(57)【要約】【課題】モータが配置されているホイール内にサスペンションアームを効果的に成立させること。【解決手段】本発明は、少なくとも車体側が開口された空間７０を有する円筒状部材２４の外周面に設けられたステータ（２８，３０）と、円筒状部材２４に回転可能に軸支されたロータ（２２，２６）とからなるアウタロータモータ２０と、アウタロータモータ２０を内蔵すると共に、ロータ（２２，２６）と連結されたホイール１とからなる車輪を車体に対して支持する車両用懸架装置１０において、円筒状部材の内周面にサスペンションアーム（５０，５２，５４）の取付部を設けたことを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも車体側が開口された空間を有する円筒状部材の外周面に設けられたステータと、円筒状部材に回転可能に軸支されたロータとからなるアウタロータモータと、アウタロータモータを内蔵すると共に、ロータと連結されたホイールとからなる車輪を車体に対して支持する車両用懸架装置において、円筒状部材の内周面にサスペンションアームの取付部を設けたことを特徴とする、車両用懸架装置。
【請求項２】
円筒状部材とロータとの間であって、モータの車幅方向外側にベアリングが設けられている、請求項１記載の車両用懸架装置。
【請求項３】
円筒状部材とロータとの間であって、モータの車幅方向内側にシール及びそれに隣接する第２のベアリングが更に設けられている、請求項２記載の車両用懸架装置。
【請求項４】
ディスク面が円筒状部材の前記空間に位置するようにブレーキディスクがロータに接続されている、請求項１乃至３のうち何れか１項の車両用懸架装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホイール内に車輪駆動用モータを有する車輪を支持する車両用懸架装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ホイール内に車輪駆動用モータを配置し、モータのロータ部であるモータ外周側をホイールディスクに連結し、モータのステータ部である内周側を車体に対して回転しないように固定支持する車両用懸架装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−１２０１９８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の車両用懸架装置においては、モータがホイール内の空間を大きく占有しており、また、ハブ等の他の構成部品によりホイール中心付近の空間が実質的に存在しないため、ブレーキの搭載位置やサスペンションアームの取り付け位置をモータよりも車体中心側に設定せざるを得ない。特に、操舵輪においては、操舵時にサスペンションアームとモータとの干渉を避けるために、サスペンションアームの取り付け位置や形状が大きな制約を受ける。従って、かかる構成では、サスペンションに本来要求される性能を十分に付与し難いという問題点がある。また、ブレーキをモータよりも車体中心側に設定した場合には、ブレーキディスクのディスクロータ若しくはドラムによりサスペンションアームの取り付け位置が更に制約を受けるという問題点がある。更にこの場合には、ブレーキの冷却性が悪くなるという問題点もある。
【０００５】
そこで、本発明は、モータが配置されているホイール内に、サスペンションアーム及び／又はブレーキを効果的に成立させることを目的とする。
【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、少なくとも車体側が開口された空間を有する円筒状部材の外周面に設けられたステータと、円筒状部材に回転可能に軸支されたロータとからなるアウタロータモータと、アウタロータモータを内蔵すると共に、ロータと連結されたホイールとからなる車輪を車体に対して支持する車両用懸架装置において、円筒状部材の内周面にサスペンションアームの取付部を設けたことを特徴とする、車両用懸架装置により達成される。
【０００７】
本発明によれば、円筒状部材の内周面にサスペンションアームの取付部を設定することで、サスペンションアームの設計自由度及びサスペンションのアライメント変化の設定自由度が増し、ホイール内にモータを配置する構成においても、サスペンションに本来要求される性能を十分に付与することが可能となる。
【０００８】
また、請求項２に記載する如く、円筒状部材とロータとの間であって、モータの車幅方向外側にベアリングが設けられている場合には、車輪に作用する上下力・横力・前後力の伝達経路、ブレーキの制動トルクの伝達経路、及び、モータの駆動トルクの伝達経路を最小限にすることができ、これにより、各伝達経路途中にある構成要素の小型・軽量化及びそれに伴う低コスト化を図ることができる。
【０００９】
また、請求項３に記載する如く、円筒状部材とロータとの間であって、モータの車幅方向内側にシール及びそれに隣接する第２のベアリングが更に設けられている場合には、モータの円筒状部材とロータとの間のシール性が向上する。即ち、シールに隣接して第２のベアリングを配置することにより、モータのインナーケースとアウターケースの変形に伴うシールのかかり代の変化が防止されるので、シールのかかり代が安定化する。尚、第２のベアリングは、モータの車幅方向外側に設けられるベアリングのように車輪に作用する各種力を受け止める役割を果たすものでなく、深溝小ベアリングであってよい。
【００１０】
また、請求項４に記載する如く、前記空間にブレーキディスク面が配置されている場合には、当該空間を介して流通する空気流れによりブレーキディスク面とモータステータを効果的に冷却することができる。また、ブレーキディスク面を、サスペンションアームの取り付け位置よりも車幅方向外側に配置させることで、ホイール内にサスペンションアーム及びブレーキを理想的な配置で成立させることが可能となる。
【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、本発明による車両用懸架装置１０の一実施例を示す図であり、車両内側から見た際の車両用懸架装置１０の構造を部分的に断面により示す斜視図である。図２は、図１の車両用懸架装置１０の要部断面図である。本実施例の車両用懸架装置１０は、車輪を駆動するためのモータ２０を備えている。モータ２０は、各駆動輪毎に配設されている。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】
図１及び図２に示すように、モータ２０は、以下で更に詳説するように、ホイール１の内部に配置されている。モータ２０は、ホイール１の内周に対応する環状の形態を有する。モータ２０は、ホイール１の内周面に沿って位置するアウターケース２２を備えている。アウターケース２２は、円筒状の形態を有し、ホイール１の内周面の径と略同一若しくはそれよりも僅かに小さい径を有する。即ち、アウターケース２２は、ホイール１の内周面に接するように配設されてよく、若しくは、ホイール１の内周面との間に僅かに隙間が形成されるような態様で配設されてよく、或いは、ホイール１とアウターケース２２が一体化されてもよい。
【００１４】
アウターケース２２には、その内周面に対向するようにインナーケース２４が設けられる。インナーケース２４は、円筒状の形態を有する。アウターケース２２の内周面とインナーケース２４との外周面との間には、以下で説明するモータ２０の構成要素を収容するための空間が形成される。アウターケース２２の内周面には、永久磁石２６がボルト又は接着剤等の適切な手段により固定されている。永久磁石２６は、環状の形態を有し、アウターケース２２の周方向全体に亘り設けられる。インナーケース２４との外周面には、環状の鉄心２８が固定され、鉄心２８にはコイル３０が巻回されている。尚、インナーケース２４は、その外周面が環状であれば、内周面は環状である必要はなく、例えば、内周面に凹凸が形成されていてもよい。また、図２に示すインナーケース２４は、その径方向内側に略円柱形空間を画成する円筒状の形状を有しているが、インナーケース２４は、車両内側に開口する空間を画成する限り、車両外側が塞がれていてもよく、或いは、その他の形状を有してもよい。
【００１５】
アウターケース２２及びインナーケース２４の車両外側（車幅方向外側）には、ハブ２が装着される。ハブ２は、図２に示すように、アウターケース２２及びインナーケース２４の間に収まるような環状の形態を有する。ハブ２は、ホイール１にリム１ａの近傍でボルト４０により結合されると共に、図１に示すように、アウターケース２２にリム１ａの近傍でボルト４２により固定されてよい。従って、本実施例のモータ２０のアウターケース２２（永久磁石２６を含む）は、ホイール１（タイヤを含む）と共に回転する構成となる。尚、当然に、ハブ２は、アウターケース２２と共にホイール１に共締めされてもよく、また、アウターケース２２がホイール１に直接固定されてもよい。
【００１６】
ハブ２とインナーケース２４との間には、アクスルベアリング４が設けられる。アクスルベアリング４は、インナーケース２４とハブ２（及びアウターケース２２）との間の相対回転を許容しつつ、ホイール１（タイヤを含む）に作用する上下力及び横力等を受ける機能を果たす。図２に示すアクスルベアリング４は、単列の４点接触型のベアリング玉から構成され、各ベアリング玉は、インナーケース２４の周方向に沿って所定の間隔で設けられている。但し、アクスルベアリング４は、単列の４点接触型のベアリングに代わって、同様の機能を果たす複列のアンギュラベアリングであってもよい。図２に示す実施例では、インナーケース２４には、アクスルベアリング４のインナーレース６が圧入されており、インナーレース６とインナーケース２４との間の相対変位を拘束する止め輪７が設けられている。但し、インナーレース６とインナーケース２４は、ボルトで固定されてもよいし、一体化されてものであってもよい。
【００１７】
インナーケース２４の内周面には、サスペンションアームの一端がボールジョイントを介して取り付けられている。具体的には、インナーケース２４の内周面の略鉛直方向上側には、アッパアーム５０の一端がボールジョイント５１を介して取り付けられ、インナーケース２４の内周面の略鉛直方向下側には、ロアアーム５２の一端がボールジョイント５３を介して取り付けられている。アッパアーム５０及びロアアーム５２の他端は、図示しない車体（シャシフレーム等）にブッシュ等を介して上下に遥動可能に連結されている。インナーケース２４の内周面には、また、操舵機構の一部を構成するタイロッド５４（但し、後輪側には、必要な場合にはそれ類するロッド部材）がボールジョイント５５を介して取り付けられている。尚、コイルスプリング５６及びショックアブソーバ５７は、図１に示すように、ロアアーム５２と車体の間に設けられ、ホイール１（タイヤを含む）の上下振動を緩和・吸収する役割を果たす。
【００１８】
以上の説明から明らかなように、本実施例のモータ２０のインナーケース２４（鉄心２８等のステータ部を含む）は、ホイール１及びアウターケース２２に対して相対回転が許容される一方で、車体に対する回転が許容されない構成となる。即ち、本実施例では、アウターケース２２（永久磁石２６を含む）が回転部分（モータ外周側）を構成し、インナーケース２４（鉄心２８等のステータ部を含む）がモータ２０の非回転部分（モータ内周側）を構成する。
【００１９】
ところで、ホイールの中心付近の空間にモータを配設する従来的な構成では、モータがホイール内の空間の大部分を占有するため、サスペンションアームの車輪側の取り付け位置が制約を受ける。このため、かかる構成では、サスペンションアームの取り付け位置をモータ２０よりも車両中心側に設定せざるを得ず、サスペンションアームに本来の性能を付与し難いという不都合が生ずる。
【００２０】
これに対して、本実施例では、上述の如く、モータ２０の外径（即ち、アウターケース２２の外径）をホイール１の内径に対して可能な限り大きく設定し、それに加えて、モータ２０の各構成要素を所望の機能が確保される範囲でホイール１の内周面側且つ車両外側に寄せることで、ホイール１の中心付近に比較的大きな空間７０（インナーケース２４の内周面により画成される空間）が形成されている。
【００２１】
本実施例では、このようにしてモータ２０の内側（径方向内側）に空間７０を形成することで、上述の如く、サスペンションアームの車輪側の取り付け点を全て、空間７０に、即ちモータ２０の内側（インナーケース２４の内周面）に設定することが可能となっている。例えば、図１及び図２より明らかなように、各ボールジョイント５１，５３，５５は、全て空間７０に位置している。
【００２２】
このように、本実施例によれば、ホイール１の内部にモータ２０を配設する構成においても、モータ２０の存在に影響されることなく、サスペンションアームの車輪側の取り付け点を自由に設定することが可能となる。即ち、本実施例によれば、サスペンションに要求されるアライメント変化やキングピン配置を、モータ２０による制約を受けることなく、自由に理想的な位置に設定することが可能となる。また、サスペンションアームとモータ２０との干渉の問題も最小限となるので、サスペンションアームの形状の設計自由度が向上する。また、同様に、コイルスプリング５６及びショックアブソーバ５７の車輪側の取り付け点をより車両外側に設定することも可能となる。
【００２３】
ここで、図１及び図２を再度参照するに、本実施例では、モータ２０の内側の空間７０には、ブレーキ機構８０が設けられている。具体的には、ブレーキディスク（ロータ）８２及びブレーキキャリパ８４（図２に概略的な形状にて指示）が、モータ２０の内側の空間７０に配設されている。本実施例のブレーキディスク８２は、その中心付近に円形の開口部８２ａを備える円盤状の部材である。ブレーキキャリパ８４は、ブレーキディスク８２の開口部８２ａから、即ちブレーキディスク８２の内側からブレーキディスク８２の摺動面８２ｂを挟むように配設される。ブレーキキャリパ８４は、モータ２０のインナーケース２４の内周面にボルト等により固定されている。ブレーキキャリパ８４のインナーケース２４への取り付け位置は、サスペンションアームとの間の干渉が生じ得ない範囲で、サスペンションアームのインナーケース２４への取り付け位置に対して周方向及び車両内外方向で近い位置になるように設定されてよい。尚、ブレーキキャリパ８４は、キャリパ固定型若しくはキャリパ浮動型等のようなあらゆる種類のブレーキキャリパであってもよい。
【００２４】
ブレーキディスク８２の外周面８２ｃは、ハブ２にボルト４４により固定されている。尚、図２に示すブレーキディスク８２は、空間７０内に位置する摺動面８２ｂから、モータ２０の車両外側の側面に対向する外周面８２ｃへと、フランジ面８２ｄにより連続している。また、ブレーキディスク８２のハブ２への結合点は、アクスルベアリング４の近傍に設定されている。尚、ブレーキディスク８２は、その外周面８２ｃでハブ２と共にホイール１に（例えば、アクスルベアリング４の近傍のボルト４４により）共締めされてもよい。
【００２５】
このように、本実施例によれば、ホイール１の内部にモータ２０を配設する構成においても、ブレーキディスク８２をホイール１の内部に配設することができる。また、本実施例では、ブレーキディスク８２が空間７０の車両外側に配設されているので、上述のサスペンションアームの理想的な取り付け位置が確保されている。換言すると、本実施例によれば、サスペンションアームの理想的な取り付け位置を確保しつつ、ブレーキディスク８２をホイール１の内部に成立させることができる。
【００２６】
また、本実施例では、上述の如く、ハブ２とホイール１との間の結合点は、ホイール１の外周側（リム１ａの近傍）に設定されている。このため、ホイール１のディスク面中央部が構造上及び強度上不要となる。従って、ホイール１の中央部を完全に省略する若しくは部分的に省略する（例えば、開口面積を大きくする）ことで、車両外部との間で空間７０を介した空気の出入りを促進することが可能となる。これにより、ブレーキ機構（ブレーキディスク８２）及びモータ２０の冷却効率が非常に良好となる。
【００２７】
また、本実施例において、ブレーキキャリパ８４がブレーキディスク８２をその内周側から挟み込むことにより発生する制動トルクは、ホイール１からハブ２、ブレーキディスク８２及びブレーキキャリパ８４を介してインナーケース２４へと伝達される。また、永久磁石２６と鉄心２８及びコイル３０との間に発生する駆動トルクは、減速ギア等を介することなく、永久磁石２６（アウターケース２２）からハブ２を介してホイール１へと直接的に伝達される。更に、車輪が路面から受ける横力は、ホイール１からハブ２及びアクスルベアリング４を介してインナーケース２４へと伝達される。このように本実施例によれば、制動トルク及び駆動トルクの伝達経路が短いため、当該伝達経路途中にある構成部品を最小化（軽量化及び低コスト化）することが可能となる。尚、図２に示す実施例では、同様の観点から、アクスルベアリング４のホイール中心に対する径方向の位置は、サスペンションアームの径方向の同位置と略同一に設定されている。即ち、アクスルベアリング４の径方向の位置は、インナーケース２４の基本面の径方向の位置に略対応している。
【００２８】
次に、図１及び図２を再度参照するに、モータ２０の車両外側の側面には、リング状のアウターシール５が装着されている。アウターシール５は、アクスルベアリング４のインナーレース６とハブ２との間に設けられ、インナーケース２４とアウターケース２２との間の車両外側の隙間をシールする機能をする。
【００２９】
モータ２０の車両内側の側面には、ゴムからなるリング状のインナーシール９０が装着されている。インナーシール９０は、インナーケース２４とアウターケース２２との車両中心側の隙間をシールするように設けられる。インナーシール９０は、モータ２０内部へのダストの侵入を防止すると共に、モータ２０内部からのオイルやグリースの漏れを防止する役割をする。
【００３０】
インナーシール９０の車両外側には、深溝小ベアリング９２が配置されている。深溝小ベアリング９２は、好ましくは、インナーシール９０に隣接するように配置される。これにより、モータ２０が外部から多種多様な力（回転反力を含む）を受けた際にも、深溝小ベアリング９２によりインナーケース２４及びアウターケース２２の間の隙間が略一定に維持されるので、インナーシール９０のリップのかかり代が安定化し、インナーケース２４とアウターケース２２の間のシール性が向上する。特に、本実施例のようにモータ２０の外径がホイール１の内径に対応して大きく設定されている場合には、インナーシール９０の径も大きくなり、リップのかかり代がより変化し易い傾向となる。従って、本実施例のようにインナーシール９０の近傍に深溝小ベアリング９２を設けることは、リップのかかり代の変化を最小限に抑えることができる点で非常に有効となる。
【００３１】
尚、以上の説明からも明らかなように、深溝小ベアリング９２は、その他の種類のベアリングであってもよいが、上述のアクスルベアリング４のように大きな荷重を受けるベアリングではなく、インナーシール９０のリップのかかり代を安定化することが主なる機能であるため、単列で小径の玉の深溝玉ベアリングで十分である。
【００３２】
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、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００３３】
例えば、上述の実施例は、ダブルウィッシュボーン式のサスペンション構造に関するものであったが、それ以外のサスペンション構造に対しても当然に適用可能である。例えば、ストラット式サスペンション構造に対しては、ショックアブソーバ５７（及びコイルスプリング５６）をインナーケース２４の内周面に直接固定することで、上述の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
また、上述の説明は、４輪の自動車を前提としたものであったが、本発明は、当然に二輪車等の他の種類の車両にも適用可能である。
【００３５】
【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、モータが配置されているホイール内に、サスペンションアーム及び／又はブレーキを効果的に成立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両内側から見た際の、本発明による車両用懸架装置１０の斜視図である。
【図２】車輪中心を通る鉛直面により切断した際の、図１の車両用懸架装置１０の要部断面図である。
【符号の説明】
１    ホイール
２    ハブ
４    アクスルベアリング
５    アウターシール
６    インナーレース
７    止め輪
１０    車両用懸架装置
２０    モータ
２２    アウターケース
２４    インナーケース
２６    永久磁石
２８    鉄心
３０    コイル
５０    アッパアーム
５１    ボールジョイント
５２    ロアアーム
５３    ボールジョイント
５４    タイロッド
５５    ボールジョイント
５６    コイルスプリング
５７    ショックアブソーバ
７０    空間
８０    ブレーキ機構
８２    ブレーキディスク
８４    ブレーキキャリパ
９０    インナーシール
９２    深溝小ベアリング
【図１】
2005014729.tif 000003
【図２】
2005014729.tif 000004