JP2023002194A - 車両用動力装置および発電機付き車輪用軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受部の温度上昇を抑制し、構造を簡単化することができる車両用動力装置および発電機付き車輪用軸受を提供する。【解決手段】車両用動力装置１は、外輪回転型の車輪用軸受２と、内輪５に取付けられたステータ１８および外輪４に取付けられたロータ１９を有する発電機能付き走行用モータ３とを備える。車輪用軸受２および発電機能付き走行用モータ３が、ブレーキロータにおける外周部よりも小径であり、且つ、発電機能付き走行用モータ３が、車輪取付フランジ７とナックル８のアウトボード側面８ａとの間の軸方向範囲に位置する。ナックル８と内輪５との間に介在するブラケット２４を備える。互いに対向するブラケット２４とナックル８との当接面に設けられる冷却流路３９、および内輪５の内部を冷却する内輪冷却手段２６の両方を備えた。【選択図】図８Ａ

Description

この発明は、自動車等の車両に設置される車両用動力装置および発電機付き車輪用軸受に関する。

車輪内部に電動機を組み込んだ車両用動力装置は、車輪を支持する車輪用軸受と、車輪の駆動および回生を行う電動機が一体構造の装置で、車両の駆動アシスト、減速時の回生、各輪トルク制御による姿勢の安定化など多くの利点があり、自動車の電動化と相俟って今後需要が見込まれている。
特許文献１に示す車輪用軸受装置は、装置が小型で、ブレーキロータの外周部よりも内径側に配置できるため、足回りフレーム部品の大きな設計変更もなく、現行の車輪用軸受からの置き換えが容易である。

特開２０１８－５２４８２号公報 特開２０１９－１１９３６０号公報

しかしながら、特許文献１の車輪用軸受装置では、車輪用軸受および電動機が狭い空間内に密接して収められ、さらに、電動機を搭載しない通常の車輪用軸受と比較して、多くの発熱源を有する。発熱源としては、軸受部での発熱以外に、通電による電動機の巻き線コイルでの発熱、電動機の回転に伴うステータコアでの発熱、ブレーキロータでの発熱があり、これら発生した熱が軸受部に伝熱される。軸受部には、潤滑用の軸受グリースが充填されており、この軸受グリースは許容温度を上回ると劣化するため、車輪用軸受の寿命が縮まることが懸念される。

この課題を解決するため、車輪用軸受および電動機を冷却する冷却装置を備えた車両用動力装置が提案されている（特許文献２）。
この車両用動力装置は、図１３に示すように、車輪用軸受の固定輪である外輪５０、電動機５１および周辺部材に冷媒を循環させる流路５２を設け、電動機５１での発熱および軸受部の温度上昇を抑える工夫をしている。しかしながら、流路５２が複雑で、大掛かりな冷却装置となり、費用も増大する課題がある。本発明はこの課題を解決するものである。

本発明の目的は、軸受部の温度上昇を抑制し、構造を簡単化することができる車両用動力装置および発電機付き車輪用軸受を提供することである。

本発明の車両用動力装置は、固定輪である内輪およびこの内輪に転動体を介して回転自在に支持された回転輪である外輪を有し、車両の車輪およびブレーキロータを取付ける車輪取付フランジを前記外輪のアウトボード側端に有する外輪回転型の車輪用軸受と、前記内輪に取付けられたステータおよび前記外輪に取付けられたロータを有する電動機と、を備えた車両用動力装置であって、
前記車両の足回りフレーム部品と前記内輪との間に介在するブラケットを備え、互いに対向する前記ブラケットと前記足回りフレーム部品との当接面に設けられる冷却流路、および前記内輪の内部を冷却する内輪冷却手段のいずれか一方または両方を備えた。

ブラケットと足回りフレーム部品との当接面に設けられる冷却流路を備えた場合、車輪用軸受の軸受部の発熱が、熱容量の大きい足回りフレーム部品へ効率よく放熱される。このため、軸受部の冷却性が向上する。本発明の軸受部とは、内外輪および転動体における転動体付近部と同義である。したがって、この車両用動力装置が発熱源である電動機を備えていても、軸受部に充填されたグリースが劣化せず、車輪用軸受の寿命が低下することを防止することができる。さらにブラケットと足回りフレーム部品との当接面に冷却流路を備える簡単な構成のため、前記従来の冷却装置を備えた車両用動力装置よりもコスト低減を図れると共に、車両用動力装置全体のサイズを小型に維持することができる。

内輪の内部を冷却する内輪冷却手段を備えた場合、前記内輪は固定輪であるため、内輪冷却手段を容易に設置し得る。一般的な内輪回転型の車輪用軸受では、内輪が回転輪であるため、回転輪である内輪に対し外部から冷媒等を導入することが困難であった。本発明によれば、固定輪である内輪の内部を冷却する内輪冷却手段により、電動機等から熱が内輪に伝熱されても、内輪の温度上昇を一定水準に抑え、軸受部に充填されたグリースの劣化を防止し得る。これにより、車輪用軸受の寿命を延命させることができる。また、内輪冷却手段の冷却部が内輪のみで完結することが可能となるため、前記従来の冷却装置よりも構造を簡単化しコンパクトで低費用な冷却手段が実現できる。

前記車輪用軸受および前記電動機が、前記ブレーキロータにおける、ブレーキキャリパが押し付けられる部分となる外周部よりも小径であり、且つ、前記電動機が、前記車輪取付フランジと前記足回りフレーム部品のアウトボード側面との間の軸方向範囲に位置してもよい。
この構成によると、車輪用軸受および電動機がブレーキロータの前記外周部よりも小径で、且つ、電動機が車輪取付フランジと足回りフレーム部品のアウトボード側面との間の軸方向範囲に位置する。このため、ブレーキロータと足回りフレーム部品とで囲まれるスペース内に電動機および車輪用軸受の大部分を設置することができ車輪内に電動機および車輪用軸受をコンパクトに収めることができる。

前記冷却流路および前記内輪冷却手段の両方を備え、前記内輪冷却手段は、前記内輪の内部に冷媒を流すための冷媒路を有し、前記冷媒路と前記冷却流路とが連通されていてもよい。この場合、冷却流路および内輪冷却手段のいずれか一方を備えた車両用動力装置に対し、冷却構造がやや複雑化するものの軸受部の冷却性をさらに向上することができる。

前記内輪冷却手段は、前記内輪に設けられるヒートパイプであってもよい。前記ヒートパイプとは、管内に作動液を密閉し、軸方向両端部の温度差による対流で作動液を循環し放熱する部品である。この場合、ヒートパイプ単体で内輪に伝熱された熱を車両用動力装置の外部へ逃がすことができるため、外部からの冷媒およびこの冷媒を循環させる装置等を必要とせず冷却構造を簡単化することができる。

前記内輪冷却手段は、前記内輪の内部に冷媒を流すための冷媒路と、前記冷媒を前記冷媒路に沿って循環させるポンプとを有してもよい。この場合、ポンプにより冷媒を冷媒路に沿って循環させることで、車輪用軸受の軸受部を確実に冷却することができる。

前記内輪冷却手段は、前記冷媒の循環流路の途中に、前記内輪からの熱を外部へ放出する熱交換器を有してもよい。この場合、熱交換器から熱を外部へ放出することにより、内輪の内部さらには軸受部の温度をより効果的に下げることができる。

前記電動機はダイレクトドライブ形式であってもよい。この場合、電動機の回転を増速または減速させる手段を介在することなく車輪を直接回転駆動することができる。したがって、車両用動力装置の部品点数を低減でき構造を簡単化することができる。これにより車両用動力装置全体のコンパクト化を図れる。

本発明の発電機付き車輪用軸受は、固定輪である内輪およびこの内輪に転動体を介して回転自在に支持された回転輪である外輪を有し、車両の車輪およびブレーキロータを取付ける車輪取付フランジを前記外輪のアウトボード側端に有する外輪回転型の車輪用軸受と、前記内輪に取付けられたステータおよび前記外輪に取付けられたロータを有する発電機と、を備えた発電機付き車輪用軸受であって、前記車両の足回りフレーム部品と前記内輪との間に介在するブラケットを備え、互いに対向する前記ブラケットと前記足回りフレーム部品との当接面に設けられる冷却流路、および前記内輪の内部を冷却する内輪冷却手段のいずれか一方または両方を備えた。

この構成によると、ブラケットと足回りフレーム部品との当接面に設けられる冷却流路を備えた場合、車輪用軸受の軸受部の発熱が、熱容量の大きい足回りフレーム部品へ効率よく放熱される。このため、軸受部の冷却性が向上する。したがって、この発電機付き車輪用軸受が発熱源である発電機を備えていても、軸受部に充填されたグリースが劣化せず、車輪用軸受の寿命が低下することを防止することができる。さらにブラケットと足回りフレーム部品との当接面に冷却流路を備える簡単な構成のため、前記従来の冷却装置を備えた車両用動力装置よりもコスト低減を図れると共に、発電機付き車輪用軸受全体のサイズを小型に維持することができる。

内輪の内部を冷却する内輪冷却手段を備えた場合、前記内輪は固定輪であるため、内輪冷却手段を容易に設置し得る。一般的な内輪回転型の車輪用軸受では、内輪が回転輪であるため、回転輪である内輪に対し外部から冷媒等を導入することが困難であった。本発明によれば、固定輪である内輪の内部を冷却する内輪冷却手段により、発電機等から熱が内輪に伝熱されても、内輪の温度上昇を一定水準に抑え、軸受部に充填されたグリースの劣化を防止し得る。これにより、車輪用軸受の寿命を延命させることができる。また、内輪冷却手段の冷却部が内輪のみで完結することが可能となるため、前記従来の冷却装置よりも構造を簡単化しコンパクトで低費用な冷却手段が実現できる。

本発明の車両用動力装置は、固定輪である内輪およびこの内輪に転動体を介して回転自在に支持された回転輪である外輪を有し、車両の車輪およびブレーキロータを取付ける車輪取付フランジを前記外輪のアウトボード側端に有する外輪回転型の車輪用軸受と、前記内輪に取付けられたステータおよび前記外輪に取付けられたロータを有する電動機と、を備えた車両用動力装置であって、前記車両の足回りフレーム部品と前記内輪との間に介在するブラケットを備え、互いに対向する前記ブラケットと前記足回りフレーム部品との当接面に設けられる冷却流路、および前記内輪の内部を冷却する内輪冷却手段のいずれか一方または両方を備えた。このため、軸受部の温度上昇を抑制し、構造を簡単化することができる。

本発明の発電機付き車輪用軸受は、固定輪である内輪およびこの内輪に転動体を介して回転自在に支持された回転輪である外輪を有し、車両の車輪およびブレーキロータを取付ける車輪取付フランジを前記外輪のアウトボード側端に有する外輪回転型の車輪用軸受と、前記内輪に取付けられたステータおよび前記外輪に取付けられたロータを有する発電機と、を備えた発電機付き車輪用軸受であって、前記車両の足回りフレーム部品と前記内輪との間に介在するブラケットを備え、互いに対向する前記ブラケットと前記足回りフレーム部品との当接面に設けられる冷却流路、および前記内輪の内部を冷却する内輪冷却手段のいずれか一方または両方を備えた。このため、軸受部の温度上昇を抑制し、構造を簡単化することができる。

本発明の第１の実施形態に係る車両用動力装置の断面図である。 同車両用動力装置の側面図である。 図１のIII-III線断面図である。 本発明の他の実施形態に係る車両用動力装置の断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る車両用動力装置の断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る車両用動力装置の断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る車両用動力装置の断面図である。 図７ＡのVIIB-VIIB線断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る車両用動力装置の断面図である。 同車両用動力装置の側面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る車両用動力装置の側面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る車両用動力装置の断面図である。 同車両用動力装置の側面図である。 図１０のXII-XII線断面図である。 従来例の車両用動力装置の断面図である。

［第１の実施形態］
本発明の実施形態に係る車両用動力装置を図１ないし図３と共に説明する。
図１は、図２のI-I線断面図である。図１に示すように、この車両用動力装置１は、車輪用軸受２と、ブラケット２４と、発電機を兼ねる電動機である発電機能付き走行用モータ３とを備える。この車両用動力装置１は、インナーロータ型の発電機能付き走行用モータ３を有する。電動機を兼用しない発電機である場合、この発電機と車輪用軸受２とを備える発電機付き車輪用軸受となる。

＜車輪用軸受２について＞
車輪用軸受２は、固定輪である内輪５と、この内輪５に複列の転動体６を介して回転自在に支持された回転輪である外輪４と、各列の転動体６をそれぞれ保持する図示外の保持器とを有する外輪回転型である。内外輪５，４および転動体６における転動体付近部である軸受部Ｂｇには、グリースが充填されている。

外輪４は、複列の軌道面が形成された外輪本体４ａと、外輪４のアウトボード側端に設けられている車輪取付フランジ７とを有する。車輪取付フランジ７は、外輪本体４ａのアウトボード側の外周面から外径側に延びる。車輪取付フランジ７に、複数のハブボルト１３が挿通されている。車輪取付フランジ７には、ブレーキロータ１２と車輪Ｗのホイールとが軸方向に重なった状態で、前記ハブボルト１３により取付けられている。前記ホイールの外周に図示外のタイヤが取付けられている。

前記ハブボルト１３ではなく、外輪４のフランジ面にねじ孔を形成し、外方よりホイールボルト（図示せず）で外輪４とブレーキロータ１２と前記ホイールおよびタイヤとが固定されてもよい。
なおこの明細書において、車両用動力装置１が車両に搭載された状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の車幅方向の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。

内輪５は、内輪本体５ａと、この内輪本体５ａのインボード側の外周面に嵌合された部分内輪５ｂとを有する。内輪シャフトである内輪本体５ａは、インボード側に突出するインボード側突出部５ｉを有する。インボード側突出部５ｉは、内輪本体５ａと同軸で内輪本体５ａと一体に設けられ、且つ、部分内輪５ｂの配設位置よりもインボード側に突出する。前記「一体に設けられ」とは、インボード側突出部５ｉと内輪本体５ａとが、複数の要素を結合したものではなく単一の材料から例えば鍛造、機械加工等により単独の物の一部または全体として成形されたことを意味する。

インボード側突出部５ｉは、アウトボード側からインボード側に向かって順次、嵌合部９および雄ねじ部１１を含む。前記嵌合部９は、後述するブラケット２４の嵌合部であり、内輪本体５ａのインボード側の外周面に段差を介して繋がる。嵌合部９は、インボード側の外周面よりも若干小径に形成される第１の嵌合部９ａと、この第１の嵌合部９ａのアウトインボード側に位置する第２の嵌合部９ｂとを有する。第２の嵌合部９ｂには、ブラケット２４のブラケット基部２４ａの一部（被嵌合部２１）に嵌合されるスプラインＳｍが形成されている。スプラインＳｍは、円周方向一定間隔おきに形成される複数のスプライン歯から成り、特に振動を抑制する観点からインボリュートスプラインが好ましい。この第２の嵌合部９ｂの外周面つまりスプラインＳｍの外径面は、第１の嵌合部９ａよりも小径で且つ雄ねじ部１１よりも大径に形成されている。

＜ブラケット２４＞
ブラケット２４は、車両の足回りフレーム部品であるナックル８に固定されるブラケット基部２４ａと、このブラケット基部２４ａにおける大径部（後述する）の外径側端からアウトボード側に延びるブラケット円筒部２４ｂとを有する。これらブラケット基部２４ａとブラケット円筒部２４ｂとは、同軸で且つ一体に形成されている。ブラケット基部２４ａとブラケット円筒部２４ｂは別部材から構成されて固定されてもよい。ブラケット基部２４ａは、ナックル８と内輪５との間に介在し内輪５が着脱自在に固定される。ブラケット基部２４ａは、アウトボード側の大径部２４ａａと、この大径部２４ａａのインボード側面に繋がり大径部２４ａａよりも小径の小径部２４ａｂとを有する。

大径部２４ａａには、第１の嵌合部９ａに嵌合される被嵌合部２０が形成され、小径部２４ａｂには、インボリュートスプラインであるスプラインＳｍに嵌合されるスプライン溝から成る被嵌合部２１が形成されている。第１の嵌合部９ａとその被嵌合部２０との嵌合は、すきま嵌めでよいが、より軸心精度を上げるために圧入してもよい。

図１および図２に示すように、ナックル８には、小径部２４ａｂの嵌合を許す貫通孔８ｂが形成されている。大径部２４ａａには円周方向複数のねじ孔が形成され、ブラケット基部２４ａはこれらねじ孔に螺合される複数のボルト２２でナックル８に取付けられる。ナックル８の貫通孔８ｂに小径部２４ａｂの外周面が嵌合された状態で、かつナックル８のアウトボード側面８ａに大径部２４ａａのインボード側面が当接された状態でブラケット基部２４ａがナックル８に固定される。

部分内輪５ｂのインボード側面は、大径部２４ａａのアウトボード側面に当接するように配置されている。ブラケット基部２４ａには、インボード側突出部５ｉの挿通を許す挿通孔が形成されている。前記被嵌合部２０，２１により前記挿通孔が形成される。またインボード側突出部５ｉの第１の嵌合部９ａと大径部２４ａａの被嵌合部２０が嵌合すると共に、インボード側突出部５ｉの第２の嵌合部９ｂと小径部２４ａｂの被嵌合部２１がスプライン嵌合する。さらに雄ねじ部１１にナット２５を螺合することにより、軸受部Ｂｇに所定の軸力が発生するトルク値で車輪用軸受２がブラケット２４に固定される。内輪本体５ａの第２の嵌合部９ｂとブラケット２４の被嵌合部２１とが互いにスプライン嵌合することで、内輪５の回転、および回転方向への振動を抑制し得る。

＜ブレーキ１７について＞
ブレーキ１７は、ディスク状のブレーキロータ１２と、ブレーキキャリパ１６とを備える摩擦ブレーキである。ブレーキロータ１２は、平板状部１２ａと、外周部１２ｂとを有する。平板状部１２ａは、車輪取付フランジ７に重なる環状で且つ平板状の部材である。外周部１２ｂは、平板状部１２ａの外周縁部からインボード側に円筒状に延びる円筒状部１２ｂａと、この円筒状部１２ｂａのインボード側端から外径側に平板状に延びる平板部１２ｂｂとを有する。平板部１２ｂｂは、ブレーキキャリパ１６が押し付けられる部分となる。ブレーキキャリパ１６は、油圧式および機械式のいずれであってもよく、また電動モータ式であってもよい。

＜発電機能付き走行用モータ３について＞
図１および図３に示すように、この例の発電機能付き走行用モータ３は、車輪Ｗの回転で発電を行い、給電されることによって車輪Ｗを回転駆動可能な走行補助用の発電機能付き走行用モータである。発電機能付き走行用モータ３は、ブラケット円筒部２４ｂの内周に取付けられるステータ１８と、このステータ１８の内周で外輪本体４ａの外周に取付けられるロータ１９とを有するインナーロータ型である。また発電機能付き走行用モータ３は、ロータ１９が外輪４に直接取付けられたダイレクトドライブ形式である。

この発電機能付き走行用モータ３および車輪用軸受２は、ブレーキロータ１２の外周部１２ｂよりも小径であり、且つ、発電機能付き走行用モータ３が車輪取付フランジ７と、ナックル８のアウトボード側面８ａとの間の軸方向範囲Ｌ１に設置されている。発電機能付き走行用モータ３は、例えば、表面磁石型永久磁石モータ、すなわちＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）同期モータ（もしくはＳＰＭＳＭ(Surface Permanent Magnet Synchronous Motor)と標記）である。

もしくは発電機能付き走行用モータ３は、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）同期モータ（もしくはＩＰＭＳＭ(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)と標記）でもよい。その他、発電機能付き走行用モータ３は、スイッチトリラクタンスモータ(Switched reluctance motor；略称：ＳＲモータ)、インダクションモータ（Induction Motor；略称：ＩＭ）等各種形式が採用できる。各モータ形式において、ステータ１８の巻き線形式として分布巻、集中巻の各形式が採用できる。

＜ステータ１８＞
ステータ１８は、環状のステータコア１８ａと、このステータコア１８ａのティース部に図示外の絶縁材を介して巻回されたステータコイル１８ｂとを有する。前記絶縁材として樹脂ボビン等が適用される。ステータコア１８ａは、例えば、電磁鋼板、圧粉磁心、またはアモルファス合金等から構成される。ブラケット２４のブラケット円筒部２４ｂの内周面に、ステータコア１８ａが嵌合されている。ステータコア１８ａは、ブラケット円筒部２４ｂの内周面に圧入、接着、別部材による拘束等により固定される。なお、図示しないが、ステータコア１８ａの外周面に円周方向一定間隔おきに複数の凹み部または凸部が形成され、ブラケット円筒部２４ｂの内周面に、前記複数の凹み部または凸部に嵌まり込む複数の凸部または凹み部が形成されてもよい。これにより、ステータコア１８が回転方向に動くことを抑制できる。

＜ロータ１９＞
ロータ１９は、ステータコア１８ａに対し径方向内方に対向するように設けられているインナーロータ型である。ロータ１９は、外輪本体４ａの外周に固定される円筒形状のロータコア１９ａと、このロータコア１９ａの外周に固定される永久磁石１９ｂとを有する。ロータコア１９ａは、例えば、軟磁性材料から成り、外輪本体４ａと同心で外輪本体４ａに例えば、圧入、溶接、接着等により固定されている。ロータコア１９ａの外周面に円周方向一定間隔おきに複数の凹み部が形成され、各凹み部に永久磁石１９ｂが嵌り込んで接着等により固定されている。

＜内輪冷却手段＞
この車両用動力装置１は、内輪５の内部を冷却する内輪冷却手段２６を備える。内輪冷却手段２６は、内輪本体５ａの内部に設けられ冷媒を流すための冷媒路２７と、循環力発生手段であるポンプＰと、このポンプＰにより冷媒を循環させる循環流路２８とを有する。内輪本体５ａの内部には、例えば、水、油、空気等の冷媒を流すための冷媒路２７が設けられている。冷媒路２７は第１，第２の流路２７ａ，２７ｂを有し、これら第１，第２の流路２７ａ，２７ｂは内輪本体５ａの軸心に平行に形成されている。第１，第２の流路２７ａ，２７ｂは、それぞれ内輪本体５ａのアウトボード側端からインボード側端に貫通する貫通孔から成り、前記軸心に対し１８０度位相が異なる軸対称位置に設けられている。

第１の流路２７ａのインボード側端には冷媒の入口が形成され、第２の流路２７ｂのインボード側端には冷媒の出口が形成されている。第１の流路２７ａのアウトボード側端に、順次、継手３０、Ｕ字形状のホースまたは管３１、および継手３２を介して第２の流路２７ｂのアウトボード側端が連結されている。ポンプＰは、例えば、車体に設置される。ポンプＰの吐き出しポートＰａと第１の流路２７ａのインボード側端とが吐出路３３により接続され、ポンプＰの吸い込みポートＰｂと第２の流路２７ｂのインボード側端とが吸引路３４により接続されている。前記吐出路３３、吸引路３４、継手３０,３２およびホースまたは管３１により前記循環流路２８が構成される。ポンプＰを駆動することで、第１，第２の流路２７ａ，２７ｂおよび循環流路２８に沿って冷媒を循環させる。これにより車輪用軸受２の軸受部Ｂｇを確実に冷却し得る。

＜シール構造等について＞
図１に示すように、ブラケット円筒部２４ｂのアウトボード側の内周面と、車輪取付フランジ７の外周面との間には、発電機能付き走行用モータ３および車輪用軸受２内部への水および異物の侵入を防ぐシール部材２３が配置されている。
外輪４のアウトボード側端には、このアウトボード側端を覆うキャップＣｐが固定されている。このキャップＣｐにより、後述する車輪速センサＳａ等および軸受部Ｂｇへの水の浸入を防止する。

＜車輪速センサＳａ等＞
車輪速センサＳａは、車輪Ｗの回転速度を検出するセンサであって、例えば、外輪４のインボード側端に設置される磁気エンコーダリングＥＲと、この磁気エンコーダリングＥＲに所定隙間を隔てて部分内輪５ｂの外周面に設置されるセンサ部（図示せず）とを有する。

車両用動力装置１に、発電機能付き走行用モータ３の回転を制御する回転検出センサが設けられてもよい。前記回転検出センサは、内輪５に対する外輪４の回転角度または回転速度を検出する。この回転速度は、単位時間当たりの回転数と同義である。この回転検出センサとして例えばレゾルバが適用されるが、レゾルバに限定されるものではなく、例えば、エンコーダ、パルサーリングあるいはホールセンサなど形式を問わず採用可能である。
前記車輪速センサＳａを前記回転検出センサと独立して設けてもよく、前記回転検出センサが車輪速センサとしての機能を兼ねるようにしてもよい。

＜作用効果＞
以上説明した車両用動力装置１によれば、車輪用軸受２および発電機能付き走行用モータ３がブレーキロータ１２の外周部１２ｂよりも小径で、且つ、発電機能付き走行用モータ３が車輪取付フランジ７とナックル８のアウトボード側面８ａとの間の軸方向範囲Ｌ１に位置する。このため、ブレーキロータ１２とナックル８とで囲まれるスペース内に発電機能付き走行用モータ３および車輪用軸受２の大部分を設置することができ車輪Ｗ内に発電機能付き走行用モータ３および車輪用軸受２をコンパクトに収めることができる。

内輪５の内部を冷却する内輪冷却手段２６を備えた場合、前記内輪５は固定輪であるため、内輪冷却手段２６を容易に設置し得る。一般的な内輪回転型の車輪用軸受では、内輪が回転輪であるため、回転輪である内輪に対し外部から冷媒等を導入することが困難であった。本実施形態の車両用動力装置１によれば、固定輪である内輪５の内部を冷却する内輪冷却手段２６により、発電機能付き走行用モータ３等から熱が内輪５に伝熱されても、内輪５の温度上昇を一定水準に抑え、軸受部Ｂｇに充填されたグリースの劣化を防止し得る。これにより、車輪用軸受２の寿命を延命させることができる。また、内輪冷却手段２６の冷却部が内輪５のみで完結することが可能となるため、前記従来の冷却装置よりも構造を簡単化しコンパクトで低費用な冷却手段が実現できる。

発電機能付き走行用モータ３はダイレクトドライブ形式であるため、発電機能付き走行用モータ３の回転を増速または減速させる手段を介在することなく車輪Ｗを直接回転駆動することができる。したがって、車両用動力装置１の部品点数を低減でき構造を簡単化することができる。これにより車両用動力装置全体のコンパクト化を図れる。

＜他の実施形態について＞
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

［第２の実施形態：冷却管］
図４に示すように、内輪冷却手段２６は、前述の冷媒路、継手およびホースまたは管に代えて、内輪本体５ａに貫通する貫通孔に挿入された冷却用の冷却管３５であってもよい。この冷却管３５は、例えば、ステンレス製の鋼管等を長手方向中間部で曲げ加工したものを適用可能である。曲げ加工した部分３５ａにより、第１，第２の流路２７ａ，２７ｂのアウトボード側端が連通するようになっている。その他の構成は第１の実施形態と同様である。
冷却管３５として前記ステンレス製の鋼管を適用する場合、冷却管３５に錆が発生することを抑えることができる。また継手およびホースまたは管等を削減できるため、部品点数を低減して冷却構造を簡単化することができる。なお冷却管３５はステンレス製の鋼管に限定されるものではなく鉄製または樹脂製であってもよい。

［第３の実施形態：ヒートパイプ］
図５に示すように、内輪冷却手段２６は、内輪本体５ａに設けられるヒートパイプＨｐであってもよい。ヒートパイプＨｐは、この大部分が内輪本体５ａの内部でこの内輪本体５ａの軸方向に沿って挿入されている。ヒートパイプＨｐのインボート側端の外部部材３６は、ナックル８のインボード側面よりも車体側に突出する。この場合、ヒートパイプ単体で内輪５に伝熱された熱を外部部材３６へ逃がすことができるため、外部からの冷媒およびこの冷媒を循環させる装置等を必要とせず冷却構造を簡単化することができる。

［第４の実施形態：熱交換器等］
図６に示すように、内輪冷却手段２６は、冷媒の循環流路２８の途中に、内輪５からの熱を外部へ放出する熱交換器３７を有するものとしてもよい。循環流路２８のうち、ポンプＰの吸い込みポートＰｂと第２の流路２７ｂのインボード側端とを接続する吸引路３４の途中に、熱交換器３７を介在させている。この場合、熱交換器３７から熱を外部へ放出することにより、内輪５の内部さらには軸受部Ｂｇの温度をより効果的に下げることができる。なお第１，第２の流路２７ａ，２７ｂのアウトボード側端を連通する曲げ部分３５ａは、第１,第２の実施形態と同様に、内輪本体５ａのアウトボード側端から突出するようにしてもよい。

［第５の実施形態：内輪端面等の冷却構造］
図７Ａおよび図７Ｂに示すように、内輪冷却手段２６は、内輪本体５ａのアウトボード側端面を冷却する第３の流路３８を備えていてもよい。この第３の流路３８は、第１の流路２７ａのアウトボード側端と、第２の流路２７ｂのアウトボード側端とを連通する連通路であり、内輪本体５ａのアウトボード側端面全体を万遍なく冷却可能である。第３の流路３８の形状は、図７Ｂに示す形状に限定されるものではなく種々な形状にすることが可能である。
この実施形態によれば、内輪本体５ａの内部の冷却だけでなく内輪端面も冷却できるため、軸受部Ｂｇの冷却性がより向上する。

［第６の実施形態：当接面に設けられる冷却流路］
図８Ａおよび図８Ｂに示すように、互いに対向するブラケット基部２４ａのインボード側面と、ナックル８のアウトボード側面８ａとの当接面に、冷却流路３９が設けられてもよい。この例の冷却流路３９は、略円環状で且つ、ボルト２２が配設される位置よりも半径方向外方に配設されている。冷却流路３９の一端部３９ａ、他端部３９ｂがポンプＰに接続され、このポンプＰを駆動することで、冷却流路３９に沿って冷媒を循環させる。

ブラケット基部２４ａとナックル８との当接面に、冷却流路３９を備えた場合、車輪用軸受２の軸受部Ｂｇの発熱が、熱容量の大きいナックル８へ効率よく放熱される。このため、軸受部Ｂｇの冷却性が向上する。この構成によれば、前記冷却流路３９および前記内輪冷却手段２６の両方を備えているため、冷却流路および内輪冷却手段のいずれか一方を備えた車両用動力装置に対し、冷却構造がやや複雑化するものの軸受部Ｂｇの冷却性をさらに向上することができる。

［第６の実施形態の変形例：連通路］
図９に示すように、内輪冷却手段２６の冷媒路２７と、冷却流路３９とが直列に連通されていてもよい。この場合にも軸受部の冷却性をさらに向上することができる。

［第７の実施形態：外輪回転、アウターロータ型］
図１０～図１２に示すように、この発電機能付き走行用モータ３は、ブラケット円筒部２４ｂの外周面に嵌合するステータ１８と、このステータ１８の外周に位置し車輪取付フランジ７にロータケース４０を介して取付けられたロータ１９とを有するアウターロータ型であってもよい。

電動機は、走行補助用ではなく、主たる走行用駆動源であってもよい。
各実施形態において、電動機を兼用しない発電機と、車輪用軸受２とを備える発電機付き車輪用軸受１Ａとしてもよい。この発電機付き車輪用軸受１Ａが搭載される車両用システムでは、発電を行う機能を有するが、給電による回転駆動をしない構成となっている。この発電機付き車輪用軸受１Ａは、各実施形態の車両用動力装置１に対し電動機を除き同一構成である。

ハブフランジを有する回転輪である外輪と、固定輪である内輪とを備えた外輪回転形式の第２世代構造であってもよい。
足回りフレーム部品は、操舵輪を支持する懸架装置のナックルであってもよく、非操舵輪を支持する懸架装置の車輪用軸受設置部であってもよい。

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…車両用動力装置、１Ａ…発電機付き車輪用軸受、２…車輪用軸受、３…発電機能付き走行用モータ（電動機、発電機）、４…外輪、５…内輪、６…転動体、７…車輪取付フランジ、８…ナックル（足回りフレーム部品）、１２…ブレーキロータ、１２ｂ…外周部、１６…ブレーキキャリパ、１８…ステータ、１９…ロータ、２４…ブラケット、２６…内輪冷却手段、２７…冷媒路、３７…熱交換器、３９…冷却流路、Ｈｐ…ヒートパイプ、Ｐ…ポンプ、Ｗ…車輪

Claims (8)

1. 固定輪である内輪およびこの内輪に転動体を介して回転自在に支持された回転輪である外輪を有し、車両の車輪およびブレーキロータを取付ける車輪取付フランジを前記外輪のアウトボード側端に有する外輪回転型の車輪用軸受と、前記内輪に取付けられたステータおよび前記外輪に取付けられたロータを有する電動機と、を備えた車両用動力装置であって、
   前記車両の足回りフレーム部品と前記内輪との間に介在するブラケットを備え、互いに対向する前記ブラケットと前記足回りフレーム部品との当接面に設けられる冷却流路、および前記内輪の内部を冷却する内輪冷却手段のいずれか一方または両方を備えた車両用動力装置。
2. 請求項１に記載の車両用動力装置において、前記車輪用軸受および前記電動機が、前記ブレーキロータにおける、ブレーキキャリパが押し付けられる部分となる外周部よりも小径であり、且つ、前記電動機が、前記車輪取付フランジと前記足回りフレーム部品のアウトボード側面との間の軸方向範囲に位置する車両用動力装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両用動力装置において、前記冷却流路および前記内輪冷却手段の両方を備え、前記内輪冷却手段は、前記内輪の内部に冷媒を流すための冷媒路を有し、前記冷媒路と前記冷却流路とが連通されている車両用動力装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の車両用動力装置において、前記内輪冷却手段は、前記内輪に設けられるヒートパイプである車両用動力装置。
5. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両用動力装置において、前記内輪冷却手段は、前記内輪の内部に冷媒を流すための冷媒路と、前記冷媒を前記冷媒路に沿って循環させるポンプとを有する車両用動力装置。
6. 請求項５に記載の車両用動力装置において、前記内輪冷却手段は、前記冷媒の循環流路の途中に、前記内輪からの熱を外部へ放出する熱交換器を有する車両用動力装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の車両用動力装置において、前記電動機はダイレクトドライブ形式である車両用動力装置。
8. 固定輪である内輪およびこの内輪に転動体を介して回転自在に支持された回転輪である外輪を有し、車両の車輪およびブレーキロータを取付ける車輪取付フランジを前記外輪のアウトボード側端に有する外輪回転型の車輪用軸受と、前記内輪に取付けられたステータおよび前記外輪に取付けられたロータを有する発電機と、を備えた発電機付き車輪用軸受であって、
   前記車両の足回りフレーム部品と前記内輪との間に介在するブラケットを備え、互いに対向する前記ブラケットと前記足回りフレーム部品との当接面に設けられる冷却流路、および前記内輪の内部を冷却する内輪冷却手段のいずれか一方または両方を備えた発電機付き車輪用軸受。

Images