JP4850465B2 - インホイールモータシステム - Google Patents

Description

本発明は、ダイレクトドライブホイールを駆動輪とする車輌において用いられるインホイールモータシステムに関するもので、特に、上記モータを、車輌の足回り部品に対して、緩衝機構を介して支持する構成のインホイールモータシステムに関する。

近年、電気自動車などのモータによって駆動される車輌においては、モータを車輪に内蔵するインホイールモータシステムが採用されつつある。その中でも、図２に示すような、インホイールモータ３を、緩衝機構５０を介して、車輌の足回り部品に対して弾性支持する構成のインホイールモータシステムが注目されている。このインホイールモータシステムは、径方向内側が開放された、モータロータ３Ｒが取り付けられた回転側ケース３ｂと、この回転側ケース３ｂと同心円状に配置され、上記モータロータ３Ｒと所定の間隔を隔ててモータステータ３Ｓが取り付けられた、径方向外側が開放された非回転側ケース３ａとを軸受け３ｊを介して回転可能に連結した中空形状のインホイールモータ３の上記非回転側ケース３ａを、図３にも示すような、直動ガイド５１を介して互いに車輌の上下方向に作動方向が限定され、かつ、車輌の上下方向に作動する上側バネ部材５２Ａ、下側バネ部材５２Ｂ及びダンパー５３により結合された２枚のプレート５４，５５を備えた緩衝機構５０を介して、車軸６に結合される車輌の足回り部品であるナックル５に連結し、上記回転側ケース３ｂとホイール２とを、ホイール２のラジアル方向に互いに偏心可能な駆動力伝達機構であるフレキシブルカップリング６０により結合する構成のインホイールモータシステムが提案されている。なお、図２において、１は上記ホイール２に装着されるタイヤ、４はホイール２とその回転軸において連結されたハブ部、７はショックアブゾーバ等から成るサスペンション部材、８は上記ハブ部４に装着されたブレーキディスクから成る制動装置である。
このように、インホイールモータ３を、上記のような緩衝機構５０を介して、車輌の足回り部品に対して弾性支持する構成を採ることにより、上記インホイールモータ３は車輌の足回り部品に対してフローティングマウントされるので、インホイールモータ３自身をダイナミックダンパーのウエイトとして作用させることができ、悪路走行時における接地性能、及び、乗り心地性能をともに大幅に向上させることができる（例えば、特許文献１参照）。

また、出願人は、上記直動ガイド５１とバネ部材５２Ａ，５２Ｂに代えて、図４に示すような、リニアベアリング１２ａとロッド１２ｂとから成る直動ガイド１２Ａと車輌上下方向に作動する上，下のバネ部材１２Ｂ，１２Ｃとを一体に構成したバネ付き直動ガイド１２を用いた緩衝機構５０Ｚを備えたインホイールモータシステムを提案している。
この緩衝機構５０Ｚは、モータ側プレート５４とナックル側プレート５５と、これらプレート５４，５５とを結合する上記のバネ付き直動ガイド１２とシリンダ１５ａと図示しないピストンとこのピストンに連結されたシャフト１５ｂとから成るダンパー１５とにより構成したもので、具体的には、ナックル側プレート５５に固定部材５５ｍ，５５ｎを設けてバネ付き直動ガイド１２の固定部であるリニアベアリング１２ａとダンパー１５のシリンダ１５ａとを固定し、モータ側プレート５４に固定部材５４ｎ，５４ｎを設けてバネ付き直動ガイド１２の可動部であるロッド１２ｂの先端部とダンパー１５のシャフト１５ｂの先端部とを固定したもので、これにより、緩衝機構の構成を簡素化できるとともに部品数を少なくできるので、生産性を向上させることができるとともに、インホイールモータを安価に製造することができる（例えば、特許文献２参照）。
ＷＯ ０２／０８３４４６ Ａ１ 特開２００５−１７８６８４号公報

ところで、上記バネ部材５２Ａ，５２Ｂ及びバネ部材１２Ｂ，１２Ｃとしては、通常、コイルスプリングが用いられており、上記緩衝機構５０においては上側のバネ部材５２Ａが、上記緩衝機構５０Ｚにおいてはバネ付き直動ガイド１２の上側のバネ部材１２Ｂがインホイールモータ３の自重を支えている。したがって、上記上側のバネ部材５２Ａ，１２Ｂは、上記下側のバネ部材５２Ｂ，１２Ｃに対して高いバネ定数の設定が求められる。
一般に、コイル状のバネ部材の耐久性を向上させるためには、バネの巻数を多くしてやる必要があるが、巻数を多くするとバネ定数が下がってしまうといった問題点があり、高いバネ定数を確保するためには線径を大きくする必要がでてくる。しかし、巻数増加と線径拡大はいずれもストロークを減少させることとなるため、バネ定数を高く設定する必要がある上側のバネ部材５２Ａ，１２Ｂで必要なストロークと耐久性とを確保した上で、必要なバネ定数を得ることは困難であった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、バネ定数を確保した上でバネの巻数を増やして、インホイールモータを弾性支持する緩衝機構に用いられるバネ部材の耐久性を確保し、インホイールモータシステムの耐久性を向上させることを目的とする。

本願の請求項１に記載の発明は、円環状のモータロータと、このモータロータと同心円状に所定の間隔を隔てて配置されたモータステータと、このモータステータが取り付けられた非回転側ケースと上記非回転側ケースを車輌の足回り部品であるナックルに対して支持する緩衝機構とを備えたインホイールモータシステムにおいて、上記緩衝機構が、固定部が固定部材を介してナックル側に固定され、可動部の先端が上記非回転側ケースの上側及び下側に上，下の受け部材を介して取付けられた直動ガイドと、上記直動ガイドの、上記固定部材と上記上，下の受け部材との間にそれぞれ配置された上側及び下側のバネ部材とを備え、上記上側のバネ部材は断面形状が角型のバネ部材であり、上記下側のバネ部材は断面形状が丸型のバネ部材であり、かつ、上記上側のバネ部材の巻数が上記下側のバネ部材の巻数よりも多いことを特徴とするものである。

本発明によれば、インホイールモータを、車輌の足回り部品であるナックルに対して、一端がナックル側に連結され、他端が上記非回転側ケースの上側と下側とにそれぞれ連結された、車輌上下方向に伸縮する上，下のバネ部材を備えた緩衝機構を介して支持した構成のインホイールモータシステムにおいて、上記下側に配置されるバネ部材として、断面形状が丸型の一般に用いられているバネ部材を用い、上記上側に配置されるバネ部材として、断面形状が角型のバネ部材を用いてその断面積を増加させるようにしたので、上側に配置されるバネ部材の巻数を所望のバネ定数を確保した上で下側に配置されるバネ部材の巻数よりも増加させることができる。したがって、インホイールモータの自重を支える上記上側のバネ部材の耐久性を十分に確保することができるので、インホイールモータシステムの耐久性を向上させることができる。

以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本最良の形態に係るインホイールモータシステムに用いられる緩衝機構１０をインホイールモータ３に取付けた状態を示す図で、同図において、１１は図示しない車軸に連結された車輌の足回り部品であるナックル５に連結されるナックル側プレート、１２はリニアベアリング１２ａとロッド１２ｂとから成る直動ガイド１２Ａと２つのバネ部材１２Ｂ，１２Ｃとを一体に構成したバネ付き直動ガイドで、同図のナックル側プレート１１の裏面側には、上記バネ付き直動ガイド１２と平行に、上記直動ガイド１２Ａと同様の構成の第２の直動ガイド（図示せず）が配置されている。そして、上記バネ付き直動ガイド１２の固定部であるリニアベアリング１２ａと上記第２の直動ガイドの図示しないリニアベアリングとは上記ナックル側プレート１１に取付けられた固定部材１１ｍに固定されており、上記バネ付き直動ガイド１２の可動部であるロッド１２ｂと上記第２の直動ガイドの図示しないロッドの先端部とが、上，下のガイド用受け部材１４ａ，１４ｂを介して、上記インホイールモータ３の非回転側ケース３ａから径方向内側に突設された環状のリブ部材２０にそれぞれ取付けられている。なお、以下、上側のガイド用受け部材１４ａと上記固定部材１１ｎ間に配置されたバネ部材１２Ｂを上側のバネ部材１２Ｂ、上記固定部材１１ｍと下側のガイド用受け部材１４ｂとの間に配置されたバネ部材１２Ｃを下側のバネ部材１２Ｃと称する。また、１５はシリンダ１５ａと図示しないピストンとこのピストンに連結されたシャフト１５ｂから成る片ロッド型のダンパーで、一端が固定部であるシリンダ１５ａが上記ナックル側プレート１１に取付けられた固定部材１２ｎに固定され、可動部であるシャフト１５ｂの先端部がダンパー用受け部材１６を介して、上記非回転側ケース３ａに取付けられている。

本例では、インホイールモータ３の自重を支える上側のバネ部材１２Ｂの断面形状を角型とすることにより、このバネ部材１２Ｂの断面積を増加させるようにしている。バネの断面積を増加させると、所定の荷重をかけたときのバネの縮み量が小さくなる、すなわち、バネ定数が大きくなるので、上側のバネ部材１２Ｂの耐久性を向上させるために上記バネ部材１２Ｂの巻数を増加させても、所望のバネ定数を確保することができる。したがって、上記緩衝機構１０の耐久性を十分に確保することができるので、インホイールモータシステムの耐久性を向上させることができる。
なお、インホイールモータ３の自重を支える必要のない下側のバネ部材１２Ｃに関しては、通常の丸型断面のコイルスプリングを用いればよい。

このように、本最良の形態によれば、インホイールモータ３を、車輌の足回り部品であるナックル５に対して、直動ガイド１２Ａと上、下のバネ部材１２Ｂ，１２Ｃとを一体に構成したバネ付き直動ガイド１２を備えた緩衝機構を介して支持した構成のインホイールモータシステムにおいて、ナックル側プレート１１に設けられた上記直動ガイド１２Ａを固定する固定部材１１ｍの上側に配置される上側のバネ部材１２Ｂの断面形状を角型として、その断面積を増加させることにより、上記上側のバネ部材１２Ｂの巻数を増加させても所望のバネ定数を確保することができるようにしたので、インホイールモータ３の自重を支える上記上側のバネ部材１２Ｂの耐久性を確保することができ、インホイールモータシステムの耐久性を向上させることができる。

なお、上記最良の形態では、バネ付き直動ガイド１２と直動ガイドとダンパー１５とを備えた緩衝機構１０について説明したが、図４に示した、バネ付き直動ガイド１２とダンパー１５とを備えた緩衝機構５０Ｚにも適用可能であることはいうまでもない。
また、図２及び図３に示した、緩衝機構５０においても、上側バネ部材５２Ａの断面形状を角型とすれば、同様の効果を得ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成でインホイールモータを弾性支持する緩衝機構に用いられるバネ部材の耐久性を確保することができるので、インホイールモータシステムの耐久性を向上させることができる。

本発明の最良の形態に係る緩衝機構の構成を示す図である。 従来のインホイールモータの構成を示す図である。 従来の緩衝装置の構成を示す図である。 バネ付き直動ガイドを備えた緩衝装置の構成を示す図である。

符号の説明

３ インホイールモータ、３ａ 非回転側ケース、３ｂ 回転側ケース、
５ ナックル、１０ 緩衝機構、１１ ナックル側プレート、
１１ｍ，１１ｎ 固定部材、１２ バネ付き直動ガイド、１２Ａ 直動ガイド、
１２Ｂ 上側のバネ部材、１２Ｃ 下側のバネ部材、１２ａ リニアベアリング、
１２ｂ ロッド、１４ ガイド用受け部材、１５ ダンパー、
１５ａ シリンダ、１５ｂ シャフト、１６ ダンパー用受け部材、２０ リブ部材。

Claims (1)

1. 円環状のモータロータと、このモータロータと同心円状に所定の間隔を隔てて配置されたモータステータと、このモータステータが取り付けられた非回転側ケースと上記非回転側ケースを車輌の足回り部品であるナックルに対して支持する緩衝機構とを備えたインホイールモータシステムにおいて、
   上記緩衝機構は、
   固定部が固定部材を介してナックル側に固定され、可動部の先端が上記非回転側ケースの上側及び下側に上，下の受け部材を介して取付けられた直動ガイドと、
   上記直動ガイドの、上記固定部材と上記上，下の受け部材との間にそれぞれ配置された上側及び下側のバネ部材とを備え、
   上記上側のバネ部材は断面形状が角型のバネ部材であり、上記下側のバネ部材は断面形状が丸型のバネ部材であり、かつ、上記上側のバネ部材の巻数が上記下側のバネ部材の巻数よりも多いことを特徴とするインホイールモータシステム。

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