JP2001080368A - 車両用駆動ユニット支持装置 - Google Patents
車両用駆動ユニット支持装置Info
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Abstract
方向への低剛性化”と、発進時のガクガク振動対策等の
ために要求される“重心における(駆動軸による)モー
メント入力への高剛性化”を両立することができる車両
用駆動ユニット支持装置を提供すること。 【解決手段】 前輪と後輪の少なくとも一方を電動機等
にて駆動する車両であって、減速機が付加される場合
は、それも含んで一体化とした駆動ユニットを複数の弾
性マウント部材により支持する車両用駆動ユニット支持
装置において、駆動ユニットを支持する弾性マウント部
材を同一平面内に3部材以上配置し、各弾性マウント部
材の弾性中心を1つの平面内に含むように設定し、この
平面をマウント面としたとき、マウント面内に、駆動ユ
ニットが有する慣性主軸のうちの2軸を存在させる設定
としたことを特徴とする。
Description
械エネルギとを利用して走行するハイブリッド車両、も
しくは、電気エネルギを利用して走行する電気自動車に
代表される車両の駆動ユニット(減速機が付加されてい
る場合は、それも含んで一体化したユニットとして考え
る。)の支持装置の技術分野に属する。
支持構造としては、例えば、特開平8−132900号
公報に記載のものが知られている。
に、フロアパネルFPに直接取り付けられた前後のクロ
スメンバCMF,CMRを介してリヤディファレンシャ
ルRDを支持する構造である。この構造は、前側のクロ
スメンバCMFには一点で支持され、後側のクロスメン
バCMRには二点で支持され、かつ当該リヤディファレ
ンシャルRDのアクスル中心CAから前記前側の支持点
M1迄の距離L1と、前記後側の支持点M2,M3迄の
距離L2の比率μを、例えば、2:1のような、当該リ
ヤディファレンシャルRDに入力されるピッチング振動
を、前記アクスル中心CAの前後間で位相キャンセルし
うる比率となっている。
悪化させることなく、従来のサブフレームを排除して、
車両の重量低減、或いはコストダウンを実現し、更には
フロアの低床化を図ることが可能となっている。
うな従来のリヤデフ支持構造にあっては、リヤ駆動軸に
対して直交するアクスル中心CAの前後間で寸法比率を
規定するにとどまっている。従って、リヤデフのように
入出力が十字構成の2軸構造であれば、当該リヤデフに
主として入力されるピッチング共振は位相キャンセルさ
れ、ボディに振動が伝わりにくくなると考えられる。
ユニットの支持を考慮した場合、出力軸のみの構造であ
るため、一本駆動軸に対する最適化が十分ではない、つ
まり、ピッチング振動に対して2軸構造のような位相キ
ャンセル作用による振動低減を望むことができないとい
う問題点があった。
合、自ら軸出力源となるため、特に発進時の駆動反力に
起因するガクガク振動に代表される、変位小領域におけ
る剛性対策が十分ではない、という問題点があった。
してなされたもので、電動機等の駆動ユニットが、実際
にハイブリッド車両及び電気自動車に用いられる場合を
想定し、駆動ユニット支持に関して、防振のために要求
される“重心における並進方向への低剛性化”と、発進
時のガクガク振動対策等のために要求される“重心にお
ける(駆動軸による)モーメント入力への高剛性化”を
両立することができる車両用駆動ユニット支持装置を提
供することを目的とする。
は、前輪と後輪の少なくとも一方を電動機等にて駆動す
る車両であって、減速機が付加される場合は、それも含
んで一体化とした駆動ユニットを複数の弾性マウント部
材により支持する車両用駆動ユニット支持装置におい
て、荷重方向と弾性変位の方向とが一致し、かつ角変位
を生じないような軸を弾性マウント部材の弾性主軸と定
義し、この弾性主軸は1点で互いに直交する3方向に存
在し、直交3軸の交点を弾性中心と定義し、また、その
軸回りに駆動ユニットを回転させたときに駆動ユニット
と共に回転する座標系からみて回転軸の方向を変えさせ
ようとするモーメントが発生しない軸を駆動ユニットの
慣性主軸と定義し、この慣性主軸は1点で互いに直交す
る3方向に存在し、直交3軸の交点を重心と定義したと
き、前記駆動ユニットを支持する弾性マウント部材を同
一平面内に3部材以上配置し、各弾性マウント部材の弾
性中心を1つの平面内に含むように設定し、この平面を
マウント面としたとき、マウント面内に、前記駆動ユニ
ットが有する慣性主軸のうちの2軸を存在させる設定と
したことを特徴とする。
車両用駆動ユニット支持装置において、前記複数の弾性
マウント部材による支持ばね系全体として弾性主軸や弾
性中心が存在するように設定し、前記駆動ユニットの重
心、即ち慣性主軸3軸の交点を、前記支持ばね系全体と
しての弾性中心、即ち弾性主軸3軸の交点とほぼ一致さ
せる設定としたことを特徴とする。
車両用駆動ユニット支持装置において、前記駆動ユニッ
トが有する慣性主軸のうちマウント面内に存在する2軸
と、前記支持ばね系全体としての弾性主軸のうちの2軸
とを、マウント面上においてほぼ一致させる設定とした
ことを特徴とする。
車両用駆動ユニット支持装置において、前記駆動ユニッ
トが有する慣性主軸のうち、マウント面に含まれてい
て、かつ駆動軸と平行な慣性主軸を存在させ、その慣性
主軸を、前記支持ばね系全体としての弾性主軸のうち、
マウント面に含まれている1つの弾性主軸とほぼ一致さ
せ、かつ駆動軸と平行に存在させる設定としたことを特
徴とする。
弾性マウント部材により支持する車両用駆動ユニット支
持装置において、荷重方向と弾性変位の方向とが一致
し、かつ角変位を生じないような軸を弾性マウント部材
の弾性主軸と定義し、この弾性主軸は1点で互いに直交
する3方向に存在し、直交3軸の交点を弾性中心と定義
し、また、その軸回りに駆動ユニットを回転させたとき
に駆動ユニットと共に回転する座標系からみて回転軸の
方向を変えさせようとするモーメントが発生しない軸を
駆動ユニットの慣性主軸と定義し、この慣性主軸は1点
で互いに直交する3方向に存在し、直交3軸の交点を重
心と定義する。
ットを支持するにあたって、駆動ユニットを支持する弾
性マウント部材が同一平面内に3部材以上配置され、各
弾性マウント部材の弾性中心が1つの平面内に含むよう
に設定され、この平面をマウント面としたとき、マウン
ト面内に、駆動ユニットが有する慣性主軸のうちの2軸
を存在させる設定とされる。
にマウント面に含まれる。これにより、駆動ユニットが
有する慣性主軸のうちの2軸と、複数の弾性マウント部
材による支持ばね系全体として形成される弾性主軸のう
ちの2軸が、同じマウント面に含まれることになる。
や弾性中心を有することで、弾性支持された剛体に、弾
性主軸に沿って力を作用させると、その方向に並進的な
変位のみを生じ角変位は生じない。弾性支持された剛体
に偶力を作用させると、剛体は弾性中心を通る軸の回り
に角変位を生じる。という静力学的な基本性質がある。
これに加え、同じマウント面に弾性中心と重心を共に含
むことで、弾性支持された剛体に直線力を作用させる
と、剛体は弾性主軸の方向の並進的な変位となり、各支
持点に生じるばね反力の合ベクトルはその弾性主軸上に
存在し、偶力成分は有しない。弾性支持された剛体に偶
力を作用させると、偶力の方向がマウント面に垂直とい
う関係となり、偶力の方向と回転軸の方向とは一致し、
その回転軸は弾性中心を通る。という静力学的な性質を
持つことになる。
る弾性マウント部材の設計において、マウント面方向の
剛性の設定とその法線方向の剛性の設定を分離して考え
ることができ、前後剛性のような並進固有値群を低く設
計し、ロール剛性のような回転固有値群を高く設計する
ことで、防振のために要求される“重心における並進方
向への低剛性化”と、発進時のガクガク振動対策等のた
めに要求される“重心におけるモーメント入力への高剛
性化”を両立することができる。
項1記載の設定に加え、複数の弾性マウント部材による
支持ばね系全体として弾性主軸や弾性中心が存在するよ
うに設定され、駆動ユニットの重心、即ち慣性主軸3軸
の交点が、支持ばね系全体としての弾性中心、即ち弾性
主軸3軸の交点とほぼ一致させる設定とされる。
中心と重心をほぼ一致させた場合、弾性支持された剛体
に直線力を作用させると、その作用線が弾性中心を通る
ことになり、剛体は並進的な変位をなし角変位は生じな
い。また、弾性支持された剛体に偶力を作用させると、
その角変位は弾性中心を通る軸の回りに変位することに
なり、各支持点に生じるばね反力の合ベクトルは偶力成
分のみとなる。という静力学的な性質を持つことにな
る。
加え、マウント面方向の剛性の設定とその法線方向の剛
性の設定を完全に分離して考えることができ、特に、駆
動ユニットに作用する直線力が全て並進的な変位に置き
換えられることで、並進固有値群の設計を簡便にするこ
とができる。
項2記載の設定に加え、駆動ユニットが有する慣性主軸
のうちマウント面内に存在する2軸と、支持ばね系全体
としての弾性主軸のうちの2軸とを、マウント面上にお
いてほぼ一致させる設定とされる。
中心と重心をほぼ一致させ、かつ、慣性主軸と弾性主軸
の方向も一致させた場合、弾性支持された剛体に直線力
を作用させると、その作用線が弾性中心を通り、しか
も、力の方向と変位の方向とが一致することになり、剛
体は並進的な変位をなす。また、弾性支持された剛体に
偶力を作用させると、その角変位は弾性中心を通る軸の
回りに変位することになり、各支持点に生じるばね反力
の合ベクトルは偶力成分のみとなり、その方向は角変位
の軸の方向と一致する。という静力学的な性質を持つこ
とになる。
加え、駆動ユニットの変位の方向を予め規定することが
でき、これによって、駆動ユニットとその周辺部材との
緩衝を避ける配置レイアウトの設計を簡便にすることが
できる。
記載の車両用駆動ユニット支持装置において、駆動ユニ
ットが有する慣性主軸のうち、マウント面に含まれてい
て、かつ駆動軸と平行な慣性主軸を存在させ、その慣性
主軸を、支持ばね系全体としての弾性主軸のうち、マウ
ント面に含まれている1つの弾性主軸とほぼ一致させ、
かつ駆動軸と平行に存在させる設定とされる。
入力に対し、駆動軸と平行な慣性主軸及びマウント面に
含まれている1つの弾性主軸の回りに駆動ユニットが角
変位するというように角変位の方向が規定されることに
なる。
ト入力がマウント面内とその法線方向に分離しやすくな
るので、複数の弾性マウント部材の変位方向に対する剛
性を高くする設計を行うことで、発進時や加速時の駆動
軸による回転トルク変動に対する影響を受けにくくする
ことができる。
詳細に説明する。
記載の発明に対応する車両用駆動ユニット支持装置を示
す概念図である。
れる駆動ユニット支持点により張られるマウント面11
を用意する。この面内に、対象となる駆動ユニットが有
する慣性主軸12,13,14のうちの2軸が含まれる
ようにすればよい。この場合、図1に示すように、駆動
ユニットの重心15は、必然的にマウント面11に含ま
れる。尚、前記n(n≧3)点により構成した駆動ユニ
ット支持点の各々のz座標は任意とする。
軸のうちの2軸12,13と、複数の弾性マウント部材
により形成される弾性主軸16,17,18のうちの2
軸16,17が、同一平面上に含まれるので、駆動ユニ
ットに対するモーメント入力が、マウント面内とその法
線方向に分離することが可能となり、ロール剛性のよう
な回転固有値群を高く設計できる作用がある。
記載の発明に対応する車両用駆動ユニット支持装置を示
す概念図、図3は本発明におけるn(n≧3)点により
構成される弾性マウント部材による駆動ユニット支持点
の配置条件をxy平面を用いて示した平面図ある。
ユニット支持点(x21,y21,z21)、22は第
2駆動ユニット支持点(x22,y22,z22)、2
3は第三駆動ユニット支持点(x23,y23,z2
3)・・・と続き、2nは第n駆動ユニット支持点(x
2n,y2n,z2n)である。次に、前記第1駆動ユ
ニット支持点におけるz方向(車両上下方向)の弾性定
数をk21、前記第2駆動ユニット支持点におけるz方
向の弾性定数をk22、前記第三駆動ユニット支持点に
おけるz方向の弾性定数をk23・・・とおき、前記第
n駆動ユニット支持点におけるz方向の弾性定数をk2
nとする。この時、前記21,22,23,・・・,2
nによって形成される弾性主軸2本がxy平面を図2の
マウント面11とし、その面上に2本の弾性主軸をのせ
ることを想定し、x軸及びy軸と一致する条件は、次に
示す(1),(2),(3)式が満たされればよい。
の力の釣り合い式を示しており、同様に(2)式はxy
平面をx軸回りに回転させたときの力の釣り合い式を示
している。また、(3)式はx軸回りもしくはy軸回り
に回転させたときのモーメントの釣り合い式を示してい
る。
駆動ユニット支持装置を実現するには、上記同一平面上
のn(n≧3)点により構成されるマウント面11内
に、対象となる駆動ユニットが有する慣性主軸12,1
3,14のうちの2軸が含まれるという条件に加えて、
駆動ユニットの重心(慣性主軸の交点)が、図3におけ
る原点(即ち駆動ユニット支持点により形成される弾性
主軸の交点:弾性中心)とほぼ一致する様に、前記n
(n≧3)点により構成される駆動ユニットの支持点を
配置すればよい。
転固有値群を高く設計できる作用に加え、駆動ユニット
が有する重心と、駆動ユニット支持点により形成される
支持ばね系全体としての弾性主軸の交点(弾性中心)が
一致し、並進固有値群の設計を簡便にする作用がある。
記載の発明に対応する車両用駆動ユニット支持装置を示
す概念図、図5は本発明におけるn(n≧3)点により
構成される弾性マウント部材による駆動ユニット支持点
の配置条件をxy平面を用いて示した平面図、図6はこ
の車両用駆動ユニット支持装置の電動機及び減速機によ
り構成された駆動ユニットへの適用例を示す平面図及び
側面図である。
2軸と、図3におけるx軸及びy軸(すなわち、n(n
≧3)点により構成される駆動ユニット支持点にて形成
される弾性主軸の内の2軸)がほぼ一致する場合につい
て、3点により駆動ユニット支持点を配置し、かつ各々
駆動ユニット支持点におけるz方向(車両上下方向)の
弾性定数を一定とした配置した例を図5に示す。
持点(x31,y31,z31),32は第2駆動ユニ
ット支持点(x32,y32,z32),33は第3駆
動ユニット支持点(x33,y33,z33)である。
次に、各々駆動ユニット支持点におけるz方向(車両上
下方向)の弾性定数をk3とする。この時、前記駆動ユ
ニット支持点31,32,33によって形成される弾性
主軸が、x軸及びy軸となる条件は、次に示す(4),
(5),(6)式が満たされればよい。
y31,z31)を任意に決定すれば、残りの第2駆動
ユニット支持点32及び第3駆動ユニット支持点33
は、座標34(−x31/2,−y31/2)を点対称
の中心として、双曲線35((x+x31/2)(y+
y31/2)=−3×x31×y31/4)で表される
双曲線上に配置すればよい。尚、前記3点により構成さ
れる駆動ユニット支持点各々のz座標は任意とする。
を中心として、直線y=−y31/2上に、第2,第3
駆動ユニット支持点32,33を配置すればよい。同様
にして、y31=0の場合は、前記座標34を中心とし
て、直線x=−x31/2上に、第2、第3駆動ユニッ
ト支持点32,33を配置すればよい。
適用例を図6に基づいて説明する。
れた駆動ユニット43に対して、同一種類のインシュレ
ータを用いて、3点による駆動ユニット支持点配置を規
定する。
点46を、駆動ユニットが有する慣性主軸の内の1軸5
0上に配置した場合、前記駆動ユニット43の重心44
と、駆動ユニット支持点46,47,48により形成さ
れる弾性主軸の交点49をほぼ一致させ、なおかつ支持
点47,48の中点45が、前記慣性主軸50上に位置
するように、残りの駆動ユニット支持点47,48を配
置する。これにより、請求項3に記載された車両用駆動
ユニット支持装置が実現する。
7,48により二等辺三角形が形成されるが、この二等
辺三角形を駆動ユニット支持点が有する弾性主軸の交点
49を中心とし、相似形にて拡大した3頂点に、前記駆
動ユニット支持点46,47,48を配置しても良い。
記載の発明に対応する車両用駆動ユニット支持装置を示
す概念図、図8はこの車両用駆動ユニット支持装置の電
動機及び減速機により構成された駆動ユニットへの適用
例を示す平面図及び側面図である。
一本を、その駆動軸と平行にさせ、図2においてその駆
動軸と平行な慣性主軸を、x軸又はy軸(すなわち、n
(n≧3)点により構成した駆動ユニット支持点により
形成される弾性主軸の1軸)とほぼ一致するように、前
記n(n≧3)点により構成した駆動ユニット支持点を
配置すれば、請求項4に記載の車両用駆動ユニット支持
装置が実現する。
62によって構成された駆動ユニット63において、前
記駆動ユニット63が有する慣性主軸の内の1軸70が
駆動軸71と平行であることを前提とする。
3に対して、同一種類のインシュレータを用いて、3点
による駆動ユニット支持点配置を規定する。
る。次に前記図5に従い、ユニット支持点が有する弾性
主軸の内の1本(図5におけるx軸又はy軸)が、前記
慣性主軸70とほぼ一致するように、点対称中心座標6
8及び双曲線69を決定する。前記双曲線69上に、座
標68が点対称中心となるように、残りのユニット支持
点66,67を配置すればよい。
6,67により二等辺三角形が形成されるが、この二等
辺三角形を駆動ユニット支持点が有する弾性主軸の交点
72を中心とし、相似形にて拡大した3頂点に、前記駆
動ユニット支持点65,66,67を配置しても同様で
ある。
軸と駆動ユニット支持点が有する弾性主軸が一致し、な
おかつ駆動軸と平行とすることによって、駆動軸の回転
によるモーメント入力を分離しやすくなるので、発進時
や加速時の駆動軸による回転トルク変動に対する影響を
受けにくい車両用駆動ユニット支持装置を提供すること
ができる。
その構成を、駆動ユニットが有する慣性主軸と、駆動ユ
ニット支持点により形成される弾性主軸に着目し、それ
ぞれの並進と回転を可能な範囲で分離しやすくしたの
で、駆動ユニットが防振に対して要求される低剛性と、
駆動反力に対して要求される変位小領域での高剛性を両
立することが可能な、素性の良い支持点配置方法を提供
することができる。
進共振群が励起を抑制する効果や、発進時のガクガク振
動対策として、回転固有値群を高く設定できるという効
果が得られる。
面上」及び「一致する」といった表現を用いたが、それ
らは決して厳密な正確さを必要とするものではない。
「同一平面上」,「一致する」と表現しても、この発明
を実際にハイブリッド車両及び電気自動車に用いられる
場合を想定した場合、駆動ユニット支持点というのは、
インシュレータを用いて弾性支持されることが通常であ
る。従って、ゴム部品のたわみ量による寸本誤差の影響
は考慮に入れる必要があり、具体的には、±20mmまで
の寸法範囲で、本発明による効果が得られるように設定
されればよいものである。
駆動ユニット支持装置を示す概念図である。
駆動ユニット支持装置を示す概念図である。
る弾性マウント部材による駆動ユニット支持点の配置条
件をxy平面を用いて示した平面図ある。
駆動ユニット支持装置を示す概念図である。
る弾性マウント部材による駆動ユニット支持点の配置条
件をxy平面を用いて示した平面図である。
機及び減速機により構成された駆動ユニットへの適用例
を示す平面図及び側面図である。
駆動ユニット支持装置を示す概念図である。
機及び減速機により構成された駆動ユニットへの適用例
を示す平面図及び側面図である。
系全体としての弾性主軸 19 駆動ユニット支持点による支持ばね系全体として
の弾性中心 21 第1駆動ユニット支持点 22 第2駆動ユニット支持点 23 第3駆動ユニット支持点 24 第n駆動ユニット支持点 31 3点により構成される第1駆動ユニット支持点 32 3点により構成される第2駆動ユニット支持点 33 3点により構成される第3駆動ユニット支持点 34 点対称中心点 35 双曲線 41 電動機 42 減速機 43 駆動ユニット 44 駆動ユニットの重心 45 駆動ユニット支持点47,48の中点 46 第1駆動ユニット支持点 47 第2駆動ユニット支持点 48 第3駆動ユニット支持点 49 駆動ユニット支持点により形成される弾性主軸の
交点 50 駆動ユニットの慣性主軸 51 駆動ユニットの慣性主軸40と直交する直線 61 電動機 62 減速機 63 駆動ユニット 64 駆動ユニットの重心 65 第1駆動ユニット支持点 66 第2駆動ユニット支持点 67 第3駆動ユニット支持点 68 第2,第3駆動ユニット支持点66,67の中点 69 双曲線 70 駆動ユニットの慣性主軸 71 駆動ユニットの駆動軸 72 駆動ユニット支持点により形成される弾性主軸の
交点 RD リヤディファレンシャル FP フロアパネル CMF クロスメンバ(前側) CMR クロスメンバ(後側) CA リヤディファレンシャルアクスル中心
Claims (4)
- 【請求項1】 前輪と後輪の少なくとも一方を電動機等
にて駆動する車両であって、減速機が付加される場合
は、それも含んで一体化とした駆動ユニットを複数の弾
性マウント部材により支持する車両用駆動ユニット支持
装置において、 荷重方向と弾性変位の方向とが一致し、かつ角変位を生
じないような軸を弾性マウント部材の弾性主軸と定義
し、この弾性主軸は1点で互いに直交する3方向に存在
し、直交3軸の交点を弾性中心と定義し、また、その軸
回りに駆動ユニットを回転させたときに駆動ユニットと
共に回転する座標系からみて回転軸の方向を変えさせよ
うとするモーメントが発生しない軸を駆動ユニットの慣
性主軸と定義し、この慣性主軸は1点で互いに直交する
3方向に存在し、直交3軸の交点を重心と定義したと
き、 前記駆動ユニットを支持する弾性マウント部材を同一平
面内に3部材以上配置し、 各弾性マウント部材の弾性中心を1つの平面内に含むよ
うに設定し、 この平面をマウント面としたとき、マウント面内に、前
記駆動ユニットが有する慣性主軸のうちの2軸を存在さ
せる設定としたことを特徴とする車両用駆動ユニット支
持装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の車両用駆動ユニット支持
装置において、 前記複数の弾性マウント部材による支持ばね系全体とし
て弾性主軸や弾性中心が存在するように設定し、 前記駆動ユニットの重心、即ち慣性主軸3軸の交点を、
前記支持ばね系全体としての弾性中心、即ち弾性主軸3
軸の交点とほぼ一致させる設定としたことを特徴とする
車両用駆動ユニット支持装置。 - 【請求項3】 請求項2記載の車両用駆動ユニット支持
装置において、 前記駆動ユニットが有する慣性主軸のうちマウント面内
に存在する2軸と、前記支持ばね系全体としての弾性主
軸のうちの2軸とを、マウント面上においてほぼ一致さ
せる設定としたことを特徴とする車両用駆動ユニット支
持装置。 - 【請求項4】 請求項1記載の車両用駆動ユニット支持
装置において、 前記駆動ユニットが有する慣性主軸のうち、マウント面
に含まれていて、かつ駆動軸と平行な慣性主軸を存在さ
せ、 その慣性主軸を、前記支持ばね系全体としての弾性主軸
のうち、マウント面に含まれている1つの弾性主軸とほ
ぼ一致させ、かつ駆動軸と平行に存在させる設定とした
ことを特徴とする車両用駆動ユニット支持装置。
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