JP2011088488A - 車両用駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車両用駆動装置1は、モーター2とアッパーアーム200とハブユニット300とを有する。モーター2の筐体100は、内部にステーター102を保持するとともに、ローター103を回転可能に支持し、さらに車両の懸架装置のロワーアームとして機能する。ハブユニット300は、ローター103と連結される等速ジョイント384が内部に配置されるとともに、これを回転可能に支持する。ハブユニット300は、筐体100に対して揺動可能に支持される。そして、ローター103の回転軸Zrとハブユニット300の揺動中心とが交差する位置に、等速ジョイント384の揺動中心が配置される。
【選択図】 図2
Description
図1は、本実施形態に係る車両用駆動装置の斜視図である。図2は、第1実施形態に係る車両用駆動装置の断面図である。図3は、第1実施形態に係る車両用駆動装置が備えるローターシャフトと等速ジョイントとの継ぎ手構造を示す断面図である。図4は、第1実施形態に係る車両用駆動装置が備える等速ジョイントの構造を示す分解図である。図5は、第1実施形態に係る車両用駆動装置が備えるハブユニットのハブベアリングの構成を示す模式図である。図6は、第1実施形態に係る車両用駆動装置の側面図である。図7−1は、第1実施形態に係る車両用駆動装置が備える等速ジョイントの動作を示す模式図である。図7−2は、図7−1(A)に示す等速ジョイントの配置と比較するための比較例を示す図である。
車両を駆動するためのモーターは、大きなトルクが要求される。一般に、モーターに大きなトルクを発生させるためには、モーターの直径を大きくするが、一般にモーターの直径を無闇に大きくすることはできず、特に、車両に搭載するモーターレイアウトの関係からモーターの直径に制限を与えられることがある。上述した第1実施形態の車両用駆動装置1を構成するモーター2は、車両の懸架装置を構成するアームの機能を有するので、車輪と車体との間に配置される。このように、モーター2は、車輪と車体との間に配置されるので、回転軸と平行な方向の寸法を大きくできるので、直径の増加を抑制しつつ、大きなトルクを発生することができる。
図8は、第2実施形態の実施例1に係る車両用駆動装置が備えるモーターの断面図である。図9は、図8のステーター固定構造の要部拡大図である。図10−1は、モーターの筐体の寸法を示す断面図である。図10−2は、図10−1のモーターの筐体の断面形状に対応するステーターの断面形状を示す図である。図11は、モーターの筐体とステーターの断面形状の他の一例を示す図である。モーターを構成するステーターは、筐体内で回転しないように、筐体へ強固に固定される必要がある。一般に、ステーターは、圧入や冷やし嵌め等の収縮締結によって筐体に固定される。上述したように、本実施形態において、車両用駆動装置1を構成するモーター2は、その回転軸と平行な方向における寸法が大きいので、筐体100の内側を精度よく加工することは難しく、さらに、圧入によってステーター102を収縮締結する場合、圧入力が非常に大きくなるので、ステーター102を筐体100に固定することは困難である。
また、図11に示すように、筐体100は、d1<d3<d2としてもよい。このようにすると、第1支持部600aと第2支持部600bとの中間部600cには、ステーター102と筐体100との間に形成される隙間は比較的大きくなる。そして、この隙間に油や空気等の冷却媒体を流すことにより、ステーター102を冷却してもよい。このように、本実施形態においては、筐体100は、d1<d3かつds1<d2であればよい。
図12−1、図12−2に示す構造では、ステーター102Aの第2端部102bと筐体100Aとの間にリング601が配置されて、ステーター102Aが筐体100Aに固定される。具体的には、ステーター102の外径寸法を、回転軸Zrと平行な方向に向かって同一とし、筐体100の第2支持部600b側にリング601を嵌め込んでステーター102Aを筐体100Aに固定する。ここで、図12−1は、断面形状が矩形状のリングを用いる場合を示す。また、図12−2は、断面形状がテーパー状のリングを用いる場合を示す。
上述した第1実施形態の車両用駆動装置1を構成するモーター2は、その回転軸と平行な方向における寸法が大きいので、上述したバランスディスク108a、108bの回転慣性は、ローター103の慣性に比較して小さい。このため、ローター103の組み立てで生じた不釣り合いを打ち消し、回転バランスを取るためには、バランスディスク108a、108bを厚くして、大きな削り代を確保する必要がある。しかし、バランスディスク108a、108bは、モーター2の出力特性には寄与しないものなので、バランスディスク108a、108bの寸法を厚くすることは、モーター2の小型化には好ましくない。そこで、図15に示すように、バランスディスク108a、108bの代わりに、中空のローターシャフト104の内部にバランスウェイト60を配置して、ローター103の回転バランスを取るようにする。
モーターは、運転により発熱するため、冷却が必要である。また、本実施形態に係る車両用駆動装置のように、モーターで直接車輪を駆動する形式のものでは、減速機を介して車輪を駆動するものと比較して、高トルクかつ低回転のモーターが用いられる。その結果、モーターで直接車輪を駆動する場合、モーターに必要な電流が大きくなるので、モーターの全損失の中で最も割合の高い銅損失が大きくなり、その結果、発熱量も大きくなる。モーターが昇温すると、ステーターに巻かれているコイルの巻き線抵抗が増加してモーターの効率が低下し、さらにローターを構成する永久磁石の磁束が減少し、モーターのトルクも低下してしまう。したがって、モーターで直接車輪を駆動する形式に用いられるモーターは、コイル及び永久磁石の冷却が重要である。さらに、本実施形態において、図1や図2に示す車両用駆動装置1を構成するモーター2は、その回転軸と平行な方向における寸法が大きいので、回転軸と平行な方向における中央部分に熱が滞留しやすくなる。このため、本実施形態では、モーターの内部、特に、回転軸と平行な方向におけるステーター及びコイルの中央部分を効率的に冷却する構造が必要である。
図17に示す車両用駆動装置1aのモーター2aは、中空のローターシャフト104aを有している。ローターシャフト104は、車輪側Hの側部であって、磁石103Mが設けられていない部分に一対の孔106が設けられている。この孔106によって、ローターシャフト104aの中空部105と外部とが連通される。また、一対の孔106をローターシャフト104aに設けることで、ローターシャフト104aの回転バランスを取っている。なお、孔106の車輪側Hにおける中空部105には、仕切り部材250が設けられている。これによって、中空部105内の空気aの漏れを抑制する。ローターシャフト104aの中空部105には、車体側Bから冷却媒体供給装置20によって空気aが供給される。ここで、冷却媒体供給装置20は、ポンプ22とこれを駆動するポンプ用モーター21とで構成される。
図18に示す車両用駆動装置1bのモーター2bが備える中空のローターシャフト104bは、その側部に、回転軸Zr方向に複数配置される磁石103Mの間に、ローターシャフト104bの周方向に向かって複数の孔107が設けられている。この孔107によって、ローターシャフト104bの中空部105と外部とが連通される。ローターシャフト104bが筐体100へ組み付けられると、孔107はステーター102と対向する。また、隣接する磁石103Mで構成される溝が、孔107から流出した空気aの流路の役割を果たす。ここで、孔107は、ローターシャフト104bに等間隔に設けることが好ましい。これによって、ローターシャフト104bの回転バランスを取りやすくなる。
図19に示す車両用駆動装置1cのモーター2cのように、筐体100Cの車体側Bに冷却媒体排出口180を、筐体100Cの車輪側Hに冷却媒体排出口181を設けてもよい。これによって、空気aの入口から出口までの流路抵抗が均一化されるので、孔107の寸法及び数は、回転軸Zr方向に向かって均一としてもよい。
2、2a、2b、2c モーター
3 車体
20 冷却媒体供給装置
60 バランスウェイト
100、100A、100B、100C 筐体
100a 第1端部
102、102A ステーター
102a 第1端部
102b 第2端部
103 ローター
103M 磁石
104、104a ローターシャフト
105 中空部
106 孔
107 孔
110 アーム取付部
116 インボリュートセレーション
120a、120b ブシュ
150a、150b アーム(連結部材)
180、101 冷却媒体排出口
200 アッパーアーム
220a、220b ブシュ
250 仕切り部材
300 ハブユニット
301 外輪
305 車輪側内輪
306 車体側内輪
307 車輪側転動体
308 車体側転動体
310 上部ボールジョイント取付部
351 上部ボールジョイント(ハブユニット支持体)
371a、371b ボールジョイント
384 等速ジョイント
390 動力伝達軸
600a 第1支持部
600b 第2支持部
600c 中間部
601(601a、601b) リング
601s 傾斜部
Zr 回転軸(ローターシャフト回転軸)
Zrh 回転軸(ハブユニット回転軸)
Zyh 揺動中心(ハブユニット揺動中心)
CP 揺動中心(等速ジョイント揺動中心)
Claims (12)
- ステーターを保持し、かつ、前記ステーターの内側に配置されるローターを回転可能に支持するとともに、車両取付側の所定の軸を中心として揺動可能に構成されて、車両の懸架装置のアームとなる筐体と、
前記ローターと連結される等速ジョイントが内部に配置されるとともに、前記等速ジョイントを回転可能に支持するハブユニットと、
前記筐体に支持されて、前記ハブユニットを前記筐体に対して揺動可能に支持する一対のハブユニット支持体と、を備え、
前記ローターの回転軸と前記ハブユニットの揺動中心とが交差する点に、前記等速ジョイントの揺動中心が配置されることを特徴とする車両用駆動装置。 - 前記ローターと前記等速ジョイントとは、溝と、当該溝に噛み合う突起とを有する継ぎ手構造を介して連結されており、前記継ぎ手構造は、前記ローターの回転軸と平行な方向に移動可能である請求項1に記載の車両用駆動装置。
- 一方に前記ハブユニット支持体が取り付けられ、他方が前記筐体に取り付けられて、前記ハブユニット支持体と前記筐体とを連結する一対の連結部材を有し、
それぞれの前記ハブユニット支持体は、それぞれの前記連結部材を介して前記筐体に支持される請求項1又は2に記載の車両用駆動装置。 - 前記ステーターは、前記ローターの回転軸方向における一方の端部と他方の端部とが前記筐体に支持される請求項1から3のいずれか1項に記載の車両用駆動装置。
- 前記ステーターは、前記一方の端部の外径が前記他方の端部の外径よりも小さく形成され、
前記筐体は、前記一方の端部を支持する第1支持部の内径が、前記他方の端部を支持する第2支持部の内径よりも小さく、前記第1支持部と前記第2支持部との中間部における内径は、前記第1支持部の内径よりも大きい請求項4に記載の車両用駆動装置。 - 前記ステーターは、前記他方の端部と前記筐体との間にリングが配置されて固定される請求項4に記載の車両用駆動装置。
- 前記リングは、外径の中心と内径の中心とが異なる請求項6に記載の車両用駆動装置。
- 前記ローターは中空のシャフトを有し、冷却媒体供給手段から供給される冷却媒体が前記中空のシャフト内を流れる請求項1から7のいずれか1項に記載の車両用駆動装置。
- 前記中空のシャフトの側部には、前記冷却媒体が通過する孔が貫通している請求項8に記載の車両用駆動装置。
- 前記孔は複数存在し、ステーターと対向する請求項8に記載の車両用駆動装置。
- 前記ローターは、中空のシャフトを有し、当該中空のシャフトの内部には、バランスウェイトが配置される請求項1から10のいずれか1項に記載の車両用駆動装置。
- 前記バランスウェイトは、環状の部材であり、周方向の一部に切り欠きを有し、さらに、部材を除去することで質量を変更する一対の調整部を、前記バランスウェイトの中心に対して対称の位置に設ける請求項11に記載の車両用駆動装置。
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