JP2004090822A - Motor-equipped wheel device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車等のモータ駆動の車両に用いられる車輪装置に関し、詳しくは、モータを自身に配備した車輪装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
昨今、環境問題、資源問題等から、電気自動車等のモータ駆動の車両が注目を浴びており、モータ駆動の車両の1種として、車輪装置にモータを配備した車両、いわゆるホイールインモータ車の開発も進められている。従来のホイールインモータ車の殆どは、駆動力伝達の円滑さ等の理由から、車輪装置に配備されるモータが、そのモータの回転軸線が車輪の回転軸線と一致する位置に配設されていた。車輪装置は、車両の構造上の理由等から、モータを車輪軸と同軸的に配置しない場合もあり得る。ホイールインモータ車の車輪装置において、モータを偏心して配置する技術として、例えば、特開2001−315534号公報に記載された技術が存在する。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−315534号公報 (5頁、第7図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題,課題解決手段および効果】
上記公報に記載の技術は、車両の操舵性に考慮して、モータの重心が仮想キングピン軸上に位置するようにモータを配置するものであり、すなわち車輪回転軸線に対して上下方向にずらしてモータを配置するという技術である。ところが、その技術では、モータの配設箇所が一定の範囲に限定されていることから、それを懸架するサスペンション装置、それに配置されるブレーキ装置の構造を考慮した場合、望む車両特性を実現できないことも考えられる。つまり、上記公報の技術では、モータの配設位置の許容範囲が狭いのである。
【0005】
本発明は、上記実情を考慮して、所望の車両特性を実現可能とすべく、モータの配設位置に対する制限の少ないモータ配備車輪装置を得ることを課題としてなされたものであり、本発明によって、下記各態様のモータ配備車輪装置が得られる。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。また、一つの項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけではない。一部の事項のみを選択して採用することも可能である。
【0006】
なお、以下の各項において、(1)項が請求項1に相当し、(2)項が請求項2に、(7)項と(8)項とを合わせたものが請求項3に、(10)項と(12)項とを合わせたものが請求項4に、それぞれ相当する。
【0007】
(1)車輪と、
サスペンション装置を介して車体に支持され、前記車輪を回転可能に支持する車輪支持部と、
回転軸の回転軸線であるモータ軸線が前記車輪の回転軸線である車輪軸線と平行な状態で前記車輪支持部に固定的に配設され、前記車輪を回転駆動するモータと
を含む車両用のモータ配備車輪装置であって、
前記モータが、前記モータ軸線が前記車輪軸線に対して前後方向に偏心した位置に配設されたことを特徴とするモータ配備車輪装置。
【0008】
本項に記載の態様の車輪装置は、ホイールインモータ車における車輪内臓モータを、車輪の回転中心に対する上下方向の一定範囲においてずらすのではなく、前後方向にずらして配設した装置である。モータの配設位置についての自由度が高く、サスペンション装置、ブレーキ装置等の構造を考慮し、所望の車両特性に応じてモータの配設位置を比較的広範囲の中から選択することができる。
【0009】
(2)前記車輪が操舵輪であり、前記モータが、前記モータ軸線が前記車輪軸線および仮想キングピン軸の軸線の前方あるいは後方に位置する(1)項に記載のモータ配備車輪装置。
【0010】
本項に記載の車輪装置は、操舵輪に適用される車輪装置に関する一態様である。操舵輪においては、本項に記載の態様のように、さらに仮想キングピン軸の軸線(以下、「キングピン軸線」という)を離れて前後方向に配設することができる。車輪装置を懸架するサスペンション装置がストラット型の場合、一般に、ショックアブソーバが略キングピン軸線上に位置する。また、マルチリンク型、ダブルウィッシュボーン型等の場合でも、キングピン軸線に近い位置に位置することが多い。したがって、例えば1つのメリットであるが、モータをキングピン軸線から偏心させれば、モータとショックアブソーバの干渉を回避することが容易となる。
【0011】
(3)前記サスペンション装置がショックアブソーバを有し、前記モータがそのショックアブソーバに干渉しない位置に配設された(1)項または(2)項に記載のモータ配備車輪装置。
(4)前記モータが、車両側面視において、前記ショックアブソーバと重なり合わない位置に配設された(3)項に記載のモータ配備車輪装置。
(5)前記ショックアブソーバが、車両側面視において、前後方向における車輪の略中央に位置する(3)項または(4)項に記載のモータ配備車輪装置。
(6)前記ショックアブソーバが、その下端が前記車輪軸線より下方に位置するものである(3)項ないし(5)項のいずれかに記載のモータ配備車輪装置。
【0012】
上記4つの態様は、サスペンション装置の構造から受ける制約に対処するための態様である。例えば、モータの回転軸と車輪の回転軸とが同軸的なるようにモータを配置した場合、ショックアブソーバを、前後方向にずらして配置するか、車両の左右方向に車輪から離隔して配置するか、あるいは、その下端部がモータの上方に位置するように配置するかしなければならない。上記従来技術のようにキングピン軸線上に重心が位置するようにモータを配置する場合も、やはり、ショックアブソーバの下端をモータの上方に位置させなければならない。ショックアブソーバを前後方向にずらして配置する場合、特に操舵輪であるときには、例えば、配置スペースの面から受ける制約が大きく、また、操舵方向の車輪の動きに伴いアブソーバストロークが生じるといった問題も発生する。また、車両の左右方向に車輪から離隔して配置する場合、例えば、車両の左右方向の中央部より配置する場合は、車輪の振動がステアリングに伝達し易く操舵フィールが悪化するという欠点がある。さらに、ショックアブソーバの下端を上方に位置させる場合、車輪ストロークをなるべく大きくするためには、アブソーバの上端の位置を上方に取らざる得ず、車両設計において大きな制約が発生する。上記態様のようにショックアブソーバとの干渉を避けつつ、車輪軸に対して前後方向にオフセットした位置にモータを配置すれば、サスペンション装置の特性を良好なものとすることができる。
【0013】
(7)当該車輪装置が、前記車輪支持部に配設されたキャリパと前記車輪に配設されたブレーキロータとを備えたディスクブレーキ装置を含む(1)項ないし(6)項のいずれかに記載のモータ配備車輪装置。
(8)前記モータが、前後方向において前記車輪軸線を挟んで前記キャリパの反対側に位置する(7)項に記載のモータ配備車輪装置。
(9)前記ブレーキロータが概ね環状をなし、前記キャリパがそのブレーキロータの内周側から係合する(7)項または(8)項に記載のモータ配備車輪装置。
【0014】
上記3つの態様は、車輪装置が備えるブレーキ装置に関する限定を加えた態様である。ブレーキ装置を構成するキャリパは、ブレーキパッド、マウントブラケット等を含み、その重量が比較的重い。また、モータも比較的重量が大きい。車輪支持部は、車輪を回転可能に支持するとともに、これらキャリパおよびモータを保持する。そこで、前後方向に車輪軸線を挟んでモータとキャリパとを配置すれば、車輪支持装置の重量バランスが良好となる。なお、環状のロータを有しその内周側からキャリパを係合させる態様のブレーキ装置を採用すれば、容易にロータの有効半径を大きくでき、制動トルクの点から有利である。
【0015】
(10)前記車輪軸と同軸的にかつ前記車輪に対して固定的に設けられた概ね平盤なギヤと、そのギヤと噛合した状態で前記モータにより回転させられるピニオンとを備える駆動力伝達手段を含む(1)項ないし(9)項のいずれかに記載のモータ配備車輪装置。
(11)前記ギアが概ね環状をなす内歯歯車である(10)項に記載のモータ配備車輪装置。
【0016】
モータを前後方向にオフセットして配置した場合、例えば、比較的大きな半径を有するギヤを車輪に同軸的に設け、モータの回転軸に直接的にピニオンを設ける態様を採用すれば、円滑な動力伝達が可能となる。また、内歯歯車を有する環状のギヤ、いわゆる内接ギヤを採用すれば、車輪装置を、比較的簡便かつ単純な構造、あるいは軽量化された構造とすることができる。
【0017】
(12)当該車輪装置が、前記車輪支持部に配設されたキャリパと前記車輪に配設されたブレーキロータとを備えたディスクブレーキ装置を含み、前記ブレーキロータと前記ギヤとが互いに固定された(10)項または(11)項に記載のモータ配備車輪装置。
(13)前記ブレーキロータと前記ギヤとが一体的に形成された(12)項に記載のモータ配備車輪装置。
【0018】
ブレーキロータと駆動力伝達のためのギヤとを互いに固定し、例えば、一方が他方を支持する構造とすれば、車輪装置を軽量化することが可能となる。この場合、固定の方法は、特に限定されるものではなく、例えば、締結部材による締結等種々の方法を採用できる。その際、ブレーキロータの発熱がギヤに影響を与えないような、例えば、ブレーキロータの熱膨張によってもギヤが変形しないような固定方法を採用することが望ましい。両者を固定する一態様として、両者を一体的に形成する場合は、より単純な構造の車輪装置が実現される。例えば、ギヤの側面をブレーキパッドで挟持するようにして、ギヤをロータとして機能させる態様、言い換えれば、ロータの外周端部あるいは環状のロータの場合は内周端部に歯を形成し、その歯にピニオンを噛合させる態様とすればよい。一体化された態様は、例えば、1つの部材から形成される態様の他、ロータとして機能する部材と、ギヤとして機能する部材とを、接合等して形成される態様であってもよい。
【0019】
(14)前記モータ軸線が前記車輪軸線より前方に位置する(1)項ないし(13)項のいずれかに記載のモータ配備車輪装置。
(15)前記モータ軸線が前記車輪軸線より後方に位置する(1)項ないし(13)項のいずれかに記載のモータ配備車輪装置。
【0020】
車輪軸線に対してモータを前方に配置するか、あるいは後方に配置するかは、車輪装置に対して要求される特性に応じて決定すればよい。例えば、モータとブレーキ装置のキャリパとを車輪軸を挟んで前後に配置した場合、モータを前方に配置したときは、発熱するモータの冷却に有利であり、逆に、モータを後方に配置したときは、ブレーキ装置の冷却に有利となる。また、操舵輪であって、キングピン軸線が後方に傾斜する(キングピン軸線の上方が下方に対して車両の後方に位置する)ことを前提に考えれば、例えば、モータがブレーキ装置より重い場合、モータを後方に配置するほうが、操舵時復元力が大きくハンドル戻りという観点からは有利である。
【0021】
(16)前記モータ軸線と前記車輪軸線との両者に直交する直線と水平面とのなす角度が60゜以内である(1)項ないし(15)項のいずれかに記載のモータ配備車輪装置。
【0022】
モータ軸線と車輪軸線との距離が同じである場合、両軸線に直交する直線と水平面とのなす角度(以下、「モータ配設位置角」と略す)が、小さくなるにつれて、モータの前後方向へのオフセット量が大きくなる。車輪軸に対してモータを前後方向にずらして配置する場合、実質的なオフセットの効果を得るためには、モータ配設位置角を60゜以内とすることが望ましい。また、より大きくオフセットさせることを考慮すれば、45゜以内とすればよく、さらには30゜以内としてもよい。さらに大きくずらして配設する場合には、20゜以内とすることができる。
【0023】
(17)前記モータ軸線が前記車輪軸線より上方に位置する(1)項ないし(16)項のいずれかに記載のモータ配備車輪装置。
(18)前記モータ軸線が前記車輪軸線より下方に位置する(1)項ないし(16)項のいずれかに記載のモータ配備車輪装置。
【0024】
モータ軸線と車輪軸線との上下の位置関係は特に限定されるものではなく、所望する車輪装置の特性に応じてモータを配置すればよい。例えば、車輪軸に対してモータを上方に位置させれば、モータの路面不整との干渉防止という点で有利であり、逆に、下方に位置させれば、車輪装置、ひいては車両の重心を低くできる点で有利である。
【0025】
(19)前記車輪の回転方向と前記モータの回転軸の回転方向とが同じである(1)項ないし(18)項のいずれかに記載のモータ配備車輪装置。
(20)前記車輪の回転方向と前記モータの回転軸の回転方向とが互いに反対方向である(1)項ないし(18)項のいずれかに記載のモータ配備車輪装置。
【0026】
モータの回転方向と車輪の回転方向との関係によって、その車輪装置を装備する車両の特性が変化し得る。したがって、例えば、モータの配置位置を、モータの回転方向との関係を加味して決定することができる。例えば、車両が前進する状態について考えれば、両者の回転方向が同じである場合に、モータを前方に配置すれば、モータの回転軸の回転による反力によって、車輪軸を下方に押え付ける向きの力が車輪支持部に働く、また、両者の回転方向が異なる場合、モータを後方に配置したときには、同様の力が車輪支持部に働く。車輪軸を下方に押え付ける力が働くことは、車輪の良好な接地状態を維持するという点では有効である。
【0027】
(21)前記車輪が操舵輪であり、前記車輪支持部が、ステアリング装置のタイロッドが連結されるタイロッド連結部を有し、前記モータと前記タイロッド連結部とが、前後方向において前記車輪軸線に対して同じ側に位置する(1)項ないし(20)項のいずれかに記載のモータ配備車輪装置。
(22)前記車輪が操舵輪であり、前記車輪支持部が、ステアリング装置のタイロッドが連結されるタイロッド連結部を有し、前記モータと前記タイロッド連結部とが、前後方向において前記車輪軸線に対して互いに反対側に位置する(1)項ないし(20)項のいずれかに記載のモータ配備車輪装置。
【0028】
車輪装置が操舵輪に適用される場合は、ステアリング装置のタイロッドが、車輪軸線から前後方向にオフセットした位置において、車輪支持部に連結される。そのタイロッド連結部とモータとの位置関係により、車両の特性も変わり得る。したがって、その位置関係を考慮して、モータ配設位置を決定することもできる。例えば、モータとタイロッド連結部をキングピン軸に対して同じ側にオフセットした位置に配置する場合、モータが比較的重いときには、タイロッド連結部を車輪装置の重心近くに位置させることができるため、車輪装置の振動の影響を軽減させることができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のいくつかの実施形態について、操舵輪を例にとって、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施形態に限定されるものではなく、それらの他、前記〔発明が解決しようとする課題,課題解決手段および効果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
【0030】
<第1実施形態>
第1実施形態の車輪装置について、図1に、車両左右方向の中央やや前方上部から見た斜視図を、図2に、左右方向における車両の中央から見た正面図を、図3に、車両前方から見た断面図、図4に車両下方から見た断面図を、それぞれ示す。なお、図3は、車輪軸線Oを含んで路面に垂直な平面での切断面を示し、図4は、車輪軸線Oとモータ軸線Mとを含む平面での切断面を示している。なお、この車輪装置は、操舵輪に関する装置であり、四輪車の右前輪に係る装置である。したがって、図1および図2の左方が車両の前方側となっている。
【0031】
車輪装置は、車輪としての車輪ASSY10と、車輪支持部12と、モータ14と、ディスクブレーキ装置(以下、「ブレーキ装置」と略す)16とを含んで構成されている。図には、車輪装置の他に、ダブルウィシュボーン型ステアリング装置の一部であるロアアーム20、アッパアーム22、アブソーバASSY(ショックアブソーバとコイルスプリング等の弾性体とが組み込まれて一体的に構成されたものであり、弾性体については、大径部として模式的に描写している)24が示されており、また、ステアリング装置の一部であるタイロッド26が示されている。
【0032】
車輪10は、フランジ部30と軸部32とを有する車輪軸部材34と、そのフランジ部30にハブボルト36(ナットは省略)で固定されたハブ38およびホイール40と、ホイール40に支持されたタイヤ42とを含んで構成されている。ホイール40は、ディスク部44と、ディスク部44と接合されたリム部46とを有し、ディスク部44において車輪軸部材34のフランジ部30に固定され、リム部46においてタイヤ42を支持している。車輪支持部12は、支持部本体50と、支持部本体50に設けられた軸受部52とを含んで構成されている。軸受部52は、ベアリング54(詳細構造を省略)を内蔵しており、そのベアリング54を介して車輪軸部材34の軸部32を支持することで、車輪10が車輪支持部12に回転可能に支持されているのである。
【0033】
モータ14は、電動モータであり、回転軸58を有している。モータ14は、車輪支持部12の支持部本体50に一体的に設けられたブラケット60に、取付部62が取り付けられることで、車輪支持部12に固定的に配設されている。ハブ38は、概ね、長さが比較的短い有底円筒形状をなしており、底部64において車輪軸部材34のフランジ部30に取り付けらている。円筒部66の内部の長さ方向の中間部分には、概ね環状をなして内周に歯が形成された内歯歯車である内接ギヤ70が固定的に配設されている。モータ14の回転軸58の先端部分にはピニオン72が設けられており、内接ギヤ70とピニオン72とは互いに噛合している。内接ギヤ70とピニオン72とを含んで駆動力伝達手段が構成されており、モータ14が駆動して回転軸58が回転させられることによって、車輪ASSY10は、車輪軸部材34の軸部32の中心軸線である車輪軸線Oのまわりに回転させられる。
【0034】
ブレーキ装置16は、概して環状のブレーキロータ80と、ブレーキロータ80と係合するキャリパ82とを含んで構成される。ブレーキロータ80は、ハブ38の円筒部66の底部64の反対側の端部に固定的に設けられている。キャリパ82は、車輪支持部12の支持部本体50に一体的に設けられてブラケット84に取付部86が取付られることで、車輪支持部12に固定的に配設されている。キャリパ82は、キャリパ本体、ブレーキパッド88、マウントブラケット等を含んで構成されており、ブレーキロータ80の内周側よりブレーキロータ80に係合し、ブレーキパッド88がブレーキロータ80を挟持する構造となっている。
【0035】
車輪支持部12は、下部に位置するロアアーム係合部90において、ボールジョイント92を介して、ロアアーム20に支持され、上部に位置するアッパアーム係合部94において、ボールジョイント96を介して、アッパアーム22に支持されている。これら2つのボールジョイント92,94を結ぶ線が、仮想キングピン軸の軸線であるキングピン軸線Kとなる。また、車輪支持部12は、車両前方の下部に、タイロッド連結部100を有し、ステアリング装置のタイロッド26が、ボールジョイント(図示を省略)を介して連結されている。
【0036】
車輪装置における各構成部分の配置位置の関係を説明すれば、以下のようである。モータ14の回転軸58の回転軸線であるモータ軸線Mは、車輪10の回転軸線である車輪軸線Oと互いに平行である。モータ軸線Mは、車両側面視である図2からわかるように、車輪軸線Oに対して車両後方に偏心しており、本実施形態では、モータ14は車両の中心より後方にオフセットして配設されているのである。キングピン軸線Kは、鉛直線Vに対して、上方が下方よりも後方に位置するように傾斜しており、本実施形態では、モータ軸線Mは、キングピン軸線Kよりも後方に位置している。なお、車輪の回転方向とモータの回転方向は同じ方向とされている。
【0037】
車輪軸線Oとモータ軸線Mとの両方に直交する両軸直交線Sと水平面Hとのなす角度であるモータ配設位置角θは、20゜以下とされており、また、モータ軸線Mは車輪軸線Oの上方に位置するように、モータ14が車輪中心より上方に配設されている。ブレーキ装置16を構成するキャリパ82は、車輪中央より前方に配設されており、モータ14とキャリパ82とは、前後方向において、車輪軸線Oを挟んで反対側に位置している。また、モータ14は、図2に示す車両側面視において、車輪の略中央に位置するアブソーバASSY24と重なり合わない位置に配設されており、サスペンション装置によって許容された車輪の可動範囲において、また、ステアリング装置によって許容された車輪の操舵範囲において、モータ14はアブソーバASSY24と干渉しない位置に配設されている。なお、本実施形態において、アブソーバASSY24の下端部つまりショックアブソーバの下端部は、車輪軸線Oより下方に位置している。また、タイロッド連結部100とモータ14とは、前後方向において、車輪軸線14を挟んで互いに反対側に位置している。
【0038】
<第2実施形態>
本発明の第2実施形態は、上記第1実施形態におけるブレーキロータと内接ギヤとを一体化したものであり、その部分の構造のみが上記第1実施形態と異なる。他の部分の構造は、略同じであるため説明を省略し、異なる部分のみを説明する。図5に、第2実施形態の車輪装置を車輪軸線Oとモータ軸線Mとを含む平面で切断し、その面を車両の下方から見た図を示す。図において、第1実施形態と同じ構成の部分についての符号は、同じ符号で示す。
【0039】
本車輪装置においては、ハブ38の円筒部66の底部64の反対側の端部に、概ね環状をなす環状ディスク110が固定的に設けられている。環状ディスク110の内周部には歯が形成されており、この歯が、モータ14の回転軸58の先端部に設けられたピニオン72と噛合する。モータ14が駆動して回転軸58が回転させられることによって、車輪ASSY10は回転駆動させられる。すなわち、環状ディスク110は、駆動力伝達手段を構成する内接ギヤとして機能するのである。また、環状ディスク110は、その両面においてブレーキパッド88と係合し、キャリパ82によって挟持される。すなわち、環状ディスク110は、ブレーキ装置16におけるブレーキロータとして機能するのである。
【0040】
<第3実施形態>
本発明の第3実施形態の車輪装置は、モータおよびブレーキ装置のキャリパの配設位置が、第1実施形態のものと異なる。他の構成は、第1実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。図6に、第3実施形態の車輪装置を左右方向におけるの車両の中央から見た正面図を示す。図において、第1実施形態と同じ構成部分についての符号は、同じ符号で示す。
【0041】
本実施形態において、モータ14は、モータ軸線Mが車輪軸線Oに対して車両前方に偏心した状態で、車輪の中心より前方にオフセットした状態で配設されている。また、モータ軸線Mは、キングピン軸線Kよりも前方に位置している。モータ配設位置角θは、第1実施形態と比較してやや大きいが、20゜以下とされており、モータ軸線Mは車輪軸線Oの上方に位置するように、モータ14が車輪中心より上方に配設されている。ブレーキ装置16を構成するキャリパ82は、車輪中央より後方に配設されており、モータ14とキャリパ82とは、前後方向において、車輪軸線Oを挟んで反対側に位置している。モータ14の回転方向、モータ14とアブソーバASSY24との位置関係等も第1実施形態と同様であるが、タイロッド連結部100は、前後方向において、車輪軸線Oに対してモータ14と同じ側に位置している。
【0042】
<その他の実施形態>
次に、モータ配設位置等に関するいくつかのバリエーションを、図7ないし図10に示す模式図に基づいて説明する。なお、図における(a)は、正面図であって、左右方向における車両の中央から見た図であり、(b)は、上方から平面図である。図に用いる符号は、第1ないし第3実施形態で用いた符号と同じものとする。
【0043】
図7に示す態様のものは、ストラット型のサスペンション装置に懸架される車輪装置であり、アッパアームは存在せず、アブソーバASSY24は、ストラットASSYとして機能するものとされている。モータ14は、車輪軸に対して略同じ高さで後方にオフセットした状態で配設されている。キャリパ82は、逆に前方にオフセットして配設されている。駆動力伝達手段には内接ギヤ70が採用されている。ブレーキロータ80は、円盤状をなし、その外周側からキャリパ82が係合する。タイロッド連結部100は、モータ14と同じ側である後方側にオフセットした位置に配置されている。
【0044】
図8に示す態様のものも、ストラット型のサスペンション装置に懸架される車輪装置である。モータ14は、車輪軸に対して略同じ高さで前方にオフセットした状態で配設されている。キャリパ82は、逆に後方にオフセットして配設されている。内接ギヤとブレーキロータとが一体化された環状ディスク110が採用されている。タイロッド連結部100は、モータ14と反対側である後方側にオフセットした位置に配置されている。
【0045】
図9に示す態様のものは、ダブルウィッシュボーン型のサスペンション装置に懸架される車輪装置である。モータ14は、車輪軸に対して後方かつ下方にオフセットした状態で配設されている。ちなみにモータ配設位置角は、30゜以下とされている。キャリパ82は、モータ14とは反対に、前方にオフセットして配設されている。駆動力伝達手段には内接ギヤ70が採用されている。ブレーキロータ80は、円盤状をなし、その外周側からキャリパ82が係合する。タイロッド連結部100は、モータ14と反対側である前方側にオフセットされて配置されている。
【0046】
図10に示す態様のものも、ダブルウィッシュボーン型のサスペンション装置に懸架される車輪装置である。モータ14は、車輪軸に対して前方かつ上方にオフセットした状態で配設されている。モータ配設位置角は、30゜以下とされている。キャリパ82は、モータ14とは反対に、後方にオフセットして配設されている。本態様のものは、駆動力伝達手段が備えるギヤ120は、円盤状をなし、外周に歯が形成されたギヤでり、この外周にピニオン72が噛合している。ブレーキロータ80は環状をなし、内周側からキャリパ82が係合する。タイロッド連結部100は、モータ14と同じ側である前方側にオフセットされて配置されている。
【0047】
以上のように、モータの配設位置、駆動力伝達手段の構成、ブレーキ装置の構成等は、種々の態様とすることができる。上記いずれの態様も、モータの回転方向と車輪の回転方向とが、同じ方向とされているが、さらにギヤを介在させる等して、互いに反対方向としてもよい。また、上記いずれの態様も、アブソーバASSY24は車輪の略中央部に位置し、また、その下端が車輪軸より下方に位置している。そして、モータ14は、車両側面視において、アブソーバASSY24と重なり合わない位置に、また、車輪の可動範囲,操舵範囲において、アブソーバASSY24に干渉しない位置に配設されている。サスペンション装置の構成は、上記構成に限定されず、種々のサスペンション装置によって懸架される車輪装置に対して、本発明の適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態の車輪装置を示す斜視図であって、車両左右方向の中央やや前方上部から見た図である。
【図2】第1実施形態の車輪装置を示す正面図であって、左右方向における車両の中央から見た図である。
【図3】第1実施形態の車輪装置を示す断面図であって、車輪軸線を含み路面に垂直な平面で切断し、その面を車両前方から見た図である。
【図4】第1実施形態の車輪装置を示す断面図であって、車輪軸線とモータ軸線とを含む平面で切断し、その面を車両の下方から見た図である。
【図5】第2実施形態の車輪装置を示す断面図であって、車輪軸線とモータ軸線とを含む平面で切断し、その面を車両の下方から見た図である。
【図6】第3実施形態の車輪装置を示す正面図であって、左右方向における車両の中央から見た図である。
【図7】本発明の実施形態の車輪装置であって、モータ配設位置等に関するバリエーションのうちの1つを示す模式図である。
【図8】本発明の実施形態の車輪装置であって、モータ配設位置等に関するバリエーションのうちの別の1つを示す模式図である。
【図9】本発明の実施形態の車輪装置であって、モータ配設位置等に関するバリエーションのうちのさらに別の1つを示す模式図である。
【図10】本発明の実施形態の車輪装置であって、モータ配設位置等に関するバリエーションのうちのさらにまた別の1つを示す模式図である。
【符号の説明】
10:車輪ASSY(車輪) 12:車輪支持部 14:モータ 16:ディスクブレーキ装置 24:アブソーバASSY(ショックアブソーバ) 26:タイロッド 34:車輪軸部材 38:ハブ 40:ホイール 42:タイヤ 58:回転軸 70:内接ギヤ 72:ピニオン 80:ブレーキロータ 82:キャリパ 100:タイロッド連結部 110:環状ディスク 120:ギヤ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wheel device used for a motor-driven vehicle such as an electric vehicle, and more particularly, to a wheel device provided with a motor therein.
[0002]
[Prior art]
Recently, motor-driven vehicles such as electric vehicles have attracted attention due to environmental problems, resource problems, and the like. As one type of motor-driven vehicles, a vehicle having a motor mounted on a wheel device, a so-called wheel-in motor vehicle, has been developed. Is also underway. In most of the conventional wheel-in motor vehicles, the motor provided in the wheel device is disposed at a position where the rotation axis of the motor coincides with the rotation axis of the wheel because of smooth driving force transmission and the like. . In the wheel device, the motor may not be arranged coaxially with the wheel shaft for reasons such as the structure of the vehicle. In a wheel device of a wheel-in motor vehicle, for example, there is a technology described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-315534 as a technology for eccentrically arranging a motor.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-315534 A (page 5, FIG. 7)
[0004]
Problems to be Solved by the Invention, Means for Solving Problems, and Effects
The technology described in the above publication is to dispose the motor such that the center of gravity of the motor is located on the virtual kingpin axis in consideration of the steering characteristics of the vehicle, that is, the motor is shifted vertically with respect to the wheel rotation axis. This is a technique of arranging motors. However, in this technique, since the location of the motor is limited to a certain range, the desired vehicle characteristics cannot be realized when the structure of the suspension device that suspends the motor and the structure of the brake device disposed therein are considered. Is also conceivable. That is, according to the technique disclosed in the above publication, the allowable range of the arrangement position of the motor is narrow.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as an object to obtain a motor-equipped wheel device with less restriction on the arrangement position of a motor so that desired vehicle characteristics can be realized. Thus, the motor-equipped wheel device according to each of the following aspects is obtained. As in the case of the claims, each aspect is divided into sections, each section is numbered, and the number of another section is cited as necessary. This is for the purpose of facilitating the understanding of the present invention and should not be construed as limiting the technical features and combinations thereof described in the present specification to those described in the following sections. . In addition, when a plurality of items are described in one section, the plurality of items need not always be adopted together. It is also possible to select and adopt only some items.
[0006]
In the following items, (1) corresponds to claim 1, (2) corresponds to
[0007]
(1) wheels,
A wheel support unit that is supported by the vehicle body via a suspension device and rotatably supports the wheels,
A motor that is fixedly disposed on the wheel support in a state where a motor axis that is a rotation axis of the rotation shaft is parallel to a wheel axis that is a rotation axis of the wheel, and a motor that rotationally drives the wheel;
A motor-equipped wheel device for a vehicle including:
The motor-equipped wheel device, wherein the motor is disposed at a position where the motor axis is eccentric in the front-rear direction with respect to the wheel axis.
[0008]
The wheel device according to the aspect described in this aspect is a device in which the wheel built-in motor of the wheel-in motor vehicle is not shifted in a certain range in the vertical direction with respect to the rotation center of the wheel, but is shifted in the front-rear direction. The degree of freedom in the arrangement position of the motor is high, and the arrangement position of the motor can be selected from a relatively wide range according to desired vehicle characteristics in consideration of the structure of the suspension device, the brake device, and the like.
[0009]
(2) The motor-equipped wheel device according to (1), wherein the wheel is a steered wheel, and the motor is positioned such that the motor axis is located forward or backward of the wheel axis and the virtual kingpin axis.
[0010]
The wheel device described in this section is an aspect related to a wheel device applied to a steered wheel. As in the mode described in this section, the steered wheels can be further disposed in the front-rear direction apart from the axis of the virtual kingpin axis (hereinafter, referred to as “kingpin axis”). When the suspension device for suspending the wheel device is of a strut type, the shock absorber is generally located substantially on the axis of the kingpin. Further, even in the case of a multi-link type, a double wishbone type or the like, it is often located at a position close to the axis of the kingpin. Therefore, for example, as one advantage, if the motor is decentered from the kingpin axis, it is easy to avoid interference between the motor and the shock absorber.
[0011]
(3) The motor-equipped wheel device according to (1) or (2), wherein the suspension device has a shock absorber, and the motor is disposed at a position where the motor does not interfere with the shock absorber.
(4) The motor-equipped wheel device according to (3), wherein the motor is disposed at a position where the motor does not overlap with the shock absorber in a side view of the vehicle.
(5) The motor-equipped wheel device according to item (3) or (4), wherein the shock absorber is located substantially at the center of the wheel in the front-rear direction when viewed from the side of the vehicle.
(6) The motor-equipped wheel device according to any one of (3) to (5), wherein the shock absorber has a lower end located below the wheel axis.
[0012]
The above four aspects are aspects for dealing with restrictions imposed by the structure of the suspension device. For example, when the motor is arranged so that the rotation axis of the motor and the rotation axis of the wheel are coaxial, whether the shock absorber is displaced in the front-rear direction or separated from the wheel in the left-right direction of the vehicle. Alternatively, it must be arranged so that its lower end is located above the motor. Even when the motor is arranged such that the center of gravity is located on the axis of the kingpin as in the above-described prior art, the lower end of the shock absorber must also be located above the motor. When the shock absorber is displaced in the front-rear direction, particularly when the wheel is a steered wheel, for example, there is a large restriction in terms of an arrangement space, and there is also a problem that an absorber stroke occurs with the movement of the wheel in the steering direction. . In addition, when the vehicle is disposed apart from the wheels in the left-right direction of the vehicle, for example, when the vehicle is disposed from the center in the left-right direction of the vehicle, there is a disadvantage that the vibration of the wheels is easily transmitted to the steering and the steering feel deteriorates. Furthermore, when the lower end of the shock absorber is positioned above, the upper end of the absorber must be set to be higher in order to increase the wheel stroke as much as possible, which places great restrictions on vehicle design. If the motor is arranged at a position offset in the front-rear direction with respect to the wheel axis while avoiding interference with the shock absorber as in the above-described embodiment, the characteristics of the suspension device can be improved.
[0013]
(7) The wheel device includes any one of the above items (1) to (6), including a disc brake device including a caliper disposed on the wheel support portion and a brake rotor disposed on the wheel. The motor-equipped wheel device according to claim 1.
(8) The motor-equipped wheel device according to (7), wherein the motor is located on the opposite side of the caliper across the wheel axis in the front-rear direction.
(9) The motor-equipped wheel device according to the mode (7) or (8), wherein the brake rotor has a substantially annular shape, and the caliper engages from an inner peripheral side of the brake rotor.
[0014]
The above three aspects are aspects to which a limitation regarding the brake device provided in the wheel device is added. The caliper constituting the brake device includes a brake pad, a mount bracket, and the like, and is relatively heavy. Also, the motor is relatively heavy. The wheel support unit rotatably supports the wheel and holds the caliper and the motor. Therefore, if the motor and the caliper are arranged with the wheel axis interposed therebetween in the front-rear direction, the weight balance of the wheel support device is improved. If a brake device having an annular rotor and engaging the caliper from the inner peripheral side is employed, the effective radius of the rotor can be easily increased, which is advantageous in terms of braking torque.
[0015]
(10) A driving force transmitting means comprising a substantially flat gear provided coaxially with the wheel shaft and fixed to the wheel, and a pinion rotated by the motor while meshing with the gear. The motor-equipped wheel device according to any one of (1) to (9), including:
(11) The motor-equipped wheel device according to (10), wherein the gear is an internal gear having a substantially annular shape.
[0016]
When the motor is arranged offset in the front-rear direction, for example, by adopting a mode in which a gear having a relatively large radius is provided coaxially on the wheel and a pinion is provided directly on the rotating shaft of the motor, smooth power transmission is achieved. Becomes possible. In addition, if an annular gear having an internal gear, that is, a so-called internal gear, is employed, the wheel device can have a relatively simple and simple structure or a lightweight structure.
[0017]
(12) The wheel device includes a disk brake device including a caliper disposed on the wheel support portion and a brake rotor disposed on the wheel, wherein the brake rotor and the gear are fixed to each other. The motor-equipped wheel device according to item (10) or (11).
(13) The motor-equipped wheel device according to (12), wherein the brake rotor and the gear are integrally formed.
[0018]
If the brake rotor and the gear for transmitting the driving force are fixed to each other and, for example, have a structure in which one supports the other, it is possible to reduce the weight of the wheel device. In this case, the fixing method is not particularly limited. For example, various methods such as fastening with a fastening member can be adopted. At this time, it is desirable to adopt a fixing method in which the heat generated by the brake rotor does not affect the gear, for example, the gear is not deformed by the thermal expansion of the brake rotor. As one mode of fixing both, when both are formed integrally, a wheel device having a simpler structure is realized. For example, a mode in which the side surface of the gear is sandwiched by brake pads so that the gear functions as a rotor, in other words, teeth are formed at the outer peripheral end of the rotor or at the inner peripheral end in the case of an annular rotor, and the teeth are formed. And the pinion may be meshed with the pinion. The integrated mode may be, for example, a mode formed by joining a member functioning as a rotor and a member functioning as a gear, in addition to a mode formed from one member.
[0019]
(14) The motor-equipped wheel device according to any one of (1) to (13), wherein the motor axis is located forward of the wheel axis.
(15) The motor-equipped wheel device according to any one of (1) to (13), wherein the motor axis is located behind the wheel axis.
[0020]
Whether to arrange the motor forward or rearward with respect to the wheel axis may be determined according to the characteristics required for the wheel device. For example, when the motor and the caliper of the brake device are arranged in front and rear across the wheel axle, when the motor is arranged in front, it is advantageous for cooling the motor that generates heat, and conversely, when the motor is arranged in rear. Is advantageous for cooling the brake device. Further, assuming that the kingpin axis is inclined rearward (the upper side of the kingpin axis is located rearward of the vehicle with respect to the lower side), for example, when the motor is heavier than the brake device, It is more advantageous to dispose at the rear from the viewpoint that the restoring force during steering is large and the steering wheel returns.
[0021]
(16) The motor-equipped wheel device according to any one of (1) to (15), wherein an angle between a horizontal line and a straight line perpendicular to both the motor axis and the wheel axis is within 60 °.
[0022]
When the distance between the motor axis and the wheel axis is the same, the angle between a straight line perpendicular to both axes and the horizontal plane (hereinafter abbreviated as “motor arrangement position angle”) becomes smaller as the distance between the motor axis and the wheel axis decreases. Offset amount increases. When the motor is displaced in the front-rear direction with respect to the wheel axle, it is desirable that the angle at which the motor is disposed be within 60 ° in order to obtain a substantial offset effect. In consideration of a larger offset, the angle may be set to 45 ° or less, and more preferably, 30 ° or less. In the case of arranging even more greatly, it can be set within 20 degrees.
[0023]
(17) The motor-equipped wheel device according to any one of (1) to (16), wherein the motor axis is located above the wheel axis.
(18) The motor-equipped wheel device according to any one of (1) to (16), wherein the motor axis is located below the wheel axis.
[0024]
The vertical positional relationship between the motor axis and the wheel axis is not particularly limited, and the motor may be arranged according to the desired characteristics of the wheel device. For example, if the motor is located above the wheel axle, it is advantageous in preventing interference with irregular road surfaces of the motor. Conversely, if it is located below, the center of gravity of the wheel device, and hence the vehicle, is lowered. This is advantageous in that it can be performed.
[0025]
(19) The motor-equipped wheel device according to any one of (1) to (18), wherein the rotation direction of the wheel is the same as the rotation direction of the rotation shaft of the motor.
(20) The motor-equipped wheel device according to any one of (1) to (18), wherein a rotation direction of the wheel and a rotation direction of a rotation shaft of the motor are opposite to each other.
[0026]
Depending on the relationship between the rotation direction of the motor and the rotation direction of the wheels, the characteristics of the vehicle equipped with the wheel device can change. Therefore, for example, the arrangement position of the motor can be determined in consideration of the relationship with the rotation direction of the motor. For example, considering the state in which the vehicle moves forward, if the rotation directions of the two are the same, if the motor is arranged forward, the reaction force due to the rotation of the rotation shaft of the motor causes the wheel shaft to be pressed downward. When the force acts on the wheel support and the rotation directions of the two are different, a similar force acts on the wheel support when the motor is arranged rearward. Applying a force that presses the wheel axle downward is effective in maintaining a good ground contact state of the wheel.
[0027]
(21) The wheel is a steered wheel, and the wheel supporting portion has a tie rod connecting portion to which a tie rod of a steering device is connected, and the motor and the tie rod connecting portion are arranged with respect to the wheel axis in the front-rear direction. The motor-equipped wheel device according to any one of the above modes (1) to (20), which are located on the same side.
(22) The wheel is a steered wheel, and the wheel supporting portion has a tie rod connecting portion to which a tie rod of a steering device is connected, and the motor and the tie rod connecting portion are arranged with respect to the wheel axis in the front-rear direction. (20). The motor-equipped wheel device according to any one of (1) to (20), which is located on opposite sides of the motor.
[0028]
When the wheel device is applied to a steered wheel, the tie rod of the steering device is connected to the wheel support at a position offset in the front-rear direction from the wheel axis. Depending on the positional relationship between the tie rod connecting portion and the motor, the characteristics of the vehicle can also change. Therefore, the motor arrangement position can be determined in consideration of the positional relationship. For example, when the motor and the tie rod connecting portion are arranged at a position offset on the same side with respect to the kingpin axis, and when the motor is relatively heavy, the tie rod connecting portion can be located near the center of gravity of the wheel device. The effect of the vibration of can be reduced.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, taking a steered wheel as an example. It should be noted that the present invention is not limited to the following embodiments, and those skilled in the art, including those described in the above section [Problems to be Solved by the Invention, Problem Solving Means and Effects] Various modifications and improvements can be made based on the knowledge of the above.
[0030]
<First embodiment>
FIG. 1 is a perspective view of the wheel device according to the first embodiment as viewed from the center of the vehicle in the lateral direction, and FIG. 2 is a front view of the wheel device as viewed from the center of the vehicle in the lateral direction. A cross-sectional view as viewed from the front and FIG. 4 is a cross-sectional view as viewed from below the vehicle, respectively. FIG. 3 shows a cut plane on a plane including the wheel axis O and perpendicular to the road surface, and FIG. 4 shows a cut plane on a plane including the wheel axis O and the motor axis M. The wheel device is a device related to a steered wheel, and is a device related to a right front wheel of a four-wheeled vehicle. Therefore, the left side of FIGS. 1 and 2 is the front side of the vehicle.
[0031]
The wheel device includes a
[0032]
The
[0033]
The
[0034]
The
[0035]
The
[0036]
The relationship between the arrangement positions of the components in the wheel device will be described below. The motor axis M, which is the rotation axis of the
[0037]
The motor installation position angle θ, which is an angle formed between a two-axis orthogonal line S orthogonal to both the wheel axis O and the motor axis M and the horizontal plane H, is set to 20 ° or less, and the motor axis M is The
[0038]
<Second embodiment>
The second embodiment of the present invention integrates the brake rotor and the internal gear of the first embodiment, and differs from the first embodiment only in the structure of that portion. Since the structure of the other parts is substantially the same, description thereof will be omitted, and only different parts will be described. FIG. 5 shows a view of the wheel device of the second embodiment cut along a plane including the wheel axis O and the motor axis M, and the plane is viewed from below the vehicle. In the drawing, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment.
[0039]
In the present wheel device, an
[0040]
<Third embodiment>
The wheel device according to the third embodiment of the present invention is different from the wheel device according to the first embodiment in the arrangement positions of the calipers of the motor and the brake device. The other configuration is the same as that of the first embodiment, and only different parts will be described. FIG. 6 is a front view of the wheel device according to the third embodiment viewed from the center of the vehicle in the left-right direction. In the figure, the same reference numerals as those in the first embodiment denote the same components.
[0041]
In the present embodiment, the
[0042]
<Other embodiments>
Next, some variations regarding the motor arrangement position and the like will be described with reference to the schematic diagrams shown in FIGS. (A) in the figure is a front view, as viewed from the center of the vehicle in the left-right direction, and (b) is a plan view from above. The reference numerals used in the drawings are the same as those used in the first to third embodiments.
[0043]
The embodiment shown in FIG. 7 is a wheel device suspended on a strut-type suspension device, has no upper arm, and the
[0044]
The embodiment shown in FIG. 8 is also a wheel device suspended on a strut type suspension device. The
[0045]
The embodiment shown in FIG. 9 is a wheel device suspended by a double wishbone type suspension device. The
[0046]
The wheel device shown in FIG. 10 is also a wheel device suspended by a double wishbone type suspension device. The
[0047]
As described above, the arrangement position of the motor, the configuration of the driving force transmitting means, the configuration of the brake device, and the like can be various modes. In any of the above embodiments, the rotation direction of the motor and the rotation direction of the wheels are the same, but they may be opposite to each other, such as by interposing a gear. In any of the above embodiments, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view illustrating a wheel device according to a first embodiment, as viewed from a slightly upper front portion in a center in a vehicle left-right direction.
FIG. 2 is a front view showing the wheel device according to the first embodiment, as viewed from the center of the vehicle in a left-right direction.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the wheel device according to the first embodiment, which is cut along a plane that includes a wheel axis and is perpendicular to a road surface, and that surface is viewed from the front of the vehicle.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the wheel device according to the first embodiment, which is cut along a plane including a wheel axis and a motor axis, and the plane is viewed from below the vehicle.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the wheel device according to the second embodiment, which is cut along a plane including a wheel axis and a motor axis, and the plane is viewed from below the vehicle.
FIG. 6 is a front view showing a wheel device according to a third embodiment, as viewed from the center of the vehicle in the left-right direction.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a wheel device according to an embodiment of the present invention, showing one of variations regarding a motor arrangement position and the like.
FIG. 8 is a schematic diagram showing another wheel device according to the embodiment of the present invention, which is another variation regarding a motor arrangement position and the like.
FIG. 9 is a schematic diagram showing the wheel device according to the embodiment of the present invention, which shows still another one of variations regarding a motor arrangement position and the like.
FIG. 10 is a schematic view showing still another one of variations regarding a motor disposition position and the like in the wheel device according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10: Wheel ASSY (Wheel) 12: Wheel support part 14: Motor 16: Disc brake device 24: Absorber ASSY (Shock absorber) 26: Tie rod 34: Wheel shaft member 38: Hub 40: Wheel 42: Tire 58: Rotating shaft 70 : Internal gear 72: Pinion 80: Brake rotor 82: Caliper 100: Tie rod connecting part 110: Annular disk 120: Gear
Claims (4)
サスペンション装置を介して車体に支持され、前記車輪を回転可能に支持する車輪支持部と、
回転軸の回転軸線であるモータ軸線が前記車輪の回転軸線である車輪軸線と平行な状態で前記車輪支持部に固定的に配設され、前記車輪を回転駆動するモータと
を含む車両用のモータ配備車輪装置であって、
前記モータが、前記モータ軸線が前記車輪軸線に対して前後方向に偏心した位置に配設されたことを特徴とするモータ配備車輪装置。Wheels and
A wheel support unit that is supported by the vehicle body via a suspension device and rotatably supports the wheels,
A motor for a vehicle including: a motor that is fixedly disposed on the wheel support portion in a state where a motor axis that is a rotation axis of a rotation shaft is parallel to a wheel axis that is a rotation axis of the wheel, and that rotationally drives the wheel. A deployed wheel device,
The motor-equipped wheel device, wherein the motor is disposed at a position where the motor axis is eccentric in the front-rear direction with respect to the wheel axis.
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