(57)【要約】【課題】  インホイールモータ駆動装置の不具合等により車輪に生じた制動力を解除し、その後の走行を可能にするインホイールモータ駆動装置の異常時処理装置を提供する。【解決手段】  このインホイールモータ駆動装置の異常時処理装置は、モータ６および車輪用軸受４を有するインホイールモータ駆動装置の異常時の処理を行う異常時処理装置であって、車輪用軸受４とは別に、車輪５Ａを回転自在に支持する異常時用の軸受２を、車輪用軸受４の内方部材８に着脱可能に設けた。モータ６の機能が失陥するなどインホイールモータ駆動装置の異常時には、車両を停止させ、車輪５Ａを回転自在に支持する異常時用の軸受２を、内方部材８に着脱可能に設け、車輪５Ａを自由に回転できるようにすることで、その後の車両の走行を可能にする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータおよび車輪用軸受を有するインホイールモータ駆動装置の異常時の処理を行う異常時処理装置であって、
前記車輪用軸受とは別に、車輪を回転自在に支持する異常時用の軸受を、前記車輪用軸受の回転輪に着脱可能に設けたことを特徴とするインホイールモータ駆動装置の異常時処理装置。
【請求項２】
請求項１において、前記異常時用の軸受で支持する車輪は、通常時の車輪を前記回転輪から取外しこの通常時の車輪に代えて、前記異常時用の軸受に固定するものであるインホイールモータ駆動装置の異常時処理装置。
【請求項３】
請求項１において、前記異常時用の軸受は、通常時の車輪を前記回転輪から取外してこの取外した車輪を、固定するものであるインホイールモータ駆動装置の異常時処理装置。
【請求項４】
請求項３において、前記異常時用の軸受は、前記回転輪に固定される内方部材と、前記回転輪から取外した車輪を取付け可能なフランジを有する外方部材と、これら内方部材，外方部材の軌道面間に介在させた複数の転動体とを有するインホイールモータ駆動装置の異常時処理装置。
【請求項５】
モータおよび車輪用軸受を有するインホイールモータ駆動装置の異常時の処理を行う異常時処理装置であって、
前記車輪に着脱可能に取付けられてこの車輪を支持する台車を備えることを特徴とするインホイールモータ駆動装置の異常時処理装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記インホイールモータ駆動装置の異常を検出する検出手段と、この検出手段により前記インホイールモータ駆動装置が異常と検出されたとき、運転者に警告を出力する異常報告手段とを有するインホイールモータ駆動装置の異常時処理装置。
【請求項７】
請求項６において、前記検出手段により前記インホイールモータ駆動装置が異常と検出されたとき、前記モータの出力を制限する出力制限手段を有するインホイールモータ駆動装置の異常時処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、インホイールモータ駆動装置の異常時処理装置に関し、インホイールモータ駆動装置の不具合等により車輪に生じた制動力を解除し、その後の車両走行を可能にする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
インホイールモータにより駆動される電気自動車において、左右いずれか一方の駆動輪がロックした場合には、左右反対側の駆動輪を同じくロックすることで、車両の挙動を安定させる技術が提案されている（特許文献１）。
また、インホイールモータ方式の車両において、車輪側から過大なトルクがモータ側に入力されるのを防ぐ目的で、モータから車輪までの動力伝達系の一部に最弱部を設けた技術がある。この最弱部に一定以上のねじりトルクが発生した場合には、前記最弱部を破断させる（特許文献１）。この技術は、モータユニット内部において、モータ、軸受あるいは減速機などが固着失陥した場合は、車輪が回転不能になることを防ぐことも可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４４５０２０１号公報
【特許文献２】特許第４８７７２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術は、車輪がロックした場合に安全に緊急停止する一つの手法であるが、その後の走行は不可能である。車輪のロックを防ぐため特許文献２のように、モータと車輪間の動力伝達部に最弱部を設け、異常時にはこの最弱部を破断させることで車輪とモータを絶縁することは可能である。しかし、最弱部の強度設定が難しく、通常の走行時において最弱部が破断する、あるいは必要な時に破断しないなどの問題がある。
ところで電気自動車における駆動輪がロックした場合には、他の車両等の障害にならないようにこの電気自動車を、道路端に寄せたり、自車の安全を確保しつつレッカー車を待機できる場所までとりあえず自走することが肝要である。
【０００５】
この発明の目的は、インホイールモータ駆動装置の不具合等により車輪に生じた制動力を解除し、その後の走行を可能にするインホイールモータ駆動装置の異常時処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明における第１の発明のインホイールモータ駆動装置の異常時処理装置は、モータおよび車輪用軸受を有するインホイールモータ駆動装置の異常時の処理を行う異常時処理装置であって、
前記車輪用軸受とは別に、車輪を回転自在に支持する異常時用の軸受を、前記車輪用軸受の回転輪に着脱可能に設けたことを特徴とする。
【０００７】
このインホイールモータ駆動装置の正常時（通常時）には、モータからの駆動力が車輪用軸受の回転輪に伝達され、車輪を回転駆動することにより車両を走行させ得る。モータの機能が失陥するなどインホイールモータ駆動装置の異常時には、車輪に制動力が生じる。この場合、車両を停止させ、前記車輪用軸受とは別に、車輪を回転自在に支持する異常時用の軸受を、前記車輪用軸受の回転輪に着脱可能に設ける。このように、モータの機能の失陥などにかかわらず、車輪を自由に回転できるようにすることで、その後の車両の走行を可能にでき、修理工場などへ自力でまたは牽引して走行できる。また、インホイールモータ駆動装置の異常時に、異常時用の軸受を用いて車輪を自由に回転できるようにすることで、他の車両等の障害にならないようにこの車両を、道路端に寄せたり、自車の安全を確保しつつレッカー車を待機できる場所までとりあえず自走することができる。
【０００８】
前記異常時用の軸受で支持する車輪は、通常時の車輪を前記回転輪から取外しこの通常時の車輪に代えて、前記異常時用の軸受に固定するものであっても良い。この場合、制動力の生じた車輪自体を交換することで、作業能率の向上を図れる。
【０００９】
前記異常時用の軸受は、通常時の車輪を前記回転輪から取外してこの取外した車輪を、固定するものであっても良い。この場合、制動力の生じた車輪をそのまま用いて、その車輪を自由に回転できるようにすることができる。したがって、車両における異常時処理装置の収納スペースをできるだけ小さくすることができるうえ、異常時処理装置の汎用性を高めることが可能となる。
前記異常時用の軸受は、前記回転輪に固定される内方部材と、前記回転輪から取外した車輪を取付け可能なフランジを有する外方部材と、これら内方部材，外方部材の軌道面間に介在させた複数の転動体とを有するものであっても良い。
【００１０】
この発明における第２の発明のインホイールモータ駆動装置の異常時処理装置は、モータおよび車輪用軸受を有するインホイールモータ駆動装置の異常時の処理を行う異常時処理装置であって、前記車輪に着脱可能に取付けられてこの車輪を支持する台車を備えることを特徴とする。
このインホイールモータ駆動装置の通常時には、モータからの駆動力が車輪用軸受の回転輪に伝達され、これにより車両を走行させ得る。モータの機能が失陥するなどインホイールモータ駆動装置の異常時には、車輪に制動力が生じる。この場合、車両を停止させ、車輪を支持する台車を、前記車輪に着脱可能に取付ける。このように車輪に制動力が生じた場合であっても、台車を介してその後の車両の走行を可能にでき、修理工場などへ自力で走行できる。
【００１１】
前記インホイールモータ駆動装置の異常を検出する検出手段と、この検出手段により前記インホイールモータ駆動装置が異常と検出されたとき、運転者に警告を出力する異常報告手段とを有するものであっても良い。この構成によると、車両の走行時、検出手段は、インホイールモータ駆動装置の異常を常時検出している。検出手段として、例えば、前後または左右の車両の回転数差が、定められた閾値よりも大きくなったと判断すると、回転数の低い車輪におけるインホイールモータ駆動装置が異常と推定する。前記「閾値」は、任意のモータの機能を失陥させた場合の実車試験やシミュレーションなどにより適宜に定められる。インホイールモータ駆動装置が異常と検出すると、異常報告手段は、該当するインホイールモータ駆動装置が異常である旨、警報音や表示画面などにより運転者に出力する。このように、不具合のあるインホイールモータ駆動装置の異常時の処理を行うように注意を喚起する。
【００１２】
前記検出手段により前記インホイールモータ駆動装置が異常と検出されたとき、前記モータの出力を制限する出力制限手段を有するものとしても良い。この場合、車両走行中にインホイールモータ駆動装置が異常のとき、出力制限手段がモータの出力を自動的に制限することで、車両の不安定な挙動を抑えることができる。
【００１３】
インホイールモータ駆動装置の異常時処理装置は、通常走行モードと一時走行モードとを切替え可能な走行モード切替手段を有し、異常時処理装置による異常時の処理を施した後、走行モード切替手段により、通常走行モードから一時走行モードへ切り替えても良い。
前記「一時走行モード」とは、速度や操舵の操作量に制限を設け、低速ながら自走できるモードを言う。
【発明の効果】
【００１４】
この発明における第１の発明のインホイールモータ駆動装置の異常時処理装置は、モータおよび車輪用軸受を有するインホイールモータ駆動装置の異常時の処理を行う異常時処理装置であって、前記車輪用軸受とは別に、車輪を回転自在に支持する異常時用の軸受を、前記車輪用軸受の回転輪に着脱可能に設けたため、インホイールモータ駆動装置の不具合等により車輪に生じた制動力を解除し、その後の走行を可能にすることができる。
【００１５】
この発明における第２の発明のインホイールモータ駆動装置の異常時処理装置は、モータおよび車輪用軸受を有するインホイールモータ駆動装置の異常時の処理を行う異常時処理装置であって、前記車輪に着脱可能に取付けられてこの車輪を支持する台車を備えるため、インホイールモータ駆動装置の不具合等により車輪に生じた制動力を解除し、その後の走行を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の第１の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の異常時処理装置の断面図である。
【図２】通常時における同インホイールモータ駆動装置の断面図である。
【図３】この発明の他の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の異常時処理装置の断面図である。
【図４】通常時における同インホイールモータ駆動装置の断面図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の異常時処理装置の正面図である。
【図６】いずれかのインホイールモータ駆動装置の異常時処理装置の制御系のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
この発明の第１の実施形態を図１および図２と共に説明する。
この実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の異常時処理装置は、インホイールモータ駆動装置の異常時の処理を行うものであり、例えば、電気自動車に搭載される。左右の前輪または左右の後輪が、それぞれ独立のインホイールモータ駆動装置により走行駆動可能に構成される。なお電気自動車において、前後左右の４輪をそれぞれ独立のインホイールモータ駆動装置により走行させても良い。
先ず、インホイールモータ駆動装置について説明する。
【００１８】
図２に示すように、インホイールモータ駆動装置は、モータ部１と、車輪用軸受４とを有する。モータ部１は、車輪５を駆動するモータ６と、このモータ６の回転を減速する減速機７とを有する。車輪用軸受４の回転輪８とモータ部１の出力軸（図示せず）とを同軸に配置し、モータ部１からの駆動力を回転輪８に伝達する。なお、この明細書において、インホイールモータ駆動装置を車両に取り付けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央よりとなる側をインボード側と呼ぶ。
【００１９】
モータ６は、筒状のモータハウジング９に固定した図示外のモータステータと、モータ回転軸に取付けた図示外のモータロータとの間にギャップを設けたＩＰＭモータ（すなわち埋込磁石型同期モータ）である。インホイールモータ駆動装置は、例えば、モータハウジング９の外周部で、ナックル等の懸架装置（図示せず）を介して車体に固定される。モータハウジング９には、軸方向に離隔して軸受が設けられ、これら軸受にモータ回転軸が回転自在に支持されている。このモータ回転軸は、モータ６の駆動力を減速機７に伝達するものである。
【００２０】
減速機７は、例えば、減速比が１／６以上のサイクロイド減速機が適用される。減速機７の入力軸（図示せず）は、軸方向一端が前記モータ回転軸内に延びて、例えば、同モータ回転軸とスプライン嵌合されている。したがって、減速機７の入力軸およびモータ回転軸は、軸受により一体に回転自在に支持される。
【００２１】
車輪用軸受４は、内周に複列の軌道面を形成した固定輪である外方部材１０と、これら各軌道面に対向する軌道面を外周に設けた回転輪８である内方部材と、これら外方部材１０および内方部材８の軌道面間に介在した複列の転動体１１とを有する。内方部材８は、駆動輪を取付けるハブを兼用する。この車輪用軸受４は、複列のアンギュラ玉軸受とされ、転動体１１はボールから成り、各列毎に図示外の保持器で保持されている。前記軌道面は断面円弧状であり、各軌道面は接触角が背面合わせとなるように形成されている。また外方部材１０と内方部材８との間の軸受空間のアウトボード側端、インボード側端は、それぞれシール部材１２でシールされている。
【００２２】
外方部材１０は、ハウジング９のアウトボード側に取付けられ、外方部材１０およびハウジング９が一体の部品とされている。
内方部材８のアウトボード側端には、車輪取付け用のハブフランジ１５が設けられている。ハブフランジ１５の複数のボルト孔にハブボルト１９が設けられ、これらハブボルト１９により車輪５のホイールが固定される。
【００２３】
異常時処理装置について説明する。
図１に示すように、異常時処理装置は、車輪５Ａを回転自在に支持する異常時用の軸受２を、車輪用軸受４の内方部材８に着脱可能に設けたものである。通常時の車輪５（図２）を内方部材８のハブフランジ１５から取外しこの通常時の車輪５に代えて、異常時に用いる車輪５Ａを軸受２に固定したものである。つまりモータ６の機能が失陥するなどインホイールモータ駆動装置の異常時には、車輪５に制動力が生じるため、ハブフランジ１５に、軸受２を介して、異常時に用いる車輪５Ａを支持している。
【００２４】
異常時用の軸受２は、内方部材３と、外方部材１３と、複数の転動体１４とを有する。
内方部材３は略円板状に形成され、この内方部材３のインボード側端面がハブフランジ１５のアウトボード側の端面に当接され、且つ、内方部材３の内周面３ａがホイールとの案内部１６に嵌合される。また内方部材３には、前記のように内方部材３がハブフランジ１５に嵌合された状態で、ハブフランジ１５の複数のボルト孔に連通する貫通孔３ｂが設けられている。各ボルト孔および貫通孔３ｂに、それぞれハブボルト１９を挿入し、内方部材３のアウトボード側端面から突出する部分にナット１７を螺合することで、内方部材３がハブフランジ１５に固定される。
【００２５】
内方部材３の外周面には、例えば、複列の軌道面が形成されている。外方部材１３は、異常時に用いる車輪５Ａのホイールの内周部に一体に設けられている。この外方部材１３の内周面に、複列の軌道面が形成されている。これら内方部材３および外方部材１３の各軌道面間に、複列の転動体１４を介在させている。この軸受２は、複列のアンギュラ玉軸受とされ、転動体１４はボールから成る。各軌道面は接触角が背面合わせとなるように形成されている。
【００２６】
作用効果について説明する。
このインホイールモータ駆動装置の正常時には、図２に示すように、モータ６からの駆動力が車輪用軸受４の内方部材８に伝達され、車輪５を回転駆動することにより車両を走行させ得る。モータ６の機能が失陥するなどインホイールモータ駆動装置の異常時には、車輪５に制動力が生じる。この場合、車両を停止させ、図２に示すように車輪５Ａを回転自在に支持する軸受２の内方部材３を、ハブフランジ１５に着脱可能に設ける。このように、モータ６の機能の失陥などにかかわらず、車輪５Ａを自由に回転できるようにすることで、その後の車両の走行を可能にでき、修理工場などへ自力でまたは牽引して走行できる。また、インホイールモータ駆動装置の異常時に、異常時用の軸受２を用いて車輪５Ａを自由に回転できるようにすることで、他の車両等の障害にならないようにこの車両を、道路端に寄せたり、自車の安全を確保しつつレッカー車を待機できる場所までとりあえず自走することができる。
通常時の車輪５をハブフランジ１５から取外しこの通常時の車輪５に代えて、異常時に用いる車輪５Ａを、異常時用の軸受２に固定したものであるため、制動力の生じた車輪自体を交換することで、作業能率の向上を図れる。
【００２７】
他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００２８】
図３は、他の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置の異常時処理装置の断面図であり、図４は、通常時における同インホイールモータ駆動装置の断面図である。図４に示す通常時の車輪５を、内方部材８のハブフランジ１５から取外してこの取外した車輪５を、異常時用の軸受２Ａに固定するものであっても良い。この軸受２Ａは、内方部材８のハブフランジ１５に着脱可能に設けられる内方部材３Ａと、前記車輪５に取付け可能なフランジ１３Ａａを有する外方部材１３Ａと、これら内方部材３Ａ，外方部材１３Ａの軌道面間に介在させた複数の転動体１４とを有する。この軸受２Ａは、複列のアンギュラ玉軸受とされ、転動体１４はボールから成る。各軌道面は接触角が背面合わせとなるように形成されている。
【００２９】
内方部材３Ａのフランジ３Ａａの内周面が、案内部１６の外周面に嵌合される。内方部材３Ａのうち、フランジ３Ａａよりもアウトボード側に延びる軸部の外周面に、複列の軌道面が形成されている。
外方部材１３Ａは、径方向外方に延びる車輪取付フランジ１３Ａａを有する。この車輪取付フランジ１３Ａａに複数のボルト孔が形成され、これらボルト孔にハブボルト１９が設けられて車輪５のホイールが車輪取付フランジ１３Ａａに固定される。このとき外方部材１３Ａの外周面に、車輪５の内周面が嵌合される。
【００３０】
図３、図４の構成によると、モータ６の機能が失陥するなどインホイールモータ駆動装置の異常時には、通常時の車輪５をハブフランジ１５から取外してこの取外した車輪５を、軸受２Ａに固定する。この場合、制動力の生じた車輪５をそのまま用いて、その車輪５を自由に回転できるようにすることができる。したがって、車両における異常時処理装置の収納スペースをできるだけ小さくすることができるうえ、異常時処理装置の汎用性を高めることが可能となる。また、モータ６の機能の失陥などにかかわらず、車輪５を自由に回転できるようにすることで、その後の車両の走行を可能にでき、修理工場などへ自力で走行できる。
【００３１】
図５に示すように、車輪５に着脱可能に設けられてこの車輪５を支持する台車５０を備えた異常時処理装置としても良い。台車５０は、車輪５の下部を支持するものとし、この台車５０の下部における前後に、車輪５１，５１が回転自在に支持されている。台車５０には、車輪５を台車５０に付勢するベルト５２，５２と、各ベルト５２の長手方向途中部に設けられたタイヤ保持部材５３と、ベルト同士をロックするロック用部材５４とを有する拘束具５５が付設されている。車輪５に制動力が生じた場合、図示外のジャッキなどを用いて前記車輪５を台車５０に支持し、タイヤ保持部材５３を車輪５のタイヤ５６の上部に掛けると共にロック用部材５４によりベルト同士をロックする。このとき各ベルト５２による張力により、車輪５が台車５０に付勢される。よって、台車５０に支持された車輪５を確実に固定し得る。
この場合にも、モータの機能の失陥などにかかわらず、車輪５を自由に回転できるようにすることで、その後の車両の走行を可能にでき、修理工場などへ自力で走行できる。
【００３２】
各実施形態において、減速機を介在させず、モータ６の出力軸に車輪用軸受を直結しても良い。
【００３３】
図６は、いずれかのインホイールモータ駆動装置の異常時処理装置の制御系のブロック図である。この例では、車両のインバータ装置２２に、異常時処理装置の制御部９５が設けられる。インバータ装置２２におけるパワー回路部２８は、車両搭載のバッテリ２３の直流電力をモータ６の駆動に用いる３相の交流電力に変換するインバータ３１と、このインバータ３１を制御するＰＷＭドライバ３２とで構成される。モータ６は３相の同期モータ等からなる。インバータ３１は、複数の半導体スイッチング素子（図示せず）で構成され、ＰＷＭドライバ３２は、入力された電流指令をパルス幅変調し、前記各半導体スイッチング素子にオンオフ指令を与える。
【００３４】
モータコントール部２９は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、および電子回路により構成され、その基本となる制御部としてモータ駆動制御部３３を有している。モータ駆動制御部３３は、上位制御手段であるＥＣＵ２１から与えられるトルク指令等による加速・減速指令に従い、電流指令に変換して、パワー回路部２８のＰＷＭドライバ３２に電流指令を与える手段である。モータ駆動制御部３３は、インバータ３１からモータ６に流すモータ電流値を電流検出手段３５から得て、電流フィードバック制御を行う。また、モータ駆動制御部３３は、モータ６のロータの回転角を角度センサ３６から得て、ベクトル制御を行う。
【００３５】
この実施形態では、インバータ装置２２におけるモータコントール部２９に、検出手段３９と、出力制限手段４０とを有する制御部９５を設けている。ＥＣＵ２１には異常表示手段４２を設けている。検出手段３９は、インホイールモータ駆動装置の例えばモータ６が固着失陥するなどの異常を検出する手段であり、例えば、各モータ６のロータの回転角を角度センサ３６から得て、前後または左右の車輪５の回転数差が、定められた閾値よりも大きくなったと判断すると、回転数の低い車輪５におけるインホイールモータ駆動装置２４が異常と推定する。
【００３６】
検出手段３９により前記インホイールモータ駆動装置２４が異常である旨検出すると、出力制限手段４０は、前記インホイールモータ駆動装置２４のモータ６の出力を制限する。つまりモータ６に流すモータ電流に制限を与える。これにより車両の不安定な挙動を抑えることができる。これと共に、異常報告手段４１がＥＣＵ２１に異常の報告を行い、その異常の報告により、ＥＣＵ２１の異常表示手段４２が運転席の表示装置２７に異常の表示を行う。表示装置２７に異常の表示を行うことで、運転者は、その異常を直ぐに認識することができて、車両を一旦停車させた後、前記いずれかの異常時処理装置による異常時の処理を施す、つまり車輪５を回転自在に支持する軸受を、ハブフランジに設けることで、修理工場への走行など、運転者により迅速に適切な処置を行うことができる。ＥＣＵ２１は、この他に、出力制限手段４０によるインバータ装置２２の出力に制限に対応した制御を行う。
【００３７】
異常時処理装置は、通常走行モードと一時走行モードとを切替え可能な走行モード切替手段を有し、異常時処理装置による異常時の処理を施した後、走行モード切替手段により、通常走行モードから一時走行モードへ切り替えても良い。
【符号の説明】
【００３８】
２，２Ａ…軸受
３Ａ…内方部材
４…車輪用軸受
５，５Ａ…車輪
６…モータ
８…内方部材（回転輪）
１３Ａ…外方部材
１３Ａａ…フランジ
１４…転動体
３９…検出手段
４０…出力制限手段
４１…異常報告手段
５０…台車
９５…制御部
【図１】
2013248957.tif 000003
【図２】
2013248957.tif 000004
【図３】
2013248957.tif 000005
【図４】
2013248957.tif 000006
【図５】
2013248957.tif 000007
【図６】
2013248957.tif 000008