電気自動車の駆動装置

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【発明の名称】	電気自動車の駆動装置
【発明者】	【氏名】清水浩
【要約】	【課題】停止中にサイドブレーキの他にもう１つのロック機構を取付け、停止機能を強化した電気自動車の駆動機構を提供する。【解決手段】電気自動車の駆動装置において、インホイールモータ方式に用いられるモータの回転軸に、回転を止めるロック機構６００を係脱可能に設けた。

【特許請求の範囲】
【請求項１】インホイールモータ方式に用いられるモータの回転軸に、回転を止めるロック機構を係脱可能に設けたことを特徴とする電気自動車の駆動装置。
【請求項２】請求項１記載の電気自動車の駆動装置において、前記回転軸に係合溝を形成すると共に、前記係合溝に係合する係止体を前記回転軸に回転可能且つ前進および後進可能に遊嵌したことを特徴とする電気自動車の駆動装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の電気自動車の駆動装置において、前記ロック機構を、電磁駆動される中空第１筒体、該中空第１筒体に遊嵌する中空第２筒体、該中空第２筒体を前記中空第１筒体に回転可能且つ後進可能に突起と案内溝で関係付け、前記中空第１筒体の中空部に前記回転軸を遊嵌したことを特徴とする電気自動車の駆動装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車の駆動装置に係り、特にその駆動装置の一部を構成するブレーキ装置に関するものである。
【０００２】図８に示すように、電気自動車とは、電動機１０１の駆動力のみを用いて走行が可能な車であり、その電動機１０１に供給する電力源として、二次電池（バッテリー）を用いるものを狭義の電気自動車Ａ、エンジン発電機を用いるものをシリーズハイブリッド車Ｂ、燃料電池を用いるものを燃料電池車Ｃと呼ぶことにする。なお、図８において、１０２は車輪、１０３はコントローラ、１０４は二次電池、２０１はエンジン、２０２は発電機、３０１は水素供給源、３０２は燃料電池である。
【０００３】このように、電気自動車とは、回転式電気電動機の駆動力のみを用いて走行が可能な車であり、その電気電動機に供給する電力源として、二次電池、燃料電池、内燃機関を用いた発電機、太陽電池等およびこれらを組み合わせたものを使用した車と定義する。ただし、以下の説明では、二次電池のみを用いた電気自動車を念頭におくが、燃料電池、内燃機関発電機、太陽電池を電力源とする車も当然に含まれる。
【０００４】
【従来の技術】従来の電気自動車用の駆動機構の詳細を、図７を参照して説明する。
【０００５】この駆動機構１００は、モータ２００と、減速歯車機構３００とブレーキ４００を組み合わせて一体のユニット機構としたものであり、タイヤ５００が装着される。
【０００６】モータ２００は永久磁石式交流モータである。このモータ２００のケーシング２１０は、アウターフレーム２１１とインナーフレーム２１２と端リング２１３と端板２１４とで構成されている。アウターフレーム２１１は円筒状となっており図中右側部にブラケット部２１１ａを有している。インナーフレーム２１２はアウターフレーム２１１の内側に同心状に配置された円筒状部材であり図中右側部にブラケット部２１２ａを有している。そしてブラケット部２１１ａとブラケット部２１２ａがボルト結合されることにより、アウターフレーム２１１とインナーフレーム２１２が連結されている。アウターフレーム２１１の左端面には端リング２１３がボルト付され、この端リング２１３には端板２１４がボルト付されている。
【０００７】アウターフレーム２１１の内周面には、固定子鉄心２２１及びコイル２２２で形成した固定子２２０が取り付けられている。また、インナーフレーム２１２の外周面にはモータベアリング２３０を介して円筒状の回転子２４０が回転自在に取り付けられている。回転子２４０は回転子鉄心２４１及び永久磁石２４２により形成されている。
【０００８】モータ２００のコイル２２２にはケーブル２８０を通じて交流電流が供給され、回転速度検出器２６０で検出した回転速度信号はケーブル２８１を介して出力される。
【０００９】なお、アウターフレーム２１１に形成した支持リング２９０，２９１がサスペンションの支点に連結されて、この駆動機構１００が電気自動車のシャーシへ取り付けられる。
【００１０】減速歯車機構３００は遊星歯車機構で構成されており、シャフト２７０の回転を減速してホイール軸４１０に伝える。この場合、減速歯車機構３００のキャリア３０１は、ホイール軸４１０にセレーション結合しており、ホイール軸４１０の軸方向移動を許容しつつ回転力を伝えるようにしている。更に、図７の例では、減速歯車機構３００の外径の寸法は、回転子２４０の内周径よりも大きくなっている。またホイール軸４１０が貫通しているホイール軸管４１１は、ブラケット部２１１ａ，２１２ａに固定されている。
【００１１】そして、モータ２００とブレーキ４００との連結部分の空スペース、具体的にはインナーフレーム２１２のブラケット部２１２ａとホイール軸管４１１とで囲むスペースに、前記減速歯車機構３００を配置するようにしている。更にシャフト２７０の端面とホイール軸４１０との端面はピボット４１２によりピボット支持されている。
【００１２】ブレーキ４００はドラムを用いた液圧ブレーキである。即ち、ホイール軸４１０にはホイールハブ４２０がボルト付され、このホイールハブ４２０にはブレーキドラム４３０がボルト付されている。またホイール軸管４１１とホイールハブ４２０との間にはハブベアリング４４０が介装されている。
【００１３】このブレーキ４００ではブレーキペダルが踏まれて液圧が高くなると、ホイールシリンダ４０１の作用によりブレーキシュー４０２が押し広げられてブレーキドラム４３０に接触し、ブレーキが作用する。
【００１４】タイヤ５００はディスクホイール５０５のリム５１０に取り付けられている。このリム５１０はディスクホイール５０５の車輪円板を介してブレーキドラム４３０に連結されている。
【００１５】上記構成となっている駆動機構１００では、モータ２００が駆動して回転子２４０が回転すると、この回転は回転ブロック２５０及びシャフト２７０に伝わり、減速歯車機構３００で減速されてホイール軸４１０に伝わる。このためホイール軸４１０に連結されたタイヤ５００及びブレーキドラム４３０が回転し、これにより電気自動車が走行する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の電気自動車の駆動機構では、車輪の内部にモータおよび減速機構からなる駆動装置を挿入した、いわゆるインホイールモータ方式の駆動装置であって、停車中に車両を停止状態にしておくための装置としては機械式ブレーキに組み込まれたサイドブレーキしか取り付けられていなかった。この種のサイドブレーキは、車両停止状態に維持するためのワイヤーがしばしば緩み、制動力が弱くなったり、凍結時には作動不良になったりすることがあった。
【００１７】本発明は、上記問題点を除去し、停止中にサイドブレーキの他にもう１つのロック機構を取付け、停止機能を強化した電気自動車の駆動装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達成するために、〔１〕電気自動車の駆動装置において、インホイールモータ方式に用いられるモータの回転軸に、回転を止めるロック機構を係脱可能に設けるようにした。
【００１９】〔２〕上記〔１〕記載の電気自動車の駆動装置において、前記回転軸に係合溝を形成すると共に、前記係合溝に係合する係止体を前記回転軸に回転可能且つ前進および後進可能に遊嵌するようにした。
【００２０】〔３〕上記〔１〕又は〔２〕記載の電気自動車の駆動装置において、前記ロック機構を、電磁駆動される中空第１筒体、この中空第１筒体に遊嵌する中空第２筒体、この中空第２筒体を前記中空第１筒体に回転可能且つ後進可能に突起と案内溝で関係付け、前記中空第１筒体の中空部に前記回転軸を遊嵌するようにした。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２２】図１は本発明の実施例を示す電気自動車用の駆動機構の構成図である。なお、図７の駆動装置と同じ部分には同じ符号を付してそれらの説明は省略する。
【００２３】この実施例は、上記した従来の図７に示される駆動装置１００を改良して、ロック機構６００を配置した点に特徴がある。
【００２４】回転子鉄心２４１には回転ブロック２５０がボルト付けされ、回転ブロック２５０の左端にはロック機構６００が設けられ、回転ブロック２５０の右部にはシャフト２７０がセレーション結合されている。
【００２５】このロック機構６００は、ケーブルの配管を兼ねる支持フレーム６０１により端板２１４に固定されている。その固定はブッシュ６０２により行われる。また、ブッシュ６０２はケーブルのケーブル端子６０３の引き出しも行う。なお、ここでは、図７に示す回転速度検出器は、図示しないが別の箇所に配置するものとする。
【００２６】この実施形態のロック機構６００は、図２に示すように、係止機構１０と、電磁プランジャ３０とからなる。係止機構１０は、中空第１筒体１５、中空第２筒体１１、コイルバネ１４、中空第１筒体１５に設けた突起１２、この突起１２が遊嵌する中空第２筒体１１の内面に形成される案内溝１３、中空第２筒体１１の端面に設けた係合溝（図示なし）に嵌挿する係止体１７、中空第１筒体１５の端面に設けたシャフト１６とからなる。
【００２７】中空第１筒体１５は、中空内面が円筒状になっている。この中空第１筒体１５の中空円筒部には、後述する回転ブロックの案内軸２０またはシャフト２１の案内部が回転自在に遊嵌される。シャフト１６は、中空第１筒体１５の端面に連設されていて、コイルバネ１４の抜け止めの作用も奏する。中空第２筒体１１は、中空第１筒体１５と同じ中空内面が円筒状になっていて、中空第１筒体１５に対して摺動自在で遊嵌可能な関係になっている。
【００２８】コイルバネ１４は中空第１筒体１５の外周に遊嵌され、シャフト１６の端面と中空第２筒体１１の端面との間を伸長する作用を奏する。中空第２筒体１１には、その円筒外面から内面まで開口した案内溝１３が筒体の長さ方向に対して斜めに設けられている。中空第２筒体１１には、他端に係止体１７が設けられている。この係止体１７は、後述する回転ブロックの軸部２０に形成した係合溝２２に対応した形状をしている。この実施態様の場合は、断面長方形の柱状をした係止体１７が遊嵌するように係合溝２２が形成されている。
【００２９】この係止機構１０について、図２の裁断線Ａから矢印方向に破断した断面図を図５（Ａ）に示す。同じく、図２の裁断線Ｂから矢印方向に破断した断面図を図５（Ｂ）に、図２の裁断線Ｃから矢印方向に破断した断面図を図５（Ｃ）に、それぞれ示す。
【００３０】また、図６は係止機構のシャフトの操作を電気的に行う実施例を示すもので、この実施の態様は電磁プランジャを示す。
【００３１】電磁プランジャ３０は、電磁コイル３１、棒状永久磁石３２、ストッパー３３、軟磁性体または永久磁石からなり、状態の記憶作用を奏する保持体３４、ヨーク３５とからなり、ヨーク３５の中空スロットルに棒状永久磁石３２を左右摺動自在に設けてある。
【００３２】図６（ａ）は電磁プランジャの吸引状態を示し、ヨーク３５と磁石３２の各極が吸引状態となる。この状態で励磁入力を零としても磁石３２はヨーク３５の鉄心に吸着し、状態を保持する。図６（ｂ）は電磁プランジャの反発状態を示すもので、ヨーク３５と磁石３２の各極が反発し、磁石３２は保持体３４に接することになる。この状態で励磁入力を零としても磁石３２と保持体３４とが吸着し、状態を保持することになる。
【００３３】図３は本発明の実施例を示すロック機構を装着する回転軸の構成図であり、図４は破断線Ｄから矢印方向に破断した断面図である。
【００３４】回転ブロック２５０の１端部の軸部２０には、図３および図４に示すように、その円周方向に離して係合溝２２が複数、軸２１の長さ方向に沿うように、設けられている。係合溝２２の長さは、係止機構１０の係止体１７の長さに対応するように形成されている。この軸部２０の先端側には、この軸部２０の径より細い径の案内軸２１が突設されている。案内軸２１の径は、前記係止機構１０の中空第１筒体１５の内側中空筒に遊嵌する径に形成されている。
【００３５】他の軸部の実施態様として、例えば、減速歯車機構３００の前後のシャフト２７０またはホイール軸４１０を軸部とする態様も実施可能である。シャフト２７０の場合、シャフト２７０の一部に太径部と細径部を連接し、太径部をシャフト２７０そのものとし、細径部を図３に示すように連続して形成し、細径部に係止機構１０の中空第１筒体１５の中空内筒部を遊嵌し、係止機構１０の係止体１７に対応する係合溝を図４に示すような対称的な配置で複数長さ方向に沿って形成する。
【００３６】シャフト２７０における係止機構１０の組込は、シャフトの組込の初期に予め先行して行っておく。ホイール軸４１０の場合もシャフト２７０と同様に組込の初期に行っておく。軸部をシャフト２７０またはホイール軸４１０とするときは、係止機構１０および電磁プランジャ３０の組込に適合するように空間を確保する。
【００３７】（動作態様）
（ａ）非ロック時回転ブロック２５０の端部に設けた案内軸２１が中空第１筒体１５の中空内筒部に遊嵌し、係止体１７が係合溝２２の端部手前にある状態。この状態では、電磁プランジャ３０は、図６（ａ）に示す状態にある。即ち、電磁コイル３１の励磁の向きは、棒状永久磁石３２の各磁極を吸引するように励磁される。一旦励磁したあと、励磁電流をゼロにしても、棒状永久磁石３２の磁極とヨーク３５との磁気吸着力によりこの状態を保持する。
【００３８】（ｂ）ロック時図６（ａ）の状態から、電磁プランジャ３０の電磁コイル３１の励磁電流の向きを図６（ｂ）に示すように切り換えると、電磁コイル３１の発生磁界が逆になって、棒状永久磁石３２の各磁極に対し反発力が発生して棒状永久磁石３２をその先端が保持体３４に当接する位置まで押し出す。この状態で励磁電流をゼロにしても、棒状永久磁石３２と保持体３４が吸着してこの状態を保持する。
【００３９】シャフト１６が押し出されるとき、図２の状態のまま係止体１７も押し出され、初期段階で、まず係止体１７が軸部２０の案内軸２１に連なる端面に当接する。このとき、係止体１７と係合溝２２が一致すれば、押し出し動作に追従して両者が確実に嵌合し、ロック状態を形成する。一致しないとき、シャフト１６の押し出し動作に追従してコイルバネ１４を圧縮しながら、中空第１筒体１５が押し出される。これに連動して、突起１２が押し出され、突起１２に対して案内溝１３が円運動で移動し、結果として中空第１筒体１５に対して中空第２筒体１１が回転しながら押し戻され、係止体１７が軸部２０の案内軸２１に連なる端面に当接しながら円運動をすることになる。係合溝２２は複数設けてあるので係止体１７が円運動をすれば、どこかで必ず係合溝２２に係合する。この結果、ロック状態となり、保持できる。
【００４０】（ｃ）再度非ロック時図６（ｂ）の状態から、電磁コイル３１の励磁電流の向きを図６（ａ）と同じ向きに換えると、棒状永久磁石３２と保持体３４との吸着力に抗して電磁コイル３１と棒状永久磁石３２との吸着力が大きくなり、棒状永久磁石３２はヨーク３５側に吸着される。このようにして、サイクリックにシャフト１６を押し引き駆動できる。この結果、係止体１７と係合溝２２との係合を解除して、図６（ａ）の初期状態に復帰させることができる。
【００４１】電磁コイル３１への励磁電流のＯＮ、ＯＦＦは、運転席に設けた操作スイッチにより行う。
【００４２】なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００４３】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明によれば、インホイールモータ方式に用いられるモータの回転軸または変速ギヤに取り出し軸に停止中に自由な回転を止めるためのロック機構を設けたので、車両を確実に停止状態に止めることができる。また、駆動源であるモータの軸に直接ロック機構を設けたので、ロック作用がより確実になる。

【出願人】	【識別番号】３９６０２０８００【氏名又は名称】科学技術振興事業団
【出願日】	平成１２年１２月１２日（２０００．１２．１２）
【代理人】	【識別番号】１０００８９６３５【弁理士】【氏名又は名称】清水守
【公開番号】	特開２００２－１８６１１５（Ｐ２００２－１８６１１５Ａ）
【公開日】	平成１４年６月２８日（２００２．６．２８）
【出願番号】	特願２０００－３７７７２６（Ｐ２０００－３７７７２６）