JP2007261342A

JP2007261342A - インホイールモータ

Info

Publication number: JP2007261342A
Application number: JP2006086824A
Authority: JP
Inventors: Shigeharu Sano; 重治佐野; Hideaki Maki; 秀昭牧
Original assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Current assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2026-03-28
Also published as: JP4730664B2

Abstract

【課題】小型で高出力であるとともに振動騒音の少ないインホイールモータを提供すること。
【解決手段】ホイールシャフト３０と一体回転するようにホイールシャフト３０にロータ５０を直結し、ロータ５０に対してその回転半径方向外側に位置するようにアウターステータ７０をハウジング２０に固定し、ロータ５０に対してその回転半径方向内側に位置するようにインナーステータ８０をハウジング２０に固定する。ロータ５０に筒軸部５２を一体成形し、該筒軸部５２にホイールシャフト３０を挿通してロータ５０とホイールシャフト３０を直結し、ロータを軸受部６０で支持する。ダブルステータ構造の採用により減速機構を廃止してモータの小型化及び構造の簡素化を可能にする。ロータとホイールシャフトを共通の軸受部で支持することで、より一層の構造簡素化と振動、騒音の発生を抑制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のホイール内に組み込まれて駆動輪を直接回転駆動するインホイールモータに関するものである。

インホイールモータの一形式として、特許第３５１５６２８号にはモータハウジングにロータ用軸受を介してロータを回転可能に組み込み、ステータをロータの回転半径方向外側に位置するようにモータハウジングに固定し、ロータにモータシャフトをセレーション結合したインホイールモータが記載されている。

このインホイールモータでは、ホイールシャフトを、ホイールシャフト用軸受を介してモータハウジングに回転可能に組み込み、モータシャフトとホイールシャフトとを減速機構を介して伝動連結している。そして、ホイールシャフトにホイールとブレーキドラムが連結されている。

上記した従来のインホイールモータにあっては、所要の高トルクを発生させるためロータと一体に高速回転するモータシャフトとホイールやブレーキドラムが連結されるホイールシャフト間に減速機構を介在させている。そのためモータの大型化、複雑化が避けられない。

また、減速機構は冷却及び潤滑のためオイルを封入しなければならず、オイル循環構造を必要とするため、一層モータの構造が複雑となる。

さらに、ロータを回転可能に支持するロータ用軸受とホイールシャフトを回転可能に支持するホイールシャフト用軸受が必要となる。そのため、より一層構造が複雑になるだけでなく、ロータとホイールシャフトを別々の軸受で支持するため、振動、騒音が発生し易い。
特許第３５１５６２８号公報

本発明は上記問題点に鑑み、小型で高出力のインホイールモータを提供することを第１の目的とする。また、振動騒音の少ないインホイールモータを提供することを第２の目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、車体に懸架されるモータハウジングと、モータハウジングに軸受部を介して回転可能に組み込まれ一端にホイールが連結されるホイールシャフトとを備え、ホイールの内側に組み込まれて車輪を駆動するインホイールモータであって、前記ホイールシャフトと一体回転するようにホイールシャフトに連結されたロータと、ロータに対してその回転半径方向外側に位置するように前記ハウジングに固定したアウターステータと、ロータに対してその回転半径方向内側に位置するように前記ハウジングに固定したインナーステータとを備えたことを特徴とする。

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において、前記モータハウジングを、内端面を開口にしたアウターハウジングと、アウターハウジングの内端面開口を覆蓋するようにアウターハウジングに固着したインナハウジングから構成し、前記軸受部を前記アウターハウジング又はインナハウジングのいずれか一方に一体に設けたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は請求項２に記載のインホイールモータにおいて、前記リヤハウジングに車両の懸架装置を連結し、前記軸受部を該インナハウジングに設けたことを特徴とする。

請求項４に記載のインホイールモータは請求項２又は３に記載のインホイールモータにおいて、前記ロータに筒軸部を一体成形し、該筒軸部に前記ホイールシャフトを挿通して前記ロータとホイールシャフトを一体に結合し、前記ロータを前記軸受部で支持することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、ステータとしてアウターステータとインナーステータから成るダブルステータ構造を採用したので、減速機構を設けることなくホイールシャフトとロータを一体回転するように直結しても所要の高トルクを得ることができる。そのため減速機構を廃止してモータの小型化及び構造の簡素化が可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、モータシャフトを支持する軸受部を、モータハウジングを構成するアウターハウジングとインナハウジングのうちいずれか一方のハウジングに設けたので、軸受部をアウターハウジングとインナハウジングの双方に跨って設ける場合に比べ支持が安定する。そのため、振動及び騒音を抑制できる。

請求項３に記載の発明によれば、インナハウジングに軸受部を設け、インナハウジングに懸架装置を連結するので、構造が簡素化され、生産性が向上する。

請求項４に記載の発明によれば、ロータとホイールシャフトを共通の軸受部で支持するので、ロータ及びホイールシャフトの支持構造が簡素化され、より一層振動、騒音の発生を抑制できる。

以下に本発明を添付図面に基づき説明する。図１は本発明の一実施例に係るインホイールモータを示す断面図、図２は同インホイールモータの主要部を示す分解斜視図である。当該インホイールモータ１０はモータハウジング２０とホイールシャフト３０を備えている。ホイールシャフト３０はモータハウジング２０を貫通し、ハウジング２０から突出する一端に一体成形されたハブ３１とホイール４０がハブスタッドボルト４１で連結されている。

モータハウジング２０は内端面を開口２１ａにしたアウターハウジング２１と、アウターハウジング２１の内端面開口２１ａを覆蓋するインナハウジング２２から成り、アウターハウジング２１にインナハウジング２２がボルト２３で固着されている。そして、インナハウジング２２が図示略の車両の懸架装置を介して車体に取り付けられている。アウターハウジング２１とインナハウジング２２はそれぞれ中央部に通孔２１ｂ，２２ａが形成され、ハブシャフト３０がアウターハウジング２１の通孔２１ｂからモータハウジング２０中に貫入され、先端がインナハウジング２２の通孔２２ａからハウジング２０の外部に突出している。

ハウジング２０の内部にはロータ５０、ロータ５０を回転可能に支持する軸受部６０、アウターステータ７０及びインナーステータ８０が内蔵されている。図２にロータの外観形状を示す。ロータ５０は円盤状のロータシャフト５１と筒軸部５２を一体成形したロータ本体５３、リング状の薄鋼板の積層体から成るロータコア５４、リング状のロータコア押さえ５５、ロータバックアップリング５６、ロータスタットボルト５７、外側永久磁石５８、内側永久磁石５９を備えている。そして、ロータシャフト５１の外周縁部分にロータスタットボルト５７でロータコア押さえ５５、ロータコア５４及びロータバックアップリング５６をこの順で取り付けることにより多数の薄鋼板を一体保持してロータコア５４の周壁が形成されている。このロータコア５４には周方向に沿って複数の嵌合穴が形成され、各嵌合穴に外側永久磁石５８が嵌着されている。また、ロータコアの内周面に内側永久磁石５９が各外側永久磁石５９に対向する位置に貼り着けられている。

図１において、軸受部６０は内外一対のボールベアリング６１，６２と一端にフランジ部６３ａを一体成形した筒状のベアリングケース６３を備え、ベアリングケース６３のフランジ部６３ａがボルト６４でインナハウジング２２の中央通孔２２ａの周縁部に固着されている。そして、ベアリングケース６３に両ボールベアリング６１，６２とベアリングカラー６５が格納され、両ボールベアリング６１，６２にロータの筒軸部５２を貫入してロータ５０がインナハウジング２２に回転可能に組み付けられ、さらに筒軸部５２にベアリングカラー６６を装着するとともに、ファインナット６７を締め付けてボールベアリング６１，６２が筒軸部５２から抜け止めされている。

軸受部６０でハウジング２０内に回転可能に組み込まれたロータ５０の筒軸部５２にホイールシャフト３０が挿通され、筒軸部５２とホイールシャフト３０が一体回転するようにセレーション結合３０ａされている。こうしてロータ５０とホイールシャフト３０が共通の軸受部６０によってハウジング２０中に回転可能に組み込まれている。しかして、軸受部６０を構成する両ベアリング６１，６２は、両ベアリング６１．６２間にロータ５０のアキシャル方向重心とホイールシャフト３０の重心が位置するように所定の位置に配置されている。

アウターステータ７０は複数個の鉄心７１と各鉄心７１に巻回したコイル７２から成る。一方、アウターハウジング２１の内周面には複数個の凹部２１ｃがリング状に並べて形成されている。アウターステータ７０を構成する各鉄心７１はそれぞれ凹部２１ｃに嵌め込まれ、アウターハウジング２１の内周面に直接固着されている。こうしてアウターステータ７０はロータ５０の回転半径外側に位置するように、すなわち外側磁石５８の外側に近接するようにアウターハウジング２１の内周面に配置固定されている。

インナーステータ８０は複数個の凸片８１ａを放射状に設けた鉄心８１と各凸片８１ａに巻回したコイル８２から成り、鉄心８１がボルト８３でベアリングケース６３のフランジ部６３ａに直接固着されている。こうしてインナーステータ８０がロータの回転半径方向内側に位置するように、すなわち内側磁石５９の内側に近接するようにベアリングケース６３を介してインナハウジング２２に配置固定されている。

ホイールシャフト３０の反ハブ側端部はロータ５０の筒軸部５２を貫通し、さらにインナハウジング２２の中央部通孔２２ａからハウジング２０外部に突出している。この突出端部にブレーキドラム９０がセレーション結合により取り付けられている。なお、符号９１はアウターハウジング２１の中央部通孔２１ｂを密閉するシール部材、符号９２はインナハウジング２２の中央部通孔２２ａを覆蓋するカバープレート、符号９３はカバープレート９２の中央部通孔を密閉するシール部材、９４はレゾルバロータカラーである。

本実施例に係るインホイールモータ１０の構造は以上の通りであって、アウターステータ７０とインナーステータ８０から成るダブルステータ構造を採用したので、減速機構を設けないでホイールシャフト３０とロータ５０を一体回転するように直結しても所要の高トルクを得ることができる。そのため減速機構を廃止してモータの小型化及び構造の簡素化が可能となる。

また、本実施例に係るインホイールモータ１０はモータシャフト３０を支持する軸受部６０をモータハウジング２０を構成するアウターハウジング２１とインナハウジング２２のうちインナハウジングだけに設けたので、軸受部６０をアウターハウジング２１とインナハウジング２２の双方に跨って設ける場合に比べ支持が安定する。そのため、振動及び騒音を抑制できる。

加えて、インナハウジング２２ｉ軸受部を設け、インナハウジング２２に懸架装置を連結するので、構造が簡素化され、生産性が向上する。

さらに、ロータ５０とホイールシャフト３０を共通の軸受部６０で支持するので、一層構造が簡素化でき、かつ振動、騒音の発生を抑制できる。

さらにまた、アウターハウジング７０の発熱がアウターハウジング２１に伝導し、ハウジング２０から外部へ放熱されるだけでなく、インナーステータ８０の発熱もベアリングケース６３を介してインナハウジング２２に伝導し、ハウジング２０外部へと放熱される。このため、モータに冷却用オイルを封入する必要がなくなるので、より一層構造の簡素化が可能となる。

また、ホイールシャフト３０がハウジング２０を貫通して、両端部がハウジング２０の外側へ突出させることができるので、ブレーキドラム９０を本実施例に見られるように車幅方向内側だけでなく、外側に配置することも可能となり、設計の自由度が増す。

なお、本実施例におけるロータスタッドボルト５７、ロータコア５５押さえ、ロータバックアップリング５６の材質を磁性体にしてロータコア５４を非磁性体により製作すれば、かご型誘導電動機の原理により、さらにモータ出力を高めることができる。

また、本実施形態においては、軸受部６０とインナハウジング２２は別体としたが、一体としてもよい。その他ロータ５０と筒軸部５１を別体に成形して結合する等様々な実施形態が考えられる。

本発明の一実施例に係るインホイールモータを示す断面図である。同インホイールモータの主要部を示す分解斜視図である。

符号の説明

１０…インホイールモータ
２０…ハウジング
２１…アウターハウジング
２２…インナハウジング
３０…ホイールシャフト
４０…ホイール
５０…ロータ
５１…筒軸部
６０…軸受部
６１，６２…ベアリング
７０…アウターステータ
８０…インナーステータ

Claims

車体に懸架されるモータハウジングと、モータハウジングに軸受部を介して回転可能に組み込まれ一端にホイールが連結されるホイールシャフトとを備え、ホイールの内側に組み込まれて車輪を駆動するインホイールモータであって、前記ホイールシャフトと一体回転するようにホイールシャフトに連結されたロータと、ロータに対してその回転半径方向外側に位置するように前記ハウジングに固定したアウターステータと、ロータに対してその回転半径方向内側に位置するように前記ハウジングに固定したインナーステータとを備えたことを特徴とするインホイールモータ。
前記モータハウジングを、内端面を開口にしたアウターハウジングと、アウターハウジングの内端面開口を覆蓋するようにアウターハウジングに固着したインナハウジングから構成し、前記軸受部を前記アウターハウジング又はインナハウジングのいずれか一方に一体に設け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。
前記リヤハウジングに車両の懸架装置を連結し、前記軸受部を該インナハウジングに設けたことを特徴とする請求項２に記載のインホイールモータ。
前記ロータに筒軸部を一体成形し、該筒軸部に前記ホイールシャフトを挿通して前記ロータとホイールシャフトを一体に結合し、前記ロータを前記軸受部で支持することを特徴とする請求項２又は３に記載のインホイールモータ。