JP2005289324A - 後輪補助駆動用モータ付車輌 - Google Patents

後輪補助駆動用モータ付車輌 Download PDF

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Abstract

【課題】 後輪にインホイールモータを搭載した、走破性や乗り心地性に優れた後輪補助駆動用モータ搭載車輌を提供する。
【解決手段】 前輪を内燃機関の回転力により駆動する車輌の後輪に、モータの非回転側ケース３ａとナックル５とを、リニアベアリング１３Ａとロッド１３Ｂとから成る直動ガイド１３と車輌上下方向に作動するバネ部材１４，１４とを一体に構成したバネ付き直動ガイド１５により結合されたプレート１１，１２と、車輌上下方向に作動し上記プレート１１，１２を結合するダンパー１６とを備えた緩衝機構１０より支持するなど、モータが、車輌バネ下部、及び、車体側のいずれか一方、あるいは、両方に対して、緩衝機構により支持された構成インホイールモータ３を搭載した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、前輪を内燃機関の回転力により駆動する車輌の後輪に、車輌の駆動力を補助するための電気モータを搭載した後輪補助駆動用モータ付車輌に関するものである。
従来、内燃機関にて前輪を駆動する車輌においては、図７（ａ）に示すように、内燃機関５２に発電機５３を取付けるとともに、後輪部５０Ｒ，５０Ｒに補助駆動用の電気モータ５４を搭載し、上記発電機５３で発生した電力により上記モータ５４を駆動して、後輪５０Ｒ，５０Ｒを駆動させることにより、車輌の駆動力を補助する方式の後輪補助駆動用モータ付車輌が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
上記モータとしては、例えば、図７（ｂ）に示すような、減速機付のモータ５４Ｍが多く用いられている。このモータ５４Ｍは、外周側にモータケース５４ａに固定されたステータ５４Ｓが配置され、その内周側に支持部材５４ｂを介してモータ軸５４ｃが固定されたロータ５４Ｒが配置されたインナーロータ型のモータで、上記モータ軸５４ｃは、上記モータケース５４ａに設置された軸受け５４ｄと遊星歯車方式の減速機５４ｅのキャリア５４ｆに設置された軸受け５４ｇとにより回転自在に支持されており、上記減速機５４ｅの出力軸である上記キャリア５４ｆの軸部５４ｈが図示しないクラッチの出力軸に回転伝達可能に接続された構成となっている。
また、減速機を有しないダイレクトドライブ型のインホールモータとしては、図８図に示すような、アウターロータ型のインホイールモータ６３が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このインホイールモータ６３では、ステータ６３Ｓは固定部であるアップライト６７に連結・支持されて、ダイレクトドライブホイール６２のホイールディスク６２ｂの内側に配置されており、上記ホイールディスク６２ｂに連結された回転軸６４とは軸受け６４Ｊにより結合されている。また、上記ステータ６３Ｓの外周側に配置されたロータ６３Ｒは、上記回転軸６４と結合された第１のブラケット６５ａと、上記アップライト６７と軸受け６７Ｊを介して回転可能に固定された第２のブラケット６５ｂとにより支持されている。これにより、ロータ６３Ｒがステータ６３Ｓに対して回転可能に結合されるので、インホイールモータ６３を駆動することにより、ホイール６２に回転力を伝達でき、ホイール６２をダイレクトドライブすることが可能となる。
なお、このようなダイレクトドライブ型のインホールモータを搭載することにより、上記減速機付モータでは実現できなかった、応答性に優れたモータ制御を実現することができる。
特開２００３−３２８０６号公報 特許第２６７６０２５号公報
ところで、従来の後輪補助駆動用モータ付車輌では、内燃機関から後輪への動力伝達機構を必要としないことから、スペース効率には優れているものの、インホイールモータは、上記のように、直接車輌バネ下部に搭載されるか、モータ部が車輌の足回りを構成する部品の一つであるアップライトまたはナックルと呼ばれる部品に接続するスピンドル軸に固定されているため、上記のバネ下質量がモータの質量分だけ増加してしまうといった問題点があった。バネ下質量が増加すると、凹凸路を走行したときにタイヤの接地荷重変動が増大するため、タイヤのロードホールディング性、すなわち、タイヤの路面追従性が悪化してしまい、少々の荒れた路面でもタイヤが路面から跳ね上がるような現象が発生し、タイヤの接地荷重が減少する。タイヤの接地荷重が減少するとタイヤに加えられる最大許容駆動力も減少するため、従来のインホイールモータ搭載車では、通常の足回りを持つ車輪に比べて加えられる駆動力が少なくなる。
したがって、内燃機関にて前輪を駆動する車輌においては、後輪のバネ下部にインホイールモータを固定的に取付けると、前輪側はバネ下が軽い足回りであり、かつ、タイヤの接地性も高いのに対し、後輪側ではバネ下が重い足回りとなってしまうため、前輪と後輪とに同程度の駆動力を配分することができず、走破性が低下するだけでなく、バネ上振動も増加するので、乗り心地性も低下するといった問題点があった。
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、走破性や乗り心地性に優れた後輪補助駆動用モータ付車輌を提供することを目的とする。
本発明の請求項１に記載の発明は、内燃機関より前輪を駆動し、補助駆動用の電気モータにより後輪を駆動する後輪補助駆動用モータ付車輌において、上記後輪部に、車輌バネ下部、及び、車体側のいずれか一方、あるいは、両方に対して、緩衝機構により支持された構成のインホイールモータを搭載したことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の後輪補助駆動用モータ付車輌において、上記緩衝機構を、互いに隣接するプレート同士が直動ガイドにより結合された複数枚のプレートと、上記隣接するプレート間を結合するバネ部材及びダンパとを備えた構成としたことを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の後輪補助駆動用モータ付車輌において、上記緩衝機構を、リニアベアリングとロッドとから成る直動ガイドとバネ部材とを一体に構成したバネ付き直動ガイドにより結合された、互いに車輌上下方向に作動方向が限定された２枚のプレートと、上記２枚のプレートを結合する、車輌上下方向に作動するダンパとを備えた構成としたものである。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の後輪補助駆動用モータ付車輌において、上記プレートを、ナックルに結合されるナックル取付けプレートとモータの非回転側ケースに結合されるモータ取付けプレートとするとともに、上記ナックル取付けプレートに上記直動ガイドの固定部となるリニアベアリングを取付ける固定部材を設け、上記モータ取付けプレートに上記直動ガイドの可動部となるロッドの両端側をそれぞれ取付ける受け部材を設けて上記直動ガイドを取付けるとともに、上記固定部材と受け部材との間にバネ部材を配設したものである。
本発明によれば、後輪補助駆動用モータ付車輌において、上記補助駆動用モータを、モータが、車輌バネ下部、及び、車体側のいずれか一方、あるいは、両方に対して、例えば、互いに隣接するプレート同士が直動ガイド機構により結合された複数枚のプレートをバネ部材及びダンパとで結合したような緩衝機構により支持された構成のインホイールモータとすることにより、上記モータを車輌の足回り部品に対してフローティングマウントするようにしたので、上記モータ自身をダイナミックダンパのウエイトとして作用させることができる。したがって、後輪補助駆動用モータ付車輌の走破性と乗り心地性とをともに向上させることができるとともに、スペース効率の高い後輪補助駆動用モータ付車輌を実現することができる。
また、上記緩衝機構を、リニアベアリングとロッドとから成る直動ガイドとバネ部材とを一体に構成したバネ付き直動ガイドにより結合された、互いに車輌上下方向に作動方向が限定された２枚のプレートと、上記２枚のプレートを結合する、車輌上下方向に作動するダンパとを備えた構成とすれば、必要な弾性特性及び減衰特性を確保しつつ、モータを支持する緩衝機構を小型化することができる。また、これにより、モータの上下動ストロークを十分に確保することができるとともに、車輪の全体構成を小型化できるので、走破性や乗り心地性に優れるとともに、スペース効率の高い後輪補助駆動用モータ付車輌を実現することができる。
以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本最良の形態に係わる後輪補助駆動用モータ付車輌の後輪部の構成を示す図で、同図において、１はタイヤ、２はリム２ａとホイールディスク２ｂとから成るホイール、３は半径方向に対して内側に設けられた非回転側ケース３ａに固定されたステータ３Ｓと、半径方向に対して外側に設けられ、軸受け３ｊを介して上記非回転側ケース３ａに対して回転可能に接合された回転側ケース３ｂに固定されたロータ３Ｒとを備えたアウターロータ型のインホイールモータ、４はホイール２とその回転軸において連結されたハブ部、５は車軸６に結合されるナックル、７はショックアブゾーバ等から成るサスペンション部材、８は上記ハブ部４に装着されたブレーキディスクから成る制動装置である。
また、１０はモータ３の非回転側ケース３ａに結合されるモータ取付けプレート１１と、上記車軸６に取付けられたナックル取付けプレート１２と、上記モータ取付けプレート１１と上記ナックル取付けプレート１２とを車輌の上下方向に案内する直動ガイド部材１３、及び、この直動ガイド部材１３の稼動方向に伸縮するバネ部材１４とを一体にして成るバネ付き直動ガイド１５と、このバネ付き直動ガイド１５の稼動方向に伸縮するダンパ１６とを備え、モータの非回転側ケース３ａとナックル５とを連結する緩衝機構、２０は中空円盤状のプレート２１Ａ〜２１Ｃと、作動方向が互いに直交するように配置された直動ガイド２２Ａ，２２Ｂとを備え、上記モータの回転側ケース３ｂとホイールとを連結するフレキシブルカップリングである。
バネ付き直動ガイド１５は、図２に示すように、その内周側に２個のリニアボールベアリング１３ａ，１３ａを直列に配置したリニアベアリング１３Ａと、このリニアベアリング１３Ａに装着された、直線運動するロッド１３Ｂとから成る直動ガイド部材１３と、この直動ガイド部材１３の上記ロッド１３Ｂの外周側に配置されたバネ部材１４，１４とから構成されるもので、上記リニアベアリング１３Ａの外周側中央部には、このバネ付き直動ガイド１５を後述する固定部材１２ｍに取付けるための取付け溝１３Ｃが形成されている。
本例では、図３に示すように、ナックル取付けプレート１２に設けられた車軸との連結孔１２ｈの一方の側に設けられた固定部材１２ｍに、上記バネ付き直動ガイド１５の固定部であるリニアベアリング１３Ａを取付け、上記連結孔１２ｈの他方の側に設けられた固定部材１２ｎにダンパ１６の固定部１６Ａを取り付ける。また、モータ３側に位置するモータ取付けプレート１１の上記バネ付き直動ガイド１５の可動部であるロッド１３Ｂの両端部に対応する位置に受け部材１１ｎ，１１ｎを取付け、この受け部材１１ｎ，１１ｎに上記ロッド１３Ｂの両端部を取付けるとともに、上記受け部材１１ｎの一方に上記ダンパ１６の可動部１６Ｂの先端側を取付ける。このとき、上記バネ部材１４，１４は、上記ロッド１３Ｂの外周側に予め配置されているので、上記バネ部材１４，１４を、容易に車輌の上下方向に伸縮可能に取付けることができるとともに、上記直動ガイド部材１３と上記バネ部材１４，１４とを、モータ取付けプレート１１とナックル取付けプレート１２との間に、同時に取付けることができる。
これにより、上記モータ取付けプレート１１とナックル取付けプレート１２とは、上記直動ガイド１３により、車輌上下方向に案内されるとともに、バネ１４及びダンパ１６により結合されているので、減衰力を発生しつつ、インホイールモータ３を上下運動方向のみ揺動可能とすることができる。
また、フレキシブルカップリング２０は、図４に示すように、モータの回転側ケース３ｂに取付けられるモータ側プレート２１Ａと、ホイール２に取付けられるホイール側プレート２１Ｃと、上記モータ側プレート２１Ａとホイール側プレート２１Ｃとの間に配置された中間プレート２１Ｂと、隣接する上記プレート２１Ａ，２１Ｂ及びプレート２１Ｂ，２１Ｃ間を結合するとともに、上記隣接するプレート２１Ａ，２１Ｂ及びプレート２１Ｂ，２１Ｃを互いに円盤のラジアル方向に案内する直動ガイド２２Ａ，２２Ｂとを備え、上記モータ３とホイール２とを連結するもので、これにより、ホイール２と回転側ケース３ｂとの間の位相差を最小にして、回転側ケース３ｂからホイール２へのトルクの伝達効率を更に向上させることができる。
このように、本最良の形態によれば、モータ３の非回転側ケース３ａとナックル５とを、リニアベアリング１３Ａとロッド１３Ｂとから成る直動ガイド１３と車輌上下方向に作動するバネ部材１４，１４とを一体に構成したバネ付き直動ガイド１５により結合されたプレート１１，１２と、車輌上下方向に作動し上記プレート１１，１２を結合するダンパ１６とを備えた緩衝機構１０により連結するようにしたので、簡単な構成で、上記モータ３を車輌の足回り部品に対してフローティングマウントすることができる。また、この緩衝機構１０は部品数が少なく組立が容易なので、必要な弾性特性及び減衰特性を確保しつつ、緩衝機構を小型化することができる。したがって、モータの上下動ストロークを十分に確保することができるとともに、車輪の全体構成を小型化できるので、走破性や乗り心地性に優れた、スペース効率の高い後輪補助駆動用モータ付車輌を実現することができる。
なお、上記最良の形態では、バネ付き直動ガイド１５とダンパ１６がそれぞれ１個である緩衝機構１０について説明したが、バネ付き直動ガイド１５とダンパ１６の個数と配置については上記に限定されるものではなく、モータ３の容量や重量、あるいは、サスペンション機構の種類等によって適宜決定される。
また、ダンパ１６としても上記片ロッド型のものに限らず、一方向に伸縮する周知のダンパを用いることができる。
また、インホイールモータ３を支持する緩衝機構としては、上記のもの限定されるものではなく、インホイールモータ３のステータ３Ｓを支持する非回転側ケース３ａと足回り部品であるナックル５とを、例えば、図５に示すような、直動ガイド３１を介して互いに車輌の上下方向に作動方向が限定され、かつ、車輌の上下方向に作動するバネ３２及びのダンパ３３により結合された２枚のプレート３４，３５を備えた緩衝機構３０により結合する構成のものであってもよい。
また、搭載されるインホイールモータとしては、上記モータ３のような中空形状のダイレクトドライブモータに限らず、図６に示すような、電気モータ４１と減速ギヤ（遊星減速機）４２とをモータケース４３に一体に組み込んだギヤードモータ４０を用いてもよい。上記ギヤードモータ４０を、後輪のバネ下部に対して、減衰要素及び弾性要素により支持する方法としては、例えば、非回転部であるモータケース４３を、車輌上下方向に案内する直動ガイド４４Ａと弾性体４５Ａとを介して、中空円盤状のモータ取付部材４６に取り付け、このモータ取付部材４６を、弾性体４４Ｂと車輌前後方向に案内する直動ガイド４５Ｂを介して、固定部であるナックル５に取り付けられた中空円盤状のナックル取付部材４７に取付けるようにすればよい。このとき、減速ギヤ４２の出力軸とホイール２とを自在継手４８ｊを有するシャフト４８により連結することにより、上記ギヤードモータ３０の出力をホイール２に伝達する。
このような、ギヤードモータ４０を搭載することにより、車輌の駆動力を更に向上させることができる。
以上説明したように、本発明によれば、後輪補助駆動用モータ付車輌に、モータが、車輌バネ下部、及び、車体側のいずれか一方、あるいは、両方に対して、緩衝機構により支持された構成のインホイールモータを搭載するようにしたので、後輪補助駆動用モータ付車輌の走破性と乗り心地性とをともに向上させることができるとともに、スペース効率の高い後輪補助駆動用モータ付車輌を実現することができる。
本発明の最良の形態に係る後輪補助駆動用モータ付車輌の後輪側の構成を示す図である。 本発明によるバネ付き直動ガイドの構成を示す図である。 本発明による緩衝機構の構成を示す図である。 フレキシブルカップリングの構成を示す図である。 緩衝機構の他の構成を示す図である。 ギヤードモータを搭載した例を示す図である。 従来の後輪補助駆動用モータ付車輌と、この車輌に搭載される減速機付モータの構成を示す図である。 従来のダイレクトドライブ型インホールモータの構成を示す図である。
符号の説明
１ タイヤ、２ ホイール、２ａ リム、２ｂ ホイールディスク、
３ インホイールモータ、３Ｒ モータロータ、３Ｓ モータステータ、
３ａ 非回転側ケース、３ｂ 回転側ケース、３ｊ 軸受け、４ ハブ部、
５ ナックル、６ 車軸、７ サスペンション部材、８ 制動装置、
１０ 緩衝機構、１１ モータ取付けプレート、１１ｎ 受け部材、
１２ ナックル取付けプレート、１２ｈ 連結孔、１２ｍ，１２ｎ 固定部材、
１２ｈ 連結孔、１３ 直動ガイド部材、１３Ａ リニアベアリング、
１３Ｂ ロッド、１３Ｃ 取付け溝、１３ａ リニアボールベアリング、
１４ バネ部材、１５ バネ付き直動ガイド、１６ ダンパ、
２０ フレキシブルカップリング、２１Ａ〜２１Ｃ 中空円盤状のプレート、
２２Ａ，２２Ｂ 直動ガイド。

Claims (4)

  1. 内燃機関により前輪を駆動し、補助駆動用の電気モータにより後輪を駆動する車輌において、上記後輪部に、車輌バネ下部、及び、車体側のいずれか一方、あるいは、両方に対して、緩衝機構により支持された構成のインホイールモータを搭載したことを特徴とする後輪補助駆動用モータ付車輌。
  2. 上記緩衝機構を、互いに隣接するプレート同士が直動ガイド機構により結合された複数枚のプレートと、上記隣接するプレート間を結合するバネ部材及びダンパーとを備えた構成としたことを特徴とする請求項１に記載の後輪補助駆動用モータ付車輌。
  3. 上記緩衝機構を、リニアベアリングとロッドとから成る直動ガイドとバネ部材とを一体に構成したバネ付き直動ガイドにより結合された、互いに車輌上下方向に作動方向が限定された２枚のプレートと、上記２枚のプレートを結合する、車輌上下方向に作動するダンパーとを備えた構成としたことを特徴とする請求項２に記載の後輪補助駆動用モータ付車輌。
  4. 上記プレートを、ナックルに結合されるナックル取付けプレートとモータの非回転側ケースに結合されるモータ取付けプレートとするとともに、上記ナックル取付けプレートに上記直動ガイドの固定部となるリニアベアリングを取付ける固定部材を設け、上記モータ取付けプレートに上記直動ガイドの可動部となるロッドの両端側をそれぞれ取付ける受け部材を設けて上記直動ガイドを取付けるとともに、上記固定部材と受け部材との間にバネ部材を配設したことを特徴とする請求項３に記載の後輪補助駆動用モータ付車輌。
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