JP2007283987A - インホイールモータシステム - Google Patents

Abstract

【課題】十分な駆動力を得ることができるとともに、モータを車輌バネ下部に対して確実にフローティングマウントすることのできるインホイールモータシステムを提供する。
【解決手段】電気モータ１０と減速歯車機構１１とをフレキシブルカップリング１２により連結するとともに、上記電気モータ１０のモータケース１０ａを、その上部側から、バネ部材２１とダンパー２２と上記バネ部材２１とダンパー２２との作動方向を案内する、上記モータ１０の軸方向中心線に対してタイヤ前後方向に対称に配置された２本のガイド部材２３とを備えた緩衝機構２０を介して、車両バネ下部品であるナックル５、または、上記ナックル５を車体に懸架するストラット４に配設したモータ取付部材４ｍに取り付け、上記モータ１０の質量をダイナミックダンパーの質量として作用させるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホイール内に車輪を駆動する駆動用モータを備えたインホイールモータシステムに関するもので、特に、上記モータを、車両の足回り部品に対して、緩衝機構または緩衝部材を介して支持する構成のインホイールモータシステムに関する。

近年、電気自動車などのモータによって駆動される車両においては、電気モータ、あるいは、電気モータと遊星減速機とをモータケースに一体に組み込んだギヤードなどの駆動用モータを車輪に内蔵するインホイールモータシステムが採用されつつある。
一方、足回りにバネ等のサスペンション機構を備えた車両においては、一般に、ホイールやナックル、サスペンションアームといったバネ下に相当する部品の質量、いわゆるバネ下質量が大きい程、凹凸路を走行したときにタイヤの接地力が変動し、ロードホールディング性が悪化する。しかしながら、従来は、上記駆動用モータが車両の足回りを構成する部品の一つである、アップライトまたはナックルと呼ばれる部品に接続されているため、インホイールモータの搭載によりバネ下質量が増加してしまいロードホールディング性が悪化してしまうといった問題点があった。
これに対して、インホイールモータを、緩衝機構または緩衝部材を介して、ナックル等の車両の足回り部品に対して弾性支持することにより、モータを車両の足回り部品に対してフローティングマウントし、モータ自身をダイナミックダンパーのウエイトとして作用させることにより、悪路走行時における接地性能、及び、乗り心地性能をともに大幅に向上させることができるインホイールモータシステムが注目されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
ＷＯ ０２／０８３４４６ Ａ１ 特開２００５−１２６０３７号公報 特開２００５−２２５４８６号公報

図４は、従来のダブルウイッシュボーン型サスペンションを有する車輪支持装置を備えたインホイールモータシステムの一構成例を示す図で、このインホイールモータシステムでは、電気モータ５０ａと遊星減速機５０ｂとをモータケース５０ｃに一体に組み込んだギヤードモータ（インホイールモータ）５０の上記モータケース５０ｃを、上，下から、車体の上下方向に伸縮可能なゴムまたはスプリングから成るモータマウント５１ａ，５１ｂに取付けるとともに、このモータマウント５１ａ，５１ｂとナックル５２とを、ボールジョイント５３ａ，５３ｂを介して、上，下のサスペンションアーム５４ａ，５４ｂに連結する構成とすることにより、上記モータ５０を上記バネ下部品であるナックル５２の間にフローティングマウントして、上記モータ５０をダイナミックダンパーのウエイトとして作用させるとともに、上記遊星減速機５０ｂの出力軸５０ｊを、等速ジョイント５５を介して、ホイール５６のディスク部５６ａに取付けられたホイールハブ５７に連結することにより、上記モータ５０の駆動力をホイール５６に確実に伝達することができるようにしている。なお、同図において、５８はホイール５７のリム部５７ｂに装着されるタイヤ、５９は上，下のサスペンションアーム５４ａ，５４ｂに取付けられるショックアブゾーバ等から成るサスペンション部材である。

しかしながら、上記従来のインホイールモータシステムでは、上記モータケース５０ｃを緩衝機構がゴムまたはスプリングから成るモータマウント５１ａ，５１ｂにより上，下から支持している構成なので、揺動方向が安定せず、そのため、上記モータ５０と上記ホイール２間で位相差が発生してしまい、駆動効率が低下してしまうといった問題点があった。また、上記のように、モータケース５０ｃを上，下から支持する構造では、モータケース５０ｃを収納する空間が狭くなってしまうため、上記モータ５０の大きさが制限されてしまい、十分な駆動力を得ることが困難であるといった問題点があった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、十分な駆動力を得ることができるとともに、モータを車輌バネ下部に対して確実にフローティングマウントすることのできるインホイールモータシステムを提供することを目的とする。

本願の請求項１に記載の発明は、電気モータと、このモータの出力軸に連結され上記モータの回転を減速してホイールに伝達する減速歯車機構とを駆動輪に一体に組込んで成るインホイールモータシステムであって、上記モータと上記減速歯車機構とをフレキシブルカップリングにより連結するとともに、上記モータのステータ側を支持するモータケースと車輪部に連結されるナックルとを、バネ部材と、ダンパーと、上記モータケースの上面側で、上記モータケースのタイヤ前後方向の中心に対して対称な位置にそれぞれ配置された、上記バネ部材とダンパーとの作動方向を案内する２本のガイド部材とを備えた緩衝機構により連結して成ることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記バネ部材を、上記モータケースの上面側とナックルとの間に、上記２本のガイド部材の中心に位置するように配設したものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記ナックルを車体に懸架するストラットにモータ取付部材を配設して、このモータ取付部材と上記モータケースの上面側と間に上記緩衝機構を配設したものである。

本発明によれば、駆動源である電気モータと、このモータの回転力をホイールに伝達する減速歯車機構とをフレキシブルカップリングにより連結し、減速歯車機構の出力を直接ホイールに伝達させる構成とするとともに、上記モータのステータ側を支持するモータケースと車輪部に連結されるナックル、もしくは、上記ナックルを車体に懸架するストラットに設けられたモータ取付部材とを、バネ部材と、ダンパーと、上記モータケースの上面側で、上記モータケースのタイヤ前後方向の中心に対して対称な位置にそれぞれ配置された、上記バネ部材とダンパーとの作動方向を案内する２本のガイド部材とを備えた緩衝機構により連結する構成としたので、上記モータの質量をダイナミックダンパーの質量として安定して作用させることができ、悪路走行時における接地性能、及び、乗り心地性能をともに大幅に向上させることができる。また、減速歯車機構を切り離して、モータのみをフローティングマウントする構成なので、また、減速歯車機構を切り離して、モータのみをフローティングマウントする構成としたので、緩衝機構を小型軽量化したスペース効率に優れたインホイールモータシステムを提供することができる。

以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本最良の形態に係るインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図で、図２は斜視図である。各図において、１はタイヤ、２はリム２ａとホイールディスク２ｂとから成るホイール、３は上記ホイール２とその回転軸において連結されたホイールハブ、４はコイルバネ４ａとショックアブゾーバ４ｂとを備え、上記ホイールバブ３と軸受け５ｊを介して連結されるナックル５を車体に懸架するストラット、６は上記ホイールハブ３に装着された制動装置、７は上記ストラット４に接続される上アーム、８は上記ナックル５を下部から支持する下アームである。
また、１０はステータ１０Ｓ側を支持するモータケース１０ａと、上記モータケース１０ａに軸受け１０ｊを介して回転自在に取付けられた出力軸１０ｂと、この出力軸１０ｂに取付けられたロータ１０Ｒとを備えた電気モータ、１１は上記モータ１０の出力軸１０ｂに連結される第１のギア部１１ａとこの第１のギア部１１ａと上記ホイールハブ３とを連結する第２のギア部１１ｂとを備え、上記モータ１０の回転を減速して上記ホイール２に伝達する減速歯車機構である。
本例では、上記モータ１０と上記減速歯車機構１１とを、オルダムカップリングなどの回転力伝達機構であるフレキシブルカップリング１２で連結するとともに、上記ストラット４の下部側にモータ取付部材４ｍを設けて、上記モータ１０のステータ１０Ｓ側を支持するモータケース１０ａを、緩衝機構２０を介して、上記モータ取付部材４ｍに取り付けるようにしている。
また、上記フレキシブルカップリング１２により、上記モータ１０とダイナミックダンパーから切り離された減速歯車機構１１のケース１１ｃは上記ナックル５に固定され、上記第２のギア部１１ｂの図示しないリングギヤの最後段に連結されたキャリア１１ｋは、ホイールハブ３の回転軸３ｋと、スプライン結合またはセレーション結合されている。これにより、上記回転軸３ｋの軸方向移動を許容しつつ、ホイール２に回転力を伝達することができる。

上記緩衝機構２０は、詳細には、コイルバネから成るバネ部材２１と、シリンダ２２ａと図示しないピストンとこのピストンに連結されたシャフト２２ｂとを有するダンパー２２と、固定部と２３ａとガイドシャフト２３ｂとから成り、上記バネ部材２１とダンパー２２の作動方向を上下方向に案内する２つのガイド部材２３（２３Ａ，２３Ｂ）とを備えたもので、上記バネ部材２１は一端が上記モータ取付部材４ｍに取付けられ、他端側がモータケース１０ａの上面側（ストラット４側）の中央部に取付けられている。また、上記ダンパー２２のシリンダ２２ａはモータケース１０ａの一方の側面側に、シャフト２２ｂの一端側は上記モータ取付部材４ｍの一方の端部に取付けられている。
また、２つのガイド部材２３Ａ，２３Ｂの固定部２３ａ，２３ａはそれぞれ上記モータ取付部材４ｍに取付けられ、ガイドシャフト２３ｂ，２３ｂは上記モータケース１０ａにそれぞれ立設されている。このとき、上記２つのガイド部材２３Ａ，２３Ｂを、上記バネ部材２１を中心にタイヤ前後方向に対称に、すなわち、上記モータ１０の軸方向中心線に対して配置することが肝要で、これにより、上記バネ部材２１とダンパー２２とを上下方向に確実に案内することができる。したがって、上記モータ１０をダイナミックダンパーとして十分に機能させることができ、悪路走行時における接地性能、及び、乗り心地性能をともに大幅に向上させることができる。

一般に、電気モータ１０と減速歯車機構１１とを組合わせた回転駆動機構を用いた場合には、ホイール２を直接駆動するダイレクトドライブモータに比べて、高回転・低トルクの小型のモータを用いることができる。本例では、上記減速歯車機構１１を第１のギア部１１ａと第２のギア部１１ｂとを直列接続して２連としたので、電気モータ１０を更に小型軽量化できるので、上記減速歯車機構１１の質量から切り離された電気モータ１０を弾性支持する際には、上記のように、上記モータケース１０ａを、その上部側からのみ支持すれば十分であり、これにより、緩衝機構２０を小型軽量化できるとともに、スペース効率を向上させることができる。

このように、本最良の形態によれば、電気モータ１０と減速歯車機構１１とをフレキシブルカップリング１２により連結するとともに、上記電気モータ１０のモータケース１０ａを、その上部側から、バネ部材２１とダンパー２２と上記バネ部材２１とダンパー２２との作動方向を案内する、上記モータ１０の軸方向中心線に対してタイヤ前後方向に対称に配置された２本のガイド部材２３Ａ，２３Ｂとを備えた緩衝機構２０を介して、車両バネ下部品であるナックル５を車体に懸架するストラット４に配設したモータ取付部材４ｍに取り付け、上記モータ１０の質量のみをダイナミックダンパーの質量として作用させるようにしたので、緩衝機構２０を小型軽量化できるので、上記モータ１０をダイナミックダンパーとして十分に機能させることができ、悪路走行時における接地性能、及び、乗り心地性能をともに大幅に向上させることができる。
また、電気モータ１０と減速歯車機構１１とフレキシブルカップリング１２で連結しているので、負荷トルクを小さくでき、耐久性を向上させることができる。

なお、上記最良の形態では、車輪部を車体に懸架するサスペンションをストラット型としたが、本発明はこれに限るものではなく、ダブルウイッシュボーン型のサスペンションなど、他の構成のサスペンションを有する車両にも適用可能である。例えば、ダブルウイッシュボーン型のサスペンションの場合には、図３に示すように、ナックル５の上アーム７との連結点近傍にモータ取付部材５ｍを設け、このモータ取付部材５ｍとモータケース１０ａとを上記緩衝機構２０により連結するか、あるいは、ナックル５をその上部側がモータ１０方向に突出した構成とし、この突出部に上記緩衝機構２０を取付ける構成とすればよい。なお、この場合にも、２本のガイド部材２３Ａ，２３Ｂは、上記モータケース１０ｃのタイヤ前後方向の中心に対して対称な位置にそれぞれ配置することが肝要で、これにより、モータ１０を、ナックル５に対して、安定してフローティングマウントすることができる。
また、減速歯車機構１１についても必ずしも２連とする必要はなく、例えば、小型タイヤなどの出力トルクを必要としないタイヤを搭載した車両については、上記図３に示すように、１個としてもよい。これは、電気モータ１０の質量と減速歯車機構１１の質量とは、フレキシブルカップリング１２により切り離されているので、モータ質量が小さく、そのため、モータケース１０ａの下部側からの支持を必要としないからである。したがって、上記緩衝機構２０により、電気モータ１０をその上部側からのみ支持しても、上記電気モータ１０をダイナミックダンパーとして十分に機能させることができる。

また、上記例では、バネ部材２１を１個とし、これを２本のガイド部材２３Ａ，２３Ｂの中心に配置したが、バネ部材２１の個数は１個に限るものではなく、複数個でもよい。バネ部材２１複数個の場合には、上記モータケース１０ａのタイヤ前後方向の中心に対して対称な位置配置することが好ましい。また、バネ部材２１の個数が複数の場合には、バネ部材２１のうちの２個を上記ガイド部材２３Ａ，２３Ｂのガイドシャフト２３ｂ，２３ｂの外周部で、固定部２３ａ，２３ａと上記モータケース１０ｃとの間に配置すれば、スペース効率を向上させることができる。
なお、本発明においては、ナックル５に懸架されるのは、軽量なモータケース１０ｃのみなので、バネ部材２１やダンパー２２は１個で十分であり、また、１個とした方が、部品点数も少なく組み立ても容易であるという利点を有する。

以上説明したように、本発明によれば、悪路走行時における接地性能、及び、乗り心地性能をともに向上させることができるとともに、緩衝機構を小型軽量化できるので、スペース効率にも優れたインホイールモータシステムを提供することができる。

本発明の最良の形態に係るインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図である。 本最良の形態に係るインホイールモータシステムの構成を示す斜視図である。 本発明によるインホイールモータシステムの他の構成を示す図である。 従来のインホイールモータシステムの構成を示す図である。

符号の説明

１ タイヤ、２ ホイール、２ａ リム、２ｂ ホイールディスク、
３ ホイールハブ、４ ストラット、４ａ コイルバネ、４ｂ ショックアブゾーバ、
４ｍ モータ取付部材、５ ナックル、５ｊ 軸受け、６ 制動装置、７ 上アーム、
８ 下アーム、１０ 電気モータ、１０ａ モータケース、１０ｂ 出力軸、
１０ｊ 軸受け、１０Ｓ ステータ、１０Ｒ ロータ、１１ 減速歯車機構、
１１ａ 第１のギヤ部、１１ｂ 第２のギヤ部、１１ｃ ケース、
１２ フレキシブルカップリング、２０ 緩衝機構、２１ バネ部材、
２２ ダンパー、２２ａ シリンダ、２２ｂ シャフト、２３Ａ，２３Ｂ ガイド部材、２３ａ 固定部、２３ｂ ガイドシャフト。

Claims (3)

1. 電気モータと、このモータの出力軸に連結され上記モータの回転を減速してホイールに伝達する減速歯車機構とを駆動輪に一体に組込んで成るインホイールモータシステムにおいて、上記モータと上記減速歯車機構とをフレキシブルカップリングにより連結するとともに、上記モータのステータ側を支持するモータケースと車輪部に連結されるナックルとを、バネ部材と、ダンパーと、上記モータケースの上面側で、上記モータケースのタイヤ前後方向の中心に対して対称な位置にそれぞれ配置された、上記バネ部材とダンパーとの作動方向を案内する２本のガイド部材とを備えた緩衝機構により連結して成ることを特徴とするインホイールモータシステム。
2. 上記バネ部材を、上記モータケースの上面側とナックルとの間に、上記２本のガイド部材の中心に位置するように配設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。
3. 上記ナックルを車体に懸架するストラットにモータ取付部材を配設して、このモータ取付部材と上記モータケースの上面側と間に上記緩衝機構を配設したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインホイールモータシステム。
   

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