インホイールモータ駆動装置
【課題】汎用性の高いサスペンション取付け部を備え、軽量で、且つ転舵時の引きずり抵抗を軽減することの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】モータ側回転部材を回転駆動するモータ部Ａと、前記モータ側回転部材の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部Ｂと、前記車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブとが車両のインボード側からアウトボード側に直列に配置されたインホイールモータ駆動装置において、前記減速部Ｂのハウジング２２ｂの外面に、サスペンション取付けブラケットを固定し、このサスペンション取付けブラケットを介してサスペンションのアームを取付けるようにした。
【解決手段】モータ側回転部材を回転駆動するモータ部Ａと、前記モータ側回転部材の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部Ｂと、前記車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブとが車両のインボード側からアウトボード側に直列に配置されたインホイールモータ駆動装置において、前記減速部Ｂのハウジング２２ｂの外面に、サスペンション取付けブラケットを固定し、このサスペンション取付けブラケットを介してサスペンションのアームを取付けるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車輪に駆動機構を構成する電動モータを組み込んだインホイールモータ駆動装置、特にサスペンション取付け構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のインホイールモータ駆動装置１０１は、例えば、特開２００９−２１９２７１号公報（特許文献１）に記載されている。
【０００３】
このインホイールモータ駆動装置１０１は、図２３に示すように、車体に取り付けられるハウジング１０２の内部に駆動力を発生させるモータ部１０３と、車輪に接続される車輪ハブ軸受部１０４と、モータ部１０３の回転を減速して車輪ハブ軸受部１０４に伝達する減速部１０５とを直列に備える。
【０００４】
上記構成のインホイールモータ駆動装置１０１を車体に取付けるサスペンション機構は、下記の２種類に大別される。
【０００５】
その一つは、例えば、特開平５−１１６５４５号公報（特許文献２）に記載されているような、駆動ユニットの外周に嵌まり、且つサスペンションアーム取付け部を有する、従来のエンジン車と類似形状のナックル（ハブキャリア）を介して車体に取付ける方法である。
【０００６】
他の一つは、特許第３４４００８２号公報（特許文献３）に記載されている、モータ部のハウジングにサスペンションアームを直接固定する方法である。この駆動ユニットは、モータ部と、車輪に接続される車輪ハブ軸受部と、モータ部の回転を減速して車輪ハブ軸受部に伝達する減速部と、機械式ブレーキとからなる。そして、車体へのサスペンションアーム取付け部は、別体のアタッチメントとしてモータ部のハウジングに固定できるようにして、モータ部の形状や特性に関わらず、駆動ユニットを搭載できるようにして、汎用性を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２１９２７１号公報
【特許文献２】特開平５−１１６５４５号公報
【特許文献３】特許第３４４００８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記構成の取付け方法のうち、前者の方法は、モータ部の外径が、エンジン車の車軸に比べ大幅に大きいため、ナックルが大型化し、ホイール内側の限られた空間内にサスペンション取付け部を収めることが困難である。従って、ナックル形状がホイールの外側に逃げる形状になったり、駆動ユニットよりも車幅方向の内側に配置されることになったりする。このナックル形状の大型化とサスペンション配置の制約により、バネ下荷重が増加するという問題と共に、キングピン軸がタイヤ設置面に対して車幅方向内側にオフセットするため、転舵時の引きずり抵抗になるという問題がある。
【０００９】
また、後者のように、モータ部のハウジンにサスペンションアームを直接固定する方法の場合、モータ部とホイール（タイヤ）取付け部との間には、減速部が位置するため、キングピン軸とタイヤ接地面とが離れてしまい、転舵時の引きずり抵抗や、タイヤの上下・前後振動によりモータ部に負荷されるモーメントが増大するため、取付け部の肉厚を大きくして必要強度を確保する必要があり、重量削減が困難であった。
【００１０】
そこで、この発明は、汎用性の高いサスペンション取付け部を備え、軽量で、且つ転舵時の引きずり抵抗を軽減する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を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の課題を解決するために、この発明は、モータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、前記モータ側回転部材の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部と、前記車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブとが車両のインボード側からアウトボード側に直列に配置されたインホイールモータ駆動装置において、前記減速部のハウジングの外面に、サスペンション取付けブラケットを固定し、このサスペンション取付けブラケットにサスペンション機構のアームを取付けることを特徴とするものである。
【００１２】
前記サスペンション取付けブラケットには、ブレーキキャリパ取付け部を設けることができる。
【００１３】
また、前記サスペンション取付けブラケットの一つをナックルアーム形状とし、ステアリングタイロッドの取付けを行うこともできる。
【００１４】
前記サスペンション取付けブラケットは、減速部のハウジングの外面に対して複数の面で当接する形状とし、サスペンション取付けブラケットの固定ボルトのみで入力荷重を受けずに、前記サスペンション取付けブラケットによっても入力荷重を受け持つようにすることが好ましい。
【００１５】
前記車輪ハブは、荷重センサ付きのハブベアリングを使用することができる。
【００１６】
前記減速部は、遊星歯車式減速機又はサイクロイド減速機を使用することができる。
【００１７】
前記サスペンション機構は、ダブルウィッシュボーン形式、ストラット形式、トーションビーム形式、トレーリングアーム形式等を使用することができる。
【００１８】
前記モータ部と減速部のハウジングは、非鉄製とし、前記サスペンション取付けブラケットを鋼鉄製にすることにより、全体の軽量化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明に係るインホイールモータ駆動装置は、以上のように、サスペンション機構のアームを、減速部のハウジングの外面に、サスペンション取付けブラケットを介して固定するようにしている。
【００２０】
したがって、タイヤ接地面に近い位置にサスペンションアームピボット（キングピン軸）を配置することができるので、転舵時の引きずり抵抗やタイヤからの負荷モーメントを低減することができる。この負荷モーメントの低減により、駆動ユニットの軽量化・小型化を図ることができる。
【００２１】
また、サスペンション取付けブラケットを別体にすることにより、強度部材、ハウジング部材など、それぞれに最適な材料の選定が可能になる。材料だけでなく、部品形状の最適化や自由度の向上も図ることができる。
【００２２】
例えば、体積の大きなモータ部のハウジングや減速部のハウジングをアルミ合金等の軽量材とし、サスペンションを取付けるブラケットだけを高強度の鋼材にすることができる。
【００２３】
また、ブラケット形状を変更することにより、ブレーキキャリパやステアリング用タイロッドを取付けることができる。このため、ブラケットの形状変更のみで、フロントホイール用・リヤホイール用など車両や用途に合わせてカスタマイズでき、駆動ユニットの共通化を図れ、汎用性が高い駆動ユニットを提供することができる。
【００２４】
また、ブラケットを着脱可能にすることにより、サスペンションの組み付け等で作業性を高めることができる。
【００２５】
また、ブラケット形状を工夫することにより、サスペンション（タイヤ）からの入力負荷をブラケット自体で受けるようにすることもでき、サスペンション取付け部の強度を補うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の第１の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の概略断面図である。
【図２】図１のモータ部の拡大図である。
【図３】図１の減速部の拡大図である。
【図４】図１の車輪ハブ軸受部の拡大図である。
【図５】図１のV−V線の断面図である。
【図６】図１の偏心部周辺の拡大図である。
【図７】図１の回転ポンプを軸方向から見た図である。
【図８】図１のインホイールモータ駆動装置を有する電気自動車の概略平面図である。
【図９】図８を後方から見た概略背面図である。
【図１０】減速部のハウジングを車輪ハブ軸受部側から見た正面図である。
【図１１】減速部のハウジングを車輪ハブ軸受部側から見た斜視図である。
【図１２】減速部のハウジングをモータ部側から見た斜視図である。
【図１３】サスペンション取付けブラケットの一例を示す斜視図である。
【図１４】図１３のサスペンション取付けブラケットを減速部のハウジングに取付けた状態をモータ部側から見た斜視図である。
【図１５】図１３のサスペンション取付けブラケットを減速部のハウジングに取付けた状態を車輪ハブ軸受部側から見た正面図である。
【図１６】図１３のサスペンション取付けブラケットを減速部のハウジングに取付けてサスペンションを取付けた状態を示す斜視図である。
【図１７】サスペンション取付けブラケットの他の例を示す斜視図である。
【図１８】サスペンション取付けブラケットの他の例を示す斜視図である。
【図１９】図１８のサスペンション取付けブラケットを減速部のハウジングに取付けた状態をモータ部側から見た斜視図である。
【図２０】サスペンション取付けブラケットの別な例を減速部のハウジングに取付けた状態をモータ部側から見た斜視図である。
【図２１】サスペンション取付けブラケットの別な例を減速部のハウジングに取付けた状態をモータ部側から見た斜視図である。
【図２２】前輪駆動ユニットの実施形態を示す側面図である。
【図２３】従来のインホイールモータ駆動装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２８】
まず、図１に示すように、インホイールモータ駆動装置２１は、駆動力を発生させるモータ部Ａと、モータ部Ａの回転を減速して出力する減速部Ｂと、減速部Ｂからの出力を駆動輪１４に伝える車輪ハブ軸受部Ｃとを備え、図９に示すようにシャーシ１２のホイールハウス１２ａ内に取り付けられる。
【００２９】
モータ部Ａは、図２に示すように、ハウジング２２ａに固定されるステータ２３と、ステータ２３の内側に径方向の隙間を空けて対向する位置に配置されるロータ２４と、ロータ２４の内側に固定連結されてロータ２４と一体回転するモータ側回転部材２５とを備えるラジアルギャップモータである。ロータ２４は、フランジ形状のロータ部２４ａと円筒形状の中空部２４ｂとを有し、転がり軸受３６ａ、３６ｂによってハウジング２２ａに対して回転自在に支持されている。
【００３０】
モータ側回転部材２５は、モータ部Ａの駆動力を減速部Ｂに伝達するためにモータ部Ａから減速部Ｂにかけて配置され、減速部Ｂ内に偏心部２５ａ、２５ｂを有する。このモータ側回転部材２５は、一端がロータ２４と嵌合すると共に、減速部Ｂ内で転がり軸受３６ｃによって支持される。さらに、２つの偏心部２５ａ、２５ｂは、偏心運動による遠心力を互いに打ち消し合うために、１８０度位相を変えて設けられている。
【００３１】
減速部Ｂは、図３に示すように、偏心部２５ａ、２５ｂに回転自在に保持される公転部材としての曲線板２６ａ、２６ｂと、ハウジング２２ｂ上の固定位置に保持され、曲線板２６ａ、２６ｂの外周部に係合する外周係合部材としての複数の外ピン２７と、曲線板２６ａ、２６ｂの自転運動を車輪側回転部材２８に伝達する運動変換機構と、偏心部２５ａ、２５ｂに隣接する位置にカウンタウェイト２９とを備える。また、減速部Ｂには、減速部Ｂに潤滑油を供給する減速部潤滑機構が設けられている。
【００３２】
車輪側回転部材２８は、フランジ部２８ａと軸部２８ｂとを有する。フランジ部２８ａの端面には、車輪側回転部材２８の回転軸心を中心とする円周上の等間隔に内ピン３１を固定する穴が形成されている。また、軸部２８ｂは車輪ハブ３２に嵌合固定され、減速部Ｂの出力を車輪１４に伝達する。車輪側回転部材２８のフランジ部２８ａとモータ側回転部材２５とは、転がり軸受３６ｃによって回転自在に支持されている。
【００３３】
曲線板２６ａ、２６ｂは、図５に示すように、外周部にエピトロコイド等のトロコイド系曲線で構成される複数の波形を有し、一方側端面から他方側端面に貫通する複数の貫通孔３０ａを有する。貫通孔３０ａは、曲線板２６ａ、２６ｂの自転軸心を中心とする円周上に等間隔に複数個設けられており、後述する内ピン３１を受入れる。また、貫通孔３０ｂは、曲線板２６ａ、２６ｂの中心に設けられており、偏心部２５ａ、２５ｂに嵌合する。
【００３４】
曲線板２６ａ、２６ｂは、転がり軸受４１によって偏心部２５ａ、２５ｂに対して回転自在に支持されている。図５に示すように、この転がり軸受４１は、偏心部２５ａ、２５ｂの外径面に嵌合し、その外径面に内側軌道面４２ａを有する内輪部材４２と、曲線板２６ａの貫通孔３０ｂの内径面に直接形成された外側軌道面４３と、内側軌道面４２ａおよび外側軌道面４３の間に配置される複数の円筒ころ４４と、隣接する円筒ころ４４の間隔を保持する保持器（図示省略）とを備える円筒ころ軸受である。
【００３５】
外ピン２７は、モータ側回転部材２５の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられる。曲線板２６ａ、２６ｂが公転運動すると、曲線形状の波形と外ピン２７とが係合して、曲線板２６ａ、２６ｂに自転運動を生じさせる。また、曲線板２６ａ、２６ｂとの摩擦抵抗を低減するために、曲線板２６ａ、２６ｂの外周面に当接する位置に針状ころ軸受２７ａを有する。
【００３６】
カウンタウェイト２９は、円板状で、中心から外れた位置にモータ側回転部材２５と嵌合する貫通孔を有し、曲線板２６ａ、２６ｂの回転によって生じる不釣合い慣性偶力を打ち消すために、各偏心部２５ａ、２５ｂに隣接する位置に偏心部と１８０度位相を変えて配置される。
【００３７】
ここで、図６に示すように、２枚の曲線板２６ａ、２６ｂ間の中心点をＧとすると、図６の中心点Ｇの右側について、中心点Ｇと曲線板２６ａの中心との距離をＬ１、曲線板２６ａ、転がり軸受４１、および偏心部２５ａの質量の和をｍ１、曲線板２６ａの重心の回転軸心からの偏心量をε１とし、中心点Ｇとカウンタウェイト２９との距離をＬ２、カウンタウェイト２９の質量をｍ２、カウンタウェイト２９の重心の回転軸心からの偏心量をε２とすると、Ｌ１×ｍ１×ε１＝Ｌ２×ｍ２×ε２を満たす関係となっている。また、図６の中心点Ｇの左側の曲線板２６ｂとカウンタウェイト２９との間にも同様の関係が成立する。
【００３８】
運動変換機構は、車輪側回転部材２８に保持された複数の内ピン３１と、曲線板２６ａ、２６ｂに設けられた貫通孔３０ａとで構成される。内ピン３１は、車輪側回転部材２８の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられており、その軸方向一方側端部が車輪側回転部材２８に固定されている。また、曲線板２６ａ、２６ｂとの摩擦抵抗を低減するために、曲線板２６ａ、２６ｂの貫通孔３０ａの内壁面に当接する位置に針状ころ軸受３１ａが設けられている。
【００３９】
一方、貫通孔３０ａは、複数の内ピン３１それぞれに対応する位置に設けられ、貫通孔３０ａの内径寸法は、内ピン３１の外径寸法（「針状ころ軸受３１ａを含む最大外径」を指す。以下同じ。）より所定分大きく設定されている。
【００４０】
減速部潤滑機構は、減速部Ｂに潤滑油を供給するものであって、潤滑油路２５ｃと、潤滑油給油口２５ｄと、潤滑油排出口２５ｅと、潤滑油貯留部２５ｆと、回転ポンプ５１と、循環油路２５ｇとを備える。
【００４１】
潤滑油路２５ｃは、モータ側回転部材２５の内部を軸線方向に沿って延びている。また、潤滑油給油口２５ｄは、潤滑油路２５ｃからモータ側回転部材２５の外径面に向かって延びている。なお、この実施形態において、潤滑油給油口２５ｄは、偏心部２５ａ、２５ｂに設けられている。
【００４２】
また、減速部Ｂを保持するハウジング２２ｂの下部の少なくとも１箇所には、減速部Ｂ内部の潤滑油を排出する潤滑油排出口２５ｅが設けられている。また、減速部Ｂを保持するハウジング２２ｂの下部には、潤滑油貯留部２５ｆが設けられている。
【００４３】
潤滑油貯留部２５ｆの潤滑油は、回転ポンプ５１で吸い上げて循環油路２５ｇを経由して潤滑油路２５ｃに強制的に還流させている。
【００４４】
ここで、回転ポンプ５１は、図７に示すように、車輪側回転部材２８の回転を利用して回転するインナーロータ５２と、インナーロータ５２の回転に伴って従動回転するアウターロータ５３と、ポンプ室５４と、吸入口５５と、循環油路２５ｇに連通する吐出口５６とを備えるサイクロイドポンプである。
【００４５】
インナーロータ５２は、外径面にサイクロイド曲線で構成される歯形を有する。具体的には、歯先部分５２ａの形状がエピサイクロイド曲線、歯溝部分５２ｂの形状がハイポサイクロイド曲線となっている。このインナーロータ５２は、内ピン３１（車輪側回転部材２８）と一体回転する。
【００４６】
アウターロータ５３は、内径面にサイクロイド曲線で構成される歯形を有する。具体的には、歯先部分５３ａの形状がハイポサイクロイド曲線、歯溝部分５３ｂの形状がエピサイクロイド曲線となっている。このアウターロータ５３は、ハウジング２２に回転自在に支持されている。
【００４７】
インナーロータ５２は、回転中心ｃ１を中心として回転する。一方、アウターロータ５３は、インナーロータの回転中心ｃ１と異なる回転中心ｃ２を中心として回転する。また、インナーロータ５２の歯数をｎとすると、アウターロータ５３の歯数は（ｎ＋１）となる。なお、この実施形態においては、ｎ＝５としている。
【００４８】
インナーロータ５２とアウターロータ５３との間の空間には、複数のポンプ室５４が設けられている。そして、インナーロータ５２が車輪側回転部材２８の回転を利用して回転すると、アウターロータ５３は従動回転する。このとき、インナーロータ５２およびアウターロータ５３はそれぞれ異なる回転中心ｃ１、ｃ２を中心として回転するので、ポンプ室５４の容積は連続的に変化する。これにより、吸入口５５から流入した潤滑油が吐出口５６から循環油路２５ｇに圧送される。
【００４９】
車輪ハブ軸受部Ｃは、図４に示すように、車輪側回転部材２８に固定連結された車輪ハブ３２と、車輪ハブ３２を減速部Ｂのハウジング２２ｂに対して回転自在に保持する車輪ハブ軸受３３とを備える。車輪ハブ３２は、円筒形状の中空部３２ａとフランジ部３２ｂとを有する。フランジ部３２ｂにはボルト３２ｃによって駆動輪１４が固定連結される。また、車輪側回転部材２８の軸部２８ｂの外径面にはスプラインおよび雄ねじが形成されている。また、車輪ハブ３２の中空部３２ａの内径面にはスプライン穴が形成されている。そして、車輪ハブ３２の内径面に車輪側回転部材２８を螺合し、先端をナット３２ｄでとめることによって、両者を締結している。また、駆動輪１４のホイールと車輪ハブ３２のフランジ部３２ｂとの間には、ブレーキディスク１５が取り付けられている。
【００５０】
車輪ハブ軸受３３は、車輪ハブ３２の中空部３２ａの車両アウター側の外径面に一体形成されたアウター側軌道面と車輪ハブ３２の中空部３２ａの車両インナー側の外径面に嵌合された外面にインナー側軌道面を有する内輪３３ｂとからなる内方部材３３ａと、この内方部材３３ａのアウター側軌道面とインナー側軌道面に配置される複列の玉３３ｃと、内方部材３３ａのアウター側軌道面とインナー側軌道面に対向するアウター側軌道面とインナー側軌道面を内周面に有する外方部材３３ｄと、隣接する玉３３ｃの間隔を保持する保持器３３ｅと、車輪ハブ軸受３３の軸方向両端部を密封する密封部材３３ｆ、３３ｇとを備える複列アンギュラ玉軸受である。
【００５１】
車輪ハブ軸受３３の外方部材３３ｄは、減速部Ｂのハウジング２２ｂに対して締結ボルト７１によって固定される。
【００５２】
車輪ハブ軸受３３の外方部材３３ｄには、外径部にフランジ部３３ｈが設けられ、減速部Ｂ側に円筒部３３ｉが設けられている。
【００５３】
この発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置を備えた電気自動車１１は、図８に示すように、シャーシ１２と、操舵輪としての前輪１３と、駆動輪としての後輪１４と、左右の後輪１４それぞれに駆動力を伝達するインホイールモータ駆動装置２１とを備える。後輪１４は、図９に示すように、シャーシ１２のホイールハウス１２ａの内部に収容され、サスペンション１２ｂを介してシャーシ１２の下部に固定されている。
【００５４】
この発明では、サスペンション１２ｂの端部を、減速部Ｂのハウジング２２ｂに、サスペンション取付けブラケット６０を介して取付けている。
【００５５】
減速部Ｂのハウジング２２ｂには、図１０に示すように、サスペンション取付けブラケット６０を固定するためのボルト穴６１ａ、６１ｂ、６１ｃが設けられ、サスペンション取付けブラケット６０を減速部Ｂのハウジング２２ｂにボルトオンし、サスペンション取付けブラケット６０を介してサスペンション８１、８２、８３の端部を減速部Ｂのハウジング２２ｂに取り付けている。
【００５６】
減速部Ｂのハウジング２２ｂは、図１０に示すように、モータ出力軸ａと同軸の入出力軸をもつ減速部Ｂの減速機構を収める略円筒形状部２２ｃと、潤滑油を貯留する潤滑油貯留部２５ｆとからなる。略円筒形状部２２ｃの上方両側面には、平面部２２ｄ、２２ｅを設けている。ハウジング２２ｂの上方の平面部２２ｄ、２２ｅと、潤滑油貯留部２５ｆの下端面には、サスペンション取付けブラケット６０を固定するためのボルト穴６１ａ、６１ｂ、６１ｃを設けている。
【００５７】
図１１は、減速部Ｂのハウジング２２ｂを、車輪ハブ軸受部Ｃの取付け面側から見た斜視図であり、図１２は、モータ部Ａの取付け面側から見た斜視図である。
【００５８】
図１３に示すサスペンション取付けブラケット６０は、サスペンション１２ｂのアッパーアーム８１を取付けるアッパーアームブラケット６０ａと、トーコントロールロッド８２を取付けるトーコントロールロッドブラケット６０ｂを示している。
【００５９】
図１４は、アッパーアームブラケット６０ａと、トーコントロールロッドブラケット６０ｂを、減速部Ｂのハウジング２２ｂの略円筒形状部２２ｃの上方の平面部２２ｄ、２２ｅに取付けた状態を示している。
【００６０】
また、図１５は、車輪ハブ軸受部Ｃの取付け面側から見た図であり、ブレーキディスク１５を破線で示し、潤滑油貯留部２５ｆの下端面に、ロアアームブラケット６０ｃを取付けた状態を示している。符号８６は、減速部Ｂのハウジング２２ｂに設けたブレーキキャリパ取付け部である。
【００６１】
図１６は、アッパーアームブラケット６０ａにサスペンション１２ｂを構成するアッパーアーム８１を取付け、トーコントロールロッドブラケット６０ｂにトーコントロールロッド８２を取付け、ロアアームブラケット６０ｃにロアアーム８３を取付けた状態を示している。
【００６２】
ロアアーム８３とアッパーアーム８１の間の空間には、路面からの入力振動を減衰するショックアブソーバ８４が配置される。ショックアブソーバ８４の下端はロアアーム８３に、上端はシャーシ１２に固定されている。
【００６３】
また、減速部Ｂのハウジング２２ｂには、ブレーキ取付け部８６を設けて、図１６に示すように、ブレーキキャリパ８５を固定する。
【００６４】
ブレーキディスク１５は、車輪ハブ軸受部Ｃを介してホイール１４と一体回転可能に固定されている。
【００６５】
次に、図１７は、ナックルアーム形状のブラケット６０ｄを示しており、このブラケット６０ｄを、トーコントロールロッドブラケット６０ｂの代わりに減速部Ｂのハウジング２２ｂに取付けることにより、前輪駆動ユニットを構成することができる。この前輪駆動ユニットの例を図２２に示す。
【００６６】
このように、サスペンション取付けブラケット６０の形状を変更するだけで、フロントホイール用・リヤホイール用の駆動ユニットを共通化することができる。
【００６７】
次に、図１８は、サスペンション取付けブラケット６０に、ブレーキ取付け部６０ｆを設けたブラケット６０ｅの例であり、図１９は、ブラケット６０ｅの取付け状態を示している。
【００６８】
このようなブレーキ取付け部６０ｆを設けたブラケット６０ｅを使用すると、ブレーキの形状に合わせてブラケット６０ｅを変更すれば、駆動ユニットの共通化が可能となる。
【００６９】
次に、図２０と図２１の実施形態は、サスペンション取付けブラケット６０を減速部Ｂのハウジング２２ｂにボルトオンした場合に、サスペンション１２ｂ、即ちタイヤからの入力荷重がボルトだけにかからないように、サスペンション取付けブラケット６０の座に、減速部Ｂのハウジング２２ｂの平面部２２ｄ、２２ｅの２面に当接する荷重受け部６０ｇを設けた例である。図２０は、荷重受け部６０ｇをサスペンション取付けブラケット６０の座の前後の面に設け、軸方向の荷重を受けるようにした例であり、図２１は、荷重受け部６０ｇをサスペンション取付けブラケット６０の座の上下の面に設け、垂直方向の荷重を受けるようにした例である。なお、図２０及び図２１において矢印は荷重方向を示している。
【００７０】
また、減速部Ｂのハウジング２２ｂのサスペンション取付け部を平面部２２ｄ、２２ｅを持つ円筒形状とし、サスペンション取付けブラケット６０を有底筒状に形成し、平面部２２ｄ、２２ｅを嵌めるようにして、荷重を受けるようにしてもよい。
【００７１】
次に、モータ部Ａのハウジング２２ａ、減速部Ｂのハウジング２２ｂ、サスペンション取付けブラケット６０の材質は、特に限定されず、用途・形状に合わせて最適なものを選ぶことができる。
【００７２】
例えば、モータ部Ａのハウジング２２ａ、減速部Ｂのハウジング２２ｂは、アルミ合金、樹脂材料（繊維強化タイプを含む）等の軽量材料とし、サスペンション取付けブラケット６０を鋼材料にすることにより、軽量化を図ることができる。
【００７３】
また、補強、打ち傷・腐食防止など性質を向上させるために、熱処理や表面処理を施してもよい。例としては、クロメート処理、アルマイト処理等がある。
【００７４】
以上の実施形態では、サスペンション取付けブラケット６０を減速部Ｂのハウジング２２ｂにボルトによって固定するようにしたが、溶接によって固定するようにしてもよい。
【００７５】
また、前記サスペンション１２ｂの形式としては、ダブルウィッシュボーン形式、ストラット形式、トーションビーム形式、トレーリングアーム形式等、特に形式は限定されない。
前記車輪ハブは、荷重センサ付きのハブベアリングを使用することができる。
【００７６】
また、上記の実施形態において、曲線板２６ａ、２６ｂを支持する軸受として円筒ころ軸受の例を示したが、これに限ることなく、例えば、すべり軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、針状ころ軸受、自動調心ころ軸受、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、４点接触玉軸受等、すべり軸受であるか転がり軸受であるかを問わず、転動体がころであるか玉であるかを問わず、さらには複列か単列かを問わず、あらゆる軸受を適用することができる。また、その他の場所に配置される軸受についても、同様に任意の形態の軸受を採用することができる。
【００７７】
ただし、深溝玉軸受は、円筒ころ軸受と比較して許容限界回転数は高い反面、負荷容量が低い。そのため、必要な負荷容量を得るためには、大型の深溝玉軸受を採用しなければならない。したがって、インホイールモータ駆動装置２１のコンパクト化の観点からは、転がり軸受４１には円筒ころ軸受が好適である。
【００７８】
また、上記の各実施形態においては、モータ部Ａにラジアルギャップモータを採用した例を示したが、これに限ることなく、任意の構成のモータを適用可能である。例えばハウジングに固定されるステータと、ステータの内側に軸方向の隙間を空けて対向する位置に配置されるロータとを備えるアキシアルギャップモータであってもよい。
【００７９】
また、上記の各実施形態においては、減速部Ｂにサイクロイド減速機構を採用したインホイールモータ駆動装置２１の例を示したが、これに限ることなく、任意の減速機構を採用することができる。例えば、遊星歯車減速機構や平行軸歯車減速機構等が該当する。
【００８０】
さらに、図８に示した電気自動車１１は、後輪１４を駆動輪とした例を示したが、これに限ることなく、前輪１３を駆動輪としてもよく、４輪駆動車であってもよい。なお、本明細書中で「電気自動車」とは、電力から駆動力を得る全ての自動車を含む概念であり、例えば、ハイブリッドカー等をも含むものとして理解すべきである。
【００８１】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、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。
【符号の説明】
【００８２】
Ａ モータ部
Ｂ 減速部
Ｃ 車輪ハブ軸受部
１１ 電気自動車
１２ シャーシ
１２ａ ホイールハウジング
１２ｂ サスペンション
１３ 前輪
１４ 後輪
１５ ディスクブレーキ
２２ａ モータ部Ａのハウジング
２２ｂ 減速部Ｂのハウジング
２２ｃ 略円筒形状部
２２ｄ、２２ｅ 平面部
２５ｆ 潤滑油貯留部
６０ サスペンション取付けブラケット
６０ａ アッパーアームブラケット
６０ｂ トーコントロールロッドブラケット
６０ｃ ロアアームブラケット
８１ アッパーアーム
８２ トーコントロールロッド
８３ ロアアーム
８４ ショックアブソーバ
８５ ブレーキキャリパ
２４ ロータ
２４ａ ロータ部
２４ｂ 中空部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車輪に駆動機構を構成する電動モータを組み込んだインホイールモータ駆動装置、特にサスペンション取付け構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のインホイールモータ駆動装置１０１は、例えば、特開２００９−２１９２７１号公報（特許文献１）に記載されている。
【０００３】
このインホイールモータ駆動装置１０１は、図２３に示すように、車体に取り付けられるハウジング１０２の内部に駆動力を発生させるモータ部１０３と、車輪に接続される車輪ハブ軸受部１０４と、モータ部１０３の回転を減速して車輪ハブ軸受部１０４に伝達する減速部１０５とを直列に備える。
【０００４】
上記構成のインホイールモータ駆動装置１０１を車体に取付けるサスペンション機構は、下記の２種類に大別される。
【０００５】
その一つは、例えば、特開平５−１１６５４５号公報（特許文献２）に記載されているような、駆動ユニットの外周に嵌まり、且つサスペンションアーム取付け部を有する、従来のエンジン車と類似形状のナックル（ハブキャリア）を介して車体に取付ける方法である。
【０００６】
他の一つは、特許第３４４００８２号公報（特許文献３）に記載されている、モータ部のハウジングにサスペンションアームを直接固定する方法である。この駆動ユニットは、モータ部と、車輪に接続される車輪ハブ軸受部と、モータ部の回転を減速して車輪ハブ軸受部に伝達する減速部と、機械式ブレーキとからなる。そして、車体へのサスペンションアーム取付け部は、別体のアタッチメントとしてモータ部のハウジングに固定できるようにして、モータ部の形状や特性に関わらず、駆動ユニットを搭載できるようにして、汎用性を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２１９２７１号公報
【特許文献２】特開平５−１１６５４５号公報
【特許文献３】特許第３４４００８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記構成の取付け方法のうち、前者の方法は、モータ部の外径が、エンジン車の車軸に比べ大幅に大きいため、ナックルが大型化し、ホイール内側の限られた空間内にサスペンション取付け部を収めることが困難である。従って、ナックル形状がホイールの外側に逃げる形状になったり、駆動ユニットよりも車幅方向の内側に配置されることになったりする。このナックル形状の大型化とサスペンション配置の制約により、バネ下荷重が増加するという問題と共に、キングピン軸がタイヤ設置面に対して車幅方向内側にオフセットするため、転舵時の引きずり抵抗になるという問題がある。
【０００９】
また、後者のように、モータ部のハウジンにサスペンションアームを直接固定する方法の場合、モータ部とホイール（タイヤ）取付け部との間には、減速部が位置するため、キングピン軸とタイヤ接地面とが離れてしまい、転舵時の引きずり抵抗や、タイヤの上下・前後振動によりモータ部に負荷されるモーメントが増大するため、取付け部の肉厚を大きくして必要強度を確保する必要があり、重量削減が困難であった。
【００１０】
そこで、この発明は、汎用性の高いサスペンション取付け部を備え、軽量で、且つ転舵時の引きずり抵抗を軽減する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を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の課題を解決するために、この発明は、モータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、前記モータ側回転部材の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部と、前記車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブとが車両のインボード側からアウトボード側に直列に配置されたインホイールモータ駆動装置において、前記減速部のハウジングの外面に、サスペンション取付けブラケットを固定し、このサスペンション取付けブラケットにサスペンション機構のアームを取付けることを特徴とするものである。
【００１２】
前記サスペンション取付けブラケットには、ブレーキキャリパ取付け部を設けることができる。
【００１３】
また、前記サスペンション取付けブラケットの一つをナックルアーム形状とし、ステアリングタイロッドの取付けを行うこともできる。
【００１４】
前記サスペンション取付けブラケットは、減速部のハウジングの外面に対して複数の面で当接する形状とし、サスペンション取付けブラケットの固定ボルトのみで入力荷重を受けずに、前記サスペンション取付けブラケットによっても入力荷重を受け持つようにすることが好ましい。
【００１５】
前記車輪ハブは、荷重センサ付きのハブベアリングを使用することができる。
【００１６】
前記減速部は、遊星歯車式減速機又はサイクロイド減速機を使用することができる。
【００１７】
前記サスペンション機構は、ダブルウィッシュボーン形式、ストラット形式、トーションビーム形式、トレーリングアーム形式等を使用することができる。
【００１８】
前記モータ部と減速部のハウジングは、非鉄製とし、前記サスペンション取付けブラケットを鋼鉄製にすることにより、全体の軽量化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明に係るインホイールモータ駆動装置は、以上のように、サスペンション機構のアームを、減速部のハウジングの外面に、サスペンション取付けブラケットを介して固定するようにしている。
【００２０】
したがって、タイヤ接地面に近い位置にサスペンションアームピボット（キングピン軸）を配置することができるので、転舵時の引きずり抵抗やタイヤからの負荷モーメントを低減することができる。この負荷モーメントの低減により、駆動ユニットの軽量化・小型化を図ることができる。
【００２１】
また、サスペンション取付けブラケットを別体にすることにより、強度部材、ハウジング部材など、それぞれに最適な材料の選定が可能になる。材料だけでなく、部品形状の最適化や自由度の向上も図ることができる。
【００２２】
例えば、体積の大きなモータ部のハウジングや減速部のハウジングをアルミ合金等の軽量材とし、サスペンションを取付けるブラケットだけを高強度の鋼材にすることができる。
【００２３】
また、ブラケット形状を変更することにより、ブレーキキャリパやステアリング用タイロッドを取付けることができる。このため、ブラケットの形状変更のみで、フロントホイール用・リヤホイール用など車両や用途に合わせてカスタマイズでき、駆動ユニットの共通化を図れ、汎用性が高い駆動ユニットを提供することができる。
【００２４】
また、ブラケットを着脱可能にすることにより、サスペンションの組み付け等で作業性を高めることができる。
【００２５】
また、ブラケット形状を工夫することにより、サスペンション（タイヤ）からの入力負荷をブラケット自体で受けるようにすることもでき、サスペンション取付け部の強度を補うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の第１の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の概略断面図である。
【図２】図１のモータ部の拡大図である。
【図３】図１の減速部の拡大図である。
【図４】図１の車輪ハブ軸受部の拡大図である。
【図５】図１のV−V線の断面図である。
【図６】図１の偏心部周辺の拡大図である。
【図７】図１の回転ポンプを軸方向から見た図である。
【図８】図１のインホイールモータ駆動装置を有する電気自動車の概略平面図である。
【図９】図８を後方から見た概略背面図である。
【図１０】減速部のハウジングを車輪ハブ軸受部側から見た正面図である。
【図１１】減速部のハウジングを車輪ハブ軸受部側から見た斜視図である。
【図１２】減速部のハウジングをモータ部側から見た斜視図である。
【図１３】サスペンション取付けブラケットの一例を示す斜視図である。
【図１４】図１３のサスペンション取付けブラケットを減速部のハウジングに取付けた状態をモータ部側から見た斜視図である。
【図１５】図１３のサスペンション取付けブラケットを減速部のハウジングに取付けた状態を車輪ハブ軸受部側から見た正面図である。
【図１６】図１３のサスペンション取付けブラケットを減速部のハウジングに取付けてサスペンションを取付けた状態を示す斜視図である。
【図１７】サスペンション取付けブラケットの他の例を示す斜視図である。
【図１８】サスペンション取付けブラケットの他の例を示す斜視図である。
【図１９】図１８のサスペンション取付けブラケットを減速部のハウジングに取付けた状態をモータ部側から見た斜視図である。
【図２０】サスペンション取付けブラケットの別な例を減速部のハウジングに取付けた状態をモータ部側から見た斜視図である。
【図２１】サスペンション取付けブラケットの別な例を減速部のハウジングに取付けた状態をモータ部側から見た斜視図である。
【図２２】前輪駆動ユニットの実施形態を示す側面図である。
【図２３】従来のインホイールモータ駆動装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２８】
まず、図１に示すように、インホイールモータ駆動装置２１は、駆動力を発生させるモータ部Ａと、モータ部Ａの回転を減速して出力する減速部Ｂと、減速部Ｂからの出力を駆動輪１４に伝える車輪ハブ軸受部Ｃとを備え、図９に示すようにシャーシ１２のホイールハウス１２ａ内に取り付けられる。
【００２９】
モータ部Ａは、図２に示すように、ハウジング２２ａに固定されるステータ２３と、ステータ２３の内側に径方向の隙間を空けて対向する位置に配置されるロータ２４と、ロータ２４の内側に固定連結されてロータ２４と一体回転するモータ側回転部材２５とを備えるラジアルギャップモータである。ロータ２４は、フランジ形状のロータ部２４ａと円筒形状の中空部２４ｂとを有し、転がり軸受３６ａ、３６ｂによってハウジング２２ａに対して回転自在に支持されている。
【００３０】
モータ側回転部材２５は、モータ部Ａの駆動力を減速部Ｂに伝達するためにモータ部Ａから減速部Ｂにかけて配置され、減速部Ｂ内に偏心部２５ａ、２５ｂを有する。このモータ側回転部材２５は、一端がロータ２４と嵌合すると共に、減速部Ｂ内で転がり軸受３６ｃによって支持される。さらに、２つの偏心部２５ａ、２５ｂは、偏心運動による遠心力を互いに打ち消し合うために、１８０度位相を変えて設けられている。
【００３１】
減速部Ｂは、図３に示すように、偏心部２５ａ、２５ｂに回転自在に保持される公転部材としての曲線板２６ａ、２６ｂと、ハウジング２２ｂ上の固定位置に保持され、曲線板２６ａ、２６ｂの外周部に係合する外周係合部材としての複数の外ピン２７と、曲線板２６ａ、２６ｂの自転運動を車輪側回転部材２８に伝達する運動変換機構と、偏心部２５ａ、２５ｂに隣接する位置にカウンタウェイト２９とを備える。また、減速部Ｂには、減速部Ｂに潤滑油を供給する減速部潤滑機構が設けられている。
【００３２】
車輪側回転部材２８は、フランジ部２８ａと軸部２８ｂとを有する。フランジ部２８ａの端面には、車輪側回転部材２８の回転軸心を中心とする円周上の等間隔に内ピン３１を固定する穴が形成されている。また、軸部２８ｂは車輪ハブ３２に嵌合固定され、減速部Ｂの出力を車輪１４に伝達する。車輪側回転部材２８のフランジ部２８ａとモータ側回転部材２５とは、転がり軸受３６ｃによって回転自在に支持されている。
【００３３】
曲線板２６ａ、２６ｂは、図５に示すように、外周部にエピトロコイド等のトロコイド系曲線で構成される複数の波形を有し、一方側端面から他方側端面に貫通する複数の貫通孔３０ａを有する。貫通孔３０ａは、曲線板２６ａ、２６ｂの自転軸心を中心とする円周上に等間隔に複数個設けられており、後述する内ピン３１を受入れる。また、貫通孔３０ｂは、曲線板２６ａ、２６ｂの中心に設けられており、偏心部２５ａ、２５ｂに嵌合する。
【００３４】
曲線板２６ａ、２６ｂは、転がり軸受４１によって偏心部２５ａ、２５ｂに対して回転自在に支持されている。図５に示すように、この転がり軸受４１は、偏心部２５ａ、２５ｂの外径面に嵌合し、その外径面に内側軌道面４２ａを有する内輪部材４２と、曲線板２６ａの貫通孔３０ｂの内径面に直接形成された外側軌道面４３と、内側軌道面４２ａおよび外側軌道面４３の間に配置される複数の円筒ころ４４と、隣接する円筒ころ４４の間隔を保持する保持器（図示省略）とを備える円筒ころ軸受である。
【００３５】
外ピン２７は、モータ側回転部材２５の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられる。曲線板２６ａ、２６ｂが公転運動すると、曲線形状の波形と外ピン２７とが係合して、曲線板２６ａ、２６ｂに自転運動を生じさせる。また、曲線板２６ａ、２６ｂとの摩擦抵抗を低減するために、曲線板２６ａ、２６ｂの外周面に当接する位置に針状ころ軸受２７ａを有する。
【００３６】
カウンタウェイト２９は、円板状で、中心から外れた位置にモータ側回転部材２５と嵌合する貫通孔を有し、曲線板２６ａ、２６ｂの回転によって生じる不釣合い慣性偶力を打ち消すために、各偏心部２５ａ、２５ｂに隣接する位置に偏心部と１８０度位相を変えて配置される。
【００３７】
ここで、図６に示すように、２枚の曲線板２６ａ、２６ｂ間の中心点をＧとすると、図６の中心点Ｇの右側について、中心点Ｇと曲線板２６ａの中心との距離をＬ１、曲線板２６ａ、転がり軸受４１、および偏心部２５ａの質量の和をｍ１、曲線板２６ａの重心の回転軸心からの偏心量をε１とし、中心点Ｇとカウンタウェイト２９との距離をＬ２、カウンタウェイト２９の質量をｍ２、カウンタウェイト２９の重心の回転軸心からの偏心量をε２とすると、Ｌ１×ｍ１×ε１＝Ｌ２×ｍ２×ε２を満たす関係となっている。また、図６の中心点Ｇの左側の曲線板２６ｂとカウンタウェイト２９との間にも同様の関係が成立する。
【００３８】
運動変換機構は、車輪側回転部材２８に保持された複数の内ピン３１と、曲線板２６ａ、２６ｂに設けられた貫通孔３０ａとで構成される。内ピン３１は、車輪側回転部材２８の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられており、その軸方向一方側端部が車輪側回転部材２８に固定されている。また、曲線板２６ａ、２６ｂとの摩擦抵抗を低減するために、曲線板２６ａ、２６ｂの貫通孔３０ａの内壁面に当接する位置に針状ころ軸受３１ａが設けられている。
【００３９】
一方、貫通孔３０ａは、複数の内ピン３１それぞれに対応する位置に設けられ、貫通孔３０ａの内径寸法は、内ピン３１の外径寸法（「針状ころ軸受３１ａを含む最大外径」を指す。以下同じ。）より所定分大きく設定されている。
【００４０】
減速部潤滑機構は、減速部Ｂに潤滑油を供給するものであって、潤滑油路２５ｃと、潤滑油給油口２５ｄと、潤滑油排出口２５ｅと、潤滑油貯留部２５ｆと、回転ポンプ５１と、循環油路２５ｇとを備える。
【００４１】
潤滑油路２５ｃは、モータ側回転部材２５の内部を軸線方向に沿って延びている。また、潤滑油給油口２５ｄは、潤滑油路２５ｃからモータ側回転部材２５の外径面に向かって延びている。なお、この実施形態において、潤滑油給油口２５ｄは、偏心部２５ａ、２５ｂに設けられている。
【００４２】
また、減速部Ｂを保持するハウジング２２ｂの下部の少なくとも１箇所には、減速部Ｂ内部の潤滑油を排出する潤滑油排出口２５ｅが設けられている。また、減速部Ｂを保持するハウジング２２ｂの下部には、潤滑油貯留部２５ｆが設けられている。
【００４３】
潤滑油貯留部２５ｆの潤滑油は、回転ポンプ５１で吸い上げて循環油路２５ｇを経由して潤滑油路２５ｃに強制的に還流させている。
【００４４】
ここで、回転ポンプ５１は、図７に示すように、車輪側回転部材２８の回転を利用して回転するインナーロータ５２と、インナーロータ５２の回転に伴って従動回転するアウターロータ５３と、ポンプ室５４と、吸入口５５と、循環油路２５ｇに連通する吐出口５６とを備えるサイクロイドポンプである。
【００４５】
インナーロータ５２は、外径面にサイクロイド曲線で構成される歯形を有する。具体的には、歯先部分５２ａの形状がエピサイクロイド曲線、歯溝部分５２ｂの形状がハイポサイクロイド曲線となっている。このインナーロータ５２は、内ピン３１（車輪側回転部材２８）と一体回転する。
【００４６】
アウターロータ５３は、内径面にサイクロイド曲線で構成される歯形を有する。具体的には、歯先部分５３ａの形状がハイポサイクロイド曲線、歯溝部分５３ｂの形状がエピサイクロイド曲線となっている。このアウターロータ５３は、ハウジング２２に回転自在に支持されている。
【００４７】
インナーロータ５２は、回転中心ｃ１を中心として回転する。一方、アウターロータ５３は、インナーロータの回転中心ｃ１と異なる回転中心ｃ２を中心として回転する。また、インナーロータ５２の歯数をｎとすると、アウターロータ５３の歯数は（ｎ＋１）となる。なお、この実施形態においては、ｎ＝５としている。
【００４８】
インナーロータ５２とアウターロータ５３との間の空間には、複数のポンプ室５４が設けられている。そして、インナーロータ５２が車輪側回転部材２８の回転を利用して回転すると、アウターロータ５３は従動回転する。このとき、インナーロータ５２およびアウターロータ５３はそれぞれ異なる回転中心ｃ１、ｃ２を中心として回転するので、ポンプ室５４の容積は連続的に変化する。これにより、吸入口５５から流入した潤滑油が吐出口５６から循環油路２５ｇに圧送される。
【００４９】
車輪ハブ軸受部Ｃは、図４に示すように、車輪側回転部材２８に固定連結された車輪ハブ３２と、車輪ハブ３２を減速部Ｂのハウジング２２ｂに対して回転自在に保持する車輪ハブ軸受３３とを備える。車輪ハブ３２は、円筒形状の中空部３２ａとフランジ部３２ｂとを有する。フランジ部３２ｂにはボルト３２ｃによって駆動輪１４が固定連結される。また、車輪側回転部材２８の軸部２８ｂの外径面にはスプラインおよび雄ねじが形成されている。また、車輪ハブ３２の中空部３２ａの内径面にはスプライン穴が形成されている。そして、車輪ハブ３２の内径面に車輪側回転部材２８を螺合し、先端をナット３２ｄでとめることによって、両者を締結している。また、駆動輪１４のホイールと車輪ハブ３２のフランジ部３２ｂとの間には、ブレーキディスク１５が取り付けられている。
【００５０】
車輪ハブ軸受３３は、車輪ハブ３２の中空部３２ａの車両アウター側の外径面に一体形成されたアウター側軌道面と車輪ハブ３２の中空部３２ａの車両インナー側の外径面に嵌合された外面にインナー側軌道面を有する内輪３３ｂとからなる内方部材３３ａと、この内方部材３３ａのアウター側軌道面とインナー側軌道面に配置される複列の玉３３ｃと、内方部材３３ａのアウター側軌道面とインナー側軌道面に対向するアウター側軌道面とインナー側軌道面を内周面に有する外方部材３３ｄと、隣接する玉３３ｃの間隔を保持する保持器３３ｅと、車輪ハブ軸受３３の軸方向両端部を密封する密封部材３３ｆ、３３ｇとを備える複列アンギュラ玉軸受である。
【００５１】
車輪ハブ軸受３３の外方部材３３ｄは、減速部Ｂのハウジング２２ｂに対して締結ボルト７１によって固定される。
【００５２】
車輪ハブ軸受３３の外方部材３３ｄには、外径部にフランジ部３３ｈが設けられ、減速部Ｂ側に円筒部３３ｉが設けられている。
【００５３】
この発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置を備えた電気自動車１１は、図８に示すように、シャーシ１２と、操舵輪としての前輪１３と、駆動輪としての後輪１４と、左右の後輪１４それぞれに駆動力を伝達するインホイールモータ駆動装置２１とを備える。後輪１４は、図９に示すように、シャーシ１２のホイールハウス１２ａの内部に収容され、サスペンション１２ｂを介してシャーシ１２の下部に固定されている。
【００５４】
この発明では、サスペンション１２ｂの端部を、減速部Ｂのハウジング２２ｂに、サスペンション取付けブラケット６０を介して取付けている。
【００５５】
減速部Ｂのハウジング２２ｂには、図１０に示すように、サスペンション取付けブラケット６０を固定するためのボルト穴６１ａ、６１ｂ、６１ｃが設けられ、サスペンション取付けブラケット６０を減速部Ｂのハウジング２２ｂにボルトオンし、サスペンション取付けブラケット６０を介してサスペンション８１、８２、８３の端部を減速部Ｂのハウジング２２ｂに取り付けている。
【００５６】
減速部Ｂのハウジング２２ｂは、図１０に示すように、モータ出力軸ａと同軸の入出力軸をもつ減速部Ｂの減速機構を収める略円筒形状部２２ｃと、潤滑油を貯留する潤滑油貯留部２５ｆとからなる。略円筒形状部２２ｃの上方両側面には、平面部２２ｄ、２２ｅを設けている。ハウジング２２ｂの上方の平面部２２ｄ、２２ｅと、潤滑油貯留部２５ｆの下端面には、サスペンション取付けブラケット６０を固定するためのボルト穴６１ａ、６１ｂ、６１ｃを設けている。
【００５７】
図１１は、減速部Ｂのハウジング２２ｂを、車輪ハブ軸受部Ｃの取付け面側から見た斜視図であり、図１２は、モータ部Ａの取付け面側から見た斜視図である。
【００５８】
図１３に示すサスペンション取付けブラケット６０は、サスペンション１２ｂのアッパーアーム８１を取付けるアッパーアームブラケット６０ａと、トーコントロールロッド８２を取付けるトーコントロールロッドブラケット６０ｂを示している。
【００５９】
図１４は、アッパーアームブラケット６０ａと、トーコントロールロッドブラケット６０ｂを、減速部Ｂのハウジング２２ｂの略円筒形状部２２ｃの上方の平面部２２ｄ、２２ｅに取付けた状態を示している。
【００６０】
また、図１５は、車輪ハブ軸受部Ｃの取付け面側から見た図であり、ブレーキディスク１５を破線で示し、潤滑油貯留部２５ｆの下端面に、ロアアームブラケット６０ｃを取付けた状態を示している。符号８６は、減速部Ｂのハウジング２２ｂに設けたブレーキキャリパ取付け部である。
【００６１】
図１６は、アッパーアームブラケット６０ａにサスペンション１２ｂを構成するアッパーアーム８１を取付け、トーコントロールロッドブラケット６０ｂにトーコントロールロッド８２を取付け、ロアアームブラケット６０ｃにロアアーム８３を取付けた状態を示している。
【００６２】
ロアアーム８３とアッパーアーム８１の間の空間には、路面からの入力振動を減衰するショックアブソーバ８４が配置される。ショックアブソーバ８４の下端はロアアーム８３に、上端はシャーシ１２に固定されている。
【００６３】
また、減速部Ｂのハウジング２２ｂには、ブレーキ取付け部８６を設けて、図１６に示すように、ブレーキキャリパ８５を固定する。
【００６４】
ブレーキディスク１５は、車輪ハブ軸受部Ｃを介してホイール１４と一体回転可能に固定されている。
【００６５】
次に、図１７は、ナックルアーム形状のブラケット６０ｄを示しており、このブラケット６０ｄを、トーコントロールロッドブラケット６０ｂの代わりに減速部Ｂのハウジング２２ｂに取付けることにより、前輪駆動ユニットを構成することができる。この前輪駆動ユニットの例を図２２に示す。
【００６６】
このように、サスペンション取付けブラケット６０の形状を変更するだけで、フロントホイール用・リヤホイール用の駆動ユニットを共通化することができる。
【００６７】
次に、図１８は、サスペンション取付けブラケット６０に、ブレーキ取付け部６０ｆを設けたブラケット６０ｅの例であり、図１９は、ブラケット６０ｅの取付け状態を示している。
【００６８】
このようなブレーキ取付け部６０ｆを設けたブラケット６０ｅを使用すると、ブレーキの形状に合わせてブラケット６０ｅを変更すれば、駆動ユニットの共通化が可能となる。
【００６９】
次に、図２０と図２１の実施形態は、サスペンション取付けブラケット６０を減速部Ｂのハウジング２２ｂにボルトオンした場合に、サスペンション１２ｂ、即ちタイヤからの入力荷重がボルトだけにかからないように、サスペンション取付けブラケット６０の座に、減速部Ｂのハウジング２２ｂの平面部２２ｄ、２２ｅの２面に当接する荷重受け部６０ｇを設けた例である。図２０は、荷重受け部６０ｇをサスペンション取付けブラケット６０の座の前後の面に設け、軸方向の荷重を受けるようにした例であり、図２１は、荷重受け部６０ｇをサスペンション取付けブラケット６０の座の上下の面に設け、垂直方向の荷重を受けるようにした例である。なお、図２０及び図２１において矢印は荷重方向を示している。
【００７０】
また、減速部Ｂのハウジング２２ｂのサスペンション取付け部を平面部２２ｄ、２２ｅを持つ円筒形状とし、サスペンション取付けブラケット６０を有底筒状に形成し、平面部２２ｄ、２２ｅを嵌めるようにして、荷重を受けるようにしてもよい。
【００７１】
次に、モータ部Ａのハウジング２２ａ、減速部Ｂのハウジング２２ｂ、サスペンション取付けブラケット６０の材質は、特に限定されず、用途・形状に合わせて最適なものを選ぶことができる。
【００７２】
例えば、モータ部Ａのハウジング２２ａ、減速部Ｂのハウジング２２ｂは、アルミ合金、樹脂材料（繊維強化タイプを含む）等の軽量材料とし、サスペンション取付けブラケット６０を鋼材料にすることにより、軽量化を図ることができる。
【００７３】
また、補強、打ち傷・腐食防止など性質を向上させるために、熱処理や表面処理を施してもよい。例としては、クロメート処理、アルマイト処理等がある。
【００７４】
以上の実施形態では、サスペンション取付けブラケット６０を減速部Ｂのハウジング２２ｂにボルトによって固定するようにしたが、溶接によって固定するようにしてもよい。
【００７５】
また、前記サスペンション１２ｂの形式としては、ダブルウィッシュボーン形式、ストラット形式、トーションビーム形式、トレーリングアーム形式等、特に形式は限定されない。
前記車輪ハブは、荷重センサ付きのハブベアリングを使用することができる。
【００７６】
また、上記の実施形態において、曲線板２６ａ、２６ｂを支持する軸受として円筒ころ軸受の例を示したが、これに限ることなく、例えば、すべり軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、針状ころ軸受、自動調心ころ軸受、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、４点接触玉軸受等、すべり軸受であるか転がり軸受であるかを問わず、転動体がころであるか玉であるかを問わず、さらには複列か単列かを問わず、あらゆる軸受を適用することができる。また、その他の場所に配置される軸受についても、同様に任意の形態の軸受を採用することができる。
【００７７】
ただし、深溝玉軸受は、円筒ころ軸受と比較して許容限界回転数は高い反面、負荷容量が低い。そのため、必要な負荷容量を得るためには、大型の深溝玉軸受を採用しなければならない。したがって、インホイールモータ駆動装置２１のコンパクト化の観点からは、転がり軸受４１には円筒ころ軸受が好適である。
【００７８】
また、上記の各実施形態においては、モータ部Ａにラジアルギャップモータを採用した例を示したが、これに限ることなく、任意の構成のモータを適用可能である。例えばハウジングに固定されるステータと、ステータの内側に軸方向の隙間を空けて対向する位置に配置されるロータとを備えるアキシアルギャップモータであってもよい。
【００７９】
また、上記の各実施形態においては、減速部Ｂにサイクロイド減速機構を採用したインホイールモータ駆動装置２１の例を示したが、これに限ることなく、任意の減速機構を採用することができる。例えば、遊星歯車減速機構や平行軸歯車減速機構等が該当する。
【００８０】
さらに、図８に示した電気自動車１１は、後輪１４を駆動輪とした例を示したが、これに限ることなく、前輪１３を駆動輪としてもよく、４輪駆動車であってもよい。なお、本明細書中で「電気自動車」とは、電力から駆動力を得る全ての自動車を含む概念であり、例えば、ハイブリッドカー等をも含むものとして理解すべきである。
【００８１】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、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。
【符号の説明】
【００８２】
Ａ モータ部
Ｂ 減速部
Ｃ 車輪ハブ軸受部
１１ 電気自動車
１２ シャーシ
１２ａ ホイールハウジング
１２ｂ サスペンション
１３ 前輪
１４ 後輪
１５ ディスクブレーキ
２２ａ モータ部Ａのハウジング
２２ｂ 減速部Ｂのハウジング
２２ｃ 略円筒形状部
２２ｄ、２２ｅ 平面部
２５ｆ 潤滑油貯留部
６０ サスペンション取付けブラケット
６０ａ アッパーアームブラケット
６０ｂ トーコントロールロッドブラケット
６０ｃ ロアアームブラケット
８１ アッパーアーム
８２ トーコントロールロッド
８３ ロアアーム
８４ ショックアブソーバ
８５ ブレーキキャリパ
２４ ロータ
２４ａ ロータ部
２４ｂ 中空部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、前記モータ側回転部材の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部と、前記車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブとが車両のインボード側からアウトボード側に直列に配置されたインホイールモータ駆動装置において、前記減速部のハウジングの外面に、サスペンション取付けブラケットを固定し、このサスペンション取付けブラケットにサスペンション機構のアームを取付けることを特徴とするインホイールモータ駆動装置。
【請求項２】
前記サスペンション取付けブラケットに、ブレーキキャリパ取付け部を設けたことを特徴とする請求項１記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項３】
前記サスペンション取付けブラケットの一つをナックルアーム形状として、ステアリングタイロッドを取付けたことを特徴とする請求項１記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項４】
前記サスペンション取付けブラケットを、減速部のハウジングの外面に対して複数の面で当接する形状とし、前記サスペンション取付けブラケットによって入力荷重を受け持つようにした請求項１〜３のいずれかの項に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項５】
前記車輪ハブが、荷重センサ付きのハブベアリングである請求項１〜４のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項６】
前記減速部が、遊星歯車式減速機である請求項１〜５のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項７】
前記減速部が、サイクロイド減速機である請求項１〜５のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項８】
前記サスペンション機構が、ダブルウィッシュボーン形式である請求項１〜７のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項９】
前記サスペンション機構が、ストラット形式である請求項１〜７のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項１０】
前記サスペンション機構が、トーションビーム形式である請求項１〜７のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項１１】
前記サスペンション機構が、トレーリングアーム形式である請求項１〜７のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項１２】
前記モータ部と減速部のハウジングを非鉄製とし、前記サスペンション取付けブラケットを鋼鉄製にしたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項１】
モータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、前記モータ側回転部材の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部と、前記車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブとが車両のインボード側からアウトボード側に直列に配置されたインホイールモータ駆動装置において、前記減速部のハウジングの外面に、サスペンション取付けブラケットを固定し、このサスペンション取付けブラケットにサスペンション機構のアームを取付けることを特徴とするインホイールモータ駆動装置。
【請求項２】
前記サスペンション取付けブラケットに、ブレーキキャリパ取付け部を設けたことを特徴とする請求項１記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項３】
前記サスペンション取付けブラケットの一つをナックルアーム形状として、ステアリングタイロッドを取付けたことを特徴とする請求項１記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項４】
前記サスペンション取付けブラケットを、減速部のハウジングの外面に対して複数の面で当接する形状とし、前記サスペンション取付けブラケットによって入力荷重を受け持つようにした請求項１〜３のいずれかの項に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項５】
前記車輪ハブが、荷重センサ付きのハブベアリングである請求項１〜４のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項６】
前記減速部が、遊星歯車式減速機である請求項１〜５のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項７】
前記減速部が、サイクロイド減速機である請求項１〜５のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項８】
前記サスペンション機構が、ダブルウィッシュボーン形式である請求項１〜７のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項９】
前記サスペンション機構が、ストラット形式である請求項１〜７のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項１０】
前記サスペンション機構が、トーションビーム形式である請求項１〜７のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項１１】
前記サスペンション機構が、トレーリングアーム形式である請求項１〜７のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項１２】
前記モータ部と減速部のハウジングを非鉄製とし、前記サスペンション取付けブラケットを鋼鉄製にしたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１１−２４０７６５（Ｐ２０１１−２４０７６５Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１２９７７（Ｐ２０１０−１１２９７７）
【出願日】平成２２年５月１７日（２０１０．５．１７）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１７日（２０１０．５．１７）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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