(57)【要約】【課題】  冷却性能を低下させることなく、ケーシングの外面に設けられる多数枚の冷却フィンの共振を抑制し、音振を低減した、インホイールモータ駆動装置の空冷装置を得ることを課題とする。【解決手段】  駆動力を発生させる電動モータ部Ａと、電動モータ部Ａの回転を減速して出力する減速機部Ｂを収容するケーシング２２の外面に、空気の流れに対して平行な多数枚の冷却フィン９１からなり、冷却フィン９１同士を、ケーシング２２の外面との間に空気流路９２を残して防振部材９３によって締結した空冷装置９０を搭載するインホイールモータ駆動装置２１において、空気の流れに対して上流側の前記防振部材９３の面９３ａを、ケーシング２２の外面の空気流路９２に向かう傾斜面に形成した。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動力を発生させる電動モータ部と、電動モータ部の回転を減速して出力する減速機部を収容するケーシングの外面に、空気の流れに対して平行な多数枚の冷却フィンからなり、冷却フィン同士を、ケーシングの外面との間に空気流路を残して防振部材によって締結した空冷装置を搭載するインホイールモータ駆動装置において、空気の流れに対して上流側の前記防振部材の面が、ケーシングの外面の空気流路に向かう傾斜面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駆動装置。
【請求項２】
空気の流れに対して下流側の前記防振部材の面が、ケーシングの外面から離れる方向に傾斜する傾斜面に形成されている請求項１記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項３】
前記防振部材の外面側の面と空気流路側の面との間に、多数の空気取り入れ孔を設けた請求項１または２記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項４】
前記空気取り入れ孔が、空気の流れの上流側から下流側に向かって傾斜する請求項３に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項５】
前記防振部材の外面側の空気取り入れ孔の入口後方部に、空気取り入れ孔の入口に向かって空気を取り込む突壁を設けた請求項３または４に記載のインホイールモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、駆動力を発生させる電動モータ部、電動モータ部の回転を減速して出力する減速機部を収容するケーシングの外面に、多数枚の冷却フィンからなる空冷装置を搭載したインホイールモータ駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インホイールモータ駆動装置といった車両用駆動装置においては、駆動力を発生させる電動モータ部を収容するケーシングや電動モータ部の回転を減速して出力する減速機部を収容するケーシングの外面には、多数枚の冷却フィンからなる空冷装置を設置し、走行風を利用した冷却が行われている。
【０００３】
多数枚の冷却フィンからなる空冷装置を備える車両用駆動装置では、冷却効率向上と軽量化のために、冷却フィンはできるだけ薄い方がよい。
【０００４】
しかしながら、冷却フィンが薄いと、共振により音振動に悪影響を与える。
【０００５】
従来、この冷却フィンの共振による音振を低減させるために、図１２および図１３に示すように、冷却フィン９１同士を、ケーシング２２の外面との間に空気流路９２を残して防振部材９３によって締結することが行われている（特許文献１、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開昭５５−１４０７０７号公報
【特許文献２】実開昭５９−４３６４８号公報
【特許文献３】特開２０１１−７９４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、冷却フィン９１同士を、防振部材９３によって締結すると、防振部材９３によって冷却フィン９１と空気との接触面積が減少すると共に、防振部材９３の周辺の空気の流れが妨げられるため、冷却効果が低下する。
【０００８】
冷却フィン９１の周辺の空気を改善する方法が、特許文献３に開示されているが、特許文献３のものは制振効果が得られない。
【０００９】
そこで、この発明は、冷却性能を低下させることなく、ケーシングの外面に設けられる多数枚の冷却フィンの共振を抑制し、音振を低減した、インホイールモータ駆動装置の空冷装置を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題を解決するために、この発明は、駆動力を発生させる電動モータ部と、電動モータ部の回転を減速して出力する減速機部を収容するケーシングの外面に、空気の流れに対して平行な多数枚の冷却フィンからなり、冷却フィン同士を、ケーシングの外面との間に空気流路を残して防振部材によって締結した空冷装置を搭載するインホイールモータ駆動装置において、空気の流れに対して上流側の前記防振部材の面を、ケーシングの外面の空気流路に向かう傾斜面に形成したことを特徴とする。
【００１１】
さらに、空気の流れに対して下流側の前記防振部材の面は、ケーシングの外面から離れる方向に傾斜する傾斜面に形成することが好ましい。
【００１２】
また、前記防振部材の外面側の面と空気流路側の面との間に、多数の空気取り入れ孔を設けることが好ましい。
【００１３】
前記空気取り入れ孔は、空気の流れの上流側から下流側に向かって傾斜するように設けることが好ましい。
【００１４】
また、前記防振部材の外面の空気取り入れ孔の入口後方部には、空気取り入れ孔の入口に向かって空気を取り込む突壁を設けることが好ましい。
【００１５】
この発明におけるインホイールモータ駆動装置が搭載する空冷装置は、静粛性と軽量性が求められ、かつ冷却性能の向上が要求される用途に採用することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、冷却フィン同士を締結する防振部材の空気の流れに対する上流側の面を、ケーシングの外面の空気流路に向かう傾斜面に形成すると、空気の流れが防振部材によって阻害され難く、しかも傾斜面に沿ってケーシングの外面の空気流量に空気が流入し易くなるので、冷却効果が高められる。
【００１７】
さらに、空気の流れに対して下流側の前記防振部材の面を、ケーシングの外面から離れる方向に傾斜する傾斜面に形成すると、空気流路の中央部が入り口側と出口側に比べて流路が狭くなって、空気流路の中央部の空気の流速が速くなるため、冷却効果が向上する。
【００１８】
また、防振部材の外面側の面と空気流路側の面との間に、多数の空気取り入れ孔を設けると、空気流路に流れる空気の量が増えるので、それだけ冷却効果が向上する。
【００１９】
また、防振部材の外面側の空気取り入れ孔の入口後方部に、空気取り入れ孔の入口に向かって空気を取り込む突壁を設けることにより、空気取り入れ孔に取り込まれる空気量が増えるので、それだけ冷却効果が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の空冷装置を搭載するインホイールモータ駆動装置の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線で矢視した図１のインホイールモータ駆動装置の横断面図である。
【図３】インホイールモータ駆動装置を搭載した電気自動車の概略構成を示す平面図である。
【図４】図３の電気自動車を示す後方断面図である。
【図５】この発明のインホイールモータ駆動装置に搭載する空冷装置の第１の実施形態の一部を切断して示す拡大斜視図である。
【図６】図５の実施形態の縦断面図である。
【図７】この発明のインホイールモータ駆動装置に搭載する空冷装置の第２の実施形態の一部を切断して示す拡大斜視図である。
【図８】図７の実施形態の縦断面図である。
【図９】この発明のインホイールモータ駆動装置に搭載する第３の実施形態の一部を切断して示す拡大斜視図である。
【図１０】図８の実施形態の縦断面図である。
【図１１】図９の一点鎖線で囲む部分の拡大図である。
【図１２】従来の空冷装置の一部を切断して示す拡大斜視図である。
【図１３】図１２の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
まず、この発明の空冷装置９０を使用するインホイールモータ駆動装置を搭載した電気自動車を図３、図４に基づいて説明する。図３は、インホイールモータ駆動装置２１を搭載した電気自動車１１の概略平面図、図４は、電気自動車１１を後方から見た概略断面図である。
【００２２】
電気自動車１１は、図３に示すように、シャシー１２と、操舵輪としての前輪１３と、駆動輪としての後輪１４と、後輪１４に駆動力を伝達するインホイールモータ駆動装置２１とを装備する。後輪１４は、図４に示すように、シャシー１２のホイールハウジング１５の内部に収容され、懸架装置（サスペンション）１６を介してシャシー１２の下部に固定されている。
【００２３】
懸架装置１６は、左右に延びるサスペンションアームにより後輪１４を支持すると共に、コイルスプリングとショックアブソーバとを含むストラットにより、後輪１４が地面から受ける振動を吸収してシャシー１２の振動を抑制する。左右のサスペンションアームの連結部分には、旋回時などの車体の傾きを抑制するスタビライザが設けられている。懸架装置１６は、路面の凹凸に対する追従性を向上させ、後輪１４の駆動力を効率よく路面に伝達するために、左右の車輪を独立して上下させる独立懸架式としている。
【００２４】
電気自動車１１は、ホイールハウジング１５の内部に、左右それぞれの後輪１４を駆動するインホイールモータ駆動装置２１を設けることによって、シャシー１２上にモータ、ドライブシャフトおよびデファレンシャルギヤ機構などを設ける必要がなくなるので、客室スペースを広く確保でき、かつ、左右の後輪１４の回転をそれぞれ制御することができるという利点を有する。
【００２５】
この発明の特徴的な構成を説明する前に、インホイールモータ駆動装置２１の全体構成を図１および図２に基づいて説明する。以下の説明では、インホイールモータ駆動装置２１を車両に搭載した状態で、車両の外側寄りとなる側をアウトボード側と称し、中央寄りとなる側をインボード側と称する。
【００２６】
図１に示すように、インホイールモータ駆動装置２１は、駆動力を発生させる電動モータ部Ａと、電動モータ部Ａの回転を減速して出力する減速機部Ｂと、減速機部Ｂからの出力を駆動輪としての後輪に伝達する車輪用軸受部Ｃとを備えている。電動モータ部Ａ、減速機部Ｂ、および車輪用軸受部Ｃは、それぞれケーシング２２に収容あるいは取り付けられる。ケーシング２２は、分割可能な構造とする他、一体構造とすることもできる。ケーシング２２は、アルミニウムないしアルミ合金などの軽金属製が望ましい。特に、アルミ合金は、軽量かつ高い強度を有するので、ケーシング２２はアルミ合金製とした。
【００２７】
電動モータ部Ａは、ケーシング２２に固定されたステータ２３と、ステータ２３の径方向内側に隙間をもって対向するように配置されたロータ２４と、ロータ２４の径方向内側に配置されてロータ２４と一体回転するモータ回転軸２５とを備えたラジアルギャップ型の電動モータ２６で構成されている。モータ回転軸２５は、毎分一万数千回転程度で高速回転可能である。ステータ２３は磁性体コアにコイルを巻回することによって構成され、ロータ２４は永久磁石等で構成されている。
なお、電動モータ２６は、アキシアルギャップ型でも適用することできる。
【００２８】
モータ回転軸２５は、その軸方向一方側の端部（図１の左側）が転がり軸受４０により、軸方向他方側の端部（図１の右側）が転がり軸受４１により、ケーシング２２に対してそれぞれ回転自在に支持されている。
【００２９】
減速機部Ｂは、入力歯車３０ａを有する入力軸３０と、中間歯車としての入力側中間歯車３１ａおよび出力側中間歯車３１ｂ有する中間軸３１と、最終出力歯車３５を有する出力軸３６とを備える。入力軸３０は入力歯車３０ａを一体に有しており、この入力軸３０はスプライン嵌合（セレーション嵌合を含む。以下、同じ）によってモータ回転軸２５と同軸に連結されている。中間軸３１は、入力側中間歯車３１ａおよび出力側中間歯車３１ｂと一体に形成されている。最終出力歯車３６ａと出力軸３６は、一体に形成されている。
【００３０】
入力軸３０、中間軸３１および出力軸３６は互いに平行に配置されている。入力軸３０は転がり軸受４２、４３によって、中間軸３１は転がり軸受４４、４５によって、出力軸３６は転がり軸受４８、４９によって、それぞれ、両端部がケーシング２２に対して回転自在に支持されている。
【００３１】
より具体的には、入力軸３０は、インボード側の端部が、ケーシング２２の内壁面に加工された歯車軸取付穴７１ａに転がり軸受４２を介して回転自在に支持され、アウトボード側の端部が、ケーシング２２の内壁面に加工された歯車軸取付穴７１ｂに転がり軸受４３を介して回転自在に支持されている。
【００３２】
また、中間軸３１は、インボード側の端部が、ケーシング２２の内壁面に加工された歯車軸取付穴７２ａに転がり軸受４４を介して回転自在に支持され、アウトボード側の端部が、ケーシング２２の内壁面に加工された歯車軸取付穴７２ｂに転がり軸受４５を介して回転自在に支持されている。
【００３３】
また、出力軸３６は、インボード側の端部が、ケーシング２２の内壁面に加工された歯車軸取付穴７３ａに転がり軸受４８を介して回転自在に支持され、アウトボード側の端部が、ケーシング２２の内壁面に加工された歯車軸取付穴７３ｂに転がり軸受４９を介して回転自在に支持されている。
【００３４】
図１および図２に示すように、減速機部Ｂでは、入力歯車３０ａと入力側中間歯車３１ａとが噛合し、出力側中間歯車３１ｂと最終出力歯車３６ａとが噛合している。入力側中間歯車３１ａの歯数は、入力歯車３０ａおよび出力側中間歯車３１ｂの歯数よりも多く、最終出力歯車３６ａの歯数は出力側中間歯車３１ｂの歯数よりも多い。以上の構成から、モータ回転軸２５の回転運動を２段階に減速する平行軸式歯車減速機３９が構成される。２段の平行軸歯車からなる減速機構は、部品点数が比較的少なく、かつ、高減速比と小型化を両立させることができる。
【００３５】
図１および図２に示す実施形態では、減速機部Ｂを構成する入力歯車３０ａ、入力側中間歯車３１ａ、出力側中間歯車３１ｂおよび最終出力歯車３６ａとして、はすば歯車を用いている。はすば歯車は、同時に噛合う歯数が増え、歯当たりが分散されるので音が静かで、トルク変動が少ない点で有効である。歯車のかみあい率や限界の回転数などを考慮して、各歯車のモジュールは１〜３程度に設定するのが好ましい。
【００３６】
図１に示すように、車輪用軸受部Ｃは、内輪回転タイプの車輪用軸受５０で構成される。車輪用軸受５０は、ハブ輪６０と内輪５２とからなる内方部材６１と、外輪５３と、玉５６および保持器（図示省略）を主な構成とする複列アンギュラ玉軸受である。
【００３７】
ハブ輪６０のアウトボード側の外周に車輪取付用フランジ６０ａが形成され、インボード側の小径段部に内輪５２が嵌合され加締め固定されている。加締め部６０ｂは、車輪用軸受５０の組み立て後、内輪５２を固定すると共に車輪用軸受５０に予圧を付与している。ハブ輪６０の外周にアウトボード側の内側軌道面５４ａが形成され、内輪５２の外周にインボード側の内側軌道面５４ｂが形成されている。図示は省略するが、車輪取付用フランジ６０ａには、ブレーキディスクおよびホイールが取り付けられる。外輪５３の内周には、ハブ輪６０の内側軌道面５４ａおよび内輪５２の内側軌道面５４ｂに対応して複列の外側軌道面５５が形成されている。出力軸３６は、ハブ輪６０にスプライン嵌合し、トルク伝達可能に連結されている。
【００３８】
外輪５３の外周にフランジ部５３ａが形成され、このフランジ部５３ａは、ボルト７１によりケーシング２２に締結固定されている。このようにして、車輪用軸受５０とケーシング２２とが結合される。
【００３９】
インホイールモータ駆動装置２１では、電動モータ２６の冷却や減速機３９の潤滑および冷却のため、図示しない回転ポンプで潤滑油が各部に供給される。車輪用軸受５０の軸受内部はグリースにより潤滑される。また、電動モータ部Ａと減速機部Ｂを収容するケーシング２２の外周面には、この発明に係る多数枚の冷却フィン９１からなる空冷装置９０を設けている。
【００４０】
インホイールモータ駆動装置２１は、ホイールハウジング１５（図４参照）の内部に収められ、ばね下荷重となるため、小型軽量化が必須である。前述した構成の平行軸式歯車減速機３９を電動モータ２６と組み合わせることで、低トルクかつ高回転型の小型の電動モータ２６を使用することが可能となる。例えば、減速比１１の平行軸式歯車減速機３９を用いた場合、毎分一万数千回転程度の高速回転の電動モータ２６を使用することにより電動モータ２６を小型化することができる。これにより、コンパクトなインホイールモータ駆動装置２１を実現することができ、ばね下重量を抑えて走行安定性およびＮＶＨ特性に優れた電気自動車１１を得ることができる。
【００４１】
図１および図２に示すインホイールモータ駆動装置２１の全体構成は以上のとおりであり、冷却手段としてこの発明の空冷装置９０が使用されている。
【００４２】
以下、この発明の空冷装置９０の詳細を図５〜図１１に基づいて説明する。図６、図８、図１０および図１３には、走行風による空気の流れを鎖線の矢印で示している。
【００４３】
空冷装置９０は、ケーシング２２の外面に設けられた、多数枚の冷却フィン９１からなる。
【００４４】
多数枚の冷却フィン９１は、図３に示す電気自動車１１の前後の方向、即ち、走行によって生じる空気の流れに対して平行に設けられ、走行風が冷却フィン９１の間の空気流路９２を通って放熱効果が得られる。
【００４５】
冷却フィン９１同士は、図５及び図６に示すように、ケーシング２２の外面との間に空気流路９２を残して先端側が防振部材９３によって締結され、走行風による冷却フィン９１の共振を防止している。
【００４６】
防振部材９３は、ゴム等の制振効果のある部材で構成され、特に、制振性があって、放熱効果の高い材料、例えば、放熱性を有するシリコーンゴムが好ましい。
【００４７】
防振材料として一般的に使用されるポリウレタンゴムの熱伝導率は、０．１〜０．３Ｗ/ｍ・Ｋ程度であるのに対し、シリコーンゴムの熱伝導率は、０．６〜７．３Ｗ/ｍ・Ｋ程度であり、シリコーンゴムは放熱効果が高い材料である。
【００４８】
図１２および図１３に示す従来の空冷装置９０の場合、ケーシング２２の外面に設けられた冷却フィン９１の共振を防止する防振部材９３は、空気の流れの上流側と下流側の面９３ａ、９３ｂが、空気の流れに対して直交する平面になっている。
【００４９】
このため、従来の空冷装置９０の場合、走行風が防振部材９３の上流側の面９３ａに当たり、防振部材９３の下面側の空気流路９２を通過する空気の流れが阻害され、放熱効果が低下する。
【００５０】
また、従来の空冷装置９０の場合、防振部材９３の下流側の面９３ｂも空気の流れに対して直交する平面になっているため、防振部材９３の上面に沿って通過する空気と防振部材９３の下面に沿って通過する空気とが、防振部材９３の下流側で衝突して空気の渦、乱流が発生し、渦、乱流による空気抵抗により、放熱効果が低下する。
【００５１】
この発明は、防振部材９３の形状により、ケーシング２２の外面と冷却フィン９１間の空気流路９２を流れる空気を増加させて、放熱効果を向上させるものである。
【００５２】
この発明の第１の実施形態の防振部材９３は、図５および図６に示すように、空気の流れに対して上流側の面９３ａ（前面）を、ケーシング２２の外面の空気流路９２に向かう方向（下向き）の傾斜面に形成している。さらに、図５および図６に示す実施形態の防振部材９３は、空気の流れに対して下流側の面９３ｂ（後面）が、ケーシングの外面から離れる方向（上向き）に傾斜する傾斜面に形成している。
【００５３】
図５および図６に示す実施形態の防振部材９３は、前面側の面が下向きの傾斜面９３ａになっているため、前面からの空気の流れを傾斜する面９３ａに沿って抵抗なく空気流路９２に導くことができ、また、空気流路９２を通過した空気の流れは、後面の傾斜する面９３ｂに沿って上方へ流れるため、空気の流れに渦や乱流が発生し難く、空気の流れによる放熱効果が向上する。
【００５４】
前記のように、空気流路９２の入口側と出口側が傾斜する面９３ａ、９３ｂに形成され、空気流路９２の中央部が入り口側と出口側に比べて流路が狭くすると、空気流路９２の中央部の空気の流速が速くなるため、冷却効果が向上する。
【００５５】
次に、図７および図８に、この発明の第２の実施形態の防振部材９３を示している。
【００５６】
この第２の実施形態の防振部材９３は、空気の流れに対して前面側と後面側が傾斜する面９３ａ、９３ｂを形成している点は、第１の実施形態と同様である。
【００５７】
この第２の実施形態では、さらに、防振部材９３の外面側の面９３ｃ（上面）を、下流側に向かって上方へ傾斜する面に形成し、この傾斜する面９３ｃと空気流路９２側の面（下面）との間に、多数の空気取り入れ孔９５を設けている。空気取り入れ孔９５は、空気の流れの上流側から下流側に向かって傾斜しており、防振部材９３の上面の傾斜する面９３ｃに沿って流れる空気が、空気取り入れ孔９５から空気流路９２に流入し、空気流路９２に流れる空気量が増加し、放熱効果が向上する。
【００５８】
次に、図９および図１１に、この発明の第３の実施形態の防振部材９３を示している。
【００５９】
この第３の実施形態の防振部材９３は、空気取り入れ孔９５を設けている点までは第２の実施形態と同様である。
【００６０】
この第３の実施形態では、空気取り入れ孔９５への空気の流入を増加させるために、防振部材９３の上方の面９３ｃの空気取り入れ孔９５の入口後方部に、空気取り入れ孔９５の入口に向かって空気を取り込む突壁９６を設け、空気取り入れ孔９５に流れる空気の増量を図っている。
【００６１】
この発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
なお、前述した実施形態では、減速機に平行軸式歯車減速機を適用しているが、これに限らず、遊星歯車式減速機やサイクロイド式減速機にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
２１    ：インホイールモータ駆動装置
２２    ：ケーシング
９０    ：空冷装置
９２    ：空気流路
９３    防振部材
９３ａ、９３ｂ、９３ｃ    ：面
９５    ：空気取り入れ孔
９６    ：突壁
【図１】
2019055731.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】
2019055731.tif 000009
【図８】
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【図９】
2019055731.tif 000011
【図１０】
2019055731.tif 000012
【図１１】
2019055731.tif 000013
【図１２】
2019055731.tif 000014
【図１３】
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