JP4789628B2

JP4789628B2 - インホイールモータシステム

Info

Publication number: JP4789628B2
Application number: JP2006005080A
Authority: JP
Inventors: 尚史黒川; 善也中村
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2006-01-12
Filing date: 2006-01-12
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2026-01-12
Also published as: JP2007186052A

Description

本発明は、ダイレクトドライブホイールを駆動輪とする車輌において用いられるインホイールモータシステムに関するもので、特に、上記モータを、車輌の足回り部品に対して、緩衝機構を介して支持する構成のインホイールモータシステムに関する。

近年、電気自動車などのモータによって駆動される車輌においては、モータを車輪に内蔵するインホイールモータシステムが採用されつつある。その中でも、図４に示すような、インホイールモータ３を、緩衝機構５０を介して、車輌の足回り部品に対して弾性支持する構成のインホイールモータシステムが注目されている（例えば、特許文献１）。このインホイールモータシステムは、詳細には、径方向内側が開放された、モータロータ３Ｒが取り付けられた回転側ケース３ｂと、この回転側ケース３ｂと同心円状に配置され、上記モータロータ３Ｒと所定の間隔を隔ててモータステータ３Ｓが取り付けられた、径方向外側が開放された非回転側ケース３ａとを軸受け３ｊを介して回転可能に連結した中空形状のインホイールモータ３の上記非回転側ケース３ａを、図５に示すような、リニアベアリング５１ａとロッド５１ｂとから成る直動ガイド５１Ａとバネ部材５１Ｂ，５１Ｂとを一体に構成したバネ付き直動ガイド５１を備えた緩衝機構５０を介して、車軸６に結合される車輌の足回り部品であるナックル５に連結し、上記回転側ケース３ｂとホイール２とを、ホイール２のラジアル方向に互いに偏心可能な駆動力伝達機構であるフレキシブルカップリング６０により結合したものである。
なお、図４において、１は上記ホイールに装着されるタイヤ、４はホイール２とその回転軸において連結されたハブ部、７はショックアブゾーバ等から成るサスペンション部材、８は上記ハブ部４に装着されたブレーキ装置である。

上記緩衝機構５０は、図６にも示すように、インホイールモータ３の非回転側ケース３ａに取付けられるモータ側プレート５２とナックル５に連結されるナックル側プレート５３とを、上記のバネ付き直動ガイド５１、及び、シリンダ５４ａと図示しないピストンとこのピストンに連結されたシャフト５４ｂとから成るダンパー５４とにより連結したもので、具体的には、ナックル側プレート５３に固定部材５３ｍ，５３ｎを設けて上記バネ付き直動ガイド５１の固定部であるリニアベアリング５１ａとダンパー５４のシリンダ５４ａとを固定し、モータ側プレート５２に固定部材５２ｎ，５２ｎを設けて上記バネ付き直動ガイド５１の可動部であるロッド５１ｂの先端部とダンパー５４のシャフト５４ｂの先端部を固定する構成となっている。
このように、インホイールモータ３を、緩衝機構５０を介して、車輌の足回り部品に対して弾性支持する構成を採ることにより、上記モータ３は車輌の足回り部品に対してフローティングマウントされるので、インホイールモータ３自身をダイナミックダンパーのウエイトとして作用させることができ、悪路走行時における接地性能、及び、乗り心地性能をともに大幅に向上させることができる。
特開２００５−１７８６８４号公報

しかしながら、上記バネ付き直動ガイド５１とダンパー５４とを備えた従来の緩衝機構５０は、凹凸の比較的少ない一般的な路面を走行する場合の入力に対し、ダイナミックダンパー効果を発揮するようにその特性が設定されているため、路面から過大な入力があった場合、インホイールモータ３が動き過ぎてホイール２と当たり故障する恐れがあった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、緩衝機構の上下方向の変位量を効果的に規制することのできるストッパー部材を配置したインホイールモータシステムを提供することを目的とする。

本願の請求項１に記載の発明は、円環状のモータロータと上記モータロータの径方向内側に所定の間隔を隔てて配置された円環状のモータステータとを備えたインホイールモータと、上記モータステータを収容する円環状の非回転側ケースと、直動ガイドとバネ部材とを一体に構成したバネ付き直動ガイドを有し上記非回転側ケースを車輌の足回り部品であるナックルに支持する緩衝機構とを備えたインホイールモータシステムにおいて、上記緩衝機構を上記ナックルに固定するためのナックル側プレートの車輌上部側及び下部側で、かつ、上記バネ付き直動ガイドから離れた位置にそれぞれ設けられて、上記非回転側ケースに向かって突出する突起部と、上記突起部に対向する位置であって、上記非回転側ケースの内周側にそれぞれ取付けられるストッパラバーとを備え、上記緩衝機構の最大変位量を規制するようにしたものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記突起部の位置（ストッパラバーの取付位置）と上記モータの重心位置との車輌前後方向の距離を、上記非回転側ケースの内半径の半分以下としたものである。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記非回転側ケースの内周側から径方向内側に突出する中空円盤状のリブ部材を設けて、上記リブ部材に上記バネ付き直動ガイドの上下の受け部をそれぞれ固定するとともに、上記上下の受け部のそれぞれに上記ストッパラバーを取付けた構成としたものである。

本発明によれば、インホイールモータを、車輌の足回り部品であるナックルに対して、直動ガイドとバネ部材とを一体に構成したバネ付き直動ガイドを有する緩衝機構を介して支持した構成のインホイールモータシステムにおいて、上記緩衝機構をナックルに固定するためのナックル側プレートの車輌上部側及び下部側でかつ上記バネ付き直動ガイドから離れた位置に、モータステータを収容するモータの非回転側ケースに向かって突出する突起部を設けるとともに、上記非回転側ケースの内周側に、上記突起部の上面と下面とにそれぞれ対向するようにゴムブッシュなどのストッパラバーを取付けて、上記緩衝機構の最大変位量を規制するようにしたので、簡単な構成で、軸方向のスペースを確保しつつ、緩衝機構の上下方向の最大変位量を容易に規制することができる。
このとき、突起部（ストッパラバー）の位置と上記モータの重心位置との車輌前後方向の距離を、非回転側ケースの内半径の半分以下とすれば、緩衝機構の最大変位量を規制することができるとともに、上記突起部と上記ストッパラバーとが衝突したときに、上記直動ガイドへ入力する衝撃を低減することができる。
また、上記非回転側ケースの内周側から径方向内側に突出する中空円盤状のリブ部材を設けて、上記リブ部材に上記バネ付き直動ガイドの上下の受け部をそれぞれ固定するとともに、上記ナックル側プレートに上記突起部を設け、上記上下の受け部のそれぞれに上記ストッパラバーを取付けるようにすれば、モータ側プレートを省略することができるので、緩衝機構を小型軽量化することができる。

以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１（ａ），（ｂ）は、本最良の形態に係るインホイールモータシステムに用いられる緩衝機構１０をインホイールモータ３に取付けた状態を示す図で、同図において、１１は図示しない車軸に連結された車輌の足回り部品であるナックル５に連結されるナックル側プレート、１２はリニアベアリング１２ａとロッド１２ｂとから成る直動ガイド１２Ａとバネ部材１２Ｂとを一体に構成したバネ付き直動ガイド、１３は上記バネ付き直動ガイド１２と平行に配置された第２の直動ガイドで、上記バネ付き直動ガイド１２の固定部であるリニアベアリング１２ａと第２の直動ガイド１３のリニアベアリング（図示せず）とは上記ナックル側プレート１１に取付けられた固定部材１１ｍに固定されており、上記可動部であるロッド１２ｂとロッド１３ｂの先端部が、上，下のガイド用受け部材１４Ａ，１４Ｂを介して、上記モータ３の非回転側ケース３ａにそれぞれ取付けられている。また、１５はシリンダ１５ａとピストンとこのピストンに連結されたシャフト１５ｂとから成る片ロッド型のダンパーで、一端が固定部であるシリンダ１５ａが上記ナックル側プレート１１に取付けられた固定部材１１ｎに固定され、可動部であるシャフト１５ｂの先端部がダンパー用受け部材１６を介して、上記非回転側ケース３ａに取付けられている。なお、図を見やすくするため、（ｂ）図においては、ナックル５を省略した。

本例では、上記ナックル側プレート１１の上部側及び下部側で、プレート中心からＬ＝０．２Ｒ（Ｒ：非回転側ケースの内半径）だけ車輌前後方向に離隔した位置に、上下方向に突出する突起部１７Ａ，１７Ｂをそれぞれ設けるとともに、上記上，下のガイド用受け部材１４Ａ，１４Ｂの、上記突起部１７Ａ，１７Ｂの上面と下面とにそれぞれ対応する位置に、ストッパラバーとして機能する半球状のゴムブッシュ１８Ａ，１８Ｂをそれぞれ取付けて、上記突起部１７Ａ，１７Ｂと上記ゴムブッシュ１８Ａ，１８Ｂとによりストッパー機構を構成して、上記緩衝機構１０の最大変位量を抑制するようにしている。
これにより、タイヤに大きな振動が入力した場合でも、上記半球状のゴムブッシュ１８Ａ，１８Ｂが上記突起部１７Ａ，１７Ｂに当たることにより、緩衝機構１０のインホイールモータ３に対する上下方向の相対的な変位量が規制されるので、上記緩衝機構１０はそれ以上、上，下方向には変位しない。したがって、ホイール２とインホイールモータ３とのクリアランスを所定値以下に保持できるので、インホイールモータ３の過大な変形を抑制して、インホイールモータ３の破損を防止することができる。
このとき、図２（ａ），（ｂ）に示すように、モータの非回転側ケース３ａの内周側に径方向内側に突出する中空円盤状のリブ部材２０を設けて、モータケースを補強するとともに、上記リブ部材２０に、上記上，下のガイド用受け部材１４Ａ，１４Ｂを配設するための切り欠き部２０ｋを設け、この切り欠き部２０ｋに上記ガイド用受け部材１４Ａ，１４Ｂをそれぞれ取付ける構成とすれば、図４に示した従来の緩衝機構５０に比較して、軸方向のスペースを十分に確保することができるとともに、緩衝機構１０のストローク幅を十分に確保することができる。
具体的には、上記ガイド用受け部材１４Ａ，１４Ｂを、バネ付き直動ガイド１２と直動ガイド１３の各ロッドの先端部を挿入・固定する受け部１４ａとこの受け部１４ａを上記切り欠き部２０ｋの両側に取付けるための円弧状の取付け部１４ｂ，１４ｃとから構成し、上記受け部１４ａを切り欠き部２０ｋに嵌め込んだ状態で、上記取付け部１４ｂ，１４ｃを上記切り欠き部２０ｋの両側のリブ部材２０に固定することにより、緩衝機構１０のストローク幅を十分に確保することができる。

また、上記ゴムブッシュ１８Ａ，１８Ｂは、上記受け部材１４Ａ，１４Ｂの上記突起部１７Ａ，１７Ｂ側の取付け部１４ｂの上記突起部１７Ａ，１７Ｂに対応する面１４ｄに取付け穴１４ｈを設けてこれに固定すればよい。
このとき、突起部１７Ａ，１７Ｂ及びゴムブッシュ１８Ａ，１８Ｂの取付け位置と上記モータの重心（本例では、ナックル側プレート１１の中心）との車輌前後方向の距離Ｌを、上記非回転側ケース３ａの内半径をＲとしたときに、Ｌ≦０．５Ｒとすることが肝要で、これにより、上記突起部１７Ａ，１７Ｂと上記ゴムブッシュ１８Ａ，１８Ｂとが衝突したときに、上記バネ付き直動ガイド１２の直動ガイド１２Ａ及び直動ガイド１３へ入力する衝撃力を低減することができる。すなわち、衝撃時における上記直動ガイド１２Ａ，１３へのモータ慣性力によるモーメント入力は、モータ質量と入力する上下加速度とモータ重心−ストッパ距離とに比例するので、例えば、図３に示すように、突起部１７Ｍをナックル側プレート１１の車輌前後方向の端部に設けた場合には、突起部１７Ｍは１個で済むが、モータ重心−ストッパ距離Ｌ_sが長くなってしまい、その結果、直動ガイド１２Ａ及び直動ガイド１３へ入力する衝撃力が大きくなる。したがって、本例のように、上記距離Ｌを、Ｌ＝０．２Ｒと小さくして直動ガイド１２Ａ及び直動ガイド１３へ入力する衝撃を低減することが好ましい。

このように、本最良の形態によれば、インホイールモータ３の非回転側ケース３ａの内周側に径方向内側に突出する中空円盤状のリブ部材２０を設け、更に、上記リブ部材２０に切り欠き部２０ｋを設けて、バネ付き直動ガイド１２の可動部であるロッド１２ｂとバネ部材１２Ｂ及び直動ガイド１３のロッドとを受ける上，下のガイド用受け部材１４Ａ，１４Ｂを上記切り欠き部２０ｋに配設するとともに、ナックル側プレート１１の上部と下部とに、車輌上下方向に突出する突起部１７Ａ，１７Ｂを設け、上記上，下のガイド用受け部材１４Ａ，１４Ｂの上記突起部１７Ａ，１７Ｂの上面と下面とに対応する位置に、ストッパラバーとして機能する半球状のゴムブッシュ１８Ａ，１８Ｂをそれぞれ取付けて、上記突起部１７Ａ，１７Ｂと上記ゴムブッシュ１８Ａ，１８Ｂとによりストッパー機構を構成し、上記緩衝機構１０の最大変位量を抑制するようにしたので、ホイール２とインホイールモータ３とのクリアランスを所定値以下に保持することができ、インホイールモータ３の過大な変形を抑制することができる。
このとき、上記突起部１７Ａ，１７Ｂの位置とナックル側プレート１１の中心との距離を上記非回転側ケース３ａの内半径の半分以下になるように設定すれば、上記突起部１７Ａ，１７Ｂと上記ゴムブッシュ１８Ａ，１８Ｂとが衝突したときに、上記バネ付き直動ガイド１２の直動ガイド１２Ａ及び直動ガイド１３へ入力する衝撃力を効果的に低減することができる。

なお、上記最良の形態では、インホイールモータ３の重心位置をナックル側プレート１１の中心位置としたが、ナックル側プレート１１の形状によっては、ナックル側プレート１１の中心位置が、モータの重心位置と異なる場合もある。そのときには、上記距離Ｌをインホイールモータ３の重心位置からの距離とすればよい。
また、上記例では、突起部１７Ａ，１７Ｂを上記ナックル側プレート１１の中心からＬ＝０．２Ｒ（Ｒ：非回転側ケース３ａの内半径）の位置に設けたが、これに限るものではない。すなわち、上記距離Ｌの値については小さい方が好ましいが、一般に、軽量化やスペース効率のため、ナックル側プレート１１の中心近傍は切り欠いた形状となっているので、突起部１７Ａ，１７Ｂをプレート中心に設けると突起部１７Ａ，１７Ｂの長さが長くなってしまい、配管等の邪魔になったり、軽量化ができなくなる場合もある。したがって、上記Ｌの値としては、緩衝装置１０の構成やスペース効率を考慮し、Ｌ≦０．５Ｒの範囲で適宜決定する必要がある。
また、上記例では、バネ付き直動ガイド１２と直動ガイド１３とダンパー１５とを備えた緩衝機構１０について説明したが、本発明は、バネ付き直動ガイド１２とダンパー１５とを備えた従来の緩衝機構５０を搭載したインホイールモータシステムにも適用可能であることはいうまでもない。
また、上記ストッパー機構に代えて、上記突起部１７Ａ，１７Ｂの上面と下面とに半球状のゴムブッシュ１８Ａ，１８Ｂを取付け、上記上，下のガイド用受け部材１４Ａ，１４Ｂの上記ゴムブッシュ１８Ａ，１８Ｂに対向する位置から上記突起部１７Ａ，１７Ｂ方向に延長するバーをそれぞれ突設した構成のストッパー機構を用いても、同様の効果を得ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で、緩衝機構の最大変位量を規制することができるとともに、ストッパーが機能した場合でも直動ガイドに入力する衝撃力を小さくすることができるので、インホイールモータシステムの安定性を容易に確保することができる。

本発明の最良の形態に係るストッパー機構を備えた緩衝機構の構成を示す図である。本最良の形態に係るガイド受け部材の取付け方法を示す図である。ストッパー機構の他の例を示す図である。従来のインホイールモータシステムの構成を示す図である。従来の緩衝機構に用いられるバネ付き直動ガイドの構成を示す図である。バネ付き直動ガイドを備えた緩衝機構の構成を示す図である。

符号の説明

１タイヤ、２ホイール、３インホイールモータ、３ａ非回転側ケース、
３ｂ回転側ケース、５ナックル、１０緩衝機構、１１ナックル側プレート、
１１ｍ，１１ｎ固定部材、１２バネ付き直動ガイド、１２Ａ直動ガイド、
１２Ｂバネ部材、１２ａリニアベアリング、１２ｂロッド、
１３第２の直動ガイド、１４Ａ，１４Ｂガイド用受け部材、１５ダンパー、
１５ａシリンダ、１５ｂシャフト、１６ダンパー用受け部材、
１７Ａ，１７Ｂ突起部、１８Ａ，１８Ｂゴムブッシュ、２０リブ部材、
２０ｋ切り欠き部。

Claims

円環状のモータロータと上記モータロータの径方向内側に所定の間隔を隔てて配置された円環状のモータステータとを備えたインホイールモータと、上記モータステータを収容する円環状の非回転側ケースと、直動ガイドとバネ部材とを一体に構成したバネ付き直動ガイドを有し上記非回転側ケースを車輌の足回り部品であるナックルに支持する緩衝機構とを備えたインホイールモータシステムにおいて、
上記緩衝機構を上記ナックルに固定するためのナックル側プレートの車輌上部側及び下部側で、かつ、上記バネ付き直動ガイドから離れた位置にそれぞれ設けられて、上記非回転側ケースに向かって突出する突起部と、
上記突起部に対向する位置であって、上記非回転側ケースの内周側にそれぞれ取付けられるストッパラバーとを備えたことを特徴とするインホイールモータシステム。
上記突起部の位置と上記モータの重心位置との車輌前後方向の距離を、上記非回転側ケースの内半径の半分以下とした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。
上記非回転側ケースの内周側から径方向内側に突出する中空円盤状のリブ部材を設けて、上記リブ部材に上記バネ付き直動ガイドの上下の受け部をそれぞれ固定するとともに、上記上下の受け部のそれぞれに上記ストッパラバーを取付けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインホイールモータシステム。