JP2005035323A

JP2005035323A - インホイールモータシステム

Info

Publication number: JP2005035323A
Application number: JP2003197352A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nagaya; 豪長屋
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【課題】モータが車両バネ下部に対してフローティングマウントされたインホイールモータシステムにおいて、ブレーキの小径化やホイールを分割構造にすることなく、モータのストロークを十分確保する。
【解決手段】中空形状のインホイールモータ３の外周面の、ホイール２のドロップ部分２ｃに対応する位置に、上記ドロップ部分２ｃとの緩衝を避けるための、周方向に延長するくぼみ３ｐを設けてモータ３の外周面とドロップ部分２ｃとの間にモータ３が上下動するための空間を確保するとともに、モータ３の内周面のブレーキ装置８に対応する位置に、上記ブレーキ装置８との緩衝を避けるためのくぼみ３ｑを設けてモータ３の内周面とブレーキ装置８との間にモータ３が上下動するための空間を確保するようにした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【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両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両においては、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両においては、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、モータ部が車両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中空形状のモータとするとともに、上記モータを緩衝部材または緩衝装置を介して車両バネ下部に取付けて、上記モータを車両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、車両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（例えば、特許文献４参照）。
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３Ａ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、リニアガイド１１を介して互いに車両の上下方向に作動方向が限定され、かつ、車両の上下方向に作動するバネ１２及びダンパ１３により結合されたステータ側プレート１４Ａとモータサスペンション支持部７に連結されたサスペンション側プレート１４Ｂを備えた粘弾性特性を有するモータサスペンション１０によって連結するとともに、上記モータ３Ａ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３Ａ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２１と、上記プレート２１とホイール２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２２とを備えたカップリング機構２０により結合する構成としたものである。
これにより、悪路走行では、上記モータ３Ａは、ホイール２と、ハブ部４に装着されたブレーキロータ８ａとナックル５に装着されたブレーキキャリパ８ｂとから成るブレーキ装置８との間を上下に振動し、ダイナミックダンパとして機能するため、タイヤの接地性能を向上させることができる。
【０００４】
【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
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような構造では、モータ３Ａがホイール２と衝突することなく上下にストロークできる空間が必要であることから、ホイール２の径を大きくする必要があった。しかしながら、ホイール２の径を大きくするとバネ下質量が増大して、悪路走行時のバネ下振動を増加させ、タイヤの接地性を悪化させるので、ホイール２としてはなるべく径の小さいものを用いる必要がある。
また、上記モータ３Ａはホイール２とブレーキ装置８との間の空間に位置しているため、ホイール２を小径化するためにはブレーキ径を小さくし、更にモータ径を小さくしないとモータ３Ａの上下方向のストロークを十分に確保することが困難であった。その上、ブレーキを小径化すると制動力が低下するという新たな問題が生じる。
ところで、ブレーキ径を変更せずにホイール２を小型化する方法としては、例えば、図６に示すように、インホイールモータ３Ａの形状はそのままとし、ホイール２のドロップ部分２ｃをなくしてその分だけホイール径を小さくすることが考えられる。しかし、上記ホイール２のドロップ部分２ｃはタイヤ１の組付けに必要不可欠なものであるので、これをなくした場合には、ホイール２を分割構造にするなど、ホイール２の構造を変更する必要がある。ホイール２を分割構造にすると、タイヤ交換時にはホイール２を分解することになるので、タイヤ交換作業が極めて困難となる。また、空気室の容積が小さくなるので、タイヤ１が許容できる負荷能力が実質的に小さくなる恐れもある。
【０００６】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、モータが車両バネ下部に対してフローティングマウントされたインホイールモータシステムにおいて、ブレーキの小径化やホイールを分割構造にすることなく、モータのストロークを十分確保するとともに、ホイールの小径化をも可能にするモータ構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【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が、粘弾性特性を有する緩衝装置を介して車両の足回り部品に対して支持されたインホイールモータシステムにおいて、上記モータの外周面のホイールのドロップ部分に対応する位置、及び、上記モータの内周面のブレーキ装置に対応する位置の少なくとも一方または両方に、ホイールのドロップ部分あるいはブレーキ装置と上記モータとの緩衝を避けるための、周方向に延長するくぼみを設けたことを特徴とするものである。これにより、ブレーキの小径化やホイールを分割構造にすることなく、モータのストロークを十分確保することが可能となるだけでなく、ホイールを更に小径化することも可能となる。
【０００８】
また、請求項２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が、粘弾性特性を有する緩衝装置を介して車両の足回り部品に対して支持されたインホイールモータシステムにおいて、上記モータとして、モータの一端側の内径または外径、あるいは、内径及び外径が、他端側の内径または外径、あるいは、内径及び外径と異なるモータを搭載したことを特徴とするもので、モータの形状を、上記のような異径モータ形状とすることにより、ホイールのドロップ部分やブレーキ装置とモータとの緩衝を避けることができるので、モータのストロークを十分確保することが可能となる。
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、ホイールのドロップ部分が上記モータの外径の小さい側に配置され、ブレーキ装置が上記モータの内径の小さい側に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
【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で、このホイール２のリム２ａには、ホイール２の径方向内側に突出するドロップ部分２ｃが設けられている。また、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とを備えた中空形状のアウターロータ型のインホイールモータ、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はサスペンション部材であるストラッド６ａ及びロアアーム６ｂに連結されるナックル、７は上記ナックル５の上記ストラッド６ａ及びロアアーム６ｂ側から上記ハブ部４側にそれぞれ突出するモータサスペンション支持部で、このモータサスペンション支持部７に、上記モータ３をナックル５に対して懸架するモータサスペンション１０が装着されている。また、８は上記ハブ部４に装着されたブレーキロータ８ａと上記ナックル５に装着されたブレーキキャリパ８ｂとから成るブレーキ装置、２０はモータ３とホイール２とを結合するカップリング機構である。
【００１０】
モータサスペンション１０は、複数のリニアガイド１１と、上記リニアガイド１１を介して互いに車両の上下方向に作動方向が限定され、かつ、車両の上下方向に作動するバネ１２及びダンパ１３により結合された、モータ３の非回転側ケース３ａに取付けられたステータ側プレート１４Ａとモータサスペンション支持部７に取付けられたサスペンション側プレート１４Ｂの２枚のプレートを備えたもので、上記ステータ側プレート１４Ａとサスペンション側プレート１４Ｂとは上記リニアガイド１１により車両上下方向に案内されるとともに、バネ１２及びダンパ１３により結合されている。したがって、このモータサスペンション１０により、減衰力を発生しつつ、インホイールモータ３を上下方向に拘束しつつ、上記モータ３をナックル５に対して懸架することができる。
【００１１】
また、カップリング機構２０は、モータ３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２１と、上記プレート２１とホイール２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２２とを備えている。上記クロスガイド２２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２１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２２Ａと、ホイール２に装着されるホイール側ガイドレール２２Ｂ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、上記ガイドレール２２Ａ，２２Ｂをそれぞれ案内する案内溝２２ａ，２２ｂを備えたクロスガイド本体２２Ｃとを備えており、モータ側ガイドレール２２Ａとホイール側ガイドレール２２Ｂとは、クロスガイド本体２２Ｃの案内溝２２ａ，２２ｂに沿って互いに直交する方向に稼動する。
本例では、図３に示すように、モータ側プレート２１とホイール２との間に、上記クロスガイド２２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２２のモータ側ガイドレール２２Ａ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２２Ａ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２２Ｂの全ての稼動方向は、上記モータ側ガイドレール２２Ａの稼動方向に対してそれぞれ直交する方向となる。
【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２１を介して、モータ側ガイドレール２２Ａに入力される。このモータ側ガイドレール２２Ａに入力された周方向の力はクロスガイド本体２２Ｃ、ホイール側ガイドレール２２Ｂを通して、ホイール２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２２Ｃには、モータ側ガイドレール２２Ａからの入力とホイール側ガイドレール２２Ｂ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２２Ａとホイール側ガイドレール２２Ｂ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２２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２２Ｃの捩れ反力と釣り合う。その結果、複数のクロスガイド２２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】
本例では、ホイール２として、リム２ａにタイヤ１を組付けるためのドロップ部分２ｃが内側（ホイールディスク２ｂ側とは反対側）に形成されたリバースタイプのホイールを使用するとともに、上記中空形状のインホイールモータ３として、非回転側ケース３ａの外周面の上記ドロップ部分２ｃに対応する位置に、上記ドロップ部分２ｃ及びブレーキ装置８（ブレーキロータ８ａ及びブレーキキャリパ８ｂ）とモータ３との緩衝を避けるための、周方向に延長するくぼみ３ｐ及びくぼみ３ｑが形成されたものを用いている。これによりホイール２の外径を大きくすることなく、モータ３の外周面と上記ドロップ部分２ｃとの間にモータ３が上下動するための空間を確保することができるとともに、ホイール２の内径を大きくすることなく、モータ３の内周面とブレーキ装置８との間にモータ３が上下動するための空間を確保することができる。したがって、ホイール径やブレーキ径を小さくすることなく、モータ３の上下方向のストロークを十分に確保することができる。
また、本例では、上記モータ３の外形変更に伴って、インホイールモータ３のロータ３Ｒとステータ３Ｓを構成する永久磁石とコイル（コア付きコイル）とを、所定の間隔のエアギャップを隔てて、上記くぼみ３ｐ及びくぼみ３ｑに沿って、上記非回転側ケース３ａ及び上記回転側ケース３ｂの内側にそれぞれ配置するようにしている。これにより、モータ３の容量及び重量を増加させることなく、上記くぼみ３ｐ及びくぼみ３ｑを形成することができるので、悪路走行時におけるバネ下振動を低減して、タイヤの接地性を向上させることができる。
【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を、弾性特性を有する緩衝装置であるモータサスペンション１０を介してナックル５に取付け、上記クロスガイド２２を備えたカップリング機構２０を介してホイール２に取付けて成るインホイールモータシステムにおいて、上記モータ３の外周面のホイール２のドロップ部分２ｃに対応する位置に、上記ドロップ部分２ｃとの緩衝を避けるための、周方向に延長するくぼみ３ｐを設けてモータ３の外周面とドロップ部分２ｃとの間にモータ３が上下動するための空間を確保するとともに、モータ３の内周面のブレーキ装置８に対応する位置に、上記ブレーキ装置８との緩衝を避けるためのくぼみ３ｑを設けてモータ３の内周面とブレーキ装置８との間にモータ３が上下動するための空間を確保するようにしたので、ブレーキの小径化やホイールを分割構造にすることなく、モータ３のストロークを十分確保することができる。
また、ホイール２を小径化した場合でも、モータ３のストロークを十分に確保することができるので、バネ下質量を更に軽減でき、車両のロードホールディング性を一層向上させることができる。
【００１５】
なお、上記実施の形態では、モータ３のホイール２のドロップ部分２ｃに対応する位置、及び、ブレーキ装置８に対応する位置に、それぞれ、周方向に延長するくぼみ３ｐ，３ｑを設けるようにしたが、図４に示すように、モータ３Ｚを、ホイール２のドロップ部分２ｃ側の内径及び外径が小さく、ブレーキ装置８に対応する側の内径及び外径を大きな異型モータとして、ホイール２のドロップ部分２ｃ及びブレーキ装置８と上記モータ３との緩衝を避けるようにすれば、モータ３Ｚの上下振動のストロークを十分確保することができる。
また、上記モータ３Ｚは、上記実施の形態のモータ３に比較して、モータの形状・外形をよりコンパクトにすることができるので、モータ質量を低減でき、タイヤの接地性能を更に向上させることができる。
また、上記図１及び図４では、ホイール２の剛性を確保するため、ホイール２のドロップ部分２ｃが内側に形成されたリバースタイプのホイールを用い、内側のモータ径を小さくしつつ、ブレーキキャリパ８ｂを外側にオフセットした例について説明したが、これに限るものではなく、逆に、ホイール２のドロップ部分２ｃを外側に配置し、ブレーキキャリパ８ｂを内側にオフセットしつつ、外側のモータ径を小径化するようにしてもよい。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、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が、粘弾性特性を有する緩衝装置を介して車両の足回り部品に対して支持されたインホイールモータシステムにおいて、上記モータの外周面のホイールのドロップ部分に対応する位置、及び、上記モータの内周面のブレーキ装置に対応する位置に、それぞれ、ホイールのドロップ部分及びブレーキ装置とモータとの緩衝を避けるための、周方向に延長するくぼみを設けるようにしたので、ブレーキの小径化やホイールを分割構造にすることなく、モータのストロークを十分確保することができる。これにより、バネ下質量を増加させることなくモータをフローティングマウントできるので、悪路走行時におけるバネ下振動を低減して、タイヤの接地性を向上させることができる。
また、上記モータを、モータの一端側の内径及び外径が他端側の内径及び外径と異なる異型モータとすることにより、ホイールのドロップ部分及びブレーキ装置とモータとの緩衝を避けるようにすれば、モータの形状・外形をよりコンパクトにすることができるとともに、モータのストロークを十分確保することができるので、タイヤの接地性能を更に向上させることができる。
なお、この場合には、ホイールのドロップ部分が上記モータの外径の小さい側に配置され、ブレーキ装置が上記モータの内径の小さい側に配置されていることが、モータの形状・外形をよりコンパクトにする上で好ましい。
【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クロスガイドの配置を示す図である。
【図４】本発明によるインホイールモータシステムの他の構成を示す縦断面図である。
【図５】従来の、モータを車両バネ下部に対してフローティングマウントしたインホイールモータシステムの構成を示す図である。
【図６】従来の、モータを車両バネ下部に対してフローティングマウントしたインホイールモータシステムの他の構成を示す図である。
【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、
２ｃホイールのドロップ部分、３，３Ａ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、３ｐ，３ｑくぼみ、４ハブ部、
５ナックル、６ａストラッド、６ｂロアアーム、
７モータサスペンション支持部、８ブレーキ装置、８ａブレーキロータ、
８ｂブレーキキャリパ、１０モータサスペンション、１１リニアガイド、
１２バネ、１３ダンパ、１４Ａステータ側プレート、
１４Ｂサスペンション側プレート、２０カップリング機構、
２１モータ側プレート、２２クロスガイド、２２Ａモータ側ガイドレール、２２Ｂホイール側ガイドレール、２２Ｃクロスガイド本体。

Claims

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が、粘弾性特性を有する緩衝装置を介して車両の足回り部品に対して支持されたインホイールモータシステムにおいて、上記モータの外周面のホイールのドロップ部分に対応する位置、及び、上記モータの内周面のブレーキ装置に対応する位置の少なくとも一方または両方に、それぞれ周方向に延長するくぼみを設けたことを特徴とする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が、粘弾性特性を有する緩衝装置を介して車両の足回り部品に対して支持されたインホイールモータシステムにおいて、上記モータとして、モータの一端側の内径または外径、あるいは、内径及び外径が、他端側の内径または外径、あるいは、内径及び外径と異なるモータを搭載したことを特徴とするインホイールモータシステム。
ホイールのドロップ部分が上記モータの外径の小さい側に配置され、ブレーキ装置が上記モータの内径の小さい側に配置されている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。