JPH0544370B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、モータにより直接車輪を回転するダ
イレクトドライブ方式の電気自動車、特に前記モ
ータをアウターロータ方式とした電動輪に関す
る。

（従来の技術） 従来から開発されてきた電気自動車は、エンジ
ンを単にモータに置換したもので、車輪間に前記
エンジンに相当するモータを設置し、このモータ
により車輪を回転するようにしたものである。し
たがつて、このような電気自動車は、モータの回
転を車輪に伝達する場合あるいは左右両車輪の回
転を変えてコーナーを曲がる場合等種々の動作を
円滑にかつ確実に行なうために、減速機、差動装
置、ドライブシヤフト等の動力伝達装置を必要と
している（例えば、実開昭47−18010号公報、実
開昭48−38506号公報参照）。

ところが、電気自動車では、バツテリー充電当
りの走行距離が短いことが、この電気自動車の汎
用化を妨げる一大要因となつていることは周知の
通りであるが、前述したもののように動力伝達装
置及びその付帯装置を装備すれば、これら装置を
経ることによる動力伝達効率の低下に加え、自動
車車体の重量が増大し、消費エネルギが増加し、
前記走行距離をさらに短くする虞れがある。

そこで、最近の電気自動車では、前記減速機、
差動装置、ドライブシヤフト等の動力伝達装置を
廃止して動力伝達効率を向上させ、車体重量の軽
減を図るために、ダイレクトドライブ方式の電動
輪が開発されるに至つた。

（発明が解決しようとする問題点） このダイレクトドライブ方式の電動輪は、モー
タと車輪とを直接又は間接に連結したもの（例え
ば実開昭53−136736号公報、実開昭54−21312号
公報、USP3937293号参照）と、車輪のホイール
デイスクにモータを直接取付けたものがある（特
開昭54−22214号公報、USP4021690号参照）。

しかし、前者の方式のものは、電動輪の軸方向
寸法が肥大化し、しかもモータの回転軸の支持構
造が複雑となり、この電動輪を組み立てる作業性
も悪く、この電動輪の分解作業及び保守点検作業
が難かしいという欠点がある。

また、後者の方式は、モータの回転軸と車軸と
の連結構造が複雑化し、前述した分解及び保守点
検作業の困難性に加え、モータ内部に埃等が侵入
する虞れもあり、耐久性において問題が生じる虞
れがある。

本発明者らは、かかる欠点を解消すべく鋭意努
力した結果、軽量コンパクトで大出力を発揮する
ことができ、電気自動車にとつて最適なモータの
開発に基づき、前記ダイレクトドライブ方式の長
所である動力伝達系の簡素化、車両全体の軽量化
等という点を助長するとともに、その欠点である
電動輪の軸方向の寸法の肥大化及び全体組立て作
業の困難性を一掃する電気自動車の電動輪を開発
するに至つた。

本発明の目的は、上述した従来技術に伴う欠
点、問題点を解決し、ダイレクトドライブ方式を
採用した電気自動車の電動輪全体の軽量化、コン
パクト化を図り、しかも分解、組立て、製造作業
及び保守点検等を容易に行ない得るようにするこ
とにある。

（問題点を解決するための手段） かかる目的を達成するために、本発明は、中空
ナツクルと中空ハブとを同軸的に連結し、この中
空ハブの外周に、車輪が装着されたホイールデイ
スクを回動可能に取付け、このホイールデイスク
の外側にモータのロータ部を前記車輪の外側から
ボルト締めにより固着し、このロータ部と小許の
間隙を介して対設されたステータ部を前記ハブに
前記車輪の外側からボルト締めにより固着したこ
とを特徴とするものである。

（作用） 本発明は、上述のように構成し、ダイレクトド
ライブ方式を採用し、中空ナツクル、中空ハブに
より車軸とモータの回転軸を構成したので、減速
機、差動装置、ドライブシヤフト等の動力伝達装
置が不要となり、車軸部分の構造が簡素になり、
車体の軽量化、コンパクト化を達成することがで
き、これによりバツテリー充電当りの走行距離も
伸び、また、電気自動車の電動輪を組み立てるに
当つても、車輪の外部側方からホイールデイスク
にロータ部を、ハブにステータ部を、ボルト締め
により固着できるので、自動車の保守点検時に作
業者は車体の下部に入り込まなくても外部から容
易に行なうことができ、また各部品を次々と積み
重ね方式により組み立てる作業方式とすることが
可能となるので車体の組み立てもきわめて容易に
なる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。

第１図は本発明の一実施例を示す断面概略図、
第２図は第１図に示す電動輪の要部拡大断面図、
第３図は同電動輪の分解斜視図、第４図は第２図
の要部をさらに拡大した断面図である。

第１図では、右方側の電動輪部分を概略的に示
し、左方側の電動輪部分はスケルトン的に示して
いる。この図において、電気自動車１は、車体２
の前後左右に４つの電動輪３，３……を有してお
り、この各電動輪３はタイヤ４が外周に装着され
たホイールデイスク５の外部側方にモータM₁を
取付け、ダイレクトドライブ方式としたものであ
り、この各電動輪３は中空のナツクル６を支持す
るサスペンシヨン７を介して前記車体２に上下動
可能に、また舵角を調節し得るように取付けられ
ている。

この各電動輪３は、第２図に示すように中空の
ナツクル６にボルト７ａにより中空ハブ８を同軸
的に締付け固定し、この中空ハブ８に前記ホイー
ルデイスク５を軸受９を介して回転可能に取付け
ている。この中空ハブ８はモータM₁の回転軸と
車軸とを兼用するもので、これにより軸部分の構
造が簡素化されることになる。

このホイールデイスク５の外周には、車輪１０
が取付けられているが、この車輪１０は、前記ホ
イールデイスク５の外周に、ハブボルト１１及び
ハブナツト１２により固着されたリム１３と、こ
のリム１３の外周に嵌着された前記タイヤ４とか
らなつている。

また、このホイールデイスク５の外周端部位に
は、前記モータM₁のロータ部１４と、このモー
タM₁の外側を覆うカバー１５とが複数本のボル
ト１６により外部側方から共締め固定されてい
る。

前記ロータ部１４は、さらに前記ホイールデイ
スク５とボルト１６ａにより締つけられている
が、このボルト１６ａは第２図の下部に示すよう
に、前述したボルト１６とは異なり、内方から外
方に向けて締付けるようにしてある。このように
すれば、前記カバー１５を外部側方から取付ける
ことができるので、カバー１５の取付けが容易に
なり、またボルト１６及び１６ａにより内外の双
方から締付けることになるので、締付け力が強固
になり、緩みがなくなる。

前記ロータ部１４は、環状のヨーク１７と、こ
のヨーク１７の内周面に接着剤若しくはボルト等
により固着された薄肉で強力な磁界を発生する希
土類の永久磁石１８とからなつている。

ここに、本実施例では、モータ用永久磁石とし
て希土類の永久磁石１８を用いることにより大き
な出力と、モータのコンパクト化を図つている。
これは、希土類の永久磁石１８が、大きな磁束密
度を有するのみでなく、室温で大きな結晶磁気異
方性を示すことから大きな保磁力を発揮すること
による。例えば、通常のアルニコ系、又はフエラ
イト系のものは、50〜270KA／ｍ程度の保磁力
を有するものであるのに対し、希土類コバルト系
（RCo₅）のものは、その保磁力が680〜800KA／
ｍにもなることからも明らかである。

したがつて、この希土類磁石を用いれば、永久
磁石を薄肉化することができ、その結果モータ自
体を軽量化でき、しかもこのモータは大きな出力
を発揮することから、電気自動車のモータとして
は最適なものとなる。

また、前記カバー１５は、アルミニウム合金等
のような軽量金属よりなり、モータM₁の放熱性
を向上するために、内周面及び外周面に冷却フイ
ン１９ａ，１９ｂを突出しており、その中心部分
はメカニカルシール２０により後述のダストシー
ル部材２４との間がシールされている。

このロータ部１４と小許の間隙Ｇを介して対設
されたステータ部２１はコイルＧが巻回された電
機子コア２２の内周部位をボルト２３により中空
ハブ８の突起部８ａにダストシール部材２４及び
トルクリング２５とともに固着されている。この
トルクリング２５は、第３図より明らかなように
半断面Ｌ字状をしたもので、リング状突部２５ａ
には歯部が形成され、この歯部と前記中空ハブ８
の端部に形成された歯部が噛合するようになつて
いる。

また、この両者間には扁平板状の端子２６が伸
延しているが、この端子２６は、前記コイルＣと
中空ハブ６内を挿通したケーブル２７とを確実に
接続するために設けられたものである。つまり、
第４図に示すようにケーブル２７の端部に筒状の
コネクタ２８をカシメ固定してあり、このコネク
タ２８をケーブルホルダー２９に挿通するととも
にこのケーブルホルダー２９にスタツドボルト３
０を前記端子２６を介在して螺着し、前記ケーブ
ル２７と前記コイルＣとを電気的に接続するよう
にしている。なお、この端子２６の端部には前記
コイルＣが接続されている。

前記ホイールデイスク５の内方側端面には、第
２図に示すようにブレーキデイスク３１がボルト
３２により取付けられ、このブレーキデイスク３
１は第３図に示すような一対のキヤリパ３３によ
り挟圧されるようになつている。このキヤリパ３
３は、周知のようにシリンダ装置３４（図上では
ピストン３４ａとシリンダボデイ３４ｂとを示
す）により作動するようになつている。

前記ホイールデイスク５を回動可能に支持する
中空ナツクル６は、第２，３図に示すように前記
ボルト７ａにより中空ハブ８に固着されている
が、このナツクル６からダストール部材２４に至
るまで空気通路３６が形成されている。この空気
通路３６は内部を挿通する前記モータM₁へのケ
ーブル２７が発する熱を外部に放散するととも
に、前記ケーブル２７の配線を容易に行なうよう
にしている。

そして、このナツクル６の頂部と下部には、第
５，６図に示すように、ブラケツト３８，３９が
突出してあるが、このブラケツト３８，３９には
アツパアーム４０と、ロアーアーム４１とがボー
ル軸受４２ａ，４２ｂにより揺動自在に取付けて
あり、このアツパアーム４０及びロアーアーム４
１の他端は車体２に回動可能に取付けられ、この
ロアーアーム４１と車体２との間にはシヨツクア
ブソーバ４３が設けられている。

また、この電動輪３のナツクル６には第７図に
示すようにナツクルアーム４４が突出され、この
ナツクルアーム４４は、リンク４５を介して送り
ねじ４６に連結されている。そしてこの送りねじ
４６にはピニオン４７が噛合し、ステアリング４
８を回動すれば、シヤフト４９及び自在継手５０
を介して前記ピニオン４７が回動し、前記電動輪
３の内、前輪側に舵角を与えるようになつてい
る。この前輪側が操作されると、その舵角がポテ
ンシヨメータ５１により検出され、このポテンシ
ヨメータ５１からの信号はコントロールボツクス
５２に入力されるようになつている。

このコントロールボツクス５２では、前記ステ
アリング４８の舵角に基づいて後輪に与えられる
舵角が演算され、この演算信号により舵角モータ
M₂を作動し、後輪側の送りねじ５３を回動する
ようになつている。この送りねじ５３には送り駒
５４が噛合され、この送りねじ５３の回動に伴な
い送り駒５４が往動又は復動し、タイロツド５５
及び両後方電動輪３のナツクルアーム４４を介し
て、後方側電動輪３に所定の舵角を与えるように
している。

つまり、この車両は前輪に対応して後輪の舵角
が制御される簡便な、いわゆる４輪操舵方式
（4WS）となつているが、個々それぞれの電動輪
３がステアリング４７の舵角に応じて制御される
構成にしてもよいことはいうまでもない。

次に作用を説明する。

まず、電動輪３を組み立てるには、ナツクル６
に中空ハブ８、ブレーキデイスク３１、ホイール
デイスク５を取付ける。そして、この中空ハブ８
にステータ２１を外方からボルト２３により締付
けた後に、ケーブル２７と、前記ステータ部２１
のコイルＣとを接続する。最後にロータ部１４を
ボルト１６により外方から前記ホイールデイスク
５に取付けるが、この場合カバー１５も共締めす
る。

このように電動輪３を組み立てる場合には、外
方から中空ハブ８、ブレーキデイスク３１、ホイ
ールデイスク５、ステータ部２１、ロータ部１４
等と、次々といわば積み重ね方式で取付ければよ
いことになり、組み立て手順がよく、組み立てを
きわめて簡単に行なうことができる。したがつ
て、これを保守点検時に分解する場合もその作業
が容易となる。

次に、図示しない始動スイツチをオンすると、
バツテリからの電流がコントロールボツクス５２
を介してケーブル２７に導かれ、このケーブル２
７よりコネクタ、スタツドボルト３０、端子２６
を介してコイルＣに導かれる。

これによりロータ部１４側の希土類磁石１８に
より形成されている磁界を電流が横切ることによ
りロータ部１４が回転する。この回転はボルト１
６を介してホイールデイスク５に伝達され車輪１
０が回転する。

なお、コーナーをまがる場合には、ステアリン
グ４６の舵角に応じて各電動輪３の回転速度をコ
ントロールボツクス５０において演算し制御する
が、本件発明とは直接的な関係がないので、ここ
では省略する。

この車輪１０に制動をかけるには、シリンダ装
置３４を動作してキヤリパ３３によりブレーキデ
イスク３１を挟圧すればよい。

前記運転中、ステータ部２１から生じたジユー
ル熱は内側の冷却フイン１９ｂ、外側の冷却フイ
ン１９ａを伝わり外部に放散される。

また、ケーブル２７の熱は、ナツクル６等によ
り形成された中空通路３６にフアン（図示せず）
より送風される空気流により外部に放出されるこ
とになる。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明によれば、ダイレク
トドライブ方式を採用し、中空ナツクル、中空ハ
ブにより車軸とモータの回転軸を構成したので、
減速機、差動装置、ドライブシヤフト等の動力伝
達装置が不要となり、車軸部分の構造が簡素にな
り、車体の軽量化、コンパクト化を達成すること
ができ、これによりバツテリー充電当りの走行距
離も伸びる。また、電気自動車の電動輪を組み立
てるに当つても、車輪の外部側方からホイールデ
イスクにロータ部を、ハブにステータ部を、ボル
ト締めにより固着できるので、自動車の保守点検
時に作業者は車体の下部に入り込まなくても外部
から容易に行なうことができ、また各部品を次々
と積み重ね方式により組み立てる作業方式とする
ことが可能となるので車体の組み立ても容易にな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す断面概略
図、第２図は、第１図の要部拡大断面図、第３図
は、同実施例の分解斜視図、第４図は、第２図の
要部拡大断面図、第５図は、同実施例のサスペン
シヨンの分解斜視図、第６図は、同実施例のサス
ペンシヨン部分の断面図、第７図は、各電動輪の
制御系を示す説明図である。 ３……電動輪、５……ホイールデイスク、６…
…ナツクル、８……ハブ、１０……車輪、１４…
…ロータ部、１６，２３……ボルト、２１……ス
テータ部、Ｇ……間隙、Ｍ……モータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 中空ナツクル６と中空ハブ８とを同軸的に連
   結し、この中空ハブ８の外周に、車輪１０が装着
   されたホイールデイスク５を回動可能に取付け、
   このホイールデイスク５の外側にモータM₁のロ
   ータ部１４を前記車輪１０の外側からボルト１６
   締めにより固着し、このロータ部１４と小許の間
   隙Ｇを介して対設されたステータ部２１を前記ハ
   ブ８に前記車輪１０の外側からボルト２３締めに
   より固着したことを特徴とする電気自動車の電動
   輪。