JP2007145070A - 車両用駆動輪構造 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトで且つ多機能な車両用駆動輪構造を提供すること。
【解決手段】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、回転トルクを発生させる回転トルク生成手段（例えばモータ）と、回転トルク生成手段により生成された回転トルクによって車輪が駆動されるように該回転トルクを車輪に選択的に伝達する第一の動力伝達手段と、回転トルク生成手段により生成された回転トルクによって車輪が第一の方向へ転舵されるように該回転トルクを車体へ選択的に伝達する第二の動力伝達手段と、回転トルク生成手段により生成された回転トルクによって車輪が上記第一の方向とは逆の第二の方向へ転舵されるように該回転トルクを車体へ選択的に伝達する第三の動力伝達手段とを備える。
【選択図】図１

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、コンパクトで且つ多機能な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、各輪に２つの独立した駆動輪を並列に設置し、モータ制御によって駆動にのみならずこれら駆動輪間の回転差により操舵も実現する車両用駆動輪構造が開示されている。
特開２００４−９０９０３号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の従来構造では、各輪にホイール、ベアリング、タイヤ等が２セットずつ必要となるため、部品点数が増加して製造コストが高くなると共に、構造が大型化するために大きなホイールハウスが必要となって車室内スペースを広くとることができなくなる。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、コンパクトで且つ多機能な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一態様は、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、回転トルクを発生させる回転トルク生成手段（例えばモータ）と、該回転トルク生成手段により生成された回転トルクによって車輪が駆動されるように該回転トルクを車輪に選択的に伝達する第一の動力伝達手段と、上記回転トルク生成手段により生成された回転トルクによって車輪が第一の方向へ転舵されるように該回転トルクを車体へ選択的に伝達する第二の動力伝達手段と、上記回転トルク生成手段により生成された回転トルクによって車輪が上記第一の方向とは逆の第二の方向へ転舵されるように該回転トルクを車体へ選択的に伝達する第三の動力伝達手段とを有する車両用駆動輪構造である。

この一態様においては、例えば、上記回転トルク生成手段が出力軸が車輪回転軸と一致するように配置され、上記第一の動力伝達手段が上記回転トルク生成手段と車輪との間に介設された第一の動力伝達クラッチ機構を有し、上記第二の動力伝達手段及び第三の動力伝達手段が上記回転トルク生成手段の出力軸と共に回転する共通の駆動ギアを有し、上記第二の動力伝達手段が上記駆動ギアと一対のかさ歯車機構を形成する第一のピニオンギアと、該第一のピニオンギアと車体との間に介設された第二の動力伝達クラッチ機構とを有し、上記第三の動力伝達手段が上記第一のピニオンギアと同軸上に逆向きに配置され、上記駆動ギアと一対のかさ歯車機構を形成する第二のピニオンギアと、該第二のピニオンギアと車体との間に介設された第三の動力伝達クラッチ機構とを有する。

この一態様によれば、３つの動力伝達手段を独立に制御することによって、上記第一の動力伝達手段が回転トルクを車輪に伝達するように制御すれば駆動が実現され、上記第二の動力伝達手段が回転トルクを車体に伝達するように制御すれば一の方向への操舵が実現され、上記第三の動力伝達手段が回転トルクを車体に伝達するように制御すれば他の方向への操舵が実現される。したがって、１つの構造で車輪の駆動及び操舵が可能となるため、コンパクトで且つ多機能な車両用駆動輪構造を実現することができる。

なお、この一態様において、上記第一の動力伝達手段、上記第二の動力伝達手段、及び、上記第三の動力伝達手段のうち少なくとも１つ、好ましくは３つすべて、を動力伝達割合を可変とすることができる構造とすると、上記回転トルク生成手段の出力を駆動成分と操舵成分とに分配することができるため、好ましい。すなわち、上記第一の動力伝達手段と上記第二の動力伝達手段及び／又は第三の動力伝達手段との間の動力伝達割合を変化させることによって駆動成分と操舵成分の割合を任意に変化させることができるため、上記回転トルク生成手段の出力をロス無く使い切ることができる。これにより、要求される出力性能に対する体格や質量を低減することができる。

本発明によれば、コンパクトで且つ多機能な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、ホイールインモータ構造を採用した車両用駆動輪構造の基本概念、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。

また、以下に説明する実施例及び添付図面においては、説明の便宜上、車両左側の駆動輪を例に挙げて説明する。前輪であるか後輪であるかは問わない。当業者には明らかなように、以下に説明する実施例及び添付図面に示された本発明に係る構造は、ミラー反転させることによって図示しない右輪にも当然適用可能である。

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。本実施例に係る車両用駆動輪構造１００は、ホイール内に配置された１つのモータの出力を独立に制御可能な３つのクラッチを介して車輪、アッパーアーム、及びロワーアームにそれぞれ伝達することによって、駆動及び操舵を１つのホイールインモータ構造によって実現可能にすると共に、車両走行状態に応じてモータ出力の駆動成分及び操舵成分の割合を任意に変化させることができるようにしたものである。

図１は本実施例に係る車両用駆動輪構造１００を車両後部から見た概略背面図であり、図２は車両用駆動輪構造１００のＡ−Ａ断面（図１）を示す概略横断面図である。

車両用駆動輪構造１００は、車両左右方向に略平行な車輪回転軸Ｘを中心軸として回転可能に設置された車輪取付部材１０１を有する。車輪取付部材１０１の車両外側端には、図示しない車輪を取り付けるためのハブ１０１ａが形成される。

車両用駆動輪構造１００は、更に、車輪取付部材１０１を例えばボールベアリングなどを介して車輪回転軸Ｘまわりに回転可能に支持すると共に、転舵時に転舵軸Ｚまわりに図示しない車輪と一緒に回転するナックル１０２とを有する。

車両用駆動輪構造１００は、更に、ナックル１０２内部に車輪回転軸Ｘに沿って配置されたモータ１０３と、モータ１０３の出力軸１０３ａに固定され、モータ１０３の駆動により出力軸１０３ａと一緒に車輪回転軸Ｘまわりに回転する駆動ギア１０４とを有する。

駆動ギア１０４は、略円盤状の形状であり、中心軸が車輪回転軸Ｘと一致するように配置される。また、駆動ギア１０４のモータ１０３に対向する面の円周縁部には図示するような角度でギア歯が形成される。

車両用駆動輪構造１００は、更に、車輪取付部材１０１とモータ出力軸１０３ａとを選択的に接続する第一のクラッチ機構１０５を有する。本実施例において、第一のクラッチ機構１０５は、一例として、２枚の対向するクラッチ板を互いに押し付けることによって動力伝達を実現する摩擦押圧式のクラッチ機構であって、押圧力を調整することによって動力伝達率を変えることができる種類のクラッチ機構であるものとする。

ここでは、図示するように、第一のクラッチ機構１０５を構成する一方のクラッチ板１０５ａが車輪取付部材１０１に、他方のクラッチ板１０５ｂが駆動ギア１０４にそれぞれ取り付けられる。

車両用駆動輪構造１００は、更に、例えばボールベアリングなどを介して転舵軸Ｚまわりに回転可能にナックル１０２に取り付けられた第一のピニオンギア１０６を有する。第一のピニオンギア１０６は、駆動ギア１０４のギア歯と噛合し、駆動ギア１０４と共に一対のかさ歯車機構を形成する。すなわち、第一のピニオンギア１０６は、モータ１０３作動中、噛合した駆動ギア１０４によって常に回転させられる。

第一のピニオンギア１０６のシャフト１０６ａは、第二のクラッチ機構１０７を介して、サスペンションのアッパーアーム１０８に連結される。本実施例において、第二のクラッチ機構１０７は、一例として、２枚の対向するクラッチ板を互いに押し付けることによって動力伝達を実現する摩擦押圧式のクラッチ機構であって、押圧力を調整することによって動力伝達率を変えることができる種類のクラッチ機構であるものとする。

ここでは、図示するように、第二のクラッチ機構１０７を構成する一方のクラッチ板１０７ａが第一のピニオンギア１０６に、他方のクラッチ板１０７ｂがアッパーアーム１０８にそれぞれ取り付けられる。

車両用駆動輪構造１００は、更に、例えばボールベアリングなどを介して転舵軸Ｚまわりに回転可能にナックル１０２に取り付けられた第二のピニオンギア１０９を有する。第二のピニオンギア１０９は、駆動ギア１０４のギア歯と噛合し、駆動ギア１０４と共に一対のかさ歯車機構を形成する。

第二のピニオンギア１０９は、第一のピニオンギア１０６と同じく転舵軸Ｚ上であって、第一のピニオンギア１０６とは車輪回転軸Ｘを挟んで反対側に、すなわち第一のピニオンギア１０６とは逆向きに、配置される。すなわち、第二のピニオンギア１０９は、モータ１０３作動中、噛合した駆動ギア１０４によって常に第一のピニオンギア１０６とは反対回りに回転させられる。

第二のピニオンギア１０９のシャフト１０９ａは、第三のクラッチ機構１１０を介して、サスペンションのロワーアーム１１１に連結される。本実施例において、第三のクラッチ機構１１０は、一例として、２枚の対向するクラッチ板を互いに押し付けることによって動力伝達を実現する摩擦押圧式のクラッチ機構であって、押圧力を調整することによって動力伝達率を変えることができる種類のクラッチ機構であるものとする。

ここでは、図示するように、第三のクラッチ機構１１０を構成する一方のクラッチ板１１０ａが第二のピニオンギア１０９に、他方のクラッチ板１１０ｂがロワーアーム１１１にそれぞれ取り付けられる。

ここでは、３つのクラッチ機構１０５、１０７、及び１１０を制御するための電気系統又は油圧系統などの図示は省略しているが、これら３つのクラッチ機構１０５、１０７、及び１１０はそれぞれ独立に回転力の断接及び接続時の動力伝達割合（率）を制御可能であるものとする。

次いで、このような構成の車両用駆動輪構造１００の動作について図３を用いて説明する。図３は、３つのクラッチ機構１０５、１０７、及び１１０の断接に応じた２つのピニオンギア１０６及び１０９と車輪取付部材１０１の動きを概略的に示している。

図３（ａ）に示すように、第一のクラッチ機構１０５を接続し、第二のクラッチ機構１０７及び第三のクラッチ機構１１０を離すと、モータ１０３により発生した回転トルクが車輪取付部材１０１に伝達され、車輪取付部材１０１が車輪回転軸Ｘまわりに（すなわちＹＺ平面において）回転するため、図示しない車輪を駆動させることができる。

他方、図３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第一のクラッチ機構１０５を離し、第二のクラッチ機構１０７又は第三のクラッチ機構１１０を接続すると、駆動ギア１０４を介してモータ１０３から伝達された回転トルクによる第一のピニオンギア１０６又は第二のピニオンギア１０９の回転がアッパーアーム１０８又はロワーアーム１１１にそれぞれ伝達されるため、ナックル１０２を車体に対して相対的に転舵軸Ｚまわりに（すなわちＸＹ平面において）回転させ、車輪を転舵することができる。

以上、第一のクラッチ機構１０５と第二のクラッチ機構１０７又は第三のクラッチ機構１１０とのいずれか一方を接続し、他方を離す場合について、作用の違いを説明した。すなわち、第一のクラッチ機構１０５のみを接続すれば車輪を転舵させずに駆動のみさせることができ（直進全力加速）、第二のクラッチ機構１０７又は第三のクラッチ機構１１０のみを接続すれば車輪を駆動させずに転舵のみさせることができる（据え切り）。

車両用駆動輪構造１００は、更に、第一のクラッチ機構１０５と第二のクラッチ機構１０７又は第三のクラッチ機構１１０との双方を接続し、接続したクラッチ機構における動力伝達率を任意に設定することによって、モータ出力を任意の割合で駆動成分と転舵成分とに配分することができる。

このように、本実施例によれば、３つのクラッチ機構を独立に制御して１つのモータ出力を駆動と操舵とに適切に配分することによって、１つの構造で車輪の駆動及び操舵が可能となるため、コンパクトで且つ多機能な車両用駆動輪構造を実現することができる。

また、接続したクラッチ機構の動力伝達率を変化させることによって駆動成分と操舵成分の割合を任意に変化させることができるため、モータ出力をロス無く使い切ることができると共に、要求されるモータ出力性能に対する体格や質量を低減することができる。

本発明は、ハイブリッド車や電気自動車などのモータにより車輪を駆動する方式の車両全般において駆動輪構造として利用できる。本構造は、採用する車両の外観、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車両用駆動輪構造を車両後部から見た概略背面図である。 本発明の一実施例に係る車両用駆動輪構造のＡ−Ａ断面（図１）を示す概略横断面図である。 本発明の一実施例に係る車両用駆動輪構造における３つのクラッチ機構の断接に応じたピニオンギアと車輪取付部材の動きを概略的に示す図である。

符号の説明

１００ 車両用駆動輪構造
１０１ 車輪取付部材
１０２ ナックル
１０３ モータ
１０３ａ モータ出力軸
１０４ 駆動ギア
１０５、１０７、１１０ クラッチ機構
１０５ａ、１０５ｂ、１０７ａ、１０７ｂ、１１０ａ、１１０ｂ 摩擦クラッチ板
１０６、１０９ ピニオンギア
１０６ａ、１０９ａ ピニオンギアシャフト
１０８ アッパーアーム
１１１ ロワーアーム

Claims (3)

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、
   回転トルクを発生させる回転トルク生成手段と、
   前記回転トルク生成手段により生成された回転トルクによって車輪が駆動されるように該回転トルクを車輪に選択的に伝達する第一の動力伝達手段と、
   前記回転トルク生成手段により生成された回転トルクによって車輪が第一の方向へ転舵されるように該回転トルクを車体へ選択的に伝達する第二の動力伝達手段と、
   前記回転トルク生成手段により生成された回転トルクによって車輪が前記第一の方向とは逆の第二の方向へ転舵されるように該回転トルクを車体へ選択的に伝達する第三の動力伝達手段と、を有す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、
   前記回転トルク生成手段は、出力軸が車輪回転軸と一致するように配置され、
   前記第一の動力伝達手段は、前記回転トルク生成手段と車輪との間に介設された第一の動力伝達クラッチ機構を有し、
   前記第二の動力伝達手段及び第三の動力伝達手段は、前記回転トルク生成手段の出力軸と共に回転する共通の駆動ギアを有し、
   前記第二の動力伝達手段は、
   前記駆動ギアと一対のかさ歯車機構を形成する第一のピニオンギアと、
   該第一のピニオンギアと車体との間に介設された第二の動力伝達クラッチ機構とを有し、
   前記第三の動力伝達手段は、
   前記第一のピニオンギアと同軸上に逆向きに配置され、前記駆動ギアと一対のかさ歯車機構を形成する第二のピニオンギアと、
   該第二のピニオンギアと車体との間に介設された第三の動力伝達クラッチ機構とを有する、ことを特徴とする車両用駆動輪構造。
3. 請求項１記載の車両駆動輪構造であって、
   前記第一の動力伝達手段、前記第二の動力伝達手段、及び、前記第三の動力伝達手段のうち少なくとも１つは、動力伝達割合を可変とすることができる構造を採る、ことを特徴とする車両駆動輪構造。

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