JP4360305B2 - インホイールモータのハウジング構造 - Google Patents

Description

本発明は、インホイールモータのハウジング構造、特に、懸架装置にインホイールモータを強固に取り付けることのできるインホイールモータのハウジング構造の改良に関する。

近年では、自動車の駆動源として回転電機を用いたものが実用化され、今後自動車駆動形式の主流を形成する可能性が高まっている。特に、駆動輪としての車輪内部に直接回転電機を内蔵した、いわゆるインホイールモータの実用化が進められている。一般的な、インホイールモータは、一体化されたハウジング内に、回転電機、減速機構、コントロール回路等が収納されている。そして、このハウジングが懸架装置のストラット等に接続されている。

インホイールモータに限らず、構成部材を収納するハウジングは、生産性、組立性の観点から、複数に分割された分割化ハウジングで構成される場合が多い。例えば、開口部を有する箱形の分割化ハウジングと、その開口部を覆う蓋型の分割化ハウジング等で構成される場合や、開口部を有する２つの箱形の分割化ハウジングの開口部同士を嵌め合わせて構成される場合等がある。これらの分割化ハウジングは、収納すべき回転電機や減速機を箱形の分割化ハウジングの中に納めた後、他方の蓋型や箱形の分割化ハウジングにより収納空間を略密閉することによりハウジング構造を完成させている。

そして、このような分割化ハウジングを組み合わせて構成されるハウジングを懸架装置等に接続固定する場合、一般的には、分割化ハウジングのいずれか一つから固定用のボスを突出させ、懸架装置のブラケット部分に締結することになる（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−３３８４４６号公報

しかし、このような構造の場合、車輪が支持する車体の重量は、ハウジングの各分割化ハウジング同士の接合部分に集中する。懸架装置のバネ下部分の重量は、懸架装置の性能を十分に発揮するために軽量化することが好ましい。そのため、分割化ハウジングの肉厚や接続部の面積を極端に増加することは好ましくなく、接合部分の強度・剛性を十分に得るためには、部材の厚肉化等の様々な対策を講じなければならないという問題があった。

そこで、本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、容易な構成により、接合部分の強度・剛性を十分に得ることのできるインホイールモータのハウジング構造を提供することにある。

本発明は、複数の分割化ハウジングを組み合わせて構成され、少なくとも、車輪を回転駆動可能な回転電機を収納可能なインホイールモータのハウジング構造であって、懸架装置に前記ハウジング構造を固定するための固定用ボスを有する懸架側分割化ハウジングと、前記懸架側分割化ハウジングに接続される分割化ハウジングであって、前記固定用ボスの形成位置に対応する位置に形成された接続用ボスを有する接続側分割化ハウジングと、を含み、前記懸架側分割化ハウジングは、前記固定用ボスを介して締結部材により前記懸架装置に締結され、前記接続側分割化ハウジングは、前記接続用ボスと前記固定用ボスとを当接させて締結部材により締結され、前記固定用ボスは、前記懸架装置と前記懸架側分割化ハウジングの締結及び前記懸架側分割化ハウジングと前記接続側分割化ハウジングとの締結に共用されることを特徴とする。

ここで、インホイールモータのハウジングとは、少なくとも回転電機を含むものであり、その他、例えば、減速装置やコントロール基板等を含んでもよい。もちろん回転電機のみを含むものでもよい。例えば、減速装置を含む場合は、接続側分割化ハウジングとしてモータハウジングを、懸架側分割化ハウジングとしてギアハウジングが準備され、その二つを組み合わせることによりインホイールモータのハウジングが構成される。また、回転電機のみの場合、接続側分割化ハウジングとしてモータハウジングを、懸架側分割化ハウジングとしてモータハウジングの開口部を覆うカバーハウジングが準備され、その二つを組み合わせることによりハウジングが構成される。もちろん、各ハウジングの構成において、懸架側分割化ハウジングとしてモータハウジングを準備し、他方のギアハウジングを接続側分割化ハウジングとしてもよい。また、分割化ハウジングの数は任意であり、必要数の分割化ハウジングが組み合わされてハウジングを構成することができる。

この構成によれば、懸架装置に直接固定された懸架側分割化ハウジングの固定用ボスと、その対応する位置に形成された接続側分割化ハウジングの接続用ボスとが接続され、懸架側分割化ハウジングと接続側分割化ハウジングの接続が行われる。このとき、懸架側分割化ハウジングと接続側分割化ハウジングとは、接続用ボスにより相互の接続強度及び剛性を確保することができる。また、固定用ボスに対応する位置に接続用ボスを形成することにより、ハウジング全体の大型化、重量化を最小限に抑えることができる。さらに、懸架装置に対して、接続側分割化ハウジングは懸架側分割化ハウジングを介して間接的に接続固定されるので、懸架装置と接続側分割化ハウジングと懸架側分割化ハウジングとの三者間に高い機械加工精度が必要なく、懸架装置と接続側分割化ハウジング及び、接続側分割化ハウジングと懸架側分割化ハウジングのように二者間の容易な精度確保のみでよく、強度及び剛性を確保しつつ各分割化ハウジングの生産性や組立性の向上に寄与することができる。

本発明は、複数の分割化ハウジングを組み合わせて構成され、少なくとも、車輪を回転駆動可能な回転電機を収納可能なインホイールモータのハウジング構造であって、懸架装置に前記ハウジング構造を固定するための固定用ボスを有する少なくとも２つ以上の分割化ハウジングを含み、前記２つ以上の分割化ハウジングは、それぞれの固定用ボスを介して締結部材により前記懸架装置に締結されることを特徴とする。

この構成によれば、固定用ボスを有する２つ以上の分割化ハウジングを懸架装置に直接固定することにより、容易に接続部の強度及び剛性を確保することができる。また、直接接続される分割化ハウジングがそれぞれ固定用ボスを有することにより、ハウジングに対する懸架装置の取付スパンを広く確保可能になり、安定した強固な固定を行うことができる。

本発明によれば、容易な構成により、接合部分の強度・剛性を十分に得ることのできるインホイールモータのハウジング構造を得ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）を、図面に基づいて説明する。

本実施形態のインホイールモータのハウジング構造は、複数の分割化ハウジングを組み合わせて構成され、組み合わされたハウジングの内部には、少なくともインホイールモータの駆動源である回転電機が内蔵される。また、回転電機の他に必要に応じて、減速装置やコントロール基板等を内蔵してもよい。この場合、ハウジング内部の収納空間は、一部屋でもよい。また、分割化ハウジングの組み合わせにより、複数の部屋を準備し、回転電機、減速装置、コントロール基板等をそれぞれ異なる部屋に収納するようにしてもよいし、また、任意の組み合わせて、例えば、回転電機とコントロール基板を同じ部屋に入れてもよい。

図１には、回転電機と減速装置を含むインホイールモータ１００の内部構造を説明する概略構成図が示されている。なお、図１において、コントロール基板は、回転電機と同じ空間に収納することができるが、図示を省略している。もちろん、図示しない車体側の制御装置側にコントロール基板の機能を持たせてもよい。

車両用のインホイールモータ１００は、図１に示すように、タイヤ１０２を装着したホイール１０４がハブナット１０６により、ハブホイール１０８に固定されている。ハブホイール１０８は、本実施形態において、接続側分割化ハウジングとして構成されるモータハウジング１１０から突出した出力軸１１２に固定され共に回転する。モータハウジング１１０の内部には回転電機１１４が収納されている。また、モータハウジング１１０の車体側側面には、回転電機１１４のロータ１１６の回転を減速する減速装置１１８を収納した懸架側分割化ハウジングとして機能するギアハウジング１２０が接続固定されている。従って、図１の例においては、モータハウジング１１０とギアハウジング１２０との２つの分割化ハウジングによりインホイールモータ１００のハウジングが形成されている。そして、回転電機１１４の発生する回転出力は減速装置１１８を介して出力軸１１２、ホイール１０４に伝達され、この伝達された回転力によってホイール１０４がタイヤ１０２と共に回転駆動される。

モータハウジング１１０は、図１において、左側に開口部を有する椀型形状を呈し、ホイール１０４側には、ギアハウジング１２０側から延びる出力軸１１２を挿通可能な開口部１２２が形成されている。開口部１２２には、ベアリング１２４が配置され、モータハウジング１１０に対して、出力軸１１２を回転自在に軸支している。

モータハウジング１１０は、図示しないサスペンションのバネ下重量の軽量化および耐久性、製造のし易さ等を考慮して例えばアルミダイカストによって鋳造されている。

モータハウジング１１０の内壁面には、環状のステータ１３０が固定され、当該ステータ１３０の内側に、ロータ１１６が配置され、さらにそのロータ１１６の内部に出力軸１１２が回転自在に収納されている。

ステータ１３０は、例えば板状の電磁鋼板が複数積層され、中心方向、すなわちロータ１１６の中心方向に延びるスロット部とティース部とが交互に形成される環状の鉄心１３２ａと、当該鉄心１３２ａの各ティース部に巻回配置される３相の磁界コイル１３２ｂとで構成されている。なお、ステータ１３０を構成する鉄心１３２ａは内周側に磁界コイル１３２ｂを配置するため、磁界コイル１３２ｂの組付性を考慮し、周方向に複数に分割される分割鉄心として、磁界コイル１３２ｂの組み付け後環状に組み立てられることが望ましい。このように組み付けられた磁界コイル１３２ｂに順次所定のタイミングで電流を供給することにより、ステータ１３０に回転磁界を発生させ、ロータ１１６を回転させることができる。

一方、ステータ１３０の内周側に配置されるロータ１１６は、その軸長全体に亘って中心部に出力軸１１２を回転自在に挿通するための挿通孔１１６ａが形成されている。出力軸１１２は挿通孔１１６ａに配置された複数のベアリング１３４により、ロータ１１６に対して独立的に回転するようになっている。ロータ１１６は、ステータ１３０と対向する大径部分とそれに連なり減速装置１１８側に延びる小径部分とで構成されている。大径部分の外周面には等間隔で複数の永久磁石１３６が配列され、ステータ１３０が発生する回転磁界の移動に伴い永久磁石１３６を介して吸着作用と反発作用が繰り返され、当該ロータ１１６を所望の方向に所望の速度で回転させている。

ギアハウジング１２０のモータハウジング１１０の固定面には、ロータ１１６を挿通可能な開口部１２６が形成されている。開口部１２６には、ベアリング１２８が配置され、ロータ１１６をギアハウジング１２０に対して回転自在に軸支している。ロータ１１６の小径部分は、ギアハウジング１２０の内部まで延び、その先端部には、減速装置１１８の第１ギア１３８ａと噛合するロータギア１４０が形成されている。ギアハウジング１２０もモータハウジング１１０と同様に例えば、アルミダイカストによって鋳造されることが好ましい。その内部では、第１ギア１３８ａを支持するギアシャフト１４２が複数のベアリング１４４によって軸支されている。このギアシャフト１４２には、小径の第２ギア１３８ｂが固定されている。さらに、第２ギア１３８ｂは、出力軸１１２に固定されている大径の第３ギア１３８ｃに噛合している。従って、ロータ１１６の回転力は、減速装置１１８によって所定速度に減速されつつ、トルク増加を行いながら出力軸１１２へと伝達され、ホイール１０４およびタイヤ１０２を回転駆動する。なお、出力軸１１２は、ギアハウジング１２０内部に配置されたベアリング１４６にも軸支され、スムーズな回転駆動を行うようになっている。また、図１の構造の場合、ギアハウジング１２０の上部には、図示しない懸架装置の例えばストラットブラケットに接続するための固定用ボス１４８が一体的に形成されている。従ってインホイールモータ１００は、この固定用ボス１４８を介して懸架装置に固定されることになる。

このように構成されるインホイールモータ１００は、運転者の操作するアクセルペダルのアクセル開度やブレーキペダルの操作量等に基づき、モータ制御部から出力されるトルク指令により、所定の交流が、ステータ１３０の磁界コイル１３２ｂ供給される。その結果、ステータ１３０は、回転磁界を発生させてロータ１１６を回転させる。つまり、ホイール１０４と共にタイヤ１０２を所望の方向に所望の回転量だけ駆動する。

図２には、上述のように構成されるインホイールモータ１００を懸架装置の一部を構成するストラット２００に接続するための構造概念図が示されている。また、図３には、モータハウジング１１０とギアハウジング１２０の正面図が示されている。図２に示すように、ギアハウジング１２０の上部には、前述したように、固定用ボス１４８が形成され、ストラット２００のストラットシェル２０２に固定されたストラットブラケット２０４にボルト２０６で強固に固定されている。

一方、モータハウジング１１０において、ギアハウジング１２０の固定用ボス１４８に対応する位置には、接続用ボス１５０がモータハウジング１１０と一体的に形成されている。モータハウジング１１０はギアハウジング１２０に、複数のボルト１５２によって接続されている。これに加え、接続用ボス１５０と固定用ボス１４８とをボルト１５４で接合することにより、モータハウジング１１０をギアハウジング１２０に対して強固かつ安定的に固定し、十分な接続強度と剛性を確保している。特に、接続用ボス１５０と固定用ボス１４８との接合部分では、モータハウジング１１０において、ボルト１５２の配置位置に比べ、広いスペースを確保することが可能となり、接触面積を十分に確保することができると共に、締結力の大きな太いボルト１５４を利用可能になる。なお、図３の場合、ボルト１５４は１本であるが、必要に応じて複数本のボルトを用いてもよい。

もし、接続用ボス１５０が存在しない場合、モータハウジング１１０はギアハウジング１２０に対して円筒肉厚部分による接触しか得ることができず、接続の強度と剛性が十分に得られない。この状態で十分な強度を得ようとする場合、接触部分の肉厚を厚くする必要が生じ、ハウジング全体の大型化や重量の増加が発生し、懸架装置の性能低下を招く原因になってしまう。

本実施形態の構成によれば、接続用ボス１５０は、ハウジングを懸架装置に固定するのに必要な固定用ボス１４８に対応する位置に形成しているので、ハウジングの大型化や重量の増大への影響を最小限に抑えることができる。また、接続用ボス１５０を形成するための固定用ボス１４８の大きさは、モータハウジング１１０とギアハウジング１２０との接続に必要となる強度及び剛性を確保するのに十分な大きさであり、接続用ボス１５０を容易に設計することができる。

さらに、懸架装置と直接接続されるのは、ギアハウジング１２０の固定用ボス１４８のみであり、モータハウジング１１０の接続用ボス１５０は、懸架装置に締結されない。つまり、モータハウジング１１０は接続用ボス１５０及び固定用ボス１４８を介して懸架装置に間接的に接続されているのみである。従って、懸架装置とギアハウジング１２０とモータハウジング１１０との三者を組み合わせるための高精度の機械加工精度は要求されない。つまり、懸架装置とギアハウジング１２０との間の二者間精度、及びギアハウジング１２０とモータハウジング１１０との間の二者間精度のみが必要とされるので、各部品の製作を容易に行うことができると共に、それぞれ二者間の精度を考慮すればよいので、インホイールモータのハウジングに要求される条件に容易に合わせ込んだ設計を行うことが可能となる。また、組み立て作業も容易に行うことができる。

図４（ａ），（ｂ）には、本実施形態のハウジング構成の他の例が示されている。図４（ａ）は、回転電機と減速装置の配置を図１、図２に示す例と逆にした例である。すなわち、懸架側分割化ハウジングとしてモータハウジング１１０を配置し、接続側分割化ハウジングとしてギアハウジング１２０を配置している。この場合もモータハウジング１１０に形成された固定用ボス１４８に対応する位置に接続用ボス１５０が形成され、図２と同様な効果を得ることができる。また、図４（ｂ）は減速装置を含まないタイプのインホイールモータの例である。この場合、懸架側分割化ハウジングとして、回転電機を収納するモータハウジング１１０の蓋部材１１０ａが配置され、接続側分割化ハウジングとしてモータハウジング１１０が配置される。この場合も蓋部材１１０ａに形成された固定用ボス１４８に対応する位置に接続用ボス１５０が形成され、図２と同様な効果を得ることができる。また、いずれの場合も三者間の加工精度は要求されないので、容易に製造及び、組み立てを行うことができる。

図２、図４には、懸架装置の一例としてストラットタイプの懸架装置を示したが、図５には、ビームタイプの懸架装置へインホイールモータ１００のハウジングを取り付ける場合の例を示している。

図５（ａ）は、車両後方から見た場合の背面視図である。図１の構成と同様にインホイールモータ１００は、分割化ハウジングとして回転電機を収納するモータハウジング１１０と減速装置を収納するギアハウジング１２０とを組み合わせた形態を呈している。もちろん、必要に応じて、２つ以上の分割化ハウジングを組み合わせて構成してもよい。本実施形態において、２つ以上の分割化ハウジングは、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、個々に懸架装置と固定するための固定用ボス１５６，１５８を一体的に有している。この固定用ボス１５６，１５８は、ビーム懸架装置のビーム部１６０から延びるアーム部１６２とアーム部ブラケット１６４を介してボルト１６６で締結されている。つまり、インホイールモータ１００は分割化ハウジングで構成されつつも直接的に懸架装置に接続される構造となる。固定用ボスを有する各分割化ハウジングが直接的に懸架装置に固定されることにより、懸架装置とインホイールモータ１００のハウジングとの間で必要とされる接合の強度及び剛性を得るのに十分な広さの取付スパンを容易に確保することができる。

もちろん、図５（ａ），（ｂ）に示す例においても、インホイールモータ１００を構成する回転電機と減速装置を逆の構成とし、分割化ハウジングであるモータハウジングとギアハウジングとを逆配列してもよい。また、インホイールモータ１００を回転電機のみで構成し、分割化ハウジングを蓋部材とモータハウジングとで構成しても、図５（ａ）、（ｂ）で示す例と同様な効果を得ることができる。

なお、上述した各実施形態で示す分割化ハウジングの形状は一例であり、懸架側分割化ハウジングが固定用ボスを有し、接続側ハウジングが固定用ボスに対応する位置に接続用ボスを有する構成であれば他の部分の形状は適宜選択することができ、図２等で説明した実施形態と同様な効果を得ることができる。同様に、２つ以上の分割化ハウジングがそれぞれ固定用ボスを有する構成であれば、他の部分の形状は適宜選択することができ、図５（ａ），（ｂ）で説明した実施形態と同様な効果を得ることができる

また、図１に示すインホイールモータの構成は一例であり、ハウジングに収納された回転電機を含むインホイールモータであれば、回転電機の構造や付加される減速装置等の構造は任意であり、本実施形態と同様な効果を得ることができる。

本実施形態に係るインホイールモータのハウジング構造とインホイールモータの内部構造を説明する概略説明図である。 本実施形態に係るインホイールモータのハウジング構造をストラットタイプの懸架装置へ接合している例を説明する説明図である。 図２に示すハウジング構造の正面図である。 図２に示すインホイールモータと異なる構成のインホイールモータのハウジング構造をストラットタイプの懸架装置へ接合している例を説明する説明図である。 本実施形態に係るインホイールモータのハウジング構造をビームタイプの懸架装置へ接合している例を説明する説明図である。

符号の説明

１００ インホイールモータ、１０２ タイヤ、１０４ ホイール、１０８ ハブホイール、１１０ モータハウジング、１１０ａ 蓋部材、１１２ 出力軸、１１４ 回転電機、１１６ ロータ、１１８ 減速装置、１２０ ギアハウジング、１３０ ステータ、１４８，１５６，１５８ 固定用ボス、１５０ 接続用ボス、１５２，１５４，１６６，２０６ ボルト、１６０ ビーム部、１６２ アーム部、１６４ アーム部ブラケット、２００ ストラット、２０２ ストラットシェル、２０４ ストラットブラケット。

Claims (4)

1. 複数の分割化ハウジングを組み合わせて構成され、少なくとも、車輪を回転駆動可能な回転電機を収納可能なインホイールモータのハウジング構造であって、
   懸架装置に前記ハウジング構造を固定するための固定用ボスを有する懸架側分割化ハウジングと、
   前記懸架側分割化ハウジングに接続される分割化ハウジングであって、前記固定用ボスの形成位置に対応する位置に形成された接続用ボスを有する接続側分割化ハウジングと、
   を含み、
   前記懸架側分割化ハウジングは、前記固定用ボスを介して締結部材により前記懸架装置に締結され、前記接続側分割化ハウジングは、前記接続用ボスと前記固定用ボスとを当接させて締結部材により締結され、前記固定用ボスは、前記懸架装置と前記懸架側分割化ハウジングとの締結及び前記懸架側分割化ハウジングと前記接続側分割化ハウジングとの締結に共用されることを特徴とするインホイールモータのハウジング構造。
2. 複数の分割化ハウジングを組み合わせて構成され、少なくとも、車輪を回転駆動可能な回転電機を収納可能なインホイールモータのハウジング構造であって、
   懸架装置に前記ハウジング構造を固定するための固定用ボスを有する少なくとも２つ以上の分割化ハウジングを含み、
   前記２つ以上の分割化ハウジングは、それぞれの固定用ボスを介して締結部材により前記懸架装置に締結されることを特徴とするインホイールモータのハウジング構造。
3. 前記懸架側分割化ハウジングと前記接続側分割化ハウジングのいずれか一方は、減速装置を含むギアハウジングであり、他方が回転電機を含むモータハウジングであ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のハウジング構造。
4. 前記２つ以上の分割化ハウジングのそれぞれは、共通のブラケットに接続される固定用ボスを有することを特徴とする請求項２記載のインホイールモータのハウジング構造。

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