JP4038116B2 - 電動機付き車両 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、少なくとも駆動源として電動機を備えている電動機付き車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術による電動機付き車両としては、例えばエンジンと電動機（以下、モータという）を搭載したハイブリット４ＷＤ車両がある。このハイブリット４ＷＤ車両は、例えばフロント側にエンジン及びモータを搭載し、これらエンジン、モータを用いて前輪を駆動する。また、車両のリヤ側には別のモータを搭載し、このモータを用いて後輪を駆動する構成となっている。
【０００３】
この種の従来技術によるハイブリット４ＷＤ車両では、フロント側のモータは車両の制動時には発電機として機能させることができる。つまり、車両の制動時等には、運動エネルギを電気エネルギ（回生エネルギ）に変換し、補機の駆動用の低圧バッテリとは別に設けられた高圧バッテリに蓄える（充電する）ことができる。一方、加速を行うとき等には、蓄えられている電気エネルギを高圧バッテリから取り出して（放電して）利用することができる。このため、ハイブリット４ＷＤ車両は、従来のエンジンだけで走行する通常の４ＷＤ車両に比べて大幅にエネルギの有効利用を図ることができる。
【０００４】
ところで、この従来技術にあっては、リヤ側のモータを例えば左右の駆動輪間のスペースを利用して配設しているため、このモータの分だけ燃料タンク（ガソリンタンク）の配置スペースが狭くなり、燃料タンクの大型化が難しいという問題がある。
【０００５】
一方、他の従来技術として、モータを駆動輪のホイール内に設置し、このモータによって駆動輪を回転駆動する構成としたインホイールモータ式車両が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１６０４０号公報（３頁、図１）
【特許文献２】
特開２０００−３４３９２０号公報（３頁、図２）
【０００７】
そこで、この種の従来技術によるインホイールモータ式車両を図７ないし図９を参照しつつ説明する。図７は車両全体の概略構成図、図８は車両のサスペンション、モータ等を示す部分拡大図である。また、図９は駆動輪と電動機の動きを示す説明図である。
【０００８】
図７に示すインホイールモータ式車両（以下、車両という）１０１の車体１０２（図８参照）には、後記のサスペンション１０８等を介して前後に駆動輪１０３が設けられている。また、この車両１０１のフロント側、リヤ側には、それぞれ燃料電池１０４、燃料タンク１０５が搭載されている。そして、燃料電池１０４は、燃料タンク１０５から供給される水素等によって発電し、電気エネルギをバッテリ１０６に蓄える。また、このバッテリ１０６は、ＰＤＵ（Power Drive Unit)１０７を介して後記のモータ１１３等を駆動するようになっている。
【０００９】
図８において、車体１０２と駆動輪１０３との間にはサスペンション１０８が設けられている。そして、このサスペンション１０８は、車体１０２と駆動輪１０３との間に上下に離間して揺動可能に取り付けられたアッパアーム１０９、ロアアーム１１０と、このロアアーム１１０の途中に結合部１１１を介して取り付けられた（車体１０２側の結合部は図示せず）ショックアブソーバ１１２とによって大略構成されている。また、駆動輪１０３のホイール１０３Ａ内にはモータ１１３が装着され、このモータ１１３は、ステータ１１３Ａ及びロータ１１３Ｂ等から構成されている。
【００１０】
このように構成される従来技術による車両１０１では、駆動輪１０３のホイール１０３Ａ内に取り付けられたモータ１１３をバッテリ１０６からの給電によって作動させることにより、４個の駆動輪１０３を回転駆動させて走行を行う。また、走行時等において、路面からの振動、衝撃が駆動輪１０３に加えられたときには、駆動輪１０３がアッパアーム１０９、ロアアーム１１０を介して車体１０２に対し上下に揺動しつつ、このときの衝撃力をショックアブソーバ１１２によって緩衝する。
【００１１】
また、このような従来技術では、モータ１１３を駆動輪１０３のホイール１０３Ａ内に収納する構成としているため、前記ハイブリット４ＷＤ車両に比較して、図７に示すように左，右の駆動輪１０３，１０３間に燃料電池１０４、燃料タンク１０５等の取付スペースを広く確保でき、燃料電池１０４、燃料タンク１０５の大型化を容易に図ることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記他の従来技術による車両１０１では、モータ１１３を駆動輪１０３のホイール１０３Ａ内に収納する構成としている。即ち、この従来技術では、駆動輪１０３とモータ１１３の両方を、図８に示すように、ショックアブソーバ１１２（結合部１１１）を挟んで車体１０２とは反対側となる一方側に片寄せて配置する構造を採用している（図９参照）。
【００１３】
このため、車両１０１に衝撃、振動等が加えられたときには、図９に示すように、駆動輪１０３とモータ１１３が結合部１１１を支点として一体に上下に動くようになり、このときの駆動輪１０３とモータ１１３による慣性エネルギ（モーメント）がショックアブソーバ１１２に大きな負荷となって作用する。
【００１４】
この結果、サスペンション１０８の下部側の重量、所謂ばね下荷重が増大し、走行時における路面の凹凸に対する追従性が低下し、乗り心地が悪くなるという問題がある。
【００１５】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであって、燃料タンク、燃料電池等の取付スペースを広く確保できると共に、サスペンションのばね下荷重の増大を抑制でき、乗り心地を良好に保つことができるようにした電動機付き車両を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決した本発明のうちの請求項１に記載された発明は、車体と、少なくとも駆動源としての電動機と、該電動機によって回転駆動される駆動輪と、該駆動輪から車体に伝わる振動を吸収し該駆動輪を車体に対して弾性的に支持する弾性部材及び、前記駆動輪が車体に対して上下方向の動きを許容し前記駆動輪を車体に支持する第１リンク機構部を有するサスペンションとからなる電動機付き車両に適用される。
【００１７】
そして、請求項１に記載の発明が採用する構成の特徴は、前記第１リンク機構部の車体側支持部に連結され、前記駆動輪の上下動作に対して対称的に上下動作を行う第２リンク機構部を備え、前記電動機は前記第２リンク機構部に固定的に取り付けられ、駆動輪側中心点上を支点として上下方向に円弧状に動くことにある。
【００１８】
このように構成したことにより、駆動輪に外部からの振動、衝撃等が加えられたときには、駆動輪がサスペンションの弾性部材及び第１リンク機構部を介して上下に動く。そして、第１リンク機構部の車体側支持部には第２リンク機構部が連結されているから、前記のように駆動輪が上下に動くときには、第２リンク機構部に固定的に取り付けられた電動機が駆動輪の上下動作に対して対称的に上下動作を行う。これにより、駆動輪の上下動作による慣性エネルギと電動機の上下動作による慣性エネルギを互いに相殺することができ、サスペンションのばね下荷重を低減することができる。
【００１９】
また、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、第２リンク機構部に取り付けられた電動機は駆動輪側中心点上を支点として上下方向に円弧状に動くことにある。このように構成したことにより、電動機は駆動輪側中心点上を支点として上下方向に円弧上に動かすことができるから、電動機の駆動軸（ドライブシャフト）を駆動輪に連結する際に、駆動軸と駆動輪とのジョイントの角度を小さく抑えることができる。
【００２０】
さらに、請求項２の発明が採用する構成の特徴は、電動機からの駆動力を等速ジョイント、駆動軸、ボールジョイントを介して駆動輪に伝達することにある。このように構成したことにより、駆動輪及び第２リンク機構部が上下に動いても、電動機の駆動力（回転）を、等速ジョイント、駆動軸、ボールジョイントを介して駆動輪に等速で伝達することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態による電動機付き車両をハイブリット４ＷＤ車両に適用した場合を例に挙げ、図１乃至図５の添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態では、前記従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００２２】
図１は本実施の形態のハイブリット４ＷＤ車両を示す概略構成図であり、図２は車両のリヤ側の電動機、駆動輪及びサスペンション等を示す部分拡大図である。また、図３は図２中のサスペンションに車体を取り付けた状態を示す概略構成図であり、図４は図３中の車体が下方に変位した状態を示す概略構成図である。さらに、図５は駆動輪と電動機の動きを示す説明図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施の形態によるハイブリット４ＷＤ車両（以下、車両という）１は、車両１のボディを構成する車体２（図３参照）を有し、この車体２のフロント側には駆動輪３を回転駆動するエンジン４とモータ５が搭載されている。そして、モータ５は、車両１の制動時には発電機（ジェネレータ）として機能する。つまり、車両１の制動時等には、運動エネルギを電気エネルギ（回生エネルギ）に変換してバッテリ１０６に蓄える。一方、車体２のリヤ側にはエンジン４用の燃料タンク６が搭載されている。
【００２４】
図３（図２参照）に示すように、車両１のリヤ側には駆動輪３を車体２に対して弾性的に支持するサスペンション７が設けられている。そして、このサスペンション７は、駆動輪３を車体２に連結した第１リンク機構部８と、駆動輪３に伝わる振動を吸収する弾性部材としてのショックアブソーバ９と、前記第1リンク機構部８に連結された第２リンク機構部１０とによって構成されている。なお、符号６はエンジン４用の燃料タンク、符号７は駆動輪３を車体２に対して弾性支持するリヤ側のサスペンション、符号８は駆動輪３を車体２に連結する第1リンク機構部、符号１４は駆動輪３を回転駆動するモータである。また、前記従来技術でも述べたように、符号１０６はバッテリ、１０７はＰＤＵ、１０８はフロント側のサスペンションを示している。
【００２５】
ここで、第1リンク機構部８は、車体２と駆動輪３との間に揺動可能に取り付けられたアッパアーム８Ａと、このアッパアーム８Ａの下側に位置して車体２と駆動輪３との間に揺動可能に取り付けられたロアアーム８Ｂとを有している。そして、この第１リンク機構部８は、図３及び図４に示すように駆動輪３が車体２に対して上下に動くのを許すようになっている。
【００２６】
また、ショックアブソーバ９は、下端側が連結部１１を介してロアアーム８Ｂの途中に回動可能に連結され、上端側は他の連結部（図示せず）を介して車体２側に回動可能に連結されている。そして、ショックアブソーバ９は、駆動輪３に振動、衝撃が加えられて駆動輪３が上下に変位するときに、減衰力を発生し、このときの振動等が車体２に直接伝わるのを防止している。
【００２７】
さらに、第２リンク機構部１０は、上部側がアッパアーム８Ａと一緒に一方の車体側支持部となる連結部１２を介して車体２に連結され、下部側は連結部１３を介してロアアーム８Ｂに連結されている。このため、後記のモータ１４が一体に取り付けられた第２リンク機構部１０は、図３および図４に示すように、駆動輪３の上下動作に対して対称的に上下動作を行う。即ち、駆動輪３が上方に変位するときには第２リンク機構部１０は下方に変位し、駆動輪３が下方に変位するときには第２リンク機構部１０は上方に変位するようになる。
【００２８】
図２乃至図４に示すように、リヤ側の駆動源である電動機（以下、モータという）１４は、前記従来技術と同様にステータ１４Ａ及びロータ１４Ｂ等から構成されている。
【００２９】
しかし、本実施の形態に用いるモータ１４は、第２リンク機構部１０に一体に設けられ、ショックアブソーバ９を挟んで駆動輪３とは反対側に配置されている点で、前記従来技術のものとは異なっている。そして、モータ１４は、等速ジョイント１５、駆動軸であるドライブシャフト１６、ボールジョイント１７等を介して駆動輪３に連結され、これによりモータ１４の駆動力を駆動輪３に伝達する。そして、第２リンク機構部１０に固定して設けられたモータ１４は、図４に示すように、第２リンク機構部１０と一体となって上下に変位しつつ、矢示Ａ方向へと駆動輪３側中心点（図示せず）上を支点として円弧状に変位する。
【００３０】
このように構成される本実施の形態によれば、車両１の走行時に駆動輪３に振動、衝撃が加えられたときには、第１リンク機構部８を構成するアッパアーム８Ａとロアーム８Ｂとが車両１と駆動輪３との間で揺動しつつ、ロアアーム８Ｂと車体２との間でショックアブソーバ９が上下に伸縮することにより、駆動輪３に加えられる振動等を吸収する。
【００３１】
ところで、前記従来技術のようにモータ１４を駆動輪３の内部に配置した（インホイールモータ式車両）の場合には、駆動輪３に外部からの振動等が加えられたときに、モータ１４が駆動輪３と一体となって同一方向に上下に動くため、駆動輪３による慣性エネルギとモータ１４による慣性エネルギがショックアブソーバ９に大きな負荷となって作用し、ばね下荷重が増大する。
【００３２】
しかし、本実施の形態によれば、駆動輪３に外部からの振動等が伝わり、駆動輪３が第１リンク機構部８を介して上下に動くときには、図５に示すように（図３、図４参照）、ロアアーム８Ｂに連結されたショックアブソーバ９の連結部１１を支点として、第２リンク機構部１０に固定されたモータ１４が駆動輪３の上下動作に対して対称的な上下動作を行う。
【００３３】
これにより、駆動輪３の上下動作による慣性エネルギとモータ１４の上下動作による慣性エネルギを互いに相殺することができ、サスペンション７のばね下荷重の増大を抑え、走行時における路面の凹凸に対する追従性を高め、乗り心地を良好に保つことができる。
【００３４】
また、本実施の形態では、図１に示すように車両１のフロント側では、左右のモータを駆動輪３側に片寄せて配置する構成としたので、左，右の駆動輪３，３間に燃料タンク６等の取付スペースを広く確保でき、燃料タンク６の大型化を容易に図ることができる。
【００３５】
さらに、第２リンク機構部１０に固定して設けられたモータ１４は、等速ジョイント１５、ドライブシャフト１６、ボールジョイント１７を介してモータ５に連結する構成としたので、モータ１４は、第２リンク機構部１０と一体となって上下に変位しつつ矢示Ａ方向（図４参照）へと駆動輪３側を中心として円弧状に変位させることができる。これにより駆動輪３に対するドライブシャフト１６の最大取付角度を小さく抑えることができる。また、駆動輪３及び第２リンク機構部１０が上下に動いても、モータ１４の駆動力（回転）を、等速ジョイント１５、ドライブシャフト１６、ボールジョイント１７を介して駆動輪３に等速で伝達することができ、走行性能を維持することができる。
【００３６】
なお、本実施の形態では、車両１のリヤ側のみ、サスペンション７を第１リンク機構部８と第２リンク機構部１０により構成し、この第２リンク機構部１０にモータ５を一体に設ける構成とした場合を例に挙げて説明した。
【００３７】
しかし、本発明はこれに限ることなく、例えば図６に示す変形例のように、車両１のフロント側にも、本実施の形態とほぼ同様にサスペンション２１と電動機（以下、モータという）２２を設ける構成としてもよい。
【００３８】
この場合、サスペンション２１は、車体（図示せず）と駆動輪２３との間にそれぞれ連結して取り付けられたアッパアーム２４Ａ、ロアアーム２４Ｂからなる第１リンク機構部２４と、この第１リンク機構部２４のロアアーム２４Ｂに連結部２５を介して回動可能に取り付けられた弾性部材としてのショックアブソーバ２６と、第１リンク機構部２４のアッパアーム２４Ａとロアアーム２４Ｂとの間に取り付けられた第２リンク機構部２７とによって構成されている。そして、第２リンク機構部２７にはモータ２２が一体に設けられ、このモータ２２は等速ジョイント２８、駆動軸としてのドライブシャフト２９、ボールジョイント３０等を介して駆動輪２３に連結され、駆動輪２３を回転駆動させる。
【００３９】
また、本発明は前記実施の形態に限定されることなく、はば広く変形実施することができる。例えば２ＷＤ車両でも４ＷＤ車両でも、電気自動車でも、ハイブリット車でも適用でき、また、６輪車両等にも適用することが可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上、詳述した通り、請求項１の発明によれば、サスペンションを、駆動輪を車体に対して弾性的に支持する弾性部材と、駆動輪を車体に連結する第１リンク機構部と、該第１リンク機構部の車体側支持部に連結され前記駆動輪の上下動作に対して対称的に上下動作を行う第２リンク機構部とにより構成すると共に、前記第２リンク機構部には電動機が固定的に取り付けられるので、駆動輪に外部からの振動、衝撃等が加えられたときには、駆動輪の上下動作による慣性エネルギと電動機の上下動作による慣性エネルギを互いに相殺することができ、サスペンションのばね下荷重を低減することができ、走行時における路面の凹凸に対する追従性を高め、乗り心地を良好に保つことができる。また、左右のモータを駆動輪側に片寄せて配置する構成としたので、左，右の駆動輪間に燃料タンク，燃料電池等の取付スペースを広く確保でき、燃料タンク等の大型化を容易に図ることができる。
【００４１】
また、請求項２の発明は、第２リンク機構部に取り付けられた電動機を、駆動輪側中心点上を支点として上下方向に円弧状に動かす構成としたので、電動機の駆動軸（ドライブシャフト）を駆動輪に連結する際に、駆動軸と駆動輪とのジョイントの角度を小さく抑えることができる。
【００４２】
さらに、請求項３の発明は、電動機からの駆動力を等速ジョイント、駆動軸、ボールジョイントを介して駆動輪に伝達する構成したので、駆動輪及び第２リンク機構部が上下に動いても、電動機の駆動力（回転）を、等速ジョイント、駆動軸、ボールジョイントを介して駆動輪に等速で（等しく）伝達することができ、走行性能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるハイブリット４ＷＤ車両を示す概略構成図である。
【図２】図１中の車両のリヤ側におけるモータ、駆動輪及びサスペンション等を示す部分拡大図である。
【図３】図２中のサスペンションに車体を取り付けた状態を示す概略構成図である。
【図４】図３中の車体が下方に変位した状態を示す概略構成図である。
【図５】実施の形態による駆動輪と電動機の動きを示す説明図である。
【図６】本発明の変形例によるモータ、駆動輪及びサスペンション等を示す部分拡大図である。
【図７】従来技術によるインホイールモータ式車両を示す概略構成図である。
【図８】従来技術による車両のサスペンション、モータ等を示す部分拡大図である。
【図９】従来技術による駆動輪と電動機の動きを示す説明である。
【符号の説明】
１ ハイブリット４ＷＤ車両
２ 車体
３，２３ 駆動輪
４ エンジン
５，２２ モータ（電動機）
６ 燃料タンク
７，２１ サスペンション
８，２４ 第１リンク機構部
８Ａ，２４Ａ アッパアーム
８Ｂ，２４Ｂ ロアアーム
９，２６ ショックアブソーバ（弾性部材）
１０ 第２リンク機構部
１２，１３ 連結部（車体側支持部）
１５，２８ 等速ジョイント
１６，２９ ドライブシャフト（駆動軸）
１７，３０ ボールジョイント

Claims (2)

  1. 車体と、少なくとも駆動源としての電動機と、該電動機によって回転駆動される駆動輪と、該駆動輪から車体に伝わる振動を吸収し該駆動輪を車体に対して弾性的に支持する弾性部材及び、前記駆動輪が車体に対して上下方向の動きを許容し前記駆動輪を車体に支持する第１リンク機構部を有するサスペンションとからなる電動機付き車両において、
    前記第１リンク機構部の車体側支持部に連結され、前記駆動輪の上下動作に対して対称的に上下動作を行う第２リンク機構部を備え、
    前記電動機は前記第２リンク機構部に固定的に取り付けられ、駆動輪側中心点上を支点として上下方向に円弧状に動くことを特徴とする電動機付き車両。
  2. 前記電動機からの駆動力を等速ジョイント、駆動軸、ボールジョイントを介して駆動輪に伝達することを特徴とする請求項１に記載の電動機付き車両。
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