JP2005333704A

JP2005333704A - インホイールモータシステム

Info

Publication number: JP2005333704A
Application number: JP2004148112A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nagaya; 豪長屋
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2005-12-02

Abstract

【課題】モータがダイナミックダンパとして作用する構成のインホイールモータシステムにおいて、低速回転時のシール性を確保しつつ、高速回転時におけるシール部の発熱を低減する。
【解決手段】中空形状の大径ダイレクトドライブモータのステータ側ケース３ａを緩衝機構を介してナックルに対して弾性支持し、ロータ側ケース３ｂとホイールとをフレキシブルカップリングにより結合した構成のインホイールモータシステムにおいて、上記ステータ側ケース３ａと上記ロータ側ケース３ｂとを連結するベアリング３ｊの外側に、ロータ側シールカバー３１に固定される円環状のシール本体３２と、このシール本体３２から径方向内側に突出しステータ側シールカバー３３に当接する、弾性部材から成るリップ部３４と、このリップ部３４の外周側に配置されたスプリング３５とを備えた防水用シール３０を設けるようにした。
【選択図】図２

Description

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、特に、モータを弾性体及び／または減衰機構を介して車輌バネ下部に取付けた構成のインホイールモータシステムの防水機構に関する。

近年、モータによって駆動される車輌において、駆動用のモータを弾性体及び／または減衰機構を介して、ナックルなどの車輌バネ下部に支持することにより、上記ダイナミックダンパとして作用させ、インホイールモータ搭載車輌の接地性及び乗り心地性を改良する技術が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
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、一般に、ホイールやナックル部、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、凹凸路を走行した場合、バネ下部分は上下方向に大きく振動し、このため、ロードホールディング性が悪化することから、上記のように、質量の大きいモータをダイナミックダンパとして上下方向の振動抑制に適応すれば、車輌の接地性能を大幅に改善することができる。

図５は、その一例を示す図で、中空形状のダイレクトドライブモータ３のステータ３Ｓを支持するステータ側ケース３ａを、直動ガイド１１を介して互いに車輌の上下方向に作動方向が限定され、かつ、車輌の上下方向に作動するバネ１２及びダンパー１３により結合された２枚のプレート１４，１５を備えた緩衝機構１０を介してナックル５に対して弾性支持するとともに、ロータ３Ｒを支持するロータ側ケース３ｂとホイール２とを、複数枚の中空円盤状のプレート２１〜２３を、作動方向が互いに直交するように配置された直動ガイド２４，２５を用いて連結したフレキシブルカップリング２０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ることができるので、車輌のタイヤ接地荷重変動を低減して、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。
国際公開第０２／８３４４６号パンフレット特開２００４−０９０６９６号公報特開２００４−０９０６９９号公報

ところで、上記インホイールモータ３は屋外で使用されるため、ベアリング３ｊが配置された部分には防水のためのシールを設ける必要がある。
しかしながら、上記のような、中空形状のダイレクトドライブモータでは、モータ径が大きいため、モータ３の回転軸となるベアリング３ｊも大径化するのでベアリング３ｊの作動速度が速くなる。そのため、防水性を考慮してシールの面圧を高くした場合には、シールの発熱が大きくなり、シールの耐久性が低下するといった問題点があった。そこで、高速回転時での発熱を低減するためにシールの接触面圧を下げると低回転時のシール性が悪化してしまい、例えば、大雨で冠水した箇所を走行した場合などには、上記モータ３内部に水が浸入してしまうといった問題が生じてしまう。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、モータがダイナミックダンパとして作用する構成のインホイールモータシステムにおいて、低速回転時におけるモータのシール性を確保しつつ、高速回転時におけるシールの発熱を低減することを目的とする。

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、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された構成のインホイールモータシステムにおいて、上記モータのロータを支持するロータ側ケースとステータを支持するステータ側ケースとを結合するベアリングの外側に、上記ロータ側ケースに固定される円環状のシール本体と、このシール本体から径方向内側に突出し、上記ステータ側ケースに当接する弾性部材から成るリップ部とを備えた防水手段を設け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、上記リップ部にスプリングを配置し、このスプリングにより上記リップ部をステータ側ケース側に付勢するようにしたものである。
また、請求項３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、上記リップ部に、周方向に一定の間隔を隔てて複数本の金属ワイヤを埋設したものである。

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、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されたインホイールモータシステムにおいて、モータベアリングの外側に、その外周側がロータ側ケースに固定された円環状のシール本体と、このシール本体から径方向内側に側に突出し、ステータ側ケースに当接する弾性部材から成るリップ部とを有する防水手段を設けて、上記モータの防水性能を確保するとともに、高速回転時における上記リップ部のステータ側ケースへ締め付け力を軽減するようにしたので、リップ部の発熱を抑えることができ、防水手段の耐久性を確保することができる。
このとき、リップ部にスプリングを配置して、上記リップ部をステータ側ケース側に付勢し、低速回転時におけるリップ部による締め付け力を確保するようにすれば、インホイールモータの防水性能を向上させることができる。
また、上記リップ部に、周方向に一定の間隔を隔てて複数の金属ワイヤを埋設し、高速回転時におけるリップ部による締め付け力を低減するようにすれば、上記リップ部による締め付け力を大きく設定しても、高速回転時におけるリップ部の発熱を抑えることができ、上記モータの防水性能を向上させることができる。

以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
最良の形態１．
図１は、本最良の形態１に係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ステータ側ケース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、ベアリング３ｊを介して上記ステータ側ケース３ａに対して回転可能に接合されたロータ側ケース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、上記ベアリング３ｊの外側には、上記インホイールモータ３の防水手段である防水用シール３０が取付けられている。
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はサスペンションアーム６に連結された、車輌の足回り部品であるナックル、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に装着されたブレーキディスクから成る制動装置、１０はモータのステータ側ケース３ａを上記ナックル５に対して弾性支持するための緩衝機構、２０はモータのロータ側ケース３ｂとホイール２とを結合するフレキシブルカップリングである。

緩衝機構１０は、直動ガイド１１を介して互いに車輌の上下方向に作動方向が限定され、かつ、車輌の上下方向に作動するバネ１２及びダンパー１３により結合された２枚のプレート１４，１５を備えたもので、モータのステータ側ケース３ａとナックル５とをこの緩衝機構１０により連結することにより、上記インホイールモータ３を足回り部品であるナックル５に対して弾性支持することができる。したがって、上記インホイールモータ３は車輌バネ下部品に対してフローティングマウントされるので、モータ軸は車輪軸とは別々に揺動可能となる。このため、モータ質量は車輌バネ下部質量から切り離され、いわゆるダイナミックダンパのウエイトとして作用する。ダイナミックダンパのウエイトは凹凸路走行時のバネ下振動を打ち消すため、タイヤ接地力変動が減少し、車輌の接地性が向上するとともに、乗り心地性能が大幅に向上する。
また、２０は中空円盤状のプレート２１〜２３と、上記プレート２１〜２３間に配置され、上記プレート２１，２２及びプレート２２，２３とをそれぞれ結合する、作動方向が互いに直交するように配置された直動ガイド２４，２５とを備えたフレキシブルカップリングで、このフレキシブルカップリング２０により上記ロータ側ケース３ｂとホイール２とを結合することにより、車輪軸に対してモータ軸は車輪軸に垂直な面に対してどの方向にも平行移動することができるので、車輪軸とモータ軸とがずれた場合でも、モータ３の回転力をホイール２へ確実に伝達させることができる。

防水用シール３０は、詳細には、図２に示すように、ロータ側ケース３ｂから外側に突出するように設けられたロータ側シールカバー３１と、このロータ側シールカバー３１に固定される円環状のシール本体３２と、このシール本体３２の内周側から径方向内側に突出し、上記ステータ側ケース３ａから外側に突出するように設けられたステータ側シールカバー３３に当接する弾性部材から成るリップ部３４と、このリップ部３４の外周側に配置されたスプリング３５とを備えたもので、この防水用シール３０は、上記リップ部３４を摺動部として、インホイールモータ３の回転に伴って回転する。
上記ステータ側ケース３ａ側に当接するリップ部３４は、リップ部３４自体の弾性により上記ステータ側ケース３ａを締め付けており、これにより、インホイールモータ３の防水性能が確保されるが、上記のように、リップ部３４による締め付け力を大きくすると、モータ３の高速回転時には摺動部である上記リップ部３４の発熱が大きくなり、防水用シール３０の耐久性が低下することから、本例では、上記リップ部３４による締め付け力を低減し、その代わりに、上記リップ部３４の外周側に配置されたスプリング３５により、上記リップ部３４をステータ側ケース３ａ側に押し付けることにより、低回転時におけるリップ部３４による締め付け力を大きくしてシール性を確保する。
一方、モータ３の高速回転時には、上記リップ部３４を締め付けるスプリング３５もリップ部３４とともに回転するので、上記スプリング３５には遠心力が作用する。スプリング３５に遠心力が作用すると、上記スプリング３５は径方向外側に引張られ、スプリング３５の径が拡張するので、上記リップ部３４を締め付けるスプリング３５の締め付け力が小さくなり、リップ部３４の発熱が低減される。したがって、低回転時におけるシール性と防水用シール３０の耐久性とをともに確保することができる。

このように、本最良の形態１によれば、中空形状の大径ダイレクトドライブモータ３のステータ３Ｓを支持するステータ側ケース３ａを、緩衝機構１０を介してナックル５に対して弾性支持し、ロータ３Ｒを支持するロータ側ケース３ｂとホイール２とを、フレキシブルカップリング２０により結合した構成のインホイールモータシステムにおいて、ベアリング３ｊの外側に、ロータ側シールカバー３１に固定される円環状のシール本体３２と、このシール本体３２から径方向内側に突出しステータ側シールカバー３３に当接する、弾性部材から成るリップ部３４と、このリップ部３４の外周側に配置されたスプリング３５とを備えた防水用シール３０を設けたので、低速回転時にはリップ部３４の弾性力とスプリング３５の付勢力とによりステータ側ケース３ａが締め付けられるので、低回転時のシール性を確保することができ、高速回転時には、上記スプリング３５の締め付け力が低減されるので、リップ部３４の発熱を低減することができる。したがって、インホイールモータ３の防水性を十分に確保することができるとともに、防水用シール３０の耐久性を確保することができる。

最良の形態２．
上記最良の形態１では、リップ部３４の外周側にスプリング３５を配置して低回転時のシール性を確保するとともに、高速回転時におけるリップ部３４の発熱を低減するようにしたが、上記リップ部３４の締め付け力を大きくするとともに、図３及び図４に示すように、上記リップ部３４に、周方向に一定の間隔を隔てて複数の金属ワイヤ３６を埋設した構成の防水用シール３０Ｚを用いても、インホイールモータ３の防水性と防水用シール３０Ｚの耐久性とをともに確保することができる。
すなわち、本例では、リップ部３４の締め付け力を大きくして低速回転時におけるインホイールモータ３のシール性を確保する。一方、高速回転時においては、上記複数の金属ワイヤ３６は遠心力により径方向外側に引張られるので、リップ部３４が拡張されてリップ部３４の締め付け力が低下する。したがって、リップ部３４の締め付け力を大きくしても、高速回転時におけるリップ部３４の発熱を低減することができる。

なお、シール本体３２を、ロータ側シールカバー３１を介して、ロータ側ケース３ｂに固定し、リップ部３４のステータ側をフリーとした構成であっても、モータ３の回転時には上記リップ部３４に遠心力が作用し、上記リップ部３４の高速回転時における締め付け力は低減されるが、モータの防水性とシールの耐久性とを確実に向上させるためには、上記最良の形態１，２のように、リップ部３４の外周側にスプリング３５を配置したり、リップ部３４内に金属ワイヤ３６を埋設したりするなどして、リップ部３４の締め付け力を回転速度により調整することが好ましい。

このように、本発明の防水手段を用いることにより、中空形状のダイレクトドライブモータの防水性能を確保することができるとともに、摺動部であるリップ部の発熱を抑えることができ、防水用シールの耐久性を確保することができるので、インホイールモータシステムの信頼性を向上させることができる。

本発明の最良の形態１に係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。本発明の最良の形態１に係る防水用シールの構成を示す図である。本発明の最良の形態２に係る防水用シールの構成を示す図である。本発明の最良の形態２に係るリップ部の構成を示す図である。従来の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。

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ステータ側ケース、３ｂロータ側ケース、３ｊベアリング、４ハブ部、
５ナックル、６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緩衝機構、１１直動ガイド、１２バネ、１３ダンパー、
１４，１５プレート、２０フレキシブルカップリング、
２１〜２３中空円盤状のプレート、２４，２５直動ガイド、
３０，３０Ｚ防水用シール、３１ロータ側シールカバー、３２シール本体、
３３ステータ側シールカバー、３４リップ部、３５スプリング、
３６金属ワイヤ。

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、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された構成のインホイールモータシステムにおいて、上記モータのロータを支持するロータ側ケースとステータを支持するステータ側ケースとを結合するベアリングの外側に、上記ロータ側ケースに固定される円環状のシール本体と、このシール本体から径方向内側に突出し、上記ステータ側ケースに当接する弾性部材から成るリップ部とを備えた防水手段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。
上記リップ部にスプリングを配置し、このスプリングにより上記リップ部をステータ側ケース側に付勢するように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。
上記リップ部に、周方向に一定の間隔を隔てて複数本の金属ワイヤを埋設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。