JP2017065321A - インホイールモータ駆動装置とストラット式サスペンション装置の連結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも改善されたインホイールモータ駆動装置とストラット式サスペンション装置との連結構造を提供する。【解決手段】ストラット式サスペンション装置は、インホイールモータ駆動装置（１０）の上部と相対移動不能に結合する伸縮可能なストラット（１１１）、およびインホイールモータ駆動装置の下部と方向自在に連結する揺動可能なロアアーム（１１６）を有し、インホイールモータ駆動装置の上下方向の揺動を許容するとともに、ロアアームとインホイールモータ駆動装置の連結点（１１９）を通過する転舵軸（Ｓ）を中心としてインホイールモータ駆動装置の転舵を許容する。そしてインホイールモータ駆動装置のモータ部（２１）の軸線（Ｍ）がロアアームの連結点の高さ位置よりも上側に配置される。【選択図】図２

Description

本発明は、インホイールモータ駆動装置の内部および外部の構造に関する。

インホイールモータは、車輪の内部に配置されることから、エンジン（内燃機関）のように自動車の車体上に搭載する必要がなく、車体の内部空間を大きく確保できる等の点で有利である。インホイールモータを車体の下側に取り付けるサスペンション装置としては従来、例えば、特開２００４−０９０８２２号公報（特許文献１）および特開２００６−２４０４３０号公報（特許文献２）に記載のものが知られている。特許文献１にはインホイールモータをダブルウィッシュボーン式サスペンション装置またはストラット式サスペンション装置に懸架することが記載されている。特許文献２にはインホイールモータをストラット式サスペンション装置に懸架することが記載されている。

特開２００４−０９０８２２号公報 特開２００６−２４０４３０号公報

ダブルウィッシュボーン式サスペンション装置は部品点数が多く構造が複雑であるためコスト上の負担が大きい。これに対しストラット式サスペンション装置は比較的部品点数が少なく構造が簡素であるためコスト上の負担が小さい。また電動車両において、ストラット式サスペンション装置を利用してインホイールモータを安価に車体に取り付けたいというニーズがある。

特許文献１には、ストラットとインホールモータとの取付箇所が何ら記載されていない。このため実際にはインホイールモータをストラット式サスペンション装置に連結できない。

特許文献２記載のインホイールモータでは、モータを車軸と同軸に配置し、ストラットの下側部分をクランプバンドで締め付け、このクランプバンドをモータから上方へ延びるアーム部に固定する。そしてストラットをモータよりも車幅方向内側に配置する。このため、車軸に沿ってストラット、モータ、車輪ハブ、車輪ホイールの順に配列され、ストラットから車輪ホイールまで距離が大きくなってしまう。そうするとストラット式サスペンション装置を介して内燃機関自動車用の車体にインホイールモータを取り付ける場合、車輪が車体から車幅方向にはみ出してしまう。

本発明は、上述の実情に鑑み、従来よりも改善されたインホイールモータとストラット式サスペンション装置の連結構造を提供することを目的とする。

この目的のため本発明によるインホイールモータ駆動装置とストラット式サスペンション装置の連結構造は、車輪ハブを回転自在に支持する車輪ハブ軸受部、車輪ハブ軸受部の軸線からオフセットして設けられて車輪ハブを駆動するモータ部、およびモータ部の回転を減速して車輪ハブに伝達する減速部を有するインホイールモータ駆動装置と、インホイールモータ駆動装置と相対移動不能に結合する伸縮可能なストラット、およびインホイールモータ駆動装置と方向自在に連結する揺動可能なロアアームを有し、インホイールモータ駆動装置の上下方向の揺動を許容するとともに、ロアアームとインホイールモータ駆動装置の連結点を通過する転舵軸を中心としてインホイールモータ駆動装置の転舵を許容するストラット式サスペンション装置とを備え、モータ部の軸線がロアアームの連結点よりも上側に配置される。

かかる本発明によれば、モータ部が車輪ハブ軸受部からオフセット配置されることから、同軸配置される場合よりもインホイールモータ駆動装置の軸線方向寸法を短くすることができ、既存の内燃機関自動車用の車体およびストラット式サスペンション装置を利用することができる。したがってコスト上有利である。好ましくはモータ部の軸線が車輪ハブ軸受部の軸線の高さ位置よりも上側に配置されるとよい。なおモータ部の軸線が車輪ハブ軸受部の軸線の高さ位置よりも上側に配置されるとは、モータ部全体が車輪ハブ軸受部の軸線の高さ位置よりも上側に配置される場合と、モータ部の大半が車輪ハブ軸受部の軸線の高さ位置よりも上側に配置されるとともにモータ部の一部が車輪ハブ軸受部の軸線の高さ位置よりも下側に配置される場合を含む。モータ部は、車輪ハブ軸受部の軸線の直上に配置されてもよいし、斜め上に配置されてもよい。

本発明の一実施形態としてモータ部の軸線は、車輪ハブ軸受部の軸線の車両前後方向位置よりも車両前方に配置される。かかる実施形態によれば、本発明を具備する電動車両が旋回走行する際、旋回外輪に設けられて車幅方向内側へ変位するモータ部と、モータ部よりも車幅方向内側に位置する車体のホイールハウジングとのクリアランスを確保することができる。他の実施形態として、モータ部の軸線は、車輪ハブ軸受部の軸線の車両前後方向位置よりも車両前方に配置されてもよい。なおモータ部の軸線は車輪ハブ軸受部の軸線の車両前後方向位置よりも車両前方に配置されるとは、モータ部全体が車輪ハブ軸受部の軸線の前後方向位置よりも車両前方に配置される場合と、モータ部の大半が車輪ハブ軸受部の軸線の前後方向位置よりも車両前方に配置されるとともにモータ部の一部が車輪ハブ軸受部の軸線の前後方向位置よりも車両後方に配置される場合を含む。

本発明の好ましい実施形態としてモータ部は、ストラットよりも車両前方に配置される。好ましくはモータケーシングを含むモータ部全体がストラットよりも車両前方に配置されるとよい。あるいはモータ部の後部の車両前後方向位置がストラットの車両前後方向位置と重なってもよい。

本発明のさらに好ましい実施形態として減速部は、モータ部の軸線に沿って延びる入力軸、車輪ハブ軸受部の軸線に沿って延びる出力軸、および入力軸および出力軸と平行に延びる中間軸を有する平行三軸式減速機であり、これらのうち中間軸はストラットよりも車両前方に配置される。かかる実施形態によれば、モータ部と、モータ部に隣接する減速部をまとめて、車輪ハブ軸受部の軸線よりも前方に配置することができる。好ましくは中間軸と同軸に結合する最も大径の歯車全体がストラットよりも車両前方に配置されるとよい。あるいは最も大径の歯車の後部の車両前後方向位置がストラットの車両前後方向位置と重なってもよい。他の実施形態として、減速部の中間軸はストラットよりも車両後方に配置されてもよい。

本発明の一実施形態としてモータ部および／または減速部は、車輪ハブと結合する車輪ホイールのリム内径と等しい径を有する円の中に配置される。かかる実施形態によれば、インホイールモータ駆動装置を車輪ホイールの内空領域に収納することができる。他の実施形態としてモータ部の一部、あるいはモータ部の全部、あるいは減速部の一部が、この円から外径側にはみ出してもよい。またモータ部および／または減速部は、車輪ホイールの内空領域から軸線方向にはみ出してもよい。

本発明の一実施形態としてインホイールモータ駆動装置は、中央部で車輪ハブ軸受部の非回転部材と結合し、上端部でストラットと結合し、下端部でロアアームと方向自在に連結するキャリアをさらに有する。かかる実施形態によれば、車輪ハブに作用する全ての輪荷重および転舵力をキャリアで受け持つことができる。好ましい実施形態としてキャリアは、複数部品の組み合わせよりも一部材である。

本発明の好ましい実施形態としてキャリアは、操舵装置と連結するための連結部を有する。かかる実施形態によれば、車輪ハブに作用する全ての転舵力をキャリアで受け持つことができる。好ましい実施形態としてキャリアは、操舵装置用の連結部と一体に結合する一部材である。

本発明の一実施形態として車輪ハブ軸受部の軸線方向位置に関し、モータ部がストラットと重なる位置に配置される。かかる実施形態によれば、モータ部の外周面がストラットと車軸の軸方向位置で重なる位置に配置されることから、インホイールモータ駆動装置の軸線方向寸法を短くすることができる。

本発明の一実施形態として車輪ハブと結合する車輪ホイールのリム内径に画成される内径側空間のうち、車輪ハブ軸受部の軸線より車両後方および／または車両下方の領域に、操舵装置のステアリングタイロッドと前記インホイールモータ駆動装置の連結部が配置される。かかる実施形態によれば、車輪ホイールのリム内径面より径方向内側で、車軸より車両前方かつ車両上方の領域を除く空間にステアリングタイロッドとインホイールモータ駆動装置の連結部が配置される。

本発明の一実施形態として減速部は複数の歯車を含み、車輪ハブ軸受部の軸線方向位置に関し、減速部の全ての歯車が車輪ハブと重なる位置に配置される。かかる実施形態によれば減速部の全歯車が車輪ハブと車軸の軸方向位置で重なる位置に配置されることから、インホイールモータ駆動装置の軸線方向寸法を短くすることができる。

本発明の一実施形態としてモータ部全体が車輪ハブ軸受部の軸線からオフセットして配置される。かかる実施形態によればモータ部のケーシング外周面よりも径方向内側の領域と車軸が交差しない。

このように本発明によれば、ストラット式サスペンション装置を介して内燃機関自動車用の既存の車体にインホイールモータを取り付けることができ、コスト上有利である。

本発明の一実施形態を示す斜視図である。 同実施形態を示す側面図である。 同実施形態のインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。 同実施形態のインホイールモータ駆動装置を示す横断面図である。 同実施形態を具備する車両が旋回走行する様子を示す模式図である。 参考例の車両が旋回走行する様子を示す模式図である。 本発明の他の実施形態を示す側面図である。 本発明のさらに他の実施形態を示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態を示す斜視図であり、車両左側の前輪を表す。図２は、同実施形態を示す側面図であり、車幅方向内側からみた状態を表す。図３は、同実施形態のインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。図４は、同実施形態のインホイールモータ駆動装置を示す横断面図である。

本実施形態では、電動車両の左右１対の前輪および／または左右１対の後輪をインホイールモータ駆動装置１０で駆動する。各インホイールモータ駆動装置１０はストラット式サスペンション装置を介して電動車両の車体に取り付けられる。ストラット式サスペンション装置は、上下方向に延びるストラット１１１と、車幅方向に延びるロアアーム１１６を有する。

ストラット１１１はダンパーおよびスプリングを組み合わせたショックアブソーバであり、上下方向に伸縮可能である。ストラット１１１およびサスペンション装置が伸び縮みする範囲を懸架ストローク量ともいう。ストラット１１１の上端１１２は図示しない車体に回動可能に取り付けられる。ストラット１１１の下端１１３は、キャリア１０１の上部に、相対移動不能に取付固定される。ストラット１１１の下端１１３は、キャリア１０１に強固に結合されるため、インホイールモータ駆動装置１０はストラット１１１の下端領域を占めるロッド１１５に対し、回動したり角度変化したりしない。

ロアアーム１１６は車幅方向内側端１１７を基端とし、車幅方向外側端１１８を遊端として、上下方向に揺動可能である。車幅方向内側端１１７は車両前後方向に延びる回動軸（図示せず）を介して車体（図示せず）と連結する。ロアアーム１１６の車幅方向外側端１１８にはボールジョイント（図３に符号１１９で示す）が内蔵され、このボールジョイントを介してインホイールモータ駆動装置１０の下部と方向自在に連結する。図２を参照して、ロアアーム１１６の車幅方向外側端１１８とストラット１１１の上端１１２とを結ぶ直線は転舵軸Ｓを構成する。なお方向自在とは、球面上のあらゆる方向に向きを変えることをいう。

図２に示すように、本実施形態のインホイールモータ駆動装置１０は、車輪１０４の中に配置される。車輪１０４は、車輪ホイール１０５と、車輪ホイール１０５の外周に嵌合するタイヤ１０６を有する周知のものである。車輪１０４は、車輪ハブ軸受部１１と同軸に結合し、共通する軸線Ｏを有する。

インホイールモータ駆動装置１０は、ボルト等の連結具によって車輪ホイール１０５と結合する車輪ハブ軸受部１１と、車輪１０４を駆動するモータ部２１と、モータ部２１の回転を減速して車輪ハブ軸受部１１に伝達する減速部３１とを備える。モータ部２１の軸線Ｍは車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏからオフセットして平行に配置される。減速部３１は、図２に示す軸線Ｏ、Ｍ、Ｒに跨がって設けられる平行三軸式歯車減速機であり、入力軸、中間軸（カウンター軸ともいう）、および出力軸を内蔵する。中間軸の軸線Ｒは、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏからオフセットして平行に配置される。インホイールモータ駆動装置１０の内部構造については後で詳細に説明する。

軸線Ｏ、Ｍ、Ｒは車幅方向に延びる。車幅方向にみた車輪ハブ軸受部１１とモータ部２１と減速部３１との位置関係は図２に示すとおりであり、モータ部２１の軸線Ｍが車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏの高さ位置よりも上側に配置される。またモータ部２１の軸線Ｍは、キャリア１０１とロアアーム１１６との連結点（ボールジョイント１１９の中心）の高さ位置よりも上側に配置される。なおモータ部２１の下部は、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏの高さ位置よりも低いが、モータ部２１が全体的に軸線Ｏよりも上側に配置されればよい。減速部３１の中間軸の軸線Ｒはモータ部２１の軸線Ｍの高さ位置よりも上側に配置される。またモータ部２１の下部の高さ位置は、ロアアーム１１６の車幅方向外側端１１８の高さ位置と重なる。ただし車幅方向外側端１１８はモータ部２１よりも下方に配置される。

モータ部２１の軸線Ｍは、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏの車両前後方向位置よりも車両前方に配置される。また減速部３１の中間軸の軸線Ｒは、車両前後方向において、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏとモータ部２１の軸線Ｍとの間に配置される。

図１に示すように、モータ部２１は、車輪ハブ軸受部１１および減速部３１から車幅方向内側に突出する。モータ部２１の外郭をなすモータケーシング２５は円筒形状である。ストラット１１１の下端１１３は、後述するキャリア１０１を介して、インホイールモータ駆動装置１０に取付固定される。キャリア１０１はモータケーシング２５から離隔している。

図２に示すように、モータ部２１の円筒側面はストラット１１１から離隔して車両前方に配置される。車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏ方向位置に関し、図１に示すようにモータ部２１がストラット１１１と重なる位置に配置される。図２に示すように、車輪ハブ軸受部１１および減速部３１はリム内径面１０３ｎに包囲されるが、モータ部２１は、車輪１０４よりも車幅方向内側に突出して車輪ホイール１０５との干渉を回避する。モータ部２１の一部は、リム内径面１０３ｎと同じ径の円よりも外径側に位置し、車幅方向にみてタイヤ１０６と重なる。ただしこの部分は、車輪１０４の外径と同じ径の円よりも内径側に位置する。

本体ケーシング３８にはブレーキキャリパ１０７が取付固定される。ブレーキキャリパ１０７はブレーキロータ１０２を挟んで車輪１０４を制動する。図２に示すように、ブレーキキャリパ１０７は、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏの高さ位置よりも上側に配置される。またブレーキキャリパ１０７は、軸線Ｏよりも車両後方に配置される。ブレーキキャリパ１０７、ブレーキロータ１０２、車輪ハブ軸受部１１、および減速部３１は、車輪ホイール１０５の内空領域に収納される。

インホイールモータ駆動装置１０のキャリア１０１は、ボールジョイント１２３を介して、車幅方向に延びるタイロッド１２１の車幅方向外側端１２２と方向自在に連結する。ボールジョイント１２３は車幅方向外側端１２２に内蔵される。タイロッド１２１の車幅方向内側端１２４は、図示しない操舵装置と方向自在に連結する。タイロッド１２１が操舵装置によって車幅方向に押し引きされることにより、インホイールモータ駆動装置１０と車輪１０４とストラット１１１は転舵軸Ｓを中心として転舵する。

車輪１０４に発生する車両前後方向・車幅方向左右の入力荷重を車体へ伝達する部材として、ロアアーム１１６は最も負担が大きいため、断面が大きい。また、バンプステアゼロを実現するため、タイロッド１２１は、ロアアーム１１６と等長であり、ロアアーム１１６近傍に配置される。そのため、車輪の軸線Ｏからオフセット配置されたモータ部２１のモータ回転軸が、キャリア１０１とロアアーム１１６との連結点（ボールジョイント１１９）よりも上方に配置されるとよい。これにより、ストラットとの干渉を回避することで既存の懸架ストローク量を維持しつつ、モータ部２１からロアアーム１１６までの距離やモータ部２１からタイロッド１２１との距離を確保し得て、これらの干渉回避のためのロアアーム１１６の湾曲量を小さくし得て、サスペンション装置の最低地上高の低下を最小限にとどめることができる。

タイロッド１２１の車幅方向外側端１２２およびボールジョイント１２３は、軸線Ｏよりも車両後方に配置される。本実施形態では図２に示すように車輪ホイール１０５のリム内径面１０３ｎに画成される円形の内径側空間のうち、軸線Ｏより車両後方の領域に、タイロッド１２１とインホイールモータ駆動装置１０の連結部になるボールジョイント１２３が配置される。あるいは図示しない変形例として、リム内径面１０３ｎの内径側空間のうち軸線Ｏより下方の領域にボールジョイント１２３が配置されてもよい。

図２に示すように、ストラット１１１は軸線Ｏの直上に配置される。このためモータ部２１はストラット１１１よりも車両前方に配置される。これに対しブレーキキャリパ１０７およびタイロッド１２１はストラット１１１よりも車両後方に配置される。

次に本実施形態の作用につき説明する。

図５は、同実施形態を具備する車両が旋回走行する様子を示す模式図である。電動車両１３０は、車体１３１と、左右１対の前輪である車輪１０４と、左右１対の後輪１３２を有する。なお左右を区別するため、左右１対の前輪である車輪１０４に便宜上添え字ｍ、ｎを付す。

車輪１０４およびインホイールモータ駆動装置１０は、車体１３１の車幅方向両側に設けられるホイールハウジング１３１ｓに収納される。電動車両１３０が直進走行する場合、車輪１０４およびインホイールモータ駆動装置１０と、ホイールハウジング１３１ｓとの間には充分な車幅方向クリアランスが確保される。インホイールモータ駆動装置１０のモータ部２１は、各車輪１０４の軸線Ｏよりも車両前方に配置され、車幅方向内側へ突出する。モータ部２１は外輪１２を駆動する。

電動車両１３０が旋回走行する場合、旋回外輪１０４ｍにおいて、モータ部２１と車体１３１（ホイールハウジング１３１ｓ）とのクリアランスが小さくなる。

ところで旋回外輪１０４ｍの転舵角θｍと、旋回内輪１０４ｎの転舵角θｎとの関係は、アッカーマン特性によりθｍ＜θｎを満足する。このため軸線Ｏよりも車両前方にモータ部２１を配置することにより、モータ部２１と車体１３１（ホイールハウジング１３１ｓ）とのクリアランスを確保することができる。本実施形態によれば、本発明を具備する電動車両が旋回走行する際、旋回外輪に設けられて車幅方向内側へ変位するモータ部と、モータ部よりも車幅方向内側に位置する車体のホイールハウジングとのクリアランスを確保することができる。

本発明の理解を容易にするため、参考例の車両が旋回走行する様子を図６に示す。参考例では、モータ部２１を軸線Ｏよりも車両後方に移設する。このため旋回内輪１０４ｎのモータ部２１と車体１３１とのクリアランスを確保することができない。つまり本実施形態の旋回外輪１０４ｍ（図５）と、参考例の旋回内輪１０４ｎ（図６）とを比較すれば、本実施形態の優位性が理解される。

アッカーマン特性を上手く利用する本実施形態によれば、モータ部２１を車輪１０４から車幅方向内側へ突出させて配置しても、図５に示すように旋回走行時においてモータ部２１と車体１３１とのクリアランスを確保することができる。なお図５に示すように、旋回内輪１０４ｎのモータ部２１と車体１３１とのクリアランスは充分に大きく、問題ない。

図示しない変形例として、キャスタートレール確保のため、ストラット１１１の上端１１２を車両後方とし、下端１１３を車両前方として、ストラット１１１が傾斜姿勢で配置される場合がある。この場合、軸線Ｏよりも上方で軸線Ｏを中心とする周方向１８０°の領域は、ストラット１１１および転舵軸Ｓよりも車両前方の周方向領域が９０°よりも広くなり、ストラット１１１および転舵軸Ｓよりも車両後方の周方向領域が９０°よりも狭くなる。したがってモータ部２１を軸線Ｏよりも車両前方に配置するとよい。

次に図３および図４を参照して、インホイールモータ駆動装置につき詳細に説明する。

インホイールモータ駆動装置１０は、図示しない車輪の中心に設けられる車輪ハブ軸受部１１と、車輪を駆動するモータ部２１と、モータ部の回転を減速して車輪ハブ軸受部１１に伝達する減速部３１を備える。モータ部２１および減速部３１は、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏからオフセットして配置される。

車輪ハブ軸受部１１は、図示しない車輪ホイールと結合する車輪ハブとしての外輪１２と、外輪１２の中央孔に配置される内側固定部材１３と、外輪１２と内側固定部材１３との環状隙間に配置される複数の転動体１４を有する。内側固定部材１３は、非回転の固定軸１５と、インナーレース１６と、抜け止めナット１７を含む。固定軸１５は軸線Ｏ方向に沿って延び、軸線Ｏ方向一方で小径に形成され、軸線Ｏ方向他方で大径に形成される。そして固定軸１５の軸線Ｏ方向他方は、車幅方向内側を指向してキャリア１０１に取り付けられる。キャリア１０１は車輪ハブ軸受部１１と結合することからハブキャリヤともいう。また固定軸１５の軸線Ｏ方向一方は、車幅方向外側を指向し、外周には環状のインナーレース１６が嵌合される。さらに固定軸１５の軸線Ｏ方向一方端には、抜け止めナット１７が螺合し、インナーレース１６が抜け止めされる。キャリア１０１は、車輪ハブ軸受部１１の非回転部材とサスペンション装置との間に介在し、インホイールモータ駆動装置１０の輪荷重を全て受け持つ。

転動体１４は、軸線Ｏ方向に離隔して複列に配置される。インナーレース１６の外径面は、第１列の転動体１４の内側軌道面を構成し、外輪１２の軸線Ｏ方向一方の内径面と対面する。これに対し固定軸１５の軸線Ｏ方向中央部の外周は、第２列の転動体１４の内側軌道面を構成し、外輪１２の軸線Ｏ方向他方の内径面と対面する。

外輪１２の軸線Ｏ方向一方端にはフランジ１２ｆが形成される。フランジ１２ｆはブレーキロータ１０２および図示しない車輪と同軸に結合するための結合部を構成する。外輪１２はフランジ１２ｆおよび図示しないボルトで車輪と結合して、車輪と一体回転する。

モータ部２１は図３に示すように、モータ回転軸２２、ロータ２３、ステータ２４、およびモータケーシング２５を有し、この順序でモータ部２１の軸線Ｍから外径側へ順次配置される。モータ部２１は、インナーロータ、アウターステータ形式のラジアルギャップモータであるが、他の形式であってもよい。例えば図示しなかったがモータ部２１はアキシャルギャップであってもよい。

モータ回転軸２２およびロータ２３の回転中心になる軸線Ｍは、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏと平行に延びる。つまりモータ部２１は、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏから離れるようオフセットして配置される。またモータ部２１の軸線方向位置は、図３に示すように車輪ハブ軸受部１１の内側固定部材１３と重なり合う。これによりインホイールモータ駆動装置１０の軸線方向寸法を短くすることができる。モータ回転軸２２の両端部は、転がり軸受２７，２８を介して、モータケーシング２５に回転自在に支持される。モータケーシング２５は略円筒形状であり、軸線Ｍ方向一方端で本体ケーシング３８と一体に結合し、軸線Ｍ方向他方端で円形のカバー２５ｖに封止される。

本実施形態では図２に示すようにモータ部２１の全ての外周面が軸線Ｏから軸線直角方向にオフセットして配置される。モータ部２１の外周面よりも内径側の空間、具体的にはモータケーシング２５の内部空間、は軸線Ｏと交差しない。

説明を図３に戻すと減速部３１は、外輪１２の外周面に同軸に設けられる出力歯車３６と、モータ部２１のモータ回転軸２２と結合する入力歯車３２と、入力歯車３２から出力歯車３６へ回転を伝達する複数の中間歯車３３，３５と、これら歯車を収容する本体ケーシング３８を有する。

入力歯車３２は小径の外歯歯車であり、軸線Ｍに沿って配置される筒部３２ｃの軸線方向中央部外周に形成される多数の歯である。筒部３２ｃの内周は、モータ回転軸２２から軸線方向一方へさらに延びる軸部３２ｓの外周と相対回転不可能に嵌合する。筒部３２ｃの両端部は、転がり軸受３２ｍ，３２ｎを介して、本体ケーシング３８に回転自在に支持される。本体ケーシング３８は、互いに平行に延びる軸線Ｏ、Ｍ、Ｒを取り囲むように減速部３１および車輪ハブ軸受部１１を覆うとともに、減速部３１の軸線方向両側を覆う。筒部３２ｃおよび軸部３２ｓは減速部３１の入力軸を構成する。本体ケーシング３８の軸線方向一方端面は、ブレーキロータ１０２と対向する。本体ケーシング３８の軸線方向他方端面は、モータケーシング２５と結合する。モータケーシング２５は本体ケーシング３８に附設されて、本体ケーシング３８から軸線方向他方側へ突出する。本体ケーシング３８は減速部３１の全ての回転要素（軸および歯車）を収容する。

図１に示すようにモータケーシング２５は、軸線方向一方端で本体ケーシング３８と結合し、本体ケーシング３８はキャリア１０１と結合する。あるいは図示しない変形例としてモータケーシング２５は、外周の一部でキャリア１０１と結合する。これによりモータケーシング２５および本体ケーシング３８は、キャリア１０１に支持される。キャリア１０１は図１および図２に示すように上下方向に長く、キャリア１０１の上端でストラット１１１の下端１１３と相対移動不能に結合し、キャリア１０１の下端でロアアーム１１６の車幅方向外側端１１８と方向自在に連結する。またキャリア１０１は中央部で車輪ハブ軸受部１１の非回転部材である固定軸１５と結合する。

キャリア１０１は車両前後方向に延びる腕部１０１ｒを有する。本実施形態の腕部１０１ｒは、キャリア１０１と固定軸１５の結合箇所から車両前方へ突出するが、図示しない変形例として腕部は車両後方へ突出してもよい。腕部１０１ｒの先端には操舵装置と連結するための連結部が設けられる。腕部１０１ｒの先端は、ボールジョイント１２３を介して、タイロッド１２１の車幅方向外側端１２２と方向自在に連結する。このようにキャリア１０１は車輪ハブ軸受部１１から三方へ延び、各端部が上側サスペンション部材であるストラット１１１、下側サスペンション部材であるロアアーム１１６、および操舵装置から延びるタイロッド１２１とそれぞれ連結する。したがってキャリア１０１は、全ての輪荷重および転舵力をインホイールモータ駆動装置１０に伝達する。

説明を図３に戻すと小径の入力歯車３２は、大径の外歯歯車になる第１中間歯車３３と噛合する。中間歯車３３は中間軸３４によって小径の外歯歯車になる第２中間歯車３５と同軸に結合する。中間軸３４の両端部は、転がり軸受３４ｍ，３４ｎを介して、本体ケーシング３８に回転自在に支持される。第１中間歯車３３および第２中間歯車３５は、転がり軸受３４ｍと転がり軸受３４ｎとの間に配置され、互いに隣接する。本実施形態では、第１中間歯車３３と中間軸３４が一体に形成され、第２中間歯車３５が中間軸３４の外周に相対回転不可能に嵌合する。中間軸３４の中心を通る軸線Ｒは、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏと平行に延びる。これにより減速部３１は、車輪ハブ軸受部１１からオフセットして配置される。小径の第２中間歯車３５は大径の出力歯車３６と噛合する。軸線Ｏ，Ｒ，Ｍの位置関係は図４に示すとおりである。

出力歯車３６は外歯歯車であり、出力歯車３６の中央孔に外輪１２が相対回転不能に嵌合する。かかる嵌合は、スプライン嵌合あるいはセレーション嵌合である。出力歯車３６の歯先および歯底は、外輪１２の外周面よりも大径である。そして軸線Ｏ方向にみて、出力歯車３６の外周部と第１中間歯車３３の外周部が重なり合う。出力歯車３６の中心には筒部３６ｃが形成される。筒部３６ｃの両端部は出力歯車３６の両端面から突出し、転がり軸受３６ｍ，３６ｎを介して、本体ケーシング３８に回転自在にそれぞれ支持される。外輪１２と嵌合する筒部３６ｃは減速部３１の出力軸を構成する。

本体ケーシング３８の軸線方向両端には、外輪１２が貫通するための開口がそれぞれ形成される。各開口には、外輪１２との環状隙間を封止するシール材３７ｃ，３７ｄが設けられる。このため回転体になる外輪１２は、軸線Ｏ方向一方端を除き、本体ケーシング３８に覆われる。換言すると車輪ハブ軸受部１１は、両端部を除いて本体ケーシング３８に収容される。また本体ケーシング３８は、互いに平行な３本の軸線Ｏ，Ｒ，Ｍに跨って設置される。

図４に示すように第１中間歯車３３、第２中間歯車３５、および中間軸３４は、外輪１２よりも外径側に配置される。また図３に示すように第１中間歯車３３、第２中間歯車３５、および中間軸３４は、外輪１２の軸線Ｏ方向位置と重なるよう配置される。入力歯車３２および出力歯車３６も同様であり、軸線Ｏ方向位置に関し減速部３１の全ての歯車が外輪１２と重なるように配置される。本実施形態では図４に示すように、第１中間歯車３３全体および第２中間歯車３５全体が、外輪１２よりも外径側に配置される。あるいは図示しない変形例として、中間軸３４を長く伸ばして大径の第１中間歯車３３を小径の第２中間歯車３５から離隔させ、軸線Ｏ方向にみて第１中間歯車３３の外周部分を外輪１２の外周部分と重なるよう配置してもよい。

説明を本実施形態に戻すと、図３に示すように出力歯車３６は、最も軸線Ｏ方向一方側の列に配置される転動体１４の中心の軸線方向位置から、最も軸線Ｏ方向他方側の列に配置される転動体１４の中心の軸線方向位置までの間の軸線方向領域に配置される。これにより外輪１２は、車輪の駆動中において複列の転動体１４，１４に安定して支持される。

図４に示すように、モータ部２１および減速部３１は、外輪１２と結合する車輪ホイールのリム内径と等しい径を有する円１０３ｃの中に配置される。具体的には出力歯車３６が円１０３ｃの中に配置される。これにより、モータ部２１および減速部３１を、車輪ホイールの中に収納可能である。

ここで附言すると、車輪ハブ軸受部１１、減速部３１、およびモータ部２１の軸線方向一方端が車輪ホイールの内空領域に収納される。これに対しモータ部２１の軸線方向他方端は、車輪ホイールの内空領域に収納されてもよいし、あるいは車輪ホイールの内空領域からはみ出してもよい。

軸線Ｒおよび軸線Ｍは、軸線Ｏよりも上方に配置される。これにより路面からモータ部２１までのクリアランスと、路面から減速部３１までのクリアランスを確保し易くなる。

次に本発明の他の実施形態になる、インホイールモータ駆動装置とストラット式サスペンション装置の連結構造について説明する。

図７は他の実施形態を示す側面図であり、車幅方向内側からみた状態を表す。他の実施形態につき、前述した実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。他の実施形態ではモータ部２１の車両前後方向位置がストラット１１１と重なって配置される。モータ部２１は車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏの直上に配置される。モータ部２１は車輪ハブ軸受部１１よりも上方に配置されるが、モータ部２１の下部の高さ位置は、車輪ハブ軸受部１１の上部およびストラット１１１の下端と重なる。このためストラット１１１の下端の軸線Ｏ方向位置はモータ部２１よりも軸線Ｏ方向一方側になる。

減速部３１の軸線Ｒは、軸線Ｏの高さ位置よりも上方に配置される。また減速部３１の軸線Ｒは転舵軸Ｓよりも車両後方に配置される。なお図示しなかったが、ブレーキキャリパは、軸線Ｏを中心とする周方向において、減速部３１の軸線Ｒ近傍を除いた周方向領域で、本体ケーシング３８に取付固定されるとよい。例えばブレーキキャリパは、軸線Ｏよりも車両前方に配置される。

次に本発明のさらに他の実施形態になる、インホイールモータ駆動装置とストラット式サスペンション装置の連結構造について説明する。

図８はさらに他の実施形態を示す側面図であり、車幅方向内側からみた状態を表す。さらに他の実施形態につき、前述した実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。さらに他の実施形態では減速部３１を平行二軸式減速機に変更する。減速部３１は２本の軸線Ｍ、Ｏに跨って設けられる。他の配置は、図２に示す実施形態と同じである。

以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明になる連結構造は、電気自動車およびハイブリッド車両において有利に利用される。

１０ インホイールモータ駆動装置、 １１ 車輪ハブ軸受部、
１２ 外輪、 １２ｆ フランジ、 １３ 内側固定部材、
１４ 転動体、 １５ 固定軸、 １６ インナーレース、
２１ モータ部、 ２２ モータ回転軸、 ２３ ロータ、
２４ ステータ、 ２５ モータケーシング、 ３１ 減速部、
３２ 入力歯車、 ３３ 第１中間歯車、 ３４ 中間軸、
３５ 第２中間歯車、 ３６ 出力歯車、 ３８ 本体ケーシング、
１０１ キャリア、 １０２ ブレーキロータ、
１０３ｎ リム内径面、 １０４ 車輪、 １０４ｍ 旋回外輪、
１０４ｎ 旋回内輪、 １０５ 車輪ホイール、 １０６ タイヤ、
１０７ ブレーキキャリパ、 １１１ ストラット、
１１２ 上端、 １１３ 下端、 １１５ ロッド、
１１６ ロアアーム、 １１７ 車幅方向内側端、
１１８ 車幅方向外側端、 １１９ ボールジョイント、
１２１ タイロッド、 １３０ 車両、 １３１ 車体、
Ｍ，Ｏ，Ｒ 軸線、 Ｓ 転舵軸。

Claims (11)

1. 車輪ハブを回転自在に支持する車輪ハブ軸受部、前記車輪ハブ軸受部の軸線からオフセットして設けられて前記車輪ハブを駆動するモータ部、および前記モータ部の回転を減速して前記車輪ハブに伝達する減速部を有するインホイールモータ駆動装置と、
   前記インホイールモータ駆動装置と結合する伸縮可能なストラット、および前記インホイールモータ駆動装置と方向自在に連結する揺動可能なロアアームを有し、前記インホイールモータ駆動装置の上下方向の揺動を許容するとともに、前記ロアアームと前記インホイールモータ駆動装置の連結点を通過する転舵軸を中心として前記インホイールモータ駆動装置の転舵を許容するストラット式サスペンション装置とを備え、
   前記モータ部の軸線が前記ロアアームの前記連結点よりも上側に配置される、インホイールモータ駆動装置とストラット式サスペンション装置の連結構造。
2. 前記モータ部の軸線は、前記車輪ハブ軸受部の軸線の車両前後方向位置よりも車両前方に配置される、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置とストラット式サスペンション装置の連結構造。
3. 前記モータ部は前記ストラットよりも車両前方に配置される、請求項２に記載のインホイールモータ駆動装置とストラット式サスペンション装置の連結構造。
4. 前記減速部は、前記モータ部の軸線に沿って延びる入力軸、前記車輪ハブ軸受部の軸線に沿って延びる出力軸、および前記入力軸および前記出力軸と平行に延びる中間軸を有する平行三軸式減速機であり、
   前記中間軸は前記ストラットよりも車両前方に配置される、請求項２または３に記載のインホイールモータ駆動装置とストラット式サスペンション装置の連結構造。
5. 前記モータ部および／または前記減速部は、前記車輪ハブと結合する車輪ホイールのリム内径と等しい径を有する円の中に配置される、請求項１〜４のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置とストラット式サスペンション装置の連結構造。
6. 前記インホイールモータ駆動装置は、中央部で前記車輪ハブ軸受部の非回転部材と結合し、上端部で前記ストラットと結合し、下端部で前記ロアアームと方向自在に連結するキャリアをさらに有する、請求項１〜５のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置とストラット式サスペンション装置の連結構造。
7. 前記キャリアは、操舵装置と連結するための連結部を有する、請求項６に記載のインホイールモータ駆動装置とストラット式サスペンション装置の連結構造。
8. 前記車輪ハブ軸受部の軸線方向位置に関し、前記モータ部の外周面が前記ストラットと重なる位置に配置される、請求項１〜７のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置とストラット式サスペンション装置の連結構造。
9. 前記車輪ハブと結合する車輪ホイールのリム内径に画成される内径側空間のうち、前記車輪ハブ軸受部の軸線より車両後方および／または車両下方の領域に、操舵装置のステアリングタイロッドと前記インホイールモータ駆動装置の連結部が配置される、請求項１〜８のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置とストラット式サスペンション装置の連結構造。
10. 前記減速部は複数の歯車を含み、
    前記車輪ハブ軸受部の軸線方向位置に関し、全ての前記歯車が前記車輪ハブと重なる位置に配置される、請求項１〜９のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置とストラット式サスペンション装置の連結構造。
11. 前記モータ部全体が前記車輪ハブ軸受部の軸線からオフセットして配置される、請求項１〜１０のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置とストラット式サスペンション装置の連結構造。

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