JP4811074B2

JP4811074B2 - インホイールモータ構造

Info

Publication number: JP4811074B2
Application number: JP2006078511A
Authority: JP
Inventors: 徹浦野
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2026-03-22
Also published as: JP2007253686A

Description

本発明は、インホイールモータ構造に関する。

従来から、電気自動車やハイブリッド自動車等において、ホイール内にモータを配置するインホイールモータが一般的に知られている。図３に従来のインホイールモータの断面図を示す。図３に示すように、インホイールモータの内部にはインホイールモータの主な構成部品である、モータ部５０、遊星ギヤ５１、パーキングブレーキ５２、及び、レゾルバ５９等が設置されている。

具体的には、モータ部５０は、車体側にナックルやロアアームブラケットを介して固定されるステータ５３とロータ５４から構成されている。このうちロータ５４の車幅方向外側には、遊星ギヤ５１が設置されており、車幅方向内側には、レゾルバ５９とパーキングブレーキ５２が設置されている。また、遊星ギヤ５１の車幅方向外側には、ハブベアリング５５が設置されている。すなわち、遊星ギヤ５１とレゾルバ５９とパーキングブレーキ５２は、車幅方向に並列して配置されている。

ここで、遊星ギヤ５１は、ロータ５４の回転速度をホイール側に速度を下げて伝達するものである。また、レゾルバ５９は、ステータ５３に対するロータ５４の位置を検出するものである。ちなみに、レゾルバ５９で検出されたステータ５３とロータ５４との位置情報は、インホイールモータに供給される電流量を的確に制御するために利用される。

このような構造により、ロータ５４は遊星ギヤ５１を介することで車輪側への出力トルクを増大することができ、また、パーキングブレーキ５２でロータ５４の回転軸に対して制動力を加えることで車両を停止させることができる。このようなインホイールモータの構成の一例が下記特許文献１に開示されている。

特開平９−１０９６９６号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されているような従来のインホイールモータ構造では、ハブベアリング５５と遊星ギヤ５１とモータ部５０とパーキングブレーキ５２とを車幅方向に並べて配置する構成となっているため、インホイールモータの車幅方向の寸法が大変大きくなり、図３に示すように、ホイール５６内に収まりきらなくなってしまうという問題がある。

このことから、本発明は、インホイールモータを構成する各部品を効率的にレイアウトしてホイール内に収納し、さらに、効率的に出力トルクを高めることができるインホイールモータ構造を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための第１の発明（請求項１に対応）は、
自動車のホイールの内部に設置されるインホイールモータにおいて、
前記インホイールモータは、
車体側に固定され、ステータを担持するステータ部と、
前記ステータの径方向外側に配置されるロータを担持するロータ部と、
前記ステータの径方向内側に配置され、前記ステータ部に前記ロータ部を回転可能に取り付けるハブベアリングと、
前記ステータの径方向内側に配置され、前記ロータの回転速度を変速して前記ホイール側に伝達する遊星ギヤと、
前記ステータの径方向内側及び前記ハブベアリングの径方向外側に配置され、前記ステータに対する前記ロータの位置を検出するレゾルバと
を備える
ことを特徴とする。

上記の課題を解決するための第２の発明（請求項２に対応）は、第１の発明に係るインホイールモータ構造において、前記ロータ部、及び、前記遊星ギヤと軸により接続される制動手段を備えることを特徴とする。

上記の課題を解決するための第３の発明（請求項３に対応）は、第２の発明に係るインホイールモータ構造において、前記制動手段はドラム式ブレーキであることを特徴とする。

上記の課題を解決するための第４の発明（請求項４に対応）は、第１の発明乃至第３の発明のいずれかに係るインホイールモータ構造において、前記ステータ部は、前記ステータ、前記ロータ及び前記遊星ギヤを覆い、前記ステータ、前記ロータ及び前記遊星ギヤを密閉することを特徴とする。

第１の発明によれば、自動車のホイールの内部に設置されるインホイールモータにおいて、インホイールモータは、車体側に固定され、ステータを担持するステータ部と、前記ステータの径方向外側に配置されるロータを担持するロータ部と、ステータ又はロータの径方向内側に配置され、ステータ部にロータ部を回転可能に取り付けるハブベアリングと、ステータ又はロータの径方向内側に配置され、ロータの回転速度を変速してホイール側に伝達する遊星ギヤとを備えることにより、ステータ部及びロータ部をホイール内部に収めることができ、かつ、遊星ギヤもホイール内部に収めることができる。さらに、ステータ部、ロータ部、及び、遊星ギヤをホイール内部に収めることで、ホイールがインホイールモータ本体を保護する形となり、脱輪等によりインホイールモータがダメージを受けることを防ぐことができる。
また、ロータは、ステータの径方向外側に配置されることにより、インホイールモータにより発生されるトルク自体を向上させることができる。このため、遊星ギヤのギヤ比を小さくでき、これに伴い遊星ギヤも小さくすることができるため、遊星ギヤをより容易にステータ又はロータの径方向内側に配置することができる。
また、ステータの径方向内側及び前記ハブベアリングの径方向外側に配置され、ステータに対するロータの位置を検出するレゾルバを備えることにより、この検出結果に基づいて、インホイールモータに供給される電流量を的確に制御することができる。

第２の発明によれば、第１の発明による効果に加え、ロータ部と遊星ギヤに軸により接続される制動手段を備えることにより、ロータ部の回転と、遊星ギヤにより回転力が伝達されて回転するホイール側の回転とを、効率よく制動することができる。

第３の発明によれば、第２の発明による効果に加え、制動手段はドラム式ブレーキであることにより、フットブレーキと、パーキングブレーキとを１部品で構成することができる。

第４の発明によれば、第１の発明乃至第３の発明による効果に加え、ステータ部は、インホイールモータ内部を密閉することにより、別途シール部材を設置することなく、インホイールモータの内部に異物が混入することを防ぐことができる。

本発明に係るインホイールモータ構造の一実施形態について、図１、及び、図２を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態に係るインホイールモータ構造の断面図、図２は本発明の一実施形態に係るインホイールモータの分解時の断面図である。なお、図中、矢印Ｉｎは車幅方向内側、すなわち、軸方向内側を示す。また、図１及び図２中、右上から左下の向きのハッチングで示した部分は車体側に固定されて回転しない部分を示し、左上から右下の向きのハッチングで示した部分は回転する部分を示す。

以下、本発明に係るインホイールモータ構造について説明する。
図１に本発明の一実施形態に係るインホイールモータ構造の断面図を示す。図１に示すように、本実施形態に係るインホイールモータは大きく分けて、ステータ１２が設置されているステータ部１０と、ロータ１３が設置されているロータ部１１とにより構成されている。

このうちステータ部１０は、車体側にナックル（図示省略）やロアアームブラケット（図示省略）を介して固定されている。また、ロータ部１１は、ステータ部１０に対して回転可能に取り付けられている。ステータ部１０は、ナックルやロアアームブラケットを介して車体側に固定されている。ステータ部１０は、ホイール１４内に収まる大きさと形状になっている。ステータ部１０の車幅方向内側を向いた側面は円盤状のステータ部基部１５となっている。

ステータ部基部１５の径方向外側の周縁部には、車幅方向外側に向け円筒状にステータ部周面部１６が形成されている。ステータ部周面部１６の径方向内側には、ロータ部１１のロータ１３が設置されている。ロータ１３は、円筒状に配置された形状となっており、ステータ部周面部１６内に収まる構造となっている。

ロータ１３の径方向内側には、ステータ１２が設置されている。ステータ１２は、円筒状に配置された形状となっており、ロータ１３の径方向内側の面と対向するように設置されている。このステータ１２はステータ部基部１５から車幅方向外側に向けて延びるステータ支持部１７により支持されている。このステータ支持部１７は、円筒状の形状になっている。

このように、本実施形態に係るインホイールモータはロータ１３がステータ１２の径方向外側に位置する配置としたことにより、ロータ１３の回転トルク自体を増大することができるため、後述する遊星ギヤ３１のギヤ比を小さくでき、これに伴い遊星ギヤ３１も小さくすることができるため、遊星ギヤ３１をより容易にステータ１２の径方向内側に配置することができる。

本実施形態では、ロータ１３とステータ１２との位置関係が、ロータ１３の径方向内側にステータ１２が位置する構成としたが、この位置関係は逆とすることもできる。すなわち、ステータ１２をステータ部周面部１６の内面に直接設置し、このステータ部周面部１６の内面に設置したステータ１２と対面するようにロータ１３を設置することもできる。

ステータ支持部１７の径方向内側には、ロータ１３を支持するロータ支持部１８が設置されており、ステータ支持部１７と対面するようにロータ支持円筒部１９が設置されている。ロータ支持部１８の車幅方向外側の部分は、径方向に折り返されてロータ１３を設置するロータ設置部２０となっている。ロータ支持部１９の車幅方向内側の部分は、径方向内側に折り返されてロータ支持部基部２１となっている。ロータ支持部基部２１は、円盤状の形状となっている。

また、ステータ部周面部１６の車幅方向外側の部分は径方向内側に向け折り返されて、ロータ部１１と対面する円盤状のステータ部外側面部２２が形成されている。ステータ部外側面部２２の径方向内側の端部には、ハブベアリング２３を支持するステータ部側ハブベアリング支持部２４が形成されている。ステータ部１０はハブベアリング２３を介してロータ部１１側のハブ２５と接している。つまり、ロータ部１１はステータ部１０に対し回転可能に支持されている。

ステータ部側ハブベアリング支持部２４と、ロータ支持円筒部１９との間には、ロータ部１１のステータ部１０に対する位置を検出するレゾルバ２６が設置されている。このレゾルバ２６は、ステータ部側ハブベアリング支持部２４の径方向外側の周面に設置されたステータ側レゾルバ部材２７と、ロータ支持円筒部１９の径方向内側の内面に設置されたロータ側レゾルバ部材２８とにより構成されている。

本実施形態に係るレゾルバ２６の構造では、ステータ側レゾルバ部材２７の先端部が、ロータ側レゾルバ部材２８の先端部の径方向外側に位置している。すなわち、ステータ側の位置検出部が、ロータ側の位置検出部の径方向外側に位置している。これは、一般的なレゾルバの構造が、ステータ側の検出部に対し、ロータ側の検出部が径方向に位置しているため、この一般的なレゾルバを適用することを考慮したためである。したがって、レゾルバ２６の構造は、本実施形態とは逆にすることもできる。すなわち、ロータ側レゾルバ部材２８をステータ側レゾルバ部材２７の径方向外側に位置させることも可能である。

ロータ支持部基部２１は、ロータ部１１の回転軸をなすシャフト２９に結合されている。シャフト２９の車幅方向内側の端部には、フットブレーキとパーキングブレーキとして兼用するドラムブレーキのドラム３０が設置されている。また、ロータ支持部基部２１の車幅方向外側で、かつ、シャフト２９の径方向外側には、ロータ部１１のロータ１３側とハブ２５側とを一定のギヤ比で接続する遊星ギヤ３１が設置されている。この遊星ギヤ３１は、ステータ部側ハブベアリング支持部２４の車幅方向内側に設置された遊星ギアケース３２に収められている。

このように、本実施形態に係るインホイールモータは、ロータ１３がステータ１２の径方向外側に位置するアウタロータ型インホイールモータに、遊星ギヤ３１を備えたものである。すなわち、ホイール１４の内部に収めることができる遊星ギヤ付きアウタロータ型インホイールモータである。

また、シャフト２９には、ボールベアリングであるステータ部側ベアリング３５を介してステータ部基部１５と接しており、また、ボールベアリングであるハブ側ベアリング３３を介してハブ２５と接している。つまり、シャフト２９は、ステータ部基部１５に対して自由に回転できるようになっている。これは、ロータ部１０が回転する部材であるのに対し、ステータ部１０は固定されているためである。

また、シャフト２９とハブ２５とは、遊星ギヤ３１を介して接続されているため、異なる回転速度で回転できるようになっている。すなわち、図２に示すように、ロータ支持部基部１５とシャフト２９とは結合しているが、遊星ギヤ３１はシャフト２９や遊星ギアケース３２から軸方向に分解することができる。

遊星ギヤ３１は、ハブ２５の車幅方向内側の部分である遊星ギヤ支持部３４により回転可能に支持されており、遊星ギヤ３１が回転することにより、この遊星ギヤ支持部３４にロータ１３の回転力、すなわち、トルクが伝達され、これによりハブ２５が回転する。したがって、ロータ１３のトルクがホイール１４側に伝達され、車輪を回転させることができる。

このように、本実施形態に係るインホイールモータ構造によれば、自動車のホイール１４の内部に設置されるインホイールモータにおいて、インホイールモータは、車体側に固定され、ステータ１２を担持するステータ部１０と、ロータ１３を担持するロータ部１１と、ステータ１２又はロータ１３の径方向内側に配置され、ステータ部１０にロータ部１１を回転可能に取り付けるハブベアリング２３と、ステータ１２又はロータ１３の径方向内側に配置され、ロータ１３の回転速度を変速してホイール１４側に伝達する遊星ギヤ３１とを備えることにより、ステータ部１０及びロータ部１１をホイール１４内部に収めることができ、かつ、遊星ギヤ３１もホイール１４内部に収めることができる。さらに、ステータ部１０、ロータ部１１、及び、遊星ギヤ３１をホイール１４内部に収めることで、ホイール１４がインホイールモータ本体を保護する形となり、脱輪等によりインホイールモータがダメージを受けることを防ぐことができる。

また、ロータ１３は、ステータ１２の径方向外側に配置されることにより、インホイールモータにより発生されるトルク自体を向上させることができる。このため、遊星ギヤ３１のギヤ比を小さくでき、これに伴い遊星ギヤ３１も小さくすることができるため、遊星ギヤ３１をより容易にステータ１２又はロータ１３の径方向内側に配置することができる。

また、ステータ１２又はロータ１３の径方向内側に配置され、ステータ１２に対するロータ１３の位置を検出するレゾルバ２６を備えることにより、この検出結果に基づいて、インホイールモータに供給される電流量を的確に制御することができる。

また、ロータ部１１と遊星ギヤ３１に軸により接続される制動手段を備えることにより、ロータ部１１の回転と、遊星ギヤ３１により回転力が伝達されて回転するホイール１４側の回転とを、効率よく制動することができる。

また、制動手段はドラム式ブレーキであることにより、フットブレーキと、パーキングブレーキとをドラム３０で構成することができる。

また、ステータ部１０は、インホイールモータ内部を密閉することにより、別途シール部材を設置することなく、インホイールモータの内部に異物が混入することを防ぐことができる。

また、ステータ部１０は、車体側と接続する結合部が一体に形成されることにより、ステータ部１０と車体側との結合部の強度の高め、さらに、別体の部品を用意する必要がないため、コストを削減することができる。

本発明の一実施形態に係るインホイールモータ構造の断面図である。本発明の一実施形態に係るインホイールモータの分解時の断面図である。従来のインホイールモータの断面図である。

符号の説明

１０ステータ部
１１ロータ部
１２ステータ
１３ロータ
１４ホイール
１５ステータ部基部
１６ステータ部周面部
１７ステータ支持部
１８ロータ支持部
１９ロータ支持円筒部
２０ロータ設置部
２１ロータ支持部基部
２２ステータ部外側面部
２３ハブベアリング
２４ステータ部側ハブベアリング支持部
２５ハブ
２６レゾルバ
２７ステータ側レゾルバ部材
２８ロータ側レゾルバ部材
２９シャフト（軸）
３０ドラム
３１遊星ギヤ
３２遊星ギアケース
３３ハブ側ベアリング
３４遊星ギヤ支持部
３５ステータ部側ベアリング

Claims

自動車のホイールの内部に設置されるインホイールモータにおいて、
前記インホイールモータは、
車体側に固定され、ステータを担持するステータ部と、
前記ステータの径方向外側に配置されるロータを担持するロータ部と、
前記ステータの径方向内側に配置され、前記ステータ部に前記ロータ部を回転可能に取り付けるハブベアリングと、
前記ステータの径方向内側に配置され、前記ロータの回転速度を変速して前記ホイール側に伝達する遊星ギヤと、
前記ステータの径方向内側及び前記ハブベアリングの径方向外側に配置され、前記ステータに対する前記ロータの位置を検出するレゾルバと
を備える
ことを特徴とするインホイールモータ構造。
請求項１に記載のインホイールモータ構造において、
前記ロータ部、及び、前記遊星ギヤと軸により接続される制動手段を備える
ことを特徴とするインホイールモータ構造。
請求項２に記載のインホイールモータ構造において、
前記制動手段はドラム式ブレーキである
ことを特徴とするインホイールモータ構造。
請求項１乃至請求項３に記載のインホイールモータ構造において、
前記ステータ部は、前記ステータ、前記ロータ及び前記遊星ギヤを覆い、前記ステータ、前記ロータ及び前記遊星ギヤを密閉する
ことを特徴とするインホイールモータ構造。