JP5523860B2

JP5523860B2 - インホイールモータ駆動装置

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Publication number: JP5523860B2
Application number: JP2010026398A
Authority: JP
Inventors: 哲山形; 哲也山本
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2010-02-09
Filing date: 2010-02-09
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2030-02-09
Also published as: JP2011162034A

Description

本発明は、車輪を駆動するインホイールモータ駆動装置に関し、特にトレーリングアーム、ロアアーム、またはショックアブソーバといったサスペンション部材との取り付け構造に関する。

近年、車両の技術分野において、車輪のロードホイールの内空領域に一部あるいは全部配置されて、車輪を駆動するインホイールモータ駆動装置が注目を浴びている。従来のインホイールモータ駆動装置は、例えば、特開２００８−４４５３７号公報（特許文献１）に記載されている。特許文献１に記載されているインホイールモータ駆動装置は、駆動モータと、この駆動モータから駆動力を入力されて回転数を減速して車輪側に出力する減速機と、減速機の出力軸と結合する車輪のハブ部材とが同軸かつ直列に配置されている。この減速機はサイクロイド減速機構であり、従来の減速機として一般的な遊星歯車式減速機構と比較して高減速比が得られる。したがって、駆動モータの要求トルクを小さくすることができ、インホイールモータ駆動装置のサイズおよび重量を低減することができるという点で頗る有利である。

特開２００８−４４５３７号公報

ところで、車輪を車体に取り付ける必要から、車輪と結合するインホイールモータ駆動装置は、車体側メンバと結合する。具体的には、車輪をサスペンション装置で車体に懸架するため、車輪と結合するインホイールモータ駆動装置を、サスペンション装置のサスペンション部材と結合する。これにより、車輪は車体に懸架される。車輪の懸架方式として、トーションビーム方式、セミトレーリングアーム方式、フルトレーリングアーム方式、ストラット方式、ダブルウィッシュボーン方式といったものがあり、選択された懸架方式に応じて、トーションビーム、トレーリングアーム、ロアアーム、アッパアーム、ショックアブソーバといったサスペンション部材に、インホイールモータ駆動装置を結合する。

車両自体の重量や走行中の路面からの外乱、旋回時のモーメント荷重などタイヤにかかる輪荷重によってサスペンション部材は上下方向にストロークする。その際、サスペンション部材およびインホイール駆動装置それぞれに変形が発生するが、この変形によってインホイール駆動装置内部の部材に悪影響が及ぶ懸念がある。

トレーリングアームを例に具体的に説明すると、かかるインホイールモータ駆動装置を備えた車両の走行安定性を実現するため、トレーリングアームの基端と車体とを連結し、トレーリングアームの遊端と各車輪に設けられたインホイールモータ駆動装置とを連結する。具体的には、インホイールモータ駆動装置のうち、ロードホイールの内空領域から突出する部位ないしは内空領域に存在するものの内空領域の開口部近傍の部位と、トレーリングアームの遊端とを結合する。すなわち、なるべくインホイールモータ駆動装置全体を支えるようにインホイールモータ駆動装置の駆動モータ部分およびサイクロイド減速機部分が、車両前後方向に延在するトレーリングアームの後端部に取り付けられるのが一般的である。

しかし、上記のような取り付け構造にあっては、車輪からハブ部材に入力する輪荷重によって、トレーリングアームおよびそれに連結されているインホイール駆動装置全体に変形が発生する。そのため、駆動装置内部においても減速機や駆動モータに変形が発生する。駆動モータはモータケーシング両端面に設けられた軸受によって軸両端部で支持され高速回転するロータと、ケーシング側に固定されるステータとが僅かな半径方向隙間を介して対面しているためインホイール駆動装置の変形の影響を受けやすく、ロータがステータと接触するという問題が生じやすい。この問題を解決するには、モータケーシングを鋼製にしたり肉厚にしたりして剛性を高めることが考えられる。

一方、走行安定性の更なる向上のため、サスペンション装置よりも路面側に配置されるインホイールモータ駆動装置を含めた下部構造を軽量化する要求がある。インホイール駆動装置自体の軽量化手段としてケーシング部材の薄肉化が挙げられるが、上記の問題から実施が難しい。

本発明は、上述の実情に鑑み、インホイールモータ駆動装置の薄肉化、軽量化の要求のもとで、インホイールモータ駆動装置をサスペンション部材等の車体側メンバに連結する場合であっても、駆動モータの変形を回避することができるインホイールモータ駆動装置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は、モータ部と、モータ部の軸線方向一方に配置されてモータ部の回転を減速して出力する減速部と、減速部のさらに軸線方向一方に配置されて減速部から出力される減速回転を車輪側へ伝達する車輪ハブおよび車輪ハブを回転自在に支持する車輪ハブ軸受とを有する車輪ハブ軸受部とを備えるインホイールモータ駆動装置であって、モータ部と減速部との間に配置されて径方向に広がるフランジ状部材を具備し、フランジ状部材は、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ための連結部を有する。

かかる本発明によれば、モータ部と減速部との間に配置されるフランジ状部材が、車体側メンバと連結するための連結部を有することから、輪荷重が、車輪ハブ軸受部と、減速部と、フランジ状部材とを経由し、モータ部を経由しない。したがって、モータ部には輪荷重が入力することなく、モータ部は変形せず、モータ内部でロータとステータとが接触することを防止することができる。本発明のフランジ状部材とは、内向きフランジや外向きフランジといった軸線直角方向に広がる部材であればよく、互いに異なる外径を有するモータ部と減速部と接続する場合の他、これらモータ部および減速部よりも外径方向へ張り出した外向きフランジを含むと理解されたい。

また車体側メンバが変形可能なトレーリングアームである場合、本発明のフランジ状部材の剛性を大きくすることにより、トレーリングアームの変形がインホイールモータ駆動装置に入力されない。したがって本発明はインホイールモータ駆動装置の薄肉化および軽量化に資する。

本発明の連結部は、回動可能なボールジョイントであったり、密着固定される座部であったり、車体側に取り付けられる車体側メンバに連結するための部分であれば、その適用範囲は限定されない。本発明の連結部は、車体側に取り付けられて車輪およびインホイールモータ駆動装置を懸架するサスペンション部材に連結されることにより、路面からの外力および加減速時のショックがインホイールモータ駆動装置に入力されても、モータ部の変形を防止することができる。またモータ部の構造は、ラジアルギャップであっても、アキシャルギャップであってもよく、特に限定されない。減速部の構造は、遊星歯車機構であっても、サイクロイド減速機構であってもよく、特に限定されない。

本発明の車体側メンバは、一般的にサスペンション装置のサスペンション部材を想定する。そして本発明の連結部は、例えばサスペンション部材として車両前後方向に延びるトレーリングアームに対して適用可能な実施形態として、軸線よりも前側に配置されて下方へ突出する前側連結部と、軸線よりも後側に配置されて下方へ突出する後側連結部とを含む。かかる本発明によれば、連結部が軸線の前後にそれぞれ配置されて下方へ突出することから、トレーリングアームがインホイールモータ駆動装置を下方から支持することが可能となる。したがって、トレーリングアームを備えるサスペンション装置に適用可能となる。

本発明のフランジ状部材は、モータ部と減速部との間に配置されるものであれば特に限定されない。ここで好ましくは、モータ部は、当該モータ部の外郭を形成するモータ部ケーシングを含み、前記減速部は、当該減速部の外郭を形成して軸線方向一方で車輪ハブ軸受の外輪と結合する減速部ケーシングを含む。そしてフランジ状部材は、モータ部ケーシングおよび減速部ケーシングの双方に固定される。かかる実施形態によれば、輪荷重をインホイールモータ駆動装置のケーシングで好適に支持することが可能となる。本発明のフランジ状部材は、モータ部ケーシングおよび減速部ケーシングとは別部材であってボルト等により固定される場合の他、モータ部ケーシングまたは減速部ケーシングのうちの少なくとも一方と一体に結合する場合も含むと理解されたい。

あるいはサスペンション部材としてストラットおよびロアアームを備えるストラット式サスペンション装置に対して適用可能な実施形態として、連結部は、軸線よりも上側に配置される上側連結部と、軸線よりも下側に配置される下側連結部とをさらに含む。かかる実施形態によれば、上側連結部をストラットの下端に連結し、下側連結部をロアアームの遊端に連結することにより、ストラット式サスペンション装置に適用可能となる。また実施形態によれば、上側連結部をアッパアームの遊端に連結し、下側連結部をロアアームの遊端に連結することにより、ダブルウィッシュボーン式サスペンション装置に適用可能となる。

本発明によれば、フランジ状部材が輪荷重を受け持つが、モータ部の変形を生じない程度に、モータ部が輪荷重の一部を受け持つものであってもよい。例えばモータ部は、減速部とは反対側の軸線方向他方に位置するモータ端部に、車体側緩衝装置と連結するためのモータ側連結部をさらに有する。かかる実施形態によれば、サスペンション装置の自由度が大きくなり、様々なサスペンション装置でインホイールモータ駆動装置を懸架することができる。

具体的には、連結部は軸線よりも下側に配置され、モータ部は減速部とは反対側の軸線方向他方に位置するモータ端部の上部に、車体側メンバと連結するためのモータ側連結部をさらに有する。あるいは、連結部は軸線よりも上側に配置され、モータ部は減速部とは反対側の軸線方向他方に位置するモータ端部の下部に、車体側メンバと連結するためのモータ側連結部をさらに有する。

あるいは本発明によるインホイールモータ駆動装置は、モータ部と、モータ部の軸線方向一方に配置されてモータ部の回転を減速して出力する減速部と、減速部のさらに軸線方向一方に配置されて減速部から出力される減速回転を車輪側へ伝達する車輪ハブおよび車輪ハブを回転自在に支持する車輪ハブ軸受とを有する車輪ハブ軸受部とを備えるインホイールモータ駆動装置であって、モータ部と減速部との間に配置されて径方向に広がるフランジ状部材を具備し、フランジ状部材は、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ための連結部と、ブレーキキャリパを取り付け固定するためのキャリパ連結部を有する。かかる本発明によれば、フランジ状部材にブレーキキャリパを取り付け固定することが可能となり、ブレーキキャリパのレイアウト配置に資することができる。

好ましくは、減速部は、モータ部の回転軸に連結固定される入力軸と、入力軸の端部に当該入力軸の回転軸線から偏心して結合した円盤形状の偏心部材と、内周が偏心部材の外周に相対回転可能に取り付けられ、入力軸の回転に伴って回転軸線を中心とする公転運動を行う公転部材と、公転部材の外周部に係合して公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、公転部材の自転のみを取り出して車輪ハブに伝達する運動変換機構とを有するサイクロイド減速機構である。かかるサイクロイド減速機構を有する実施形態によれば、非常に大きな減速比を得ることができる。

運動変換機構は一実施形態に限定されるものではないが、公転部材に、自転軸心を中心として周方向等間隔に形成される複数の孔と、車輪ハブと結合する出力軸と、出力軸の端部に、出力軸の軸線を中心として周方向等間隔に設けられ、孔とそれぞれ係合する複数の内側係合部材とで構成される。

あるいは他の実施形態として、運動変換機構は、車輪ハブと結合する出力軸と、出力軸の端部に、出力軸の軸線を中心として周方向等間隔に形成される複数の孔と、公転部材に、自転軸心を中心として周方向等間隔に設けられて孔とそれぞれ係合する複数の内側係合部材とで構成される。

このように本発明は、モータ部と前記減速部との間に配置されて径方向に広がるフランジ状部材を具備し、該フランジ状部材はインホイールモータ駆動装置を車体側メンバと連結するための連結部を有する。これにより、モータ部に輪荷重が入力することがなく、モータ部の変形を好適に防止することができる。またモータ部および減速部にトレーリングアームの変形が入力されない。さらに、モータ部ケーシングに薄肉部材を使用するなどしてモータ部の軽量化を図ることができる。この結果、サスペンション装置のばね下重量を軽減して車両の乗り心地性能を向上させることができる。

本発明の第１実施例になるインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。同実施例の減速部を示す横断面図である。同実施例の正面図である。本発明の第２実施例になるインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。本発明の第３実施例になるインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。同実施例をサスペンション装置に懸架した状態を模式的に示す斜視図である。本発明の第４実施例になるインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。本発明の第５実施例になるインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。同実施例をサスペンション装置に懸架した状態を模式的に示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例になるインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。図２は、同実施例の減速部を示す横断面図である。図３は、同実施例を軸線方向一方から見た状態を示す縦断面図である。

車輪のロードホイール内空領域に配置されて、当該車輪を駆動するインホイールモータ駆動装置２１は、駆動力を発生させるモータ部Ａと、モータ部Ａの回転を減速して出力する減速部Ｂと、減速部Ｂからの出力を図示しない車輪に伝える車輪ハブ軸受部Ｃとを備える。そして、モータ部Ａ、減速部Ｂ、車輪ハブ軸受部Ｃの順に直列かつ同軸に配置される。インホイールモータ駆動装置２１は、例えば電気自動車またはハイブリッド駆動車両のホイールハウジング内に取り付けられる。

モータ部Ａは、外郭を形成するモータ部ケーシング２２ａと、モータ部ケーシング２２ａに固定されるステータ２３と、ステータ２３の内側に径方向に開いた隙間を介して対面する位置に配置されるロータ２４と、ロータ２４の内側に固定連結されてロータ２４と一体回転するモータ回転軸３５とを有するラジアルギャップモータである。

モータ部ケーシング２２ａは、円筒形状であり、軸線Ｏ方向一方（図１の左方）で減速部ケーシング２２ｂの他端と結合する。モータ部ケーシング２２ａの内周はステータ２３を支持する。モータ部ケーシング２２ａの軸線Ｏ方向一方には、径方向に広がる内向きフランジ状のフランジ部２２ｅが形成される。本実施例ではフランジ部２２ｅがモータ部ケーシング２２ａと結合するが、フランジ部２２ｅがモータ部ケーシング２２ａとは別部材であって、ボルト等により固定されるものであってもよい。またフランジ部２２ｅはボルトによって減速部ケーシング２２ｂの他端に固定される。

径方向に広がるフランジ部２２ｅは、モータ部ケーシング２２ａと減速部ケーシング２２ｂとの間に配置されて、相対的に外径が大きなモータ部ケーシング２２ａと相対的に外径が小さな減速部ケーシング２２ｂとを接続する。内向きフランジ２２ｅの内周は転がり軸受３６ｂを介してモータ回転軸３５の一方端部を回転自在に支持する。モータ部ケーシング２２ａの軸線Ｏ方向他方には、円盤形状のモータカバー２２ｖが固定される。モータカバー２２ｖの中心部は、転がり軸受３６ａを介してモータ回転軸３５の他方端部を回転自在に支持する。

減速部Ｂは、外郭を形成する減速部ケーシング２２ｂと、モータ回転軸３５の回転を減速して出力する出力軸２８とを有し、モータ部Ａの軸線Ｏ方向一方に配置される。具体的には、減速部Ｂはサイクロイド減速機構である。減速部Ｂの入力軸２５は、軸線Ｏに沿って延び、モータ部Ａ側へ突出して、突出端がモータ回転軸３５の軸線方向一方端に連結固定される。モータ部Ａのモータ回転軸３５および減速部Ｂの入力軸２５は、一体回転することから、モータ側回転部材とも称する。モータ部Ａとは反対側に位置する入力軸２５の一方端部は、減速部Ｂ内で転がり軸受３６ｃによって支持される。

入力軸２５の外周には、２枚の円盤形状の偏心部材２５ａ，２５ｂが固定される。モータ回転軸３５および入力軸２５はインホイールモータ駆動装置２１の回転軸線Ｏと一致して延在するが、偏心部材２５ａ，２５ｂの中心は軸線Ｏと一致しない。さらに、２つの偏心部材２５ａ，２５ｂは、偏心運動による遠心力で発生する振動を互いに打ち消し合うために、１８０°位相を変えて設けられている。

偏心部材２５ａ，２５ｂの外周には、公転部材としての曲線板２６ａ，２６ｂがそれぞれ回転自在に保持される。波状に屈曲した形状である曲線板２６ａ，２６ｂの外周部は、外周係合部材としての複数の外ピン２７が係合する。外ピン２７は減速部ケーシング２２ｂの内周に取り付けられる。曲線板２６ａ，２６ｂの隙間には、これら曲線板２６ａ，２６ｂの傾きを防止するセンターカラー２９が設けられる。

減速部ケーシング２２ｂは、モータ部ケーシング２２ａよりも小さな径の円筒形状であり、軸線Ｏ方向他方（図１の右方）でモータ部ケーシング２２ａの一端側と結合し、軸線Ｏ方向一方（図１の左方）で車輪ハブ軸受外輪２２ｃの他端側と結合する。これらケーシング２２ａ，２２ｂおよび外輪２２ｃは１つのケーシング２２を構成する。ケーシング２２は、前述した転がり軸受３６ａや、後述する車輪ハブ軸受３３等の各種軸受を介してケーシング２２内部の回転要素を回転自在に支持する。したがって減速部ケーシング２２ｂの内周は、後述する曲線板２６ａ，２６ｂ等の回転要素と離隔しており、回転要素と接触しない。

減速部Ｂの出力軸２８は、回転軸線Ｏに一致して減速部Ｂから軸線Ｏ方向一方へ突出して車輪ハブ軸受部Ｃまで延在し、フランジ部２８ａと軸部２８ｂとを有する。減速部Ｂに配置されるフランジ部２８ａの端面には、出力軸２８の回転軸線Ｏを中心とする円周上の等間隔に内ピン３１を固定する穴が形成されている。車輪ハブ軸受部Ｃに配置される軸部２８ｂの外周面には、車輪ハブ３２が連結固定されている。減速部Ｂの出力軸２８および車輪ハブ軸受部Ｃの車輪ハブ３２は、一体回転することから、車輪側回転部材とも称する。フランジ部２８ａに植設された内ピン３１は、軸線Ｏ方向他方へ向かって突出し、先端部が曲線板２６ａ，２６ｂの径方向中央領域と係合する。フランジ部２８ａの中心穴２８ｃは、入力軸２５の一方端部を受け入れるとともに、転がり軸受３６ｃを介して入力軸２５の一端を相対回転自在に支持する。

図２を参照して、曲線板２６ａは、外周部にエピトロコイド等のトロコイド系曲線で構成される複数の波形を有し、一方側端面から他方側端面に貫通する複数の貫通孔３０ａ，３０ｂを有する。貫通孔３０ａは、曲線板２６ｂの中心（自転軸心）を中心とする円周上に等間隔に複数個設けられており、曲線板２６ｂの外周縁と内周縁との間になる径方向中央領域に形成されて、後述する内ピン３１を受入れる。また、貫通孔３０ｂは、曲線板２６ｂの中心（自転軸心）に設けられており、曲線板２６ｂの内周になる。曲線板２６ａは、偏心部材２５ａの外周に相対回転可能に取り付けられる。

すなわち曲線板２６ａは、転がり軸受４１によって偏心部材２５ａに対して回転自在に支持されている。この転がり軸受４１は、内周面が偏心部材２５ａの外周面に嵌合し、外周面に内側軌道面４２ａを有する内輪部材４２と、曲線板２６ａの貫通孔３０ｂの内周面に直接形成された外側軌道面４３と、内側軌道面４２ａおよび外側軌道面４３の間に配置される複数の円筒ころ４４と、周方向で隣り合う円筒ころ４４の間隔を保持する保持器（図示省略）とを備える円筒ころ軸受である。あるいは深溝玉軸受であってもよい。内輪部材４２は、円筒ころ４４が転走する内輪部材４２の内側軌道面４２ａを軸線方向に挟んで向かい合う１対の鍔部をさらに有し、円筒ころ４４を１対の鍔部間に保持する。曲線板２６ｂについても同様である。

外ピン２７は、入力軸２５の回転軸線Ｏを中心とする円周軌道上に等間隔に設けられる。外ピン２７は、軸線Ｏと平行に延び、その両端が、ケーシング２２のうち減速部Ｂを収容する減速部ケーシング２２ｂの内壁面に嵌合固定されている外ピン保持部４５に保持されている。より具体的には、外ピン２７の軸線Ｏ方向両端部が、外ピン保持部４５に取り付けられた針状ころ軸受２７ａによって回転自在に支持されている。

曲線板２６ａ，２６ｂが入力軸２５の回転軸線Ｏを中心に公転運動すると、曲線形状の波形と外ピン２７とが係合して、曲線板２６ａ，２６ｂに自転運動を生じさせる。また外ピン２７の両端に設けられた針状ころ軸受２７ａにより、外ピン２７が曲線板２６ａ，２６ｂの外周面に当接する際、曲線板２６ａ，２６ｂとの摩擦抵抗が低減される。

運動変換機構は、出力軸２８のフランジ部２８ａに植設された内側係合部材としての複数の内ピン３１と、曲線板２６ａ，２６ｂに設けられた貫通孔３０ａとで構成される。内ピン３１は、出力軸２８の回転軸線を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられており、出力軸２８の軸線と平行に延び、内ピン３１の基端が出力軸２８に固定されている。また内ピン３１の外周には中空円筒体および針状ころからなる針状ころ軸受３１ａが設けられている。かかる針状ころ軸受３１ａにより、内ピン３１が曲線板２６ａ，２６ｂの貫通孔３０ａの内周面に当接する際、曲線板２６ａ，２６ｂとの摩擦抵抗が低減される。

内ピン３１の先端には、内ピン３１を補強する内ピン補強部材３１ｂが圧入で連結固定されている。内ピン補強部材３１ｂは、複数の内ピン３１先端同士を連結する円環形状のフランジ部３１ｃと、フランジ部３１ｃの内径部と結合し内ピン３１から離れるよう軸線方向に延びる円筒形状の筒状部３１ｄとを含む。複数の内ピン３１を補強する内ピン補強部材３１ｂは、曲線板２６ａ，２６ｂから一部の内ピン３１に負荷された荷重を全ての内ピン３１に均一に分散する。

内ピン３１は、曲線板２６ａ，２６ｂのうち外周部と入力軸２５の軸線との間の径方向部位に設けられた貫通孔３０ａを貫通する。貫通孔３０ａは、複数の内ピン３１それぞれに対応する位置に設けられる。また、貫通孔３０ａの内径寸法は、内ピン３１の外径寸法（「針状ころ軸受３１ａを含む最大外径」を指す。以下同じ。）より所定分大きく設定されている。したがって、曲線板２６ａ，２６ｂに設けられた貫通孔３０ａを貫通して延びる内ピン３１は、貫通孔３０ａとそれぞれ係合する内側係合部材になる。

筒状部３１ｄは、潤滑油ポンプ５１を駆動結合する。複数の内ピン３１が出力軸２８とともに回転すると、内ピン３１に連れ回される筒状部３１ｄが潤滑油ポンプ５１を駆動する。ケーシング２２の内部に設けられる潤滑油ポンプ５１は、モータ部Ａの出力によって駆動され、インホイールモータ駆動装置２１の内部に潤滑油を循環させる。

車輪ハブ軸受部Ｃは、出力軸２８に固定連結された車輪ハブ３２と、車輪ハブ３２を回転自在に支持する車輪ハブ軸受外輪と、車輪ハブ３２を車輪ハブ軸受外輪２２ｃに対して回転自在に保持する車輪ハブ軸受３３とを有する。また、車輪ハブ軸受部Ｃは、減速部Ｂのさらに軸線方向一方に配置される。これにより、モータ部Ａ、減速部Ｂ、および車輪ハブ軸受部Ｃは、軸線Ｏに沿って同軸かつ直列に順次配置される。

車輪ハブ軸受３３は複列アンギュラ玉軸受であって、その内側軌道面が車輪ハブ３２の外周面に形成される。車輪ハブ軸受３３の外側軌道面は、ケーシング２２のうち略円筒形状の車輪ハブ軸受外輪２２ｃの内周面に形成される。車輪ハブ３２は、出力軸２８の一方端と結合する円筒形状の中空部３２ａと、減速部Ｂから遠い側の端部に形成されるフランジ部３２ｂとを有する。フランジ部３２ｂにはボルト３２ｃによって図示しない車輪のロードホイールが固定連結される。

図３を参照して、フランジ部２２ｅは、車体側メンバと連結するための連結部６１，６２を有する。フランジ部２２ｅと一体結合する連結部６１は、軸線Ｏよりも前側に位置し、モータ部ケーシング２２ａよりも外径方向へ突出して下方へ指向する。そして、その先端に下端面６１ｕが形成される。フランジ部２２ｅと一体結合する連結部６２は、軸線Ｏよりも後側に位置し、モータ部ケーシング２２ａよりも外径方向へ突出して下方へ指向する。そして、その先端に下端面６２ｕが形成される。下端面６１ｕ，６２ｕは、軸線Ｏよりも下側に位置し、モータ部ケーシング２２ａの外径よりも下方で、共通する平面を形成する。

連結部６１，６２は、車体側メンバとしてのサスペンション部材と結合して、図示しない車輪とともにインホイールモータ駆動装置２１を車体に懸架する。本実施例ではフランジ部２２ｅが、軸線よりも前側に配置されて下方へ突出する前側の連結部６１と、軸線よりも後側に配置されて下方へ突出する後側の連結部６２とを有する。

かかる本実施例によれば、連結部６１と連結部６２とが車輪ハブ３２の前後に離隔してそれぞれ配置される。これにより連結部６１および連結部６２は、前後方向に延びるサスペンション装置のトレーリングアームに好適に取付固定される。具体的には、連結部６１，６２が下端面から上方へ向けて延びるボルト孔を有し、下端面６１ｕ，６２ｕが図示しないトレーリングアームと接触した状態でボルト締結される。

このようにフランジ部２２ｅは、インホイールモータ駆動装置２１を車体側メンバに連結するための連結部６１，６２を有する。したがって、モータ部Ａはフランジ部２２ｅにより片持ち支持される。また、減速部Ｂおよび車輪ハブ軸受部Ｃは、車輪と車体側メンバとの間に介在する。

車体を支持する車輪が受け持つ輪荷重は、車体側から連結部６１，６２を経由し、フランジ部２２ｅと、減速部ケーシング２２ｂと、外輪２２ｃと、車輪ハブ軸受３３と、車輪ハブ３２とを順次介して支えられる。これにより、モータ部Ａに輪荷重が入力されない。また、急激な加減速や路面の凹凸による外力も、モータ部Ａに入力されない。したがって、モータ部Ａの変形を好適に防止することができる。さらに、モータ部ケーシング２２ａに薄肉部材を使用するなどしてインホイールモータ駆動装置２１の軽量化を図ることができる。この結果、サスペンション装置のばね下重量を軽減して車両の乗り心地性能を向上させることができる。

またトレーリングアームは輪荷重の変化に追従して弾性変形するところ、フランジ部２２ｅの剛性を大きくすることにより、トレーリングアームの変形がインホイールモータ駆動装置２１に入力されない。

上記構成のインホイールモータ駆動装置２１の作動原理を詳しく説明する。

モータ部Ａは、例えば、ステータ２３のコイルに交流電流を供給することによって生じる電磁力を受けて、永久磁石または磁性体によって構成されるロータ２４が回転する。

これにより、ロータ２４に接続されたモータ回転軸３５は回転を出力し、モータ回転軸３５および入力軸２５が回転すると、曲線板２６ａ，２６ｂは入力軸２５の回転軸線Ｏを中心として公転運動する。このとき、外ピン２７が、曲線板２６ａ，２６ｂの曲線形状の波形と転がり接触するよう係合して、曲線板２６ａ，２６ｂを入力軸２５の回転とは逆向きに自転運動させる。

貫通孔３０ａに挿通される内ピン３１は、貫通孔３０ａの内径よりも十分に細く、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動に伴って貫通孔３０ａの孔壁面と当接する。これにより、曲線板２６ａ，２６ｂの公転運動が内ピン３１に伝わらず、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動のみが出力軸２８を介して車輪ハブ軸受部Ｃに伝達される。かくして、貫通孔３０ａおよび内ピン３１は運動変換機構としての役目を果たす。

この運動変換機構を介して、入力軸２５に突き合わせて同軸配置された出力軸２８は、曲線板２６ａ，２６ｂの自転を減速部Ｂの出力として取り出す。この結果、入力軸２５の回転が減速部Ｂによって減速されて出力軸２８に伝達される。したがって、低トルク、高回転型のモータ部Ａを採用した場合でも、駆動輪に必要なトルクを伝達することが可能となる。

なお、上記構成の減速部Ｂの減速比は、外ピン２７の数をＺ_Ａ、曲線板２６ａ，２６ｂの波形の数をＺ_Ｂとすると、（Ｚ_Ａ−Ｚ_Ｂ）／Ｚ_Ｂで算出される。図２に示す実施例では、Ｚ_Ａ＝１２、Ｚ_Ｂ＝１１であるので、減速比は１／１１と、非常に大きな減速比を得ることができる。

このように、多段構成とすることなく大きな減速比を得ることができるサイクロイド減速機構を減速部Ｂに採用することにより、コンパクトで高減速比のインホイールモータ駆動装置２１を得ることができる。

図４の縦断面図を参照して、本発明の第２実施例を説明する。この第２実施例につき、上述した実施例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。第２実施例では、フランジ部２２ｅが車体側メンバと連結するための連結部６３，６４を有する。フランジ部２２ｅと一体結合する連結部６３は、軸線Ｏよりも上側に位置し、モータ部ケーシング２２ａよりも外径方向へ突出する。そして上方へ突出するその先端部に連結部６３ａ、６３ｂが形成される。フランジ部２２ｅと一体結合する連結部６４は、軸線Ｏよりも下側に位置し、モータ部ケーシング２２ａよりも外径方向へ突出する。そして下方へ突出するその先端に連結部６４ａが形成される。

これら連結部６３ａ，６３ｂ，６４ａは車体側メンバとなるサスペンション部材と連結する。図４に示す実施例のインホイールモータ駆動装置２１は、ストラット式サスペンション装置に好適に取り付けられる。具体的には、連結部６３ａ，６３ｂが上下方向に延びる図示しないストラットの下端部と連結する。連結部６４ａは例えばボールジョイントなどを含み、車幅方向に延びる図示しないロアアームの遊端と連結する。ロアアームは車幅方向内側端を基端とし、車幅方向外側端を遊端とする周知のものでよい。

図５の縦断面図を参照して、本発明の第３実施例を説明する。この第３実施例につき、上述した実施例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。第３実施例では、フランジ部２２ｅが車体側メンバと連結するための連結部６３，６４を有する。また第３実施例では、モータ部Ａのうち減速部Ｂとは反対側の軸線Ｏ方向他方に位置するモータ端部に、車体側メンバと連結するためのモータ側連結部６５をさらに有する。

図５に示す実施例のインホイールモータ駆動装置２１では、上側の連結部６３がその先端に連結部６３ａを有し、下側の連結部６４がその先端に連結部６４ａを有する。そして図５のインホイールモータ駆動装置２１は、ダブルウィッシュボーン式サスペンション装置に好適に取り付けられる。

図６は、図５のインホイールモータ駆動装置２１を懸架するサスペンション装置を、模式的に示す斜視図である。図６を参照して、上側の連結部６３ａは例えばボールジョイントなどを含み、車幅方向に延びるアッパアーム１０５の遊端と連結する。アッパアーム１０５は車幅方向内側端１０６を基端として上下方向に揺動する。下側の連結部６４ａは例えばボールジョイントなどを含み、車幅方向に延びるロアアーム１０７の遊端と連結する。ロアアーム１０７は車幅方向内側端１０８を基端として上下方向に揺動する。

モータ側連結部６５は、車体側緩衝装置（ダンパーともいう）と連結するための連結部であって、モータ端部の下部に設けられる。モータ側連結部６５はモータカバー２２ｖと一体結合し、モータカバー２２ｖから減速部Ｂとは反対側へ突出する。そしてその先端に連結部６５ａを有する。なおモータ側連結部６５はモータ部Ａの外周縁に形成されていればよく、モータ部ケーシング２２ａと一体結合してもよい。

連結部６５ａは例えばボールジョイントなどを含み、少なくとも車幅方向に延びる直線状のリンク部材１０９の外方端と連結する。リンク部材１０９の内方端は、略Ｌ字状のリンク部材１１１の一方端と連結する。リンク部材１１１の中央部はピボット１１２で支持される。これによりリンク部材１１１はピボット１１２で回動可能である。リンク部材１１１の他方端は、ダンパー１１５の前端と連結する。ダンパー１１５は、車体前後方向に伸縮可能となるよう横置に配置され、ダンパー１１５の後端で車体１１７に取り付けられる。

図６に示すサスペンション装置の機能につき説明する。上向きの衝撃荷重Ｆ１が、路面
から車輪を介してインホイールモータ駆動装置２１に入力されて、インホイールモータ駆動装置２１が元の高さ位置よりも上方へ移動する場合を代表して説明する。この場合、矢で示すようにアッパアーム１０５およびロアアーム１０７が上方へ揺動する。この際、インホイールモータ駆動装置２１は車幅内方へ引き込まれるため、リンク部材１０９に軸力Ｎが作用する。リンク部材１０９とリンク部材１１１の前方端部とは交差していることから、軸力Ｎはリンク部材１１１に作用するモーメントＭに変換される。ダンパー１１５は車両前後方向に延びてリンク部材１１１の後方端部と交差していることから、モーメントＭはダンパー１１５に作用する衝撃荷重Ｆ２に変換される。衝撃荷重Ｆ２がダンパー１１５の前端を車両後方へ押し込む際、ダンパー１１５は衝撃荷重Ｆ２を吸収し、リンク部材１１１の後方端をゆっくりと押し戻す。かくしてインホイールモータ駆動装置２１は、元の高さ位置に復帰する。図示はしなかったが下向きの衝撃荷重がインホイールモータ駆動装置２１に入力される場合もダンパー１１５で同様に吸収される。

図７の縦断面図を参照して、本発明の第４実施例を説明する。この第４実施例につき、
上述した実施例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。第４実施例では、モータ側連結部６５がモータ端部の上部に設
けられる。上側の連結部６３および下側の連結部６４は第３実施例（図５）と共通する。
図７のインホイールモータ駆動装置２１も、ダブルウィッシュボーン式サスペンション装置に好適に取り付けられる。また図示はしなかったが、横置きのダンパー１１５によって上下方向の衝撃荷重を吸収可能である。

図８の縦断面図を参照して、本発明の第５実施例を説明する。この第５実施例につき、上述した実施例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。第５実施例では、連結部６４が車輪ハブよりも下側に配置される。モータ部Ａは、減速部Ｂとは反対側の軸線方向他方に位置するモータ端部の上部に、車体側メンバと連結するためのモータ側連結部６６を有する。モータ側連結部６６はモータカバー２２ｖと一体結合し、モータカバー２２ｖから減速部Ｂとは反対側へ突出する。そしてその先端に連結部６６ａを有する。なおモータ側連結部６６はモータ部Ａの外周縁に形成されていればよく、モータ部ケーシング２２ａと一体結合してもよい。図８のインホイールモータ駆動装置２１は、ダブルウィッシュボーン式サスペンション装置に好適に取り付けられる。

図９は、図８のインホイールモータ駆動装置２１を懸架するサスペンション装置を、模式的に示す斜視図である。図９を参照して、上側の連結部６６ａは例えばボールジョイントなどを含み、車幅方向に延びるアッパアーム１０５の遊端と連結する。下側の連結部６４ａは例えばボールジョイントなどを含み、車幅方向に延びるロアアーム１０７の遊端と連結する。ダンパー１１６は、車体上下方向に伸縮可能となるよう縦置に配置され、ダンパー１１６の下端がロアアーム１０７の車幅方向中央部と連結する。またダンパー１１６の上端が車体に取り付けられる。

図９に示すサスペンション装置によれば、ダンパー１１６がアッパアーム１０５を貫通するよう延びることから、インホイールモータ駆動装置２１およびサスペンション装置を含む車体床下の配置レイアウトをコンパクトにまとめることが可能となる。

また図９に示すサスペンション装置によれば、路面から車輪を介してインホイールモータ駆動装置２１に入力される上下方向の衝撃荷重を、車輪ハブ３２と、車輪ハブ軸受３３と、外輪２２ｃと、減速部ケーシング２２ｂと、フランジ部２２ｅとを順次を介して、ダンパー１１６で吸収することが可能となり、モータ部Ａに衝撃荷重が作用しない。したがって、モータ部Ａの変形を好適に防止することができる。さらに、モータ部ケーシング２２ａに薄肉部材を使用するなどしてインホイールモータ駆動装置２１の軽量化を図ることができる。この結果、サスペンション装置のばね下重量を軽減して車両の乗り心地性能を向上させることができる。

なお図には示さなかったが、図８に示す実施例の変形例として、下側の連結部６４に代えて連結部６３を軸線よりも上側に配置する。そしてモータ側連結部６６を、モータ端部の上部に代えて、モータ端部の下部に配置する。かかる変形例も、ダブルウィッシュボーン式サスペンション装置に好適に取り付けられる。具体的には、フランジ部２２ｅの上側の連結部６３はアッパアームに連結し、このアッパアームはダンパーと連結する。モータ端部下側のモータ側連結部は、ロアアームに連結する。

かかる変形例によれば、モータ部ケーシング２２ａに薄肉部材を使用するなどしてインホイールモータ駆動装置２１の軽量化を図ることができる。

以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、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、この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。

上述した各実施例において、フランジ部２２ｅは車輪の近傍に位置することから、車輪を制動するブレーキキャリパを設けてもよい。この場合においてフランジ部２２ｅは、ブレーキキャリパを取り付けるためのキャリパ連結部を有する。これにより、車輪ブレーキおよびインホイールモータ駆動装置２１を含むユニットのコンパクト化に資する。

この発明になるインホイールモータ駆動装置は、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。

２１インホイールータ駆動装置、２２ケーシング、２２ａモータ部ケーシング、２２ｂ減速部ケーシング、２２ｃ車輪ハブ軸受部ケーシング、２２ｅフランジ部、２３ステータ、２４ロータ、２５入力軸、２５ａ，２５ｂ偏心部材、２６ａ，２６ｂ曲線板、２７外ピン、２８出力軸、２８ｃ中心穴、３１内ピン、３２車輪ハブ、３３車輪ハブ軸受、３５モータ回転軸、６１，６２，６３，６４連結部、６５，６６モータ側連結部。

Claims

モータ部と、前記モータ部の軸線方向一方に配置されてモータ部の回転を減速して出力する減速部と、前記減速部のさらに軸線方向一方に配置されて前記減速部から出力される減速回転を車輪側へ伝達する車輪ハブおよび前記車輪ハブを回転自在に支持する車輪ハブ軸受とを有する車輪ハブ軸受部とを備えるインホイールモータ駆動装置であって、
前記モータ部と前記減速部との間に配置されて径方向に広がるフランジ状部材を具備し、
前記フランジ状部材は、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ための連結部を有し、
前記連結部は、軸線よりも前側に配置されて下方へ突出する前側連結部と、軸線よりも後側に配置されて下方へ突出する後側連結部とを含む、インホイールモータ駆動装置。
前記モータ部は、当該モータ部の外郭を形成するモータ部ケーシングを含み、
前記減速部は、当該減速部の外郭を形成して軸線方向一方で前記車輪ハブ軸受の外輪と結合する減速部ケーシングを含み、
前記フランジ状部材は、モータ部ケーシングおよび減速部ケーシングの双方に固定される、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
前記連結部は、軸線よりも上側に配置される上側連結部と、軸線よりも下側に配置される下側連結部とをさらに含む、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。
前記モータ部は、前記減速部とは反対側の軸線方向他方に位置するモータ端部に、車体側緩衝装置と連結するためのモータ側連結部をさらに有する、請求項１〜３のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
前記連結部は、軸線よりも下側に配置され、
前記モータ部は、前記減速部とは反対側の軸線方向他方に位置するモータ端部の上部に、車体側メンバと連結するためのモータ側連結部をさらに有する、請求項１〜４のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
前記連結部は、軸線よりも上側に配置され、
前記モータ部は、前記減速部とは反対側の軸線方向他方に位置するモータ端部の下部に、車体側メンバと連結するためのモータ側連結部をさらに有する、請求項１〜５のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
モータ部と、前記モータ部の軸線方向一方に配置されてモータ部の回転を減速して出力する減速部と、前記減速部のさらに軸線方向一方に配置されて前記減速部から出力される減速回転を車輪側へ伝達する車輪ハブおよび前記車輪ハブを回転自在に支持する車輪ハブ軸受とを有する車輪ハブ軸受部とを備えるインホイールモータ駆動装置であって、
前記モータ部と前記減速部との間に配置されて径方向に広がるフランジ状部材を具備し、
前記フランジ状部材は、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ための連結部と、ブレーキキャリパを取り付けるためのキャリパ連結部とを有する、インホイールモータ駆動装置。
前記減速部は、前記モータ部の回転軸に連結固定される入力軸と、
前記入力軸の端部に当該入力軸の回転軸線から偏心して結合した円盤形状の偏心部材と、
内周が前記偏心部材の外周に相対回転可能に取り付けられ、前記入力軸の回転に伴って前記回転軸線を中心とする公転運動を行う公転部材と、
前記公転部材の外周部に係合して前記公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、
前記公転部材の自転のみを取り出して前記車輪ハブに伝達する運動変換機構とを有するサイクロイド減速機構である、請求項１〜７のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
前記運動変換機構は、前記公転部材に、自転軸心を中心として周方向等間隔に形成される複数の孔と、
前記車輪ハブと結合する出力軸と、
前記出力軸の端部に、出力軸の軸線を中心として周方向等間隔に設けられ、前記孔とそれぞれ係合する複数の内側係合部材とで構成される、請求項８に記載のインホイールモータ駆動装置。