(57)【要約】【課題】  一つのアクチュエータで、車輪の駆動力、トー角及びキャンバー角を制御、すなわち車両の駆動力、操舵角、懸架減衰力等を制御可能とするシンプルかつコンパクトな車両駆動装置を提供することを目的とする。【解決手段】  車輪１１毎に配設され、車輪１１の駆動力、トー角及びキャンバー角を制御可能な車両駆動装置１において、車両駆動装置１は、球状のロータ２と、球状のロータ２を覆うように支持し、車体１０側に結合したステータ３と、球状のロータ２から延出し、車輪１１側と結合した軸４とを有し、球状のロータ２は、ステータ３に対して、軸４を中心に回転すると共に、軸４及び車輪１１が揺動することを特徴とする。【選択図】図１
2007203803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪毎に配設され、車輪の駆動力、トー角及びキャンバー角を制御可能な車両駆動装置において、前記車両駆動装置は、球状のロータと、前記球状のロータを覆うように支持し、車体側に結合したステータと、前記球状のロータから延出し、車輪側と結合した軸とを有し、前記球状のロータは、前記ステータに対して、前記軸を中心に回転すると共に、前記軸及び車輪が揺動することを特徴とする車両駆動装置。
【請求項２】
車輪毎に配設され、車輪の駆動力、トー角及びキャンバー角を制御可能な車両駆動装置において、前記車両駆動装置は、球状のステータと、前記球状のステータを覆うように支持し、車輪側に結合したロータと、前記球状のステータから延出し、車体側と結合した軸とを有し、前記ロータは、前記球状のステータに対して、前記軸を中心に回転すると共に、車輪が揺動することを特徴とする車両駆動装置。
【請求項３】
前記車両駆動装置は、車体に接続されたサスペンション装置に支持され、前記サスペンション装置の揺動と共に前記ロータを揺動することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両を駆動する駆動装置であると共に、車両のトー角・キャンバー角を簡単に変更できるようにした装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アクチュエータで各輪個別にキャンバー及びトーを制御することができるようにするために、車輪を支持するアクスルを車体に対し１点で支持するボールジョイントと、アクスルにおけるボールジョイントによる支持点の上側下側であり且つ車両前後方向の２点を支持し、この２点の支持点を、車幅方向に個別に変位させる第１及び第２のアクチュエータと、前記２点の支持点を車幅方向において相対的に変位させることで車輪のトーを変化させ、及び／又は前記２点の支持点を車幅方向において同一方向に変位させることで車輪のキャンバーを変化させるように、第１及び第２のアクチュエータを制御する制御手段と、を備えた車両懸架装置がある（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−１２２９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１の発明では、一つの車輪に対して二つのアクチュエータを追加してトー角とキャンバー角を変更しているので、構造が複雑で、重量が重くなるとともに、高いコストが必要となる。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するものであって、一つのアクチュエータで、車輪の駆動力、トー角及びキャンバー角を制御、すなわち車両の駆動力、操舵角、懸架減衰力等を制御可能とするシンプルかつコンパクトな車両駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そのために本発明は、車輪毎に配設され、車輪の駆動力、トー角及びキャンバー角を制御可能な車両駆動装置において、前記車両駆動装置は、球状のロータと、前記球状のロータを覆うように支持し、車体側に結合したステータと、前記球状のロータから延出し、車輪側と結合した軸とを有し、前記球状のロータは、前記ステータに対して、前記軸を中心に回転すると共に、前記軸及び車輪が揺動することを特徴とする。
【０００６】
また、車輪毎に配設され、車輪の駆動力、トー角及びキャンバー角を制御可能な車両駆動装置において、前記車両駆動装置は、球状のステータと、前記球状のステータを覆うように支持し、車輪側に結合したロータと、前記球状のステータから延出し、車体側と結合した軸とを有し、前記ロータは、前記球状のステータに対して、前記軸を中心に回転すると共に、車輪が揺動することを特徴とする。
【０００７】
また、前記車両駆動装置は、車体に接続されたサスペンション装置に支持され、前記サスペンション装置の揺動と共に前記ロータを揺動することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
それによって、本発明は、車両駆動装置の球状のロータを、ステータに対して、軸を中心に回転すると共に、軸及び車輪が揺動する構造、若しくは、車両駆動装置のロータを、球状のステータに対して、軸を中心に回転すると共に、車輪が揺動する構造とし、車輪を前後上下どの方向にも揺動可能とするので、一つの駆動輪を一つのアクチュエータで制御することができ、シンプルでコンパクトに車輪の駆動力、トー角及びキャンバー角を制御、すなわち車両の駆動力、操舵角、懸架減衰力等を制御することができる。
【０００９】
また、前記車両駆動装置は、車体１０に接続されたサスペンション装置に支持され、前記サスペンション装置の揺動と共に前記ロータを揺動するので、大きな振動除去をサスペンションにより実行し、モータは微細な振動除去を実行する等、より精密な制御をすることができ、乗り心地が向上すると共に車両の走行安定性を向上させることができる。また、モータの揺動範囲を小さくすることでモータの設計が容易となり、車輪を回転駆動する性能を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一例としての第一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態の概略図を示す。図中、１は車両駆動装置の一例としてのモータ、２はステータ、３はロータ、４は軸、１０は車体、１１は車輪、１１ａはホイール、１１ｂはタイヤである。
【００１１】
モータ１は、車体１０に設け、略球状の凹部を有するステータ２と、該ステータ２の凹部に配設される略球状のロータ３と、ロータから延出し、一端をロータ３に結合され、他端を車輪１１のホイール１１ａに結合されている軸４とを有する。ホイール１１ａの外周にはタイヤ１１ｂが装着されている。
【００１２】
図２は、本実施形態のモータの概要図を示す。図中、１はモータ、２はステータ、２ａはステータ部、２ｂはベアリング、２ｃはステータ枠、３はロータ、３ａは永久磁石、４は軸、５は取付部である。
【００１３】
ステータ２は、ステータ部２ａ、ベアリング２ｂ及びステータ枠２ｃ等からなる。ステータ枠２ｃは、球の上部を平面で切った形状をしている。円柱状のステータ部２ａは、ステータ枠２ｃの内面に沿って球状のロータ３の中心に向いて配設されている。ベアリング２ｂはハイドロベアリングである。ロータ３は、球状をしており、表面に永久磁石３ａを貼付し、球の一部に軸４の一端を結合している。軸４の他端には、取付部５が軸４に結合されている。なお、軸４と取付部５は一体に形成してもよい。このような構造のモータ１を磁気浮上により支持し、ステータ２及びロータ３により回転制御する。
【００１４】
図３は、本実施形態のブロック図を示す。図中、１はモータ、２はステータ、３はロータ、４は軸、５は取付部、１１は車輪、１１ａはホイール、１１ｂはタイヤ、２１はドライバー要求検出手段、２２は車両走行情報検出手段、２３は車両制御手段の一例としての車両ＥＣＵ、２４はモータ作動情報検出手段、２５はモータ制御手段の一例としてのモータＥＣＵ、２６はモータ駆動回路である。
【００１５】
ドライバー要求検出手段２１は、加減速を操作するアクセルやブレーキ、操舵を操作するステアリング等の操作状態を検出するアクセルセンサ、ブレーキセンサ又はステアリングセンサ等であり、該ドライバー要求検出手段２１により、ドライバーの要求を車両ＥＣＵ２３に入力する。車両走行情報検出手段２２は、車両の姿勢、速度、加速度等を検出する加速度センサ、車速センサ、操舵センサ又は姿勢センサ等であり、車体１０の状態を車両制御手段２３に入力する。車両ＥＣＵ２３は、ドライバー要求検出手段２１及び車両走行情報検出手段２２からの入力に基づき、各モータ１を制御するモータＥＣＵ２５に車輪駆動トルク、操舵角、懸架減衰力等の指令信号を送る。モータＥＣＵ２５には、車両ＥＣＵからの信号の他に、モータ作動情報検出手段２４からの信号が入力される。
【００１６】
モータ作動情報検出手段２４は、モータ回転数、モータ角速度、モータ角加速度等を検出するモータ回転センサ、モータ前後上下方向揺動角等のロータ位置を検出するロータ位置センサ、モータ自体の加速度を検出するモータ加速度センサ等からなる。モータＥＣＵ２５では、車両ＥＣＵ２３及びモータ作動情報検出手段２４からの信号により、駆動トルク、操舵角、懸架減衰力等を正確に判定、必要ならば補正し、モータ駆動回路２６に車輪駆動トルク、操舵角、懸架減衰力等を調整する合成モータ電流を算出してモータ電流指令信号として送信する。モータ１は、モータ駆動回路２６により駆動制御され、軸４を中心に回転する回転数等を変更することで車両速度や駆動トルク等を制御すると共に、軸４を揺動させ、トー角やキャンバー角を変更することで操舵角、減衰力及び車高等を制御する。
【００１７】
なお、これらの信号の伝達はバイワイヤ化されていることで、搭載性の向上と共に、各車輪のきめ細かい制御が可能となる。また、車両走行情報検出手段２２とモータ作動情報検出手段２４は、どちらか一つ設けて、共通に利用してもよい。
【００１８】
図４は、本実施形態の車両ＥＣＵ２３及びモータＥＣＵ２５の実行フローチャートを示す図である。図４（ａ）は車両ＥＣＵ２３のフローチャート、図４（ｂ）はモータＥＣＵ２５のフローチャートを示す。
【００１９】
まず、車両ＥＣＵ２３に関して説明する。最初にステップ１０１で初期設定を設定する（Ｓ１０１）。次に、ステップ１０２で、ドライバー要求検出手段２１により、ドライバーが操作するアクセル、ブレーキ及びステアリング等の動作をそれぞれセンサにより検出し、検出した信号をドライバーの要求値として読み込む（Ｓ１０２）。次に、ステップ１０３で、車両走行情報検出手段２２により、車速、加速度、操舵角、姿勢及び重量等の車両の走行状態をそれぞれセンサにより検出し、検出した信号を車両の走行情報として読み込む（Ｓ１０３）。次に、ステップ１０４で、各駆動輪の駆動トルクを決定する（Ｓ１０４）。次に、ステップ１０５で、各駆動輪の操舵角を決定し（Ｓ１０５）、続いて、ステップ１０６で、各駆動輪の懸架減衰力を決定する（Ｓ１０６）。なお、ステップ１０４からステップ１０６までの順番は変更してもよい。次に、ステップ１０７で、ステップ１０４からステップ１０６で求めた駆動トルク、操舵角及び懸架減衰力をすべて合成して、各球状モータ１の駆動力及び駆動方向を決定する（Ｓ１０７）。次に、ステップ１０８で、各球状モータ１に要求する駆動力をモータＥＣＵ２１に指示する（Ｓ１０８）。
【００２０】
次に、モータＥＣＵ２２に関して説明する。最初にステップ２０１で、車両ＥＣＵ２３のステップ１０８で要求された駆動力を発生するための球モータ駆動電流を算出し、指令する（Ｓ２０１）。次に、ステップ２０２ａで、モータ作動情報検出手段２４が検出した作動中の球状モータ１の駆動トルクが、指令した駆動トルクに対応するかどうかを判定する（Ｓ２０２ａ）。ステップ２０２ａの結果、対応する場合はそのままステップ２０３ａへ進み、対応しない場合は、ステップ２０２ｂでモータ１の駆動トルクの補正処理を実行し（Ｓ２０２ｂ）、その後ステップ２０３ａへ進む。
【００２１】
次に、ステップ２０３ａで、モータ作動情報検出手段２４が検出した作動中のモータ１の前後揺動角が、指令した操舵角と対応するかどうかを判定する（Ｓ２０３ａ）。ステップ２０３ａの結果、対応する場合はそのままステップ２０４ａへ進み、対応しない場合は、ステップ２０３ｂでモータ１の前後揺動角の補正処理を実行し（Ｓ２０３ｂ）、その後ステップ２０４ａへ進む。
【００２２】
次に、ステップ２０４ａで、モータ作動情報検出手段２４が検出した作動中の球状モータ１の上下揺動角及びモータ１自体の加速度が、指令した懸架減衰力に対応するかどうかを判定する（Ｓ２０４ａ）。ステップ２０４ａの結果、対応する場合はそのままスタートへ戻り、対応しない場合は、ステップ２０４ｂでモータ１の上下揺動角の補正処理を実行し（Ｓ２０４ｂ）、その後スタートへ戻る。
【００２３】
次に、モータ１により達成される各機能を説明する。まず、第一に、モータ１は、車両の加減速及び駆動トルク等を制御することができる。加減速及び駆動トルクの制御は、モータ１の軸４を中心とした回転の回転数により制御する。このように駆動トルクを自由に変更することができるので、タイヤの摩耗状態や走行時の路面状態等にあわせて様々に変更することで、タイヤを長寿命化すると共に、車両の走行安定性を向上することができる。
【００２４】
第二に、モータ１は、車両の操舵角等を制御することができる。図５は本実施形態の球状モータ１により車輪１１のトー角を変更し車両の操舵角を制御した状態を示す図である。図５（ａ）は変更前の図、図５（ｂ）は前後輪逆位相操舵時の図、図５（ｃ）は前後輪同位相操舵時の図、図５（ｄ）は前輪トーイン、後輪トーアウトに変更した図を示す。図５（ｂ）に示す前後輪逆位相操舵では、回転半径を小さくすることができ、図５（ｃ）に示す前後輪同位相操舵では、走行時のレーン変更等を迅速安定に行うことができる。また、図５（ｄ）に示す前輪トーイン、後輪トーアウトに変更した場合、その場での回転が可能となる。このようにトー角を自由に変更することができるので、タイヤの摩耗状態や走行時の路面状態等にあわせて様々に変更することで、タイヤを長寿命化すると共に、車両の走行安定性を向上することができる。
【００２５】
第三に、モータ１は、車両の姿勢を制御することができる。図６乃至図８は、本実施形態のモータ１により、車輪１１のキャンバー角を変更し車両の姿勢を制御した状態を示す図である。
【００２６】
図６は本実施形態のモータ１により、車輪１１のキャンバー角を変更し車両の旋回性能を制御した状態を示す図である。図６（ａ）は変更前の図、図６（ｂ）は旋回時の性能を向上させた状態を示す図である。車両は紙面左側に旋回する場合を示し、旋回時に、内側の車輪１１のキャンバー角を制御し、車体１０内側の車高を下げることで、外側へのロールを抑制し、旋回性能を向上するようにしている。
【００２７】
図７は、本実施形態の球状モータ１により、車輪１１のキャンバー角を変更し車両の車高を制御した状態を示す図である。図７（ａ）は変更前の図、図７（ｂ）は車輪をポジティブキャンバーに変更し、車高を上昇させた状態を示す図、図７（ｃ）は車輪をネガティブキャンバーに変更し、車高を下降させた状態を示す図である。このようにキャンバー角を制御することにより、車高を制御することができる。
【００２８】
図８は、本実施形態のモータ１により、車輪１１のキャンバー角を変更し車両の姿勢を制御した状態を示す図である。図８（ａ）は変更前の図、図８（ｂ）は車輪を地面の凹凸にあわせて制御した状態を示す正面図、図８（ｃ）は車輪を地面の凹凸にあわせて制御した状態を示す側面図である。このようにキャンバー角を制御することにより、凹凸のある路面でも車体１０を一定の姿勢に制御することができる。
【００２９】
図６乃至図８に示すように、モータ１は車輪１１のキャンバー角を自由に変更することができるので、タイヤ１１ｂの摩耗状態や走行時の路面状態等にあわせてキャンバー角を様々に変更することで、ローリングやピッチングを抑え乗り心地を向上させると共に、旋回性能等車両の走行安定性を向上することができる。また、回生ブレーキや懸架減衰時等のエネルギーを効果的に回収することができる。
【００３０】
第四に、モータ１は、車両の制動性能を制御することができる。図９は、本実施形態のモータ１により、車輪１１のトー角を変更し車両の制動性能を制御した状態を示す図である。図９は本実施形態のモータ１により、車輪１１のキャンバー角を変更し車両の制動性能を制御した状態を示す図である。図９（ａ）は全輪トーインの状態を示す図、図９（ｂ）は全輪トーアウトの状態を示す図、図９（ｃ）は前輪トーイン、後輪トーアウトの状態を示す図、図９（ｄ）は前輪トーアウト、後輪トーインの状態を示す図である。このように、車輪１１のトー角を制御することにより、モータ１の回生ブレーキと併用する制御ができるので、車両の走行状態や路面状態等にあわせて各車輪１１の回生ブレーキ量とトー角のバランスを様々に変更することで、車両の走行安定性を向上させると共に、制動時のエネルギーを効果的に回収することができる。
【００３１】
図１０及び図１１は、他の実施形態を示す図である。図１０に示すモータ１は、ステータ２を球状にし、ロータ３に球状の凹部を設けて支持したものである。球状のステータ２からは軸４が延出しており、該軸４は車体１０に結合されている。このような構造とすることで、車輪１１のトー角、キャンバー角の変更を車輪１１の略中心で実行することができる。図１１は、モータ１とサスペンション装置Ｓ及びタイロッドＴとを結合する支持構造を示したものである。モータ１は車体に接続されたサスペンション装置Ｓに支持され、サスペンション装置Ｓの揺動と共にロータ３を揺動する。また、後輪に使用することで大きな操舵を必要としない場合は、タイロッドＴを除きサスペンション装置Ｓを結合するだけでよい。サスペンション装置Ｓは図に示した形式だけでなく、どのようなものでもよい。
【００３２】
このような構造とすることにより、大きな振動除去をサスペンションＳ、大きな操舵をタイロッドＴにより実行し、モータ１は微細な振動除去や操舵を実行する等、より精密な制御をすることができ、乗り心地が向上すると共に、車両の走行安定性を向上させることができる。また、モータ１の揺動範囲を小さくすることでモータ１の設計が容易となり、車輪１１を回転駆動する性能を向上することができる。
【００３３】
このように、モータ１を使用することにより、一つの駆動輪を一つのアクチュエータで制御することができ、シンプルでコンパクトに車輪の駆動力、トー角及びキャンバー角を制御、すなわち車両の駆動力、操舵角、懸架減衰力等を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態を示す図
【図２】本実施形態の球状モータを示す図
【図３】本実施形態のブロック図
【図４】本実施形態のフローチャートを示す図
【図５】本実施形態の操舵機能示す図
【図６】本実施形態の旋回性能を示す図
【図７】本実施形態の車高制御を示す図
【図８】本実施形態の安定性能を示す図
【図９】本実施形態の制動性能を示す図
【図１０】他の実施形態を示す図
【図１１】他の実施形態を示す図
【符号の説明】
【００３５】
１…モータ（車両駆動装置）、２…ステータ、２ａ…ステータ部、２ｂ…ベアリング、２ｃ…ステータ枠、３…ロータ、３ａ…永久磁石、４…軸、５…取付部、１０…車体、１１…車輪、１１ａ…ホイール、１１ｂ…タイヤ、２１…ドライバー要求検出手段、２２…車両走行情報検出手段、２３…車両ＥＣＵ（車両制御手段）、２４…モータ作動情報検出手段、２５はモータＥＣＵ（モータ制御手段）、２６…モータ駆動回路、Ｓ…サスペンション装置、Ｔ…タイロッド
【図１】
2007203803.tif 000003
【図２】
2007203803.tif 000004
【図３】
2007203803.tif 000005
【図４】
2007203803.tif 000006
【図５】
2007203803.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007203803.tif 000009
【図８】
2007203803.tif 000010
【図９】
2007203803.tif 000011
【図１０】
2007203803.tif 000012
【図１１】
2007203803.tif 000013