JP6853622B2 - インホイールモータ駆動装置、およびインホイールモータ駆動装置とサスペンション装置の連結構造 - Google Patents

Description

本発明は、インホイールモータ駆動装置の内部および外部の構造に関する。

インホイールモータは、車輪の内部に配置されることから、エンジン（内燃機関）のように自動車の車体に搭載する必要がなく、車体の内部空間を大きく確保できる等の点で有利である。インホイールモータを車体の下側に取り付けるサスペンション装置としては従来、例えば、特開２００４−０９０８２２号公報（特許文献１）および特開２００６−２４０４３０号公報（特許文献２）に記載のものが知られている。特許文献１にはインホイールモータをダブルウィッシュボーン式サスペンション装置またはストラット式サスペンション装置に懸架することが記載されている。特許文献２にはインホイールモータをストラット式サスペンション装置に懸架することが記載されている。

特許文献１記載のインホイールモータとサスペンション装置の連結構造を図１１に示す。従来のインホイールモータ２０１は、軸線Ｏ方向に厚みを有する円筒形状の本体２０１ｂと、本体２０１ｂから突出するモータ２０２および車輪支持部２０３を有する。インホイールモータ２０１は、車輪２０４のリム２０５に区画されるホイール内空領域に配置され、軸線Ｏ方向一方側で、ボルト２０６によって車輪２０４の車輪ホイールと同軸に結合する。またインホイールモータ２０１は、軸線Ｏ方向他方側に、モータ２０２と、車輪支持部２０３とを有する。車輪支持部２０３の上端は連結点２０７で上側サスペンション部材２０８と連結し、車輪支持部２０３の下端は連結点２０９で下側サスペンション部材２１０と連結する。各連結点２０７，２０９はハードポイントともいい、ボールジョイントである。連結点２０７，２０９を通る直線は転舵軸Ｋを構成する。インホイールモータ２０１および車輪２０４は、転舵軸Ｋを中心として右方向ないし左方向に転舵する。

特開２００４−０９０８２２号公報 特開２００６−２４０４３０号公報

従来のインホイールモータ２０１にあっては、本体２０１ｂの外周面２０１ｄがリム２０５内径よりも僅かに小さいため、外周面２０１ｄとリム２０５の間に隙間が殆どない。このため連結点２０７，２０９を本体２０１ｂから軸線Ｏ方向に離隔して配置せざるを得なかった。そうすると車輪２０４の軸線Ｏ方向寸法の中心であるホイールセンタＣｗから転舵軸Ｋまでの距離が大きくなってしまい、電動車両の操舵特性が悪化したり、乗り心地性能が悪化したりする等の懸念がある。このため車輪２０４の幅（軸線Ｏ方向寸法）を極端に大きくしていた。

車輪の幅を大きくすると、コスト上の負担が大きくなる。ホイールセンタＣｗから転舵軸Ｋまでの距離が大きいことは好ましくなく、ホイールセンタＣｗから転舵軸Ｋまでの距離はできるだけ小さい方がよく、好ましくはホイールセンタＣｗと転舵軸Ｋは一致するのがよい。

本発明は、上述の実情に鑑み、ホイールセンタＣｗから転舵軸Ｋまでの距離を小さくすることができるインホイールモータ駆動装置とサスペンション装置の連結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は、車輪と結合するための車輪ハブを含む車輪ハブ軸受部、車輪ハブ軸受部の軸線に対して上側にオフセット配置されて車輪ハブを駆動するモータ部、車輪ハブ軸受部の軸線に対して上側にオフセット配置されてモータ部の回転を減速して車輪ハブへ伝達する減速部、および車輪ハブ軸受部よりも下側へ突出するキャリアを備え、キャリアはモータ部の外郭をなすモータケーシングから離隔し、かつ、減速部の各歯車を覆うケーシングから離隔するよう配置されて車輪ハブ軸受部に固定され、キャリアの上部にはサスペンション装置のアッパアームまたはストラットと連結するための上側サスペンション連結部が設けられ、キャリアの下端にはサスペンション装置と方向自在に連結するための下側サスペンション連結部が設けられ、車輪ハブ軸受部の軸線方向位置に関し、下側サスペンション連結部は車輪ハブ軸受部と重なるように配置される。

かかる本発明によれば、車輪ホイールのリムの中に収容されるインホイールモータ駆動装置において、モータ部および減速部が車輪ハブ軸受部からみて上側に配置されるのでインホイールモータ駆動装置の車輪ハブ軸受部とリム下部の間で空間（以下、リム下部空間という）を確保することができる。このリム下部空間に下側サスペンション連結部を配置し得て、リム下部空間を有効に利用することができる。しかも下側サスペンション連結部を車輪のホイールセンタ直下に配置可能である。したがって、下側サスペンション連結部を通る転舵軸をホイールセンタと一致させ、あるいはホイールセンタから転舵軸までの距離を小さくすることができる。車輪ハブ軸受部は、軸受としての構成要素、すなわち外輪および内輪（中実軸を含む）と、これら外輪および内輪に区画される環状隙間に配置される複数の転動体を備えるものであればよい。本発明でいう、方向自在に連結するとは、連結箇所がボールジョイント等のように球面上を自由な方向に折れることができることをいう。一方部材と他方部材を方向自在に連結する機構は、例えばボールジョイントであったり、あるいは他の構造の継手であったり、特に限定されない。下側サスペンション連結部は、例えばブラケットであり、ボールジョイントと結合する。本発明でいう、下側サスペンション連結部は車輪ハブ軸受部と重なるように配置されるとは、車輪ハブ軸受部の少なくとも一部と下側サスペンション連結部の少なくとも一部が、同じ軸線方向位置に配置されると理解されたい。

キャリアはインホイールモータ駆動装置の表面に附設される部材であればよい。本発明の一実施形態として、下側サスペンション連結部はサスペンション装置のロアアームと連結するためのサスペンション連結部である。かかる実施形態によれば、インホイールモータ駆動装置をダブルウィッシュボーン式またはストラット式サスペンション装置に連結することにより、インホイールモータ駆動装置の転舵軸を車輪のホイールセンタと一致させ、あるいはホイールセンタから転舵軸までの距離を小さくすることができる。本発明の好ましい実施形態として車輪ハブ軸受部は、車輪ハブになる外輪と、外輪の内周に配置される内輪と、これら外輪および内輪の環状隙間に配置される複数の転動体とを含み、減速部は、モータ部のモータ回転軸に設けられる入力歯車と、外輪の外周に同軸に設けられて入力歯車に駆動される出力歯車を有し、キャリア下端の下側サスペンション連結部は、出力歯車の最下端よりも下側に配置される。かかる実施形態によれば、サスペンション連結部を出力歯車の直下に配置し得て、転舵軸を車輪のホイールセンタに一層近づけることができる。より好ましい実施形態としてキャリア下端の下側サスペンション連結部は、出力歯車の直下に配置される。

他の実施形態として車輪ハブ軸受部は、車輪ハブになる外輪と、外輪の内周に配置される内輪と、これら外輪および内輪の環状隙間に配置される複数の転動体とを含み、減速部は、モータ部のモータ回転軸に設けられる入力歯車と、外輪の軸線方向中央部の外周に同軸に設けられて入力歯車に駆動される出力歯車を有し、外輪は軸線方向一方端部に車輪と結合するための結合部を有し、キャリア下端の下側サスペンション連結部は、出力歯車から軸線方向他方側に離隔して配置される。かかる実施形態によれば、車輪ホイールの内空領域に大径の出力歯車を収納することができる。

好ましい実施形態として出力歯車は、外輪の外周とスプライン嵌合する。かかる実施形態によれば車輪ハブの外径側に、車輪の車軸と同軸に配置された出力歯車をスプライン嵌合することができる。

好ましい実施形態としてモータ部は車輪ハブ軸受部の軸線から離隔してオフセット配置される。かかる実施形態によればモータ部が車軸から離隔してオフセット配置される。したがってモータ部と路面の間に充分なクリアランスを確保することができる。他の実施形態としてモータ部は車輪ハブ軸受部の軸線と交差するように配置される。

本発明のインホイールモータ駆動装置とサスペンション装置の連結構造は、上述したインホイールモータ駆動装置と、インホイールモータ駆動装置を車体側メンバに連結するサスペンション装置とを具備する。サスペンション装置は、インホイールモータ駆動装置の上部と連結する上側サスペンション部材、および上側サスペンション部材よりも下方に配置される下側サスペンション部材を含む。下側サスペンション部材の一方端はインホイールモータ駆動装置のキャリア下端の下側サスペンション連結部に方向自在に連結され、下側サスペンション部材の他方端は車体側メンバに回動可能に連結される。

かかる本発明によれば、インホイールモータ駆動装置の車輪ハブ軸受部と車輪ホイールのリム下部の間でリム下部空間を確保することができる。また、このリム下部空間にサスペンション連結部を配置し得て、リム下部空間を有効に利用することができる。しかもサスペンション連結部を車輪のホイールセンタ直下に配置可能である。したがって、サスペンション連結部を通る転舵軸をホイールセンタと一致させ、あるいはホイールセンタから転舵軸までの距離を小さくすることができる。

サスペンション装置は、特に限定されず、ダブルウィッシュボーン式またはストラット式サスペンション装置を含む。本発明の好ましい実施形態としてサスペンション装置はダンパーをさらに含み、キャリアは、ダンパーの端部と相対移動不能に結合する。かかる実施形態によればハブキャリアとダンパーが剛体結合する。

このように本発明によれば、従来のインホイールモータと比較して、車輪のホイールセンタから転舵軸までの距離を小さくすることができる。したがって電動車両の操舵特性および乗り心地性能が向上する。

本発明の一実施形態になるインホイールモータ駆動装置とサスペンション装置の連結構造を示す斜視図である。 同実施形態の連結構造を示す側面図である。 同実施形態の連結構造を示す平面図である。 同実施形態の連結構造を示す背面図である。 本発明の一実施形態になるインホイールモータ駆動装置を車輪とともに示す模式図である。 本発明の一実施形態になるインホイールモータ駆動装置を車輪とともに示す模式図である。 同実施形態の連結構造を示す展開断面図である。 同実施形態のインホイールモータ駆動装置を示す横断面図である。 本発明の他の実施形態になる連結構造を示す背面図である。 他の実施形態を示す展開断面図である。 従来例を示す背面図である。

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。図１は、本発明の一実施形態になるインホイールモータ駆動装置とサスペンション装置の連結構造を示す斜視図であり、電動車両の車両後方かつ車幅方向内側かつ上方から斜めに見た状態を表す。図２は、同実施形態の連結構造を示す側面図であり、車幅方向内側から見た状態を表す。図２の紙面上側は車両上方を表し、紙面下側は車両下方を表す。図３は、同実施形態の連結構造を示す平面図である。図４は、同実施形態の連結構造を示す背面図であり、車両後方から見た状態を表す。図２〜図４は、図１に対応する。

本実施形態では、電動車両の左右１対の前輪および／または左右１対の後輪をインホイールモータ駆動装置１０で駆動する。各インホイールモータ駆動装置１０はストラット式サスペンション装置を介して電動車両の車体に取り付けられる。ストラット式サスペンション装置は、上下方向に延びるストラット１１１と、車幅方向に延びるロアアーム１１６を有する。

ストラット１１１はダンパーおよびスプリングを組み合わせたショックアブソーバであり、上下方向に伸縮可能である。ストラット１１１が伸び縮みする範囲をサスペンション装置の懸架ストローク量ともいう。ストラット１１１の上端１１２は図示しない車体に回動可能に取り付けられる。ストラット１１１の下端１１３は、キャリア１０１の上部１０１ｂに、相対移動不能に取付固定される。このため、インホイールモータ駆動装置１０はストラット１１１の下端領域を占めるロッド１１５に対し、回動したり角度変化したりしない。あるいは図示しない変形例としてサスペンション装置は、ストラット１１１とは別部材のダンパーを具備してもよく、かかる変形例のダンパーの端部が後述するキャリア１０１と結合する。

ロアアーム１１６は車幅方向内側端１１７を基端とし、車幅方向外側端１１８を遊端として、上下方向に揺動可能である。車幅方向内側端１１７は車両前後方向に延びる回動軸（図示せず）を介して車体（図示せず）と連結する。ロアアーム１１６の車幅方向外側端１１８にはボールジョイント（図７に符号１１９で示す）が内蔵され、このボールジョイントを介してインホイールモータ駆動装置１０の下部と方向自在に連結する。なお方向自在とは、球面上のあらゆる方向に向きを変えることをいう。図２を参照して、ロアアーム１１６の車幅方向外側端１１８とストラット１１１の上端１１２とを結ぶ直線は転舵軸Ｓを構成する。

図２に示すように、本実施形態のインホイールモータ駆動装置１０は、車輪１０４の中に配置される。車輪１０４は、車輪ホイール１０５と、車輪ホイール１０５の外周に嵌合するタイヤ１０６を有する周知のものである。車輪１０４は、車輪ハブ軸受部１１と同軸に結合し、共通する軸線Ｏを有する。

図３および図４に示すように、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏ方向一方端には車輪１０４が取付固定される。車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏ方向他方端にはキャリア１０１が固定される。以下の説明では、車幅方向外側を軸線方向一方といい、車幅方向内側を軸線方向他方という。

キャリア１０１は車輪ハブ軸受部１１に設けられることからハブキャリアともいう。図４に示すように、キャリア１０１は車両前後方向にみて逆Ｌ字型であり、上端領域が上下方向に延びて車輪ハブ軸受部１１と結合し、下端部が向きを変えて軸線Ｏ方向一方側（車幅方向外側）へ延びる。かかる下端部は、ロアアーム１１６と連結するためのサスペンション連結部（以下、下側サスペンション連結部１０１ｃという）を構成する。下側サスペンション連結部１０１ｃは、ボールジョイント１１９のボールスタッドと結合するブラケットであり、帯鋼からなる。下側サスペンション連結部１０１ｃにはボールジョイント１１９が立設される（図７）。ボールジョイント１１９は下側サスペンション連結部１０１ｃから下方へ突出し、ボールジョイント１１９の下端はボールに形成される。下側サスペンション連結部１０１ｃについては後で詳細に説明する。

インホイールモータ駆動装置１０は、車輪ホイール１０５と結合する車輪ハブ軸受部１１と、車輪１０４を駆動するモータ部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とを備える。モータ部２１の軸線Ｍは車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏからオフセットして平行に配置される。減速部３１は、図２に示す軸線Ｏ、Ｍ、Ｒに跨がって設けられる平行三軸式歯車減速機であり、軸線Ｍに沿う入力軸、軸線Ｒに沿う中間軸（カウンター軸ともいう）、および軸線Ｏに沿う出力軸を内蔵する。中間軸の軸線Ｒは、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏからオフセットして平行に配置される。インホイールモータ駆動装置１０の内部構造については後で詳細に説明する。

軸線Ｏ、Ｍ、Ｒは車幅方向に延びる。車幅方向にみた車輪ハブ軸受部１１とモータ部２１と減速部３１との位置関係は図２に示すとおりであり、モータ部２１の軸線Ｍが車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏの高さ位置よりも上側に配置される。なおモータ部２１の下部は、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏの高さ位置よりも低いが、モータ部２１の中心、つまり軸線Ｍ、が軸線Ｏよりも上側に配置されればよい。減速部３１の中間軸の軸線Ｒはモータ部２１の軸線Ｍの高さ位置よりも上側に配置される。またモータ部２１の下部の高さ位置は、ロアアーム１１６の車幅方向外側端１１８の高さ位置と重なる。ただし車幅方向外側端１１８はモータ部２１よりも下方に配置される。

モータ部２１の軸線Ｍは、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏの車両前後方向位置よりも車両前方に配置される。また減速部３１の中間軸の軸線Ｒは、車両前後方向において、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏとモータ部２１の軸線Ｍとの間に配置される。

図１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から車幅方向内側に突出する。モータ部２１の外郭をなすモータケーシング２５は、車幅方向に延びる円筒形状である。キャリア１０１はモータケーシング２５から離隔している。インホイールモータ駆動装置１０は、キャリア１０１によって、サスペンション装置に取り付けられる。

図２に示すように、モータ部２１の円筒側面はストラット１１１から離隔して車両前方に配置される。車輪ハブ軸受部１１および減速部３１は最小リム内径１０３ｎに包囲されるが、モータ部２１は、車輪１０４よりも車幅方向内側に突出して車輪ホイール１０５との干渉を回避する。モータ部２１の一部は、最小リム内径１０３ｎと同じ径の円よりも外径側に位置し、車幅方向にみてタイヤ１０６と重なる。ただしこの重なり部分は、車輪１０４の外径と同じ径の円よりも内径側に位置する。

インホイールモータ駆動装置１０の本体ケーシング３８にはブレーキキャリパ１０７が取付固定される。ブレーキキャリパ１０７は円板状のブレーキロータ１０２を挟んで車輪１０４を制動する。図２に示すように、ブレーキキャリパ１０７は、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏの高さ位置よりも上側に配置される。またブレーキキャリパ１０７は、軸線Ｏよりも車両後方に配置される。ブレーキキャリパ１０７、ブレーキロータ１０２、車輪ハブ軸受部１１、および減速部３１は、車輪ホイール１０５の内空領域に収納される。

キャリア１０１にはタイロッドアーム１０１ｄが形成される。タイロッドアーム１０１ｄは、軸線Ｏからみて外径方向、具体的には車両後方へ突出する。タイロッドアーム１０１ｄの先端は、ボールジョイント１２３を介して、車幅方向に延びるタイロッド１２１の車幅方向外側端１２２と方向自在に連結する。ボールジョイント１２３は車幅方向外側端１２２に内蔵される。タイロッド１２１の車幅方向内側端１２４は、図示しない操舵装置と方向自在に連結する。タイロッド１２１が図示しない操舵装置によって車幅方向に押し引きされることにより、インホイールモータ駆動装置１０と車輪１０４とストラット１１１は転舵軸Ｓを中心として転舵する。

タイロッド１２１は、車幅方向外側端１２２およびボールジョイント１２３を含め、軸線Ｏよりも車両後方に配置される。

図２に示すように、ストラット１１１は軸線Ｏの直上に配置される。モータ部２１はストラット１１１よりも車両前方に配置される。これに対しブレーキキャリパ１０７およびタイロッド１２１はストラット１１１よりも車両後方に配置される。

次に図５〜図８を参照して、インホイールモータ駆動装置につき詳細に説明する。

図５および図６は同実施形態のインホイールモータ駆動装置を車輪とともに取り出して示す模式図であり、図５は車輪ハブ軸受部の軸線方向にみた状態を表し、図６は車両前方からみた状態を表す。図７は、同実施形態のインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。図８は、同実施形態のインホイールモータ駆動装置を示す横断面図である。図５、図６、および図８では、車輪を仮想線で示す。

インホイールモータ駆動装置１０は、車輪ハブ軸受部１１、車輪ハブ軸受部１１の上側に配置されるモータ部２１、車輪ハブ軸受部１１の上側に配置されてモータ部２１の回転を減速して車輪ハブ軸受部１１へ伝達する減速部３１を備える。

インホイールモータ駆動装置１０は、車輪ホイール１０５の最小リム内径１０３ｎとの間でリム下部空間Ｓｒを確保する。リム下部空間Ｓｒは、車輪ホイール１０５の内空領域のうち、インホイールモータ駆動装置１０と車輪ホイール１０５下部との間における空間である。より具体的には、車輪ハブ軸受部１１と車輪ホイール１０５下部との間における空間である。

本実施形態では、リム下部空間Ｓｒを有効に利用するために、キャリア１０１を車輪ハブ軸受部１１からリム下部空間Ｓｒまで下向きに突出させる。

図７に示すように、車輪ハブ軸受部１１は、図示しない車輪ホイールと結合する車輪ハブとしての外輪１２と、外輪１２の中央孔に配置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を有する。内側固定部材１３は、非回転の固定軸１５と、インナーレース１６と、抜け止めナット１７を含む。固定軸１５は軸線Ｏ方向に沿って延び、軸線Ｏ方向一方で小径に形成され、軸線Ｏ方向他方で大径に形成される。そして固定軸１５の軸線Ｏ方向他方は、車幅方向内側を指向してキャリア１０１に取り付けられる。また固定軸１５の軸線Ｏ方向一方は、車幅方向外側を指向し、外周には環状のインナーレース１６が嵌合される。さらに固定軸１５の軸線Ｏ方向一方端には、抜け止めナット１７が螺合し、インナーレース１６が抜け止めされる。

転動体１４は、軸線Ｏ方向に離隔して複列に配置される。インナーレース１６の外径面は、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方向一方の内径面と対面する。これに対し固定軸１５の軸線Ｏ方向中央部の外周は、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方向他方の内径面と対面する。

外輪１２の軸線Ｏ方向一方端には結合部１２ｆが形成される。結合部１２ｆは例えばフランジであり、ボルト等の連結具によってブレーキロータ１０２および図７に図示しない車輪と同軸に結合する。外輪１２は結合部１２ｆで車輪と結合して、車輪と一体回転する。

ここで付言すると、車輪１０４に発生する車両前後方向・車幅方向左右の入力荷重を車体へ伝達する部材として、ロアアーム１１６は最も負担が大きいため、断面が大きい。また、バンプステアゼロを実現するため、タイロッド１２１は、ロアアーム１１６と等長であり、ロアアーム１１６近傍に配置される。そのため外輪１２は、キャリア１０１とロアアーム１１６との連結点（ボールジョイント１１９の中心）よりも上方に配置されるとよい。これによりインホイールモータ駆動装置１０とストラット１１１との干渉を回避して、既存の懸架ストローク量を維持しつつ、モータ部２１からロアアーム１１６までの距離やモータ部２１からタイロッド１２１との距離を確保し得て、これらの干渉回避のためのロアアーム１１６の湾曲量を小さくし得て、サスペンション装置の最低地上高の低下を最小限にとどめることができる。

モータ部２１は、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。またモータ部２１の軸線方向位置は、図７に示すように車輪ハブ軸受部１１の内側固定部材１３と重なり合う。これによりインホイールモータ駆動装置１０の軸線方向寸法を短くすることができる。

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に回転自在に支持される。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３８と一体に結合し、軸線Ｍ方向他方端で円形のカバー２５ｖに封止される。モータ部２１は外輪１２を駆動する。

減速部３１は、外輪１２の外周面に同軸に設けられる出力歯車３６と、モータ部２１のモータ回転軸２２と同軸に結合する入力歯車３２と、中間軸３４と、入力歯車３２から出力歯車３６へ回転を伝達する複数の中間歯車３３，３５と、これら歯車を収容する本体ケーシング３８を有する。

入力歯車３２は小径の外歯歯車であり、軸線Ｍに沿って配置される筒部３２ｃの軸線方向中央部外周に形成される多数の歯である。筒部３２ｃの内周は、モータ回転軸２２から軸線方向一方へさらに延びる軸部３２ｓの外周と相対回転不可能に嵌合する。筒部３２ｃの両端部は、転がり軸受３２ｍ，３２ｎを介して、本体ケーシング３８に回転自在に支持される。本体ケーシング３８は、互いに平行に延びる軸線Ｏ、Ｍ、Ｒを取り囲むように減速部３１および車輪ハブ軸受部１１を覆うとともに、減速部３１の軸線方向両側を覆う。筒部３２ｃは減速部３１の入力軸を構成する。本体ケーシング３８の軸線方向一方端面は、ブレーキロータ１０２と対向する。本体ケーシング３８の軸線方向他方端面は、モータケーシング２５と結合する。モータケーシング２５は本体ケーシング３８に附設されて、本体ケーシング３８から軸線方向他方側へ突出する。本体ケーシング３８は減速部３１の全ての回転要素（軸および歯車）を収容する。

説明を図７に戻すと小径の入力歯車３２は、大径の外歯歯車になる第１中間歯車３３と噛合する。中間歯車３３は中間軸３４によって小径の外歯歯車になる第２中間歯車３５と同軸に結合する。中間軸３４の両端部は、転がり軸受３４ｍ，３４ｎを介して、本体ケーシング３８に回転自在に支持される。第１中間歯車３３および第２中間歯車３５は、転がり軸受３４ｍと転がり軸受３４ｎとの間に配置され、互いに隣接する。本実施形態では、第１中間歯車３３と中間軸３４が一体に形成され、第２中間歯車３５が中間軸３４の外周に相対回転不可能に嵌合する。中間軸３４の中心を通る軸線Ｒは、車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏと平行に延びる。これにより減速部３１は、車輪ハブ軸受部１１からオフセットして配置される。小径の第２中間歯車３５は大径の出力歯車３６と噛合する。軸線Ｏ，Ｒ，Ｍの位置関係は図８に示すとおりである。

出力歯車３６は外歯歯車であり、出力歯車３６の中央孔に外輪１２が相対回転不能に嵌合する。かかる嵌合は、スプライン嵌合（スプライン溝４０）あるいはセレーション嵌合である。出力歯車３６の歯先および歯底は、外輪１２の外周面よりも大径である。そして軸線Ｏ方向にみて、出力歯車３６の外周部と第１中間歯車３３の外周部が重なり合う。出力歯車３６の中心には筒部３６ｃが形成される。筒部３６ｃの両端部は出力歯車３６の両端面から突出し、転がり軸受３６ｍ，３６ｎを介して、本体ケーシング３８に回転自在にそれぞれ支持される。外輪１２と嵌合する筒部３６ｃは減速部３１の出力軸を構成する。

本体ケーシング３８の軸線方向両端には、外輪１２が貫通するための開口がそれぞれ形成される。各開口には、外輪１２との環状隙間を封止するシール材３７ｃ，３７ｄが設けられる。このため回転体になる外輪１２は、軸線Ｏ方向両端を除き、本体ケーシング３８に覆われる。換言すると車輪ハブ軸受部１１は、両端部を除いて本体ケーシング３８に収容される。また本体ケーシング３８は、互いに平行な３本の軸線Ｏ，Ｒ，Ｍに跨って設置される。

図８に示すように第１中間歯車３３、第２中間歯車３５、および中間軸３４は、外輪１２よりも外径側に配置される。また図７に示すように第１中間歯車３３、第２中間歯車３５、および中間軸３４は、外輪１２の軸線Ｏ方向位置と重なるよう配置される。入力歯車３２および出力歯車３６も、外輪１２の軸線Ｏ方向位置と重なるよう配置される。本実施形態では図８に示すように、第１中間歯車３３全体および第２中間歯車３５全体が、外輪１２よりも外径側に配置される。あるいは図示しない変形例として、中間軸３４を長く伸ばして大径の第１中間歯車３３を小径の第２中間歯車３５から離隔させ、軸線Ｏ方向にみて第１中間歯車３３の外周を外輪１２と重なるよう配置してもよい。

説明を本実施形態に戻すと、図７に示すように出力歯車３６は、最も軸線Ｏ方向一方側の列に配置される転動体１４の中心の軸線方向位置から、最も軸線Ｏ方向他方側の列に配置される転動体１４の中心の軸線方向位置までの間の軸線方向領域に配置される。これにより外輪１２は、車輪の駆動中において複列の転動体１４，１４に安定して支持される。

図８に示すように、モータ部２１および減速部３１は、外輪１２と結合する車輪ホイールの最小リム内径１０３ｎの中に配置される。具体的には出力歯車３６が最小リム内径１０３ｎの中に配置される。これにより、モータ部２１および減速部３１を、車輪ホイールの中に収納可能である。

ここで附言すると図６に示すように、車輪ハブ軸受部１１、減速部３１、およびモータ部２１の軸線方向一方端が車輪ホイールの内空領域に収納される。これに対しモータ部２１の軸線方向他方端は、あるいは車輪ホイールの内空領域からはみ出す。あるいは図示しない変形例としてモータ部２１の軸線方向他方端は、車輪ホイールの内空領域に収納されてもよい。

軸線Ｒおよび軸線Ｍは、軸線Ｏよりも上方に配置される。これにより路面からモータ部２１までのクリアランスと、路面から減速部３１までのクリアランスを確保し易くなる。

本実施形態では図５および図６に示すように、モータ部２１が車輪ハブ軸受部１１の上側に配置され、減速部３１も車輪ハブ軸受部１１の上側に配置されることから、従来のインホイールモータと比較して、インホイールモータ駆動装置１０の下方にリム下部空間Ｓｒを大きく確保することができる。

インホイールモータ駆動装置１０のキャリア１０１は、車輪ハブ軸受部１１の軸線方向他方端に取り付けられて、リム下部空間Ｓｒへ突出する。本実施形態では図７に示すように、下側サスペンション連結部１０１ｃが、出力歯車３６から軸線Ｏ方向他方側に離隔してリム下部空間Ｓｒに配置される。これによりリム下部空間Ｓｒを利用してインホイールモータ駆動装置１０の下部をサスペンション装置のロアアーム１１６に連結することができる。本実施形態によれば図４に示すように転舵軸Ｓを従来よりも車幅方向外側に配置し得て、ホイールセンタＣｗに近づけることができる。本実施形態では下側サスペンション連結部１０１ｃが出力歯車３６の下部と同じ高さ位置に配置されるが、図示しない変形例として下側サスペンション連結部１０１ｃは出力歯車３６の下部よりも低い高さ位置に配置されてもよい。

また本実施形態によれば図４に示すように、インホイールモータ駆動装置１０がキャリア１０１を備え、キャリア１０１下端にはサスペンション装置のロアアーム１１６と連結するための下側サスペンション連結部１０１ｃが設けられる。したがってインホイールモータ駆動装置１０をサスペンション装置に取り付ける際、転舵軸Ｓを従来よりもホイールセンタＣｗに近づけることができる。タイヤ１０６の下部になるタイヤ接地面に着目すると、転舵軸Ｓとタイヤ接地面（図示せず）とが交差している。また、ホイールセンタＣｗから垂直に下ろした直線（図示せず）は、タイヤ接地面（図示せず）と交差しており、その交差点（図示せず）が、転舵軸Ｓ上に存在することで、駆動力に伴う転舵軸回りのモーメントを低減でき、トルクステアを防止することができる。

また本実施形態によれば図７に示すように車輪ハブ軸受部１１は、結合部１２ｆを含む外輪１２と、外輪１２の中心孔に挿通される内輪としての内側固定部材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を有する。減速部３１は、モータ部２１のモータ回転軸２２に設けられる入力歯車３２と、外輪１２の外周に設けられる出力歯車３６を有する。軸線Ｏ方向位置に関し、キャリア１０１下端の下側サスペンション連結部１０１ｃは出力歯車３６よりも軸線Ｏ方向他方側に離隔して配置される。これによりリム下部空間Ｓｒに、大径の出力歯車３６の配置スペースと、ロアアーム１１６と連結するための配置スペースを確保することができる。

次に本発明の他の実施形態になる、インホイールモータ駆動装置とストラット式サスペンション装置の連結構造について説明する。

図９は本発明の他の実施形態になるインホイールモータ駆動装置とサスペンション装置の連結構造を示す背面図であり、車両後方から見た状態を表す。図１０は、同実施形態のインホイールモータ駆動装置を示す展開断面図である。他の実施形態につき、前述した実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。出力歯車３６は本体ケーシング３８に内蔵される。他の実施形態ではキャリア１０１下端の下側サスペンション連結部１０１ｃおよびボールジョイント１１９が、出力歯車３６の最下端３６ｒよりも下側に配置される。また車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏ方向位置に関し、下側サスペンション連結部１０１ｃおよびボールジョイント１１９の軸線Ｏ方向位置が、出力歯車３６の軸線Ｏ方向位置と重なる。

他の実施形態によればボールジョイント１１９が前述した実施形態よりも車幅方向外側に位置する。したがって転舵軸Ｓを前述した実施形態よりもさらにホイールセンタＣｗに近づけることができる。

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。

この発明になるインホイールモータ駆動装置は、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、 １２ｆ 結合部、 １３ 内側固定部材、
１４ 転動体、 １５ 固定軸、 １６ インナーレース、
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 カバー、
３１ 減速部、 ３２ 入力歯車、 ３２ｃ，３６ｃ 筒部、
３２ｓ 軸部、 ３３ 第１中間歯車、 ３４ 中間軸、
３５ 第２中間歯車、 ３６ 出力歯車、
３６ｒ 出力歯車の最下端、 ３７ｃ，３７ｄ シール材、
３８ 本体ケーシング、 ４０ スプライン溝 、 １０１ キャリア、
１０１ｃ （下側）サスペンション連結部、 １０２ ブレーキロータ、
１０３ｎ 最小リム内径、 １０４ 車輪、 １０５ 車輪ホイール、
１０６ タイヤ、 １０７ ブレーキキャリパ、
１１１ ストラット、 １１２ ストラット上端、
１１３ ストラット下端、 １１５ ロッド、
１１６ ロアアーム、 １１９ ボールジョイント（連結点）、
１２１ タイロッド、 Ｃｗ ホイールセンタ、
Ｍ，Ｏ，Ｒ 軸線、 Ｓ 転舵軸、 Ｓｒ リム下部空間。

Claims (8)

1. 車輪と結合するための車輪ハブを含む車輪ハブ軸受部、前記車輪ハブ軸受部の軸線に対して上側にオフセット配置されて前記車輪ハブを駆動するモータ部、前記車輪ハブ軸受部の軸線に対して上側にオフセット配置されて前記モータ部の回転を減速して前記車輪ハブへ伝達する減速部、および前記車輪ハブ軸受部よりも下側へ突出するキャリアを備え、
   前記キャリアは、前記モータ部の外郭をなすモータケーシングから離隔し、かつ、前記減速部の各歯車を覆うケーシングから離隔するよう配置されて、前記車輪ハブ軸受部に固定され、
   前記キャリアの上部にはサスペンション装置のアッパアームまたはストラットと連結するための上側サスペンション連結部が設けられ、
   前記キャリアの下端にはサスペンション装置と方向自在に連結するための下側サスペンション連結部が設けられ、
   前記車輪ハブ軸受部の軸線方向位置に関し、前記下側サスペンション連結部は前記車輪ハブ軸受部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。
2. 前記下側サスペンション連結部はサスペンション装置のロアアームと連結するためのサ
   スペンション連結部である、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
3. 前記車輪ハブ軸受部は、前記車輪ハブになる外輪と、前記外輪の内周に配置される内輪
   と、これら外輪および内輪の環状隙間に配置される複数の転動体とを含み、
   前記減速部は、前記モータ部のモータ回転軸に設けられる入力歯車と、前記外輪の外周
   に同軸に設けられて前記入力歯車に駆動される出力歯車を有し、
   前記下側サスペンション連結部は、前記出力歯車の最下端よりも下側に配置される、請
   求項１または２に記載のインホイールモータ駆動装置。
4. 前記車輪ハブ軸受部は、前記車輪ハブになる外輪と、前記外輪の内周に配置される内輪
   と、これら外輪および内輪の環状隙間に配置される複数の転動体とを含み、
   前記減速部は、前記モータ部のモータ回転軸に設けられる入力歯車と、前記外輪の軸線
   方向中央部の外周に同軸に設けられて前記入力歯車に駆動される出力歯車を有し、
   前記外輪は軸線方向一方端部に車輪と結合するための結合部を有し、
   前記下側サスペンション連結部は、前記出力歯車から軸線方向他方側に離隔して配置さ
   れる、請求項１または２に記載のインホイールモータ駆動装置。
5. 前記出力歯車は、前記外輪の外周とスプライン嵌合する、請求項３または４に記載のイ
   ンホイールモータ駆動装置。
6. 前記モータ部は前記車輪ハブ軸受部の軸線から離隔してオフセット配置される、請求項
   １〜５のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置と、
   前記インホイールモータ駆動装置を車体側メンバに連結するサスペンション装置とを具
   備し、
   前記サスペンション装置は、前記インホイールモータ駆動装置の上部と連結する上側サ
   スペンション部材、および前記上側サスペンション部材よりも下方に配置される下側サス
   ペンション部材を含み、
   前記下側サスペンション部材の一方端は前記インホイールモータ駆動装置の前記下側サ
   スペンション連結部に方向自在に連結され、前記下側サスペンション部材の他方端は車体
   側メンバに回動可能に連結される、インホイールモータ駆動装置とサスペンション装置の
   連結構造。
8. 前記サスペンション装置はダンパーをさらに含み、
   前記キャリアは、前記ダンパーの端部と相対移動不能に結合する、請求項７に記載のイ
   ンホイールモータ駆動装置とサスペンション装置の連結構造。
   

Images