JP6369166B2 - 車両用サスペンション装置 - Google Patents

Description

本発明は、インホイールモータを設け、サスペンションアームとして、車輪軸線の下側を連結するロアアームを有する車両用サスペンション装置に関する。

従来、インホイールモータ操舵輪の操舵トルクを低減するため、ナックルとモータ出力軸を、両端に等速ジョイントを設けた連結シャフトにより繋ぐ操舵輪用インホイールモータシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１２２９５３号公報

しかしながら、従来システムのインホイールモータは、上側をアッパアームに、下側をロアアームに、両軸端をショックアブソーバとナックルに囲まれた状態で、転舵及び最大バウンド・リバウンドする構成になっていた。このため、インホイールモータは、上下を各アームとの干渉を避けるように、モータ径を小さく構成する必要がある、という問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、インホイールモータのモータ径や長さが、ロアアームとの干渉により制約されるのを緩和することができる車両用サスペンション装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の車両用サスペンション装置は、インホイールモータを設け、サスペンションアームとして、車輪軸線の下側を連結するロアアームを有する。
この車両用サスペンション装置において、前記ロアアームを、前記インホイールモータを車両下方に投影した領域に、骨状部材により構成し、前記骨状部材により取り囲んで開口部を形成したスケルトン中空構造とした。
前記ロアアームの構成要素のうち、車両前後方向に対向する一対のアーム腕部を、車両上方に凸の上凸形状にすると共に、最大転舵時にホイールリム端の近づく位置まで車両前後方向に拡げた一対の上凸ロアアーム腕部とした。

よって、インホイールモータを車両下方に投影した領域に開口部を有する中空構造によるロアアームにより、車体と車輪側部材が連結される。
したがって、例えば、タイヤの最大リバウンド時、ロアアームとインホイールモータの干渉を、ロアアームに有する開口部により避けることができる。すなわち、ロアアームとの干渉を避けるように、インホイールモータの形状（モータ径や長さ）を、タイヤの最大リバウンド時に隙間が確保される形状に決めておく必要がない。
この結果、インホイールモータのモータ径や長さが、ロアアームとの干渉により制約されるのを緩和することができる。
さらに、ロアアームの構成要素のうち、車両前後方向に対向する一対のアーム腕部を、上凸ロアアーム腕部とした。このため、ロアアームの一対のアーム腕部の形状を変更するだけで、大きな径や長さによるインホイールモータを干渉なく配置することができる。

実施例１のIWM車用フロントサスペンション装置（基準状態）を示す正面図である。 実施例１のIWM車用フロントサスペンション装置のロアアーム構成を示す平面図である。 比較例のIWM車用フロントサスペンション装置のロアアーム構成を示す平面図である。 実施例１のIWM車用フロントサスペンション装置（タイヤ最大リバウンド状態）を示す正面図である。 実施例１のIWM車用フロントサスペンション装置（タイヤ最大バウンド状態）を示す正面図である。 実施例２のIWM車用フロントサスペンション装置（通常状態）を示す正面図である。 実施例２のIWM車用フロントサスペンション装置（タイヤ最大リバウンド状態）を示す図である。 実施例３のIWM車用フロントサスペンション装置（タイヤ最大リバウンド状態）を示す正面図である。 実施例３のIWM車用フロントサスペンション装置においてホイール及びインホイールモータが左右に転舵したときのロアアームとの干渉によるモータ径の制約作用を示す作用説明図である。 転舵状態での図８の断面Ａ−Ａを示すロアアーム生存空間図である。 実施例４のIWM車用フロントサスペンション装置のロアアーム構成を示す平面図である。 実施例５のIWM車用フロントサスペンション装置のロアアーム構成を示す平面図である。 実施例６のIWM車用フロントサスペンション装置のロアアーム構成を示す平面図である。 実施例６のIWM車用フロントサスペンション装置のインホイールモータ構成を示す説明図である。

以下、本発明の車両用サスペンション装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例６に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
実施例１におけるIWM車用フロントサスペンション装置（車両用サスペンション装置の一例）の構成を、「全体構成」、「ロアアーム構成」に分けて説明する。なお、「IWM」はインホイールモータの略称である。

［全体構成］
図１はIWM車用フロントサスペンション装置Ｓ１（基準状態）を示す。以下、図１に基づき、実施例１のIWM車用フロントサスペンション装置Ｓ１の全体構成を説明する。

前記IWM車用フロントサスペンション装置Ｓ１は、図１に示すように、タイヤ１と、ホイール２と、車輪軸線３と、インホイールモータ４と、ナックル５と、仮想キングピン軸６と、ロアアーム９と、を備えている。すなわち、ナックル５にインホイールモータ４を設け、車体とナックル５を連結するサスペンションアームとして、車輪軸線３の下側を連結するロアアーム９を有する。

前記タイヤ１は、ホイール２に組み込まれ、ホイール２には図示しないブレーキディスクやハブを介して、ナックル５とインホイールモータ４が車輪軸線３に添って組み込まれている。

前記インホイールモータ４は、モータと減速機構をモータケースにより覆うことにより構成され、モータ回転軸線１２を、減速機構の出力軸線（＝車輪軸線３）よりも高い位置に設定している。

前記仮想キングピン軸６は、ナックル５のナックル上端５ａとナックル下端５ｂを結ぶ軸であり、タイヤ１の転舵時に転舵回転の中心軸となる。

前記ロアアーム９は、車体側揺動点９ａ，９ａとモータ側揺動点９ｂを有する。ロアアーム９の車体側揺動点９ａ，９ａを結ぶ軸が車体側揺動軸であり、車体側揺動軸を通って車輪軸線３と平行に引かれる線がロアアーム車体側揺動仮想線８である。停車時、タイヤ１の接地面１ａからロアアーム車体側揺動仮想線８までの高さを基準高さという。

［ロアアーム構成］
図２はIWM車用フロントサスペンション装置Ｓ１のロアアーム構成を示す。以下、図２に基づき、ロアアーム構成を説明する。

前記ロアアーム９は、図２に示すように、車体側揺動点９ａ，９ａと、モータ側揺動点９ｂと、開口部９ｃと、ロアアーム腕部９ｄ，９ｄと、を備えている。すなわち、ロアアーム９は、インホイールモータ４を車両下方に投影した領域に開口部９ｃを有する中空構造としている。より詳しくは、ロアアーム９を骨状部材により構成し、骨状部材により取り囲んで開口部９ｃを形成したスケルトン中空構造としている。

前記車体側揺動点９ａ，９ａは、車体にブッシュ等を介して揺動自在に組み込まれ、他方のモータ側揺動点９ｂは、ナックル下端５ｂの位置に回転自在に組み込まれている。

前記開口部９ｃは、２か所の車体側揺動点９ａ，９ａと、1か所のモータ側揺動点９ｂを結ぶとき、前記３点の中央部分に形成している。この開口部９ｃを形成するにあたり、ロアアーム腕部９ｄ，９ｄを、２か所の車体側揺動点９ａ，９ａから平行に車両外側に延びた後、1か所のモータ側揺動点９ｂに向かって屈曲する５角形状とすることで、広い開口面積を確保している。

次に、作用を説明する。
まず、図３に示すように、車体側揺動軸７ａ，７ａの２か所と、モータ側揺動点７ｂの１か所の３点を結ぶ面で構成され、中は母材で覆われているロアアーム７を備えたサスペンション装置を比較例とする。
この比較例の場合、最大リバウンド状態で、タイヤの転舵も含め、インホイールモータとロアアームは干渉しないように、隙間を確保する必要があった（図４参照）。

実施例１のIWM車用フロントサスペンション装置Ｓ１における基準高さの拡大作用と縮小作用を説明する。
図４はIWM車用フロントサスペンション装置Ｓ１のタイヤ最大リバウンド状態を示す。タイヤ最大リバウンド状態では、図４に示すように、車体側揺動軸（車体側揺動点９ａ，９ａを結ぶ軸）を中心にロアアーム９が下方に揺動することで、ロアアーム車体側揺動仮想線８からタイヤ１の接地面１ａまでの高さは、図１に示す基準高さに対して拡大する。このとき、ロアアーム９は、図示しないアッパアームと共に揺動すると同時に、ナックル５に組み付けられたインホイールモータ４がロアアーム９と接近する。さらに、タイヤ最大リバウンド状態で、キングピン軸６を中心に図示しないタイロッドによりタイヤ１が転舵することがある。

図５はIWM車用フロントサスペンション装置Ｓ１のタイヤ最大バウンド状態を示す。タイヤ最大バウンド状態では、図５に示すように、車体側揺動軸（車体側揺動点９ａ，９ａを結ぶ軸）を中心にロアアーム９が上方に揺動することで、ロアアーム車体側揺動仮想線８からタイヤ１の接地面１ａまでの高さは、図１に示す基準高さに対して縮小する。このとき、ロアアーム９は、図示しないアッパアームと共に揺動すると同時に、ナックル５に組み付けられたインホイールモータ４がロアアーム９から遠ざかる。

これに対し、インホイールモータ４を車両下方に投影した領域に開口部９ｃを有する中空構造によるロアアーム９により、車体とナックル５が連結される構成とした。
このため、図４に示すようなタイヤ最大リバウンド状態で、ロアアーム９とインホイールモータ４の干渉を、ロアアーム９に有する開口部９ｃにより避けることができる。すなわち、ロアアーム９との干渉を避けるように、インホイールモータ４の形状（モータ径や長さ）を、比較例のようにタイヤ最大リバウンド時に隙間が確保される形状に決めておく必要がない。
この結果、インホイールモータ４のモータ径や長さが、ロアアーム９との干渉により制約されるのを緩和することができる。

次に、効果を説明する。
実施例１のIWM車用フロントサスペンション装置Ｓ１にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) インホイールモータ４を設け、サスペンションアームとして、車輪軸線３の下側を連結するロアアーム９を有する車両用サスペンション装置（IWM車用フロントサスペンション装置Ｓ１）において、
ロアアーム９を、インホイールモータ４を車両下方に投影した領域に開口部９ｃを有する中空構造とした（図１）。
このため、インホイールモータ４のモータ径や長さが、ロアアーム９との干渉により制約されるのを緩和することができる。

(2) ロアアーム９を、骨状部材により構成し、骨状部材により取り囲んで開口部９ｃを形成したスケルトン中空構造とした（図２）。
このため、(1)の効果に加え、ロアアーム９の外形寸法を抑えながら、開口部９ｃの開口面積の拡大を図ることができる。

実施例２は、インホイールモータのモータ径を実施例１に比べて大きくし、モータ下端位置を車輪軸線より下側の位置とした例である。

図６はIWM車用フロントサスペンション装置Ｓ２の通常状態を示し、図７はIWM車用フロントサスペンション装置Ｓ２のタイヤ最大リバウンド状態を示す。以下、図６及び図７に基づき、実施例２のIWM車用フロントサスペンション装置Ｓ２の構成及び作用を説明する。

前記IWM車用フロントサスペンション装置Ｓ２は、図６に示すように、タイヤ１と、ホイール２と、車輪軸線３と、インホイールモータ４’と、ナックル５と、仮想キングピン軸６と、ロアアーム９と、を備えている。

前記インホイールモータ４’は、図６に示すように、図１に示す実施例１のインホイールモータ４のモータ径Ｄ１に比べてモータ径Ｄ２を拡大し（Ｄ２＞Ｄ１）、モータ下端位置を車輪軸線３より下側の位置としている。なお、実施例１のインホイールモータ４のモータ下端位置は、車輪軸線３と同じ高さレベルにしている。

前記ロアアーム９の開口部９ｃは、図７に示すように、タイヤ１の最大リバウンド転舵時、インホイールモータ４’の外形が入り込む開口形状に設定している。

このように、ロアアーム９の中央部に開口部９ｃを有し、タイヤ１の最大リバウンド転舵時に、インホイールモータ４’の一部が入り込む構造としたため、インホイールモータ４’のモータ径やモータ長さの拡大が図れる。なお、他の構成及び作用は、実施例１と同様であるので説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例２のIWM車用フロントサスペンション装置Ｓ２にあっては、下記の効果を得ることができる。

(3) ロアアーム９の開口部９ｃを、ホイール２に設けられるタイヤ１の最大リバウンド転舵時、インホイールモータ４’の外形が入り込む開口形状に設定した（図７）。
このため、上記(1)又は(2)の効果に加え、インホイールモータ４’の形状制約が開口部９ｃとの干渉限界域までとされ、インホイールモータ４’のモータ径やモータ長さの拡大を図ることができる。

実施例３は、インホイールモータのモータ径及びモータ長さの制約を、実施例１，２に比べてさらに緩和した例である。

図８はIWM車用フロントサスペンション装置Ｓ３のタイヤ最大リバウンド状態を示し、図９はホイール及びインホイールモータが左右に転舵したときのロアアームとの干渉によるモータ径の制約作用を示し、図１０は転舵状態でのロアアーム生存空間状態を示す。以下、図８〜図１０に基づき、実施例３のIWM車用フロントサスペンション装置Ｓ３の構成及び作用を説明する。

前記IWM車用フロントサスペンション装置Ｓ３は、図８に示すように、タイヤ１と、ホイール２と、車輪軸線３と、インホイールモータ４”と、ナックル５と、仮想キングピン軸６と、ロアアーム９’と、を備えている。

前記インホイールモータ４”のモータ径Ｄ３は、実施例２のインホイールモータ４’のモータ径Ｄ２よりもさらに拡大している（Ｄ３＞Ｄ２）。

前記ロアアーム９’は、アーム構成要素のうち、車両前後方向に対向する一対のアーム腕部を、図８に示すように、車両上方に凸の上凸形状による上凸ロアアーム腕部９ｄ’，９ｄ’にしている。そして、一対の上凸ロアアーム腕部９ｄ’，９ｄ’は、図９及び図１０に示すように、最大転舵時にホイールリム端２ａに近づく位置まで車両前後方向に拡げている。

図９及び図１０は、ホイールリム端２ａを有するホイール２と、インホイールモータが左右に転舵した状態を重ね書きしたものである。
比較例のロアアーム７を例にすると、インホイールモータ４の下側にロアアーム７が配置されるため、図１０に示すように、ホイール２の通常の転舵時、転舵方向についてはホイールリム端２ａへの干渉位置までの制約を受ける。このため、インホイールモータ４との間には、ロアアーム７を配置可能な生存空間１０が存在する。

一方、実施例１及び実施例２のように、一対のロアアーム腕部９ｄ，９ｄを有するロアアーム９にすると、図９に示すように、ロアアーム９を配置可能な生存空間１０が一対のロアアーム腕部９ｄ，９ｄに挟まれる範囲によって制約を受ける。

これに対し、実施例３のように、一対のアーム腕部を、車両上方に凸の上凸形状による上凸ロアアーム腕部９ｄ’，９ｄ’にし、かつ、最大転舵時にホイールリム端２ａに近づく位置まで車両前後方向に拡げる構成とする。この場合、上凸ロアアーム腕部９ｄ’，９ｄ’は、図９に示すように、ロアアーム腕部９ｄ，９ｄから車両上方と車両前後方向にオフセットした位置となり、大きな径や長さによるインホイールモータ４”を設定することが可能となる。つまり、ロアアーム９を配置可能な生存空間を最大限に利用した構成となる。なお、他の構成及び作用は、実施例１と同様であるので説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例３のIWM車用フロントサスペンション装置Ｓ３にあっては、下記の効果を得ることができる。

(4) ロアアーム９’の構成要素のうち、車両前後方向に対向する一対のアーム腕部を、車両上方に凸の上凸形状にすると共に、最大転舵時にホイールリム端２ａに近づく位置まで車両前後方向に拡げた一対の上凸ロアアーム腕部９ｄ’，９ｄ’とした（図８）。
このため、上記(1)〜(3)の効果に加え、ロアアーム９’の一対のアーム腕部の形状を変更するだけで、大きな径や長さによるインホイールモータ４”を干渉なく配置することができる。

実施例４は、ロアアームをパイプ材又は棒材により形成した例である。

図１１は実施例４のIWM車用フロントサスペンション装置Ｓ４のロアアーム構成を示す。以下、図１１に基づき、実施例４のロアアーム構成及び作用を説明する。

前記ロアアーム９は、図１１に示すように、車体側揺動点９ａ，９ａと、モータ側揺動点９ｂと、開口部９ｃと、ロアアーム腕部９ｄ，９ｄと、を備えている。

すなわち、ロアアーム９の構成は、実施例１と同様であるが、棒材を鍛造加工することで、開口部９ｃを囲むロアアーム９のアーム腕構造を構成している。したがって、単一材により簡単にロアアーム９を製造することができる。ここで、棒材の鍛造加工に代え、パイプ材を曲げ加工することで、開口部９ｃを囲むロアアーム９のアーム腕構造を構成しても良い。なお、他の構成及び作用は、実施例１と同様であるので説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例４のIWM車用フロントサスペンション装置Ｓ４にあっては、下記の効果を得ることができる。

(5) ロアアーム９を、パイプ材又は棒材により形成した（図１１）。
このため、上記(1)〜(4)の効果に加え、簡単にロアアーム９を製造することができる。

実施例５は、開口部を有するロアアームに、路面からの飛び石等に対するカバー機能を持たせた例である。

図１２は実施例５のIWM車用フロントサスペンション装置Ｓ５のロアアーム構成を示す。以下、図１２に基づき、実施例５のロアアーム構成及び作用を説明する。

前記ロアアーム９は、図１２に示すように、車体側揺動点９ａ，９ａと、モータ側揺動点９ｂと、開口部９ｃと、ロアアーム腕部９ｄ，９ｄと、弾性膜９ｅと、を備えている。

前記弾性膜９ｅは、ロアアーム９の開口部９ｃに、開口空間のうち、車体側開口空間を覆う位置に取り付けている。

したがって、インホイールモータ４の一部が、ロアアーム９の開口部９ｃに入り込んでも変形可能であるし、路面から飛散する小石等がインホイールモータ４のモータケースに直接当たるのを防ぐカバー機能を持たせることができる。ここで、弾性膜９ｅは、ロアアーム９の開口部９ｃの全面を覆うように取り付けても良い。なお、他の構成及び作用は、実施例１と同様であるので説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例５のIWM車用フロントサスペンション装置Ｓ５にあっては、下記の効果を得ることができる。

(6) ロアアーム９の開口部９ｃに、開口空間の少なくとも一部を覆う弾性膜９ｅを取り付けた（図１２）。
このため、上記(1)〜(5)の効果に加え、インホイールモータ４の一部が開口部９ｃに入り込んでも変形により対応できると共に、路面から飛散する小石等がインホイールモータ４のモータケースに直接当たるのを防止することができる。

実施例６は、モータ干渉を考慮してロアアームを最小形状に設定した例である。

図１３は実施例６のIWM車用フロントサスペンション装置Ｓ６のロアアーム構成を示し、図１４はインホイールモータ構成を示す。以下、図１３及び図１４に基づき、実施例６のロアアーム構成及び作用を説明する。

前記ロアアーム９は、図１３に示すように、車体側揺動点９ａ，９ａと、モータ側揺動点９ｂと、開口部９ｃと、ロアアーム腕部９ｄ，９ｄと、を備えている。

前記ロアアーム９は、Ｌ＞Ｌ１、Ｈ＞Ｈ１の関係が成立する構成としている。ここで、Ｌは、図１３に示すように、ロアアーム９のモータ側揺動点９ｂから延びた両アーム腕部９ｄ，９ｄの長さをいう。Ｌ１は、図１４に示すように、モータ側揺動点９ｂから延びたインホイールモータ４のモータ長さをいう。Ｈは、図１３に示すように、両アーム腕部９ｄ，９ｄの車両前後方向長さの開口幅をいう。Ｈ１は、図１４に示すように、最大転舵輪時のモータ軸先端広がり幅をいう。

したがって、タイヤ１が最大リバウンド状態で最大転舵角となっても、インホイールモータ４とロアアーム９の干渉を防止しながら、ロアアーム９の形状を最小形状にすることができる。なお、他の構成及び作用は、実施例１と同様であるので説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例６のIWM車用フロントサスペンション装置Ｓ６にあっては、下記の効果を得ることができる。

(7) ロアアーム９のモータ側揺動点９ｂから延びた両アーム腕部９ｄ，９ｄの長さをＬとし、モータ側揺動点９ｂから延びたインホイールモータ４の長さをＬ１とし、両アーム腕部９ｄ，９ｄの長さＬの開口幅をＨとし、最大転舵輪時のモータ軸先端広がり幅をＨ１としたとき、
ロアアーム９は、Ｌ＞Ｌ１、Ｈ＞Ｈ１の関係が成立する構成とした（図１３，図１４）。
このため、上記(1)〜(6)の効果に加え、インホイールモータ４とロアアーム９の干渉を防止しながら、ロアアーム９の形状を最小形状にすることができる。

以上、本発明の車両用サスペンション装置を実施例１〜実施例６に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１〜６では、本発明の車両用サスペンション装置を、転舵輪である前輪を車体に懸架するIWM車用フロントサスペンション装置に適用する例を示した。しかし、本発明の車両用サスペンション装置は、非転舵輪である後輪を車体に懸架するIWM車用リアサスペンション装置に対しても適用することができる。要するに、インホイールモータを設け、サスペンションアームとして、車輪軸線の下側を連結するロアアームを有する車両用サスペンション装置であれば適用できる。

Ｓ１〜Ｓ６ IWM車用フロントサスペンション装置
１ タイヤ
２ ホイール
２ａ ホイールリム端
３ 車輪軸線
４，４’、４” インホイールモータ
５ ナックル
５ａ ナックル上端
５ｂ ナックル下端
６ 仮想キングピン軸
９，９’ ロアアーム
９ａ，９ａ 車体側揺動点
９ｂ モータ側揺動点
９ｃ 開口部
９ｄ，９ｄ ロアアーム腕部
９ｄ’，９ｄ’ 上凸ロアアーム腕部
９ｅ 弾性膜

Claims (5)

1. インホイールモータを設け、サスペンションアームとして、車輪軸線の下側を連結するロアアームを有する車両用サスペンション装置において、
   前記ロアアームを、前記インホイールモータを車両下方に投影した領域に、骨状部材により構成し、前記骨状部材により取り囲んで開口部を形成したスケルトン中空構造とし、
   前記ロアアームの構成要素のうち、車両前後方向に対向する一対のアーム腕部を、車両上方に凸の上凸形状にすると共に、最大転舵時にホイールリム端の近づく位置まで車両前後方向に拡げた一対の上凸ロアアーム腕部とした
   ことを特徴とする車両用サスペンション装置。
2. 請求項１に記載された車両用サスペンション装置において、
   前記ロアアームの開口部を、前記ホイールに設けられるタイヤの最大リバウンド転舵時、前記インホイールモータの外形が入り込む開口形状に設定した
   ことを特徴とする車両用サスペンション装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載された車両用サスペンション装置において、
   前記ロアアームを、パイプ材又は棒材により形成した
   ことを特徴とする車両用サスペンション装置。
4. 請求項１から請求項３までの何れか一項に記載された車両用サスペンション装置において、
   前記ロアアームの開口部に、開口空間の少なくとも一部を覆う弾性膜を取り付けた
   ことを特徴とする車両用サスペンション装置。
5. 請求項１から請求項４までの何れか一項に記載された車両用サスペンション装置において、
   前記ロアアームのモータ側揺動点から延びた両アーム腕部の長さをＬとし、モータ側揺動点から延びた前記インホイールモータの長さをＬ１とし、両アーム腕部の長さＬの開口幅をＨとし、最大転舵輪時のモータ軸先端広がり幅をＨ１としたとき、
   前記ロアアームは、Ｌ＞Ｌ１、Ｈ＞Ｈ１の関係が成立する構成とした
   ことを特徴とする車両用サスペンション装置。