JP6706517B2 - インホイールモータ駆動装置とサスペンション装置の連結構造 - Google Patents

Description

本発明は、車輪内部に配置されて該車輪を駆動するインホイールモータ駆動装置と、インホイールモータ駆動装置を車体に連結するサスペンション装置に関する。

インホイールモータとサスペンションの連結構造としては従来、例えば、特開２０１５−２１４２７３号公報（特許文献１）に記載のものが知られている。特許文献１に記載のインホイールモータは、インホイールモータのハウジングを窪ませてソケットを設け、かかるソケットはボールスタッドのボール部を収容し、サスペンションのロアアームにボールスタッドのスタッド部を結合するというものである。

特開２０１５−２１４２７３号公報

しかし、上記従来のような連結構造にあっては、以下に説明するような問題を生ずる。つまり薄肉のハウジングにボールジョイントを連結するため、路面から車輪に付与される外力が強度上不利なハウジングに作用して、ハウジングに不所望な変形が生じる等の理由で、インホイールモータの耐久性が低下する。あるいはハウジングを肉厚にすれば、サスペンション装置のばね下荷重が増えてしまい、電動車両の乗り心地が悪化する。

またハウジングは、車輪ホイールに合わせて円筒形状とされるところ、円筒形状のハウジングにソケットを設けるとハウジングの製造工数が増えてしまい。さらにインホイールモータをサスペンションに取り付けたり、取り外したりする際の作業効率が低下する。

本発明は、上述の実情に鑑み、従来よりも改良された連結構造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とサスペンション装置の連結構造は、車輪を駆動するモータ部、減速部、車輪ハブ軸受部、および車輪ハブ軸受部の軸線よりも車両前方あるいは車両後方に離れた部位に、下方へ向かって突出するオイルタンクを有するインホイールモータ駆動装置と、インホイールモータ駆動装置に設けられるキャリアと、インホイールモータ駆動装置を車体に取り付けるサスペンション装置と、キャリアをサスペンション装置に方向自在に連結するボールジョイントとを備える。車輪ハブ軸受部は、車幅方向に延びて車輪とともに回転する車輪ハブと、非回転の固定部材と、車輪ハブおよび固定部材によって区画される環状隙間に配列される複数の転動体とを含む。ボールジョイントは、車輪ハブ軸受部の軸線の真下に配置されてオイルタンクの下端よりも上方に位置し、一端に形成されるボール部および他端に形成されるスタッド部を有するボールスタッドと、ボール部を摺動可能に収容するソケットを含む。ソケットはキャリアに設けられ、スタッド部はサスペンション装置と結合し、車輪ハブ軸受部の軸線からみて、スタッド部とサスペンション装置の結合箇所が、ソケットよりも遠い側に配置される。

かかる本発明によれば、インホイールモータ駆動装置がキャリアと結合し、キャリアとサスペンション装置がボールジョイントを介して連結する。キャリアは、インホイールモータ駆動装置の外郭をなすケーシングと比較して高剛性であり、車輪荷重および車輪から付与される外力を確り支持するものであって強度上有利であることから、インホイールモータ駆動装置の耐久性が向上する。
また本発明のボールジョイントは、車輪ハブ軸受部よりも下方に配置される。かかる本発明によれば、上下方向に延びてボール部を通る転舵軸が、車輪ホイールと交差することから、車輪およびインホイールモータ駆動装置を容易に転舵させることができ、電動車両の旋回性能が向上する。他の例としてソケットは、車輪ハブ軸受部よりも車両前方、車両後方、あるいは上方に配置される。
また本発明のインホイールモータ駆動装置は、車輪ハブ軸受部の軸線よりも車両前方あるいは車両後方に離れた部位に、下方へ向かって突出するオイルタンクをさらに有し、ボールジョイントは車輪ハブ軸受部の軸線の真下に配置されてオイルタンクの下端よりも上方に位置する。これにより車輪ホイールの内空領域を有効利用することができる。

またボールジョイントにおいてインホイールモータ駆動装置とサスペンション装置の連結点になるボール部を、車軸に近い位置に配置し、ボールジョイントのスタッド部を車軸から遠い位置に配置することができ、サスペンション装置の特性を向上させることができる。なおサスペンション装置のうちスタッド部と結合する箇所は、サスペンション装置のアーム部材であってもよいし、あるいはリンク部材であってもよいし、特に限定されない。サスペンション装置の形式も特に限定されない。なお車軸は車輪ハブ軸受部の軸線に沿って延びる。

車輪ハブ軸受部は軸受であるから、内輪（中実軸であってもよい）、外輪、およびこれら内外輪間に配置される複数の転動体を含む。内輪および外輪のいずれか一方は、回転部材の車輪ハブになる。内輪および外輪のうち残る他方は非回転部材の固定部材になる。本発明の一実施形態として車輪ハブは固定部材の外周を包囲する外輪であり、固定部材は外輪の中心孔に通される固定軸を含み、キャリアは固定軸の端部に連結固定される。かかる実施形態によれば、外輪回転タイプにおいて本発明を実現することができる。またキャリアが、車輪ハブ軸受部に付与される車輪荷重および外力を、直接受け止めることができる。なおキャリアは固定軸の端部に隣接配置されてもよいし、あるいはキャリアと固定軸端部との間にインホイールモータ駆動装置のケーシング等が介在してもよい。反対に他の実施形態として、固定部材は車輪ハブの外周を包囲する外輪を含み、車輪ハブは外輪の中心孔に通される内輪あるいは軸であってもよい。

本発明の一実施形態としてキャリアは固定軸から外径方向に突出し、キャリアの先端部は車輪ハブ軸受部の軸線方向にさらに延び、先端部の軸線方向位置が固定軸の軸線方向位置に重なり、ソケットはキャリアの先端部に設けられる。かかる実施形態によれば、ソケットの軸線方向位置が車輪ハブ軸受部の軸線方向位置に重なることから、車輪ホイールの内空領域にソケットを配置することができる。したがって車輪の懸架構造において有利なものとなる。他の実施形態として、車輪ホイールの外側にソケットを配置してもよい。

本発明のさらに好ましい実施形態として車輪ハブ軸受部の軸線方向にみて、オイルタンクは下方に向かって細くなる略三角形状に形成される。これによりオイルタンクの容積を大きくすることができる。

本発明のさらに好ましい実施形態として減速部は、車輪ハブ軸受部の軸線からみて上方にオフセットして配置される。かかる実施形態によれば車輪ホイールの内空領域において、車輪ハブ軸受部よりも下方に空間を確保することができる。したがってサスペンション装置をインホイールモータ駆動装置から充分に離隔させることができる。なお上方とは、直上および斜め上方を含む。減速部は例えば車輪ハブ軸受部よりも車両前方かつ上方に配置される。あるいは減速部は車輪ハブ軸受部よりも車両後方かつ上方に配置される。他の実施形態として、ソケットは車輪ハブ軸受部よりも上方に配置され、減速部は車輪ハブ軸受部よりも下方に配置されてもよい。

本発明のさらに好ましい実施形態としてモータ部は、車輪ハブ軸受部の軸線からみて車両前後方向にオフセットして配置される。かかる実施形態によれば車輪ホイールの内空領域において、車輪ハブ軸受部よりも上方および下方に空間を確保することができる。したがってサスペンション装置をインホイールモータ駆動装置の上部および下部に連結することができる。なおモータ部は車輪ハブ軸受部よりも斜め上方に配置されてもよい。他の実施形態としてモータ部は車輪ハブ軸受部の直上に配置されてもよい。

このように本発明によれば、インホイールモータ駆動装置とサスペンション装置の連結点を、車輪ハブ軸受部に近づけることができ、しかも車輪からインホイールモータ駆動装置に付与される外力を車輪ハブ軸受部で受け止めることができ、インホイールモータ駆動装置に不所望な変形が生じない。しかもインホイールモータ駆動装置をサスペンション装置に容易に取り付けたり、あるいは取り外したりことができ、作業効率が向上する。

本発明の第１実施形態になるインホイールモータ駆動装置とサスペンション装置の連結構造から、インホイールモータ駆動装置を取り出し、所定の平面で切断・展開して示す展開断面図である。 同実施形態のインホイールモータ駆動装置の内部を、車輪とともに示す背面図である。 同実施形態になるインホイールモータ駆動装置とサスペンション装置の連結構造を示す断面図である。 同実施形態になるインホイールモータ駆動装置とサスペンション装置の連結構造を車輪とともに示す斜視図である。 同実施形態になるインホイールモータ駆動装置の内部および連結構造を車輪とともに示す斜視図である。 同実施形態になるインホイールモータ駆動装置の内部および連結構造を示す斜視図である。 同実施形態になるインホイールモータ駆動装置とサスペンション装置の連結構造を車輪とともに示す背面図である。 同実施形態になるインホイールモータ駆動装置とサスペンション装置の連結構造から、インホイールモータ駆動装置を取り出して示す背面図である。 本発明の第２実施形態になるインホイールモータ駆動装置とサスペンション装置の連結構造から、インホイールモータ駆動装置を取り出し、所定の平面で切断・展開して示す展開断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態になるインホイールモータ駆動装置とサスペンション装置の連結構造から、インホイールモータ駆動装置１０を取り出し、所定の平面で切断・展開して示す展開断面図である。図２は、第１実施形態のインホイールモータ駆動装置の内部を、車輪とともに示す背面図であり、図１中のインホイールモータ駆動装置１０からモータ部２１および本体ケーシング４３の背面部分４３ｂを取り外し、図１の紙面右側からインホイールモータ駆動装置１０内部をみた状態を表す。なお図１で表される所定の平面は、図２に示す軸線Ｍおよび軸線Ｎｆを含む平面と、軸線Ｎｆおよび軸線Ｎｌを含む平面と、軸線Ｎｌおよび軸線Ｏを含む平面とを、この順序で接続した展開平面である。

インホイールモータ駆動装置１０は、図１に示すように仮想線で表される車輪ホイールＷの中心と連結する車輪ハブ軸受部１１と、車輪の車輪ホイールＷを駆動するモータ部２１と、モータ部の回転を減速して車輪ハブ軸受部１１に伝達する減速部３１を備え、電動車両のホイールハウジング（図示せず）に配置される。モータ部２１および減速部３１は、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏと同軸に配置されるのではなく、図２に示すように車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏからオフセットして配置される。車輪ホイールＷは周知のものであり、車輪ホイールＷの外周にタイヤＴが嵌合し、車体の前後左右に配置される。かかる車体は車輪とともに電動車両を構成する。インホイールモータ駆動装置１０は、公道で電動車両を時速０〜１８０ｋｍ／ｈで走行させることができる。

車輪ハブ軸受部１１は、車輪ホイールＷと結合する車輪ハブとしての外輪１２と、外輪１２の中心孔に通される内側固定部材１３と、外輪１２と内側固定部材１３との環状隙間に配置される複数の転動体１４を有し、車軸を構成する。内側固定部材１３は、非回転の固定軸１５と、１対のインナーレース１６と、抜け止めナット１７を含む。固定軸１５は根元部１５ｒが先端部１５ｅよりも大径に形成される。インナーレース１６は、根元部１５ｒと先端部１５ｅの間で、固定軸１５の外周に嵌合する。抜け止めナット１７は固定軸１５の先端部１５ｅに螺合して、抜け止めナット１７と根元部１５ｒの間にインナーレース１６を固定する。

固定軸１５は軸線Ｏに沿って延び、固定軸１５の先端部１５ｅは、車幅方向外側を指向する。固定軸１５の根元部１５ｒは、車幅方向内側を指向し、本体ケーシング４３の背面部分４３ｂに形成される開口４３ｑと一致する。開口４３ｑには外方から図示しないキャリアが差し込まれて、キャリアは本体ケーシング４３の内部で根元部１５ｒに取付固定される。さらにキャリアは、本体ケーシング４３の外方で図示しないサスペンション部材と連結する。キャリアおよびサスペンション部材については後で詳細に説明する。

転動体１４は、軸線Ｏ方向に離隔して複列に配置される。軸線Ｏ方向一方のインナーレース１６の外周面は、第１列の転動体１４の内側軌道面を構成し、外輪１２の軸線Ｏ方向一方の内周面と対面する。軸線Ｏ方向他方のインナーレース１６の外周面は、第２列の転動体１４の内側軌道面を構成し、外輪１２の軸線Ｏ方向他方の内周面と対面する。以下の説明において、車幅方向外側（アウトボード側）を軸線方向一方ともいい、車幅方向内側（インボード側）を軸線方向他方ともいう。図１の紙面左右方向は、車幅方向に対応する。外輪１２の内周面は転動体１４の外側軌道面を構成する。

外輪１２の軸線Ｏ方向一方端にはフランジ部１２ｆが形成される。フランジ部１２ｆは図示しないブレーキロータおよび車輪ホイールＷのスポーク部Ｗｓと同軸に結合するための結合座部を構成する。外輪１２はフランジ部１２ｆで車輪ホイールＷと結合して、車輪ホイールＷと一体回転する。

モータ部２１は図１に示すように、モータ回転軸２２、ロータ２３、ステータ２４、モータケーシング２５、およびモータケーシングカバー２５ｖを有し、この順序でモータ部２１の軸線Ｍから外径側へ順次配置される。モータ部２１は、インナーロータ、アウターステータ形式のラジアルギャップモータであるが、他の形式であってもよい。例えば図示しなかったがモータ部２１はアキシャルギャップモータであってもよい。

モータ回転軸２２およびロータ２３の回転中心になる軸線Ｍは、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏと平行に延びる。つまりモータ部２１は、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏから離れるようオフセットして配置される。モータ回転軸２２の先端部を除いたモータ部２１の大部分の軸線方向位置は、図１に示すように内側固定部材１３の軸線方向位置と重ならない。モータケーシング２５は略円筒形状であり、軸線Ｍ方向一方端で本体ケーシング４３の背面部分４３ｂと結合し、軸線Ｍ方向他方端で椀状のモータケーシングカバー２５ｖに封止される。モータ回転軸２２の両端部は、転がり軸受２７，２８を介して、モータケーシング２５およびに回転自在に支持される。モータ部２１は外輪１２を駆動する。

減速部３１は、入力軸３２、入力歯車３３、中間歯車３４、中間軸３５、中間歯車３６、中間歯車３７、中間軸３８、中間歯車３９、出力歯車４０、出力軸４１、および本体ケーシング４３を有する。入力軸３２は、モータ回転軸２２の先端部２２ｅよりも大径の筒状体であって、モータ部２１の軸線Ｍに沿って延びる。先端部２２ｅは入力軸３２の軸線Ｍ方向他方端部の中心孔に受け入れられて、入力軸３２はモータ回転軸２２と同軸に結合する。入力軸３２の両端は転がり軸受４２ａ，４２ｂを介して、本体ケーシング４３に支持される。入力歯車３３は、モータ部２１よりも小径の外歯歯車であり、入力軸３２と同軸に結合する。具体的には入力歯車３３は、入力軸３２の軸線Ｍ方向中央部の外周に一体形成される。

出力軸４１は、外輪１２よりも大径の筒状体であって、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏに沿って延びる。外輪１２の軸線Ｏ方向他方端は、出力軸４１の軸線Ｏ方向一方端の中心孔に受け入れられて、出力軸４１は外輪１２と同軸に結合する。出力軸４１の軸線Ｏ方向一方端は転がり軸受４４を介して、本体ケーシング４３に支持される。出力軸４１の軸線Ｏ方向他方端は転がり軸受４６を介して、固定軸１５の根元部１５ｒに支持される。出力歯車４０は外歯歯車であり、出力軸４１と同軸に結合する。具体的には出力歯車４０は出力軸４１の軸線Ｏ方向他方端の外周に一体形成される。

２本の中間軸３５，３８は入力軸３２および出力軸４１と平行に延びる。つまり減速部３１は四軸の平行軸歯車減速機であり、出力軸４１の軸線Ｏと、中間軸３５の軸線Ｎｆと、中間軸３８の軸線Ｎｌと、入力軸３２の軸線Ｍは互いに平行に延び、換言すると車幅方向に延びる。

各軸の車両前後方向位置につき説明すると、図２に示すように入力軸３２の軸線Ｍは出力軸４１の軸線Ｏよりも車両前方に配置される。また中間軸３５の軸線Ｎｆは入力軸３２の軸線Ｍよりも車両前方に配置される。中間軸３８の軸線Ｎｌは出力軸４１の軸線Ｏよりも車両前方かつ入力軸３２の軸線Ｍよりも車両後方に配置される。図示しない変形例として入力軸３２の軸線Ｍと、中間軸３５の軸線Ｎｆと、中間軸３８の軸線Ｎｌと、出力軸４１の軸線Ｏが、この順序で車両前後方向に配置されてもよい。この順序は駆動力の伝達順序でもある。

各軸の上下方向位置につき説明すると、入力軸３２の軸線Ｍは出力軸４１の軸線Ｏよりも上方に配置される。中間軸３５の軸線Ｎｆは入力軸３２の軸線Ｍよりも上方に配置される。中間軸３８の軸線Ｎｌは中間軸３５の軸線Ｎｆよりも上方に配置される。なお複数の中間軸３５，３８は、入力軸３２および出力軸４１よりも上方に配置されれば足り、図示しない変形例として中間軸３５が中間軸３８よりも上方に配置されてもよい。あるいは図示しない変形例として出力軸４１が入力軸３２よりも上方に配置されてもよい。

中間歯車３４および中間歯車３６は外歯歯車であり、図１に示すように中間軸３５の軸線Ｎｆ方向中央部と同軸に結合する。中間軸３５の両端部は、転がり軸受４５ａ，４５ｂを介して、本体ケーシング４３に支持される。中間歯車３７および中間歯車３９は外歯歯車であり、中間軸３８の軸線Ｎｌ方向中央部と同軸に結合する。中間軸３８の両端部は、転がり軸受４８ａ，４８ｂを介して、本体ケーシング４３に支持される。

本体ケーシング４３は、減速部３１および車輪ハブ軸受部１１の外郭をなし、筒状に形成されて、図２に示すように互いに平行に延びる軸線Ｏ、Ｎｆ、Ｎｌ、Ｍを取り囲む。また本体ケーシング４３は、車輪ホイールＷの内空領域に収容される。車輪ホイールＷの内空領域はリム部Ｗｒの内周面と、リム部Ｗｒの軸線Ｏ方向一端と結合するスポーク部Ｗｓとによって区画される。そして車輪ハブ軸受部１１、減速部３１、およびモータ部２１の軸線方向一方領域が車輪ホイールＷの内空領域に収容される。またモータ部２１の軸線方向他方領域が車輪ホイールＷから軸線方向他方へはみ出す。このように車輪ホイールＷはインホイールモータ駆動装置１０の大部分を収容する。

図２を参照して本体ケーシング４３は、出力歯車４０の軸線Ｏから車両前後方向に離れた位置、具体的には入力歯車３３の軸線Ｍの真下で、下方へ突出する。この突出部分はオイルタンク４７を形成する。これに対し本体ケーシング４３のうち軸線Ｏの真下部分４３ｃと、リム部Ｗｒの下部との間には、空間Ｓを確保する。空間Ｓには、車幅方向に延びるサスペンション部材７１が配置され、サスペンション部材７１の車幅方向外側端７２と内側固定部材１３が、ボールジョイント６０を介して方向自在に連結される。ボールジョイント６０については、後で詳細に説明する。

本体ケーシング４３は、筒状であり、図１に示すように入力軸３２、入力歯車３３、中間歯車３４、中間軸３５、中間歯車３６、中間歯車３７、中間軸３８、中間歯車３９、出力歯車４０、および出力軸４１を収容するとともに、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏ方向他方端を覆う。本体ケーシング４３の内部には潤滑油が封入される。入力歯車３３、中間歯車３４、中間歯車３６、中間歯車３７、中間歯車３９、出力歯車４０ははすば歯車である。

本体ケーシング４３は、図１に示すように減速部３１の筒状部分の軸線方向一方側を覆う略平坦な正面部分４３ｆと、減速部３１の筒状部分の軸線方向他方側を覆う略平坦な背面部分４３ｂを含む。背面部分４３ｂは、モータケーシング２５と結合する。また背面部分４３ｂは、例えばストラット等の図示しないサスペンション部材と結合する。これによりインホイールモータ駆動装置１０は、該サスペンション部材に支持される。

正面部分４３ｆには外輪１２が貫通するための開口４３ｐが形成される。開口４３ｐには、外輪１２との環状隙間を封止するシール材４３ｓが設けられる。このため回転体になる外輪１２は、軸線Ｏ方向一方端部を除いて本体ケーシング４３に収容される。

小径の入力歯車３３と大径の中間歯車３４は、減速部３１の軸線方向一方側に配置されて互いに噛合する。小径の中間歯車３６と大径の中間歯車３７は、減速部３１の軸線方向他方側に配置されて互いに噛合する。小径の中間歯車３９と大径の出力歯車４０は、減速部３１の軸線方向一方側に配置されて互いに噛合する。このようにして入力歯車３３と複数の中間歯車３４、３６，３７，３９と出力歯車４０は、互いに噛合し、入力歯車３３から複数の中間歯車３４、３６，３７，３９を経て出力歯車４０に至る駆動伝達経路を構成する。そして上述した小径歯車および大径歯車の噛合により、入力軸３２の回転は中間軸３５で減速され、中間軸３５の回転は中間軸３８で減速され、中間軸３８の回転は出力軸４１で減速される。これにより減速部３１は減速比を十分に確保する。複数の中間歯車のうち中間歯車３４は、駆動伝達経路の入力側に位置する第１中間歯車となる。複数の中間歯車のうち中間歯車３９は、駆動伝達経路の出力側に位置する最終中間歯車となる。

図２に示すように、出力軸４１、中間軸３８、および入力軸３２は、この順序で車両前後方向に間隔を空けて配置される。さらに中間軸３５および中間軸３８は、入力軸３２および出力軸４１よりも上方に配置される。かかる第１実施形態によれば、車輪ハブになる外輪１２の上方に中間軸を配置し得て、外輪１２の下方にオイルタンク４７の配置スペースを確保したり、外輪１２の真下に空間Ｓを確保したりすることができる。したがって上下方向に延びる転舵軸を空間Ｓに交差して設けることができ、車輪ホイールＷおよびインホイールモータ駆動装置１０を転舵軸回りに好適に転舵させることができる。

また本実施形態によれば、図２に示すように、モータ部２１の軸線Ｍが車輪ハブ軸受部の軸線Ｏから車両前後方向にオフセットして配置され、中間軸３５の軸線Ｎｆが車輪ハブ軸受部の軸線Ｏから上方にオフセットして配置され、中間軸３８の軸線Ｎｌが車輪ハブ軸受部の軸線Ｏから上方にオフセットして配置される。これにより、インホイールモータ駆動装置１０における軸線Ｏの真下部分４３ｃとリム部Ｗｒの下部との間に空間Ｓを確保することができる。そして車輪の転舵軸を車輪ホイールＷに交差するよう配置することができ、車輪の旋回特性が向上する。

また本実施形態によれば、図１に示すように入力軸３２および出力軸４１は車幅方向に延び、図２に示すように入力歯車３３および出力歯車４０は上下方向に起立した姿勢にされ、出力歯車４０の下縁４０ｂが入力歯車３３の下縁３３ｂよりも下方に配置される。これにより高速回転する入力歯車３３が、本体ケーシング４３の内部で減速部３１の下部に貯留する潤滑油に浸漬することがなく、入力歯車３３の攪拌抵抗を回避できる。なお図２以降では、歯車の個々の歯を表さず、歯車を歯先円で表す。

また本実施形態によれば、図２に示すように複数の中間軸３５，３８は、入力軸３２の上方に隣り合うよう配置されて入力軸３２から駆動トルクを供給される最初の中間軸３５、および出力軸４１の上方に隣り合うよう配置されて出力軸４１に駆動トルクを供給する最終の中間軸３８を含み、入力軸３２と最初の中間軸３５と最終の中間軸３８と出力軸４１は、複数の中間軸３５，３８の軸線方向にみて、入力軸の中心（軸線Ｍ）と最初の中間軸３５の中心（軸線Ｎｆ）と最終の中間軸３８の中心（軸線Ｎｌ）と出力軸４１の中心（軸線Ｏ）とを順次結ぶ基準線が逆Ｕ字を描くよう、配置される。これにより駆動伝達経路を構成する複数の軸および歯車の全体配置が小型化されて、複数の軸および歯車を車輪ホイールＷの内部に収納することができる。

また本実施形態によれば、図１に示すように、車輪ハブになる外輪１２は筒状体であり、車輪ハブ軸受部１１は外輪１２の中心孔に配置されて外輪１２を回転自在に支持する固定軸１５をさらに含む。これにより出力歯車４０を外輪１２の外径側に同軸に結合し得る。そして、外輪１２を中心としてオフセットするよう配置される中間軸３８から、外輪１２へ駆動力を伝達することができる。

本体ケーシング４３は、図１に示すようにポンプ軸５１、転がり軸受５２ａ，５２ｂ、ポンプギヤ５３、およびオイルポンプ５４をさらに収容する。ポンプ軸５１の軸線Ｐは、出力軸４１の軸線Ｏと平行に延びる。またポンプ軸５１は、出力軸４１から車両前後方向に離れて配置され、軸線Ｐ方向両端で、転がり軸受５２ａ，５２ｂを介して回転自在に支持され、軸線Ｐ方向中央部でポンプギヤ５３と同軸に結合する。ポンプギヤ５３は出力歯車４０と噛合する。

オイルポンプ５４は、転がり軸受５２ｂよりもさらに軸線Ｐ方向他方に配置され、ポンプ軸５１の軸線Ｐ方向他方端に設けられる。オイルポンプ５４が出力歯車４０に駆動されることにより、オイルポンプ５４はオイルタンク４７から潤滑油を吸入し、吸入した潤滑油をモータ部２１および減速部３１へ吐出する。これによりモータ部２１および減速部３１は潤滑される。

図２を参照して本実施形態のポンプ軸５１は入力軸３２の下方に配置され、オイルタンク４７はポンプ軸５１の下方に配置される。オイルポンプ５４は、ポンプ軸５１と略同軸に配置され、オイルタンク４７に貯留した潤滑油を、オイルタンク４７の直上へ汲み上げる。またポンプ軸５１およびオイルタンク４７は、出力軸４１の車両前方に配置される。車輪ホイールＷがインホイールモータ駆動装置１０に駆動されて車両が走行すると、オイルタンク４７は車両前方から走行風を受けて、空気冷却される。図２に示すように軸線Ｏ方向にみてオイルタンク４７は、略垂直な後側壁部４３ｔと、傾斜した前側壁部４３ｕによって区画され、下向きに細くなる三角形状にされる。後側壁部４３ｔは後述するボールジョイント６０と対面する。前側壁部４３ｕはリム部Ｗｒのうち前側かつ下側の部分と対面する。

次にインホイールモータ駆動装置１０とサスペンション部材７１との連結構造につき説明する。

図３は、本発明の第１実施形態になるインホイールモータ駆動装置１０とサスペンション装置７０の連結構造を示す断面図であり、車両前後方向にみた状態を表す。図４は、同実施形態になるインホイールモータ駆動装置１０とサスペンション装置７０の連結構造を示す斜視図であり、車輪とともに示す。図５および図６は、同実施形態になるインホイールモータ駆動装置の内部および連結構造を車輪とともに示す斜視図である。図４〜図６は、車両後方かつ上方から斜めに見下ろした状態を表し、モータ部２１、サスペンション装置７０のストラット、およびキャリアを適宜図略してある。図７は、同実施形態になるインホイールモータ駆動装置とサスペンション装置の連結構造を車輪とともに示す背面図である。図８は、同実施形態になるインホイールモータ駆動装置とサスペンション装置の連結構造から、インホイールモータ駆動装置を取り出して示す背面図である。図７および図８は、車幅方向内側からみた状態を表す。

まず車輪ホイールＷの内部につき説明すると図３に示すように、外輪１２のフランジ部１２ｆには、車輪ホイールＷのスポーク部ＷｓおよびブレーキロータＢＤが取付固定される。本体ケーシング４３の車両後方部分には結合座部４３ａ（図４参照）が形成される。結合座部４３ａ（図４参照）には、ブレーキロータＢＤを制動するキャリパ（図示せず）が取付固定される。キャリパはブレーキロータＢＤを制動する。本発明の理解を容易にするため、図２、および図４以降では、車輪ホイールＷの内空領域に配置されるブレーキロータＢＤおよびキャリパを図略する。外輪１２は、車輪ホイールＷのホイールセンタ（軸線Ｏ上で車輪ホイールＷの一端から他端までの中心）からみて、車幅方向外側に配置される。

次にサスペンション装置７０につき説明する。

本実施形態のサスペンション装置７０は、ストラット式サスペンション装置であり、２本のサスペンション部材７１，７６を備える。サスペンション部材７１は車幅方向に延びるロアアームである。サスペンション部材７６は、上下方向に延びるストラットであり、ショックアブソーバ７６ｓを内蔵して上下方向に伸縮可能である。サスペンション部材７６の上端領域７７の外周には図示しないコイルスプリングが同軸に配置され、サスペンション部材７６に作用する上下方向の軸力を緩和する。サスペンション部材７６の上端７７ａは図示しない車体側メンバを支持する。

サスペンション部材７１は略三角形の板材であり、各頂点が車幅方向外側端７２および車幅方向内側端７３ｆ，７３ｂを構成する。サスペンション部材７１は、車幅方向外側端７２で、ボールジョイント６０を介してインホイールモータ駆動装置１０に連結される。またサスペンション部材７１は車幅方向内側端７３ｆ，７３ｂで図示しない車体側メンバに連結される。なお車体側メンバとは説明される部材からみて車体側に取り付けられる部材をいう。

車幅方向内側端７３ｆは車両前方に配置され、車幅方向内側端７３ｂは車両後方に配置される。車幅方向内側端７３ｆ，７３ｂは、回動軸および回動軸を包囲するゴムブッシュをそれぞれ有する。以下の説明において車幅方向内側端７３ｆ，７３ｂを区別しない場合、単に符号７３を付す。車幅方向内側端７３を基端とし、車幅方向外側端７２を遊端として、サスペンション部材７１は上下方向に揺動可能である。

ボールジョイント６０は、ボールスタッド６１およびソケット６２を含む。ボールスタッド６１は上下方向に延び、上端に形成されるボール部６１ｂおよび下端に形成されるスタッド部６１ｓを有する。ソケット６２は内側固定部材１３に設けられて、ボール部６１ｂを摺動可能に収容する。スタッド部６１ｓは、車幅方向外側端７２を上下方向に貫通する。スタッド部６１ｓの下端外周には雄ねじが形成され、下方からナット７２ｎが螺合することにより、スタッド部６１ｓはサスペンション部材７１に取付固定される。図２に示すようにボール部６１ｂは、オイルタンク４７の下端よりも上方に位置する。ボールジョイント６０およびオイルタンク４７は、車輪ホイールＷの内空領域に配置され、ボールジョイント６０は軸線Ｏの直下に配置され、オイルタンク４７はボールジョイント６０から車両前後方向に離れて配置される。またボールジョイント６０は、図３に示すように背面部分４３ｂよりも車幅方向外側に配置される。

次に内側固定部材１３につき説明する。

図３に示すように、内側固定部材１３は、およびキャリア１８を含む。キャリア１８はボルト１３ｂで固定軸１５に結合される。固定軸１５およびキャリア１８間には中間部材１９が介在する。中間部材１９は、固定軸１５の根元部１５ｒ端面に密着する。また中間部材１９は、開口４３ｑ（図１）と同じ形状であり、開口４３ｑを封止する。中間部材１９を境界として、固定軸１５は本体ケーシング４３の内部に配置され、キャリア１８は本体ケーシング４３の外部に配置される。

図７および図８に示すようにキャリア１８は、上方に延びる上側アーム部１８ａと、下方に延びる下側アーム部１８ｂと、車両後方に延びる後側アーム部１８ｃを有する。図３に示すように上側アーム部１８ａは、車輪ハブ軸受部１１を超えて上方へ突出し、先端部でボルト７８によってサスペンション部材７６（ストラット）の下端部７６ｂに取付固定される。下側アーム部１８ｂは、車輪ハブ軸受部１１を超えて下方へ突出し、先端部にボールジョイント６０のソケット６２を有する。なお下側アーム部１８ｂは、先端部で向きを変えて軸線Ｏと平行に延び、真下部分４３ｃの直下に回り込んで、出力歯車４０の下方に位置する。このためソケット６２の軸線Ｏ方向位置は、固定軸１５の軸線Ｏ方向位置と重なる。またソケット６２の軸線Ｏ方向位置は、出力歯車４０の軸線Ｏ方向位置と重なる。図４に示すようにキャリア１８の縁には切欠き１８ｔが形成される。切欠き１８ｔは、モータケーシング２５およびモータケーシングカバー２５ｖの外周に形成される突出部２５ｐを受け入れる。

ボール部６１ｂはインホイールモータ駆動装置１０とサスペンション装置７０の連結点として、自由な方向に回動することを許容する。図３に示すようにサスペンション部材７６（ストラット）の上端７７ａとボール部６１ｂを通り上下方向に延びる直線は車輪ホイールＷおよびインホイールモータ駆動装置１０の転舵軸Ｋを構成する。

本実施形態によれば、ソケット６２が内側固定部材１３に設けられる。また軸線Ｏを中心として、ソケット６２が内径側に配置され、サスペンション部材７１の車幅方向外側端７２が外径側に配置される。これによりボール部６１ｂが車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏに近くなり、スタッド部６１ｓが車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏから遠ざかる。つまりボールスタッド６１は、内径側の内側固定部材１３と外径側の車幅方向外側端７２によって、ボール部６１ｂが軸線Ｏに近くなりスタッド部６１ｓが軸線Ｏから遠くなる姿勢に保持される。これによりインホイールモータ駆動装置１０とサスペンション装置７０の連結点になるボール部６１ｂを、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏに近い位置に配置することができ、サスペンション装置７０の特性を向上させることができる。また車輪ハブ軸受部１１は車輪荷重および車輪から付与される外力を確り支持するものであって強度上有利であり、内側固定部材１３に作用する車輪荷重および車輪はサスペンション装置７０で受け止められ、モータ部２１および減速部３１に伝達しない。これによりモータ部２１および減速部３１に不所望な変形が生じず、インホイールモータ駆動装置１０の耐久性が向上する。

また本実施形態によれば、内側固定部材１３が車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏに沿って延びる固定軸１５と、固定軸１５の端部から軸線Ｏに直角な方向に突出するキャリア１８とを含み、キャリア１８の下側アーム部１８ｂの先端部が、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏ方向にさらに延び、ソケット６２は下側アーム部１８ｂの先端部に設けられる。これにより車輪ホイールＷの内空領域にソケットを配置することができる。したがって車輪の懸架構造において有利なものとなる。

また本実施形態によれば、ボールジョイント６０が車輪ハブ軸受部１１よりも下方に配置されることから、上下方向に延びてボール部６１ｂを通る転舵軸Ｋが、タイヤＴの接地面Ｒと交差する。したがって車輪およびインホイールモータ駆動装置１０を容易に転舵させることができ、電動車両の旋回性能が向上する。

また本実施形態によれば、減速部３１が車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏよりも上方にオフセットして配置されることから、図２に示すように車輪ホイールＷの内空領域において、車輪ハブ軸受部１１よりも下方に空間Ｓを確保することができる。したがってサスペンション部材７１をインホイールモータ駆動装置１０から充分に離隔させることができる。

また本実施形態によれば、図７に示すようにモータ部２１が車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏよりも車両前後方向にオフセットして配置されることから、車輪ホイールＷの内空領域において、車輪ハブ軸受部１１よりも上方および下方に空間を確保することができる。したがってサスペンション装置７０をインホイールモータ駆動装置１０の上部および下部に連結することができる。

次に本発明の第２実施形態を説明する。図９は本発明の第２実施形態になるインホイールモータ駆動装置３０を所定の平面で切断・展開して示す展開断面図である。第２実施形態につき、前述した実施形態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実施形態の車輪ハブ軸受部１１は、内輪と外輪と複数の転動体を含む点で、上述した第１実施形態と共通する。異なる点として第１実施形態の車輪ハブ軸受部１１は、外輪回転かつ内輪固定であるのに対し、第２実施形態の車輪ハブ軸受部１１は、外輪固定かつ内輪回転である。

図９に示すように、車輪ハブ軸受部１１は、車輪ハブとしての内輪部材８１、内輪部材８１の外周を覆う固定外輪８２、および内輪部材８１と固定外輪８２との間の環状空間に配置される複数の転動体１４を含む。車輪ハブ軸受部１１は、出力軸４１からみて軸線Ｏ方向一方側に配置される。

車輪ハブ軸受部１１の固定外輪８２は例えばフランジを有し、フランジには複数の貫通孔が形成されて各貫通孔にボルト８３を通される。ボルト８３は本体ケーシング４３の正面部分４３ｆに螺合する。これにより固定外輪８２は本体ケーシング４３に連結固定される。内輪部材８１は固定外輪８２の中心孔に通される。固定外輪８２と内輪部材８１との環状隙間は、シール材８４，８５に封止される。シール材８４は固定外輪８２の軸線Ｏ方向一方端に配置される。シール材８５は固定外輪８２の軸線Ｏ方向他方端に配置される。

出力軸４１の一方端部４１ｅは、軸線Ｏ方向一方へ突出し、内輪部材８１の中心孔に差差し込まれる。一方端部４１ｅの外周面にはスプライン溝４１ｓが形成され、内輪部材８１の内周面にはスプライン溝８１ｓが形成され、両スプライン溝４１ｓ，８１ｓは互いにスプライン嵌合する。

出力軸４１は、軸線Ｏ方向他方端部に出力歯車４０が一体形成される。出力軸４１の軸線Ｏ方向他方端部は、一方端部４１ｅよりも大径にされ、出力歯車４０からみて軸線Ｏ方向両側に配置される第１の転がり軸受４４および第２の転がり軸受４６によって両持ち支持される。第１の転がり軸受４４は正面部分４３ｆと出力軸４１外周面との間に介在する。第２の転がり軸受４６は背面部分４３ｂと出力軸４１外周面との間に介在する。

転がり軸受４４，４６は、複列の転動体１４が配置される軸線Ｏ方向領域よりも軸線Ｏ方向他方側にずらして配置される。転がり軸受４４，４６のピッチ円径は、転動体１４のピッチ円径よりも大きい。図９に示す実施形態では転がり軸受４４と転がり軸受４６のピッチ円径が同じであるが、図示しない変形例として転がり軸受４４と転がり軸受４６のピッチ円径が異なっていてもよい。

図９には示さなかったが、背面部分４３ｂの軸線Ｏ方向他方壁面４３ｂｎには、ボルト等によってキャリアが連結固定される。キャリアは図３に示すキャリア１８と同じ部品であり、上側アーム部１８ａおよび下側アーム部１８ｂを有する。このようにしてキャリアは固定部材としての固定外輪８２側に取り付けられる。あるいは変形例として、キャリアは直接固定外輪８２に連結固定されてもよい。

下側アーム部１８ｂは、第２実施形態の車輪ハブ軸受部１１を超えて下方へ突出し、先端部にボールジョイント６０のソケット６２を有する。なお下側アーム部１８ｂは、先端部で向きを変えて軸線Ｏと平行に延び、本体ケーシング４３の真下部分の直下に回り込んで、出力歯車４０の下方に位置する。このためソケット６２の軸線Ｏ方向位置は、出力軸４１の軸線Ｏ方向位置と重なる。またソケット６２の軸線Ｏ方向位置は、出力歯車４０の軸線Ｏ方向位置とも重なってもよい。

図３に示すインホイールモータ駆動装置１０とサスペンション装置７０の連結構造において、インホイールモータ駆動装置１０に代えて図９に示すインホイールモータ駆動装置３０を適用可能である。つまり車輪ハブ軸受部１１は、外輪固定かつ内輪回転であってもよく、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏを基準にして、スタッド部６１ｓと、サスペンション装置７０のサスペンション部材７１（ロアアーム）との結合箇所が、ソケット６２よりも遠い側に配置される。

第２実施形態においても、軸線Ｏを中心として、ソケット６２が内径側に配置され、サスペンション部材７１の車幅方向外側端７２が外径側に配置される。これによりボール部６１ｂが車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏに近くなり、スタッド部６１ｓが車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏから遠ざかる。つまりボールスタッド６１は、ボール部６１ｂが軸線Ｏに近くなりスタッド部６１ｓが軸線Ｏから遠くなる姿勢に保持される。これによりインホイールモータ駆動装置３０とサスペンション装置７０の連結点になるボール部６１ｂを、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏに近い位置に配置することができ、サスペンション装置７０の特性を向上させることができる。

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。

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。

１０ インホイールモータ駆動装置、 １１ 車輪ハブ軸受部、
１２ 外輪、 １２ｆ フランジ部、 １３ 内側固定部材、
１３ｂ ボルト、 １４ 転動体、
１５ 固定軸、 １５ｒ 根元部、 １８ キャリア、
１８ａ 上側アーム部、 １８ｂ 下側アーム部、 １８ｃ 後側アーム部、
１９ 中間部材、 ２１ モータ部、 ２２ モータ回転軸、
２５ モータケーシング、 ３１ 減速部、 ３２ 入力軸、
３３ 入力歯車、 ３４，３６，３７，３９ 中間歯車、
３５，３８ 中間軸、 ４０ 出力歯車、 ４１ 出力軸、
４３ 本体ケーシング、 ４３ｂ 背面部分、 ４３ｃ 真下部分、
４３ｆ 正面部分、 ４３ｐ，４３ｑ 開口、 ４７ オイルタンク、
５１ ポンプ軸、 ５３ ポンプギヤ、 ５４ オイルポンプ、
６０ ボールジョイント、 ６１ ボールスタッド、 ６１ｂ ボール部、
６１ｓ スタッド部、 ６２ ソケット、 ７０ サスペンション装置、
７１ サスペンション部材（ロアアーム）、 ７２ 車幅方向外側端、
３ｂ，７３ｆ 車幅方向内側端、 ７６ サスペンション部材（ストラット）、
７６ｂ 下端部、 ７７ 上端領域、 ７７ａ 上端、
ＢＤ ブレーキロータ、 Ｋ 転舵軸、
Ｍ，Ｎｆ，Ｎｌ，Ｏ，Ｐ 軸線、 Ｒ 接地面、 Ｓ 空間、
Ｔ タイヤ、 Ｗ 車輪ホイール、 Ｗｒ リム部、 Ｗｓ スポーク部。

Claims (7)

1. 車輪を駆動するモータ部、減速部、車輪ハブ軸受部、および前記車輪ハブ軸受部の軸線よりも車両前方あるいは車両後方に離れた部位に、下方へ向かって突出するオイルタンクを有するインホイールモータ駆動装置と、前記インホイールモータ駆動装置に設けられるキャリアと、前記インホイールモータ駆動装置を車体に取り付けるサスペンション装置と、前記キャリアを前記サスペンション装置に方向自在に連結するボールジョイントとを備え、
   前記車輪ハブ軸受部は、車幅方向に延びて車輪とともに回転する車輪ハブと、非回転の固定部材と、前記車輪ハブおよび前記固定部材によって区画される環状隙間に配列される複数の転動体とを含み、
   前記ボールジョイントは、前記車輪ハブ軸受部の軸線の真下に配置されて、前記オイルタンクの下端よりも上方に位置し、一端に形成されるボール部および他端に形成されるスタッド部を有するボールスタッドと、前記ボール部を摺動可能に収容するソケットとを含み、
   前記ソケットは前記キャリアに設けられ、
   前記スタッド部は前記サスペンション装置と結合し、
   前記車輪ハブ軸受部の軸線からみて、前記スタッド部と前記サスペンション装置の結合箇所が、前記ソケットよりも遠い側に配置される、インホイールモータ駆動装置とサスペンション装置の連結構造。
2. 前記車輪ハブは前記固定部材の外周を包囲する外輪であり、
   前記固定部材は前記外輪の中心孔に通される固定軸を含み、
   前記キャリアは前記固定軸の端部に連結固定される、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置とサスペンション装置の連結構造。
3. 前記固定部材は前記車輪ハブの外周を包囲する外輪を含み、
   前記車輪ハブは前記外輪の中心孔に通される内輪あるいは軸である、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置とサスペンション装置の連結構造。
4. 前記キャリアは前記固定軸から外径方向に突出し、
   前記キャリアの先端部は、前記車輪ハブ軸受部の軸線方向にさらに延び、前記先端部の軸線方向位置が前記固定軸の軸線方向位置に重なり、
   前記ソケットは前記キャリアの先端部に設けられる、請求項２に記載のインホイールモータ駆動装置とサスペンション装置の連結構造。
5. 前記車輪ハブ軸受部の軸線方向にみて、前記オイルタンクは下方に向かって細くなる略三角形状に形成される、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とサスペンション装置の連結構造。
6. 前記減速部は、前記車輪ハブ軸受部の軸線からみて上方にオフセットして配置される、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とサスペンション装置の連結構造。
7. 前記モータ部は、前記車輪ハブ軸受部の軸線からみて車両前後方向にオフセットして配置される、請求項６に記載のインホイールモータ駆動装置とサスペンション装置の連結構造。
   

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