インホイールモータの冷却装置
【課題】車体側からケーシングの内部に潤滑油を供給するときに、被潤滑部に確実に潤滑油を供給することの可能な、インホイールモータの冷却装置を提供する。
【解決手段】ホイール３の内側空間に配置され、かつ、車輪２と動力伝達可能に接続される電動モータ１３を収容したケーシング７と、車輪２およびケーシング７を懸架装置８を介して支持する車体１２と、ケーシング７の内部７Ａに収容され、かつ、ケーシング７の内部に存在する被潤滑部２３を潤滑および冷却する潤滑油とを有する、インホイールモータの冷却装置において、車体１２に設けられ、かつ、ケーシング７の内部７Ａの潤滑油を吸入および吐出するポンプ２７と、ポンプ２７の吐出口２７Ｂとケーシング７の内部７Ａとを接続する第１油路３１とが設けられており、第１油路３１におけるケーシング７側の開口端３１Ａが、被潤滑部２３よりも上方に配置されている。
【解決手段】ホイール３の内側空間に配置され、かつ、車輪２と動力伝達可能に接続される電動モータ１３を収容したケーシング７と、車輪２およびケーシング７を懸架装置８を介して支持する車体１２と、ケーシング７の内部７Ａに収容され、かつ、ケーシング７の内部に存在する被潤滑部２３を潤滑および冷却する潤滑油とを有する、インホイールモータの冷却装置において、車体１２に設けられ、かつ、ケーシング７の内部７Ａの潤滑油を吸入および吐出するポンプ２７と、ポンプ２７の吐出口２７Ｂとケーシング７の内部７Ａとを接続する第１油路３１とが設けられており、第１油路３１におけるケーシング７側の開口端３１Ａが、被潤滑部２３よりも上方に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の各車輪毎に電動モータを設け、そのモータを潤滑油により冷却する構成の、インホイールモータの冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両用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。また、車輪に動力を伝達する電動モータを、車輪と共に懸架装置により支持する構成のインホイールモータが知られている。このインホイールモータでは、ケーシング内に電動モータを設け、その電動モータの回転軸を車輪に動力伝達可能に接続する構成となっている。この電動モータで力行および回生がおこなわれると、電動モータの温度が上昇するため、ケーシングに潤滑油を供給して電動モータを冷却する冷却機構が提案されている。このようなインホイールモータに用いられる冷却機構の一例が、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、車輪側に電動モータが設けられており、また、車輪に制動力を与えるブレーキ装置も車輪側に設けられている。前記電動モータは、コイルおよび固定子および回転子を有している。この電動モータとブレーキ装置とが配管により接続されており、この配管には第１オイルポンプが設けられている。
【０００３】
一方、車体側には、ブレーキペダルおよびラジエータが設けられており、前記ブレーキ装置とラジエータとがブレーキホースにより接続されている。このブレーキホースの途中には、ブレーキペダルの操作に基づいて開閉されるバルブが設けられている。また、車体側にはオイルタンクが設けられており、ラジエータとオイルタンクとが配管により接続されている。このオイルタンクと前記電動機とがブレーキホースにより接続されており、そのブレーキホースには第２オイルポンプが設けられている。そして、電動モータのコイルに電流が流れると、コイルが発熱する点が記載されている。また、ブレーキオイルは、電動モータ、ブレーキ装置、配管、ブレーキホース、ラジエータ内を循環流動し、第２オイルポンプによりオイルタンクから圧送されたブレーキオイルは、ブレーキホースを流動して電動モータに到達する。ここで、ブレーキオイルは主にコイルに接触してこれを冷却する。電動モータから熱を吸収したブレーキオイルは、電動モータの底部に滞留する。滞留したブレーキオイルは、第１オイルポンプにより圧送されて配管を流動してブレーキ装置に達し、さらに、ブレーキホースを流動してラジエータに到達する。ブレーキオイルは、ラジエータで熱を放熱する。放熱により温度の下がったブレーキオイルは、オイルタンクに流動する。なお、車両を制動するためにブレーキペダルが操作されるとバルブが閉じられ、ブレーキオイルの流動が停止されるが、第１オイルポンプは引き続き稼働しているためブレーキ装置の油圧室の油圧が上昇して、車輪の回転が制動される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２８９１５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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の冷却装置では、車体のオイルタンクから供給されたオイルが、ブレーキホース内を流動して電動モータに到達するときに、オイルをコイルに確実に接触させられない場合もあり、その点で改良の余地が残されていた。
【０００６】
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、車体側からケーシングの内部に潤滑油を供給するときに、被潤滑部に確実に潤滑油を供給することの可能な、インホイールモータの冷却装置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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、ホイールにタイヤを取り付けた車輪と、前記ホイールの内側空間に配置され、かつ、前記車輪と動力伝達可能に接続される電動モータを収容したケーシングと、前記車輪および前記ケーシングを懸架装置を介して支持する車体と、前記ケーシングの内部に存在する被潤滑部と、前記ケーシングの内部に収容され、かつ、被潤滑部に供給される潤滑油とを有する、インホイールモータの冷却装置において、前記車体に設けられ、かつ、前記ケーシングの内部の潤滑油を吸入および吐出するポンプと、このポンプの吐出口と前記ケーシングの内部とを接続する第１油路とが設けられており、この第１油路における前記ケーシング側の開口端が、前記被潤滑部よりも上方に配置されていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記ポンプの吸入口と前記ケーシングの内部とを接続する第２油路と、この第２油路に設けられ、かつ、前記ポンプに吸入される前の潤滑油を冷却するオイルクーラーとを有していることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２の構成に加えて、前記第１油路にバルブが設けられており、前記ケーシングの内部の油温が、予め定められた閾値を越えているか否かを判断する油温判断手段と、前記ケーシングの内部の油温が閾値を越えた場合は、前記ポンプを駆動して前記ケーシングの内部の潤滑油を吸入および吐出させ、かつ、前記バルブを開放する制御手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項２の構成に加えて、前記第１油路にバルブが設けられており、前記ケーシングが前記車体に対して上下方向に振動する時の加速度を判断する加速度判断手段と、前記加速度が閾値を越えた場合は、前記ポンプを駆動して前記ケーシングの内部の潤滑油を吸入および吐出させ、かつ、前記バルブを開放する制御手段とを備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、ケーシングの内部に収容された潤滑油を、車体に設けたポンプにより吸入および吐出し、ポンプから吐出された潤滑油を、第１油路を経由させてケーシングの内部に戻し、被潤滑部を潤滑および冷却することができる。また、第１油路におけるケーシング側の開口端が、被潤滑部よりも上方に配置されているため、潤滑油が重力で落下またはケーシングの内面に沿って（接触して）下降することで、被潤滑部に潤滑油を確実に供給できる。
【００１２】
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、ケーシングの内部の潤滑油が第２油路を経由してオイルポンプに吸入される過程で、その潤滑油がオイルクーラーにより冷却される。
【００１３】
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、ケーシングの内部の油温が閾値を越えた場合は、ポンプを駆動してケーシングの内部の潤滑油を吸入するとともに、ポンプから吐出された潤滑油が第１油路を経由してケーシングに戻される。したがって、ケーシング内部の油温の上昇を抑制でき、被潤滑部を冷却する冷却性能が向上する。
【００１４】
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、ケーシングが車体に対して上下方向に振動する時の加速度が閾値を越えた場合は、ポンプを駆動してケーシングの内部の潤滑油を吸入するとともに、ポンプから吐出された潤滑油が第１油路を経由してケーシングに戻される。したがって、ケーシングの内部で潤滑油が跳躍または飛散または散乱する場合でも、被潤滑部に潤滑油を確実に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明のインホイールモータは、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、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、箱形状の中空部材であり、電動モータ、回転軸、軸受、潤滑油などを収容する容器である。この発明における油路は、潤滑油が通る経路であり、この油路には、配管、ホース、チューブ、ポート、貫通孔、開口部などが含まれる。
【００１６】
つぎに、この発明に係るインホイールモータを有する車両の具体例を、図面に基づいて説明する。図１は車両１の概念図である。車輪２は、環状のホイール３と、そのホイール３の外周に取り付けられたタイヤ４とを有している。このタイヤ４の外周が路面に接触する。車輪２は、前輪または後輪のいずれでもよく、右車輪または左車輪のいずれでもよい。図１では、便宜上、単数の車輪１を示している。前記ホイール３は、車両１の高さ方向に沿って形成された円板形状部５と、円板形状部５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６とを有している。そして、円筒部６の内側にケーシング７が配置されている。このケーシング７は中空の箱形状に構成された容器であり、このケーシング７は、懸架装置８により支持されている。
【００１７】
この実施例では、懸架装置８の構成部品としてアッパアーム９およびロアアーム１０およびナックルアーム１１が示されており、アッパアーム９の一端が、車体１２に対して支持軸（図示せず）を中心として揺動可能に接続されている。このアッパアーム９の他端にナックルアーム１１の一端が接続され、そのナックルアーム１１の他端がケーシング７に接続されている。また、ロアアーム１０の一端が、車体１２に対して支持軸（図示せず）を中心として揺動自在に接続されており、ロアアーム１０の他端が前記ケーシング７に接続されている。さらに、懸架装置８は、ロアアームと車体１２との間に配置されたショックアブソーバ（図示せず）およびスプリング（図示せず）を有しており、スプリングにより車体１２の荷重が支持されている。
【００１８】
前記ケーシング７の内部７Ａには前記車輪２との間で動力伝達をおこなう電動モータ１３が収納されている。電動モータ１３はステータおよびロータを有しており、そのロータと一体回転する出力軸１４が設けられており、その出力軸１４には駆動ギヤ１５が形成されている。また、ケーシング７の内部７Ａには回転軸１６が設けられており、この回転軸１６には従動ギヤ１７が形成されている。そして、駆動ギヤ１５と従動ギヤ１７とが噛合されている。また出力軸１４の回転中心となる軸線（図示せず）と、回転軸１６の回転中心となる軸線（図示せず）とが平行に、かつ、水平に配置されており、回転軸の１６軸線は車輪２の軸線と共通である。さらに、出力軸１４の軸線は回転軸１６の軸線よりも上方に配置されている。また、回転軸１６とホイール３との間の動力伝達経路には減速機１８が設けられている。
【００１９】
この減速機１８は、回転軸１６のトルクを増幅してホイール３に伝達する伝動装置であり、減速機１８は遊星歯車機構により構成されている。この減速機１８は、同軸上に配置されたサンギヤ１９およびリングギヤ２０と、サンギヤ１９およびリングギヤ２０に噛合するピニオンギヤ２１を、自転、かつ公転可能に支持したキャリヤ２２とを、回転要素として有する。つまり、減速機１８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。そして、サンギヤ１９が前記回転軸１６と一体回転するように設けられており、リングギヤ２０は回転不可能に固定されており、キャリヤ２２がホイール３と一体回転する構成である。なお、ケーシング７の内部７Ａには、ホイール３および回転軸１６および出力軸１４を回転可能に支持する軸受（図示せず）が設けられている。
【００２０】
つぎに、ケーシング７の内部７Ａには被潤滑部２３が存在しており、この被潤滑部２３を冷却および潤滑する冷却機構について説明する。この被潤滑部２３には、通電により発熱する電動モータ１３、軸受の摺動部分、ギヤ同士の噛み合い部分などが含まれる。これらの被潤滑部２３を潤滑および冷却するオイル（潤滑油）が貯溜されたオイル溜まり２４が、ケーシング７の底部に形成されている。また、オイル溜まり２４のオイルを吸入して吐出するオイルポンプ２５が、ケーシング７の内部７Ａに設けられている。このオイルポンプ２５は、回転軸１６の動力により駆動されてオイルの吸入および吐出をおこなう構成である。このオイルポンプ２５としては回転形のオイルポンプ、例えば、歯車ポンプ、ベーンポンプ、ねじポンプなどを用いることが可能である。このオイルポンプ２５の吸入管２６がオイル溜まり２４に浸漬されている。このオイルポンプ２５から吐出されたオイルを、前記潤滑油必要部２３に供給するオイル供給系統（図示せず）がケーシング７の内部７Ａに設けられている。このオイル供給系統は、配管、ケーシング７に形成された孔、ケーシング７の内壁面、ケーシング７の内部７Ａに設けられたタンクなどにより構成されている。
【００２１】
一方、冷却機構の一部は車体１２に設けられている。この車体１２にはオイルポンプ２７が設けられている。このオイルポンプ２７の構造としては回転形のオイルポンプ、例えば、歯車ポンプ、ベーンポンプ、ねじポンプなどを用いることが可能である。このオイルポンプ２７は、電動機により駆動されてオイルの吸入および吐出をおこなう。このオイルポンプ２７の吸入口２７Ａと、前記オイル溜まり２４とを接続する油路２８が形成されている。この油路２８におけるオイル溜まり２４側の端部２８Ａは、オイルポンプ２５の吸入管２６の下端２６Ａよりも下方に配置されている。より具体的には、ケーシング７の底部に端部２８Ａが配置されている。
【００２２】
また、油路２８の途中にはオイルクーラー２９が設けられている。このオイルクーラー２９は車体１２に設けられており、オイルクーラー２９は、油路２８を通るオイルを冷却する冷却機構である。オイルクーラー２９は、空冷式または水冷式あるいは、蒸気圧縮式の冷凍サイクルによるオイルクーラーでもよい。さらに、油路２８におけるオイルクーラー２９とオイル溜まり２４との間には、逆止弁（チェックバルブ）３０が設けられている。この逆止弁３０は車体１２側に設けられているとともに、逆止弁３０およびオイルクーラー２９は、オイル溜まり２４の液面よりも上方に設けられている。この逆止弁３０は、油路２８におけるオイルの流れ方向を決定するバルブであり、この逆止弁３０は、オイル溜まり２４のオイルがオイルクーラー２９に向けて流れるときに開放される一方、オイルクーラー２９からオイル溜まり２４に向けてオイルが流れようとすると閉じられる構成である。
【００２３】
さらに、オイルポンプ２７の吐出口２７Ｂと、前記ケーシング７の内部７Ａとを接続する油路３１が設けられている。この油路３１がケーシング７に接続された開口端３１Ａは、ケーシング７の内部７Ａで最も高い箇所、つまり、電動モータ１３のコイルの上端よりも高い箇所に配置されている。この油路３１には逆止弁（チェックバルブ）３２が設けられている。この逆止弁３２は車体１２側に設けられている。逆止弁３２は、油路３１におけるオイルの流れ方向を決定するバルブであり、この逆止弁３２は、オイルポンプ２７から吐出されたオイルが、ケーシング７の内部７Ａに向けて流れるときに開放される一方、油路３１内で逆止弁３２とケーシング７との間にあるオイルが、オイルポンプ２７に向けて流れようとすると閉じられる構成である。
【００２４】
さらにまた、油路３１における逆止弁３２とケーシング７の内部７Ａとの間、より具体的には、油路３１におけるケーシング７の内部７Ａに最も近い箇所にはバルブ３３が設けられている。このバルブ３３は、油路３１からケーシング７内部７Ａに供給されるオイルの流量を制御する流量制御弁であり、バルブ３３は、ポートの開閉を制御信号により制御することが可能なソレノイドバルブである。なお、油路３１における逆止弁３２とバルブ３３との間の領域は、バルブ３３よりも高い位置に配置されている。また、バルブ３３は逆止弁３２よりも下方に位置している。さらに、上記の油路２８，３１は、金属製の配管、または、ゴム材料を主体とする可撓性のホース（フレキシブルホース）により形成されている。具体的には、オイル溜まり２４とオイルクーラー２９とを接続する油路２８の一部は、ロアアーム１０の形状に倣って、あるいはロアアーム１０に接触して取り回されている。また、オイルポンプ２７とケーシング７とを接続する油路３１の一部は、アッパアーム９およびナックルアーム１１の形状に倣って、あるいは接触して取り回されている。なお、アッパーアーム９およびロアアーム１０およびナックルアーム１１は、車体１２に対して揺動するため、その揺動部分には、可撓性を有するホースを用いて油路を構成することが望ましい。
【００２５】
さらに、車体１２側には電動モータ１３に電力を供給する電源（図示せず）が設けられている。電源としては、蓄電装置、例えば、放電および充電をおこなうことのできる二次電池を用いることができる。二次電池は、バッテリおよびキャパシタのいずれでもよい。さらに、電源として、燃料電池を用いることも可能である。この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。そして、電源とケーシング７内に設けられた電動モータ１３のコイルとが、電気回路により接続されている。さらに、電動モータ１３およびオイルポンプ２７およびバルブ３３を制御する電子制御装置３４が、車体１２に設けられている。この電子制御装置３４には、車速、アクセル開度、オイル溜まり２４の温度、シフトポジション、バネ下加速度などを示す信号が入力され、その信号に基づいて電動モータ１３およびオイルポンプ２７およびバルブ３３が制御される。ここで、バネ下加速度について説明する。車両１の走行中に、懸架装置８のスプリングにより荷重が支持されない部品、つまり、ケーシング７および電動モータ１３および車輪２などが、車体１２に対して上下方向に振動する時の加速度が、バネ下加速度である。このバネ下加速度は、加速度センサにより検知される。なお、図１に示された車輪２を冷却する冷却機構は、各車輪２毎に別個に設けられている。
【００２６】
つぎに、この実施例の作用を説明する。前記シフトポジションとして前進ポジション（ドライブポジション）が選択され、かつ、アクセルペダルが踏み込まれて、車両１を前進させる条件が成立すると、電源から電動モータ１３に電力が供給される。電動モータ１３が電動機として駆動すると、電動モータ１３のトルクは、回転軸１６および減速機１８を経由して車輪２に伝達されて駆動力が発生する。減速機１８では、サンギヤ１９にトルクが入力されると、固定されているリングギヤ２０が反力要素となり、キャリヤ２２から出力されたトルクがホイール３に伝達される。このとき、サンギヤ１９の回転数に対してキャリヤ２２の回転数の方が低回転数であり、減速機１８でトルクが増幅される。これに対して、シフトポジションとして後進ポジション（リバースポジション）が選択され、かつ、アクセルペダルが踏み込まれた場合は、電動モータ１３の回転方向が、前進ポジションの場合とは逆になる。さらに、車両１の惰力走行時には車両１の運動エネルギを電動モータ１３に伝達して回生制御をおこない、発生した電力を蓄電装置に蓄電することも可能である。
【００２７】
前記電動モータ１３のコイルへの通電、回転軸１６の回転などにより、被潤滑部２３の温度が上昇し、あるいは摺動部分で摩耗や焼き付きが生じるため、オイル溜まり２４のオイルを被潤滑部２３に供給して冷却および潤滑する。先に、オイルポンプ２７を駆動することなく、ケーシング７の内部７Ａを冷却および潤滑する作用を説明する。前記回転軸１６の動力でオイルポンプ２５が駆動され、オイル溜まり２４のオイルがオイルポンプ２５に吸入されて、そのオイルポンプ２５から吐出される。オイルポンプ２５から吐出されたオイルが被潤滑部２３に供給されて、被潤滑部２３が冷却および潤滑される。
【００２８】
つぎに、車体１２側に設けられたオイルポンプ２７の駆動および停止を含む冷却機構の作用および制御例を、図２のフローチャートに基づいて説明する。まず、各車輪２毎にケーシング７内のオイル溜まり２４の油温が監視される（ステップＳ１）。具体的には、油温センサにより油温が検知される。そして、油温センサにより検知される油温が、予め定められている閾値を越えたか否かが判断される（ステップＳ２）。この閾値は、ケーシング７内に設けられている部品、例えば、電動モータ１３の性能および耐久性、各ギヤおよび軸受の耐久性などを考慮して実験、またはシミュレーションにより求めた値であり、この閾値は電子制御装置３４に記憶されている。
【００２９】
そして、ステップＳ２で肯定的に判断された場合は、該当する車輪２を駆動する電動モータ１３の性能および耐久性、該当する車輪２のケーシング７内に設けられた各ギヤおよび軸受の耐久性などが低下する可能性がある。そこで、該当するケーシング７のオイル溜まり２４のオイルを、オイルクーラー２９により冷却してからケーシング７内に戻す制御をおこない（ステップＳ３）。リターンする。このステップＳ３では、バルブ３３が開放され、かつ、オイルポンプ（Ｏ／Ｐ）２７の作動が開始される。このように、オイルポンプ２７が作動されると、オイル溜まり２４のオイルが油路２８に流れ込んで逆止弁３０が開放され、その油路２８のオイルがオイルクーラー２９により冷却されてからオイルポンプ２７に吸入される。このオイルポンプ２７からオイルが吐出されると、逆止弁３２が開放されて油路３１をオイルが流れ、そのオイルがバルブ３３を経由してケーシング７の内部７Ａに供給される。
【００３０】
このケーシング７の内部７Ａに供給されたオイルは自重により落下、またはケーシング７の内壁に沿って下降する。このようにオイルが落下、または下降する過程で、電動モータ１３のコイルにオイルが直接接触して熱を奪い、コイルが冷却される。また、ギヤ同士の噛み合い部分および軸受の摺動部分が、オイルにより冷却および潤滑される。そして、油路３１からケーシング７の内部７Ａに供給されたオイルは、オイル溜まり２４に戻る。このように、ケーシング７の内部７Ａおよび油路２８，３１に亘ってオイルの循環経路が形成されている。そして、オイル溜まり２４の油温が上昇した場合は、そのオイルをケーシング７の外部に取り出してオイルクーラー２９で冷却してから、再度ケーシング７内に戻すことができ、被潤滑部２３に対する冷却性能が向上する。
【００３１】
これに対して、前記ステップＳ２の判断時点で油温が閾値以下である場合は、ステップＳ２で否定的に判断されるとともに、バルブ３３を閉じ、かつ、オイルポンプ２７を停止する制御がおこなわれ（ステップＳ４）、ステップＳ１に戻る。つまり、オイル溜まり２４のオイルは、オイルポンプ２５により吸入および吐出される作用を繰り返し、オイル溜まり２４のオイルがオイルクーラー２９により冷却されることはない。また、バルブ３３は逆止弁３２よりも下方に設けられているため、バルブ３３が閉じられると、オイルクーラー２９により冷却されたオイルが油路３１内に保持されて待機し、以後のルーチンでバルブ３３が開放されたときに、油路３１に保持されていたオイルがケーシング７内に供給される。なお、ステップＳ１ないしＳ４の処理は、各車輪２毎に別個におこなうことが可能である。この図２の制御例は請求項３の発明に対応しており、図２に示された機能的手段と、この発明との対応関係を説明すると、ステップＳ１が、この発明の油温判断手段に相当し、ステップＳ３が、この発明の制御手段に相当する。
【００３２】
つぎに、車体１２側に設けられたオイルポンプ２７の駆動および停止を含む冷却機構の作用および他の制御例を、図３のフローチャートに基づいて説明する。まず、各車輪２毎に、バネ下加速度が加速度センサにより監視される（ステップＳ１１）。ついで、実際のバネ下加速度が、予め定めた閾値を越えたか否かが判断される（ステップＳ１２）。前記ケーシング７は懸架装置８を介して車体１２に支持されており、路面状況により車体１２と車輪２とが上下方向に相対移動すると、ケーシング７内でオイルが飛散して、オイル溜まり２４の液面が低下する。すると、オイルポンプ２５がエアを吸入してしまい、オイルポンプ２５から吐出されるオイル量が減少する可能性がある。そこで、オイルポンプ２５からエアが吸入されることとなるバネ下加速度の閾値を、シミュレーションまたは実験により求め、かつ、その閾値を電子制御装置３４に記憶してあり、ステップＳ１２の判断では電子制御装置３４に記憶されている閾値を用いる。
【００３３】
そこで、ステップＳ１２で肯定的に判断された場合は、ステップＳ３の処理をおこないステップＳ１１に戻る。図３のステップＳ３の処理は、図２のステップＳ３の処理と同じである。この実施例では、油路２８のオイル溜まり２４側の端部が、吸入管２６の下端よりも下方に配置されているため、ケーシング７が上下方向に振動してオイル溜まり２４の液面が低下しても、オイル溜まり２４のオイルを、油路２８を経由してからオイルポンプ２７により吸入し、かつ、油路３１からケーシング７の内部７Ａに供給することができる。したがって、被潤滑部２３に対する冷却性能および潤滑性能の低下を回避できる。また、被潤滑部２３における潤滑不足が解消され、動力損失を抑制できる。これに対して、ステップＳ１２の判断時点で、実際のバネ下加速度が閾値以下である場合は、オイルポンプ２５によりエアが吸入されることがないため、ステップＳ１２で否定的に判断されてステップＳ４の処理をおこない、ステップＳ１１に戻る。図３のステップＳ４の処理は、図２のステップＳ４の処理と同じである。この図３の制御例は請求項４の発明に対応しており、図３に示された機能的手段と、この発明との対応関係を説明すると、ステップＳ１１が、この発明の加速度判断手段に相当し、ステップＳ３が、この発明の制御手段に相当する。
【００３４】
なお、図２および図３の制御例は並行しておこなってもよいし、いずれか一方の制御例をおこなってもよい。図２および図３の制御例を並行しておこなったときに、いずれか一方の制御例でステップＳ３に進み、他方の制御例でステップＳ４に進んだ場合は、ステップＳ３の処理をおこなえばよい。さらに、図２または図３の制御例のいずれか一方を先におこない、他方を後でおこなうことも可能である。ここで、この実施例で説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、オイルポンプ２７が、この発明のポンプに相当し、油路３１が、この発明の第１油路に相当し、油路２８が、この発明の第２油路に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明のインホイールモータの冷却装置を示す概念図である。
【図２】図１に示された冷却装置の制御例を示すフローチャートである。
【図３】図１に示された冷却装置の他の制御例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
２…車輪、 ３…ホイール、 ４…タイヤ、 ７…ケーシング、 ７Ａ…内部、 ８…懸架装置、 １２…車体、 １３…電動モータ、 ２３…被潤滑部、 ２７…オイルポンプ、 ２７Ａ…吸入口、 ２７Ｂ…吐出口、 ２８，３１…油路、 ３１Ａ…開口端、 ３３…バルブ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の各車輪毎に電動モータを設け、そのモータを潤滑油により冷却する構成の、インホイールモータの冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両用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。また、車輪に動力を伝達する電動モータを、車輪と共に懸架装置により支持する構成のインホイールモータが知られている。このインホイールモータでは、ケーシング内に電動モータを設け、その電動モータの回転軸を車輪に動力伝達可能に接続する構成となっている。この電動モータで力行および回生がおこなわれると、電動モータの温度が上昇するため、ケーシングに潤滑油を供給して電動モータを冷却する冷却機構が提案されている。このようなインホイールモータに用いられる冷却機構の一例が、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、車輪側に電動モータが設けられており、また、車輪に制動力を与えるブレーキ装置も車輪側に設けられている。前記電動モータは、コイルおよび固定子および回転子を有している。この電動モータとブレーキ装置とが配管により接続されており、この配管には第１オイルポンプが設けられている。
【０００３】
一方、車体側には、ブレーキペダルおよびラジエータが設けられており、前記ブレーキ装置とラジエータとがブレーキホースにより接続されている。このブレーキホースの途中には、ブレーキペダルの操作に基づいて開閉されるバルブが設けられている。また、車体側にはオイルタンクが設けられており、ラジエータとオイルタンクとが配管により接続されている。このオイルタンクと前記電動機とがブレーキホースにより接続されており、そのブレーキホースには第２オイルポンプが設けられている。そして、電動モータのコイルに電流が流れると、コイルが発熱する点が記載されている。また、ブレーキオイルは、電動モータ、ブレーキ装置、配管、ブレーキホース、ラジエータ内を循環流動し、第２オイルポンプによりオイルタンクから圧送されたブレーキオイルは、ブレーキホースを流動して電動モータに到達する。ここで、ブレーキオイルは主にコイルに接触してこれを冷却する。電動モータから熱を吸収したブレーキオイルは、電動モータの底部に滞留する。滞留したブレーキオイルは、第１オイルポンプにより圧送されて配管を流動してブレーキ装置に達し、さらに、ブレーキホースを流動してラジエータに到達する。ブレーキオイルは、ラジエータで熱を放熱する。放熱により温度の下がったブレーキオイルは、オイルタンクに流動する。なお、車両を制動するためにブレーキペダルが操作されるとバルブが閉じられ、ブレーキオイルの流動が停止されるが、第１オイルポンプは引き続き稼働しているためブレーキ装置の油圧室の油圧が上昇して、車輪の回転が制動される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２８９１５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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の冷却装置では、車体のオイルタンクから供給されたオイルが、ブレーキホース内を流動して電動モータに到達するときに、オイルをコイルに確実に接触させられない場合もあり、その点で改良の余地が残されていた。
【０００６】
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、車体側からケーシングの内部に潤滑油を供給するときに、被潤滑部に確実に潤滑油を供給することの可能な、インホイールモータの冷却装置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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、ホイールにタイヤを取り付けた車輪と、前記ホイールの内側空間に配置され、かつ、前記車輪と動力伝達可能に接続される電動モータを収容したケーシングと、前記車輪および前記ケーシングを懸架装置を介して支持する車体と、前記ケーシングの内部に存在する被潤滑部と、前記ケーシングの内部に収容され、かつ、被潤滑部に供給される潤滑油とを有する、インホイールモータの冷却装置において、前記車体に設けられ、かつ、前記ケーシングの内部の潤滑油を吸入および吐出するポンプと、このポンプの吐出口と前記ケーシングの内部とを接続する第１油路とが設けられており、この第１油路における前記ケーシング側の開口端が、前記被潤滑部よりも上方に配置されていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記ポンプの吸入口と前記ケーシングの内部とを接続する第２油路と、この第２油路に設けられ、かつ、前記ポンプに吸入される前の潤滑油を冷却するオイルクーラーとを有していることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２の構成に加えて、前記第１油路にバルブが設けられており、前記ケーシングの内部の油温が、予め定められた閾値を越えているか否かを判断する油温判断手段と、前記ケーシングの内部の油温が閾値を越えた場合は、前記ポンプを駆動して前記ケーシングの内部の潤滑油を吸入および吐出させ、かつ、前記バルブを開放する制御手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項２の構成に加えて、前記第１油路にバルブが設けられており、前記ケーシングが前記車体に対して上下方向に振動する時の加速度を判断する加速度判断手段と、前記加速度が閾値を越えた場合は、前記ポンプを駆動して前記ケーシングの内部の潤滑油を吸入および吐出させ、かつ、前記バルブを開放する制御手段とを備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、ケーシングの内部に収容された潤滑油を、車体に設けたポンプにより吸入および吐出し、ポンプから吐出された潤滑油を、第１油路を経由させてケーシングの内部に戻し、被潤滑部を潤滑および冷却することができる。また、第１油路におけるケーシング側の開口端が、被潤滑部よりも上方に配置されているため、潤滑油が重力で落下またはケーシングの内面に沿って（接触して）下降することで、被潤滑部に潤滑油を確実に供給できる。
【００１２】
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、ケーシングの内部の潤滑油が第２油路を経由してオイルポンプに吸入される過程で、その潤滑油がオイルクーラーにより冷却される。
【００１３】
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、ケーシングの内部の油温が閾値を越えた場合は、ポンプを駆動してケーシングの内部の潤滑油を吸入するとともに、ポンプから吐出された潤滑油が第１油路を経由してケーシングに戻される。したがって、ケーシング内部の油温の上昇を抑制でき、被潤滑部を冷却する冷却性能が向上する。
【００１４】
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、ケーシングが車体に対して上下方向に振動する時の加速度が閾値を越えた場合は、ポンプを駆動してケーシングの内部の潤滑油を吸入するとともに、ポンプから吐出された潤滑油が第１油路を経由してケーシングに戻される。したがって、ケーシングの内部で潤滑油が跳躍または飛散または散乱する場合でも、被潤滑部に潤滑油を確実に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明のインホイールモータは、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、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、箱形状の中空部材であり、電動モータ、回転軸、軸受、潤滑油などを収容する容器である。この発明における油路は、潤滑油が通る経路であり、この油路には、配管、ホース、チューブ、ポート、貫通孔、開口部などが含まれる。
【００１６】
つぎに、この発明に係るインホイールモータを有する車両の具体例を、図面に基づいて説明する。図１は車両１の概念図である。車輪２は、環状のホイール３と、そのホイール３の外周に取り付けられたタイヤ４とを有している。このタイヤ４の外周が路面に接触する。車輪２は、前輪または後輪のいずれでもよく、右車輪または左車輪のいずれでもよい。図１では、便宜上、単数の車輪１を示している。前記ホイール３は、車両１の高さ方向に沿って形成された円板形状部５と、円板形状部５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６とを有している。そして、円筒部６の内側にケーシング７が配置されている。このケーシング７は中空の箱形状に構成された容器であり、このケーシング７は、懸架装置８により支持されている。
【００１７】
この実施例では、懸架装置８の構成部品としてアッパアーム９およびロアアーム１０およびナックルアーム１１が示されており、アッパアーム９の一端が、車体１２に対して支持軸（図示せず）を中心として揺動可能に接続されている。このアッパアーム９の他端にナックルアーム１１の一端が接続され、そのナックルアーム１１の他端がケーシング７に接続されている。また、ロアアーム１０の一端が、車体１２に対して支持軸（図示せず）を中心として揺動自在に接続されており、ロアアーム１０の他端が前記ケーシング７に接続されている。さらに、懸架装置８は、ロアアームと車体１２との間に配置されたショックアブソーバ（図示せず）およびスプリング（図示せず）を有しており、スプリングにより車体１２の荷重が支持されている。
【００１８】
前記ケーシング７の内部７Ａには前記車輪２との間で動力伝達をおこなう電動モータ１３が収納されている。電動モータ１３はステータおよびロータを有しており、そのロータと一体回転する出力軸１４が設けられており、その出力軸１４には駆動ギヤ１５が形成されている。また、ケーシング７の内部７Ａには回転軸１６が設けられており、この回転軸１６には従動ギヤ１７が形成されている。そして、駆動ギヤ１５と従動ギヤ１７とが噛合されている。また出力軸１４の回転中心となる軸線（図示せず）と、回転軸１６の回転中心となる軸線（図示せず）とが平行に、かつ、水平に配置されており、回転軸の１６軸線は車輪２の軸線と共通である。さらに、出力軸１４の軸線は回転軸１６の軸線よりも上方に配置されている。また、回転軸１６とホイール３との間の動力伝達経路には減速機１８が設けられている。
【００１９】
この減速機１８は、回転軸１６のトルクを増幅してホイール３に伝達する伝動装置であり、減速機１８は遊星歯車機構により構成されている。この減速機１８は、同軸上に配置されたサンギヤ１９およびリングギヤ２０と、サンギヤ１９およびリングギヤ２０に噛合するピニオンギヤ２１を、自転、かつ公転可能に支持したキャリヤ２２とを、回転要素として有する。つまり、減速機１８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。そして、サンギヤ１９が前記回転軸１６と一体回転するように設けられており、リングギヤ２０は回転不可能に固定されており、キャリヤ２２がホイール３と一体回転する構成である。なお、ケーシング７の内部７Ａには、ホイール３および回転軸１６および出力軸１４を回転可能に支持する軸受（図示せず）が設けられている。
【００２０】
つぎに、ケーシング７の内部７Ａには被潤滑部２３が存在しており、この被潤滑部２３を冷却および潤滑する冷却機構について説明する。この被潤滑部２３には、通電により発熱する電動モータ１３、軸受の摺動部分、ギヤ同士の噛み合い部分などが含まれる。これらの被潤滑部２３を潤滑および冷却するオイル（潤滑油）が貯溜されたオイル溜まり２４が、ケーシング７の底部に形成されている。また、オイル溜まり２４のオイルを吸入して吐出するオイルポンプ２５が、ケーシング７の内部７Ａに設けられている。このオイルポンプ２５は、回転軸１６の動力により駆動されてオイルの吸入および吐出をおこなう構成である。このオイルポンプ２５としては回転形のオイルポンプ、例えば、歯車ポンプ、ベーンポンプ、ねじポンプなどを用いることが可能である。このオイルポンプ２５の吸入管２６がオイル溜まり２４に浸漬されている。このオイルポンプ２５から吐出されたオイルを、前記潤滑油必要部２３に供給するオイル供給系統（図示せず）がケーシング７の内部７Ａに設けられている。このオイル供給系統は、配管、ケーシング７に形成された孔、ケーシング７の内壁面、ケーシング７の内部７Ａに設けられたタンクなどにより構成されている。
【００２１】
一方、冷却機構の一部は車体１２に設けられている。この車体１２にはオイルポンプ２７が設けられている。このオイルポンプ２７の構造としては回転形のオイルポンプ、例えば、歯車ポンプ、ベーンポンプ、ねじポンプなどを用いることが可能である。このオイルポンプ２７は、電動機により駆動されてオイルの吸入および吐出をおこなう。このオイルポンプ２７の吸入口２７Ａと、前記オイル溜まり２４とを接続する油路２８が形成されている。この油路２８におけるオイル溜まり２４側の端部２８Ａは、オイルポンプ２５の吸入管２６の下端２６Ａよりも下方に配置されている。より具体的には、ケーシング７の底部に端部２８Ａが配置されている。
【００２２】
また、油路２８の途中にはオイルクーラー２９が設けられている。このオイルクーラー２９は車体１２に設けられており、オイルクーラー２９は、油路２８を通るオイルを冷却する冷却機構である。オイルクーラー２９は、空冷式または水冷式あるいは、蒸気圧縮式の冷凍サイクルによるオイルクーラーでもよい。さらに、油路２８におけるオイルクーラー２９とオイル溜まり２４との間には、逆止弁（チェックバルブ）３０が設けられている。この逆止弁３０は車体１２側に設けられているとともに、逆止弁３０およびオイルクーラー２９は、オイル溜まり２４の液面よりも上方に設けられている。この逆止弁３０は、油路２８におけるオイルの流れ方向を決定するバルブであり、この逆止弁３０は、オイル溜まり２４のオイルがオイルクーラー２９に向けて流れるときに開放される一方、オイルクーラー２９からオイル溜まり２４に向けてオイルが流れようとすると閉じられる構成である。
【００２３】
さらに、オイルポンプ２７の吐出口２７Ｂと、前記ケーシング７の内部７Ａとを接続する油路３１が設けられている。この油路３１がケーシング７に接続された開口端３１Ａは、ケーシング７の内部７Ａで最も高い箇所、つまり、電動モータ１３のコイルの上端よりも高い箇所に配置されている。この油路３１には逆止弁（チェックバルブ）３２が設けられている。この逆止弁３２は車体１２側に設けられている。逆止弁３２は、油路３１におけるオイルの流れ方向を決定するバルブであり、この逆止弁３２は、オイルポンプ２７から吐出されたオイルが、ケーシング７の内部７Ａに向けて流れるときに開放される一方、油路３１内で逆止弁３２とケーシング７との間にあるオイルが、オイルポンプ２７に向けて流れようとすると閉じられる構成である。
【００２４】
さらにまた、油路３１における逆止弁３２とケーシング７の内部７Ａとの間、より具体的には、油路３１におけるケーシング７の内部７Ａに最も近い箇所にはバルブ３３が設けられている。このバルブ３３は、油路３１からケーシング７内部７Ａに供給されるオイルの流量を制御する流量制御弁であり、バルブ３３は、ポートの開閉を制御信号により制御することが可能なソレノイドバルブである。なお、油路３１における逆止弁３２とバルブ３３との間の領域は、バルブ３３よりも高い位置に配置されている。また、バルブ３３は逆止弁３２よりも下方に位置している。さらに、上記の油路２８，３１は、金属製の配管、または、ゴム材料を主体とする可撓性のホース（フレキシブルホース）により形成されている。具体的には、オイル溜まり２４とオイルクーラー２９とを接続する油路２８の一部は、ロアアーム１０の形状に倣って、あるいはロアアーム１０に接触して取り回されている。また、オイルポンプ２７とケーシング７とを接続する油路３１の一部は、アッパアーム９およびナックルアーム１１の形状に倣って、あるいは接触して取り回されている。なお、アッパーアーム９およびロアアーム１０およびナックルアーム１１は、車体１２に対して揺動するため、その揺動部分には、可撓性を有するホースを用いて油路を構成することが望ましい。
【００２５】
さらに、車体１２側には電動モータ１３に電力を供給する電源（図示せず）が設けられている。電源としては、蓄電装置、例えば、放電および充電をおこなうことのできる二次電池を用いることができる。二次電池は、バッテリおよびキャパシタのいずれでもよい。さらに、電源として、燃料電池を用いることも可能である。この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。そして、電源とケーシング７内に設けられた電動モータ１３のコイルとが、電気回路により接続されている。さらに、電動モータ１３およびオイルポンプ２７およびバルブ３３を制御する電子制御装置３４が、車体１２に設けられている。この電子制御装置３４には、車速、アクセル開度、オイル溜まり２４の温度、シフトポジション、バネ下加速度などを示す信号が入力され、その信号に基づいて電動モータ１３およびオイルポンプ２７およびバルブ３３が制御される。ここで、バネ下加速度について説明する。車両１の走行中に、懸架装置８のスプリングにより荷重が支持されない部品、つまり、ケーシング７および電動モータ１３および車輪２などが、車体１２に対して上下方向に振動する時の加速度が、バネ下加速度である。このバネ下加速度は、加速度センサにより検知される。なお、図１に示された車輪２を冷却する冷却機構は、各車輪２毎に別個に設けられている。
【００２６】
つぎに、この実施例の作用を説明する。前記シフトポジションとして前進ポジション（ドライブポジション）が選択され、かつ、アクセルペダルが踏み込まれて、車両１を前進させる条件が成立すると、電源から電動モータ１３に電力が供給される。電動モータ１３が電動機として駆動すると、電動モータ１３のトルクは、回転軸１６および減速機１８を経由して車輪２に伝達されて駆動力が発生する。減速機１８では、サンギヤ１９にトルクが入力されると、固定されているリングギヤ２０が反力要素となり、キャリヤ２２から出力されたトルクがホイール３に伝達される。このとき、サンギヤ１９の回転数に対してキャリヤ２２の回転数の方が低回転数であり、減速機１８でトルクが増幅される。これに対して、シフトポジションとして後進ポジション（リバースポジション）が選択され、かつ、アクセルペダルが踏み込まれた場合は、電動モータ１３の回転方向が、前進ポジションの場合とは逆になる。さらに、車両１の惰力走行時には車両１の運動エネルギを電動モータ１３に伝達して回生制御をおこない、発生した電力を蓄電装置に蓄電することも可能である。
【００２７】
前記電動モータ１３のコイルへの通電、回転軸１６の回転などにより、被潤滑部２３の温度が上昇し、あるいは摺動部分で摩耗や焼き付きが生じるため、オイル溜まり２４のオイルを被潤滑部２３に供給して冷却および潤滑する。先に、オイルポンプ２７を駆動することなく、ケーシング７の内部７Ａを冷却および潤滑する作用を説明する。前記回転軸１６の動力でオイルポンプ２５が駆動され、オイル溜まり２４のオイルがオイルポンプ２５に吸入されて、そのオイルポンプ２５から吐出される。オイルポンプ２５から吐出されたオイルが被潤滑部２３に供給されて、被潤滑部２３が冷却および潤滑される。
【００２８】
つぎに、車体１２側に設けられたオイルポンプ２７の駆動および停止を含む冷却機構の作用および制御例を、図２のフローチャートに基づいて説明する。まず、各車輪２毎にケーシング７内のオイル溜まり２４の油温が監視される（ステップＳ１）。具体的には、油温センサにより油温が検知される。そして、油温センサにより検知される油温が、予め定められている閾値を越えたか否かが判断される（ステップＳ２）。この閾値は、ケーシング７内に設けられている部品、例えば、電動モータ１３の性能および耐久性、各ギヤおよび軸受の耐久性などを考慮して実験、またはシミュレーションにより求めた値であり、この閾値は電子制御装置３４に記憶されている。
【００２９】
そして、ステップＳ２で肯定的に判断された場合は、該当する車輪２を駆動する電動モータ１３の性能および耐久性、該当する車輪２のケーシング７内に設けられた各ギヤおよび軸受の耐久性などが低下する可能性がある。そこで、該当するケーシング７のオイル溜まり２４のオイルを、オイルクーラー２９により冷却してからケーシング７内に戻す制御をおこない（ステップＳ３）。リターンする。このステップＳ３では、バルブ３３が開放され、かつ、オイルポンプ（Ｏ／Ｐ）２７の作動が開始される。このように、オイルポンプ２７が作動されると、オイル溜まり２４のオイルが油路２８に流れ込んで逆止弁３０が開放され、その油路２８のオイルがオイルクーラー２９により冷却されてからオイルポンプ２７に吸入される。このオイルポンプ２７からオイルが吐出されると、逆止弁３２が開放されて油路３１をオイルが流れ、そのオイルがバルブ３３を経由してケーシング７の内部７Ａに供給される。
【００３０】
このケーシング７の内部７Ａに供給されたオイルは自重により落下、またはケーシング７の内壁に沿って下降する。このようにオイルが落下、または下降する過程で、電動モータ１３のコイルにオイルが直接接触して熱を奪い、コイルが冷却される。また、ギヤ同士の噛み合い部分および軸受の摺動部分が、オイルにより冷却および潤滑される。そして、油路３１からケーシング７の内部７Ａに供給されたオイルは、オイル溜まり２４に戻る。このように、ケーシング７の内部７Ａおよび油路２８，３１に亘ってオイルの循環経路が形成されている。そして、オイル溜まり２４の油温が上昇した場合は、そのオイルをケーシング７の外部に取り出してオイルクーラー２９で冷却してから、再度ケーシング７内に戻すことができ、被潤滑部２３に対する冷却性能が向上する。
【００３１】
これに対して、前記ステップＳ２の判断時点で油温が閾値以下である場合は、ステップＳ２で否定的に判断されるとともに、バルブ３３を閉じ、かつ、オイルポンプ２７を停止する制御がおこなわれ（ステップＳ４）、ステップＳ１に戻る。つまり、オイル溜まり２４のオイルは、オイルポンプ２５により吸入および吐出される作用を繰り返し、オイル溜まり２４のオイルがオイルクーラー２９により冷却されることはない。また、バルブ３３は逆止弁３２よりも下方に設けられているため、バルブ３３が閉じられると、オイルクーラー２９により冷却されたオイルが油路３１内に保持されて待機し、以後のルーチンでバルブ３３が開放されたときに、油路３１に保持されていたオイルがケーシング７内に供給される。なお、ステップＳ１ないしＳ４の処理は、各車輪２毎に別個におこなうことが可能である。この図２の制御例は請求項３の発明に対応しており、図２に示された機能的手段と、この発明との対応関係を説明すると、ステップＳ１が、この発明の油温判断手段に相当し、ステップＳ３が、この発明の制御手段に相当する。
【００３２】
つぎに、車体１２側に設けられたオイルポンプ２７の駆動および停止を含む冷却機構の作用および他の制御例を、図３のフローチャートに基づいて説明する。まず、各車輪２毎に、バネ下加速度が加速度センサにより監視される（ステップＳ１１）。ついで、実際のバネ下加速度が、予め定めた閾値を越えたか否かが判断される（ステップＳ１２）。前記ケーシング７は懸架装置８を介して車体１２に支持されており、路面状況により車体１２と車輪２とが上下方向に相対移動すると、ケーシング７内でオイルが飛散して、オイル溜まり２４の液面が低下する。すると、オイルポンプ２５がエアを吸入してしまい、オイルポンプ２５から吐出されるオイル量が減少する可能性がある。そこで、オイルポンプ２５からエアが吸入されることとなるバネ下加速度の閾値を、シミュレーションまたは実験により求め、かつ、その閾値を電子制御装置３４に記憶してあり、ステップＳ１２の判断では電子制御装置３４に記憶されている閾値を用いる。
【００３３】
そこで、ステップＳ１２で肯定的に判断された場合は、ステップＳ３の処理をおこないステップＳ１１に戻る。図３のステップＳ３の処理は、図２のステップＳ３の処理と同じである。この実施例では、油路２８のオイル溜まり２４側の端部が、吸入管２６の下端よりも下方に配置されているため、ケーシング７が上下方向に振動してオイル溜まり２４の液面が低下しても、オイル溜まり２４のオイルを、油路２８を経由してからオイルポンプ２７により吸入し、かつ、油路３１からケーシング７の内部７Ａに供給することができる。したがって、被潤滑部２３に対する冷却性能および潤滑性能の低下を回避できる。また、被潤滑部２３における潤滑不足が解消され、動力損失を抑制できる。これに対して、ステップＳ１２の判断時点で、実際のバネ下加速度が閾値以下である場合は、オイルポンプ２５によりエアが吸入されることがないため、ステップＳ１２で否定的に判断されてステップＳ４の処理をおこない、ステップＳ１１に戻る。図３のステップＳ４の処理は、図２のステップＳ４の処理と同じである。この図３の制御例は請求項４の発明に対応しており、図３に示された機能的手段と、この発明との対応関係を説明すると、ステップＳ１１が、この発明の加速度判断手段に相当し、ステップＳ３が、この発明の制御手段に相当する。
【００３４】
なお、図２および図３の制御例は並行しておこなってもよいし、いずれか一方の制御例をおこなってもよい。図２および図３の制御例を並行しておこなったときに、いずれか一方の制御例でステップＳ３に進み、他方の制御例でステップＳ４に進んだ場合は、ステップＳ３の処理をおこなえばよい。さらに、図２または図３の制御例のいずれか一方を先におこない、他方を後でおこなうことも可能である。ここで、この実施例で説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、オイルポンプ２７が、この発明のポンプに相当し、油路３１が、この発明の第１油路に相当し、油路２８が、この発明の第２油路に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明のインホイールモータの冷却装置を示す概念図である。
【図２】図１に示された冷却装置の制御例を示すフローチャートである。
【図３】図１に示された冷却装置の他の制御例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
２…車輪、 ３…ホイール、 ４…タイヤ、 ７…ケーシング、 ７Ａ…内部、 ８…懸架装置、 １２…車体、 １３…電動モータ、 ２３…被潤滑部、 ２７…オイルポンプ、 ２７Ａ…吸入口、 ２７Ｂ…吐出口、 ２８，３１…油路、 ３１Ａ…開口端、 ３３…バルブ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイールにタイヤを取り付けた車輪と、前記ホイールの内側空間に配置され、かつ、前記車輪と動力伝達可能に接続される電動モータを収容したケーシングと、前記車輪および前記ケーシングを懸架装置を介して支持する車体と、前記ケーシングの内部に存在する被潤滑部と、前記ケーシングの内部に収容され、かつ、被潤滑部に供給される潤滑油とを有する、インホイールモータの冷却装置において、
前記車体に設けられ、かつ、前記ケーシングの内部の潤滑油を吸入および吐出するポンプと、このポンプの吐出口と前記ケーシングの内部とを接続する第１油路とが設けられており、この第１油路における前記ケーシング側の開口端が、前記被潤滑部よりも上方に配置されていることを特徴とするインホイールモータの冷却装置。
【請求項２】
前記ポンプの吸入口と前記ケーシングの内部とを接続する第２油路と、
この第２油路に設けられ、かつ、前記ポンプに吸入される前の潤滑油を冷却するオイルクーラーと
を有していることを特徴とする請求項１に記載のインホイールモータの冷却装置。
【請求項３】
前記第１油路にバルブが設けられており、
前記ケーシングの内部の油温が、予め定められた閾値を越えているか否かを判断する油温判断手段と、
前記ケーシングの内部の油温が閾値を越えた場合は、前記ポンプを駆動して前記ケーシングの内部の潤滑油を吸入および吐出させ、かつ、前記バルブを開放する制御手段と
を備えていることを特徴とする請求項２に記載のインホイールモータの冷却装置。
【請求項４】
前記第１油路にバルブが設けられており、
前記ケーシングが前記車体に対して上下方向に振動する時の加速度を判断する加速度判断手段と、
前記加速度が閾値を越えた場合は、前記ポンプを駆動して前記ケーシングの内部の潤滑油を吸入および吐出させ、かつ、前記バルブを開放する制御手段と
を備えていることを特徴とする請求項２に記載のインホイールモータの冷却装置。
【請求項１】
ホイールにタイヤを取り付けた車輪と、前記ホイールの内側空間に配置され、かつ、前記車輪と動力伝達可能に接続される電動モータを収容したケーシングと、前記車輪および前記ケーシングを懸架装置を介して支持する車体と、前記ケーシングの内部に存在する被潤滑部と、前記ケーシングの内部に収容され、かつ、被潤滑部に供給される潤滑油とを有する、インホイールモータの冷却装置において、
前記車体に設けられ、かつ、前記ケーシングの内部の潤滑油を吸入および吐出するポンプと、このポンプの吐出口と前記ケーシングの内部とを接続する第１油路とが設けられており、この第１油路における前記ケーシング側の開口端が、前記被潤滑部よりも上方に配置されていることを特徴とするインホイールモータの冷却装置。
【請求項２】
前記ポンプの吸入口と前記ケーシングの内部とを接続する第２油路と、
この第２油路に設けられ、かつ、前記ポンプに吸入される前の潤滑油を冷却するオイルクーラーと
を有していることを特徴とする請求項１に記載のインホイールモータの冷却装置。
【請求項３】
前記第１油路にバルブが設けられており、
前記ケーシングの内部の油温が、予め定められた閾値を越えているか否かを判断する油温判断手段と、
前記ケーシングの内部の油温が閾値を越えた場合は、前記ポンプを駆動して前記ケーシングの内部の潤滑油を吸入および吐出させ、かつ、前記バルブを開放する制御手段と
を備えていることを特徴とする請求項２に記載のインホイールモータの冷却装置。
【請求項４】
前記第１油路にバルブが設けられており、
前記ケーシングが前記車体に対して上下方向に振動する時の加速度を判断する加速度判断手段と、
前記加速度が閾値を越えた場合は、前記ポンプを駆動して前記ケーシングの内部の潤滑油を吸入および吐出させ、かつ、前記バルブを開放する制御手段と
を備えていることを特徴とする請求項２に記載のインホイールモータの冷却装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−２２７１３０（Ｐ２００９−２２７１３０Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７５６０１（Ｐ２００８−７５６０１）
【出願日】平成２０年３月２４日（２００８．３．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２４日（２００８．３．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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