシステムが採用されつつあるが、従来のインホイールモータでは、モータ部が車輌の足回りを構成する部品の一つであるアップライトまたはナックルと呼ばれる部品に接続するスピンドル軸に固定され、モータロータ及びホイールが回転可能な構造となっているため、上記のバネ下質量がインホイールモータの分だけ増加し、その結果、タイヤ接地力変動が増大し、ロードホールディング性が悪化してしまうといった問題点があった(例えば、特許文献1〜3参照)。
【0003】
そこで、上記のような問題を解決するため、本出願人は、インホイールモータを緩衝部材または緩衝装置を介して車輌バネ下部に取付けて、上記モータを車輌バネ下部に対してフローティングマウントすることにより、タイヤ接地力変動を大幅に低減して、車輌のロードホールディング性を向上させることのできるインホイールモータシステムを提案している。
図5はその一例を示す図で、中空形状のインホイールモータ3のステータ3Sを支持する非回転側ケース3aとナックル5とを、車輌の上下方向に案内する直動ガイド部材11と、この直動ガイド部材11の稼動方向に伸縮するバネ部材とダンパーとから成るショックアブゾーバ12とを備えた緩衝装置10によって連結するとともに、上記モータ3のロータ3Rを支持する回転側ケース3bとホイール2とを、複数枚の中空円盤状のプレート51A〜51Cと、隣接する上記プレート51A,51B、及び、プレート51B,51C間を結合するとともに、上記隣接するプレート51A,51B及び51B,51Cを互いに円盤のラジアル方向に案内する直動ガイド52p,52qとを備えたフレキシブルカップリング50により結合する。これにより、上記モータ3を車輌の足回り部品であるナックル5に対して弾性支持するとともに、トルクをホイール2へ効率よく伝達させ、かつ、上下運動方向に拘束することができるので、車輌のタイヤ接地力変動を低減して、車輌のロードホールディング性を向上させることが可能となる(例えば、特許文献4参照)。これにより、上記モータ3を車輌の足回り部品であるナックル5に対して弾性支持するとともに、トルクをホイール2へ効率よく伝達させ、かつ、上下運動方向に拘束することができるので、車輌のタイヤ接地力変動を低減して、車輌のロードホールディング性を向上させることが可能となる(例えば、特許文献4参照)。
【0004】
また、図6は、本出願人が提案している、上記構成を更に発展させたインホイールモータシステムの一例を示す図で、ここでは、インホイールモータ3のステータ3Sを支持する非回転側ケース3aを、上記例と同様に緩衝装置10により支持するとともに、上記モータ3のロータ3Rを支持する回転側ケース3bとホイール2とを、モータの回転側ケース3bに取付けられた中空円盤状のモータ側プレート31Aと、ホイール2に取付けられた中空円盤状のホイール側プレート31Bと、上記プレート31A,31B間を結合する、表裏で作動方向が直交するように配置された複数個のクロスガイド33とを備えたフレキシブルカップリング30Xにより結合する(特願2002−331604号)。
インホイールモータ3はモータ専用のショックアブゾーバ(緩衝装置10)によって懸架されるため、不整路走行による振動時には、モータ軸はホイール軸と偏芯する場合があるが、上記例では、モータ−ホイール間の駆動伝達機構として、クロスガイド33を備えたフレキシブルカップリング30を用いることにより、上記偏芯が生じた場合でも、上記クロスガイド33のガイドレール33a,33bがスライドして上記偏芯を吸収することができる。
【0005】
【特許文献1】
特許第2676025号公報 (第2頁、第1図)
【特許文献2】
特表平9−506236号公報 (第9−12頁、第1図)
【特許文献3】
特開平10−305735号公報(第3頁、第1図)
【特許文献4】
国際公開第02/83446号パンフレット
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構造では、フレキシブルカップリング30の出力側のプレートであるホイール側プレート31Bが、ホイール2と上記ホイール2の回転軸に連結されるハブ部4とを締結するホイール締結ボルト41により、ホイール2に直接連結されるため、図7に示すように、ホイール2の着脱時には、上記ホイール締結ボルト41を上記ホイール2に着脱するとともに、上記フレキシブルカップリング30のホイール側プレート31Bとホイール2とを締結するプレート取付ボルト42も同時に着脱しなければならないため、着脱作業が困難であった(なお、上記ホイール締結ボルト41は、当然のことながら、モータ側プレート31Aとは接触していない箇所に配置されている)。
また、図8に示すような、ホイール側プレート31Bを省略し、クロスガイドのホイール2側のガイドレール33Bを直接ホイール2に取付ける構造のフレキシブルカップリング30Yをホイール2に取付ける場合も、図9に示すように、上記ホイール側ガイドレール33Bとホイール2とを結合するガイドレール取付ボルト43も同時に着脱しなければならず、着脱作業が困難であった。
なお、着脱作業の困難さについては、上記図5に示した、モータ3の回転側ケース3bとホイール2とをフレキシブルカップリング50により結合した構成のインホイールモータシステム、更には、上記特許文献4に開示された、例えば、モータ側とホイール側とにそれぞれ複数の直動ガイドを備えた第1の中空円盤状のプレートと、この第1の中空円盤状のプレートの内側に配設され、複数の直動ガイドが上記第1の中空円盤状のプレートとは表,裏逆に配置された第2の中空円盤状のプレートとを備えるとともに、モータ側に配置される直動ガイドの稼動方向を中空円盤状プレートの径方向に対して45°方向とし、ホイール側に配置された直動ガイドの稼動方向を、上記直動ガイドの稼動方向に対して直交する方向としたフレキシブルカップリングなどのような、他の構成のフレキシブルカップリングを備えたインホイールモータシステムにおいても同様である。
【0007】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、ホイールへの着脱が容易で、かつ、モータの駆動力をホイールに確実に伝達させることのできる駆動力伝達機構を備えたインホイールモータシステムを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に記載の発明は、車輪部に設けられた中空形状のダイレクトドライブモータのステータ側を、車輌の足回り部品に対して、弾性体及び/または減衰機構を介して支持するとともに、上記モータのロータとホイールとを、複数枚の中空円盤状プレートと、隣接する上記プレート間を結合する、互いにスライド可能な2個以上のガイド部品から成るガイド部材とを備えたカップリング機構により結合したインホイールモータシステムにおいて、上記ガイド部材のホイール側を、上記ホイールに連結されるホイール取付部またはブレーキディスクまたはブレーキドラムに装着したことを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記ガイド部材を、上記隣接するプレートを互いに円盤のラジアル方向に案内する複数の直動ガイドから構成するとともに、上記直動ガイドのホイール側を、上記ホイールに連結されるホイール取付部またはブレーキディスクまたはブレーキドラムに装着したことを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記直動ガイドのホイール側を、ハブ部に結合されたハブプレートに取付け、このハブプレートをホイールに装着したことを特徴とするものである。
【0009】
また、請求項4に記載の発明は、車輪部に設けられた中空形状のダイレクトドライブモータのステータ側を、車輌の足回り部品に対して、弾性体及び/または減衰機構を介して支持するとともに、上記モータのロータとホイールとを、ロータ周方向に等間隔に配置された、表裏で作動方向が直交する複数のクロスガイドにより結合したインホイールモータシステムにおいて、上記クロスガイドのホイール側を、上記ホイールに連結されるホイール取付部またはブレーキディスクまたはブレーキドラムに装着したことを特徴とするものである。
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記クロスガイドのホイール側を、ハブ部に結合されたハブプレートに取付け、このハブプレートをホイールに装着したことを特徴とするものである。
また、請求項6に記載の発明は、請求項4または請求項5に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記クロスガイドのモータ側ガイドレールを、その稼動方向が全てモータロータの径方向に対して45°方向になるように配置するとともに、ホイール側ガイドレールの全ての稼動方向を上記モータ側ガイドレールの稼動方向に対して直交する方向になるように上記クロスガイドを配置したものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
図1は、本実施の形態に係わるインホイールモータシステムの構成を示す図で、同図において、1はタイヤ、2はリム2aとホイールディスク2bとから成るホイール、3は半径方向に対して内側に設けられた非回転側ケース3aに固定されたモータステータ(以下、ステータという)3Sと、半径方向に対して外側に設けられ、軸受け3jを介して上記非回転側ケース3aに対して回転可能に接合された回転側ケース3bに固定されたモータロータ(以下、ロータという)3Rとを備えたアウターロータ型のインホイールモータである。
4はホイール2とその回転軸において連結されたハブ部、5は上下のサスペンションアーム6a,6bに連結されるナックル、7はショックアブゾーバ等から成るサスペンション部材、8は上記ハブ部4に装着された制動装置、10は車輌の上下方向に案内する直動ガイド部材11と、この直動ガイド部材11の稼動方向に伸縮するバネ部材とダンパーとから成るショックアブゾーバ12とを備え、モータの非回転側ケース3aとナックル5とを連結する緩衝装置である。
また、30はモータの回転側ケース3bに取付けられた中空円盤状のモータ側プレート31と、ハブ部4に取付けられた中空円盤状のハブ側プレート32と、上記プレート31,32間を結合する複数個のクロスガイド33とを備えたフレキシブルカップリングである。
【0011】
クロスガイド33は、図2に示すように、直交する2軸の直動ガイドを組合わせたもので、上記モータ3側に配置され、モータ側プレート31に装着されるビーム状の部材であるモータ側ガイドレール33Aと、ホイール2側に配置され、ハブ側プレート32に装着されるホイール側ガイドレール33Bと、直方体状の部材の上面及び下面にそれぞれ設けられた、上記上記ガイドレール33A,33Bをそれぞれ案内する案内溝33a,33bを備えたクロスガイド本体33Cとを備えている。これにより、モータ側ガイドレール33Aとホイール側ガイドレール33Bとは、クロスガイド本体33Cの案内溝33a,33bに沿って互いに直交する方向に稼動することができる。
本例では、図3に示すように、モータ側プレート31とハブ側プレート32との間に、上記クロスガイド33を4個等間隔(90°間隔)に配置するとともに、上記各クロスガイド33のモータ側ガイドレール33Aを、その稼動方向が全てロータ3Rの径方向に対して45°方向になるように配置している。したがって、モータ側ガイドレール33Aの稼動方向は全て同方向(45°方向)を向き、ホイール側ガイドレール33Bの全ての稼動方向は、上記モータ側ガイドレール33Aの稼動方向に対してそれぞれ直交する方向となる。
また、本例では、図4にも示すように、上記ホイール側ガイドレール33Bをハブ側プレート取付ボルト45によりハブ側プレート32に取付け、このハブ側プレート32を、ホイール締結ボルト41により、ホイール2とその回転軸において連結されたハブ部4に連結する構造としている。(なお、本例においても、上記ホイール締結ボルト41は、モータ側プレート31とは接触していない箇所に配置される)。
【0012】
上記構成において、インホイールモータ3の回転側ケース3bからの回転力は、まず、モータ側プレート31を介して、モータ側ガイドレール33Aに入力される。このモータ側ガイドレール33Aに入力された周方向の力はクロスガイド本体33Cを通して、ハブ側ガイドレール33Bに伝達されホイール2を駆動する。
このとき、クロスガイド本体33Cには、モータ側ガイドレール33Aからの入力とホイール側ガイドレール33Bからの反作用によって、周方向に回転する力と径方向外側に押し出される力とが作用する。
しかし、モータ側ガイドレール33Aとホイール側ガイドレール33Bとは回転する方向に動くが、常に互いに直交した方向を保とうとするため、上記クロスガイド33を径方向外側に押し出そうとする力は、クロスガイド本体33Cの捩れ反力と釣り合う。その結果、複数のクロスガイド33のみで偏心を吸収することができるので、ロータ3Rからのトルクをスムーズにホイール2に伝達させることができる。
【0013】
次に、上記構成のインホイールモータシステムにおけるホイール2の着脱方法について説明する。
本例では、図3及び図4に示すように、ホイール側ガイドレール33Bは、取付ボルト45により上記フレキシブルカップリング30の出力側のプレートであるハブ側プレート32に取付けられており、上記ハブ側プレート32は、ホイール2とその回転軸において連結されたハブ部4に連結されているので、ホイール2の着脱時には、上記ハブ部4に装着されるホイール締結ボルト41を上記ホイール2に着脱するだけで、ホイール2をハブ部4から容易に着脱することができる。
すなわち、上記フレキシブルカップリング30はインホイールモータ3の回転側ケース3bとハブ部4との間に取付けられているので、ホイール2の着脱時には、上記フレキシブルカップリング30は、上記ハブ部4やこのハブ部4と図示しないベアリングにより結合されたナックル5などが配置された足回り側にそのまま残るので、ホイール2の着脱作業が容易となり、作業性が向上する。
【0014】
このように、本実施の形態によれば、インホイールモータ3のステータ3Sを支持する非回転側ケース3aを緩衝装置10により支持し、ロータ3Rを支持する回転側ケース3bとホイール2とを、表裏で作動方向が直交する複数のクロスガイド33を備えたフレキシブルカップリング30を介して結合するとともに、上記クロスガイド33のホイール側ガイドレール33Bをホイール2とその回転軸において連結されたハブ部4に取付けられたハブ側プレート32に取付けるようにしたので、モータ3の駆動力をホイール2に確実に伝達させることができるとともに、ホイール2をハブ部4から容易に着脱することができる。
また、クロスガイド33の配置を、モータ側ガイドレール33Aの稼動方向が全てロータ3Rの径方向に対して45°方向で、ホイール側ガイドレール33Bの全ての稼動方向が上記モータ側ガイドレール33Aの稼動方向に対して直交する方向となるようにしたので、モータ軸とホイール軸が偏芯下場合でも上記偏芯を吸収することができるとともに、モータ3の駆動力をホイール2に確実に伝達させることができる。
【0015】
なお、上記実施の形態では、4個のクロスガイド33を用いた場合について説明したが、クロスガイド33の個数はこれに限るものではなく、2個または3個、あるいは、5個以上であってもよい。このとき、上記各クロスガイド33は、モータ側プレート31とハブ側プレート32との間に、等間隔に配置することが好ましい。
また、上記例では、上記クロスガイド33のホイール2側を、ハブ側プレート32を介して、ホイール2に装着するようにしたが、これに限るものではなく、ブレーキディスクまたはブレーキドラムなどのような、ホイール2に連結され、ホイール2と一体に回転する部分に装着しても同様の効果を得ることができる。
また、上記例では、モータの回転側ケース3bとホイール2とを、表裏で作動方向が直交する複数のクロスガイド33を備えたフレキシブルカップリング30を介して結合した場合について説明したが、これに限るものではなく、本発明は、例えば、上記図5に示した、モータ3の回転側ケース3bとホイール2とをフレキシブルカップリング50により結合した構成のインホイールモータシステムにも適用することも可能である。この場合には、上記フレキシブルカップリング50のホイール側に位置する中空円盤状のプレート51Aに代えて、図1のハブ側プレート32と同様の中空円盤状のプレートに直動ガイド52pのホイール側を取付け、この中空円盤状のプレートをハブ部4に連結すればよい。
本発明は、更に、上述した特許文献4に開示された、例えば、モータ側とホイール側とにそれぞれ複数の直動ガイドを備えた第1の中空円盤状のプレートと、この第1の中空円盤状のプレートの内側に配設され、複数の直動ガイドが上記第1の中空円盤状のプレートとは表,裏逆に配置された第2の中空円盤状のプレートとを備えるとともに、モータ側に配置される直動ガイドの稼動方向を中空円盤状プレートの径方向に対して45°方向とし、ホイール側に配置された直動ガイドの稼動方向を、上記直動ガイドの稼動方向に対して直交する方向としたフレキシブルカップリングなどのような、他の構成のフレキシブルカップリングを備えたインホイールモータシステムにも適用可能である。
【0016】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、インホイールモータのステータ側を、車輌の足回り部品に対して、弾性体及び/または減衰機構を介して支持するとともに、上記モータのロータとホイールとを、複数枚の中空円盤状プレートと、隣接する上記プレート間を結合する、互いにスライド可能な2個以上のガイド部品から成るガイド部材とを備えたカップリング機構により結合したインホイールモータシステムにおいて、上記ガイド部材のホイール側を、上記ホイールに連結されるホイール取付部またはブレーキディスクまたはブレーキドラムに装着するようにしたので、モータの駆動力をホイールに確実に伝達させることができるとともに、ホイールを容易に着脱することができる。
また、上記モータのロータとホイールとを、ロータ周方向に等間隔に配置された、表裏で作動方向が直交する複数のクロスガイドを介して結合するとともに、上記クロスガイドのホイール側を、上記ホイールに連結されるホイール取付部またはブレーキディスクまたはブレーキドラムに装着することにより、モータの駆動力をホイールに更に確実に伝達させることができるとともに、ホイールを容易に着脱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係わるインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図である。
【図2】本実施の形態に係わるクロスガイドの構成を示す図である。
【図3】本実施の形態に係わるフレキシブルカップリングの一構成例を示す図である。
【図4】本実施の形態に係わるフレキシブルカップリングの取付方法を示す図である。
【図5】従来のインホイールモータの構成を示す図である。
【図6】従来のインホイールモータの他の構成を示す図である。
【図7】従来のフレキシブルカップリングの取付方法を示す図である。
【図8】従来のインホイールモータの他の構成を示す図である。
【図9】従来のフレキシブルカップリングの取付方法を示す図である。
【符号の説明】
1 タイヤ、2 ホイール、2a リム、2b ホイールディスク、
3 インホイールモータ、3R モータロータ、3S モータステータ、
3a 非回転側ケース、3b 回転側ケース、3j 軸受け、4 ハブ部、
5 ナックル、6a,6b サスペンションアーム、7 サスペンション部材、8 制動装置、10 緩衝装置、11 直動ガイド部材、
12 ショックアブゾーバ、30 フレキシブルカップリング、
31 モータ側プレート、32 ハブ側プレート、33 クロスガイド、
33A モータ側ガイドレール、33B ホイール側ガイドレール、
33C クロスガイド本体、41 ホイール締結ボルト、
45 ハブ側プレート取付ボルト。
Claims (6)
- 車輪部に設けられた中空形状のダイレクトドライブモータのステータ側を、車輌の足回り部品に対して、弾性体及び/または減衰機構を介して支持するとともに、上記モータのロータとホイールとを、複数枚の中空円盤状プレートと、隣接する上記プレート間を結合する、互いにスライド可能な2個以上のガイド部品から成るガイド部材とを備えたカップリング機構により結合したインホイールモータシステムにおいて、上記ガイド部材のホイール側を、上記ホイールに連結されるホイール取付部またはブレーキディスクまたはブレーキドラムに装着したことを特徴とするインホイールモータシステム。
- 上記ガイド部材を、上記隣接するプレートを互いに円盤のラジアル方向に案内する複数の直動ガイドから構成するとともに、上記直動ガイドのホイール側を、上記ホイールに連結されるホイール取付部またはブレーキディスクまたはブレーキドラムに装着した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システム。
- 上記直動ガイドのホイール側を、ハブ部に結合されたハブプレートに取付け、このハブプレートをホイールに装着したことを特徴とする請求項2に記載のインホイールモータシステム。
- 車輪部に設けられた中空形状のダイレクトドライブモータのステータ側を、車輌の足回り部品に対して、弾性体及び/または減衰機構を介して支持するとともに、上記モータのロータとホイールとを、ロータ周方向に等間隔に配置された、表裏で作動方向が直交する複数のクロスガイドにより結合したインホイールモータシステムにおいて、上記クロスガイドのホイール側を、上記ホイールに連結されるホイール取付部またはブレーキディスクまたはブレーキドラムに装着したことを特徴とするインホイールモータシステム。
- 上記クロスガイドのホイール側を、ハブ部に結合されたハブプレートに取付け、このハブプレートをホイールに装着したことを特徴とする請求項4に記載のインホイールモータシステム。
- 上記クロスガイドのモータ側ガイドレールを、その稼動方向が全てモータロータの径方向に対して45°方向になるように配置するとともに、ホイール側ガイドレールの全ての稼動方向を上記モータ側ガイドレールの稼動方向に対して直交する方向になるように上記クロスガイドを配置したことを特徴とする請求項4または請求項5に記載のインホイールモータシステム。
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