JP4350442B2

JP4350442B2 - インホイールモータシステム

Info

Publication number: JP4350442B2
Application number: JP2003193830A
Authority: JP
Inventors: 豪長屋
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2003-07-08
Filing date: 2003-07-08
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2023-07-08
Also published as: JP2005028923A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイレクトドライブホイールを駆動輪とする車輌において用いられるインホイールモータシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、足回りにバネ等のサスペンション機構を備えた車輌においては、ホイールやナックル、サスペンションアームといったバネ下に相当する部品の質量、いわゆるバネ下質量が大きい程、凹凸路を走行したときにタイヤ接地力変動が増大し、ロードホールディング性が悪化することが知られている。
ところで、電気自動車などのモータによって駆動される車輌においては、モータを車輪に内蔵するインホイールモータシステムが採用されつつあるが、従来のインホイールモータでは、モータ部が車輌の足回りを構成する部品の一つであるアップライトまたはナックルと呼ばれる部品に接続するスピンドル軸に固定され、モータロータ及びホイールが回転可能な構造となっているため、上記のバネ下質量がインホイールモータの分だけ増加し、その結果、タイヤ接地力変動が増大し、ロードホールディング性が悪化してしまうといった問題点があった（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
そこで、上記のような問題を解決するため、本出願人は、インホイールモータを緩衝部材または緩衝装置を介して車輌バネ下部に取付けて、上記モータを車輌バネ下部に対してフローティングマウントすることにより、タイヤ接地力変動を大幅に低減して、車輌のロードホールディング性を向上させることのできるインホイールモータシステムを提案している。
図５はその一例を示す図で、中空形状のインホイールモータ３のステータ３Ｓを支持する非回転側ケース３ａとナックル５とを、車輌の上下方向に案内する直動ガイド部材１１と、この直動ガイド部材１１の稼動方向に伸縮するバネ部材とダンパーとから成るショックアブゾーバ１２とを備えた緩衝装置１０によって連結するとともに、上記モータ３のロータ３Ｒを支持する回転側ケース３ｂとホイール２とを、複数枚の中空円盤状のプレート５１Ａ〜５１Ｃと、隣接する上記プレート５１Ａ，５１Ｂ、及び、プレート５１Ｂ，５１Ｃ間を結合するとともに、上記隣接するプレート５１Ａ，５１Ｂ及び５１Ｂ，５１Ｃを互いに円盤のラジアル方向に案内する直動ガイド５２ｐ，５２ｑとを備えたフレキシブルカップリング５０により結合する。これにより、上記モータ３を車輌の足回り部品であるナックル５に対して弾性支持するとともに、トルクをホイール２へ効率よく伝達させ、かつ、上下運動方向に拘束することができるので、車輌のタイヤ接地力変動を低減して、車輌のロードホールディング性を向上させることが可能となる（例えば、特許文献４参照）。これにより、上記モータ３を車輌の足回り部品であるナックル５に対して弾性支持するとともに、トルクをホイール２へ効率よく伝達させ、かつ、上下運動方向に拘束することができるので、車輌のタイヤ接地力変動を低減して、車輌のロードホールディング性を向上させることが可能となる（例えば、特許文献４参照）。
【０００４】
また、図６は、本出願人が提案している、上記構成を更に発展させたインホイールモータシステムの一例を示す図で、ここでは、インホイールモータ３のステータ３Ｓを支持する非回転側ケース３ａを、上記例と同様に緩衝装置１０により支持するとともに、上記モータ３のロータ３Ｒを支持する回転側ケース３ｂとホイール２とを、モータの回転側ケース３ｂに取付けられた中空円盤状のモータ側プレート３１Ａと、ホイール２に取付けられた中空円盤状のホイール側プレート３１Ｂと、上記プレート３１Ａ，３１Ｂ間を結合する、表裏で作動方向が直交するように配置された複数個のクロスガイド３３とを備えたフレキシブルカップリング３０Ｘにより結合する（特願２００２−３３１６０４号）。
インホイールモータ３はモータ専用のショックアブゾーバ（緩衝装置１０）によって懸架されるため、不整路走行による振動時には、モータ軸はホイール軸と偏芯する場合があるが、上記例では、モータ−ホイール間の駆動伝達機構として、クロスガイド３３を備えたフレキシブルカップリング３０を用いることにより、上記偏芯が生じた場合でも、上記クロスガイド３３のガイドレール３３ａ，３３ｂがスライドして上記偏芯を吸収することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２６７６０２５号公報（第２頁、第１図）
【特許文献２】
特表平９−５０６２３６号公報（第９−１２頁、第１図）
【特許文献３】
特開平１０−３０５７３５号公報（第３頁、第１図）
【特許文献４】
国際公開第０２／８３４４６号パンフレット
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構造では、フレキシブルカップリング３０の出力側のプレートであるホイール側プレート３１Ｂが、ホイール２と上記ホイール２の回転軸に連結されるハブ部４とを締結するホイール締結ボルト４１により、ホイール２に直接連結されるため、図７に示すように、ホイール２の着脱時には、上記ホイール締結ボルト４１を上記ホイール２に着脱するとともに、上記フレキシブルカップリング３０のホイール側プレート３１Ｂとホイール２とを締結するプレート取付ボルト４２も同時に着脱しなければならないため、着脱作業が困難であった（なお、上記ホイール締結ボルト４１は、当然のことながら、モータ側プレート３１Ａとは接触していない箇所に配置されている）。
また、図８に示すような、ホイール側プレート３１Ｂを省略し、クロスガイドのホイール２側のガイドレール３３Ｂを直接ホイール２に取付ける構造のフレキシブルカップリング３０Ｙをホイール２に取付ける場合も、図９に示すように、上記ホイール側ガイドレール３３Ｂとホイール２とを結合するガイドレール取付ボルト４３も同時に着脱しなければならず、着脱作業が困難であった。
なお、着脱作業の困難さについては、上記図５に示した、モータ３の回転側ケース３ｂとホイール２とをフレキシブルカップリング５０により結合した構成のインホイールモータシステム、更には、上記特許文献４に開示された、例えば、モータ側とホイール側とにそれぞれ複数の直動ガイドを備えた第１の中空円盤状のプレートと、この第１の中空円盤状のプレートの内側に配設され、複数の直動ガイドが上記第１の中空円盤状のプレートとは表，裏逆に配置された第２の中空円盤状のプレートとを備えるとともに、モータ側に配置される直動ガイドの稼動方向を中空円盤状プレートの径方向に対して４５°方向とし、ホイール側に配置された直動ガイドの稼動方向を、上記直動ガイドの稼動方向に対して直交する方向としたフレキシブルカップリングなどのような、他の構成のフレキシブルカップリングを備えたインホイールモータシステムにおいても同様である。
【０００７】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、ホイールへの着脱が容易で、かつ、モータの駆動力をホイールに確実に伝達させることのできる駆動力伝達機構を備えたインホイールモータシステムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、車輪部に設けられた中空形状のダイレクトドライブモータのステータ側を、車輌の足回り部品に対して、弾性体及び／または減衰機構を介して支持するとともに、上記モータのロータとホイールとを、複数枚の中空円盤状プレートと、隣接する上記プレート間を結合する、互いにスライド可能な２個以上のガイド部品から成るガイド部材とを備えたカップリング機構により結合したインホイールモータシステムにおいて、上記ガイド部材のホイール側を、上記ホイールに連結されたハブ部に結合され、車輪の径方向に延長するハブプレート、または、ブレーキディスク、または、ブレーキドラムに装着したことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記ガイド部材を、上記隣接するプレートを互いに円盤のラジアル方向に案内する複数の直動ガイドから構成するとともに、上記直動ガイドのホイール側を、上記ホイールに連結されたハブ部に結合され、車輪の径方向に延長するハブプレート、または、ブレーキディスク、または、ブレーキドラムに装着したことを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、車輪部に設けられた中空形状のダイレクトドライブモータのステータ側を、車輌の足回り部品に対して、弾性体及び／または減衰機構を介して支持するとともに、上記モータのロータとホイールとを、ロータ周方向に等間隔に配置された、表裏で作動方向が直交する複数のクロスガイドにより結合したインホイールモータシステムにおいて、上記クロスガイドのロータ側を、上記ロータに取付けられる中空円盤状のモータ側プレートに装着し、上記クロスガイドのホイール側を、上記ホイールに連結されたハブ部に結合され、車輪の径方向に延長するハブプレート、または、ブレーキディスク、または、ブレーキドラムに装着したことを特徴とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記クロスガイドのモータ側ガイドレールを、その稼動方向が全てモータロータの径方向に対して４５°方向になるように配置するとともに、ホイール側ガイドレールの全ての稼動方向を上記モータ側ガイドレールの稼動方向に対して直交する方向になるように上記クロスガイドを配置したことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本実施の形態に係わるインホイールモータシステムの構成を示す図で、同図において、１はタイヤ、２はリム２ａとホイールディスク２ｂとから成るホイール、３は半径方向に対して内側に設けられた非回転側ケース３ａに固定されたモータステータ（以下、ステータという）３Ｓと、半径方向に対して外側に設けられ、軸受け３ｊを介して上記非回転側ケース３ａに対して回転可能に接合された回転側ケース３ｂに固定されたモータロータ（以下、ロータという）３Ｒとを備えたアウターロータ型のインホイールモータである。
４はホイール２とその回転軸において連結されたハブ部、５は上下のサスペンションアーム６ａ，６ｂに連結されるナックル、７はショックアブゾーバ等から成るサスペンション部材、８は上記ハブ部４に装着された制動装置、１０は車輌の上下方向に案内する直動ガイド部材１１と、この直動ガイド部材１１の稼動方向に伸縮するバネ部材とダンパーとから成るショックアブゾーバ１２とを備え、モータの非回転側ケース３ａとナックル５とを連結する緩衝装置である。
また、３０はモータの回転側ケース３ｂに取付けられた中空円盤状のモータ側プレート３１と、ハブ部４に取付けられた中空円盤状のハブ側プレート３２と、上記プレート３１，３２間を結合する複数個のクロスガイド３３とを備えたフレキシブルカップリングである。
【００１１】
クロスガイド３３は、図２に示すように、直交する２軸の直動ガイドを組合わせたもので、上記モータ３側に配置され、モータ側プレート３１に装着されるビーム状の部材であるモータ側ガイドレール３３Ａと、ホイール２側に配置され、ハブ側プレート３２に装着されるホイール側ガイドレール３３Ｂと、直方体状の部材の上面及び下面にそれぞれ設けられた、上記上記ガイドレール３３Ａ，３３Ｂをそれぞれ案内する案内溝３３ａ，３３ｂを備えたクロスガイド本体３３Ｃとを備えている。これにより、モータ側ガイドレール３３Ａとホイール側ガイドレール３３Ｂとは、クロスガイド本体３３Ｃの案内溝３３ａ，３３ｂに沿って互いに直交する方向に稼動することができる。
本例では、図３に示すように、モータ側プレート３１とハブ側プレート３２との間に、上記クロスガイド３３を４個等間隔（９０°間隔）に配置するとともに、上記各クロスガイド３３のモータ側ガイドレール３３Ａを、その稼動方向が全てロータ３Ｒの径方向に対して４５°方向になるように配置している。したがって、モータ側ガイドレール３３Ａの稼動方向は全て同方向（４５°方向）を向き、ホイール側ガイドレール３３Ｂの全ての稼動方向は、上記モータ側ガイドレール３３Ａの稼動方向に対してそれぞれ直交する方向となる。
また、本例では、図４にも示すように、上記ホイール側ガイドレール３３Ｂをハブ側プレート取付ボルト４５によりハブ側プレート３２に取付け、このハブ側プレート３２を、ホイール締結ボルト４１により、ホイール２とその回転軸において連結されたハブ部４に連結する構造としている。（なお、本例においても、上記ホイール締結ボルト４１は、モータ側プレート３１とは接触していない箇所に配置される）。
【００１２】
上記構成において、インホイールモータ３の回転側ケース３ｂからの回転力は、まず、モータ側プレート３１を介して、モータ側ガイドレール３３Ａに入力される。このモータ側ガイドレール３３Ａに入力された周方向の力はクロスガイド本体３３Ｃを通して、ハブ側ガイドレール３３Ｂに伝達されホイール２を駆動する。
このとき、クロスガイド本体３３Ｃには、モータ側ガイドレール３３Ａからの入力とホイール側ガイドレール３３Ｂからの反作用によって、周方向に回転する力と径方向外側に押し出される力とが作用する。
しかし、モータ側ガイドレール３３Ａとホイール側ガイドレール３３Ｂとは回転する方向に動くが、常に互いに直交した方向を保とうとするため、上記クロスガイド３３を径方向外側に押し出そうとする力は、クロスガイド本体３３Ｃの捩れ反力と釣り合う。その結果、複数のクロスガイド３３のみで偏心を吸収することができるので、ロータ３Ｒからのトルクをスムーズにホイール２に伝達させることができる。
【００１３】
次に、上記構成のインホイールモータシステムにおけるホイール２の着脱方法について説明する。
本例では、図３及び図４に示すように、ホイール側ガイドレール３３Ｂは、取付ボルト４５により上記フレキシブルカップリング３０の出力側のプレートであるハブ側プレート３２に取付けられており、上記ハブ側プレート３２は、ホイール２とその回転軸において連結されたハブ部４に連結されているので、ホイール２の着脱時には、上記ハブ部４に装着されるホイール締結ボルト４１を上記ホイール２に着脱するだけで、ホイール２をハブ部４から容易に着脱することができる。
すなわち、上記フレキシブルカップリング３０はインホイールモータ３の回転側ケース３ｂとハブ部４との間に取付けられているので、ホイール２の着脱時には、上記フレキシブルカップリング３０は、上記ハブ部４やこのハブ部４と図示しないベアリングにより結合されたナックル５などが配置された足回り側にそのまま残るので、ホイール２の着脱作業が容易となり、作業性が向上する。
【００１４】
このように、本実施の形態によれば、インホイールモータ３のステータ３Ｓを支持する非回転側ケース３ａを緩衝装置１０により支持し、ロータ３Ｒを支持する回転側ケース３ｂとホイール２とを、表裏で作動方向が直交する複数のクロスガイド３３を備えたフレキシブルカップリング３０を介して結合するとともに、上記クロスガイド３３のホイール側ガイドレール３３Ｂをホイール２とその回転軸において連結されたハブ部４に取付けられたハブ側プレート３２に取付けるようにしたので、モータ３の駆動力をホイール２に確実に伝達させることができるとともに、ホイール２をハブ部４から容易に着脱することができる。
また、クロスガイド３３の配置を、モータ側ガイドレール３３Ａの稼動方向が全てロータ３Ｒの径方向に対して４５°方向で、ホイール側ガイドレール３３Ｂの全ての稼動方向が上記モータ側ガイドレール３３Ａの稼動方向に対して直交する方向となるようにしたので、モータ軸とホイール軸が偏芯下場合でも上記偏芯を吸収することができるとともに、モータ３の駆動力をホイール２に確実に伝達させることができる。
【００１５】
なお、上記実施の形態では、４個のクロスガイド３３を用いた場合について説明したが、クロスガイド３３の個数はこれに限るものではなく、２個または３個、あるいは、５個以上であってもよい。このとき、上記各クロスガイド３３は、モータ側プレート３１とハブ側プレート３２との間に、等間隔に配置することが好ましい。
また、上記例では、上記クロスガイド３３のホイール２側を、ハブ側プレート３２を介して、ホイール２に装着するようにしたが、これに限るものではなく、ブレーキディスクまたはブレーキドラムなどのような、ホイール２に連結され、ホイール２と一体に回転する部分に装着しても同様の効果を得ることができる。また、上記例では、モータの回転側ケース３ｂとホイール２とを、表裏で作動方向が直交する複数のクロスガイド３３を備えたフレキシブルカップリング３０を介して結合した場合について説明したが、これに限るものではなく、本発明は、例えば、上記図５に示した、モータ３の回転側ケース３ｂとホイール２とをフレキシブルカップリング５０により結合した構成のインホイールモータシステムにも適用することも可能である。この場合には、上記フレキシブルカップリング５０のホイール側に位置する中空円盤状のプレート５１Ａに代えて、図１のハブ側プレート３２と同様の中空円盤状のプレートに直動ガイド５２ｐのホイール側を取付け、この中空円盤状のプレートをハブ部４に連結すればよい。
本発明は、更に、上述した特許文献４に開示された、例えば、モータ側とホイール側とにそれぞれ複数の直動ガイドを備えた第１の中空円盤状のプレートと、この第１の中空円盤状のプレートの内側に配設され、複数の直動ガイドが上記第１の中空円盤状のプレートとは表，裏逆に配置された第２の中空円盤状のプレートとを備えるとともに、モータ側に配置される直動ガイドの稼動方向を中空円盤状プレートの径方向に対して４５°方向とし、ホイール側に配置された直動ガイドの稼動方向を、上記直動ガイドの稼動方向に対して直交する方向としたフレキシブルカップリングなどのような、他の構成のフレキシブルカップリングを備えたインホイールモータシステムにも適用可能である。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、インホイールモータのステータ側を、車輌の足回り部品に対して、弾性体及び／または減衰機構を介して支持するとともに、上記モータのロータとホイールとを、複数枚の中空円盤状プレートと、隣接する上記プレート間を結合する、互いにスライド可能な２個以上のガイド部品から成るガイド部材とを備えたカップリング機構により結合したインホイールモータシステムにおいて、上記ガイド部材のホイール側を、上記ホイールに連結されるホイール取付部またはブレーキディスクまたはブレーキドラムに装着するようにしたので、モータの駆動力をホイールに確実に伝達させることができるとともに、ホイールを容易に着脱することができる。
また、上記モータのロータとホイールとを、ロータ周方向に等間隔に配置された、表裏で作動方向が直交する複数のクロスガイドを介して結合するとともに、上記クロスガイドのホイール側を、上記ホイールに連結されるホイール取付部またはブレーキディスクまたはブレーキドラムに装着することにより、モータの駆動力をホイールに更に確実に伝達させることができるとともに、ホイールを容易に着脱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わるインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図である。
【図２】本実施の形態に係わるクロスガイドの構成を示す図である。
【図３】本実施の形態に係わるフレキシブルカップリングの一構成例を示す図である。
【図４】本実施の形態に係わるフレキシブルカップリングの取付方法を示す図である。
【図５】従来のインホイールモータの構成を示す図である。
【図６】従来のインホイールモータの他の構成を示す図である。
【図７】従来のフレキシブルカップリングの取付方法を示す図である。
【図８】従来のインホイールモータの他の構成を示す図である。
【図９】従来のフレキシブルカップリングの取付方法を示す図である。
【符号の説明】
１タイヤ、２ホイール、２ａリム、２ｂホイールディスク、
３インホイールモータ、３Ｒモータロータ、３Ｓモータステータ、
３ａ非回転側ケース、３ｂ回転側ケース、３ｊ軸受け、４ハブ部、
５ナックル、６ａ，６ｂサスペンションアーム、７サスペンション部材、
８制動装置、１０緩衝装置、１１直動ガイド部材、
１２ショックアブゾーバ、３０フレキシブルカップリング、
３１モータ側プレート、３２ハブ側プレート、３３クロスガイド、
３３Ａモータ側ガイドレール、３３Ｂホイール側ガイドレール、
３３Ｃクロスガイド本体、４１ホイール締結ボルト、
４５ハブ側プレート取付ボルト。

Claims

車輪部に設けられた中空形状のダイレクトドライブモータのステータ側を、車輌の足回り部品に対して、弾性体及び／または減衰機構を介して支持するとともに、上記モータのロータとホイールとを、複数枚の中空円盤状プレートと、隣接する上記プレート間を結合する、互いにスライド可能な２個以上のガイド部品から成るガイド部材とを備えたカップリング機構により結合したインホイールモータシステムにおいて、上記ガイド部材のホイール側を、上記ホイールに連結されたハブ部に結合され、車輪の径方向に延長するハブプレート、または、ブレーキディスク、または、ブレーキドラムに装着したことを特徴とするインホイールモータシステム。
上記ガイド部材を、上記隣接するプレートを互いに円盤のラジアル方向に案内する複数の直動ガイドから構成するとともに、上記直動ガイドのホイール側を、上記ホイールに連結されたハブ部に結合され、車輪の径方向に延長するハブプレート、または、ブレーキディスク、または、ブレーキドラムに装着した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システム。
車輪部に設けられた中空形状のダイレクトドライブモータのステータ側を、車輌の足回り部品に対して、弾性体及び／または減衰機構を介して支持するとともに、上記モータのロータとホイールとを、ロータ周方向に等間隔に配置された、表裏で作動方向が直交する複数のクロスガイドにより結合したインホイールモータシステムにおいて、上記クロスガイドのロータ側を、上記ロータに取付けられる中空円盤状のモータ側プレートに装着し、上記クロスガイドのホイール側を、上記ホイールに連結されたハブ部に結合され、車輪の径方向に延長するハブプレート、または、ブレーキディスク、または、ブレーキドラムに装着したことを特徴とするインホイールモータシステム。
上記クロスガイドのモータ側ガイドレールを、その稼動方向が全てモータロータの径方向に対して４５°方向になるように配置するとともに、ホイール側ガイドレールの全ての稼動方向を上記モータ側ガイドレールの稼動方向に対して直交する方向になるように上記クロスガイドを配置したことを特徴とする請求項３に記載のインホイールモータシステム。