(57)【要約】【課題】  車両姿勢を最適に設定することができる車輪装置を提供すること。【解決手段】  車輪装置１は車輪７に配置され、車輪７を回転駆動又は回生制動するモータ３と、車両本体にサスペンションを介して連結され、車輪７を回転可能に支持する車輪支持部材５と、車輪支持部材５に配設され、車輪７を摩擦制動するブレーキ部材と、一端が車両本体に連結され、他端がモータ３のハウジング３ａに連結されるアーム部材９と、を備えている。【選択図】  図１
2007106151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪に配置され、該車輪を回転駆動又は回生制動するモータと、
車両本体にサスペンションを介して連結され、前記車輪を回転可能に支持する車輪支持部材と、
前記車輪支持部材に配設され、前記車輪を摩擦制動するブレーキ部材と、を備える車輪装置であって、
一端が前記車両本体に連結され、他端が前記モータのハウジングに連結されるアーム部材を備えることを特徴とする車輪装置。
【請求項２】
請求項１記載の車輪装置であって、
前記アーム部材は、前記モータの前記回転駆動又は前記回生制動による反力を前記車両本体に伝達することを特徴とすることを特徴とする車輪装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の車輪装置であって、
車両加速時のピッチング姿勢を決めるアンチスクォート角αと、車両制動時のピッチング姿勢を決めるアンチリフト角βと、が異なるように前記アーム部材が配設されることを特徴とする車輪装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の車輪装置であって、
前記アーム部材は、車両前後方向に延在していることを特徴とする車輪装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪を回転駆動又は回生制動するモータが配設された車輪装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、サスペンション装置を介して車両本体に支持され、車輪を回転可能に支持する車輪支持部と、車輪支持部に支持され、車輪を回転駆動するモータと、車輪支持部に配設され車輪を制動するキャリパと、を備えるモータ配備車輪装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。モータの駆動力に対する反力およびキャリパの制動力に対する反力は、車輪支持部およびサスペンション装置が受ける構成となっている。
【特許文献１】特開２００４−９０８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、車両加速時のピッチング姿勢を決定する１つの設計パラメータとして、アンチスクォート角が用いられる。また、車両制動時のピッチング姿勢を決定する１つの設計パラメータとして、アンチリフト角が用いられる。
【０００４】
上記従来のモータ配備車輪装置において、モータの駆動力（駆動トルク）に対する反力およびキャリパの制動力（制動トルク）に対する反力は、いずれも車輪支持部およびサスペンション装置が受ける。この為、これら両反力は同一の部材によって受けられる為、車両加速時のアンチスクォート角と車両制動時のアンチリフト角とが同一角度θになる（図４）。これにより、車両加速時のピッチング姿勢と車両制動時のピッチング姿勢とを、別々に設定することができず、設計自由度が阻害され得る。したがって、車両加速時および車両制動時のピッチング姿勢を最適に設定できない虞がある。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、車両姿勢を最適に設定することができる車輪装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、請求項１に記載する如く、
車輪に配置され、該車輪を回転駆動又は回生制動するモータと、
車両本体にサスペンションを介して連結され、前記車輪を回転可能に支持する車輪支持部材と、
前記車輪支持部材に配設され、前記車輪を摩擦制動するブレーキ部材と、を備える車輪装置であって、
一端が前記車両本体に連結され、他端が前記モータのハウジングに連結されるアーム部材を備えることを特徴とする車輪装置によって達成される。
【０００７】
本発明において、アーム部材の一端が車両本体に連結され、他端がモータのハウジングに連結される。一方、ブレーキ部材は車輪支持部材およびサスペンションを介して、車両本体に連結される。この場合、モータの回転駆動時に生じる駆動力（駆動トルク）の反力は、アーム部材を介して、車両本体に伝達される。また、ブレーキ部材による車輪の摩擦制動時に生じる制動力（制動トルク）の反力は、車輪支持部材およびサスペンションを介して、車両本体に伝達される。このように、車両加速時におけるモータの駆動力の反力と車両制動時におけるブレーキ部材の制動力の反力とは、これら力の受け取られ方が異なる。したがって、車両加速時と車両制動時とにおいて、例えば車輪支持部材が受ける車両上下方向の力を別々に設定することで、車両加速時と車両制動時とにおけるピッチング姿勢を別々に最適な値に設定することができる。すなわち、車両姿勢を最適に設定することができる。
【０００８】
なお、上記回生制動とは、例えばモータの発電時（回生時）に生じるモータの回転抵抗により車輪を制動することを指す。また、上記摩擦制動とは、例えば車輪に連結されたディスクロータにブレーキ部材が接触したときの摩擦抵抗により、車輪を制動することを指す。さらに、車輪支持部材は、車輪を回転可能に支持するキャリアと、一端がキャリアに連結され、他端が車両本体に、このキャリアを車両上下方向に揺動可能に支持するロアアーム等のアームと、を有していてもよい。
【０００９】
この場合、請求項２に記載する如く、請求項１記載の車輪装置であって、
前記アーム部材は、前記モータの前記回転駆動又は前記回生制動による反力を前記車両本体に伝達するのが好ましい。
【００１０】
また、請求項３に記載する如く、請求項１又は２記載の車輪装置であって、
車両加速時のピッチング姿勢を決めるアンチスクォート角αと、車両制動時のピッチング姿勢を決めるアンチリフト角βと、が異なるように前記アーム部材が配設されるのが好ましい。これにより、車両加速時と車両制動時とにおけるピッチング姿勢を夫々個別に最適な値に設定することができる。すなわち、車両姿勢を最適に設定することができる。なお、車両加速時のピッチング姿勢を決めるアンチリフト角と車両制動時のピッチング姿勢を決めるアンチダイブ角とが異なるように設定してもよい。
【００１１】
さらに、請求項４に記載する如く、請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の車輪装置であって、
前記アーム部材は、車両前後方向に延在していてもよい。これにより、モータの回転駆動時又は回生制動時に生じる駆動力の反力は、アーム部材を介して、車両本体に伝達され得る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、車両姿勢を最適に設定することができる車輪装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、車輪装置およびサスペンション装置の基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施例に係る車輪装置の概略の断面図であり、左側後輪に装着された状態を示す図である。なお、車輪装置１が右側後輪に装着された状態は、左側後輪と略同一となることから、詳細な説明は省略する。
【００１５】
本実施例に係る車輪装置１は、車輪７内に配置され、車輪７を回転駆動させ、又は回生制動するモータ３を備えている。また、車両本体側部材には、サスペンションを介して、車輪７を回転可能に支持する車輪支持部材５が連結されている。
【００１６】
車輪７は、アルミニュウム合金等を円筒状に形成したホイール７ａと、ホイール７ａのリム部に嵌合され、内部に空気が封入されたタイヤ７ｂと、から構成されている。なお、タイヤ７ｂは、ゴム材等からなり、円環状に形成されている。
【００１７】
モータ３は、ホイール７ａ内に配設されるモータハウジング３ａと、モータハウジング３ａ内周面に配設され、コイル等からなるステータと、を有している。ステータの内側には、ステータと僅かなクリアランスを維持して、同軸心状にロータ３ｂが配置されている。ロータ３ｂはその両端がモータハウジング３ａに配設された一対のベアリング（例えば、ローラベアリング）３ｃにより、回転可能に軸支されている。
【００１８】
なお、モータ３としては、例えば交流同期電動機が用いられている。ステータのコイルに車両本体の電源から電力が供給されると、永久磁石を保持したロータ３ｂが回転させられ、ロータ３ｂに接続された駆動軸３ｄが回転する。一方、モータ３はジェネレータとしての発電機能を有している。モータ３の発電時（回生時）には、ロータ３ｂの回転に発電抵抗が負荷され、この負荷が車輪７の回転に対し、制動力として作用する。
【００１９】
モータハウジング３ａの下端部３ｅには、車両前後方向に延在するトルクロッド等のアーム部材９の一端９ａがブッシュを介して、ボルトおよびナットにより連結されている。また、トルクロッド９の他端９ｂは、車両本体側部材にブッシュを介して揺動自在に、ボルトおよびナットにより連結されている。なお、モータ３が回転駆動又は回生制動する際に生じる反力は、モータハウジング３ａおよびトルクロッド９を介して、車両本体側部材に伝達される。
【００２０】
ホイール７ａには、ディスクロータ１１のハット部１１ａおよびハブ１３のハブフランジ１３ａが、車両外側からこの順で、ハブボルトおよびナットにより連結されている。また、ハブ１３にはモータ３の駆動軸３ｄが連結されている。なお、ハブ１３とモータ３の駆動軸３ｄとの間に、プラネタリギア等からなる減速機が介装されていてもよい。この減速機は、モータ３の駆動軸３ｄの回転を所定の減速比で減速し、ハブ１３に伝達する。
【００２１】
車輪支持部材５はモータ３の外周に配置され、車両内側に開口する略円筒状のキャリア５ａを有している。略円筒状のキャリア５ａの中心部には、ローラベアリング等のベアリング５ｂが配設され、このベアリング５ｂはモータ３の駆動軸３ｄを回転可能に軸支している。
【００２２】
キャリア５ａの上端部５ｃには、断面が略コ字状のブレーキキャリパ５ｄが車両幅方向に摺動可能に取付けられている。コ字状のブレーキキャリパ５ｄの内面には、ディスクロータ１１の摺動面を挟み込むようにして、一対のブレーキパッド５ｅが配設されている。ブレーキペダルが踏込まれると、ブレーキキャリパ５ｄが車両幅方向に摺動し、ブレーキキャリパ５ｄのブレーキパッド５ｅが、ディスクロータ１１の摺動面に押圧される。この押圧により、ブレーキパッド５ｅとディスクロータ１１の摺動面との間に摩擦力が生じ、この摩擦力によりディスクロータ１１の回転が制動される。
【００２３】
キャリア５ａの下端部５ｆには、車両幅方向に延在するロアアーム１３の一端がブッシュを介して連結されている。ロアアーム１３の他端は、ブッシュを介して車両本体側部材に連結されている。
【００２４】
また、キャリア５ａの上端部５ｃには、車両幅方向に延在するアッパアーム１５の一端がブッシュを介して連結されている。アッパアーム１５の他端は、ブッシュを介して車両本体側部材に連結されている。このようなダブルウィシュボーン式サスペンションにおいて、車両本体側部材は、ロアアーム１３、キャリア５ａ、およびアッパアーム１５を車両上下方向に揺動可能に支持している。なお、ブッシュは、ゴム部材等からなり、車輪７から入力される振動が車両本体側部材に伝達されるのを防止する防振機能を有している。
【００２５】
ロアアーム１３には、車両上下方向に延在するショックアブソーバ等の減衰要素１７の一端がブッシュを介して連結されている。ショックアブソーバ１７は、内部に油液等が流動する油路が形成されたシリンダ１７ａと、シリンダ１７ａ内部に摺動自在に配設されたピストン１７ｂと、を有している。ショックアブソーバ１７の他端は、車両本体側部材にブッシュを介して連結されている。
【００２６】
ショックアブソーバ１７には、路面から車輪７を介して入力される振動を吸収するコイルスプリング等の弾性要素１９が同軸状に配設されている。ショックアブソーバ１７は、コイルスプリング１９の振動を減衰させる機能を有している。
【００２７】
次に、上述のように構成された車輪装置１の作用について、説明する。
【００２８】
車両の加速時に、モータ３が回転駆動すると、モータ３の駆動力（駆動トルク）は駆動軸３ｄおよびハブ１３を介して車輪７に伝達される。一方、モータ３の駆動力に対する反力は、モータハウジング３ａおよびトルクロッド９を介して、車両本体側部材に伝達される。
【００２９】
また、車両の制動時には、ブレーキキャリパ５ｄのブレーキパッド５ｅからディスクロータ１１に対して制動力（制動トルク）が作用する。この制動力に対する反力は、ブレーキキャリパ５ｄおよびキャリア５ａを介して、アッパアーム１５およびロアアーム１３に伝達され、車両本体側部材に伝達される。
【００３０】
さらに、モータ３の発電（回生）による車両の制動時において、モータ３の駆動力による反力は、モータハウジング３ａおよびトルクロッド９を介して、車両本体側部材に伝達される。
【００３１】
上述した反力により、アッパアーム１５、ロアアーム１３、コイルスプリング１９、およびショックアブソーバ１７（以下、これら１３、１５、１７、１９をサスペンションと称す）は車両上下方向にストロークし、車両がピッチング（車両全体が前後方向に揺動）を行う。なお、車両設計を行う上で、車両加速時および車両制動時のピッチング姿勢を最適に設定することで、車両の操安性および快適性を向上させることができる。
【００３２】
例えば、車両加速時のピッチング姿勢を決定する１つの設計パラメータとして、アンチスクォート角αが用いられる。また、車両制動時のピッチング姿勢を決定する１つの設計パラメータとして、アンチリフト角βが用いられる（図２）。
【００３３】
アンチスクォート角αおよびアンチリフト角βは、例えば以下のようにして求めることができる。まず、アッパアーム１５が揺動する際の揺動軸ｎ１と、ロアアーム１３が揺動する際の揺動軸ｎ２との交点ｍと、車輪７と路面Ｚとの接点ｐとを結ぶアンチリフト線ｎ３を求める。このアンチリフト線ｎ３と路面Ｚとが成す角度がアンチリフト角βとなる。
【００３４】
また、上記揺動軸ｎ１、ｎ２の交点ｍとモータ３の駆動中心ｒとを結ぶ線ｎ４又はこの線ｎ４を延長した延長線ｎ５と、トルクロッド９を車両前方に延長した延長線ｎ６との交点ｓを求める。なお、この仮想上の交点ｓが上記駆動トルクを支える点となる。この交点ｓと、車輪７と路面Ｚとの接点ｐを結ぶアンチスクォート線ｎ７と、路面Ｚとが成す角度がアンチスクォート角αとなる。なお、トルクロッド９の配置方法に応じて、交点ｓは任意の位置に設定することができる。例えば、トルクロッド９の延長線ｎ６と上記線ｎ４との交点ｓが、交点ｍより車輪側にあってもよい。
【００３５】
図３は、ブレーキキャリパ５ｄの制動力Ｆ１とアンチリフト角βおよびモータ３の駆動力Ｆ２とアンチスクォート角αとの関係を示す図である。
【００３６】
図３に示す如く、例えばブレーキキャリパ５ｄから車輪７に対して制動力Ｆ１が作用する、車輪制動時において、ブレーキキャリパ５ｄによる制動力Ｆ１は、コイルスプリング１９が受ける車両上下方向の力成分Ｆ１ｙと、上記アンチリフト角β方向の力成分Ｆ１βとに分解される。車両制動時において、この車両上下方向の力成分Ｆ１ｙにより、車両の後部が浮き上がるリアリフトが発生する。
【００３７】
一方、モータ３から車輪７に対して駆動力Ｆ２が作用する、モータ駆動時（車両加速時）又はモータ回生時（車両制動時）において、モータ３の駆動力Ｆ２はコイルスプリング１９が受ける車両上下方向の力成分Ｆ２ｙと、上記アンチスクォート角α方向の力成分Ｆ２αとに分解される。モータ駆動時において、この車両上下方向の力成分Ｆ２ｙにより、車両の後部が沈み込むリアダイブが発生する。
【００３８】
ところで、上述の如く、モータ３の駆動力に対する反力は、モータハウジング３ａを介してトルクロッド９が受け、トルクロッド９から車両本体側部材に伝達される。この場合、モータ３の駆動力に対する反力は、サスペンション１３、１５、１７、１９を介すること無く、車両本体側部材に伝達される。
【００３９】
一方、ブレーキキャリパ５ｄの制動力に対する反力は、キャリア５ａを介して、アッパアーム１５及びロアアーム１３が受ける。さらに、ロアアーム１３に伝達された制動力は、ショックアブソーバ１７およびコイルスプリング１９を介して、車両本体側部材に伝達される。
【００４０】
このように、車両加速時のモータ３の駆動力と車両制動時のブレーキキャリパ５ｄの制動力とは、これら力の受け取られ方が異なる。したがって、車両加速時と車両制動時とにおいて、サスペンション１３、１５、１７、１９が受ける車両上下方向の力を別々に設定することができる。換言すれば、アンチスクォート角αとアンチリフト角βとを別々に設定し、車両加速時と車両制動時とのピッチング姿勢を個別に設定することができる。
【００４１】
以上、本実施例に係る車輪装置１において、モータハウジング３ａと車両本体側部材とは、トルクロッド９を介して連結されている。これにより、ブレーキキャリパ５ｄの制動力に対する反力は、キャリア５ａを介して、アッパアーム１５及びロアアーム１３が受ける。さらに、ロアアーム１３に伝達された制動力は、ショックアブソーバ１７およびコイルスプリング１９を介して、車両本体側部材に伝達される。これにより、アンチスクォート角αとアンチリフト角βとを、夫々個別に設定することができる。例えば、アンチスクォート角αに基づいて、車両加速時のピッチ姿勢を最適に設定しつつ、この設定とは独立して、アンチリフト角βに基づいて、車両制動時のピッチ姿勢を最適に設定することができる。すなわち、車両姿勢を容易かつ最適に設定することができる。
【００４２】
なお、従来技術において、モータ１００の駆動トルクに対する反力およびブレーキキャリパの制動力に対する反力は、キャリアを介して、アッパアーム１０１及びロアアーム１０３に伝達され、車両本体側部材に伝達される。したがって、上述したアンチスクォート角とアンチリフト角とは、同一の角度θとなる（図４）。この場合、アンチスクォート角θとアンチリフト角θとが同時に設定される。したがって、車両加速時のピッチ姿勢の設定と、車両制動時のピッチ姿勢の設定とにおいて、相互に干渉し、設計上の制約を受け得る。すなわち、上述した本実施例に係る車輪装置１は、従来技術と比較して、車両姿勢をより最適に設定することができる。
【００４３】
以上、本発明を実施するための最良の形態について一実施例を用いて説明したが、本発明はこうした一実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した一実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００４４】
例えば、上記一実施例は、ダブルウィシュボーン式サスペンションが適用されているが、ストラット式サスペンション（マクファーソン式）にも適用可能である。また、マルチリンク型のダブルウィシュボーン式サスペンションにも適用可能である。
【００４５】
また、上記一実施例において、車両の後輪（非操舵輪）７に適用されているが、車両の前輪（操舵輪）にも適用可能である。
【００４６】
さらに、上記一実施例において、トルクロッド９は車両前後方向に延在し、一端がモータハウジング３ａの下端部３ｅに連結され、他端が車両本体側部材に連結されているが、一端がモータハウジング３ａの上端部、又は側面部に連結されていてもよい。すなわち、モータ３が駆動又は制動する際に生じる反力が、モータハウジング３ａおよびトルクロッド９を介して、車両本体側部材に伝達可能であれば、トルクロッド９は任意の位置に取り付け可能である。
【００４７】
上記一実施例において、ロアアーム１３に、ショックアブソーバ１７の一端がブッシュを介して連結されているが、ショックアブソーバ１７の一端はアッパアーム１５又はキャリア５ａにブッシュを介して連結されていてもよい。
【００４８】
ショックアブソーバ１７の一端がアッパアーム１５に連結されている場合、ブレーキキャリパ５ｄの制動力に対する反力は、キャリア５ａおよびアッパアーム１５を介して、ショックアブソーバ１７およびコイルスプリング１９に伝達される。また、ショックアブソーバ１７の一端がキャリア５ａに連結されている場合、ブレーキキャリパ５ｄの制動力に対する反力は、キャリア５ａを介して、ショックアブソーバ１７およびコイルスプリング１９に伝達される。
【００４９】
上記一実施例において、車両リア（車両後部）のアンチスクォート角αとアンチリフト角βとが異なるように設定されているが、車両フロント（車両前部）のアンチリフト角とアンチダイブ角とが異なるように設定がされてもよい。なお、車両リアのアンチスクォート角αと車両フロントのアンチリフト角とは、一定の相関関係を有している。また、車両リアのアンチリフト角βと車両フロントのアンチダイブ角とは、一定の相関関係を有している。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、車輪装置に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施例に係る車輪装置の概略の断面図であり、左側後輪に装着された状態を示す図である。
【図２】本発明の一実施例に係る車輪装置におけるアンチスクォート角αおよびアンチリフト角βを示す図である。
【図３】ブレーキキャリパの制動力Ｆ１とアンチリフト角βおよびモータの駆動力Ｆ２とアンチスクォート角αとの関係を示す図である。
【図４】従来技術におけるアンチスクォート角αおよびアンチリフト角βを示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１    車輪装置
３    モータ
３ａ  モータハウジング
５    車輪支持部材
５ａ  キャリア
５ｄ  ブレーキキャリパ
７    車輪
９    トルクロッド（アーム部材）
１１    ディスクロータ
１３    ロアアーム
１５    アッパアーム
１７    ショックアブソーバ
１９    コイルスプリング
【図１】
2007106151.tif 000003
【図２】
2007106151.tif 000004
【図３】
2007106151.tif 000005
【図４】
2007106151.tif 000006