JP2004306733A - 車両用懸架装置、車体姿勢制御方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホイールインモータ方式の車両において、道路状況などに応じてばね，ダンパを可変制御したり車体姿勢制御を可能にすることにより乗り心地を改善できる新方式の懸架及び車体制御技術を提供する。
【解決手段】ホイール１の内に入れられ、ホイールと一体に出力軸１１が回転するホイールインモータ１０を備える。車両の前後方向にスイングし得るスイングアーム２０は、一端が支軸３を介して車体３０に取付けられ、他端が出力軸１１に対して相対的に回転自在になるようホイールインモータ１０に結合される。
スイングアーム２０を介して車体３０を支持する。車両走行中に、前輪，後輪の各ホイールインモータの回転速度，トルクを制御し、かつスイングアームの車体の前後方向におけるスイング動作とを利用して車体の姿勢を制御する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の車体を懸架する車両用懸架装置、この懸架装置を利用した車体姿勢制御方法及びその装置に係わり、例えば電気自動車に好適な技術である。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電気自動車には、例えば特許文献１に開示されるように、ホイールインモータ方式が知られている。この方式は、車輪（ホイール）を駆動するためのモータが、個々のホイールの内に入れられ、モータの動力で各ホイールが駆動される。ホイールインモータ方式は、車両側のプロペラシャフト等の動力スペースをほとんど必要としない利点がある。
【０００３】
ホイールインモータ付のホイールを支持する既存の方式としては、代表的なものに例えばウィッシュボーン方式独立懸架方式が考えられる。この場合のアームは、車体の左右方向にアームが向いてホイールを支持することになる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２６２１０１号公報
【発明が解決しようとする課題】
ホイールインモータのように、ホイールの中にモータユニットを組み込む方式は、ユニット重量がかさみ、車両にとっては、ばね下荷重が大きくなる。そのために、自動車の乗り心地がほかの車両駆動方式に比べて劣り、その改善が望まれるが、従来の懸架方式では、充分に対応しきれていない。また、道路面の状況に応じて車体姿勢制御するような配慮はされていない。
【０００５】
本発明の目的は、ホイールインモータ方式の車両において、道路状況などに応じてばね，ダンパを可変制御したり車体姿勢制御を可能にすることにより乗り心地を改善できる新方式の懸架及び車体制御技術を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、基本的には、次のように構成する。
【０００７】
一つは、懸架装置に関する発明であり、その発明は、車両用懸架装置のホイール支持アームとして、スイング式アームを採用する。ここで、スイング式アームとは、車両の前後方向にスイングし得るように、一端が支軸を介して車体に取付けられたアームである。そして、このアームの他端（支軸と反対方向の一端：自由端）とホイールインモータとを、アームがホイールインモータの出力軸に対して回転自在となるように結合する。
【０００８】
また、次のような車体姿勢制御方法を提案する。車体の独立懸架方式に上記構成の懸架装置を用い、かつ少なくとも、前輪，後輪の各ホイールインモータの回転速度，トルクを制御することと、前記アームの車体の前後方向のスイング動作とを利用して車体を制御する。
【０００９】
さらに、車体制御装置として、前記アームとホイールインモータとを備え、かつ、ホイールインモータの回転速度，トルクを制御することにより、各ホイールを支持する前記アームの取付け角度を変えるアーム取付け角度制御装置を備えたものを提案する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施例に係る車両用独立懸架装置のうちの一ホイールにおける懸架装置だけを取り出して、その内部構造を示す縦断面図である。図１の懸架装置は、車体３０（図５（ｂ）参照）の前後方向からみた図である。図２（ａ）（ｂ）は、その基本構成と動作原理を示す図、図３（ａ）は、本実施例に適用される懸架装置の振動吸収機構を示し、図３（ｂ）は、その振動吸収機構に用いられる巻きばねに与える負荷を変えた状態を示す説明図である。図４は振動吸収機構に用いられる可変ダンパの一例を示す内部構造図である。
【００１２】
図５は本実施例に係る懸架装置を備えた四輪の車両モデルを示す図で、（ａ）は車両の真横から見た図、（ｂ）は、前後方向から見た図である。
【００１３】
本実施例に係る懸架装置は、基本的には、図１に示すように、ホイールインモータ１０と、車体３０を支持するアーム２０とを有し、次のように構成する。
【００１４】
ホイールインモータ１０は、車両の各ホイール１の内に入れられる。アーム２０は、車両の前後方向にスイングし得るように、一端２０Ａが支軸３を介して車体３０に取付けられ、他端２０Ｂがホイールインモータ１０の出力軸１１に対して相対的に回転自在になるようホイールインモータ１０と結合されている。
【００１５】
アーム２０は、スイング動作をすることから、スイングアームと称することもある。
【００１６】
スイングアームの一端２０Ｂは、その外面に外側に向けて突出するスリーブ２１が一体に形成され、また、内面にスリーブ２１に通じるホール２２が形成されている。
【００１７】
このスリーブ２１をベアリング４を介して出力軸１１の外周に嵌合することで、スイングアーム２０と出力軸１１とが相対的に回転自在に結合される。出力軸１１の一端１１Ａはホール２２に位置し、ブレーキディスク５が取付けられている。
【００１８】
また、ホール２２には、電磁力によりブレーキディスク５を挟むブレーキパッド６とその電磁アクチュエータ７が配置されている。この電磁ブレーキ８のパッド６及びアクチュエータ７はホルダー９を介してホール２２内面に固定されている。
【００１９】
ホイールインモータ１０は、例えば永久磁石式の同期機よりなり、次のように構成される。スリーブ２１の外周にホイールインモータ１０の固定子１２となるコイルが固定されている。ホイール１は出力軸１１と一体に結合され、その内周に回転子１３となる永久磁石が設けられている。
【００２０】
ホイールインモータ１０は、インバータ（図示せず）により周波数と電流（電圧）を可変制御することで、回転速度及びトルク制御がなされる。また、力行のほかに回生制動をすることが可能である。さらに、回生制動により生じる電気エネルギーを蓄電器（図示省略）に充電するようにしてある。
【００２１】
１４はモータハーネス、１５はブレーキハーネスである。ベアリング１６は車体３０に固定され、アーム２０に固定された支軸（ピボット）３がベアリング１６により支持されている。
【００２２】
支軸３には、車両の振動抑制機構となるスプリングユニット３１とダンパ４２とが取付けられている。スプリングユニット３１は、ホイールの上下方向の振動に対して適当な柔らかさを有する弾性要素として機能し、ダンパ（ショックアブソーバ）４２は、適度の振動減衰要素として機能する。
【００２３】
本実施例のスプリングユニット３１の一例を図３に示す。
【００２４】
スプリングユニット３１は、支軸３の回りに配置した巻きばね３２と、巻きばね３２に与える負荷を変える機構（プリロード機構）３３とを備える。
【００２５】
巻きばね３２は、アーム２０のスイング動作に対して捩れることによりばね作用をなす。
【００２６】
プリロード機構３３は、例えばウォーギヤ３４，ウォームホイール３５，プリロードコントロールモータ３６により構成される。巻きばね３２の一端３２Ａは、スイングアーム２０に取付けられ、他端３２Ｂはウォームホイール３５に取付けられている。
【００２７】
モータ３６を正逆回転することで、ウォームホイール３５が回転し、その回転位置によって、スプリング一端３２Ｂの位置が変わることで、図３（ｂ）に示すように、巻きばね３２の撓み力（巻きばねに予め与える負荷）を変えることができ、それによって、クッションの硬さが制御可能になる。
【００２８】
図３（ｂ）のイはプリロード強、ロはプリロード中立、ハはプリロード弱である。
【００２９】
図４にダンパ４２としてロータリタイプの油圧式可変ダンパの一例を示している。
【００３０】
本例におけるダンパ４２は、支軸３の一端に油室４３が形成され、この支軸３の一端を気密状態で受け入れる固定要素（筒体）４４の内側端面に可変オリフィス機構４５が固定されている。
【００３１】
油室４３は、円弧の内周面４３ａと弦面４３ｂとで形成され、ダンパ用の油が封入される。
【００３２】
可変オリフィス機構４５は、筒体４４の内側端面（支軸３の油室４３と対面する端面）に形成する。可変オリフィス機構４５は、筒体４４の内側端面に形成したブロック４７と、ブロック４７に形成したオリフィス４６と、アクチュエータ（図示省略）によりオリフィス４６の内径を絞り調整する可変絞り４６ａとを有する。
【００３３】
この可変オリフィス機構４５が油室４３内に位置する。ブロック４７は、支軸３の径方向に合わせた長さを有する。そして、ブロック４７には、支軸３の端面中央に形成した回転軸４８と相対的に回転可能に嵌まり合う軸孔４９が形成されている。ブロック４７の両端は、円弧面を有し、各円弧面にシール部材５０，５１が配設されている。油室４３が支軸３と共に矢印方向に回転したときに、油室内周面４３ａは、シール部材５０に接触して回動する。弦面４３ｂは、その中央にシール部材５１に接触する可動シール５２を有しており、弦面４３ｂが回動するときに可動シール５２が、円弧のシール部材５０に接するようにしてある。
【００３４】
油室４３は、ブロック４７によって２室に仕切られる。その２室の面積比率は、支軸３の回転により変化する。それによって、一方の油室（面積が小さくなる側）に油圧が発生してその油の一部が他方の油室（面積が大きくなる側）にオリフィス４６を通して流動することにより、ダンパ作用が行われる。
【００３５】
ダンパの硬さ（減衰係数）は、可変絞り４６ａによってオリフィス径を変えることで変化させることができる。
【００３６】
なお、振動抑制機構の可変ダンパおよび可変ばね機構は本実施例のものに限定されるものではなく、種々の態様が考えられるものである。
【００３７】
図７には、振動抑制機構の別の例を示している。懸架装置を構成するスイングアーム２０とホイールインモータ１０との結合関係は、先に述べた図１の実施例と同様である。この実施例では、巻きばね３２´とシリンダタイプのダンパ４２´とを車体とスイングアーム２０との間に設けている。本例でも、まきばね３２´とダンパ４２´を可変に構成することは可能である。
【００３８】
上記のように構成される懸架装置は、図５に示すように電動自動車の独立懸架方式の懸架装置として使用される。
【００３９】
本実施例に係る懸架装置を、独立懸架システムを採用した場合には、以下に述べるような車体制御が可能になる。
【００４０】
まず、その基本動作を図２（ｂ）及び図６（ａ），（ｂ）により説明する。
【００４１】
４０はスイングアーム２０の車体取付け支点である。
【００４２】
ここでは、図２（ｂ）の懸架装置が前輪側のものとする。なお、符号のＲは同一レベルの路面を示している。
【００４３】
スイングアーム２０は、ダンパ４２のオリフィス４６を完全に閉めたときには、ダンパが剛体の状態になり、スイング不可の状態になる。オリフィス４６を開くことによりダンパ４２が機能し、オリフィス４６を大きくするほど減衰力が大きくなる。また、減衰力を大きくするほど、スイング動作がし易くなる。
【００４４】
今、図２（ｂ）の符号Ｂで示す走行状態のアーム角度θ（支点４０における垂直線とスイングアーム２０とのなす角度）の状態が標準θｏにあるものとする。この状態において、スイングアーム２０のスイング動作を可能な状態にしてホイールインモータ１０のトルクを大きくしたとする。
【００４５】
この場合には、ホイールインモータ１０のトルク増大により前輪に加速度が生じ、その時の前輪の回転数Ｎｆ増加に伴い前輪の走行速度ｆｆが車体３０（図６参照）の慣性速度Ｉよりも大きくなると（Ｉ＜ｆｆ）、スイングアーム２０は、符号Ｃに示すようにアーム角θが大きくなるようにスイング動作する。そして、図６（ａ）の矢印実線Ｙに示すように、前輪走行速度ｆｆと車体慣性速度Ｉの速度差に基づくモータトルク反力がアーム２０に作用し（この反力は前輪側車体３０の押下げ力ＦＤとして作用する）前輪側の車体が低くなる。
【００４６】
逆に、図２のＢの状態からホイールインモータ１０のトルクを低減したとする。
【００４７】
この場合には、前輪の走行速度が低下し、この減速による前輪の走行速度ｆｆが車体３０（図６参照）の慣性速度Ｉよりも小さくなると（Ｉ＞ｆｆ）、スイングアーム２０は、図２の符号Ｃに示すようにアーム角度θが小さくなるようにスイング動作する。この場合には、図６（ａ）の矢印点線Ｙ´に示すように、前輪走行速度ｆｆと車体慣性速度Ｉの速度差に基づくモータトルクの反力がアーム２０に作用し（この反力は前輪側車体３０の押し上げ力ＦＵとして作用する）前輪側の車体が高くなる。
【００４８】
後輪の場合には、前輪とは逆に、後輪の走行速度ｆＲが車体３０の慣性速度Ｉよりも大きくなると、スイングアーム２０は、アーム角θが小さくなるようにスイング動作する。そして、図６（ｂ）の矢印実線に示すように、後輪の走行速度ｆＲと車体慣性速度Ｉの速度差に基づくモータトルクの反力がアーム２０に作用し（この反力は後輪側車体３０の押し上げ力ＦＵとして作用する）後輪側の車体が高くなる。
【００４９】
また、後輪のホイールインモータ１０のトルクを低減して、この減速による車輪の走行速度ｆＲが車体３０の慣性速度よりも小さくなると、スイングアーム２０は、アーム角度θが大きくなるようにスイング動作する。この場合には、図６（ｂ）の矢印点線に示すように、車輪速度と車体慣性速度の速度差に基づくモータトルク反力がアーム２０に作用し（この反力は車体の後輪側の押し下げ力ＦＤとして作用する）車体の後輪側が高くなる。
【００５０】
このような車体の姿勢制御は、次のような路面走行状態に適用することにより車体を水平に維持する制御が可能になる。
【００５１】
図８は、例えば、走行路の途中で路面が高くなる段差（凸路）がある場合の車体姿勢制御の例を示す。
【００５２】
図８の▲１▼は、定常走行状態である。この場合には、前輪，後輪の各アーム２０のダンパ４２及びばね３２は、標準（ノーマル）の硬さに設定され、また、各アーム２０の角度θｆ，θｒは、いずれも同じ所定の角度θｏに設定され、かつ前輪，後輪の走行速度ｆｆ，ｆｒは、等速度で目標値になるように制御される。この場合、コントローラが前輪，後輪の車輪回転数Ｎｆ，Ｎｒを等しくなるように制御して前輪，後輪の走行速度を等速度制御している。この定常走行状態では、車体３０は、水平にて目標値車高ｈを維持している。
【００５３】
図８の▲２▼は、前輪が凸状の段差に差し掛かる状態である。この場合には、前輪は、走行負荷が大きくなるために、前輪速度低下（前輪回転数低下）をきたそうとするが、前輪速度（前輪回転数）ｆｆを維持するように前輪トルク増加する。すなわち、前輪回転数が目標値になるようにホイールインモータの電流を増加してモータトルクを増加する。また、このトルク増加に伴って、例えば前輪のダンパ４２及びばね３２をノーマルよりも軟らかくする。後輪については、後輪側車高の変動を抑えるために、ダンパ及びばねを硬くする。
【００５４】
図８の▲２▼は、前輪の速度維持のためのトルク増大がなされて前輪が段差路面に乗り上げる状態を示している。そして、図８の▲３▼に示すように、前輪が段差を乗り上げた状態では、車体が水平になるまで前輪トルクを増大させ、前輪の走行速度ｆｆを増大（前輪ホイールインモータのトルク電流増大）させる。すなわち、前輪が乗り上げた直後に前輪のホイールインモータのトルク増大により前輪の走行速度ｆｆが車体の慣性速度Ｉに勝り、それによって、前輪アーム２０はアーム角θｆが大きくなるようにスイング動作する。このときモータトルクの反力が車体３０の前輪側を押し下げることになるが、前輪は段差に乗り上げているので、後輪側の車高とバランスし、車高は水平に維持される。このようなアーム２０のスイング動作の後に、前輪のダンパ及びばねは、軟からノーマル状態に戻る。
【００５５】
次に図８▲４▼に示すように、後輪が段差に差し掛かることになる。この場合には、先に行われた前輪の段差乗り上げの制御パターン（以下、「トレースパターン」と称する）を予め学習しておいて、このトレースパターンにしたがって後輪のホイールインモータの電流が増大制御（モータトルク増大制御）されて、後輪走行速度の低下を抑え後輪速度保持がなされる。このような後輪トルク制御において、後輪のダンパ及びばねは、ノーマル状態に保持されている。
【００５６】
後輪が乗り上げた直後（図８の▲５▼）に、後輪は、負荷が軽減するために後輪速度が目標値よりも増加（後輪回転数増加）しようとし、それを抑えるために後輪速度（後輪回転数）を目標値になるように後輪トルク（ホイールインモータのトルク電流）を減少させる。一方、前輪については、車体を水平状態にするために、前輪アームのアーム角θｆが目標値θｏになるように、ホイールインモータの前輪トルクを減少させる。すなわち、前輪トルク低減により、前輪速度低下，アーム角度θｆが減少するようにスイング動作する（図８の▲５▼）。
【００５７】
このときモータトルクの反力が車体３０の前輪側を押し上げることになるが、前輪側車高は、段差に乗り上げた時点で低下していたので、前記押し上げと打ち消しあって後輪側の車高とバランスし、車高は水平に維持される。このようなアーム２０のスイング動作の後に、前輪のダンパ及びばねは、軟からノーマル状態に戻る。その後、図１０の▲６▼のように定常走行制御に戻る。
【００５８】
図９は、走行路の途中で路面が低くなる段差（凹路）がある場合の車体姿勢制御の例を示す。
【００５９】
図９の▲１▼は、定常走行状態である。この場合には、既述した図８▲１▼同様である。
【００６０】
図９の▲２▼は、前輪が凹状の段差に差し掛かる状態である。この場合には、前輪は、一時浮き状態になるため、前輪のホイールインモータのトルク（電流）が略一定にもかかわらず前輪の回転数Ｎｆが増大する。このモータ回転数（前輪回転数）とモータトルク（モータ電流）との関係から、前輪がいわゆる浮き状態（着地していない状態）になったことが検知される。また、車体の水平を保つように後輪トルク（後輪モータ電流）を低減する。また、後輪アーム２０のスイング動作を可能にするために、後輪のダンパ４２及びばね３２を軟状態にする。これによって、後輪トルク低減により後輪速度ｆｒが低減し、車体の慣性速度Ｆと後輪走行速度ｆｒの差が生じて、モータトルクの反力により後輪アーム角度θｒを増大させるように後輪アームがスイング動作し、この後輪トルク低減制御は、車体が水平になるまで行われる（図９▲３▼）。
【００６１】
このような後輪アーム２０のスイング動作の後に、後輪のダンパ及びばねは、軟からノーマル状態に戻る。
【００６２】
そして、着地検知後（前輪速度変動を検知後）、前輪トルクを増大し定常走行時の速度を維持する（図９▲４▼）。
【００６３】
次に図９▲５▼に示すように、後輪が段差に差し掛かることになる。この場合には、先に行われた前輪の凹部着地時のトレースパターンを基に後輪の浮き状態になる到達時間ｔ及びその浮いている時間を予測し、後輪が浮いている範囲（時間帯）においては、後輪トルクを低減し、後輪回転数Ｎｒを略一定に保持する。
【００６４】
その後、後輪着地時の上下方向緩和のため、記憶しておいた前輪のトレースパターンを基に後輪の着地時間を予想し、後輪着地時予測時間と同時に前輪のトルクを増大させる。かつ前輪ダンパおよびばねをノーマルから軟状態にする。このモータトルクの増大により前輪走行速度が上昇し、前輪アーム角度θｆが大きくなるようにスイング動作する。このθｆは、前輪トルク制御によりθｒに一致するように制御される。その結果、後輪着地と同時に車体高さが水平になるように下がるので、乗り心地が向上する。
【００６５】
その後、後輪着地による後輪速度変動から着地を検知し、後輪トルクを定常走行時に戻し、目標速度を維持する（図９▲７▼）。
【００６６】
次いで、後輪トルクを増大し、後輪速度増加させ、後輪アーム角度θ減少により後方車体高さ回復と同時に、前輪トルクを低減させ、前輪速度減少、前輪アーム角度θｆをθｒと同じになるように減少させて、前方車体高さ回復させる（図９▲８▼）。これにより、車体水平を維持しながら、車高を目標値に復元する。
【００６７】
図１０は、登坂の場合、特に急傾斜の登坂に好適な車体姿勢制御の例を示す。
【００６８】
図１０の▲１▼は平坦な定常走行時について示すものである。この場合の車輪制御については、図８、図９の▲１▼同様である。
【００６９】
図１０の▲２▼に示すように、前輪が傾斜路面に差し掛かると、車体水平を維持するために、前輪トルクを増大させて前輪速度ｆｆ増加させると共に、ダンパ及びばねをノーマルから軟状態にする。これによって、前輪アーム角度θｆが増大するように前輪アーム２０がスイング動作し、アーム角度はθｆは車体姿勢が水平になるまで制御される。このとき後輪ダンパ及びばねについては、ノーマルより硬状態にして、後輪側の車体の高さを保持する。
【００７０】
図１０の▲３▼に示すように、限界まで前輪アーム角度が到達した場合には、車体水平を維持するように後輪トルクを増大させ後輪ダンパを軟状態にする。それによって、後輪速度増加に伴い後輪アームの角度θｒが減少する（立ち上がる）。次に記憶した前記前輪の制御パターンを利用し、後輪が登坂を開始する際には、前輪、後輪の車輪速度が目標値を維持するように路面の勾配に応じて前後トルクを増大させる。
【００７１】
坂道登坂では、図１０の▲４▼に示すように、車体を水平に維持すべくかつ目標車速にて登坂のために、上記▲２▼、▲３▼の動作を繰り返し実施する（図１０▲４▼の図は、アーム角度に限界がある状態）。
【００７２】
図１０の▲５▼に示すように、前輪が平坦路面に掛かると今までの前輪モータトルクと同じ状態で前輪モータ回転数が増大するので、そのモータトルクとモータ回転数の関係から登坂終了が認識される。この場合には、前輪トルクを低減し、ダンパ及びばねをノーマルから軟状態にすることで、前輪速度低下により前輪アーム角度θｆを減少させる。また、前輪のトレースパターンにより登坂終了点を予測し、後輪が登坂終了点に達したら不要な加速を防止するために平坦路トルクまで後輪トルクを低減させる（ただし、ダンパおよびばねをノーマルよりも硬くすることで、車両後方車高は維持する）。これにより、車高は高くなるので、車体クリアランス（最低地上高さ）を確保できる。
【００７３】
これにより、図１０▲６▼に示すように、登坂終了時には、車高はノーマル状態よりも高い。
【００７４】
その後、図１０の▲７▼に示すように、前輪トルク増大→前輪速度増加→前輪アーム角度増大→前方車体高さ回復（車高低減）→定常走行状態と合わせて、後輪トルク低減→後輪速度低減→後輪アーム角度増加→後方車体高さ回復（車高低減）→定常走行状態が実行される。
【００７５】
なお、以上の車体姿勢制御では、走行中の車体の前後方向の姿態制御について例示したが、走行中の車体の左右方向の姿態制御についても，次のようにすることで可能である。
【００７６】
例えば、▲１▼車体の左右方向に傾斜をつける場合であって、左右の一方の車高を低くする場合には、車高を低くする側の前輪のホイールインモータの回転速度及びトルクを、車高を低くしない側の前輪のホイールインモータの回転速度及びトルクよりも大きくし、且つ車高を低くする側の後輪のホイールインモータの回転速度及びトルクを、車高を低くしない側の後輪のホイールインモータの回転速度よ及びトルクよりも小さくし、
▲２▼車体の左右のいずれか一方の車高を高くする場合には、車高を高くする側の前輪のホイールインモータの回転速度及びトルクを、車高を高くしない側の前輪のホイールインモータの回転速度及びトルクよりも小さくし、且つ車高を高くする側の後輪のホイールインモータの回転速度及びトルクを、車高を高くしない側の後輪のホイールインモータの回転速度よ及びトルクよりも大きくする。
【００７７】
図１１〜図１４は、本実施例を用いたその他の車体姿態制御方法を示す。
【００７８】
図１１（ａ）は、停止中の側方（車体左右方向）スラント制御の例である。
【００７９】
図１１（ａ）では、左右車輪のうち、一方（車体を低くする側）の前輪，後輪のスイングアーム２０のアーム角θｆ，θｒを、車軸の垂直線を基準に９０度（すなわち、θｆ＋θｒ＝１８０度となるアーム開脚動作）になるように制御し、他方（車体を高くする側）のスイングアーム２０は、θｆ＋θｒが１８０度より小さくなるアーム角度を維持したものである。このような制御は、例えば、車体を低くする側のスイングアーム２０のダンパ４２のオリフィス４６を停止中に開放させ（ダンパ開放）、車体を高くする側のスイングアーム２０のダンパ４２については、オリフィス４６を閉めて剛体の状態にすれば、実現できる。すなわち、ダンパ開放にすることにより、ダンパ開放側の前輪，後輪のスイングアーム２０は、車体３０の重量を支えられず前後方向に開脚することで、車体３０が左右方向に傾斜する。なお、通常の車高を保った状態で車体が停止している場合は、いずれのダンパもオリフィス４６を閉めて剛体の状態にしてある。
【００８０】
また、側方スラントは、左右車輪のうち、一方（車体を低くする側）の前輪，後輪のスイングアーム２０のダンパ開放に加えて、前輪，後輪を互いに反転（前輪については前進方向回転，後輪については後進方向回転）させれば、急速傾斜制御が可能になる。
【００８１】
このような側方スラントは、例えば、バスの乗降部をノンステップにすることができる。
【００８２】
図１１（ｂ）は後方スラントの例である。この場合には、後輪だけをダンパ開放しかつ後進方向に後輪を回転させることで実現できる。後方スラントは、例えば、トラックの積荷の上げ下ろし等に応用可能である。
【００８３】
さらに、図１２に示すような種々の駐車，収納姿勢をとることも可能になる。例えば、図１２の（ａ）のように前輪，後輪の全てのスイングアーム２０のダンパを開放してスイングアーム２０をフルに開脚動作させていくと、最後には車体３０が自重により路面に伏せた状態になる。さらに、スイングアーム２０をばね力に抗して車体３０方向に折りたたむことで折りたたみが可能になる。
【００８４】
図１５に図１２（ａ）の動作を可能にしたときのばね３２の挙動を示す。このばね３２の基本構成は図３のスプリングユニット３１と同様である。ここでは、図３の構成に加えて、さらに、巻きばね３２の周囲にスリーブ３７を配置した。このスリーブ３７の内側は、図１５のイ〜ハに示すように、ばね３２をイの中立状態から逆位相（ロ、ハ）にひねったときに、ばね３２が滑動できるようにしたものである。図１２の（ａ）の動作は、このばね３２の逆位相のひねりが伴うもおであり、ロ〜ハのようにばね３２が逆位相となるように支軸３が回転すると、ばね３２はスリーブ３７の内側に拘束され、アーム２０側支点３２Ａがひねられてアーム２０を振り上げようとする力（ワインドアップ）が発生する。
【００８５】
また、上記（ａ）の応用として、図１２（ｂ）のように、スイングアーム２０を開脚状態にして車体を倒立にしたり、図１２（ｃ）（ｄ）のようにすることも可能である。さらに、図１３のようなクローラを装着したものにも本発明は適用可能である。
【００８６】
図１４は、上記実施例の車体姿勢制御を行う場合の制御装置の構成図である。
【００８７】
制御装置の演算部１０１は、車輪回転数センサ（車輪速度センサ），駆動トルクセンサ（モータ電流センサ），ブレーキセンサ，アーム角度センサ，車体傾斜角センサからの信号を入力する。演算部１０１は、少なくとも車輪回転数センサ，駆動トルクセンサから路面の走行状況を判断し、それに応じて前輪，後輪の各ホイールインモータのモータドライバに速度指令を出し、さらに、ダンパドライバ１０４，ばねのプリロード可変ドライバ１０４に制御指令を出して、既述した車体姿勢制御を行う。１０３はブレーキドライバである。
【００８８】
本実施例によれば、路面の状況に応じた種々の車体姿勢制御を可能にするほかに、路面状況、ホイールインモータのばね下荷重に応じてサスペンションのダンパ及びばねを調整することで、ホイールインモータ方式自動車の走行性，乗り心地を向上させることができる。
【００８９】
【発明の効果】
ホイールインモータ方式の車両において、道路状況などに応じてばね，ダンパを可変制御したり車体姿勢制御を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る車両用独立懸架装置のうちの一ホイールにおける懸架装置だけを取り出して、その内部構造を示す縦断面図。
【図２】（ａ）（ｂ）は、本発明の基本構成と動作原理を示す図。
【図３】上記実施例に適用される懸架装置の振動吸収機構を示す図。
【図４】上記振動吸収機構に用いられる可変ダンパの一例を示す内部構造図。
【図５】上記実施例に係る懸架装置を備えた四輪の車両モデルを示す図で、（ａ）は車両の真横から見た図、（ｂ）は、前後方向から見た図。
【図６】本発明の動作状態を示す説明図。
【図７】本発明の他の実施例に係わる懸架装置の一つを取り出した状態を示す図。
【図８】本発明の車体姿勢制御の動作説明図。
【図９】本発明の車体姿勢制御の動作説明図。
【図１０】本発明の車体姿勢制御の動作説明図。
【図１１】本発明の車体姿勢制御の動作説明図。
【図１２】本発明の車体姿勢制御の動作説明図。
【図１３】本発明の他の実施例を示す図。
【図１４】上記実施例に用いる制御装置の概要図。
【図１５】図１２に示す車体姿勢制御時における懸架装置のばねの挙動を示す図。
【符号の説明】
１…ホイール、２…車輪、３…支軸、１０…ホイールインモータ、１１…モータ出力軸、２０…スイングアーム、３０…車体、３１…スプリングユニット、４２…ダンパ。

Claims (14)

1. ホイールの内に入れられ、ホイールと一体に出力軸が回転するモータ（以下、「ホイールインモータ」と称する）と、
   車両の前後方向にスイングし得るように、一端が支軸を介して車体に取付けられ、他端が前記出力軸に対して相対的に回転自在になるよう前記ホイールインモータに結合されたアーム（以下、「スイングアーム」と称する）とを備え、
   前記スイングアームを介して車体を支持するように構成されていることを特徴とする車両用懸架装置。
2. 前記スイングアームのスイング動作を車両の走行中に抑制，緩和することができるスイング抑制・緩和制御機構を備える請求項１記載の車両用懸架装置。
3. 前記ホイールインモータ及び前記スイングアームを介して車体に伝わる振動を抑制するばね及びダンパを備え、前記ダンパが前記スイングアームのスイング動作を抑制，緩和し得る機能を備えている請求項１記載の車両用懸架装置。
4. 前記スイングアームの支軸にダンパとばねが取付けられ、前記ばねは、巻きばねで、前記アームのスイング動作に対して捩れることによりばね作用をなすように前記支軸の回りに配置されている請求項１記載の車両用懸架装置。
5. 前記スイングアームの支軸にダンパとばねが取付けられ、前記ばねは、巻きばねで、前記スイングアームのスイング動作に対して捩れることによりばね作用をなすように前記支軸の回りに配置され、かつ前記巻きばねに予め与える負荷を変える機構を備えている請求項１記載の車両用懸架装置。
6. 前記スイングアームと車体との間にダンパとばねが取付けられている請求項１記載の車両用懸架装置。
7. 前記ホイールには、電気信号により駆動するブレーキが内蔵されている請求項１記載の車両用懸架装置。
8. 車輪速度を検出する車輪速度センサ、前記スイングアームの角度を検出するアーム角度センサ、前記ホイールインモータのトルクを検出するトルク検出センサ、前記車体の傾斜を検出する傾斜角度センサ、を備えている請求項１記載の車両用懸架装置。
9. 車体の独立懸架方式に請求項１ないし８のいずれか１項記載のスイングアーム及びホイールインモータを備えた懸架装置を用い、車両走行中に、少なくとも前輪，後輪の各ホイールインモータの回転速度，トルクを制御することと、前記スイングアームの車体の前後方向におけるスイング動作とを利用して前記車体の姿勢を制御することを特徴とする車体姿勢制御方法。
10. 走行する路面状況に応じて前記スイングアームのスイング動作を抑制，緩和制御し、かつ前記スイングアームの車体に対するアーム角度を前記各ホイールインモータの回転速度，トルク制御により変えることで、前記車体の姿勢を制御する請求項９記載の車体姿勢制御方法。
11. 車両走行中に、▲１▼車体のフロント側の車高を低くする場合には、前輪側のホイールインモータの回転速度及びトルクを後輪側のホイールインモータよりも大きくし、▲２▼リア側の車高を低くする場合には、後輪側のホイールインモータの回転速度及びトルクを前輪側のホイールインモータよりも小さくし、▲３▼フロント側の車高を高くする場合には、前輪側のホイールインモータの回転速度及びトルクを後輪側のホイールインモータよりも小さくし、▲４▼リア側の車高を高くする場合には、後輪側のホイールインモータの回転速度及びトルクを前輪側のホイールインモータよりも大きくする請求項９記載の車体姿勢制御方法。
12. 車両の走行中に、▲１▼車体の左右のいずれか一方の車高を低くする場合には、車高を低くする側の前輪のホイールインモータの回転速度及びトルクを、車高を低くしない側の前輪のホイールインモータの回転速度及びトルクよりも大きくし、且つ車高を低くする側の後輪のホイールインモータの回転速度及びトルクを、車高を低くしない側の後輪のホイールインモータの回転速度よ及びトルクよりも小さくし、
    ▲２▼車体の左右のいずれか一方の車高を高くする場合には、車高を高くする側の前輪のホイールインモータの回転速度及びトルクを、車高を高くしない側の前輪のホイールインモータの回転速度及びトルクよりも小さくし、且つ車高を高くする側の後輪のホイールインモータの回転速度及びトルクを、車高を高くしない側の後輪のホイールインモータの回転速度よ及びトルクよりも大きくする請求項９記載の車体姿勢制御方法。
13. 前後ホイールの各ホイールの内に入れられ、ホイールと一体に出力軸が回転するホイールインモータと、
    車両の前後方向にスイングし得るように、一端が支軸を介して車体に取付けられ、他端が前記出力軸に対して相対的に回転自在になるようホイールインモータに結合されたスイングアームとを備え、
    前記スイングアームを介して車体を懸架するように構成され、
    さらに、前記ホイールインモータの回転速度，トルクを制御することにより、各ホイールを支持する前記スイングアームの取付け角度を変えるアーム取付け角度制御装置を備えていることを特徴とする車体姿勢制御装置。
14. 前記スイングアームの動作を抑制，緩和する制御機構を備え、前記スイング取付け角度を変える時には、前記スイングアームのスイング動作を緩和する制御を行うようにしてある請求項１３記載の車体姿勢制御装置。

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