CN109466291A - 车辆驱动装置 - Google Patents

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Abstract

车辆驱动装置(100)具有：以上下方向的轴线(CL1)为中心旋转的电动机(1)；配置于电动机(1)的内侧的单小齿轮式的第1行星齿轮机构(2)和双小齿轮式的第2行星齿轮机构(3)；以及将从第2行星齿轮机构(3)输出的转矩分别传递到左右驱动轴(4、5)的转矩传递部(6)。转矩传递部(6)具有以在上下方向彼此错位的方式配置于电动机(1)的下方的正齿轮(61、63)和正齿轮(71、72、73)，将从第2行星齿轮机构(3)的太阳轮(31)输出的转矩利用正齿轮(61、63)传递到左侧的驱动轴(4)，同时，将从第2行星齿轮机构(3)的齿轮架(35)输出的转矩利用正齿轮(71、72、73)传递到右侧的驱动轴(5)。

Description

车辆驱动装置
技术领域
本发明涉及一种驱动车辆行驶的车辆驱动装置。
背景技术
作为这种装置，以往已知在将电动机的旋转轴线朝向车辆高度方向的状态下，将电动机配置于车辆座椅的下方，并将电动机的转矩利用一对伞齿轮传递到沿前后方向延伸的传动轴的装置。该装置例如在专利文献1中有记载。在专利文献1记载的装置中，在与电动机的转子的中心部嵌合的轴的上端部设置有伞齿轮。
在专利文献1记载的装置中，伞齿轮从外壳的上端部突出。因此，当使用专利文献1记载的装置，将电动机的转矩输出到左右驱动轴时，需要在电动机的上方配置与伞齿轮啮合的差速器装置等的差动机构。其结果，车辆驱动装置在高度方向大型化，且在高度方向有限的车辆的规定空间，难以配置车辆驱动装置。
现有技术文献
专利文献1：特开2012-29369号公报(JP2012-029369A)。
发明内容
本发明的一技术方案为车辆驱动装置，其具有：电动机，其具有以上下方向的轴线为中心旋转的转子和配置于转子的周围的定子；第1行星齿轮机构，其为以轴线为中心配置于转子的径向内侧，被输入电动机的转矩的单小齿轮式机构；第2行星齿轮机构，其为以轴线为中心配置于转子的径向内侧且第1行星齿轮机构的上方或下方，被输入从第1行星齿轮机构输出的转矩的双小齿轮式机构；转矩传递部，将从第2行星齿轮机构输出的转矩分别传递到车辆行驶用的左右一对驱动轴。第2行星齿轮机构具有：被输入从第1行星齿轮机构输出的转矩的环形齿轮、配置于环形齿轮的内部的太阳轮、与太阳轮啮合的第1行星齿轮、与环形齿轮啮合的第2行星齿轮、在第1行星齿轮和第2行星齿轮彼此啮合的状态下，支承第1行星齿轮和第2行星齿轮能够使它们旋转的齿轮架；转矩传递部具有以在上下方向彼此错位的方式配置于电动机的上方或下方的第1动力传递元件和第2动力传递元件，将从太阳轮输出的转矩利用第1动力传递元件传递到左右一对驱动轴中的任一方，同时将从齿轮架输出的转矩利用第2动力传递元件传递到左右一对驱动轴中的任意另一方。
附图说明
本发明的目的、特征以及优点，通过与附图相关的以下实施方式的说明进一步阐明。
图1是表示本发明一实施方式的车辆驱动装置的主要部分结构的概略图。
图2A是表示将图1的车辆驱动装置装载于车辆的装载例的侧视图。
图2B是表示将图1的车辆驱动装置装在于车辆的装载例的后视图。
图3是作为图1的比较例的车辆驱动装置的概略图。
图4是比较表示将图1的车辆驱动装置和图3的车辆驱动装置分别装载于车辆的状态的侧视图。
图5是表示图1的变形例的图。
具体实施方式
以下，参照图1～图5对本发明一实施方式进行说明。图1是本发明一实施方式的车辆驱动装置100的主要部分结构的概略图。该车辆驱动装置100具有作为旋转电机的一个例子的电动机1，将把电动机1作为驱动源的行驶驱动转矩输出到车辆驱动轮。因此，车辆驱动装置100装载于电动汽车、混合动力车辆等、具有作为行驶驱动源的电动机1的车辆。另外，电动机1还能作为发电机来使用。图1中，用箭头表示在将车辆驱动装置100装载于车辆的状态下的车辆的上下方向(高度方向)和左右方向(车宽方向)。
如图1所示，车辆驱动装置100具有：以上下方向的轴线CL1为中心旋转的电动机1；以轴线CL1为中心配置于电动机1的径向内侧的第1行星齿轮机构2；以轴线CL1为中心配置于电动机1的径向内侧且第1行星齿轮机构2的下方的第2行星齿轮机构3；在电动机1的径向外侧沿左右方向延伸的左右一对驱动轴4、5；将从第2行星齿轮机构3输出的转矩分别传递到驱动轴4、5的转矩传递部6。
在左侧的驱动轴4的左端部和右侧的驱动轴5的右端部分别连结有驱动轮103(参照图2A、图2B)。电动机1的转矩利用第1行星齿轮机构2、第2行星齿轮机构3和转矩传递部6传递到左右的驱动轴4、5，由此左右的驱动轮103被驱动。
对车辆驱动装置100的各部分的结构进行详细的说明。电动机1具有以轴线CL1为中心旋转的转子10和配置于转子10的周围的定子15。电动机1和第1行星齿轮机构2以及第2行星齿轮机构3一起配置于固定在车身框架的壳体7内。
转子10具有转子毂11和转子芯12。转子毂11具有：以轴线CL1为中心的大致圆筒形状的轴部13；从轴部13向径向外侧延伸，且连接轴部13和转子芯12的板部14。轴部13利用轴承能够旋转地支承于沿着轴线CL1延伸在轴部13的内部的未图示的轴的外周面。转子芯12为以轴线CL1为中心的大致圆筒形状的转子铁芯，与转子毂11一体旋转。电动机1例如为嵌入式磁铁型同步电动机，在转子芯12上沿着圆周方向嵌入有多个永久磁铁。另外，还能够将不具有磁铁的同步磁阻电动机、开关磁阻电动机等作为电动机1来使用。
定子15具有从转子芯12外周面经由径向规定长度的间隙配置的、以轴线CL1为中心的大致圆筒形状的定子芯16。定子芯16为定子铁芯，固定于壳体7的内壁。在定子芯16的内周面设置有向径向外侧且沿着圆周方向的多个夹槽，通过集中绕组或分布绕组将未图示的绕组(线圈)配置于各夹槽。绕组的上下端部相对于定子芯16的上下端面分别向上方和下方突出。通过使三相交流电流在绕组流动而产生旋转磁场，并且转子10进行旋转。
第1行星齿轮机构2为单小齿轮式，其具有：以轴线CL1为中心而构成的太阳轮21和环形齿轮22；与太阳轮21和环形齿轮22啮合的行星齿轮23；支承行星齿轮23使其能够旋转的齿轮架24。环形齿轮22固定于壳体7的内壁，同时被设置为与太阳轮21和齿轮架24分别能够以轴线CL1为中心旋转。太阳轮21例如利用花键与转子毂11的轴部13结合，与转子毂11一体旋转。通过太阳轮21的旋转，齿轮架24利用行星齿轮23旋转。
第2行星齿轮机构3为双小齿轮式，其具有：以轴线CL1为中心而构成的太阳轮31和环形齿轮32；与太阳轮31啮合的径向内侧的第1行星齿轮33；与环形齿轮32啮合的径向外侧的第2行星齿轮34；在第1行星齿轮33和第2行星齿轮34彼此啮合的状态下，支承两行星齿轮33、34使它们能够旋转的齿轮架35。
太阳轮31、环形齿轮32和齿轮架35分别被设置为能够以轴线CL1为中心旋转。环形齿轮32与第1行星齿轮机构2的齿轮架24例如利用花键结合，与齿轮架24一体旋转。通过环形齿轮32的旋转，太阳轮31和齿轮架35分别利用行星齿轮33、34旋转。此时太阳轮31和齿轮架35的旋转方向彼此相同。
转矩传递部6具有：第1转矩传递部60，其将从太阳轮31输出的转矩传递到左侧的驱动轴4；第2转矩传递部70，其将从齿轮架35输出的转矩传递到右侧的驱动轴5。
第1转矩传递部60具有配置于电动机1的下方空间的、彼此位于相同高度的齿轮系，具体来说具有2个正齿轮61、63。齿轮61被设置为能够以沿着轴线CL1的旋转轴64为中心旋转。旋转轴64与第2行星齿轮机构3的太阳轮31例如利用花键结合，齿轮61利用旋转轴64与太阳轮31一体旋转。齿轮63被设置为能够以与轴线CL1平行的旋转轴66为中心旋转。齿轮61、63彼此啮合且从太阳轮31输出的转矩利用齿轮61传递到齿轮63。
齿轮63的旋转轴66在电动机1的左方向上方延伸，且在其上端部设置有伞齿轮(锥齿轮)67。伞齿轮67与设置在驱动轴4的右端部的伞齿轮41啮合。由此，齿轮63的转矩利用一对伞齿轮67、41传递到驱动轴4，驱动轴4进行旋转。
第2转矩传递部70具有配置于电动机1的下方空间且正齿轮61、63上方的、彼此位于相同高度的齿轮系，具体来说具有3个正齿轮71～73。齿轮71支承于以轴线CL1为中心的圆筒形状的旋转轴74，旋转轴64贯通旋转轴74的内部。旋转轴74与第2行星齿轮机构3的齿轮架35例如利用花键结合，齿轮71利用旋转轴74与齿轮架35一体旋转。齿轮72、73被设置为能够分别以与轴线CL1平行的旋转轴75、76为中心旋转。齿轮71、73分别与齿轮72啮合，从齿轮架35输出的转矩利用齿轮71、72传递到齿轮73。
齿轮73的旋转轴76在电动机1的右方向上方延伸，且在其上端部设置有伞齿轮(锥齿轮)77。伞齿轮77与设置在驱动轴5的左端部的伞齿轮51啮合。由此，齿轮73的转矩利用一对伞齿轮77、51传递到驱动轴5，驱动轴5进行旋转。此时驱动轴5的旋转方向与驱动轴4的旋转方向相同。
左右驱动轴4、5配置于从电动机1(例如定子15)的下端面到上端面的高度范围内。更具体地来说，驱动轴4、5被配置为与转子10的高度方向中央部大致相同的高度。伞齿轮41、51的上端部相对于电动机1上端面位于下方，壳体7的上端面位于车辆驱动装置100的最上部。另外，第1转矩传递部60的正齿轮61、63位于车辆驱动装置100的最下部。
在以这种方式构成的车辆驱动装置100中，电动机1的转矩利用第1行星齿轮机构2的太阳轮21和齿轮架24传递到第2行星齿轮机构3的环形齿轮32。传递到环形齿轮32的转矩利用第2行星齿轮34、第1行星齿轮33和太阳轮31传递到第1转矩传递部60的旋转轴64，同时，利用行星齿轮33、34和齿轮架35传递到第2转矩传递部70的旋转轴74。传递到旋转轴64的转矩利用正齿轮61、63和伞齿轮67、41传递到左侧的驱动轴4，传递到旋转轴74的转矩利用正齿轮71～73和伞齿轮77、51传递到右侧的驱动轴5。由此，电动机1的转矩传递到左右的驱动轮，进而能够使车辆行驶。
如上所述，本实施方式的车辆驱动装置100以将电动机1的旋转轴线CL1朝向车辆高度方向而构成，并在电动机1的转子10的内部配置有第1行星齿轮机构2和第2行星齿轮机构3。因此，在不必设置伞齿轮式的差动机构而抑制车辆驱动装置100整体高度的状态下，能够将电动机1的转矩同时输出到左右的驱动轴4、5。因此，能够容易将适于发挥高输出功率的大径电动机1配置于车辆的有限的高度空间内。
图2A、2B分别是表示将车辆驱动装置100装载于车辆的装载例的侧视图和后视图(从车辆后方看到的图)。在这里，示出了车辆驱动装置100配置于左右的前轮103之间，作为前轮驱动装置来使用的例子。另外，还可以将车辆驱动装置100配置于左右的后轮104之间，作为后轮驱动装置来使用。
如图2A、2B所示，车辆驱动装置100配置于车身底面的附近且车辆左右方向中央部。由此，能够使车辆发动机罩的位置下降，从而提高设计等方面的优势。另外，省略图示，不使车内的地板上升，即在不牺牲车内乘车空间的状态下，能够容易地将车辆驱动装置100配置于座椅的下方或左右的后轮104之间，配置车辆驱动装置100的自由度较高。
图3是作为图1的比较例的车辆驱动装置200的概略图。该车辆驱动装置200代替双小齿轮式的第2行星齿轮机构3，具有内置了多个伞齿轮(左右一对伞齿轮和与这些伞齿轮啮合的一对伞齿轮)的伞齿轮式的差动机构201。在图3中，电动机202的转矩利用行星齿轮机构203和伞齿轮204、205传递到将电动机202的下方沿左右方向延伸的旋转轴206，并且旋转轴206的转矩利用正齿轮207、208和差动机构201输出到左右的驱动轴209、210。
图4是将图1的车辆驱动装置100和图3的车辆驱动装置200分别装载于车辆的状态下的侧视图，图4中比较并示出了两者的高度。在本实施方式中，在电动机1的下方，配置有构成转矩传递部6的正齿轮61、63、71～73，相对于正齿轮61、63、71～73在上方还配置有伞齿轮67、77。而且，电动机1的转矩利用正齿轮61、63、71～73和伞齿轮67、77传递到驱动轴4、5。因此，能够将转矩传递部6从电动机1的在上下方向的突出量抑制到最小，从而能够使车辆驱动装置100的高度最小化。
于此相对，当以伞齿轮204相对于电动机202向下方突出的方式构成车辆驱动装置200时，需要将伞齿轮式的差动机构201配置于电动机202的下方，因此，车辆驱动装置200在高度方向大型化。其结果，车辆驱动装置200相对于车辆驱动装置100整体高度高出ΔH。
采用本实施方式能够起到如下的作用效果。
(1)本实施方式的车辆驱动装置100具有：电动机1，其具有以上下方向的轴线CL1为中心旋转的转子10和配置于转子10的周围的定子15；第1行星齿轮机构2，其为以轴线CL1为中心配置于转子10的径向内侧，被输入电动机1的转矩的单小齿轮式机构；第2行星齿轮机构3，其为以轴线CL1为中心配置于转子10的径向内侧且第1行星齿轮机构2的下方，被输入从第1行星齿轮机构2输出的转矩的双小齿轮式机构；转矩传递部6，其将从第2行星齿轮机构3输出的转矩分别传递到车辆行驶用的左右一对驱动轴4、5(图1)。第2行星齿轮机构3具有：输入从第1行星齿轮机构2输出的转矩的环形齿轮32；配置于环形齿轮32的内部的太阳轮31；与太阳轮31啮合的第1行星齿轮33；与环形齿轮32啮合的第2行星齿轮34；在第1行星齿轮33和第2行星齿轮34彼此啮合的状态下，支承第1行星齿轮33和第2行星齿轮34使它们能够旋转的齿轮架35(图1)。转矩传递部6具有以在上下方向彼此错位的方式配置于电动机1的下方的第1转矩传递部60的齿轮系(齿轮61、63)和第2转矩传递部70的齿轮系(齿轮71～73)，将从太阳轮31输出的转矩利用齿轮61、63传递到左侧的驱动轴4，同时，将从齿轮架35输出的转矩利用齿轮71～73传递到右侧的驱动轴5(图1)。
这样，通过将电动机配置成使旋转轴线CL1朝向上下方向，并将电动机1的转矩利用配置于转子10的内侧的双小齿轮式的第2行星齿轮机构3和配置于电动机1的下方的齿轮61、63、71～73输出到左右的驱动轴4、5的方式来构成，因为不需要将伞齿轮式的差动机构配置于电动机1的下方，能够抑制车辆驱动装置100整体的高度。其结果，能够容易地将具有能够发挥高输出功率的大径的电动机1的车辆驱动装置100配置于左右的前轮103之间或左右的后轮104之间等，能够将电动机1的转矩不通过传动轴而输出到驱动轴4、5。
(2)配置于电动机1的下方的齿轮61、63、71～73被配置为以上下方向的旋转轴64、66、74～76为中心旋转的正齿轮(图1)。因此，能够将从转矩传递部6的电动机1的向下方的突出量抑制到最小。
(3)左右的驱动轴4、5位于比电动机1的上端部低且比下端部高的规定范围内，更具体来说，电动机1与驱动轴4、5大致位于相同高度(图1)。因此，能够将车辆驱动装置100紧凑地配置于左右的驱动轴4、5之间。
(4)转矩传递部6还具有左右的旋转轴66、76，其在电动机1的径向外侧分别朝向左右的驱动轴4、5向上方延伸，并且分别利用齿轮61、63、71～73被输入从第2行星齿轮机构3输出的转矩(图1)。左右的旋转轴66、76分别在上端部具有伞齿轮67、77(图1)。由此，能够容易地将来自配置于电动机1的下方的正齿轮61、63、71～73的转矩传递到配置于电动机1的左右的驱动轴4、5。
本实施方式能够进行各种各样的变形。以下，对于本实施方式的变形例进行说明。图5是表示图1的变形例的图。在图5中，转矩传递部6的构成包括取代正齿轮61、63、71～73的、沿水平方向延伸的链条68、78或带。链条68绕挂在旋转轴64(更为正确地说，设置于旋转轴64的链轮)和旋转轴66(更为正确地说，设置于旋转轴66的链轮)之间，链条78绕挂在旋转轴74(更为正确地说，设置于旋转轴74的链轮)和旋转轴76(更为正确地说，设置于旋转轴76的链轮)之间。由此，来自第2行星齿轮机构3的转矩利用链条68输入到旋转轴66的同时，利用链条78输入到旋转轴76。
另外，还能够以取代正齿轮61、63或链条68，利用其他的第1动力传递元件将从第2行星齿轮机构3的太阳轮31输出的转矩传递到左右一方的驱动轴4的方式构成。还能够以取代正齿轮71～73和链条78，利用其他的第2动力传递元件将从第2行星齿轮机构3的齿轮架35输出的转矩传递到左右另一方的驱动轴5的方式构成。
在上述实施方式中，相对于正齿轮71～73或链条78等的第2动力传递元件，将正齿轮61、63或链条68等的第1动力传递元件配置在了下方(第2行星齿轮机构3侧)，但还可以配置于上方。在上述实施方式中，将第1动力传递元件和第2动力传递元件配置在了电动机1的下方，但还可以将这些配置在电动机1的上方。
可以将上述实施方式和变形例的1个或者多个任意组合起来，也可以将各变形例彼此组合起来。
采用本发明，在不使车辆驱动装置在高度方向大型化的情况下，能够容易地将车辆驱动装置配置于高度方向有限的车辆的规定空间。
以上，就本发明的优选实施方式进行了说明，本领域技术人员清楚地知道，在不脱离后述的权利要求书的公开范围的情况下，能够进行各种修改和变更。

Claims (4)

1.一种车辆驱动装置，其特征在于，具有：
电动机(1)，其具有以上下方向的轴线(CL1)为中心旋转的转子(10)和配置于该转子(10)的周围的定子(20)；
第1行星齿轮机构(2)，其为以所述轴线(CL1)为中心配置于所述转子(10)的径向内侧，被输入所述电动机(1)的转矩的单小齿轮式机构；
第2行星齿轮机构(3)，其为以所述轴线(CL1)为中心配置于所述转子(10)的径向内侧且所述第1行星齿轮机构(2)的上方或下方，被输入从所述第1行星齿轮机构(2)输出的转矩的双小齿轮式机构；以及
转矩传递部(6)，其将从所述第2行星齿轮机构(3)输出的转矩分别传递到车辆行驶用的左右一对驱动轴(4、5)；
所述第2行星齿轮机构(3)具有：被输入从所述第1行星齿轮机构(2)输出的转矩的环形齿轮(32)、配置于所述环形齿轮(32)的内部的太阳轮(31)、与所述太阳轮(31)啮合的第1行星齿轮(33)、与所述环形齿轮(32)啮合的第2行星齿轮(34)、在所述第1行星齿轮(33)和所述第2行星齿轮(34)彼此啮合的状态下，支承所述第1行星齿轮(33)和所述第2行星齿轮(34)使所述第1行星齿轮(33)和所述第2行星齿轮(34)能够旋转的齿轮架(35)，
所述转矩传递部(6)具有以在上下方向彼此错位的方式配置于所述电动机(1)的上方或下方的第1动力传递元件(61、63；68)和第2动力传递元件(71、72、73；78)，将从所述太阳轮(31)输出的转矩利用所述第1动力传递元件(61、63；68)传递到所述左右一对驱动轴(4、5)中的任一方，同时，将从所述齿轮架(35)输出的转矩利用所述第2动力传递元件(71、72、73；78)传递到所述左右一对驱动轴(4、5)中的任意另一方。
2.根据权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于，
所述第1动力传递元件(61、63；68)和所述第2动力传递元件(71、72、73；78)具有以上下方向延伸的旋转轴(64、66、74、75、76)为中心旋转的正齿轮(61、63、71、72、73)或沿水平方向延伸的链条(68、78)。
3.根据权利要求1或2所述的车辆驱动装置，其特征在于，
所述左右一对驱动轴(4、5)位于比所述电动机(1)的上端部低且比下端部高的规定范围内。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的车辆驱动装置，其特征在于，
所述转矩传递部(6)还具有左右一对旋转轴(66、76)，其在所述电动机(1)的径向外侧分别朝向所述左右一对驱动轴(4、5)沿上下方向延伸，并且分别利用所述第1动力传递元件(61、63；68)或所述第2动力传递元件(71、72、73；78)被输入从所述第2行星齿轮机构(3)输出的转矩，所述左右一对旋转轴(66、76)分别在前端部具有伞齿轮(67、77)。
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