JP6490376B2 - 電気自動車の駆動システム - Google Patents

Description

本発明は、電動モータの出力を減速ギヤ機構を介して車輪に伝達する電気自動車の駆動システムに関する。

従来、この種の電気自動車の駆動システムは、例えば、車輪に連係され所定の基本ギヤ比に設定された減速ギヤ機構及びデファレンシャルギヤを有した減速ギヤボックスと、減速ギヤボックスに装着されて減速ギヤ機構に接続される電動モータとを備えている（例えば、特開２０００−６２４７１号公報参照）。
ところで、一般に、電気自動車においては、加速性能，最高速度性能，登坂性能や回生性能等を変えたい場合があるが、この場合、上記の従来の電気自動車においては、減速ギヤボックス自体を取外し、ギヤ比の異なる組み合わせのギヤ機構と交換し、減速ギヤ機構のギヤ比を変えることを行う。あるいは、ギヤ比の異なる複数の変速段を備えた減速機を用いるなどする。

特開２０００−６２４７１号公報

しかしながら、上記従来の電気自動車において、前者の減速ギヤボックス内の減速ギヤ機構のギヤ比を変える場合には、減速ギヤボックス自体を取外して行わなければならないので、シャシからこの減速ギヤボックスを取外したり搭載する作業は煩雑であり、作業効率が悪いという問題があった。また、後者のギヤ比の異なる複数の変速段を備えた減速機を用いると、装置自体が大型化してしまい、スペース上制約が生じたり、コスト高になるという問題があった。
本発明は上記の点に鑑みて為されたもので、ギヤ比の異なる複数の変速段を備えた減速機を用いることなく、既存の減速ギヤボックスを用いて容易に減速ギヤ比を変更できるようにし、加速性能，最高速度性能，登坂性能や回生性能等の変更を容易に行うことができるようにするとともに、減速ギヤボックスを逐一取り外さなくても減速ギヤ比を変更できるようにして作業性の向上を図った電気自動車の駆動システムを提供することを目的とする。

このような目的を達成するための本発明の電気自動車の駆動システムは、車輪に連係され所定の基本ギヤ比に設定された減速ギヤ機構を有した減速ギヤボックスと、該減速ギヤボックスに着脱可能に形成され装着時に出力要素が上記減速ギヤ機構の入力要素に接続される電動モータとを備えた電気自動車の駆動システムであって、上記減速ギヤボックスと上記電動モータとの間に着脱可能に形成されるとともに上記電動モータの出力要素及び上記減速ギヤ機構の入力要素に接続される一対の接続要素を有し装着時に全体ギヤ比を上記減速ギヤ機構の基本ギヤ比とは異なるギヤ比に変更する変更ギヤ機構を備えたギヤ比変更装置を設けた構成としている。

これにより、電動モータの減速を基本ギヤ比で行う場合には、減速ギヤボックスに直接電動モータを装着する。一方、減速ギヤ比を変更したい場合には、電動モータを減速ギヤボックスから取り外し、ギヤ比変更装置を減速ギヤボックスと電動モータとの間に装着する。この場合、減速ギヤボックスを逐一取り外さなくても、電動モータを取り外してギヤ比変更装置を組み込むだけで、全体のギヤ比を変更できるので、大型化することがなく、また、取付け作業も容易に行うことができ、作業効率を向上させることができる。このため、加速性能，最高速度性能，登坂性能や回生性能等の変更を容易に行うことができるようになる。

そして、必要に応じ、上記変更ギヤ機構の一方の接続要素を上記電動モータの出力要素に接続したとき該変更ギヤ機構の他方の接続要素が上記減速ギヤ機構の入力要素に接続される第１接続と、上記変更ギヤ機構の一方の接続要素を上記減速ギヤ機構の入力要素に接続したとき該変更ギヤ機構の他方の接続要素が上記電動モータの出力要素に接続される第２接続との２つの接続ができるように、上記ギヤ比変更装置を形成した構成としている。即ち、本発明では、ギヤ比変更装置をリバーシブルに形成した。
これにより、例えば、第１接続を基本ギヤ比よりも小さいギヤ比に設定し、第２接続を基本ギヤ比よりも大きいギヤ比に設定することができるようになり、即ち、３つの異なるギヤ比を容易に実現できるようになる。このため、加速性能，最高速度性能，登坂性能や回生性能等の変更態様を豊富に用意することができる。

また、必要に応じ、上記減速ギヤボックス及び電動モータにこれらの装着時に夫々互いに対面する取付面を有した取付部を備え、上記ギヤ比変更装置を、上記変更ギヤ機構を収納し上記各取付面に接合可能な接合面を有したケースを備えて構成し、該変更ギヤ機構の一方の接続要素を上記ケースの一方の接合面側に位置させ、他方の接続要素を上記ケースの他方の接合面側に位置させ、上記ケースを上記減速ギヤボックス及び電動モータの取付部間に挾持して装着可能にした構成としている。ギヤ比変更装置を減速ギヤボックス及び電動モータの取付部間に挾持して装着するので、装着が容易になる。

この場合、上記減速ギヤボックス及び電動モータの取付部に、該減速ギヤボックス及び電動モータの取付面同士を接合した際、互いに連通しこれらの取付部を結合するためのボルトが挿通されるボルト挿通孔を複数形成し、上記減速ギヤボックス及び電動モータの取付部間ギヤ比変更装置のケースを挾持した際、上記取付部のボルト挿通孔にボルトを挿通して該ボルトにナットを螺合して締め付けることにより、上記減速ギヤボックスに対してギヤ比変更装置及び電動モータを固着する構成としている。
これにより、減速ギヤボックス及び電動モータの取付部にある既存のボルト挿通孔を利用して、ボルト及びナットによりギヤ比変更装置をこれらの取付部間に挾持できるので、構造が簡単で取付けも容易に行うことができる。

更に、必要に応じ、上記減速ギヤ機構の入力要素及び上記電動モータの出力要素を、夫々、接続時に同軸上に位置する軸線を有したスプライン軸で構成し、上記ギヤ比変更装置の変更ギヤ機構の接続要素を、夫々、接続時に上記スプライン軸と同軸上に位置するスプライン穴で構成し、上記減速ギヤボックスに対して上記電動モータを直接装着する際上記減速ギヤ機構の入力要素及び上記電動モータの出力要素を連結するスプライン穴を有したカップリングを備えた構成としている。カップリングを備えたので、減速ギヤボックス及び電動モータの直接の接続を容易に行うことができるようになる

更にまた、必要に応じ、上記ギヤ比変更装置の変更ギヤ機構の一対のスプライン穴を同じ仕様に形成し、上記減速ギヤ機構のスプライン軸の仕様と上記電動モータのスプライン軸の仕様とが異なるとき、何れか一方のスプライン軸に噛合するスプライン穴と上記何れか他方のスプライン軸と同じ仕様のスプライン軸とを有したアダプタを備えた構成としている。減速ギヤ機構のスプライン軸の仕様と電動モータのスプライン軸の仕様とが異なっても、アダプタにより同様の仕様にすることができることから、ギヤ比変更装置の第１接続及び第２接続を容易に行うことができるようになる。

また、必要に応じ、上記ギヤ比変更装置の変更ギヤ機構を、上記ケース内に固定され内歯を有した外輪と、軸心にスプライン穴を有した太陽歯車と、複数の遊星歯車と、該遊星歯車を回転可能に支持し軸心にスプライン穴を有した遊星キャリアとを備えた遊星歯車機構で構成している。スプライン穴を同軸上に位置させることができるので、変更ギヤ機構をリバーシブルに作成しやすくすることができる。

本発明によれば、電動モータの減速を基本ギヤ比で行う場合には、減速ギヤボックスに直接電動モータを装着する。一方、減速ギヤ比を変更したい場合には、電動モータを減速ギヤボックスから取り外し、ギヤ比変更装置を減速ギヤボックスと電動モータとの間に装着する。この場合、減速ギヤボックスを逐一取り外さなくても、電動モータを取り外してギヤ比変更装置を組み込むだけで、全体のギヤ比を変更できるので、大型化することがなく、また、取付け作業も容易に行うことができ、作業効率を向上させることができる。このため、加速性能，最高速度性能，登坂性能や回生性能等の変更を容易に行うことができるようになる。

本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムが備えられる電気自動車をその教材システムにおいて用いられるマットに載せた状態で示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムが備えられる電気自動車の分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムが備えられる電気自動車の分解中若しくは組立中の途中の状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムが備えられる電気自動車の教材システムに用いられる１つの分割部品マットを示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムが備えられる電気自動車の教材システムに用いられる別の分割部品マットを示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムが備えられる電気自動車の教材システムに用いられるまた別の分割部品マットを示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムが備えられる電気自動車の教材システムに用いられる分割マットとしてのシャシマット，関連器具マット及び作業マットを連続して敷設した状態で示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムが備えられる電気自動車の教材システムにおいて電気自動車の分解中若しくは組立中の途中の状態を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムが備えられる電気自動車の教材システムにおいて用いられる電気自動車の異仕様構成部品，交換構成部品，別構成部品を電気自動車との関係で示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムが備えられる電気自動車の教材システムにおいて用いられる異仕様構成部品としてのダンパを示し、（ａ）はフロントダンパの取付け状態を示し、（ｂ）はリヤダンパの取付け状態を示す図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムが備えられる電気自動車の教材システムにおいて用いられる異仕様構成部品としての車輪の取付け状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムが備えられる電気自動車の教材システムにおいて用いられる異仕様構成部品としての電動モータの取付け状態を示し、（ａ）は直流仕様の電動モータの組み付け状態を示す部分断面図、（ｂ）は交流仕様の電動モータの取付け状態を示す部分断面図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムが備えられる電気自動車の教材システムにおいて用いられる交換構成部品としてのインホイールモータを示し、（ａ）はシャシへの組み付け状態を示し、（ｂ）は車輪の取付け状態を示す図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムが備えられる電気自動車の教材システムに用いられる電気自動車のフロントサスペンション装置を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムが備えられる電気自動車の教材システムに用いられる電気自動車のフロントサスペンション装置を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムが備えられる電気自動車の教材システムに用いられる電気自動車のフロントサスペンション装置の要部を示し、（ａ）はアッパーアームの取付け状態を示す平面図、（ｂ）はその要部拡大平面図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムが備えられる電気自動車の教材システムに用いられる電気自動車のフロントサスペンション装置の要部を示し、（ａ）は図１６中Ａ−Ａ線断面図、（ｂ）は図１６中Ｂ−Ｂ線断面図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムが備えられる電気自動車の教材システムに用いられる電気自動車のフロントサスペンション装置の要部を示し、（ａ）はアッパーアームの取付け状態を示す正面図、（ｂ）はその要部拡大正面図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムが備えられる電気自動車の教材システムに用いられる電気自動車のフロントサスペンション装置の要部を示す図１８中Ｃ−Ｃ線断面図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムが備えられる電気自動車の教材システムに用いられる電気自動車のフロントサスペンション装置において、キャンバー角を調整する状態を示す図であり、（ａ−１），（ａ−２）はキャンバー角小のときの図、（ｂ−１），（ｂ−２）はキャンバー角大のときの図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムが備えられる電気自動車の教材システムに用いられる電気自動車のフロントサスペンション装置において、キャスター角を調整する状態を示す図であり、（ａ）はキャスター角小のときの図、（ｂ）はキャスター角大のときの図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムを示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムのギヤ比変更装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムにおいて電動モータの取付け状態を示し、（ａ）は減速ギヤボックスに直接取付けた状態を示す図、（ｂ）はギヤ比変更装置を挾持して取付けた状態を示す図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムにおいて、減速ギヤ機構のギヤ比の変更パターンを模式的に示す図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムが備えられる電気自動車の教材システムに用いられ、電気自動車の駆動システムを説明するための駆動システム説明装置を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムが備えられる電気自動車の教材システムに用いられ、電気自動車のインホイールモータの原理を説明するためのインホイールモータ説明装置を示す斜視図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムについて詳細に説明する。本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムが搭載される電気自動車は、その構造や仕組みを学習するための電気自動車の教材システム用のものであるので、本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムは、この電気自動車の教材システムの説明において詳細に説明する。
図１乃至図３に示すように、本教材システムは、作業フロア上で完成された電気自動車ＥＶを予め定めた複数の構成部品毎に分解するとともに、各構成部品を組立てて電気自動車ＥＶを完成させるシステムである。ここで、作業フロアとは、屋内のみならず、屋外の地面や建物の屋上等を含む概念である。構成部品とは、部品単体であっても良く、複数の部品単体を組立てて構成される組立作業ごとのまとまった装置であっても良い。

電気自動車ＥＶは、図１乃至図３に示すように、また、後述の図４乃至図６も参照し、構成部品として、ボディ１，シャシ２を初め、以下に示すものとなっている。各構成部品には、その組立て順に基づいて項番が付与されており、その項番順に示すと以下のようになる。項番（ｎ−ｉ）の内、ｎ（１〜ｎ）は大きな順番、ｉ（１〜ｉ）は大きな順番内での順位を示す。ｉが同じ数値の場合には、いずれから組みつけても良い部品であること、あるいは、一体に組み付けられる部品であることを示す。また、シャシ２にはハーネスなどが予め組み付けられている等、記載されていない構成部品が付帯している場合もある。また、分解，組立の要領を記載したマニュアルには、項番とともに構成部品に関する説明が記載されている。

（１−１）リヤダンパＤ（Rr）（Rr Damper（R））
（１−１）リヤダンパＤ（Rr）（Rr Damper（L））
（１−２）スイングアーム４（Rr Swing Arm）
（１−３）カップリング５（Coupling）
（１−３）電動モータＭ（Motor）
（１−４）減速ギヤボックスに車軸を連結した組立体６（Rer Suspension ASSY）
（１−５）スぺーサ７（Spacer A）
（１−５）スぺーサ７（Spacer A）
（１−５）ブレーキディスク８（Rr Brake Disk（R））
（１−５）ブレーキディスク８（Rr Brake Disk（L））
（１−５）ハブ９（Rr Hub（R））
（１−５）ハブ９（Rr Hub（L））
（１−６）ブレーキキャリパ１０（Rr Brake Caliper（R））
（１−６）ブレーキキャリパ１０（Rr Brake Caliper（L））

（２−１）ロワーアーム６４（Fr Suspension lower Arm（R））
（２−１）ロワーアーム６４（Fr Suspension lower Arm（L））
（２−２）フロントダンパＤ（Ｆｒ）（Fr Damper（R））
（２−２）フロントダンパＤ（Ｆｒ）（Fr Damper（L））
（２−３）フロントナックル６１（Fr Knuckle（R））
（２−３）フロントナックル６１（Fr Knuckle（L））
（２−４）アッパーアーム７０（Fr Suspension Upper Arm（R））
（２−４）アッパーアーム７０（Fr Suspension Upper Arm（L））
（２−５）ブレーキディスク１１（Fr Brake Disk（R））
（２−５）ブレーキディスク１１（Fr Brake Disk（L））
（２−５）ハブ１２(Fr Hub（R）)
（２−５）ハブ１２（Fr Hub（L））
（２−６）アンチロールバー１３（Anti-Roll Bar）
（２−６）ブレーキキャリパ１４（Fr Brake Callper（R））
（２−６）ブレーキキャリパ１４（Fr Brake Callper（L））
（３−１）ステアリングギヤボックス１５（Steering Gear BOX/Tie Rod）
（４−１）マスターシリンダ１６（Master Cylinder）
（４−２）パーキングブレーキ１７（Parking Brake）

（５−１）車輪Ｗ（Tire/Wheel（R×２））
（５−１）車輪Ｗ（Tire/Wheel（L×２））
（６−１）フロアパネル１８（Fr Floor Panel）
（６−１）フロアパネル１８（Rr Floor Panel）
（６−２）スロットルペダル１９（Throttl Pedal）
（６−２）ブレーキペダル２０（Brake Pedal）
（７−１）ステアリングシャフト２１（Steerring Shaft）
（８−１）コントロールボックス２２（Controller Box）
（８−２）バッテリ２３（Battery）
（８−２）バッテリブラケット２４（Battery Bracket）
（８−３）バッテリケーブル２５（Battery Cable）
（８−３）ホーン２６（Horn）
（９−１）座席２７（Seat）
（９−２）ステアリングホイール２８（Steering Wheel）
を備えて構成されている。

また、本教材システムは、図４乃至図８に示すように、作業フロアに敷設され分解された各構成部品の全部若しくは一部を載置する部品マット３０を備えている。この部品マット３０は、樹脂性シートで構成され、その表面には、載置する各構成部品を模した平面部品像３１が表示されており、この平面部品像３１の上に対応する構成部品が載置可能に形成されている。分解される構成部品の全てに対応して部品マット３０上に平面部品像３１を表示しても良いが、主要な構成部品について平面部品像３１を表示し、明らかに取り扱いが分かる例えば、ボディ１やランプ類等は特に表示しなくても良い。また、ビス等のあまり重要でない部品については、特に、表示しなくても良い。これらの重要でない部品は、使用する構成部品の近傍に載置すること等で対応してよい。

また、部品マット３０の各平面部品像３１は、各構成部品の組立て順に基づいて該各構成部品に付与された上掲の項番順に、可能な限り隣接して表示されており、部品マット３０の各平面部品像３１の近傍には、各平面部品像３１に対応する構成部品の項番が表示されている。実施の形態では、上掲した項番（ｎ−ｉ）及び名称（英文字）が表示されている。日本語表記としても良い。但し、構成部品の大きさ等の条件によって、配置上一部の構成部品については、必ずしも、項番の順序どおりに表示されていないものもある。例えば、（２−６）アンチロールバー（Anti-Roll Bar）は、大きさの関係で、（２−１）ロワーアーム（Fr Suspension lower Arm（L））に隣接して表示されている。

また、部品マット３０は、複数の分割部品マットに分割されている。分割部品マットの１つは、シャシ２が載置台３５を介して載置されるシャシ２専用のシャシマット３０Ｓとして構成されている。載置台３５は、木製あるいは金属製などどのような材料で構成しても良い。また、シャシ２に組立てられる各構成部品は、各構成部品の組立て順に基づいて該各構成部品に付与した項番順に可能な限り複数にグループ化し、シャシマット３０Ｓ以外の分割部品マットを２以上設け、このシャシマット３０Ｓ以外の各分割部品マットに、グループ化した構成部品群に対応した平面部品像３１群を夫々表示している。実施の形態では、分割部品マットは、組立順の若い順から、第１部品マット３０Ａ，第２部品マット３０Ｂ，第３部品マット３０Ｃの３つである。各部品マット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃにおいては、右下から左上に行くに従って組立順の数値が増すように平面部品像３１を表示している。

第１部品マット３０Ａには、上記の組立順で言うと、（１−１）〜（２−１）の構成部品及び（２−６）の一部の構成部品に対応する平面部品像３１，名称及び組立順が表示され、第２部品マット３０Ｂには、上記の組立順で言うと、（２−２）〜（２−５）の構成部品，（２−６）の残りの構成部品及び（３−１）〜（４−２）に対応する構成部品の平面部品像３１，名称及び組立順が表示され、第３部品マット３０Ｃには、上記の組立順で言うと、（５−１）〜（９−２）の構成部品の平面部品像３１，名称及び組立順が表示されている。

また、図７及び図８に示すように、本教材システムは、構成部品群の組立てに使用する工具を含む関連器具が載置される関連器具マット３２を備えている。この関連器具マット３２には、関連器具が載置される複数のエリア３３が表示されている。
更に、図７に示すように、本教材システムは、構成部品群の表示のない作業マット３４を備えている。

そしてまた、本電気自動車の教材システムにおいては、図９に示すように、少なくとも何れか１つの構成部品として選択され、仕様の異なる複数の異仕様構成部品が備えられている。本例では、異仕様構成部品の対象となる構成部品は、ダンパＤ、車輪Ｗ、電動モータＭである。以下、個別に説明する。

＜ダンパＤ＞
図２に示すように、ダンパＤは、フロントダンパＤ（Ｆｒ）及びリヤダンパＤ（Ｒｒ）とを備え、実施の形態では、夫々同様に形成され、図９及び図１０に示すように、進退動可能なショックアブソーバ４０の両端に貫通孔からなる取付部４１を有しショックアブソーバ４０を進出方向に付勢するコイルスプリング４２を備えて構成されている。フロントダンパＤ（Ｆｒ）は、図１０（ａ），図１４及び図１５，図２０及び図２１に示すように、後で詳述するフロントのサスペンション装置６０に設けられ、取付部４１の貫通孔にピン４３を挿入することにより、ロワーアーム６４とシャシ２との間に架設されている。また、リヤダンパＤ（Ｒｒ）は、リヤのサスペンション装置４４を構成し、取付部４１の貫通孔にピン４３を挿入することにより、リヤサスペンションアーム４５とシャシ２との間に架設される。そして、図９に示すように、異仕様構成部品としてコイルスプリング４２の強さ（バネ定数）の仕様の異なるダンパＤが２以上（実施の形態では３種類のダンパＤａ，Ｄｂ，Ｄｃ）が備えられ、何れかのダンパＤａ，Ｄｂ，Ｄｃが選択される。コイルスプリング４２の強さ（バネ定数）の仕様としては、「強（硬い）」，「中（普通）」，「弱（やわらかい）」の３段階になっており、夫々順にダンパＤａ，Ｄｂ，Ｄｃに対応させている。各種のダンパＤａ，Ｄｂ，Ｄｃの取付部４１は同様に形成されており、容易に交換が可能になっている。これにより、操舵性能，乗り心地，ロール特性（コーナリング特性）等の違いが体感できる。

＜車輪Ｗ＞
車輪Ｗは、図９及び図１１に示すように、貫通孔からなる取付部４６を有したホイール４７とタイヤ４８とからなる。ホイール４７は、図１１に示すように、ハブ９にボルト４９で取付けられる。そして、異仕様構成部品として直径の仕様の異なる車輪Ｗが２以上（本例では２種の車輪Ｗａ，Ｗｂ）備えられ、何れかの車輪Ｗａ，Ｗｂが選択される。車輪Ｗの直径の仕様としては、大，小の２段階になっている。各種の車輪Ｗａ，Ｗｂの取付部４６は同様に形成されており、容易に交換が可能になっている。これにより、スピードとトルクが相反する関係であることが体感できる。

＜電動モータＭ＞
電動モータＭにおいては、図９に示すように、異仕様構成部品として使用電流の仕様の異なる電動モータＭが２以上備えられている。本例では、直流仕様の電動モータＭａと、交流仕様の電動モータＭｂとの２種類が備えられ、何れかの電動モータＭａ，Ｍｂが選択される。電動モータＭａは、後で詳述する本発明の実施の形態に係る電気自動車の駆動システムＫに用いられ、図９，図１２（ａ），図２２及び図２４に示すように、車輪Ｗに連係する減速ギヤボックス１００の取付部１０４に取り付けられる取付部１０５を有し、ボルト１０８及びナット１０９で取付けられる。図９及び図１２（ｂ）に示すように、電動モータＭｂの取付部１６０には、雌ネジ１６１が設けられており、減速ギヤボックス１００の取付部１０４に装着され、ボルト１０８を雌ネジ１６１に螺合して取付けられる。直流仕様の電動モータＭａ及び交流仕様の電動モータＭｂの選択により、加速性能の違い、回生エネルギーの回収やモーターコントローラーのプログラムの書き換えによるモータ特性の違い等が体感できる。

また、本教材システムにおいては、図９及び図１３に示すように、少なくとも何れか１つの構成部品を含む所定の構成部品群と交換されて仕様変更可能な交換構成部品が備えられている。本例では、交換構成部品として、電動モータＭを含む所定の構成部材群と交換可能に形成され、車輪Ｗが直接装着可能なインホイールモータＭｃを含む駆動機構５０が備えられている。インホイールモータＭｃには、シャシ２に取付けられる取付部としてのサスペンションアーム５１が付設されるとともに、車輪Ｗのホイール４７が取付けられるハブ５２が一体化されている。即ち、構成部品である電動モータＭ及び減速ギヤボックス１００に車軸を連結した組立体６，スイングアーム４に変えて、インホイールモータＭｃの駆動機構５０が左右一対取付けられる。

更に、本教材システムにおいては、図９に示すように、少なくとも何れか１つの構成部品を、仕様変更可能に形成している。本例では、フロントのサスペンション装置６０を構成する構成部品であるアッパーアーム７０により、車輪Ｗのキャンバー角及び／またはキャスター角の仕様を変更可能に形成している。サスペンション装置６０については、後で詳述する。

更にまた、本教材システムにおいては、図９に示すように、少なくとも何れか１つの構成部品に付加可能に形成され、付加されて該当する構成部品に係る仕様を変更可能にする別構成部品が備えられている。本例では、別構成部品として、減速ギヤボックス１００と電動モータＭとの間に付加され、減速ギヤボックス１００のギヤ比の仕様を変更するギヤ比変更装置１１０が備えられている。このギヤ比変更装置１１０については、本発明の実施の形態に係る電気自動車ＥＶの駆動システムＫとして、後で詳述する。

次に、サスペンション装置６０について詳細に説明する。サスペンション装置６０は、図１４乃至図２１に示すように、車輪Ｗが取付けられるナックル部材６１と、車軸方向の軸線を中心に回動可能にシャシ２に取付けられナックル部材６１の上側をボールジョイント機構６２を介して支持するアッパーアーム７０と、車軸方向の軸線を中心に回動可能にシャシ２に取付けられナックル部材６１の下側をボールジョイント機構６３を介して支持するロワーアーム６４と、ロワーアーム６４及びシャシ２間に設けられる上述のダンパＤとを備えて構成されている。ナックル部材６１には、ステアリングギヤボックス１５から延びるタイロッド６７が連携されている。

アッパーアーム７０のボールジョイント機構６２は、ナックル部材６１に連結されるボールスタッド６５と、ボールスタッド６５を揺動可能に包持するハウジング６６とを備えて構成されている。また、アッパーアーム７０は、ボールジョイント機構６２のハウジング６６を取付けるベース７１と、ベース７１からシャシ２側に延びる一対のアーム７２と、各アーム７２の先端部に形成された基板７３と、シャシ２に回動可能に取り付けられ各基板７３が夫々取り付けられる一対の基台７４とを備えて構成されている。

図１４乃至図１７に示すように、ハウジング６６はその上面がベース７１の下面に摺接してベース７１に対して車幅方向に移動可能に形成されている。ハウジング６６及びベース７１の何れか一方側には、移動方向に沿って係合部８１が列設された係合体８０が付帯させられ、ハウジング６６及びベース７１の何れか他方側には、係合体８０の係合部８１に係合してハウジング６６を所要の移動位置に位置決めする被係合部８３を有した被係合体８２が付帯させられている。そして、ハウジング６６の所要の移動位置で、被係合体８２の被係合部８３を係合体８０の係合部８１に係合させた状態で、ハウジング６６をベース７１に対して固定する固定手段８４が設けられており、このハウジング６６を所要の移動位置に位置決め固定することで、図２０に示すように、車輪Ｗのキャンバー角が調整可能になっている。

詳しくは、固定手段８４は、ハウジング６６のボールスタッド６５を挟む車軸方向両側に互いに所定間隔で離間した雌ネジ部８５と、この雌ネジ部８５に螺合する雄ネジ部８６ａ及び雄ネジ部８６ａより大径の頭部８６ｂを有したボルト８６と、ベース７１に形成され雌ネジ部８５に対応し車幅方向に延びボルト８６の雄ネジ部８６ａが挿通される貫通した長孔８７とを備えて構成されている。これにより、ボルト８６をベース７１の上側から締め付けることにより、ハウジング６６をベース７１に固定できるようにしている。ハウジング６６のアーム７２に対する固定を確実にすることができる。また、雌ネジ部８５及び長孔８７の組は、ハウジング６６のボールスタッド６５を挟む車軸方向両側に夫々一対ずつ設けられている。ハウジング６６のアーム７２に対する固定をより一層確実にすることができる。

また、係合体８０は、一側に平ギヤの歯が形成されこの歯の谷部または山部を係合部８１とした所定厚さの板状に形成されている。被係合体８２は、一側に係合体８０の歯に噛合する平ギヤの歯が形成されこの歯の谷部または山部を被係合部８３とした所定厚さの板状に形成されている。実施の形態では、平ギヤの１つの山部（谷部）の噛合をずらすことにより、キャンバー角を０．５度調整可能にしている。係合体８０は、ベース７１の上面の少なくとも何れか１つの長孔８７（本例では車軸方向後側の一対の長孔８７）の近傍に溶接等で固定して付帯させられている。被係合体８３には係合体８０が固定された長孔８７に対応する一対のボルト８６が挿通される一対の挿通孔８８が形成されており、被係合体８３は、ベース７１の上面に配置されるとともに該当するボルト８６の雄ネジ部８６ａを挿通孔８８に挿通して対応する雌ネジ部８５に螺合することにより、このボルト８６を介してハウジング６６に付帯させられ、ボルト８６を締め付けたとき被係合体８２の歯が係合体８０の歯に噛合して位置決めできるようになっている。係合部８１及び被係合部８３を平ギヤの歯で構成するので、係合部８１を連続形成し易く、構造も簡単にすることができるとともに、ギヤの噛合により位置決めを確実にすることができる。

また、図１４及び図１５、図１８及び図１９に示すように、各アーム７２は、これらの基板７３の下面が対応する基台７４の上面に対して摺接してこの基台７４に対して車軸方向に移動可能に形成されている。そして、基板７３及び基台７４の何れか一方側に移動方向に沿って係合部９１が列設された係合体９０が付帯させられ、基板７３及び基台７４の何れか他方側に係合体９０の係合部９１に係合してアーム７２を所要の移動位置に位置決めする被係合部９３を有した被係合体９２が付帯させられている。更に、アーム７２の所要の移動位置で被係合体９２の被係合部９３を係合体９０の係合部９１に係合させた状態で、基板７３を基台７４に対して固定する固定手段９４が設けられており、アーム７２を所要の移動位置に位置決め固定することで、図２１に示すように、車輪Ｗのキャスタ角を調整可能にしている。

固定手段９４は、基台７４に設けられた雌ネジ部９５と、この雌ネジ部９５に螺合する雄ネジ部９６ａ及び雄ネジ部９６ａより大径の頭部９６ｂを有したボルト９６と、基板７３に形成され雌ネジ部９５に対応し車軸方向に延びボルト９６の雄ネジ部９６ａが挿通される貫通した長孔９７とを備えて構成されている。これにより、ボルト９６を基板７３の上側から締め付けることにより基板７３を基台７４に固定できるようにしている。ボルト９６により基板７３の基台７４に対する固定を確実にすることができる。また、雌ネジ部９５及び長孔９７の組は、各アーム７２毎に夫々上下方向に所定間隔で一対設けられている。基板７３の基台７４に対する固定をより一層確実にすることができる。

係合体９０は、車軸方向後側の基板７３で構成されており、この基板７３の一方の長孔９７の内壁面には、長孔９７に挿通されるボルト９６の雄ネジ部９６ａが挿通可能な凹部９１ａと挿通不能な凸部９１ｂとが交互に形成されており、この凹部９１ａが係合部９１として構成され、凹部９１ｂが形成された長孔９７に挿通されるボルト９６が被係合体９２として構成され、このボルト９６の雄ネジ部９６ａが被係合部９３として構成されている。実施の形態では、雄ネジ部９６ａの凹部９１ａに対する係合を１つずらすことにより、キャスター角を１度調整可能にしている。係合部９１としての凹部９１ａを長孔９７の内壁面に連続形成するので、構造を簡単にすることができるとともに、被係合部９３としてボルト９６の雄ネジ部９６ａで構成するので、この点でも構造を簡単にすることができる。ボルト９６を取り外すことにより、基板７３は車軸方向に移動可能になる。

次にまた、本発明の実施の形態に係る電気自動車ＥＶの駆動システムＫについて詳細に説明する。この駆動システムＫは、図２，図３，図９，図１２，図２２乃至図２５に示すように、車輪Ｗに連係され所定の基本ギヤ比に設定された減速ギヤ機構１０１を有した減速ギヤボックス１００と、減速ギヤボックス１００に着脱可能に形成され装着時に出力要素１０２が減速ギヤ機構１０１の入力要素１０３に接続される電動モータＭとを備えて構成されている。実施の形態においては、電動モータＭは上述した直流仕様の電動モータＭａである。減速ギヤ機構１０１には車輪Ｗに連携するデファレンシャルギヤ機構１０１ａが連結されている。減速ギヤボックス１００と電動モータＭとの間には、着脱可能に形成されるとともに電動モータＭの出力要素１０２及び減速ギヤ機構１０１の入力要素１０３に接続される一対の接続要素１１１を有し、装着時に全体ギヤ比を減速ギヤ機構１０１の基本ギヤ比とは異なるギヤ比に変更する変更ギヤ機構１１２を備えたギヤ比変更装置１１０が設けられている。

このギヤ比変更装置１１０は、変更ギヤ機構１１２の一方の接続要素１１１を電動モータＭの出力要素１０２に接続したとき変更ギヤ機構１１２の他方の接続要素１１１が減速ギヤ機構１０１の入力要素１０３に接続される第１接続Ｘ１（図２５（ｂ））と、変更ギヤ機構１１２の一方の接続要素１１１を減速ギヤ機構１０１の入力要素１０３に接続したとき変更ギヤ機構１１２の他方の接続要素１１１が電動モータＭの出力要素１０２に接続される第２接続Ｘ２（図２５（ｃ））との２つの接続ができるように形成されている。即ち、ギヤ比変更装置１１０は謂わばリバーシブルに形成されている。実施の形態においては、図２５に示すように、第１接続Ｘ１を基本ギヤ比よりも小さいギヤ比に設定し、第２接続Ｘ２を基本ギヤ比よりも大きいギヤ比に設定することができるようにしている。そのため、減速ギヤボックス１００に電動モータＭを直接接続する接続を基本接続Ｘ０（図２５（ａ））とすると、この基本接続Ｘ０，第１接続Ｘ１及び第二接続Ｘ２の３つの異なる接続により、３つの異なるギヤ比を容易に実現できるようになる。このため、加速性能，最高速度性能，登坂性能や回生性能等の変更態様を豊富にすることができる。

詳しくは、減速ギヤボックス１００及び電動モータＭには、これらの装着時に夫々互いに対面する取付面１０４ａ，１０５ａを有した取付部１０４，１０５が備えられている。取付部１０４，１０５の外周部はフランジに形成されており、フランジには互いに対応する複数（実施の形態では等角度関係で４つ）の挿通孔１０６，１０７が形成され、この挿通孔１０６，１０７にボルト１０８を挿通し、ボルト１０８にナット１０９を締め付けることで、取付部１０４，１０５同士が連結される。ギヤ比変更装置１１０は、変更ギヤ機構１１２を収納し各取付面１０４ａ，１０５ａに接合可能な接合面１１３を有したケース１１４を備えて構成されている。変更ギヤ機構１１２の一方の接続要素１１１は、ケース１１４の一方の接合面１１３側に位置させられ、他方の接続要素１１１は、ケース１１４の他方の接合面１１２側に位置させられ、ケース１１４は、減速ギヤボックス１００及び電動モータＭの取付部１０４，１０５間に挾持して装着可能に形成されている。

図２３に示すように、減速ギヤ機構１０１の入力要素１０３及び電動モータＭの出力要素１０２は、夫々、接続時に同軸上に位置する軸線を有したスプライン軸１２０，１２１で構成されている。また、ギヤ比変更装置１１０の変更ギヤ機構１１２の接続要素１１１は、夫々、接続時にスプライン軸１２０，１２１と同軸上に位置するスプライン穴１２３，１２４で構成されている。そして、図２２に示すように、減速ギヤボックス１００に対して電動モータＭを直接装着する際、減速ギヤ機構１０１の入力要素１０３及び電動モータＭの出力要素１０２を連結するスプライン穴１２５，１２６を有したカップリング１２７が備えられている。カップリング１２７を備えたので、減速ギヤボックス１００及び電動モータＭの直接の接続を容易に行うことができるようになる。

また、ギヤ比変更装置１１０の変更ギヤ機構１１２の一対のスプライン穴１２３，１２４は内径及び歯数等を同じにする同じ仕様に形成されているとともに、電動モータＭのスプライン軸１２１に噛合する仕様に形成されている。また、減速ギヤ機構１０１のスプライン軸１２０の外径及び歯数等の仕様と電動モータＭのスプライン軸１２１の外径及び歯数等の仕様は異なって形成されている。そして、実施の形態では、何れか一方のスプライン軸（実施の形態では減速ギヤ機構１０１のスプライン軸１２０）に噛合するスプライン穴１２８と何れか他方のスプライン軸（実施の形態では電動モータＭのスプライン軸１２１）と同じ仕様のスプライン軸１２９とを有したアダプタ１３０が備えられている。減速ギヤ機構１０１のスプライン軸１２０の仕様と電動モータＭのスプライン軸１２１の仕様とが異なっても、アダプタ１３０により同様の仕様にすることができることから、ギヤ比変更装置１１０の第１接続Ｘ１及び第２接続Ｘ２を容易に行うことができるようになる。

ギヤ比変更装置１１０の変更ギヤ機構１１２は、図２３及び図２５に示すように、ケース内に固定され内歯を有した外輪１３１と、軸心にスプライン穴１２４を有した太陽歯車１３２と、複数の遊星歯車１３３と、遊星歯車１３３を回転可能に支持し軸心にスプライン穴１２３を有した遊星キャリア１３４とを備えた遊星歯車機構で構成されている。スプライン穴１２３，１２４を同軸上に位置させることができるので、変更ギヤ機構１１２をリバーシブルに作成しやすくすることができる。

また、本教材システムは、図２６に示すように、実施の形態に係る電気自動車ＥＶの駆動システムＫを理解するための駆動システム説明装置１４０を備えている。この駆動システム説明装置１４０は、矩形枠状の基台１４１と、基台１４１上に支持され減速ギヤ機構１０１及びデファレンシャルギヤ機構１０１ａを備えた減速ギヤボックス１００と、減速ギヤボックス１００に取付けられ減速ギヤ機構１０１に連携された模擬電動モータ１４２と、減速ギヤボックス１００に連携された車軸１４３とを備えている。減速ギヤボックス１００及び模擬電動モータ１４２は、これらの内部が分かるように一部切り欠かれている。また、減速ギヤボックス１００には、減速ギヤ機構１０１及び模擬電動モータ１４２を駆動する電動の駆動モータ１４４が取付けられており、この駆動モータ１４４の駆動により、模擬電動モータ１４２の回転状態、減速ギヤ機構１０１の作動状態及びデファレンシャルギヤ機構１０１ａの作動状態を視認できるようにしている。減速ギヤボックス１００，模擬電動モータ１４２及び車軸１４３は、基台１４１上に設けられ枠体及びアクリル樹脂等の透明板で形成されたカバー１４５に覆われている。

更に、車軸１４３の両端にはプーリ１４６が設けられ、このプーリ１４６に車軸１４３に負荷を付与する錘１４７を吊下するワイヤ１４８が巻戻し可能に巻回されている。車軸１４３の回転によりワイヤ１４８が巻回，巻戻しされ、錘１４７は基台１４１内部において上下する。ワイヤ１４８の先端には錘１４７を着脱可能に保持する錘保持部１４９が設けられている。錘１４７は、所定の重量（例えば１Ｋｇ）の単位錘１４７が複数用意され、錘保持部１４９に適宜数を保持させて、その重量を可変にし、車軸に付与する負荷を可変にしている。図２６中、１５０は電源ボックス、１５１は基台１４１の底板に設けられ錘１４７が設置したことを検知する下死点センサ、１５２は駆動モータ１４４をオン，オフさせるとともに、オン時の切換えにより選択的に錘１４７を上昇方向に回転させあるいは下降方向に回転させる上下スイッチである。

従って、本教材システムにおいて、この駆動システム説明装置１４０を作動させるときは、ワイヤ１４８の巻回状態で、錘１４７の数を適宜選択して錘保持部１４９に吊下し、例えば、左側に錘１４７を１Ｋｇ、右側に錘１４７を２Ｋｇ吊下し、上下スイッチ１５２をオンして、錘１４７が下死点センサ１５１に至るまで降下させる。下死点センサ１５１が錘１４７を検知すると停止する。次に、上下スイッチ１５２をオンして錘１４７がワイヤ１４８の巻取端に至るまで上昇させる。これにより、模擬電動モータ１４２の回転状態、減速ギヤ機構１０１の作動状態及びデファレンシャルギヤ機構１０１ａの作動状態を視認できる。特に、デファレンシャルギヤ機構１０１ａの両輪の錘１４７の違い（負荷の違い）による差動運動を知ることができる。また、教員にとってもこれらの動作原理を説明し易くなる。

また、本教材システムは、図２７に示すように、実施の形態に係る電気自動車ＥＶに用いられるインホイールモータの原理を説明するためのインホイールモータ説明装置１６０を備えている。このインホイールモータ説明装置１６０は、主要部品を軸方向に沿って所定間隔で離間させて配置し、これらの関係が視認できるようにしたもので、基台１６１と、基台１６１の一対の支持フレーム１６２に架設固定されたシャフト１６３と、シャフト１６３の一端側に回転自在に設けられたタイヤホイール１６４と、シャフト１６３の他端側に回転自在に設けられ外側にブレーキディスク１６５を一体に備えたカバーディスク１６６と、タイヤホイール１６４及びカバーディスク１６６間に等角度関係で架設された複数（実施の形態では４本）の支持棒１６７と、タイヤホイール１６４側において支持棒１６７に固定されるとともにシャフト１６３を中心にタイヤホイール１６４とともに回転するリング状の回転子１６８と、回転子１６８及びカバーディスク１６６間に設けられシャフト１６４に固定された固定子１６９とを備えて構成されている。固定子１６９の外周には鉄心にコイルを巻回した電磁石１７０が列設されている一方、回転子１６８の内側には電磁石１７０によって回転子１６８を回転せしめるための永久磁石１７１が周方向に列設して付帯されている。ブレーキディスク１６５，カバーディスク１６６，回転子１６８及び固定子１６９は、基台１６１上に設けられ枠体及びアクリル樹脂等の透明板で形成されたたカバー１７２に覆われている。

従って、本実施の形態に係る教材システムにおいて、このインホイールモータ説明装置１６０を作動させるときは、手動でタイヤホイール１６４を回転させる。これにより、ブレーキディスク１６５を一体に備えたカバーディスク１６６と回転子１６８が回転させられ、固定子１６９によって回転子１６８が回転させられることにより回転子１６８を介してタイヤホイール１６４が回転させられることを知ることができる。また、教員にとってもこれらの動作原理を説明し易くなる。

そして、本教材システムを用いて、電気自動車ＥＶの分解，組立を行うときは、以下のようにする。組立てられた電気自動車ＥＶにおいては、例えば、図９に示すように、ダンパＤとしては３種類（Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃ）の中から何れかの種類のものが採用され、車輪Ｗとしては２種類（Ｗａ，Ｗｂ）の中から何れかの種類のものが採用され、電動モータＭとしては２種類（Ｍａ，Ｍｂ）の中から何れかの種類のものが採用されている。また、電動モータＭは減速ギヤボックス１００に直接装着されており、減速が基本ギヤ比で行なわれる。尚、図示しないが、組立てられた電気自動車ＥＶとしては、インホイールモータＭｃを含む駆動機構５０を採用したものであっても良い。

先ず、作業フロア上において、例えば、図８に示すように、シャシマット３０Ｓを付設するとともにその短手方向一方（図中下側）に関連器具マット３２を敷設し、短手方向他方（図中上側）に作業マット３４を敷設する。更に、作業マット３４に隣接して、その長手方向に沿って、第１部品マット３０Ａ，第２部品マット３０Ｂ及び第３部品マット３０Ｃを順に並べて敷設する。この場合、部品マット３０は、複数の分割部品マット３０Ｓ，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃに分割されているので、コンパクトになり、作業フロアに付設し易くなる。

この状態で、図１に示すように、シャシマット３０Ｓ上に載置台３５を介してシャシ２を載せる。シャシマット３０Ｓに載置台３５を介してシャシ２を載せて、その周囲に他の分割部品マット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを置くので、シャシ２の位置決めが容易になり、その後の分解，組立の作業がやり易く、作業効率を向上させることができる。そして、予め定められた分解手順に従って、分解を行う。先ず、ボディ１を外し、これは、部品マット３０の外に載置し、それから、原則的に、分割部品マット３０Ｃに示す各構成部品→分割部品マット３０Ｂに示す各構成部品→分割部品３０Ａに示す各構成部品の順に分解していく。各構成部品を分解していく。分解された構成部品は、部品マット３０上の該当する平面部品像３１の上に載置していく。

この場合、構成部品の平面部品像３１が可能な限り組立て順に隣接して並んでいるので、言い換えれば、分解順に隣接して並んでいるので、体系的に表示されており、そのため、分解した構成部品を置き易くすることができるとともに、各構成部品は作業フロアの部品マット３０上に整然と載置されることから、分解の作業効率を向上させることができる。また、電気自動車ＥＶの構造や仕組みを理解し易く、教員にとっても体系的に構造や仕組み等を教え易く、また進捗管理を容易に行うことができる。更に、分解，組立の要領を記載したマニュアルに、項番とともに構成部品に関する説明を記載しておけば、部品マット３０上に載置した構成部品とマニュアルの記載との照合を行い易くなり、この点でも、電気自動車ＥＶの構造や仕組みを理解し易く、教員にとっても体系的に構造や仕組み等をより一層教え易くすることができる。更にまた、部品マット３０の各平面部品像３１の近傍には、各平面部品像３１に対応する構成部品の名称が表示されているので、構成部品の名前を即座に認知することができ、この点でも、分解，組立の作業効率をより一層向上させることができる。また、電気自動車ＥＶの構造や仕組みを理解し易く、教員にとっても体系的に構造や仕組み等をより一層教え易くすることができる。また、分解作業においては、関連器具マット３２を備えこの関連器具マット３２に工具を含む関連器具を載置するので、工具等も整然と管理することができ、この点でも、作業効率を向上させることができる。

次に、電気自動車ＥＶの組立を行う。予め定められた組立手順に従って、構成部品を組立てていく。原則的に、分割部品３０Ａに示す各構成部品→分割部品マット３０Ｂに示す各構成部品→分割部品マット３０Ｃに示す各構成部品の順に組立てていく。この場合、組立てる構成部品が、部品マット３０上の該当する平面部品像３１の上に載置され、しかも、部品マット３０への平面部品像３１の表示が、可能な限り組立て順に隣接して並んでいるので、体系的に表示されており、そのため、各構成部品は作業フロアの部品マット３０上に整然と載置されることから、構成部品を取り出しやすくなり、組立の作業効率を向上させることができる。また、電気自動車ＥＶの構造や仕組みを理解し易く、教員にとっても体系的に構造や仕組み等を教え易くすることができる。更に、分解，組立の要領を記載したマニュアルに、項番とともに構成部品に関する説明を記載しておけば、部品マット３０上に載置した構成部品とマニュアルの記載との照合を行い易くなり、この点でも、電気自動車ＥＶの構造や仕組みを理解し易く、教員にとっても体系的に構造や仕組み等をより一層教え易く、かつ進捗管理することができる。更にまた、部品マット３０の各平面部品像３１の近傍には、各平面部品像３１に対応する構成部品の名称が表示されているので、構成部品の名前を即座に認知することができ、この点でも、組立の作業効率をより一層向上させることができる。また、電気自動車ＥＶの構造や仕組みを理解し易く、教員にとっても体系的に構造や仕組み等をより一層教え易くすることができる。また、組立作業においては、関連器具マット３２を備えこの関連器具マット３２に工具を含む関連器具を載置するので、工具等も整然と管理することができ、この点でも、作業効率を向上させることができる。

また、部品マット３０は、複数の分割部品マット３０Ｓ，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃに分割されているので、コンパクトになり、作業フロアに付設し易くなる。また、構成部品を一端片付けて、再び並べる場合等、構成部品を並べ易くすることができる。更にまた、部品マット３０に表示された構成部品毎に、分解，組立のスケジュールを立てやすくなる。例えば、最初の分割マットに載置された部品について、午前中組立を行い、次の分割マットに記載された部品について午後に組立を行う等である。また、１日目に分解，組立を行い、その途中で中断し、翌日あるいは翌週など期間をまたいだ授業になる場合でも、構成部品が分割マットに整理されて並ぶので、再現性を保つことができる。

電気自動車ＥＶの組立を行った後は、実際にこの電気自動車ＥＶを運転し、操作性，走行性能，機能性能等について体感することができる。そして、本教材システムにおいては、仕様変更を行って、操作性，走行性能，機能性能等について体感することができる。以下、（Ａ）サスペンション装置６０のダンパＤ、（Ｂ）車輪Ｗ、（Ｃ）電動モータＭ、（Ｄ）インホイールモータＭｃ、（Ｅ）サスペンション装置６０のアッパーアーム７０、（Ｆ）減速ギヤボックス１００の場合について、個別に説明する。

（Ａ）ダンパＤ
図９及び図１０に示すように、現在使用中のものとは別の種類のダンパＤを選択し、これと交換する。例えば、現在使用中のダンパＤが、コイルスプリング４２の強さが「中（普通）」のダンパＤｂの場合には、「強（硬い）」のダンパＤａ若しくは「弱（やわらかい）」のダンパＤｃと交換する。この場合、各種のダンパＤａ，Ｄｂ，Ｄｃにおいて、取付部４１は同様に形成されているので、容易に交換を行うことができる。そして、再び、実際にこの電気自動車ＥＶを運転し、操作性，走行性能，機能性能等について体感することができる。ダンパＤのコイルスプリング４２の強さの違いにより、主には、操舵性能の違いを体感することができる。

（Ｂ）車輪Ｗ
図９及び図１１に示すように、現在使用中のものとは別の種類の車輪Ｗを選択し、これと交換する。例えば、現在使用中の車輪Ｗが「大」の車輪Ｗａであれば、「小」の車輪Ｗｂに交換する。この場合、各種の車輪Ｗａ，Ｗｂにおいて、取付部４６は同様に形成されているので、容易に交換を行うことができる。そして、再び、実際にこの電気自動車ＥＶを運転し、操作性，走行性能，機能性能等について体感することができる。車輪Ｗの直径の仕様の違いにより、スピードとトルクが相反する関係であることを体感することができる。即ち、大きい直径の車輪Ｗａでは、スピードが上がるがトルクは落ちる一方、小さい直径の車輪Ｗｂでは、スピードは落ちるがトルクは増大する。これにより、走行性や操作性に与える影響などを知ることができ、学習効果を増大させることができる。

（Ｃ）電動モータＭ
図９及び図１２に示すように、現在使用中のものとは別の種類の電動モータＭを選択し、これと交換する。例えば、現在使用中の電動モータが直流仕様の電動モータＭａであれば、交流仕様の電動モータＭｂに交換する。そして、再び、実際にこの電気自動車ＥＶを運転し、操作性，走行性能，機能性能等について体感することができる。電動モータＭの使用電流の仕様の違いにより、加速性能の違い等、回生エネルギーの回収やモーターコントローラーのプログラムの書き換えによるモータ特性の違い等が体感できる。

（Ｄ）インホイールモータ
図９及び図１３に示すように、現在使用中の電動モータＭ及び減速ギヤボックス１００に車軸を連結した組立体とスイングアーム４に変えて、インホイールモータＭｃの駆動機構５０に交換する。これにより、電気自動車ＥＶの構造や仕組みを理解することができる。それから、再び、実際にこの電気自動車ＥＶを運転し、操作性，走行性能，機能性能等について体感する。この場合、インホイールモータＭｃの機能性についての理解を深め、また、走行性や操作性に与える影響などを知ることができ、学習効果を増大させることができる。

（Ｅ）サスペンション装置６０のアッパーアーム７０
図２０及び図２１に示すように、アッパーアーム７０の調整により、車輪Ｗのキャンバー角及び／またはキャスター角の仕様の変更することができる。キャンバー角及び／またはキャスター角の仕様を変更により、サスペンション装置６０の機能性についての理解を深め、また、実際にこの電気自動車ＥＶを運転し、走行性や操作性に与える影響などを知ることができ、学習効果を増大させることができる。

このアッパーアーム７０の調整について、詳述する。先ず、キャンバー角を調整するときは、図１６，図１７及び図２０に示すように、ボルト８６を緩める。これにより、ボルト８６を緩めた分だけ被係合体８２が浮き上がることができるので、係合体８０から被係合体８２の係合が解除される。それから、アッパーアーム７０のベース７１に対してボールジョイント機構６２のハウジング６６を摺接させ、垂直軸とボールジョイント機構６３の軸線とのなす角度（キャンバー角）を適宜に変えるとともに、係合体８０の係合部８１に被係合体８２の被係合部８３を係合させハウジング６６を所要の移動位置に位置決めし、再び、ボルト８６を締め付けて固定する。この場合、平ギヤ同士の噛合を解除してハウジング６６を移動させることができ、それだけ、操作性が良く作業性が向上させられる。また、係合部８１及び被係合部８３は平ギヤの歯で構成されているので、ギヤの噛合により位置決めを確実にすることができる。更に、歯のピッチ分ずつ離散的に移動を行わせることができるので、調整を確実に行うことができる。実施の形態では、平ギヤの１つの山部（谷部）の噛合をずらすことにより、キャンバー角を０．５度調整可能にしている。詳しくは、係合体８０の係合部８１は、ハウジング６６の移動方向に沿って列設されているので、被係合部８３の係合を断続的に行わせることができ、即ち、アライメント変化を離散的に行わせることができ、そのため、調整を容易に行うことができる。また、ハウジング６６はベース７１に対して車幅方向に摺接するので、比較的調整幅を大きくすることができ、それだけ、汎用性を向上させることができる。この結果、作業者の技量やアライメント計測器に頼らずに、作業初心者でも狙ったアライメント角度を再現することができるようになる。

次に、キャスター角を調整するときは、図１８，図１９及び図２１に示すように、先ず、ボルト９６を取り外す。それから、アッパーアーム７０の基板７３を基台７４に対して摺接させ、垂直軸とボールジョイント機構６３の軸線とのなす角度（キャスター角）を適宜に変えるとともに、係合体９０（７３）の係合部９１（９１ａ）に被係合体９２（９６）の被係合部９３（９６ａ）を係合させ基板７３を所要の移動位置に位置決めし、即ち、ボルト９６をねじ込んでその雄ネジ部９６ａを長孔９７の凹部９１ａに係合させ、再び、基板７３を基台７４に固定する。この場合、凹部９１ａとボルト９６の雌ネジ部９６ａとの係合により位置決めを確実にすることができる。また、凹部９１ａのピッチ分ずつ離散的に移動を行わせることができるので、調整を確実に行うことができる。実施の形態では、雄ネジ部９６ａの凹部９１ａに対する係合を１つずらすことにより、キャスター角を１度調整可能にしている。即ち、係合体９０（７３）の係合部９１（９１ａ）は、基板７３の移動方向に沿って列設されているので、被係合体９２（９６）の被係合部９３（９６ａ）の係合を断続的に行わせることができ、即ち、アライメント変化を離散的に行わせることができ、そのため、調整を容易に行うことができる。また、基板７３は基台７４に対して車軸方向に摺接するので、比較的調整幅を大きくすることができ、それだけ、汎用性を向上させることができる。この結果、作業者の技量やアライメント計測器に頼らずに、作業初心者でも狙ったアライメント角度を再現することができるようになる。

（Ｆ）実施の形態に係る減速ギヤボックス１００
図２４及び図２５（ａ）に示すように、実施の形態では、電動モータＭとして、直流仕様の電動モータＭａが減速ギヤボックス１００に直接装着されている場合に適用される。この状態では、減速が基本ギヤ比で行なわれているが、減速ギヤボックス１００のギヤ比の仕様を変更するギヤ比変更装置１１０が備えられているので、減速ギヤ比を変更したい場合には、電動モータＭを減速ギヤボックス１００から取り外し、ギヤ比変更装置１１０を減速ギヤボックス１００と電動モータＭとの間に装着する。この場合、減速ギヤボックス１００を逐一取り外さなくても、電動モータＭを取り外してギヤ比変更装置１１０を組み込むだけで、全体のギヤ比を変更できるので、大型化することがなく、また、取付け作業も容易に行うことができ、作業効率を向上させることができる。

より詳しく説明すると、電動モータＭの減速を基本ギヤ比で行う場合には、図２４（ａ）及び図２５（ａ）に示すように、減速ギヤボックス１００に直接電動モータＭを装着する。この場合、減速ギヤ機構１０１の入力要素１０３及び電動モータＭの出力要素１０２をカップリング１２７で連結するとともに、減速ギヤボックス１００及び電動モータＭの取付部１０５の取付面１０４ａ，１０５ａ同士を接合し、ボルト挿通孔１０６，１０７にボルト１０８を挿通してナット１０９を螺合して締め付ける。

一方、ギヤ比変更装置１１０を減速ギヤボックス１００と電動モータＭとの間に装着し、第１接続Ｘ１にする場合には、図２４（ｂ）及び図２５（ｂ）に示すように、一方のスプライン軸１２０にアダプタ１２８を装着して他方のスプライン軸１２１と同じ仕様のスプライン軸１２９にし、これらのスプライン軸１２１，１２９をギヤ比変更装置１１０のスプライン穴１２３，１２４に噛合して連結するとともに、ギヤ比変更装置１１０のケースを減速ギヤボックス１００及び電動モータＭの取付部１０４，１０５間に挾持して装着し、ボルト挿通孔１０６，１０７に長いボルト１０８を挿通してナット１０９を螺合して締め付ける。これにより、ギヤ比変更装置１１０を減速ギヤボックス１００及び電動モータＭの取付部１０４，１０５間に挾持して装着するので、装着が容易になる。また、減速ギヤボックス１００及び電動モータＭの取付部１０４，１０５にある既存のボルト挿通孔１０６，１０７を利用して、ボルト１０８及びナット１０９によりギヤ比変更装置１１０を挾持できるので、構造が簡単で取付けも容易に行うことができる。

また、第２接続Ｘ２にする場合には、図２４（ｂ），図２５（ｃ）に示すように、ギヤ比変更装置１１０を反転させ、上記第１接続Ｘ１の場合と同様に、ギヤ比変更装置１１０を減速ギヤボックス１００及び電動モータＭの取付部１０４，１０５間に挾持して装着する。

このように、本教材システムにおいては、ギヤ比変更装置１１０は、謂わばリバーシブルに形成されており、例えば、第１接続Ｘ１により基本ギヤ比よりも小さいギヤ比に設定し、第２接続Ｘ２により基本ギヤ比よりも大きいギヤ比に設定することができる。即ち、図２５に示すように、３つの異なるギヤ比を容易に実現できるようになる。このため、夫々のギヤ比設定により、実際にこの電気自動車ＥＶを運転すると、走行性や操作性に与える影響などを知ることができる。即ち、ギヤ比を大きくすると加速性能が向上するものの最高速度が小さくなり、逆にギヤ比を小さくすると加速性能は低下するものの最高速度は向上する。このため、加速性能，最高速度性能，登坂性能や回生性能等の変更態様を豊富にすることができ、これらを体感できるようになることから、学習効果を増大させることができる。

尚、上記実施の形態において、減速ギヤボックス１００側のスプライン軸１２０と電動モータＭ側のスプライン軸１２１とを異ならせているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、ギヤ比変更装置１１０のスプライン穴１２３，１２４に噛合するように、同様に構成してよい。この場合には、アダプタ１２８が不要になる。また、ギヤ比変更装置１１０の装着の仕方や、変更ギヤ機構１１２の構成など上述した構成に限定されるものではなく、適宜変更して差支えない。

ＥＶ 電気自動車
１ ボディ
２ シャシ
Ｄ ダンパ
Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃ ダンパ（異仕様構成部品）
Ｍ 電動モータ
Ｍａ，Ｍｂ 電動モータ（異仕様構成部品）
Ｍｃ インホイールモータ
Ｗ 車輪
Ｗａ，Ｗｂ 車輪（異仕様構成部品）
３０ 部品マット
３０Ｓ シャシマット（分割部品マット）
３０Ａ 第１部品マット（分割部品マット）
３０Ｂ 第２部品マット（分割部品マット）
３０Ｃ 第３部品マット（分割部品マット）
３１ 平面部品像
３２ 関連器具マット
３４ 作業マット
４０ ショックアブソーバ
４１ 取付部
４２ コイルスプリング
４６ 取付部
４７ ホイール
４８ タイヤ
５０ 駆動機構（交換構成部品）
６０ サスペンション装置
６１ ナックル部材
６２ ボールジョイント機構
６３ ボールジョイント機構
６４ ロワーアーム
６５ ボールスタッド
６６ ハウジング
７０ アッパーアーム
７１ ベース
７２ アーム
７３ 基板
７４ 基台
８０ 係合体
８１ 係合部
８２ 被係合体
８３ 被係合部
８４ 固定手段
８５ 雌ネジ部
８６ ボルト
８７ 長孔
９０ 係合体（基板７３）
９１ 係合部（凹部９１ａ）
９１ａ 凹部
９１ｂ 凸部
９２ 被係合体（ボルト９６）
９３ 被係合部（雄ネジ部９６ａ）
９４ 固定手段
９５ 雌ネジ部
９６ ボルト
９６ａ 雄ネジ部
９７ 長孔
Ｋ 駆動システム
１００ 減速ギヤボックス
１０１ 減速ギヤ機構
１０１ａ デファレンシャルギヤ機構
１０２ 出力要素
１０３ 入力要素
１０４ 取付部
１０４ａ 取付面
１０５ 取付部
１０５ａ 取付面
１０６ 挿通孔
１０７ 挿通孔
１０８ ボルト
１０９ ナット
１１０ ギヤ比変更装置（別構成部品）
１１１ 接続要素
１１２ 変更ギヤ機構
Ｘ０ 基本接続
Ｘ１ 第１接続
Ｘ２ 第２接続
１２７ カップリング
１３０ アダプタ
１４０ 駆動システム説明装置
１６０ インホイールモータ説明装置

Claims (6)

1. 車輪に連係され所定の基本ギヤ比に設定された減速ギヤ機構を有した減速ギヤボックスと、該減速ギヤボックスに着脱可能に形成され装着時に出力要素が上記減速ギヤ機構の入力要素に接続される電動モータとを備えた電気自動車の駆動システムであって、
   上記減速ギヤボックスと上記電動モータとの間に着脱可能に形成されるとともに上記電動モータの出力要素及び上記減速ギヤ機構の入力要素に接続される一対の接続要素を有し装着時に全体ギヤ比を上記減速ギヤ機構の基本ギヤ比とは異なるギヤ比に変更する変更ギヤ機構を備えたギヤ比変更装置を設け、
   上記変更ギヤ機構の一方の接続要素を上記電動モータの出力要素に接続したとき該変更ギヤ機構の他方の接続要素が上記減速ギヤ機構の入力要素に接続される第１接続と、上記変更ギヤ機構の一方の接続要素を上記減速ギヤ機構の入力要素に接続したとき該変更ギヤ機構の他方の接続要素が上記電動モータの出力要素に接続される第２接続との２つの接続ができるように、上記ギヤ比変更装置を形成したことを特徴とする電気自動車の駆動システム。
2. 上記減速ギヤボックス及び電動モータにこれらの装着時に夫々互いに対面する取付面を有した取付部を備え、上記ギヤ比変更装置を、上記変更ギヤ機構を収納し上記各取付面に接合可能な接合面を有したケースを備えて構成し、該変更ギヤ機構の一方の接続要素を上記ケースの一方の接合面側に位置させ、他方の接続要素を上記ケースの他方の接合面側に位置させ、上記ケースを上記減速ギヤボックス及び電動モータの取付部間に挾持して装着可能にしたことを特徴とする請求項１記載の電気自動車の駆動システム。
3. 上記減速ギヤボックス及び電動モータの取付部に、該減速ギヤボックス及び電動モータの取付面同士を接合した際、互いに連通しこれらの取付部を結合するためのボルトが挿通されるボルト挿通孔を複数形成し、上記減速ギヤボックス及び電動モータの取付部間にギヤ比変更装置のケースを挾持した際、上記取付部のボルト挿通孔にボルトを挿通して該ボルトにナットを螺合して締め付けることにより、上記減速ギヤボックスに対してギヤ比変更装置及び電動モータを固着することを特徴とする請求項２記載の電気自動車の駆動システム。
4. 上記減速ギヤ機構の入力要素及び上記電動モータの出力要素を、夫々、接続時に同軸上に位置する軸線を有したスプライン軸で構成し、上記ギヤ比変更装置の変更ギヤ機構の接続要素を、夫々、接続時に上記スプライン軸と同軸上に位置するスプライン穴で構成し、上記減速ギヤボックスに対して上記電動モータを直接装着する際上記減速ギヤ機構の入力要素及び上記電動モータの出力要素を連結するスプライン穴を有したカップリングを備えたことを特徴とする請求項２または３記載の電気自動車の駆動システム。
5. 上記ギヤ比変更装置の変更ギヤ機構の一対のスプライン穴を同じ仕様に形成し、上記減速ギヤ機構のスプライン軸の仕様と上記電動モータのスプライン軸の仕様とが異なるとき、何れか一方のスプライン軸に噛合するスプライン穴と上記何れか他方のスプライン軸と同じ仕様のスプライン軸とを有したアダプタを備えたことを特徴とする請求項４記載の電気自動車の駆動システム。
6. 上記ギヤ比変更装置の変更ギヤ機構を、上記ケース内に固定され内歯を有した外輪と、軸心にスプライン穴を有した太陽歯車と、複数の遊星歯車と、該遊星歯車を回転可能に支持し軸心にスプライン穴を有した遊星キャリアとを備えた遊星歯車機構で構成したことを特徴とする請求項４または５記載の電気自動車の駆動システム。

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