JP4438382B2 - 車両振動低減装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両振動低減装置に関し、特に、インホイールモータを搭載した車両の振動低減装置に関する。

弾性部材としてのスプリングと振動減衰部材としてのダンパとを介してインホイールモータをアクスルシャフト等のバネ下部材に懸架し、インホイールモータ自身をバネ下部材の振動を低減するダイナミックダンパとして利用したダイナミックダンパ型インホイールモータが下記非特許文献１に記載されている。
長屋豪、他２名，「ダイナミックダンパ型インホイールモータの開発」，学術講演会前刷集Ｎｏ．８３−０２，社団法人自動車技術会，２００２年１１月２６日，ｐ．９−１２

上記ダイナミックダンパ型インホイールモータでは、ブレーキがアクスルシャフト及びホイールのハブに結合されているので、車両制動時のブレーキ振動がアクスルシャフト等のバネ下部材に伝達される。この場合、ブレーキの振動特性はバネ下部材の振動特性と異なるため、ブレーキ振動を充分に低減することができない恐れがある。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、車両制動時のブレーキ振動を低減することのできる車両振動低減装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車両振動低減装置は、車輪支持部材に回転可能に支持されたホイールと、ホイールの内側に揺動可能に配設された電動モータと、電動モータと車輪支持部材との間に配設され、電動モータの振動を減衰させる振動減衰手段と、振動減衰手段の減衰力を変更する減衰力可変手段とを有し、制動時に減衰力可変手段で減衰力を変更して振動減衰手段でブレーキ振動を減衰させることを特徴とする。

本発明に係る車両振動低減装置では、振動減衰手段と、この振動低減手段を介して揺動可能に車輪支持部材に懸架された電動モータとが、車輪支持部材とホイールとを備えて構成されるバネ下部材の振動を低減する所謂ダイナミックダンパとして機能する。

また、本発明に係る車両振動低減装置によれば、車両制動時に振動減衰手段の減衰力が減衰力可変手段により変更される。そのため、振動減衰手段と電動モータとを備えて構成されるダイナミックダンパの振動特性を車両制動時と非制動時とで変更することができる。

本発明によれば、電動モータの振動を減衰させる振動減衰手段の減衰力を車両制動時と非制動時とで変更する構成としたので、車両制動時のブレーキ振動を低減することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。

まず、図１を用いて、本実施形態に係る車両振動低減装置１の構造について説明する。図１は、車両振動低減装置１の車軸方向に平行な垂直断面図である。ここでは、車両の右前輪を例にして説明をおこなう。左前輪、左後輪及び右後輪については右前輪の場合と同一又は同様であるので説明を省略する。なお、本明細書においては、車両が直前進している際の前方方向を「前方」と定め、前後、左右、上下等の方向を表わす語を用いることとする。

アクスルシャフト（車輪支持部材）１０の一端には、ベアリング１２を介してホイール１４が回転自在に連結されている。ホイール１４のリム１４ａにはタイヤ１６がはめ込まれている。なお、図１に示すホイール１４は、鋳造や鍛造によってリム１４ａとディスク１４ｂとが一体的に成形されたものであるが、筒型状をしたスチール（鋼板）製のリムと円盤状のディスクとが、リムの内周部において溶接等により結合されたものでもよい。

また、アクスルシャフト１０にはサスペンション１８が取り付けられている。サスペンション１８は、コイルスプリング１８ａ及びショックアブソーバ１８ｂ等を備えて構成されており、ショックアブソーバ１８ｂのアッパーサポート部がボルト及びナットを用いて車体に締結されている。

ホイール１４の内側には、電動モータ（以下「インホイールモータ」という）２０が搭載されている。インホイールモータ２０は、ロータ２１及びその内側に配設されたステータ２２等から構成されている。すなわち、インホイールモータ２０は、アウターロータ型の電動モータである。

ロータ２１は、フレキシブルカップリング１９によりホイール１４のハブと結合されている。ロータ２１から出力された駆動力は、フレキシブルカップリング１９を介してホイール１４に伝達される。

フレキシブルカップリング１９は、同軸上に平行配置された円形のプレート２３，２４，２５、第１リニアガイド２６及び第２リニアガイド２７を有している。プレート２３は、ボルト等によりロータ２１に結合されている。また、プレート２３は、プレート２３と平行な平面に含まれる所定の直線方向にのみ摺動可能な第１リニアガイド２６を介してプレート２４と結合されている。プレート２４は、プレート２４と平行な平面に含まれ且つ第１リニアガイド２６の摺動方向と垂直な方向にのみ摺動可能な第２リニアガイド２７を介してプレート２５と結合されている。

このような構成を有することにより、フレキシブルカップリング１９は、インホイールモータ２０の回転軸とホイール１４の回転軸とが偏心した状態であっても、インホイールモータ２０からホイール１４へ動力を円滑に伝達することができる。

インホイールモータ２０の内周面には、円形のプレート２８が取り付けられている。プレート２８には、インホイールモータ２０及びプレート２８が上下方向に揺動した場合に、アクスルシャフト１０と干渉しないように開口部２８ａが形成されている。

プレート２８の車両側には、プレート２９が同軸上に平行配置されている。プレート２９は、アクスルシャフト１０に固定されると共に、上下方向に摺動可能な第３リニアガイド３０を介してプレート２８と結合されている。プレート２８とプレート２９とが上下方向に摺動可能な第３リニアガイド３０を介して結合されていることにより、インホイールモータ２０は、アクスルシャフト１０に対して上下方向に揺動することができる。

さらに、プレート２８とプレート２９とは、弾性要素としてのスプリング３１，３２及び振動減衰要素（振動減衰手段）としてのダンパ３３とを介して結合されている。すなわち、スプリング３１，３２の一端がプレート２８に固定され、他端がプレート２９に固定されている。また、ダンパ３３の一端がプレート２８に固定され、他端がプレート２９に固定されている。インホイールモータ２０が、スプリング３１，３２及びダンパ３３によりアクスルシャフト１０に上下揺動可能に懸架されることにより、インホイールモータ２０、スプリング３１，３２及びダンパ３３は、バネ下に配設されたアクスルシャフト１０等の足回り部材の振動を低減するダイナミックダンパとして機能する。

ダンパ３３には、ダンパ３３の減衰力を可変するダンパアクチュエータ３４が設けられている。ダンパアクチュエータ３４は、例えば、その内部に備えたステッピングモータ等によりダンパ３３内のロータリバルブを回転させ、オイルの流路を変更することにより、ダンパ３３の減衰力を変更するものである。

ダンパアクチュエータ３４は、電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）４０に電気的に接続されている。そして、ＥＣＵ４０からの信号に基づいて、ダンパアクチュエータ３４を構成するステッピングモータが駆動される。

また、ホイール１４の内側には、ブレーキ３５がホイール１４の回転軸に取り付けられている。ブレーキ３５は、車輪と一体に回転する円筒部材（ドラム）の内面に、摩擦部材（シュー）を押し付けて制動するドラムブレーキである。なお、ブレーキ３５として、車輪と一体に回転する円板（ディスク）の両面に摩擦材（パッド）を押し付けて制動するディスクブレーキを用いてもよい。

制動時には、インストルメンパネルやステアリングホイール等が振動し、さらに、ブレーキペダルから車輪回転数に同期した脈動が足に伝わってくることがある。これらの振動や脈動をブレーキ振動という。ブレーキ振動は、ドラムブレーキの振れや真円度の悪さ等により発生する。また、ブレーキ３５としてディスクブレーキを用いた場合には、ディスクの振れや偏摩耗等によりブレーキ振動が発生する。

ブレーキペダルには、ブレーキペダルが踏込まれたときにオンするブレーキスイッチ４１が取り付けられている。ブレーキスイッチ４１は、ＥＣＵ４０に接続されている。

ＥＣＵ４０は、演算を行うマイクロプロセッサ、マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ及び１２Ｖバッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ等により構成されている。

また、ＥＣＵ４０は、ステッピングモータを駆動するためのモータドライバー等を備えている。

ＥＣＵ４０は、ブレーキスイッチ４１等からの信号等に基づいて制動時であるか否かを判断し、ダンパ３３の減衰力を運転状態（制動状態）に応じて変更するために、ステッピングモータの駆動信号をダンパアクチュエータ３４に出力する。即ち、ＥＣＵ４０及びダンパアクチュエータ３４は、減衰力可変手段として機能する。

なお、制動中であるか否かの判断は、踏力センサにより検出されたブレーキペダルの踏力やマスタシリンダ圧センサにより検出されたマスタシリンダの油圧等に基づいて行うこともできる。

次に、車両振動低減装置１の動作について説明する。まず、車両振動低減装置１の基本的な動作について説明する。

車両振動低減装置１では、ホイール１４やアクスルシャフト１０等の足回り部材が上下方向に振動した場合、スプリング３１，３２及びダンパ３３を介して足回り部材に懸架されたインホイールモータ２０が足回り部材に対して上下方向に揺動し、振動体である足回り部材の振動を吸収する。すなわち、インホイールモータ２０及びスプリング３１，３２並びにダンパ３３は、振動体である足回り部材の振動を低減するアクティブダンパとして機能する。

次に、車両振動低減装置１によるダンパ３３の減衰力変更処理について説明する。

ＥＣＵ４０では、所定時間毎にブレーキスイッチ４１の状態が読み込まれる。なお、ブレーキスイッチ４１がオンされたときにＥＣＵ４０を構成するマイクロプロセッサに対して割り込みをかける構成としてもよい。ＥＣＵ４０では、読み込まれたブレーキスイッチ４１の状態に応じて、制動時であるか非制動時であるかの判断が行われる。

非制動時であると判断された場合、即ちブレーキスイッチ４１がオフの場合、ブレーキ振動が考慮されることなく、アクスルシャフト１０やホイール１４等のバネ下に配設された足回り部材の振動特性に応じてダンパ３３の減衰力が設定される。

一方、制動時であると判断された場合、即ちブレーキスイッチ４１がオンの場合、ブレーキ振動を低減するようにダンパ３３の減衰力が変更される。具体的には、ダンパ３３の減衰力を非制動時よりも大きくするようにダンパアクチュエータ３４が駆動される。なお、制動状態及び車両の運転状態等に応じて、ダンパ３３の減衰力を非制動時よりも小さくするようにダンパアクチュエータ３４が駆動される場合もある。また、減衰力は、２段階ではなく、制動状態等に応じて多段階に変更してもよい。

本実施形態によれば、制動時にダンパ３３の減衰力がダンパアクチュエータ３４により変更される。このように、インホイールモータ２０及びスプリング３１，３２並びにダンパ３３を備えて構成されるダイナミックダンパの振動特性を車両制動時と非制動時とで変更することができるので、制動時のブレーキ振動を低減することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、本実施形態では、前後左右の四輪に車両振動低減装置１を搭載しているが、左右一対の前輪又は左右一対の後輪のみに車両振動低減装置１を搭載してもよい。さらに、三輪車の一輪について車両振動低減装置１を適用することもできる。

実施形態に係る車両振動低減装置を搭載した車輪の垂直断面図である。

符号の説明

１…車両振動低減装置、１０…アクスルシャフト、１２…ベアリング、１４…ホイール、１６…タイヤ、１８…サスペンション、１９…フレキシブルカップリング、２０…インホイールモータ、２１…ロータ、２２…ステータ、２３，２４，２５…プレート、２６…第１リニアガイド、２７…第２リニアガイド、２８，２９…プレート、３０…第３リニアガイド、３１，３２…スプリング、３３…ダンパ、３４…ダンパアクチュエータ、３５…ブレーキ、４０…ＥＣＵ、４１…ブレーキスイッチ。

Claims (1)

1. 車輪支持部材に回転可能に支持されたホイールと、
   前記ホイールの内側に揺動可能に配設された電動モータと、
   前記電動モータと前記車輪支持部材との間に配設され、前記電動モータの振動を減衰させる振動減衰手段と、
   前記振動減衰手段の減衰力を変更する減衰力可変手段とを有し、
   制動時に前記減衰力可変手段で減衰力を変更して前記振動減衰手段でブレーキ振動を減衰させること、
   を特徴とする車両振動低減装置。
   

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