JP6963213B2

JP6963213B2 - ストラット式サスペンション装置

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Publication number: JP6963213B2
Application number: JP2017247884A
Authority: JP
Inventors: 正彦山田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-12-25
Filing date: 2017-12-25
Publication date: 2021-11-05
Anticipated expiration: 2037-12-25
Also published as: US20190193504A1; JP2019111970A; CN109955671A; US10850585B2; CN109955671B

Description

本発明は、インホイールモータを搭載した車両が備えるストラット式サスペンション装置に関する。

ストラット式サスペンション装置は、構造が簡素で部品点数が比較的少ないため、コスト上の負担を抑えることができる。したがって、インホイールモータが搭載された電動車両においても、ストラット式サスペンション装置の採用が望まれる。下記特許文献１には、ストラットを構成するショックアブソーバが、インホイールモータユニットを介してステアリングナックルに連結されるように構成されたストラット式サスペンション装置が記載されている。

特開２０１３−１６３４０１号公報

しかしながら、インホイールモータが搭載された電動車両にストラット式サスペンション装置を採用する場合において、そのインホイールモータユニットの搭載構造に関して、改良の余地を多分に残すものとなっている。つまり、その搭載構造に種々の改良を施すことによって、電動車両の実用性が向上すると考えられる。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高い電動車両を実現するためのストラット式サスペンション装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のストラット式サスペンション装置は、
車輪を回転可能に保持するとともに、ステアリング操作に応じて回動するステアリングナックルと、
車輪と車体との上下方向における動作を減衰させるショックアブソーバと、
車輪を駆動させるモータと、車輪への出力軸を有してそのモータの回転を車輪に減速して伝達する減速機と、それらモータと減速機とを収容するハウジングとを含んで構成され、前記モータが、自身の回転軸線が前記減速機の前記出力軸に対して車両の前後方向にオフセットした状態で設けられたインホイールモータユニットと
を備え、
前記インホイールモータユニットが前記ステアリングナックルに固定されるとともに、前記ショックアブソーバが前記インホイールモータユニットに固定されることで、前記ショックアブソーバが前記インホイールモータユニットを介して前記ステアリングナックルに連結されるように構成されたストラット式サスペンション装置であって、
前記インホイールモータユニットのハウジングが、貫通孔が形成された第１ブラケットと、その第１ブラケットの下方側に設けられた第２ブラケットとを有し、
前記ショックアブソーバが、前記第１ブラケットの貫通孔を挿通して、前記第２ブラケットに締結され、
前記インホイールモータユニットのハウジングにおける前記モータを収容する部分が、円筒状に形成され、前記第１ブラケットおよび前記第２ブラケットが、そのモータを収容する部分から、車両の前後方向における前記モータがオフセットした側とは反対側に向かって突出するようにして、前記ハウジングと一体的に形成され、
前記第１ブラケットの前記貫通孔が形成された部分と、前記第２ブラケットの前記ショックアブソーバと締結される部分とが、前記モータを収容する部分の軸線と平行な平板状に形成されたことを特徴とする。

本発明のストラット式サスペンション装置は、ショックアブソーバが、インホイールモータユニットのハウジングに一体的に形成された第１ブラケットおよび第２ブラケットを利用し、第１ブラケットの貫通孔を挿通して第２ブラケットに締結されることでインホイールモータユニットに固定される。つまり、本発明のストラット式サスペンション装置によれば、比較的簡便な構成によって、ショックアブソーバのインホイールモータユニットへの固定が可能となるのである。
また、本発明のストラット式サスペンション装置によれば、第１ブラケットの貫通孔が形成された部分と第２ブラケットのショックアブソーバが締結される部分とが、円筒状に形成されたモータを収容する部分の軸線と平行な平板状に形成されていることで、それら第１ブラケットおよび第２ブラケットが一体的に形成されたハウジングを、スライド型や中子等を使用せずして、鋳造によって容易に作製することが可能となる。

本発明の第１実施例であるストラット式サスペンション装置の斜視図である。本発明の第１実施例であるストラット式サスペンション装置の車両前方側からの視点において示す図である。本発明の第１実施例であるストラット式サスペンション装置の車幅方向内側からの視点において示す図である。本発明の第１実施例であるストラット式サスペンション装置の車幅方向外側からの視点において示す図である。本発明の第１実施例であるストラット式サスペンション装置の車両前方側からの視点において示す断面図（図３におけるＡ−Ａ断面）である。本発明の第２実施例であるストラット式サスペンション装置の斜視図である。本発明の第２実施例であるストラット式サスペンション装置の車幅方向内側からの視点において示す図である。本発明の第３実施例であるストラット式サスペンション装置の車幅方向内側からの視点において示す図である。

実施形態

以下、本発明を実施するための形態として、本発明のいくつかの実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記の実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。

第１実施例

図１ないし図５に、本発明の第１実施例であるストラット式サスペンション装置１０を示す。本ストラット式サスペンション装置１０が搭載される車両は、電動車両であり、各車輪に対して、インホイールモータユニットが設けられている。本サスペンション装置１０は、左右の前輪１２に対して設けられるものである。図１の斜視図に示すように、前輪１２は、タイヤ１４とホイール１６とからなり、そのホイール１６の内側に、インホイールモータユニット２０が収容されている。

本サスペンション装置１０は、ストラットを構成するショックアブソーバ３０と、２本のロアアーム３２，３４と、ステアリングナックル３６とを含んで構成される。ショックアブソーバ３０および２本のロアアーム３２，３４は、後に詳しく説明するが、インホイールモータユニット２０を介してステアリングナックル３６に連結されるように構成されている。つまり、本サスペンション装置１０においては、そのインホイールモータユニット２０も構成要素の一つとなっている。

ステアリングナックル３６は、ベアリング４０を有している。そのベアリング４０は、アウタレースがナックル本体４２に嵌合され、インナレース４４がアウタレースに回転可能に保持されている。そして、そのインナレース４４にハブ４６が外嵌しており、そのハブ４６に、前輪１２のホイール１６が固定されることで、ステアリングナックル３６は、前輪１２を回転可能に保持している。また、ステアリングナックル３６には、ディスクブレーキ装置５０が設けられている。具体的には、ベアリング４０のインナレース４４には、ディスクロータ５２が固定され、ナックル本体４２にキャリパ５４が保持されている。

また、ステアリングナックル３６には、インホイールモータユニット２０が固定されている。インホイールモータユニット２０は、前輪１２を駆動させるモータ６０と、そのモータ６０の回転を前輪１２に減速して伝達する減速機６２と、それらモータ６０と減速機６２とを収容するハウジング６４と含んで構成される。そのハウジング６４が、ステアリングナックル３６のナックル本体４２に固定されている。なお、そのナックル本体４２は、ハウジング６４の車輪側の開口を塞ぐものとなっており、インホイールモータユニット２０のハウジングの一部となっている。

インホイールモータユニット１０の内部の図示、つまり、モータ６０と減速機６２との構造についての図示はほぼ省略し、簡単に説明することとする。減速機４２は、例えば遊星歯車機構等の種々のものを採用可能であり、ハウジング６４における減速機収容部６６に収容されている。また、モータ６０は、ロータおよびステータを含んで構成され、ハウジング６４におけるモータ収容部６８に収容される。ハウジング６４は、軸線方向の寸法が異なる２つの円筒を互いの軸線が平行な状態で重ねたような形状となっており、軸線方向の寸法が小さな円筒部が、減速機収容部６６であり、軸線方向の寸法が大きな円筒部が、モータ収容部６８である。また、図３および図４に示すように、減速機収容部６６の軸線Ｌ_１と、モータ収容部６８の軸線Ｌ_２とは、ずれた状態となっており、モータ収容部６８が、減速機収容部６６の車両後方側かつ上方側に位置している。

減速機４２は、図示を省略するが前輪１２への出力軸を有しており、減速機収容部６６の軸線Ｌ_１が減速機６２の出力軸の回転軸線となっている。その減速機６２の出力軸がベアリング４０のインナレース４４に連結されている。つまり、減速機の６２の出力軸の回転軸線が、前輪１２の回転軸線と一致するように設けられているのである。一方、モータ６０の回転軸線が上記のモータ収容部６０の軸線Ｌ_２となっており、モータ６０は、自身の回転軸線が減速機４２の出力軸の回転軸線に対して車両後方側かつ上方側にオフセットした状態で設けられているのである。

そして、インホイールモータユニット２０のハウジング６４に、ショックアブソーバ３０および２本のロアアーム３２，３４が連結される。ハウジング６４には、下端に、それらロアアーム３２，３４を連結するための連結部材７０が固定されており、その連結部材７０に、２本のロアアーム３２，３４が、ボールジョイント７２，７４を介して連結される。なお、図２ないし図５には、ボールジョイント７２，７４のボールスタッドのみを示している。

本実施例のサスペンション装置１０においては、ステアリングナックル３６にインホイールモータユニット２０が固定されているため、ロアアーム３２，３４の前輪１２側の連結箇所が、前輪１２から車幅方向内側に比較的離れた位置となっている。ただし、本実施例のサスペンション装置１０においては、２本のロアアーム３２，３４の各々のアームの軸線を延長した交点と、ショックアブソーバ３０の車体への連結点とを結んで、仮想のキングピン軸が構成されている。そのため、ロアアーム３２，３４の前輪１２側の連結箇所が、前輪１２から車幅方向内側に比較的離れた位置であっても、キングピン軸の路面との交点がタイヤの接地している面の中心から離れないようになっている。

また、連結部材７６の前方側には、ボールジョイント７６を介して、タイロッド７８が連結されている。ステアリング操作によるタイロッド７８の軸線方向の動作が連結部材７０に入力される。そして、ステアリングナックル３６およびインホイールモータユニット２０が、上述した仮想キングピン軸の軸線周りに回動させられ、前輪１２が転舵させられる。

次に、インホイールモータユニット２０とショックアブソーバ３０との連結構造について説明する。インホイールモータユニット２０のハウジング６４には、詳しく言えば、ハウジング６４のモータ収容部６８には、第１ブラケット８０および第２ブラケット８２が形成されている。そして、ショックアブソーバ３０は、シリンダ８４が２つのブラケット８０，８２に固定され、シリンダ８４から上方側に延び出したピストンロッド８６の上端が車体に連結される。

第１ブラケット８０および第２ブラケット８２は、ハウジング６４のモータ収容部６８から車両前方側に向かって突出するように形成されている。まず、その第１ブラケット８０に対するショックアブソーバ３０のシリンダ８４の取付構造について説明する。第１ブラケット８０には、貫通孔９０が設けられている。ショックアブソーバ３０のシリンダ８４は、中間にテーパ部９２が設けられており、上方側の外径が下方側の外径より大きくされている。そして、第１ブラケット８０の貫通孔９０の内径は、シリンダ８４の下方側の外径より大きく、上方側の外径より極僅かに小さくされている。そして、ショックアブソーバ３０のシリンダ８４は、第１ブラケット８０の貫通孔９０に対してマイナスクリアランスとなっており、第１ブラケット８０の貫通孔９０に圧入されて、締まり嵌めによって嵌め合わされている。

また、ショックアブソーバ３０のシリンダ８４は、第２ブラケット８２に対して締結される。具体的には、シリンダ８４の下端には、ボルト９４がシリンダ８４と同軸的に溶接によって固定されている。一方、第２ブラケット８２には、取付孔９６が形成されており、その取付孔９６にシリンダ８４に固定されたボルト９４が挿通させられて、そのボルト９４にナット９８が螺合させられている。そのような構造により、シリンダ８４が第２ブラケット８２に締結されている。つまり、ナット９８をシリンダ８４のボルト９４に螺合させて締め付けることで、第１ブラケット８０の貫通孔９０に対するシリンダ８４の圧入も完了するようになっている。なお、本実施例においては、ショックアブソーバ３０の下端に雄ねじが設けられていたが、雌ねじが設けられていてもよい。

上述したように、本実施例のストラット式サスペンション装置１０は、ショックアブソーバ３０が、第１ブラケット８０の貫通孔９０を挿通して第２ブラケット８２に締結されることで、インホイールモータユニット２０に固定される。つまり、本実施例のストラット式サスペンション装置１０によれば、簡便な構成で、ショックアブソーバ３０のインホイールモータ２０への固定を、比較的容易に行うことができ、かつ、強固な固定とすることが可能である。

なお、本実施例のサスペンション装置１０は、モータ６０の回転軸線が減速機４２の出力軸の回転軸線に対してオフセットした状態で設けられていたが、モータおよび減速機が車輪の回転軸線と一致するように設けられていてもよい。ただし、本実施例のサスペンション装置１０は、第１ブラケット８０および第２ブラケット８２が、ハウジング６４のモータ収容部６８から、モータ６０がオフセットした方向とは反対側に向かって突出するように形成されている。そのため、モータおよび減速機が車輪の回転軸線と一致するインホイールモータユニットに対してショックアブソーバを固定した場合に比較して、本実施例のサスペンション装置１０は、ショックアブソーバ３０の前後方向における傾きを小さくすることが可能である。

ちなみに、ハウジング６４は、ハウジング６４は、鋳造されたものであり、減速機収容部６６，モータ収容部６８および２つのブラケット８０，８２が、一体的に形成されている。そして、図５に示すように、第１ブラケットおよび第２ブラケット８２は、ショックアブソーバ３０のシリンダ８４を連結させる部分が、モータ収容部６８の軸線Ｌ_２と平行な平板状に形成されている。例えば、ハウジング６４を鋳造する型を、軸線Ｌ_２に交差する面で分割するように構成するとともに、２つのブラケット８０，８２が形成される箇所において、図５に示すハウジング６４の左側部分と右側部分とに分割するように構成することで、スライド型や中子を使用する等の特殊な鋳造が必要ない。つまり、本実施例のサスペンション装置１０に用いるハウジング６４は、比較的容易に鋳造することが可能とされているのである。

また、ショックアブソーバ３０は、シリンダ８４とボルト９４とが同軸的に形成されている。つまり、第１ブラケット８０の貫通孔９０と第２ブラケット８２の取付孔９６とは、互いの軸心が一致するように形成されている。したがって、インホイールモータユニット２０のハウジング６４を製造段階において、第１ブラケット８０の貫通孔９０と、第２ブラケット８２の取付孔９６を形成する際に、例えば、ワークであるハウジングの固定および切削加工を１ストロークで行うことができ、製造を容易に行うことが可能とされている。

第２実施例

図６および図７に、本発明の第２実施例であるストラット式サスペンション装置１５０を示す。第２実施例のサスペンション装置１５０は、第１実施例のサスペンション装置１０とほぼ同様の構成であるが、ショックアブソーバ３０のインホイールモータユニット１５２への取付構造のみが異なる。したがって、以下の説明において、第１実施例のサスペンション装置１０と同じ構成要素については、同じ符号を用いることとする。

第２実施例のサスペンション装置１５０のインホイールモータユニット１５２は、ハウジング１６０の形状が、第１実施例におけるハウジング６４の形状と異なる。詳しく言えば、第２実施例におけるハウジング１６０は、第１実施例におけるハウジング６４と同様に、第１ブラケット１６２および第２ブラケット１６４が設けられており、第２ブラケット１６４は、第１実施例における第２ブラケット８２と同様のものであるが、第１ブラケット１６２が、第１実施例における第１ブラケット８０と異なっている。本実施例の第１ブラケット１６２には、貫通孔１６６とその貫通孔１６６から外縁に延びる切割１６８とが形成されている。切割１６８は、いわゆる貫通孔１６６から径方向に延びるスリットであり、詳しく言えば、第１ブラケット８０の、その貫通孔１６６の径方向に平行で貫通孔１６６の軸線を通る面で切って分割した部分を言う。また、その第１ブラケット１６２には、切割１６８と直交する方向に延びてその切割１６８を横断するように雌ねじ穴が形成されている。そして、ボルト１７０をその雌ねじ穴に螺合させることによって、切割１６８の幅を狭めて貫通孔１６６を縮径することができるようになっている。つまり、ショックアブソーバ３０のシリンダ８４は、第１ブラケット１６２の貫通孔１６６を貫通させられた状態でその第１ブラケット１６２の切割１６８の幅が狭められて貫通孔１６６が縮径させられることで、第１ブラケット１６２に締結されている。

第２実施のストラット式サスペンション装置１５０は、第１実施例のサスペンション装置１０と比較すると、ハウジングの製造段階において第１ブラケット１６６の切割１６８を形成することが必要になるとともに、組み付けに１本のボルト１７２が追加で必要になるが、十分に簡便な構成のものとなっている。そして、第２実施のストラット式サスペンション装置１５０は、ショックアブソーバ３０をインホイールモータユニットから取り外さなければならなくなった場合に、第１ブラケット１６２に締結するためのボルト１７０、および、第２ブラケット１６４に締結するためのナット９８を取り外すことで、ショックアブソーバ３０のインホイールモータユニットから取り外しを容易に行うことが可能とされている。

第３実施例

図８に、本発明の第３実施例であるストラット式サスペンション装置２００を示す。第３実施例のストラット式サスペンション装置２００は、インホイールモータユニット２０２のハウジング２０４の形状が、第１実施例におけるハウジング６４および第２実施例におけるハウジング１６０の形状と異なるものとされている。

第３実施例におけるハウジング２０４は、上記２つの実施例におけるハウジングと同様に、第１ブラケット２１０および第２ブラケット２１２が設けられており、第１ブラケット２１０は、第２実施例における第１ブラケット１６２と同様のものであるが、第２ブラケット２１２が、上記２つの実施例における第２ブラケットと異なる。本実施例における第２ブラケット２１２には、第１ブラケット２１０と同様に、貫通孔２１４とその貫通孔２１４から外縁に延びる切割２１６とが形成されている。また、その第２ブラケット２１２には、切割２１６と直交する方向に延びてその切割２１６を横断するように雌ねじ穴が形成されている。そして、ボルト２２０をその雌ねじ穴に螺合させることによって、切割２１６の幅を狭めて貫通孔２１４を縮径することができるようになっている。

一方、本実施例のショックアブソーバ２３０のシリンダ２３２には、下端部に、ボルトは設けられておらず、シリンダ２３２の本体部２３４より外径の小さな円柱部材２３６が本体部２３４と同軸的に固定されている。そして、ショックアブソーバ２３０のシリンダ２３２は、円柱部材２３６が第２ブラケット２１２の貫通孔２１４を貫通させられた状態で、その第２ブラケット２１２の切割２１６の幅が狭められて貫通孔２１４が縮径させられることで、第２ブラケット２１２に締結されている。

第３実施のストラット式サスペンション装置１５０は、第１ブラケット２１０に締結するためのボルト１７０、および、第２ブラケット２１２に締結するためのボルト２２０の取り付け、および、取り外しを同じ方向から作業できるため、ショックアブソーバ３０のインホイールモータユニットへの取り付け、取り外しを容易に行うことが可能とされている。

１０：ストラット式サスペンション装置（第１実施例）１２：前輪１４：タイヤ１６：ホイール２０：インホイールモータユニット３０：ショックアブソーバ３２，３４：ロアアーム３６：ステアリングナックル４０：ベアリング６０：モータ６２：減速機６４：ハウジング６６：減速機収容部６８：モータ収容部８０：第１ブラケット８２：第２ブラケット８４：シリンダ９０：貫通孔９４：ボルト９６：取付孔９８：ナット１５０：ストラット式サスペンション装置（第２実施例）１５２：インホイールモータユニット１６０：ハウジング１６２：第１ブラケット１６４：第２ブラケット１６６：貫通孔１６８：切割１７０：ボルト２００：ストラット式サスペンション装置（第３実施例）２０２：インホイールモータユニット２０４：ハウジング２１０：第１ブラケット２１２：第２ブラケット２１４：貫通孔２１６：切割２２０：ボルト

Claims

車輪を回転可能に保持するとともに、ステアリング操作に応じて回動するステアリングナックルと、
車輪と車体との上下方向における動作を減衰させるショックアブソーバと、
車輪を駆動させるモータと、車輪への出力軸を有してそのモータの回転を車輪に減速して伝達する減速機と、それらモータと減速機とを収容するハウジングとを含んで構成され、前記モータが、自身の回転軸線が前記減速機の前記出力軸に対して車両の前後方向にオフセットした状態で設けられたインホイールモータユニットと
を備え、
前記インホイールモータユニットが前記ステアリングナックルに固定されるとともに、前記ショックアブソーバが前記インホイールモータユニットに固定されることで、前記ショックアブソーバが前記インホイールモータユニットを介して前記ステアリングナックルに連結されるように構成されたストラット式サスペンション装置であって、
前記インホイールモータユニットのハウジングが、貫通孔が形成された第１ブラケットと、その第１ブラケットの下方側に設けられた第２ブラケットとを有し、
前記ショックアブソーバが、前記第１ブラケットの貫通孔を挿通して、前記第２ブラケットに締結され、
前記インホイールモータユニットのハウジングにおける前記モータを収容する部分が、円筒状に形成され、前記第１ブラケットおよび前記第２ブラケットが、そのモータを収容する部分から、車両の前後方向における前記モータがオフセットした側とは反対側に向かって突出するようにして、前記ハウジングと一体的に形成され、
前記第１ブラケットの前記貫通孔が形成された部分と、前記第２ブラケットの前記ショックアブソーバと締結される部分とが、前記モータを収容する部分の軸線と平行な平板状に形成されたストラット式サスペンション装置。
前記ショックアブソーバが、下端部に雄ねじと雌ねじとのいずれか一方が形成されており、
その雄ねじと雌ねじとのいずれか一方と螺合する雌ねじ若しくは雄ねじが形成された締結具が、前記第２ブラケットに形成された取付孔を利用して、前記ショックアブソーバを前記第２ブラケットに締結するように構成された請求項１に記載のストラット式サスペンション装置。
前記第１ブラケットの貫通孔と前記第２ブラケットの取付孔とが、互いの軸心が一致するように形成された請求項２に記載のストラット式サスペンション装置。
前記第２ブラケットが、貫通孔とその貫通孔から外縁に延びる切割とが形成されたものとされ、
前記ショックアブソーバが、前記第２ブラケットの貫通孔を挿通させられた状態でその第２ブラケットの切割の幅が狭められてその貫通孔が縮径させられることで、前記第２ブラケットに締結された請求項１に記載のストラット式サスペンション装置。
前記第１ブラケットの貫通孔と前記第２ブラケットの貫通孔とが、互いの軸心が一致するように形成された請求項４に記載のストラット式サスペンション装置。
前記ショックアブソーバが、前記第１ブラケットの貫通孔に締まり嵌めによって嵌め合わされた請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載のストラット式サスペンション装置。
前記第１ブラケットが、前記貫通孔から外縁に延びる切割が形成されたものとされ、
前記ショックアブソーバが、前記第１ブラケットの貫通孔を挿通させられた状態でその第１ブラケットの切割の幅が狭められてその貫通孔が縮径させられることで、前記第１ブラケットに締結された請求項１ないし５のいずれか１つに記載のストラット式サスペンション装置。
前記モータが、前記減速機に対して車両の後方側にオフセットした状態で設けられ、
前記第１ブラケットおよび前記第２ブラケットが、車両の前方側に向かって突出するように設けられた請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載のストラット式サスペンション装置。