JP7346144B2 - パワートレーンユニット及びマウント位置の設計方法 - Google Patents

Description

本発明は、パワートレーンユニット及びマウント位置の設計方法に関する。

パワートレーンユニットにおける支持構造（マウント）は、振動の低減や組立て易さ等を考慮して配置が決定されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００４－３１４９４５号公報

ここで、パワートレーンユニットにおける駆動トルクについては従来１系統が多数であったが、近年、複数系統の駆動トルク入力があるパワートレーンユニットが増えてきている。複数系統の駆動トルク入力があるパワートレーンユニットについては、駆動振動の低減等を実現するマウントの適切な配置について十分に確立されていない。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、複数系統の駆動トルク入力があるパワートレーンユニットにおいて、適切な位置にマウントを配置することを目的とする。

本発明の一態様に係るパワートレーンユニットは、駆動トルクの入力に係る、第１のモータ及び第２のモータと、第１のモータ及び第２のモータからの駆動トルクを１つの出力軸に伝達するギヤボックスと、第１のモータ及び第２のモータを支持するモータマウントと、ギヤボックスを支持するギヤボックスマウントと、を備え、モータマウント及びギヤボックスマウントは、第１のモータ及びギヤボックスがかみ合う第１かみ合い点と、第２のモータ及びギヤボックスがかみ合う第２かみ合い点と、出力軸及びギヤボックスがかみ合う第３かみ合い点と、を結ぶ三角形の重心であるかみ合い中心に基づいて配置されている。

本発明の一態様に係るパワートレーンユニットでは、モータマウント及びギヤボックスマウントが、第１のモータ及びギヤボックスがかみ合う第１かみ合い点と、第２のモータ及びギヤボックスがかみ合う第２かみ合い点と、出力軸及びギヤボックスがかみ合う第３かみ合い点と、を結ぶ三角形の重心であるかみ合い中心に基づいて配置されている。本発明の一態様に係るパワートレーンユニットのように、複数系統の駆動トルク入力があるパワートレーンユニットについては、従来、駆動振動の低減等を実現するマウントの適切な配置について十分に確立されていない。ここで、各かみ合い点を結ぶ三角形の重心であるかみ合い中心は、各かみ合い点が合成された一点であるので、該かみ合い中心が考慮された位置にマウントが配置されることによって、複数系統の駆動トルク入力があるパワートレーンユニットにおいて、駆動により生じる反力が各マウントに同じように加わることになり、駆動振動を適切に低減することができる。以上のように、本発明の一態様に係るパワートレーンユニットによれば、複数系統の駆動トルク入力があるパワートレーンユニットにおいて、適切な位置にマウントを配置することができる。

上記のパワートレーンユニットにおいて、モータマウント及びギヤボックスマウントは、第１のモータの質量中心と、第２のモータの質量中心と、ギヤボックスの質量中心と、を結ぶ三角形の重心であるユニット重心に基づいて配置されていてもよい。各構成の質量中心を結ぶ三角形の重心であるユニット重心がさらに考慮された位置にマウントが配置されることによって、各構成の重みが各マウントに同じように加わることになる。すなわち、ユニット重心が考慮されることによって、より適切な位置にマウントを配置することができる。

上記のパワートレーンユニットにおいて、モータマウント及びギヤボックスマウントは、かみ合い中心及びユニット重心から導出されるパワートレーン中心に基づいて配置されていてもよい。かみ合い中心及びユニット重心の双方から導出されたパワートレーン中心に基づきマウントが配置されることにより、かみ合い中心及びユニット重心の双方の情報を確実に反映させて、より適切な位置にマウントを配置することができる。

上記のパワートレーンユニットにおいて、パワートレーン中心は、かみ合い中心及びユニット重心を結ぶ線分の中点であってもよい。これによって、かみ合い中心及びユニット重心の双方の情報を確実に反映させて、より適切な位置にマウントを配置することができる。

上記のパワートレーンユニットにおいて、モータマウント及びギヤボックスマウントは、パワートレーン中心からの距離が互いに同じになる位置に配置されていてもよい。これにより、駆動により生じる反力及び各構成の重みが各マウントに均等に加わることになる。すなわち、パワートレーン中心から各マウントの距離を互いに同じにすることによって、より適切な位置にマウントを配置することができる。

本発明の一態様に係るマウント位置の設計方法は、第１のモータ及び第２のモータを支持するモータマウント、並びに、第１のモータ及び第２のモータからの駆動トルクを１つの出力軸に伝達するギヤボックスを支持するギヤボックスマウントの配置を決定する、マウント位置の設計方法であって、第１のモータ及びギヤボックスがかみ合う第１かみ合い点と、第２のモータ及びギヤボックスがかみ合う第２かみ合い点と、出力軸及びギヤボックスがかみ合う第３かみ合い点と、を結ぶ三角形の重心であるかみ合い中心に基づいて、モータマウント及びギヤボックスマウントの配置を決定する。

上記の設計方法において、第１のモータの質量中心と、第２のモータの質量中心と、ギヤボックスの質量中心と、を結ぶ三角形の重心であるユニット重心をさらに考慮して、モータマウント及びギヤボックスマウントの配置を決定してもよい。

上記の設計方法において、かみ合い中心及びユニット重心から導出されるパワートレーン中心をさらに考慮して、モータマウント及びギヤボックスマウントの配置を決定してもよい。

本発明によれば、複数系統の駆動トルク入力があるパワートレーンユニットにおいて、適切な位置にマウントを配置することができる。

実施形態に係るパワートレーンユニットを模式的に示す正面図である。 実施形態に係るパワートレーンユニットを模式的に示す平面図である。 実施形態に係るパワートレーンユニットを模式的に示す側面図である。 かみ合い中心を示す正面図である。 かみ合い中心を示す平面図である。 かみ合い中心を示す側面図である。 かみ合い中心の導出を説明する図である。 かみ合い中心の導出を説明する図である。 かみ合い点及びかみ合い中心の一例を示す表である。 ユニット重心の導出を説明する正面図である。 ユニット重心の導出を説明する平面図である。 ユニット重心を示す側面図である。 モータ及びギヤボックスの位置並びにユニット重心の一例を示す表である。 パワートレーン中心の導出を説明する正面図である。 パワートレーン中心の導出を説明する平面図である。 パワートレーン中心の導出を説明する側面図である。 マウント配置の決定方法を説明する正面図である。 実施形態に係るパワートレーンユニットにおけるマウント位置の決定手順（設計方法）を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態に係るパワートレーンユニットについて、図面を用いて詳細に説明する。図１～図３に示されるパワートレーンユニット１は、車両（不図示）に設けられており、モータ１０，２０（第１のモータ及び第２のモータ）において発生した動力を車輪等に伝えるための装置である。パワートレーンユニット１においては、複数のモータ１０，２０が設けられていることにより複数系統の駆動トルクが入力される。また、パワートレーンユニット１においては、駆動トルクが１つの出力軸６０に出力される。このように、パワートレーンユニット１は、入力２軸・出力１軸である。

パワートレーンユニット１は、モータ１０，２０と、ギヤボックス３０と、モータマウント４０と、ギヤボックスマウント５０と、出力軸６０と、を備えて構成されている。

モータ１０は、駆動トルクを発生させる（駆動トルクの入力に係る）第１のモータである。モータ２０は、駆動トルクを発生させる（駆動トルクの入力に係る）第２のモータである。モータ１０，２０は、互いに隣り合って設けられている。以下では、モータ１０，２０の回転軸方向をＺ方向、モータ１０，２０が隣り合う方向をＸ方向、Ｚ方向及びＸ方向に交差する方向（すなわち鉛直方向）をＹ方向として説明する場合がある。なお、例えば図１に示されるように、正面視すると、Ｙ方向においてモータ１０，２０、及び出力軸６０の順に並んでいる。以下では、Ｙ方向において、モータ１０，２０から見て出力軸６０側を下、出力軸６０からみてモータ１０，２０側を上として説明する場合がある。

ギヤボックス３０は、モータ１０及びモータ２０からの駆動トルクを１つの出力軸６０に伝達する構成である。図７（ａ）に示されるように、ギヤボックス３０は、駆動トルクの入力に係るモータ１０及びモータ２０、並びに、駆動トルクの出力に係る出力軸６０とかみ合う、アイドラシャフト軸３５を有している。アイドラシャフト軸３５は、図７（ａ）に示されるように、モータ１０におけるかみ合い点１０ｘ（第１かみ合い点）においてモータ１０とかみ合い、モータ２０におけるかみ合い点２０ｘ（第２かみ合い点）においてモータ２０とかみ合い、出力軸６０におけるかみ合い点６０ｘ（第３かみ合い点）において出力軸６０とかみ合っている。図７（ａ）に示されるように、アイドラシャフト軸３５の軸中心３５ｘは、モータ１０，２０の回転軸中心よりも下方に配置されており、出力軸６０の軸中心よりも上方に配置されている。このため、かみ合い点１０ｘ，２０ｘは、アイドラシャフト軸３５の軸中心３５ｘよりも上方に位置しており、かみ合い点６０ｘは、アイドラシャフト軸３５の軸中心３５ｘよりも下方に位置している。

モータマウント４０は、図１～図３に示されるように、モータ１０及びモータ２０を支持する支持構造である。モータマウント４０は、モータ１０，２０を載置するフレームを支持することによりモータ１０，２０を支持する。モータマウント４０は、Ｘ方向の両側から、モータ１０，２０を載置するフレームを支持すべく、モータマウント４１及びモータマウント４２を有している。モータマウント４１は、モータ１０側においてフレームを支持している。モータマウント４２は、モータ２０側においてフレームを支持している。

ギヤボックスマウント５０は、図１～図３に示されるように、ギヤボックス３０を支持する支持構造である。ギヤボックスマウント５０は、ギヤボックス３０を載置するフレームを支持することによりギヤボックス３０を支持する。ギヤボックスマウント５０は、Ｘ方向の両側から、ギヤボックス３０を載置するフレームを支持すべく、ギヤボックスマウント５１及びギヤボックスマウント５２を有している。ギヤボックスマウント５１は、モータ１０側（モータマウント４１の下方）においてギヤボックス３０を載置するフレームを支持している。ギヤボックスマウント５２は、モータ２０側（モータマウント４２の下方）においてギヤボックス３０を載置するフレームを支持している。

モータマウント４０及びギヤボックスマウント５０は、図７（ｂ）に示されるように、モータ１０及びギヤボックス３０がかみ合うかみ合い点１０ｘと、モータ２０及びギヤボックス３０がかみあうかみ合い点２０ｘと、出力軸６０及びギヤボックス３０がかみ合うかみ合い点６０ｘと、を結ぶ三角形の重心であるかみ合い中心８０に基づいて（かみ合い中心８０を考慮した位置に）配置されている（詳細は後述）。さらには、モータマウント４０及びギヤボックスマウント５０は、図１０に示されるように、モータ１０の質量中心１０ｙと、モータ２０の質量中心２０ｙと、ギヤボックス３０の質量中心３０ｙと、を結ぶ三角形の重心であるユニット重心９０に基づいて（ユニット重心９０をさらに考慮した位置に）配置されている（詳細は後述）。具体的には、モータマウント４０及びギヤボックスマウント５０は、図１４に示されるように、かみ合い中心８０及びユニット重心９０から導出されるパワートレーン中心１００に基づいて（パワートレーン中心１００を考慮した位置に）配置されている（詳細は後述）。パワートレーン中心１００は、例えばかみ合い中心８０及びユニット重心９０を結ぶ線分の中点である。そして、モータマウント４０及びギヤボックスマウント５０は、図１７に示されるように、例えばパワートレーン中心１００からの距離Ｒが互いに同じになる位置に配置されている。すなわち、本実施形態では、モータマウント４１，４２及びギヤボックスマウント５１，５２は、パワートレーン中心１００からの距離Ｒが互いに同じになる位置に配置されている。

次に、モータマウント４０及びギヤボックスマウント５０の位置の決定手順（設計方法）について、説明する。図１８は、マウント位置の決定手順（設計方法）を示すフローチャートである。図１８に示されるように、マウント位置を決定するに際しては、最初に、かみ合い中心８０が導出される（ステップＳ１）。つづいて、ユニット重心９０が導出される（ステップＳ２）。つづいて、パワートレーン中心１００が導出される（ステップＳ３）。そして最後に、マウント位置が導出される（ステップＳ４）。なお、以上の工程によりマウント位置が決定された後においては、決定した位置にマウント（モータマウント４０及びギヤボックスマウント５０）が配置される。

次に、図１４～図１７を参照して、マウント位置の決定に係る各工程（上述したステップＳ１～Ｓ４）の詳細を説明する。

かみ合い中心８０を導出する工程（ステップＳ１）について、図４～図９を参照して説明する。図４～図８には、かみ合い中心８０の位置が模式的に示されている。図７（ａ）に示されるように、かみ合い中心８０は、各かみ合い点１０ｘ，２０ｘ，６０ｘが合成された一点である。図７（ｂ）は、かみ合い中心８０の導出を説明する図である。図７（ｂ）に示されるように、モータ１０及びギヤボックス３０がかみ合うかみ合い点１０ｘと、モータ２０及びギヤボックス３０がかみあうかみ合い点２０ｘと、出力軸６０及びギヤボックス３０がかみ合うかみ合い点６０ｘと、を結ぶ三角形の重心が、かみ合い中心８０として導出される。

例えば、アイドラシャフト軸３５の軸中心３５ｘと、モータ１０，２０及びギヤボックス３０の合わせ面との交点を座標中心１１０（図８参照）として、図９（ａ）に示されるように各かみ合い点１０ｘ，２０ｘ，６０ｘの座標が決まるとする。この場合には、上述したように、かみ合い中心８０は、各かみ合い点１０ｘ，２０ｘ，６０ｘを結ぶ三角形の重心として導出されるため、図９（ｂ）に示されるように、その座標が一意に定まる。

ユニット重心９０を導出する工程（ステップＳ２）について、図１０～図１３を参照して説明する。図１０～図１２には、ユニット重心９０の位置が模式的に示されている。図１０に示されるように、ユニット重心９０は、モータ１０の質量中心１０ｙと、モータ２０の質量中心２０ｙと、ギヤボックス３０の質量中心３０ｙと、を結ぶ三角形の重心である。

例えば、アイドラシャフト軸３５の軸中心３５ｘと、モータ１０，２０及びギヤボックス３０の合わせ面との交点を座標中心１１０（図８参照）として、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示されるように、各質量中心１０ｙ，２０ｙ，３０ｙの座標が決まるとする。この場合には、上述したように、ユニット重心９０は、各質量中心１０ｙ，２０ｙ，３０ｙを結ぶ三角形の重心として導出されるため、図１３（ｃ）に示されるように、その座標が一意に定まる。

パワートレーン中心１００を導出する工程（ステップＳ３）について、図１４～図１６を参照して説明する。図１４～図１６には、パワートレーン中心１００の位置が模式的に示されている。図１４に示されるように、パワートレーン中心１００は、かみ合い中心８０及びユニット重心９０を結ぶ線分の中点である。なお、パワートレーン中心１００は、必ずしもかみ合い中心８０及びユニット重心９０を結ぶ線分の中点でなくてもよく、かみ合い中心８０及びユニット重心９０の双方を考慮して決定される点であればよい。

マウント位置を導出する工程（ステップＳ４）について、図１７を参照して説明する。図１７においては、パワートレーン中心１００を中心とした半径Ｒの円が仮想的に示されている。モータマウント４０及びギヤボックスマウント５０の位置は、パワートレーン中心１００からの距離が互いに同じになる位置（図１７の例では、半径Ｒの円周上の位置）とされる。以上のように、かみ合い中心８０を導出する工程、ユニット重心９０を導出する工程、パワートレーン中心１００を導出する工程、及びマウント位置を導出する工程を経て、マウントの位置が決定される。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。

本実施形態に係るパワートレーンユニット１は、駆動トルクの入力に係る、モータ１０及びモータ２０と、モータ１０及びモータ２０からの駆動トルクを１つの出力軸６０に伝達するギヤボックス３０と、モータ１０及びモータ２０を支持するモータマウント４０と、ギヤボックス３０を支持するギヤボックスマウント５０と、を備え、モータマウント４０及びギヤボックスマウント５０は、モータ１０及びギヤボックス３０がかみ合うかみ合い点１０ｘと、モータ２０及びギヤボックス３０がかみ合うかみ合い点２０ｘと、出力軸６０及びギヤボックス３０がかみ合うかみ合い点６０ｘと、を結ぶ三角形の重心であるかみ合い中心８０に基づいて配置されている。

本実施形態に係るパワートレーンユニット１のように、複数系統の駆動トルク入力があるパワートレーンユニットについては、従来、駆動振動の低減等を実現するマウントの適切な配置について十分に確立されていなかった。ここで、各かみ合い点１０ｘ，２０ｘ，６０ｘを結ぶ三角形の重心であるかみ合い中心８０は、各かみ合い点１０ｘ，２０ｘ，６０ｘが合成された一点であるので、該かみ合い中心８０が考慮された位置にモータマウント４０及びギヤボックスマウント５０が配置されることによって、複数系統の駆動トルク入力があるパワートレーンユニット１において、駆動により生じる反力が各マウントに同じように加わることになり、駆動振動を適切に低減することができる。具体的には、パワートレーンユニット１におけるピッチ回転・ロー回転に対して効率的に振動減衰が図られる。以上のように、本実施形態に係るパワートレーンユニット１によれば、複数系統の駆動トルク入力があるパワートレーンユニットにおいて、適切な位置にマウントを配置することができる。

上記のパワートレーンユニット１において、モータマウント４０及びギヤボックスマウント５０は、モータ１０の質量中心１０ｙと、モータ２０の質量中心２０ｙと、ギヤボックス３０の質量中心３０ｙと、を結ぶ三角形の重心であるユニット重心９０に基づいて配置されていてもよい。各構成の質量中心１０ｙ，２０ｙ，３０ｙを結ぶ三角形の重心であるユニット重心９０がさらに考慮された位置にマウントが配置されることによって、各構成の重みが各マウントに同じように加わることになる。すなわち、ユニット重心９０が考慮されることによって、より適切な位置にマウントを配置することができる。

上記のパワートレーンユニット１において、モータマウント４０及びギヤボックスマウント５０は、かみ合い中心８０及びユニット重心９０から導出されるパワートレーン中心１００に基づいて配置されていてもよい。かみ合い中心８０及びユニット重心９０の双方から導出されたパワートレーン中心１００に基づきマウントが配置されることにより、かみ合い中心８０及びユニット重心９０の双方の情報を確実に反映させて、より適切な位置にマウントを配置することができる。

上記のパワートレーンユニット１において、パワートレーン中心１００は、かみ合い中心８０及びユニット重心９０を結ぶ線分の中点であってもよい。これによって、かみ合い中心８０及びユニット重心９０の双方の情報を確実に反映させて、より適切な位置にマウントを配置することができる。

上記のパワートレーンユニット１において、モータマウント４０及びギヤボックスマウント５０は、パワートレーン中心１００からの距離が互いに同じになる位置に配置されていてもよい。これにより、駆動により生じる反力及び各構成の重みが各マウントに均等に加わることになる。すなわち、パワートレーン中心１００から各マウントの距離を互いに同じにすることによって、より適切な位置にマウントを配置することができる。

本実施形態に係るマウント位置の設計方法は、モータ１０及びモータ２０を支持するモータマウント４０、並びに、モータ１０及びモータ２０からの駆動トルクを１つの出力軸６０に伝達するギヤボックス３０を支持するギヤボックスマウント５０の配置を決定する、マウント位置の設計方法であって、モータ１０及びギヤボックス３０がかみ合うかみ合い点１０ｘと、モータ２０及びギヤボックス３０がかみ合うかみ合い点２０ｘと、出力軸６０及びギヤボックス３０がかみ合うかみ合い点６０ｘと、を結ぶ三角形の重心であるかみ合い中心８０に基づいて、モータマウント４０及びギヤボックスマウント５０の配置を決定する。

上記の設計方法において、モータ１０の質量中心１０ｙと、モータ２０の質量中心２０ｙと、ギヤボックス３０の質量中心３０ｙと、を結ぶ三角形の重心であるユニット重心９０をさらに考慮して、モータマウント４０及びギヤボックスマウント５０の配置を決定してもよい。

上記の設計方法において、かみ合い中心８０及びユニット重心９０から導出されるパワートレーン中心１００をさらに考慮して、モータマウント４０及びギヤボックスマウントの配置を決定してもよい。

１…パワートレーンユニット、１０，２０…モータ、１０ｘ，２０ｘ，６０ｘ…かみ合い点、１０ｙ，２０ｙ，３０ｙ…質量中心、３０…ギヤボックス、４１，４２…モータマウント、５１，５２…ギヤボックスマウント、６０…出力軸、８０…かみ合い中心、９０…ユニット重心、１００…パワートレーン中心。

Claims (2)

1. 駆動トルクの入力に係る、第１のモータ及び第２のモータと、
   前記第１のモータ及び前記第２のモータからの駆動トルクを１つの出力軸に伝達するギヤボックスと、
   前記第１のモータ及び前記第２のモータを支持するモータマウントと、
   前記ギヤボックスを支持するギヤボックスマウントと、を備え、
   前記モータマウント及び前記ギヤボックスマウントは、
   前記第１のモータ及び前記ギヤボックスがかみ合う第１かみ合い点と、前記第２のモータ及び前記ギヤボックスがかみ合う第２かみ合い点と、前記出力軸及び前記ギヤボックスがかみ合う第３かみ合い点と、を結ぶ三角形の重心であるかみ合い中心に基づいて配置され、
   前記第１のモータの質量中心と、前記第２のモータの質量中心と、前記ギヤボックスの質量中心と、を結ぶ三角形の重心であるユニット重心に基づいて配置され、
   前記かみ合い中心及び前記ユニット重心を結ぶ線分の中点であるパワートレーン中心からの距離が互いに同じになる位置に配置されている、パワートレーンユニット。
2. 駆動トルクの入力に係る第１のモータ及び第２のモータを支持するモータマウント、並びに、前記第１のモータ及び前記第２のモータからの駆動トルクを１つの出力軸に伝達するギヤボックスを支持するギヤボックスマウントの配置を決定する、マウント位置の設計方法であって、
   前記モータマウント及び前記ギヤボックスマウントの配置を、
   前記第１のモータ及び前記ギヤボックスがかみ合う第１かみ合い点と、前記第２のモータ及び前記ギヤボックスがかみ合う第２かみ合い点と、前記出力軸及び前記ギヤボックスがかみ合う第３かみ合い点と、を結ぶ三角形の重心であるかみ合い中心と、
   前記第１のモータの質量中心と、前記第２のモータの質量中心と、前記ギヤボックスの質量中心と、を結ぶ三角形の重心であるユニット重心と、
   を結ぶ線分の中点であるパワートレーン中心からの距離が互いに同じになる位置に決定する、マウント位置の設計方法。

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