JP7341098B2 - 電動車両の駆動装置、および電動車両 - Google Patents
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Description
電動車両の駆動装置であって、
インホイールモータと、
前記インホイールモータの回転速度を減速して前記電動車両の駆動輪に伝達する減速機と、を備え、
前記減速機は、
前記インホイールモータによって駆動される太陽歯車と、
前記太陽歯車と噛み合わせて配置された第1歯数を有する第1遊星歯車と、
前記第1遊星歯車と噛み合わされて回転不能に配置された固定リングギヤと、
前記第1遊星歯車に結合された、前記第1歯数よりも少ない第2歯数を有する第2遊星歯車と、
前記第2遊星歯車と噛み合わされて回転可能に配置された可動リングギヤと、
前記可動リングギヤの回転を前記駆動輪に伝達するための伝達部材と、を有する。
上記の電動車両の駆動装置を備える。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
(減速機2の構成)
なお、図1および図4に示す減速機2は、後述する伝達部材6の形状以外は概ね同じ機構(構成)を有している。このため、図1の減速機2の拡大図に相当する図2を用いて、図1、図4の両方で共通する減速機2の構成を説明する。このように、図1の減速機2と図4の減速機2とは概ね同じ機構を有しているため、図3の減速機2の構成は、図1の減速機2のみならず、図4の減速機2にも共通してあてはまる。
これらの構成についてそれぞれ説明する。
(ダブルタイヤの場合)
このようなダブルタイヤを採用した車両は、図1に示すように、上述したホイール空間Vがディスク部83を挟んだ両側に形成される。このため、減速機2を、ディスク部83よりも車両の外側に設置しても、ホイール空間Vに収めることが可能である。
ただし、本実施形態に本発明は限定されず、他の幾つかの実施形態では、伝達部材6とタイヤ軸84とはスプライン結合以外の他の方法により結合されても良い。
ただし、本実施形態に本発明は限定されず、他の幾つかの実施形態では、第1ハウジング部21と第2ハウジング部22とはスプライン結合以外の他の方法により結合されても良い。
ただし、本実施形態に本発明は限定されず、他の幾つかの実施形態では、インホイールモータの回転軸と太陽歯車とはスプライン結合以外の他の方法により結合されても良い。
(シングルタイヤの場合)
β2=tan-1{(P1/P2)・tan(β1)} [1]
F1=P1・tan(β1) [2]
F2=P2・tan(β2) [3]
各回転軸に各軸に作用するモーメントの釣合い式は、Ts1を太陽歯車3に入力されるトルク、Tcを伝達部材6のトルク、Tr2を可動リングギヤ52(2段目の内歯歯車)のトルク(出力トルク)とすると、これらの関係は下記の式[4]で表される。また、減速機2の減速比RをRとすると、上記のTr2は下記の式[5]で求められる。
Ts1+Tc=Tr2 [4]
Tr2=R・Ts1 [5]
Tc=Tr2-Ts1=R・Ts1-Ts1=Ts1・(R-1) [6]
P1=Ts1/Rs1 [7]
P2=Tr2/Rr2 [8]
(1)本発明の少なくとも一実施形態に係る電動車両(9)の駆動装置(1)は、
電動車両(9)の駆動装置(1)であって、
インホイールモータ(12)と、
前記インホイールモータ(12)の回転速度を減速して前記電動車両(9)の駆動輪(8)に伝達する減速機(2)と、
前記インホイールモータ(12)を収容する車軸ハウジング(12h)と、
前記減速機(2)を収容すると共に、前記車軸ハウジング(12h)と結合される減速機ハウジング(2h)と、
前記駆動輪(8)と前記減速機(2)とを結合するための筒状の形状を有するタイヤ軸(84)と、を備え、
前記減速機(2)は、
前記インホイールモータ(12)によって駆動される太陽歯車(3)と、
前記太陽歯車(3)と噛み合わせて配置された第1歯数(Zp1)を有する第1遊星歯車(41)と、
前記第1遊星歯車(41)と噛み合わされて回転不能に配置された固定リングギヤ(51)と、
前記第1遊星歯車(41)に結合された、前記第1歯数(Zp1)よりも少ない第2歯数(Zp2)を有する第2遊星歯車(42)と、
前記第2遊星歯車(42)と噛み合わされて回転可能に配置された可動リングギヤ(52)と、
前記可動リングギヤ(52)の回転を前記駆動輪(8)に伝達するための伝達部材(6)と、を有し、
前記車軸ハウジング(12h)および前記減速機ハウジング(2h)は、前記タイヤ軸(84)の内部に設置され、
前記タイヤ軸(84)は、前記駆動輪(8)と前記伝達部材(6)とを結合している。
前記車軸ハウジング(12h)の外周面に設置され、前記タイヤ軸(84)を支持する支持部材(7)をさらに備える。
上記(2)の構成によれば、車体重量は、例えば減速機(2)よりも電動車両(9)の中央側に位置されるなどする支持部材(7)で支えるように構成される。これによって、減速機(2)に車体重量を作用しないように図ることができ、減速機(2)の信頼性の確保することができる。
前記伝達部材(6)と前記タイヤ軸(84)とはスプライン結合されている。
上記(3)の構成によれば、例えば減速機(2)に車体重量が作用することで減速機(2)に変形が生じるようなことがあっても、その変形をスプライン結合により吸収することができ、構造変形が減速機(2)の強度に及ぼす影響を抑制することができる。
前記減速機ハウジング(2h)は、
前記車軸ハウジング(12h)に固定される第1ハウジング部(21)と、
前記車軸ハウジング(12h)に固定されると共に、前記固定リングギヤ(51)を固定する第2ハウジング部(22)とを有し、
前記第1ハウジング部(21)と前記第2ハウジング部(22)とはスプライン結合されている。
前記インホイールモータ(12)の回転軸(12r)と前記太陽歯車(3)とはスプライン結合されている。
上記(5)の構成によれば、インホイールモータ(12)の回転軸(12r)と太陽歯車(3)との結合部(42p)に曲げ応力が作用した場合であってもスプライン結合により吸収することができ、減速機(2)の構造変形の影響を抑制することができる。
前記車軸ハウジング(12h)と前記減速機ハウジング(2h)との間に設置されるスペーサ(S)を有し、
前記車軸ハウジング(12h)と前記減速機ハウジング(2h)とは前記スペーサ(S)を介して結合されている。
電動車両(9)の駆動装置(1)であって、
インホイールモータ(12)と、
前記インホイールモータ(12)の回転速度を減速して前記電動車両(9)の駆動輪(8)に伝達する減速機(2)と、
前記減速機(2)を収容するための減速機ハウジング(2h)と、を備え、
前記減速機(2)は、
前記インホイールモータ(12)によって駆動される太陽歯車(3)と、
前記太陽歯車(3)と噛み合わせて配置された第1歯数(Zp1)を有する第1遊星歯車(41)と、
前記第1遊星歯車(41)と噛み合わされて回転不能に配置された固定リングギヤ(51)と、
前記第1遊星歯車(41)に結合された、前記第1歯数(Zp1)よりも少ない第2歯数(Zp2)を有する第2遊星歯車(42)と、
前記第2遊星歯車(42)と噛み合わされて回転可能に配置された可動リングギヤ(52)と、
前記可動リングギヤ(52)の回転を前記駆動輪(8)に伝達するための伝達部材(6)と、を有し、
前記インホイールモータ(12)は、前記駆動輪(8)が有するホイール(81)のディスク部(83)よりも前記電動車両(9)の中央側に設置されており、
前記減速機ハウジング(2h)は、前記インホイールモータ(12)と前記ディスク部(83)との間に設置されている。
前記駆動輪(8)と前記伝達部材(6)とを結合するための筒状の形状を有するタイヤ軸(84)と、
前記タイヤ軸(84)の内部に設置された軸受と、をさらに備え、
前記伝達部材(6)は、棒状の第1軸部(64a)と、前記第1軸部(64a)の端部および前記タイヤ軸(84)にそれぞれ結合される第2軸部(64b)を含む車軸部(64)を有し、
前記減速機ハウジング(2h)は、前記タイヤ軸(84)の内部を延在する筒状の軸受支持部(23)を有しており、
前記軸受は、前記軸受支持部(23)の外周面に設置され、前記第1軸部(64a)を回転可能に支持する。
前記第1遊星歯車(41)および前記第2遊星歯車(42)は、互いにねじれ角が逆向きのはすば歯車であり、
前記第1遊星歯車(41)の第1ねじれ角をβ1、
前記第1ねじれ角に応じて生じる第1接線力をP1、
前記第2遊星歯車(42)の第2ねじれ角をβ2、
前記第2ねじれ角に応じて生じる第2接線力をP2とすると、
前記第1ねじれ角(β1)および前記第2ねじれ角(β2)は、
β2=tan-1{(P1/P2)・tan(β1)}の関係を有する。
前記減速機(2)は、
互いに結合された前記第1遊星歯車(41)および前記第2遊星歯車(42)でそれぞれ形成される複数の複合遊星歯車(4A)と、
前記複数の複合遊星歯車(4A)が前記太陽歯車(3)の周囲に配置された際の相互の間隔を規定するキャリア部材(44)であって、前記複数の複合遊星歯車(4A)の各々の回転軸(4r)に沿って延在する複数の軸部(44s)、前記複数の軸部(44s)の各々の一方側の端部を連結する板状の第1連結部(44a)、および前記複数の軸部(44s)の各々の他方側の端部を連結する板状の第2連結部(44b)を有するキャリア部材(44)と、
前記複数の軸部(44s)をそれぞれ回転可能に支持する複数の軸受(第1軸受65)と、をさらに有し、
前記複数の軸部(44s)の各々の内部には、前記軸部(44s)の端部に形成された給油口(44m)から供給される潤滑油(F)を、該軸部(44s)を支持する前記軸受(65)に導くための油路(p)が形成されており、
前記伝達部材(6)または前記減速機ハウジング(2h)の少なくとも一方は、前記給油口(44m)に対向する位置に設けられた、前記給油口(44m)に向けて前記潤滑油(F)を噴射するノズル部(44n)を有する。
前記第1連結部(44a)または前記第2連結部(44b)の少なくとも一方における前記ノズル部(44n)に対面する表面には、前記複数の軸部(44s)の各々の前記給油口(44m)を通過する円環状の油溝(44g)が形成されている。
上記(1)~(11)のいずれか1項に記載の電動車両(9)の駆動装置(1)を備える。
上記(12)の構成によれば、上記(1)~(11)と同様の効果を奏する。
12 インホイールモータ
12h 車軸ハウジング
12r 回転軸
2 減速機
2h 減速機ハウジング
21 第1ハウジング部
22 第2ハウジング部
23 軸受支持部
3 太陽歯車
31 入力軸
4 遊星歯車
41 第1遊星歯車
42 第2遊星歯車
42p 結合部
44 キャリア部材
44s 軸部
44a 第1連結部
44b 第2連結部
44p 突出部
44m 給油口
44n ノズル部
44g 油溝
44r 潤滑油循環用孔
4A 複合遊星歯車
4r 回転軸
5 リングギヤ
51 固定リングギヤ
52 可動リングギヤ
6 伝達部材
61 リング側結合部
62 駆動輪側結合部
63 中継部
64 車軸部
64a 第1軸部
64b 第2軸部
64c 第3軸部
65 第1軸受
66 第2軸受
67 第3軸受
68 第4軸受
7 支持部材
8 駆動輪
81 ホイール
82 リム部
83 ディスク部
84 タイヤ軸
84f フランジ
86 タイヤ
9 電動車両
91 新交通車両
92 電気自動車
93 台車
95 潤滑油ユニット
95a 潤滑油供給ライン
95b 潤滑油戻りライン
R 減速比
S スペーサ
V ホイール空間
p 油路(キャリア部材の軸部の内部)
Zp1 第1歯数(第1遊星歯車)
Zp2 第2歯数(第2遊星歯車)
Zr1 固定リングギヤの歯数
Zr2 可動リングギヤの歯数
Zs1 太陽歯車の歯数
β1 第1ねじれ角(第1遊星歯車41のねじれ角)
β2 第2ねじれ角(第2遊星歯車42のねじれ角)
Claims (15)
- 電動車両の駆動装置であって、
インホイールモータと、
前記インホイールモータの回転速度を減速して前記電動車両の駆動輪に伝達する減速機と、
前記インホイールモータを収容する車軸ハウジングと、
前記減速機を収容すると共に、前記車軸ハウジングと結合される減速機ハウジングと、
前記駆動輪と前記減速機とを結合するための筒状の形状を有するタイヤ軸と、を備え、
前記減速機は、
前記インホイールモータによって駆動される太陽歯車と、
前記太陽歯車と噛み合わせて配置された第1歯数を有する第1遊星歯車と、
前記第1遊星歯車と噛み合わされて回転不能に配置された固定リングギヤと、
前記第1遊星歯車に結合された、前記第1歯数よりも少ない第2歯数を有する第2遊星歯車と、
前記第2遊星歯車と噛み合わされて回転可能に配置された可動リングギヤと、
前記可動リングギヤの回転を前記駆動輪に伝達するための伝達部材と、を有し、
前記車軸ハウジングおよび前記減速機ハウジングは、前記タイヤ軸の内部に設置され、
前記タイヤ軸は、前記駆動輪と前記伝達部材とを結合している電動車両の駆動装置。 - 前記車軸ハウジングの外周面に設置され、前記タイヤ軸を支持する支持部材をさらに備える請求項1に記載の電動車両の駆動装置。
- 前記伝達部材と前記タイヤ軸とはスプライン結合されている請求項1または2に記載の電動車両の駆動装置。
- 前記減速機ハウジングは、
前記車軸ハウジングに固定される第1ハウジング部と、
前記車軸ハウジングに固定されると共に、前記固定リングギヤを固定する第2ハウジング部とを有し、
前記第1ハウジング部と前記第2ハウジング部とはスプライン結合されている請求項1~3のいずれか1項に記載の電動車両の駆動装置。 - 前記インホイールモータの回転軸と前記太陽歯車とはスプライン結合されている請求項1~4のいずれか1項に記載の電動車両の駆動装置。
- 前記車軸ハウジングと前記減速機ハウジングとの間に設置されるスペーサを有し、
前記車軸ハウジングと前記減速機ハウジングとは前記スペーサを介して結合されている請求項1~5のいずれか1項に記載の電動車両の駆動装置。 - 電動車両の駆動装置であって、
インホイールモータと、
前記インホイールモータの回転速度を減速して前記電動車両の駆動輪に伝達する減速機と、
前記減速機を収容するための減速機ハウジングと、を備え、
前記減速機は、
前記インホイールモータによって駆動される太陽歯車と、
前記太陽歯車と噛み合わせて配置された第1歯数を有する第1遊星歯車と、
前記第1遊星歯車と噛み合わされて回転不能に配置された固定リングギヤと、
前記第1遊星歯車に結合された、前記第1歯数よりも少ない第2歯数を有する第2遊星歯車と、
前記第2遊星歯車と噛み合わされて回転可能に配置された可動リングギヤと、
前記可動リングギヤの回転を前記駆動輪に伝達するための伝達部材と、を有し、
前記インホイールモータは、前記駆動輪が有するホイールのディスク部よりも前記電動車両の中央側に設置されており、
前記減速機ハウジングは、前記インホイールモータと前記ディスク部との間に設置されており、
前記駆動輪と前記伝達部材とを結合するための筒状の形状を有するタイヤ軸と、
前記タイヤ軸の内部に設置された軸受と、をさらに備え、
前記伝達部材は、棒状の第1軸部と、前記第1軸部の端部および前記タイヤ軸にそれぞれ結合される第2軸部を含む車軸部を有し、
前記減速機ハウジングは、前記タイヤ軸の内部を延在する筒状の軸受支持部を有しており、
前記軸受は、前記軸受支持部の外周面に設置され、前記第1軸部を回転可能に支持する電動車両の駆動装置。 - 前記第1遊星歯車および前記第2遊星歯車は、互いにねじれ角が逆向きのはすば歯車であり、
前記第1遊星歯車の第1ねじれ角をβ1、
前記第1ねじれ角に応じて生じる第1接線力をP1、
前記第2遊星歯車の第2ねじれ角をβ2、
前記第2ねじれ角に応じて生じる第2接線力をP2とすると、
前記第1ねじれ角および前記第2ねじれ角は、
β2=tan-1{(P1/P2)・tan(β1)}の関係を有する請求項1~7のいずれか1項に記載の電動車両の駆動装置。 - 前記減速機は、
互いに結合された前記第1遊星歯車および前記第2遊星歯車でそれぞれ形成される複数の複合遊星歯車と、
前記複数の複合遊星歯車が前記太陽歯車の周囲に配置された際の相互の間隔を規定するキャリア部材であって、前記複数の複合遊星歯車の各々の回転軸に沿って延在する複数の軸部、前記複数の軸部の各々の一方側の端部を連結する板状の第1連結部、および前記複数の軸部の各々の他方側の端部を連結する板状の第2連結部を有するキャリア部材と、
前記複数の軸部をそれぞれ回転可能に支持する複数の軸受と、をさらに有し、
前記複数の軸部の各々の内部には、前記軸部の端部に形成された給油口から供給される潤滑油を、該軸部を支持する前記軸受に導くための油路が形成されており、
前記伝達部材または前記減速機ハウジングの少なくとも一方は、前記給油口に対向する位置に設けられた、前記給油口に向けて前記潤滑油を噴射するノズル部を有する請求項1~8のいずれか1項に記載の電動車両の駆動装置。 - 電動車両の駆動装置であって、
インホイールモータと、
前記インホイールモータの回転速度を減速して前記電動車両の駆動輪に伝達する減速機と、
前記減速機を収容するための減速機ハウジングと、を備え、
前記減速機は、
前記インホイールモータによって駆動される太陽歯車と、
前記太陽歯車と噛み合わせて配置された第1歯数を有する第1遊星歯車と、
前記第1遊星歯車と噛み合わされて回転不能に配置された固定リングギヤと、
前記第1遊星歯車に結合された、前記第1歯数よりも少ない第2歯数を有する第2遊星歯車と、
前記第2遊星歯車と噛み合わされて回転可能に配置された可動リングギヤと、
前記可動リングギヤの回転を前記駆動輪に伝達するための伝達部材と、を有し、
前記インホイールモータは、前記駆動輪が有するホイールのディスク部よりも前記電動車両の中央側に設置されており、
前記減速機ハウジングは、前記インホイールモータと前記ディスク部との間に設置されており、
前記第1遊星歯車および前記第2遊星歯車は、互いにねじれ角が逆向きのはすば歯車であり、
前記第1遊星歯車の第1ねじれ角をβ 1 、
前記第1ねじれ角に応じて生じる第1接線力をP 1 、
前記第2遊星歯車の第2ねじれ角をβ 2 、
前記第2ねじれ角に応じて生じる第2接線力をP 2 とすると、
前記第1ねじれ角および前記第2ねじれ角は、
β 2 =tan -1 {(P 1 /P 2 )・tan(β 1 )}の関係を有する電動車両の駆動装置。 - 電動車両の駆動装置であって、
インホイールモータと、
前記インホイールモータの回転速度を減速して前記電動車両の駆動輪に伝達する減速機と、
前記減速機を収容するための減速機ハウジングと、を備え、
前記減速機は、
前記インホイールモータによって駆動される太陽歯車と、
前記太陽歯車と噛み合わせて配置された第1歯数を有する第1遊星歯車と、
前記第1遊星歯車と噛み合わされて回転不能に配置された固定リングギヤと、
前記第1遊星歯車に結合された、前記第1歯数よりも少ない第2歯数を有する第2遊星歯車と、
前記第2遊星歯車と噛み合わされて回転可能に配置された可動リングギヤと、
前記可動リングギヤの回転を前記駆動輪に伝達するための伝達部材と、を有し、
前記インホイールモータは、前記駆動輪が有するホイールのディスク部よりも前記電動車両の中央側に設置されており、
前記減速機ハウジングは、前記インホイールモータと前記ディスク部との間に設置されており、
前記減速機は、
互いに結合された前記第1遊星歯車および前記第2遊星歯車でそれぞれ形成される複数の複合遊星歯車と、
前記複数の複合遊星歯車が前記太陽歯車の周囲に配置された際の相互の間隔を規定するキャリア部材であって、前記複数の複合遊星歯車の各々の回転軸に沿って延在する複数の軸部、前記複数の軸部の各々の一方側の端部を連結する板状の第1連結部、および前記複数の軸部の各々の他方側の端部を連結する板状の第2連結部を有するキャリア部材と、
前記複数の軸部をそれぞれ回転可能に支持する複数の軸受と、をさらに有し、
前記複数の軸部の各々の内部には、前記軸部の端部に形成された給油口から供給される潤滑油を、該軸部を支持する前記軸受に導くための油路が形成されており、
前記伝達部材または前記減速機ハウジングの少なくとも一方は、前記給油口に対向する位置に設けられた、前記給油口に向けて前記潤滑油を噴射するノズル部を有する電動車両の駆動装置。 - 前記第1連結部または前記第2連結部の少なくとも一方における前記ノズル部に対面する表面には、前記複数の軸部の各々の前記給油口を通過する円環状の油溝が形成されている請求項9又は11に記載の電動車両の駆動装置。
- 前記駆動輪は、第1駆動輪と、前記第1駆動輪に対して車幅方向に並べられた第2駆動輪と、を含み、
前記第1駆動輪のディスク部と、前記第2駆動輪のディスク部と、前記タイヤ軸のフランジとは、前記車幅方向における前記第1駆動輪と前記第2駆動輪との間において互いに結合されている
請求項1~6の何れか1項に記載の電動車両の駆動装置。 - 前記減速機は、前記第1駆動輪の前記ディスク部および前記第2駆動輪の前記ディスク部よりも前記車幅方向の外側に設置された請求項13に記載の電動車両の駆動装置。
- 請求項1~14のいずれか1項に記載の電動車両の駆動装置を備える電動車両。
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