JP3571302B2 - サスペンション部の配線構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホイール内に駆動用モータを組み込んだインホイール式ドライブの電気自動車において、車体側からインホイール式モータに電力ケーブルで配線する構造であって、車体の走行中の振動によって電力ケーブルが金属疲労し、その結果破断等を起こすことを防止することができるサスペンション部の配線構造に関するものである。
【０００２】
図７に示すように、電気自動車とは、電動機１０１の駆動力のみを用いて走行が可能な車であり、その電動機１０１に供給する電力源として、二次電池（バッテリー）を用いるものを狭義の電気自動車Ａ、エンジン発電機を用いるものをシリーズハイブリッド車Ｂ、燃料電池を用いるものを燃料電池車Ｃと呼ぶことにする。なお、図７において、１０２は車輪、１０３はコントローラ、１０４は二次電池、２０１はエンジン、２０２は発電機、３０１は水素供給源、３０２は燃料電池である。
【０００３】
このように、電気自動車とは、回転式電気電動機の駆動力のみを用いて走行が可能な車であり、その電気電動機に供給する電力源として、二次電池、燃料電池、内燃機関を用いた発電機、太陽電池等およびこれらを組み合わせたものを使用した車と定義する。ただし、以下の説明では、二次電池のみを用いた電気自動車を念頭におくが、燃料電池、内燃機関発電機、太陽電池を電力源とする車も当然に含まれる。
【０００４】
【従来の技術】
これまでの電気自動車の駆動方式の一つとして、車輪の中に電動機を挿入するインホイールドライブ方式が本願発明者によって提案されている。このインホイールドライブ方式は、電動機から車輪へのエネルギー伝送効率が向上し、駆動系全体の重量を軽減し、かつ車室内の有効利用空間が拡大するという特徴がある。このドライブシステム方式においては、車体から電力を供給するため、２本あるいは３本の動力線が接続されるが、このドライブシステムは車体とサスペンションを通して接続されているため、車の振動によってこの動力線が破断を起こす。この振動の影響を抑止するためには、その振動が実質的に影響しない程度に長くして動力線に余裕を持たせる必要があった。
【０００５】
従来、近い技術として、四輪車のリヤサスペンションのうち３リンク式と呼ばれる型式（トレーリングリンク式ともいう）のサスペンションに配線技術を適用した例がある。
【０００６】
図８は従来の自動車のサスペンション構造を示す車体の背面図、図９は従来の自動車のサスペンション構造を示す車体の側面図である。
【０００７】
この３リンク式のサスペンションは、図８および図９に示すように、トレーリングアーム６００とラテラルロッド６０１によってアクスルシャフト６０２を車体フレーム６０３に支持し、コイルスプリング６０４とショックアブソーバ６０５によってアクスルシャフト６０２を懸架したものである。この３リンク式のサスペンションに用いられるトレーリングアーム６００には、ブレーキ装置または車軸ハウジングに設けられた車輪速センサ検出部に接続されるワイヤーハーネスが配線されている。
【０００８】
図１０は従来のサスペンション部の配線構造を示したものであり、トレーリングアーム６００の側面６０６にブラケット６０７により鋼管６０８を固定し、この鋼管６０８内にワイヤーハーネス６０９を通して車体側Ａから車輪速センサ検出部Ｂに配線するようにしている。なお、６１０は車体フレーム側のブラケットに取り付ける外筒付きブッシュ、６１１はアクスルシャフト側のブラケットに取り付ける外筒付きブッシュである。
【０００９】
上記のような従来のサスペンション構造の場合、走行時に、前車輪によってはね上げられた飛び石等が後車輪のトレーリングアーム６００部分に飛び、この飛び石が鋼管６０８あるいはワイヤーハーネス６０９に当たり、鋼管６０８あるいはワイヤーハーネス６０９を損傷させる恐れがあった。
【００１０】
この欠点を改良したものに、車体フレームとアクスルシャフトとの間に設けられたトレーリングアーム部材に沿って配線するサスペンション部の配線構造において、上記トレーリングアーム部材の上面に長手方向に沿って凹部を形成し、この凹部に沿って配線したものがある。さらには、凹部の断面形状をトレーリングアーム部材の下降側の傾斜方向にしたがって徐々に浅く形成したものがある。
【００１１】
図１１は従来の改良例のサスペンション部の配線構造を示す概念斜視図、図１２は図１１のＢ線断面図である。
【００１２】
これらの図において、７０１は自動車のサスペンションを構成するトレーリングアーム部材であり、このトレーリングアーム部材７０１は長尺のトレーリングアーム部材本体７０２の両側に車体フレーム側のブラケット７０３に取り付ける外筒付きブッシュ７０４と、アクスルシャフト側のブラケット７０５に取り付ける外筒付きブッシュ７０６を設けたものである。このトレーリングアーム部材本体７０２は１枚の長尺の板部材をプレス成形によってハット型に成形したもので、トレーリングアーム部材本体７０２の上面長手方向に沿って凹部７０８が形成されている。この凹部７０８は、断面形状をトレーリングアーム部材本体７０２の下降側の傾斜方向にしたがって徐々に浅く形成され、最終的に外筒付きブッシュ７０６付近で凹部７０８が上面と面一になるように形成されている。
【００１３】
更に、７０９はブレーキ装置または車軸ハウジングに設けられた車輪速センサ検出部に接続されるワイヤーハーネスであり、このワイヤーハーネス７０９は、上記トレーリングアーム部材本体７０２の凹部７０８内に配線され、トレーリングアーム部材本体７０２の両端部に溶接によって留められたクランプ７１０，７１１をワイヤーハーネス７０９の上に折曲げることによって固定されている。７１２はワイヤーハーネス７０９をブラケット７０３上面に取り付けるクランプである。
【００１４】
このように構成すると、前車輪のはね上げによる飛び石がトレーリングアーム部材本体７０２に当たってもワイヤーハーネス７０９には当たらないので、飛び石によってワイヤーハーネス７０９が損傷することがない。
【００１５】
更に、凹部７０８の断面形状をトレーリングアーム部材本体７０２の下降側の傾斜方向にしたがって徐々に浅く形成しているので、雨水等が凹部７０８内に入った場合にも凹部７０８の斜面に沿って外部に排出される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記改良例は、対象がセンサへ接続されているワイヤーハーネス程度の細線であって、電気自動車の電力線、即ち断面形状が大きい太線で、重量があり、電流容量も大きく、可撓性の乏しい電線を対象としたものではない。
【００１７】
本発明は、上記状況を鑑みて、電力線を飛び石等から保護することができるとともにトレーリングアームの断面強度の低下を防止することができるサスペンション部の配線構造を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕サスペンション部の配線構造において、サスペンション部のトレーリングアーム部材またはラテラルロッドを電力線接続部を除いて絶縁し、前記トレーリングアーム部材またはラテラルロッドを電力供給路として用いることを特徴とする。
【００１９】
〔２〕サスペンション部の配線構造において、アッパーアームとローアーアームとを有するダブルウィッシュボーンの各アームとそのリンク機構のロッドを電気的導電体となし、電気的絶縁体のブッシュを介してジョイント本体に接続し、前記各アームのロッドを電力供給路として用いるようにしたことを特徴とする。
【００２０】
〔３〕上記〔２〕記載のサスペンション部の配線構造において、前記電気的絶縁体のブッシュは前記各アームとロッドとジョイント本体間に同軸的に螺合されることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
図１は参考例を示すサスペンション部の配線構造（プレス成形によるトレーリングアーム部材）を示す概念斜視図、図２は図１のＡ線断面（プレス成形によるトレーリングアーム部材本体断面）図である。
【００２３】
これらの図において、１は自動車のサスペンションを構成するトレーリングアーム部材で、このトレーリングアーム部材１には長尺のトレーリングアーム部材本体２の両側に車体フレーム側のブラケット３に取り付ける外筒付きブッシュ４とモータ側のブラケット５に取り付ける外筒付きブッシュ６が設けられている。
【００２４】
特に、参考例によれば、トレーリングアーム部材本体２は１枚の長尺の板部材をプレス成形によってＵ字型に成形したもので、トレーリングアーム部材本体２の長手方向に沿ってＵ形部８が形成されている。このＵ形部８は、その底面に水抜き孔７が設けられている。このＵ形部８には、インホイール式モータに接続される複数本の電力線９が収納される。その電力線９は、トレーリングアーム部材本体２のＵ形部８の内部に樹脂製ステップル１１−１〜１１−３により移動自在に押さえられ配線されている。１０は電力線９をブラケット３上面に取り付ける樹脂製クランプで、最も折り曲げの起こらない位置に電力線９を固定するようにしている。
【００２５】
トレーリングアーム部材本体２を断面略Ｕ字型としたのは、
（１）電力線自体の断面形状が、かなりの面積を必要とし、これを受け入れるためには広い空間が必要である。
【００２６】
（２）電力線は重量があるため、車の振動による影響が大きいが、収納空間が広いと振動により摩擦破損することが少なくなる。
【００２７】
（３）電力線は折れ曲がり力が作用するように固定されているのではなく、樹脂製のステップルにより弾性的に支持されているので、折れ曲がり破断を抑制できる。また、電力線のブラケットへの支持も弾性を有する樹脂製ステップルで行うので、折れ曲がり破断を抑制して、配線することができる。
【００２８】
等の理由による。
【００２９】
次に、電力線９を配線する場合を説明する。
【００３０】
まず、トレーリングアーム部材本体２のＵ形部８の内部に沿って電力線９を配線する。そして、ステップル１１−１〜１１−３により、電力線９を無理な力が加わらないように保持した状態でトレーリングアーム部材本体２の窪み部（又は貫通穴）２Ａにステップル１１−１，１１−２，１１−３の突出係止部１１−Ａを嵌合させることによりステップル１１−１，１１−２，１１−３をトレーリングアーム部材本体２に係止する。これにより、電力線９が２本あるいは３本のとき、統括して支持することができる。
【００３１】
また、第２の実施形態として、ラテラルロッド（図示なし）も同様にＵ字型となし、Ｕ形部を形成し、このＵ形部に電力線を添設するようにしてもよい。
【００３２】
第３の実施形態は、電力線を接続する部分を除いて絶縁処理し、トレーリングアーム部材本体２自体を導電材で形成し、原則必要な電気的接続部以外を絶縁膜で覆うように構成することもできる。
【００３３】
この結果、前車輪のはね上げによる飛び石がトレーリングアーム部材本体２に当たっても電力線９には当たらないので、飛び石によって電力線９が損傷することがない。また、Ｕ形部８の底面部に水抜き孔７を形成しているので、雨水等がＵ形部８の内部に入った場合にも水抜き孔７から排出される。更に、トレーリングアーム部材本体２が導電路を兼ねる場合は、電力線９を省略できると共に、電力線９の振動による破断を発生させないようにすることができる。
【００３４】
次いで、電力線に接続されるインホイール式モータについて、図３を参照して参考例の実施態様を説明する。
【００３５】
図３は参考例の電気自動車の駆動系を示す概念図である。
【００３６】
電気自動車用の駆動機構１５０は、モータ２００と、減速歯車機構３００とブレーキ４００を組み合わせて一体のユニット機構としたものであり、タイヤ５００が装着される。モータ２００は永久磁石式交流モータである。このモータ２００のケーシング２１０は、アウターフレーム２１１とインナーフレーム２１２と端リング２１３と端板２１４とで構成されている。
【００３７】
アウターフレーム２１１は円筒状となっており図中右側部にブラケット部２１１ａを有している。インナーフレーム２１２はアウターフレーム２１１の内側に同心状に配置された円筒状部材であり図中右側部にブラケット部２１２ａを有している。そしてこれらのブラケット部２１１ａとブラケット部２１２ａがボルト結合されることにより、アウターフレーム２１１とインナーフレーム２１２が連結されている。アウターフレーム２１１の左端面には端リング２１３がボルト付され、この端リング２１３には端板２１４がボルト付されている。アウターフレーム２１１の内周面には、固定子鉄心２２１及びコイル２２２で形成した固定子２２０が取り付けられている。またインナーフレーム２１２の外周面にはモータベアリング２３０を介して円筒状の回転子２４０が回転自在に取り付けられている。
【００３８】
回転子２４０は回転子鉄心２４１及び永久磁石２４２により形成されている。回転子鉄心２４１には回転ブロック２５０がボルト付けされ、回転ブロック２５０の左端には回転速度検出器２６０が取り付けられ、回転ブロック２５０の右部にはシャフト２７０がセレーション結合されている。モータ２００のコイル２２２にはケーブル２８０を通じて交流電流が供給され、回転速度検出器２６０で検出した回転速度信号はケーブル２６３を介して出力される。
【００３９】
なお、アウターフレーム２１１に形成した支持リング２９０，２９１がサスペンションの支点に連結されて、この駆動機構１５０が電気自動車のシャーシヘ取り付けられる。
【００４０】
減速歯車機構３００は遊星歯車機構で構成されており、シャフト２７０の回転を減速してホイール軸４１０に伝える。この場合、減速歯車機構３００のキャリア３１０は、ホイール軸４１０にセレーション結合されており、ホイール軸４１０の軸方向移動を許容しつつ回転力を伝えるようにしている。更に、減速車歯機構３００の外径の寸法は、回転子２４０の内周径よりも大きくなっている。
【００４１】
また、ホイール軸４１０が貫通しているホイール軸管４１１は、ブラケット部２１１ａ，２１２ａに固定されている。そして、モータ２００とブレーキ４００との連結部分の空スペース、具体的にはインナーフレーム２１２のブラケット部２１２ａとホイール軸管４１１とで囲むスペースに、前記減速歯車機構３００を配置するようにしている。更にシャフト２７０の端面とホイール軸４１０との端面はピボット４１２によりピボット支持されている。
【００４２】
また、ブレーキ４００はドラムを用いた液圧ブレーキである。即ち、ホイール軸４１０にはホイールハブ４２０がボルト付けされ、このホイールハブ４２０にはブレーキドラム４３０がボルト付けされている。またホイール軸管４１１とホイールハブ４２０との間にはハブベアリング４４０が介装されている。このブレーキ４００では、ブレーキペダルが踏まれて液圧が高くなると、ホイールシリンダ４０１の作用によりブレーキシュー４０２が押し広げられてブレーキドラム４３０に接触し、ブレーキが作用する。
【００４３】
タイヤ５００はディスクホイール５０５のリム５１０に取り付けられている。このリム５１０はディスクホイール５０５の車輪円板を介してブレーキドラム４３０に連結されている。
【００４４】
上記した駆動機構１５０では、モータ２００が駆動して回転子２４０が回転すると、この回転は回転ブロック２５０及びシャフト２７０に伝わり、減速歯車機構３００で減速されてホイール軸４１０に伝わる。このためホイール軸４１０に連結されたタイヤ５００及びブレーキドラム４３０が回転し、これにより電気自動車が走行する。
【００４５】
また、減速歯車機構３００は、モータ２００に取り付けられるサンギヤと、このサンギヤと噛合するプラネタリーギヤと、このプラネタリーギヤと同軸の次段のプラネタリーギヤと、この次段のプラネタリーギヤと噛合するリングギヤとからなる。
【００４６】
図１及び図２に示した電力線９は、バッテリから各車輪毎に設けた電力制御装置を介して車体フレームに一旦継支された後、トレーリングアーム部材本体２又はラテラルロッドに設けたＵ形部８に沿って移動自在に支持され、モータ２００のケーブル端子にケーブル２８０として接続される。
【００４７】
また、電力線９を用いない場合は、トレーリングアーム部材本体２又はラテラルロッドを接続部を除いて絶縁処理し、電力制御装置の出力をトレーリングアーム部材本体２又はラテラルロッドの一端にケーブル接続し、他端からモータの端子へケーブル接続する。
【００４８】
図４は本発明の実施例を示すダブルウィッシュボーンからなるサスペンション機構の模式図である。
【００４９】
図４において、１１１は車台（ＢＢＦ）、１１２，１１２′、１１３，１１３′は中空のフレーム、１１４，１１４′は前部後輪、１１５，１１５′は前部前輪、１２０，１２０′はサスペンション（ダブルウィッシュボーン）、１２１，１２１′は第１のサブフレーム、１２２，１２２′は第２のサブフレーム、１２３，１２３′は緩衝部材、１２５，１２５′はローアーアーム、１２６，１２６′はアッパーアーム、１０６，１０６′，１０７，１０７′は両流体空圧シリンダ、１１６，１１６′はパイプ、１１７，１１７′はリザーバである。
【００５０】
図５は本発明の実施例を示すダブルウィッシュボーンからなるサスペンション部の配線構造の模式図、図６はそのサスペンション部の配線構造の要部構成図である。
【００５１】
図５に示すように、サスペンション部の配線構造において、ダブルウィッシュボーンは、アッパーアーム５２０とローアーアーム５３０とから構成され、アッパーアーム５２０は、第１のジョイント機構５２１と、電気的導電体からなる第１のアーム５２２と共通ジョイント機構５２３と、第２のジョイント機構５２１′と、電気的導電体からなる第２のアーム５２２′と共通ジョイント機構５２３とからなる一対のアームを備えている。
【００５２】
一方、ローアーアーム５３０は、第１のジョイント機構５３１と、電気的導電体からなる第１のアーム５３２と共通ジョイント機構５３３と、第２のジョイント機構５３１′と、電気的導電体からなる第２のアーム５３２′と共通ジョイント機構５３３とからなる一対のアームを備えている。なお、５２４，５２４′，５３４，５３４′はロッドに溶着されるリード線である。
【００５３】
そのダブルウィッシュボーンの配線構造は、図６（ｂ）に示すように、円筒状のアーム５２２の先端部の外周部には雄螺子５２２Ａを設け、その雄螺子５２２Ａに電気的絶縁体の円筒ブッシュ５２５を内周部に形成された雌螺子５２５Ａを螺合させ、その円筒ブッシュ５２５の外周部に形成された雄螺子５２５Ｂにはジョイント部５２６の先端部の内周部に形成された雌螺子５２６Ａを螺合させるようにしている。
【００５４】
図６（ａ）に示すように、円筒状のアーム５２２は電気的導体となし、電気的絶縁体の円筒状ブッシュ５２５を介してジョイント部５２６に連結し、前記各アームの第１及び第２アーム５２２，５２２′を電力供給路として用いることができ、第１アーム５２２の先端部からは溶着されるリード線５２４を介して各電気的装置（図示なし）に接続することができる。
【００５５】
このように構成したので、ダブルウィッシュボーンのアームを配線（導電路）として用いることができ、しかも、電気的絶縁体のブッシュ５２５は前記各アームとジョイント本体間に同軸的に螺合するようにしたので、電気的絶縁を確保するとともに、アームとジョイント部との機械的強度を劣化させることなく連結することができる。
【００５６】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００５７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００５８】
（Ａ）前車輪のはね上げによる飛び石がトレーリングアーム部材本体に当たっても電力線には当たらないので、飛び石によって電力線が損傷することがない。
【００５９】
（Ｂ）また、トレーリングアーム部材本体が導電路を兼ねる場合は、電力線が省略できると共に、電力線の振動による破断を発生させないようにすることができる。
【００６０】
（Ｃ）ダブルウィッシュボーンのアームを配線（導電路）として用いることができる。
【００６１】
（Ｄ）電気的絶縁体のブッシュは前記各アームのロッドとジョイント本体間に同軸的に螺合するようにしたので、電気的絶縁を確保するとともに、ロッドとジョイント部との機械的強度を劣化させることなく連結することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例を示すサスペンション部の配線構造を示す概念斜視図である。
【図２】図１のＡ線断面図である。
【図３】参考例の電気自動車の駆動系を示す概念図である。
【図４】本発明の実施例を示すダブルウィッシュボーンからなるサスペンション機構の模式図である。
【図５】本発明の実施例を示すサスペンション部の配線構造を示す模式図である。
【図６】本発明の実施例を示すサスペンション部の配線構造の要部構成図である 。
【図７】電気動力自動車の基本構成を示す図である。
【図８】従来の自動車のサスペンション構造を示す車体の背面図である。
【図９】従来の自動車のサスペンション構造を示す車体の側面図である。
【図１０】従来のサスペンション部の配線構造を示す図である。
【図１１】従来の改良例のサスペンション部の配線構造を示す概念斜視図である。
【図１２】図１１のＢ線断面図である。
【符号の説明】
１ トレーリングアーム部材
２ トレーリングアーム部材本体
２Ａ トレーリングアーム部材本体の窪み部（又は貫通穴）
３，５ ブラケット
４，６ 外筒付きブッシュ
７ 水抜き孔
８ Ｕ形部
９ 電力線（ワイヤーハーネス）
１０ 樹脂製クランプ
１１−１，１１−２，１１−３ 樹脂製ステップル
１１−Ａ 突出係止部
１０６，１０６′，１０７，１０７′ 両流体空圧シリンダ
１１１ 車台（ＢＢＦ）
１１２，１１２′，１１３，１１３′ 中空のフレーム
１１４，１１４′ 前部後輪
１１５，１１５′ 前部前輪
１１６，１１６′ パイプ
１１７，１１７′ リザーバ
１２０，１２０′ サスペンション（ダブルウィッシュボーン）
１２１，１２１′ 第１のサブフレーム
１２２，１２２′ 第２のサブフレーム
１２３，１２３′ 緩衝部材
１２５，１２５′，５２０ ローアーアーム
１２６，１２６′，５３０ アッパーアーム
１５０ 駆動機構
２００ モータ
２１０ ケーシング
２１１ アウターフレーム
２１１ａ，２１２ａ ブラケット部
２１２ インナーフレーム
２１３ 端リング
２１４ 端板
２２０ 固定子
２２１ 固定子鉄心
２２２ コイル
２３０ モータベアリング
２４０ 回転子
２４１ 回転子鉄心
２４２ 永久磁石
２５０ 回転ブロック
２６０ 回転速度検出器
２６３，２８０ ケーブル
２７０ シャフト
２９０，２９１ 支持リング
３００ 減速歯車機構
３１０ キャリア
４００ ブレーキ
４０１ ホイールシリンダ
４０２ ブレーキシュー
４１０ ホイール軸
４１１ ホイール軸管
４１２ ピボット
４２０ ホイールハブ
４３０ ブレーキドラム
４４０ ハブベアリング
５００ タイヤ
５０５ ディスクホイール
５１０ リム
５２１，５３１ 第１のジョイント機構
５２１′，５３１′ 第２のジョイント機構
５２２，５３２ 第１のアーム（電気的導電体からなる円筒状のアーム）
５２２′，５３２′ 第２のアーム
５２２Ａ，５２５Ｂ 雄螺子
５２３，５３３ 共通ジョイント機構
５２４，５２４′，５３４，５３４′ リード線
５２５ 電気的絶縁体の円筒ブッシュ
５２５Ａ，５２６Ａ 雌螺子
５２６ ジョイント部

Claims (3)

1. サスペンション部の配線構造において、サスペンション部のトレーリングアーム部材またはラテラルロッドを電力線接続部を除いて絶縁し、前記トレーリングアーム部材またはラテラルロッドを電力供給路として用いるようにしたことを特徴とするサスペンション部の配線構造。
2. サスペンション部の配線構造において、アッパーアームとローアーアームとを有するダブルウィッシュボーンの各アームとそのリンク機構のロッドを電気的導電体となし、電気的絶縁体のブッシュを介してジョイント本体に接続し、前記各アームおよびロッドを電力供給路として用いるようにしたことを特徴とするサスペンション部の配線構造。
3. 請求項２記載のサスペンション部の配線構造において、前記電気的絶縁体のブッシュは前記各アームとロッドとジョイント本体間に同軸的に螺合されることを特徴とするサスペンション部の配線構造。

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