JP2013014303A - スイングアーム一体式電動輪 - Google Patents

Abstract

【課題】インホイールモーターによってホイール（車輪）を直接駆動する構成は、電気的な効率が高く、機械的損失が少なく、極めて効率の良い構造だと周知されている。しかし、未だに研究段階から脱しておらず、モーターや車両への取り付け構造体は、個別に専用設計・製作されており、その結果、コストが下がらず、量産化の障害となっている。
【解決手段】汎用性の高いスイングアームの構造を提供すると共に、インホイールモーターと一体としてユニット化する事により、量産効果でコスト低減を図る。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として電動自動車、及び電動二輪車、電動三輪車（以下、電動車両と記す。）の、モーターを内蔵した車輪の構造に関する。

電動車両用の駆動装置としては、近年、アウターローターモーターを各ホイールの内側に装置してホイールを直接駆動する、いわゆるインホイールモーターが主流となっている。

インホイールモーターによってホイール（車輪）を直接駆動する構成は、電気的な効率が高く、機械的損失が少なく、極めて効率の良い構造だと周知されている。しかし、未だに研究段階から脱しておらず、モーターや車両への取り付け構造体は、個別に専用設計・製作されており、その結果、コストが下がらず、量産化の障害となっている。

汎用性の高いスイングアームの構造を提供すると共に、インホイールモーターと一体としてユニット化する事により、量産効果でコスト低減を図る。
具体的には、請求項１から請求項１２のいずれかに記載された通りに構成する。

１種類のスイングアームユニットを用意し、一部の部品のみ交換するだけで、様々な要求に対応可能となり、少ない部品点数で、機種のバリエーションを増やす事ができる。
また、二輪車と四輪車で部品を共用化するなど、既存技術では不可能な部品標準化が可能で、量産化による大幅なコストダウンが達成できる。

取り付け部の寸法を変更可能にした回転軸に、箱状のアームを取り付け、アームの内部に配線や各種パイプを配索すると共に、アームの側面の部材交換によって、剛性を変更可能とする。このアームにインホイールモーターを取り付け、ユニットを構成する。
また、アームを換気室として利用し、必要に応じて補助アームを装置する。

本発明の実施例は、請求項１から１２で詳述された通りである。その一例を次に示す。

図１は、本発明品のスイングアーム一体式電動輪を、後輪として使用し、車両に取り付けた状態の、上部からの視図であり、モーターとホイールを断面図としたものである。
パイプ状の回転軸１は、軸心２を中心に揺動可能に車両に保持される。回転軸１には所定の断面形状を有するアーム３が取り付けられ、その先端近傍には、軸心１２に合せて車軸４が取り付けられている。車軸４にはベアリング６を介してローター７が回転自在に保持され、アーム３に取り付けられたステータ７によって駆動される。ローター７には、ボルト１０とホイールナット１１を使用してホイール８が着脱自在に取り付けられ、ホイール８の外周には、タイヤ９が嵌合する。これらの構成により、インホイールモーターを使用したスイングアームユニットを構成し、これらの構成の、一部のパーツを交換するだけで、複数の種類の車両に搭載可能な、極めて汎用性の高い駆動系ユニットを提供する。尚、ローターとホイールの間、又は図１におけるホイールの右側には、ブレーキディスク、又はブレーキドラムが装置されるが、図１では省略している。
所定の断面形状を有するスイングアームの内部空間には、モーターの駆動、冷却、制動に必要な配管・配線を通す構成により、走行時の石跳ねなどから保護する事ができる。以上が、請求項１に記載の本発明のスイングアーム一体式電動輪である。

図２は、本発明品のスイングアーム一体式電動輪を、後輪として使用し、車両に取り付けた状態の、左からの視図である。アームの側面１３には貫通孔が設けられ、アーム３とは異なる材質のプレートが嵌め込まれている。この構成により、アーム３の曲げ剛性をプレートの材質によって自在に変更可能となり、本発明品の汎用性を飛躍的に高める。
また、嵌め込むプレートに、例えば使用機種によって異なる意匠を施す事も可能で、利便性が非常に高くなる。
以上が、請求項２から請求項３に記載の本発明のスイングアーム一体式電動輪である。

図３は、本発明品のスイングアーム一体式電動輪を、後輪として使用し、車両に取り付けた状態の、上部からの視図であり、モーターとホイールを断面図としたものである。
パイプ状の回転軸２とアーム３は、着脱自在に構成し、アーム２には、各種の配管や配線や、ブラケット（図示無し）を取り付ける。回転軸２には、ブラケット１６により補助アーム１５を取り付け、車軸１９の先端に嵌合させると共に、ボルト１７とナット１８で固定する。
１４は、アーム３をＳ字状に曲げてタイヤとの接触を避けた構成であり、アーム１４と補助アーム１５と回転軸１を一体化させてＵ字状のアームを構成し、ステータを左右２個装置する事も可能である。
また、アームの内部空間を利用し、バッテリーやインバータを装着する事も可能となり、空間をブリーザ室として利用すれば、ローターの内部空間を換気する事ができる。
以上が、請求項４から請求項１２に記載の本発明のスイングアーム一体式電動輪である。

１種類のスイングアームユニットを用意し、一部の部品のみ交換するだけで、様々な要求に対応可能となり、少ない部品点数で、機種のバリエーションを増やす事ができる。
また、二輪車と四輪車で部品を共用化するなど、既存技術では不可能な部品標準化が可能で、量産化による大幅なコストダウンが達成できる。

本発明品の断面図であり、車両上部からの視図である。 本発明品の左側面図（車両の左側面図）である。 本発明品の断面図であり、車両上部からの視図である。

１、パイプ状の回転軸（揺動する）
２、回転中心（車体へ取り付け後の、揺動中心）
３、アーム
４、車軸（アームに取り付け）
５、ステータ
６、ベアリング
７、ローター
８、ホイール
９、タイヤ
１０、ホイール取付ボルト
１１、ホイール取付ナット
１２、車輪の回転中心
１３、貫通孔又は凹部に取り付けた、部品
１４、湾曲したリアアーム
１５、補助アーム
１６、ブラケット
１７、ボルト
１８、ナット
１９、車軸（アームに取り付け）

Claims (12)

1. 略水平に装置されたパイプ状の回転軸に対して、略直角にアーム部材を装置し、アームの先端近傍に、前記回転軸と平行な回転軸を有するインホイールモーターを備えた、電気自動車用のスイングアーム一体式モーターにおいて、以下の全ての特徴を有する、スイングアーム一体式電動輪。
   １，インホイールモーターは、アウターローターモーターとし、ステータをアーム部材に固定すると共に、ステータの内側で、アーム部材に取り付けた車軸上を、ローターが回転自在に装置され、ローターにはホイールが取り付けられる。尚、ステータとアームの取り付け及びローターとホイールの取り付けは、ボルトで直接固定する場合の他、ゴムや樹脂を介在させてボルト止めし、微動可能に弾性結合させた構成も含む。
   ２，ホイールの外周にはタイヤが組み込まれ、タイヤの幅方向の中心は、パイプ状の回転軸の、軸方向長さの範囲内に配置する。
   ３，パイプ状の回転軸と、車軸との中央部近傍におけるアーム部材の断面形状は、略方形の中空、又は略楕円の中空、又は略長円形の中空、又は略コ字形状、又はＨ型形状、又はＩ型形状とし、ブレーキ用の油圧パイプ、モーター用の電源コード、モーター冷却用の冷却水パイプ、回転数及び温度センサーの配線、機械式ブレーキを装備した場合などの物理的操作用ワイヤーの内、いずれか１つ以上を、前記アーム部材の断面内で、３面以上に囲まれた空間に配した。
   ４，ローターは車軸に、ベアリングを介して回転自在に保持した。
2. 以下のいずれかの構成により、アーム部材の曲げ剛性及びねじり剛性を変更可能に構成した事を特徴とする、請求項１に記載のスイングアーム一体式電動輪。
   １，アーム部材の、パイプ状の回転軸と車軸との中央部近傍に、その周囲よりも肉厚の薄い部分または、貫通孔を設け、その薄い部分又は貫通孔に隙間無く嵌合する部品を着脱自在にねじ止め又は、リベット止めした。
   ２，アーム部材の、パイプ状の回転軸と車軸との中央部近傍に、その周囲よりも肉厚の薄い部分または、貫通孔を設け、その薄い部分又は貫通孔に隙間無く嵌合する部品を着脱自在に圧入、又は溶接した。
   ３，アーム部材の側面又はコ形状断面の内側に、ねじ止め又は、リベット止め、又は溶接により、別の部材を取り付けた。
3. アーム部材に取り付ける部材は、回転軸から車軸に向けて長い、長方形又は長円形又は棒状で、材質は、アーム部材と同じ、又はアーム部材よりも剛性が低い材料、又はアーム部材よりも剛性が高い材料のいずれかであり、さらに、以下のいずれかの特徴を有する、請求項２に記載のスイングアーム一体式電動輪。
   １，表面を意匠面とした。
   ２，表面に凹凸を設け、ロゴマークを表示した。
   ３，スリット又は貫通孔を設け、ロゴマークを表示した。
4. 以下のいずれかの構成により、汎用性を確保した事を特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のスイングアーム一体式電動輪。
   １，パイプ状の回転軸とアーム部材は、ボルトによって着脱自在とし、交換可能に構成した。
   ２，パイプ状の回転軸の内部に、着脱式のカラーを設け、太さの異なる取り付け用シャフト部材に対応可能とした。
   ３，パイプ状の回転軸の両端に、その内径に嵌合し、外径に段差を有する段付きのスペーサを圧入、又は取り付ける構成により、回転軸の幅と内径を変更可能に構成した。
5. 以下の全ての特徴を有する、請求項１から４のいずれかに記載のスイングアーム一体式電動輪。
   １，アームに、サスペンション取り付け用ブラケットを設けた、又はサスペンション取り付け用の貫通孔又は取り付け用ナットを、アームに装置した。
   ２，アームに、ブレーキ反力を受けるトルクロッドの取り付け用ブラケットを設けた、又はトルクロッド取り付け用の貫通孔又は取り付け用ナットを、アームに装置した。
   ３，アームに、ブレーキ用油圧配管と、モーター用配線を保持するクランプを取り付けた。
   ４，アームに、モーター冷却用の冷却水パイプを保持するクランプを取り付けた。尚、冷却水パイプを保持するクランプを削除した構成も含む。
   ５，ステータをアームに取り付ける部分は、アームに直接ボルトで固定する、又はアームとステータの間にゴム又は樹脂を介在させて微動可能にボルトで弾性結合した、又は車軸で自重を保持しつつアームに設けた突起や溝で回転を防止した、又は車軸で自重を保持しつつステータとアームを連結したトルクロッドで回転を防止した、又はこれらの組合せとした。
6. パイプ状の回転軸のモーター側の位置に、補助アーム取り付けブラケットを設け、以下の構成とした事を特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載のスイングアーム一体式電動輪。
   １，補助アームは、前後方向に長い棒状部材とし、その主たる断面形状は、略方形の中空又は、略楕円の中空又は、略長円形の中空又は、略コ字形状又は、Ｈ型形状又は、Ｉ型形状とした。
   ２，ホイール側端部には貫通孔を設け、車軸を貫通孔に通して固定した。尚、車軸は、アームと補助アームを貫くシャフトとした構成も含む。
   ３，補助アームとブラケットの接合は、２本以上のボルトによる締結とした。
   ４，アーム又は補助アームのいずれかに、サイドスタンド取り付け用のブラケット及びサイドスタンド用の引っ張りスプリング取り付けフックを設けた。尚、サイドスタンド取り付け用のブラケットとスプリング用のフックを削除した構成も含む。
7. パイプ状の回転軸の両端近傍に、棒状又は箱状のアームを設け、Ｕ字状のアームを形成すると共に、以下の構成とした事を特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のスイングアーム一体式電動輪。
   １，アームは、スチール材料の溶接組立て、又はアルミ鋳造、又はアルミ引き抜き材、又は押し出し材の溶接組立とした、又はアームの片側又は両側をパイプ状の回転軸に設けた取り付けブラケットに、ボルトを使用して着脱自在に取り付けた。
   ２，Ｕ字状のアームの２ヶ所の端部近傍に、２本のアームを一直線に貫く貫通孔を設け、この貫通孔に通した、車軸となるシャフト又はボルトで、インホイールモーターを保持した。
   尚、貫通孔は、アームの長さ方向に長い長円形である構成も含む。
   ３，ステータは、Ｕ字状のアームの片側のアーム、又は両側のアームに取り付けた。
   ４，ディスクブレーキ用のディスクを、ホイールとローターの間に装置した、又はホイールに対してローターと反対側に装置した。
8. 請求項７の構成において、２本のアームの両側にステータを取り付け、それぞれのステータに装置したローターを駆動すると共に、２つのローターで両側から保持されたホイールを回転させる事を特徴とする、スイングアーム一体式電動輪。
9. アームは、タイヤ及びホイールと所定の隙間を確保するように配置した事を特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載のスイングアーム一体式電動輪。尚、アームがタイヤ及びホイールを避けて湾曲している構成や、Ｓ字状に曲げられている構成も含む。
10. アームの以下のいずれかの位置に、バッテリー又はインバータ、又はその両方を取り付けた、又は着脱自在に保持した事を特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載のスイングアーム一体式電動輪。尚、バッテリー又はインバータを保護する為の、カバーやケースを装置した構成も含む。
    １，パイプ状の回転軸の、前部、又は後部、又は上部、又は下部。
    ２，パイプ状の回転軸の、前部、又は後部、又は上部、又は下部に設けた収納ケース内。
    ３，アームの内部、又は３面をアームで囲まれた空間。
    ４，アームの内部、又は３面で囲まれた空間、又はアームの上部、又はアームの側面に設けた収納ボックス内。
    ５，パイプ状の回転軸に対してタイヤと反対側の位置で、タイヤが上がった時に下がる位置。
11. バッテリー又はインバーターと、アームとを、スプリング又は弾性部材を介して連結し、バッテリー又はインバータを、ダイナミックダンパーとして構成した事を特徴とする、請求項１０に記載のスイングアーム一体式電動輪。尚、バッテリー及びインバータを収納ケースに入れ、収納ケースとアームをスプリング又は弾性部材で連結した構成や、ダイナミックダンパーと並列に油圧ダンパーなどの減衰装置を備えた構成も含む。
12. 請求項１から１１のいずれかの構成において、ステータ又はステータが取り付けられた固定部に密封用シールを取り付け、そのリップ部をローターの内周面、又は端面に接触させ、ゴミや水がローターの内側に入らない様に、即ち、ステータにゴミや水が触れない様に装置すると共に、以下のいずれかの構成とした事を特徴とする、スイングアーム一体式電動輪。
    １，ステータ取り付け部近傍に貫通孔を設け、ローターの内側の空間と外気とを連通させた。
    尚、外気と連通させる構成は、貫通孔にパイプを取り付け、パイプの解放端を車軸よりも上部に装置した構成や、外気と連通する部分に弁を設けた構成も含む。
    ２，アームは箱状の密閉構造とし、ステータ取付部に貫通孔を設け、ローター内側のステータが装置される空間と連通すると共に、アームに貫通孔を設けて外気と連通させた。
    尚、外気と連通させる構成は、貫通孔にパイプを取り付け、パイプの解放端を車軸よりも上部に装置した構成や、外気と連通する部分に弁を設けた構成も含む。
    ３，アームは箱状の密閉構造とし、ステータ取付部に貫通孔を設け、ローター内側のステータが装置される空間と連通すると共に、アームに貫通孔を設けて外気と連通させ、アーム内部に装置した電動ファンにより、ローターの内部空間を、強制的に吸気・換気を行う。
    尚、外気と連通させる構成は、貫通孔にパイプを取り付け、パイプの解放端を車軸よりも上部に装置した構成や、外気と連通する部分に弁を設けた構成も含む。
    また、電動ファンは、ステータへの供給電流に比例して給電する制御方法も含む。
    ４，アームは箱状の密閉構造とし、ステータ取付部に貫通孔を設け、ローター内側のステータが装置される空間と連通すると共に、アームに貫通孔を設けて外気と連通させ、ローターの外周に遠心力で開く弁を設け、ローターの回転によるポンプ作用で、ローター内の空気を吐出する様に構成した。
    尚、外気と連通させる構成は、貫通孔にパイプを取り付け、パイプの解放端を車軸よりも上部に装置した構成や、外気と連通する部分に弁を設けた構成も含む。

Images