JP4383261B2 - インホイールモータシステム - Google Patents

Description

本発明は、インホイールモータシステムに関するものである。

従来のインホイールモータシステムにおいて、インホイールモータを直動ガイドと緩衝機構により、車軸等の懸架装置に弾性支持する技術が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００４−９０６９６号公報

しかしながら、従来技術においては、車両走行時に泥水等に晒される使用環境にあるにもかかわらず、インホイールモータシステムのシール性が考慮されておらず、特にインホイールモータを上下方向移動可能に支持する直動ガイドは、ダストや異物が内部に侵入することにより摺動抵抗が増大し、インホイールモータの上下動の摩擦抵抗の増加を招く可能性があるにもかかわらず、シール性が考慮されていない。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、インホイールモータシステムに用いられる直動ガイドのシール性を向上することを目的とする。

第１の発明は、車両の駆動輪と、左右の駆動輪を回転自在に連結する車軸と、前記駆動輪内に設置され、駆動輪に伝達される駆動トルクの発生源としてのインホイールモータと、前記車軸中心線に対して直交するとともに、互いに直交する２方向に前記インホイールモータを変位自在に支持するとともに、前記インホイールモータの駆動トルクを前記駆動輪に伝達するフレキシブルカップリングと、前記インホイールモータを前記車軸に対して上下方向に変位可能に支持する直動ガイドと、を備えるインホイールモータシステムにおいて、前記直動ガイドと同軸上に前記インホイールモータを支持するスプリングを備え、前記直動ガイドは、前記インホイールモータに接続する軸状のロッドと、前記車軸に接続し、前記ロッド表面を摺動する摺動部材とからなり、前記ロッドと前記スプリングとの間に前記ロッドを覆うダストカバーを設け、このダストカバーは、弾性材により蛇腹状に形成されるダストカバー部と、ゴムブッシュ状に形成される一端部からなり、前記一端部に前記ダストカバー部を介して前記摺動部材が当接し、前記摺動部材の摺動量を制限する。

第２の発明は、第１の発明において、前記ダストカバーの他端部は、前記摺動部材に固定される。

第３の発明は、第１の発明において、前記摺動部材は一対のベアリングを内装し、前記ベアリングがすべり軸受である。

第４の発明は、第１または２の発明において、前記摺動部材が前記ロッドを貫通して摺動し、前記ダストカバーは、前記摺動部材の両側から突出するロッドを覆うように設けられるとともに、前記摺動部材の端面の移動により伸縮し、前記摺動部材の内径と前記ロッドの外径との差を所定値として、前記摺動部材と前記ロッドとの隙間を通じて各ダストカバー間の空気が流通するように形成し、一方のダストカバーが縮んだ場合には、縮んだダストカバー内の空気が、前記摺動部材と前記ロッドの隙間を通過して他方の伸びたダストカバー内に移動する。

第５の発明は、第１または２の発明において、前記ダストカバー部がゴムまたは樹脂または防水処理した布からなる。

第１の発明では、直動ガイドのロッドをダストカバーにより覆うため、直動ガイドの摺動面にダストや異物が侵入することがなく、直動ガイドの作動不良を防止することができる。また、ダストカバーの一端部をゴムブッシュ状に形成し、摺動部材の摺動量を制限するため、車軸に対するインホイールモータの上下方向の移動量を制限することができ、インホイールモータと駆動輪との接触を防止することができる。

第２の発明では、ダストカバーの他端部を摺動部材に固定したので、ダストカバーが確実にロッドを覆うことができ、ダストとの摺動面への侵入を防ぐことができる。

第３の発明では、直動ガイドのベアリングをすべり軸受としたので、コスト低減と省スペース化を図ることができる。

第４の発明では、摺動部材両端に設けられるダストカバー内の空気を流通するように摺動部材内を構成したため、ダストカバーが縮んだ時のダストカバー内の空気が他方の伸びたダストカバーに流入する。このため、ダストカバーに空気抜き孔を設ける必要がなく、空気抜き穴からのダスト等の侵入を防ぐことができる。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明のインホイールモータシステムの構成図である。本発明のインホイールモータシステムは、タイヤ１とホイール２とからなる駆動輪３と、フレキシブルカップリング４を介して駆動輪３に駆動力を伝達するインホイールモータ５と、左右の駆動輪３を連結する左右方向に伸びる車軸３０と、ホイール２を固定するハブ６と、車軸３０に固定され、ベアリング７を介してハブを回転自在に接続するナックル１４とから構成される。

駆動輪３のホイール２は、タイヤ１が取り付くリム部２ａと造形処理されるディスク面２ｂとからなり、ディスク面２ｂの内面２ｃにフレキシブルカップリング４を構成するプレート９が固定される。一方、後述するインホイールモータ５を固定する回転側ケース５ｄがフレキシブルカップリング４の最も内側のプレート１１に固定される。

またインホイールモータ５は、ナックル１４に緩衝機構８を介して接続されており、インホイールモータ５は、フレキシブルカップリング４の作用により、ホイール２の中心線に対して直交するとともに、それぞれもまた直交する２軸方向に変位可能に構成される。

フレキシブルカップリング４は、車両左右方向に積層状に設置される３枚の中空円盤状のプレート９〜１１と、これらプレートの中で中央に位置する中間プレート１０の表裏に、作動方向が互いに直交するように配置されたガイドレール１２、１３と、中間プレートに対面するプレート９、１１に設置され、ガイドレール１２、１３にそれぞれ係合、摺動するガイド部材１２ａ、１３ａを備えている。

詳しく説明すると、図２に示すようにホイール２側に位置するプレート９のホイール２の内面２ｃに対する面９ａの反対面９ｂに、１８０°間隔で取付けられた一対のガイド部材１２ａ、１２ａが取り付けられる。また中間プレート１０の上記プレート９に対面する面１０ａに一対のガイドレール１２、１２が取付けられる。そして、ガイドレール１２、１２がガイド部材１２ａ、１２ａに係合することにより、中空円盤状のプレート９、１０がガイドレール１２のガイド方向に互いに相対変位可能に係合されるとともに、中間プレート１０の回転がプレート９に伝達される。

また、中間プレート１０のプレート１１に対面する面１０ｂに、前記面１０ａに設置されたガイドレール１２、１２に対して９０°回転させた位置に一対のガイドレール１３、１３が取り付けられる。そして、このガイドレール１３、１３に係合するようにプレート１１のプレート１０に対面する面１１ａにガイド部材１３ａ、１３ａを取り付ける。このように構成することにより、中空円盤状のプレート１０、１１をガイドレール１３方向に互いに相対変位可能に係合するとともに、プレート１１の回転が中間プレート１０に伝達される。

したがって、インホイールモータ５の回転軸がホイール２の回転軸に対してどの方向にも偏心可能に結合されるので、インホイールモータ５の回転軸とホイール２の回転軸とが偏心していてもインホイールモータ５からホイール２へ駆動トルクを効率よく伝達させることが可能となる。

インホイールモータ５は、ステータ５ａを取り付ける非回転側ケース５ｂと、非回転側ケース５ｂの外周側に配置され、ロータ５ｃを取り付ける回転側ケース５ｄとから構成される。非回転側ケース５ｂは、後述するナックル１４にモータ取付プレート１５及び緩衝機構８を介して接続される。回転側ケース５ｄは軸受１６を介して非回転側ケース５ｂに対して回転可能に設置されるとともに、フレキシブルカップリング４のプレート１１に固定される。このように構成されて、インホイールモータ５に電流が流されるとロータ５ｃは回転し、この回転がフレキシブルカップリング４を介して駆動輪３に伝達され、車両が駆動される。

ホイール２の内面２ｃの中央にはハブ６が設置され、ハブ６に設けられた図示しないハブボルトがホイール２を貫通して、図示しないホイールナットがハブボルトに螺合してホイール２をハブ６に固定する。なお、ハブ６は、前述の環状円盤状のフレキシブルカップリング４の中央に位置する。

ハブ６は、ベアリング７を介してナックル１４と互いに回転自在に接続される。ナックル１４を構成するナックル取付プレート２５には、前記プレート１１を取り付けるためのモータ取付プレート１５が緩衝機構８を介して接続される。またナックル取付プレート２５に車軸３０が固定される。なお、車軸３０はショックアブソーバとスプリングから構成されるアブソーバアッシ３１を介して車体に接続される。

図３に示すように、モータ取付プレート１５は環状部材で構成され、その外周面１５ａがインホイールモータ５の非回転側ケース５ｂの内周面５ｅに嵌合、固定される。モータ取付プレート１５には、車両内側に突出する一対の第１取付部材１９が、左右の駆動輪３を連結する車軸３０を上下に挟むように取り付けられる。そして、上下の第１取付部材１９間に、インホイールモータ５を上下に移動可能に支持する直動ガイド２０が設置される。

直動ガイド２０の構成を図４に示す。直動ガイド２０は、円柱状のロッド２２と、このロッド２２に対して摺動するための２個のリニアベアリング２３ａを内装する摺動部材２３とから構成される。従来、リニアベアリング２３ａをボールベアリングを用いて構成していたが、本発明では、すべり軸受とすることで小型化及び低コスト化を図ることができる。ロッド２２の両端は、前述の一対の第１取付部材１９のそれぞれに固定され、さらに、摺動部材２３は、ナックル取付プレート２５に固定される。このような構成により、インホイールモータ５は、ナックル１４及びナックルが固定される車軸３０に対して上下に変位可能となる。

図３に戻り、車軸３０の前方において、上部の第１取付部材１９とナックル取付プレート２５との間に緩衝装置２６が設置される。緩衝装置２６のピストンロッド２６ａが第１取付部材１９に固定され、緩衝装置２６の外筒２６ｂがナックル取付プレート２５に固定される。

つまり、直動ガイド２０の摺動部材２３及び緩衝装置２６の外筒２６ｂを固定するナックル取付プレート２５は、車軸３０に固定される。したがって、ナックル取付プレート２５（＝ナックル１４）と直動ガイド２０の摺動部材２３と緩衝装置２６の外筒２６ｂが、車軸３０と一体的に変位する。なお、図３に示すように直動ガイド２０には直動ガイド２０と同軸に、ナックル取付プレート２５を挟んで１対のスプリング２７が上下に設置される。ここで、緩衝装置２６、スプリング２７及び直動ガイド２０が緩衝機構８を構成する。

このように構成され、インホイールモータ５は、フレキシブルカップリング４及び直動ガイド２０の作用により、車軸３０に対して相対変位可能に構成されて上下にストロークし、その上下動は緩衝装置２６及びスプリング２７により減衰される。一方、駆動輪３は、車軸３０と一体的にストロークして、その上下動は、車軸３０の接続するアブソーバアッシ３１によって減衰される。

また、インホイールモータ５は、前述のフレキシブルカップリング４を介してホイール２に対して偏心可能に接続するため、インホイールモ−タ５とホイール２との軸心が偏心した状態であっても、インホイールモータ５の駆動トルクをホイール２に伝達することができる。

図４と図５は、本発明のスプリング２７を備えた直動ガイド２０の構成を説明する図である。

図４と図５（ａ）に示すように、直動ガイド２０は、その摺動部材２３の外周にスプリング２７が設置され、スプリング２７は、第１取付部材１９とナックル取付プレート２５との間に挟持される。本発明は、スプリング２７と摺動部材２３とロッド２２及び第１取付部材１９の間に形成されるスペースを利用してダストカバー３２を設置し、ダストカバー３２をコンパクトに形成しつつ、直動ガイド内に侵入するダストを抑制する点に特徴を有するものである。

ダストカバー３２のダストカバー部３２ｃは、図に示すように蛇腹状に樹脂やゴムのような弾性材で形成され、あるいは、防水施工した布で形成されても良い。ダストカバー３２は、第１取付部材１９と直動ガイド２０の摺動部材２３の端面２３ｂとの間に設置され、リニアベアリング２３ａとロッド２２の摺動面にダストや異物が侵入することを防止する。この時にダストカバー３２の長さは、第１取付部材１９と摺動部材２３の端面２３ｂとの間の長さに応じて伸縮し、第１取付部材１９と直動ガイド２０の摺動部材２３の端面２３ｂとの間の最大長さより、ダストカバー３２の自由長が長くなるように設定される。

ダストカバー３２の下端部３２ｄは、図６に示すように摺動部材２３の端面２３ｂに接するように環状に形成され、下端部３２ｄをリング３４により摺動部材２３の外周に嵌合することで固定される。また、ダストカバー３２の下端を下方に伸ばし、摺動部材２３を覆うようにして、ダストカバー３２を摺動部材２３の外周面にクリップ等を用いて固定するようにすれば一層ダストの侵入を防止することができる。

ダストカバー３２の上端部３２ａはゴムブッシュのようにブロック状に形成され、その一部は、第１取付部材１９に形成された凹部１９ａに嵌合される。凹部１９ａの側壁１９ｂは凹凸状に形成され、一方、ダストカバー３２の上端部３２ａの外周面３２ｂは、側壁１９ｂに形状に応じた凹凸状に形成される。したがって、ダストカバー３２の上端部３２ａは、第１取付部材１９の側壁１９ｂに嵌合し、ダストカバー３２が下方向に容易に抜け落ちることはない。また、ダストカバー３２は、第１取付部１９に嵌合しているだけであり、作業者により容易に取り外しでき、交換することができる。

また、図５（ｂ）に示すように、ダストカバー上端部３２ａを構成するゴムのボリュームを大きくして、ゴム材の劣化対策を施すことができる一方、上端部３２ａのゴムの材質、形状やボリュームを考慮して、摺動部材２３の移動量を規制するストッパとして機能させることができる。つまり、ダストカバー３２の上端部３２ａは、インホイールモータ５と一体的に変位するため、ダストカバー上端部３２ａのゴムの特性によりインホイールモータ５の車軸３０及びホイール２に対する変位量を規制することができる。

一対のリニアベアリング２３ａ間の摺動部材２３の内径は、ロッド２２の外径より所定寸法大きく形成されており、摺動部材２３の内径とロッド２２の外径との間に形成された空気通路３３を通じて、上下に位置するダストカバー３２内の空気を相互に移動可能としている。これにより、縮み側のダストカバー３２の変位に伴うダストカバー３２内の空気量の変化を、伸び側のダストカバー３２側に空気通路３３を通じて空気を送ることで吸収することができる。このような構成により、ダストカバーに空気抜き孔を設ける必要がなく、空気抜き穴からのダスト等の侵入を遮断することができる。

なお、本実施形態においては、ダストカバー上端部３２ａとダストカバー部３２ｃは同じゴム材として説明したが、これに限らず、ダストカバー上端部３２ａをゴムブッシュとして形成し、ダストカバー部３２ｃを樹脂で形成し、その後ダストカバー３２として組み合わせても良い。

したがって、本発明では、インホイールモータシステムにおいて、直動ガイドと同軸上にインホイールモータを支持するスプリングを備え、直動ガイドは、インホイールモータに接続する軸状のロッドと、車軸に接続し、ロッド表面を摺動する摺動部材とからなり、ロッドとスプリングとの間にロッドを覆うダストカバーを設け、このダストカバーは、弾性材により蛇腹状に形成されるダストカバー部と、ゴムブッシュ状に形成される一端部（上端部３２ａ）からなり、一端部は前記摺動部材の摺動量を制限する。このような構成により、直動ガイドのロッドをダストカバーにより覆うため、直動ガイドの摺動面にダストや異物が侵入することがなく、直動ガイドの作動不良を防止することができる。また、ダストカバーの一端部をゴムブッシュ状に形成し、摺動部材の摺動量を制限するため、車軸に対するインホイールモータの上下方向の移動量を制限することができ、インホイールモータと駆動輪との接触を防止することができる。さらには、摺動部材の摺動量規制時に生じる衝撃をダストカバーの一端部の荷重−撓み特性を調整することにより緩和することができる。

また、ダストカバーの他端部（下端部３２ｄ）が摺動部材に固定されるため、ダストカバーが確実にロッドを覆うことができ、ダスト等の摺動面への侵入を防ぐことができる。

また、摺動部材は一対のベアリングを内装し、ベアリングがすべり軸受であるため、コスト低減と省スペース化を図ることができる。

また、摺動部材は、ロッドを貫通して摺動し、ダストカバーは、摺動部材の両側から突出するロッドを覆うように設けられるとともに、摺動部材の端面の移動により伸縮し、摺動部材の内径とロッドの外径との差を所定値として、摺動部材とロッドとの隙間を通じて各ダストカバー間の空気が流通するように形成し、一方のダストカバーが縮んだ場合には、縮んだダストカバー内の空気が、摺動部材と前記ロッドの隙間を通過して他方の伸びたダストカバー内に移動するため、ダストカバーが縮んだ時のダストカバー内の空気が他方の伸びたダストカバーに流入する。このため、ダストカバーに空気抜き孔を設ける必要がなく、空気抜き穴からのダスト等の侵入を防ぐことができる。

さらに、ダストカバー部がゴムまたは樹脂または防水処理した布からなり、ダストカバー部の製造を容易にすることができる。

本発明のインホイールモータシステムでは、インホイールモータを変位可能に支持するスプリングを備えた直動ガイドにダストカバーを備えたので、ダストや異物の侵入する環境を走行する車両に有用である。

本発明の一実施形態を示す補助駆動用モータ付き車両の駆動輪の構成を示す図である。 緩衝機構の構成を示す構成図である。 フレキシブルカップリングの説明図である。 直動ガイドの詳細図である。 同じく直動ガイドの状態図である。 ダストカバー下端部の詳細図である。

符号の説明

１ タイヤ
２ ホイール
３ 駆動輪
４ フレキシブルカップリング
５ インホイールモータ
５ａ ステータ
５ｂ 非回転側ケース
５ｃ ロータ
５ｄ 回転側ケース
６ ハブ
８ 緩衝機構
９〜１１ プレート
１２、１３ ガイドレール
１２ａ、１３ａ ガイド部材
１４ ナックル
１５ モータ取付プレート
１９ 第１取付部材
１９ａ 凹部
１９ｂ 側壁
２０ 直動ガイド
２２ ロッド
２３ 摺動部材
２３ａ リニアベアリング
２５ ナックル取付プレート
２６ 緩衝装置
２７ スプリング
３２ ダストカバー
３２ａ 上端部
３２ｃ ダストカバー部
３２ｄ 下端部
３３ 空気通路

Claims (5)

1. 車両の駆動輪と、
   左右の駆動輪を回転自在に連結する車軸と、
   前記駆動輪内に設置され、駆動輪に伝達される駆動トルクの発生源としてのインホイールモータと、
   前記車軸中心線に対して直交するとともに、互いに直交する２方向に前記インホイールモータを変位自在に支持するとともに、前記インホイールモータの駆動トルクを前記駆動輪に伝達するフレキシブルカップリングと、
   前記インホイールモータを上下方向に変位可能に支持する直動ガイドと、
   を備えたインホイールモータシステムにおいて、
   前記直動ガイドと同軸上に前記インホイールモータを支持するスプリングを備え、
   前記直動ガイドは、前記インホイールモータに接続する軸状のロッドと、前記車軸に接続し、前記ロッド表面を摺動する摺動部材とからなり、
   前記ロッドと前記スプリングとの間に前記ロッドを覆うダストカバーを設け、このダストカバーは、弾性材により蛇腹状に形成されるダストカバー部と、ゴムブッシュ状に形成される一端部からなり、前記一端部に前記ダストカバー部を介して前記摺動部材が当接し、前記摺動部材の摺動量を制限することを特徴とするインホイールモータシステム。
2. 前記ダストカバーの他端部は、前記摺動部材に固定されることを特徴とする請求項１に記載のインホイールモータシステム。
3. 前記摺動部材は、前記ロッドを支持する一対のベアリングを内装し、
   前記ベアリングは、すべり軸受であることを特徴とする請求項１に記載のインホイールモータシステム。
4. 前記摺動部材は、前記ロッドを貫通して摺動し、
   前記ダストカバーは、前記摺動部材の両側から突出するロッドを覆うように設けられるとともに、前記摺動部材の端面の移動により伸縮し、
   前記摺動部材の内径と前記ロッドの外径との差を所定値として、前記摺動部材と前記ロッドとの隙間を通じて各ダストカバー間の空気が流通するように形成し、
   一方のダストカバーが縮んだ場合には、縮んだダストカバー内の空気が、前記摺動部材と前記ロッドの隙間を通過して他方の伸びたダストカバー内に移動することを特徴とする請求項１または２に記載のインホイールモータシステム。
5. 前記ダストカバー部は、ゴムまたは樹脂または防水処理した布からなることを特徴とする請求項１または２に記載のインホイールモータシステム。
   
   
   
   

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