(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サスペンション部材により車体に懸架される車輌バネ下部に、ホイールを駆動するインホイールモータを備えた車輌において、上記ホイールにインホイールモータを取付ける際に、上記モータをモータ用緩衝部材または緩衝装置を介して上記車輌バネ下部に取付け、上記モータをダイナミックダンパーの質量として作用させるようにしたことを特徴とするインホイールモータの取付方法。
【請求項２】
上記モータの非回転側ケースとナックルとを第１の弾性体を介して結合し、回転側ケースとホイールとを第２の弾性体を介して結合したことを特徴とする請求項１に記載のインホイールモータの取付方法。
【請求項３】
上記モータのステータを支持する非回転側ケースと、車輌の足回り部品であるナックルとを直動ガイド機構により結合し、上記モータのロータを支持する回転側ケースとホイールとを、ホイールのラジアル方向に互いに偏心可能な駆動力伝達機構により結合したことを特徴とする請求項１に記載のインホイールモータの取付方法。
【請求項４】
上記モータの非回転側ケースとナックルとを、ダンパーを含む直動ガイド機構を介して結合し、回転側ケースとホイールとを、第２の弾性体を介して結合したことを特徴とする請求項１に記載のインホイールモータの取付方法。
【請求項５】
サスペンション部材により車体に懸架される車輌バネ下部に、ホイールを駆動するインホイールモータを備えた車輌において、上記ホイールにインホイールモータを取付ける際に、上記モータの非回転側ケースを、モータ用緩衝装置を介して、車体側、あるいは、車輌バネ下部と車体側の両方から取付け、上記モータをダイナミックダンパーの質量として作用させるようにしたことを特徴とするインホイールモータの取付方法。
【請求項６】
上記取付けられたモータ部の共振周波数が、車輌バネ上部の共振周波数よりも高く、バネ下部の共振周波数よりも低い周波数となるように、上記モータを取付けるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のインホイールモータの取付方法。
【請求項７】
サスペンション部材により車体に懸架される車輌バネ下部に、ホイールを駆動する中空形状の電気モータを備えたインホイールモータシステムにおいて、上記モータを、上記車輌バネ下部に、上記モータの質量がダイナミックダンパーの質量として作用するように、モータ用緩衝部材または緩衝装置を介して、取付けたことを特徴とするインホイールモータシステム。
【請求項８】
サスペンション部材により車体に懸架される車輌バネ下部に、ホイールを駆動する中空形状の電気モータを備えたインホイールモータシステムにおいて、上記モータを、上記モータの質量がダイナミックダンパーの質量として作用するように、モータ用緩衝部材または緩衝装置を介して、車体側、あるいは、車輌バネ下部と車体側の両方から取付けたことを特徴とするインホイールモータシステム。
【請求項９】
モータとホイールとを、等速ジョイント、あるいは、ホイールのラジアル方向に互いに偏心可能な駆動力伝達機構により結合したことを特徴とする請求項７または請求項８に記載のインホイールモータシステム。
【請求項１０】
上記駆動力伝達機構を、複数枚の中空円盤状プレートと、隣接する上記プレート間を結合するとともに、上記隣接するプレートを互いに円盤のラジアル方向に案内する直動ガイドとを備えたカップリング機構により構成したことを特徴とする請求項９に記載のインホイールモータシステム。
【請求項１１】
上記モータのステータを支持する非回転側ケースと、車輌の足回り部品であるナックルとを直動ガイド機構により結合したことを特徴とする請求項７〜請求項１０のいずれかに記載のインホイールモータシステム。
【請求項１２】
上記モータの非回転側ケースとナックル間、及び、回転側ケースとホイール間の少なくとも一方あるいは両方に緩衝部材または緩衝装置を設けたことを特徴とする請求項７〜請求項１１のいずれかに記載のインホイールモータシステム。
【請求項１３】
上記モータのステータを支持する非回転側ケースと、車輌の足回り部品であるナックルとを第１の弾性体を介して結合するとともに、ロータを支持する回転側ケースとホイールとを第２の弾性体を介して結合したことを特徴とする請求項７または請求項８に記載のインホイールモータシステム。
【請求項１４】
上記第１及び第２の弾性体の少なくとも一方あるいは両方を、空気バネにより構成したことを特徴とする請求項１３に記載のインホイールモータシステム。
【請求項１５】
上記第２の弾性体を円筒状とするとともに、この円筒の一端をホイールに結合させ、他端を回転側ケースに結合させたことを特徴とする請求項１３に記載のインホイールモータシステム。
【請求項１６】
ホイールと回転側ケースとを、ホイール接線方向と平行に等間隔で配置された１６個以下の略板状弾性体によって結合させたことを特徴とする請求項１３に記載のインホイールモータシステム。
【請求項１７】
上記板状弾性体の幅方向の両端面に、モータの接線方向を軸とした回転継ぎ手機構を設けたことを特徴とする請求項１６に記載のインホイールモータシステム。
【請求項１８】
回転側ケースからホイール部方向に伸びるリブと、ホイールから回転側ケース方向に伸びるリブとを、複数箇所において、弾性体で結合したことを特徴とする請求項１３に記載のインホイールモータシステム。
【請求項１９】
上記第１及び第２の弾性体を構成する材料の縦弾性係数を１ＭＰａ〜１２０ＭＰａとしたことを特徴とする請求項１３〜請求項１８のいずれかに記載のインホイールモータシステム。
【請求項２０】
上記第１及び第２の弾性体を構成する材料の縦弾性係数を１０ＧＰａ〜３００ＧＰａとしたことを特徴とする請求項１３〜請求項１８のいずれかに記載のインホイールモータシステム。
【請求項２１】
上記第１の弾性体の、車輌に対して上下方向の弾性率を前後方向の弾性率よりも低くしたことを特徴とする請求項１３〜請求項２０のいずれかに記載のインホイールモータシステム。
【請求項２２】
上記第１の弾性体に代えて、上記非回転側ケースを、スプリング及びダンパーを備えた直動ガイド機構を介してナックルに結合させたことを特徴とする請求項１３〜請求項２１のいずれかに記載のインホイールモータシステム。
【請求項２３】
上記回転側ケースを、等速ジョイントを介してホイールに結合させたことを特徴とする請求項１３〜請求項２２のいずれかに記載のインホイールモータシステム。
【請求項２４】
第２の弾性体をモータ幅方向における上記モータの質量中心位置に取り付けるようにしたことを特徴とする上記請求項２３に記載のインホイールモータシステム。
【請求項２５】
上記回転側ケースを、複数枚の中空円盤状のプレートと、隣接する上記プレート間を結合するとともに、上記隣接するプレートを互いに円盤のラジアル方向に案内する直動ガイドとを備えたカップリング機構を介して、ホイールに結合させたことを特徴とする請求項１３〜請求項２２のいずれかに記載のインホイールモータシステム。
【請求項２６】
上記モータのステータを支持する非回転側ケースを、上記モータ用緩衝部材または緩衝装置を介して、車輌の足回り部品であるナックルと結合させるとともに、モータの回転側ケースを、複数枚の中空円盤状のプレートと、隣接する上記プレート間を結合するとともに、上記隣接するプレートを互いに円盤のラジアル方向に案内する直動ガイドとを備えたカップリング機構を介して、ホイールと結合させたことを特徴とする請求項７または請求項８に記載のインホイールモータシステム。
【請求項２７】
上記モータのステータを支持する非回転側ケースを、上記モータ用緩衝部材または緩衝装置を介して、車輌の足回り部品であるナックルと結合させるとともに、モータの回転側ケースを、モータ側とホイール側とにそれぞれ複数の直動ガイドを備えた中空円盤状のプレートを介して、ホイールと結合させたことを特徴とする請求項７または請求項８に記載のインホイールモータシステム。
【請求項２８】
上記直動ガイドを中空円盤状のプレートの周上に９０°または１８０°間隔で、かつ、上記プレートの表，裏の同位置にそれぞれ配置したことを特徴とする請求項２７に記載のインホイールモータシステム。
【請求項２９】
上記モータ側の全ての直動ガイドの稼動方向を中空円盤状プレートの径方向に対して４５°方向とし、上記ホイール側の全ての直動ガイドの稼動方向を上記モータ側の直動ガイドの稼動方向に対して直交する方向としたことを特徴とする請求項２８に記載のインホイールモータシステム。
【請求項３０】
上記モータのステータを支持する非回転側ケースを、上記モータ用緩衝部材または緩衝装置を介して、車輌の足回り部品であるナックルと結合させるとともに、モータの回転側ケースを、モータ側とホイール側とにそれぞれ複数の直動ガイドを備えた第１の中空円盤状のプレートと、この第１の中空円盤状のプレートの内側に配設され、複数の直動ガイドが上記第１の中空円盤状のプレートとは表，裏逆に配置された第２の中空円盤状のプレートとを介して、ホイールと結合させたことを特徴とする請求項７または請求項８に記載のインホイールモータシステム。
【請求項３１】
上記直動ガイドを第１及び第２の中空円盤状のプレートの周上にそれぞれ９０°または１８０°間隔で、かつ、上記プレートの表，裏の同位置にそれぞれ配置するとともに、上記第１及び第２の中空円盤状プレートのモータ側の全ての直動ガイドの稼動方向を上記各プレートの径方向に対して４５°方向とし、上記各プレートのホイール側の全ての直動ガイドの稼動方向を上記モータ側の直動ガイドの稼動方向に対して直交する方向としたことを特徴とする請求項３０に記載のインホイールモータシステム。
【請求項３２】
上記第１及び第２の中空円盤状のプレートの質量を等しくしたことを特徴とする請求項３１に記載のインホイールモータシステム。
【請求項３３】
上記直動ガイドを、上記プレートのラジアル方向に延長する少なくとも１つの凹部あるいは凸部を有するガイドレールと、このガイドレールに係合するガイド部材とから構成したことを特徴とする請求項２５〜請求項３２のいずれかに記載のインホイールモータシステム。
【請求項３４】
上記ガイドレール及びガイド部材間に鋼球を配設したことを特徴とする請求項３３に記載のインホイールモータシステム。
【請求項３５】
上記プレートの互いに対向する面に、ラジアル方向に切り取られた溝を設けるとともに、上記プレート間に、上記溝に沿って移動可能な鋼球を配設して、上記隣接するプレートを互いに円盤のラジアル方向に案内するようにしたことを特徴とする請求項２５〜請求項３２のいずれかに記載のインホイールモータシステム。
【請求項３６】
上記プレートの枚数をＮとしたとき、プレートの軸方向に隣り合う上記直動ガイドあるいは溝同士のなす角が、端部から１８０／（Ｎ−１）度づつ進角するように、上記プレートを配置したことを特徴とする請求項２５〜請求項３５のいずれかに記載のインホイールモータシステム。
【請求項３７】
上記モータのステータを支持する非回転側ケースと車輌の足回り部品であるナックルとを、一方のアームの端部が上記非回転側ケースに結合し、他方のアームの端部が車輌の足回り部品であるナックルに結合した、互いに回転可能に結合された２本のアームを有し、かつ、上記２本のアームをバネ及びダンパーにより結合して成る、少なくとも１組の略Ａ型またはＨ型のリンク機構を備えた緩衝部材により結合させたことを特徴とする請求項７または請求項８に記載のインホイールモータシステム。
【請求項３８】
車軸式サスペンション機構を備えるとともに、上記モータのステータを支持する非回転側ケースと車軸とを、一方のアームの端部が上記非回転側ケースに結合し、他方のアームの端部が車軸に結合した、互いに回転可能に結合された２本のアームを有し、かつ、上記２本のアームをバネ及びダンパーにより結合して成る、少なくとも１組の略Ａ型またはＨ型のリンク機構を備えた緩衝部材により結合させたことを特徴とする請求項７または請求項８に記載のインホイールモータシステム。
【請求項３９】
上記非回転側ケースとナックルとを、直動ガイドを介して互いに車輌上下方向に作動方向が限定された２枚のプレートにより結合するとともに、上記２枚のプレートを車輌上下方向に作動するバネ及びダンパーにより結合したことを特徴とする請求項７または請求項８に記載のインホイールモータシステム。
【請求項４０】
上記モータを直動ガイド及び緩衝装置を介して車輌の足回り部品であるナックルと車輌上下方向に揺動可能に支持するとともに、上記緩衝装置を、油圧シリンダとリザーバータンク間にバルブを備えた構造としたことを特徴とする請求項７または請求項８に記載のインホイールモータシステム。
【請求項４１】
上記油圧シリンダのピストン上室及びピストン下室とが、それぞれ、独立したバルブとリザーバータンクとを備えた作動油流路を有することを特徴とする請求項４０に記載のインホイールモータシステム。
【請求項４２】
上記油圧シリンダのピストン上室及びピストン下室とが、それぞれ、独立したバルブを備えた作動油流路を有し、かつ、上記２つの作動油流路が共通のリザーバータンクに接続されていることを特徴とする請求項４０に記載のインホイールモータシステム。
【請求項４３】
上記油圧シリンダのピストン上室及びピストン下室とが、それぞれ、独立したバルブを備えた作動油流路により連結され、かつ、ピストン下室にリザーバータンクが接続されていることを特徴とする請求項４０に記載のインホイールモータシステム。
【請求項４４】
ハブ部に、車載の動力機関出力軸との連結機構を備えたことを特徴とする請求項７〜請求項４３のいずれかに記載のインホイールモータシステム。
【請求項４５】
上記モータをアウターロータ型モータとしたことを特徴とする請求項７〜請求項４４のいずれかに記載のインホイールモータシステム。
【請求項４６】
上記モータをインナーロータ型モータとしたことを特徴とする請求項７〜請求項４４のいずれかに記載のインホイールモータシステム。
【請求項４７】
車輪部に電気モータを備え、上記モータによりホイールを駆動するインホイールモータシステムにおいて、上記モータを中空形状のインナーロータ型モータと減速ギヤを組合わせたギヤードモータとし、このギヤードモータの非回転側ケースと車輌の足回り部品であるナックルとを、緩衝部材を介して結合するとともに、減速機出力軸とホイールとを、自在継手を有するシャフトにより連結したことを特徴とするインホイールモータシステム。
【請求項４８】
上記非回転側ケースとナックルとの間に、上記モータを上下方向に案内する直動ガイドを設けたことを特徴とする請求項４７に記載のインホイールモータシステム。
【請求項４９】
車輪部に中空形状の電気モータを備え、上記モータによりホイールを駆動するインホイールモータシステムにおいて、径方向内側が開放された第１の環状のケースと、この第１の環状のケースの径方向内側に、上記第１の環状のケースと同心円状に配置された、径方向外側が開放された第２の環状のケースのうち、一方のケースにモータステータを取付けてこれを非回転側ケースとし、他方のケースに上記モータステータと所定の間隔を隔ててモータロータを取りつけてこれを回転側ケースとし、上記非回転側ケースと回転側ケースとを軸受けを介して回転可能に連結するとともに、上記非回転側ケースを車輌の足回り部品であるナックルに結合させ、上記回転側ケースをホイールに結合させたことを特徴とするインホイールモータシステム。
【請求項５０】
中空形状のアウターロータ型モータのステータを支持する非回転側ケースを、車輌の足回り部品であるナックルに結合させ、ロータを支持する回転側ケースをホイールに結合させるとともに、モータの内側にホイール支持機構を備えたことを特徴とする請求項４９に記載のインホイールモータシステム。
【請求項５１】
回転側ケースをホイールに内接させるとともに、上記ナックルと上記ホイールの回転軸に連結されるハブ部とを、上記中空形状のモータの内側に設けられたハブベアリングを介して結合させて、上記ホイールを支持するようにしたことを特徴とする請求項５０に記載のインホイールモータシステム。
【請求項５２】
上記回転側ケースを弾性体を介してホイールに結合させたことを特徴とする請求項５０または請求項５１に記載のインホイールモータシステム。
【請求項５３】
上記弾性体を構成する材料の縦弾性係数を１ＭＰａ〜１２０ＭＰａとしたことを特徴とする請求項５２に記載のインホイールモータシステム。
【請求項５４】
ハブ部に、ブレーキディスクまたはブレーキドラムを装着したことを特徴とする請求項４９〜請求項５３のいずれかに記載のインホイールモータシステム。
【請求項５５】
ハブ部に、車載の動力機関出力軸との連結機構を備えたことを特徴とする請求項４９〜請求項５３のいずれかに記載のインホイールモータシステム。
【請求項５６】
車輪部に中空形状の電気モータを備え、上記モータによりホイールを駆動するインホイールモータシステムにおいて、上記モータを、直動ガイド及び緩衝部材を介して、車輌の足回り部品であるナックルに対して車輌上下方向に支持し、かつ、直動ガイド及び緩衝部材を介して、上記ナックルに対して車輌前後方向にも支持するとともに、モータ回転側ケースとホイールとを、直交カップリングまたは等速ジョイントを介して偏心可能に結合したことを特徴とするインホイールモータシステム。
【請求項５７】
上記モータをアウターロータ型モータとしたことを特徴とする請求項５６に記載のインホイールモータシステム。
【請求項５８】
上記モータをインナーロータ型モータとしたことを特徴とする請求項５６に記載のインホイールモータシステム。
【請求項５９】
車輪部に電気モータを備え、上記モータによりホイールを駆動するインホイールモータシステムにおいて、上記モータを中空形状のインナーロータ型モータと減速ギヤを組合わせたギヤードモータとし、このギヤードモータの非回転側ケースを、直動ガイド及び緩衝部材を介して、車輌の足回り部品であるナックルに対して車輌上下方向に支持し、かつ、直動ガイド及び緩衝部材を介して、上記ナックルに対して車輌前後方向にも支持するとともに、減速機出力軸とホイールとを、自在継手を有するシャフトにより連結したことを特徴とするインホイールモータシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイレクトドライブホイールを駆動輪とする車輌において用いられるインホイールモータシステムとインホイールモータの取付方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電気自動車などのモータによって駆動される車輌においては、スペース効率の高さや、駆動力の伝達効率の高さから、モータを車輪に内蔵するインホイールモータシステムが採用されつつある。
図７８は、例えば、特許第２６７６０２５号公報に記載された中空形状のアウターロータ型ダイレクトドライブモータ（インホイールモータ）７０の取り付け状態を示す図で、このインホイールモータ７０においては、ステータ７０Ｓは固定部であるアップライト７１に連結・支持されて、ダイレクトドライブホイール７２のホイールディスク７３の内側に配置されており、上記ホイールディスク７３に連結された回転軸７４とは軸受け７４Ｊにより結合されている。また、上記ステータ７０Ｓの外周側に配置されたロータ７０Ｒは、上記回転軸７４と結合された第１のブラケット７５ａと、上記アップライト７１と軸受け７１Ｊを介して回転可能に固定された第２のブラケット７５ｂとにより支持されている。これにより、ロータ７０Ｒがステータ７０Ｓに対して回転可能に結合されるので、インホイールモータ７０を駆動することにより、ホイール７２に回転力を伝達することができ、ホイール７２をダイレクトドライブすることが可能となる。
【０００３】
また、インホイールモータの取り付け方としては、図７９に示すように、ホイール８１に固定されたハウジング８２の内側に、磁気手段（永久磁石）８０Ｍを有するロータ８０Ｒを搭載し、上記磁気手段８０Ｍの内側に、コイル８０Ｃを有するステータ８０Ｓを配置し、このステータ８０Ｓをナックル８３に連結された中空状のシャフト８４に固定的に取り付けるとともに、上記ハウジング８２の内側及び外側の側壁８２ａ，８２ｂを、軸受け８４ａ，８４ｂを介して上記ステータ８０Ｓと結合することにより、インホイールモータ８０のロータ８０Ｒを、ステータ８０Ｓに対して回転可能に結合する方法（例えば、特表平９−５０６２３６号公報）や、図８０に示すように、インホイールモータ９０のステータ９０Ｓを、軸受け９１を介してハブ部９２と接合されたステアリングナックル９３に固定するとともに、ホイール９４のリム部９４ａをモータのロータとして機能させて、このロータ（リム部９４ａ）とステータ９０Ｓとを回転可能に結合する方法（例えば、特開平１０−３０５７３５号公報）などが提案されている。
【０００４】
一方、足回りにバネ等のサスペンション機構を備えた車輌においては、一般に、ホイールやナックル、サスペンションアームといったバネ下に相当する部品の質量、いわゆるバネ下質量が大きい程、凹凸路を走行したときにタイヤの接地力が変動し、ロードホールディング性が悪化する。
また、車輌のボディといった、いわゆるバネ上質量が小さい場合にもロードホールディング性が悪化する。このため、ロードホールディング性を向上させるには、バネ上質量に対するバネ下質量の低減が必須である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インホイールモータにおいては、上述したように、モータステータ部分が車輌の足回りを構成する部品の一つである、アップライトまたはナックルと呼ばれる部品に接続するスピンドル軸に回転可能に固定されるため、上記インホイールモータの搭載によりバネ下質量が増加してしまいロードホールディング性が悪化してしまうといった問題点があった。
そのため、インホイールモータ車が、基本的にスペース効率や駆動力の伝達効率に優れ、電気自動車としては魅力的なパッケージングでありながら、現在でも採用例が極めて少ない。
【０００６】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、車輌のタイヤ接地力の変動を低減して、車輌のロードホールディング性を向上させることのできるインホイールモータの取り付け方法とインホイールモータシステムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のインホイールモータの取付方法は、サスペンション部材により車体に懸架される車輌バネ下部に、ホイールを駆動するインホイールモータを備えた車輌において、ホイールにインホイールモータを取付ける際に、上記モータをモータ用緩衝部材または緩衝装置を介して車輌バネ下部に取付け、上記モータをダイナミックダンパーの質量として作用させるようにしたことを特徴とする。
ここで、車輌バネ下部とは、ホイールや、ナックル，サスペンションアーム等の車輌の足回り部を構成する部材を指す。
請求項２に記載のインホイールモータの取付方法は、請求項１に記載のインホイールモータの取付方法において、上記モータの非回転側ケースとナックルとを第１の弾性体を介して結合し、回転側ケースとホイールとを第２の弾性体を介して結合したことを特徴とする。
請求項３に記載のインホイールモータの取付方法は、請求項１に記載のインホイールモータの取付方法において、上記モータのステータを支持する非回転側ケースと、車輌の足回り部品であるナックルとを直動ガイド機構により結合し、上記モータのロータを支持する回転側ケースとホイールとを、ホイールのラジアル方向に互いに偏心可能な駆動力伝達機構により結合したことを特徴とする。
請求項４に記載のインホイールモータの取付方法は、請求項１に記載のインホイールモータの取付方法において、上記モータの非回転側ケースとナックルとを、ダンパーを含む直動ガイド機構を介して結合し、回転側ケースとホイールとを、第２の弾性体を介して結合したことを特徴とする。
請求項５に記載のインホイールモータの取付方法は、サスペンション部材により車体に懸架される車輌バネ下部に、ホイールを駆動するインホイールモータを備えた車輌において、ホイールにインホイールモータを取付ける際に、上記モータの非回転側ケースを、モータ用緩衝装置を介して、車体側、あるいは、車輌バネ下部と車体側の両方から取付け、上記モータをダイナミックダンパーの質量として作用させるようにしたことを特徴とする。
請求項６に記載のインホイールモータの取付方法は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のインホイールモータの取付方法において、上記取付けられたモータ部の共振周波数が、車輌バネ上部（車体）の共振周波数よりも高く、バネ下部の共振周波数よりも低い周波数となるように、上記モータを取付けるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項７に記載のインホイールモータシステムは、サスペンション部材により車体に懸架される車輌バネ下部に、ホイールを駆動する中空形状の電気モータを備えたインホイールモータシステムにおいて、上記モータを、上記車輌バネ下部に、上記モータの質量がダイナミックダンパーの質量として作用するように、モータ用緩衝部材または緩衝装置を介して、取付けたことを特徴とするものである。
請求項８に記載のインホイールモータシステムは、サスペンション部材により車体に懸架される車輌バネ下部に、ホイールを駆動する中空形状の電気モータを備えたインホイールモータシステムにおいて、上記モータを、上記モータの質量がダイナミックダンパーの質量として作用するように、モータ用緩衝部材または緩衝装置を介して、車体側、あるいは、車輌バネ下部と車体側の両方から取付けたことを特徴とするものである。
請求項９に記載のインホイールモータシステムは、請求項７または請求項８に記載のインホイールモータシステムにおいて、モータとホイールとを、等速ジョイント、あるいは、ホイールのラジアル方向に互いに偏心可能な駆動力伝達機構により結合したものである。
請求項１０に記載のインホイールモータシステムは、請求項９に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記駆動力伝達機構を、複数枚の中空円盤状プレートと、隣接する上記プレート間を結合するとともに、上記隣接するプレートを互いに円盤のラジアル方向に案内する直動ガイドとを備えたカップリング機構により構成したものである。
請求項１１に記載のインホイールモータシステムは、請求項７〜請求項１０のいずれかに記載のインホイールモータシステムにおいて、上記モータのステータを支持する非回転側ケースと、車輌の足回り部品であるナックルとを直動ガイド機構により結合したものである。
請求項１２に記載のインホイールモータシステムは、請求項７〜請求項１１のいずれかに記載のインホイールモータシステムにおいて、上記モータの非回転側ケースとナックル間、及び、回転側ケースとホイール間の少なくとも一方あるいは両方に緩衝部材または緩衝装置を設けたものである。
【０００９】
請求項１３に記載のインホイールモータシステムは、請求項７または請求項８に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記モータのステータを支持する非回転側ケースと、車輌の足回り部品であるナックルとを第１の弾性体を介して結合するとともに、ロータを支持する回転側ケースとホイールとを第２の弾性体を介して結合したものである。
請求項１４に記載のインホイールモータシステムは、請求項１３に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記第１及び第２の弾性体の少なくとも一方あるいは両方を、空気バネにより構成したものである。
請求項１５に記載のインホイールモータシステムは、請求項１３に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記第２の弾性体を円筒状とするとともに、この円筒の一端をホイールに結合させ、他端を回転側ケースに結合させたものである。
請求項１６に記載のインホイールモータシステムは、請求項１３に記載のインホイールモータシステムにおいて、ホイールと回転側ケースとを、ホイール接線方向と平行に等間隔で配置された１６個以下の略板状弾性体によって結合させたものである。
請求項１７に記載のインホイールモータシステムは、請求項１６に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記板状弾性体の幅方向の両端面に、モータの接線方向を軸とした回転継ぎ手機構を設けたものである。
請求項１８に記載のインホイールモータシステムは、請求項１３に記載のインホイールモータシステムにおいて、回転側ケースからホイール部方向に伸びるリブと、ホイールから回転側ケース方向に伸びるリブとを、複数箇所において、弾性体で結合したものである。
請求項１９に記載のインホイールモータシステムは、請求項１３〜請求項１８のいずれかに記載のインホイールモータシステムにおいて、上記第１及び第２の弾性体を構成する材料の縦弾性係数を１ＭＰａ〜１２０ＭＰａとしたものである。
請求項２０に記載のインホイールモータシステムは、請求項１３〜請求項１８のいずれかに記載のインホイールモータシステムにおいて、上記第１及び第２の弾性体を構成する材料の縦弾性係数を１０ＧＰａ〜３００ＧＰａとしたものである。
請求項２１に記載のインホイールモータシステムは、請求項１３〜請求項２０のいずれかに記載のインホイールモータシステムにおいて、上記第１の弾性体の、車輌に対して上下方向の弾性率を前後方向の弾性率よりも低くしたものである。
請求項２２に記載のインホイールモータシステムは、請求項１３〜請求項２１のいずれかに記載のインホイールモータシステムにおいて、上記第１の弾性体に代えて、上記非回転側ケースを、スプリング及びダンパーを備えた直動ガイド機構を介してナックルに結合させたものである。
請求項２３に記載のインホイールモータシステムは、請求項１３〜請求項２２のいずれかに記載のインホイールモータシステムにおいて、上記回転側ケースを、等速ジョイントを介してホイールに結合させたものである。
請求項２４に記載のインホイールモータシステムは、上記請求項２３に記載のインホイールモータシステムにおいて、第２の弾性体をモータ幅方向における上記モータの質量中心位置に取り付けるようにしたものである。
請求項２５に記載のインホイールモータシステムは、請求項１３〜請求項２２のいずれかに記載のインホイールモータシステムにおいて、上記回転側ケースを、複数枚の中空円盤状のプレートと、隣接する上記プレート間を結合するとともに、上記隣接するプレートを互いに円盤のラジアル方向に案内する直動ガイドとを備えたカップリング機構を介して、ホイールに結合させたものである。
【００１０】
請求項２６に記載のインホイールモータシステムは、請求項７または請求項８に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記モータのステータを支持する非回転側ケースを、上記モータ用緩衝部材または緩衝装置を介して、車輌の足回り部品であるナックルと結合させるとともに、モータの回転側ケースを、複数枚の中空円盤状のプレートと、隣接する上記プレート間を結合するとともに、上記隣接するプレートを互いに円盤のラジアル方向に案内する直動ガイドとを備えたカップリング機構を介して、ホイールと結合させたものである。
請求項２７に記載のインホイールモータシステムは、請求項７または請求項８に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記モータのステータを支持する非回転側ケースを、上記モータ用緩衝部材または緩衝装置を介して、車輌の足回り部品であるナックルと結合させるとともに、モータの回転側ケースを、モータ側とホイール側とにそれぞれ複数の直動ガイドを備えた中空円盤状のプレートを介して、ホイールと結合させたものである。
請求項２８に記載のインホイールモータシステムは、請求項２７に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記直動ガイドを中空円盤状のプレートの周上に９０°または１８０°間隔で、かつ、上記プレートの表，裏の同位置にそれぞれ配置したものである。
請求項２９に記載のインホイールモータシステムは、請求項２８に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記モータ側の全ての直動ガイドの稼動方向を中空円盤状プレートの径方向に対して４５°方向とし、上記ホイール側の全ての直動ガイドの稼動方向を、上記モータ側の直動ガイドの稼動方向に対して直交する方向としたものである。
【００１１】
請求項３０に記載のインホイールモータシステムは、請求項７または請求項８に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記モータのステータを支持する非回転側ケースを、上記モータ用緩衝部材または緩衝装置を介して、車輌の足回り部品であるナックルと結合させるとともに、モータの回転側ケースを、モータ側とホイール側とにそれぞれ複数の直動ガイドを備えた第１の中空円盤状のプレートと、この第１の中空円盤状のプレートの内側に配設され、複数の直動ガイドが上記第１の中空円盤状のプレートとは表，裏逆に配置された第２の中空円盤状のプレートとを介して、ホイールと結合させたものである。
請求項３１に記載のインホイールモータシステムは、請求項３０に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記直動ガイドを第１及び第２の中空円盤状のプレートの周上にそれぞれ９０°または１８０°間隔で、かつ、上記プレートの表，裏の同位置にそれぞれ配置するとともに、上記第１及び第２の中空円盤状プレートのモータ側の全ての直動ガイドの稼動方向を上記各プレートの径方向に対して４５°方向とし、上記各プレートのホイール側の全ての直動ガイドの稼動方向を、上記モータ側の直動ガイドの稼動方向に対して直交する方向としたものである。
請求項３２に記載のインホイールモータシステムは、請求項３１に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記第１及び第２の中空円盤状のプレートの質量を等しくしたものである。
請求項３３に記載のインホイールモータシステムは、請求項２５〜請求項３２のいずれかに記載のインホイールモータシステムにおいて、上記直動ガイドを、上記プレートのラジアル方向に延長する少なくとも１つの凹部あるいは凸部を有するガイドレールと、このガイドレールに係合するガイド部材とから構成したものである。
請求項３４に記載のインホイールモータシステムは、請求項３３に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記ガイドレール及びガイド部材間に鋼球を配設したものである。
請求項３５に記載のインホイールモータシステムは、請求項２５〜請求項３２のいずれかに記載のインホイールモータシステムにおいて、上記プレートの互いに対向する面に、ラジアル方向に切り取られた溝を設けるとともに、上記プレート間に、上記溝に沿って移動可能な鋼球を配設して、上記隣接するプレートを互いに円盤のラジアル方向に案内するようにしたものである。
請求項３６に記載のインホイールモータシステムは、請求項２５〜請求項３５のいずれかに記載のインホイールモータシステムにおいて、上記プレートの枚数をＮとしたとき、プレートの軸方向に隣り合う上記直動ガイドあるいは溝同士のなす角が、端部から１８０／（Ｎ−１）度づつ進角するように、上記プレートを配置したものである。
【００１２】
請求項３７に記載のインホイールモータシステムは、請求項７または請求項８に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記モータのステータを支持する非回転側ケースと車輌の足回り部品であるナックルとを、一方のアームの端部が上記非回転側ケースに結合し、他方のアームの端部が車輌の足回り部品であるナックルに結合した、互いに回転可能に結合された２本のアームを有し、かつ、上記２本のアームをバネ及びダンパーにより結合して成る、少なくとも１組の略Ａ型またはＨ型のリンク機構を備えた緩衝部材により結合させたものである。
請求項３８に記載のインホイールモータシステムは、請求項７または請求項８に記載のインホイールモータシステムにおいて、車軸式サスペンション機構を備えるとともに、上記モータのステータを支持する非回転側ケースと車軸とを、一方のアームの端部が上記非回転側ケースに結合し、他方のアームの端部が車軸に結合した、互いに回転可能に結合された２本のアームを有し、かつ、上記２本のアームをバネ及びダンパーにより結合して成る、少なくとも１組の略Ａ型またはＨ型のリンク機構を備えた緩衝部材により結合させたものである。
請求項３９に記載のインホイールモータシステムは、請求項７または請求項８に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記非回転側ケースとナックルとを、直動ガイドを介して互いに車輌上下方向に作動方向が限定された２枚のプレートにより結合するとともに、上記２枚のプレートを車輌上下方向に作動するバネ及びダンパーにより結合したものである。
【００１３】
請求項４０に記載のインホイールモータシステムは、請求項７または請求項８に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記モータを直動ガイド及び緩衝装置を介して車輌の足回り部品であるナックルと車輌上下方向に揺動可能に支持するとともに、上記緩衝装置を、油圧シリンダとリザーバータンク間にバルブを備えた構造としたものである。
請求項４１に記載のインホイールモータシステムは、請求項４０に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記油圧シリンダのピストン上室及びピストン下室とが、それぞれ、独立したバルブとリザーバータンクとを備えた作動油流路を有するものである。
請求項４２に記載のインホイールモータシステムは、請求項４０に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記油圧シリンダのピストン上室及びピストン下室とが、それぞれ、独立したバルブを備えた作動油流路を有し、かつ、上記２つの作動油流路が共通のリザーバータンクに接続されているものである。
請求項４３に記載のインホイールモータシステムは、請求項４０に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記油圧シリンダのピストン上室及びピストン下室とが、それぞれ、独立したバルブを備えた作動油流路により連結され、かつ、ピストン下室にリザーバータンクが接続されているものである。
請求項４４に記載のインホイールモータシステムは、請求項７〜請求項４３のいずれかに記載のインホイールモータシステムにおいて、ハブ部に、車載の動力機関出力軸との連結機構を備えたものである。
請求項４５に記載のインホイールモータシステムは、請求項７〜請求項４４のいずれかに記載のインホイールモータシステムにおいて、上記モータをアウターロータ型モータとしたものである。
請求項４６に記載のインホイールモータシステムは、請求項７〜請求項４４のいずれかに記載のインホイールモータシステムにおいて、上記モータをインナーロータ型モータとしたものである。
【００１４】
請求項４７に記載のインホイールモータシステムは、車輪部に電気モータを備え、上記モータによりホイールを駆動するインホイールモータシステムにおいて、上記モータを中空形状のインナーロータ型モータと減速ギヤを組合わせたギヤードモータとし、このギヤードモータの非回転側ケースと車輌の足回り部品であるナックルとを、緩衝部材を介して結合するとともに、減速機出力軸とホイールとを、自在継手を有するシャフトにより連結したことを特徴とするものである。
請求項４８に記載のインホイールモータシステムは、請求項４７に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記非回転側ケースとナックルとの間に、上記モータを上下方向に案内する直動ガイドを設けたものである。
【００１５】
請求項４９に記載のインホイールモータシステムは、車輪部に中空形状の電気モータを備え、上記モータによりホイールを駆動するインホイールモータシステムにおいて、径方向内側が開放された第１の環状のケースと、この第１の環状のケースの径方向内側に、上記第１の環状のケースと同心円状に配置された、径方向外側が開放された第２の環状のケースのうち、一方のケースにモータステータを取付けてこれを非回転側ケースとし、他方のケースに上記モータステータと所定の間隔を隔ててモータロータを取りつけてこれを回転側ケースとし、上記非回転側ケースと回転側ケースとを軸受けを介して回転可能に連結するとともに、上記非回転側ケースを車輌の足回り部品であるナックルに結合させ、上記回転側ケースをホイールに結合させたことを特徴とするものである。
請求項５０に記載のインホイールモータシステムは、請求項４９に記載のインホイールモータシステムにおいて、中空形状のアウターロータ型モータのステータを支持する非回転側ケースを、車輌の足回り部品であるナックルに結合させ、ロータを支持する回転側ケースをホイールに結合させるとともに、モータの内側にホイール支持機構を備えたことを特徴とするものである。
請求項５１に記載のインホイールモータシステムは、請求項５０に記載のインホイールモータシステムにおいて、回転側ケースをホイールに内接させるとともに、上記ナックルと上記ホイールの回転軸に連結されるハブ部とを、上記中空形状のモータの内側に設けられたハブベアリングを介して結合させて、上記ホイールを支持するようにしたものである。
請求項５２に記載のインホイールモータシステムは、請求項５０または請求項５１に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記回転側ケースを弾性体を介してホイールに結合させたものである。
請求項５３に記載のインホイールモータシステムは、請求項５２に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記弾性体を構成する材料の縦弾性係数を１ＭＰａ〜１２０ＭＰａとしたものである。
請求項５４に記載のインホイールモータシステムは、請求項４９〜請求項５３のいずれかに記載のインホイールモータシステムにおいて、ハブ部に、ブレーキディスクまたはブレーキドラムを装着したものである。
請求項５５に記載のインホイールモータシステムは、請求項４９〜請求項５３のいずれかに記載のインホイールモータシステムにおいて、ハブ部に、車載の動力機関出力軸との連結機構を備えたものである。
【００１６】
請求項５６に記載のインホイールモータシステムは、車輪部に中空形状の電気モータを備え、上記モータによりホイールを駆動するインホイールモータシステムにおいて、上記モータを、直動ガイド及び緩衝部材を介して車輌の足回り部品であるナックルに対して車輌上下方向に支持し、かつ、直動ガイド及び緩衝部材を介して、上記ナックルに対して車輌前後方向にも支持するとともに、モータ回転側ケースとホイールとを、直交カップリングまたは等速ジョイントを介して偏心可能に結合したことを特徴とするものである。
請求項５７に記載のインホイールモータシステムは、請求項５６に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記モータをアウターロータ型モータとしたものである。
請求項５８に記載のインホイールモータシステムは、請求項５６に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記モータをインナーロータ型モータとしたものである。
請求項５９に記載のインホイールモータシステムは、車輪部に電気モータを備え、上記モータによりホイールを駆動するインホイールモータシステムにおいて、上記モータを中空形状のインナーロータ型モータと減速ギヤを組合わせたギヤードモータとし、このギヤードモータの非回転側ケースを、直動ガイド及び緩衝部材を介して、車輌の足回り部品であるナックルに対して車輌上下方向に支持し、かつ、直動ガイド及び緩衝部材を介して、上記ナックルに対して車輌前後方向にも支持するとともに、減速機出力軸とホイールとを、自在継手を有するシャフトにより連結したことを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
実施の形態１．
図１，図２は、本実施の形態１に係わるインホイールモータシステムの構成を示す図で、図１は縦断面図、図２は正面断面図である。各図において、１はタイヤ、２はリム２ａとホイールディスク２ｂとから成るホイール、３は半径方向に対して内側に設けられた非回転側ケース３ａに固定されたモータステータ（以下、ステータという）３Ｓと、半径方向に対して外側に設けられ、軸受け３ｊを介して上記非回転側ケース３ａに対して回転可能に固定された回転側ケース３ｂに固定されたモータロータ（以下、ロータという）３Ｒとを備えたアウターロータ型のインホイールモータで、上記ロータ３Ｒとステータ３Ｓとの間には、エアギャップ３ｇが形成されている。４は上記ホイール２とその回転軸において連結されたハブ部、５は上下のサスペンションアーム６ａ，６ｂに連結されるナックル、７はショックアブゾーバ等から成るサスペンション部材、８は上記ハブ部４に装着されたブレーキロータ８ａとブレーキキャリパー８ｂとを備えたブレーキディスクから成る制動装置である。なお、制動装置８としてはブレーキドラム等の他の制動装置を用いてもよい。
【００１８】
本例では、上記インホイールモータ３のステータ３Ｓを固定した非回転側ケース３ａを、ゴム等の弾性体から成る第１の弾性部材１１と、上記第１の弾性部材１１を半径方向内側から支持する支持部材１２ａ及び上記支持部材１２ａからナックル５方向に延長する複数本の腕部１２ｂとを有する連結部材１２とを介して、車輌の足回り部品であるナックル５に結合するとともに、上記非回転側ケース３ａと軸受け３ｊを介して回転可能に結合された、ロータ３Ｒを固定した回転側ケース３ｂを、第２の弾性部材１３を介して、ホイール２に結合することにより、インホイールモータ３をナックル５等の車輌足回り部の各部品に対してフローティングマウントするようにしている。
したがって、上記インホイールモータ３の回転軸は、ホイール２の回転軸とは別々に径方向に揺動可能となる。すなわち、インホイールモータ３は、図３に示すように、軸受け３ｊを介して、径方向外側と内側とに回転可能に分割されているため、上記インホイールモータ３の回転軸は車軸とは別個に、径方向に揺動しながら、ロータ３Ｒが固定された上記回転側ケース３ｂが回転して、タイヤ１が装着されるホイール２に回転力を伝達する。
【００１９】
上記構成においては、インホイールモータ３の質量はホイール２やナックル５等の車輌のバネ下質量相当部分から切り離されるとともに、上記質量は上記バネ下質量に対して、いわゆるダイナミックダンパーのウエイトとして作用する。したがって、上記ダイナミックダンパーの作用により、車輌の凹凸路走行時におけるタイヤ接地力の変動が低減され、車輌のロードホールディング性が向上する。また、悪路走行時においても、上記インホイールモータ３には、直接振動が伝達されないので、インホイールモータ３への振動負荷が低減される。
このとき、上記取付けられたインホイールモータ３を含むモータ部の共振周波数を、車輌のバネ上部（車体）の共振周波数よりも高く、かつ、ホイール２，ナックル５等を含むバネ下部の共振周波数よりも低くなるように、上記モータ３の質量や緩衝部材である第１及び第２の弾性部材１１，１３の弾性定数等を適宜選択して、上記モータ３を取付けることにより、車輌の凹凸路走行時における接地力の変動レベルを効果的に低減することができる。
【００２０】
また、本構造を採ることにより、車輪毎の車輌重量は上記ハブ部４が支えるようになるため、インホイールモータ３への荷重負荷も小さくなるので、ステータ３Ｓとロータ３Ｒ間に形成されたエアギャップ３ｇの変動を小さくすることができる。したがって、上記非回転側ケース３ａ及び回転側ケース３ｂの剛性を下げることができるので、インホイールモータ３を軽量化することができる。
また、上記第１の弾性部材１１の径方向のバネ定数を、車輌に対して上下方向を前後方向に対して低くするように設定することにより、インホイールモータ３を略上下方向にのみ揺動するようにできるので、ホイール２とインホイールモータ３との連れ回りを抑制することができ、車輪の回転駆動効率を向上させることができる。
【００２１】
上記第１の弾性部材１１のバネ定数を、車輌に対して上下方向を低く前後方向を高くする方法としては、例えば、図４に示すように、第１の弾性部材１１として、前後方向にのみ弾性部材１１ａ，１１ｂを配設したり、図５に示すように、前後方向に長軸を有する楕円状の弾性部材１１ｃを用いるなどの方法により実現することができる。なお、上記楕円状の弾性部材１１ｃを用いる場合には、図５に示すように、ナックル５の形状も上記弾性部材１１ｃと同形状とする。
また、上下方向剛性を低く回転方向剛性を高くするには、材料剛性と形状剛性とをバランスさせることが重要である。本例のように、第１の弾性部材１１及び第２の弾性部材１３として、ゴム等の弾性材料を用いた場合、所定の剛性を得るためには、上記第１及び第２の弾性部材１１，１３を構成する材料として、縦弾性係数が１ＭＰａ〜１２０ＭＰａである材料を用いることが好ましい。また、上記縦弾性係数が１ＭＰａ〜４０ＭＰａであれば、更に好ましい。
なお、上記第１及び第２の弾性部材１１，１３として、金属バネ等のバネ部材を用いる場合には、上記第１及び第２の弾性部材１１，１３を構成する材料の縦弾性係数を、１０ＧＰａ〜３００ＧＰａとすることが好ましい。
【００２２】
このように、本実施の形態１では、インホイールモータ３のステータ３Ｓを固定する非回転側ケース３ａを、ナックル５から延長する連結部材１２に取付けられた第１の弾性部材１１を介して、車輌の足回り部品であるナックル５に結合させ、ロータ３Ｒを固定する回転側ケース３ｂを、第２の弾性部材１３を介して、ホイール２に結合させることにより、インホイールモータ３をバネ下質量に対してダイナミックダンパーのウエイトとして作用させるようにしたので、車輌の凹凸路走行時における接地力の変動レベルを低減することができ、車輌のロードホールディング性を向上させることができるとともに、インホイールモータ３への振動負荷を低減することができる。
また、本発明のインホイールモータシステムを採用することにより、スペース効率や駆動力の伝達効率に優れ、かつ車輌のロードホールディング性のよいインホイールモータ車を実現することが可能となる。
【００２３】
なお、上記実施の形態１では、インホイールモータ３の非回転側ケース３ａを第１の弾性部材１１を介してナックル５に取付け、回転側ケース３ｂを第２の弾性部材１３を介してホイール２に取付けた場合について説明したが、上記第１及び第２の弾性部材１１，１３に代えて、図６に示すような、タイヤ状の環状空気バネ１１Ｔ，１３Ｔを用いるようにすれば、径方向のバネ定数が低いわりに剪断方向のバネ定数を高くすることができるので、軽量高弾性の弾性部材を構成することができる。
また、図７，図８に示すように、上記第１の弾性部材１１及び連結部材１２に代えて、非回転側ケース３ａとナックル５とを、ダンパー１４ａとこのダンパー１４ａを車輌の上下方向に支持する支持部材１４ｂとを備えた直動ガイド機構１４により結合させるようにしてもよい。これにより、減衰力を発生しつつ、インホイールモータ３を上下運動方向に拘束することができるので、ホイール２とインホイールモータ３との連れ回りを抑制することができ、回転駆動効率を向上させることができる。
【００２４】
また、図９に示すように、ホイール２の周上に渡って等間隔に、回転側ケース３ｂからホイール２方向に伸びるロータ側リブ２ｍと、ホイール２から上記回転側ケース３ｂ方向に伸びるホイール側リブ２ｎとを、弾性体１５を介して結合させることにより、ホイール２とインホイールモータ３とを結合するバネを、上下運動は剛性の低い剪断バネ、回転方向は剛性の高い圧縮引張りバネとすることができるので、インホイールモータ３を略上下方向にのみ揺動するようにでき、ホイール２との連れ回りを更に抑制することができる。
あるいは、図１０に示すように、ホイール２と回転側ケース３ｂとを結合する弾性体として上記第２の弾性部材１３に代えて、円筒状の弾性体１３Ｒを用い、上記弾性体１３Ｒの一方の面１３ｈをホイール２に結合させ、他方の面１３ｍを回転側ケース３ｂに結合させるようにしてもよい。上記円筒状の弾性体１３Ｒは、インホイールモータ３の上下運動及びトルク伝達をする際に、剪断変形を伴う剪断バネとして作用するので、回転方向には剛性が高くラジアル方向には剛性が低くなるので、回転駆動効率を向上させることができる。
【００２５】
また、図１１（ａ）に示すように、ホイール２と回転側ケース３ｂとを、ホイール２の接線方向と平行に等間隔で配置された、複数個の略板状の弾性体１３ａ〜１３ｄにより連結することにより、上下方向の剛性を低く、回転方向剛性を高くすることができる。すなわち、上記板状弾性体１３ａ〜１３ｄの幅方向の両端面１３ｗ，１３ｗをホイール２に取付けてホイール２と回転側ケース３ｂとを連結したときに、上記板状弾性体１３ａ〜１３ｄの板状の面（径方向に垂直な面）１３ｓがインホイールモータ３ないしはホイール２の回転方向に平行となるため、径方向の剛性を低くし、回転方向の剛性を高くすることができる。上記板状弾性体１３ａ〜１３ｄは、回転方向剛性を保つように、寸法を調整しながらその数を増やしてゆくと、図１２のグラフに示すように、上下方向の剛性を減少させることが可能となる。
上記上下方向の剛性は、ラジアル方向剛性の上下成分と、回転方向剛性の上下成分とに分解できる。したがって、上下方向の剛性を低減するためには、上記ラジアル方向剛性の上下成分と、回転方向剛性の上下成分とをともに下げるようにすればよいが、モータがトルクを位相差なしで伝達するためには、回転方向剛性を減少させることはできない。そこで、図１１（ｂ）に示すように、板状弾性体１３ａ〜１３ｄの幅方向の両端面１３ｗ，１３ｗに、モータの接線方向を軸とした回転継ぎ手機構１３ｚ，１３ｚを設け、この回転継ぎ手機構１３ｚ，１３ｚを介して、上記板状弾性体１３ａ〜１３ｄをホイール２に取付けるようすれば、回転方向剛性を下げることなく、ラジアル方向剛性をなくして上下方向の剛性を低減させることが可能となる。
上記板状弾性体１３ａ〜１３ｄは、回転方向剛性を保つようにその数を増加させて行くと、図１２のグラフに示すように、上下方向の剛性も増加する。したがって、上記板状弾性体１３ａ〜１３ｄの数として、１６個以下とすることが望ましい。
なお、上記図１０に示した円筒状の弾性体１３Ｒを設けた場合についても、上記弾性体１３Ｒの一端をホイール２に結合させる際に、上記の場合と同様に、上記のような回転継ぎ手機構を設けることにより、上下方向の剛性を低減させることができる。
【００２６】
また、図１３に示すように、ホイール２とその回転軸において連結されたハブ部４に、通常の自動車と同様に、ドライブシャフト９との連結部を設け、ハブ部４とドライブシャフト９とを連結する構成としてもよい。これにより、インホイールモータ３以外の車載の動力機関またはモータからの動力を、上記ドライブシャフト９を介して、ホイール２に伝達することができるので、例えば、ガソリンエンジン車の出力軸を本発明のインホイールモータシステムのハブ部４に接続することにより、ハイブリットカーとすることが可能となる。
【００２７】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、回転側ケース３ｂとホイール２とを第２の弾性部材１３を用いて結合したが、図１４，図１５に示すように、上記回転側ケース３ｂを、第２の弾性部材１３と等速ジョイント１６とを介して、ホイール２に結合させるようにしてもよい。すなわち、上記例のように、回転側ケース３ｂとホイール２とを弾性体を用いて結合すると、周方向の剪断変形によりホイール２と回転側ケース３ｂとの間に位相差が生じることから、上記回転側ケース３ｂとホイール２とを、上記第２の弾性部材１３で結合するとともに、等速ジョイント１６を介して結合させる。このとき、ホイール側ジョイント１６ａの回転中心と、モータ側ジョイント１６ｂの回転中心とをずらして配置することにより、インホイールモータ３はホイール２内で上下に揺動しながら、位相差なしで回転側ケース３ｂからホイール２にトルクを伝達することできる。したがって、上記位相差を最小にすることができ、回転側ケース３ｂからホイール２へのトルクの伝達効率を向上させることができる。
更に、非回転側ケース３ａとナックル５とを、上記実施の形態１の図７，図８に示したダンパー１４ａと支持部材１４ｂとから成る直動ガイド機構１４によって連結することで、上記位相差を更に低減させることができる。
このとき、第２の弾性部材１３をモータ幅方向におけるモータの質量中心位置に取り付けることで、インホイールモータ３の質量はカウンターウエイトとしてのみ働くので、足回り部品にモータ質量が分担されることはない。
なお、上記直動ガイド機構１４ではなく、例えば、上記図１に示したように、第１の弾性部材１１を用いて回転側ケース３ｂとナックル５とを結合した場合には、足回り部品にモータ質量を分担させないようにするため、上記第１の弾性部材１１についても、モータ幅方向におけるモータの質量中心位置に取り付けることが好ましい。
【００２８】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、回転側ケース３ｂとホイール２とを、第２の弾性部材１３及び等速ジョイント１６を介して結合したが、上記等速ジョイント１６に代えて、回転側ケース３ｂとホイール２とを、ホイール２のラジアル方向に互いに偏心可能な駆動力伝達機構により結合することにより、回転側ケース３ｂからホイール２へのトルクの伝達効率を更に向上させることができる。
上記駆動力伝達機構としては、例えば、図１６，図１７に示すような、複数枚の中空円盤状のプレート１８Ａ〜１８Ｃと、隣接する上記プレート１８Ａ，１８Ｂ、及び、プレート１８Ｂ，１８Ｃ間を結合するとともに、上記隣接するプレート１８Ａ，１８Ｂ及び１８Ｂ，１８Ｃを互いに円盤のラジアル方向に案内する直動ガイド１８ｐ，１８ｑとを備えたフレキシブルカップリング１８を用いることができる。このように、上記フレキシブルカップリング１８を介して、回転側ケース３ｂをホイール２に結合させることにより、ホイール２と回転側ケース３ｂとの間の位相差を最小にして、回転側ケース３ｂからホイール２へのトルクの伝達効率を更に向上させることができる。
【００２９】
上記直動ガイド１８ｐ，１８ｑとしては、例えば、図１９に示すように、上記プレートのラジアル方向に延長する凸部を有するガイドレール１８ｘと、上記プレートのラジアル方向に延長する凹部を有し、上記ガイドレール１８ｘに係合するガイド部材１８ｙと、上記ガイドレール１８ｘとガイド部材１８ｙとをより円滑にスライドさせるために、上記ガイドレールの凸部とガイド部材１８ｙの凹部との間に配設された複数の鋼球１８ｍとから構成される。
上記ガイドレール１８ｘとガイド部材１８ｙは、図１８に示すように、上記隣接するプレート１８Ａ，１８Ｂ及び１８Ｂ，１８Ｃの、互いに対向する面にそれぞれ設けられる。
上記ガイドレール１８ｘ及びガイド部材１８ｙは、上記隣接するプレート１８Ａ，１８Ｂ及び１８Ｂ，１８Ｃを互いに円盤のラジアル方向に案内するようにスライドするので、インホイールモータ３は上記直動ガイド１８ｐ，１８ｑ作動方向、すなわち、円盤のラジアル方向沿っては動くことができるが、回転方向には動くことができないため、ホイール２に回転トルクを効率的に伝達することが可能となる。
【００３０】
また、角度を変えた２対以上の直動ガイド１８ｐ，１８ｑを設けることにより、上記インホイールモータ３は、車軸に対してどの方向に対しても偏心しながら駆動トルクをホイール２に伝達することができる。
また、構成される直動ガイド１８ｐ，１８ｑの数が少ないと、回転時に角速度変化が生じるため、好ましくは複数のプレートと直動ガイドとを組み合わせることが好ましい。なお、そのときには、図１８に示すように、上記中空円盤状のプレートの枚数をＮとしたとき、端部の直動ガイド１８ｐから１８０／（Ｎ−１）度づつ進角するように、上記プレート１８Ａ〜１８Ｃを配置するようにすれば、上記角速度変化の発生を確実に抑制することができる（本例では、Ｎ＝３であるので、上記角度は９０度となる）。
【００３１】
なお、上述した等速ジョイント１６やフレキシブルカップリング１８等の駆動力伝達機構を用いて回転側ケース３ｂとホイール２とを結合させる構造とした場合には、インホイールモータ３の駆動力が機械的にホイール２に伝達されるので、ダイナミックダンパー効果を発揮するための緩衝部材としては、非回転側ケース３ａとナックル５間に配置した第１の弾性部材１１のみで十分である。
【００３２】
また、上記隣接するプレート１８Ａ〜１８Ｃを互いに円盤のラジアル方向に案内する機構としては、図２０〜図２２に示すような、フレキシブルカップリング１８Ｚを用いてもよい。このフレキシブルカップリング１８Ｚは、上記プレート１８Ａ〜１８Ｃの互いに対向する面にラジアル方向に切り取られたベアリング溝１８ａ〜１８ｃを設け、対向する中空円盤状のプレート１８Ａ，１８Ｂ及び１８Ｂ，１８Ｃ間に、それぞれ、上記ベアリング溝１８ａ，１８ｂ及び１８ｂ，１８ｃに沿って移動可能な、鋼球から成るベアリング球１８Ｍを配設したもので、上記ベアリング溝１８ａ，１８ｂ及び１８ｂ，１８ｃと上記ベアリング球１８Ｍとにより直動ガイドを構成する。
すなわち、上記ベアリング溝１８ａ〜１８ｃは、ベアリング球１８Ｍが上記プレート１８Ａ〜１８Ｃのラジアル方向に転がるように形成されているため、インホイールモータ３は上記ベアリング溝１８ａ〜１８ｃ方向には動くことができるが、周方向には動くことができないため、ホイール２に回転トルクを効率的に伝達することが可能となる。また、角度を変えた２対以上のベアリング溝１８ａ〜１８ｃとベアリング球１８Ｍとを組み合わせることにより、上記インホイールモータ３は、車軸に対してどの方向に対しても偏心しながら駆動トルクをホイール２に伝達することができる。
【００３３】
また、ベアリング溝が少ないと、回転時に角速度変化が生じるため、好ましくは複数のプレートとベアリング球とを組み合わせることが好ましい。なお、そのときには、上記直動ガイドの場合と同様に、図２２に示すように、上記プレートの枚数をＮとしたとき、プレートの軸方向に隣り合う溝同士のなす角が、端部の溝から１８０／（Ｎ−１）度づつ進角するように、上記中空円盤状のプレートを配置すれば、上記角速度変化の発生を確実に抑制することができる。
なお、上記フレキシブルカップリング１８，１８Ｚにおいて、端部側のプレートであるホイール２側のプレート１８Ａ（あるいは、プレート１８Ａとガイドレール１８ｘ）をホイール２と一体化して構成したり、回転側ケース３ｂ側のプレート１８Ｃ（あるいは、プレート１８Ｃとガイド部材１８ｙ）を回転側ケース３ｂと一体化して構成するようにしてもよい。このときには、上記進角の計算に用いるプレートの枚数Ｎとしては、両端部にプレートがあるものと想定したときの値とする。
【００３４】
実施の形態４．
上記実施の形態３では、回転側ケース３ｂとホイール２と結合する駆動力伝達機構として、表，裏が互いに直交する方向に配置された直動ガイド１８ｐ，１８ｑを備えた各中空円盤状のプレート１８Ａ〜１８Ｃから成るフレキシブルカップリング１８を用いた例について説明したが、図２３，図２４に示すような、ホイール２側に位置し、ホイール２と結合する中空円盤状のプレート２０Ａと、モータ３側に位置し、モータ３の回転側ケース３ｂと結合する中空円盤状のプレート２０Ｃと、モータ３側とホイール２側のそれぞれのプレート周上に９０°または１８０°間隔で、かつ、プレートの表，裏の同位置にそれぞれ複数の直動ガイド１９Ａ，１９Ｂが配置され、直動ガイド１９Ａにより上記中空円盤状のプレート２０Ａと連結され、直動ガイド１９Ｂにより上記中空円盤状のプレート２０Ｃと連結された中空円盤状のプレート２０Ｂとから成るフレキシブルカップリング１９を用いて、回転側ケース３ｂとホイール２と結合するようにしてもよい。これにより、プレートの周方向に発生する圧縮・引張り力を相殺して、周方向におけるオフセットをなくすことが可能となり、インホイールモータ３からホイール２への駆動トルクをに更に確実に伝達することができるとともに、駆動力伝達機構の耐久性を向上させることが可能となる。
本例では、モータ３側に配置された直動ガイド１９Ｂの稼動方向を中空円盤状プレート２０Ａ〜２０Ｃの径方向に対して４５°方向とし、ホイール２側に配置された直動ガイド１９Ａの稼動方向を、上記直動ガイド１９Ｂの稼動方向に対して直交する方向としている。
【００３５】
また、本例では、非回転側ケース３ａとナックル５とを、上記非回転側ケース３ａを車輌の上下方向に案内する直動ガイド部材２１ａと、この直動ガイド部材２１ａの稼動方向に伸縮するバネ部材とダンパーとから成るショックアブゾーバ２１ｂとを備えた直動ガイド機構２１によって連結するようにしたが、上記実施の形態１の図７及び図８に示した、ダンパー１４ａを備えた直動ガイド機構１４等の緩衝部材を用いて非回転側ケース３ａとナックル５とを連結するようにしてもよい。なお、本例では、上記実施の形態２，３と同様に、回転側ケース３ｂとホイール２とを、上記のような駆動力伝達機構を用いて結合させる構造としているので、回転側ケース３ｂとホイール２間に配置する第２の弾性部材１３を省略することができる。
【００３６】
次に、直動ガイド１９Ａ，１９Ｂの配置について説明する。
直動ガイド１９Ａは、図２４に示すように、ガイド部材１９ａとガイドレール１９ｂとから構成される。本例では、ホイール２側に位置する中空円盤状プレート（以下、ホイール側プレートという）２０Ａの周上に、９０°間隔で、径方向に対して４５°方向延長する凹部を有する４個のガイド部材１９ａを配置するとともに、中間に位置する中空円盤状プレート（以下、中間プレートという）２０Ｂの上記各ガイド部材１９ａに対応する位置に、上記各ガイド部材１９ａに係合する凸部を有する４個のガイドレール１９ｂを配置することにより、ホイール側プレート２０Ａと中間プレート２０Ｂとを、互いに９０°間隔で配置された４個の直動ガイド１９Ａを介して連結する。
また、直動ガイド１９Ｂは、ガイドレール１９ｃとガイド部材１９ｄとから構成されており、上記中間プレート２０Ｂの、モータ３側に位置する中空円盤状プレート（以下、モータ側プレートという）２０Ｃ側の周上に、上記直動ガイド１９Ａのガイドレール１９ｂと直交するように、９０°間隔で４個のガイドレール１９ｃを配置し、上記モータ側プレート２０Ｃ周上の、上記各ガイドレール１９ｃに対応する位置に４個のガイド部材１９ｄを配置することにより、中間プレート２０Ｂとモータ側プレート２０Ｃとを、互いに９０°間隔で配置された４個の直動ガイド１９Ｂを介して連結する。
【００３７】
上記構成において、インホイールモータ３の回転側ケース３ｂからの回転力が、モータ側プレート２０Ｃを介して、ホイール２に結合されたホイール側プレート２０Ａに伝達される際に、上記各直動ガイド１９Ａ，１９Ｂは中空円盤状プレート２０Ａ〜２０Ｃの軸方向に対して４５°方向に配向されているため、図２５に示すように、上記中間プレート２０Ｂには周方向に回転する力と径方向に押し広げられる力が作用する。しかしながら、上記中間プレート２０Ｂの上記各直動ガイド１９Ｂの裏側（ホイール２側）、すなわち、上記各直動ガイド１９Ｂと同位置には、上記各直動ガイド１９Ｂのそれぞれの稼動方向に対して直交する方向に稼動する直動ガイド１９Ａが配置されているので、上記中間プレート２０Ｂを径方向に押し広げる力は、上記各直動ガイド１９Ａによる径方向に押し広げる力と釣り合って、結果的には回転力のみがホイール側プレート２０Ａに伝達され、この回転力がホイール２に伝達される。したがって、回転側ケース３ｂに結合されたモータ側プレート２０Ｃから直動ガイド１９Ｂに入力された回転力は上記中間プレート２０Ｂを挿んでホイール側プレート２０Ａに伝達されるので、上記モータ３の駆動力をホイール２に確実に伝達させることができる。
【００３８】
なお、上記各直動ガイド１９Ａ，１９Ｂは全ての稼動方向が同じであるので、各中空円盤状のプレート２０Ａ〜２０Ｃには圧縮と引張り応力が同時には発生せず、全体を径方向に拡張もしくは圧縮する力のみが作用する。また、各直動ガイド１９Ｂも、全ての稼動方向が上記直動ガイド１９Ａの稼動方向と直交するので、圧縮と引張り応力が同時には発生しない。また、上記拡張もしくは圧縮する力は、中間プレート２０Ｂを挿んだ両側のガイドレール１９ｂ，１９ｃの両側から伝達されるので、中間プレート２０Ｂの周方向においては荷重のオフセットがなく、座屈の危険が減少する。
【００３９】
実施の形態５．
また、上記実施の形態３のフレキシブルカップリング１８に代えて、図２６，図２７に示すような、ホイール側に位置し、ホイール２と結合する中空円盤状のプレート（ホイール側プレート）２０Ａと、モータ３側に位置し、モータ３の回転側ケース３ｂと結合する中空円盤状のプレート（モータ側プレート）２０Ｃと、モータ３側とホイール２側とのそれぞれのプレート周上に９０°または１８０°間隔で、かつ、プレートの表，裏の同位置にそれぞれ複数の直動ガイド１９Ｐ，１９Ｑが配置され、直動ガイド１９Ｐにより上記ホイール側プレート２０Ａと連結され、直動ガイド１９Ｑにより上記モータ側プレート２０Ｃと連結された中空円盤状の第１の中間プレート２０Ｍと、この第１の中間プレート２０Ｍの内側に配設され、複数の直動ガイド１９Ｒ，１９Ｓが上記第１の中間のプレートとは表，裏逆に配置され、直動ガイド１９Ｒにより上記ホイール側プレート２０Ａと連結され、直動ガイド１９Ｓにより上記モータ側プレート２０Ｃと連結された中空円盤状の第２の中間プレート２０Ｎとから成るフレキシブルカップリング２０を用いて、回転側ケース３ｂとホイール２と結合させるようにしてもよい。これにより、上記プレートの偏心回転運動による振動を低減することが可能となり、インホイールモータ３からホイール２への駆動トルクを確実に伝達することができる。
なお、本例では、上記実施の形態４と同様に、非回転側ケース３ａとナックル５とを、上述した、非回転側ケース３ａを車輌の上下方向に案内する直動ガイド部材２１ａと、この直動ガイド部材２１ａの稼動方向に伸縮するバネ部材とダンパーとから成るショックアブゾーバ２１ｂとを備えた直動ガイド機構２１によって連結している。
【００４０】
次に、上記直動ガイド１９Ｐ，１９Ｑ、及び、直動ガイド１９Ｒ，１９Ｓの配置について説明する。
直動ガイド１９Ｐは、図２７に示すように、ガイド部材１９ｉとガイドレール１９ｊとから構成される。本例では、ホイール２側に位置するホイール側プレート２０Ａの第１の中間プレート２０Ｍ側の周上に１８０°間隔で設けられた、上記第１の中間プレート２０Ｍのラジアル方向に延長する凹部を有する２個のガイド部材１９ｉ，１９ｉと、第１の中間プレート２０Ｍのホイール側プレート２０Ａ側の周上の、上記ガイド部材１９ｉ，１９ｉに対応する位置に設けられ、上記ガイド部材１９ｉ，１９ｉに係合する凸部を有する２個のガイドレール１９ｊ，１９ｊとにより構成され、ホイール側プレート２０Ａと第１の中間プレート２０Ｍとを互いにプレート径方向に案内する。
また、直動ガイド１９Ｑは、第１の中間プレート２０Ｍのモータ側プレート２０Ｃ側の周上の、上記ガイドレール１９ｊ，１９ｊの位置から９０°回転した位置に、１８０°間隔で設けられた２個のガイドレール１９ｐ，１９ｐと、モータ側プレート２０Ｃの周上の、上記ガイドレール１９ｐ，１９ｐに対応する位置に設けられた２個のガイド部材１９ｑ，１９ｑとにより構成され、モータ側プレート２０Ｃと第１の中間プレート２０Ｍとを、互いにディスク径方向に案内する。
一方、直動ガイド１９Ｒは、上記ガイド部材１９ｉ，１９ｉのホイール径方向内側の周上に、上記ガイド部材１９ｉ，１９ｉを９０度回転させた方向に、１８０°間隔で設けられた、上記ホイール側プレート２０Ａのラジアル方向に延長する凹部を有する２個のガイド部材１９ｍ，１９ｍと、第２の中間プレート２０Ｎのホイール側プレート２０Ａ側の周上の、上記ガイド部材１９ｍ，１９ｍに対応する位置に設けられ、上記ガイド部材１９ｍ，１９ｍに係合する凸部を有する２個のガイドレール１９ｎ，１９ｎとにより構成され、直動ガイド１９Ｓは、第２の中間プレート２０Ｎのモータ側プレート２０Ｃ側の周上に、上記ガイドレール１９ｎ，１９ｎの位置から９０°回転した位置に、１８０°間隔で設けられた２個のガイドレール１９ｒ，１９ｒと、モータ側プレート２０Ｃの周上の、上記ガイドレール１９ｒ，１９ｒに対応する位置に設けられ、上記ガイドレール１９ｒ，１９ｒに係合する凹部を有するた２個のガイド部材１９ｓ，１９ｓとにより構成される。
【００４１】
上記の構成により、モータ３はホイール２に対して下方向に偏心したまま回転する。具体的には、モータトルクはモータ側プレート２０Ｃにまず入力され、このモータ側プレート２０Ｃに入力された周方向の力は、直動ガイド１９Ｑを介して第１の中間プレート２０Ｍに入力されるとともに、上記直動ガイド１９Ｑに直交する方向に稼動する直動ガイド１９Ｓを介して第２の中間プレート２０Ｎに入力される。
上記第１の中間プレート２０Ｍに入力された周方向の力は、直動ガイド１９Ｐを介してホイール側プレート２０Ａに入力され、上記第２の中間プレート２０Ｎに入力された周方向の力は、上記直動ガイド１９Ｐに直交する方向に稼動する直動ガイド１９Ｒを介してホイール側プレート２０Ａに入力される。
したがって、例えば、図２８（ａ）〜（ｃ）に示すように、モータ３がホイール２に対して下方向に偏心したまま時計周りに回転する場合、外側にある第１中間プレート２０Ｍは、ホイール側プレート２０Ａの軸とホイール側プレート２０Ａの軸間の中点を中心にして、下→左→上と偏心したまま時計周りに回転する。一方、内側にある第２の中間プレート２０Ｎは、ホイール側プレート２０Ａの軸とモータ側プレート２０Ｃの軸間の中点を中心にして、上→右→下と偏心したまま時計周りに回転する。
ここで、上記第２の中間プレート２０Ｎの質量を第１の中間プレート２０Ｍの質量と同じにすれば、上記第１及び第２の中間プレート２０Ｍ，２０Ｎは、上記のように点対称の方向に偏心したまま回転するので、偏心による振動が相殺され、モータ側プレート２０Ｃとホイール側プレート２０Ａとは、上下方向にのみ偏心し前後方向には偏心しない。したがって、中空円盤状のプレート（プレート２０Ａ，２０Ｍ，２０Ｎ，２０Ｃ）の偏心回転運動による振動を低減することができ、ホイール２に確実に駆動力を伝達させることができる。
【００４２】
また、図２９に示すように、上記直動ガイド１９Ｐ，１９Ｑ、及び、直動ガイド１９Ｒ，１９Ｓに代えて、それぞれの稼動方向が、プレート２０Ａ，２０Ｍ，２０Ｎ，２０Ｃの径方向に対して４５°方向となるような、直動ガイド２２Ｐ，２２Ｑ、及び、直動ガイド，２２Ｒ，２２Ｓを、上記第１及び第２の中間プレート２０Ｍ，２０Ｎの表裏の同位置に取り付けるようにすれば、上記実施の形態４と同様に、上記各中空円盤状のプレート２０Ａ，２０Ｍ，２０Ｎ，２０Ｃには圧縮と引張り応力が同時には発生せず、全体を径方向に拡張もしくは圧縮する力のみが作用するとともに、各直動ガイド２２Ｑ，２２Ｓも、全ての稼動方向が上記直動ガイド２２Ｐ，２２Ｒの稼動方向と直交するので、圧縮と引張り応力が同時には発生しないようにすることができる。したがって、上記第１及び第２の中間プレート２０Ｍ，２０Ｎの周方向においては荷重のオフセットがなく、座屈の危険が減少し、駆動力伝達機構の耐久性を向上させることができる。
なお、直動ガイド２２Ｐ、及び、直動ガイド２２Ｑは、図２９に示すように、それぞれ、ガイド部材２２ａとガイドレール２２ｂ、ガイドレール２２ｃとガイド部材２２ｄとから構成され、直動ガイド２２Ｒ、及び、直動ガイド２２Ｓは、それぞれ、ガイド部材２２ｅとガイドレール２２ｆ、ガイドレール２２ｇとガイド部材２２ｈとから構成され、上記実施の形態４と同様に、ガイド部材２２ａと、ガイド部材２２ｅとはホイール側プレート２０Ａに配置される。また、ガイドレール２２ｂは第１の中間プレート２０Ｍのホイール側プレート２０Ａ側に、ガイドレール２２ｃは第１の中間プレート２０Ｍのモータ側プレート２０Ｃ側に、ガイドレール２２ｆは第２の中間プレート２０Ｎのホイール側プレート２０Ａ側に、ガイドレール２２ｇは第２の中間プレート２０Ｎのモータ側プレート２０Ｃ側に、ガイド部材２２ｄと、ガイド部材２２ｈとはホイール側プレート２０Ｃに配置される。
【００４３】
実施の形態６．
上記実施の形態１〜５では、インホイールモータ３の非回転側ケース３ａと車輌の足回り部品であるナックル５とを第１の弾性部材１１や、直動ガイド部材２１ａと、この直動ガイド部材２１ａの稼動方向に伸縮するバネ部材とダンパーとから成るショックアブゾーバ２１ｂとを備えた直動ガイド機構２１などの緩衝部材を用いて結合した場合について説明したが、図３０に示すように、一端がナックル５に連結され、他端側でモータ３を支持する緩衝機構２３Ａ，２３Ｂにより、非回転側ケース３ａとナックル５とを結合することにより、タイヤ接地変動力を更に減少させることができる。
なお、本例では、回転側ケース３ｂとホイール２とを上記実施の形態３で用いたフレキシブルカップリング１８を用いて結合する構造としたが、上記実施の形態２に示した等速ジョイント１６や上記実施の形態４，５のフレキシブルカップリング１９，２０等の駆動力伝達機構を用いて結合する構造としてもよい。
上記緩衝機構２３Ａ，２３Ｂとしては、例えば、連結点２３Ｚで互いに回転可能に結合された２本のアーム２３ｍ，２３ｎから成る略Ａ型あるいは略Ｈ型のリンク機構の、上記２本のアーム２３ｍ，２３ｎをバネまたは／及びダンパーから成る緩衝部材２３ｋにより結合したものを用いることができる。なお、本例では、緩衝部材２３ｋの一端側を上記アーム２３ｍに取付けられた取付け部材２３ｓに固定し、他端側を上記アーム２３ｎに直接取付けるようにしたが、緩衝部材２３ｋの両端側をそれぞれ、アーム２３ｍ，２３ｎに直接取付けるようにしてもよい。
【００４４】
上記緩衝機構２３Ａ，２３Ｂと、インホイールモータ３の非回転側ケース３ａ及びナックル５の結合方法としては、上記緩衝機構２３Ａ，２３Ｂの一方のアーム２３ｍの端部２３Ｘを上記モータ３の非回転側ケース３ａに取付け、他方のアーム２３ｎの端部２３Ｙをナックル５に取付ける。このとき、上記緩衝部材２３ｋの伸縮方向が車輌の上下方向と一致するように上記緩衝機構２３Ａ，２３Ｂを取付ける。これにより、上記アーム２３ｍの非回転側ケース３ａとの接続点２３Ｘと、上記アーム２３ｎのナックル５接続点２３Ｙの変動方向は、上記バネまたはダンパーから成る緩衝部材２３ｋの伸縮方向に限定されるので、非回転側ケース３ａとナックル５とを、モータ３の上下方向に揺動可能に結合することが可能となる。
すなわち、本例では、インホイールモータ３のロータ３Ｒを固定する回転側ケース３ｂとホイール２とがフレキシブルカップリング１８（あるいは、フレキシブルカップリング１９，２０）で結合されるとともに、ステータ３Ｓを固定する非回転側ケース３ａが、車輌の足回り部品であるナックル５に対して、回転方向には固定され、上下方向には弾性支持されるので、回転側ケース３ｂからホイール２へのトルクの伝達効率を向上させることができるとともに、タイヤ接地変動力を更に減少させることができ、車輌のロードホールディング性を向上させることができる。
【００４５】
実施の形態７．
上記実施の形態６では、緩衝部材２３ｋにより結合された２本のアーム２３ｍ，２３ｎから成る略Ａ型あるいは略Ｈ型のリンク機構から成る緩衝機構２３Ａ，２３Ｂを用いて、インホイールモータ３の非回転側ケース３ａと車輌の足回り部品であるナックル５とを結合した場合について説明したが、インホイールモータ３を搭載する車輌が車軸式サスペンションペン機構を備えた車輌である場合には、図３１に示すように、上記緩衝機構２３Ａ，２３Ｂと同様の構成の緩衝機構２４により、非回転側ケース３ａと車軸９Ｊとを結合することにより、タイヤ接地変動力を減少させることができる。
上記緩衝機構２４としては、例えば、それぞれが車軸９Ｊに回転可能に結合された２本のアーム２４ｍ，２４ｎから成る略Ｈ型あるいは略Ａ型のリンク機構の、上記２本のアーム２４ｍ，２４ｎをバネまたはダンパーから成る緩衝部材２４ｋにより結合したものを用いることができる。なお、本例では、２本のアーム２４ｍ，２４ｎを、車軸９Ｊを介して、互いに回転可能に結合させるとともに、伸縮方向が車輌の上下方向と一致するように、その一端が車軸９Ｊに結合された２つの緩衝部材２４ｋ，２４ｋを介して、２本のアーム２４ｍ，２４ｎを連結する構成とした。なお、上記緩衝部材２４ｋ，２４ｋは、取付け部材２４ｓを介して、アーム２４ｍ，２４ｎに取付けてもよいし、アーム２４ｍ，２４ｎに直接取付けてもよい。
これにより、車軸式サスペンション機構を備えた車輌においても、非回転側ケース３ａとナックル５とを、モータ３の上下方向に揺動可能に結合することができるので、タイヤ接地変動力を更に減少させることができる。
【００４６】
実施の形態８．
図３２は、本実施の形態８に係わるインホイールモータシステムの構成を示す図で、同図において、１はタイヤ、２はリム２ａとホイールディスク２ｂとから成るホイール、３はアウターロータ型のインホイールモータ、４は上記ホイール２とその回転軸において連結されたハブ部、５は車軸９Ｊに連結される車輌の足回り部品であるナックル、７はショックアブゾーバ等から成るサスペンション部材、８は上記ハブ部４に装着された制動装置、１８は上記実施の形態３の図１６〜図１８に示した、プレート表裏に作動方向が直交するように配置された複数の直動ガイドが取付けられた中空円盤状のプレート１８Ａ〜１８Ｃを備え、インホイールモータ３のロータ３Ｒを支持する回転側ケース３ｂとホイール２とを、ホイール２のラジアル方向に互いに偏心可能に結合するフレキシブルカップリング、２５はインホイールモータ３のステータ３Ｓを支持する非回転側ケース３ａを、ナックル５に対して車輌上下方向に弾性的に支持するための緩衝装置である。なお、上記フレキシブルカップリング１８に代えて、回転側ケース３ｂとホイール２とを、上記実施の形態２に示した等速ジョイント１６や上記実施の形態４，５のフレキシブルカップリング１９，２０等の駆動力伝達機構を用いて結合してもよい。
【００４７】
上記緩衝装置２５は、図３３に示すように、直動ガイド２５ａを介して互いに車輌の上下方向に作動方向が限定され、かつ、車輌の上下方向に作動するバネ２５ｂ及びダンパー２５ｃにより結合された２枚のプレート２５Ａ，２５Ｂを備えたもので、本例では、ナックル５に結合された車軸９Ｊに連結され、サスペンション部材７側に位置するプレート（以下、ナックル取付けプレートという）２５Ｂの４隅に、車輌の上下方向に伸縮する４個のバネ２５ｂを取付け、その中央部に設けられた車軸９Ｊとの連結孔２５ｍの両側に、車輌の上下方向に伸縮する２個のダンパー２５ｃを取り付け、モータ３側に位置するプレート（以下、モータ取付けプレートという）２５Ａの上記バネ２５ｂの上部あるいは下部に対応する位置にバネ受け部２５ｄを、上記ダンパー２５ｃの上部に対応する位置、すなわち、車軸９Ｊとの連結孔２５ｎの両側の上部に、ダンパー取付け部２５ｅを取付けるとともに、上記プレート２５Ａ，２５Ｂとを、プレートの中心に対して対称な位置に配置された４個の直動ガイド２５ａにより結合したものである。
上記モータ取付けプレート２５Ａとナックル取付けプレート２５Ｂとは、上記４個の直動ガイド２５ａにより、車輌上下方向に案内されるとともに、バネ２５ｂ及びダンパー２５ｃにより結合されているので、減衰力を発生しつつ、インホイールモータ３を上下運動方向に拘束することができる。
【００４８】
このように、本実施の形態８では、インホイールモータ３のロータ３Ｒを固定する回転側ケース３ｂとホイール２とをフレキシブルカップリング１８で結合し、ステータ３Ｓを支持する非回転側ケース３ａはホイール２（または、車軸９Ｊ）の回転方向に対して固定され、車輌上下方向に揺動可能に結合するようにしたので、回転側ケース３ｂからホイール２へのトルクの伝達効率を向上させることができるとともに、タイヤ接地変動力を減少させることができ、車輌のロードホールディング性を向上させることができる。
【００４９】
実施の形態９．
上記実施の形態８では、プレート２５Ａ，２５Ｂとを、直動ガイド２５ａ，バネ２５ｂ及びダンパー２５ｃにより結合したが、上記ダンパー２５ｃ，２５ｃに代えて、図３４，図３５に示すように、油圧シリンダ２６と、この油圧シリンダ２６と耐圧ホース２７，２８により連結されたリザーバータンク２９とを備えた緩衝装置３０，３０を用いることにより、ステータ３Ｓを支持する非回転側ケース３ａをホイール２（または、車軸９Ｊ）の回転方向に対してより確実に固定することができるとともに、車輌上下に揺動可能に結合させることができるので、タイヤ接地変動力を更に減少させることができる。
図３６は、上記油圧シリンダを備えた緩衝装置３０の詳細を示す図で、本例では、上記リザーバータンク２９を、ピストンロッド２６Ｌの一端側が固定されたピストン２６Ｐにより隔てられた、油圧シリンダ２６の上室２６ａに連通する伸び側リザーバータンク２９Ａと、油圧シリンダ２６の下室２６ｂに連通する縮み側リザーバータンク２９Ｂとに分け、上記油圧シリンダ２６の上室２６ａと伸び側リザーバータンク２９Ａとを伸び側バルブ（オリフィス）２７ｍを介して連結するとともに、下室２６ｂと縮み側リザーバータンク２９Ｂとを縮み側バルブ（オリフィス）２８ｍを介して連結するようにしている。なお、２７ｎ，２８ｎは上記伸び側バルブ２７ｍと縮み側バルブ２８ｍのそれぞれを迂回する分岐油流路２７ｋ，２８ｋにそれぞれ設けられた、リザーバータンク２９から油圧シリンダ２６への作動油２９ｓの逆流を防止するための伸び側チェッキ弁と縮み側チェッキ弁である。
なお、本例では、図３５に示すように、足回り部品であるナックル５に連結されるナックル取付けプレート２５Ｂには、構造の単純な油圧シリンダ２６のみを配置し、減衰力を発生させる作動油２９ｓの流量を保証するリザーバータンク２９を足回り以外の位置（ここでは、車軸９Ｊの図示しない車体側）に装着するようにしている。
【００５０】
本例の緩衝装置３０では、油圧シリンダ２６のピストン上室２６ａ及び下室２６ｂを、独立したバルブ２７ｍ，２８ｍとリザーバータンク２９Ａ，２９Ｂとにそれぞれ耐圧ホース２７，２８にて接続した構造としているので、緩衝装置３０の伸び側の減衰力と縮み側の減衰力とを別個に調整することができるという利点を有する。
また、図３７に示すように、油圧シリンダ２６のピストン上室２６ａとの下室２６ｂとを、それぞれ、独立したバルブ２７ｍ，２８ｍで接続した後、両流路を共通のリザーバータンク２９Ｃに接続する構成としたり、図３８に示すように、油圧シリンダ２６のピストン上室２６ａとの下室２６ｂとを、それぞれ、独立したバルブ２７ｍ，２８ｍで接続した後、ピストン下室２６ｂとリザーバータンク２９Ｃとを接続する構成とすれば、緩衝装置３０の部品点数を減らすことができるとともに、緩衝装置３０を小型化することができる。
【００５１】
実施の形態１０．
図３９は、本実施の形態１０に係わるインホイールモータシステムの構成を示す図で、図４０はその要部断面図である。各図において、１はタイヤ、２はリム２ａとホイールディスク２ｂとから成るホイール、３Ｉは半径方向に対して外側に設けられた非回転側ケース３ａに固定されたステータ３Ｓと、半径方向に対して内側に設けられ、軸受け３ｊを介して上記非回転側ケース３ａに対して回転可能に接合された回転側ケース３ｂに固定されたロータ３Ｒとを備えた中空形状のインナーロータ型モータ（インホイールモータ）である。
４は上記ホイール２とその回転軸において連結されたハブ部、５は上下のサスペンションアーム６ａ，６ｂに連結されるナックル、７はショックアブゾーバ等から成るサスペンション部材、８は上記ハブ部４に装着されたブレーキロータ８ａとブレーキキャリパー８ｂとを備えたブレーキディスクから成る制動装置である。
本例では、上記インホイールモータ３Ｉの外側ケースである非回転側ケース３ａと車輌の足回り部品であるナックル５とを、上記非回転側ケース３ａを車輌の上下方向に案内する直動ガイド部材２１ａと、この直動ガイド部材２１ａの稼動方向に伸縮するバネ部材とダンパーとから成るショックアブゾーバ２１ｂとを備えた直動ガイド機構２１を用いて結合するとともに、上記モータ３の内側ケースである回転側ケース３ｂとホイール２とを、上記実施の形態３の図１６〜図１８に示した、プレートの表裏に作動方向が直交するように配置された複数の直動ガイド１８ｐ，１８ｑが取付けられた中空円盤状のプレート１８Ａ〜１８Ｃから成るフレキシブルカップリング１８を用いて結合する。上記フレキシブルカップリング１８により、インホイールモータ３のロータ３Ｒを支持する回転側ケース３ｂとホイール２とは、ホイール２のラジアル方向に互いに偏心可能に結合される。
なお、直動ガイド機構２１は、断面形状がＬ字型の連結部材２１ｔの一方の切片を非回転側ケース３ａのホイール２とは反対側の側面に固定し、他方の切片に、一端がナックル５に固定された上記直動ガイド機構２１の上端部を取付けるようにすればよい。
【００５２】
本実施の形態１０では、上記のように、上記非回転側ケース３ａを車輌の上下方向に案内する直動ガイド部材２１ａと、この直動ガイド部材２１ａの稼動方向に伸縮するバネ部材とダンパーとから成るショックアブゾーバ２１ｂとを備えた直動ガイド機構２１を用いてナックル５に取り付け、インホイールモータ３を車輌の足回り部品であるバネ下部分に対してフローティングマウントすることができるように構成したので、モータ軸と車輪軸とは別々に径方向に揺動可能となる。このため、モータ質量は、車輌のバネ下質量相当分から切り離され、いわゆるダイナミックダンパーのウェイトとして作用する。
ダイナミックダンパーのウェイトは、凹凸路走行時におけるバネ下振動を打ち消すため、タイヤ接地力の変動が低減されるので、車輌のロードホールディング性が向上するだけでなく、悪路走行時のモータ３への振動入力を減少させることができるので、モータ３の振動負荷を低減することができる。
また、インホイールモータ３の回転側ケース３ｂとホイール２とをフレキシブルカップリング１８を用いて連結したので、インホイールモータ３はフレキシブルカップリング１８の直動ガイド１８ｐ，１８ｑの作動方向、すなわち、中空円盤状のプレート１８Ａ〜１８Ｃのラジアル方向沿っては動くことができるが、回転方向には上記直動ガイド１８ｐ，１８ｑの制限によって動くことができない。したがって、ロータ３Ｒからの回転トルクをホイール２に効率的に伝達することができる。
また、悪路走行時にはモータが振動してモータ軸と車輪軸とが偏心するが、上記フレキシブルカップリング１８を用いることにより、偏心しても回転をスムーズに伝達することができる。
【００５３】
なお、上記フレキシブルカップリング１８に代えて、上記実施の形態４または実施の形態５に示したフレキシブルカップリング１９，２０等の駆動力伝達機構を用いることにより、駆動伝達効率を更に向上させることが可能となる。
また、本発明のインホイールモータシステムにおいても、車輌質量はハブ部４が支えるため、モータ３本体への荷重負荷が小さい。したがって、ロータ３Ｒとステータ３Ｓとの間のエアギャップ変化を小さくできるので、ケース剛性を下げることができ、モータ３を軽量化することができる。
なお、本発明にアウターロータ型モータを使用した場合には、回転部のベアリングはアウターレース側が回転することになり、モータが高速回転する際にはその遠心力によりアウターレースが径方向外側に拡大してベアリングにガタが生じ、耐久性において好ましくない。
したがって、本例のように、内側が回転するインナーロータ型モータを用いることにより、ベアリングはインナーレースが回転するため、高速回転時にはインナーレースが径方向に拡大するので、ベアリングのガタは発生しない。また、インナーロータ型はアウターロータ型に比べて回転部分の半径が小さいので、慣性モーメントを小さくでき、アクセル操作に対する応答性も向上させることができるので、車輌の走行安定性に優れたインホイールモータ車を実現することが可能となる。
【００５４】
＜実施例１＞
本実施の形態１の構成によるインホイールモータシステムにおける振動レベルを、以下の図４１〜図４３及び図４４の表に示すような、凹凸路走行時の車輌振動モデルにより解析し、従来のシステムにおける接地力の変動レベルと比較した結果を図４５のグラフに示す。
なお、図４５において、横軸は加振周波数（Ｈｚ）、縦軸はタイヤ接地力の変動レベル（Ｎ）である。また、比較例１−１は、インホイールモータが搭載されていない場合の車輌振動モデルである。
従来のシステムでは、ホイールやナックル等のバネ下質量相当部分に対してインホイールモータが直接装着されるので、その車輌振動モデルは、図４１に示すような２自由度の振動モデルで表わされる（比較例１−２）。詳細には、バネ下質量ｍ１がタイヤの接地面と弾性体ｋ1及びダッシュポットｃ1により結合され、上記バネ下質量ｍ1とバネ上質量ｍ2とが弾性体ｋ2及びダッシュポットｃ2により結合された振動モデルにおいて、上記バネ下質量ｍ1にインホイールモータの質量が付加されるようなモデルとなる。このように、モータが直接装着された場合には、バネ下質量が増大するためタイヤ接地力の変動レベルが増大する。タイヤは、図４６に示すように、接地荷重に対する非線形性を有するので、接地力の変動が大きいと、タイヤＣＰ（コーナリングパワー）等の能力が低下し、ロードホールディング性が低下する。これを上記比較例１−１のレベルに維持するためには、モータと足回り部品の総重量を同一にする必要がある。しかしながら、要求される強度を満足させながら足回り部品を大幅に軽量化するためには、軽合金等を多用するなど、深刻なコストアップが予想されるので、実用的とは言えない。
【００５５】
一方、軽量化を実施せずに凹凸路走行時の荷重変動レベルを低減する方法としてダイナミックダンパーと呼ばれる方法がある。このダイナミックダンパーは、図４２に示すように、上記図４１に示した２自由度モデルに対して、弾性体ｋ３とダッシュポットｃ３を介して、新たな質量ｍ３を追加した３自由度モデル（比較例１−３）で表わせるもので、この方法によれば、軽量化対策をすることなく、タイヤ接地力の変動レベルを低減することができる。しかしながら、上記ダイナミックダンパーにおいては、ウエイトを増やすほど変動低減効果が向上するが、この追加ウエイトは、車輌にとっては車重増等の悪影響があるため、あまり上記ウエイトを増やすことができないので、変動低減効果には限界がある。
【００５６】
これに対して、本発明のインホイールモータシステムにおいては、図１や図７、あるいは、図３９に示すように、インホイールモータが弾性体または弾性体とガイド機構を介して足回り部品（バネ下部）に結合されているので、車輌振動モデルとしては、図４３に示すような、ダイナミックダンパーのウエイトが上記インホイールモータの質量ｍ3に相当する３自由度モデルで表わせる（実施例１−１）。
したがって、図４５のグラフに示すように、余分に車重を増すことなく変動レベルを低減することができる。
このとき、上記取付けられたインホイールモータの共振周波数ｆ3を、下記の式に示すように、バネ上部の共振周波数ｆ2よりも高く、かつ、バネ下部の共振周波数ｆ1よりも低くなるように、インホイールモータの質量ｍ3と、バネ下部とを結合する弾性体の弾性定数ｋ3とを調整することにより、タイヤ接地力の変動レベルを確実に低減することができる。
【数１】
0003638586.tif 000002
また、実施例１−２のように、上記構成において、モータ及び足回り部品を軽量化したり、実施例１−３のように、弾性体の弾性定数を小さくしたり、更に、実施例１−４のように、両者を組み合わせた場合には、変動レベルを更に低減することができる（図４４の表，図４６のグラフを参照）。
【００５７】
実施の形態１１．
図４７は、本実施の形態１１に係わるインホイールモータシステムの構成を示す図で、同図において、１はタイヤ、２はリム２ａとホイールディスク２ｂとから成るホイール、３は非回転側ケース３ａに固定されたステータ３Ｓと、半径方向に対して外側に設けられ、軸受け３ｊを介して上記非回転側ケース３ａに対して回転可能に接合された回転側ケース３ｂに固定されたロータ３Ｒとを備えたアウターロータ型のインホイールモータである。
また、４はホイール２とその回転軸において連結されたハブ部、５はサスペンションアーム６ａ，６ｂに連結された、車輌の足回り部品であるナックル、７はサスペンション部材、８は制動装置である。
本実施の形態１１では、インホイールモータ３の非回転側ケース３ａを、車輌の足回り部品であるナックル５に結合し、上記非回転側ケース３ａと軸受け３ｊを介して回転可能に結合された回転側ケース３ｂを、回転するホイール２に内接するように結合するとともに、上記ホイール２とその回転軸において連結されたハブ部４とナックル５とを、上記中空形状のインホイールモータ３の内側に設けられた、ハブベアリング３１により接合するように構成することにより、車輌重量をホイール２と、上記非回転側ケース３ａ、軸受け３ｊ、及び、回転側ケース３ｂとにより構成されるモータケース３Ｃとに分配することを可能とした。
すなわち、上記構造を採ることにより、車輌重量は、「ハブベアリングの剛性を含むホイール剛性」と「モータケースの剛性」との比で、ホイール２とモータケース３Ｃとに配分されるので、車輪毎の車輌重量は、モータケース３Ｃのみでなく、ハブベアリング３１にも分担される。これにより、モータケース３Ｃへの荷重負荷が低減され、ロータ３Ｒとステータ３Ｓとの間に形成されたエアギャップ３ｇの変化を小さくすることができるので、モータケース３Ｃの剛性を下げるか、あるいは、モータ自身を小型化するなどして、インホイールモータ３を軽量化することができる。したがって、車輌のバネ下、バネ上振動レベルを低減することができるので、車輌の乗り心地性を向上させることができる。
【００５８】
また、本例では、外側ケースである回転側ケース３ｂがホイール２に内接するように結合しているので、インホイールモータ３からホイール２にトルクを伝達することができるとともに、制動装置８をハブ部４に装着するようにしているので、制動時には、上記ハブ部４及びナックル５にのみ制動トルクが伝達し、モータケース３Ｃには制動反力が作用しない。したがって、モータケース３Ｃの剛性を小さくできるので、インホイールモータ３を更に軽量化することができる。
このとき、図４８に示すように、回転側ケース３ｂを、弾性部材３２を介してホイール２に結合させることにより、モータケース３Ｃの歪を更に低減することができる。
すなわち、ホイール２は、路面等から様々な方向の応力を受けて歪んだ状態で回転するので、このホイール２の変形を上記弾性部材３２により吸収することにより、モータケース３Ｃの歪を低減することができる。したがって、モータケース３Ｃの剛性を更に小さくでき、インホイールモータ３を軽量化することができる。また、上記構成においては、回転側ケース３ｂとホイール２とは、弾性部材３２により結合されているので、ホイール２が歪んでいても、インホイールモータ３からホイール２にトルクを伝達することができる。
【００５９】
上記弾性部材３２として、ゴム等の弾性材料を用いた場合には、上記弾性部材３２を構成する材料としては、縦弾性係数が１ＭＰａ〜１２０ＭＰａである材料を用いることが好ましい。また、上記縦弾性係数が１ＭＰａ〜４０ＭＰａであれば、更に好ましい。
なお、図４９に示すように、ハブ部４に、通常の自動車と同様に、ドライブシャフト９との連結部４Ｄを設けるようにすれば、インホイールモータ３以外の車載の動力機関またはモータからの動力を、ドライブシャフト９を介して、ホイール２に伝達することができる。したがって、例えば、ガソリンエンジン車の出力軸を本例のインホイールモータシステムのハブ部４に接続することにより、ハイブリットカーとすることが可能となる。
【００６０】
実施の形態１２．
図５０は、本実施の形態１２に係わるインホイールモータシステムの構成を示す図で、同図において、１はタイヤ、２はリム２ａとホイールディスク２ｂとから成るホイール、３は半径方向に対して内側に設けられた非回転側ケース３ａに固定されたステータ３Ｓと、半径方向に対して外側に設けられ、軸受け３ｊを介して、上記非回転側ケース３ａに対して回転可能に接合された回転側ケース３ｂに固定されたロータ３Ｒとを備えたアウターロータ型のインホイールモータである。
４はホイール２とその回転軸において連結されたハブ部、５は上下のサスペンションアーム６ａ，６ｂにそれぞれ連結された、車輌の足回り部品であるナックル、７はショックアブゾーバ等から成るサスペンション部材、８は上記ハブ部４に装着されたブレーキディスクから成る制動装置である。
また、３３は上記インホイールモータ３を車体１００側に取付けるためのモータ専用の緩衝装置、３４はインホイールモータ３とホイール２間に設けられた、上記実施の形態４と同様の構成の駆動力伝達機構であるフレキシブルカップリング、３５は上記非回転側ケース３ａとナックル５間に設けられた、上記実施の形態４と同様の構成の直動ガイド機構で、この直動ガイド機構３５には、上記非回転側ケース３ａには直接連結されず、ナックル５にのみ連結された、ホイール２とインホイールモータ３との衝突を防止するための衝突防止用のバネ部材３６が設けられている。
【００６１】
上記モータ専用の緩衝装置３３は、車体１００側に延長するモーター用アーム３３ａと、このモーター用アーム３３ａと車体１００とを結合する弾性体あるいはバネ部材から成るダンパー３３ｂとから構成され、このダンパー３３ｂを介して車体１００側に連結された上記モーター用アーム３３ａにより、インホイールモータ３の非回転側ケース３ａを支持する。したがって、フレキシブルカップリング３４により、インホイールモータ３を車体１００及びホイール２に対して、回転方向には振動せず、上下方向にのみ振動させて、回転トルクを効率的に伝達することができるとともに、上記モータ３を、上記モータ専用の緩衝装置３３を用いて車体１００側に取付けることにより、インホイールモータ３をバネ上部分に搭載するような構成とすることが可能となる。
【００６２】
本実施の形態１２のインホイールモータシステムにおいては、インホイールモータ３の非回転側ケース３ａをモータ専用の緩衝装置３３を介して車体１００側に取付けるようにしているので、インホイールモータ３をバネ上部分に搭載することになり、バネ下質量を低減することができる。したがって、タイヤ接地力変動を低減することができ、車輌の走行安定性を向上させることができる。
また、本例では、ホイール２とインホイールモータ３との間に設けられた衝突防止用のバネ部材３６が、ホイール２とインホイールモータ３とが衝突することを防止するバンプラバーの役割をするので、車体のロール等によりサスペンションが大きくストロークしたような場合でも、ホイール２とインホイールモータ３とが直接衝突することを防止することができる。なお、上記衝突防止用のバネ部材３６は、回転側ケース３ｂとホイール２との間に設けても、同様の効果を得ることができる。また、上記衝突防止用のバネ部材３６をケース−ナックル間、あるいはホイール−モータ間とケース−ナックル間の両方に設けてもよい。
【００６３】
なお、図５１に示すように、上記直動ガイド機構３５及び衝突防止用のバネ部材３６に加えて、インホイールモータ３の非回転側ケース３ａとナックル５との間をバネ部材からなる緩衝部材３７によって連結することにより、タイヤ接地力の変動を更に低減することができる。すなわち、インホイールモータ３を車輌のバネ下質量相当部分であるナックル５に緩衝部材３７を介して連結することで、インホイールモータ３の質量は、バネ下質量に対して、いわゆるダイナミックダンパーのウエイトとして作用する。したがって、車輌の凹凸路走行時におけるタイヤ接地力の変動を更に低減することができ、車輌のロードホールディング性を向上させることができる。また、上記構成により、インホイールモータ３の質量は車輌のバネ下質量相当部分から切り離されるので、悪路走行時においても、上記インホイールモータ３には、直接振動が伝達されず、インホイールモータ３への振動負荷も低減される。
【００６４】
＜実施例２＞
本実施の形態１２によるインホイールモータシステムと従来のシステムにおける接地力の変動レベルを、以下の図５２〜図５４、及び、図５５の表に示すような、凹凸路走行時の車輌振動モデルにより解析した結果を図５６のグラフに示す。なお、比較例２−１は、通常のインホイールモータシステムを採用していない電気自動車の例で、ここでは、モータは車体側に搭載されるため、モータ質量はバネ上質量に相当する。
なお、図５６において、横軸は加振周波数（Ｈｚ）、縦軸はタイヤ接地力の変動レベル（Ｎ）である。
例えば、上記図７９に示したような従来のインホイールモータシステムでは、モータはホイールやナックル等に取付けられるため、モータ質量はバネ上質量に相当するので、車輌振動モデルとしては、図５２に示すような２自由度のバネ下振動モデルで表わされる（比較例２−２）。詳細には、バネ下質量ｍ１がタイヤの接地面と弾性体ｋ１及びダッシュポットｃ１により結合され、上記バネ下質量ｍ１とバネ上質量ｍ２とが弾性体ｋ２及びダッシュポットｃ２により結合された振動モデルにおいて、上記バネ下質量ｍ１にインホイールモータの質量が付加されるようなモデルとなる。このように、モータが直接装着された場合には、バネ下質量が増大するためタイヤ接地力変動レベルが増大し、タイヤ能力が低下する（図５６）。
このタイヤ接地力変動レベルを上記比較例２−１のレベルに維持するためには、比較例２−３に示すように、モータと足回り部品の総重量を同一にする必要がある。しかしながら、要求される強度を満足させながら足回り部品を大幅に軽量化するためには、軽合金等を多用するなど、深刻なコストアップが予想されるので、実用的とは言えない。
【００６５】
これに対して、本発明のインホイールモータシステムにおいては、図５０に示すように、インホイールモータを、弾性体ｋ3とダッシュポットｃ3に相当する緩衝装置を介して車体側に取付けるとともに、モータ専用の緩衝装置を介して車体１００側に取付ける構成としているので、車輌振動モデルとしては、図５３に示すように、上記図５２に示した２自由度モデルに対して、モータの質量ｍ3を弾性体ｋ3とダッシュポットｃ3を介してバネ上質量ｍ2に結合させた３自由度モデル（実施例２−１）で表わすことができる。
したがって、図５６のグラフに示すように、接地力変動レベルを、上記比較例２−１に示した、通常のインホイールモータシステムを採用していない電気自動車と同等レベルにすることができる。
また、図５１に示すように、インホイールモータを、上記緩衝装置を介して車体側に取付けるとともに、インホイールモータと足回り部品との間に、弾性体ｋ4とダッシュポットｃ4で構成される緩衝部材を加えた構造とした場合には、車輌振動モデルとしては、図５４に示すような、モータの質量ｍ3が弾性体ｋ3とダッシュポットｃ3によりバネ上質量ｍ2に結合させるとともに、上記モータの質量ｍ3がバネ下質量ｍ1に対してダイナミックダンパーのウエイトとなるように結合されたモデルで表わせる（実施例２−２）。
したがって、図５６のグラフに示すように、余分に車重を増すことなく、１０Ｈｚ以上の接地力変動レベルを低減することができる。
また、実施例２−３のように、インホイールモータと車体間のバネ力ｋ3を弱くし、モータと足回り部品との間のバネ力ｋ4を強くすることにより、更に１０Ｈｚ以上の接地力変動レベルを低減することができる。
【００６６】
実施の形態１３．
上記実施の形態１〜１２では、通常のインホイールモータ３について説明したが、中空形状のインナーロータ型モータと減速ギヤとを組み合わせたギヤードモータについても、上記モータを緩衝部材または緩衝装置を介して、車輌バネ下部に取付けることにより、タイヤ接地力変動を低減して、ロードホールディング性を向上させることができるとともに、ホイールに確実に回転力を伝達させることが可能となる。
図５７は、本実施の形態１３に係わるインホイールモータシステムの構成を示す図で、図５８はその要部断面図である。各図において、１はタイヤ、２はリム２ａとホイールディスク２ｂとから成るホイール、４０は電気モータ４１と遊星減速機４２とをモータケース４３に一体に組み込んだギヤードモータ（インホイールモータ）、４はホイール２とその回転軸において連結されたハブ部、５は上下のサスペンションアーム６ａ，６ｂにそれぞれ連結された、車輌の足回り部品であるナックル、７はショックアブゾーバ等から成るサスペンション部材、８は上記ハブ部４に装着されたブレーキディスクから成る制動装置である。
また、４４はギヤードモータ４０の非回転部であるモータケース４３とナックル５とを連結するための弾性体、４５は遊星減速機４２の出力軸とホイール２とを連結する、自在継手４５ｊを有するシャフトである。
【００６７】
ギヤードモータ４０の電気モータ４１は、半径方向に対して外側に設けられた非回転側ケース４１ａに固定されたステータ４１Ｓと、半径方向に対して内側に設けられ、軸受け４１ｊを介して上記非回転側ケース４１ａに対して回転可能に接合された回転側ケース４１ｂに固定されたロータ４１Ｒとを備えた中空形状のインナーロータ型モータで、上記非回転側ケース４１ａは、固定部であるナックル５に弾性体４４を介して結合されたモータケース４３に取り付けられており、回転側ケース４１ｂは、連結部材４１ｄにより遊星減速機４２のサンギヤ４２ａと連結されるとともに、モータケース４３の中空状の軸部を構成する内壁４３ａに軸受け４３ｂを介して回転可能に取り付けられている。上記遊星減速機４２において、上記サンギヤ４２ａの回転速度はプラネタリーギヤ４２ｂの公転周期に相当する速度に変換されて減速され、キャリア４２ｃから遊星減速機４２の出力軸に連結された上記シャフト４５を介してホイール２に伝達される。
本例では、モータケース４３とナックル５とを弾性体４４を介して結合する際に、図５９に示すように、円盤状のモータ取付部材４６上に４個の弾性体４４を対称に配置するとともに、上記弾性体４４，４４間に、モータケース４３を上下方向に案内する直動ガイド４７ｋをそれぞれ設けたモータ取付け機構４７を用いて結合することにより、モータの揺動方向を車輪に対して上下方向に限定するようにしている。
【００６８】
本例では、上記のように、ギヤードモータ４０の非回転部であるモータケース４３を、弾性体４４を用いてナックル５に取り付けることにより、上記ギヤードモータ４０を車輌の足回り部品であるバネ下部分に対してフローティングマウントすることができるように構成したので、モータ軸と車輪軸とは別々に径方向に揺動可能となる。このため、モータ質量は、車輌のバネ下質量相当分から切り離され、上記実施の形態１〜１２の場合と同様に、いわゆるダイナミックダンパーのウェイトとして作用するので、凹凸路走行時におけるバネ下振動を打ち消して、タイヤ接地力の変動が低減される。したがって、車輌のロードホールディング性が向上するだけでなく、悪路走行時のギヤードモータ４０への振動入力を減少させることができるので、上記モータ４０の振動負荷を低減することができる。
また、モータケース４３とナックル５とを、弾性体４４とモータケース４３を上下方向に案内する直動ガイド４７ｋを備えたモータ取付け機構４７により結合したので、ギヤードモータ４０は車輌の上下方向に沿って動くことはできるが、回転方向には直動ガイド４７ｋの制限によって動くことができないため、非回転部であるモータケース４３の周り止めができる。また、悪路走行時にはモータが振動してモータ軸と車輪軸が偏心するが、上記自在継手４５ｊを用いることにより、偏心してもモータの回転をスムーズに伝達することができる。
【００６９】
また、本実施の形態のインホイールモータシステムにおいては、車輌質量はハブ部４が支えるため、モータ４０本体への荷重負荷が小さい。したがって、ロータ４１Ｒとステータ４１Ｓとの間のエアギャップ変化を小さくできるので、ケース剛性を下げることができ、モータ４０を軽量化することができる。
また、ギヤードモータ４０は、その中心を通る自在継手４５ｊを有するシャフト４５によりハブ部４と連結されるため、ギヤードモータ４０が足回り部分に対して相対的に揺動しても、ホイール２に確実に回転力を伝達することができる。  また、本例では、インホイールモータとしてギヤードモータ４０を使用しているので、アウターロータ型ダイレクトドライブモータを使用した場合に比較して、同一のトルクを発生するのにモータの容量を小さくできるとともに、モータ重量も低減することができるので、車輌総重量の低減やモータ製造コストの軽減が可能となる。更に、ギヤードモータ４０はギヤ比が選択できるため、同一のモータでトルクカーブを自由に設定できるため、アウターロータ型ダイレクトドライブに比べて汎用性が向上する。
【００７０】
＜実施例３＞
上記実施の形態１３によるインホイールモータシステムと従来のシステムにおける接地力の変動レベルを、以下の図６０〜図６２及び図６３の表に示すような、凹凸路走行時の車輌振動モデルにより解析した結果を図６４のグラフに示す。
なお、比較例３−１は、通常のインホイールモータシステムを採用していない電気自動車の例で、ここでは、モータは車体側に搭載されるため、モータ質量はバネ上質量に相当する。
従来のインホイールモータシステムでは、モータはホイールやナックル等のバネ下質量相当に装着されるので、車輌振動モデルとしては、図６０に示すような２自由度のバネ下振動モデルで表わされる（図６３の表の比較例３−２）。詳細には、バネ下質量ｍ１がタイヤの接地面と弾性体ｋ１及びダッシュポットｃ１により結合され、上記バネ下質量ｍ１とバネ上質量ｍ２とが弾性体ｋ２及びダッシュポットｃ２により結合された振動モデルにおいて、上記バネ下質量ｍ１にインホイールモータの質量が付加されるようなモデルとなる。このように、バネ下質量相当部分に対してモータを直接装着した場合には、バネ下質量が増大するため、図６４に示すように、タイヤ接地力変動レベルが増大しロードホールディング性が悪化する。
【００７１】
このタイヤ接地力変動レベルを上記比較例３−１のレベルに維持するためには、モータと足回り部品の総重量を同一にする必要がある。しかしながら、要求される強度を満足させながら足回り部品を大幅に軽量化するためには、軽合金等を多用するなど、深刻なコストアップが予想されるので、実用的とは言えない。
一方、特に軽量化を実施せずに凹凸路走行時のタイヤ接地力の変動を低減する方法としては、図６１に示すようなモデルで表わされるダイナミックダンパーと呼ばれる方法がある（図６３の表の比較例３−３）。これは、上記図６０の２自由度モデルのバネ下質量ｍ１に対して、弾性体ｋ３とダッシュポットｃ３を介して新たなウェイトｍ３を追加した３自由度モデルで表せるもので、図６４に示すように、タイヤ接地力の変動を低減する効果を有する。
この方法では、追加ウェイトｍ３を増やすほど効果があるが、この追加ウェイトは、上記変動低減以外には車輌重量を増加させるだけなので、車輌にとっては悪影響となることから、上記ウェイトｍ３の増加には限界があった。
【００７２】
これに対して、本発明のインホイールモータシステムにおいては、図５７に示すように、インホイールモータ（ギヤードモータ）４０を弾性体４４を介して車体側に取り付ける構成としているので、車輌振動モデルとしては、図６２に示すように、モータ質量を弾性体ｋ３とダッシュポットｃ３とを介してバネ下質量ｍ１に結合させた３自由度モデル（実施例３−１）で表わすことができる。これは、上記図６１において、バネ下質量ｍ１に付加されたモータ質量を取り去り、このモータ質量をダイナミックダンパーに使用する追加ウェイトｍ３としたものである。したがって、図６４のグラフに示すように、余分に車重を増すことなく、接地力変動レベルを、上記比較例３−１に示した、通常のインホイールモータシステムを採用していない電気自動車と同等レベルにすることができる。
また、上記実施例３−１に対して、モータ及び足回り部品をともに軽量化した場合（実施例３−２）や、弾性体の弾性係数を小さくした場合（実施例３−３）、両者を組み合わせた場合（実施例３−４）には、タイヤ接地力の変動レベルを更に低減することができる。
【００７３】
実施の形態１４．
図６５は、本実施の形態１４に係わるインホイールモータシステムの構成を示す図で、同図において、１はタイヤ、２はリム２ａとホイールディスク２ｂとから成るホイール、３は半径方向に対して内側に設けられた非回転側ケース３ａに固定されたステータ３Ｓと、半径方向に対して外側に設けられ、軸受け３ｊを介して上記非回転側ケース３ａに対して回転可能に接合された回転側ケース３ｂに固定されたロータ３Ｒとを備えたアウターロータ型のインホイールモータである。
４はホイール２とその回転軸において連結されたハブ部、５は上下のサスペンションアーム６ａ，６ｂにそれぞれ連結された、車輌の足回り部品であるナックル、７はショックアブゾーバ等から成るサスペンション部材、８は上記ハブ部４に装着されたブレーキディスクから成る制動装置である。
本例では、上記インホイールモータ３の回転側ケース３ｂとホイール２とを、フレキシブルカップリング５１により結合している。上記フレキシブルカップリング５１としては、例えば、上記実施の形態４の図２３〜図２５、上記実施の形態５の図２６〜図２８、あるいは、上記実施の形態８の図３２，図３３などに示したフレキシブルカップリング１８，１９，２０と同様の構成のものを用いることができる。
【００７４】
一方、非回転側ケース３ａは、図６６にも示すように、中央に切り欠き部５２Ｓが形成された円盤状のモータ取付部材５２の外周部に取り付けられており、このモータ取付部材５２が、車輌上下方向に案内するスライドガイド５３Ｇに装着されたバネ部材から成るダンパー５３と、車輌上下方向に案内する直動ガイド５４とを介して、前後方向に長軸を有する中空楕円盤状のモータ上下支持部材５５に結合されている。更に、このモータ上下支持部材５５は、弾性体５６と車輌前後方向に案内する直動ガイド５７、及び、中空円盤状のナックル取付部材５８を介して固定部であるナックル５に取り付けられている。なお、本例では、上記モータ取付部材５２とモータ上下支持部材５５との間を結合するダンパー５３及び直動ガイド５４と、上記モータ上下支持部材５５とナックル取付部材５８との間を結合する弾性体５６及び直動ガイド５７とを交互にかつ円周方向に対称に４個ずつ配置した。
【００７５】
これにより、インホイールモータ３を車輌上下方向に直動ガイド及び弾性体を介して支持するとともに、上下方向支持部品と足回り部品であるナックルを車輌前後方向に直動ガイド及び弾性体を介して支持することができる。
すなわち、インホイールモータ３の非回転側ケース３ａを、中空楕円盤状のモータ上下支持部材５５に、車輌上下方向に案内するダンパー５３及び直動ガイド５４とを介し結合するようにしたので、インホイールモータ３を車輌の足回り部品であるバネ下部分に対してフローティングマウントすることができ、モータ軸と車輪軸とは別々に上下方向にのみ揺動可能となる。このため、モータ質量は、車輌のバネ下質量相当分から切り離され、いわゆるダイナミックダンパーのウェイトとして作用する。ダイナミックダンパーのウェイトは、凹凸路走行上記におけるバネ下振動を打ち消すため、タイヤ接地力の変動が低減し、車輌のロードホールディング性が向上するだけでなく、悪路走行時のモータ３への振動負荷を小さくすることができる。
また、モータ３，モータ取付部材５２及びモータ上下支持部材５５とナックル５とを、弾性体５６及び車輌前後方向に案内する直動ガイド５７とを介して結合させることにより、上記ナックル５に対して車輌前後方向にも支持するようにしたので、モータ軸と車輪軸とは別々に車輌前後方向にも揺動可能となり、これにより、タイヤ前後力変動も減少させることができ、タイヤ性能を安定化することができる。
また、本例では、モータ３の回転側ケース３ｂとホイール２とを、フレキシブルカップリング５１により結合するようにしたので、ロータ３Ｒからの回転トルクをホイール２に効率的に伝達することができるとともに、悪路走行時にはモータが振動してモーター軸と車輪軸とが偏心した場合でも、回転をスムーズに伝達することができる。
【００７６】
なお、上記回転側ケース３ｂとホイール２とを結合する手段として、上記実施の形態２の図１４，図１５に示すような、等速ジョイントを用いてもよい。このとき、ホイール側のジョイントの回転中心とモータ側ジョイントの回転中心とをずらして配置することにより、インホイールモータ３はホイール２内で上下及び前後に揺動するので、偏心しても回転をスムーズに伝達することができる。
また、本例においても、車輌質量はハブ部４が支えるため、モータ３本体への荷重負荷が小さい。したがって、ステータ−ロータ間のエアギャップ変化を小さくできるので、ケース剛性を下げることができ、モータ３を軽量化することができる。
なお、上記例では、インホイールモータ３として、アウターロータ型モータを使用したが、図６７に示すように、インナーロータ型モータ３Ｉを使用した場合にも、同様の効果を得ることができる。
【００７７】
実施の形態１５．
上記実施の形態１４では、ダイレクトドライブモータであるインホイールモータ３を取付ける場合について説明したが、同様にして、図６８及び図６９に示すように、上記実施の形態１３の図５７，図５８に示した、電気モータ４１と減速ギヤ（遊星減速機）４２とをモータケース４３に一体に組み込んだギヤードモータ４０を取付けることも可能である。
ギヤードモータ４０の取り付けは、図７０に示すように、非回転部であるモータケース４３を、車輌上下方向に案内する直動ガイド６１と弾性体６２とを介して、中空円盤状のモータ取付部材６３に取り付け、このモータ取付部材６３を、弾性体６４と車輌前後方向に案内する直動ガイド６５を介して、中空円盤状のナックル取付部材６６を介して固定部であるナックル５に取り付けるようにすればよい。また、上記実施の形態１３と同様に、減速ギヤ４２の出力軸とホイール２とを自在継手４５ｊを有するシャフト４５により連結する（図６８，図６９参照）。
ロータ４１Ｒの回転速度は、サンギヤ４２ａの周りを公転するプラネタリーギヤ４２ｂの公転周期に相当する速度に変換されて減速され、キャリア４２ｃから遊星減速機４２の出力軸に連結された上記シャフト４５を介してホイール２に伝達される。
なお、本例では、上記モータケース４３とモータ取付部材６３との間を結合する直動ガイド６１と弾性体６２と、上記モータ取付部材６３とナックル取付部材６６との間を結合する弾性体６４及び直動ガイド６５とを交互にかつ円周方向に対称に４個ずつ配置した。
【００７８】
これにより、ギヤードモータ４０を車輌上下方向に直動ガイド及び弾性体を介して支持するとともに、上下方向支持部品と足回り部品であるナックルを車輌前後方向に直動ガイド及び弾性体を介して支持するようにしたので、上記ギヤードモータ４０を車輌の足回り部品であるバネ下部分に対してフローティングマウントすることができ、モータ軸と車輪軸とは別々に径方向に揺動可能となるだけでなく、モータ軸と車輪軸とは別々に車輌前後方向にも揺動可能となる。したがって、タイヤ接地力の変動を低減させ、車輌のロードホールディング性を向上させることができるとともに、タイヤ前後力変動も減少させることができるので、タイヤ性能を安定化することができる。
また、ギヤードモータ４０は、その中心を通る自在継手４５ｊを有するシャフト４５によりハブ部４と連結されるため、ギヤードモータ４０が足回り部分に対して相対的に揺動しても、ホイール２に確実に回転力を伝達することができる。
【００７９】
＜実施例４＞
上記実施の形態１５によるインホイールモータシステムと従来のシステムにおける接地力の変動レベル及び前後力変動を、以下の図７１〜図７４及び図７５の表に示すような、凹凸路走行時の車輌振動モデルにより解析した結果を図７６及び図７７のグラフに示す。なお、図７１〜図７４において、（ａ）図は上下方向振動モデルであり、（ｂ）図は前後方向振動モデルである。また、図７６，図７７において、横軸は加振周波数（Ｈｚ）、縦軸はそれぞれ、タイヤ接地力の変動レベル（Ｎ）、タイヤ前後力の変動レベル（Ｎ）を示す。
比較例４−１〜４−３は、通常のサスペンション形式の電気自動車（ＥＶ）であり、モータは車体側に搭載されるため、モータ質量はバネ上質量に相当するので、車輌振動モデルとしては、図７１（ａ），（ｂ）に示すような２自由度のバネ下振動モデルで表わされる。詳細には、バネ下質量ｍ1がタイヤの接地面と弾性体ｋ1及びダッシュポットｃ1により結合され、上記バネ下質量ｍ1とバネ上質量ｍ2とが弾性体ｋ2及びダッシュポットｃ2により結合された振動モデルにおいて、上記バネ上質量ｍ2に電気モータの質量が付加されるようなモデルとなる。
また、上記図７８〜図８０に示した従来のインホイールモータシステムを採用した車輌（ＩＷＭ）では、モータはホイールやナックル等に取り付けられるため、モータ質量はバネ下質量に相当するので、車輌振動モデルとしては、図７２（ａ），（ｂ）に示すような、バネ下質量ｍ1にインホイールモータの質量が付加される２自由度のバネ下振動モデルで表わされる（比較例４−４）。このように、バネ下質量相当部分に対してモータを直接装着した場合には、バネ下質量が増大するため、図７６に示すように、タイヤ接地力変動レベルが増大しロードホールディング性が悪化する。また、図７７に示すように、タイヤ前後力変動レベルも増大しタイヤ性能が不安定になる。
【００８０】
そこで、上記比較例４−２のように、比較例４−１に対してバネ下重量を軽減したり、上記比較例４−３のように、サスペンションの前後剛性を上げるようにすればタイヤ前後力変動レベルは軽減するが、この比較例４−４では、バネ下質量ｍ１にインホイールモータの質量が付加されているので、結果的に、タイヤ前後力変動レベルは増大する。
したがって、これをモータが装着されていない上記比較例４−１のレベルに維持するためには、モータと足回り部品の総重量を同一にする必要がある。しかしながら、要求される強度を満足させながら足回り部品を大幅に軽量化するためには、軽合金等を多用するなど、深刻なコストアップが予想されるので、実用的とは言えない。
【００８１】
一方、特に軽量化を実施せずに凹凸路走行時のタイヤ接地力の変動を低減する方法としては、図７３（ａ），（ｂ）に示すようなモデルで表わされるダイナミックダンパーと呼ばれる方法がある（図７５の表の比較例４−５）。これは、上記図７２（ａ），（ｂ）の２自由度モデルのバネ下質量ｍ１に対して、弾性体ｋ３とダッシュポットｃ３を介して新たなウェイトｍ３を追加した３自由度モデルで表せるもので、図７６，図７７に示すように、タイヤ接地力の変動レベル及びタイヤ前後力の変動レベルをともに低減する効果を有する。
この方法では、追加ウェイトｍ３を増やすほど効果があるが、この追加ウェイトは、上記変動レベルの低減以外には車輌重量を増加させるだけなので、車輌にとっては悪影響となることから、上記ウェイトｍ３の増加には限界があった。
【００８２】
これに対して、本発明のインホイールモータシステムにおいては、図６５，図６７、あるいは、図６８に示すように、インホイールモータ３（３Ｉ，４０）を弾性体及び／または減衰機構を介して車体側に取り付ける構成としているので、車輌振動モデルとしては、図７４（ａ），（ｂ）に示すように、モータ質量を弾性体ｋ３とダッシュポットｃ３とを介してバネ下質量ｍ１に結合させた３自由度モデル（図７５の実施例４−１）で表わすことができる。これは、上記図７４（ａ），（ｂ）において、バネ下質量ｍ１に付加されたモータ質量を取り去り、このモータ質量をダイナミックダンパーに使用する追加ウェイトｍ３としたものである。したがって、図７６，図７７のグラフに示すように、余分に車重を増すことなく、接地力変動レベルと前後力変動レベルとを、上記比較例１に示した通常のインホイールモータシステムを採用していない電気自動車と同等レベルにすることができる。
また、上記実施例１に対してモータを重くした場合（図７５の実施例４−２）には、ダイナミックダンパーのウェイトが増加するので、タイヤ接地力の変動レベル及びタイヤ前後力の変動レベルを更に低減することができる。
また、弾性体の弾性係数を大きくした場合（実施例４−３）には、上記変動レベルは増大するので、弾性体の弾性係数は小さくすることが好ましい。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ダイレクトドライブホイールにインホイールモータを取付ける際に、上記モータを緩衝部材または緩衝装置を介して、車輌のバネ下部に取付けて、インホイールモータをバネ下質量に対してダイナミックダンパーのウエイトとして作用させるようにしたので、車輌の凹凸路走行時における接地力の変動レベルを低減することができ、車輌のロードホールディング性を向上させることができるとともに、インホイールモータへの振動負荷を低減させることができる。
また、本発明のインホイールモータシステムを採用することにより、スペース効率や駆動力の伝達効率に優れ、かつ車輌のロードホールディング性のよいインホイールモータ車を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１に係わるインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図である。
【図２】  本実施の形態１に係わるインホイールモータシステムの構成を示す正面断面図である。
【図３】  本実施の形態１に係わインホイールモータの揺動状態を示す図である。
【図４】  本実施の形態１に係わるインホイールモータシステムの他の構成を示す図である。
【図５】  本実施の形態１に係わるインホイールモータシステムの他の構成を示す図である。
【図６】  本発明に係わる空気バネを用いたインホイールモータシステムの構成を示す図である。
【図７】  本発明に係わるダンパーを含めた直動ガイド機構を用いたインホイールモータシステムの構成を示す図である。
【図８】  図７のインホイールモータの揺動状態を示す図である。
【図９】  本発明に係わるリブを弾性体で結合してなるダンパー機構を用いたインホイールモータシステムの構成を示す図である。
【図１０】  円筒状弾性体を使用した場合のインホイールモータの揺動状態を示す図である。
【図１１】  本発明に係わる板状弾性体の配置方法を示す図である。
【図１２】  板状弾性体の配置数と上下剛性との関係を示す図である。
【図１３】  本発明に係わるハイブリットタイプのインホイールモータシステムの構成を示す図である。
【図１４】  本実施の形態２に係わる等速ジョイントを用いたインホイールモータシステムの構成を示す図である。
【図１５】  等速ジョイントの動作を説明するための図である。
【図１６】  本実施の形態３に係わるインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図である。
【図１７】  本実施の形態３に係わるインホイールモータシステムの構成を示す要部断面図である。
【図１８】  直動ガイドの配置を示す図である。
【図１９】  直動ガイドの構成例を示す図である。
【図２０】  フレキシブルカップリングの他の構成を示す図である。
【図２１】  第２０図の要部断面図である。
【図２２】  図２０，図２１に示したフレキシブルカップリングの動作を説明するための図である。
【図２３】  本発明の実施の形態４に係わるインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図である。
【図２４】  本実施の形態４に係わるフレキシブルカップリングの構成を示す図である。
【図２５】  本実施の形態４に係わるフレキシブルカップリングの動作を説明するための図である。
【図２６】  本発明の実施の形態５に係わるインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図である。
【図２７】  本実施の形態５に係わるフレキシブルカップリングの構成を示す図である。
【図２８】  本実施の形態５に係わるフレキシブルカップリングの動作を説明するための図である。
【図２９】  本発明によるフレキシブルカップリングの他の構成を示す図である。
【図３０】  本実施の形態６に係わるインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図である。
【図３１】  本実施の形態７に係わるインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図である。
【図３２】  本実施の形態８に係わるインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図である。
【図３３】  本実施の形態８に係わる緩衝装置の構成を示す図である。
【図３４】  本実施の形態９に係わるインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図である。
【図３５】  本実施の形態９に係わる油圧シリンダを備えた緩衝装置の構成を示す図である。
【図３６】  油圧シリンダを備えた緩衝装置の詳細を示す図である。
【図３７】  本実施の形態９に係わる油圧シリンダを備えた緩衝装置の他の構成を示す図である。
【図３８】  本実施の形態９に係わる油圧シリンダを備えた緩衝装置の他の構成を示す図である。
【図３９】  本実施の形態１０に係わるインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図である。
【図４０】  本実施の形態１０に係わるインホイールモータシステムの構成を示す要部断面図である。
【図４１】  従来のインホイールモータシステムにおける車輌振動モデルを示す図である。
【図４２】  従来のインホイールモータシステムにダイナミックダンパーを装着した場合の車輌振動モデルを示す図である。
【図４３】  本発明のインホイールモータシステムにおける車輌振動モデルを示す図である。
【図４４】  各車輌振動モデルで設定した質量、バネ定数などの諸定数を示す表である。
【図４５】  車輌振動モデルの解析結果を示す図である。
【図４６】      第４６図は、タイヤ接地荷重とコーナリングパワー（ＣＰ）との関係を示す図である。
【図４７】  本実施の形態１１に係わるインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図である。
【図４８】  本発明によるインホイールモータシステムの他の構成を示す要部断面図である。
【図４９】  本発明よるインホイールモータシステムの他の構成を示す縦断面図である。
【図５０】  本実施の形態１２に係わるインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図である。
【図５１】  本発明によるインホイールモータシステムの他の構成を示す縦断面図である。
【図５２】  従来のインホイールモータシステムにおける車輌振動モデルを示す図である。
【図５３】  本発明の図５０に相当するインホイールモータシステムにおける車輌振動モデルを示す図である。
【図５４】  本発明の図５１に相当するインホイールモータシステムにおける車輌振動モデルを示す図である。
【図５５】  各車輌振動モデルで設定した質量、バネ定数などの諸定数を示す表である。
【図５６】  車輌振動モデルの解析結果を示す図である。
【図５７】      第５７図は、本実施の形態１３に係わるインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図である。
【図５８】  本実施の形態１３に係わるインホイールモータシステムの構成を示す要部断面図である。
【図５９】  本実施の形態１３に係わる図５８の４４部の構成及び動作を示す図である。
【図６０】  従来のインホイールモータシステムにおける車輌振動モデルを示す図である。
【図６１】  従来のインホイールモータシステムにダイナミックダンパーを装着した場合の車輌振動モデルを示す図である。
【図６２】  本発明のインホイールモータシステムにおける車輌振動モデルを示す図である。
【図６３】  各車輌振動モデルで設定した質量、バネ定数などの諸定数を示す表である。
【図６４】  車輌振動モデルの解析結果を示す図である。
【図６５】  本実施の形態１４に係わるインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図である。
【図６６】  本実施の形態１４に係わるインホイールモータシステムの取付方法を示す図である。
【図６７】  本発明によるインホイールモータシステムの他の構成を示す縦断面図である。
【図６８】  本実施の形態１５に係わるインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図である。
【図６９】  図６８の要部断面図である。
【図７０】  本実施の形態１５に係わるインホイールモータシステムの取付方法を示す図である。
【図７１】  従来の電気自動車システムにおける車輌振動モデルを示す図である。
【図７２】  従来のインホイールモータシステムにおける車輌振動モデルを示す図である。
【図７３】  従来のインホイールモータシステムにダイナミックダンパーを加えた車輌振動モデルを示す図である。
【図７４】  本発明のインホイールモータシステムにおける車輌振動モデルを示す図である。
【図７５】  各車輌振動モデルで設定した質量、バネ定数などの諸定数を示す表である。
【図７６】  車輌振動モデルの解析結果を示す図である。
【図７７】  車輌振動モデルの解析結果を示す図である。
【図７８】  従来のインホイールモータシステムの構成を示す図である。
【図７９】  従来のインホイールモータシステムの構成を示す図である。
【図８０】  従来のインホイールモータシステムの構成を示す図である。
【図１】
0003638586.tif 000003
【図２】
0003638586.tif 000004
【図３】
0003638586.tif 000005
【図４】
0003638586.tif 000006
【図５】
0003638586.tif 000007
【図６】
0003638586.tif 000008
【図７】
0003638586.tif 000009
【図８】
0003638586.tif 000010
【図９】
0003638586.tif 000011
【図１０】
0003638586.tif 000012
【図１１】
0003638586.tif 000013
【図１２】
0003638586.tif 000014
【図１３】
0003638586.tif 000015
【図１４】
0003638586.tif 000016
【図１５】
0003638586.tif 000017
【図１６】
0003638586.tif 000018
【図１７】
0003638586.tif 000019
【図１８】
0003638586.tif 000020
【図１９】
0003638586.tif 000021
【図２０】
0003638586.tif 000022
【図２１】
0003638586.tif 000023
【図２２】
0003638586.tif 000024
【図２３】
0003638586.tif 000025
【図２４】
0003638586.tif 000026
【図２５】
0003638586.tif 000027
【図２６】
0003638586.tif 000028
【図２７】
0003638586.tif 000029
【図２８】
0003638586.tif 000030
【図２９】
0003638586.tif 000031
【図３０】
0003638586.tif 000032
【図３１】
0003638586.tif 000033
【図３２】
0003638586.tif 000034
【図３３】
0003638586.tif 000035
【図３４】
0003638586.tif 000036
【図３５】
0003638586.tif 000037
【図３６】
0003638586.tif 000038
【図３７】
0003638586.tif 000039
【図３８】
0003638586.tif 000040
【図３９】
0003638586.tif 000041
【図４０】
0003638586.tif 000042
【図４１】
0003638586.tif 000043
【図４２】
0003638586.tif 000044
【図４３】
0003638586.tif 000045
【図４４】
0003638586.tif 000046
【図４５】
0003638586.tif 000047
【図４６】
0003638586.tif 000048
【図４７】
0003638586.tif 000049
【図４８】
0003638586.tif 000050
【図４９】
0003638586.tif 000051
【図５０】
0003638586.tif 000052
【図５１】
0003638586.tif 000053
【図５２】
0003638586.tif 000054
【図５３】
0003638586.tif 000055
【図５４】
0003638586.tif 000056
【図５５】
0003638586.tif 000057
【図５６】
0003638586.tif 000058
【図５７】
0003638586.tif 000059
【図５８】
0003638586.tif 000060
【図５９】
0003638586.tif 000061
【図６０】
0003638586.tif 000062
【図６１】
0003638586.tif 000063
【図６２】
0003638586.tif 000064
【図６３】
0003638586.tif 000065
【図６４】
0003638586.tif 000066
【図６５】
0003638586.tif 000067
【図６６】
0003638586.tif 000068
【図６７】
0003638586.tif 000069
【図６８】
0003638586.tif 000070
【図６９】
0003638586.tif 000071
【図７０】
0003638586.tif 000072
【図７１】
0003638586.tif 000073
【図７２】
0003638586.tif 000074
【図７３】
0003638586.tif 000075
【図７４】
0003638586.tif 000076
【図７５】
0003638586.tif 000077
【図７６】
0003638586.tif 000078
【図７７】
0003638586.tif 000079
【図７８】
0003638586.tif 000080
【図７９】
0003638586.tif 000081
【図８０】
0003638586.tif 000082