JP4279213B2

JP4279213B2 - インホイールモータシステム

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Publication number: JP4279213B2
Application number: JP2004191580A
Authority: JP
Inventors: 豪長屋
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-06-29
Filing date: 2004-06-29
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2024-06-29
Also published as: JP2006008058A

Description

本発明は、ダイレクトドライブホイールを駆動輪とする車輌において用いられるインホイールモータシステムに関するもので、特に、モータを足回り部品に対して弾性支持した構成のインホイールモータシステムに関する。

一般に、足回りにバネ等のサスペンション機構を備えた車輌においては、ホイールやナックル部、サスペンションアームといったバネ下に相当する部品の質量、いわゆるバネ下質量が大きい程、凹凸路を走行した場合に上記バネ下部分が大きく振動するため、接地性能及び乗り心地性能が悪化することが知られている。
図１６及び図１７は、従来のインホイールモータシステムの一例を示す図で、図１６の例では、インホイールモータ３３のステータ３３Ｓは固定部であるアップライト３７に連結・支持されて、ダイレクトドライブホイール３２のホイールディスク３２ｂの内側に配置され、上記ホイールディスク３２ｂに連結された回転軸３４とは軸受け３４Ｊにより結合されている。また、上記ステータ３３Ｓの外周側に配置されたロータ３３Ｒは、上記回転軸３４と結合された第１のブラケット３５ａと、上記アップライト３７と軸受け３７Ｊを介して回転可能に固定された第２のブラケット３５ｂとにより支持されている（例えば、特許文献１参照）。
一方、図１７の例では、ホイール４１に固定されたハウジング４２の内側に、磁気手段（永久磁石）４０Ｍを有するロータ４０Ｒを搭載し、上記磁気手段４０Ｍの内側に、コイル４０Ｃを有するステータ４０Ｓを配置し、このステータ４０Ｓをナックル４３に連結された中空状のシャフト４４に固定的に取付けるとともに、上記ハウジング４２の内側及び外側の側壁４２ａ，４２ｂを、軸受け４４ａ，４４ｂを介して上記ステータ４０Ｓと結合することにより、インホイールモータ４０のロータ４０Ｒを、上記ステータ４０Ｓに対して回転可能に結合するようにしている（例えば、特許文献２参照）。

このように、従来のインホイールモータ搭載車輌では、アップライト３７やナックル４３といったバネ下部分に非常に質量の大きい駆動用のモータ３３，４０が固定される構造であるため、バネ下質量が大きくなる。そのため、従来のモータ固定型のインホイールモータ搭載車輌では、悪路走行時でのサスペンションの追従性能や乗り心地性能が悪いといった欠点があった。
この問題に対して、駆動用モータを粘弾性要素を介してバネ下部に支持することで、上記モータをダイナミックダンパとして作用させ、インホイールモータ搭載車輌の接地性能と乗り心地性能とを改良する技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。図１８はその一例を示す図で、インホイールモータ３のステータ３Ｓを支持するステータ側ケース３ａを、直動ガイド５１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５２及びダンパ５３により結合された２枚のプレート５４，５５を備えた緩衝機構５０を介して、車輌の足回り部品であるナックル５に対して弾性支持するとともに、ロータ３Ｒを支持するロータ側ケース３ｂとホイール２とを、モータのロータ側ケース３ｂに取付けられた中空円盤状のプレート２１と、このプレート２１とホイール２間を結合する、表裏で作動方向が直交する複数個の直交ガイド２２とを備えたフレキシブルカップリング２０により結合する。これにより、上記モータ３の質量は、車輌のバネ下質量相当分から切り離され、いわゆるダイナミックダンパのウエイトとして作用するので、接地性能や乗り心地性能を向上させることができる。

ところで、バネ下部分は上下方向だけでなく前後方向にも振動するので、上記モータ３を上下方向だけでなく、前後方向に対しても弾性支持し、上記モータ３を上下方向に加えて前後方向に対してもダイナミックダンパとして作用させる必要がある。
しかしながら、モータ３に車輪を駆動させながら、上記モータ３を上下方向及び前後方向に対してダイナミックダンパとして作用させるには、モータ３の固定部分は回転せず、かつ、上下方向及び前後方向にのみ作動するように上記モータ３を弾性支持しなければならない。
このような要求を実現する方法としては、モータを１方向のみ作動するような直動案内機構と粘性及び弾性を持つ部品を組合わせたモータサスペンション装置を２組直交させて組合わせる構成が考えられる。具体的には、例えば、図１９及び図２０に示すように、モータ３のステータ側ケース３ａを、中央に切り欠き部６１ｈが形成されたモータ取付部材６１Ａの外周部に取付け、このモータ取付部材６１Ａと前後方向に長軸を有する中間支持部材６１Ｂとを、車輌上下方向に案内するスライドガイド６２Ｇに装着されたバネ部材から成るダンパ６２及び車輌上下方向に案内する第１の直動ガイド６３Ａを介して結合するとともに、上記中間支持部材６１Ｂと固定部であるナックル５に取付けられるナックル取付部材６１Ｃとを、弾性体６４と車輌前後方向に案内する第２の直動ガイド６３Ｂとにより結合する構成の緩衝機構６０により支持する構成とすることにより、インホイールモータ３を車輌上下方向に直動ガイド及び弾性体を介して支持するとともに、上記上下方向支持部品を車輌足回り部品に対して、直動ガイド及び弾性体を介して、車輌前後方向に支持することができる。
これにより、インホイールモータ３を車輌の足回り部品であるバネ下部分に対してフローティングマウントすることができ、タイヤの接地果樹変動を低減することができるとともに、モータ軸と車輪軸とは別々に車輌前後方向にも揺動可能となるので、タイヤ前後力変動も減少させることができ、前後方向のタイヤ発生力についても安定化させることができる。
特許第２６７６０２５号公報特表平９−５０６２３６号公報ＷＯ０２／０８３４４６Ａ１

しかしながら、上記インホイールモータシステムでは、モータを上下方向に弾性支持するモータサスペンションと上下方向に弾性支持するモータサスペンションとを中間支持部材を共通プレートとして連結した構成となっていることから、部品点数も多く、装置が複雑化するだけでなく、緩衝機構を構成する装置自体の重量が大きくなってしまうといった問題点があった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡潔な構成で、モータを上下方向及び前後方向にダイナミックダンパとして作用させることのできるインホイールモータシステムを提供することを目的とする。

本願発明は、車輪部に電気モータを備え、上記モータによりホイールを駆動するインホイールモータシステムであって、上記モータのステータを支持するステータ側ケースを、車輌の足回り部品であるナックルに対して、弾性支持する緩衝機構を備えており、上記緩衝機構は、上記ステータ側ケースに取付けられるモータ側取付プレートと、上記ナックルに取付けられるナックル側取付プレートと、ダンパシリンダとピストンと一端が上記ピストンに連結されたダンパロットとを備えた上下用粘弾性要素と上下用バネ要素とを有し、上記モータ側取付プレートと上記ナックル側取付プレートとを結合する、車輌上下方向に作動する上下方向用モータ支持サスペンションと、ダンパシリンダとピストンと一端が上記ピストンに連結されたダンパロットとを備えた前後用粘弾性要素と前後用バネ要素とを有し、上記モータ側取付プレートと上記ナックル側取付プレートとを結合する、車輌前後方向に作動する前後方向用モータ支持サスペンションと、車輌上下方向に配向した直動ガイドと車輌前後方向に配向した直動ガイドとから成り、上記モータ側取付プレートと上記ナックル側取付プレートとを結合する直交ガイドと、上記ナックル側取付プレートと上記上下方向用モータ支持サスペンションとを連結する車輌前後方向に配向した第１のサスペンション用直動ガイドと、上記ナックル側取付プレートと上記前後方向用モータ支持サスペンションとを連結する車輌上下方向に配向した第２のサスペンション用直動ガイドとを備え、上記上下用粘弾性要素のダンパシリンダは上記モータ側取付プレートに取付けられ、ダンパロットの他端は上記第１のサスペンション用直動ガイドに連結され、上記上下用バネ要素の一端は上記上下用粘弾性要素のダンパシリンダに取付けられ、他端は上記第１のサスペンション用直動ガイドに連結され、上記前後用粘弾性要素のダンパシリンダは上記モータ側取付プレートに取付けられ、ダンパロットの他端は上記第２のサスペンション用直動ガイドに連結され、上記前後用バネ要素の一端は上記前後用粘弾性要素のダンパシリンダに取付けられ、他端は上記第２のサスペンション用直動ガイドに連結されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、車輪部に電気モータを備え、上記モータによりホイールを駆動するインホイールモータシステムにおいて、上記モータを、車輌の足回り部品に対して、車輌上下方向及び前後方向にそれぞれダンパシリンダ、ピストン、及び、ダンパロットとを備えた粘弾性要素で支持するとともに、車輌上下方向及び前後方向に配向した直交ガイドとにより連結し、更に、上下方向支持用の粘弾性要素とナックルとの接続部分に、作動方向が車輌前後方向になるように配置された直動ガイドを介在させ、前後方向支持用の粘弾性要素とナックルとの接続部分に、作動方向が車輌上下方向になるように配置された直動ガイドを介在させるように構成して、上下方向支持用の粘弾性要素には上下方向の振動のみが入力し、前後方向支持用の粘弾性要素には前後方向の振動のみが入力するようにしたので、簡潔な構成で、モータを上下方向及び前後方向にダイナミックダンパとして作用させることができ、タイヤの接地性能や車輌の乗り心地性能を向上させることができる。
また、上記粘弾性要素を構成する質量の大きなダンパシリンダをモータ側に固定して、バネ下質量から切り離すようにすれば、バネ下質量を低減しつつダンパマスを増やすことができるので、接地性能や乗り心地性能を更に向上させることができる。

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、本実施の形態１に係るインホイールモータシステムの構成を示す図で、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ステータ側ケース３ａに固定されたモータステータ（以下、ステータという）３Ｓと、半径方向に対して外側に設けられ、ベアリング３ｊを介して上記ステータ側ケース３ａに対して回転可能に接合されたロータ側ケース３ｂに固定されたモータロータ（以下、ロータという）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は上下のサスペンションアーム６ａ，６ｂに連結された、車輌の足回り部品であるナックル、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は車輌上下方向及び前後方向に配向した直交ガイド１１と、上記モータ３を車輌上下方向及び車輌前後方向に支持する２つのモータ支持サスペンション１４，１５とを備え、上記インホイールモータ３のステータ側ケース３ａを上記ナックル５に弾性支持するための緩衝機構、２０は複数の直交ガイド２２を備え、上記モータ３のロータ側ケース３ｂとホイール２とを結合するフレキシブルカップリングである。

緩衝機構１０は、図２及び図３にも示すように、中空形状のダイレクトドライブモータ（インホイールモータ）３のステータ３Ｓを支持するステータ側ケース３ａに取付けられるモータ側取付プレート１２と、固定部であるナックル５に取付けられるナックル側取付プレート１３とを、車輌上下方向に作用する上下方向用モータ支持サスペンション（以下、上下用サスペンションという）１４、車輌前後方向に作用する前後方向用モータ支持サスペンション（以下、前後用サスペンションという）１５、及び、車輌上下方向に配向した直動ガイド１１ａと車輌前後方向に配向した直動ガイド１１ｂとを組合わせて成る４個の直交ガイド１１を介して結合したもので、上記ナックル側取付プレート１３の４隅に車輌上下方向に配向した直動ガイド１１ａのガイド部材を、モータ側取付プレート１２の、上記直動ガイド１１ａに対応する位置に車輌前後方向に配向した直動ガイド１１ｂのガイド部材をそれぞれ取付け、上記直交ガイド１１の間に上記上下用及び前後用サスペンション１４，１５を、その作動方向がそれぞれ車輌上下方向及び前後方向になるように配置するとともに、上記上下用及び前後用サスペンション１４，１５とナックル側取付プレート１３とを、それぞれ、作動方向が車輌前後方向及び上下方向になるように配置された直動ガイド１６，１７を介して連結することにより、上記インホイールモータ３を車輌上下方向及び前後方向にダイナミックダンパとして作用させるようにしたものである。

上記上下用サスペンション１４は、ダンパシリンダ１４ａとこのダンパシリンダ１４ａ内に設けられたピストン１４ｂに連結されたダンパロッド１４ｃとを備えた上下支持用粘弾性要素１４Ａと、上下方向に伸縮する上下用のバネ要素１４Ｂとを備えたもので、上記上下支持用粘弾性要素１４Ａの固定部であるダンパシリンダ１４ａは、上下サスペンション取付部材１８を介して、上記モータ側取付プレート１２に固定されており、上記ダンパロッド１４ｃの他端側は、作動方向が車輌前後方向である直動ガイド１６の上記ダンパロッド１４ｃ側のガイド部材１６ｂを支持する第１の上下部連結部材１６ｍに取付けられている。一方、上記バネ要素１４Ｂは、一端側が上記第１の上下部連結部材１６ｍに固定されたバネロッド１４ｐと、このバネロッド１４ｐの外周側で、上記上下サスペンション取付部材１８の上下に配置された第１及び第２のバネ部材１４ｑ，１４ｒとを備えたもので、上記バネロッド１４ｐの他端側は自由端になっている。
本例では、上記直動ガイド１６の上記第１の上下部連結部材１６ｍとは反対側のガイド部材１６ａを、上記ナックル側取付プレート１３に取付けられた第２の上下部連結部材１６ｎに固定するようにしているので、モータ側取付プレート１２とナックル側取付プレート１３とが上記上下支持用粘弾性要素１４Ａ及び上下用のバネ要素１４Ｂとにより連結されるとともに、上記上下支持用粘弾性要素１４Ａ及び上下用のバネ要素１４Ｂ（上下用サスペンション１４）とバネ下部であるナックル５に連結されるナックル側取付プレート１３との接続部分には、作動方向が車輌前後方向になるように配置された直動ガイド１６が介在する構成となっている。

上記前後用サスペンション１５も、上記上下用サスペンション１４と同様の構成で、ダンパシリンダ１５ａとこのダンパシリンダ１５ａ内に設けられたピストン１５ｂに連結されたダンパロッド１５ｃとを備えた前後支持用粘弾性要素１５Ａと、前後方向に伸縮する前後用のバネ要素１５Ｂとを備えており、上記前後支持用粘弾性要素１５Ａのダンパシリンダ１５ａは、前後サスペンション取付部材１９を介して、上記モータ側取付プレート１２に固定されている。また、ダンパロッド１５ｃの他端側は、作動方向が車輌上下方向である直動ガイド１７を支持する第１の前後部連結部材１７ｍに取付けられている。一方、その外周側に、上記前後サスペンション取付部材１９の左右に第１及び第２のバネ部材１５ｑ，１５ｒが配置された上記バネ要素１５Ｂのバネロッド１５ｐの一端側は上記第１の前後部連結部材１７ｍに固定されている。更に、上記直動ガイド１７の上記第１の前後部連結部材１７ｍとは反対側のガイド部材を、上記ナックル側取付プレート１３に取付けられた第２の前後部連結部材１７ｎに固定するようにしているので、上記前後用サスペンション１５とナックル側取付プレート１３との接続部分においては、作動方向が車輌上下方向になるように配置された直動ガイド１７が介在する構成となる。

従来のモータを上下方向及び前後方向にダイナミックダンパとして搭載したインホイールモータシステムにおいては、ダンパ６２及び車輌上下方向に案内する第１の直動ガイド６３Ａによりモータ取付部材６１Ａと中間支持部材６１Ｂを上下方向に揺動可能に連結し、弾性体６４と車輌前後方向に案内する第２の直動ガイド６３Ｂとにより、上記中間支持部材６１Ｂとナックル取付部材６１Ｃとを連結した構成であったが、本例のインホイールモータシステムにおいては、上記のように、上下用サスペンション１４及び前後用サスペンション１５と、４個の直交ガイド１１とにより、モータ側取付プレート１２とナックル側取付プレート１３とを連結する構成となっているので、プレート（中間支持部材６１Ｂ）や直動ガイド等の部品点数を減らすことができるだけでなく、構成が簡潔であるので組立も容易であるという利点を有する。
また、上記モータ３はナックル５に対して上下方向及び前後方向に振動するが、上下用サスペンション１４は上下方向にしか移動できないため、前後方向の入力があった場合には、上記上下用サスペンション１４には不要な力が作用し動作が不安定になってしまう恐れがあるが、本発明のように、上記上下用サスペンション１４とナックル側取付プレート１３との間に、作動方向が車輌前後方向になるように配置された直動ガイド１６を介在させるようにすれば、上記前後方向の入力は上記直動ガイド１６で吸収されて上記上下用サスペンション１４には上下方向の振動だけが入力されるので、動作が安定する。
また、前後用サスペンション１５とナックル側取付プレート１３との間にも、作動方向が車輌上下方向になるように配置された直動ガイド１７を介在させているので、上記前後用サスペンション１５には前後方向の振動だけが入力されるので、動作が安定する。

また、本例では、無視できない質量を持つ上下支持用粘弾性要素１４Ａ及び前後支持用粘弾性要素１５Ａの各ダンパシリンダ１４ａ，１５ａを、それぞれ、上下サスペンション取付部材１８及び前後サスペンション取付部材１９を介して、モータ側取付プレート１２に固定した構成としているので、バネ下質量が低減されるとともに、ダンパマスを増やせるので、タイヤの接地性能や車輌の乗り心地性能を更に向上させることができる。

ところで、インホイールモータ３がナックル５に対して上方に移動する時には、図２に示すナックル側取付プレート１３に固定された第２の上下部連結部材１６ｎが、図２及び図３に示す直動ガイド１６と、この直動ガイド１６に連結された第１の上下部連結部材１６ｍを押す。この上方から押された第１の上下部連結部材１６ｍは、それに連結された上下支持用粘弾性要素１４Ａのダンパロッド１４ｃ及びピストン１４ｂを押す。これにより、上記上方向へ移動に対して、上下用サスペンション１４のダンパ部分である上下支持用粘弾性要素１４Ａによる減衰力が発生する。また、第１の上下部連結部材１６ｍは、同時に、上下用のバネ要素１４Ｂの第１のバネ部材１４ｑを押すので、上記上方への移動に対して、上記バネ要素１４Ｂによる反発力が発生する。
逆に、上記モータ３がナックル５に対して下方に移動する時には、ピストン１４ｂが引き上げられて減衰力を発生させるとともに、上記バネ要素１４Ｂのバネロッド１４ｐが引き上げられるので、第２のバネ部材１４ｒが圧縮され反発力を発生させる。
これにより、上記モータ３がナックル５に対して上下方向に変位した場合には、上記上下用サスペンション１４は、減衰力ととともにバネの反発力を発生させるので、上記変位を有効に減衰させることができる。
また、上記モータ３がナックル５に対して前後方向に変位した場合には、上記前後用サスペンション１５は、上記上下用サスペンション１４と同様に、前後支持用粘弾性要素１５Ａによる前後方向に減衰力ととともに、前後用のバネ要素１５Ｂによる反発力を発生させるので、上記変位を有効に減衰させることができる。

また、フレキシブルカップリング２０は、モータのロータ側ケース３ｂに取付けられた中空円盤状のプレート２１と、ホイール２との間を結合する、表裏で作動方向が直交する複数個の直交ガイド２２とを備えたもので、このフレキシブルカップリング２０により上記ロータ側ケース３ｂとホイール２とを結合することにより、車輪軸に対してモータ軸は車輪軸に垂直な面に対してどの方向にも平行移動することができるので、インホイールモータ３が車輌上下方向及び前後方向に対してダイナミックダンパとして作用する際に、車輪軸とモータ軸とがずれた場合でも、モータ３の回転力をホイール２へ効率よく伝達させることが可能となる。

このように、本最良の形態によれば、インホイールモータ３に結合されたモータ側取付プレート１２とナックル５に結合されナックル側取付プレート１３とを、上下支持用粘弾性要素１４Ａと上下用のバネ要素１４Ｂとを備えた上下用サスペンション１４と、前後支持用粘弾性要素１５Ａと前後用のバネ要素１５Ｂとを備えた前後用サスペンション１５と、４個の直交ガイド１１とにより連結するとともに、上記ナックル側取付プレート１３に設けられた第２の上下部連結部材１６ｎと第２の前後部連結部材１７ｎとに直動ガイド１６，１７の一方のスライド面をそれぞれ取付け、上記直動ガイド１６，１７の他方のスライド面に、上記粘弾性要素１４Ａ，１５Ａを構成するダンパのロッド１４ｃ，１５ｃを取付けて、上下用サスペンション１４とナックル側取付プレート１３との間には作動方向が車輌前後方向の直動ガイド１６を介在させ、前後用サスペンション１５とナックル側取付プレート１３との間には作動方向が車輌上下方向の直動ガイド１７を介在させて、上記上下用サスペンション１４には上下方向の振動だけが入力し、前後用サスペンション１５には前後方向の振動だけが入力するようにしたので、モータを上下方向及び前後方向にダイナミックダンパとして有効に作用させることができ、タイヤの接地性能や車輌の乗り心地性能を向上させることができる。
また、少ない部品点数でモータ３を車輌上下方向及び前後方向に弾性支持することができるとともに、構造が簡素化されるので、組立作業が容易となる。
更に、上記粘弾性要素１４Ａ，１５Ａを構成する質量の大きなダンパシリンダ１４ａ，１５ａをモータ側取付プレート１２に固定して、バネ下質量から切り離すようにしたので、バネ下質量を低減しつつダンパマスを増やせるので、接地性能や乗り心地性能を更に向上させることができる。

なお、本発明においては、上記のように、インホイールモータ３として、中空形状のダイレクトドライブモータを用いることが好ましいが、スペースに余裕がある場合には、上記モータ３に代えて、電気モータと減速ギヤ（遊星減速機）をモータケースに一体に組み込んだギヤードモータを装着してもよい。上記ギヤードモータを、車輌バネ下部に対して、車輌上下方向及び前後方向にダイナミックダンパとして作用させる方法としては、非回転部であるモータケースを、上記最良の形態で用いた緩衝機構１０を介してナックル等のバネ下部品に取付けるようにすればよい。

図４の表は、車輌が悪路を走行する際のタイヤの接地荷重変動と前後力変動、及び、車輌上下方向と前後方向のバネ上振動を計算するための、車輌の上下方向及び前後方向の特性を表わすパラメータを示す表で、図５〜図７はその振動モデル、図８〜図１５は上記振動モデルにより計算した結果を示すグラフで、図８，図１２はタイヤの接地性を表わす接地荷重変動の周波数特性の計算結果、図９，図１３は車体上下方向振動の周波数特性の計算結果、図１０，図１４はタイヤの前後力の周波数特性の計算結果、図１１，図１５は車体前後方向の周波数特性の計算結果である。
タイヤの接地荷重変動とは、車輌が悪路を走行する際のタイヤの接地状態を表わす指標であり、接地荷重変動が小さいほどタイヤはより大きな力が出せる。また、前後力変動はタイヤのトランクションを表わす指標であり、これが小さいほど安定したトランクションが得られる。
なお、上記図４の表において、
ｍ１は車輌上下方向のバネ下質量
ｍ１’は車輌前後方向のバネ下質量
ｍ２は車輌上下方向のバネ上質量
ｍ２’は車輌前後方向のバネ上質量
ｍ３は車輌上下方向のダイナミックダンパ質量
ｍ３’は車輌前後方向のダイナミックダンパ質量
ｋ１はタイヤ縦バネ定数
ｋ１’はタイヤ前後バネ定数
ｋ２はサスペンション上下方向バネ定数
ｋ２’はサスペンション前後方向バネ定数
ｋ３は車輌上下方向のモータ支持バネ定数
ｋ３’は車輌前後方向のモータ支持バネ定数
ｃ１はタイヤ上下方向減衰係数
ｃ１’はタイヤ前後方向減衰係数
ｃ２はサスペンション上下方向減衰係数
ｃ２’はサスペンション前後方向減衰係数
ｃ３はモータ支持ダンパ上下方向減衰係数
ｃ３’はモータ支持ダンパ前後方向減衰係数である。
表の比較例１は、図５（ａ），（ｂ）の振動モデルで表わせる、モータをボディに搭載したタイプの一般的な電気自動車の条件である。なお、（ａ）図は車輌上下方向の振動モデルであり、（ｂ）図は車輌前後方向の振動モデルである。また、以下の図６，図７についても同様である。
また、比較例２は、図６（ａ），（ｂ）の振動モデルで表わせる、従来のモータバネ下固定型のインホイールモータ搭載車輌の条件である。
比較例３は、図７（ａ）及び図６（ｂ）の振動モデルで表わせる、上下方向のみ作動するダイナミックダンパ型インホイールモータ搭載車輌の条件である。
比較例４は、図７（ａ），（ｂ）の振動モデルで表わせる、上下方向及び前後方向に作動するダイナミックダンパ型インホイールモータ搭載車輌の条件である。
また、表の実施例１，２は、図７（ａ），（ｂ）の振動モデルで表わせる、本発明の上下方向及び前後方向に作動するダイナミックダンパ型インホイールモータ搭載車輌の条件である。

比較例２のようにホイール、ナックル等のバネ下質量相当部分に対してモータを装着すると、図８に示すように、比較例１のようにモータをボディ（バネ上）に搭載した、バネ下質量が軽い車輌に比べて、タイヤの接地荷重変動が大きくなるだけでなく、図１０に示すように、タイヤの前後力変動も増大し、車輪の駆動力が不安定になるため、タイヤの発揮できる力が減少する。更に、図９及び図１１に示すように、バネ上上下方向及び前後方向の振動も大きくなるため、乗り心地性能が極めて悪化する。
これを、比較例３のように、モータを上下方向にダイナミックダンパとして搭載すれば、バネ下からモータ質量がなくなるために、車輌上下方向のバネ下質量を比較例１と同等まで軽くすることができる上に、ダイナミックダンパの吸振作用でバネ下振動が抑制され、その結果、図８，図９に示すように、タイヤの接地荷重変動や上下方向のバネ上振動を大幅に低減することができる。しかし、上記のダイナミックダンパは車輌上下方向にしか作動せず、車輌前後方向においてはバネ下質量は重いままなので、図１０，図１１に示すように、前後力変動や前後方向のバネ上振動は悪化したままである。
これを、比較例４のように、モータを上下方向に加えて前後方向にもダイナミックダンパとして作動するように搭載すれば、車輌上下方向及び前後方向のバネ下質量を比較例１と同等まで軽くすることができるので、図８〜図１１に示すように、接地荷重変動や前後力変動、及び、上下・前後方向のバネ上振動を大幅に低減することができる。
これを、本発明の実施例１のように、リニアガイド付きの上下及び前後モータサスペンションで支持する構成とすれば、比較例４に比べて車輌上下方向のバネ下質量を軽くすることができるので、図１２及び図１３に示すように、接地荷重変動や上下方向のバネ上振動を更に低減することができる。
また、実施例２のように、モータサスペンションを構成するダンパシリンダ質量をダイナミックダンパ側に固定することで、比較例４に比べて車輌上下・前後方向のバネ下質量を軽くでき、かつ、車輌上下・前後方向のダンパマスを増やすことができるので、図１２〜図１５に示すように、比較例４に比べて、接地荷重変動や前後力変動、及び、上下・前後方向のバネ上振動を低減することができる。

このように、本発明によれば、構成が簡単で部品数の少ない緩衝機構を用いてインホイールモータを車輌上下方向及び前後方向に対してダイナミックダンパとして作用させることができるので、生産性を向上させることができるとともに、インホイールモータを安価に製造することができる。

本発明の最良の形態に係るインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図である。本最良の形態に係る緩衝装置の構成を示す図である。本最良の形態に係る緩衝装置の構成の詳細を示す図である。車輌の上下方向及び前後方向の特性を表わすパラメータを示す表である。モータを車体側に搭載した車輌の振動モデルを示す図である。モータを車輌バネ下部に固定した車輌の振動モデルを示す図である。モータを車輌バネ下部に対してダイナミックダンパとして作用させた車輌の振動モデルを示す図である。車輌振動モデルの解析結果（タイヤ接地荷重変動）を示す図である。車輌振動モデルの解析結果（車輌上下方向のバネ上振動加速度）を示す図である。車輌振動モデルの解析結果（タイヤ前後力変動）を示す図である。車輌振動モデルの解析結果（車輌前後方向のバネ上振動加速度）を示す図である。車輌振動モデルの解析結果（タイヤ接地荷重変動）を示す図である。車輌振動モデルの解析結果（車輌上下方向のバネ上振動加速度）を示す図である。車輌振動モデルの解析結果（タイヤ前後力変動）を示す図である。車輌振動モデルの解析結果（車輌前後方向のバネ上振動加速度）を示す図である。従来のモータをバネ下部に固定したインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図である。従来のモータをバネ下部に固定したインホイールモータシステムの他の構成を示す縦断面図である。従来のモータを上下方向にのみダイナミックダンパとして搭載したインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図である。従来のモータを上下方向及び前後方向にダイナミックダンパとして搭載したインホイールモータシステムの構成を示す縦断面図である。従来の緩衝装置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ステータ側ケース、３ｂロータ側ケース、３ｊベアリング、４ハブ部、
５ナックル、６ａ，６ｂサスペンションアーム、７サスペンション部材、
８制動装置、１０緩衝機構、１１直交ガイド、１１ａ，１１ｂ直動ガイド、
１２モータ側取付プレート、１３ナックル側取付プレート、
１４上下方向用モータ支持サスペンション、１４Ａ上下支持用粘弾性要素、
１４ａ，１５ａダンパシリンダ、１４ｂ，１５ｂピストン、
１４ｃ，１５ｃダンパロッド、１４Ｂ上下用のバネ要素、
１４ｐ，１５ｐバネロッド、１４ｑ，１５ｑ第１のバネ部材、
１４ｒ，１５ｒ第２のバネ部材、１５前後方向用モータ支持サスペンション、
１５Ａ前後支持用粘弾性要素、１５Ｂ前後用のバネ要素、１６，１７直動ガイド、１６ｍ第１の上下部連結部材、１６ｎ第２の上下部連結部材、
１７ｍ第１の前後部連結部材、１７ｎ第２の前後部連結部材、
１８上下サスペンション取付部材、１９前後サスペンション取付部材、
２０フレキシブルカップリング、２１中空円盤状のプレート、２２直交ガイド。

Claims

車輪部に電気モータを備え、上記モータによりホイールを駆動するインホイールモータシステムであって、
上記モータのステータを支持するステータ側ケースを、車輌の足回り部品であるナックルに対して、弾性支持する緩衝機構を備えており、
上記緩衝機構は、上記ステータ側ケースに取付けられるモータ側取付プレートと、
上記ナックルに取付けられるナックル側取付プレートと、
ダンパシリンダとピストンと一端が上記ピストンに連結されたダンパロットとを備えた上下用粘弾性要素と上下用バネ要素とを有し、上記モータ側取付プレートと上記ナックル側取付プレートとを結合する、車輌上下方向に作動する上下方向用モータ支持サスペンションと、
ダンパシリンダとピストンと一端が上記ピストンに連結されたダンパロットとを備えた前後用粘弾性要素と前後用バネ要素とを有し、上記モータ側取付プレートと上記ナックル側取付プレートとを結合する、車輌前後方向に作動する前後方向用モータ支持サスペンションと、
車輌上下方向に配向した直動ガイドと車輌前後方向に配向した直動ガイドとから成り、上記モータ側取付プレートと上記ナックル側取付プレートとを結合する直交ガイドと、
上記ナックル側取付プレートと上記上下方向用モータ支持サスペンションとを連結する車輌前後方向に配向した第１のサスペンション用直動ガイドと、
上記ナックル側取付プレートと上記前後方向用モータ支持サスペンションとを連結する車輌上下方向に配向した第２のサスペンション用直動ガイドとを備え、
上記上下用粘弾性要素のダンパシリンダは上記モータ側取付プレートに取付けられ、ダンパロットの他端は上記第１のサスペンション用直動ガイドに連結され、
上記上下用バネ要素の一端は上記上下用粘弾性要素のダンパシリンダに取付けられ、他端は上記第１のサスペンション用直動ガイドに連結され、
上記前後用粘弾性要素のダンパシリンダは上記モータ側取付プレートに取付けられ、ダンパロットの他端は上記第２のサスペンション用直動ガイドに連結され、
上記前後用バネ要素の一端は上記前後用粘弾性要素のダンパシリンダに取付けられ、他端は上記第２のサスペンション用直動ガイドに連結されていることを特徴とするインホイールモータシステム。