電気自動車用インホイール型軸継手
【課題】減衰機能を備えた電気自動車用インホイール型軸継手を提供する。
【解決手段】本発明は、ホイール内に設置される円筒状のケース５と、このケース内に前記ケースの中心線と平行、かつ中心線と直交方向に変位可能に配置され、電気自動車の駆動輪に回転を伝達する回転軸２と、前記回転軸の変位を減衰する減衰手段２０、３４と、を備え、前記ケースは電気自動車の懸架装置３０に固定されることを特徴とする電気自動車用インホイール型軸継手である。
【解決手段】本発明は、ホイール内に設置される円筒状のケース５と、このケース内に前記ケースの中心線と平行、かつ中心線と直交方向に変位可能に配置され、電気自動車の駆動輪に回転を伝達する回転軸２と、前記回転軸の変位を減衰する減衰手段２０、３４と、を備え、前記ケースは電気自動車の懸架装置３０に固定されることを特徴とする電気自動車用インホイール型軸継手である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車用インホイール型軸継手の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、低速高トルクが要求される電動機に対応する電動機として、回転軸方向に固定子と回転子とが対向して配置される軸方向空隙型電動機がある。従来の軸方向空隙型電動機は、コイルが巻回される固定子と、このコイルに回転軸方向に対向して配置され、複数対の永久磁石が周方向起磁力形に配置される回転子とからなり、固定子コイルに電流を流して回転磁界を発生させ、これに伴い固定子と回転子との間の磁気的な吸引力および反発力によって、回転子を回転させるものである（特許文献１、２参照のこと）。
【０００３】
このような軸方向空隙型電動機を電気自動車のホイール内に設置して（インホイールモータという）、電気自動車の駆動源として用いる技術がある（特許文献３参照のこと）。
【特許文献１】特開２００２−１５３０２８号公報
【特許文献２】特開平１１−１８７６３５号公報
【特許文献３】特開２００６−２１１７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特に、電気自動車の駆動源としてインホイールモータを用いた場合には、いわゆるバネ下重量が増加するため、車体への入力が増加して乗り心地が悪化する恐れがある。
【０００５】
本発明は上記の問題点を解消する減衰作用を備え、インホイールモータに適用し得る電気自動車用インホイール型軸継手を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ホイール内に設置される円筒状のケースと、このケース内に前記ケースの中心線と平行、かつ中心線と直交方向に変位可能に配置され、電気自動車の駆動輪に回転を伝達する回転軸と、前記回転軸の変位を減衰する減衰手段と、を備え、前記ケースは電気自動車の懸架装置に固定されることを特徴とする電気自動車用インホイール型軸継手である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、ホイール内に設置したケースの内側に回転軸の変位を減衰する減衰手段を設けたので、回転軸から車体に伝達される入力を減少させることができ、乗り心地を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【０００９】
本発明を適用する電気自動車用インホイール型軸継手をインホイールモータに適用した構成を図１に示す。図１に示すインホイールモータは、軸方向空隙型電動機１であって、図１は、軸方向空隙型電動機１の構成を示す断面図で、ロータ軸２の回転中心線（以下、中心線Ｘ１という。）がケース５の中心線に対して偏心している状態を示す。
【００１０】
本実施形態において、被回転部材を回転するロータ軸２と、ロータ軸２に固定された回転子３と、ロータ軸２の中心線Ｘ１方向に所定の空隙をもって回転子３に対向するように設けられた一対の固定子４とからなる電動機部１ａを、ロータ軸方向に二列に配置して、ケース５内に収納し、軸方向空隙型電動機１を構成する。
【００１１】
各電動機部１ａを収納するケース５は、電気自動車のホイール内に設置され、有底円筒形状を有する本体部５ａ、この本体部５ａの開口端を塞ぐとともに、ロータ軸２が貫通する空間５ｄを備える蓋部５ｂと、ケース内を円筒形のケース５の中心線Ｘ２に直交する方向に仕切るように配置される中空円板状の仕切板５ｃとから構成される。仕切板５ｃは、ケース５内を中心線Ｘ２方向に並ぶ２つの互いに等しい形状の空間部５ｘ、５ｙに区画するとともに、その中心部にロータ軸２が挿通される。電動機部１ａはそれぞれ空間部５ｘ、５ｙ内に配置される。
【００１２】
図２は、回転子３の形状を説明する図である。回転子３は図示しない被回転部材に接続するロータ軸２の中心線Ｘ１から直交方向に延出する４本の等長の腕部６を備える。これら腕部６は周方向に等間隔（図２では９０°間隔）で配置される。各腕部６の外周側の先端部には各腕部６を連結する円筒状のリング部材７が固定される。
【００１３】
図１に示すように、回転子３の腕部６には、永久磁石１２が取り付けられる。永久磁石１２は、それぞれ例えば図３に示すように中心線Ｘ１方向から見て略扇状に形成され、各腕部６の中間部を挟持するように固定される。永久磁石１２は、両側の端面１２ａがそれぞれロータ軸２の中心線Ｘ１に直交する面に平行に形成される。なお、腕部６の数、形状等は実施形態に限定されるものでないことは言うまでもない。
【００１４】
ロータ軸２の中心線Ｘ１方向において、回転子３の永久磁石１２の両側にそれぞれ対向する位置には、それぞれ一対の固定子４がケース５のロータ軸の中心線Ｘ１に直交する面５ｅと同じく仕切板５ｃの面５ｅに固定される。固定子４は、ケース５に固定されたヨーク部８と、固定子４の中心線Ｘ２方向から見て略扇状の形状を有するティース部９と、ティース部９に巻回されるコイル１０とから構成される。ヨーク部８は、ティース部９をケース５に固定する。ティース部９の磁束を周方向に回して別のティース部９へ流す役割を果す。ティース部９は、中心線Ｘ１方向にヨーク部８から回転子３側に突出して形成され、その端面は永久磁石１２の端面１２ａに平行に形成される。またコイル１０は図示しない絶縁体等を介して、ティース部９から絶縁される。
【００１５】
各電動機部１ａがケース５内に配置された状態で、回転子３と、回転子３に相対する一対の固定子４との中心線Ｘ１方向のそれぞれの空隙１４は所定値となるように設置される。
【００１６】
回転子３の各腕部６の先端部を連結する円筒状のリング部材７は、中心線Ｘ１を回転中心として形成される。リング部材７のロータ軸２の中心線Ｘ１方向の両側の端面７ａは、ケース５の内面５ｅとそれぞれ対面し、中心線Ｘ１に直交するように形成される。これら両端面７ａとケース５の面５ｅとの間にそれぞれベアリング１３が設置される。このベアリング１３は例えばリング部材７と同径の円環状に配置され、ケース５に対してロータ軸２が中心線Ｘ１に直交する方向に摺動することを許容する。さらにリング部材７がケース５に摺接した状態でロータ軸２の中心線Ｘ１回りの回転を可能とする。なお、ベアリング１３としてはスライドベアリング等が考えられるが、これに限らず、回転子３のケース５に対する摺動と回転子３の回転を可能とする手段であればよい。
【００１７】
ここで、ケース５のロータ軸２が貫通する空間５ｄは、ロータ軸２の直径に対して所定量だけ大きく形成される。前述のように回転子３は、中心線Ｘ１に直交する方向に摺動可能に構成されるが、この空間５ｄの寸法とロータ軸２の直径との差によって、回転子３がケース５に対してロータ軸２の中心線Ｘ１に直交する方向の移動量が規定される。
【００１８】
リング部材７の外周側には、ロータ軸２の中心線Ｘ１を中心線とする円筒状の支持部材１５が所定の間隙をもって配置される。支持部材１５は、ケース５の内面５ｅに摺接しながら移動可能に構成される。この支持部材１５とリング部材７との間にはベアリング１６が介装され、相対回転可能に形成される。
【００１９】
支持部材１５の外周面とケース５の内周面５ｆとの間には仕切板５ｃを介して２つに分割された環状の環状空間部５ｘ１、５ｙ１が区画される。環状空間部５ｘ１、５ｙ１は、回転子３がケース５内において、ロータ軸２の中心線Ｘ１に直交方向へ変位するのに伴い支持部材１５が変位することで、その断面が変形可能に構成される。ここで支持部材１５は、その内周面にベアリング１６を介して回転子３のリング部材７を支持しているため、リング部材７が回転しても支持部材１５は回転することなく、主としてロータ軸２の中心線Ｘ１に対する直交方向に変位するのみである。
【００２０】
図３を用いて、本発明のインホイール型軸継手の構成を説明する。図３は、支持部材１５により区画された環状空間部５ｘ１、５ｙ１内の構成を示す断面図であり、環状空間部５ｘ１、５ｙ１はそれぞれ同様の構成を備えるため、図３では環状空間部５ｙ１の構成を代表して説明する。
【００２１】
図３に示すように支持部材１５により区画された環状空間部５ｙ１は、支持部材１５の外周に設けられた区画板１７ａ〜１７ｈによりさらに周方向にそれぞれ偶数個、図では８つの密閉された隔室５ｙａ〜５ｙｈに区画される。これら８つの隔室５ｙａ〜５ｙｈは、ロータ軸２の回転中心線Ｘ１とケース５の中心線Ｘ２とが同一中心線となる場合において、その容積が互いに等しくなるように区画される。区画板１７ａ〜１７ｈは、その基端が支持部材１５に揺動可能に支持され、その揺動中心に捩りコイルバネ１８などの付勢手段が配置される。このため区画板１７ａ〜１７ｈの外端は、ケース５の内周面５ｆに常時押し付けられる。なお、区画板１７ａ〜１７ｈの長さは、支持部材１５とケース５の間に形成される最大隙間よりも大きく設定され、これにより、隔室５ｙａ〜５ｙｈが変形しても、必ずケース５の内周面５ｆに接触することが可能となっている。隔室５ｙａ〜５ｙｈ内には、例えば、空気、水及びＭＲ流体が所定の圧力でもって封入される。
【００２２】
したがって、ロータ軸２は、支持部材１５を介してケース５の内周面５ｆに対して捩りコイルバネ１８により浮動的に支持された構成となる。このため、各捩りコイルバネ１８のバネ特性を同じとすると、ケース５に対して支持部材１５がロータ軸２の直交方向に変位した場合に、隔室５ｙａ〜５ｙｈに封入した流体の圧力とともに、捩りコイルバネ１８の作用によりロータ軸２にはケース５と同軸となるような付勢力が作用することになる。したがって、ロータ軸２にその中心線Ｘ１に対して直交する方向の外力が作用しない場合には、隔室５ｙａ〜５ｙｈの流体の圧力と、捩りコイルバネ１８は、ロータ軸２の中心線Ｘ１とケース５の中心線Ｘ２とを一致させるように保持する。
【００２３】
また、偶数個の隔室５ｙａ〜５ｙｈを区画する区画板１７ａ〜１７ｈは、１つ置きに周方向に貫通するオリフィス状の貫通孔２０を備える。つまり、例えば区画板１７ｂ、１７ｄ、１７ｆ、１７ｈに貫通孔２０が形成される。このような構成により、例えば貫通孔２０を備えた区画板１７ｂを挟んで区画された隔室５ｙｂと５ｙｃとの間で容積差（＝圧力差）が生じ、区画板１７ａと１７ｂで区画された隔室５ｙｂ内の流体が貫通孔１７ｂを通じて区画板１７ｂと１７ｃで区画された隔室５ｙｃとの間で流通可能となり、オリフィス状に形成された貫通孔２０の作用により減衰効果が生じる。なお、密閉される流体としてＭＲ流体を用いる場合には、貫通孔２０は回転子３及び固定子４近くに設けることが好ましいので、支持部材１５近くに形成する。
【００２４】
したがって、本発明のインホイール型軸継手は、ケース５内において、支持部材１５と区画板１７ａ〜１７ｈと貫通孔２０とから構成される。なお、１つ置きの区画板１７ｂ、１７ｄ、１７ｆ、１７ｈに形成された貫通孔２０が減衰手段として機能し、また、捩りコイルバネ１８が付勢手段として機能する。
【００２５】
このように構成されたインホイール型軸継手は、ケース５の本体部５ａから電気自動車内側に延出するフランジ部５ｇを介して、コイルスプリングや減衰装置等からなる懸架装置、例えば図ではストラット３０に接続される。
【００２６】
ストラット３０の下部にはブラケット３１が固定されており、このブラケット３１はストラット３０の軸方向から見てコの字状に形成され、ブラケット３１にはボルト３２が貫通するボルト孔が形成される。一方、ケース５のフランジ部５ｇにもボルト３２が貫通するボルト孔が形成され、ブラケット３１の間にフランジ部５ｇを配置し、ボルト３２の締結によりフランジ部５ｇにブラケット３１が固定され、インホイール型軸継手がストラット３０に接続される。
【００２７】
図４は、本実施形態の振動モデルである。車体とタイヤ間には軸方向空隙型電動機１の固定子４（ケース５）と、軸方向空隙型電動機１の回転子３（ロータ軸２）に接続するホイール及びブレーキが配置される。車体と固定子４との間はストラット３０と不図示のスプリングにより支持され、固定子４と回転子３との間は減衰手段としての貫通孔２０と、付勢手段としての捩りコイルバネ１８により支持される。さらにホイール及びブレーキはタイヤを介して路面に接地するため、タイヤの減衰特性及び付勢力により支持される。
【００２８】
なお、本実施形態では、回転子３に永久磁石１２を、固定子４にコイル１０を設置したが、逆に回転子にコイルを、固定子に永久磁石を設けるようにしてもよい。
【００２９】
次に作用を説明する。
【００３０】
本発明の電気自動車用インホイール型軸継手は、ロータ軸２に連結するリング部材７に対してロータ軸２の中心線Ｘ１回りに相対回転可能に支持される支持部材１５がケース５との間に環状空間部５ｘ１、５ｙ１を区画し、支持部材１５とケース５との間に捩りコイルバネ１８で付勢された区画板１７が介在する。このため、ロータ軸２の中心線Ｘ１をケース５の中心線Ｘ２から偏芯させようとする外力がロータ軸２に作用した場合に、この外力に抗して中心線Ｘ１、Ｘ２が一致するように隔室５ｙａ〜５ｙｈに封入した流体の圧力及び捩りコイルバネ１８の付勢力が作用する。このため、外力の減少に伴いロータ軸２の中心線Ｘ１とケース５の中心線Ｘ２とを同軸上に維持しやすくなる。
【００３１】
また、外力が作用しない場合や被回転部材が接続されていない場合には、隔室５ｙａ〜５ｙｈに封入した流体の圧力及び捩りコイルバネ１８の作用により、ロータ軸２の中心線Ｘ１とケース５の中心線Ｘ２とを同一とする調芯作用が生じ、同一中心線とすることができる。
【００３２】
また、隔室５ｙａ〜５ｙｈを密閉する区画板１７ａ〜１７ｈの内、一つ置きにオリフィス状の貫通孔２０を形成した。このため、ロータ軸２がロータ軸２の直交方向にケース５に対して摺動するのに伴って隔室５ｙａ〜５ｙｈの容積変化が生じる場合、貫通孔２０を備えた区画板１７ｂ、１７ｄ、１７ｆ、１７ｈの周方向にて両側に位置する隔室５ｙａ〜５ｙｈ間を流体が貫通孔２０を通過して行き来する際に貫通孔２０のオリフィス効果により抵抗が生じて、ロータ軸２の中心線Ｘ２に直交する方向の摺動を減衰することができる。この減衰効果は、貫通孔２０を備えた区画板１７ｂ、１７ｄ、１７ｆ、１７ｈを挟んで位置する隔室５ｙａ〜５ｙｈ間の相互の容積差が大きいほど効果的である。したがって、例えばロータ軸２の回転時の振動により隔室５ｙａ〜５ｙｈに圧力変化が生じる場合、所定の区画板１７ｂ、１７ｄ、１７ｆ、１７ｈに設けた貫通孔２０の減衰効果によりロータ軸２の回転振動を低減することができる。
【００３３】
また、本実施形態のインホイール型軸継手はストラット３０を介して車体（懸架装置）に固定されており、貫通孔２０の減衰作用とコイルバネ１８の付勢作用によって、駆動輪側から入力される外力が吸収され、車体に入力される外力を減少する。これにより、バネ下重量の増加に伴う電気自動車の乗り心地の悪化を抑制することができる。また、ケース５内に減衰手段としての貫通孔２０と付勢手段としての捩りコイルバネ１８を備えたので、これらが懸架装置として機能し、懸架装置のストローク量を同一とした場合には、ストラット３０のストローク量を減少させて、ストラット３０を小型化することができる。
【００３４】
図５は、第２の実施形態のインホイール型軸継手の構成を示す断面図である。第１の実施形態では、ケース５内において、回転子３の外周側に付勢手段としての捩りコイルバネ１８と、減衰手段としての貫通孔２０を配置する構成として、図３に示すように回転子３と固定子４との偏芯が車両前後方向及び上下方向の場合に減衰作用及びスプリング作用が生じる構成とした。これに対して、この第２の実施形態では、ロータ軸２とケース５との間に、回転子３を介することなく、付勢手段（コイルスプリング３３）と減衰手段（油圧ダンパ３４）とを設置する構成とした。以下、図５を用いて詳細を説明する。
【００３５】
図５は、本発明を適用する電気自動車用インホイール型軸継手をインホイールモータに適用した第２の実施形態としての構成を示す。図５に示すインホイールモータは、軸方向空隙型電動機１であって、ロータ軸２の回転中心線（以下、中心線Ｘ１という。）がケース５の中心線に対して偏心している状態を示す。
【００３６】
本実施形態において、被回転部材を回転するロータ軸２と、ロータ軸２に固定された回転子３と、ロータ軸２の中心線Ｘ１方向に所定の空隙をもって回転子３に対向するように設けられた一対の固定子４とからなる電動機部１ａを、ロータ軸方向に二列に配置して、ケース５内に収納し、軸方向空隙型電動機１を構成する。
【００３７】
各電動機部１ａを収納するケース５は、電気自動車のホイール内に設置され、有底円筒形状を有する第１本体部５ａ、この第１本体部５ａの開口端を塞ぐとともに、ロータ軸２が貫通する空間５ｄを備える蓋部５ｂと、ケース内を円筒形のケース５の中心線Ｘ２に直交する方向に仕切るように配置される中空円板状の仕切板５ｃとから構成される。仕切板５ｃは、ケース５内を中心線Ｘ２方向に並ぶ２つの互いに等しい形状の空間部５ｘ、５ｙに区画するとともに、その中心部にロータ軸２が挿通される。電動機部１ａはそれぞれ空間部５ｘ、５ｙ内に配置される。
【００３８】
さらに、ケース５には、第１本体部５ａの底部５ｈに、その開口部が固定される有底円筒状の第２本体部５ｉが設置される。ロータ軸２は、第１本体部５ａを貫通して、第２本体部５ｉの内部まで延出する。ここで、ロータ軸２が貫通する第１本体部５ａの貫通孔５ｊの径は、ロータ軸２の固定子４に対する偏芯量を考慮して設定される。
【００３９】
図６は、回転子３の形状を説明する図である。回転子３は図示しない被回転部材に接続するロータ軸２の中心線Ｘ１から直交方向に延出する４本の等長の腕部６を備える。これら腕部６は周方向に等間隔（図６では９０°間隔）で配置される。各腕部６の外周側の先端部には各腕部６を連結する円筒状のリング部材７が固定される。また、ロータ軸２には、ロータ軸２の中心線Ｘ１の直交方向に延出する円板状の鍔部２ａが形成され、鍔部２ａは後述するロータ軸２の偏芯方向を規制するリニアガイド３５を固定部材３７を押圧する。
【００４０】
図５に示すように、第１本体部５ａ内に配置される回転子３の腕部６には、永久磁石１２が取り付けられる。永久磁石１２は、それぞれ例えば中心線Ｘ１方向から見て略扇状に形成され、各腕部６の中間部を挟持するように固定される。永久磁石１２は、両側の端面１２ａがそれぞれロータ軸２の中心線Ｘ１に直交する面に平行に形成される。なお、腕部６の数、形状等は実施形態に限定されるものでないことは言うまでもない。
【００４１】
ロータ軸２の中心線Ｘ１方向において、回転子３の永久磁石１２の両側にそれぞれ対向する位置には、それぞれ一対の固定子４がケース５のロータ軸の中心線Ｘ１に直交する面５ｅと同じく仕切板５ｃの面５ｅに固定される。固定子４は、ケース５に固定されたヨーク部８と、固定子４の中心線Ｘ２方向から見て略扇状の形状を有するティース部９と、ティース部９に巻回されるコイル１０とから構成される。ヨーク部８は、ティース部９をケース５に固定する。ティース部９の磁束を周方向に回して別のティース部９へ流す役割を果す。ティース部９は、中心線Ｘ１方向にヨーク部８から回転子３側に突出して形成され、その端面は永久磁石１２の端面１２ａに平行に形成される。またコイル１０は図示しない絶縁体等を介して、ティース部９から絶縁される。
【００４２】
各電動機部１ａがケース５内に配置された状態で、回転子３と、回転子３に相対する一対の固定子４との中心線Ｘ１方向のそれぞれの空隙１４は所定値となるように設置される。
【００４３】
回転子３の各腕部６の先端部を連結する円筒状のリング部材７は、中心線Ｘ１を回転中心として形成される。リング部材７のロータ軸２の中心線Ｘ１方向の両側の端面７ａは、ケース５の内面５ｅとそれぞれ対面し、中心線Ｘ１に直交するように形成される。これら両端面７ａとケース５の面５ｅとの間にそれぞれベアリング１３が設置される。このベアリング１３は例えばリング部材７と同径の円環状に配置され、ケース５に対してロータ軸２が中心線Ｘ１に直交する方向に摺動することを許容する。さらにリング部材７がケース５に摺接した状態でロータ軸２の中心線Ｘ１回りの回転を可能とする。なお、ベアリング１３としてはスライドベアリング等が考えられるが、これに限らず、回転子３のケース５に対する摺動と回転子３の回転を可能とする手段であればよい。
【００４４】
ここで、ケース５のロータ軸２が貫通する空間５ｄは、ロータ軸２の直径に対して所定量だけ大きく形成される。前述のように回転子３は、中心線Ｘ１に直交する方向に摺動可能に構成されるが、この空間５ｄの寸法とロータ軸２の直径との差によって、回転子３がケース５に対してロータ軸２の中心線Ｘ１に直交する方向の移動量が規定される。
【００４５】
第２本体部５ｉ内には、前述の通りロータ軸２が配置され、ロータ軸２の外周に所定間隔を持って円筒状の固定部材３７がロータ軸２と同軸上に配置される。ロータ軸２と固定部材３７との間にベアリング３６が配置され、固定部材３７は、ベアリング３６を介してロータ軸２を回転自在に支持する。第２本体部５ｉの底面５ｋに対面する固定部材３７の端部に、底面５ｋと平行に、つまり回転子３の中心線Ｘ１に直交する方向に延出する円板状の面３７ａが形成される。そして、この面３７ａと第２本体部５ｉの底面５ｋとの間にリニアガイド３５が設けられる。このリニアガイド３５は、回転子３（ロータ軸２）の摺動方向を規制するものである。ここで、リニアガイド３５は、図７に示すように、タイヤの移動軌跡に応じて、回転子３の略上下方向の摺動のみを許可するように配置され、好ましくは回転子３が上方向に摺動する際には、若干車両方向後側にも変位する摺動となるように配置される。ロータ軸２には前述の鍔部２ａが形成されており、この鍔部２ａは固定部材３７を介してリニアガイド３５を第２本体部５ｉの底部５ｋに押圧する。
【００４６】
リニアガイド３５により規制されるロータ軸２の摺動方向に伸縮する油圧ダンパ３４が固定部材３７と第２本体部５ｉとの間に配置され、ロータ軸２の摺動を減衰する。また、油圧ダンパ３４と同様にリニアガイド３５により規制される摺動方向に伸縮するコイルスプリング３３が固定部材３７と第２本体部５ｉとの間にロータ軸２を挟んで両側に配置され、ロータ軸２の中心線Ｘ１とケース５の中心線Ｘ２とを同一中心線となるようにロータ軸２を付勢する。
【００４７】
したがって、本実施形態では、インホイール型軸継手は、ケース５の第２本体部５ｂ内に設置された油圧ダンパ（減衰手段）３４からなる。なお、コイルスプリング３３が付勢手段として機能する。
【００４８】
このように構成されたインホイール型軸継手は、ケース５の第２本体部５ｉから車両内側に延出するフランジ部５ｇを介して、例えば懸架装置を構成するストラット３０に接続される。
【００４９】
ストラット３０の下部にはブラケット３１が固定されており、このブラケット３１はストラット３０の軸方向から見てコの字状に形成され、ブラケット３１にはボルト３２が貫通するボルト孔が形成される。一方、ケース５のフランジ部５ｇにもボルト３２が貫通するボルト孔が形成され、ブラケット３１の間にフランジ部５ｇを配置し、ボルト３２の締結によりフランジ部５ｇにブラケット３１が固定され、インホイール型軸継手がストラット３０に接続される。
【００５０】
図８は、本実施形態の振動モデルである。車体とタイヤ間には軸方向空隙型電動機１の固定子４（ケース５）と、軸方向空隙型電動機１の回転子３（ロータ軸２）に接続するホイール及びブレーキが配置される。車体と固定子４との間はストラット３０と不図示のスプリングにより支持され、固定子４と回転子３に接続するブレーキ及びホイールとの間は減衰手段としての油圧ダンパ３４と、付勢手段としてのコイルスプリング３３により支持される。さらにホイール及びブレーキはタイヤを介して路面に接地するため、タイヤの減衰特性及び付勢力により支持される。
【００５１】
なお、本実施形態では、回転子３に永久磁石１２を、固定子４にコイル１０を設置したが、逆に回転子にコイルを、固定子に永久磁石を設けるようにしてもよい。
【００５２】
次に作用を説明する。
【００５３】
本実施形態の電動自動車用インホイール型軸継手は、ロータ軸２と同軸的に配置され、回転自在にロータ軸２を支持する固定部材３７を設け、この固定部材３７と第２ケース５ｉとの間にリニアガイド３５を配置して、ロータ軸２の摺動方向を規定する。そしてロータ軸２の摺動方向に伸縮し、ロータ軸２の摺動を減衰する油圧ダンパ（減衰手段）３４と、ロータ軸２の摺動方向に伸縮し、ロータ軸２とケース５との中心線とが同一となるようにロータ軸２を付勢するコイルスプリング（付勢手段）３３とを備えた。さらに、第２ケース５ｉは懸架装置のストラット３０に固定される。このような構成により、第１の実施形態と同様の効果を生じるとともに、第１の実施形態の軸方向空隙型電動機に対して、油圧ダンパ３４とコイルスプリング３３を直接的にロータ軸２上に設置したので、固定子４の中心線Ｘ２に直交する方向の寸法を抑制することができ、ホイールやタイヤの選択自由度を広げることができる。
【００５４】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。なお、本実施形態では２列の電動機部１ａを備えた軸方向空隙型電動機１を用いて説明するが、これに限らず、より複数個でも、あるいは１列の電動機部１ａからなる軸方向空隙型電動機１であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の軸方向空隙型電動機の構成を説明する断面図である。
【図２】回転子の構成図である。
【図３】図１の断面Ａ−Ａの断面図である。
【図４】本実施形態の振動モデルである。
【図５】第２の実施形態の軸方向空隙型電動機の構成を説明する断面図である。
【図６】回転子の構成図である。
【図７】図５の断面Ｂ−Ｂの断面図である。
【図８】第２の実施形態の振動モデルである。
【符号の説明】
【００５６】
１ 軸方向空隙型電動機
１ａ 電動機部
２ ロータ軸
２ａ 鍔部
３ 回転子
４ 固定子
５ ケース
６ 腕部
７ リング部材
８ ヨーク
９ ティース部
１０ コイル
１１ 仕切板
１２ 永久磁石
１３ ベアリング
１４ 空隙
１５ 支持部材
１７ａ〜１７ｈ 区画板
１８ 捩りコイルバネ
２０ 貫通孔
３０ ストラット
３３ コイルスプリング
３４ 油圧ダンパ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車用インホイール型軸継手の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、低速高トルクが要求される電動機に対応する電動機として、回転軸方向に固定子と回転子とが対向して配置される軸方向空隙型電動機がある。従来の軸方向空隙型電動機は、コイルが巻回される固定子と、このコイルに回転軸方向に対向して配置され、複数対の永久磁石が周方向起磁力形に配置される回転子とからなり、固定子コイルに電流を流して回転磁界を発生させ、これに伴い固定子と回転子との間の磁気的な吸引力および反発力によって、回転子を回転させるものである（特許文献１、２参照のこと）。
【０００３】
このような軸方向空隙型電動機を電気自動車のホイール内に設置して（インホイールモータという）、電気自動車の駆動源として用いる技術がある（特許文献３参照のこと）。
【特許文献１】特開２００２−１５３０２８号公報
【特許文献２】特開平１１−１８７６３５号公報
【特許文献３】特開２００６−２１１７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特に、電気自動車の駆動源としてインホイールモータを用いた場合には、いわゆるバネ下重量が増加するため、車体への入力が増加して乗り心地が悪化する恐れがある。
【０００５】
本発明は上記の問題点を解消する減衰作用を備え、インホイールモータに適用し得る電気自動車用インホイール型軸継手を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ホイール内に設置される円筒状のケースと、このケース内に前記ケースの中心線と平行、かつ中心線と直交方向に変位可能に配置され、電気自動車の駆動輪に回転を伝達する回転軸と、前記回転軸の変位を減衰する減衰手段と、を備え、前記ケースは電気自動車の懸架装置に固定されることを特徴とする電気自動車用インホイール型軸継手である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、ホイール内に設置したケースの内側に回転軸の変位を減衰する減衰手段を設けたので、回転軸から車体に伝達される入力を減少させることができ、乗り心地を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【０００９】
本発明を適用する電気自動車用インホイール型軸継手をインホイールモータに適用した構成を図１に示す。図１に示すインホイールモータは、軸方向空隙型電動機１であって、図１は、軸方向空隙型電動機１の構成を示す断面図で、ロータ軸２の回転中心線（以下、中心線Ｘ１という。）がケース５の中心線に対して偏心している状態を示す。
【００１０】
本実施形態において、被回転部材を回転するロータ軸２と、ロータ軸２に固定された回転子３と、ロータ軸２の中心線Ｘ１方向に所定の空隙をもって回転子３に対向するように設けられた一対の固定子４とからなる電動機部１ａを、ロータ軸方向に二列に配置して、ケース５内に収納し、軸方向空隙型電動機１を構成する。
【００１１】
各電動機部１ａを収納するケース５は、電気自動車のホイール内に設置され、有底円筒形状を有する本体部５ａ、この本体部５ａの開口端を塞ぐとともに、ロータ軸２が貫通する空間５ｄを備える蓋部５ｂと、ケース内を円筒形のケース５の中心線Ｘ２に直交する方向に仕切るように配置される中空円板状の仕切板５ｃとから構成される。仕切板５ｃは、ケース５内を中心線Ｘ２方向に並ぶ２つの互いに等しい形状の空間部５ｘ、５ｙに区画するとともに、その中心部にロータ軸２が挿通される。電動機部１ａはそれぞれ空間部５ｘ、５ｙ内に配置される。
【００１２】
図２は、回転子３の形状を説明する図である。回転子３は図示しない被回転部材に接続するロータ軸２の中心線Ｘ１から直交方向に延出する４本の等長の腕部６を備える。これら腕部６は周方向に等間隔（図２では９０°間隔）で配置される。各腕部６の外周側の先端部には各腕部６を連結する円筒状のリング部材７が固定される。
【００１３】
図１に示すように、回転子３の腕部６には、永久磁石１２が取り付けられる。永久磁石１２は、それぞれ例えば図３に示すように中心線Ｘ１方向から見て略扇状に形成され、各腕部６の中間部を挟持するように固定される。永久磁石１２は、両側の端面１２ａがそれぞれロータ軸２の中心線Ｘ１に直交する面に平行に形成される。なお、腕部６の数、形状等は実施形態に限定されるものでないことは言うまでもない。
【００１４】
ロータ軸２の中心線Ｘ１方向において、回転子３の永久磁石１２の両側にそれぞれ対向する位置には、それぞれ一対の固定子４がケース５のロータ軸の中心線Ｘ１に直交する面５ｅと同じく仕切板５ｃの面５ｅに固定される。固定子４は、ケース５に固定されたヨーク部８と、固定子４の中心線Ｘ２方向から見て略扇状の形状を有するティース部９と、ティース部９に巻回されるコイル１０とから構成される。ヨーク部８は、ティース部９をケース５に固定する。ティース部９の磁束を周方向に回して別のティース部９へ流す役割を果す。ティース部９は、中心線Ｘ１方向にヨーク部８から回転子３側に突出して形成され、その端面は永久磁石１２の端面１２ａに平行に形成される。またコイル１０は図示しない絶縁体等を介して、ティース部９から絶縁される。
【００１５】
各電動機部１ａがケース５内に配置された状態で、回転子３と、回転子３に相対する一対の固定子４との中心線Ｘ１方向のそれぞれの空隙１４は所定値となるように設置される。
【００１６】
回転子３の各腕部６の先端部を連結する円筒状のリング部材７は、中心線Ｘ１を回転中心として形成される。リング部材７のロータ軸２の中心線Ｘ１方向の両側の端面７ａは、ケース５の内面５ｅとそれぞれ対面し、中心線Ｘ１に直交するように形成される。これら両端面７ａとケース５の面５ｅとの間にそれぞれベアリング１３が設置される。このベアリング１３は例えばリング部材７と同径の円環状に配置され、ケース５に対してロータ軸２が中心線Ｘ１に直交する方向に摺動することを許容する。さらにリング部材７がケース５に摺接した状態でロータ軸２の中心線Ｘ１回りの回転を可能とする。なお、ベアリング１３としてはスライドベアリング等が考えられるが、これに限らず、回転子３のケース５に対する摺動と回転子３の回転を可能とする手段であればよい。
【００１７】
ここで、ケース５のロータ軸２が貫通する空間５ｄは、ロータ軸２の直径に対して所定量だけ大きく形成される。前述のように回転子３は、中心線Ｘ１に直交する方向に摺動可能に構成されるが、この空間５ｄの寸法とロータ軸２の直径との差によって、回転子３がケース５に対してロータ軸２の中心線Ｘ１に直交する方向の移動量が規定される。
【００１８】
リング部材７の外周側には、ロータ軸２の中心線Ｘ１を中心線とする円筒状の支持部材１５が所定の間隙をもって配置される。支持部材１５は、ケース５の内面５ｅに摺接しながら移動可能に構成される。この支持部材１５とリング部材７との間にはベアリング１６が介装され、相対回転可能に形成される。
【００１９】
支持部材１５の外周面とケース５の内周面５ｆとの間には仕切板５ｃを介して２つに分割された環状の環状空間部５ｘ１、５ｙ１が区画される。環状空間部５ｘ１、５ｙ１は、回転子３がケース５内において、ロータ軸２の中心線Ｘ１に直交方向へ変位するのに伴い支持部材１５が変位することで、その断面が変形可能に構成される。ここで支持部材１５は、その内周面にベアリング１６を介して回転子３のリング部材７を支持しているため、リング部材７が回転しても支持部材１５は回転することなく、主としてロータ軸２の中心線Ｘ１に対する直交方向に変位するのみである。
【００２０】
図３を用いて、本発明のインホイール型軸継手の構成を説明する。図３は、支持部材１５により区画された環状空間部５ｘ１、５ｙ１内の構成を示す断面図であり、環状空間部５ｘ１、５ｙ１はそれぞれ同様の構成を備えるため、図３では環状空間部５ｙ１の構成を代表して説明する。
【００２１】
図３に示すように支持部材１５により区画された環状空間部５ｙ１は、支持部材１５の外周に設けられた区画板１７ａ〜１７ｈによりさらに周方向にそれぞれ偶数個、図では８つの密閉された隔室５ｙａ〜５ｙｈに区画される。これら８つの隔室５ｙａ〜５ｙｈは、ロータ軸２の回転中心線Ｘ１とケース５の中心線Ｘ２とが同一中心線となる場合において、その容積が互いに等しくなるように区画される。区画板１７ａ〜１７ｈは、その基端が支持部材１５に揺動可能に支持され、その揺動中心に捩りコイルバネ１８などの付勢手段が配置される。このため区画板１７ａ〜１７ｈの外端は、ケース５の内周面５ｆに常時押し付けられる。なお、区画板１７ａ〜１７ｈの長さは、支持部材１５とケース５の間に形成される最大隙間よりも大きく設定され、これにより、隔室５ｙａ〜５ｙｈが変形しても、必ずケース５の内周面５ｆに接触することが可能となっている。隔室５ｙａ〜５ｙｈ内には、例えば、空気、水及びＭＲ流体が所定の圧力でもって封入される。
【００２２】
したがって、ロータ軸２は、支持部材１５を介してケース５の内周面５ｆに対して捩りコイルバネ１８により浮動的に支持された構成となる。このため、各捩りコイルバネ１８のバネ特性を同じとすると、ケース５に対して支持部材１５がロータ軸２の直交方向に変位した場合に、隔室５ｙａ〜５ｙｈに封入した流体の圧力とともに、捩りコイルバネ１８の作用によりロータ軸２にはケース５と同軸となるような付勢力が作用することになる。したがって、ロータ軸２にその中心線Ｘ１に対して直交する方向の外力が作用しない場合には、隔室５ｙａ〜５ｙｈの流体の圧力と、捩りコイルバネ１８は、ロータ軸２の中心線Ｘ１とケース５の中心線Ｘ２とを一致させるように保持する。
【００２３】
また、偶数個の隔室５ｙａ〜５ｙｈを区画する区画板１７ａ〜１７ｈは、１つ置きに周方向に貫通するオリフィス状の貫通孔２０を備える。つまり、例えば区画板１７ｂ、１７ｄ、１７ｆ、１７ｈに貫通孔２０が形成される。このような構成により、例えば貫通孔２０を備えた区画板１７ｂを挟んで区画された隔室５ｙｂと５ｙｃとの間で容積差（＝圧力差）が生じ、区画板１７ａと１７ｂで区画された隔室５ｙｂ内の流体が貫通孔１７ｂを通じて区画板１７ｂと１７ｃで区画された隔室５ｙｃとの間で流通可能となり、オリフィス状に形成された貫通孔２０の作用により減衰効果が生じる。なお、密閉される流体としてＭＲ流体を用いる場合には、貫通孔２０は回転子３及び固定子４近くに設けることが好ましいので、支持部材１５近くに形成する。
【００２４】
したがって、本発明のインホイール型軸継手は、ケース５内において、支持部材１５と区画板１７ａ〜１７ｈと貫通孔２０とから構成される。なお、１つ置きの区画板１７ｂ、１７ｄ、１７ｆ、１７ｈに形成された貫通孔２０が減衰手段として機能し、また、捩りコイルバネ１８が付勢手段として機能する。
【００２５】
このように構成されたインホイール型軸継手は、ケース５の本体部５ａから電気自動車内側に延出するフランジ部５ｇを介して、コイルスプリングや減衰装置等からなる懸架装置、例えば図ではストラット３０に接続される。
【００２６】
ストラット３０の下部にはブラケット３１が固定されており、このブラケット３１はストラット３０の軸方向から見てコの字状に形成され、ブラケット３１にはボルト３２が貫通するボルト孔が形成される。一方、ケース５のフランジ部５ｇにもボルト３２が貫通するボルト孔が形成され、ブラケット３１の間にフランジ部５ｇを配置し、ボルト３２の締結によりフランジ部５ｇにブラケット３１が固定され、インホイール型軸継手がストラット３０に接続される。
【００２７】
図４は、本実施形態の振動モデルである。車体とタイヤ間には軸方向空隙型電動機１の固定子４（ケース５）と、軸方向空隙型電動機１の回転子３（ロータ軸２）に接続するホイール及びブレーキが配置される。車体と固定子４との間はストラット３０と不図示のスプリングにより支持され、固定子４と回転子３との間は減衰手段としての貫通孔２０と、付勢手段としての捩りコイルバネ１８により支持される。さらにホイール及びブレーキはタイヤを介して路面に接地するため、タイヤの減衰特性及び付勢力により支持される。
【００２８】
なお、本実施形態では、回転子３に永久磁石１２を、固定子４にコイル１０を設置したが、逆に回転子にコイルを、固定子に永久磁石を設けるようにしてもよい。
【００２９】
次に作用を説明する。
【００３０】
本発明の電気自動車用インホイール型軸継手は、ロータ軸２に連結するリング部材７に対してロータ軸２の中心線Ｘ１回りに相対回転可能に支持される支持部材１５がケース５との間に環状空間部５ｘ１、５ｙ１を区画し、支持部材１５とケース５との間に捩りコイルバネ１８で付勢された区画板１７が介在する。このため、ロータ軸２の中心線Ｘ１をケース５の中心線Ｘ２から偏芯させようとする外力がロータ軸２に作用した場合に、この外力に抗して中心線Ｘ１、Ｘ２が一致するように隔室５ｙａ〜５ｙｈに封入した流体の圧力及び捩りコイルバネ１８の付勢力が作用する。このため、外力の減少に伴いロータ軸２の中心線Ｘ１とケース５の中心線Ｘ２とを同軸上に維持しやすくなる。
【００３１】
また、外力が作用しない場合や被回転部材が接続されていない場合には、隔室５ｙａ〜５ｙｈに封入した流体の圧力及び捩りコイルバネ１８の作用により、ロータ軸２の中心線Ｘ１とケース５の中心線Ｘ２とを同一とする調芯作用が生じ、同一中心線とすることができる。
【００３２】
また、隔室５ｙａ〜５ｙｈを密閉する区画板１７ａ〜１７ｈの内、一つ置きにオリフィス状の貫通孔２０を形成した。このため、ロータ軸２がロータ軸２の直交方向にケース５に対して摺動するのに伴って隔室５ｙａ〜５ｙｈの容積変化が生じる場合、貫通孔２０を備えた区画板１７ｂ、１７ｄ、１７ｆ、１７ｈの周方向にて両側に位置する隔室５ｙａ〜５ｙｈ間を流体が貫通孔２０を通過して行き来する際に貫通孔２０のオリフィス効果により抵抗が生じて、ロータ軸２の中心線Ｘ２に直交する方向の摺動を減衰することができる。この減衰効果は、貫通孔２０を備えた区画板１７ｂ、１７ｄ、１７ｆ、１７ｈを挟んで位置する隔室５ｙａ〜５ｙｈ間の相互の容積差が大きいほど効果的である。したがって、例えばロータ軸２の回転時の振動により隔室５ｙａ〜５ｙｈに圧力変化が生じる場合、所定の区画板１７ｂ、１７ｄ、１７ｆ、１７ｈに設けた貫通孔２０の減衰効果によりロータ軸２の回転振動を低減することができる。
【００３３】
また、本実施形態のインホイール型軸継手はストラット３０を介して車体（懸架装置）に固定されており、貫通孔２０の減衰作用とコイルバネ１８の付勢作用によって、駆動輪側から入力される外力が吸収され、車体に入力される外力を減少する。これにより、バネ下重量の増加に伴う電気自動車の乗り心地の悪化を抑制することができる。また、ケース５内に減衰手段としての貫通孔２０と付勢手段としての捩りコイルバネ１８を備えたので、これらが懸架装置として機能し、懸架装置のストローク量を同一とした場合には、ストラット３０のストローク量を減少させて、ストラット３０を小型化することができる。
【００３４】
図５は、第２の実施形態のインホイール型軸継手の構成を示す断面図である。第１の実施形態では、ケース５内において、回転子３の外周側に付勢手段としての捩りコイルバネ１８と、減衰手段としての貫通孔２０を配置する構成として、図３に示すように回転子３と固定子４との偏芯が車両前後方向及び上下方向の場合に減衰作用及びスプリング作用が生じる構成とした。これに対して、この第２の実施形態では、ロータ軸２とケース５との間に、回転子３を介することなく、付勢手段（コイルスプリング３３）と減衰手段（油圧ダンパ３４）とを設置する構成とした。以下、図５を用いて詳細を説明する。
【００３５】
図５は、本発明を適用する電気自動車用インホイール型軸継手をインホイールモータに適用した第２の実施形態としての構成を示す。図５に示すインホイールモータは、軸方向空隙型電動機１であって、ロータ軸２の回転中心線（以下、中心線Ｘ１という。）がケース５の中心線に対して偏心している状態を示す。
【００３６】
本実施形態において、被回転部材を回転するロータ軸２と、ロータ軸２に固定された回転子３と、ロータ軸２の中心線Ｘ１方向に所定の空隙をもって回転子３に対向するように設けられた一対の固定子４とからなる電動機部１ａを、ロータ軸方向に二列に配置して、ケース５内に収納し、軸方向空隙型電動機１を構成する。
【００３７】
各電動機部１ａを収納するケース５は、電気自動車のホイール内に設置され、有底円筒形状を有する第１本体部５ａ、この第１本体部５ａの開口端を塞ぐとともに、ロータ軸２が貫通する空間５ｄを備える蓋部５ｂと、ケース内を円筒形のケース５の中心線Ｘ２に直交する方向に仕切るように配置される中空円板状の仕切板５ｃとから構成される。仕切板５ｃは、ケース５内を中心線Ｘ２方向に並ぶ２つの互いに等しい形状の空間部５ｘ、５ｙに区画するとともに、その中心部にロータ軸２が挿通される。電動機部１ａはそれぞれ空間部５ｘ、５ｙ内に配置される。
【００３８】
さらに、ケース５には、第１本体部５ａの底部５ｈに、その開口部が固定される有底円筒状の第２本体部５ｉが設置される。ロータ軸２は、第１本体部５ａを貫通して、第２本体部５ｉの内部まで延出する。ここで、ロータ軸２が貫通する第１本体部５ａの貫通孔５ｊの径は、ロータ軸２の固定子４に対する偏芯量を考慮して設定される。
【００３９】
図６は、回転子３の形状を説明する図である。回転子３は図示しない被回転部材に接続するロータ軸２の中心線Ｘ１から直交方向に延出する４本の等長の腕部６を備える。これら腕部６は周方向に等間隔（図６では９０°間隔）で配置される。各腕部６の外周側の先端部には各腕部６を連結する円筒状のリング部材７が固定される。また、ロータ軸２には、ロータ軸２の中心線Ｘ１の直交方向に延出する円板状の鍔部２ａが形成され、鍔部２ａは後述するロータ軸２の偏芯方向を規制するリニアガイド３５を固定部材３７を押圧する。
【００４０】
図５に示すように、第１本体部５ａ内に配置される回転子３の腕部６には、永久磁石１２が取り付けられる。永久磁石１２は、それぞれ例えば中心線Ｘ１方向から見て略扇状に形成され、各腕部６の中間部を挟持するように固定される。永久磁石１２は、両側の端面１２ａがそれぞれロータ軸２の中心線Ｘ１に直交する面に平行に形成される。なお、腕部６の数、形状等は実施形態に限定されるものでないことは言うまでもない。
【００４１】
ロータ軸２の中心線Ｘ１方向において、回転子３の永久磁石１２の両側にそれぞれ対向する位置には、それぞれ一対の固定子４がケース５のロータ軸の中心線Ｘ１に直交する面５ｅと同じく仕切板５ｃの面５ｅに固定される。固定子４は、ケース５に固定されたヨーク部８と、固定子４の中心線Ｘ２方向から見て略扇状の形状を有するティース部９と、ティース部９に巻回されるコイル１０とから構成される。ヨーク部８は、ティース部９をケース５に固定する。ティース部９の磁束を周方向に回して別のティース部９へ流す役割を果す。ティース部９は、中心線Ｘ１方向にヨーク部８から回転子３側に突出して形成され、その端面は永久磁石１２の端面１２ａに平行に形成される。またコイル１０は図示しない絶縁体等を介して、ティース部９から絶縁される。
【００４２】
各電動機部１ａがケース５内に配置された状態で、回転子３と、回転子３に相対する一対の固定子４との中心線Ｘ１方向のそれぞれの空隙１４は所定値となるように設置される。
【００４３】
回転子３の各腕部６の先端部を連結する円筒状のリング部材７は、中心線Ｘ１を回転中心として形成される。リング部材７のロータ軸２の中心線Ｘ１方向の両側の端面７ａは、ケース５の内面５ｅとそれぞれ対面し、中心線Ｘ１に直交するように形成される。これら両端面７ａとケース５の面５ｅとの間にそれぞれベアリング１３が設置される。このベアリング１３は例えばリング部材７と同径の円環状に配置され、ケース５に対してロータ軸２が中心線Ｘ１に直交する方向に摺動することを許容する。さらにリング部材７がケース５に摺接した状態でロータ軸２の中心線Ｘ１回りの回転を可能とする。なお、ベアリング１３としてはスライドベアリング等が考えられるが、これに限らず、回転子３のケース５に対する摺動と回転子３の回転を可能とする手段であればよい。
【００４４】
ここで、ケース５のロータ軸２が貫通する空間５ｄは、ロータ軸２の直径に対して所定量だけ大きく形成される。前述のように回転子３は、中心線Ｘ１に直交する方向に摺動可能に構成されるが、この空間５ｄの寸法とロータ軸２の直径との差によって、回転子３がケース５に対してロータ軸２の中心線Ｘ１に直交する方向の移動量が規定される。
【００４５】
第２本体部５ｉ内には、前述の通りロータ軸２が配置され、ロータ軸２の外周に所定間隔を持って円筒状の固定部材３７がロータ軸２と同軸上に配置される。ロータ軸２と固定部材３７との間にベアリング３６が配置され、固定部材３７は、ベアリング３６を介してロータ軸２を回転自在に支持する。第２本体部５ｉの底面５ｋに対面する固定部材３７の端部に、底面５ｋと平行に、つまり回転子３の中心線Ｘ１に直交する方向に延出する円板状の面３７ａが形成される。そして、この面３７ａと第２本体部５ｉの底面５ｋとの間にリニアガイド３５が設けられる。このリニアガイド３５は、回転子３（ロータ軸２）の摺動方向を規制するものである。ここで、リニアガイド３５は、図７に示すように、タイヤの移動軌跡に応じて、回転子３の略上下方向の摺動のみを許可するように配置され、好ましくは回転子３が上方向に摺動する際には、若干車両方向後側にも変位する摺動となるように配置される。ロータ軸２には前述の鍔部２ａが形成されており、この鍔部２ａは固定部材３７を介してリニアガイド３５を第２本体部５ｉの底部５ｋに押圧する。
【００４６】
リニアガイド３５により規制されるロータ軸２の摺動方向に伸縮する油圧ダンパ３４が固定部材３７と第２本体部５ｉとの間に配置され、ロータ軸２の摺動を減衰する。また、油圧ダンパ３４と同様にリニアガイド３５により規制される摺動方向に伸縮するコイルスプリング３３が固定部材３７と第２本体部５ｉとの間にロータ軸２を挟んで両側に配置され、ロータ軸２の中心線Ｘ１とケース５の中心線Ｘ２とを同一中心線となるようにロータ軸２を付勢する。
【００４７】
したがって、本実施形態では、インホイール型軸継手は、ケース５の第２本体部５ｂ内に設置された油圧ダンパ（減衰手段）３４からなる。なお、コイルスプリング３３が付勢手段として機能する。
【００４８】
このように構成されたインホイール型軸継手は、ケース５の第２本体部５ｉから車両内側に延出するフランジ部５ｇを介して、例えば懸架装置を構成するストラット３０に接続される。
【００４９】
ストラット３０の下部にはブラケット３１が固定されており、このブラケット３１はストラット３０の軸方向から見てコの字状に形成され、ブラケット３１にはボルト３２が貫通するボルト孔が形成される。一方、ケース５のフランジ部５ｇにもボルト３２が貫通するボルト孔が形成され、ブラケット３１の間にフランジ部５ｇを配置し、ボルト３２の締結によりフランジ部５ｇにブラケット３１が固定され、インホイール型軸継手がストラット３０に接続される。
【００５０】
図８は、本実施形態の振動モデルである。車体とタイヤ間には軸方向空隙型電動機１の固定子４（ケース５）と、軸方向空隙型電動機１の回転子３（ロータ軸２）に接続するホイール及びブレーキが配置される。車体と固定子４との間はストラット３０と不図示のスプリングにより支持され、固定子４と回転子３に接続するブレーキ及びホイールとの間は減衰手段としての油圧ダンパ３４と、付勢手段としてのコイルスプリング３３により支持される。さらにホイール及びブレーキはタイヤを介して路面に接地するため、タイヤの減衰特性及び付勢力により支持される。
【００５１】
なお、本実施形態では、回転子３に永久磁石１２を、固定子４にコイル１０を設置したが、逆に回転子にコイルを、固定子に永久磁石を設けるようにしてもよい。
【００５２】
次に作用を説明する。
【００５３】
本実施形態の電動自動車用インホイール型軸継手は、ロータ軸２と同軸的に配置され、回転自在にロータ軸２を支持する固定部材３７を設け、この固定部材３７と第２ケース５ｉとの間にリニアガイド３５を配置して、ロータ軸２の摺動方向を規定する。そしてロータ軸２の摺動方向に伸縮し、ロータ軸２の摺動を減衰する油圧ダンパ（減衰手段）３４と、ロータ軸２の摺動方向に伸縮し、ロータ軸２とケース５との中心線とが同一となるようにロータ軸２を付勢するコイルスプリング（付勢手段）３３とを備えた。さらに、第２ケース５ｉは懸架装置のストラット３０に固定される。このような構成により、第１の実施形態と同様の効果を生じるとともに、第１の実施形態の軸方向空隙型電動機に対して、油圧ダンパ３４とコイルスプリング３３を直接的にロータ軸２上に設置したので、固定子４の中心線Ｘ２に直交する方向の寸法を抑制することができ、ホイールやタイヤの選択自由度を広げることができる。
【００５４】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。なお、本実施形態では２列の電動機部１ａを備えた軸方向空隙型電動機１を用いて説明するが、これに限らず、より複数個でも、あるいは１列の電動機部１ａからなる軸方向空隙型電動機１であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の軸方向空隙型電動機の構成を説明する断面図である。
【図２】回転子の構成図である。
【図３】図１の断面Ａ−Ａの断面図である。
【図４】本実施形態の振動モデルである。
【図５】第２の実施形態の軸方向空隙型電動機の構成を説明する断面図である。
【図６】回転子の構成図である。
【図７】図５の断面Ｂ−Ｂの断面図である。
【図８】第２の実施形態の振動モデルである。
【符号の説明】
【００５６】
１ 軸方向空隙型電動機
１ａ 電動機部
２ ロータ軸
２ａ 鍔部
３ 回転子
４ 固定子
５ ケース
６ 腕部
７ リング部材
８ ヨーク
９ ティース部
１０ コイル
１１ 仕切板
１２ 永久磁石
１３ ベアリング
１４ 空隙
１５ 支持部材
１７ａ〜１７ｈ 区画板
１８ 捩りコイルバネ
２０ 貫通孔
３０ ストラット
３３ コイルスプリング
３４ 油圧ダンパ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイール内に設置される円筒状のケースと、
このケース内に前記ケースの中心線と平行、かつ中心線と直交方向に変位可能に配置され、電気自動車の駆動輪に回転を伝達する回転軸と、
前記回転軸の変位を減衰する減衰手段と、
を備え、前記ケースは電気自動車の懸架装置に固定されることを特徴とする電気自動車用インホイール型軸継手。
【請求項２】
前記減衰手段を前記ケース内に前記回転軸の中心線に対して直交する方向に配置したことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用インホイール型軸継手。
【請求項３】
前記ケース内に前記回転軸の中心線に対して直交する方向に前記回転軸を付勢する付勢手段を配置したことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用インホイール型軸継手。
【請求項４】
前記減衰手段は、
前記回転軸の外周側に同軸的に固定されるリング部材と、
前記リング部材の外周に相対回転可能に嵌合される円筒状の支持部材と、
前記支持部材の外周と前記ケースの内周との間に区画された環状空間を前記回転軸の周方向に複数個の密閉された、かつ所定圧の流体が封入される隔室に区画する区画板と、
を備え、
前記減衰手段は、前記各隔室に封入する流体の移動に抵抗を付与することを特徴とする請求項１または２に記載の電気自動車用インホイール型軸継手。
【請求項５】
前記区画板の一端を前記支持部材の外周に揺動可能に取り付け、かつ前記区画板の先端を前記ケース内周面に押し付ける付勢手段を設け、
この付勢手段は、前記回転子の回転中心線に直交する方向に作用する付勢力により、前記回転軸の回転中心線と前記ケースの中心線とが同一中心線となるようにすることを特徴とする請求項４に記載の電気自動車用インホイール型軸継手。
【請求項６】
前記減衰手段として、前記区画板の１枚置きに前記各隔室内の流体が流通する貫通孔を備え、
前記貫通孔を介して前記隔室間の流体の出入りにより前記回転軸の移動を減衰することを特徴とする請求項４に記載の電気自動車用インホイール型軸継手。
【請求項７】
前記回転軸と同軸的に配置され、回転自在に支持される固定部材と、
この固定部材と前記ケースとの間に配置され、前記回転軸の変位方向を規定する変位方向規定手段と、
を備え、
前記減衰手段は、前記回転軸の変位方向に伸縮し、前記回転軸の変位を減衰する油圧減衰手段であることを特徴とする請求項１または２に記載の電気自動車用インホイール型軸継手。
【請求項８】
前記回転軸の変位方向に伸縮し、前記回転軸を付勢する付勢手段を設けたことを特徴とする請求項７に記載の電気自動車用インホイール型軸継手。
【請求項９】
前記油圧減衰手段は、油圧ダンパであって、前記変位方向規制手段は、リニアガイドであることを特徴とする請求項７に記載の電気自動車用インホイール型軸継手。
【請求項１】
ホイール内に設置される円筒状のケースと、
このケース内に前記ケースの中心線と平行、かつ中心線と直交方向に変位可能に配置され、電気自動車の駆動輪に回転を伝達する回転軸と、
前記回転軸の変位を減衰する減衰手段と、
を備え、前記ケースは電気自動車の懸架装置に固定されることを特徴とする電気自動車用インホイール型軸継手。
【請求項２】
前記減衰手段を前記ケース内に前記回転軸の中心線に対して直交する方向に配置したことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用インホイール型軸継手。
【請求項３】
前記ケース内に前記回転軸の中心線に対して直交する方向に前記回転軸を付勢する付勢手段を配置したことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用インホイール型軸継手。
【請求項４】
前記減衰手段は、
前記回転軸の外周側に同軸的に固定されるリング部材と、
前記リング部材の外周に相対回転可能に嵌合される円筒状の支持部材と、
前記支持部材の外周と前記ケースの内周との間に区画された環状空間を前記回転軸の周方向に複数個の密閉された、かつ所定圧の流体が封入される隔室に区画する区画板と、
を備え、
前記減衰手段は、前記各隔室に封入する流体の移動に抵抗を付与することを特徴とする請求項１または２に記載の電気自動車用インホイール型軸継手。
【請求項５】
前記区画板の一端を前記支持部材の外周に揺動可能に取り付け、かつ前記区画板の先端を前記ケース内周面に押し付ける付勢手段を設け、
この付勢手段は、前記回転子の回転中心線に直交する方向に作用する付勢力により、前記回転軸の回転中心線と前記ケースの中心線とが同一中心線となるようにすることを特徴とする請求項４に記載の電気自動車用インホイール型軸継手。
【請求項６】
前記減衰手段として、前記区画板の１枚置きに前記各隔室内の流体が流通する貫通孔を備え、
前記貫通孔を介して前記隔室間の流体の出入りにより前記回転軸の移動を減衰することを特徴とする請求項４に記載の電気自動車用インホイール型軸継手。
【請求項７】
前記回転軸と同軸的に配置され、回転自在に支持される固定部材と、
この固定部材と前記ケースとの間に配置され、前記回転軸の変位方向を規定する変位方向規定手段と、
を備え、
前記減衰手段は、前記回転軸の変位方向に伸縮し、前記回転軸の変位を減衰する油圧減衰手段であることを特徴とする請求項１または２に記載の電気自動車用インホイール型軸継手。
【請求項８】
前記回転軸の変位方向に伸縮し、前記回転軸を付勢する付勢手段を設けたことを特徴とする請求項７に記載の電気自動車用インホイール型軸継手。
【請求項９】
前記油圧減衰手段は、油圧ダンパであって、前記変位方向規制手段は、リニアガイドであることを特徴とする請求項７に記載の電気自動車用インホイール型軸継手。
【図４】
【図８】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−５６１５９（Ｐ２００８−５６１５９Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３７３８７（Ｐ２００６−２３７３８７）
【出願日】平成１８年９月１日（２００６．９．１）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１日（２００６．９．１）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
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