JP4591701B2 - インホイールモータ - Google Patents

Description

本発明は、車輪内に配設され車輪を回転駆動するインホイールモータに関する。

車輪内に配設され直接車輪を駆動するインホイールモータ（ダイレクトドライブホイール）を備えた電気自動車がある。
当該インホイールモータは種々の構造のものがあり、その１つとして、車体の非回転部に固定された環状のステータと、該ステータの外周側に配設され車輪と連結された環状のロータとから構成された所謂アウターロータ型のインホイールモータが開発されている（特許文献１参照）。
特開平３−３１０２９号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された技術では、旋回時等に車輪が横力を受ける等して、車輪を支持しているハブユニットのベアリング部分においてガタが生じると、車輪と連結されているロータの位置に変位や振動等が発生して、ロータとステータとの位置関係が一定に保たれず、インホイールモータの性能が悪化するという問題がある。
特にアウターロータ型のインホイールモータは支持部分から比較的離れた位置にロータ及びステータが配設されるため支持部で生じたガタによるロータの変位は大きなものとなる。このようにロータの変位が大きい場合には、ステータとロータとが接触しロータ及びステータを損傷するという問題がある。

また、上記特許文献１に記載されている構成では、ベアリング部分は２箇所あるが、更なるコンパクト化を図るため、ブレーキロータをインホイールモータ内に備えたような構成ではベアリング部は１箇所しか設けられないため、ガタは生じやすくなってしまうという問題がある。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、
ステータに対するロータの変位や振動を抑制し性能の悪化を防止することのできるインホイールモータを提供することにある。

上記した目的を達成するために、請求項１のインホイールモータでは、車体に対してハブユニットを介して回転自在に支持された車輪と、該車輪内に配設され、該車輪と同期回転するよう該車輪と連結され、内周面にマグネットを有した環状のロータと、該ロータの内周側に所定の隙間を有して配設され、車体側の非回転部に固定され、外周面にコイルを有した環状のステータとを備え、少なくとも前記ロータ及び前記ステータのいずれか一方に、前記ステータに対して前記ロータが変位した場合に最初に接触することで該変位を規制する当て止め部が形成されていることを特徴としている。

つまり、車輪内に設けられる所謂アウターロータ型のインホイールモータにおいて、ステータに対するロータの変位を当て止め部により規制する。
請求項２のインホイールモータでは、請求項１において、前記当て止め部は少なくとも前記ロータ及びステータのいずれか一方に全周に亘り設けられていることを特徴としている。

請求項３のインホイールモータでは、請求項１または２において、前記当て止め部は、前記ロータまたは前記ステータと接触する部分に、メタル軸受け用のコーティングが施されていることを特徴としている。
請求項４のインホイールモータでは、請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記ステータまたは前記ロータの一端部分及び該ステータまたは該ロータの他端部分には、該ステータと該ロータとによって形成される隙間の開口をシールする一対のシール部材が設けられており、前記当て止め部は、前記ステータと前記ロータとによって形成されるとともに前記一対のシール部材によって開口をシールされる隙間内に設けられていることを特徴としている。

つまり、ステータまたはロータの一端部分及びステータまたはロータの他端部分に、ステータとロータとによって形成される隙間の開口をシールする一対のシール部材を設け、ステータ及びロータによって形成される隙間と一対のシール部材とによって形成される空間内に当て止め部を設ける。

上記手段を用いる本発明の請求項１のインホイールモータによれば、当て止め部によってステータに対するロータの変位を規制することで、ロータの傾きや、ロータとステータとの位置関係を容易に一定の範囲内に保つことができる。
このように、ロータの変位や振動を抑制し、インホイールモータの性能の悪化を防止することができる。

請求項２のインホイールモータによれば、当て止め部を少なくともロータ及びステータのいずれか一方に全周に亘り設けることで、回転するロータにおいて確実に変位を規制することができる。
請求項３のインホイールモータによれば、当て止め部がロータまたはステータと接触する際の食いつきを防止することができるとともに、車輪の回転に対しての抵抗の増加を低減させることができる。

請求項４のインホイールモータによれば、ステータとロータとによって形成される隙間と、当該隙間の開口をシールする一対のシール部材とによって形成される空間内に当て止め部を設けることで、シール部材により当該隙間内への異物の混入が防止され、当て止め部分に異物が混入することを防止することができ、当て止め部の機能を良好に維持することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１には本発明に係るインホイールモータの分解斜視図が、図２には本発明に係るインホイールモータの断面図が示されており、図３には図２の要部拡大図が示されている。
車輪１は車両に設けられている４輪の内の１つであり、内部にインホイールモータ２が設けられている。なお、他の車輪についてもほぼ同様の構成を有している。

車輪１は、ハブユニット１０を介して車両のナックル４に取り付けられている。
ナックル４は車両のサスペンションを構成するストラット６の下端とロアアーム８の外端との間に連結されている。また、ナックル４にはナックル孔４ａが穿設されており、当該ナックル孔４ａにハブユニット１０が配設されている。
ハブユニット１０は略筒状のアウタハブ１２とインナハブ１４との間に球状のベアリング１６を複数個介装して構成されており、アウタハブ１２に対してインナハブ１４が回転自在に設けられている。

そして、アウタハブ１２の外周がナックル孔４ａに嵌合されており、当該アウタハブ１２は、外周に形成されたフランジ部１２ａにおいて、略円盤状のステータブラケット２０の中心部を挟持した状態でボルト１７によりナックル４に締結されている。こうしてナックル４に対してアウタハブ１２及びステータブラケット２０が固定されている。
一方、インナハブ１４はアウタハブ１２よりも車幅方向外側に向けて延設されており、当該延設部分の外周にはフランジ状のハブ部１４ａが形成されている。当該ハブ部１４ａには車幅方向外側に突出した状態で複数のホイールボルト１８が固定されている。ハブ部１４ａにはブレーキロータ３０の中心部、及び略円盤状のロータブラケット４０の中心部、車輪１の中心部が重ねられ、それぞれをホイールボルト１８が貫通し当該ホイールボルト１８の先端がナット１９により締結されて固定されている。このようにインナハブ１４のハブ部１４ａに車輪１、ブレーキロータ３０、及びロータブラケット４０が固定され、車体に対して回転自在に設けられている。なお、ロータブラケット４０には複数の通気孔４０ａが周方向に列設されている。

また、略円盤状をなしているステータブラケット２０の一部には扇状に切り欠かれた切欠部２０ａが形成されている。そして、ナックル４にブレーキキャリパ３２の一端が固定され、該ブレーキキャリパ３２はステータブラケット２０の切欠部２０ａを通り他端側においてブレーキロータ１２を挟持可能に設けられている。
また、車両はインホイールモータ２に加えて図示しないエンジンによっても車輪１を駆動可能であり、車両に搭載されたエンジンと連結されているドライブシャフト５２の先端がインナハブ１４のシャフト孔１４ｂ内に挿通されている。そして、車幅方向外側に突出したドライブシャフト５２の先端のねじ部５２ａがナット５４により締結されてインナハブ１４とドライブシャフト５２が連結されている。こうしてインホイールモータ２により車輪１が駆動されている時はエンジン側のクラッチ遮断によりドライブシャフト５２の空転が許容され、エンジンによりドライブシャフト５２が回転駆動されると、インナハブ１４と共にブレーキロータ３０、ロータブラケット４０、及び車輪１が一体となって回転駆動される。

また、ステータブラケット２０の周縁には環状のステータ２２が、ロータブラケット４０の周縁にはステータ２２の外周と僅かな隙間を介して対向するようにして環状のロータ４２がそれぞれ図示しないボルトにより固定されて設けられている。
ステータ２２の外周面の車幅方向中央部分には周方向に多数のコイル２４が列設され、ロータ４２の内周面の車幅方向中央部分には周方向に多数のマグネット４４が列設されている。

ここで、ステータ２２の外周面の車幅方向両端には略全周に亘り半径方向外側に突出した突出部２２ａ、２２ｂがそれぞれ形成されている。当該突出部２２ａ、２２ｂのうち車幅方向外側端に形成された突出部２２ａ（当て止め部）には、車幅方向外側表面にコーティング部２６が形成されている。当該コーティング部２６には、ロータ４２と接触した際の食いつきを防止し、且つ摩擦抵抗の低い、例えばメタル軸受けに用いられるＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）のような高硬度カーボン被膜のコーティングが施されている。

一方、ロータ４２の内周面の車幅方向内側部分には、上記ステータ２２の車幅方向内側端に形成されている突出部２２ｂと対向するようにして、半径方向内側に突出した突出部４２ａが形成されている。また、当該突出部４２ａの車幅方向内側面からロータ４２の内周面の車幅方向内側端にかけて、先端がステータ２２の突出部２２ｂと接触してシールしているシール部材４６が設けられている。

また、ロータ４２の車幅方向外側端には半径方向内側に延出した延出部４２ｂが形成されている。当該延出部４２ｂの車幅方向外側面はロータブラケット４０と当接しており、車幅方向内側面はステータ２２の車幅方向外側面の形状に沿う形状に形成されている。そして、当該延出部４２ｂと車幅方向において対向しているステータ２２の突出部２２ａとの間隔（例えば１〜０．５ｍｍ）は、ステータ２２に対するロータ４２の位置が変位した際に延出部４２ｂと突出部２２ａとが最初に接触するようになっている。さらにステータ２２の車幅方向外側面の突出部２２ａよりも半径方向内側部分には、先端がロータ４２の延出部４２ｂと接触してシールしているシール部材２８が設けられている。つまり、前記突出部２２ａはステータ２２とロータ４２との隙間内であって、上記一対のシール部材２８、４６の間に形成されている。

以下このように構成された本発明に係るインホイールモータの作用について説明する。
車両の旋回時等に車輪１に横力が作用したとき、車輪１を支持しているハブユニット１０のベアリング１６の取付状態に応じて若干のガタが生じた場合、インナハブ１４に固定されている車輪１及びロータブラケット４０に当該ガタの分傾きが生じ、それに伴いロータブラケット４０に固定されているロータ４２の位置も変位する。

そして、ステータ２２に対するロータ４２の変位が、ステータ２２の突出部２２ａとロータ４２の延出部４２ｂとの間隔以上となると、当該突出部２２ａのコーティング部２６が延出部４２ｂと接触し、ロータ４２の変位を規制する。
このように、ステータ２２に対するロータ４２の変位をステータ２２の略全周に亘って形成された突出部２２ａによって当て止めし規制することで、ロータ４２の傾きや、ステータ２２とロータ４２との位置関係を容易に一定の範囲内に保つことができる。

このように、本発明に係るインホイールモータでは、ロータ４２の変位や振動を抑制しインホイールモータ２の性能の悪化を防止することができる。
また、突出部２２ａのロータ４２との接触面にメタル軸受け用のコーティングが施されたコーティング部２６が形成されていることで、ロータ４２との接触時における食いつきを防止することができるとともに、ロータの４２の回転に対する抵抗の増加を抑制させることができる。

さらに、突出部２２ａはステータ２２とロータ４２との隙間内であってシール部材２８、４６の間に形成されていることから、シール部材２８、４６により当該隙間内への異物の混入が防止され、突出部２２ａと延出部４２ｂとの間に異物が混入することを防止することができ、突出部２２ａによる当て止め機能を良好に維持することができる。
なお、ステータ２２とロータ４２とのいずれか一方に設けられステータ２２とロータ４２との他方に接触する一対のシール部材２８，４６は、ステータ２２の突出部２２ａとロータ４２の延出部４２ｂとの間隔分の変位を許容することができるような構成となっている。

以上で本発明に係るインホイールモータの実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、ステータ２２の車幅方向外側端に突出部２２ａを形成して当て止め部としているが、当て止め部の位置はこれに限られるものではなく、ステータ２２の車幅方向内側端や、ロータ４２に形成してもよい。さらに、ステータ２２とロータ４２の両方に当て止め部を形成しても構わない。

また、上記実施形態では、ステータブラケット２０とロータブラケット４０との間の空間にブレーキロータ３０が設けられているが、このような構成に限られるものではなく、例えばブレーキ装置がインホイールモータ２より車幅方向内側に設けられた構成であっても構わない。
また、上記実施形態では、インホイールモータ２に加えエンジンによっても車輪１を駆動可能な構成であるが、インホイールモータ２のみで車輪１を駆動する構成であっても構わない。

また、上記実施形態では、コーティング部２６に施されているコーティングをメタル軸受けに用いられるＤＬＣとしているが、ステータ２２とロータ４２とが接触した際の食いつきを防止し、且つ摩擦抵抗の低いものであれば他のコーティングであっても構わない。

本発明に係るインホイールモータの分解斜視図である。 本発明に係るインホイールモータの断面図である。 図２の要部拡大図である。

符号の説明

１ 車輪
２ インホイールモータ
４ ナックル
１０ ハブユニット
１２ アウタハブ
１４ インナハブ
１６ ベアリング
２０ ステータブラケット
２２ ステータ
２２ａ 突出部（当て止め部）
２６ コーティング部
２８、４６ シール部材
３０ ブレーキロータ
４０ ロータブラケット
４２ ロータ
４２ｂ 延出部

Claims (4)

1. 車体に対してハブユニットを介して回転自在に支持された車輪と、
   該車輪内に配設され、該車輪と同期回転するよう該車輪と連結され、内周面にマグネットを有した環状のロータと、
   該ロータの内周側に所定の隙間を有して配設され、車体側の非回転部に固定され、外周面にコイルを有した環状のステータとを備え、
   少なくとも前記ロータ及び前記ステータのいずれか一方に、前記ステータに対して前記ロータが変位した場合に最初に接触することで該変位を規制する当て止め部が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. 前記当て止め部は少なくとも前記ロータ及びステータのいずれか一方に全周に亘り設けられていることを特徴とする請求項１記載のインホイールモータ。
3. 前記当て止め部は、前記ロータまたは前記ステータと接触する部分に、メタル軸受け用のコーティングが施されていることを特徴とする請求項１または２記載のインホイールモータ。
4. 前記ステータまたは前記ロータの一端部分及び該ステータまたは該ロータの他端部分には、該ステータと該ロータとによって形成される隙間の開口をシールする一対のシール部材が設けられており、
   前記当て止め部は、前記ステータと前記ロータとによって形成されるとともに前記一対のシール部材によって開口をシールされる隙間内に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のインホイールモータ。

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