(57)【要約】      （修正有）【課題】インホイールモータ支持構造において、車両の乗り心地をより高めることができる支持構造を提供する。【解決手段】車両用インホイールモータ２０は、車輪１１を駆動するための電動モータ２２をハウジング２１に収納し、ハウジングを車輪に相対回転が可能に組込んだものである。インホイールモータ支持構造は、ハウジングを車体１５によって支持するものであり、車体にハウジングの上部２１ａを連結するアッパリンク３３と、ハウジングからアッパリンクを介して車体へ入力される振動を受けるアッパ弾性部４１，４２と、車体にハウジングの下部２１ｂを連結するロアリンク３４と、ハウジングからロアリンクを介して車体へ入力される振動を受けるロア弾性部４３，４４とを備える。アッパ弾性部のばね定数及びロア弾性部のばね定数は、電動モータの駆動状態にかかわらず、車体に対する車輪の回転中心Ｐｃの前後変位を規制可能な値に設定されている。【選択図】図１
2009179274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を駆動するための電動モータをハウジングに収納し、このハウジングを前記車輪に相対回転が可能に組込むとともに車体によって支持する構成の車両用インホイールモータ支持構造において、
前記車体から前記ハウジングへ向かって車体前後方向に延び、前記車体に前記ハウジングの上部を連結するアッパリンクと、
前記車体と前記アッパリンクとの連結部分、及び、前記ハウジングと前記アッパリンクとの連結部分にそれぞれ介在し、前記ハウジングから前記アッパリンクを介して前記車体へ入力される振動を受けるアッパ弾性部と、
前記車体から前記ハウジングへ向かって車体前後方向に延び、前記車体に前記ハウジングの下部を連結するロアリンクと、
前記車体と前記ロアリンクとの連結部分、及び、前記ハウジングと前記ロアリンクとの連結部分にそれぞれ介在し、前記ハウジングから前記ロアリンクを介して前記車体へ入力される振動を受けるロア弾性部と、を備え、
前記アッパ弾性部のばね定数及び前記ロア弾性部のばね定数は、前記電動モータの駆動状態にかかわらず、前記車体に対する前記車輪の回転中心の前後変位を規制可能な値に設定されていることを特徴とした車両用インホイールモータ支持構造。
【請求項２】
前記ハウジングに連結される、前記アッパ及びロアリンクの連結点同士の鉛直方向の距離を、総離間距離Ｌとし、
この総離間距離Ｌに対するロアリンク側の距離の割合を、０から１までの値で設定されるロア距離配分率ｔとし、
前記車輪の回転中心から前記ロアリンクの連結点までの距離を、前記ロア距離配分率ｔに前記総離間距離Ｌを乗算した値とし、
前記車輪の回転中心から前記アッパリンクの連結点までの距離を、１の値から前記ロア距離配分率ｔを減算し更に前記総離間距離Ｌを乗算した値とし、
前記アッパ弾性部のばね定数及び前記ロア弾性部のばね定数の総和を、総ばね定数Ｋｓとし、
この総ばね定数Ｋｓに対する前記アッパ弾性部のばね定数の割合を、０から１までの値で設定されるアッパ分配率ｓとし、
前記アッパ弾性部のばね定数を、前記アッパ分配率ｓに前記総ばね定数Ｋｓを乗算した値とし、
前記ロア弾性部のばね定数を、１の値から前記アッパ分配率ｓを減算し更に前記総ばね定数Ｋｓを乗算した値とし、
路面から前記車輪の回転中心までの高さをＨとし、
前記電動モータを駆動したことにより、前記車輪の回転中心に発生する、前後方向の並進力をＦとし、
この並進力Ｆによって、前記車体に対する前記車輪の回転中心が前後に並進する並進量をＸｚとし、
前記ロア距離配分率ｔ及び前記アッパ分配率ｓは、次の並進量演算式によって求められる前記並進量Ｘｚが０となるように設定されていることを特徴とした請求項１記載の車両用インホイールモータ支持構造。
【数１】
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【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体にアッパリンク及びロアリンクによってインホイールモータを連結した、リンク式の車両用インホイールモータ支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンを備えた一般的な自動車のなかには、フロントエンジン・リヤドライブ式車両（ＦＲ車）がある。例えば、ＦＲ車に搭載された４リンク式のリヤサスペンション装置は、車輪に連結されたアクスルを収納するアクスルハウジングと、このアクスルハウジングを車体に支持するアッパリンク及びロアリンクとを有している。アクスルハウジングは、差動装置を収納したデフ収納部を有する。差動装置の入力軸は、フックスジョイント及びプロペラシャフトを介して、パワープラントの出力軸に連結する。パワープラントの動力源はエンジンである。
【０００３】
このような従来のリンク式サスペンション装置においては、車両の加減速時や制動時に
、デフ収納部が前後に若干回転し得る。デフ収納部の回転動作により、差動装置の入力軸とプロペラシャフトとの間のジョイント角度が変動することによって、ジャダ振動（激しい振動、judder）が生じる。このような振動の発生を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平８−１９７９２５号公報
【０００４】
特許文献１に示す従来のリンク式サスペンション装置は、アクスルハウジングに対するアッパリンク及びロアリンクの取付け位置やアッパリンク及びロアリンクに設けられるブッシュの剛性を適宜設定するというものである。このため、車両の加減速時や制動時におけるアクスルハウジングの並進力及びモーメントを釣り合わせることができる。つまり、モーメントの作用でデフ収納部を回転動作させることにより、デフ収納部の回転を抑制する。この結果、ジョイント角度の変動は抑制される。このため、ジャダ振動を抑制することができる。
【０００５】
ところで、車両のなかには、駆動源をエンジンではなく、インホイールモータとしたものがある。インホイールモータは、車輪を駆動するための電動モータをハウジングに収納し、このハウジングを車輪に相対回転が可能に組込んだ、一般的なものである。インホイールモータを懸架するリンク式サスペンション装置においては、インホイールモータのハウジングをアッパリンク及びロアリンクによって車体に支持することになる。アッパリンク及びロアリンクは、モーメントによるハウジングの回動を許容するように車体に支持する。
【０００６】
このようなインホイールモータを搭載した車両においては、電動モータの駆動力とトルク反力を、リンク式サスペンション装置によって全て受けることになる。このため、特許文献１においてエンジンを搭載した車両の技術を、インホイールモータを搭載した車両に、そのまま適用させることはできない。つまり、特許文献１の技術をそのまま適用したのでは、電動モータによるトルク変動時に車輪の回転中心（車軸中心）が車両前後方向に動いてしまう。トルク変動時にはリンク式サスペンションの前後振動を誘発し、この振動が車体に伝達されるので、車両の乗り心地を高めるには改良の余地がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、車両用インホイールモータ支持構造において、車両の乗り心地をより高めることができる技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、車輪を駆動するための電動モータをハウジングに収納し、このハウジングを前記車輪に相対回転が可能に組込むとともに車体によって支持する構成の車両用インホイールモータ支持構造において、
前記車体から前記ハウジングへ向かって車体前後方向に延び、前記車体に前記ハウジングの上部を連結するアッパリンクと、前記車体と前記アッパリンクとの連結部分、及び、前記ハウジングと前記アッパリンクとの連結部分にそれぞれ介在し、前記ハウジングから前記アッパリンクを介して前記車体へ入力される振動を受けるアッパ弾性部と、前記車体から前記ハウジングへ向かって車体前後方向に延び、前記車体に前記ハウジングの下部を連結するロアリンクと、前記車体と前記ロアリンクとの連結部分、及び、前記ハウジングと前記ロアリンクとの連結部分にそれぞれ介在し、前記ハウジングから前記ロアリンクを介して前記車体へ入力される振動を受けるロア弾性部と、を備え、前記アッパ弾性部のばね定数及び前記ロア弾性部のばね定数は、前記電動モータの駆動状態にかかわらず、前記車体に対する前記車輪の回転中心の前後変位を規制可能な値に設定されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記ハウジングに連結される、前記アッパ及びロアリンクの連結点同士の鉛直方向の距離を、総離間距離Ｌとし、この総離間距離Ｌに対するロアリンク側の距離の割合を、０から１までの値で設定されるロア距離配分率ｔとし、前記車輪の回転中心から前記ロアリンクの連結点までの距離を、前記ロア距離配分率ｔに前記総離間距離Ｌを乗算した値とし、前記車輪の回転中心から前記アッパリンクの連結点までの距離を、１の値から前記ロア距離配分率ｔを減算し更に前記総離間距離Ｌを乗算した値とし、前記アッパ弾性部のばね定数及び前記ロア弾性部のばね定数の総和を、総ばね定数Ｋｓとし、この総ばね定数Ｋｓに対する前記アッパ弾性部のばね定数の割合を、０から１までの値で設定されるアッパ分配率ｓとし、前記アッパ弾性部のばね定数を、前記アッパ分配率ｓに前記総ばね定数Ｋｓを乗算した値とし、前記ロア弾性部のばね定数を、１の値から前記アッパ分配率ｓを減算し更に前記総ばね定数Ｋｓを乗算した値とし、路面から前記車輪の回転中心までの高さをＨとし、前記電動モータを駆動したことにより、前記車輪の回転中心に発生する、前後方向の並進力をＦとし、この並進力Ｆによって、前記車体に対する前記車輪の回転中心が前後に並進する並進量をＸｚとし、前記ロア距離配分率ｔ及び前記アッパ分配率ｓは、次の並進量演算式によって求められる前記並進量Ｘｚが０となるように設定されていることを特徴とする。
【００１０】
【数２】
2009179274.tif 000003
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明では、電動モータの駆動状態にかかわらず、車体に対して車輪の回転中心が前後に変位しないように、アッパ弾性部のばね定数とロア弾性部のばね定数とを設定したものである。従って、電動モータのトルクが変動したときに、リンク式サスペンション装置に作用する前後方向の力を、ハウジングの回転方向の動きとして受け止めることができる。このため、サスペンション装置の前後振動を抑制することができるので、車体に前後振動が伝達されることを抑制することができる。この結果、車両の乗り心地を高めることができる。
【００１２】
請求項２に係る発明では、並進量演算式によって並進量Ｘｚを求めることが可能なので、並進量Ｘｚが０となるように（車輪の回転中心が前後へ変位しないように）、ロア距離配分率ｔ及びアッパ分配率ｓを設定することができる。つまり、Ｘｚ＝０となるように、アッパリンクの取付位置、ロアリンクの取付位置、アッパ弾性部のばね定数、ロア弾性部のばね定数を最適条件に設定することができる。このため、サスペンション装置の前後振動を容易に抑制することができるので、車体に前後振動が伝達されることを抑制することができる。この結果、車両の乗り心地を高めることができる。
【００１３】
さらには、並進量演算式によって並進量Ｘｚを求めることが可能なので、サスペンション装置に付加した制御部とアクチュエータによって、並進量Ｘｚが０となるようにロア距離配分率ｔ及びアッパ分配率ｓを制御することができる。つまり、ロア距離配分率ｔ及びアッパ分配率ｓを自動制御する制御系を、容易に構築することができる。
例えば、制御部は車両の走行状態等に応じて、上記並進量演算式を用いて並進量Ｘｚを演算し、この並進量Ｘｚが０となるように各種のアクチュエータに制御信号を発する。各種のアクチュエータは、制御信号に応じてアッパリンクの取付位置、ロアリンクの取付位置、アッパ弾性部のばね定数、及びロア弾性部のばね定数を最適条件に調整する。この結果、車両の走行状態等に応じて、サスペンション装置の前後振動を常に且つ容易に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は運転者から見た方向に従い、Ｆｒは前側、Ｒｒは後側、Ｌｅは左側、Ｒｉは右側、Ｕｐは上側、Ｄｗは下側を示す。
【００１５】
図１は本発明に係る車輪、インホイールモータ及びサスペンション装置を備えた車両の側面図である。図２は図１に示す車輪、インホイールモータ及びサスペンション装置を後方から見た図である。
図１及び図２に示すように、車両１０は車輪１１，１１、インホイールモータ２０，２０及びサスペンション装置３０，３０を左右にそれぞれ備えている。左右の車輪１１，１１は例えば後輪である。
【００１６】
左のインホイールモータ２０は、ハウジング２１と、ハウジング２１に収納された電動モータ２２及び伝動機構２３から成る。ハウジング２１は、車輪１１に相対回転が可能に組込まれている。電動モータ２２は、車輪１１を駆動するための駆動源である。伝動機構２３は、電動モータ２２が発生した出力を車輪１１のハブ１２に伝達するものである。伝動機構２３の出力軸２３ａは、車輪１１の車軸を兼ねている。このため、車輪１１は出力軸２３ａを中心に回転する。以下、出力軸２３ａの中心Ｐｃのことを「回転中心Ｐｃ」または「車軸中心Ｐｃ」と言うことにする。右のインホイールモータ２０は左のインホイールモータ２０と同じ構成であり、説明を省略する。
電動モータ２２，２２によって車輪１１，１１を図１の反時計回り（矢印ｆｒ方向）へ回転させることにより、車両１０は前進走行をする。
【００１７】
左のサスペンション装置３０は、車体１５にハウジング２１を支持することによって、車体１５にインホイールモータ２０及び車輪１１を懸架するものである。このサスペンション装置３０は、ショックアブソーバ３１とコイルばね３２とアッパリンク３３とロアリンク３４とから成る。右のサスペンション装置３０は、左のサスペンション装置３０と同じ構成であり、説明を省略する。これら左右のサスペンション装置３０，３０は４リンク式サスペンション装置と言われている。
【００１８】
アッパリンク３３は、車体１５のブラケット１６からハウジング２１へ向かって車体前後方向（例えば前方）に延び、ハウジング２１の上部２１ａを連結する部材である。ロアリンク３４は、車体１５のブラケット１７からハウジング２１へ向かって車体前後方向（例えば後方）に延び、ハウジング２１の下部２１ｂを連結する部材である。このように、アッパリンク３３及びロアリンク３４によって、車体１５にハウジング２１の上下部２１ａ，２１ｂを連結することができる。
【００１９】
ここで、図１に示すように、車両１０を側方から見たときに、次の通りに定義する。車体１５とアッパリンク３３との連結点Ｐ１（連結中心Ｐ１）のことを、第１連結点Ｐ１と言う。ハウジング２１とアッパリンク３３との連結点Ｐ２（連結中心Ｐ２）のことを、第２連結点Ｐ２またはアッパ連結点Ｐ２と言う。車体１５とロアリンク３４の連結点Ｐ３（連結中心Ｐ３）のことを、第３連結点Ｐ３と言う。ハウジング２１とロアリンク３４の連結点Ｐ４（連結中心Ｐ４）のことを、第４連結点Ｐ４またはロア連結点Ｐ４と言う。
【００２０】
車体１５とアッパリンク３３との連結部分には、第１ブッシュ４１が介在している。ハウジング２１の上部２１ａとアッパリンク３３との連結部分には、第２ブッシュ４２が介在している。第１・第２ブッシュ４１，４２のことを、以下「アッパ弾性部４１，４２」と言う。アッパ弾性部４１，４２は、ハウジング２１からアッパリンク３３を介して車体１５へ入力された振動を受ける。
【００２１】
車体１５とロアリンク３４との連結部分には、第３ブッシュ４３が介在している。ハウジング２１の下部２１ｂとロアリンク３４との連結部分には、第４ブッシュ４４が介在している。第３・第４ブッシュ４３，４４のことを、以下「ロア弾性部４３，４４」と言う。ロア弾性部４３，４４は、ハウジング２１からロアリンク３４を介して車体１５へ入力された振動を受ける。
【００２２】
各ブッシュ４１〜４４は、それぞれ外筒と内筒との間にラバー等の弾性体を介在させた、いわゆるラバーブッシュの構成である。アッパリンク３３及びロアリンク３４に力が作用したときに、各ブッシュ４１〜４４の弾性体は、弾性変形することによって力を緩和することができる。このため、各ブッシュ４１〜４４は、所定の「ばね定数」を有した、ばねの一種であるとみなすことができる。
【００２３】
図３は図１に示す車輪、インホイールモータ、アッパリンク及びロアリンクの模式図である。なお、以下の説明の理解を容易にするために、アッパ連結点Ｐ２及びロア連結点Ｐ４の位置を、図１に示す位置に対して、ずらして表してある。
【００２４】
ここで、図３に示すように、車両１０を側方から見たときに、次の通りに定義する。
路面Ｇｒから車輪１１の回転中心Ｐｃまでの高さ、つまり、回転中心Ｐｃの高さはＨである。
アッパ連結点Ｐ２からロア連結点Ｐ４までの鉛直方向（路面Ｇｒに対して垂直方向）の距離Ｌのことを、「総離間距離Ｌ」とする。総離間距離Ｌは、ロア側距離ｒｄとアッパ側距離ｒｕとの総和である。ロア側距離ｒｄは、回転中心Ｐｃからロア連結点Ｐ４までの距離である。アッパ側距離ｒｕは、回転中心Ｐｃからアッパ連結点Ｐ２までの距離である。
【００２５】
総離間距離Ｌに対するロア側距離ｒｄ（ロアリンク３４側の距離ｒｄ）の割合のことを、「ロア距離配分率ｔ」とする。但し、ロア距離配分率ｔは、０から１までの値に設定される（０≦ｔ≦１）。０＜ｔ＜１であることが好ましい。
ロア側距離ｒｄは、ロア距離配分率ｔに総離間距離Ｌを乗算することによって求められた値である。つまり、ｒｄは次の式（１）によって求められる。
ｒｄ＝ｔ・Ｌ            ・・・（１）
一方、アッパ側距離ｒｕは、１の値からロア距離配分率ｔを減算し更に総離間距離Ｌを乗算することによって求められた値である。つまり、ｒｕは次の式（２）によって求められる。
ｒｕ＝（１−ｔ）・Ｌ    ・・・（２）
【００２６】
上述のように、アッパ弾性部４１，４２及びロア弾性部４３，４４は、前後方向の力に対して「ばね」作用をなす。そこで、アッパ弾性部４１，４２及びロア弾性部４３，４４を一種の「ばね」とみなして、各々の「ばね定数」（等価静ばね定数）を定めるようにした。２つのアッパ弾性部４１，４２の全体の「ばね定数」はｋｕ、２つのロア弾性部４３，４４の全体の「ばね定数」はｋｄである。本発明において、「アッパ弾性部のばね定数ｋｕ」とは、２つのアッパ弾性部４１，４２全体のばね定数のことである。また、「ロア弾性部のばね定数ｋｄ」とは、２つのロア弾性部４３，４４全体のばね定数のことである。
アッパ弾性部４１，４２のばね定数ｋｕとロア弾性部４３，４４のばね定数ｋｄとの総和Ｋｓのことを、「総ばね定数Ｋｓ」とする。
【００２７】
総ばね定数Ｋｓに対する、アッパ弾性部４１，４２のばね定数ｋｕの割合のことを、「アッパ分配率ｓ」とする。但し、アッパ分配率ｓは、０から１までの値に設定される（０≦ｓ≦１）。０＜ｓ＜１であることが好ましい。アッパ弾性部４１，４２のばね定数ｋｕは、アッパ分配率ｓに総ばね定数Ｋｓを乗算することによって求められた値である。つまり、ｋｕは次の式（３）によって求められる。
ｋｕ＝ｓ・Ｋｓ          ・・・（３）
一方、ロア弾性部４３，４４のばね定数ｋｄは、１の値からアッパ分配率ｓを減算し更に総ばね定数Ｋｓを乗算することによって求められた値である。つまり、ｋｄは次の式（４）によって求められる。
ｋｄ＝（１−ｓ）・Ｋｓ  ・・・（４）
【００２８】
ここで、車両１０の前進走行時におけるそれぞれの力とトルクについて、図３及び図４に基づき説明する。図４は図３に示すインホイールモータ、アッパリンク及びロアリンクの作用図である。なお、図４において、前進方向の力を正（＋）、逆方向の力を負（−）とする。また、図４において時計回り方向のトルク、つまりトルク反力を負（−）とする。
【００２９】
図３において、電動モータ２２を駆動したことにより、車輪１１の回転中心Ｐｃに発生する前後方向の並進力（駆動力）をＦとする。並進力Ｆのうち、アッパリンク３３に作用する分力（アッパ分力）はＦｕである。並進力Ｆのうち、ロアリンク３４に作用する分力（ロア分力）はＦｄである。並進方向の力の釣り合いは、次の式（５）によって表される。
Ｆ＋Ｆｕ−Ｆｄ＝０    ・・・（５）
また、並進力Ｆに対するトルク反力Ｔは、次の式（６）によって求められる。但し、Ｈは回転中心Ｐｃの高さである。
Ｔ＝Ｆ・Ｈ          ・・・（６）
回転中心Ｐｃでの力の釣り合いについては、次の式（７）によって表される。
Ｔ−ｒｕ・Ｆｕ−ｒｄ＝０  ・・・（７）
【００３０】
上記式（５）及び式（７）により、次の式（８）と式（９）が導かれる。
Ｆｕ＝Ｆ・（Ｈ−ｒｄ）／（ｒｕ＋ｒｄ）  ・・・（８）
Ｆｄ＝Ｆ・（Ｈ＋ｒｄ）／（ｒｕ＋ｒｄ）  ・・・（９）
Ｆｕ及びＦｄの値は、アッパ側距離ｒｕとロア側距離ｒｄの比、つまりロア距離配分率ｔによって定まる。このため、式（８）は式（１０）に置き換えることができ、式（９）は、式（１１）に置き換えることができる。
Ｆｕ＝Ｆ・（Ｈ−ｔ・Ｌ）／Ｌ          ・・・（１０）
Ｆｄ＝Ｆ・｛Ｈ＋（１−ｔ）・Ｌ｝／Ｌ  ・・・（１１）
【００３１】
式（６）及び式（７）から明らかなように、ロア距離配分率ｔが大きいほど、Ｆｕ及びＦｄの値は小さくなる。しかし、インホイールモータ２０及びサスペンション装置３０の構成上、ロア距離配分率ｔを過大な値または過小な値に設定することはできず、自ずから限界がある。このため、ロア距離配分率ｔの値は概ね０．３〜０．７の範囲に設定することが好ましい。
【００３２】
ここで、並進力Ｆとトルク反力Ｔとの釣り合いによる、ハウジング２１の挙動について説明する。
先ず、図４に示すように、ハウジング２１にトルク反力Ｔだけが作用したと仮定した場合には、ハウジング２１は回転中心Ｐｃを基準に図時計回り方向へ傾き角θ（回転角θ）だけ回転変位しようとする。つまり、アッパ連結点Ｐ２は後方へ点Ｐ２ａまで回転変位しようとし、ロア連結点Ｐ４は前方へ点Ｐ４ａまで回転変位しようとする。
しかし、実際には、ハウジング２１に並進力Ｆが作用している。並進力Ｆにより、ハウジング２１は前方へ並進量Ｘｚだけ並進しようとする。つまり、トルク反力Ｔによってハウジング２１が回転変位した状態において、回転中心Ｐｃ、点Ｐ２ａ及び点Ｐ４ａは、前方へ並進量Ｘｚだけ並進する（平行移動する）。
【００３３】
以上の説明から明らかなように、並進力Ｆとトルク反力Ｔとの釣り合いによって、回転中心Ｐｃは前方へ並進量Ｘｚだけ並進する。このときに、アッパ連結点Ｐ２は後方へ点Ｐ２ｂまで変位することになり、ロア連結点Ｐ４は前方へ点Ｐ４ｂまで変位することになる。点Ｐ２ｂは、アッパ連結点Ｐ２と点Ｐ２ａとの間に位置する。点Ｐ４ｂは、点Ｐ４ａの前方に位置する。
【００３４】
本発明は、ハウジング２１に並進力Ｆが作用した場合に、トルク反力Ｔを有効に利用することにより、車体１５（図１参照）に対して回転中心Ｐｃが前後に変位する、いわゆる、前後変位を規制したことを特徴とする。回転中心Ｐｃの変位を規制するには、並進量Ｘｚを０にすればよい。並進量Ｘｚが０のときに、アッパ連結点Ｐ２は点Ｐ２ａに位置し、ロア連結点Ｐ４は点Ｐ４ａに位置する。
【００３５】
以下、ハウジング２１に並進力Ｆが作用した場合において、回転中心Ｐｃの前後変位を規制することについて説明していく。
アッパ連結点Ｐ２から点Ｐ２ｂまでの変位量Ｘｕのことを、アッパ連結点Ｐ２の並進量Ｘｕと言う。ロア連結点Ｐ４から点Ｐ４ｂまでの変位量Ｘｄのことを、ロア連結点Ｐ４の並進量Ｘｄと言う。
【００３６】
アッパ連結点Ｐ２の並進量Ｘｕと、ロア連結点Ｐ４の並進量Ｘｄは、次の式（１２）及び式（１３）によって求められた値となる。なお、トルク反力Ｔによる各連結点Ｐ２，Ｐ４の回転軌跡は、厳密には円軌跡である。しかし、傾き角θが微小なので直線変位に近似しており、直線変位としても実質的には差し支えない。このため、回転中心Ｐｃから点Ｐ２ａまでの距離をｒｕと仮定し、回転中心Ｐｃから点Ｐ４ａまでの距離をｒｄと仮定する。従って、三角形の公式を用いた式（１２）及び式（１３）が成立する。
Ｘｕ＝ｒｕ・sinθ−Ｘｚ      ・・・（１２）
Ｘｄ＝ｒｄ・sinθ＋Ｘｚ      ・・・（１３）
【００３７】
上述のように、傾き角θは微小であるため、sinθはθ［ラジアン］と近似できる。このため、Ｘｕ及びＸｄを、次の式（１４）及び式（１５）によって求めることができる。
Ｘｕ＝ｒｕ・θ−Ｘｚ      ・・・（１４）
Ｘｄ＝ｒｄ・θ＋Ｘｚ      ・・・（１５）
よって、式（１４）及び式（１５）は、次の式（１６）からなる行列によって表すことができる。さらに、式（１６）の行列を、式（１７）からなる逆行列によって表すことができる。
【００３８】
【数３】
2009179274.tif 000004
【００３９】
従って、並進量Ｘｚ及び傾き角θは、次の式（１８）及び式（１９）によって求めることができる。
【００４０】
【数４】
2009179274.tif 000005
【００４１】
ところで、Ｆｕ及びＦｄは次の式（２０）及び式（２１）によって求めることができる。
Ｆｕ＝ｋｕ・Ｘｕ          ・・・（２０）
Ｆｄ＝ｋｄ・Ｘｄ          ・・・（２１）
上記の式（２０）及び式（２１）により、次の式（２２）と式（２３）が導かれる。
Ｘｕ＝Ｆｕ／ｋｕ          ・・・（２２）
Ｘｄ＝Ｆｄ／ｋｄ          ・・・（２３）
また、上述のように、ｒｕ，ｒｄ，ｋｕ，ｋｄは、上記の式（１）〜（４）によって求められる。
従って、式（１８）及び式（１９）は、次の式（２４）及び式（２５）に置き換えることができる。
【００４２】
【数５】
2009179274.tif 000006
【００４３】
また、上記の式（１０）及び式（１１）に基づいて、式（２４）から次の式（２６）が導かれる。また、式（２５）から次の式（２７）が導かれる。
【００４４】
【数６】
2009179274.tif 000007
【００４５】
上記の式（２６）から明らかなように、並進量Ｘｚは、総離間距離Ｌや総ばね定数Ｋｓの大きさに反比例するとともに、ロア距離配分率ｔ及びアッパ分配率ｓのバランスによって、大きさが決まる。また、上記の式（２７）から明らかなように、傾き角θは、総離間距離Ｌの二乗や総ばね定数Ｋｓの大きさに反比例するとともに、ロア距離配分率ｔ及びアッパ分配率ｓのバランスによって、大きさが決まる。
【００４６】
ロア距離配分率ｔ及びアッパ分配率ｓは、上記の式（２６）によって求められる並進量Ｘｚが０となるように設定すればよい。なお、式（２６）のことを適宜「並進量演算式」と言う。
【００４７】
また、上記式（２４）を変形することにより、次の式（２８）が導かれる。そして、式（２８）によりアッパ分配率ｓを求めることができる。
【００４８】
【数７】
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【００４９】
図５は、横軸を総ばね定数のアッパ分配率ｓとし、縦軸を前方への並進量Ｘｚとして、上記式（２６）に、Ｈ＝０．３ｍ、Ｌ＝０．３５ｍ、ｔ＝０．４、Ｋｓ＝２．１×１０６Ｎ／ｍを代入するとともに、Ｆの値を所定値に設定したときの、アッパ分配率ｓに対する並進量Ｘｚの関係を表した特性図である。図５に示すように、Ｘｚ＝０とするには、ｓ＝０．１７と設定すればよいことが判る。
【００５０】
次に、各種特性について図６〜図９に基づき説明する。なお、図６〜図８の特性は、Ｈ＝０．３ｍ、Ｌ＝０．３５ｍ、Ｋｓ＝２．１×１０６Ｎ／ｍ、Ｆ＝１７６７Ｎ、Ｔ＝５３０Ｎ・ｍの条件下による。
【００５１】
図６は、Ｘ軸をロア距離配分率ｔとし、Ｙ軸を総ばね定数のアッパ分配率ｓとし、Ｚ軸を前方への並進量Ｘｚとして、ロア距離配分率ｔ及びアッパ分配率ｓに対する並進量Ｘｚの関係を三次元に表した特性図であり、上記の式（２６）に基づいて表されている。
【００５２】
この特性図によれば、次のことが判る。アッパ分配率ｓが小さい方が並進量Ｘｚも小さい。また、アッパ分配率ｓが小さいと、ロア距離配分率ｔの大きさにかかわらず、並進量Ｘｚは小さい。アッパ分配率ｓが概ね０．７以下の場合には、ロア距離配分率ｔが０．１〜０．８５の範囲において、並進量Ｘｚは概ね０である。
【００５３】
図７は、横軸をロア距離配分率ｔとし、縦軸をアッパ分配率ｓとして、並進量Ｘｚ＝０の場合におけるロア距離配分率ｔとアッパ分配率ｓの関係を表した特性図であり、上記の式（２６）に基づいて表されている。つまり、図７の特性図は、上記図６に示す特性において、Ｘｚ＝０の場合におけるロア距離配分率ｔとアッパ分配率ｓの関係を表している。
【００５４】
この特性図によれば、並進量Ｘｚ＝０を達成するには、ロア距離配分率ｔを０．８５よりも小さい値に設定するとともに、アッパ分配率ｓを０．２５よりも小さい値に設定する必要があることが判る。そして、図７の特性曲線に基づいて、ロア距離配分率ｔとアッパ分配率ｓを適宜設定することによって、並進量Ｘｚ＝０を達成することができる。
【００５５】
図８は、Ｘ軸をロア距離配分率ｔとし、Ｙ軸をアッパ分配率ｓとし、Ｚ軸をハウジングの傾き角θとして、ロア距離配分率ｔ及びアッパ分配率ｓに対する傾き角θの関係を三次元に表した特性図であり、上記の式（２７）に基づいて表されている。Ｚ軸（縦軸）の目盛りは、下が小さい値であり、上にいくにつれて大きい。
【００５６】
この特性図によれば、次のことが判る。特性曲線は、下に緩やかな凸となる傾向にあり、この凸の頂部、つまり傾き角θの最小値はｓ＝０．４付近にある。しかも、特性曲線は、ロア距離配分率ｔが大きくなるにつれて、下に凸となる傾向が緩やかになっていく。
【００５７】
図９は、Ｘ軸をアッパ分配率ｓとし、Ｙ軸を総ばね定数Ｋｓとし、Ｚ軸をハウジングの傾き角θとして、アッパ分配率ｓ及び総ばね定数Ｋｓに対する傾き角θの関係を三次元に表した特性図であり、上記の式（２７）に基づいて表されている。Ｚ軸（縦軸）の目盛りは、下が小さい値であり、上にいくにつれて大きい。なお、図９の特性は、Ｈ＝０．３ｍ、Ｌ＝０．３５ｍ、Ｆ＝１７６７Ｎ、Ｔ＝５３０Ｎ・ｍの条件下による。
【００５８】
この特性図によれば、次のことが判る。特性曲線は、下に緩やかな凸となる傾向にあり、しかも、この凸の頂部は概ね平坦である。総ばね定数Ｋｓが小さいときにおける凸の頂部、つまり傾き角θの最小値はｓ＝０．４付近にある。しかも、総ばね定数Ｋｓが大きくなると、アッパ分配率ｓの値にかかわらず、傾き角θが最小値になる特性を有している。このように、総ばね定数Ｋｓの値が小さすぎなければ、アッパ分配率ｓの範囲を広く採用することができる。
【００５９】
以上の説明から明らかなように、ハウジング２１に並進力Ｆが作用した場合に、回転中心Ｐｃの前後変位を規制するには、上記の式（２６）によって求められる並進量Ｘｚが０となるように（車輪１１の回転中心Ｐｃが前後へ変位しないように）、ロア距離配分率ｔ及びアッパ分配率ｓを設定すればよいことが判る。つまり、Ｘｚ＝０となるように、アッパリンク３３の取付位置、ロアリンク３４の取付位置、アッパ弾性部４１，４２のばね定数ｋｕ、ロア弾性部４３，４４のばね定数ｋｄを最適条件に設定することができる。このため、サスペンション装置３０の前後振動を容易に抑制することができるので、車体１５に前後振動が伝達されることを抑制することができる。この結果、車両１０の乗り心地を高めることができる。
【００６０】
さらには、上記の式（２６）によって並進量Ｘｚを求めることが可能なので、サスペンション装置３０に付加した制御部（図示せず）とアクチュエータ（図示せず）によって、並進量Ｘｚが０となるようにロア距離配分率ｔ及びアッパ分配率ｓを制御することができる。つまり、ロア距離配分率ｔ及びアッパ分配率ｓを自動制御する制御系を、容易に構築することができる。
【００６１】
例えば、制御部は車両１０の走行状態等に応じて、式（２６）を用いて並進量Ｘｚを演算し、この並進量Ｘｚが０となるように各種のアクチュエータに制御信号を発する。各種のアクチュエータは、制御信号に応じてアッパリンク３３の取付位置、ロアリンク３４の取付位置、アッパ弾性部４１，４２のばね定数ｋｕ、及びロア弾性部４３，４４のばね定数ｋｄを最適条件に調整する。この結果、車両１０の走行状態等に応じて、サスペンション装置３０の前後振動を常に且つ容易に抑制することができる。
【００６２】
このように本発明では、電動モータ２２の駆動状態にかかわらず、車体１５に対して車輪１１の回転中心Ｐｃが前後に変位しないように、アッパ弾性部４１，４２のばね定数ｋｕとロア弾性部４３，４４のばね定数ｋｄとを設定したものである。従って、電動モータ２２のトルクが変動したときに、リンク式サスペンション装置３０に作用する前後方向の力を、ハウジング２１の回転方向の動きとして受け止めることができる。つまり、トルク反力Ｔによって並進力Ｆを打ち消すことができる。このため、サスペンション装置３０の前後振動を抑制することができるので、車体１５に前後振動が伝達されることを抑制することができる。このことは、車両１０の加速走行時と減速走行時のどちらの場合であっても、同様である。この結果、車両１０の乗り心地を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の車両用インホイールモータ支持構造は、車体１５にアッパリンク３３及びロアリンク３４によってインホイールモータ２０を連結した車両に備えるのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係る車輪、インホイールモータ及びサスペンション装置を備えた車両の側面図である。
【図２】図１に示す車輪、インホイールモータ及びサスペンション装置を後方から見た図である。
【図３】図１に示す車輪、インホイールモータ、アッパリンク及びロアリンクの模式図である。
【図４】図３に示すインホイールモータ、アッパリンク及びロアリンクの作用図である。
【図５】図３に示すサスペンション装置において、アッパ分配率に対する並進量の関係を表した特性図である。
【図６】図３に示すサスペンション装置において、ロア距離配分率及びアッパ分配率に対する並進量の関係を表した特性図である。
【図７】図３に示すサスペンション装置において、並進量が０の場合におけるロア距離配分率とアッパ分配率の関係を表した特性図である。
【図８】図３に示すサスペンション装置において、ロア距離配分率及びアッパ分配率に対する傾き角の関係を表した特性図である。
【図９】図３に示すサスペンション装置において、アッパ分配率及び総ばね定数に対する傾き角の関係を表した特性図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０…車両、１１…車輪、１５…車体、２０…インホイールモータ、２１…ハウジング、２１ａ…ハウジングの上部、２１ｂ…ハウジングの下部、２２…電動モータ、３０…サスペンション装置、３３…アッパリンク、３４…ロアリンク、４１，４２…アッパ弾性部、４３，４４…ロア弾性部、Ｆ…並進力、Ｇｒ…路面、Ｈ…路面から車輪の回転中心までの高さ、Ｋｓ…総ばね定数、ｋｕ…アッパ弾性部のばね定数、ｋｄ…ロア弾性部のばね定数、Ｌ…総離間距離、Ｐｃ…車輪の回転中心、Ｐ１…アッパリンクと車体との連結部分（連結点）、Ｐ３…ロアリンクと車体との連結部分（連結点）、ｒｄ…ロア側距離、ｒｕ…アッパ側距離、ｓ…アッパ分配率、ｔ…ロア距離配分率、Ｘｚ…並進量、
【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】
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【図８】
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【図９】
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