JP6138103B2

JP6138103B2 - 電動車両

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Publication number: JP6138103B2
Application number: JP2014225237A
Authority: JP
Inventors: 田中　宏樹; 宏樹田中; 拓上田; 小野　浩一; 浩一小野; 太朗源田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2014-11-05
Filing date: 2014-11-05
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2034-11-05
Also published as: JP2016088297A

Description

本発明は、例えば、駆動モータ等から出力される駆動力によって駆動される電動車両に関する。

近年における自動車の電動化により、回転駆動源としてモータを用いる電動車両（例えば、ハイブリッド車や電気自動車）が増加している。回転駆動源としてモータを用いた場合、モータを構成するロータでノイズが発生し、このノイズがドライブシャフトを介してナックルへ伝達され、さらに、ナックルから外部に放射されてラジオノイズとなるおそれがある。例えば、車載されたラジオのアンテナがノイズを拾ってラジオノイズが発生する。

そこで、特許文献１では、このようなラジオノイズ対策として、車軸と相対的に回転可能に設けられたキャリアとパーキングブレーキワイヤとを電気的に接続してアーシングすることにより、ラジオノイズを車体側に逃がし外部に放射されることを抑制している。

特開２００９−２９３２６号公報

ところで、サスペンション機構を構成するアーム部材（アッパアーム、ロアアーム）とナックルとの連結部位、及び、アーム部材（アッパアーム、ロアアーム）と車体との連結部位には、振動を吸収するためにゴムブッシュ等のマウント部材が装着される場合がある。

このマウント部材は、他の車体部品と比較して、電気的に、例えば、数ｋ（Ω）からなる高い抵抗値を有する。このため、ナックルによって回転自在に支持されるドライブシャフトを通じて流れる軸電流は、マウント部材の抵抗値が比較的に高いために車体側に流れにくくなっていると共に、ホイール側に流れ易くなっている。ホイール側に流れた軸電流は、車両の外部に電磁波として放射され、ラジオのアンテナが電磁波を受信してラジオノイズ（放射ノイズ）が発生するおそれがある。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、簡素な構造によってラジオノイズをより一層抑制することが可能な電動車両を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、駆動モータから出力された駆動力がトランスミッションを介してホイールに伝達されて車両を駆動する電動車両において、前記駆動モータの出力軸に配置され、又は、前記トランスミッションの内部に配置される第１軸受と、前記駆動モータの出力軸に連結されるドライブシャフトを回転自在に軸支するナックルと、前記ナックルを支承する第２軸受と、を備え、前記第２軸受のインピーダンスの絶対値は、前記第１軸受のインピーダンスの絶対値よりも小さく設定され、前記ナックルと車体との間を電気的に接続する導体ハーネスが設けられることを特徴とする。

本発明によれば、駆動モータのモータ軸又はモータ軸に連結されるドライブシャフトに軸電圧が発生した場合、軸電圧に起因する軸電流が、第２軸及び導体ハーネスを介して、ホイール側よりもＧＮＤ（車体）に流れ易くなる。このため、ホイール側に流れる軸電流を低減させることができ、車両外部へのラジオノイズ（放射ノイズ）の発生を抑制することができる。

また、本発明によれば、ナックルと車体とを導体ハーネスで接続するという簡素な構造によって、ラジオノイズを抑制することができる。

また、本発明は、前記ナックルと前記車体との間に、マウント部材が配置され、前記導体ハーネスは、等価回路図において、前記マウント部材をバイパスして前記ナックルと前記車体との間を電気的に接続することを特徴とする。

本発明によれば、導体ハーネスが、マウント部材をバイパスしてナックルと車体との間を電気的に接続しているため、軸電流が流れにくいマウント部材を迂回してＧＮＤ（車体）に軸電流を確実に流すことができる。

本発明では、簡素な構造によってラジオノイズをより一層抑制することが可能な電動車両を得ることができる。

本発明の実施形態に係る電動車両に配置される車輪懸架システムの概略構成断面である。図１に示す車輪懸架システムの斜視図である。図２の部分拡大斜視図である。ナックルの車両後方に向けたアース接続部に対して、アース部材の端子がボルトによって締結される状態を示す分解斜視図である。トランスミッションを含む車両懸架システムを簡略化した等価回路図である。ベアリングのボール軌道面に沿ってボールが転動する状態を示す部分拡大断面図である。ナックルの車両前方に向けたアース接続部に対して、アース部材がボルトによって締結された状態を示す斜視図である。本実施形態において、ラジオノイズ電界強度とアース用ハーネスの抵抗値との関係を示す説明図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電動車両に配置される車輪懸架システムの概略構成断面図、図２は、図１に示す車両懸架システムの斜視図、図３は、図２の部分拡大斜視図である。

図１に示されるように、車輪懸架システム１０は、図示しない車両のサブフレームに連結されて左後輪（車輪）１２を支持するサスペンション機構１４と、左後輪１２を制動するブレーキ機構１６（図２参照）と、トランスミッション（変速機）１７を介して、ドライブシャフト１８の回転駆動力を左後輪１２に伝達するハブ機構１９を備えて構成されている。

トランスミッション１９内には、シャフトを回転自在に支持するミッションベアリング（第１軸受）２１が配置されている。ミッションベアリング２１には、潤滑剤（例えば、潤滑油）が充填されている。ミッションベアリング２１内に転動自在に配置された複数のボールは、潤滑油によって油潤滑されている。なお、本実施形態では、ミッションベアリング２１を第１軸受としているが、例えば、後記するモータＭの出力軸を回転自在に支持するモータ軸用ベアリング（図示せず）を第１軸受としてもよい。

左後輪１２は、スポーク部１２ａと、このスポーク部１２ａの外周に固定された環状のリム部１２ｂと、このリム部１２ｂに取り付けられるタイヤ１２ｃとを有する。この場合、スポーク部及びリム部は、導体としてホイールを構成している。

サスペンション機構１４は、モータ（駆動モータ）Ｍの出力軸に連結されるドライブシャフト１８を回転自在に軸支し、導電性材料で形成されるナックル２０と、ナックル２０を支持すると共に、ナックル２０を図示しないサブフレームに懸架する複数のアームとを有する。なお、モータＭは、例えば、３相交流電動機によって構成されている。

図４は、ナックルの車両後方に向けたアース接続部に対して、アース部材の端子がボルトによって締結される状態を示す分解斜視図である。

図４に示されるように、ナックル２０は、ナックル本体２０ａと、ナックル本体２０ａの上部から図示しないサブフレーム側（車体内側）に向かって略水平状に突出する突出部２２と、ナックル本体２０ａの下部側に一体的に設けられ貫通孔２４を有する２つのリング部２６ａ、２６ｂとを備える。ナックル本体２０ａの略中心には、後記するハブベアリングを装着する貫通孔２８が形成されている。

突出部２２には、略円筒状のゴムブッシュ（マウント部材）２９を介してアッパアーム３０（図１参照）が連結される連結孔３２が形成されている。また、突出部２２には、車両後方に向けた略矩形状の平坦面によって形成されたアース接続部３４が設けられている。アース接続部３４のねじ穴３６に対しボルト３８を螺入することによって、後記するアース部材４０の端子４０ａが締結される。これにより、アース部材４０は、ナックル２０と電気的に接続される。

図２に示されるように、複数のアームは、平面視して略Ａ字状で車体外側の一端がナックル２０の突出部２２（図３参照）に連結され車体内側の他端が図示しないサブフレームに連結されるアッパアーム３０と、車体外側の一端がナックル２０の２つのリング部２６ａ、２６ｂにそれぞれ連結され車体内側の他端が図示しないサブフレームに連結される第１ロアアーム４２ａ及び第２ロアアーム４２ｂと、ナックル２０の中間部に連結されるコントロールアーム４３とから構成される。各連結部位には、図１に示されるように、ゴムブッシュが介装されている。

アッパアーム３０の一端と他端との間には、一端から分岐した２つのアーム部３０ａ、３０ｂを懸架する懸架部４４が設けられ、この懸架部４４には、図示しないボルトを介してダンパ４６及びコイルスプリング４８が連結されている。

ブレーキ機構１６は、円板状のブレーキディスク５０と、ブレーキキャリパ５２とを有する。ブレーキキャリパ５２は、ハウジング５４を有し、ハウジング５４の内部には、図示しないブレーキパッドや、ブレーキパッドをブレーキディスク５０側に押圧する図示しない複数のピストンが配設されている。

ブレーキキャリパ５２は、車両前後方向でナックル２０のアース接続部３４に近接し且つ対向して配置されている。換言すると、アース接続部３４は、ナックル２０とブレーキキャリパ５２との間に配置されている。ブレーキディスク５０を被覆するディスクカバー５６には、左後輪１２の回転速度を検出する車輪速度センサ（ＡＢＳセンサ）５８が付設されている。

図２に示されるように、アース部材４０は、アース接続部３４に接続される単一のアース用ハーネス６４を有する。また、図示しないＡＢＳ用ハーネス及びＥＰＢ用ハーネスを一体的に被覆するチューブ部材６６が設けられる。

アース用ハーネス６４は、図示しない巻回手段を介してチューブ部材６６の外周面に付設され、チューブ部材６６に沿って延在すると共に、ナックル２０の上方に位置する分岐部６８から分岐するように構成されている。アース用ハーネス６４は、図示しない端子を介して導電性を有する車体（例えば、図示しないサブフレーム）に接地されている。

図１に戻って、ハブ機構１９は、ハブ本体７０と、ハブ本体７０を回転自在に支持するハブベアリング７２（第２軸受）とから構成されている。

ハブ本体７０は、ハブベアリング７２が外嵌される段付円筒部７４と、複数のハブボルト７６によって左後輪１２が固定される円板部７８とを有する。段付円筒部７４には、軸方向に沿って貫通する貫通孔からなるスプライン嵌合部８０が設けられる。このスプライン嵌合部８０は、ドライブシャフト１８の先端部に連結されるジョイント（例えば、バーフィールド型等速ジョイント）８２の軸部８２ａに対してスプライン嵌合されることで、ドライブシャフト１８、ジョイント８２、ハブ本体７０、及び、左後輪１２が一体的に回転する。

ハブベアリング７２は、ナックル２０の貫通孔２８と段付円筒部７４との間に装着され、外径側のアウタリテーナ８４と、内径側のインナリテーナ８６と、複数のボール８８とを有する。複数のボール８８は、アウタリテーナ８４とインナリテーナ８６との間に形成されるボール軌道面に沿って転動可能に設けられる。後記する図６に示されるように、ボール８８とボール軌道面との間には、所定の離間間隔ｄが形成されている。

また、アウタリテーナ８４とインナリテーナ８６との間には、潤滑剤（例えば、グリス）が充填されている。ボール８８は、潤滑剤によってグリス潤滑されている。なお、ハブベアリング７２は、ナックル２０の貫通孔２８に対し所定の締め代を有して取り付けられている。

本実施形態に係る電動車両に配置された車輪懸架システム１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。

図５は、トランスミッションを含む車両懸架システムを簡略化した等価回路図、図６は、ベアリングのボール軌道面に沿ってボールが転動する状態を示す部分拡大断面図である。

この等価回路図において、ミッションベアリング２１は、第１抵抗Ｒ１と第１コンデンサＣ１とが並列に接続された第１ＲＣ並列回路９０によって構成され、ハブベアリング７２は、第２抵抗Ｒ２と第２コンデンサＣ２とが並列に接続された第２ＲＣ並列回路９２によって構成されている。

この場合、第２軸受として機能するハブベアリング７２のインピーダンスの絶対値（｜Ｚ２｜）は、第１軸受として機能するミッションベアリング２１のインピーダンスの絶対値（｜Ｚ１｜）よりも小さく設定されている（｜Ｚ１｜＞｜Ｚ２｜）。
但し、｜Ｚ｜＝√（Ｒ^２＋Ｘ^２）である。Ｒは、インピーダンスの実数部、Ｘは、インピーダンスの虚数部である。
なお、ミッションベアリング２１及びハブベアリング７２では、それぞれ、各周波数（ω）が共通しているため、インピーダンスの絶対値の比較が可能である。

また、等価回路図において、抵抗Ｒ３は、サスペンション機構のアーム部材（アッパアーム３０、第１ロアアーム４２ａ、第２ロアアーム４２ｂ、コントロールアーム４３等）にそれぞれ接続される複数の並列のゴムブッシュ（マウント部材）２９の合成値を示している。この抵抗Ｒ３は、ハブベアリング７２である第２ＲＣ並列回路９２の接地側で、第２ＲＣ並列回路９２と直列に接続されている。

さらに、等価回路図において、抵抗Ｒ４は、ナックル２０の側面であるアース接続部３４に対して接続されるアース部材４０を示している。この抵抗Ｒ４は、ゴムブッシュ２９の抵抗Ｒ３をバイパスして、第２ＲＣ並列回路９２と、ＧＮＤ（車体）との間で直列に接続されている。

さらにまた、導体である左後輪１２から外部に向かって放射される電磁波は、車載ラジオのアンテナで受信されるが、電磁波が空気中を伝搬するときに大きな抵抗（みなし抵抗）が存在するとみなされる。なお、ラジオノイズは、等価回路図に模式的に示されるように、正弦波成分と高周波成分とによって構成されている。

ここで、第１ＲＣ並列回路９０及び第２ＲＣ並列回路９２を構成するコンデンサＣ１、Ｃ２は、それぞれ以下の式で表わされる。
Ｃ＝εＳ／ｄ・・・（式）
但し、ε；誘電率
Ｓ；ボールとボール軌道面との対向面積
ｄ；ボールとボール軌道面との間の離間間隔
また、第１ＲＣ並列回路９０及び第２ＲＣ並列回路９２を構成する抵抗Ｒ１、Ｒ２は、ボール８８とボール軌道面との間のクリランスを流通する潤滑剤の抵抗として表わされる。

上記の式中における誘電率εの違いや、ミッションベアリング２１と比較してハブベアリング７２におけるボール８８とボール軌道面との間の離間間隔ｄが狭く設定されている関係上、ハブベアリング７２のコンデンサＣ２は、ミッションベアリング２１のコンデンサＣ１よりも大きくなる。
これにより、ハブベアリング７２の交流インピーダンス（１／ｊωＣ２）は、ミッションベアリング２１の交流インピーダンス（１／ｊωＣ１）よりも小さくなる。

本実施形態では、駆動モータＭのモータ軸に連結されるドライブシャフト１８に軸電圧Ｖが発生した場合、軸電圧Ｖに起因する軸電流ｉが、ハブベアリング７２及びアース用ハーネス６４を介して、左後輪側（ホイール側）１２よりもＧＮＤ（車体）側に流れ易くなる。

すなわち、ゴムブッシュ２９の抵抗Ｒ３は、他の車体部品と比較して、例えば、数ｋ（Ω）からなる高い抵抗値を有するため、本来であれば、ドライブシャフト１８を通じて流れる軸電流ｉは、ゴムブッシュ２９の抵抗Ｒ３が比較的に高いためにＧＮＤ（車体）側に流れにくくなっている。

これに対して、本実施形態では、ドライブシャフト１８を通じて流れる軸電流Ｉが、ハブベアリング７２の第２ＲＣ並列回路９２に直列に接続されたアース用ハーネス６４を介してＧＮＤ（車体）側に流れるようになる。このため、左後輪側（ホイール側）１２に流れる軸電流ｉを低減させることができ、車両外部へのラジオノイズ（放射ノイズ）の発生を抑制することができる。

また、本実施形態では、ナックル２０とＧＮＤ（車体）とをアース用ハーネス６４で接続するという簡素な構造によって、ラジオノイズを抑制することができる。

さらに、本実施形態では、アース用ハーネス６４が、ゴムブッシュ２９の合成値である抵抗Ｒ３をバイパスしてナックル２０とＧＮＤ（車体）との間を電気的に接続しているため、軸電流ｉが流れにくいゴムブッシュ２９の抵抗Ｒ３を迂回してＧＮＤ（車体）に軸電流Ｉを確実に流すことができる。換言すると、アース用ハーネス６４の抵抗Ｒ４は、ゴムブッシュ２９の合成値である抵抗Ｒ３と並列に接続されることにより、抵抗Ｒ３よりも極力抵抗値が小さいアース用ハーネス６４の抵抗Ｒ４に沿ってＧＮＤ（車体）に軸電流Ｉを流すことができる。

さらにまた、本実施形態では、アース部材４０が接続されるアース接続部３４が、車両前後方向に沿ったブレーキ機構１６のブレーキキャリパ５２とナックル２０との間に設けられている。これにより、万が一、ナックル２０に雪が付着した場合であっても、ナックル２０のアース接続部３４の近傍に位置するブレーキキャリパ５２の発熱作用によって、付着した雪を解かして雪を除去することができる。この結果、本実施形態では、雪の影響によるアース用ハーネス６４の失陥を防止することができる。

次に、図４とは反対に、ナックル２０の車両前方に向けた側面であるアース接続部３４に対してアース部材４０を接続した場合について説明する。

図７は、ナックルの車両前方に向けたアース接続部に対して、アース部材がボルトによって締結された状態を示す斜視図である。なお、図４に示す構成要素と同一乃至対応する構成要素には、同一の参照符号を付してその説明を省略する。

図７に示されるように、リヤサスペンションを構成するナックル２０の車両前方に向けた側面であるアース接続部３４に対してアース部材４０を接続した場合、ナックル２０よりも車両前方に位置するブレーキキャリパ５２がナックル２０の防護壁として機能する。これにより、アース接続部３４（アース接地面）を、例えば、前輪の飛石によるチッピング（chipping）から保護することができる。

なお、本実施形態では、後輪に付設されたナックル２０を用いて説明しているが、これに限定されるものではなく、図示しない前輪に付設されたナックル２０に対してアース接続部３４を設けることができる。この場合、図示しない前輪に付設されるナックル２０の車両後方に向けた側面であるアース接続部３４、又は、ナックル２０の車両前方に向けた側面であるアース接続部３４に対してアース部材４０が接地される。

次に、アース接続部３４に接続されるアース用ハーネス６４の抵抗値の設定について検討する。図８は、本実施形態において、ラジオノイズ電界強度とアース用ハーネスの抵抗値との関係を示す説明図である。

図８に示される特性曲線から諒解されるように、ラジオノイズの電界強度は、アース用ハーネス６４の抵抗値Ｒが約１０Ωを境界として低下した後、下限で略一定値に保持された領域（網点参照）となる。すなわち、ラジオノイズの電界強度に対応するアース用ハーネス６４の抵抗値Ｒの上限を０Ωより大きく１０Ω以下（０＜Ｒ≦１０）とすることで、ラジオノイズを低減することができると共に、アース用ハーネス６４として現在市販されている抵抗値が１０Ω近傍の安価なハーネスを用いることができる。これにより、車輪懸架システム１０を、より一層安価に製造することができる利点がある。

１０車両懸架システム
１２左後輪（ホイール）
１７トランスミッション
１８ドライブシャフト
２０ナックル
２１ミッションベアリング（第１軸受）
２９ゴムブッシュ（マウント部材）
６４アース用ハーネス（導体ハーネス）
７２ハブベアリング（第２軸受）
Ｍモータ（駆動モータ）
ｉ、Ｉ軸電流

Claims

駆動モータから出力された駆動力がトランスミッションを介してホイールに伝達されて車両を駆動する電動車両において、
前記駆動モータの出力軸に配置され、又は、前記トランスミッションの内部に配置される第１軸受と、
前記駆動モータの出力軸に連結されるドライブシャフトを回転自在に軸支するナックルと、
前記ナックルを支承する第２軸受と、
を備え、
前記第２軸受のインピーダンスの絶対値は、前記第１軸受のインピーダンスの絶対値よりも小さく設定され、
前記ナックルと車体との間を電気的に接続する導体ハーネスが設けられることを特徴とする電動車両。
請求項１記載の電動車両において、
前記ナックルと前記車体との間には、マウント部材が配置され、
前記導体ハーネスは、等価回路図において、前記マウント部材をバイパスして前記ナックルと前記車体との間を電気的に接続することを特徴とする電動車両。