(57)【要約】【課題】  ダイナミックダンパ機能と、ホイールモータの回転方向の支持機能とを両立する上下剛性とねじり剛性との適正化を図ることができるホイールモータ懸架装置を提供すること。【解決手段】  インホイールモータ６を、板ばね５を介してアクスル４に組み付けた状態で、アクスル４の２つの支持部４５を結ぶ線分上と異なる位置に、第１板ばね５ａ，第２板ばね５ｂの接続部５１ａ，５１ｂが位置するようにした。【選択図】        図３
2007307996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤホイールを回転可能に支持するアクスルと、
前記タイヤホイールの駆動力を発生するホイールモータと、
前記アクスルとホイールモータを結合する弾性体と、
を備えたホイールモータ懸架装置において、
前記弾性体は、前記アクスルから前記ホイールモータに向けて延在する延在部を備え、前記延在部のアクスル側端部とホイールモータ側端部とを結ぶ直線が、前記ホイールモータの回転中心との間に間隔を有し、かつ、該直線が車両上下方向に対して傾きを有することを特徴とするホイールモータ懸架装置。
【請求項２】
請求項１に記載のホイールモータ懸架装置において、
前記弾性体は、前記ホイールモータと接続するホイールモータ接続部を前記ホイールモータの外形に沿って形成したことを特徴とするホイールモータ懸架装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のホイールモータ懸架装置において、
前記弾性体は、前記ホイールモータの回転中心に対し車両上下方向上側に配置した第１弾性体と、前記ホイールモータの回転中心に対し車両上下方向下側に配置した第２弾性体とを備えることを特徴とするホイールモータ懸架装置。
【請求項４】
請求項３に記載のホイールモータ懸架装置において、
前記弾性体は、前記第１弾性体と前記第２弾性体とが前記ホイールモータ接続部において接続されて一体に形成されていることを特徴とするホイールモータ懸架装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のホイールモータ懸架装置において、
前記ホイールモータは、車両側面視において、前記タイヤホイールの外形の内側に配置されていることを特徴とするホイールモータ懸架装置。
【請求項６】
請求項５に記載のホイールモータ懸架装置において、
前記タイヤホイールは、前記アクスルに支持されるディスク面と、該ディスク面から車両幅方向内側に向かって延在するリム面とを備え、
前記ホイールモータの少なくとも一部が、車両正面視かつ車両上面視において、前記リム面の車両幅方向内側の端部に対して、車両幅方向外側に配置されることを特徴とするホイールモータ懸架装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイールに取り付けたモータによって駆動するホイールモータの懸架装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術としては、特許文献１に記載の技術が開示されている。この公報では、車輪支持装置とインホイールモータとの間に、タイヤから入力される振動の方向を軸としてゴムマウントが設けられている。インホイールモータをマスとして、ゴムマウントをバネとしてダイナミックダンパが形成されて、ばね下の振動を抑制している。また、ゴムマウントは、車輪の回転によりインホイールモータに加わる回転反力を支持している。
【特許文献１】特開２００５−１２６０７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ゴムマウントの剛性に対して、ダイナミックの固有振動数がバネ下の振動周波数に合うようにタイヤから入力される振動方向の剛性（上下剛性）を適正値に設定すること、および、ホイールモータに加わる回転反力を支持するためにホイールモータの回転方向の剛性（ねじり剛性）を適正値に設定すること、以上２つの特性が要求される。一般的に、ねじり剛性はホイールモータの駆動力の伝達効率を向上するために高く設定する傾向にあるが、上下剛性は、バネ下の振動周波数が低いことが多いため、ねじり剛性と比べて小さい値となることが多い。しかしながら、ゴムブッシュでは、上下剛性とねじり剛性とをともに最適値に設定することが困難であった。
【０００４】
本発明に上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、ダイナミックダンパ機能と、ホイールモータの回転方向の支持機能とを両立する上下剛性とねじり剛性との適正化を図ることができるホイールモータ懸架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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明のホイールモータ懸架装置では、タイヤホイールを回転可能に支持するアクスルと、タイヤホイールの駆動力を発生するホイールモータと、アクスルとホイールモータを結合する弾性体と、を備えたホイールモータ懸架装置において、弾性体は、アクスルからホイールモータに向けて延在する延在部を備え、延在部のアクスル側端部とホイールモータ側端部とを結ぶ直線が、ホイールモータの回転中心との間に間隔を有し、かつ、該直線が車両上下方向に対して傾きを有するようにした。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明のホイールモータ懸架装置にあっては、ダイナミックダンパの弾性体として上下剛性を設定しても、この上下剛性に対してねじり剛性を十分に大きく設定することが可能となる。そのため、ダイナミックダンパ機能と、ホイールモータの回転方向の支持機能とを両立する上下剛性とねじり剛性との適正化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明のホイールモータ懸架装置を実現する最良の形態を、実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、構成を説明する。
【０００９】
図１は駆動輪１を車両内側から見た図であり、図２は駆動輪１を上方から見た図である。図３は、インホイールモータ（ホイールモータ）６のアクスル４へ取り付け斜視図である。
【００１０】
駆動輪１は、タイヤ２と、タイヤ２が取り付けられるタイヤホイール３と、タイヤホイール３を回転自在に指示するアクスル４と、アクスル４に板ばね（弾性体）５を介して懸架され、駆動輪１の駆動力を発生させるインホイールモータ６とを備える。
【００１１】
タイヤホイール３は、アクスル４に支持されるディスク面３ａと、このディスク面３ａから車両内側（車幅方向内側）に向かって延在するリム面３ｂとを備える。
【００１２】
インホイールモータ６は、タイヤホイール３よりも小径に形成され、車両側面視においてタイヤホイール３の外形の内側に配置される。また、インホイールモータ６の一部は、リム面３ｂの車両内側端部に対して車両外側に配置される。すなわち、インホイールモータ６の一部は、タイヤホイール３のディスク面３ａおよびリム面３ｂによって囲まれた空間内に挿入されて支持される。
【００１３】
インホイールモータ６の外形は回転軸に対して径の異なる２つの円筒を底面同士で接続した形状であって、径の小さい方を小径部６０、小径部６０と比べて径の大きい大径部６１とする。
【００１４】
アクスル４は、インホイールモータ６の小径部６０を挿入可能に形成された内径面４０と、インホイールモータ６の大径部６１の直径と略一致するように形成された外径面４１から形成されるドーナツ形の円筒部材である円筒部４３を有する。円筒部４３の径方向外側に向かって、軸に対して点対称になるように腕部４４が設けられる。腕部４４の円筒部４３の反対側端部付近に板ばね５を支持する支持部（弾性体支持部）４５が設けられ、この支持部４５は軸方向に突出した円筒形の形状に形成される。
【００１５】
板ばね５は、インホイールモータ６の回転中心に対して車両上下方向上側に配置した第１板ばね（第１弾性体）５ａと、インホイールモータ６の回転中心に対して車両上下方向下側に配置した第２板ばね（第２弾性体）５ｂとから構成される。第１板ばね５ａ、第２板ばね５ｂは一端部にアクスル４の支持部４５に挿入される挿入部５０ａ，５０ｂと、他端部にインホイールモータ６と接続する接続部（インホイールモータ接続部）５１ａ，５１ｂと、挿入部５０ａ，５０ｂと接続部５１ａ，５１ｂとの間に延在する延在部５２ａ，５２ｂとを有する。
【００１６】
挿入部５０ａ，５０ｂは、アクスル４の支持部４５に挿入される挿入孔が形成される。アクスル４の支持部４５に挿入部５０ａ，５０ｂが挿入されて、ボルト７０によってアクスル４と締結される。
【００１７】
接続部５１ａ，５１ｂは、インホイールモータ６の小径部６０の形状に沿って接するように円弧状に形成されている。接続部５１ａ，５１ｂに形成された貫通孔にボルト７１が挿入されて、第１板ばね５ａおよび第２板ばね５ｂとインホイールモータ６とを締結する。
【００１８】
インホイールモータ６を、板ばね５（第１板ばね５ａ，第２板ばね５ｂ）を介してアクスル４に組み付けた状態で、アクスル４の２つの支持部４５を結ぶ線分（図１の点線A）上と異なる位置に、第１板ばね５ａ，第２板ばね５ｂの接続部５１ａ，５１ｂが位置するようにする。
【００１９】
すなわち、第１板ばね５ａ，第２板ばね５ｂの挿入部５０ａ，５０ｂと接続部５１ａ，５１ｂを結ぶ線分（図１の点線B）と、インホイールモータ６の回転中心Oとが離れている（距離がある）ように形成する。第１板ばね５ａ，第２板ばね５ｂの延在部５２ａ，５２ｂの挿入部５０ａ，５０ｂ側の端部と接続部５１ａ，５１ｂ側の端部とを結ぶ直線は、インホイールモータ６の回転中心Oとの間に間隔を有し、この直線は車両上下方向に対して傾きを有する。
【００２０】
また、第１板ばね５ａ，第２板ばね５ｂの接続部５１ａ，５１ｂは駆動輪１が走行中に振動する方向（図１の点線C）上に位置するように配置し、第１板ばね５ａ，第２板ばね５ｂ，インホイールモータ６によってリンク機構を構成する。
【００２１】
次に作用について述べる。
【００２２】
実施例１のインホイールモータ懸架装置においては、駆動輪１の走行中の振動（上下振動）に対しては、インホイールモータ６をマスとし、板ばね５をバネとしてダイナミックダンパを形成する。一方、インホイールモータ６の回転反力による振動（ねじれ振動）に対しては、インホイールモータ６の回転反力に対抗してインホイールモータ６を支持している。
【００２３】
そのため、駆動輪１の走行中の振動の振動数に応じて板ばね５の上下振動に対する剛性（上下剛性）を調節する必要がある。また、インホイールモータ６自体の回転を防止するため、板ばね５のねじれ振動に対する剛性（ねじり剛性）は大きく設定する必要がある。すなわち、板ばね５の上下剛性は適度に小さく設定する必要があるものの、ねじり剛性は上下剛性と比べると十分に大きく設定する必要がる。
【００２４】
図４は上下振動による板ばね５の様子を示し、図５はねじれ振動による板ばね５の様子を示す図である。
【００２５】
上下振動に対しては、図４に示すように第１板ばね５ａ，第２板ばね５ｂの延在部５２ａ，５２ｂが曲げ方向に変形する。一方、ねじれ振動に対しては、図５に示すように第１板ばね５ａ，第２板ばね５ｂの延在部５２ａ，５２ｂが軸方向に変形する。
【００２６】
実施例１では、上下振動に対しては第１板ばね５ａ，第２板ばね５ｂの延在部５２ａ，５２ｂが曲げ方向に変形し、ねじれ振動に対しては第１板ばね５ａ，第２板ばね５ｂの延在部５２ａ，５２ｂが軸方向に変形するようにしたため、板ばね５の上下剛性に対して、ねじり剛性を十分に大きく設定することができる。
【００２７】
［従来との比較］
次に、従来と実施例１のインホイールモータ懸架装置とを比較して作用を述べる。
【００２８】
図６は、従来のインホイールモータ懸架装置の模式図であり、図７は実施例１のインホイールモータ懸架装置の模式図である。
【００２９】
図６に示すように、従来のインホイールモータ懸架装置は、インホイールモータ６は上下の設けられた４つの弾性体８によって支持されている。この４つの弾性体８はそれぞれ軸方向（上下振動方向と一致）にのばね定数がkzであるとする。また、４つの弾性体８はインホイールモータ６の回転中心Oに対して左右方向に距離Lの位置に配置されているとする。
【００３０】
４つの弾性体８の上下剛性の和Kzは次の式（１）によって表される。
Kz = 4・kz … （１）
また、４つの弾性体８のねじり剛性の和Kφは次の式（２）によって表される。
Kφ = 4・kz・L2 … （２）
式（１），（２）より、剛性比（Kφ/Kz）は次の式（３）によって表される。
Kφ/Kz = L2 …（３）
【００３１】
図７に示すように、実施例１のインホイールモータ懸架装置においては、第１板ばね５ａ，第２板ばね５ｂの挿入部５０ａ，５０ｂがインホイールモータ６の回転中心Oに対して左右方向に距離Lであって、上下方向に距離rの位置に配置されているとする。また、延在部５２ａ，５２ｂの板厚をh、板幅をb、ヤング率をEとする。
【００３２】
板ばね５の上下剛性の和Kzは次の式（４）によって表される。
Kz = (E・b・h3)/(2・L3) … （４）
また板ばね５のねじり剛性の和Kφは次の式（５）によって表される。
Kφ = (2・E・b・h・r2)/L … （５）
式（４），（５）より、剛性比（Kφ/Kz）は次の式（６）によって表される。
Kφ/Kz = 4(L・r/h)2 …（６）
【００３３】
剛性比（Kφ/Kz）は上下剛性に対するねじり剛性の大きさを示す。すなわち、剛性比（Kφ/Kz）が大きいほど、上下剛性Kzに対してねじり剛性kφを大きく設定することができる。式（１），（４）において、ダイナミックダンパを構成するために弾性体８および板ばね５の上下剛性を等しく設定したとすると、式（３），（６）より板ばね５のねじり剛性は、弾性体８のねじり剛性に対して4(r/h)2倍の剛性があることが分かる。通常[h<<r]の関係が成り立つため、板ばね５のねじり剛性は弾性体８のねじり剛性に対して十分大きくなる。
【００３４】
上記のように、インホイールモータ６を、板ばね５を介してアクスル４に組み付けた状態で、アクスル４の２つの支持部４５を結ぶ線分上と異なる位置に、第１板ばね５ａ，第２板ばね５ｂの接続部５１ａ，５１ｂが位置するようにした。すなわち、第１板ばね５ａ，第２板ばね５ｂの挿入部５０ａ，５０ｂと接続部５１ａ，５１ｂを結ぶ線分と、インホイールモータ６の回転中心Oとが離れている（距離がある）ように形成した。第１板ばね５ａ，第２板ばね５ｂの延在部５２ａ，５２ｂの挿入部５０ａ，５０ｂ側の端部と接続部５１ａ，５１ｂ側の端部とを結ぶ直線は、インホイールモータ６の回転中心Oとの間に間隔を有し、この直線は車両上下方向に対して傾きを有する。
【００３５】
そのため、ダイナミックダンパの弾性体として上下剛性を設定しても、ねじり剛性を十分に大きく設定することが可能となる。よって、ダイナミックダンパ機能と、インホイールモータ６の回転方向の支持機能とを両立する上下剛性とねじり剛性との適正化を図ることができる。
【００３６】
また、第１板ばね５ａ，第２板ばね５ｂの接続部５１ａ，５１ｂは、インホイールモータ６の小径部６０の形状に沿って接するように円弧状に形成し、板ばね５とインホイールモータ６とをボルト７１によって直接接続するようにした。
【００３７】
そのため、インホイールモータ６を板ばね５に取り付けるためのブラケット等を用いる必要がない。よって、ブラケット等が介在することによる取付剛性の低下を回避することができるため、ねじり剛性を確保することができる。
【００３８】
また、板ばね５を、インホイールモータ６の回転中心に対して車両上下方向上側に配置した第１板ばね５ａと、インホイールモータ６の回転中心に対して車両上下方向下側に配置した第２板ばね５ｂとから構成した。
【００３９】
そのため、第１板ばね５ａと第２板ばね５ｂとによって、インホイールモータ６を回転中心から離れた点で支持することが可能となり、インホイールモータ６の回転反力に対して支持剛性を高くすることができる。
【００４０】
また、インホイールモータ６を、車両側面視においてタイヤホイール３の外形の内側に配置した。
【００４１】
そのため、インホイールモータ６をタイヤホイール３内部に挿入することができ、インホイールモータ６の車両搭載性を向上することができる。
【００４２】
また、インホイールモータ６の一部は、リム面３ｂの車両内側端部に対して車両外側に配置した。
【００４３】
そのため、インホイールモータ６の一部は、タイヤホイール３のディスク面３ａおよびリム面３ｂによって囲まれた空間内に挿入されて支持され、インホイールモータ６の車両搭載性を向上することができる。
【００４４】
また、板ばね５はアクスル４の支持部４５に挿入部５０ａ，５０ｂが挿入されて支持されるようにした。
【００４５】
そのため、板ばね５をアクスル４に取り付けるブラケット等を用いる必要がないため、部品点数の低減を図ることができる。
【００４６】
次に本実施例の効果について述べる。
【００４７】
（１）インホイールモータ６（ホイールモータ）を、板ばね５（弾性体）を介してアクスル４に組み付けた状態で、アクスル４の２つの支持部４５を結ぶ線分上と異なる位置に、第１板ばね５ａ，第２板ばね５ｂの接続部５１ａ，５１ｂが位置するようにした。すなわち、第１板ばね５ａ，第２板ばね５ｂの挿入部５０ａ，５０ｂと接続部５１ａ，５１ｂを結ぶ線分と、インホイールモータ６の回転中心Oとが離れている（距離がある）ように形成した。第１板ばね５ａ，第２板ばね５ｂの延在部５２ａ，５２ｂの挿入部５０ａ，５０ｂ側の端部と接続部５１ａ，５１ｂ側の端部とを結ぶ直線は、インホイールモータ６の回転中心Oとの間に間隔を有し、この直線は車両上下方向に対して傾きを有する。
【００４８】
そのため、ダイナミックダンパの弾性体として上下剛性を設定しても、ねじり剛性を十分に大きく設定することが可能となる。よって、ダイナミックダンパ機能と、インホイールモータの回転方向の支持機能とを両立する上下剛性とねじり剛性との適正化を図ることができる。
【００４９】
（２）第１板ばね５ａ，第２板ばね５ｂの接続部５１ａ，５１ｂは、インホイールモータ６の小径部６０の形状に沿って接するように円弧状に形成し、板ばね５とインホイールモータ６とをボルト７１によって直接接続するようにした。
【００５０】
そのため、インホイールモータ６を板ばね５に取り付けるためのブラケット等を用いる必要がない。よって、ブラケット等が介在することによる取付剛性の低下を回避することができるため、ねじり剛性を確保することができる。
【００５１】
（３）ばね５を、インホイールモータ６の回転中心に対して車両上下方向上側に配置した第１板ばね５ａ（第１弾性体）と、インホイールモータ６の回転中心に対して車両上下方向下側に配置した第２板ばね５ｂ（第２弾性体）とから構成した。
【００５２】
そのため、第１板ばね５ａと第２板ばね５ｂとによって、インホイールモータ６を回転中心から離れた点で支持することが可能となり、インホイールモータ６の回転反力に対して支持剛性を高くすることができる。
【００５３】
（４）インホイールモータ６を、車両側面視においてタイヤホイール３の外形の内側に配置した。
【００５４】
そのため、インホイールモータ６をタイヤホイール３内部に挿入することができ、インホイールモータ６の車両搭載性を向上することができる。
【００５５】
（５）インホイールモータ６の一部は、リム面３ｂの車両内側端部に対して車両外側に配置した。
【００５６】
そのため、インホイールモータ６の一部は、タイヤホイール３のディスク面３ａおよびリム面３ｂによって囲まれた空間内に挿入されて支持され、インホイールモータ６の車両搭載性を向上することができる。
【００５７】
（６）板ばね５はアクスル４の支持部４５に挿入部５０ａ，５０ｂが挿入されて支持されるようにした。
【００５８】
そのため、板ばね５をアクスル４に取り付けるブラケット等を用いる必要がないため、部品点数の低減を図ることができる。
【００５９】
（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【００６０】
実施例１では、板ばね５を別体の第１板ばね５ａと第２板ばね５ｂとによって構成したが、図８に示すように第１板ばね５ａと第２板ばね５ｂとを接続部５１において接続して一体に形成しても良い。
【００６１】
このように形成することにより、板ばね５を一体に形成し、接続部５１がインホイールモータの回転中心に対し車両上下方向上側から下側にかけてインホイールモータ６の側面に沿って、接続部５１が接するように形成できる。よって、板ばね５によるインホイールモータ６の支持剛性を高くすることができる。
【００６２】
また、板ばね５の形状は、インホイールモータ６を、第１板ばね５ａ，第２板ばね５ｂを介してアクスル４に組み付けた状態で、アクスル４の２つの支持部４５を結ぶ線分上と異なる位置に、第１板ばね５ａ，第２板ばね５ｂの接続部５１ａ，５１ｂが位置するような形状であれば良い。または板ばね５の形状は、第１板ばね５ａ，第２板ばね５ｂの延在部５２ａ，５２ｂの挿入部５０ａ，５０ｂ側端部と、接続部５１ａ，５１ｂ側端部とを結ぶ直線が、インホイールモータ６の回転中心Oとの間に間隔を有し、かつ、車両上下方向に対して傾きを有するような形状であれば良い。
【００６３】
上記のような板ばね５の形状であれば、特に限定しない。よって、図９に示すように両端で支持される板ばね５を用いるようにしても良い。図９に示すような板ばね５の形状であっても実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
また、図１０に示すように、アクスル４の支持部４５と、板ばね５の挿入部５０ａ，５０ｂとの間にねじりブッシュ９を設けるようにしても良い。
【００６５】
ねじりブッシュ９を加えることにより、上下剛性とねじり剛性の設定自由度を増すこととができる。また、インホイールモータ６からアクスル４への振動や騒音の伝達を抑制することができる。
【００６６】
また、実施例１ではホイール３の内部にモータの一部が挿入されたインホイールモータ６を用いた例を示したが、モータがホイール３よりも外形が大きく、ホイール３の内部に挿入されていないモータを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施例１の駆動輪を車両内側から見た図である。
【図２】実施例１の駆動輪を上方から見た図である。
【図３】実施例１のインホイールモータのアクスルへ取り付け斜視図である。
【図４】実施例１の上下振動による板ばねの様子を示す図である。
【図５】実施例１のねじれ振動による板ばねの様子を示す図である。
【図６】従来のインホイールモータ懸架装置の模式図である。
【図７】実施例１のインホイールモータ懸架装置の模式図である
【図８】他の実施例の板ばねの形状を示す図ある。
【図９】他の実施例の板ばねの形状を示す図である。
【図１０】他の実施例のインホイールモータのアクスルへ取り付け斜視図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  駆動輪
３  タイヤホイール
４  アクスル
５  板ばね
５ａ  第１板ばね
５ｂ  第２板ばね
６  インホイールモータ
４５  支持部
５０ａ，５０ｂ  挿入部
５１ａ，５１ｂ  接続部
５２ａ，５２ｂ  延在部
【図１】
2007307996.tif 000003
【図２】
2007307996.tif 000004
【図３】
2007307996.tif 000005
【図４】
2007307996.tif 000006
【図５】
2007307996.tif 000007
【図６】
2007307996.tif 000008
【図７】
2007307996.tif 000009
【図８】
2007307996.tif 000010
【図９】
2007307996.tif 000011
【図１０】
2007307996.tif 000012