JP6735132B2

JP6735132B2 - インホイールモータ駆動装置

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Publication number: JP6735132B2
Application number: JP2016075199A
Authority: JP
Inventors: 四郎田村; 勇介澁谷
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2016-04-04
Filing date: 2016-04-04
Publication date: 2020-08-05
Anticipated expiration: 2036-04-04
Also published as: JP2017185867A

Description

本発明は、インホイールモータ駆動装置に関し、特に、インホイールモータ駆動装置における信号線の取り出し構造に関する。

インホイールモータ駆動装置を搭載する車両では、車体と車輪とを結ぶ経路上に、車体側からイールモータ駆動装置に電力を供給するための動力線、および、インホイールモータ駆動装置内部のロータのポジション（回転角度）を示す検出信号等を車体側に送信するための信号線が配置される。

動力線および信号線（これらを総称して「電力線」ともいう）は、たとえば特許第４６２８１３６号公報（特許文献１）に示されるように、インホイールモータ駆動装置のケーシングに設けられた共通の端子箱から車体側へ引き出される。インホイールモータ駆動装置から引き出されたこれら電力線は、クランプ部材によってサスペンション装置のアッパーアームに取付けられ、あるいはクランプ部材によってインホイールモータに取付けられる。

特許第４６２８１３６号公報

上記特許文献１のように、共通の端子箱に動力線と信号線との双方を接続する場合、端子箱に動力線のみを接続する場合と比較して、端子箱内部や外部に設ける接続構造が多くなるため、端子箱を小型化することは難しい。その結果、インホイールモータ駆動装置の搭載に必要な空間が大きくなるというデメリットがある。

また、特許文献１では、電力線をクランプすることで、転舵やホイールストロークによるケーブルの屈曲運動を制限し、耐久性低下を防いでいる。しかし、特許文献１のように、動力線と信号線とをまとめてクランプする場合、動力線および信号線はごく近い場所から取り出さなければ、インホイールモータ駆動装置のケーシングに設けられた配線コネクタ部からクランプまでの間で異なるケーブルの経路がケーブルの本数分だけ存在することになる。そのため、動力線と信号線とをまとめてクランプする場合に、動力線と信号線とが離間して取り出されると、ケーブルの屈曲運動に必要な空間が大きくなるため、望ましくない。

一方で、動力線の近傍に信号線を配置すると、動力線から発生するノイズが信号線に影響を与える可能性がある。そうすると、信号線を介して検出信号を受信する車体側の制御装置等において、誤作動が起きる可能性が高くなる。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、搭載車両のホイール径を大きくする必要がなく、また、動力線から発生するノイズの影響を極力受けないように信号線を取り出すことのできるインホイールモータ駆動装置を提供することである。

この発明のある局面に従うインホイールモータ駆動装置は、車輪の内部に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であって、車幅方向に延びる車輪ハブを回転自在に支持する車輪ハブ軸受部と、車輪ハブを駆動するモータ部と、モータ部を内蔵するケーシングとを備える。モータ部は、円筒形状のステータと、ステータの内径側に配置されるロータと、車軸よりも車両前後方向にオフセットして配置され、ロータと一体回転するモータ回転軸と、ロータの回転角度を検出する回転角センサとを含む。ケーシングは、回転角センサに接続された信号線を径方向に取り出す信号線取り出し口を含む。信号線取り出し口は、車軸方向からみてステータの外周面の位置より内側に設けられている。

このインホイールモータ駆動装置によれば、信号線取り出し口が、車軸方向からみてステータの外周面の位置より内側に設けられているため、信号線を径方向に取り出しても、搭載車両のホイール径を大きくする必要がない。また、車軸方向からみて動力線は、ステータの外周面の位置よりも外側の部分から引き出されるため、動力線から発生するノイズの影響を極力受けないように信号線を取り出すことができる。

好ましくは、ケーシングの信号線取り出し口は、モータ回転軸の軸心と車軸の軸心との間に位置し、信号線取り出し口には、信号線の取り出し方向が車軸の軸心に向かって延びるように信号線を保持する保持部が固定されている。

好ましくは、ケーシングは、隔壁部によって区画された信号線取り出し空間を有し、信号線は、信号線取り出し空間からケーシング外に導かれる。

ケーシングは、モータ部の外周を取り囲む筒状部と、筒状部の車幅方向内側の開口を閉鎖する蓋部とを含む。この場合、信号線取り出し空間は、蓋部に設けられていることが望ましい。

また、回転角センサは、隔壁部に収容されることが望ましい。

好ましくは、ケーシングには、信号線取り出し空間とは別に、動力線端子箱が設けられている。

本発明によれば、信号線取り出し口が、車軸方向からみてステータの外周面の位置より内側に設けられているため、信号線を径方向に取り出しても、搭載車両のホイール径を大きくする必要がない。

また、車軸方向からみて動力線は、ステータの外周面の位置よりも外側の部分から引き出されるため、動力線から発生するノイズの影響を極力受けないように信号線を取り出すことができる。

本発明の実施の形態に係るインホイールモータ駆動装置およびその周辺構造を、車幅方向内側からみた状態を模式的に表す図である。本発明の実施の形態において、車体のホイールハウジング内に配置される構造物を、車両前方からみた状態を模式的に表す図である。図２に示した構造物を、車両上方からみた状態を模式的に表す図である。本発明の実施の形態に係るインホイールモータ駆動装置を車幅方向外側からみた状態を模式的に表す図である。本発明の実施の形態に係るインホイールモータ駆動装置を示す横断面図である。本発明の実施の形態に係るインホイールモータ駆動装置を示す展開断面図である。本発明の実施の形態に係るインホイールモータ駆動装置およびサスペンション装置を模式的に示す縦断面図である。本発明の実施の形態に係るインホイールモータ駆動装置および動力線を、車両後方からみた状態を示す模式図である。本発明の実施の形態に係るインホイールモータ駆動装置および動力線を、車両上方から転舵軸線方向にみた状態を示す模式図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

（基本構成について）
はじめに、図１〜図７を参照して、本発明の実施の形態に係るインホイールモータ駆動装置の基本構成およびその周辺構造について説明する。インホイールモータ駆動装置は、電気自動車またはハイブリッド車両などの乗用自動車に搭載される。

図２等に示されるように、車輪ホイールＷの外周には仮想線で示すタイヤＴが嵌合する。車輪ホイールＷおよびタイヤＴは車輪を構成する。車輪ホイールＷのリム部Ｗｒは、車輪の内空領域を区画する。かかる内空領域にはインホイールモータ駆動装置１０が配置される。インホイールモータ駆動装置１０は車輪ホイールＷと連結して車輪を駆動する。

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車幅方向に延びるロアアーム７１と、ロアアーム７１よりも上方に配置されて上下方向に延びるストラット７６を含む。ストラット７６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よりも車幅方向内側に配置され、ストラット７６の下端がインホイールモータ駆動装置１０と結合し、ストラット７６の上端が車輪ホイールＷよりも上方で車体１０１と連結する。なおストラット７６と、車輪ホイールＷの上部と、インホイールモータ駆動装置１０の上部は、車体１０１の車幅方向外側に形成されるホイールハウジング１０２に収容される。

ストラット７６は上端領域にショックアブソーバ７７を内蔵して上下方向に伸縮可能なサスペンション部材である。ショックアブソーバ７７の外周には仮想線で概略を示すコイルスプリング７８が配置され、ストラット７６に作用する上下方向の軸力を緩和する。ストラット７６の上端部および中央部には、コイルスプリング７８の上端および下端を挟んで保持する１対のコイルスプリングシート７９ｂ，７９ｃが設けられる。ショックアブソーバ７７の内部にはストラット７６に作用する軸力を減衰させるダンパーが設けられる。

ロアアーム７１は、インホイールモータ駆動装置１０の軸線Ｏよりも下方に配置されるサスペンション部材であって、車幅方向外側端７２および車幅方向内側端７３ｄ，７３ｆを含む。ロアアーム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。またロアアーム７１は車幅方向内側端７３ｄ，７３ｆで図示しない車体側メンバに連結される。車幅方向内側端７３ｄ，７３ｆを基端とし、車幅方向外側端７２を遊端として、ロアアーム７１は上下方向に揺動可能である。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。車幅方向外側端７２とストラット７６の上端７６ａを結ぶ直線は、上下方向に延びて転舵軸線Ｋを構成する。転舵軸線Ｋは基本的には上下方向に延びるが、車幅方向および／または車両前後方向に若干傾斜してもよい。なお図中において車幅方向内側端７３ｄ，７３ｆを区別しない場合、単に符号７３を付してある。

ロアアーム７１よりも上方にはタイロッド８０が配置される。タイロッド８０は車幅方向に延び、タイロッド８０の車幅方向外側端がインホイールモータ駆動装置１０と回動可能に連結する。タイロッド８０の車幅方向内側端は図示しない操舵装置と連結する。操舵装置はタイロッド８０を車幅方向に進退動させて、インホイールモータ駆動装置１０および車輪ホイールＷを転舵軸線Ｋ回りに転舵させる。

インホイールモータ駆動装置１０の基本構成部については、図４〜図７を特に参照して説明する。なお、図５中、減速部内部の各歯車は歯先円で表され、個々の歯を図略する。また、図６で表される切断面は、図５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。図７は、インホイールモータ駆動装置を示す縦断面図であり、車輪およびサスペンション装置とともに表す。図面の煩雑を避けるため図７中、減速部内部の各歯車は図略される。

インホイールモータ駆動装置１０は、図６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５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。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、図６に示すように車輪ホイール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と、キャリア１８とを含む。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、減速部３１の外郭をなす本体ケーシング４３を貫通する。固定軸１５の先端部１５ｅは、本体ケーシング４３の正面部分４３ｆに形成される開口４３ｐを貫通し、正面部分４３ｆよりも車幅方向外側へ突出する。固定軸１５の根元部１５ｒは、本体ケーシング４３の背面部分４３ｂよりも車幅方向内側から、背面部分４３ｂに形成される開口４３ｑを貫通する。なお正面部分４３ｆと背面部分４３ｂは軸線Ｏ方向に間隔を空けて互いに向き合う壁部分である。根元部１５ｒにはキャリア１８が取付固定される。キャリア１８は本体ケーシング４３の外部でサスペンション装置７０およびタイロッド８０と連結する。

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６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はブレーキディスクＢＤ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でブレーキディスクＢＤおよび車輪ホイールＷと結合して、車輪ホイールＷと一体回転する。なお図示しない変形例として、フランジ部１２ｆは周方向に間隔を空けて外径側へ突出する突出部であってもよい。

モータ部２１は図６に示すように、モータ回転軸２２、ロータ２３、ステータ２４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。モータ回転軸２２は、ロータ２３の内側に連結固定されてロータ２３と一体回転する。モータ部２１は、モータ回転軸２２（すなわちロータ２３）の回転角度を検出する回転角センサ８４をさらに含む。モータ部２１は、モータケーシング２５に内蔵される。モータケーシング２５は、モータ部２１の外周を取り囲む筒状部（以下「筒状ケーシング」という）２５ａと、筒状ケーシング２５ａの車幅方向内側の開口を閉鎖する蓋部（以下「リヤカバー」という）２５ｖとで構成される。

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６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の筒状ケーシング２５ａは、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方向他方端でリヤカバー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に回転自在に支持される。モータ部２１は外輪１２および車輪を駆動する。

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、および出力軸４１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の円筒部分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方向両端部外周には転がり軸受４４，４６が配置される。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の正面部分４３ｆ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、本体ケーシング４３の背面部分４３ｂ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５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６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５に示すように軸線Ｏ、Ｎｆ、Ｎｌ、Ｍを取り囲む。また本体ケーシング４３は、図７に示すように車輪ホイール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５を参照して本体ケーシング４３は、軸線Ｏの真下部分４３ｃと、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、下方へ突出する部分とを有する。この突出する部分はオイルタンク４７を形成し、真下部分４３ｃよりも下方に位置する。

図７を参照して真下部分４３ｃの直下には、キャリア１８の下端部１８ｂと、ロアアーム７１の車幅方向外側端７２が配置され、ロアアーム７１の車幅方向外側端７２と下端部１８ｂが、ボールジョイント６０を介して方向自在に連結される。図５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。なお後側壁部４３ｔは間隔を空けてボールジョイント６０（図７）と車両前後方向に対面する。前側壁部４３ｕはリム部Ｗｒ（図７）のうち前側かつ下側の部分と対面する。

ボールジョイント６０は、図７に示すようにボールスタッド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、ロアアーム７１の車幅方向外側端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はロアアーム７１に取付固定される。図１に示すようにボールジョイント６０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７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。転舵軸線Ｋはボール部６１ｂのボール中心を通過して上下方向に延び、固定軸１５と、タイヤＴの接地面Ｒを交差する。キャリア１８の上端部は、ストラット７６の下端に取付固定される。

本体ケーシング４３は、筒状であり、図６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、出力軸４１、および車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏ方向中央部を収容する。本体ケーシング４３の内部には潤滑油が封入され、減速部３１は潤滑される。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５に示すように真下部分４３ｃおよびオイルタンク４７を含む筒状部分と、図６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を有する。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、固定軸１５と結合する。

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。外輪１２の軸線Ｏ方向他方端部内周面にはシール材４３ｖが配置される。シール材４３ｖは外輪１２と背面部分４３ｂの環状隙間を封止する。

小径の入力歯車３３と大径の中間歯車３４は、減速部３１の軸線方向他方側（モータ部２１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の軸線方向一方側（フランジ部１２ｆ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の軸線方向他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５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の真下にボールジョイント６０（図７）を受け入れる空間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線Ｋを車輪ハブ軸受部１１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を転舵軸線Ｋ回りに好適に転舵させることができる。

本実施の形態では、図１〜図３に示されるように、動力線端子箱２５ｂと信号線端子箱２５ｃとが別に設けられている。そのため、動力線端子箱から動力線９３だけでなく信号線８７も引き出す構成に比べて、動力線端子箱２５ｂを小さくすることができる。その結果、インホイールモータ駆動装置１０の搭載に必要な空間が小さくなるため、車輪ホイールＷを小径化することができる。

（動力線端子箱について）
動力線端子箱２５ｂは、インホイールモータ駆動装置１０の上部に設けられる。具体的には、動力線端子箱２５ｂは、モータケーシング２５の筒状ケーシング２５ａ（図６）の上部に形成され、複数の動力線接続部９１を有する。本実施形態の動力線端子箱２５ｂは、３個の動力線接続部９１を有し、三相交流電力を受電する。各動力線接続部９１には動力線９３の一端が接続される。動力線９３の芯線は、動力線端子箱２５ｂ内部で、ステータ２４のコイルから延びる導線と接続する。

各動力線接続部９１は、動力線端子箱２５ｂの壁部分と、該壁部分を貫通する貫通孔と、この貫通孔に近接する壁部分に設けられた雌ねじ孔（図示せず）を有する。貫通孔にはスリーブ９２および動力線９３の一端部が通される。スリーブ９２および動力線９３は、動力線接続部９１の貫通孔から車体１０１側へ延出する。動力線９３はスリーブ９２に通されて、スリーブ９２から車体１０１側へ延出する。各スリーブ９２は、筒状体であり、動力線９３の外周に密着して、動力線９３を保護する。また各スリーブ９２は、動力線９３の一端部とともに動力線接続部９１の貫通孔に差込固定されて、動力線９３の一端部を保持し、さらに動力線９３と貫通孔との環状隙間を封止する。スリーブ９２を抜け止めするため、スリーブ９２の外周面には、スリーブ外径方向に突出する舌部９２ｔが形成される。舌部９２ｔおよび動力線接続部９１の雌ねじ孔には図１に示すボルト９１ｂがねじ込まれ、これによりスリーブ９２は動力線接続部９１に取付固定される。

（動力線の配線構造について）
図８および図９はインホイールモータ駆動装置および動力線を示す模式図であり、図８は車両後方からみた状態を、図９は車両上方から転舵軸線方向にみた状態を表す。第１実施形態では、インホイールモータ駆動装置１０から車体１０１まで３本の動力線９３が延びる。３本の動力線９３は三相交流電力を車体１０１からモータ部２１に供給する。各動力線９３は導電体からなる芯線と、芯線の全周を覆う絶縁体の被覆部からなり、屈曲可能である。動力線９３の一端は、各動力線接続部９１およびスリーブ９２によって、他端側が車両後方かつ車幅方向内側に向かって斜めの姿勢になるよう保持される。具体的には動力線９３の一端部は、前後方向に延びる基準線と角度θ°で交差するよう、斜めに保持される。なお角度θは０°以上９０°以下の範囲に含まれる固定値である。θ＝０°のとき、各動力線９３の一端部は車両前後方向と平行に延びる。θ＝９０°のとき、各動力線９３の一端部は車幅方向と平行に延びる。より好ましいθは１０°以上８０°以下の固定値である。動力線９３の他端は、車体１０１に搭載されるインバータ１０３と接続する。

各動力線９３の一端部は、図８に示すように転舵軸線Ｋ方向に間隔を空けて整列し、図９に示すように転舵軸線Ｋ方向にみて重なるよう配置される。なお各動力線９３の一端部は、図９に示すように全ての動力線接続部９１が重なるよう配置される。

各動力線９３は、動力線９３の一端と他端の間に、連続して延びる３つの領域を含む。これら３つの領域のうち、インホイールモータ駆動装置１０と接続する側の領域をインホイールモータ駆動装置側領域９３ｄと呼び、車体１０１と接続する側の領域を車体側領域９３ｆと呼び、インホイールモータ駆動装置側領域９３ｄと車体側領域９３ｆの間の領域を中間領域９３ｅと呼ぶ。

インホイールモータ駆動装置側領域９３ｄは、上下方向に延び、インホイールモータ駆動装置側領域９３ｄの上側でインホイールモータ駆動装置１０側と接続し、インホイールモータ駆動装置側領域９３ｄの下側で中間領域９３ｅと接続する。車体側領域９３ｆは、上下方向に延び、車体側領域９３ｆの下側で中間領域９３ｅと接続し、車体側領域９３ｆの上側で車体１０１側と接続する。中間領域９３ｅは、中間領域９３ｅの両側を上方とし中間領域９３ｅの中間部分を下方として湾曲して延びる。

各動力線接続部９１と接続する各動力線９３の一端部は、インホイールモータ駆動装置側領域９３ｄに向かって水平方向に延出するが、間もなく下方へ向きを変えて延び、インホイールモータ駆動装置側領域９３ｄの上側に連なる。インホイールモータ駆動装置側領域９３ｄは、クランプ部材によって把持されない。

図２に示すように複数の動力線９３は、車体側領域９３ｆよりも他端側で、クランプ部材９４に束ねられ、上下方向に延びるよう保持される。このため車体側領域９３ｆは、クランプ部材によって把持されることなく、クランプ部材９４よりも下側で上下方向に延びる。クランプ部材９４はブラケット９５を介して車体１０１に取付固定される。ブラケット９５をホイールハウジング１０２よりも車幅方向内側に配置することにより、車体側領域９３ｆをホイールハウジング１０２よりも車幅方向内側に配線することができる。そしてホイールハウジング１０２を迂回するように動力線９３を配線し得るのみならず、ホイールハウジング１０２の壁面をインホイールモータ駆動装置１０に近づけてホイールハウジング１０２を小さくすることができる。

図２に示すように、クランプ部材９４の上下方向位置は、３個の動力線接続部９１のうち少なくとも１個の上下方向位置と重なる。このため全ての動力線９３は、下向きに膨らむＵ字状に湾曲した状態で、インホイールモータ駆動装置１０および車体１０１に保持される。

図１に示すように、動力線端子箱２５ｂおよび３個の動力線接続部９１は軸線Ｏよりも車両前方に配置され、各動力線接続部９１は車両後方に指向する。これによりインホイールモータ駆動装置側領域９３ｄを転舵軸線Ｋの近傍に配線することができる。あるいは図示しない変形例として、動力線端子箱２５ｂおよび３個の動力線接続部９１は軸線Ｏよりも車両後方に配置され、各動力線接続部９１は車両前方に指向してもよい。

また車輪ホイールＷが転舵しない直進状態で、３個の動力線接続部９１は軸線Ｏよりも車両前方に配置され、クランプ部材９４は軸線Ｏよりも車両後方に配置される。これによりインホイールモータ駆動装置側領域９３ｄを転舵軸線Ｋの近傍に配線することができる。あるいは図示しない変形例として、３個の動力線接続部９１は軸線Ｏよりも車両後方に配置され、クランプ部材９４は軸線Ｏよりも車両前方に配置されてもよい。いずれにせよ直進状態で、インホイールモータ駆動装置側領域９３ｄの車両前後方向位置が、車体側領域９３ｆの車両前後方向位置に重なるよう配置されるとよい。

インホイールモータ駆動装置側領域９３ｄは相対的に車幅方向外側に配置され、車体側領域９３ｆは車幅方向内側に配置される。このため中間領域９３ｅは車幅方向に延びる。中間領域９３ｅは、両側をインホイールモータ駆動装置側領域９３ｄおよび車体側領域９３ｆによって吊り下げられ、クランプ部材によって把持されず、宙に浮いている。

上述のように、各動力線９３が一端と他端との間に、連続して延びるインホイールモータ駆動装置側領域９３ｄ、中間領域９３ｅ、および車体側領域９３ｆを含む。インホイールモータ駆動装置側領域９３ｄは、上下方向に延び、上側でインホイールモータ駆動装置１０側と接続し、下側で中間領域９３ｅと接続する。車体側領域９３ｆは、上下方向に延び、下側で中間領域９３ｅと接続し、上側で車体１０１側と接続する。中間領域９３ｅは、両側を上方とし中間部分を下方として湾曲して延びる。これによりインホイールモータ駆動装置１０が転舵する際、各動力線９３は殆ど変位せず、中間領域９３ｅの湾曲度も殆ど変化せず、インホイールモータ駆動装置側領域９３ｄがねじれるにすぎない。したがって各動力線９３は繰り返し曲げ伸ばしされず、動力線９３に曲げ疲労が蓄積しない。ストラット７６が伸縮して、インホイールモータ駆動装置１０が上下方向にバウンドおよびリバウンドしても、中間領域９３ｅの湾曲度が少し変化する程度にとどまり、動力線９３は繰り返し曲げ伸ばしされない。

また、車体側領域９３ｆが上下方向に延び、上側で車体１０１側と接続することから、ホイールハウジング１０２を迂回して動力線９３を配線することができる。したがってホイールハウジング１０２に貫通孔を穿孔して該貫通孔に動力線を通す必要がなく、ホイールハウジング１０２の剛性および強度が低下することがない。またホイールハウジング１０２の壁面を従来よりも車幅方向外側に移設して、インホイールモータ駆動装置１０に近づけることができる。したがってホイールハウジング１０２を従来よりも小さくするとともに車内空間を従来よりも大きくすることができる。

また、動力線接続部９１から延びる各動力線９３の一端部は、転舵軸線Ｋ方向にみて、少なくとも一部が重なるように配置されることから、全ての動力線９３の一端部を、転舵軸線Ｋから略同じ距離に配置することができる。したがって特定の動力線９３に転舵時の応力が集中することがなく、各動力線９３の寿命を揃えることができる。

また、インホイールモータ駆動装置側領域９３ｄ、中間領域９３ｅ、および車体側領域９３ｆのうち少なくとも１は、何ら把持されないことから、各領域が自由に屈曲したりねじれたりすることができる。したがって各領域の特定の箇所に転舵時の応力が集中することがなく、動力線９３の寿命を長くすることができる。

また、動力線９３が車体側領域９３ｆよりも他方側（車体１０１側）で、車体１０１に設けられるクランプ部材９４に保持されることから、車体側領域９３ｆを上下方向に延びるよう仕向けることができる。

また、動力線接続部９１から延出する動力線９３の一端部はスリーブ９２に通される。各スリーブ９２は、動力線９３の一端部とともに動力線接続部９１の貫通孔に差込固定されて、動力線９３の一端部を保持し、さらに動力線９３と貫通孔との環状隙間を封止する。このため動力線端子箱２５ｂの内部の水密性を確保することができる。しかも各スリーブ９２は、転舵軸線Ｋ方向にみて少なくとも一部が重なるように配置されることから、全ての動力線９３の一端部を、転舵軸線Ｋから略同じ距離に配置することができる。したがって特定の動力線９３に転舵時の応力が集中することがなく、各動力線９３の寿命を長くすることができる。

（信号線の取り出し構造について）
次に、図１〜３および図６を参照して、信号線８７の取り出し構造について説明する。

本実施の形態では、信号線端子箱２５ｃが、リヤカバー２５ｖの中心部に形成されている。信号線端子箱２５ｃは、図６に示すように軸線Ｍと交差するように配置されて、リヤカバー２５ｖの他の平板部分２５ｄよりも、車幅方向内側に突出している。このように、信号線端子箱２５ｃは、動力線端子箱２５ｂとは独立して設けられる。なお、平板部分２５ｄには、放熱フィン（図示せず）が設けられていてもよい。

信号線端子箱２５ｃは、リヤカバー２５ｖの平板部分２５ｄに連結されて車幅方向内側に突出する筒状の外側壁部５１と、外側壁部５１の車幅方向外側端部に連結される隔壁部５２と、外側壁部５１の車幅方向内側端部に連結されるカバー部５３とで構成される。隔壁部５２は、モータ回転軸２２の軸線方向端部に位置し、隔壁部５２によって、モータケーシング２５の内部空間５４と、信号線端子箱２５ｃ内の信号線取り出し空間５０とが仕切られ、信号線取り出し空間５０が密閉空間とされる。

隔壁部５２は、回転角センサ８４を収容する。回転角センサ８４から延びる信号線８７は、信号線取り出し空間５０を通過して、モータケーシング２５外へと導かれる。なお、信号線８７は、導電体からなる複数の芯線８７ａと、複数の芯線８７ａを束ねるように被覆する絶縁体の被覆部８７ｂとからなり、屈曲可能である。信号線取り出し空間５０に位置する信号線８７は、被覆部８７ｂを有さず芯線８７ａが剥き出しであってもよい。

モータケーシング２５の外部において、信号線８７の一端は、信号線接続部８５と接続し、図示はしなかったが信号線８７の他端は、車体１０１（図２）側に固定される。信号線８７は、動力線９３と同様に、ホイールハウジング１０２を迂回して配線される。

信号線接続部８５は、信号線端子箱２５ｃの外側壁部５１に設けられる。信号線接続部８５は、外側壁部５１のうち車両後方側に位置する壁部分と、この壁部分に設けられた信号線取り出し口５１ａおよび雌ねじ孔（図示せず）とを有する。この雌ねじ孔は、信号線取り出し口５１ａに近接する位置に設けられる。

信号線取り出し口５１ａには、スリーブ８６および信号線８７が通される。スリーブ８６は、信号線８７を保持する保持部である。スリーブ８６は、車両後方側に向けて斜め上方に延びている。スリーブ８６は、筒状体であり、信号線８７の外周に密着して、信号線８７を保護し、信号線取り出し口５１ａと信号線８７との環状隙間を封止する。スリーブ８６の外周面には、スリーブ外径方向に突出する舌部８６ｔが形成される。舌部８６ｔおよび信号線接続部８５の雌ねじ孔には図６に示さないボルトがねじ込まれ、これによりスリーブ８６は信号線接続部８５に取付固定される。

図１を参照して、動力線端子箱２５ｂの動力線接続部９１は、車軸方向からみてステータ２４の外周面の位置（図１の想像円）よりも外側に設けられているのに対し、信号線接続部８５の信号線取り出し口５１ａは、車軸方向からみてステータ２４の外周面の位置よりも内側に設けられている。図６には、信号線取り出し口５１ａが配置され得る径方向範囲が両矢印で図示されている。

信号線取り出し口５１ａがこのような位置に配置されることにより、信号線端子箱２５ｃを含めたモータケーシング２５の径方向寸法を拡大させることなく、信号線８７を径方向に取り出すことができる。これにより、車輪ホイールＷを小径にすることができる。この場合、タイヤの偏平率を下げる必要がないため、乗り心地を悪化させることがない。また、その結果、インホイールモータ駆動装置１０を小型車などホイール径が小さい車両にも搭載することができる。

また、リヤカバー２５ｖに設けた信号線端子箱２５ｃから信号線８７を径方向に取り出す構成であるため、信号線端子箱２５ｃを含めたモータケーシング２５の車軸方向長さを抑えることもできる。

ここで、本実施の形態では、図１に示されるように、信号線取り出し口５１ａが、軸線Ｍと軸線Ｏとの間に位置している。つまり、信号線８７は、モータ回転軸２２が車軸からオフセットされた方向とは逆の方向から取り出される。さらに、信号線取り出し口５１ａに固定されたスリーブ８６の先端部は、信号線取り出し口５１ａよりもさらに軸線Ｏに近い位置に設けられている。したがって、スリーブ８６によって、信号線８７の引き出し方向が軸線Ｏに向かって延びるように仕向けられる。

このように、モータ回転軸２２の軸心（モータ部２１の軸線Ｍ）が車軸の軸心（車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏ）よりも車両前方にオフセットして配置されているため、インホイールモータ駆動装置１０の外部における信号線８７の一端を、転舵軸線Ｋに近接した位置に配置することができる。このように、信号線８７が、転舵軸線Ｋに近接した位置においてインホイールモータ駆動装置１０から引き出される場合、転舵時に信号線８７の屈曲運動が単純なものとなるため、信号線８７の耐久性を向上させることができる。その結果、信号線８７の寿命を長くすることができる。

なお、信号線８７を保持するスリーブ８６も、転舵軸線Ｋ方向にみて、動力線９３の３つのスリーブ９２のうちの少なくとも一部と重なっていてもよい。このような場合であっても、動力線９３のスリーブ９２が前後方向に延びる基準線に対して斜め（１０°以上８０°未満）に配置され、信号線８７のスリーブ８６が当該基準線に略真直ぐ平行（１０°未満）に配置される。そのため、インホイールモータ駆動装置１０の外部での信号線８７と動力線９３との接触を避けることができる。

また、本実施の形態では、信号線８７が動力線９３とは別空間から取り出されるため、信号線８７が接続された端子箱内部において、動力線９３のような高圧電線との絶縁破壊を防止するためのクリアランスを考慮する必要がない。また、動力線９３から信号線８７に加えられるノイズの影響を軽減することができる。

さらに、インホイールモータ駆動装置１０の外部においても、動力線９３と信号線８７とはまとめてクランプされない。つまり、車体１０１に設けられたクランプ部材９４は動力線９３だけを保持し、車体１０１側において信号線８７を保持するクランプ部材（図示せず）は別に設けられる。したがって、インホイールモータ駆動装置１０の外部においても、動力線９３から信号線８７に加えられるノイズの影響を軽減することができる。

また、信号線端子箱２５ｃを車軸方向から見た形状は、信号線接続部８５が他の部分よりもモータ部２１の軸線Ｍから離れた位置に配置されている。これにより、信号線端子箱２５ｃの形状を、モータ部２１の軸線Ｍを中心とした円形状とするよりも、信号線端子箱２５ｃを小型化することができる。

さらに、本実施の形態では、回転角センサ８４と信号線取り出し口５１ａとの間に、密閉空間である信号線取り出し空間５０が介在する。そのため、モータケーシング２５の内部空間５４を循環する潤滑油が、信号線８７の芯線８７ａを伝って信号線取り出し口５１ａから外部へ漏れるリスクを軽減することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

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、１３内側固定部材、１５固定軸、１８キャリア、２１モータ部、２２モータ回転軸、２３ロータ、２４ステータ、２５モータケーシング、２５ａ筒状ケーシング（筒状部）、２５ｂ動力線端子箱、２５ｃ信号線端子箱、２５ｖリヤカバー（蓋部）、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、４７オイルタンク、５０信号線取り出し空間、５１外側壁部、５１ａ信号線取り出し口、５２隔壁部、５３カバー部、５４内部空間、６０ボールジョイント、６１ボールスタッド、６２ソケット、７０サスペンション装置、７１ロアアーム、７６ストラット、７７ショックアブソーバ、７８コイルスプリング、８０タイロッド、８４回転角センサ、８５信号線接続部、８７信号線、９１動力線接続部、９３動力線、１０１車体、１０２ホイールハウジング、ＢＤブレーキディスク、Ｗ車輪ホイール。

Claims

車輪の内部に配置されて前記車輪を駆動するインホイールモータ駆動装置であって、
車幅方向に延びる車輪ハブを回転自在に支持する車輪ハブ軸受部と、
円筒形状のステータと、前記ステータの内径側に配置されるロータと、車軸よりも車両前方にオフセットして配置され、前記ロータと一体回転するモータ回転軸と、前記ロータの回転角度を検出する回転角センサとを含み、前記車輪ハブを駆動するモータ部と、
前記モータ部を内蔵するケーシングとを備え、
前記ケーシングは、
車軸よりも車両前方かつ上方に位置し、車軸方向からみて前記ステータの外周面の位置よりも外側に設けられた動力線接続部を有する動力線端子箱と、
車軸よりも車両前方かつ前記動力線接続部よりも下方側に位置するとともに、車軸方向からみて前記ステータの外周面の位置より内側に設けられ、前記回転角センサに接続された信号線を取り出す信号線取り出し口を有する信号線端子箱とを含み、
前記動力線接続部に接続された動力線および前記信号線は、前記動力線端子箱および前記信号線端子箱のそれぞれから、径方向において車両後方側に向かって引き出されている、インホイールモータ駆動装置。
前記ケーシングの前記信号線取り出し口は、前記モータ回転軸の軸心と車軸の軸心との間に位置し、
前記信号線取り出し口には、前記信号線の取り出し方向が車軸の軸心に向かって延びるように前記信号線を保持する保持部が固定されている、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
前記動力線接続部は、複数設けられており、
前記信号線取り出し口に固定されて前記信号線を保持する保持部は、転舵軸線方向にみて、前記複数の動力線接続部のそれぞれに固定された複数のスリーブのうちの少なくとも一部と重なっている、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
前記ケーシングは、前記モータ部の外周を取り囲む筒状部と、前記筒状部の車幅方向内側の開口を閉鎖する蓋部とを含み、
前記信号線端子箱は、前記蓋部に設けられている、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。
前記信号線端子箱は、隔壁部によって区画された信号線取り出し空間を内部に有し、
前記回転角センサは、前記隔壁部に収容される、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。