JP2019130979A

JP2019130979A - インホイールモータ駆動装置用サスペンション構造

Info

Publication number: JP2019130979A
Application number: JP2018013461A
Authority: JP
Inventors: 早織杉浦; Saori Sugiura; 四郎田村; Shiro Tamura
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2018-01-30
Filing date: 2018-01-30
Publication date: 2019-08-08
Also published as: WO2019151131A1

Abstract

【課題】インホイールモータ駆動装置から車体に伝達する高周波域の振動を低減する。【解決手段】インホイールモータ駆動装置用サスペンション構造は、車輪内部に配置されるインホイールモータ駆動装置１１と、弾性部材４７を介して車体側メンバ１０２に連結されるサブフレーム４１と、一端が弾性部材３５，３６を介してサブフレーム４１に連結され他端がインホイールモータ駆動装置１１に連結されサブフレーム４１からみてインホイールモータ駆動装置１１の相対移動を可能にするサスペンション部材３１と、弾性部材５４を介してサブフレーム４１に支持されるバッテリ５１とを備える。【選択図】図５

Description

本発明は、車輪の内部に配置されるインホイールモータ駆動装置を備える電動車両に関し、特にインホイールモータ駆動装置から生じる固体伝播音を低減させる技術に関する。

モータで発生する振動および騒音は、固体伝播音および空気伝播音に分類される。固体伝播音がモータから車体に伝達すると、車室内で騒音として出力され、車室内にいる運転者にとって乗り心地性能が悪化する。

特にモータの振動は、エンジンでは発生しない高周波数域で発生する。モータで発生する高周波数域の振動対策として、特開２０１０−２２１９９２号公報（特許文献１）に記載されるように、パワートレインの回転駆動源としてのモータをインシュレータを介して井桁状のサブフレームで支持し、さらに井桁状のサブフレームの四隅をインシュレータを介して車体のフロントサイドメンバで支持する構造が知られている。

特許文献１記載の構造は、モータから発生する高い周波数の振動が車体に伝達することを低減できるというものであり、固体伝播音に有効と考えられる。

特開２０１０−２２１９９２号公報

特許文献１に記載されるオンボードモータと異なるモータ搭載方式として、車輪内部に配置されて当該車輪を駆動するインホイールモータが知られている。インホイールモータは車体およびサブフレームから離隔して配置され、サスペンション装置を介して車体に連結される。このためインホイールモータから発生する振動および騒音がサスペンション装置を介して車体に伝達し、乗り心地性能が悪化する虞がある。インホイールモータで問題になる固体伝播音は１５０〜２５０［Ｈｚ］の高周波域である。

本発明は、上述の実情に鑑み、インホイールモータで発生する固体伝播音、特に高周波域の振動、が車体に伝達し難くする技術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用サスペンション構造は、車輪内部に配置されるインホイールモータ駆動装置と、弾性部材を介して車体側メンバに連結されるサブフレームと、一端が弾性部材を介してサブフレームに連結され他端がインホイールモータ駆動装置に連結されサブフレームからみてインホイールモータ駆動装置の相対移動を可能にするサスペンション部材と、インホイールモータ駆動装置に電力を供給するバッテリとを備えることを前提とする。そしてバッテリが１または複数の弾性部材を介してサブフレームに支持されることを特徴とする。

かかる本発明によれば、サブフレームがバッテリを支持することによってサブフレームの重量が大きくなり、高周波域の振動減衰効果が向上する。したがってインホイールモータ駆動装置で発生しサブフレームを経由して車体側メンバに伝達する高周波域の振動および騒音を低減できる。本発明は固体伝播音の低減に有効である。なお車体側メンバとは、説明する部材からみて車体に取り付けられる部材をいう。具体的にはサブフレームからみて、例えばモノコックボディのような車体そのものや、前側クロスフレームおよび後側クロスフレーム等の車体フレームや、複数の部品で構成される車体の該部品をいう。

２個の部材同士を連結する弾性部材の個数は特に限定されないが、安定して支持するために弾性部材は１個よりも複数個のほうが好ましい。バッテリの個数も限定されない。本発明の一局面としてインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造は、バッテリを複数個備え、各バッテリが車両前後方向および／または車幅方向に離隔して配置される。かかる局面によれば、複数個のバッテリの合計重心を位置調整することができる。他の局面として、１個のみのバッテリをサブフレームで支持してもよい。

重量物としての１個あるいは複数個のバッテリが弾性部材を介してサブフレームに支持される場合、バッテリは１自由度振動系を構成する。本発明の好ましい局面としてインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造は、弾性部材を介してバッテリに支持されるインバータをさらに備える。かかる局面によれば、サブフレームがバッテリおよびインバータを支持することによってサブフレームの重量が益々大きくなり、高周波域の振動減衰効果が一層向上する。またバッテリおよびインバータが２自由度振動系を構成することから、高周波域の振動減衰効果に資する。他の局面としてインバータは車体側メンバに支持されてもよい。

弾性部材は中実のゴム製であってもよいし、あるいは中空のゴム製であってもよい。本発明のさらに好ましい局面として、上述した複数の弾性部材のうち少なくとも１は、内部に液室を含む液体封入式である。かかる局面によれば、振動伝達率のピークを含む近傍周波数域で、ピークを低減することができる。したがって振動減衰効果の更なる低減に資する。

バッテリは弾性部材のみを介してサブフレームに支持される。あるいは他の局面としてインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造は、上述した複数の弾性部材のうち少なくとも１と並列に配置されるダイナミックダンパをさらに備える。かかる局面によれば、バッテリは弾性部材およびダイナミックダンパを介してサブフレームに支持される。ダイナミックダンパを設ければ、振動伝達率のピークが下がるが、かかるピーク近傍であってかかるピークよりも低い周波数域および高い周波数域で振動伝達率が上がる。このため固有振動周波数における振動伝達率をピンポイントで下げたい場合に有益である。

弾性部材は構造的に等方性であってもよいし、あるいは異方性であってもよい。本発明の一局面として、車体側メンバおよびサブフレームを連結する弾性部材は、車両前後方向に柔らかく車幅方向に固い。かかる局面によれば、該弾性部材を車両前後方向に相対的に軟らかくし、車幅方向に相対的に固くすることで、車体側メンバからみて車輪が車幅方向に変位し難くなり、支持剛性が大きくなる。したがって操縦安定性が向上する。本発明の一局面として、車体側メンバおよびサブフレームを連結する弾性部材は、上下方向に柔らかく車幅方向に固い。かかる局面によれば、該弾性部材を上下方向に相対的に軟らかくし、車幅方向に相対的に固くすることで、車体側メンバからみて車輪が車幅方向に変位し難くなり、支持剛性が大きくなる。したがって操縦安定性が向上する。

本発明の一局面としてインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造は、サブフレームに支持されてバッテリを冷却するバッテリ冷却システムをさらに備える。かかる局面によれば、サブフレームがバッテリおよびバッテリ冷却システムを支持することによってサブフレームの重量が益々大きくなり、高周波域の振動減衰効果が一層向上する。なおバッテリ冷却システムとは、例えばファンやラジエータ等をいい、特に限定されない。

このように本発明によれば、インホイールモータ駆動装置で発生する固体伝播音、特に高周波域の振動、が車体に伝達し難くなる。したがって車室空間が静粛になり、乗り心地性能が向上する。

本発明の第１実施形態になるインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造を車輪とともに示す正面図である。同実施形態を示す平面図である。同実施形態のインホイールモータ駆動装置およびサスペンション装置を車輪とともに示す背面図であり、車幅方向内側（サブフレーム側）から見た状態を表す。同実施形態のサブフレームとバッテリの連結箇所を示す斜視図である。同実施形態のインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造を示す説明図である。周波数と振動伝達率の関係を示すグラフである。幾つかの減衰比ζにおける振動伝達率λの変化を示すグラフである。図５に破線枠Ａで示す部分の周波数と振動伝達率の関係を示すグラフである。図５に破線枠Ｂで示す部分の周波数と振動伝達率の関係を示すグラフである。図５に示す本実施形態全体の周波数と振動伝達率の関係を示すグラフである。本発明の第２実施形態になるインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造を車輪とともに示す平面図である。本発明の第３実施形態になるインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造を車輪とともに示す平面図である。本発明の第４実施形態になるインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造を車輪とともに示す平面図である。本発明の第５実施形態になるインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造を車輪とともに示す平面図である。本発明の第６実施形態になるインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造を車輪とともに示す正面図であり、車両前後方向にみた状態を表す。第６実施形態を車輪とともに示す平面図である。第６実施形態のシステム構成図である。ソリッドブッシュ（実線）および液体封入式ブッシュ（破線）の作用を対比して示すグラフである。ダイナミックダンパ無（実線）およびダイナミックダンパ有（破線）の作用を対比して示すグラフである。

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、本発明の第１実施形態になるインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造を車輪とともに示す正面図である。図２は、同実施形態を示す平面図である。図１および図２中、紙面左右側は車幅方向を表す。また図１以降では、バッテリの重心を白黒で色分けされた丸印で適宜表す。図３は同実施形態のインホイールモータ駆動装置およびサスペンション装置を車輪とともに示す背面図であり、車幅方向内側（サブフレーム側）から見た状態を表す。車輪１０１は、ロードホイールＷの外周にタイヤＴを嵌合させたものである。ロードホイールＷの内空領域にはインホイールモータ駆動装置１１が配置される。

インホイールモータ駆動装置１１は、ハブ輪（図３にハブ輪の車軸Ｏを表す）を回転自在に支持する車輪ハブ軸受部と、ハブ輪を駆動するモータ部１２を備える。なおハブ輪は、図３の紙面裏側に配置され、図１に示す車輪１０１の内部に配置されるため、露出しない。また図３に示すようにインホイールモータ駆動装置１１は、モータ部１２の出力回転を減速してハブ輪に伝える減速部１３をさらに備える。インホイールモータ駆動装置１１のハブ輪はボルト等でロードホイールＷに結合される。モータ部１２は回転電機であり、ハブ輪、すなわち車軸Ｏ、からオフセットして配置される。本実施形態のモータ部１２は車軸Ｏからみて車両前方寄りに配置される。

インホイールモータ駆動装置１１の上部は、ショックアブソーバ２１の下端と結合する。ショックアブソーバ２１はダンパ２２およびコイルスプリング２３を略同軸に組み合わせたものである。ダンパ２２は上下方向に伸縮可能であり、ショックアブソーバ２１も同様である。ショックアブソーバ２１の上端は図示しない車体側メンバに連結される。

図３に示すようにインホイールモータ駆動装置１１の下部は、車幅方向に延びるサスペンションアーム３１の車幅方向外側端３２と回動可能に連結される。本実施形態において、インホイールモータ駆動装置１１とサスペンションアーム３１の連結部はボールジョイント３８である。

図２に示すようにサスペンションアーム３１は１部材であり、車幅方向外側から内側に分岐して延び、２個の車幅方向内側端３３，３４を有する。サスペンションアーム３１の各車幅方向内側端３３，３４は、サブフレーム４１と揺動可能に連結される。

サスペンションアーム３１の車両後方の内側端３４は、ブッシュ３６を介してサブフレーム４１のサイドフレーム４４，４５に連結される。ブッシュ３６は上下方向に延びる円筒形状である。またブッシュ３６は、弾性変形可能なゴム製であり、ブッシュ３６の中心孔に通される軸体が、ブッシュ３６の外周面に嵌合する外筒に対して相対移動することを許容する。

図１に示すようにサスペンションアーム３１の車両前方の内側端３３は、車両前後方向に延びる回動軸を介してサブフレーム４１のサイドフレーム４４，４５に連結される。かかる回動軸は、円筒形状のブッシュ３５を含む。ブッシュ３５はゴム製である。ブッシュ３５の中心孔に通される軸体が、ブッシュ３５の外周面に嵌合する外筒に対して回動する。

なおサスペンションアーム３１の形状は本実施形態に限られず、車幅方向外側端および内側端を１個ずつ有するリンク部材であってもよい。

ショックアブソーバ２１およびサスペンションアーム３１はそれぞれ、サスペンション装置のサスペンション部材に相当する。本実施形態のサスペンション装置として、例えばストラット式サスペンション装置がある。あるいは図示しない変形例として、複数のサスペンションアームでインホイールモータ駆動装置１１とサブフレーム４１を連結し、ショックアブソーバ２１の下端をいずれかのサスペンションアームに連結してもよい。本実施形態のインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造は、ダブルウィッシュボーン式サスペンション装置にも適用可能である。

図２に示すようにサブフレーム４１は、車両前方で車幅方向に延びる前側フレーム４２と、車両後方で車幅方向に延びる後側フレーム４３と、車幅方向両側にそれぞれ配置されて、上述したフレームの端部同士を連結するサイドフレーム４４，４５を含む。これらのフレーム４２，４３およびサイドフレーム４４，４５は一体結合する。また、これらのフレーム４２，４３およびサイドフレーム４４，４５は、サブフレーム４１の中央に開口を構成する。

略矩形のサブフレーム４１の４箇所の角部には、腕部４６が設けられる。各腕部４６の一端は、上述したフレームの端部とサイドフレームの端部の結合箇所と一体結合する。各腕部４６の他端は、サブフレーム４１の外側へ延び、ゴム等の弾性素材からなるブッシュ４７を介して車体側メンバ１０２に連結される。車体側メンバ１０２は、車体の前部から後部まで車両前後方向に延びる車体フレームであり、車体に載せられる乗員および荷物を支持する。あるいは車体側メンバ１０２はモノコックボディである。

ブッシュ４７はゴム製の円筒体あり、ブッシュ４７の中心孔に通される軸４８が車体側メンバ１０２と結合する。またブッシュ４７の外周面に嵌合するリングが腕部４６と結合する。本実施形態のブッシュ４７は、図２に示すように平面においてサブフレーム４１の外側に複数配置される。またブッシュ４７は、サブフレーム４１はサブフレーム４１の４箇所の角部近傍にそれぞれ配置される。ブッシュ４７とサブフレーム４１が平面のおいて重ならないよう配置されるため、サブフレーム４１はその上面の略全体でバッテリ５１等の重量物を支持することができる。

図２に示すように上下方向にみて、サブフレーム４１の開口には、バッテリ５１が配置される。また図１に示すように車両前後方向にみて、バッテリ５１はサブフレーム４１よりも上方に配置される。バッテリ５１の車幅方向両側部および車両後部には、ブラケット５２が取付固定される。

バッテリ５１は二次電池あるいは燃料電池であり、インホイールモータ駆動装置１１に電力を供給する。このため車体側メンバ１０２には図示しないインバータが設けられる。バッテリ５１とインバータは、図示しない動力線で連結される。インバータとインホイールモータ駆動装置１１は、図示しない動力線で連結される。

サブフレーム４１の上面には、上述したブラケット５２と対応する位置に、ブラケット５３が取付固定される。各ブラケット５２と各ブラケット５３は、ブッシュ５４を介して連結される。図４はサブフレーム４１とバッテリ５１の連結箇所を示す斜視図である。

ブッシュ５４はゴム製の円筒体であり、車幅方向に延びる。ブッシュ５４の中心孔には軸が通され、当該軸の両端部５６がブラケット５２と結合する。またブッシュ５４の外周面に嵌合するリングがブラケット５３と結合する。バッテリ５１の下面とサブフレーム４１の上面の間には隙間が介在する。このためバッテリ５１は、３箇所のブラケット５３によって吊り下げられるように支持される。ブラケット５２，５３およびブッシュ５４を１組として本実施形態では、図２に示すように平面においてバッテリ５１よりも外側に複数組配置される。具体的には、前側フレーム４２の一方端とサイドフレーム４５の前端の結合箇所の上面に、１組の支持構造が配置される。また前側フレーム４２の他方端とサイドフレーム４４の前端の結合箇所の上面に、他の１組の支持構造が配置される。また後側フレーム４３の中央部の上面に他の１組の支持構造が配置される。平面においてバッテリ５１よりも外側に支持構造を配置することにより、図１に示すようにバッテリ５１下面とサブフレーム４１上面の間の上下方向寸法を小さくすることができる。

図５は本実施形態のインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造を示す説明図である。タイヤＴはインホイールモータ駆動装置１１（図５中、モータと略称される）に連結される。インホイールモータ駆動装置１１はサスペンションアーム３１に連結される。サスペンションアーム３１はブッシュ３５，３６（図５中、ブッシュ丸１）を介してサブフレーム４１に連結される。バッテリ５１は、ブッシュ５４（図５中、ブッシュ丸２）を介してサブフレーム４１に支持される。サブフレーム４１はブッシュ４７（図５中、ブッシュ丸３）を介して車体側メンバ１０２に支持される。

図６は、周波数と振動伝達率の関係を示すグラフである。破線はバッテリ５１を支持するサブフレーム４１における関係を示す。実線はバッテリ５１を支持しない従来のサブフレーム４１のみにおける関係を示す。この場合バッテリ５１は車体側メンバに１０２に直接支持される。

図６中、振動伝達率が１を超えるピークは固有振動周波数（共振周波数ともいう）［Ｈｚ］を表す。バッテリ５１を支持するサブフレーム４１は、サブフレーム４１のみの場合よりも重量が大きくなる。このため破線で示すように本実施形態では、実線で示す従来と比較して、固有振動周波数が下がる。また本実施形態では、従来と比較して、振動伝達率が低減し、振動絶縁効果が向上する。

参考のため幾つかの減衰比ζにおける振動伝達率の変化を図７に示す。図７中、縦軸は振動伝達率λを表し、横軸はβ（β＝ω／ω_ｎ）を表す。ωは角振動数であり、ω_ｎは非減衰自由モデルの固有角振動数である。

減衰比ζは減衰係数Ｃと臨界減衰係数Ｃ_ｃの比である。（ζ＝Ｃ／Ｃ_ｃ）
臨界減衰係数Ｃ_ｃは、質量ｍおよび剛性ｋから、Ｃ_ｃ＝２√（ｍｋ）である。

本実施形態のようにサブフレーム４１の質量ｍが増えると、図７に示すようにβ≦√２の領域Ｉで振動伝達率が上がり、β＞√２の領域ＩＩで振動伝達率が下がる。

図７から理解されるように質量ｍが大きいほど振動伝達率λが小さくなる。このことから図６に示すように本実施形態（破線）のサブフレーム４１によれば、バッテリ５１を支持しない従来（実線）と比較して、振動絶縁効果が向上する。

図８は、図５に破線枠Ａで示す部分の周波数と振動伝達率の関係を示すグラフである。図９は、図５に破線枠Ｂで示す部分の周波数と振動伝達率の関係を示すグラフである。破線枠Ａにおいてインホイールモータ駆動装置１１からブッシュ３５，３６を経由してサブフレーム４１に伝達する振動の固有振動周波数は、図８に示すように２００［Ｈｚ］である。このため、モータ部１２の振動は高周波数域で大きいため、モータ部１２の振動の大部分がサブフレーム４１に伝わってしまう。

破線枠Ｂはバッテリ５１の分だけ質量を大きくされたサブフレーム４１を含むことから図６の説明から理解されるように振動伝達率のピークが鋭くなり、当該ピークの周波数が低くなる（図９）。

図５に示す破線枠Ｂにおいて本実施形態のサブフレーム４１からブッシュ４７を経由して車体側メンバ１０２に伝達する振動の固有振動周波数は、図９に示すように３０［Ｈｚ］と低くなる。本実施形態によれば、６０［Ｈｚ］以上の高周波域の振動伝達率が下がって高周波域の振動絶縁効果が向上する。

図１０は、図５に示す本実施形態全体の周波数と振動伝達率の関係を示すグラフであり、図８および図９を合成して得られる。インホイールモータ駆動装置１１のモータ部１２は高周波域の振動源になるところ、本実施形態によれば図１０に示すようにモータで問題になる１５０〜２５０［Ｈｚ］の高周波域における振動および騒音を低減することができる。したがってインホイールモータ駆動装置１１から車体側メンバ１０２に伝達する振動および騒音が低減されて、電動車両の乗り心地性能が向上する。

また本実施形態によれば、バッテリ５１の重量によって高周波域の振動を低減することから、ブッシュ３５，３６，４７を従来よりも大きく固めにしてもよい。これにより車輪１０１の支持剛性が大きくなり操縦安定性が向上する。

また本実施形態によれば、バッテリ５１よりも下方にサブフレーム４１を配置することから、サブフレーム４１がバッテリ５１の下面を覆う。したがって、下方から飛来する飛び石からバッテリ５１を保護する。

また本実施形態によれば、車体側メンバ１０２にバッテリ５１を搭載しないことから、車室の床高さを低くし得て、車室空間を大きくすることができる。

ここで附言すると各ブッシュ４７は、車両前後方向の弾性係数が車幅方向の弾性係数よりも大きくてもよい。各ブッシュ４７を車両前後方向に相対的に軟らかくし、車幅方向に相対的に固くすることで、車体側メンバ１０２からみて車輪１０１が車幅方向に変位し難くなり、支持剛性が大きくなる。したがって操縦安定性が向上する。

また、各ブッシュ４７は、上下方向の弾性係数が車幅方向の弾性係数よりも大きくてもよい。各ブッシュ４７を上下方向に相対的に軟らかくし、車幅方向に相対的に固くすることで、車体側メンバ１０２からみて車輪１０１が車幅方向に変位し難くなり、支持剛性が大きくなる。したがって操縦安定性が向上する。

次に本発明の第２実施形態になるインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造を説明する。

図１１は、本発明の第２実施形態になるインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造を車輪とともに示す平面図である。第２実施形態において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。第２実施形態では、バッテリ５１をサブフレーム４１の前側に配置する。

第２実施形態によれば、バッテリ５１を車両前方に配置することから、車両の重心を前方移動させることができ、走行安定性が向上する。特に、車輪１０１が前輪の場合、走行安定性が頗る向上する。

次に本発明の第３実施形態になるインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造を説明する。

図１２は、本発明の第３実施形態になるインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造を車輪とともに示す平面図である。第３実施形態において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。第３実施形態では、バッテリ５１をサブフレーム４１の後側に配置する。

第３実施形態によれば、バッテリ５１を車両後方に配置することから、車両の重心を後方移動させることができる。

次に本発明の第４実施形態になるインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造を説明する。

図１３は、本発明の第４実施形態になるインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造を車輪とともに示す平面図である。第４実施形態において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。第４実施形態では、バッテリ５１をサブフレーム４１よりも下方に配置する。第４実施形態によれば、車両の重心を下げることができ、走行安定性が向上する。

次に本発明の第５実施形態になるインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造を説明する。

図１４は、本発明の第５実施形態になるインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造を車輪とともに示す平面図である。第５実施形態において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。第５実施形態では、複数個のバッテリ５１をサブフレーム４１に搭載する。これらのバッテリ５１はサブフレーム４１よりも上方に配置され、共通するサブフレーム４１に支持される。

車両後方のバッテリ５１はサブフレーム４１の後部に配置され、車両前方のバッテリ５１はサブフレーム４１の前部に配置される。あるいは図示しない変形例として３個以上のバッテリ５１を共通するサブフレーム４１で支持してもよい。第５実施形態によれば、複数個のバッテリの合計重心を所望の位置に調整することができる。

次に本発明の第６実施形態になるインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造を説明する。

図１５は、本発明の第６実施形態になるインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造を車輪とともに示す正面図であり、車両前後方向にみた状態を表す。図１６は第６実施形態を車輪とともに示す平面図である。図１７は第６実施形態のシステム構成図である。第６実施形態において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。第６実施形態では、インバータ６１をサブフレーム４１で支持する。

第６実施形態では、バッテリ５１に支持されるインバータ６１をさらに備える。インバータ６１はバッテリ５１よりも上方に配置される。インバータ６１の車幅方向両側部および車両後部には、ブラケット６２が取付固定される。

インバータ６１は車幅方向中央に配置され、図１７に示すように車幅方向両側のインホイールモータ駆動装置１１と動力線６５で接続される。インバータ６１は、バッテリ５１の直流電流を交流電流に変換してインホイールモータ駆動装置１１に供給し、インホイールモータ駆動装置１１の出力を制御する制御部である。

バッテリ５１の上面には、上述したブラケット６２と対応する位置に、ブラケット６３が取付固定される。各ブラケット６２と各ブラケット６３は、ブッシュを介して連結される。かかるブッシュは、ブッシュ５４と同一構造であると理解されたい。

インバータ６１を支持するブッシュは具体的にはゴム製の円筒体であり、車幅方向に延びる。このブッシュの中心孔には軸が通され、当該軸の両端部がブラケット６２と結合する。また、このブッシュの外周面に嵌合するリングがブラケット６３と結合する。インバータ６１の下面とバッテリ５１の上面の間には隙間が介在する。このためインバータ６１は、３箇所のブラケット６３によって吊り下げられるように支持される。なお図示しない変形例として、弾性部材を介することなく、インバータ６１はバッテリ５１の上面に支持されてもよい。

第６実施形態によれば、サブフレーム４１でバッテリ５１およびインバータ６１を支持することから、サブフレーム４１の重量が益々大きくなり、インホイールモータ駆動装置１１から車体側メンバ１０２に伝達する高周波域の振動を一層低減することができる。

また第６実施形態によれば、インバータ６１をサブフレーム４１に設けたことから、動力線６５を従来よりも短くすることができ、動力線６５の配線作業が容易になる。またバッテリ５１およびインバータ６１を接続する線の配線作業が容易になる。

また第６実施形態のインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造では、バッテリ５１およびインバータ６１をサブフレーム４１に設けたことから、バッテリ５１およびインバータ６１とともにインホイールモータ駆動装置１１からサブフレーム４１までの部品群をアッセンブリとして取り扱うことができる。したがって組立工数が削減され、車輪１０１からサブフレーム４１までのアッセンブリを車体側メンバ１０２へ取り付ける作業が容易になる。また第６実施形態を他車種へ展開することが容易になる。

ここで附言すると、図示しない変形例として、サブフレーム４１には、バッテリ５１を冷却するためのシステムを追加して設けてもよい。かかるバッテリ冷却システムは、ファンやラジエータや冷媒が流れる配管等を含む。サブフレーム４１がバッテリ冷却システムを支持することによってサブフレーム４１の重量が益々大きくなり、インホイールモータ駆動装置１１から車体側メンバ１０２に伝達する高周波域の振動を一層低減することができる。また図示しない変形例によれば、車体側メンバ１０２にバッテリ冷却システムを搭載する場合と比較して、冷媒が流れる配管を短くすることができる。

次に本発明の第１変形例になるインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造を説明する。

上述した第１〜第６実施形態におけるブッシュ３５，３６，４７，５４は、ゴムが詰まっている中実のソリッドブッシュである。これ対し第１変形例では、ブッシュ３５，３６，４７，５４のうち少なくとも１種類以上のブッシュを、中実のブッシュに代えて、ブッシュの内部に液室を設けた液体封入式ブッシュ（液封ブッシュともいう）とする。

図１８は、ソリッドブッシュ（実線）および液体封入式ブッシュ（破線）の作用を対比して示すグラフである。ソリッドブッシュから液封ブッシュに交換すれば、振動伝達率のピークを下げることができる。したがって振動伝達率のピークを含む周波数域で振動絶縁効果が向上する。

次に本発明の第２変形例になるインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造を説明する。第１変形例では、ブッシュ３５，３６，４７，５４に並列してダイナミックダンパを追加して設ける。ダイナミックダンパは振動伝達を減衰させる。

図１９は、ダイナミックダンパ無（実線）およびダイナミックダンパ有（破線）の作用を対比して示すグラフである。ダイナミックダンパを設ければ、振動伝達率のピークが液封ブッシュよりも一層下がるが、かかるピーク近傍であってかかるピークよりも低い周波数域および高い周波数域で振動伝達率が上がる。振動伝達率のピークにおける周波数（固有振動周波数ともいう）は４０［Ｈｚ］である。

第２変形例は、固有振動周波数における振動伝達率をピンポイントで下げたい場合に有益である。

ところで上述した各実施形態のインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造は、車輪１０１内部に配置されるインホイールモータ駆動装置１１と、弾性部材であるブッシュ４７を介して車体側メンバ１０２に連結されるサブフレーム４１と、車幅方向内側端３３，３４がブッシュ３５，３６を介してサブフレーム４１に連結され車幅方向外側端３２がインホイールモータ駆動装置１１に連結されサブフレーム４１からみてインホイールモータ駆動装置１１の相対移動を可能にするサスペンションアーム３１と、弾性部材であるブッシュ５４を介してサブフレーム４１に支持されてインホイールモータ駆動装置１１に電力を供給するバッテリ５１とを備える。かかる実施形態によれば、サブフレーム４１がバッテリ５１を支持することによってサブフレーム４１の重量が大きくなり、サブフレーム４１の振動減衰効果が向上する。したがってインホイールモータ駆動装置１１で発生しサブフレーム４１を経由して車体側メンバ１０２に伝達する高周波域の振動および騒音を低減できる。

また第５実施形態は、バッテリ５１を複数個備え、バッテリ５１同士が車両前後方向に離隔して配置されることから、複数個のバッテリの合計重心を位置調整することができる。

また第６実施形態は、弾性部材であるブッシュを介してバッテリ５１に支持されるインバータ６１をさらに備える。かかる局面によれば、サブフレーム４１がバッテリ５１およびインバータ６１を支持することによってサブフレーム４１の重量が益々大きくなり、高周波域の振動減衰効果が一層向上する。またバッテリ５１およびインバータ６１が２自由度振動系を構成することから、高周波域の振動減衰効果に資する。

以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、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、本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。

本発明は、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。

１１インホイールモータ駆動装置、１２モータ部、
１３減速部、２１ショックアブソーバ、２２ダンパ、
２３コイルスプリング、３１サスペンションアーム、
３２車幅方向外側端、３３，３４車幅方向内側端、
３５，３６，４７，５４ブッシュ（弾性部材）、
３８ボールジョイント、４１サブフレーム、
４２前側フレーム、４３後側フレーム、
４４，４５サイドフレーム、４６腕部、４８軸、
５１バッテリ、５２，５３，６２，６３ブラケット、
６１インバータ、６５動力線、１０１車輪、
１０２車体側メンバ、Ｏ車軸、Ｔタイヤ、
Ｗロードホイール。

Claims

車輪内部に配置されるインホイールモータ駆動装置と、
弾性部材を介して車体側メンバに連結されるサブフレームと、
一端が弾性部材を介して前記サブフレームに連結され、他端が前記インホイールモータ駆動装置に連結され、前記サブフレームからみて前記インホイールモータ駆動装置の相対移動を可能にするサスペンション部材と、
前記インホイールモータ駆動装置に電力を供給するバッテリとを備える構造において、
前記バッテリは弾性部材を介して前記サブフレームに支持されることを特徴とする、インホイールモータ駆動装置用サスペンション構造。
前記バッテリを複数個備え、各バッテリが車両前後方向および／または車幅方向に離隔して配置される、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造。
弾性部材を介して前記バッテリに支持されて前記インホイールモータ駆動装置を制御するインバータをさらに備える、請求項１または２に記載のインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造。
前記弾性部材は、内部に液室を含む液体封入式である、請求項１〜３のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造。
前記弾性部材と並列に配置されるダイナミックダンパをさらに備える、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用サスペンション構造。
前記車体側メンバおよび前記サブフレームを連結する前記弾性部材は、車両前後方向に柔らかく車幅方向に固い、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用サスペンション構造。
前記車体側メンバおよび前記サブフレームを連結する前記弾性部材は、上下方向に柔らかく車幅方向に固い、請求項１〜６のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造。
前記サブフレームに支持されて前記バッテリを冷却するバッテリ冷却システムをさらに備える、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用サスペンション構造。