WO2006030532A1 - 電気自動車の駆動装置 - Google Patents

Abstract

　モータがばね下にならず、インホイール型のモータに適したサスペンション構成のインホイールモータ型電気自動車を駆動装置を提供する。　車体に前記モータを保持するように取り付け、前記駆動輪の駆動輪軸に支持ディスクが取り付けられ、該支持ディスクに、前記駆動軸の回転面と平行な方向に該支持ディスクの変位を可能とする部材が取り付けられて前記駆動輪を懸架するサスペンションが構成され、該サスペンションを前記モータに取り付けて、前記駆動輪を前記サスペンションを介して前記モータに懸架する。

Description

明 細 書 電気自動車の駆動装置 技術分野 '

本発明は駆動輪毎に駆動用モータ を有する電気自動車、 特にィ ンホ ィール型電気自動車の駆動装置に関する。 背景技術

世界的な環境問題， 安全問題， 高齢化社会， グローバル化， 多様な ライ フスタイルに対応すべく 、 車が進化 していく ためには省資源， ァ クティ ブセーフティ ， パッケージングの 自 由度な ど様々 な技術課題を 解決してい く 必要がある。 従来のよ う に内燃機関をも ち、 出力 トルク を ト ラ ンス ミ ッ シ ョ ンで増力 し、 ドライ ブシャ フ ト で伝え、 ディ フ ァ レンシャルで分配する よ う な構成では、 冷間始動時の排気ガスによ る 大気汚染， 各部の損失によ る伝達効率の低下， 車内有効スペース の減 少， 安全に観点を置いたデザイ ンの制限な ど限界を拡大するためには 解決すべき課題が山積される こ と になる。

車作 り を画期的に変えるためには、 パッケージングを決めてタイ ヤ および付随するモジュールを付けただけで安全な走行性能が確保され て しま う と い う システムの開発が必要と なって く る。

こ の よ. う な流れを受け Total Chassis Manageme t-Heading for the Intelligent Chassis ： H.A.Beller, Dr.P.E.Rieth, Continental Teves AG&Co，oHG Frankfurt, Germany 2003 SAE World Congress では、 Fig.20.29 に Intelligent Chassis の構成と して、 「ステア リ ン グモジュール」 「ブ レーキングモジユーゾレ」 「スプ リ ング/ダンパモ ジュール」 を複合させた 「コ ーナーモジユ ール」 の コ ンセプ ト を提 案している。

この中には 、 駆動系については言及されていないが、 特開平 7 - 8 、 、

1 4 3 0号公報に示される よ う な駆動系の構成 ^導入する こ と によ り さ らに高機能な 自 己 7G結型のモジュ ' ~~ルが構成でき る。 特開平 7 - 8

1 4 3 0号公報には Γモ一タ効率が高いと と も に有効ス ぺ ー ス を広く とれ、 しかも小型 · 軽量な 、 電気自動車の駆動機構を提供するための 手段」 が開示されてレ、る ο これはレヽわ るイ ンホイ ールモータ 方式の 車両であ り 、 ： π ンべンシ 3 ナルな車両の内燃機関をモータ に置き換え た も のに比べれば、 車体空間の有効利用が可能と なる。

一方 、 従来のイ ンホィ ―ルモ一タ方式の車両においては、 モータ を ホイ一ルに内蔵するためパネ下質量が < な り 、 乗 り 心地の亜化ゃタ ィ ャの接地性の低下によ る走行安定性の悪化な どのデメ リ ツ h が発生

- する。 のよ う な実用化 の課題に対し 、 株式会社プ リ ヂス h ン、 2

0 0 3 9 . 4 ニュ一ス においては車軸に対してモ一タがダンノ とパ ネを介して取 り 付ける と によ り 、 モ一タが車軸の動き に対して逆位 相に動 < こ と でダイ ナ 、 ク ダンパと して機能する 0 れ しよ り 、 車 軸の振 を相殺してタィ ャの接地性および乗 り 心地を向上させる。 特開 2 0 0 2 - 3 3 7 5 5 4号には 、 モ一タが車体に指示される例 が記載されている。

特開平 7 一 2 8 5 3 5 0 号公報には駆動輪力 ^s車体にサスぺンシ ヨ ン 機構を介して支持され 、 ¾動機は駆動輪と は独立して車体に固定支持

- される と が記載されてレ、る o

発明の開示

以下では、 まず発明者らが考える将来 動車両全体の理想の構成ィ メ ージを述べ、次に本発明で言及する範囲について述べる。 そ して、 本発明が解決しよ う とする課題について述べる。

将来車両の大き な流れ と して は ヒ ュ 一マ ンセ ンタ ー ド （ Human Centered) と い う 考え方が挙げられる。 その背景には、 上述したよ う に、 增加する高齢ユーザに と っての乗 り 換え時の違和感の解消や運転 支援によ る運転し易 さ と安全の確保， I Tや物流の発展によ る生活維 持のための移動の減少， 移動 （運転） を楽しむための移動の増加によ るユーザ嗜好の多様化がある。

ヒ ューマ ンセンター ド実現のため、 車体システムは C C V (Control Configured Vehicle) ィ匕する必要がある。 すなわち、 静安定を求めた 機構によって決ま る車体特性の影響を小さ く して、 アクティ ブ制御に よって車体特性を変える システム と なる。 これによ り 、 操縦性と安定 性のバラ ンス点を可変にでき、 同一機構で複数の車体特性にカ スタマ ィ ズする こ と が可能と なる。 これは全世界に出荷される車両の基本構 成を同一 と する こ と ができ グローバルカーデザイ ンによ る コ ス ト低減 につながる。 さ ら に、 個人認証技術を組み合わせる と パーソナライ ズ と の両立が可能と なる。

C C V化実現のために必要なも のは、 複数の B y — W i r e サプシ ステム を統合制御する X— B y — W i r e システム構築技術， B y — W i r e サブシステムの核と なる制御性の高い電動ァク チユエータ と そのサーボ制御技術、 および運転者の意図の検出 と車体運動状況を運 転者に知 らせるための双方向の H V I ( Human Vehicle Interface) である。

X— B y — W i r e システム構築技術では、 所望の操縦性 · 安定性 を実現する車体運動制御技術と 、 複合システム全体で信頼性を確保す る異常検知 （ F D I ： Fault Detection & Isolation) 技術が重要であ る。 これらは同時に低コス ト化のための必須技術でも ある。

ベース技術は車体運動解析 · モデ リ ングであ り 、 運動制御では運 摩 J設計が可能なまでに高度化する必要がある。 また、 F D I はモデル 規範型推定 (Model-based Estimation Method) と し 、 セ ンサのみ の手法に比べて誤検知の減少と確実な検知を可能とする

制御性の高レ、電動ァクチユエータ は 、高出力密度モ ^" -タ と ブ レーキ， ステア等の機能機構おょぴ高速サーボ制御系によって構成される。 車 体制御に用いるァクチユエータはェンジン制御機器よ り 髙出力である ため、 ァクチュエータ 自体の高効率化が必要である。 また、 将来の車 体の形態を考える と 、 ホイ一ノレイ ンモータやばね下重

増加を招かな いサスぺン シ ョ ン構成が必要である。

以上のよ う なコ ンセプ ト を具現化するひとつの構成を以下に示す。 電動駆動， 減速， 操舵， 懸架の機能をひとつに複合集約 （モジユー ノレ化） し 、 小型軽量化と 、 カ スタマィ ズによ る同一機 f冓 ， 大量生産を 実現する 。 シャ シ一の四隅にこのモジユールを配置するだけで車と し ての体を成す。 各モジュールは電気的に結ばれてお り 、 機械的なつな が り を持たない 。 これによ り 車室を横切る ものが無く な り 広い車室空 間を得る こ と ができ る。 各々 のモジュールは統合制御を実施し C C V

( Control Configured Vehicle) ィ匕によ る高度な操縦性 ， 安全性を実 現する。 以下、 このモジユー/レを V D (Vehicle Dynamics) モジユー ルと 呼ぶこ と にする。

V Dモジユールで上述したメ リ ッ ト を可能とするためには独立した 駆動輪を独立 したモータで駆動する、 いわゆるィ ンホィ一ル型を採用 する必要力 sある

本発明の言及範囲は、 主と して V Dモジユーノレにおける駆動と懸架 の複合に関する部分である。 また、 本発明で開示する駆動 と懸架の複 合構成を採用 した場合の減速， 操舵機構について も言及する。

以下、 上述の背景技術と 照 ら し合わせ、 イ ンホイ ール型モータ駆 動の «動車両に対して本発明が解決しよ う とする 5¾題 ϊ ついて述ベる 第 1 図は従来の駆動輪毎に駆動用モータ を配置するィ ンホイ ル型 自 車の構成である。 車体からサスペンシ 3 ンを経由 してモ タ と 体になった車輪である駆動輪を支持する 駆動輸が変位するため には モータ も 同時に変位する必要があ り 、 いわゆるパネ下質量が重

< な り 乗 り 心地の悪化ゃタィ ャの接地性の低下が見 られる

第 2 図は上記非特開 2 0 0 2 一 3 3 7 5 5 4 号公報の構成を示す模 式図である。 ダイナミ ッ ク ダンパを設ける と い 5 上記非特開 2 0 0 2

― 3 3 7 5 5 4号公報の方法では 、 極低周波数 ( 1 H z 近辺） の加振 につレ、てはモータ と駆動輪の両方が同位相に動いて しまレ、 、 ダイナミ

V ク ダンパ と しての効果が少ない よ / t タ の重さ 車重毎にダ ィナ ク ダンパの支持部の剛性を調整する必 があ り 多車種への 開は困難である。 また、 構成部品が增加する こ と でコス ト上昇を免 れなレ、 また、 経年変化によ る振動 .特性の変化によ り 口 ス ト性を確

· - 保する と が困難と 思われる

また 上記いずれの方法も 、 第 1 図， 第 2 図に示すよ Ό に車体力 ら サスぺンシ ヨ ンを経由 した先に、 モータおよび駆動輪がつながつた構 成と なつている。 根本的な解法と してはイ ンホィ ノレモ タであつて も 重いモータ がばね下にな らないよ う な構成が望ま しい 0

また 車両のサスペンショ ンの働き は第 3 図に示すよ う に、 以下の よ う な 2 点に集約され、 これを解決する機構が 求される

• 突起乗 り 越え時のハーシュネス低下のために サスぺンシヨ ンの前 後方向 ， 上下方向に衝撃力が加わつた場合、 変 を可能とする （剛性 を低下させる） 。 ' 駆動輪に前後力、 コーナ リ ングフ ォース が加わっ ても、 トー角， キャ ンパ角 （ァライ メ ン ト） 変化を少な く 保つ。

た と ば 、 第 3 図の下図に示すよ う に単純な リ ンク構造を と る と 、 ゥン K (駆動輪が上方に移動） した際には駆動輪の上方が外側に開

、 キャ ンパ角が外側に開いて しまい 、 駆動輪のダ リ ップ力が低下し て しま o また 、 各 リ ンク の接合にはブッ シュが使われてお り 、 外力 に対して接合部が 位してよ り 複雑な き と なって しま う 。 これらに 対して 、 従来'では 、 複雑な リ ンク機構を導入した り 、 サスペンシ ョ ン の各ジ ンク部分のブッシュ硬度を微妙に龍していた

一方ゝ 駆動輪のホィール毎に駆動用モ一タ を配置する理由のひとつ と して 、 社内空間の拡大が挙げられるが 、 従来のイ ンホイ一ノレモ ^"タ では 、 サスぺンシ a ンを介してホィ一ルと一体化したモータ を支持す るため 、 サスぺンシ ヨ ンの横方向の リ ンク長さ とモータ の長さ の合計 が駆動 と懸架のために必要と な り 、 車幅を広げない限 り （特に横方向 の ) 有効スぺ一ス を得る こ と が困難である このためには、 イ ンホィ 一ル型のモ一タ に したサスペンシ ョ ン構成が必要と なな。

本発明は 、 モ一タがばね下にな らない電 '50,自動車、 特にィ ンホイ一 ノレ型 白動車の駆動装置を提供する こ と を 目 的とする

また 、 本発明は 、 上記の駆動装置に したサスペンショ ンを構成す る こ と を 百 的とする

また 、 本発明は 、 上記の構成において 、 操舵、 減速機構を提供する こ と を 的 とする

駆動輪毎にモ一タ を有する電気自動車 、 特にイ ンホィール型電気白 動車の駆動装置に いて、 モータから駆動輸に回転力を伝達する構造 と 、 モ一タに対して駆動輪が変位でき る構造と、 モータ と駆動輸を 結するサスぺンシ 3 ン構造を有し 、 駆動輪がモータ を介して車体に取 り 付け られている こ と を特徴とする電気自動車の駆動装置を提供す る。

し

に 、 刖 、 記モータ と 目 記サスペンシ ンを 体化して駆動輪ホィ ル内近傍に配置し、 駆動輪軸と モータ軸と をフ レキシプルな力 ップ y ングで連結して、 駆 輪をモ一タ に対してサスぺンシ ョ ン構造を介し て支持する と によ •9 サスぺンショ ン 造の車体側にモータ を配置し サスぺンシ ンの反車体側の重量を低減する こ と を特徴とする 気 動車の駆動装置を提供する

更に 、 -、，- 記モータ と 車体を連結する第二のサスベンシ ヨ ン構造を有 し 、 モ一タ は第二のサスぺンシ ヨ ン構造を介して車体側に取 付け ら

· - れている と を特徴とする 気自動車の駆動装置を提供する

本発明は 、 具体的には、 駆動輪毎に該駆動輸を駆動するモ一タ を備 える電気 動車の駆動装置に いて、 車体に刖記モ一タ を保持する

5 に取 •9 付け 、 刖 ΙΞ駆動輪を懸架するサスぺンシ ョ ンを育 U記モ タ に 取 り 付けて、前記駆動輪を前記サスペンシ ョ ンを介して前記モータ（お よび車体） に懸架する ^_ と を特徴とする電気自動車の駆動装置を提供 する

本発明の実施例は 、 駆動輪毎に該駆動輪を駆動するモ一タ を備える 気自動車の駆動装置において 、

車体に前記モータ を保持する よ に取 り 付け 、 記駆動輪の駆動輪 軸に支持ディ ス ク が取 り 付け られ 、 該支持ディ ス ク に 、 前記駆動軸の 回転面と平行な方向に該支持デ ス ク の変位を可能とする部材が取 り 付け られて前記駆動輪を懸架するサスペンシ ンが構成され、 該サス ぺンショ ンを前記モ一タ に取 り 付けて 、 HU記駆 輸を 、 記サスペンシ a ンを介して前記モ一タ に懸架する と

を特徴とする電気自動車の駆動装置を構成する 前記支持ディ ス ク の両側にはこれ ら にそれぞれ接して、 前記支持 ディ ス ク の駆動方向の変位を拘束する軸受が設け られ、 前記モータ の駆 軸と 記駆動輪の駆動輪軸と をフ レキシプルジ ョ ィ ン トで連結 される

記駆 軸は減速機に接続され、 該減速機は目 IJ記モ一タ に保持され る J; に取り 付け られる。

目 IJ記モ一タ と前記車体と を連結する第二のサスぺンショ ンを有し 、 目 U記モ一タは第二のサスペンショ ンに り 前記車体に取 り 付け られる。 また 、 本発明の実施例は、 駆動輪毎に該駆動輸を駆 ftするモータ を 備える 白動車の駆動装置において 、

車体に刖記モータ を保持する よ う に取り 付け 、 目 U記,駆動輪の駆動輪 軸に回転面に平行に、 かつ駆動輪軸方向 (すなわちモ一タの駆動軸方 向 ) の変位を拘束する支持デイ ス ク が設け られ 、 Ψ 支持ディ スク に 目 U記回転面と平行な方向に該支持ディ スク の変位を可能とする部材が 取 り 付け られて前記駆動輪に懸架されるサスぺンシ 3 ンが構成されて、

、 記モ タの駆動軸と前記駆動輪の駆動輪軸 と をフ レキシブルジ 3 ィ ン トで連結し、以つて前記サスペンシ ョ ンを前記モータ に取 り 付けて、 目 IJ記駆動輸に前記サスぺンシ 3 ンを介 して前記モータ が、 刖記駆動軸 の軸方向に対する 直方向に低剛性で、 かつ軸方向に対して強剛性に 懸架される こ と

を特徴とする電 g 車の駆動装置を構成する。

lu記モ一タ と該モ一タ に取 り 付けた前記サスペンシ ョ ンを一体と し て前記駆動輪の駆動輪ホィ一ル内近傍に収納する。

以上に開示した構成を と る こ と によ り 駆動輪に外力が加わつた場合、 モータ は変位せず 、 駆動輪のみが変位する こ と ができ 、 実質上のばね 下重骨低減が可能と な り 、 乗 り 心地の改善と タイ ヤ接地性の向上によ る走行安定性の向上が図れる。

サスペンショ ンの前後方向， 上下方向の剛性を低下でき る ので突 起乗 り 越 X.時の り 心地向上が可能 と なる σ

駆動輪に刖後力 ナ V ングフォ スが加わつてあ 、 ァラィ メ ン ] 変化を少な < 保つこ と に り 、 走行安定性の向上が図れる ο

ァク チュェ タ を有する こ と によ り 卜一角 キャ ンバ角の制御が

- 可能と なる o また のよ な構成を と る と に り 操舵角 を制御す る こ と も可 BEと なる o

以上に示 した構成を と る こ と によ り 駆動， 減速 舵， 懸架の四

- つの機能をひとつの V Dモジュ ―ルで実現する と が可能と なる 図面の簡単な説明

第 1 図は従来のィ ンホイ ル型 気自動車の構成を示す模式図。 第 2 図はダイ ナ ミ ッ ク ダンパを有した構成を示す模式図 第 3 図はサスペンシ ョ ン構造の を示す図。

第 4 図は本発明を適用 したィ ンホィ ール型電気自 動車の構成を示 す図 ο

第 5 図 V D ( Vehicle Dy namics ；) モジュールを搭載した 車の駆動装置全体構成を示す図。

第 6 図は他の V Dモジュ ―ルの aを示す図。

第 7 図は他の V Dモジュ ルの構 laを示す図。

第 8 図は第 7 図に示す V Dモジュ ―ルの部品構成を示す模式図。 第 9 図は他の V Dモジュ ―ルの 3a.を示す図。

第 1 0 図は V Dモジ ルが ゥン ド， ゥ ン ド した状態を示 す図

1 1 図はモータ を支える第 2 のサスペンシ ョ ン構造を付与した 構成を示す図。

第 1 2 図は車体側か らモータ側に相対変位を与え、 キャ ンパ角 の制御を実施した例を示す図。 発明を実施するための最良の形態

〔実施例 1

以下 、 図面を用いて本発明の第一の実施例を示す

第 4 図は V D ( Vehicl e Dyn amics ) モジユーノレ 2 1 , 2 2 ， 2 3 ，

2 4 を搭載した電気自動車 1 の全体構成を示す図である。 V Dモジュ

—ノレの駆 部分は独立した駆動輪を独立したモータで駆動する 、 レ、わ ゆるィ ンホィ一ル型を採用 している。

各モジュ一ルには、 電池 3 から電力ライ ン &髙信頼性通信バス 9 を 経由 し 刖輪用イ ンパータ 4 1 と後輪用イ ンバータ 4 2 を経由 して 力が供 される 。 コ ン ト ローラ 5 は H V ( Hum an Vehicl e ) ィ ンタ一 フ エ一ス 8 を経由 した ドライ バの操作， カ メ ラ 6 ， ミ リ 波な どの距離 センサ 7 、 め いは図示しない通信手段からの外界情報に基づいて各 モジュ一ルに供給する電力量を制御する。 電池 3 ， イ ンパータ 4 1

4 2 ， ン 卜 口ーラ 5 な どの大型の機器は車体 （フ ロ ア） 1 0 の下に 配置する 、 ·_ と によ り 、 居住空間の拡大を図っている

V Dモジュ '—ルは電動駆動， 減速， 操舵， 懸架の機能をひとつに複 合集約 (モジュール化） し、 小型軽量化 と 、 カ ス タマイ ズによ る 同 ― 機構 · 大量生産を実現する も のであ り 、 シャ シ一の四隅にこのモジュ ールを配置するだけで車と しての体を成す。 各モジユールは 気的に 結ばれて り 、 機械的につなが り を持たない。 これによ り 車 を横 る も のがハ、、 く な り 広い車室空間を得る こ と ができ る 。 各々 のモジュ一 ルは統合制御を実施し高度な操縦性， 安全性を実現する。 第 5 図に本発明の実施構成と してイ ンホイ一ル型電気自 動車の駆

1 0 0 を示す。 第 5 図 ( a ) は、 駆動装置 1 0 0 を側面力 ^¾ら 見て、 その構成を示す模式図であ り 、 第 5 図 （ b ) は上記構成の配置 をよ り 簡略に表記し、 従来例と の比較を示す図である 。 第 5 図におい て、 車体 1 0 にはモータ保持部 1 1 の上部がピポッ h 1 2 Aを用いて 回転自在に指示されている た、 モータ保持部 1 1 の下部には リ ニ ァァク チュェータ 1 3 2 がピボッ ト 1 9 B によ り 回転自在に指示され、 リ ニアァク チユエータ 1 3 2 のも う 一端は車体側のピポッ 卜 1 2 B に 回転自在に支持され、 リ ニァァク チユエータ 1 3 2 の伸縮によ り モー タ保持部 1 1 の車体に対する角度を変化させる こ と が可能と なつてい る。

モータ保持部 1 1 の内部にはモータ 1 3 が設け られている モータ 1 3 は、 ステータ 1 4 (図中な し） と ロータ 1 5 は駆動軸 ( モ -タ軸） 1 7 を備える。 本例の場合、 ステータ 1 4 はモータ保持部 1 1 と して の機能を有してお り 、 一体と して作成されている

機能的には両者は明確に分ける こ と ができ るが 、 こ こではモータ保 持部 1 1 をモータ 1 3 の一部と して取 り 扱 う 。

一方、 車体 1 0 の側方に駆動輸 3 1 が設け られている。 駆動輪 3 1 は駆動輪ヒ ール 3 2 と タイヤ 3 3 を有し、 駆動輪ホィ ―ル 3 2 は車体 方向に向けてホイ ール空間部 3 4 が形成されている

ホイール空間部 3 4 内においては、 駆動輪ホイ一ル 3 2 にハプ 3 5 が固定してあ り 、 駆動輪 3 1 と一体回転する。 このノヽプ 3 5 に駆動輪 軸 （ホイール軸） 3 6 が設け られ、 こ の駆動輪軸 3 6 はァ ップライ 卜 3 7 によ り 回転支持されている

モータ保持部 1 1 の一部は上部が外側に突出 していて、 突出部 1 8 を形成し、 この突出部 1 8 と ァ ップライ ト 3 7 はサスぺンシ ョ ンァー ム部材 2 6 ( 2 6 A , 2 6 B ) によって上下端部を ピポッ ト 2 7 ( 2

7 A， 2 7 B , 2 7 C , 2 7 D ) によってそれぞれ連結されてレヽる。

- れによ り ア ツブライ ト 3 7、 ひいては駆動輪 3 1 はモータ保持部 1

1 に対してサスペンショ ンァーム と ピボッ ト によ る リ ンク機構に基づ レヽて上下に変位が可能と なる。

またピボッ ト 2 7 Aを利用 して、 バネダンパ部材 2 5 が設け られ、

Λネダンパ部材 2 5 の他端はサスペンシ ョ ンアーム部材 2 6 B の ピボ

V ト 2 7 D近傍にてピボッ ト 2 8 によって回転可能に連結される。 れによって、 バネダンパ部材 2 5 はア ップライ ト 3 7 、 これによ り 支 持された駆動輪 3 を、 サスペンシヨ ンアーム部材 2 6 A， 2 6 B によ り 懸架するサスペンショ ン （懸架装置） 3 0 を構成し、 モータ保持部

1 1 に対して弾性支持可能とする。' モータ保持部 1 1 は、 サスペンシ

3 ンの車体側の部材の 1 つと なる。

駆動軸 1 7 と駆動輪軸 3 6 はフ レキシプノレジョ イ ン ト 2 9 によって 結され、 モータ 1 3 の駆動力は駆動軸 1 7 を介して駆動輪軸 3 6 に 伝達される。 フ レキシプノレジ 3 イ ン ト 2 9 の作用によって、 駆動軸 1

7 の軸方向に対して角度変化を容認し、 モータ 1 3 の駆動力を駆動輪 に伝達する こ と が可能と なる。

モータ 1 3 と サスペンシ ョ ン 3 0 を一体と して、 ホイ ール空間部 3

4 に揷入してホィ ールイ ンと し 、 車体 1 0 に前述のよ う にマクン トす る こ と で、 サスペンシ ョ ン 3 0 (及ぴ駆動輪 3 1 ) はモータ 1 3 に対 して変位可能と な り 、 車体を懸架する こ と が可能と なる。

第 5 図 （ b ) を用いて本実施例の構成を再確認する。 車体側 (左側） から見てレヽく と 、 車体， モータ , サスペンシ ョ ン， 駆動輪の順番で構 成されている。 こ の よ う に、 モータ と駆動輪を連結する サスぺンシ ョ ン構造を有し、 サスペンショ ン構造の車体側にモータ を配置する こ と によ り 第 1 図， 第 2 図の従来例 と異な り 、 モータ はパネ下と な らな い構成とする こ と が可能と なる。

〔実施例 2 〕

第 6 図は、 本発明の第 2 の実施例を示す。 第 1 の実施例 と 同一の構 成について同一番号を付してあ り 、 第 1 の実施例の説明を採用する も の とする。 以下の実施例について も同様である。

第 6 図において、 減速機 6 0 がモータ保持部材 1 1 に、 すなわちモ ータ 1 3 に保持される よ う に取 り 付けられてお り 、 駆動軸 1 7 は減速 機 6 0 に接続される。これによつて駆動軸 1 7 の回転速度は減速され、 駆動輪軸 2 9 に伝達される。

こ の よ う に、 こ の例にあっては、 減速機 6 0 は、 サスペンシ ョ ンの 車体側の一部部材と してモータ 1 3 によって保持される。

第 6 図 （ b ) の構成， 説明は第 5 図 （ b ) と 同様であ り 、 繰り 返さ ない。

〔実施例 3 〕

第 7 図は V Dモジュールの断面を示す模式図である （複雑化を避け るためにブレーキ機構については省略している） 。 そ して、 第 8 図は 第 7 図に示す V Dモジュールの構成部品 と その組み立て方を示す図で ある。 これらの図において、 マ ウ ン ト 2 0 1 が車体 1 0 に一体に取り 付け られ、 そこにモータ 1 3 (ステータ 1 6 , ロータ 1 5 ) が取 り 付 け られる。 さ らにモータ 1 3 力 らはジョ イ ン ト部 2 0 3 1 力 ら中間 ド ライ プシャ フ ト 2 0 4 と接合され、 支持ディ ス ク 1 3 7 ， 各べア リ ン グ， サスペンショ ンブッ シュ等で構成されるサスペンショ ン 3 0 を経 由 して駆動輪 3 1 に連結される。

こ の例にあっては、 円板状の支持ディ ス ク 3 7 の外方に ドライ ブべ ァ リ ング 2 0 7 が設け られ、 さ らにその外方に垂直方向にサスペンシ ヨ ン部材を構成するサスペンショ ンプッ シュ 2 0 8 が設け られ、 支 持ディ ス ク 3 7 はその両側面側を 2 つのサポー トベア リ ング、 すな わちィ ンナーサポ一 トベア リ ング 2 0 5 と ァ ゥ トサポー ト 2 0 9 によ つて保持している。 これらのサポー トベア リ ングはモータ保持部 1 1 の突出部 1 8 に保持される。

第 8 図に示す構造を と る こ と によ り 駆動装置 1 0 0 の構造はよ り 省 スペース化され、 モータはばね上と な り 、 かつキャ ンパ変化のない構 成が提供される。

以上のよ う に、 車体 1 0 にモータ 1 3 を保持する よ う に取 り 付け、 駆 輪 3 1 の駆 す侖車由 3 6 に回転面に平行に、 かつ軸方向の 位を拘 束する支持ディ ス ク 1 3 7 が設け られ、 支持ディ ス ク 1 3 7 に 、 回転 面と平行な方向に支持 ィ スク 1 3 7 の変位を可目匕 、 すなわち許容と する部材が取 り 付け られて駆動輪 3 1 に懸架されるサスぺンシ ヨ ン 3

0 が構成され 、 モ一タ 1 3 の駆動軸 1 7 と駆動輸 3 1 の駆 輪軸 3 6 と をフ レキシブルジ a ィ ン 卜 2 9 で連結し、 以っ て in記サスぺンシ ョ ン 3 0 をモータ 1 3 に取 り 付けて、 駆動輪 3 1 にサスぺンシ a ン 3 0 を介してモータ 1 3 が駆動軸 1 7 の軸方向に対する 直方向に低剛性 で 、 かつ軸方向に対して強剛性に懸架される駆動装置 1 0 0 が構成さ れ 、 モータ 1 3 と モ一タ 1 3 に取 り 付けたサスぺンシ ョ ン 3 0 を一体 と して駆動輪 3 1 の駆動輪ホイール 3 2 内に収納する構造が構成され る。

第 8 13において 、 まず、 2 0 1 はモジュールを と り つけるマ ウン ト であ り 、 これが車体 1 0 に一体的に と り つけ られる。 マウン ト 2 0 1 の上方には、 コ ン 卜 ローラ 5 によ り 駆動される操舵ァクチユエータ 4

0 が固定されてお り 、その出力軸にはステータ 1 6 が固定されている。 れに り 駆動輪ホィ ール 3 2 を含んだモジュール全体の車体に対す る角度 （変位） を与える こ と ができ る。 1 5 はロータで 2 0 4 の中 間 ドライ プシャ フ ト 2 0 4 と 角変位可能なジョ イ ン ト部 2 0 3 1 で 連結される。 中間 ドライ ブシャ フ ト 2 0 4 のも う 一方は同等な連結手 段 2 0 6 1 経由で、 支持ディ ス ク 1 3 7 と 呼ばれる 円盤状の部材に連 結される。 支持ディ ス ク 1 3 7 には ドライ ブシャ フ ト 2 0 6 1 が接続 され、 そのも う一端の ドライ ブシャ フ ト 2 0 6 2 にはブレーキデイ ス ク 2 1 0 1 を有したハブ 2 1 0 と駆動輪ホイール 3 2 が連結されてお り 、ロータ 1 5 の回転 トルク を駆動輪ホイ ール 3 2 まで伝達している。

2 0 5 と 2 0 9 は、 それぞれイ ンナーサポー トベア リ ング （軸受） と ア ウ ターサポー トベア リ ングであ り 、 支持ディ ス ク 1 3 7 を表ノ裏 から挟み込み、 ドライ ブシャ フ ト 2 0 6 2 の軸方向 と 垂直方向 （直角 方向） にのみ変位可能とする。 すなわち支持ディ スク 1 3 7 ， ハブ 2 1 0 , 駆動輪ホイール 3 2 は、 車体 1 0 あるいはマウ ン ト 2 0 1 に対 して傾く こ と な く 、 前後， 上下、 あるいはその合成方向にのみ変位す る。

支持ディ ス ク 1 3 7 の外周には ドライ ブベア リ ング 2 0 7 がはめ込 まれ、 さ らにその外周には弾性部材であるサスペンショ ンプッ シュ 2 0 8 がはめ込まれ、 サスペンシ ョ ンプッ シュ 2 0 8 はイ ンナーサポー トベア リ ング 2 0 5 と ア ウターサポー トベア リ ング 2 0 9 にはさまれ て固定されている。 これによ り サポー トディ スク 2 0 6 は ドライ プべ ァ リ ング 2 0 7 と一体と な り 、 サスペンシ ョ ンプッ シュ 2 0 8 に よ つ てシャ フ ト の軸方向 と垂直方向に支持が可能と なる。 本実施例ではサ スペンショ ンに弾性部材を用いたが、 上下方向 と前後方向に変位でき る よ う に、 金属ばねや空気ばね， 油圧ァク チユエ一タ等を用いても良 レヽ ₀

ア ウターサポー トベア リ ング 2 0 9 にはコ ン ト ローラ 5 によ り 制御 される ブ レ ーキキヤ リ パ 2 1 1 が固定されてお り 、 ハブ 2 1 0 のブ レーキディ ス ク 2 1 0 1 を挟み込むこ と に よ'り ン ト ロ一ラ 5 から の指令に基づき駆動輪 3 1 を減速する こ と ができ る

第 1 0 図は 、 V Dモジユールが中立位置 （ a ) からノ ゥ ン K (タィ ャが上方に移動） した場合と リ ノ ゥ ン ド (タィ ャが下方に移動 ) した 状態を示す図である 駆動輪ホイ ール 3 2 に連結された支持ディ ス ク

1 3 7 は、 ィ ンナ サホー トベア リ ング 2 0 5 と ァ ウタ一サポ一卜ベ ァ リ ング 2 0 9 によ り 表 /裏から挟み込みまれているため 、 一タ 1

5 あるレヽは ドラィ プシャ フ ト 2 0 6 2 の軸方向 と直角 に変位し 、 第 9 図に示すよ う に、 パクン ド . リ パウ ン ド時のキャ ンパ変化は 生しな い。 また、 図示しないが 、 前後方向 （紙面に垂直の方向） に変位して も、 上述の構成から 卜一変化な ども発生しない。

前後方向， 上下方向の剛性はサスペンショ ンプ Vシュ 2 0 8 の剛性 を円周部分毎に適切に ぶこ と によ り 、 独立して調整する こ と がでさ

0

以上のよ う に本実施例の構成によ り 、

• 突起乗 り 越え時のハーシュネス低下のために 、 サスぺンシ ンの 前後方向， 上下方向に衝搫力が加わつた場合 、 変位を可能とする (剛 性を低下させる）

• 駆動輪に前後力 ーナ リ ングフ ォースが加わつても 、 卜一角 キャ ンパ角 （ァラィ メ ン ト） 変化を少な く 保つ

と レヽ ぅ 2 つの課題が 、 同時に解決できィ ンホィ一ル型のモ一タ に し たサスペンシ ョ ン構成が提供される。

〔実施例 4 〕

第 9 図は、 本発明の第 4 の実施例を示す。 第 3 の実施例 と 同一の構 成については同一番号を付けてある。 第 9 図において、 減速機 6 0 がモータ保持部材 1 1 に、 すなわち モータ 1 3 に保持される よ う に取 り 付け られてお り 、 駆動軸 1 7 は 減速機 6 0 に接続される。 これによつて駆動軸 1 7 の回転速度は減速 され、 駆動輪軸 2 9 に伝達される。

この よ う に、 こ の例にあっ ては、 減速機 6 0 は、 サスペンシ ョ ンの 車体例の一部部材と してモータ 1 3 によって保持される。

第 9 図 （ b ) の構成， 説明は第 7 図 （ b ) と 同様であ り 繰り 返さ な レヽ

〔実施例 5 〕

オフ 口 ド車両のよ う に極めて大き な、 ホイールス ト ローク （駆動 輪の上下方向の変位） が必要な車両に対して、 第 7 図， 第 8 図の構造 を と つた場合、 ス ト ロークが足 り ない場合が懸念される。 こ の よ う な 場合には第 1 1 図に示すよ う にモータ 1 3 を支える第二のサスペンシ ヨ ン 3 1 を付与 した構成とすればよい。 すなわち、 モータ 1 3 は第二 のサスペンシ ョ ン 3 1 によ っ て車体 1 0 に取 り 付け られる。 新にマウ ン ト 2 0 2 が設け られ、 マウ ン ト 2 0 2 をマ ウ ン ト 2 0 1 と の間に平 行四辺形状の リ ンク機構 3 0 3 が設け られ、 マ ウ ン ト 2 0 2 と リ ンク 機構の ピポッ ト点 3 0 4 を結んでサスペンシ ョ ン部材 3 0 5 が設け ら れる。 他の構成は第 7 図の構成と 同一である。 これによ り 大き なス ト ローク が可能と なる と と もに、 微小で高周波数の変位に対しては、 モ ータが変位せず、 駆動輪のみが変位可能と なる。 これによ り オフ ロ ー ド車両な どに対しても、 乗 り 心地と操縦安定性， 走破性を確保したサ スペンショ ン構成を提供する こ と ができ る。

つぎに、 前述の各実施例に採用可能な操舵機構， 減速機構について 述べる。

モータ側は第 7 図， 第 8 図に示したよ う な構造を と り モータ回転軸 に対して常に直角 にのみ動く （軸に対して倒れ角が発生しない） た め、 .モータ の車体に対する角度と 、 駆動輪の車体に対する角度が等 しく なる。 このため操舵ァクチユエータ 4 0 はマウ ン ト 2 0 1 (車体 側） に固定し、 モータ のケーシングにあたる ステータ 1 6 に直接角変 位を与える こ と によ り 操舵が可能と なる。

モータの車体に対する角度と 、 駆動輸の車体に対する角度が等し く なる とい う 特性を生かせば、 第 1 2 図に示すよ う に リ ニアァク チユエ ータ 1 3 2 を用いて車体側からモータ側に相対変位を与える こ と によ り 、 た と えばキャ ンバ角の制御な ど、 路面に対する駆動輪の角度制御 が可能と なる。 これによ り タイ ヤ接地性の向上によ る走行安定性の向 上が図れる。 尚、 第 1 2 図 （ a ) はキャ ンバ制御あ り の場合の例、 第 1 2 図 （ b ) はキャ ンパ制御な.しの場合の例を示す。

このよ う に リ ニアァク チユエータ 1 3 2 を有する こ と によ り 、 トー 角， キャ ンバ角の制御が可能と なる。 またこのよ う な構成を と る こ と によ り 、 操舵角を制御する こ と も可能と なる。

以上に示した構成を と る こ と によ り 、 駆動， 減速， 操舵， 懸架の四 つの機能をひとつの V Dモジュールで実現する こ と が可能と なる。 第 8 図に示している よ う に、 ハプ 2 1 0 に設け られたブレーキディ ス ク 2 1 0 1 を挟み込むこ と によ り 駆動輪の減速を可能とするプレー キキヤ リ バ 2 1 1 はア ウターサポー トベア リ ング 2 0 9 に固定されて いる。 第 1 0 図力 ら判る よ う に、 ア ウターサポー トベア リ ング 2 0 9 はモータ側と一体化してお り 、 駆動輪のバウン ド， リ バウ ン ドに対し て上下に変位しない （パネ上） 。 したがって、 ブレーキキヤ リ パ 2 1 1 もバネ上に配置されるため、 ばね下重量低減が可能と な り 、 乗 り 心 地の改善と タイ ヤ接地性の向上によ る走行安定性の向上が図れる。 駆 動輪が変位し偏心 した状態でのブレーキングで車輪軸と垂直方向の力 の発生が懸念される場合は、 各輪にモータ を有する ためモータ 内部 (非変位部分） にブレーキディ ス ク と キヤ リ パを配置 しても よい。 また従動輪と して V Dモジュールを用いる場合はモータのステータ， ロータ の代わ り にプレーキ構造を組み込んでも よい。

ブレーキキヤ リ パ 2 1 1 が発生するブレーキ力は、 必要な減速度に 応じて、 モータ駆動、 あるいは回生制動 トルク と統合してコ ン ト ロー ラ 5 によ り き め細かく 制御可能と な り 、 高精度， 高機能な減速制御， 駆動輪空転抑制制御等が可能と なる。

以上のよ う に、第 7 図，第 8 図に示すよ う な構成を と る こ と によ り 、 イ ンホイール型のモータ に適したサスペンショ ン構成を と つた場合の、 操舵， 減速機構が提供される。

以上述べたよ う に第 5 図，第 7 図、あるいは第 8 図に示したよ う に、 電動駆動， 減速， 操舵， 懸架の機能をひと つに複合集約 した 自 己完結 型の V D ( Vehicle D ynamic s ) モジュールを実現でき る。

第 4 図にその概念を示したよ う にシャシ一の四隅にこのモジュール を配置するだけで電気自動車と しての体を成すこ と ができ る。 各モジ ユールは電気的に結ばれてお り 、 機械的なつなが り を持たない。 これ によ り 車室を横切る ものが無く な り （フ ラ ッ ト フ ロ ア） 、 広い車室空 間を得る こ と ができ る。 各々 のモジュールは統合制御を実施し高度な 操縦性、 安全性を実現する こ と が可能と なる。

Claims

求 の 範

1 . 駆動輪毎に該駆動輪を駆動するモータ を備 X.る 気自動車の駆動 装置において、

、

車体に前記モータ を保持する よ う に取 り 付け 、 刖記駆動輪を懸架す るサスペンショ ンを盲 U記モータ に取 り 付けて、 flj記駆動輪を前記サス ぺンシ ョ ンを介して目 u記モ—タ に懸架する こ と

を特徴とする電気自動車の駆動装置。

2 . 請求項 1 において、 前記モータ と該モ一タ に取 り 付けた前記サス ぺンシ ョ ンを一体と して前記駆動輪の駆動輪ホィ 一ル内近傍に収納す る こ と を特徴とする電気自動車の駆動装置

3 . 請求項 1 または 2 において 、 刖記モータ の駆動軸 と IU曾己駆動輪の 駆動輪軸と をフ レキシプルジ 3 イ ン トで連結したこ と を特徴とする電 気自動車の駆動装 id

4 . 請求項 3 において、 食 U記駆動軸は減速機に接続され、 該減速機は 圍、一

目 IJ記モータ に保持される よ う に取 り 付け られる こ と を特徴とする電気 自動車の駆動装置

5 . 請求項 1 から 4 のいずれかにおいて、 目 U記モ一タ と 刖記車体と を 連結する第二のサスペンショ ンを有し、 前記モ一タ は第二のサスペン ショ ンによ り 前記車体に取り 付け られる こ と を特徴と する電気自動車 の駆動装置。

6 . 駆動輪毎に該駆動輪を駆 ftするモータ を備える 気自動車の駆動 装置において、

、

車体に前記モータ を保持する よ う に取 り 付け 、 刖 Sし駆動輪の駆動輪 軸に支持ディ スク が取 り 付け られ、 該支持ディ ス ク に 、 刖記駆動軸の 回転面と平行な方向に該支持ディ ス ク の変位を可能とする部材が取 り 付け られて前記駆動輪を懸架するサスペンシ ョ ンが構成され、 該サ ス ンシ 3 ンを刖 dモ 'ータ に取 り 付けて 、 刖記駆動輪を刖記サスぺ ンシ a ンを介して前記モータ に懸架する こ と を特徴とする電気自動車の駆動装 ¾ o

7 • 請求項 6 において、 - 目 IJ記支持ディ スク の両側には れらにそれぞ れ接して 刖記支持ディ ス ク の駆動軸方向の変位を拘 する軸受が設

、

け られ 刖記モータ の駆動軸と前記駆動輪の駆 輪軸と をフ レキシプ ルジ 3 ィ ン 卜で連結したこ と を特徴とする 自動車の駆動装置

8 • 求項 6 または 7 において、 前記駆動軸は減速機に接続され 、 該 減速機は刖記モータ に保持される よ う に取 り 付け られる こ と を特徴と する 自動車の駆動装

、

9 5 求項 6 力 ら 8 のいずれかにおいて 、 目 IJ記モ一 、

タ と 刖記車体と を 結する第 ―のサスペンショ ンを有し、 刖記モ ―タ は第一のサスぺン シ 3 ンに り 前記車体に - 取 り 付け られる と を特徴とする 白動車 の駆動装置

1 0 駆動輪毎に該駆動輪を駆動するモ タ を備える電気白動車の駆 装置に いて、

車体に刖記モータ を保持する よ う に取 り 付け 、 記駆動輪を駆動輪 軸に回転面に平行に、 かつ駆動輪軸方向の変位を拘束する支持ディ ス ク が け られ 、 該支持デイ ス ク に、 目 u a己回転面 と平行な方向に該支持 ティ ス ク の変位を可能とする部材が取 り 付け られて刖記駆動輪を懸架 するサスぺンシ ョ ンが： ϋ成され、 刖記モ一タ の駆動軸 と 刖記駆動輪の

、

駆動輪軸と をフ レキシプノレジョ イ ン トで連 し 、 以つて 記サスぺン シ ンを IU記モータ に取 り 付けて、 目 u記駆動輪を 記サスぺンシ ョ ン

、 '- を介して刖記モータが、 前記駆動軸の軸方向に対する 直方向に低剛

- 性で 、 かつ軸方向に対して強剛性に懸架する と を特徴とする電気自動車の駆動装置。

1 1 . 請求項 1 0 において、 前記モータ と 該モータ に取 り 付けた前 記サスペンシ ョ ンを一体と して前記駆動輪の駆動輪ホイール內近傍に 収納する こ と を特徴とする電気自動車の駆動装置。

1 2 . 請求項 1 から 1 1 のいずれかに記載の電気自動車の駆動装置に おいて、駆動輪の回転を減速する機構を有する電気自動車の駆動装置。 1 3 . 請求項 1 から 1 2 のいずれかに記載の電気自動車の駆動装置に おいて、 車体からモータ に、 車体と の相対変位を与えるためのァクチ ユエータ を有する電気自動車の駆動装置。