JP2007216928A - In-wheel motor system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車輪部に配置された電気モータを車輌バネ下部に弾性支持するとともに、上記電気モータの出力を減速歯車機構を介してホイール部に伝達する構成のインホイールモータシステムに関するもので、特に、上記電気モータ及び減速歯車機構の冷却機構に関する。 The present invention relates to an in-wheel motor system configured to elastically support an electric motor disposed on a wheel part at a lower part of a vehicle spring and to transmit an output of the electric motor to a wheel part via a reduction gear mechanism. The present invention relates to a cooling mechanism for the electric motor and the reduction gear mechanism.
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。
In recent years, an in-wheel motor system in which a motor is built in a wheel is being adopted in a vehicle driven by a motor such as an electric vehicle.
Above all, the motor is elastically supported to the undercarriage parts of the vehicle via a dynamic vibration absorber, and the mass of the motor is made to act as the mass of the dynamic damper, providing excellent ride comfort and load holding performance. In-wheel motor systems have attracted attention (for example, see
FIG. 3 is a diagram showing an example of this. A housing 53 of a geared
一般に、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とを設けるとともに、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52J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。
ところで、上記従来のインホイールモータシステムでは、電気モータ51や減速歯車機構52を冷却するオイル溜53aやオイルポンプ60などの冷却機構をハウジング53内に設けているため、上記ハウジング53が大型化してしまっていた。このように、ハウジング53が大型化してしまうと、バネ要素としてのバネ部材と減衰要素としてのダンパーとを別個に設けたり、上記バネ部材とダンパーとの作動方向を案内するガイド部材とを備えた、動作の安定した動的吸振装置を配置するにはレイアウトに問題がある。そのため、上記例では、動的吸振装置として、ゴムの中に油を封入したダンパー54a,54bなどのような複合部材を用いているが、上記ダンパー54a,54bでは、上記ギヤドモータ50のストローク幅を十分に確保できないだけでなく、動作も不安定であるため、乗り心地性とロードホールディング性を改善することは困難でああった。
一方、モータの冷却方法としては、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。
By the way, in the conventional in-wheel motor system, since the cooling mechanism such as the
On the other hand, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-9574, a method for cooling the motor may be a method in which the motor is air-cooled by providing a number of cooling fins in the housing. This is not preferable because it leads to an increase in the size of the motor.
In addition, the motor housing and the gear housing that house the electric motor and the reduction gear mechanism are integrally formed, and an oil sump is provided in the lower portion of the housing, so that the rotational resistance of the rotor does not increase (1 of the housing). In this case, a method (wet sump method) in which oil (amount up to a height of about / 3) is stored and the gear and the stator coil are cooled at the same time is proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-120911). In addition, the motor housing and the gear housing tend to increase in size, which is not preferable, and unsprung mass increases, which causes problems such as deterioration in ride comfort and load holding performance.
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、減速歯車機構の潤滑と電気モータ及び減速歯車機構を効果的に冷却することのできるとともに、乗り心地性や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を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the conventional problems, and is capable of effectively cooling the reduction gear mechanism and cooling the electric motor and the reduction gear mechanism, and is excellent in ride comfort and load holding performance. An object is to provide a wheel motor system.
本願の請求項1に記載の発明は、電気モータと、このモータの回転を減速してホイールに伝達する減速歯車機構とをフレキシブルカップリングにより連結するとともに、上記モータのステータ側を支持するモータケースと車輪部に連結されるナックルとを動的吸振装置を介して連結した構成の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、上記フレキシブルカップリングの中央部にフレキシブルホースを配置して、上記ギヤオイルをモータの後端中央部から、上記フレキシブルホースを介して、上記減速歯車機構の内部に供給する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、上記動的吸振装置を、バネ部材と、ダンパーと、上記バネ部材とダンパーとの作動方向を案内するガイド部材とから構成したものである。
According to the first aspect of the present invention, an electric motor and a reduction gear mechanism that reduces the rotation of the motor and transmits it to the wheel are connected by a flexible coupling, and the motor case supports the stator side of the motor. Pump and oil tank that circulates gear oil for lubricating the gear of the reduction gear mechanism on the vehicle body side in an in-wheel motor system having a configuration in which a knuckle connected to a wheel portion is connected via a dynamic vibration absorber And a flexible hose is arranged in the central part of the flexible coupling, and the gear oil is supplied from the central part of the rear end of the motor to the inside of the reduction gear mechanism through the flexible hose. It is characterized by that.
According to a second aspect of the present invention, in the in-wheel motor system according to the first aspect, the dynamic vibration damping device includes a spring member, a damper, and a guide member that guides an operating direction of the spring member and the damper. It consists of
本発明によれば、電気モータと減速歯車機構とをフレキシブルカップリングにより連結するとともに、上記モータのステータ側を支持するモータケースと車輪部に連結されるナックルとを動的吸振装置を介して連結した構成の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、上記フレキシブルカップリングの中央部にフレキシブルホースを配置して、上記ギヤオイルをモータの後端中央部から、上記フレキシブルホースを介して、上記減速歯車機構の内部に上記ギヤオイルを供給するようにしたので、レイアウト性を損なわずに電気モータと減速歯車機構とを効果的に冷却することができる。
また、上記動的吸振装置を、バネ部材と、ダンパーと、上記バネ部材とダンパーとの作動方向を案内するガイド部材とから構成したの、上記電気モータを確実にダイナミックダンパーの質量として動作させることができ、乗り心地性とロードホールディング性とを更に向上させることができる。
According to the present invention, the electric motor and the reduction gear mechanism are coupled by the flexible coupling, and the motor case supporting the stator side of the motor and the knuckle coupled to the wheel portion are coupled via the dynamic vibration absorber. In the in-wheel motor system configured as described above, an oil pump and an oil tank that circulates gear oil for lubricating the gears of the reduction gear mechanism are mounted on the vehicle body side, and a flexible hose is disposed at the center of the flexible coupling. Since the gear oil is supplied from the rear end central portion of the motor to the inside of the reduction gear mechanism through the flexible hose, the electric motor and the reduction gear mechanism can be obtained without impairing the layout. And can be effectively cooled.
In addition, since the dynamic vibration absorber is composed of a spring member, a damper, and a guide member that guides the operating direction of the spring member and the damper, the electric motor is reliably operated as the mass of the dynamic damper. The ride comfort and road holding performance can be further improved.
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、10は、ステータ10S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、11はこの電気モータ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である。
本例では、上記電気モータ10と上記減速歯車機構11とを、オルダムカップリングなどの回転力伝達機構であるフレキシブルカップリング12で連結するとともに、上記ストラット4の下部側にモータ取付部材4mを設けて、上記モータ10のステータ10S側を支持するモータケース10aを、コイルバネから成るバネ部材21と、シリンダ22aと図示しないピストンとこのピストンに連結されたシャフト22bとを有するダンパー22と、固定部23aとガイドシャフト23bとから成り、上記バネ部材21とダンパー22の作動方向を上下方向に案内する2つのガイド部材23(23A,23B)とを備えた動的吸振装置20を介して、上記モータ取付部材4mに取り付ける構造とすることにより、上記電気モータ10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している。
また、上記フレキシブルカップリング12により、上記モータ10から切り離された減速歯車機構11のケースは上記ナックル5に固定され、上記減速歯車機構11のキャリア11kは、ホイール2に取付けられたホイールハブ3の回転軸3kと、スプライン結合またはセレーション結合されている。これにより、上記回転軸3kの軸方向移動を許容しつつ、ホイール2に回転力を伝達することができる。
Hereinafter, the best mode of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 are diagrams showing the configuration of an in-wheel motor system according to the best mode. In each figure, 1 is a tire, 2 is a wheel composed of a rim 2a and a
In this example, the
Further, the case of the reduction gear mechanism 11 separated from the
本最良の形態では、図1に示すように、上記減速歯車機構11のギヤを潤滑するとともに、この減速歯車機構11を冷却するギヤオイルを、図示しない車体側に搭載された、オイルポンプ31とオイルタンク32とを備えたオイル供給装置30から供給するようにしている。このとき、上記モータ10の出力軸10bと上記減速歯車機構11のサンギヤ11mとフレキシブルカップリング12とを結合する連結シャフト11bとをそれぞれ中空状として、この中空部をそれぞれ上記ギヤオイルの通路であるオイル導入路10z,11zとするとともに、上記フレキシブルカップリング12の中央部に、上記2つのオイル導入路10z,11zを繋ぐフレキシブルホース12zを配置して、上記オイル供給装置30から耐圧ホースなどの供給用配管33を介して送られてきたギヤオイルを、上記電気モータ10の後端中央部から上記オイル導入路10zに導入する。上記ギヤオイルは上記オイル導入路10zから、上記フレキシブルホース12z及びオイル導入路11zを介して、減速歯車機構11内に吐出され、上記減速歯車機構11のギヤの潤滑と冷却とを行う。上記減速歯車機構11の潤滑と冷却に使用されたギヤオイルは、減速歯車機構11の下部に設けられた耐圧ホースなどの帰還用配管34を介して上記オイル供給装置30に戻される。
また、これにより、上記電気モータ10の出力軸10bとこれに連結されたロータ10Rも冷却されるので、上記電気モータ10についても同一の冷却液(ここでは、ギヤオイル)により冷却することができる。
このとき、上記フレキシブルホース12zをフレキシブルカップリング12の中央部に配置することが肝要で、これにより、上記フレキシブルホース12zは遠心力を受けることがないので、不要な力を受けることがない。したがって、フレキシブルホース12zの変形を防止することができる。また、上記フレキシブルホース12zは可撓性を有するので、上記フレキシブルカップリング12で連結されたモータ10と減速歯車機構11とがずれた場合でも、そのずれを吸収することができるので、減速歯車機構11にギヤオイルを確実に供給することができる。
また、本例では、電気モータ10と減速歯車機構11とをフレキシブルカップリング12で連結しているため、入力トルクが小さくなるので、動力伝達機構の小型軽量化が可能であるという利点を有する。
In this best mode, as shown in FIG. 1, the oil of the reduction gear mechanism 11 is lubricated and the gear oil for cooling the reduction gear mechanism 11 is mounted on an unillustrated vehicle body side and an
This also cools the
At this time, it is important to arrange the
Moreover, in this example, since the
このように、本最良の形態によれば、電気モータ10と減速歯車機構11とをフレキシブルカップリング12で結合する構成のインホイールモータシステムにおいて、電気モータ10の出力軸10bと減速歯車機構11とフレキシブルカップリング12とを結合する連結シャフト11bとをそれぞれ中空状としてオイル導入路10z,11zとするとともに、上記フレキシブルカップリング12の中央部に、上記2つのオイル導入路10z,11zを繋ぐフレキシブルホース12zを配置して、上記オイル供給装置30から送られてきたギヤオイルを、上記電気モータ10の後端中央部から上記フレキシブルホース12zを介して、減速歯車機構11内に供給するようにしたので、上記減速歯車機構11のギヤの潤滑と冷却と、上記電気モータ10の冷却を効率よく行うことができるとともに、レイアウト性を確保することができる。
また、モータケース10aを、バネ部材21とダンパー22と、上記バネ部材21とダンパー22の作動方向を上下方向に案内するガイド部材23とを備えた、ストローク幅が大きく動作の安定した動的吸振装置20を介して、車輌バネ下部材であるナックル5を車体に懸架するストラット4に取付けるようにしたので、車輌の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。
Thus, according to the best mode, in the in-wheel motor system configured to couple the
The
なお、上記最良の形態では、フレキシブルホース12zを介して送られてきたギヤオイルをオイル導入路11zから減速歯車機構11内に吐出させるようにしたが、連結シャフト11bに上記オイル導入路11zに連通しシャフト表面に開口するオイル孔を設けて、上記オイル孔または上記オイル孔と連結シャフト11bの先端部とから、減速歯車機構11内にギヤオイルを吐出させるようにしてもよい。
上記例では、動的吸振装置20をモータケース10aの上面側に配置した構成としたが、これに限るものではなく、上記従来例のようにモータケース10aの上面側と側面側とに配置する構成や、側面側に配置する構成としてもよい。
また、本発明は、上記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。
In the best mode, the gear oil sent through the
In the above example, the
Further, the present invention is not limited to a vehicle having the above-described strut-type suspension, but can be applied to a vehicle having a suspension having another configuration such as a double wishbone-type suspension.
以上説明したように、本発明によれば、モータ部を大型化することなく、減速歯車機構の潤滑と電気モータ及び減速歯車機構を効果的に冷却することのできるとともに、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インホイールモータシステムを提供することができる。 As described above, according to the present invention, the lubrication of the reduction gear mechanism and the electric motor and the reduction gear mechanism can be effectively cooled without increasing the size of the motor unit, and the ride comfort and load holding can be achieved. An in-wheel motor system capable of improving the performance can be provided.
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、4m モータ取付部材、5 ナックル、5j 軸受け、
6 制動装置、7 上アーム、8 下アーム、10 電気モータ、10S ステータ、
10R ロータ、10a モータケース、10b 出力軸、10j 軸受け、
10z オイル通路、11 減速歯車機構、11b 連結シャフト、11k キャリア、11m サンギヤ、11z オイル通路、12 フレキシブルカップリング、
12z フレキシブルホース、20 動的吸振装置、21 バネ部材、22 ダンパー、22a シリンダ、22b シャフト、23,23A,23B ガイド部材、
23a 固定部、23b ガイドシャフト、30 オイル供給装置、31 オイルポンプ、
32 オイルタンク、33 供給用配管、34 帰還用配管。
1 tire, 2 wheel, 2a rim, 2b wheel disc,
3 wheel hub, 3k hub rotation axis, 4 struts, 4a coil spring,
4b Shock absorber, 4m Motor mounting member, 5 knuckle, 5j bearing,
6 braking device, 7 upper arm, 8 lower arm, 10 electric motor, 10S stator,
10R rotor, 10a motor case, 10b output shaft, 10j bearing,
10z oil passage, 11 reduction gear mechanism, 11b connecting shaft, 11k carrier, 11m sun gear, 11z oil passage, 12 flexible coupling,
12z flexible hose, 20 dynamic vibration absorber, 21 spring member, 22 damper, 22a cylinder, 22b shaft, 23, 23A, 23B guide member,
23a fixed part, 23b guide shaft, 30 oil supply device, 31 oil pump,
32 oil tanks, 33 supply piping, 34 return piping.
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