(57)【要約】  縦方向の剛性が適度に低く、適度な接地面積を確保でき、さらに、周方向における力の伝達が良好な、インホイールモーター方式に適したタイヤ／ホイール組立体を提供すること目的とする。このため、タイヤ／ホイール組立体１０は、円筒形状の環状構造体１１と、環状構造体１１の外周部に、環状構造体１１の周方向に向かって設けられるゴム材料層１４と、環状構造体１１と環状構造体１１の内側に配置される電動機２０との間に設けられて、電動機２０のローター２０Ｒの回転を環状構造体１１へ伝達する湾曲した複数の金属ばね部材１３と、を含む。
2012121306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状の環状構造体と、
前記環状構造体の外周部に、前記環状構造体の周方向に向かって設けられるゴム材料層と、
前記環状構造体と前記環状構造体の内側に配置される電動機との間に設けられて、前記電動機のローターの回転を前記環状構造体へ伝達する湾曲した複数の金属ばね部材と、
を含むことを特徴とするタイヤ／ホイール組立体。
【請求項２】
円筒形状の構造体であり、前記環状構造体の内側に配置されて、前記複数の金属ばね部材を連結する内側環状構造体を有し、
前記内側環状構造体が前記ローターと連結される請求項１に記載のタイヤ／ホイール組立体。
【請求項３】
前記環状構造体の素材は、厚みが０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下のステンレス鋼又は鋼である請求項１又は２に記載のタイヤ／ホイール組立体。
【請求項４】
前記環状構造体の素材は、厚みが１．０ｍｍよりも大きく５．０ｍｍ以下のステンレス鋼又は鋼又はアルミニウム又はアルミニウム合金である請求項１又は２に記載のタイヤ／ホイール組立体。
【請求項５】
前記環状構造体の弾性率と厚みとの積は、１０以上５００以下である、請求項１から４のいずれか１項に記載のタイヤ／ホイール組立体。
【請求項６】
前記環状構造体の弾性率と厚みとの積は、１５以上４００以下である、請求項１から４のいずれか１項に記載のタイヤ／ホイール組立体。
【請求項７】
前記金属ばね部材の厚みは、０．２ｍｍ以上０．６ｍｍ以下である、請求項１から６のいずれか１項に記載のタイヤ／ホイール組立体。
【請求項８】
前記金属ばね部材の弾性率は、７０ＧＰａ以上２５０ＧＰａ以下である、請求項１から７のいずれか１項に記載のタイヤ／ホイール組立体。
【請求項９】
前記金属ばね部材の弾性率は、８０ＧＰａ以上２３０ＧＰａ以下である、請求項１から７のいずれか１項に記載のタイヤ／ホイール組立体。
【請求項１０】
前記金属ばね部材は、前記環状構造体の周方向に向かって２０枚以上１２０枚以下配置されている、請求項１から９のいずれか１項に記載のタイヤ／ホイール組立体。
【請求項１１】
前記金属ばね部材は、前記環状構造体の周方向に向かって３０枚以上９０枚以下配置されている、請求項１から９のいずれか１項に記載のタイヤ／ホイール組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ／ホイール組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化対策として、自動車から発生する二酸化炭素の量を軽減するため、電動機とガソリンエンジンとの併用（ハイブリッド車）、電動モーター化（電気自動車）が進んでいる。車両の動力発生源に電動機を用いる場合、ホイールの空間に電動機やブレーキ装置を組み込んだインホイールモーター方式が知られている（特許文献１、２）。また、インホイールモーター方式は、ホイールの内部に電動機を配置する構造なので、電動機の発生する熱がホイールの内部にこもりやすい。このため、電動機が発生した熱を放熱しやすい構造が望まれている。インホイールモーター方式において放熱を改善する技術として、特許文献３、４に記載されたような技術が知られている。インホイールモーター方式は、ドライブシャフトやディファレンシャルギア等の動力伝達部品が省略できるとともに、車体内には大きな体積が確保できるため、車両のコンパクト化に寄与する。また、インホイールモーター方式は、操舵輪の制駆動が容易で、従来の車両にない操縦性能を発現することができ、将来のＥＶ（Electric  Vehicle）システムとして注目を集めている。例えば、４輪又は左右輪にインホイールモーターを装着した車両は、電動機の高応答性、発生トルクの精度、正逆回転特性を利用して、高度な車両姿勢制御が可能で、高い車両運動性能を発揮することが期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１５２４１６号公報
【特許文献２】特開２００４−１１５０１４号公報
【特許文献３】特開平５−１０４９６９号公報
【特許文献４】特開２００６−２４６６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インホイールモーター方式の車両は、車体内にモーターを持つ車両に比べ、電動機をホイール内に装着する分、バネ下の質量が増加して、接地特性や、乗り心地が低下することがある。【０００５】
インホイールモーター方式の車両は、電動機の高応答性を発揮させるために、回転トルク変動を遅延なく路面に伝える必要がある。このことから、インホイールモーター方式の車両は、タイヤ／ホイール組立体に、回転方向の剛性が高くロスが少ない特性を要求する。また、インホイールモーター方式の車両は、タイヤと路面との接地特性（摩擦）が安定していることをタイヤ／ホイール組立体に要求する。【０００６】
一方、インホイールモーター方式の車両は、バネ下質量が大きくなるので、タイヤ／ホイール組立体は極力軽量化されていることが好ましい。これに加えて、タイヤ／ホイール組立体には、上下方向の剛性を必要以上に高くせずに、乗り心地性能の悪化をできるだけ軽減することも要求される。【０００７】
インホイールモーター方式の車両に用いられるタイヤ／ホイール組立体に要求される剛性のバランスは、最適で均一な接地圧を有しつつ、タイヤ周方向の応答性が高く、かつタイヤ縦方向の剛性が適度に低くなるような剛性バランスである。しかし、空気入りタイヤの特徴として、空気圧の変動によって剛性が変動する。このため、空気入りタイヤは、縦剛性と横剛性と周剛性とをそれぞれ独立に制御することはできず、空気圧を高めれば縦剛性と横剛性と周剛性とが上昇してしまう。また、特許文献３、４に記載された技術は、大掛かりな装置になり実用性が乏しい。【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、縦方向の剛性が適度に低く、適度な接地面積を確保でき、さらに、周方向における力の伝達が良好な、インホイールモーター方式に適したタイヤ／ホイール組立体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】
【０００９】
上述した課題を解決するための手段は、円筒形状の環状構造体と、前記環状構造体の外周部に、前記環状構造体の周方向に向かって設けられるゴム材料層と、前記環状構造体と前記環状構造体の内側に配置される電動機との間に設けられて、前記電動機のローターの回転を前記環状構造体へ伝達する湾曲した複数の金属ばね部材と、を含むことを特徴とするタイヤ／ホイール組立体である。【００１０】
上述した手段のより好ましい態様として、円筒形状の構造体であり、前記環状構造体の内側に配置されて、前記複数の金属ばね部材を連結する内側環状構造体を有し、前記内側環状構造体が前記ローターと連結されることが望ましい。【００１１】
上述した手段のより好ましい態様として、前記環状構造体の素材は、厚みが０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下のステンレス鋼又は鋼であることが望ましい。【００１２】
上述した手段のより好ましい態様として、前記環状構造体の素材は、厚みが１．０ｍｍよりも大きく５．０ｍｍ以下のステンレス鋼又は鋼又はアルミニウム又はアルミニウム合金であることが望ましい。【００１３】
上述した手段のより好ましい態様として、前記環状構造体の弾性率と厚みとの積は、１０以上５００以下であることが望ましい。【００１４】
上述した手段のより好ましい態様として、前記環状構造体の弾性率と厚みとの積は、１５以上４００以下であることが望ましい。【００１５】
上述した手段のより好ましい態様として、前記金属ばね部材の厚みは、０．２ｍｍ以上０．６ｍｍ以下であることが望ましい。【００１６】
上述した手段のより好ましい態様として、前記金属ばね部材の弾性率は、７０ＧＰａ以上２５０ＧＰａ以下であることが望ましい。【００１７】
上述した手段のより好ましい態様として、前記金属ばね部材の弾性率は、８０ＧＰａ以上２３０ＧＰａ以下であることが望ましい。【００１８】
上述した手段のより好ましい態様として、前記金属ばね部材は、前記環状構造体の周方向に向かって２０枚以上１２０枚以下配置されていることが望ましい。【００１９】
上述した手段のより好ましい態様として、前記金属ばね部材は、前記環状構造体の周方向に向かって３０枚以上９０枚以下配置されていることが望ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、縦方向の剛性が適度に低く、接地部分には適度な接地面積を確保でき、さらに、周方向における力の伝達が良好な、インホイールモーター方式に適したタイヤ／ホイール組立体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本実施形態に係るタイヤ／ホイール組立体の正面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は、環状構造体の斜視図である。
【図４】図４は、環状構造体とゴム材料層とを示す断面図である。
【図５】図５は、環状構造体と内側環状構造体と金属ばね部材とを示す一部側面図である。
【図６】図６は、金属ばね部材の配置の変形例を示す説明図である。
【図７】図７は、金属ばね部材の配置の変形例を示す説明図である。
【図８】図８は、金属ばね部材の配置の変形例を示す説明図である。
【図９】図９は、図８のＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】図１０は、インナーローター方式の電動機を示す側面図である。
【図１１】図１１は、図１０のＣ−Ｃ断面図である。
【図１２】図１２は、本実施形態に係るタイヤ／ホイール組立体をインナーローター方式の電動機に取り付けた状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００２３】
図１は、本実施形態に係るタイヤ／ホイール組立体の正面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。タイヤ／ホイール組立体１０は、例えば、車両を走行させるための電動機２０に取り付けられて駆動される。タイヤ／ホイール組立体１０と電動機２０とを組み合わせることにより、車両走行装置１００が構成される。タイヤ／ホイール組立体１０は、環状構造体１１と、ゴム材料層１４と、金属ばね部材１３と、を含む。本実施形態において、タイヤ／ホイール組立体１０は、さらに、内側環状構造体１２を含むが、これは必ずしも必要ではない。
【００２４】
環状構造体１１は、円筒形状の構造体である。ゴム材料層１４は、環状構造体１１の外周部に、環状構造体１１の周方向に向かって設けられて、環状構造体１１の外周部を覆う。ゴム材料層１４の表面は、路面に接地するトレッド面となる。金属ばね部材１３は、湾曲した部材である。金属ばね部材１３は、環状構造体１１と環状構造体１１の内側に配置される電動機２０との間に複数設けられて、電動機２０のローター２０Ｒの回転を環状構造体１１へ伝達する。内側環状構造体１２は、環状構造体１１の内側に配置された、円筒形状の構造体であり、環状構造体１１と同様に、金属材料で製造される。内側環状構造体１２は、複数の金属ばね部材１３を連結する。そして、内側環状構造体１２は、ローター２０Ｒと連結される。金属ばね部材１３が直接ローター２０Ｒと連結される場合、内側環状構造体１２は不要である。
【００２５】
図１、図２に示すように、電動機２０は、ローター２０Ｒがステーター２０Ｓの外側に配置される、アウターローター型の電動機である。電動機２０は、車両の懸架装置に取り付けられる、いわゆるインホイールモーター方式で用いられる。ローター２０Ｒは、環状の構造体であるローターケース２１と、ローターケース２１の内周部に取り付けられる永久磁石２２とを含む。永久磁石２２は、Ｓ極とＮ極とがローターケース２１の周方向に向かって交互に配置される。ローターケース２１の中心部にはシャフト２５が取り付けられている。
【００２６】
ステーター２０Ｓは、ローター２０Ｒが有する永久磁石２２の内側に配置される。ステーター２０Ｓは、複数のコイル２３がステーター本体２４の外周部に設けられている。ステーター本体２４は、中心部に軸受２６を有している。上述したシャフト２５は、軸受２６を介してステーター本体２４に支持される。このような構造により、ローター２０Ｒは、回転軸Ｚを中心として、ステーター本体２４の周りを回転できるようになっている。本実施形態においては、ローター２０Ｒの外側に、タイヤ／ホイール組立体１０が内側環状構造体１２を介して取り付けられているので、タイヤ／ホイール組立体１０は、電動機２０のローター２０Ｒが回転すると、電動機２０の回転軸Ｚの周りをローター２０Ｒとともに回転する。
【００２７】
図３は、環状構造体の斜視図である。図４は、環状構造体とゴム材料層とを示す断面図である。図５は、環状構造体と内側環状構造体と金属ばね部材とを示す一部側面図である。図３に示すように、環状構造体１１は、周方向に向かって一定の幅（環状構造体１１の回転軸Ｚと平行な方向における寸法）Ｗを有している。本実施形態において、環状構造体１１は、例えば、鋼、ステンレス鋼又はアルミニウム合金等の金属材料で製造される。
【００２８】
環状構造体１１の弾性率は、７０ＧＰａ以上２５０ＧＰａ以下とすることが好ましい。また、環状構造体１１の厚みｔは、０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の範囲で、環状構造体１１の素材の種類によって適切な大きさに設定されることが好ましい。環状構造体１１の弾性率と厚みｔとの積（剛性パラメータという）は、１０以上５００以下とすることが好ましく、１５以上４００以下とすることがより好ましい。剛性パラメータを上記の範囲とすることにより、環状構造体１１は、子午断面内の剛性が大きくなる。このため、タイヤ／ホイール組立体１０のトレッド部となるゴム材料層１４が路面に接地したときにおいては、環状構造体１１によってトレッド部となるゴム材料層１４の子午断面内における変形が抑制される。その結果、タイヤ／ホイール組立体１０は、前記変形にともなう粘弾性エネルギの損失が抑制される。また、剛性パラメータを上記の範囲とすることにより、環状構造体１１は、径方向における剛性は小さくなる。このため、タイヤ／ホイール組立体１０は、従来の空気入りタイヤと同様に、路面との接地部でトレッド部が柔軟に変形する。このような機能により、タイヤ／ホイール組立体１０は、接地部における局所的な歪み及び応力の集中を回避しながら偏心変形するので、接地部における歪みを分散させることができる。その結果、タイヤ／ホイール組立体１０は、接地部におけるゴム材料層１４の局所的な変形が抑制されるので、適度な接地面積が確保され、転がり抵抗が低減される。さらに、剛性パラメータを上記の範囲とすることにより、耐圧性能を確保しつつ、繰り返し曲げの耐久性を確保できる。
【００２９】
さらに、タイヤ／ホイール組立体１０は、環状構造体１１の子午断面内における剛性が大きいこと及びゴム材料層１４の接地面積を確保できる結果、周方向における接地長さを確保できることから、舵角が入力されたときに発生する横力が大きくなる。その結果、タイヤ／ホイール組立体１０は、大きなコーナーリングパワーを得ることができる。
【００３０】
環状構造体１１の厚み（環状構造体１１の径方向における寸法）ｔが０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である場合、環状構造体１１の素材はステンレス鋼又は鋼を用いる。環状構造体１１の厚み（環状構造体１１の径方向における寸法）ｔが１．０ｍｍよりも大きく５．０ｍｍ以下である場合、環状構造体１１の素材はステンレス鋼又は鋼又はアルミニウム合金を用いる。このようにすることで、剛性パラメータを上述した範囲に設定しやすくなる。
【００３１】
図４に示すゴム材料層１４は、上述したように、タイヤ／ホイール組立体１０のトレッド部となる。ゴム材料層１４は、従来の空気入りタイヤと同様のゴム材料を用いることができる。図４では省略しているが、ゴム材料層１４の表面（外周面）には、主溝あるいはラグ溝を設けてトレッドパターンを形成することが好ましい。なお、ゴム材料層１４は、金属繊維又は有機繊維等で補強してもよい。ゴム材料層１４と環状構造体１１とは、例えば、接着剤で接合することができる。
【００３２】
図５に示すように、金属ばね部材１３は、断面円弧状の部材である。金属ばね部材１３の材料は、例えば、鋼、ステンレス鋼、ばね鋼等、ばねに適した金属材料が用いられる。また、本実施形態において、内側環状構造体１２は、例えば、鋼、ステンレス鋼又はアルミニウム合金等の金属材料で製造される。上述したように、金属ばね部材１３は、環状構造体１１と内側環状構造体１２との間に配置される。そして、金属ばね部材１３の一方の端部１３ＴＡが環状構造体１１の内周面に固定され、他方の端部１３ＴＢが内側環状構造体１２の外周面に固定される。このような構造により、複数の金属ばね部材１３は、環状構造体１１と内側環状構造体１２とを連結する。
【００３３】
金属ばね部材１３と環状構造体１１及び内側環状構造体１２とは、例えば、ビス止め、溶接、かしめ等によって固定されることが好ましい。このようにすれば、確実にこれらを固定できる。また、ビス止めによれば、金属ばね部材１３と環状構造体１１及び内側環状構造体１２と分解できるという利点がある。内側環状構造体１２を用いない場合、金属ばね部材１３は、電動機２０のローターケース２１に直接取り付けられる。この場合も、ビス止め、溶接、かしめ等によって両者が固定される。
【００３４】
複数の金属ばね部材１３は、円弧の曲部に相当する部分が環状構造体１１及び内側環状構造体１２の周方向（図５の矢印Ｃで示す方向）に向かっており、円弧の弦に相当する部分が環状構造体１１及び内側環状構造体１２の径方向と略平行になる。このような構造により、タイヤ／ホイール組立体１０が路面から受ける力を金属ばね部材１３が撓むことにより吸収する。このように、金属ばね部材１３を用いることにより、タイヤ／ホイール組立体１０は、縦方向の剛性を適度に低くすることができる。
【００３５】
金属ばね部材１３は、長さ方向（円弧形状の端面と直交する方向）が、環状構造体１１及び内側環状構造体１２の幅方向と略平行に配置される。金属ばね部材１３は、長さ方向の剛性は高いが円弧の弦に相当する部分を伸縮させる方向の剛性は低い。このため、金属ばね部材１３の円弧の曲部に相当する部分を環状構造体１１及び内側環状構造体１２の周方向に向かって配置することにより、タイヤ／ホイール組立体１０の横剛性を高く、かつ縦剛性を適度に低くすることができる。
【００３６】
金属ばね部材１３は、環状構造体１１と内側環状構造体１２との間で力を伝達する。すなわち、金属ばね部材１３は、電動機２０からの駆動力を、環状構造体１１を介してゴム材料層１４に伝達したり、ゴム材料層１４からの制動力を、環状構造体１１を介して電動機２０へ伝達したりする。金属ばね部材１３を用いることにより、タイヤ／ホイール組立体１０は、環状構造体１１と内側環状構造体１２との間における、周方向への力の伝達効率が向上する。金属ばね部材１３の幅（環状構造体１１の回転軸Ｚと平行な方向における寸法）は、環状構造体１１の幅以下で適切な大きさとする。また、金属ばね部材１３の厚みは、電動機２０と環状構造体との間で伝達する動力の大きさ及び金属ばね部材１３が吸収する衝撃力の大きさ及び金属ばね部材１３の材料等を考慮して決定される。
【００３７】
また、本実施形態においては、環状構造体１１と金属ばね部材１３と内側環状構造体１２とはいずれも金属材料である。このため、電動機２０の熱がこれらに伝わりやすい構造である。電動機２０が動力を発生する際に生じた熱は、内側環状構造体１２を介して金属ばね部材１３に伝わる。金属ばね部材１３は、この熱を空気中に放熱する。タイヤ／ホイール組立体１０は、複数の金属ばね部材１３を有するので、放熱面積を大きくすることができる。また、金属ばね部材１３は回転するので、空気への放熱効果が向上する。さらに、内側環状構造体１２及び金属ばね部材１３から熱が伝わった環状構造体１１からも放熱されるので、タイヤ／ホイール組立体１０は、電動機２０の熱を効果的に放熱させることができる。
【００３８】
インホイールモーター方式の場合、電動機がホイール内に配置されるため、電動機の発する熱がこもりやすくなる傾向がある。タイヤ／ホイール組立体１０は、上述したように、複数の金属ばね部材１３によって電動機２０の熱を効果的に空気中へ放熱することができる。このように、タイヤ／ホイール組立体１０は、インホイールモーター方式に適している。
【００３９】
金属ばね部材１３の厚みは、０．２ｍｍ以上０．６ｍｍ以下であることが好ましい。また、弾性率（ヤング率）は、７０ＧＰａ以上２５０ＧＰａ以下とすることが好ましく。８０ＧＰａ以上２３０ＧＰａ以下とすることがより好ましい。金属ばね部材１３は、環状構造体１０の周方向に向かって２０枚以上１２０枚以下配置されていることが好ましく、より好ましくは３０枚以上９０枚以下である。この範囲であれば、ユニフォーミティを確保できるとともに、質量及び製造コストの増加を抑制できる。
【００４０】
図６〜図８は、金属ばね部材の配置の変形例を示す説明図である。図９は、図８のＢ−Ｂ断面図である。図６に示すように、断面円弧形状の金属ばね部材１３は、隣接する一対の金属ばね部材１３において、円弧の凸側同士を対向させてもよい。このようにすれば、電動機２０からの駆動力を金属ばね部材１３が環状構造体１１へ伝達するとき及びゴム材料層１４からの制動力を金属ばね部材１３が電動機２０へ伝達するときにおいて、引っ張り力を受け持つ金属ばね部材１３の個数と圧縮力を受け持つ金属ばね部材１３の個数とを等しくすることができる。また、図７に示すように、断面円弧形状の金属ばね部材１３ａの両端部を内側環状構造体１２（図１に示す又は電動機２０のローターケース２１）に固定し、金属ばね部材１３ａの凸部の外側を環状構造体１１に固定してもよい。
【００４１】
図９に示す断面円弧形状の金属ばね部材１３ｂは、図５に示す金属ばね部材１３の配置方向を９０度回転させたものである。すなわち、図９に示すように、金属ばね部材１３ｂは、円弧の曲部に相当する部分が環状構造体１１及び内側環状構造体１２の幅方向（図９の矢印Ｗで示す方向）に向かっている。図９に示す例では、金属ばね部材１２は円弧の凸部が幅方向外側を向くように配置されるが、円弧の凹部が幅方向外側を向くように配置されていてもよい。金属ばね部材１３ｂをこのように配置することで、内側環状構造体１２から環状構造体１１に対する周方向（図９の矢印Ｃで示す方向）における力の伝達効率がさらに向上する。また、金属ばね部材１３は、長さ方向の剛性は高いが円弧の弦に相当する部分を伸縮させる方向の剛性は低い。このため、金属ばね部材１３を用いることにより、図１に示すタイヤ／ホイール組立体１０の縦方向の剛性を適度に低くすることができる。このように、金属ばね部材１３ｂを配置することにより、図１に示すタイヤ／ホイール組立体１０の縦剛性を比較的低く、環状構造体１１と内側環状構造体１２との間の周方向における力の伝達効率を高くすることができる。
【００４２】
図１に示す車両走行装置１００は、アウターローター型の電動機２０を有する。アウターローター型の場合、電磁作用点が回転中心から離れているため、大きな回転モーメントを得ることができ、大きな回転駆動トルクを発現できる。その結果、アウターローター型は、電動機２０と駆動部（ゴム材料層１４）との間に減速ギア等を設ける必要はなく、直接駆動部を駆動できる。このため、アウターローター型は、動力伝達の時間遅れがなく、減速ギア等の動力伝達によるエネルギーロスもほとんど発生しないため、エネルギーの伝達効率が高い。しかし、アウターローター型は、永久磁石を埋め込んだ外径の大きなアウターローター（ローターケース２１）が必要になるので、電動機２０自体の質量が大きくなる。その結果、アウターローター型は、電動機、ブレーキ、ハブ、ホイール、タイヤ等といった、いわゆるバネ下質量が増加し、凹凸路面走行時の接地の安定性あるいは乗り心地の低下が発生するおそれがある。本実施形態のタイヤ／ホイール組立体１０は、環状構造体１１の径方向外側にゴム材料層１４を配置するので、質量増加が抑制されるので、特に、アウターローター型のインホイールモーターに適している。
【００４３】
上記例では、金属ばね部材１３、１３ａ、１３ｂにより環状構造体１１と内側環状構造体１２との間で力を伝達しつつ、タイヤ／ホイール組立体１０が路面から受ける力を吸収した。しかし、前記力の吸収手段は金属ばね部材１３等に限定されるものではなく、例えば、変形エネルギーロスの小さいゴム材料を用いたエア・サスペンション気室を用いてもよい。
【００４４】
図１０は、インナーローター方式の電動機を示す側面図である。図１１は、図１０のＣ−Ｃ断面図である。図１２は、本実施形態に係るタイヤ／ホイール組立体をインナーローター方式の電動機に取り付けた状態を示す断面図である。図１０、図１１に示すように、インナーローター方式の電動機３０は、ローター３０Ｒがステーター３０Ｓの内側に配置される。電動機３０は、車両の懸架装置に取り付けられる、いわゆるインホイールモーター方式で用いられる。ローター３０Ｒは、円筒形状の構造体であるローター本体３４と、ローター本体３４の外周部に取り付けられる永久磁石３２とを含む。永久磁石３２は、Ｓ極とＮ極とがローター本体３４の周方向に向かって交互に配置される。ローター本体３４の中心部にはシャフト３５が取り付けられている。シャフト３５には、ローターブラケット３１が連結されている。ローターブラケット３１の外周部に、図１に示すタイヤ／ホイール組立体１０が取り付けられる。
【００４５】
ステーター３０Ｓは、ローター３０Ｒが有する永久磁石２２の外側に配置される。ステーター３０Ｓは、複数のコイル３３がステーター本体３６の内周部に設けられている。ステーター本体３６は、中心部に軸受３７を有している。上述したシャフト３５は、軸受３７を介してステーター本体３６に支持される。このような構造により、ローター３０Ｒの永久磁石３２及びローター本体３４は、回転軸Ｚを中心として、ステーター本体３６の内側を回転できるようになっている。なお、ステーター本体３６が車両に固定される。
【００４６】
図１２に示すように、タイヤ／ホイール組立体１０と電動機２０とを組み合わせることにより、車両走行装置１００ａが構成される。このように、ローター３０Ｒのローターブラケット３１の外側にタイヤ／ホイール組立体１０が内側環状構造体１２を介して取り付けられている。このため、タイヤ／ホイール組立体１０は、電動機３０のローター３０Ｒが回転すると、電動機３０の回転軸Ｚの周りをローター３０Ｒとともに回転する。このように、本実施形態において、タイヤ／ホイール組立体１０はアウターローター方式の電動機であってもインナーローター方式の電動機であっても取り付けることができる。タイヤ／ホイール組立体１０がインナーローター方式の電動機に取り付けられる場合も、上述した電動機が発生した熱を放熱する効果を得ることができる。
【００４７】
以上、本実施形に係るタイヤ／ホイール組立体は、外周部にゴム材料層を有する環状構造体を、複数の断面円弧形状の金属ばね部材で電動機のローターと連結する。このようにすることで、タイヤ／ホイール組立体は、電動機の発生した熱を効果的に空気中へ放熱できるので、電動機の熱がこもりやすいインホイールモーター方式による車両走行装置であっても、放熱を確保しやすいので好ましい。
【００４８】
また、本実施形に係るタイヤ／ホイール組立体は、薄い金属の環状構造体と複数の金属ばね部材とを用いるので、全体の質量を比較的小さく抑えることができる。さらに、本実施形態に係るタイヤ／ホイール組立体は、ゴムの使用量を低減できるので、ヒステリシス損失を抑制して、転がり抵抗を低減することができる。また、本実施形態に係るタイヤ／ホイール組立体は、地面に接する部分以外の部位には変形によるエネルギーロスが殆どゼロに近い金属材料を使用するので、タイヤの転がり抵抗を極力小さくすることができる。その結果、燃料消費量の低減を図ることができる。
【００４９】
アウターローター方式の電動機は、インナーローター方式の電動機と比較して中心軸から電磁作用点までの距離が大きいため、同じ電力でより大きいトルクを得ることができる。このため、インホイールモーター方式の車両走行装置に用いる電動機は、アウターローター方式が好ましい。しかしながら、アウターローター方式は、ローター及びステーターの外径が大きくなるため、質量も大きくなる傾向がある。本実施形態のタイヤ／ホイール組立体は、環状構造体と金属ばね部材と内側環状構造体とを比較的薄い金属材料で構成することができるので、全体として軽量化を図ることができる。このため、アウターローター方式の電動機をインホイールモーター方式の車両走行装置に用いた場合でも、ばね下質量の増加を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明に係るタイヤ／ホイール組立体は、インホイールモーター方式を採用する車両に有用である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  タイヤ／ホイール組立体
１１  環状構造体
１２  内側環状構造体
１３、１３ａ  金属ばね部材
１３ＴＡ、１３ＴＢ  端部
１４  ゴム材料層
２０、３０  電動機
２０Ｒ、３０Ｒ  ローター
２０Ｓ、３０Ｓ  ステーター
２１  ローターケース
２２、３２  永久磁石
２３、３３  コイル
２４、３６  ステーター本体
２５、３５  シャフト
２６、３７  軸受
３１  ローターブラケット
３４  ローター本体
１００、１００ａ  車両走行装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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