(57)【要約】      （修正有）【課題】パーキングブレーキ機能が設けられた小型コンパクトなインホイール式電動車両用のモータ駆動装置を提供することである。【解決手段】車輪駆動用のハブ輪４５を回転駆動する電動モータ１０のロータ１３の回転軸心を中心とする径の異なる二つの円上に円弧状の長孔からなる複数の係合孔７１ａを等間隔に形成し、モータケース１１には二つの円のそれぞれに対応して一対のソレノイド７２ａ、７２ｂを設け、電動車両の駐車時に、その一対のソレノイド７２ａ、７２ｂを作動させて、少なくとも一方のソレノイドのプランジャ７３を係合孔に係合させて、ロータ１３を制動する。【選択図】図３
2013056573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータケース内に組み込まれた固定配置のステータおよびそのステータ内で回転可能なロータを有する電動モータと、その電動モータにより回転駆動され、その回転を駆動車輪に伝達する車輪駆動用のハブ輪を備えてなる電動車両用のインホイールモータ駆動装置において、
前記ロータと前記モータケースの相互間にパーキング用のブレーキ装置を設け、そのブレーキ装置が、ロータの回転軸心を中心とする径の異なる二つの円上に複数の係合孔を等間隔に設け、前記モータケースには、同一円上に配置された複数の係合孔の一つに対して挿入可能なプランジャを有する一対のソレノイドを、前記二つの円のそれぞれに対応して設け、その一対のソレノイドの作動時に、少なくとも一方のソレノイドのプランジャが対応する円上の複数の係合孔の一つに挿入されるよう、係合孔の形成位置および一対のソレノイドの相対的な位置関係を規制したことを特徴とする電動車両用のインホイールモータ駆動装置。
【請求項２】
前記電動モータと前記ハブ輪との間に、前記ロータの回転を減速してハブ輪に伝達する減速機構が設けられた請求項１に記載の電動車両用のインホイールモータ駆動装置。
【請求項３】
前記減速機構が、遊星歯車式からなり、その遊星歯車式減速機構が前記ロータの内側に配置された請求項２に記載の電動車両用のインホイールモータ駆動装置。
【請求項４】
前記係合孔が、周方向の両端面が円弧面とされた円弧状の長孔からなる請求項１乃至３のいずれかの項に記載の電動車両用のインホイールモータ駆動装置。
【請求項５】
前記ロータが、サイドプレートを有し、そのサイドプレートの側面に円筒部を設け、その円筒部の開口端に形成された内向きフランジに前記複数の係合孔を設けた請求項１乃至４のいずれかの項に記載の電動車両用のインホイールモータ駆動装置。
【請求項６】
前記ソレノイドが、自己保持型ソレノイドからなる請求項１乃至５のいずれかの項に記載の電動車両用のインホイールモータ駆動装置。
【請求項７】
前記ソレノイドの解除信号とサービスブレーキのブレーキペダルを踏み込む制動信号の二つの信号により電動モータのロータを正回転または逆回転させてプランジャを係合孔から引抜くことによりロータのロック解除とする請求項６に記載の電動車両用のインホイールモータ駆動装置。
【請求項８】
前記モータケースに前記ソレノイドのプランジャをスライド自在に支持する滑り軸受を設けた請求項１乃至７のいずれかの項に記載の電動車両用のインホイールモータ駆動装置。
【請求項９】
前記滑り軸受が、焼結合金からなる請求項８に記載の電動車両用のインホイールモータ駆動装置。
【請求項１０】
前記滑り軸受が、合成樹脂からなる請求項８に記載の電動車両用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、車両の車輪を駆動するインホイール式電動車両用のモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、インホイール式電動車両の概略を示す。この電動車両においては、駆動車輪としての左右一対の後輪１のそれぞれ内側に電動モータを駆動源とするモータ駆動装置Ａを収容し、そのモータ駆動装置Ａによって一対の後輪１のそれぞれを単独に駆動するようにしている。
【０００３】
上記のようなインホイール式電動車両に採用されるインホイールモータ駆動装置Ａとして、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。その特許文献１に記載されたインホイールモータ駆動装置においては、電動モータのロータ軸から出力される回転を減速機構により減速してハブ輪に出力し、そのハブ輪の回転を車輪に伝達するようにしている。
【０００４】
ここで、特許文献１に記載されたモータ駆動装置においては、車輪のホイールと反対側の端部に制動機構を配置するようにしているため、電動モータを車輪のホイールに近接する配置とすることができ、電動モータに対する支持構造を簡素化し得るという特徴を有している。
【０００５】
また、制動機構が、減速された出力側ではなく、トルクの小さい駆動側のロータ軸を制動するようにしているため、制動機構として小型のものを採用することができ、モータ駆動装置の小型化を図ることができるという特徴も有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−５２７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に記載されたインホイールモータ駆動装置においては、制動機構を有するものの、その制動機構が車両の走行時に制動力を付与する運転用のサービスブレーキであり、駐車用のパーキングブレーキについては何も記載されていない。
【０００８】
ここで、インホイールモータ駆動装置においては、車輪に取り付けることから小型化が要求され、駐車用のパーキングブレーキ機能を付加することによって大型化が懸念され、パーキングブレーキ機能付きの小型コンパクトなインホイールモータ駆動装置が要求されている。
【０００９】
この発明の課題は、パーキングブレーキ機能が設けられた小型コンパクトなインホイール式電動車両用のモータ駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、この発明においては、モータケース内に組み込まれた固定配置のステータおよびそのステータ内で回転可能なロータを有する電動モータと、その電動モータにより回転駆動され、その回転を駆動車輪に伝達する車輪駆動用のハブ輪を備えてなる電動車両用のインホイールモータ駆動装置において、前記ロータと前記モータケースの相互間にパーキング用のブレーキ装置を設け、そのブレーキ装置が、ロータの回転軸心を中心とする径の異なる二つの円上に複数の係合孔を等間隔に設け、前記モータケースには、同一円上に配置された複数の係合孔の一つに対して挿入可能なプランジャを有する一対のソレノイドを、前記二つの円のそれぞれに対応して設け、その一対のソレノイドの作動時に、少なくとも一方のソレノイドのプランジャが対応する円上の複数の係合孔の一つに挿入されるよう、係合孔の形成位置および一対のソレノイドの相対的な位置関係を規制した構成を採用したのである。
【００１１】
上記の構成からなるインホイールモータ駆動装置において、電動車両の駐車の際には、一対のソレノイドのそれぞれを作動する。その一対のソレノイドの作動によりプランジャが前進し、少なくとも一方のソレノイドのプランジャが対応する円上の複数の係合孔の一つに挿入し、その係合孔とプランジャの係合によってロータは制動され、電動車両が停止状態に保持される。
【００１２】
上記インホイールモータ駆動装置においては、パーキング用のブレーキ装置がトルクの小さい駆動側のロータを制動するため、上記ブレーキ装置は、ロータに形成された係合孔にソレノイドのプランジャを係合させる簡単な構成の小型のものとすることができる。したがって、軸方向長さのコンパクトな小型のパーキングブレーキ機能付きのインホイールモータ駆動装置を得ることができる。
【００１３】
ここで、インホイールモータ駆動装置は、電動モータのロータの回転をハブ輪に直接伝達するようにしたものであってもよく、あるいは、電動モータのロータとハブ輪との間に減速機構を設けて、ロータの回転を減速してハブ輪に伝達するようにしたものであってもよい。
【００１４】
減速機構として、遊星歯車式のものを採用し、その遊星歯車式減速機構をロータの内側に配置するようにすると、軸方向長さのコンパクトな電動車両用のインホイールモータ駆動装置を得ることができる。
【００１５】
この発明に係るインホイールモータ駆動装置において、係合孔は、円弧状の長孔とすることができる。円弧状の長孔を係合孔とする場合において、隣接する係合孔間にプランジャの外径より少し小さな間隔をおいて複数の係合孔を形成し、外側の円上に形成された複数の係合孔と内側の円上に形成された複数の係合孔を周方向に半ピッチ位置をずらし、かつ、内側円上の係合孔の両端部を外側円上の係合孔の端部に径方向でオーバラップさせ、そのラップ部の周方向長さをプランジャの外径以上とし、一対のソレノイドの相対的な取付角度を外側円上の複数の係合孔を形成する際の割り出し角の整数倍とすることによって、一対のソレノイドの作動時に、少なくとも一方のソレノイドのプランジャを対応する円上の複数の係合孔の一つに確実に挿入させることができる。
【００１６】
ここで、ロータがサイドプレートを有する場合、そのサイドプレートの側面に円筒部を設け、その円筒部の開口端に形成された内向きフランジに複数の係合孔を設けるようにしてもよい。
【００１７】
ソレノイドとして、自己保持型ソレノイドを採用すると、プランジャを係合孔に係合させたソレノイドの作動状態で、そのソレノイドに対する通電を遮断しても、プランジャは挿入状態に保持されるため、電力の消費を抑制することができ、経済性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明に係る電動車両用のインホイールモータ駆動装置においては、ロータの回転軸心を中心とする径の異なる二つの円上に複数の係合孔を等間隔に設け、モータケースには、同一円上に配置された複数の係合孔の一つに対して挿入可能なプランジャを有する一対のソレノイドを設け、その一対のソレノイドの作動により少なくとも一方のソレノイドのプランジャが複数の係合孔の一つに係合されるようにしたので、部品点数の少ない簡単な構成によってインホイールモータ駆動装置にパーキング用のブレーキ機能を付加することができ、小型コンパクトなパーキングブレーキ付きインホイールモータ駆動装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】電動車両の概略図
【図２】この発明に係るインホイールモータ駆動装置の実施の形態を示す正面図
【図３】図２に示すインホイールモータ駆動装置の縦断面図
【図４】図３の電動モータおよび減速機構部を示す断面図
【図５】図３の車輪軸受部を示す断面図
【図６】図４のVI−VI線に沿った断面図
【図７】（I）、（II）は、ロータの制動状態を示す断面図
【図８】この発明に係るインホイールモータ駆動装置の他の実施の形態を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図２乃至図７は、この発明に係る電動車両用のインホイールモータ駆動装置の実施の形態を示す。図２に示すように、駆動車輪１におけるホイール２の内側にはインホイールモータ駆動装置Ａが設けられている。
【００２１】
図３に示すように、インホイールモータ駆動装置Ａは、電動モータ１０と、その電動モータ１０の回転を減速して出力する減速機構６０と、その減速機構６０からの回転を駆動車輪１に伝達する駆動車軸３０と、その駆動車軸３０を回転自在に支持する車輪軸受４０とを有している。
【００２２】
図４に示すように、電動モータ１０は、モータケース１１と、その内側に組み込まれたステータ１２と、そのステータ１２の内側に組み込まれたロータ１３とからなる。
【００２３】
モータケース１１は、端板１５を有するケース本体１４と、そのケース本体１４の一端の開口を閉塞するカバー１６とからなり、上記カバー１６にはケース本体１４の開口端部内に嵌合される円筒部１６ａを有し、その円筒部１６ａとケース本体１４の嵌合面間はシールリング１７の組込みによってシールされている。
【００２４】
ロータ１３は、円板部１３ａの外周に円筒部１３ｂを設け、その円筒部１３ｂの外周一端部に設けられたフランジ部１３ｃと、上記円筒部１３ｂの他端部に取付けられたサイドプレート１３ｄとで円筒部１３ｂの外周に設けられた永久磁石１３ｅを両側から挟持しており、ステータ１２のコイル１２ａに対する通電によって、そのステータ１２内で回転するようになっている。
【００２５】
ロータ１３における円板部１３ａの中央にはボス部１３ｆが形成され、そのボス部１３ｆ内にロータ軸１８が挿通されている。ロータ軸１８はキー１９によりロータ１３に回り止めされてロータ１３と共に回転する。
【００２６】
モータケース１１の端板１５にはロータ１３の内側に入り込む円筒状の膨出部２０が形成され、その膨出部２０の中心部に形成された挿入孔２１に上記ボス部１３ｆが挿入され、そのボス部１３ｆの外径面と挿入孔２１の内径面間に組み込まれたシール部材２２によってボス部１３ｆと挿入孔２１間はシールされている。
【００２７】
図３に示すように、駆動車軸３０は、ロータ軸１８の外端側に配置されて、ロータ軸１８と同軸上の配置とされている。図４に示すように、駆動車軸３０には、ロータ軸１８と対向する端部に挿入孔３１が形成され、その挿入孔３１内に組み込まれた一対の軸受３２によってロータ軸１８の外端部が回転自在に支持されている。
【００２８】
図５に示すように、駆動車軸３０を回転自在に支持する車輪軸受４０は、軸受外輪４１と、その内側に組み込まれた内方部材４２を有している。軸受外輪４１の外径面には車体取付フランジ４３が形成され、その車体取付フランジ４３はモータケース１１の端板１５の外側面に衝合され、上記端板１５にねじ込まれるボルト４４の締付けによりモータケース１１に取付けられている。
【００２９】
内方部材４２は、ハブ輪４５と、そのハブ輪４５のインナ側端部上に設けられた軸受内輪４６とからなり、軸受内輪４６はハブ輪４５のインナ側端部に形成された小径軸部４５ａに嵌合されている。ハブ輪４５および軸受内輪４６のそれぞれは軸受外輪４１との間に組み込まれた転動体４７により回転自在に支持され、その転動体４７のそれぞれ外側方に組み込まれたシール部材４８は、軸受外輪４１と内方部材４２の対向端部に形成された軸受空間の両端開口を閉塞している。
【００３０】
ハブ輪４５には、軸受外輪４１のアウタ側端面から外側に位置する端部外周に車輪取付フランジ４９が設けられ、その車輪取付フランジ４９に設けられた複数のボルト５０のそれぞれにナット５１がねじ係合され、そのナット５１の締付けにより、車輪取付フランジ４９にサービスブレーキを形成するブレーキロータ５４と駆動車輪１のホイール２が取付けられている。
【００３１】
駆動車軸３０は、ハブ輪４５の内側に挿通され、セレーション５２による係合によってハブ輪４５に回り止めされている。その駆動車軸３０を支持する車輪軸受４０の端板１５への取付けにより、その端板１５に設けられた膨出部２０の開口が閉塞されて内側に密閉空間５３が形成され、その密閉空間５３内に減速機構６０が組み込まれている。
【００３２】
図４に示すように、減速機構６０は、ロータ軸１８の軸端部に設けられた太陽歯車６１と、膨出部２０の内径面に嵌合固定された内歯歯車６２と、その内歯歯車６２の内周の内歯と太陽歯車６１の外周の外歯のそれぞれに噛合する遊星歯車６３とからなる遊星歯車式のものからなり、上記遊星歯車６３は、駆動車軸３０のインナ側端部の外周に設けられた円盤状のキャリヤ部６４に支持されたギヤ軸６５を中心にして回転自在に支持されている。
【００３３】
図３、図４および図６に示すように、電動モータ１０におけるケース本体１４の一端開口を閉鎖するカバー１６には、パーキング用のブレーキ装置７０が設けられている。
【００３４】
ブレーキ装置７０は、ロータ１３のロータ軸１８を中心とする径の異なる二つの円上に複数の係合孔７１ａ、７１ｂを等間隔に設け、カバー１６には、同一円上に配置された複数の係合孔７１の一つに対して挿入可能なプランジャ７３を有する一対のソレノイド７２ａ、７２ｂを、上記二つの円のそれぞれに対応して設け、その一対のソレノイド７２ａ、７２ｂの作動時に、少なくとも一方のソレノイドのプランジャが対応する円上の複数の係合孔の一つに挿入されるようにして、プランジャ７３と係合孔７１ａ、７１ｂの係合によりロータ１３を制動している。
【００３５】
ここで、係合孔７１ａ、７１ｂのそれぞれは、図６に示すように、円弧状の長孔とされており、外側円上に配置される係合孔７１ａおよび内側円上に配置される係合孔７１ｂは、その隣接する係合孔７１ａ間にプランジャ７３の外径より少し小さな間隔をおいて形成されている。
【００３６】
また、ロータ１３の外側円上に配置された複数の係合孔７１ａと内側円上に配置された係合孔７１ｂは周方向に半ピッチ位置がずれ、内側円上に形成された係合孔７１ｂの両端部は外側円上の係合孔７１ａの両端部と径方向でオーバラップし、そのラップ部の周方向長さをＬ、プランジャ７３の外径Ｄとすると、Ｌ＞Ｄの関係とされている。
【００３７】
さらに、一対のソレノイド７２ａ、７２ｂの相対的な取付角度をαとし、外側円上の複数の係合孔７１ａを形成する際の割り出し角をβとすると、取付角度αは割り出し角βの整数倍とされている。
【００３８】
上記のように、係合孔７１ａ、７１ｂの相互の関係および周方向で隣接する係合孔の間隔ならびに一対のソレノイド７２ａ、７２ｂの相対的な位置関係を規制することによって、一対のソレノイド７２ａ、７２ｂの作動時に、図６および図７（I）、（II）に示すように、少なくとも一方のソレノイドのプランジャ７３を、その対応する円上の複数の係合孔７１ａ、７１ｂの一つに確実に挿入させることができる。
【００３９】
ここで、図６は、外側円上に配置されたソレノイド７２ａのプランジャ７３が外側円上の一つの係合孔７１ａに挿入している状態を示す。また、図７（I）は、内側円上に配置されたソレノイド７２ｂのプランジャ７３が内側円上の一つの係合孔７１ｂに挿入している状態を示し、さらに、図７（II）は、一対のソレノイド７２ａ、７２ｂのそれぞれのプランジャ７３が外側円上の一つの係合孔７１ａおよび内側円上の一つの係合孔７１ｂに挿入している状態を示している。
【００４０】
実施の形態で示す電動車両用のインホイールモータ駆動装置は上記の構造からなり、車両の走行に際しては、電動モータ１０を形成するステータ１２のコイル１２ａに通電してロータ１３を回転させ、そのロータ１３と共に回転するロータ軸１８の回転をハブ輪４５からホイール２に伝達して駆動車輪１を回転させる。
【００４１】
車両の駐車に際しては、一対のソレノイド７２a、７２ｂを同時に作動させるようにする。そのソレノイド７２ａ、７２ｂの作動により、図６および図７（I）、（II）に示すように、少なくとも一方のソレノイドのプランジャ７３が、対応する円上の複数の係合孔７１ａ、７１ｂに挿入し、その係合孔７１ａ、７１ｂに対するプランジャ７３の係合によりロータ１３が制動される。
【００４２】
このように、パーキング用のブレーキ装置７０を作動させることによってロータ１３を停止状態に保持することができるため、駐車の際、サービスブレーキのブレーキペダルを踏み込んで、その踏み込み状態を維持する必要がない。
【００４３】
ここで、ソレノイド７２ａ、７２ｂとして自己保持型ソレノイドを採用すると、プランジャ７３を係合孔７１ａ、７１ｂに係合させたソレノイドの作動状態で、そのソレノイドに対する通電を遮断しても、プランジャ７３は挿入状態に保持されるため、電力の消費を抑制することができ、経済性を高めることができる。
【００４４】
坂道での駐車に際しては、駆動車輪１から係合孔７１ａ、７１ｂに係合するプランジャ７３に車両の回転トルクが負荷されて、プランジャ７３を係合解除させることが困難になる。
【００４５】
このとき、遊星歯車式減速機構６０の遊星歯車６３および内歯歯車６２とモータケース１１の相互間には周方向の隙間があり、その隙間の範囲内でロータ１３は回転可能であるため、ソレノイド７２ａ、７２ｂの解除信号とサービスブレーキのブレーキペダルを踏み込む制動信号の二つの信号によって電動モータ１０のロータ１３を正回転または逆回転させることにより、一瞬トルク抜けが生じ、そのトルク抜け時に係合孔７１ａ、７１ｂからプランジャ７３が抜け出すことになり、ロータ１３のロックを容易に解除とすることができる。
【００４６】
また、パーキング用のブレーキ装置７０の作動時、車体重量からのラジアル荷重がロータ１３を介してプランジャ７３に作用する。その力は、平坦な道路で小さい。しかし、傾斜角をθとする急坂道では、車体重量×ｓｉｎθ／減速比分がプランジャ７３に作動することになる。
【００４７】
このとき、プランジャ７３に付加されるラジアル荷重をモータケース１１に支持されたソレノイド本体で受けるような場合、ソレノイド７２ａ、７２ｂの作動を阻害することになる。
【００４８】
そのような不都合の発生を防止するため、図３および図４では、モータケース１１にソレノイド７２ａ、７２ｂのプランジャ７３をスライド自在に支持する滑り軸受７５を設け、その滑り軸受７５でラジアル荷重を受けるようにしている。
【００４９】
滑り軸受７５は、焼結合金からなるものであってもよく、あるいは、合成樹脂からなるものであってもよい。
【００５０】
図３では、ロータ１３の円板部１３ａに複数の係合孔７１ａ、７１ｂを設けるようにしたが、図８に示すように、ロータ１３におけるサイドプレート１３ｄの側面に円筒部７６を形成し、その円筒部７６の開口端に形成された内向きフランジ７７に複数の係合孔７１ａ、７１ｂを設けるようにしてもよい。
【００５１】
また、実施の形態では、ロータ軸１８の回転を減速機構６０により減速して駆動車軸３０に伝達するようにしたが、駆動車軸３０および減速機構６０を省略して、ロータ軸の回転をハブ輪４５に直接伝達するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１    駆動車輪
１０  電動モータ
１１  モータケース
１２  ステータ
１３  ロータ
１６  カバー
４５  ハブ輪
６０  減速機構
７０  ブレーキ装置
７１ａ  係合孔
７１ｂ  係合孔
７２ａ  ソレノイド
７２ｂ  ソレノイド
７３  プランジャ
７５  滑り軸受
７６  円筒部
７７  内向きフランジ
【図１】
2013056573.tif 000003
【図２】
2013056573.tif 000004
【図３】
2013056573.tif 000005
【図４】
2013056573.tif 000006
【図５】
2013056573.tif 000007
【図６】
2013056573.tif 000008
【図７】
2013056573.tif 000009
【図８】
2013056573.tif 000010