JP2007191035A

JP2007191035A - インホイールモータシステム

Info

Publication number: JP2007191035A
Application number: JP2006011036A
Authority: JP
Inventors: Haruo Iwano; 治雄岩野
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2006-01-19
Filing date: 2006-01-19
Publication date: 2007-08-02

Abstract

【課題】モータを大型化することなく、モータを効果的に冷却することのできるインホイールモータシステムを提供する。
【解決手段】車輌バネ下部に配置されるインホイールモータとして、電気モータ１０を減速歯車機構１１の後方に配置したギヤドモータ１０Ｇを用い、上記電気モータ１０の出力軸１０ｂを中空状としてオイル導入路１５ｚを形成し、モータケース１０ａを筒状のハウジング１０Ｈ内に収納してステータ冷却路１０ｓを形成するとともに、このステータ冷却路１０ｓと減速歯車機構１１の内部とをオイル通路１５ｓにて連通させ、車体側に設けられたオイル供給装置３０から配管１５ａを介して送られてきたギヤオイルを、上記オイル導入路１５ｚから上記減速歯車機構１１内に吐出させて上記減速歯車機構１１のギヤの潤滑を行った後、上記ギヤオイルを上記オイル通路１５ｓから上記ステータ冷却路１０ｓに導いて、ステータコイル１０ｃを冷却するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気モータとこのモータの出力軸に連結された減速歯車機構とを備えたギヤドモータを車輌バネ下部に配置して成るインホイールモータシステムに関するもので、特に、上記電気モータの冷却機構に関する。

近年、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。
中でも、モータを、動的吸振装置を介して車輌の足回り部品に対して弾性支持し、上記モータの質量をダイナミックダンパーの質量として作用させるように構成した、乗り心地性とロードホールディング性に優れたインホイールモータシステムが注目されている（例えば、特許文献１，２参照）。
図３はその一例を示す図で、インナーロータ型の電気モータ５１と減速歯車機構５２とを組合わせたギヤドモータ５０のハウジング５３を、その上部側と下部側とから、ゴムの中に油を封入したダンパー５４ａ，５４ｂで挟み込んで、車輌バネ下部品であるナックル５５に連結し、更に、このダンパー５４ａ，５４ｂを、上記ナックル５５と上，下のアーム５６ａ，５６ｂとを連結するボールジョイント５７ａ，５７ｂに連結するとともに、上記減速歯車機構５２の出力軸５２Ｊとホイール５８に取付けられたホイールハブ５８Ｈとを等速ジョイント５９により連結することにより、上記ギヤドモータ５０を車輌バネ下部にフローティングマウントするとともに、上記電気モータ５１の出力を上記ホイール５８に伝達するようにしている。

ところで、インホイールモータシステムにおいては、モータをホイール内に配置していることから、モータの性能を維持するためには上記モータを十分に冷却してやる必要がある。このため、上記従来例では、減速歯車機構５２の出力軸５２Jにオイル通路５２ｍとオイル孔５２ｎと設けるとともに、上記出力軸５２Jの端部にオイルポンプ６０を連結し、ハウジング５３内のオイル溜５３ａからオイル通路５３ｂを介して汲み上げたギヤオイルを上記オイル通路５２ｍへ供給し、上記出力軸９５Jの回転による遠心力により上記オイル孔５２ｎから減速歯車機構５２内に上記ギヤオイルを吐出させてプラネタリウムギヤ５２ｋなどのギヤを潤滑するとともに、電気モータ５１のステータコイル５１ｃを冷却するようにしている。
特開２００５−１７８６８４号公報特開２００５−１２６０３７号公報

しかしながら、ステータ５１Ｓはロータ５１Ｒとは異なり回転しないので、上記のように、オイル孔５２ｎから減速歯車機構５２内に吐出されたギヤオイルだけでは環状に配列されたステータコイル５１ｃの全体を十分に冷却することは困難であった。
そこで、特開平９−９５７４号公報に開示されているように、ハウジングに多数の冷却フィンを設けるとともに、空気を循環させてモータを空冷する方法も考えられるが、冷却フィンを多数設けることはモータの大型化につながるので好ましくない。
また、電気モータと減速歯車機構とを収納するモータハウジングとギヤハウジングとを一体に構成するとともに、上記ハウジングの下部にオイル溜めを設けて、ロータの回転抵抗が増さない程度（上記ハウジングの１／３程度の高さまでの量）のオイルを貯留し、ギヤとステータコイルとを同時に冷却する方法（ウエットサンプ方式）も提案されている(例えば、特開２００４−１２０９１１号公報)が、この場合にも、モータハウジングとギヤハウジングが大型化する傾向にあるので好ましくないだけでなく、バネ下質量が増加するため、乗り心地性やロードホールディング性が悪化するなどの問題を生じる。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、モータを大型化することなく、モータを効果的に冷却することのできる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。

本願の請求項１に記載の発明は、電気モータとこのモータの出力軸に連結され上記モータの回転を減速してホイールに伝達する減速歯車機構とを備えたギヤドモータを車輌バネ下部に配置して成るインホイールモータシステムにおいて、車体側に上記減速歯車機構のギヤを潤滑するためのギヤオイルを循環させるオイルポンプとオイルタンクとを搭載するとともに、上記モータのステータを支持するモータケースを筒状のハウジング内に収納して、上記減速歯車機構の内部と上記モータケースと上記ハウジングとの間の空間とに上記ギヤオイルを循環させ、上記ギヤの潤滑と上記モータの冷却とを同時に行うように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、上記ギヤドモータを動的吸振装置を介して車輌バネ下部に取り付け、上記ギヤドモータの質量を動的吸振装置の質量として作用させるようにしたものである。

本発明によれば、ギヤドモータを車輌バネ下部に配置して成るインホイールモータシステムにおいて、車体側に上記減速歯車機構のギヤを潤滑するためのギヤオイルを循環させるオイルポンプとオイルタンクとを搭載するとともに、上記モータのステータを支持するモータケースを筒状のハウジング内に収納して、上記減速歯車機構の内部と上記モータケースと上記ハウジングとの間の空間とに上記ギヤオイルを循環させて、上記ギヤの潤滑と上記モータの冷却とを同時に行うようにしたので、モータを大型化することなく、モータを効果的に冷却することができるとともに、乗り心地性とロードホールディング性の悪化を防止ぐことができる。
また、上記ギヤドモータを動的吸振装置を介して車輌バネ下部に取り付け、上記ギヤドモータの質量を動的吸振装置の質量として作用させるように構成すれば、乗り心地性とロードホールディング性と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。
図１及び図２は、本最良の形態に係るインホイールモータシステムの構成を示す図で、各図において、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は上記ホイール２とその回転軸において連結されたホイールハブ、４はコイルバネ４ａとショックアブゾーバ４ｂとを備え、上記ホイールバブ３と軸受け５ｊを介して連結されるナックル５を車体に懸架するストラット、６は上記ホイールハブ３に装着されたブレーキロータ６ａと上記ナックル５に取付けられたブレーキキャリパー６ｂとを備えた制動装置、７は上記ストラット４に接続される上アーム、８は上記ナックル５を下部から支持する下アーム、１０Ｇは、ステータ１０Ｓ側を支持するモータケース１０ａと、上記モータケース１０ａに軸受け１０ｊを介して回転自在に取付けられた出力軸１０ｂと、この出力軸１０ｂに取付けられたロータ１０Ｒとを備えたインナーロータ型の電気モータ１０と、この電気モータ１０の出力軸１０ｂに連結され上記電気モータ１０の回転を減速してホイール２に伝達する減速歯車機構１１とを備えたギヤドモータ、１２は上記減速歯車機構１１とホイールハブ３の回転軸３ｋとを結合するフレキシブルカップリングで、上記モータケース１０ａは筒状のハウジング１０Ｈ内に収納されている。
また、２０は上記ハウジング１０Ｈの側面側に取付けられるモータ取付部材２１と、ナックル５に取付けられるナックル取付部材２２と、上記モータ取付部材２１と上記ナックル取付部材２２とを連結するコイルバネから成るバネ部材２３と、シリンダ２４ａとガイドシャフト２４ｂとから成り、上記バネ部材２３の作動方向を上下方向に案内する２つのガイド部材２４，２４と、上記ガイド部材２４，２４に平行に配置された、シリンダ２５ａと図示しないピストンとこのピストンに連結されたロッド２５ｂとを有するダンパー２５とを備えた動的吸振装置、３０は車体側に設けられた、オイルポンプ３１とオイルタンク３２とを備え、上記減速歯車機構１１にギヤオイルを供給するためのオイル供給装置で、本例では、上記ハウジング１０Ｈの側面側と上記ナックル５の上部側とを、動的吸振装置２０を介して連結し、上記ギヤドモータ１０Ｇの質量をダイナミックダンパーの質量として機能させるようにするとともに、上記ギヤドモータ１０Ｇとホイールハブ３の回転軸３ｋとを、フレキシブルカップリング１２により結合することにより、上記ギヤドモータ１０Ｇが揺動してもホイール２に回転力を伝達できるようにしている。

本最良の形態では、図１に示すように、電気モータ１０を減速歯車機構１１の後方に配置するとともに、上記モータケース１０ａを筒状のハウジング１０Ｈ内に収納して、モータの後部、すなわち、上記ハウジング１０Ｈの後端から減速歯車機構１１のギヤを潤滑するためのギヤオイルを出し入れするようにしている。具体的には、電気モータ１０の出力軸１０ｂを中空状として、この中空部をオイル導入路１５ｚとし、上記オイル供給装置３０から耐圧ホースなどの配管１５ａを介して送られてきたギヤオイルを上記ハウジング１０Ｈの中央部に設けられた流入口１５ｍから上記オイル導入路１５ｚに供給し、上記オイル導入路１５ｚの端部から上記減速歯車機構１１内にギヤオイルを吐出させて上記減速歯車機構１１のギヤの潤滑を行うようにするとともに、上記モータケース１０ａの外周側と上記ハウジング１０Ｈの内壁との間に空間を設けてステータ冷却路１０ｓとし、このステータ冷却路１０ｓと減速歯車機構１１の内部とを上記ギヤドモータ１０Ｇの下部側に設けられたオイル通路１５ｓにて連通させて、上記減速歯車機構１１内のギヤを潤滑したギヤオイルを上記ステータ冷却路１０ｓ内に導入して、上記ステータ１０Ｓのステータコイル１０ｃを冷却する。
このとき、上記ステータ冷却路１０ｓの下部側で、ステータコイル１０ｃよりも後部側に仕切り(図示せず)を設けて、上記ギヤオイルを上記ギヤドモータ１０Ｇの上部側にも導いた後、上記ハウジング１０Ｈの中心から離れた箇所で上記ハウジング１０Ｈの下部側に設けられた流出口１５ｎから、耐圧ホースなどの配管１５ｂを介して、上記オイル供給装置３０に回収するようにすれば、環状に配列されたステータコイル１０ｃ全てを十分に冷却することができる。
また、上記ギヤオイルは電気モータ１０の出力軸１０ｂを中空として形成されたオイル導入路１５ｚを通って供給されるので、上記電気モータ１０の出力軸１０ｂとロータ１０Ｒも冷却され、その結果、上記電気モータ１０全体を十分に冷却することができる。
更に、上記出力軸１０ｂに設けられたオイル導入路１５ｚに、上記モータケース１０ａに連通するオイル孔を設け、このオイル孔から上記ギヤオイルを上記モータケース１０ａ内に吐出させて、内側からも上記電気モータ１０を冷却するようにすれば、上記電気モータ１０の冷却効率を更に向上させることができる。なお、この場合には、上記モータケース１０ａにドレインを設けて、上記モータケース１０ａ内に吐出されギヤオイルを上記ステータ冷却路１０ｓに戻すようにすればよい。

このように、本最良の形態によれば、車輌バネ下部に配置されるインホイールモータとして、電気モータ１０を減速歯車機構１１の後方に配置したギヤドモータ１０Ｇを用い、上記電気モータ１０の出力軸１０ｂを中空状としてオイル導入路１５ｚを形成し、モータケース１０ａを筒状のハウジング１０Ｈ内に収納してステータ冷却路１０ｓを形成するとともに、このステータ冷却路１０ｓと減速歯車機構１１の内部とをオイル通路１５ｓにて連通させ、車体側に設けられたオイル供給装置３０から配管１５ａを介して送られてきたギヤオイルを、上記オイル導入路１５ｚから上記減速歯車機構１１内に吐出させて上記減速歯車機構１１のギヤの潤滑を行った後、上記ギヤオイルを上記オイル通路１５ｓからステータ冷却路１０ｓに導いて、ステータコイル１０ｃを冷却するようにしたので、モータを大型化することなく、減速歯車機構１１のギヤの潤滑と電気モータ１０の冷却とを効果的に行うことができる。また、ステータ１０Ｓだけではなく、ロータ１０Ｒも冷却されるので、電気モータ１０全体を効率よく冷却することができる。
また、上記ギヤドモータ１０Ｇのハウジング１０Ｈを、動的吸振装置２０を介してナックル５に連結し、上記ギヤドモータ１０Ｇの質量をダイナミックダンパーの質量として機能させるようにしたので、乗り心地性とロードホールディング性とを向上させることができる。

なお、上記最良の形態では、上記例では、ギヤドモータ１０Ｇと車輌バネ下部材であるナックル５とを、バネ部材２３、ダンパー２５、及び、上記バネ部材２３とダンパー２５との作動方向を案内するガイド部材２４，２４とを備えた動的吸振装置２０により結合するとともに、上記動的吸振装置２０を上記ハウジング１０Ｈの側面側に配置したが、ナックル５の上部側と上記ハウジング１０Ｈとを、バネ部材２３、ダンパー２５、及び、上記バネ部材２３とダンパー２５との作動方向を案内するガイド部材２４，２４により結合する構成としてもよい。
また、上記例では、ダイナミックダンパー型のインホイールモータシステムについて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、ギヤドモータ１０Ｇを直接ナックル５に連結する形態のインホイールモータシステムに適用した場合でも、モータを小型化できるとともに、バネ下質量を低減できるので、乗り心地性の悪化を防止することができる。
また、本発明は、ストラット型のサスペンションを有する車輌に限らず、ダブルウイッシュボーン型のサスペンションなど、他の構成のサスペンションを有する車輌にも適用可能である。

以上説明したように、本発明によれば、モータを大型化することなく、ギヤの潤滑とモータの冷却とを行うことができるので、モータを小型化できるとともに、乗り心地性とロードホールディング性を向上させることができる。

本発明の最良の形態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。本最良の形態に係るインホイールモータシステムの構成を示す正面図である。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ホイールハブ、３ｋハブの回転軸、４ストラット、４ａコイルバネ、
４ｂショックアブゾーバ、５ナックル、５ｊ軸受け、６制動装置、
６ａブレーキロータ、６ｂブレーキキャリパー、７上アーム、８下アーム、
１０電気モータ、１０Ｇギヤドモータ、１０Ｈハウジング、１０Ｓステータ、
１０Ｒロータ、１０ａモータケース、１０ｂ出力軸、１０ｃステータコイル、
１０ｊ軸受け、１０ｓステータ冷却路、１１減速歯車機構、
１２フレキシブルカップリング、１５ａ，１５ｂ配管、１５ｍ流入口、
１５ｎ流出口、１５ｓオイル通路、１５ｚオイル導入路、２０動的吸振装置、
２１モータ取付部材、２２ナックル取付部材、２３バネ部材、２４ガイド部材、
２４ａシリンダ、２４ｂガイドシャフト、２５ダンパー、２５ａシリンダ、
２５ｂロッド、３０オイル供給装置、３１オイルポンプ、３２オイルタンク。

Claims

電気モータとこのモータの出力軸に連結され上記モータの回転を減速してホイールに伝達する減速歯車機構とを備えたギヤドモータを車輌バネ下部に配置して成るインホイールモータシステムにおいて、車体側に上記減速歯車機構のギヤを潤滑するためのギヤオイルを循環させるオイルポンプとオイルタンクとを搭載するとともに、上記モータのステータを支持するモータケースを筒状のハウジング内に収納して、上記減速歯車機構の内部と上記モータケースと上記ハウジングとの間の空間とに上記ギヤオイルを循環させ、上記ギヤの潤滑と上記モータの冷却とを同時に行うようにしたことを特徴とするインホイールモータシステム。
上記ギヤドモータを動的吸振装置を介して車輌バネ下部に取り付け、上記ギヤドモータの質量を動的吸振装置の質量として作用させ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。