JP2023163148A - 自動車用の一体型電気モータを有する車輪装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単純化された一体型電気モータを車輪装置に設ける。【解決手段】自動車用の車輪装置は、軸と、タイヤを取り付けるための座部７を画定する外面６とを有するリム５と、リム５の内側において軸の周りに配置され、自動車のサスペンションに結合されるのに適した車輪ハブ９と、車輪ハブ９に対して固定位置において車輪ハブ９と同軸に配置されたステータ１１と、ステータ１１と磁気的に相互作用するように構成されたロータ１４、１５とを備える電気モータ１０と、車輪９およびステータ１１に対して前記軸を中心として回転可能にロータ１４、１５を支持するラジアル軸受と、を含み、リム５は、ロータ１４、１５に干渉して取り付けられ、これにより、リム５は、ロータ１４、１５に対して固定される。【選択図】図４

Description

［関連特許出願の相互参照］
本特許出願は、２０２２年４月２７日に出願されたイタリア特許出願第１０２０２２０００００８２７０号の優先権を主張し、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は、特にスポーツタイプの自動車用の車輪装置、またはより簡単には車輪に関する。

当該技術分野では、電気モータを自動車の車輪に一体化するという考えが数回検討されてきた。

車輪への電気モータ一体化は、変速機の使用を不要にし、車両をより効率的にする。

電気モータを車輪内に配置することは、車両の内部空間の大幅な増加を可能にし、乗客および荷物に利益をもたらす。さらに、適切なサスペンション方式は、過渡現象中のピッチングおよびローリング運動のより良好な制御を可能にする。

一方、車輪の複雑さは、コストの相対的な増加とともに、必要な構成要素の数が増加するにつれて増加する。

したがって、性能、効率、または信頼性を犠牲にすることなく、例えば構成要素および／または機械的接続の数を削減することによって、既に知られているものの代替であり、より具体的には単純化された一体型電気モータを車輪装置に設ける必要性が認識されている。

本発明の目的は、好ましくは単純且つ費用効果の高い方法で、上記の要件を満たすことである。

この目的は、請求項１に記載の車輪装置によって達成される。

従属請求項は、本発明の特定の実施形態を定義する。

以下では、非限定的な例として、添付の図面を参照して、本発明の実施形態をそのより良い理解のために説明する。
本発明にかかる車輪装置を備える車両の斜視図である。 車輪装置の軸に直交する平面にかかる車輪装置の断面図である。 車輪装置の分解図である。 車輪装置の断面図である。 断面線Ｖ－Ｖによって図２において特定される断面にかかる車輪装置の断面図である。

図１において、参照符号１は、全体として自動車を示すために使用される。

自動車１は、本体２を備え、本体は、ひいてはフレーム（図示せず）と、フレームによって支持され、自動車１の外面を画定する車体３とを含む。

さらに、自動車１は、複数の車輪または車輪装置４を備え、そのうちの２つのみが図１に示されている。車輪４は、サスペンションによって本体２またはより正確にはフレームに結合されており、図示されていない。

車輪４は、自動車１の非懸架質量を画定する。サスペンションは、車輪４に対して本体２、より正確にはフレームを懸架し、それによって本体２は、自動車１の懸架質量の一部である。

車輪４は、寸法などのいくつかの例外を除いて、互いに同様の特性を有するため、車輪４のうちの１つのみがより詳細に説明される。しかしながら、車輪４の１つについて説明した特性は、他方にも適用可能であることに留意されたい。

車輪４は、特に管状形状を有するリム５を備える。リム５は、軸Ｈを有し、その周りにリム５が延在し、したがって回転立体を画定する。

軸Ｈは、自動車１の進行方向に対して横方向である。

リム５は、軸Ｈの周りに延在する外面６をさらに有し、したがって回転面を画定する。

外面６は、車輪４のタイヤ８を受け入れるように構成された座部またはチャネル７を画定する。タイヤ８は、特に典型的な態様にしたがって、座部７においてリム５に取り付けられる。

換言すれば、座部７は、タイヤ８の取り付けを可能にする。

さらにまた、車輪４は、車輪ハブ９と、車輪ハブ９に対して固定されたステータ１１およびリム５に対して固定されたロータ１２を有する電気モータ１０と、ロータ１２、したがって車輪ハブ９上のリム５を、車輪ハブ９、したがってステータ１１に対して軸Ｈを中心として回転可能に支持する少なくとも１つのラジアル軸受１３とを備える。

車輪ハブ９は、リム５内の軸Ｈの周りに配置される。換言すれば、車輪ハブ９は、リムと同軸である。車輪ハブ９は、自動車１のサスペンションのうちの１つに結合される。したがって、本体２は、後者のサスペンションによって車輪ハブ９に対して懸架される。

ステータ１１は、車輪ハブ９と同軸であるかまたは同軸に配置される。特に、ステータ１１は、車輪ハブ９よりも径方向外側にある。より詳細には、ステータ１１は、車輪ハブ９に直接取り付けられる。

したがって、車輪ハブ９は、ステータ支持体であるか、またはステータ支持体を画定する。実際に、「車輪ハブ」という用語は、ステータ支持体と交換可能な場所であればどこでも可能である。

ロータ１２は、従来技術にかかる通常の場合のように、ステータ１１と磁気的に相互作用するように構成されている。実際に、ロータ１２とステータ１１との間の磁気相互作用は、ロータ１２が、ステータ１１に対して軸Ｈを中心として回転することを可能にする。

そのような場合、電気モータ１０は、ＡＣモータ、より具体的には永久磁石同期モータ、特にブラシレスである。

より詳細には、ロータ１２は、ステータ１１と同軸であるかまたは同軸に配置され、ステータ１１に対して半径方向外側の位置に配置された部分１４を備える。

特に、ステータ１１は、部分１４内に少なくとも部分的に配置される。実際に、部分１４は、環状形状を有し、したがって軸Ｈの周りにロータリングを画定する。ステータ１１は、少なくとも部分的にリングの内側にあるか、またはリングによって半径方向に覆われている。

ロータ１２の部分１４または任意に別の部分は、特にステータ１１または軸Ｈに向かって半径方向に向けられた磁束を生成するように構成された１つまたは複数の永久磁石または極性対を備える。

ステータ１１は電気巻線３０を備え、電気巻線３０はその内部を通る電流の流れに応答して磁場を生成するように構成される。換言すれば、電気巻線３０は、電流によって電力供給されるべき電源、例えば自動車１のバッテリに接続されてもよい。電力供給は、磁場を発生させる。

磁場は、ロータ１２の永久磁石によって生成された磁束と相互作用する。磁束と磁場との間の磁気相互作用は、ステータ１１に対するロータ１２の相対回転をトリガする。

逆に、電気モータの技術分野において周知であるように、ロータ１２が磁気相互作用以外の原因によって回転される場合、電気モータ１０は、発電機として挙動することができる。

好都合なことに、電気巻線３０の電力供給は、自動車１または車輪４の特別な制御ユニットによってアクティブに制御することができる。このようにして、モータ発電機としての電気モータ１０の挙動は、制御ユニットによって完全に制御可能である。

本発明によれば、リム５がロータ１２に対して固定されるように、リム５は、干渉して、すなわちリム５とロータ１２とを相互に接触させることによってロータ１２に取り付けられる。そして、ロータ１２の軸Ｈを中心とする回転がリム５に直接伝達される。

したがって、リム５は、干渉ゾーンにおいてロータ１２と相互に接触しており、ロータ１２は、干渉を伴ってまたは干渉によってリム５に結合されている。

好ましくは、図から推測できるように、リム５とロータ１２との間の干渉ゾーンは、ラジアル軸受１３と径方向に位置合わせされる。

実際に、図２から直接的且つ一義的に導き出すことができるように、リム５は、好ましくは、干渉ゾーンにおいてＨ軸に向かってテーパ部分を有する。換言すれば、テーパ部分は、干渉ゾーンにおいて干渉を伴ってまたは干渉によってロータ１２に結合される。

公知であるように、テーパは、干渉結合を容易にするように正確に機能し、それによってテーパ部分の存在は、テーパ部分における干渉ゾーンの位置を明確に示す。

より詳細には、リム５は、軸Ｈに向かって半径方向に面する内面２０を有する。ロータ１２は、特に干渉ゾーンにおいて、内面２０と直接接触している。

リム５は、ロータ１２と接触して配置された部分を備えることができ、後者の部分は、完全に金属製である代わりに、ポリマーまたはエラストマー、例えばゴム、特に加硫されたゴムを含む。

換言すれば、ポリマーまたはエラストマーを含むリム５の部分は、内面２０を含む。

したがって、ロータ１２とリム５との間の干渉または相互接触は、一般性を失うことなく、２つのそれぞれの金属材料の間（金属－金属接触）、または金属材料とポリマーもしくはエラストマーとの間（金属－ポリマー／エラストマー接触）、または完全には金属ではない材料の間でさえも起こることができる。

一般に、リム５とロータ１２との間の干渉または相互接触は、例えばねじ部材などのさらなる固定手段によってロータ１２がリム５にさらに取り付けられることができることを排除するものではない。実際に、車輪４は、リム５をロータ１２に固定するための追加の固定手段を備えることができる。

リム５およびロータ１２は、一般性を失うことなく、単一の部品から作製することができ、またはいくつかの固定部分を備えることができ、または互いに固定することができる。

既に述べたように、リム５は、干渉によってロータ１２に結合され、それによってリム５の内径は、ロータ１２の外径よりも小さくてもよいが、ロータ１２は、リム５の半径方向内側に配置される。

より正確には、ロータ１２は、特にリム５と直接接触し、したがって干渉または相互接触によってリム５に結合される部分１５を備える。

部分１５は、ステータ１１、特に部分１４も収容するハウジングを画定する。後者は、部分１５に対して固定され、部分１５の半径方向内側に配置される。

具体的には、部分１５は、ベル状の形状を有する。

より具体的には、部分１５は、ステータ１１に対して半径方向内側の位置に配置された半径方向内側端部１６を有する。

端部１６は、軸Ｈの周りに軸方向ボア１７を画定する。

車輪ハブ９は、部分１５によって画定されたハウジング内に配置された部分１８と、軸Ｈに沿って軸方向ボア１７を通って延在する部分１９とを備える。

ステータ１１は、部分１８において車輪ハブ９によって支持される。部分１８は、部分１４によって画定されるリングと同軸であり、同じリング内に半径方向に配置される。

ラジアル軸受１３は、内側リング２１と、外側リング２２と、内側リング２１と外側リング２２との間に径方向に配置された転動体２３とを備える。

特に、転動体２３は、ボール、より具体的にはボールの２つのクラウンによって画定される。

具体的には、ラジアル軸受１３は、傾斜軸受であり、それによって軸方向荷重およびラジアル荷重を支持する。ラジアル軸受１３の取り付けタイプは、詳細には説明されないが、ラジアル軸受１３の内側（Ｘ取り付け）またはラジアル軸受１３の外側（Ｏ取り付け）にアクシデントボールの軸を有する取り付けであってもよい。

外側リング２２は、軸Ｈの周りに配置され、ロータ１２に対して固定される。より正確には、外側リング２２は、軸方向ボア１７内の端部１６においてロータ１２に固定される。

したがって、暗黙的に、または代替的に図２から直接的且つ明確に導き出すことができるように、端部１６は、外側リング２２、より一般的にはラジアル軸受１３と半径方向に位置合わせされる。

換言すれば、端部１６は、リム５から、より正確には干渉ゾーンから外側リング２２まで半径方向に延在する。

内側リング２１は、軸Ｈの周りに配置され、車輪ハブ９に対して固定される。より正確には、内側リング２１は、軸方向ボア１７内の部分１９において車輪ハブ９に固定される。

内側リング２１は、部分１９よりも半径方向外側にあり、外側リング２２は、端部１６よりも半径方向内側にある。

したがって、外側リング２２は、車輪ハブ９に対して固定された内側リング２１に対して軸Ｈを中心として回転する。

ここで、ハブ９は、車輪４の中心部材または径方向最内側の部材として意図されており、軸Ｈを中心として回転可能ではなく、より具体的には、軸Ｈに対して固定される。

このことから、車輪ハブ９がステータ支持体であることが明らかである。

好ましくは、図２から直接的且つ明確に導き出すことができるように、ラジアル軸受１３は、リム５の軸方向中央ゾーン、すなわち軸Ｈに沿った中央においてロータ１２を外側から支持する。

換言すれば、外側リング２２および半径方向端部１６は、軸方向中央領域において軸方向に配置される。

好ましくは、車輪４は、特に端部１６において、ロータ１２に対して固定された位置においてロータ１２によって支持されたブレーキディスク２４を備える。

図から直接導き出すことができるように、ブレーキディスク２４は、ロータ１２よりも軸方向外側にある。「軸方向外側」という用語は、自動車１および軸Ｈを指すように意図されている。

そして、ブレーキディスク２４は、軸Ｈにしたがって自動車１の外側に面し、軸Ｈにしたがって自動車１の内側から外側に向かうロータ１２の前方またはロータ１２の下流に配置される。

ブレーキディスク２４は、部分１５によって画定されるハウジングの外側に配置される。

図から直接導き出すことができるように、部分１５によって画定されるハウジングは、自動車１の内部に面する。部分１５は、ブレーキディスク２４とハウジングとの間に配置される。換言すれば、ブレーキディスク２４は、自動車１の内部に面するハウジングの反対側に配置される。

より正確には、半径方向端部１６は、ブレーキディスク２４と部分１５によって画定されたハウジングとの間に軸方向に、すなわち軸Ｈにしたがって配置される。

具体的には、車輪４は、ロータ１２とブレーキディスク２４との間に軸方向に配置されたスペーサプレート２５を備える。スペーサプレート２５は、例えば、図示されていないねじ部材によって、ロータ１２およびブレーキディスク２４の双方に取り付けられている。

明らかに、図から導き出すことができるように、スペーサプレート２５は、ブレーキディスク２４をロータ１２から軸方向に離間させる。

さらに好ましくは、車輪４は、ブレーキキャリパ装置２６を備える。装置２６は、ブレーキディスク２４と接触して選択的に協働するように構成されている。換言すれば、装置２６は、ブレーキディスク２４を把持し、したがって研磨摩擦によってロータ１２に制動作用を及ぼし、ブレーキディスク２４を解放し、したがって制動作用を及ぼすことを停止するように制御可能である。

そして、装置２６およびブレーキディスク２４は、車輪制動装置４の一部である。ここで、そのような場合、制動装置は、緊急用、駐車ブレーキ用、補助制動装置としての使用に適している。

実際に、電気モータ１０は、発電機として動作するときにブレーキとして使用することができる。

装置２６は、車輪ハブ９によって担持される。換言すれば、装置２６は、車輪ハブ９に対して固定された少なくとも１つの要素２７を有する。

特に、装置２６は、内側リング２１内に延在する少なくとも１つの部分２８を備える。

好都合には、車輪４は、例えば形状結合によって、またはねじ部材によって、リム５に前方に固定されたリムカバー２９を備える。

リムカバー２９は、リムカバー２９またはリム５を損傷させることなくリム５からリムカバー２９の分離が起こることができるという意味で、リム５に解放可能または取り外し可能に取り付けられる。

換言すれば、リムカバー２９は、任意で取り外し可能である。

したがって、必然的に、リムカバー２９を取り外すことは、リム５の開口部を解放することを含む。後者の開口部は、リムカバー２９を受け入れるように構成されている。

したがって、図から直接導き出すことができるように、開口部は、自動車１の外側と直接連通している。

より正確には、開口部は、自動車１から離れる方向にしたがって外側を向く。

図から直接推測されるように、ブレーキディスク２４は、軸Ｈにしたがって、ロータ１２と開口部との間に配置される。

好ましくは、車輪４は、ロータ１２に、より正確には部分１５に結合され、リム５に、したがってロータ１２自体に作用する力および／またはトルクを示す１つまたは複数の量を検出するように構成された１つまたは複数のセンサを備える。

力またはトルクは、３次元空間において複数の力またはトルク成分を有し得るため、大きさは、それぞれ、力またはトルク成分を示し得る。

例えば、センサは、ロータ１２に、またはより正確には部分１５に、特に直接固定された歪みゲージであってもよい。

以上から、本発明にかかる車輪４の利点が明らかである。

車輪４は、電気モータ１０を簡単、効果的、且つ効率的に一体化する。

ロータ１２は、干渉結合によってリム５と一体である。このタイプの結合は、ギアモータを使用しないことを可能にする。

ロータ１２が外側リング２２に対して固定されるという事実、すなわち、ロータ１２がラジアル軸受１３によって外側に支持されているという事実は、リム５とロータ１２との間の干渉ゾーンの軸Ｈに応じたより中心的な配置、ならびにラジアル軸受１３との干渉ゾーンの半径方向の位置合わせを可能にする。

このようにして、自動車１の使用中にリム５上の負荷は、典型的には軸Ｈにしたがって中心に排出されるため、ラジアル軸受１３は、そのような負荷をより良好に支持し、干渉ゾーンとラジアル軸受１３の中心との間の半径方向の不整合に起因するトルクの影響を最小限に受ける。

これは、車輪４のより大きな堅牢性および信頼性をもたらす。

さらにまた、干渉結合は、車輪４の動作に必要な構成要素の数を最小限に抑える。

したがって、車輪４は、容易に製造可能であり、信頼性がある。

さらにまた、センサは、リム５に作用し、自動車１の動力学の制御に有用な力および／またはトルクを直接示す情報の直接取得を可能にする。これらのセンサは、リム５に作用する力および／またはトルクの間接的な測定値に基づいて行われる推定よりも正確且つ高感度である。

最後に、本発明にかかる車輪４に変更および変形を加えることができることは明らかであるが、これらは特許請求の範囲によって定義される保護の範囲から外れるものではない。

特に、図面に含まれる詳細のそれぞれは、他の詳細とは独立しており、他の詳細から分離して特定の技術的課題を解決するように特に設計されている。

特に、図面に含まれる詳細のそれぞれは、他の詳細とは独立しており、他の詳細から分離して特定の技術的課題を解決するように特に設計されている。

特に、言及された詳細は、他の構成要素に関して示された様々な構成要素の配置のそれぞれを含む。

より具体的には、図示された形状および寸法は単なる例示であり、構成要素の配置に密接に関連していない。

Claims (11)

1. 自動車（１）用の車輪装置（４）であって、前記装置（４）が、
   －軸（Ｈ）と、タイヤ（８）を取り付けるための座部（７）を画定する外面（６）とを有するリム（５）と、
   －前記リム（５）の内側において前記軸（Ｈ）の周りに配置され、前記自動車（１）のサスペンションに結合されるのに適した車輪ハブ（９）と、
   －前記車輪ハブ（９）に対して固定位置において前記車輪ハブ（９）と同軸に配置されたステータ（１１）と、前記ステータ（１１）と磁気的に相互作用するように構成されたロータ（１２）とを備える電気モータ（１０）と、
   －前記車輪ハブ（９）およびステータ（１１）に対して前記軸（Ｈ）を中心として回転可能に前記ロータ（１２）を支持するラジアル軸受（１３）と、を備え、
   前記リム（５）が前記ロータ（１２）に干渉して取り付けられ、それによって前記リム（５）が前記ロータ（１２）に対して固定されることを特徴とする、装置。
2. 前記ロータ（１２）が、前記ステータ（１１）に対して半径方向外側の位置において前記ステータ（１１）と同軸に配置された少なくとも第１のロータ部分（１４、１５）を備え、前記リム（５）が前記第１のロータ部分（１４、１５）に取り付けられる、請求項１に記載の装置。
3. 前記ラジアル軸受（１３）が、前記軸（Ｈ）の周りに配置され、前記ロータ（１２）に対して固定された外側リング（２２）を備える、請求項１または２の装置。
4. 前記ロータ（１２）に対して固定位置において前記ロータ（１２）によって支持されたブレーキディスク（２４）をさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の車輪装置。
5. 前記ラジアル軸受（１３）が、前記軸（Ｈ）の周りに配置され、かつ前記車輪ハブ（９）に対して固定された内側リング（２１）を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の車輪装置。
6. 前記車輪ハブ（９）によって担持され、前記ラジアル軸受（１３）の前記内側リング（２１）内に延在する少なくとも１つの部分（２８）を有するブレーキキャリパ装置（２６）をさらに備える、請求項５の車輪装置。
7. 前記ロータ（１２）が、磁束を発生させるように構成された１つまたは複数の永久磁石を備える第２のロータ部分（１４）を備え、前記ステータ（１１）が電気巻線（３０）を備え、前記電気巻線（３０）はその内部を通る電流の流れに応答して前記磁束と相互作用する磁場を発生させるように構成される、請求項６に記載の装置。
8. 前記磁束が、前記ステータ（１１）に向かって半径方向に向けられる、請求項７の装置。
9. 前記ロータ（１２）が、前記軸（Ｈ）の周りにロータリングを画定する第３のロータ部分（１４）を備え、前記ステータ（１１）が、前記ロータリングと同軸であり、かつ前記ロータリング内に半径方向に配置されたステータ部分（１８）を備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記ロータ（１２）が、前記ステータ（１１）を収容するハウジングを画定する第４の部分（１５）を備える、請求項９に記載の装置。
11. 前記ロータ（１２）に結合され、前記リム（５）または前記ロータ（１２）に作用する力またはトルクを示す１つまたは複数の量を検出するように構成された、１つまたは複数のセンサをさらに備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。

Images