JP2006001314A - インホイールモータシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 インホイールモータシステムの直動ガイドのシール性を向上する。
【解決手段】 車両の駆動輪３と、車軸３０と、インホイールモータ５と、前記車軸中心線に対して直交するとともに、互いに直交する２方向に前記インホイールモータを変位自在に支持するとともに、前記インホイールモータの駆動トルクを前記駆動輪に伝達するフレキシブルカップリング４と、前記インホイールモータを前記車軸に対して上下方向に変位可能に支持する直動ガイド２０と、を備えるインホイールモータシステムにおいて、前記直動ガイド２０と同軸上に前記インホイールモータ５を支持するスプリング２７を備え、前記直動ガイド２０は、前記インホイールモータに接続する軸状のロッド２２と、前記車軸に接続し、前記ロッド表面を摺動する摺動部材２３とからなり、前記ロッドと前記スプリングとの間に前記ロッドを覆うダストカバー３２を設け、このダストカバーの一端３２ｂの開口径は、前記ロッド２２の外径より小さく設定され、ロッドに固定される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、インホイールモータシステムに関するものである。

従来のインホイールモータシステムにおいて、インホイールモータを直動ガイドと緩衝機構により、車軸等の懸架装置に弾性支持する技術が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００４−９０６９６号公報

しかしながら、従来技術においては、車両走行時に泥水等に晒される使用環境にあるにもかかわらず、インホイールモータシステムのシール性が考慮されておらず、特にインホイールモータを弾性支持する直動ガイドは、ダストや異物が内部に侵入することにより摺動抵抗が増大し、インホイールモータの上下動の摩擦抵抗の増加を招く可能性があるにもかかわらず、シール性が考慮されていない。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、インホイールモータシステムに用いられる直動ガイドのシール性を向上することを目的とする。

第１の発明は、車両の駆動輪と、左右の駆動輪を回転自在に連結する車軸と、前記駆動輪内に設置され、駆動輪に伝達される駆動トルクの発生源としてのインホイールモータと、前記車軸中心線に対して直交するとともに、互いに直交する２方向に前記インホイールモータを変位自在に支持するとともに、前記インホイールモータの駆動トルクを前記駆動輪に伝達するフレキシブルカップリングと、前記インホイールモータを上下方向に変位可能に支持する直動ガイドと、を備えたインホイールモータシステムにおいて、前記直動ガイドと同軸上に前記インホイールモータを支持するスプリングを備え、前記直動ガイドは、前記インホイールモータに接続する軸状のロッドと、前記車軸に接続し、前記ロッド表面を摺動する摺動部材とからなり、前記ロッドと前記スプリングとの間に前記ロッドを覆うダストカバーを設け、このダストカバーの一端の開口径は、前記ロッドの外径より小さく設定され、前記ロッドに固定される。

第２の発明は、第１の発明において、前記ダストカバーの一端の開口径は、前記ダストカバーが伸縮するバネ定数と前記ダストカバーが最も伸長したときの最大伸長量から演算される力より、前記ダストカバーの一端がロッドを押圧する力と前記ロッド表面の摩擦係数により求まる力が大きくなるように設定される。

第３の発明は、第１の発明において、前記ダストカバーの一端が嵌る凹状の環状溝を前記ロッドに形成する。

第４の発明は、第１の発明において、前記ダストカバーの他端は、前記摺動部材の外周に嵌合するリングにより摺動部材に固定される。

第１の発明では、ダストカバーの一端の開口径をロッドの外径より小さく形成し、ロッドに固定することにより、ダストカバーの一端をロッドの所定位置に固定し、常にロッド表面をダストや異物から覆うことができる。

第２の発明では、ダストカバーの一端の開口径は、ダストカバーが伸縮するバネ定数とダストカバーの最大伸長量から演算される力より、他端がロッドを押圧する力とロッド表面の摩擦係数により演算される力が大きくなるように設定されるため、ダストカバーが伸縮しても、確実に一端が所定のロッド位置に留めることができる。

第３の発明では、ロッドにダストカバーの一端が嵌る環状溝を形成したので、ダストカバーを確実に所定位置に保持することができる。

第４の発明では、ダストカバーの他端がリングにより摺動部材に固定されるので、ダストカバー他端が摺動部材から離れて、その隙間からダストや異物等がダストカバー内に侵入することがない。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明のインホイールモータシステムの構成図である。本発明のインホイールモータシステムは、タイヤ１とホイール２とからなる駆動輪３と、フレキシブルカップリング４を介して駆動輪３に駆動力を伝達するインホイールモータ５と、左右の駆動輪３を連結する左右方向に伸びる車軸３０と、ホイール２を固定するハブ６と、車軸３０に固定され、ベアリング７を介してハブを回転自在に接続するナックル１４とから構成される。

駆動輪３のホイール２は、タイヤ１が取り付くリム部２ａと造形処理されるディスク面２ｂとからなり、ディスク面２ｂの内面２ｃにフレキシブルカップリング４を構成するプレート９が固定される。一方、後述するインホイールモータ５を固定する回転側ケース５ｄがフレキシブルカップリング４の最も内側のプレート１１に固定される。

またインホイールモータ５は、ナックル１４に緩衝機構８を介して接続されており、インホイールモータ５は、フレキシブルカップリング４の作用により、ホイール２の中心線に対して直交するとともに、それぞれもまた直交する２軸方向に変位可能に構成される。

フレキシブルカップリング４は、車両左右方向に積層状に設置される３枚の中空円盤状のプレート９〜１１と、これらプレートの中で中央に位置する中間プレート１０の表裏に、作動方向が互いに直交するように配置されたガイドレール１２、１３と、中間プレートに対面するプレート９、１１に設置され、ガイドレール１２、１３にそれぞれ係合、摺動するガイド部材１２ａ、１３ａを備えている。

詳しく説明すると、図２に示すようにホイール２側に位置するプレート９のホイール２の内面２ｃに対する面９ａの反対面９ｂに、１８０°間隔で取付けられた一対のガイド部材１２ａ、１２ａが取り付けられる。また中間プレート１０の上記プレート９に対面する面１０ａに一対のガイドレール１２、１２が取付けられる。そして、ガイドレール１２、１２がガイド部材１２ａ、１２ａに係合することにより、中空円盤状のプレート９、１０がガイドレール１２のガイド方向に互いに相対変位可能に係合されるとともに、中間プレート１０の回転がプレート９に伝達される。

また、中間プレート１０のプレート１１に対面する面１０ｂに、前記面１０ａに設置されたガイドレール１２、１２に対して９０°回転させた位置に一対のガイドレール１３、１３が取り付けられる。そして、このガイドレール１３、１３に係合するようにプレート１１のプレート１０に対面する面１１ａにガイド部材１３ａ、１３ａを取り付ける。このように構成することにより、中空円盤状のプレート１０、１１をガイドレール１３方向に互いに相対変位可能に係合するとともに、プレート１１の回転が中間プレート１０の伝達される。

したがって、インホイールモータ５の回転軸がホイール２の回転軸に対してどの方向にも偏心可能に結合されるので、インホイールモータ５の回転軸とホイール２の回転軸とが偏心していてもインホイールモータ５からホイール２へ駆動トルクを効率よく伝達させることが可能となる。

インホイールモータ５は、ステータ５ａを取り付ける非回転側ケース５ｂと、非回転側ケース５ｂの外周側に配置され、ロータ５ｃを取り付ける回転側ケース５ｄとから構成される。非回転側ケース５ｂは、後述するナックル１４にモータ取付プレート１５及び緩衝機構８を介して接続される。回転側ケース５ｄは軸受１６を介して非回転側ケース５ｂに対して回転可能に設置されるとともに、フレキシブルカップリング４のプレート１１に固定される。このように構成されて、インホイールモータ５に電流が流されるとロータ５ｃは回転し、この回転がフレキシブルカップリング４を介して駆動輪３に伝達され、車両が駆動される。

ホイール２の内面２ｃの中央にはハブ６が設置され、ハブ６に設けられた図示しないハブボルトがホイール２を貫通して、図示しないホイールナットがハブボルトに螺合してホイール２をハブ６に固定する。なお、ハブ６は、前述の環状円盤状のフレキシブルカップリング４の中央に位置する。

ハブ６は、ベアリング７を介してナックル１４と互いに回転自在に接続される。ナックル１４を構成するナックル取付プレート２５には、前記プレート１１を取り付けるためのモータ取付プレート１５が緩衝機構８を介して接続される。またナックル取付プレート２５に車軸３０が固定される。なお、車軸３０はショックアブソーバとスプリングから構成されるアブソーバアッシ３１を介して車体に接続される。

図３に示すように、モータ取付プレート１５は環状部材で構成され、その外周面１５ａがインホイールモータ５の非回転側ケース５ｂの内周面５ｅに嵌合、固定される。モータ取付プレート１５には、車両内側に突出する一対の第１取付部材１９が、左右の駆動輪３を連結する車軸３０を上下に挟むように取り付けられる。そして、上下の第１取付部材１９間に、インホイールモータ５を上下に移動可能に支持する直動ガイド２０が設置される。

直動ガイド２０の構成を図４に示す。直動ガイド２０は、円柱状のロッド２２と、このロッド２２に対して摺動するための２個のリニアベアリング２３ａを内装する摺動部材２３とから構成される。従来、リニアベアリング２３ａをボールベアリングを用いて構成していたが、本発明では、すべり軸受とすることで小型化及び低コスト化を図ることができる。ロッド２２の両端は、前述の一対の第１取付部材１９のそれぞれに固定され、さらに、摺動部材２３は、ナックル取付プレート２５に固定される。このような構成により、インホイールモータ５は、ナックル１４及びナックルが固定される車軸３０に対して上下に変位可能となる。

図３に戻り、車軸３０の前方において、上部の第１取付部材１９とナックル取付プレート２５との間に緩衝装置２６が設置される。緩衝装置２６のピストンロッド２６ａが第１取付部材１９に固定され、緩衝装置２６の外筒２６ｂがナックル取付プレート２５に固定される。

つまり、直動ガイド２０の摺動部材２３及び緩衝装置２６の外筒２６ｂを固定するナックル取付プレート２５は、車軸３０に固定される。したがって、ナックル取付プレート２５（＝ナックル１４）と直動ガイド２０の摺動部材２３と緩衝装置２６の外筒２６ｂが、車軸３０と一体的に変位する。なお、図３に示すように直動ガイド２０には直動ガイド２０と同軸に、ナックル取付プレート２５を挟んで１対のスプリング２７が上下に設置される。ここで、緩衝装置２６、スプリング２７及び直動ガイド２０が緩衝機構８を構成する。

このように構成され、インホイールモータ５は、フレキシブルカップリング４及び直動ガイド２０の作用により、車軸３０に対して相対変位可能に構成されて上下にストロークし、その上下動は緩衝装置２６及びスプリング２７により減衰される。一方、駆動輪３は、車軸３０と一体的にストロークして、その上下動は、車軸３０の接続するアブソーバアッシ３１によって減衰される。

また、インホイールモータ５は、前述のフレキシブルカップリング４を介してホイール２に対して偏心可能に接続するため、インホイールモ−タ５とホイール２との軸心が偏心した状態であっても、インホイールモータ５の駆動トルクをホイール２に伝達することができる。

図４と図５は、本発明のダストカバー３２を備えた直動ガイド２０の構成を説明する図である。

図４に示すように、直動ガイド２０は、その摺動部材２３の外周にスプリング２７が設置され、スプリング２７は、第１取付部材１９とナックル取付プレート２５との間に挟持される。本発明は、スプリング２７と摺動部材２３とロッド２２及び第１取付部材１９の間に形成されるスペースを利用してダストカバー３２を設置し、ダストカバー３２をコンパクトに形成しつつ、直動ガイド内に侵入するダストを抑制する点に特徴を有するものである。

ダストカバー３２のダストカバー部３２ａは、図４に示すように蛇腹状に樹脂やゴムのような弾性材で形成される。ダストカバー３２は、第１取付部材１９と直動ガイド２０の摺動部材２３の端面２３ｂとの間に設置され、リニアベアリング２３ａとロッド２２の摺動面にダストや異物が侵入することを防止する。この時にダストカバー３２の長さは、第１取付部材１９と摺動部材２３の端面２３ｂとの間の長さに応じて伸縮し、第１取付部材１９と直動ガイド２０の摺動部材２３の端面２３ｂとの間の最大長さより、ダストカバー３２の自由長が長くなるように設定される。

ダストカバー３２の他端部３２ｃは、図４に示すように摺動部材２３の端面２３ｂに接するように環状に形成され、他端部３２ｃをリング３４により摺動部材２３の外周に嵌合することで固定される。このようにすれば一層ダストの侵入を防止することができる。

図５（ａ）に示すダストカバー３２の一端部３２ｂの開口径は、ロッド２２の外径より小さく形成される。したがって、ロッド２２によって押し広げられた一端部３２ｂは、元に戻ろうとしてロッド２２を押圧する。この押圧する力（緊迫力）とロッド２２の表面の摩擦係数により、ダストカバー３２の一端部３２ｂがロッド３２の表面を摺動する力が求まるが、この摺動力がダストカバー３２のダストカバー部３２ａが伸縮するバネ定数とその最大伸長量により求まる力より大きければ、ダストカバー３２の一端部３２ｂはロッド２２上を摺動することはなく、所定位置に留まる。したがって、第１取付部材１９とダストカバー３２とが一体的に変位する場合には、ダストカバー３２が常にロッド２２の露出部分を覆い、ロッド２２表面にダストや異物に付着することを防止できる。

また、一端部３２ｂは、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように半円状または四角状の断面を有する凹状の環状溝３３を予めロッド２２表面に形成しておき、この環状溝３３に一端部３２ｂを嵌め込むことによって、より確実に一端部を所定位置に留めることができる。

このように本発明のインホイールモータシステムの直動ガイドのダストカバーは、ダストカバー３２の一端部３２ｂの開口径をロッド２２の外径より小さく形成することにより、ダストカバー３２の一端３２ｂをロッド２２の所定位置に固定することができ、常にロッド表面をダストや異物から覆うことができる。

ダストカバー３２の一端部３２ｂの開口径は、ダストカバー３２が伸縮するバネ特性とダストカバーの最大伸長量から求まる力より、一端部３２ｂがロッド２２を押圧する力とロッド表面の摩擦係数により求まる力が大きくなるように設定されるため、ダストカバー３２が伸縮しても、確実に一端部３２ｂが所定のロッド位置に留めることができる。

本発明のインホイールモータシステムでは、インホイールモータを変位可能に支持するスプリングを備えた直動ガイドにダストカバーを備えたので、ダストや異物の侵入する環境を走行する車両に有用である。

本発明の一実施形態を示す補助駆動用モータ付き車両の駆動輪の構成を示す図である。 フレキシブルカップリングの説明図である。 緩衝機構の構成を示す構成図である。 ダストカバーの詳細図である。 ダストカバー一端部の詳細図である。

符号の説明

１ タイヤ
２ ホイール
３ 駆動輪
４ フレキシブルカップリング
５ インホイールモータ
５ａ ステータ
５ｂ 非回転側ケース
５ｃ ロータ
５ｄ 回転側ケース
６ ハブ
８ 緩衝機構
９〜１１ プレート
１２、１３ ガイドレール
１２ａ、１３ａ ガイド部材
１４ ナックル
１５ モータ取付プレート
１９ 第１取付部材
１９ａ 凹部
１９ｂ 側壁
２０ 直動ガイド
２２ ロッド
２３ 摺動部材
２３ａ リニアベアリング
２５ ナックル取付プレート
２６ 緩衝装置
２７ スプリング
３２ ダストカバー
３２ａ ダストカバー部
３２ｂ 一端部
３２ｃ 他端部
３３ 環状溝
３４ リング

Claims (4)

1. 車両の駆動輪と、
   左右の駆動輪を回転自在に連結する車軸と、
   前記駆動輪内に設置され、駆動輪に伝達される駆動トルクの発生源としてのインホイールモータと、
   前記車軸中心線に対して直交するとともに、互いに直交する２方向に前記インホイールモータを変位自在に支持するとともに、前記インホイールモータの駆動トルクを前記駆動輪に伝達するフレキシブルカップリングと、
   前記インホイールモータを上下方向に変位可能に支持する直動ガイドと、
   を備えたインホイールモータシステムにおいて、
   前記直動ガイドと同軸上に前記インホイールモータを支持するスプリングを備え、
   前記直動ガイドは、前記インホイールモータに接続する軸状のロッドと、前記車軸に接続し、前記ロッド表面を摺動する摺動部材とからなり、
   前記ロッドと前記スプリングとの間に前記ロッドを覆うダストカバーを設け、このダストカバーの一端の開口径は、前記ロッドの外径より小さく設定され、前記ロッドに固定されることを特徴とするインホイールモータシステム。
2. 前記ダストカバーの一端の開口径は、前記ダストカバーが伸縮するバネ定数と前記ダストカバーが最も伸長したときの最大伸長量から演算される力より、前記ダストカバーの一端がロッドを押圧する力と前記ロッド表面の摩擦係数により求まる力が大きくなるように設定されることを特徴とする請求項１に記載のインホイールモータシステム。
3. 前記ダストカバーの一端が嵌る凹状の環状溝を前記ロッドに形成したことを特徴とする請求項１に記載のインホイールモータシステム。
4. 前記ダストカバーの他端は、前記摺動部材の外周に嵌合するリングにより摺動部材に固定されることを特徴とする請求項１に記載のインホイールモータシステム。
   
   
   
   

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