インホイールモータ搭載車の車高調整機構
【課題】本発明は、インホイールモータ搭載車の車高調整機構に係り、ホイールを回転させる駆動トルクを発生するモータを２つも設けることなく車高調整を実現することにある。
【解決手段】インホイールモータ１４の駆動時に車体２２を持ち上げる車体持上力Ｆｕが作用するようにホイール１２側を車体２２に対して保持するキャリア１８と、インホイールモータ１４の駆動時に車体２２を引き下げる車体引下力Ｆｄが作用するようにホイール１２側を車体２２に対して保持するリンク機構３６と、インホイールモータ１４の駆動時におけるキャリア１８による車体持上力Ｆｕの大きさとリンク機構３６による車体引下力Ｆｄの大きさとの関係を可変させる減速機３０と、を備える。
【解決手段】インホイールモータ１４の駆動時に車体２２を持ち上げる車体持上力Ｆｕが作用するようにホイール１２側を車体２２に対して保持するキャリア１８と、インホイールモータ１４の駆動時に車体２２を引き下げる車体引下力Ｆｄが作用するようにホイール１２側を車体２２に対して保持するリンク機構３６と、インホイールモータ１４の駆動時におけるキャリア１８による車体持上力Ｆｕの大きさとリンク機構３６による車体引下力Ｆｄの大きさとの関係を可変させる減速機３０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インホイールモータ搭載車の車高調整機構に係り、特に、インホイールモータ搭載車の車高を調整するうえで好適な車高調整機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インホイールモータ搭載車の車高を調整する機構が知られている（例えば、特許文献１参照）。この機構は、ホイールを回転させる２つのモータを備えている。これらのモータはそれぞれ、別々の支持部材により車体に支持されている。一方の支持部材は、対応のモータの駆動時にそのモータからのトルクによりホイールに下向きの力が作用するように車体に取り付けられ、また、他方の支持部材は、対応のモータの駆動時にそのモータからのトルクによりホイールに上向きの力が作用するように車体に取り付けられている。かかる機構によれば、２つのモータがホイールを同一方向に回転駆動させる際に、それらのモータ駆動反力により車体とホイールとの間に上下逆向きの力を作用させることができる。このため、２つのモータをそれぞれ制御することで、車体とホイールとの間に任意の合力を作用させることができ、その結果として、車高調整を行うことが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２６９２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した特許文献１記載の車高調整機構では、ホイールが２つのモータを用いて回転駆動されるものであるので、モータ追加に伴って車高調整を行ううえでの構成部品が増加して、バネ下質量が増大し或いはコストが増大してしまう。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、ホイールを回転させる駆動トルクを発生するモータを２つも設けることなく車高調整を実現することが可能なインホイールモータ搭載車の車高調整機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的は、インホイールモータの駆動時に車体を持ち上げる第１の力が作用するようにホイール側を車体に対して保持する第１の保持機構と、インホイールモータの駆動時に車体を引き下げる第２の力が作用するようにホイール側を車体に対して保持する第２の保持機構と、インホイールモータの駆動時における前記第１の保持機構による前記第１の力の大きさと前記第２の保持機構による前記第２の力の大きさとの関係を可変させる伝達力可変機構と、を備えるインホイールモータ搭載車の車高調整機構により達成される。
【０００７】
この態様の発明において、第１の保持機構は、インホイールモータの駆動時に車体を持ち上げる力が作用するようにホイール側を車体に対して保持し、また、第２の保持機構は、インホイールモータの駆動時に車体を引き下げる力が作用するようにホイール側を車体に対して保持する。このため、インホイールモータの駆動時、車体に、第１の保持機構により持ち上げる力を作用させ、かつ、第２の保持機構により引き下げる力を作用させることができる。これらの力の関係は、伝達力可変機構により可変される。このため、車体に作用させる力の関係が任意の値に設定されることで、車高を調整することができる。従って、本発明によれば、ホイールを回転させる駆動トルクを発生するモータを２つも設けることなく車高調整を実現することができる。
【０００８】
尚、上記したインホイールモータ搭載車の車高調整機構において、前記第１の保持機構は、前記伝達力可変機構を保持するケースを兼ねたキャリアであるトレーリングアームであり、前記第２の保持機構は、インホイールモータを保持するケースを車体に連結するリンク機構であり、かつ、前記伝達力可変機構は、前記キャリア内でインホイールモータからホイールに伝達されるトルクの減速比を可変する変速機であることとしてもよい。
【０００９】
また、上記したインホイールモータ搭載車の車高調整機構において、インホイールモータのトルクが入力されるサンギアと、前記サンギアの回転に伴ってホイールを回転させるトルクを出力するプラネタリキャリアと、固定されるリングギアと、を有する遊星歯車機構を備え、前記第１の保持機構は、インホイールモータを保持するケースを兼ねたキャリアであるトレーリングアームであり、前記第２の保持機構は、前記リングギアに結合され得るリングギアアームを車体に連結するリンク機構であり、かつ、前記伝達力可変機構は、前記リングギアを前記キャリア又は前記リングギアアームに選択的に結合するクラッチ・ブレーキ機構であることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ホイールを回転させる駆動トルクを発生するモータを２つも設けることなく車高調整を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施例であるインホイールモータ搭載車の車高調整機構の構成図である。
【図２】本実施例のインホイールモータ搭載車の有するキャリアに作用する力の釣り合いを模式的に表した図である。
【図３】本実施例の車高調整機構における車高を調整する手法を説明するための図である。
【図４】本発明の第２実施例であるインホイールモータ搭載車の車高調整機構の構成図である。
【図５】本実施例のインホイールモータ搭載車の有する減速機に作用する力の釣り合いを模式的に表した図である。
【図６】本実施例の車高調整機構における車高を調整する手法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を用いて、本発明に係るインホイールモータ搭載車の車高調整機構の具体的な実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の第１実施例であるインホイールモータ搭載車の車高調整機構１０の構成図を示す。尚、図１（Ａ）には車両内側から見た際の側面図を、また、図１（Ｂ）には図１（Ａ）に示すIII−IIIで切断した際の断面図を、それぞれ示す。
【００１４】
本実施例の車高調整機構１０は、いわゆるインホイールモータ搭載車に適用される、車高を調整する機構である。本実施例において、インホイールモータ搭載車は、車輪タイヤが装着されたホイール１２内に設けられるモータ１４を備えている。以下、モータ１４をインホイールモータ１４と称す。インホイールモータ１４は、ホイール１２を回転させて車輪を駆動するトルクを発生する電気モータである。ホイール１２は、ハブ１６を通じてキャリア１８に車軸Ｃ１回りに回転可能に支持されている。
【００１５】
キャリア１８は、車体２２に対して略前後方向に延びる形状を有している。キャリア１８は、一端Ｃ１でホイール１２を回転可能に支持しつつ他端Ｏ１で車体２２に対して揺動可能に支持されている。すなわち、キャリア１８は、ホイール１２が車体２２に対して上下方向に変位することができるように車体２２に対して揺動可能に取り付けられており、トレーリングアームとして機能する。
【００１６】
インホイールモータ１４は、モータケース２４の内部に保持されている。モータケース２４には、インホイールモータ１４のステータ２６が固定されている。また、インホイールモータ１４のロータ２８（軸中心Ｃ２）は、減速機３０を介してホイール１２のハブ１６に連結されている。車輪の回転駆動時、ロータ２８とハブ１６とはそれぞれ、互いに軸中心Ｃ２，Ｃ１回りにおいて同一方向に回転する。
【００１７】
減速機３０は、インホイールモータ１４のロータ２８の回転を所定の減速比Ｎで減速してホイール１２のハブ１６に伝達する装置である。減速機３０は、キャリア１８に固定され或いはキャリア１８と一体化されるＣＶＴケース３２内に保持されている。減速機３０は、ＣＶＴケース３２内においてロータ２８からハブ１６へ伝達される回転を減速する。減速機３０は、油圧などによる制御回路３４に接続されており、制御回路３４による制御に従って減速比Ｎを可変することが可能である。減速機３０は、制御回路３４による制御により減速比Ｎを任意の値に設定することが可能な無段変速機（ＣＶＴ）である。このため、インホイールモータ１４のロータ２８からホイール１２のハブ１６に伝達される回転は、減速機３０で任意の減速比Ｎに設定される。
【００１８】
モータケース２４は、また、リンク機構３６を介して車体２２に連結されている。リンク機構３６は、モータケース２４に固定される第１リンク３８と、車体２２に対して揺動可能に取り付けられる第２リンク４０と、からなる。第１リンク３８は、車体２２に対して略前後方向に延びる形状を有している。また、第２リンク４０は、車体２２に対して略上下方向に延びる形状を有している。第１リンク３８と第２リンク４０とは、一端同士で自由に揺動可能に互いに連結されている。リンク機構３６は、車体２２に対するホイール１２の上下動に伴って揺動する。
【００１９】
また、第２リンク４０の車体２２に対する取付位置Ｏ２と、キャリア１８の車体２２に対する取付位置Ｏ１とは、互いに異なる位置である。第１リンク３８がモータケース２４側から第２リンク４０との連結位置へ向けて延びる前後方向（図２において左から右へ向かう方向）と、キャリア１８が車軸Ｃ１から車体２２との取付位置Ｏ１へ向けて延びる前後方向（図２において右から左へ向かう方向）とは、互いに逆方向である。
【００２０】
上記したインホイールモータ搭載車において、車輪が回転駆動される際、インホイールモータ１４に電気信号が供給されることで、そのインホイールモータ１４が駆動トルクＴｍを発生する。インホイールモータ１４で発生した駆動トルクＴｍは、減速機３０に入力される。減速機３０に入力された駆動トルクＴｍは、減速機３０で減速されることにより駆動トルクＴｗに変換されてホイール１２のハブ１６に伝達される。
【００２１】
減速機３０は上記の如くＣＶＴであるので、インホイールモータ１４の駆動トルクＴｍとホイール１２の駆動トルクＴｗとの比である減速比Ｎは、その減速機３０の作動により任意に設定される。ハブ１６に駆動トルクＴｗが伝達されると、車輪が回転駆動される。従って、本実施例においては、インホイールモータ１４の駆動により減速機３０を介して車輪を回転駆動させつつ、減速機３０の作動によりインホイールモータ１４から車輪へ伝達される駆動トルクの減速比Ｎを任意の値に制御することが可能である。
【００２２】
図２は、本実施例のインホイールモータ搭載車の有するキャリア１８に作用する力の釣り合いを模式的に表した図を示す。また、図３は、本実施例の車高調整機構１０における車高を調整する手法を説明するための図を示す。
【００２３】
上記したインホイールモータ搭載車において、インホイールモータ１４が駆動トルクＴｍで駆動されることにより車輪が回転駆動される際、キャリア１８兼ＣＶＴケース３２に、図２に示す如く、インホイールモータ１４から入力される駆動トルクＴｍと、ホイール１２から入力される駆動反力トルクＴｗと、が働くと共に、キャリア１８がそれらの入力トルクＴｍ及び駆動反力トルクＴｗにより回転することが無いようにその車体２２から受ける支持トルクＴｃが働く。キャリア１８に作用するこれらのトルクＴｍ，Ｔｗ，Ｔｃは、次式（１）に示す如く釣り合っている。尚、以下、図２及び図３において、反時計回り方向を正の方向とし、時計回り方向を負の方向とする。
【００２４】
Ｔｍ＋（−Ｔｗ）＋Ｔｃ＝０ ・・・（１）
また、インホイールモータ１４からの入力トルクＴｍと、ホイール１２からの入力トルクＴｗとの間においては、減速機３０の減速比Ｎを用いると、次式（２）に示す関係が成立する。
【００２５】
Ｔｍ＝Ｔｗ／Ｎ ・・・（２）
このため、上記（１）式及び（２）式により、キャリア１８が車体２２から受ける支持トルクＴｃと、キャリア１８がホイール１２から受ける駆動反力トルクＴｗとの間において、次式（３）に示す関係が成立する。
【００２６】
Ｔｃ＝（１−１／Ｎ）Ｔｗ ・・・（３）
かかる構成においては、減速機３０の減速比Ｎが“１”を超える場合（Ｎ＞１）、キャリア１８に、軸中心Ｃ１回りにおいて、ホイール１２からの駆動反力トルクＴｗの方向と逆方向（図２において反時計回り方向）に作用する支持トルクＴｃが伝達される。このため、キャリア１８の車軸Ｃ１から車体２２との取付位置Ｏ１までの長さをＬ１とすると、車体１２には、キャリア１８の車体２２に対する取付位置Ｏ１において、キャリア１８への支持トルクＴｃに対する反力トルクＴｃ（図３において白矢印で示す時計回り方向）により、次式（４）に示す如き、その車体２２を持ち上げる力（車体持上力；図３において白矢印で示す）Ｆｕが作用することとなる。
【００２７】
Ｆｕ＝Ｔｃ／Ｌ１＝（１−１／Ｎ）Ｔｗ／Ｌ１ ・・・（４）
また、インホイールモータ１４が駆動トルクＴｍで駆動されることにより車輪が回転駆動される際、そのインホイールモータ１４を内部に保持するモータケース２４、及び、そのモータケース２４を車体に連結するリンク機構３６に、図３に黒矢印で示す如く、軸中心Ｃ２回りにおいて、インホイールモータ１４の駆動トルクＴｍの方向と逆方向（図３において時計回り方向）に作用する駆動反力トルクＴｍが働く。
【００２８】
このため、インホイールモータ１４の軸中心Ｃ２からモータケース２４に固定される第１リンク３８の第２リンク４０への連結位置までの長さをＬ２とすると、車体２２には、第２リンク４０の車体２２に対する取付位置Ｏ２において、その駆動反力トルクＴｍ（図３において黒矢印で示す時計回り方向）により、次式（５）に示す如き、その車体２２を引き下げる力（車体引下力；図３において黒矢印で示す）Ｆｄが作用することとなる。
【００２９】
Ｆｄ＝Ｔｍ／Ｌ２＝１／Ｎ・Ｔｗ／Ｌ２ ・・・（５）
従って、インホイールモータ１４の駆動による車輪の回転駆動時、車体２２全体としては、次式（６）に示す如き車体持上力Ｆｃ（＝Ｆｕ−Ｆｄ）が働く。
【００３０】
Ｆｃ＝（１−１／Ｎ）Ｔｗ／Ｌ１−１／Ｎ・Ｔｗ／Ｌ２
＝｛１／Ｌ１−（１／Ｌ１＋１／Ｌ２）／Ｎ｝Ｔｗ ・・・（６）
上記したインホイールモータ搭載車によれば、減速機３０の減速比Ｎに応じて、車体２２に働く車体持上げ力Ｆｕと車体引下力Ｆｄとの関係を任意の値に設定することで、車体２２全体に働く車体持上力Ｆｃを可変することができ、車体２２全体に任意の車体持上力Ｆｃを作用させることができる。
【００３１】
例えば、減速機３０の減速比Ｎの大きさに応じて車高の変化方向を切り替えることができる。減速機３０の減速比Ｎは、制御回路３４により任意の値に設定可能である。減速機３０の減速比Ｎが（１＋Ｌ１／Ｌ２）よりも大きい値に設定されると、車体２２全体の車体持上力Ｆｃが正値になるので、車輪に対して車体２２が上昇して車高が上がる。一方、減速機３０の減速比Ｎが（１＋Ｌ１／Ｌ２）よりも小さい値に設定されると、車体２２全体の車体持上力Ｆｃが負値になるので、車輪に対して車体２２が下降して車高が下がる。
【００３２】
このように、本実施例によれば、インホイールモータ１４の駆動による車輪の回転駆動時、制御回路３４を用いて減速機３０の減速比Ｎを調整することで、車高を調整する車高調整機構１０を実現することができる。
【００３３】
かかる車高調整機構１０においては、車高調整を実現するのに、各輪ごとにホイール１２を回転させる駆動トルクＴｍを発生するモータ１４を唯一つ設けるのみで十分である。従って、本実施例のインホイールモータ搭載車の車高調整機構１０によれば、各輪それぞれにホイール１２を回転させる駆動トルクＴｍを発生するモータを２つも設けることなく車高調整を実現することが可能となっている。
【００３４】
尚、上記の第１実施例においては、車体持上力Ｆｕが特許請求の範囲に記載した「第１の力」に、車体引下力Ｆｄが特許請求の範囲に記載した「第２の力」に、キャリア１８が特許請求の範囲に記載した「第１の保持機構」に、リンク機構３６が特許請求の範囲に記載した「第２の保持機構」に、減速機３０が特許請求の範囲に記載した「伝達力可変機構」及び「変速機」に、それぞれ相当している。
【００３５】
ところで、上記の第１実施例においては、インホイールモータ１４のロータ２８からホイール１２のハブ１６に伝達する駆動トルクの減速比Ｎを可変する減速機３０を無段変速機であるＣＶＴとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、減速比Ｎを二段階以上に切り替えることが可能なものとすればよい。
【実施例２】
【００３６】
図４は、本発明の第２実施例であるインホイールモータ搭載車の車高調整機構１００の構成図を示す。尚、図４（Ａ）には車両内側から見た際の側面図を、また、図４（Ｂ）には図４（Ａ）に示すIV−IVで切断した際の断面図を、それぞれ示す。また、図４において、上記図１に示す部分と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略する。
【００３７】
本実施例の車高調整機構１００は、いわゆるインホイールモータ搭載車に適用される、車高を調整する機構である。本実施例において、インホイールモータ搭載車は、車輪タイヤが装着されたホイール１２内に設けられるモータ１０２を備えている。以下、モータ１０２をインホイールモータ１０２と称す。インホイールモータ１０２は、ホイール１２を回転させて車輪を駆動するトルクを発生する電気モータである。ホイール１２は、ハブ１６を通じてキャリア１０４に車軸Ｃ１回りに回転可能に支持されている。
【００３８】
キャリア１０４は、車体２２に対して略前後方向に延びる形状を有している。キャリア１０４は、一端Ｃ１でホイール１２を回転可能に支持しつつ他端Ｏ１で車体２２に対して揺動可能に支持されている。すなわち、キャリア１０４は、ホイール１２が車体２２に対して上下方向に変位することができるように車体２２に対して揺動可能に取り付けられており、トレーリングアームとして機能する。
【００３９】
インホイールモータ１０２は、モータケース１０６の内部に保持されている。モータケース１０６は、キャリア１０４に固定され或いはキャリア１０４と一体化されている。モータケース１０６には、インホイールモータ１０２のステータ１０８が固定されている。また、インホイールモータ１０２のロータ１１０は、カウンタギア１１２及び減速機１１４を介してホイール１２のハブ１６に連結されている。
【００４０】
カウンタギア１１２は、ロータ１１０の回転を所定の減速比Ｎ１で減速して減速機１１４に伝達する。減速機１１４は、カウンタギア１１２の回転を所定の減速比Ｎ２で減速してホイール１２のハブ１６に伝達する装置である。減速機１１４は、キャリア１０４に固定され或いはキャリア１０４と一体化されるケース１１６内に保持されている。ケース１１６は、モータケース１０６と一体に形成されている。減速機１１４は、ケース１１６内においてロータ１１０側からハブ１６へ伝達される回転を減速する。
【００４１】
減速機１１４は、サンギア１２０と、リングギア１２２と、サンギア１２０及びリングギア１２２に噛合する複数のプラネタリギア１２４と、複数のプラネタリギアを結ぶプラネタリキャリア１２６と、からなる遊星歯車機構である。サンギア１２０は上記のカウンタギア１１２に噛合しており、サンギア１２０にはインホイールモータ１０２側からのトルクが入力される。また、プラネタリキャリア１２６は、上記のハブ１６と一体化されており、サンギア１２０の回転に伴ってホイール１２を回転させるトルクを出力する。
【００４２】
リングギア１２２には、クラッチ・ブレーキ機構１３０を介して、リングギアアーム１３２が連結されている。リングギアアーム１３２は、キャリア１０４に対して相対回転可能に支持されている。リングギアアーム１３２は、車軸Ｃ１を中心にして車体前後方向に延びる形状を有している。リングギアアーム１３２は、リンク機構１３４を介して車体２２に連結されている。リンク機構１３４は、車体２２に対して略上下方向に延びる形状を有するリンク１３６からなる。リンク１３６は、車体２２に対して揺動可能に取り付けられている。リングギアアーム１３２とリンク１３６とは、一端同士で自由に揺動可能に互いに連結されている。
【００４３】
リンク１３６の車体２２に対する取付位置Ｏ２と、キャリア１０４の車体２２に対する取付位置Ｏ１とは、互いに異なる位置である。リングギアアーム１３２が車軸Ｃ１からリンク１３６との連結位置へ向けて延びる車体前後方向（図４において左から右へ向かう方向）と、キャリア１０４が車軸Ｃ１から車体２２との取付位置Ｏ１へ向けて延びる車体前後方向（図４において右から左へ向かう方向）とは、互いに逆方向である。
【００４４】
クラッチ・ブレーキ機構１３０は、リングギア１２２をキャリア１０４とリングギアアーム１３２とに選択的に結合させることが可能な機構である。すなわち、リングギア１２２とキャリア１０４との結合及びその結合の解除を切り替えることが可能であると共に、リングギア１２２とリングギアアーム１３２との結合及びその結合の解除を切り替えることが可能であって、リングギア１２２をキャリア１０４と結合させる際はリングギア１２２とリングギアアーム１３２との結合を解除し、また、リングギア１２２をリングギアアーム１３２と結合させる際はリングギア１２２とキャリア１０４との結合を解除する。クラッチ・ブレーキ機構１３０は、例えば電磁式の機構であって、制御回路１４０からの指令に従って、上記したリングギア１２２の結合・解除を切り替える。
【００４５】
上記したインホイールモータ搭載車において、車輪が回転駆動される際、インホイールモータ１０２に電気信号が供給されることで、そのインホイールモータ１０２が駆動トルクＴｍを発生する。インホイールモータ１０２で発生した駆動トルクＴｍは、カウンタギア１１２に入力された後に減速機１１４に入力される。減速機１１４のサンギア１２０に入力された駆動トルクＴｓは、減速機１１４で減速されることにより駆動トルクＴｗに変換されてホイール１２のハブ１６に伝達される。ハブ１６に駆動トルクＴｗが伝達されると、車輪が回転駆動される。従って、本実施例においては、インホイールモータ１０２の駆動によりカウンタギア１１２及び減速機１１４を介して車輪を回転駆動させることが可能である。
【００４６】
図５は、本実施例のインホイールモータ搭載車の有する減速機１１４に作用する力の釣り合いを模式的に表した図を示す。また、図６は、本実施例の車高調整機構１００における車高を調整する手法を説明するための図を示す。
【００４７】
上記したインホイールモータ搭載車において、インホイールモータ１０２が駆動トルクＴｍで駆動されることにより車輪が回転駆動される際、減速機１１４に、図５に示す如く、サンギア１２０がカウンタギア１１２から受ける駆動トルクＴｓと、プラネタリキャリア１２６がホイール１２から受ける駆動反力トルクＴｗと、が働くと共に、リングギア１２２が受ける反力トルクＴｒが働く。減速機１１４に作用するこれらのトルクＴｓ，Ｔｗ，Ｔｒは、次式（７）に示す如く釣り合っている。尚、以下、図５及び図６において、反時計回り方向を正の方向とし、時計回り方向を負の方向とする。
【００４８】
Ｔｓ＋（−Ｔｗ）＋Ｔｒ＝０ ・・・（７）
また、インホイールモータ１０２側からサンギア１２０に入力される入力トルクＴｓと、ホイール１２からプラネタリキャリア１２６に入力される入力トルクＴｗとの間においては、減速機１１４の減速比Ｎ２を用いると、次式（８）に示す関係が成立する。
【００４９】
Ｔｓ＝Ｔｗ／Ｎ２ ・・・（８）
このため、上記（７）式及び（８）式により、リングギア１２２が受ける反力トルクＴｒと、駆動反力トルクＴｗとの間において、次式（９）に示す関係が成立する。
【００５０】
Ｔｒ＝Ｔｗ−Ｔｓ＝（１−１／Ｎ２）Ｔｗ ・・・（９）
かかる構成において、減速機１１４の減速比Ｎ２は“１”を超えるので、リングギア１２２が、軸中心Ｃ１回りにおいて、クラッチ・ブレーキ機構１３０の作動によりリングギア１２２と選択的に結合するキャリア１０４又はリングギアアーム１３２に、ホイール１２からの駆動反力トルクＴｗの方向と逆方向（図６において時計回り方向）にトルクＴｒを伝達することとなる。
【００５１】
また、インホイールモータ１０２が駆動トルクＴｍで駆動されることにより車輪が回転駆動される際、サンギア１２０に入力される駆動トルクＴｓの方向と逆方向（図６において時計回り方向）に作用する反力トルクＴｓが、サンギア１２０、カウンタギア１１２、及びインホイールモータ１０２の支持ベアリングを介してキャリア１０４に伝達される。この場合、キャリア１０４には、軸中心Ｃ１回りにおいて、その反力トルクＴｓが働く。
【００５２】
上記した構造において、クラッチ・ブレーキ機構１３０の作動によりリングギア１２２がキャリア１０４に結合される一方でリングギアアーム１３２と非結合である場合は、リングギア１２２がキャリア１０４に固定され、リングギアアーム１３２及びリンク機構１３４がリングギア１２２から切り離される。この場合、リングギア１２２が伝達するトルクＴｒはキャリア１０４に伝達され、リングギア１２２からキャリア１０４にトルクＴｒが伝達される。
【００５３】
このため、キャリア１０４の車軸Ｃ１から車体２２との取付位置Ｏ１までの長さをＬ１とすると、リングギア１２２とキャリア１０４との結合時、車体２２には、キャリア１０４の車体２２に対する取付位置Ｏ１において、サンギア１２０に入力される駆動トルクＴｓに対する反力トルクＴｓ、及び、リングギア１２２からキャリア１０４に伝達されるトルクＴｒにより、次式（１０）に示す如き、その車体２２を持ち上げる力（車体持上力；図６（Ａ）において白矢印で示す）Ｆｕが作用する一方で、リンク機構１３４の車体２２に対する取付位置Ｏ２においては、次式（１１）に示す如く、その車体２２を引き下げる力（車体引下力）Ｆｄが作用しなくなる。
【００５４】
Ｆｕ＝（Ｔｓ＋Ｔｒ）／Ｌ１＝Ｔｗ／Ｌ１ ・・・（１０）
Ｆｄ＝０ ・・・（１１）
従って、インホイールモータ１０２の駆動による車輪の回転駆動時、リングギア１２２とキャリア１０４とが結合される際には、車体２２全体として、次式（１２）に示す如き車体持上力Ｆｃ（＝Ｆｕ−Ｆｄ）が働く。
【００５５】
Ｆｃ＝Ｔｗ／Ｌ１ ・・・（１２）
このため、本実施例のインホイールモータ搭載車によれば、リングギア１２２をキャリア１０４と結合させることで、車体２２全体に車体２２を持ち上げる車体持上力Ｆｃが作用することとなる。この場合には、車輪に対して車体２２が上昇する。
【００５６】
また、クラッチ・ブレーキ機構１３０の作動によりリングギア１２２がリングギアアーム１３２に結合される一方でキャリア１０４と非結合である場合は、リングギア１２２がリングギアアーム１３２に固定され、キャリア１０４がリングギア１２２から切り離される。この場合、リングギア１２２が伝達するトルクＴｒはリングギアアーム１３２に伝達され、リングギア１２２からリングギアアーム１３２にトルクＴｒが伝達される。
【００５７】
このため、キャリア１０４の車軸Ｃ１から車体２２との取付位置Ｏ１までの長さをＬ１とし、かつ、リングギアアーム１３２の車軸Ｃ１からリンク機構１３４への連結位置までの長さをＬ２とすると、リングギア１２２とリングギアアーム１３２との結合時、車体２２には、キャリア１０４の車体２２に対する取付位置Ｏ１において、サンギア１２０に入力される駆動トルクＴｓに対する反力トルクＴｓにより、次式（１３）に示す如き、その車体２２を持ち上げる車体持上力（図６（Ｂ）において白矢印で示す）Ｆｕが作用すると共に、リンク機構１３４のリンク１３６の車体２２に対する取付位置Ｏ２において、リングギア１２２からキャリア１０４に伝達されるトルクＴｒにより、次式（１４）に示す如き、その車体２２を引き下げる車体引下力（図６（Ｂ）において黒矢印で示す）Ｆｄが作用することとなる。
【００５８】
Ｆｕ＝Ｔｓ／Ｌ１＝Ｔｗ／Ｎ２／Ｌ１ ・・・（１３）
Ｆｄ＝Ｔｒ／Ｌ２＝（１−１／Ｎ２）Ｔｗ／Ｌ２ ・・・（１４）
従って、インホイールモータ１０２の駆動による車輪の回転駆動時、リングギア１２２とリングギアアーム１３２とが結合される際には、車体２２全体として、次式（１５）に示す如く、車体持上力Ｆｃ（＝Ｆｕ−Ｆｄ）が働くこととなる。
【００５９】
Ｆｃ＝Ｔｗ／Ｎ２／Ｌ１−（１−１／Ｎ２）Ｔｗ／Ｌ２
＝｛（１／Ｌ１＋１／Ｌ２）／Ｎ２−１／Ｌ２｝Ｔｗ ・・・（１５）
このため、本実施例のインホイールモータ搭載車によれば、リングギア１２２をリングギアアーム１３２と結合させることで、減速機１１４の減速比Ｎ２及び長さＬ１，Ｌ２を適正に設定することで、車体２２全体に車体２２を持ち上げ或いは車体２２を引き下げる車体持上力Ｆｃを作用させることができる。
【００６０】
減速機１１４の減速比Ｎ２及び長さＬ１，Ｌ２はそれぞれ固定値である。このため、例えば、減速機１１４の減速比Ｎ２が（１＋Ｌ２／Ｌ１）よりも小さい値に設定されていると、車体２２全体の車体持上力Ｆｃが正値になるので、車輪に対して車体２２が上昇して車高が上がる。一方、減速機１１４の減速比Ｎ２が（１＋Ｌ２／Ｌ１）よりも大きい値に設定されていると、車体２２全体の車体持上力Ｆｃが負値になるので、車輪に対して車体２２が下降して車高が下がることとなる。
【００６１】
尚、車高の上昇は、リングギア１２２とキャリア１０４との結合時に生ずるだけでなく、リングギア１２２とリングギアアーム１３２との結合時にも生ずるが、減速機１１４の減速比Ｎ２及び長さＬ１，Ｌ２の設定に応じて、両者間でその上昇度合いを異ならせることが可能である。
【００６２】
このように、本実施例によれば、インホイールモータ１０２の駆動による車輪の回転駆動時、制御回路１４０からの指令によるクラッチ・ブレーキ機構１３０の作動によりリングギア１２２の結合をキャリア１０４とリングギアアーム１３２とに選択的に切り替えることで、車高を調整する車高調整機構１００を実現することができる。
【００６３】
かかる車高調整機構１００においては、車高調整を実現するのに、各輪ごとにホイール１２を回転させる駆動トルクＴｍを発生するモータ１０２を唯一つ設けるのみで十分である。従って、本実施例のインホイールモータ搭載車の車高調整機構１００によれば、各輪それぞれにホイール１２を回転させる駆動トルクＴｍを発生するモータを２つも設けることなく車高調整を実現することが可能となっている。
【００６４】
尚、上記の第２実施例においては、車体持上力Ｆｕが特許請求の範囲に記載した「第１の力」に、車体引下力Ｆｄが特許請求の範囲に記載した「第２の力」に、キャリア１０４が特許請求の範囲に記載した「第１の保持機構」に、リンク機構１３４が特許請求の範囲に記載した「第２の保持機構」に、クラッチ・ブレーキ機構１３０が特許請求の範囲に記載した「伝達力可変機構」に、それぞれ相当している。
【００６５】
ところで、上記の第１及び第２実施例においては、キャリア１８，１０４をトレーリングアームで車体２２に支持してキャリア１８，１０４に作用するトルクを車体２２に伝達すると共に、インホイールモータ１４，１０２の発生する駆動トルクに対する反力トルクの一部をリンク機構３６，１３４を介して車体２２に伝達し得ることで、車高調整を行うこととしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、トルクを車体２２に伝達する経路としては、ダブルウィッシュボーン式サスペンションやストラット式サスペンションに用いられるアームなどを用いることとしてもよい。
【００６６】
また、上記の第１及び第２実施例においては、伝達力可変機構として減速機３０及びクラッチ・ブレーキ機構１３０を用いることとしたが、変速機構付きのギアなどを用いることとしてもよい。
【００６７】
また、上記の第１及び第２実施例は、インホイールモータ１４，１０２を減速機３０，１１４やカウンタギア１１２を介してホイール１２のハブ１６に連結させた車両の例であるが、インホイールモータを直接にハブ１６に連結させるホイールダイレクトドライブ型の車両に適用させることも可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１０，１００ 車高調整機構
１２ ホイール
１４，１０２ インホイールモータ
１８，１０４ キャリア
２２ 車体
２４，１０６ モータケース
３０，１１４ 減速機
３２ ＣＶＴケース
３４，１４０ 制御回路
３６，１３４ リンク機構
１２０ サンギア
１２２ リングギア
１２４ プラネタリギア
１２６ プラネタリキャリア
１３０ クラッチ・ブレーキ機構
１３２ リングギアアーム
Ｆｕ 車体持上力
Ｆｄ 車体引下力
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インホイールモータ搭載車の車高調整機構に係り、特に、インホイールモータ搭載車の車高を調整するうえで好適な車高調整機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インホイールモータ搭載車の車高を調整する機構が知られている（例えば、特許文献１参照）。この機構は、ホイールを回転させる２つのモータを備えている。これらのモータはそれぞれ、別々の支持部材により車体に支持されている。一方の支持部材は、対応のモータの駆動時にそのモータからのトルクによりホイールに下向きの力が作用するように車体に取り付けられ、また、他方の支持部材は、対応のモータの駆動時にそのモータからのトルクによりホイールに上向きの力が作用するように車体に取り付けられている。かかる機構によれば、２つのモータがホイールを同一方向に回転駆動させる際に、それらのモータ駆動反力により車体とホイールとの間に上下逆向きの力を作用させることができる。このため、２つのモータをそれぞれ制御することで、車体とホイールとの間に任意の合力を作用させることができ、その結果として、車高調整を行うことが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２６９２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した特許文献１記載の車高調整機構では、ホイールが２つのモータを用いて回転駆動されるものであるので、モータ追加に伴って車高調整を行ううえでの構成部品が増加して、バネ下質量が増大し或いはコストが増大してしまう。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、ホイールを回転させる駆動トルクを発生するモータを２つも設けることなく車高調整を実現することが可能なインホイールモータ搭載車の車高調整機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的は、インホイールモータの駆動時に車体を持ち上げる第１の力が作用するようにホイール側を車体に対して保持する第１の保持機構と、インホイールモータの駆動時に車体を引き下げる第２の力が作用するようにホイール側を車体に対して保持する第２の保持機構と、インホイールモータの駆動時における前記第１の保持機構による前記第１の力の大きさと前記第２の保持機構による前記第２の力の大きさとの関係を可変させる伝達力可変機構と、を備えるインホイールモータ搭載車の車高調整機構により達成される。
【０００７】
この態様の発明において、第１の保持機構は、インホイールモータの駆動時に車体を持ち上げる力が作用するようにホイール側を車体に対して保持し、また、第２の保持機構は、インホイールモータの駆動時に車体を引き下げる力が作用するようにホイール側を車体に対して保持する。このため、インホイールモータの駆動時、車体に、第１の保持機構により持ち上げる力を作用させ、かつ、第２の保持機構により引き下げる力を作用させることができる。これらの力の関係は、伝達力可変機構により可変される。このため、車体に作用させる力の関係が任意の値に設定されることで、車高を調整することができる。従って、本発明によれば、ホイールを回転させる駆動トルクを発生するモータを２つも設けることなく車高調整を実現することができる。
【０００８】
尚、上記したインホイールモータ搭載車の車高調整機構において、前記第１の保持機構は、前記伝達力可変機構を保持するケースを兼ねたキャリアであるトレーリングアームであり、前記第２の保持機構は、インホイールモータを保持するケースを車体に連結するリンク機構であり、かつ、前記伝達力可変機構は、前記キャリア内でインホイールモータからホイールに伝達されるトルクの減速比を可変する変速機であることとしてもよい。
【０００９】
また、上記したインホイールモータ搭載車の車高調整機構において、インホイールモータのトルクが入力されるサンギアと、前記サンギアの回転に伴ってホイールを回転させるトルクを出力するプラネタリキャリアと、固定されるリングギアと、を有する遊星歯車機構を備え、前記第１の保持機構は、インホイールモータを保持するケースを兼ねたキャリアであるトレーリングアームであり、前記第２の保持機構は、前記リングギアに結合され得るリングギアアームを車体に連結するリンク機構であり、かつ、前記伝達力可変機構は、前記リングギアを前記キャリア又は前記リングギアアームに選択的に結合するクラッチ・ブレーキ機構であることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ホイールを回転させる駆動トルクを発生するモータを２つも設けることなく車高調整を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施例であるインホイールモータ搭載車の車高調整機構の構成図である。
【図２】本実施例のインホイールモータ搭載車の有するキャリアに作用する力の釣り合いを模式的に表した図である。
【図３】本実施例の車高調整機構における車高を調整する手法を説明するための図である。
【図４】本発明の第２実施例であるインホイールモータ搭載車の車高調整機構の構成図である。
【図５】本実施例のインホイールモータ搭載車の有する減速機に作用する力の釣り合いを模式的に表した図である。
【図６】本実施例の車高調整機構における車高を調整する手法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を用いて、本発明に係るインホイールモータ搭載車の車高調整機構の具体的な実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の第１実施例であるインホイールモータ搭載車の車高調整機構１０の構成図を示す。尚、図１（Ａ）には車両内側から見た際の側面図を、また、図１（Ｂ）には図１（Ａ）に示すIII−IIIで切断した際の断面図を、それぞれ示す。
【００１４】
本実施例の車高調整機構１０は、いわゆるインホイールモータ搭載車に適用される、車高を調整する機構である。本実施例において、インホイールモータ搭載車は、車輪タイヤが装着されたホイール１２内に設けられるモータ１４を備えている。以下、モータ１４をインホイールモータ１４と称す。インホイールモータ１４は、ホイール１２を回転させて車輪を駆動するトルクを発生する電気モータである。ホイール１２は、ハブ１６を通じてキャリア１８に車軸Ｃ１回りに回転可能に支持されている。
【００１５】
キャリア１８は、車体２２に対して略前後方向に延びる形状を有している。キャリア１８は、一端Ｃ１でホイール１２を回転可能に支持しつつ他端Ｏ１で車体２２に対して揺動可能に支持されている。すなわち、キャリア１８は、ホイール１２が車体２２に対して上下方向に変位することができるように車体２２に対して揺動可能に取り付けられており、トレーリングアームとして機能する。
【００１６】
インホイールモータ１４は、モータケース２４の内部に保持されている。モータケース２４には、インホイールモータ１４のステータ２６が固定されている。また、インホイールモータ１４のロータ２８（軸中心Ｃ２）は、減速機３０を介してホイール１２のハブ１６に連結されている。車輪の回転駆動時、ロータ２８とハブ１６とはそれぞれ、互いに軸中心Ｃ２，Ｃ１回りにおいて同一方向に回転する。
【００１７】
減速機３０は、インホイールモータ１４のロータ２８の回転を所定の減速比Ｎで減速してホイール１２のハブ１６に伝達する装置である。減速機３０は、キャリア１８に固定され或いはキャリア１８と一体化されるＣＶＴケース３２内に保持されている。減速機３０は、ＣＶＴケース３２内においてロータ２８からハブ１６へ伝達される回転を減速する。減速機３０は、油圧などによる制御回路３４に接続されており、制御回路３４による制御に従って減速比Ｎを可変することが可能である。減速機３０は、制御回路３４による制御により減速比Ｎを任意の値に設定することが可能な無段変速機（ＣＶＴ）である。このため、インホイールモータ１４のロータ２８からホイール１２のハブ１６に伝達される回転は、減速機３０で任意の減速比Ｎに設定される。
【００１８】
モータケース２４は、また、リンク機構３６を介して車体２２に連結されている。リンク機構３６は、モータケース２４に固定される第１リンク３８と、車体２２に対して揺動可能に取り付けられる第２リンク４０と、からなる。第１リンク３８は、車体２２に対して略前後方向に延びる形状を有している。また、第２リンク４０は、車体２２に対して略上下方向に延びる形状を有している。第１リンク３８と第２リンク４０とは、一端同士で自由に揺動可能に互いに連結されている。リンク機構３６は、車体２２に対するホイール１２の上下動に伴って揺動する。
【００１９】
また、第２リンク４０の車体２２に対する取付位置Ｏ２と、キャリア１８の車体２２に対する取付位置Ｏ１とは、互いに異なる位置である。第１リンク３８がモータケース２４側から第２リンク４０との連結位置へ向けて延びる前後方向（図２において左から右へ向かう方向）と、キャリア１８が車軸Ｃ１から車体２２との取付位置Ｏ１へ向けて延びる前後方向（図２において右から左へ向かう方向）とは、互いに逆方向である。
【００２０】
上記したインホイールモータ搭載車において、車輪が回転駆動される際、インホイールモータ１４に電気信号が供給されることで、そのインホイールモータ１４が駆動トルクＴｍを発生する。インホイールモータ１４で発生した駆動トルクＴｍは、減速機３０に入力される。減速機３０に入力された駆動トルクＴｍは、減速機３０で減速されることにより駆動トルクＴｗに変換されてホイール１２のハブ１６に伝達される。
【００２１】
減速機３０は上記の如くＣＶＴであるので、インホイールモータ１４の駆動トルクＴｍとホイール１２の駆動トルクＴｗとの比である減速比Ｎは、その減速機３０の作動により任意に設定される。ハブ１６に駆動トルクＴｗが伝達されると、車輪が回転駆動される。従って、本実施例においては、インホイールモータ１４の駆動により減速機３０を介して車輪を回転駆動させつつ、減速機３０の作動によりインホイールモータ１４から車輪へ伝達される駆動トルクの減速比Ｎを任意の値に制御することが可能である。
【００２２】
図２は、本実施例のインホイールモータ搭載車の有するキャリア１８に作用する力の釣り合いを模式的に表した図を示す。また、図３は、本実施例の車高調整機構１０における車高を調整する手法を説明するための図を示す。
【００２３】
上記したインホイールモータ搭載車において、インホイールモータ１４が駆動トルクＴｍで駆動されることにより車輪が回転駆動される際、キャリア１８兼ＣＶＴケース３２に、図２に示す如く、インホイールモータ１４から入力される駆動トルクＴｍと、ホイール１２から入力される駆動反力トルクＴｗと、が働くと共に、キャリア１８がそれらの入力トルクＴｍ及び駆動反力トルクＴｗにより回転することが無いようにその車体２２から受ける支持トルクＴｃが働く。キャリア１８に作用するこれらのトルクＴｍ，Ｔｗ，Ｔｃは、次式（１）に示す如く釣り合っている。尚、以下、図２及び図３において、反時計回り方向を正の方向とし、時計回り方向を負の方向とする。
【００２４】
Ｔｍ＋（−Ｔｗ）＋Ｔｃ＝０ ・・・（１）
また、インホイールモータ１４からの入力トルクＴｍと、ホイール１２からの入力トルクＴｗとの間においては、減速機３０の減速比Ｎを用いると、次式（２）に示す関係が成立する。
【００２５】
Ｔｍ＝Ｔｗ／Ｎ ・・・（２）
このため、上記（１）式及び（２）式により、キャリア１８が車体２２から受ける支持トルクＴｃと、キャリア１８がホイール１２から受ける駆動反力トルクＴｗとの間において、次式（３）に示す関係が成立する。
【００２６】
Ｔｃ＝（１−１／Ｎ）Ｔｗ ・・・（３）
かかる構成においては、減速機３０の減速比Ｎが“１”を超える場合（Ｎ＞１）、キャリア１８に、軸中心Ｃ１回りにおいて、ホイール１２からの駆動反力トルクＴｗの方向と逆方向（図２において反時計回り方向）に作用する支持トルクＴｃが伝達される。このため、キャリア１８の車軸Ｃ１から車体２２との取付位置Ｏ１までの長さをＬ１とすると、車体１２には、キャリア１８の車体２２に対する取付位置Ｏ１において、キャリア１８への支持トルクＴｃに対する反力トルクＴｃ（図３において白矢印で示す時計回り方向）により、次式（４）に示す如き、その車体２２を持ち上げる力（車体持上力；図３において白矢印で示す）Ｆｕが作用することとなる。
【００２７】
Ｆｕ＝Ｔｃ／Ｌ１＝（１−１／Ｎ）Ｔｗ／Ｌ１ ・・・（４）
また、インホイールモータ１４が駆動トルクＴｍで駆動されることにより車輪が回転駆動される際、そのインホイールモータ１４を内部に保持するモータケース２４、及び、そのモータケース２４を車体に連結するリンク機構３６に、図３に黒矢印で示す如く、軸中心Ｃ２回りにおいて、インホイールモータ１４の駆動トルクＴｍの方向と逆方向（図３において時計回り方向）に作用する駆動反力トルクＴｍが働く。
【００２８】
このため、インホイールモータ１４の軸中心Ｃ２からモータケース２４に固定される第１リンク３８の第２リンク４０への連結位置までの長さをＬ２とすると、車体２２には、第２リンク４０の車体２２に対する取付位置Ｏ２において、その駆動反力トルクＴｍ（図３において黒矢印で示す時計回り方向）により、次式（５）に示す如き、その車体２２を引き下げる力（車体引下力；図３において黒矢印で示す）Ｆｄが作用することとなる。
【００２９】
Ｆｄ＝Ｔｍ／Ｌ２＝１／Ｎ・Ｔｗ／Ｌ２ ・・・（５）
従って、インホイールモータ１４の駆動による車輪の回転駆動時、車体２２全体としては、次式（６）に示す如き車体持上力Ｆｃ（＝Ｆｕ−Ｆｄ）が働く。
【００３０】
Ｆｃ＝（１−１／Ｎ）Ｔｗ／Ｌ１−１／Ｎ・Ｔｗ／Ｌ２
＝｛１／Ｌ１−（１／Ｌ１＋１／Ｌ２）／Ｎ｝Ｔｗ ・・・（６）
上記したインホイールモータ搭載車によれば、減速機３０の減速比Ｎに応じて、車体２２に働く車体持上げ力Ｆｕと車体引下力Ｆｄとの関係を任意の値に設定することで、車体２２全体に働く車体持上力Ｆｃを可変することができ、車体２２全体に任意の車体持上力Ｆｃを作用させることができる。
【００３１】
例えば、減速機３０の減速比Ｎの大きさに応じて車高の変化方向を切り替えることができる。減速機３０の減速比Ｎは、制御回路３４により任意の値に設定可能である。減速機３０の減速比Ｎが（１＋Ｌ１／Ｌ２）よりも大きい値に設定されると、車体２２全体の車体持上力Ｆｃが正値になるので、車輪に対して車体２２が上昇して車高が上がる。一方、減速機３０の減速比Ｎが（１＋Ｌ１／Ｌ２）よりも小さい値に設定されると、車体２２全体の車体持上力Ｆｃが負値になるので、車輪に対して車体２２が下降して車高が下がる。
【００３２】
このように、本実施例によれば、インホイールモータ１４の駆動による車輪の回転駆動時、制御回路３４を用いて減速機３０の減速比Ｎを調整することで、車高を調整する車高調整機構１０を実現することができる。
【００３３】
かかる車高調整機構１０においては、車高調整を実現するのに、各輪ごとにホイール１２を回転させる駆動トルクＴｍを発生するモータ１４を唯一つ設けるのみで十分である。従って、本実施例のインホイールモータ搭載車の車高調整機構１０によれば、各輪それぞれにホイール１２を回転させる駆動トルクＴｍを発生するモータを２つも設けることなく車高調整を実現することが可能となっている。
【００３４】
尚、上記の第１実施例においては、車体持上力Ｆｕが特許請求の範囲に記載した「第１の力」に、車体引下力Ｆｄが特許請求の範囲に記載した「第２の力」に、キャリア１８が特許請求の範囲に記載した「第１の保持機構」に、リンク機構３６が特許請求の範囲に記載した「第２の保持機構」に、減速機３０が特許請求の範囲に記載した「伝達力可変機構」及び「変速機」に、それぞれ相当している。
【００３５】
ところで、上記の第１実施例においては、インホイールモータ１４のロータ２８からホイール１２のハブ１６に伝達する駆動トルクの減速比Ｎを可変する減速機３０を無段変速機であるＣＶＴとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、減速比Ｎを二段階以上に切り替えることが可能なものとすればよい。
【実施例２】
【００３６】
図４は、本発明の第２実施例であるインホイールモータ搭載車の車高調整機構１００の構成図を示す。尚、図４（Ａ）には車両内側から見た際の側面図を、また、図４（Ｂ）には図４（Ａ）に示すIV−IVで切断した際の断面図を、それぞれ示す。また、図４において、上記図１に示す部分と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略する。
【００３７】
本実施例の車高調整機構１００は、いわゆるインホイールモータ搭載車に適用される、車高を調整する機構である。本実施例において、インホイールモータ搭載車は、車輪タイヤが装着されたホイール１２内に設けられるモータ１０２を備えている。以下、モータ１０２をインホイールモータ１０２と称す。インホイールモータ１０２は、ホイール１２を回転させて車輪を駆動するトルクを発生する電気モータである。ホイール１２は、ハブ１６を通じてキャリア１０４に車軸Ｃ１回りに回転可能に支持されている。
【００３８】
キャリア１０４は、車体２２に対して略前後方向に延びる形状を有している。キャリア１０４は、一端Ｃ１でホイール１２を回転可能に支持しつつ他端Ｏ１で車体２２に対して揺動可能に支持されている。すなわち、キャリア１０４は、ホイール１２が車体２２に対して上下方向に変位することができるように車体２２に対して揺動可能に取り付けられており、トレーリングアームとして機能する。
【００３９】
インホイールモータ１０２は、モータケース１０６の内部に保持されている。モータケース１０６は、キャリア１０４に固定され或いはキャリア１０４と一体化されている。モータケース１０６には、インホイールモータ１０２のステータ１０８が固定されている。また、インホイールモータ１０２のロータ１１０は、カウンタギア１１２及び減速機１１４を介してホイール１２のハブ１６に連結されている。
【００４０】
カウンタギア１１２は、ロータ１１０の回転を所定の減速比Ｎ１で減速して減速機１１４に伝達する。減速機１１４は、カウンタギア１１２の回転を所定の減速比Ｎ２で減速してホイール１２のハブ１６に伝達する装置である。減速機１１４は、キャリア１０４に固定され或いはキャリア１０４と一体化されるケース１１６内に保持されている。ケース１１６は、モータケース１０６と一体に形成されている。減速機１１４は、ケース１１６内においてロータ１１０側からハブ１６へ伝達される回転を減速する。
【００４１】
減速機１１４は、サンギア１２０と、リングギア１２２と、サンギア１２０及びリングギア１２２に噛合する複数のプラネタリギア１２４と、複数のプラネタリギアを結ぶプラネタリキャリア１２６と、からなる遊星歯車機構である。サンギア１２０は上記のカウンタギア１１２に噛合しており、サンギア１２０にはインホイールモータ１０２側からのトルクが入力される。また、プラネタリキャリア１２６は、上記のハブ１６と一体化されており、サンギア１２０の回転に伴ってホイール１２を回転させるトルクを出力する。
【００４２】
リングギア１２２には、クラッチ・ブレーキ機構１３０を介して、リングギアアーム１３２が連結されている。リングギアアーム１３２は、キャリア１０４に対して相対回転可能に支持されている。リングギアアーム１３２は、車軸Ｃ１を中心にして車体前後方向に延びる形状を有している。リングギアアーム１３２は、リンク機構１３４を介して車体２２に連結されている。リンク機構１３４は、車体２２に対して略上下方向に延びる形状を有するリンク１３６からなる。リンク１３６は、車体２２に対して揺動可能に取り付けられている。リングギアアーム１３２とリンク１３６とは、一端同士で自由に揺動可能に互いに連結されている。
【００４３】
リンク１３６の車体２２に対する取付位置Ｏ２と、キャリア１０４の車体２２に対する取付位置Ｏ１とは、互いに異なる位置である。リングギアアーム１３２が車軸Ｃ１からリンク１３６との連結位置へ向けて延びる車体前後方向（図４において左から右へ向かう方向）と、キャリア１０４が車軸Ｃ１から車体２２との取付位置Ｏ１へ向けて延びる車体前後方向（図４において右から左へ向かう方向）とは、互いに逆方向である。
【００４４】
クラッチ・ブレーキ機構１３０は、リングギア１２２をキャリア１０４とリングギアアーム１３２とに選択的に結合させることが可能な機構である。すなわち、リングギア１２２とキャリア１０４との結合及びその結合の解除を切り替えることが可能であると共に、リングギア１２２とリングギアアーム１３２との結合及びその結合の解除を切り替えることが可能であって、リングギア１２２をキャリア１０４と結合させる際はリングギア１２２とリングギアアーム１３２との結合を解除し、また、リングギア１２２をリングギアアーム１３２と結合させる際はリングギア１２２とキャリア１０４との結合を解除する。クラッチ・ブレーキ機構１３０は、例えば電磁式の機構であって、制御回路１４０からの指令に従って、上記したリングギア１２２の結合・解除を切り替える。
【００４５】
上記したインホイールモータ搭載車において、車輪が回転駆動される際、インホイールモータ１０２に電気信号が供給されることで、そのインホイールモータ１０２が駆動トルクＴｍを発生する。インホイールモータ１０２で発生した駆動トルクＴｍは、カウンタギア１１２に入力された後に減速機１１４に入力される。減速機１１４のサンギア１２０に入力された駆動トルクＴｓは、減速機１１４で減速されることにより駆動トルクＴｗに変換されてホイール１２のハブ１６に伝達される。ハブ１６に駆動トルクＴｗが伝達されると、車輪が回転駆動される。従って、本実施例においては、インホイールモータ１０２の駆動によりカウンタギア１１２及び減速機１１４を介して車輪を回転駆動させることが可能である。
【００４６】
図５は、本実施例のインホイールモータ搭載車の有する減速機１１４に作用する力の釣り合いを模式的に表した図を示す。また、図６は、本実施例の車高調整機構１００における車高を調整する手法を説明するための図を示す。
【００４７】
上記したインホイールモータ搭載車において、インホイールモータ１０２が駆動トルクＴｍで駆動されることにより車輪が回転駆動される際、減速機１１４に、図５に示す如く、サンギア１２０がカウンタギア１１２から受ける駆動トルクＴｓと、プラネタリキャリア１２６がホイール１２から受ける駆動反力トルクＴｗと、が働くと共に、リングギア１２２が受ける反力トルクＴｒが働く。減速機１１４に作用するこれらのトルクＴｓ，Ｔｗ，Ｔｒは、次式（７）に示す如く釣り合っている。尚、以下、図５及び図６において、反時計回り方向を正の方向とし、時計回り方向を負の方向とする。
【００４８】
Ｔｓ＋（−Ｔｗ）＋Ｔｒ＝０ ・・・（７）
また、インホイールモータ１０２側からサンギア１２０に入力される入力トルクＴｓと、ホイール１２からプラネタリキャリア１２６に入力される入力トルクＴｗとの間においては、減速機１１４の減速比Ｎ２を用いると、次式（８）に示す関係が成立する。
【００４９】
Ｔｓ＝Ｔｗ／Ｎ２ ・・・（８）
このため、上記（７）式及び（８）式により、リングギア１２２が受ける反力トルクＴｒと、駆動反力トルクＴｗとの間において、次式（９）に示す関係が成立する。
【００５０】
Ｔｒ＝Ｔｗ−Ｔｓ＝（１−１／Ｎ２）Ｔｗ ・・・（９）
かかる構成において、減速機１１４の減速比Ｎ２は“１”を超えるので、リングギア１２２が、軸中心Ｃ１回りにおいて、クラッチ・ブレーキ機構１３０の作動によりリングギア１２２と選択的に結合するキャリア１０４又はリングギアアーム１３２に、ホイール１２からの駆動反力トルクＴｗの方向と逆方向（図６において時計回り方向）にトルクＴｒを伝達することとなる。
【００５１】
また、インホイールモータ１０２が駆動トルクＴｍで駆動されることにより車輪が回転駆動される際、サンギア１２０に入力される駆動トルクＴｓの方向と逆方向（図６において時計回り方向）に作用する反力トルクＴｓが、サンギア１２０、カウンタギア１１２、及びインホイールモータ１０２の支持ベアリングを介してキャリア１０４に伝達される。この場合、キャリア１０４には、軸中心Ｃ１回りにおいて、その反力トルクＴｓが働く。
【００５２】
上記した構造において、クラッチ・ブレーキ機構１３０の作動によりリングギア１２２がキャリア１０４に結合される一方でリングギアアーム１３２と非結合である場合は、リングギア１２２がキャリア１０４に固定され、リングギアアーム１３２及びリンク機構１３４がリングギア１２２から切り離される。この場合、リングギア１２２が伝達するトルクＴｒはキャリア１０４に伝達され、リングギア１２２からキャリア１０４にトルクＴｒが伝達される。
【００５３】
このため、キャリア１０４の車軸Ｃ１から車体２２との取付位置Ｏ１までの長さをＬ１とすると、リングギア１２２とキャリア１０４との結合時、車体２２には、キャリア１０４の車体２２に対する取付位置Ｏ１において、サンギア１２０に入力される駆動トルクＴｓに対する反力トルクＴｓ、及び、リングギア１２２からキャリア１０４に伝達されるトルクＴｒにより、次式（１０）に示す如き、その車体２２を持ち上げる力（車体持上力；図６（Ａ）において白矢印で示す）Ｆｕが作用する一方で、リンク機構１３４の車体２２に対する取付位置Ｏ２においては、次式（１１）に示す如く、その車体２２を引き下げる力（車体引下力）Ｆｄが作用しなくなる。
【００５４】
Ｆｕ＝（Ｔｓ＋Ｔｒ）／Ｌ１＝Ｔｗ／Ｌ１ ・・・（１０）
Ｆｄ＝０ ・・・（１１）
従って、インホイールモータ１０２の駆動による車輪の回転駆動時、リングギア１２２とキャリア１０４とが結合される際には、車体２２全体として、次式（１２）に示す如き車体持上力Ｆｃ（＝Ｆｕ−Ｆｄ）が働く。
【００５５】
Ｆｃ＝Ｔｗ／Ｌ１ ・・・（１２）
このため、本実施例のインホイールモータ搭載車によれば、リングギア１２２をキャリア１０４と結合させることで、車体２２全体に車体２２を持ち上げる車体持上力Ｆｃが作用することとなる。この場合には、車輪に対して車体２２が上昇する。
【００５６】
また、クラッチ・ブレーキ機構１３０の作動によりリングギア１２２がリングギアアーム１３２に結合される一方でキャリア１０４と非結合である場合は、リングギア１２２がリングギアアーム１３２に固定され、キャリア１０４がリングギア１２２から切り離される。この場合、リングギア１２２が伝達するトルクＴｒはリングギアアーム１３２に伝達され、リングギア１２２からリングギアアーム１３２にトルクＴｒが伝達される。
【００５７】
このため、キャリア１０４の車軸Ｃ１から車体２２との取付位置Ｏ１までの長さをＬ１とし、かつ、リングギアアーム１３２の車軸Ｃ１からリンク機構１３４への連結位置までの長さをＬ２とすると、リングギア１２２とリングギアアーム１３２との結合時、車体２２には、キャリア１０４の車体２２に対する取付位置Ｏ１において、サンギア１２０に入力される駆動トルクＴｓに対する反力トルクＴｓにより、次式（１３）に示す如き、その車体２２を持ち上げる車体持上力（図６（Ｂ）において白矢印で示す）Ｆｕが作用すると共に、リンク機構１３４のリンク１３６の車体２２に対する取付位置Ｏ２において、リングギア１２２からキャリア１０４に伝達されるトルクＴｒにより、次式（１４）に示す如き、その車体２２を引き下げる車体引下力（図６（Ｂ）において黒矢印で示す）Ｆｄが作用することとなる。
【００５８】
Ｆｕ＝Ｔｓ／Ｌ１＝Ｔｗ／Ｎ２／Ｌ１ ・・・（１３）
Ｆｄ＝Ｔｒ／Ｌ２＝（１−１／Ｎ２）Ｔｗ／Ｌ２ ・・・（１４）
従って、インホイールモータ１０２の駆動による車輪の回転駆動時、リングギア１２２とリングギアアーム１３２とが結合される際には、車体２２全体として、次式（１５）に示す如く、車体持上力Ｆｃ（＝Ｆｕ−Ｆｄ）が働くこととなる。
【００５９】
Ｆｃ＝Ｔｗ／Ｎ２／Ｌ１−（１−１／Ｎ２）Ｔｗ／Ｌ２
＝｛（１／Ｌ１＋１／Ｌ２）／Ｎ２−１／Ｌ２｝Ｔｗ ・・・（１５）
このため、本実施例のインホイールモータ搭載車によれば、リングギア１２２をリングギアアーム１３２と結合させることで、減速機１１４の減速比Ｎ２及び長さＬ１，Ｌ２を適正に設定することで、車体２２全体に車体２２を持ち上げ或いは車体２２を引き下げる車体持上力Ｆｃを作用させることができる。
【００６０】
減速機１１４の減速比Ｎ２及び長さＬ１，Ｌ２はそれぞれ固定値である。このため、例えば、減速機１１４の減速比Ｎ２が（１＋Ｌ２／Ｌ１）よりも小さい値に設定されていると、車体２２全体の車体持上力Ｆｃが正値になるので、車輪に対して車体２２が上昇して車高が上がる。一方、減速機１１４の減速比Ｎ２が（１＋Ｌ２／Ｌ１）よりも大きい値に設定されていると、車体２２全体の車体持上力Ｆｃが負値になるので、車輪に対して車体２２が下降して車高が下がることとなる。
【００６１】
尚、車高の上昇は、リングギア１２２とキャリア１０４との結合時に生ずるだけでなく、リングギア１２２とリングギアアーム１３２との結合時にも生ずるが、減速機１１４の減速比Ｎ２及び長さＬ１，Ｌ２の設定に応じて、両者間でその上昇度合いを異ならせることが可能である。
【００６２】
このように、本実施例によれば、インホイールモータ１０２の駆動による車輪の回転駆動時、制御回路１４０からの指令によるクラッチ・ブレーキ機構１３０の作動によりリングギア１２２の結合をキャリア１０４とリングギアアーム１３２とに選択的に切り替えることで、車高を調整する車高調整機構１００を実現することができる。
【００６３】
かかる車高調整機構１００においては、車高調整を実現するのに、各輪ごとにホイール１２を回転させる駆動トルクＴｍを発生するモータ１０２を唯一つ設けるのみで十分である。従って、本実施例のインホイールモータ搭載車の車高調整機構１００によれば、各輪それぞれにホイール１２を回転させる駆動トルクＴｍを発生するモータを２つも設けることなく車高調整を実現することが可能となっている。
【００６４】
尚、上記の第２実施例においては、車体持上力Ｆｕが特許請求の範囲に記載した「第１の力」に、車体引下力Ｆｄが特許請求の範囲に記載した「第２の力」に、キャリア１０４が特許請求の範囲に記載した「第１の保持機構」に、リンク機構１３４が特許請求の範囲に記載した「第２の保持機構」に、クラッチ・ブレーキ機構１３０が特許請求の範囲に記載した「伝達力可変機構」に、それぞれ相当している。
【００６５】
ところで、上記の第１及び第２実施例においては、キャリア１８，１０４をトレーリングアームで車体２２に支持してキャリア１８，１０４に作用するトルクを車体２２に伝達すると共に、インホイールモータ１４，１０２の発生する駆動トルクに対する反力トルクの一部をリンク機構３６，１３４を介して車体２２に伝達し得ることで、車高調整を行うこととしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、トルクを車体２２に伝達する経路としては、ダブルウィッシュボーン式サスペンションやストラット式サスペンションに用いられるアームなどを用いることとしてもよい。
【００６６】
また、上記の第１及び第２実施例においては、伝達力可変機構として減速機３０及びクラッチ・ブレーキ機構１３０を用いることとしたが、変速機構付きのギアなどを用いることとしてもよい。
【００６７】
また、上記の第１及び第２実施例は、インホイールモータ１４，１０２を減速機３０，１１４やカウンタギア１１２を介してホイール１２のハブ１６に連結させた車両の例であるが、インホイールモータを直接にハブ１６に連結させるホイールダイレクトドライブ型の車両に適用させることも可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１０，１００ 車高調整機構
１２ ホイール
１４，１０２ インホイールモータ
１８，１０４ キャリア
２２ 車体
２４，１０６ モータケース
３０，１１４ 減速機
３２ ＣＶＴケース
３４，１４０ 制御回路
３６，１３４ リンク機構
１２０ サンギア
１２２ リングギア
１２４ プラネタリギア
１２６ プラネタリキャリア
１３０ クラッチ・ブレーキ機構
１３２ リングギアアーム
Ｆｕ 車体持上力
Ｆｄ 車体引下力
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インホイールモータの駆動時に車体を持ち上げる第１の力が作用するようにホイール側を車体に対して保持する第１の保持機構と、
インホイールモータの駆動時に車体を引き下げる第２の力が作用するようにホイール側を車体に対して保持する第２の保持機構と、
インホイールモータの駆動時における前記第１の保持機構による前記第１の力の大きさと前記第２の保持機構による前記第２の力の大きさとの関係を可変させる伝達力可変機構と、
を備えることを特徴とするインホイールモータ搭載車の車高調整機構。
【請求項２】
前記第１の保持機構は、前記伝達力可変機構を保持するケースを兼ねたキャリアであるトレーリングアームであり、
前記第２の保持機構は、インホイールモータを保持するケースを車体に連結するリンク機構であり、かつ、
前記伝達力可変機構は、前記キャリア内でインホイールモータからホイールに伝達されるトルクの減速比を可変する変速機であることを特徴とする請求項１記載のインホイールモータ搭載車の車高調整機構。
【請求項３】
インホイールモータのトルクが入力されるサンギアと、前記サンギアの回転に伴ってホイールを回転させるトルクを出力するプラネタリキャリアと、固定されるリングギアと、を有する遊星歯車機構を備え、
前記第１の保持機構は、インホイールモータを保持するケースを兼ねたキャリアであるトレーリングアームであり、
前記第２の保持機構は、前記リングギアに結合され得るリングギアアームを車体に連結するリンク機構であり、かつ、
前記伝達力可変機構は、前記リングギアを前記キャリア又は前記リングギアアームに選択的に結合するクラッチ・ブレーキ機構であることを特徴とする請求項１記載のインホイールモータ搭載車の車高調整機構。
【請求項１】
インホイールモータの駆動時に車体を持ち上げる第１の力が作用するようにホイール側を車体に対して保持する第１の保持機構と、
インホイールモータの駆動時に車体を引き下げる第２の力が作用するようにホイール側を車体に対して保持する第２の保持機構と、
インホイールモータの駆動時における前記第１の保持機構による前記第１の力の大きさと前記第２の保持機構による前記第２の力の大きさとの関係を可変させる伝達力可変機構と、
を備えることを特徴とするインホイールモータ搭載車の車高調整機構。
【請求項２】
前記第１の保持機構は、前記伝達力可変機構を保持するケースを兼ねたキャリアであるトレーリングアームであり、
前記第２の保持機構は、インホイールモータを保持するケースを車体に連結するリンク機構であり、かつ、
前記伝達力可変機構は、前記キャリア内でインホイールモータからホイールに伝達されるトルクの減速比を可変する変速機であることを特徴とする請求項１記載のインホイールモータ搭載車の車高調整機構。
【請求項３】
インホイールモータのトルクが入力されるサンギアと、前記サンギアの回転に伴ってホイールを回転させるトルクを出力するプラネタリキャリアと、固定されるリングギアと、を有する遊星歯車機構を備え、
前記第１の保持機構は、インホイールモータを保持するケースを兼ねたキャリアであるトレーリングアームであり、
前記第２の保持機構は、前記リングギアに結合され得るリングギアアームを車体に連結するリンク機構であり、かつ、
前記伝達力可変機構は、前記リングギアを前記キャリア又は前記リングギアアームに選択的に結合するクラッチ・ブレーキ機構であることを特徴とする請求項１記載のインホイールモータ搭載車の車高調整機構。
【図１】
【図２】
【図５】
【図６】
【図３】
【図４】
【図２】
【図５】
【図６】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２４１１８３（Ｐ２０１０−２４１１８３Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８９６０４（Ｐ２００９−８９６０４）
【出願日】平成２１年４月１日（２００９．４．１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１日（２００９．４．１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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