(57)【要約】【課題】インホイールモータを車両バネ下部に対してフローティングマウントし、モータ質量をダイナミックダンパーのウェイトとして作用させる構造を更に改良して、ロードホールディング性を更に向上させる。【解決手段】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１０により結合するとともに、非回転側ケース３ａとナックル５とを、直動ガイド２１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２２及びダンパー２３により結合された２枚のプレート２４Ａ，２４Ｂを備えた緩衝装置２０によって連結し、更に、ブレーキ８のブレーキディスク８ａを上記フレキシブルカップリング１０のモータ側プレート１１Ａに取付け、ブレーキキャリパー８ｂを上記ブレーキディスク８ａの半径方向内側に配置するとともに、上記緩衝装置２０のステータ側プレート２４Ａに取付けるようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪部に設けられた中空形状のダイレクトドライブモータを緩衝部材または緩衝装置を介して車両バネ下部に取付けて成るインホイールモータシステムにおいて、上記モータにブレーキを取付けて、上記モータと上記ブレーキとを車両バネ下部に対してフローティングマウント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２】
モータロータとホイールとを、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し、かつ、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結合するとともに、ブレーキをモータロータ側に結合されたモータ側プレートに取付け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システム。
【請求項３】
上記ブレーキをディスクブレーキとし、このディスクブレーキのブレーキディスクを上記モータ側プレートに取付け、ブレーキキャリパーをブレーキディスクの半径方向内側に配置するとともに、上記ブレーキキャリパーをモータのステータ側に結合されたステータ側プレートに取付けたことを特徴とする請求項２に記載のインホイールモータシステム。
【請求項４】
上記モータロータとホイールとを、上記モータロータの周方向に等間隔に配置された表裏で作動方向が直交する複数のクロスガイドにより連結するとともに、上記モータのモータロータ側に結合され、上記クロスガイドのモータロータ側を支持するモータ側プレートにブレーキを取付け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システム。
【請求項５】
上記ブレーキをディスクブレーキとし、このディスクブレーキのブレーキディスクを上記モータ側プレートに取付け、ブレーキキャリパーをブレーキディスクの半径方向内側に配置するとともに、上記ブレーキキャリパーをモータのステータ側に結合されたステータ側プレートに取付け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両において用いられる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。従来のインホイールモータでは、モータ部が車両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固定され、モータロータ及びホイールが回転可能な構造となっている。図９はその一構成例を示す図で、このインホイールモータ４０では、ホイール４１に固定されたハウジング４２の内側に、磁気手段（永久磁石）４０Ｍを有するロータ４０Ｒを搭載し、上記磁気手段４０Ｍの内側に、コイル４０Ｃを有するステータ４０Ｓを配置し、このステータ４０Ｓをナックル４３に連結された中空状のシャフト４４に固定的に取付けるとともに、上記ハウジング４２の内側及び外側の側壁４２ａ，４２ｂを、軸受け４４ａ，４４ｂを介して上記ステータ４０Ｓと結合することにより、ロータ４０Ｒを、ステータ４０Ｓに対して回転可能に結合するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一般に、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、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は、上記のように、モータ部が車両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固定されるため、上記のバネ下質量がインホイール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。
【０００４】
そこで、上記のような問題を解決するために、図１０示すように、中空形状の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とをフレキシブルカップリング１０により結合するとともに、ステータ３Ｓを支持する非回転側ケース３ａとナックル５とを、直動ガイド２１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２２及びダンパ２３により結合された２枚のプレート２４Ａ，２４Ｂを備えた緩衝装置２０によって連結したインホイールモータシステムが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
このような構成を採ることにより、インホイールモータ３を車両の足回り部品であるナックル５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、モータ軸と車輪軸とは別々に径方向に揺動可能となる。すなわち、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のウェイトとして作用するので、バネ下質量を増やさず、ダイナミックダンパ効果だけが追加される。したがって、タイヤの接地力変動が大幅に低減され、車両のロードホールディング性が飛躍的に向上する。
【０００５】
【特許文献１】
特表平９−５０６２３６号公報  （第９−１２頁、第１図）
【特許文献２】
国際公開第０２／８３４４６号パンフレット
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記インホイールモータシステムでは、バネ下共振部分の接地力変動を大幅に低減したものの、モータ共振周波数領域での接地力変動が増大するなど、接地力変動の低減効果が十分とはいえなかった。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来の、インホイールモータを車両バネ下部に対してフローティングマウントし、モータ質量をダイナミックダンパのウェイトとして作用させる構造を更に改良して、ロードホールディング性により一層優れたインホイールモータシステムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、従来バネ下部に装着されていた、質量の大きなブレーキシステムを上記のバネ下部にフローティングマウントされるインホイールモータに取付けてバネ下質量を低減させるとともに、上記モータと上記ブレーキとをともにダイナミックダンパのウェイトとして作用させる構成とすることにより、タイヤの接地力変動を更に低減することが可能となることを見いだし、本発明に到ったものである。
すなわち、本発明の請求項１に記載の発明は、車輪部に設けられた中空形状のダイレクトドライブモータを緩衝部材または緩衝装置を介して車両バネ下部に取付けて成るインホイールモータシステムであって、上記モータにブレーキを取付けて、上記モータと上記ブレーキとを車両バネ下部に対してフローティングマウントしたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインホイールモータシステムにおいて、モータロータとホイールとを、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し、かつ、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結合するとともに、ブレーキをモータロータ側に結合されたモータ側プレートに取付けるようにしたものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記ブレーキをディスクブレーキとし、このディスクブレーキのブレーキディスクを上記モータ側プレートに取付け、ブレーキキャリパーをブレーキディスクの半径方向内側に配置するとともに、上記ブレーキキャリパーをモータのステータ側に結合されたステータ側プレートに取付けたものである。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記モータロータとホイールとを、上記モータロータの周方向に等間隔に配置された表裏で作動方向が直交する複数のクロスガイドにより連結するとともに、上記モータのモータロータ側に結合され、上記クロスガイドのモータロータ側を支持するモータ側プレートにブレーキを取付けたものである。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のインホイールモータシステムにおいて、上記ブレーキをディスクブレーキとし、このディスクブレーキのブレーキディスクを上記モータ側プレートに取付け、ブレーキキャリパーをブレーキディスクの半径方向内側に配置するとともに、上記ブレーキキャリパーをモータのステータ側に結合されたステータ側プレートに取付けたものである。
【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。
図１は、本実施の形態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接合された回転側ケース３ｂに固定されたモータロータ３Ｒとを備えたアウターロータ型のインホイールモータ、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は車軸６に結合されるナックル、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はブレーキディスク８ａとブレーキキャリパー８ｂとから成るブレーキである。
１０は複数枚の中空円盤状のプレート１１Ａ〜１１Ｃと、隣接する上記プレート１１Ａ，１１Ｂ、及び、プレート１１Ｂ，１１Ｃ間を結合するとともに、上記隣接するプレート１１Ａ，１１Ｂ及びプレート１１Ｂ，１１Ｃを互いに円盤のラジアル方向に案内する直動ガイド１２Ａ，１２Ｂとを備えたフレキシブルカップリングである。詳細には、プレート１１Ａはモータロータ３Ｒ側に結合されたモータ側プレート、プレート１１Ｃはホイール２に結合されたホイール側プレート、プレート１１Ｂは中間プレートで、このフレキシブルカップリング１０がモータ３の回転をホイール２に伝達する駆動力伝達機構を構成する。
また、２０は直動ガイド２１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２２及びダンパ２３により結合された２枚のプレート２４Ａ，２４Ｂを備えた緩衝装置で、ホイール２側に位置するプレート２４Ａは、モータ３の非回転側ケース３ａに結合されたステータ側プレート、サスペンション部材７側に位置するプレート２４Ｂは、ナックル５に結合された車軸６に連結されたナックル側プレートである。
【００１２】
ところで、上記図１０に示した従来のインホイールモータシステムでは、ブレーキ８のブレーキディスク８ａはホイール２に、ブレーキキャリパー８ｂはナックル５に装着されていたため、上記ブレーキ８の質量はバネ下質量に加算されていた。このため、バネ下質量が大きく、車両のロードホールディング性が低下する原因となっていた。
これに対して、本例では、図２にも示すように、ブレーキ８のブレーキディスク８ａを上記フレキシブルカップリング１０のモータ側プレート１１Ａに取付け、ブレーキキャリパー８ｂを上記ブレーキディスク８ａの半径方向内側に配置するとともに、上記緩衝装置２０のステータ側プレート２４Ａに取付けることにより、ブレーキ８をバネ下部から切り離し、これをインホイールモータ３に装着した構成としている。これにより、バネ下質量には上記ブレーキ８の質量が加算されず、その上、インホイールモータ３は緩衝装置２０により上記バネ下部にフローティングマウントされているので、上記モータ３と上記ブレーキ８とをともに、いわゆるダイナミックダンパのウェイトとして作用させることができる。
したがって、タイヤの接地力変動を更に低減することができ、車両のロードホールディング性を更に向上させることができる。
【００１３】
このように、本実施の形態では、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１０により結合するとともに、非回転側ケース３ａとナックル５とを、直動ガイド２１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２２及びダンパ２３により結合された２枚のプレート２４Ａ，２４Ｂを備えた緩衝装置２０によって連結した構成のインホイールモータシステムにおいて、ブレーキ８のブレーキディスク８ａを上記フレキシブルカップリング１０のモータ側プレート１１Ａに取付け、ブレーキキャリパー８ｂを上記ブレーキディスク８ａの半径方向内側に配置するとともに、上記緩衝装置２０のステータ側プレート２４Ａに取付けて、ブレーキ８をバネ下部から切り離し、上記モータ３とともに、バネ下部にフローティングマウントするようにしたので、バネ下質量を上記ブレーキ８の質量分だけ小さくできるとともに、上記モータ３と上記ブレーキ８とをともに、いわゆるダイナミックダンパのウェイトとして作用させることができる。したがって、タイヤの接地力変動を更に低減することができ、車両のロードホールディング性を更に向上させることができる。
【００１４】
なお、上記実施の形態では、駆動力伝達機構としてフレキシブルカップリング１０を用いた場合について説明したが、図３に示すような、モータ３の回転側ケース３ｂに取付けられた中空円盤状のモータ側プレート３１と、上記プレート３１とホイール２間を結合する複数個のクロスガイド３３とを備えたフレキシブルカップリング３０を用いて上記モータ３のロータ３Ｒとホイール２とを結合するとともに、ブレーキ８を上記フレキシブルカップリング３０のモータ側プレート３１に取付ける構成としてもよい。
上記クロスガイド３３は直交する２軸の直動ガイドを組合わせたもので、詳細には、モータ側プレート３１に装着されるモータ側ガイドレール３３Ａと、ホイール２側に装着されるホイール側ガイドレール３３Ｂと、上記ガイドレール３３Ａ，３３Ｂをそれぞれ案内する案内溝が形成されたクロスガイド本体３３Ｃとを備えており、図４にも示すように、モータ側プレート３１に、上記クロスガイド３３を４個等間隔（９０°間隔）に配置するとともに、上記モータ側プレート３１にブレーキ８のブレーキディスク８ａを取付けるとともに、ブレーキキャリパー８ｂを上記ブレーキディスク８ａの半径方向内側に配置し、上記ブレーキキャリパー８ｂを緩衝装置２０のステータ側プレート２４Ａに取付けることにより、ブレーキ８をバネ下部から切り離すように構成することができる。
【００１５】
＜実施例＞
図５の表は、車両が悪路を走行する際にタイヤに生じる接地力変動を解析するための、車両の特性を表わすパラメータを示す表で、図６（ａ），（ｂ）及び図７はその振動モデル、図８は上記振動モデルにより解析した結果を示すグラフである。
比較例１は、図６（ａ）の振動モデルで表わせる、従来のモータを車両バネ下部に塔載したインホイールモータ車であり、図９に相当する。
また、比較例２は、図６（ｂ）の振動モデルで表わせる、インホイールモータをダイナミックダンパとして作用させる、従来のダイナミックダンパ型インホイールモータ車で、この比較例２は図１０に相当する。
実施例１は、図７の振動モデルで表わせる、本発明による車両バネ下部にフローティングマウントしたインホイールモータにブレーキを取付けた構成のインホイールモータ車で、実施例２は上記実施例１のモータ支持バネのバネ定数ｋ３を弱くしたものである。
【００１６】
比較例１のように、モータを、ホイール、ナックル等のバネ下質量相当部分にそのまま装着すると、バネ下質量が増大するため、図８に示すように、タイヤの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。
また、比較例２のように、モータをダイナミックダンパとして塔載すれば、バネ下部からモータがなくなるため、バネ下質量はモータ質量分だけ軽くすることができる上、ダイナミックダンパの作用でバネ下振動が抑制される。したがって、図８に示すように、タイヤの接地力変動を大幅に低減することができる。
一方、本発明による、ブレーキをモータに取付けたインホイールモータ車（実施例１）においては、比較例２に比べて、バネ下質量はブレーキ質量分だけ更に軽くすることができる上、ダイナミックダンパの質量は上記ブレーキ質量分だけ増加するので、バネ下振動が更に抑制される。したがって、図８に示すように、タイヤの接地力変動を大幅に低減することができる。
また、実施例２のように、モータ支持バネのバネ定数ｋ３を弱くすれば、ダイナミックダンパの比較例２の共振周波数帯域の悪化をなくしつつ広範囲の帯域でタイヤの接地力変動を大幅に低減することができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、インホイールモータを緩衝部材または緩衝装置を介して車両バネ下部に取付けて成るインホイールモータシステムにおいて、上記モータにブレーキを取付けて、上記モータと上記ブレーキとを車両バネ下部に対してフローティングマウントする構成としたので、バネ下質量を低減できるとともに、モータとブレーキをともにダイナミックダンパのウェイトとして作用させることができる。したがって、タイヤの接地力変動を更に低減することができ、車両のロードホールディング性を更に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】本実施の形態に係わるブレーキの取付方法を示す図である。
【図３】本発明による、クロスガイドを備えた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】クロスガイドを備えたインホイールモータシステムにおけるブレーキの取付方法を示す図である。
【図５】車両の特性を表わすパラメータを示す表である。
【図６】従来のインホイールモータシステム及び従来のダイナミックダンパ型インホイールモータシステムにおける車両振動モデルを示す図である。
【図７】本発明のインホイールモータシステムにおける車両振動モデルを示す図である。
【図８】車両振動モデルの解析結果を示す図である。
【図９】従来のインホイールモータの構成を示す図である。
【図１０】従来のダイナミックダンパ型インホイールモータの構成を示す図である。
【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  インホイールモータ、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、３ｊ  軸受け、４  ハブ部、
５  ナックル、６  車軸、７  サスペンション部材、８  ブレーキ、
８ａ  ブレーキディスク、８ｂ  ブレーキキャリパー、
１０  フレキシブルカップリング、１１Ａ  モータ側プレート、
１１Ｂ  中間プレート、１１Ｃ  ホイール側プレート、
１２Ａ，１２Ｂ  直動ガイド、２０  緩衝装置、２１  直動ガイド、２２  バネ、２３  ダンパ、２４Ａ  ステータ側プレート、２４Ｂ  ナックル側プレート、
３０  フレキシブルカップリング、３１  モータ側プレート、
３３  クロスガイド、３３Ａ  モータ側ガイドレール、
３３Ｂ  ホイール側ガイドレール、３３Ｃ  クロスガイド本体。
【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】
2005022554.tif 000009
【図８】
2005022554.tif 000010
【図９】
2005022554.tif 000011
【図１０】
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