特開 2023-30356 車輪ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023030356

(43)【公開日】2023-03-08

(54)【発明の名称】車輪ユニット

(51)【国際特許分類】

   B60K 7/00 20060101AFI20230301BHJP

   B60K 17/14 20060101ALI20230301BHJP

   B60B 33/00 20060101ALI20230301BHJP

   B60B 19/00 20060101ALI20230301BHJP

【ＦＩ】

B60K7/00

B60K17/14

B60B33/00 X

B60B19/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021135441

(22)【出願日】2021-08-23

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109380

【弁理士】

【氏名又は名称】小西 恵

(74)【代理人】

【識別番号】100109036

【弁理士】

【氏名又は名称】永岡 重幸

(72)【発明者】

【氏名】角戸 弘輝

(72)【発明者】

【氏名】太田 裕介

(72)【発明者】

【氏名】嶋田 祐貴

【テーマコード（参考）】

3D042

3D235

【Ｆターム（参考）】

3D042AA06

3D042AA08

3D042BE01

3D042BE02

3D235AA28

3D235BB17

3D235BB18

3D235BB19

3D235CC42

3D235FF34

3D235GA02

3D235GA12

3D235GA59

3D235GB22

3D235GB32

3D235GB42

3D235HH37

(57)【要約】

【課題】簡易な構成で車輪と車体の相対位置をアクティブに制御する車輪ユニットを提供する。
【解決手段】車輪ユニットは、車体に固定された車軸に、車軸と同軸に取り付けられた円環状のステータと、ステータの周囲に配置され、車軸の中心軸線を中心にして、ステータに対して回転する環状の第１のロータと、車軸に対して偏心した車輪に、車輪と同軸に固定されており、第１のロータの周囲に配置され、車輪の中心軸線を中心にして、第１のロータに対して回転する円環状の第２のロータとを有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体に固定された車軸に、前記車軸と同軸に取り付けられた円環状のステータと、
前記ステータの周囲に配置され、前記車軸の中心軸線を中心にして、前記ステータに対して回転する環状の第１のロータと、
前記車軸に対して偏心した車輪に、前記車輪と同軸に固定されており、前記第１のロータの周囲に配置され、前記車輪の中心軸線を中心にして、前記第１のロータに対して回転する円環状の第２のロータとを有する
ことを特徴とする車輪ユニット。

【請求項2】

前記第１のロータは、前記ステータと同心の内周面と、前記第２のロータと同心の外周面を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の車輪ユニット。

【請求項3】

前記ステータの端部と前記第１のロータの端部との間に配置され、前記ステータの端部と前記第１のロータの端部との間の隙間を閉塞して、前記ステータと前記第１のロータを保護する第１のカバー板と、
前記第１のロータの端部と前記第２のロータの端部の間に配置され、前記ステータの端部と前記第２のロータの端部との間の隙間を閉塞して、前記第１のロータと前記第２のロータを保護する第２のカバー板とをさらに有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の車輪ユニット。

【請求項4】

前記第１のロータを回転させることにより、前記車輪に対して偏心した前記車軸を上下方向に変位させる第１のロータ駆動部と、
前記第２のロータを回転させることにより、前記車輪を回転させて前記車体を走行させる第２のロータ駆動部と、
前記車輪が走行する路面の状態を監視または予測するために使用される計測装置と、
前記計測装置の計測結果から得られた監視結果または予測結果に応じて、前記第１のロータ駆動部を制御する制御部とをさらに有する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車輪ユニット。

【請求項5】

前記計測装置の計測結果から得られた監視結果または予測結果に応じて、前記第１のロータの回転を規制するブレーキをさらに有する
ことを特徴とする請求項４に記載の車輪ユニット。

【請求項6】

前記ステータは、前記第１のロータに励磁されて、車軸の周囲を回転可能であり、
前記ステータとともに車軸の周囲を回転する太陽歯車と、
前記太陽歯車に噛み合う複数の遊星歯車と、
前記遊星歯車に噛み合う内歯歯車と、
前記内歯歯車を前記第１のロータに連結し、前記内歯歯車の回転を前記第１のロータに伝達して、前記第１のロータを回転させる連結部とをさらに有する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車輪ユニット。

【請求項7】

前記ステータを回転させることにより、前記車輪に対して偏心した前記車軸を上下方向に変位させるステータ駆動部と、
前記第２のロータを回転させることにより、前記車輪を回転させて前記車体を走行させる第２のロータ駆動部と、
前記車輪が走行する路面の状態を監視または予測するために使用される計測装置と、
前記計測装置の計測結果から得られた監視結果または予測結果に応じて、前記ステータ駆動部を制御する制御部とをさらに有する
ことを特徴とする請求項６に記載の車輪ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車輪ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

自律走行ロボット等の車両が普及している。この種の車両において、車輪の接地を確保しながら荷重を各車輪へと分配するとともに、車体の安定的に水平に維持するなどの姿勢制御を可能にするため、車体姿勢制御装置としてばねを用いたサスペンション機構やアクチュエータを用いたアクティブサスペンション装置が搭載される場合がある。このアクティブサスペンション装置は、例えば、ピストン・シリンダ型の液圧式アクチュエータや、モータ等の電磁式アクチュエータを有し、車両の駆動輪付近にユニットとして搭載される場合が一般的である（特許文献１～３）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－０３０５０８号公報

【特許文献2】特開２０１４－１８９２４２号公報

【特許文献3】特開２００９－２５５６９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のアクティブサスペンション式の姿勢制御装置は、車体駆動用の構成部品（モータなどの動力源から車輪に回転を伝達する部品）とは別体であるため、この装置を車両に実装する場合、部品点数の増加や機構全体の複雑化を招く。

【0005】

そこで、本発明は、簡易な構成で車輪と車体の相対位置をアクティブに制御する車輪ユニットを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様は、車輪ユニットを提供する。車輪ユニットは、車体に固定された車軸に、前記車軸と同軸に取り付けられた円環状のステータと、前記ステータの周囲に配置され、前記車軸の中心軸線を中心にして、前記ステータに対して回転する環状の第１のロータと、前記車軸に対して偏心した車輪に、前記車輪と同軸に固定されており、前記第１のロータの周囲に配置され、前記車輪の中心軸線を中心にして、前記第１のロータに対して回転する円環状の第２のロータとを有する。

【発明の効果】

【0007】

本発明の態様においては、車軸に同軸に取り付けられたステータの周囲に配置された第１のロータを回転させることにより、車輪に対して偏心した車軸を上下方向に変位させ、サスペンションのように、車輪の接地を確保しながら、車輪と車体の相対位置をアクティブに制御することができる。複数の車輪と複数の車軸が設けられている場合、車体を所望の姿勢、例えば水平な姿勢に維持することができる。また、第１のロータの周囲に配置された第２のロータを回転させることにより、車輪を回転させて車体を走行させる。つまり、第１のロータをステータとして、第２のロータ、ひいては車輪を回転させる。したがって、従来の姿勢制御装置を備えた車輪ユニットと比較して部品点数が少なく、機構全体を単純化し、省スペース化を図ることができる。また、第１のロータは第２のロータをダイレクトドライブ方式で回転させることができ、騒音源となる減速機構を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の各実施形態に係る車輪ユニットを有する車両を示す斜視図である。

【図2】第１の実施形態に係る車輪駆動ユニットの正面断面図である。

【図3】車軸を上方に変位させた図２の車輪駆動ユニットの正面断面図である。

【図4】図２の車輪駆動ユニットの側面断面図である。

【図5】第１の実施形態に係る車輪ユニットを示すブロック図である。

【図6】第２の実施形態に係る車輪駆動ユニットの側面断面図である。

【図7】第２の実施形態に係る車輪駆動ユニットの正面図である。

【図8】第３の実施形態に係る車輪駆動ユニットの側面断面図である。

【図9】第４の実施形態に係る車輪駆動ユニットの側面断面図である。

【図10】第５の実施形態に係る車輪駆動ユニットの側面断面図である。

【図11】第５の実施形態に係る車輪ユニットを示すブロック図である。

【図12】第６の実施形態に係る車輪駆動ユニットの側面断面図である。

【図13】第６の実施形態に係る車輪ユニットを示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施形態を説明する。図面の縮尺は必ずしも正確ではなく、一部の特徴は誇張または省略されることもある。

【0010】

車両
図１に示すように、本発明の各実施形態に係る車輪ユニットを有する車両１は、車体２、複数の車軸４、および複数の車輪６を有する。車軸４は車体２に固定されており、車輪６はそれぞれ車輪駆動ユニットを介して車軸４に回転可能に支持されている。各車輪６は、車輪駆動ユニットによって、車軸４に対して偏心した状態で、車軸４に取り付けられている。

【0011】

以下、各車輪６を支持し、回転させるユニットを「車輪駆動ユニット」と呼び、車両全体に設けられて、複数の車輪６のための複数の車輪駆動ユニットと、複数の車輪駆動ユニットを制御する制御システムを含むユニットを「車輪ユニット」と呼ぶ。

【0012】

図１において、車軸４の数は４であり、車輪６の数も４であるが、車軸４と車輪６の数は図示に限定されず、３または５以上であってよい。

【0013】

車両１は、例えば、自律走行ロボットでもよいし、同伴者が押すか操作する荷車、医療用ストレッチャーを支持する車両など、他の車両であってもよい。

【0014】

車両１は、矢印ＦＲで示す方向に移動可能である。また、後述する車輪ユニットによって、車輪６に対する車軸４の高さが矢印ＵＤで示すように変位可能である。

【0015】

第１実施形態
図２～図４は、車輪駆動ユニットの基本構成を示す。図２および図３は、図４のＡ－Ａ線矢視断面図である。本願の図４および他の側面断面図において、右側が車体２側であり、左側が車体２から離れた側である。

【0016】

図２～図４に示すように、車輪駆動ユニット７は、円環状のステータ８と、環状の第１のロータ１０と、円環状の第２のロータ１２とを有する。

【0017】

円環状のステータ８は、車体２に固定された車軸４に、車軸４と同軸に取り付けられている。すなわち車軸４の中心軸線Ｃ１は、ステータ８の中心軸線でもある。この実施形態では、ステータ８は、車軸４に固定されており、回転しない。固定の方式としては、例えば締まり嵌めでもよいし、キーまたはスプラインによる連結でもよい。

【0018】

複数の永久磁石８ａがステータ８の外周面に固定されている。永久磁石８ａの数は図示に限定されない。

【0019】

環状の第１のロータ１０は、ステータ８の周囲に配置され、車軸４の中心軸線Ｃ１を中心にして、ステータ８に対して回転する。

【0020】

円環状の第２のロータ１２は、車軸４に対して偏心した車輪６に、車輪６と同軸に固定されている。第２のロータ１２は、第１のロータ１０の周囲に配置され、第２のロータ１２と車輪６の中心軸線Ｃ２を中心にして、第１のロータ１０に対して回転する。

【0021】

複数の永久磁石１２ａが第２のロータ１２の内周面に固定されている。永久磁石１２ａの数は図示に限定されない。

【0022】

第１のロータ１０は、ステータ８と同心の内周面１０ａと、第２のロータ１２と同心の外周面１０ｂを有する。複数の内側ティース１０ｃが内周面１０ａから突出し、各内側ティース１０ｃには内側コイル１０ｄが巻かれている。複数の外側ティース１０ｅが外周面１０ｂから突出し、各外側ティース１０ｅには外側コイル１０ｆが巻かれている。

【0023】

内側コイル１０ｄが通電によって励磁されると、矢印Ｒ１に示すように、車軸４の中心軸線Ｃ１を中心にして、ステータ８の周囲を第１のロータ１０が回転する。外側コイル１０ｆが通電によって励磁されると、第１のロータ１０が第２のロータ１２に対するステータとして機能し、矢印Ｒ２に示すように、第２のロータ１２と車輪６の中心軸線Ｃ２を中心にして、第１のロータ１０の周囲を第２のロータ１２が回転する。

【0024】

図４に示すように、ステータ８には、その外周面と同心の外側突出環部８ｂが形成されている。軸受５０が外側突出環部８ｂと第１のロータ１０の内周面１０ａの間に配置されて、ステータ８に対する第１のロータ１０の回転を可能とする。

【0025】

ステータ８には、第１の角度センサ３４の固定部品３４ａが固定されており、第１のロータ１０の内周面１０ａには第１の角度センサ３４の回転部品３４ｂが固定されている。第１の角度センサ３４は、ステータ８に対する第１のロータ１０の回転角度を計測する。第１の角度センサ３４は、例えば光学式ロータリーエンコーダでもよく、レゾルバでもよい。

【0026】

また、第２のロータ１２には、その内周面と同心の内側突出環部１２ｂが形成されている。軸受５２が内側突出環部１２ｂと第１のロータ１０の外周面１０ｂの間に配置されて、第１のロータ１０に対する第２のロータ１２の回転を可能とする。

【0027】

第１のロータ１０の外周面には、第２の角度センサ４４の固定部品４４ａが固定されており、第２のロータ１２の内周面には第２の角度センサ４４の回転部品４４ｂが固定されている。第２の角度センサ４４は、第１のロータ１０に対する第２のロータ１２の回転角度を計測する。第２の角度センサ４４は、例えば光学式ロータリーエンコーダでもよく、レゾルバでもよい。

【0028】

上記の車輪駆動ユニット７において、第１のロータ１０の周囲に配置された第２のロータ１２を矢印Ｒ２に示すように回転させることにより、車輪６を回転させて車体２を走行させる。つまり、第１のロータ１０をステータとして、第２のロータ１２、ひいては車輪６を回転させる。

【0029】

図２に示すように、車両１が水平で平坦な路面１８を走行する場合には、ステータ８に対して第１のロータ１０を静止させて、第１のロータ１０に対して第２のロータ１２を回転させてよい。

【0030】

他方、車軸４に同軸に取り付けられたステータ８の周囲に配置された第１のロータ１０を回転させることにより、車輪６に対して偏心した車軸４を上下方向に変位させ、サスペンションのように、車輪６の接地を確保しながら、車輪６と車体２の相対位置をアクティブに制御することができる。複数の車輪６と複数の車軸４が設けられている車両１は、車体２を所望の姿勢、例えば水平な姿勢に維持することができる。図３に示すように、車両１が上り坂を有する路面１８を走行する場合には、ステータ８に対して第１のロータ１０を回転させ、車輪６に対して車軸４を上方に変位させ、車輪６と路面１８の接触を確保しながら、第１のロータ１０に対して第２のロータ１２を回転させてよい。図示しないが、車両１が下り坂を有する路面１８を走行する場合には、ステータ８に対して第１のロータ１０を回転させ、車輪６に対して車軸４を下方に変位させ、車輪６と路面１８の接触を確保しながら、第１のロータ１０に対して第２のロータ１２を回転させてよい。

【0031】

以上の通り、車輪駆動ユニット７は、偏心２軸一体モータと呼ぶことができる。車輪駆動ユニット７は、従来の姿勢制御装置を備えた車輪ユニットと比較して部品点数が少なく、機構全体を単純化し、省スペース化を図ることができる。また、ステータ８は第１のロータ１０をダイレクトドライブ方式で回転させることができ、第１のロータ１０は第２のロータ１２をダイレクトドライブ方式で回転させることができるので、騒音源となる減速機構が必要ない。

【0032】

第１のロータ１０は、ステータ８と同心の内周面１０ａと、第２のロータ１２と同心の外周面１０ｂを有する。したがって、ステータ８に対して第１のロータ１０が円滑に回転し、第１のロータ１０に対して第２のロータ１２が円滑に回転する。

【0033】

図５は、複数の車輪駆動ユニット７と、複数の車輪駆動ユニット７を制御する制御システムを含む車輪ユニット２０を示す。車輪ユニット２０は、メイン制御部２１、メモリ２２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２４、計測装置２６および複数の車輪駆動ユニット７を有する。メイン制御部２１、メモリ２２、ＲＡＭ２４、および計測装置２６は、車体２に搭載されている。

【0034】

各車輪駆動ユニット７は、第１のロータ制御部３０、第１の駆動回路３２、第１のロータ１０、第１の角度センサ３４、第２のロータ制御部４０、第２の駆動回路４２、第２のロータ１２および第２の角度センサ４４を有する。

【0035】

メイン制御部２１は、例えばＣＰＵであり、メモリ２２に記憶されたコンピュータプログラムに従って動作し、車両１の走行に関する制御、具体的には、各車輪駆動ユニット７の第１のロータ制御部３０および第２のロータ制御部４０への指令を実行する。

【0036】

メモリ２２は、メイン制御部２１が準拠するコンピュータプログラムを記憶する。メモリ２２は、例えばＲＯＭ、ハードディスク、ＳＳＤである。

【0037】

ＲＡＭ２４は、メイン制御部２１のワークエリアである。

【0038】

計測装置２６は、車輪６が走行する路面の状態を監視または予測するために使用される。計測装置２６は、例えば加速度センサの組み合わせ、またはＩＭＵ（慣性計測装置）であってよい。この場合、メイン制御部２１は、計測装置２６の計測結果に基づいて、現在の車輪６が走行する路面の状態の監視結果を計算する。あるいは、計測装置２６は、レーザ光を利用するライダー装置、またはＲＧＢ－Ｄ（Red Green Blue - Depth）カメラであってもよい。この場合、メイン制御部２１は、計測装置２６の計測結果に基づいて、将来の車輪６が走行する路面の状態の予測結果を計算する。

【0039】

車輪駆動ユニット７において、第１のロータ制御部３０は、メイン制御部２１からの指令および第１の角度センサ３４の計測結果に基づいて、第１のロータ１０を回転させる第１の駆動回路３２を制御する。第１の駆動回路３２は、第１のロータ１０を回転させるための内側コイル１０ｄに給電する。第１のロータ制御部３０と第１の駆動回路３２は、第１のロータ１０を回転させることにより、車輪６に対して偏心した車軸４を上下方向に変位させる第１のロータ駆動部を構成する。

【0040】

メイン制御部２１は、計測装置２６の計測結果から得られた監視結果または予測結果に応じて、各車輪駆動ユニット７の第１のロータ駆動部である第１のロータ制御部３０を制御する。具体的には、監視結果または予測結果に基づいて、車両１が水平で平坦な路面を走行する場合には、メイン制御部２１は、各車輪駆動ユニット７においてステータ８に対する第１のロータ１０の回転を停止するように、各車輪駆動ユニット７の第１のロータ制御部３０に指令を送る。この場合、各車輪駆動ユニット７の第１のロータ制御部３０は、第１の角度センサ３４の計測する第１のロータ１０の回転角度がゼロになるように、第１の駆動回路３２をフィードバック制御する。

【0041】

監視結果または予測結果に基づいて、車両１が上昇または下降する場合には、メイン制御部２１は、車輪６を上昇または下降させるべき車輪駆動ユニット７のステータ８に対する第１のロータ１０を回転させるように、その車輪駆動ユニット７の第１のロータ制御部３０に指令を送る。この場合、その車輪駆動ユニット７の第１のロータ制御部３０は、第１の角度センサ３４の計測する第１のロータ１０の回転角度を監視しながら、第１の駆動回路３２をフィードバック制御する。このように、計測装置２６の計測結果から得られた監視結果または予測結果に応じて、第１のロータ１０を回転させ、車輪６に対して車軸４をアクティブに上昇または下降させることが可能である。したがって、車輪６が傾斜路や段差路を走行する場合であっても、車輪６と車体２の相対位置をアクティブに制御することができ、複数の車輪６と複数の車軸４が設けられている車両は、車体２を所望の姿勢、例えば水平な姿勢に維持することができる。

【0042】

また、路面に凹凸がある場合には、監視結果または予測結果から、メイン制御部２１は、凹凸を適切に吸収するように各車輪６を頻繁に上昇および下降させるように、各車輪駆動ユニット７の第１のロータ制御部３０に指令を送る。したがって、ショックアブソーバのように、車輪駆動ユニット７は路面から車体２に与えられる衝撃を吸収することができる。

【0043】

車輪駆動ユニット７において、第２のロータ制御部４０は、メイン制御部２１からの指令および第２の角度センサ４４の計測結果に基づいて、第２のロータ１２を回転させる第２の駆動回路４２を制御する。第２の駆動回路４２は、第２のロータ１２を回転させるための外側コイル１０ｆに給電する。第２のロータ制御部４０と第２の駆動回路４２は、第２のロータ１２を回転させることにより、車輪６を回転させて車体２を走行させる第２のロータ駆動部を構成する。

【0044】

メイン制御部２１は、コンピュータプログラムに従って、各車輪駆動ユニット７の第２のロータ駆動部である第２のロータ制御部４０を制御する。具体的には、車両１が直線路を走行する場合には、メイン制御部２１は、各車輪駆動ユニット７の第２のロータ１２が等速回転するように、各車輪駆動ユニット７の第２のロータ制御部４０に指令を送る。車両１が曲線路を走行する場合には、メイン制御部２１は、各車輪駆動ユニット７の第２のロータ１２が所望の速度で回転するように、各車輪駆動ユニット７の第２のロータ制御部４０に指令を送る。各車輪駆動ユニット７の第２のロータ制御部４０は、第２の角度センサ４４の計測する第２のロータ１２の回転角度から計算される回転速度がメイン制御部２１に指令された回転速度に一致するように、第２の駆動回路４２をフィードバック制御する。

【0045】

後述する他の実施形態に係る車輪ユニット２０は、第１実施形態に係る車輪ユニット２０の修正であり、特に断り書きがない限り、第１実施形態に係る車輪ユニット２０と同じ構成要素を有する。

【0046】

第２実施形態
図６および図７に示すように、本発明の第２実施形態に係る車輪駆動ユニット７においては、車輪駆動ユニット７の内部を保護する金属製のカバー板５４，５５，５６，５７が設けられている。

【0047】

車体２から離れた図６の左側において、第１のカバー板５４が、ステータ８の端部と第１のロータ１０の端部との間に配置され、ステータ８の端部と第１のロータ１０の端部との間の隙間を閉塞して、ステータ８と第１のロータ１０と第１の角度センサ３４と軸受５０を保護する。

【0048】

車体２側である図６の右側において、第１のカバー板５６が、ステータ８の端部と第１のロータ１０の端部との間に配置され、ステータ８の端部と第１のロータ１０の端部との間の隙間を閉塞して、ステータ８と第１のロータ１０を保護する。

【0049】

第１のカバー板５４，５６の外周縁は、第１のロータ１０の内周面１０ａに固定されている。図７に示すように、第１のカバー板５４，５６は、ステータ８と内周面１０ａの中心軸線Ｃ１を中心とする円板である。図示しないが、第１のカバー板５４，５６の内周縁に、ステータ８の外周面に対して摺動するゴム製のシール部材を固定してもよい。

【0050】

但し、第１のカバー板５４，５６の内周縁をステータ８の外周面に固定し、第１のカバー板５４，５６の外周縁に、第１のロータ１０の内周面１０ａに対して摺動するゴム製のシール部材を固定してもよい。

【0051】

車体２から離れた図６の左側において、第２のカバー板５５が、第１のロータ１０の端部と第２のロータ１２との間に配置され、第１のロータ１０の端部と第２のロータ１２の端部との間の隙間を閉塞して、第１のロータ１０と第２のロータ１２と第２の角度センサ４４と軸受５２を保護する。

【0052】

車体２側である図６の右側において、第２のカバー板５７が、第１のロータ１０の端部と第２のロータ１２の端部との間に配置され、第１のロータ１０の端部と第２のロータ１２の端部との間の隙間を閉塞して、第１のロータ１０と第２のロータ１２を保護する。

【0053】

第２のカバー板５５，５７の内周縁は、第１のロータ１０の外周面１０ｂに固定されている。図７に示すように、第２のカバー板５５，５７は、第２のロータ１２と外周面１０ｂの中心軸線Ｃ２を中心とする円板である。図示しないが、第２のカバー板５５，５７の外周縁に、第２のロータ１２の内周面に対して摺動するゴム製のシール部材を固定してもよい。

【0054】

但し、第２のカバー板５５，５７の外周縁を第２のロータ１２の内周面に固定し、第２のカバー板５５，５７の内周縁に、第１のロータ１０の外周面１０ｂに対して摺動するゴム製のシール部材を固定してもよい。

【0055】

この実施形態では、車輪駆動ユニット７の内部、例えば、第１のロータ１０に設けられたティース１０ｃ，１０ｅおよびコイル１０ｄ，１０ｆ、第１のロータ１０を支持する軸受５０、第２のロータ１２を支持する軸受５２などを外部の異物から保護することができる。

【0056】

第３実施形態
図８に示すように、第３実施形態に係る車輪駆動ユニット７は、第１のロータ１０が２つの軸受５０，５８で支持され、第２のロータ１２が２つの軸受５２，６０で支持されている。この実施形態では、第１のロータ１０および第２のロータ１２を強固に支持することができる。

【0057】

車体２側である図８の右側において、ステータ８には、その外周面と同心の外側突出環８ｃが固定または一体形成されており、軸受５８が外側突出環８ｃと第１のロータ１０の内周面１０ａの間に配置されて、ステータ８に対する第１のロータ１０の回転を容易にする。

【0058】

また、車体２側である図８の右側において、第２のロータ１２には、その内周面と同心の内側突出環１２ｃが固定または一体形成されている。軸受６０が内側突出環１２ｃと第１のロータ１０の外周面１０ｂの間に配置されて、第１のロータ１０に対する第２のロータ１２の回転を容易にする。

【0059】

第４実施形態
図９に示すように、第４実施形態に係る車輪駆動ユニット７は、第２実施形態に関する特徴と第３実施形態に関する特徴をすべて有する。

【0060】

車体２側である図９の右側において、第１のカバー板５６が、ステータ８の端部と第１のロータ１０の端部との間に配置され、ステータ８の端部と第１のロータ１０の端部との間の隙間を閉塞して、ステータ８と第１のロータ１０と軸受５８を保護する。第２のカバー板５７が、第１のロータ１０の端部と第２のロータ１２の端部との間に配置され、第１のロータ１０の端部と第２のロータ１２の端部との間の隙間を閉塞して、第１のロータ１０と第２のロータ１２と軸受６０を保護する。

【0061】

第２実施形態に関する修正は、この実施形態にも適用可能である。

【0062】

第５実施形態
図１０に示す第５実施形態に係る車輪駆動ユニット７は、第４実施形態の修正である。この実施形態では、第１のカバー板５６の代わりに、永久磁石式電磁ブレーキ６２が設けられている。永久磁石式電磁ブレーキ６２は、車体２側である図１０の右側に配置されている。永久磁石式電磁ブレーキ６２は、ヨーク６４、ボス６５、アーマチュア６６およびスプリング６７を有する。

【0063】

ヨーク６４は、第１のカバー板５６の代わりに、第１のロータ１０に固定されている。ヨーク６４は、第１のカバー板５６と同様に、ステータ８の端部と第１のロータ１０の端部との間に配置され、ステータ８の端部と第１のロータ１０の端部との間の隙間を閉塞して、ステータ８と第１のロータ１０と軸受５８を保護する。また、ヨーク６４の内部には、永久磁石６４ａとコイル６４ｂが設けられている。

【0064】

ボス６５は、円環であって、車軸４の車体２側の端部に、車軸４に対して摺動可能かつ回転不能に取り付けられている。取付の方式としては、例えばスプライン連結であってよい。ボス６５にはアーマチュア６６が固定されている。スプリング６７は、ヨーク６４とアーマチュア６６の間に配置され、ヨーク６４からアーマチュア６６を離すバネ力をアーマチュア６６とボス６５に与える。

【0065】

コイル６４ｂに通電すると、電磁力によって、アーマチュア６６とボス６５が、スプリング６７のバネ力に抗してヨーク６４に接近する。ボス６５はステータ８に対して回転せず、ヨーク６４は第１のロータ１０に固定されている。したがって、ステータ８に対する第１のロータ１０の回転が規制される。

【0066】

コイル６４ｂの通電を停止すると、スプリング６７のバネ力によって、アーマチュア６６とボス６５がヨーク６４から離れる。したがって、ステータ８に対する第１のロータ１０の回転が可能になる。

【0067】

好ましくは、ヨーク６４の内周面と車軸４の外周面の間の隙間には、外部の異物から軸受５８を保護するために、ゴム製の円筒状のシール部材６８が配置される。シール部材６８は、ヨーク６４に固定されて、車軸４に対して摺動してもよいし、車軸４に固定されて、ヨーク６４に対して摺動してもよい。

【0068】

図１１は、この実施形態に係る車輪ユニット２０を示すブロック図である。各車輪駆動ユニット７は、永久磁石式電磁ブレーキ６２のコイル６４ｂを有する。

【0069】

メイン制御部２１は、計測装置２６の計測結果から得られた監視結果または予測結果に応じて、第１のロータ１０の回転を規制する永久磁石式電磁ブレーキ６２のコイル６４ｂへの通電を制御する。具体的には、監視結果または予測結果に基づいて、車両１が水平で平坦な路面を走行する場合には、メイン制御部２１は、各車輪駆動ユニット７においてステータ８に対する第１のロータ１０の回転を停止するように、各車輪駆動ユニット７の第１のロータ制御部３０に指令を送る。また、この場合には、メイン制御部２１は、各車輪駆動ユニット７においてステータ８に対する第１のロータ１０の回転を停止するように、コイル６４ｂに通電する。したがって、永久磁石式電磁ブレーキ６２によって、ステータ８に対する第１のロータ１０の回転が完全に停止され、車輪６に対する車軸４の高さを固定することができる。

【0070】

監視結果または予測結果に基づいて、車両１が上昇または下降する場合には、メイン制御部２１は、車輪６を上昇または下降させるべき車輪駆動ユニット７のステータ８に対する第１のロータ１０を回転させるように、その車輪駆動ユニット７の永久磁石式電磁ブレーキ６２のコイル６４ｂへの通電を停止し、第１のロータ制御部３０に指令を送る。この場合、その車輪駆動ユニット７の第１のロータ制御部３０は、第１の角度センサ３４の計測する第１のロータ１０の回転角度を監視しながら、第１の駆動回路３２をフィードバック制御する。

【0071】

永久磁石式電磁ブレーキ６２の代わりに、摩擦式ブレーキ、噛み合いブレーキなど、他のブレーキを使用してもよい。

【0072】

第６実施形態
図１２は、第６の実施形態に係る車輪駆動ユニット７を示す。第１～第５実施形態に係る車輪駆動ユニット７では、ステータ８は車軸４に固定されているが、第６実施形態に係る車輪駆動ユニット７においては、ステータ８は、第１のロータ１０に励磁されて、車軸４の周囲を回転可能である。

【0073】

また、第６実施形態に係る車輪駆動ユニット７は、遊星歯車機構７０を有し、ステータ８の回転を第１のロータ１０に伝達する。遊星歯車機構７０は、車体２側である図１２の右側に配置されている。遊星歯車機構７０は、太陽歯車７２、複数の遊星歯車７４、遊星キャリア７６、および内歯歯車７８を有する。

【0074】

太陽歯車７２は、ステータ８とともに車軸４の周囲を回転する。太陽歯車７２は、ステータ８に固定または一体形成された外側突出環８ｃに固定されている。

【0075】

複数の遊星歯車７４は、車体２に固定された遊星キャリア７６に支持された軸７４ａの周囲をそれぞれ回転可能であり、太陽歯車７２に噛み合う。遊星キャリア７６は固定されているので、車輪駆動ユニット７における遊星歯車７４の位置は変化しない。

【0076】

内歯歯車７８は、これらの遊星歯車７４に噛み合う。内歯歯車７８の一端には、円環状の連結部７８ａが設けられている。連結部７８ａは、内歯歯車７８を第１のロータ１０に連結し、内歯歯車７８の回転を第１のロータ１０に伝達して、第１のロータ１０を回転させる。

【0077】

したがって、第１のロータ１０に励磁されてステータ８が回転すると、太陽歯車７２が回転し、その回転が遊星歯車７４から内歯歯車７８に伝達され、第１のロータ１０が回転させられる。つまり、第１のロータ１０は、ステータ８の回転のためのステータとして用いられ、ステータ８の回転が減速機構である太陽歯車７２を通じて第１のロータ１０に伝達され、最終的に第１のロータ１０が回転させられる。減速機構である遊星歯車機構７０が利用されるので、ステータ８を高速で回転させる必要があるが、ステータ８を駆動するトルクが小さくても、大きなトルクを第１のロータ１０に与えて、車輪６に対して偏心した車軸４を上下方向に変位させることができる。

【0078】

図１３は、この実施形態に係る車輪ユニット２０を示す。この車輪ユニット２０においては、各車輪駆動ユニット７は、第１のロータ制御部３０と第１の駆動回路３２の代わりに、ステータ制御部８０とステータ駆動回路８２を有する。但し、実質的には、ステータ制御部８０とステータ駆動回路８２は、第１のロータ制御部３０と第１の駆動回路３２と同じであり、直接的に回転させる対象が第１のロータ１０ではなくステータ８であることが異なる。

【0079】

ステータ制御部８０は、メイン制御部２１からの指令および第１の角度センサ３４の計測結果に基づいて、ステータ８ひいては第１のロータ１０を回転させるステータ駆動回路８２を制御する。ステータ駆動回路８２は、ステータ８を回転させるため第１のロータ１０の内側コイル１０ｄに給電する。ステータ制御部８０とステータ駆動回路８２は、ステータ８ひいては第１のロータ１０を回転させることにより、車輪６に対して偏心した車軸４を上下方向に変位させるステータ駆動部を構成する。

【0080】

メイン制御部２１は、計測装置２６の計測結果から得られた監視結果または予測結果に応じて、各車輪駆動ユニット７のステータ駆動部であるステータ制御部８０を制御する。具体的には、監視結果または予測結果に基づいて、車両１が水平で平坦な路面を走行する場合には、メイン制御部２１は、各車輪駆動ユニット７において第１のロータ１０に対するステータ８の回転（ひいてはステータ８に対する第１のロータ１０の回転）を停止するように、各車輪駆動ユニット７のステータ制御部８０に指令を送る。この場合、各車輪駆動ユニット７のステータ制御部８０は、第１の角度センサ３４の計測する第１のロータ１０の回転角度がゼロになるように、ステータ駆動回路８２をフィードバック制御する。

【0081】

監視結果または予測結果に基づいて、車両１が上昇または下降する場合には、メイン制御部２１は、車輪６を上昇または下降させるべき車輪駆動ユニット７の第１のロータ１０に対するステータ８の回転（ひいてはステータ８に対する第１のロータ１０の回転）を引き起こすように、その車輪駆動ユニット７のステータ制御部８０に指令を送る。この場合、その車輪駆動ユニット７のステータ制御部８０は、第１の角度センサ３４の計測する第１のロータ１０の回転角度を監視しながら、ステータ駆動回路８２をフィードバック制御する。このように、計測装置２６の計測結果から得られた監視結果または予測結果に応じて、ステータ８ひいては第１のロータ１０を回転させ、車輪６に対して車軸４をアクティブに上昇または下降させることが可能である。したがって、車輪６が傾斜路や段差路を走行する場合であっても、車輪６と車体２の相対位置をアクティブに制御することができ、複数の車輪６と複数の車軸４が設けられている車両は、車体２を所望の姿勢、例えば水平な姿勢に維持することができる。

【0082】

また、路面に凹凸がある場合には、監視結果または予測結果から、メイン制御部２１は、凹凸を適切に吸収するように各車輪６を頻繁に上昇および下降させるように、各車輪駆動ユニット７のステータ制御部８０に指令を送る。したがって、ショックアブソーバのように、車輪駆動ユニット７は路面から車体２に与えられる衝撃を吸収することができる。

【0083】

修正例
以上、本発明の好ましい実施形態を参照しながら本発明を図示して説明したが、当業者にとって特許請求の範囲に記載された発明の範囲から逸脱することなく、形式および詳細の変更が可能であることが理解されるであろう。このような変更、改変および修正は本発明の範囲に包含されるはずである。

【0084】

例えば、上記の実施形態では、ステータ８の周囲に磁石８ａが配置され、第１のロータ１０に内側コイル１０ｄが配置されているが、ステータ８の周囲にコイルを配置し、第１のロータ１０の内周面に磁石を配置してもよい。

【符号の説明】

【0085】

１ 車両
２ 車体
４ 車軸
６ 車輪
７ 車輪駆動ユニット
８ ステータ
１０ 第１のロータ
１０ａ 内周面
１０ｂ 外周面
１２ 第２のロータ
２０ 車輪ユニット
２１ メイン制御部
２６ 計測装置
３０ 第１のロータ制御部（第１のロータ駆動部）
３２ 第１の駆動回路（第１のロータ駆動部）
４０ 第２のロータ制御部（第２のロータ駆動部）
４２ 第２の駆動回路（第２のロータ駆動部）
５４，５６ 第１のカバー板
５５，５７ 第２のカバー板
６２ 永久磁石式電磁ブレーキ
７０ 遊星歯車機構
７２ 太陽歯車
７４ 遊星歯車
７８ 内歯歯車
８０ ステータ制御部（ステータ駆動部）
８２ ステータ駆動回路（ステータ駆動部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】