JP2016222164A - インホイールモータ駆動装置およびこれを具備する電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】車室内の振動や騒音を低減させることができるインホイールモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】インホイールモータ駆動装置（１０）は、車輪ハブ（１２）を回転自在に支持する車輪ハブ軸受部（１１）と、車輪ハブ軸受部に設けられて車体側メンバ（１０１）と連結する連結部（１６）と、車輪ハブを駆動するモータ部（３１）と、モータ部および車輪ハブ軸受部間に介在する弾性部材（４５）を含みモータ部のモータ回転軸の軸線（Ｐ）を車輪ハブの軸線（Ｏ）からオフセットして車輪ハブ軸受部に取り付ける連結具（４１）とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、車輪のロードホイール内空領域に配置されて当該車輪を駆動するインホイールモータ駆動装置に関し、特にモータ部を支持する構造に関する。

インホイールモータは、電気駆動されることから環境に負荷を与えることが少ないばかりでなく、自動車の車輪内に設置されて当該車輪を駆動することから、エンジン自動車と比較して広い車室スペースを確保することができ、有利である。かかるインホイールモータとしては従来、例えば、特開２０１０−１１６０１７号公報（特許文献１）に記載のごときものが知られている。特許文献１記載のインホイールモータは、インホイールモータの外郭をなすケーシングと、車両前後方向における当該ケーシングの前側および後側に形成される座部を有する。これらの座部には雌ねじ孔が設けられ、トレーリングアームを貫通する雄ねじを座部の雌ねじ孔に螺合させることによりケーシングの座部はトレーリングアームに取付固定される。

特開２０１０−１１６０１７号公報

上記従来のようなインホイールモータにあっては、さらに改善すべき点があることを本発明者は見いだした。つまり従来のインホイールモータは、特許文献１に示すようにトレーリングアーム等の懸架部材へボルト締結され、車体側に剛体接続していたため、インホイールモータ運転時にモータ部の振動が車体へ伝達されやすく、車室内の振動や騒音の原因になっていた。

本発明は、上述の実情に鑑み、車室内の振動や騒音を低減させることができるインホイールモータ駆動装置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は、車輪ハブを回転自在に支持する車輪ハブ軸受部と、車輪ハブ軸受部に設けられて車体側メンバと連結する連結部と、車輪ハブを駆動するモータ部と、モータ部および車輪ハブ軸受部間に介在する弾性部材を含みモータ部のモータ回転軸の軸線を車輪ハブの軸線からオフセットして車輪ハブ軸受部に取り付ける連結具とを備える。

かかる本発明によれば、モータ部は弾性部材を介して車輪ハブ軸受部に支持される。モータ部の振動および騒音は、弾性部材で遮断され、車輪ハブ軸受部に伝達し難くなる。車輪ハブ軸受部の連結部は車体側メンバと連結することから、車体にもモータ部の振動および騒音が伝達し難くなり、従来よりも乗り心地性能が向上する。なお車体側メンバとは、説明される部材からみて車体に取り付けられた部材をいい、車体のみならず、車体および説明される部材間に介在する部品、例えばサスペンション部材、を含む。

モータ部は車輪ハブを直接駆動してもよいが本発明の一実施形態として、モータ部に取り付けられモータ部の出力を減速して車輪ハブに伝達する減速部をさらに備える。かかる実施形態によれば、減速部がモータ部に取り付けられることから、減速部の振動および騒音は、上述した弾性部材で遮断され、車輪ハブ軸受部および車体側メンバに伝達し難くなる。

弾性部材の配置は特に限定されないが本発明の好ましい実施形態として弾性部材は、モータ部のモータ回転軸を中心として周方向に間隔を空けて複数配置される。かかる実施形態によれば、モータ部を車輪ハブ軸受部に好適に取り付けることができる。なお周方向に間隔を空けて連結具を複数配置する場合、隣り合う連結具同士間では高分子材料からなるシール材を配設し、車輪ハブ軸受部とモータ部の接続箇所を封止すると良い。

複数の弾性部材の形状は特に限定されないが、本発明のさらに好ましい実施形態として複数の弾性部材は、車輪ハブの軸線を中心として、径方向に厚肉かつ周方向に薄肉に形成される。かかる実施形態によれば、弾性部材が車輪ハブの軸線を中心として周方向に弾性変形する際の弾性係数を小さくし、径方向に弾性変形する際の弾性係数を大きくすることができる。したがって車輪ハブの回転方向の振動および騒音を効果的に遮断することができる。本発明の他の実施形態として弾性部材は、特定の方向に依らず同じ厚み寸法であってもよい。

連結具の構造は特に限定されないが本発明の一実施形態として連結具は、モータ部および車輪ハブ軸受部のいずれか一方に取り付けられる外筒部材と、残る他方に取り付けられて外筒部材を貫通する軸部材をさらに含む。そして弾性部材は、円筒形状であって、外筒部材および軸部材間の環状隙間に配置される。

本発明のインホイールモータ駆動装置は、電動車両の各車輪に設けられる。そこで一実施形態として本発明の電動車両は上述したインホイールモータ駆動装置を複数備え、該インホイールモータ駆動装置は、車幅方向あるいは車両前後方向に離隔して配列される複数の車輪にそれぞれ設けられ、インホイールモータ駆動装置の弾性部材の弾性係数がインホイールモータ駆動装置毎に異なる。かかる実施形態によれば、車幅方向左右の車輪で、および／または電動車両前後の車輪で、弾性部材の弾性係数を異ならせることにより、電動車両の走行性能に特性を持たせることができる。

あるいは他の実施形態として電動車両は上述したインホイールモータ駆動装置を複数備え、該インホイールモータ駆動装置は、車幅方向あるいは車両前後方向に離隔して配列される複数の車輪にそれぞれ設けられ、インホイールモータ駆動装置の車輪ハブ軸受部の軸線から弾性部材までの距離がインホイールモータ駆動装置毎に異なる。かかる実施形態によれば、車幅方向左右の車輪で、および／または電動車両前後の車輪で、弾性部材の弾性係数を異ならせることにより、電動車両の走行性能に特性を持たせることができる。

このように本発明によれば、モータ部の騒音や振動が車体に伝達され難く、車室内の振動や騒音を低減させることができる。

本発明の一実施形態になるインホイールモータ駆動装置を示す全体図である。 同実施形態のインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。 同実施形態から弾性部材を取り出して示す拡大断面図である。 同実施形態のインホイールモータ駆動装置を複数具備する電動車両を模式的に示す平面図である。

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、本発明の一実施形態になるインホイールモータ駆動装置を示す全体図であり、車幅方向内側から見た状態を表し、図１中、紙面左右方向を電動車両の前後方向とする。図２は、同実施形態のインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図であり、車輪ハブの軸線およびモータ回転軸の軸線を含む仮想平面で切断した断面を表す。図３は、同実施形態から弾性部材を取り出して示す拡大断面図であり、図１の丸囲い部分に対応する。本実施形態のインホイールモータ駆動装置１０は、車輪ハブ１２を回転自在に支持する車輪ハブ軸受部１１と、車輪ハブ１２を駆動するモータ部３１と、モータ部３１の出力を減速して車輪ハブに伝達する減速部２１とを備える。インホイールモータ駆動装置１０は、車輪ハブ１２の軸線Ｏが車幅方向に延びるよう、サスペンション部材１０１を介して車体に取り付けられる。車輪ハブ軸受部１１は車幅方向外側に配置され、モータ部３１は車幅方向内側に配置され、減速部２１はこれらの間に配置される。

図２に示すように車輪ハブ軸受部１１は、軸受の内輪に相当する車輪ハブ１２、第１列の転動体１３、第２列の転動体１４、軸受の外輪に相当する非回転の外輪部材１５を有し、複列の転がり軸受を構成する。外輪部材１５の上部には上方へ突出する連結部１６が形成される。連結部１６は車体側メンバと連結するためのものであり、連結部１６には雌ねじ孔１６ｍが複数形成される。連結部１６には車体側から延びるサスペンション部材１０１が突き当てられ、このサスペンション部材１０１を貫通するボルト１０２が雌ねじ孔１６ｍに螺合する。これによりインホイールモータ駆動装置１０は車体側メンバに取付固定される。

サスペンション部材１０１は例えば、車幅方向に延び、車幅方向内側端を基端とし、車幅方向外側端を遊端として、上下方向に揺動するアーム部材である。あるいはサスペンション部材１０１は、電動車両の車両前後方向に延び、前端を基端とし、後端を遊端として、上下方向に揺動するアーム部材であってもよい。あるいはサスペンション部材１０１は、ショックアブソーバであってもよく、サスペンション装置の部材であれば特に限定されない。

車輪ハブ１２は軸部１２ｂと、筒部１２ｃを有する。軸部１２ｂは車輪ハブ１２の軸線Ｏに沿って延び、転がり軸受１７を介し減速部ケーシング２７に回転自在に支持される。筒部１２ｃは軸線Ｏと同軸に設けられ、筒部１２ｃの外周面には転動体１３の内側軌道面が形成される。また筒部１２ｃの外周面には内輪部材１８が取付固定される。内輪部材１８は転動体１４の内側軌道面を構成する。筒部１２ｃの内周面には内歯歯車１２ｄが形成される。

モータ部３１は、モータ回転軸３２と、モータ部ケーシング３３を有する。モータ部ケーシング３３はモータ回転軸３２の軸線Ｐと同軸に配置される円筒体である。モータ回転軸３２の軸線Ｐは車輪ハブ１２の軸線Ｏと平行に延びる。モータ部３１は車輪ハブ軸受部１１からみて下方へオフセットして配置される。モータ回転軸３２は、モータ部３１から車幅方向外側へ突出して延び、モータ回転軸３２の先端部には外歯歯車３４が形成される。

減速部２１は平行軸式減速機であり、軸線Ｏと平行に延びる軸部２２と、軸部２２の両端部にそれぞれ形成される外歯歯車２３，２４と、玉軸受等の転がり軸受２５，２６と、減速部ケーシング２７を有する。軸部２２および外歯歯車２３，２４の軸線Ｑは、車輪ハブ１２の軸線Ｏよりも上方にオフセットして配置される。外歯歯車２３は相対的に車幅方向内側に配置され、外歯歯車２４は相対的に車幅方向外側に配置される。外歯歯車２３は外歯歯車２４よりも大径である。

外歯歯車２３は外歯歯車３４よりも大径であり、外歯歯車３４と噛合する。外歯歯車２４は外歯歯車２３よりも小径であり、で内歯歯車１２ｄと噛合する。減速部２１はモータ回転軸３２の出力を減速して車輪ハブ１２に伝達する。

減速部ケーシング２７は、外歯歯車２３を包囲する筒状体であるとともに、減速部ケーシング２７の下部はモータ部ケーシング３３よりも下方へ突出する。そして減速部ケーシング２７の車幅方向内側端はモータ部ケーシング３３の車幅方向外側端に突き当てられ、両者は相対移動不能に結合する。このため減速部ケーシング２７およびモータ部ケーシング３３は共通する１部材と見做すことができる。

減速部ケーシング２７の車幅方向内側端は転がり軸受２５を介して軸部２２の第１端部を回転自在に支持する。減速部ケーシング２７の車幅方向外側端は転がり軸受２６を介して軸部２２の第２端部を回転自在に支持する。このため軸部２２は減速部ケーシング２７に両持ち支持される。減速部ケーシング２７の表面には、軸線Ｑと平行に延びる筒部２７ｃが形成される。

筒部２７ｃは、車両前後方向に離れる減速部ケーシング２７の前部および後部と、これら前部および後部よりも下方に位置する減速部ケーシング２７の下部に、がそれぞれ配設される。各筒部２７ｃは連結具４１を介して外輪部材１５と連結する。発明の理解を容易にするため図１の全体図では、連結具４１のみ断面で表す。

各連結具４１は、外筒部材４２、内筒部材４３、ボルト４４、およびゴムブッシュ４５を有する。複数の筒部２７ｃは軸線Ｏからみて前側、後側、および下側に配置される。各筒部２７ｃの内周面には外筒部材４２が嵌合する。

図３に示すように外筒部材４２の内周には円筒形状のゴムブッシュ４５が通される。ゴムブッシュ４５の内周には内筒部材４３が通される。内筒部材４３の内周にはボルト４４の軸部が通される。これらのうち筒部２７ｃ、外筒部材４２、内筒部材４３、およびボルト４４は弾性変形不能な金属製であるが、ゴムブッシュ４５のみが弾性部材である。ボルト４４の軸部の先端部外周には雄ねじが形成され、図２に示すように外輪部材１５に形成される雌ねじ孔に螺合する。ボルト４４を締め付けることにより内筒部材４３はボルト４４の頭部および外輪部材１５に挟圧され、内筒部材４３はボルト４４とともに外輪部材１５に結合する。

図１に示すように弾性部材であるゴムブッシュ４５は、モータ部３１および車輪ハブ軸受部１１間に介在し、モータ部３１を車輪ハブ軸受部１１に同軸ではなくオフセットして取り付ける。つまりモータ回転軸３２の軸線Ｐは車輪ハブ１２の軸線Ｏからオフセットしている。図２に示すように外輪部材１５と減速部ケーシング２７の接触面４６は、全周に亘って、シール部材４７で封止されると良い。シール部材４７は軸線Ｏを中心として周方向に延びる。

図１に示すようにゴムブッシュ４５を含む連結具４１は、モータ回転軸３２の軸線Ｐを中心とする仮想円に沿って、周方向に間隔を空けて複数配置される。図３に示すように、ゴムブッシュ４５の外周面および内周面間に肉盗み４５ｓが形成され、円筒体における周方向の一部が薄肉にされ、周方向の残部が厚肉にされる。肉盗み４５ｓは、ゴムブッシュ４５を軸線方向に貫通する孔であってもよいし、ゴムブッシュ４５の端面に形成される凹部であってもよい。肉盗み４５ｓはゴムブッシュ４５の円筒中心に関し対称に設けられる。これによりゴムブッシュ４５の弾性係数は、２個１対の肉盗み４５ｓを貫通する方向Ｅで小さく、肉盗み４５ｓと肉盗み４５ｓの間の厚肉部分を貫通する方向Ｆで大きくされる。各ゴムブッシュ４５は、図１に示すように車輪ハブ１２の軸線Ｏに関し、径方向で厚肉となりまた周方向で薄肉となる姿勢で取り付けられる。

ところで本実施形態によれば連結具４１が、減速部ケーシング２７に取り付けられる外筒部材４２と、外輪部材１５に取り付けられて円筒部材を貫通するボルト４４および内筒部材４３と、円筒形状であって外筒部材４２および内筒部材４３間の環状隙間に配置されるゴムブッシュ４５を含む。ゴムブッシュ４５は、モータ部ケーシング３３および外輪部材１５間に介在し、モータ部３１を車輪ハブ１２の軸線Ｏからオフセットして車輪ハブ軸受部１１に取り付ける。これによりモータ部３１の振動および騒音は、ゴムブッシュ４５で遮断され、車輪ハブ軸受部１１に伝達し難くなる。車輪ハブ軸受部１１の連結部１６はサスペンション部材１０１を介して車体と連結することから、車体にもモータ部３１の振動および騒音が伝達し難くなり、従来よりも乗り心地性能が向上する。

また本実施形態によれば、減速部ケーシング２７がモータ部ケーシング３３に取り付けられることから、減速部２１の振動および騒音もゴムブッシュ４５で遮断され、車輪ハブ軸受部１１および車体に伝達し難くなる。したがって従来よりも乗り心地性能が向上する。

また本実施形態によれば、ゴムブッシュ４５がモータ回転軸３２の軸線Ｐを中心として周方向に間隔を空けて複数配置されることから、モータ部３１の振動および騒音を効果的に遮断することができる。特にモータ部３１が自身の中心となる軸線Ｐを中心として図１に太矢印で示すように振動しても、かかる振動はゴムブッシュ４５で遮断され、減速部２１やサスペンション部材１０１に伝達し難くなる。またモータ部３１が軸線Ｐに対して直角方向に振動しても、かかる振動はゴムブッシュ４５で遮断され、減速部２１やサスペンション部材１０１に伝達し難くなる。

また本実施形態によれば、ゴムブッシュ４５が車輪ハブ１２の軸線Ｏを中心として、径方向に厚肉かつ周方向に薄肉に形成されることから、ゴムブッシュ４５が車輪ハブ１２の軸線Ｏを中心として周方向に弾性変形する際の弾性係数を小さくし、径方向に弾性変形する際の弾性係数を大きくすることができる。したがって車輪ハブ１２の回転方向の振動および騒音を効果的に遮断することができる。

次に本実施形態のインホイールモータ駆動装置を具備する電動車両について説明する。図４は電動車両を模式的に示す平面図である。電動車両の車体１１１には、車輪１１２〜１１５が取り付けられる。各車輪１１２〜１１５の内部にはインホイールモータ駆動装置１０が配置される。

まず前輪について説明する。左側前輪になる車輪１１２を駆動するインホイールモータ駆動装置１０は、前部に連結具５１を有し、後部に連結具５２を有する。これらの連結具５１，５２の基本構造は前述した連結具４１と同じである。さらにインホイールモータ駆動装置１０は、下部にも同じ連結具（図示せず）を有する。

右側前輪になる車輪１１３を駆動するインホイールモータ駆動装置１０も、車輪１１２と同様に、連結具５３，５４を有する。左右前輪の連結具を比較すると、連結具５３のゴムブッシュの弾性係数が連結具５１のゴムブッシュの弾性係数よりも大きくされる。また連結具５４のゴムブッシュの弾性係数が連結具５２のゴムブッシュの弾性係数よりも大きくされる。あるいは逆に小さくされてもよい。左右の車輪でゴムブッシュの弾性係数を異ならせることにより、左右輪のインホイールモータ駆動装置の共振周波数をずらすことができ、車体に伝達される振動を低減することができる。

続いて後輪について説明する。左側後輪になる車輪１１４を駆動するインホイールモータ駆動装置１０は、前部に連結具５５を有し、後部に連結具５６を有する。これらの連結具５５，５６の基本構造は前述した連結具４１と同じである。さらにインホイールモータ駆動装置１０は、下部にも同じ連結具（図示せず）を有する。

右側後輪になる車輪１１５を駆動するインホイールモータ駆動装置１０も、車輪１１４と同様に、連結具５７，５８を有する。前輪と後輪の連結具を比較すると、車輪ハブ軸受部の軸線Ｏから連結具のゴムブッシュまでの距離が、前輪の連結具５１〜５４で大きく、後輪の連結具５５〜５８で小さくされる。あるいは大小逆にされてもよい。前輪と後輪でゴムブッシュの弾性係数を異ならせることにより、前後輪のインホイールモータ駆動装置の共振周波数をずらすことができ、車体に伝達される振動を低減することができる。

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の電動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 車輪ハブ、 １２ｂ 軸部、 １２ｃ 筒部、
１２ｄ 内歯歯車、 １３，１４ 転動体、 １５ 外輪部材、
１６ 連結部、 １７ 軸受、 １８ 内輪部材、
２１ 減速部、 ２２ 軸部、 ２３，２４ 外歯歯車、
２５，２６ 転がり軸受、 ２７ 減速部ケーシング、 ２７ｃ 筒部、
３１ モータ部、 ３２ モータ回転軸、 ３３ モータ部ケーシング、
３４ 外歯歯車、 ４１ 連結具、 ４２ 外筒部材、
４３ 内筒部材、 ４４ ボルト（軸部材）、 ４５ ゴムブッシュ、
４６ 接触面、 ４７ シール部材、 ５１〜５８ 連結具、
１０１ サスペンション部材、 １１１ 車体、
１１２〜１１５ 車輪、 Ｏ，Ｐ，Ｑ 軸線。

Claims (7)

1. 車輪ハブを回転自在に支持する車輪ハブ軸受部と、
   前記車輪ハブ軸受部に設けられて車体側メンバと連結する連結部と、
   前記車輪ハブを駆動するモータ部と、
   前記モータ部および前記車輪ハブ軸受部間に介在する弾性部材を含み、前記モータ部のモータ回転軸の軸線を前記車輪ハブの軸線からオフセットして前記車輪ハブ軸受部に取り付ける連結具とを備える、インホイールモータ駆動装置。
2. 前記モータ部に取り付けられ、前記モータ部の出力を減速して前記車輪ハブに伝達する減速部をさらに備える、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
3. 前記弾性部材は、前記モータ部のモータ回転軸を中心として周方向に間隔を空けて複数配置される、請求項１または２に記載のインホイールモータ駆動装置。
4. 前記複数の弾性部材は、前記車輪ハブの軸線を中心として、径方向に厚肉かつ周方向に薄肉に形成される、請求項３に記載のインホイールモータ駆動装置。
5. 前記連結具は、前記モータ部および前記車輪ハブ軸受部のいずれか一方に取り付けられる外筒部材と、残る他方に取り付けられて前記外筒部材を貫通する軸部材をさらに含み、
   前記弾性部材は、円筒形状であって、前記外筒部材および前記軸部材間の環状隙間に配置される、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。
6. 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を複数備え、該インホイールモータ駆動装置は、車幅方向あるいは車両前後方向に離隔して配列される複数の車輪にそれぞれ設けられ、
   前記弾性部材の弾性係数がインホイールモータ駆動装置毎に異なる、電動車両。
7. 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を複数備え、該インホイールモータ駆動装置は、車幅方向あるいは車両前後方向に離隔して配列される複数の車輪にそれぞれ設けられ、
   前記車輪ハブ軸受部の軸線から前記弾性部材までの距離がインホイールモータ駆動装置毎に異なる、電動車両。

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