JP2013075604A - 電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ホイール内に配置したモータユニットを冷却しながらブレーキキャリパの冷却も確保する。
【解決手段】左前輪３のホイール１３内の空間１９のホイール中心軸Ｐより車両前方側にモータユニット５を配置し、ホイール中心軸Ｐより車両後方側にはブレーキキャリパ２１を配置する。モータユニット５は、モータ本体２３の大部分が空間１９内に位置し、インバータ２５が空間１９の外部に位置している。インバータ２５のモータ本体２３と反対側の端面３３ａは、車両後方側ほど車幅方向外側となるよう湾曲して傾斜しており、この端面３３ａに冷却フィン３５を設けている。走行風Ａはインバータ２５を冷却してから、冷却フィン３５にガイドされてより高温となるブレーキキャリパ２１を冷却する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車輪を回転駆動するモータユニット及びブレーキユニットが車輪のホイール近傍に設けられた電動車両に関する。

モータを車輪のホイール近傍に配置して該モータの動力によって車輪を駆動するインホイールモータ駆動方式の電動車両としては、例えば下記特許文献１に記載されたものが知られている。このような電動車両では、ホイール近傍の狭い空間に配置してあるモータの冷却が課題となっており、下記特許文献１に記載の発明においてもその対策が施されている。

特開２００５−１６８１２０号公報

ところで、ホイール内にはブレーキユニットを収容してあり、このブレーキユニットも上記したモータ同様発熱するので、その特にブレーキキャリパに対しても冷却が必要となる。

ところが、ホイール内の狭い空間にモータユニットを収容した場合には、モータの冷却を行いながらブレーキキャリパの冷却も確保するのが困難となる。

そこで、本発明は、ホイール内に配置したモータユニットを冷却しながらブレーキキャリパの冷却も確保することを目的としている。

本発明は、車輪のホイール内に設けたモータユニットをホイールの中心軸よりも車両の進行方向前方に配置する一方、ブレーキキャリパをホイールの中心軸よりも車両の進行方向後方に配置したことを特徴とする。

本発明によれば、車両走行中に進行方向前方に配置してあるモータユニットが走行風によって冷却され、この冷却後の走行風が、進行方向後方に配置してあるブレーキキャリパに達してブレーキキャリパを冷却する。一般的にモータユニットによる発熱量はブレーキユニットの発熱量より少なく、この少ない発熱量のモータユニットを先に冷却してから発熱量の多いブレーキユニットのブレーキキャリパを冷却することで、ホイール内に配置したモータユニットを冷却しながらブレーキキャリパの冷却も確保することが可能となる。

本発明の一実施形態を示す電動車両の左前輪付近の模式的な平面図である。 図１の電動車両の右前輪の車両内側から見た模式的な側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１に示すように、インホイールモータ駆動方式の電動車両１の矢印Ｆで示す車両前方側の車輪である左前輪３には、モータユニット５を設けてあり、このモータユニット５の駆動によって左前輪３がアクスル軸Ｐを中心として回転する。このアクスル軸Ｐは、後述するホイール１３の中心軸に対応している。なお、図１では左前輪３を示しているが、右前輪も左前輪３と左右対称で同様の構造となっている。

左前輪３は、車体７に形成してあるホイールハウス９内に収容してあり、タイヤ１１とホイール１３とを備えている。ホイール１３は、外周に位置する円筒形状のホイールリム１３ａと、ホイールリム１３ａの車幅方向（図１中で上下方向）外側（図１中で下側）の端部に位置する円盤形状のホイールディスク１３ｂとを備えている。このホイールディスク１３ｂの車幅方向内側（図１中で上側）の内面に、ブレーキユニット１５のディスクロータ１７を結合している。すなわち、このディスクロータ１７は、ホイール１３内の狭い空間１９内におけるホイールディスク１３ｂ近傍に位置している。

また、左前輪３の回転に伴ない回転するホイールディスク１３ｂに対して制動を行うブレーキキャリパ２１は、ホイール１３の中心軸Ｐよりも車両の進行方向後方に位置し、かつその大部分を、図２に示すようにホイール１３の中心軸Ｐよりも上方に配置している。すなわち、ブレーキキャリパ２１は、上下方向中心部がホイール１３の中心軸Ｐよりも上方に位置していることになる。上記したディスクロータ１７とブレーキキャリパ２１とでブレーキユニット１５を構成している。なお、ここでの車両の進行方向とは車両が前方に進行する場合を想定している。

図２は、右前輪を車幅方向内側から見た側面図に相当するが、図１の左前輪に対応する各構成要素には図１と同様の符号を付し、便宜上左前輪３を示すものとして扱う。

モータユニット５は、その全体がホイール１３の中心軸Ｐよりも車両の進行方向前方に位置し、かつ図２に示すようにモータ中心軸Ｑがホイール１３の中心軸Ｐよりもやや上方に位置している。この場合、モータユニット５は上下方向の長さ寸法で２/３程度がホイール１３の中心軸Ｐよりも上方としている。

このようなモータユニット５は、モータ本体２３と、モータ本体２３を駆動制御する制御回路を備える制御装置であるインバータ２５とを備え、モータ本体２３は図１に示すようにインバータ２５に対して車幅方向外側に位置している。この際、モータ本体２３は、その大部分がホイール１３の空間１９内に位置し、一部がインバータ２５とともに空間１９の車幅方向内側の外部に位置している。この場合、インバータ２５はモータ本体２３の軸方向端部に設けていることになる。

モータ本体２３は、図示しない回転子が内部に位置し、図示しない固定子が回転子の外部に位置する構成のインナロータ型であり、回転子の回転動力は、減速機２７を介してアクスル軸Ｐに伝達され左車輪３が回転する。上記したモータ本体２３の固定子はモータハウジング２９の内周面に取り付けられ、モータハウジング２９は、車体７側の図示しないメンバ、具体的にはサスペンションメンバに取り付けてある。減速機２７のハウジング３１はモータハウジング２９と一体となっている。

また、インバータ２５のハウジング３３もモータハウジング２９と一体化しており、このモータ本体２３及びインバータ２５の一体化したハウジングは、図２に示すように車幅方向（図２中で紙面に直交する方向）を軸心とする円筒形状としている。

ここで、インバータ２５のハウジング３３は、図１に示すように車幅方向内側の端面３３ａが、車両後方側ほど車幅方向外側となるよう湾曲形成して傾斜する湾曲面としてあり、この湾曲面（端面３３ａ）に複数の冷却フィン３５を設けている。上記した湾曲面（端面３３ａ）は、図１に示すように、モータ中心軸Ｑよりも車両後方側の特に先端付近で曲率が大きくなっている。

冷却フィン３５は、図２に示すように車両前方から後方に向けて延び、後方に行くに従って矢印Ｕで示す車両上方に向けて湾曲し、その後端はブレーキキャリパ２１に指向している。このように湾曲した複数の冷却フィン３５は、互いにほぼ等間隔に配列してあり、相互間及び配列方向最外端の外側が走行風の通路となって該走行風をブレーキキャリパ２１に向けてガイドするガイド部を構成している。

また、複数の冷却フィン３５は、ハウジング３３の端面３３ａからの高さがその延長方向に沿ってほぼ均一となっている。このため、冷却フィン３５の先端（図１中で上端）もハウジング３３の端面３３ａに対応して車両後方側ほど車幅方向外側となるよう湾曲している。

ハウジング３３の端面３３ａは、上記したように車両後方側ほど車幅方向外側となるよう湾曲しているだけでなく、冷却フィン３５の上方への湾曲形状に合わせて車両上方側ほど車幅方向外側となるよう湾曲している。つまり、端面３３ａは、車両後方側かつ上方側ほど車幅方向外側となるよう湾曲している。これにより、冷却フィン３５にガイドされる走行風をブレーキキャリパ２１へ精度良く指向させることができる。このような電動車両１では、インバータ２５に制御されつつモータ本体２３が駆動することにより、減速機２７を介して左前輪３が回転し、右前輪も同様にして回転することで前進する。このとき、左右の後輪についても、左右の前輪とほぼ同様の構造でモータの駆動により回転するものとしてもよい。

電動車両１が前進移動すると、図２に示すように走行風（気流）Ａが後方に向けて流れ、その走行風Ａはまずモータユニット５に達してモータユニット５を冷却する。このときモータユニット５は、インバータ２５のほうがモータ本体２３よりも発熱量が多く、このインバータ２５をホイール１３内の空間１９から外部に突出させているので、インバータ２５の冷却を効率よく行える。もちろん、このとき、走行風Ａはモータ本体２３も冷却する。

モータユニット５を冷却した走行風は、冷却フィン３５がガイド部となってこのガイド部に案内されてブレーキキャリパ２１に達し、ブレーキキャリパ２１を冷却する。このとき、冷却フィン３５にガイドされる走行風Ａは、図２のように車両後方かつ上方に向けて流れると同時に、図１のようにハウジング３３の端面３３ａの湾曲面に沿って流れてホイール１３内の空間１９に入り込み、ブレーキキャリパ２１に向けて流れる。

すなわち、端面３３ａの湾曲形状は、冷却フィン３５にガイドされて流れる走行風がブレーキキャリパ２１に向けて流れるような曲率を有している。これにより、ブレーキキャリパ２１を効率よく冷却することができる。特に、高速域からの減速時には、モータで回生できるエネルギが少なく、回生できないエネルギをブレーキユニット１５で消費することになってブレーキユニット１５の温度がより高くなるので有効である。

ブレーキキャリパ２１を冷却した走行風は、図１に示すようにホイール１３のホイールディスク１３ｂに形成してある貫通孔１３ｂ１から車幅方向外側の車輪外部に流出する。

このように、本実施形態では、車両走行中に進行方向前方に配置してあるモータユニット５の特に発熱量の多いインバータ２５が走行風によって冷却され、この冷却後の空気が、進行方向後方に配置してあるブレーキキャリパ２１周辺に達してブレーキキャリパ２１周辺を冷却する。

ところで、一般的にモータユニット５（インバータ２５）による発熱量はブレーキユニット１５（ブレーキキャリパ２１周辺）の発熱量より少ない。本実施形態では、この少ない発熱量のモータユニット５を先に冷却してから発熱量の多いブレーキユニット１５（ブレーキキャリパ２１周辺）を冷却している。これにより、ホイール１３内の空間１９に配置したモータユニット５の特にインバータ２５を冷却しながらブレーキキャリパ２１周辺の冷却も確保することが可能となる。

モータユニット５とブレーキユニット１５との双方を冷却するために、これらを互いに上下にずらして配置することも考えられるが、小石の跳ね上げの影響を避けるために、ホイール１３の下部に配置することは極めて困難である。

また、本実施形態では、モータユニット５のインバータ２５を、モータユニット５のモータ本体２３の軸方向端部に設けてホイール１３の外部に配置している。これにより、走行風Ａによってインバータ２５の冷却をより効率よく行うことができる。

また、本実施形態では、ブレーキキャリパ２１の上下方向中心部を、ホイール１３の中心軸Ｐよりも上方に配置している。一般的に、車両走行中の車両周辺を通過する走行風は、そのまま車両後方に流れるだけでなく、一部がホイールハウス９内の上方に向けて分岐して流れる。このため、ブレーキキャリパ２１をホイール１３の中心軸Ｐよりも上方に配置することで、ブレーキキャリパ２１周辺の冷却を走行風Ａによって効率よく行うことができる。

また、本実施形態では、インバータ２５に冷却フィン３５を設け、この冷却フィン３５はホイール１３の外部に位置している。ホイール１３の外部には、内部の空間１９よりも温度が低く多量の走行風Ａが流れているため、ホイール１３の外部に冷却フィン３５を配置することで、冷却媒体である空気と接触する面積が増加し、インバータ２５の冷却効果をより高めることができる。

また、本実施形態では、冷却フィン３５は、ブレーキキャリパ２１に向けて空気を案内するガイド部を構成している。これにより、走行風Ａは冷却フィン３５に案内されてブレーキキャリパ２１の周辺をより効率よく冷却することができる。

さらに、本実施形態では、ホイール１３の外部に配置したインバータ２５の車幅方向内側の端面３３ａが、車両後方側ほど車幅方向外側となるよう傾斜している。これにより、走行風Ａは傾斜している端面３３ａに沿って流れてホイール１３内の空間１９に入り込み、空間１９に配置してあるブレーキキャリパ２１の周辺を効率よく冷却することができる。

１ 電動車両
３ 左前輪（車輪）
５ モータユニット
１３ ホイール
１５ ブレーキユニット
２１ ブレーキユニットのブレーキキャリパ
２３ モータユニットのモータ本体
２５ モータユニットのインバータ
３５ インバータのハウジングに設けた冷却フィン（ガイド部）
Ｐ アクスル軸（ホイールの中心軸）

Claims (6)

1. 車輪を回転駆動するモータユニット及び前記車輪の回転を制動するブレーキユニットが前記車輪のホイール内に設けられ、前記モータユニットを前記ホイールの中心軸よりも車両の進行方向前方に配置する一方、前記ブレーキユニットのブレーキキャリパを前記ホイールの中心軸よりも車両の進行方向後方に配置したことを特徴とする電動車両。
2. 前記モータユニットのインバータを、前記モータユニットのモータ本体の軸方向端部に設けて前記ホイールの外部に配置したことを特徴とする請求項１に記載の電動車両。
3. 前記ブレーキキャリパの上下方向中心部を、前記ホイールの中心軸よりも上方に配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の電動車両。
4. 前記モータユニットのインバータに冷却フィンを設け、この冷却フィンは前記ホイールの外部に位置していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電動車両。
5. 前記冷却フィンは、前記ブレーキキャリパに向けて走行風をガイドするガイド部を構成していることを特徴とする請求項４に記載の電動車両。
6. 前記ホイールの外部に配置したインバータの車幅方向内側の端面が、車両後方側ほど車幅方向外側となるよう傾斜していることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の電動車両。

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