JP7094206B2 - 車両用インホイール構造 - Google Patents

Description

本開示は、車両用インホイール構造に関する。

従来、ドラムブレーキと、車両駆動用のモータと、減速機構とが、ホイールの回転中心の軸方向に並んだ車両用インホイール構造が知られている（例えば、特許文献１）。

特許５６９０１５３号公報

上記従来の車両用インホイール構造は、ドラムブレーキ、減速機構、およびモータがホイールの回転中心の軸方向に並んでいるため、当該軸方向に大型化しやすく、車両に搭載し難くなる場合があった。

そこで、本発明の課題の一つは、例えば、より小型化することを可能とするなど、より不都合の少ない新規な構成の車両用インホイール構造を得ることである。

本開示の車両用インホイール構造は、例えば、円筒状のドラムを有したドラムブレーキと、ロータを有し少なくとも一部が円筒状のホイールの筒内に収容され上記ホイールの回転中心から径方向にずれて位置されたモータと、上記ロータの回転を減速して上記ホイールに伝達する減速機構と、を有した駆動ユニットと、を備え、上記モータおよび上記減速機構のうち少なくとも一方の一部が、上記ドラムの筒内に位置されている。

上記車両用インホイール構造では、モータがホイールの回転中心から径方向にずれて位置されるとともに、モータおよび減速機構のうち少なくとも一方の一部がドラムの内周面の径方向内側に位置されているため、車両用インホイール構造を軸方向により小型化することができる。

図１は、実施形態の車両用インホイール構造の例示的かつ模式的な断面図である。 図２は、実施形態の車両用インホイール構造の一部を車幅方向外側から見た例示的かつ模式的な斜視図である。 図３は、実施形態の車両用インホイール構造の一部を車幅方向内側から見た例示的かつ模式的な斜視図である。

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、開示される構成および類似の構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。

また、本明細書において、序数は、部品や部位等を区別するために便宜上付与されており、優先順位や順番を示すものではない。また、各図では、便宜上、車両前方が矢印Ｘで示され、車両上方が矢印Ｚで示され、車幅方向外方が矢印Ｙ１で示され、車幅方向内内方が矢印Ｙ２で示されている。また、以下では、回転中心Ａｘ１の軸方向が単に軸方向と称され、回転中心Ａｘ１の径方向が単に径方向と称され、回転中心Ａｘ１の周方向が単に周方向と称される。

［全体構成］
図１は、ホイール１およびインホイール構造２の断面図であり、図２は、インホイール構造２の車幅方向外側から見た斜視図である。なお、図２では、ドラムブレーキ３０のドラム３１は図示されていない。

図１に示されるように、インホイール構造２は、有底円筒状のホイール１の筒内に収容されている。ホイール１は、側壁１ａと周壁１ｂとを有している。側壁１ａは、軸方向と平行な方向と交差し開口（不図示）が設けられた円板状であり、周壁１ｂは、側壁１ａの周縁から車幅方向内側に延びた円筒状である。

インホイール構造２は、ドラムブレーキ３０と、駆動ユニット４０とを有している。

［ドラムブレーキ］
ドラムブレーキ３０は、ドラム３１と、バッキングプレート３２と、ブレーキシュー３３と、押圧機構３４と、を有している。

ドラム３１は、側壁３１ａと周壁３１ｂとを有している。側壁３１ａは、軸方向と平行な方向と交差した円板状であり、周壁３１ｂは、側壁３１ａの周縁から車幅方向内方に延びた円筒状である。側壁３１ａは、ホイール１の側壁１ａとボルト１ｃを介して結合されている。よって、ドラム３１は、ホイール１とともに回転中心Ａｘ１回りを回転する。周壁３１ｂは、回転中心Ａｘ１を中心とする円筒状の形状を有している。周壁３１ｂの内周面３１ｃは、円筒内面とも称され、ブレーキシュー３３が押し当てられて制動される被制動面である。なお、ドラム３１とホイール１とは、スタッドボルトとナットとによって結合されてもよい。

バッキングプレート３２は、軸方向と平行な方向と交差した円板状であり、ドラム３１の筒内の空間を車幅方向内側から覆っている。バッキングプレート３２は、車幅方向外側の外面３２ａと、車幅方向内側の内面３２ｂと、を有している。また、バッキングプレート３２には、開口３２ｃが設けられており、この開口３２ｃを、駆動ユニット４０が貫通している。すなわち、駆動ユニット４０は、ドラム３１の筒内に位置される部位と、ドラム３１の筒外、すなわちドラム３１よりも車幅方向内側に位置される部位と、を有している。また、図２に示されるように、バッキングプレート３２の後部の周縁部には、車幅方向外側に向けて突出した突出部３２ｄが設けられている。

バッキングプレート３２の車幅方向外側には、回転中心Ａｘ１を中心とする円弧状の二つのブレーキシュー３３が位置されている。ブレーキシュー３３は、バッキングプレート３２の外面３２ａに沿って移動可能に、当該バッキングプレート３２に支持されている。ブレーキシュー３３のライニングの外周面３３ａは、ドラム３１の内周面３１ｃ（図１）に押し当てられ、これによりドラム３１ひいてはホイール１が制動される。ブレーキシュー３３は、外周面３３ａが内周面３１ｃと摺動する摺動位置（制動位置、不図示）と、外周面３３ａが摺動位置よりも内周面３１ｃから離間した離間位置Ｐｎ（非制動位置）との間で移動することができる。外周面３３ａは、制動面あるいは摺動面と称され、内周面３１ｃは、被制動面あるいは被摺動面と称されうる。ブレーキシュー３３は、制動部材の一例である。

二つのブレーキシュー３３は、上下に離間して配置されている。ブレーキシュー３３の前側の端部３３ｂは、押圧機構３４と接続され、ブレーキシュー３３の後側の端部３３ｃは、突出部３２ｄに支持されている。突出部３２ｄは、ブレーキシュー３３を移動可能あるいは回動可能に支持するアンカの一例である。突出部３２ｄは、上側のブレーキシュー３３の外周面３３ａ（ライニング）の後端３３ａ２と下側のブレーキシュー３３の外周面３３ａの後端３３ａ２との間に位置されている。

バッキングプレート３２の前部の周縁部には、車幅方向外側に向けて突出した状態で押圧機構３４が設けられている。押圧機構３４は、上側のブレーキシュー３３の外周面３３ａ（ライニング）の前端３３ａ１と下側のブレーキシュー３３の外周面３３ａの前端３３ａ１との間に位置されている。押圧機構３４は、例えば、ピストン往復動可能に収容した液圧シリンダである。押圧機構３４は、液圧シリンダ内の液圧の上昇に応じて二つのブレーキシュー３３の前側の端部３３ｂを互いに上下に離間するように押圧する。これにより、ブレーキシュー３３の外周面３３ａは、ドラム３１の内周面３１ｃに押し付けられ、ドラム３１ひいてはホイール１の回転速度が減速する。すなわち、押圧機構３４の作動により、ブレーキシュー３３は、バッキングプレート３２の外面３２ａに沿って離間位置Ｐｎから摺動位置へ移動し、外周面３３ａと内周面３１ｃとの摺動によって、ドラム３１ひいてはホイール１が制動される。なお、押圧機構３４は、液圧式には限定されず、例えば、電動式のような他の型式であってもよい。電動式の場合、押圧機構３４は、モータと、モータのロータの回転を直動に変換する回転直動変換機構と、を有し、例えば、二つのブレーキシュー３３の前側の端部３３ｂ間の距離を変化させる。

［駆動ユニット］
図１に示されるように、駆動ユニット４０は、モータ４１と、減速機構４２と、ケース４３と、を有している。

図１に示されるように、モータ４１は、回転中心Ａｘ１に対して径方向外側にずれて位置されている。本実施形態では、一例として、モータ４１は、回転中心Ａｘ１に対して後方にずれて位置されている。また、モータ４１は、車軸１２およびナックル１４のフランジ１４ａよりも径方向外側に位置されうる。

モータ４１は、ステータ４１ａとロータ４１ｂとを有している。通電により、ロータ４１ｂは、回転中心Ａｘ１と平行な回転中心Ａｘ２回りに回転する。図２に示されるように、回転中心Ａｘ２は、回転中心Ａｘ１に対して後方にずれて位置されている。なお、回転中心Ａｘ２は、回転中心Ａｘ１と平行でなくてもよい。なお、モータ４１としては種々の型式や構造のものを採用することができる。

また、図１に示されるように、モータ４１は、部分的にドラム３１の筒内に位置されている。本実施形態では、ロータ４１ｂの一部である出力シャフト４１ｂ１の一部が、ドラム３１の筒内に位置されている。また、モータ４１は、少なくとも部分的にホイール１の筒内に位置されている。言い換えると、モータ４１の少なくとも一部は、内周面３１ｃの径方向内側に位置されている。モータ４１は、インホイールモータとも称されうる。また、モータ４１は、車両駆動用のモータである。

減速機構４２は、少なくとも部分的にドラム３１の筒内に収容されている。言い換えると、減速機構４２の少なくとも一部は、内周面３１ｃの径方向内側に位置されている。本実施形態では、一例として、減速機構４２は全体的にドラム３１の筒内に収容されている。ロータ４１ｂの回転は、減速機構４２を介してホイール１に伝達される。減速機構４２は、互いに噛み合った複数のギヤ４２ａ，４２ｂを有し、ロータ４１ｂの回転を減速する。ギヤ４２ａは、出力シャフト４１ｂ１と固定され、回転中心Ａｘ２回りに回転する。ギヤ４２ｂはギヤ４２ａの回転に伴って回転する。ギヤ４２ｂは、ハブ１１と固定されており、ハブ１１は、ボルト１ｃを介してドラム３１およびホイール１と結合されている。よって、ロータ４１ｂの回転が、ギヤ４２ａ，４２ｂを介して減速され、ホイール１に伝達される。

ケース４３は、モータ４１および減速機構４２を収容している。ケース４３は、モータ４１を覆うモータカバー４３ａと、減速機構４２を覆うギヤカバー４３ｂと、モータ４１が収容されるモータ室と減速機構４２が収容されるギヤ室とを隔てる隔壁４３ｃと、を有している。隔壁４３ｃには、貫通孔４３ｃ１が設けられており、この貫通孔４３ｃ１を出力シャフト４１ｂ１が貫通している。ケース４３は、例えば、鉄系材料やアルミ二ウム合金のような、金属材料で作られる。なお、ケース４３は、一体化された複数の部品（分割体）により構成されている。

ギヤカバー４３ｂは、ギヤ室の車幅方向内側の側壁４３ｂ１を有している。側壁４３ｂ１と隔壁４３ｃとは、軸方向と交差する方向に連なっており、一つの壁４３ｄを構成している。側壁４３ｂ１（壁４３ｄ）には、貫通孔４３ｂ２が設けられており、この貫通孔４３ｂ２を車軸１２が貫通している。側壁４３ｂ１のうち貫通孔４３ｂ２が設けられた部位の厚さは、他の部位の厚さよりも大きく、他の部位に比べて剛性および強度が高い。壁４３ｄは、バッキングプレート３２と軸方向と交差する方向に連なるかあるいはバッキングプレート３２と軸方向に重ねられた状態で、当該バッキングプレート３２と固定されている。すなわち、ケース４３の一部である壁４３ｄは、バッキングプレート３２の一部を構成している。

また、図２に示されるように、ギヤカバー４３ｂは、ギヤ４２ｂを覆う円筒状の第一部位４３ｂ３と、ギヤ４２ａを覆う半円筒状の第二部位４３ｂ４と、を有している。第二部位４３ｂ４の半円筒部位の外径は、第一部位４３ｂ３の円筒部位の外径よりも小さく、第一部位４３ｂ３から径方向外方に（本実施形態では後方に）突出している。第一部位４３ｂ３は、二つのブレーキシュー３３の中央部の間に位置され、第二部位４３ｂ４は、二つのブレーキシュー３３の後側の端部３３ｃの間に位置されている。また、バッキングプレート３２の突出部３２ｄには、第二部位４３ｂ４を収容する凹部３２ｄ１が設けられている。凹部３２ｄ１は、車幅方向外方に開放されるとともに、径方向内方に開放されている。

［ホイールの支持構造］
図１に示されるように、ホイール１の略中央に位置するハブ１１は、円筒部１１ａと、フランジ１１ｂと、を有している。円筒部１１ａは、軸方向に沿って延びており、フランジ１１ｂは、円筒部１１ａの車幅方向外側の端部から径方向外方に張り出している。ハブ１１には、回転中心Ａｘ１に沿って軸方向に延びる貫通孔１１ｃが設けられており、この貫通孔１１ｃを車軸１２が貫通している。車軸１２は、ベアリング１３を介してハブ１１の円筒部１１ａを回転中心Ａｘ１回りに回転可能に支持している。フランジ１１ｂの車幅方向外側の側面１１ｂ１上には、車幅方向外方に向けて、ドラム３１の側壁３１ａおよびホイール１の側壁１ａが重ねられ、ボルト１ｃによってこれらが一体に結合されている。側面１１ｂ１は、ドラム取付面と称され、ドラム３１の側壁３１ａの車幅方向外側の側面３１ａ１は、ホイール取付面と称される。側面１１ｂ１および側面３１ａ１は、軸方向と平行な方向と交差している（直交している）。車軸１２は、ホイール１の支持部材の一例である。

［サスペンションとの接続構造］
図３は、ホイール１およびドラム３１を除いた状態で車幅方向内側から見たインホイール構造２の斜視図である。図３に示されるように、ナックル１４は、フランジ１４ａと、第一アーム１４ｂと、第二アーム１４ｃと、第三アーム１４ｄと、を有している。

フランジ１４ａは、軸方向と交差する方向に延びており、板状の形状を有している。また、図１に示されるように、フランジ１４ａには、貫通孔１４ａ１が設けられており、この貫通孔１４ａ１を車軸１２が貫通している。フランジ１４ａは、車軸１２およびケース４３の壁４３ｄと固定されている。ナックル１４は、ホイール１の支持部材の一例である。

図３に示されるように、第一アーム１４ｂは、フランジ１４ａの上端部から上方かつ車幅方向内方に向けて斜めに延びている。第一アーム１４ｂの先端は、ホイール１の筒外まで延びて、ホイール１の車幅方向の端部よりも車幅方向内側に位置されている。第一アーム１４ｂの先端には、サスペンション５０のストラット５１が接続されている。サスペンション５０は、一例として、マクファーソンストラット型のサスペンションである。

第二アーム１４ｃは、フランジ１４ａの下端部から車幅方向内方に延びている。第二アーム１４ｃの先端は、ホイール１の筒内に位置されている。第二アーム１４ｃは、サスペンション５０のロワアーム５２に、例えばボールジョイントのような接続部材７１を介して回動可能に接続されている。接続部材７１は、第一接続部材の一例である。

また、第三アーム１４ｄは、フランジ１４ａの前端部から前方かつ車幅方向内方に向けて斜めに延びている。第三アーム１４ｄの先端は、ホイール１の筒内に位置されている。第三アーム１４ｄは、操舵機構６０のタイロッド６１に、例えばボールジョイントのような接続部材７２を介して回動可能に接続されている。タイロッド６１は、操舵部品の一例であり、接続部材７２は、第二接続部材の一例である。

［部品のレイアウト］
図３に示されるように、第二アーム１４ｃおよび接続部材７１とモータ４１とは、周方向にずれて配置されている。ナックル１４の第二アーム１４ｃとサスペンション５０のロワアーム５２とを接続する接続部材７１は、ホイール１の筒内に位置される。よって、第二アーム１４ｃおよび接続部材７１とモータ４１とが周方向にずれて配置される構成により、第二アーム１４ｃおよび接続部材７１による所要の機能を確保しながら、当該第二アーム１４ｃおよび接続部材７１と干渉しない位置に、モータ４１を配置することができる。第二アーム１４ｃおよび接続部材７１は、軸方向に見た場合に、回転中心Ａｘ１よりも下方に位置されている。よって、モータ４１は、軸方向に見た場合に、回転中心Ａｘよりも下方となる位置以外に、位置されうる。

また、モータ４１は、第一アーム１４ｂ、第三アーム１４ｄ、および接続部材７２とも、周方向に互いにずれて位置されている。このような構成により、第一アーム１４ｂ、第三アーム１４ｄ、および接続部材７２による所要の機能を確保しながら、当該第一アーム１４ｂ、第三アーム１４ｄ、および接続部材７２と干渉しない位置に、モータ４１を配置することができる。

また、モータ４１は、回転中心Ａｘ１に対して後方にずれて位置されている。ストラット５１のようなサスペンション５０の上部（上側の部位または部品）と接続される第一アーム１４ｂは、軸方向に見た場合に、回転中心Ａｘ１よりも上方に位置される。また、上述したように、ロワアーム５２のようなサスペンション５０の下部（下側の部位または部品）と接続される第二アーム１４ｃおよび接続部材７１は、軸方向に見た場合に、回転中心Ａｘ１よりも下方に位置される。よって、モータ４１が、回転中心Ａｘ１に対して、上方および下方とは異なる後方にずれて位置される構成により、ナックル１４のうちサスペンション５０と接続される部位（以下、単に接続部位と称する）およびナックル１４とサスペンション５０とを接続する接続部材７１の所要の機能を確保しながら、接続部位および接続部材７１と干渉しない位置に、モータ４１を配置することができる。この場合、モータ４１は、車軸１２およびナックル１４のフランジ１４ａよりも後方に位置されている。なお、モータ４１が回転中心Ａｘ１に対して前方にずれて位置された構成によっても、同様の効果が得られる。この場合、モータ４１は、車軸１２およびナックル１４のフランジ１４ａよりも前方に位置される。

また、モータ４１は、回転中心Ａｘ１に対して、第三アーム１４ｄおよび接続部材７２とは反対側に位置されている。ナックル１４の第三アーム１４ｄとタイロッド６１のような操舵機構６０の構成部品（操舵部品）とを接続する接続部材７２は、軸方向に見た場合に、回転中心Ａｘ１よりも前方かあるいは後方に位置される。よって、モータ４１が回転中心Ａｘ１に対して第三アーム１４ｄおよび接続部材７２とは反対側、すなわち、回転中心Ａｘ１よりも後方かあるいは前方に位置される構成により、第三アーム１４ｄおよび接続部材７２による所要の性能を確保しながら、当該第三アーム１４ｄおよび接続部材７２と干渉しない位置に、モータ４１を配置することができる。なお、本実施形態では、一例として、軸方向に見た場合にタイロッド６１が回転中心Ａｘ１よりも前方に位置されているため、モータ４１は回転中心Ａｘ１よりも後方にずれて位置されている。逆に、軸方向に見た場合にタイロッド６１が回転中心Ａｘ１よりも後方に位置された構成にあっては、モータ４１は回転中心Ａｘ１よりも前方にずれて位置される。

また、図１～３からわかるように、軸方向に見た場合に、押圧機構３４は回転中心Ａｘ１に対してモータ４１の反対側に位置されている。図１に示されるように、押圧機構３４は、バッキングプレート３２の外面３２ａよりも車幅方向外側に位置されている。また、本実施形態では、駆動ユニット４０が、部分的にバッキングプレート３２の外面３２ａよりも車幅方向外側に位置されている。よって、仮に、モータ４１と押圧機構３４とが近付いて配置されていると、所要の機能を確保し難くなる虞がある。この点、本実施形態では、軸方向に見た場合に、押圧機構３４は回転中心Ａｘ１に対してモータ４１の反対側に位置されているため、押圧機構３４の所要の機能を確保しながら、押圧機構３４と干渉しない位置に、モータ４１を配置することができる。

以上、説明したように、本実施形態では、モータ４１がホイール１の回転中心Ａｘ１に対して径方向外側にずれて位置されている。また、モータ４１および減速機構４２のうちの少なくとも一部が、ドラム３１の筒内に位置されている。言い換えると、モータ４１および減速機構４２のうちの少なくとも一部が、ドラム３１の内周面３１ｃの径方向内側に位置されている。このような構成により、例えば、ドラム３１と駆動ユニット４０とが軸方向に部分的に重なり合うことなく直列に並んだ構成に比べて、インホイール構造２を軸方向により小さく構成することができる。

また、本実施形態では、上述したように、モータ４１と接続部材７１（第一接続部材）あるいは接続部材７２（第二接続部材）とが周方向に互いにずれて位置されたり、モータ４１が回転中心Ａｘ１に対して後方（または前方）にずれて位置されたり、軸方向に見た場合にモータ４１と押圧機構３４とが回転中心Ａｘ１に対して互いに反対側に配置されたりすることにより、モータ４１と他の部品との干渉が抑制されている。これにより、例えば、モータ４１が必要以上に小型化されずに済むため、モータ４１の所要のトルクが確保されやすい。また、例えば、モータ４１との干渉を考慮せずに済む分、各部品の所要の機能あるいは性能が確保されやすいとともに、各部品のスペックやレイアウトの自由度が高まりやすいという利点も得られる。

以上、本発明の実施形態が例示されたが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック（構造や、種類、方向、形式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。

例えば、上記実施形態では、車両駆動用のモータは、ホイールの回転中心の後方に位置されたが、車両駆動用のモータは回転中心から径方向にずれて位置されればよい。すなわち、モータは、他の部品との干渉を避けられるのであれば、軸方向に見た場合に、ホイールの回転中心や、車軸、ナックルに対して、前方や、前方かつ上方、上方、後方かつ上方、後方かつ下方、下方、下方かつ前方などにずれて配置されてもよい。また、サスペンションは、例えばマルチリンク式のような、マクファーソンストラット式とは異なる型式のサスペンションであってもよい。また、減速機構は上記実施形態には限定されず、ギヤの数、大きさ、配置等は適宜に変更して実施することが可能であるし、例えば遊星歯車のようなギヤセットを含んでもよいし、ベルト式のようなギヤ式とは異なる減速機構であってもよい。また、本発明は、操舵輪以外のホイールにも適用することができる。

１…ホイール、２…（車両用）インホイール構造、１４…ナックル（支持部材）、３１…ドラム、３１ｃ…内周面、３３…ブレーキシュー（制動部材）、３４…押圧機構、４０…駆動ユニット、４１…モータ、４１ｂ…ロータ、４２…減速機構、５０…サスペンション、６１…タイロッド（操舵部品）、７１…接続部材（第一接続部材）、７２…接続部材（第二接続部材）、Ａｘ１…回転中心。

Claims (5)

1. 円筒状のドラムを有したドラムブレーキと、
   ロータを有し少なくとも一部が円筒状のホイールの筒内に収容され前記ホイールの回転中心から径方向にずれて位置されたモータと、前記ロータの回転を減速して前記ホイールに伝達する減速機構と、を有した駆動ユニットと、
   を備え、
   前記モータおよび前記減速機構のうち少なくとも一方の一部が、前記ドラムの筒内に位置された、車両用インホイール構造。
2. 前記モータは、前記ホイールを回転可能に支持する支持部材とサスペンションとを回動可能に接続し前記ホイールの筒内に位置された第一接続部材に対して、前記ホイールの回転中心の周方向にずれて位置された、請求項１に記載の車両用インホイール構造。
3. 前記モータは、前記ホイールの回転中心に対して、車両前方または車両後方にずれて位置された、請求項１または２に記載の車両用インホイール構造。
4. 前記モータは、前記ホイールの回転中心に対して、前記ホイールを回転可能に支持する支持部材と操舵部品とを回動可能に接続する第二接続部材とは反対側に位置された、請求項３に記載の車両用インホイール構造。
5. 前記ドラムブレーキは、前記ホイールの回転中心の軸方向に見た場合に当該回転中心に対して前記モータの反対側に位置され制動部材を前記ドラムの内周面に押圧する押圧機構をさらに有した、請求項１～４のうちいずれか一つに記載の車両用インホイール構造。

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