JP4994077B2 - インホイールモータシステム - Google Patents

Description

本発明は、車輪を駆動するモータを緩衝機構により車輌の足回り部品に対してフローティングマウントする構成のインホイールモータシステムに関するものである。

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、車輪を駆動する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。
ところで、足回りにバネ等のサスペンション機構を備えた車輌においては、ホイールやナックル、サスペンションアームといったバネ下に相当する部品の質量、いわゆるバネ下質量が大きい程、凹凸路を走行したときにタイヤの接地力が変動し、ロードホールディング性が悪化することが知られている。しかしながら、従来は、駆動用モータ（インホイールモータ）が車輌の足回りを構成する部品の一つである、アップライトまたはナックルと呼ばれる部品に接続されているため、インホイールモータの搭載によりバネ下質量が増加してしまいロードホールディング性が悪化してしまうといった問題点があった。
そこで、インホイールモータを、緩衝機構または緩衝部材を介して、車輌バネ下部に配置されるナックル等の足回り部品に対して弾性支持することにより、上記モータを車輌の足回り部品（車輌バネ下部）に対してフローティングマウント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。これにより、上記インホイールモータの質量を車輌バネ下部から切り離してダイナミックダンパーの質量として作用させることができるので、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１〜３参照）。

上記インホイールモータに用いられているモータは、径方向内側が開放された、モータロータが取付けられた回転側ケースと、このモータケースと同心円状に配置され、上記モータロータと所定の間隔を隔ててモータステータが取付けられた、径方向外側が開放された非回転側ケースとを軸受けを介して回転可能に連結した、中空形状のアウターロータ型の電気モータであるが、本出願人は、インナーロータ型の電気モータを、車輌バネ下部にフローティングマウントする構成のインホイールモータシステムについても提案している（特願２００６−２６３８５号）。
このインホイールモータシステムでは、図３にも示すように、インナーロータ型の電気モータ（インホイールモータ）１０を車輌バネ下部にフローティングマウントするための緩衝機構として、図４に示すような、上記モータ１０のモータケース１０ａの側面側に取付けられるモータ側取付部材２１と、車輌バネ下部品であり、車輪の非回転側の部材を支持するナックル５に取付けられるナックル側取付部材２２と、後述するバネ部材とガイド部材とを備えたバネ付き直動ガイド２３と、上記直動ガイドユニット２３の図示しないガイドシャフトの上端側と下端側とにそれぞれ連結される上下のガイド受け部材２４，２５と、上記上側のガイド受け部材２４と上記モータケース１０ａの上面側とを連結する揺動防止部材２６と、上記ガイドシャフトに平行に配置されたダンパー２７（図３参照）とを備えた動的吸振装置２０が用いられている。
また、上記動的吸振装置２０のナックル側取付部材２２は、図５に示すように、上ガイドベアリング２３ｂを固定するガイド固定部材２２ａと、このガイド固定部材２２ａと一体に構成された、上記バネ付き直動ガイド２３を支持するガイド固定部材２２ａをナックル５に取付けるためのナックル取付部材２２ｂとから構成されており、上記ガイド固定部材２２ａにダンパー２７の固定部であるシリンダ２７ａが取付けられ、上記モータ側取付部材２１に図示しないピストンに連結されたシャフト２７ｂが取付けられている。
このような構成の動的吸振装置２０を用いることにより、上記モータ１０を車輌バネ下部品であるナックル５に容易にフローティングマウントすることのできるとともに、上記モータ１０のストローク幅を大きくとることができる。

図５は上記バネ付き直動ガイド２３の詳細を示す図である。このバネ付き直動ガイド２３は、ガイドベアリング２３ａとガイドシャフト２３ｂと上記ガイド固定部材２２ａとから成る直動ガイド２３Ａと、上記ガイドシャフト２３ｂの外周側で、下側ガイド受け部材２５との間、及び、上記ガイド固定部材２２ａと上記ガイドシャフト２３ｂの上端側を支持する上側のガイド受け部材２４との間にそれぞれ配置された上下のバネ部材２３Ｂ，２３Ｃとを備えたもので、本例では、２本の直動ガイド２３Ａ，２３Ａのガイドベアリング２３ａ，２３ａを上記ナックル取付部材２２ｂと一体に構成されたガイド固定部材２２ａに固定するようにしている。
また、図３に示すように、上記ガイド固定部材２２ａと上記下側ガイド受け部材２５との間と、上記ガイド固定部材２２ａと上記上側ガイド受け部材２４との間とには、上記直動ガイド２３Ａへの塵芥や泥水の侵入を防止するためのジャバラ状のブーツ２８，２９がそれぞれ取付けられている。
なお、図３において、符号１はタイヤ、符号３はストラットで、上記インホイールモータ１０の出力軸とホイール２とは、図示しないフレキシブルカップリングにより連結されている。
ＷＯ ０２／０８３４４６ Ａ１ 特開２００５−１２６０３７号公報 特開２００５−２２５４８６号公報

ところで、上記動的吸振装置２０を用いてインホイールモータ１０を車輌バネ下部にフローティングマウントする際には、モータ側取付部材２１、ナックル側取付部材２２、直動ガイドユニット２３、上下のガイド受け部材２４，２５、揺動防止部材２６、ダンパー２７、及び、ジャバラ状のブーツ２８，２９を一体に組上げてユニット化した後に、ナックル取付部材２２ｂをナックル５の上部側に、モータ側取付部材２１をモータケース１０ａの側面側に、揺動防止部材２６を上記モータケース１０ａの上側面側にそれぞれ取付けるようにしているので、インホイールモータ１０を容易にフローティングマウントできるという利点がある。しかしながら、動的吸振装置２０をユニット化した場合には、上記２３Ｂ，２３Ｃを容易に交換することができないため、実車の走行試験時等において、ダイナミックダンパーの支持剛性を変更して特性が変化した場合の車輌への影響を確認するためには、上記動的吸振装置２０を分解して再組立するしか方法はなく、このチューニングが大変であった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、動的吸振装置の支持剛性を簡単に変更でき、効率よくチューニングを行うことができ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、車輪を駆動するモータを、
上記モータのステータ側を支持するモータケースに取付けられるモータ側取付部材と、
車輪部に連結されるナックルに取付けられるナックル側取付部材と、
上記モータ側取付部材とナックル側取付部材とを連結する、ガイドシャフト、ガイドベアリング、上記ガイドシャフトの両端部をそれぞれ支持する上下のガイド受け部材、及び、上記ナックル側取付部材と一体に構成されたガイド固定部材とから成る直動ガイドと、
上記ガイド固定部材と上記上下のガイド受け部材との間にそれぞれ配設されるバネ部材、
とを備えた動的吸振装置により車輌の足回り部品に対してフローティングマウントする構成のインホイールモータシステムにおいて、
上記動的吸振装置のガイド固定部材と上下のガイド受け部材の一方のガイド受け部材もしくは両方のガイド受け部材との間に調整用のバネ部材を設けたことを特徴とするものである。

本発明によれば、モータケースに取付けられるモータ側取付部材、ナックルに取付けられるナックル取付部材とガイド固定部材とを一体に構成したナックル側取付部材、バネ付き直動ガイド、上記バネ付き直動ガイドのガイドシャフトの両端部をそれぞれ支持する上下のガイド受け部材、及び、ダンパーを一体に組上げて成る動的吸振装置の、上記ガイド固定部材と上記ガイド受け部材との間に、調整用バネ部材を後付けするようにしたので、動的吸振装置の支持剛性を簡単に変更でき、効率よくチューニングを行うことができる。

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。
なお、以下の説明中、従来例と共通する部分については同一符号を用い、その詳細な説明を省略する。
図１は、本発明の最良の形態を示す図で、本例では、モータ側取付部材２１、ナックル側取付部材２２、直動ガイドユニット２３、上下のガイド受け部材２４，２５、揺動防止部材２６、ダンパー２７、及び、ジャバラ状のブーツ２８，２９を一体に組上げて成る動的吸振装置２０をナックル５の上部側とインホイールモータ１０のモータケース１０ａの側面側とに取付けて、上記インホイールモータ１０を車輌バネ下部品であるナックル５にフローティングマウントした後、上記ガイド固定部材２２ａと上側のガイド受け部材２４との間及び上記ガイド固定部材２２ａとモータ側取付部材２１との間にそれぞれ第１及び第２の調整用バネ部材３０Ａ，３０Ｂをそれぞれ取付け、上記動的吸振装置２０のバネ定数を変更できるようにしている。
具体的には、図２（ａ），（ｂ）に示すように、装置取付け部３１ａとバネ取付け部３１ｂとを備えた固定部側取付部材３１の上記装置取付け部３１ａをガイド固定部材２２ａに取付け、上側ガイド受け部材２３とモータ側取付部材２１とに、装置取付け部３２ａ，３３ａとバネ取付け部３２ｂ，３３ｂとを備えた第１及び第２の受け部材側取付部材３２，３３の上記装置取付け部３２ａ，３３ａを取付けた後、第１の調整用バネ部材３０Ａを上記バネ取付け部３１ｂ，３２ｂ間に配置するとともに、第２の調整用バネ部材３０Ｂを上記バネ取付け部３１ｂ，３３ｂ間に配置する。なお、第１及び第２の調整用バネ部材３０Ａ，３０Ｂの取付けは、例えば、上記装置取付け部３２ａ，３３ａにリングを設け、第１及び第２の調整用バネ部材３０Ａ，３０Ｂの両端にフックを設けて、上記フックを上記リングにかけるようにすればよい。
これにより、動的吸振装置２０の上側のバネ部材２３Ｂと並列に上記第１の調整用バネ部材３０Ａが外付けされ、下側のバネ部材２３Ｃと並列に上記第２の調整用バネ部材３０Ｂが外付けされる。したがって、上記第１及び第２の調整用バネ部材３０Ａ，３０Ｂとして、バネ定数の異なるバネ部材を複数個準備しておけば、ダイナミックダンパーの支持剛性を変更して特性が変化した場合の車輌への影響を確認する際には、上記第１及び第２の調整用バネ部材３０Ａ，３０Ｂを交換することにより上記動的吸振装置２０のバネ定数を容易に変更できるので、動的吸振装置２０を分解・再組立することなくチューニングを行うことができる。

本例では、上記第１及び第２の調整用バネ部材３０Ａ，３０Ｂを引張りバネとして使用し、上記第１及び第２の調整用バネ部材３０Ａ，３０Ｂの初期セット状態を、自然長に対して、ガイドストロークの１／２に余裕代を加えた長さ分だけ伸ばした状態としている。また、その最大の伸びとしては、ガイドストローク＋余裕代×２となるので、上記最大伸び長さを許容するバネを選択する必要がある。
ちなみに、動的吸振装置２０においては、上記上下のバネ部材２３Ｂ，２３Ｃは圧縮バネとして使用されおり、追加バネである第１及び第２の調整用バネ部材３０Ａ，３０Ｂは引張りバネとして使用されているが、トータルのバネ定数としては、上記第１及び第２の調整用バネ部材３０Ａ，３０Ｂのバネ定数と上記上下のバネ部材２３Ｂ，２３Ｃのバネ定数とをそれぞれ合算した値となる。

このように、本最良の形態によれば、モータ側取付部材２１、ナックル側取付部材２２、直動ガイドユニット２３、上下のガイド受け部材２４，２５、揺動防止部材２６、ダンパー２７、及び、ジャバラ状のブーツ２８，２９を一体に組上げて成る動的吸振装置２０をナックル５の上部側とモータケース１０ａの側面側とに取付けた後、ガイド固定部材２２ａと上側ガイド受け部材２３との間及び上記ガイド固定部材２２ａとモータ側取付部材２１との間に第１及び第２の調整用バネ部材３０Ａ，３０Ｂをそれぞれ取付けて、動的吸振装置２０のバネ定数を調整可能としたので、動的吸振装置２０の支持剛性を簡単に変更でき、効率よくチューニングを行うことができる。

なお、上記最良の形態では、動的吸振装置２０をモータケース１０ａの側面側に取付けた後、第１及び第２の調整用バネ部材３０Ａ，３０Ｂを追加して、動的吸振装置２０のバネ定数を調整するようにしたが、上記動的吸振装置２０を加振機などを用いた台上試験で検査し、その特性を変更する場合には、図２（ａ），（ｂ）に示すように、動的吸振装置２０に上記第１及び第２の調整用バネ部材３０Ａ，３０Ｂを取付けてトータルのバネ定数を変更した後、上記第１及び第２の調整用バネ部材３０Ａ，３０Ｂが取付けられた動的吸振装置２０を車輪部に搭載するようにしてもよい。
また、調整用バネ部材は、第１及び第２の調整用バネ部材３０Ａ，３０Ｂのいずれか一方のみであってもよいが、本例のように、調整用バネ部材を２本とする方が、動的吸振装置２０のバネ定数の調整が容易となるので、好ましい。なお、逆に、第１及び第２の調整用バネ部材３０Ａ，３０Ｂを複数本取り付け可能な構造としてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で動的吸振装置のバネ定数を変更することができるので、動的吸振装置のチューニングを容易に行うことができる。

本発明の最良の形態に係る調整用バネ部材が取付けられた動的吸振装置を備えたインホイールモータシステムの概要を示す図である。 動的吸振装置への調整用バネ部材の取付け方法を示す図である。 従来のインナーロータ型の電気モータを動的吸振装置を用いてフローティングマウントした構成のインホイールモータシステムの構成を示す図である。 従来の動的吸振装置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。

符号の説明

１ タイヤ、２ ホイール、３ ストラット、５ ナックル、
１０ インホイールモータ、１０ａ モータケース、
２０ 動的吸振装置、２１ モータ側取付部材、２２ ナックル側取付部材、
２２ａ ガイド固定部材、２２ｂ ナックル取付部材、２３ バネ付き直動ガイド、
２３Ａ 直動ガイド、２３Ｂ，２３Ｃ バネ部材、２３ａ ガイドベアリング、
２３ｂ ガイドシャフト、２４，２５ ガイド受け部材、２６ 揺動防止部材、
２７ ダンパー、２７ａ シリンダ、２７ｂ シャフト、
２８，２９ ジャバラ状のブーツ、３０Ａ 第１の調整用バネ部材、
３０Ｂ 第２の調整用バネ部材、３１ 固定部側取付部材、３２ 第１の受け部材、
３３ 第３の受け部材。

Claims (1)

1. 車輪を駆動するモータを、
   上記モータのステータ側を支持するモータケースに取付けられるモータ側取付部材と、
   車輪部に連結されるナックルに取付けられるナックル側取付部材と、
   上記モータ側取付部材とナックル側取付部材とを連結する、ガイドシャフト、ガイドベアリング、上記ガイドシャフトの両端部をそれぞれ支持する上下のガイド受け部材、及び、上記ナックル側取付部材と一体に構成されたガイド固定部材とから成る直動ガイドと、
   上記ガイド固定部材と上記上下のガイド受け部材との間にそれぞれ配設されるバネ部材、
   とを備えた動的吸振装置により車輌の足回り部品に対してフローティングマウントする構成のインホイールモータシステムにおいて、
   上記動的吸振装置のガイド固定部材と上下のガイド受け部材の一方のガイド受け部材もしくは両方のガイド受け部材との間に調整用のバネ部材を設けたことを特徴とするインホイールモータシステム。

Images