JP2008213775A - 電動車両の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両に対する電動機の低重心化を図り、電動機の冷却効果を高め、電動機の上に配置するものの、車両に対する重心位置を低くした電動車両の駆動装置を提供する。
【解決手段】電動車両１１の駆動装置２３は、左の車輪７１と右の車輪７２との間に電動機１２が配置され、電動機の駆動力が駆動軸３２を介して車輪に伝えられる。電動機１２は、駆動軸３２の下方に配置され、且つ、電動機１２のモータ出力軸が車両の鉛直方向となるように配置されている。電動機１２は駆動軸３２の下に位置され、重心位置を下げている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動機の駆動力を車輪の駆動軸に伝えるとともに、電動機がばね上質量に含まれる電動車両の駆動装置に関するものである。

電動車両には、両輪の間に電動モータを配置し、且つ、電動モータを車輪の高さと略同様の高さに配置して、遊星歯車減速機を介して走行するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−２５４３９６公報（第７頁、図２）

次に、特許文献１を簡単に説明する。
図８は、従来の技術（特許文献１）の説明図であり、従来の自動車の駆動装置２０１は、モータ２０２を前輪２０３と前輪２０３の間に配置して、動力を順にモータ２０２の回転軸２０４、動力伝達装置２０５の入力軸２０６、出力軸２０７、後輪軸２０８に伝え、走行する。

しかし、特許文献１の自動車の駆動装置２０１では、モータ２０２の取付け位置が高く、モータ２０２の重心が高くなるという問題がある。具体的には、モータ２０２の重心が回転軸２０４にあるとすると、モータ２０２の重心は後輪軸２０８と同一高さであり、自動車が曲がる（旋回する）ときの力に対応する懸架装置のばねレートは上がりがちになり、乗り心地を悪化させるという問題がある。

また、モータ２０２を冷却した空気の流れが悪く、モータ２０２を冷却し難いという問題がある。
さらに、モータ２０２によって占有される空間が大きくなり、設計の自由度を高め難いという問題がある。例えば、電動機の上方に制御装置や補機を配置すると、重心の位置が高くなるという問題がある。

本発明は、車両に対する電動機の低重心化を図り、電動機の冷却効果を高め、電動機の上に配置するものの、車両に対する重心位置を低くした電動車両の駆動装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、車両の車輪間に電動機が配置され、電動機の駆動力が駆動軸を介して車輪に伝えられる電動車両の駆動装置において、電動機は、駆動軸の下方に配置され、且つ、電動機のモータ出力軸が車両の鉛直方向となるように配置されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、電動機は、駆動軸の下方に配置され、且つ、電動機のモータ出力軸が車両の鉛直方向となるように配置されているので、電動機は駆動軸の下に位置し、電動機の重心位置を下げて、車両に対する電動機の低重心化を図ることができるという利点がある。

また、電動機は、駆動軸の下方に配置され、且つ、電動機のモータ出力軸が車両の鉛直方向となるように配置されているので、電動機は車両の底を流れる走行風に当たり易くなり、電動機の冷却効果を高めることができるという利点がある。

さらに、電動機は、駆動軸の下方に配置され、且つ、電動機のモータ出力軸が車両の鉛直方向となるように配置されているので、電動機の配置位置が駆動軸より下がり、電動機の上に配置するもの、例えば、制御装置やその他補機類の車両に対する重心位置を低くすることができるという利点がある。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は、本発明の電動車両の駆動装置（第１実施の形態）の概要を説明する斜視図である。
電動車両１１は、後に配置している電動機１２で後輪１３を駆動する。
具体的には、車体１５と、車体１５の床をなすアンダボデー１６と、車室１７と、車室１７の運転席に配置したアクセルペダル２１と、アクセルペダル２１に対応する電動機１２と、電動機１２に接続している駆動装置であるところの電動後輪駆動装置２３と、電動機１２のモータトルクをアクセルペダル２１のアクセル情報に基づいて制御する制御装置２４と、車両の状態を検出するセンサなどの補機２５と、を備えている。

図２は、図１の２−２線断面図（第１実施の形態）である。図１を併用して説明する。
電動後輪駆動装置２３は、車体１５に後輪懸架装置（図に示していない）を介して支持されている軸ハウジング３１と、軸ハウジング３１内に回転自在に取付けられている駆動軸３２と、駆動軸３２に駆動力を伝える減速装置３３と、を備え、減速装置３３が電動機１２に接続している。

駆動軸３２は、減速装置３３に接続している左リヤドライブシャフト３５と、右リヤドライブシャフト３６と、からなる。
左リヤドライブシャフト３５は、車輪側の左ユニバーサルジョイント３７を含み、左ユニバーサルジョイント３７に左車軸３８が接続され、左車軸３８にハブを介して後輪１３が取付けられている。

右リヤドライブシャフト３６は、車輪側の右ユニバーサルジョイント４１を含み、右ユニバーサルジョイント４１に右車軸４２が接続され、右車軸４２にハブを介して後輪１３が取付けられている。

減速装置３３は、電動機１２内に遊星歯車減速機４５が設けられ、遊星歯車減速機４５に第１傘歯車４６が一体的に嵌合し、第１傘歯車４６に第２傘歯車４７が噛み合い、第２傘歯車４７に中空軸４８の一端が一体的に嵌合し、中空軸４８の他端が差動装置５１の一方に嵌合して、差動装置５１の他方に右リヤドライブシャフト３６が一体的に嵌合し、軸ハウジング３１内に配置されている。
差動装置５１は、既存の構成である。

軸ハウジング３１は、下部５３に電動機１２を取付けるためのモータ取付け開口部５４及び取付けボス５５を有する。

電動機１２は、後輪１３の駆動源で、円盤状の薄型モータで、ステータ５７、ロータ５８、モータハウジング６１を備える。
モータハウジング６１は、軸ハウジング３１の取付けボス５５に取付けているフランジ部６２と、モータ取付け開口部５４に密着させている接続シート部６３と、外面に形成した冷却フイン６４とを有する。

冷却フイン６４は、車両１１の底６６（図１参照）を流れる風の向き（図３の矢印ａ１の方向）に対応するように形成されている。その結果、車両１１の底６６を流れる風を空冷に有効に利用することができる。

電動機１２には、遊星歯車減速機４５が内蔵されている。
遊星歯車減速機４５は、既存の構成で、電動機１２のロータ５８に各歯車が取付けられて、減速出力軸６７を電動機１２のモータハウジング６１から出している。減速出力軸６７（モータ出力軸）には第１傘歯車４６が嵌合している。
なお、遊星歯車減速機４５は、一例であり、具体的な構成は任意である。

ここでは、遊星歯車減速機４５の減速出力軸６７がモータ出力軸を兼ねている。遊星歯車減速機４５などの減速機を電動機１２の外に設けた場合には、遊星歯車減速機４５の減速出力軸６７とモータ出力軸とを別々に呼称する。

電動機１２は、具体的には、駆動軸３２の中心軸線Ｃｄが車両１１の車幅方向（Ｘ軸方向）に平行に配置されて、駆動軸３２の中心軸線Ｃｄに対して、電動機１２のモータ出力軸（減速出力軸６７）の中心軸線Ｃｍが直交（Ｚ軸方向）し、且つ、電動機１２のモータ出力軸（減速出力軸６７）の中心軸線Ｃｍが鉛直方向（Ｚ軸方向）に配置され、電動機１２が駆動軸３２の中心軸線Ｃｄより下方に配置され、後輪１３の左の車輪７１と右の車輪７２との間のほぼ中央に配置されている。

「駆動軸３２の中心軸線Ｃｄより下方に配置され」とは、中心軸線Ｃｄより下に電動機１２の重心Ｇが位置し、中心軸線Ｃｄと地面Ｇｒ（図３参照）との間に位置するように配置されている状態である。
なお、電動機１２の構成は、一例であり、既存の構成でもよい。

次に、本発明の電動車両の駆動装置（第１実施の形態）の作用を説明する。
図３は、電動車両の駆動装置（第１実施の形態）の機構を説明する図である。図１、図２を併用して説明する。
駆動装置（電動後輪駆動装置）２３では、電動機１２が作動すると、電動機１２のモータトルクは減速装置３３（遊星歯車減速機４５を含む。）を介して駆動軸３２に伝達され、左の車輪７１及び右の車輪７２を駆動することができる。

駆動装置（第１実施の形態）２３では、左の車輪７１と右の車輪７２を駆動する駆動軸３２の軸ハウジング３１の下部５３に電動機１２を取付けたので、電動機１２の重心Ｇは、駆動軸３２より下になり、電動機１２の重心Ｇの高さＨｇは、駆動軸３２の高さＨｄより高さＨｓだけ低くすることができ、車両１１に対する電動機１２の低重心化を図ることができる。

駆動装置（第１実施の形態）２３では、駆動軸３２の軸ハウジング３１の下部５３に電動機１２を取付けると、電動機１２が車体１５の床をなすアンダボデー１６の高さＨｕと略同じになるので、アンダボデー１６の下面（車両１１の底６６）を流れる走行風Ａは、アンダボデー１６に沿って流れた後、電動機１２に沿って流れる。その結果、電動機１２は車体１５の底６６を流れる走行風や停止しているときに通る風で冷却され易くなる。
つまり、左の車輪７１と右の車輪７２間に配置した駆動用の電動機１２の冷却効果を高めることができる。

駆動装置（第１実施の形態）２３では、駆動軸３２の下に電動機１２を配置すると、駆動軸３２の上に電動機１２を配置した場合に比べ、駆動軸３２の上方の空間を広くすることができ、広くなった空間に電動機１２の上に配置するもの、例えば、制御装置２４やその他補機類を対置することができ、車両１１に対する制御装置２４やその他補機類の重心位置を低くすることができる。
また、電動機１２の上の車室１７を広くすることができる。

冷却フイン６４は、床をなすアンダボデー１６の高さＨｕと略同じ高さＨｆに配置されている。その結果、車両１１の底６６を流れる風を空冷に有効に利用することができる。
冷却フイン６４は、床をなすアンダボデー１６の高さＨｕと略同じ高さに配置されている。その結果、電動機１２を駆動軸３２の下に配置しても、車両１１の底６６を流れる風に対する抵抗を低減することができる。

次に、本発明の電動車両の駆動装置の「別の実施の形態」を説明する。
図４は、第２実施の形態を説明する図であり、図２に対応する図である。上記図１〜図３に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。
第２実施の形態の駆動装置２３Ｂは、電動機１２Ｂと、電動機１２Ｂの外方に配置している遊星歯車減速機４５Ｂと、を備えたことを特徴とする。

電動機１２Ｂは、第１実施の形態の電動機１２と略同様の位置に配置されて、モータ出力軸７４に第１傘歯車４６が嵌合している。
なお、電動機１２Ｂでは、冷却フインを示していないが、当然、冷却フイン６４と同様に冷却フインを形成してもよい。

遊星歯車減速機４５Ｂは、減速装置３３Ｂに含まれ、第１傘歯車４６に噛み合っている第２傘歯車４７で回転する中空軸４８に入力歯車７５が一体的に固定され、入力歯車７５に公転歯車７６が噛み合い、公転歯車７６に出力歯車（太陽歯車）７７が噛み合い、出力歯車（太陽歯車）７７が差動装置５１に動力を伝えている。すなわち、電動機１２Ｂを駆動源にした駆動装置２３Ｂが後輪１３を駆動する。

第２実施の形態の駆動装置２３Ｂは、第１実施の形態の駆動装置２３と同様の効果を発揮する。

図５は、第３実施の形態を説明する図であり、図２に対応する図である。上記図１〜図３に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。
第３実施の形態の駆動装置２３Ｃは、対称中心線Ｓを基準に左右対称であり、左の車輪７１を駆動する電動機１２と、右の車輪７２を駆動する電動機１２と、を備えたことを特徴とする。つまり、左の車輪７１が左の電動機１２で独立して駆動され、右の車輪７２が右の電動機１２で独立して駆動される。

左の減速装置３３Ｃは、左リヤドライブシャフト３５Ｃのみを駆動する第２傘歯車４７を左リヤドライブシャフト３５Ｃに固定している。
右の減速装置３３Ｃは、右リヤドライブシャフト３６Ｃのみを駆動する第２傘歯車４７を右リヤドライブシャフト３６Ｃに固定している。

第３実施の形態の駆動装置２３Ｃは、第１実施の形態の駆動装置２３と同様の効果を発揮する。

図６は、第４実施の形態を説明する図であり、図２に対応する図である。上記図１〜図３に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。
第４実施の形態の駆動装置２３Ｄは、対称中心線Ｓを基準に左右対称であり、左の車輪７１を駆動する電動機１２Ｄと、右の車輪７２を駆動する電動機１２Ｄと、を備えたことを特徴とする。
電動機１２Ｄは、電動機１２Ｂと同様である。

左の減速装置３３Ｄは、左リヤドライブシャフト３５Ｄのみを駆動する第２傘歯車４７を左リヤドライブシャフト３５Ｄに固定して、出力歯車（太陽歯車）７７に左リヤドライブシャフト３５Ｄを嵌合している。

右の減速装置３３Ｄは、右リヤドライブシャフト３６Ｄのみを駆動する第２傘歯車４７を右リヤドライブシャフト３６Ｄに固定して、出力歯車（太陽歯車）７７に右リヤドライブシャフト３６Ｄを嵌合している。

第４実施の形態の駆動装置２３Ｄは、第１実施の形態の駆動装置２３と同様の効果を発揮する。

図７は、第５実施の形態を説明する図であり、図２に対応する図である。上記図１〜図３に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。
第５実施の形態の駆動装置２３Ｅは、減速装置３３Ｅと、電動機１２Ｅと、を備えたことを特徴とする。

減速装置３３Ｅは、駆動軸３２Ｅに駆動力を伝え、電動機１２Ｅに嵌合している第１傘歯車４６、第２傘歯車４７と、中空軸４８と、差動装置５１と、差動装置５１に接続した左右の偏芯減速機構８１、８１と、からなる。

左の偏芯減速機構８１は、左リヤドライブシャフト３５の軸線Ｃｓに対して、駆動軸３２Ｅの中央軸８２を上方に距離Ｚ１だけオフセットしている。そして、中央軸８２に形成された第１歯車８３と、第１歯車８３に噛み合っている第２歯車８４と、を有し、第２歯車８４に左リヤドライブシャフト３５が形成されている。
右の偏芯減速機構８１は、左の偏芯減速機構８１と同様である。
電動機１２Ｅは、円盤型モータで、円盤ロータ部材８６にロータ８７を配置している。

第５実施の形態の駆動装置２３Ｅは、第１実施の形態の駆動装置２３と同様の効果を発揮する。
また、第５実施の形態の駆動装置２３Ｅでは、大型の円盤型モータ１２Ｅを採用することで、大きな出力を確保することができる。
さらに、第５実施の形態の駆動装置２３Ｅでは、円盤型モータ１２Ｅを採用することで、車両１１に対する電動機１２Ｅの重心を大幅に下げることができる。
その上、車両１１に対する電動機１２Ｅの重心を下げながら、地面Ｇｒから電動機１２Ｅまでの距離を高くすることができる。

尚、本発明の電動車両の駆動装置は、実施の形態では後輪駆動に採用したが、前輪駆動に採用してもよく、当然、ＡＷＤ（四輪駆動）に採用してもよい。
電動車両は、電動機で駆動（パートを含む）する車両であり、内燃機関と組合わせたもの（プラグインを含む）、燃料電池自動車、電気自動車を含む。
傘歯車を用いたが、傘歯車以外の歯車を用いてもよい。例えば、ねじ歯車、ハイポイドギア対である。

本発明の電動車両の駆動装置は、薄型モータを用いた駆動装置に好適である。

本発明の電動車両の駆動装置（第１実施の形態）の概要を説明する斜視図である。 図１の２−２線断面図（第１実施の形態）である。 電動車両の駆動装置（第１実施の形態）の機構を説明する図である。 第２実施の形態を説明する図である。 第３実施の形態を説明する図である。 第４実施の形態を説明する図である。 第５実施の形態を説明する図である。 従来の技術（特許文献１）の説明図である。

符号の説明

１１…電動車両（車両）
１２…電動機
１５…駆動軸３２
２３…駆動装置（電動後輪駆動装置）
７１…後輪の左の車輪
７２…後輪の右の車輪
７４…モータ出力軸

Claims (1)

1. 車両の車輪間に電動機が配置され、該電動機の駆動力が駆動軸を介して前記車輪に伝えられる電動車両の駆動装置において、
   前記電動機は、前記駆動軸の下方に配置され、且つ、前記電動機のモータ出力軸が前記車両の鉛直方向となるように配置されていることを特徴とする電動車両の駆動装置。

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