(57)【要約】【課題】車の車輪に重いインホイールモータを使用することなく、複雑なサスペンションや操舵機構を使用することもなく、簡単な構造で車の走行路面の凹凸に十分追従できる動力伝達装置を提供しようとするものである【解決手段】この発明は、一体のフレームにカップリングが設けられた動力ギヤと、テンションプーリと、車軸台に設けられたホイールギヤと、サスペンションを取り付け、これらのギヤをギヤベルトにより駆動するギヤトレーンを構成した独立懸架型動力伝達装置であって、前記フレームにはホイールギヤ用のガイド溝が車の走行接地面に対して垂直に設けられており、車の車輪を駆動するホイールギヤの回転軸は前記ガイド溝に沿って移動可能になっている。【選択図】図１
2012076725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一体のフレームには、駆動源からの駆動力を接続するカップリングが設けられた動力ギヤと、テンションプーリと、車軸台に設けられたホイールギヤと、サスペンションと、ギヤベルトにより車輪の駆動力を伝達する独立懸架型動力伝達装置において、前記フレームにはホイールギヤ用のガイド溝が設けられており、ホイールギヤの駆動軸は前記ガイド溝に沿って移動可能になっており、前記車軸台は車の操舵フレームに設けられた緩衝用のサスペンションで支持されたことを特徴とする垂直車軸懸架装置。
【請求項２】
一体のフレームには、駆動源からの駆動力を接続するカップリングが設けられた動力ギヤと、テンションプーリと、車軸台に設けられたホイールギヤと、サスペンションと、プーリーギヤを有し、ギヤベルトにより車輪に駆動力を伝達する独立懸架型動力伝達装置において、前記フレームにはホイールギヤ用のガイド溝が設けられており、ホイールギヤの駆動軸は前記ガイド溝に沿って垂直に移動可能になっており、前記動力ギヤとホイールギヤにかかるギヤベルトは、動力ギヤとホイールギヤのピッチ円に対してギヤベルトの歯形のピッチ円の高さが接線となるようにギヤの中心を調整配置し、前記車軸台は車の操舵フレームに設けられた緩衝用のサスペンションで支持されたことを特徴とする垂直車軸懸架装置。
【請求項３】
前記駆動源は、独立懸架型動力伝達装置上で動力ギヤに直結されていることを特徴とする請求項１、又は２記載の垂直車軸懸架装置。
【請求項４】
一つの駆動源で複数個の独立懸架型動力伝達装置の動力ギヤを回転させることを特徴とする請求項１又は２記載の垂直車軸懸架装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、車両、特に電気自動車における動力伝達装置に関するもので、駆動輪の走行路の接地面の上下変動に対する駆動軸の負荷の低減と走行時の追従性の改良による車両の乗り心地の向上を図ったものである。
【背景技術】
【０００２】  通常、自動車等の車両（以下単に「車」ともいう）の動力伝達装置は、車の前又は後部に駆動源であるエンジンや電気モータがあり、そこから車軸やジョイントを介してして最終的な回転軸により車の車輪を回転させるようになっているが、車軸に対する直角な方向、特に車輪の走行路の接地面に対する上下方向に対する完全な直線的追従性は困難で、走行路の車輪の接地面の凹凸に車軸の上下動を円滑に追従させ、振動や車軸にかかる曲げ応力を解消するために各種の緩衝用サスペンション（懸架手段）が使用されている。【０００３】  特に固定車軸式の車軸懸架型（リジッド・アクスル型）の場合は、一方の車輪の接地点を支点として左右の回転輪を繋いだ回転軸に大きな曲げ応力が作用する。これに対して独立懸架型（インディペンデント型）を使用した場合は、車軸懸架型に比べて路面に対する追従性も良いが、これでもジョイントを支点に車輪の回転軸に直接曲げ応力が掛かり、走行路面の接地面に対する上下方向の直線的な追従性は完全に解消されたわけではない。【０００４】  前記問題点を改良するため、最近では長い回転軸を必要としないインホイールモータ（例えば特許文献１参照）を使用した動力分散型の電気自動車が提案されている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）が、それらのインホイールモータの車輪は、車輪自体にモータを内蔵しているため車輪自体の重量に内蔵されるモータの重量が加算されるため車輪の総重量が非常に重くなり、車に複雑なサスペンション機構や操舵機構を使用する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１５５７６９号公報
【特許文献２】特開２００９−１２６０７号公報
【特許文献３】特開２００９−１１３７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  この発明は、車の車輪に重いインホイールモータを使用することなく、複雑なサスペンションや操舵機構を使用することもなく、単に周知のコイルばねや板ばね式の独立懸架型の垂直車軸懸架装置を使用するだけで、車輪の回転や駆動軸に作用する応力を低減し、簡単な構造で車の走行路面の凹凸に十分追従できる独立懸架型の動力伝達装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  この発明は、特に一体のフレームにカップリングが設けられた動力ギヤと、テンションプーリと車軸台に設けられたホイールギヤを取り付け、これらのギヤをギヤベルトにより駆動するギヤトレーンを構成した独立懸架型動力伝達装置であって、前記フレームにはホイールギヤ用のガイド溝が車の走行接地面に対して垂直に設けられており、車の車輪を駆動するホイールギヤの回転軸は前記ガイド溝に沿って移動可能になっている。前記動力ギヤとホイールギヤに掛かるギヤベルトは、動力ギヤとホイールギヤのピッチ円に対してギヤベルトのギヤの歯形のピッチ円の高さが接線となるようにギヤの中心を調整配置したもので、前記車軸台は車の走行接地面の凹凸に基づく動力ギヤとホイールギヤとの間隔変動をフレームに設けられたガイド溝と車の車体フレームに設けられた緩衝用のサスペンションで支持することにより路面変動に容易に追従できるようになっている。【０００８】  なお、前記垂直車軸懸架装置において、そのプーリーギヤを省略してホイールギヤに直接ギヤベルトをかけ渡すこともできる。
また、一つの垂直車軸懸架装置は一つの走行用の車輪（以下単に「車輪」という）だけを駆動するようになっており、車の車体には駆動輪の数だけこの垂直車軸懸架装置を装着してインホイールモータに代わる動力分散式の駆動装置を実現するものであり、駆動源は垂直車軸懸架装置上で動力ギヤに直結されて使用することが好ましいのであるが、場合によっては単一の駆動源を複数の垂直車軸懸架装置の動力ギヤに伝達させることもできる。
【発明の効果】
【０００９】  この発明によれば、単一の垂直車軸懸架装置を車の車体フレームに取り付けるだけで、動力伝達機構としての損傷の危険が多い長い駆動シャフトや複雑なギヤボックスが不要となり、各垂直車軸懸架装置に取り付けた車の車輪は、走行路面に対して他の車輪の駆動軸とは無関係に独立して自由に上下運動を行うことができるので、凹凸の激しい走行路面変動に対して容易に追従できる効果を有する。
また、駆動源としては電動モータを使用するのが好ましく電気制御回路の使用により、各モータの回転制御を単独或いは同時に行うことが容易となるので運転操作についても様々な事態に対応でき、インホイールモータを使用するのに比べ車輪自体の重量も軽いので通常の車の車輪を使用することができると共に、車輪にかかる負荷を低減するために複雑なサスペンション機構や操舵機構を使用する必要がない。【００１０】
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の垂直車軸懸架装置の説明図である。
【図２】この発明の垂直車軸懸架装置の使用形態を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】  以下、この発明の実施例を図に基づき説明するが、以下の説明において同一の機能を有する部材や部位、構成については同一の符号を付け、或いは説明を省略する場合がある。
【００１３】  図１は、この発明の垂直車軸懸架装置の実施例を模式的に示した説明図で、（ａ）は、この発明の垂直車軸懸架装置の主要部の断面図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はそのＡ−Ａ矢視図である。１はこの発明の垂直車軸懸架装置を示し、２は鉄枠や鉄板等で構成された一体のフレームである。このフレームは必ずしも図示したような一枚の板状体を意味するものではなく、鉄枠や鋳物等により必要な部分に必要な形状構成を有する部品の取り付け枠を意味するものである。
【００１４】  ３は動力ギヤで、フレーム２に取り付けられた電動モータ等の駆動源Ｍと直結されている。４はフレーム２に設けられたテンションギヤ、５はホイールギヤで、車軸台８に回転自在に挿入された車軸用の回転軸５ａに設けられており、このホイールギア５の先端部にはさらにゴムタイヤ等の走行用の車輪Ｗが取り付けられるようになっている。６はプーリーギヤで、７はフレーム２に設けられた長孔からなるガイド溝で、車軸台８に設けられたホイールギヤ５の回転軸５ａがガイド溝７に沿って摺動できるようになっている。
【００１５】  ９は緩衝用のサスペンションで、車の車体１０に取り付けられ、コイルスプリングや板ばね、或いはオイルダンパー等（この図ではコイルスプリング）により、車軸台９を支持している。車体１０は本体フレーム１０ａと操舵フレーム１０ｂを有し、後輪は本体フレーム部１０ａに前輪は操舵フレーム部１０ｂに取り付けて使用される（図２参照）。
【００１６】  Ｖはベルトの内側に歯形が形成されたギヤベルトで、図１の（ｃ）に示すように駆動ギヤ３、ホイールギヤ５、プーリーギヤ６、テンションギヤ４からなるベルトトレーンを構成し、駆動源Ｍの駆動力をカップリング３ａを介して動力ギヤ３に伝達し、車の車輪を回転させるためのホイールギヤ５を回転させる。
【００１７】  この実施例ではテンションギヤ４は通常はベルトの緩みを無くして適正な回転力がホイールギヤ５に伝えわるように常にスプリング等で図面上右手方向への張力が付勢されているが、ベルトＶの外側から図面上左手方向に付勢されたプーリーに置き代えることも周知の設計変更に属する。そして、ホイールギヤ５を駆動するギヤベルトＶは、動力ギヤ３とホイールギヤ５の歯車のピッチ円位置に対してギヤベルトＶの歯形のピッチ円Ｐの高さが接線となるように（「図１の（ｃ）参照」）互いのギヤの中心位置が調整されている。
【００１８】  以上説明したこの発明の垂直車軸懸架装置１は、フレーム２と共に図示しない車の本体フレーム１０に着脱自在に組み付けられており、車輪Ｗを装着して使用される。
【００１９】  以下、この発明の垂直車軸懸架装置の作用について説明する。
この垂直車軸懸架装置１は、図１に示すように詳細を図示しない車体１０の本体フレーム１０ａ又は操舵フレーム１０ｂに着脱自在に組み付けられており、操舵フレーム１０ｂに取り付けられた垂直車軸懸架装置は、運転手のハンドル操作により車の走行方向を自由に制御することができるようになっている。
【００２０】  車の走行中に走行路面の凹凸が激しく各車輪の上下運動が大きい場合、車輪のタイヤの緩衝力とサスペンションの緩衝力だけでは走行輪の上下運動に追従できない場合、この発明の垂直車軸懸架装置では車軸台８がフレーム２のガイド溝７に沿って上下に移動するのでホイールギヤ５の回転軸５ａには不自然な曲げ応力が掛からずに各々の走行輪が独自に車の走行路面の高さ変動に自由に追従することができる。
【００２１】  図２の（ａ）は、この発明の垂直車軸懸架装置の使用形態を示す平面は配置の説明図で、４輪駆動の車では垂直車軸懸架装置１をフレーム２により車の車体に４基取り付けて使用するものであり、前輪は特に操舵フレーム１０ｂの左右に取り付けて図示しない操舵装置により車の走行方向を制御するのである。図２では、この発明の垂直車軸懸架装置に駆動源としてモータＭを各々直結して使用した使用形態を模式的に示したものである。
図２の（ｂ）は、図２の（ｂ）の正面図で、車体１０にこの発明の垂直車軸懸架装置をフレーム２によって取り付けた形態を模式的に示したものである。
【００２２】  図２では、駆動源としてのモータＭは各フレーム２に設けられているが、一つのモータＭで二つの垂直車軸懸架装置の動力ギヤ３を駆動するすることもできる。この場合は一つの駆動モータＭから適当なフレキシブル継ぎ手等を介して左右の垂直車軸懸架装置１のフレームに設けられているカップリング３ａに駆動力を伝達して同時に左右の車輪Ｗを回転させるようにすればよい。
【００２３】  以上説明したように、この発明の垂直車軸懸架装置は単一の垂直車軸懸架装置を車の車体フレームに取り付けるだけで、車に複雑なサスペンション機構や操舵機構を使用する必要がなく、伝達機構としての損傷の危険が多い長い駆動シャフトや複雑なギヤボックスも不要となり、各垂直車軸懸架装置に取り付けた車の車輪は、走行路面に対して他の車輪の駆動軸とは無関係に独立して自由に十分大きな上下運動を行うことができるので、凹凸の激しい走行路面変動に対して容易に追従できる効果を有する。
【符号の説明】
【００２４】  １・・・垂直車軸懸架装置
２・・・フレーム
３・・・動力ギヤ
３ａ・・カップリング
４・・・テンションプーリー
５・・・ホイールギヤ
６・・・プーリーギヤ
７・・・ガイド溝
８・・・車軸
９・・・サスペンション
１０・・・車体
１０ａ・・本体フレーム
１０ｂ・・操舵フレーム
Ｍ・・・動力源
Ｐ・・・ピッチ円高さ
Ｖ・・・ギヤベルト
Ｗ・・・車輪
【図１】
2012076725.tif 000003
【図２】
2012076725.tif 000004