JP4479672B2 - モータ付車両のリヤリジットサスペンション装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輪駆動用の電動モータをアクスル部材端に連結させた構造を用いたモータ付車両のリヤリジットサスペンション装置に関する。

電動モータを車輪駆動の動力として用いる電気自動車や電動モータと他の動力源とを組み合わせて動力として用いるハイブリッド車（いずれもモータ付車両）には、左右車輪のホイールの近くにそれぞれ電動モータを配置して、左右の電動モータの出力で左右の車輪をそれぞれ駆動するようにした構造がある。インホイールモータを用いた車両はその代表的な構造である。

ところで、電気自動車やハイブリッド車では、構造が簡素ですむという利点から、リヤリジットサスペンション装置と呼ばれる、剛体で左右の電動モータおよび車輪をつなげる構造のサスペンション装置が知られている。

こうしたリヤリジットサスペンション装置の多くは、特許文献１にも開示されているように車幅方向に延びるアクスルチューブの両端部に電動モータを連結したアクスル構造部を用い、このアクスル構造部をばねやショックアブソーバなどで車体に懸架することが行われている。
特開２００５−２８９３２４号公報

ところで、ガソリン車やディーゼル車で用いられるリヤリジットサスペンション装置は、通常、リジットアクスルを位置決めるアーム構造が組み付く。同構造には、図５に示されるようなアクスルチューブａの両端部の上・下部に、前側（車両前後方向）へ張り出す一対のサスペンションアームｂ，ｃを支持させるトレーリング式が知られている。多くは、アンチピッチ性能などサスペンション性能を考慮して、アクスル構造部の前方に仮想的にサスペンション回転中心ｄを設定し、同サスペンション回転中心ｄからアクスルチューブと隣接する上下の地点を通過する一対の上・下線ｘ、ｙを定めておく。そして、この上・下線ｘ、ｙが通過するアクスルチューブaの直上と直下とにブラケット部（図示しない）を設け、同ブラケット部にサスペンションアームｂ、ｃの端部を回動可能に支持させて、上・下線ｘ、ｙ沿いにサスペンションアームｂ，ｃを取り付けることが行なわれている。なお、図５において、ｅは車輪（後輪）をそれぞれ示している。

電気自動車やハイブリッド車のサスペンション装置の多くは、コストや生産性などの点から、このようなモータ無しの車両のサスペンション装置の設定や各部構造を流用して構築することが行なわれている。

ところが、電気モータが有るリジットサスペンションの場合は、車輪とアクスルチューブ端との間に電動モータが存在するために、サスペンションアームがアクスルチューブに支持される地点は、電気モータが無い場合よりも、電動モータ分、車幅方向内側へずれる。これだと、サスペンションアームの支持点が車輪から内側へ離れる分だけ、アクスルチューブに入力されるモーメントが大きくなるので、アクスルチューブに過度な負担を与えやすい。

そこで、過度なモーメントの入力を避けるために電動モータの上・下部において、サスペンションアームのアクスルチューブ側の端部を支持させることが考えられる。

しかし、電動モータの外径寸法は、アクスルチューブよりも、かなり大きいために、サスペンションアームのアクスルチューブ側の支持位置が、当初（電動モータの無いガソリン車やディーゼル車の場合）のサスペンションアームの支持位置とは大きく異なってくる。具体的には、サスペンションアームの支持位置が、電動モータの上下部でサスペンションアームを支持させる構造になると、電動モータの外径分、アクスルチューブから上下方向へ離れた地点にずれる。

ところで、車体ｆ側のサスペンションアームの支持構造の多くは、電動モータの有無に関わらず、できるだけ共用することが行われる（モータ無しの車体構造をモータ有りの車体構造で流用）。このため、モータ無し車両で用いられるサスペンション装置から、アクスル側のサスペンションアームの支持位置を変更してモータ有りに適したサスペンション装置にすると、サスペンション回転中心の位置が変わってしまう。特にサスペンション回転中心の位置は、アンチピッチ性能（車両のピッチ発生を抑える性能）などを考慮して定められているので、サスペンション回転中心位置が変わると、所望とするサスペンション性能（アンピッチ性能）が変わり、同サスペンション性能を確保するのを難しくさせてしまう。

そこで、本発明の目的は、サスペンション回転中心の位置、該回転中心からアクスル部材の上下近くを通る線がもたらすサスペンション性能をそのまま確保しつつ、サスペンションアームによる電動モータの支持を可能としたモータ付車両のリヤリジットサスペンション装置を提供する。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、車両の車幅方向に沿って延びるアクスル部材の両端部にそれぞれ車輪駆動用の電動モータを装着して構成されるアクスル構造部で、該アクスル構造部の前方に設定されるサスペンション回転中心からアクスル部材を挟む該アクスル部材と隣接した上・下の地点を通る一対の上・下線のうち、該上・下線が通過する電動モータのアクスル部材の軸心より前側の外面部分に、上下一対のブラケット部を設け、同上下一対のブラケット部に上下一対のサスペンションアームを支持させる構造とした。また、前記電動モータは前記アクスル部材よりも上下方向に大きく、前記一対のサスペンションアームは、前記アクスル部材より前側で、上下方向において前記電動モータの上下端よりも前記アクスル部材の軸心側の、前記電動モータの外側における、前記上・下線の線上に、支持される構造とした。

請求項２に記載の発明は、モータ無しの車両で用いられていた設定がそのまま流用され
るよう、サスペンション回転中心、及び一対の上・下線は、それぞれ、電動モータの無い車両において、サスペンションアームをアクスル部材の上・下部に有るブラケットに取り付けるために設定されたサスペンション回転中心、及び、該サスペンション回転中心からアクスル部材を挟む上下の地点を通る一対の上・下線を用いた。

請求項３に記載の発明は、各サスペンションアームが電動モータの外面から最小限離れた地点で支持される構成を採用した。

請求項４に記載の発明は、筒状のブッシュ部材が組み込まれた目玉部を端部にもつサスペンションアームを用い、各ブラケットには車幅方向に所定の間隔をおいて並ぶ一対の支持壁を有した構成を用い、目玉部のブッシュ部材の内周部を一対の支持壁の間に挟み込ませることによって、サスペンションアームが支持される構成とした。

請求項１に記載の発明によれば、当初のサスペンション回転中心の位置や該回転中心からアクスル部材の上下近くを通る線の設定を変えずに、過大なモーメントの発生を抑えるのに適した支持形態、すなわちサスペンションアームによる電動モータの支持が実現できる。

したがって、当初のサスペンション性能をそのまま踏襲したサスペンション装置を構築することができる。しかも、通常、電動モータの外郭を形成する部材は、剛性強度が高いので、別途、補強部材を必要とせずに、サスペンションアームの支持剛性が確保できる利点もある。

請求項２に記載の発明によれば、電動モータの無い車両で用いられるサスペンション装置の設定がそのまま流用できる。

請求項３に記載の発明によれば、さらにサスペンションアームの一端部を支持する支持部は、電動モータの外面から最小限離れただけなので、同部分に作用するモーメント発生が抑えられ、一層、良好なサスペンションアーム端部の支持が行なえる。

請求項４に記載の発明によれば、さらにサスペンションアームの支持部は、電動モータからの熱がブッシュ部材に伝わり難くなるので、モータ熱がもたらすブッシュ部材の温度上昇を抑えたサスペンション装置が実現できる。

［第１の実施形態］
以下、本発明を図１〜図３に示す第１の実施形態にもとづいて説明する。

図１は、モータ付車両、例えば電気自動車の後輪（駆動輪）を懸架するトレーリング式リヤリジットサスペンション装置の外観を示し、図２は図１中の矢視Ａから見た図を示し、図３は図１中のＢ−Ｂ線に沿う平断面図を示している。

図１中１は、車体Ｔ（図２のみ図示）の下部に配設されるアクスル構造部を示している。同アクスル構造部１を説明すると、２は車体の車幅方向に沿って延びる剛体、例えば金属製のアクスルチューブ（本願のアクスル部材に相当）、３は同アクスルチューブ２の両端部に取着されたアクスルプレート、４は左右一対のインホイールモータ（本願の車輪駆動用の電動モータに相当）である。

インホイールモータ４には、図１および図２に示されるような密閉式の円筒形のモータハウジング６（例えば有底筒形のハウジング、該ハウジングの開口を塞ぐカバーの組み合わせからなる）の内部に、モータ要素を含む各種機器、例えばステータ７およびロータ８、さらに減速機構部９などが収めた構造が用いてある（いずれも片側のモータにだけ破線で図示）。モータハウジング６には、例えばアルミ部材の鋳造品が用いてある。なお、インホイールモータ４の出力部には、ホイール取付部１０が付いた制動ユニット１１（ブレーキシューなどが内蔵された機器）が組み付けてある。そして、各モータハウジング６の端部（底側）が両アクスルプレート３に連結され、各アクスルチューブ２端にそれぞれインホイールモータ４を直列に装着している。これにてアクスル構造部１を構成している。

そして、図１に示されるようにアクスルチューブ２は、懸架機器（衝撃や振動を緩衝する緩衝部材や緩衝部品など）、例えば一対のコイルスプリング１３や一対のショックアブソーバ１４などで車体Ｔの下部に支持され、アクスル構造部１を車体Ｔに懸架している。なお、１５は、左右のホイール取付部１０に装着された車輪（後輪）を示している（二点鎖線で図示）。

一方、図１および図２に示されるように各インホイールモータ４には、アクスル構造部１を位置決めするため、上下一対のサスペンションアーム１７ａ，１７ｂが連結されている。すなわち、左右のサスペンションアーム１７ａ，１７ｂは、いずれも上側に配置されるサスペンションアーム１７ａより、下側に配置されるサスペンションアーム１７ｂの全長を長くしてある。これら各アーム１７ａ，１７ｂ端には、例えば図１および図３に示されるような短筒形の枠部１９ａの内部に、ブッシュ部材１９ｂ、支持筒１９ｃを同心状に取着して構成された目玉部１９が設けてある。そして、一方の目玉部１９を車体取付側とし、他方の目玉部をアクスル取付側としている。

また各インホイールモータ４のうち、アクスルチューブ２の軸心から前側（車両前側）の外面となるモータハウジング６の前側の外周面６ａには、上段にアッパ用ブラケット２０が設けられている。また下段には、該ブラケット２０と並んで、ロア用ブラケット２１が設けられている。これら対となるブラケット２０，２１は、いずれも図３に示されるようにモータハウジング６の軸方向に沿って、所定の間隔（ここでは目玉部１９の幅寸法分）をおいて並べた一対の支持壁２３から構成してある。そして、各支持壁２３には、締結用の通孔２４が形成され、各ブラケット２０，２１を、サスペンションアーム端を取り付けるためのブラケット部としている。また通孔２４からモータハウジング６の外周面までの距離Ｓ（図２のみ図示）は、サスペンションアーム１７ａ，１７ｂとの接続に必要な最小限の隙間を残すだけの寸法にしてある（サスペンションアームを最小限離れた地点で支持させるため）。

これら各ブラケット２０，２１にそれぞれサスペンションアーム１７ａ，１７ｂが支持させてある。

ここで、ブラケット２０，２１には、いずれもガソリン車やディーゼル車など、電動モータの無いリジットサスペンション装置で用いられていた設定を変えずに、サスペンションアーム１７ａ，１７ｂの接続が行なえるようにした構造が採用してある。これには、図５に示されるアクスル構造部１の前方のサスペンション回動支点ｄの設定、同サスペンション回動支点ｄからアクスルチューブ端部の上・下部の直上・直下へ延びる上・下線ｘ、ｙの設定をそのまま流用して、ブラケット２０，２１を設ける手法が用いてある。具体的には、例えば図５に示すガソリン車（あるいはディーゼル車）に組み込まれるリヤリジットサスペンション装置（電動モータ：無）のような、アクスルチューブａの直上・直下で一対のサスペンションアームｂ、ｃが支持される構造があるとする。そして、同構造の設定を、インホイールモータ４が付いたリジットサスペンション装置に流用することを考える。

このときは、図５中のサスペンション回転中心ｄと上側のサスペンションアームｂがアクスルチューブａに支持される点ｇをむすぶ線ｘ、サスペンション回転中心ｄと下側のサスペンションアームｃがアクスルチューブａに支持される点ｉをむすぶ線ｙの設定そのまま利用するために、図２に示されるように当該線ｘ、ｙが通過する部位となるモータハウジング６の前側の外周面６ａの上・下の地点α、βに合わせて、ブラケット２０，２１を設ける。このとき、線ｘ，ｙと交わる点に締結用の通孔２４を合わせる。これにより、ブラケット２０，２１は、既に設定されているサスペンション回転中心ｄや該回転中心ｄから延びる上・下線ｘ、ｙに合わせて設置される。

そして、図１に示されるようにサスペンションアーム１７ａ，１７ｂの各アクスル取付側の目玉部１９をブラケット２０，２１に締結する。具体的には、図３に示されるように一対の支持壁２３間に、締結具、例えばボルト部材２６、ナット部材２７で、支持筒１９ｃ（ブッシュ部材１９ｂの内周部に相当）を挟み付けて、目玉部１９をインホイールモータ４に締結する。

そして、残る車体取付側の目玉部１９を、上・下線ｘ、ｙに合わせて、車体の下部、例えばフレームなどに形成してあるブラケット部（いずれも図示しない）に支持させると、既に仮想的に定められているサスペンション回動支点ｄを変えずに、トレーリング式のリヤリジットサスペンション装置が車体Ｔ（車両）に組み付けられる。

かくして、ブラケット２０，２１をインホールモータ４の前側に設けて、サスペンションアーム１７ａ，１７ｂを車両前側へ移すという構造の違いだけで、サスペンション回転中心ｄの位置や該回転中心ｄからアクスルチューブ近くを通る線ｘ、ｙの設定を変えずに、サスペンションアーム１７ａ，１７ｂでインホイールモータ４を支持させることができる。

これにより、既に良好な結果をもたらしている設定をそのまま用いながら、過大なモーメントの発生が抑えられるリヤリジットサスペンション装置ができる。しかも、既にガソリン車やディーゼル車（いずれも電動モータの無い車両）で適用されていた高いサスペンション性能をもたらすサスペンション装置の設定が、そのまま新規の電気自動車やハイブリッド車などで利用されるので、サスペンション装置の構築は容易である。

そのうえ、インホイールモータ４のモータハウジング６は、高い剛性強度を有するので、別途、補強部材を必要とせずに、サスペンションアーム１７ａ，１７ｂの支持剛性が確保できる。特にサスペンションアーム１７ａ，１７ｂのアクスル取付側は、インホイールモータ４の外周面から最小の離れた地点で支持してあるので、同部分に作用するモーメントの発生が抑えられ、一層、良好なサスペンションアーム１７ａ，１７ｂの支持ができる。

加えて、インホイールモータ４の上側や下側は、ブラケット開放したままとなるので、最低地上高が低くなったり、インホイールモータ４が車体（図示しない）との間で動くためのスペースが損なわれずにすむ。

またサスペンションアーム１７ａ，１７ｂのアクスル取付側の支持には、目玉部１９の内蔵のブッシュ部材１９ｂの内周部をなす支持筒１９ｃを一対の支持壁２３の間に挟み込ませる構造が用いてあるので、インホイールモータ４の熱がブッシュ部材１９に伝わりにくく、インホイールモータ４の熱がもたらすブッシュ部材１９ｂの温度上昇を抑えたサスペンション装置が約束できる。

［第２の実施形態］
図４は本発明の第２の実施形態を示す。

本実施形態は、上下一対のブラケット２０，２１を、第１の実施形態の述べたような上下に並べた複数（２つ）の支持壁２３，２３から構成したのでなく、一枚の部材、具体的には支持壁２３，２３を連続させて一体にしたような支持壁３３で構成したものである。

こうした構成だと、ブラケット２０，２１は、支持壁３３の採用により表面積が増すことを利用して、ブラケット機能だけでなく、インホイールモータ４から生ずるモータ熱を放熱する放熱フィンとしても利用できる。そのため、同フィン機能により、インホイール４（電動モータ）の放熱効果を高めることができる利点もある。

但し、図４において、第１の実施形態と同じ部分には同一符号を付してその説明を省略した。

なお、本発明は上述した第１．２の実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。例えば上述の実施形態では、電気自動車を挙げたが、これに限らず、例えば電動モータとエンジンとを組み合わせたようなハイブリッド車でもよい。

本発明の第１の実施形態に係るリヤリジットサスペンション装置を示す斜視図。 図１中の矢視Ａから見た側面図。 図１中のＢ−Ｂ線に沿う断面図。 本発明の第２の実施形態に係るリヤリジットサスペンション装置の要部を示す斜視図。 従来のリヤリジットサスペンション装置を説明するための一部断面した側面図。

符号の説明

１…アクスル構造部、２…アクスルチューブ（アクスル部材）、４…インホイールモータ（電動モータ）、６…モータハウジング、１７ａ，１７ｂ…サスペンションアーム、２０，２１…ブラケット（ブラケット部）、１９…目玉部、１９ａ…枠部、１９ｂ…ブッシュ部材、１９ｃ…支持筒、ｄ…サスペンション回動支点、ｘ、ｙ…線。

Claims (4)

1. 車両の後側に配置され、車両の車幅方向に沿って延びるアクスル部材の両端部にそれぞれ車輪駆動用の電動モータを装着して構成されるアクスル構造部と、
   前記アクスル構造部の前方に設定されるサスペンション回転中心から前記アクスル部材を挟む該アクスル部材と隣接した上・下の地点を通過する一対の上・下線のうちの該上・下線が通過する、前記電動モータの前記アクスル部材の軸心より前側の外面部分に設けられた上下一対のブラケット部と
   前記上下一対のブラケット部に支持される上下一対のサスペンションアームと
   を有して構成され、
   前記電動モータは前記アクスル部材よりも上下方向に大きく、
   前記一対のサスペンションアームは、前記アクスル部材より前側で、上下方向において前記電動モータの上下端よりも前記アクスル部材の軸心側の、前記電動モータの外側における、前記上・下線の線上に、支持されることを特徴とするモータ付車両のリヤリジットサスペンション装置。
2. 前記サスペンション回転中心及び一対の上・下線は、それぞれ、電動モータの無い車両における、サスペンションアームをアクスル部材の上・下部に有るブラケットに取り付けるために設定されたサスペンション回転中心、及び、該サスペンション回転中心からアクスル部材を挟む上・下の地点を通る一対の上・下線であることを特徴とする請求項１に記載のリヤリジットサスペンション装置。
3. 前記各サスペンションアームは、前記電動モータの外面から最小限離れた地点で支持されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ付車両のリヤリジットサスペンション装置。
4. 前記各サスペンションアームは、端部に筒状のブッシュ部材が組み込まれた目玉部を有し、
   前記各ブラケットは、車幅方向に所定の間隔をおいて並ぶ一対の支持壁を有して構成され、
   前記各サスペンションアームは、前記目玉部の前記ブッシュ部材の内周部を前記一対の支持壁の間に挟み込ませることによって支持されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一つ記載のモータ付車両のリヤリジットサスペンション装置。

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