JP2005289288A - 自動車のモータ駆動システム - Google Patents

Abstract

【課題】車輪の車軸を駆動するモータを備え、回動アームとナックルの位置関係が変化しない懸架装置を採用した自動車を対象として、モータの取り付け環境を改善するとともに、ばね下重量を増大させることなく、居室・荷室空間を拡大可能とすることである。
【解決手段】トレーリングアーム６とナックル７の位置関係が変化しないトレーリングアーム方式の懸架装置を採用した車輪１のハブシャフト２ａを駆動するモータ３を、タイヤ１ａの上面よりも上方で車体８のフレーム８ａに取り付け、モータ３の出力軸３ａとハブシャフト２ａをショックアブソーブ機構を一体に組み込んだトリポート型等速自在継手４を介して連結することにより、モータ３の取り付け環境を改善するとともに、ばね下重量を増大させることなく、居室・荷室空間を拡大できるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、車輪の車軸を駆動するモータを備え、モータ駆動される車輪を支持する回動アームとナックルの位置関係が変化しない懸架装置を採用した自動車のモータ駆動システムに関する。

自動車の懸架装置には、自在継手に連結した各車輪を独立に懸架する独立懸架方式のものと、デファレンシャル装置を含む左右の車輪の車軸を一体に懸架する車軸懸架方式のものとがある。また、転舵しない車輪には、トレーリングアーム方式等のように、回動アームとナックルの位置関係が変化しない懸架装置が採用されている。通常、これらの懸架装置にはオイルダンパ等を用いたショックアブソーブ機構が組み込まれている。

一方、車輪の車軸をモータで駆動する自動車のモータ駆動システムには、車軸にモータと歯車減速機構を直結し、これらのモータと歯車減速機構を車軸と一緒に懸架装置で懸架した、いわゆるインホイールタイプのもの（例えば、特許文献１参照。）や、デファレンシャル装置にモータと変速機を連結して、従来のエンジン駆動のものと同様に、デファレンシャル装置側のドライブシャフトと車輪側のドライブシャフト（車軸）を自在継手で連結したもの（例えば、特許文献２参照。）がある。

また、懸架装置のないフォークリフト等の特殊な自動車を対象として、モータを車輪のタイヤの上面よりも上方で車体に下向きに取り付け、歯車減速装置や傘歯車装置を有する駆動力伝達装置で、縦軸心の回りに回動自在な車輪の車軸を駆動するようにしたものもある（例えば、特許文献３参照。）。

特開２００２−２４７７１３号公報（第４−７頁、第１−２図） 特開２００３−７２３９２号公報（第２−４頁、第２−３図） 特開２００２−３７５９５号公報（第２−５頁、第１−７図）

特許文献１に記載されたインホイールタイプのモータ駆動システムは、デファレンシャル装置や自在継手が不要となり、駆動力伝達装置をスリム化して、居室・荷室空間の拡大を期待できる利点を有するが、モータと歯車減速機構が車輪と一緒に懸架装置で懸架されるので、ばね下重量が大きくなって、乗り心地や走行性能が低下する問題がある。また、モータが路面の凹凸等によるショックを直接受け、かつ、車体の低い位置で水をかぶりやすい等の取り付け環境が悪い問題もある。

一方、特許文献２に記載されたデファレンシャル装置にモータと変速機を連結するタイプのモータ駆動システムは、独立懸架方式の懸架装置を採用することにより、ばね下重量が大きくなることはないが、駆動力伝達装置が大掛かりなものとなって、居室・荷室空間を拡大できない問題がある。

また、特許文献３に記載された特殊自動車用のモータ駆動システムは、懸架装置もショックアブソーブ機構も備えていないので乗り心地が悪く、乗用車等の一般の自動車には不向きである。

そこで、本発明の課題は、車輪の車軸を駆動するモータを備え、回動アームとナックルの位置関係が変化しない懸架装置を採用した自動車を対象として、モータの取り付け環境を改善するとともに、ばね下重量を増大させることなく、居室・荷室空間を拡大可能とすることである。

上記の課題を解決するために、本発明は、車輪の車軸を駆動するモータを備え、このモータ駆動される車輪を支持する回動アームと、車輪の車軸を支持するナックルとの位置関係が変化しない懸架装置を採用した自動車のモータ駆動システムにおいて、前記モータを前記車輪のタイヤの上面よりも上方で車体に取り付け、このモータの出力軸と前記車軸を駆動力伝達装置で連結した構成を採用した。

すなわち、回動アームとナックルの位置関係が変化しない懸架装置を採用した車輪の車軸を駆動するモータを、車輪のタイヤの上面よりも上方で車体に取り付け、このモータの出力軸と車軸を駆動力伝達装置で連結することにより、モータの取り付け環境を改善するとともに、ばね下重量を増大させることなく、居室・荷室空間を拡大できるようにした。

前記駆動力伝達装置の駆動力伝達部に、ショックアブソーブ機構を一体に組み込むことにより、駆動力伝達装置と懸架装置の設計をコンパクトにすることができる。

前記ショックアブソーブ機構を一体に組み込んだ駆動力伝達部には、摺動式等速自在継手を用いることができる。摺動式等速自在継手としては、トリポート型等速自在継手、ダブルオフセット型等速自在継手等がある。

前記ショックアブソーブ機構を一体に組み込んだ駆動力伝達部には、ボールスプラインを用いることもできる。

前記車体に取り付けられるモータを、その出力軸の向きが柔軟に変化できるように支持し、前記駆動力伝達装置を、前記モータの出力軸側からの駆動力伝達軸を受ける向きが柔軟に変化できるように前記回動アームに支持することにより、自動車が凹凸のある路面を走行して回動アームが回動する際に、モータの出力軸側からの駆動力伝達軸と回動アームとの交叉角の変化を許容して、駆動力伝達装置の駆動力伝達部に曲げモーメントが作用するのを防止することができる。

前記駆動力伝達装置に歯車減速機構を設けることにより、モータを小型化することができる。

本発明の自動車のモータ駆動システムは、回動アームとナックルの位置関係が変化しない懸架装置を採用した車輪の車軸を駆動するモータを、車輪のタイヤの上面よりも上方で車体に取り付け、このモータの出力軸と車軸を駆動力伝達装置で連結したので、モータの取り付け環境を改善できるとともに、ばね下重量を増大させることなく、居室・荷室空間を拡大することができる。

前記駆動力伝達装置の駆動力伝達部に、ショックアブソーブ機構を一体に組み込むことにより、駆動力伝達装置と懸架装置の設計をコンパクトにすることができる。

前記車体に取り付けられるモータを、その出力軸の向きが柔軟に変化できるように支持し、前記駆動力伝達装置を、前記モータの出力軸側からの駆動力伝達軸を受ける向きが柔軟に変化できるように前記回動アームに支持することにより、自動車が凹凸のある路面を走行して回動アームが回動する際に、モータの出力軸側からの駆動力伝達軸と回動アームとの交叉角の変化を許容して、駆動力伝達装置の駆動力伝達部に曲げモーメントが作用するのを防止することができる。

前記駆動力伝達装置に歯車減速機構を設けることにより、モータを小型化することができる。

以下、図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１乃至図３は、第１の実施形態を示す。この自動車のモータ駆動システムは、図１および図２に示すように、左右の車輪１の車軸である各ハブシャフト２ａをそれぞれモータ３で駆動するものであり、各モータ３の駆動力は、その出力軸３ａから摺動式等速自在継手であるトリポート型等速自在継手４と一対の噛み合い歯車５ａ、５ｂを介してハブシャフト２ａに伝達される。また、各車輪１は転舵しない後輪で、ハブシャフト２ａを支持するナックル７が懸架装置の回動アームとしてのトレーリングアーム６に支持されており、トレーリングアーム６とナックル７との位置関係は変化しない。

前記各モータ３は遊星歯車を用いた減速機構付きのものであり、そのケース３ｂは車輪１のタイヤ１ａの上面よりも上方で車体８のフレーム８ａに弾性部材９を介してボルト締めで取り付けられ、出力軸３ａの向きが柔軟に変化できるようになっている。また、出力軸３ａはトリポート型等速自在継手４の外輪４ａにスプライン結合で連結され、外輪４ａはケース３ｂの筒部に円錐ころ軸受１０で回転自在に支持されている。円錐ころ軸受１０はナット１１の締め付けで予圧されている。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、前記トリポート型等速自在継手４は、シリンダ状の外輪４ａに内輪軸４ｂが挿入され、内輪軸４ｂの先端部にスプライン結合されたトラニオン４ｃに、ニードル４ｄを介してローラ４ｅを支持したものであり、ローラ４ｅが外輪４ａの軸方向に摺動して外輪４ａと内輪軸４ｂとが伸縮するとともに、外輪４ａの回転が内輪軸４ｂに伝達される。なお、シリンダ状の外輪４ａの先端に設けられた軸部が前記モータ３の出力軸３ａにスプライン結合されている。

前記トリポート型等速自在継手４の外輪４ａは内部にオイルが充填されて、内輪軸４ｂが挿入された一端が蓋１２で閉塞されている。内輪軸４ｂと蓋１２との間には、外輪４ａとの摺動に伴う内輪軸４ｂの軸方向移動を案内するすべり軸受１３が設けられるとともに、オイル漏れを防止するシール１４が取り付けられている。また、図示は省略するが、外輪４ａと蓋１２の間にもオイル漏れを防止するガスケット等が取り付けられる。

前記外輪４ａに挿入された内輪軸４ｂの先端部には鍔が設けられ、この鍔とトラニオン４ｃとの間に、オリフィス１５を形成するオリフィスユニット１５ａ、１５ｂ、１５ｃが取り付けられている。なお、内輪軸４ｂにスプライン結合されたオリフィスユニット１５ａと、外輪４ａの内径面および内輪軸４ｂの鍔との間には、それぞれオイル移動の短絡を防止するシール１６ａ、１６ｂが取り付けられている。したがって、外輪４ａと内輪軸４ｂとの伸縮に伴う外輪４ａ内のオイルの移動を絞ることによるショックアブソーブ機構が形成されており、駆動力伝達部にショックアブソーブ機構が一体に組み込まれている。

前記トリポート型等速自在継手４の内輪軸４ｂは、図１および図２に示したように、歯車５ａにスプライン結合で連結され、歯車５ａはナックル７にアンギュラ玉軸受１７で支持され、ハブシャフト２ａに固定された歯車５ｂと所定の交叉角で噛み合っている。アンギュラ玉軸受１７はナット１８の締め付けで予圧されている。なお、前記モータ３を減速機構付きのものとする替りに、歯車５ａ、５ｂ間に減速比を持たせることもできる。

前記ナックル７は、弾性部材１９を介してトレーリングアーム６の先端に取り付けられたフランジ部材２０に支持され、モータ３の出力軸３ａからトリポート型等速自在継手４を介する駆動力伝達軸を受ける向きが柔軟に変化できるようになっている。したがって、前記モータ３のケース３ｂが弾性部材９を介して車体８のフレーム８ａに取り付けられていることと併せて、トレーリングアーム６が回動する際に、モータ３の出力軸３ａ側からの駆動力伝達軸とトレーリングアーム６との交叉角の変化を許容することができ、トリポート型等速自在継手４等の駆動力伝達部に曲げモーメントが作用するのを防止することができる。

前記ハブシャフト２ａは、その外周にスプライン結合されたハブ２を介して、ナックル７にアンギュラ玉軸受２１で支持され、ハブ２に車輪１とディスクブレーキ用のブレーキロータ２２がボルト２３で固定されている。アンギュラ玉軸受２１は、ハブシャフト２ａに螺着されたナット２４により、ハブ２を介して予圧されるようになっている。

前記左右のトレーリングアーム６は、図２に示したように、それぞれゴムブッシュ２５を介して、車体８に取り付けられた回動軸２６に回動自在に支持され、その先端に支持される車輪１のタイヤ１ａの路面への追随性を高めるために、コイルばね（図示省略）で下方へ回動する側へ付勢されている。

図４（ａ）、（ｂ）は、前記ショックアブソーブ機構を一体に組み込んだ駆動力伝達部の第１の変形例を示す。この変形例は、トリポート型等速自在継手４の替りに、同じく摺動式等速自在継手であるダブルオフセット型等速自在継手２７を採用し、その外輪２７ａと内輪軸２７ｂとを伸縮可能としたものである。内輪軸２７ｂの先端部は内輪２７ｃにスプライン結合で連結され、外輪２７ａの回転が、内外径球面の各中心がオフセットされたケージ２７ｄで内輪２７ｃに保持されたボール２７ｅを介して内輪軸２７ｂに伝達されるとともに、ボール２７ｅが外輪２７ａの軸方向に摺動する。なお、オリフィスユニット１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、実施形態のものと同じである。

図５（ａ）、（ｂ）は、前記ショックアブソーブ機構を一体に組み込んだ駆動力伝達部の第２の変形例を示す。この変形例は、摺動式等速自在継手の替りにボールスプライン２８を採用し、その外輪２８ａと内輪軸２８ｂとを伸縮可能としたものである。内輪軸２８ｂの先端部は内輪２８ｃにスプライン結合で連結され、外輪２８ａの回転が、外輪２８ａと内輪２８ｃのスプライン溝間に配列されたボール２８ｄを介して内輪軸２８ｂに伝達されるとともに、ボール２８ｄが外輪２８ａの軸方向に摺動する。この変形例も、オリフィスユニット１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、実施形態のものと同じである。

図６および図７は、第２の実施形態を示す。この自動車のモータ駆動システムは、基本的な構成は第１の実施形態のものと同じであり、ナックル７をトレーリングアーム６の先端に直接取り付けるとともに、歯車５ａを別体のギアケース２９にアンギュラ玉軸受１７で支持し、ギアケース２９を玉軸受３０でナックル７に回転可能に支持した点のみが異なる。したがって、この実施形態では、前記モータ３の出力軸３ａからトリポート型等速自在継手４を介する駆動力伝達軸を受ける向きが、ギアケース２９の回転によって柔軟に変化できるようになっている。

図８および図９は、第３の実施形態を示す。この自動車のモータ駆動システムは、ナックル７をトレーリングアーム６の先端に直接取り付けるとともに、歯車５ｂをアンギュラ玉軸受３１で支持する別体のギアケース３２に、歯車５ａをアンギュラ玉軸受１７で支持するさらに別体のギアケース３３をボルト３４で固定し、歯車５ｂに対する両ギアケース３２、３３の回転によって、前記モータ３の出力軸３ａからトリポート型等速自在継手４を介する駆動力伝達軸を受ける向きを柔軟に変化させるようにしたものである。

また、この実施形態では、ハブ２がシャフトと一体に形成され、そのシャフト部に歯車５ｂが固定されて、歯車５ｂをギアケース３２に支持するアンギュラ玉軸受３１がナット３５で予圧されている。その他の部分は、第１の実施形態のものと同じである。

上述した各実施形態および変形例では、ショックアブソーブ機構を一体に組み込んだ駆動力伝達部の摺動式等速自在継手として、トリポート型等速自在継手とダブルオフセット型等速自在継手を採用したが、他の型式の摺動式等速自在継手を採用することもできる。

また、上述した各実施形態では、トレーリングアーム方式の懸架装置を採用したが、懸架装置は回動アームとナックルの位置関係が変化しないものであればよく、他の方式のものを採用することもできる。ブレーキ機構も実施形態のブレーキロータを用いるディスクブレーキに限定されることはなく、ドラムブレーキを採用することもできる。

第１の実施形態の自動車のモータ駆動システムを示す縦断面図 図１の切欠き側面図 ａは図１の伸縮部を拡大して示す縦断面図、ｂはａのIII−III線に沿った断面図 ａは図３の第１の変形例を示す縦断面図、ｂはａのIV−IV線に沿った断面図 ａは図３の第２の変形例を示す縦断面図、ｂはａのＶ−Ｖ線に沿った断面図 第２の実施形態の自動車のモータ駆動システムを示す一部省略縦断面図 図６の切欠き側面図 第３の実施形態の自動車のモータ駆動システムを示す一部省略縦断面図 図８の切欠き側面図

符号の説明

１ 車輪
１ａ タイヤ
２ ハブ
２ａ ハブシャフト
３ モータ
３ａ 出力軸
３ｂ ケース
４ トリポート型等速自在継手
４ａ 外輪
４ｂ 内輪軸
４ｃ トラニオン
４ｄ ニードル
４ｅ ローラ
５ａ、５ｂ 歯車
６ トレーリングアーム
７ ナックル
８ 車体
８ａ フレーム
９ 弾性部材
１０ 円錐ころ軸受
１１ ナット
１２ 蓋
１３ すべり軸受
１４ シール
１５ オリフィス
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ オリフィスユニット
１６ａ、１６ｂ シール
１７ アンギュラ玉軸受
１８ ナット
１９ 弾性部材
２０ フランジ部材
２１ アンギュラ玉軸受
２２ ブレーキロータ
２３ ボルト
２４ ナット
２５ ゴムブッシュ
２６ 回動軸
２７ ダブルオフセット型等速自在継手
２７ａ 外輪
２７ｂ 内輪軸
２７ｃ 内輪
２７ｄ ケージ
２７ｅ ボール
２８ ボールスプライン
２８ａ 外輪
２８ｂ 内輪軸
２８ｃ 内輪
２８ｄ ボール
２９ ギアケース
３０ 玉軸受
３１ アンギュラ玉軸受
３２、３３ ギアケース
３４ ボルト
３５ ナット

Claims (6)

1. 車輪の車軸を駆動するモータを備え、このモータ駆動される車輪を支持する回動アームとナックルの位置関係が変化しない懸架装置を採用した自動車のモータ駆動システムにおいて、前記モータを前記車輪のタイヤの上面よりも上方で車体に取り付け、このモータの出力軸と前記車軸を駆動力伝達装置で連結したことを特徴とする自動車のモータ駆動システム。
2. 前記駆動力伝達装置の駆動力伝達部に、ショックアブソーブ機構を一体に組み込んだ請求項１に記載の自動車のモータ駆動システム。
3. 前記ショックアブソーブ機構を一体に組み込んだ駆動力伝達部に、摺動式等速自在継手を用いた請求項２に記載の自動車のモータ駆動システム。
4. 前記ショックアブソーブ機構を一体に組み込んだ駆動力伝達部に、ボールスプラインを用いた請求項２に記載の自動車のモータ駆動システム。
5. 前記車体に取り付けられるモータを、その出力軸の向きが柔軟に変化できるように支持し、前記駆動力伝達装置を、前記モータの出力軸側からの駆動力伝達軸を受ける向きが柔軟に変化できるように前記回動アームに支持した請求項１乃至４のいずれかに記載の自動車のモータ駆動システム。
6. 前記駆動力伝達装置に歯車減速機構を設けた請求項１乃至４のいずれかに記載の自動車のモータ駆動システム。

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