(57)【要約】【課題】  運動性能の低下を回避し、ラジエータの搭載スペースを確保する。【解決手段】  ホイールインラジエータの車輪部２００は、空気と熱交換することにより内部に充填された媒体を冷却するラジエータ１００と、車体に回転自在に支持される車輪軸１１４と、車輪軸１１４の回転に伴って回転するホイールディスク１０６とを含む。ラジエータ１００は、ホイールディスク１０６の内径側に設けられ、車体に支持される。【選択図】        図１
2005178557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気と熱交換することにより内部に充填された媒体を冷却するラジエータと、
車体に回転自在に支持される車輪軸と、
前記車輪軸の回転に伴って回転するホイールとを含み、
前記ラジエータは、前記ホイールの内径側に設けられ、前記車体に支持される、ホイールインラジエータ。
【請求項２】
前記ホイールインラジエータは、前記ラジエータに対して冷却風を供給する冷却機構をさらに含み、
前記冷却機構は、前記ホイールと前記ラジエータとの間に設けられ、前記車輪軸の回転により前記冷却風を供給する、請求項１に記載のホイールインラジエータ。
【請求項３】
前記ラジエータは、前記車体を懸架するサスペンションに固定される、請求項１または２に記載のホイールインラジエータ。
【請求項４】
前記ラジエータは、前記車体のエンジンルーム内に設けられたラジエータに接続される、請求項１〜３のいずれかに記載のホイールインラジエータ。
【請求項５】
前記ラジエータは、前記ホイールの内径側に走行用モータが設けられる車両に設けられる、請求項１〜４のいずれかに記載のホイールインラジエータ。
【請求項６】
前記ラジエータは、前記モータと前記ホイールとの間に設けられる、請求項５に記載のホイールインラジエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されたラジエータの構造に関し、特にホイールの内径側に設けられるホイールインラジエータの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車、特に、ＨＶ（Hybrid Vehicle）、ＥＶ（Electric Vehicle）、ＦＣＶ（Fuel Cell Vehicle）において、エンジン、走行用モータ、インバータ、コンバータ等の高温熱源がエンジンルーム内に搭載される。この高温熱源に対して、エンジンルーム内に搭載され、内部に冷却媒体が充填されたラジエータによる冷却が行なわれている。
【０００３】
このようなラジエータは、エンジンルーム内だけに設けられるものではない。たとえば、自動車用のタイヤにラジエータを設ける技術が以下の公報に開示されている。
【０００４】
特許文献１（実開平５−２４４０３号公報）は、自動車用タイヤのビード部の発熱を防ぐ、自動車用タイヤの冷却装置を開示する。この自動車用タイヤの冷却装置は、自動車用タイヤのリムフランジに沿うように流路が周方向に設けられる。そして、流路に送られる冷却媒体を冷却するラジエータが設けられる。自動車用タイヤの冷却装置は、流路とラジエータとの間に冷却媒体を循環させるポンプが設けられる。
【０００５】
この特許文献１に開示された技術によると、自動車用タイヤの冷却装置は、冷却媒体によってリムフランジを効果的に冷却して、タイヤのビード部の発熱を効率よく防ぐことができる。
【特許文献１】実開平５−２４４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特に、ＨＶ、ＥＶ、ＦＣＶにおいて、エンジンルーム内に搭載される高温熱源が増加したため、冷却を必要とするユニットも増加する傾向にある。また、車両内部の乗員の居住空間を充分に確保する場合、エンジンルームの容積を縮小する必要があった。そのため、エンジンルーム内にラジエータの搭載スペースが充分に確保されないという問題があった。さらに、エンジンルーム内には、エンジン、ＨＶユニットなど、高温熱源が複数存在し、その各々のユニットがそれぞれ発熱する。そのため、エンジンルーム内は雰囲気温度が高く、ラジエータをエンジンルーム内に設けると、冷却効率が悪いという問題があった。
【０００７】
また、特許文献１に開示された自動車用タイヤの冷却装置によると、この冷却装置は、ホイールに直接取り付けられる。そのため、ホイールの重量増を招くことになるという問題があった。ホイールの重量の増加は、車両の運動性能の低下を招く。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、運動性能の低下を回避し、ラジエータの搭載スペースを確保するホイールインラジエータを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明に係るホイールインラジエータは、空気と熱交換することにより内部に充填された媒体を冷却するラジエータと、車体に回転自在に支持される車輪軸と、車輪軸の回転に伴って回転するホイールとを含む。ラジエータは、ホイールの内径側に設けられ、車体に支持されるものである。
【００１０】
第１の発明によると、ホイールインラジエータは、空気と熱交換することにより内部に充填された媒体（たとえば、冷却水）を冷却するラジエータと、車体に回転自在に支持される車輪軸と、車輪軸の回転に伴って回転するホイールとを含む。ラジエータは、ホイールの内径側に設けられ、車体に支持される。これにより、ラジエータおよびラジエータに充填された媒体の荷重は、車体に支持されるため、ホイールの重量増を招くことがない。そのため、車体の運動性能の低下を回避することができる。また、車両において、ラジエータの搭載可能なスペースをホイールの内径側を有効に利用して確保することができる。したがって、運動性能の低下を回避し、ラジエータの搭載スペースを確保するホイールインラジエータを提供することができる。また、ラジエータをエンジンルーム外に設けることができるため、エンジンルーム内の搭載スペースを有効に利用することが可能となる。そして、ラジエータの搭載箇所が増えたことにより、たとえば、エンジンルーム内のラジエータに接続されると、車両全体の冷却性能を向上させることができる。また、ホイールの内径側には、エンジンルーム内のように、高温となる熱源がないため、ラジエータは、熱の影響を受けることがない。そのため、ラジエータにおける冷却効率が向上する。さらに、ラジエータは、エンジンルーム内に設けられるラジエータと同様に、充填される冷却水をポンプ等により常時循環させるほかに、たとえば、高温の熱源に対して短時間での冷却を可能とするために温度の低い冷却水を予め確保しておく貯蔵ラジエータとして使用してもよい。
【００１１】
第２の発明に係るホイールインラジエータは、第１の発明の構成に加えて、ラジエータに対して冷却風を供給する冷却機構をさらに含む。冷却機構は、ホイールとラジエータとの間に設けられ、車輪軸の回転により冷却風を供給するものである。
【００１２】
第２の発明によると、ホイールインラジエータは、ラジエータに対して冷却風を供給する冷却機構（たとえば、冷却ファン）を含む。冷却ファンは、ホイールとラジエータとの間に設けられ、車輪軸の回転により冷却風を供給する。これにより、ラジエータの冷却効率の向上が図れる。また、モータ等の冷却ファンの動力機構を別途設けることなく、冷却風をラジエータに対して供給することができる。そのため、製造コストの上昇を抑制することができる。
【００１３】
第３の発明に係るホイールインラジエータにおいては、第１または２の発明の構成に加えて、ラジエータは、車体を懸架するサスペンションに固定されるものである。
【００１４】
第３の発明によると、ラジエータは、車体を懸架するサスペンションに固定される。これにより、ホイールの重量が増加することなく、ラジエータをホイールの内径側に設けることができる。そのため、車両の運動性能の低下を回避することができる。
【００１５】
第４の発明に係るホイールインラジエータにおいては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、ラジエータは、車体のエンジンルーム内に設けられたラジエータに接続されるものである。
【００１６】
第４の発明によると、ラジエータは、車体のエンジンルーム内に設けられたラジエータに接続される。ラジエータの搭載箇所が増えることにより、車両全体の冷却性能を向上させることができる。また、ホイールの内径側には、エンジンルーム内のように、高温となる熱源がないため、ラジエータは、熱の影響を受けることがない。したがって、ラジエータにおける冷却効率が向上する。
【００１７】
第５の発明に係るホイールインラジエータにおいては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、ラジエータは、ホイールの内径側に走行用モータが設けられる車両に設けられるものである。
【００１８】
第５の発明によると、ラジエータは、ホイールの内径側に走行用モータが設けられるいわゆるホイールインモータ車両に適用することができる。モータとラジエータを接触させて設けると、モータの冷却が可能となる。
【００１９】
第６の発明に係るホイールインラジエータにおいては、第５の発明の構成に加えて、ラジエータは、モータとホイールとの間に設けられるものである。
【００２０】
第６の発明によると、ホイールインモータ車両において、ラジエータは、モータとホイールとの間に設けられる。これにより、モータとラジエータを接触させて設け、ホイールとラジエータとの間に冷却機構（たとえば、冷却ファン）を設けると、モータを冷却するラジエータに冷却風を供給することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に係るホイールインラジエータについて説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態に係るホイールインラジエータが設けられた車輪部２００は、ラジエータ１００と、冷却配管１０２と、タイヤ１０４と、ホイールディスク１０６と、ブレーキキャリパ１０８と、ブレーキロータ１１０と、冷却ファン１１２と、車輪軸１１４と、ベアリング１１６と、ベアリング１１８と、ホイールハブ１２０と、ハブボルト１２６と、ホイールナット１２８と、開口部１３０と、ブレーキパッド１３２、１３４と、ブレーキピストン１３６とから構成される。
【００２３】
なお、車輪部２００は、アッパーアーム（図示せず）およびロアアーム（図示せず）から構成されるサスペンションに連結される。そして、サスペンションは、車体を懸架する。なお、車輪部２００は、アッパーアームとロアアームとにそれぞれ可動に連結するナックルに固定されてもよい。
【００２４】
ホイールディスク１０６は、略カップ型の形状を有し、筒状部と側面部とから構成される。そして、ホイールディスク１０６は、ホイールハブ１２０と、ブレーキロータ１１０と、ラジエータ１００と、冷却ファン１１２と、ブレーキキャリパ１０８と、ベアリング１１６と、ベアリング１１８とを内径側に収納する。
【００２５】
ホイールディスク１０６の側面部は、ホイールハブ１２０に圧入されたハブボルト１２６に組み付けられる。そして、ハブボルト１２６に車体の外側からホイールナット１２８を締結することにより、ホイールディスク１０６とホイールハブ１２０とが連結される。
【００２６】
ホイールハブ１２０は、車輪軸１１４に嵌合される。そして、車輪軸１１４は、駆動輪であれば、ドライブシャフト（図示せず）を介して、ディファレンシャル機構（図示せず）と接続する。
【００２７】
車輪軸１１４は、サスペンションに対してベアリングを介して回転自在に支持される。本実施の形態においてラジエータ１００は、サスペンションに固定される。なお、前述のナックルに固定されてもよい。また、本発明によるラジエータ１００は、車体を懸架するサスペンションやナックルのみに限らず、ラジエータ１００およびラジエータ１００に充填された媒体の荷重がホイールの重量として加わらない箇所に固定される。すなわち、ラジエータ１００は、たとえば、シャシーフレームあるいはフロアなどの車体に支持されるように設計すればよい。これにより、ホイールの重量が増加することなく、ラジエータ１００をホイールディスク１０６の内径側に設けることができる。
【００２８】
ラジエータ１００には、車輪軸１１４側にベアリング１１６とベアリング１１８とが設けられる。そして、車輪軸１１４は、ベアリング１１６とベアリング１１８とにより回転自在に支持される。なお、ラジエータ１００と車輪軸１１４とは、ベアリング１１６とベアリング１１８とを介さず予め定められた距離を保持するような位置関係としてもよい。
【００２９】
ブレーキロータ１１０は、内周端がボルトによってホイールハブ１２０に固定される。そして、ブレーキロータ１１０は、外周端がブレーキキャリパ１０８内を通過するように配置される。ブレーキキャリパ１０８は、ブレーキピストン１３６とブレーキパッド１３２、１３４とから構成される。また、ブレーキキャリパ１０８は、ナックルあるいはサスペンションに締結される。ブレーキパッド１３２、１３４は、ブレーキロータ１１０の外周端を挟み込むように設けられる。開口部１３０からブレーキオイルが供給されると、ブレーキピストン１３６は、紙面右側へ移動し、ブレーキパッド１３２を紙面右側へ押す。ブレーキパッド１３２がブレーキピストン１３６によって紙面右側へ移動すると、それに応答してブレーキパッド１３４が紙面左側へ移動する。これにより、ブレーキパッド１３２、１３４は、ブレーキロータ１１０の外周端を挟み込み、車輪部２００にブレーキがかけられる。
【００３０】
タイヤ１４０は、ホイールディスク１０６の筒状部の外縁に固定される。
【００３１】
ラジエータ１００には、冷却媒体である冷却水が充填される。ただし、冷却媒体として冷却水に特に限定されるものではない。たとえば、不凍液でもよいし、ＬＬＣ（Long Life Coolant）でもよい。ラジエータ１００は、金属等のケースで覆われており、ラジエータ１００に充填された冷却水は、ケースを介して空気と熱交換を行なう。
【００３２】
冷却配管１０２は、ラジエータ１００とエンジンルーム内のラジエータとに接続される。そして、ポンプ等により冷却水が常時循環する。
【００３３】
また、ラジエータ１００の内部構造については特に限定されるものではない。たとえば、冷却フィンと冷却配管を配策したラジエータであってもよい。すなわち、冷却配管中の冷却水は、冷却配管に接触して設けられる冷却フィンを介して空気と熱交換することにより冷却水を冷却するラジエータの構造であってもよい。あるいは、沸騰冷却を利用したラジエータの構造であってもよい。沸騰冷却とは、冷却配管中において、熱源と接触する部分に冷却水を充填する。そして、熱源と冷却水とが熱交換することにより冷却水が沸騰する。沸騰した冷却水は、水蒸気となって空気に露出した冷却配管を通る。気化した水蒸気は、冷却配管に接触して設けられる冷却フィンを介して空気と熱交換を行なって、液化する。液化した冷却水は、再び熱源において沸騰する。このようなサイクルを繰返して熱源の冷却を行なうラジエータの構造であってもよい。
【００３４】
本実施の形態に係るホイールインラジエータのラジエータ１００は、エンジンルーム内に設けられるラジエータに接続される。そして、冷却配管中の冷却水は、ポンプ等により常時循環されるが特に限定されるものではない。たとえば、熱源に対して短時間での冷却を可能とするために温度の低い冷却水を予め確保しておく貯蔵ラジエータとして使用してもよい。高温の熱源に対して短時間での冷却が必要となると、ポンプ等により貯蔵ラジエータであるラジエータ１００から冷却水を供給することにより、熱源の短時間の冷却が可能となる。
【００３５】
冷却ファン１１２は、車輪軸１１４と嵌合されたホイールハブ１２０に固定される。冷却ファン１１２は、ホイールディスク１０６とラジエータ１００との間に設けられる。そして、冷却ファン１１２は、車輪軸１１４およびホイールハブ１２０の回転に伴って回転する。そのため、冷却ファン１１２の回転により発生する冷却風は、ラジエータ１００に供給される。これにより、ラジエータの冷却効率の向上が図れる。冷却ファン１１２は、別途冷却ファン１１２を回転させるための駆動モータを設けてもよいが、冷却ファン１１２をホイールハブ１２０に固定することで、モータ等の冷却ファンの動力機構を別途設けることなく、冷却風をラジエータに対して供給することができる。そのため、製造コストの上昇を抑制することができる。
【００３６】
以上のように構成されるホイールインラジエータは、ホイールの内径側に走行用モータが設けられるいわゆるホイールインモータ車両にも適用できる。
【００３７】
図２に示すように、車体３００の４箇所の車輪部それぞれにおいては、それぞれモータ１２２が設けられる。このとき、ホイールディスク１０６の内径側には、図１を用いて説明したように、冷却ファン１１２と、ラジエータ１００とが設けられる。さらに、ホイールディスク１０６の内径側には、回転軸が車輪軸１１４と接続されたモータ１２２が設けられる。そして、モータ１２２には、インバータ１２４が電気的に接続されている。
【００３８】
このように構成されるホイールインモータ車両においては、４箇所の車輪部にそれぞれ設けられるモータ１２２を冷却するラジエータとして機能させてもよい。すなわち、ラジエータ１００とモータ１２２とを接触させて設けることにより、ラジエータ１００の内部の冷却水とモータ１２２との熱交換が可能となる。
【００３９】
また、本実施の形態において、ラジエータ１００は、モータ１２２とホイールディスク１０６との間に設けられる。そして、モータ１２２の発熱に応じて加熱された冷却水は、ホイールディスク１０６とラジエータ１００との間に設けられる冷却ファン１１２から供給される冷却風により冷却が可能となる。このとき、４箇所の車輪部にそれぞれ設けられるラジエータ１００は、冷却配管１０２を介してエンジンルーム内のラジエータに接続する。そして、常時ラジエータの冷却水を循環させることにより、車両全体の冷却性能を向上させることができる。なお、ラジエータ１００は、４箇所の車輪部にそれぞれ設けられる独立したラジエータとして機能させてもよい。なお、ホイールインモータ車両に設けられるラジエータ１００の位置は、モータ１２２とホイールディスク１０６との間に特に限定されるものではない。
【００４０】
以上のようにして、本実施の形態に係るホイールインラジエータによると、ホイールインラジエータは、空気と熱交換することにより内部に充填された冷却水を冷却するラジエータと、車体に回転自在に支持される車輪軸と、車輪軸の回転に伴って回転するホイールとを含む。ラジエータは、ホイールの内径側に設けられ、車体に支持される。これにより、ラジエータおよびラジエータに充填された媒体の荷重は、車体に支持されるため、ホイールの重量増を招くことがない。そのため、車体の運動性能の低下を回避することができる。また、車両において、ラジエータの搭載可能なスペースをホイールの内径側を有効に利用して確保することができる。したがって、運動性能の低下を回避し、ラジエータの搭載スペースを確保するホイールインラジエータを提供することができる。
【００４１】
また、ラジエータをエンジンルーム外に設けることができるため、エンジンルーム内の搭載スペースを有効に利用することが可能となる。そして、ラジエータの搭載箇所が増えたことにより、エンジンルーム内のラジエータに接続されると、車両全体の冷却性能を向上させることができる。また、ホイールの内径側には、エンジンルーム内のように、高温となる熱源がないため、ラジエータは、熱の影響を受けることがない。そのため、ラジエータにおける冷却効率が向上する。
【００４２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本実施の形態に係るホイールインラジエータの断面図である。
【図２】ホイールインラジエータを適用したホイールインモータ車両の概略図である。
【符号の説明】
【００４４】
１００  ラジエータ、１０２  冷却配管、１０４  タイヤ、１０６  ホイールディスク、１０８  ブレーキキャリパ、１１０  ブレーキロータ、１１２  冷却ファン、１１４  車輪軸、１１６，１１８  ベアリング、１２０、ホイールハブ、１２２  モータ、１２４  インバータ、１２６  ハブボルト、１２８  ホイールナット、１３０  開口部、１３２，１３４  ブレーキパッド、１３６  ブレーキピストン、２００  車輪部、３００  車体。
【図１】
2005178557.tif 000003
【図２】
2005178557.tif 000004