(57)【要約】      （修正有）【課題】空気によるモータの冷却効率とブレーキ装置の冷却効率とを向上させるインホイールモータを提供する。【解決手段】ホイール２１の内部にモータ１１とブレーキ装置３０とが配置されたインホイールモータであって、車両の車幅方向内側から外側に空気を取り込むシャッター機構７０を備え、シャッター機構７０は、それぞれ独立して開閉動作が可能な第１シャッター７１Ａと第２シャッター７１Ｂとを有し、第１シャッター７１Ａはインホイールモータユニット１０に向かって空気を取り込み、第２シャッター７１Ｂはブレーキ装置３０に向かって空気を取り込み、第１シャッター７１Ａは、モータ温度が第１設定温度以上の場合に開き、モータ温度が第１設定温度未満の場合に閉じ、第２シャッター７１Ｂは、ブレーキ温度が第２設定温度以上の場合に開き、ブレーキ温度が第２設定温度未満の場合に閉じ、第１設定温度は、第２設定温度よりも低く設定されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪のホイール内部に、モータとブレーキ装置とが配置されたインホイールモータであって、
開口することによって、タイヤハウス内の空気を車両の車幅方向内側から外側に向かって前記ホイールの内側に取り込むシャッター機構、を備え、
前記シャッター機構は、それぞれ独立して開閉動作が可能な第１シャッター部と第２シャッター部とを有し、
前記第１シャッター部は、開いた状態で、前記モータに向かって空気を取り込み、
前記第２シャッター部は、開いた状態で、前記ブレーキ装置に向かって空気を取り込み、
前記第１シャッター部は、前記モータの温度が第１設定温度以上の場合に開き、前記モータの温度が第１設定温度未満の場合に閉じ、
前記第２シャッター部は、前記ブレーキ装置の温度が第２設定温度以上の場合に開き、前記ブレーキ装置の温度が第２設定温度未満の場合に閉じ、
前記第１設定温度は、前記第２設定温度よりも低く設定されている
ことを特徴とするインホイールモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インホイールモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車両用空力装置として、可動式の空力スタビライザを前輪の前方に設け、空力スタビライザによって前輪のタイヤハウス内で生じる空気流を整流することが開示されている。これにより、前輪の車幅方向内側に設けられたブレーキ装置へと向かう空気流を形成し、ブレーキ装置を冷却（空冷）することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５３９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、インホイールモータでは、空気流による冷却対象に、ブレーキ装置と、モータとが含まれる。特許文献１に記載された構成をインホイールモータに適用した場合、ブレーキ装置の冷却は考慮されているものの、モータの冷却については考慮されていないため、制御方法によってはモータの冷却効率とブレーキ装置の冷却効率が低下する虞がある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、空気によるモータの冷却効率とブレーキ装置の冷却効率とを向上させることができるインホイールモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、車輪のホイール内部に、モータとブレーキ装置とが配置されたインホイールモータであって、開口することによって、タイヤハウス内の空気を車両の車幅方向内側から外側に向かって前記ホイールの内側に取り込むシャッター機構、を備え、前記シャッター機構は、それぞれ独立して開閉動作が可能な第１シャッター部と第２シャッター部とを有し、前記第１シャッター部は、開いた状態で、前記モータに向かって空気を取り込み、前記第２シャッター部は、開いた状態で、前記ブレーキ装置に向かって空気を取り込み、前記第１シャッター部は、前記モータの温度が第１設定温度以上の場合に開き、前記モータの温度が第１設定温度未満の場合に閉じ、前記第２シャッター部は、前記ブレーキ装置の温度が第２設定温度以上の場合に開き、前記ブレーキ装置の温度が第２設定温度未満の場合に閉じ、前記第１設定温度は、前記第２設定温度よりも低く設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、モータの温度とブレーキ装置の温度に応じてシャッター機構を開閉させることができ、必要に応じてモータとブレーキ装置とを冷却することができる。そのため、モータの冷却効率とブレーキ装置の冷却効率を高めることができる。また、冷却の必要性が低い場合には、シャッター機構を閉じることによって車輪周りの空気抵抗を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態のインホイールモータを模式的に示す構成図である。
【図２】図２は、タイヤが路面に接地した状態を模式的に示す図である。
【図３】図３は、シャッター機構を模式的に示す図である。
【図４】図４は、第１シャッターが開いた状態を示す図である。
【図５】図５は、第２シャッターが開いた状態を示す図である。
【図６】図６は、第１シャッターの開閉制御フローを示すフローチャートである。
【図７】図７は、第２シャッターの開閉制御フローを示すフローチャートである。
【図８】図８は、シャッター機構の変形例を示す図である。
【図９】図９は、ボデー側のダクトにフラップを設けた構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態におけるインホイールモータについて具体的に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【００１０】
図１は、実施形態のインホイールモータを模式的に示す構成図である。図２は、タイヤが路面に接地した状態を模式的に示す図である。
【００１１】
図１に示すように、インホイールモータユニット１０は、車輪２０のホイール２１の内部に設けられる。ホイール２１の内部には、インホイールモータユニット１０と、ブレーキ装置３０とが配置されている。このインホイールモータユニット１０はロアアーム４０と連結されており、サスペンションを介して車両１００のボデー５０に支持されている。なお、この説明では、インホイールモータユニット１０とブレーキ装置３０とを含む構成をインホイールモータと記載する場合がある。
【００１２】
インホイールモータユニット１０は、ケース１０ａ内に、モータ１１と、減速機１２とを備えている。モータ１１は、三相モータであって、ボデー５０に設けられた電源装置（図示せず）と電気的に接続されており、電源装置から供給される電力によりトルクを発生する。モータ１１は、車輪２０の回転力によってロータが回されて発電し、発電電力を電源装置に回生する発電機としても機能する。このモータ１１は、車両１００に搭載されたモータ制御装置（図示せず）によって回転方向を正逆方向に変更可能に制御される。モータ１１の出力軸（ロータ軸）は減速機１２に接続される。
【００１３】
減速機１２は、モータ１１の出力軸と一体回転する小径の駆動ギヤと、この駆動ギヤと噛み合う大径の被動ギヤとにより構成されている。被動ギヤは減速機１２の出力軸と一体回転する。減速機１２の出力軸は、軸受を介してケース１０ａに対して回転自在に支持されているとともに、ケース１０ａの外部でアクスルハブ１３に連結されている。減速機１２の出力軸とアクスルハブ１３とは一体回転する。
【００１４】
アクスルハブ１３は、ホイール２１のディスク部２１ｂに取り付けられて、車輪２０と一体する回転部材である。また、アクスルハブ１３にはブレーキディスク３１が固定されている。アクスルハブ１３とブレーキディスク３１とはボルト締結によってディスク部２１ｂに固定されている。そのため、減速機１２の出力軸、アクスルハブ１３、ブレーキディスク３１、ホイール２１が一体回転する。
【００１５】
車輪２０は、ホイール２１とタイヤ２２とによって構成されており、タイヤハウス６０の内部に配置されている。ホイール２１は、タイヤ２２が嵌め込まれる円筒状のリム部２１ａと、リム部２１ａの軸方向片側端に連結される円盤状のディスク部２１ｂとによって一体的に構成されている。インホイールモータユニット１０とブレーキ装置３０とは、ホイール２１のリム部２１ａとディスク部２１ｂとで囲まれた円筒空間に設けられる。この説明で記載する「ホイール内」とは、この円筒空間内、あるいは円筒空間の近傍を含めた円筒空間内のことを表す。また、ディスク部２１ｂには、中央部分にアクスルハブ１３とブレーキディスク３１とが固定されている。ブレーキディスク３１はブレーキ装置３０の構成部品である。
【００１６】
ブレーキ装置３０は、ブレーキディスク３１と、ブレーキキャリパ３２とを有する。ブレーキディスク３１は、円盤状に形成された回転部材であり、内径側部分がアクスルハブ１３に取り付けられ、外径側部分がブレーキキャリパ３２との摺動部位となる。ブレーキディスク３１の外径側の摺動部位は、その表面と裏面とが、ブレーキキャリパ３２に内蔵されたブレーキパッド（図示せず）によって挟圧されて摩擦制動力を発生する摺動面を構成している。
【００１７】
本実施形態では、このホイール２１内部に配置されたインホイールモータユニット１０とブレーキ装置３０とを空気流によって冷却するための構成として、シャッター機構７０を備えている。シャッター機構７０は、開閉動作が可能な複数のシャッター７１を備え、シャッター７１が開いた状態では、タイヤハウス６０内の空気を車幅方向外側から内側に向けてホイール２１の内部に取り込むことができる構造を有する。
【００１８】
図１および図２に示すように、シャッター機構７０は、車幅方向内側でホイール２１の開口部分に、車輪２０の周方向に沿って所定範囲に亘り配置されている。車両１００の前後方向では、インホイールモータユニット１０の前方側にシャッター機構７０が配置されている。車輪２０の周方向では、ブレーキ装置３０が配置されている位置と重なる位置にシャッター機構７０が配置されている。また、車幅方向の配置では、インホイールモータユニット１０の車幅方向位置は、ブレーキ装置３０の車幅方向位置よりも内側となる。さらに、前後方向の配置では、ブレーキ装置３０のうちブレーキキャリパ３２の前後方向位置は、インホイールモータユニット１０の前後方向位置よりも前方となる。
【００１９】
図３に示すように、シャッター機構７０は、複数のシャッター７１と、シャッター７１を作動するための作動装置とを有する。シャッター７１は、開いた状態で、車両１００の前方側に対して羽が傾斜した状態となる。閉じた状態のシャッター７１は車両１００の前後方向と平行に並んだ状態となる。シャッター７１の作動装置は、シャッター７１に一体化されたピニオンギヤ７２と、複数のピニオンギヤ７２と噛み合うラック７３と、ラック７３を作動させる駆動装置としての駆動モータ７４と、駆動モータ７４の回転軸とラック７３とを連結する連結機構７５と、を備える。連結機構７５は、駆動モータ７４から入力される回転運動を直線運動に変換してラック７３に伝達する機構である。ラック７３が直線運動することによってピニオンギヤ７２が回転してシャッター７１を開閉させることができる。
【００２０】
また、このシャッター機構７０は、インホイールモータユニット１０を冷却する場合に開く第１シャッター７１Ａと、ブレーキ装置３０を冷却する場合に開く第２シャッター７１Ｂと、を含んで構成されている。つまり、シャッター機構７０では、第１シャッター７１Ａの開閉動作と、第２シャッター７１Ｂの開閉動作とを独立して実施できるように構成されている。
【００２１】
図４は、第１シャッター７１Ａが開いた状態を示す図である。図５は、第２シャッター７１Ｂが開いた状態を示す図である。図４、図５に示すように、第１シャッター７１Ａと第２シャッター７１Ｂとは、前後方向でインホイールモータユニット１０の前方側、かつ車幅方向でホイール２１の内側に配置され、前後方向に並んで配置されている。第１シャッター７１Ａは、第２シャッター７１Ｂよりも前後方向で後方、すなわちインホイールモータユニット１０に近い側に配置されている。第２シャッター７１Ｂは、第１シャッター７１Ａよりも前後方向で前方側に配置されている。第２シャッター７１Ｂの前後方向位置は、ブレーキ装置３０のブレーキキャリパ３２の前後方向位置と重なる位置から前方側を含む範囲となる。また、第１シャッター７１Ａを開閉させるための作動装置と、第２シャッター７１Ｂを開閉させるための作動装置とは独立して設けられている。例えば、第１シャッター７１Ａ専用のラック７３、駆動モータ７４、連結機構７５が設けられている。同様に、第２シャッター７１Ｂ専用のラック７３、駆動モータ７４、連結機構７５が設けられている。
【００２２】
インホイールモータユニット１０の冷却必要性が高まった場合には、図４に示すように、第１シャッター７１Ａを開いた状態で第２シャッター７１Ｂを閉じた状態に制御することが可能である。前後方向で相対的に前方に位置する第２シャッター７１Ｂを閉じることにより、第１シャッター７１Ａから取り込む空気量を確保することができる。これにより、ホイール２１の内部で、インホイールモータユニット１０のケース１０ａ表面に優先的に空気流（風）を当てることで、その空気の流量が多くなり、インホイールモータユニット１０の冷却効率が向上する。
【００２３】
ブレーキ装置３０の冷却必要性が高まった場合には、図５に示すように、第２シャッター７１Ｂを開いた状態で第１シャッター７１Ａを閉じた状態に制御することが可能である。この結果、ホイール２１の内部で、ブレーキ装置３０に向けて流れる空気の流れを形成することができる。特にブレーキディスク３１の外径側の摺動部位、およびブレーキキャリパ３２へ向けて流れる空気の流量を多くすることができる。これにより、ブレーキ装置３０に優先的に空気流（風）を当てることで、その空気の流量が多くなり、ブレーキ装置３０の冷却効率が向上する。
【００２４】
この車両１００では、車両１００を制御する電子制御装置によって、車両状態に応じて第１シャッター７１Ａと第２シャッター７１Ｂとの開閉状態を制御するように構成されている。この電子制御装置によって実施される開閉制御の一例を図６と図７に示す。
【００２５】
図６は、第１シャッター７１Ａの開閉制御フローを示すフローチャートである。電子制御装置は、インホイールモータユニット１０の温度Ａを算出する（ステップＳ１）。ステップＳ１では、モータ１１のトルク指令値、ブレーキ指令値や、気候、天候、車速、過去の走行状態のうちの少なくともいずれか一つに基づいて、インホイールモータユニット１０の温度Ａが算出される。インホイールモータユニット１０の温度Ａにはモータ１１の温度が含まれる。なお、インホイールモータユニット１０の温度Ａを単に「モータ温度Ａ」と記載する場合がある。
【００２６】
電子制御装置は、モータ温度Ａが設定温度以下であるか否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２の判定処理で用いる設定温度は、インホイールモータユニット１０の冷却必要性が高い状態であるか否かを判定するための閾値であり、予め設定された値である。この設定温度を「第１設定温度」と記載する場合がある。
【００２７】
モータ温度Ａが設定温度（第１設定温度）以下の場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、電子制御装置は、第１シャッター７１Ａを閉じる（ステップＳ３）。ステップＳ３では、シャッター機構７０の駆動装置を制御して、第１シャッター７１Ａを閉じた状態に制御する。つまり、ステップＳ３では第１シャッター７１Ａ専用の駆動モータ７４を制御して、第１シャッター７１Ａが独立して閉じられる。ステップＳ３を実施すると、この制御ルーチンは終了する。
【００２８】
モータ温度Ａが設定温度（第１設定温度）よりも高い場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、電子制御装置は、第１シャッター７１Ａを開く（ステップＳ４）。ステップＳ４では、シャッター機構７０の駆動装置を制御して、第１シャッター７１Ａを開いた状態に制御する。つまり、ステップＳ４では第１シャッター７１Ａ専用の駆動モータ７４を制御して、第１シャッター７１Ａが独立して開かれる。ステップＳ４を実施すると、この制御ルーチンは終了する。
【００２９】
図７は、第２シャッター７１Ｂの開閉制御フローを示すフローチャートである。電子制御装置は、ブレーキ装置３０の温度Ｂを算出する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１では、モータ１１のトルク指令値、ブレーキ指令値や、気候、天候、車速、過去の走行状態のうちの少なくともいずれか一つに基づいて、ブレーキ装置３０の温度Ｂが算出される。ブレーキ装置３０の温度Ｂとして、ブレーキキャリパ３２の温度と、ブレーキディスク３１の外径側の摺動部位の温度とが挙げられる。なお、ブレーキ装置３０の温度Ｂを単に「ブレーキ温度Ｂ」と記載する場合がある。
【００３０】
電子制御装置は、ブレーキ温度Ｂが設定温度以下であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２の判定処理で用いる設定温度は、ブレーキ装置３０の冷却必要性が高い状態であるか否かを判定するための閾値であり、予め設定された値である。このステップＳ１２の設定温度を「第２設定温度」と記載する場合がある。上述したモータ温度Ａとの比較に用いる閾値の「第１設定温度」と、このステップＳ１２でブレーキ温度Ｂとの比較に用いる閾値の「第２設定温度」とは、異なる値である。第１設定温度は、第２設定温度よりも低く設定されている。
【００３１】
ブレーキ温度Ｂが設定温度（第２設定温度）以下の場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、電子制御装置は、第２シャッター７１Ｂを閉じる（ステップＳ１３）。ステップＳ１３では、シャッター機構７０の駆動装置を制御して、第２シャッター７１Ｂを閉じた状態に制御する。つまり、ステップＳ１３では第２シャッター７１Ｂ専用の駆動モータ７４を制御して、第２シャッター７１Ｂが独立して閉じられる。ステップＳ１３を実施すると、この制御ルーチンは終了する。
【００３２】
ブレーキ温度Ｂが設定温度（第２設定温度）よりも高い場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、電子制御装置は、第２シャッター７１Ｂを開く（ステップＳ１４）。ステップＳ１４では、シャッター機構７０の駆動装置を制御して、第２シャッター７１Ｂを開いた状態に制御する。つまり、ステップＳ１４では第２シャッター７１Ｂ専用の駆動モータ７４を制御して、第２シャッター７１Ｂが独立して開かれる。ステップＳ１４を実施すると、この制御ルーチンは終了する。
【００３３】
また、電子制御装置は、図６に示す第１シャッター７１Ａの開閉制御と、図７に示す第２シャッター７１Ｂの開閉制御とを同時に実施することができる。インホイールモータユニット１０とブレーキ装置３０とで相対的に冷却必要性が高い部位を優先的に冷却するように、第１シャッター７１Ａと第２シャッター７１Ｂとのいずれか一方を開いた状態に制御することができる。
【００３４】
そして、インホイールモータユニット１０を冷却したい場合には、上述した図４に示すように、第１シャッター７１Ａを開いた状態にして、空気がホイール内のインホイールモータユニット１０に向けて取り込まれる状態に制御する。ブレーキ装置３０の冷却必要性が低い場合には、第２シャッター７１Ｂを閉じた状態にする。
【００３５】
一方、ブレーキ装置３０を冷却したい場合には、上述した図５に示すように、第２シャッター７１Ｂを開いた状態にして、空気がホイール内のブレーキ装置３０に向けて取り込まれる状態に制御する。インホイールモータユニット１０の冷却必要性が低い場合には、第１シャッター７１Ａを閉じた状態にする。
【００３６】
以上説明した通り、実施形態では、インホイールモータユニット１０の温度とブレーキ装置３０の温度とに応じてシャッター機構７０を開閉することができる。これにより、ホイール内で相対的に冷却必要性が高い部位に優先して風を当てることができ、インホイールモータユニット１０の冷却効率およびブレーキ装置３０の冷却効率を高めることができる。
【００３７】
また、インホイールモータユニット１０およびブレーキ装置３０の温度が高いとき、あるいは、高くなる運転状態のときにシャッター７１を開放し、ホイール内の通風量を増大させることで、ボデー５０の側面の気流が乱れることによる空気抵抗の増加を抑制することができる。つまり、車輪２０周りの空気抵抗の増加を抑制することができる。
【００３８】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。例えば、シャッター機構７０は、図２に示す設置範囲８０にも設けられてもよい。
【００３９】
また、シャッター機構７０に含まれる駆動装置は、駆動モータ７４に限らず、図８に示すような油圧式のピストン機構７６であってもよい。図８に示すように、シャッター機構７０は、駆動装置として、油圧によって作動するピストン７６ａと、油圧が供給されるシリンダ７６ｂと、を有する油圧式のピストン機構７６を備えている。シリンダ７６ｂにはブレーキ作動圧（油圧）が供給される。ブレーキ作動圧はブレーキ装置３０の発熱と相関関係が高い。そのため、ブレーキ装置３０の冷却に有効な通風口となる第２シャッター７１Ｂは、このピストン機構７６によって開閉動作するように構成することができる。このピストン機構７６に連結された連結機構７５は、ピストン７６ａによる直線運動をラック７３の直線運動として伝達する構造を有する。
【００４０】
また、ボデー５０側に形成される構造として、ボデー５０側のダクト５１や、あるいは底面などに設けた導風溝などに、フラップ５２を設けて、通風経路の遮断や風向を制御するように構成してもよい。一例として、図９に示すように、ボデー５０のうち車輪２０の前方に位置する部分にダクト５１を設け、このダクト５１内にフラップ５２を設置する。車両１００が前方に走行する際、ダクト５１に取り込まれた空気が前方から車輪２０に向けて流れる。その際、ブレーキ装置３０の冷却時とインホイールモータユニット１０の冷却時とでフラップ５２の向きを調節するように構成されている。
【符号の説明】
【００４１】
１０  インホイールモータユニット
１１  モータ
１２  減速機
１３  アクスルハブ
２０  車輪
２１  ホイール
２１ａ  リム部
２１ｂ  ディスク部
２２  タイヤ
３０  ブレーキ装置
３１  ブレーキディスク
３２  ブレーキキャリパ
４０  ロアアーム
５０  ボデー
６０  タイヤハウス
７０  シャッター機構
７１  シャッター
７１Ａ  第１シャッター
７１Ｂ  第２シャッター
７２  ピニオンギヤ
７３  ラック
７４  駆動モータ
７５  連結機構
１００  車両
【図１】
2020117156.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020117156.tif 000009
【図８】
2020117156.tif 000010
【図９】
2020117156.tif 000011