JP2006188211A - Wheel support/drive device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両において車輪を車体に対して上下動可能に支持するとともにその車輪をモータによって駆動する技術に関するものであり、特に、車輪を支持する機能とその車輪を駆動する機能とを実現する構造を簡単化する技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for supporting a wheel in a vehicle so as to be movable up and down with respect to the vehicle body and driving the wheel by a motor, and in particular, a function for supporting the wheel and a function for driving the wheel. The present invention relates to a technique for simplifying the structure.
車輪が車体に対して上下動可能に支持されるとともにその車輪がモータによって駆動される車両が既に知られている(例えば、特許文献1参照)。 There is already known a vehicle in which a wheel is supported so as to be movable up and down with respect to a vehicle body, and the wheel is driven by a motor (for example, see Patent Document 1).
この種の車両においては、同じ車輪に関し、車輪を少なくとも上下動可能に支持する機能と、車輪をモータによって駆動する機能とが実現されることが要求される。前者の機能は、車体に車輪を懸架させるサスペンション機能と称される。
この種の車両においては、従来、モータはあくまで車輪を駆動するために車両に搭載されており、同じモータがサスペンション機能にも寄与するようには設計されていない。そのため、この従来の車両においては、車輪を駆動する機能とサスペンション機能とを実現するために必要な構造を簡単化することが困難であった。 Conventionally, in this type of vehicle, the motor is mounted on the vehicle only to drive the wheels, and the same motor is not designed to contribute to the suspension function. Therefore, in this conventional vehicle, it has been difficult to simplify the structure necessary for realizing the wheel driving function and the suspension function.
さらに、この従来の車両においては、モータが車輪のホイールに固定されており、車輪の上下動に伴ってモータも上下動させられる。そのため、この従来の車両においては、モータの重量が車両のばね下荷重に加入されてしまい、その結果、そのばね下荷重を軽減することも困難であった。 Further, in this conventional vehicle, the motor is fixed to the wheel of the wheel, and the motor is also moved up and down as the wheel moves up and down. Therefore, in this conventional vehicle, the weight of the motor is added to the unsprung load of the vehicle, and as a result, it is difficult to reduce the unsprung load.
以上説明した事情を背景とし、本発明は、車両において車輪を車体に対して上下動可能に支持するとともにその車輪をモータによって駆動する技術において、車輪を支持する機能とその車輪を駆動する機能とを実現する構造を簡単化することを課題としてなされたものである。 Against the background described above, the present invention provides a function for supporting a wheel and a function for driving the wheel in a technology for supporting the wheel in a vehicle so as to move up and down relative to the vehicle body and driving the wheel by a motor. The problem is to simplify the structure for realizing the above.
本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項には番号を付し、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、本発明が採用し得る技術的特徴の一部およびそれの組合せの理解を容易にするためであり、本発明が採用し得る技術的特徴およびそれの組合せが以下の態様に限定されると解釈すべきではない。すなわち、下記の態様には記載されていないが本明細書には記載されている技術的特徴を本発明の技術的特徴として適宜抽出して採用することは妨げられないと解釈すべきなのである。 The following aspects are obtained by the present invention. Each aspect is divided into sections, each section is given a number, and is described in a form that cites other section numbers as necessary. This is to facilitate understanding of some of the technical features that the present invention can employ and combinations thereof, and the technical features that can be employed by the present invention and combinations thereof are limited to the following embodiments. Should not be interpreted. That is, it should be construed that it is not impeded to appropriately extract and employ the technical features described in the present specification as technical features of the present invention although they are not described in the following embodiments.
さらに、各項を他の項の番号を引用する形式で記載することが必ずしも、各項に記載の技術的特徴を他の項に記載の技術的特徴から分離させて独立させることを妨げることを意味するわけではなく、各項に記載の技術的特徴をその性質に応じて適宜独立させることが可能であると解釈すべきである。 Further, describing each section in the form of quoting the numbers of the other sections does not necessarily prevent the technical features described in each section from being separated from the technical features described in the other sections. It should not be construed as meaning, but it should be construed that the technical features described in each section can be appropriately made independent depending on the nature.
(1) 車両に設けられ、車輪を車体に対して上下動可能に支持するとともにその車輪を駆動する車輪支持・駆動装置であって、
前記車体に支持されたモータおよびそのモータによって回転させられる第1回転体と、
前記車輪と同軸にかつそれと一体的に回転させられる第2回転体と、
前記第1回転体の回転中心を揺動中心としてその揺動中心まわりに前記車輪が往復揺動可能な状態で、それら第1回転体と車輪の回転中心軸とを互いに連結する第1連結機構と、
前記車輪と前記車体とを弾性的に互いに連結する第2連結機構と
を含む車輪支持・駆動装置において、
前記第1回転体を、鉛直方向と交差する方向に前記車輪の回転中心から偏心した回転中心まわりに前記モータによって回転させられるものとしたことを特徴とする車輪支持・駆動装置。
(1) A wheel support / drive device that is provided in a vehicle and supports the wheel so as to be movable up and down relative to the vehicle body, and drives the wheel,
A motor supported by the vehicle body and a first rotating body rotated by the motor;
A second rotating body that is coaxially and integrally rotated with the wheel;
A first coupling mechanism that couples the first rotating body and the rotation center axis of the wheel to each other in a state where the wheel can reciprocally swing around the center of rotation of the first rotating body. When,
A wheel support / drive device comprising: a second connection mechanism that elastically connects the wheel and the vehicle body to each other;
The wheel support / drive device according to
この車輪支持・駆動装置においては、車輪が第1回転体の回転中心まわりに往復揺動可能であり、第1連結機構によって第1回転体に車輪の回転中心軸34が連結される。このような構成において、第1回転体は、鉛直方向と交差する方向に車輪の回転中心から偏心した回転中心まわりにモータによって回転させられる。
In this wheel support / drive device, the wheel can reciprocate around the rotation center of the first rotating body, and the
したがって、この車輪支持・駆動装置においては、同じモータにより、車輪の回転(自転)と、同じ車輪の第1回転体の回転中心まわりに往復揺動(公転)とが実現される。車輪の回転は、車両の走行(駆動)に寄与するのに対し、車輪の往復揺動は、車両のサスペンション機能に寄与する。その往復揺動の特性は、そのモータによって制御することが可能である。さらに、この車輪支持・駆動装置においては、第2連結機構によって車輪が車体に弾性的に連結される。 Therefore, in this wheel support / drive device, the rotation of the wheel (spinning) and the reciprocating swing (revolution) around the rotation center of the first rotating body of the same wheel are realized by the same motor. While the rotation of the wheel contributes to the running (driving) of the vehicle, the reciprocating rocking of the wheel contributes to the suspension function of the vehicle. The characteristic of the reciprocating oscillation can be controlled by the motor. Furthermore, in this wheel support / drive device, the wheels are elastically connected to the vehicle body by the second connection mechanism.
よって、この車輪支持・駆動装置によれば、車輪の往復揺動であってその特性がモータによって制御可能であるものと、車輪が車体に弾性的に連結されていることとの共同作用により、車体を車輪に少なくとも上下動可能に懸架させるサスペンション機能を実現することが可能である。 Therefore, according to this wheel support / drive device, the reciprocal swing of the wheel, the characteristic of which can be controlled by the motor, and the joint action of the wheel being elastically connected to the vehicle body, It is possible to realize a suspension function that suspends the vehicle body on the wheels so as to be movable at least up and down.
すなわち、この車輪支持・駆動装置によれば、同じモータにより、車両を駆動する機能とサスペンション機能とを一緒に実現することが可能となるのであり、よって、それら機能を別々のアクチュエータによって実現しなければならない場合に比較し、それら機能を実現するのに必要な構造を簡単化することが容易となる。 That is, according to this wheel support / drive device, it is possible to realize the function of driving the vehicle and the suspension function together by the same motor, and therefore these functions must be realized by separate actuators. Compared to the case where it is necessary, it becomes easy to simplify the structure necessary to realize these functions.
さらに、この車輪支持・駆動装置においては、車輪の回転および往復揺動を実現するモータが、その車輪に固定されるのではなく、車体に支持される。 Further, in this wheel support / drive device, the motor that realizes the rotation and reciprocation of the wheel is not fixed to the wheel but supported by the vehicle body.
したがって、この車輪支持・駆動装置によれば、車輪の上下動に伴ってモータが上下動せずに済むため、そのモータが車輪に固定される場合に比較し、車両のばね下荷重を軽減することが容易となる。 Therefore, according to this wheel support / drive device, the motor does not need to move up and down with the vertical movement of the wheel, so that the unsprung load of the vehicle is reduced as compared with the case where the motor is fixed to the wheel. It becomes easy.
この車輪支持・駆動装置においては、第2回転体の往復揺動に伴って車輪の回転中心が車輪の側面視において描く軌跡すなわち車輪の運動軌跡が、その第2回転体の揺動中心に一致する第1回転体の回転中心の位置が車両の側面視において不変であるか可変であるかによって異なる。 In this wheel support / drive device, the trajectory drawn by the wheel in the side view of the wheel, that is, the motion trajectory of the wheel coincides with the swing center of the second rotating body as the second rotating body swings back and forth. It depends on whether the position of the rotation center of the first rotating body is constant or variable in a side view of the vehicle.
具体的には、例えば、その揺動中心の位置が車両の側面視において不変である場合には、車輪の運動軌跡が円弧状を成す。これに対し、その揺動中心の位置が車輪の側面視において車両の前後方向に可変である場合には、車輪の運動軌跡は、その車輪の回転中心が運動可能であるように車体または静止部材によって規制された方向によって決まる。例えば、車輪の回転中心が運動可能である方向が車両の上下方向に一致するように規制されれば、その車輪の運動軌跡は、車両の上下方向に形成される。この場合には、車輪が、第1回転体の回転中心まわりに往復揺動させられるにもかかわらず、車両の上下方向において実質的に往復直線運動させられることになる。 Specifically, for example, when the position of the swing center is invariant in a side view of the vehicle, the movement locus of the wheels forms an arc shape. On the other hand, when the position of the swing center is variable in the vehicle front-rear direction in a side view of the wheel, the wheel movement trajectory is such that the rotation center of the wheel can move. Depends on the direction regulated by For example, if the direction in which the rotation center of the wheel can move is restricted so as to coincide with the vertical direction of the vehicle, the movement locus of the wheel is formed in the vertical direction of the vehicle. In this case, although the wheel is reciprocally swung around the rotation center of the first rotating body, the wheel is substantially reciprocated linearly in the vertical direction of the vehicle.
車両のばね下荷重(特に車両の上下方向における慣性に相当する荷重)は、第1回転体の回転中心の位置が車輪の側面視において車両の前後方向に可変であるように第1回転体を車体に装着する場合でも、第1回転体の回転中心の位置が車輪の側面視において不変であるように第1回転体を車体に装着する場合より、増加せずに済む。 The unsprung load of the vehicle (especially the load corresponding to the inertia in the vertical direction of the vehicle) is applied to the first rotating body so that the position of the rotation center of the first rotating body is variable in the longitudinal direction of the vehicle in a side view of the wheel. Even when the first rotating body is mounted on the vehicle body, the number of rotations of the first rotating body does not increase as compared with the case where the first rotating body is mounted on the vehicle body so that the position of the rotation center of the first rotating body is unchanged in a side view of the wheel.
したがって、本項に係る車輪支持・駆動装置を実施する場合には、車輪の運動軌跡を最適化するという要求を、車両のばね下荷重が増加するという問題から切り離して満足させることが可能である。 Therefore, when implementing the wheel support / drive device according to this section, it is possible to satisfy the requirement of optimizing the motion trajectory of the wheel separately from the problem that the unsprung load of the vehicle increases. .
この車輪支持・駆動装置は、例えば、モータと第1回転体とが、互いに同軸に連結される態様で実施したり、互いに非同軸に連結される態様で実施することが可能である。 This wheel support / drive device can be implemented, for example, in such a manner that the motor and the first rotating body are coaxially connected to each other, or in a manner that they are non-coaxially connected to each other.
この車輪支持・駆動装置は、例えば、第1回転体と第2回転体との連結が、ギヤ機構を利用して行われる第1の態様で実施したり、第1回転体と第2回転体とに巻き掛けられるエンドレスな循環体(例えば、ベルト、チェーン等)を利用して行われる第2の態様で実施することが可能である。 In the wheel support / drive device, for example, the connection between the first rotator and the second rotator is performed in the first mode in which the gear mechanism is used, or the first rotator and the second rotator. It is possible to implement in a second mode that is performed using an endless circulation body (for example, a belt, a chain, or the like) wound around.
それら第1および第2の態様はいずれも、第1回転体と第2回転体との間において接触面を介して力を伝達する接触式に分類される。ただし、この車輪支持・駆動装置は、第1回転体と第2回転体との連結が例えば、流体式のトルクコンバータにおいて力が伝達される原理と同じ原理に従い、閉じた空間に封入された流体をそれら第1回転体と第2回転体との間における圧力伝達媒体として利用する態様の如き、非接触式で実施することも可能である。 Both the first and second modes are classified into contact types that transmit force between the first rotating body and the second rotating body through the contact surface. However, in this wheel support / drive device, the connection between the first rotating body and the second rotating body is, for example, a fluid sealed in a closed space in accordance with the same principle as that in which a force is transmitted in a fluid type torque converter. It is also possible to implement in a non-contact manner, such as a mode in which is used as a pressure transmission medium between the first rotating body and the second rotating body.
本項における「モータ」は、例えば、車体に対して少なくとも上下方向に移動不能な状態で車体に支持されるように使用される。 The “motor” in this section is used so as to be supported by the vehicle body in a state in which it cannot move at least in the vertical direction with respect to the vehicle body.
(2) 前記第1回転体は、駆動ギヤであり、
前記第2回転体は、その駆動ギヤとかみ合い回転させられる被動ギヤであり、
前記第1連結機構は、前記被動ギヤが前記駆動ギヤのまわりを一定の半径を有して往復揺動可能な状態でそれら駆動ギヤと被動ギヤとをかみ合い状態で互いに連結するサスペンションアームを含み、
前記第2連結機構は、前記車輪と前記車体とを弾性的に互いに連結するサスペンションスプリングを含む(1)項に記載の車輪支持・駆動装置。
(2) The first rotating body is a drive gear,
The second rotating body is a driven gear that meshes with the drive gear and is rotated.
The first coupling mechanism includes a suspension arm that couples the driven gear and the driven gear to each other in an engaged state in a state where the driven gear has a constant radius around the drive gear and can swing back and forth.
The wheel support / drive device according to item (1), wherein the second connection mechanism includes a suspension spring that elastically connects the wheel and the vehicle body to each other.
この車輪支持・駆動装置においては、第1回転体と第2回転体とが、ギヤ機構を利用して互いに連結されており、具体的には、互いにかみ合って回転する駆動ギヤと被動ギヤとの組合せを利用して互いに連結されている。それら駆動ギヤと被動ギヤとは、サスペンションアーム(またはサスペンションリンク)により、被動ギヤが駆動ギヤのまわりを一定の半径を有して往復揺動可能な状態で互いに連結されている。さらに、車輪と車体とは、サスペンションスプリングにより、互いに弾性的に連結される。 In this wheel support / drive device, the first rotating body and the second rotating body are connected to each other using a gear mechanism. Specifically, the driving gear and the driven gear that mesh with each other are rotated. They are linked together using a combination. The drive gear and the driven gear are connected to each other by a suspension arm (or suspension link) in a state where the driven gear can reciprocally swing around the drive gear with a certain radius. Furthermore, the wheel and the vehicle body are elastically connected to each other by a suspension spring.
したがって、この車輪支持・駆動装置によれば、サスペンションアームとの共同作用により、車輪の駆動(自転)のみならずその車輪の往復揺動(公転)をも実現するモータと、サスペンションスプリングとにより、その車輪に対する車両のサスペンション機能が実現される。 Therefore, according to this wheel support / drive device, by the cooperation with the suspension arm, the motor that realizes not only the driving (spinning) of the wheel but also the reciprocating swing (revolution) of the wheel, and the suspension spring, The suspension function of the vehicle with respect to the wheels is realized.
(3)前記車輪と同軸にかつそれと一体的に回転させられるサンギヤと、
前記車輪と同軸にかつそれと相対的に回転させられるリングギヤと、
前記サンギヤと同軸の一円周に沿って並んで配置され、そのサンギヤとはそれの外歯面において、前記リングギヤとはそれの内歯面においてそれぞれかみ合う複数のピニオンギヤと、
それら複数のピニオンギヤの回転中心間の相対位置関係が維持されるようにそれら複数のピニオンギヤを保持するキャリアと
を含み、かつ、それらサンギヤ、リングギヤ、複数のピニオンギヤおよびキャリアによってプラネタリギヤ機構が構成され、
前記第1回転体は、前記複数のピニオンギヤのうちの一つとして構成され、
前記第2回転体は、前記サンギヤとして構成される(1)または(2)項に記載の車輪支持・駆動装置。
(3) a sun gear that is coaxial with and rotated integrally with the wheel;
A ring gear that is coaxial with and rotated relative to the wheel;
A plurality of pinion gears arranged side by side along one circumference coaxial with the sun gear, the sun gear meshing with its outer tooth surface, and the ring gear meshing with its inner tooth surface;
A carrier that holds the plurality of pinion gears so that the relative positional relationship between the rotation centers of the plurality of pinion gears is maintained, and a planetary gear mechanism is configured by the sun gear, the ring gear, the plurality of pinion gears, and the carrier,
The first rotating body is configured as one of the plurality of pinion gears,
The wheel support / drive device according to (1) or (2), wherein the second rotating body is configured as the sun gear.
この車輪支持・駆動装置においては、第1回転体と第2回転体とが、ギヤ機構の一例であるプラネタリギヤ機構を利用して互いに連結されている。そのプラネタリギヤ機構においては、サンギヤに同時にかみ合う複数のピニオンギヤがキャリアによって互いに同心的に連結されている。このプラネタリギヤ機構においては、ピニオンギヤをプラネタリギヤともいい、また、リングギヤをアウタギヤまたは内歯車ともいう。 In the wheel support / drive device, the first rotating body and the second rotating body are connected to each other using a planetary gear mechanism that is an example of a gear mechanism. In the planetary gear mechanism, a plurality of pinion gears that simultaneously mesh with the sun gear are concentrically connected to each other by a carrier. In this planetary gear mechanism, the pinion gear is also called a planetary gear, and the ring gear is also called an outer gear or an internal gear.
それら複数のピニオンギヤのいずれかとサンギヤとの間に大きな力が作用しようとしても、それら複数のピニオンギヤには、サンギヤとの間に作用する内力が、互いに打ち消し合うように作用する。すなわち、いずれかのピニオンギヤに偏った力が発生することが自動的に抑制されるようになっているのである。 Even if a large force tries to act between any one of the plurality of pinion gears and the sun gear, the internal forces acting on the plurality of pinion gears act so as to cancel each other. That is, the generation of a biased force on any of the pinion gears is automatically suppressed.
本項に係る車輪支持・駆動装置においては、キャリアによって互いに連結された複数のピニオンギヤのうちの一つとして第1回転体が構成されており、そのため、その一つのピニオンギヤと、第2回転体に相当するサンギヤとが互いにかみ合って回転する際に、それら間に大きな力が作用しようとしても、その一つのピニオンギヤに偏って力が発生することが抑制される。 In the wheel support / drive device according to this aspect, the first rotating body is configured as one of the plurality of pinion gears connected to each other by the carrier. Therefore, the one pinion gear and the second rotating body are connected to each other. When a corresponding sun gear meshes with each other and rotates, even if a large force is about to act between them, the occurrence of a force biased to that one pinion gear is suppressed.
したがって、この車輪支持・駆動装置によれば、第1回転体が第2回転体に対して偏心させられているにもかかわらず、それら第1回転体と第2回転体との間において力を伝達する機構を力学的に安定させることが容易となる。 Therefore, according to this wheel support / drive device, a force is applied between the first rotating body and the second rotating body even though the first rotating body is eccentric with respect to the second rotating body. It becomes easy to mechanically stabilize the transmission mechanism.
(4)前記車輪と同軸にかつそれと相対的に回転させられるサンギヤと、
前記車輪と同軸にかつそれと一体的に回転させられるリングギヤと、
前記サンギヤと同軸の一円周に沿って並んで配置され、そのサンギヤとはそれの外歯面において、前記リングギヤとはそれの内歯面においてそれぞれかみ合う複数のピニオンギヤと、
それら複数のピニオンギヤの回転中心間の相対位置関係が維持されるようにそれら複数のピニオンギヤを保持するキャリアと
を含み、かつ、それらサンギヤ、リングギヤ、複数のピニオンギヤおよびキャリアによってプラネタリギヤ機構が構成され、
前記第1回転体は、前記複数のピニオンギヤのうちの一つとして構成され、
前記第2回転体は、前記リングギヤとして構成される(1)または(2)項に記載の車輪支持・駆動装置。
(4) a sun gear that is coaxial with the wheel and rotated relative thereto;
A ring gear that is coaxially and integrally rotated with the wheel;
A plurality of pinion gears arranged side by side along a circumference of the same axis as the sun gear, the sun gear meshing with its outer tooth surface, and the ring gear meshing with its inner tooth surface;
A carrier that holds the plurality of pinion gears so that the relative positional relationship between the rotation centers of the plurality of pinion gears is maintained, and a planetary gear mechanism is configured by the sun gear, the ring gear, the plurality of pinion gears, and the carrier,
The first rotating body is configured as one of the plurality of pinion gears,
The wheel support / drive device according to (1) or (2), wherein the second rotating body is configured as the ring gear.
この車輪支持・駆動装置においては、第1回転体と第2回転体とが、ギヤ機構の一例であるプラネタリギヤ機構を利用して互いに連結されている。そのプラネタリギヤ機構においては、リングギヤに同時にかみ合う複数のピニオンギヤがキャリアによって互いに同心的に連結されている。このプラネタリギヤ機構においては、ピニオンギヤをプラネタリギヤともいい、また、リングギヤをアウタギヤまたは内歯車ともいう。 In the wheel support / drive device, the first rotating body and the second rotating body are connected to each other using a planetary gear mechanism that is an example of a gear mechanism. In the planetary gear mechanism, a plurality of pinion gears that simultaneously mesh with the ring gear are concentrically connected to each other by a carrier. In this planetary gear mechanism, the pinion gear is also called a planetary gear, and the ring gear is also called an outer gear or an internal gear.
それら複数のピニオンギヤのいずれかとリングギヤとの間に大きな力が作用しようとしても、それら複数のピニオンギヤには、リングギヤとの間に作用する内力が、互いに打ち消し合うように作用する。すなわち、いずれかのピニオンギヤに偏った力が発生することが自動的に抑制されるようになっているのである。 Even if a large force acts between any one of the plurality of pinion gears and the ring gear, the internal forces acting on the plurality of pinion gears act so as to cancel each other. That is, the generation of a biased force on any of the pinion gears is automatically suppressed.
本項に係る車輪支持・駆動装置においては、キャリアによって互いに連結された複数のピニオンギヤのうちの一つとして第1回転体が構成されており、そのため、その一つのピニオンギヤと、第2回転体に相当するリングギヤとが互いにかみ合って回転する際に、それら間に大きな力が作用しようとしても、その一つのピニオンギヤに偏って力が発生することが抑制される。 In the wheel support / drive device according to this aspect, the first rotating body is configured as one of the plurality of pinion gears connected to each other by the carrier. Therefore, the one pinion gear and the second rotating body are connected to each other. When a corresponding ring gear rotates while meshing with each other, even if a large force is about to act between them, the generation of a force biased to the one pinion gear is suppressed.
したがって、この車輪支持・駆動装置によれば、第1回転体が第2回転体に対して偏心させられているにもかかわらず、それら第1回転体と第2回転体との間において力を伝達する機構を力学的に安定させることが容易となる。 Therefore, according to this wheel support / drive device, a force is applied between the first rotating body and the second rotating body even though the first rotating body is eccentric with respect to the second rotating body. It becomes easy to mechanically stabilize the transmission mechanism.
(5) 前記モータは、前記第1回転体に同軸に連結される(1)ないし(4)項のいずれかに記載の車輪支持・駆動装置。 (5) The wheel support / drive device according to any one of (1) to (4), wherein the motor is coaxially coupled to the first rotating body.
この車輪支持・駆動装置によれば、モータが第1回転体に非同軸に連結される場合より、それらモータと第1回転体とを互いに連結する構造を簡単化することが容易となる。 According to this wheel support / drive device, it is easier to simplify the structure for connecting the motor and the first rotating body to each other than when the motor is connected non-coaxially to the first rotating body.
(6) 前記車輪は、前記車両の操舵中に転舵されない非転舵車輪であり、
前記モータおよび前記第1回転体は、定位置において前記車体に支持される(1)ないし(5)項のいずれかに記載の車輪支持・駆動装置。
(6) The wheel is a non-steered wheel that is not steered during steering of the vehicle,
The wheel support / drive device according to any one of (1) to (5), wherein the motor and the first rotating body are supported by the vehicle body at fixed positions.
(7) 前記車輪は、前記車両の操舵中に転舵される転舵車輪であり、
前記モータおよび前記第1回転体は、前記車両の操舵中に前記転舵車輪と一体的に回動させられるように前記車体に支持される(1)ないし(5)項のいずれかに記載の車輪支持・駆動装置。
(7) The wheel is a steered wheel that is steered during steering of the vehicle.
The motor and the first rotating body are supported by the vehicle body so as to be rotated integrally with the steered wheels during steering of the vehicle. Wheel support / drive device.
この車輪支持・駆動装置においては、転舵車輪の回転および往復揺動がモータによって実現される。さらに、車両の操舵中、モータおよび第1回転体が、転舵車輪と一体的に回動させられる。したがって、操舵中に、モータの回転軸線と第1回転体の回転軸線との成す角度が変化せずに済む。 In this wheel support / drive device, rotation and reciprocation of the steered wheels are realized by a motor. Furthermore, during the steering of the vehicle, the motor and the first rotating body are rotated integrally with the steered wheels. Therefore, the angle formed by the rotation axis of the motor and the rotation axis of the first rotating body does not change during steering.
一方、ある角度を成して交わる2軸間における回転の伝達をユニバーサルジョイントを介して行う場合には、一般に、その伝達効率を確保するために、それら2軸間の角度の変化範囲が一定範囲に制限される。 On the other hand, in the case of transmitting rotation between two axes that intersect at an angle via a universal joint, in general, in order to ensure the transmission efficiency, the change range of the angle between the two axes is a certain range. Limited to
そのため、前記(1)ないし(4)項のいずれかに係る車輪支持・駆動装置を、車両の操舵中に、モータの回転軸線と第1回転体の回転軸線との成す角度が変化する態様であって、その角度変化にもかかわらず、それらモータと第1回転体との間における回転の伝達を効率よく行うために、それらモータと第1回転体とがユニバーサルジョイントを介して互いに連結される態様で実施する場合には、操舵中における上記角度の最大値が制限され、ひいては、車輪の転舵角の最大値も制限されてしまう。 For this reason, the wheel support / drive device according to any one of (1) to (4) is configured such that the angle formed between the rotation axis of the motor and the rotation axis of the first rotating body changes during steering of the vehicle. In order to efficiently transmit the rotation between the motor and the first rotating body regardless of the angle change, the motor and the first rotating body are connected to each other via a universal joint. In the case of implementation in the aspect, the maximum value of the angle during steering is limited, and as a result, the maximum value of the turning angle of the wheel is also limited.
これに対し、本項に係る車輪支持・駆動装置においては、操舵中に、モータの回転軸線と第1回転体の回転軸線との成す角度が変化しないため、それらモータと第1回転体との間における回転の伝達効率の低下を回避するために車輪の転舵角の最大値が制限されてしまう事態を回避し得る。 On the other hand, in the wheel support / drive device according to this aspect, the angle formed between the rotation axis of the motor and the rotation axis of the first rotating body does not change during steering. It is possible to avoid a situation in which the maximum value of the turning angle of the wheel is limited in order to avoid a decrease in the transmission efficiency of rotation between the two.
本項における「モータおよび第1回転体」は、例えば、車両の操舵中に転舵車輪と一体的に、車両の水平面に概して平行な面内において回動させられるように車体に支持される。 The “motor and first rotating body” in this section are supported by the vehicle body so as to be rotated in a plane generally parallel to the horizontal plane of the vehicle integrally with the steered wheels during steering of the vehicle, for example.
(8) さらに、前記モータへの駆動信号を制御することによってそのモータの出力トルクを制御する制御装置を含む(1)ないし(7)項のいずれかに記載の車輪支持・駆動装置。 (8) The wheel support / drive device according to any one of (1) to (7), further including a control device that controls an output torque of the motor by controlling a drive signal to the motor.
この車輪支持・駆動装置においては、モータの出力トルクが制御されれば、車輪の揺動特性が制御される。その揺動特性を制御すれば、例えば、車両走行中における車輪のバウンド特性および/またはリバウンド特性を制御することが可能である。それらバウンド特性および/またはリバウンド特性を制御すれば、例えば、車輪の振動に影響される車両の乗り心地や、車輪が路面の凹凸に追従する性能を改善することが可能である。 In this wheel support / drive device, if the output torque of the motor is controlled, the swing characteristics of the wheel are controlled. By controlling the swing characteristics, for example, it is possible to control the bounce characteristics and / or rebound characteristics of the wheels while the vehicle is running. By controlling these bounce characteristics and / or rebound characteristics, for example, it is possible to improve the riding comfort of the vehicle affected by the vibration of the wheels and the performance of the wheels following the unevenness of the road surface.
例えば、車輪が路面上の突起、段差等、不連続部を通過するように走行する際には、路面から車体に大きな力が突発的に入力したり、その不連続部を通過した後にも車輪の振動が継続する現象が発生し易い。この現象を抑制することを目的としてモータの出力トルクが制御される態様で、本項に係る車輪支持・駆動装置を実施することが可能である。 For example, when traveling so that the wheel passes through a discontinuous part such as a protrusion or a step on the road surface, a large force is suddenly input from the road surface to the vehicle body or even after passing through the discontinuous part. The phenomenon that the vibration of the continuation continues is likely to occur. It is possible to implement the wheel support / drive device according to this section in a manner in which the output torque of the motor is controlled for the purpose of suppressing this phenomenon.
(9) 前記制御装置は、前記モータを介して前記車輪の前記揺動中心まわりの揺動特性を制御することにより、前記車輪の前記車体に対する上下動におけるダンピング特性を制御するダンピング特性制御部を含む(8)項に記載の車輪支持・駆動装置。 (9) The control device includes a damping characteristic control unit that controls a damping characteristic in the vertical movement of the wheel with respect to the vehicle body by controlling a swing characteristic of the wheel about the swing center through the motor. The wheel support / drive device according to item (8).
この車輪支持・駆動装置によれば、車輪に発生した振動を減衰させるために、専ら振動の減衰を行うショックアブソーバを車両に搭載することが不可欠ではなくなる。さらに、車輪の車体に対する上下動におけるダンピング特性を制御するために、その車輪に往復揺動を与えるモータ以外のアクチュエータを車両に搭載することが不可欠ではなくなる。 According to this wheel support / drive device, in order to attenuate the vibration generated in the wheel, it is not indispensable to mount the shock absorber for damping the vibration exclusively on the vehicle. Furthermore, in order to control the damping characteristic in the vertical movement of the wheel with respect to the vehicle body, it is not indispensable to mount an actuator other than the motor for reciprocating the wheel on the vehicle.
(10) 前記制御装置は、前記モータを介して前記車輪のそれの回転中心まわりの駆動トルクを制御する車輪駆動トルク制御部を含む(8)または(9)項に記載の車輪支持・駆動装置。 (10) The wheel support / drive device according to (8) or (9), wherein the control device includes a wheel drive torque control unit that controls a drive torque around the rotation center of the wheel via the motor. .
本項における「車輪駆動トルク制御部」の一例は、車輪が前述の路面上の不連続部を通過するように走行することに起因する車輪の振動を抑制し、それにより、車両の乗り心地や車輪の路面追従性を向上させるために行われる。 An example of the “wheel drive torque control unit” in this section is to suppress the vibration of the wheel caused by the wheel traveling so as to pass the discontinuous part on the road surface, thereby improving the ride comfort of the vehicle. This is done to improve the road surface following ability of the wheels.
以下、本発明のさらに具体的な実施の形態のうちのいくつかを図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, some of the more specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1には、本発明の第1実施形態に従う車輪支持・駆動装置10の機械的な構成が側面図で示されている。ただし、車輪14は仮想部分としている。この車輪支持・駆動装置10は、車体12と、左右の前輪および左右の後輪を含む複数の車輪14とを備えた車両に装着されている。図1には、それら車輪14のうちの1個に着目して車輪支持・駆動装置10が示されている。
FIG. 1 is a side view showing a mechanical configuration of a wheel support /
図1に示すように、この車輪支持・駆動装置10は、各車輪14ごとに、車体12に固定されたモータ20と、そのモータ20の回転軸22に同軸に連結された駆動ギヤ24とを備えている。その駆動ギヤ24の回転中心は、車輪14の回転中心から、鉛直方向と交差する方向に偏心させられている。本実施形態においては、モータ20は、車体12に対する相対変位がすべての方向において実質的に発生しないように、車体12に支持されている。駆動ギヤ24は、図1において矢印Aで示す双方向に回転(自転)可能である。
As shown in FIG. 1, the wheel support /
一方、車輪14は、駆動ギヤ24によってかみ合い駆動される被動ギヤ30を同軸に備えている。車輪14は、その被動ギヤ30と一体的に回転させられる。被動ギヤ30は、図1において矢印Bで示す双方向に回転(自転)可能である。
On the other hand, the
この車輪支持・駆動装置10は、さらに、各車輪14ごとに、駆動ギヤ24の回転軸32と被動ギヤ30の回転軸34とを互いに連結するサスペンションアーム40を備えている。具体的には、そのサスペンションアーム40は、被動ギヤ30が駆動ギヤ24のまわりを一定の半径を有して往復揺動可能な状態でそれら駆動ギヤ24と被動ギヤ30とをかみ合い状態で互いに連結している。したがって、互いに一致する車輪14の回転中心および被動ギヤ30の回転中心は、駆動ギヤ24の回転中心まわりに、図1において矢印Cで示す双方向に揺動(公転)可能である。
The wheel support /
図1に示すように、この車輪支持・駆動装置10は、さらに、各車輪14ごとに、サスペンションスプリング50を備えている。そのサスペンションスプリング50は、車体12と車輪14とを弾性的に互いに連結する。このサスペンションスプリング50は、車輪14の往復揺動(上下動を含む運動)に伴い、図1において矢印Dで示す双方向に伸縮させられる。このサスペンションスプリング50により、駆動ギヤ24の回転中心を揺動中心とした車輪14の弾性的な往復揺動が実現される。
As shown in FIG. 1, the wheel support /
したがって、本実施形態においては、サスペンションアーム40とサスペンションスプリング50とが互いに共同して、車輪14のサスペンション52を構成している。
Therefore, in the present embodiment, the
図2には、この車輪支持・駆動装置10の電気的な構成がブロック図で概念的に表されている。この車輪支持・駆動装置10は、コントローラ60を備えている。そのコントローラ60は、コンピュータ62を主体として構成されており、そのコンピュータ62は、よく知られているように、CPU64とROM66とRAM68とが図示しないバスによって互いに接続されることによって構成されている。
FIG. 2 conceptually shows the electrical configuration of the wheel support /
図2に示すように、このコントローラ60には、さらに、各車輪14ごとに、モータ20が接続されている。図2において「FL」は、左前輪用であることを意味し、「FR」は右前輪用であることを意味し、「RL」は左後輪用であることを意味し、「RR」は右後輪用であることを意味する。
As shown in FIG. 2, a
コントローラ60には、車両の運転者から操作部材(例えば、アクセル操作部材、ブレーキ操作部材、ステアリング操作部材等)を介して入力された操作状態量を検出する操作状態量センサ80が接続されている。このコントローラ60には、さらに、車両の運動状態量(例えば、車速、車両の前後加速度、車両の横加速度等)を検出する車両状態量センサ82も接続されている。
The
このコントローラ60には、さらに、車体12に対する車輪14の上下動の状態量を検出するセンサの一例として、サスペンションアーム40の角度を検出するアーム角度センサ84が、各車輪14ごとに、接続されている。このコントローラ60には、さらに、モータ20の回転状態量を検出するセンサの一例として、モータ20の回転速度を検出するモータ速度センサ86が、各車輪14ごとに、接続されている。
The
車体12に対して車輪14が上下動すれば、それに伴ってサスペンションアーム40の角度が変化するのみならず、被動ギヤ30の揺動によって駆動ギヤ24の回転速度が変化するため、モータ20の回転速度も変化する。このような事実に着目することにより、本実施形態においては、車体12に対する車輪14の上下動の状態量を検出するために、アーム角度センサ84とモータ速度センサ86とが利用される。ただし、同じ目的を達成するために、それらアーム角度センサ84とモータ速度センサ86とのうちのいずれかのみを利用したり、それら以外のセンサ(例えば、サスペンションスプリング50のストロークを検出するセンサ)を利用することが可能である。
If the
図2に示すように、ROM66には、主制御プログラムおよび段差乗越え制御プログラムを始めとし、各種プログラムが予め記憶されている。いずれのプログラムも、CPU64により、RAM68を使用しつつ実行される。
As shown in FIG. 2, the
主制御プログラムは、本発明を理解するために不可欠ではないため、図示を省略して簡単に説明する。この主制御プログラムは、操作状態量センサ80によって検出された操作状態量と、車両状態量センサ82によって検出された車両状態量とに基づき、運転者の意思が反映されるように、車両の平面運動を、各車輪14ごとにモータ20を互いに独立して制御するために実行される。
Since the main control program is not indispensable for understanding the present invention, the main control program will be briefly described without illustration. The main control program determines the vehicle plane so that the driver's intention is reflected based on the operation state quantity detected by the operation state quantity sensor 80 and the vehicle state quantity detected by the vehicle
一方、段差乗越え制御プログラムは、車輪14が路面上の段差、突起等、不連続部(以下、説明の便宜上、「段差90(図4参照)」という。)を通過するように走行する際に、路面から車輪14への入力によってその車輪14に大きな振動や継続する振動が発生しないように、各車輪14の往復揺動特性すなわちバウンド特性およびリバウンド特性を、各車輪14ごとにモータ20を互いに独立して制御するために実行される。この段差乗越え制御プログラムの実行により、各車輪14の駆動トルクがアクティブに制御される。
On the other hand, the step climbing control program is used when the
図3には、その段差乗越え制御プログラムが概念的にフローチャートで表されている。この段差乗越え制御プログラムは、車両の走行中に、各車輪14ごとに、繰り返し実行される。各回の実行時には、まず、ステップS1(以下、単に「S1」で表す。他のステップについても同じとする。)において、今回の車輪14に対応するアーム角度センサ84およびモータ速度センサ86から、各検出結果を表す検出信号が入力される。
FIG. 3 conceptually shows a flowchart of the step climbing control program. This step overpass control program is repeatedly executed for each
次に、S2において、その入力された検出信号に基づき、今回の車輪14が路面上の段差90に乗り始める状態にあるか否かが判定される。例えば、サスペンションアーム40が、駆動ギヤ24の回転中心まわりに、図1に示す中立位置から、車体12に接近する向き(同図においては反時計方向)に一定角度以上回動したことが検出された場合に、今回の車輪14が段差90に乗り始める状態にあると判定される。
Next, in S2, based on the input detection signal, it is determined whether or not the
今回の車輪14が段差90に乗り始める状態にはない場合には、このS2の判定がNOとなり、S3において、今回の車輪14は通常走行状態にあると判定される。
If the
その後、S4において、通常制御モードが選択され、図4(a)に示すように、今回の車輪14の駆動トルク(車輪14を正回転させる向きにその車輪14に作用するトルク)が一定に保たれるように、モータ20の駆動信号が制御される。その結果、今回の車輪14については、モータ20が車輪14のタイヤを路面に押し付けるタイヤ押付け力も一定に保たれることになる。
Thereafter, in S4, the normal control mode is selected, and as shown in FIG. 4A, the driving torque of the wheel 14 (torque acting on the
図4(a)に示すように、車輪14を正回転させる向きのモータ20の駆動トルクは、入力ピニオン24の回転中心から半径方向に離れたサンギヤ30とのかみ合い位置においてそのサンギヤ30に作用する接線力を媒介にして、車輪14を車体12から離間させる向きのサスペンションアーム40の、入力ピニオン24の回転中心まわりの揺動トルクに変換される。その変換された揺動トルクにより、モータ20が車輪14のタイヤを路面に押し付けるタイヤ押付け力が発生させられる。
As shown in FIG. 4A, the drive torque of the
このS4の実行に先立ち、後述のS5,S8,S11またはS12が実行された結果、今回の車輪14の駆動トルクが通常走行のための値からずれている場合がある。この場合には、このS4の実行により、その駆動トルクが通常走行のための値に復元される。
Prior to the execution of S4, as a result of the execution of S5, S8, S11 or S12 described later, the drive torque of the
以上で、この段差乗越え制御プログラムの一回の実行が終了する。 This completes one execution of the step-overstep control program.
以上、今回の車輪14が段差90に乗り始める状態にはない場合を説明したが、段差90に乗り始める状態にある場合には、図3におけるS2の判定がYESとなり、S5に移行する。このS5においては、段差乗り始め制御モードが選択され、今回の車輪14の駆動トルクが瞬間的に減少するように、モータ20の駆動信号が制御される。
As described above, the case where the
今回の車輪14の駆動トルクは、例えば、図4(b)に示すように、今回の車輪14が瞬間的に非駆動状態となるように制御される。この場合には、モータ20によるタイヤ押付け力が通常走行時より瞬間的に弱くなる。したがって、今回の車輪14は、通常走行時より、車体12に接近することが容易となる。その結果、今回の車輪14が乗り上げる段差90の高さの割に大きな上下動が車体12に発生せずに済む。
For example, as shown in FIG. 4B, the current driving torque of the
具体的には、図4(b)に示すように、車輪14を正回転させる向きのモータ20の駆動トルクが瞬間的に減少すると、車輪14を車体12から離間させる向きのサスペンションアーム40の揺動トルクも瞬間的に減少する。その瞬間的減少により、モータ20が車輪14のタイヤを路面に押し付けるタイヤ押付け力も瞬間的に減少し、その結果、車輪14が、通常走行時より車体12に接近し易くなって段差(突起)90の登り勾配に追従し易くなる。
Specifically, as shown in FIG. 4B, when the drive torque of the
その後、図3におけるS6において、アーム角度センサ84およびモータ速度センサ86から検出信号が入力され、続いて、S7において、その入力された検出信号に基づき、今回の車輪14が路面上の段差90から降り始める状態にあるか否かが判定される。例えば、サスペンションアーム40が、駆動ギヤ24の回転中心まわりに、車体12から離間する向き(同図においては時計方向)に一定角度以上回動したことが検出された場合に、今回の車輪14が段差90から降り始める状態にあると判定される。
Thereafter, in S6 in FIG. 3, detection signals are input from the arm angle sensor 84 and the motor speed sensor 86. Subsequently, in S7, the
今回の車輪14が段差90から降り始める状態にはない場合には、このS7の判定がNOとなり、S6に戻るが、段差90から降り始める状態にある場合には、S7の判定がYESとなる。
If the
その後、S8において、段差降り始め制御モードが選択され、図4(c)に示すように、今回の車輪14の駆動トルクが通常走行時より大きな値に瞬間的に増加するように、モータ20の駆動信号が制御される。この場合には、モータ20によるタイヤ押付け力が通常走行時より強くなる。その結果、今回の車輪14を車体12から離間させる力が、通常走行時より増加する。それにより、今回の車輪14が降りる段差90の高さの割に大きな上下動が車体12に発生せずに済む。
After that, in S8, the step descending control mode is selected, and as shown in FIG. 4 (c), the
具体的には、図4(c)に示すように、車輪14を正回転させる向きのモータ20の駆動トルクが瞬間的に増加すると、車輪14を車体12から離間させる向きのサスペンションアーム40の揺動トルクも瞬間的に増加する。その瞬間的増加により、モータ20が車輪14のタイヤを路面に押し付けるタイヤ押付け力も瞬間的に増加し、その結果、車輪14が、通常走行時より車体12から離間し易くなって段差(突起)90の下り勾配に追従し易くなる。
Specifically, as shown in FIG. 4C, when the driving torque of the
続いて、図3におけるS9において、アーム角度センサ84およびモータ速度センサ86から検出信号が入力され、その後、S10において、その入力された検出信号に基づき、今回の車輪14の振動が許容範囲内に収束したか否かが判定される。例えば、アーム角度センサ84によって検出されたサスペンションアーム40の角度の時間変動量が基準値以下となり、および/または、モータ速度センサ86によって検出されたモータ20の回転速度の時間変動量が基準値以下となった場合に、今回の車輪14の振動が許容範囲内に収束したと判定される。
Subsequently, in S9 in FIG. 3, detection signals are input from the arm angle sensor 84 and the motor speed sensor 86, and then in S10, the vibration of the
今回の車輪14の振動が許容範囲内に収束した場合には、S10の判定がYESとなり、S3に移行するが、収束しない場合には、S10の判定がNOとなり、S11に移行する。このS11においては、駆動トルクが瞬間的に減少させられ、続いて、S12において、その駆動トルクが瞬間的に増加させられる。それらS11およびS12の実行による駆動トルクの増減は、今回の車輪14の上下動にできる限り同期させられるように行われることが望ましい。駆動トルクの増減により、今回の車輪14の振動が次第に減衰させられる。これにより、車輪14が段差90を乗り越えた後においてもなお車体12が振動する現象が抑制される。
If the vibration of the
S9ないしS12の実行が何回か繰り返された結果、今回の車輪14の振動が許容範囲内に収束すれば、S10の判定がYESとなり、S3およびS4の実行後、この段差乗越え制御プログラムの一回の実行が終了する。
As a result of the execution of S9 to S12 being repeated several times, if the vibration of the
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、駆動ギヤ24が前記(1)項における「第1回転体」の一例を構成し、被動ギヤ30が同項における「第2回転体」の一例を構成し、サスペンションアーム40が同項における「第1連結機構」の一例を構成し、サスペンションスプリング50が同項における「第2連結機構」の一例を構成しているのである。
As is apparent from the above description, in the present embodiment, the
さらに、本実施形態においては、図1に示す車輪14が前記(5)項における「非転舵車輪」の一例を構成し、コントローラ60が前記(7)項における「制御装置」の一例を構成し、コントローラ60のうち図3に示す段差乗越え制御プログラムを実行する部分が前記(9)項における「車輪駆動トルク制御部」の一例を構成しているのである。
Further, in the present embodiment, the
次に、本発明の第2実施形態を説明する。図5は、図6のA−Aのように断面からモータ側を見た側面図である。ただし、本実施形態は、第1実施形態と機械的構成が異なるのみで、電気的構成は共通するため、機械的構成のみを説明し、電気的構成については、同一の符号または名称を使用して引用することにより、詳細な説明を省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a side view of the motor side as seen from the cross-section as AA in FIG. However, since this embodiment is different from the first embodiment only in mechanical configuration and has the same electrical configuration, only the mechanical configuration will be described, and the same reference numerals or names will be used for the electrical configuration. Therefore, the detailed description is omitted.
第1実施形態においては、モータ20の回転トルクが、それと同軸の駆動ギヤ24と、車輪14と同軸の被動ギヤ30とがかみ合わされたギヤ列により、車輪14に伝達される。これに対し、本実施形態に従う車輪支持・駆動装置110においては、図5に示すように、モータ20の回転トルクが、プラネタリギヤ機構114により、車輪14に伝達される。
In the first embodiment, the rotational torque of the
プラネタリギヤ機構114は、よく知られているように、サンギヤ120と、複数のピニオンギヤ122,122,122と、キャリア124と、リングギヤ126とを含むように構成されている。本実施形態においては、図5に示すように、サンギヤ120が、車輪14と同軸にかつそれと一体的に回転させられる。リングギヤ126は、外周にベアリング等を介してホイールと連結され、車輪14に対して相対的に回転させられる。それらサンギヤ120とリングギヤ126とは逆方向に回転する。
The
複数のピニオンギヤ122,122,122は、サンギヤ120と同軸の一円周に沿って並んで配置されている。それらピニオンギヤ122,122,122は、サンギヤ120とはそれの外歯面130においてかみ合う一方、リングギヤ126とはそれの内歯面132においてかみ合うように配置されている。それら複数のピニオンギヤ122,122,122は、それら複数のピニオンギヤ122,122,122の回転中心間の相対位置関係が維持されるように、キャリア124によって保持される。
The plurality of pinion gears 122, 122, 122 are arranged side by side along a circumference of the same axis as the
複数のピニオンギヤ122,122,122のうちの一つが、入力ピニオン140に選定されており、その入力ピニオン140にモータ20が同軸に連結されている。それら入力ピニオン140とモータ20との間に相対角度変位は発生せず、モータ20は、車体12に、少なくとも上下方向に移動不能に支持されている。入力ピニオン140とキャリア124との間にも相対角度変位は発生しないが、キャリア124は、モータ20及び入力ピニオン140の回転中心を揺動中心として車輪14と共に往復揺動可能に支持されている。
One of the plurality of pinion gears 122, 122, 122 is selected as the
図5に示すように、サスペンションスプリング50が、車体12と車輪14(例えば、サンギヤ120の回転軸144、サスペンションアーム40のうち車輪14の往復揺動に伴った往復揺動する部分)とを弾性的に互いに連結する。
As shown in FIG. 5, the
車輪14は、モータ20の回転中心すなわち入力ピニオン140の回転中心を揺動中心として往復揺動させられる。その往復揺動により、車輪14の車体12に対する上下動が実現される。本実施形態においては、サスペンションアーム40とサスペンションスプリング50とが互いに共同して、車輪14のサスペンション150を構成している。
The
車輪14の揺動中心はモータ20の回転中心すなわち入力ピニオン140の回転中心と一致するため、それら回転中心は、サスペンション150の作動中心として機能する。車輪14の揺動に伴い、サスペンションアーム40が、図5に示す中立位置から、車輪14が車体12に接近することとなる向きと、車輪14が車体12から離間することとなる向きとに選択的に回動させられ、その回動角度の範囲が、サスペンション150の作動範囲を意味する。
Since the oscillation center of the
図6には、この車輪支持・駆動装置110が、車両における転舵車輪と非転舵車輪とのうち転舵車輪である車輪14に関して、正面図で示されている。ただし、車輪14及びリングギヤ126に関しては車輪14の回転中心軸34を含む鉛直断面図で示す。そのため、図6に示す車輪支持・駆動装置110においては、モータ20が、車体12に固定のフレーム160に、上下方向に移動不能に取り付けられる一方、概して上下方向に延びる回動軸線Sまわりには回動可能に取り付けられている。この回動により、車輪14の、水平面内における揺動すなわち転舵が実現され、ひいては、車両の操舵が実現される。すなわち、回動軸線Sは、車輪14のステアリング中心を意味するのである。
In FIG. 6, the wheel support /
図7には、図6に示す車輪支持・駆動装置110が、車両の直進状態で、平面図で示されている。図8(a)には、同じ車輪支持・駆動装置110が、車両の右旋回状態で、同図(b)には、車両の左旋回状態で、それぞれ概略平面図で示されている。ただし、車輪14及びリングギヤ126に関しては車輪14の回転中心軸34を含む水平断面図で示す。
FIG. 7 is a plan view of the wheel support /
したがって、本実施形態においては、車輪14のバウンドおよびリバウンド時には、車輪14はモータ20および入力ピニオン140を置き去りにして上下動させられる一方、車輪14の操舵時には、車輪14はモータ20および入力ピニオン140と一体的に、水平面内において回動させられる。
Therefore, in the present embodiment, when the
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、入力ピニオン140が前記(1)項における「第1回転体」の一例を構成し、サンギヤ120が同項における「第2回転体」の一例を構成し、サスペンションアーム40が同項における「第1連結機構」の一例を構成し、サスペンションスプリング50が同項における「第2連結機構」の一例を構成しているのである。
As is clear from the above description, in the present embodiment, the
さらに、本実施形態においては、車輪14が前記(6)項における「転舵車輪」の一例を構成し、モータ20および入力ピニオン140が同項における「モータおよび第1回転体」の一例を構成しているのである。
Further, in the present embodiment, the
なお、プラネタリギヤ機構114は、他の実施形態として、サンギヤ120を車輪14と相対的に回転させ、リングギヤ126を車輪14に対して一体的に回転させてもよい。モータ20の駆動力は、入力ピニオン140からリングギヤ126を介してホイール及び車輪14に伝達される。サンギヤ120は空回りするので、サンギヤ120と車輪14の回転中心軸34との間又は車輪14と車輪14の回転中心軸34との間を、ベアリング等を介して連結するとよい。
As another embodiment, the
この実施形態においては、入力ピニオン140が前記(1)項における「第1回転体」の一例を構成し、リングギヤ126が同項における「第2回転体」の一例を構成している。
In this embodiment, the
次に、本発明の第3実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第2実施形態と機械的構成が異なるのみで、電気的構成は共通するため、機械的構成のみを説明し、電気的構成については、同一の符号または名称を使用して引用することにより、詳細な説明を省略する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described. However, since this embodiment is different from the second embodiment only in mechanical configuration and has the same electrical configuration, only the mechanical configuration will be described, and the same reference numerals or names will be used for the electrical configuration. Therefore, the detailed description is omitted.
図9ないし図11には、本実施形態に従う車輪支持・駆動装置200が側面図、正面図および平面図でそれぞれ示されている。ただし、図9は、図10のB−Bのように断面からモータ側を見た側面図である。また、図10の車輪14及びリングギヤ226に関しては、車輪14の回転中心軸34を含む鉛直断面図で示し、図11の車輪14及びリングギヤ226に関しては車輪14の回転中心軸34を含む水平断面図で示す。
9 to 11 show a wheel support /
図9に示すように、車輪14は、鋼製のホイール216にそれの外側においてゴム製のタイヤ218が装着されて構成されている。そのタイヤ218内には空気が圧力下に封入されている。
As shown in FIG. 9, the
図10に示すように、そのホイール216の内部にプラネタリギヤ機構214が配置されている。そのホイール216の内部には、さらに、モータ20の軸方向寸法の一部、すなわち、そのモータ20のハウジングの両端部のうちプラネタリギヤ機構214に近い端部も配置されている。したがって、モータ20の軸方向寸法の全体がホイール216の外部に配置される場合より、モータ20とホイール216との全体の軸方向寸法を短縮することが容易となる。
As shown in FIG. 10, a
図9に示すように、このプラネタリギヤ機構214は、第2実施形態と同様に、サンギヤ220と、複数のピニオンギヤ222,222,222と、キャリア224と、リングギヤ226とを含むように構成されている。サンギヤ220が、車輪14と同軸にかつそれと一体的に回転させられる。リングギヤ226は、外周にベアリング等を介してホイール216と連結され、車輪14に対して相対的に回転させられる。それらサンギヤ220とリングギヤ226とは逆方向に回転する。
As shown in FIG. 9, the
それら複数のピニオンギヤ222,222,222は、サンギヤ220と同軸の一円周に沿って並んで配置されるとともに、サンギヤ220とはそれの外歯面230においてかみ合う一方、リングギヤ226とはそれの内歯面232においてかみ合うように配置されている。それら複数のピニオンギヤ222,222,222は、キャリア224によって保持される。
The plurality of pinion gears 222, 222, 222 are arranged side by side along a circumference of the same axis as the
それら複数のピニオンギヤ222,222,222のうちの一つが、入力ピニオン240とされて、モータ20に同軸に連結されている。入力ピニオン240とモータ20との間に相対角度変位は発生せず、モータ20は、車体12に、少なくとも上下方向に移動不能に支持されている。入力ピニオン240とキャリア224との間にも相対角度変位は発生しないが、キャリア224は、モータ20及び入力ピニオン240の回転軸32を揺動中心として車輪14と共に往復揺動可能に支持されている。
One of the plurality of pinion gears 222, 222, 222 is an
図9に示すように、サスペンションスプリング50が、車体12と車輪14(例えば、サンギヤ220の回転軸244、後に詳述するサスペンションアーム210のうち車輪14の往復揺動に伴った往復揺動する部分)とを弾性的に互いに連結する。
As shown in FIG. 9, the
車輪14は、モータ20の回転中心すなわち入力ピニオン240の回転中心を揺動中心として往復揺動させられる。その往復揺動により、車輪14の車体12に対する上下動が実現される。本実施形態においては、サスペンションアーム210とサスペンションスプリング50とが互いに共同して、車輪14のサスペンション250を構成している。
The
車輪14の揺動中心はモータ20の回転中心すなわち入力ピニオン240の回転中心と一致するため、それら回転中心は、サスペンション250の作動中心として機能する。車輪14の揺動に伴い、サスペンションアーム210が、図9に示す中立位置から、車輪14が車体12に接近することとなる向きと、車輪14が車体12から離間することとなる向きとに選択的に回動させられる。
Since the oscillation center of the
図10には、この車輪支持・駆動装置200が、車両における転舵車輪と非転舵車輪とのうち転舵車輪である車輪14に関して、正面図で示されている。同図に示す車輪支持・駆動装置200においては、モータ20が、車体12に固定のフレーム260に、上下方向には移動不能に取り付けられる一方、概して上下方向に延びる回動軸線Sまわりには、概して垂直に延びる揺動軸262を介して、回動可能に取り付けられている。この回動により、車輪14の、水平面内における揺動すなわち転舵が実現され、ひいては、車両の操舵が実現される。
In FIG. 10, the wheel support /
図10に示すように、一対のサスペンションアーム210,210が、モータ20とプラネタリギヤ機構214とを挟むように、モータ20の回転軸線の方向において隙間を隔てて互いに対向させられている。
As shown in FIG. 10, the pair of
具体的には、モータ20と入力ピニオン240とに跨って回転軸264が同軸に貫通させられ、この回転軸264とサンギヤ220の回転軸244とに、一対のサスペンションアーム210,210が掛け渡されている。一方のサスペンションアーム210(図10において左側に示す。)は、回転軸264の両端部のうちモータ20から車輪14とは反対側に突出した端部と、回転軸244の両端部のうちサンギヤ220から車輪14とは反対側に突出した端部とを互いに、距離を不変にして回動可能に連結する。他方のサスペンションアーム210(図10において右側に示す。)は、回転軸264の両端部のうち入力ピニオン240からモータ20とは反対側に突出した端部と、回転軸244の両端部のうちサンギヤ220からモータ20とは反対側に突出した端部とを、距離を不変にして回動可能に連結する。
Specifically, the
本実施形態の特徴を前述の第2実施形態と比較して説明するに、第2実施形態においては、図6に示すように、モータ20の回転トルクが、プラネタリギヤ機構114により、車輪14に伝達される。この第2実施形態においては、モータ20の回転軸22および入力ピニオン140の回転軸32(それら回転軸22および32は互いに一体的に構成されている。)と、サンギヤ120の回転軸144とが、一対のサスペンションアーム40,40によって互いに連結されている。
The features of the present embodiment will be described in comparison with the second embodiment described above. In the second embodiment, as shown in FIG. 6, the rotational torque of the
この第2実施形態においては、図6に示すように、それらサスペンションアーム40,40が、車輪14とモータ20との間の空間内に一緒に配置されている。これに対し、本実施形態に従う車輪支持・駆動装置200においては、図10に正面図で示すように、一対のサスペンションアーム210,210が、モータ20と、車輪14の内部に配置されたプラネタリギヤ機構214とを挟むように配置されている。
In the second embodiment, as shown in FIG. 6, the
したがって、本実施形態によれば、サスペンションアーム210,210が、モータ20および入力ピニオン240とサンギヤ220との間において互いに連結されるべき互いに平行な2本の回転軸244,264の軸方向において、第2実施形態より長い距離隔てて互いに対向することとなる。
Therefore, according to the present embodiment, the
よって、本実施形態によれば、それら2本の回転軸244,264間において距離および平行度が維持されるようにそれら2本の回転軸244,264を互いに連結するために、サスペンションアーム210,210の個々の剛性および板厚を第2実施形態におけるサスペンションアーム40,40ほどに増加させずに済む。
Therefore, according to the present embodiment, the
第2実施形態においては、図6に示すように、モータ20の全体が車輪14の外部に配置されている。これに対し、本実施形態においては、図10に示すように、モータ20のうちの軸方向における少なくとも一部が、車輪14の内部に配置されている。
In the second embodiment, as shown in FIG. 6, the
したがって、本実施形態によれば、車両においてモータ20と車輪14とを、第2実施形態より詰めてコンパクトに配置することが容易となり、車輪支持・駆動装置200の小型軽量化も容易となる。さらに、それに付随し、本実施形態によれば、転舵車輪である車輪14の回動軸線Sすなわちステアリング中心(キングピン軸線)を、車輪14に接近させることも容易となる。
Therefore, according to the present embodiment, it is easy to arrange the
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、入力ピニオン240が前記(1)項における「第1回転体」の一例を構成し、サンギヤ220が同項における「第2回転体」の一例を構成し、一対のサスペンションアーム210,210が同項における「第1連結機構」の一例を構成し、サスペンションスプリング50が同項における「第2連結機構」の一例を構成しているのである。
As is clear from the above description, in the present embodiment, the
さらに、本実施形態においては、車輪14が前記(6)項における「転舵車輪」の一例を構成し、モータ20および入力ピニオン240が同項における「モータおよび第1回転体」の一例を構成しているのである。
Further, in the present embodiment, the
なお、プラネタリギヤ機構214は、他の実施形態として、サンギヤ220を車輪14と相対的に回転させ、リングギヤ226を車輪14に対して一体的に回転させてもよい。モータ20の駆動力は、入力ピニオン240からリングギヤ226を介して車輪14に伝達される。サンギヤ220は空回りするので、サンギヤ220と回転軸244との間又は車輪14と回転軸244との間を、ベアリング等を介して連結するとよい。
As another embodiment, the
この実施形態においては、入力ピニオン240が前記(1)項における「第1回転体」の一例を構成し、リングギヤ226が同項における「第2回転体」の一例を構成している。
In this embodiment, the
さらに付言するに、以上説明した実施形態はいずれも、車両の走行中に、車輪14の上下方向における変位速度すなわち上下ストローク速度がセンサによって検出される態様に変更することが可能である。その上下ストローク速度は、例えば、アーム角度センサ84を用い、かつ、そのアーム角度センサ84によって検出される角度の時間微分値として検出することが可能である。
In addition, any of the embodiments described above can be changed to a mode in which the displacement speed in the vertical direction of the
その態様においては、さらに、その検出された上下ストローク速度に基づき、モータ20の出力トルクひいては車輪14の駆動トルクが制御されるように、コントローラ60によってモータ20の駆動信号が制御される。この態様を採用すれば、車両走行のために車輪14を回転駆動するモータ20により、サスペンション52,150,250のダンピング特性を可変に制御することが可能となる。
In this aspect, the
以上、本発明の実施の形態のうちのいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、前記[発明の開示]の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。 As described above, some of the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, these are merely examples, and the knowledge of those skilled in the art including the aspects described in the above [Disclosure of the Invention] section. It is possible to implement the present invention in other forms in which various modifications and improvements are made based on the above.
10 車輪支持・駆動装置
12 車体
14 車輪
20 モータ
24 駆動ギヤ
30 被動ギヤ
40 サスペンションアーム
50 サスペンションスプリング
52 サスペンション
60 コントローラ
90 段差
110 車輪支持・駆動装置
114 プラネタリギヤ機構
120 サンギヤ
122 ピニオンギヤ
124 キャリア
126 リングギヤ
150 サスペンション
200 車輪支持・駆動装置
210 サスペンションアーム
214 プラネタリギヤ機構
220 サンギヤ
222 ピニオンギヤ
224 キャリア
226 リングギヤ
250 サスペンション
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記車体に支持されたモータおよびそのモータによって回転させられる第1回転体と、
前記車輪と同軸にかつそれと一体的に回転させられる第2回転体と、
前記第1回転体の回転中心を揺動中心としてその揺動中心まわりに前記車輪が往復揺動可能な状態で、それら第1回転体と車輪の回転中心軸とを互いに連結する第1連結機構と、
前記車輪と前記車体とを弾性的に互いに連結する第2連結機構と
を含む車輪支持・駆動装置において、
前記第1回転体を、鉛直方向と交差する方向に前記車輪の回転中心から偏心した回転中心まわりに前記モータによって回転させられるものとしたことを特徴とする車輪支持・駆動装置。 A wheel support / drive device that is provided in a vehicle and supports the wheel so as to be movable up and down with respect to the vehicle body.
A motor supported by the vehicle body and a first rotating body rotated by the motor;
A second rotating body that is coaxially and integrally rotated with the wheel;
A first connecting mechanism that connects the first rotating body and the rotation center axis of the wheel to each other in a state where the wheel can reciprocally swing around the center of rotation of the first rotating body. When,
A wheel support / drive device comprising: a second connection mechanism that elastically connects the wheel and the vehicle body to each other;
The wheel support / drive device according to claim 1, wherein the first rotating body is rotated by the motor around a rotation center decentered from a rotation center of the wheel in a direction intersecting a vertical direction.
前記第2回転体は、その駆動ギヤとかみ合い回転させられる被動ギヤであり、
前記第1連結機構は、前記被動ギヤが前記駆動ギヤのまわりを一定の半径を有して往復揺動可能な状態でそれら駆動ギヤと被動ギヤとをかみ合い状態で互いに連結するサスペンションアームを含み、
前記第2連結機構は、前記車輪と前記車体とを弾性的に互いに連結するサスペンションスプリングを含む請求項1に記載の車輪支持・駆動装置。 The first rotating body is a drive gear;
The second rotating body is a driven gear that meshes with the drive gear and is rotated.
The first coupling mechanism includes a suspension arm that couples the driven gear and the driven gear to each other in an engaged state in a state where the driven gear has a constant radius around the drive gear and can swing back and forth.
The wheel support / drive device according to claim 1, wherein the second connection mechanism includes a suspension spring that elastically connects the wheel and the vehicle body to each other.
前記車輪と同軸にかつそれと相対的に回転させられるリングギヤと、
前記サンギヤと同軸の一円周に沿って並んで配置され、そのサンギヤとはそれの外歯面において、前記リングギヤとはそれの内歯面においてそれぞれかみ合う複数のピニオンギヤと、
それら複数のピニオンギヤの回転中心間の相対位置関係が維持されるようにそれら複数のピニオンギヤを保持するキャリアと
を含み、かつ、それらサンギヤ、リングギヤ、複数のピニオンギヤおよびキャリアによってプラネタリギヤ機構が構成され、
前記第1回転体は、前記複数のピニオンギヤのうちの一つとして構成され、
前記第2回転体は、前記サンギヤとして構成される請求項1または2に記載の車輪支持・駆動装置。 A sun gear that is coaxially and integrally rotated with the wheel;
A ring gear that is coaxial with and rotated relative to the wheel;
A plurality of pinion gears arranged side by side along a circumference of the same axis as the sun gear, the sun gear meshing with its outer tooth surface, and the ring gear meshing with its inner tooth surface;
A carrier that holds the plurality of pinion gears so that the relative positional relationship between the rotation centers of the plurality of pinion gears is maintained, and a planetary gear mechanism is configured by the sun gear, the ring gear, the plurality of pinion gears, and the carrier,
The first rotating body is configured as one of the plurality of pinion gears,
The wheel support / drive device according to claim 1, wherein the second rotating body is configured as the sun gear.
前記車輪と同軸にかつそれと一体的に回転させられるリングギヤと、
前記サンギヤと同軸の一円周に沿って並んで配置され、そのサンギヤとはそれの外歯面において、前記リングギヤとはそれの内歯面においてそれぞれかみ合う複数のピニオンギヤと、
それら複数のピニオンギヤの回転中心間の相対位置関係が維持されるようにそれら複数のピニオンギヤを保持するキャリアと
を含み、かつ、それらサンギヤ、リングギヤ、複数のピニオンギヤおよびキャリアによってプラネタリギヤ機構が構成され、
前記第1回転体は、前記複数のピニオンギヤのうちの一つとして構成され、
前記第2回転体は、前記リングギヤとして構成される請求項1または2に記載の車輪支持・駆動装置。 A sun gear that is coaxial with the wheel and rotated relative thereto;
A ring gear that is coaxially and integrally rotated with the wheel;
A plurality of pinion gears arranged side by side along a circumference of the same axis as the sun gear, the sun gear meshing with its outer tooth surface, and the ring gear meshing with its inner tooth surface;
A carrier that holds the plurality of pinion gears so that the relative positional relationship between the rotation centers of the plurality of pinion gears is maintained, and a planetary gear mechanism is configured by the sun gear, the ring gear, the plurality of pinion gears, and the carrier,
The first rotating body is configured as one of the plurality of pinion gears,
The wheel support / drive device according to claim 1, wherein the second rotating body is configured as the ring gear.
前記モータおよび前記第1回転体は、定位置において前記車体に支持される請求項1ないし5のいずれかに記載の車輪支持・駆動装置。 The wheels are non-steered wheels that are not steered during steering of the vehicle;
The wheel support / drive device according to claim 1, wherein the motor and the first rotating body are supported by the vehicle body at fixed positions.
前記モータおよび前記第1回転体は、前記車両の操舵中に前記転舵車輪と一体的に回動させられるように前記車体に支持される請求項1ないし5のいずれかに記載の車輪支持・駆動装置。 The wheels are steered wheels that are steered during steering of the vehicle;
The wheel support according to any one of claims 1 to 5, wherein the motor and the first rotating body are supported by the vehicle body so as to be rotated integrally with the steered wheel during steering of the vehicle. Drive device.
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