(57)【要約】【課題】サスペンションの小型化及び省スペース化を実現すること。【解決手段】本発明の懸架構造は、ホイール３０内に配設され、ホイール３０の内周面に対向する周壁３７を有する略円筒形のインナホイール３６と；、ホイール３０とインナホイール３６との間のホイール中心まわりの相対回転を可能にするベアリング３４と；、一端がインナホイール３６の周壁３７に取り付けられ、他端が車体に取り付けられるサスペンションアーム４０，４２と；、一端がインナホイール３６の周壁３７にそれぞれ取り付けられ、他端が車体にそれぞれ取り付けられる２本のショックアブソーバ５４ａ，５４ｂと；、２本のショックアブソーバ５４ａ，５４ｂのそれぞれに設けられるコイルスプリング５２ａ，５２ｂと；を備え、２本のショックアブソーバ５４ａ，５４ｂが、側面視で、ホイール中心を通る鉛直軸に関して対称にハの字状に配設されている。【選択図】        図１
2004352064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイール内に配設され、ホイールの内周面に対向する周壁を有する略円筒形のインナホイールと、
ホイールとインナホイールとの間のホイール中心まわりの相対回転を可能にするベアリングと、
一端が前記インナホイールの周壁に取り付けられ、他端が車体に取り付けられるサスペンションアームと、
一端が前記インナホイールの周壁にそれぞれ取り付けられ、他端が車体にそれぞれ取り付けられる２本のショックアブソーバと、
前記２本のショックアブソーバのそれぞれに設けられるコイルスプリングとを備え、
前記２本のショックアブソーバが、側面視で、ホイール中心を通る鉛直軸に関して対称にハの字状に配設されていることを特徴とする、車両用懸架構造。
【請求項２】
前記サスペンションアームの前記一端は、前記インナホイールの周壁にホイールの周方向に移動可能に取り付けられ、前記サスペンションアームの前記他端は、車体に鉛直軸まわりに回転可能に取り付けられている、請求項１記載の車両用懸架構造。
【請求項３】
ホイール内に配設され、ホイールの内周面に対向する周壁を有する略円筒形のインナホイールと、
ホイールとインナホイールとの間のホイール中心まわりの相対回転を可能にするベアリングと、
一端が前記インナホイールの周壁に取り付けられ、他端が車体に取り付けられるサスペンションアームと、
車体に取り付けられる回転中心軸を中心として両端が逆相で開閉可能なＸ字型リンクと、
該リンクの一方の両端間に配設されるショックアブソーバ及びコイルスプリングとを備え、
前記リンクの他方の両端が、前記インナホイールの周壁にホイールの周方向に移動可能に取り付けられていることを特徴とする、車両用懸架構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用懸架構造に係り、より詳細には、サスペンションがホイール内に配設された車両用懸架構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、駆動輪のホイール内に、各駆動輪を駆動させるためのモータを備えたホイールインモータ式車両のモータ搭載構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。この従来のモータ搭載構造では、ショックアブソーバは、モータと車体の間に配設されている。この従来のモータ搭載構造では、仮想キングピン軸上に回転部分（車輪等）の重心を設定することで、仮想キングピン軸まわりの慣性重量を低減することを可能としている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３１５５３４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来的には、上述のホイールインモータ式車両や、駆動用モータを備えていない車両（エンジンを動力源とする車両）において、サスペンション（ショックアブソーバ及びコイルスプリングからなる）の下端は、モータやサスペンションリンク等に結合されており、モータのようにホイール内に設けられることはなかった。かかる構成では、サスペンションの小型化及び省スペース化を実現することが困難である。
【０００５】
そこで、本発明は、サスペンションが実質的にホイール内に配設され、サスペンションの小型化等の実現が可能な車両用懸架構造の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項１に記載する如く、ホイール内に配設され、ホイールの内周面に対向する周壁を有する略円筒形のインナホイールと、
ホイールとインナホイールとの間のホイール中心まわりの相対回転を可能にするベアリングと、
一端が前記インナホイールの周壁に取り付けられ、他端が車体に取り付けられるサスペンションアームと、
一端が前記インナホイールの周壁にそれぞれ取り付けられ、他端が車体にそれぞれ取り付けられる２本のショックアブソーバと、
前記２本のショックアブソーバのそれぞれに設けられるコイルスプリングとを備え、
前記２本のショックアブソーバが、側面視で、ホイール中心を通る鉛直軸に関して対称にハの字状に配設されていることを特徴とする、車両用懸架構造により達成される。
【０００７】
本発明によれば、サスペンション（２対のショックアブソーバ及びコイルスプリング）が、ホイール内に配設されたインナホイールの周壁に取り付けられるため、サスペンションを実質的にホイール内に配設することが可能となる。これにより、サスペンションの小型化及び省スペース化を実現することが可能となる。また、２対のショックアブソーバ及びコイルスプリングは、ホイール中心を通る鉛直軸に関して対称にハの字状に配設されているので、車輪に作用する前後力やホイール中心まわりのモーメントをサスペンションによってキャンセルさせることが可能となる。
【０００８】
また、請求項２に記載する如く、前記サスペンションアームの前記一端が、前記インナホイールの周壁にホイールの周方向に移動可能に取り付けられ、前記サスペンションアームの前記他端は、車体に鉛直軸まわりに回転可能に取り付けられている場合には、バウンド／リバウンド時、サスペンションアームの一端が、インナホイールの周壁を周方向に移動することになる。この場合、サスペンションアームの上下方向の揺動ではなく、サスペンションアームの水平面内の回転動作により、車輪の上下動が許容されることになる。尚、サスペンションアームは、２本のアッパーアーム及び２本のロアアームから構成されてよい。
【０００９】
また、上記目的は、請求項３に記載する如く、ホイール内に配設され、ホイールの内周面に対向する周壁を有する略円筒形のインナホイールと、
ホイールとインナホイールとの間のホイール中心まわりの相対回転を可能にするベアリングと、
一端が前記インナホイールの周壁に取り付けられ、他端が車体に取り付けられるサスペンションアームと、
車体に取り付けられる回転中心軸を中心として両端が逆相で開閉可能なＸ字型リンクと、
該リンクの一方の両端間に配設されるショックアブソーバ及びコイルスプリングとを備え、
前記リンクの他方の両端が、前記インナホイールの周壁にホイールの周方向に移動可能に取り付けられていることを特徴とする、車両用懸架構造により達成される。
【００１０】
本発明によれば、サスペンションのＸ字型リンクの他方の両端が、ホイール内に配設されたインナホイールの周壁に取り付けられるため、サスペンションを実質的にホイール内に配設することが可能となる。これにより、サスペンションの小型化及び省スペース化を実現することが可能となる。尚、本発明においては、サスペンションのＸ字型リンクは、両端が逆相で開閉可能である。このため、例えばバウンド時には、リンクの他方の両端がインナホイールの周壁を周方向に移動することで、当該他方の両端が開き、これと同時に、一方の両端が閉じることになる（これにより、ショックアブソーバ及びコイルスプリングが縮方向に変位する）。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明による懸架構造の第１実施例を概略的に示す構成図であり、図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は側面図、図１（Ｃ）は平面図である。尚、本実施例の構成は駆動輪毎で実質的に相違がないため、一の駆動輪のみについて以下説明する。但し、本実施例の構成は、前輪側のみ、若しくは後輪側のみに適用してもよい。
【００１３】
本実施例の懸架構造は、タイヤ１２及びホイール３０を含む車輪１６を懸架するための構造に関する。ホイール３０の中心部には、ドライブシャフト（等速ジョイントを含む）２０の一端がベアリング（図示せず）を介して連結されている。ドライブシャフト２０の他端には、減速機構やベアリング（図示せず）を介してモータ２２が接続されている。モータ２２は、車体にリジットに固定されており、若しくは、適切なサスペンションを介して車体に弾性的に結合されてもよい。また、ドライブシャフト２０の周辺には、制動機構２１（ブレーキディスクやキャリパ等）が設けられている。制動機構２１は、モータ２２のハウジングに一体的に設けられるものであってよい。また、モータ２２及び制動機構２１は、ホイール内には実質的に配設されないが、ドライブシャフト２０の短縮化（及び軽量化）等を実現すべく、後述するサスペンション５０に干渉しない範囲内で可能な限りホイール３０に近接した位置に配設される。
【００１４】
ホイール３０は、リム１５が設けられる周面３２（タイヤ１２の接地面に対向する面）を有する。この周面３２の内側には、インナホイール３６がベアリング３４を介して回転可能に支持されている。図１に示す実施例では、ベアリング３４は、復列アンギュラボールベアリングであり、インナホイール３６の周壁３７の外周面に周方向に沿って設けられている（図１（Ｂ）参照）。インナホイール３６は、扁平の有底円筒形の部材であり、例えば鉄によって鋳造されるものであってよい。インナホイール３６の周壁３７は、ホイール３０に対して実質的にベアリング３４分だけ小さい径を有している。インナホイール３６の底面には、開口部３６ａが形成されており、当該開口部３６ａを介してドライブシャフト２０がホイール３０に接続されている。
【００１５】
インナホイール３６の周壁３７の内周面には、ロアアーム４０及びアッパーアーム４２のそれぞれの一端が結合されている。図１に示す実施例では、ロアアーム４０及びアッパーアーム４２は、それぞれ、２本の棒状部材により構成されている（図１（Ａ）ではそれぞれ一本のみが示されている）。ロアアーム４０及びアッパーアーム４２のそれぞれの他端は、ブッシュ等を介して車体に回転可能に結合されている。ロアアーム４０及びアッパーアーム４２のそれぞれ２箇所の結合位置は、インナホイール３６の内周面上に、車輪１６の鉛直方向の中心軸Ｚに対して対称となるように設定される（図１（Ｂ）参照）。また、ロアアーム４０及びアッパーアーム４２のそれぞれ２本の棒状部材は、図１（Ｃ）に示すように、それぞれのステア方向の回転中心に収束するような態様で、車輪軸に対して対称となるように設けられる。尚、本発明は、特にロアアーム４０及びアッパーアーム４２の構成を特定するものではなく、例えば、ロアアーム４０及びアッパーアーム４２は、後述するサスペンション５０に干渉しない限り、それぞれ、Ｖ字形の一部材により構成されてよい。尚、図１（Ｃ）には、操舵輪に設けられる操舵機構２３（タイロッド等）が示されている。
【００１６】
インナホイール３６の周壁３７の内周面には、更に、サスペンション５０の一端が結合されている。サスペンション５０は、２本のショックアブソーバ５４（５４ａ，５４ｂ）及びそれぞれに対応する２つのコイルスプリング５２（５２ａ，５２ｂ）から構成されている。サスペンション５０（ショックアブソーバ５４）の他端は、車体に結合されている。尚、インナホイール３６の周壁３７の厚さは、好ましくは、サスペンション５０の下端がホイール３０の周面３２近傍に取り付けられように、十分な強度及び耐久性の確保が可能な範囲内で可能な限り小さく設定されている。
【００１７】
本実施例では、モータ２２が回転すると、ホイール３０が回転することになるが、インナホイール３６は、ロアアーム４０及びアッパーアーム４２等により車体に対する回転（ホイール中心まわりの回転）が拘束される。また、操舵時には、ホイール３０及びインナホイール３６が共にステア方向に動くことになる。また、バウンド及びリバウンド時には、ホイール３０及びインナホイール３６が共に車体に対して主に上下方向に振動することになる。この車輪１６の振動は、サスペンション５０により緩衝・吸収されることになる。
【００１８】
本実施例のショックアブソーバ５４ａ，５４ｂ（及びコイルスプリング５２ａ，５２ｂ）は、図１（Ｂ）に示すように、下側に広がるハの字状の形態で、車輪１６の中心軸Ｚに対して対称となるように配設されている。即ち、２本のショックアブソーバ５４ａ，５４ｂ（及びコイルスプリング５２ａ，５２ｂ）は、前後方向の力及びホイール中心まわりの回転モーメントが釣り合うようにハの字状に配設される。これにより、車輪に作用する前後方向の力及びホイール中心まわりの回転モーメントがサスペンション５０によって効果的にキャンセルされる。
【００１９】
尚、本実施例において、２本のショックアブソーバ５４ａ，５４ｂの下端のそれぞれ取り付け位置は、中心軸Ｚに対して対称となる限り、インナホイール３６の周壁３７の任意の位置であってよく、例えば、図１（Ｂ）に示すように、ロアアーム４０の取り付け部と同一箇所であってもよい。
【００２０】
次に、図２及び図３を参照して、本発明による懸架構造の第２実施例について説明する。図２は、本実施例による懸架構造を概略的に示す構成図であり、図２（Ａ）は正面図、図２（Ｂ）は側面図、図２（Ｃ）は平面図である。図３は、バウンド及びリバウンド時のロアアーム４０及びアッパーアーム４２の挙動を概略的に示す斜視図である。尚、本実施例の構成は駆動輪毎で実質的に相違がないため、一の駆動輪のみについて以下説明する。但し、本実施例の構成は、前輪側のみ、若しくは後輪側のみに適用してもよい。
【００２１】
本実施例の構成は、上述の第１実施例に係る構成に対して、インナホイール３６の構成、及び、ロアアーム４０及びアッパーアーム４２の構成のみが実質的に異なる。従って、以下の本実施例の説明は、上述の第１実施例に対して異なる構成のみについて行うものとする。
【００２２】
本実施例では、インナホイール３６の周壁３７の端面（車両内側の端面）には、インナホイール３６の周方向に沿って凹部３７ａが形成されている。この凹部３７ａは、ロアアーム４０及びアッパーアーム４２の一端を摺動可能に支持する摺動溝として機能する。尚、凹部３７ａは、必ずしもインナホイール３６の周壁３７の全周に亘り形成される必要はなく、ロアアーム４０及びアッパーアーム４２の動作範囲に対応する範囲内で形成されてよい。また、インナホイール３６の周壁３７の厚さは、好ましくは、凹部３７ａを形成可能な範囲内で可能な限り小さく設定され、ホイール内の空間を大きく確保し、サスペンション５０の下端がホイール３０の周面３２近傍に取り付けられようにする。
【００２３】
一方、ロアアーム４０及びアッパーアーム４２のそれぞれの他端は、ブッシュ等を介して車体に回転可能に結合されている。但し、本実施例では、ロアアーム４０及びアッパーアーム４２は、略鉛直な軸まわりに回転可能な構成（即ち、略水平面内で回転可能な構成）とされている。ロアアーム４０及びアッパーアーム４２のそれぞれの一端は、上述の如く、インナホイール３６の周壁３７の凹部３７ａに嵌入される。また、ロアアーム４０及びアッパーアーム４２のそれぞれの一端は、凹部３７ａ内を滑らかに摺動できるように、転がり軸受のころ（ローラ）のような形態を有している。以下、凹部３７ａ内を摺動するロアアーム４０及びアッパーアーム４２のそれぞれの端部を「摺動端」という。
【００２４】
本実施例においても、上述の実施例と同様、モータ２２が回転すると、ホイール３０が回転することになるが、インナホイール３６は、ロアアーム４０及びアッパーアーム４２等により車体に対する回転（ホイール中心まわりの回転）が拘束される。また、操舵時には、ホイール３０及びインナホイール３６が共にステア方向に動くことになる。また、バウンド及びリバウンド時には、ホイール３０及びインナホイール３６が共に車体に対して主に上下方向に振動することになる。この車輪１６の振動は、サスペンション５０により緩衝・吸収されることになる。
【００２５】
但し、本実施例では、図３に示すように、バウンド及びリバウンド時、ロアアーム４０及びアッパーアーム４２のそれぞれの摺動端が、インナホイール３６の凹部３７ａを周方向に摺動することにより、ホイール３０及びインナホイール３６の車体に対する上下動が許容されている。即ち、バウンド及びリバウンド時、ロアアーム４０及びアッパーアーム４２は、ホイール３０及びインナホイール３６の上下動に伴って、水平面内で回転する。
【００２６】
尚、本実施例において、インナホイール３６の凹部３７ａは、必ずしも車両内側に開口する凹部である必要はなく、インナホイール３６の周壁３７の内周面に形成され、ホイール中心側に開口するものであってもよい。
【００２７】
以上のように、上述の第１及び第２実施例によれば、サスペンション５０がホイール内に配設されているので、サスペンション５０の搭載スペースを節約することができると共に、サスペンション５０のコンパクト化を実現することができる。また、モータ２２及び制動機構２１をホイール内に配設せずに車体側に取り付けることで、バネ下重量を大幅に低減することができる。更に、２本のショックアブソーバ５４ａ，５４ｂ及びコイルスプリング５２ａ，５２ｂをハの字状に配設することで、車輪に作用する前後方向の力及びホイール中心まわりの回転モーメントを打ち消すことができ、良好な走行安定性が維持されている。
【００２８】
次に、図４を参照して、本発明による懸架構造の第３実施例について説明する。図４は、本実施例による懸架構造を概略的に示す構成図であり、図４（Ａ）は正面図、図４（Ｂ）は側面図である。尚、本実施例の構成についても駆動輪毎で実質的に相違がないため、一の駆動輪のみについて以下説明する。但し、本実施例の構成は、前輪側のみ、若しくは後輪側のみに適用してもよい。
【００２９】
本実施例の構成は、上述の第１実施例に係る構成に対して、インナホイール３６の構成、及び、サスペンション５０の構成のみが実質的に異なる。従って、以下の本実施例の説明は、上述の第１実施例に対して異なる構成のみについて行うものとする。
【００３０】
本実施例では、インナホイール３６の周壁３７の内周面には、インナホイール３６の周方向に沿って凹部３７ａが形成されている。この凹部３７ａは、サスペンション５０（リンク部材５５，５６）の一端を摺動可能に支持する摺動溝として機能する。尚、凹部３７ａは、必ずしもインナホイール３６の周壁３７の全周に亘り形成される必要はなく、サスペンション５０（リンク部材５５，５６）の動作範囲に対応する範囲内で形成されてよい。また、インナホイール３６の凹部３７ａは、必ずしもホイール中心側に開口する凹部である必要はなく、インナホイール３６の周壁３７の車両内側の端面に形成され、車両内側に開口する開口するものであってもよい。
【００３１】
本実施例のサスペンション５０は、２つのリンク部材５５，５６を備えている。これらのリンク部材５５，５６は、ブッシュ等を介して共通の回動軸５８まわりに回転可能に支持されている。回動軸５８は、その一端が車体に結合されている。リンク部材５５，５６は、図４（Ｂ）に示すように、側面視で、開いた状態のハサミのような、回動軸５８を交点としたＸ字形をなしている。また、リンク部材５５，５６は、それらの下端５５ａ，５６ａが互いに離反した際にそれらの上端５５ｂ，５６ｂが互いに近接するように（その逆も同様）、即ち両端の開閉が逆相となるように、構成されている。尚、当然に、リンク部材５５，５６は、その開閉動作の際にドライブシャフト２０に干渉しないように構成されている。
【００３２】
リンク部材５５，５６の上端５５ｂ，５６ｂ間には、ショックアブソーバ５４及びコイルスプリング５２が配設される。従って、ショックアブソーバ５４及びコイルスプリング５２は、リンク部材５５，５６の下端５５ａ，５６ａの開閉に伴って伸縮する構成となる。
【００３３】
一方、リンク部材５５，５６の下端５５ａ，５６ａは、上述の如く、インナホイール３６の周壁３７の凹部３７ａに嵌入される。また、リンク部材５５，５６の下端５５ａ，５６ａは、凹部３７ａ内を滑らかに摺動できるように、転がり軸受のころ（ローラ）のような形態を有している。
【００３４】
本実施例においても、上述の実施例と同様、モータ２２が回転すると、ホイール３０が回転することになるが、インナホイール３６は、ロアアーム４０及びアッパーアーム４２等により車体に対する回転（ホイール中心まわりの回転）が拘束される。また、操舵時には、ホイール３０及びインナホイール３６が共にステア方向に動くことになる。
【００３５】
また、バウンド及びリバウンド時には、ホイール３０及びインナホイール３６が共に車体に対して主に上下方向に振動することになる。この車輪１６の振動は、サスペンション５０により緩衝・吸収されることになる。より具体的には、バウンド及びリバウンド時、リンク部材５５，５６の下端５５ａ，５６ａが、インナホイール３６の凹部３７ａを周方向に摺動する（図４（Ｂ）中の矢印参照）ことにより、ホイール３０及びインナホイール３６の上下動が許容される。この際、リンク部材５５，５６の下端５５ａ，５６ａの開閉に伴って、ショックアブソーバ５４及びコイルスプリング５２が伸縮（バウンド時には縮方向、リバウンド時は伸方向）し、車輪１６の上下振動が緩衝・吸収される。尚、ロアアーム４０及びアッパーアーム４２は、上述の第１実施例と同様、ホイール３０及びインナホイール３６の上下動に伴って、鉛直面内で回転する。
【００３６】
本実施例によれば、サスペンション５０がホイール内に配設されているので、サスペンション５０の搭載スペースを節約することができると共に、サスペンション５０のコンパクト化を実現することができる。また、モータ２２及び制動機構２１をホイール内に配設せずに車体側に取り付けることで、バネ下重量を大幅に低減することができる。
【００３７】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した各実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した各実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００３８】
例えば、上述の各実施例では、ホイール３０の外周側にベアリング３４を配設しているが、図５に示すように、ホイール３０の中心側にベアリング３４を配設することも可能である。この場合、インナホイール３６には、その底面の中心に位置する開口部３６ａの周縁にフランジ面３６ｂが立設され、当該フランジ面３６ｂが画成する略円筒形の内部空間内に、ドライブシャフト２０が挿通される。この場合であっても、ホイール３０がインナホイール３６に対して回転可能であり、且つ、インナホイール３６が車体に対して回転不能である構成を実現できる。また、インナホイール３６には、上述の各実施例と同様の態様で、サスペンション５０、ロアアーム４０及びアッパーアーム４２等を設けることが可能である。
【００３９】
また、上述の各実施例は、モータ２２が各車輪１６毎に設けられる電動車両に関するものであったが、本発明は、モータ２２を備えていない車両を含む如何なる車両（例えば、エンジンを動力源とする車両）に対しても適用可能である。また、上述の各実施例において、ショックアブソーバ５４は、油圧式若しくエアー式、又は、単筒式若しくは復筒式を問わずあらゆる種のショックアブソーバであってよい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したようなものであるから、以下に記載されるような効果を奏する。本発明によれば、サスペンションの小型化及び省スペース化を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による懸架構造の第１実施例を概略的に示す構成図であり、図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は側面図、図１（Ｃ）は平面図である。
【図２】本発明による懸架構造の第２実施例を概略的に示す構成図であり、図２（Ａ）は正面図、図２（Ｂ）は側面図、図２（Ｃ）は平面図である。
【図３】バウンド及びリバウンド時のロアアーム４０及びアッパーアーム４２の挙動を概略的に示す斜視図である。
【図４】本発明による懸架構造の第３実施例を概略的に示す構成図であり、図４（Ａ）は正面図、図４（Ｂ）は側面図である。
【図５】本発明による各実施例に対する代替実施例を示す図である。
【符号の説明】
１２    タイヤ
１５    リム
１６    車輪
２１    制動機構
２２    モータ
２３    操舵機構
３０    ホイール
３４    ベアリング
３６    インナホイール
３７    周壁
４０    ロアアーム
４２    アッパーアーム
５２    コイルスプリング
５４    ショックアブソーバ
【図１】
2004352064.tif 000003
【図２】
2004352064.tif 000004
【図３】
2004352064.tif 000005
【図４】
2004352064.tif 000006
【図５】
2004352064.tif 000007