JP5141614B2 - インホイールモータユニット - Google Patents

Description

本発明は、インホイールモータユニットに関し、特に、インホイールモータユニットにおけるホイールハブ及びモータを内蔵するユニットケースの支持構造に関する。

特許文献１には、車体に懸架されたアッパー及びロアアームと、アッパー及びロアアームにボールジョイントを介して可動に挟持されたモータケースと、モータケースにハブベアリングを介して回転自在に支持されてホイールハブと一体回転するアウトプットシャフトと、を有する、インホイールモータユニットが開示されている。

特開２００５−８１８７１号公報（段落００１３、００１９及び００２４）

特許文献１のインホイールモータユニットによれば、ホイールを、モータケース内でモータケースにより回転自在に支持している。したがって、停車時、加速時、定常走行時および旋回時の全てのモードにおいて、モータケースには、ホイールを介して、車両の全体重量が印加されることになる。このため、モータケース及びホイールハブを回転自在に支持するハブベアリングを高剛性化する必要が生じる。これによって、モータユニットの重量が増加するという問題、又、インホイールモータユニットの構成部品、例えば、ハブベアリングの構造が複雑化するという問題が発生する。

本発明の目的は、簡素な構造を有し、軽量化が可能なインホイールモータユニットを提供することである。

本発明は、第１の視点において、車体に懸架され、内蔵するモータのトルクをホイールに出力するインホイールモータユニットであって、前記車体に懸架されるナックルと、前記モータのトルクを前記ホイールに出力するアウトプットシャフトと、前記アウトプットシャフトに一体回転自在に連結されると共に前記ホイールと一体回転するホイールハブと、前記モータを内蔵する前記インホイールモータユニットのユニットケースと、前記アウトプットシャフトの軸方向において、前記ホイールと前記アウトプットシャフトとの間に、前記アウトプットシャフトの周方向に沿うように設けられた所定のクリアランスと、を有し、前記ホイールハブは、前記ナックルの第１の部分に回転自在に支持され、前記ユニットケースは、前記ナックルの第２の部分に固定される、インホイールモータユニットを提供する。

（１）本発明によれば、ホイールハブは、ナックルに支持され、インホイールモータユニットのユニットケースは、ホイールハブを支持していない。したがって、ユニットケースは、車両からホイールを介して伝達される大きな力を受け持つ必要がないため、モータのトルクのみを支持できればよい。ゆえに、本発明によれば、ユニットケースの軽量化ないし薄肉化を図ることができる。
（２）本発明によれば、ユニットケースはホイールハブを支持する必要がないため、ユニットケースの構造を簡素化することができる。
（３）本発明によれば、一つの部材、すなわち、ナックルで、ホイールハブの回転自在な支持と、ユニットケースの支持が達成されることにより、インホイールモータユニットを簡素に構成することができ、又モータを内蔵するユニットケースの設計自由度が増加される。
（４）ホイールが障害物に衝突したり、或いは旋回による力を受けたりして、ホイールハブに対して径方向の力が加わった場合、アウトプットシャフトの軸方向において、ホイールとアウトプットシャフトとの間に、アウトプットシャフトの周方向に沿うように設けられた所定のクリアランスによって、ホイールからアウトプットシャフトへの大きな力の急速な伝達が吸収され、アウトプットシャフトに印加される負荷が低減される。

本発明の一実施例に係るインホイールモータユニットの外観斜視図である。 図１に示したナックルを背面から視た外観斜視図である。 本発明の一実施例に係るインホイールモータユニットの断面図である。 図３に示した、ホイールハブとアウトプットシャフトのスプライン嵌合部の展開図である。

本発明の実施の形態に係るユニットケースは、ホイールからの力を直接受けることがない。

本発明の実施の形態によれば、ホイールへ動力を伝達するアウトプットシャフトの支持構造を簡素にすることができる。その理由は、アウトプットシャフトには、車両から大きな力が伝達されることがなく、アウトプットシャフトは、モータが出力するトルクのみを支持できれば十分であるからである。例えば、従来は、アウトプットシャフトを回転自在に支持するベアリングには、車両ないしホイールから伝達されるスラスト方向の大きな力を受け止めるため、アンギュラ玉軸受が採用されているが、本発明によれば、回転方向の力のみを支持する単純な構造のボールベアリング（図３に示す単純ボールベアリング型のシャフト用ベアリング１４ａ，１４ｂ参照）を採用することができる。

本発明の実施の形態によれば、前記ユニットケースは、前記ナックルの前記第２の部分に、位置決め用のスリーブを介して、固定される。この形態によれば、ホイールの支持剛性に柔軟性を持たせることができる。その理由を以下に説明する。ホイールとインホイールモータユニットは、別々に支持されているため、ホイール回転軸のミスアラインメントが発生すると、ホイールからの力をインホイールモータユニットで受ける状態が発生する。このミスアラインメントの発生及びその悪影響を回避するためには、従来、ホイールの支持剛性を上げる必要があると考えられていた。しかし、本発明の実施の形態によれば、インホイールモータユニットのナックルに対する取付精度をスリーブを用いて上げることにより、ホイールの支持剛性を下げても、ミスアラインメントの発生及びその悪影響を回避することができる。また、これによって、ホイールハブの支持構造を簡素化できる。

本発明の実施の形態によれば、前記ホイールハブは、回転方向に所定のクリアランスをもって、前記アウトプットシャフトに該回転方向に沿って嵌合される。ホイールが障害物に衝突したり、或いは旋回による力を受けたりして、ホイールハブに対して径方向の力が加わった場合、このクリアランスによって、ホイールからアウトプットシャフトへの大きな力の急速な伝達が吸収され、アウトプットシャフトに印加される負荷が低減される。

本発明の実施の形態に係るインホイールモータユニットは、前記ユニットケースの半径方向外方で、前記ナックルの前記第１の部分である内周面と、前記ホイールハブの外周面との半径方向間に配置され、該ホイールハブを回転自在に支持するハブ用ベアリングと、前記ユニットケース内で、前記ユニットケースの内周面と、前記アウトプットシャフトの外周面との半径方向間に配置され、該アウトプットシャフトを回転自在に支持するシャフト用ベアリングと、を有している。この形態によれば、ホイールハブは、ハブ用ベアリングによって、ナックルに直接的に支持され、アウトプットシャフトは、ユニットケースに直接的に支持される。ユニットケースは、モータないしそれに接続される減速機のトルクのみを支持できれば十分である。また、ハブ用ベアリングがインホイールモータユニットの大径側に配置されていることにより、ホイールハブの支持が安定する。

以下、図面を参照して、本発明の一実施例を説明する。図１は、本発明の一実施例に係るインホイールモータユニットの外観斜視図である。図２は、図１に示したナックルを背面から視た外観斜視図である。図１及び図２を参照すると、筒部を有するナックル１の一側には、ホイールハブ２が装填され、ナックル１の他側には、インホイールモータユニット２１のユニットケース３が装着される。

図３は、本発明の一実施例に係るインホイールモータユニットの断面図である。図３を参照すると、インホイールモータユニット２１は、不図示の車体に懸架され、内蔵するモータ５の回転力をホイール４に出力するものであって、車体に、例えば、一対のアームとジョイントを介して、懸架されるナックル１と、モータ５のトルクをホイール４に対して出力するアウトプットシャフト６と、アウトプットシャフト６に一体回転自在に連結されると共にホイール４と一体回転するホイールハブ２と、モータ５を内蔵するユニットケース３と、を有している。

インホイールモータユニット２１は、さらに、モータ５とアウトプットシャフト６の間に接続された減速機７を有している。ユニットケース３は、モータ５及び減速機７を内蔵している。ユニットケース３の一側面からは、アウトプットシャフト６が突出している。ユニットケース３の一側面には、ユニットカバー８が取り付けられ、ユニットカバー８には、オイルポンプユニット９が支持されている。

ホイールハブ２の車体側に設けられた大径筒部２ａは、ナックル１の内周面と、ユニットケース３の外周面との半径方向間に挿入され、ホイールハブ２のホイール側に設けられた小径筒部２ｂには、ホイール４が一体回転するよう取り付けられ、ホイールハブ２の軸方向中間部２ｃに取り付けられたキャリパ２ｄは、不図示のブレーキ装置と摺動自在である。なお、図３においては、ホイール４が、ホイールハブ２の中心部に取り付けられるセンターサポート型の構造を示しているが、ホイール４は、放射状に配列された複数のフランジボルトによってホイールハブ２に取り付けられてもよい。

ユニットケース３の半径方向外方で、ナックル１の第１の部分１ａである内周面と、ホイールハブ２の外周面との半径方向間には、ホイールハブ２を回転自在に支持するハブ用ベアリング１０が配置されている。ハブ用ベアリング１０は、軸方向に所定間隔離間して配置された第１及び第２のハブ用ベアリング部１０ａ，１０ｂから構成されている。ハブ用ベアリング１０は、インホイールモータユニット２１の大径側に配置されて、ホイールハブ２を安定的に支持し、又、ホイールハブ２に印加されるスラスト方向の力も受承することができる。

ユニットケース３の軸方向中間部には、半径方向外方に突出するフランジ部３ａが形成されている。フランジ部３ａは、ナックル１の車体側側面上に位置する第２の部分１ｂに、位置決め用のスリーブ１１を介して、固定されている。具体的には、ナックル１上部に位置する第２の部分１ｂには、二つのボルト孔１２ａが形成されている。フランジ部３ａの上部にも、二つのボルト孔１２ｂが形成されている。スリーブ１１が、ボルト孔１２ａ，１２ｂにそれぞれ装填された状態で、ボルト１３をボルト孔１２ａに螺合することにより、ユニットケース３の取付位置を微調整しながら、ユニットケース３をナックル１に固定することができる。これによって、インホイールモータユニット２１の取付精度が向上される。このスリーブ１１には、段付きスリーブ等を採用することができる。

ユニットケース３内で、ユニットケース３の内周面とアウトプットシャフト６の外周面との半径方向間には、アウトプットシャフト６を回転自在に支持するシャフト用ベアリング１４が配置されている。シャフト用ベアリング１４は、アウトプットシャフト６を直接的に、回転自在に支持する第１のシャフト用ベアリング１４ａと、アウトプットシャフト６を間接的に、回転自在に支持する第２のシャフト用ベアリング１４ｂと、を備えている。

軸方向に沿ってホイール４側に配置された第１のシャフト用ベアリング１４ａは、ユニットケース３内で、アウトプットシャフト６の外周面と、ユニットケース３のホイール側内周面との半径方向間に配置されている。軸方向に沿って車体側に配置された第２のシャフト用ベアリング１４ｂは、ユニットケース３内で、キャリヤ７ｃ（アウトプットシャフト６）の外周面と、ユニットケース３の車体側内周面との半径方向間に配置されている。

モータ５は、ユニットケース３の車体側筒部に内蔵され、回転軸５ａから回転力が減速機７に出力される。回転軸５ａは、インホイールモータユニット２１の潤滑必要箇所に潤滑油を供給するオイルポンプユニット９に駆動力を提供することができる。回転軸５ａは、回転軸５ａの車体側外周面とユニットカバー８の内周面との半径方向間に配置された第１の回転軸用ベアリング１５と、回転軸５ａのホイール側外周面とキャリヤ７ｃの車体側内周面との半径方向間に配置された第２の回転軸用ベアリング１６と、によって、回転自在に支持されている。

減速機７は、プラネタリア型であって、モータ５の回転軸５ａと一体回転するサンギア７ａと、サンギア７ａと噛合する複数のピニオン７ｂと、複数のピニオン７ｂを軸支するキャリヤ７ｃと、ユニットケース３に設けられ複数のピニオン７ｂと噛合するリングギア７ｄと、を有している。

減速機７の出力軸となるアウトプットシャフト６のホイール側外周面には、外スプライン１７が形成されている。ホイールハブ２の中間部内周面には、内スプライン１８が形成されている。

図４は、図３に示した、ホイールハブ２とアウトプットシャフト６のスプライン嵌合部の展開図である。特に、図４を参照すると、外スプライン１７と、内スプライン１８は、周方向に沿って所定のクリアランスＷをもって、スプライン嵌合している。かくして、ホイールハブ２は、回転方向に所定のクリアランスＷをもって、アウトプットシャフト６に回転方向に沿って嵌合されている。

以上説明した本実施例に係るインホイールモータユニット２１の機能を説明する。モータ５のトルクは、回転軸５ａを介して、減速機７のサンギア７ａに入力され、複数のピニオン７ｂ、キャリヤ７ｃを介して、減速されて、アウトプットシャフト６から出力される。アウトプットシャフト６には、ホイールハブ２が回転方向に一体的に結合して、ホイール４が回転駆動される。

一方、ホイール４側から、インホイールモータユニット２１に力が入力される場合、ホイールハブ２とアウトプットシャフト６の間のスプライン嵌合に図４に示したクリアランスＷがあることにより、アウトプットシャフト６を介して、インホイールモータユニット２１に急激に大きな力が伝達されることが防止される。また、ホイールハブ２は、ナックル１に回転自在に支持されていることにより、ユニットケース３に伝達される力も小さなものとなる。

また、本実施例のインホイールモータユニット２１によれば、ホイールハブ２は、ナックル１に支持され、インホイールモータユニット２１のユニットケース３は、ホイールハブ２を支持していない。したがって、ユニットケース３は、車両からホイール４を介して伝達される大きな力を受け持つ必要がないため、モータ５のトルクのみを支持できればよい。ゆえに、ユニットケース３は、軽量化ないし薄肉化され、さらに、簡素化されている。

本発明は、インホイールモータを有する車両に適用される。

１ ナックル
１ａ 第１の部分
１ｂ 第２の部分
２ ホイールハブ
２ａ 大径筒部
２ｂ 小径筒部
２ｃ 軸方向中間部
２ｄ キャリパ
３ ユニットケース
３ａ フランジ部
４ ホイール
５ モータ
５ａ 回転軸
６ アウトプットシャフト
７ 減速機
７ａ サンギア
７ｂ 複数のピニオン
７ｃ キャリヤ
７ｄ リングギア
８ ユニットカバー
９ オイルポンプユニット
１０ ハブ用ベアリング
１０ａ，１０ｂ 第１及び第２のハブ用ベアリング部
１１ スリーブ
１２ａ，１２ｂ ボルト孔
１３ ボルト
１４ シャフト用ベアリング
１４ａ，１４ｂ 第１及び第２のシャフト用ベアリング
１５ 第１の回転軸用ベアリング
１６ 第２の回転軸用ベアリング
１７ 外スプライン
１８ 内スプライン
２１ インホイールモータユニット
Ｗ クリアランス

Claims (4)

1. 車体に懸架され、内蔵するモータのトルクをホイールに出力するインホイールモータユニットであって、
   前記車体に懸架されるナックルと、
   前記モータのトルクを前記ホイールに出力するアウトプットシャフトと、
   前記アウトプットシャフトに一体回転自在に連結されると共に前記ホイールと一体回転するホイールハブと、
   前記モータを内蔵する前記インホイールモータユニットのユニットケースと、
   前記アウトプットシャフトの軸方向において、前記ホイールと前記アウトプットシャフトとの間に、前記アウトプットシャフトの周方向に沿うように設けられた所定のクリアランスと、
   を有し、
   前記ホイールハブは、前記ナックルの第１の部分に回転自在に支持され、
   前記ユニットケースは、前記ナックルの第２の部分に固定される、
   ことを特徴とするインホイールモータユニット。
2. 前記ユニットケースは、前記ナックルの前記第２の部分に、位置決め用のスリーブを介して、固定される、ことを特徴とする請求項１記載のインホイールモータユニット。
3. 前記ホイールハブは、回転方向に所定のクリアランスをもって、前記アウトプットシャフトに該回転方向に沿って嵌合される、ことを特徴とする請求項１又は２記載のインホイールモータユニット。
4. 前記ユニットケースの半径方向外方で、前記ナックルの前記第１の部分である内周面と、前記ホイールハブの外周面との半径方向間に配置され、該ホイールハブを回転自在に支持するハブ用ベアリングと、
   前記ユニットケース内で、前記ユニットケースの内周面と、前記アウトプットシャフトの外周面との半径方向間に配置され、該アウトプットシャフトを回転自在に支持するシャフト用ベアリングと、
   を有する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一記載のインホイールモータユニット。

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