JP2006304543A - インホイールモータの冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 冷却効率の高いインホイールモータの冷却構造を提供する。
【解決手段】 インホイールモータの冷却構造は、車両のホイール内に搭載され、該ホイールを駆動し、または該ホイールに駆動されるインホイールモータ４００と、インホイールモータ４００の冷却を促進する「放熱部」としての油路４４１，７２０およびフィン４４２，７１０とを備える。インホイールモータ４００は「ハウジング」としてのケース４１０を有する。「放熱部」はケース４１０と離間した位置に設けられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インホイールモータの冷却構造に関し、特に、インホイールモータのハウジングと離間して設けられる放熱部を備えたインホイールモータの冷却構造に関する。

車両の駆動装置としてのインホイールモータが従来から知られている。このようなインホイールモータは、たとえば、特開２００２−３３７５５４号公報などに記載されている。ここでは、インホイールモータがブラケットを介してトーションビームに接続されている。
特開２００２−３３７５５４号公報

しかしながら、上記のようなインホイールモータにおいては、以下のような問題があった。

インホイールモータの少なくとも一部はホイール内に設けられる。空気抵抗低減の観点から、ホイール内では車両走行時にも気流が生じにくくなるように車両の設計がされる場合がある。この結果、インホイールモータへの風当たりが十分でなく、該モータの冷却効率が低下する。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、冷却効率の高いインホイールモータの冷却構造を提供することにある。

本発明に係るインホイールモータの冷却構造は、少なくとも一部が車両のホイール内に搭載され、該ホイールを駆動し、または該ホイールに駆動されるインホイールモータと、インホイールモータの冷却を促進する放熱部とを備え、インホイールモータはハウジングを有し、放熱部はハウジングと離間した位置に設けられる。

上記構成によれば、インホイールモータの冷却に寄与する放熱部を、比較的冷却条件のよい位置に設けることが可能になるので、インホイールモータの冷却効率を向上させることができる。

上記インホイールモータの冷却構造において、好ましくは、インホイールモータは、固定部材を介して車両に組付けられ、放熱部は、固定部材に設けられた冷却フィンを含む。

上記構成によれば、固定部材を介した放熱を促進し、インホイールモータの冷却効率を向上させることができる。

上記インホイールモータの冷却構造において、好ましくは、ハウジングおよび固定部材の接触面に接触面積を増大させる凹凸部が形成されている。

上記構成によれば、インホイールモータのハウジングから固定部材への熱伝達効率を向上させることができる。したがって、固定部材を介した放熱をさらに促進し、インホイールモータの冷却効率を向上させることができる。

上記インホイールモータの冷却構造において、好ましくは、インホイールモータは、少なくとも一部がハウジングの外部を通過するように設けられた冷却媒体通路を有し、放熱部は、冷却媒体通路におけるハウジングの外部に位置する部分を含む。

上記構成によれば、インホイールモータの冷却に寄与する冷却媒体をハウジングの外部で流動させることができるので、該冷却媒体からの放熱が促進され、冷却媒体によるインホイールモータの冷却効率を向上させることができる。

上記インホイールモータの冷却構造において、好ましくは、インホイールモータは、固定部材を介して車両に組付けられ、冷却媒体通路は、固定部材の内部を経由する。

上記構成によれば、冷却媒体からの放熱をさらに促進することができる。結果として、冷却媒体によるインホイールモータの冷却効率を向上させることができる。

上記インホイールモータの冷却構造において、１つの例として、インホイールモータは、固定部材を介して車両の中間ビームに固定される。

中間ビームおよび固定部材を用いたインホイールモータの固定構造においては、インホイールモータへの冷却風の当たりが弱くなりやすく、結果として、インホイールモータの冷却効率が低下しやすい傾向にある。これに対し、上述した冷却構造を適用することで、効果的な放熱を行なうことができる。

本発明によれば、インホイールモータの冷却効率を向上させることができる。

以下に、本発明に基づくインホイールモータの冷却構造の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

図１は、後述する実施の形態１〜３に係るインホイールモータの冷却構造を含む電動輪の構成を示したブロック図である。図１を参照して、電動輪１は、「ホイール」としてのホイールディスク１００およびホイールハブ２００と、ジョイント３００と、インホールモータ４００と、ブレーキロータ５００と、ブレーキキャリパ６００と、「固定部材」としての取付ブラケット７００と、タイヤ（図示せず）とを備える。

インホイールモータ４００は、「ハウジング」としてのケース４１０と、モータ４２０と、減速機構としてのプラネタリギヤ４３０と、オイルポンプ４４０と、シャフト４５０とを含む。そして、インホイールモータ４００は、ホイールディスク１００およびホイールハブ２００を駆動し、または、ホイールディスク１００およびホイールハブ２００に駆動される。

ホイールディスク１００は、略カップ型形状を有し、ディスク部１１０とリム部１２０とからなる。ホイールディスク１００のリム部１２０の外縁には、タイヤ（図示せず）が固定される。ホイールディスク１００は、ホイールハブ２００、インホイールモータ４００の一部または全部、ブレーキロータ５００およびブレーキキャリパ６００を受け入れるように形成される。ホイールディスク１００は、矢印ＤＲ１方向から車両に組付けられ、ディスク部１１０をハブボルトによってホイールハブ２００に締結することによりホイールハブ２００と連結される。

ホイールハブ２００はジョイント３００を介してインホイールモータ４００のシャフト４５０に連結される。

ブレーキロータ５００は、内周端がホイールハブ２００の外周端に固定され、外周端がブレーキキャリパ６００内を通過するように配置される。ブレーキキャリパ６００は、ブレーキピストンと、ブレーキパッド６１０，６２０とを含む。ブレーキパッド６１０，６２０は、ブレーキロータ５００の外周端を挟み込む。

ブレーキキャリパ６００にブレーキオイルが供給されると、ブレーキピストンは、紙面右側へ移動し、ブレーキパッド６１０を紙面右側へ押す。ブレーキパッド６１０が紙面右側へ移動することに応答してブレーキパッド６２０が紙面左側へ移動する。これにより、ブレーキパッド６１０，６２０は、ブレーキロータ５００の外周端を挟み込み、電動輪１にブレーキがかけられる。

次に、インホールモータ４００の構成について説明する。

ケース４１０は、ホイールハブ２００の紙面左側に配置され、モータ４２０と、プラネタリギヤ４３０と、オイルポンプ４４０と、シャフト４５０と、オイル通路の一部とを収納する。

モータ４２０は、軸受４２１と、回転シャフト４２２と、ロータ４２３と、ステータ４２４とを有する。ステータ４２４は、ステータコア４２４Ａとステータコイル４２４Ｂとを含む。ステータコア４２４Ａは、ケース４１０に固定される。ステータコイル４２４Ｂは、ステータコア４２４Ａに巻回される。モータ４２０が三相モータである場合、ステータコイル４２４Ｂは、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルからなる。また、ロータ４２３は、ステータコア４２４Ａおよびステータコイル４２４Ｂの内周側に配置される。

プラネタリギヤ４３０は、サンギヤ４３１と、ピニオンギヤ４３２と、リングギヤ４３３と、プラネタリキャリア４３４とを含む。

サンギヤ軸（図示せず）は、モータ４２０の回転シャフト４２２に連結される。また、サンギヤ軸は、回転自在に支持される。サンギヤ４３１は、サンギヤ軸に連結される。ピニオンギヤ４３２は、サンギヤ４３１と噛合い、回転自在に支持される。リングギヤ４３３は、ケース４１０に固定される。プラネタリキャリア４３４は、ピニオンギヤ４３２に連結され、シャフト４５０にスプライン嵌合される。また、プラネタリキャリア４３４は、回転自在に支持される。

オイルポンプ４４０は、オイル溜に溜まったオイルを汲み上げ、その汲み上げたオイルを「冷却媒体通路」としての油路４４１（オイル通路）へ供給する。油路４４１の一部は、ケース４１０の外部を通過している。ここで、「冷却媒体通路」におけるケース４１０の外部に位置する部分は、インホイールモータ４００の冷却を促進する「放熱部」を構成する。すなわち、「放熱部」としての油路４４１は、ケース４１０と離間して形成されている。そして、油路４４１におけるケース４１０外部に位置する部分には、フィン４４２（冷却フィン）が設けられている。

インホイールモータ４００は、取付ブラケット７００を介して車両に組付けられる。ブラケット７００には、「放熱部」としてのフィン７１０（冷却フィン）が設けられている。そして、ブラケット７００には、「冷却媒体通路」としての油路７２０が設けられている。油路７２０は、油路４４２と連通している。

車体に搭載されたスイッチング回路（図示せず）によりステータコイル４２４Ｂに交流電流が供給されると、ロータ４２３が回転し、モータ４２０は、所定のトルクを出力する。そして、モータ４２０の出力トルクは、サンギヤ軸を介してプラネタリギヤ４３０へ伝達される。プラネタリギヤ４３０は、サンギヤ軸から受けた出力トルクをサンギヤ４３１およびピニオンギヤ４３２によって変更、つまり、変速（減速）してプラネタリキャリア４３４へ出力する。プラネタリキャリア４３４は、プラネタリギヤ４３０の出力トルクをシャフト４５０に伝達し、シャフト４５０はジョイント３００を介して所定の回転数でホイールハブ２００およびホイールディスク１００を回転させる。これにより、電動輪１は、所定の回転数で回転する。

一方、オイルポンプ４４０は、オイル溜からオイルを汲み上げ、その汲み上げたオイルを油路４４１へ供給する。油路４４１に進入したオイルは、たとえば軸受４２１やプラネタリギヤ４３０に供給されてそれらを潤滑する。なお、上記オイルは、油路４４１から取付ブラケット７００に形成された油路７２０を介してケース４１０内の各部に供給される。また、上記オイルは、ステータコイル４２４Ｂなどを冷却する。すなわち、上記オイルは、インホイールモータ４００の冷却に寄与する「冷却媒体」を構成する。

ところで、インホイールモータ４００の駆動時の放熱性を高めることは重要である。一般に、走行時の空気抵抗を低減する観点からは、走行時にホイール内に空気が流入しにくい構造を用いることが好ましいが、このことは、インホイールモータ４００の放熱性を高める観点からは、不利な条件として作用する場合がある。インホイールモータ４００のケース４１０自体に、冷却促進用のフィンが設けられてもよいが、上記の事情により、必ずしも十分な冷却効果が得られない場合がある。また、本実施の形態に係る電動輪１は、たとえば、車両の後輪として用いられる。この場合は、特に、走行時にホイール内に空気が流入しにくい構造が適用される傾向にあり、インホイールモータ４００の冷却を促進する重要性がさらに高まる。

これに対し、図１に示される電動輪１においては、ケース４１０と離間した位置に配設され、インホイールモータ４００の冷却を促進する「放熱部」としての油路４４１，７２０およびフィン４４２，７１０が設けられている。なお、これらの「放熱部」を含む冷却構造の詳細については、後述する実施の形態１〜３において説明する。

図２〜図４は、図１に示されるインホイールモータ４００の周辺構造を示す図である。ここで、図２は、上記周辺構造を車両前方（矢印ＤＲ３方向）から見た状態を示し、図３は、上記周辺構造を車両側面外方（矢印ＤＲ１方向）から見た状態を示し、図４は、上記周辺構造を車両上方（矢印ＤＲ２方向）から見た状態を示す図である。なお、図２〜図４において、図１に示される「放熱部」は図示させていない。

図２〜図４を参照して、電動輪１におけるインホイールモータ４００は、取付ブラケット７００を介して車輪支持装置に組付けられる。車輪支持装置は、ショックアブゾーバ２と、スプリング３と、中間ビーム４と、トレーリングアーム５とを有する。中間ビーム４は、トレーリングアーム５のピボットと電動輪１の車軸との間に設けられている。そして、中間ビーム４の他端（図示せず）には、他の電動輪におけるインホイールモータ４００が組付けられる。

上記のように、取付ブラケット７００を用いてインホイールモータ４００を固定することで、中間ビーム５を含む固定構造において、ショックアブゾーバ２およびスプリング３との干渉を容易に回避しながら、インホイールモータ４００を車両に組付けることができる。

ところで、中間ビーム５および取付ブラケット７００を用いたインホイールモータ４００の固定構造においては、取付ブラケット７００によってインホイールモータ４００への冷却風が遮られ、インホイールモータ４００への風当たりが弱くなりやすい傾向にある。したがって、インホイールモータ４００の冷却を促進する重要性がさらに高まる。

（実施の形態１）
図５，図６は、実施の形態１に係るインホイールモータの冷却構造を示す図である。ここで、図５は、上記冷却構造を車両後方（矢印ＤＲ３方向と反対の方向）から見た状態を示し、図６は、上記冷却構造を車両側面内方（矢印ＤＲ１方向と反対の方向）から見た状態を示す図である。

図５，図６を参照して、インホイールモータ４００は、少なくとも一部がケース４１０の外部を通過するように設けられた「冷却媒体通路」としての油路４４１を有する。油路４４１におけるケース４１０の外部に位置する部分には、フィン４４２が取付けられる。本実施の形態に係る冷却構造において、ケース４４１の外部に位置する油路４４１およびフィン４４２は、インホイールモータ４００の冷却を促進する「放熱部」を構成する。

上記構成によれば、インホイールモータ４００の冷却に寄与するオイルをケース４１０の外部で流動させることができる。したがって、油路４４１を冷却風が当たりやすい位置（すなわち、比較的冷却条件のよい位置）に配設することで、油路４４１内を流れるオイルからの放熱が促進され、該オイルによるインホイールモータ４００の冷却効率を向上させることができる。

上述したように、本実施の形態に係るインホイールモータ４００の冷却構造においては、「放熱部」としての油路４４１およびフィン４４２が、「ハウジング」としてのケース４１０と離間した位置に設けられている。

（実施の形態２）
図７，図８は、実施の形態２に係るインホイールモータの冷却構造を示す図である。ここで、図７は、上記冷却構造を車両側面外方（矢印ＤＲ１方向）から見た状態を示し、図８は、上記冷却構造を車両前方（矢印ＤＲ３方向）から見た状態を示す図である。

図７，図８を参照して、インホイールモータ４００は、取付ブラケット７００を介して車両に組付けられ、取付ブラケット７００にフィン７１０が設けられている。本実施の形態に係る冷却構造において、フィン７１０は、インホイールモータの冷却を促進する「放熱部」を構成する。そして、ケース４１０および取付ブラケット７００の接触面には、それらの接触面積を増大させる凹凸部（図７中のＡ部）が形成されている。また、ケース４１０と取付ブラケット７００とは、たとえばシリコングリスなど比較的熱伝達率の高い素材を含む熱伝達促進材を介して接触している。

上記構成によれば、取付ブラケット７００からの放熱により、インホイールモータ４００の冷却効率を向上させることができる。取付ブラケット７００は、ケース４１０への冷却風を一部遮る部材であるため、該ブラケットを介した放熱を促進することで、インホールモータ４００の冷却を効果的に促進することが可能である。また、上記熱伝達促進材により、インホイールモータ４００のケース４１０から取付ブラケット７００への熱伝達効率を向上させることができる。この結果、取付ブラケット７００を介した放熱をさらに促進することができる。

図９は、上記凹凸部の変形例を示した図である。図９に示すように、台形上の凹凸部を形成することで、該凹凸部を、インホイールモータ４００を取付ブラケット７００に組付ける際のインロー部（位置決め部）として活用することも可能である。

なお、ケース４１０および取付ブラケット７００の接触面に形成される凹凸部の形状は、上述したものに限定されず、ケース４１０および取付ブラケット７００の接触面積を増大させるものである限り、適宜変更が可能である。たとえば、曲線状の凹凸部が形成されてもよい。

上述したように、本実施の形態に係るインホイールモータ４００の冷却構造においては、「放熱部」としてのフィン７１０が、「ハウジング」としてのケース４１０と離間した位置に設けられている。

（実施の形態３）
図１０，図１１は、実施の形態３に係るインホイールモータの冷却構造を示す図である。ここで、図１０は、上記冷却構造を車両側面外方（矢印ＤＲ１方向）から見た状態を示し、図１１は、上記冷却構造を車両前方（矢印ＤＲ３方向）から見た状態を示す図である。

図１０，図１１を参照して、インホイールモータ４００は、取付ブラケット７００を介して車両に組付けられ、取付ブラケット７００にフィン７１０が設けられている。そして、取付ブラケット７００に「冷却媒体通路」としての油路７２０が設けられている。すなわち、油路７２０は、取付ブラケット７００の内部を経由する。

上述したように、インホイールモータ４００のケース４１０内に設けられたオイルポンプ４４０から吐出されたオイルは、ケース４１０の外部に位置する油路７２０を介して、再びケース４１０内に流入し、インホイールモータ４００各部の冷却に寄与する。したがって、本実施の形態に係る冷却構造によれば、取付ブラケット７００からの放熱により、油路７２０内を流れるオイルの冷却を促進することができる。すなわち、上記構成によれば、オイルによるインホイールモータ４００の冷却効率を向上させることができる。

上述したように、本実施の形態に係るインホイールモータ４００の冷却構造においては、「放熱部」としてのフィン７１０および油路７２０が、「ハウジング」としてのケース４１０と離間した位置に設けられている。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した各実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。また、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態１〜３に係るインホイールモータの冷却構造を含む電動輪の構成を示したブロック図である。 図１に示されるインホイールモータの周辺構造を車両前方から見た状態を示す図である。 図１に示されるインホイールモータの周辺構造を車両側面外方から見た状態を示す図である。 図１に示されるインホイールモータの周辺構造を車両上方から見た状態を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るインホイールモータの冷却構造を車両後方から見た状態を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るインホイールモータの冷却構造を車両側面内方から見た状態を示す図である。 本発明の実施の形態２に係るインホイールモータの冷却構造を車両側面外方から見た状態を示す図である。 本発明の実施の形態２に係るインホイールモータの冷却構造を車両側面前方から見た状態を示す図である。 本発明の実施の形態２に係るインホイールモータの冷却構造の変形例を示した図である。 本発明の実施の形態３に係るインホイールモータの冷却構造を車両側面外方から見た状態を示す図である。 本発明の実施の形態３に係るインホイールモータの冷却構造を車両側面前方から見た状態を示す図である。

符号の説明

１ 電動輪、２ ショックアブゾーバ、３ スプリング、４ 中間ビーム、５ トレーリングアーム、１００ ホイールディスク、１１０ ディスク部、１２０ リム部、２００ ホイールハブ、３００ ジョイント、４００ インホイールモータ、４１０ ハウジング、４２０ モータ、４２１ 軸受、４２２ 回転シャフト、４２３ ロータ、４２４ ステータ、４２４Ａ ステータコア、４２４Ｂ ステータコイル、４３０ プラネタリギヤ、４３１ サンギヤ、４３２ ピニオンギヤ、４３３ リングギヤ、４３４ プラネタリキャリア、４４０ オイルポンプ、４４１ 油路、４４２ フィン、４５０ シャフト、５００ ブレーキロータ、６００ ブレーキキャリパ、７００ 取付ブラケット、７１０ フィン、７２０ 油路。

Claims (6)

1. 少なくとも一部が車両のホイール内に搭載され、該ホイールを駆動し、または該ホイールに駆動されるインホイールモータと、
   前記インホイールモータの冷却を促進する放熱部とを備え、
   前記インホイールモータはハウジングを有し、
   前記放熱部は、前記ハウジングと離間した位置に設けられた、インホイールモータの冷却構造。
2. 前記インホイールモータは、固定部材を介して車両に組付けられ、
   前記放熱部は、前記固定部材に設けられた冷却フィンを含む、請求項１に記載のインホイールモータの冷却構造。
3. 前記ハウジングおよび前記固定部材の接触面に接触面積を増大させる凹凸部が形成されている、請求項２に記載のインホイールモータの冷却構造。
4. 前記インホイールモータは、
   少なくとも一部が前記ハウジングの外部を通過するように設けられた冷却媒体通路を有し、
   前記放熱部は、前記冷却媒体通路における前記ハウジングの外部に位置する部分を含む、請求項１から請求項３のいずれかに記載のインホイールモータの冷却構造。
5. 前記インホイールモータは、固定部材を介して車両に組付けられ、
   前記冷却媒体通路は、前記固定部材の内部を経由する、請求項４に記載のインホイールモータの冷却構造。
6. 前記インホイールモータは、固定部材を介して車両の中間ビームに固定される、請求項１から請求項５のいずれかに記載のインホイールモータの冷却構造。

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