(57)【要約】【課題】インホイールモータを装着した操舵輪の操舵トルクの増加を低減することのできる操舵輪用インホイールモータシステムを提供する。【解決手段】ナックルを、弾性体と上下方向に動きを規制する直動ガイドとを備えた連結部材１０を介して、ギヤードモータ３の非回転側に接続され、上下のサスペンションアーム５ａ，５ｂにより操舵方向に固定された第１のナックル４と、ステアリングロッド８に連結され、ハブ６を介して、ブレーキ装置９とホイール２とを装着した第２のナックル７とに分割し、この第２のナックル７を、キングピン軸Ｊを軸として、上記第１のナックル４に対して操舵方向に回転可能に連結するとともに、上記第２のナックル７と上記ギヤードモータ３の出力軸とを、両端が等速ジョイント２１，２２となっている連結シャフト２０により連結するようにした。【選択図】　　　　図１
2004122953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵輪にダイレクトドライブモータを装着して成る操舵輪用インホイールモータシステムにおいて、上記ダイレクトドライブモータの非回転側に接続され、かつ、操舵方向に対して固定された第１のナックルと、ステアリングロッドに連結され、上記第１のナックルに、キングピン軸を軸として、操舵方向に回転可能に連結された、ブレーキ装置及び操舵輪が装着された第２のナックルとを備えたことを特徴とする操舵輪用インホイールモータシステム。
【請求項２】
上記モータの非回転側を、弾性体及びダンパー、または、バネ及びダンパー機能を有する弾性体を介して、上記第１のナックルに接続するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の操舵輪用インホイールモータシステム。
【請求項３】
上記モータの出力軸と、上記第２のナックルに装着されるホイール支持ハブとを、等速ジョイントにより連結したことを特徴とする請求項２に記載の操舵輪用インホイールモータシステム。
【請求項４】
上記モータの回転部とホイールとを、モータ軸方向に互いに作動方向が直交するように連結された少なくとも２組の直動ガイドを備えたフレキシブルカップリングと、キングピン軸を作動中心とする等速ジョイント状カップリングとにより連結したことを特徴とする請求項２に記載の操舵輪用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操舵輪とする車両において用いられる操舵輪用インホイールモータシステム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両においては、スペース効率の高さや、駆動力の伝達効率の高さから、足回り部品であるナックルと駆動用モータとが一体化した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（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２６７６０２５号公報（第２頁、第１図）
【特許文献２】
特表平９−５０６２３６号公報（第９−１３頁、第１図）
【特許文献３】
特開平１０−３０５７３５号公報（第３頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のインホイールモータシステムにおいては、モータが車両の足回りを構成する部品であるナックルに固定されているため、操舵輪にインホイールモータを使用した場合、操舵時にはホイールとともにモータも操舵方向に回転することになる。すなわち、インホイールモータ付き操舵輪は、そのモータ質量のため、操舵軸上の慣性モーメントが増大するので、操舵トルクが大きくなるだけでなく、操舵方向の共振も発生しやすいといった問題点があった。
【０００５】
また、足回りにバネ等のサスペンション機構を備えた車両においては、ホイールやナックル部、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接地力変動が増大し、ロードホールディング性が悪化することが知られている。従来のインホイールモータでは、上記のように、モータがナックルに固定されるため、上記のバネ下質量がモータの分だけ増加し、その結果、タイヤ接地力変動が増大し、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。
【０００６】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、インホイールモータを装着した操舵輪の操舵トルクの増加を低減することのできる操舵輪用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】
請求項１に記載の発明は、操舵輪にダイレクトドライブモータを装着して成る操舵輪用インホイールモータシステムであって、上記ダイレクトドライブモータの非回転側に接続され、かつ、操舵方向に対して固定された第１のナックルと、ステアリングロッドに連結され、上記第１のナックルに、タイヤを操舵する中心軸となるキングピン軸を軸として、操舵方向に回転可能に連結された、ブレーキ装置及び操舵輪が装着された第２のナックルとを備えたものである。これにより、操舵してもインホイールモータは操舵方向には回転しないので、操舵輪の操舵トルクを確実に低減することが可能となる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の操舵輪用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を、弾性体及びダンパー、または、バネ及びダンパー機能を有する弾性体を介して、上記第１のナックルに接続するようにしたもので、これにより、上記モータを足回り部品に対してフローティングマウントして、上記モータをダイナミックダンパーのウェイトとして作用させることができるので、タイヤ接地性及び乗り心地性を向上させることが可能となる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の操舵輪用インホイールモータシステムにおいて、上記モータの出力軸と、上記第２のナックルに装着されるホイール支持ハブとを、等速ジョイントにより連結したもので、これにより、操舵によりモータ軸とホイール軸との偏芯が生じた場合でも、モータからホイールへ、問題なく駆動力を伝達することが可能となる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の操舵輪用インホイールモータシステムにおいて、上記モータの回転部とホイールとを、モータ軸方向に互いに作動方向が直交するように連結された少なくとも２組の直動ガイドを備えたフレキシブルカップリングと、キングピン軸を作動中心とする等速ジョイント状カップリングとにより連結したもので、これにより、インホイールモータとして、構造上、ハブにモータ回転を直接伝送することのできない、中空タイプのダイレクトドライブモータを使用した場合でも、モータからホイールへ、問題なく駆動力を伝達することが可能となる。
【００１１】
【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は、本実施の形態１に係わる操舵輪用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は電気モータ３Ａと遊星減速機３Ｂとをモータケース３Ｃに一体に組み込んだギヤードモータ、４は上記ギヤードモータ３を装着し、上下のサスペンションアーム５ａ，５ｂにそれぞれ連結された第１のナックル、６はホイール２とその回転軸において連結されたホイール支持ハブ、７はステアリングロッド８に連結され、キングピン軸Ｊを軸として、上記第１のナックル４に対して操舵方向に回転可能に連結された第２のナックルで、この第２のナックル７に、上記ホイール支持ハブ６を介して、ブレーキ装置９と上記ホイール２とが装着されている。
すなわち、本例の操舵輪用インホイールモータシステムは、ナックルを、操舵方向に固定された第１のナックル４と、ステアリングロッド８に連結され、ホイール２を装着した第２のナックル７とに分割するとともに、上記第１のナックル４にギヤードモータ３を装着し、この第１のナックル４と上記第２のナックル７とを操舵方向に対して回転可能に連結した構成としたものである。なお、５ｃはショックアブゾーバ等から成るサスペンション部材である。
【００１２】
上記ギヤードモータ３は、詳細には、電気モータ３Ａのステータ３Ｓを支持する非回転側ケース３ａがモータケース３Ｃに接続され、ロータ３Ｒを支持する回転側ケース３ｂが、遊星減速機３Ｂに接続された、インナーロータ型のインホイールモータで、上記モータケース３Ｃは、図２（ａ）に示すような、弾性体１１と上下方向に動きを規制する直動ガイド１２とを中空円盤状のプレート１３上に配置した連結部材１０を介して、上記第１のナックル４に接続され、上記遊星減速機３Ｂの出力軸（モータ出力軸）が、両端が等速ジョイント２１，２２となっている連結シャフト２０により、上記第２のナックル７に接続されている。
なお、上記上下方向に動きを規制する直動ガイド１２としては、図２（ｂ）に示すように、上下方向に延長する凸部を有するガイドレール１２ｐと、上記ガイドレール１２ｐに係合する凹部を有するガイド部材１２ｑとを備えたものを例示することができる。なお、上記ガイドレール１２ｐとガイド部材１２ｑ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１２ｐの凸部とガイド部材１２ｑの凹部との間に複数の鋼球１２ｒを配設するようにしてもよい。
【００１３】
ギヤードモータ３は、上記のように、上下のサスペンションアーム５ａ，５ｂに支持され、操舵方向に対しては固定された第１のナックル４に装着されており、この第１のナックル４が、ホイール支持ハブ６とステアリングロッド８とに連結された第２のナックル７と、キングピン軸Ｊを軸として、操舵方向に回転可能に連結されているので、インホイールモータであるギヤードモータ３は、従来のように、操舵時にはホイール２とともに操舵方向に回転することはない。したがって、操舵トルクの増加が生じることがないので、操舵輪の操舵トルクを確実に低減することができる。
また、本例では、ホイール支持ハブ６に連結される上記第２のナックル７と上記ギヤードモータ３の出力軸とを、両端が等速ジョイント２１，２２となっている連結シャフト２０により連結するようにしているので、操舵時においても、問題なくモータ３からホイール２に駆動力を伝達することができる。
【００１４】
更に、本例では、上記第１のナックル４と、上記ギヤードモータ３のステータ３Ｓを支持する非回転側ケース３ａが固定されたモータケース３Ｃとが、弾性体１１と上下方向に動きを規制する直動ガイド１２とを備えた連結部材１０を介して連結されているので、ギヤードモータ３は車両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される。したがって、モータ質量は、車両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変動を低減させることができ、車両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、悪路走行時のギヤードモータ３への振動負荷を小さくすることができる。
【００１５】
このように、本実施の形態１によれば、ナックルを、弾性体１１と上下方向に動きを規制する直動ガイド１２とを備えた連結部材１０を介して、ギヤードモータ３の非回転側に接続され、上下のサスペンションアーム５ａ，５ｂにより操舵方向に固定された第１のナックル４と、ステアリングロッド８に連結され、ハブ６を介して、ブレーキ装置９とホイール２とを装着した第２のナックル７とに分割し、この第２のナックル７を、キングピン軸Ｊを軸として、上記第１のナックル４に対して操舵方向に回転可能に連結するとともに、上記第２のナックル７と上記ギヤードモータ３の出力軸とを、両端が等速ジョイント２１，２２となっている連結シャフト２０により連結するようにしたので、操舵時においても、上記ギヤードモータ３の操舵方向への回転を抑制することができ、操舵輪の操舵トルクを大幅に低減できるとともに、駆動力を確実に伝達することができる。
また、ギヤードモータ３の非回転部であるモータケース３Ｃを、弾性体１１と上下方向に動きを規制する直動ガイド１２とを備えた連結部材１０を介して上記第１のナックル４に取付けることにより、モータ質量がダイナミックダンパーのウェイトとして作用するようにしたので、タイヤ接地力変動を低減させることができ、車両のロードホールディング性を向上させることができる。
【００１６】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、インホイールモータとして、ギヤードモータ３を塔載した場合について説明したが、図３，４に示すように、中空タイプのダイレクトドライブモータ３Ｚを塔載した場合でも、ナックルを、緩衝装置３０を介して、上記モータ３Ｚの非回転側に接続され、上下のサスペンションアーム５ａ，５ｂにより操舵方向に固定された第１のナックル４Ｚと、ステアリングロッド８に連結され、ハブ６Ｚを介して、ブレーキ装置９とホイール２とを装着した第２のナックル７Ｚとに分割し、この第２のナックル７Ｚを、キングピン軸Ｊを軸として、上記第１のナックル４Ｚに対して操舵方向に回転可能に連結する構成とすることにより、上記モータ３Ｚを車両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とともに、操舵時においても、上記モータ３Ｚからホイール２に、問題なく駆動力を伝達することができる。
【００１７】
上記緩衝装置３０としては、図３，４に示すように、直動ガイド３１を介して互いに車両の上下方向に作動方向が限定され、かつ、車両の上下方向に作動するバネ３２，３２及びダンパー３３により結合された２枚のプレート３４，３５を備えたものを用いることができる。すなわち、緩衝装置３０を、第１のナックル４Ｚに結合されたナックル取付けプレート３４に、車両の上下方向に伸縮する２個のバネ３２，３２と車両の上下方向に伸縮するダンパー３３を取付け、モータ３Ｚの非回転側ケース３ａに結合されたモータ取付けプレート３５の上記バネ３２の上部あるいは下部に対応する位置にバネ受け部３６を、上記ダンパー３３の上部に対応する位置に、ダンパー取付け部３７を取付けた構成とすることにより、上記モータ取付けプレート３５とナックル取付けプレート３４とを車両上下方向に案内するとともに、減衰力を発生しつつ、上記モータ３Ｚを上下運動方向に拘束することができる。したがって、モータ３Ｚを車両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変動を低減させることができ、車両のロードホールディング性を向上させることができる。
【００１８】
また、中空タイプのダイレクトドライブモータ３Ｚは、構造上、ハブ６Ｚにモータ回転を直接伝送することができないので、本例では、モータ回転部とホイール２間をモータ軸に垂直方向に偏芯可能なフレキシブルカップリング５０と、操舵方向に回転可能な等速ジョイント状カップリング４０とを用いて連結することにより、上記モータ３Ｚの駆動力をホイール２に伝達するようにしている。
すなわち、上記構成のモータ３Ｚにおいては、モータ軸はホイール軸に対して上下に偏芯するため、上記のように、軸垂直方向に偏芯可能なフレキシブルカップリング５０を介して駆動力を伝達する。このとき、上記フレキシブルカップリング５０とホイール２間を、操舵方向に対してフリーにする必要があるため、上記フレキシブルカップリング５０とホイール２間に、キングピン軸Ｊとホイール軸との交点上に動作中心を持つ等速ジョイント状カップリング４０を設ける。
これにより、操舵時においても、操舵トルクの増加を生じさせることなく、モータ３Ｚからホイール２に駆動力を確実に伝達することができる。
【００１９】
図５（ａ）は上記フレキシブルカップリング５０の一構成例を示す図で、このフレキシブルカップリング５０は、ホイール２側に位置し、上記等速ジョイント状カップリング４０の内周側にその外縁部が連結された中空円盤状のプレート（ホイール側プレート）５１と、モータ３Ｚ側に位置し、モータ３Ｚ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）５３と、モータ３Ｚ側とホイール２側のそれぞれのプレート周上に９０°間隔で、かつ、プレートの表，裏の同位置に、ガイド部材５４ａとガイドレール５４ｂから成る直動ガイド５４、及び、上記直動ガイド５４の作動方向に対して直交する方向に作動する、ガイド部材５５ａとガイドレール５５ｂから成る直動ガイド５５とが配置され、上記直動ガイド５４により上記ホイール側プレート５１と連結され、直動ガイド５５により上記モータ側プレート５３と連結された中空円盤状のプレート（中間プレート）５２とを備えたもので、図５（ｂ）に示すように、上記中間プレート５２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が、上記中間プレート５２の上記各直動ガイド５５の裏側（ホイール２側）には、上記各直動ガイド５５のそれぞれの作動方向に対して直交する方向に作動する直動ガイド５４が配置されているので、上記中間プレート５２を径方向に押し広げる力は、上記各直動ガイド５４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５１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５３から直動ガイド５５に入力された回転力は上記中間プレート５２を挿んでホイール側プレート５１に伝達されるので、上記モータ３Ｚ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。
なお、上記フレキシブルカップリング５０に代えて、図６に示すような、上記中空円盤状のプレート５１〜５３とを作動方向が互いに直角な直動ガイド５６，５７により連結したフレキシブルカップリング５０Ａを用いてもよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、操舵輪にダイレクトドライブモータを装着して成る操舵輪用インホイールモータシステムにおいて、操舵方向に対して固定された第１のナックルと、ステアリングロッドに連結され、上記第１のナックルに、キングピン軸を軸として、操舵方向に回転可能に連結された、ブレーキ装置及び操舵輪が装着された第２のナックルとを備え、上記第１のナックルにダイレクトドライブモータを装着する構成とすることにより、操舵しても、インホイールモータは操舵方向には回転しないようにしたので、操舵軸上の慣性モーメントの増大を大幅に抑制することができ、操舵輪の操舵トルクを確実に低減することができる。
また、上記モータの非回転側を、弾性体及びダンパー、または、バネ及びダンパー機能を有する弾性体を介して、上記第１のナックルに接続し、上記モータをダイナミックダンパーのウェイトとして作用させるようにしたので、タイヤ接地性及び乗り心地性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係わる操舵輪用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に係わる連結部材の一構成例を示す図である。
【図３】本実施の形態２に係わる操舵輪用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４】本実施の形態２に係わる操舵輪用インホイールモータシステムの構成を示す正面図である。
【図５】フレキシブルカップリングの一構成例を示す図である。
【図６】フレキシブルカップリングの他の例を示す図である。
【符号の説明】
１　タイヤ、２　ホイール、２ａ　リム、２ｂ　ホイールディスク、
３　ギヤードモータ、３Ｚ　中空状のダイレクトドライブモータ、
３Ａ　電気モータ、３Ｂ　遊星減速機、３Ｃ　モータケース、
３Ｒ　モータロータ、３Ｓ　モータステータ、３ａ　非回転側ケース、
３ｂ　回転側ケース、４，４Ｚ　第１のナックル、
５ａ，５ｂ　サスペンションアーム、５ｃ　サスペンション部材、
６　ホイール支持ハブ、６Ｚ　ハブ、７　第２のナックル、
８　ステアリングロッド、９　ブレーキ装置、
１０　連結部材、１１　弾性体、１２　直動ガイド、
１３　中空円盤状のプレート、
２０　連結シャフト、２１，２２　等速ジョイント、
３０　緩衝装置、３１　直動ガイド、３２　バネ、３３　ダンパー、
３４　ナックル取付けプレート、３５　モータ取付けプレート、
３６　バネ受け部、３７　ダンパー取付け部、
４０　等速ジョイント状カップリング、
５０　フレキシブルカップリング、５１〜５３　中空円盤状のプレート、
５４，５５　直動ガイド。
【図１】
2004122953.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004122953.tif 000005
【図４】
2004122953.tif 000006
【図５】
2004122953.tif 000007
【図６】
2004122953.tif 000008