JP5725905B2 - モータ内蔵型ホイール装置及びその組立方法並びに組立・分解装置 - Google Patents
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Description
このモータ内蔵型のホイール装置には、インナーロータ型とアウタロータ型の2種類があるが、本出願人は、ロータをステータの径方向外側に配置するために大きな回転トルクを発生させることができるアウタロータ型のホイール装置の開発を進めている。
上記モータユニットは、固定系の構成要素と回転系の構成要素とを備えている。固定系の構成要素は、中央支持体と、この中央支持体に固定された円盤形状の第1支持板と、この第1支持板の周縁部に固定されたステータを含む。回転系の構成要素は、上記中央支持筒に回転可能に支持されたハブと、このハブに固定された円盤形状の第2支持板と、この第2支持板の周縁部に固定され上記ステータの径方向外側に配置されたロータとを備えている。
しかし、上記特許文献1、2のホイールアセンブリでは軽量化に限界がある。モータがユニット化されていて部品点数が多いからである。具体的には、ロータをハブに固定するための第2支持板が必要となるからである。
上記ロータが、上記ホイールのリムとこのリムに隣接するディスクの周縁部のうちの少なくとも一方に固定されていることを特徴とする。
上記構成によれば、ロータを支持する役割をホイールが担うので、ロータ支持のための部品を省くことができ、これにより部品点数を削減でき、ホイール装置を軽量化することができる。
これによれば、ロータの径を最大限大きくすることができるので、回転トルクを大きくすることができる。また、ホイールの内部空間を広くすることができ、例えばブレーキスペースを十分に確保できるので、ホイール径を増大させずに済み、この点からも軽量化を図ることができる。しかも、ロータがリムからの荷重を負担しリムを補強できるので、リムの減肉が可能となり、この点からも軽量化を図ることができる。
これによれば、ロータによるリムの補強を良好に行うことができる。
これによれば、ロータをホイールに強固に固定できる。
これによれば、ロータをホイールにより一層強固に固定できる。
上記第1、第2ラビリンス部は、上記ディスクに向かって突出する環状突起と上記ディスクに向かって開口する環状の凹溝の少なくとも一方を含み、
上記ロータは、ロータ素子と、このロータ素子の上記ディスクに近い方の端に配置されロータ素子の内周面から径方向内方向に突出する環状の第3ラビリンス部と、上記ロータ素子の上記ディスクから遠い方の端に配置され上記ロータ素子の内周面より径方向外側に位置する環状の第4ラビリンス部を有し、
上記第3ラビリンス部は上記第2ラビリンス部と相補的な形状をなし、上記第4ラビリンス部は上記第1ラビリンス部と相補的な形状をなし、これら第3、第4ラビリンス部は、上記ディスクの反対側に向かって突出する環状突起と上記ディスクの反対側に向かって開口する環状の凹溝の少なくとも一方を含み、
上記第1、第4ラビリンス部同士が僅かな隙間を介して噛み合うことにより一方のラビリンスシールが形成され、上記第2、第3ラビリンス部が僅かな隙間を介して噛み合うことにより他方のラビリンスシールが形成されている。
この構成によれば、ステータに対してロータを軸方向に移動するだけで、両者の間をシールするための一対のラビリンスシールを形成することができる。
支持体にハブを回転可能に取り付けてなる車両側支持手段と、この車両側支持手段の支持体に固定された上記ステータと、を備えたステータ側サブアッセンブリを作る工程と、
上記ホイールと、このホイールに固定された上記ロータと、を備えたロータ側サブアッセンブリを作る工程と、
上記ロータ側サブアッセンブリを上記ステータ側サブアッセンブリに対して同軸に維持しながら軸方向に移動させることにより、上記ディスクのハブ穴を上記ハブの位置決め部に嵌め、上記ハブのハブボルトを上記ディスクのボルト穴に挿入し、上記ロータを上記ステータと径方向に対向させる移動工程と、
上記ハブボルトにナットを螺合して締め付けることにより、上記ディスクを上記ハブに固定する固定工程と、
を備えたことを特徴とする。
この方法によれば、モータ内蔵型ホイール装置を作業性良く組み立てることができ、これと同時にホイールを車両支持手段に装着できる。
これによれば、主ガイドロッドの案内作用により、ロータ側サブアッセンブリをステータ側サブアッセンブリに対して軸振れすることなく安定して移動させることができ、途中でステータとロータが吸着して移動不能となるような不都合を確実に防止することができる。
上記ステータ側サブアッセンブリのハブには、上記位置決め部の内側にねじ穴を形成しておき、このねじ穴に、上記主ガイドロッドの基端部を螺合する。
これによれば、移動規制手段でロータ側サブアッセンブリの移動を規制するので、ロータとステータとの間の磁力により、ロータ側サブアッセンブリがステータ側サブアッセンブリに衝突するのを回避することができる。
これによれば、副ガイドロッドの案内作用により、ロータ側サブアッセンブリを周方向の位置決めをした状態で軸方向に移動させることができる。
(ア)支持体にハブを回転可能に取り付けてなる車両側支持手段と、この車両側支持手段の支持体に固定された上記ステータとを備えたステータ側サブアッセンブリと、
(イ)上記ホイールとこのホイールに固定された上記ロータとを備えたロータ側サブアッセンブリと、
を組み立たり分解する装置であって、
軸線に沿って形成されたねじ穴を有する主ガイドロッドと、このねじ穴に螺合されるねじ棒と、このねじ棒に回転可能に支持される移動規制手段とを備え、
上記主ガイドロッドは、上記ディスクのハブ穴に嵌るべき上記ハブの位置決め部の外径と等しい外径を有し、小径の基端部を上記ハブの位置決め部の内側に着脱可能に連結することにより、その外周面が上記位置決め部の外周面と同一円筒面上に位置し、このハブへの連結状態で、上記ロータ側サブアッセンブリのディスクのハブ穴に挿入されて上記ロータ側サブアッセンブリの上記ステータ側サブアッセンブリに対する軸方向移動を案内し、
上記移動規制手段は、上記ロータ側サブアッセンブリのホイールに着脱可能に連結することにより、上記ロータとステータとの間の磁力に抗してロータ側サブアッセンブリの移動を規制することを特徴とする。
この構成によれば、比較的簡単な構成で作業性良くステータ側サブアッセンブリとロータ側サブアッセンブリの組立、分解を行うことができる。しかも途中でステータとロータが吸着して移動不能となるような不都合を防止でき、ロータ側サブアッセンブリがステータ側サブアッセンブリに衝突するのを回避することができる。
図1には、車両側支持手段1と、この車両側支持手段1に組みつけられた本実施形態のホイール装置2が示されている。車両側支持手段1は、支持体10とこの支持体10に回転可能に支持されたハブ20とを備えている。ホイール装置2は、上記ハブ20に固定されたホイール30と、ホイール30に内蔵されたモータMおよびブレーキBとを備えている。
上記小径部11bの先端には雄ねじ部11cが形成されており、この雄ねじ部11cには、上記ベアリング15を押さえるためのナット16が螺合されている。
上記ホルダ本体42の車両側の一端が上記支持体10の支持板12の周縁部に多数のボルト48で固定されることにより、ステータ40が支持体10に固定されている。
上記第1ラビリンス部43bは、車両の反対側(ホイール30のディスク31側)に向けて軸方向に突出する環状突起43xと、この環状突起43xに隣接して車両の反対側に開口する凹溝43yとを有している。
上記ホルダ本体52の内周には、上記ロータ素子55がホルダ本体52と端部材53で挟まれるようにして取り付けられている。
上記ボルト56は、軸方向に長く延び、ホルダ本体52を貫通して端部材53にねじ込まれており、その中間部がロータ要素55のコアの外周に形成された溝に入り込むことにより、ロータ要素55をホルダ51に対して回り止めしている。
ホルダ本体52の両端部の外周52cは回転軸線Lと同軸の円筒面をなしており、リム35の内周36aの径と高精度で一致している。また、ホルダ本体52のディスク31側の端面52dは回転軸線Lと直交した平坦面となっている。
同様に、ステータ40の第2ラビリンス部44bの環状突起44xがロータ50の第3ラビリンス部52bの凹溝52yに入り込み、第2ラビリンス部44bの凹溝44yに第3ラビリンス部52bの環状突起52xが入り込んでいる。
さらに、ロータ50の径を最大限にすることに伴ってステータ40の径も増大するので、ホイール装置2の内部空間を広くすることができ、これにより、ホイール30の径を増大することなく、十分なブレーキスペースを確保することができる。
ロータ側サブアッセンブリA2は、ホイール30にロータ50を固定することにより得られる。
この組立装置70は、中央の主ガイドロッド71と周辺の複数の副ガイドロッド72とを備えている。
上記移動規制手段74は、ねじ棒73の先端近傍に回転可能に取り付けられねじ棒73と直交する方向に延びる支持部材75と、引っ張り強度の大きいバンド76とを有している。この支持部材75の両端部にはリング75a(引っ掛け部)が設けられている。
この際、ロータ側サブアッセンブリA2の移動を規制しないと磁力が急速に増大し、ロータ側サブアッセンブリA2が高速度でステータ側サブアッセンブリA1に衝突してしまう。しかし、本実施形態では、移動規制手段74によりロータ側サブアッセンブリA2の移動が規制され、このロータ側サブアッセンブリA2はねじ棒73の軸方向移動に伴って徐々に移動するので、衝突を回避することができる。
上記サブアッセンブリA1,A2同士の組み付けにより、ホイール装置2の組立が完了するとともに、ホイール30の車両側支持手段1への装着も完了する。
次に、ロータ側サブアッセンブリA2をさらに後退させて、そのボルト穴32bを副ガイドロッド72から外し、ハブ穴32aから主ガイドロッド71を外す。
最後にガイドロッド71,72をハブ20から取り外す。
52Aおよびロータ要素55Aの外周に形成された溝を通り、端部材53Aにねじ込まれており、これにより、ロータ要素55Aおよび端部材52A,53Aが互いに連結されるとともに、ロータ50Aがホイール30のディスク31の周縁部33に固定されている。ロータ要素55Aは、端部材52A,53Aに挟まれた状態で保持され、ボルト58により回り止めされている。
第2実施形態では、ホルダ本体を省いたので、ロータ要素55Aの径を更に大きくすることができ、第1実施形態より大きな回転トルクが得られる。また、ホイールアセンブリの内部空間をより一層広げることができる。
次に図7(B)に示すように、リム35Cをプレス加工により縮径し、リムドロップ部36Cを円筒形状にし、これにより、一対の突起39間でロータ50Cを強固に挟むとともに、ロータ50Cの外周をリム35Cに接するようにする。
支持体におけるハブ支持部を筒形状にし、ハブのボス部を、このハブ支持部内に挿入して回転可能に支持するようにしてもよい。
ホイールのリムは、リムドロップが無い形状のものであってもよい。
10 支持体
20 ハブ
23 位置決め部
24 ねじ穴
26 ハブボルト
27 ナット
30 ホイール
31 ディスク
32a ハブ穴
32b ボルト穴
33 ディスクの周縁部
35 リム
36 リムドロップ部
36a リム内周
40 ステータ
43b 第1ラビリンス部
44b 第2ラビリンス部
50 ロータ
52b 第3ラビリンス部
53b 第4ラビリンス部
43x,44x,52x,53x 環状突起
43y,44y,52y,53y 凹溝
70 組立・分解装置
71 主ガイドロッド
72 副ガイドロッド
73 ねじ棒
74 移動規制手段
A1 ステータ側サブアッセンブリ
A2 ロータ側サブアッセンブリ
M モータ
Claims (11)
- 円筒状のステータの径方向外側に円筒状のロータを同軸に配置してなるモータ内蔵型ホイール装置において、
上記ロータが、上記ホイールのリムとこのリムに隣接するディスクの周縁部のうちの少なくとも一方に固定され、
上記ステータは、ステータ素子と,このステータ素子の上記ディスクから遠い方の端に配置されステータ素子の外周面から径方向外方向に突出する環状の第1ラビリンス部と、上記ステータ素子の上記ディスクに近い方の端に配置され上記ステータ素子の外周面より径方向内側に位置する環状の第2ラビリンス部とを有し、
上記第1、第2ラビリンス部は、上記ディスクに向かって突出する環状突起と上記ディスクに向かって開口する環状の凹溝の少なくとも一方を含み、
上記ロータは、ロータ素子と、このロータ素子の上記ディスクに近い方の端に配置されロータ素子の内周面から径方向内方向に突出する環状の第3ラビリンス部と、上記ロータ素子の上記ディスクから遠い方の端に配置され上記ロータ素子の内周面より径方向外側に位置する環状の第4ラビリンス部を有し、
上記第3ラビリンス部は上記第2ラビリンス部と相補的な形状をなし、上記第4ラビリンス部は上記第1ラビリンス部と相補的な形状をなし、これら第3、第4ラビリンス部は、上記ディスクの反対側に向かって突出する環状突起と上記ディスクの反対側に向かって開口する環状の凹溝の少なくとも一方を含み、
上記第1、第4ラビリンス部同士が僅かな隙間を介して噛み合うことにより一方のラビリンスシールが形成され、上記第2、第3ラビリンス部が僅かな隙間を介して噛み合うことにより他方のラビリンスシールが形成されていることを特徴とするモータ内蔵型ホイール装置。 - 上記ロータが上記リムの内周に接していることを特徴とする請求項1に記載のモータ内蔵型ホイール装置。
- 上記リムがリムドロップ部とその軸方向両端に形成されたリムフランジ部とを有し、上記ロータは、少なくともこのリムドロップ部の両端部内周に接していることを特徴とする請求項2に記載のモータ内蔵型ホイール装置。
- 上記ロータが、その軸方向一端部を上記ディスクの周縁部に当接させた状態で、当該周縁部に固定されていることを特徴とする請求項2または3に記載のモータ内蔵型ホイール装置。
- 上記ロータの軸方向他端部が、上記リムの上記ディスクから離れた箇所に固定されていることを特徴とする請求項4に記載のモータ内蔵型ホイール装置。
- 円筒状のステータの径方向外側に円筒状のロータを同軸に配置してなり、上記ロータが、上記ホイールのリムとこのリムに隣接するディスクの周縁部のうちの少なくとも一方に固定されているモータ内蔵型ホイール装置を、組み立てる方法において、
支持体にハブを回転可能に取り付けてなる車両側支持手段と、この車両側支持手段の支持体に固定された上記ステータと、を備えたステータ側サブアッセンブリを作る工程と、
上記ホイールと、このホイールに固定された上記ロータと、を備えたロータ側サブアッセンブリを作る工程と、
上記ロータ側サブアッセンブリを上記ステータ側サブアッセンブリに対して同軸に維持しながら軸方向に移動させることにより、上記ディスクのハブ穴を上記ハブの位置決め部に嵌め、上記ハブのハブボルトを上記ディスクのボルト穴に挿入し、上記ロータを上記ステータと径方向に対向させる移動工程と、
上記ハブボルトにナットを螺合して締め付けることにより、上記ディスクを上記ハブに固定する固定工程と、
を備えたことを特徴とするモータ内蔵型ホイール装置の組立方法。 - 上記移動工程において、
主ガイドロッドの小径の基端部を、上記ハブの位置決め部の内側に着脱可能に連結することにより、この主ガイドロッドを上記位置決め部と同軸にするとともにその外周面を上記位置決め部の外周面と同一円筒面上に位置させ、
上記主ガイドロッドに上記ロータ側サブアッセンブリのディスクのハブ穴を嵌めた状態で、上記ロータ側サブアッセンブリを軸方向に移動させ、上記ハブ穴を上記主ガイドロッドから上記位置決め部へと移すことを特徴とする請求項6に記載のモータ内蔵型ホイール装置の組立方法。 - 上記ステータ側サブアッセンブリのハブには、上記位置決め部の内側にねじ穴を形成しておき、このねじ穴に、上記主ガイドロッドの基端部を螺合することを特徴とする請求項7に記載のモータ内蔵型ホイール装置の組立方法。
- 上記主ガイドロッドにその軸線に沿ってねじ穴を形成しておき、
上記移動工程において、
上記主ガイドロッドのねじ穴にねじ棒を螺合させ、このねじ棒に回動可能に支持された移動規制手段を上記ロータ側サブアッセンブリのホイールに着脱可能に連結することにより、上記ロータとステータとの間の磁力に抗してロータ側サブアッセンブリの移動を規制し、この移動規制状態で上記ねじ棒を回すことにより、上記ロータ側サブアッセンブリを上記ステータ側サブアッセンブリに向けて軸方向に移動させることを特徴とする請求項7または8に記載のモータ内蔵型ホイール装置の組立方法。 - 上記移動工程において、
上記ハブボルトに、上記主ガイドロッドと平行をなして副ガイドロッドを螺合させ、この副ガイドロッドを上記ホイールのボルト穴に差し込んだ状態で、上記ロータ側サブアッセンブリの軸方向移動を行うことを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載のモータ内蔵型ホイール装置の組立方法。 - 円筒状のステータの径方向外側に円筒状のロータを同軸に配置してなり、上記ロータが、上記ホイールのリムとこのリムに隣接するディスクの周縁部のうちの少なくとも一方に固定されているモータ内蔵型ホイール装置を、組み立て及び/又は分解するために、
(ア)支持体にハブを回転可能に取り付けてなる車両側支持手段と、この車両側支持手段の支持体に固定された上記ステータとを備えたステータ側サブアッセンブリと、
(イ)上記ホイールとこのホイールに固定された上記ロータとを備えたロータ側サブアッセンブリと、
を組み立たり分解する装置であって、
軸線に沿って形成されたねじ穴を有する主ガイドロッドと、このねじ穴に螺合されるねじ棒と、このねじ棒に回転可能に支持される移動規制手段とを備え、
上記主ガイドロッドは、上記ディスクのハブ穴に嵌るべき上記ハブの位置決め部の外径と等しい外径を有し、小径の基端部を上記ハブの位置決め部の内側に着脱可能に連結することにより、その外周面が上記位置決め部の外周面と同一円筒面上に位置し、このハブへの連結状態で、上記ロータ側サブアッセンブリのディスクのハブ穴に挿入されて上記ロータ側サブアッセンブリの上記ステータ側サブアッセンブリに対する軸方向移動を案内し、
上記移動規制手段は、上記ロータ側サブアッセンブリのホイールに着脱可能に連結することにより、上記ロータとステータとの間の磁力に抗してロータ側サブアッセンブリの移動を規制することを特徴とするモータ内蔵型ホイール装置の組立・分解装置。
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