JP7285684B2

JP7285684B2 - パワーユニット懸架構造

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Publication number: JP7285684B2
Application number: JP2019087411A
Authority: JP
Inventors: 寛齋藤; 利幸土屋; 崇梅津; 正夫田島; 拡之白石; 鋭長西河
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2019-05-07
Filing date: 2019-05-07
Publication date: 2023-06-02
Anticipated expiration: 2039-05-07
Also published as: EP3967534A1; CN113853320A; US11987289B2; US20220204084A1; WO2020225947A1; EP3967534A4; JP2020183144A

Description

本発明は、モータ、トランスアクスル、及びその他のユニット構成部材を有するパワーユニットが搭載された電気自動車におけるパワーユニット懸架構造に関する。

従来、下記特許文献１に開示されているようなパワーユニット懸架構造を備えた電気自動車が提供されている。特許文献１のパワーユニット懸架構造は、車両幅方向にモータ及び減速機の共通の軸を配置したものとされている。また、特許文献１のパワーユニット懸架構造は、パワーユニットの周囲に配置されたサブフレームのサイドフレーム部に対し、パワーユニットの左右両側部を懸架ブラケット、マウントゴム、モータ側マウントブラケットを介して懸架した構造とされている。

特開２０１２－１７１５２９号公報

ここで、従来からあるパワーユニット懸架構造の多くは、内燃機関を搭載した車両をベースとして開発された車体を電気自動車用のものとして採用し、この車体に対してパワーユニットを懸架しようとするものである。そのため、例えばデファレンシャルギアが車両幅方向略中央部（センターライン）から外れた位置に配置される等した場合には、トルクステアを解消すべく、中間シャフト等の他部材が必要になる場合があった。また、従来からあるパワーユニット懸架構造においては、サイドメンバとの兼ね合いで配置スペースに制約が生じる等の問題が生じる場合があった。そのため、従来技術においては、パワーユニットを懸架するために車両前後方向に大きなスペースが必要となってしまう等の問題があった。

また、従来技術のパワーユニット懸架構造においては、ユニットの慣性主軸が車両幅方向軸等に対して傾いているため、車両幅方向に略平行なユニットロール方向の慣性軸をバランスさせることが困難である。そのため、駆動反力が入力された場合に、パワーユニットのバランスが悪く、例えば大きな振動や騒音の発生原因となったり、耐久性を低下させる可能性がある等の問題があった。

そこで本発明は、パワーユニットの懸架に要するスペースを車両前後方向にコンパクト化しつつ、パワーユニットをバランス良く懸架可能なパワーユニット懸架構造の提供を目的とした。

上述した課題を解決すべく提供される本発明は、モータ、トランスアクスル、及びその他のユニット構成部材を有するパワーユニットが搭載された電気自動車におけるパワーユニット懸架構造であって、車両幅方向の略中央部に前記トランスアクスルが配置され、前記トランスアクスルに対して上方側であって、前記車両幅方向の一方側の位置に前記モータが配置されると共に、前記トランスアクスルに対して上方側であって、前記モータとは反対側の位置に、前記その他のユニット構成部材のうちの一部又は全部が配置されており、前記パワーユニットを上面視した状態において、前記車両幅方向軸に略平行な慣性主軸上に前記モータ及び前記その他のユニット構成部材が懸架されていることを特徴とするものである。

本発明のパワーユニット懸架構造は、トランスアクスルに対して上方側にモータやその他のユニット構成部材を配置したものである。そのため、本発明のパワーユニット懸架構造によれば、パワーユニットの懸架に要する車両前後方向へのスペースを最小限に抑制できる。従って、本発明のパワーユニット懸架構造によれば、例えば電気自動車の居室拡大や衝突による衝撃を受けても潰れずに残る部分（衝突時デッドストローク）の最小化等、車両前後方向への省スペース化に伴う様々な副次的効果が見込める。

また、本発明のパワーユニット懸架構造は、車両幅方向の略中央部にトランスアクスルが配置され、トランスアクスルに対して車両幅方向一方側にモータを配置すると共に、他方側にその他のユニット構成部材のうちの一部又は全部を配置し、前記車両幅方向軸に略平行な慣性主軸上にモータ及びその他のユニット構成部材を懸架したものである。このような構成とすることにより、車両幅方向に略平行なユニットロール方向の慣性軸を車両幅方向軸に対して略平行に配置させ、パワーユニットをバランス良く懸架することができる。従って、本発明のパワーユニット懸架構造によれば、振動や騒音抑制や、耐久性の向上等の効果が見込める。

また、本発明のパワーユニット懸架構造のように、車両幅方向の略中央部にトランスアクスルを配置することにより、衝突時に例えばトランスアクスルとステアリングシャフトやペダル等が干渉する可能性を低減できる。これにより、クラッシュストロークとして見込んでいる領域に、衝突時デッドストロークが発生するのを最小限に抑制できる。また、デッドストロークの最小化が図れるため、本発明によれば、電気自動車のショートオーバーハング化や前後方向の省スペース化にも貢献できる。

また、上述した本発明のパワーユニット懸架構造は、前記トランスアクスルが備えているデファレンシャルギアが、前記車両幅方向の略中央部を通るセンターライン上に配置されたものであると良い。

かかる構成によれば、左右のドライブシャフトに作用するねじれ剛性を略均一化することができる。これにより、電気自動車におけるトルクステアの発生を抑制することができる。

上述した本発明のパワーユニット懸架構造は、前記電気自動車の前記車両幅方向の両側において、前後方向に延びるように配置された一対のサイドメンバを有し、前記モータが、前記一対のサイドメンバのうち一方に対して第一のマウントを介して直接的あるいは間接的に懸架され、前記その他のユニット構成部材のうちの一部又は全部が、前記一対のサイドメンバのうち他方に対して第二のマウントを介して直接的あるいは間接的に懸架されると共に、前記モータに作用するトルク反力を受ける反力受部材が設けられているものであると良い。

かかる構成によれば、モータ及びその他のユニット構成部材をフローティングさせた状態とすることができる。これにより、ギアノイズや、その他のユニット構成部材において発生する振動の伝達を低減することができる。

なお、上述のようにモータ及びその他のユニット構成部材のうちの一部又は全部は、サイドメンバに対して第一のマウント及び第二のマウントを介して直接的に懸架されても良いが、例えば、サイドメンバにマウントがないサスペンションやクロスメンバーに対して第一のマウント及び第二のマウントを介して懸架する等して、サイドメンバに対して間接的に懸架されても良い。

また、モータに作用するトルク反力を受ける反力受部材は、例えば第一のマウント及び第二のマウントと同様にマウントによって構成したり、いわゆるトルクロッドやトルクストッパ等によって構成したりしても良い。また、反力受部材は、単一のマウント等によって構成されても良いが、複数のマウント等によって構成されても良い。

上述した構成によれば、マウント軸が車両左右軸で略一致させることができる。これにより、例えば、駆動反力に対するマウント特性が制御しやすくなる、衝突時における一対のサイドメンバの耐力や変形量も合わせやすくなる等の効果が得られる。

上述した本発明のパワーユニット懸架構造は、前記第一のマウント、及び前記第二のマウントのいずれか一方又は双方が、前記電気自動車が備えるサスペンションタワーの基端近傍に配置され、前記サスペンションタワーに対して連結、あるいは前記サスペンションタワーと一体化されているものであると良い。

かかる構成によれば、電気自動車の車体剛性を向上させることができると共に、衝突による衝撃を受けてもサスタワーが潰れずに残るのを最小限に抑制できる。

上述した本発明のパワーユニット懸架構造は、前記その他のユニット構成部材が、パワーコントロールユニット、あるいはその他の補機を含むものであると良い。

本発明によれば、パワーユニットの懸架に要するスペースを車両前後方向にコンパクト化しつつ、パワーユニットをバランス良く懸架可能なパワーユニット懸架構造を提供できる。

本発明の一実施形態に係るパワーユニット懸架構造を示す模式図である。図１に示したパワーユニット懸架構造の側面図である。（ａ），（ｂ）はそれぞれ、パワーユニット懸架構造と慣性主軸の関係を示す説明図である。

以下、本発明の一実施形態に係るパワーユニット懸架構造１０について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１に示すように、パワーユニット懸架構造１０は、電気自動車の車体をなす左右のサイドメンバ２，４を利用してパワーユニット２０を懸架したものである。サイドメンバ２，４は、それぞれ電気自動車の車両幅方向の両側（左右）において、車両前後方向に延びるように配置された左右一対の部材である。

図１に示すように、パワーユニット２０は、トランスアクスル２２、モータ２４、及びその他のユニット構成部材を有する。本実施形態のパワーユニット懸架構造１０においては、その他のユニット構成部材として、パワーコントロールユニット２６が設けられている。パワーユニット２０は、第一のマウント３０、及び第二のマウント３２を介してサイドメンバ２，４に対して懸架されると共に、反力受部材３４を用いてモータ２４に作用するトルク反力を受けることができるように設置されている。反力受部材３４は、例えば第一のマウント３０及び第二のマウント３２と同様のマウントや、いわゆるトルクロッドやトルクストッパ等によって構成することができる。反力受部材３４は、単一のマウント等によって構成されても良いが、複数のマウント等によって構成されても良い。

具体的には、トランスアクスル２２は、車両幅方向の略中央部に配置されている。トランスアクスル２２は、従来公知のものと同様に、トランスミッション（図示せず）や、デファレンシャルギア２２ａ等を一体化した装置である。デファレンシャルギア２２ａは、車両幅方向両方向（左右方向）に延びるように設けられたドライブシャフト６，８に対して接続されている。

モータ２４は、トランスアクスル２２に対して上方側に配置されている。また、モータ２４は、トランスアクスル２２に対して車両幅方向一方側（図示例では左側）に隣接する位置に配置されている。トランスアクスル２２は、第一のマウント３０を介して左側のサイドメンバ２に対して懸架されている。第一のマウント３０は、サイドメンバ２においてサスペンションタワー３の根元近傍の位置に設けられている。モータ２４の出力軸は、デファレンシャルギア２２ａに対して動力伝達可能なように直接的あるいは間接的に接続されている。

パワーコントロールユニット２６は、トランスアクスル２２に対して上方側に配置されている。また、パワーコントロールユニット２６は、モータ２４とは反対側の位置（図示例では右側）に配置されている。パワーコントロールユニット２６は、第二のマウント３２を介し、右側のサイドメンバ４に対して懸架されている。第二のマウント３２は、サイドメンバ４においてサスペンションタワー５の根元近傍の位置に設けられている。

図１や図２に示すように、パワーユニット懸架構造１０は、モータ２４及びトランスアクスル２２（デファレンシャルギア２２ａ）が上下に配置された構成とされている。また、図３に示すように、パワーユニット懸架構造１０は、パワーユニット２０を車両上方側から見た（上面視した）状態において、車両幅方向軸に略平行な慣性主軸Ｘ上にモータ２４及びパワーコントロールユニット２６を懸架した構成とされている。また、パワーユニット懸架構造１０は、デファレンシャルギア２２ａが車両幅方向の略中央部を通るセンターラインＣＬ上に到来するように配置されている。

上述したように、本実施形態のパワーユニット懸架構造１０は、トランスアクスル２２に対して上方側にモータ２４やパワーコントロールユニット２６を配置したものである。そのため、パワーユニット懸架構造１０は、パワーユニット２０の懸架に要する車両前後方向へのスペースを最小限に抑制できる。これにより、例えば電気自動車の居室拡大や衝突時デッドストロークの最小化等、車両前後方向への省スペース化や、ショートオーバーハング化を図ることができる。

また、上述したように、パワーユニット懸架構造１０は、車両幅方向の略中央部にトランスアクスル２２を配置すると共に、トランスアクスル２２に対して車両幅方向一方側にモータ２４を配置し、他方側にパワーコントロールユニット２６を配置したものである。また、モータ２４及びパワーコントロールユニット２６が、車両幅方向軸に略平行な慣性主軸Ｘの直上に懸架されている。このような構成とすることにより、車両幅方向に略平行なユニットロール方向の慣性軸をバランスさせ、パワーユニット２０をバランス良く懸架することができる。従って、上述したパワーユニット懸架構造１０によれば、振動や騒音抑制や、耐久性の向上等の効果が見込める。

また、本実施形態のパワーユニット懸架構造１０のように、車両幅方向の略中央部にトランスアクスル２２を配置することにより、衝突時にトランスアクスル２２とステアリングシャフトやペダル等が干渉する可能性を低減できる。これにより、クラッシュストロークとして見込んでいる領域に、衝突による衝撃を受けても潰れずに残る部分（デッドストローク）が発生するのを最小限に抑制できる。また、デッドストロークの最小化が図れるため、本実施形態によれば、電気自動車のショートオーバーハング化にも貢献できる。

また上述したように、パワーユニット懸架構造１０においては、デファレンシャルギア２２ａが、車両幅方向の略中央部を通るセンターラインＣＬ上に配置されたものとされている。これにより、左右のドライブシャフト６，８が略等長となり、ねじれ剛性を略均一化し、トルクステアの発生を抑制することができる。

上述したように、本実施形態のパワーユニット懸架構造１０では、サイドメンバ２，４に設けられた第一のマウント３０及び第二のマウント３２や、反力受部材３４を用いることにより、モータ２４及びパワーコントロールユニット２６をフローティングさせた状態とすることができる。これにより、ギアノイズや、パワーコントロールユニット２６において発生する振動の伝達を低減することができる。また、上述した構成によれば、マウント軸が車両左右軸で略一致させることができる。そのため、パワーユニット懸架構造１０によれば、駆動反力に対するマウント特性が制御しやすくなる。また、パワーユニット懸架構造１０によれば、衝突時における一対のサイドメンバ２，４の耐力や変形量も合わせやすくなる。

また、パワーユニット懸架構造１０は、第一のマウント３０、及び第二のマウント３２が、電気自動車が備えるサスペンションタワー３，５の基端近傍に配置されている。また、第一のマウント３０、及び第二のマウント３２は、それぞれサスペンションタワー３，５に対し、ステー等の連結部材３６，３８を介して連結されている。このような構成とすることにより、電気自動車の車体剛性を向上させることができると共に、衝突による衝撃を受けてもサスタワーが潰れずに残るのを最小限に抑制できる。

なお、図１に示したパワーユニット懸架構造１０の例においては、第一のマウント３０、及び第二のマウント３２の双方が、サスペンションタワー３，５の基端近傍に配置されると共に、サスペンションタワー３，５に対して連結部材３６，３８を介して連結された構成とされているが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、パワーユニット懸架構造１０は、第一のマウント３０及び第二のマウント３２とサスペンションタワー３，５とが連結部材３６，３８を介することなく一体化されたものとしても良い。また、パワーユニット懸架構造１０は、必ずしも第一のマウント３０及び第二のマウント３２の双方が、サスペンションタワー３，５と連結あるいは一体化されている必要はなく、第一のマウント３０及び第二のマウント３２のいずれか一方のみがサスペンションタワー３，５のいずれかと連結あるいは一体化されているものであっても良い。また、リア駆動の車両等のように、第一のマウント３０及び第二のマウント３２とサスペンションタワー３，５との連結構造や一体化構造を形成できない車両においては、上述したような連結構造や一体化構造を採用する必要はない。

本実施形態では、モータ２４やトランスアクスル２２と共にパワーコントロールユニット２６を構成するその他のユニット構成部材として、パワーコントロールユニット２６を備え、これをトランスアクスル２２に対して上方側であって、モータ２４とは反対側の位置に設けた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、トランスアクスル２２に対して上方側であって、モータ２４とは反対側の位置に設けるその他のユニット構成部材として、パワーコントロールユニット２６に代えて、あるいはパワーコントロールユニット２６に加えて、その他の構成部材として例えばエアコンコンプレッサ等を設けても良い。

なお、本発明は上述した実施形態や変形例において例示したものに限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲でその教示および精神から他の実施形態があり得ることは当業者に容易に理解できよう。

本発明は、モータ、トランスアクスル、及びその他のユニット構成部材を有するパワーユニットが搭載された電気自動車全般において、好適に利用可能である。

２：サイドメンバ
３：サスペンションタワー
４：サイドメンバ
５：サスペンションタワー
６：ドライブシャフト
８：ドライブシャフト
１０：パワーユニット懸架構造
２０：パワーユニット
２２：トランスアクスル
２２ａ：デファレンシャルギア
２４：モータ
２６：パワーコントロールユニット
３０：第一のマウント
３２：第二のマウント
３４：反力受部材
ＣＬ：センターライン
Ｘ：慣性主軸

Claims

モータ、トランスアクスル、及びその他のユニット構成部材を有するパワーユニットが搭載された電気自動車におけるパワーユニット懸架構造であって、
車両幅方向の略中央部に前記トランスアクスルが配置され、
前記トランスアクスルに対して上方側であって、前記車両幅方向の一方側の位置に前記モータが配置されると共に、
前記トランスアクスルに対して上方側であって、前記モータとは反対側の位置に、前記その他のユニット構成部材のうちの一部又は全部が配置されており、
前記パワーユニットを上面視した状態において、前記車両幅方向軸に略平行な慣性主軸上に前記モータ及び前記その他のユニット構成部材が懸架されていることを特徴とするパワーユニット懸架構造。
前記トランスアクスルが備えているデファレンシャルギアが、前記車両幅方向の略中央部を通るセンターライン上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のパワーユニット懸架構造。
前記電気自動車の前記車両幅方向の両側において、前後方向に延びるように配置された一対のサイドメンバを有し、
前記モータが、前記一対のサイドメンバのうち一方に対して第一のマウントを介して直接的あるいは間接的に懸架され、
前記その他のユニット構成部材のうちの一部又は全部が、前記一対のサイドメンバのうち他方に対して第二のマウントを介して直接的あるいは間接的に懸架されると共に、
前記モータに作用するトルク反力を受ける反力受部材が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のパワーユニット懸架構造。
前記第一のマウント、及び前記第二のマウントのいずれか一方又は双方が、前記電気自動車が備えるサスペンションタワーの基端近傍に配置され、前記サスペンションタワーに対して連結、あるいは前記サスペンションタワーと一体化されていることを特徴とする請求項３に記載のパワーユニット懸架構造。
前記その他のユニット構成部材が、パワーコントロールユニット、あるいはその他の補機を含むことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のパワーユニット懸架構造。