JP2010143544A - 車輪駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、車輪駆動装置に関し、交換作業性を向上させることにある。
【解決手段】車体本体にサスペンションを介して支持される円筒状のインナハウジング18と、インナハウジング18に回転可能に支持されるホイール14と、インナハウジング18に取り付けられるステータ44、及び、ホイール14に取り付けられるロータ42を有するモータ40と、を備える車輪駆動装置10において、ホイール14を、少なくとも2つに分割された本体部60,62と車体外側部64とから構成し、ロータ42をホイール14の本体部60,62に固定する。
【選択図】図3

Description

本発明は、車輪駆動装置に係り、特に、ホイールとモータロータとを一体化して、モータの回転を直接にホイールに伝達するアウタロータ・ダイレクトドライブ型の車輪駆動装置に関する。
従来、インホイルモータを用いてホイールを回転させて車輪を駆動する車輪駆動装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この車輪駆動装置は、アウタロータ・ダイレクトドライブ型を採用しており、インホイルモータは、互いに対向して配置される、内径側でナックル部材としてのハウジングに取り付けられるステータと、外径側でホイールに取り付けられるロータと、を備えている。この車輪駆動装置において、モータロータはホイールと一体化されており、インホイルモータの回転は直接にホイールに伝達される。
特開2004−115014号公報
上記した特許文献1記載の車輪駆動装置において、ロータが取り付けられるホイールは、円筒状に形成されており、その軸方向両端には、ホイール本体と一体化されて径方向外側に延びるリムが形成されている。また、ステータが取り付けられるハウジングも、円筒形状に形成されており、その内周側には、サスペンションアームやタイロッドなどが取り付けられる取付部が設けられている。
かかる車輪駆動装置の構造においては、モータロータがホイールと一体化されているため、例えばホイールの車体外側面の損傷などに起因してホイール交換を行う必要が生じた場合、車体側からホイール全体に加えてモータロータ全体を取り外すことが必要である。また、モータステータが取り付けられたハウジングにサスペンション部材が取り付けられているため、タイヤ交換を行う場合、ホイール及びモータを含む車輪全体をサスペンションとの連結解除により車体側から取り外すことが必要である。この点、上記した特許文献1記載の車輪駆動装置では、交換作業に手間取り、作業性が悪かった。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、交換作業性を向上させた車輪駆動装置を提供することを目的とする。
上記の目的は、車体本体にサスペンションを介して支持される円筒状のインナハウジングと、前記インナハウジングに回転可能に支持されるホイールと、前記インナハウジングに取り付けられるステータ、及び、前記ホイールに取り付けられるロータを有するモータと、を備える車輪駆動装置であって、前記ホイールは、少なくとも2つに分割された本体部と車体外側部とからなり、前記ロータは、前記ホイールの前記本体部に固定される車輪駆動装置により達成される。
この態様の発明において、ホイールは、少なくとも本体部と車体外側部との2つに分割されている。かかる構造においては、ホイールの本体部と車体外側部とが分離可能であるので、ホイールのうち車体外側部のみを外部に取り外すことができると共に、また逆に、車体外側部を本体部に装着することができる。一方、ロータは、ホイールの本体側に固定されている。従って、本発明によれば、ホイールの本体部に比べて損傷の起こり易い車体外側部の交換を、モータロータを車体側から取り外すことなく実現させることができる。また、車体外側部のみを取り外すことで、車輪本体を車体側から取り外すことなくタイヤ交換を実現させることができる。この点、本発明によれば、車輪駆動装置の交換作業性を向上させることが可能である。
ところで、上記した車輪駆動装置において、前記ホイールの前記車体外側部は、前記本体部に取り付けられる車輪付属品と接触することなく該本体部に対する脱着が可能となるように形成されることとしてもよい。
この態様の発明によれば、本体部に対する車体外側部の装着及び外部への取り外しを、本体部に取り付けられる車輪付属品と接触させることなく実現させることができる。
また、上記した車輪駆動装置において、前記ホイールの前記本体部に取り付けられ、内径側でブレーキキャリパにより挟持され得るブレーキパッドを有する円環状のブレーキディスクを備え、前記ブレーキディスクは、前記ホイールの前記車体外側部の内径よりも小さい外径を有することとしてもよい。
この態様の発明によれば、車体外側部の外部への取り外しを、その車体外側部を本体部に取り付けられたブレーキディスクと接触させることなく実現させることができる。
また、上記した車輪駆動装置において、前記ホイールの前記本体部は、2つに分割された車体中央部と車体内側部とからなり、該車体中央部及び該車体内側部はそれぞれ、内周面から全周に亘って軸中心に向けて延び、前記モータを保持する空間を形成する全周リブを有することとしてもよい。
この態様の発明において、モータ部品は、車体中央部と車体内側部との全周リブにより形成される空間内に保持される。かかる構造においては、分離された車体中央部と車体内側部とを締結させることでモータを空間内に保持させることができる。また、上記の全周リブは、内周面から全周に亘って軸中心に向けて延びている。従って、本発明によれば、車輪へのモータ部品の組み付け性を向上させることができると共に、ホイール本体部の円環剛性を確保することができる。
この場合、前記ホイールの前記車体中央部と前記車体内側部とのボルトによる締結は、前記ロータの外径端よりも外径側の位置で行われることとしてもよい。
この態様の発明において、ホイールの車体中央部と車体内側部とはボルト締結されており、その締結位置は、ロータの外径端よりも外径側の位置である。かかる構造においては、ロータに軸方向に隣接したホイール部位に、車体中央部と車体内側部とをボルト締結させるためのボルト締結穴を設けることは不要であるので、ホイール全体の幅方向(車幅方向)の長さを短くすることができる。
また、上記した車輪駆動装置において、前記ホイールの前記本体部に前記ステータのコイルエンドに沿って周方向に複数設けられ、それぞれ該コイルエンドへ向けて軸方向に開口し、それぞれホイール回転に伴って冷却液体溜まりに連通し得る開口穴を備え、前記開口穴の外径端は、前記ステータのコイルエンドの外径端よりも内径側に位置することとしてもよい。
この態様の発明において、開口穴は、ホイールと一体的に回転しつつ、冷却液体溜まりに連通する。冷却液体溜まりに連通した開口穴には、冷却液体が流入する。開口穴に流入した冷却液体は、その開口穴内に保持されてホイール回転に伴って上方に運ばれつつ、遠心力の作用によりその開口穴の外径端側に集中する。本発明において、開口穴の外径端は、ステータのコイルエンドの外径端よりも内径側に位置するので、遠心力の作用により開口穴の外径端に集中した冷却液体は、ステータのコイルエンド側に漏れ出す。従って、本発明によれば、冷却液体をモータステータのコイルエンド全周に吐出し易くなっており、その結果として、冷却効率を向上させることが可能である。
この場合、前記開口穴は、前記ホイールの前記車体中央部の前記全周リブ及び前記車体内側部の前記全周リブそれぞれに、前記ステータのコイルエンドに沿って周方向に複数設けられることとしてもよい。
この態様の発明において、モータステータのコイルエンドには軸方向両端それぞれで、開口穴に流入した冷却液体が漏れ出す。従って、本発明によれば、モータステータのコイルエンドを冷却し易くすることができるので、冷却効率を向上させることが可能である。
また、上記した車輪駆動装置において、前記ホイールの前記車体中央部及び前記車体内側部の前記全周リブの最内径部近傍それぞれに配置され、該ホイールを前記インナハウジングに回転可能に支持する軸受と、前記ホイールの前記車体中央部及び前記車体内側部の前記全周リブの最内径部近傍それぞれに配置され、該ホイールと前記インナハウジングとの間をシールするシール部材と、を備えることとしてもよい。
この態様の発明において、軸受及びシール部材は、ホイールの最内径部の近傍に配置される。かかる構造においては、ホイール回転時における軸受及びシール部材の配置位置での周速をできるだけ小さく抑えることができるので、軸受の長寿命化を図ることができると共に、シール部材の信頼性を向上することができる。
また、上記した車輪駆動装置において、前記インナハウジングは、内周面から全周に亘って軸中心に向けて延び、周方向でサスペンションの取付部及びブレーキキャリパの取付部を結ぶ内周側リブを有することとしてもよい。
この態様の発明において、モータステータが取り付けられるインナハウジングには、内周面から全周に亘って軸中心に向けて延びる全周リブが設けられており、この全周リブは、周方向でサスペンションの取付部及びブレーキキャリパの取付部を結んでいる。サスペンションやブレーキキャリパの取付部には大きな応力が作用するが、上記の構造によれば、インナハウジングの円環剛性を確保することができる。
更に、上記した車輪駆動装置において、前記インナハウジングは、外周面から全周に亘って径方向外側に向けて延びる外周側リブを有することとしてもよい。
この態様の発明において、モータステータが取り付けられるインナハウジングには、外周面から全周に亘って径方向外側に向けて延びる全周リブが設けられている。かかる構造によれば、インナハウジングの円環剛性を確保することができる。
本発明によれば、車輪駆動装置の交換作業性を向上させることができる。
以下、図面を用いて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。
図1は、本発明の一実施例である車輪駆動装置10を搭載する車輪12の斜視図を示す。尚、図1(A)には車輪12を車体内側から見た際の図を、また、図1(B)には車輪12を車体外側から見た際の図を、それぞれ示す。また、図2は、本実施例の車輪駆動装置10の要部を縦方向に切断したうえでの斜視図を示す。
本実施例の車輪駆動装置10は、車両の有する駆動輪それぞれに設けられ、各駆動輪を駆動させる駆動装置であって、ホイール内に駆動源としてのモータを格納した電動車両に適用される装置である。尚、本実施例の構成は、駆動輪間で異なるところがないため、以下では、一の駆動輪についてのみ説明する。但し、本実施例の構成は、前輪側のみ若しくは後輪側のみに適用することとしてもよい。
車輪駆動装置10は、駆動輪12を構成する、アルミニウム製又は鉄製のホイール14と、ゴム状のタイヤ16と、を備えている。ホイール14及びタイヤ16はそれぞれ、円筒状に形成されており、車体に対する回転が許容される回転部材である。ホイール14の円筒内部には、インナハウジング18が配置されている。インナハウジング18は、円筒状に形成されており、車体に対する回転が許容されない非回転部材である。
インナハウジング18の内周面には、サスペンションを構成するアッパアーム20及びロアアーム22の一端をボールジョイントを介して取り付けるサスペンションアーム取付部24,26、タイロッド28をボールジョイントを介して取り付けるタイロッド取付部30、及び、ブレーキキャリパ32を取り付けるキャリパ取付部34が形成されている。サスペンションアーム20,22の他端は、車体にブッシュ等を介して上下に揺動可能に連結されている。インナハウジング18は、サスペンションを介して車体本体に支持されるナックル部材である。インナハウジング18には、ラジアル軸受36,38を介してホイール14が回転可能に支持されている。ラジアル軸受36,38は、アクスル軸受として機能する。
車輪駆動装置10は、また、駆動輪12ごとに駆動源としてのモータ40を備えている。モータ40は、ホイール14の内径側に配置されており、永久磁石からなる環状のロータ42と、鉄心にコイルが巻回されたステータ44と、を有している。ロータ42は、ホイール14の内周面に周方向全体に亘って取り付けられている。また、ステータ44は、インナハウジング18の外周面に取り付けられている。インナハウジング18とホイール14との間には、ロータ42及びステータ44を保持する空間46が形成されている。ロータ42とステータ44とは、上記の空間46内において径方向に僅かな隙間を空けて対向するように配置されている。上記したラジアル軸受36,38は、モータ軸受としても機能する。
インナハウジング18とホイール14との間の空間46は、軸方向端部においてオイルシール48,50により密閉されている。かかる空間46内には、冷却用及び潤滑用のオイルが封入されている。空間46は、全体として略円筒状に形成される。空間46全体のうちの下部には、オイルを溜めるオイル溜まりが設けられている。空間46内のオイルは、インナハウジング18に取り付けられたステータ44のコイルエンド44aに吐出されることでそのコイルエンド44aを冷却し、或いは、ラジアル軸受36,38に吐出されることでその軸受36,38を潤滑する機能を有している。
ステータ44のコイルは、車載電源とスイッチング素子を介して接続されており、スイッチング素子が車体本体に設けられたコントローラにより通電制御されることにより車載電源から電力供給されて通電される。ロータ42は、ステータ44のコイルが通電された際にそのステータ44との間に電磁力が作用することで回転される。
ホイール14には、ブレーキ装置のブレーキディスク52がボルト締結により取り付けられている。ブレーキディスク52は、円環状に形成されており、その内径側でインナハウジング18に取り付け固定されたブレーキキャリパ32により挟持されるブレーキパッドを有している。ブレーキディスク52は、ホイール14と一体的に回転し、ブレーキキャリパ32によりブレーキパッドが挟持されることにより回転制動される。
上記した車輪駆動装置10において、モータ40のステータ44が通電されると、その通電状態に合わせてステータ44とロータ42との間に電磁力が作用することで、そのロータ42が回転される。この場合、ロータ42の回転に伴って一体的にホイール14及びタイヤ16が回転される。尚、モータ40の回転方向が特定の一方向であるときは、ホイール14が車両前進させるように回転され、一方、モータ40の回転方向が他方向であるときは、ホイール14が車両後退させるように回転される。
従って、車輪駆動装置10によれば、モータ30の回転を直接的にホイール14に伝達することが可能であり、ホイール14、タイヤ16、及びブレーキディスク52を含む駆動輪12を回転駆動させるアウタロータ・ダイレクトドライブを実現することが可能である。
ところで、本実施例の車輪駆動装置10において、モータ30のロータ42は、ホイール14に取り付けられている。また、モータ30のステータ44は、インナハウジング18に取り付けられるが、このインナハウジング18には、取付部24,26,30,34を介してサスペンションアーム20,22、タイロッド28、及びブレーキキャリパ32が取り付けられる。
かかる構造においては、ロータ42がホイール14に一体化されているため、ホイール14が仮に一つの部材で構成されていると、ホイール14の車体外側面の損傷などに起因してホイール交換の必要が生じた場合、車体側からホイール全体に加えてモータロータ42を取り外すことが必要となる。また、インナハウジング18にサスペンション部材などが取り付けられるため、タイヤ16をホイール14から脱着するのにそのホイール14を車体側から取り外すことが必要な構造であると、タイヤ交換時、ホイール14及びモータ40を含む駆動輪12全体をサスペンションとの連結解除により車体側から取り外すことが必要となる。この点、車輪駆動装置10が仮に、ホイール14が一つの部材で構成される構造、或いは、タイヤ16をホイール14から脱着するのにそのホイール14を車体側から取り外すことが必要な構造であると、ホイール14やタイヤ16の交換作業に手間取り、作業性が悪いものとなってしまう。
そこで、本実施例の車輪駆動装置10は、かかる不都合が生ずることのない構造を有している点に特徴を有している。以下、図3乃至図8を参照して、本実施例の特徴部について説明する。
図3は、本実施例の車輪駆動装置10の要部であるホイール14及びインナハウジング18を縦方向に切断したうえでの拡大斜視図を示す。図4は、本実施例の車輪駆動装置10の要部であるホイール14及びインナハウジング18を図3に示す部位と異なる所定部位で切断した際の拡大断面図を示す。図5は、本実施例の車輪駆動装置10のホイール14及びインナハウジング18を車体外側から車幅方向に見た際の図を示す。また、図6は、本実施例の車輪駆動装置10の要部であるホイール14、インナハウジング18、及びタイヤ16を縦方向に切断したうえで分離させた際の図を示す。
車輪駆動装置10において、ホイール14は、軸方向において3つに分割されており、車体中央部60と、車体中央部60に対して車体内側にある車体内側部62と、車体中央部60に対して車体外側にある車体外側部64と、からなる。車体中央部60は、略円筒状に形成されており、タイヤ16の内径と略同じ外径を有している。車体内側部62は、タイヤ16の車体内側部の外面に接触してそのタイヤ16を車体内側から保持できるように断面階段状に形成されたリム部である。また、車体外側部64は、タイヤ16の車体外側部の外面に接触してそのタイヤ16を車体外側から保持できるように断面階段状に形成されたリム部である。車体中央部60と車体内側部62とは、両者の締結時に互いに合致する形状を有している。また、車体中央部60と車体外側部64とは、両者の締結時に互いに合致する形状を有している。
具体的には、車体中央部60は、円筒部60aと、円筒部60aと車体外側で隣接するリブ60bと、円筒部60aと車体内側で隣接する大径部60cと、からなる。すなわち、車体中央部60は、車体外側から順にリブ60bと円筒部60aと大径部60cとが配置されたものである。円筒部60aには、上記した空間46の一部としてロータ42を収容保持するロータ収容部66が形成されている。円筒部60aは、ロータ42を収容保持するアウタハウジングとして機能する。リブ60bは、内周面から軸中心に向けて延びており、車体中央部60の内周面の全周に亘って形成されている。大径部60cは、円筒部60aに比べて外周面から径方向外側に向けて凸状に膨らんだ形状を有しており、円筒部60aの外径よりも大きな外径を有している。
車体中央部60は、リブ60b、円筒部60a、及び大径部60cの順で内径が大きくなるように形成されている。上記したロータ42は、車体中央部60の円筒部60aのロータ収容部66に固定され、車体中央部60の内周面に全周に亘って取り付けられている。ロータ収容部66に対するロータ42の固定は、ロータ42を車体中央部60に対して車体内側から車体外側への軸方向に挿入することにより実現される。
車体中央部60の大径部60cには、軸方向車体内側に向けて開口するボルト締結穴70が形成されている。ボルト締結穴70は、周方向全周に亘って所定間隔で複数設けられている。また、車体内側部62は、車体中央部60のロータ収容部66に軸方向で対向する部位における内周面から軸中心に向けて延びるリブ72を有している。リブ72は、車体内側部62の内周面の全周に亘って形成されている。車体内側部62には、軸方向に貫通するボルト締結穴74が形成されている。ボルト締結穴74は、車体中央部60のロータ収容部66に軸方向で対向する車体内側部62の部位よりも外径側に形成され、ボルト締結穴70と軸方向で対向するように配置され、周方向全周に亘って所定間隔で複数設けられている。
車体中央部60と車体内側部62とは、各ボルト締結穴70,74にボルト76がそれぞれ挿入されることにより互いに締結される。車体中央部60と車体内側部62とがボルト締結されると、車体中央部60のリブ60bと車体内側部62のリブ72とが軸方向で対向することで、モータ40を保持する空間46が形成され、ロータ42がロータ収容部66内で固定される。
車体中央部60のリブ60bには、軸方向車体外側に向けて開口するボルト締結穴78が形成されている。ボルト締結穴78は、周方向全周に亘って所定間隔で複数設けられている。また、車体外側部64には、軸方向に貫通するボルト締結穴80が形成されている。ボルト締結穴80は、ボルト締結穴78と軸方向で対向するように配置され、周方向全周に亘って所定間隔で複数設けられている。各ボルト締結穴80は、車体外側部64の内周面から軸中心に向けて所定間隔で突出する突出部82に設けられている。車体中央部60と車体外側部64とは、各ボルト締結穴78,80にボルト84がそれぞれ挿入されることにより互いに締結される。
また、車体中央部60のリブ60bには、軸方向車体外側に向けて開口するボルト締結穴86が形成されている。ボルト締結穴86は、周方向全周に亘って所定間隔で複数設けられており、周方向において上記したホイール締結用のボルト締結穴78が存在しない位置に配置されている。ブレーキディスク52には、軸方向に貫通するボルト締結穴88が形成されている。ボルト締結穴88は、ボルト締結穴86と軸方向で対向するように配置され、周方向全周に亘って所定間隔で複数設けられている。各ボルト締結穴88は、ブレーキディスク52の外周面から径方向外側に向けて所定間隔で突出する突出部90に設けられている。ブレーキディスク52は、中空のスペーサ94を介して各ボルト締結穴86,88にボルト92がそれぞれ挿入されることにより車体中央部60に締結される。
車体外側部64とブレーキディスク52とは、軸方向でオーバーラップしないように形成されている。すなわち、ブレーキディスク52は車体外側部64の内径よりも小さい外径を有し、車体外側部64はブレーキディスク52の外径よりも大きい内径を有している。具体的には、車体外側部64の突出部82の最内径は、ブレーキディスク52の突出部90の設けられていない部位の外径よりも大きく、ブレーキディスク52の突出部90の最外径は、車体外側部64の突出部82の設けられていない部位の内径よりも小さい。この点、ホイール14における車体外側部64の車体中央部60へのボルト締結及びその締結解除は、車体中央部60にブレーキディスク52が締結されている状態でも可能であると共に、ブレーキディスク52の車体中央部60へのボルト締結及びその締結解除は、車体中央部60に車体外側部64が締結されている状態でも可能である。
このように、本実施例の車輪駆動装置10においては、ホイール14が軸方向において車体中央部60と車体内側部62と車体外側部64との3つに分割されており、車体外側部64が車体中央部60に対してボルト84により締結される。かかる構造においては、ボルト締結によりホイール14の車体中央部60と車体外側部64とが一体化され、また、そのボルト締結の解除により車体中央部60と車体外側部64とが分離可能である。このため、ホイール14全体のうち車体外側部64のみを車体中央部60や車体内側部62とは区別して外部に取り外すことができると共に、また逆に、車体外側部64を車体中央部60に装着することができる。
また、車体内側部62が車体中央部60に対してボルト76により締結される。かかる構造においては、ボルト締結によりホイール14の車体中央部60と車体内側部62とが一体化され、また、そのボルト締結の解除により車体中央部60と車体内側部62とが分離可能である。このため、ホイール14全体のうち車体内側部62のみを車体中央部60や車体外側部64とは区別して外部に取り外すことができると共に、また逆に、車体内側部62を車体中央部60に装着することができる。
一方、モータ40のロータ42は、ホイール14の車体中央部60に取り付け固定されている。従って、本実施例の車輪駆動装置10によれば、車体中央部60に対する車体外側部64の脱着を、モータロータ42を車体側(具体的には、ホイール14の本体側、更には車体中央部60)から取り外すことなく実現させることが可能となっている。また同様に、車体中央部60に対する車体内側部62の脱着を、モータロータ42を車体側(具体的には、ホイール14の本体側、更には車体中央部60)から取り外すことなく実現させることが可能となっている。
ホイール14のうち特に車体外側部64は、車体中央部60に比べて、走行中に縁石などに接触して損傷が起こり易い部位であるが、上記した構成によれば、車体外側部64の交換の必要が生じた場合にも、その車体外側部64の交換をモータロータ42をホイール本体側から取り外すことなく実現させることができるので、その交換がし易くなっている。また、ホイール14の車体内側部62は車体外側部64と同様に走行中に跳ね上げた石などが当たり易い部位であるが、上記した構成によれば、車体内側部62の交換の必要が生じた場合にも、その車体内側部62の交換をモータロータ42をホイール本体側から取り外すことなく実現させることができるので、その駆動輪12を車体から取り外した状態であれば、その交換がし易くなっている。
また、本実施例において、上記した車体外側部64は、車体中央部60との締結時はタイヤ16の車体外側部の外面に接触してそのタイヤ16を保持する役割を有する。また、タイヤ16は、車体中央部60の外径と略同じ内径を有している。このため、車体外側部64と車体中央部60との締結が解除されてその車体外側部64が外部に取り外されると、タイヤ16は、車体外側部64による支えを失うので、車体中央部60から軸方向に向けて外部に引き抜かれて取り外されることが可能となる。この際、駆動輪12の本体を車体側から取り外すことは不要である。従って、本実施例によれば、ホイール14から車体外側部64のみを取り外すことで、駆動輪12の本体を車体側から取り外すことなく、例えば駆動輪12(具体的には、インナハウジング18)とサスペンションとの連結を解除することなく、容易にタイヤ16を脱着・交換することが可能となっている。
このため、本実施例の車輪駆動装置10によれば、駆動輪12のホイール14の外面の損傷等に起因してその交換の必要が生じた場合や駆動輪12のタイヤ交換の必要が生じた場合にも、モータ40を分解することなく或いは駆動輪12の本体を車体側から取り外すことなくその交換を行うことができるので、ホイール14やタイヤ16の交換作業を簡易化し交換時間を短縮してその交換作業性を向上させることが可能となっている。更には、ホイール14の車体外側部64や車体内側部62の交換に際してはモータ40の分解は不要であるので、モータ分解に伴うモータ40のゼロ点調整や制御ソフトの書換えなどが不要であり、この点でも、ホイール14の車体外側部64や車体内側部62の交換作業性を向上させることが可能となっている。
尚、ブレーキディスク52はホイール14と一体的に回転する部材であるが、本実施例において、このブレーキディスク52は、ホイール14の車体中央部60に締結される。また、このブレーキディスク52は、円環状に形成されており、その内径側に配置されたブレーキキャリパ32により内径側で挟持される。このため、本実施例によれば、ホイール14の車体外側部64を車体中央部60から取り外すうえで、必ずしも、ブレーキディスク52をホイール14から取り外したり或いはブレーキディスク52を挟持するブレーキキャリパ32をインナハウジング18から取り外すなど、ブレーキ装置を分解する必要はなく、この点でも、車体外側部64の交換作業性を向上させることが可能である。
更には、この車体中央部60に取り付けられたブレーキディスク52は、車体外側部64と軸方向でオーバーラップしないように形成されており、その外径は、車体外側部64の内径よりも小さい。このため、本実施例によれば、ホイール14の車体中央部60に対して車体外側部64を装着し或いは取り外す際に、その車体外側部64がブレーキディスク52と接触することを回避することが可能であり、ホイール14での車体中央部60に対する車体外側部64の脱着を、その車体外側部64と車体中央部60に取り付けられるブレーキディスク52とを接触させることなく実現させることが可能である。従って、車体中央部60に対して車体外側部64を脱着させるうえで、ブレーキディスク52をホイール14に装着したまま更にはブレーキキャリパ32をインナハウジング18に取り付けたままで十分であり、ブレーキ装置を分解することは不要であるので、車体外側部64の交換作業性を向上させることが可能である。
尚、タイヤ16の内径は、車体中央部60の外径と略同じであり、車体外側部64の車体中央部60の接触位置近傍の内径よりも大きいので、ブレーキディスク52の外径よりも大きい。このため、本実施例によれば、タイヤ16をホイール14の外周に装着し或いはその取り外しを行う際に、タイヤ16の内径部分がブレーキディスク52と接触することを回避することが可能であり、タイヤ16の脱着を、そのタイヤ16と車体中央部60に取り付けられるブレーキディスク52とを接触させることなく実現させることが可能である。従って、タイヤ16を脱着させるうえで、ブレーキディスク52をホイール14に装着したまま更にはブレーキキャリパ32をインナハウジング18に取り付けたままで十分であり、ブレーキ装置を分解することは不要であるので、タイヤ16の交換作業性を向上させることが可能である。
ところで、本実施例においては、車体中央部60と車体内側部62とがボルト締結されると、車体中央部60のリブ60bと車体内側部62のリブ72とが軸方向で対向することで、モータ40を保持する空間46が形成され、ロータ42がロータ収容部66内で固定される。このため、本実施例によれば、モータ40は、車体中央部60と車体内側部62とのボルト締結に伴ってリブ60b,72をモータハウジングとして空間46内で保持されるので、従って、モータ40を駆動輪12に組み付けるうえでその組み付け性を向上させることが可能である。
また、上記した各リブ60b,72は、車体中央部60又は車体内側部62の内周面から軸中心に向けて延びており、その内周面の全周に亘って形成されている。この点、本実施例の構造によれば、ホイール14にかかるリブ60b,72が設けられていない構造に比べて、ホイール14の径方向への変形歪みを抑制することが可能であり、ホイール14自体の円環剛性を確保することができるので、その結果として、ロータ42とステータ44との隙間変化を抑え、モータ40のトルク変動を抑制することが可能である。
また、上記した車体中央部60は、リブ60b、円筒部60a、及び大径部60cの順で内径が大きくなるように形成されており、更に、円筒部60aは、空間46の一部としてロータ42を収容保持するロータ収容部66を形成している。このため、本実施例によれば、モータ40の駆動輪12への組み付け時、ロータ42を車体中央部60に対して車体内側から車体外側への軸方向に挿入するだけで、ロータ42をロータ収容部66に固定することができるので、従って、モータロータ42の組み付け性を向上させることが可能である。また、車体中央部60は、その内径が軸方向に順に大きくなる或いは小さくなる。このため、本実施例によれば、その車体中央部60を製造するうえで軸方向に分割される2つの型のみを用いることとすれば十分であるので、車体中央部60の製造を容易に行ってその生産性を向上させることが可能である。
また、車体中央部60と車体内側部62とは、周方向全周に亘って所定間隔で複数設けられ各ボルト締結穴70,74にボルト76がそれぞれ挿入されることにより互いに締結されるが、これらのボルト締結穴70,74は、車体中央部60のロータ収容部66の位置よりも外径側に形成されている。このため、車体中央部60と車体内側部62とのボルト締結は、ロータ収容部66に固定されるロータ42の外径端よりも外径側の位置で行われる。
かかる構造においては、車体中央部60と車体内側部62とをボルト締結させるためのボルト締結穴を、ロータ42やロータ収容部66に軸方向(車体内側方向)に隣接して設けることは不要であって、ロータ42やロータ収容部66の径方向外側に設けることとすれば十分である。このため、本実施例によれば、ホイール14全体の幅方向(車幅方向)の長さを短くすることができるので、車輪駆動装置10をタイヤ幅の小さいタイヤ16にも適用することが可能であり、或いは、ロータ42やロータ収容部66の軸方向の長さをできるだけ大きくすることができるので、ホイール14全体の幅方向の長さを大きくすることなくモータ性能を確保することが可能である。
また、本実施例において、ホイール14は、ラジアル軸受36,38を介してインナハウジング18に回転可能に保持される。また、モータ40を保持するインナハウジング18とホイール14との間の空間46は、軸方向端部においてオイルシール48,50により密閉される。そして、これらのラジアル軸受36,38及びオイルシール48,50は、ホイール14の車体中央部60及び車体内側部62に設けられたリブ60b,72の最も内径側の部位の近傍それぞれに配置される。
かかる構造においては、駆動輪12の回転時に生ずるラジアル軸受36,38及びオイルシール48,50やその周囲にある回転部材の回転半径を最小化することができる。このため、本実施例によれば、ラジアル軸受36,38及びオイルシール48,50やその周囲にある回転部材の周速をできるだけ小さく抑えることができるので、ラジアル軸受36,38の長寿命化を図り、オイルシール48,50の信頼性を高めることが可能である。尚、上記の如くホイール14にリブ60b,72が設けられていることでホイール14自体の円環剛性が確保されるので、ラジアル軸受36,38及びオイルシール48,50の位置変化は抑制され、それらの寿命低下を防止しシール性を確保することが可能である。
図7は、本実施例の車輪駆動装置10においてホイール14及びインナハウジング18を縦方向に切断したうえで車体内側部62及び車体外側部64をそれぞれ車体中央部60から分離させた際の図を示す。尚、図7(A)には車体内側部62の車体外側を見た際の斜視図を、また、図7(B)には車体外側部64の車体内側を見た際の斜視図を、それぞれ示す。
上記の如く、インナハウジング18とホイール14との間の空間46は密閉されており、その空間46内にはオイルが封入されており、略円筒状の空間46全体の下部にはオイル溜まりが形成されている。この点、非回転のインナハウジング18に固定されるステータ44の、特に空間46全体のうちの上部に位置する部位を確実に冷却するためには、空間46全体の下部のオイル溜まりにあるオイルを上方へ運ぶ必要がある。
そこで、本実施例において、ホイール14の車体内側部62に形成されたリブ72には、軸方向に開口する複数の開口穴100が形成されている。各開口穴100は、車体中央部60と車体内側部62とのボルト締結によってモータ40を保持する空間46が形成された状態で、インナハウジング18に固定されたステータ44のコイルエンド44aに隣接し、そのコイルエンド44aへ向けて軸方向に開口する凹状部位である。複数の開口穴100は、車体内側部62のリブ72にステータ44のコイルエンド44aに沿って周方向に所定間隔を空けて並んで配置されている。各開口穴100はそれぞれ、ホイール14の回転に伴って下方に位置した際に空間46内のオイル溜まりに連通する。また、車体内側部62に形成される各開口穴100は、その外径側の端部(外径端)が、ステータ44のコイルエンド44aの外径端よりも内径側に位置するように形成されている。すなわち、開口穴100の最外径は、ステータ44の最外径よりも小さい。
また、ホイール14の車体中央部60のリブ60bには、軸方向に開口する複数の開口穴102が形成されている。各開口穴102は、車体中央部60と車体内側部62とがボルト締結された状態で、インナハウジング18に固定されたステータ44のコイルエンド44bに隣接し、そのコイルエンド44bへ向けて軸方向に開口する凹状部位である。複数の開口穴102は、車体中央部60のリブ60bにステータ44のコイルエンド44bに沿って周方向に所定間隔を空けて並んで配置されている。各開口穴102はそれぞれ、ホイール14の回転に伴って下方に位置した際に空間46内のオイル溜まりに連通する。また、車体中央部60に形成される各開口穴102は、その外径側の端部(外径端)が、ステータ44のコイルエンド44bの外径端よりも内径側に位置するように形成されている。すなわち、開口穴102の最外径は、ステータ44の最外径よりも小さい。
上記した構造において、開口穴100,102は、ホイール14と一体的に回転しつつ、その回転に伴って下方に位置した際に空間46内のオイル溜まりに連通する。オイル溜まりに連通した開口穴100,102には、そのオイル溜まりから冷却液体としてのオイルが流入する。開口穴100,102にオイル溜まりからのオイルが流入した後、その開口穴100,102は、ホイール14の回転に伴って上方へ移動する。この際、開口穴100,102内のオイルは、その開口穴100,102に保持されてホイール14の回転に伴って上方へ運ばれつつ、ホイール回転に伴う遠心力の作用によりその開口穴100,102内の外径端側に集中する。
開口穴100,102の外径端は、上記の如く、ステータ44のコイルエンド44a,44bの外径端よりも内径側に位置し、コイルエンド44a,44bの外径端は、開口穴100,102の外径端よりも外径側に位置する。このため、開口穴100,102内の外径端側に集中したオイルはその一部又は全部が、遠心力の作用により開口面を通じてコイルエンド44a,44b側に漏れ出す。そして、開口穴100,102から漏れ出したオイルは、ステータ44のコイルエンド44a,44bにかかり、その後は、ステータ44とロータ42との間の隙間やリブ60b,72とコイルエンド44a,44bとの間の隙間を通って下方に落下してオイル溜まりに戻る。
従って、本実施例によれば、開口穴100,102によって上方に運ばれたオイルをホイール14の遠心力の作用によりステータ44のコイルエンド44a,44bに吐出することができるので、ステータ44のコイルエンド44a,44bの、空間46全体のうちの上部に位置する部位を含む全周にオイルを吐出し易くなっている。このため、ステータ44の空間46全体のうちの上部に位置する部位をも確実に冷却することが可能であり、また、ステータ44のコイルエンド44a,44bで発生する熱をインナハウジング18やホイール14に効果的・効率的に伝達して、ステータ44の冷却効率を高めることが可能である。
尚、開口穴100,102の外径端は、凹状の底面から開口面にかけて内径が大きくなるようにテーパ状に形成されるのが好ましい。これは、開口穴100,102の外径端側に集中したオイルがステータ44のコイルエンド44a,44b側に漏れ出し易くなるからである。
また、空間46内のオイルは、インナハウジング18とホイール14との相対回転を許容するラジアル軸受36,38に吐出される。このため、空間46内のオイルによりラジアル軸受36,38を潤滑することが可能であり、インナハウジング18に対するホイール14の回転性能を高く維持することが可能である。
また、上記の如く、ホイール14の車体中央部60と車体内側部62とは、ボルト76により締結される。そして、このボルト締結によりホイール14とインナハウジング18との間にモータ40を保持しかつオイルが封入される空間46が形成される。この点、空間46の密閉性を確保するためには、ボルト76の挿入されるボルト締結穴70,74を通じて、空間46内から外部へオイルが流出し或いは外部から空間46内へ水などの異物が流入するのを防止する必要がある。
そこで、本実施例において、ホイール14の車体中央部60及び車体内側部62のボルト締結穴70,74の近傍には、円環状のOリング110,112が取り付けられている。Oリング110は、空間46とボルト締結穴70,74とのシール性を確保するためのゴム状部材である。また、Oリング112は、外部とボルト締結穴70,74とのシール性を確保するためのゴム状部材である。
かかる構造においては、ホイール14の車体中央部60と車体内側部62とが、ボルト締結穴70,74に挿入されるボルト76によりボルト締結されると、Oリング110により空間46とボルト締結穴70,74とがシールされ、かつ、Oリング112により外部とボルト締結穴70,74とがシールされる。このため、本実施例によれば、Oリング110,112の存在によりボルト締結穴70,74を通じて、空間46内から外部へオイルが流出し或いは外部から空間46内へ水などの異物が流入するのを防止することが可能である。
図8は、本実施例の車輪駆動装置10のインナハウジング18の構造を説明するための図を示す。尚、図8(A)にはインナハウジング18を車体外側から車体内側を見た際の斜視図を、また、図8(B)にはインナハウジング18を車体内側から車体外側を見た際の斜視図を、それぞれ示す。
上記の如く、インナハウジング18には、取付部24,26,30,34を介してサスペンションアーム20,22、タイロッド28、及びブレーキキャリパ32が取り付けられており、インナハウジング18の内周面には、サスペンションアーム取付部24,26、タイロッド取付部30、及びキャリパ取付部34が形成されている。このため、インナハウジング18のかかる取付部24,26,30,34には、サスペンション系やタイロッド28,ブレーキキャリパ32の動作に伴って大きな応力が作用することがある。この点、かかる応力が作用しても駆動輪12の適切な回転駆動を維持するためには、ホイール14だけでなくインナハウジング18にも高い円環剛性が確保されている必要がある。
そこで、本実施例において、インナハウジング18には、その内周面から軸中心に向けて延びるリブ120が設けられている。リブ120は、インナハウジング18の内周面の全周に亘って形成されており、インナハウジング18の内周面の比較的車体外側に寄った位置に形成されている。リブ120は、周方向で、インナハウジング18の内周面で比較的車体外側に寄った位置に形成されるすべての取付部24,26,30,34を直線的に結んでいる。すなわち、これらの各取付部24,26,30,34は、リブ120を介して接続される。
かかる構造においては、インナハウジング18にリブ120が設けられることで、リブ120が設けられない構造に比べて、インナハウジング18の径方向への変形歪みが生じ難くなっている。また、特にリブ120は各取付部24,26,30,34を結んでいるので、それらの取付部24,26,30,34に連結されるペンションアーム20,22、タイロッド28、及びブレーキキャリパ32の何れかが動作して取付部24,26,30,34に大きな応力が発生しても、その応力発生に起因してインナハウジング18に径方向への変形歪みが生ずるのを抑制することができる。
また、本実施例において、インナハウジング18には、その外周面から径方向外側に向けて延びるリブ122が設けられている。リブ122は、インナハウジング18の外周面の全周に亘って形成されており、インナハウジング18の外周面の比較的車体内側に寄った位置に形成されている。リブ122は、インナハウジング18の外周面に取り付けられるステータ44の、インナハウジング18に対する軸方向への位置決めのための突起として機能する。かかる構造においては、リブ122が設けられない構造に比べて、インナハウジング18の径方向への変形歪みが生じ難くなっている。
従って、本実施例によれば、リブ120,122によりインナハウジング18を補強して、インナハウジング18の円環剛性を確保することが可能であり、その結果として、インナハウジング18の変形に伴うロータ42とステータ44との隙間変化を抑え、モータ40のトルク変動を抑制することができると共に、ラジアル軸受36,38の寿命低下を防止してオイルシール48,50のシール性を確保することができる。
尚、上記した2つのリブ120,122は、インナハウジング18の内周面又は外周面に設けられるが、インナハウジング18のできるだけ車体外側に寄った位置又は車体内側に寄った位置に形成されるのが好ましい。これは、インナハウジング18の円環剛性をより向上させることができるからである。
また、上記した車体内側に寄った位置に形成されるリブ122は、インナハウジング18の外周面に設けられるが、その内周面に設けられても、インナハウジング18の円環剛性を同等のものとすることができる。しかし、仮にかかるリブ122がインナハウジング18の内周面に形成されると、そのリブ122(すなわち、車体内側寄りの部位)におけるインナハウジング18の内径が小さくなるので、車体本体と駆動輪12とが相対変位した際に、インナハウジング18の内周面の車体外側に寄った位置にある取付部24,26,30から車体内側に延びるサスペンションアーム20,22やタイロッド28がそのリブ122に当接するおそれがある。
これに対して、本実施例において、上記した車体内側寄りのリブ122は、インナハウジング18の外周面に設けられるので、インナハウジング18の車体内側寄りの内径がリブ122に起因して小さくなることはなく、インナハウジング18とサスペンションアーム20,22及びタイロッド28との隙間が十分に確保されることとなり、サスペンションアーム20,22及びタイロッド28の動作が制限されるのは回避されることとなる。
また、インナハウジング18の外周面に形成されるリブ122は、インナハウジング18に対してステータ44を軸方向で位置決めする部材としても機能する。この点、ステータ44をインナハウジング18に対して軸方向で位置決めする部材をインナハウジング18に別途専用に設けることは不要である。
尚、上記の実施例においては、ホイール14の車体中央部60及び車体内側部62が特許請求の範囲に記載した「本体部」に、ブレーキディスク52が特許請求の範囲に記載した「車輪付属品」に、リブ60b,72が特許請求の範囲に記載した「全周リブ」に、オイルシール48,50が特許請求の範囲に記載した「シール部材」に、リブ120が特許請求の範囲に記載した「内周側リブ」に、リブ122が特許請求の範囲に記載した「外周側リブ」に、それぞれ相当している。
ところで、上記の実施例においては、車輪駆動装置10が搭載される駆動輪12を、タイロッド28が連結される操舵輪としたが、非操舵輪に適用することとしてもよい。
また、上記の実施例においては、ホイール14を車体中央部60と車体内側部62と車体外側部64とに三分割することとしたが、車体中央部60と車体内側部62とを一体化して二分割にすることとしてもよい。但し、この場合にも、車体外側部64を、ブレーキディスク52と接触させることなくホイール14の本体部に対して脱着可能となるように形成することとすればよい。
本発明の一実施例である車輪駆動装置を搭載する車輪の斜視図である。 本実施例の車輪駆動装置の要部を縦方向に切断したうえでの斜視図である。 本実施例の車輪駆動装置の要部を縦方向に切断したうえでの拡大斜視図である。 本実施例の車輪駆動装置の要部を図3に示す部位と異なる所定部位で切断した際の拡大断面図である。 本実施例の車輪駆動装置を車体外側から車幅方向に見た際の図である。 本実施例の車輪駆動装置の要部を縦方向に切断したうえで分離させた際の図である。 本実施例の車輪駆動装置の要部を縦方向に切断したうえで分離させた際の図である。 本実施例の車輪駆動装置のインナハウジングの構造を説明するための図である。
符号の説明
10 車輪駆動装置
12 駆動輪(車輪)
14 ホイール
16 タイヤ
18 インナハウジング
20,22 サスペンションアーム
24,26 サスペンションアーム取付部
28 タイロッド
30 タイロッド取付部
32 ブレーキキャリパ
34 ブレーキキャリパ取付部
36,38 ラジアル軸受
40 モータ
42 ロータ
44 ステータ
46 空間
48,50 オイルシール
52 ブレーキディスク
60 車体中央部
60b,72,120,122 リブ
62 車体内側部
64 車体外側部
70,74,78,80,86,88 ボルト締結穴
76,84,92 ボルト
100,102 開口穴

Claims (10)

  1. 車体本体にサスペンションを介して支持される円筒状のインナハウジングと、前記インナハウジングに回転可能に支持されるホイールと、前記インナハウジングに取り付けられるステータ、及び、前記ホイールに取り付けられるロータを有するモータと、を備える車輪駆動装置であって、
    前記ホイールは、少なくとも2つに分割された本体部と車体外側部とからなり、
    前記ロータは、前記ホイールの前記本体部に固定されることを特徴とする車輪駆動装置。
  2. 前記ホイールの前記車体外側部は、前記本体部に取り付けられる車輪付属品と接触することなく該本体部に対する脱着が可能となるように形成されることを特徴とする請求項1記載の車輪駆動装置。
  3. 前記ホイールの前記本体部に取り付けられ、内径側でブレーキキャリパにより挟持され得るブレーキパッドを有する円環状のブレーキディスクを備え、
    前記ブレーキディスクは、前記ホイールの前記車体外側部の内径よりも小さい外径を有することを特徴とする請求項1又は2記載の車輪駆動装置。
  4. 前記ホイールの前記本体部は、2つに分割された車体中央部と車体内側部とからなり、
    該車体中央部及び該車体内側部はそれぞれ、内周面から全周に亘って軸中心に向けて延び、前記モータを保持する空間を形成する全周リブを有することを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項記載の車輪駆動装置。
  5. 前記ホイールの前記車体中央部と前記車体内側部とのボルトによる締結は、前記ロータの外径端よりも外径側の位置で行われることを特徴とする請求項4記載の車輪駆動装置。
  6. 前記ホイールの前記本体部に前記ステータのコイルエンドに沿って周方向に複数設けられ、それぞれ該コイルエンドへ向けて軸方向に開口し、それぞれホイール回転に伴って冷却液体溜まりに連通し得る開口穴を備え、
    前記開口穴の外径端は、前記ステータのコイルエンドの外径端よりも内径側に位置することを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項記載の車輪駆動装置。
  7. 請求項6記載の前記開口穴は、前記ホイールの前記車体中央部の前記全周リブ及び前記車体内側部の前記全周リブそれぞれに、前記ステータのコイルエンドに沿って周方向に複数設けられることを特徴とする請求項4記載の車輪駆動装置。
  8. 前記ホイールの前記車体中央部及び前記車体内側部の前記全周リブの最内径部近傍それぞれに配置され、該ホイールを前記インナハウジングに回転可能に支持する軸受と、
    前記ホイールの前記車体中央部及び前記車体内側部の前記全周リブの最内径部近傍それぞれに配置され、該ホイールと前記インナハウジングとの間をシールするシール部材と、
    を備えることを特徴とする請求項4記載の車輪駆動装置。
  9. 前記インナハウジングは、内周面から全周に亘って軸中心に向けて延び、周方向でサスペンションの取付部及びブレーキキャリパの取付部を結ぶ内周側リブを有することを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項記載の車輪駆動装置。
  10. 前記インナハウジングは、外周面から全周に亘って径方向外側に向けて延びる外周側リブを有することを特徴とする請求項1乃至9の何れか一項記載の車輪駆動装置。
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