JP2023111214A - 車輪ユニット、インホイールモータ - Google Patents

Abstract

【課題】車両の操縦性能を高めることができる車輪ユニット、及び車輪ユニットを構成するインホイールモータを提供する。【解決手段】車両ユニットは、リム部３１及びディスク部３２を有するホイール３０と、ディスク部３２及びリム部３１により囲まれたホイール内側空間に少なくとも一部が収容されるインホイールモータ４０とを備える。ホイール３０は、サスペンション装置１０を介して車両の車体に転舵可能に取り付けられる。車輪ユニットは、ナックル１１と、キングピン軸線が通るロアーボールジョイント１６とを備える。ナックル１１の下端部には、ロアーアーム連結部１１ｂが設けられている。ロアーボールジョイント１６は、サスペンション装置１０を構成するロアーアーム１２の車幅方向外側端部とロアーアーム連結部１１ｂとを回動可能に連結する。ロアーボールジョイント１６は、ホイール内側空間に配置されている。【選択図】 図２

Description

本発明は、車輪ユニット、及び車輪ユニットを構成するインホイールモータに関する。

従来、例えば特許文献１に記載されているように、ホイールと、ホイールを回転させるインホイールモータとを備える車輪ユニットが知られている。ホイールは、タイヤを取り付け可能なリム部と、リム部のうち車両の車幅方向外側に設けられたディスク部を有している。インホイールモータは、ディスク部及びリム部により囲まれたホイール内側空間に少なくとも一部が収容されている。

特許第６０９５２６７号公報

インホイールモータのトルクや出力等の動力性能を高めようとすると、インホイールモータの体格が大きくなり、ホイール内側空間に占めるインホイールモータの割合が高くなる。この場合、ホイールの転舵に関わるナックルを、ホイールの外側に配置しなければならないこともあり得る。この場合、転舵の中心軸線であるキングピン軸線が、車両を前方又は後方から見た場合における地面に対するタイヤの接地中心に対して車幅方向内側位置に離れてしまう。その結果、タイヤの接地中心と、キングピン軸線及び地面の交点との距離であるキングピンオフセットが大きくなる。この場合、車両の操縦安定性が低下する等、車両の操縦性能が低下する懸念がある。

本発明は、車両の操縦性能を高めることができる車輪ユニット、及び車輪ユニットを構成するインホイールモータを提供することを主たる目的とする。

第１の発明は、タイヤを取り付け可能なリム部、及び前記リム部のうち車両の車幅方向外側に設けられたディスク部を有するホイールと、
前記ディスク部及び前記リム部により囲まれたホイール内側空間に少なくとも一部が収容されるとともに、前記ホイールを回転させるインホイールモータと、を備え、
前記ホイールがサスペンション装置を介して前記車両の車体に転舵可能に取り付けられる車輪ユニットにおいて、
前記ホイールの車幅方向内側に設けられたナックルと、
キングピン軸線が通るロアーボールジョイントと、
を備え、
前記ナックルの下端部には、ロアーアーム連結部が設けられ、
前記ロアーボールジョイントは、前記サスペンション装置を構成するロアーアームの車幅方向外側端部と前記ロアーアーム連結部とを回動可能に連結し、
前記ロアーボールジョイントは、前記ホイール内側空間に配置されている。

第１の発明では、ホイール内側空間に転舵部を構成するロアーボールジョイントが配置されている。このため、ナックルのロアーアーム連結部とロアーアームとの連結部分を、より車幅方向外側位置に配置することができる。これにより、キングピンオフセットを小さくできる。したがって、第１の発明によれば、ナックルのロアーアーム連結部とロアーアームとの連結部分の配置空間としてホイール内側空間を有効利用しつつ、車両の操縦性能を高めることができる。

第２の発明は、タイヤを取り付け可能なリム部、及び前記リム部のうち車両の車幅方向外側に設けられたディスク部を有するホイールと、
前記ホイールの車幅方向内側に設けられたナックルと、
前記ホイールを車体に転舵可能に取り付けるサスペンション装置と、
前記サスペンション装置を構成するロアーアームの車幅方向外側端部と、前記ナックルの下端部に設けられたロアーアーム連結部とを回動可能に連結するとともに、キングピン軸線が通るロアーボールジョイントと、を備える車両に適用され、
前記ホイールを回転させるインホイールモータにおいて、
前記インホイールモータは、回転子と、前記回転子の径方向内側に配置された固定子とを備えるアウタロータ型のモータであり、
前記回転子は、
前記ディスク部及び前記リム部により囲まれたホイール内側空間に収容された円筒状の磁石保持部と、
前記磁石保持部の内周面に設けられ、周方向に極性が交互となる複数の磁極を形成する磁石ユニットと、
車幅方向に延びるシャフトと、
前記磁石保持部のうち車幅方向外側端部に設けられるとともに前記ホイール内側空間に収容され、前記磁石保持部と前記シャフトとを接続する接続部と、を有し、
前記固定子は、前記固定子の径方向において前記磁石ユニットと対向する位置に配置された円筒状の固定子巻線を有し、
前記固定子の車幅方向内側部分であって、車幅方向において前記ロアーボールジョイント及び前記ロアーアーム連結部と対向する部分には、車幅方向外側に凹む空洞部が形成されており、
前記空洞部は、前記ホイール内側空間において前記固定子巻線と前記シャフトとの間に形成されており、
前記ロアーボールジョイントは、前記空洞部に配置されている。

第２の発明では、ホイール内側空間においてモータの空洞部にロアーボールジョイントが配置されている。このため、ナックルのロアーアーム連結部とロアーアームとの連結部分を、より車幅方向外側位置に配置することができる。これにより、キングピンオフセットを小さくできる。したがって、第２の発明によれば、ナックルのロアーアーム連結部とロアーアームとの連結部分の配置空間として、ホイール内側空間における空洞部を有効利用しつつ、車両の操縦性能を高めることができるモータを提供できる。

第１実施形態に係る前輪、サスペンション装置及びブレーキ装置等を示す斜視図。 前輪及びサスペンション装置の断面図。 ナックル及びその周辺の構成を示す斜視図。 ブレーキディスク等を取り外した状態のナックル及びその周辺の構成を示す斜視図。 インホイールモータを車幅方向内側から見た図。 ナックルのうちガイド部付近を示す拡大斜視図。 固定子巻線、インバータ及び蓄電池の電気的接続を示す図。 第２実施形態に係る前輪及びサスペンション装置の断面図。 その他の実施形態に係る前輪及びサスペンション装置の断面図。

＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る車輪ユニットを具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。車輪ユニットは、タイヤが取り付けられたホイールと、ホイールの内側空間に収容されたモータ（インホイールモータ）とを備えている。本実施形態では、車輪ユニットを備える車両として、２つの前輪及び２つの後輪を備える車両を例にして説明する。各前輪は、インホイールモータを備える駆動輪であり、また、転舵可能な操舵輪である。なお、各後輪は、インホイールモータを備える駆動輪であってもよいし、インホイールモータを備えていない従動輪であってもよい。以下、図１～図６を用いて、前輪を例にして説明する。

車両は、ホイール３０及びインホイールモータ４０に加えて、地面（路面）から前輪が受ける衝撃や振動を緩和するサスペンション装置１０と、前輪の転舵を行うステアリング装置と、前輪に制動力を付与するブレーキ装置とを備えている。

ホイール３０は、円筒状のリム部３１と、リム部３１のうち車幅方向外側の端部に設けられた円板上のディスク部３２とを備えている。ホイール３０の外周には、タイヤ３３が取り付けられている。ホイール３０及びタイヤ３３により前輪が構成されている。

前輪は、サスペンション装置１０を介して車両の車体に取り付けられている。本実施形態のサスペンション装置１０は、独立懸架式のサスペンション装置であり、より詳しくはウイッシュボーン型のサスペンション装置である。詳しくは、サスペンション装置１０は、ナックル１１と、車幅方向に延びるロアーアーム１２及びアッパーアーム１３と、上下方向に延びるショックアブソーバ１４と、スプリング１５とを備えている。

ナックル１１には、ステアリング装置を構成するタイロッド２１、ブレーキ装置を構成するブレーキキャリパ９２、及びインホイールモータ４０のシャフト４１を回転可能に支持するハブベアリング７０等が取り付けられている。ナックル１１は、上下方向に延びる板状のベース部１１ａ、ベース部１１ａの下端部のうち車長方向中央部から車幅方向外側に延びるロアーアーム連結部１１ｂ、及びベース部１１ａの上端部のうち車長方向中央部から車幅方向内側に延びるアッパーアーム連結部１１ｃを備えている。また、ナックル１１は、ベース部１１ａの下端部のうち車長方向においてロアーアーム連結部１１ｂと隣り合う部分に設けられたロッド連結部１１ｄを備えている。本実施形態において、ベース部１１ａ、ロアーアーム連結部１１ｂ、アッパーアーム連結部１１ｃ及びロッド連結部１１ｄは一体成形されている。

ベース部１１ａの中央部には、貫通孔１１ｅが形成されている。貫通孔１１ｅには、インホイールモータ４０のシャフト４１が挿通されている。

ロアーアーム１２は、ショックアブソーバ１４が回転可能に取り付けられるアームベース部１２ａと、アームベース部１２ａから車幅方向内側に延びる一対のロアー取付部１２ｂと、アームベース部１２ａから車幅方向外側かつ斜め上方に延びる傾斜アーム部１２ｃと、傾斜アーム部１２ｃの端部から車幅方向外側に延びるロアー連結部１２ｄとを備えている。ナックル１１を構成するロアーアーム連結部１１ｂには、ロアーボールジョイント１６を介して、ロアーアーム１２の車幅方向外側端部であるロアー連結部１２ｄが連結されている。詳しくは、ロアーボールジョイント１６は、ロアーアーム連結部１１ｂに固定されるボールスタッドと、ロアー連結部１２ｄに取り付けられるとともにボールスタッドのボール部を保持するソケットと、ボールスタッド及びソケットの摺動部を覆うダストブーツとを備えている。これにより、ロアーアーム連結部１１ｂに対してロアーアーム１２が回動可能とされている。

アッパーアーム１３は、アッパー連結部１３ａと、アッパー連結部１３ａから車幅方向内側に向かって延びる一対のアッパー取付部１３ｂとを備えている。ナックル１１を構成するアッパーアーム連結部１１ｃには、アッパーボールジョイント１７を介して、アッパーアーム１３の車幅方向外側端部であるアッパー連結部１３ａが連結されている。詳しくは、アッパーボールジョイント１７は、アッパーアーム連結部１１ｃに固定されるボールスタッドと、アッパー連結部１３ａに取り付けられるとともにボールスタッドのボール部を保持するソケットと、ボールスタッド及びソケットの摺動部を覆うダストブーツとを備えている。これにより、アッパーアーム連結部１１ｃに対してアッパーアーム１３が回動可能とされている。

ロアーボールジョイント１６（具体的には例えば、ロアーボールジョイント１６を構成するボールスタッドのボール部）及びアッパーボールジョイント１７（具体的には例えば、アッパーボールジョイント１７を構成するボールスタッドのボール部）を通る軸線が、前輪の転舵軸の中心軸線であるキングピン軸線ＬＫＧである。キングピン軸線ＬＫＧは、地面に対するタイヤ３３の接地中心軸線Ｌｔｃに対して車幅方向内側に傾いている。本実施形態では、キングピン軸線ＬＫＧ及び地面の交点が、タイヤ３３の接地面と交わる。これにより、車両の操舵安定性を高めている。

キングピン軸線ＬＫＧと、上下方向に延びる軸線とのなす角がキングピン角θである。また、車両を前方又は後方から見た場合における地面に対するタイヤ３３の接地中心軸線Ｌｔｃと、キングピン軸線ＬＫＧ及び地面の交点との距離がキングピンオフセットＬｏｆｓである。図２に示す例では、キングピンオフセットＬｏｆｓが略０となっている。

ナックル１１を構成するベース部１１ａと、キングピン軸線ＬＫＧとの車幅方向における距離は、地面に対してシャフト４１に近づくほど小さくなる。つまり、ロアーアーム連結部１１ｂの配置位置を地面に対してシャフト４１に近づけるほど、ロアーアーム連結部１１ｂの車幅方向の長さ寸法を小さくできる。この点に鑑み、ロアーアーム連結部１１ｂは、上下方向において、シャフト４１の中心軸線からタイヤ３３の接地面までにおける中央位置よりもシャフト４１側に配置されている。これにより、ナックル１１を構成するロアーアーム連結部１１ｂの車幅方向の長さ寸法及びベース部１１ａの上下方向寸法を小さくできる。その結果、ナックル１１の体格を小さくでき、ナックル１１の製造に用いる素材を削減したり、ナックル１１の重量を低減したりできる。

ショックアブソーバ１４は、ホイール３０よりも車幅方向内側に配置されている。ショックアブソーバ１４の下端部は、ロアーアーム１２を構成するアームベース部１２ａに取り付けられ、ショックアブソーバ１４の上端部は、ホイール３０よりも上方において車体に取り付けられている。ショックアブソーバ１４は、一対のアッパー取付部１３ｂの間に配置されている。

ショックアブソーバ１４は、ダンパーを内蔵し、上下方向に伸縮可能である。ショックアブソーバ１４の径方向外側にはスプリング１５が配置されている。ショックアブソーバ１４において、上端部には、スプリングストッパ１４ａが設けられており、中間部には、スプリングシート１４ｂが設けられている。スプリングストッパ１４ａ及びスプリングシート１４ｂにより、スプリング１５が挟まれて保持されている。スプリングストッパ１４ａの上側には、ショックアブソーバ１４の上端部を車体に取り付けるためのボルト１４ｃが設けられている。ボルト１４ｃが、車体に設けられた孔に挿通された状態で、ボルト１４ｃにナットがねじ込まれる。これにより、車体にショックアブソーバ１４の上端部が取り付けられる。

なお、ロアーアーム１２を構成するアームベース部１２ａには、車両旋回時などの車体の傾きを抑制するスタビライザ２０が取り付けられている。

ナックル１１を構成するロッド連結部１１ｄには、図示しないボールジョイントを介してタイロッド２１が回動可能に連結されている。タイロッド２１は、ロアーアーム１２の上方に配置されている。車両のハンドルがドライバにより操作されると、タイロッド２１が車幅方向に動作し、ナックル１１に取り付けられた前輪をキングピン軸線ＬＫＧまわりに転舵させる。

インホイールモータ４０は、ホイール３０の内側空間に収容されており、ホイール３０に回転動力を付与する。インホイールモータ４０は、車幅方向に延びるシャフト４１と、回転子５０と、回転子５０の径方向内側に配置された固定子６０とを備えるアウタロータ型のモータである。

回転子５０は、円筒状の磁石保持部５１と、磁石保持部５１の内周面に設けられた磁石ユニット５２とを備えている。磁石保持部５１において車幅方向の外側端から内側端までにわたって、リム部３１の内周面と対向している。磁石ユニット５２は、回転子５０の回転中心軸線と同心の円筒状をなしており、磁石保持部５１の内周面に固定された複数の磁石を有している。つまり、本実施形態のインホイールモータ４０は表面磁石型の同期機（ＳＰＭＳＭ）である。磁石ユニット５２において、磁石は、回転子５０の周方向に沿って極性が交互に変わるように並べられている。これにより、磁石ユニット５２には、周方向に複数の磁極が形成されている。磁石は、例えば、極異方性の永久磁石であり、固有保磁力が４００［ｋＡ／ｍ］以上であり、かつ残留磁束密度Ｂｒが１．０［Ｔ］以上である焼結ネオジム磁石である。ちなみに、インホイールモータ４０としては、埋込磁石型の同期機（ＩＰＭＳＭ）であってもよい。

磁石保持部５１において、車幅方向内側端部は、回転子５０の径方向内側に屈曲した屈曲部とされている。回転子５０は、磁石保持部５１のうち車幅方向外側端部に設けられ、磁石保持部５１とシャフト４１とを接続する円盤状の平板部５３（「接続部」に相当）を備えている。平板部５３には、ディスク部３２がボルト及びナットにより固定されている。これにより、回転子５０とホイール３０とが一体回転する。

固定子６０は、径方向において磁石ユニット５２と対向する位置に配置された円筒状の固定子巻線６１と、固定子巻線６１の径方向内側に設けられた固定子ベース部６２とを備えている。固定子ベース部６２のうち径方向外側部分が磁性体の固定子コアである。

固定子巻線６１は、複数の相巻線を有し、各相の相巻線が周方向に所定順序で配置されることで円筒状に形成されている。本実施形態では、固定子巻線６１がＵ，Ｖ，Ｗ相の３相巻線で構成されている。各相巻線は、導線材を多重巻にして構成されており、互いに平行でかつシャフト４１の軸方向（車幅方向）に延びる一対の中間導線部と、一対の中間導線部を軸方向両端でそれぞれ接続する一対の渡り部とを有しており、一対の中間導線部と一対の渡り部とにより環状に形成されている。

本実施形態において、固定子６０は、スロットを形成するためのティースを有していないスロットレス構造を有するものである。この構造は以下（Ａ）～（Ｃ）のいずれかを用いた構造とすればよい。
（Ａ）固定子６０において、周方向における各中間導線部の間に導線間部材が設けられ、かつ導線間部材として、１磁極における導線間部材の周方向の幅寸法をＷｔ、導線間部材の飽和磁束密度をＢｓ、１磁極における磁石の周方向の幅寸法をＷｍ、磁石ユニット５２を構成する磁石の残留磁束密度をＢｒとした場合に、Ｗｔ×Ｂｓ≦Ｗｍ×Ｂｒの関係となる磁性材料が用いられる構造。
（Ｂ）固定子６０において、周方向における各中間導線部の間に導線間部材が設けられ、かつ導線間部材として、非磁性材料が用いられる構造。
（Ｃ）固定子６０において、周方向における各中間導線部の間に導線間部材が設けられていない構造。

固定子ベース部６２の車幅方向内側端部には、車幅方向外側に凹む空洞部６３が形成されている。本実施形態において、空洞部６３は、固定子巻線６１とシャフト４１との間に円環状に設けられている。ティースを有さないスロットレス構造により、固定子巻線６１に対して径方向内側スペースを大きくすることができ、空洞部６３を大きくすることができる。

固定子ベース部６２の径方向中央部には、シャフト４１が挿通されるシャフト挿通孔６５が形成されている。固定子ベース部６２の車幅方向外側端部の中央部には、軸受６４が設けられている。軸受６４は、例えばラジアル玉軸受であり、外輪と、内輪と、外輪及び内輪の間に配置された複数の転動体（玉）とを有している。内輪がシャフト４１に固定され、外輪が固定子ベース部６２に固定されている。これにより、固定子ベース部６２に対してシャフト４１が回転可能に支持されている。

リム部３１及びディスク部３２により囲まれたホイール３０の内側空間には、転舵部を構成するロアーボールジョイント１６が収容されている。また、ロアーボールジョイント１６の少なくとも一部は、空洞部６３に収容されており、本実施形態では、ロアーボールジョイント１６の全てが空洞部６３に収容されている。ハンドルの操作によって前輪の左右への転舵角が最大角になった場合であっても、ロアーアーム連結部１１ｂとロアーアーム１２との連結部分が固定子ベース部６２に干渉しないようになっている。

空洞部６３のうちシャフト４１よりも上側の部分は、ナックル１１を構成するベース部１１ａに対向している。その上側部分には、図５に示すように、コネクタ部６６が設けられている。コネクタ部６６には、固定子巻線６１を構成する各相巻線が電気的に接続されている。コネクタ部６６には、各相巻線をインバータ８０に電気的に接続するとともに、３相交流電流が流れる電力線８１（「配線」に相当）の第１端が電気的に接続されている。電力線８１の第２端には、インバータ８０が電気的に接続されている。図７に示すように、インバータ８０には、蓄電部８２が電気的に接続されている。蓄電部８２は、例えばリチウムイオン蓄電池等の蓄電池である。インバータ８０を構成する上，下アームスイッチのスイッチング制御は、制御装置８３により行われる。これにより、回転子５０が回転し、前輪が回転する。本実施形態において、インバータ８０、蓄電部８２及び制御装置は、車体に設けられている。

固定子ベース部６２の車幅方向内側端部のうち中央部には、ナックル１１を構成するベース部１１ａが固定されている。ベース部１１ａのうち、車幅方向においてコネクタ部６６と対向する部分からベース部１１ａの上端までにわたって、車幅方向内側に凹む凹部１１ｆが形成されている。

電力線８１は、コネクタ部６６から、凹部１１ｆ及びアッパーアーム連結部１１ｃを介してアッパーアーム１３側へと這わされている。これにより、前輪の転舵に伴う電力線８１の捻じれを抑制できる。

ナックル１１には、車幅方向外側から凹部１１ｆを覆うようにガイド部１１ｇが設けられている。これにより、凹部１１ｆからホイール３０側に電力線８１がはみ出すことを防止でき、ホイール３０及び回転子５０などの回転部材に電力線８１が干渉することを防止できる。なお、ガイド部１１ｇは、ベース部１１ａに片持ちで固定されている。これにより、凹部１１ｆに電力線８１を通す配線作業を容易に行うことができる。

ナックル１１を構成するベース部１１ａのうち反ホイール側には、シャフト４１を回転可能に支持するハブベアリング７０が固定されている。本実施形態では、固定子ベース部６２から車幅方向内側に延びる棒状の突出部６７とナット６８とを用いて、ナックル１１に固定子ベース部６２及びハブベアリング７０が固定されている。詳しくは、固定子ベース部６２には複数（４本）の突出部６７が設けられている。ベース部１１ａのうち突出部６７と対向する部分には、突出部６７が挿通される貫通孔１１ｈが形成されている。

ハブベアリング７０は、円筒状をなす外輪７１と、内輪７２と、外輪７１及び内輪７２の間に配置された複数の転動体７３（例えば玉）とを備えている。内輪７２は、外輪７１よりも小径の円筒状をなす筒部７２ａと、筒部７２ａの軸方向一端部からこの軸方向に交差（直交）する向きに延びるフランジ部７２ｂとを有している。外輪７１の軸方向一端部には、径方向に延びる取付部７１ａが設けられている。取付部７１ａのうちナックル１１の貫通孔１１ｈに対向する位置には貫通孔が形成されている。

ナックル１１の貫通孔１１ｈ及びハブベアリング７０の取付部７１ａの貫通孔に突出部６７を挿通させた状態で、突出部６７の先端部に形成された雄ネジ部にナット６８がねじ込まれる。これにより、ナックル１１に固定子ベース部６２及びハブベアリング７０が固定される。シャフト４１と、ナックル１１に形成された貫通孔１１ｅと、ハブベアリング７０とは同軸になっている。

ハブベアリング７０の内輪７２を構成する筒部７２ａには、シャフト４１が固定されている。シャフト４１の両端部が軸受６４及びハブベアリング７０により支持されているため、シャフト４１の回転に伴うシャフト４１の振れを抑制できる。

ブレーキ装置は、シャフト４１に固定された円盤状のブレーキディスク９１と、ナックル１１のベース部１１ａに固定されたブレーキキャリパ９２とを備えている。ブレーキキャリパ９２では、ブレーキパッドが油圧等により作動されるようになっている。ブレーキパッドがブレーキディスク９１に押し付けられることにより、前輪に対して摩擦による制動力を生じさせる。

ブレーキディスク９１は、ボルト及びナットにより、フランジ部７２ｂにも固定されている。これにより、シャフト４１の回転に伴うシャフト４１の振れを抑制できる。

ブレーキディスク９１は、シャフト４１の両端部のうちナックル１１に対して反ホイール側の端部に固定されている。これにより、前輪及びブレーキ装置付近の構成の車幅方向の体格を小さくできる。また、ブレーキディスク９１にブレーキパッドが押し付けられることに伴い発生する熱をインホイールモータ４０に伝わりにくくすることができる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

リム部３１及びディスク部３２により囲まれたホイール３０の内側空間には、転舵部を構成するロアーボールジョイント１６が収容されている。このため、ナックル１１を構成するロアーアーム連結部１１ｂとロアーアーム１２との連結部分を、より車幅方向外側位置に配置することができる。これにより、キングピンオフセットＬｏｆｓを小さくできる。したがって、ロアーアーム連結部１１ｂとロアーアーム１２との連結部分の配置空間としてホイール３０の内側空間を有効利用しつつ、車両の操縦安定性を高めることができる。

ロアーボールジョイント１６及びアッパーボールジョイント１７は、インホイールモータ４０の空洞部６３に配置されている。これにより、ロアーアーム連結部１１ｂとロアーアーム１２との連結部分、及びアッパーアーム連結部１１ｃとアッパーアーム１３との連結部分の配置空間として、ホイール３０の内側空間における空洞部６３を有効利用しつつ、車両の操縦安定性を高めることができる。

インホイールモータ４０をアウタロータ型のスロットレス構造としたため、空洞部６３を大きくしやすく、ロアーボールジョイント１６及びアッパーボールジョイント１７の配置空間を広くすることができる。

ロアーアーム連結部１１ｂは、ナックル１１の下端部から車幅方向外側に向かってホイール３０の内側空間まで延びている。これにより、ロアーボールジョイント１６をより車幅方向外側位置に配置することができ、操縦安定性をより高めることができる。

ロアーアーム連結部１１ｂは、ナックル１１の下端部から車幅方向外側に向かってホイール３０の内側空間まで延びている。これにより、ロアーボールジョイント１６をより車幅方向外側位置に配置することができ、操縦安定性をより高めることができる。

アッパーアーム連結部１１ｃは、ナックル１１の上端部から車幅方向内側に向かって延びている。これにより、キングピン軸線ＬＫＧを車幅方向内側により傾けることができ、キングピンオフセットＬｏｆｓをより小さくすることができる。その結果、車両の操縦安定性を高めることができる。

ブレーキディスク９１の下方に配置されたアームベース部１２ａ、アームベース部１２ａから延びる傾斜アーム部１２ｃ、及び傾斜アーム部１２ｃから延びるロアー連結部１２ｄによりロアーアーム１２が構成されている。これにより、ロアーアーム１２がブレーキディスク９１に干渉しないようにしつつ、ロアーアーム１２の車幅方向外側端部を車幅方向外側位置に配置できる。その結果、キングピンオフセットＬｏｆｓを小さくできる。

＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に、図８を参照しつつ説明する。なお、図８において、第１実施形態の構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。

図８に示すように、本実施形態では、アッパーボールジョイント１１７がインホイールモータ４０の空洞部６３に収容されている。アッパーボールジョイント１１７により連結されるアッパーアーム１１３は、ロアーアーム１２と同様の形状をなしている。また、アッパーボールジョイント１１７により連結されるアッパーアーム連結部１１１ｃは、ナックル１１の上端部から車幅方向外側に延びている。

以上説明した本実施形態によれば、アッパーアーム１１３及びアッパーアーム連結部１１１ｃの連結部分を車幅方向外側位置にずらすことができる。これにより、車両において車幅方向内側空間を拡大することができ、例えば車室内空間を拡大することができる。

ちなみに、図８に示した例では、キングピン角θが０度にされていたが、これに限らない。

＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・図２の軸受６４に代えて、図９に示すハブベアリング６９が用いられてもよい。なお、図９において、先の図２に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。

ハブベアリング６９は、円筒状をなす外輪６９ａと、内輪と、外輪６９ａ及び内輪の間に配置された複数の転動体６９ｄ（例えば玉）とを備えている。内輪は、外輪６９ａよりも小径の円筒状をなす筒部６９ｂと、筒部６９ｂの軸方向一端部からこの軸方向に交差（直交）する向きに延びるフランジ部６９ｃとを有している。外輪６９ａは、ボルトによって固定子ベース部６２に固定されている。筒部６９ｂにはシャフト４１が固定され、フランジ部６９ｃには平板部５３及びディスク部３２が固定されている。

・インバータ８０がインホイールモータ４０に内蔵されていてもよい。この場合、インホイールモータ４０においてコネクタ部６６にはインバータ８０が電気的に接続される。また、コネクタ部６６に接続される電力線は、インバータ８０と蓄電部８２とを接続する配線となる。

・インホイールモータ４０の空洞部が、シャフト４１まわりに１周分設けられる構成に限らない。例えば、固定子ベース部６２のうち、車幅方向においてロアーボールジョイント１６及びロアーアーム連結部１１ｂと対向する部分にのみ空洞部が設けられる構成であってもよい。

・サスペンション装置としては、ウイッシュボーン型に限らず、例えば、マルチリンク型やストラット型のサスペンション装置であってもよい。ストラット型の場合、ストラットマウントの中心軸線とロアーボールジョイントとを通る軸線がキングピン軸線となる。

・ホイール３０のディスク部３２にインホイールモータ４０の平板部５３が固定される構成に代えて、リム部３１にインホイールモータ４０の磁石保持部５１が固定されてもよい。

・ホイールのリム部がインホイールモータの磁石保持部となり、ディスク部が平板部になる構成であってもよい。つまり、インホイールモータの回転子がホイールの役割を果たしてもよい。

・インホイールモータとしては、インナロータ型のモータであってもよい。

１０…サスペンション装置、１１…ナックル、１２…ロアーアーム、１３…アッパーアーム、１６…ロアーボールジョイント、１７…アッパーボールジョイント、３０…ホイール。

Claims (13)

1. タイヤ（３３）を取り付け可能なリム部（３１）、及び前記リム部のうち車両の車幅方向外側に設けられたディスク部（３２）を有するホイール（３０）と、
   前記ディスク部及び前記リム部により囲まれたホイール内側空間に少なくとも一部が収容されるとともに、前記ホイールを回転させるインホイールモータ（４０）と、を備え、
   前記ホイールがサスペンション装置（１０）を介して前記車両の車体に転舵可能に取り付けられる車輪ユニットにおいて、
   前記ホイールの車幅方向内側に設けられたナックル（１１）と、
   キングピン軸線が通るロアーボールジョイント（１６）と、
   を備え、
   前記ナックルの下端部には、ロアーアーム連結部（１１ｂ）が設けられ、
   前記ロアーボールジョイントは、前記サスペンション装置を構成するロアーアーム（１２）の車幅方向外側端部と前記ロアーアーム連結部とを回動可能に連結し、
   前記ロアーボールジョイントは、前記ホイール内側空間に配置されている、車輪ユニット。
2. 前記ロアーアーム連結部は、前記ナックルの下端部から車幅方向外側に向かって前記ホイール内側空間まで延びている、請求項１に記載の車輪ユニット。
3. 前記インホイールモータの車幅方向内側部分であって、車幅方向において前記ロアーボールジョイント及び前記ロアーアーム連結部と対向する部分には、車幅方向外側に凹む空洞部（６３）が形成されており、
   前記ロアーボールジョイントは、前記ロアーボールジョイント及び前記ロアーアーム連結部と対向する前記空洞部に配置されている、請求項２に記載の車輪ユニット。
4. 前記インホイールモータは、回転子（５０）と、前記回転子の径方向内側に配置された固定子（６０）とを備えるアウタロータ型のモータであり、
   前記回転子は、
   前記ホイール内側空間に収容された円筒状の磁石保持部（５１）と、
   前記磁石保持部の内周面に設けられ、周方向に極性が交互となる複数の磁極を形成する磁石ユニット（５２）と、
   車幅方向に延びるシャフト（４１）と、
   前記磁石保持部のうち車幅方向外側端部に設けられるとともに前記ホイール内側空間に収容され、前記磁石保持部と前記シャフトとを接続する接続部（５３）と、を有し、
   前記固定子は、前記固定子の径方向において前記磁石ユニットと対向する位置に配置された円筒状の固定子巻線（６１）を有し、
   前記空洞部は、前記ホイール内側空間において前記固定子巻線と前記シャフトとの間に形成されている、請求項３に記載の車輪ユニット。
5. 前記サスペンション装置は、独立懸架式のサスペンション装置であり、
   前記ナックルの上端部には、アッパーアーム連結部（１１ｃ，１１１ｃ）が設けられ、
   前記キングピン軸線が通るアッパーボールジョイント（１７，１１７）を備え、
   前記アッパーボールジョイントは、前記サスペンション装置を構成するアッパーアーム（１３，１１３）の車幅方向外側端部と前記アッパーアーム連結部とを回動可能に連結する、請求項２～４のいずれか１項に記載の車輪ユニット。
6. 前記キングピン軸線及び地面の交点が、前記タイヤの接地面と交わる、請求項５に記載の車輪ユニット。
7. 前記ロアーアーム連結部は、前記インホイールモータを構成する回転子（５０）の回転中心軸線及び前記タイヤの接地面の間において前記回転中心軸線側に配置されている、請求項５又は６に記載の車輪ユニット。
8. 前記アッパーアーム連結部（１１ｃ）は、前記ナックルの上端部から車幅方向内側に向かって延びている、請求項５～７のいずれか１項に記載の車輪ユニット。
9. 前記インホイールモータの車幅方向内側部分であって、車幅方向において前記アッパーボールジョイント（１１７）及び前記アッパーアーム連結部（１１１ｃ）と対向する部分には、車幅方向外側に凹む空洞部（６３）が形成されており、
   前記アッパーボールジョイントは、前記アッパーボールジョイント及び前記アッパーアーム連結部と対向する前記空洞部に配置されている、請求項５～８のいずれか１項に記載の車輪ユニット。
10. 前記インホイールモータに電気的に接続され、前記インホイールモータの車幅方向内側部分から引き出された配線（８１）と、
    前記ナックルのうち車幅方向において前記インホイールモータと対向する部分から前記ナックルの端部までにわたって、車幅方向内側に凹む凹部（１１ｆ）が形成されており、
    前記配線が、前記インホイールモータの車幅方向内側部分から前記凹部を介して前記車体側へと延びており、
    車幅方向外側から前記凹部を覆うように設けられ、前記凹部から前記ホイール側に前記配線がはみ出すことを防止するガイド部（１１ｇ）を備える、請求項１～９のいずれか１項に記載の車輪ユニット。
11. 前記インホイールモータを構成する回転子（５０）に連結されるとともに、車幅方向に延びるシャフト（４１）を備え、
    前記ナックルの中央部には、前記シャフトが挿通される貫通孔（１１ｅ）が形成されており、
    前記ナックルに設けられ、前記シャフトを回転可能に支持する軸受（７０）と、
    前記シャフトの両端部のうち、前記ナックルに対して前記回転子側とは反端側に設けられたブレーキディスク（９１）と、を備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の車輪ユニット。
12. 前記軸受は
    円筒状をなす外輪と、
    前記外輪の径方向内側に配置されるとともに前記外輪よりも小径の円筒状をなす筒部、及び前記筒部の軸方向一端部から該軸方向に交差する向きに延びるフランジ部を有する内輪と、
    前記外輪及び前記内輪の間に配置された複数の転動体と、
    を備えるハブベアリングであり、
    前記外輪が前記ナックルに対して固定されており、
    前記筒部に前記シャフトが固定されており、
    前記フランジ部に前記ブレーキディスクが固定されている、請求項１１に記載の車輪ユニット。
13. タイヤ（３３）を取り付け可能なリム部（３１）、及び前記リム部のうち車両の車幅方向外側に設けられたディスク部（３２）を有するホイール（３０）と、
    前記ホイールの車幅方向内側に設けられたナックル（１１）と、
    前記ホイールを車体に転舵可能に取り付けるサスペンション装置（１０）と、
    前記サスペンション装置を構成するロアーアーム（１２）の車幅方向外側端部と、前記ナックルの下端部に設けられたロアーアーム連結部（１１ｂ）とを回動可能に連結するとともに、キングピン軸線が通るロアーボールジョイント（１６）と、を備える車両に適用され、
    前記ホイールを回転させるインホイールモータにおいて、
    前記インホイールモータは、回転子（５０）と、前記回転子の径方向内側に配置された固定子（６０）とを備えるアウタロータ型のモータであり、
    前記回転子は、
    前記ディスク部及び前記リム部により囲まれたホイール内側空間に収容された円筒状の磁石保持部（５１）と、
    前記磁石保持部の内周面に設けられ、周方向に極性が交互となる複数の磁極を形成する磁石ユニット（５２）と、
    車幅方向に延びるシャフト（４１）と、
    前記磁石保持部のうち車幅方向外側端部に設けられるとともに前記ホイール内側空間に収容され、前記磁石保持部と前記シャフトとを接続する接続部（５３）と、を有し、
    前記固定子は、前記固定子の径方向において前記磁石ユニットと対向する位置に配置された円筒状の固定子巻線（６１）を有し、
    前記固定子の車幅方向内側部分であって、車幅方向において前記ロアーボールジョイント及び前記ロアーアーム連結部と対向する部分には、車幅方向外側に凹む空洞部（６３）が形成されており、
    前記空洞部は、前記ホイール内側空間において前記固定子巻線と前記シャフトとの間に形成されており、
    前記ロアーボールジョイントは、前記空洞部に配置されている、インホイールモータ。

Images