JP2019181985A - インホイールモータ駆動装置の動力線配線構造 - Google Patents

Abstract

【課題】インホイールモータで車輪を駆動する電動車両において、サスペンション装置のばね下重量の過大な増加を招来することなく、車輪の騒音および振動を低減する。【解決手段】インホイールモータ駆動装置１０と、車体側メンバと、インホイールモータ駆動装置１０を車体側メンバに連結するサスペンション装置４１と、車体側メンバに搭載される電力供給部と、一端が電力供給部と接続し他端がインホイールモータ駆動装置と接続する動力線５１とを具備する車両に設けられる本発明の動力線配線構造は、動力線５１の途中部分を把持するクランプ手段５２と、インホイールモータ駆動装置に固定されるサスペンション部材４１ｄに取付固定されてクランプ手段５２を支持する弾性部材５３とを備える。弾性部材５３およびクランプ手段５２は、インホイールモータ駆動装置１０に附設されて動力線５１を質量体とするダイナミックダンパを構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、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駆動装置に関する。

車輪は回転しながら路面と接地しており、路面の凹凸およびタイヤのトレッドパターンの衝突による騒音源および振動源になる。かかる騒音および振動が車体に伝達すると乗り心地が悪化する。

車体に伝達する振動・騒音の低減技術として、例えば特開平１１-１４１６０１号公報（特許文献１）に表されるように、遊動輪のマクファーソンストラット式サスペンションに関し、車輪支持部材にダイナミックダンパを取り付けた構造がある。車輪の振動は、車輪支持部材からサスペンションアーム、サスペンションリンク、ストラット、サスペンションスプリング、サスペンションダンパなどのサスペンション部材を経由して車体に入力するため、経路が複雑で多数ある。そのためこの従来技術は、車輪支持部材にダイナミックダンパを取り付けて、振動が各経路に分散する前に共振を抑えて効果的に振動低減することを意図している。

特開平１１-１４１６０１号公報

インホイールモータで車輪を駆動する電動車両では、路面から車輪に入力される振動に加え、インホイールモータ自身の振動が発生するため、従来の遊動輪を備える車両よりも振動が大きい。そのため特許文献１記載の従来技術をインホイールモータに適用する場合、インホイールモータの振動を抑制するために従来技術よりもダイナミックダンパの重量を大きくして振動抑制効果を上げる必要がある。

しかし、遊動輪と比較してばね下重量の大きいインホイールモータ車両では、ダイナミックダンパを取り付けるとばね下重量がさらに増加してしまい、サスペンション特性が犠牲になって乗り心地がかえって悪化する懸念がある。そのためインホイールモータ車両には、ばね下重量を増加させずに振動低減可能な技術が必要である。

本発明は、上述の実情に鑑み、インホイールモータで車輪を駆動する電動車両において、ばね下重量の過大な増加を招来することなく、車輪の騒音および振動を低減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の動力線配線構造は、インホイールモータ駆動装置と、車体側メンバと、インホイールモータ駆動装置を車体側メンバに連結するサスペンション装置と、車体側メンバに搭載される電力供給部と、一端が電力供給部と接続し他端がインホイールモータ駆動装置と接続する動力線とを具備する車両に設けられることを前提とする。そして動力線配線構造は、動力線の途中部分を把持するクランプ手段と、サスペンション装置のうちインホイールモータ駆動装置に相対移動不能に固定されるサスペンション部材、あるいはインホイールモータ駆動装置のケーシングに取付固定されて、クランプ手段を支持する弾性部材とを備え、弾性部材およびクランプ手段は、動力線を質量体としてダイナミックダンパを構成する。

かかる本発明によれば、動力線およびクランプ手段が弾性部材で弾性的に支持され、金属を含む重量の大きな動力線がダイナミックダンパの質量体（マス）として機能する。かかるダイナミックダンパ機能により、車輪と路面の接地による振動およびインホイールモータ駆動装置自身の振動がサスペンション装置を経由してサブフレームおよび車体ボデーの車体側メンバに伝達することを低減できる。また本発明によれば、動力線およびクランプ手段の質量と弾性部材の剛性で決まる共振周波数帯を、共振するばね下部品（例えばサスペンション装置のサスペンションリンクやサスペンションアーム）の共振周波数帯に合わせることで、ばね下部品の共振を効果的に抑えられる。また本発明によれば、既設の動力線をダイナミックダンパとして利用することから、サスペンション装置のばね下重量が増加しない。したがってサスペンション特性が犠牲にならない。

本発明の一局面としてクランプ手段は、複数の動力線を束ねる弾性バンドと、弾性部材と結合するベース部材と、ベース部材に着脱可能に取り付けられてベース部材とともに弾性バンドを挟む保持部材とを有する。かかる局面によれば弾性バンドをさらに有することから、動力線が弾性バンドでさらに弾性的に支持され、動力線の耐久性を向上することができる。

本発明の好ましい局面として弾性部材を取り付けられるサスペンション部材は上下方向に延びるストラットの下端領域であり、弾性部材は、ストラットの下端領域に取付固定される。かかる局面によれば、ストラットを経由する振動を低減することができる。他の局面として弾性部材は、インホイールモータ駆動装置に取り付けられてもよい。

クランプ手段の配置レイアウトはインホイールモータ駆動装置の形状に対応するとよい。インホイールモータ駆動装置が車軸から車両前後方向にオフセットして配置される場合、クランプ手段は、インホイールモータ駆動装置とは車両前後方向反対側にオフセットして配置されるとよい。本発明の好ましい局面としてクランプ手段は、車両前後方向に関しストラットの前方あるいは後方に配置される。他の局面としてクランプ手段は、ストラットの車幅方向内側に配置されてもよい。

このように本発明によれば、車輪の騒音および振動と、インホイールモータ駆動装置の騒音および振動が、車体側メンバに伝達することを低減できる。またかかる振動によるサスペンション装置の共振を防止して、乗り心地が悪化することを防止できる。

本発明の一実施形態を示す側面図である。 同実施形態の弾性部材およびクランプ手段を取り出して示す斜視図である。 同実施形態の弾性部材およびクランプ手段を取り出して示す断面図である。 同実施形態の共振モードを例示する側面図である。 本発明の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になる動力線の配線構造を示す側面図であり、車幅方向内側からみた状態を表す。車輪ホイールＷのリム部は、車輪の内空領域を区画する。車輪ホイールＷの内空領域にはインホイールモータ駆動装置１０が配置される。車輪ホイールＷの外周には仮想線で示すタイヤＴが嵌合する。車輪ホイールＷおよびタイヤＴは車輪を構成する。インホイールモータ駆動装置１０は車輪ホイールＷと連結して車輪を駆動する。

インホイールモータ駆動装置１０は、回転電機（モータ）と、車輪ハブ軸受と、平行軸歯車減速機を備える。車輪ハブ軸受の軸線Ｏは車軸に一致する。回転電機は軸線Ｏから車両前方にオフセットして配置される。このためインホイールモータ駆動装置１０は軸線Ｏからみて車両前方にオフセットしている。

インホイールモータ駆動装置１０はサスペンション装置を介して図示しない車体側メンバに連結される。車体側メンバとは、説明する部材からみて車体側に取り付けられる部材をいい、サスペンション装置からみて例えばサブフレームであったり、車体ボデーであったりする。図１に示すサスペンション装置はストラット式サスペンション装置であり、サスペンション部材としてストラット４１および図示しないロアアームを備える。

ストラット４１は、インホイールモータ駆動装置１０の上側に配置されて上下方向に延びるサスペンション部材であり、具体的にはダンパ等の減衰手段およびコイルスプリング等の弾性手段を組み合わせたショックアブソーバである。サスペンション部材からみてばね下に取り付けられるインホイールモータ駆動装置１０が上下方向にバウンドおよびリバウンドすると、ストラット４１が上下方向に伸縮して、インホイールモータ駆動装置１０のバウンドおよびリバウンドを減衰させる。ストラット４１の図示しない上端は、車体側メンバに連結される。ストラット４１の下端は、インホイールモータ駆動装置１０の懸架ブラケット１７に取付固定される。ストラット４１の下端を含むストラット下端領域４１ｄは、例えば入れ子式ダンパの外筒部材であり、ストラット４１の下端領域を占める１個の部品である。ストラット下端領域４１ｄはインホイールモータ駆動装置１０に対して相対移動しない。

懸架ブラケット１７は、図１に示すように略Ｃ字状であり、ボルト１８によって、インホイールモータ駆動装置１０の外郭をなすケーシングに取付固定される。懸架ブラケット１７の上端部１７ｂは、インホイールモータ駆動装置１０の上部に位置し、ボルト等の固定手段によってストラット下端領域４１ｄに固定される。懸架ブラケット１７の下端部１７ｄは、インホイールモータ駆動装置１０の下部に位置し、ボールジョイント（図略）を介してロアアーム（図略）に連結される。かかるロアアームはインホイールモータ駆動装置１０に対して相対移動可能であり、上下方向に揺動する。

懸架ブラケット１７の上下方向中央領域１７ｃは、上下方向に延び、上端部１７ｂと下端部１７ｄを結合する。上下方向中央領域１７ｃは、車輪の回転中心になる軸線Ｏの上下方向位置と重なる。上下方向中央領域１７ｃにはタイロッドアーム１９が設けられる。タイロッドアーム１９は車両前後方向に延びる。本明細書において、車両前方（単に前方ともいう）とは電動車両が前進走行する方向をいい、車両後方（単に後方ともいう）とは電動車両が後退走行する方向をいう。なお懸架ブラケット１７は、インホイールモータ駆動装置１０の後方に配置される。タイロッドアーム１９は上下方向中央領域１７ｃから後方に突出する。懸架ブラケット１７、タイロッドアーム１９、および後述するクランプ手段５２の配置は、車両前後方向に関しインホイールモータ駆動装置１０のオフセット方向とは反対側になる。

ボールジョイントのボール中心は、懸架ブラケット１７の下端部１７ｄに配置される。ストラット４１の上端と、ボールジョイントのボール中心を通過する仮想直線は転舵軸線Ｋを構成する。図示しない操舵装置がタイロッドアーム１９を車幅方向に押し引きすると、転舵軸線Ｋを中心として、インホイールモータ駆動装置１０が車輪ホイールＷとともに転舵する。

インホイールモータ駆動装置１０と車体側メンバの間には複数の動力線５１が配線される。本実施形態は３本の動力線５１を有する。これらの動力線５１は、車体側メンバ（図略）に搭載された電力供給部からインホイールモータ駆動装置１０へ三相交流電力を供給する。

各動力線５１の図示しない一端は、車体側メンバに搭載されるインバータ（図略）と接続する。各動力線５１の他端は、インホイールモータ駆動装置１０の上部に設けられる端子ボックス２２と接続する。

端子ボックス２２から延びる各動力線５１は、ストラット下端領域４１ｄおよび懸架ブラケット１７よりも車幅方向外側を通されて車両前後方向に延び、懸架ブラケット１７よりも車両後方で向きを変えて上方に延び、さらに車幅方向内側に向かうにつれて上方から下方へ向きを変えるよう逆Ｕ字状に配線される。３本の動力線５１は途中箇所でクランプ手段５２により束ねられる。クランプ手段５２によって支持される動力線５１の途中箇所は、動力線５１のうち上側で閉じ下側で開く逆Ｕ字状配線領域のうち、インホイールモータ駆動装置１０から遠い方の端部である。クランプ手段５２は弾性部材５３に支持される。弾性部材５３は一側でクランプ手段５２に固定され、他側でストラット下端領域４１ｄに固定される。

クランプ手段５２は、弾性部材５３およびストラット下端領域４１ｄを介してインホイールモータ駆動装置１０に固定されるため、サスペンション装置からみてばね下部材の構成要素になる。このためクランプ手段５２は、インホイールモータ駆動装置１０とともに転舵し、また上下方向にバウンドおよびリバウンドする。

なおクランプ手段５２とストラット下端領域４１ｄの間には弾性部材５３のみ介在する。クランプ手段５２とインホイールモータ駆動装置１０の間には何も介在せず、クランプ手段５２はインホイールモータ駆動装置１０から離隔される。

弾性部材５３は、動力線５１とインホイールモータ駆動装置１０の相対移動に伴って弾性変形する。具体的にはインホイールモータ駆動装置１０が上下方向にバウンド・リバウンドしたり、転舵軸線Ｋ回りに転舵したりする際、動力線５１が曲げ伸ばしされて、弾性部材５３が弾性変形する。

図２は、同実施形態からクランプ手段および弾性部材を取り出して示す斜視図である。図３は、同実施形態からクランプ手段および弾性部材を取り出して示す断面図である。弾性部材の形状が理解し易いよう、図２および図３では弾性部材にハッチングを附してある。クランプ手段５２は、各動力線５１を包囲する弾性バンド５４と、弾性バンド５４を挟んで固定する１対のベース部材５５および保持部材５６を有する。弾性バンド５４は、ゴム、エラストマー、スポンジ等の弾性変形し易い材料で形成される。弾性バンド５４には各動力線５１が通される貫通孔が設けられる。各貫通孔は上下方向に延びる。１個の弾性バンドに３本の貫通孔が設けられ、各貫通孔に動力線５１がそれぞれ通されることにより、３本の動力線５１は束ねられる。

ベース部材５５および保持部材５６は金属あるいはプラスチック等の変形しない材料で形成される。ベース部材５５の中央部および保持部材５６の中央部には、弾性バンド５４が嵌合する凹部が設けられる。ベース部材５５および保持部材５６の凹部同士が向き合うよう、ベース部材５５および保持部材５６を正面合わせにして、かかる凹部に弾性バンド５４を設置すると、弾性バンド５４はベース部材５５および保持部材５６に包囲される。また各動力線５１はベース部材５５および保持部材５６から上方および下方へ延びる。

保持部材５６の両端部には、ボルト５７が通される貫通孔が形成される。ベース部材５５の両端部には、ボルト５７と螺合する雌ねじが形成される。ベース部材５５および保持部材５６の端部同士は、ボルト５７および雌ねじ等の固定手段によって連結固定される。これにより弾性バンド５４および各動力線５１は、ベース部材５５および保持部材５６に挟まれるよう保持される。

ベース部材５５の一端部には１対のプレート部５５ｐが設けられる。１対のプレート部５５ｐはベース部材５５から上方および下方へ突出する。各プレート部５５ｐは弾性部材５３の先端プレート５３ｑにボルト５８で連結固定される。

弾性部材５３の先端側には先端プレート５３ｑが固定される。弾性部材５３の根元側には根元プレート５３ｒが固定される。弾性部材５３はゴム等の弾性変形し易い材料で形成される。このため弾性部材５３が弾性変形すると、先端プレート５３ｑが根元プレート５３ｒに対して変位する。根元プレート５３ｒはボルト５９等の固定手段によってブラケット４１ｂに連結固定される。なお図３では、弾性部材５３の弾性変形を誇張して表す。

ブラケット４１ｂは、懸架ブラケット１７よりも上方に配置されて、ストラット下端領域４１ｄと結合する部材であり、ストラット下端領域４１ｄから車両前後方向にオフセットして配置される。

本実施形態のクランプ手段５２は、動力線５１を単に支持するのではなく、弾性部材５３とともにインホイールモータ駆動装置１０のダイナミックダンパとして機能する。

すなわちクランプ手段５２は、動力線５１の途中箇所を保持することから、動力線５１の逆Ｕ字状領域の重量の半分と、クランプ手段５２から下方へ延びる領域の重量を支持する。これにより既存の動力線５１をダイナミックダンパの質量体として利用することができる。弾性部材５３はインホイールモータ駆動装置１０と結合する部品（ストラット下端領域４１ｄ）に固定され、クランプ手段５２を支持する。

本実施形態によれば、動力線５１、クランプ手段５２、および弾性部材５３が相俟ってダイナミックダンパとして機能することから、インホイールモータ駆動装置１０側で生成される車輪の騒音源および振動源を低減することができる。また既存部品をダイナミックダンパとして利用するため、専用のダイナミックダンパを新たに取り付ける必要がなく、コストおよび重量を抑えられる。

また本実施形態のクランプ手段５２は弾性部材５３でストラット４１に支持されているため、インホイールモータ駆動装置１０の転舵時等に動力線５１に力学的な負荷が掛かったとしても、弾性部材５３が撓んで負荷が緩和され、動力線５１の耐久性が向上する。また、電動車両の走行時にサスペンション装置のばね下側から動力線５１に振動が入力されても、当該加振入力による振動に対する動力線５１の耐久性も向上する。

また本実施形態の弾性部材５３は、インホイールモータ駆動装置１０に取付固定されるサスペンション部材（ストラット下端領域４１ｄ）に設けられることから、車輪の騒音および振動がサスペンション装置を介して車体側メンバに伝達する前に、該騒音および振動を低減することができる。

図４は、本実施形態の共振モードを例示する模式図である。１つの共振モードとして、サスペンション装置のストラット４１が、インホイールモータ駆動装置１０の軸線Ｏを支点として車両前後方向に振動する。図４に示す共振モードでは、ストラット４１の上端側ほど振動幅が大きくなり、車体側メンバに不快な振動が伝達してしまう。

本実施形態によれば、ストラット４１にダイナミックダンパとしての弾性部材５３およびクランプ手段５２を設けたことから、図４に示す共振モードを効果的に低減することができ、乗り心地が悪化しない。動力線５１およびクランプ手段５２の質量と弾性部材５３の剛性で決まる共振周波数帯を、共振する部品（ストラット４１、あるいは懸架ブラケット１７等）の共振周波数帯に合わせることで、かかる部品の共振を効果的に抑えられる。

次に本発明の他の実施形態を説明する。図５は本発明の他の実施形態を示す側面図である。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、上述したストラット下端領域４１ｄに代えて、懸架ブラケット１７に弾性部材５３を取付固定する。これにより複数の動力線５１は、弾性部材５３を介して、インホイールモータ駆動装置１０の懸架ブラケット１７に支持される。クランプ手段５２とインホイールモータ駆動装置１０の間には弾性部材５３のみ介在する。クランプ手段５２とストラット下端領域４１ｄの間には何も介在せず、クランプ手段５２はストラット４１から離隔される。

他の実施形態によれば、弾性部材５３が懸架ブラケット１７の上端部１７ｂに固定されることから、図１に示す実施形態と同様の効果が得られる。つまり車輪の騒音および振動を低減し、図４に示す共振モードを低減することができる。

なお図示はしなかったが、変形例として弾性部材５３をインホイールモータ駆動装置１０のケーシングに固定してもよい。

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。例えば上述した１の実施形態から一部の構成を抜き出し、上述した他の実施形態から他の一部の構成を抜き出し、これら抜き出された構成を組み合わせてもよい。

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。

１０ インホイールモータ駆動装置、 １７ 懸架ブラケット、
４１ ストラット、 ４１ｂ ブラケット、
４１ｄ ストラット下端領域、 ５１ 動力線、
５２ クランプ手段、 ５３ 弾性部材、 ５４ 弾性バンド、
５５ ベース部材、 ５５ｐ プレート部、 ５６ 保持部材、
Ｋ 転舵軸線、 Ｏ 軸線、 Ｔ タイヤ、 Ｗ 車輪ホイール。

Claims (4)

1. インホイールモータ駆動装置と、車体側メンバと、前記インホイールモータ駆動装置を前記車体側メンバに連結するサスペンション装置と、前記車体側メンバに搭載される電力供給部と、一端が前記電力供給部と接続し他端が前記インホイールモータ駆動装置と接続する動力線とを具備する車両に設けられる構造であって、
   前記動力線の途中部分を把持するクランプ手段と、
   前記サスペンション装置のうち前記インホイールモータ駆動装置に相対移動不能に固定されるサスペンション部材、あるいは前記インホイールモータ駆動装置のケーシングに取付固定されて、前記クランプ手段を支持する弾性部材とを備え、
   前記弾性部材および前記クランプ手段は、前記動力線を質量体としてダイナミックダンパを構成する、インホイールモータ駆動装置の動力線配線構造。
2. 前記クランプ手段は、複数の動力線を束ねる弾性バンドと、前記弾性部材と結合するベース部材と、前記ベース部材に着脱可能に取り付けられて前記ベース部材とともに前記弾性バンドを挟む保持部材とを有する、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置の動力線配線構造。
3. 前記サスペンション部材は上下方向に延びるストラットの下端領域であり、
   前記弾性部材は前記ストラットの前記下端領域に取付固定される、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の動力線配線構造。
4. 前記クランプ手段は、車両前後方向に関し前記ストラットの前方あるいは後方に配置される、請求項３に記載のインホイールモータ駆動装置の動力線配線構造。

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