モータ内蔵型ホイール装置及びその組立方法並びに組立・分解装置
【課題】 モータ内蔵型ホイール装置の軽量化を図る。
【解決手段】
ホイール装置は、ホイール３０と、このホイール３０に内蔵されたモータＭとを備えている。モータＭは、円筒状のステータ４０と、このステータ４０の径方向外側にステータ４０と同軸をなして配置された円筒状のロータ５０とを有している。ロータ５０は、ディスク３１の周縁部３３に固定され、リム３５の内周に接している。
【解決手段】
ホイール装置は、ホイール３０と、このホイール３０に内蔵されたモータＭとを備えている。モータＭは、円筒状のステータ４０と、このステータ４０の径方向外側にステータ４０と同軸をなして配置された円筒状のロータ５０とを有している。ロータ５０は、ディスク３１の周縁部３３に固定され、リム３５の内周に接している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイール内にモータを内蔵したホイール装置、このホイール装置を組み立てる方法、および組立・分解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車にモータ内蔵型ホイール装置を用いると、トランスミッションやデファレンシャルギアが不要となり、車両の居住スペースが拡大したり車両の運動性能が向上する等、大きな利点があるので注目されている。
このモータ内蔵型のホイール装置には、インナーロータ型とアウタロータ型の２種類があるが、本出願人は、ロータをステータの径方向外側に配置するために大きな回転トルクを発生させることができるアウタロータ型のホイール装置の開発を進めている。
【０００３】
特許文献１，２に開示されたアウタロータ型のホイール装置は、ホイールと、このホイールに組み込まれたモータユニットとを備えている。
上記モータユニットは、固定系の構成要素と回転系の構成要素とを備えている。固定系の構成要素は、中央支持体と、この中央支持体に固定された円盤形状の第１支持板と、この第１支持板の周縁部に固定されたステータを含む。回転系の構成要素は、上記中央支持筒に回転可能に支持されたハブと、このハブに固定された円盤形状の第２支持板と、この第２支持板の周縁部に固定され上記ステータの径方向外側に配置されたロータとを備えている。
【０００４】
上記固定系の中央支持体が車両に固定される。上記ホイールが、上記モータユニットを内蔵するようにして上記回転系のハブに固定される。このホイール固定状態において、上記ロータはリム内周から離れている。
【０００５】
さらに文献２には、上記中央支持体、第１支持板、ステータ、ハブ、第２支持板からなるサブアッセンブリに対して、上記ロータを軸方向に移動させて第２支持板に固定することにより、モータユニットを組み立てる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１８９１１８号公報
【特許文献２】特開２００８−１８９０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
モータ内蔵型ホイール装置では、バネ下重量が増加するため、乗り心地が悪化したり、タイヤ接地性低下に伴い走行安定性も悪化する。そのため、軽量化が厳しく求められる。
しかし、上記特許文献１、２のホイールアセンブリでは軽量化に限界がある。モータがユニット化されていて部品点数が多いからである。具体的には、ロータをハブに固定するための第２支持板が必要となるからである。
【０００８】
特許文献２に上述したようにモータユニットの組立方法が開示されているが、この組立方法では、使用される装置が複雑で部品点数が多く、組立作業の効率が悪い。また、このモータユニットの組み立て後にホイールをモータユニットに固定する作業も必要であり、手間がかかる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、円筒状のステータの径方向外側に円筒状のロータを同軸に配置してなるモータ内蔵型ホイール装置において、
上記ロータが、上記ホイールのリムとこのリムに隣接するディスクの周縁部のうちの少なくとも一方に固定されていることを特徴とする。
上記構成によれば、ロータを支持する役割をホイールが担うので、ロータ支持のための部品を省くことができ、これにより部品点数を削減でき、ホイール装置を軽量化することができる。
【００１０】
好ましくは、上記ロータが上記リムの内周に接している。
これによれば、ロータの径を最大限大きくすることができるので、回転トルクを大きくすることができる。また、ホイールの内部空間を広くすることができ、例えばブレーキスペースを十分に確保できるので、ホイール径を増大させずに済み、この点からも軽量化を図ることができる。しかも、ロータがリムからの荷重を負担しリムを補強できるので、リムの減肉が可能となり、この点からも軽量化を図ることができる。
【００１１】
好ましくは、上記リムがリムドロップ部とその軸方向両端に形成されたリムフランジ部とを有し、上記ロータは、少なくともこのリムドロップ部の両端部内周に接している。
これによれば、ロータによるリムの補強を良好に行うことができる。
【００１２】
好ましくは、上記ロータが、その軸方向一端部を上記ディスクの周縁部に当接させた状態で、当該周縁部に固定されている。
これによれば、ロータをホイールに強固に固定できる。
【００１３】
好ましくは、上記ロータの軸方向他端部が、上記リムの上記ディスクから離れた箇所に固定されている。
これによれば、ロータをホイールにより一層強固に固定できる。
【００１４】
好ましくは、上記ステータは、ステータ素子と，このステータ素子の上記ディスクから遠い方の端に配置されステータ素子の外周面から径方向外方向に突出する環状の第１ラビリンス部と、上記ステータ素子の上記ディスクに近い方の端に配置され上記ステータ素子の外周面より径方向内側に位置する環状の第２ラビリンス部とを有し、
上記第１、第２ラビリンス部は、上記ディスクに向かって突出する環状突起と上記ディスクに向かって開口する環状の凹溝の少なくとも一方を含み、
上記ロータは、ロータ素子と、このロータ素子の上記ディスクに近い方の端に配置されロータ素子の内周面から径方向内方向に突出する環状の第３ラビリンス部と、上記ロータ素子の上記ディスクから遠い方の端に配置され上記ロータ素子の内周面より径方向外側に位置する環状の第４ラビリンス部を有し、
上記第３ラビリンス部は上記第２ラビリンス部と相補的な形状をなし、上記第４ラビリンス部は上記第１ラビリンス部と相補的な形状をなし、これら第３、第４ラビリンス部は、上記ディスクの反対側に向かって突出する環状突起と上記ディスクの反対側に向かって開口する環状の凹溝の少なくとも一方を含み、
上記第１、第４ラビリンス部同士が僅かな隙間を介して噛み合うことにより一方のラビリンスシールが形成され、上記第２、第３ラビリンス部が僅かな隙間を介して噛み合うことにより他方のラビリンスシールが形成されている。
この構成によれば、ステータに対してロータを軸方向に移動するだけで、両者の間をシールするための一対のラビリンスシールを形成することができる。
【００１５】
本発明の他の態様は、上記モータ内蔵型ホイール装置を組み立てる方法において、
支持体にハブを回転可能に取り付けてなる車両側支持手段と、この車両側支持手段の支持体に固定された上記ステータと、を備えたステータ側サブアッセンブリを作る工程と、
上記ホイールと、このホイールに固定された上記ロータと、を備えたロータ側サブアッセンブリを作る工程と、
上記ロータ側サブアッセンブリを上記ステータ側サブアッセンブリに対して同軸に維持しながら軸方向に移動させることにより、上記ディスクのハブ穴を上記ハブの位置決め部に嵌め、上記ハブのハブボルトを上記ディスクのボルト穴に挿入し、上記ロータを上記ステータと径方向に対向させる移動工程と、
上記ハブボルトにナットを螺合して締め付けることにより、上記ディスクを上記ハブに固定する固定工程と、
を備えたことを特徴とする。
この方法によれば、モータ内蔵型ホイール装置を作業性良く組み立てることができ、これと同時にホイールを車両支持手段に装着できる。
【００１６】
好ましくは、上記移動工程において、主ガイドロッドの小径の基端部を、上記ハブの位置決め部の内側に着脱可能に連結することにより、この主ガイドロッドを上記位置決め部と同軸にするとともにその外周面を上記位置決め部の外周面と同一円筒面上に位置させ、上記主ガイドロッドに上記ロータ側サブアッセンブリのディスクのハブ穴を嵌めた状態で、上記ロータ側サブアッセンブリを軸方向に移動させ、上記ハブ穴を上記主ガイドロッドから上記位置決め部へと移す。
これによれば、主ガイドロッドの案内作用により、ロータ側サブアッセンブリをステータ側サブアッセンブリに対して軸振れすることなく安定して移動させることができ、途中でステータとロータが吸着して移動不能となるような不都合を確実に防止することができる。
上記ステータ側サブアッセンブリのハブには、上記位置決め部の内側にねじ穴を形成しておき、このねじ穴に、上記主ガイドロッドの基端部を螺合する。
【００１７】
好ましくは、上記主ガイドロッドにその軸線に沿ってねじ穴を形成しておき、上記移動工程において、上記主ガイドロッドのねじ穴にねじ棒を螺合させ、このねじ棒に回動可能に支持された移動規制手段を上記ロータ側サブアッセンブリのホイールに着脱可能に連結することにより、上記ロータとステータとの間の磁力に抗してロータ側サブアッセンブリの移動を規制し、この移動規制状態で上記ねじ棒を回すことにより、上記ロータ側サブアッセンブリを上記ステータ側サブアッセンブリに向けて軸方向に移動させる。
これによれば、移動規制手段でロータ側サブアッセンブリの移動を規制するので、ロータとステータとの間の磁力により、ロータ側サブアッセンブリがステータ側サブアッセンブリに衝突するのを回避することができる。
【００１８】
好ましくは、上記移動工程において、上記ハブボルトに、上記主ガイドロッドと平行をなして副ガイドロッドを螺合させ、この副ガイドロッドを上記ホイールのボルト穴に差し込んだ状態で、上記ロータ側サブアッセンブリの軸方向移動を行う。
これによれば、副ガイドロッドの案内作用により、ロータ側サブアッセンブリを周方向の位置決めをした状態で軸方向に移動させることができる。
【００１９】
本発明のさらに他の態様は、請求項１〜６のいずれかに記載のモータ内蔵型ホイール装置を組み立て及び／又は分解するために、
（ア）支持体にハブを回転可能に取り付けてなる車両側支持手段と、この車両側支持手段の支持体に固定された上記ステータとを備えたステータ側サブアッセンブリと、
（イ）上記ホイールとこのホイールに固定された上記ロータとを備えたロータ側サブアッセンブリと、
を組み立たり分解する装置であって、
軸線に沿って形成されたねじ穴を有する主ガイドロッドと、このねじ穴に螺合されるねじ棒と、このねじ棒に回転可能に支持される移動規制手段とを備え、
上記主ガイドロッドは、上記ディスクのハブ穴に嵌るべき上記ハブの位置決め部の外径と等しい外径を有し、小径の基端部を上記ハブの位置決め部の内側に着脱可能に連結することにより、その外周面が上記位置決め部の外周面と同一円筒面上に位置し、このハブへの連結状態で、上記ロータ側サブアッセンブリのディスクのハブ穴に挿入されて上記ロータ側サブアッセンブリの上記ステータ側サブアッセンブリに対する軸方向移動を案内し、
上記移動規制手段は、上記ロータ側サブアッセンブリのホイールに着脱可能に連結することにより、上記ロータとステータとの間の磁力に抗してロータ側サブアッセンブリの移動を規制することを特徴とする。
この構成によれば、比較的簡単な構成で作業性良くステータ側サブアッセンブリとロータ側サブアッセンブリの組立、分解を行うことができる。しかも途中でステータとロータが吸着して移動不能となるような不都合を防止でき、ロータ側サブアッセンブリがステータ側サブアッセンブリに衝突するのを回避することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、モータ内蔵型のホイール装置の軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係わるホイール装置を車両に組み付けた状態で示す縦断面図である。
【図２】図２は、同ホイール装置のステータと車両側支持手段を含むステータ側サブアッセンブリの上半分の縦断面図である。
【図３】図３は、同ホイール装置のロータとホイールを含むロータ側サブアッセンブリの上半分の縦断面図である。
【図４】図４は、上記ステータ側サブアッセンブリにロータ側サブアッセンブリを組み付ける工程を示す縦断面図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態に係わるロータ側サブアッセンブリの要部断面図である。
【図６】図６は、本発明の第３実施形態に係わるロータ側サブアッセンブリの要部断面図である。
【図７】図７は、本発明の第４実施形態に係わるロータ側サブアッセンブリを製造する工程を示す縦断面図であり、（Ａ）はロータをホイールのリムに組み込む直前の状態を示し、（Ｂ）はホイールのリムを縮径してロータを組み込んだ状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の第１実施形態に係わるモータ内蔵型ホイール装置について、図１〜図４を参照しながら説明する。
図１には、車両側支持手段１と、この車両側支持手段１に組みつけられた本実施形態のホイール装置２が示されている。車両側支持手段１は、支持体１０とこの支持体１０に回転可能に支持されたハブ２０とを備えている。ホイール装置２は、上記ハブ２０に固定されたホイール３０と、ホイール３０に内蔵されたモータＭおよびブレーキＢとを備えている。
【００２３】
図１、図２に示すように、上記支持体１０は、車両にサスペンション機構を介して支持され車両から突出したシャフト１１と、このシャフト１１の鍔部１１ａに固定された円盤形状の支持板１２とを有している。この支持板１２は、後述するようにステータ支持部として提供される。
【００２４】
上記シャフト１１は上記鍔部１２の先端側（車両の反対側）に小径部１１ｂ（ハブ支持部）を有しており、この小径部１１ｂの外周にはベアリング１５を介してハブ２０の筒状ボス部２１（回転支持部）が回転可能に支持されている。シャフト１１の軸線Ｌは、ハブ２０の回転軸線となり、ひいてはホイール３０の回転軸線となる。
上記小径部１１ｂの先端には雄ねじ部１１ｃが形成されており、この雄ねじ部１１ｃには、上記ベアリング１５を押さえるためのナット１６が螺合されている。
【００２５】
上記ハブ２０は、上記ボス部２１と、このボス部２１の先端（車両の反対側の端）に連なる円盤形状の取付フランジ部２２と、この取付フランジ部２２から上記回転軸線Ｌと同軸をなして突出する円筒形状の位置決め部２３とを備えている。
【００２６】
上記ハブ２０の先端面（車両の反対側の端面）にはねじ穴２４（凹部）が形成されている。このねじ穴２４は上記位置決め部２３の内部空間を含んで深く形成されている。このねじ穴２４の底部に、上記ナット１６が収容されている。ねじ穴２４にはキャップ２５が螺合されており、このキャップ２５によりねじ穴２４が塞がれている。
【００２７】
上記ハブ２０の取付フランジ部２２には複数のハブボルト２６が、位置決め部２３を囲むように周方向に等間隔をなして固定されている。このハブボルト２６は、取付フランジ部２２から車両の反対側に突出している。
【００２８】
図１、図３に示すように、上記ホイール３０は、例えばアルミ合金（軽金属）の鋳造品からなり、ディスク３１と、このディスク３１の周縁に連なるほぼ円筒状のリム３５とを有している。このディスク３１は、中央の円盤形状の取付部３２と、環状の周縁部３３と、これら取付部３２と周縁部３３とを連ねるようにして放射状に延びるスポーク部３４とを有している。周縁部３３の車両側の面（図３にのみ符号３３ａを付す）は上記回転軸線Ｌと直交する平坦面となっており、後述するように当接面として提供される。
【００２９】
上記ディスク３１の取付部３２の中央にはハブ穴３２ａが形成されており、このハブ穴３２ａを囲むように周方向に等間隔をなしてボルト穴３２ｂが形成されている。
【００３０】
上記ディスク３１のハブ穴３２ａを上記ハブ２０の位置決め部２３に嵌め、ボルト穴３２ｂをハブボルト２６に挿入した状態で、上記ハブボルト２６にナット２７を螺合して締め付けることにより、ホイール３０がハブ２０に固定される。
【００３１】
上記ホイール３０のリム３５は、一般的なホイールのリムと同様に、リムドロップ部３６と、その軸方向両端部のリムフランジ部３７とを有している。リムドロップ部３６の軸方向両端部の内周（図３にのみ符号３６ａを付す）は、回転軸線Ｌと同軸の円筒面となっている。
【００３２】
図１に示すように、上記モータＭは、円筒形状をなすステータ４０とロータ５０とを有している。ステータ４０は車両側支持手段１の支持体１０に固定され、ロータ５０はホイール３０に固定されている。
【００３３】
まず上記ステータ４０について、図１、図２、特に図２を参照しながら詳しく説明する。上記ステータ４０は、ホルダ４１と、このホルダ４１に周方向に等間隔をおいて保持された多数のステータ要素４５とを有している。各ステータ要素４５は、周知のようにコアにコイルを巻いてなる。
【００３４】
上記ホルダ４１は、円筒形状をなすホルダ本体４２と、このホルダ本体４２の軸方向両端に多数のボルト４６，４７でそれぞれ固定された一対の環状の端部材４３，４４とを有している。上記ホルダ本体４２の外周に上記ステータ素子４５が支持されている。
【００３５】
上記ボルト４７は、ホルダ本体４２を軸方向に貫通し端部材４４にねじ込まれており、その中間部がステータ要素４５のコアの内周に形成された溝に入り込むことにより、ステータ要素４５をホルダ４１に対して回り止めしている。
上記ホルダ本体４２の車両側の一端が上記支持体１０の支持板１２の周縁部に多数のボルト４８で固定されることにより、ステータ４０が支持体１０に固定されている。
【００３６】
上記ステータ４０の軸方向一端側（車両側）に位置する上記端部材４３は、ステータ素子４５の外周から径方向外方向に突出する環状の遮蔽鍔部４３ａと、この遮蔽鍔部４３ａにおいて車両と反対側の面に形成された第１ラビリンス部４３ｂとを有している。
上記第１ラビリンス部４３ｂは、車両の反対側（ホイール３０のディスク３１側）に向けて軸方向に突出する環状突起４３ｘと、この環状突起４３ｘに隣接して車両の反対側に開口する凹溝４３ｙとを有している。
【００３７】
上記ステータ４０の軸方向他端側（車両の反対側）に位置する端部材４４は、車両の反対側の面に、ステータ要素４５の外周より径方向内側に位置する第２ラビリンス部４４ｂを有している。この第２ラビリンス部４４ｂも、車両の反対側（ホイール３０のディスク３１側）に向けて軸方向に突出する環状突起４４ｘと、この環状突起４４ｘに隣接して車両の反対側に開口する凹溝４４ｙとを有している。
【００３８】
次に上記ロータ５０について、図１、図３、特に図３を参照しながら説明する。上記ロータ５０は、ホルダ５１と、このホルダ５１に保持されたロータ要素５５とを備えている。ロータ要素５５は例えば、円筒形状のコアの内周に回転軸線Ｌと平行をなす多数の細長い永久磁石を周方向に等間隔をおいて配置することにより構成されている。
【００３９】
上記ホルダ５１は、円筒形状をなすホルダ本体５２と、このホルダ本体５２の車両側の一端に、多数のボルト５６により固定された環状の端部材５３とを有している。
上記ホルダ本体５２の内周には、上記ロータ素子５５がホルダ本体５２と端部材５３で挟まれるようにして取り付けられている。
上記ボルト５６は、軸方向に長く延び、ホルダ本体５２を貫通して端部材５３にねじ込まれており、その中間部がロータ要素５５のコアの外周に形成された溝に入り込むことにより、ロータ要素５５をホルダ５１に対して回り止めしている。
【００４０】
上記ホルダ本体５２は、車両の反対側端部においてロータ要素５５の内周から径方向、内方向に突出する環状の遮蔽鍔部５２ａを有しており、この遮蔽鍔部５２ａにおける車両側の面には、第３ラビリンス部５２ｂが形成されている。この第３ラビリンス部５２ｂは、上記ステータ４０の第２ラビリンス部４４ｂと相補的な形状をなし、車両側に向かって軸方向に突出する環状突起５２ｘと、この環状突起５２ｘに隣接し車両側が開口した環状の凹溝５２ｙとを有している。
【００４１】
上記端部材５３の車両側の面には、ロータ要素５５の内周より径方向外側に位置する第４ラビリンス部５３ｂが形成されている。この第４ラビリンス部５３ｂは上記ステータ４０の第１ラビリンス部４３ｂと相補的な形状をなし、車両側（ディスク３１の反対側）に向けて軸方向に突出する環状突起５３ｘと、この環状突起５３ｘに隣接して車両側に開口する凹溝５３ｙとを有している。
【００４２】
上記ロータ５０のホルダ本体５２は、ホイール３０のディスク３１の周縁部３３を軸方向に貫通してホルダ本体５２にねじ込まれるボルト５７により、当該周縁部３３に直接固定されている。以下、この特徴について詳述する。
ホルダ本体５２の両端部の外周５２ｃは回転軸線Ｌと同軸の円筒面をなしており、リム３５の内周３６ａの径と高精度で一致している。また、ホルダ本体５２のディスク３１側の端面５２ｄは回転軸線Ｌと直交した平坦面となっている。
【００４３】
上記ロータ５０は、その端面５２ｄがディスク３１の周縁部３３の当接面３３ａに当たるまでホイール３０に対して軸方向に移動されることにより、リム３５に嵌め込まれ、この状態で上記ボルト５７によってディスク３１の周縁部３３に固定される。
【００４４】
上述したように、ホルダ本体５２の外径がリム３５の内径と高精度で一致するので、ホルダ本体５２の外周５２ｃがリム３５の内周３６ａに全周にわたって面接触している。
【００４５】
なお、上記ホルダ本体５２の軸方向中央部の外周には多数の環状の放熱フィン５２ｅが形成されており、これに対向するリムドロップ部３６の中央部内周には浅い環状の凹部３６ｂが形成されている。
【００４６】
上記モータＭにおいて、ロータ要素５５はステータ要素４５の径方向外側に隙間を介して対向配置されている。ステータ４０の第１ラビリンス部４３ｂと、ロータ５０の第４ラビリンス部５３ｂが僅かな隙間を介して噛み合うことにより、車両側のラビリンスシールが構成され、ステータ４０の第２ラビリンス部４４ｂと、ロータ５０の第３ラビリンス部５２ｂが僅かな隙間を介して噛み合うことにより、車両の反対側のラビリンスシールが構成され、これら一対のラビリンスシールにより、上記ステータ要素４５とロータ要素５５の間の隙間がシールされている。
【００４７】
車両側のラビリンスシールでは、ステータ４０の第１ラビリンス部４３ｂの環状突起４３ｘがロータ５０の第４ラビリンス部５３ｂの凹溝５３ｙに入り込み、第１ラビリンス部４３ｂの凹溝４３ｙに第４ラビリンス部５３ｂの環状突起５３ｘが入り込んでいる。
同様に、ステータ４０の第２ラビリンス部４４ｂの環状突起４４ｘがロータ５０の第３ラビリンス部５２ｂの凹溝５２ｙに入り込み、第２ラビリンス部４４ｂの凹溝４４ｙに第３ラビリンス部５２ｂの環状突起５２ｘが入り込んでいる。
【００４８】
上記ブレーキＢは、ハブ２０の取付フランジ部２２に固定されたブレーキディスク６０（ブレーキロータ）と、支持板１２に固定され、この支持板１２とホイール３０のディスク３１との間に配置されるブレーキキャリパ（図示しない）とを備えている。ブレーキキャリパは、例えば、図示しないブラケットを介して上記支持板１２に支持された一対の油圧シリンダと、これら油圧シリンダの動作によりブレーキディスク６０を挟む一対のパッドとを有している。
【００４９】
上記構成において、ステータ要素４５のコイルに高周波電流を供給してステータ要素４５とロータ要素５５との間に磁力を発生させ、これにより、ロータ５０に回転トルクを付与し、ひいてはこのロータ５０に固定されたホイール３０に回転トルクを付与する。
【００５０】
上記構成のホイール装置２では、ロータ５０が支持板を介してハブ２０に固定される構成を採用せず、ロータ５０がホイール３０に直接的に固定されるため、支持板が不要となり、その分だけ部品点数を削減できるとともにホイール装置２の重量を軽減できる。
【００５１】
また、ロータ５０がリム３５の内周３６ａに接するように配置したことにより、ロータ５０の径を最大限にすることができるので、ロータ５０に大きな回転トルクを付与することができる。
さらに、ロータ５０の径を最大限にすることに伴ってステータ４０の径も増大するので、ホイール装置２の内部空間を広くすることができ、これにより、ホイール３０の径を増大することなく、十分なブレーキスペースを確保することができる。
【００５２】
ロータ５０の外周５２ｃがリム３５の内周３６ａに全周にわたって面接触するため、リム３５に付与される荷重をロータ５０で負担でき、リム３５を補強できる。特にロータ５０のコアは珪素鋼板を重ねることにより円筒形状をなしているので剛性が高く、リム３５の補強に大きく寄与することができる。その結果、リムドロップ部３６を減肉でき、さらにスポーク部３４も減肉できる。なお、ディスク３１側のリムフランジ部３７には応力が集中するので逆に当該部位では増肉が必要となるが、トータルでは、ホイール重量を１０〜２０％低減することができる。
【００５３】
本実施形態では、部品点数の削減やリム３５の減肉等により、ホイール装置２全体で約１５％軽量化できる。
【００５４】
なお、本実施形態では、ロータ５０の外径をリム３５の内径と高精度に一致させたが、０．１ｍｍ以下の僅かな隙間であれば、リム３５に荷重が付与された時にリム３５の内周がロータ５０の外周に接することにより、ロータ５０がリム３５を補強する役割を担うことができる。本願においては、このようにロータ５０とリム３５との間に僅かな隙間があっても、両者は「接する」と定義する。
【００５５】
次に、上記構成をなすホイール装置２の組立方法について図４を参照しながら説明する。この組立方法では、図２のステータ側サブアッセンブリＡ１と、図３のロータ側サブアッセンブリＡ２とを用意する。
【００５６】
ステータ側サブアッセンブリＡ１は、車両側支持手段１の支持板１２にステータ４０を固定し、前述したようにブレーキＢを取り付けることにより得られる。
ロータ側サブアッセンブリＡ２は、ホイール３０にロータ５０を固定することにより得られる。
【００５７】
図４に示す組立装置７０を用い、上記ロータ側サブアッセンブリＡ２を上記ステータ側サブアッセンブリＡ１に向けて軸方向に移動させて組み付ける。
この組立装置７０は、中央の主ガイドロッド７１と周辺の複数の副ガイドロッド７２とを備えている。
【００５８】
上記主ガイドロッド７１は、上記ハブ２０の位置決め部２３と等しい外径を有して円筒形状をなし、その基端部が小径をなし、その先端部がテーパをなしており、軸線方向に延びるねじ穴７１ａを有している。
【００５９】
上記主ガイドロッド７１の基端部の外周には雄ねじが形成されており、この基端部をハブ２０のねじ穴２４にねじ込むことにより、主ガイドロッド７１が位置決め部２３と同軸をなして、ステータ側サブアッセンブリＡ１のハブ２０に着脱可能に連結される。
【００６０】
上記主ガイドロッド７１の連結状態において、主ガイドロッド７１の基端部に隣接する肩部が上記ハブ２０の位置決め部２３の先端面に当たり、主ガイドロッド７１の外周と位置決め部２３の外周が１つの円筒面をなすようにして実質的に連なっている。
【００６１】
上記副ガイドロッド７２は上記主ガイドロッド７１より短く、先端部がテーパをなしており、基端部にはネジ穴７２ａが形成されている。このネジ穴７２ａをハブボルト２６に螺合させて締め付けることにより、副ガイドロッド７２は主ガイドロッド７１と平行をなしてハブ２０に着脱可能に連結される。
【００６２】
上述したようにステータ側サブアッセンブリＡ１にガイドロッド７１，７２を固定した後、ロータ側サブアッセンブリＡ２のホイール３０のハブ穴３２ａに主ガイドロッド７１の先端部を嵌める。これにより、ステータ側サブアッセンブリＡ１に対してロータ側サブアッセンブリＡ２のセンター出しがなされ、両サブアッセンブリＡ１，Ａ２の同軸状態が維持される。
【００６３】
次に、主ガイドロッド７１により案内しながら、ロータ側サブアセンブリＡ２をステータ側サブアッセンブリＡ１に近づけると、図４に示すようにボルト穴３２ｂに副ガイドロッド７２の先端部が挿入される。これにより、ロータ側サブアッセンブリＡ２はステータ側サブアッセンブリＡ１に対して周方向に位置決めされるとともに回動を禁じられる。
【００６４】
上記装置７０はさらにねじ棒７３と、このねじ棒７３に取り付けられた移動規制手段７４とを備えている。ねじ棒７３の先端は断面多角形の工具掛け部７３ａとなっている。
上記移動規制手段７４は、ねじ棒７３の先端近傍に回転可能に取り付けられねじ棒７３と直交する方向に延びる支持部材７５と、引っ張り強度の大きいバンド７６とを有している。この支持部材７５の両端部にはリング７５ａ（引っ掛け部）が設けられている。
【００６５】
図４に示す状態において、ねじ棒７３を主ガイドロッド７１のねじ穴７１ａにねじ込む。そして、支持部材７５のリング７５ａとホイール３０のスポーク部３４との間に上記バンド７６を掛け渡し、その両端を図示しない留め具で連結する。
【００６６】
次に、上記ねじ棒７３の工具掛け部７３ａに工具を掛けて回すことにより、ねじ棒７３を主ガイドロッド７１の奥へと移動させる。螺合の初期の段階ではステータ４０とロータ５０が離れており、磁力が作用しないので、ネジ棒７３の前進に伴いロータ側サブアッセンブリＡ２をステータ側サブアッセンブリＡ１に向けて押す必要がある。
【００６７】
さらにねじ棒７３の螺合を進めて、ロータ側サブアッセンブリＡ２をステータ側サブアッセンブリＡ１に近づけると、ステータ４０のコアとロータ５０の永久磁石との間の磁力により、ロータ側サブアッセンブリＡ２がステータ側サブアッセンブリＡ１に引き寄せられる。
この際、ロータ側サブアッセンブリＡ２の移動を規制しないと磁力が急速に増大し、ロータ側サブアッセンブリＡ２が高速度でステータ側サブアッセンブリＡ１に衝突してしまう。しかし、本実施形態では、移動規制手段７４によりロータ側サブアッセンブリＡ２の移動が規制され、このロータ側サブアッセンブリＡ２はねじ棒７３の軸方向移動に伴って徐々に移動するので、衝突を回避することができる。
【００６８】
上記ホイール３０のハブ穴３２ａと主ガイドロッド７１のガイド作用およびボルト穴３２ｂと副ガイドロッド７２のガイド作用により、ロータ側サブアッセンブリＡ２はステータ側サブアッセンブリＡ１と同軸をなしたまま回動せずに軸方向に移動することができる。そのため、移動の途中でロータ５０とステータ４０が片当たりし強い磁力によりロータ側サブアッセンブリＡ２の移動が不能になるような事態を回避することができる。
【００６９】
さらにねじ棒７３の螺合を進めると、やがて、ディスク３１のハブ穴３２ａがハブ２０の位置決め部２３に嵌り、ディスク３１の取付部３２がハブ２０の取付フランジ２２に当たり、ロータ側サブアッセンブリＡ２の移動が完了する。なお、この移動完了の状態で、ハブボルト２６が副ガイドロッド７２を介してディスク３１のボルト穴３２ｂに挿入されている。
【００７０】
上記ロータ側サブアッセンブリＡ２の移動完了時には、上述した一対のラビリンスシールが完成している。第１ラビリンス部４３ｂと第４ラビリンス５３ｂは軸方向移動によって噛み合うようになっており、第２ラビリンス部４４ｂと第３ラビリンス部５２ｂも軸方向移動によって噛み合うようになっているからである。
【００７１】
最後にガイドロッド７１，７２を外し、ハブボルト２６にナット２７を螺合させて締め付けることによりホイール３０をハブ２０に固定し、ねじ穴２４にキャップ２５を装着することにより、サブアッセンブリＡ１，Ａ２同士の組み付けが完了する。図１参照。
上記サブアッセンブリＡ１，Ａ２同士の組み付けにより、ホイール装置２の組立が完了するとともに、ホイール３０の車両側支持手段１への装着も完了する。
【００７２】
同じ装置７０を用いて上記と逆の工程を実行すれば、修理や点検のために上記２つのサブアッセンブリＡ１，Ａ２に分解することができる。すなわち、ナット２７とキャップ２５をハブから取り外し、ガイドピン７１，７２をハブ２０にセットし、ねじ棒７３を主ガイドピン７１にねじ込み、移動規制手段７４のバンド７６をホイール３０と支持部材７５のリング７５ａ間に掛け渡し、この状態でねじ棒７３を回すことにより、ステータ４０とロータ５０との間の磁力に抗してロータ側サブアッセンブリＡ２を後退させる。
【００７３】
ロータ側サブアッセンブリＡ２が上記磁力が効かない位置まで後退したら、バンド７６をホイール３０から外し、ねじ棒７３を主ガイドピン７１から外す。
次に、ロータ側サブアッセンブリＡ２をさらに後退させて、そのボルト穴３２ｂを副ガイドロッド７２から外し、ハブ穴３２ａから主ガイドロッド７１を外す。
最後にガイドロッド７１，７２をハブ２０から取り外す。
【００７４】
次に、本発明の他の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態において先行する実施形態に対応する構成部には同番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７５】
図５に示す第２実施形態のロータ５０Ａは、円筒形状のロータ要素５５Ａと、その軸方向両端に配置された環状の端部材５２Ａ，５３Ａとで構成されている。本実施形態では、ロータ要素５５Ａの外周を覆うホルダ本体を備えておらず、端部材５２Ａ，５３Ａによりホルダが構成されている。
【００７６】
第２実施形態では、軸方向に延びる多数の長いボルト５８が、ホイール３０のディスク３１の周縁部３３を貫通し、端部材
５２Ａおよびロータ要素５５Ａの外周に形成された溝を通り、端部材５３Ａにねじ込まれており、これにより、ロータ要素５５Ａおよび端部材５２Ａ，５３Ａが互いに連結されるとともに、ロータ５０Ａがホイール３０のディスク３１の周縁部３３に固定されている。ロータ要素５５Ａは、端部材５２Ａ，５３Ａに挟まれた状態で保持され、ボルト５８により回り止めされている。
【００７７】
第２実施形態では、ロータ要素５０Ａの両端部および端部材５２Ａ，５３Ａの外周が、リム３５の内周３６ａに接している。また、端部材５３Ａは、径方向、外方向に突出した環状の鍔部５３ｆを有し、この鍔部５３ｆがリム３５の車両側端部、より具体的にはリムドロップ部３６の車両側の面に当たった状態でボルト５９により固定されている。
第２実施形態では、ホルダ本体を省いたので、ロータ要素５５Ａの径を更に大きくすることができ、第１実施形態より大きな回転トルクが得られる。また、ホイールアセンブリの内部空間をより一層広げることができる。
【００７８】
図６に示す第３実施形態のロータ５０Ｂも、第２実施形態と同様に、端部材５２Ｂ，５３Ｂによりホルダが構成されロータ要素５５Ｂを挟んだ状態で、これら部材を貫通するボルト（図示しない）により互いに固定されている。なお、このボルトは一方の端部材５２Ｂを貫通し、ロータ要素５５Ｂの外周に形成された溝を通り、他方の端部材５３Ｂにねじ込まれている。
【００７９】
第３実施形態では、ホイール３０とロータ５０Ｂとを固定するためにボルトを用いず、その代わりに周方向に間隔をおいて配置された複数のボールプランジャ機構８０を用いている。このボールプランジャ機構８０は、ロータ要素５５Ｂの外周に形成された穴８１と、この穴８１に収容されたバネ８２と、このバネ８２により径方向、外方向へ付勢されるボール８３と、リム３５のリムドロップ部３６の内周に形成され上記ボール８３の一部が嵌る凹球面８４とを備えている。
【００８０】
第３実施形態では、ロータ５０Ｂをホイール３０に固定するためのボルトおよびその締結作業を省くことができる。ロータ５０Ｂを軸方向に移動させてホイール３０のリム３５に装着する際には、バネ８２に抗してボール８３が後退する。取り外しの場合も同様である。
【００８１】
図７に示す第４実施形態では、スチール製のホイール３０Ｃが用いられている。このホイール３０Ｃは、ディスク３１Ｃとリム３５Ｃが別々に作られ、溶接されている。本実施形態では、リム３５Ｃのリムドロップ部３６Ｃの内周に、軸方向に離間した一対の環状の突起３９が形成され、この突起３９間にロータ５０Ｃが保持されるようになっている。
【００８２】
上記ロータ５０Ｃのリム３５Ｃへの取付工程について説明する。図７（Ａ）に示すように、ホイール３０Ｃのリム３５Ｃの初期形状は最終形状に比べて、車両側端部に向かうにしたがって広がるように径が大きくなっている。この初期形状ではリムドロップ部３６Ｃはテーパをなしている。
【００８３】
図７（Ａ）に示すように、上記ロータ５０Ｃをリム３５Ｃに挿入し、その角部をディスク３１側の突起３９に当てる。
次に図７（Ｂ）に示すように、リム３５Ｃをプレス加工により縮径し、リムドロップ部３６Ｃを円筒形状にし、これにより、一対の突起３９間でロータ５０Ｃを強固に挟むとともに、ロータ５０Ｃの外周をリム３５Ｃに接するようにする。
【００８４】
なお、図７においてロータ５０Ｃを概略的に矩形断面で示したが、他の実施形態と同様にホルダとロータ要素と第３、第４のラビリンス部を有している。本実施形態では、ホルダがホルダ本体を有し、このホルダ本体が上記一対の突起３９で保持されるようにするのが好ましい。ホルダ本体と突起３９とを溶接してもよい。
【００８５】
本発明は上記実施例に制約されず、種々の態様を採用することができる。例えば、図５、図６に示す実施形態においてもロータ５０Ａ，５０Ｂの外側に筒状のホルダ本体を配置するようにしてもよい。
支持体におけるハブ支持部を筒形状にし、ハブのボス部を、このハブ支持部内に挿入して回転可能に支持するようにしてもよい。
ホイールのリムは、リムドロップが無い形状のものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、一般乗用車、車椅子、一人乗りのシティーコミュータ等のホイールに適用することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１ 車両側支持手段
１０ 支持体
２０ ハブ
２３ 位置決め部
２４ ねじ穴
２６ ハブボルト
２７ ナット
３０ ホイール
３１ ディスク
３２ａ ハブ穴
３２ｂ ボルト穴
３３ ディスクの周縁部
３５ リム
３６ リムドロップ部
３６ａ リム内周
４０ ステータ
４３ｂ 第１ラビリンス部
４４ｂ 第２ラビリンス部
５０ ロータ
５２ｂ 第３ラビリンス部
５３ｂ 第４ラビリンス部
４３ｘ，４４ｘ，５２ｘ，５３ｘ 環状突起
４３ｙ，４４ｙ，５２ｙ，５３ｙ 凹溝
７０ 組立・分解装置
７１ 主ガイドロッド
７２ 副ガイドロッド
７３ ねじ棒
７４ 移動規制手段
Ａ１ ステータ側サブアッセンブリ
Ａ２ ロータ側サブアッセンブリ
Ｍ モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイール内にモータを内蔵したホイール装置、このホイール装置を組み立てる方法、および組立・分解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車にモータ内蔵型ホイール装置を用いると、トランスミッションやデファレンシャルギアが不要となり、車両の居住スペースが拡大したり車両の運動性能が向上する等、大きな利点があるので注目されている。
このモータ内蔵型のホイール装置には、インナーロータ型とアウタロータ型の２種類があるが、本出願人は、ロータをステータの径方向外側に配置するために大きな回転トルクを発生させることができるアウタロータ型のホイール装置の開発を進めている。
【０００３】
特許文献１，２に開示されたアウタロータ型のホイール装置は、ホイールと、このホイールに組み込まれたモータユニットとを備えている。
上記モータユニットは、固定系の構成要素と回転系の構成要素とを備えている。固定系の構成要素は、中央支持体と、この中央支持体に固定された円盤形状の第１支持板と、この第１支持板の周縁部に固定されたステータを含む。回転系の構成要素は、上記中央支持筒に回転可能に支持されたハブと、このハブに固定された円盤形状の第２支持板と、この第２支持板の周縁部に固定され上記ステータの径方向外側に配置されたロータとを備えている。
【０００４】
上記固定系の中央支持体が車両に固定される。上記ホイールが、上記モータユニットを内蔵するようにして上記回転系のハブに固定される。このホイール固定状態において、上記ロータはリム内周から離れている。
【０００５】
さらに文献２には、上記中央支持体、第１支持板、ステータ、ハブ、第２支持板からなるサブアッセンブリに対して、上記ロータを軸方向に移動させて第２支持板に固定することにより、モータユニットを組み立てる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１８９１１８号公報
【特許文献２】特開２００８−１８９０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
モータ内蔵型ホイール装置では、バネ下重量が増加するため、乗り心地が悪化したり、タイヤ接地性低下に伴い走行安定性も悪化する。そのため、軽量化が厳しく求められる。
しかし、上記特許文献１、２のホイールアセンブリでは軽量化に限界がある。モータがユニット化されていて部品点数が多いからである。具体的には、ロータをハブに固定するための第２支持板が必要となるからである。
【０００８】
特許文献２に上述したようにモータユニットの組立方法が開示されているが、この組立方法では、使用される装置が複雑で部品点数が多く、組立作業の効率が悪い。また、このモータユニットの組み立て後にホイールをモータユニットに固定する作業も必要であり、手間がかかる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、円筒状のステータの径方向外側に円筒状のロータを同軸に配置してなるモータ内蔵型ホイール装置において、
上記ロータが、上記ホイールのリムとこのリムに隣接するディスクの周縁部のうちの少なくとも一方に固定されていることを特徴とする。
上記構成によれば、ロータを支持する役割をホイールが担うので、ロータ支持のための部品を省くことができ、これにより部品点数を削減でき、ホイール装置を軽量化することができる。
【００１０】
好ましくは、上記ロータが上記リムの内周に接している。
これによれば、ロータの径を最大限大きくすることができるので、回転トルクを大きくすることができる。また、ホイールの内部空間を広くすることができ、例えばブレーキスペースを十分に確保できるので、ホイール径を増大させずに済み、この点からも軽量化を図ることができる。しかも、ロータがリムからの荷重を負担しリムを補強できるので、リムの減肉が可能となり、この点からも軽量化を図ることができる。
【００１１】
好ましくは、上記リムがリムドロップ部とその軸方向両端に形成されたリムフランジ部とを有し、上記ロータは、少なくともこのリムドロップ部の両端部内周に接している。
これによれば、ロータによるリムの補強を良好に行うことができる。
【００１２】
好ましくは、上記ロータが、その軸方向一端部を上記ディスクの周縁部に当接させた状態で、当該周縁部に固定されている。
これによれば、ロータをホイールに強固に固定できる。
【００１３】
好ましくは、上記ロータの軸方向他端部が、上記リムの上記ディスクから離れた箇所に固定されている。
これによれば、ロータをホイールにより一層強固に固定できる。
【００１４】
好ましくは、上記ステータは、ステータ素子と，このステータ素子の上記ディスクから遠い方の端に配置されステータ素子の外周面から径方向外方向に突出する環状の第１ラビリンス部と、上記ステータ素子の上記ディスクに近い方の端に配置され上記ステータ素子の外周面より径方向内側に位置する環状の第２ラビリンス部とを有し、
上記第１、第２ラビリンス部は、上記ディスクに向かって突出する環状突起と上記ディスクに向かって開口する環状の凹溝の少なくとも一方を含み、
上記ロータは、ロータ素子と、このロータ素子の上記ディスクに近い方の端に配置されロータ素子の内周面から径方向内方向に突出する環状の第３ラビリンス部と、上記ロータ素子の上記ディスクから遠い方の端に配置され上記ロータ素子の内周面より径方向外側に位置する環状の第４ラビリンス部を有し、
上記第３ラビリンス部は上記第２ラビリンス部と相補的な形状をなし、上記第４ラビリンス部は上記第１ラビリンス部と相補的な形状をなし、これら第３、第４ラビリンス部は、上記ディスクの反対側に向かって突出する環状突起と上記ディスクの反対側に向かって開口する環状の凹溝の少なくとも一方を含み、
上記第１、第４ラビリンス部同士が僅かな隙間を介して噛み合うことにより一方のラビリンスシールが形成され、上記第２、第３ラビリンス部が僅かな隙間を介して噛み合うことにより他方のラビリンスシールが形成されている。
この構成によれば、ステータに対してロータを軸方向に移動するだけで、両者の間をシールするための一対のラビリンスシールを形成することができる。
【００１５】
本発明の他の態様は、上記モータ内蔵型ホイール装置を組み立てる方法において、
支持体にハブを回転可能に取り付けてなる車両側支持手段と、この車両側支持手段の支持体に固定された上記ステータと、を備えたステータ側サブアッセンブリを作る工程と、
上記ホイールと、このホイールに固定された上記ロータと、を備えたロータ側サブアッセンブリを作る工程と、
上記ロータ側サブアッセンブリを上記ステータ側サブアッセンブリに対して同軸に維持しながら軸方向に移動させることにより、上記ディスクのハブ穴を上記ハブの位置決め部に嵌め、上記ハブのハブボルトを上記ディスクのボルト穴に挿入し、上記ロータを上記ステータと径方向に対向させる移動工程と、
上記ハブボルトにナットを螺合して締め付けることにより、上記ディスクを上記ハブに固定する固定工程と、
を備えたことを特徴とする。
この方法によれば、モータ内蔵型ホイール装置を作業性良く組み立てることができ、これと同時にホイールを車両支持手段に装着できる。
【００１６】
好ましくは、上記移動工程において、主ガイドロッドの小径の基端部を、上記ハブの位置決め部の内側に着脱可能に連結することにより、この主ガイドロッドを上記位置決め部と同軸にするとともにその外周面を上記位置決め部の外周面と同一円筒面上に位置させ、上記主ガイドロッドに上記ロータ側サブアッセンブリのディスクのハブ穴を嵌めた状態で、上記ロータ側サブアッセンブリを軸方向に移動させ、上記ハブ穴を上記主ガイドロッドから上記位置決め部へと移す。
これによれば、主ガイドロッドの案内作用により、ロータ側サブアッセンブリをステータ側サブアッセンブリに対して軸振れすることなく安定して移動させることができ、途中でステータとロータが吸着して移動不能となるような不都合を確実に防止することができる。
上記ステータ側サブアッセンブリのハブには、上記位置決め部の内側にねじ穴を形成しておき、このねじ穴に、上記主ガイドロッドの基端部を螺合する。
【００１７】
好ましくは、上記主ガイドロッドにその軸線に沿ってねじ穴を形成しておき、上記移動工程において、上記主ガイドロッドのねじ穴にねじ棒を螺合させ、このねじ棒に回動可能に支持された移動規制手段を上記ロータ側サブアッセンブリのホイールに着脱可能に連結することにより、上記ロータとステータとの間の磁力に抗してロータ側サブアッセンブリの移動を規制し、この移動規制状態で上記ねじ棒を回すことにより、上記ロータ側サブアッセンブリを上記ステータ側サブアッセンブリに向けて軸方向に移動させる。
これによれば、移動規制手段でロータ側サブアッセンブリの移動を規制するので、ロータとステータとの間の磁力により、ロータ側サブアッセンブリがステータ側サブアッセンブリに衝突するのを回避することができる。
【００１８】
好ましくは、上記移動工程において、上記ハブボルトに、上記主ガイドロッドと平行をなして副ガイドロッドを螺合させ、この副ガイドロッドを上記ホイールのボルト穴に差し込んだ状態で、上記ロータ側サブアッセンブリの軸方向移動を行う。
これによれば、副ガイドロッドの案内作用により、ロータ側サブアッセンブリを周方向の位置決めをした状態で軸方向に移動させることができる。
【００１９】
本発明のさらに他の態様は、請求項１〜６のいずれかに記載のモータ内蔵型ホイール装置を組み立て及び／又は分解するために、
（ア）支持体にハブを回転可能に取り付けてなる車両側支持手段と、この車両側支持手段の支持体に固定された上記ステータとを備えたステータ側サブアッセンブリと、
（イ）上記ホイールとこのホイールに固定された上記ロータとを備えたロータ側サブアッセンブリと、
を組み立たり分解する装置であって、
軸線に沿って形成されたねじ穴を有する主ガイドロッドと、このねじ穴に螺合されるねじ棒と、このねじ棒に回転可能に支持される移動規制手段とを備え、
上記主ガイドロッドは、上記ディスクのハブ穴に嵌るべき上記ハブの位置決め部の外径と等しい外径を有し、小径の基端部を上記ハブの位置決め部の内側に着脱可能に連結することにより、その外周面が上記位置決め部の外周面と同一円筒面上に位置し、このハブへの連結状態で、上記ロータ側サブアッセンブリのディスクのハブ穴に挿入されて上記ロータ側サブアッセンブリの上記ステータ側サブアッセンブリに対する軸方向移動を案内し、
上記移動規制手段は、上記ロータ側サブアッセンブリのホイールに着脱可能に連結することにより、上記ロータとステータとの間の磁力に抗してロータ側サブアッセンブリの移動を規制することを特徴とする。
この構成によれば、比較的簡単な構成で作業性良くステータ側サブアッセンブリとロータ側サブアッセンブリの組立、分解を行うことができる。しかも途中でステータとロータが吸着して移動不能となるような不都合を防止でき、ロータ側サブアッセンブリがステータ側サブアッセンブリに衝突するのを回避することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、モータ内蔵型のホイール装置の軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係わるホイール装置を車両に組み付けた状態で示す縦断面図である。
【図２】図２は、同ホイール装置のステータと車両側支持手段を含むステータ側サブアッセンブリの上半分の縦断面図である。
【図３】図３は、同ホイール装置のロータとホイールを含むロータ側サブアッセンブリの上半分の縦断面図である。
【図４】図４は、上記ステータ側サブアッセンブリにロータ側サブアッセンブリを組み付ける工程を示す縦断面図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態に係わるロータ側サブアッセンブリの要部断面図である。
【図６】図６は、本発明の第３実施形態に係わるロータ側サブアッセンブリの要部断面図である。
【図７】図７は、本発明の第４実施形態に係わるロータ側サブアッセンブリを製造する工程を示す縦断面図であり、（Ａ）はロータをホイールのリムに組み込む直前の状態を示し、（Ｂ）はホイールのリムを縮径してロータを組み込んだ状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の第１実施形態に係わるモータ内蔵型ホイール装置について、図１〜図４を参照しながら説明する。
図１には、車両側支持手段１と、この車両側支持手段１に組みつけられた本実施形態のホイール装置２が示されている。車両側支持手段１は、支持体１０とこの支持体１０に回転可能に支持されたハブ２０とを備えている。ホイール装置２は、上記ハブ２０に固定されたホイール３０と、ホイール３０に内蔵されたモータＭおよびブレーキＢとを備えている。
【００２３】
図１、図２に示すように、上記支持体１０は、車両にサスペンション機構を介して支持され車両から突出したシャフト１１と、このシャフト１１の鍔部１１ａに固定された円盤形状の支持板１２とを有している。この支持板１２は、後述するようにステータ支持部として提供される。
【００２４】
上記シャフト１１は上記鍔部１２の先端側（車両の反対側）に小径部１１ｂ（ハブ支持部）を有しており、この小径部１１ｂの外周にはベアリング１５を介してハブ２０の筒状ボス部２１（回転支持部）が回転可能に支持されている。シャフト１１の軸線Ｌは、ハブ２０の回転軸線となり、ひいてはホイール３０の回転軸線となる。
上記小径部１１ｂの先端には雄ねじ部１１ｃが形成されており、この雄ねじ部１１ｃには、上記ベアリング１５を押さえるためのナット１６が螺合されている。
【００２５】
上記ハブ２０は、上記ボス部２１と、このボス部２１の先端（車両の反対側の端）に連なる円盤形状の取付フランジ部２２と、この取付フランジ部２２から上記回転軸線Ｌと同軸をなして突出する円筒形状の位置決め部２３とを備えている。
【００２６】
上記ハブ２０の先端面（車両の反対側の端面）にはねじ穴２４（凹部）が形成されている。このねじ穴２４は上記位置決め部２３の内部空間を含んで深く形成されている。このねじ穴２４の底部に、上記ナット１６が収容されている。ねじ穴２４にはキャップ２５が螺合されており、このキャップ２５によりねじ穴２４が塞がれている。
【００２７】
上記ハブ２０の取付フランジ部２２には複数のハブボルト２６が、位置決め部２３を囲むように周方向に等間隔をなして固定されている。このハブボルト２６は、取付フランジ部２２から車両の反対側に突出している。
【００２８】
図１、図３に示すように、上記ホイール３０は、例えばアルミ合金（軽金属）の鋳造品からなり、ディスク３１と、このディスク３１の周縁に連なるほぼ円筒状のリム３５とを有している。このディスク３１は、中央の円盤形状の取付部３２と、環状の周縁部３３と、これら取付部３２と周縁部３３とを連ねるようにして放射状に延びるスポーク部３４とを有している。周縁部３３の車両側の面（図３にのみ符号３３ａを付す）は上記回転軸線Ｌと直交する平坦面となっており、後述するように当接面として提供される。
【００２９】
上記ディスク３１の取付部３２の中央にはハブ穴３２ａが形成されており、このハブ穴３２ａを囲むように周方向に等間隔をなしてボルト穴３２ｂが形成されている。
【００３０】
上記ディスク３１のハブ穴３２ａを上記ハブ２０の位置決め部２３に嵌め、ボルト穴３２ｂをハブボルト２６に挿入した状態で、上記ハブボルト２６にナット２７を螺合して締め付けることにより、ホイール３０がハブ２０に固定される。
【００３１】
上記ホイール３０のリム３５は、一般的なホイールのリムと同様に、リムドロップ部３６と、その軸方向両端部のリムフランジ部３７とを有している。リムドロップ部３６の軸方向両端部の内周（図３にのみ符号３６ａを付す）は、回転軸線Ｌと同軸の円筒面となっている。
【００３２】
図１に示すように、上記モータＭは、円筒形状をなすステータ４０とロータ５０とを有している。ステータ４０は車両側支持手段１の支持体１０に固定され、ロータ５０はホイール３０に固定されている。
【００３３】
まず上記ステータ４０について、図１、図２、特に図２を参照しながら詳しく説明する。上記ステータ４０は、ホルダ４１と、このホルダ４１に周方向に等間隔をおいて保持された多数のステータ要素４５とを有している。各ステータ要素４５は、周知のようにコアにコイルを巻いてなる。
【００３４】
上記ホルダ４１は、円筒形状をなすホルダ本体４２と、このホルダ本体４２の軸方向両端に多数のボルト４６，４７でそれぞれ固定された一対の環状の端部材４３，４４とを有している。上記ホルダ本体４２の外周に上記ステータ素子４５が支持されている。
【００３５】
上記ボルト４７は、ホルダ本体４２を軸方向に貫通し端部材４４にねじ込まれており、その中間部がステータ要素４５のコアの内周に形成された溝に入り込むことにより、ステータ要素４５をホルダ４１に対して回り止めしている。
上記ホルダ本体４２の車両側の一端が上記支持体１０の支持板１２の周縁部に多数のボルト４８で固定されることにより、ステータ４０が支持体１０に固定されている。
【００３６】
上記ステータ４０の軸方向一端側（車両側）に位置する上記端部材４３は、ステータ素子４５の外周から径方向外方向に突出する環状の遮蔽鍔部４３ａと、この遮蔽鍔部４３ａにおいて車両と反対側の面に形成された第１ラビリンス部４３ｂとを有している。
上記第１ラビリンス部４３ｂは、車両の反対側（ホイール３０のディスク３１側）に向けて軸方向に突出する環状突起４３ｘと、この環状突起４３ｘに隣接して車両の反対側に開口する凹溝４３ｙとを有している。
【００３７】
上記ステータ４０の軸方向他端側（車両の反対側）に位置する端部材４４は、車両の反対側の面に、ステータ要素４５の外周より径方向内側に位置する第２ラビリンス部４４ｂを有している。この第２ラビリンス部４４ｂも、車両の反対側（ホイール３０のディスク３１側）に向けて軸方向に突出する環状突起４４ｘと、この環状突起４４ｘに隣接して車両の反対側に開口する凹溝４４ｙとを有している。
【００３８】
次に上記ロータ５０について、図１、図３、特に図３を参照しながら説明する。上記ロータ５０は、ホルダ５１と、このホルダ５１に保持されたロータ要素５５とを備えている。ロータ要素５５は例えば、円筒形状のコアの内周に回転軸線Ｌと平行をなす多数の細長い永久磁石を周方向に等間隔をおいて配置することにより構成されている。
【００３９】
上記ホルダ５１は、円筒形状をなすホルダ本体５２と、このホルダ本体５２の車両側の一端に、多数のボルト５６により固定された環状の端部材５３とを有している。
上記ホルダ本体５２の内周には、上記ロータ素子５５がホルダ本体５２と端部材５３で挟まれるようにして取り付けられている。
上記ボルト５６は、軸方向に長く延び、ホルダ本体５２を貫通して端部材５３にねじ込まれており、その中間部がロータ要素５５のコアの外周に形成された溝に入り込むことにより、ロータ要素５５をホルダ５１に対して回り止めしている。
【００４０】
上記ホルダ本体５２は、車両の反対側端部においてロータ要素５５の内周から径方向、内方向に突出する環状の遮蔽鍔部５２ａを有しており、この遮蔽鍔部５２ａにおける車両側の面には、第３ラビリンス部５２ｂが形成されている。この第３ラビリンス部５２ｂは、上記ステータ４０の第２ラビリンス部４４ｂと相補的な形状をなし、車両側に向かって軸方向に突出する環状突起５２ｘと、この環状突起５２ｘに隣接し車両側が開口した環状の凹溝５２ｙとを有している。
【００４１】
上記端部材５３の車両側の面には、ロータ要素５５の内周より径方向外側に位置する第４ラビリンス部５３ｂが形成されている。この第４ラビリンス部５３ｂは上記ステータ４０の第１ラビリンス部４３ｂと相補的な形状をなし、車両側（ディスク３１の反対側）に向けて軸方向に突出する環状突起５３ｘと、この環状突起５３ｘに隣接して車両側に開口する凹溝５３ｙとを有している。
【００４２】
上記ロータ５０のホルダ本体５２は、ホイール３０のディスク３１の周縁部３３を軸方向に貫通してホルダ本体５２にねじ込まれるボルト５７により、当該周縁部３３に直接固定されている。以下、この特徴について詳述する。
ホルダ本体５２の両端部の外周５２ｃは回転軸線Ｌと同軸の円筒面をなしており、リム３５の内周３６ａの径と高精度で一致している。また、ホルダ本体５２のディスク３１側の端面５２ｄは回転軸線Ｌと直交した平坦面となっている。
【００４３】
上記ロータ５０は、その端面５２ｄがディスク３１の周縁部３３の当接面３３ａに当たるまでホイール３０に対して軸方向に移動されることにより、リム３５に嵌め込まれ、この状態で上記ボルト５７によってディスク３１の周縁部３３に固定される。
【００４４】
上述したように、ホルダ本体５２の外径がリム３５の内径と高精度で一致するので、ホルダ本体５２の外周５２ｃがリム３５の内周３６ａに全周にわたって面接触している。
【００４５】
なお、上記ホルダ本体５２の軸方向中央部の外周には多数の環状の放熱フィン５２ｅが形成されており、これに対向するリムドロップ部３６の中央部内周には浅い環状の凹部３６ｂが形成されている。
【００４６】
上記モータＭにおいて、ロータ要素５５はステータ要素４５の径方向外側に隙間を介して対向配置されている。ステータ４０の第１ラビリンス部４３ｂと、ロータ５０の第４ラビリンス部５３ｂが僅かな隙間を介して噛み合うことにより、車両側のラビリンスシールが構成され、ステータ４０の第２ラビリンス部４４ｂと、ロータ５０の第３ラビリンス部５２ｂが僅かな隙間を介して噛み合うことにより、車両の反対側のラビリンスシールが構成され、これら一対のラビリンスシールにより、上記ステータ要素４５とロータ要素５５の間の隙間がシールされている。
【００４７】
車両側のラビリンスシールでは、ステータ４０の第１ラビリンス部４３ｂの環状突起４３ｘがロータ５０の第４ラビリンス部５３ｂの凹溝５３ｙに入り込み、第１ラビリンス部４３ｂの凹溝４３ｙに第４ラビリンス部５３ｂの環状突起５３ｘが入り込んでいる。
同様に、ステータ４０の第２ラビリンス部４４ｂの環状突起４４ｘがロータ５０の第３ラビリンス部５２ｂの凹溝５２ｙに入り込み、第２ラビリンス部４４ｂの凹溝４４ｙに第３ラビリンス部５２ｂの環状突起５２ｘが入り込んでいる。
【００４８】
上記ブレーキＢは、ハブ２０の取付フランジ部２２に固定されたブレーキディスク６０（ブレーキロータ）と、支持板１２に固定され、この支持板１２とホイール３０のディスク３１との間に配置されるブレーキキャリパ（図示しない）とを備えている。ブレーキキャリパは、例えば、図示しないブラケットを介して上記支持板１２に支持された一対の油圧シリンダと、これら油圧シリンダの動作によりブレーキディスク６０を挟む一対のパッドとを有している。
【００４９】
上記構成において、ステータ要素４５のコイルに高周波電流を供給してステータ要素４５とロータ要素５５との間に磁力を発生させ、これにより、ロータ５０に回転トルクを付与し、ひいてはこのロータ５０に固定されたホイール３０に回転トルクを付与する。
【００５０】
上記構成のホイール装置２では、ロータ５０が支持板を介してハブ２０に固定される構成を採用せず、ロータ５０がホイール３０に直接的に固定されるため、支持板が不要となり、その分だけ部品点数を削減できるとともにホイール装置２の重量を軽減できる。
【００５１】
また、ロータ５０がリム３５の内周３６ａに接するように配置したことにより、ロータ５０の径を最大限にすることができるので、ロータ５０に大きな回転トルクを付与することができる。
さらに、ロータ５０の径を最大限にすることに伴ってステータ４０の径も増大するので、ホイール装置２の内部空間を広くすることができ、これにより、ホイール３０の径を増大することなく、十分なブレーキスペースを確保することができる。
【００５２】
ロータ５０の外周５２ｃがリム３５の内周３６ａに全周にわたって面接触するため、リム３５に付与される荷重をロータ５０で負担でき、リム３５を補強できる。特にロータ５０のコアは珪素鋼板を重ねることにより円筒形状をなしているので剛性が高く、リム３５の補強に大きく寄与することができる。その結果、リムドロップ部３６を減肉でき、さらにスポーク部３４も減肉できる。なお、ディスク３１側のリムフランジ部３７には応力が集中するので逆に当該部位では増肉が必要となるが、トータルでは、ホイール重量を１０〜２０％低減することができる。
【００５３】
本実施形態では、部品点数の削減やリム３５の減肉等により、ホイール装置２全体で約１５％軽量化できる。
【００５４】
なお、本実施形態では、ロータ５０の外径をリム３５の内径と高精度に一致させたが、０．１ｍｍ以下の僅かな隙間であれば、リム３５に荷重が付与された時にリム３５の内周がロータ５０の外周に接することにより、ロータ５０がリム３５を補強する役割を担うことができる。本願においては、このようにロータ５０とリム３５との間に僅かな隙間があっても、両者は「接する」と定義する。
【００５５】
次に、上記構成をなすホイール装置２の組立方法について図４を参照しながら説明する。この組立方法では、図２のステータ側サブアッセンブリＡ１と、図３のロータ側サブアッセンブリＡ２とを用意する。
【００５６】
ステータ側サブアッセンブリＡ１は、車両側支持手段１の支持板１２にステータ４０を固定し、前述したようにブレーキＢを取り付けることにより得られる。
ロータ側サブアッセンブリＡ２は、ホイール３０にロータ５０を固定することにより得られる。
【００５７】
図４に示す組立装置７０を用い、上記ロータ側サブアッセンブリＡ２を上記ステータ側サブアッセンブリＡ１に向けて軸方向に移動させて組み付ける。
この組立装置７０は、中央の主ガイドロッド７１と周辺の複数の副ガイドロッド７２とを備えている。
【００５８】
上記主ガイドロッド７１は、上記ハブ２０の位置決め部２３と等しい外径を有して円筒形状をなし、その基端部が小径をなし、その先端部がテーパをなしており、軸線方向に延びるねじ穴７１ａを有している。
【００５９】
上記主ガイドロッド７１の基端部の外周には雄ねじが形成されており、この基端部をハブ２０のねじ穴２４にねじ込むことにより、主ガイドロッド７１が位置決め部２３と同軸をなして、ステータ側サブアッセンブリＡ１のハブ２０に着脱可能に連結される。
【００６０】
上記主ガイドロッド７１の連結状態において、主ガイドロッド７１の基端部に隣接する肩部が上記ハブ２０の位置決め部２３の先端面に当たり、主ガイドロッド７１の外周と位置決め部２３の外周が１つの円筒面をなすようにして実質的に連なっている。
【００６１】
上記副ガイドロッド７２は上記主ガイドロッド７１より短く、先端部がテーパをなしており、基端部にはネジ穴７２ａが形成されている。このネジ穴７２ａをハブボルト２６に螺合させて締め付けることにより、副ガイドロッド７２は主ガイドロッド７１と平行をなしてハブ２０に着脱可能に連結される。
【００６２】
上述したようにステータ側サブアッセンブリＡ１にガイドロッド７１，７２を固定した後、ロータ側サブアッセンブリＡ２のホイール３０のハブ穴３２ａに主ガイドロッド７１の先端部を嵌める。これにより、ステータ側サブアッセンブリＡ１に対してロータ側サブアッセンブリＡ２のセンター出しがなされ、両サブアッセンブリＡ１，Ａ２の同軸状態が維持される。
【００６３】
次に、主ガイドロッド７１により案内しながら、ロータ側サブアセンブリＡ２をステータ側サブアッセンブリＡ１に近づけると、図４に示すようにボルト穴３２ｂに副ガイドロッド７２の先端部が挿入される。これにより、ロータ側サブアッセンブリＡ２はステータ側サブアッセンブリＡ１に対して周方向に位置決めされるとともに回動を禁じられる。
【００６４】
上記装置７０はさらにねじ棒７３と、このねじ棒７３に取り付けられた移動規制手段７４とを備えている。ねじ棒７３の先端は断面多角形の工具掛け部７３ａとなっている。
上記移動規制手段７４は、ねじ棒７３の先端近傍に回転可能に取り付けられねじ棒７３と直交する方向に延びる支持部材７５と、引っ張り強度の大きいバンド７６とを有している。この支持部材７５の両端部にはリング７５ａ（引っ掛け部）が設けられている。
【００６５】
図４に示す状態において、ねじ棒７３を主ガイドロッド７１のねじ穴７１ａにねじ込む。そして、支持部材７５のリング７５ａとホイール３０のスポーク部３４との間に上記バンド７６を掛け渡し、その両端を図示しない留め具で連結する。
【００６６】
次に、上記ねじ棒７３の工具掛け部７３ａに工具を掛けて回すことにより、ねじ棒７３を主ガイドロッド７１の奥へと移動させる。螺合の初期の段階ではステータ４０とロータ５０が離れており、磁力が作用しないので、ネジ棒７３の前進に伴いロータ側サブアッセンブリＡ２をステータ側サブアッセンブリＡ１に向けて押す必要がある。
【００６７】
さらにねじ棒７３の螺合を進めて、ロータ側サブアッセンブリＡ２をステータ側サブアッセンブリＡ１に近づけると、ステータ４０のコアとロータ５０の永久磁石との間の磁力により、ロータ側サブアッセンブリＡ２がステータ側サブアッセンブリＡ１に引き寄せられる。
この際、ロータ側サブアッセンブリＡ２の移動を規制しないと磁力が急速に増大し、ロータ側サブアッセンブリＡ２が高速度でステータ側サブアッセンブリＡ１に衝突してしまう。しかし、本実施形態では、移動規制手段７４によりロータ側サブアッセンブリＡ２の移動が規制され、このロータ側サブアッセンブリＡ２はねじ棒７３の軸方向移動に伴って徐々に移動するので、衝突を回避することができる。
【００６８】
上記ホイール３０のハブ穴３２ａと主ガイドロッド７１のガイド作用およびボルト穴３２ｂと副ガイドロッド７２のガイド作用により、ロータ側サブアッセンブリＡ２はステータ側サブアッセンブリＡ１と同軸をなしたまま回動せずに軸方向に移動することができる。そのため、移動の途中でロータ５０とステータ４０が片当たりし強い磁力によりロータ側サブアッセンブリＡ２の移動が不能になるような事態を回避することができる。
【００６９】
さらにねじ棒７３の螺合を進めると、やがて、ディスク３１のハブ穴３２ａがハブ２０の位置決め部２３に嵌り、ディスク３１の取付部３２がハブ２０の取付フランジ２２に当たり、ロータ側サブアッセンブリＡ２の移動が完了する。なお、この移動完了の状態で、ハブボルト２６が副ガイドロッド７２を介してディスク３１のボルト穴３２ｂに挿入されている。
【００７０】
上記ロータ側サブアッセンブリＡ２の移動完了時には、上述した一対のラビリンスシールが完成している。第１ラビリンス部４３ｂと第４ラビリンス５３ｂは軸方向移動によって噛み合うようになっており、第２ラビリンス部４４ｂと第３ラビリンス部５２ｂも軸方向移動によって噛み合うようになっているからである。
【００７１】
最後にガイドロッド７１，７２を外し、ハブボルト２６にナット２７を螺合させて締め付けることによりホイール３０をハブ２０に固定し、ねじ穴２４にキャップ２５を装着することにより、サブアッセンブリＡ１，Ａ２同士の組み付けが完了する。図１参照。
上記サブアッセンブリＡ１，Ａ２同士の組み付けにより、ホイール装置２の組立が完了するとともに、ホイール３０の車両側支持手段１への装着も完了する。
【００７２】
同じ装置７０を用いて上記と逆の工程を実行すれば、修理や点検のために上記２つのサブアッセンブリＡ１，Ａ２に分解することができる。すなわち、ナット２７とキャップ２５をハブから取り外し、ガイドピン７１，７２をハブ２０にセットし、ねじ棒７３を主ガイドピン７１にねじ込み、移動規制手段７４のバンド７６をホイール３０と支持部材７５のリング７５ａ間に掛け渡し、この状態でねじ棒７３を回すことにより、ステータ４０とロータ５０との間の磁力に抗してロータ側サブアッセンブリＡ２を後退させる。
【００７３】
ロータ側サブアッセンブリＡ２が上記磁力が効かない位置まで後退したら、バンド７６をホイール３０から外し、ねじ棒７３を主ガイドピン７１から外す。
次に、ロータ側サブアッセンブリＡ２をさらに後退させて、そのボルト穴３２ｂを副ガイドロッド７２から外し、ハブ穴３２ａから主ガイドロッド７１を外す。
最後にガイドロッド７１，７２をハブ２０から取り外す。
【００７４】
次に、本発明の他の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態において先行する実施形態に対応する構成部には同番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７５】
図５に示す第２実施形態のロータ５０Ａは、円筒形状のロータ要素５５Ａと、その軸方向両端に配置された環状の端部材５２Ａ，５３Ａとで構成されている。本実施形態では、ロータ要素５５Ａの外周を覆うホルダ本体を備えておらず、端部材５２Ａ，５３Ａによりホルダが構成されている。
【００７６】
第２実施形態では、軸方向に延びる多数の長いボルト５８が、ホイール３０のディスク３１の周縁部３３を貫通し、端部材
５２Ａおよびロータ要素５５Ａの外周に形成された溝を通り、端部材５３Ａにねじ込まれており、これにより、ロータ要素５５Ａおよび端部材５２Ａ，５３Ａが互いに連結されるとともに、ロータ５０Ａがホイール３０のディスク３１の周縁部３３に固定されている。ロータ要素５５Ａは、端部材５２Ａ，５３Ａに挟まれた状態で保持され、ボルト５８により回り止めされている。
【００７７】
第２実施形態では、ロータ要素５０Ａの両端部および端部材５２Ａ，５３Ａの外周が、リム３５の内周３６ａに接している。また、端部材５３Ａは、径方向、外方向に突出した環状の鍔部５３ｆを有し、この鍔部５３ｆがリム３５の車両側端部、より具体的にはリムドロップ部３６の車両側の面に当たった状態でボルト５９により固定されている。
第２実施形態では、ホルダ本体を省いたので、ロータ要素５５Ａの径を更に大きくすることができ、第１実施形態より大きな回転トルクが得られる。また、ホイールアセンブリの内部空間をより一層広げることができる。
【００７８】
図６に示す第３実施形態のロータ５０Ｂも、第２実施形態と同様に、端部材５２Ｂ，５３Ｂによりホルダが構成されロータ要素５５Ｂを挟んだ状態で、これら部材を貫通するボルト（図示しない）により互いに固定されている。なお、このボルトは一方の端部材５２Ｂを貫通し、ロータ要素５５Ｂの外周に形成された溝を通り、他方の端部材５３Ｂにねじ込まれている。
【００７９】
第３実施形態では、ホイール３０とロータ５０Ｂとを固定するためにボルトを用いず、その代わりに周方向に間隔をおいて配置された複数のボールプランジャ機構８０を用いている。このボールプランジャ機構８０は、ロータ要素５５Ｂの外周に形成された穴８１と、この穴８１に収容されたバネ８２と、このバネ８２により径方向、外方向へ付勢されるボール８３と、リム３５のリムドロップ部３６の内周に形成され上記ボール８３の一部が嵌る凹球面８４とを備えている。
【００８０】
第３実施形態では、ロータ５０Ｂをホイール３０に固定するためのボルトおよびその締結作業を省くことができる。ロータ５０Ｂを軸方向に移動させてホイール３０のリム３５に装着する際には、バネ８２に抗してボール８３が後退する。取り外しの場合も同様である。
【００８１】
図７に示す第４実施形態では、スチール製のホイール３０Ｃが用いられている。このホイール３０Ｃは、ディスク３１Ｃとリム３５Ｃが別々に作られ、溶接されている。本実施形態では、リム３５Ｃのリムドロップ部３６Ｃの内周に、軸方向に離間した一対の環状の突起３９が形成され、この突起３９間にロータ５０Ｃが保持されるようになっている。
【００８２】
上記ロータ５０Ｃのリム３５Ｃへの取付工程について説明する。図７（Ａ）に示すように、ホイール３０Ｃのリム３５Ｃの初期形状は最終形状に比べて、車両側端部に向かうにしたがって広がるように径が大きくなっている。この初期形状ではリムドロップ部３６Ｃはテーパをなしている。
【００８３】
図７（Ａ）に示すように、上記ロータ５０Ｃをリム３５Ｃに挿入し、その角部をディスク３１側の突起３９に当てる。
次に図７（Ｂ）に示すように、リム３５Ｃをプレス加工により縮径し、リムドロップ部３６Ｃを円筒形状にし、これにより、一対の突起３９間でロータ５０Ｃを強固に挟むとともに、ロータ５０Ｃの外周をリム３５Ｃに接するようにする。
【００８４】
なお、図７においてロータ５０Ｃを概略的に矩形断面で示したが、他の実施形態と同様にホルダとロータ要素と第３、第４のラビリンス部を有している。本実施形態では、ホルダがホルダ本体を有し、このホルダ本体が上記一対の突起３９で保持されるようにするのが好ましい。ホルダ本体と突起３９とを溶接してもよい。
【００８５】
本発明は上記実施例に制約されず、種々の態様を採用することができる。例えば、図５、図６に示す実施形態においてもロータ５０Ａ，５０Ｂの外側に筒状のホルダ本体を配置するようにしてもよい。
支持体におけるハブ支持部を筒形状にし、ハブのボス部を、このハブ支持部内に挿入して回転可能に支持するようにしてもよい。
ホイールのリムは、リムドロップが無い形状のものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、一般乗用車、車椅子、一人乗りのシティーコミュータ等のホイールに適用することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１ 車両側支持手段
１０ 支持体
２０ ハブ
２３ 位置決め部
２４ ねじ穴
２６ ハブボルト
２７ ナット
３０ ホイール
３１ ディスク
３２ａ ハブ穴
３２ｂ ボルト穴
３３ ディスクの周縁部
３５ リム
３６ リムドロップ部
３６ａ リム内周
４０ ステータ
４３ｂ 第１ラビリンス部
４４ｂ 第２ラビリンス部
５０ ロータ
５２ｂ 第３ラビリンス部
５３ｂ 第４ラビリンス部
４３ｘ，４４ｘ，５２ｘ，５３ｘ 環状突起
４３ｙ，４４ｙ，５２ｙ，５３ｙ 凹溝
７０ 組立・分解装置
７１ 主ガイドロッド
７２ 副ガイドロッド
７３ ねじ棒
７４ 移動規制手段
Ａ１ ステータ側サブアッセンブリ
Ａ２ ロータ側サブアッセンブリ
Ｍ モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のステータの径方向外側に円筒状のロータを同軸に配置してなるモータ内蔵型ホイール装置において、
上記ロータが、上記ホイールのリムとこのリムに隣接するディスクの周縁部のうちの少なくとも一方に固定されていることを特徴とするモータ内蔵型ホイール装置。
【請求項２】
上記ロータが上記リムの内周に接していることを特徴とする請求項１に記載のモータ内蔵型ホイール装置。
【請求項３】
上記リムがリムドロップ部とその軸方向両端に形成されたリムフランジ部とを有し、上記ロータは、少なくともこのリムドロップ部の両端部内周に接していることを特徴とする請求項２に記載のモータ内蔵型ホイール装置。
【請求項４】
上記ロータが、その軸方向一端部を上記ディスクの周縁部に当接させた状態で、当該周縁部に固定されていることを特徴とする請求項２または３に記載のモータ内蔵型ホイール装置。
【請求項５】
上記ロータの軸方向他端部が、上記リムの上記ディスクから離れた箇所に固定されていることを特徴とする請求項４に記載のモータ内蔵型ホイール装置。
【請求項６】
上記ステータは、ステータ素子と，このステータ素子の上記ディスクから遠い方の端に配置されステータ素子の外周面から径方向外方向に突出する環状の第１ラビリンス部と、上記ステータ素子の上記ディスクに近い方の端に配置され上記ステータ素子の外周面より径方向内側に位置する環状の第２ラビリンス部とを有し、
上記第１、第２ラビリンス部は、上記ディスクに向かって突出する環状突起と上記ディスクに向かって開口する環状の凹溝の少なくとも一方を含み、
上記ロータは、ロータ素子と、このロータ素子の上記ディスクに近い方の端に配置されロータ素子の内周面から径方向内方向に突出する環状の第３ラビリンス部と、上記ロータ素子の上記ディスクから遠い方の端に配置され上記ロータ素子の内周面より径方向外側に位置する環状の第４ラビリンス部を有し、
上記第３ラビリンス部は上記第２ラビリンス部と相補的な形状をなし、上記第４ラビリンス部は上記第１ラビリンス部と相補的な形状をなし、これら第３、第４ラビリンス部は、上記ディスクの反対側に向かって突出する環状突起と上記ディスクの反対側に向かって開口する環状の凹溝の少なくとも一方を含み、
上記第１、第４ラビリンス部同士が僅かな隙間を介して噛み合うことにより一方のラビリンスシールが形成され、上記第２、第３ラビリンス部が僅かな隙間を介して噛み合うことにより他方のラビリンスシールが形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のモータ内蔵型ホイール装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のモータ内蔵型ホイール装置を組み立てる方法において、
支持体にハブを回転可能に取り付けてなる車両側支持手段と、この車両側支持手段の支持体に固定された上記ステータと、を備えたステータ側サブアッセンブリを作る工程と、
上記ホイールと、このホイールに固定された上記ロータと、を備えたロータ側サブアッセンブリを作る工程と、
上記ロータ側サブアッセンブリを上記ステータ側サブアッセンブリに対して同軸に維持しながら軸方向に移動させることにより、上記ディスクのハブ穴を上記ハブの位置決め部に嵌め、上記ハブのハブボルトを上記ディスクのボルト穴に挿入し、上記ロータを上記ステータと径方向に対向させる移動工程と、
上記ハブボルトにナットを螺合して締め付けることにより、上記ディスクを上記ハブに固定する固定工程と、
を備えたことを特徴とするモータ内蔵型ホイール装置の組立方法。
【請求項８】
上記移動工程において、
主ガイドロッドの小径の基端部を、上記ハブの位置決め部の内側に着脱可能に連結することにより、この主ガイドロッドを上記位置決め部と同軸にするとともにその外周面を上記位置決め部の外周面と同一円筒面上に位置させ、
上記主ガイドロッドに上記ロータ側サブアッセンブリのディスクのハブ穴を嵌めた状態で、上記ロータ側サブアッセンブリを軸方向に移動させ、上記ハブ穴を上記主ガイドロッドから上記位置決め部へと移すことを特徴とする請求項７に記載のモータ内蔵型ホイール装置の組立方法。
【請求項９】
上記ステータ側サブアッセンブリのハブには、上記位置決め部の内側にねじ穴を形成しておき、このねじ穴に、上記主ガイドロッドの基端部を螺合することを特徴とする請求項８に記載のモータ内蔵型ホイール装置の組立方法。
【請求項１０】
上記主ガイドロッドにその軸線に沿ってねじ穴を形成しておき、
上記移動工程において、
上記主ガイドロッドのねじ穴にねじ棒を螺合させ、このねじ棒に回動可能に支持された移動規制手段を上記ロータ側サブアッセンブリのホイールに着脱可能に連結することにより、上記ロータとステータとの間の磁力に抗してロータ側サブアッセンブリの移動を規制し、この移動規制状態で上記ねじ棒を回すことにより、上記ロータ側サブアッセンブリを上記ステータ側サブアッセンブリに向けて軸方向に移動させることを特徴とする請求項８または９に記載のモータ内蔵型ホイール装置の組立方法。
【請求項１１】
上記移動工程において、
上記ハブボルトに、上記主ガイドロッドと平行をなして副ガイドロッドを螺合させ、この副ガイドロッドを上記ホイールのボルト穴に差し込んだ状態で、上記ロータ側サブアッセンブリの軸方向移動を行うことを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載のモータ内蔵型ホイール装置の組立方法。
【請求項１２】
請求項１〜６のいずれかに記載のモータ内蔵型ホイール装置を組み立て及び／又は分解するために、
（ア）支持体にハブを回転可能に取り付けてなる車両側支持手段と、この車両側支持手段の支持体に固定された上記ステータとを備えたステータ側サブアッセンブリと、
（イ）上記ホイールとこのホイールに固定された上記ロータとを備えたロータ側サブアッセンブリと、
を組み立たり分解する装置であって、
軸線に沿って形成されたねじ穴を有する主ガイドロッドと、このねじ穴に螺合されるねじ棒と、このねじ棒に回転可能に支持される移動規制手段とを備え、
上記主ガイドロッドは、上記ディスクのハブ穴に嵌るべき上記ハブの位置決め部の外径と等しい外径を有し、小径の基端部を上記ハブの位置決め部の内側に着脱可能に連結することにより、その外周面が上記位置決め部の外周面と同一円筒面上に位置し、このハブへの連結状態で、上記ロータ側サブアッセンブリのディスクのハブ穴に挿入されて上記ロータ側サブアッセンブリの上記ステータ側サブアッセンブリに対する軸方向移動を案内し、
上記移動規制手段は、上記ロータ側サブアッセンブリのホイールに着脱可能に連結することにより、上記ロータとステータとの間の磁力に抗してロータ側サブアッセンブリの移動を規制することを特徴とするモータ内蔵型ホイール装置の組立・分解装置。
【請求項１】
円筒状のステータの径方向外側に円筒状のロータを同軸に配置してなるモータ内蔵型ホイール装置において、
上記ロータが、上記ホイールのリムとこのリムに隣接するディスクの周縁部のうちの少なくとも一方に固定されていることを特徴とするモータ内蔵型ホイール装置。
【請求項２】
上記ロータが上記リムの内周に接していることを特徴とする請求項１に記載のモータ内蔵型ホイール装置。
【請求項３】
上記リムがリムドロップ部とその軸方向両端に形成されたリムフランジ部とを有し、上記ロータは、少なくともこのリムドロップ部の両端部内周に接していることを特徴とする請求項２に記載のモータ内蔵型ホイール装置。
【請求項４】
上記ロータが、その軸方向一端部を上記ディスクの周縁部に当接させた状態で、当該周縁部に固定されていることを特徴とする請求項２または３に記載のモータ内蔵型ホイール装置。
【請求項５】
上記ロータの軸方向他端部が、上記リムの上記ディスクから離れた箇所に固定されていることを特徴とする請求項４に記載のモータ内蔵型ホイール装置。
【請求項６】
上記ステータは、ステータ素子と，このステータ素子の上記ディスクから遠い方の端に配置されステータ素子の外周面から径方向外方向に突出する環状の第１ラビリンス部と、上記ステータ素子の上記ディスクに近い方の端に配置され上記ステータ素子の外周面より径方向内側に位置する環状の第２ラビリンス部とを有し、
上記第１、第２ラビリンス部は、上記ディスクに向かって突出する環状突起と上記ディスクに向かって開口する環状の凹溝の少なくとも一方を含み、
上記ロータは、ロータ素子と、このロータ素子の上記ディスクに近い方の端に配置されロータ素子の内周面から径方向内方向に突出する環状の第３ラビリンス部と、上記ロータ素子の上記ディスクから遠い方の端に配置され上記ロータ素子の内周面より径方向外側に位置する環状の第４ラビリンス部を有し、
上記第３ラビリンス部は上記第２ラビリンス部と相補的な形状をなし、上記第４ラビリンス部は上記第１ラビリンス部と相補的な形状をなし、これら第３、第４ラビリンス部は、上記ディスクの反対側に向かって突出する環状突起と上記ディスクの反対側に向かって開口する環状の凹溝の少なくとも一方を含み、
上記第１、第４ラビリンス部同士が僅かな隙間を介して噛み合うことにより一方のラビリンスシールが形成され、上記第２、第３ラビリンス部が僅かな隙間を介して噛み合うことにより他方のラビリンスシールが形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のモータ内蔵型ホイール装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のモータ内蔵型ホイール装置を組み立てる方法において、
支持体にハブを回転可能に取り付けてなる車両側支持手段と、この車両側支持手段の支持体に固定された上記ステータと、を備えたステータ側サブアッセンブリを作る工程と、
上記ホイールと、このホイールに固定された上記ロータと、を備えたロータ側サブアッセンブリを作る工程と、
上記ロータ側サブアッセンブリを上記ステータ側サブアッセンブリに対して同軸に維持しながら軸方向に移動させることにより、上記ディスクのハブ穴を上記ハブの位置決め部に嵌め、上記ハブのハブボルトを上記ディスクのボルト穴に挿入し、上記ロータを上記ステータと径方向に対向させる移動工程と、
上記ハブボルトにナットを螺合して締め付けることにより、上記ディスクを上記ハブに固定する固定工程と、
を備えたことを特徴とするモータ内蔵型ホイール装置の組立方法。
【請求項８】
上記移動工程において、
主ガイドロッドの小径の基端部を、上記ハブの位置決め部の内側に着脱可能に連結することにより、この主ガイドロッドを上記位置決め部と同軸にするとともにその外周面を上記位置決め部の外周面と同一円筒面上に位置させ、
上記主ガイドロッドに上記ロータ側サブアッセンブリのディスクのハブ穴を嵌めた状態で、上記ロータ側サブアッセンブリを軸方向に移動させ、上記ハブ穴を上記主ガイドロッドから上記位置決め部へと移すことを特徴とする請求項７に記載のモータ内蔵型ホイール装置の組立方法。
【請求項９】
上記ステータ側サブアッセンブリのハブには、上記位置決め部の内側にねじ穴を形成しておき、このねじ穴に、上記主ガイドロッドの基端部を螺合することを特徴とする請求項８に記載のモータ内蔵型ホイール装置の組立方法。
【請求項１０】
上記主ガイドロッドにその軸線に沿ってねじ穴を形成しておき、
上記移動工程において、
上記主ガイドロッドのねじ穴にねじ棒を螺合させ、このねじ棒に回動可能に支持された移動規制手段を上記ロータ側サブアッセンブリのホイールに着脱可能に連結することにより、上記ロータとステータとの間の磁力に抗してロータ側サブアッセンブリの移動を規制し、この移動規制状態で上記ねじ棒を回すことにより、上記ロータ側サブアッセンブリを上記ステータ側サブアッセンブリに向けて軸方向に移動させることを特徴とする請求項８または９に記載のモータ内蔵型ホイール装置の組立方法。
【請求項１１】
上記移動工程において、
上記ハブボルトに、上記主ガイドロッドと平行をなして副ガイドロッドを螺合させ、この副ガイドロッドを上記ホイールのボルト穴に差し込んだ状態で、上記ロータ側サブアッセンブリの軸方向移動を行うことを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載のモータ内蔵型ホイール装置の組立方法。
【請求項１２】
請求項１〜６のいずれかに記載のモータ内蔵型ホイール装置を組み立て及び／又は分解するために、
（ア）支持体にハブを回転可能に取り付けてなる車両側支持手段と、この車両側支持手段の支持体に固定された上記ステータとを備えたステータ側サブアッセンブリと、
（イ）上記ホイールとこのホイールに固定された上記ロータとを備えたロータ側サブアッセンブリと、
を組み立たり分解する装置であって、
軸線に沿って形成されたねじ穴を有する主ガイドロッドと、このねじ穴に螺合されるねじ棒と、このねじ棒に回転可能に支持される移動規制手段とを備え、
上記主ガイドロッドは、上記ディスクのハブ穴に嵌るべき上記ハブの位置決め部の外径と等しい外径を有し、小径の基端部を上記ハブの位置決め部の内側に着脱可能に連結することにより、その外周面が上記位置決め部の外周面と同一円筒面上に位置し、このハブへの連結状態で、上記ロータ側サブアッセンブリのディスクのハブ穴に挿入されて上記ロータ側サブアッセンブリの上記ステータ側サブアッセンブリに対する軸方向移動を案内し、
上記移動規制手段は、上記ロータ側サブアッセンブリのホイールに着脱可能に連結することにより、上記ロータとステータとの間の磁力に抗してロータ側サブアッセンブリの移動を規制することを特徴とするモータ内蔵型ホイール装置の組立・分解装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１７６６６４（Ｐ２０１２−１７６６６４Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４０１９４（Ｐ２０１１−４０１９４）
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（０００１１０２５１）トピー工業株式会社 (255)
【出願人】（０００００３１１５）東洋電機製造株式会社 (380)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（０００１１０２５１）トピー工業株式会社 (255)
【出願人】（０００００３１１５）東洋電機製造株式会社 (380)
【Ｆターム（参考）】
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