JP2006240535A - インホールモータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 部品レイアウト（部品配置）が制限される点を解決することで、電力供給線廻りに部品をレイアウトすることを可能にするとともに、電力供給線が車体振動の影響を受ける点を解決することで、電力供給線に車体側から伝わる振動を低減することを可能にする。
【解決手段】 車体１１に設けた図１に示す燃料電池（電力供給装置）３１から電力供給線６２を介して後輪（車輪）２７内に設けた電気モータ６１に電力供給を行うインホイールモータ装置において、電力供給線６２の燃料電池３１側の車体側ブラケット（固定点）７９と電気モータ６１との間に、電力供給線６２を所定の張力で支持する支持手段６３を設けた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電力供給装置から電力を供給する電力供給線を所定の張力に保つことができるインホールモータ装置に関するものである。

インホールモータ装置は、車輪内に電気モータ設け、車体に電力供給装置を設け、この電力供給装置から電力供給線で電力供給を行うものである。一方、車輪は、サスペンションを介して車体に上下動可能に若しくは操舵可能に取付けたものである。従って、電力供給線は、車輪の動きに連れて動けるように車体及び車輪間に配置する必要がある。
実用のインホールモータ装置の電力供給線は、車体及び車輪間で弛みを持たせるように設定すれば実用上十分であった。

このようなインホールモータ装置として、電力供給線をＵ字に弛みを持たせて車体及び車輪間に設定した（配置した）ものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平８−２７６７６１号公報（第６頁、図４）

図９は従来の基本原理を説明する図であり、インホールモータ装置２００は、車体２０１側に車輪２０２を上下動可能に若しくは操舵可能に取付け、この車輪２０２に電気モータ（電動モータ）２０３を内蔵させ、この電気モータ２０３に車体２０１側から電力供給線２０４を配線したものであり、この電力供給線２０４に車体２０１及び車輪２０２間ではＵ字に弛みを持たせた弛み部２０５を形成したものである。

しかし、インホールモータ装置２００では、電力供給線２０４に車体２０１及び車輪２０２間ではＵ字に弛みを持たせた弛み部２０５を形成したものなので、車体２０１振動で弛み部２０５も連れて振動をすることが考えられるため、弛み部２０５の周辺の部品レイアウト（部品配置）が制限されることもあり、改良が求められていた。

そこで、電力供給線廻りに部品をレイアウトすることができるとともに、電力供給線に車体側から伝わる振動を低減することができるインホールモータ装置が望まれる。

本発明は、部品レイアウト（部品配置）が制限される点を解決し、電力供給線廻りに部品をレイアウトすることができるインホイールモータ装置を提供するとともに、電力供給線が車体振動の影響を受ける点を解決し、電力供給線に車輪から伝わる振動を低減することができるインホイールモータ装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、車体に設けた電力供給装置から電力供給線を介して車輪内に設けた電気モータに電力供給を行うインホイールモータ装置において、電力供給線の電力供給装置側の固定点と電気モータとの間に、電力供給線を所定の張力で支持する支持手段を設けたことを特徴とする。

例えば、電力供給線廻りに部品をレイアウトすることができるとすれば、設計の自由度を拡大することができるので好ましいことであり、電力供給線に車輪から伝わる振動を低減することができるとすれば、電力供給線の寿命を延ばすことができるので好ましいことである。

そこで、電力供給線の電力供給装置側の固定点と電気モータとの間に、電力供給線を所定の張力で支持する支持手段を設けることで、電力供給線に車体若しくは車輪側から伝わる振動を低減するようにした。

請求項２に係る発明は、支持手段に、固定点と電気モータとの間を接続するチェーンと、車体に取付けることでチェーンに所定の張力をかけるテンションプーリと、を備え、チェーンに沿わせて電力供給線を取付けたことを特徴とする。

支持手段に、固定点と電気モータとの間を接続するチェーンと、車体に取付けることでチェーンに所定の張力をかけるテンションプーリと、を備え、チェーンに沿わせて電力供給線を取付けることで、固定点と電気モータとの間（空間）では電力供給線に加わる振動や電力供給線を引張る応力を大幅に低減することができる。

請求項３に係る発明は、テンションプーリに、車輪の動きに応じてチェーンを所定の張力に保つ弾発部材を備えたことを特徴とする。
テンションプーリに、車輪の動きに応じてチェーンを所定の張力に保つ弾発部材を備えることで、簡易な構成にてチェーンに所定の張力をかけることができる。

請求項４に係る発明は、固定点を、車体の前後方向に延ばしたフレーム部材に配置するとともに、電気モータに対し前後にずらした位置に配置したことを特徴とする。
固定点を、車体の前後方向に延ばしたフレーム部材に配置するとともに、電気モータに対し前後にずらした位置に配置することで、支持手段のチェーンの全長を長く設定することができる。また、一般的に車両の車輪揺動は上下方向が最も大きく、次に前後方向が大きい。このように電動モータに対して前後に対し前後にずらした位置に固定点を配置することによって電力供給線に加わる振動幅を最小限に抑えることができる。

請求項１に係る発明では、電力供給線の電力供給装置側の固定点と電気モータとの間に、電力供給線を所定の張力で支持する支持手段を設けたので、電力供給線に車体若しくは車輪側から伝わる振動を低減することができる。この結果、電力供給線に大きな車体振動が加わる場合にも電力供給線を保護することができるという利点がある。また、電力供給線廻りに部品をレイアウトすることができるという利点がある。

請求項２に係る発明では、支持手段に、固定点と電気モータとの間を接続するチェーンと、車体に取付けることでチェーンに所定の張力をかけるテンションプーリと、を備え、チェーンに沿わせて電力供給線を取付けたので、固定点と電気モータとの間（空間）では電力供給線に加わる振動や電力供給線を引張る応力を大幅に低減することができる。この結果、電力供給線の寿命を延ばすことができるという利点がある。

請求項３に係る発明では、テンションプーリに、車輪の動きに応じてチェーンを所定の張力に保つ弾発部材を備えたので、簡易な構成にてチェーンに所定の張力をかけることができるという利点がある。

請求項４に係る発明では、固定点を、車体の前後方向に延ばしたフレーム部材に配置するとともに、電気モータに対し前後にずらした位置に配置したので、支持手段のチェーンの全長を長く設定することができる。この結果、支持手段の張力を一定に保ち易くなるという利点がある。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るインホールモータ装置を採用した車両の側面図であり、図中、１０は車両、１１は車体、１２は車体フレーム、１４はボンネット、１５はルーフ、１６はフロントピラー、１７はフロントウインドウ、１８はドア、１９はフロントフェンダ、２１はドアミラー、２２はフロントバンパ、２３はリヤバンパ、２４はテールゲート、２５は車室、２６は前輪、２７は車輪としての後輪、２８はサブフレーム（リヤサブフレーム）、２９はリヤサスペンション、３１は電力供給装置として燃料電池である。

車両１０は、水素などの燃料ガスを燃料電池３１で化学反応をさせることで電気を発生させ、この電気を電気モータ（電動モータ）６１に供給することで走行を行う燃料電池車であり、本発明に係るインホイールモータ装置６０は、車体フレーム１２に設けた燃料電池（電力供給装置）３１から電力供給線６２を介して車輪（後輪）２７内に設けた電気モータ６１に電力供給を行う装置である。

図２は本発明に係るインホールモータ装置の斜視図であり、車体フレーム１２は、車両１０の後部を支持するフレーム部材としての左右のリヤフレーム（リヤサイドフレーム）３３，３３（一方の３３は不図示）と、これらのリヤフレーム３３，３３を繋ぐ下部クロスメンバ３５と、リヤフレーム３３，３３にそれぞれ補強部材３６，３６（一方の３６は不図示）を介して繋いだ上部クロスメンバ３４と、を備えた部材であり、３７は燃料電池３１に供給する水素（燃料ガス）を貯留するために車体フレーム１２に支持した水素タンク（燃料タンク）を示す。

サブフレーム２８は、略矩形の部材であり、左右のサイドメンバー４１，４１（一方の４１は不図示）と、これらのサイドメンバー４１，４１の前端同士を繋ぐフロントメンバ４２と、サイドメンバー４１，４１の後端同士を繋ぐリヤメンバ４３と、からなる。

リヤサスペンション（サスペンション）２９は、電気モータ６１を取付けるモータ支持ベース４５と、このモータ支持ベース４５の前端に一端をスイング自在に取付けるとともに、他端をサブフレーム２８前方にスイング自在に取付ける前ロッド４６と、モータ支持ベース４５の上端に一端をスイング自在に取付けるとともに、他端をサブフレーム２８後方にスイング自在に取付ける後ロッド４７と、モータ支持ベース４５の上部に一端をスイング自在に取付けるとともに、他端をリヤフレーム３３にスイング自在に取付ける上ロッド４８と、モータ支持ベース４５の後端に一端をスイング自在に取付けるとともに、他端をサブフレーム２８にスイング自在に取付ける下ロッド４９と、モータ支持ベース４５の下部後端に一端をスイング自在に取付けるとともに、他端をサブフレーム２８にスイング自在に取付ける下後部ロッド５３と、リヤフレーム３３の下面からモータ支持ベース４５の下部に渡したショックアブソーバ５１と、このショックアブソーバ５１に内蔵したコイルスプリング５２と、からなる。

後輪（車輪若しくはホイール）２７は、円筒状のリム５４と、リム５４に取付けたタイヤ５５と、リム５４の内周面５４ａに取付けた中空円盤状のディスク５６と、からなる。 なお、ディスク５６は、リム５４のうち最も車幅方向外寄りの位置に配置する部材である。

図３は本発明に係るインホールモータ装置の正面断面図であり、インホイールモータ装置６０は、後輪及びモータ支持ベース４５の間に介在させた電気モータ６１と、この電気モータ６１から車体フレーム１２側に延出した電力供給線６２と、この電力供給線６２を支持するために電気モータ６１側から車体フレーム１２に緩衝可能に渡した支持手段（張力手段）６３と、からなる。

電気モータ６１はリヤサスペンション２９のモータ支持ベース４５に取付けた固定側部材であるインナステータ（非回転部材）６５と、このインナステータ６５にベアリング６７，６８を介して回転材材に取付けるとともに、車輪２７のディスク５６を取付けることで車輪２７を回転させるアウタロータ（回転側部材）６６と、からなる。
なお、電力供給線６２は、被覆を施した三相電線である。

インナステータ６５は、モータ支持ベース４５に取付けるステータ本体７１とこのステータ本体７１の外周７１ａに配置した複数の励磁コイル７２・・・（・・・は複数個を示す。以下同じ）と、これらの励磁コイル７２・・・と電力供給線６２とを接続する端子部７３と、を備える。

アウタロータ６６は、インナステータ６５に回転自在に取付けるとともにディスク５６を支持するロータ本体７５と、このロータ本体７５の内周７５ａに配置した複数のマグネット７６・・・と、からなる。

支持手段６３は、電力供給線６２を支持するチェーン（チェーン部材）７８と、このチェーン７８の車体フレーム１２（図２参照）側を支持するためにリヤフレーム３３に設けた固定点としての車体側ブラケット７９（図２参照）と、チェーン７８の電気モータ６１側を支持するためにモータ支持ベース４５に設けたモータ側ブラケット（支持点）８１と、チェーン７８に所定の張力をかけるために車体フレーム１２（図２参照）側に設けたテンションプーリ８２と、電力供給線６２の車体フレーム１２側をリヤフレーム３３にクッション８３（図２参照）を介して支持する車体側支持金具８４（図２参照）と、電力供給線６２の電気モータ６１側をモータ支持ベース４５にクッション８５を介して支持するモータ側支持金具８６と、からなる。

図４は本発明に係るインホールモータ装置の支持手段の要部を示す分解斜視図であり、テンションプーリ（テンションプーリユニット）８２は、リヤフレーム３３（図２参照）に取付ける取付ブラケット９１と、この取付ブラケット９１に段付きボルト（ボルト）９２で回転自在に取付けるテンションホルダ９３と、このテンションホルダ９３をチェーン７８に向けた付勢するために段付きボルト９２で軸支するとともに、一端を取付ブラケットの係止部９４に掛け且つ他端をテンションホルダ９３の底９３ａに当てる弾発部材としてのトーションばね９５と、テンションホルダ９３の先端に支軸９６を介して回転自在に取付けたスプロケット９７と、からなる。なお、９３ｂ，９３ｂはテンションホルダ９３に形成した段付きボルト９２を挿入する孔である。

チェーン７８は、電力供給線６２を支持する複数のフック１０１・・・を備え、取付ブラケット９１は、段付きボルト９２をねじ込むねじ孔９８と、リヤフレーム３３（図２参照）取付けるための取付孔９９・・・と、を備える。

図５は本発明に係るインホールモータ装置の側面図であり、インホールモータ装置６０は、車体１１に設けた図１に示す燃料電池（電力供給装置）３１から電力供給線６２を介して後輪（車輪）２７内に設けた電気モータ６１に電力供給を行うインホイールモータ装置において、電力供給線６２の燃料電池３１側の車体側ブラケット（固定点）７９と電気モータ６１との間に、電力供給線６２を所定の張力で支持する支持手段６３を設けたものと言え、テンションプーリ（テンションプーリユニット）８２は、段付きボルト９２を中心として、リヤサスペンション２９の動きに連れ、白抜き矢印で示すようにスイング可能な部材である。

例えば、電力供給線廻りに部品をレイアウトすることができるとすれば、設計の自由度を拡大することができるので好ましいことであり、電力供給線に車体側から伝わる振動を低減することができるとすれば、電力供給線の寿命を延ばすことができるので好ましいことである。

そこで、電力供給線６２の燃料電池３１側の車体側ブラケット（固定点）７９と電気モータ６１との間に、電力供給線６２を所定の張力で支持する支持手段６３を設けることで、電力供給線６２に車体１１若しくは車輪２７側から伝わる振動を低減することができる。この結果、電力供給線に大きな車体振動が加わる場合にも電力供給線を保護することができる。また、電力供給線廻りに部品をレイアウトすることができる。

インホールモータ装置６０は、支持手段６３に、車体側ブラケット（固定点）７９と電気モータ６１との間を接続するチェーン７８と、車体１１に取付けることでチェーン７８に所定の張力をかけるテンションプーリ８２と、を備え、チェーン７８に沿わせて電力供給線６２を取付けたものとも言える。

支持手段６３に、車体側ブラケット（固定点）７９と電気モータ６１との間を接続するチェーン７８と、車体１１に取付けることでチェーン７８に所定の張力をかけるテンションプーリ８２と、を備え、チェーン７８に沿わせて電力供給線６２を取付けることで、車体側ブラケット（固定点）７９と電気モータ６１との間（空間）では電力供給線６２に加わる振動や電力供給線６２を引張る応力を大幅に低減することができる。この結果、電力供給線６２の寿命を延ばすことができる。

図６は本発明に係るインホールモータ装置の平面図であり、インホールモータ装置６０は、テンションプーリ８２に、後輪（車輪）２７の動きに応じてチェーン７８を所定の張力に保つトーションばね（弾発部材）９５を備えたものとも言える。
テンションプーリ８２に、後輪（車輪）２７の動きに応じてチェーン７８を所定の張力に保つトーションばね（弾発部材）９５を備えることで、簡易な構成にてチェーン７８に所定の張力をかけることができる。

また、インホールモータ装置６０は、車体側ブラケット（固定点）７９を、車体１１の前後方向に延ばしたリヤフレーム（フレーム部材）３３に配置するとともに、電気モータ６１に対し前後に寸法Ａだけずらした位置に配置したものである。また、電気モータから車体側ブラケット（固定点）７９へチェーン７８を寸法Ｂだけ車体中心に向けて配置したものである。

車体側ブラケット（固定点）７９を、車体１１の前後方向に延ばしたリヤフレーム（フレーム部材）３３に配置するとともに、電気モータ６１に対し前後に寸法Ａだけずらした位置に配置することで、支持手段６３のチェーン７９の全長を長く設定することができる。この結果、支持手段６３の張力を一定に保ち易くなる。

また、一般的に車両の車輪揺動は上下方向が最も大きく、次に前後方向が大きい。このように電気モータ６１に対して前後に対し前後にずらした位置に車体側ブラケット（固定点）７９を配置することによって電力供給線６２に加わる振動幅を最小限に抑えることができる。

図７は本発明に係るインホールモータ装置の別実施例の支持手段の斜視図であり、支持手段１１３は、電力供給線６２を支持するために車体フレーム１２（図２参照）及び電気モータ６１間に紐状部材１１８を渡し、この紐状部材１１８に所定の張力をかけるために車体フレーム１２（図２参照）側に設けたテンションプーリ１１２を設けるものである。
紐状部材１１８は、電力供給線６２を支持するリング状保持部１１１・・・を備える部材であり、ロープもしくはワイヤなどの部材である。

テンションプーリ１１２は、リヤフレーム３３（図２参照）に取付ける取付ブラケット１２１と、この取付ブラケット１２１にスライド可能に取付けたプーリホルダ１２３と、このプーリホルダ１２３の一端に取付けるととで紐状部材１１８に当接させるプーリ１２７と、プーリホルダ１２３の他端を紐状部材１１８側に付勢する圧縮ばね１２５と、この圧縮ばね１２５に貫通させるとともに、先端をプーリホルダ１２３に取付けるとともに中間を取付ブラケット１２１にスライド可能に貫通させたシャフト１２２と、からなる。

図中、１２６はプーリホルダ１２３に設けたプーリ１２７を支持する支軸、１２８は取付ブラケット１２１に設けた貫通孔、１２９は取付ブラケット１２１に設けた取付孔、１３１はプーリホルダ１２３に設けたスライド孔、１３２，１３２はプーリホルダ１２３をスライド可能に支持するために取付ブラケット１２１に立てた支持ピンを示す。

別実施例の支持手段１１３では、支持手段１１３に紐状部材１１８を用いたので電気モータ６１（図２参照）から車体フレーム１２へ曲線を描いて引回すことができる。この結果、電力供給線６２の引回し経路の自由度を任意に選ぶことができる。

図８は本発明に係るインホールモータ装置の別実施例のチェーンの斜視図であり、チェーン１３８は、電力供給線６２を支持するチェーン支持部１４１をチェーンを構成するチェーンブラケット（Ｕ字状チェーンブラケット）１４２に一体的に形成したものである。 図中、１４３は平板状チェーンブラケット、１４４はＵ字状チェーンブラケット１４２及び平板状チェーンブラケット１４３を組立てる接続ピンを示す。

別実施例のチェーン１３８では、電力供給線６２を支持するチェーン支持部１４１を一体的に形成することができるので、支持手段６３（図４参照）のコストの低減を図ることができる。

尚、本発明に係るインホールモータ装置は、図５に示すように、車輪（後輪）２７に設けたが、これに限るものではなく、前輪に設けるようにしたものであってもよい。

本発明に係るインホールモータ装置は、図４に示すように、テンションホルダの先端に支軸を介して回転自在に取付けたスプロケットを取付けたが、これに限るものではなく、スプロケットの代わりにプーリを取付けたものであってもよい。

本発明に係るインホールモータ装置は、図４に示すように、支持手段６３におけるテンションプーリ８２の弾発部材（トーションばね）９５でチェーン７８（電力供給線６２）に所定の張力を加えたが、これに限るものではなく、例えば、まぶしさを防止するディスチャージヘッドランプを搭載した車両では、ホイールの向きに合わせて光軸を調整するために、ホイール位置センサを後輪（リヤタイヤ）に備えたものがある。

このような車両の場合には、ホイール位置情報をもとにチェーンの張力制御をする制御部を備えることで、きめ細かな張力制御を行うができ、チェーンのようなフレキシブル配線保護部材に車両の状況に即した適正な張力（テンション）を加えることができる。

すなわち、既存のホイール位置センサを有効利用を図ることができ、低コストのテンション制御装置を実現することができる。

本発明に係るガス燃料自動車の燃料ガス充填部構造は、水素などの燃料ガスを燃料電池で化学反応をさせることで電気を発生させ、この電気を電気モータに供給することで走行を行う燃料電池車（燃料電池自動車）に採用するのに好適である。

本発明に係るインホールモータ装置を採用した車両の側面図である。 本発明に係るインホールモータ装置の斜視図である。 本発明に係るインホールモータ装置の正面断面図である。 本発明に係るインホールモータ装置の支持手段の要部を示す分解斜視図である。 本発明に係るインホールモータ装置の側面図である。 本発明に係るインホールモータ装置の平面図である。 本発明に係るインホールモータ装置の別実施例の支持手段の斜視図である。 本発明に係るインホールモータ装置の別実施例のチェーンの斜視図である。 従来の基本原理を説明する図である。

符号の説明

１０…車両、１１…車体、２７…車輪（後輪）、３１…電力供給装置（燃料電池）、３３…フレーム部材（リヤフレーム）、６０…インホールモータ装置、６１…電気モータ、６２…電力供給線、６３…支持手段、７８…チェーン、７９…固定点（車体側ブラケット）、８２…テンションプーリ、９５…弾発部材（トーションばね）。

Claims (4)

1. 車体に設けた電力供給装置から電力供給線を介して車輪内に設けた電気モータに電力供給を行うインホイールモータ装置において、
   前記電力供給線の前記電力供給装置側の固定点と前記電気モータとの間に、前記電力供給線を所定の張力で支持する支持手段を設けたことを特徴とするインホイールモータ装置。
2. 前記支持手段は、前記固定点と前記電気モータとの間を接続するチェーンと、前記車体に取付けることで前記チェーンに所定の張力をかけるテンションプーリと、を備え、前記チェーンに沿わせて前記電力供給線を取付けたことを特徴とする請求項１記載のインホイールモータ装置。
3. 前記テンションプーリは、前記車輪の動きに応じて前記チェーンを所定の張力に保つ弾発部材を備えたことを特徴とする請求項２記載のインホイールモータ装置。
4. 前記固定点は、前記車体の前後方向に延ばしたフレーム部材に配置するとともに、前記電気モータに対し前後にずらした位置に配置したことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載のインホイールモータ装置。

Images