WO2021153241A1 - 電気自動車及びその製造方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an electric vehicle incorporating an in-wheel motor and a manufacturing method thereof.
  • Patent Document 1 discloses such an in-wheel motor. Since the in-wheel motor is incorporated into various devices inside the wheel, the parts are close to each other, and the brakes are included so that there is no escape for heat. Since the metal rolling bearings and gears that are often used generate heat due to high rotation, the power consumption required for cooling increases.
  • an outer race to which a wheel is attached and an inner race facing the outer race are formed by a sliding bearing, and the inner race is supported by a support frame of a suspension device.
  • a stator constituting the motor is provided, while the outer race is provided with a rotor facing the stator of the inner race.
  • a brake disc is provided on the outer race and the inner race on the outside of the slide bearing so that the brake disc can be sandwiched.
  • resin metal is provided on the sliding surfaces of the outer race and the inner race.
  • the outer race may be provided with one or a plurality of recesses for positioning the resin metal, the resin metal may be provided with a plurality of protrusions to be accommodated in the recesses, and a circuit for allowing lubricating oil and air to escape from the bottom of the recesses may be provided. ..
  • a drive motor equipped with a speed reducer and an electromagnetic clutch can be attached to the support frame, and the driving force can be transmitted to the support ring only at low speed and when reversing by switching to the electromagnetic clutch.
  • an outer race to which a wheel is attached and an inner race facing the wheel are formed by a sliding bearing, and a resin metal is temporarily provided on the sliding surfaces of the outer race and the inner race with a softener.
  • a shim liner corresponding to an oil gap is sandwiched between the resin metal and the inner race by softening the resin metal, and the outer race is assembled using a side race.
  • the resin metal is decomposed after curing and the shim is decomposed. It is characterized by removing the liner and forming an oil gap of a specified value.
  • the wheel rotation mechanism has a sliding bearing structure in the present invention, there is no rolling bearing or other heat generation source in the main rotation mechanism. Further, since the brake device is outside the outer race, heat dissipation is performed here.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a resin shaft metal, a jacket for cooling inner races and stators, and a part of a tire mounting portion of a cooling circuit of the electric vehicle according to the third embodiment. It is a side lace assembly drawing which forms the oil gap of a resin shaft metal.
  • FIGS. 1 and 2 A cross-sectional view and a partially enlarged cross-sectional view of the in-wheel motor constituting the electric vehicle according to the present invention are shown in FIGS. 1 and 2.
  • a wheel 12 on which the tire 10 is mounted and the wheel 12 is directly attached to the sliding bearing 16 via a protrusion 14 provided at a position outside the inner peripheral surface.
  • the sliding bearing 16 is composed of a plurality of outer races 18 and inner races 20, both of which slide through a stepped sliding surface 22.
  • the sliding surface 22 has a high step on the vehicle body side so that the inner race 20 can be removed toward the vehicle body side. Further, in order to prevent lateral vibration of the sliding bearing 16, a side race 24 is attached to the minimum step portion on the inner race 20 side to suppress the maximum protrusion of the outer race 18.
  • a donut plate-shaped support ring 26 is attached to the outer race 18 so as to cover the central opening of the tire 10 on the outside of the vehicle.
  • the support ring 26 extends beyond the side surface portion of the inner race 20 to open the diameter center portion of the tire 10. Then, the open end is bolted by the flat plate cover 28 to cover the lid.
  • a support frame 30 having an L-shaped cross section is attached to the inner race 20 inside the vehicle.
  • the support frame 30 has an L-shaped tip attached to the outer surface of the inner race 20 and has a bottom plate extending toward the center of the tire.
  • the central part is covered with a cover 32 and fixed with bolts. Further, the support frame 30 is supported at two upper and lower positions by the suspension device 34.
  • a stator 36 that forms a part of the in-wheel motor is arranged at the corner portion of the support frame 30, and a rotor 38 that is arranged to face the stator 36 is arranged on the lower surface side thereof. That is, since the stator 36 is fixed to the support frame 30, it functions as a stator frame. Further, the rotors 38 arranged facing each other are fixed to the support ring 26 attached to the outer race 18 via the pedestal 40. When the rotor 38 receives the driving force, the tire 10 rotates via the pedestal 40, the support ring 26, and the outer race 18, and at that time, the rotational driving force is applied by sliding with respect to the inner race 20. It is transmitted.
  • the end portion of the outer race 18 is further extended, and the brake disc 42 is attached to the extended end.
  • a brake device 44 capable of sandwiching the brake device 44 is assembled to a support frame 30 located on the lower surface of the wheel. This makes it possible to obtain an electric vehicle equipped with a brake that comes into contact with the outside air.
  • the outer race 18 is provided with recesses 46 for positioning at a plurality of locations, and the sliding surface 22 is interposed with a resin metal 48, and the plurality of recesses 46 are interposed therein.
  • a protrusion 50 that fits in is provided. Since the resin metal 48 having a low friction coefficient and suppressing the generated heat does not generate metal powder, the quality of the lubricating oil can be maintained for a long period of time.
  • Lubricating oil and air escape passages 52 are provided at the bottom of the recess 46 of the outer race 18.
  • An oil seal 54 is arranged between the outer race 18 and the inner race 20.
  • the electric vehicle according to the embodiment configured in this way has a configuration in which the tire 10 can rotate via the sliding bearing 16, and the braking means is provided on the brake disc 42 and the support frame 30 provided at the extension ends of the outer race 18. It is based on the brake device 44. Therefore, since the tire 10 is rotationally driven, the problem of noise such as the gear mechanism and the rolling bearing and the problem of cooling such as the brake can be solved at the same time.
  • FIG. 3 shows a second embodiment.
  • the drive motor 56 is attached to the central portion of the support frame 30, whereby the speed reducer 58 and the electromagnetic clutch 60 at the tip are attached and held between the support ring 26 and the facing support ring 26.
  • the air blower pipe 62 and the return pipe 64 for cooling are connected to two places of the support frame 30, and this allows the driving force to be transmitted to the support ring 26 and thus the tire 10 only at low speed and when reversing by switching the operation. ing.
  • the drive motor 56 operates, and at the same time, the cooling air can be forcibly performed.
  • FIG. 4 shows a third embodiment.
  • This forms cooling jackets 66 at a plurality of positions of the support frame 30.
  • a cooling jacket 68 is also formed on the inner race 20 which is the fixed side of the sliding bearing 16. Cooling oil can flow through the communication passage 70 between the cooling jackets 66 and 68, and the cooling jacket 68 of the inner race 20 is provided with an outlet 72 leading to the sliding sliding surface 22 so that the cooling oil can be supplied to the sliding surface. I am trying to do it.
  • the sliding surface 22 of the sliding bearing 16 which tends to generate heat can be constantly cooled by the cooling oil, so that stable operation is possible.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the fourth embodiment. This corresponds to an oil gap by providing a resin metal 48 having a low coefficient of friction between the sliding surfaces 22 of the sliding bearing 16 and temporarily softening the resin metal 48 with a softener when the resin metal 48 is assembled.
  • the shim liner 74 is sandwiched between the inner race 20 and the resin metal 48, and between the side race 24 and the resin metal 48.
  • the outer race 18 is assembled using the side race 24, the resin metal 48 is decomposed after curing, and the shim liner 74 is removed, whereby a specified value oil gap can be formed. By doing so, the method of assembling the resin metal 48 can be easily performed.
  • the wheel rotation mechanism since the wheel rotation mechanism has a sliding bearing structure, the main rotation mechanism has no rolling bearing or other heat generation source. Further, since the brake device is outside the outer race, heat dissipation is performed here.
  • the resin metal inserted between the outer race and the inner race has a low coefficient of friction, generates less heat, does not generate metal powder, can maintain the quality of the lubricating oil for a long period of time, and can use the lubricating oil to cool the stator.
  • the support frame of the stator becomes the size of the wheel, the rotor with a large diameter generates torque even at low speeds, no reduction gear is required, and the direct connection between the rotor and the wheel has no gears or bearings, so the generated heat is reduced.
  • the power consumption required for cooling and the reduction of moving parts reduce the risk of failure.
  • Wheel-sized large-diameter brake discs have a high braking effect, are easy to visually inspect, and come into contact with the outside air, so the brake discs and brake devices dissipate heat well.

Abstract

【課題】回転部品のベアリング、歯車を減らし、ブレーキを外側に設け発生熱を低減する構成とする。 【解決手段】ホイールが取付けられるアウタレースとこれに対面するインナレースとを滑り軸受けにより形成し、前記インナレースは懸架装置の支持枠により支持されるとともにモーターを構成する固定子が設けられ、他方アウタレースには前記インナレースの固定子と対面する回転子とを設けた。前記滑り軸受けの外側であってアウタレースにはブレーキディスクをインナレースには前記ブレーキディスクを挟着可能なブレーキ装置を設けた。

Description

電気自動車及びその製造方法
　本発明は、インホイールモーターを組み込んだ電気自動車やその製造方法に関する。
　今日、モーター技術が進歩し、ホイール内に高回転のモーター、減速機、ブレーキが組込まれている。回転が高く成る程、摩擦熱は発生し、密閉されたホイール内の発生熱を下げる冷却の消費電力が必要となる。特許文献１にはその種のインホイールモーターが示されている。インホイールモーターがホイール内の各種の機器に組込まれるため、互いの部品同士は近接し、さらにブレーキが内包され熱の逃げ場が無い。多く使用されている金属の転がりベアリング、歯車が高回転により発生熱が出る為冷却に掛かる消費電力が多くなる。
特許３４４００８２号公報
　回転部品のベアリング、歯車を減らし、ブレーキを外側に設け発生熱を低減するホイールと回転子の直結が望まれている。
　上記目的を達成するために、本発明に係る電気自動車は、ホイールが取付けられるアウタレースとこれに対面するインナレースとを滑り軸受けにより形成し、前記インナレースは懸架装置の支持枠により支持されるとともにモーターを構成する固定子が設けられ、他方アウタレースには前記インナレースの固定子と対面する回転子とを設けたものである。
　この場合、前記滑り軸受けの外側であってアウタレースにはブレーキディスクをインナレースには前記ブレーキディスクを挟着可能なブレーキ装置を設けた。
　さらにアウタレースとインナレースの摺動面に樹脂メタルを設けている。前記樹脂メタルを位置決めする窪みをアウタレースに１または複数設け、前記樹脂メタルに複数の前記窪みに収まる突起物を設け、前記窪みの底から潤滑油、空気が逃げる回路を設けた構成とすればよい。
　また、前記支持枠には減速機と電磁クラッチを備えた駆動モーターを組付け、前記電磁クラッチへの切り替えで低速時、後退時だけ支持リングへ駆動力を伝えるようにすることができる。
　本発明に係る電気自動車の製造方法は、ホイールが取付けられるアウタレースとこれに対面するインナレースとを滑り軸受けにより形成し、アウタレースとインナレースの摺動面に樹脂メタルを設けるにあたり、柔軟剤で一時的に樹脂メタルを柔らかくしてオイルギャップに相当するシムライナーを前記樹脂メタルとインナレースの間に挟み、アウタレースを、サイドレースを用いて組付けを行い、前記樹脂メタルが硬化後に分解し前記シムライナーを外し規定値のオイルギャップを成形することを特徴とする。
　上記構成により、本発明でホイールの回転機構が滑り軸受け構造であるためメインの回転機構には転がり軸受けやその他の熱の発生源がなくなる。また、ブレーキ装置がアウタレースの外側であるため、ここで放熱作用が行われる。
本発明の実施形態に係る電気自動車のタイヤ取り付け部の断面図である。 図１の拡大断面図である。 第２実施形態に係わる電気自動車のタイヤ取り付け部の断面図である。 第３実施形態に係わる電気自動車の、樹脂軸メタル、インナレースと固定子の冷却用ジャケット、冷却用回路の一部タイヤ取り付け部の拡大断面図である。 樹脂軸メタルのオイルギャップを成形するサイドレース組付け図である。
　以下に、本発明の実施例を、図面を参照して、詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態は、本発明を実施する上での好適な形態の一部であり、同様な効果を奏する限りにおいて、構成、方法の一部を変更したとしても、本発明の一部とみなすことができる。
　本発明に係る電気自動車を構成するインホイールモーターの断面図と一部拡大断面図を図１、図２に示している。これらの図に示すように、タイヤ１０が装着されるホイール１２を有し、ホイール１２は内周面の外寄りの位置に設けた突状１４を介して直接滑り軸受け１６に取り付けられている。
　滑り軸受け１６は複数のアウタレース１８とインナレース２０から構成され、両者は階段状の摺動面２２を介して滑り動作するようになっている。摺動面２２は車体側に向かってインナレース２０が取り外せるよう、車体側の段差が高いものとなっている。また、滑り軸受け１６の横振れを防止するため、インナレース２０側の最小段差部分にはサイドレース２４が取り付けられて、アウタレース１８の最大突起を抑え込む形態をとっている。
　アウタレース１８には、車外側でタイヤ１０の中央開口を覆うようにドーナツ板形状の支持リング２６が取り付けられている。この支持リング２６はインナレース２０の側面部を超えて伸びており、タイヤ１０の径中心部を開放したものとなっている。そして、開放端を平板のカバー２８によりボルト締めされて施蓋されている。インナレース２０には、車内側において、断面Ｌ字状の支持枠３０が取り付けられている。支持枠３０は、Ｌ字の先端部をインナレース２０の外面部に装着し、底板部をタイヤ中心方向に向けて延設している。中央部にはカバー３２で蓋をし、ボルトで固定している。また、支持枠３０は上下２ヵ所を懸架装置３４で支持されている。
　支持枠３０のコーナ部分にはインホイールモーターの一部を構成する固定子３６が、また、その下面側には前記固定子３６と対面配置される回転子３８が配置されている。すなわち、固定子３６は支持枠３０に固着されるので固定子枠として機能している。また、対面配置されている回転子３８は、前記アウタレース１８に取り付けられる支持リング２６に受台４０を介して固定されている。これにより回転子３８が駆動力を受けると、受台４０、支持リング２６、アウタレース１８を経由してタイヤ１０が回転し、その際、インナレース２０に対して摺動することで回転駆動力が伝わる。
　このような実施例には、さらに、図１、２に示すように、アウタレース１８の端部を延長し、延長端にブレーキディスク４２を組付けている。一方、これを挟着可能なブレーキ装置４４を、ホイール下面に位置する支持枠３０に組付けている。これにより外気に接するブレーキを備えた電気自動車とすることができる。
　図２に示すように、滑り軸受け１６の摺動面２２において、アウタレース１８に複数箇所の位置決めをする窪み４６を設け、摺動面２２には樹脂メタル４８を介在させ、これに複数の窪み４６に収まる突起物５０を設けておく。摩擦係数が低い樹脂メタル４８を設け、発生熱を抑えた樹脂メタル４８は金属粉が発生しないので潤滑油の品質を長期間維持出来る。前記アウタレース１８の窪み４６の底に、潤滑油、空気の逃がし通路５２を設ける。なお、アウタレース１８とインナレース２０の間にはオイルシール５４が配置されている。
　このように構成された実施例に係る電気自動車では、滑り軸受け１６を介してタイヤ１０が回転できる構成であり、しかも制動手段はアウタレース１８の延長端に設けたブレーキディスク４２と支持枠３０に設けたブレーキ装置４４によるものとなっている。したがって、タイヤ１０を回転駆動するために歯車機構や転がり軸受けといった騒音の問題や、ブレーキなどの冷却の問題を同時に解決することができる。
　次に、図３には第２実施例を示す。この実施例では、支持枠３０の中央部に駆動モーター５６を取付し、これにより先端の減速機５８、電磁クラッチ６０を取り付け、対面する支持リング２６との間で保持している。一方、冷却のための送風管６２と戻り管６４が支持枠３０の２ヵ所に接続されており、これは作動切り替えにより低速時、後退時だけ支持リング２６ひいてはタイヤ１０に駆動力を伝えるようにしている。
　この実施例によれば、初期動作が重い場合に駆動モーター５６が作動し、同時に冷却風を強制的に行わせることが出来る。
　図４は第３実施例を示す。これは支持枠３０の複数個所に冷却ジャケット６６を形成している。また、滑り軸受け１６の固定側であるインナレース２０にも冷却ジャケット６８が形成されている。冷却ジャケット６６、６８同士は互いに連通路７０によって冷却オイルは流通でき、インナレース２０の冷却ジャケット６８には滑り摺動面２２に至る吹出口７２が設けられ、冷却オイルを摺動面に供給できるようにしている。
　この実施例によれば、発熱を持ちやすい滑り軸受け１６の摺動面２２を冷却オイルで常に冷やすことができるので、安定した運転が可能である。
　図５は第４実施例の説明図である。これは滑り軸受け１６の摺動面２２の間に摩擦係数が低い樹脂メタル４８を設け、樹脂メタル４８を組付け時、樹脂メタル４８を柔軟剤で一時的に柔らかくして、オイルギャップに相当するシムライナー７４をインナレース２０と樹脂メタル４８の間、サイドレース２４と樹脂メタル４８に挟んでおく。アウタレース１８を、サイドレース２４を用いて組付けを行い、樹脂メタル４８が硬化後に分解し、シムライナー７４を外すことにより、規定値のオイルギャップを成型することができる。
このようにすることで樹脂メタル４８の組付け方法が簡単に行えることとなる。
　以上説明したように、本発明ではホイールの回転機構が滑り軸受け構造であるためメインの回転機構には転がり軸受けやその他の熱の発生源がなくなる。また、ブレーキ装置がアウタレースの外側であるため、ここで放熱作用が行われる。
　アウタレースとインナレースの間に入れる樹脂メタルは摩擦係数が低く、発生熱も少なく、金属粉の発生が無く、潤滑油の品質を長期間維持出来て固定子の冷却に潤滑油を利用できる。
　固定子の支持枠がホイールの大きさになり、大径の回転子は低速でもトルクが発生し、減速機が不要となり、回転子とホイールの直結は歯車、ベアリングが無いので発生熱が減少し冷却に掛かる消費電力、可動部品の減少は故障リスクが低減される。
　ホイールの大きさの大径ブレーキディスクはブレーキ効果が高くなり、目視点検が容易で、外気に触れるのでブレーキディスク、ブレーキ装置は熱の放散が良い。
１０……タイヤ、１２……ホイール、１４……突状、１６……滑り軸受け、１８……アウタレース、２０……インナレース、２２……摺動面、２４……サイドレース、２６……支持リング、２８……カバー、３０……支持枠、３２……カバー、３４……懸架装置、３６……固定子、３８……回転子、４０……受台、４２……ブレーキディスク、４４……ブレーキ装置、４６……窪み、４８……樹脂メタル、５０……突起物、５２……空気逃がし通路、５４……オイルシール、５６……駆動モーター、５８……減速機、６０……電磁クラッチ、６２……送風管、６４……戻り管、６６……冷却ジャケット、６８……冷却ジャケット、７０……連通路、７２……吹出口、７４……シムライナー。

Claims (6)

  1. 　ホイールが取付けられるアウタレースとこれに対面するインナレースとを滑り軸受けにより形成し、前記インナレースは懸架装置の支持枠により支持されるとともにモーターを構成する固定子が設けられ、他方アウタレースには前記インナレースの固定子と対面する回転子とを設けたことを特徴とする電気自動車。
  2. 　請求項１に記載の電気自動車において、前記滑り軸受けの外側であってアウタレースにはブレーキディスクをインナレースには前記ブレーキディスクを挟着可能なブレーキ装置を設けたことを特徴とする電気自動車。
  3. 　請求項１に記載の電気自動車において、アウタレースとインナレースの摺動面に樹脂メタルを設けたことを特徴とする電気自動車。
  4.   請求項３に記載の電気自動車において、前記樹脂メタルを位置決めする窪みをアウタレースに１または複数設け、前記樹脂メタルに複数の前記窪みに収まる突起物を設け、前記窪みの底から潤滑油、空気が逃げる回路を設けたことを特徴とする電気自動車。　
  5. 　請求項１に記載の電気自動車において、前記支持枠には減速機と電磁クラッチを備えた駆動モーターを組付け、前記電磁クラッチへの切り替えで低速時、後退時だけ支持リングへ駆動力を伝えることを特徴とする電気自動車。
  6. 　ホイールが取付けられるアウタレースとこれに対面するインナレースとを滑り軸受けにより形成し、アウタレースとインナレースの摺動面に樹脂メタルを設けるにあたり、柔軟剤で一時的に樹脂メタルを柔らかくしてオイルギャップに相当するシムライナーを前記樹脂メタルとインナレースの間に挟み、アウタレースを、サイドレースを用いて組付けを行い、前記樹脂メタルが硬化後に分解し前記シムライナーを外し規定値のオイルギャップを成形することを特徴とする電気自動車の製造方法。
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