JP2019214257A - インホイールモータ駆動装置 - Google Patents
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Abstract
Description
操舵輪である前輪を収容するホイールハウスは、前輪の転舵代を見込んで奥行き空間が大きく形成されているため、前輪のホイールハウス内に流入して車体側面から流出する空気量は多い。そして、流入した空気が車体側面から大量に流出した場合、車両全体の空気の流れを乱す要因となり、車両全体の空気抗力係数(Cd値)を悪化させることになる。
そこで、ブレーキロータの冷却性を維持しつつ車両全体の空力特性向上を目的として、前輪の前方にブレーキロータへ向かう走行風を許容し且つそれ以外に向かう走行風を遮断する板状のデフレクタを配設し、ホイールハウス内に流入する走行風量をトータルとして低減する技術が提案されている(特許文献1参照)。
インホイールモータ駆動装置を高負荷又は高回転状態で運転した場合、インホイールモータ(駆動用電動モータ)の温度が急激に上昇するため、インホイールモータの稼動効率低下や潤滑油の粘度低下に起因した部品損傷等が懸念される。
外部から冷却対象部位に水を循環させる水冷方式の冷却機構は、熱交換器や配管等の設備が大型化するため、インホイールモータの冷却機構には、走行によって生じる空気の流れ、所謂走行風を利用した空冷方式が採用されることが多い。
これにより、ロータ及びステータに冷却風を直接作用させて冷却している。
通常、インホイールモータは、ロータ軸がブレーキディスクの内側に配設されたホイールハブに連結されているため、ブレーキディスクの側部はインホイールモータによって覆われている。それ故、ホイールハウス内に流入した走行風がインホイールモータにより遮断されることから、ブレーキディスクを走行風を用いて冷却することが難しく、冷却性能の確保が困難である。
ステータは運動を伴わない固定側部材であるため、何れの冷却機構でも、比較的簡単な構成にすることが可能であるものの、ロータはステータの内部に配設された運動を伴う回転側部材であるため、冷却機構の構造が複雑化することが予想され、構造上、適用可能な冷却機構が限られている。
即ち、インホイールモータ駆動装置におけるブレーキディスクとロータの冷却性能を両立させることは容易ではない。
前記空気導入機構が誘導電動機よりも車幅方向内側の空気を前記中空部に導入するため、ホイールハウス内に導入される空気量に拘らず熱交換可能な空気を中空部に強制的に導入することができる。
また、前記空気導入機構が導入開口部から導出開口部まで空気を流しているため、ロータと空気とを熱交換させることができ、簡単な構成でロータを冷却することができる。
この構成によれば、ロータの回転を駆動源として空気をロータ軸内に導入することができる。
この構成によれば、ロータ軸を利用して空気通路を形成することができる。
この構成によれば、かご型ロータの強度を高くすることができる。
この構成によれば、ホイールリム内から減速機構を省略して、小型軽量化を図ることができる。
図1,図2,図4に示すように、本実施例の車両Vは、インホイールモータ駆動装置Dが搭載されたハイブリッド自動車である。
まず、インホイールモータ駆動装置Dの説明の前に、本実施例の車両の前提技術について説明する。この車両Vは、車体前部に内燃機関であるエンジン(図示略)が搭載され、主駆動輪である左右1対の後輪(図示略)を駆動するFR(Front engine Rear drive)車である。
エンジンと主駆動モータは、クラッチ(図示略)を介して締結解除可能に接続されている。この主駆動モータは、エンジンと直列に接続され、主駆動モータが発生した駆動力は、エンジンの駆動力と同様に、動力伝達機構を介して後輪に伝達される。
IWM2は、例えば、120Vで駆動される17kWの三相誘導モータ(SRモータ)によって構成され、キャパシタ(図示略)の電流を変換するインバータ(図示略)から交流電流が供給されている。
図1に示すように、車両Vの前部には、1対の前輪1を夫々操舵可能に収容する左右1対のホイールハウス3が形成されている。これら1対のホイールハウス3は、前輪1の転舵代を見込んで奥行き空間が夫々形成されている。
1対のホイールハウス3の車幅方向内側には、左右1対のフロントサイドフレーム(図示略)が夫々接合され、これら1対のフロントサイドフレームには、左右1対のペリメータフレーム4が夫々接合されている。
尚、前輪1及びインホイールモータ駆動装置Dを含む前部車体構造は左右対称構造であるため、以下、右側の構造について主に説明する。
また、図において、矢印F方向を前方向とし、矢印L方向を左方向とし、矢印U方向を上方向として説明する。
デフレクタ5は、ホイールハウス3の前縁に配置され、車幅方向内側端部はホイールハウス3の内縁近傍位置まで延び、車幅方向外側端部は中立状態の前輪1の中心近傍位置まで延びて正面視にてタイヤ と一部重なっている。これにより、アンダカバー下を通過する走行風がデフレクタ5により偏向され、ホイールハウス3内に流入することを制限している。
このフロントサスペンション装置は、前輪1に対応して形成されたホイールハウス3の車幅方向外側に収容されている。
図2に示すように、本実施例のフロントサスペンション装置は、ダブルウィッシュボーン型であって、上方車体部材(図示略)に上下回動自在に軸支されたアッパアーム6と、ペリメータフレーム4に上下回動自在に軸支されたロアアーム7と、アッパアーム6とロアアーム7とに回転自在に取り付けられたナックル部材8と、上下方向に延びる緩衝装置9等を備えている。
緩衝装置9は、ダンパ及びコイルスプリングを備え、それらの上端部がサスタワー(図示略)に固定され、ダンパの下端部がロアアーム7に回転自在に取り付けられている。
このフロントサスペンション装置は、車幅方向に延びるステアリングギアユニット(図示略)、及びこのステアリングギアユニットから車幅方向外側に延びてナックル部材8の前側部分に回動自在な連結部を介して取り付けられたタイロッド10を有している。
ステアリングギアユニットに連動連結されたステアリングホイール(図示略)の操作によってタイロッド10が左右に移動し、ナックル部材8を介して前輪1が転舵される。
ハブ16の車幅方向外側には、中空円盤状のブレーキディスク11が固定されている。
ブレーキキャリパ12は、IWM2の後方に配設されている。
このブレーキキャリパ12は、ナックル部材8の後側部分に固定され、ブレーキディスク11の後側部分を制動可能に構成されている。尚、17は、ブレーキディスク11の車幅方向内側に設けられた遮熱用保護カバーである。
以上により、リム14の径方向内側空間には、IWM2、ブレーキディスク11、ブレーキキャリパ12等が収容されている。
IWM2は、リム14の径方向内側空間において、右側部分がナックル部材8に部分的に囲繞された状態でナックル部材8に支持されている。
図5に示すように、このIWM2は、右側端部が有底とされた略筒状のアウタケース21と、このアウタケース21の左側端部を閉塞するリッド22と、固定子であるステータ23と、前輪1を回転駆動する回転子としてのロータ24を主な構成要素としている。
このIWM2は、ステータ23の径方向内側空間に設けられたロータ24が回転するインナロータタイプの誘導電動機である。
図3〜図5に示すように、ステータ23によって加熱された冷却媒体としての作動液は、気化して導出部21aから上流通路42を流れて熱交換器41に移動する。
熱交換器41で放熱凝縮された作動液は重力により下流通路43を流れて導入部21bからIWM2内に還流される。
ステータ23は、直方体状に形成された各突条部23aの側壁部に分布巻により取り付けられたU相コイル、V相コイル及びW相コイルからなるステータコイル25と、後述する複数の凹部31等を備えている。
ロータ24は、中空状のロータシャフト26(ロータ軸)と、このロータシャフト26に所定間隔離隔した状態で固着された1対の円環状エンドリング27と、これら1対のエンドリング27を連結する複数の連結部材28等を備えている。
ロータシャフト26は、左側部分が左右1対のベアリングb1によってアウタケース21に支持され、右側部分がハブ16に一体形成されたインナレース18に連結されている。インナレース18は、ベアリングb2及びアウタレース19を介してナックル部材8に回転自在に支持されている。
具体的には、1対のエンドリング27の径方向外側端部を棒状導体である複数の連結部材28によって連結し、これらエンドリング27及び連結部材28を導電材料、例えば、アルミニウム或いはアルミニウム合金により鋳包んでいる。
尚、要求出力に余裕が存在する場合、強度確保のみを狙いとして、導電材料に代えて、エポキシ系合成樹脂等によって鋳包むことも可能である。
図5に示すように、ロータシャフト26は、左端部に設けられた導入開口部26aと、右側途中部の外周部分に設けられた複数の導出開口部26bと、導入開口部26aと複数の導出開口部26bとを連通する第1空気通路26p(中空部)と、左端部に一体形成された複数のフィン26f(空気導入機構)と、ロータシャフト26に形成された中空部(第1空気通路26p)の右端部を封止する封止部30と、ロータシャフト26の左端部からリム14の左端部を越える位置まで拡径しながら延びる吸込部31等を備えている。
これにより、ロータシャフト26(ロータ24)が回転した際、複数のフィン26fによってホイールの外の空気を第1空気通路26p内に強制的に導入している。
これにより、第1空気通路26p内に導入された熱交換可能な冷却用空気が、溝部18a及び複数の第2空気通路16pを流れて複数の吹出開口部16aからブレーキディスク11の表面に供給される。
このインホイールモータ駆動装置Dでは、ロータシャフト26が、内部において軸方向に延在し車幅方向内側端部に開口する第1空気通路26pと、IWM2の車幅方向内側に設けられた導入開口部26aと、導入開口部26aを介してIWM2の車幅方向内側の空気を導入開口部26aに導入する複数のフィン26fと、複数のフィン26fにより導入された空気を導入開口部26aからブレーキディスク11に向けて導出する導出開口部26bとを備えているため、ブレーキディスク11の側部を覆うIWM2のロータシャフト26を用いてブレーキディスク11に熱交換可能な空気を供給することができる。
複数のフィン26fがIWM2の車幅方向内側の空気を第1空気通路26pに導入するため、ホイールハウス3内に導入される空気量に拘らず熱交換可能な空気を第1空気通路26pに強制的に導入することができる。また、複数のフィン26fが導入開口部26aから導出開口部26bまで空気を流しているため、ロータ24と空気とを熱交換させることができ、簡単な構成でロータ24を冷却することができる。
尚、実施例1と同様の部材には、同じ符号を付している。
実施例1では、導出開口部26bを経由して吹出開口部16aからブレーキディスク11に冷却用空気を吹き付けたのに対し、実施例2では、導出開口部26xからブレーキディスク11に冷却用空気を吹き付けている。
ロータ24Aは、中空状のロータシャフト26Aと、このロータシャフト26Aに所定間隔離隔した状態で固着された1対の円環状エンドリング27と、これら1対のエンドリング27を連結する複数の連結部材28等を備えている。
尚、実施例1と同様の部材には、同じ符号を付している。
実施例1では、ロータシャフト26の端部に設けられた複数のフィン26fを用いて空気をIWM2内に導入したのに対し、実施例3では、ロータ24Bの中央部分に設けられた複数のフィン34,35を用いて空気をIWM2B内に導入している。
ロータ24Bは、左側ロータシャフト32と、右側ロータシャフト33と、左側ロータシャフト32の右端と右側ロータシャフト33の左端に所定間隔離隔した状態で固着された1対の円環状エンドリング27と、これら1対のエンドリング27を連結する複数の連結部材28と、複数のフィン34,35等を備えている。
左側ロータシャフト32は、導入開口部32aと、この導入開口部32aから右方に延びる空気通路32pとを有し、右側ロータシャフト33は、左右に延びる空気通路33pと、この空気通路33pの途中部に延長線がブレーキディスク11の左側面に対向するように形成された複数の導出開口部33xとを有している。
これにより、かご型ロータ24Bの強度を高くすることができる。
1〕前記実施例においては、ロータをかご型導体構造に構成した例を説明したが、特にロータの型構造は限定されず、ロータを巻線型導体構造に構成しても良い、
11 ブレーキディスク
14 リム
16 ハブ
23 ステータ
24,24A,24B ロータ
26,26A ロータシャフト
26a 導入開口部
26b,26x 導出開口部
26p 第1空気通路
26f フィン
27 エンドリング
28 連結部材
32 左側ロータシャフト
32a 導入開口部
32p 空気通路
33 右側ロータシャフト
33x 導出開口部
33p 空気通路
Claims (5)
- ブレーキディスクの内周に配設されたホイールハブに連結されたロータ軸と、このロータ軸に外嵌固定されたロータと、このロータを囲繞するステータとを備え且つホイールリムの内周空間に収容された誘導電動機を有するインホイールモータ駆動装置において、
前記ロータ軸が、
内部において軸方向に延在し車幅方向内側端部に開口する中空部と、
前記誘導電動機の車幅方向内側に設けられた導入開口部と、
前記導入開口部を介して前記誘導電動機の車幅方向内側の空気を前記中空部に導入する空気導入機構と、
前記空気導入機構により導入された空気を前記中空部から前記ブレーキディスクに向けて導出する導出開口部とを備えたことを特徴とするインホイールモータ駆動装置。 - 前記空気導入機構が、前記ロータの回転によって空気を前記ロータ軸内に送風可能な複数のフィンを有することを特徴とする請求項1に記載のインホイールモータ駆動装置。
- 前記ロータ軸の内部に前記導入開口部から導出開口部までを連通した空気通路が形成され、
前記複数のフィンが、前記ロータ軸の車幅方向内側端部に形成されたことを特徴とする請求項2に記載のインホイールモータ駆動装置。 - 前記ロータが、1対のエンドリングと、前記1対のエンドリングを連結する複数の連結部材とを有し、
前記複数のフィンが、前記複数の連結部材と前記ロータ軸とを連結していることを特徴とする請求項2に記載のインホイールモータ駆動装置。 - 前記ロータ軸が、ホイール中心と同軸上に配置されていることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のインホイールモータ駆動装置。
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