JP2007216928A - インホイールモータシステム - Google Patents

Abstract

【課題】減速歯車機構の潤滑と電気モータ及び減速歯車機構を効果的に冷却することのできるとともに、乗り心地性やロードホールディング性に優れたインホイールモータシステムを提供する。
【解決手段】電気モータ１０と減速歯車機構１１とをフレキシブルカップリング１２で結合する構成のインホイールモータシステムにおいて、電気モータ１０の出力軸１０ｂと減速歯車機構１１とフレキシブルカップリング１２とを結合する連結シャフト１１ｂとをそれぞれ中空状としてオイル導入路１０ｚ，１１ｚとするとともに、上記フレキシブルカップリング１２の中央部に、上記オイル導入路１０ｚ，１１ｚを繋ぐフレキシブルホース１２ｚを配置して、上記オイル供給装置３０から送られてきたギヤオイルを、上記電気モータ１０の後端中央部から上記フレキシブルホース１２ｚを介して、減速歯車機構１１内に供給するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、車輪部に配置された電気モータを車輌バネ下部に弾性支持するとともに、上記電気モータの出力を減速歯車機構を介してホイール部に伝達する構成のインホイールモータシステムに関するもので、特に、上記電気モータ及び減速歯車機構の冷却機構に関する。

近年、電気自動車などのモータによって駆動される車輌においては、モータを車輪に内蔵するインホイールモータシステムが採用されつつある。
中でも、モータを、動的吸振装置を介して車輌の足回り部品に対して弾性支持し、上記モータの質量をダイナミックダンパーの質量として作用させるように構成した、乗り心地性とロードホールディング性に優れたインホイールモータシステムが注目されている（例えば、特許文献１，２参照）。
図３はその一例を示す図で、インナーロータ型の電気モータ５１と減速歯車機構５２とを組合わせたギヤドモータ５０のハウジング５３を、その上部側と下部側とから、ゴムの中に油を封入したダンパー５４ａ，５４ｂで挟み込んで、車輌バネ下部品であるナックル５５に連結し、更に、このダンパー５４ａ，５４ｂを上記ナックル５５と上，下のアーム５６ａ，５６ｂとを連結するボールジョイント５７ａ，５７ｂに連結するとともに、上記減速歯車機構５２の出力軸５２Ｊとホイール５８に取付けられたホイールハブ５８Ｈとを等速ジョイント５９により連結することにより、上記ギヤドモータ５０を車輌バネ下部にフローティングマウントするとともに、上記電気モータ５１の出力を上記ホイール５８に伝達するようにしている。

一般に、インホイールモータシステムにおいては、モータをホイール内に配置していることから、モータの性能を維持するためには上記モータを十分に冷却してやる必要がある。このため、上記従来例では、減速歯車機構５２の出力軸５２Jにオイル通路５２ｍとオイル孔５２ｎとを設けるとともに、上記出力軸５２Jの端部にオイルポンプ６０を連結し、ハウジング５３内のオイル溜５３ａからオイル通路５３ｂを介して汲み上げたギヤオイルを上記オイル通路５２ｍへ供給し、上記出力軸５２Jの回転による遠心力により上記オイル孔５２ｎから減速歯車機構５２内に上記ギヤオイルを吐出させてプラネタリウムギヤ５２ｋなどのギヤを潤滑するとともに、電気モータ５１のステータコイル５１ｃを冷却するようにしている。
特開２００５−１７８６８４号公報 特開２００５−１２６０３７号公報

ところで、上記従来のインホイールモータシステムでは、電気モータ５１や減速歯車機構５２を冷却するオイル溜５３ａやオイルポンプ６０などの冷却機構をハウジング５３内に設けているため、上記ハウジング５３が大型化してしまっていた。このように、ハウジング５３が大型化してしまうと、バネ要素としてのバネ部材と減衰要素としてのダンパーとを別個に設けたり、上記バネ部材とダンパーとの作動方向を案内するガイド部材とを備えた、動作の安定した動的吸振装置を配置するにはレイアウトに問題がある。そのため、上記例では、動的吸振装置として、ゴムの中に油を封入したダンパー５４ａ，５４ｂなどのような複合部材を用いているが、上記ダンパー５４ａ，５４ｂでは、上記ギヤドモータ５０のストローク幅を十分に確保できないだけでなく、動作も不安定であるため、乗り心地性とロードホールディング性を改善することは困難でああった。
一方、モータの冷却方法としては、特開平９−９５７４号公報に開示されているように、ハウジングに多数の冷却フィンを設けてモータを空冷する方法も考えられるが、冷却フィンを多数設けることはモータの大型化につながるので好ましくない。
また、電気モータと減速歯車機構とを収納するモータハウジングとギヤハウジングとを一体に構成するとともに、上記ハウジングの下部にオイル溜めを設けて、ロータの回転抵抗が増さない程度（上記ハウジングの１／３程度の高さまでの量）のオイルを貯留し、ギヤとステータコイルとを同時に冷却する方法（ウエットサンプ方式）も提案されている(例えば、特開２００４−１２０９１１号公報)が、この場合にも、モータハウジングとギヤハウジングが大型化する傾向にあるので好ましくないだけでなく、バネ下質量が増加するため、乗り心地性やロードホールディング性が悪化するなどの問題を生じる。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、減速歯車機構の潤滑と電気モータ及び減速歯車機構を効果的に冷却することのできるとともに、乗り心地性やロードホールディング性に優れたインホイールモータシステムを提供することを目的とする。

本願の請求項１に記載の発明は、電気モータと、このモータの回転を減速してホイールに伝達する減速歯車機構とをフレキシブルカップリングにより連結するとともに、上記モータのステータ側を支持するモータケースと車輪部に連結されるナックルとを動的吸振装置を介して連結した構成のインホイールモータシステムにおいて、車体側に上記減速歯車機構のギヤを潤滑するためのギヤオイルを循環させるオイルポンプとオイルタンクとを搭載するとともに、上記フレキシブルカップリングの中央部にフレキシブルホースを配置して、上記ギヤオイルをモータの後端中央部から、上記フレキシブルホースを介して、上記減速歯車機構の内部に供給するようにしたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記動的吸振装置を、バネ部材と、ダンパーと、上記バネ部材とダンパーとの作動方向を案内するガイド部材とから構成したものである。

本発明によれば、電気モータと減速歯車機構とをフレキシブルカップリングにより連結するとともに、上記モータのステータ側を支持するモータケースと車輪部に連結されるナックルとを動的吸振装置を介して連結した構成のインホイールモータシステムにおいて、車体側に上記減速歯車機構のギヤを潤滑するためのギヤオイルを循環させるオイルポンプとオイルタンクとを搭載するとともに、上記フレキシブルカップリングの中央部にフレキシブルホースを配置して、上記ギヤオイルをモータの後端中央部から、上記フレキシブルホースを介して、上記減速歯車機構の内部に上記ギヤオイルを供給するようにしたので、レイアウト性を損なわずに電気モータと減速歯車機構とを効果的に冷却することができる。
また、上記動的吸振装置を、バネ部材と、ダンパーと、上記バネ部材とダンパーとの作動方向を案内するガイド部材とから構成したの、上記電気モータを確実にダイナミックダンパーの質量として動作させることができ、乗り心地性とロードホールディング性とを更に向上させることができる。

以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１及び図２は、本最良の形態に係るインホイールモータシステムの構成を示す図で、各図において、１はタイヤ、２はリム２ａとホイールディスク２ｂとから成るホイール、３は上記ホイール２とその回転軸において連結されたホイールハブ、４はコイルバネ４ａとショックアブゾーバ４ｂとを備え、上記ホイールバブ３と軸受け５ｊを介して連結されるナックル５を車体に懸架するストラット、６は上記ホイールハブ３に装着された制動装置、７は上記ストラット４に接続される上アーム、８は上記ナックル５を下部から支持する下アーム、１０は、ステータ１０Ｓを支持するモータケース１０ａと、上記モータケース１０ａに軸受け１０ｊを介して回転自在に取付けられた出力軸１０ｂと、この出力軸１０ｂに取付けられたロータ１０Ｒとを備えたインナーロータ型の電気モータ、１１はこの電気モータ１０の回転を減速してホイール２に伝達する減速歯車機構１１とを備えたギヤドモータである。
本例では、上記電気モータ１０と上記減速歯車機構１１とを、オルダムカップリングなどの回転力伝達機構であるフレキシブルカップリング１２で連結するとともに、上記ストラット４の下部側にモータ取付部材４ｍを設けて、上記モータ１０のステータ１０Ｓ側を支持するモータケース１０ａを、コイルバネから成るバネ部材２１と、シリンダ２２ａと図示しないピストンとこのピストンに連結されたシャフト２２ｂとを有するダンパー２２と、固定部２３ａとガイドシャフト２３ｂとから成り、上記バネ部材２１とダンパー２２の作動方向を上下方向に案内する２つのガイド部材２３（２３Ａ，２３Ｂ）とを備えた動的吸振装置２０を介して、上記モータ取付部材４ｍに取り付ける構造とすることにより、上記電気モータ１０の質量をダイナミックダンパーの質量として作用させるようにしている。
また、上記フレキシブルカップリング１２により、上記モータ１０から切り離された減速歯車機構１１のケースは上記ナックル５に固定され、上記減速歯車機構１１のキャリア１１ｋは、ホイール２に取付けられたホイールハブ３の回転軸３ｋと、スプライン結合またはセレーション結合されている。これにより、上記回転軸３ｋの軸方向移動を許容しつつ、ホイール２に回転力を伝達することができる。

本最良の形態では、図１に示すように、上記減速歯車機構１１のギヤを潤滑するとともに、この減速歯車機構１１を冷却するギヤオイルを、図示しない車体側に搭載された、オイルポンプ３１とオイルタンク３２とを備えたオイル供給装置３０から供給するようにしている。このとき、上記モータ１０の出力軸１０ｂと上記減速歯車機構１１のサンギヤ１１ｍとフレキシブルカップリング１２とを結合する連結シャフト１１ｂとをそれぞれ中空状として、この中空部をそれぞれ上記ギヤオイルの通路であるオイル導入路１０ｚ，１１ｚとするとともに、上記フレキシブルカップリング１２の中央部に、上記２つのオイル導入路１０ｚ，１１ｚを繋ぐフレキシブルホース１２ｚを配置して、上記オイル供給装置３０から耐圧ホースなどの供給用配管３３を介して送られてきたギヤオイルを、上記電気モータ１０の後端中央部から上記オイル導入路１０ｚに導入する。上記ギヤオイルは上記オイル導入路１０ｚから、上記フレキシブルホース１２ｚ及びオイル導入路１１ｚを介して、減速歯車機構１１内に吐出され、上記減速歯車機構１１のギヤの潤滑と冷却とを行う。上記減速歯車機構１１の潤滑と冷却に使用されたギヤオイルは、減速歯車機構１１の下部に設けられた耐圧ホースなどの帰還用配管３４を介して上記オイル供給装置３０に戻される。
また、これにより、上記電気モータ１０の出力軸１０ｂとこれに連結されたロータ１０Ｒも冷却されるので、上記電気モータ１０についても同一の冷却液（ここでは、ギヤオイル）により冷却することができる。
このとき、上記フレキシブルホース１２ｚをフレキシブルカップリング１２の中央部に配置することが肝要で、これにより、上記フレキシブルホース１２ｚは遠心力を受けることがないので、不要な力を受けることがない。したがって、フレキシブルホース１２ｚの変形を防止することができる。また、上記フレキシブルホース１２ｚは可撓性を有するので、上記フレキシブルカップリング１２で連結されたモータ１０と減速歯車機構１１とがずれた場合でも、そのずれを吸収することができるので、減速歯車機構１１にギヤオイルを確実に供給することができる。
また、本例では、電気モータ１０と減速歯車機構１１とをフレキシブルカップリング１２で連結しているため、入力トルクが小さくなるので、動力伝達機構の小型軽量化が可能であるという利点を有する。

このように、本最良の形態によれば、電気モータ１０と減速歯車機構１１とをフレキシブルカップリング１２で結合する構成のインホイールモータシステムにおいて、電気モータ１０の出力軸１０ｂと減速歯車機構１１とフレキシブルカップリング１２とを結合する連結シャフト１１ｂとをそれぞれ中空状としてオイル導入路１０ｚ，１１ｚとするとともに、上記フレキシブルカップリング１２の中央部に、上記２つのオイル導入路１０ｚ，１１ｚを繋ぐフレキシブルホース１２ｚを配置して、上記オイル供給装置３０から送られてきたギヤオイルを、上記電気モータ１０の後端中央部から上記フレキシブルホース１２ｚを介して、減速歯車機構１１内に供給するようにしたので、上記減速歯車機構１１のギヤの潤滑と冷却と、上記電気モータ１０の冷却を効率よく行うことができるとともに、レイアウト性を確保することができる。
また、モータケース１０ａを、バネ部材２１とダンパー２２と、上記バネ部材２１とダンパー２２の作動方向を上下方向に案内するガイド部材２３とを備えた、ストローク幅が大きく動作の安定した動的吸振装置２０を介して、車輌バネ下部材であるナックル５を車体に懸架するストラット４に取付けるようにしたので、車輌の乗り心地性とロードホールディング性とを向上させることができる。

なお、上記最良の形態では、フレキシブルホース１２ｚを介して送られてきたギヤオイルをオイル導入路１１ｚから減速歯車機構１１内に吐出させるようにしたが、連結シャフト１１ｂに上記オイル導入路１１ｚに連通しシャフト表面に開口するオイル孔を設けて、上記オイル孔または上記オイル孔と連結シャフト１１ｂの先端部とから、減速歯車機構１１内にギヤオイルを吐出させるようにしてもよい。
上記例では、動的吸振装置２０をモータケース１０ａの上面側に配置した構成としたが、これに限るものではなく、上記従来例のようにモータケース１０ａの上面側と側面側とに配置する構成や、側面側に配置する構成としてもよい。
また、本発明は、上記ストラット型のサスペンションを有する車輌に限らず、ダブルウイッシュボーン型のサスペンションなど、他の構成のサスペンションを有する車輌にも適用可能である。

以上説明したように、本発明によれば、モータ部を大型化することなく、減速歯車機構の潤滑と電気モータ及び減速歯車機構を効果的に冷却することのできるとともに、乗り心地性とロードホールディング性を向上させることができるインホイールモータシステムを提供することができる。

本発明の最良の形態に係るインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図である。 本最良の形態に係るインホイールモータシステムの構成を示す斜視図である。 従来のインホイールモータシステムの構成を示す図である。

符号の説明

１ タイヤ、２ ホイール、２ａ リム、２ｂ ホイールディスク、
３ ホイールハブ、３ｋ ハブの回転軸、４ ストラット、４ａ コイルバネ、
４ｂ ショックアブゾーバ、４ｍ モータ取付部材、５ ナックル、５ｊ 軸受け、
６ 制動装置、７ 上アーム、８ 下アーム、１０ 電気モータ、１０Ｓ ステータ、
１０Ｒ ロータ、１０ａ モータケース、１０ｂ 出力軸、１０ｊ 軸受け、
１０ｚ オイル通路、１１ 減速歯車機構、１１ｂ 連結シャフト、１１ｋ キャリア、１１ｍ サンギヤ、１１ｚ オイル通路、１２ フレキシブルカップリング、
１２ｚ フレキシブルホース、２０ 動的吸振装置、２１ バネ部材、２２ ダンパー、２２ａ シリンダ、２２ｂ シャフト、２３，２３Ａ，２３Ｂ ガイド部材、
２３ａ 固定部、２３ｂ ガイドシャフト、３０ オイル供給装置、３１ オイルポンプ、
３２ オイルタンク、３３ 供給用配管、３４ 帰還用配管。

Claims (2)

1. 電気モータと、このモータの回転を減速してホイールに伝達する減速歯車機構とをフレキシブルカップリングにより連結するとともに、上記モータのステータ側を支持するモータケースと車輪部に連結されるナックルとを動的吸振装置を介して連結した構成のインホイールモータシステムにおいて、車体側に上記減速歯車機構のギヤを潤滑するためのギヤオイルを循環させるオイルポンプとオイルタンクとを搭載するとともに、上記フレキシブルカップリングの中央部にフレキシブルホースを配置して、上記ギヤオイルをモータの後端中央部から、上記フレキシブルホースを介して、上記減速歯車機構の内部に供給するようにしたことを特徴とするインホイールモータシステム。
2. 上記動的吸振装置を、バネ部材と、ダンパーと、上記バネ部材とダンパーとの作動方向を案内するガイド部材とから構成した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システム。

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