JP6055755B2 - Wheel drive mechanism cooling device - Google Patents
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Description
本発明は、ホイールを駆動する機構を冷却する装置に関し、特に、車両用駆動輪のホイール内部に設けられるとともに同ホイールを回転駆動する電動モータ(インホイールモータ)を冷却する装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for cooling a mechanism for driving a wheel, and more particularly to an apparatus for cooling an electric motor (in-wheel motor) that is provided inside a wheel of a vehicle drive wheel and rotationally drives the wheel.
近年、車両用駆動輪のホイールの内部に設けられるインホイールモータが開発されている。このインホイールモータを搭載した車両では、ドライブシャフトや差動ギヤといった動力伝達系の構成を省略することができ、車体側の省スペース化を図ることができる。
一方で、インホイールモータは高負荷出力時や連続稼働時などに発熱するため、インホイールモータを冷却する技術が開発されている。
In recent years, an in-wheel motor provided inside the wheel of a vehicle drive wheel has been developed. In a vehicle equipped with this in-wheel motor, the configuration of a power transmission system such as a drive shaft and a differential gear can be omitted, and space saving on the vehicle body side can be achieved.
On the other hand, since the in-wheel motor generates heat during high load output or continuous operation, a technology for cooling the in-wheel motor has been developed.
例えば、特許文献1には、インホイールモータが発生する熱をホイール壁面を通して受け、この熱を受けると起電力を発生する熱電素子と、この熱電素子により発生された起電力でインホイールモータに向けて送風する冷却送風機とを備えた冷却装置が示されている。この冷却装置では、ホイール壁面と外気との温度差に応じて熱電素子が起電力を発生し、この起電力でインホイールモータに対して軸方向に並設された電動の冷却送風機を作動させている。これにより、ホイール壁面の熱量に応じた起電力で冷却送風機を作動させてインホイールモータを冷却することができるとしている。
For example, in
しかしながら、インホイールモータの周辺は、ホイールはもちろんのことブレーキ装置やサスペンション装置といったさまざまなものが設けられるため、スペースの確保が困難であり、レイアウトの制約が厳しい。このため、特許文献1に示される技術のように、インホイールモータに対して軸方向に冷却送風機が並設されるものでは、レイアウトの制約に対応することが困難となるおそれがある。さらに、インホイールモータの他に冷却送風機を設けることで、コストが上昇してしまうおそれがある。
However, since various things such as a brake device and a suspension device as well as a wheel are provided around the in-wheel motor, it is difficult to secure a space, and layout restrictions are severe. For this reason, when the cooling blower is arranged in the axial direction in parallel with the in-wheel motor as in the technique disclosed in
また、特許文献1に示される技術のように、インホイールモータの発熱を受けたホイール壁面と外気との温度差を利用するものでは、インホイールモータの連続稼働時やブレーキ装置の輻射熱発生時といったインホイールモータ或いはホイールの周辺温度が上昇する際に、温度差が小さくなり、インホイールモータを十分に冷却することができないおそれがある。
In addition, as in the technique disclosed in
本発明の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、簡素な構成でホイールの内部に設けられた電動モータを適切に冷却することができるようにした、ホイール駆動機構の冷却装置を提供することである。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の目的として位置づけることができる。
One of the objects of the present invention has been devised in view of the above-described problems, and is a wheel drive mechanism that can appropriately cool an electric motor provided in a wheel with a simple configuration. Is to provide a cooling device.
Note that the present invention is not limited to this purpose, and other effects of the present invention can also be achieved by the functions and effects derived from the respective configurations shown in the embodiments for carrying out the invention which will be described later. Can be positioned as
(1)上記の目的を達成するために、本発明のホイール駆動機構の冷却装置は、車両用駆動輪のホイールの内部に設けられた電動モータにより前記ホイールを回転駆動するホイール駆動機構において、前記電動モータの外周に配設され、少なくとも1つの開口部が形成された略円筒状のケーシングと、前記開口部を覆うとともに前記電動モータの温度上昇に応じて前記開口部を開放する蓋部材と、前記開口部の周縁の一部とそれに対応する前記蓋部材の周縁の一部とが結合された結合部と、前記結合部に配設され、前記電動モータの温度上昇に応じて前記蓋部材よりも体積が膨張する熱感応部材と、を備え、前記熱感応部材の体積が膨張することにより前記蓋部材が前記開口部を開放することを特徴としている。すなわち、前記蓋部材は、前記電動モータの温度に応じて前記開口部を開閉する。 (1) In order to achieve the above object, a cooling device for a wheel drive mechanism according to the present invention includes a wheel drive mechanism for rotating the wheel by an electric motor provided inside a wheel of a vehicle drive wheel. A substantially cylindrical casing disposed on the outer periphery of the electric motor and having at least one opening formed thereon; a lid member that covers the opening and opens the opening in response to a temperature rise of the electric motor; A coupling portion in which a part of the peripheral edge of the opening and a part of the peripheral edge of the lid member corresponding to the opening are coupled to each other. And a heat-sensitive member whose volume expands, and the lid member opens the opening when the volume of the heat-sensitive member expands . That is, the lid member opens and closes the opening according to the temperature of the electric motor.
(2)前記熱感応部材にはアルミニウム材を用い、前記蓋部材及び前記ケーシングには前記アルミニウム材よりも熱膨張率の低い鋼材を用いることが好ましい。
(3)また、前記蓋部材がバイメタルで構成されていてもよい。
(4)前記蓋部材が前記開口部を覆う状態では、前記ケーシングの外周に円筒面が形成されることが好ましい。
( 2 ) Preferably, an aluminum material is used for the heat-sensitive member, and a steel material having a lower thermal expansion coefficient than the aluminum material is used for the lid member and the casing.
( 3 ) Moreover, the said cover member may be comprised with the bimetal.
( 4 ) In the state where the lid member covers the opening, it is preferable that a cylindrical surface be formed on the outer periphery of the casing.
(5)前記電動モータのステータと前記ケーシングとが一体的に接合され、前記蓋部材は、基端部が前記開口部の周縁における前記ホイールの回転方向下流側の下流縁部に結合され、先端部が前記電動モータの温度上昇に応じて前記開口部の周縁における前記ホイールの回転方向上流側の上流縁部から離隔することが好ましい。すなわち、前記蓋部材は、前記基端部よりも前記先端部が前記ホイールの回転方向上流側に配設されることが好ましい。
(6)前記開口部が、前記ケーシングの外周方向に沿って複数設けられ、前記蓋部材が、前記開口部のそれぞれに対応して複数設けられることが好ましい。
( 5 ) The stator of the electric motor and the casing are integrally joined, and the lid member has a base end coupled to a downstream edge on the downstream side in the rotation direction of the wheel at the periphery of the opening. It is preferable that the portion is separated from the upstream edge portion on the upstream side in the rotation direction of the wheel at the peripheral edge of the opening in accordance with the temperature rise of the electric motor. That is, it is preferable that the front end portion of the lid member is disposed upstream of the base end portion in the rotation direction of the wheel.
( 6 ) It is preferable that a plurality of the openings are provided along the outer peripheral direction of the casing, and a plurality of the lid members are provided corresponding to the openings.
本発明にかかるホイール駆動機構の冷却装置によれば、電動モータが発熱したときには、この温度上昇に応じて蓋部材が開口部を開放するため、ケーシングの内周側と外周側とで空気を入れ換える(換気する)ことができ、ケーシングの内周側に設けられた電動モータをケーシングの外周側の空気(外気)で冷却することができる。このとき、ホイールが回転していれば、この回転にともなう空気の流れによって換気が促進され、電動モータの冷却効率を向上させることができる。一方、電動モータの温度が上昇していないときには、開口部が蓋部材に覆われ(閉鎖され)、電動モータは冷却されない。よって、低温時におけるホイール駆動機構のエネルギーロスを抑制することができる。これらより、ホイールの内部に設けられた電動モータを適切に冷却することができる。
また、電動モータを適切に冷却するために、蓋部材によって開閉される開口部が形成された略円筒状のケーシングを電動モータの外周に設けるだけでよいため、簡素な構成とすることができる。これにより、レイアウトの制約に対する対応自由度を向上させることができ、また、コストの上昇を抑制することができる。
このようにして、簡素な構成でホイールの内部に設けられた電動モータを適切に冷却することができる。
According to the cooling device for a wheel drive mechanism according to the present invention, when the electric motor generates heat, the lid member opens the opening according to the temperature rise, so that the air is exchanged between the inner peripheral side and the outer peripheral side of the casing. (Ventilation) can be performed, and the electric motor provided on the inner peripheral side of the casing can be cooled with air (outside air) on the outer peripheral side of the casing. At this time, if the wheel is rotating, ventilation is promoted by the flow of air accompanying this rotation, and the cooling efficiency of the electric motor can be improved. On the other hand, when the temperature of the electric motor is not increased, the opening is covered (closed) by the lid member, and the electric motor is not cooled. Therefore, the energy loss of the wheel drive mechanism at a low temperature can be suppressed. From these, the electric motor provided in the inside of a wheel can be cooled appropriately.
Further, in order to properly cool the electric motor, it is only necessary to provide a substantially cylindrical casing formed with an opening that is opened and closed by the lid member on the outer periphery of the electric motor. As a result, the degree of freedom in dealing with layout constraints can be improved, and an increase in cost can be suppressed.
In this way, the electric motor provided in the wheel with a simple configuration can be appropriately cooled.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
本発明にかかるホイール駆動機構の冷却装置は、車両用駆動輪(以下、単に「駆動輪」という)のホイールの内部に設けられた電動モータ(「インホイールモータ」,「ホイールモータ」,「ハブモータ」などとも称される。以下、「IWM」と略称する)により同ホイールを回転駆動するホイール駆動機構を冷却する装置である。この装置は、特にIWMを冷却することで、ホイール駆動機構を冷却する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
A cooling device for a wheel drive mechanism according to the present invention includes an electric motor (“in-wheel motor”, “wheel motor”, “hub motor” provided inside a wheel of a vehicle drive wheel (hereinafter simply referred to as “drive wheel”). This is a device that cools the wheel drive mechanism that rotationally drives the wheel according to the following. This device cools the wheel drive mechanism, in particular by cooling the IWM.
IWMが装備される車両としては、自動車,鉄道車両,自転車といった種々のものが挙げられるが、本実施形態では自動車を例示して説明する。
以下の説明では、駆動輪の軸に近い側を内周側とし、その逆側を外周側とし、車幅方向において車両中心側を内側とし、その逆側を外側とし、前進走行時の駆動輪の回転方向を基準に上流及び下流を定める。
Various vehicles such as automobiles, railway vehicles, and bicycles can be cited as vehicles equipped with IWM. In the present embodiment, an automobile will be described as an example.
In the following description, the side close to the axis of the drive wheel is the inner peripheral side, the opposite side is the outer peripheral side, the vehicle center side in the vehicle width direction is the inner side, and the opposite side is the outer side. The upstream and downstream directions are determined with reference to the rotation direction of.
〔第一実施形態〕
[1.構成]
はじめに、本実施形態にかかるホイール駆動機構の冷却装置の前提となる駆動輪の構成を説明する。
[First embodiment]
[1. Constitution]
First, the structure of the drive wheel which is a premise of the cooling device for the wheel drive mechanism according to the present embodiment will be described.
[1−1.駆動輪]
図1に示すように、駆動輪1は、その軸芯Cを中心に回転運動し、ホイール2及びこのホイール2の外周に装着されるタイヤ3を有する。
ホイール2は、外周に円筒面をなすように配設されるリム2aと、リム2aよりも内周側に設けられるディスク2bとを有する。このディスク2bは、リム2aに結合されており、ホイール2の車幅方向外側の壁部をなしている。このため、リム2aの内周側であってディスク2bの車幅方向内側、即ち、ホイール2の内部には、空間が形成されたものといえる。
[1-1. Drive wheel]
As shown in FIG. 1, the
The
ディスク2bの中心部は、後述するIWM10の出力軸11に結合され固定されている。このため、駆動輪1はIWM10の出力回転により駆動される。
また、ホイール2のディスク2bとIWM10との間には、ブレーキ機構4が介装されている。ブレーキ機構4は、ホイール2と一体に回転するロータ4aとこのロータ4aの回転を制動するキャリパ4bとを有する。このため、キャリパ4bによってロータ4aの回転が制動されると、ブレーキ機構4によってホイール2(駆動輪1)が制動される。
A central portion of the
A
なお、キャリパ4bは、図示しない車体側の構造に接続されている。図1には、ブレーキ機構4のロータ4aがディスク2bの中心部と出力軸11との間に介装されたものを例示している。
上記したホイール2の内部には、IWM10と、その外周に配設されたケーシング20とが収容されている。
以下、IWM10,ケーシング20の順に各構成を説明する。
The
Inside the
Hereinafter, each component will be described in the order of the
[1−2.IWM(インホイールモータ)]
IWM10は、駆動輪1を回転駆動させる動力源であり、図示省略するバッテリからの給電により作動する。
このIWM10は、ロータとステータとのギャップ(間隙)について、このギャップが径方向に形成される方式(ラジアルギャップ方式)のものと軸方向に形成される方式(アキシャルギャップ方式)のものとに分類することができ、また、出力軸とホイールとの関係について、これらが直結されたダイレクトドライブ方式(モータ出力回転数=ホイール回転数)のものと出力軸とホイールとの間に減速機構が介装されたギヤリダクション方式(モータ出力回転数>ホイール回転数)のものとに分類することができる。IWM10としては、これらのさまざまな公知の電動モータを適用することができる。ラジアルギャップ方式の電動モータを用いる場合には、ステータに対するロータの配設箇所で類別されるアウタロータタイプ及びインナロータタイプの何れを適用してもよい。
[1-2. IWM (In-wheel motor)]
The
This IWM10 classifies the gap between the rotor and the stator into a method in which the gap is formed in the radial direction (radial gap method) and a method in which the gap is formed in the axial direction (axial gap method). In addition, regarding the relationship between the output shaft and the wheel, a reduction mechanism is interposed between the output shaft and the wheel, and the direct drive system (motor output rotational speed = wheel rotational speed) in which these are directly connected. Can be classified into those of the gear reduction method (motor output rotational speed> wheel rotational speed). These various known electric motors can be applied as the
ここでは、IWM10として、アキシャルギャップ方式であってダイレクトドライブ方式の電動モータを用いたものを例示して説明する。
IWM10は、駆動輪1の軸芯Cと同心に配置される出力軸11及びハウジング12を有する。出力軸11は、ハウジング12の中心部にベアリングを介して回転可能に軸支されている。
出力軸11は、車幅方向外側端部11aがハウジング12から突出するように設けられている。この車幅方向外側端部11aには、上記したブレーキ機構4及びホイール2が結合されている。
Here, the
The
The
なお、図1には、出力軸11が中空に形成されたものを例示している。この場合、出力軸11の中空部にベアリング等を介して車体側の支持軸(図示略)を配設することで、IWM10及び駆動輪1を回転可能に支持することができる。これに替えて又は加えて、ハウジング12が車体側の構造に結合され、IWM10及び駆動輪1が支持されてもよい。一方、出力軸11が中実に形成されてもよい。この場合、中実の出力軸11やハウジング12を車体側の構造に結合することで、IWM10及び駆動輪1を支持することができる。
FIG. 1 shows an example in which the
ハウジング12は、回転駆動力を発生させるロータ15及びステータ16(ここではステータの一方にのみ符号を付す)を収容するハウジング本体部13と、このハウジング本体部13の車幅方向端部のそれぞれから全周にわたって径方向に突設された突起部14とを有する。この突起部14は軸方向に並設されており、突起部14に挟まれた空間(以下、「凹部」という)14aが形成されている。
The
ハウジング本体部13は、中空の閉空間を有する円柱形状に形成されている。この中空の閉空間には、ロータ15及びステータ16が収容されている。つまり、ハウジング本体部13は、内部に収容されたロータ15及びステータ16を埃や水などの侵入から防いで保護する筐体である。なお、ハウジング本体部13における中空の閉空間は、ハウジング本体部13がなす円柱形状よりもその厚みに対応する分だけ小さな円柱形状をなしている。
The housing
以下、ハウジング本体部13の内部に収容されるロータ15及びステータ16を説明し、その後、ハウジング本体部13の外周に設けられた突起部14を説明する。
ロータ15は、ステータ16に対して回転するものである。これらのロータ15及びステータ16は、何れも軸芯Cと同心に配置されている。
Hereinafter, the
The
ロータ15は、中心部15aが出力軸11に固定され、外周部15bの車幅方向外側及び内側のそれぞれに複数の永久磁石(何れも図示省略する)が円環状に固設されている。かかる永久磁石は、周方向に隣り合うどうしが異極となるように磁化されており、例えば扇形状に形成されている。このロータ15の外周部15bは、間隔をおいて車幅方向(軸方向)両側に設けられたステータ16に挟まれている。
The
ステータ16は、ハウジング本体部13の外周部13aに固定されており、磁心にコイルが巻回された複数のコイルモジュールが円環状に配設されたものである。各コイルモジュールは、例えば扇状に形成されている。なお、ステータ16は、後述するケーシング20に対してハウジング12を介して一体的に接合されている。
ステータ16の各コイルモジュールに電流が供給されると、ステータ16の各コイルモジュールとロータ15の永久磁石との磁力(引力或いは斥力)によって、ステータ16に対してロータ15が回転し、出力軸11から回転駆動力が出力される。このとき、ステータ16を電流が流れることにより、各コイルモジュールが発熱する。例えば、IWM10の高負荷出力時或いは連続稼働時には、ステータ16の各コイルモジュールに多量の電流或いは長期間にわたって電流が供給され、IWM10の発熱量が多くなる。
The
When a current is supplied to each coil module of the
突起部14は、次に説明するケーシング20を配設するために形成されている。すなわち、突起部14は、ケーシング20をハウジング12に結合するためのものである。
なお、図1には、ハウジング本体部13と突起部14とが一体に形成されたものを例示するが、これらのそれぞれが別体に形成されて結合されていてもよい。また、ハウジング本体部13についても、任意の箇所で分割された部材どうしを結合する構造としてもよい。
The protruding
Although FIG. 1 illustrates an example in which the housing
[1−3.ケーシング]
ケーシング20は、略円筒状に形成され、IWM10の外周に配設されている。具体的には、ケーシング20は、環状に形成されるとともに径方向断面が軸心Cを上方としたU字型(例えば上部では逆U字型)に形成されている。このケーシング20の内周端部とIWM10の外周端部(即ちハウジング12における突起部14の外周端部)とが結合されている。なお、ケーシング20とIWM10との結合には、溶接やボルト締結といった公知の結合手段を用いることができる。
[1-3. casing]
The
図1〜図3に示すように、ケーシング20には、ホイール2の回転方向(図2及び図3には二重矢印で示す)に沿って複数の開口部21(一箇所にのみ符号を付す)が設けられている。なお、ホイール2の回転方向は、ケーシング20の外周が延在する方向(外周方向)と同方向である。
このケーシング20には、開口部21のそれぞれに対応して複数設けられた蓋部材30(一箇所にのみ符号を付す)と、各蓋部材30によって開口部21を開閉させる熱感応部材40(一箇所にのみ符号を付す,図1では図示省略する)とが備えられている。ここでは、1つの開口部21に対して1つの蓋部材30が設けられている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
In the
図2には、十二個の開口部21が周方向に等間隔に形成されたものを例示するが、開口部21の形成個数は、周囲の構成や要求仕様等に応じて設定すればよく、例えば1つでもよい。また、開口部21どうしの間隔は等間隔でなくてもよい。この場合、蓋部材30及び熱感応部材40の形成個数や形成箇所は開口部21に対応したものとなる。
以下、開口部21,蓋部材30,熱感応部材40の順に説明する。
FIG. 2 illustrates an example in which twelve
Hereinafter, the
[1−3−1.開口部]
開口部21が閉鎖された状態(蓋部材30に覆われた状態)では、ケーシング20の外周側と内周側との連通が遮断される。このため、開口部21とIWM10におけるハウジング12の径方向端部に形成された凹所14a(図1参照)とによって閉空間が形成される。
[1-3-1. Aperture]
When the
一方、図4に示すように、開口部21が開放された状態では、開口部21は、ケーシング20の外周側と内周側とを連通させる。このため、開口部21は、ハウジング12の径方向端部における凹所14a(何れも図1参照)に外気(ケーシング20の外周側の空気)を導入する導入口と捉えることができ、また、凹所14aの空気をケーシング20の外部に排出する排出口と捉えることができる。つまり、開口部21は、凹所14aの空気を入れ換える換気口と捉えることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 4, the
[1−3−2.蓋部材]
蓋部材30は、弾性変形可能に構成されている。言い換えれば、蓋部材30は、所定の形状に復元可能な可撓性を有する。なお、蓋部材30は、少なくとも基端部30aが弾性変形可能に構成されていればよい。
図2〜図4に示すように、蓋部材30の基端部30aは、開口部21の周縁22におけるホイール2の回転方向下流側の下流縁部22aに結合されている。つまり、蓋部材30は、基端部30aよりも先端部30bがホイール2の回転方向上流側に配設される。
[1-3-2. Lid member]
The
As shown in FIGS. 2 to 4, the
蓋部材30とケーシング20との結合箇所(以下、「結合部」という)50には、詳細を後述する熱感応部材40が配設されている。なお、蓋部材30の基端部30a以外の部分は、ケーシング20と結合されていない。
ここでは、蓋部材30がケーシング20に対して一体に結合されている。
A heat
Here, the
蓋部材30は、詳細を後述する熱感応部材40からの外力が作用しなければ、所定の形状をなして開口部21を覆う(閉鎖する)状態となる。かかる状態のときには、図2及び図3に示すように、ケーシング20の外周が円筒面をなす形状に形成されている。言い換えれば、蓋部材30が開口部21を覆う状態では、ケーシング20の外周に滑らかな円筒面が形成される。
If the external force from the heat-
[1−3−3.熱感応部材]
ところで、IWM10(図1参照)が発熱したときには、IWM10のハウジング12(図1参照)を通じて熱が伝達され、ケーシング20,蓋部材30及び熱感応部材40の温度も上昇する。つまり、ケーシング20,蓋部材30及び熱感応部材40のそれぞれは、IWM10の温度上昇に応じて自身の温度も上昇する。本実施形態にかかるホイール駆動機構の冷却装置は、このような温度変化を利用して、開口部21を開閉している。かかる開閉の動力源といえる熱感応部材40について、以下に説明する。
[1-3-3. Heat sensitive member]
By the way, when the IWM 10 (see FIG. 1) generates heat, heat is transmitted through the housing 12 (see FIG. 1) of the
熱感応部材40には、ケーシング20及び蓋部材30よりも熱膨張率の高い材料を用いている。例えば、熱感応部材40にはアルミニウム材を用い、ケーシング20及び蓋部材30には鋼材を用いることができる。
熱感応部材40は、上記したように蓋部材30の基端部30aとケーシング20とが結合される結合部50に配設されている。詳細には、結合部50に凹設された凹部29に熱感応部材40が収容されている。図3及び図4には、熱感応部材40は軸状(円柱状)に形成されたものを例示する。
The heat
As described above, the heat-
図5に示すように、凹部29は、ホイール2の回転方向下流側に設けられた本体部29aと、ホイール2の回転方向上流側に設けられた絞り部29bとを有する。本体部29aは、熱感応部材40に対応する形状に凹設された部分であり、熱感応部材40を収容する部分である。絞り部29bは、本体部29aからホイール2の回転方向上流側に向かうに連れて開口部21の周縁22と蓋部材30との距離が小さくなる(絞られる)ように形成された部分である。
As shown in FIG. 5, the
厳密にいえば、熱感応部材40は温度に応じて体積が変化するため、凹部29の本体部29aは、所定温度における熱感応部材40の外径に対応する形状に凹設されている。ここでいう所定温度としては、IWM10がオーバヒート状態(過熱状態)やオーバークール状態(冷態)となる温度であるときに熱感応部材40がとりうる温度に対して所定のマージン分だけ安全側(高温側又は低温側)の温度を用いることができる。
Strictly speaking, since the volume of the heat
熱感応部材40は、ケーシング20に設けられた凹部29の本体部29aに、軸方向に沿って嵌挿されることで配設することができる。また、凹部29の絞り部29bと蓋部材30との距離が熱感応部材40の外周(外形)よりも大きくなるように、蓋部材30の先端部30b(図4など参照)を変位させて(例えば持ち上げて)開口部21を大きく開放し、蓋部材30と開口部21の周縁22との間から配設することも可能である。
なお、図示省略するが、熱感応部材40には、凹部29から脱落しないように、適宜の抜け止め加工が施されている。かかる抜け止め加工としては、熱感応部材40の軸方向両端部に頭部を設けることや、抜け止めンピンを追加することなどが挙げられる。
The heat-
Although not shown in the drawing, the heat-
IWM10(図1参照)が発熱したときには、IWM10の温度上昇に応じて熱感応部材40の温度が上昇し、熱感応部材40の体積が膨張する。このとき、ケーシング20及び蓋部材30と熱感応部材40との熱膨張率の差により、図4と図5の二点鎖線とに示すように、熱感応部材40が蓋部材30の基端部30aを押し上げ、これにともなって、蓋部材30の先端部30b(図2〜図4参照)が、開口部21の周縁22におけるホイール2の回転方向上流側の上流縁部22bから離隔され、開口部21が開放される。
When the IWM 10 (see FIG. 1) generates heat, the temperature of the heat
[2.作用及び効果]
本発明の第一実施形態にかかるホイール駆動機構の冷却装置は、上述のように構成されるため、以下のような作用及び効果を得ることができる。
まず、本実施形態にかかるホイール駆動機構の冷却装置の作用を説明する。
IWM10の温度は、始動初期や極寒冷地における作動時などには低温である。このとき、図2,図3及び図5に示すように、熱感応部材40は、所定温度以下であり凹部29に収容される。このため、蓋部材30は、熱感応部材40に押し上げられることがなく、開口部21を覆う状態(閉鎖する状態)となる。
[2. Action and Effect]
Since the cooling device for a wheel drive mechanism according to the first embodiment of the present invention is configured as described above, the following operations and effects can be obtained.
First, the operation of the cooling device for the wheel drive mechanism according to the present embodiment will be described.
The temperature of the
一方、IWM10は、高負荷出力時や連続稼働時などには発熱量が多量となり、温度が上昇する。この熱は、ハウジング12を通じてケーシング20,蓋部材30及び熱感応部材40に伝達される。そして、熱感応部材40をはじめケーシング20及び蓋部材30の体積が膨張する。このとき、ケーシング20及び蓋部材30と熱感応部材40との熱膨張率の差により、図4に示すように、熱感応部材40により蓋部材30の基端部30aが押し上げられ、蓋部材30が弾性変形する(撓む)ことにより開口部21が開放される。
開口部21が開放された状態では、蓋部材30の基端部30aから先端部30bに向かうに連れて開口部21の周縁22から離隔する。
On the other hand, the
In a state where the
以下、開口部21を開放する作用の詳細について、図5の二点鎖線を参照して説明する。
IWM10の温度が上昇すると、熱感応部材40の体積が膨張する。このとき、熱感応部材40の体積膨張よりも小さいながら、ケーシング20及び蓋部材30も微小に体積膨張する。これらの体積膨張により、熱感応部材40と蓋部材30の基端部30aとが押し合うとともに、熱感応部材40と凹部29とが押し合う。よって、蓋部材30の基端部30aが、熱感応部材40によって押し上げられ、弾性変形する。このとき、熱感応部材40の押し上げ対象となる蓋部材30の基端部30aにおいては、ホイール2の回転方向上流側よりも下流側の方が剛であるため、熱感応部材40の蓋部材30への押し上げ力がホイール2の回転方向下流側から上流側(剛な部分から柔な部分)へ逃げるように移行し、熱感応部材40が微小に回転する。
Hereinafter, the detail of the effect | action which opens the
When the temperature of the
なお、蓋部材30の剛性や内周面の形状,凹部29の形状などによっては、熱感応部材40が回転することなく、蓋部材30が押し上げられることもありうる。
熱感応部材40をはじめとしたケーシング20及び蓋部材30の各体積は、温度に対して略比例的な対応関係を有するため、開口部21の開放度合いはIWM10の温度に応じたものとなる。
Depending on the rigidity of the
Since the volumes of the
このように、本実施形態のホイール駆動機構の冷却装置は、熱感応部材40とケーシング20及び蓋部材30との熱膨張率の差を利用することで、IWM10の温度に応じて、電力や制御を要することなく開口部21の開放度合を変化させている。
開口部21が開放されると、ケーシング20の外周側と内周側とが連通され、開口部21の閉鎖時に形成される開口部21及び凹部14aの閉空間の空気が排出されるとともに、開口部21を通じてケーシング20の外周側の空気(外気)が凹部14aに導入される。つまり、凹部14aで温められた空気が換気される。
As described above, the cooling device for the wheel drive mechanism of the present embodiment uses the difference in thermal expansion coefficient between the heat
When the
このときホイール2が回転していれば、この回転にともなう空気の流れは、基端部30aから先端部30bに向かうに連れて開口部21の周縁22から離隔している蓋部材30に案内され、開口部21に効率よく導入される。開口部21から導入された空気は、ハウジング12に当たり、凹部14aの空気を排出する。すなわち、凹部14a内で蓄熱した空気を排出し、加熱されたハウジング12を冷却することができる。
If the
次に、本実施形態にかかるホイール駆動機構の冷却装置の効果を説明する。
IWM10の温度上昇に応じて開口部21を覆っていた蓋部材30が開口部21を開放するため、ケーシング20の内周側と外周側とで空気を入れ換える(換気する)ことができ、ケーシング20の内周側に設けられたIWM10を外気で冷却することができる。このとき、ホイール2が回転していれば、この回転にともなう空気の流れによって換気が促進され、IWM10の冷却効率を向上させることができる。
Next, the effect of the cooling device of the wheel drive mechanism according to the present embodiment will be described.
Since the
一方、IWM10の温度が上昇していないときには、開口部21が蓋部材30に覆われ、IWM10は冷却されない。このとき、例えばホイール2が回転していれば、この回転にともなう空気の乱れや空気抵抗を抑制することができる。また、IWM10が冷却されなければ、ホイール駆動機構の冷却も抑制される。そのため、ホイール駆動機構の作動にともなって、機構各部の潤滑油が温度上昇して粘性が低下するので、潤滑部分の抵抗も抑えることができる。これらより、低温時におけるホイール駆動機構のエネルギーロスを抑制することができる。
このように、IWM10の温度に応じて、蓋部材30が開口部21を開閉するため、IWM10を適切に冷却することができる。
On the other hand, when the temperature of the
Thus, since the
また、IWM10を冷却するために、蓋部材30によって開閉される開口部21が形成された略円筒状のケーシング20をIWM10の外周に設けるだけでよいため、簡素な構成とすることができる。これにより、レイアウトの制約に対する対応自由度を向上させることができ、また、コストの上昇を抑制することができる。延いては、ホイール駆動機構の冷却装置を軽量化に寄与し、耐久性の向上にも寄与しうる。
Further, in order to cool the
また、IWM10の温度上昇に応じて熱感応部材40の体積が膨張することにより蓋部材30が開口部21を開放するため、開口部21の開放に制御を要せず、電力を消費することがない。よって、簡素な構成とすることができる。
この熱感応部材40は、IWM10の温度と開口部21の開放度合いとが対応するように、蓋部材30によって開口部21を開放させるため、IWM10を確実に冷却することができる。
Further, since the volume of the heat
Since the heat
蓋部材30が開口部21を覆う状態、即ち、IWM10の温度が上昇していないときには、ケーシング20の外周に円筒面が形成されるため、ホイール2が回転しているときの空気の乱れや空気抵抗を更に抑制することができる。これにより、エネルギーロスを更に抑制することができる。
When the
IWM10のステータ16とケーシング20とが一体的に接合されるため、ホイール2が回転するのに対しケーシング20は回転しない。このような構造のもとで、蓋部材30は、基端部30aよりも先端部30bがホイール2の回転方向上流側に配設されるため、ホイール2が回転しているときに、この回転にともなう空気の流れを効率よく開口部21に導入することができ、IWM10の冷却効率を向上させることができる。
IWM10にアキシャルギャップ方式のものを用いているため、ラジアルギャップ方式のものに比較して、小型化に有利であり、レイアウトへの対応自由度を更に向上させることができる。
Since the
Since the
〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態について説明する。本発明の第二実施形態にかかるホイール駆動機構の冷却装置は、第一実施形態に対して蓋部材の構成が異なる。なお、ここで説明する点を除いては第一実施形態と同様の構成になっており、これらについては、同様の符号を付し、各部の説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The cooling device for a wheel drive mechanism according to the second embodiment of the present invention differs from the first embodiment in the configuration of the lid member. Except for the points described here, the configuration is the same as that of the first embodiment, and the same reference numerals are given thereto, and the description of each part is omitted.
図6に示すように、本実施形態にかかるホイール駆動機構の冷却装置は、蓋部材60がバイメタルで構成されている。バイメタルとは、熱膨張率が異なる二枚の金属部材を例えば圧延法によって一枚の板状に貼り合わせたものである。
この蓋部材60は、外周側の第一メタル部材61と内周側の第二メタル部材62とを有する。
As shown in FIG. 6, in the cooling device for the wheel drive mechanism according to the present embodiment, the
The
第一メタル部材61には、第二メタル部材62よりも熱膨張率が低い部材が用いられている。第一メタル部材61としては、インバーなどの熱膨張率が低い金属部材であれば種々のものを採用することができる。また、第二メタル部材62としては、ニッケルクロム鉄合金,ニッケルマンガン鉄合金,マンガン銅鉄合金などの熱膨張率の高い金属部材であれば種々のものを採用することができる。
A member having a lower thermal expansion coefficient than the
ここでは、蓋部材60の基端部60aから先端部(図示略)の全体にわたって二つのメタル部材61,62が設けられている。ただし、図6に二点鎖線で示すように、蓋部材60の基端部60aにだけ二つのメタル部材61,62が設けられてもよい。
なお、図6には、蓋部材60が結合される結合部50に凹部29が設けられたものを示すが、この凹部29は省略してもよい。
Here, two
FIG. 6 shows the
この蓋部材60は、温度が上昇するに連れて、外周側の第一メタル部材61よりも内周側の第二メタル部材62の方が大きく膨張し、基端部60aを支点に外周側へ向けて変形する。この変形量と蓋部材60(メタル部材61,62)の温度とは一対一の対応関係を有する。
敷衍して言えば、蓋部材60は、上述した第一実施形態の蓋部材30と同様に、温度と開口部21の開放度合いとが比例的な対応関係を有するものといえる。延いては、IWM10の温度と蓋部材60による開口部21の開放度合いとも対応するものといえる。
As the temperature of the
In other words, the
第二実施形態にかかるホイール駆動機構の冷却装置は、上述のように構成されるため、第一実施形態にかかるホイール駆動機構の冷却装置による効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
蓋部材60がバイメタルで構成されているため、第一実施形態にかかるホイール駆動機構の冷却装置のように、熱感応部材40を要することなく、IWM10の温度上昇に応じて開口部21を開放することができる。このため、更に簡素な構成とすることができる。延いては、コストの低減や耐久性の向上に寄与しうる。
Since the cooling device for the wheel drive mechanism according to the second embodiment is configured as described above, in addition to the effects of the cooling device for the wheel drive mechanism according to the first embodiment, the following effects can be obtained.
Since the
また、蓋部材60の第一メタル部材61と第二メタル部材62との熱膨張率の差を利用することで、IWM10の温度に応じて、電力や制御を要することなく開口部21の開放度合を変化させることができる。
蓋部材60の基端部60aにだけ二つのメタル部材61,62が設けられれば、材料コストを抑制することも可能となる。また、凹部29の形成を省略すれば、形成コストを抑制することも可能となる。
Further, by utilizing the difference in the coefficient of thermal expansion between the
If the two
〔その他〕
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。上述した第一実施形態及び第二実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、適宜組み合わせてもよい。
上述の実施形態では、開口部21が矩形状に形成されたものを例示したが、開口部21の形状としては、円柱形状やスリット状などの種々の形状のものを採用することができる。例えば、開口部21が開放されたときの空気の流れを考慮して開口部21の形状を設計してもよい。具体的には、開口部21を通してケーシング20の外周側の空気が導入される点に着目すれば、導入される空気の流通方向に沿うように径方向に対して傾斜する軸心或いは辺を有する形状を採用してもよい。この場合、ケーシング20の内周側への外気の導入効率が向上し、IWM10の冷却効果を向上させることができる。
[Others]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Each structure of 1st embodiment and 2nd embodiment mentioned above can be selected as needed, and may be combined suitably.
In the above-described embodiment, an example in which the
また、蓋部材30が開口部21の周縁22におけるホイール2の回転方向下流側の下流縁部22aに結合されたものを説明したが、少なくとも、開口部21の周縁22の一部とそれに対応する蓋部材30の周縁22の一部とが結合されていればよい。
また、開口部21は少なくとも1つ設けられていればよい。さらに、1つの開口部21に対して1つの蓋部材30が設けられたものに限らず、1つの蓋部材が複数の開口部を覆う構成としてもよいし、逆に、複数の蓋部材が1つの開口部を覆う構成としてもよい。
また、蓋部材30における外周側の形状は種々の形状とすることができ、蓋部材30が開口部21を覆う状態におけるケーシング20の外周には、円筒面に限らず種々の形状が形成されうる。
In addition, the
Further, it is sufficient that at least one
Moreover, the shape of the outer peripheral side in the
上述の第一実施形態では、熱感応部材40が軸状(円柱状)に形成されたものを例示したが、熱感応部材40の形状に例えば球状や矩形状といった種々の形状を採用することもできる。この場合、凹部29は、熱感応部材40に対応する形状に凹設される。
上述の第二実施形態では、蓋部材60がバイメタルで構成され、第一実施形態の熱感応部材40を省略することができる点を説明したが、蓋部材60がバイメタルで構成されるとともに熱感応部材40が設けられていてもよい。この場合、蓋部材60による開口部21の開閉を更に確実にすることができる。
In the first embodiment described above, the heat
In the second embodiment described above, the
1 駆動輪(車両用駆動輪)
2 ホイール
2a リム
2b ディスク
3 タイヤ
4 ブレーキ機構
4a ロータ
4b キャリパ
10 IWM(インホイールモータ,電動モータ)
11 出力軸
11a 車幅方向外側端部
12 ハウジング
13 ハウジング本体部
13a 外周部
14 突起部
14a 凹所
15 ロータ
15a 中心部
15b 外周部
16 ステータ
20 ケーシング
21 開口部
22 周縁
22a 下流縁部
22b 上流縁部
29 凹部
29a 本体部
29b 絞り部
30 蓋部材
30a 基端部
30b 先端部
40 熱感応部材
50 結合部
60 蓋部材(バイメタル)
60a 基端部
61 第一メタル部材
62 第二メタル部材
C 軸芯
1 Drive wheel (vehicle drive wheel)
2
DESCRIPTION OF
60a
Claims (6)
前記電動モータの外周に配設され、少なくとも1つの開口部が形成された略円筒状のケーシングと、
前記開口部を覆うとともに前記電動モータの温度上昇に応じて前記開口部を開放する蓋部材と、
前記開口部の周縁の一部とそれに対応する前記蓋部材の周縁の一部とが結合された結合部と、
前記結合部に配設され、前記電動モータの温度上昇に応じて前記蓋部材よりも体積が膨張する熱感応部材と、を備え、
前記熱感応部材の体積が膨張することにより前記蓋部材が前記開口部を開放する
ことを特徴とする、ホイール駆動機構の冷却装置。 In a wheel drive mechanism that rotationally drives the wheel by an electric motor provided inside a wheel of a vehicle drive wheel,
A substantially cylindrical casing disposed on the outer periphery of the electric motor and having at least one opening formed therein;
A lid member that covers the opening and opens the opening in response to a temperature rise of the electric motor;
A coupling portion in which a part of the periphery of the opening is coupled to a part of the periphery of the lid member corresponding to the opening;
A heat-sensitive member disposed in the coupling portion and having a volume that expands more than the lid member in response to a temperature rise of the electric motor,
The cooling device for a wheel drive mechanism, wherein the lid member opens the opening when the volume of the heat sensitive member expands .
前記蓋部材及び前記ケーシングには前記アルミニウム材よりも熱膨張率の低い鋼材を用いる
ことを特徴とする、請求項1に記載のホイール駆動機構の冷却装置。 Aluminum material is used for the heat sensitive member,
2. The cooling device for a wheel drive mechanism according to claim 1 , wherein a steel material having a lower thermal expansion coefficient than the aluminum material is used for the lid member and the casing.
ことを特徴とする、請求項1に記載のホイール駆動機構の冷却装置。 The cooling device for a wheel drive mechanism according to claim 1, wherein the lid member is made of bimetal.
ことを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載のホイール駆動機構の冷却装置。 Wherein in the state in which the cover member covers the opening, characterized in that the cylindrical surface is formed on the outer periphery of the casing, the cooling system of the wheel drive mechanism according to any one of claims 1-3.
前記蓋部材は、基端部が前記開口部の周縁における前記ホイールの回転方向下流側の下流縁部に結合され、先端部が前記電動モータの温度上昇に応じて前記開口部の周縁における前記ホイールの回転方向上流側の上流縁部から離隔する
ことを特徴とする、請求項1〜4の何れか1項に記載のホイール駆動機構の冷却装置。 The stator of the electric motor and the casing are integrally joined,
The lid member has a base end coupled to a downstream edge on the downstream side in the rotation direction of the wheel at the periphery of the opening, and a tip at the periphery of the opening in response to a temperature rise of the electric motor. The wheel drive mechanism cooling device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the cooling device is separated from an upstream edge on the upstream side in the rotation direction.
前記蓋部材が、前記開口部のそれぞれに対応して複数設けられた
ことを特徴とする、請求項1〜5の何れか1項に記載のホイール駆動機構の冷却装置。 A plurality of the openings are provided along the outer peripheral direction of the casing,
The cooling device for a wheel drive mechanism according to any one of claims 1 to 5 , wherein a plurality of the lid members are provided corresponding to the respective openings.
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