(57)【要約】【課題】車輪を回転部材から取り外す場合に、油路からオイルが漏れることを回避できるモータ冷却構造を提供する。【解決手段】車体に懸架装置を介して取り付けられたケーシングと、このケーシングの内部に設けられた電動モータと、この電動モータと動力伝達可能に設けられた回転部材と、この回転部材と一体回転可能に構成され、かつ、回転部材への取り付けおよび回転部材からの取り外しができる車輪と、ケーシングに取り付けられ、かつ、回転部材を介して車輪に制動力を与える制動機構と、ケーシング内に設けられ、かつ、オイルにより冷却または潤滑される被潤滑部と、被潤滑部に供給されるオイルと空気との間で熱交換をおこなわせて、オイルを冷却する熱交換部とを有する、モータ冷却構造において、熱交換部が回転部材に設けられている。【選択図】図１
2009136078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体に懸架装置を介して取り付けられたケーシングと、このケーシングの内部に設けられた電動モータと、この電動モータと動力伝達可能に設けられた回転部材と、この回転部材への取り付けおよび回転部材からの取り外しができる車輪と、前記ケーシングに取り付けられ、かつ、前記回転部材を経由させて前記車輪に制動力を与える制動機構と、前記ケーシング内に設けられ、かつ、オイルにより冷却または潤滑される被潤滑部と、この被潤滑部に供給されるオイルと空気との間で熱交換をおこなわせてオイルを冷却する熱交換部とを有する、モータ冷却構造において、
前記熱交換部が前記回転部材に設けられていることを特徴とするモータ冷却構造。
【請求項２】
前記電動モータの動力で駆動されてオイルを吸入および吐出するオイルポンプが設けられており、
前記回転部材は、前記電動モータの動力が伝達される第１回転部材と、この第１回転部材の外周に取り付けられ、かつ、第１回転部材と一体回転する第２回転部材とを有しており、
前記制動機構は、前記第２回転部材に接触して制動力を発生する摩擦部材を有しており、
前記熱交換部は、前記第２回転部材に設けられており、
前記オイルポンプから吐出されたオイルが通り、かつ、前記熱交換部に接続された油路が前記第１回転部材に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のモータ冷却構造。
【請求項３】
前記回転部材の温度が相対的に高温である場合に前記油路を遮断する一方、回転部材の温度が相対的に低温である場合に前記油路を開放する切換機構を有することを特徴とする請求項２に記載のモータ冷却構造。
【請求項４】
前記油路を開閉する弁体と、前記回転部材の温度が相対的に高温である場合に伸張し、かつ、前記回転部材の温度が相対的に低温である場合に収縮して、前記油路を閉じる方向の力を前記弁体に加える感温変形部材とを有する切換機構が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のモータ冷却構造。
【請求項５】
前記制動機構は、油圧により制動力が制御される構成であり、
前記制動機構の制動力を制御する油圧が相対的に高い場合に前記油路を遮断する一方、前記制動機構の制動力を制御する油圧が相対的に低い場合に前記油路を開放する切換機構が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のモータ冷却構造。
【請求項６】
前記切換機構は、前記油路を開閉する弁体と、
この弁体が配置され、かつ、前記弁体に油圧を作用させるシリンダ室と、
前記シリンダ室で前記弁体に油圧が作用する受圧面積よりも、前記油路のオイルの流れ方向と直交する平面での面積が狭く構成された絞り部と
を有することを特徴とする請求項５に記載のモータ冷却構造。
【請求項７】
前記回転部材の回転速度が相対的に高い場合に前記油路を遮断する一方、回転部材の回転速度が相対的に低い場合に前記油路を開放する切換機構を有することを特徴とする請求項２に記載のモータ冷却構造。
【請求項８】
前記回転部材の回転により生じる遠心力が相対的に弱い場合に前記油路を遮断する一方、前記回転部材の回転により生じる遠心力が相対的に強い場合に前記油路を開放する切換機構を有することを特徴とする請求項２に記載のモータ冷却構造。
【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ための電動モータが設けられており、その電動モータを冷却することの可能なモータ冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両の車輪は懸架装置を介在させて車体により支持されている。一方、車輪に動力を伝達する動力源として電動モータを用いる車両が知られており、その電動モータを、前記車輪と共に懸架装置を介在させて車体により支持する構成が知られている。このように、車輪および電動モータを、共に懸架装置を介在させて車体により支持する場合に、その電動モータはインホイールモータと呼ばれている。このようなインホイールモータの一例が、特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されたインホイールモータは、ハウジング内に電動モータが設けられており、電動モータはロータおよびステータを有している。このロータには減速機が動力伝達可能に接続されている。この減速機にはシャフトが動力伝達可能に接続されている。シャフトには環状のハブが取り付けられており、そのハブには車輪が一体回転するように取り付けられている。この車輪は、円板形状のホイールおよびタイヤを有しており、ハブとホイールとが、スタッドボルトおよびナットにより固定されている。
【０００３】
一方、ケーシング内にはオイルポンプが設けられており、電動モータの駆動力でオイル駆動されるように構成されている。オイルポンプが駆動されると、ケーシング内のオイルが吸入され、オイルポンプから吐出されたオイルが、ケーシング内の被潤滑部に供給される。被潤滑部は、オイルにより冷却または潤滑される機構であり、シャフトを支持する軸受、減速機を構成するギヤ同士の噛み合い部分、電動モータの発熱部などが、被潤滑部に含まれる。また、オイルポンプの吐出口から被潤滑部に至るオイルの供給経路に、オイルを冷却する冷却機構が設けられている。この冷却機構は、シャフトに、シャフトの回転中心となる軸線に沿った方向に設けられた第１油路と、ホイールに設けられた第２油路および第３油路と、ホイールに設けられ、かつ、第２油路に接続された熱交換部（油室）とを有している。第２油路はホイールに放射状に形成されている。そして、シャフトにホイールを取り付けた状態で、第１油路と第２油路とが接続されている。さらに、第３油路は熱交換部に接続されている。
【０００４】
このような構成において、オイルポンプから吐出されたオイルが、第１油路および第２油路を経由して熱交換部に送られる。そして、車輪の回転により、熱交換部では、オイルの熱がホイールを経由して空気中に放散される。つまり、オイルと空気との間で熱交換がおこなわれる。このようにして冷却されたオイルは、第３油路を経由してケーシングの内部に戻されて被潤滑部に供給される。なお、インホイールモータに用いられる冷却装置の一例は、特許文献２ないし４にも記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−６７４１６号公報
【特許文献２】特開昭６１−１８９８７１号公報
【特許文献３】特開平９−１３３１６７号公報
【特許文献４】特開２００７−１４７２０４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、特許文献１に記載されたインホイールモータでは、オイルと空気との間で熱交換をおこなう熱交換部が、ホイールに設けられている。このため、車輪を修理または交換するために、シャフトから車輪を取り外すと、シャフトに設けられた油路と、ホイールに設けられた油路とが離れて、各油路の開口部が大気中に露出することとなる。このため、オイルが油路から漏れることを防止するために、オイル漏れ防止機構を設けなければならず、構造が複雑化する虞があった。
【０００７】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、オイル漏れ防止機構の構造が複雑化することを抑制可能な、モータ冷却構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、車体に懸架装置を介して取り付けられたケーシングと、このケーシングの内部に設けられた電動モータと、この電動モータと動力伝達可能に設けられた回転部材と、この回転部材への取り付けおよび回転部材からの取り外しができる車輪と、前記ケーシングに取り付けられ、かつ、前記回転部材を経由させて前記車輪に制動力を与える制動機構と、前記ケーシング内に設けられ、かつ、オイルにより冷却または潤滑される被潤滑部と、この被潤滑部に供給されるオイルと空気との間で熱交換をおこなわせてオイルを冷却する熱交換部とを有する、モータ冷却構造において、前記熱交換部が前記回転部材に設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記電動モータの動力で駆動されてオイルを吸入および吐出するオイルポンプが設けられており、前記回転部材は、前記電動モータの動力が伝達される第１回転部材と、この第１回転部材の外周に取り付けられ、かつ、第１回転部材と一体回転する第２回転部材とを有しており、前記制動機構は、前記第２回転部材に接触して制動力を発生する摩擦部材を有しており、前記熱交換部は、前記第２回転部材に設けられており、前記オイルポンプから吐出されたオイルが通り、かつ、前記熱交換部に接続された油路が前記第１回転部材に設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２の構成に加えて、前記回転部材の温度が相対的に高温である場合に前記油路を遮断する一方、回転部材の温度が相対的に低温である場合に前記油路を開放する切換機構を有することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項２の構成に加えて、前記油路を開閉する弁体と、前記回転部材の温度が相対的に高温である場合に伸張し、かつ、前記回転部材の温度が相対的に低温である場合に収縮して、前記油路を閉じる方向の力を前記弁体に力を加える感温変形部材とを有する切換機構が設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項２の構成に加えて、前記制動機構は、油圧により制動力が制御される構成であり、前記制動機構の制動力を制御する油圧が相対的に高い場合に前記油路を遮断する一方、前記制動機構の制動力を制御する油圧が相対的に低い場合に前記油路を開放する切換機構が設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項５の構成に加えて、前記切換機構は、前記油路を開閉する弁体と、この弁体が配置され、かつ、前記弁体に油圧を作用させるシリンダ室と、前記シリンダ室で前記弁体に油圧が作用する受圧面積よりも、前記油路のオイルの流れ方向と直交する平面での面積が狭く構成された絞り部とを有することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項２の構成に加えて、前記回転部材の回転速度が相対的に高い場合に前記油路を遮断する一方、回転部材の回転速度が相対的に低い場合に前記油路を開放する切換機構を有することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項２の構成に加えて、前記回転部材の回転により生じる遠心力が相対的に弱い場合に前記油路を遮断する一方、前記回転部材の回転により生じる遠心力が相対的に強い場合に前記油路を開放する切換機構を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、電動モータの動力が、回転部材を経由して車輪に伝達される。また、制動機構は、回転部材を介して車輪に制動力を与える。さらに、ケーシング内では、オイルにより被潤滑部が冷却および潤滑される。また、オイルと空気との間で熱交換をおこなわせる熱交換部は、回転部材に設けられている。このため、車輪を回転部材から取り外す場合でも、熱交換部からオイル漏れが生じることはない。したがって、その熱交換部からオイルが漏れることを防ぐ機構の構造が複雑化することを回避できる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、電動モータの動力でオイルポンプが駆動されて、オイルがオイルポンプに吸入され、かつ、オイルポンプからオイルが吐出される。また、制動機構は、摩擦部材を第２回転部材に接触させて制動力を生じさせる。さらに、オイルポンプから吐出されたオイルは油路を通って熱交換部に至り、熱交換部でオイルと空気との間で熱交換がおこなわれる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、請求項２の発明と同様の効果を得られる他に、切換機構は、回転部材の温度が相対的に高温である場合に油路を遮断する一方、回転部材の温度が相対的に低温である場合に油路を開放する。したがって、回転部材の温度が相対的に高温である場合は、オイルが熱交換部に送られることはなく、回転部材の熱がオイルに伝達されることを回避できる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、請求項２の発明と同様の効果を得られる他に、回転部材の温度変化により感温変形部材の形状が変化して弁体が動作し、油路が開放または遮断される。
【００２０】
請求項５の発明によれば、請求項２の発明と同様の効果を得られる他に、制動機構は、油圧により制動力が制御される。また、制動機構の制動力を制御する油圧が相対的に高い場合は、切換機構により油路が遮断される。一方、制動機構の制動力を制御する油圧が相対的に低い場合は、切換機構により油路が開放される。
【００２１】
請求項６の発明によれば、請求項５の発明と同様の効果を得られる他に、シリンダ室の面積よりも、絞り部の方が面積が狭いため、油路の油圧が上昇した場合に、シリンダ室のオイルが絞り部に戻る時間が相対的に遅くなる。
【００２２】
請求項７の発明によれば、請求項２の発明と同様の効果を得られる他に、回転部材の回転速度が相対的に高い場合は、切換機構により油路が遮断される。一方、回転部材の回転速度が相対的に低い場合は、切換機構により油路が開放される。
【００２３】
請求項８の発明によれば、請求項２の発明と同様の効果を得られる他に、回転部材の回転により生じる遠心力が相対的に弱い場合は、切換機構により油路が遮断される。一方、回転部材の回転により生じる遠心力が相対的に強い場合は、切換機構により油路が開放される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
この発明に係るインホイールモータは、車両の車輪に用いることができる。ここで、車輪を支持する懸架装置が、ストラット形式またはダブルウィッシュボーン形式またはスイングアーム形式またはマルチリンク形式のいずれであっても、この発明を適用可能である。すなわち、左右の車輪が独立して上下方向に動作する、独立懸架装置を用いることが可能である。この発明における車体は、室内空間を形成するものであり、フレームの無いモノコック形式、またはフレームのあるフレーム形式のいずれでもよい。この発明におけるインホイールモータは、車両の前輪または後輪のいずれにも適用可能である。この発明において、車輪は、固定機構により回転部材へ取り付けられており、固定機構は、車輪を回転部材からの取り外すことができる構成である。固定機構としては、スタッドボルトおよびナットの組み合わせ、またはボルト単体を用いることができる。この発明において、電動モータは、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備したモータ・ジェネレータを用いることが可能である。この発明におけるケーシングは、電動モータを収納し、かつ、オイルを溜める機能を有しており、ケーシング内のオイルが、ケーシングの外部に漏れ出すことを防止できる。この発明において、オイルポンプは、ケーシングの内部または外部のいずれに配置されていてもよい。さらに、この発明において、回転部材は、電動モータと車輪との間の動力伝達経路に設けられた動力伝達部材である。この回転部材には、回転軸、ギヤ、コネクティングドラム、ハブ、ディスク、プレートなどが含まれる。この回転部材は、棒形状または環状のいずれであってもよい。この発明における「相対的」とは、具体的な比較対象あるいは基準値と比較しているわけではなく、パラメータである回転速度、オイルの温度、油圧、遠心力などが、高くまたは強くなるほど、あるいは低くまたは弱くなるほどという意味である。つまり、具体的な回転速度またはオイルの温度または油圧または遠心力を意味するものでもない。
【００２５】
この発明において、被潤滑部材は、オイル（潤滑油）により冷却または潤滑される要素、または機構である。被潤滑部材には、歯車同士の噛み合い部分、ローラ同士の接触部分、軸受における転動体の転動部分、電動モータのステータなどが含まれる。すなわち、被潤滑部材には、摩擦力または噛み合い力により、発熱または温度上昇または焼き付きが生じる要素、さらには、通電により温度が上昇する要素が含まれる。この発明における制動機構には、摩擦力を制動力に変換する機構、または電磁力を制動力に変換する機構が含まれる。この発明における油路は、オイルが通る通路であり、回転部材に設けられた流路または孔または溝または凹部または窪みなどの他に、バルブの流路またはポート（開口部）などが含まれる。この発明における第１回転部材および第２回転部材は、物理的には別々の構成部品であり、第１回転部材と第２回転部材とが一体回転するように、相互に固定されている。そして、第１回転部材と第２回転部材との間に、オイルが漏れることを防止する密封装置が設けられている。密封装置は、具体的には、エラストマーにより構成されたＯリングを用いることができる。
【００２６】
つぎに、この発明に係るインホイールモータの具体例を、図面に基づいて説明する。図２は車輪１を前方から見た場合における模式的な縦断面図、図３は、図２の具体的な断面図である。この車輪１は懸架装置２を介在させて車体３により支持されている。車輪１は車両の前輪または後輪のいずれでもよく、車輪１を支持する懸架装置２は、ストラット形式またはダブルウィッシュボーン形式またはスイングアーム形式またはマルチリンク形式のいずれでもよい。この懸架装置２により、車体３とケーシング４とが接続されている。また、ケーシング４の内部に電動モータ７が設けられており、その電動モータ７により駆動される車輪１が設けられている。
【００２７】
この車輪１はケーシング４の外部に配置されており、車輪１は、環状のホイール８と、そのホイール８の外周に取り付けられたタイヤ９とを有している。このタイヤ９の外周が、図２に示すように路面４２に接触する。ホイール８は、車体３の高さ方向に沿って形成された円板形状部１０と、円板形状部１０の外周に連続して形成され、かつ、ほぼ水平方向に延ばされた円筒部１１とを有している。そして、円筒部１１の内側にケーシング４が配置されている。このケーシング４は、アッパアーム１３およびロアアーム１４を介して車体３に取り付けられている。また、ロアアーム１４はショックアブソーバ（図示せず）を介して前記車体３と接続されている。なお、車体３とロアアーム１４との間にはコイルスプリング（図示せず）が設けられている。このコイルスプリングは、車体３の上下方向に伸縮することができる。このように構成されたアッパアーム１３およびロアアーム１４およびショックアブソーバおよびコイルスプリングにより、懸架装置２が構成されている。図２に示された懸架装置２は、ダブルウィッシュボーン形式の懸架装置である。
【００２８】
前記ケーシング４は中空に構成されており、このケーシング４の内部には電動モータ７が設けられている。この電動モータ７としては、直流モータまたは交流モータを用いることが可能であり、例えば、三相交流型のモータ・ジェネレータを用いることが可能である。このため、電動モータ７では、電力が供給されて電動機として駆動される力行制御と、運動エネルギを電力に変換する回生制御とをおこなうことができる。この電動モータ７は、ステータ１７およびロータ１８を有している。このステータ１７はケーシング４に固定されており、このステータは回転不可能である。また、ロータ１８は、ケーシング４の内部で回転可能である。車体３には電源７８が設けられており、その電源７８と電動モータ７とが電気回路（図示せず）により接続されている。つまり、電源７８と電動モータ７との間で電力の授受をおこなうことができる。この電動モータ７に電力が供給されて電動機として駆動されると、電動モータ７から出力されたトルクを、車輪１に伝達することができる。
【００２９】
この電動モータ７のロータ１８から、車輪１に至る動力伝達経路の構成を説明する。ロータ１８には円筒形状の中空軸１９が連続されている。つまり、ロータ１８は中空軸１９と一体回転する構成である。また、中空軸１９と車輪との間の動力伝達経路には、減速機２０が設けられている。この減速機２０はケーシング４の内部に配置されており、減速機２０は歯車伝動装置、具体的には、シングルピニオン型の遊星歯車機構により構成されている。すなわち、同軸上に配置されたサンギヤ２１およびリングギヤ２２と、サンギヤ２１およびリングギヤ２２に噛合されたピニオンギヤ２３と、ピニオンギヤ２３を自転可能、かつ、公転可能に支持したキャリヤ２４とを有している。サンギヤ２１は前記中空軸１９の外周面に形成されている。また、リングギヤ２２はケーシング４に固定されており、リングギヤ２２は回転することができない。
【００３０】
さらに、キャリヤ２４は軸受２５，２６を介在させてケーシング４により回転可能に支持されている。また、中空軸１９は、軸受２７およびキャリヤ２４および軸受２６を介在させて、ケーシング４により回転可能に支持されている。これら、減速機２０を構成するサンギヤ２１およびキャリヤ２４は、その回転中心が軸線Ｂ１であり、前記ロータ１８も軸線Ａ１を中心として回転可能に構成されている。さらに、キャリヤ２４と一体回転する回転軸２８が設けられている。回転軸２８の外周には環状のハブ２９が取り付けられている。具体的に説明すると、回転軸２８とハブ２９とがスプライン結合またはセレーション結合されている。さらに、回転軸２８の外周にはフランジ５０が設けられており、回転軸２８には雌ねじ５１が形成されている。そして、雌ねじ５１にナット５２が取り付けられており、そのナット５２が締め付けられて、ハブ２９が回転軸２８の外周に固定されている。すなわち、フランジ５０とナット５２とにより挟み付けられて、ハブ２９が軸線Ｂ１に沿った方向で位置決め固定されている。また、ハブ２９が軸受３０を介在させてケーシング４により回転可能に支持されている。このようにして、回転軸２８も軸線Ｂ１を中心として回転可能に構成されている。
【００３１】
つぎに、車輪１の取り付け構造を説明する。ハブ２９には複数本、具体的には４本のスタッドボルト５３が固定されている。この４本のスタッドボルト５３は、軸線Ａ１を中心とする円周上に同一間隔で配置されている。また、ホイール８には４個の軸孔５４が形成されており、その軸孔５４にスタッドボルト５３が挿入されている。そして、スタッドボルト５３にナット５５が取り付けられ、そのナット５５が締め付けられている。このようにして、車輪１がハブ２９に固定されており、車輪１が回転軸２８と一体回転する構成である。そして、ナット５５を緩めてスタッドボルト５３から取り外すと、車輪１をハブ２９から取り外すことができる。また、車輪１をハブ２９に取り付けてナット５５を締め付けると、車輪１をハブ２９に固定することができる。このように、車輪１はハブ２９に着脱自在に構成されている。
【００３２】
さらに、この車輪１に制動力を与える制動機構について説明する。前記ハブ２９の外周には円板形状のプレート５６が固定されている。そして、このプレート５６の外周端にはロータ３２が取り付けられている。このロータ３２は円板形状を有している。このように構成されたハブ２９およびプレート５６およびロータ３２は、一体回転する構成である。一方、ケーシング４の外部にはディスクキャリパ３３が取り付けられている。このディスクキャリパ３３は、油圧室３４およびブレーキパッド３５，３６を有している。一方、車体３にはブレーキペダル７５が設けられている。このブレーキペダル７５は車両の乗員により操作されるものであり、車体３には、ブレーキペダル７５に加えられる踏力を油圧に変換するマスタシリンダ７６が設けられている。
【００３３】
さらに、マスタシリンダ７６と油圧室３４とを接続する油路７７が設けられており、その油路７７が油圧室３４に接続されている。この油路７７は、金属製のチューブ（図示せず）、およびゴム材料を主体とするフレキシブルホース（図示せず）により形成されている。この油路７７には油圧を制御するソレノイドバルブ（図示せず）が設けられている。そして、ブレーキペダル７５に加えられる踏力に基づいて、油圧室３５の油圧が制御される。すると、ブレーキパッド３５を他方のブレーキパッド３６に押し付ける力が変化し、ブレーキパッド３５，３６同士によりロータ３２が挟み付けられ、車輪１に伝達する制動力が発生する。このように、ディスクキャリパ３３およびブレーキパッド３５，３６および油圧室３４は、車輪１に与える制動力を制御する制動機構の一部を構成している。前記ロータ３２は、熱伝導性を有する金属材料、例えば、ねずみ鋳鉄、ステンレス鋼などにより構成されている。
【００３４】
さらにまた、ケーシング４の内部には、被潤滑部が設けられている。被潤滑部には、減速機２０を構成するギヤ同士の噛み合い部分、軸受２５，２６，２７，３０の摺動部分、電動モータ７の発熱部分などが含まれる。被潤滑部は、発熱・摩耗・焼き付きなどが発生する要素または機構あるいは部分であり、被潤滑部はオイル（潤滑油）により潤滑および冷却される。つぎに、これらの被潤滑部に供給するオイルを供給する流体機械について説明する。この具体例では、流体機械としてオイルポンプ３１が設けられている。このオイルポンプ３１は前記ケーシング１２の内部に設けられている。このオイルポンプ３１は、回転式のオイルポンプであり、ロータ（図示せず）がキャリヤ２４と動力伝達可能に接続されている。
【００３５】
（第１の具体例）
つぎに、この発明の冷却構造の「第１の具体例」を、図１に基づいて説明する。図１に示すように、オイルポンプ３１は、吸入口５７および吐出口５８を有している。ケーシング４内にはオイル溜まり５９が形成されており、そのオイル溜まり５９と吸入口５７とが油路６０により接続されている。また、前記回転軸２８には、前記軸線Ｂ１に沿った方向に油路６１，６２が設けられている。油路６１，６２は、回転軸２８を構成する金属材料を切削加工して形成されている。そして、油路６１の一端は、回転軸２８の端部、または外周面に開口されており、その開口部には吐出口５８が接続されている。また、油路６１の他端は、前記回転軸２８の外周面に開口されている。さらに、油路６２の一端は、回転軸２８の端部、または外周面に開口されており、その開口部には、油路６３を介在させて被潤滑部６４が接続されている。そして、被潤滑部６４は油路６５を経由してオイル溜まり５９に接続されている。油路６３，６５は、オイルが通ることのできる通路であり、油路６３，６５は、ケーシング４の内部に設けられた孔、窪み、ポート、貫通孔、溝などで構成できる。
【００３６】
また、油路６２の他端は、前記回転軸２８の外周面に開口されており、油路６１と油路６２とを接続する油路６６が、前記ハブ２９およびプレート５６およびロータ３２に亘って形成されている。すなわち、油路６６は、回転軸２８の外周面から、半径方向で外側に向けて延びており、油路６６は、ロータ３２を内周側から外周側に亘ってＵターンする形状に折り返されており、その折り返された油路６６の端部が油路６２に接続されている。なお、油路６６は、ハブ２９およびプレート５６およびロータ３２の内部に連続して形成されているため、図１では便宜上、ハブ２９およびプレート５６およびロータ３２を単一の構成部品で示してある。また、ハブ２９およびプレート５６およびローラ３２は、いずれも金属材料により構成されている。その金属材料を切削加工して孔を形成し、その孔が油路６０となっている。
【００３７】
そして、ハブ２９の内周面と回転軸２８の外周面との間には、Ｏリング６７が設けられている。Ｏリング６７は環状に構成されており、Ｏリング６７は、エラストマーにより一体的に成形されている。このＯリング６７は、油路６１と油路６６との接続部分、または油路６２と油路６６との接続部分から、オイルが漏れることを防止してある。つまり、油路６６は、大気中には開放または露出していない。特に、ハブ２９とホイール８との接触面間には、油路６６が開放されていない。このようにして、オイル溜まり５９およびオイルポンプ３１および油路６１および油路６６および油路６２および油路６３および被潤滑部６４および油路６５により、オイルの循環経路（オイルの循環回路）が構成されている。なお、図１においては、便宜上、油路６６が、軸線Ｂ１に沿った平面内で、コ字形に折り返されているが、油路６６が、軸線Ｂ１と直交する平面内で折り返される形状を有していてもよい。また、回転軸２８の回転中または停止中のいずれにおいても、油路６１，６２と、ケーシング４に設けられた油路とが接続される構成である。この構成は周知であるため説明を省略する。
【００３８】
つぎに、車体１に設けられている装置および要素について説明する。車体３には電源７８が設けられており、電源７８には蓄電装置が含まれる。この蓄電装置は、充電および放電をおこなうことの可能な二次電池であり、二次電池としてバッテリまたはキャパシタを用いることが可能である。また、電源７８には、燃料電池が含まれていてもよい。燃料電池は、水素と酸素との反応により起電力を生じる発電機である。また、車体３には電子制御装置（図示せず）が設けられており、電子制御装置には、シフトポジション、車速、加速要求、減速要求、各車輪の回転数などを検知するセンサ、あるいはスイッチの信号が入力される。また、電子制御装置からは電動モータ７のトルクおよび回転数を制御する信号が出力される。
【００３９】
上記のように構成された車両において、アクセルペダルが踏み込まれて、加速要求が発生すると、前記の蓄電装置から電動モータ７に電力が供給される。電動モータ７が駆動されると、そのトルクがサンギヤ２１に伝達される。すると、リングギヤ２２が反力要素として機能し、キャリヤ２４からトルクが出力される。すなわち、減速機２０はサンギヤ２１が入力要素であり、キャリヤ２４が出力要素である。また、サンギヤ２１の回転数よりもキャリヤ２４の回転数の方が低くなるため、電動モータ７のトルクが増幅されてキャリヤ２４に伝達される。キャリヤ２４に伝達されたトルクは、回転軸２８を経由して車輪１に伝達されて、車輪１で駆動力が発生する。また、ブレーキペダル７５が踏み込まれるか、またはアクセルペダルが戻されて、減速要求が発生した場合、車両の運動エネルギが車輪１から電動モータ７に伝達されるため、電動モータ７を発電機として起動させると、回生制動力が発生する。電動モータ７で発電された電力は、蓄電装置に充電可能である。また、ブレーキペダル７５が踏み込まれた場合は、油圧室３４の油圧が上昇して、ブレーキパッド３５，３６同士の挟圧力が高められ、車輪１に与えられる制動力が増加する。
【００４０】
ところで、キャリヤ２４のトルクによりオイルポンプ３１が駆動されると、オイル溜まり５９のオイルが、オイルポンプ３１の吸入口５７に吸い込まれて、オイルポンプ３１の吐出口５８から油路６１にオイルが吐出される。油路６１に吐出されたオイルは、油路６６を経由して油路６２に送られる。この油路６２のオイルは、油路６３を経由して被潤滑部６４に送られ、被潤滑部６４がオイルにより冷却および潤滑される。具体的には、減速機２０を構成する歯車伝動装置は、歯車同士の噛み合い部分が発熱する。また、軸受２５，２６，２７，３０は、転動体の転動部分が発熱する。さらに、電動モータ７のステータ１７は、通電により発熱する。これらの発熱要素が、オイルにより冷却される。ここで、被潤滑部６４を構成する要素の熱がオイルに伝達されて、そのオイルの温度が上昇し、そのオイルが油路６５を経由してオイル溜まり５９に戻る。
【００４１】
以後、オイル溜まり５９のオイルが、「オイルの循環経路」を循環する作用を繰り返す。この具体例では、オイルが油路６６を通過する場合に、そのオイルの熱がロータ３２に伝達され、そのロータ３２の熱が大気中に放熱される。このようにして、油路６６およびロータ３２が熱交換器として機能することで、油路６６を通過するオイルが冷却される。また、この具体例では、油路６６自体、および油路６６に接続された油路６１，６２が回転軸２８に設けられており、ホイール８には形成されていない。したがって、ナット５５を緩めて車輪１を取り外す場合に、油路６１，６２，６６のオイルが、油路の外部に漏れることがない。さらには、車輪１を取り外す場合に生じるオイル漏れを防止する密封装置を設けずに済む。
【００４２】
さらに、図１に示された第１の具体例では、電動モータ７の回生制御により車輪１の制動力を発生させることができるため、ブレーキパッド３５，３６をロータに押し付けて、摩擦力により制動力を発生させる頻度が低下する。すると、ブレーキパッド３５，３６の温度が上昇しにくくなるが、油路６６のオイルの熱が、ロータ３２を経由して大気中に放散されると、その熱がブレーキパッド３５，３６にも伝達される。したがって、ブレーキパッド３５，３６が過剰に冷却されることを防止できる。
【００４３】
これに対して、油路６６を流れるオイルの温度よりも、ロータ３２の温度の方が高い場合は、ロータ３２の熱が、油路６６を流れるオイルに伝達されてオイルの温度が上昇する。このようにして温められたオイルが、油路６２，６３を経由して被潤滑部６４に供給され、かつ、オイル溜まり５９に戻される。このため、ケーシング４の内部機構を、相対的に早期に暖機することができ、オイルの粘度が高まることを回避できる。したがって、オイルポンプ３１の駆動による、電動モータ７の動力損失の増加を抑制できる。言い換えれば、電動モータ７から車輪１に伝達するべき動力を、相対的に確保し易くなる。
【００４４】
この第１の具体例１は、請求項１および請求項２に対応する具体例であり、第１の具体例と、この発明の構成との対応関係を説明すると、車体３が、この発明の車体に相当し、懸架装置２が、この発明の懸架装置に相当し、ケーシング４が、この発明のケーシングに相当し、電動モータ７が、この発明の電動モータに相当し、回転軸２８およびハブ２９およびプレート５６およびロータ３２が、この発明の回転部材に相当し、車輪１が、この発明の車輪に相当する。また、ディスクキャリパ３３および油圧室３４およびブレーキパッド３５，３６が、この発明における制動機構に相当し、被潤滑部６４が、この発明の被潤滑部に相当し、油路６６およびロータ３２が、この発明における熱交換部に相当する。また、オイルポンプ３１が、この発明におけるオイルポンプに相当し、回転軸２８が、この発明における第１回転部材に相当し、ハブ２９およびプレート５６およびロータ３２が、この発明における第２回転部材に相当し、ブレーキパッド３５，３６が、この発明における摩擦部材に相当する。
【００４５】
（第２の具体例）
つぎに、この発明の冷却構造の「第２の具体例」を、図４の模式図により説明する。図４の構成において、図１の構成と同じ構成部分については、図１と同じ符号を付してある。この第２の具体例では、油路６１と油路６６との間に切換機構６８が設けられている。この切換機構６８は、油路６１と油路６６との接続を遮断する機能と、油路６６と油路６１とを接続する機能とを有している。この第２の具体例では、回転軸２８の外周には、前記フランジ５０に代えて環状部材７３が固定されている。この環状部材７３は、回転軸２８を構成する金属材料とは別部材により構成されており、環状部材７３と回転軸２８とが一体回転する構成である。また、環状部材７３は、熱伝導性を有する金属材料、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金により構成されている。この環状部材７３の端面は、前記ハブ２９に接触している。このため、前記ハブ２９と環状部材７３との間では熱伝達が可能である。
【００４６】
また、この環状部材７３にはシリンダ室６９が設けられている。シリンダ室６９は環状部材７３の円周方向で１箇所に設けられている。このシリンダ室６９は、軸線Ｂ１を中心とする半径方向の深さを有している。またシリンダ室６９内には弁体７０が配置されている。この弁体７０は、シリンダ室６９の深さ方向に動作できる構成、具体的には円板形状または円柱形状を有する。そして、シリンダ室６９内における、回転軸２８の外周面と弁体７０との間には、圧縮コイルばね７１が配置されている。この圧縮コイルばね７１の弾性力により、弁体７０が、軸線Ｂ１を中心として回転軸２８の半径方向で外側に向けて押圧されている。また、環状部材７３にはポート７４が設けられている。このポート７４は、環状部材７３を、軸線Ｂ１に沿った方向に貫通している。このポート７４により、シリンダ室６９と油路６６の一端とが接続されている。
【００４７】
一方、シリンダ室６９内における弁体７０よりも、軸線Ｂ１を中心として回転軸２８の半径方向で外側には、スプリング７２が配置されている。このスプリング７２は、温度変化により形状が変化する特性、具体的には、前記回転軸２８の半径方向に伸張・収縮する特性を備えている。このスプリング７２は、相対的に低温である場合は、収縮した形状を保持する。これに対して、相対的に高温である場合は、スプリング７２が伸張した形状となる。このスプリング７２の機械的特性を満たすものとして、バイメタルまたは形状記憶部材を用いることが可能である。バイメタルは、熱膨張率が異なる２つの金属を結合させたものであり、アルミ合金系バイメタルまたは銅合金系バイメタルを用いることができる。形状記憶部材は変態温度で形状変化を生じるものであり、形状記憶部材としては、形状記憶合金または形状記憶樹脂を用いることが可能である。また、形状記憶合金としては、Ｎｉ−ｔｉ合金、またはＣｕ−Ｚｎ−Ａｌ合金を用いることができる。さらに、形状記憶樹脂としては、ポリイソプレン系、またはスチレン−ブタジエン共重合体を用いることができる。
【００４８】
つぎに、この第２の具体例における作用を説明する、第２の具体例において、第１の具体例と同じ構成部分については、第１の具体例と同様の作用効果を得られる。また、ブレーキパッド３５，３６がロータ３２に押し付けられて、車輪１に制動力を与えると、ブレーキパッド３５，３６とロータ３２との摺動により、摩擦熱が生じる。その熱は、ロータ３２からプレート５６を経由してハブ２９に伝達される。そして、この第２の具体例では、ハブ２９の熱によりスプリング７２の形状が変化する。ここで、スプリング７２が収縮した形状である場合、または伸張した形状である場合のいずれにおいても、弁体７０を半径方向で内側に向けて押圧する力が生じる。具体的には、スプリング７２が収縮した形状である場合よりも、伸張した形状である場合の方が、弁体７０を半径方向で内側に向けて押圧する力が高くなる。
【００４９】
一方、前記のように、オイルポンプ３１から吐出されたオイルが油路６１に供給されると、油路６１の油圧およびスプリング７１の弾性力により、弁体７０が半径方向で外側に向けて押圧する荷重が生じる。ハブ２９の温度が相対的に低いことによりスプリング７２が収縮している場合は、この荷重により弁体７０が半径方向で外側に向けて動作する。その結果、ポート７４が開放される。すなわち、油路６１と油路６６とが、ポート７４を介して接続される。したがって、油路６１のオイルが、第１の具体例と同様にして、油路６６および油路６２を経由して被潤滑部６４に送られる。つまり、第２の具体例においても、第１の具体例と同様の作用効果を得られる。
【００５０】
これに対して、ロータ３２の温度が相対的に高くなり、その熱がプレート５６およびハブ２９を経由して環状部材７３に伝達されて、スプリング７２が伸張すると、弁体７０を半径方向で内側に向けて押圧する荷重が高まる。このため、油路６１の油圧およびスプリング７１の弾性力により、弁体７０が半径方向で外側に向けて押圧する荷重が生じても、ポート７４が弁体７０により遮断される。つまり、油路６１と油路６とが遮断される。したがって、油路６１のオイルは油路６６には供給されない。このように、ロータ３２の熱が相対的に高温となっている場合は、油路６１のオイルが油路６６に流れ込むことを防止できる。したがって、「ロータ３２の熱が、油路６６のオイルに伝達されて温度上昇し、そのオイルが被潤滑部６４に供給されること」を未然に回避できる。このように、切換機構６８は、「油路６１から油路６６に供給されるオイル量を、ロータ３２の温度に基づいて制御する流量制御弁」としての機能を有している。
【００５１】
この第２の具体例は、請求項１および請求項２および請求項３および請求項４の発明に相当するものであり、この第２の具体例の構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、切換機構６８が、この発明の切換機構に相当し、弁体７０がこの発明の弁体に相当し、スプリング７２が、この発明の感温変形部材に相当する。第２の具体例におけるその他の構成と、この発明の構成との対応関係は、第１の具体例とこの発明の構成との対応関係と同じである。また、第２の具体例において、弁体７０の動作により開閉されるポート７４が開放・遮断される温度は、スプリング７１のばね定数、スプリング７２が変形する温度などの条件により決定される。これらの条件は、任意に変更可能な設計事項である。
【００５２】
（第３の具体例）
つぎに、この発明の冷却機構の「第３の具体例」を、図５に基づいて説明する。図５において、図１と同じ構成部分については、図１と同じ符号を付してある。この第３の具体例では、油路６１と油路６６との間に切換機構７９が設けられている。この切換機構７９は、油路６１と油路６６との接続を遮断する機能と、油路６６と油路６１とを接続する機能とを有している。この切換機構７９の構成を具体的に説明する。まず、回転軸２８の外周には、前記フランジ５０に代えて環状部材８０が固定されている。この環状部材８０は、回転軸２８を構成する金属材料とは別部材により構成されており、環状部材８０と回転軸２８とが一体回転する構成である。また、この環状部材８０にはシリンダ室８１が設けられている。シリンダ８１は環状の材８０の円周方向で１箇所に設けられている。このシリンダ室８１は、軸線Ｂ１を中心とする半径方向の深さを有している。またシリンダ室８１内には弁体８２が配置されている。この弁体８２は、シリンダ室８１の深さ方向に動作できる構成、具体的には円板形状または円柱形状を有する。また、環状部材８０には、シリンダ室８１と油路６１とを接続する油路８３が設けられている。また、環状部材８０にはポート８４が設けられている。このポート８４は、環状部材８０を、軸線Ｂ１に沿った方向に貫通している。このポート８４により、シリンダ室８１と油路６６の一端とが接続されている。このため、弁体８２の動作によりポート８４が遮断または開放される。
【００５３】
一方、環状部材８０には油路８５が形成されている。さらに、回転軸２８には油路８６が設けられており、その油路８６と油路８５とが接続されている。前記油路７７から分岐する油路８７が設けられており、その油路８７が油路８６に接続されている。油路８７の一部は、前記ケーシング４に設けられている。また、環状部材８０には、油路８５とシリンダ室８１とを接続する絞り部８８が設けられている。絞り部８８はオイルが通る油路であり、オイルの流れ方向と直交する平面内における断面積は、弁体８１でシリンダ室８１の油圧が作用する受圧面積よりも狭く構成されている。また、油路８５のオイルの流通方向と直交する平面内における断面積は、絞り部８８の断面積よりも広く構成されている。なお、絞り部８８は、オリフィスまたはチョークのいずれでもよい。上記のように構成された環状部材８０およびシリンダ室８１および油路８３，８５および絞り部８８および油路８７により、切換機構７９が構成されている。
【００５４】
この第３の具体例３の作用効果を説明する。前記ブレーキペダル７５が踏み込まれていない場合は、油圧室３４の油圧は相対的に低圧である。この油圧室３４の油圧と同じ油圧が、油路８７，８５および絞り部８８を経由して、弁体８２の受圧面に作用する。この弁体８２の受圧面に作用する油圧により、弁体８２を、回転軸２８の半径方向で内側に向けて押圧する力が生じる。一方、前記のようにオイルポンプ３１が駆動されており、そのオイルポンプ３１から吐出されたオイルが油路６１に供給される。すると、油路６１の油圧が弁体８２に作用して、弁体８２を、回転軸２８の半径方向で外側に向けて押圧する力が作用する。ここで、ブレーキペダル７５が踏み込まれていない場合は、絞り部８８を経由して弁体８２に作用する油圧が、相対的に低圧である。このため、弁体８２は回転軸２８の半径方向で外側に向けて動作し、ポート８４が開放される。すると、油路６１のオイルが油路８３およびポート８４を経由して油路６６に供給される。ブレーキペダル７５が踏み込まれていない場合は、油圧室３４の油圧が相対的に低圧であり、ブレーキパッド３５，３６はロータ３２には押し付けられていない。したがって、ロータ３２の温度は上昇していない。このため、油路６６に供給されたオイルは、その熱がロータ３２を経由して空気中に放散され、オイルが冷却される。冷却されたオイルは油路６２を経由して被潤滑部６４に送られる。
【００５５】
これに対して、ブレーキペダル７５が踏み込まれた場合は、油圧室３４の油圧が上昇し、ブレーキパッド３５，３６がロータ３２に押し付けられる。このため、摩擦熱によりロータ３２の温度が上昇する。また、ブレーキペダル７５が踏み込まれて油圧室３４の油圧が上昇する場合、その油圧が油路８７オイルポンプをインプットシャフト油路８５を経由して、シリンダ室８１に伝達される。このため、弁体８２を回転軸２８の半径方向で内側に向けて押圧する力が高まり、弁体８２が同方向に動作する。その結果、ポート８４が弁体８２により遮断される。したがって、油路６１のオイルは油路６６には供給されなくなる。つまり、ロータ３２の温度が相対的に高い場合は、油路６１のオイルは油路６６には供給されないから、「ロータ３２の熱が油路６６のオイルに伝達されて温度上昇し、そのオイルが被潤滑部６４に送られること」を未然に回避できる。このように、切換機構７９は、油路６１から油路６６に送られるオイル量を、温度変化に基づいて制御する流量制御弁としての機能を有している。
【００５６】
また、この第３の具体例では、シリンダ室８１の断面積よりも、絞り部８８の断面積の方が狭い。このため、ブレーキペダル７５が踏み込まれ、ついで、ブレーキペダル７５が戻された場合、シリンダ室８１のオイルが絞り部８８を通るときの流通抵抗を相対的に高くすることができる。このため、弁体８２が回転軸２８の外側に向けて動作する場合、シリンダ室８１から弁体８２に作用する油圧を、相対的に緩やかに低下させることができる。したがって、温度が上昇したロータ３２が冷めるまでの間、ポート８４が開放される時期を、相対的に遅延させることができる。さらに、車輪１の回転速度が相対的に高くなった場合は、弁体８２に作用する遠心力が強まり、弁体８２を回転軸２８の半径方向で外側に向けて押圧する力が増加する。このため、車輪１の回転速度が相対的に高速である場合は、車輪１の回転速度が相対的に低速である場合に比べて、遮断されているポート８４が解放される時期が早くなる。そして、車輪１の回転速度が相対的に高速である場合は、車輪１の回転速度が相対的に低速である場合に比べて、ロータ３２の表面に接触する空気の流速が相対的に高まり、放熱効率が相対的に高くなるから、この場合には、ポート８４を相対的に早期に開放させて、オイルを油路６６に送って冷却することができる。
【００５７】
この第３の具体例は、請求項１および請求項２および請求項３および請求項４および請求項５および請求項６および請求項７および請求項８の発明に相当するものであり、この第３の具体例の構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、切換機構７９が、この発明の切換機構に相当し、弁体８２がこの発明の弁体に相当する。第３の具体例におけるその他の構成と、この発明の構成との対応関係は、第１の具体例とこの発明の構成との対応関係と同じである。第３の具体例において、ポート８４が開閉される時期（油圧）は、弁体８２に油圧が作用する受圧面積、絞り部８８の面積などの条件により決定される。これらの条件は任意に変更可能な設計事項である。
【００５８】
また、この発明における制動機構は、電磁力を制動力に変換する構造でもよい。図３に示された減速機２０を、遊星ローラ機構により構成することも可能である。この遊星ローラ機構はトラクション伝動装置である。つまり、減速機は、歯車伝動装置またはトラクション伝動装置のいずれで構成してもよい。この場合は、遊星ローラ機構が、オイルにより潤滑または冷却される被潤滑部に含まれることとなる。さらに、上記の説明では、車両の乗員により操作される制動要求発生装置として、足により操作されるブレーキペダル７５が記載されている。この他に、車両の室内に、手動操作される制動要求発生装置が設けられており、その制動要求発生装置の操作状態に基づいて、油圧室３４の油圧が制御される構成でもよい。手動操作される制動要求発生装置には、支点を中心として動作可能なレバー、または、所定角度範囲内で回転するノブが含まれる。前記第２の具体例または第３の具体例において、切換機構は、ボール形状の弁体、またはシャフト形状の弁体を有する流量制御弁であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】この発明のモータ冷却構造を示す模式的な断面図である。
【図２】この発明のインホイールモータを有する車両の模式的な縦断面図である。
【図３】この発明のインホイールモータを示す縦断面図である。
【図４】この発明のモータ冷却構造の他の例を示す模式的な断面図である。
【図５】この発明のモータ冷却構造の更に他の例を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１…車輪、  ２…懸架装置、  ３…車体、  ４…ケーシング、  ７…電動モータ、  ２８…回転軸、  ２９…ハブ、  ３１…オイルポンプ、  ３２…ロータ、  ３３…ディスクキャリパ、  ３４…油圧室、  ３５，３６…ブレーキパッド、  ５６…プレート、  ６４…被潤滑部、  ６１，６２，６６…油路、  ６８，７９…切換機構、  ７０，８２…弁体、  ７２…スプリング。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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