(57)【要約】      （修正有）【課題】車輪への衝撃を緩和でき、車体側に搭載スペースが不要となり、また方向転換時に車輪の接地面が水平方向の摩擦を受けない、さらに、車体の自重や走行時の方向転換等による車軸への荷重を低減できるインホイールモータを用いた車両を提供する。【解決手段】２枚のロータ１、２と帯状のトレッド６を可動式のアーム４で接続した伸縮機構を車輪に内蔵する。２枚のロータの回転速度差によって車輪を伸縮させ、車体の姿勢を制御する。インホイールモーターのステータを車体前方側の半周部分に集中して配置し、旋回時などに車軸へかかる荷重に対して相反する力を発生するステータの端子を優先的に作動させる。【選択図】図１
2020093765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を共有する２枚のロータに、中央部で屈曲する複数のアームの各両端を接続し、当該アームの屈曲部にトレッドを取り付けた伸縮可能な車輪の構造、および当該装置のクランク運動と伸縮機能によって車両が路面から受ける衝撃や振動をロータの回転運動エネルギーに変換し緩和する車両の緩衝装置の機構、および当該アーム屈曲部に円弧状の板バネを用いてトレッドの形状保持の役割を兼ねることにより車輪外周を円形に近い曲率に保ち、車輪の収縮変形による転がり抵抗の増大を抑制する部品形状、および当該のトレッド構造によって車両旋回時の車輪接地面にかかる水平方向のねじれを当該分割された各パーツの変形によって分散して吸収する車両のステアリング補助機構、および当該２つのロータに車両の動力または制動装置を直結しそれらの回転速度を別個に調節することで当該ロータとアームのクランク運動を介して車輪の外径を一時的に伸縮させ、車両の各車輪搭載位置の車高を一時的に変化させて車体の姿勢を制御する方法。
【請求項２】
インホイールモーターを用いた電気自動車において、モーターのステータを車体前方側の半周部分のみ設置し、前進加速時のモーター回転の反作用によって車体の自重による車軸への荷重を低減するレイアウトの方法、および車両の旋回時など走行中に車軸へかかる荷重に対して相反するベクトルの力を発生するステータの端子を優先的に作動させ車軸の回転摩擦を低減する駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、車両の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】従来の自動車の制振機構は、非特許文献１のような車輪に装着した空気タイヤおよび非特許文献２のような車体と車輪を接続する懸架装置が用いられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】特許庁著「特許検索ガイドブック  〜タイヤ構造〜」２００７年３月発行、Ｐ．１０
【非特許文献２】全国自動車整備専門学校著「シャシ構造１‐３訂（自動車教科書）」山海堂、２００４年４月５日発行、Ｐ．１４９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】車輪と車体の間に懸架装置を設ける構造では、モーターなどの重量物を車輪に搭載する場合に制振効果が低下するという問題、車輪内の装置への衝撃を緩和できないという問題、車体側に懸架装置を搭載するスペースが必要になるという問題がある。【０００５】インホイールモーターを用いた電気自動車は原理上、左右の動力輪の回転速度差によって旋回が可能であるが、従来のタイヤでは旋回による接地面のねじれを吸収する能力に乏しいため、方向転換時に車輪の接地面が水平方向の摩擦を受けるという問題がある。【０００６】インホイールモーターを用いた電気自動車では、モーターの回転軸が車軸を兼ねるため、車体の自重や走行時の方向転換などによる車軸への荷重がそのままモーター回転軸の摩擦抵抗として機械損の発生源になるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】回転軸を共有する２枚のロータと車輪外周の接地部分とを接続するアームによるクランク運動を用いた図１のような伸縮機構を車輪に内蔵する。【０００８】帯状の板バネを複数並べたトレッド構造の車輪を用いる。【０００９】自動車のインホイールモーターのステータを車体前方側の半周部分に集中して配置する。【００１０】自動車のインホイールモーターの駆動方法として、旋回時など一時的に車軸へかかる荷重に対して相反するベクトルの力を発生するステータの端子を優先的に作動させる。
【発明の効果】
【００１１】複数に分割したトレッドと２枚のロータをアームで接続したクランク構造により、車輪外周の一部に加わった力が車輪の外周全体へ一律に伝わるため、車輪の丸い形状を保ったまま外径を収縮させることができる。【００１２】当該の車輪の収縮機構が緩衝装置の機能を代替するため、従来の懸架装置が不要となる。【００１３】当該の車輪を用いた自動車において、各車輪の動力または制動装置によって２枚のロータの回転を個別に加速または減速させ、ロータとアームのクランク運動を介して車輪の外径を一時的に伸縮させることで車高を調節し、車体の姿勢を制御することが可能となる。【００１４】帯状に分割したゴム製のトレッドとその形状を支持する板バネの変形によって、車両旋回時の車輪接地面のねじれを当該複数のパーツに分散しつつ吸収する。【００１５】電気自動車のインホイールモーターにおいて、車両前方側の半周部分にのみステータの端子を配置することにより、前進走行時の回転トルクでステータ側に上向きの反作用が生じる一方、車体後方側の半周部分では回転力が発生せず下向きの反作用が加わらないため、車両の自重による車軸の回転摩擦による動力のロスを抑制できる。【００１６】インホイールモーターを用いた電気自動車において、車軸への荷重と相反するベクトルの力を発生するステータの端子を優先的に作動させることで車軸の回転摩擦を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】車体左側の車輪構造の側面図および背面図。
【図２】図１の車輪に搭載するモーター構造の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】図１のように、回転軸を共有する２枚のロータ（１）と（２）を、ヒンジ（３）を介してＵ字型のアーム（４）で連結する。車輪の円周に沿ったアーチ型の板バネ（５）の変形によって当該アームの中央部で屈曲する。当該板バネはトレッドの形状を保持する役割を兼ねており、外側表面にゴム製のトレッド（６）を貼る。
【００１９】複数の板バネおよびトレッドが螺旋状に並んで車輪の全周囲を取り囲むようにアームを２枚のロータの外周に等間隔で接続する。図１は説明上、アーム、板バネ、トレッドが１対のみ装着された状態を図示している。
【００２０】車体の左右の車輪の形状はそれぞれ左右対称となる。図１は車体左側の車輪の例示である。
【００２１】動作原理上、ロータ（１）と（２）は回転面が並行かつ回転軸の中心線が一致していれば取り付ける車軸は同一でなくても良い。
【００２２】図１のように、アームの中央が車軸の直下にあるときのヒンジの水平位置が、車輪に標準的な荷重がかかった状態において車軸よりやや上となる形状が望ましい。板バネの屈曲によって車輪収縮時の外形をより円形に近い形状に保てるためである。ヒンジと車軸の水平位置が近いほど、トレッドの上下方向の移動距離に対する板バネの変形率を小さく留めることができる。
【００２３】図１の構造を用いた車輪の回転時、モーターもしくは制動装置を用いて、ロータ（１）の回転を減速するかロータ（２）を加速すると車輪の外径が収縮し、ロータ（１）の回転を加速するかロータ（２）を減速すると車輪の外径が伸長する。
【００２４】図２は、２基のモーターを図１のロータ（１）と（２）の両方に取り付ける場合のレイアウトの実施例を示す断面図である。図２の左側が車両の前方、右側が後方である。ステータのコイルを車体前方側の半周部分のみ設置する。
【００２５】図２の２基のモーターは、いずれか一方を省いても良い。
【００２６】車体の左右の車輪の形状はそれぞれ左右対称となる。図２は車体左側の車輪の例示である。
【００２７】図２のモーターにスイッチトリラクタンスモーターを用いる場合、車両の前進左旋回時および後進右旋回時には旋回角度に比例して右側ステータ（８）の出力を下げ、左側ステータ（９）の出力を上げる。同様に前進右旋回時および後進左旋回時は左側ステータの出力を下げ、右側ステータの出力を上げる。当該の駆動方法によってモーターの回転力を車軸に対して垂直から左右に傾けることで、車体旋回時に車輪が吸収しきれない車軸への水平方向のねじれの荷重を相殺、緩和する。
【符号の説明】
【００２８】１  外側ロータ、２  内側ロータ、３  ヒンジ、４  アーム、５  板バネ、６  トレッド、７  車軸、８  左側ステータ、９  右側ステータ
【図１】
2020093765.tif 000003
【図２】
2020093765.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月7日(2019.5.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を共有する２枚のロータに、中央部で屈曲する複数のアームの各両端を接続し、当該アームの屈曲部にトレッドを取り付けた伸縮可能な車輪の構造、および当該アームおよびロータのクランク運動と当該車輪の外径の伸縮によって車両が路面から受ける衝撃や振動を当該ロータの回転運動エネルギーに変換し緩和する車両の緩衝装置の機構、および当該アーム屈曲部に円弧状の板バネを用いてトレッドの形状保持の役割を兼ねることにより車輪外周を円形に近い曲率に保つ部品形状、および車両旋回時の車輪接地面にかかる水平方向のねじれを当該複数のアームおよびトレッドの変形によって分散して吸収する車両のステアリング補助機構。
【請求項２】
請求項１の各ロータに車両の動力または制動装置を直結しそれらの回転速度を別個に調節することで当該ロータとアームのクランク運動を介して車輪の外径を一時的に伸縮させ、車両の各車輪搭載位置の車高を一時的に変化させて車体の姿勢を制御する方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、車輪の変形機構及び当該機構を用いた車両の緩衝装置の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】従来の車両、特に自動車の制振機構は、非特許文献１のような弾力性を有するタイヤおよび非特許文献２のような車体と車輪を接続する懸架装置が用いられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】特許庁著「特許検索ガイドブック  〜タイヤ構造〜」２００７年３月発行、Ｐ．１０
【非特許文献２】全国自動車整備専門学校著「シャシ構造１‐３訂（自動車教科書）」山海堂、２００４年４月５日発行、Ｐ．１４９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】車輪と車体の間に懸架装置を設ける構造では、モーターなどの重量物を車輪に搭載する場合に制振効果が低下するという問題、車輪内の装置への衝撃を緩和できないという問題、車体側に懸架装置を搭載するスペースが必要になるという問題がある。【０００５】インホイールモーターを用いた電気自動車は原理上、左右の動力輪の回転速度差によって旋回が可能であるが、タイヤを用いた従来の車輪構造では旋回による接地面のねじれを吸収する能力に乏しいため、方向転換時に車輪の接地面が水平方向の摩擦を受けるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】回転軸を共有する２枚のロータと車輪外周の接地部分とを接続するアームによるクランク運動を用いた図１のような伸縮機構を車輪に内蔵する。【０００７】帯状の板バネを複数並べたトレッド構造の車輪を用いる。
【発明の効果】
【０００８】複数に分割したトレッドと２枚のロータをアームで接続したクランク構造により、車輪外周の一部に加わった力が車輪の外周全体へ一律に伝わるため、車輪の丸い形状を保ったまま外径を収縮させることができる。【０００９】当該の車輪の収縮機構が緩衝装置の機能を代替するため、従来の懸架装置が不要となる。【００１０】当該の車輪を用いた自動車において、各車輪の  動力または制動装置によって２枚のロータの回転を個別に加速または減速させ、ロータとアームのクランク運動を介して車輪の外径を一時的に伸縮させることで車高を調節し、車体の姿勢を制御することが可能となる。【００１１】帯状に分割したゴム製のトレッドとその形状を支持する板バネの変形によって、車両旋回時の車輪接地面のねじれを当該複数のパーツに分散しつつ吸収する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】車体左側の車輪構造の側面図および背面図。
【図２】図１の車輪に搭載するモーター構造の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】図１のように、回転軸を共有する２枚のロータ（１）と（２）を、ヒンジ（３）を介してＵ字型のアーム（４）で連結する。車輪の円周に沿ったアーチ型の板バネ（５）の変形によって当該アームは中央部で屈曲する。当該板バネはトレッドの形状を保持する役割を兼ねており、外側表面にゴム製のトレッド（６）を貼る。
【００１４】複数の板バネおよびトレッドが螺旋状に並んで車輪の全周囲を取り囲むようにアームを２枚のロータの外周に等間隔で接続する。図１は説明上、アーム、板バネ、トレッドが１対のみ装着された状態を図示している。
【００１５】車体の左右の車輪の形状はそれぞれ左右対称となる。図１は車体左側の車輪の例示である。
【００１６】動作原理上、ロータ（１）と（２）は回転面が並行かつ回転軸の中心線が一致していれば取り付ける車軸は同一でなくても良い。
【００１７】図１のように、アームの中央が車軸の直下にあるときのヒンジの水平位置が、車輪に標準的な荷重がかかった状態において車軸よりやや上となる形状が望ましい。板バネの屈曲によって車輪収縮時の外形をより円形に近い形状に保てるためである。ヒンジと車軸の水平位置が近いほど、トレッドの上下方向の移動距離に対する板バネの変形率を小さく留めることができる。
【００１８】図１の構造を用いた車輪の回転時、モーターもしくは制動装置を用いて、ロータ（１）の回転を減速するかロータ（２）を加速すると車輪の外径が収縮し、ロータ（１）の回転を加速するかロータ（２）を減速すると車輪の外径が伸長する。
【００１９】図２は、２基のモーターを図１のロータ（１）と（２）の両方に取り付ける場合のレイアウトの実施例を示す断面図である。図２の左側が車両の前方、右側が後方である。ステータのコイルを車体前方側の半周部分のみ設置する。
【００２０】図２の２基のモーターは、いずれか一方を省いても良い。
【００２１】車体の左右の車輪の形状はそれぞれ左右対称となる。図２は車体左側の車輪の例示である。
【００２２】図２のモーターにスイッチトリラクタンスモーターを用いる場合、車両の前進左旋回時および後進右旋回時には旋回角度に比例して右側ステータ（８）の出力を下げ、左側ステータ（９）の出力を上げる。同様に前進右旋回時および後進左旋回時は左側ステータの出力を下げ、右側ステータの出力を上げる。当該の駆動方法によってモーターの回転力を車軸に対して垂直から左右に傾けることで、車体旋回時に車輪が吸収しきれない車軸への水平方向のねじれの荷重を相殺、緩和する。
【符号の説明】
【００２３】１  外側ロータ、２  内側ロータ、３  ヒンジ、４  アーム、５  板バネ、６  トレッド、７  車軸、８  左側ステータ、９  右側ステータ