(57)【要約】【課題】  制動装置の冷却環境の悪いホイールを装着した場合でも、制動装置を十分に冷却することができる方法、及び、制動装置を効率よく冷却するためのホイールの構成を提供する。【解決手段】  車輪部に設けられた中空形状のインホイールモータ３を、車輌の足回り部品であるナックル５に対して、緩衝装置１０を介して支持したインホイールモータシステムにおいて、上記モータ３の回転部が装着されるホイール２と制動装置８との取付境界面に、例えば、シリコングリースまたはシリコン系ゴム、あるいは、グラファイト、あるいは、アルミニウム合金または銅合金などの熱伝導性の高い材料から成る伝熱部材９を介挿して、制動装置８の発生する熱を、上記伝熱部材９を介して、ホイール２に伝達することにより、制動装置８を効率よく冷却するようにした。【選択図】        図１
2005153725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車用ホイールを車輪部に装着する際に、上記ホイールと制動装置であるブレーキディスクまたはブレーキドラムとの取付境界面に、熱伝導性の高い伝熱部材を挟んで上記ホイールを装着するようにしたことを特徴とする自動車用ホイールの装着方法。
【請求項２】
上記伝熱部材として、シリコングリース、または、シリコン系ゴムから成る伝熱シート状部材を用いたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用ホイールの装着方法。
【請求項３】
上記伝熱部材として、グラファイトから成る伝熱シート状部材を用いたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用ホイールの装着方法。
【請求項４】
上記伝熱部材として、アルミニウム、銅、アルミニウム合金、または、銅合金のいずれかから成る伝熱シート状部材を用いたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用ホイールの装着方法。
【請求項５】
上記ホイールのディスク部とリム部との接合部に断熱部材を介挿したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の自動車用ホイールの装着方法。
【請求項６】
ホイールディスクに放熱部を備えたことを特徴とする自動車用ホイール。
【請求項７】
上記放熱部を上記ホイールディスクのスポーク部に設けたことを特徴とする請求項６に記載の自動車用ホイール。
【請求項８】
上記ホイールディスクのスポークに相当する部分がリブ状の断面を有することを特徴とする請求項７に記載の自動車用ホイール。
【請求項９】
上記ホイールディスクのスポークに相当する部分に、リブ状の断面を有する放熱部を装着したことを特徴とする請求項７に記載の自動車用ホイール。
【請求項１０】
上記ホイールのディスク部とリム部との接合部に断熱部材を介挿したことを特徴とする請求項６〜請求項９のいずれかに記載の自動車用ホイール。
【請求項１１】
車輪部に設けられた中空形状のダイレクトドライブモータを、車輌の足回り部品に対して、緩衝部材または緩衝装置を介して支持したインホイールモータシステムにおいて、上記モータの回転部が装着されるホイールと制動装置であるブレーキディスクまたはブレーキドラムとの取付境界面に熱伝導性の高い伝熱部材を介挿したことを特徴とするインホイールモータシステム。
【請求項１２】
上記ホイールのディスク部とリム部との接合部に断熱部材を介挿したことを特徴とする請求項１１に記載のインホイールモータシステム。
【請求項１３】
車輪部に設けられた中空形状のダイレクトドライブモータを、車輌の足回り部品に対して、緩衝部材または緩衝装置を介して支持したインホイールモータシステムにおいて、上記モータの回転部が装着されるホイールとして、請求項６から請求項１０のいずれかに記載の自動車用ホイールを用いたことを特徴とするインホイールモータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用ホイールとその装着方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車用ホイールと車輪を制動する制動装置であるブレーキディスクまたはブレーキドラムとは、上記ホイールのホイールディスク部において、互いに直接接するように装着されている。車輪の制動時に発生する上記制動装置の熱は主に空気中に発散されるが、従来は、上記制動装置によって熱せられた空気を車輪外に効率的に逃がせるように、上記ホイールディスク部の開口面積をできるだけ大きくして空気の通りをよくし、ブレーキディスク、または、ブレーキドラムに低温の空気を触れさせるようにすることで冷却性能を確保してきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、自動車用のホイールとしては、デザインの都合上、上記開口部が極めて小さなホイールを採用する場合もある。このようなホイールでは、制動装置によって熱せられた空気の循環が悪く、制動装置の冷却性能が悪かった。
一方、近年、電気自動車などのモータによって駆動される車輌においては、モータを車輪に内蔵するインホイールモータシステムが採用されつつある。従来のインホイールモータでは、モータ部が車輌の足回りを構成する部品の一つであるアップライトまたはナックルと呼ばれる部品に接続するスピンドル軸に固定され、モータロータ及びホイールが回転可能な構造となっているため、上記のバネ下質量がインホイールモータの分だけ増加し、その結果、タイヤ接地力変動が増大し、ロードホールディング性が悪化してしまうといった問題点があった。そこで、上記のような問題を解決するため、インホイールモータを緩衝部材または緩衝装置を介して車輌バネ下部に取付けて、上記モータを車輌バネ下部に対してフローティングマウントすることにより、インホイールモータをダイナミックダンパーのウエイトとして作用させ、タイヤの接地荷重変動を大幅に低減して、車輌のロードホールディング性を向上させることのできるインホイールモータシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図５は、本出願人が提案している、上記ダイナミックダンパー型インホイールモータを搭載した構成を更に発展させたインホイールモータシステムの一例を示す図で、中空形状のインホイールモータ３のステータ３Ｓを支持する非回転側ケース３ａとナックル５とを、車輌の上下方向に案内する直動ガイド１１と、この直動ガイド１１の稼動方向に伸縮するバネ部材１２及びダンパ１３とを備えた緩衝装置１０によって連結するとともに、上記モータ３のロータ３Ｒを支持する回転側ケース３ｂとホイール２とを、上記回転側ケース３ｂに取付けられた中空円盤状の取付プレート２１とホイール２との間を結合する、表裏で作動方向が直交するように配置された複数個のクロスガイド２２を備えたフレキシブルカップリング２０により結合したものである。これにより、上記モータ３を車輌の足回り部品であるナックル５に対して弾性支持するとともに、トルクをホイール２へ効率よく伝達させ、かつ、上下運動方向に拘束することができるので、車輌のタイヤ接地力の変動を低減して、車輌のロードホールディング性を更に向上させることが可能となる（特願２００２−３３１６０４号）。
【特許文献１】国際公開第０２／８３４４６号パンフレット
【０００５】
しかしながら、上記インホイールモータシステムでは、スペースの関係上、モータ３の内部に制動装置８が配置されることがあるため、上記制動装置８の冷却効果が低下するだけでなく、上記制動装置８の発生する熱がこもり易く、上記モータ３が熱的なダメージを負うことが懸念される。したがって、上記のような、モータを車輪に内蔵するインホイールモータシステムにおいても、制動装置の冷却性能を向上させる必要がある。
【０００６】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、制動装置の冷却環境の悪いホイールを装着した場合でも、制動装置を十分に冷却することができる方法、及び、制動装置を効率よく冷却するためのホイールの構成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】
【０００７】
本発明の請求項１に記載の発明は、自動車用ホイールを車輪部に装着する際に、上記ホイールと制動装置であるブレーキディスクまたはブレーキドラムとの取付境界面に、熱伝導性の高い伝熱部材を挟んで上記ホイールを装着するようにしたことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の自動車用ホイールの装着方法において、上記伝熱部材として、シリコングリース、または、シリコン系ゴムから成る伝熱シート状部材を用いたことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の自動車用ホイールの装着方法において、上記伝熱部材として、グラファイトから成る伝熱シート状部材を用いたことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の自動車用ホイールの装着方法において、上記伝熱部材として、アルミニウム、銅、アルミニウム合金、または、銅合金のいずれかから成る伝熱シート状部材を用いたことを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の自動車用ホイールの装着方法において、上記ホイールのディスク部とリム部との接合部に断熱部材を介挿したことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項６に記載の発明は、自動車の車輪部に装着される自動車用ホイールであって、ホイールディスクに放熱部を備えたことを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の自動車用ホイールにおいて、上記放熱部を上記ホイールディスクのスポーク部に設けたことを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の自動車用ホイールにおいて、上記ホイールディスクのスポークに相当する部分がリブ状の断面を有することを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の自動車用ホイールにおいて、上記ホイールディスクのスポークに相当する部分に、リブ状の断面を有する放熱部を装着したことを特徴とする。
請求項１０に記載の発明は、請求項６〜請求項９のいずれかに記載の自動車用ホイールにおいて、上記ホイールのディスク部とリム部との接合部に断熱部材を介挿したことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項１１に記載の発明は、車輪部に設けられた中空形状のダイレクトドライブモータを、車輌の足回り部品に対して、緩衝部材または緩衝装置を介して支持したインホイールモータシステムにおいて、上記モータの回転部が装着されるホイールと制動装置であるブレーキディスクまたはブレーキドラムとの取付境界面に熱伝導性の高い伝熱部材を介挿したことを特徴とするものである。
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記ホイールのディスク部とリム部との接合部に断熱部材を介挿したものである。
また、請求項１３に記載の発明は、車輪部に設けられた中空形状のダイレクトドライブモータを、車輌の足回り部品に対して、緩衝部材または緩衝装置を介して支持したインホイールモータシステムにおいて、上記モータの回転部が装着されるホイールとして、請求項５から請求項８のいずれかに記載の自動車用ホイールを用いたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ホイールと制動装置であるブレーキディスクまたはブレーキドラムとの取付境界面に、例えば、シリコングリースまたはシリコン系ゴム、あるいは、グラファイト、あるいは、アルミニウム，銅，アルミニウム合金または銅合金などの熱伝導性の高い材料から成る伝熱部材を挟んで上記ホイールを装着するようにしたので、制動装置の発生する熱を効率的にホイールに伝達することができ、制動装置を効率よく冷却することができる。
また、ホイールとして、ホイールディスクのスポークに相当する部分をリブ状の断面にしたり、リブ状の断面を有する放熱部を装着したりするなどして、ホイールディスクに放熱部を設けることにより、制動装置の発生する熱を効率的に空気中に放出することができ、制動装置の冷却効率を向上させることができる。
また、ホイールのディスク部とリム部との接合部に断熱部材を介挿するようにすれば、タイヤへの熱の伝導を防止することができ、タイヤの温度上昇を抑制することができる。
また、上記ホイールの装着方法や上記ホイールをインホイールモータシステムに適応することにより、モータへの熱の影響を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
最良の形態１．
図１は、本最良の形態１に係わるインホイールモータシステムの構成を示す図で、同図において、１はタイヤ、２はリム２ａとホイールディスク２ｂとから成るホイール、３は半径方向に対して内側に設けられた非回転側ケース３ａに固定されたモータステータ（以下、ステータという）３Ｓと、半径方向に対して外側に設けられ、軸受け３ｊを介して上記非回転側ケース３ａに対して回転可能に接合された回転側ケース３ｂに固定されたモータロータ（以下、ロータという）３Ｒとを備えたアウターロータ型のインホイールモータである。また、４はホイール２とその回転軸において連結されたハブ部、５は車軸６に結合されるナックル、７はショックアブゾーバ等から成るサスペンション部材、８は上記ハブ部４に装着されたブレーキドラムから成る制動装置、９は上記ホイール２のホイールディスク２ｂとの取付境界面に配置された熱伝導率の高い材料から成る伝熱部材である。なお、制動装置としては、ブレーキロータとブレーキキャリパーとを備えたブレーキディスク等の他の制動装置を用いてもよい。
また、１０は直動ガイド１１を介して互いに車輌の上下方向に作動方向が限定され、かつ、車輌の上下方向に伸縮するバネ部材１２とこのバネ部材１２と並行して配置されたダンパ１３とにより結合された２枚のプレート１４，１５を備え、モータ３の非回転側ケース３ａと車輌の足回り部品であるナックル５とを連結する緩衝装置、２０は上記モータ３のロータ３Ｒを支持する回転側ケース３ｂに取付けられた中空円盤状の取付プレート２１と、この中空円盤状の取付プレート２１とホイール２との間を結合する、表裏で作動方向が直交するように配置された複数個のクロスガイド２２を備えたフレキシブルカップリングである。
【００１２】
上記伝熱部材９としては、シリコングリースを塗布した伝熱層、あるいは、シリコン系ゴムから成る伝熱シート状部材を用いることができる。これにより、制動装置８を構成する部品とホイールディスク２ｂとの実接触面積を大きくすることができるので、制動装置８が発生する熱を効率よくホイール２に伝達することができる。このとき、上記ホイール２をアルミニウムやアルミニウム合金などの熱伝導に優れた材料で構成すれば、ホイール２は回転により常に空気冷却され上記制動装置８よりも低温になっているので、この温度勾配により、制動装置８の発生した熱はホイール２に流れ込み冷却されるので、制動装置８を効率よく冷却することができる。
また、上記伝熱部材９として、シリコングリースやシリコン系ゴムよりも更に熱伝導率の高いグラファイトから成る伝熱シート状部材を用いるようにすれば、制動装置８の冷却効率を更に向上させることができる。また、上記グラファイトから成る伝熱シート状部材と上記シリコングリースを塗布した伝熱層、あるいは、シリコン系ゴムから成る伝熱シート状部材とを併用すれば、上記グラファイトから成る伝熱シート状部材の密着性が向上し、制動装置８が発生する熱を更に効率よくホイール２に伝達することができる。
また、上記伝熱部材９として、比較的強度が低くかつ熱伝導率の高いアルミニウム，銅，アルミニウム合金または銅合金などの熱伝導性の高い金属・合金材料から成る伝熱シート状部材を用いてもよい。金属・合金材料から成る伝熱シート状部材を用いた場合には、上記シリコングリースやシリコン系ゴム、あるいは、グラファイトを用いた場合よりも剛性が高いので、取付け剛性を確保しつつホイール２と制動装置８との密着性を向上させることができるので、制動装置８を更に効率よく冷却することができる。
なお、ホイール２に制動装置８からの熱が伝達されホイール２の温度が上昇すると、タイヤ１の温度も上がってしまいタイヤの耐久性が低下する恐れがあるので、例えば、図２に示すように、タイヤ１へホイール２からの熱が伝わらないように、リム２ａとホイールディスク２ｂとの接合部に、例えば、セラミックなどから成る断熱部材２ｋを介挿させることが好ましい。
【００１３】
このように、本最良の形態１によれば、車輪部に設けられた中空形状のインホイールモータ３を、車輌の足回り部品であるナックル５に対して、緩衝装置１０を介して支持したインホイールモータシステムにおいて、上記モータ３の回転部が装着されるホイール２と制動装置８との取付境界面に熱伝導性の高い伝熱部材９を介挿して、制動装置８の発生する熱を上記伝熱部材９を介してホイール２に伝達するようにしたので、制動装置８を効率よく冷却することができる。また、上記制動装置８の冷却効果が向上するので、インホイールモータ３への制動装置８からの熱の影響を大幅に低減でき、上記モータ３を効率よく稼動することができる。
【００１４】
なお、上記最良の形態１では、モータ３を車輪に内蔵するインホイールモータシステムについて説明したが、これに限るものではなく、図３に示すように、一般の車輪にも適用可能であることはいうまでもない。また、本発明は、特に、上記開口部が極めて小さなホイールを装着した場合のように、制動装置８の冷却環境の悪いホイールを装着した場合でも、制動装置８を十分に冷却することができる。
【００１５】
最良の形態２．
上記最良の形態１では、ホイール２と制動装置８の取付境界面に、熱伝導性の高い伝熱部材９を挟んで上記ホイール２を装着することにより、制動装置８を冷却するようにしたが、ホイール２に放熱部を設けてホイール２自身の冷却性能を向上させることにより、制動装置８の冷却効率を向上させるようにしてもよい。
ホイール２のホイールディスク２ｂは、図４（ａ）に示すように、取付部分であるボス部２ｐと、リム２ａが装着されるディスク部２ｑと、上記ボス部２ｐとディスク部２ｑとを連結するスポーク部２Ｓ部から成る。制動装置８に発生した熱はまずボス部２ｐに伝達され、次にスポーク部２Ｓに伝達されるが、上記ボス部２ｐはホイールディスク２ｂの中央にあるため周速が低いので、冷却への寄与は小さい。そこで、より外周側にあり、空気に接する面が多いスポーク部２Ｓに、図４（ｂ）に示すような、冷却用フィンとして機能するリブ２Ｔを設けてこれを放熱部とすれば、スポーク部２Ｓの表面積が増大するので、ホイール２自身の冷却性能を向上させることができ、制動装置８を効率よく冷却すことができる。
なお、上記リブ２Ｔをより細かくすれば、放熱部の表面積が更に増大するので冷却効率は向上するが、ホイール形状が複雑になりすぎて生産性が低下する。
そこで、図４（ｃ）に示すように、ホイールディスク２ｂのスポーク部２Ｓにホイール２とは別体に、上記リブ２Ｔと同様のリブ２ｔを有する放熱部材２Ｋを取付けるようにすれば、冷却性能と生産性とを両立させることができる。
なお、この場合も、上記最良の形態１と同様に、リム２ａとホイールディスク２ｂとの接合部、詳細にはリム２ａとディスク部２ｑとの接合部に断熱部材２ｋを介挿するようにすれば、タイヤへの熱の伝導を防止することができ、タイヤの温度上昇を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、制動装置を十分に冷却することができるので、制動装置を効率よく作動させることができ、車輌の走行安定性を確保することができる。
また、本発明をインホイールモータシステムに適用することで、スペース効率や駆動力の伝達効率に優れ、かつ、タイヤ接地力変動の少ないインホイールモータ車を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の最良の形態１に係わるインホイールモータシステムの構成を示す図である。
【図２】本発明によるインホイールモータシステムの他の構成を示す図である。
【図３】本発明による制動装置の冷却方法を示す図である。
【図４】本最良の形態２に係わる自動車用ホイールの構成を示す図である。
【図５】従来のインホイールモータの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  タイヤ、２  ホイール、２ａ  リム、２ｂ  ホイールディスク、
３  中空形状のインホイールモータ、３Ｒ  ロータ、３Ｓ  ステータ、
３ａ  非回転側ケース、３ｂ  非回転側ケース、３ｊ  軸受け、４  ハブ部、
５  ナックル、６  車軸、７  サスペンション部材、８  制動装置、９  伝熱部材、
１０  緩衝装置、１１  直動ガイド、１２  バネ部材、１３  ダンパ、
１４，１５  プレート、２０  フレキシブルカップリング、２１  取付プレート、
２２  クロスガイド。
【図１】
2005153725.tif 000003
【図２】
2005153725.tif 000004
【図３】
2005153725.tif 000005
【図４】
2005153725.tif 000006
【図５】
2005153725.tif 000007