JP4850516B2 - 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４に示すような、インホイールモータ３を、緩衝機構１０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（例えば、特許文献１参照）。このインホイールモータシステムは、詳細には、径方向内側が開放された、モータロータ３Ｒが取付けられた回転側ケース３ｂと、このモータケース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５に示すような、リニアベアリング１１ａとロッド１１ｂとから成る直動ガイド１１Ａとバネ部材１１Ｂ，１１Ｂとを一体に構成したバネ付き直動ガイド１１を備えた緩衝機構１０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２０により結合したものである。
なお、図４において、１は上記ホイール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装置である。

上記緩衝機構１０は、詳細には、図６にも示すように、モータ３の非回転側ケース３ａに取付けられるモータ側プレート１２とナックル５に連結されるナックル側プレート１３とを、上記のバネ付き直動ガイド１１、及び、シリンダ１４ａ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１４ｂとから成るダンパー１４とにより連結したもので、具体的には、ナックル側プレート１３に固定部材１３ｍ，１３ｎを設けて上記バネ付き直動ガイド１１の固定部であるリニアベアリング１１ａとダンパー１４の固定部であるシリンダ１４ａとを固定し、モータ側プレート１２に固定部材１２ｎ，１２ｎを設けて上記バネ付き直動ガイド１１の可動部であるロッド１１ｂの先端部とダンパー１４の可動部であるシャフト１４ｂの先端部を固定する構成となっている。
このように、インホイールモータ３を、緩衝機構１０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。

また、本出願人は、例えば、図７に示すような、上記バネ付き直動ガイド１１を備えた緩衝機構１０を更に改良した緩衝機構１０Ｚ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１０Ｚは、モータの非回転側ケース３ａを、上記バネ付き直動ガイド１１と、このバネ付き直動ガイド１１に並行に配設された第２の直動ガイド１５と、ダンパー１４とにより支持するとともに、モータ側プレート１２を省略して、バネ付き直動ガイド１１の可動部であるロッド１１ｂとバネ部材１１Ｂ及び直動ガイド１５のロッド１５ｂとを受けるガイド用受け部材１２ｐとダンパー１４のシャフト１４ｂを受けるダンパー用受け部材１２ｑとを、非回転側ケース３ａの内周側に径方向内側に突設されたリブ部材１６の切り欠き部１６ｋに配設したもので、これにより、緩衝機構の剛性を高めるとともに、緩衝機構のストローク幅を十分に確保することができる（特願２００４−１１１５１６号、特願２００５−２６４７０７号）。
特開２００５−１７８６８４号公報

ところで、上記インホイールモータ３は屋外で使用されるため、上記バネ付き直動ガイド１１の直動ガイド１１Ａや第２の直動ガイド１５に塵芥や泥水が付着して、上記バネ付き直動ガイド１１や第２の直動ガイド１５の作動性を阻害する可能性がある。そこで、上記直動ガイド１１Ａ，１５の可動部分であるロッド１１ｂ，１５ｂの外側に、例えば、ジャバラ状のブーツなどの防塵・防水部材を取付けるようにすれば、上記直動ガイド１１ｂ，１５ｂへの塵芥や泥水の侵入を防止することができる。
上記のような防塵・防水部材は、ナックル側プレート１３の固定部材１３ｍとモータ側プレート１２の固定部材１２ｎ、あるいは、ガイド用受け部材１２ｐとにそれぞれ密着させて取付ける必要があるが、取付け前に上記防塵・防水部材を上記両部材１２ｎ，１２ｐにともに密着させることはできない。
また、上記ロッド１１ｂ，１５ｂの外側をジャバラ状のブーツで覆うとともに、上記ロッド１１ｂ，１５ｂを上記固定部材１３ｍに仮組みした状態で、上記緩衝装置１０，１０Ｚをインホイールモータ３に組み付けることも考えられるが、仮組状態及びインホイールモータに組み付けた後で、上記ジャバラ状のブーツの他端を上記固定部材１２ｎ、あるいは、ガイド用受け部材１２ｐに密着させるようにして取付けることは、作業スペースが限られていることから、作業が大変であった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、インホイールモータを弾性支持する緩衝装置の直動ガイドへの塵芥や泥水の侵入を防止するための防塵・防水部材を容易に取付けることのできる取付構造を有するインホイールモータシステムを提供す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、上記モータロータの径方向内側に所定の間隔を隔てて配置された円環状のモータステータと、上記モータステータを収容する円環状の非回転側ケースと、直動ガイドとバネ部材とを一体に構成したバネ付き直動ガイドを有し、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支持する緩衝機構を備えたインホイールモータシステムであって、上記直動ガイドの固定部が上記ナックルに取付けられ、上記直動ガイドの可動部の端部が上記非回転側ケースの内側に設けられたガイド用受け部材に取付けられ、上記ガイド用受け部材と上記直動ガイドの固定部との間には、防塵・防水機能を有する筒状の本体と上記筒状の本体の上記ガイド用受け部材側に取付けられる環状の当接部材と上記環状の当接部材の直動ガイド側に取付けられた筒状の弾性部材とを備えた防塵・防水部材が配設され、上記直動ガイドの可動部の外周には上記筒状の弾性部材を支持するための支持面を有する段差部が形成され、上記筒状の弾性部材が、上記環状の当接部材と上記支持面との間に圧縮された状態で取付けられていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記筒状の弾性部材と上記段差部の支持面との間に、金属や硬度の高い樹脂などの剛性を有するワッシャを介挿させたものである。

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、直動ガイドとバネ部材とを一体に構成したバネ付き直動ガイドを有する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、上記直動ガイドへの塵芥や泥水の侵入を防止するための防塵・防水部材を、防塵・防水機能を有する筒状の本体と、この本体の直動ガイド側端部に取付けられた環状の当接部材と、上記当接部材の直動ガイド側に取付けられた筒状の弾性部材とを備えた防塵・防水部材とし、この防塵・防水部材を上記ガイド用受け部材と直動ガイドの固定部との間に配設するとともに、上記直動ガイドの可動部外周部に、上記弾性部材を支持するための支持面を有する段差部を設けて、上記弾性部材を上記当接部材と上記支持面との間に圧縮された状態で取付けるようにしたので、防塵・防水部材を上記ガイド用受け部材と直動ガイドの固定部との間に、容易にかつ確実に密着させて取付けることができる。
このとき、上記弾性部材と上記段差部の弾性部材支持面との間に、金属や硬度の高い樹脂などの剛性を有するワッシャを介挿させるようにすれば、上記支持面の面積が小さい場合でも上記弾性部材を確実に支持することができる。

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装置の直動ガイド１１Ａ，１５に防塵・防水部材であるブーツ３０を取り付けた状態を示す図である。
なお、本例では、緩衝装置として、図７に示した、バネ付き直動ガイド１１と第２の直動ガイド１５とダンパー１４とを備えた緩衝装置１０Ｚを用いた。
上記ブーツ３０は防塵・防水機能を有するジャバラのブーツ本体３１を備えており、このブーツ本体３１の一方の端部３１ａには、ボルト３２Ｍにより円環状のカラー３２が、他方の端部３１ｂには、ボルト３３Ｍにより円環状のキャップ３３がそれぞれ取付けられている。本例では、上記ボルト３２Ｍを、ガイド用受け部材１２ｐ側とは反対側から上記カラー３２に螺入して上記ブーツ本体３１の端部３１ａを上記カラー３２に固定するようにしている。また、本例のブーツ３０には、上記カラー３２の上記ブーツ本体３１の内周側に弾性部材であるラバーワッシャ３４が取付けられており、このラバーワッシャ３４の他方の面に金属や硬度の高い樹脂などの剛性を有するワッシャ３５が取付けられている。
上記ガイド用受け部材１２ｐは、バネ付き直動ガイド１１の直動ガイド１１Ａのロッド１１ｂの先端部と第２の直動ガイド１５のロッド１５ｂの先端部を収納して固定するもので、本例では、このガイド用受け部材１２ｐに、上記カラー３２が当接する当接面１２ｓを設けるとともに、上記ロッド１１ｂ，１５ｂの先端部に、上記ラバーワッシャ３４に取付けられたワッシャ３５を受けるための支持面１１ｓを有する段差部１１ｋ，１５ｋを設けている。また、符号１２ｍは、上記ボルト３２Ｍの先端部が上記カラー３２から突出して上記ガイド用受け部材１２ｐに当接してしまうことを避けるために設けられた係止溝で、上記カラー３２の厚みがある程度厚い場合には上記ボルト３２Ｍの先端部が上記カラー３２から突出することはないので、省略してもよい。
なお、同図において、１１Ｂはバネ付き直動ガイド１１のバネ部材、１２Ｌは上記ガイド用受け部材１２ｐに設けられたバネ部材１１Ｂの受け部、１２ｈは直動ガイド１１Ａ，１５のロッド１１ａ，１５ａの先端部を挿入するためのロッド挿入孔、１２Ｍは上記ロッド挿入孔１２ｈに挿入されたロッド１１ｂ，１５ｂの先端部をガイド用受け部材１２ｐに固定するための低頭ボルト、１３ｍは上記バネ付き直動ガイド１１と第２の直動ガイド１５の固定部であるリニアベアリング１１ａ，１５ａを図示しないナックル側プレートに固定するための固定部材で、本例では、上記固定部材１３ｍのリニアベアリング１１ａを固定する筒部を長めにして、リニアベアリング１１ａ全体収納するようにしている。

次に、上記ブーツ３０をバネ付き直動ガイド１１に取付ける方法について説明する。なお、直動ガイド１５へブーツ３０を取付ける場合にも同様の方法で行うことができる。
まず、直動ガイド１１Ａを固定部材１３ｍに固定した後、図２（ａ）に示すように、上記ブーツ３０のブーツ本体３１の端部３１ｂを固定部材１３ｍに取付ける。本例では、上記ブーツ本体３１の端部３１ｂを固定したキャップ３３をキャップ締め工具等で締め付けて、上記キャップ３３を固定部材１３ｍの内壁に挿入して嵌合するようにしているが、上記キャップ３３を上記固定部材１３ｍの周縁部にネジ止めしてもよい。この状態では、上記ブーツ本体３１とラバーワッシャ３４とは、ほぼ自然長の状態にある。
次に、図２（ｂ）に示すように、上側のバネ部材１１Ｂの下端側が上記固定部材１３ｍ側の受け部１２Ｌに、下側のバネ部材１１Ｂの下端側が記ガイド用受け部材１２ｐに設けられた受け部１２Ｌの外側にくるように、バネ部材１１Ｂ，１１Ｂをブーツ３０の外側に挿入した後、上下のガイド用受け部材１２ｐ，１２ｐをそれぞれ直動ガイド１１Ａ側に移動させるとともに、上記バネ部材１１Ｂ，１１Ｂと上記ラバーワッシャ３４とを圧縮しながら、バネ付き直動ガイド１１のロッド１１ｂの先端側を上記ガイド用受け部材１２ｐのロッド挿入孔１２ｈに挿入する。なお、上記ボルト３２Ｍの先端部が上記カラー３２から突出している場合には、上記ガイド用受け部材１２ｐの係止溝１２ｍに上記ボルト３２Ｍの先端側を挿入させることが肝要で、これにより、上記ブーツ３０のカラー３２を上記ガイド用受け部材１２ｐの当接面１２ｓに密着させることができる。一方、ラバーワッシャ３４に取付けられたワッシャ３５は上記ロッド１１ｂの段差部１１ｋに設けられた支持面１１ｓに係止される。そして、この状態で、上記ロッド１１ｂの先端側を低頭ボルト１２Ｍにて上記ガイド用受け部材１２ｐに固定する。

図２（ｃ）は、ブーツ３０を上下のガイド用受け部材１２ｐと固定部材１３ｍの間に取付けた状態を示す図で、この状態では、弾性体であるラバーワッシャ３４はカラー３３とワッシャ３５との間で圧縮された状態で取付けられるので、上記ラバーワッシャ３４の反力により、上記カラー３３は上記ガイド用受け部材１２ｐ側に押し付けられる。したがって、悪路走行時などにおいて、上記ガイド用受け部材１２ｐに固定されたロッド１１ｂが上下した場合でも、上記カラー３３は常に上記ガイド用受け部材１２ｐに密着しているので、バネ付き直動ガイド１１への塵芥や泥水の侵入を確実に防止することができる。
なお、ブーツ本体３１も復元力の寄与は小さいので、上記ブーツ３０を密着した状態で取付けるためには、上記ラバーワッシャ３４は必須である。

このように、本最良の形態によれば、ブーツ３０の防塵・防水機能を有するジャバラのブーツ本体３１の一方の端部３１ａにボルト３２Ｍによりカラー３２を取付け、上記カラー３２の内周側にラバーワッシャ３４とワッシャ３５とを取付け、上記ブーツ３０の取付け時には、上記ブーツ本体３１の他方の端部３１ｂを取り付けたキャップ３３を固定部材１３ｍに固定した後、上記ワッシャ３５を直動ガイド１１Ａ，１５のロッド１１ｂ，１５ｂの外周部の先端側に設けられた段差部１１ｋ，１５ｋの支持面１１ｓ，１１ｓに係止させるとともに、上記ラバーワッシャ３４の反力により上記ブーツ本体３１に取付けられたカラー３３を上記ガイド用受け部材１２ｐに押しつけるようにしたので、上記ブーツ本体３１の固定されていない方の端部３１ａを上記ガイド用受け部材１２ｐに常に密着させた状態で上記ブーツ３０を取り付けることができる。したがって、直動ガイド１１Ａ，１５への塵芥や泥水の侵入を確実に防止することができ、直動ガイド１１Ａ，１５を常にスムースに動作させることができる。

なお、上記最良の形態では、防塵・防水部材としてジャバラ状のブーツ本体３１を有するブーツ３０を用いたが、上記ブーツ本体３１に代えて筒状のゴム部材など他の防塵・防水部材を用いてもよい。
また、上記例では、バネ付き直動ガイド１１と直動ガイド１５とダンパー１４とを備えた緩衝機構１０Ｚにブーツ３０を取付けた場合について説明したが、本発明は、バネ付き直動ガイド１１とダンパー１４とを備えた従来の緩衝機構１０を搭載したインホイールモータシステムにも適用可能であることはいうまでもない。
また、本例で使用した、リニアベアリング１１ａとロッド１１ｂとから成る直動ガイド１１Ａ，１５に代えて、図３（ａ）に示すような、ボールスプラインタイプの直動ガイド４１を用いてもよい。この直動ガイド４１は、上記リニアベアリング１１ａに相当するガイドスプラインナット４１ａと上記ロッド１１ｂに相当するスプラインシャフト４１ｂとから成り、ガイドスプラインナット４１ａ内にはボール４１ｃが組込まれている。このボール４１ｃは、図３（ｂ）に示すように、スプラインシャフト４１ｂと線接触するので、ベアリングの容量が大きく、そのため、上記例に比較して、インホイールモータを高い剛性でガイドすることができる。

以上説明したように、本発明によれば、直動ガイドへの塵芥や泥水の侵入を防止する防塵・防水部材を容易にかつ確実に密着させて取付けることができるので、直動ガイドを常にスムースに動作させることができ、インホイールモータシステムの信頼性を容易に確保することができる。

本発明の最良の形態に係る直動ガイド用防塵・防水部材の取付構造を示す図である。 本最良の形態に係る防塵・防水部材の取付け方法を示す図である。 直動ガイドの他の例を示す図である。 従来のインホイールモータシステムの構成を示す図である。 バネ付き直動ガイド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機構の構成を示す図である。 ２つの直動ガイドを備えた緩衝機構の構成を示す図である。

符号の説明

１１ バネ付き直動ガイド、１１Ａ 直動ガイド、１１Ｂ バネ部材、
１１ａ，１５ａ リニアベアリング、１１ｂ，１５ｂ ロッド、
１１ｋ 段差部、１１ｓ 支持面、１２ｐ ガイド用受け部材、１２ｓ 当接面、
１２ｍ 係止溝、１２Ｌ バネ部材の受け部、１２ｈ ロッド挿入孔、
１２Ｍ 低頭ボルト、１３ｍ 固定部材、１５ 第２の直動ガイド、
３０ ブーツ、３１ ブーツ本体、３２ カラー、３２Ｍ ボルト、
３３ キャップ、３３Ｍ ボルト、３４ ラバーワッシャ、３５ ワッシャ。

Claims (2)

1. 円環状のモータロータと、上記モータロータの径方向内側に所定の間隔を隔てて配置された円環状のモータステータと、上記モータステータを収容する円環状の非回転側ケースと、直動ガイドとバネ部材とを一体に構成したバネ付き直動ガイドを有し、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支持する緩衝機構を備えたインホイールモータシステムであって、
   上記直動ガイドの固定部が上記ナックルに取付けられ、
   上記直動ガイドの可動部の端部が上記非回転側ケースの内側に設けられたガイド用受け部材に取付けられ、
   上記ガイド用受け部材と上記直動ガイドの固定部との間には、
   防塵・防水機能を有する筒状の本体と
   上記筒状の本体の上記ガイド用受け部材側に取付けられる環状の当接部材と
   上記環状の当接部材の直動ガイド側に取付けられた筒状の弾性部材とを備えた防塵・防水部材が配設され、
   上記直動ガイドの可動部の外周には上記筒状の弾性部材を支持するための支持面を有する段差部が形成され、
   上記筒状の弾性部材が、上記環状の当接部材と上記支持面との間に圧縮された状態で取付けられていることを特徴とするインホイールモータシステム。
2. 上記筒状の弾性部材と上記段差部の支持面との間に剛性を有するワッシャを介挿させたことを特徴とする請求項１に記載のインホイールモータシステム。

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