JP4360376B2 - 車両用駆動輪構造 - Google Patents

Description

本発明は、概して、ホイールインモータ構造を採用した車両用駆動輪構造に係り、特に、コンパクトで、設計自由度が高く、且つ、高性能なサスペンション機能を実現する車両用駆動輪構造に関する。

従来、ホイールインモータ構造を採用した車両用駆動輪構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、ホイールインモータ構造を採用した駆動輪において、アンチダイブ制御、減衰制御、及び、アンチロール制御をモータ駆動制御により実現させることを狙いとしたサスペンション装置及びサスペンションアーム配置が開示されている。
特開２００５−１１９５４８号公報

上記特許文献１に開示された従来装置は、加減速時の車体の上下動（浮き沈み）を利用し、車体の上下動やロールに合わせて加減速を行うことによって、減衰作用やアンチロール作用を発生させるものであり、加減速時に車体の上下動が発生するという問題を解決できていない。

このような加減速時の車体の上下動を抑制し、ピッチ姿勢の適正化を図る手法としては、例えばトレーリングアームを長くするなどしてモータのステータが取り付けられる車体側部材（サスペンションアーム）の制駆動時の瞬間回転（揺動）中心を車両前後方向において当該駆動輪からなるべく離れたところに位置させるか、或いは、当該瞬間回転中心の地上からの高さをなるべく低く（少なくとも車軸より低く）する、などの方法も理論上は考えられる。

しかしながら、上記のようにサスペンションアームの車体への取付位置やアーム長さに制約があると、レイアウト上の設計自由度が低下してしまうと共に、スペース効率も悪くなる。

また、上記特許文献１に開示された従来装置によれば、その構造上、減衰制御が行われる際に必然的に車体に前後方向の力が作用することになるため、運転者の意図しない加減速や振動が発生する可能性がある。

さらに、上記特許文献１に開示された従来装置によれば、その構造上、アンチロール制御が行われる際に必然的に車体にヨーモーメントが作用することになるため、運転者の意図しない進行方向の変化が発生する可能性がある。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、コンパクトで、設計自由度が高く、且つ、高性能なサスペンション機能を実現する車両用駆動輪構造を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第一の態様は、ホイールインモータ構造を採用した車両用駆動輪構造であって、ホイールを回転させる駆動トルクを発生させる第一及び第二の電動機（モータ）と、該第一の電動機を車体に支持する第一の支持部材と、該第二の電動機を車体に支持する第二の支持部材とを有し、上記第一の支持部材は、上記第一の電動機がホイールを一方向へ回転させているときに、該第一の電動機から発生した駆動トルクによって該第一の支持部材に生じる反力トルクがホイールに下向きに押し下げる力を作用させるように車体に取り付けられ、上記第二の支持部材は、上記第二の電動機がホイールを上記一方向へ回転させているときに、該第二の電動機から発生した駆動トルクによって該第二の支持部材に生じる反力トルクがホイールに上向きに押し上げる力を作用させるように車体に取り付けられる、車両用駆動輪構造である。

上記第一の態様によれば、ホイールを制駆動させるモータを２つ設け、これらモータがホイールを駆動させる際に（すなわち、ホイールを同一方向に回転させる際に）モータ駆動反力によりホイールに作用する車両上下方向の力がこれら２つのモータの間で互いに上下逆向きとなるように構成されるため、これら２つのモータ制御によりホイールを駆動させながらホイールの制駆動制御とは独立してホイールを上方向へ持ち上げる力と、ホイールを下方向へ押し下げる力と、をそれぞれ任意の割合で発生させることができるようになる。

よって、上記第一の態様に係る車両用駆動輪構造において、ホイールを駆動させる際にホイールに上方向の力を及ぼすモータにより発生する駆動力を他方のモータの駆動力よりも大きくすれば、ホイールを駆動させながら当該ホイールに上向きの力を作用させることができる。

同様に、上記第一の態様に係る車両用駆動輪構造において、ホイールを駆動させる際にホイールに下方向の力を及ぼすモータにより発生する駆動力を他方のモータの駆動力よりも大きくすれば、ホイールを駆動させながら当該ホイールに下向きの力を作用させることができる。

したがって、例えば、上記第一の態様において、上記車両用駆動輪構造が上記第一及び第二の電動機の作動を制御する制御手段を更に有するようにし、この制御手段が、自車両直進時、上記第一の電動機から発生した駆動トルクによって上記第一の支持部材に生じる反力トルクがホイールに下向きに押し下げる力と、上記第二の電動機から発生した駆動トルクによって上記第二の支持部材に生じる反力トルクがホイールに上向きに押し上げる力とが等しくなるように上記第一及び第二の電動機の作動を制御すれば、ホイール駆動中にホイールが上下動しないようにすることができるため、加減速時の車体の浮き沈みを抑制することができる。

また、例えば、上記第一の態様において、上記車両用駆動輪構造が上記第一及び第二の電動機の作動を制御する制御手段を更に有するようにし、この制御手段が、自車両走行中の車体の上下動を制振するとき、上記第一及び第二の電動機から発生するホイールを回転させるための駆動トルクの回転方向がホイールに対して互いに逆方向となるように上記第一及び第二の電動機の作動を制御すると共に、自車両走行中の車体の上下動に応じて、これら互いに逆向きの駆動トルク回転方向が同時にそれぞれ反対方向に切り替えられるように上記第一及び第二の電動機の作動を制御すれば、車体上下動制御を利用したショックアブソーバ機能が実現される。

さらに、例えば、上記第一の態様において、上記車両用駆動輪構造が上記第一及び第二の電動機の作動を制御する制御手段を更に有するようにし、この制御手段が、自車両旋回時、当該駆動輪が旋回外輪であればホイールに下向きに押し下げる力が作用し、当該駆動輪が旋回内輪であればホイールに上向きに押し上げる力が作用するように、上記第一及び第二の電動機から発生するホイールを回転させるための駆動トルクの回転方向がホイールに対して互いに逆方向となるように上記第一及び第二の電動機の作動を制御すれば、車体上下動制御を利用したアンチロール制御が実現される。

このように、上記第一の態様によれば、２つのモータから出力される駆動力の大きさの割合を車両状態に応じて適切に制御し、ホイール駆動中に駆動制御に影響を与えずに任意のホイール上下動を作り出すことによって、車体の上下動が抑制すること及び車体を任意に上下動させることができるようになるため、コンパクトな構成で高性能なサスペンション機能が実現される。

上記目的を達成するための本発明の第二の態様は、上記第一の態様に係る車両用駆動輪構造において、上記第一及び第二の電動機は、ホイールを一方向に回転させる際の駆動方向が同一となるように構成され、上記第一の支持部材は、一端に上記第一の電動機のステータが取り付けられ、他端が揺動可能に車体に取り付けられたアーム状部材であり、上記第二の支持部材は、一端に上記第二の電動機のステータが取り付けられ、他端が揺動可能に車体に取り付けられたアーム状部材であり、上記第一及び第二の支持部材は、各々の揺動時の瞬間中心が、車両前後方向において、当該駆動輪の車軸を挟んで互いに反対側に位置するように、それぞれ配置される、車両用駆動輪構造である。

上記第二の態様において、ホイールを一方向に回転させる際の駆動方向が同一となるように、上記第一及び第二の電動機を、例えば、Ａ）いずれも当該駆動輪の車軸上に設けられた同軸モータとしてもよく、或いは、Ｂ）各電動機の駆動軸が当該駆動輪の車軸からオフセットされるようにそれぞれ配置すると共に、各駆動軸に発生した駆動トルクを車軸に伝達する動力伝達機構をそれぞれが備えるようにし、該動力伝達機構の各々を、各電動機の駆動軸に取り付けられた第一の歯車と、車軸に取り付けられ、該第一の歯車と噛合しない第二の歯車と、これら第一及び第二の歯車の双方とそれぞれ噛合する第三の歯車（カウンタギア）とから成るようにしてもよく、或いは、Ｃ）各電動機の駆動軸が当該駆動輪の車軸からオフセットされるようにそれぞれ配置すると共に、各駆動軸に発生した駆動トルクを車軸に伝達する動力伝達機構をそれぞれが備えるようにし、上記動力伝達機構の各々を、各電動機の駆動軸に取り付けられた第一の歯車と、車軸に取り付けられ、該第一の歯車と噛合する第二の歯車とから成るようにしてもよい。

上記第二の態様によれば、ホイールを制駆動させる２つのモータがホイールを一方向に回転させる際にモータ駆動反力によりホイールに作用する車両上下方向の力がこれら２つのモータの間で互いに上下逆向きとなるようにすることができる。

なお、上記第二の態様において、上記Ｂ）及びＣ）のように各電動機が動力伝達機構を備える場合、上記第一の支持部材を中空部材として構成し、上記第二の電動機の上記動力伝達機構を上記第一の支持部材の内部に収容すると、一層コンパクトな構成が実現されるため好ましい。

上記目的を達成するための本発明の第三の態様は、上記第一の態様に係る車両用駆動輪構造において、上記第一及び第二の電動機は、ホイールを一方向に回転させる際の駆動方向が異なるように構成され、上記第一の支持部材は、一端に上記第一の電動機のステータが取り付けられ、他端が揺動可能に車体に取り付けられたアーム状部材であり、上記第二の支持部材は、一端に上記第二の電動機のステータが取り付けられ、他端が揺動可能に車体に取り付けられたアーム状部材であり、上記第一及び第二の支持部材は、各々の揺動時の瞬間中心が、車両前後方向において、当該駆動輪の車軸に対して同一側に位置するように、それぞれ配置される、車両用駆動輪構造である。

上記第三の態様において、ホイールを一方向に回転させる際の上記第一及び第二の電動機の駆動方向が異なるように、例えば、１）上記第一の電動機を当該駆動輪の車軸上に設けられた同軸モータとし、上記第二の電動機をその駆動軸が当該駆動輪の車軸からオフセットされるように配置されると共に、該駆動軸に発生した駆動トルクを車軸に伝達する動力伝達機構を備えるものとし、該動力伝達機構を、上記第二の電動機の駆動軸に取り付けられた第一の歯車と、車軸に取り付けられ、該第一の歯車と噛合する第二の歯車とから成るものとしてもよく、或いは、２）上記第一の電動機をその駆動軸が当該駆動輪の車軸からオフセットされるように配置すると共に、該駆動軸に発生した駆動トルクを車軸に伝達する第一の動力伝達機構を備えるようにし、該第一の動力伝達機構を、上記第二の電動機の駆動軸に取り付けられた第一の歯車と、車軸に取り付けられ、該第一の歯車と噛合しない第二の歯車と、これら第一及び第二の歯車の双方とそれぞれ噛合する第三の歯車（カウンタギア）とから成るようにし、上記第二の電動機をその駆動軸が当該駆動輪の車軸からオフセットされるように配置すると共に、該駆動軸に発生した駆動トルクを車軸に伝達する第二の動力伝達機構を備えるようにし、該第二の動力伝達機構を、上記第一の電動機の駆動軸に取り付けられた第四の歯車と、車軸に取り付けられ、該第四の歯車と噛合する第五の歯車とから成るようにしてもよい。

上記第三の態様によれば、ホイールを制駆動させる２つのモータがホイールを一方向に回転させる際にモータ駆動反力によりホイールに作用する車両上下方向の力がこれら２つのモータの間で互いに上下逆向きとなるようにすることができる。

なお、上記第三の態様において、上記１）において、上記第一の支持部材を中空部材として構成し、上記動力伝達機構を上記第一の支持部材の内部に収容する、或いは、上記２）において、ａ）上記第一の支持部材を中空部材として構成し、上記第二の動力伝達機構を上記第一の支持部材の内部に収容する、又は、ｂ）上記第二の支持部材を中空部材として構成し、上記第一の動力伝達機構を上記第二の支持部材の内部に収容すると、一層コンパクトな構成とすることができるため好ましい。

本発明によれば、コンパクトで、設計自由度が高く、且つ、高性能なサスペンション機能を実現する車両用駆動輪構造を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、基本的なホイールインモータ構造の概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。

以下、図１〜３を用いて、本発明の一実施例に係る車両用駆動輪構造について説明する。

まず、図１を参照して、本実施例に係る駆動輪構造１００の構成について説明する。図１は、本実施例に係る駆動輪構造１００の縦断面図及び車両内側から見た側面図である。なお、ここでは、右側の一輪のみを図示している。前輪か後輪かは問わない。

駆動輪構造１００では、従来通り、外周にタイヤ１０１が装着されたホイール１０２を有する。ホイール１０２は、ホイール１０２に固定されたハブ１０３を介して、キャリア１０４に車軸まわりに回転可能に支持される。

キャリア１０４には、同軸モータである第一のモータ１０５のステータ１０５ａが固定され、第一のモータ１０５のロータ１０５ｂは、ハブ１０３に固定される。

ハブ１０３に固定されたアクスルシャフト１０６は、キャリア１０４内に延びる。アクスルシャフト１０６には、キャリア１０４内部の中空空間において、ギア１０７が固定されている。

キャリア１０４の車体側端は、ホイール１０２が車両上下方向に動くことができるように、キャリア１０４が車体に対して揺動可能となるように車体に取り付けられる（取り付け部分につき図示せず）。すなわち、駆動輪構造１００において、キャリア１０４はトレーリングアームとして機能するように構成されている。

また、本実施例に係る駆動輪構造１００には、従来構造と異なり、第一のモータ１０５の他に別体の第二のモータ１０８が設けられる。第二のモータ１０８は、第一のトルクアーム１０９と、第二のトルクアーム１１０とを通じて車体に取り付けられる。

第一のトルクアーム１０９の一端は、第二のモータ１０８のステータに固定され、他端は、第二のトルクアーム１１０の一端とピボット接続される。また、第二のトルクアーム１１０の他端は、車体にピボット接続される。

すなわち、第二のモータ１０８は、キャリア１０４と、第一のトルクアーム１０９と、第二のトルクアーム１１０とからなる４節リンクにより車体に支持されることになる。

第二のモータ１０８の出力軸にはギア１１１が設けられる。このギア１１１は、キャリア１０４内部に設けられた中空空間内に収容される。

キャリア１０４内部の中空空間内には、更に、この中空空間内に図示しない軸まわりに回転可能に支持され、ギア１０７及びギア１１１の双方と歯合するカウンターギア１１２が設けられる。このカウンタギア１１２の存在により、第二のモータ１０８の出力軸はアクスルシャフト１０６と同じ回転方向に回転する。

本実施例に係る駆動輪構造１００において、これらキャリア１０４内部の中空空間内に配置された３つのギア１０７、１１１、及び１１２は、第二のモータ１０８についての減速機構を形成する。そして、キャリア１０４は、これら減速機構を形成する３つのギア１０７、１１１、及び１１２のギアケース（ケーシング／ハウジング）として機能する。

すなわち、第二のモータ１０８の出力軸に発生した回転トルクは、３つのギア１０７、１１１、及び１１２の各ギア比によって決まる減速比で減速されて、アクスルシャフト１０６へ伝達される。これら３つのギア１０７、１１１、及び１１２の各ギア比を適切に設定することにより、第二のモータ１０８の任意の減速比を実現することができる。

このような構成の駆動輪構造１００において、第一のモータ１０５及び第二のモータ１０８がホイール１０２を車両前進方向に加速させる場合を考えると、図１下の側面図に示すように、第一のモータ１０５が発生した駆動トルクによりキャリア１０４が受ける反力トルクＦ_１は、キャリア１０４の車体との取付点Ｏ_１を瞬間回転中心として図中に白矢印で示したように発生する。駆動輪構造１００では、この反力トルクＦ_１の瞬間中心Ｏ_１が車軸Ｏよりも車両前方側（図１では左側）に位置するように構成されているため、反力トルクＦ_１は、キャリア１０４に車両上下方向において下向きの押し下げる力（Ｆ１’）として作用することになる。

他方、第二のモータ１０８が発生した駆動トルクにより第一のトルクアーム１０９が受ける反力トルクＦ_２は、第二のモータ１０８が上述の４節リンクにより車体に支持されていることから、キャリア１０４の車体への取付点Ｏ_１と第二のモータ１０８の中心Ｏ_３とを結んだ線の延長線と第二のトルクアーム１１０の延長線との交点Ｏ_２を瞬間回転中心として、図中に黒矢印で示したように発生する。駆動輪構造１００では、この反力トルクＦ_２の瞬間中心Ｏ_２が車軸Ｏよりも車両後方側（図１では右側）に位置するように構成されているため、反力トルクＦ_２は、キャリア１０４に車両上下方向において上向きの押し上げる力（Ｆ_２’）として作用することになる。

このように、駆動輪構造１００においては、ホイール１０２を車両加速方向に回転させた際のモータ駆動反力トルクの瞬間中心Ｏ_１、Ｏ_２が車両前後方向において車軸Ｏを挟んで前後反対側に配置されているため、ホイール１０２を加速方向に回転させたときにキャリア１０４に作用するモータ駆動反力トルクの向きが第一のモータ１０５と第二のモータ１０８とで上下逆向きとなる。

換言すれば、このような瞬間中心Ｏ_１及びＯ_２の配置により、駆動輪構造１００においては、第一のモータ１０５を車両加速時にキャリア１０４に下向きの力を掛けるためのモータとして利用することができ、第二のモータ１０８を車両加速時にキャリア１０４に上向きの力を掛けるためのモータとして利用することができる。

したがって、駆動輪構造１００によれば、例えば、車両の加速時又は減速時に、第一のモータ１０５の作動によってキャリア１０４に掛かる上下方向の力と、第二のモータ１０８の作動によってキャリア１０４に掛かる上下方向の力とが打ち消し合って±０となるように第一のモータ１０５及び第二のモータ１０８を制御することによって、車両加減速時の車体の上下動（浮き沈み）を抑制し、車両状態を安定させることができる。

また、駆動輪構造１００によれば、逆に、第一のモータ１０５をホイール１０２を一の方向に回転させるように作動させると共に、第二のモータ１０８をホイール１０２を他の方向に回転させるように作動させることによって、第一のモータ１０５の作動反力Ｆ_１がキャリア１０４に及ぼす力の方向と第二のモータ１０８の作動反力Ｆ_２がキャリア１０４に及ぼす力の方向とを同一の方向に揃えることができる。すなわち、第一のモータ１０５と第二のモータ１０８をホイール１０２の回転方向について逆向きとなるように同じ駆動力で作動させると、車両を加減速させることなく、車体を上下動させることができる。

これを利用すれば、例えば車高センサにより検出された車高の時間変化率を監視するなどして取得したキャリア１０４と車体の相対速度に比例した車体上下動が生じるようにキャリア１０４に第一のモータ１０５及び第二のモータ１０８の作動反力Ｆ_１、Ｆ_２を作用させれば、ショックアブソーバと同様の車体上下動を減衰させる作用が得られる。このように駆動輪構造１００にいわゆるバネ下を制振制御するための減衰機能を持たせれば、通常のショックアブソーバが不要となり、ホイールハウスの幅や高さを縮小可能となるため、例えばエンジンフード高さや後席スペースなどについての設計自由度が大幅に向上する。

さらに、横加速度や操舵トルクなどの大きさ及び向きに応じて、当該駆動輪が旋回外輪であるときにはキャリア１０４に上向きの力が掛かるように第一のモータ１０５及び第二のモータ１０８を制御することによって車体を下げ、当該駆動輪が旋回内輪であるときにはキャリア１０４に下向きの力が掛かるように第一のモータ１０５及び第二のモータ１０８を制御することによって車体を上げることにより、旋回中の車体を地面に対して水平に保つことができ、いわゆるスタビライザーと等価な機能が実現される。これにより、旋回時の安定性が向上する。

次いで、図２及び３を用いて、本実施例に係る駆動輪構造１００におけるモータの駆動制御の流れを説明する。図２は、駆動輪構造１００におけるモータ制御回路の一構成例を示す概略図であり、図３は、駆動輪構造１００によるモータ駆動制御の流れの一例を示すフローチャートである。

ここでは、第一のモータ１０５及び第二のモータ１０８を通電制御するコントローラである主制御部２０１と、主制御部２０１による演算に必要な係数等を記憶保持する記憶部２０２とによりモータ制御回路が構成されるものとする（図２）。

また、ここでは、車両状態を表すパラメータとして、例えばアクセル開度センサにより検出されたアクセル開度ＦＡ、例えばブレーキ踏力センサにより検出されたブレーキ踏力ＦＢ、例えば車高センサにより検出された車高の時間変化率であるサスペンション変位速度Ｖ、及び、例えば横加速度（横Ｇ）センサにより検出された横加速度ＬＡ、が主制御部２０１に入力されるものとする（図２）。

主制御部２０１は、まず、取得したブレーキ踏力ＦＢの値から運転者によってブレーキペダルが踏み込まれているか否かを判定する（図３のＳ３０１）。

ブレーキペダルが踏み込まれている場合（Ｓ３０１の「ＹＥＳ」）、ブレーキ踏力ＦＢに所定の係数「−Ｃ_１」を乗じて算出したトルク値を第一のモータ１０５に対する制御目標トルク値Ｔ１に設定する（Ｓ３０２）。係数「−Ｃ_１」は、記憶部２０２に予め記憶されているものとする。

他方、ブレーキペダルが踏み込まれていない場合（Ｓ３０１の「ＮＯ」）、アクセル開度ＦＡに所定の係数「＋Ｃ_２」を生じて算出したトルク値を第二のモータ１０８に対する制御目標トルク値Ｔ２に設定する（Ｓ３０３）。係数「＋Ｃ_２」は、記憶部２０２に予め記憶されているものとする。

次いで、主制御部２０１は、サスペンション変位速度Ｖを予め記憶部２０２に記憶保持されたサスペンション変死速度Ｖと減衰力ＦＳとの関係を表すマップに照らして、取得したサスペンション変位速度Ｖに対応した減衰力ＦＳの値を読み出し（Ｓ３０４）、読み出した減衰力ＦＳに所定の係数「−Ｃ_３」を乗じて算出したトルク値を第一のモータ１０５に対する制御目標トルク値Ｔ１に設定し、読み出した減衰力ＦＳに所定の係数「＋Ｃ_３」（ここで、｜―Ｃ_３｜＝｜＋Ｃ_３｜）を乗じて算出したトルク値を第二のモータ１０８に対する制御目標トルク値Ｔ２に設定する（Ｓ３０５）。係数「−Ｃ_３」及び「＋Ｃ_３」は、記憶部２０２に予め記憶されているものとする。

次いで、主制御部２０１は、横加速度ＬＡに所定の係数「−Ｃ_４」を乗じて算出したトルク値を第一のモータ１０５に対する制御目標トルク値Ｔ１に設定し、横加速度ＬＡに所定の係数「＋Ｃ_４」（ここで、｜―Ｃ_４｜＝｜＋Ｃ_４｜）を乗じて算出したトルク値を第二のモータ１０８に対する制御目標トルク値Ｔ２に設定する（Ｓ３０６）。係数「−Ｃ_４」及び「＋Ｃ_４」は、記憶部２０２に予め記憶されているものとする。

最後に、主制御部２０１は、このようにして算出された第一のモータ１０５に対する制御目標トルク値Ｔ１（＝−Ｃ_１・ＦＢ−Ｃ_３・ＦＳ−Ｃ_４・ＬＡ）及び第二のモータ１０８に対する制御目標トルク値Ｔ２（＝＋Ｃ_２・ＦＡ＋Ｃ_３・ＦＳ＋Ｃ_４・ＬＡ）に基づいて第一のモータ１０５及び第二のモータ１０８を駆動制御する（Ｓ３０７）。

このように、本実施例によれば、ホイールを制駆動させるモータを２つ設け、これらモータがホイールを制駆動させる際にホイールを回転可能に支持するキャリアに掛かるモータ作動反力がこれら２つのモータの間で上下逆になるようにモータ作動反力の瞬間中心の配置を工夫することによって、上記のようなコンパクトな構成で、ホイールの制駆動制御とは独立して車体を上下に動かすことができるようになるため、これら２つのモータから出力される駆動トルクの大きさを車両状態に応じて適切に制御することにより、車体の上下動を抑制することができるようになる。すなわち、従来のホイールを制駆動させるモータが１つの場合のように駆動時及び制動時（回生時）に車体が持ち上がったり、沈み込んだりすることが適切に防止される。

また、本実施例によれば、ホイールを回転可能に支持するキャリアに掛かるモータ作動反力が上方向又は下方向で揃うように２つのモータの回転方向を制御することによって、車両を加減速させずに車体を上下動させることが可能となるため、本駆動輪構造だけでショックアブソーバに代わる減衰機能及びアクティブサスペンションに代わる姿勢制御機能が実現される。すなわち、ショックアブソーバを不要とすることによって設計自由度を向上させることができると共に、高性能なサスペンション機能も実現することができる。

なお、上記一実施例においては、ホイールを制駆動させる２つのモータがホイールを一方向に回転させる際にモータ駆動反力によりホイールに作用する車両上下方向の力がこれら２つのモータの間で互いに上下逆向きとなる構成の一例として、Ｘ）２つのモータ（１０５、１０８）がホイール（１０２）を一方向に回転させる際にホイール（１０２）の回転方向と同じ共通の方向へ回転するように構成されると共に、Ｙ）これら２つのモータ（１０５、１０８）をそれぞれ支持する支持部材（１０４、１０９〜１１０）の揺動時の瞬間中心（Ｏ_１、Ｏ_２）が車両前後方向において駆動輪の車軸（Ｏ）を挟んで互いに前後反対側（瞬間中心Ｏ_１が前側、Ｏ_２が後側）に位置するように配置される場合の一例であって、Ｘ−１）一方のホイール駆動モータ（１０５）が同軸モータであって、他方のホイール駆動モータ（１０８）がアクスルシャフト（１０６）からオフセットされて配置されてカウンタギア付きの歯車機構を介してホイールと同方向に回転するモータである場合について説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではない。

すなわち、ホイールを制駆動させる２つのモータがホイールを一方向に回転させる際にモータ駆動反力によりホイールに作用する車両上下方向の力がこれら２つのモータの間で互いに上下逆向きとなる構成を実現するためには、１）ホイールが一方向に回転する際に２つのモータが共通の方向に回転するようにしつつ、それぞれの支持部材の揺動時の瞬間中心が車両前後方向において車軸を挟んで反対側に位置するようにするか、或いは、２）ホイールが一方向に回転する際に２つのモータが互いに反対の方向に回転するようにしつつ、それぞれの支持部材の揺動時の瞬間中心が車両前後方向において車軸に対して同じ側に位置するようにすればよい。

さらに、ホイールを一方向に回転させる際にホイール駆動モータがホイールの回転方向と同じ方向に回転するようにするための構成としては、ａ）ホイール駆動モータとして同軸モータを採用してもよく、或いは、ｂ）モータをアクスルシャフトからオフセットして配置し、モータ出力軸に設けられたギア（歯車）と車軸に設けられたギア（歯車）とがカウンタギアを介して連結されるようにしてもよい。逆に言えば、ｃ）モータをアクスルシャフトからオフセットして配置し、モータ出力軸に設けられたギア（歯車）と車軸に設けられたギア（歯車）とが直接噛合する構成とすると、ホイールを一方向に回転させる際のモータ回転方向がホイールの回転方向と逆方向になる。

このような本発明に係る駆動輪構造が採用し得る構成例パターンをまとめると図４に示すようになる。

ケースＡ〜Ｅのように、ホイールが一方向に回転する際に２つのモータがホイール回転方向と同じ方向又は逆方向のいずれか一方に共通して回転する場合、これら２つのモータの支持部材の揺動時の瞬間中を車両前後方向において車軸を挟んで反対側（前側及び後側）とする。

逆に、ケースＦ〜Ｉのように、ホイールが一方向に回転する際に２つのモータが互いに反対方向に回転する場合、これら２つのモータの支持部材の揺動時の瞬間中を車両前後方向において車軸に対して同じ側（前側又は後側）とする。

ここで、当業者には明らかなように、上記一実施例は、図４のケースＣの構成パターンに該当する。

上記一実施例とは逆に２つのモータの各支持部材の揺動時の瞬間中心が車両前後方向において車軸に対して同じ側にある場合の一例として、図４のケースＦの構成パターンに該当する一実施例を図５に示す。

図５の場合、第二のモータ１０８が車両前後方向において車軸Ｏよりも後方側に配置されると共に、モータ１０８の出力軸に取り付けられたギア１１１とアクスルシャフト１０６に取り付けられたギア１０７とが直接的に噛合しているため、ホイール１０２とモータ１０８との回転方向が互いに逆方向となる。

これにより、第一のモータ１０５及び第二のモータ１０８がホイール１０２を車両前進方向に加速させる場合を考えると、図５下の側面図に示すように、第一のモータ１０５が発生した駆動トルクによりキャリア１０４が受ける反力トルクＦ_１は、キャリア１０４の車体との取付点Ｏ_１を瞬間回転中心として図中に白矢印で示したように発生する。駆動輪構造１００では、この反力トルクＦ_１の瞬間中心Ｏ_１が車軸Ｏよりも車両前方側（図１では左側）に位置するように構成されているため、反力トルクＦ_１は、キャリア１０４に車両上下方向において下向きの押し下げる力（Ｆ１’）として作用することになる。この点は図１の場合と同様である。

他方、図５において、第二のモータ１０８が発生した駆動トルクにより第一のトルクアーム１０９が受ける反力トルクＦ_２は、第二のモータ１０８が上述の４節リンクにより車体に支持されていることから、キャリア１０４の車体への取付点Ｏ_１と第二のモータ１０８の中心Ｏ_３とを結んだ線と第二のトルクアーム１１０との交点Ｏ_２を瞬間回転中心として、図中に黒矢印で示したように発生する。駆動輪構造１００では、この反力トルクＦ_２の瞬間中心Ｏ_２が車軸Ｏよりも車両前方側（図５では左側）に位置するように構成されているため、反力トルクＦ_２は、モータ１０８に車両上下方向において上向きの押し上げる力（Ｆ_２’）として作用することになる。

このように、本発明に係る駆動輪構造は、ホイールを制駆動させる２つのモータがホイールを一方向に回転させる際にモータ駆動反力によりホイールに作用する車両上下方向の力がこれら２つのモータの間で互いに上下逆向きとなる構成であれば任意の構成を採ることができる。

本発明は、ホイールインモータ構造を採用する車両用駆動輪に適用できる。適用される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。

本発明の一実施例に係る駆動輪構造の縦断面図及び車両内側から見た側面図である。 本実施例に係る駆動輪構造におけるモータ制御回路の概略構成図 本発明の一実施例に係る駆動輪構造によるモータ駆動制御の流れを示すフローチャートである。 本発明に係る駆動輪構造が採用し得る構成例パターンを示す図である。 本発明の別の一実施例に係る駆動輪構造の縦断面図及び車両内側から見た側面図である。

符号の説明

１００ 駆動輪構造
１０１ タイヤ
１０２ ホイール
１０３ ハブ
１０４ キャリア
１０５、１０８ モータ
１０６ アクスルシャフト
１０７、１１１、１１２ ギア
１０９、１１０ トルクアーム

Claims (14)

1. ホイールインモータ構造を採用した車両用駆動輪構造であって、
   ホイールを回転させる駆動トルクを発生させ、該ホイールを一方向に回転させる際の駆動方向が同一となるように構成される第一及び第二の電動機と、
   前記第一の電動機を車体に支持する第一の支持部材と、
   前記第二の電動機を車体に支持する第二の支持部材と、を有し、
   前記第一の支持部材は、前記第一の電動機がホイールを一方向へ回転させているときに、該第一の電動機から発生した駆動トルクによって該第一の支持部材に生じる反力トルクがホイールに下向きに押し下げる力を作用させるように、一端に前記第一の電動機のステータが取り付けられ、他端が揺動可能に車体に取り付けられたアーム状部材であり、
   前記第二の支持部材は、前記第二の電動機がホイールを前記一方向へ回転させているときに、該第二の電動機から発生した駆動トルクによって該第二の支持部材に生じる反力トルクがホイールに上向きに押し上げる力を作用させるように、一端に前記第二の電動機のステータが取り付けられ、他端が揺動可能に車体に取り付けられたアーム状部材であり、
   前記第一及び第二の支持部材は、各々の揺動時の瞬間中心が、車両前後方向において、当該駆動輪の車軸を挟んで互いに反対側に位置するように、それぞれ配置される、
   ことを特徴とする車両用駆動輪構造。
2. 請求項１記載の車両用駆動輪構造であって、
   前記第一及び第二の電動機はいずれも、当該駆動輪の車軸上に設けられた同軸モータである、
   ことを特徴とする車両用駆動輪構造。
3. 請求項１記載の車両用駆動輪構造であって、
   前記第一及び第二の電動機は、各電動機の駆動軸が当該駆動輪の車軸からオフセットされるようにそれぞれ配置されると共に、各駆動軸に発生した駆動トルクを車軸に伝達する動力伝達機構をそれぞれが備え、
   前記動力伝達機構の各々は、各電動機の駆動軸に取り付けられた第一の歯車と、車軸に取り付けられ、前記第一の歯車と噛合しない第二の歯車と、前記第一及び第二の歯車の双方とそれぞれ噛合する第三の歯車とから成る、
   ことを特徴とする車両用駆動輪構造。
4. 請求項１記載の車両用駆動輪構造であって、
   前記第一及び第二の電動機は、各電動機の駆動軸が当該駆動輪の車軸からオフセットされるようにそれぞれ配置されると共に、各駆動軸に発生した駆動トルクを車軸に伝達する動力伝達機構をそれぞれが備え、
   前記動力伝達機構の各々は、各電動機の駆動軸に取り付けられた第一の歯車と、車軸に取り付けられ、前記第一の歯車と噛合する第二の歯車とから成る、
   ことを特徴とする車両用駆動輪構造。
5. 請求項３又は４記載の車両用駆動輪構造であって、
   前記第一の支持部材は、中空部材として構成され、
   前記第二の電動機の前記動力伝達機構は、前記第一の支持部材の内部に収容される、
   ことを特徴とする車両用駆動輪構造。
6. ホイールインモータ構造を採用した車両用駆動輪構造であって、
   ホイールを回転させる駆動トルクを発生させ、該ホイールを一方向に回転させる際の駆動方向が異なるように構成される第一及び第二の電動機と、
   前記第一の電動機を車体に支持する第一の支持部材と、
   前記第二の電動機を車体に支持する第二の支持部材と、を有し、
   前記第一の支持部材は、前記第一の電動機がホイールを一方向へ回転させているときに、該第一の電動機から発生した駆動トルクによって該第一の支持部材に生じる反力トルクがホイールに下向きに押し下げる力を作用させるように、一端に前記第一の電動機のステータが取り付けられ、他端が揺動可能に車体に取り付けられたアーム状部材であり、
   前記第二の支持部材は、前記第二の電動機がホイールを前記一方向へ回転させているときに、該第二の電動機から発生した駆動トルクによって該第二の支持部材に生じる反力トルクがホイールに上向きに押し上げる力を作用させるように、一端に前記第二の電動機のステータが取り付けられ、他端が揺動可能に車体に取り付けられたアーム状部材であり、
   前記第一及び第二の支持部材は、各々の揺動時の瞬間中心が、車両前後方向において、当該駆動輪の車軸に対して同一側に位置するように、それぞれ配置される、
   ことを特徴とする車両用駆動輪構造。
7. 請求項６記載の車両用駆動輪構造であって、
   前記第一の電動機は、当該駆動輪の車軸上に設けられた同軸モータであり、
   前記第二の電動機は、その駆動軸が当該駆動輪の車軸からオフセットされるように配置されると共に、該駆動軸に発生した駆動トルクを車軸に伝達する動力伝達機構を備え、
   前記動力伝達機構は、前記第二の電動機の駆動軸に取り付けられた第一の歯車と、車軸に取り付けられ、前記第一の歯車と噛合する第二の歯車とから成る、
   ことを特徴とする車両用駆動輪構造。
8. 請求項７記載の車両用駆動輪構造であって、
   前記第一の支持部材は、中空部材として構成され、
   前記動力伝達機構は、前記第一の支持部材の内部に収容される、
   ことを特徴とする車両用駆動輪構造。
9. 請求項６記載の車両用駆動輪構造であって、
   前記第一の電動機は、その駆動軸が当該駆動輪の車軸からオフセットされるように配置されると共に、該駆動軸に発生した駆動トルクを車軸に伝達する第一の動力伝達機構を備え、
   前記第一の動力伝達機構は、前記第二の電動機の駆動軸に取り付けられた第一の歯車と、車軸に取り付けられ、前記第一の歯車と噛合しない第二の歯車と、前記第一及び第二の歯車の双方とそれぞれ噛合する第三の歯車とから成り、
   前記第二の電動機は、その駆動軸が当該駆動輪の車軸からオフセットされるように配置されると共に、該駆動軸に発生した駆動トルクを車軸に伝達する第二の動力伝達機構を備え、
   前記第二の動力伝達機構は、前記第一の電動機の駆動軸に取り付けられた第四の歯車と、車軸に取り付けられ、前記第四の歯車と噛合する第五の歯車とから成る、
   ことを特徴とする車両用駆動輪構造。
10. 請求項９記載の車両用駆動輪構造であって、
    前記第一の支持部材は、中空部材として構成され、
    前記第二の動力伝達機構は、前記第一の支持部材の内部に収容される、
    ことを特徴とする車両用駆動輪構造。
11. 請求項９記載の車両用駆動輪構造であって、
    前記第二の支持部材は、中空部材として構成され、
    前記第一の動力伝達機構は、前記第二の支持部材の内部に収容される、
    ことを特徴とする車両用駆動輪構造。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項記載の車両用駆動輪構造であって、
    前記第一及び第二の電動機の作動を制御する制御手段を更に有し、
    前記制御手段は、自車両直進時、前記第一の電動機から発生した駆動トルクによって前記第一の支持部材に生じる反力トルクがホイールに下向きに押し下げる力と、前記第二の電動機から発生した駆動トルクによって前記第二の支持部材に生じる反力トルクがホイールに上向きに押し上げる力とが等しくなるように、前記第一及び第二の電動機の作動を制御する、
    ことを特徴とする車両用駆動輪構造。
13. 請求項１乃至１１のいずれか一項記載の車両用駆動輪構造であって、
    前記第一及び第二の電動機の作動を制御する制御手段を更に有し、
    前記制御手段は、
    自車両走行中の車体の上下動を制振するとき、前記第一及び第二の電動機から発生するホイールを回転させるための駆動トルクの回転方向がホイールに対して互いに逆方向となるように前記第一及び第二の電動機の作動を制御すると共に、
    自車両走行中の車体の上下動に応じて、これら互いに逆向きの駆動トルク回転方向が同時にそれぞれ反対方向に切り替えられるように前記第一及び第二の電動機の作動を制御する、
    ことを特徴とする車両用駆動輪構造。
14. 請求項１乃至１１のいずれか一項記載の車両用駆動輪構造であって、
    前記第一及び第二の電動機の作動を制御する制御手段を更に有し、
    前記制御手段は、自車両旋回時、当該駆動輪が旋回外輪であればホイールに下向きに押し下げる力が作用し、当該駆動輪が旋回内輪であればホイールに上向きに押し上げる力が作用するように、前記第一及び第二の電動機から発生するホイールを回転させるための駆動トルクの回転方向がホイールに対して互いに逆方向となるように前記第一及び第二の電動機の作動を制御する、
    ことを特徴とする車両用駆動輪構造。

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