JP6706563B2 - 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

Description

本発明は、インホイールモータ駆動装置を車体側メンバに取り付けるサスペンション構造に関し、特にサスペンション構造のバネ下運動を改善し、車両の乗り心地性能を向上させる技術に関する。

エンジンを駆動源とする従来の車両が備えるサスペンション装置としては従来、例えば、特開２００７―１０６１９３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のマクファーソンストラット式サスペンション装置は、ストラット、ロアアーム、およびスタビライザを備え、ばね下の車輪用ナックルを転舵可能にばね上の車体側メンバに取り付ける。また特許文献１のサスペンション装置からみてばね上側に搭載されるディファレンシャルギヤと、ばね下側に連結される車輪用ナックルとが、ドライブシャフトを介して駆動結合する。そして車両用エンジンの出力を車輪用ナックルへ伝達する。
引用文献１のドライブシャフトの両端部は、サスペンション装置のストロークや転舵に追従して揺動する等速ジョイントと連結する。また特許文献１のスタビライザバーの両端部は、車幅方向に見て湾曲して形成され、ドライブシャフトとの干渉を防止するようになっている。さらに特許文献１のスタビライザリンクは、キングピンよりも車両前方に配置される。

これに対し、例えば、特開２００９―２０２６０６号公報（特許文献２）に記載されるように、従来の車両用エンジンに代えて、インホイールモータで車輪を駆動する技術が知られている。インホイールモータは車輪中（in wheel）に配置されることから、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。また従来のように、ディファレンシャルギヤ、ドライブシャフト、および等速ジョイントを設ける必要が無い。

特開２００７―１０６１９３号公報 特開２００９―２０２６０６号公報

ところでインホイールモータは、従来の車輪用ナックルと比較して重量が大きい。このためインホイールモータ搭載車両は、従来のエンジン搭載車両と比較して、サスペンション装置のばね下重量が大きくなり、ロール剛性が悪化する懸念がある。

またインホイールモータは、従来の車輪用ナックルと比較して体積が大きいため、転舵する際にサスペンション装置のアーム、リンク、あるいはスタビライザリンク等の周辺部材と干渉し易く、転舵角の確保が課題になる。例えば特許文献１のように車軸よりも車両前方にスタビライザリンクを配置する場合、旋回外輪を駆動するインホイールモータがスタビライザリンクに干渉しないよう、旋回外輪の転舵角を抑制しなければならず、車両の最小旋回半径が大きくなってしまう。

また特許文献２では、ロアアームの長さを可変とするが、制御および機構が複雑になってしまし、コスト増の問題が生じる。

本発明は、上述の実情に鑑み、インホイールモータのためのサスペンション装置に関し、転舵角を十分確保することができ、さらにロール剛性を向上させた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、車輪と結合するハブ輪およびハブ輪を駆動するモータ部を有するインホイールモータ駆動装置と、上下方向に伸縮可能に延び上端が車体側メンバと連結し下端がインホイールモータ駆動装置と連結するショックアブソーバーと、車幅方向中央部から車幅方向外側に延びるねじり部、およびねじり部の車幅方向外側端から車両前後方向に向きを変えてさらに延びるアーム部を含むトーションバーと、上下方向に延び上端がショックアブソーバーの下端領域またはインホイールモータ駆動装置と連結し、下端がアーム部と連結するスタビライザリンクとを備える。そしてショックアブソーバーは、ショックアブソーバーの上端領域に設けられるアッパスプリングシートと、ショックアブソーバーの下端領域に設けられてアッパスプリングシートと対をなすロアスプリングシートを含み、スタビライザリンクの上端はロアスプリングシートの車両後方縁よりも車両前方、かつロアスプリングシートの車両前方縁よりも車両後方に配置され、スタビライザリンクの下端はハブ輪の軸線方向にみてハブ輪と重なるように配置される。

かかる本発明によれば、スタビライザ機構としてのトーションバーおよびスタビライザリンクを備えることにより、ばね下にインホイールモータ駆動装置を備えてばね下重量が大きい電動車両において、電動車両のロール剛性が向上する。また本発明によればスタビライザリンクの上端が、ロアスプリングシートの車両後方縁よりも車両前方、かつ当該ロアスプリングシートの車両前方縁よりも車両後方に配置される。また本発明によればスタビライザリンクの下端が、ハブ輪の軸線方向にみてインホイールモータ駆動装置のハブ輪と重なるように配置される。かかる本発明によれば、ショックアブソーバーよりも車両前方あるいは後方にスタビライザリンクを配置するのではなく、ショックアブソーバーよりも車幅方向内側にスタビライザリンクを配置し得る。これにより、ショックアブソーバーと交差する転舵軸線を有する場合に、スタビライザリンクを転舵軸線になるべく近く配置することができる。またインホイールモータ駆動装置および車輪が転舵軸線回りに転舵しても、スタビライザリンクと干渉することがなくなる。本発明によれば、従来のインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造と比較して最大転舵角を大きくし得て、電動車両の旋回半径を小さくすることができる。なおインホイールモータ駆動装置のハブ輪は、円筒体であってもよいし、あるいは中実の軸体であってもよい。

アッカーマンステアリングジオメトリによれば、最大転舵の状態では、旋回内輪よりも旋回外輪の車輪の舵角を小さくする必要がある。本発明の好ましい実施形態として、ねじり部はハブ輪の軸線よりも車両前方に配置される。かかる実施形態によれば、アーム部とインホイールモータ駆動装置の干渉の回避には有利である。他の実施形態として、ねじり部はハブ輪の軸線よりも車両後方に配置されてもよい。

本発明の好ましい実施形態としてインホイールモータ駆動装置は、ハブ輪の軸線から車両前方にオフセットして配置されるモータ回転軸を含む。かかる実施形態によれば、寸法の大きなモータ部が車軸からオフセットして配置される場合であっても、アッカーマンステアリングジオメトリによって、アーム部とモータ部の干渉の回避には有利である。他の実施形態として、ハブ輪の軸線とモータ回転軸が同軸に配置されてもよい。

本発明のさらに好ましい実施形態として、ショックアブソーバーはストラットであり、ストラットよりも下方に配置されて車幅方向に延び車幅方向外側端がインホイールモータ駆動装置と回動可能に連結し車幅方向内側端が車体側メンバに回動可能に連結するロアアームをさらに備える。かかる実施形態によれば、ストラット式サスペンション装置において、電動車両のロール剛性を向上させ、最大転舵角を大きくすることができる。他の実施形態として本発明のサスペンション構造は、他の形式のサスペンション装置にも適用可能である。

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と、ショックアブソーバーと、スタビライザリンクは、車幅方向両側にそれぞれ配置されて対をなし、トーションバーは、一端で車幅方向左側のスタビライザリンクと連結し、他端で車幅方向右側のスタビライザリンクと連結する。かかる実施形態によれば、１個のトーションバーで、左右１対のサスペンション装置の不均等なストロークを抑制して、電動車両のロール剛性を確保しつつ、インホイールモータ駆動装置の最大転舵角を大きくすることができる。他の実施形態として、車幅方向左右両側に別部材のトーションバーを設けてもよい。

このように本発明によれば、電動車両のロール剛性を確保しつつ、インホイールモータ駆動装置の最大転舵角を従来よりも大きくすることができる。

本発明の一実施形態になるサスペンション構造からインホイールモータ駆動装置を取り出して示す正面図であり、車幅方向外側からみた状態を表す。 図１のインホイールモータ駆動装置を模式的に示す横断面図である。 図１のインホイールモータ駆動装置を模式的に示す展開断面図である。 同実施形態のサスペンション構造を示す背面図であり、車幅方向内側からみた状態を表す。 同実施形態のサスペンション構造を示す側面図であり、車両前方からみた状態を表す。 同実施形態のサスペンション構造を示す平面図である。 対比例のサスペンション構造を示す背面図であり、車幅方向内側からみた状態を表す。 対比例のサスペンション構造を示す側面図であり、車両前方からみた状態を表す。 対比例のサスペンション構造を示す平面図である。

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。本発明の一実施形態になるサスペンション構造に先立ち、インホイールモータ駆動装置について説明する。図１は、本発明の一実施形態になるサスペンション構造からインホイールモータ駆動装置を取り出して示す正面図である。図２は、このインホイールモータ駆動装置を模式的に示す横断面図である。図１および図２は、車幅方向外側からみた状態を表す。図２中、減速部内部の各歯車は歯先円で表され、個々の歯を図略する。図３は、このインホイールモータ駆動装置を模式的に示す展開断面図である。図３で表される切断面は、図２に示す軸線Ｍおよび軸線Ｎｆを含む平面と、軸線Ｎｆおよび軸線Ｎｌを含む平面と、軸線Ｎｌおよび軸線Ｏを含む平面と、軸線Ｏおよび軸線Ｐを含む平面を、この順序で接続した展開平面である。

インホイールモータ駆動装置１０は、車輪ハブ軸受部１１と、モータ部２１と、モータ部２１の回転を減速して車輪ハブ軸受部１１に伝達する減速部３１を備え、電動車両（図示せず）の車幅方向左右両側に対称配置される。このとき図３に示すように、車輪ハブ軸受部１１は車幅方向外側に配置され、モータ部２１は車幅方向内側に配置される。

インホイールモータ駆動装置１０は、図１に仮想線で表される車輪ホイールＷの内空領域に配置されるとともに、図３に仮想線で表される車輪ホイールＷの中心と連結し、車輪の車輪ホイールＷを駆動する。

各インホイールモータ駆動装置１０は、後述するサスペンション装置を介して電動車両の車体と連結される。インホイールモータ駆動装置１０は、公道で電動車両を時速０〜１８０ｋｍ／ｈで走行させることができる。

モータ部２１および減速部３１は、図１および図２に示すように車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏと同軸に配置されず、図３に示すように車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏから直角方向にオフセットして配置される。本実施形態では、モータ部２１が車軸となる軸線Ｏよりも車両前方に配置される。つまりインホイールモータ駆動装置１０は、詳しくは後述するが、車両の前向きに配置される部位と、車両の後ろ向きに配置される部位と、上方に配置される部位と、下方に配置される部位とを含む。

車輪ハブ軸受部１１は、図３に示すように車輪ホイールＷと結合するハブ輪としての外輪１２と、外輪１２の中心孔に通される内側固定部材１３と、外輪１２と内側固定部材１３との環状隙間に配置される複数の転動体１４を有し、車軸を構成する。内側固定部材１３は、非回転の固定軸１５と、１対のインナーレース１６と、抜け止めナット１７と、ハブキャリア１８とを含む。固定軸１５は根元部１５ｒが先端部１５ｅよりも大径に形成される。インナーレース１６は、根元部１５ｒと先端部１５ｅの間で、固定軸１５の外周に嵌合する。抜け止めナット１７は固定軸１５の先端部１５ｅに螺合して、抜け止めナット１７と根元部１５ｒの間にインナーレース１６を固定する。

固定軸１５は軸線Ｏに沿って延び、減速部３１の外郭をなす本体ケーシング４３を貫通する。固定軸１５のうち根元部１５ｒを除いた大部分が、本体ケーシング４３の背面部分４３ｂに形成される開口４３ｑを貫通し、本体ケーシング４３の内部に収容される。固定軸１５の先端部１５ｅは、本体ケーシング４３の正面部分４３ｆに形成される開口４３ｐをさらに貫通し、正面部分４３ｆよりも車幅方向外側へ突出する。固定軸１５の根元部１５ｒは、本体ケーシング４３の内部に収容されないで、本体ケーシング４３の背面部分４３ｂよりも車幅方向内側に配置され、図示しない連結手段（例えばボルト）によって背面部分４３ｂの表面に連結固定される。なお正面部分４３ｆと背面部分４３ｂは軸線Ｏ方向に間隔を空けて互いに向き合うケーシング壁部分である。根元部１５ｒには図示しない連結手段によってハブキャリア１８が取付固定される。ハブキャリア１８は本体ケーシング４３の外部で後述するサスペンション装置およびタイロッドと連結する。

転動体１４は、軸線Ｏ方向に離隔して複列に配置される。軸線Ｏ方向一方のインナーレース１６の外周面は、第１列の転動体１４の内側軌道面を構成し、外輪１２の軸線Ｏ方向一方の内周面と対面する。軸線Ｏ方向他方のインナーレース１６の外周面は、第２列の転動体１４の内側軌道面を構成し、外輪１２の軸線Ｏ方向他方の内周面と対面する。以下の説明において、車幅方向外側（アウトボード側）を軸線Ｏ方向一方ともいい、車幅方向内側（インボード側）を軸線Ｏ方向他方ともいう。図３の紙面左右方向は、車幅方向に対応する。外輪１２の内周面は、転動体１４が転走する外側軌道面を構成する。軸線Ｏ方向一方のインナーレース１６および外輪１２間にはシール材が設けられる。軸線Ｏ方向他方のインナーレース１６および外輪１２間にもシール材が設けられる。これらシール部材によって、インナーレース１６の外周面（内側軌道面）および外輪１２の内周面（外側軌道面）は閉じた空間を構成する。

外輪１２の軸線Ｏ方向一方端にはフランジ部１２ｆが形成される。フランジ部１２ｆはブレーキディスクＢＤおよび車輪ホイールＷのスポーク部Ｗｓと同軸に結合するための結合座部を構成する。外輪１２はフランジ部１２ｆでブレーキディスクＢＤおよび車輪ホイールＷと結合して、車輪ホイールＷと一体回転する。なお図示しない変形例として、フランジ部１２ｆは周方向に間隔を空けて外径側へ突出する突出部であってもよい。

ブレーキディスクＢＤは全周に亘って鍔状の摩擦面を有するハット（帽子）形状であり、ハット内部に空間を構成する。かかるハット内部空間の内周壁面をハット円ＢＨで示す。

モータ部２１は図３に示すように、モータ回転軸２２、ロータ２３、ステータ２４、およびモータケーシング２５を有し、この順序でモータ部２１の軸線Ｍから外径側へ順次配置される。モータ部２１は、インナーロータ、アウターステータ形式のラジアルギャップモータであるが、他の形式であってもよい。例えば図示しなかったがモータ部２１はアキシャルギャップモータであってもよい。

モータ回転軸２２およびロータ２３の回転中心になる軸線Ｍは、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏと平行に延びる。つまりモータ部２１は、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏから離れるようオフセットして配置される。モータ回転軸２２の先端部を除いたモータ部２１の大部分の軸線方向位置は、図３に示すように内側固定部材１３の軸線Ｏ方向位置と重ならない。モータケーシング２５は略円筒形状であり、軸線Ｍ方向一方端で本体ケーシング４３の背面部分４３ｂと結合し、軸線Ｍ方向他方端で円板状のモータケーシングカバー２５ｖに封止される。モータ回転軸２２の両端部は、転がり軸受２７，２８を介して、モータケーシング２５およびに回転自在に支持される。モータ部２１は外輪１２を駆動する。

減速部３１は、入力軸３２、入力歯車３３、中間歯車３４、中間軸３５、中間歯車３６、中間歯車３７、中間軸３８、中間歯車３９、出力歯車４０、出力軸４１、および本体ケーシング４３を有する。入力軸３２は、モータ回転軸２２の先端部２２ｅよりも大径の筒状体であって、モータ部２１の軸線Ｍに沿って延びる。先端部２２ｅは入力軸３２の軸線Ｍ方向他方端部の中心孔に受け入れられて、入力軸３２はモータ回転軸２２と同軸に結合する。入力軸３２の両端は転がり軸受４２ａ，４２ｂを介して、本体ケーシング４３に支持される。具体的には、入力軸３２の軸線Ｍ方向一端が転がり軸受４２ａを介して正面部分４３ｆに支持され、入力軸３２の軸線Ｍ方向他端が転がり軸受４２ｂを介して背面部分４３ｂに支持される。入力歯車３３は、モータ部２１よりも小径の外歯歯車であり、入力軸３２と同軸に結合する。具体的には入力歯車３３は、入力軸３２の軸線Ｍ方向中央部の外周に一体形成される。

出力軸４１は、外輪１２よりも大径の筒状体であって、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏに沿って延びる。外輪１２の軸線Ｏ方向他方端は、出力軸４１の軸線Ｏ方向一方端の中心孔に受け入れられて、出力軸４１は外輪１２と同軸に結合する。具体的には、出力軸４１の内周面にスプライン溝が形成され、外輪１２の軸線Ｏ方向他方端の外周面にスプライン溝が形成され、これらスプライン溝がスプライン嵌合する。かかるスプライン嵌合は、出力軸４１および外輪１２間のトルク伝達を実現するとともに、両者の相対移動を許容する。

出力軸４１の両端は転がり軸受４４，４６を介して、本体ケーシング４３に支持される。具体的には、出力軸４１の軸線Ｏ方向一方端は転がり軸受４４を介して、正面部分４３ｆに支持される。出力軸４１の軸線Ｏ方向他方端は転がり軸受４６を介して、背面部分４３ｂに支持される。出力歯車４０は外歯歯車であり、出力軸４１と同軸に結合する。具体的には出力歯車４０は出力軸４１の軸線Ｏ方向他方端の外周に一体形成される。出力軸４１の軸線Ｏ方向他方端の内周面は、背面部分４３ｂに形成されて開口４３ｑを囲む円周壁の外周面と対面する。互いに対面するこれら円周面間にはシール材４３ｖが設けられる。

２本の中間軸３５，３８は入力軸３２および出力軸４１と平行に延びる。つまり減速部３１は四軸の平行軸歯車減速機であり、出力軸４１の軸線Ｏと、中間軸３５の軸線Ｎｆと、中間軸３８の軸線Ｎｌと、入力軸３２の軸線Ｍは互いに平行に延び、換言すると車幅方向に延びる。

各軸の車両前後方向位置につき説明すると、図２に示すように入力軸３２の軸線Ｍは出力軸４１の軸線Ｏよりも車両前方に配置される。また中間軸３５の軸線Ｎｆは入力軸３２の軸線Ｍよりも車両前方に配置される。中間軸３８の軸線Ｎｌは出力軸４１の軸線Ｏよりも車両前方かつ入力軸３２の軸線Ｍよりも車両後方に配置される。図示しない変形例として入力軸３２の軸線Ｍが軸線Ｏ周りで任意の位置に配置され、入力軸３２と、中間軸３５と、中間軸３８と、出力軸４１が、この順序で車両前後方向に配置されてもよい。この場合、各軸の上下方向位置はモータ部２１の前後方向位置および上下方向位置によって決定される。なお各軸３２，３５，３８，４１はこの順序で駆動力の伝達順序を構成する。

各軸の上下方向位置につき説明すると、入力軸３２の軸線Ｍおよび出力軸４１の軸線Ｏは略同じ上下方向位置に配置される。中間軸３５の軸線Ｎｆは入力軸３２の軸線Ｍよりも上方に配置される。中間軸３８の軸線Ｎｌは中間軸３５の軸線Ｎｆよりも上方に配置される。なお複数の中間軸３５，３８は、入力軸３２および出力軸４１よりも上方に配置されれば足り、図示しない変形例として、中間軸３５が中間軸３８よりも上方に配置されてもよい。あるいは図示しない変形例として出力軸４１が入力軸３２よりも上方に配置されてもよい。また、入力軸３２の軸線Ｍが軸線Ｏ周りで上述した任意の位置に配置される変形例では、入力軸３２と、中間軸３５と、中間軸３８と、出力軸４１の上下方向位置はモータの前後方向位置および上下方向位置によって決定される。

中間歯車３４および中間歯車３６は外歯歯車であり、図３に示すように中間軸３５の軸線Ｎｆ方向中央部と同軸に結合する。中間軸３５の両端部は、転がり軸受４５ａ，４５ｂを介して、本体ケーシング４３に支持される。具体的には、中間軸３５の軸線Ｎｆ方向一端が転がり軸受４５ａを介して正面部分４３ｆに支持され、中間軸３５の軸線Ｎｆ方向他端が転がり軸受４５ｂを介して背面部分４３ｂに支持される。中間歯車３７および中間歯車３９は外歯歯車であり、中間軸３８の軸線Ｎｌ方向中央部と同軸に結合する。中間軸３８の両端部は、転がり軸受４８ａ，４８ｂを介して、本体ケーシング４３に支持される。具体的には、中間軸３８の軸線Ｎｌ方向一端が転がり軸受４８ａを介して正面部分４３ｆに支持され、中間軸３８の軸線Ｎｌ方向他端が転がり軸受４８ｂを介して背面部分４３ｂに支持される。

本体ケーシング４３は、減速部３１および車輪ハブ軸受部１１の外郭をなし、筒状に形成されて、図２に示すように互いに平行に延びる軸線Ｏ、Ｎｆ、Ｎｌ、Ｍを取り囲む。また本体ケーシング４３は、車輪ホイールＷ（図１）の内空領域に収容される。図３に示すように車輪ホイールＷの内空領域は、リム部Ｗｒの内周面と、リム部Ｗｒの軸線Ｏ方向一端と結合するスポーク部Ｗｓとによって区画される。そしてモータ部２１の軸線方向一方領域、車輪ハブ軸受部１１、および減速部３１が車輪ホイールＷの内空領域に収容される。またモータ部２１の軸線方向他方領域が車輪ホイールＷから軸線方向他方へはみ出す。このように車輪ホイールＷはインホイールモータ駆動装置１０の大部分を収容する。

図２を参照して本体ケーシング４３は、出力歯車４０の軸線Ｏから車両前後方向に離れた位置、具体的には入力歯車３３の軸線Ｍの真下で、下方へ突出する。この突出部分はオイルタンク４７を形成する。これに対し本体ケーシング４３のうち軸線Ｏの真下部分４３ｃと、リム部Ｗｒ（図３）の下部との間には、空間を確保する。かかる空間には、車幅方向に延びるサスペンション部材（後述）が配置され、該サスペンション部材の車幅方向外側端とハブキャリア１８（図３）が、図示しないボールジョイントを介して方向自在に連結される。

本体ケーシング４３は、筒状であり、図３に示すように入力軸３２、入力歯車３３、中間歯車３４、中間軸３５、中間歯車３６、中間歯車３７、中間軸３８、中間歯車３９、出力歯車４０、および出力軸４１を収容するとともに、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏ方向他方端を覆う。本体ケーシング４３の内部には潤滑油が封入される。入力歯車３３、中間歯車３４、中間歯車３６、中間歯車３７、中間歯車３９、出力歯車４０ははすば歯車である。

本体ケーシング４３は、図３に示すように減速部３１の筒状部分の軸線方向一方側を覆う略平坦な正面部分４３ｆと、減速部３１の筒状部分の軸線方向他方側を覆う略平坦な背面部分４３ｂを含む。背面部分４３ｂは、モータケーシング２５と結合する。また背面部分４３ｂは、根元部１５ｒおよびハブキャリア１８を介して、アームやストラット等の後述するサスペンション部材と結合する。これによりインホイールモータ駆動装置１０は、後述するサスペンション装置に連結される。本体ケーシング４３、モータケーシング２５、およびモータケーシングカバー２５ｖは、ハブキャリア１８を介してサスペンション装置に連結されるため、本体ケーシング４３、モータケーシング２５、およびモータケーシングカバー２５ｖは、後述するサスペンション装置から離隔され、上下方向のバウンドおよびリバウンドと、上下方向に延びる転舵軸線回りの転舵を許容される。

正面部分４３ｆには外輪１２が貫通するための開口４３ｐが形成される。開口４３ｐには、外輪１２との環状隙間を封止するシール材４３ｓが設けられる。このため回転体になる外輪１２は、軸線Ｏ方向一方端部を除いて非回転体になる本体ケーシング４３に収容される。

小径の入力歯車３３と大径の中間歯車３４は、減速部３１の軸線方向一方側（フランジ部１２ｆ側）に配置されて互いに噛合する。小径の中間歯車３６と大径の中間歯車３７は、減速部３１の軸線方向他方側（モータ部２１側）に配置されて互いに噛合する。小径の中間歯車３９と大径の出力歯車４０は、減速部３１の軸線方向一方側（フランジ部１２ｆ側）に配置されて互いに噛合する。このようして入力歯車３３と複数の中間歯車３４、３６，３７，３９と出力歯車４０は、互いに噛合し、入力歯車３３から複数の中間歯車３４、３６，３７，３９を経て出力歯車４０に至る駆動伝達経路を構成する。そして上述した駆動側小径歯車および従動側大径歯車の噛合により、入力軸３２の回転は中間軸３５で減速され、中間軸３５の回転は中間軸３８で減速され、中間軸３８の回転は出力軸４１で減速される。これにより減速部３１は減速比を十分に確保する。複数の中間歯車のうち中間歯車３４は、駆動伝達経路の入力側に位置する第１中間歯車となる。複数の中間歯車のうち中間歯車３９は、駆動伝達経路の出力側に位置する最終中間歯車となる。

本実施形態によれば図２に示すように、出力軸４１、中間軸３８、および入力軸３２は、この順序で車両前後方向に間隔を空けて配置される。さらに中間軸３５および中間軸３８は、入力軸３２および出力軸４１よりも上方に配置される。かかる実施形態によれば、車輪ハブになる外輪１２の上方に中間軸を配置し得て、外輪１２の下方にオイルタンク４７の配置スペースを確保したり、外輪１２の真下に空間を確保したりすることができる。したがって上下方向に延びる転舵軸線を外輪１２の真下空間に交差して設けることができ、車輪ホイールＷおよびインホイールモータ駆動装置１０を転舵軸線回りに好適に転舵させることができる。

また本実施形態によれば図２に示すように、モータ部２１の軸線Ｍが車輪ハブ軸受部の軸線Ｏから車両前後方向にオフセットして配置され、中間軸３５の軸線Ｎｆが車輪ハブ軸受部の軸線Ｏから上方にオフセットして配置され、中間軸３８の軸線Ｎｌが車輪ハブ軸受部の軸線Ｏから上方にオフセットして配置される。これにより、インホイールモータ駆動装置１０における軸線Ｏの真下部分４３ｃと車輪ホイールＷの下部との間に空間を確保することができる。そして車輪の転舵軸線を車輪ホイールＷに交差するよう配置することができ、車輪の旋回特性が向上する。

また本実施形態によれば、図３に示すように入力軸３２および出力軸４１は車幅方向に延び、図２に示すように入力歯車３３および出力歯車４０は上下方向に起立した姿勢にされ、出力歯車４０の下縁４０ｂが入力歯車３３の下縁３３ｂよりも下方に配置される。これにより高速回転する入力歯車３３が、本体ケーシング４３の内部で減速部３１の下部に貯留する潤滑油に浸漬することがなく、入力歯車３３の攪拌抵抗を回避できる。

また本実施形態によれば、図２に示すように複数の中間軸３５，３８は、入力軸３２の上方に隣り合うよう配置されて入力軸３２から駆動トルクを供給される最初の中間軸３５、および出力軸４１の上方に隣り合うよう配置されて出力軸４１に駆動トルクを供給する最終の中間軸３８を含み、入力軸３２と最初の中間軸３５と最終の中間軸３８と出力軸４１は、複数の中間軸３５，３８の軸線方向にみて、入力軸の中心（軸線Ｍ）と最初の中間軸３５の中心（軸線Ｎｆ）と最終の中間軸３８の中心（軸線Ｎｌ）と出力軸４１の中心（軸線Ｏ）とを順次結ぶ基準線が逆Ｕ字を描くよう、配置される。これにより駆動伝達経路を構成する複数の軸および歯車の全体配置が小型化されて、複数の軸および歯車を車輪ホイールＷの内部に収納することができる。

また本実施形態によれば、図３に示すように、車輪ハブになる外輪１２は筒状体であり、車輪ハブ軸受部１１は外輪１２の中心孔に配置されて外輪１２を回転自在に支持する固定軸１５をさらに含む。これにより出力歯車４０を外輪１２の外径側に同軸に結合し得る。そして、外輪１２からオフセットして配置される中間軸３８から、外輪１２へ駆動力を伝達することができる。

本体ケーシング４３は、図３に示すようにポンプ軸５１、転がり軸受５２ａ，５２ｂ、ポンプギヤ５３、およびオイルポンプ５４をさらに収容する。ポンプ軸５１の軸線Ｐは、出力軸４１の軸線Ｏと平行に延びる。またポンプ軸５１は、出力軸４１から車両前後方向に離れて配置され、軸線Ｐ方向両側で、転がり軸受５２ａ，５２ｂを介して本体ケーシング４３に支持される。具体的には、ポンプ軸５１の軸線Ｐ方向一端が転がり軸受５２ａを介して正面部分４３ｆに取り付けられた円筒部材４３ｒに支持され、ポンプ軸５１の軸線Ｐ方向他端が転がり軸受５２ｂを介して背面部分４３ｂに支持される。またポンプ軸５１の軸線Ｐ方向他端は、ポンプギヤ５３と同軸に結合する。ポンプギヤ５３は、転がり軸受５２ｂよりも外径側に形成される外歯歯車であり、はすば歯車であり、出力歯車４０と噛合して出力歯車４０に駆動される。

オイルポンプ５４は、転がり軸受５２ａよりもさらに軸線Ｐ方向一方に配置され、ポンプ軸５１の軸線Ｐ方向一方端に設けられる。オイルポンプ５４は図２に示す吸入油路５９ｉおよび吐出油路５９ｏと接続する（接続箇所図略）。吸入油路５９ｉはオイルポンプ５４から下方へ延びてオイルタンク４７に達し、吸入油路５９ｉ下端の吸入口５９ｊはオイルタンク４７の底壁近傍に配置される。吐出油路５９ｏはオイルポンプ５４から上方へ延び、吐出油路５９ｏ上端の吐出口５９ｐは中間歯車３７よりも高い位置に配置される。

オイルポンプ５４が出力歯車４０に駆動されることにより、オイルポンプ５４は吸入口５９ｊからオイルタンク４７の潤滑油を吸入し、吸入した潤滑油を吐出口５９ｐで吐出する。吐出口５９ｐはすべての歯車（入力歯車３３、中間歯車３４，３６，３７，３９、および出力歯車４０）よりも高い位置にあり、上方からこれら歯車に潤滑油を供給する。また潤滑油は、オイルポンプ５４からモータ部２１内部に噴射される。これによりモータ部２１および減速部３１は潤滑および冷却される。

次にインホイールモータ駆動装置１０に連結されるサスペンション装置につき説明する。

図４は、同実施形態のサスペンション構造を示す背面図であり、車幅方向内側からみた状態を表す。図５は、同実施形態のサスペンション構造を示す側面図であり、車両前方からみた状態を表す。図６は、同実施形態のサスペンション構造を示す平面図であり、上方からみた状態を表す。本実施形態のサスペンション装置７０は、ストラット式サスペンション装置であって、左右対称となるよう車幅方向両側にそれぞれ配置される。さらにサスペンション装置７０は、車幅方向左側から右側まで延びるスタビライザ機構を備える。対をなす左右のサスペンション装置７０，７０は、スタビライザ機構を介して連結される。

図４中、インホイールモータ駆動装置１０にはブレーキキャリパ８９が取り付けられる。ブレーキキャリパ８９は、外輪１２と結合するブレーキディスクＢＤを挟圧して、外輪を制動する。発明の理解を容易にするため、図６にはインホイールモータ駆動装置１０の向こう側に隠れて見えないハット円ＢＨを破線で表す。

サスペンション装置７０は、ロアアーム７１、ストラット７６、トーションバー８１、およびスタビライザリンク８６を有する。ストラット７６は、ダンパー７７およびコイルスプリング７８を組み合わせたショックアブソーバーを内蔵し、上下方向に伸縮可能に延びるサスペンション部材である。ストラット７６の上端領域には、鍔状のアッパスプリングシート７９ａが取付固定される。ストラット７６の下端領域には、およびロアスプリングシート７９ｂが取付固定される。アッパスプリングシート７９ａおよびロアスプリングシート７９ｂは上下方向に離隔し、これらのスプリングシート間にコイルスプリング７８が縮設される。ストラット７６が伸縮してアッパスプリングシート７９ａおよびロアスプリングシート７９ｂの間隔が変化する際、コイルスプリング７８はダンパー７７とともに伸縮する。ストラット７６の上端は、図示しない車体側メンバ、例えば車体フレーム、と連結する。ストラット７６の下端は、インホイールモータ駆動装置１０の上部に取付固定される。

ロアアーム７１は、ストラット７６よりも下方に配置されて車幅方向に延びるサスペンション部材である。ロアアーム７１はＹ字状あるいはＶ字状であり、車幅方向内側で分岐して２個の車幅方向内側端７２ｃ，７２ｄを有する。車幅方向内側端７２ｃ，７２ｄは、車両前後方向に延びる枢軸を介して、図示しない車体側メンバ、例えば車体サブフレーム、と回動可能に連結する。ロアアーム７１の車幅方向外側端７３（図４）は、車輪ホイールＷの内空領域に配置され、インホイールモータ駆動装置１０と回動可能に連結する。具体的には車幅方向外側端７３は、方向自在に向きを変えることができるボールジョイントを介して、ハブキャリア１８（図３）の下部と連結する。これによりロアアーム７１は、車幅方向内側端７２ｃ，７２ｄを基端とし、車幅方向外側端７３を遊端として、上下方向に揺動可能である。

ストラット７６上端と、ボールジョイントを含む車幅方向外側端７３とを結ぶ直線は転舵軸線Ｋを構成する。インホイールモータ駆動装置１０および車輪ホイールＷは転舵軸線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１０の車両後側部分はタイロッド７４と連結する。タイロッド７４が車幅方向に変位することによって、インホイールモータ駆動装置１０および車輪ホイールＷは転舵する。

軸線Ｏからみてタイロッド７４と反対側になる車両前方には、トーションバー８１が配置される。トーションバー８１は図示しない車体の車幅方向中央部から車幅方向両外側に延びるねじり部８２と、ねじり部８２の車幅方向外側端から車両後方に向きを変えてさらに延びるアーム部８３とを含む。

ねじり部８２は車幅方向に真っ直ぐに延び、一端側および他端側でスリーブ８５にそれぞれ通される。スリーブ８５は図示しない車体の底面に取り付けられ、これによりねじり部８２は車体に支持される。車体に積載される荷重が所定の標準値であり、かつインホイールモータ駆動装置１０および車輪ホイールＷが上下方向にバウンドもリバウンドもせず、車幅方向左右両側における各ストラット７６のストローク量が均等な常態で、トーションバー８１は図４に示すように略水平方向に延びる。

車幅方向左右両側に配置される各サスペンション装置７０には、スタビライザリンク８６がそれぞれ設けられる。スタビライザリンク８６は上下方向に延び、スタビライザリンク８６の上端８７ａがボールジョイントを介してストラット７６の下端領域と連結し、スタビライザリンク８６の下端８７ｂがボールジョイントを介してアーム部８３の後端と連結する。これら連結点には方向自在に折り曲げ変形可能なボールジョイントが設けられる。これによりストラット７６のストローク量が変化してインホイールモータ駆動装置１０がバウンドおよびリバウンドする際、スタビライザリンク８６とストラット７６の角度、およびスタビライザリンク８６とアーム部８３の角度は変化する。

具体的には、図４〜図６に示す車幅方向右側のインホイールモータ駆動装置１０が、図中の常態から上方へバウンドする場合、アーム部８３の後端がねじり部８２よりも上方へ変位し、ねじり部８２にねじれが加わる。するとトーションバー８１からのインホイールモータ駆動装置１０にねじれに対する復元力が返されて、上方へのバウンドが抑制される。逆にインホイールモータ駆動装置１０が常態から下方へリバウンドする場合も、同様の理由により、下方へのリバウンドが抑制される。またトーションバー８１は図示しない車幅方向左側の車輪ホイールに対しても同様の作用を奏する。

本実施形態によれば、スタビライザ機構としてのトーションバー８１およびスタビライザリンク８６により、インホイールモータ駆動装置１０を備える電動車両において、ロール剛性が向上する。

図４に示すように、スタビライザリンク８６の上端８７ａは、ロアスプリングシート７９ｂよりも下方にあって、ロアスプリングシート７９ｂの車両後方縁７９ｄよりも車両前方、かつロアスプリングシート７９ｂの車両前方縁７９ｃよりも車両後方に配置されて、ストラット７６の車幅方向内側の側面に連結される。図４には、インホイールモータ駆動装置１０自身に隠れて見えない外輪１２のフランジ部１２ｆを破線で示す。図４に示すように軸線Ｏ方向にみて、スタビライザリンク８６の下端８７ｂは、ハブ輪である外輪１２と重なるように配置される。これによりストラット７６からみて車両前後方向にスタビライザリンク８６を配置するのではなく、車幅方向内側にスタビライザリンクを配置することができる。したがって、スタビライザリンク８６を転舵軸線Ｋになるべく近く配置することができる。また図６に矢印で示すように、モータ部２１とスタビライザリンク８６のクリアランスＣが大きくなる。

したがって本実施形態によれば、このためインホイールモータ駆動装置１０および車輪ホイールＷが転舵軸線回りに転舵しても、スタビライザリンク８６と干渉することがなくなる。本実施形態によれば、従来のインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造と比較して最大転舵角を大きくし得て、電動車両の旋回半径を小さくすることができる。

またスタビライザリンク８６は、上端８７ａおよび下端８７ｂを含めて、図４に示すように軸線Ｏ方向にみてストラット７６と重なるように配置される。つまり図５に示すようにストラット７６およびインホイールモータ駆動装置１０よりも車幅方向内側に配置される。したがって図６に矢印で示すようにインホイールモータ駆動装置１０および車輪ホイールＷが転舵軸線回りに転舵しても、スタビライザリンク８６と干渉する虞が皆無になり、従来のインホイールモータ駆動装置用サスペンション構造と比較して最大転舵角を益々大きくし得て、電動車両の旋回半径を益々小さくすることができる。

またスタビライザリンク８６は、図４に示すように軸線Ｏ方向にみて、ハブ輪である外輪１２と重なるように配置される。これにより従来のようなドライブシャフトおよび等速ジョイントを備えるエンジン車両ではなし得なかったスタビライザ機構の配置を実現することができる。

本発明の理解を容易にするため、図７〜図９に示す対比例につき説明する。図７は、対比例のサスペンション構造を示す背面図であり、車幅方向内側からみた状態を表す。図８は、同対比例のサスペンション構造を示す側面図であり、車両前方からみた状態を表す。図９は、同対比例のサスペンション構造を示す平面図であり、上方からみた状態を表す。図７〜図９中、上述した本発明の実施形態と共通する部品については、同一の符号を付して説明を省略する。

対比例では、トーションバー９１のねじり部９２が車幅方向中央部から車幅方向外側に延びるものの、アーム部９３が軸線Ｏと交差しないよう、下方に配置される。スタビライザリンク９６は、図７に示すように軸線Ｏ方向にみて、インホイールモータ駆動装置１０のモータ部２１と重なるように配置される。スタビライザリンク９６の上端９７ａは、ストラット７６の車両前方に配置されて、ストラット７６の車両前側の側面に連結される。スタビライザリンク９６の下端９７ｂは、外輪１２よりも車両前方に配置される。つまりスタビライザリンク９６はストラット７６から車両前方に離隔して配置される。

対比例では図９に矢印で示すように、モータ部２１とスタビライザリンク９６のクリアランスＣが小さい。このためインホイールモータ駆動装置１０が大きな転舵角で転舵する場合、モータ部２１がスタビライザリンク９６と干渉する虞がある。

説明を本実施形態に戻すと、図４に示すようにトーションバー８１のねじり部８２は軸線Ｏよりも車両前方に配置される。アッカーマンステアリングジオメトリによれば、最大転舵の状態では、旋回内輪よりも旋回外輪の車輪の舵角を小さくする必要がある。すなわち、最大転舵時の舵角の小さい旋回外輪のホイールハウス前側空間にスタビライザを配置することがアーム部８３とインホイールモータ駆動装置１０の干渉の回避には有利なため、本実施形態のように転舵軸線Ｋおよび軸線Ｏよりも車両前方側にトーションバー８１を配置し、アーム部８３を車両前方から後方に向かって延ばすことが有利になる。

また本実施形態によれば、図２に示すように軸線Ｏから車両前方にオフセットして配置される入力軸３２を含む。そして入力軸３２と同軸に結合するモータ回転軸２２も、軸線Ｏから車両前方にオフセットして配置される。図３および図６に示すようにモータ部２１は車輪ハブ軸受部１１および減速部３１から車幅方向内側へ突出する。アッカーマンステアリングジオメトリによれば、最大転舵の状態では、旋回内輪よりも旋回外輪の車輪の舵角を小さくする必要がある。すなわち、最大転舵時の舵角の小さい旋回外輪のホイールハウス前側空間にモータ部２１を配置することが上述した干渉の回避には有利なため、本実施形態のように転舵軸線Ｋおよび軸線Ｏの車両前方側にモータ部２１を配置することが有利になる。

また本実施形態によれば、ストラット７６はショックアブソーバーとして上下方向に伸縮し、ストラット７６よりも下方に配置されて車幅方向に延び、車幅方向外側端７３がインホイールモータ駆動装置１０と回動可能に連結し、車幅方向内側端７２ｃ，７２ｄが図示しない車体側メンバに回動可能に連結するロアアーム７１をさらに備えることから、ストラット式サスペンション装置において、ロール剛性を確保しつつ、インホイールモータ駆動装置１０の最大転舵角を大きくすることができる。

また本実施形態によれば、インホイールモータ駆動装置１０と、ストラット７６と、スタビライザリンク８６は、車幅方向左右両側で左右対称となるよう車幅方向左右両側にそれぞれ配置されて対をなし、トーションバー８１は、車幅方向中央部から車幅方向両外側へ延び、一端で車幅方向左側のスタビライザリンク８６と連結し、他端で車幅方向右側のスタビライザリンク８６と連結する。これにより１個のトーションバー８１で、左右１対のサスペンション装置の不均等なストロークを抑制して、電動車両のロール剛性を確保しつつ、インホイールモータ駆動装置１０の最大転舵角を大きくすることができる。

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。

図示しない変形例として例えば下端８７ｂは、図６に示すように軸線Ｏ方向にみてハット円ＢＨの中に配置されるものであればよい。あるいは図示しない変形例として例えば、軸線Ｏからみて車両後方には、トーションバー８１が配置される。あるいは図示しない変形例として例えば、スタビライザリンク８６の上端８７ａがインホイールモータ駆動装置１０と連結する

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 インホイールモータ駆動装置、 １１ 車輪ハブ軸受部、
１２ 外輪（ハブ輪）、 １２ｆ フランジ部、
１３ 内側固定部材、 １４ 転動体、 １５ 固定軸、
１８ ハブキャリア、 ２１ モータ部、 ２２ モータ回転軸、
２３ ロータ、 ２４ ステータ、 ２５ モータケーシング、
２５ｖ モータケーシングカバー、 ３１ 減速部、
３２ 入力軸、 ３３ 入力歯車、
３４，３６，３７，３９ 中間歯車、 ３５，３８ 中間軸、
４０ 出力歯車、 ４１ 出力軸、 ４３ 本体ケーシング、
４３ｂ 背面部分、 ４３ｃ 真下部分、 ４３ｆ 正面部分、
４７ オイルタンク、 ７０ サスペンション装置、
７１ ロアアーム、 ７２ｃ，７２ｄ 車幅方向内側端、
７３ 車幅方向外側端、 ７４ タイロッド、
７６ ストラット、 ７７ ダンパー、
７８ コイルスプリング、 ７９ａ アッパスプリングシート、
７９ｂ ロアスプリングシート、 ７９ｃ 車両前方縁、
７９ｄ 車両後方縁、 ８１ トーションバー、
８２ ねじり部、 ８３ アーム部、 ８５ スリーブ、
８６ スタビライザリンク、 ８７ａ 上端、 ８７ｂ 下端、
８９ ブレーキキャリパ、 ＢＤ ブレーキディスク、
ＢＨ ハット円、 Ｃ クリアランス、 Ｋ 転舵軸線、
Ｍ，Ｎｆ，Ｎｌ，Ｏ，Ｐ 軸線、 Ｗ 車輪ホイール、
Ｗｒ リム部、 Ｗｓ スポーク部。

Claims (5)

1. 車輪と結合するハブ輪、および前記ハブ輪を駆動するモータ部を有するインホイールモータ駆動装置と、
   上下方向に伸縮可能に延び、上端が車体側メンバと連結し、下端が前記インホイールモータ駆動装置と連結するショックアブソーバーと、
   車幅方向中央部から車幅方向外側に延びるねじり部、および前記ねじり部の車幅方向外側端から車両前後方向に向きを変えてさらに延びるアーム部を含むトーションバーと、
   上下方向に延び、上端が前記ショックアブソーバーの下端領域または前記インホイールモータ駆動装置と連結し、下端が前記アーム部と連結するスタビライザリンクとを備え、
   前記ショックアブソーバーは、前記ショックアブソーバーの上端領域に設けられるアッパスプリングシートと、前記ショックアブソーバーの下端領域に設けられて前記アッパスプリングシートと対をなすロアスプリングシートを含み、
   前記スタビライザリンクの前記上端は、前記ロアスプリングシートの車両後方縁と車両前方縁との間に配置され、
   前記スタビライザリンクの前記下端は、前記ハブ輪の軸線方向にみて前記ハブ輪と重なるように配置される、インホイールモータ駆動装置用サスペンション構造。
2. 前記ねじり部は前記ハブ輪の軸線よりも車両前方に配置される、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. 前記インホイールモータ駆動装置は、前記ハブ輪の軸線から車両前方にオフセットして配置されるモータ回転軸を含む、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. 前記ショックアブソーバーはストラットであり、
   前記ストラットよりも下方に配置されて車幅方向に延び、車幅方向外側端が前記インホイールモータ駆動装置と回動可能に連結し、車幅方向内側端が車体側メンバに回動可能に連結するロアアームをさらに備える、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. 前記インホイールモータ駆動装置と、前記ショックアブソーバーと、前記スタビライザリンクは、車幅方向両側にそれぞれ配置されて対をなし、
   前記トーションバーは、一端で車幅方向左側の前記スタビライザリンクと連結し、他端で車幅方向右側の前記スタビライザリンクと連結する、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。

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