JP4574505B2 - インホイールモータ - Google Patents

Description

この発明は、車両のホイールの内側にモータが配置されたインホイールモータに関し、特に、車体に固定設置されたモータ・ステータの外周側にモータ・ロータが配置されたアウターロータ型のインホイールモータに関するものである。

車両の駆動システムとして、車両のホイールの内側にモータを配置したインホイールモータが知られている。
インホイールモータは、車体側にモータ・ステータが固定設置され、このモータ・ステータの外周側、若しくは、内周側にモータ・ロータが配置されるとともに、このモータ・ロータに車両のホイールが一体に取付けられている。

このようなインホイールモータは、モータ本体がホイールに直結されていることから、モータ本体の故障がそのままホイールの回転挙動に影響を与える。このため、モータ本体の万一の故障に備え、モータ本体の異常検出時に、モータ本体とホイールの間の連係を遮断するようにしたものが案出されている（例えば、特許文献１参照）。
このインホイールモータは、モータ本体とホイールの間に介装されて両者間の動力の断切を行うクラッチ機構と、コントローラからの指令に基づいてクラッチ機構を操作するアクチュエータと、モータ本体の異常を監視するセンサと、を備え、センサがモータ本体の異常を検出したときに、アクチュエータがクラッチ機構を操作してモータ本体とホイールとの連係を遮断するようになっている。
特開平１１−２６２１０１号公報

ところで、前記のインホイールモータのセンサに回転速度センサを適用した場合には、モータの回転異常時にクラッチ機構がアクチュエータによってオフ側に操作され、ホイールがモータ本体に対してフリー状態とされる。
しかし、このインホイールモータにおいては、モータ本体の回転速度を検出するための回転速度センサや、クラッチ機構のアクチュエータ、さらにこのアクチュエータを制御するコントローラ等を設けなければならないため、構造が複雑になり、製造コストが高騰することが懸念される。

そこでこの発明は、簡単な構造により、モータ本体の異常時にホイールの自由な回転を許容し得るようにして、低コストでの製造が可能なインホイールモータを提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、車体に固定設置されたモータ・ステータ（例えば、後述の実施形態におけるモータ・ステータ２）の外周側に該モータ・ステータ周囲を囲繞するモータ・ロータ（例えば、後述の実施形態におけるモータ・ロータ３）が設けられ、このモータ・ロータに作用する回転動力が車両のホイール（例えば、後述の実施形態におけるホイール４）に伝達されるインホイールモータにおいて、前記モータ・ロータの外周面に、遠心力に応じて前記ホイールとの動力の断切を行う遠心クラッチ（例えば、後述の実施形態における遠心クラッチ１５）を設け、前記遠心クラッチは、外周面が摩擦係合部として機能する複数のクラッチウェイト（例えば、後述の実施形態におけるクラッチウェイト１６）と、このクラッチウェイトを前記モータ・ロータの外周面に連結するリターンスプリング（例えば、後述の実施形態におけるリターンスプリング１７）とを備え、前記各クラッチウェイトの外周面が円弧状に形成されるようにした。
これにより、モータ・ロータの回転速度が小さく遠心クラッチに作用する遠心力が設定値に満たない場合には、モータ・ロータとホイールの連係が遮断された状態になる。このため、モータ本体の異常によってモータ・ロータの回転速度が低下した場合にも、遠心力が設定値よりも低下した後にモータ・ロータとホイールの連係が遮断される。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ホイールが脱着可能に取付けられるホルダ部材（例えば、後述の実施形態におけるホルダ部材３０）を前記モータ・ロータに対して相対回転可能に設け、前記遠心クラッチが遠心力に応じて前記ホルダ部材に摩擦係合されるようにした。

請求項１に記載の発明によれば、モータ・ロータに遠心力に応じてホイールとの動力の断切を行う遠心クラッチを設け、モータ本体の異常によってモータ・ロータの回転速度が設定値よりも低下したときに、モータ・ロータとホイールの連係が自動的に遮断されるようにしたため、複雑な制御機器を必要としない簡単な構造でありながら、モータ異常によるホイール挙動への影響を無くすことができる。したがって、この発明によれば、製造コストの低減を図ることができる。
また、この発明においては、モータの始動時に、モータ・ロータの回転速度の上昇に伴ってモータ・ロータとホイールが滑らかに接続されるため、モータの始動初期のトルク変動がホイールに伝達されにくくなり、車両の乗り心地が向上するという利点がある。

また、請求項２に記載の発明によれば、ホイールが脱着可能に取付けられるホルダ部材をモータ・ロータに対して相対回転可能に設け、遠心クラッチが遠心力に応じてこのホルダ部材に摩擦係合されるようにしたため、モータ本体部分を取り換えることなくホイールのみを単体で交換することができる。したがって、この発明によれば、製造の効率化とメンテナンスコストの低減を図ることが可能になる。

以下、この発明の各実施形態を、図面を参照して説明する。なお、各実施形態において、同一部分には同一符号を付し、重複する部分については説明を省略するものとする。

まず、図１に示す第１の実施形態について説明する。
図１は、この発明にかかるインホイールモータの断面を示すものであり、同図において、１は、モータ・ステータ２とモータ・ロータ３を主構成部品とするモータ本体であり、４は、外周面にゴム製のタイヤ５が取り付けられた車両のホイールである。

モータ・ステータ２は、中空状の支持ロッド６の軸方向略中央部に一体に結合され、その外周側に界磁コイル７が配置されている。支持ロッド６は、その一端部（車幅方向内側の端部）にフランジ８が一体に設けられ、そのフランジ８部分で車体に支持結合されている。また、界磁コイル７に接続された電気配線９は支持ロッド６の中空部に挿入され、その中空部を通して車体側に引き出されている。

モータ・ロータ３は、モータ・ステータ２の周囲を囲繞するように形成され、その軸方向の両端部が軸受１０ａ，１０ｂを介して支持ロッド６に回転可能に支持されるとともに、内周面のうちの、前記界磁コイル７に対向する位置に永久磁石１１が配置されている。

一方、ホイール４は有底円筒状に形成され、その周壁４ａがモータ・ロータ３の外周側を囲繞するように配置されるとともに、底壁４ｂ（車幅方向外側に臨む壁）の中心部が軸受１０ｃを介して支持ロッド６に回転可能に支持されている。底壁４ｂの内面にはブレーキディスク１２が同心になるように取り付けられ、このブレーキディスク１２を両側から挟持し得る位置にブレーキキャリパ１３が配置されている。ブレーキキャリパ１３はブラケット１４を介して支持ロッド６に支持されている。

そして、モータ・ロータ３の外周面には、モータ・ロータ３とホイール４の間で動力の断切を行う遠心クラッチ１５が取り付けられている。この遠心クラッチ１５は、外周面が摩擦係合部として機能するクラッチウェイト１６と、このクラッチウェイト１６をモータ・ロータ３の外周面に連結するリターンスプリング１７とを備え、モータ・ロータ３の回転に伴ってクラッチウェイト１６に遠心力が作用すると、クラッチウェイト１６がリターンスプリング１７の付勢力に抗して径方向外側に変位し、その外周面がホイール４の内周面に摩擦係合するようになっている。なお、クラッチウェイト１６は複数設けられ、各クラッチウェイト１６の外周面はホイール４の内周面に沿うように円弧状に形成されている。

このインホイールモータは、以上のようにモータ・ロータ３の外周面に遠心クラッチ１５が取り付けられ、モータ・ロータ３とホイール４がこの遠心クラッチ１５を介して接続されるようになっているため、モータ本体１の始動初期には、モータ・ロータ３の回転速度の上昇に伴ってクラッチウェイト１６の外周面（摩擦面）がホイール４の内周面に摩擦接触し、モータ・ロータ３からホイール４にトルクが徐々に、かつ滑らかに伝達される。
したがって、このインホイールモータを採用した場合には、モータ本体１の始動初期のトルク変動がホイール４に伝達されなくなり、発進時における車両の乗り心地が向上する。

また、車両走行時に、モータ本体１の故障によってモータ・ロータ３の回転が減速した場合には、その減速によって遠心クラッチ１５に作用する遠心力が設定値よりも低下すると、クラッチ・ウェイト１６がホイール４から離反し、それによってモータ・ロータ３とホイール４の連係が遮断される。これにより、モータ本体１の故障の影響がホイール４の挙動に及ぶのを未然に防止することが可能となる。そして、このインホイールモータにおいては、前記のモータ本体１の故障の対策を、センサやコントローラ、アクチュエータ等の複雑な制御機器を用いることなく簡単な構造によって実現することができるため、電気的な制御によって故障対策を行っていた従来のものに比較し、製造コストを大幅に低減することが可能となる。

次に、図２に示すこの発明の第２の実施形態について説明する。
この実施形態のインホイールモータは、基本的な構成は第１の実施形態とほぼ同様であるが、ブレーキディスク１１２とブレーキキャリパ１１３の取付位置が第１の実施形態のものと異なっている。

即ち、この実施形態のインホイールモータにおいては、支持ロッド１０６を軸方向に貫通する回転伝達ロッド２１がホイール４の軸心部に結合され、支持ロッド１０６を貫通した回転伝達ロッド２１の先端部にブレーキディスク１１２が一体に取付けられている。そして、支持ロッド１０６自体は第１の実施形態と同様にフランジ８部分で車体に結合支持され、ブレーキキャリパ１１３は、ブレーキディスク１１２の両側面を挟み込む位置で車体側部材に取付けられている。
また、モータ・ステータ２の界磁コイル７に接続された電機配線９は、支持ロッド１０６内の回転伝達ロッド２１との隙間を通して車外側に引き出されている。

このインホイールモータは、基本的に第１の実施形態と同様の作用・効果を得ることができるが、さらにブレーキディスク１１２とブレーキキャリパ１１３がモータ・ロータ３の車幅方向内側に配置されているため、車体側部材に対するブレーキキャリパ１１３の取り付けが容易になり、さらに、周囲にスペース的な余裕ができることから、ブレーキキャリパ１１３の支持剛性を容易に高めることができる。

つづけて、図３に示すこの発明の第３の実施形態について説明する。
この実施形態のインホイールモータは、基本的な構成は第１の実施形態とほぼ同様であるが、ホイール２０４を取付けるためのホルダ部材３０がモータ・ロータ３の外周側に相対回転可能に設けられている点が大きく異なっている。

即ち、この実施形態のインホイールモータは、第１の実施形態のホイールとほぼ同形状の（有底円筒状の）ホルダ部材３０が軸受１０ｃを介して支持ロッド６に回転可能に支持され、ホルダ部材３０の周壁３０ａがモータ・ロータ３の外周側を囲繞するように配置されている。そして、モータ・ロータ３の外周面には第１の実施形態と同様の遠心クラッチ１５が取り付けられ、この遠心クラッチ１５のクラッチウェイト１６がホルダ部材３０の（周壁３０ａの）内周面と摩擦係合し得るようになっている。また、ホルダ部材３０の底壁３０ｂの車外側面には、複数の埋め込みボルト３１が突設され、そのボルト３１にホイール２０４の前面側がナット３２によって締め付け固定されるようになっている。

このインホイールモータにおいては、基本的に第１の実施形態と同様の作用・効果を得ることができるが、さらに、有底円筒状のホルダ部材３０がモータ本体１に相対回転可能に組み付けられ、ホイール２０４がこのこのホルダ部材３０にボルト３１とナット３２によって脱着可能に取り付けられるようになっているため、モータ本体１を車体から取り外すことなくホイール２０４を単体で容易に交換できるというさらなる利点を有する。したがって、このインホイールモータを採用した場合には、メンテナンスの作業効率を大幅に向上させることができる。
また、このインホイールを採用した場合には、径や幅の異なるホイール２０４に対して共通のモータ本体１を利用することができるため、生産効率が向上する。したがって、このインホイールモータを採用することにより、製造コストの低減が可能になる。

また、図４は、この発明の第４の実施形態を示すものである。この実施形態のインホイールモータは、第２の実施形態と同様にブレーキディスク１２とブレーキキャリパ１３がモータ・ロータ３の車幅方向内側に配置されるとともに、第３の実施形態と同様にモータ・ロータ３の外周側にホルダ部材３０が相対回転可能に組み付けられ、このホルダ部材３０にホイール４が脱着可能に取付けられている。
このインホイールモータにおいては、第２の実施形態と第３の実施形態を合わせた効果を得ることができる。

なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

この発明の第１の実施形態を示す断面図。 この発明の第２の実施形態を示す断面図。 この発明の第３の実施形態を示す断面図。 この発明の第４の実施形態を示す断面図。

符号の説明

２…モータ・ステータ
３…モータ・ロータ
４，２０４…ホイール
１５…遠心クラッチ
３０…ホルダ部材

Claims (2)

1. 車体に固定設置されたモータ・ステータの外周側に該モータ・ステータ周囲を囲繞するモータ・ロータが設けられ、このモータ・ロータに作用する回転動力が車両のホイールに伝達されるインホイールモータにおいて、
   前記モータ・ロータの外周面に、遠心力に応じて前記ホイールとの動力の断切を行う遠心クラッチを設け、前記遠心クラッチは、外周面が摩擦係合部として機能する複数のクラッチウェイトと、このクラッチウェイトを前記モータ・ロータの外周面に連結するリターンスプリングとを備え、前記各クラッチウェイトの外周面は円弧状に形成されていることを特徴とするインホイールモータ。
2. 前記ホイールが脱着可能に取り付けられるホルダ部材を前記モータ・ロータに対して相対回転可能に設け、前記遠心クラッチが遠心力に応じて前記ホルダ部材に摩擦係合されるように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。

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