JP2018065403A - インホイールモータ駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】サスペンション装置とインホイールモータ駆動装置の連結構造を改善して信頼性の高いインホイールモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】インホイールモータ駆動装置(10)は、回転輪を有する車輪ハブ軸受部と、モータ部(21)の回転を減速して回転輪に伝達する減速部(31)と、減速部を介して回転輪を駆動するモータ部と、サスペンション装置と連結可能な上側連結座部(62)、サスペンション装置と連結可能な下側連結座部(64)、および上側連結座部の車両後方側と下側連結座部の車両後方側を接続する中間領域(63)を有し、中間領域よりも車両前方で上側連結座部の車両前方部分と下側連結座部の車両前方部分の間に切欠き(67)を区画する懸架ブラケット(61)と、懸架ブラケットを、車輪ハブ軸受部の軸線(O)が切欠きを通過する姿勢で、減速部のケーシング(43)および/または固定輪に取付固定する固定手段とを備える。
【選択図】図3

Description

本発明は、インホイールモータ駆動装置をサスペンション装置に連結するための構造に関する。
車輪の内空領域に配置されるインホイールモータ駆動装置は、車体側のサスペンション装置に連結される。かかる連結構造としては従来、例えば、特開2015−214273号公報(特許文献1)に記載のごときものが知られている。特許文献1記載のインホイールモータのハウジングは、ハウジング本体および蓋部材から構成される。蓋部材にはボールジョイントのソケットが形成される。ソケットはサスペンションのロアアーム先端に立設されるボールスタッドのボール部を収容する。これによりインホイールモータはサスペンション部材に連結される。
特開2015−214273号公報
しかし、上記従来のような連結構造にあっては、さらに改善すべき点があることを本発明者は見いだした。すなわち特許文献1の蓋部材はオイル溜りの底壁を兼用し、ボルトでハウジング本体に連結される。車輪側から過大な外力がボールジョイントのソケットに作用すると、ハウジング本体および蓋部材の継ぎ目からオイルが漏れ出す懸念がある。かかるオイルは車輪に付着して、タイヤと接地面との摩擦抵抗を低下させるため、インホイールモータのオイル漏れは特に好ましくない。
また、上記従来のような連結構造にあっては、オイル溜りの剛性不足が懸念される。オイル溜りを区画するハウジング部分は、一般的に薄肉であって剛性が大きくない。ボールジョイントと蓋部材との連結箇所の剛性不足は、サスペンションのアライメントに悪影響を及ぼす懸念がある。
本発明は、上述の実情に鑑み、サスペンション装置とインホイールモータ駆動装置の連結構造を改善して信頼性の高いインホイールモータ駆動装置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は、モータ部と、車輪と一体回転する回転輪、回転輪と同軸に配置される固定輪、および回転輪と固定輪との環状隙間に配置される複数の転動体を有する車輪ハブ軸受部と、モータ部の回転を減速して回転輪に伝達する減速部と、サスペンション装置と連結可能な上側連結座部、サスペンション装置と連結可能な下側連結座部、およびこれら上側連結座部の車両後方部分と下側連結座部の車両後方部分を接続する中間領域を有し、中間領域よりも車両前方で上側連結座部の車両前方部分と下側連結座部の車両前方部分の間に切欠きを区画する懸架ブラケットと、懸架ブラケットを車輪ハブ軸受部の軸線が懸架ブラケットの切欠きを通過する姿勢で減速部のケーシングおよび/または固定輪に取付固定する固定手段とを備える。
かかる本発明によれば、車輪から過大な外力がインホイールモータ駆動装置に付与されても、懸架ブラケットが過大な外力を受け止めることができる。したがってインホイールモータ駆動装置のケーシングに過大な外力が伝達し難くなり、インホイールモータ駆動装置に不所望な変形が生じないように保護することができる。またインホイールモータ駆動装置内部の転がり軸受やセンサやケーシングに附設される部品等を、懸架ブラケットの切欠きに近づけるように配置して、これら転がり軸受やセンサの軸線方向位置と懸架ブラケットの軸線方向位置とを重ねて、インホイールモータ駆動装置の小型化を図ることができる。上側連結座部および下側連結座部は車両前後方向寸法を有する。なお固定手段が懸架ブラケットを減速部のケーシングおよび固定輪に取付固定する場合、ケーシングおよび固定輪は互いに固定されることになる。あるいは固定手段が懸架ブラケットを固定輪に取付固定する場合、第2の固定手段をさらに準備し、減速部のケーシングを固定輪に取付固定するとよい。あるいは固定手段が懸架ブラケットを減速部のケーシングに取付固定する場合、第2の固定手段をさらに準備し、固定輪を減速部のケーシングに取付固定するとよい。モータ部は回転輪を駆動する。固定輪の形状は環状であってもよいし、あるいは環状の固定輪本体に板材を取付固定したものであってもよい。
本発明の一実施形態としてモータ部は、車輪ハブ軸受部の軸線から離れるようにオフセットして配置され、減速部はモータ部のモータ回転軸と結合する入力歯車と、車輪ハブ軸受部の回転輪と結合する出力歯車と、出力歯車を減速部のケーシングに回転自在に支持する転がり軸受をさらに有し、車輪ハブ軸受部の軸線方向にみて転がり軸受は、懸架ブラケットの中間領域と重ならないよう、切欠きの中に配置される。なお転がり軸受は、出力歯車の軸線方向両側にそれぞれ配置されていてもよいし、いずれか一方の端部にのみ配置されていてもよい。
本発明の好ましい実施形態として、車輪ハブ軸受部の軸線に関し懸架ブラケットは、懸架ブラケットの軸線方向位置が上述した転がり軸受の軸線方向位置と重なるよう配置される。かかる実施形態によれば、インホイールモータ駆動装置の小型化に資する。他の実施形態として出力歯車を支持する転がり軸受が、懸架ブラケットよりも軸線方向一方に重ならないよう配置されてもよい。
本発明のさらに好ましい実施形態として、懸架ブラケットは上側突き合わせ面および下側突き合わせ面を有し、固定手段は上側突き合わせ面および下側突き合わせ面に設けられてこれら突き合わせ面を減速部のケーシングまたは固定輪に接触させ、車輪ハブ軸受部の軸線方向にみて上側突き合わせ面および下側突き合わせ面は、出力歯車よりも外径側に配置される。かかる実施形態によれば、懸架ブラケットと固定輪の取付剛性、および/または懸架ブラケットとケーシングの取付剛性を高めることができる。他の実施形態として、上側突き合わせ面および/または下側突き合わせ面は、出力歯車よりも内径側に配置される。
本発明の一実施形態として、車輪ハブ軸受部の軸線方向にみて懸架ブラケットは、モータ部のステータと重ならないように配置される。より好ましくはステータの主体をなすステータコアと重ならないように配置される。かかる実施形態によれば、モータ部は車輪ハブ軸受部および懸架ブラケットから離隔される。そして車輪から車輪ハブ軸受部に加わる過大な外力が、モータ部のステータに付与され難くなり、ステータが不所望な変形をきたすことを防止できる。
本発明の回転輪および固定輪は内輪固定・外輪回転型であってもよい。あるいは一実施形態として回転輪は内輪であり、固定輪は外輪であり、車輪ハブ軸受部は外輪よりも外径側に配置されて外輪に取付固定されるハブアタッチメントをさらに有し、懸架ブラケットは固定手段によってハブアタッチメントに取付固定される。かかる実施形態によれば、車輪から車輪ハブ軸受部に加わる外力を懸架ブラケットで受け止めることができ、かかる外力が減速部やモータ部に伝達して、減速部ケーシングおよびモータ部が変形することを防止できる。なお内輪は、外輪の中に同軸に配置されるものであればよく、環状に限られない。内輪は中実の軸体であってもよい。
このように本発明によれば、サスペンション装置とインホイールモータ駆動装置の連結構造を改善することができる。そして車輪側から作用する過大な外力によって減速部およびモータ部が変形することを回避することができる。また減速部ケーシングを懸架ブラケットによって補強することができる。さらに懸架ブラケットの切欠きにインホイールモータ駆動装置内部の回転要素あるいはセンサを配置して、インホイールモータ駆動装置の小型化を図ることができる。
本発明の一実施形態になるインホイールモータ駆動装置をサスペンション装置とともに示す正面図である。 同実施形態をサスペンション装置とともに示す側面図である。 同実施形態を模式的に示す背面図である。 同実施形態を模式的に示す平面図である。 同実施形態を示す断面図である。 同実施形態を示す断面図である。 同実施形態のモータ部および減速部を示す展開断面図である。 同実施形態から懸架ブラケットを取り出して示す斜視図である。 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をサスペンション装置とともに示す背面図である。 他の実施形態をサスペンション装置とともに示す側面図である。 他の実施形態の固定手段を示す断面図である。 他の実施形態から懸架ブラケットを取り出して示す斜視図である。 変形例の固定手段を示す断面図である。
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になるインホイールモータ駆動装置をサスペンション装置とともに示す正面図であり、車幅方向外側からみた状態を表す。図2は同実施形態をサスペンション装置とともに示す側面図であり、車両後方からみた状態を表す。図3は同実施形態を模式的に示す背面図であり、車幅方向内側からみた状態を表す。図4は同実施形態を模式的に示す平面図であり、上方からみた状態を表す。インホイールモータ駆動装置10は、電動車両(図示せず)の車幅方向左右両側に対称配置され、図示しない車輪の内空領域に配置され、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。このとき図4に示すように、車輪ハブ軸受部11は車幅方向外側に配置され、モータ部21は車幅方向内側に配置され、減速部31は車幅方向中央部に配置される。また図1に示すようにモータ部21および減速部31は、車輪ハブ軸受部11の軸線Oから直角方向へオフセットして配置される。軸線Oは車幅方向に延びる車軸である。
図5は、図1にB―O―Bで示す2平面でインホイールモータ駆動装置を切断して断面を矢の向きにみた状態を表す断面図であり、車輪ハブ軸受部の内部を表す。車輪ハブ軸受部11は、回転内輪・固定外輪とされ、図示しない車輪ホイールと結合するハブ輪としての内輪12と、内輪12の外径側に同軸に配置される環状の外輪13と、内輪12と外輪13との環状隙間に配置される複数の転動体14を有する。内輪12は外輪13の中心孔に通されて軸線Oに沿って延び、内輪12の軸線O方向一方端部が外輪13から突出して、車幅方向外側を指向する。かかる内輪12の軸線O方向一方端部には大径のフランジ部12fが形成される。フランジ部12fには、図示しない車輪ホイールが同軸に取り付けられる。
内輪12の軸線O方向他方は、車幅方向内側を指向し、かかる軸線O方向他方部の外周には環状の内側軌道輪12rが嵌合される。以下の説明において、軸線O方向一方とは車幅方向外側(アウトボード側)を意味し、軸線O方向他方とは車幅方向内側(インボード側)を意味する。
転動体14は、軸線O方向に離隔して複列に配置される。内輪12の軸線O方向中央部の外周面は、第1列の転動体14の内側軌道面を構成し、外輪13の軸線O方向一方端の内周面と対面する。内側軌道輪12rの外周面は、第2列の転動体14の内側軌道面を構成し、外輪13の軸線O方向他方端の内周面と対面する。外輪13の内周面は転動体14の外側軌道面を構成する。
外輪13にはフランジ部13fが形成される。フランジ部13fにはボルト16でハブアタッチメント15が取付固定される。ハブアタッチメント15は、外輪13を受け入れる貫通孔を中心に有する板材であり、外輪13を外径側に拡張する役割を果たす。ボルト16は、軸線O方向内側からハブアタッチメント15に形成される丸孔に差し込まれ、フランジ部13fに形成される雌ねじ孔に螺合する。またボルト16は、軸線Oを中心として周方向等間隔に配置される。
外輪13は円形である。これに対しハブアタッチメント15は、図1に示すように外輪13を受け入れる環状の円形部分15cと、円形部分15cから上方へ張り出す上側部分15aと、円形部分15cから下方へ張り出す下側部分15bを含む板状部材である。円形部分15cには、図5に示すようにボルト17で後述する本体ケーシング43が取付固定される。上側部分15aは例えば上端先細の三角形状である。下側部分15bは例えば長方形である。ハブアタッチメント15には、後述する本体ケーシング43や懸架ブラケット61と連結するための雌ねじ孔が穿設される。これまで説明してきた車輪ハブ軸受部11の各部材は、鋼製である。
図3および図4にはモータ部21の軸線M、ステータ24、およびモータケーシング25を示す。図6は、図3にS―Sで示す平面でインホイールモータ駆動装置を切断して断面を矢の方向にみた状態を表す断面図であり、車輪ハブ軸受部11とモータ部21の位置関係を表す。図7はモータ部21および減速部31を示す展開断面図であり、軸線Mおよび後述する軸線Nを含む平面と、軸線Nおよび軸線Oを含む平面でインホイールモータ駆動装置を切断してその断面を表す。
モータ部21はモータ回転軸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。モータ回転軸22およびロータ23は軸線Mに沿って延びる。図3にはステータ24のステータコア外径を破線で表す。図4に示すようにモータケーシング25は、本体ケーシング43から車幅方向内側に突出する。
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モータであってもよい。
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。図5に示すようにモータ部21は、車輪ハブ軸受部11よりも車幅方向内側に配置され、ステータ24の軸線O方向位置は外輪13およびハブアタッチメント15の軸線O方向位置と重ならない。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43の背面部分43bと結合し、軸線M方向他方端で椀状のモータケーシングカバー25v(図4)に封止される。モータ部21は内輪12を駆動する。
減速部31は、入力軸32、入力歯車33、中間歯車34、中間軸35、中間歯車36、出力歯車40、出力軸41、および本体ケーシング43を有する。図7に示すように入力軸32は、モータ回転軸22の先端部22eよりも小径の軸体であって、モータ部21の軸線Mに沿って延びる。入力軸32は、先端部22eの中心孔に差し込まれて同軸に嵌合する。入力軸32の両端は転がり軸受42m,42nを介して、本体ケーシング43に支持される。具体的には、入力軸32の軸線M方向一端が転がり軸受42mを介して正面部分43fに支持され、入力軸32の軸線M方向他端が転がり軸受42nを介して背面部分43bに支持される。入力歯車33は、モータ部21よりも小径の外歯歯車であり、入力軸32と同軸に結合する。具体的には入力歯車33は、入力軸32の軸線M方向中央部の外周に一体形成される。
図5に示すように出力軸41は、内輪12よりも小径の軸であって、出力歯車40と同軸に結合し、車輪ハブ軸受部11の軸線Oに沿って延びる。内輪12は円筒形状であり、内輪12の軸線O方向他方端の中心孔に、出力軸41の軸線O方向一方端が差し込まれて、出力軸41は内輪12と同軸に結合する。具体的には例えば、出力軸41の外周面にスプライン溝が形成され、内輪12の軸線O方向他方端の内周面にスプライン溝が形成され、これらスプライン溝がスプライン嵌合する。かかるスプライン嵌合は、出力軸41および内輪12間のトルク伝達を実現するとともに、両者の相対移動を許容する。出力歯車40は外歯歯車であり、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モータであってもよい。
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5に示すように外輪13の軸線O方向位置と重ならない。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43の背面部分43bと結合し、軸線M方向他方端で椀状のモータケーシングカバー25vに封止される。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およびに回転自在に支持される。モータ部21は内輪12を駆動する。
減速部31は、入力軸32、入力歯車33、中間歯車34、中間軸35、中間歯車36、出力歯車40、出力軸41、および本体ケーシング43を有する。入力軸32は、モータ回転軸22の先端部22eよりも大径の筒状体であって、モータ部21の軸線Mに沿って延びる。先端部22eは入力軸32の軸線M方向他方端部の中心孔に受け入れられて、入力軸32はモータ回転軸22と同軸に結合する。入力軸32の両端は転がり軸受42m,42nを介して、本体ケーシング43に支持される。具体的には、入力軸32の軸線M方向一端が転がり軸受42mを介して正面部分43fに支持され、入力軸32の軸線M方向他端が転がり軸受42nを介して背面部分43bに支持される。入力歯車33は、モータ部21よりも小径の外歯歯車であり、入力軸32と同軸に結合する。具体的には入力歯車33は、入力軸32の軸線M方向中央部の外周に一体形成される。
出力軸41は、内輪12よりも小径の軸であって、外歯歯車の出力歯車40と同軸に結合し、車輪ハブ軸受部11の軸線Oに沿って延びる。内輪12は円筒形状であり、内輪12の軸線O方向他方端の中心孔に、出力軸41の軸線O方向一方端が差し込まれて、出力軸41は内輪12と同軸に結合する。具体的には例えば、出力軸41の外周面にスプライン溝が形成され、内輪12の軸線O方向他方端の内周面にスプライン溝が形成され、これらスプライン溝がスプライン嵌合する。かかるスプライン嵌合は、出力軸41および内輪12間のトルク伝達を実現するとともに、両者の相対移動を許容する。出力歯車40は外歯歯車であり、出力軸41と同軸に結合する。具体的には出力歯車40は出力軸41の軸線O方向中央部の外周に一体形成される。出力軸41は転がり軸受45m,45nを介して、本体ケーシング43に両持ち支持される。具体的には、出力軸41の軸線O方向中央部が転がり軸受45mを介して正面部分43fに支持され、出力軸41の軸線O方向他端が転がり軸受45nを介して背面部分43bに支持される。出力歯車40は転がり軸受45m,45n間に設けられる。
中間軸35は入力軸32および出力軸41と平行に延びる。つまり減速部31は三軸の平行軸歯車減速機であり、出力軸41の軸線Oと、中間軸35の軸線Nと、入力軸32の軸線Mは互いに平行に延び、換言すると車幅方向に延びる。
中間歯車34および中間歯車36は外歯歯車であり、図7に示すように中間軸35の軸線N方向中央領域と同軸に結合する。中間軸35の両端は、転がり軸受44m,44nを介して、本体ケーシング43に支持される。具体的には、中間軸35の軸線N方向一端が転がり軸受44mを介して正面部分43fに支持され、中間軸35の軸線N方向他端が転がり軸受44nを介して背面部分43bに支持される。
小径の入力歯車33と大径の中間歯車34は、減速部31の軸線方向他方側(モータ部21側)に配置されて互いに噛合する。小径の中間歯車36と大径の出力歯車40は、減速部31の軸線方向一方側(フランジ部12f側)に配置されて互いに噛合する。このようして入力歯車33と複数の中間歯車34、36と出力歯車40は、互いに噛合し、入力歯車33から複数の中間歯車34、36を経て出力歯車40に至る駆動伝達経路を構成する。そして上述した駆動側小径歯車および従動側大径歯車の噛合により、入力軸32の回転は中間軸35で減速され、中間軸35の回転は出力軸41で減速される。これにより減速部31は減速比を十分に確保する。複数の中間歯車のうち中間歯車34は、駆動伝達経路の入力側に位置する第1中間歯車となる。複数の中間歯車のうち中間歯車36は、駆動伝達経路の出力側に位置する最終中間歯車となる。
本体ケーシング43は、減速部31および車輪ハブ軸受部11の外郭をなし、筒状に形成されて、図1に示すように互いに平行に延びる軸線O、N、Mを取り囲む。また本体ケーシング43は、車輪ホイール(図示せず)の内空領域に収容される。そして車輪ハブ軸受部11、減速部31、およびモータ部21の軸線方向一方領域が車輪ホイールの内空領域に収容される。またモータ部21の軸線方向他方領域が車輪ホイールから軸線方向他方へはみ出す。このように車輪ホイールはインホイールモータ駆動装置10の大部分を収容する。
図1を参照して本体ケーシング43は、出力歯車40の軸線Oから車両前後方向に離れた位置、具体的には入力歯車33の軸線Mの真下で、下方へ突出する。この突出部分はオイルタンク47を形成する。これに対し本体ケーシング43のうち軸線Oの真下部分と、車輪ホイールのリム部の下部との間には、空間を確保する。かかる空間には、図2に示すようにロアアーム71の車幅方向外側端が配置される。
筒状の本体ケーシング43は、入力軸32、入力歯車33、中間歯車34、中間軸35、中間歯車36、出力歯車40、および出力軸41をさらに収容する(各歯車を図3に示す)。本体ケーシング43の内部には潤滑油が封入される。入力歯車33、中間歯車34、中間歯車36、および出力歯車40ははすば歯車であり、上述した各種の転がり軸受は玉軸受であり、これらは潤滑油によって潤滑および冷却される。
本体ケーシング43は、図4に示すように減速部31の筒状部分の軸線方向一方側を覆う略平坦な正面部分43fと、減速部31の筒状部分の軸線方向他方側を覆う略平坦な背面部分43bを含む。背面部分43bは、モータケーシング25と結合する。また背面部分43bは、後述する懸架ブラケット61を介して、アームやダンパ等のサスペンション部材(本実施形態ではロアアーム71およびストラット76)と結合する。これによりインホイールモータ駆動装置10は、サスペンション装置に連結される。なおサスペンション装置のアームやダンパ等は、説明される部材、ここではインホイールモータ駆動装置10、からみて車体側に取り付けられることから、車体側メンバともいう。本体ケーシング43、モータケーシング25、およびモータケーシングカバー25vは、懸架ブラケットを介して車体側メンバに連結されるため、車体側メンバから離隔する。
次にインホイールモータ駆動装置の懸架ブラケットにつき説明する。
図8は本発明の一実施形態になるインホイールモータ駆動装置から懸架ブラケットを取り出して示す斜視図であり、車幅方向外側を主に表す。図2〜図4に示すように本実施形態の本体ケーシング43およびハブアタッチメント15には懸架ブラケット61が附設される。軸線O方向位置に関し、ハブアタッチメント15と、減速部31と、懸架ブラケット61は、この順序で配置される。また懸架ブラケット61の軸線O方向位置は、モータ部21の軸線O方向位置と重なっている。車両前後方向位置に関し、モータ部21および減速部31は前方に、車輪ハブ軸受部11および懸架ブラケット61は後方に配置される。
図8に示すように懸架ブラケット61は、上側連結座部62、中間領域63、下側連結座部64、および突出部65を含む1部材である。上側連結座部62は、懸架ブラケット61の上端部に設けられ、上側サスペンション部材、例えば図2に示すストラット76の下端、と連結する。上側連結座部62には上下方向に延びる貫通孔62cと、貫通孔62cの周方向一部を分割するスリット62dと、スリット62dを介して対設される貫通孔62f(図2)と、貫通孔62fに通されてスリット62dに架設されるボルト62eおよびナット62g(図3)が設けられ、貫通孔62cは断面C字形にされる。貫通孔62cにストラット76を差し込み、ボルト62eおよびナット62gを締め付けると、スリット62dが狭くされてストラット76を固定する。
ストラット76は、ストラット式サスペンション装置の上側サスペンション部材を構成し、上下方向に延びるダンパと、当該ダンパに取り付けられるコイルスプリングとを含むショックアブソーバである。なお各図中においてストラット76のダンパ外筒のみを示し、ダンパ内筒、コイルスプリング、およびコイルスプリングシート等を図略する。
下側連結座部64は、懸架ブラケット61の下端部に設けられ、下側サスペンション部材、例えばロアアーム71の車幅方向外側端、と連結する。図5に示すように懸架ブラケット61の下側連結座部64には、ボルト64bによってボールジョイント72のソケット72sが取り付けられる。ソケット72sは下向き開口とされる。ロアアーム71には、ボールジョイント72のボールスタッド72dが立設される。ボールスタッド72dは下端をロアアーム71の車幅方向外側端にナット止めされ、上端にボール部を有する。ボールスタッド72dのボール部はソケット72sに摺動可能に収容される。これによりボールスタッド72dはソケット72sに方向自在に連結される。
ロアアーム71は、ストラット式サスペンション装置の下側サスペンション部材を構成するアームである。ロアアーム71は、車幅方向に延び、車幅方向内側端でサブフレーム等の車体側メンバに回動可能に連結され、車幅方向内側端を基端とし、車幅方向外側端を遊端として、上下方向に揺動可能である。
図8に示すように中間領域63は、懸架ブラケット61の上下方向中央領域を占め、上側連結座部62と下側連結座部64を接続する。中間領域63は、上側連結座部62の車両後側と下側連結座部64の車両後側を接続する。そして上側連結座部62の車両前側と下側連結座部64の車両前側の間に切欠き67を区画する。切欠き67は、図3に示すように軸線O方向にみて転がり軸受45n全体と重ならないよう配置される。なお図3には転がり軸受45nの転動体のピッチ円を破線で示す。これにより図5に示すように、切欠き67を空間として確保することができる。なお、ここでいう車両前後方向とは水平方向でもある。
突出部65は1部材の懸架ブラケット61に複数設けられ、図8に示すように上側連結座部62から車幅方向外側へ水平に突出する突出部65と、下側連結座部64から車幅方向外側へ水平に突出する突出部65が存在する。本実施形態では、上側に1個の突出部65が形成される。また下側に車両前後方向に間隔を空けて2個の突出部65が形成される。上側連結座部62、中間領域63、下側連結座部64、および突出部65は一体形成される。
図2に示すように各突出部65は、ハブアタッチメント15と接触する。具体的には、上側の突出部65の先端に形成される突き合わせ面65tが、ハブアタッチメント15の上側部分15aから車幅方向内側に突出して形成される突き合わせ面15tと接触する。また下側の突出部65の先端に形成される突き合わせ面65tが、ハブアタッチメント15の下側部分15bの突き合わせ面15tと接触する。このように各突出部65の突き合わせ面65tは、本体ケーシング43と干渉しない位置で、ハブアタッチメント15の軸線O方向他方面と接触する。
図5に示すように懸架ブラケット61の各突出部65には、雌ねじ孔66が形成される。各雌ねじ孔66は、突き合わせ面65tに穿設されて軸線Oと平行に延びる。ハブアタッチメント15のうち各雌ねじ孔66と対応する位置には丸孔の貫通孔15hが複数形成される。各貫通孔15hは、突き合わせ面15tに穿設されて軸線Oと平行に延びる。突き合わせ面15tは、互いに離隔するように3箇所設けられるが、全て面一である。各突き合わせ面65tも同様である。互いに接触する突き合わせ面15t,65tは、転がり軸受45mから転がり軸受45nまでの範囲Rに配置される。なお範囲Rは転がり軸受45m,45n自身の軸線O方向寸法を含む。
図2に示すように車両前後方向にみて、懸架ブラケット61の中間領域63は転舵軸線Kと重なる。ここでいう車両前後方向とは軸線Oと直交する。なお図5に示すように軸線Oを含む切断面において、懸架ブラケット61は軸線Oと交差しない。つまり図3に示すように、軸線Oは切欠き67を通過する。
図2には、ステータ24のステータコアを破線で示す。ステータコアはモータ部21の軸線方向に積み重なる積層鋼板である。ステータコアの軸線方向一方端面24aは車幅方向外側(アウトボード側)へ指向し、ステータコアの軸線方向他方端面24bは車幅方向内側(インボード側)へ指向する。ステータコアは薄板を軸線方向に積み重ねた積層鋼板である。
図2に示すように車両前後方向にみて、懸架ブラケット61はステータ24と重なる。換言すると懸架ブラケット61の軸線O方向位置はステータ24の軸線O方向位置と重なる。また上側連結座部62はステータ24よりも上方へ突出し、下側連結座部64はステータ24よりも下方へ突出する。図4に出力歯車40の歯幅における軸線方向一方端40aを破線で示す。軸線O方向位置に関し、懸架ブラケット61は、軸線方向一方端40aからステータコアの軸線方向他方端面24bまでの範囲に配置される。これにより軸線O方向寸法に関しインホイールモータ駆動装置10が小型化される。
図5に示すように雌ねじ孔66と貫通孔15hは互いに一致し、ハブアタッチメント15の各貫通孔15hには軸線O方向一方からボルト69が相通される。各ボルト69は軸線O方向一方の貫通孔15hを貫通し、軸線O方向他方の雌ねじ孔66と螺合する。各ボルト69を締め付けることにより、懸架ブラケット61はハブアタッチメント15に取付固定される。本実施形態では固定手段として、3本のボルト69と、各ボルト69を受け入れる3本の貫通孔15hと、各ボルト69と螺合する3本の雌ねじ孔66を有する。ただしボルト69等は所定の本数に限定されるものではなく、外輪13の周囲に複数配設されればよい。本実施形態では図1に示すように軸線Oよりも下方のボルト69が転舵軸線Kよりも車両前方および車両後方にそれぞれ設けられる。下側の雌ねじ孔66および突き合わせ面15tも同様である。
図5に示すように、上側の突出部65は上側連結座部62に片持ちで支持される。下側の突出部65は下側連結座部64に片持ちで支持される。ハブアタッチメント15にも各突出部65に対応する位置で、突き合わせ面15tを含む突出部分が形成される。該突出部分もハブアタッチメント15に片持ちで支持される。突出部65が三脚のように延びることからハブアタッチメント15および懸架ブラケット61は、図2に示すように車両前後方向に開いた開口Vを区画する。開口Vから本体ケーシング43が露出する。
上側連結座部62の上端から下側連結座部64の下端までの寸法、すなわち懸架ブラケット61の上下方向寸法、は出力歯車40の歯先円の直径Dよりも大きい。突き合わせ面15t,65t、固定手段としての貫通孔15h、雌ねじ孔66、およびボルト69は、図3を参照して出力歯車40よりも外径側に配置される。ただし懸架ブラケット61は図3に示すように軸線O方向にみて、出力歯車40と重なる。同様にハブアタッチメント15も出力歯車40と重なる。このように固定手段を配置することにより、懸架ブラケット61とハブアタッチメント15の連結剛性が大きくなる。
ここで附言すると、図3に示すように軸線O方向にみて、固定手段としての雌ねじ孔66は、多角形(本実施形態では三角形)に配置される。ボルト69も同様である。本体ケーシング43の一部分は、多角形から車両前方に張り出すよう配置される。さらに本体ケーシング43の他の部分43kは、多角形から車両後方に張り出すよう配置される。これにより本体ケーシング43はハブアタッチメント15ないし懸架ブラケット61に確りと取付固定される。
懸架ブラケット61は、タイロッドアーム68をさらに含む。タイロッドアーム68は中間領域63の車両後部に配置され、中間領域63に一体形成される。懸架ブラケット61がインホイールモータ駆動装置10の車幅方向内側部分に取付固定されると、タイロッドアーム68は車両後方に延びる。タイロッドアーム68の先端には、ボールジョイントを受け入れる丸孔等、タイロッド連結座部が形成される。タイロッドアーム68先端のタイロッド連結座部には、図示しないタイロッドが連結される。
タイロッドが図示しない操舵装置によって車幅方向に押し引きされると、懸架ブラケット61を含むインホイールモータ駆動装置10が車輪とともに転舵する。転舵の中心である転舵軸線Kは、図5に示すようにストラット76上端と、ボールジョイント72のボール部中心とを通過して上下方向に延びる直線である。
本体ケーシング43は軽金属製であり、例えばアルミニウムを主成分とする鋳造物である。また懸架ブラケット61およびハブアタッチメント15は鋼製であり、本体ケーシング43よりも剛性が大きい。本実施形態は、固定手段としてボルト69、丸孔の貫通孔15h、および雌ねじ孔66を有する。本実施形態によれば、インホイールモータ駆動装置10をサスペンション装置に取り付ける部材が懸架ブラケット61に集約される。懸架ブラケット61は車輪ハブ軸受部11のハブアタッチメント15に取付固定される。これにより車輪側から過大な外力が車輪ハブ軸受部11に付与されても、懸架ブラケット61が過大な外力を受け止めて、サスペンション装置に逃がすことができる。したがって過大な外力は減速部31の本体ケーシング43に伝達せず、減速部31に不所望な変形が生じないように減速部31を保護することができる。
なお図示はしない変形例として、懸架ブラケット61にブレーキキャリパ連結座部を設け、懸架ブラケット61でブレーキキャリパを支持してもよい。かかる変形例によれば、車輪の制動時に、ブレーキ反力がブレーキキャリパからインホイールモータ駆動装置10に付与されても、懸架ブラケット61がブレーキ反力を受け止め、ハブアタッチメント15に返すことができる。したがって過大なブレーキ反力は減速部31の本体ケーシング43に伝達せず、減速部31に不所望な変形が生じないように減速部31を保護することができる。
次に他の実施形態の懸架ブラケットを説明する。
図9は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20をサスペンション装置とともに示す背面図であり、車幅方向内側からみた状態を表す。図10は他の実施形態をサスペンション装置とともに示す側面図であり、車両後方からみた状態を表す。図11は、図9にS―Sで示す平面で他の実施形態を切断して断面を矢の向きにみた状態を示す断面図である。図12は他の実施形態から懸架ブラケットを取り出して示す斜視図であり、車幅方向内側を主に表す。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。他の実施形態では図10に示すように懸架ブラケット61´が、車輪ハブ軸受部11から車幅方向内側に離隔して配置され、本体ケーシング43の背面部分43bに取付固定される。
懸架ブラケット61´の中間領域63´は、懸架ブラケット61´の上下方向中央領域を占め、板状に延び、上側連結座部62と下側連結座部64を接続する。なお上側連結座部62、中間領域63´、および下側連結座部64は一体形成される。
中間領域63´は、その板状面が本体ケーシング43の軸線O方向他方側の表面に沿うように取付固定される。車輪(図示せず)の直進走行状態において、軸線Oは車幅方向に延びる。板状の中間領域63´は、板厚を貫通して延びる貫通孔66´と、板材の縁を切り欠くように形成される凹部である切欠き67を有する。図12に示すように貫通孔66´は、中間領域63の上前部、上後部、下前部、および下後部にそれぞれ形成され、切欠き67よりも上側および下側に2個ずつ配置される。図示しない変形例として、懸架ブラケット61´を本体ケーシング43に取付固定する固定手段としてのボルト69および貫通孔66´は、切欠き67よりも上側および下側にそれぞれ1個以上配置されるとよい。図9には出力歯車40の歯先円を破線で示す。図9に示すように軸線O方向にみて、ボルト69および貫通孔66´は、出力歯車40と重なるように配置される。このように軸線Oに関し出力歯車40の内径側に固定手段を配置することにより、懸架ブラケット61´と本体ケーシング43の連結剛性が大きくなる。
切欠き67は、中間領域63の前縁を切り欠いて形成され、本体ケーシング43の背面部分43bに形成される凸部43eを受け入れる。このため軸線O方向にみて中間領域63は日本語カタカナのコ字状、ないしアルファベットのC字状に形成される。換言すると懸架ブラケット61´は略コ字状ないし略C字状に形成され、コ字ないしC字が車両前方に開いている。
図11に示すように凸部43eの上縁および下縁には突起43gがそれぞれ形成される。上側の突起43gは上方へ突出し、下側の突起43gは下方へ突出する。突起43gの表面は車幅方向内側へ指向する。突起43gの裏面は車幅方向外側へ指向して、背面部分43bと対面する。各突起43gには、各貫通孔66´に対応する貫通孔43hが形成される。
各貫通孔43hには、車幅方向内側からボルト69を通される。各ボルト69の軸部は軸線Oと平行に延び、貫通孔43hと、貫通孔66´を順次貫通して、突起43gの裏面から突出する。かかるボルト69の先端部は本体ケーシング43の外部空間でナット70と螺合する。ボルト69およびナット70を互いに締結することによって、本体ケーシング43の突起43gおよび懸架ブラケット61´の中間領域63がボルト69頭部およびナット70に挟圧される。これにより懸架ブラケット61´は本体ケーシング43に確りと取付固定される。なお懸架ブラケット61´の上側連結座部62および下側連結座部64は本体ケーシング43から離隔する。あるいは変形例として、上側連結座部62および/または下側連結座部64は本体ケーシング43の外側壁面に接触していてもよい。
図12に示すように中間領域63´は車両後方にあり、切欠き67は車両前方にあるため、切欠き67は車両前方へ開放している。そして図11に示すように突起43gと背面部分43bとの間に中間領域63´を合わせ、切欠き67を車両後方から凸部43eへ差し込む。
中間領域63´の切欠き67が本体ケーシング43の一部を受け入れて、切欠き67の周囲に配置される中間領域63´の貫通孔66´が固定手段(ボルト69、ナット70)によって本体ケーシング43に取付固定されることにより、中間領域63´は本体ケーシング43に密着して固定され、本体ケーシング43の剛性を補強する。
本体ケーシング43は軽金属製であり、例えばアルミニウムを主成分とする鋳造物である。また懸架ブラケット61´は鋼製であり、本体ケーシング43よりも剛性が大きい。本実施形態は、固定手段としてボルト69、ナット70、貫通孔43h,66´を有し、貫通孔43h,66´は雌ねじ孔ではなく、丸孔である。本実施形態によれば、本体ケーシング43に丸孔としての貫通孔43hを設けることから、本体ケーシング43に雌ねじ孔を設ける必要がない。また本実施形態によれば、懸架ブラケット61´に丸孔としての貫通孔66´を設けることから、懸架ブラケット61´に雌ねじ孔を設ける必要がない。あるいは変形例として懸架ブラケット61´は軽金属製であり、例えばアルミニウムを主成分とする鋳造物であってもよい。
ここで附言すると、懸架ブラケット61´を本体ケーシング43に取付固定する固定手段として、図11に示す実施形態に代えて、図13に示す変形例であってもよい。変形例の固定手段は、丸孔の貫通孔66´に代えて、中間領域63に雌ねじ孔66が形成される。各ボルト69は雌ねじ孔66に螺合する。これによりナット70(図11)を省略することができる。
ところでこれまでに説明した実施形態によれば、車輪と一体回転する回転輪である内輪12、内輪12と同軸に配置される固定輪である外輪13、および回転輪と固定輪との環状隙間に配置される複数の転動体14を有する車輪ハブ軸受部11と、回転輪を駆動するモータ部21と、モータ部21の回転を減速して回転輪に伝達する減速部31と、サスペンション装置と連結可能な上側連結座部62、サスペンション装置と連結可能な下側連結座部64、および上側連結座部62の車両後方部分と下側連結座部64の車両後方部分を接続する中間領域63,63´を有し、中間領域63,63´よりも車両前方で上側連結座部62の車両前方部分と下側連結座部64の車両前方部分の間に切欠き67を区画する懸架ブラケット61,61´と、懸架ブラケット61,61´を、車輪ハブ軸受部11の軸線Oが切欠き67を通過する姿勢で、減速部31の本体ケーシング43および/または固定輪に取付固定する固定手段(ボルト69、雌ねじ孔66、貫通孔43h,66´)とを備える。これにより車輪から過大な外力がインホイールモータ駆動装置に付与されても、懸架ブラケット61が過大な外力を受け止めることができる。したがって過大な外力はインホイールモータ駆動装置のケーシングに伝達せず、インホイールモータ駆動装置に不所望な変形が生じないように保護することができる。
また図6に示すように懸架ブラケット61の切欠き67に転がり軸受45nを近づけるように配置して、転がり軸受45nの軸線O方向位置を懸架ブラケット61の軸線O方向位置に重ねることができる。また図11に示すように本体ケーシング43に附設される凸部43eを、切欠き67に配置することができる。あるいは図示はしなかったが、例えば本体ケーシング43の内部をモニタするセンサを切欠き67に配置することができる。したがってインホイールモータ駆動装置10,20の小型化を図ることができる。
また上述した実施形態によればモータ部21は、車輪ハブ軸受部11の軸線Oから離れるようにオフセットして配置され、減速部31は、モータ部21のモータ回転軸22と結合する入力歯車33と、車輪ハブ軸受部11の回転輪と結合する出力歯車40と、出力歯車40を本体ケーシング43に回転自在に支持する転がり軸受45nをさらに有し、車輪ハブ軸受部11の軸線O方向にみて転がり軸受45nは、懸架ブラケット61の中間領域63と一部重ならないよう、切欠き67の中に配置される。
また上述した実施形態によれば車輪ハブ軸受部11の軸線Oに関し、図6に示すように懸架ブラケット61は、懸架ブラケット61の軸線O方向位置が転がり軸受45nの軸線O方向位置と一部重なるよう配置されて、インホイールモータ駆動装置10,20の小型化に資する。
また上述した実施形態によれば懸架ブラケット61は上側および下側に突き合わせ面65tを有し、固定手段としてのボルト69は上側の突き合わせ面65tおよび下側の突き合わせ面65tに設けられてこれら突き合わせ面65tを固定輪のハブアタッチメント15に接触させ、車輪ハブ軸受部11の軸線O方向にみて突出部65先端の突き合わせ面65tは、図3を参照して出力歯車40よりも外径側に配置される。これによりハブアタッチメント15と懸架ブラケット61の連結剛性が向上する。なお図示しない変形例として懸架ブラケット61´の突き合わせ面65tが減速部31の本体ケーシング43に接触するとともに出力歯車40よりも外径側に配置されてもよい。
また上述した実施形態によれば図3および図9に示すように車輪ハブ軸受部11の軸線O方向にみて懸架ブラケット61,61´は、モータ部21のステータ24と重ならないように配置される。軸線Mに関し懸架ブラケット61がモータ部21の外周面よりも外径側に配置されることにより、モータ部21は、車輪ハブ軸受部11および懸架ブラケット61から離隔される。そして車輪から車輪ハブ軸受部11に加わる外力を懸架ブラケット61,61´で受け止めて、モータ部21のステータに付与されることを防止できる。
また上述した実施形態によれば車輪ハブ軸受部11の回転輪は内輪12であり、車輪ハブ軸受部11の固定輪は外輪13であり、車輪ハブ軸受部11は、外輪13よりも外径側に配置されて外輪13に取付固定されるハブアタッチメント15をさらに有し、懸架ブラケット61は、固定手段としてのボルト69によって、ハブアタッチメント15に取付固定される。これにより車輪から車輪ハブ軸受部11に加わる外力を懸架ブラケット61で受け止めることができ、かかる外力が本体ケーシング43やモータ部21に伝達して、減速部31およびモータ部21が変形することを防止できる。
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。
この発明になるインホイールモータ駆動装置は、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 内輪(回転輪)、 13 外輪(固定輪)、
14 転動体、 15 ハブアタッチメント、
15a 上側部分、 15b 下側部分、 15c 円形部分、
15t,65t, 突き合わせ面、 21 モータ部、
22 モータ回転軸、 23 ロータ、
24 ステータ(ステータコア)、 24a 軸線方向一方端面、
24b 軸線方向他方端面、 25 モータケーシング、
25v モータケーシングカバー、 31 減速部、
32 入力軸、 33 入力歯車、 34,36 中間歯車、
35 中間軸、 40 出力歯車、 41 出力軸、
43 本体ケーシング、 43b 背面部分、 43e 凸部、
43f 正面部分、 43g 突起、 47 オイルタンク、
61 懸架ブラケット、 62 上側連結座部、
62d スリット、 63 中間領域、 64 下側連結座部、
65 突出部、 66 雌ねじ孔、 68 タイロッドアーム、
69 ボルト(固定手段)、 70 ナット(固定手段)、
71 ロアアーム(サスペンション部材)、
72 ボールジョイント、 72d ボールスタッド、
72s ソケット、 76 ストラット(ダンパ)、
K 転舵軸線、 M,N,O 軸線、 V 開口。

Claims (6)

  1. モータ部と、
    車輪と一体回転する回転輪、前記回転輪と同軸に配置される固定輪、および前記回転輪と前記固定輪との環状隙間に配置される複数の転動体を有する車輪ハブ軸受部と、
    前記モータ部の回転を減速して前記回転輪に伝達する減速部と、
    サスペンション装置と連結可能な上側連結座部、サスペンション装置と連結可能な下側連結座部、および前記上側連結座部の車両後方部分と前記下側連結座部の車両後方部分を接続する中間領域を有し、前記中間領域よりも車両前方で前記上側連結座部の車両前方部分と前記下側連結座部の車両前方部分の間に切欠きを区画する懸架ブラケットと、
    前記懸架ブラケットを、前記車輪ハブ軸受部の軸線が前記切欠きを通過する姿勢で、前記減速部のケーシングおよび/または前記固定輪に取付固定する固定手段とを備える、インホイールモータ駆動装置。
  2. 前記モータ部は、前記車輪ハブ軸受部の軸線から離れるようにオフセットして配置され、
    前記減速部は、前記モータ部のモータ回転軸と結合する入力歯車と、前記車輪ハブ軸受部の前記回転輪と結合する出力歯車と、前記出力歯車を前記ケーシングに回転自在に支持する転がり軸受をさらに有し、
    前記車輪ハブ軸受部の軸線方向にみて前記転がり軸受は、前記懸架ブラケットの前記中間領域と重ならないよう、前記切欠きの中に配置される、請求項1に記載のインホイールモータ駆動装置。
  3. 前記車輪ハブ軸受部の軸線に関し前記懸架ブラケットは、前記懸架ブラケットの軸線方向位置が前記転がり軸受の軸線方向位置と重なるよう配置される、請求項2に記載のインホイールモータ駆動装置。
  4. 前記懸架ブラケットは上側突き合わせ面および下側突き合わせ面を有し、
    前記固定手段は、前記上側突き合わせ面および前記下側突き合わせ面に設けられてこれら突き合わせ面を前記減速部のケーシングまたは前記固定輪に接触させ、
    前記車輪ハブ軸受部の軸線方向にみて前記上側突き合わせ面および前記下側突き合わせ面は、前記出力歯車よりも外径側に配置される、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。
  5. 前記車輪ハブ軸受部の軸線方向にみて前記懸架ブラケットは、前記モータ部のステータと重ならないように配置される、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。
  6. 前記回転輪は内輪であり、前記固定輪は外輪であり、
    前記車輪ハブ軸受部は、前記外輪よりも外径側に配置されて前記外輪に取付固定されるハブアタッチメントをさらに有し、
    前記懸架ブラケットは、前記固定手段によって、前記ハブアタッチメントに取付固定される、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。
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