車両用のインホイールモータ
【課題】第１のオイル通路および第２のオイル通路が、相対的に長くなることを防止できるインホイールモータを提供する。
【解決手段】電動モータ７を収納し、かつ、懸架装置に支持されたケーシングと、ケーシングの内部に設けられたオイル必要部と、ケーシングに取り付けられ、かつ、電動モータ７の動力により駆動されてオイルを吸入および吐出するオイルポンプと、オイルポンプから吐出されたオイルを冷却するオイルクーラ４３と、オイルポンプから吐出されたオイルをオイルクーラ４３に送る第１のオイル通路４４と、オイルクーラ４３で冷却されたオイルをオイル必要部に送る第２のオイル通路４５とを有する、車両用のインホイールモータにおいて、車両の走行方向でホイールよりも前方に配置されて車体６に取り付けられ、かつ、車体６の下方を通過する空気を整流する整流部材４１を有し、車両の走行方向に沿った平面内で整流部材４１の隣りにオイルクーラ４３が配置されている。
【解決手段】電動モータ７を収納し、かつ、懸架装置に支持されたケーシングと、ケーシングの内部に設けられたオイル必要部と、ケーシングに取り付けられ、かつ、電動モータ７の動力により駆動されてオイルを吸入および吐出するオイルポンプと、オイルポンプから吐出されたオイルを冷却するオイルクーラ４３と、オイルポンプから吐出されたオイルをオイルクーラ４３に送る第１のオイル通路４４と、オイルクーラ４３で冷却されたオイルをオイル必要部に送る第２のオイル通路４５とを有する、車両用のインホイールモータにおいて、車両の走行方向でホイールよりも前方に配置されて車体６に取り付けられ、かつ、車体６の下方を通過する空気を整流する整流部材４１を有し、車両の走行方向に沿った平面内で整流部材４１の隣りにオイルクーラ４３が配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の各車輪毎にモータが設けられており、その車輪を駆動する動力をモータで発生し、あるいは車輪に与える制動力をモータで発生することのできるモータを備えた、インホイールモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両用のホイール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、前記ホイール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、ホイール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、その電動モータは特に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、ロータおよびステータを有しており、そのインホイールモータが、ハウジング内に配置されている。そして、このハウジングが、アッパーアームおよびロアーアームを介在させてフレームに懸架されている。また、モータのロータにはプラネタリギヤを介在させてシャフトが動力伝達可能に接続されており、そのシャフトにホイールが取り付けられている。また、ハウジング内にはオイルポンプが設けられており、前記シャフトの動力によりオイルポンプが駆動されるように構成されている。一方、前記インホイールモータを有する電動輪同士の間におけるボディの間には、オイルクーラーが設けられている。オイルクーラーは、複数のフィンを配列した構造を有している。そして、オイルポンプから吐出されたオイルをオイルクーラーに送る第１のオイル通路が設けられているとともに、オイルクーラーから出たオイルをハウジング内に戻す第２のオイル通路が設けられている。
【０００３】
そして、モータが駆動されると、モータのトルクがシャフトを経由してホイールに伝達される。また、シャフトのトルクによりオイルポンプが駆動されて、ハウジング内のオイル溜まりのオイルがオイルポンプにより吸入される。このオイルポンプから吐出されたオイルは、第１のオイル通路を経由してオイルクーラーに送られて、オイルクーラーによりオイルが冷却される。オイルクーラーにより冷却されたオイルは、第１のオイル通路を経由してハウジングの内部に戻され、そのオイルによりモータが冷却される。また、プラネタリギヤを構成するギヤ同士の噛み合い部分が、前記オイルにより冷却および潤滑される。このようにして、ハウジング内の要素を冷却および潤滑する際に、ハウジング内の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、そのオイルが前記オイル溜まりに溜まる。なお、インホイールモータの冷却構造の他の例が、特許文献２に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−７３３６４号公報
【特許文献２】特開２００６−３０４５４３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では、オイルクーラーが、電動輪同士の間に配置されているため、第１のオイル通路および第２のオイル通路の長さ（オイルの流れる距離）が相対的に長くなり、オイルの管路抵抗が大きくなる恐れがあった。
【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、オイル通路の長さを相対的に短くすることの可能なインホイールモータ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、路面に接触し、かつ、車体により形成されたホイルハウスに配置されるタイヤと、このタイヤが取り付けられ、かつ、懸架装置を介して前記車体に支持されたホイールと、このホイールに動力伝達可能に接続され、かつ、動力を発生する電動モータと、この電動モータを収納したケーシングと、このケーシングの内部に設けられ、かつ、オイルにより潤滑または冷却されるオイル必要部と、前記ケーシングに取り付けられ、かつ、前記電動モータの動力により駆動されてオイルを吸入および吐出するオイルポンプと、前記オイルポンプから吐出されたオイルを冷却するオイルクーラと、前記オイルポンプから吐出されたオイルを前記オイルクーラに送る第１のオイル通路と、このオイルクーラで冷却されたオイルを前記オイル必要部に送る第２のオイル通路とを有する、車両用のインホイールモータにおいて、車両の走行方向で前記ホイールよりも前方に配置されて前記車体に取り付けられ、かつ、前記車体の下方を通過する空気が前記ホイルハウス内に進入する量を相対的に少なくするように前記空気を整流する整流部材を有し、前記車両の走行方向に沿った平面内で前記整流部材の隣りに前記オイルクーラが配置されており、そのオイルクーラが前記車体に取り付けら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、前記車両の走行方向で前記整流部材よりも前方に前記オイルクーラが配置され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、路面に接触し、かつ、車体により形成されたホイルハウスに配置されるタイヤと、このタイヤが取り付けられ、かつ、懸架装置により支持されたホイールと、このホイールに動力伝達可能に接続され、かつ、動力を発生する電動モータと、この電動モータを収納したケーシングと、このケーシングの内部に設けられ、かつ、オイルにより潤滑または冷却されるオイル必要部と、前記ケーシングに取り付けられ、かつ、前記電動モータの動力により駆動されてオイルを吸入および吐出するオイルポンプと、前記オイルポンプから吐出されたオイルを冷却するオイルクーラと、前記オイルポンプから吐出されたオイルを前記オイルクーラに送る第１のオイル通路と、このオイルクーラで冷却されたオイルを前記オイル必要部に送る第２のオイル通路とを有する、車両用のインホイールモータにおいて、前記オイルクーラは、車両の走行方向で前記ホイールよりも前方に配置されて前記車体に取り付けられ、かつ、前記車体の下方を通過する空気が前記ホイルハウス内に進入する量を相対的に少なくするように、前記空気を整流する構成であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、第１のオイル通路および第２のオイル通路の長さが、相対的に長くなることを回避でき、オイルの管路抵抗の増加を抑制できる。また、請求項２の発明によれば、請求項１の効果に加えて、整流部材により空気を整流する整流機能が、オイルクーラにより阻害されることを防止できる。
【００１１】
請求項３の発明によれば、第１のオイル通路および第２のオイル通路の長さが、相対的に長くなることを回避でき、オイルの管路抵抗の増加を抑制できる。また、オイルクーラがオイルを冷却する機能と、空気がホイルハウス内に進入する量を相対的に少なくするように、空気の流れを整流する整流部材としての機能とを兼ねているため、構成を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明に係る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。この発明におけるオイルクーラは、オイルと冷媒との間で熱交換をおこなわせることにより、オイルを冷却する構成を有している。オイルクーラにおける冷媒は、空気または液体のいずれでもよい。この発明において、オイルクーラは、整流部材に接触または非接触で配置する。また、車両の走行方向で、整流部材よりも前方にオイルクーラが配置される。この発明において、第１のオイル通路および第２のオイル通路はオイルが流れる流路であり、第１のオイル通路および第２のオイル通路には、パイプ、チューブ、ホース、油路、溝、窪み、凹部などが含まれる。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、オイルが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。
【００１３】
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第１の具体例を、図面に基づいて説明する。図１は車両１の模式的な平面図、図２は車両１の模式的な側面図である。第１の具体例は、請求項１および請求項２に対応する。この車両１は、車両１の前後方向における異なる位置に、前輪および後輪が配置されている。この図１および図２では、矢印Ａ１に沿った方向が前進方向である。また、前輪は右前輪２と左前輪３とに区別され、後輪は左後輪４と右後輪５とに区別されている。これらの車輪は、全て懸架装置を介在させて車体６により支持されている。例えば、前輪を支持する懸架装置は、ストラット形式またはダブルウィッシュボーン形式とすることが可能であり、後輪を支持する懸架装置は、スイングアーム形式またはマルチリンク形式とすることが可能である。すなわち、全ての車輪は車体６に対して上下方向、つまり高さ方向に相対移動可能である。この第１の具体例では、全ての車輪の数と同じ数の電動モータ７が設けられており、各電動モータ７の動力により、各車輪が駆動されるように構成された電気自動車である。つまり、前輪および後輪の４輪に電動モータ７の動力を伝達可能な四輪駆動車である。
【００１４】
以下、右前輪２を対象として具体的な構成を説明する。図３は、右前輪２の構成を示す縦断面図、図４は右前輪２の模式的な背面図である。この右前輪２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、車両１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１２が配置されている。このケーシング１２は、アッパアーム１３およびロアアーム１４を介して車体６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１５を介して前記車体６と接続されている。なお、車体６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、車両１の上下方向に伸縮可能である。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１５およびコイルスプリングにより、懸架装置１６が構成されている。図４に示された懸架装置１６は、ダブルウィッシュボーン形式の懸架装置である。
【００１５】
前記ケーシング１２は中空に構成されており、ケーシング１２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１２に固定されて回転不可能に構成されている。また、ロータ１８は回転可能に構成されている。この電動モータ７としては、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、そのトルクをホイール８に伝達することが可能である。このロータ１８からホイール８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。また、中空軸１９とホイール８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１２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。
【００１６】
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１２に対して、回転不可能な状態で固定されている。さらに、キャリヤ２４は軸受２５，２６を介在させてケーシング１２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１２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の外周には環状のホルダ２９が取り付けられており、そのホルダ２９が軸受３０を介在させてケーシング１２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。さらに、ケーシング１２の内部にはオイルポンプ３１が設けられている。このオイルポンプ３１は、キャリヤ２４のトルクによって駆動されて、ケーシング１２の底部に溜められたオイルを吸入し、かつ、吸入したオイルを吐出するように構成されている。
【００１７】
さらに、ホルダ２９と前記ホイール８とが一体回転するように連結固定されており、ホルダ２９の外周にはディスク３２が取り付けられている。このディスク３２は円板形状を有しており、ディスク３２の外周にはロータ３２Ａが固定されている。さらにまた、ケーシング１２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を有しており、油圧室３５の油圧が制御されて、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３２Ａが挟み付けられて、ホイール８に与える制動力が発生するように構成されている。このように、ディスクキャリパ３３は、ホイール８に与える制動力を制御する制動装置の一部を構成している。
【００１８】
さらにまた、ケーシング１２の内部には、オイル必要部、具体的には、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の発熱部分などにオイルを供給する油路が形成されている。すなわち、オイル必要部は、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、オイル必要部はオイルにより潤滑および冷却される。油路としては、ケーシング１２を厚さ方向に貫通する孔、ケーシング１２の壁面方向に沿って貫通する孔、ケーシング１２の内面に形成された溝または凹部または窪みまたは切欠部などが挙げられる。つまり、油路はオイルが、自重または運動エネルギにより移動可能な通路である。
【００１９】
つぎに、車体６の構成について説明する。車体６は、フレームを有する構造、またはフレームのない構造（モノコック形）のいずれでもよい。この車体６は鋼鈑、プラスチック、軽合金などの材料により構成されている。車体６にはホイルハウスが４箇所設けられている。ホイルハウスは、車両１の前後・左右方向で異なる位置に４箇所に配置されており、ホイルハウスは車輪を配置する空間を形成するものである。ホイルハウス３７には右前輪２が配置され、ホイルハウス３８には左前輪３が配置され、ホイルハウス３９には右後輪５が配置され、ホイルハウス４０には左後輪４が配置されている。これらのホイルハウス３７，３８，３９，４０は、図２に示すように、車両１を側面から見た場合に、ホイルハウス３７，３８，３９，４０がほぼ半円形状となるように車体６が成形されている。そして、車輪と車体６とが上下方向に相対移動した場合でも、車体６と車輪とが接触しないように、車輪の外周と車体６との隙間が形成されている。そして、車体６の下面におけるホイルハウス３７よりも前方、つまり、車両１の走行方向でホイルハウス３７よりも前方には、整流部材４１が取り付けられている。また、車体６の下面におけるホイルハウス３８よりも前方、つまり、車両１の走行方向でホイルハウス３８よりも前方には、整流部材４１がそれぞれ取り付けられている。すなわち、整流部材４１は、車体６のフロントフェンダの下部に取り付けられている。この整流部材４１は、車体６の下面から路面４２に向けて突出して設けられており、車両１の走行にともなって車体６の下方を通過する空気を整流する機構である。
【００２０】
より具体的には、車体６の下方を流れる空気が、ホイルハウス３７，３８内に流れ込む量を相対的に少なくすることにより、車両１の操縦安定性を向上させ、かつ、車輪の空気抵抗を抑制するための機構である。この整流部材４１は、例えば、金属またはプラスチックなどの材料により構成されており、空気抵抗により塑性変形することがないように構成されている。さらに、整流部材４１は、ボルトまたはねじの締め付け、あるいは溶接などの方法により、車体６に固定されている。また、整流部材４１には、空気に流れを付与する案内面が設けられており、その案内面の形状は、路面４２との間に一定の角度が形成されるように傾斜された平坦面、または、路面４２に近づく向きで膨らんだ湾曲面、路面４２から遠ざかる向きで膨らんだ湾曲面などに成形することが可能である。なお、案内面の形状とは、車両１の高さ方向に沿った平面内における形状を意味する。図１および図２は、ホイルハウス３７，３８の前方に整流部材４１を設け、ホイルハウス３９，４０の前方には設けられていない例を示す。
【００２１】
そして、この第１の具体例では、車両１の前後方向で整流部材４１の前方にオイルクーラ４３が設けられている。つまり、シフトポジションとしてドライブポジションが選択されて車両１が前進走行する場合に、整流部材４１の前方にオイルクーラ４３が配置されている。このオイルクーラ４３は、放熱管を有し、車体６の下方を通過する空気と、放熱管内を流れるオイルとの間で熱交換をおこない、オイルの温度を低下させる、空冷式の冷却装置（熱交換器）である。そして、オイルクーラ４３は入口部および出口部を有している。この入口部と前記オイルポンプ３１の吐出部とが、第１のオイル通路４４により接続されている。また、出口部と前記ケーシング１２の油路とが、第２のオイル通路４５により接続されている。第１のオイル通路４４および第２のオイル通路４５は、共にオイルが通る流路であり、金属製のパイプ、ゴム材料を主体とするフレキシブルホースなどにより構成されている。フレキシブルホースは撓むことが可能に構成されている。
【００２２】
さらに、図１に示すように、車体６には、電動モータ７との間で電力の授受をおこなうことの可能な蓄電装置４６が設けられている。この蓄電装置４６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。なお、蓄電装置４６と電動モータ７との間の回路にはインバータ（図示せず）が設けられている。さらに、４個の蓄電装置４６が、４個の電動モータ７に別個に接続されていてもよいし、１個の蓄電装置４６が全ての電動モータ７に電気回路を介して接続されていてもよい。また、車体６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。なお、左前輪３および左後輪４は、右前輪２の構成とは左右対称の構成であり、右後輪５は右前輪２の構成と同じである。
【００２３】
上記のように構成された車両１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４６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を経由してホイール８に伝達されて、各車輪で駆動力が発生する。また、ブレーキペダルが踏み込まれるか、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１の運動エネルギが車輪から電動モータ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４６に充電可能である。また、ブレーキペダル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、車輪に与えられる制動力が増加する。
【００２４】
ところで、電動モータ７からキャリヤ２４に伝達された動力によりオイルポンプ３１が駆動されると、ケーシング１２の底部に溜められているオイルが、オイルポンプ３１の吸入口に吸い込まれて、オイルポンプ３１の吐出口から第１のオイル通路４４に吐出される。このオイルはオイルクーラ４３に送られて、車体６の下方を流れる空気とオイルとの間で熱交換がおこなわれて、オイルが冷却される。オイルクーラ４３で冷却されたオイルは、第２のオイル通路４５を経由してケーシング１２の内部に戻され、そのオイルによりオイル必要部が潤滑および冷却される。オイル必要部を潤滑および冷却したオイルは、ケーシング１２の底部のオイル溜めに戻る。また、この第１の具体例では、車両１の走行中に、車体６の下方を通過する空気が整流部材４１により整流されるため、ホイルハウス３７，３８内に流入する空気用量が相対的に少なくなる。さらに、この第１の具体例では、車両１が前進走行する場合に、車両１の走行方向で、ホイルハウス３７，３８の前方にオイルクーラ４３が配置されている。
【００２５】
このため、整流部材４１により空気が整流される前の段階で、空気とオイルとの間で熱交換をおこない、オイルを冷却することができる。したがって、整流部材４１による空気の整流作用が低下することを抑制できる。さらに、ホイルハウス３７，３８の前方にオイルクーラ４３が配置されているため、第１のオイル通路４４および第２のオイル通路４５が、そのオイルの流れ方向に相対的に長くなることを抑制できる。したがって、オイルの管路抵抗が大きくなることを防止できる。このように、オイルの管路抵抗が大きくなることを抑制できるため、オイルポンプ３１の容量を増加させずに済む。さらに、オイルの管路抵抗の増加によるオイルポンプ３１の駆動損失の増加を抑制できる。さらに、オイル通路を長くすることにともなうホースまたはチューブの重量増加、オイルポンプ３１の大型化にともなう重量増加を抑制できる。また、オイルクーラ４１がフロントフェンダの下部に設けられているため、車体６により形成されている室内空間が、オイルクーラ４１の配置領域により狭められることを抑制できる。なお、図１に示された具体例では、前輪および後輪の全てを電動モータ７により駆動する構成のパワートレーンであるが、前輪または後輪のいずれか一方を電動モータにより駆動する構成のパワートレーンでもよい。また、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。
【００２６】
さらに、図１に示されたホイルハウス３９，４０よりも前方に整流部材を設けて、その整流部材を車体６に固定して、ホイルハウス３９，４０に流入する空気量を相対的に少なくすることも可能である。具体的には、車体６のロッカパネルまたはフロアーの下面に整流部材を取り付けることが可能である。そして、その整流部材よりも前方にオイルクーラ４３を設けて、右後輪５の電動モータ７が設けられたケーシングの内部と、オイルクーラとの間でオイルを行き来させる第１のオイル通路および第２のオイル通路を設けることも可能である。また、その整流部材よりも前方にオイルクーラ４３を設けて、左後輪４の電動モータ７が設けられたケーシングの内部と、オイルクーラとの間でオイルを行き来させる第１のオイル通路および第２のオイル通路を設けることも可能である。このように、ホイルハウス３９，４０の前方に整流部材およびオイルクーラを設けた場合にも、上記と同様の作用効果を得られる。
【００２７】
ここで、この第１の具体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、車体６が、この発明の車体に相当し、懸架装置１６が、この発明の懸架装置に相当し、ホイール８が、この発明のホイールに相当し、電動モータ７が、この発明の電動モータに相当し、ケーシング１２が、この発明のケーシングに相当し、オイルポンプ３１が、この発明のオイルポンプに相当し、オイルクーラ４３が、この発明のオイルクーラに相当し、第１のオイル通路４４が、この発明の「第１のオイル通路」に相当し、第２のオイル通路４５が、この発明の「第２のオイル通路」に相当し、車両１が、この発明における車両に相当し、整流部材４１が、この発明の整流部材に相当し、減速機２０および軸受２５，２７，３０および電動モータ７が、この発明のオイル必要部に相当する。
【００２８】
つぎに、請求項３に対応する第２の具体例を、図５および図６および図７に基づいて説明する。図５は、第２の具体例における車両の模式的な平面図であり、図６はオイルクーラ５０の正面図、図７はオイルクーラ５０の側面図である。この第２の具体例も、ホイルハウス３７，３８よりも前方にオイルクーラ５０が配置されている。このオイルクーラ５０は、車体６の下部に取り付けられている。この第２の具体例では、オイルクーラ５０が整流部材の機能を兼ねている。つまり、第１の具体例で説明した整流部材４１は設けられていない。オイルクーラ５０は、図６に示すように、車両１の高さ方向に配置された上板５６および下板５７を有しており、その上板５６と下板５７との間に、フィン５１，５２が設けられている。フィン５１，５２は、車両１の正面から見て左右方向に蛇行している。このフィン５１，５２は板状片をジグザグ状に蛇行させたものである。つまり、フィン５１，５２は山部と谷部とを、車両１の高さ方向で交互に形成したものである。また、車両１の左右方向で両側にフィン５２が配置され、そのフィン５２同士の間に複数のフィン５１が配置されている。各フィン５２の両端は、上板５６および下板５７に連続されている。また、フィン５１は一端が上板５６または下板５７に連続されている。
【００２９】
そして、フィン５１同士の間、フィン５１とフィン５２との間を蛇行して配置された配管５３が設けられている。この配管５３内を前記オイルが通る構成であり、熱伝導性を有する金属材料、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅などにより構成されている。この配管５３における、オイルの流通方向の一端に第１のオイル通路４４が接続され、他端に第２のオイル通路４５が接続されている。そして、フィン５１同士の間、およびフィン５１とフィン５２との間に通路５５が形成されている。この通路５５は、車両１が走行した場合に空気が通過する空間である。この通路５５は、オイルクーラ５０を車両１の前後方向に沿って貫通して形成されている。また、図７に示すように、フィン５１は車両１の前後方向で、車両１の前方から後方に向けて高さが低くなるように傾斜されている。また、図５に示すように、オイルクーラ５０の平面形状は、略長方形（四角形）に構成されており、オイルクーラ５０を構成する一辺５４、具体的には、車両１の前後方向で最も前側に位置する一辺５４が、左右方向の仮想線（図示せず）に対して傾斜している。具体的には、車両１の幅方向の中央に近づくことにともない、前記仮想線と一辺５４との間の距離が長くなる向きで傾斜している。言い換えれば、オイルクーラ５０の前壁が、車両１の幅方向で中央に向かうほど、車両１の後方に位置するように傾斜されている。以下、一辺５４を、便宜上「前壁５４」と記す。なお、この前壁５４には、通路５５の一端が開口されており、実際には空気が車両１の前後方向に通過可能である。さらに、フィン５１，５２は、図７に示すように、車両１の前方から後方に向けて、高さが低くなる向きで傾斜されている。なお、図７では、便宜上、フィン５２が示され、フィン５１は示されていない。この第２の具体例におけるその他の構成は、第１の具体例と同じである。
【００３０】
そして、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の具体例と同じ作用効果を得られる。また、この第２の具体例では、オイルが第１のオイル通路５４を経由してオイルが配管５３に流れ込み、その配管５３内のオイルは第２のオイル通路４５に至る。そして、車両１が走行すると、前壁５４の前方の空気の一部が、通路５５に進入し、車両１の前後方向でオイルクーラ５０の後方に流れ出る。その空気と配管５３内のオイルとの間で熱交換がおこなわれてオイルが冷却される。具体的には、オイルの熱が配管５３に伝達され、配管５３の熱が空気中に放散される。また、この第２の具体例では、車両１の前後方向で、フィン５１，５２は、車両１の前方から後方に向けて高さが低くなるように傾斜されている。このため、通路５５を通過する空気、およびフィン５２の山部と谷部との間を通過する空気は、図７に矢印で示すように流れの方向が付与される。具体的には路面に近づくように、空気の流れ方向が整流される。さらに、前壁５４の前方の空気の一部は、前壁５４の形状に沿って整流される。具体的には図５に示すように、車両１の幅方向（左右方向）に整流される。すなわち、車両１の幅方向で中央に向けて矢印で示すように整流される。第２の具体例では、このような作用により、オイルクーラ５０の周囲を通過する空気、または通路５５内を通過する空気が、ホイルハウス３７内に進入することを抑制できる。なお、この第２の具体例は、右前輪２の他に、左前輪３または右後輪５または左後輪４の前方に、オイルクーラ５０を配置することが可能である。この具体例２においては、オイルクーラ５０が整流部材としての機能を兼ねているため、構成を簡素化することができる。具体的には、部品点数が低減されて車両１の製造コストの増加を抑制でき、かつ、車両１の軽量化に寄与することができる。なお、第２の具体例において、オイルクーラ５０を、車両１の前後方向でホイルハウス３９，４０の前方に配置することも可能である。このように構成すると、左後輪４および右後輪５の電動モータ７を冷却するオイルを、オイルクーラ５０により冷却できる。また、ホイルハウス３９，４０内に空気が進入することを抑制できる。なお、第１の具体例および第２の具体例は、共に「インホイールモータの冷却構造」を提供していると言い換えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】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平面図である。
【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側面図である。
【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】この発明のインホイールモータを有する車両の縦断面図である。
【図５】この発明のインホイールモータを有する他の車両の模式的な平面図である。
【図６】図５の車両に取り付けられたオイルクーラを示す正面図である。
【図７】図６に示されたオイルクーラを示す側面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…車両、 ６…車体、 ７…電動モータ、 ８…ホイール、 ９…タイヤ、 １２…ケーシング、 １６…懸架装置、 ２０…減速機、 ２６，２７，３０…軸受、 ３１…オイルポンプ、 ４１…整流部材、 ４２…路面、 ４３，５０…オイルクーラ、 ４４…第１のオイル通路、 ４５…第２のオイル通路。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の各車輪毎にモータが設けられており、その車輪を駆動する動力をモータで発生し、あるいは車輪に与える制動力をモータで発生することのできるモータを備えた、インホイールモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両用のホイール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、前記ホイール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、ホイール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、その電動モータは特に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、ロータおよびステータを有しており、そのインホイールモータが、ハウジング内に配置されている。そして、このハウジングが、アッパーアームおよびロアーアームを介在させてフレームに懸架されている。また、モータのロータにはプラネタリギヤを介在させてシャフトが動力伝達可能に接続されており、そのシャフトにホイールが取り付けられている。また、ハウジング内にはオイルポンプが設けられており、前記シャフトの動力によりオイルポンプが駆動されるように構成されている。一方、前記インホイールモータを有する電動輪同士の間におけるボディの間には、オイルクーラーが設けられている。オイルクーラーは、複数のフィンを配列した構造を有している。そして、オイルポンプから吐出されたオイルをオイルクーラーに送る第１のオイル通路が設けられているとともに、オイルクーラーから出たオイルをハウジング内に戻す第２のオイル通路が設けられている。
【０００３】
そして、モータが駆動されると、モータのトルクがシャフトを経由してホイールに伝達される。また、シャフトのトルクによりオイルポンプが駆動されて、ハウジング内のオイル溜まりのオイルがオイルポンプにより吸入される。このオイルポンプから吐出されたオイルは、第１のオイル通路を経由してオイルクーラーに送られて、オイルクーラーによりオイルが冷却される。オイルクーラーにより冷却されたオイルは、第１のオイル通路を経由してハウジングの内部に戻され、そのオイルによりモータが冷却される。また、プラネタリギヤを構成するギヤ同士の噛み合い部分が、前記オイルにより冷却および潤滑される。このようにして、ハウジング内の要素を冷却および潤滑する際に、ハウジング内の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、そのオイルが前記オイル溜まりに溜まる。なお、インホイールモータの冷却構造の他の例が、特許文献２に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−７３３６４号公報
【特許文献２】特開２００６−３０４５４３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では、オイルクーラーが、電動輪同士の間に配置されているため、第１のオイル通路および第２のオイル通路の長さ（オイルの流れる距離）が相対的に長くなり、オイルの管路抵抗が大きくなる恐れがあった。
【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、オイル通路の長さを相対的に短くすることの可能なインホイールモータ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、路面に接触し、かつ、車体により形成されたホイルハウスに配置されるタイヤと、このタイヤが取り付けられ、かつ、懸架装置を介して前記車体に支持されたホイールと、このホイールに動力伝達可能に接続され、かつ、動力を発生する電動モータと、この電動モータを収納したケーシングと、このケーシングの内部に設けられ、かつ、オイルにより潤滑または冷却されるオイル必要部と、前記ケーシングに取り付けられ、かつ、前記電動モータの動力により駆動されてオイルを吸入および吐出するオイルポンプと、前記オイルポンプから吐出されたオイルを冷却するオイルクーラと、前記オイルポンプから吐出されたオイルを前記オイルクーラに送る第１のオイル通路と、このオイルクーラで冷却されたオイルを前記オイル必要部に送る第２のオイル通路とを有する、車両用のインホイールモータにおいて、車両の走行方向で前記ホイールよりも前方に配置されて前記車体に取り付けられ、かつ、前記車体の下方を通過する空気が前記ホイルハウス内に進入する量を相対的に少なくするように前記空気を整流する整流部材を有し、前記車両の走行方向に沿った平面内で前記整流部材の隣りに前記オイルクーラが配置されており、そのオイルクーラが前記車体に取り付けら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、前記車両の走行方向で前記整流部材よりも前方に前記オイルクーラが配置され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、路面に接触し、かつ、車体により形成されたホイルハウスに配置されるタイヤと、このタイヤが取り付けられ、かつ、懸架装置により支持されたホイールと、このホイールに動力伝達可能に接続され、かつ、動力を発生する電動モータと、この電動モータを収納したケーシングと、このケーシングの内部に設けられ、かつ、オイルにより潤滑または冷却されるオイル必要部と、前記ケーシングに取り付けられ、かつ、前記電動モータの動力により駆動されてオイルを吸入および吐出するオイルポンプと、前記オイルポンプから吐出されたオイルを冷却するオイルクーラと、前記オイルポンプから吐出されたオイルを前記オイルクーラに送る第１のオイル通路と、このオイルクーラで冷却されたオイルを前記オイル必要部に送る第２のオイル通路とを有する、車両用のインホイールモータにおいて、前記オイルクーラは、車両の走行方向で前記ホイールよりも前方に配置されて前記車体に取り付けられ、かつ、前記車体の下方を通過する空気が前記ホイルハウス内に進入する量を相対的に少なくするように、前記空気を整流する構成であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、第１のオイル通路および第２のオイル通路の長さが、相対的に長くなることを回避でき、オイルの管路抵抗の増加を抑制できる。また、請求項２の発明によれば、請求項１の効果に加えて、整流部材により空気を整流する整流機能が、オイルクーラにより阻害されることを防止できる。
【００１１】
請求項３の発明によれば、第１のオイル通路および第２のオイル通路の長さが、相対的に長くなることを回避でき、オイルの管路抵抗の増加を抑制できる。また、オイルクーラがオイルを冷却する機能と、空気がホイルハウス内に進入する量を相対的に少なくするように、空気の流れを整流する整流部材としての機能とを兼ねているため、構成を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明に係る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。この発明におけるオイルクーラは、オイルと冷媒との間で熱交換をおこなわせることにより、オイルを冷却する構成を有している。オイルクーラにおける冷媒は、空気または液体のいずれでもよい。この発明において、オイルクーラは、整流部材に接触または非接触で配置する。また、車両の走行方向で、整流部材よりも前方にオイルクーラが配置される。この発明において、第１のオイル通路および第２のオイル通路はオイルが流れる流路であり、第１のオイル通路および第２のオイル通路には、パイプ、チューブ、ホース、油路、溝、窪み、凹部などが含まれる。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、オイルが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。
【００１３】
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第１の具体例を、図面に基づいて説明する。図１は車両１の模式的な平面図、図２は車両１の模式的な側面図である。第１の具体例は、請求項１および請求項２に対応する。この車両１は、車両１の前後方向における異なる位置に、前輪および後輪が配置されている。この図１および図２では、矢印Ａ１に沿った方向が前進方向である。また、前輪は右前輪２と左前輪３とに区別され、後輪は左後輪４と右後輪５とに区別されている。これらの車輪は、全て懸架装置を介在させて車体６により支持されている。例えば、前輪を支持する懸架装置は、ストラット形式またはダブルウィッシュボーン形式とすることが可能であり、後輪を支持する懸架装置は、スイングアーム形式またはマルチリンク形式とすることが可能である。すなわち、全ての車輪は車体６に対して上下方向、つまり高さ方向に相対移動可能である。この第１の具体例では、全ての車輪の数と同じ数の電動モータ７が設けられており、各電動モータ７の動力により、各車輪が駆動されるように構成された電気自動車である。つまり、前輪および後輪の４輪に電動モータ７の動力を伝達可能な四輪駆動車である。
【００１４】
以下、右前輪２を対象として具体的な構成を説明する。図３は、右前輪２の構成を示す縦断面図、図４は右前輪２の模式的な背面図である。この右前輪２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、車両１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１２が配置されている。このケーシング１２は、アッパアーム１３およびロアアーム１４を介して車体６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１５を介して前記車体６と接続されている。なお、車体６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、車両１の上下方向に伸縮可能である。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１５およびコイルスプリングにより、懸架装置１６が構成されている。図４に示された懸架装置１６は、ダブルウィッシュボーン形式の懸架装置である。
【００１５】
前記ケーシング１２は中空に構成されており、ケーシング１２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１２に固定されて回転不可能に構成されている。また、ロータ１８は回転可能に構成されている。この電動モータ７としては、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、そのトルクをホイール８に伝達することが可能である。このロータ１８からホイール８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。また、中空軸１９とホイール８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１２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。
【００１６】
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１２に対して、回転不可能な状態で固定されている。さらに、キャリヤ２４は軸受２５，２６を介在させてケーシング１２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１２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の外周には環状のホルダ２９が取り付けられており、そのホルダ２９が軸受３０を介在させてケーシング１２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。さらに、ケーシング１２の内部にはオイルポンプ３１が設けられている。このオイルポンプ３１は、キャリヤ２４のトルクによって駆動されて、ケーシング１２の底部に溜められたオイルを吸入し、かつ、吸入したオイルを吐出するように構成されている。
【００１７】
さらに、ホルダ２９と前記ホイール８とが一体回転するように連結固定されており、ホルダ２９の外周にはディスク３２が取り付けられている。このディスク３２は円板形状を有しており、ディスク３２の外周にはロータ３２Ａが固定されている。さらにまた、ケーシング１２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を有しており、油圧室３５の油圧が制御されて、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３２Ａが挟み付けられて、ホイール８に与える制動力が発生するように構成されている。このように、ディスクキャリパ３３は、ホイール８に与える制動力を制御する制動装置の一部を構成している。
【００１８】
さらにまた、ケーシング１２の内部には、オイル必要部、具体的には、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の発熱部分などにオイルを供給する油路が形成されている。すなわち、オイル必要部は、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、オイル必要部はオイルにより潤滑および冷却される。油路としては、ケーシング１２を厚さ方向に貫通する孔、ケーシング１２の壁面方向に沿って貫通する孔、ケーシング１２の内面に形成された溝または凹部または窪みまたは切欠部などが挙げられる。つまり、油路はオイルが、自重または運動エネルギにより移動可能な通路である。
【００１９】
つぎに、車体６の構成について説明する。車体６は、フレームを有する構造、またはフレームのない構造（モノコック形）のいずれでもよい。この車体６は鋼鈑、プラスチック、軽合金などの材料により構成されている。車体６にはホイルハウスが４箇所設けられている。ホイルハウスは、車両１の前後・左右方向で異なる位置に４箇所に配置されており、ホイルハウスは車輪を配置する空間を形成するものである。ホイルハウス３７には右前輪２が配置され、ホイルハウス３８には左前輪３が配置され、ホイルハウス３９には右後輪５が配置され、ホイルハウス４０には左後輪４が配置されている。これらのホイルハウス３７，３８，３９，４０は、図２に示すように、車両１を側面から見た場合に、ホイルハウス３７，３８，３９，４０がほぼ半円形状となるように車体６が成形されている。そして、車輪と車体６とが上下方向に相対移動した場合でも、車体６と車輪とが接触しないように、車輪の外周と車体６との隙間が形成されている。そして、車体６の下面におけるホイルハウス３７よりも前方、つまり、車両１の走行方向でホイルハウス３７よりも前方には、整流部材４１が取り付けられている。また、車体６の下面におけるホイルハウス３８よりも前方、つまり、車両１の走行方向でホイルハウス３８よりも前方には、整流部材４１がそれぞれ取り付けられている。すなわち、整流部材４１は、車体６のフロントフェンダの下部に取り付けられている。この整流部材４１は、車体６の下面から路面４２に向けて突出して設けられており、車両１の走行にともなって車体６の下方を通過する空気を整流する機構である。
【００２０】
より具体的には、車体６の下方を流れる空気が、ホイルハウス３７，３８内に流れ込む量を相対的に少なくすることにより、車両１の操縦安定性を向上させ、かつ、車輪の空気抵抗を抑制するための機構である。この整流部材４１は、例えば、金属またはプラスチックなどの材料により構成されており、空気抵抗により塑性変形することがないように構成されている。さらに、整流部材４１は、ボルトまたはねじの締め付け、あるいは溶接などの方法により、車体６に固定されている。また、整流部材４１には、空気に流れを付与する案内面が設けられており、その案内面の形状は、路面４２との間に一定の角度が形成されるように傾斜された平坦面、または、路面４２に近づく向きで膨らんだ湾曲面、路面４２から遠ざかる向きで膨らんだ湾曲面などに成形することが可能である。なお、案内面の形状とは、車両１の高さ方向に沿った平面内における形状を意味する。図１および図２は、ホイルハウス３７，３８の前方に整流部材４１を設け、ホイルハウス３９，４０の前方には設けられていない例を示す。
【００２１】
そして、この第１の具体例では、車両１の前後方向で整流部材４１の前方にオイルクーラ４３が設けられている。つまり、シフトポジションとしてドライブポジションが選択されて車両１が前進走行する場合に、整流部材４１の前方にオイルクーラ４３が配置されている。このオイルクーラ４３は、放熱管を有し、車体６の下方を通過する空気と、放熱管内を流れるオイルとの間で熱交換をおこない、オイルの温度を低下させる、空冷式の冷却装置（熱交換器）である。そして、オイルクーラ４３は入口部および出口部を有している。この入口部と前記オイルポンプ３１の吐出部とが、第１のオイル通路４４により接続されている。また、出口部と前記ケーシング１２の油路とが、第２のオイル通路４５により接続されている。第１のオイル通路４４および第２のオイル通路４５は、共にオイルが通る流路であり、金属製のパイプ、ゴム材料を主体とするフレキシブルホースなどにより構成されている。フレキシブルホースは撓むことが可能に構成されている。
【００２２】
さらに、図１に示すように、車体６には、電動モータ７との間で電力の授受をおこなうことの可能な蓄電装置４６が設けられている。この蓄電装置４６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。なお、蓄電装置４６と電動モータ７との間の回路にはインバータ（図示せず）が設けられている。さらに、４個の蓄電装置４６が、４個の電動モータ７に別個に接続されていてもよいし、１個の蓄電装置４６が全ての電動モータ７に電気回路を介して接続されていてもよい。また、車体６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。なお、左前輪３および左後輪４は、右前輪２の構成とは左右対称の構成であり、右後輪５は右前輪２の構成と同じである。
【００２３】
上記のように構成された車両１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４６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を経由してホイール８に伝達されて、各車輪で駆動力が発生する。また、ブレーキペダルが踏み込まれるか、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１の運動エネルギが車輪から電動モータ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４６に充電可能である。また、ブレーキペダル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、車輪に与えられる制動力が増加する。
【００２４】
ところで、電動モータ７からキャリヤ２４に伝達された動力によりオイルポンプ３１が駆動されると、ケーシング１２の底部に溜められているオイルが、オイルポンプ３１の吸入口に吸い込まれて、オイルポンプ３１の吐出口から第１のオイル通路４４に吐出される。このオイルはオイルクーラ４３に送られて、車体６の下方を流れる空気とオイルとの間で熱交換がおこなわれて、オイルが冷却される。オイルクーラ４３で冷却されたオイルは、第２のオイル通路４５を経由してケーシング１２の内部に戻され、そのオイルによりオイル必要部が潤滑および冷却される。オイル必要部を潤滑および冷却したオイルは、ケーシング１２の底部のオイル溜めに戻る。また、この第１の具体例では、車両１の走行中に、車体６の下方を通過する空気が整流部材４１により整流されるため、ホイルハウス３７，３８内に流入する空気用量が相対的に少なくなる。さらに、この第１の具体例では、車両１が前進走行する場合に、車両１の走行方向で、ホイルハウス３７，３８の前方にオイルクーラ４３が配置されている。
【００２５】
このため、整流部材４１により空気が整流される前の段階で、空気とオイルとの間で熱交換をおこない、オイルを冷却することができる。したがって、整流部材４１による空気の整流作用が低下することを抑制できる。さらに、ホイルハウス３７，３８の前方にオイルクーラ４３が配置されているため、第１のオイル通路４４および第２のオイル通路４５が、そのオイルの流れ方向に相対的に長くなることを抑制できる。したがって、オイルの管路抵抗が大きくなることを防止できる。このように、オイルの管路抵抗が大きくなることを抑制できるため、オイルポンプ３１の容量を増加させずに済む。さらに、オイルの管路抵抗の増加によるオイルポンプ３１の駆動損失の増加を抑制できる。さらに、オイル通路を長くすることにともなうホースまたはチューブの重量増加、オイルポンプ３１の大型化にともなう重量増加を抑制できる。また、オイルクーラ４１がフロントフェンダの下部に設けられているため、車体６により形成されている室内空間が、オイルクーラ４１の配置領域により狭められることを抑制できる。なお、図１に示された具体例では、前輪および後輪の全てを電動モータ７により駆動する構成のパワートレーンであるが、前輪または後輪のいずれか一方を電動モータにより駆動する構成のパワートレーンでもよい。また、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。
【００２６】
さらに、図１に示されたホイルハウス３９，４０よりも前方に整流部材を設けて、その整流部材を車体６に固定して、ホイルハウス３９，４０に流入する空気量を相対的に少なくすることも可能である。具体的には、車体６のロッカパネルまたはフロアーの下面に整流部材を取り付けることが可能である。そして、その整流部材よりも前方にオイルクーラ４３を設けて、右後輪５の電動モータ７が設けられたケーシングの内部と、オイルクーラとの間でオイルを行き来させる第１のオイル通路および第２のオイル通路を設けることも可能である。また、その整流部材よりも前方にオイルクーラ４３を設けて、左後輪４の電動モータ７が設けられたケーシングの内部と、オイルクーラとの間でオイルを行き来させる第１のオイル通路および第２のオイル通路を設けることも可能である。このように、ホイルハウス３９，４０の前方に整流部材およびオイルクーラを設けた場合にも、上記と同様の作用効果を得られる。
【００２７】
ここで、この第１の具体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、車体６が、この発明の車体に相当し、懸架装置１６が、この発明の懸架装置に相当し、ホイール８が、この発明のホイールに相当し、電動モータ７が、この発明の電動モータに相当し、ケーシング１２が、この発明のケーシングに相当し、オイルポンプ３１が、この発明のオイルポンプに相当し、オイルクーラ４３が、この発明のオイルクーラに相当し、第１のオイル通路４４が、この発明の「第１のオイル通路」に相当し、第２のオイル通路４５が、この発明の「第２のオイル通路」に相当し、車両１が、この発明における車両に相当し、整流部材４１が、この発明の整流部材に相当し、減速機２０および軸受２５，２７，３０および電動モータ７が、この発明のオイル必要部に相当する。
【００２８】
つぎに、請求項３に対応する第２の具体例を、図５および図６および図７に基づいて説明する。図５は、第２の具体例における車両の模式的な平面図であり、図６はオイルクーラ５０の正面図、図７はオイルクーラ５０の側面図である。この第２の具体例も、ホイルハウス３７，３８よりも前方にオイルクーラ５０が配置されている。このオイルクーラ５０は、車体６の下部に取り付けられている。この第２の具体例では、オイルクーラ５０が整流部材の機能を兼ねている。つまり、第１の具体例で説明した整流部材４１は設けられていない。オイルクーラ５０は、図６に示すように、車両１の高さ方向に配置された上板５６および下板５７を有しており、その上板５６と下板５７との間に、フィン５１，５２が設けられている。フィン５１，５２は、車両１の正面から見て左右方向に蛇行している。このフィン５１，５２は板状片をジグザグ状に蛇行させたものである。つまり、フィン５１，５２は山部と谷部とを、車両１の高さ方向で交互に形成したものである。また、車両１の左右方向で両側にフィン５２が配置され、そのフィン５２同士の間に複数のフィン５１が配置されている。各フィン５２の両端は、上板５６および下板５７に連続されている。また、フィン５１は一端が上板５６または下板５７に連続されている。
【００２９】
そして、フィン５１同士の間、フィン５１とフィン５２との間を蛇行して配置された配管５３が設けられている。この配管５３内を前記オイルが通る構成であり、熱伝導性を有する金属材料、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅などにより構成されている。この配管５３における、オイルの流通方向の一端に第１のオイル通路４４が接続され、他端に第２のオイル通路４５が接続されている。そして、フィン５１同士の間、およびフィン５１とフィン５２との間に通路５５が形成されている。この通路５５は、車両１が走行した場合に空気が通過する空間である。この通路５５は、オイルクーラ５０を車両１の前後方向に沿って貫通して形成されている。また、図７に示すように、フィン５１は車両１の前後方向で、車両１の前方から後方に向けて高さが低くなるように傾斜されている。また、図５に示すように、オイルクーラ５０の平面形状は、略長方形（四角形）に構成されており、オイルクーラ５０を構成する一辺５４、具体的には、車両１の前後方向で最も前側に位置する一辺５４が、左右方向の仮想線（図示せず）に対して傾斜している。具体的には、車両１の幅方向の中央に近づくことにともない、前記仮想線と一辺５４との間の距離が長くなる向きで傾斜している。言い換えれば、オイルクーラ５０の前壁が、車両１の幅方向で中央に向かうほど、車両１の後方に位置するように傾斜されている。以下、一辺５４を、便宜上「前壁５４」と記す。なお、この前壁５４には、通路５５の一端が開口されており、実際には空気が車両１の前後方向に通過可能である。さらに、フィン５１，５２は、図７に示すように、車両１の前方から後方に向けて、高さが低くなる向きで傾斜されている。なお、図７では、便宜上、フィン５２が示され、フィン５１は示されていない。この第２の具体例におけるその他の構成は、第１の具体例と同じである。
【００３０】
そして、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の具体例と同じ作用効果を得られる。また、この第２の具体例では、オイルが第１のオイル通路５４を経由してオイルが配管５３に流れ込み、その配管５３内のオイルは第２のオイル通路４５に至る。そして、車両１が走行すると、前壁５４の前方の空気の一部が、通路５５に進入し、車両１の前後方向でオイルクーラ５０の後方に流れ出る。その空気と配管５３内のオイルとの間で熱交換がおこなわれてオイルが冷却される。具体的には、オイルの熱が配管５３に伝達され、配管５３の熱が空気中に放散される。また、この第２の具体例では、車両１の前後方向で、フィン５１，５２は、車両１の前方から後方に向けて高さが低くなるように傾斜されている。このため、通路５５を通過する空気、およびフィン５２の山部と谷部との間を通過する空気は、図７に矢印で示すように流れの方向が付与される。具体的には路面に近づくように、空気の流れ方向が整流される。さらに、前壁５４の前方の空気の一部は、前壁５４の形状に沿って整流される。具体的には図５に示すように、車両１の幅方向（左右方向）に整流される。すなわち、車両１の幅方向で中央に向けて矢印で示すように整流される。第２の具体例では、このような作用により、オイルクーラ５０の周囲を通過する空気、または通路５５内を通過する空気が、ホイルハウス３７内に進入することを抑制できる。なお、この第２の具体例は、右前輪２の他に、左前輪３または右後輪５または左後輪４の前方に、オイルクーラ５０を配置することが可能である。この具体例２においては、オイルクーラ５０が整流部材としての機能を兼ねているため、構成を簡素化することができる。具体的には、部品点数が低減されて車両１の製造コストの増加を抑制でき、かつ、車両１の軽量化に寄与することができる。なお、第２の具体例において、オイルクーラ５０を、車両１の前後方向でホイルハウス３９，４０の前方に配置することも可能である。このように構成すると、左後輪４および右後輪５の電動モータ７を冷却するオイルを、オイルクーラ５０により冷却できる。また、ホイルハウス３９，４０内に空気が進入することを抑制できる。なお、第１の具体例および第２の具体例は、共に「インホイールモータの冷却構造」を提供していると言い換えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】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平面図である。
【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側面図である。
【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】この発明のインホイールモータを有する車両の縦断面図である。
【図５】この発明のインホイールモータを有する他の車両の模式的な平面図である。
【図６】図５の車両に取り付けられたオイルクーラを示す正面図である。
【図７】図６に示されたオイルクーラを示す側面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…車両、 ６…車体、 ７…電動モータ、 ８…ホイール、 ９…タイヤ、 １２…ケーシング、 １６…懸架装置、 ２０…減速機、 ２６，２７，３０…軸受、 ３１…オイルポンプ、 ４１…整流部材、 ４２…路面、 ４３，５０…オイルクーラ、 ４４…第１のオイル通路、 ４５…第２のオイル通路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
路面に接触し、かつ、車体により形成されたホイルハウスに配置されるタイヤと、このタイヤが取り付けられ、かつ、懸架装置を介して前記車体に支持されたホイールと、このホイールに動力伝達可能に接続され、かつ、動力を発生する電動モータと、この電動モータを収納したケーシングと、このケーシングの内部に設けられ、かつ、オイルにより潤滑または冷却されるオイル必要部と、前記ケーシングに取り付けられ、かつ、前記電動モータの動力により駆動されてオイルを吸入および吐出するオイルポンプと、前記オイルポンプから吐出されたオイルを冷却するオイルクーラと、前記オイルポンプから吐出されたオイルを前記オイルクーラに送る第１のオイル通路と、このオイルクーラで冷却されたオイルを前記オイル必要部に送る第２のオイル通路とを有する、車両用のインホイールモータにおいて、
車両の走行方向で前記ホイールよりも前方に配置されて前記車体に取り付けられ、かつ、前記車体の下方を通過する空気が前記ホイルハウス内に進入する量を相対的に少なくするように前記空気を整流する整流部材を有し、前記車両の走行方向に沿った平面内で前記整流部材の隣りに前記オイルクーラが配置されており、そのオイルクーラが前記車体に取り付けられていることを特徴とする車両用のインホイールモータ。
【請求項２】
前記車両の走行方向で前記整流部材よりも前方に前記オイルクーラが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用のインホイールモータ。
【請求項３】
路面に接触し、かつ、車体により形成されたホイルハウスに配置されるタイヤと、このタイヤが取り付けられ、かつ、懸架装置により支持されたホイールと、このホイールに動力伝達可能に接続され、かつ、動力を発生する電動モータと、この電動モータを収納したケーシングと、このケーシングの内部に設けられ、かつ、オイルにより潤滑または冷却されるオイル必要部と、前記ケーシングに取り付けられ、かつ、前記電動モータの動力により駆動されてオイルを吸入および吐出するオイルポンプと、前記オイルポンプから吐出されたオイルを冷却するオイルクーラと、前記オイルポンプから吐出されたオイルを前記オイルクーラに送る第１のオイル通路と、このオイルクーラで冷却されたオイルを前記オイル必要部に送る第２のオイル通路とを有する、車両用のインホイールモータにおいて、
前記オイルクーラは、車両の走行方向で前記ホイールよりも前方に配置されて前記車体に取り付けられ、かつ、前記車体の下方を通過する空気が前記ホイルハウス内に進入する量を相対的に少なくするように、前記空気を整流する構成であることを特徴とする車両用のインホイールモータ。
【請求項１】
路面に接触し、かつ、車体により形成されたホイルハウスに配置されるタイヤと、このタイヤが取り付けられ、かつ、懸架装置を介して前記車体に支持されたホイールと、このホイールに動力伝達可能に接続され、かつ、動力を発生する電動モータと、この電動モータを収納したケーシングと、このケーシングの内部に設けられ、かつ、オイルにより潤滑または冷却されるオイル必要部と、前記ケーシングに取り付けられ、かつ、前記電動モータの動力により駆動されてオイルを吸入および吐出するオイルポンプと、前記オイルポンプから吐出されたオイルを冷却するオイルクーラと、前記オイルポンプから吐出されたオイルを前記オイルクーラに送る第１のオイル通路と、このオイルクーラで冷却されたオイルを前記オイル必要部に送る第２のオイル通路とを有する、車両用のインホイールモータにおいて、
車両の走行方向で前記ホイールよりも前方に配置されて前記車体に取り付けられ、かつ、前記車体の下方を通過する空気が前記ホイルハウス内に進入する量を相対的に少なくするように前記空気を整流する整流部材を有し、前記車両の走行方向に沿った平面内で前記整流部材の隣りに前記オイルクーラが配置されており、そのオイルクーラが前記車体に取り付けられていることを特徴とする車両用のインホイールモータ。
【請求項２】
前記車両の走行方向で前記整流部材よりも前方に前記オイルクーラが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用のインホイールモータ。
【請求項３】
路面に接触し、かつ、車体により形成されたホイルハウスに配置されるタイヤと、このタイヤが取り付けられ、かつ、懸架装置により支持されたホイールと、このホイールに動力伝達可能に接続され、かつ、動力を発生する電動モータと、この電動モータを収納したケーシングと、このケーシングの内部に設けられ、かつ、オイルにより潤滑または冷却されるオイル必要部と、前記ケーシングに取り付けられ、かつ、前記電動モータの動力により駆動されてオイルを吸入および吐出するオイルポンプと、前記オイルポンプから吐出されたオイルを冷却するオイルクーラと、前記オイルポンプから吐出されたオイルを前記オイルクーラに送る第１のオイル通路と、このオイルクーラで冷却されたオイルを前記オイル必要部に送る第２のオイル通路とを有する、車両用のインホイールモータにおいて、
前記オイルクーラは、車両の走行方向で前記ホイールよりも前方に配置されて前記車体に取り付けられ、かつ、前記車体の下方を通過する空気が前記ホイルハウス内に進入する量を相対的に少なくするように、前記空気を整流する構成であることを特徴とする車両用のインホイールモータ。
【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２００９−１３２２５２（Ｐ２００９−１３２２５２Ａ）
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０９４３０（Ｐ２００７−３０９４３０）
【出願日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【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６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【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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