JP2021118648A

JP2021118648A - 電気自動車及びその製造方法

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Publication number: JP2021118648A
Application number: JP2020011866A
Authority: JP
Inventors: 充治駒田; Mitsuharu Komada
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-01-28
Filing date: 2020-01-28
Publication date: 2021-08-10
Anticipated expiration: 2040-01-28
Also published as: WO2021153241A1; CN114929509A; JP7329460B2; DE112021000773T5

Abstract

【課題】回転部品のベアリング、歯車を減らし、ブレーキを外側に設け発生熱を低減する構成とする。【解決手段】ホイールが取付けられるアウタレースとこれに対面するインナレースとを滑り軸受けにより形成し、前記インナレースは懸架装置の支持枠により支持されるとともにモーターを構成する固定子が設けられ、他方アウタレースには前記インナレースの固定子と対面する回転子とを設けた。前記滑り軸受けの外側であってアウタレースにはブレーキディスクをインナレースには前記ブレーキディスクを挟着可能なブレーキ装置を設けた。【選択図】図１

Description

本発明は、インホイールモーターを組み込んだ電気自動車やその製造方法に関する。

今日、モーター技術が進歩し、ホイール内に高回転のモーター、減速機、ブレーキが組込まれている。回転が高く成る程、摩擦熱は発生し、密閉されたホイール内の発生熱を下げる冷却の消費電力が必要となる。特許文献１にはその種のインホイールモーターが示されている。インホイールモーターがホイール内の各種の機器に組込まれるため、互いの部品同士は近接し、さらにブレーキが内包され熱の逃げ場が無い。多く使用されている金属の転がりベアリング、歯車が高回転により発生熱が出る為冷却に掛かる消費電力が多くなる。

特許３４４００８２号公報

回転部品のベアリング、歯車を減らし、ブレーキを外側に設け発生熱を低減するホイールと回転子の直結が望まれている。

上記目的を達成するために、本発明に係る電気自動車は、ホイールが取付けられるアウタレースとこれに対面するインナレースとを滑り軸受けにより形成し、前記インナレースは懸架装置の支持枠により支持されるとともにモーターを構成する固定子が設けられ、他方アウタレースには前記インナレースの固定子と対面する回転子とを設けたものである。

この場合、前記滑り軸受けの外側であってアウタレースにはブレーキディスクをインナレースには前記ブレーキディスクを挟着可能なブレーキ装置を設けた。
さらにアウタレースとインナレースの摺動面に樹脂メタルを設けている。前記樹脂メタルを位置決めする窪みをアウタレースに１または複数設け、前記樹脂メタルに複数の前記窪みに収まる突起物を設け、前記窪みの底から潤滑油、空気が逃げる回路を設けた構成とすればよい。

また、前記支持枠には減速機と電磁クラッチを備えた駆動モーターを組付け、前記電磁クラッチへの切り替えで低速時、後退時だけ支持リングへ駆動力を伝えるようにすることができる。

本発明に係る電気自動車の製造方法は、ホイールが取付けられるアウタレースとこれに対面するインナレースとを滑り軸受けにより形成し、アウタレースとインナレースの摺動面に樹脂メタルを設けるにあたり、柔軟剤で一時的に樹脂メタルを柔らかくしてオイルギャップに相当するシムライナーを前記樹脂メタルとインナレースの間に挟み、アウタレースを、サイドレースを用いて組付けを行い、前記樹脂メタルが硬化後に分解し前記シムライナーを外し規定値のオイルギャップを成形することを特徴とする。

上記構成により、本発明でホイールの回転機構が滑り軸受け構造であるためメインの回転機構には転がり軸受けやその他の熱の発生源がなくなる。また、ブレーキ装置がアウタレースの外側であるため、ここで放熱作用が行われる。

本発明の実施形態に係る電気自動車のタイヤ取り付け部の断面図である。図１の拡大断面図である。第２実施形態に係わる電気自動車のタイヤ取り付け部の断面図である。第３実施形態に係わる電気自動車の、樹脂軸メタル、インナレースと固定子の冷却用ジャケット、冷却用回路の一部タイヤ取り付け部の拡大断面図である。樹脂軸メタルのオイルギャップを成形するサイドレース組付け図である。

以下に、本発明の実施例を、図面を参照して、詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態は、本発明を実施する上での好適な形態の一部であり、同様な効果を奏する限りにおいて、構成、方法の一部を変更したとしても、本発明の一部とみなすことができる。

本発明に係る電気自動車を構成するインホイールモーターの断面図と一部拡大断面図を図１、図２に示している。これらの図に示すように、タイヤ１０が装着されるホイール１２を有し、ホイール１２は内周面の外寄りの位置に設けた突状１４を介して直接滑り軸受け１６に取り付けられている。

滑り軸受け１６は複数のアウタレース１８とインナレース２０から構成され、両者は階段状の摺動面２２を介して滑り動作するようになっている。摺動面２２は車体側に向かってインナレース２０が取り外せるよう、車体側の段差が高いものとなっている。また、滑り軸受け１６の横振れを防止するため、インナレース２０側の最小段差部分にはサイドレース２４が取り付けられて、アウタレース１８の最大突起を抑え込む形態をとっている。

アウタレース１８には、車外側でタイヤ１０の中央開口を覆うようにドーナツ板形状の支持リング２６が取り付けられている。この支持リング２６はインナレース２０の側面部を超えて伸びており、タイヤ１０の径中心部を開放したものとなっている。そして、開放端を平板のカバー２８によりボルト締めされて施蓋されている。インナレース２０には、車内側において、断面Ｌ字状の支持枠３０が取り付けられている。支持枠３０は、Ｌ字の先端部をインナレース２０の外面部に装着し、底板部をタイヤ中心方向に向けて延設している。中央部にはカバー３２で蓋をし、ボルトで固定している。また、支持枠３０は上下２ヵ所を懸架装置３４で支持されている。

支持枠３０のコーナ部分にはインホイールモーターの一部を構成する固定子３６が、また、その下面側には前記固定子３６と対面配置される回転子３８が配置されている。すなわち、固定子３６は支持枠３０に固着されるので固定子枠として機能している。また、対面配置されている回転子３８は、前記アウタレース１８に取り付けられる支持リング２６に受台４０を介して固定されている。これにより回転子３８が駆動力を受けると、受台４０、支持リング２６、アウタレース１８を経由してタイヤ１０が回転し、その際、インナレース２０に対して摺動することで回転駆動力が伝わる。

このような実施例には、さらに、図１、２に示すように、アウタレース１８の端部を延長し、延長端にブレーキディスク４２を組付けている。一方、これを挟着可能なブレーキ装置４４を、ホイール下面に位置する支持枠３０に組付けている。これにより外気に接するブレーキを備えた電気自動車とすることができる。

図２に示すように、滑り軸受け１６の摺動面２２において、アウタレース１８に複数箇所の位置決めをする窪み４６を設け、摺動面２２には樹脂メタル４８を介在させ、これに複数の窪み４６に収まる突起物５０を設けておく。摩擦係数が低い樹脂メタル４８を設け、発生熱を抑えた樹脂メタル４８は金属粉が発生しないので潤滑油の品質を長期間維持出来る。前記アウタレース１８の窪み４６の底に、潤滑油、空気の逃がし通路５２を設ける。なお、アウタレース１８とインナレース２０の間にはオイルシール５４が配置されている。

このように構成された実施例に係る電気自動車では、滑り軸受け１６を介してタイヤ１０が回転できる構成であり、しかも制動手段はアウタレース１８の延長端に設けたブレーキディスク４２と支持枠３０に設けたブレーキ装置４４によるものとなっている。したがって、タイヤ１０を回転駆動するために歯車機構や転がり軸受けといった騒音の問題や、ブレーキなどの冷却の問題を同時に解決することができる。

次に、図３には第２実施例を示す。この実施例では、支持枠３０の中央部に駆動モーター５６を取付し、これにより先端の減速機５８、電磁クラッチ６０を取り付け、対面する支持リング２６との間で保持している。一方、冷却のための送風管６２と戻り管６４が支持枠３０の２ヵ所に接続されており、これは作動切り替えにより低速時、後退時だけ支持リング２６ひいてはタイヤ１０に駆動力を伝えるようにしている。
この実施例によれば、初期動作が重い場合に駆動モーター５６が作動し、同時に冷却風を強制的に行わせることが出来る。

図４は第３実施例を示す。これは支持枠３０の複数個所に冷却ジャケット６６を形成している。また、滑り軸受け１６の固定側であるインナレース２０にも冷却ジャケット６８が形成されている。冷却ジャケット６６、６８同士は互いに連通路７０によって冷却オイルは流通でき、インナレース２０の冷却ジャケット６８には滑り摺動面２２に至る吹出口７２が設けられ、冷却オイルを摺動面に供給できるようにしている。
この実施例によれば、発熱を持ちやすい滑り軸受け１６の摺動面２２を冷却オイルで常に冷やすことができるので、安定した運転が可能である。

図５は第４実施例の説明図である。これは滑り軸受け１６の摺動面２２の間に摩擦係数が低い樹脂メタル４８を設け、樹脂メタル４８を組付け時、樹脂メタル４８を柔軟剤で一時的に柔らかくして、オイルギャップに相当するシムライナー７４をインナレース２０と樹脂メタル４８の間、サイドレース２４と樹脂メタル４８に挟んでおく。アウタレース１８を、サイドレース２４を用いて組付けを行い、樹脂メタル４８が硬化後に分解し、シムライナー７４を外すことにより、規定値のオイルギャップを成型することができる。
このようにすることで樹脂メタル４８の組付け方法が簡単に行えることとなる。

以上説明したように、本発明ではホイールの回転機構が滑り軸受け構造であるためメインの回転機構には転がり軸受けやその他の熱の発生源がなくなる。また、ブレーキ装置がアウタレースの外側であるため、ここで放熱作用が行われる。

アウタレースとインナレースの間に入れる樹脂メタルは摩擦係数が低く、発生熱も少なく、金属粉の発生が無く、潤滑油の品質を長期間維持出来て固定子の冷却に潤滑油を利用できる。

固定子の支持枠がホイールの大きさになり、大径の回転子は低速でもトルクが発生し、減速機が不要となり、回転子とホイールの直結は歯車、ベアリングが無いので発生熱が減少し冷却に掛かる消費電力、可動部品の減少は故障リスクが低減される。
ホイールの大きさの大径ブレーキディスクはブレーキ効果が高くなり、目視点検が容易で、外気に触れるのでブレーキディスク、ブレーキ装置は熱の放散が良い。

１０……タイヤ、１２……ホイール、１４……突状、１６……滑り軸受け、１８……アウタレース、２０……インナレース、２２……摺動面、２４……サイドレース、２６……支持リング、２８……カバー、３０……支持枠、３２……カバー、３４……懸架装置、３６……固定子、３８……回転子、４０……受台、４２……ブレーキディスク、４４……ブレーキ装置、４６……窪み、４８……樹脂メタル、５０……突起物、５２……空気逃がし通路、５４……オイルシール、５６……駆動モーター、５８……減速機、６０……電磁クラッチ、６２……送風管、６４……戻り管、６６……冷却ジャケット、６８……冷却ジャケット、７０……連通路、７２……吹出口、７４……シムライナー。

Claims

ホイールが取付けられるアウタレースとこれに対面するインナレースとを滑り軸受けにより形成し、前記インナレースは懸架装置の支持枠により支持されるとともにモーターを構成する固定子が設けられ、他方アウタレースには前記インナレースの固定子と対面する回転子とを設けたことを特徴とする電気自動車。
請求項１に記載の電気自動車において、前記滑り軸受けの外側であってアウタレースにはブレーキディスクをインナレースには前記ブレーキディスクを挟着可能なブレーキ装置を設けたことを特徴とする電気自動車。
請求項１に記載の電気自動車において、アウタレースとインナレースの摺動面に樹脂メタルを設けたことを特徴とする電気自動車。
請求項３に記載の電気自動車において、前記樹脂メタルを位置決めする窪みをアウタレースに１または複数設け、前記樹脂メタルに複数の前記窪みに収まる突起物を設け、前記窪みの底から潤滑油、空気が逃げる回路を設けたことを特徴とする電気自動車。
請求項１に記載の電気自動車において、前記支持枠には減速機と電磁クラッチを備えた駆動モーターを組付け、前記電磁クラッチへの切り替えで低速時、後退時だけ支持リングへ駆動力を伝えることを特徴とする電気自動車。
ホイールが取付けられるアウタレースとこれに対面するインナレースとを滑り軸受けにより形成し、アウタレースとインナレースの摺動面に樹脂メタルを設けるにあたり、柔軟剤で一時的に樹脂メタルを柔らかくしてオイルギャップに相当するシムライナーを前記樹脂メタルとインナレースの間に挟み、アウタレースを、サイドレースを用いて組付けを行い、前記樹脂メタルが硬化後に分解し前記シムライナーを外し規定値のオイルギャップを成形することを特徴とする電気自動車の製造方法。