(57)【要約】【課題】インホイールモータ特有の振動を低減させることができるストラット式サスペンション装置を提供する。【解決手段】インホイールモータ駆動装置用ストラット式サスペンション装置４０は、下端がインホイールモータ駆動装置１０と結合し、上端４３が車体側メンバに取り付けられるストラット４１と、ストラット４１よりも下方に配置されて車幅方向外側端がインホイールモータ駆動装置１０と回転自在に連結しつつ車幅方向内側端が車体側メンバに揺動可能に取り付けられるロアアーム４８と、インホイールモータ駆動装置１０とともに転舵する点であって車体側メンバに搭載される操舵装置から延びるタイロッド７５と回動可能に連結する連結点（アウタボールジョイント７７）とを備え、インホイールモータ駆動装置１０は転舵輪のロードホイールＷの内空領域に配置され、連結点（アウタボールジョイント７７）は転舵輪のロードホイールＷよりも外径側かつ上方に配置される。【選択図】図２
2020050136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端が転舵輪のロードホイールの内径側に配置されるインホイールモータ駆動装置と結合し、上端が前記ロードホイールを超えて外径側へ延び車体側メンバに取り付けられるストラットと、
前記ストラットよりも下方に配置され、車幅方向外側端が前記インホイールモータ駆動装置と回転自在に連結し、車幅方向内側端が車体側メンバに揺動可能に取り付けられるロアアームと、
前記インホイールモータ駆動装置に固定され、車体側メンバに搭載される操舵装置から延びるタイロッドに回動可能に連結される連結部とを備え、
前記連結部と前記タイロッドの連結点が、前記ロードホイールよりも外径側かつ上方に配置される、インホイールモータ駆動装置用ストラット式サスペンション装置。
【請求項２】
前記連結部は、前記ストラットに設けられる、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置用ストラット式サスペンション装置。
【請求項３】
前記ストラットは、ダンパを含み、
前記連結部は、前記ダンパに設けられる、請求項２に記載のインホイールモータ駆動装置用ストラット式サスペンション装置。
【請求項４】
前記ロアアームの前記車幅方向外側端から前記車幅方向内側端までの距離は、前記タイロッドよりも短い、請求項１〜３のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置用ストラット式サスペンション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両に関し、特に転舵輪を駆動するインホイールモータ駆動装置を、車体側メンバに取り付けるストラット式サスペンション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動車両の車輪の内部に配置されて当該車輪を駆動するインホイールモータと、このインホイールモータを車体側メンバに取り付けるサスペンション装置として従来、特開２０１５−１６０５３０号公報（特許文献１）および特許第４５１１９７６号公報（特許文献２）に記載のものが知られている。
【０００３】
特許文献１記載のサスペンション装置は、ハイマウント型のダブルウィッシュボーン式サスペンション装置である。このダブルウィッシュボーン式サスペンション装置のロアアームは、上下方向に延びるダンパの下端と結合する。
【０００４】
特許文献２記載のサスペンション装置は、ストラット式サスペンション装置であり、特許文献１記載のサスペンション装置と異なる。特許文献２記載のインホイールモータには、車両前後方向に延びる腕部が立設される。腕部の先端には、タイロッド取付用ボールジョイントが設けられる。運転者が操舵するハンドルの切れ角に応じて、操舵装置のタイロッドがタイロッド取付用ボールジョイントを押し引きすることにより、インホイールモータおよび車輪が転舵する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１６０５３０号公報
【特許文献２】特許第４５１１９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
インホイールモータは、電動モータのうなり、および歯車同士の歯当たりを原因とする振動源となる。かかる振動は、インホイールモータが大きな駆動力を発揮するほど大きくなる。
【０００７】
特許文献２記載のストラット式サスペンション装置の場合、インホイールモータ特有の振動モードが起こる。この振動モードにつき、図６および図７を参照しながら説明する。なお図６は車輪を車幅方向にみた状態を示す模式図である。図７は車輪を上方からみた模式図である。
【０００８】
図６を参照して、インホイールモータが車輪Ｒを駆動すると、車輪Ｒと路面の接地箇所Ａから車両前方向きの駆動力Ｄと、駆動力Ｄに伴う車両前後方向の振動が車輪Ｒに入力される。このため図６に仮想線で示すように、ストラットＳの上端Ｓｕを支点として、ロアアームとインホイールモータの連結点Ｐが車両前後方向へ振動する振動モードが起こる（車両前後方向の振動モード）。このためタイロッドの車幅方向外側端とインホイールモータの連結点Ｔｈｐも、振幅ｈ１で車両前後方向へ振動する。タイロッドは周知のものであり、タイロッドの車幅方向内側端が図示しない操舵装置とボールジョイントで回動可能に連結する。
【０００９】
図７に示すようにタイロッドＴＲは、車幅方向に延び、車幅方向内側端の連結点Ｔｓを支点とし、上述したように連結点Ｔｈｐが車両前後方向に振動する。つまりタイロッドＴＲは図７に仮想線で示すように車両前後方向に揺動する。このような振動モードによって、図７に仮想線で示すように車輪Ｒが首振り転舵するようにトー変化する。かかる振動モードの発生により、操縦安定性が低下する虞や、電動車両の車内騒音が顕著になる等、乗り心地が低下する虞がある。
【００１０】
インホイールモータの振動伝達につき附言すると、図８は、インホイールモータおよびストラット式サスペンション装置の対比例を車両前後方向にみた状態を示す模式図である。インホイールモータ駆動装置ＩＷＭの振動は、タイロッドＴＲに直接伝達し、タイロッドＴＲを振動伝達経路Ｔｖとして車体Ｂに入力される。このため乗り心地が悪化する。
【００１１】
本発明は、上述の実情に鑑み、インホイールモータ特有の振動を原因とする操縦安定性および乗り心地性能の低下を軽減させることができるストラット式サスペンション装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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用ストラット式サスペンション装置は、下端が転舵輪のロードホイールの内空領域に配置されるインホイールモータ駆動装置と結合し上端がロードホイールを超えて外径側へ延び車体側メンバに取り付けられるストラットと、ストラットよりも下方に配置され車幅方向外側端がインホイールモータ駆動装置と回転自在に連結し車幅方向内側端が車体側メンバに揺動可能に取り付けられるロアアームと、インホイールモータ駆動装置に固定され車体側メンバに搭載される操舵装置から延びるタイロッドに回動可能に連結される連結部とを備え、連結部とタイロッドの連結点がロードホイールよりも外径側かつ上方に配置される。
【００１３】
かかる本発明によれば、転舵部材とタイロッドの連結点を転舵輪のロードホイールよりも上方に配置することから、ストラットの上端を支点とし、ストラットの下端が車両前後方向に振動する振動モードにおいて、連結点が支点に近くなり、連結点の振幅を図６に示す従来の振幅ｈ１よりも小さくすることができる。したがって操縦安定性および乗り心地性能の低下を軽減することができる。
【００１４】
インホイールモータ駆動装置は電動モータを有するものであればよく、電動モータの構造は特に限定されない。インホイールモータ駆動装置は電動モータの出力回転を減速して転舵輪に伝達する減速機をさらに有してもよく、減速機の構造は特に限定されない。インホイールモータ駆動装置と一体になって転舵する連結部と、連結部を押し引きするタイロッドは連結点で相対回動自在とされる。連結部とタイロッドの連結点は、ロードホイールの外径側かつ上方であれば配置を特に限定されない。本発明の一局面として連結部は、ストラットに設けられる。かかる局面によれば、連結点をインホイールモータ駆動装置から遠ざけることができ、インホイールモータ駆動装置の振動がストラットおよびタイロッドを経由して車体側メンバに伝達するので、従来のようにインホイールモータの振動が直接タイロッドに伝達する場合よりも振動軽減効果を得ることができる。
【００１５】
ストラットは好ましくはダンパを含み、上下方向に伸縮する。より好ましくは、ストラットはショックアブソーバであって、ダンパおよびコイルスプリングの組み合わせである。本発明の一局面としてストラットはダンパを含み、連結部はダンパに設けられる。
【００１６】
本発明の好ましい局面として、ロアアームの車幅方向外側端から車幅方向内側端までの距離は、タイロッドよりも短い。かかる局面によれば、タイロッド長をロアアームよりも長くすることから、連結点の車両前後方向の振幅に伴うタイロッドの揺動角度が小さくなり、車輪の転舵角が減少し、トー変化を抑制できる。
【発明の効果】
【００１７】
このように本発明によれば、トー変化による操縦安定性の悪化を回避し、インホイールモータ駆動装置の振動が車体に伝達することを軽減することができる。したがって従来よりも乗り心地において有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態を車両後方からみた全体図である。
【図２】同実施形態を車幅方向外側からみた全体図である。
【図３】同実施形態を車幅方向にみた模式図である。
【図４】同実施形態を上方からみた模式図である。
【図５】同実施形態を車両前後方向にみた模式図である。
【図６】従来の車輪を車幅方向にみた模式図である。
【図７】従来の車輪を上方からみた模式図である。
【図８】インホイールモータおよびストラット式サスペンション装置の対比例を車両前後方向にみた模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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を車両後方からみた全体図である。図２は同実施形態を車幅方向外側からみた全体図である。図２に示すようにインホイールモータ駆動装置１０は、ロードホイールＷの内空領域に配置され、ロードホイールＷを駆動する。
【００２０】
ロードホイールＷの外周にはタイヤＴが装着される。ロードホイールＷおよびタイヤＴは車輪を構成する。この車輪は、前輪であり、インホイールモータ駆動装置１０とともに、後述する操舵装置によって左右方向に転舵する転舵輪である。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４０に取り付けられる。
【００２１】
インホイールモータ駆動装置１０は、車輪ハブ軸受部１１と、モータ部２１と、減速部３１を備える。図１に示すように車輪ハブ軸受部１１は、軸線Ｏ方向一方側（車体７０のアウトボード側）に配置され、モータ部２１は軸線Ｏ方向他方側（車体７０のインボード側）に配置され、減速部３１は軸線Ｏ方向中央部に配置される。またインホイールモータ駆動装置１０は、車体７０の車幅方向両側にそれぞれ配置される。
【００２２】
車輪ハブ軸受部１１は、回転輪１２と、回転輪１２と同軸配置される図示しない固定輪と、回転輪１２および固定輪の環状隙間に配置される複数の転動体（図示せず）を備える転がり軸受であり、車重を支持する。回転輪１２および固定輪は、内輪および外輪からなる。図１には示さなかったが、回転輪１２の軸線Ｏ方向一方端部にはブレーキロータおよびロードホイールが連結固定される。
【００２３】
モータ部２１は電動モータであり、回転輪１２を駆動する。なおモータ部２１は、図２に示すように車輪ハブ軸受部１１の軸線Ｏから車両前後方向にオフセットして配置される。
【００２４】
減速部３１は平行軸歯車減速機であり、モータ部２１のモータ回転軸と結合する入力軸と、単数あるいは複数の中間軸と、回転輪１２と結合する出力軸を、これらの軸にそれぞれ設けられる複数の歯車を有し、入力軸の回転を減速して出力軸に伝達する。
【００２５】
モータ部２１はインホイールモータ駆動装置１０の車両前側に配置される。インホイールモータ駆動装置１０の車両後側にはブレーキキャリパ６６が附設される。ブレーキキャリパ６６は、車輪とともに回転するブレーキロータ（図略）を必要に応じて制動する。
【００２６】
ストラット式サスペンション装置４０は、ストラット４１およびロアアーム４８を有する。ストラット４１は上下方向に延び、ストラット下端４２が転舵輪のインホイールモータ駆動装置１０と結合し、ストラット上端４３が車体７０（図１）に取り付けられる。なお車体７０はストラット４１からみて車体側メンバである。車体側メンバとは説明する部材からみて車体側に連結される部材をいう。
【００２７】
ストラット４１はショックアブソーバであり、入れ子式のダンパ４４と、ダンパ４４の上端領域（ダンパロッド）を包囲するコイルスプリング４５を有する。コイルスプリング４５の図示しない上端は、ストラット上端４３（ダンパロッド上端）に設けられる図示しないアッパコイルスプリングシートを支持する。コイルスプリング４５の下端はロアコイルスプリングシート４６に支持される。ロアコイルスプリングシート４６は、ストラット４１の下端領域を占めるダンパ外筒４４ｓに固定される。ダンパ外筒４４ｓの下端はストラット下端４２に相当する。ストラット下端４２とロアコイルスプリングシート４６の間にはアーム部４４ａが設けられる。アーム部４４ａの根元はダンパ外筒４４ｓと一体結合する。アーム部４４ａはストラット４１から車両前後方向に突出する。
【００２８】
ストラット下端４２は、インホイールモータ駆動装置１０の最上部よりも下方で、キャリア部材６０の上端と結合する。キャリア部材６０は上下方向に延び、上下方向中央部がインホイールモータ駆動装置１０の車輪ハブ軸受部１１に連結固定され、車重を車輪ハブ軸受部１１に伝達する。キャリア部材６０の下端は、ボールジョイント４９を介して、ロアアーム４８の車幅方向外側端と回動自在に連結する。ボールジョイント４９はインホイールモータ駆動装置１０よりも下方に配置される。
【００２９】
図２に示すように、ボールジョイント４９はロードホイールＷの内空領域に配置される。なおボールジョイント４９は、インホイールモータ駆動装置１０とロアアーム４８との連結点である。
【００３０】
ロアアーム４８は、車幅方向内側端で枢軸ｊを介してサブフレーム７１に回動可能に連結する。枢軸ｊは車両前後方向に延びる。枢軸ｊにはブッシュ５０が同軸に設けられる。サブフレーム７１は車幅方向両側でブッシュ７２を介して車体７０に固定される。なおサブフレーム７１および車体７０はロアアーム４８からみて車体側メンバである。ロアアーム４８は、車幅方向内側端を基端とし、車幅方向外側端を遊端として、上下方向に揺動可能である。ブッシュ５０，７２はゴム等の弾性材を含む。ブッシュ５０はロアアーム４８とサブフレーム７１の間に介在する。ブッシュ７２はサブフレーム７１と車体７０間に介在する。インホイールモータ駆動装置１０からロアアーム４８に伝達する振動は、ブッシュ５０，７２で減衰し、車体７０に伝達し難くされる。
【００３１】
サブフレーム７１は、上部に車幅方向に延びる上架部材７３を含む。上架部材７３の車幅方向中央部には操舵装置７４が搭載される。操舵装置７４は、インナボールジョイント等で、タイロッド７５の車幅方向内側端７５ｓと回動可能と連結する。タイロッド７５は、車幅方向両側にそれぞれ設けられて車幅方向に延びる。タイロッド７５の車幅方向外側端７６は、アウタボールジョイント７７を介して、アーム部４４ａの先端４４ｂと回動可能に連結される。アウタボールジョイント７７は、インホイールモータ駆動装置１０を転舵させる操舵装置７４のタイロッド７５と回動可能に連結する連結点である。図２に示すようにアウタボールジョイント７７は、ロードホイールＷよりも上方に配置される。ストラット４１のアーム部４４ａはロードホイールＷの外径側に配置される。アーム部４４ａは、インホイールモータ駆動装置１０に間接的に固定され、タイロッド７５に回動可能に連結される連結部であり、インホイールモータ駆動装置１０および車輪とともに転舵する。
【００３２】
次に本実施形態の作用につき説明する。
【００３３】
図３は、同実施形態を車幅方向にみた模式図であり、図２に対応する。図４は、同実施形態を上方からみた模式図である。本実施形態によれば、インホイールモータ駆動装置１０とともに転舵する連結点であるアウタボールジョイント７７が、転舵輪のロードホイールＷよりも外径側かつ上方に配置される。このためアウタボールジョイント７７の車両前後方向の振幅ｈ２は、ロードホイールの内径側に配置される従来の振幅ｈ１（図６）よりも小さい（ｈ１＞ｈ２）。図３に示すように本実施形態のアウタボールジョイント７７は、図６に示す従来の連結点Ｐよりもストラット上端４３に近いためである。
【００３４】
本実施形態によれば、図３に示すように転舵輪（タイヤＴ）がストラット４１の上端４３を支点として車両前後方向に振動する振動モードにおいて、振幅ｈ２を小さくすることができる。したがって図４に示すようにアウタボールジョイント７７の車両前後方向の振幅ｈ２に伴うタイロッド７５の揺動角度θ２が小さくなり、車輪（タイヤＴ）の転舵角φ２が減少し、車輪（タイヤＴ）トー変化が抑制され、操縦安定性の低下を防止することができる。
【００３５】
図５は、同実施形態を車両前後方向にみた模式図である。ストラット４１は、転舵輪（タイヤＴ）を超えて外径側へ延び、連結点であるアウタボールジョイント７７は、ストラット４１に設けられる、これによりアウタボールジョイント７７をインホイールモータ駆動装置１０から遠ざけることができ、インホイールモータ駆動装置１０の振動がストラット４１およびタイロッド７５を経由する振動伝達経路Ｔｗによってサブフレーム７１の上架部材７３に伝達し、さらにサブフレーム７１から車体７０に伝達する。これにより振動伝達経路Ｔｗを対比例の振動伝達経路Ｔｖ（図８）よりも長くすることができ、振動が振動伝達経路Ｔｗで減衰する。したがって振動軽減効果を得ることができる。
【００３６】
ストラット４１はショックアブソーバであって、コイルスプリング４５の中心空間にダンパ４４を配置して組み合わせたものである。アウタボールジョイント７７は、ダンパ４４に立設されるアーム部４４ａに設けられる。したがってストラット４１は、インホイールモータ駆動装置１０および車輪とともに転舵する。
【００３７】
図１および図５に示すようにロアアーム４８の車幅方向外側端から車幅方向内側端までの距離は、アウタボールジョイント７７から枢軸ｊまでの距離に等しく、タイロッド７５よりも短い。つまり本実施形態のタイロッド７５は、対比例（図８に示すタイロッドＴＲ）よりも長くされる。これにより図５に示す振動伝達経路Ｔｗを対比例の振動伝達経路Ｔｖ（図８）よりも長くすることができ、振動が振動伝達経路Ｔｗで減衰する。したがって振動軽減効果を得ることができる。
【００３８】
本発明の理解を深めるため図８に示す対比例につき補足説明すると、従来のタイロッドＴＲのタイロッド長は、ロアアームＬの車幅方向外側端に設けられる連結点Ｐから車幅方向内側端に設けられる枢軸ｊまでの距離よりも短い。このため図７に示すようにタイロッドＴＲとインホイールモータの連結点Ｔｈｐの車両前後方向の振幅ｈ１に伴うタイロッドＴＲの揺動角度θ１が大きくなり、車輪Ｒの転舵角φ１が増大し、車輪Ｒのトー変化を抑制できない。
【００３９】
ストラット式サスペンション装置において、タイロッド７５とアーム部４４ａ（連結部）の連結点（アウタボールジョイント７７）をロードホイールＷのリム径より外側に配置することの効果を以下にまとめる。
【００４０】
第１に、タイロッドアウタボールジョイントの車両前後方向の振幅ｈ２がこれまで説明したとおり抑制されるため、振動低減効果が高くなる（図３）。インホイールモータ駆動時のタイヤＴの車両前後方向の振幅が同じ場合、タイロッド７５のアウタボールジョイント７７が高いほど、タイロッド７５の動き量が少なくなる。
【００４１】
第２に、タイロッド７５のタイロッド長を長くでき、車両前後方向の振幅ｈ２に対する車幅方向のタイロッド長の比が大きくなり、タイロッド７５の揺動角度θ２が小さくなり、タイヤＴの転舵軸周りの回転角度φ２が減少し、トー変化を抑制できる（図４）。
【００４２】
ストラット式サスペンションにおいて、タイロッドのアウタボールジョイント（連結点）をロードホイールの上方に配置すると、ロールステアをゼロにするために、タイロッド長を長くすることが可能となる。
【００４３】
これに対しダブルウィッシュボーン式サスペンションの場合、タイロッドのアウタボールジョイント（連結点）をロードホイールの上方に配置（アッパーアームと同じ高さ）すると、ロールステアをゼロにするために、アッパアームと同じ長さにする必要があり、タイロッド長を長くすることは難しい。アッパアームを長くすれば可能となるが、キャンバー変化を抑えるために、ロアアームも同じように長くしなくてはならず、そうすることで、操安性、レイアウトおよび強度などの問題が懸念される。
【００４４】
第３に、振動伝達経路Ｔｗが長くなり（図５）、振動減衰効果を図８に示す対比例よりも高めることができる。
【００４５】
以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、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、本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。例えば上述した１の実施形態から一部の構成を抜き出し、上述した他の実施形態から他の一部の構成を抜き出し、これら抜き出された構成を組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、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。
【符号の説明】
【００４７】
１０  インホイールモータ駆動装置、      １１  車輪ハブ軸受部、      
１２  回転輪、      ２１  モータ部、      ３１  減速部、      
４０  ストラット式サスペンション装置、      ４１  ストラット、      
４４  ダンパ、      ４４ａ  アーム部、      ４４ｓ  ダンパ外筒、      
４５  コイルスプリング、      ４８  ロアアーム、      
４９  ボールジョイント、      ６０  キャリア部材、      
７０  車体、      ７１  サブフレーム、      ７４  操舵装置、      
７５  タイロッド、      ７７  アウタボールジョイント（連結点）、      
Ｔ  タイヤ（車輪）、      Ｔｖ，Ｔｗ  振動伝達経路、      
Ｗ  ロードホイール（車輪）、      ｈ１，ｈ２  振幅、      ｊ  枢軸。
【図１】
2020050136.tif 000003
【図２】
2020050136.tif 000004
【図３】
2020050136.tif 000005
【図４】
2020050136.tif 000006
【図５】
2020050136.tif 000007
【図６】
2020050136.tif 000008
【図７】
2020050136.tif 000009
【図８】
2020050136.tif 000010