JP4239674B2 - Suspension device for electric vehicle - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータを動力源とする電動車両における懸架装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、駆動輪のホイール内に、各駆動輪を駆動させるためのモータを備えたホイールインモータ式車両の懸架装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この従来の懸架装置によれば、ホイール内にモータを配設することにより、ホイール内の空間をモータ搭載用のスペースとして有効活用することができる共に、モータと車輪軸とを連結して動力を伝達する機構の軽量化等を図ることができる。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−16040号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の懸架装置においては、ホイール内にモータを内蔵する際、モータと駆動輪とを直接連結しているため、バネ下重量がモータ(及びそれに関連する追加の部品)の分だけ重くなり、接地性(路面追従性)の低下及びそれに伴う乗り心地の低下を招くという問題点がある。
【0005】
そこで、本発明は、モータを動力源とする電動車両において、接地性(乗り心地)を高めることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項1に記載する如く、車輪を駆動するためのモータと、
車体と前記車輪の間に配置されるバネ要素及び減衰要素からなるサスペンションと、
前記モータと前記車輪との間の相対変位を許容しつつ、前記モータが発生する動力を前記車輪に伝達する動力伝達機構とを備え、
前記サスペンションは、
前記モータと車体の間に配置されるバネ要素及び減衰要素からなる第1のサスペンション要素と、
前記車輪と前記モータの間に配置されるバネ要素及び減衰要素からなる第2のサスペンション要素とから構成されることを特徴とする電動車両用懸架装置により達成される。
【0007】
本発明によれば、車輪とモータとが、夫々独立して第1及び第2のサスペンション要素により支持されることになるので、車輪とモータとをリジットに結合しそれらを一のサスペンション要素により支持する場合に比して、接地性(乗り心地)を高めることできる。
【0008】
また、請求項2に記載する如く、前記第1のサスペンション要素及び第2のサスペンション要素が、夫々、コイルスプリングとショックアブソーバとから構成される場合には、車輪及びモータのそれぞれに適した特性で車輪及びモータを支持することができる。即ち、第1及び第2のサスペンション要素の特性(バネ・減衰特性)を夫々別々に調整・最適化することができる。
【0009】
また、請求項3に記載する如く、前記第2のサスペンション要素のバネ要素が、板バネから構成される場合には、第2のサスペンション要素を簡単な構成で具現化できる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照して説明する。
【0011】
図1は、本発明による電動車両用懸架装置の第1実施例を概略的に示す斜視図である。本実施例の電動車両用懸架装置10は、車輪を駆動するためのモータ12を備えている。モータ12は、各駆動輪毎に配設されている。各駆動輪には、制動機構(ブレーキシュー50等)が設けられており、また、操舵輪には、操舵機構(タイロッド54等)が設けられている。尚、本実施例の構成は駆動輪毎で実質的に相違がないため、一の駆動輪のみについて以下説明する。但し、本実施例の構成は、前輪側のみ、若しくは後輪側のみに適用してもよい。
【0012】
本実施例のモータ12は、図1に示すように、サスペンション30(コイルスプリング及びショックアブソーバからなる)により車体(図示せず)に対して主に上下方向に変位可能に支持されている。モータ12には、その動力を車輪に伝達するためのギアケース52が接続されている。この際、モータ12の出力軸13は、ギアケース52内に挿通されている(図2参照)。
【0013】
ギアケース52には、ハブユニット60が結合されている。ハブユニット60は、内蔵するベアリング(図示せず)を介して駆動輪の車輪軸を支持している。駆動輪の車輪軸は、ハブユニット60のベアリングを介してギアケース52内に挿通される。ギアケース52は、チェーンやベルト等の伝導部材(図示せず)を内蔵し、当該伝導部材は、モータ12の出力軸13まわり及び車輪軸まわりに巻掛けされている。従って、モータ12の回転出力は、伝導部材を介して駆動輪の車輪軸へと伝達される。
【0014】
また、ギアケース52が内蔵する軸受け部には、図2に示すように、モータ12の出力軸13の一部(本例では、先端の小径部15)が回転可能に保持されている。このギアケース52内の軸受け部は、モータ12の出力軸13の回転を許容しつつ、ギアケース52とモータ12の出力軸13との間の径方向及び軸方向の荷重を受ける役割を果たす。また、ギアケース52には、図1に示すように、ロアアーム24の一端が結合されている。ロアアーム24の一端は、サスペンションメンバにブッシュ等により回転可能に支持されている。このような構成によれば、ギアケース52は、モータ12の出力軸13まわりに回動可能とされる一方で、モータ12の回転力を車輪軸に伝達することができる。従って、ハブユニット60についても、ギアケース52と共にモータ12の出力軸13まわりに回動可能となる。
【0015】
ギアケース52とモータ12との間には、サスペンション22が設けられる。図1に示す実施例では、サスペンション22は、コイルスプリングが内蔵されたショックアブソーバから構成される。サスペンション22の上端は、モータ12側のサスペンション30のシェル(コイルスプリングの下側の受け皿)に結合されている。尚、サスペンション22の上端は、モータ12と共に動く部位に結合されていればよく、本発明は、特に上記のサスペンション22の上端の取り付け位置に限定されるものではない。
【0016】
一方、サスペンション22の下端は、ギアケース52(図1に示す実施例では、ギアケース52の内側の側面)に結合される。このような構成によれば、ギアケース52に結合されるハブユニット60(タイヤ、ホイール、ブレーキ等を含む)は、サスペンション22によりモータ12に対して主に上下方向に変位可能に支持されることになる。尚、サスペンション22の下端の結合位置は、好ましくは、ハブユニット60等の上下振動を効率的に減衰できるように、ギアケース52の回動中心(即ち、モータ12の出力軸13)から適切な距離だけ離間した位置に設定される。
【0017】
尚、本発明は、ハブユニット60(タイヤ、ホイール、ブレーキ等を含む)がモータ12に対して主に上下方向に変位可能となるように弾性的に支持されている限り、特に上述のハブユニット60の懸架方法に限定されるものではない。従って、例えば、サスペンション22は、ハブユニット60とモータ12(又は、モータ12と共に動く部位に結合)との間に設けられてもよい。
【0018】
図3は、本実施例の電動車両用懸架装置10のバネ−マスモデル(A)を示す。図3には、比較例1として、モータ12がハブユニット60にリジットに固定されている電動車両用懸架装置10のバネ−マスモデル(B)が併せて示されている。また、図4は、図3の各バネ−マスモデルにおける特性曲線(周波数−上下加速度の関係)を示す(図3(A)の構成に対しては実線、図3(B)の構成に対しては破線)。
【0019】
本実施例によれば、上述及び図3(A)から明らかなように、モータ12及びハブユニット60(タイヤ、ホイール、ブレーキ等を含む)が車体に直列にそれぞればね・減衰要素を介して支持されているため、図4に示すように、バネ下共振点が2点になるももの、特に高周波側のバネ下共振時の接地性(路面追従性)が、図3(B)の構成(破線の特性曲線)に比して大幅に向上する。また、ハブユニット60及びモータ12が夫々別々のサスペンション22,30により懸架されているので、ハブユニット60及びモータ12のそれぞれに応じた懸架特性を実現することが可能である。
【0020】
次に、図5を参照して、本発明の第2実施例に係る電動車両用懸架装置10について説明する。図5は、本実施例の電動車両用懸架装置10を概略的に示す正面図である。本実施例の電動車両用懸架装置10についても、各駆動輪毎の構成は同一であるため、一の駆動輪のみについて以下説明する。但し、本実施例の構成は、前輪側のみ、若しくは後輪側のみに適用してもよい。
【0021】
本実施例の電動車両用懸架装置10は、従来のストラット型サスペンション構造に本発明を適用したものである。具体的には、サスペンション22は、上述の実施例と同様、ハブユニット60とモータ12との間に設けられる。本実施例においても、サスペンション22の上端は、モータ12側のサスペンション30のシェル(コイルスプリングの下側の受け皿)に結合されている。但し、サスペンション22の上端は、サスペンション30のシェルに代わって、その他のモータ12と共に動く部位に結合されてもよい。サスペンション22の下端は、ハブユニット60のナックルアームに結合されている。ナックルアームには、ロアアーム24がボールジョイント等を介して結合されている。このような構成によれば、ハブユニット60(タイヤ、ホイール、ブレーキ等を含む)は、サスペンション22によりモータ12に対して主に上下方向に変位可能に支持されることになる。
【0022】
一方、モータ12は、サスペンション30により車体(図示せず)に対して主に上下方向に変位可能に支持されている。モータ12の出力軸13と駆動輪の車輪軸とは、フレキシブルカップリング62を介して接続されている。フレキシブルカップリング62は、モータ12と車輪軸との間の相対変位を許容・吸収しつつ、モータ12の回転力を車輪軸に伝達する。
【0023】
このように本実施例によれば、上述の実施例と同様に、ハブユニット60(タイヤ、ホイール、ブレーキ等を含む)がモータ12に対して主に上下方向に変位可能となるように弾性的に支持され、且つ、モータ12が車体に対して主に上下方向に変位可能となるように弾性的に支持されることになるので、ハブユニット60をモータ12にリジットに結合した場合に比して、接地性が向上する。
【0024】
次に、図6を参照して、本発明の第3実施例に係る電動車両用懸架装置10について説明する。図6は、本実施例の電動車両用懸架装置10を概略的に示す正面図である。本実施例の電動車両用懸架装置10についても、各駆動輪毎の構成は同一であるため、一の駆動輪のみについて以下説明する。但し、本実施例の構成は、前輪側のみ、若しくは後輪側のみに適用してもよい。
【0025】
本実施例の電動車両用懸架装置10は、従来のダブルウイッシュボーン型サスペンション構造に本発明を適用したものである。具体的には、ハブユニット60には、ロアアーム24及びアッパーアーム25がボールジョイント等を介して結合されている。ロアアーム24及びアッパーアーム25の他端は、車体に対して回転可能にブッシュ等を介して結合されている。
【0026】
ハブユニット60とモータ12との間には、ショックアブソーバ64及び板バネ66が設けられる。ショックアブソーバ64は、一端がサスペンション30のシェル(コイルスプリングの下側の受け皿)に結合され、他端がハブユニット60のナックルアームに結合されている。但し、サスペンション22の上端は、サスペンション30のシェルに代わって、その他のモータ12と共に動く部位に結合されてもよい。板バネ66は、一端がモータ12の一部(本例では、モータハウジングの底面)に結合され、他端がハブユニット60に結合されている。このような構成によれば、ハブユニット60(タイヤ、ホイール、ブレーキ等を含む)は、板バネ66及びショックアブソーバ64により、モータ12に対して主に上下方向に変位可能に支持されることになる。
【0027】
モータ12の出力軸13と駆動輪の車輪軸とは、ドライブシャフト63(等速ジョイントを含む)を介して接続されている。ドライブシャフト63(等速ジョイントを含む)は、モータ12と車輪軸との間の相対変位を許容・吸収しつつ、モータ12の回転力を車輪軸に伝達する。
【0028】
このように本実施例によれば、上述の実施例と同様に、ハブユニット60(タイヤ、ホイール、ブレーキ等を含む)がモータ12に対して主に上下方向に変位可能となるように弾性的に支持され、且つ、モータ12が車体に対して主に上下方向に変位可能となるように弾性的に支持されることになるので、ハブユニット60をモータ12にリジットに結合した場合に比して、接地性が向上する。
【0029】
尚、本実施例において、ショックアブソーバ64を省略し、その代わりに、板バネ66をリーフスプリング(重ね板バネ)として、板バネ66自体に減衰特性を付与してもよい。この場合、ハブユニット60をモータ12に対して主に上下方向に変位可能に支持するための構成を簡略化することができる。
【0030】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【0031】
例えば、上述の第1及び第2実施例において、ハブユニット60用のサスペンション22、及び/又は、モータ12用のサスペンション30は、コイルスプリング及び液圧式のショックアブソーバに代わって、リーフスプリングにより構成されてもよい。また、上述の各実施例において、ショックアブソーバは、油圧式若しくエアー式、又は、単筒式若しくは複筒式を問わずあらゆる種類のショックアブソーバであってよい。
【0032】
また、上述の第2実施例において、モータ12の出力軸13と駆動輪の車輪軸とは、等速ジョイントを介して接続されてもよく、同様に、上述の第3実施例において、モータ12の出力軸13と駆動輪の車輪軸とは、フレキシブルカップリングを介して接続されてもよい。
【0033】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したようなものであるから、以下に記載されるような効果を奏する。本発明によれば、モータを動力源とする電動車両において、接地性(乗り心地)を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電動車両用懸架装置の第1実施例を概略的に示す斜視図である。
【図2】モータ12とギアケース52との接続構造を概略的に示す分解斜視図である。
【図3】本実施例の電動車両用懸架装置10のバネ−マスモデルを比較例と共に示す図である。
【図4】図4の各バネ−マスモデルの構成における性能曲線を示す図である。
【図5】本発明による電動車両用懸架装置の第2実施例を概略的に示す正面図である。
【図6】本発明による電動車両用懸架装置の第3実施例を概略的に示す正面図である。
【符号の説明】
10 電動車両用懸架装置
12 モータ
22 サスペンション
30 サスペンション
52 ギアケース
60 ハブユニット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a suspension device in an electric vehicle using a motor as a power source.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a suspension device for a wheel-in motor type vehicle including a motor for driving each drive wheel in a wheel of the drive wheel is known (see, for example, Patent Document 1). According to this conventional suspension device, by disposing the motor in the wheel, the space in the wheel can be effectively used as a space for mounting the motor, and the motor and the wheel shaft are connected to generate power. It is possible to reduce the weight of the transmission mechanism.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-16040
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional suspension system, when the motor is built in the wheel, the motor and the driving wheel are directly connected, so that the unsprung weight is only the amount of the motor (and additional components related thereto). There is a problem that it becomes heavier, leading to a decrease in ground contact (road surface followability) and a decrease in ride comfort associated therewith.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to improve ground contact (riding comfort) in an electric vehicle using a motor as a power source.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The object is, as described in claim 1, a motor for driving wheels,
A suspension comprising a spring element and a damping element disposed between a vehicle body and the wheel;
While allowing relative displacement between the motor and the wheel, the power which the motor generates a power transmission mechanism for transmitting to the wheel,
The suspension is
A first suspension element comprising a spring element and a damping element disposed between the motor and the vehicle body;
This is achieved by an electric vehicle suspension system comprising a second suspension element including a spring element and a damping element disposed between the wheel and the motor .
[0007]
According to the present invention, since the wheel and the motor are independently supported by the first and second suspension elements , the wheel and the motor are coupled to the rigid and supported by one suspension element. Compared to the case, it is possible to improve the ground contact (riding comfort).
[0008]
According to a second aspect of the present invention, when the first suspension element and the second suspension element are each composed of a coil spring and a shock absorber, they have characteristics suitable for the wheel and the motor, respectively. Wheels and motors can be supported. That is, the characteristics (spring and damping characteristics) of the first and second suspension elements can be adjusted and optimized separately.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, when the spring element of the second suspension element is constituted by a leaf spring, the second suspension element can be realized with a simple configuration.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0011]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a first embodiment of a suspension system for an electric vehicle according to the present invention. The
[0012]
As shown in FIG. 1, the
[0013]
A
[0014]
Further, as shown in FIG. 2, a part of the
[0015]
A
[0016]
On the other hand, the lower end of the
[0017]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described hub unit as long as the hub unit 60 (including tires, wheels, brakes, etc.) is elastically supported so as to be displaceable mainly in the vertical direction with respect to the
[0018]
FIG. 3 shows a spring-mass model (A) of the
[0019]
According to this embodiment, as is apparent from the above and FIG. 3A, the
[0020]
Next, with reference to FIG. 5, the
[0021]
The
[0022]
On the other hand, the
[0023]
As described above, according to the present embodiment, the hub unit 60 (including tires, wheels, brakes, etc.) is elastic so that it can be displaced mainly in the vertical direction with respect to the
[0024]
Next, with reference to FIG. 6, the
[0025]
The
[0026]
A
[0027]
The
[0028]
As described above, according to the present embodiment, the hub unit 60 (including tires, wheels, brakes, etc.) is elastic so that it can be displaced mainly in the vertical direction with respect to the
[0029]
In the present embodiment, the
[0030]
The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.
[0031]
For example, in the first and second embodiments described above, the
[0032]
In the second embodiment, the
[0033]
【The invention's effect】
Since the present invention is as described above, the following effects can be obtained. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the electric vehicle which uses a motor as a motive power source, grounding property (riding comfort) can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a first embodiment of a suspension system for an electric vehicle according to the present invention.
2 is an exploded perspective view schematically showing a connection structure between a
FIG. 3 is a view showing a spring-mass model of the suspension system for an electric vehicle according to the present embodiment together with a comparative example.
4 is a diagram showing a performance curve in the configuration of each spring-mass model of FIG. 4; FIG.
FIG. 5 is a front view schematically showing a second embodiment of the suspension system for an electric vehicle according to the present invention.
FIG. 6 is a front view schematically showing a third embodiment of the suspension system for an electric vehicle according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
車体と前記車輪の間に配置されるバネ要素及び減衰要素からなるサスペンションと、
前記モータと前記車輪との間の相対変位を許容しつつ、前記モータが発生する動力を前記車輪に伝達する動力伝達機構とを備え、
前記サスペンションは、
前記モータと車体の間に配置されるバネ要素及び減衰要素からなる第1のサスペンション要素と、
前記車輪と前記モータの間に配置されるバネ要素及び減衰要素からなる第2のサスペンション要素とから構成されることを特徴とする電動車両用懸架装置。A motor for driving the wheels;
A suspension comprising a spring element and a damping element disposed between a vehicle body and the wheel;
A power transmission mechanism that transmits the power generated by the motor to the wheel while allowing relative displacement between the motor and the wheel;
The suspension is
A first suspension element comprising a spring element and a damping element disposed between the motor and the vehicle body;
A suspension system for an electric vehicle, comprising: a second suspension element comprising a spring element and a damping element disposed between the wheel and the motor.
前記第2のサスペンション要素の上端は、前記第1のサスペンション要素のコイルスプリングの下側の受け皿に結合される、請求項1記載の電動車両用懸架装置。The first suspension element and the second suspension element are each composed of a coil spring and a shock absorber,
The suspension device for an electric vehicle according to claim 1, wherein an upper end of the second suspension element is coupled to a receiving tray below a coil spring of the first suspension element.
前記第2のサスペンション要素は、板バネとショックアブソーバとから構成され、
前記第2のサスペンション要素のショックアブソーバの上端は、前記第1のサスペンション要素のコイルスプリングの下側の受け皿に結合され、前記第2のサスペンション要素のショックアブソーバの下端は、アームにより車体に対して回転可能に支持されるナックルアームに結合される、請求項1記載の電動車両用懸架装置。The first suspension element includes a coil spring and a shock absorber,
The second suspension element includes a leaf spring and a shock absorber,
The upper end of the shock absorber of the second suspension element is coupled to a receiving tray below the coil spring of the first suspension element, and the lower end of the shock absorber of the second suspension element is connected to the vehicle body by an arm. The suspension device for an electric vehicle according to claim 1, wherein the suspension device is coupled to a knuckle arm that is rotatably supported.
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