JP2016064762A - In-wheel motor mounted vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、インホイールモータ搭載車両、特に、インホイールモータへ電力を供給する配線構造に関する。 The present invention relates to a vehicle equipped with an in-wheel motor, and more particularly to a wiring structure for supplying electric power to an in-wheel motor.
インホイールモータを使用する車両では、インホイールモータにインバータ装置から電力を供給するために電力ケーブルを設ける必要がある。インホイールモータに使用する車両では、従来のディスクブレーキに油圧を供給するブレーキホースに加えて、U相、V相、W相の電力ケーブル3本を車体と車輪を結ぶ経路に配設している。 In a vehicle using an in-wheel motor, it is necessary to provide a power cable in order to supply power from the inverter device to the in-wheel motor. In a vehicle used for an in-wheel motor, in addition to a conventional brake hose that supplies hydraulic pressure to a disc brake, three U-phase, V-phase, and W-phase power cables are arranged on a path connecting the vehicle body and the wheels. .
インホイールモータユニットを備えた駆動輪は、図11に示すように、車体112のホイールハウス112aの内部に収容され、懸架装置(サスペンション)115を介して車体112に支持されている。インホイールモータユニット111に車輪のホイール133がボルト136で固定され、タイア134が装着されている。
As shown in FIG. 11, the drive wheel provided with the in-wheel motor unit is accommodated in the
そして、U相、V相、W相の3本の電力ケーブル117を車体112と車輪のホイール133を結ぶ経路に配設し、インホイールモータユニット111の端子ボックス(図示省略)に接続している。
Then, three
上記した電力ケーブル117はハンドルの回転に応じた駆動輪の回転、路面変化に応じた車輪のホイール133の上下動への追従など耐久性が要求され、また、飛来物に対する保護も必要である。
The above-described
電力ケーブルなどの信号線の耐久性を向上させることを課題として、インホイールモータへ電気信号を車両本体側から供給する配線装置が特許文献1に開示されている。この配線装置は、ホイール内に少なくとも一部が配置されるインホイールモータへ車両本体から電気信号を供給する配線装置であって、インホイールモータに設けられたコネクタと、コネクタと車体側の機器とを接続する配線と、車両本体側のサスペンションアームに回転可能に設けられ配線を支持する配線保持部とを備えている。
ところで、インホイールモータユニット111に接続される電力ケーブル117は大きな電流を流すために太く、屈曲性が悪い。そのため、インホイールモータユニット111またはインバータ装置側に、1〜2m程度の長さの短い電力ケーブル117を取り付けた状態で搬送したり、又、車体へ取付けたりすることは作業性が悪い。
By the way, the
また、上記した特許文献1は、配線としての電力ケーブルは、インホイールモータの端子ボックスのコネクタ部分に、それぞれのケーブルを差し込んで固定している。このため、この特許文献1のものにおいても、インホイールモータまたは車両本体側側に、電力ケーブルを取り付けた状態で搬送したり、又、車体へ取付たりすることは作業性が悪いという問題は解消されていない。
Further, in
また、3相配線の場合、インホイールモータユニットとインバータ装置が見える状態での配線であれば、配線の接続を間違える可能性は低いが、車体壁等で直接インホイールモータユニットの配線とインバータ装置の配線が確認できない場合、誤配線を起こしやすいという問題があった。 Also, in the case of three-phase wiring, if the wiring is in a state where the in-wheel motor unit and the inverter device can be seen, it is unlikely that the connection of the wiring is wrong, but the wiring of the in-wheel motor unit and the inverter device directly on the vehicle body wall etc. When the wiring of this cannot be confirmed, there is a problem that erroneous wiring is likely to occur.
そこで、この発明は、インホイールモータユニットとインバータ装置との誤配線を防止するとともに、インバータユニットの取り回しが容易に行えるインバータモータ搭載車両を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention is intended to provide an inverter motor-equipped vehicle that can prevent erroneous wiring between the in-wheel motor unit and the inverter device and can easily handle the inverter unit.
上記の課題を解決するため、この発明においては、車両本体に設けられたサスペンションアームに、インホイールモータユニットの取付プレートを設け、この取付プレートに電力ケーブルが接続された雄型又は雌型のサスペンションアーム側コネクタ部を設け、前記取付プレートに対向するインホイールモータユニットの外面に、サスペンションアーム側コネクタ部に嵌合するモータ側コネクタ部を設けたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, in the present invention, a male or female suspension in which a mounting plate of an in-wheel motor unit is provided on a suspension arm provided in a vehicle body, and a power cable is connected to the mounting plate. An arm-side connector portion is provided, and a motor-side connector portion fitted to the suspension arm-side connector portion is provided on the outer surface of the in-wheel motor unit facing the mounting plate.
また、前記サスペンションアーム側コネクタ部のコネクタ、前記モータ側コネクタ部のコネクタに、それぞれ孔を設け、この孔を介して両コネクタをボルト固定するように構成すればよい。 Further, a hole may be provided in each of the connector of the suspension arm side connector portion and the connector of the motor side connector portion, and both connectors may be bolted through these holes.
また、前記インホイールモータユニットに端子ボックスを設け、この端子ボックス内に雌型のモータ側コネクタ部を収容するように構成することができる。 The in-wheel motor unit may be provided with a terminal box, and a female motor side connector portion may be accommodated in the terminal box.
前記取付プレートに前記電力ケーブルを支持するようにすれば良い。 The power cable may be supported on the mounting plate.
前記サスペンションアームを中空とし、内部に電力ケーブルが配置されるとともに、前記電力ケーブルがサスペンションアーム内を摺動可能に配置すればよい。 The suspension arm may be hollow, a power cable may be disposed therein, and the power cable may be slidably disposed within the suspension arm.
前記取付プレートに信号線が配置され、取付プレートには、ソケット嵌め合いのための一方のコネクタを設け、インホールモータユニットの外面にソケット嵌め合いのための他方のコネクタを設けてもよい。 A signal line may be arranged on the mounting plate, and one connector for fitting the socket may be provided on the mounting plate, and the other connector for fitting the socket may be provided on the outer surface of the in-hole motor unit.
この発明に係るインホイールモータユニット搭載車両は、インホイールモータユニットを取付プレートに取り付けることで、サスペンションアーム側コネクタ部と前記モータ側コネクタ部とが接続される。 In the vehicle equipped with the in-wheel motor unit according to the present invention, the suspension arm side connector portion and the motor side connector portion are connected by attaching the in-wheel motor unit to the mounting plate.
予め所定の配線が施された雄型と雌型のコネクタ部の嵌合により、電気的接続が行えるので、誤配線も防止することができる。 Since the electrical connection can be made by fitting the male and female connector portions to which predetermined wiring has been applied in advance, erroneous wiring can also be prevented.
また、インホイールモータユニットには、電力ケーブルが取り付けられていないので、部品としての取り回しも容易に行える。 In addition, since the power cable is not attached to the in-wheel motor unit, it can be easily handled as a part.
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この発明の一実施形態に係るインホイールモータユニットを備えた電気自動車81は、図1に示すように、車体本体82と、操舵輪としての前輪83と、駆動輪(後輪)84と、左右の駆動輪84それぞれに駆動力を伝達するインホイールモータユニット1とを備える。駆動輪84は、図2に示すように、車体本体82のホイールハウジング82aの内部に収容され、サスペンション連結部(懸架装置)6を介して車体本体82の下部に固定されている。インホイールモータユニット1の搭載形態としては、図1、2で示した後輪駆動方式の他に、前輪駆動方式でも四輪駆動方式のいずれでも構わない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1, an
サスペンション連結部6は、左右に伸びるサスペンションアームによって駆動輪84を支持すると共に、コイルスプリングとショックアブソーバとを含むストラットによって、駆動輪84が地面から受ける振動を吸収して車体本体82の振動を抑制する。さらに、左右のサスペンションアームの連結部分には、旋回時等に車体の傾きを抑制するスタビライザが設けられる。なお、サスペンション連結部6は、路面の凹凸に対する追従性を向上し、駆動輪の駆動力を効率良く路面に伝達するために、左右の車輪を独立して上下させることができる独立懸架式とするのが望ましい。
The
この電気自動車81は、ホイールハウジング82a内部に、左右の駆動輪84をそれぞれ駆動するインホイールモータユニット1を設けることによって、車体本体82上にモータ、ドライブシャフト、およびデファレンシャルギヤ機構等を設ける必要がなくなるので、客室スペースを広く確保でき、かつ、左右の駆動輪の回転をそれぞれ制御することができるという利点を備えている。
In this
図3に示すインホイールモータユニット1は、電動モータ11、その電動モータ11の出力によって駆動される遊星ギヤ形式の減速機12、減速機12の入力軸13と同軸の出力軸14によって回転されるハブユニット15及び電動モータ11と減速機12を収納するモータケース16を主要な構成要素としている。
An in-
前記のモータケース16は、片端面が開口する円筒形状のケース本体17と、このケース本体17の片端面に設けられるケース蓋20とからなり、ケース本体17の前端(アウトボード側の端部、図3の左側の端部)には、径方向の前端部18を有する。前端部18のセンター部には、開放穴19が設けられている。
The
なお、この発明において「アウトボード」とは車両の外方、「インボード」とは、車両の内方を意味する。 In the present invention, “outboard” means outside the vehicle, and “inboard” means inside the vehicle.
電動モータ11は、図示の場合、ラジアルギャップ形のブラシレスDCモータであり、モータケース16のケース本体17、前端部18、内部側円筒部18a及びモータケース16のケース蓋20によって囲まれたスペースに組み込まれる。
In the illustrated case, the
前記電動モータ11は、円筒形状のケース本体17の内径面に固定されたステータ21と、そのステータ21の内径面にラジアルギャップをおいて配置されたロータ22と、ロータ22を支持するロータハブ23によって構成される。ロータハブ23のボス部24が入力軸13に嵌合され、キー25により固定される。
The
前記のステータ21は、円筒形状のケース本体17の内径面に焼き嵌めによって固定されている。
The
減速機12は、前記入力軸13と出力軸14、入力軸13の外径面に一体に設けられたサンギヤ27、そのサンギヤ27の外周において、前記モータケース16の前端部18の内部側円筒部18aの内径面に嵌合固定されたリングギヤ28、そのリングギヤ28とサンギヤ27の間に周方向に等間隔をおいて3個所に設けられたピニオンギヤ29、そのピニオンギヤ29を支持するピニオンピン31、ピニオンピン31のアウトボード側端部とインボード側端部を支持するキャリヤ32により構成される。ピニオンギヤ29は針状ころ軸受33を介してピニオンピン31によって支持される。
The
前記キャリヤ32は、ピニオンピン31のアウトボード側端部に連結されたアウトボード側キャリヤフランジ32aと、インボード側端部に連結されたインボード側キャリヤフランジ32bを有する。インボード側キャリヤフランジ32bには軸方向に延びたブリッジ部34が各ピニオンギヤ29の間に設けられ、そのブリッジ部34に前記のアウトボード側キャリヤフランジ32aが溶接により一体化されている。また、前記各キャリヤフランジ32a、32bの対向内面とピニオンギヤ29の間にスラスト板35を介在させ、ピニオンギヤ29の回転の円滑化を図っている。
The
前記アウトボード側キャリヤフランジ32a及びインボード側キャリヤフランジ32bと入力軸13との間に、それぞれアウトボード側転がり軸受42及びインボード側転がり軸受43を介在させて、キャリヤ32と入力軸13との相対回転を可能にしている。
An outboard
前記の出力軸14は、アウトボード側キャリヤフランジ32aと一体、かつこれより小径の軸部36を有する。軸部36のうちキャリヤフランジ32aに接近した部分がキャリヤフランジ32aのボス部37である。インボード側キャリヤフランジ32bの内径部にもインボード側へ突き出したボス部38が設けられる。
The
なお、前記軸部36のアウトボード側端部に軸部36より小径のスプライン軸39が設けられる。前記軸部36と前記ボス部37との境界部分が段差部41となっている。
A
前記ハブユニット15は、出力軸14のスプライン軸39にスプライン結合された内方部材45、その外径側に複列のハブ軸受46を介して同軸状態に設けられた外方部材47により構成される。内方部材45はスプライン軸39の先端部にネジ結合されたナット48により固定される。内方部材45のハブ49に車輪のホイールが取り付けられる。
The
ハブユニット15は、出力軸14の段差部41においてインボード側の位置決めが行われる。外方部材47のフランジ53がボルト54によって前記モータケース16の前端部18に設けられた開放穴19の周囲に固定される。
The
外方部材47のインボード側端部の内径面と、出力軸14のボス部37の間にオイルシール50が装着され、減速機12側とハブユニット15側をオイルシールしている。これによりメンテナンス時にハブユニット15の交換を行う場合、インホイールユニット1の内部からオイル漏れなどの心配することなく、ナット48を取外しハブユニット15のみを交換することができる。
An
前記モータケース16のケース蓋20の中心部に空間部55が設けられ、その空間部55の内部に前記入力軸13の後端部(インボード側端部)が径方向、軸方向の余裕をもって挿入される。空間部55に挿入された入力軸13に回転センサー56(図示の場合はレゾルバ)のセンサーロータ58が取り付けられ、これに対向して空間部55の内径面にセンサーステータ57が設けられる。
A space 55 is provided at the center of the
前記の回転センサー56は、モータロータ22と一体に回転する入力軸13の回転角を検知する。その検知情報が図示省略の制御装置に入力され、モータロータ22の回転角情報として電動モータ11の回転制御に使用される。
The
インホイールモータユニット1は、以上のような構成であり、使用時においては、ホイールの内側のセンター部にハブ49を固定することにより、いわゆるインホイール形式として取り付けられ、モータケース16は、後述するように、サスペンション連結部6を介して車体本体82に連結される。
The in-
図4に示すように、ハブユニット15に車輪(駆動輪84)のホイール84aが取り付けられる。また、ハブユニット15には、ブレーキディスク84bが取り付けられている。
As shown in FIG. 4, a
サスペンション連結部6は、ロアーサスペンションアーム61、アッパーサスペンションアーム62が取り付けられた取付プレート63を備える。この発明は、インホイールモータユニット1をサスペンションアーム61、62と直接固定せずに、取付プレート63を介して、インホイールモータユニット1にロアーサスペンションアーム61、アッパーサスペンションアーム62を取り付ける。
The
図4〜図7に示すように、モータケース16のケース蓋20に、サスペンションアーム61、62が取り付けられた取付プレート63をボルト64によりに取り付けることにより、インホイールモータユニット1にサスペンションアーム61、62が取り付けられることになる。この取付プレート63は、ケース蓋20を覆うような大きさに形成され、後述する端子ボックス70の少なくとも開口部を覆う突出部63aが設けられている。この発明では、電力ケーブル8は、車体本体82側に配置されており、車体本体82から取り出された3相配線用の3本の電力ケーブル8は、図7に示すように、取付プレート63に押さえプレート65をネジ66で取り付けることにより固定されている。
As shown in FIGS. 4 to 7, the
インホールモータユニット1の外面であるモータケース16の外周には、電動モータ11に電力を供給するための端子ボックス70が設けられている。この実施形態では、ケース蓋20に端子ボックス70を設けている。
A
図5及び図6に示すように、この端子ボックス70内に、モータ側コネクタ部71が設けられている。このモータ側コネクタ部71は、この実施形態では、3相配線用に3つの雌型コネクタ71aが設けられている。
As shown in FIGS. 5 and 6, a motor
取付プレート63のモータ側コネクタ部71に対向する位置に、モータ側コネクタ部71と嵌合するサスペンションアーム側コネクタ部73が設けられている。この実施形態では、サスペンションアーム側コネクタ部73は3つの雄型コネクタ73aが設けられ、モータ側コネクタ部71の雌型コネクタ71aに対応して、各コネクタ73aに対応する電力ケーブル8が接続されている。モータ側コネクタ部71とサスペンションアーム側コネクタ部73でコネクタ7が構成されている。
A suspension arm
図6に示すように、インホイールモータユニット1を取付プレート63に位置合わせし、図中矢印方向にインホイールモータユニット1を移動させ、インホイールモータユニット1を取付プレート63にボルト64により固定すると、モータ側コネクタ部71の雌型コネクタ71aにサスペンションアーム側コネクタ部73の雄型コネクタ73aが嵌合して機械的電気的に接続される。そして、電力ケーブル8からインホイールモータユニット1に電力が供給されることになる。
As shown in FIG. 6, when the in-
このように、この実施形態においては、インホイールモータユニット1と取付プレート63の間には、ケーブル等の線材はなく、雄型と雌型のコネクタ71a、73aの嵌合により、インホイールモータユニット1に電力ケーブル8が接続されることになる。予め所定の配線が施された雄型と雌型のコネクタ71a、73aの嵌合により、電気的接続が行えるので、誤配線も防止することができる。また、インホイールモータユニット1側に、電力ケーブル8を取り付けた状態で搬送したり、又、車体へ取付けたりすることがないので、作業性がよく、インホイールモータユニット1の取り扱いが容易になる。
Thus, in this embodiment, there is no wire such as a cable between the in-
なお、上記した実施形態では、インホイールモータユニット1側のモータコネクタ部71を雌型、サスペンションアーム側コネクタ部73を雄型にしているが、モータコネクタ部71を雄型、サスペンションアーム型コネクタ部73を雌型にしてもよい。但し、製品として、凸部である雄型コネクタ部にすると、搬送時にぶつけてコネクタ部を変形させる可能性があるため、インホイールモータユニット1側のモータ側コネクタ部71を凹部である雌型コネクタ部とする方が好ましい。
In the above-described embodiment, the
図5に示すように、モータ側コネクタ部71は、箱状の端子ボックス70内に設けられ、その開口部70aの周囲には,防水のためのOリング75が設けられている。一方、取付プレート63の端子ボックス70と対向する位置には、サスペンションアーム側コネクタ部73が設けられる。図7に示すように、取付プレート63は、端子ボックス70の開口部70aを閉塞する突出部63aが設けられ、取付プレート63をボルト64により、モータケース16のケース蓋20に取り付けると、Oリング75により、密閉性が向上し、端子ボックス70内の防水性が向上する。
As shown in FIG. 5, the motor-
次に、この発明の他の実施形態につき、図8及び図9を参照して説明する。この実施形態においては、サスペンションアーム61又は62の少なくともいずれか一方のサスペンションアーム内部に電力ケーブル8を配置する。例えば、図8においては、ロアーサスペンションアーム61を中空部材とし、ロアーサスペンションアーム61内に摺動可能に電力ケーブル8を配置する。これによりハンドルの回転に応じた駆動輪の回転、路面変化に応じた車輪のホイール84aの上下動への追従などに対する電力ケーブル8の耐久性が向上する。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the
このように、取付プレート63に取り付けられたサスペンションアーム61、62において、ロアーサスペンションアーム61を中空とし、内部にインホイールモータユニット1への動力を供給するための電力ケーブル8が配置する。そして、ロアーサスペンションアーム61からインホイールモータユニット1へ取付プレート63への電力ケーブル8の配線は必要最小限に露出させることで、飛来物からの保護を実現することが出来る。更に、保護のためのケーブル線カバーを設けても良い。
In this way, in the
尚、上記した実施形態では、ロアーサスペンションアーム61を中空とし、内部にインホイールモータユニット1への動力を供給するための電力ケーブル8が配置したが、アッパーサスペンションアーム62を中空とし、内部にインホイールモータユニット1への動力を供給するための電力ケーブル8を配置してもよい。
In the above-described embodiment, the
雄型コネクタ73a、雌型コネクタ71aにそれぞれネジ孔73b、71bを設け(図6参照)、雄型コネクタ73a、雌型コネクタ71を嵌合した時に両者のネジ孔73b、71bが一致するように構成し、両コネクタ71、73が嵌り合った後、連結性を確実にするために、両コネクタ71、73をボルト76で固定し、両コネクタ71、73が外れることがないよう構成することで、接合の機械的強度を増すことができる。このとき、端子ボックス70は、ボルト76の固定が行えるように、一方の側面に開口部を設けている。そして、両コネクタ71、73が嵌合された後、両コネクタ71、73をボルト固定し、コネクタが外れることがないようにしている。そして、ボルト76固定した後、側面部の開口部に蓋をして密閉する。このように構成することで、はめあい部は、外側から確認することが出来、さらに、ボルト締結することで、十分な接合強度が得られる。
The
更に、図10に示すように、ロータのポジションや温度を検出するセンサーなどの信号線8aについても、電力ケーブル8と同様に予め車体本体82に配置して、この信号線8aを取付プレート63に支持させる。取付プレート63には、ソケット嵌め合いのための一方のコネクタを設ける。インホイールモータユニット1のモータケース16にはソケット嵌め合いのための他方のコネクタを設ける。そして、インホイールモータユニット1が取付プレート63の所定の位置に固定されると、結線されるように構成すればよい。尚、信号線は片側10本程度あるため、ピンコネクタのようなもので接続し、ソケット嵌め合いにすることで、誤配線を防ぐことが出来る。
Further, as shown in FIG. 10, the
この発明に係る電気自動車用駆動装置を搭載した電気自動車は、後輪を駆動輪としてもよく、また、前輪を駆動輪としてもよく、4輪駆動車であってもよい。なお、本明細書中で「電気自動車」とは、電力から駆動力を得る全ての自動車を含む概念であり、例えば、ハイブリッドカー等をも含むものとして理解すべきである。 The electric vehicle equipped with the electric vehicle drive device according to the present invention may have the rear wheels as drive wheels, the front wheels as drive wheels, or a four-wheel drive vehicle. In the present specification, “electric vehicle” is a concept including all vehicles that obtain driving force from electric power, and should be understood as including, for example, a hybrid vehicle.
また、上記の各実施形態においては、減速部12に遊星歯車減速機構を採用したインホイールモータユニット1の例を示したが、これに限ることなく、任意の減速機構を採用することができる。例えば、サイクロイド減速機構や平行軸歯車減速機構等が該当する。また、減速機12を採用しない、いわゆるダイレクトモータ型であってもよい。
Moreover, in each said embodiment, although the example of the in-
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to the thing of embodiment shown in figure. Various modifications and variations can be made to the illustrated embodiment within the same range or equivalent range as the present invention.
1 :インホイールモータユニット
2 :車体
6 :サスペンション連結部
7 :コネクタ
8 :電力ケーブル
8a :信号線
9 :電力ケーブル
11 :電動モータ
12 :減速機
13 :入力軸
14 :出力軸
15 :ハブユニット
16 :モータケース
17 :ケース本体
18 :前端部
18a :インボード側フランジ
19 :開放穴
20 :ケース蓋
21 :ステータ
22 :モータロータ
61 :ロアーサスペンションアーム
62 :アッパーサスペンションアーム
63 :取付プレート
63a :突出部
64 :ボルト
65 :押さえプレート
66 :ねじ
70 :端子ボックス
70a :開口部
71 :モータコネクタ部
71a :雌型コネクタ
71b :ネジ孔
73 :サスペンションアーム側コネクタ部
73a :雄型コネクタ
73b :ネジ孔
1: In-wheel motor unit 2: Car body 6: Suspension connecting part 7: Connector 8:
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