JP2009056957A - インホイールモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧ディスクブレーキ及び駐車ブレーキ装置を装備しても、モータ出力軸の軸線方向に対する小型化を図り、ロータの半径方向に対する小型化を図ったインホイールモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】インホイールモータ駆動装置１１は車体にサスペンション１７を介して取付けられて車輪１３のホイール４５に配置されているモータハウジング２８と、モータハウジング２８に収納されているステータ４８、ロータ４１と、ロータ４１の回転力が伝達されホイール４５を支持しているハブユニット３８と、ハブユニット３８の回転を制動するブレーキ機構２３と、を備える。ロータ４１の回転を抑制するロータ回り止め機構３７を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、車輪に設けられ、ブレーキを備えたインホイールモータ駆動装置に関するものである。

車両には、車輪のホイールにインホイールモータを配置し、このインホイールモータにブレーキを付けたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
また、インホイールモータを採用したもので、油圧ディスクブレーキのディスクがインホイールモータの出力軸並びにインホイールモータのロータに一体的に設けられているものがある（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００６−１３７３公報（第５頁、図１） 特開２００５−２１２６５６公報（第１７頁、図１）

特許文献を図面に基づいて説明する。
図６は、従来の技術（特許文献１）を説明する図であり、従来のインホイールモータのブレーキ装置２０１は、車両のホイール２０２内側に配置された駆動用のインホイールモータ２０３と、インホイールモータ２０３とホイール２０２との間に配置された主ブレーキ装置２０４と、インホイールモータ２０３を挟んでホイール２０２と反対側に配置された駐車ブレーキ装置２０５と、を備えたので、ホイール２０２にインホイールモータ２０３が接近し、インホイールモータ２０３を小型、軽量化することができるというものである。

図７は、従来の技術（特許文献２）を説明する図であり、従来の電動式車輪駆動装置２２１は、電動モータ２２２のロータ２２３に回転部材２２４を接続し、回転部材２２４にディスクブレーキ装置２２５が配置されている。

しかし、特許文献１のインホイールモータのブレーキ装置２０１では、車両の車幅方向中央に向いているインホイールモータ２０３の内側にモータ軸を延長して駐車ブレーキ装置２０５を配置しているので、インホイールモータ２０３が車幅方向に延びて大きくなり、取付けのレイアウトの自由度が低下するという問題がある。

特許文献２の電動式車輪駆動装置２２１では、ロータ２２３とともに回転する回転部材２２４がステータハウジング２２６の半径方向の外方に延びてステータハウジング２２６の外方に出ているので、大きくなり、取付けのレイアウトの自由度が低下するととともに、重量が増加するという問題がある。

本発明は、油圧ディスクブレーキ及び駐車ブレーキ装置を装備しても、モータ出力軸の軸線方向に対する小型化を図り、ロータの半径方向に対する小型化を図り、軽量化を図り、製造が容易なインホイールモータ駆動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、車体にサスペンションを介して取付けられて車輪のホイールに配置されているモータハウジングと、モータハウジングに収納されているステータ、ロータと、ロータの回転力が伝達されホイールを支持しているハブユニットと、ハブユニットの回転を制動するブレーキ機構と、を備えたインホイールモータ駆動装置において、ロータの回転を抑制するロータ回り止め機構を備えていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、ブレーキ機構は、ハブユニットに中央が接続され、ステータとホイールとの間に押し付け面が配置されたディスクを備え、ロータ回り止め機構は、ディスクとロータとの間に配置されている駐車ブレーキ機構であることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、ロータ回り止め機構は、ロータの軸線に直交しているロータの側壁を押圧するロータ側壁押圧機構を備えていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、ロータは、環状又は円柱状に形成され、その軸線を回転中心に回転し、軸線が車輪の軸線に平行又は交差するように配置され、ロータ回り止め機構は、車体に設けた駐車ブレーキ操作部に一端が連結され、他端がロータ側壁押圧機構に接続している回転軸を備え、ロータ側壁押圧機構は、回転軸に接続しているカムと、カムと側壁との間に側壁へ向けて配置され、カムが回動することで、側壁へ向かって前進して側壁を押し付ける摩擦材と、を備えていることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、ロータの側壁は、磁石を支持している側板であることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、インホイールモータのモータハウジング内のロータの回転を抑制するロータ回り止め機構を備えているので、ロータ回り止め機構でロータを直接押し付けて回転を抑制することができ、ロータやロータに接続したモータの出力軸に回転を抑制するための円盤などの部品を取付ける必要がない。従って、油圧ディスクブレーキ以外のブレーキ、例えば、駐車ブレーキ装置を装備しても、モータ出力軸の軸線方向に対する小型化を図ることができるという利点がある。

また、ロータ回り止め機構でロータを直接押し付けて回転を抑制することができ、ロータの半径方向の外方に位置しているモータハウジングのハウジング外周壁からロータ回り止め機構はほとんど出ない。従って、油圧ディスクブレーキ以外のブレーキ、例えば、駐車ブレーキ装置を装備しても、ロータの半径方向に対する小型化を図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、ブレーキ機構は、ハブユニットに中央が接続され、ステータとホイールとの間に押し付け面が配置されたディスクを備え、ロータ回り止め機構は、ディスクとロータとの間に配置されている駐車ブレーキ機構なので、油圧ディスクブレーキ及び駐車ブレーキ装置を装備しても、モータ出力軸の軸線方向に対する小型化をより図ることができるという利点がある。

また、ロータ回り止め機構は、ディスクとロータとの間に配置されている駐車ブレーキ機構なので、油圧ディスクブレーキ及び駐車ブレーキ装置を装備しても、ロータの半径方向に対する小型化をより図る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、ロータ回り止め機構は、ロータの軸線に直交しているロータの側壁を押圧するロータ側壁押圧機構を備えているので、駐車ブレーキ用のディスクやドラムを新たに取付ける必要がなく、部品の数を削減することができるという利点がある。
また、駐車ブレーキ用のディスクやドラムを新たに取付ける必要がなく、軽量化を図ることができる。

請求項４に係る発明では、ロータは、環状又は円柱状に形成され、ロータ回り止め機構は、車体に設けた駐車ブレーキ操作部に一端が連結され、他端がロータ側壁押圧機構に接続している回転軸を備え、ロータ側壁押圧機構は、回転軸に接続しているカムと、カムと側壁との間に側壁へ向けて配置された摩擦材と、を備えているので、摩擦材とロータの側壁とで所望の摩擦係数を確保することができ、駐車ブレーキ装置を装備しても、より小型化を図ることができるという利点がある。

また、回転軸に接続しているカムと、カムと側壁との間に側壁へ向けて配置され、カムが回動することで、側壁へ向かって前進して側壁を押し付ける摩擦材と、を備えているので、側壁へ向けて摩擦材を直動させるもの、例えば、シリンダに比べ、ストロークのスペースを設ける必要がなく、より小型化を図ることができるという利点がある。

請求項５に係る発明では、ロータの側壁は、磁石を支持している側板なので、傾き（直角度）、回転時の振れ（バランス）、表面の程度（平面度、表面粗さ）が所望の範囲であり、切削加工や研削加工を施す必要がなく、製造は容易であ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。
図１は、本発明のインホイールモータ駆動装置（第１実施の形態）を右後輪に採用したときの内側状態を示す斜視図である。

インホイールモータ駆動装置１１は、車両１２の後の車輪１３に配置されたインホイールモータ１４を備え、インホイールモータ１４で車輪１３を駆動する。また、インホイールモータ１４がサスペンション１７を介して車体２１に取付けられ、ブレーキ装置２２のブレーキ機構であるところの油圧ディスクブレーキ機構２３と、駐車ブレーキ装置２４と、を備えている。

サスペンション１７のサスアーム取付ブラケット２７は、モータハウジング２８の下部に取付けられていて、ロアアームやトレーリングアームを取付けるブラケットである。

油圧ディスクブレーキ機構２３は、車両１２の車室３１に配置しているブレーキペダル（図に示していない）を足で操作すると、油圧によって作動するキャリパ３２と、キャリパ３２で挟まれるように押されるディスクであるところのブレーキディスク３３と、を備える。

駐車ブレーキ装置２４は、車室３１の中央に駐車ブレーキ操作部であるところのパーキングブレーキレバー３５が配置され、パーキングブレーキレバー３５にパーキングブレーキケーブル３６の一端がそれぞれ接続され、それぞれのパーキングブレーキケーブル３６の他端が左右の後の車輪１３の右ロータ回り止め機構３７（図２参照）並びに左ロータ回り止め機構（右ロータ回り止め機構３７と同様）に接続されている。
なお、駐車ブレーキ操作部は、手で操作するパーキングブレーキレバー３５としたが、足で操作するペダルでもよい。

図２は、図１の２矢視図であり、車輪を省いて示している。
図３は、本発明のインホイールモータ駆動装置（第１実施の形態）の断面図である。図１を併用して説明する。

インホイールモータ駆動装置１１はまた、インホイールモータ１４のモータハウジング２８が車両１２の内側（矢印ａ１の方向）に設けているサスペンション１７に取付けられ、インホイールモータ１４に接続したハブユニット３８を有し、ハブユニット３８は、ロータ４１に取付けた主モータ出力軸４２に噛合う従モータ出力軸４３に嵌合したハブ４４を備え、ハブ４４に油圧ディスクブレーキ機構２３のブレーキディスク３３が取付けられ、ハブ４４にホイール４５が取付けられている。

ブレーキディスク３３は、インホイールモータ１４の外側４６に配置され、両面に押し付け面４７を有する。
「インホイールモータ１４の外側４６」とは、車両１２の外側（矢印ａ２の方向）に向いている部位である。

インホイールモータ１４は、モータハウジング２８と、モータハウジング２８内に配置しているステータ４８及びロータ４１と、ロータ４１に取付けた主モータ出力軸４２と、主モータ出力軸４２を支持する第１軸受け（転がり軸受け）５１と、主モータ出力軸４２に含まれる第１歯車（ピニオン）５２と、第１歯車（ピニオン）５２に噛合っている第２歯車（カウンターギア）５３と、第２歯車（カウンターギア）５３を含む従モータ出力軸４３と、を備えている。

モータハウジング２８は、ステータ４８及びロータ４１等を収納し、且つ、主モータ出力軸４２を支持している主収納室５５と、主収納室５５に一体に車両１２の外側（矢印ａ２の方向）に形成し、従モータ出力軸４３を支持している副収納室５６と、からなる。

主収納室５５は、車両１２の外側（矢印ａ２の方向）へ向いているハウジング外側壁５７と、ハウジング外側壁５７に対向している車両１２の内側（矢印ａ１の方向）へ向いているハウジング内側壁５８と、ハウジング内側壁５８及びハウジング外側壁５７に連なり、ロータ４１の半径方向の外方に位置するハウジング外周壁６１と、を有する。

ロータ４１は、ステータ４８と同心に配置されたロータ本体６３と、ロータ本体６３の一方の側部６４に外周部６５よりロータ本体６３の半径方向の外方に向け突出させて形成しているフランジ部６６と、フランジ部６６に当接させるために、ロータ本体６３の外周部６５に他方から嵌め、外周部６５に一体的に嵌合している側壁であるところの第１磁石固定プレート６７と、第１磁石固定プレート６７に一方の端面が当接しているとともにロータ本体６３の外周部６５に嵌合している磁石部材７１と、磁石部材７１の他方の端面を押圧しているとともにロータ本体６３の外周部６５に一体的に嵌合している側壁であるところの第２磁石固定プレート７２と、を備えている。そして、車輪１３の軸線Ｃｈに平行にロータ４１の軸線Ｃｒが配置され、ロータ４１の軸線Ｃｒを回転中心に回転する。

第１磁石固定プレート６７は、ロータ本体６３の外周部６５の外径よりわずかに小さい内周部７３（図４の第２磁石固定プレート７２参照）が形成され、ロータ本体６３の外周部６５に対して、しまりばめであり、ロータ本体６３に一体的となっている。

第２磁石固定プレート７２も、第１磁石固定プレート６７と同様、しまりばめであり、ロータ本体６３に一体的となっている。そして、ロータ４１の回転の安定を図るため、主モータ出力軸４２の軸線に対する傾き（直角度）や回転時の振れ（バランス）の精度が高く、且つ、表面の程度（平面度、表面粗さ）が所望の範囲であり、所望の摩擦係数を確保している。つまり、第２磁石固定プレート７２を押す駐車ブレーキ装置２４のロータ回り止め機構３７との組み合わせにおいて、一定の摩擦係数を確保することができるものである。

ロータ回り止め機構３７は、モータハウジング２８の主収納室５５のハウジング外側壁５７に配置された駐車ブレーキ機構であり、パーキングブレーキケーブル３６に連結した回転軸７４と、回転軸７４に接続したロータ側壁押圧機構７５と、カバー７６と、を備える。

図４は、本発明のインホイールモータ駆動装置（第１実施の形態）が備えているロータ回り止め機構の斜視図である。図２を併用して説明する。
回転軸７４は、レバー部８１と、レバー部８１に一体的に取付けた軸部８２とからなり、レバー部８１がモータハウジング２８のハウジング外周壁６１の近傍に配置されているとともに、ブレーキディスク３３の外周部の近傍に配置されていて、半径方向の外方（矢印ａ３の方向）にほとんど膨出していない。

また、回転軸７４は、軸部８２が軸受け部材８３で支持され、軸受け部材８３がハウジング外側壁５７に取付けられ、軸受け部材８３を貫通した軸部８２の他端に復帰ばね８４が配置され、貫通した軸部８２の他端にロータ側壁押圧機構７５が配置されている。

ロータ側壁押圧機構７５は、軸部８２の他端にカム８６が一体的に取付けられ、カム８６に連結ラグ８７が連結され、連結ラグ８７にベース板部８８が取付けられ、ベース板部８８に摩擦材９１が取付けられている。

カム８６は、本体９２にカム穴９３が形成され、本体９２にカム穴９３を２分割するようにスリット部９４が形成されている。そして、スリット部９４に連結ラグ８７がスライド自在に嵌合し、カム穴９３に連結ラグ８７に設けたピン９５が移動自在に嵌合してカム穴９３で押されることで、ベース板部８８をロータ４１へ向かって前進（矢印ａ４の方向）せさたり、後退（矢印ａ５の方向）させる。

ベース板部８８は、ハウジング外側壁５７のガイド開口部９６に摺動自在（矢印ａ４の方向、矢印ａ５の方向）に支持されている。
摩擦材９１は、中心角をθに形成したものである。なお、摩擦材９１の中心角θ、つまり、摩擦材９１の大きさは、任意である。
摩擦材９１の材質は、任意である。

次に、本発明のインホイールモータ駆動装置（第１実施の形態）の作用を説明する。
図１及び図４でインホイールモータ駆動装置（第１実施の形態）１１のロータ回り止め機構（駐車ブレーキ機構）３７の機構を説明する。

図１に示した車両１２の駐車ブレーキ操作部（パーキングブレーキレバー）３５を矢印ｂ１のように引くと、図４のパーキングブレーキケーブル３６が矢印ｂ２のように引かれて、回転軸７４が回転軸７４の軸線を中心にして矢印ｂ３のように、復帰ばね８４に抗して回転するので、カム穴９３が回動してカム穴９３に押されてピン９５がロータ４１へ向かって押される。その結果、ベース板部８８とともに摩擦材９１が前進（矢印ａ４の方向）して、ロータ４１の第２磁石固定プレート７２を押圧するので、ロータ４１の回転は抑制される。

駐車ブレーキ操作部（パーキングブレーキレバー）３５を戻すと、復帰ばね８４によって、回転軸７４とともにカム穴９３が逆回転方向に回動してカム穴９３に引かれてピン９５がロータ４１とは反対の方向（矢印ａ５の方向）へ向かって後退する。その結果、摩擦材９１が後退（矢印ａ５の方向）して、ロータ４１の第２磁石固定プレート７２への押圧を解除するので、ロータ４１は回転可能な状態となる。

図２、図３に示したロータ回り止め機構３７は、モータハウジング２８とブレーキディスク３３との間に配置されているので、インホイールモータ１４が車幅方向（Ｘ軸方向）に延びない。従って、油圧ディスクブレーキ（油圧ディスクブレーキ機構２３）及び駐車ブレーキ装置２４を装備しても、モータ出力軸（主モータ出力軸４２）の軸線方向（Ｘ軸方向）に対するインホイールモータ駆動装置１１の小型化を図ることができる。

また、図２、図３に示したロータ回り止め機構３７は、モータハウジング２８とブレーキディスク３３との間に配置されているので、インホイールモータ１４及びブレーキディスク３３の半径方向の外方にほとんど出ない。従って、油圧ディスクブレーキ（油圧ディスクブレーキ機構２３）及び駐車ブレーキ装置２４を装備しても、ロータ４１の半径方向に対するインホイールモータ駆動装置１１の小型化を図ることができる。

ロータ回り止め機構３７は、ロータ４１の側壁であるところの第２磁石固定プレート７２を押し付けるので、駐車ブレーキ用のディスクやドラムを新たに取付ける必要がなく、部品の数を削減することができる。

ロータ４１の側壁（第２磁石固定プレート７２）は、傾き（直角度）、回転時の振れ（バランス）、表面の程度（平面度、表面粗さ）が所望の範囲であり、切削加工や研削加工を施す必要がなく、製造は容易である。

なお、インホイールモータ駆動装置（第１実施の形態）１１では、ハウジング外側壁５７にロータ回り止め機構３７を配置したが、ハウジング内側壁５８にロータ回り止め機構３７を配置してもよく、ハウジング外側壁５７とハウジング内側壁５８の両方に配置してもよい。言い換えると、ロータ４１の第１磁石固定プレート６７をロータ回り止め機構３７で押すように設けてもよく、ロータ４１の第１磁石固定プレート６７並びに第２磁石固定プレート７２の両方を同時に押すように設けてもよい。

次に、本発明のインホイールモータ駆動装置の別の実施の形態を説明する。
図５は、第２実施の形態を説明する図であり、図４に対応する図である。上記図１〜図４に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。

第２実施の形態のインホイールモータ駆動装置１１Ｂは、ロータ側壁押圧機構７５Ｂを備えたことを特徴とする。

ロータ側壁押圧機構７５Ｂは、軸部８２の他端にカム８６Ｂが一体的に取付けられてベース板部８８Ｂを直接押し、ベース板部８８Ｂとハウジング外側壁５７との間にベース板復帰ばね１０１が設けられ、ベース板部８８Ｂに摩擦材９１が取付けられている。

ベース板部８８Ｂは、ハウジング外側壁５７のガイド開口部９６に摺動自在（矢印ａ４の方向、矢印ａ５の方向）に支持されている。

次に、第２実施の形態の機構を説明する。
図１に示した車両１２の駐車ブレーキ操作部（パーキングブレーキレバー）３５を矢印ｂ１のように引くと、図５のパーキングブレーキケーブル３６が引かれて、回転軸７４が回転軸７４の軸線を中心にして矢印ｂ３のように、復帰ばね８４に抗して回転するので、カム８６Ｂが回動してベース板部８８Ｂをロータ４１へ向かって押す。その結果、ベース板部８８Ｂとともに摩擦材９１が前進（矢印ａ４の方向）して、ロータ４１の第２磁石固定プレート７２を押圧するので、ロータ４１の回転は抑制される。

駐車ブレーキ操作部（パーキングブレーキレバー）３５を戻すと、復帰ばね８４によって、回転軸７４とともにカム８６Ｂが逆回転方向に回動し、一方、ベース板復帰ばね１０１によってベース板部８８Ｂがロータ４１とは反対の方向（矢印ａ５の方向）へ向かって押し戻される。その結果、摩擦材９１が後退（矢印ａ５の方向）して、ロータ４１の第２磁石固定プレート７２への押圧を解除するので、ロータ４１は回転可能な状態となる。

第２実施の形態のインホイールモータ駆動装置１１Ｂは、第１実施の形態のインホイールモータ駆動装置１１と同様の効果を発揮する。

本発明のインホイールモータ駆動装置は、インホイールモータに好適である。

本発明のインホイールモータ駆動装置（第１実施の形態）を右後輪に採用したときの内側状態を示す斜視図である。 図２は、図１の２矢視図であり。 本発明のインホイールモータ駆動装置（第１実施の形態）の断面図である。 本発明のインホイールモータ駆動装置（第１実施の形態）が備えているロータ回り止め機構の斜視図である。 第２実施の形態を説明する図である。 従来の技術（特許文献１）を説明する図である。 従来の技術（特許文献２）を説明する図である。

符号の説明

１１…インホイールモータ駆動装置、１３…車輪、１７…サスペンション、２１…車体、２３…ブレーキ機構（油圧ディスクブレーキ機構）、２８…モータハウジング、３５…駐車ブレーキ操作部（パーキングブレーキレバー）、３７…ロータ回り止め機構、３８…ハブユニット、４１…ロータ、４５…ホイール、４７…押し付け面、４８…ステータ、６７…ロータの側壁（第１磁石固定プレート）、７２…側壁（第２磁石固定プレート）、７４…回転軸、７５…ロータ側壁押圧機構、８６…カム、９１…摩擦材、Ｃｈ…車輪の軸線、Ｃｒ…ロータの軸線。

Claims (5)

1. 車体にサスペンションを介して取付けられて車輪のホイールに配置されているモータハウジングと、該モータハウジングに収納されているステータ、ロータと、該ロータの回転力が伝達され前記ホイールを支持しているハブユニットと、該ハブユニットの回転を制動するブレーキ機構と、を備えたインホイールモータ駆動装置において、
   前記ロータの回転を抑制するロータ回り止め機構を備えていることを特徴とするインホイールモータ駆動装置。
2. 前記ブレーキ機構は、前記ハブユニットに中央が接続され、前記ステータとホイールとの間に押し付け面が配置されたディスクを備え、
   前記ロータ回り止め機構は、前記ディスクと前記ロータとの間に配置されている駐車ブレーキ機構であることを特徴とする請求項１記載のインホイールモータ駆動装置。
3. 前記ロータ回り止め機構は、前記ロータの軸線に直交しているロータの側壁を押圧するロータ側壁押圧機構を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のインホイールモータ駆動装置。
4. 前記ロータは、環状又は円柱状に形成され、その前記軸線を回転中心に回転し、前記軸線が前記車輪の軸線に平行又は交差するように配置され、
   前記ロータ回り止め機構は、前記車体に設けた駐車ブレーキ操作部に一端が連結され、他端が前記ロータ側壁押圧機構に接続している回転軸を備え、
   前記ロータ側壁押圧機構は、前記回転軸に接続しているカムと、該カムと前記側壁との間に前記側壁へ向けて配置され、前記カムが回動することで、前記側壁へ向かって前進して側壁を押し付ける摩擦材と、を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインホイールモータ駆動装置。
5. 前記ロータの側壁は、磁石を支持している側板であることを特徴とする請求項３又は請求項４記載のインホイールモータ駆動装置。

Images