JP3772638B2 - ホイールインモータ車のモータ搭載構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車輪を回転可能に支持するアクスルに取り付けられて車輪を駆動するモータを備えたホイールインモータ車のモータ搭載構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ホイールインモータ車のモータ搭載構造としては、例えば特開平５−１１６５４５号公報に記載されたものがある。これは、仮想キングピン軸と路面との交点と、タイヤ幅方向の中心線と路面との交点との距離、すなわちスクラブ半径が大きいことにより生じる操舵力の増大を、前記スクラブ半径を小さくして低減しようとするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のホイールインモータ車のモータ搭載構造にあっては、仮想キングピン軸に対し、タイヤやロードホイール、さらにはアクスル・ブレーキ部品が車両外側に大きくオフセットしており、その結果操舵時における仮想キングピン軸廻りの慣性重量が大きく、操舵に違和感（操舵力が重い）を感じることがある。これを解決をする手段としては、例えば油圧式パワーステアリングのポンプ能力アップによる方法があるが、エンジン負荷が大きくなり燃費が悪化するという問題がある。
【０００４】
そこで、この発明は、燃費の悪化を招くことなく、仮想キングピン軸廻りの慣性重量を小さくして操舵力の増大を防止することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、車輪を回転可能に支持するアクスルに取り付けられて前記車輪を駆動するモータを備え、前記アクスルと車体との間に取り付けられて軸線方向に伸縮可能なショックアブソーバの車体側取付部と、前記モータの下方にて、アクスルと車体との間を連結するサスペンションリンクのアクスル側取付部とを結ぶ仮想キングピン軸を中心として操舵時に回転する回転部分の重心を、前記仮想キングピン軸上に配置した構成としてある。
【０００６】
このような構成のホイールインモータ車のモータ搭載構造によれば、操舵時には、仮想キングピン軸を中心として回転する回転部分は、その重心が仮想キングピン軸上に位置した状態で回転する。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明の構成において、車輪、アクスルおよびモータの３部品合わせた重心を、仮想キングピン軸上に配置した構成としてある。
【０００８】
上記構成によれば、操舵時には、仮想キングピン軸を中心として回転する車輪、アクスルおよびモータを合わせた３部品は、その３部品合わせた重心が仮想キングピン軸上に位置した状態で回転する。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１の発明の構成において、モータの重心を、仮想キングピン軸上に配置した構成としてある。
【００１０】
上記構成によれば、操舵時には、仮想キングピン軸を中心として回転するモータは、その重心が仮想キングピン軸上に位置した状態で回転する。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１の発明の構成において、モータとアクスルとの間に、モータの回転を減速して伝達する減速機を配置し、車輪、アクスル、モータおよび減速機の４部品合わせた重心を、仮想キングピン軸上に配置した構成としてある。
【００１２】
上記構成によれば、操舵時には、仮想キングピン軸を中心として回転する車輪、アクスル、モータおよび減速機は、その４部品合わせた重心が仮想キングピン軸上に位置した状態で回転する。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１の発明の構成において、モータとアクスルとの間に、モータの回転を減速して伝達する減速機を配置し、モータおよび減速機の２部品合わせた重心を、仮想キングピン軸上に配置した構成としてある。
【００１４】
上記構成によれば、操舵時には、仮想キングピン軸を中心として回転するモータおよび減速機は、その２部品合わせた重心が仮想キングピン軸上に位置した状態で回転する。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項４または５の発明の構成において、減速機は、サンギアおよびプラネタリギアを備えた遊星歯車機構で構成され、この遊星歯車機構の出力軸と同軸回転する出力ギアに噛み合う駆動ギアを、前記出力ギアの下方位置にて車輪の回転中心軸に同軸回転可能に設けた構成としてある。
【００１６】
上記構成によれば、車輪の回転中心軸と同軸の駆動ギアの上方に、遊星歯車機構およびモータが配置され、モータ下方の空間が大きくなる。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、操舵時に仮想キングピン軸を中心として回転する回転部分は、その重心が仮想キングピン軸上に配置されているので、エンジン負荷の増大による燃費悪化を招くことなく、仮想キングピン軸廻りの慣性重量が軽減し、操舵力を小さくすることができる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、車輪、アクスルおよびモータの３部品合わせた重心を、仮想キングピン軸上に配置したので、操舵時に仮想キングピン軸を中心として回転する車輪、アクスルおよびモータは、その３部品合わせた重心が仮想キングピン軸上に位置した状態で回転し、仮想キングピン軸廻りの慣性重量を軽減させることができる。
【００１９】
請求項３の発明によれば、モータの重心を、仮想キングピン軸上に配置したので、操舵時に仮想キングピン軸を中心として回転するモータは、その重心が仮想キングピン軸上に位置した状態で回転し、仮想キングピン軸廻りの慣性重量を軽減させることができる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、モータとアクスルとの間に、モータの回転を減速して伝達する減速機を配置し、車輪、アクスル、モータおよび減速機の４部品合わせた重心を、仮想キングピン軸上に配置したので、操舵時に仮想キングピン軸を中心として回転する車輪、アクスル、モータおよび減速機は、その４部品合わせた重心が仮想キングピン軸上に位置した状態で回転し、仮想キングピン軸廻りの慣性重量を軽減させることができる。
【００２１】
請求項５の発明によれば、モータとアクスルとの間に、モータの回転を減速して伝達する減速機を配置し、モータおよび減速機の２部品合わせた重心を、仮想キングピン軸上に配置したので、操舵時に仮想キングピン軸を中心として回転するモータおよび減速機は、その２部品合わせた重心が仮想キングピン軸上に位置した状態で回転し、仮想キングピン軸廻りの慣性重量を軽減することができる。
【００２２】
請求項６の発明によれば、減速機は、サンギアおよびプラネタリギアを備えた遊星歯車機構であり、この遊星歯車機構の出力軸と同軸回転する出力ギアに噛み合う駆動ギアを、前記出力ギアの下方位置にて車輪の回転中心軸に対して同軸回転可能に設けたので、車輪の回転中心軸と同軸の駆動ギアの上方に、遊星歯車機構およびモータが配置されてモータの下方空間が大きくなり、モータの設計自由度が大きくなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２４】
図１は、この発明の実施の一形態を示すホイールインモータ車のモータ搭載構造の基本構造図である。車両前部の車輪１を回転可能に支持するアクスル３にはブレーキ４が設けられるとともに、車輪１を回転駆動するモータ５が、駆動力を減速して車輪１に伝える減速機７を介して装着されている。
【００２５】
モータ５と車体９との間には、ショックアブソーバ１１が配置されている。ショックアブソーバ１１の車体９に対する車体側取付部となるアッパマウント１３と、アクスル３に取り付けられているアクスル側取付部となるロワボールジョイント１５とを結ぶ符号１７で示すものは、サスペンション仮想キングピン軸（以下、単に仮想キングピン軸と呼ぶ）である。
【００２６】
上記したサスペンション仮想キングピン軸１７上に、操舵時の回転部分の重心がある場合には、慣性モーメントは零であるが、前記重心が仮想キングピン軸１７からオフセットされていると、操舵時に慣性モーメントが発生し、ステアリング操舵力が大きくなって、ドライバに違和感を与える。
【００２７】
上記した回転部分としては、車輪１、アクスル３、モータ５、減速機７およびショックアブソーバ１１であり、ここでは、これらの５つの部品を合わせた部品の重心Ｇを、仮想キングピン軸１７上に設定してある。これにより、ステアリングを操舵するときの仮想キングピン軸１７廻りのトータルの慣性モーメント増加が防止され、操舵力が低減し、操舵フィーリングが良好となる。これはパワーステアリングのポンプ能力をアップさせる必要がなく、したがってエンジン負荷の増大による燃費悪化も発生しない。
【００２８】
なお、上記実施の形態では、回転部分として車輪１、アクスル３、モータ５、減速機７およびショックアブソーバ１１の５つの部品すべてを、考慮したが、いずれか１つあるいは複数の部品を組み合わせた部品全体の重心を、仮想キングピン軸１７上に設定しても、パワーステアリングのポンプ能力をアップさせることなく、仮想キングピン軸１７廻りのトータルの慣性モーメント増加が防止される。このように、回転部分として重心位置を考慮する部品数を少なくすることで、設計が容易となる。
【００２９】
例えば、モータ５のみの重心を、仮想キングピン軸１７上に設定してもよく、また車輪１、アクスル３およびモータ５の３部品合わせた全体の重心を、仮想キングピン軸１７上に設定してもよく、さらにモータ５および減速機７の２部品合わせた全体の重心を、仮想キングピン軸１７上に設定してもよい。
【００３０】
図２は、図１の詳細構造を示している。車輪１としてタイヤ１９がロードホイール２１に装着され、アクスル３は、ブレーキディスク２３、ハブ２５、スピンドル２７、アクスルベアリング２９とから構成されている。ブレーキディスク２３とハブ２５はボルト・ナット３１によりロードホイール２１に固定され、スピンドル２７はナット３２よりハブ２５に固定されている。
【００３１】
モータ５は、ロータ３３が固定されたモータシャフト３５が、一対のモータベアリング３７を介してモータハウジング３９に回転可能に設けられるとともに、モータハウジング３９の内面にステータ４１が装着されている。また、モータシャフト３５の図中で左端部のモータハウジング３９の外部には、モータ５の回転数を検出する回転数センサ４３が設けられている。
【００３２】
上端が車体９に連結されているショックアブソーバ１１の下端は、図２のＡ−Ａ断面図である図３および図３の平面図である図４に示すように、ショックアブソーバ１１の下部に設けられている取付ブラケット４５が、ボルト４７によりモータハウジング３９の厚肉部３９ａに締結されて、モータハウジング３９に固定されている。
【００３３】
なお、上記図３においては、内部のステータ４１などは省略してあり、また、図２においては、図３における取付ブラケット４５や厚肉部３９ａを省略してある。
【００３４】
減速機７は、モータハウジング３９の図中で右側に突出した部分のモータシャフト３５に固定されたサンギヤ４９と、サンギヤ４９に噛み合う複数のプラネタリギア５１とを備えた遊星歯車機構で構成され、これらが減速機ハウジング５３内に収容されている。減速機ハウジング５３は、内周面に、複数のプラネタリギア５１が噛み合うリングギア５５が装着され、図示しないボルトによりモータハウジング３９に固定されている。複数のプラネタリギア５１相互を連結するキャリア５７は、前記したスピンドル２７に連結され、減速機７からの回転動力がアクスル３および車輪１に伝達される。
【００３５】
上記したモータハウジング３９と減速機ハウジング５３とは互いに別体で構成してあり、このため例えば放熱性が要求されるモータハウジング３９をアルミ材で構成する一方、強度が要求される減速機ハウジング５３を鉄で構成するなどで、最適設計が可能となる。
【００３６】
ここでのロワボールジョイント１５は、モータハウジング３９の減速機７側の下部に突出している取付部５９に回転可能に取り付けられ、ロワボールジョイント１５に一端が連結されているサスペンションリンクとしてのロワリンク６１の他端は、車体１３側に回転可能に連結されている。
【００３７】
アッパマウント１３とロワボールジョイント１５とを結ぶ直線は、仮想キングピン軸１７であり、この仮想キングピン軸１７を回転軸としてタイヤ１９が操舵される。
【００３８】
次に、仮想キングピン軸１７に回転部分の重心Ｇを設定する方法を説明する。
【００３９】
回転部分を構成する各部品、例えばショックアブソーバ１１は、その車両の重量や要求性能に応じて設計されるものであるため、最適設計を行えばその大きさは必然的に決まる。モータ５、減速機７、アクスル３および車輪１なども同様である。
【００４０】
ところで、モータ５の設計において、出力：Ｐとモータ直径：φＤおよびモータ長さ（幅）：Ｌとの間には、次式のような関係がある。
【００４１】
Ｐ∝ＤＸＬ
つまり、モータ出力（Ｐ）は、モータ直径：φＤとモータ長さ：Ｌとの積に比例する。
【００４２】
この関係を用いれば、同一出力のモータであっても、小径で長いモータあるいは、大径で短いモータが設計可能である。このことは、モータの設計方法によって同一出力のモータであっても、モータ５の重心位置が可変であることを意味している。
【００４３】
図５に、モータ形状による重心位置の変更例を示す。これによれば、仮想キングピン軸１７廻りの回転部分の重心Ｇが、仮想キングピン軸１７に対して車両の内側（図５中で左側）にある場合には、大径で短い形状のモータ５ａ（モータの重心位置Ｇａ）とすれば、重心Ｇａが車両外側に変更されて仮想キングピン軸１７により近い位置に設定される。一方、仮想キングピン軸１７廻りの回転部分の重心Ｇが、仮想キングピン軸１７に対して車両の外側（図５中で右側）にある場合には、小径で長い形状のモータ５ｂ（モータの重心位置Ｇｂ）とすれば、重心Ｇａが車両内側に変更されて仮想キングピン軸１７により近い位置に設定される。
【００４４】
なお、ショックアブソーバ１１の構成部品であるストラットは、モータ５の形状に応じて長さを変更して対応する。
【００４５】
図６は、操舵力の周波数応答実験結果のデータを、ホイールインモータを搭載した車両（実線）とホイールインモータを搭載していない車両とで比較して示している。ホイールインモータ搭載車は、回転部分の重心が仮想キングピン軸に対してオフセットした（仮想キングピン軸に対して回転部分の重心位置が一致していない）場合である。
【００４６】
これによれば、ホイールインモータ搭載車は、特に１Ｈｚ近辺でホイールインモータを搭載していない車両に対し、操舵力が大きくなっており、これが操舵感を悪化させている。すなわち、仮想キングピン軸１７に対し回転部分の重心位置を一致させれば、操舵力の増加が回避されることを意味している。
【００４７】
図７は、この発明の他の実施の形態を示している。この実施の形態は、減速機７における遊星歯車機構の出力軸６３に、出力ギア６５を取り付けるとともに、出力ギア６５に噛み合う駆動ギア６７を、車輪１の回転中心軸となるスピンドル２７に出力ギア６５の下方位置にて取り付けて、減速機７を構成している。また、出力軸６３のキャリア５７との連結側と反対側を、ベアリング６９により減速機ハウジング５３に回転可能に支持させるとともに、キャリア５７をプラネタリギア５１の両側に配置し、左側のキャリア５７をベアリング７１を介してモータハウジング３９に回転可能に支持させている。
【００４８】
ロワリンク６１のロワボールジョイント１５は、減速機ハウジング５３の下部に設けた取付ブラケット７３に取り付けられている。
【００４９】
上記した図７の実施の形態においては、図２の実施の形態に対し、モータ５および遊星歯車機構を車体のより上方に配置できるので、モータ５とロワリンク６１との空間Ｓを大きくとれ、このため、モータ５の設計自由度（重心Ｇの設定自由度）が大きくなる。
【００５０】
図７において、ロワリンク６１は、ショックアブソーバ１１がノーマルな状態を実線で、バウンドした状態を二点鎖線で示しており、バウンド状態であっても、モータ５はロワリンク６１との間に比較的大きなクリアランスが得られていることがわかる。
【００５１】
なお、上記各実施の形態では、モータ５の構造を電動モータで説明したが、油圧モータで構成しても同様の効果が得られる。また、上記各実施の形態では、ショックアブソーバ１１をストラット形式で説明したが、キングピン軸（仮想キングピン軸を含む）を有するものであれば、他の形式であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態を示すホイールインモータ車のモータ搭載構造の基本構造図である。
【図２】図１の詳細構造図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図３の平面図である。
【図５】モータ形状による重心位置の変更例を示す説明図である。
【図６】操舵力の周波数応答実験結果のデータを、ホイールインモータを搭載した車両とホイールインモータを搭載していない車両とで比較して示した説明図ある。
【図７】この発明の他の実施の形態を示す詳細構造図である。
【符号の説明】
１ 車輪（回転部分）
３ アクスル（回転部分）
５ ホイールインモータ（回転部分）
７ 減速機（回転部分）
９ 車体
１１ ショックアブソーバ
１３ アッパマウント（車体側取付部）
１５ ロワボールジョイント（アクスル側取付部）
１７ サスペンション仮想キングピン軸（仮想キングピン軸）
２７ スピンドル（車輪の回転中心軸）
４９ サンギア
５１ プラネタリギア
６１ ロワリンク（サスペンションリンク）
６３ 出力軸
６５ 出力ギア
６７ 駆動ギア
【発明の属する技術分野】
この発明は、車輪を回転可能に支持するアクスルに取り付けられて車輪を駆動するモータを備えたホイールインモータ車のモータ搭載構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ホイールインモータ車のモータ搭載構造としては、例えば特開平５−１１６５４５号公報に記載されたものがある。これは、仮想キングピン軸と路面との交点と、タイヤ幅方向の中心線と路面との交点との距離、すなわちスクラブ半径が大きいことにより生じる操舵力の増大を、前記スクラブ半径を小さくして低減しようとするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のホイールインモータ車のモータ搭載構造にあっては、仮想キングピン軸に対し、タイヤやロードホイール、さらにはアクスル・ブレーキ部品が車両外側に大きくオフセットしており、その結果操舵時における仮想キングピン軸廻りの慣性重量が大きく、操舵に違和感（操舵力が重い）を感じることがある。これを解決をする手段としては、例えば油圧式パワーステアリングのポンプ能力アップによる方法があるが、エンジン負荷が大きくなり燃費が悪化するという問題がある。
【０００４】
そこで、この発明は、燃費の悪化を招くことなく、仮想キングピン軸廻りの慣性重量を小さくして操舵力の増大を防止することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、車輪を回転可能に支持するアクスルに取り付けられて前記車輪を駆動するモータを備え、前記アクスルと車体との間に取り付けられて軸線方向に伸縮可能なショックアブソーバの車体側取付部と、前記モータの下方にて、アクスルと車体との間を連結するサスペンションリンクのアクスル側取付部とを結ぶ仮想キングピン軸を中心として操舵時に回転する回転部分の重心を、前記仮想キングピン軸上に配置した構成としてある。
【０００６】
このような構成のホイールインモータ車のモータ搭載構造によれば、操舵時には、仮想キングピン軸を中心として回転する回転部分は、その重心が仮想キングピン軸上に位置した状態で回転する。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明の構成において、車輪、アクスルおよびモータの３部品合わせた重心を、仮想キングピン軸上に配置した構成としてある。
【０００８】
上記構成によれば、操舵時には、仮想キングピン軸を中心として回転する車輪、アクスルおよびモータを合わせた３部品は、その３部品合わせた重心が仮想キングピン軸上に位置した状態で回転する。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１の発明の構成において、モータの重心を、仮想キングピン軸上に配置した構成としてある。
【００１０】
上記構成によれば、操舵時には、仮想キングピン軸を中心として回転するモータは、その重心が仮想キングピン軸上に位置した状態で回転する。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１の発明の構成において、モータとアクスルとの間に、モータの回転を減速して伝達する減速機を配置し、車輪、アクスル、モータおよび減速機の４部品合わせた重心を、仮想キングピン軸上に配置した構成としてある。
【００１２】
上記構成によれば、操舵時には、仮想キングピン軸を中心として回転する車輪、アクスル、モータおよび減速機は、その４部品合わせた重心が仮想キングピン軸上に位置した状態で回転する。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１の発明の構成において、モータとアクスルとの間に、モータの回転を減速して伝達する減速機を配置し、モータおよび減速機の２部品合わせた重心を、仮想キングピン軸上に配置した構成としてある。
【００１４】
上記構成によれば、操舵時には、仮想キングピン軸を中心として回転するモータおよび減速機は、その２部品合わせた重心が仮想キングピン軸上に位置した状態で回転する。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項４または５の発明の構成において、減速機は、サンギアおよびプラネタリギアを備えた遊星歯車機構で構成され、この遊星歯車機構の出力軸と同軸回転する出力ギアに噛み合う駆動ギアを、前記出力ギアの下方位置にて車輪の回転中心軸に同軸回転可能に設けた構成としてある。
【００１６】
上記構成によれば、車輪の回転中心軸と同軸の駆動ギアの上方に、遊星歯車機構およびモータが配置され、モータ下方の空間が大きくなる。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、操舵時に仮想キングピン軸を中心として回転する回転部分は、その重心が仮想キングピン軸上に配置されているので、エンジン負荷の増大による燃費悪化を招くことなく、仮想キングピン軸廻りの慣性重量が軽減し、操舵力を小さくすることができる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、車輪、アクスルおよびモータの３部品合わせた重心を、仮想キングピン軸上に配置したので、操舵時に仮想キングピン軸を中心として回転する車輪、アクスルおよびモータは、その３部品合わせた重心が仮想キングピン軸上に位置した状態で回転し、仮想キングピン軸廻りの慣性重量を軽減させることができる。
【００１９】
請求項３の発明によれば、モータの重心を、仮想キングピン軸上に配置したので、操舵時に仮想キングピン軸を中心として回転するモータは、その重心が仮想キングピン軸上に位置した状態で回転し、仮想キングピン軸廻りの慣性重量を軽減させることができる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、モータとアクスルとの間に、モータの回転を減速して伝達する減速機を配置し、車輪、アクスル、モータおよび減速機の４部品合わせた重心を、仮想キングピン軸上に配置したので、操舵時に仮想キングピン軸を中心として回転する車輪、アクスル、モータおよび減速機は、その４部品合わせた重心が仮想キングピン軸上に位置した状態で回転し、仮想キングピン軸廻りの慣性重量を軽減させることができる。
【００２１】
請求項５の発明によれば、モータとアクスルとの間に、モータの回転を減速して伝達する減速機を配置し、モータおよび減速機の２部品合わせた重心を、仮想キングピン軸上に配置したので、操舵時に仮想キングピン軸を中心として回転するモータおよび減速機は、その２部品合わせた重心が仮想キングピン軸上に位置した状態で回転し、仮想キングピン軸廻りの慣性重量を軽減することができる。
【００２２】
請求項６の発明によれば、減速機は、サンギアおよびプラネタリギアを備えた遊星歯車機構であり、この遊星歯車機構の出力軸と同軸回転する出力ギアに噛み合う駆動ギアを、前記出力ギアの下方位置にて車輪の回転中心軸に対して同軸回転可能に設けたので、車輪の回転中心軸と同軸の駆動ギアの上方に、遊星歯車機構およびモータが配置されてモータの下方空間が大きくなり、モータの設計自由度が大きくなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２４】
図１は、この発明の実施の一形態を示すホイールインモータ車のモータ搭載構造の基本構造図である。車両前部の車輪１を回転可能に支持するアクスル３にはブレーキ４が設けられるとともに、車輪１を回転駆動するモータ５が、駆動力を減速して車輪１に伝える減速機７を介して装着されている。
【００２５】
モータ５と車体９との間には、ショックアブソーバ１１が配置されている。ショックアブソーバ１１の車体９に対する車体側取付部となるアッパマウント１３と、アクスル３に取り付けられているアクスル側取付部となるロワボールジョイント１５とを結ぶ符号１７で示すものは、サスペンション仮想キングピン軸（以下、単に仮想キングピン軸と呼ぶ）である。
【００２６】
上記したサスペンション仮想キングピン軸１７上に、操舵時の回転部分の重心がある場合には、慣性モーメントは零であるが、前記重心が仮想キングピン軸１７からオフセットされていると、操舵時に慣性モーメントが発生し、ステアリング操舵力が大きくなって、ドライバに違和感を与える。
【００２７】
上記した回転部分としては、車輪１、アクスル３、モータ５、減速機７およびショックアブソーバ１１であり、ここでは、これらの５つの部品を合わせた部品の重心Ｇを、仮想キングピン軸１７上に設定してある。これにより、ステアリングを操舵するときの仮想キングピン軸１７廻りのトータルの慣性モーメント増加が防止され、操舵力が低減し、操舵フィーリングが良好となる。これはパワーステアリングのポンプ能力をアップさせる必要がなく、したがってエンジン負荷の増大による燃費悪化も発生しない。
【００２８】
なお、上記実施の形態では、回転部分として車輪１、アクスル３、モータ５、減速機７およびショックアブソーバ１１の５つの部品すべてを、考慮したが、いずれか１つあるいは複数の部品を組み合わせた部品全体の重心を、仮想キングピン軸１７上に設定しても、パワーステアリングのポンプ能力をアップさせることなく、仮想キングピン軸１７廻りのトータルの慣性モーメント増加が防止される。このように、回転部分として重心位置を考慮する部品数を少なくすることで、設計が容易となる。
【００２９】
例えば、モータ５のみの重心を、仮想キングピン軸１７上に設定してもよく、また車輪１、アクスル３およびモータ５の３部品合わせた全体の重心を、仮想キングピン軸１７上に設定してもよく、さらにモータ５および減速機７の２部品合わせた全体の重心を、仮想キングピン軸１７上に設定してもよい。
【００３０】
図２は、図１の詳細構造を示している。車輪１としてタイヤ１９がロードホイール２１に装着され、アクスル３は、ブレーキディスク２３、ハブ２５、スピンドル２７、アクスルベアリング２９とから構成されている。ブレーキディスク２３とハブ２５はボルト・ナット３１によりロードホイール２１に固定され、スピンドル２７はナット３２よりハブ２５に固定されている。
【００３１】
モータ５は、ロータ３３が固定されたモータシャフト３５が、一対のモータベアリング３７を介してモータハウジング３９に回転可能に設けられるとともに、モータハウジング３９の内面にステータ４１が装着されている。また、モータシャフト３５の図中で左端部のモータハウジング３９の外部には、モータ５の回転数を検出する回転数センサ４３が設けられている。
【００３２】
上端が車体９に連結されているショックアブソーバ１１の下端は、図２のＡ−Ａ断面図である図３および図３の平面図である図４に示すように、ショックアブソーバ１１の下部に設けられている取付ブラケット４５が、ボルト４７によりモータハウジング３９の厚肉部３９ａに締結されて、モータハウジング３９に固定されている。
【００３３】
なお、上記図３においては、内部のステータ４１などは省略してあり、また、図２においては、図３における取付ブラケット４５や厚肉部３９ａを省略してある。
【００３４】
減速機７は、モータハウジング３９の図中で右側に突出した部分のモータシャフト３５に固定されたサンギヤ４９と、サンギヤ４９に噛み合う複数のプラネタリギア５１とを備えた遊星歯車機構で構成され、これらが減速機ハウジング５３内に収容されている。減速機ハウジング５３は、内周面に、複数のプラネタリギア５１が噛み合うリングギア５５が装着され、図示しないボルトによりモータハウジング３９に固定されている。複数のプラネタリギア５１相互を連結するキャリア５７は、前記したスピンドル２７に連結され、減速機７からの回転動力がアクスル３および車輪１に伝達される。
【００３５】
上記したモータハウジング３９と減速機ハウジング５３とは互いに別体で構成してあり、このため例えば放熱性が要求されるモータハウジング３９をアルミ材で構成する一方、強度が要求される減速機ハウジング５３を鉄で構成するなどで、最適設計が可能となる。
【００３６】
ここでのロワボールジョイント１５は、モータハウジング３９の減速機７側の下部に突出している取付部５９に回転可能に取り付けられ、ロワボールジョイント１５に一端が連結されているサスペンションリンクとしてのロワリンク６１の他端は、車体１３側に回転可能に連結されている。
【００３７】
アッパマウント１３とロワボールジョイント１５とを結ぶ直線は、仮想キングピン軸１７であり、この仮想キングピン軸１７を回転軸としてタイヤ１９が操舵される。
【００３８】
次に、仮想キングピン軸１７に回転部分の重心Ｇを設定する方法を説明する。
【００３９】
回転部分を構成する各部品、例えばショックアブソーバ１１は、その車両の重量や要求性能に応じて設計されるものであるため、最適設計を行えばその大きさは必然的に決まる。モータ５、減速機７、アクスル３および車輪１なども同様である。
【００４０】
ところで、モータ５の設計において、出力：Ｐとモータ直径：φＤおよびモータ長さ（幅）：Ｌとの間には、次式のような関係がある。
【００４１】
Ｐ∝ＤＸＬ
つまり、モータ出力（Ｐ）は、モータ直径：φＤとモータ長さ：Ｌとの積に比例する。
【００４２】
この関係を用いれば、同一出力のモータであっても、小径で長いモータあるいは、大径で短いモータが設計可能である。このことは、モータの設計方法によって同一出力のモータであっても、モータ５の重心位置が可変であることを意味している。
【００４３】
図５に、モータ形状による重心位置の変更例を示す。これによれば、仮想キングピン軸１７廻りの回転部分の重心Ｇが、仮想キングピン軸１７に対して車両の内側（図５中で左側）にある場合には、大径で短い形状のモータ５ａ（モータの重心位置Ｇａ）とすれば、重心Ｇａが車両外側に変更されて仮想キングピン軸１７により近い位置に設定される。一方、仮想キングピン軸１７廻りの回転部分の重心Ｇが、仮想キングピン軸１７に対して車両の外側（図５中で右側）にある場合には、小径で長い形状のモータ５ｂ（モータの重心位置Ｇｂ）とすれば、重心Ｇａが車両内側に変更されて仮想キングピン軸１７により近い位置に設定される。
【００４４】
なお、ショックアブソーバ１１の構成部品であるストラットは、モータ５の形状に応じて長さを変更して対応する。
【００４５】
図６は、操舵力の周波数応答実験結果のデータを、ホイールインモータを搭載した車両（実線）とホイールインモータを搭載していない車両とで比較して示している。ホイールインモータ搭載車は、回転部分の重心が仮想キングピン軸に対してオフセットした（仮想キングピン軸に対して回転部分の重心位置が一致していない）場合である。
【００４６】
これによれば、ホイールインモータ搭載車は、特に１Ｈｚ近辺でホイールインモータを搭載していない車両に対し、操舵力が大きくなっており、これが操舵感を悪化させている。すなわち、仮想キングピン軸１７に対し回転部分の重心位置を一致させれば、操舵力の増加が回避されることを意味している。
【００４７】
図７は、この発明の他の実施の形態を示している。この実施の形態は、減速機７における遊星歯車機構の出力軸６３に、出力ギア６５を取り付けるとともに、出力ギア６５に噛み合う駆動ギア６７を、車輪１の回転中心軸となるスピンドル２７に出力ギア６５の下方位置にて取り付けて、減速機７を構成している。また、出力軸６３のキャリア５７との連結側と反対側を、ベアリング６９により減速機ハウジング５３に回転可能に支持させるとともに、キャリア５７をプラネタリギア５１の両側に配置し、左側のキャリア５７をベアリング７１を介してモータハウジング３９に回転可能に支持させている。
【００４８】
ロワリンク６１のロワボールジョイント１５は、減速機ハウジング５３の下部に設けた取付ブラケット７３に取り付けられている。
【００４９】
上記した図７の実施の形態においては、図２の実施の形態に対し、モータ５および遊星歯車機構を車体のより上方に配置できるので、モータ５とロワリンク６１との空間Ｓを大きくとれ、このため、モータ５の設計自由度（重心Ｇの設定自由度）が大きくなる。
【００５０】
図７において、ロワリンク６１は、ショックアブソーバ１１がノーマルな状態を実線で、バウンドした状態を二点鎖線で示しており、バウンド状態であっても、モータ５はロワリンク６１との間に比較的大きなクリアランスが得られていることがわかる。
【００５１】
なお、上記各実施の形態では、モータ５の構造を電動モータで説明したが、油圧モータで構成しても同様の効果が得られる。また、上記各実施の形態では、ショックアブソーバ１１をストラット形式で説明したが、キングピン軸（仮想キングピン軸を含む）を有するものであれば、他の形式であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態を示すホイールインモータ車のモータ搭載構造の基本構造図である。
【図２】図１の詳細構造図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図３の平面図である。
【図５】モータ形状による重心位置の変更例を示す説明図である。
【図６】操舵力の周波数応答実験結果のデータを、ホイールインモータを搭載した車両とホイールインモータを搭載していない車両とで比較して示した説明図ある。
【図７】この発明の他の実施の形態を示す詳細構造図である。
【符号の説明】
１ 車輪（回転部分）
３ アクスル（回転部分）
５ ホイールインモータ（回転部分）
７ 減速機（回転部分）
９ 車体
１１ ショックアブソーバ
１３ アッパマウント（車体側取付部）
１５ ロワボールジョイント（アクスル側取付部）
１７ サスペンション仮想キングピン軸（仮想キングピン軸）
２７ スピンドル（車輪の回転中心軸）
４９ サンギア
５１ プラネタリギア
６１ ロワリンク（サスペンションリンク）
６３ 出力軸
６５ 出力ギア
６７ 駆動ギア
Claims (6)
- 車輪を回転可能に支持するアクスルに取り付けられて前記車輪を駆動するモータを備え、前記アクスルと車体との間に取り付けられて軸線方向に伸縮可能なショックアブソーバの車体側取付部と、前記モータの下方にて、アクスルと車体との間を連結するサスペンションリンクのアクスル側取付部とを結ぶ仮想キングピン軸を中心として操舵時に回転する回転部分の重心を、前記仮想キングピン軸上に配置したことを特徴とするホイールインモータ車のモータ搭載構造。
- 車輪、アクスルおよびモータの３部品合わせた重心を、仮想キングピン軸上に配置したことを特徴とする請求項１記載のホイールインモータ車のモータ搭載構造。
- モータの重心を、仮想キングピン軸上に配置したことを特徴とする請求項１記載のホイールインモータ車のモータ搭載構造。
- モータとアクスルとの間に、モータの回転を減速して伝達する減速機を配置し、車輪、アクスル、モータおよび減速機の４部品合わせた重心を、仮想キングピン軸上に配置したことを特徴とする請求項１記載のホイールインモータ車のモータ搭載構造。
- モータとアクスルとの間に、モータの回転を減速して伝達する減速機を配置し、モータおよび減速機の２部品合わせた重心を、仮想キングピン軸上に配置したことを特徴とする請求項１記載のホイールインモータ車のモータ搭載構造。
- 減速機は、サンギアおよびプラネタリギアを備えた遊星歯車機構で構成され、この遊星歯車機構の出力軸と同軸回転する出力ギアに噛み合う駆動ギアを、前記出力ギアの下方位置にて車輪の回転中心軸に同軸回転可能に設けたことを特徴とする請求項４または５記載のホイールインモータ車のモータ搭載構造。
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