JP2008174144A - インホイールモータシステム及び電気自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動輪のタイヤ接地力の変動を抑制し、駆動輪のホールドローディング性を向上させる。
【解決手段】足回り部品に環状の上下動プレート３３を上下方向へ移動可能に設け、上下動プレート３３の外周側に電動モータのモータステータが取付けられたステータ取付部を有し、上下動プレート３３に環状の回転プレートを回転可能に設け、回転プレートの内周面に電動モータのモータロータを取付け、ホイール５の内側に回転プレートとホイールを偏心可能に連結するフレキシブルカップリングを配設し、上下動プレート３３を足回り部品に対して弾性的に支持するスプリング５５，５７を設け、足回り部品と上下動プレート３３との間に上下動プレート３３の足回り部品に対する上下方向の振動を減衰させるピエゾアクチュエータ５９を設け、このピエゾアクチュエータ５９を印加電圧に応じて上下方向へ伸縮する複数の圧電体５９ａを積層して構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車における駆動輪のホイールの内側にアウターロータ型の電動モータが配設されたインホイールモータシステム、及び電気自動車に関する。

近年、インホイールモータシステムについては種々の開発がなされており、特許文献１及び特許文献２に示す先行技術に係るインホイールモータシステムについて簡単に説明すると、次のようになる。

即ち、電気自動車における足回り部品としてのナックルには、環状の上下動プレートが上下方向へ移動可能に設けられており、この上下動プレートは、外周側に、ステータ取付部を有してあって、このステータ取付部には、電動モータのモータステータが取付けられている。また、上下動プレートには、環状の回転プレートが回転可能に設けられており、この回転プレートには、電動モータのモータロータが取付けられている。

電気自動車における駆動輪のホイールの内側には、回転プレートとホイールを偏心可能に連結するフレキシブルカップリングが配設されている。そして、ナックルには、上下動プレートをナックルに対して弾性的に支持するスプリングが間接的に設けられており、ナックルと上下動プレートとの間には、上下動プレートのナックルに対する上下方向の振動を減衰させるオイルダンパーが設けられている。

従って、電動モータに電流を供給することにより、回転プレートをモータロータと一体的に回転させると、フレキシブルカップリングを介してホイールを回転させて、換言すれば、駆動輪を回転させて、電気自動車を走行させることができる（インホイールモータシステムの一般的な作用）。

インホイールモータシステムの一般的な作用の他に、スプリングによって上下動プレートをナックルに対して弾性的に支持し、ナックルと上下動プレートとの間にオイルダンパーが設けられているため、電動モータを車両バネ下部に対してフローティングマウントすることができる。これにより、電気自動車の走行中に、電動モータを動的吸振装置として機能を発揮させつつ、オイルダンパーとスプリングの協働により上下動プレートのナックルに対する上下方向の振動、換言すれば、電動モータのナックルに対する上下方向の振動を制振することができる。
特開２００５−２８９２３号公報 特開２００５−３５２２３号公報

ところで、前述の先行技術に係るインホイールモータシステムにあっては、オイルダンパーの特性によって減衰作用を奏する周波数域が決まっており、電気自動車の走行中において、オイルダンパー及びスプリングの協働により広い周波数域に亘って電動モータの上下方向の振動を制振することができない。また、オイルダンパー自体の重量が大きく、電動モータを動的吸振装置としての機能を十分に発揮させることはできない。そのため、駆動輪のタイヤ接地力の変動を十分に抑制することができず、駆動輪のホールドローディング性を向上させることが容易でないという問題がある。

そこで、本発明は、前述の問題を解決することできる、新規な構成のインホイールモータシステム及び電気自動車を提供することを目的とする。

本発明の第１の特徴（請求項１に記載の発明の特徴）は、電気自動車における駆動輪のホイールの内側にアウターロータ型の電動モータが配設されたインホイールモータシステムにおいて、前記電気自動車における足回り部品に上下方向へ移動可能に設けられ、外周側に前記電動モータのモータステータが取付けられたステータ取付部を有した環状の上下動プレートと、前記上下動プレートに回転可能に設けられ、前記電動モータのモータロータが取付けられた環状の回転プレートと、前記ホイールの内側に配設され、前記回転プレートと前記ホイールを偏心可能に連結するフレキシブルカップリングと、前記上下動プレートを前記足回り部品に対して弾性的に支持するスプリングと、前記足回り部品と前記上下動プレートとの間に設けられ、印可電圧に応じて上下方向へ伸縮可能に構成され、前記上下動プレートの前記足回り部品に対する上下方向の振動を減衰させるピエゾアクチュエータと、を具備したことを要旨とする。

なお、明細書及び特許請求の範囲の記載中の「設けられ」とは、直接的に設けられたことの他に、中間部材を介して間接的に設けられたことも含む意である。

第１の特徴によると、前記電動モータに電流を供給することにより、前記回転プレートを前記モータロータと一体的に回転させると、前記フレキシブルカップリングを介して前記ホイールを回転させて、換言すれば、前記駆動輪を回転させて、前記電気自動車を走行させることができる（前記インホイールモータシステムの一般的な作用）。

前記インホイールモータシステムの一般的な作用の他に、前記スプリングによって前記上下動プレートを前記足回り部品に対して弾性的に支持し、前記足回り部品と前記上下動プレートとの間に前記ピエゾアクチュエータが設けられているため、前記電動モータを車両バネ下部に対してフローティングマウントすることができる。これにより、前記電気自動車の走行中に、前記電動モータを動的吸振装置として機能を発揮させつつ、前記ピエゾアクチュエータと前記スプリングの協働により前記上下動プレートの前記足回り部品に対する上下方向の振動、換言すれば、前記電動モータの前記足回り部品に対する上下方向の振動を制振することができる。

ここで、前記ピエゾアクチュエータが印可電圧に応じて上下方向へ伸縮可能に構成されているため、前記ピエゾアクチュエータの印可電圧の大きさ及び極性を適宜に変更するだけで、前記ピエゾアクチュエータによる減衰作用を奏する周波数域を拡げることができ、前記電気自動車の走行中に、前記ピエゾアクチュエータと前記スプリングの協働により広い周波数域に亘って前記電動モータの上下方向の振動を制振することができる。また、前記ピエゾアクチュエータはオイルダンパーに比べて軽量であるため、前記電動モータに動的吸振装置としての機能を十分に発揮させることができる。

本発明の第２の特徴（請求項２に記載の発明の特徴）は、第１の特徴に加えて、前記ピエゾアクチュエータは、印加電圧に応じて上下方向へ伸縮する複数の圧電体を積層してなることを要旨とする。

本発明の第３の特徴（請求項３に記載の発明の特徴）は、複数の駆動輪の回転駆動によって走行する電気自動車において、第１の特徴又は第２の特徴からなるインホイールモータシステムを各駆動輪毎に具備したことを要旨とする。

請求項１から請求項３のうちのいずれかの請求項に記載の発明によれば、前記電気自動車の走行中に、前記ピエゾアクチュエータと前記スプリングの協働により広い周波数域に亘って前記電動モータの上下方向の振動を制振することができると共に、前記電動モータに動的吸振装置としての機能を十分に発揮させることができるため、前記駆動輪のタイヤ接地力の変動を十分に抑制して、前記駆動輪のホールドローディング性を向上させることができる。

本発明の実施形態について図１から図３を参照して説明する。

ここで、図１は、本発明の実施形態に係るインホイールモータシステムの要部を示す斜視図、図２は、本発明の実施形態に係るインホイールモータシステムの断面図、図３は、本発明の実施形態に係る電気自動車の模式的な平面図である。

図２及び図３に示すように、本発明の実施形態に係る電気自動車１は、４つの駆動輪３の回転駆動によって走行するものであって、駆動輪３のホイール５の内側にアウターロータ型の電動モータ７が配設されたインホイールモータシステム９を各駆動輪３毎に具備している。以下、本発明の実施形態に係るインホイールモータシステム９の周辺の構成、インホイールモータシステム９の具体的な構成について順次説明する。

電気自動車１における車軸１１には、足回り部品としてのナックル１３が設けられており、このナックル１３には、ハブ１５がベアリング１７を介して回転可能に設けられている。また、ハブ１５には、前述のホイール５が一体的に設けられており、ホイール５は、ハブ１５に固定されたホイールディスク１９と、このホイールディスク１９の外周に一体的に設けられかつ駆動輪３のタイヤ２１を組み付け可能なホイールリム２３とを備えている。なお、車軸１１は、ショックアブソーバ２５によって電気自動車１の車体フレーム（図示省略）に弾性的に支持されている。

図１から図３に示すように、ナックル１３の一部を構成する支持プレート２７には、ガイド部材２９が一体的に設けられており、このガイド部材２９には、スライドバー３１が上下方向へ移動可能に設けられてあって、スライドバー３１には、環状の上下動プレート３３が一対のブラケット３５，３７を介して設けられている。換言すれば、支持プレート２７には、環状の上下動プレート３３がガイド部材２９、スライドバー３１、及び一対のブラケット３５，３７を介して上下方向へ移動可能に設けられている。また、上下動プレート３３は、外周側に、ステータ取付リング（ステータ取付部）３９を有しており、このステータ取付リング３９の外周面には、電動モータ７のモータステータ７ｓが取付られている。更に、ステータ取付リング３９には、環状の回転プレート４１がベアリング４３を介して回転可能に設けられており、この回転プレート４１の内周面には、電動モータ７のモータロータ７ｒが取付られている。

ホイール５の内側には、回転プレート４１とホイール５を偏心可能に連結するフレキシブルカップリング４５が配設されており、このフレキシブルカップリング４５は、特開２００６−１３１３号公報に示すような公知のカップリングであって、フレキシブルカップリング４５の具体的な構成は、次のようになる。即ち、回転プレート４１には、環状のナックル側連結プレート４７が一体的に設けられており、ホイールディスク１９には、環状のディスク側連結プレート４９が一体的に設けられている。また、ナックル側連結プレート４７とディスク側連結プレート４９との間には、環状の中間連結プレート５１が配設されている。そして、中間連結プレート５１は、ナックル側連結プレート４７に一対の第１ガイド機構（図示省略）を介してホイールディスク１９の径方向に平行な第１方向へ移動可能に連結されてあって、ディスク側連結プレート４９に一対の第２ガイド機構５３を介して第１方向に直交する第２方向へ移動可能に連結されている。

スライドバー３１におけるブラケット３５とガイド部材２９の上部の間には、上下動プレート３３をナックル１３に対して上方向から弾性的に支持する上部スプリング５５が設けられており、スライドバー３１におけるブラケット３７とガイド部材２９の下部と間には、上下動プレート３３をナックル１３に対して下方向から弾性的に支持する下部スプリング５７が設けられている。そして、ナックル１３と上下動プレート３３との間には、上下動プレート３３のナックル１３に対する上下方向の振動を減衰させるピエゾアクチュエータ５９が一対のアーム６１，６３を介して設けられており、このピエゾアクチュエータ５９は、印加電圧に応じて上下方向へ伸縮する複数の圧電体５９ａを積層してなるものであって、換言すれば、印可電圧に応じて上下方向へ伸縮可能に構成されている。

本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。

電動モータ７に電流を供給することにより、回転プレート４１をモータロータ７ｒと一体的に回転させると、フレキシブルカップリング４５を介してホイール５を回転させて、換言すれば、駆動輪３を回転させて、電気自動車１を走行させることができる（インホイールモータシステム９の一般的な作用）。

インホイールモータシステム９の一般的な作用の他に、上部スプリング５５及び下部スプリング５７によって上下動プレート３３をナックル１３に対して上方向及び下方向から弾性的に支持し、ナックル１３と上下動プレート３３との間にピエゾアクチュエータ５９が設けられているため、電動モータ７を車両バネ下部に対してフローティングマウントすることができる。これにより、電気自動車１の走行中に、電動モータ７を動的吸振装置として機能を発揮させつつ、ピエゾアクチュエータ５９とスプリング（上部スプリング５５及び下部スプリング５７）の協働により上下動プレート３３のナックル１３に対する上下方向の振動、換言すれば、電動モータ７のナックル１３に対する上下方向の振動を制振することができる。

ここで、ピエゾアクチュエータ５９が印可電圧に応じて上下方向へ伸縮可能に構成されているため、ピエゾアクチュエータ５９の印可電圧の大きさ及び極性を適宜に変更するだけで、ピエゾアクチュエータ５９による減衰作用を奏する周波数域を拡げることができ、電気自動車１の走行中に、ピエゾアクチュエータ５９及びスプリング５５，５７の協働により広い周波数域に亘って電動モータ７の上下方向の振動を制振することができる。また、ピエゾアクチュエータ５９はオイルダンパーに比べて軽量であるため、電動モータ７に動的吸振装置としての機能を十分に発揮させることができる。

以上の如き、本発明の実施形態によれば、電気自動車１の走行中に、ピエゾアクチュエータ５９とスプリング５５，５７の協働により広い周波数域に亘って電動モータ７の上下方向の振動を制振することができると共に、電動モータ７に動的吸振装置としての機能を十分に発揮させることができるため、駆動輪３のタイヤ接地力の変動を十分に抑制して、駆動輪３のホールドローディング性を向上させることができる。

なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、その他、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。

本発明の実施形態に係るインホイールモータシステムの要部を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るインホイールモータシステムの断面図である。 本発明の実施形態に係る電気自動車の模式的な平面図である。

符号の説明

１ 電気自動車
３ 駆動輪
５ ホイール
７ 電動モータ
７ｒ モータロータ
７ｓ モータステータ
９ インホイールモータシステム
１３ ナックル
１５ ハブ
２７ 支持プレート
２９ ガイド部材
３１ スライドバー
３３ 上下動プレート
３９ ステータ取付リング
４１ 回転プレート
４５ フレキシブルカップリング
５５ 上部スプリング
５７ 下部スプリング
５９ ピエゾアクチュエータ
５９ａ 圧電体

Claims (3)

1. 電気自動車における駆動輪のホイールの内側にアウターロータ型の電動モータが配設されたインホイールモータシステムにおいて、
   前記電気自動車における足回り部品に上下方向へ移動可能に設けられ、外周側に前記電動モータのモータステータが取付けられたステータ取付部を有した環状の上下動プレートと、
   前記上下動プレートに回転可能に設けられ、前記電動モータのモータロータが取付けられた環状の回転プレートと、
   前記ホイールの内側に配設され、前記回転プレートと前記ホイールを偏心可能に連結するフレキシブルカップリングと、
   前記上下動プレートを前記足回り部品に対して弾性的に支持するスプリングと、
   前記足回り部品と前記上下動プレートとの間に設けられ、印可電圧に応じて上下方向へ伸縮可能に構成され、前記上下動プレートの前記足回り部品に対する上下方向の振動を減衰させるピエゾアクチュエータと、
   を具備したことを特徴とするインホイールモータシステム。
2. 前記ピエゾアクチュエータは、印加電圧に応じて上下方向へ伸縮する複数の圧電体を積層してなることを特徴とする請求項１に記載のインホイールモータシステム。
3. 複数の駆動輪の回転駆動によって走行する電気自動車において、
   請求項１又は請求項２に記載のインホイールモータシステムを各駆動輪毎に具備したことを特徴とする電気自動車。

Images