JP2016210378A - インホイールモータ駆動装置用サスペンション構造 - Google Patents

Abstract

【課題】インホイールモータ駆動装置が転舵、バウンド、およびリバウンドしてもサスペンション部材と干渉せず、しかもサスペンション部材の地上高、強度、および剛性を大きくすることができるサスペンション構造を提供する。【解決手段】インホイールモータ駆動装置用サスペンション構造１０は、インホイールモータ駆動装置１１と連結する上側連結点３２ｃおよび下側連結点３２ｄを有しこれらの連結点を通過するキングピン（Ｋ）を中心としてインホイールモータ駆動装置を転舵可能に保持するキャリア３１と、キャリアと連結する遊端２２および車体側メンバと連結する基端２３を有し、遊端は基端に対して上下方向揺動可能なアーム部材２１とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、転舵輪を駆動する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を車体に取り付けるサスペンション装置に関する。

インホイールモータ駆動装置は車輪中（in wheel）に配置されて当該車輪を駆動することから、従来の車両用エンジンのように駆動源を車体に搭載する必要がなく、車体の内部空間を有効利用することができる。また従来の車両用エンジンと比較して、駆動源の小型化・軽量化を図ることができる。

インホイールモータ駆動装置を包囲する車輪を転舵可能にするサスペンション装置としては従来、例えば、特開２０１５−５８８２５号公報（特許文献１）に記載のごときものが知られている。図５は、特許文献１記載のサスペンション装置を車両前後方向にみた状態を示す正面図である。特許文献１記載のインホイールモータ駆動装置１１０は、車幅方向に延びる軸線Ｏを中心として回転する車輪ハブ１１１と、軸線Ｏよりも上方の装置上部から上方へ延びるアーム部１１２を有する。アーム部１１２の上端はボールジョイント１１３を介して、ハイマウント型ダブルウィッシュボーン式サスペンション装置のアッパアーム１１４と回動可能に連結する。またインホイールモータ駆動装置１１０のうち軸線Ｏよりも下方の装置下部１１７は、ボールジョイント１１８を介して、ハイマウント型ダブルウィッシュボーン式サスペンション装置のロアアーム１１９と回動可能に連結する。

ボールジョイント１１３およびボールジョイント１１８を通過する仮想直線はキングピンＫを構成する。インホイールモータ駆動装置１１０は図示しない転舵輪とともにキングピンＫを中心として転舵可能である。インホイールモータ駆動装置１１０の車輪ハブ１１１およびボールジョイント１１８は、転舵輪のロードホイールの内空領域に配置される。

アッパアーム１１４は車幅方向に延び、ボールジョイント１１３と結合する車幅方向外側端１１５を遊端とし、車幅方向内側端１１６を基端として、上下方向に揺動可能である。またロアアーム１１９も、ボールジョイント１１８と結合する車幅方向外側端１２０を遊端とし、車幅方向内側端１２１，１２２を基端として、上下方向に揺動可能である。これによりインホイールモータ駆動装置１１０は図示しない転舵輪とともに上下方向にバウンドおよびリバウンド可能である。

インホイールモータ駆動装置１１０のうち軸線Ｏよりも下方の装置下部１１７は、ダンパ１２３の下端と連結する。ダンパ１２３の上端は図示しない車体と連結する。ダンパ１２３はインホイールモータ駆動装置１１０のバウンドおよびリバウンドを減衰させる。

特許文献１記載のサスペンション装置によれば、キングピンＫが転舵輪と交差して延び、ホイールセンタ付近に配置されることから、ホイールセンタからみたキングピンのオフセットが小さい。したがってキングピンが転舵輪と交差しない場合よりも走行安定性に優れる。

特開２０１５−５８８２５号公報

特許文献１記載のサスペンション装置によれば、ロアアーム１１９がインホイールモータ駆動装置１１０の下方に隣り合って配置されるため、インホイールモータ駆動装置１１０が下方へリバウンドする時にロアアーム１１９がインホイールモータ駆動装置１１０と干渉する虞がある。さらにロアアーム１１９の遊端領域が転舵輪の内空領域に配置されるため、インホイールモータ駆動装置１１０が上方へバウンドする時にロアアーム１１９が転舵輪のロードホイールと干渉する虞がある。さらにインホイールモータ駆動装置１１０が大きな角度で転舵したり、バウンドおよびリバウンドを伴って転舵したりすると、ロアアーム１１９がインホイールモータ駆動装置１１０と干渉する虞がある。

そこでクリアランスを確保するために、ロアアーム１１９をインホイールモータ駆動装置１１０に向かって先細に形成したり、ロアアーム１１９を湾曲して形成したり、ロアアーム１１９の上下方向厚みないし断面形状を小さくする等の対策が取られる。このためロアアームの地上高、強度、剛性に改善の余地があった。

本発明は、上述の実情に鑑み、転舵輪を駆動するインホイールモータ駆動装置が転舵、バウンド、およびリバウンドしてもサスペンション部材と干渉せず、しかもサスペンション部材の地上高、強度、および剛性を大きくすることができるインホイールモータ駆動装置を車体に取り付けるためのサスペンション構造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用サスペンション構造は、インホイールモータ駆動装置と連結する上側連結点および下側連結点を有しこれらの連結点を通過するキングピンを中心としてインホイールモータ駆動装置を転舵可能に保持するキャリアと、このキャリアと連結する遊端および車体側メンバと連結する基端を有し遊端は基端に対して上下方向揺動可能なアーム部材とを備える。

かかる本発明によれば、アーム部材の遊端がインホイールモータ駆動装置から離隔することから、インホイールモータ駆動装置が揺動ないし転舵しても、インホイールモータ駆動装置がアーム部材と干渉することがない。またキャリアはインホイールモータ駆動装置とともにアーム部材に対して上下方向に揺動するのであって、インホイールモータ駆動装置がキャリアに対して上下方向に揺動するものではない。したがってアーム部材の配置および形状の自由度が増え、アーム部材の断面形状に制約がなく、アーム部材の地上高、強度、および剛性を大きくすることができる。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てある部材をいい、車体のみならず、車体に取り付けられる車体フレーム、車体フレームに取り付けられるブラケット、その他車体に附設される部品等を含む。

ところで転舵輪は車両前側に配置され、運転席は転舵輪よりも車両後側に配置されることが常套である。図５に示す従来例では、ダンパ１２３とインホイールモータ駆動装置１１０の連結点を転舵輪のホイールセンタに近づけるために、ダンパ１２３の下端がインホイールモータ駆動装置１１０の装置上部と連結する。この場合ダンパ１２３は転舵輪のバウンド量およびリバウンド量と同じ移動量で上下方向に伸縮するため、ダンパ１２３の全長を十分に確保しなければならず、上下方向に延びるダンパ１２３の上端は転舵輪よりも高い位置で車体と連結する。そして車体はダンパ１２３の上端よりもさらに高くなる。そうするとダンパ１２３よりも車両後方に設けられる車両の運転席に搭乗する運転者の前方視界は車体によって減殺されてしまう。視界を確保するため運転席の高さを大きくすると、今度は車両の重心も高くなって操縦安定性が低下したり、車両前後方向にみた車体投影面積が広くなって走行抵抗が増加してしまう。

そこで本発明の一実施形態としてインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造は、上下方向に延びる部材であって、一端が車体側メンバと連結し、他端がキャリアと連結するダンパをさらに備える。かかる実施形態によれば、上下方向に延びるダンパにおいてダンパの下端領域をインホイールモータ駆動装置と同じ高さ位置に重ねて配置することが可能になる。したがってダンパの全長を犠牲にすることなくダンパの上端を従来よりも下げることができ、車体の高さを下げて運転者の前方視界を確保することができる。またキャリアは旋回しないためインホイールモータ駆動装置が旋回してもキングピン回りのモーメントがダンパに作用せず、ダンパの寿命が向上する。

本発明の好ましい実施形態としてダンパの他端はキャリアの下部と連結する。かかる実施形態によれば、ダンパの高さを下げて、車体の高さを一層下げることができ、運転者の前方視界を下方まで広く確保することができる。より好ましくはダンパの他端はインホイールモータ駆動装置の軸線よりも下方でキャリアと連結する。

本発明の好ましい実施形態として、上側連結点および下側連結点はインホイールモータ駆動装置に駆動される車輪の内空領域に配置される。かかる実施形態によればキングピン（転舵軸線）が、インホイールモータ駆動装置を収容する車輪（転舵輪）と交差し得て、転舵輪のホイールセンタとキングピンのオフセットを少なくすることができる。したがって転舵輪が段差を乗り越える際に段差から転舵輪に入力されるキングピン回りのモーメントが小さくなり、走行安定性が向上する。またキングピンから、転舵輪と路面の接地範囲の中心までの距離を短くし得て、転舵輪の駆動力に伴い発生するキングピン回りのモーメントが小さくなり、走行安定性が向上する。

本発明は遊端をインホイールモータ駆動装置に駆動される車輪の内空領域に配置することを排除するものではないが、好ましい実施形態として遊端はインホイールモータ駆動装置に駆動される車輪の外部に配置される。かかる実施形態によれば車輪が転舵ないし揺動する際にアーム部材が車輪と干渉することを確実に防止できる。

本発明のさらに好ましい実施形態としてアーム部材は、相対的に上側に配置されるアッパアームと、相対的に下側に配置されるロアアームを含む。かかる実施形態によれば、ダブルウィッシュボーン式サスペンション構造を実現することができる。ここで好ましくはアッパアームおよびロアアームは、インホイールモータ駆動装置の軸線よりも上側および下側にそれぞれ配置されるとよい。

本発明の一実施形態としてアーム部材の遊端は、車両前後方向のうちの前側に配置される前側連結点と、車両前後方向のうちの後側に配置される後側連結点を含む。かかる実施形態によれば、キャリアを複数の連結点で車体側メンバに安定して取り付けることができる。

このように本発明によれば、インホイールモータ駆動装置とアーム部材の間に中間部材としてのキャリアが介在することから、アーム部材をインホイールモータ駆動装置の上方および下方に配置する必要がなく、インホイールモータ駆動装置がバウンドおよびリバウンドしてもアーム部材がインホイールモータ駆動装置や車輪に干渉する虞がない。またインホイールモータ駆動装置とアーム部材の間に中間部材としてのキャリアが介在することから、アーム部材をインホイールモータ駆動装置の前方および後方（車両前後方向）に配置する必要がなく、インホイールモータ駆動装置が転舵してもアーム部材がインホイールモータ駆動装置や車輪に干渉する虞がない。

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用サスペンション構造を示す斜視図である。 同実施形態を示す正面図である。 同実施形態を示す平面図である。 同実施形態から連結点を取り出して示す断面図である。 従来の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示す正面図である。

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用サスペンション構造を示す斜視図である。図２は同実施形態を示す正面図であり、車両前後方向にみた状態を車輪の断面とともに表す。図３は同実施形態を示す平面図であり、車輪の一部とともに表す。

まずインホイールモータ駆動装置１１から説明すると、図１および図２に示すようにインホイールモータ駆動装置１１は、モータ部１１Ａ、減速部１１Ｂ、および車輪ハブ部１１Ｃを備える。車輪ハブ部１１Ｃは、回転部材であるハブ輪１２と、ハブ輪１２を回転自在に支持する非回転部材である外輪部材（図示せず）を有する。これらモータ部１１Ａ、減速部１１Ｂ、および車輪ハブ部１１Ｃは、ハブ輪１２の軸線Ｏ方向に順次直列に配置され、かつ同軸に配置される。またハブ輪１２にはボルトによって車輪１４が取付固定される。

モータ部１１Ａは、ケーシングの内部に回転電機のロータおよびステータを内蔵し、ハブ輪１２を駆動し、あるいはハブ輪１２の回転を利用して電力回生を行う。減速部１１Ｂは、ケーシング内に例えばサイクロイド減速機などの減速機構を内蔵し、モータ部１１Ａの回転を減速してハブ輪１２に伝達する。

インホイールモータ駆動装置１１は、車両の車幅方向外側に配置される車輪１４を駆動するものであり、図２に示すように車輪１４のロードホイール１５の内空領域に設けられる。なお図１中、インホイールモータ駆動装置１１は直方体として表されているが、この他にも軸線Ｏを中心とする円柱体であってもよい。インホイールモータ駆動装置１１の車輪ハブ部１１Ｃを車幅方向外側としモータ部１１Ａを車幅方向内側として、インホイールモータ駆動装置１１はサスペンション構造１０を介して車体５０に取り付けられる。

次に、インホイールモータ駆動装置を車体に転舵可能に懸架するサスペンション構造につき説明する。

本実施形態のサスペンション構造１０は、上下方向揺動可能なアーム部材としてのアッパアーム２１およびロアアーム２４と、インホイールモータ駆動装置１１およびアーム部材間に介在する中間部材としてのキャリア３１と、ダンパ４１とを備える。

キャリア３１は、基部３１ｂ、上腕部３１ｃ、および下腕部３１ｄを有する。基部３１ｂはインホイールモータ駆動装置１１よりも車幅方向内側に配置される。上腕部３１ｃは基部３１ｂの上縁から車幅方向外側へ突出し、インホイールモータ駆動装置１１よりも上方に配置される。下腕部３１ｄは基部３１ｂの下縁から車幅方向外側へ突出し、インホイールモータ駆動装置１１よりも下方に配置される。上腕部３１ｃの先端は、ロードホイール１５の内空領域に位置し、回動軸３２ｃを介してインホイールモータ駆動装置１１の上部と連結し、下腕部３１ｄの先端もロードホイール１５の内空領域に位置し、回動軸３２ｄを介してインホイールモータ駆動装置１１の下部と連結する。

回動軸３２ｃ，３２ｄはそれぞれ上下方向に延びる。そして上下２箇所の連結点になる回動軸３２ｃ，３２ｄを通過する仮想直線はキングピンＫを構成する。インホイールモータ駆動装置１１は、操舵装置のタイロッド（図示せず）とさらに連結し、上下方向に延びるキングピンＫを中心として図２にキングピンＫを中心とする矢印で示すように転舵可能に保持される。

上方のアッパアーム２１および下方のロアアーム２４は、キャリア３１よりも車幅方向内側で、上下方向に離隔して配置される。アッパアーム２１は例えばＨ形状であって、車幅方向に延び、車幅方向外側に２個の遊端２２を、車幅方向内側に２個の基端２３を有する。アッパアーム２１は図２に矢印で示すように基端２３を中心として上下方向に揺動可能である。

各遊端２２は、図１に示すように回動軸３３を介してキャリア３１の基部３１ｂと連結する。このため基部３１ｂの上縁には車両前後方向に間隔を空けて２個のブラケット３４が形成される。各ブラケット３４は車両前後方向に延びる回動軸３３の両端を支持する。

各基端２３は、図２に示すように回動軸５３を介して車体５０と連結する。回動軸５３は車両前後方向に延びることから、アッパアーム２１は基端２３の回動軸５３を中心として上下方向に揺動可能である。

ロアアーム２４もアッパアーム２１と同様の形状であり、車幅方向外側に２個の遊端２５と、車幅方向内側に２個の基端２６を有する。各遊端２５は回動軸３５を介して基部３１ｂの下縁と連結し、各基端２６は回動軸５６を介して車体５０と連結する。このため基部３１ｂの下縁には車両前後方向に間隔を空けて２個のブラケット３６が形成される。各ブラケット３６は車両前後方向に延びる回動軸３５の両端を支持する。ロアアーム２４も図２に矢印で示すように基端２６を中心として上下方向に揺動可能である。

ダンパ４１は上下方向に延びる部材であって、ロアアーム２４よりも上方に配置される。ダンパ４１の上端はアッパアーム２１よりも上方で車体５０と連結し、ダンパ４１の下端はアッパアーム２１よりも下方で回動軸３８を介してキャリア３１の下部と連結する。このためダンパ４１はＨ形状のアッパアーム２１の中を通される。特にダンパ４１の下端は、インホイールモータ駆動装置１１の軸線Ｏよりも下方でキャリア３１と連結し、ダンパ４１の下端領域の高さ位置はキャリア３１およびインホイールモータ駆動装置１１の高さ領域と重なる。ダンパ４１の下端は円筒体に形成され、この円筒体には車両前後方向に延びる回動軸３８が通される。キャリア３１の基部３１ｂにはブラケット３９が形成される。ブラケット３９は回動軸３８の両端を支持する。

遊端２２，２５およびダンパ４１の下端はすべて同一の円筒体に形成され、キャリア３１に設けられた同一形状のブラケット３４，３６，３９にそれぞれ連結される。基端２３，２６も車体５０に設けられた同一形状のブラケットにそれぞれ連結される。これらを代表して遊端２２とブラケット３４の連結構造を取り出し、図４に拡大して示す。遊端２２と、遊端２２の中央孔に通される回動軸３３との環状空間にはゴム製の円筒体であるブッシュ３７が設けられる。ブラケット３４側のキャリア３１は、遊端２２側のアッパアーム２１に対し、車両前後方向に延びる回動軸３３を中心として回動可能であるが、ブッシュ３７の弾性変形によって若干の軸方向移動および軸直角方向移動を許容される。

ここで附言するとキャリア３１は上下方向にみて図３に示すようにＴ字形状であり、キャリア３１の上腕部３１ｃは前方のブラケット３４および後方のブラケット３４間の中央、つまり基部３１ｂの前後方向中央部に配置される。下腕部３１ｄも同様である。ブラケット３９も基部３１ｂの前後方向中央部に配置される。

次にサスペンション構造１０の作用につき説明する。

アッパアーム２１およびロアアーム２４が基端２３，２６を中心に上下に揺動すると、キャリア３１と連結するアッパアーム２１およびロアアーム２４の遊端２２，２５が上下移動する。これによりキャリア３１、インホイールモータ駆動装置１１、および車輪１４は車体５０に対して上方へバウンドしたり下方へリバウンドする。同時にダンパ４１は上下方向に伸縮する。ダンパ４１はコイルスプリング４２に通される。コイルスプリング４２は、ダンパ４１の急激な伸縮変化を緩和する。ダンパ４１およびコイルスプリング４２はショックアブソーバーを構成する。

インホイールモータ駆動装置１１のバウンドおよびリバウンドとは別に、インホイールモータ駆動装置１１は車輪１４とともに、キャリア３１に対しキングピンＫを中心として転舵する。

ところで本実施形態によればインホイールモータ駆動装置１１を車体５０に転舵可能に懸架するサスペンション構造１０が、キャリア３１およびアーム部材としてのアッパアーム２１およびロアアーム２４を備える。キャリア３１は上側連結点になる回動軸３２ｃと下側連結点になる回動軸３２ｄを介してインホイールモータ駆動装置と連結し、これらの連結点を通過するキングピンＫを中心としてインホイールモータ駆動装置１１を転舵可能に保持する。アーム部材はキャリア３１と連結する遊端２２，２５および車体５０と連結する基端２３，２６を有し、遊端２２，２５は基端２３，２６に対して上下方向揺動可能である。かかる実施形態によれば、アーム部材の上下方向の揺動と、インホイールモータ駆動装置１１の転舵を別々に行うことから、アーム部材の遊端２２，２５をキングピンＫと重なるように配置する必要がないし、アーム部材をロードホイール１５およびインホイールモータ駆動装置１１間の狭い環状空間に配置する必要がなく、アーム部材の形状および断面寸法を自由に決めることができる。したがってアーム部材をインホイールモータ駆動装置１１から離れた位置に配置して、アーム部材とインホイールモータ駆動装置１１の干渉を回避することができる。またアーム部材の最低地上高、強度、および剛性を確保するようアーム部材の形状および断面寸法を決めることができる。

また本実施形態によれば上下方向に延びる部材であって、上端が車体５０と連結し、下端がキャリア３１の下部と連結するダンパ４１をさらに備えることから、ダンパ４１の配置を従来よりも下げることができる。したがって車体５０の高さ位置も下げて、ダンパ４１よりも後方に着席する運転者の前方視界を確保することができる。

また本実施形態によれば上側連結点になる回動軸３２ｃおよび下側連結点になる回動軸３２ｄが、ロードホイール１５の内空領域に配置されることから、キングピンＫが車輪１４を横切るように配置されて車両の走行安定性が向上する。

また本実施形態によれば遊端２２，２５が車輪１４の外部、つまり車輪１４よりも車幅方向内側に配置されることから、車輪１４が揺動ないし転舵してもアーム部材と車輪１４の干渉を確実に回避することができる。

また本実施形態によればアーム部材は、相対的に上側に配置されるアッパアーム２１と、相対的に下側に配置されるロアアーム２４を含むことから、ダブルウィッシュボーン式サスペンション構造を実現することができる。

また本実施形態によればアッパアーム２１の遊端２２は、図３に示すように車両前後方向のうちの前側に配置される前側連結点と、車両前後方向のうちの後側に配置される後側連結点を含むことから、キャリア３１を複数の連結点で車体５０に安定して取り付けることができる。またアッパアーム２１を例えばＨ形状にして、アッパアーム２１の中にダンパ４１等の部材を通すことができる。ロアアーム２４の遊端２５も同様である（図１）。

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用サスペンション構造は、電気自動車およびハイブリッド車両において有利に利用される。

１０ サスペンション構造、 １１ インホイールモータ駆動装置、
１２ ハブ輪、 １４ 車輪、 １５ ロードホイール、
２１ アッパアーム、 ２２，２５ 遊端、 ２３，２６ 基端、
２４ ロアアーム、 ３１ キャリア、 ３１ｂ 基部、
３１ｃ 上腕部、 ３１ｄ 下腕部、
３２ｃ，３２ｄ，３３，３５，３８ 回動軸、
３４，３６，３９ ブラケット、 ３７ ブッシュ、 ４１ ダンパ、
４２ コイルスプリング、 ５０ 車体（車体側メンバ）、
５３，５６ 回動軸、 Ｋ キングピン、 Ｏ 軸線。

Claims (7)

1. インホイールモータ駆動装置を車体に取り付けるサスペンション構造であって、
   前記インホイールモータ駆動装置と連結する上側連結点および下側連結点を有し、これらの連結点を通過するキングピンを中心として前記インホイールモータ駆動装置を転舵可能に保持するキャリアと、
   前記キャリアと連結する遊端および車体側メンバと連結する基端を有し、前記遊端は前記基端に対して上下方向揺動可能なアーム部材とを備える、インホイールモータ駆動装置用サスペンション構造。
2. 上下方向に延びる部材であって、一端が車体側メンバと連結し、他端が前記キャリアと連結するダンパをさらに備える、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造。
3. 前記ダンパの他端は前記キャリアの下部と連結する、請求項２に記載のインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造。
4. 前記上側連結点および前記下側連結点は、前記インホイールモータ駆動装置に駆動される車輪の内空領域に配置される、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用サスペンション構造。
5. 前記遊端は、前記インホイールモータ駆動装置に駆動される車輪の外部に配置される、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用サスペンション構造。
6. 前記アーム部材は、相対的に上側に配置されるアッパアームと、相対的に下側に配置されるロアアームを含む、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用サスペンション構造。
7. 前記遊端は、車両前後方向のうちの前側に配置される前側連結点と、車両前後方向のうちの後側に配置される後側連結点を含む、請求項１〜６のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造。

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