JP2008094166A - In-wheel motor system - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、車輪を駆動するモータを緩衝機構により車輌の足回り部品に対して弾性支持する構成のインホイールモータシステムに関するものである。 The present invention relates to, for example, an in-wheel motor system configured to elastically support a motor for driving a wheel with respect to an underbody part of a vehicle by a buffer mechanism.
近年、電気自動車などのモータによって駆動される車輌においては、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。その中でも、図5に示すような、中空形状のインホイールモータ3を、緩衝機構10Aを介して、車輌の足回り部品に対して弾性支持する構成の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1参照)。
このインホイールモータシステムは、径方向内側が開放された、モータロータ3Rが取付けられた回転側ケース3bと、このモータケース3bと同心円状に配置され、上記モータロータ3Rと所定の間隔を隔ててモータステータ3Sが取付けられた、径方向外側が開放された非回転側ケース3aとを軸受け3jを介して回転可能に連結した中空形状のダイレクトドライブモータ(インホイールモータ3)の上記非回転側ケース3aに取付けられるモータ側プレート11と車輌の足回り部品であるナックル5に連結されるナックル側プレート12とを、図6(a),(b)に示すような、ガイドシャフト13aと、その内側に滑摩擦低減手段であるガイドベアリング13bを収納した薄肉円筒状のベアリング収納部13kを有するガイドハウジング13cとから成る直動ガイド13Aと弾性部材であるコイルスプリング13B,13Bとを一体に構成した弾性部材付き直動ガイド13と、この弾性部材付き直動ガイド13に並行に配設されたガイドシャフト14aとガイドベアリング14bとガイドハウジング14c(ここでは、上記ガイドハウジング13cと一体に構成されている)とから成る第2の直動ガイド14と、シリンダ15a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15bとから成るダンパー15とにより連結し、上記回転側ケース3bとホイール2とを、ホイール2のラジアル方向に互いに偏心可能な駆動力伝達機構であるフレキシブルカップリング20により結合したもので、上記2枚のプレート11,12、弾性部材付き直動ガイド13、第2の直動ガイド14、ダンパー15、及び、上記直動ガイド13Aと第2の直動ガイド14のガイドハウジング13c,14cと、ダンパー取付部材16とにより、上記緩衝機構10Aを構成する。
これにより、上記モータ側プレート11とナックル側プレート12とは、車輌上下方向に案内されるとともに、弾性部材付き直動ガイド13及びダンパー15とにより結合されているので、減衰力を発生しつつ、インホイールモータ3を上下方向にのみ揺動させることができる。
なお、図5において、1は上記ホイールに装着されるタイヤ、4はホイール2とその回転軸において連結されたホイールハブ、7はショックアブゾーバ等から成るサスペンション部材、8は上記ホイールハブ4に装着されたブレーキ装置である。
このように、インホイールモータ3を、緩衝機構10Aを介して、車輌の足回り部品に対して弾性支持する構成を採ることにより、上記モータ3は車輌の足回り部品に対してフローティングマウントされるので、モータ3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。
The in-wheel motor system includes a rotating case 3b with a motor rotor 3R attached, a radially inner side open, a concentric circle with the motor case 3b, and a motor stator spaced apart from the motor rotor 3R. To the non-rotating side case 3a of the hollow direct drive motor (in-wheel motor 3), which is rotatably connected via a bearing 3j to a non-rotating side case 3a to which 3S is attached and whose radially outer side is open. A motor-side plate 11 to be attached and a knuckle-side plate 12 connected to a
As a result, the motor side plate 11 and the knuckle side plate 12 are guided in the vehicle vertical direction, and are coupled by the
In FIG. 5, 1 is a tire mounted on the wheel, 4 is a wheel hub connected to the
In this way, by adopting a configuration in which the in-
しかしながら、上記緩衝機構10Aでは、図7に示すように、コイルスプリング13B,13Bをガイドハウジング13cのベアリング収納部13kの外側に配置する構成となっているので、上記コイルスプリング13B,13Bの外径D0が大きくなってしまうといった問題点があった。また、上記弾性部材付き直動ガイド13の位置は、フローティングマスの重心から離れたところにあるため、幅方向の寸法、すなわち、上記外径D0が大きくなると、ガイド部に作用する慣性トルクが大きくなり、そのため、上記モータ3の動きがスムースでなくなり、インホイールモータ3のダイナミックダンパー効果に支障をきたす恐れがあるだけでなく、ガイドハウジング13cのベアリング収納部13kは薄肉円筒状で剛性が低いため、弾性部材付き直動ガイド13の耐久性にも問題がある。
また、上記ガイドハウジング13cは、薄肉円筒状のベアリング収納部13k内にガイドベアリング13bを配置し、かつ、上記ベアリング収納部13kの外側に上記コイルスプリング13B,13Bを保持するように構成する必要があることから、形状が複雑でかつかつ2つの直動ガイド13a,14を平行に組上げることが困難であり、更に、上記コイルスプリング13B,13Bの外径D0を小さくしようとすると極薄になるので、加工時間、加工精度、剛性の面で不利であった。
However, in the buffer mechanism 10A, as shown in FIG. 7, since the
Further, the
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、弾性部材付き直動ガイドのガイドハウジングの加工性と剛性とを高めるとともに、弾性部材付き直動ガイドの位置をより重心に近づけた動作の安定した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。 The present invention has been made in view of the conventional problems, and enhances the workability and rigidity of the guide housing of the linear guide with an elastic member, and also moves the position of the linear guide with the elastic member closer to the center of gravity. An object of the present invention is to provide a stable in-wheel motor system.
本願の請求項1に記載の発明は、車輪を駆動するモータのステータ側と車両バネ下部材であるナックルとを、弾性部材、ダンパー、及び、上記弾性部材とダンパーとの作動方向を案内するガイド部材とを備えた緩衝機構を用いて接続して成るインホイールモータシステムにおいて、上記緩衝機構として、ガイドシャフトと、ナックルもしくは上記ナックルに取付けられるナックル取付部材に取付けられる、互いに平行な方向に延長する2つの円筒状の貫通孔を有し、上記各貫通孔内に上記ガイドシャフトを滑動させるためのガイドベアリングが収納されるブロック状のガイドハウジングと、少なくとも一方が、上記モータのステータ側もしくは上記ステータ側に取付けられるモータ取付部材に取付けられる、上記ガイドシャフトの端部をそれぞれ支持する2つのガイド受け部材と、上記ガイドハウジングと上記ガイド受け部材との間に配設される弾性部材とを有する弾性部材付き直動ガイドユニットを備えた緩衝機構を用いたことを特徴とするものである。
The invention according to
また、請求項2に記載の発明は、上記モータを、円環状のモータロータと、上記モータロータの径方向内側に所定の間隔を隔てて配置された円環状のモータステータと、上記モータステータを収容する円環状の非回転側ケースを備えた中空形状のインホイールモータとするとともに、上記非回転側ケースを上記弾性部材付き直動ガイドユニットを備えた緩衝機構を用いてナックルに接続したものである。
請求項3に記載の発明は、上記モータをインナーロータ型の電気モータとするとともに、上記電気モータのステータ側を支持するモータケースの側面側にモータ取付部材を取付け、このモータ取付部材と上記ナックル取付部材とを、上記弾性部材付き直動ガイドユニットを備えた緩衝機構を用いて接続したものである。
請求項4に記載の発明は、上記モータを電気モータとこの電気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を備えたギヤドモータとするとともに、上記電気モータのステータ側を支持するモータケースの側面側にモータ取付部材を取付け、このモータ取付部材と上記ナックル取付部材とを、上記弾性部材付き直動ガイドユニットを備えた緩衝機構を用いて接続したものである。
According to a second aspect of the present invention, the motor includes the annular motor rotor, the annular motor stator disposed at a predetermined interval on the radial inner side of the motor rotor, and the motor stator. A hollow in-wheel motor including an annular non-rotating side case is used, and the non-rotating side case is connected to a knuckle using a buffer mechanism including the linear motion guide unit with the elastic member.
According to a third aspect of the present invention, the motor is an inner rotor type electric motor, a motor mounting member is mounted on a side surface of a motor case that supports the stator side of the electric motor, and the motor mounting member and the knuckle are mounted. The mounting member is connected using a buffer mechanism including the linear guide unit with the elastic member.
According to a fourth aspect of the present invention, the motor is a geared motor provided with an electric motor and a reduction gear mechanism that reduces the rotation of the electric motor and transmits it to the wheel, and supports the stator side of the electric motor. A motor mounting member is attached to the side surface of the motor, and the motor mounting member and the knuckle mounting member are connected using a buffer mechanism including the linear motion guide unit with the elastic member.
本発明によれば、中空形状のインホイールモータ、インナーロータ型の電気モータ、インホイールモータ、あるいは、電気モータとこの電気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を備えたギヤドモータの非回転側部材を車輌の足回り部品であるナックルに対して弾性支持する緩衝機構として、ガイドシャフトと、ナックルもしくは上記ナックルに取付けられるナックル取付部材に取付けられる、互いに平行な方向に延長する2つの円筒状の貫通孔を有し、上記各貫通孔内に上記ガイドシャフトを滑動させるためのガイドベアリングが収納されるブロック状のガイドハウジングと、少なくとも一方が、上記モータのステータ側もしくは上記ステータ側に取付けられるモータ取付部材に取付けられる、上記ガイドシャフトの端部をそれぞれ支持する2つのガイド受け部材と、上記ガイドハウジングと上記ガイド受け部材との間に弾性部材を配設した弾性部材付き直動ガイドを備えた緩衝機構を用いるようにしたので、上記ガイドハウジングの剛性を高めることができるとともに、弾性部材付き直動ガイドの幅方向の寸法を小さくすることができる。これにより、ダイナミックダンパーのウエイト重心に近い位置に弾性部材付き直動ガイドが配設可能となり、ダイナミックダンパーのウエイトにより発生するモーメント入力の低減が可能となる。したがって、弾性部材付き直動ガイドの耐久性を向上させることができるとともに、弾性部材付き直動ガイドへのモーメント入力による摺動抵抗が低減され、インホイールモータをダイナミックダンパーのウエイトとして安定して作用させることができる。
また、上記ガイドハウジングはブロック状の部材に2つの円筒状の貫通孔を設けた構造なので、加工性に優れているとともに、剛性が高いので、安価で耐久性の高い緩衝機構を作製することができる。
According to the present invention, a hollow-shaped in-wheel motor, an inner rotor type electric motor, an in-wheel motor, or a geared motor including an electric motor and a reduction gear mechanism that reduces the rotation of the electric motor and transmits it to the wheel. As a shock-absorbing mechanism that elastically supports the non-rotating side member with respect to a knuckle that is an undercarriage part of a vehicle, two extending in parallel directions attached to a guide shaft and a knuckle or a knuckle attaching member attached to the knuckle A block-shaped guide housing that has a cylindrical through-hole and that accommodates a guide bearing for sliding the guide shaft in each through-hole, and at least one of the block-shaped guide housing is on the stator side or the stator side of the motor The end of the guide shaft attached to the motor attachment member to be attached And a guide mechanism with a linear motion guide with an elastic member in which an elastic member is disposed between the guide housing and the guide receiving member. The rigidity in the width direction of the linear motion guide with an elastic member can be reduced. As a result, the linear motion guide with the elastic member can be disposed at a position near the weight center of gravity of the dynamic damper, and the moment input generated by the weight of the dynamic damper can be reduced. Therefore, the durability of the linear motion guide with an elastic member can be improved, the sliding resistance due to the moment input to the linear motion guide with the elastic member is reduced, and the in-wheel motor acts stably as the weight of the dynamic damper. Can be made.
Further, since the guide housing has a structure in which two cylindrical through holes are provided in a block-shaped member, it is excellent in workability and has high rigidity, so that an inexpensive and highly durable shock absorbing mechanism can be produced. it can.
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直動ガイドユニット20の構成を示す図で、図2はこの直動ガイドユニット20を用いた緩衝機構10を示す図である。各図において、11は図示しないインホイールモータの非回転側ケースに取付けられるモータ側プレート、12は車輌の足回り部品であるナックルに連結されるナックル側プレート、20はガイドシャフト21a,21aとガイドベアリング21b,21bとこのガイドベアリング21b,21bをそれぞれ収納する互いに平行な2つの円筒状の貫通孔21h,21hが形成されたブロック状のガイドハウジング21cとから成る2本の直動ガイド21,22と、少なくとも一方が、モータ側プレート11に取付けられる、上記ガイドシャフト21aの端部をそれぞれ支持する上下のガイド受け部材23,24と、上記ガイドハウジング21cと上記ガイド受け部材23,24との間に配設される弾性部材であるコイルスプリング25,26とを備えた弾性部材付き直動ガイドユニット、15はシリンダ15a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15bとから成るダンパーで、このダンパー15のシリンダ15aはダンパー取付部材16により上記ナックル側プレート12に取付けられており、上記シャフト15bの先端はシャフト取付部材17によりモータ側プレート11に取付けられている。なお、本例では、上記ガイドハウジング21cは、直動ガイド21,22に共通のハウジングであり、上記弾性部材付き直動ガイドユニット20をナックル側プレート11に取付けるための取付部材の機能を有している。
なお、以下、上記弾性部材付き直動ガイドユニット20を、単に、直動ガイドユニット20という。
Hereinafter, the best mode of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a linear
Hereinafter, the linear
本発明の直動ガイドユニット20は、ガイドシャフト21aを滑動させるガイドベアリング21bはガイドハウジング21cの貫通孔21h内に収納されているので、その上面側と下面側にはガイドシャフト21aが突出しているだけである。したがって、図1(b)に示すように、コイルスプリング25,26の外径Dを、図6(b)に示した従来のコイルスプリング13Bの外径D0よりも小さくすることが可能となる。具体的には、コイルスプリング25,26を構成するバネ部材の線径をd、ガイドシャフト21aの外径をDaとすると、上記外径Dを(Da+2d)に近い大きさまで小さくすることができる。
これにより、直動ガイドユニット20の幅方向の寸法を小さくすることができるので、ダイナミックダンパーのウエイト重心に近い位置に弾性部材付き直動ガイドが配設可能となり、ダイナミックダンパーのウエイトにより発生するモーメント入力の低減が可能となる。したがって、弾性部材付き直動ガイドへのモーメント入力による摺動抵抗が低減され、インホイールモータ3をダイナミックダンパーのウエイトとして安定して作用させることができる。
また、本例のガイドハウジング21cはブロック状の部材に2つの貫通孔21h,21hを形成した簡単な構造なので、加工性に優れているとともに、高い剛性を有するので、直動ガイドユニット20の耐久性を向上させることができるとともに、緩衝機構を安価に製造することができる。
In the linear
As a result, the dimension in the width direction of the linear
Further, since the guide housing 21c of this example has a simple structure in which two through
なお、上記最良の形態では、緩衝機構10を用いて、中空形状のインホイールモータ3の非回転側ケース3bをナックル5に対して弾性支持する形態のインホイールモータシステムについて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、図3(a),(b)に示すような、インナーロータ型の電気モータ30をインホイールモータを緩衝機構を用いて弾性支持するインホイールモータシステムなどの、他の形態のインホイールモータシステムにも適用可能である。
このインホイールモータシステムでは、インナーロータ型の電気モータ30のステータ側を支持するモータケース31の側面側にモータ取付部材41を取付け、車輌の足回り部品であるナックル5にナックル取付部材42を取付け、上記モータ取付部材41と上記ナックル取付部材42とを弾性部材付き直動ガイドを備えた緩衝機構40を用いて弾性支持するとともに、上記電気モータ(インホイールモータ)30の出力軸と、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とをホイール2のラジアル方向に互いに偏心可能な駆動力伝達機構であるフレキシブルカップリング32により結合するようにしている。
In the best mode, the in-wheel motor system in which the non-rotating side case 3b of the hollow in-
In this in-wheel motor system, a motor mounting member 41 is mounted on the side surface of a
そこで、上記緩衝機構40として、本発明の直動ガイドユニット20と同様の構成の直動ガイドユニット40Gを備えた緩衝機構40を用いるようにすれば、直動ガイドユニット40Gの耐久性を向上させることができるとともに、弾性部材付き直動ガイドの位置をより重心に近づける配置が可能となり、インホイールモータをダイナミックダンパーのウエイトとして安定して作用させることができる。
具体的には、図4(a),(b)に示すように、緩衝機構40を、ガイドシャフト43a,43aとガイドベアリング43b,43bとこのガイドベアリング43b,43bをそれぞれ収納する互いに平行な2つの円筒状の貫通孔43h,43hが形成されたブロック状のガイドハウジングであるナックル取付部材42とから成る2本の直動ガイド43,43と、上記ガイドシャフト43aの上端部を支持する上側ガイド受け部材44と、上記ガイドシャフト43aの下端部を支持するとともに、上記モータ取付部材41に取付けられる下側ガイド受け部材45と、上記ナックル取付部材42と上記ガイド受け部材44,45との間に配設されるコイルスプリング46,47とを備えた直動ガイドユニット40Gと、シリンダ48a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48bとから成るダンパー48とから構成する。なお、上記ダンパー48のシリンダ48aは上記直動ガイドユニット40Gの側面側に取付けられており、シャフト48bの先端は上記モータ取付部材41に取付けられている。なお、同図において、符号49は上側のガイド受け部材44とモータケース31の上部との間に設けられた揺動防止部材、符号40zは防塵・防水用のジャバラ状の筒体である。
また、本発明の直動ガイドユニット20は、図3(a),(b)に示した、インナーロータ型の電気モータ30をモータケース31の側面側から弾性支持する緩衝機構40を備えたインホイールモータシステムに限らず、電気モータとこの電気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を備えたギヤドモータの上記電気モータを弾性支持する緩衝機構を備えたインホイールモータシステムにも適用可能である。
Therefore, if the buffer mechanism 40 including the
Specifically, as shown in FIGS. 4A and 4B, the buffer mechanism 40 includes two
Further, the linear
以上説明したように、本発明によれば、弾性部材付き直動ガイドの耐久性を向上させることができるとともに、弾性部材付き直動ガイドの位置をより重心に近づけることができるので、インホイールモータをダイナミックダンパーのウエイトとして安定して作用させることができる。
また、本発明のガイドハウジングは加工性に優れているとともに、剛性が高いので、安価で耐久性の高い緩衝機構を作製することができる。
As described above, according to the present invention, the durability of the linear guide with an elastic member can be improved, and the position of the linear guide with an elastic member can be made closer to the center of gravity. Can act stably as the weight of the dynamic damper.
In addition, the guide housing of the present invention is excellent in workability and has high rigidity, so that it is possible to produce a buffer mechanism that is inexpensive and highly durable.
1 タイヤ、2 ホイール、3 インホイールモータ、4 ホイールハブ、
5 ナックル、6 制動装置、7 サスペンション部材、8 ブレーキ装置、
10 緩衝機構、11 モータ側プレート、12 ナックル側プレート、
15 ダンパー、15a シリンダ、15b シャフト、16 ダンパー取付部材、
17 シャフト取付部材、
20 弾性部材付き直動ガイドユニット、21,22 直動ガイド、
21a ガイドシャフト、21b ガイドベアリング、21c ガイドハウジング、
21h 貫通孔、23,24 ガイド受け部材、25,26 コイルスプリング、
30 電気モータ、31 モータケース、32 フレキシブルカップリング、
40 緩衝機構、40G 直動ガイドユニット、41 モータ取付部材、
42 ナックル取付部材(ガイドハウジング)、43 直動ガイド、
43a ガイドシャフト、43b ガイドベアリング、43h 貫通孔、
44 上側ガイド受け部材、45 下側ガイド受け部材、
46,47 コイルスプリング、48 ダンパー、48a シリンダ、
48b シャフト、49 揺動防止部材、40z ジャバラ状の筒体。
1 tire, 2 wheels, 3 in-wheel motor, 4 wheel hub,
5 knuckle, 6 brake device, 7 suspension member, 8 brake device,
10 buffer mechanism, 11 motor side plate, 12 knuckle side plate,
15 damper, 15a cylinder, 15b shaft, 16 damper mounting member,
17 Shaft mounting member,
20 linear motion guide unit with elastic member, 21, 22 linear motion guide,
21a guide shaft, 21b guide bearing, 21c guide housing,
21h Through hole, 23, 24 Guide receiving member, 25, 26 Coil spring,
30 electric motor, 31 motor case, 32 flexible coupling,
40 shock absorbing mechanism, 40G linear motion guide unit, 41 motor mounting member,
42 knuckle mounting member (guide housing), 43 linear motion guide,
43a guide shaft, 43b guide bearing, 43h through hole,
44 upper guide receiving member, 45 lower guide receiving member,
46, 47 Coil spring, 48 damper, 48a cylinder,
48b Shaft, 49 Anti-swing member, 40z Bellows-shaped cylinder.
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