JP6136903B2 - 車輪駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、インホイールモータによって車輪を駆動する車輪駆動装置に関する。

従来から、電気自動車の一形態として、ホイールの内部にモータを配置し、このモータにより車輪を直接駆動するインホイールモータ方式の車両が知られている。例えば、特許文献１に提案されたインホイールモータ駆動装置は、サスペンションによって支持されるハウジング内に、モータおよび減速機構を備えている。モータの出力は、減速機構を介してハブに伝達される。これにより、ハブに締結されたホイールが回転する。

特開２０１２−２１４２０３号公報

しかしながら、モータの出力が減速機構を介してホイールに伝達されるため、減速機構に設けられたギヤの噛み合い等により異音が発生することがある。減速機構は、モータとともにホイール内に設けられるが、ホイールには意匠面となるディスク部に冷却用空気を流す風孔（例えば、隣接するスポーク間に形成される開口）が形成されているため、この風孔から異音がホイールの外に放出されてしまう。

本発明の目的は、上記問題に対処するためになされたもので、減速機構で発生した異音がホイールから外に放出されることを抑制することにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、モータ（２０）と、前記モータの回転出力を減速する減速機構（３０）と、前記モータ及び前記減速機構を収容したハウジングと、を有するとともに、前記ハウジングが、風孔（１０５）の形成されたホイール（１００）内に配置されるようにサスペンションによって支持され、前記減速機構の回転出力をホイールに伝達するインホイールモータユニット（１）と、
前記ホイール内に設けられ、前記ホイールとともに回転するブレーキディスクロータ（１２０）と、
前記ハウジングに固定され、前記ブレーキディスクロータの車幅方向内側の露呈面と対向する面を形成するブレーキダストカバー（１３０）と、
を備えた車輪駆動装置において、
前記ブレーキダストカバーは、前記減速機構においてギヤの噛み合いにより異音が発生する噛合部よりも車幅方向外側に配置されるとともに、車幅方向内側面において、前記異音が発生する噛合部と前記ホイールに形成された前記風孔とを結ぶ直線に交差する位置に吸音材（１４０）を具備することにある。

本発明の車輪駆動装置は、サスペンションに支持されるインホイールモータユニット、ブレーキディスクロータ、および、ブレーキダストカバーを備えている。インホイールモータユニットは、モータと、モータの回転出力を減速する減速機構と、モータ及び減速機構を収容したハウジングとを有し、風孔の形成されたホイール内に配置されて減速機構の回転出力をホイールに伝達する。ブレーキディスクロータは、ディスクブレーキ装置の一部を構成するものであってホイールとともに回転し、ブレーキパッドにより押圧されて摩擦制動力を発生する。ブレーキダストカバーは、ハウジングに固定され、ブレーキディスクロータの車幅方向内側の露呈面と対向する面を形成する。これにより、ブレーキディスクロータの車幅方向内側の露呈面は、ブレーキダストカバーに覆われて、異物（例えば、泥水、小石など）から保護される。

減速機構においては、ギヤの噛み合い等により異音が発生することがある。ホイールには、通常、そのディスク部に風孔が形成されているため、この風孔が異音の放出口となり得る。そこで、本発明では、減速機構においてギヤの噛み合いにより異音が発生する噛合部よりも車幅方向外側にブレーキダストカバーを配置し、このブレーキダストカバーの車幅方向内側面に吸音材を設けている。この吸音材は、ブレーキダストカバーの車幅方向内側面において、異音が発生する噛合部とホイールに形成された風孔とを結ぶ直線に交差する位置に設けられている。このため、減速機構で発生した異音がホイールの風孔から放出される放出路の途中に吸音材を配置することができる。この結果、本発明によれば、簡単な構成にて、異音がホイールから放出されることを抑制することができる。

尚、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。

車両前後方向から見て概略的に表した車輪駆動装置の内部構造図である。 吸音材が貼着されたブレーキダストカバーの概略斜視図である。 吸音材が貼着されたブレーキダストカバーの一部断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る車輪駆動装置について説明する。図１は、車輪駆動装置を車両前後方向から見て概略的に表した内部構造図である。図面右側が車幅方向外側となる。車輪駆動装置は、インホイールモータユニット１を備えている。インホイールモータユニット１（以下、モータユニット１と呼ぶ）は、サスペンション（図示略）に支持されて、駆動輪のホイール１００の内部に設けられる。

ホイール１００は、タイヤのビード（図示略）が嵌め込まれる円筒状のリム部１０１と、リム部１０１の軸方向片側端に連結される円盤状のディスク部１０２とによって一体的に構成されている。ディスク部１０２は、中央にハブ固定部１０３が形成されるとともに、ハブ固定部１０３の周囲からリム部１０１にまで放射状に延びた複数のスポーク１０４とを一体的に備えている。このように構成されたホイール１００においては、隣り合うスポーク１０４間に開口１０５が形成されている。この開口１０５は、空気の流れる通路となり、モータユニット１およびブレーキ装置（後述する）の冷却に寄与する。以下、この開口１０５をホイール風孔１０５と呼ぶ。尚、本実施形態においては、スポークタイプのホイールを用いているが、モータユニット１を搭載できるホイールは、スポークタイプに限るものではなく、空気の流通路となるホイール風孔を備えているものであれば良好に適用することができる（一般的に、ホイールは、どのようなタイプでもホイール風孔を備えている）。

モータユニット１は、ホイール１００のリム部１０１とディスク部１０２とで囲まれた円筒空間に設けられる。本明細書における「ホイール内」とは、この円筒空間内、あるいは、円筒空間の近傍を含めた円筒空間内のことを表す。モータユニット１は、ハウジング５内にモータ２０、および、減速機構３０を備えている。モータ２０は、三相ブラシレスモータであって、車体に設けられた電源装置（図示略）に接続され、電源装置からステータ２１に供給される電力により駆動トルクを発生する。また、モータ２０は、車輪の回転する力によってロータ２２が回されて発電し、発電電力を電源装置に回生する発電機としても機能する。モータ２０は、車体に設けられたモータ制御装置（図示略）によって回転方向を正逆方向に変更可能に制御される。

モータ２０の出力軸２３は、減速機構３０に接続される。減速機構３０は、カウンターギヤ機構３１と遊星歯車機構４０とから構成される。カウンターギヤ機構３１は、モータ２０の出力軸２３に対して同軸に配置される小径の駆動歯車３２と、駆動歯車３２に噛合する大径の被動歯車であるカウンターギヤ３３とから構成される。大径のカウンターギヤ３３の回転軸３４は、遊星歯車機構４０に接続される。遊星歯車機構４０は、カウンターギヤ３３の回転軸３４の外周に形成されるサンギヤ４１と、サンギヤ４１と同軸上に設けられるリングギヤ４２と、サンギヤ４１とリングギヤ４２との間で両ギヤ４１，４２に噛合する複数個のプラネタリギヤ４３と、プラネタリギヤ４３を等間隔に配置してプラネタリギヤ４３の公転運動により回転するプラネタリキャリア４４とを備えている。プラネタリキャリア４４にはアクスルハブ１１０が接続される。

アクスルハブ１１０は、ベアリング４５によって遊星歯車機構４０のハウジングに回転可能に設けられ、プラネタリキャリア４４と一体的に回転する。アクスルハブ１１０は、遊星歯車機構４０の車幅方向外側を覆う円筒部１１１と、円筒部１１１の外周面から径方向外側に延びた環状板部１１２を備えている。環状板部１１２は、後述するブレーキディスクロータ１２０が固定される部分となる。環状板部１１２には、周方向にそって所定の間隔で締結ボルト１１３が内側から外側に突出するように固着されている。

ブレーキディスクロータ１２０は、円盤状に形成され、内径側に形成された環状固定板部１２１と、外径側に形成された環状摺動板部１２２とを一体的に備えている。環状固定板部１２１は、アクスルハブ１１０に固定される部分であって、アクスルハブ１１０の締結ボルト１１３を挿通させるための貫通孔１２１ａが周方向にそって複数形成されている。ブレーキディスクロータ１２０は、締結ボルト１１３を環状固定板部１２１の貫通孔１２１ａに挿通させることによりアクスルハブ１１０に取り付けられる。環状摺動板部１２２は、その表面と裏面とが、ブレーキキャリパに内蔵されたブレーキパッド（図示略）によって挟圧されて摩擦制動力を発生する摺動面を構成している。本実施形態のブレーキディスクロータ１２０は、ベンチレーティッド式のものであって、環状摺動板部１２２の内部がフィンによって仕切られ、これにより環状摺動板部１２２の外周端と内周端とを連通する通風路が形成されている。

ホイール１００は、このブレーキディスクロータ１２０の環状固定板部１２１の表面（車幅方向外側面）に固定される。ハブ固定部１０３には、締結ボルト１１３を挿通させるための貫通孔１０３ａが周方向にそって複数形成されている。ホイール１００は、アクスルハブ１１０にブレーキディスクロータ１２０を取り付けた状態で、締結ボルト１１３を貫通孔１０３ａに挿通させ、締結ボルト１１３にナット１１４を螺合して締め付けることにより、ブレーキディスクロータ１２０を挟んだ状態でアクスルハブ１１０に固定される。

ハウジング５には、ブレーキダストカバー１３０が固定される。ブレーキダストカバー１３０は、ブレーキ装置（ブレーキディスクロータ１２０とブレーキキャリパとから構成される）に泥水、小石等の異物が入らないようにするためのもので、ブレーキディスクロータ１２０の環状摺動板部１２２の裏面（車幅方向内側の露呈面）に向かい合うように設けられる。また、ブレーキダストカバー１３０は、ブレーキディスクロータ１２０に走行風を案内してブレーキディスクロータ１２０を冷却する機能も兼ね備えている。ブレーキダストカバー１３０は、図２に示すように、周方向の一部が切り欠かれた円環状板体であって、金属材料によって一体的に製造される。ブレーキダストカバー１３０は、ブレーキディスクロータ１２０の環状摺動板部１２２に所定の隙間をあけて平行に向かい合う部分となる主板部１３１と、主板部１３１の外周側を車幅方向外側に曲げて傾斜させた外周板部１３２と、主板部１３１の内周側に形成されハウジング５に固定される内周板部１３３とを有する。ブレーキダストカバー１３０の外径は、ブレーキディスクロータ１２０の外径よりも少し大きくなっている。

ブレーキダストカバー１３０は、車輪の回転軸（アクスルハブ１１０、ブレーキディスクロータ１２０の回転軸と同じ）と同軸上に配置されてハウジング５に固定される。また、ブレーキダストカバー１３０は、車幅方向位置において、カウンターギヤ機構３１よりも外側となるように配置される。

ブレーキダストカバー１３０の車幅方向内側面（内側面と呼ぶ）には、シート状の吸音材１４０が固着されている。本実施形態においては、吸音材１４０として不織布が用いられている。吸音材１４０は、例えば、接着剤により、ブレーキダストカバー１３０の内側面の全体にわたって貼着される。図２は、ブレーキダストカバー１３０の内側面から見た斜視図であるため、ブレーキダストカバー１３０に貼着された吸音材１４０を表している（貼着された吸音材１４０は、ブレーキダストカバー１３０と同様な形状となる）。図２において、ブレーキダストカバー１３０における周方向に切り欠かれた部分は、ブレーキキャリパが設けられる部分である。

ブレーキダストカバー１３０は、車輪の回転軸（アクスルハブ１１０、ブレーキディスクロータ１２０の回転軸と同じ）と同軸上に配置されてハウジング５に固定される。また、ブレーキダストカバー１３０は、車幅方向位置において、カウンターギヤ機構３１よりも外側となるように配置される。この場合、ブレーキダストカバー１３０の外周端とリム部１０１の内周面との間には、ホイール風孔１０５から冷却用空気をモータユニット１に導くことができる十分な離隔が設けられている。

ブレーキダストカバー１３０の内周板部１３３には、図３に示すように、ボルト挿通孔１３３ａが貫通して設けられるとともに、内側面に、ボルト挿通孔１３３ａと整合した位置に円筒状のカラー１３４が固定して設けられている。このカラー１３４の高さは、吸音材１４０の厚さと同じ寸法に設定されている。吸音材１４０は、このカラー１３４の設けられた領域分だけくりぬかれている。従って、カラー１３４の先端が吸音材１４０の表面と同じ高さ位置で露出している。ブレーキダストカバー１３０は、ハウジング５に形成されたネジ孔５ａ（図１参照）とカラー１３４とを整合させて、ボルト挿通孔１３３ａからボルト１３５を挿通してネジ孔５ａにねじ込むことによりハウジング５に固定される。

このように構成された車輪駆動装置においては、モータ２０の出力軸２３が回転すると、カウンターギヤ機構３１の小径の駆動歯車３２が回転し、これに伴ってカウンターギヤ３３が回転する。カウンターギヤ３３が回転すると、サンギヤ４１が回転し、これに伴ってプラネタリギヤ４３が自転しながらサンギヤ４１の回りを公転する。プラネタリギヤ４３の公転運動は、プラネタリキャリア４４によって取り出され、プラネタリキャリア４４からアクスルハブ１１０に伝達される。こうして、モータ２０の回転運動がホイール１００およびブレーキロータディスク１２０に伝達される。

モータユニット１は、カウンターギヤ機構３１におけるギヤの噛み合い（駆動歯車３２とカウンターギヤ３３との噛み合い）により異音が発生することがある。この異音は、ホイール風孔１０５から放出されてしまう。そこで、本実施形態においては、上述したように、ブレーキダストカバー１３０の内側面に設けた吸音材１４０により異音を吸収させる。この吸音材１４０は、音源となるカウンターギヤ機構３１の噛合部とホイール風孔１０５とを結ぶ直線に交差する位置に設けられている。従って、ホイール風孔１０５から外に異音が放出されることを効率よく抑制することができる。

以上説明した本実施形態の車輪駆動装置によれば、ブレーキダストカバー１３０の内側面に吸音材１４０を貼着したため、カウンターギヤ機構３１で発生する異音がホイール１００の外へ放出されることを抑制することができる。また、吸音材１４０をブレーキダストカバー１３０の内側面に貼着するといった簡単な構成で実施できるため、例えば、専用の遮音カバー等を設ける必要が無い。このため、大幅なコストアップ、質量アップを招くことなく実施できる。また、ホイール１００内における冷却用空気の流れを邪魔しないように実施することができる。また、吸音材１４０をホイール１００内における異音の伝達通路に広範囲に設けることができるため、高い吸音効果が得られる。仮に、モータユニット１のハウジング５に吸音材を設けた場合には、ハウジング５の放熱性を低下させてしまうおそれが生じるが、本実施形態では、そうした不具合も生じなく、冷却性能を維持することができる。

以上、本実施形態の車輪駆動装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

１…インホイールモータユニット、５…ハウジング、２０…モータ、３０…減速機構、３１…カウンターギヤ機構、４０…遊星歯車機構、１００…ホイール、１０１…リム部、１０２…ディスク部、１０３…ハブ固定部、１０４…スポーク、１０５…ホイール風孔、１１０…アクスルハブ、１２０…ブレーキディスクロータ、１３０…ブレーキダストカバー、１３１…主板部、１３２…外周板部、１３３…内周板部、１３４…カラー、１４０…吸音材。

Claims (1)

1. モータと、前記モータの回転出力を減速する減速機構と、前記モータ及び前記減速機構を収容したハウジングと、を有するとともに、前記ハウジングが、風孔の形成されたホイール内に配置されるようにサスペンションによって支持され、前記減速機構の回転出力をホイールに伝達するインホイールモータユニットと、
   前記ホイール内に設けられ、前記ホイールとともに回転するブレーキディスクロータと、
   前記ハウジングに固定され、前記ブレーキディスクロータの車幅方向内側の露呈面と対向する面を形成するブレーキダストカバーと、
   を備えた車輪駆動装置において、
   前記ブレーキダストカバーは、前記減速機構においてギヤの噛み合いにより異音が発生する噛合部よりも車幅方向外側に配置されるとともに、車幅方向内側面において、前記異音が発生する噛合部と前記ホイールに形成された前記風孔とを結ぶ直線に交差する位置に吸音材を具備する、車輪駆動装置。

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