JP4731222B2 - インホイールモータユニット - Google Patents

Description

本発明は、車両の駆動輪を駆動するインホイールモータユニットに関する。

従来の電気自動車においては、車体に配置した１台の電動機から、トランスミッションとデファレンシャル機構を介して車輪にトルクを伝達することが行われている。しかるに、かかる方式によれば、電動機と、トランスミッションと、デファレンシャル機構とを設けるスペースが必要となり、その分だけ乗員用のスペースが制限されるという問題がある。又、トランスミッションとデファレンシャル機構に動力伝達ロスが発生するので、その分だけ車輪に伝達されるトルクが低下するという問題もある。

これに対し、以下の特許文献１には、車輪の内部にモータを設けたアウタロータ型のホイールモータが開示されている。かかるホイールモータによれば、車輪にモータを内蔵できるので、電動機と、トランスミッションと、デファレンシャル機構とを車体に搭載する必要がなくなり、乗員用のスペースを確保でき、またトランスミッションやデファレンシャル機構を介さないので、動力伝達ロスが減少するという利点がある。
特開平１０−２８５８９１号公報

ところで、特許文献１に記載のホイールモータにおいては、ドラムブレーキ内に固定子及び回転子が組み込まれている。従って、制動時に発生する熱により固定子のコイルが加熱されてモータ性能が低下し、駆動時にコイルから発生する熱によりブレーキシュー等が加熱することでブレーキ性能が低下する恐れがある。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、モータ性能とブレーキ性能の両立を図ることができるインホイールモータユニットを提供することを目的とする。

本発明のインホイールモータユニットは、
車体に取り付けられたリヤアクスルハウジングに対して固定される固定子と、
前記リヤアクスルハウジングに対して回転自在なホイールハブと、
車輪のホイールと一体的に回転するように取り付けられる回転子と、
前記車輪を制動するドラムブレーキ装置とを有し、
前記ドラムブレーキ装置のドラムと、前記車輪のホイールと、前記回転子を保持する回転子ハウジングは、共通のボルトにより前記ホイールハブに取り付けられており、
前記固定子及び前記回転子は、前記ドラムの外側に配置されていることを特徴とする。

本発明のインホイールモータユニットによれば、前記固定子及び前記回転子が、前記ドラムブレーキのドラムの外側に配置されているので、制動時に前記ブレーキ装置から発生する熱が、前記固定子に伝導することが抑制され、また駆動時に前記固定子から発生する熱が、前記ブレーキ装置に伝導することが抑制され、もってモータ性能とブレーキ性能の両立を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかるインホイールモータユニットを搭載したバスの斜視図である。図１において、バスの車体１０１に対して、リヤアクスルハウジング１０２が、不図示のサスペンションを介して取り付けられている。一対のインホイールモータユニット１００が、リヤアクスルハウジング１０２の両端に取り付けられている。

本実施の形態では、インホイールモータユニット１００を搭載するに当たり、既存のリヤアクスルハウジング１０２を利用しており、それにより製造コストを低減できるが、インホイールモータユニット１００の搭載用として、新たに円筒状の部材を設計しても良い。

各インホイールモータユニット１００の周囲には、車輪１０３が配置され、インホイールモータユニット１００により駆動されるようになっている。車体１０１の下部には、インバータユニット１０４が配置され、インホイールモータユニット１００に対して配線１３を介して電気的に接続されている。インバータユニット１０４は、本実施の形態では扁平状であるため、車体１０１の下部に設けても乗員用のスペースを制限することはないが、車体１０１の天井などに配置しても良い。このように、インホイールモータユニット１００を用いることで、駆動源を車輪１０３内に収めることができ、更にインバータユニット１０４の位置は任意に決定できるので、例えば路線バスなどにおいては完全な低床化を図ることができ、乗降性の向上や乗員スペースの確保を図ることができる。

なお、本実施の形態にかかるインホイールモータユニット１００は、以下の仕様を有する。
対象：路線用低床バス（大型、７０人乗り、後輪駆動、最高速度約９０ｋｍ／ｈ）
定格出力：９０ｋＷ×２

図２は、車輪１０３を取り付けた状態で示すインホイールモータユニット１００の断面図であり、図３は、車輪１０３を取り付けた状態で示すインホイールモータユニット１００の一部断面斜視図である。なお、以下、一方のインホイールモータユニット１００についてのみ説明するが、他方のインホイールモータユニット１００も同様の構成を有する。

図２，３において、リヤアクスルハウジング１０２の端部近傍の外周に、円錐コロ軸受１１を介して、ホイールハブ１が回転自在に配置されている。ホイールハブ１の外周フランジ１ａに対し、車体側（図２で左側）にドラム７が配置され、外部側（図２で右側）にホイール３及び回転子ハウジング５が配置され、これらはボルト２で共締めされている。ホイール３は、ホイールハブ１に取り付けられ且つ半径方向に延在するフランジ部３ａと、フランジ部３ａの外周縁に中央が接合された円筒状の車輪保持部３ｂとからなっている。車輪保持部３ｂの外方には、中空のシングルワイドタイヤ（車輪）１４が取り付けられている。

回転子ハウジング５は、ホイールハブ１に取り付けられ且つ半径方向に延在するフランジ部５ａと、フランジ部５ａの外周縁から軸線方向外側に延在する円筒状の回転子保持部５ｂとからなっている。回転子保持部５ｂの内周面に、永久磁石からなる回転子４が周方向に並んで取り付けられている。

リヤアクスルハウジング１０２の端部外周に、固定子ハウジング１０が配置されている。固定子ハウジング１０は、リヤアクスルハウジング１０２に固定され且つ半径方向に延在するフランジ部１０ａと、フランジ部１０ａの外周縁に中央が接合された円筒状の固定子保持部１０ｂとからなっている。固定子ハウジング１０の外周には、回転子４に対して僅かなスキマを持って、固定子９が取り付けられている。回転子ハウジング５の回転子保持部５ｂの外方端と、固定子ハウジング１０の固定子保持部１０ｂの外方端との間には、オイルシール１２が配置されており、ゴミや水などの異物が内部に侵入することを防止している。

配線１３は、固定子９のコイルから固定子ハウジング１０の表面を伝わって、車体１０１側のインバータユニット１０４（図１）に接続されている。固定子９のコイルは駆動時に発熱するので、放熱効果を高めるために、フランジ部１０ａから固定子保持部１０ｂにかけて、等間隔に複数のフィン１０ｃを形成すると好ましい。かかるフィン１０ｃは、補強用のリブとして固定子ハウジング１０の剛性向上にも貢献する。

ドラム７の内部には、その内周面に当接／離間可能に配置されたブレーキシュー８ａと、ブレーキシュー８ａをドラム７に向かって駆動するためのブレーキ駆動装置８ｂとが設けられている。ブレーキ駆動装置８ｂは、良く知られているので詳細は省略する。ドラム７，ブレーキシュー８ａ、及びブレーキ駆動装置８ｂがブレーキ装置又はドラムブレーキ装置を構成する。

本実施の形態の動作について説明する。例えば運転者が不図示のアクセルペダルを踏み込むことで、それに連動してインバータユニット１０４から高周波電流が配線１３を介して固定子９に伝達され、それにより回転子４との間に磁力が生じ、かかる磁力を用いてホイール３を回転させることによって、シングルワイドタイヤ１４を回転駆動させることができる。このとき、固定子９のコイルに発熱が生じた場合でも、ブレーキシュー８ａ及びブレーキ駆動装置８ｂは、ホイール３により固定子９に対して隔てられ、更にドラム７の内側に配置されており、即ちドラム７の外側に配置されている固定子９から隔離されているため、それらが固定子９によって加熱されることが抑制され、モータ駆動に関わらずブレーキ性能を維持することができる。

これに対し、運転者が不図示のブレーキペダルを踏み込むことで、ブレーキ駆動装置８ｂがブレーキシュー８ａをドラム７に向かって駆動し、ブレーキシュー８ａとドラム７との間に作用する摩擦力で、ホイール３に対して制動力を与えることができる。このとき、ブレーキシュー８ａとドラム７に発熱が生じた場合でも、固定子９は、ホイール３によりブレーキシュー８ａとドラム７に対して隔てられているので、それらにより固定子９が加熱されることが抑制され、制動動作に関わらずモータ性能を維持することができる。なお、制動時に回転子４と固定子９との間で回生される電力を、不図示のバッテリに蓄電することもできる。

図４は、インホイールモータユニット１００の組付工程を説明するための図である。図４において、リヤアクスルハウジング１０２の外周に設けられた組み付け部１０２ａに、バックプレートＢＰと、ブレーキシュー８ａ及びブレーキ駆動装置８ｂを組み付ける。これと並行して、ホイールハブ１にボルト２及びナットＤＮを用いて、ドラム７を取り付ける。

ドラム７を取り付けたホイールハブ１を、リヤアクスルハウジング１０２の外周に対して、オイルシールＯＳ、円錐コロ軸受１１，１１を介して取り付け、ドラム７の内側にブレーキシュー８ａ及びブレーキ駆動装置８ｂが位置するようにする。

更に、ホイールハブ１の外側から、シングルワイドタイヤ１４を装着したホイール３と、回転子４を取り付けた回転子ハウジング５を取り付け、ボルト２にホイールナットＷＮを螺合させることで固定する。その後、リヤアクスルハウジング１０２の端部に、固定子９を取り付けた固定子ハウジング１０を嵌合させ（セレーション等の回り止めが形成されていると好ましい）、軸受ナットＢＮをリヤアクスルハウジング１０２の端部ねじ部１０２ｂに螺合させることで、インホイールモータユニット１００の組付が完了する。なお、配線１３の取り回しについては省略する。

図５は、変形例にかかるインホイールモータユニット１００’の断面図であり、図６は、変形例にかかるインホイールモータユニット１００’の一部断面斜視図である。本変形例においては、上述した実施の形態に対して、ホイール３の形状を変更している。より具体的にホイール３は、一対のフランジ部３ａ、３ａと、フランジ３ａ、３ａにそれぞれ取り付けられた車輪保持部３ｂ、３ｂとを有し、これに２つのタイヤ１４，１４を並列して取り付けることができる、いわゆるダブルタイヤ用のホイールとなっている。それ以外の構成に関しては、上述した実施の形態と同様であるので、同じ符号を付すことで説明を省略する。

以上、実施の形態を参照して本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、その趣旨を損ねない範囲で適宜変更、改良可能であることはもちろんである。例えば、本実施の形態においては、インホイールモータユニット１００は、バスの後輪に取り付けるようにしているが、前輪に取り付けるようにしても良いし、更にバス以外の車両、例えばトラックなどに用いることもできる。

本実施の形態にかかるインホイールモータユニットを搭載したバスの斜視図である。 車輪１０３を取り付けた状態で示すインホイールモータユニット１００の断面図である。 車輪１０３を取り付けた状態で示すインホイールモータユニット１００の一部断面斜視図である。 インホイールモータユニット１００の組付工程を説明するための図である。 変形例にかかるインホイールモータユニット１００’の断面図である。 変形例にかかるインホイールモータユニット１００’の一部断面斜視図である。

符号の説明

１ ホイールハブ
１ａ 外周フランジ
２ ボルト
３ ホイール
３ａ フランジ部
３ｂ 車輪保持部
４ 回転子
５ 回転子ハウジング
５ａ フランジ部
５ｂ 回転子保持部
７ ドラム
８ａ ブレーキシュー
８ｂ ブレーキ駆動装置
９ 固定子
１０ 固定子ハウジング
１０ａ フランジ部
１０ｂ 固定子保持部
１０ｃ フィン
１１ 円錐コロ軸受
１２ オイルシール
１３ 配線
１４ シングルワイドタイヤ
１００、１００’ インホイールモータユニット
１０１ 車体
１０２ リヤアクスルハウジング
１０２ａ 組み付け部
１０２ｂ 端部ねじ部
１０３ 車輪
１０４ インバータユニット
ＢＮ 軸受ナット
ＢＰ バックプレート
ＤＮ ナット
ＯＳ オイルシール
ＷＮ ホイールナット

Claims (2)

1. 車体に取り付けられたリヤアクスルハウジングに対して固定される固定子と、
   前記リヤアクスルハウジングに対して回転自在なホイールハブと、
   車輪のホイールと一体的に回転するように取り付けられる回転子と、
   前記車輪を制動するドラムブレーキ装置とを有し、
   前記ドラムブレーキ装置のドラムと、前記車輪のホイールと、前記回転子を保持する回転子ハウジングは、共通のボルトにより前記ホイールハブに取り付けられており、
   前記固定子及び前記回転子は、前記ドラムの外側に配置されていることを特徴とするインホイールモータユニット。
2. 前記インホイールモータユニットはバスの駆動用に用いられ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ユニット。

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