JP2004058700A

JP2004058700A - Drive unit for electric automobile

Info

Publication number: JP2004058700A
Application number: JP2002215817A
Authority: JP
Inventors: Takenori Hashimoto; 橋本　武典
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2002-07-24
Filing date: 2002-07-24
Publication date: 2004-02-26

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a manufacturing cost of an all wheel driving electric automobile drive unit having a motor longitudinally mounted by simplifying a structure thereof. <P>SOLUTION: This electric automobile drive unit transmits driving power to each driving wheel from a motor 3 longitudinally arranged between front wheels and rear wheels. A hypoid gear 15 and a hypoid pinion gear 16 which are final reduction gears for front wheels are connected to a front axle 9a and a final reduction gear for rear wheels is connected to a rear axle. A planetary gear 28 which is another reduction gear is connected to the motor 3 at a contiguous position in front or rear of the motor 3. A bevel gear type differential gear 35 which is a front and rear wheel differential train is connected to the reduction gear 28 in a same center gear case 12b and is connected to the reduction gear for the front wheels 15, 16 and the reduction gear for the rear wheels via a front drive shaft 18 and a rear drive shaft 19. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、縦置きに設置した電動機により４つ以上の駆動輪を駆動する電気自動車用駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に電気自動車は車載バッテリーから供給される電力のみを電動機の駆動エネルギーとして用いるものであり、またシリーズハイブリッド車両は一旦エンジン等の内燃機関により発電機を駆動して発電し、そこから得た電力を車載バッテリーを介して電動機に供給しているものであるが、どちらも走行用の原動機として電動機だけを利用する点で共通している。
【０００３】
このように走行用原動機として電動機つまり電動モータを備えたシリーズハイブリッド車を含む電気自動車においては、従来より電動機のロータ軸の回転を減速する減速機構と、車両旋回時の各駆動輪間の回転差を吸収する差動機構とを備えた駆動装置が使用されている。特に４輪駆動の車両に差動機構を適用する場合には、左右輪間だけではなく前後輪間にも回転差が生じるため、左右前輪間、左右後輪間及び前後輪間の都合３箇所に差動装置を設ける必要がある。電動機と減速機構と差動機構はそれぞれケース内に組み込まれており、電動機の動力は各差動装置からドライブシャフトを介して各駆動輪に伝達されるようになっている。
【０００４】
この種の電気自動車に用いる４輪駆動用の駆動装置としては、たとえば特開平７−１７２１８８号公報に開示されたものがあり、電動機が前輪軸の後方に位置するフロントフロアトンネル内に縦置きで配設され、そのロータ軸の前方端部に前後輪差動装置である傘歯車式デファレンシャルギヤのデフケースが連結されている。そしてこのデフケースの内部で前後方向に対向配置されている２つのデフサイドギヤにそれぞれフロント駆動軸とリヤ駆動軸が連結されている。ロータ軸内部は中空軸となっており、リヤ駆動軸がこのロータ軸の内部を貫通して後輪軸に設置した終減速機に連結し、フロント駆動軸が前輪軸に設置した終減速機に直接連結している。この駆動装置によれば電動機と前後輪差動装置が同一回転軸上に配置して連結されているため径方向にコンパクトな構成となっている。しかしこの駆動装置は減速機を前輪と後輪にそれぞれ１段づつ設けているだけであり、減速比が十分に取れないために大型の電動機を使用しなければならず、それだけ大きな収容スペースが必要となって不利な構成となっていた。
【０００５】
そこでこの点を改善する駆動装置として、たとえば特開平７−１７２１８９号公報に開示されたものがあり、前後輪差動装置であるデファレンシャルギヤを電動機の後方に位置させ、さらにそれらの間にもうひとつ第２の減速機として遊星歯車を設けた構成となっている。ロータ軸の後方端部が遊星歯車のサンギヤに連結されており、遊星歯車のプラネタリキャリアがその後方のデフケースに連結されている。そしてこのデフケース内部の２つのデフサイドギヤにそれぞれフロント駆動軸とリヤ駆動軸が連結され、フロント駆動軸がロータ軸の内部を貫通して前輪軸に設置した終減速機に連結し、リヤ駆動軸が後輪軸に設置した終減速機に直接連結している。
【０００６】
この駆動装置によれば、前輪と後輪の終減速機以外に遊星歯車式の減速機をもう１段設けたことにより減速比が十分に取れて小型の電動機を使用することができ、さらにそのような小型の減速機を電動機の後方位置に設置していることからフロントフロアトンネル内での収納が効率的となり、車体の前室においてバッテリーやインバータを収容するための有効スペースを広く確保することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ギヤの組立体で構成される減速機構や差動機構は潤滑を行わせるために油室に収容させる必要がある。しかし前記特開平７−１７２１８９号公報に記載の従来技術による駆動装置においては、遊星歯車と前後輪差動装置がそれぞれ別の独立したケースに収容されているために全体の構造が複雑となり製造コストが高くなる問題があった。また遊星歯車及び前後輪差動装置が前輪及び後輪にそれぞれ設けた他の終減速機や前輪差動装置とは離れた位置に設置されて油室を別室としているため、それぞれ個別にシール構造を設ける必要がありコスト高な構成となっていた。
【０００８】
また、遊星歯車と前後輪差動装置が別ケースに収容されていることにより、各収容ケースの前後の開口部にはそれぞれ大きな回転軸を支持可能な耐荷重容量の大きいベアリングを設置する必要があり、具体的にはこの２つの収容ケース内だけでも都合４つのボールベアリングを設置するといったように、高価なベアリングを多く設置する必要のある製造コストの高い構成となっていた。
【０００９】
本発明の目的は、構造の簡素化を図ることにより製造コストを削減できる電気自動車用駆動装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気自動車用駆動装置は、前輪用終減速歯車を備える前輪差動機構と、後輪用終減速歯車を備える後輪差動機構とを有し、電動機により前輪と後輪とを駆動するようにした電気自動車用駆動装置であって、電動機のロータ軸を貫通するフロント駆動軸を介して終減速歯車に連結される第１のサイドギヤ、リヤ駆動軸を介して後輪用終減速歯車に連結される第２のサイドギヤを有する前後輪差動機構と、電動機のロータ軸に連結されたサンギヤと、リングギヤと、前後輪差動機構のデファレンシャルケースに連結されるキャリアとを備え、電動機と前後輪差動機構との間に配置される減速機構と、前後輪差動機構と減速機構を内部に収容する収容ケースとを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の電気自動車用駆動装置は、前輪用終減速歯車を備える前輪差動機構と、後輪用終減速歯車を備える後輪差動機構とを有し、電動機により前輪と後輪とを駆動するようにした電気自動車用駆動装置であって、電動機のロータ軸を貫通するフロント駆動軸を介して終減速歯車に連結される第１のサイドギヤ、リヤ駆動軸を介して後輪用終減速歯車に連結される第２のサイドギヤを有する前後輪差動機構と、電動機のロータ軸に連結されたサンギヤと、リングギヤと、前後輪差動機構のデファレンシャルケースに連結されるキャリアとを備え、前輪差動機構と電動機との間に配置される減速機構とを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、減速機と前後輪差動装置を一体化して同一の収容ケースに収容することにより駆動装置全体の構成を単純化でき、またベアリング設置数を削減できるため製造コストを削減することが可能となる。また減速機に遊星歯車を用い、前後輪差動装置に傘歯車式デファレンシャルギヤを用いることにより、電動機、減速機及び前後輪差動装置を同一回転軸上に配置して連結することができ、全体を径方向にコンパクトな構成にできる。
【００１３】
本発明にあっては、減速機と前後輪差動装置を、前輪用終減速機と同一収容ケース内に設置することによりケース設置数を削減して、シール構造の簡素化及びベアリング設置数のさらなる削減が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態の電気自動車用駆動装置を搭載したシリーズハイブリッド車の駆動系を示す概略側面図である。図１に示すシリーズハイブリッド車両１は、左右の前輪２ａ及び後輪２ｂを駆動する４輪駆動車であり、車両１にはこれら駆動輪を駆動する電動機３つまり電動モータを有している。この電動機３の駆動電力は図示しないバッテリー及びそのバッテリーを充電する発電機４より供給されており、この発電機４は内燃機関５つまりエンジンにより駆動されている。
【００１６】
電動機３の動力は、減速機構及び差動機構などを有する前輪減速差動機構６、後輪減速差動機構７、前後輪減速差動機構８や、リヤ駆動軸１９、前輪軸９ａ及び後輪軸９ｂを介して４つの駆動輪２ａ，２ｂに伝達される。前輪減速差動機構６は前輪軸９ａに連結され、後輪減速差動機構７は後輪軸９ｂに連結されており、電動機３は前輪減速差動機構６と前後輪減速差動機構８の間に一体に取り付けられてフロントフロアトンネル１０内に収容されている。
【００１７】
図２は本発明の第１の実施の形態である電気自動車用駆動装置のうち、図１に示された前輪減速差動機構６、電動機３及び前後輪減速差動機構８を拡大して示す断面図であり、図３は図２に示す第１の実施の形態である駆動装置のスケルトン図である。
【００１８】
この駆動装置１１は、前輪軸９ａが設けられたフロントギヤケース１２ａと、これの後方側に取り付けられるモータケース１３と、さらにその後方側に取り付けられる収容ケースとしてのセンターギヤケース１２ｂとからなるユニットケース１４を有しており、このユニットケース１４は車両１に搭載されるようになっている。このフロントギヤケース１２ａの内部において、ハイポイドギヤ１５が前輪軸９ａと図示しない前輪差動装置（デファレンシャルギヤ）を介して左右の前輪２ａに連結されている。このハイポイドギヤ１５の後方側にはハイポイドピニオンギヤ１６が噛み合わされており、これら前輪用の終減速歯車としてのギヤ１５，１６によって前輪用終減速機が形成されている。ハイポイドピニオンギヤ１６の後方に形成されているピニオンシャフト１６ａは、フロントギヤケース１２ａに組み付けられるダブルテーパベアリング１７により回転自在となっており、その後方端部にはスプラインを介してフロント駆動軸１８が連結されている。またピニオンシャフト１６ａとダブルテーパベアリング１７は、ロックナット２０の締結によって軸方向に対して強固に固定されている。
【００１９】
このフロント駆動軸１８の外周にはこれと同軸上に、電動機３の中空ロータ軸２３が回転自在に組み込まれており、このロータ軸２３はモータケース１３に組み付けられる前後２つのボールベアリング２１ａ，２１ｂに支持されている。
【００２０】
電動機３は、極数に対応する複数の永久磁石が設けられてロータ軸２３に取り付けられるロータ２４と、ロータ２４の外周を取り巻くコアのスロットにコイル部が組み付けられたステータ２５とを備えた永久磁石式同期モータである。ロータ軸２３の回転からロータ２４の磁極位置を検出するために、モータケース１３にはレゾルバ２６（回転センサ）が取り付けられている。このように中空軸のロータ軸２３の外周にロータ２４を取り付けることによって、ロータ２４からロータ軸２３に大きなトルクを伝達することができる。
【００２１】
センターギヤケース１２ｂの内周にはリングギヤ２９が固定的に装着されており、リングギヤ２９の内周側にはその内歯に噛み合う４つのプラネタリピニオンギヤ３０とそれらを回転自在に備えたプラネタリキャリア３１がそれ自体回転自在となるように装着されており、モータケース１３に組み付けられるボールベアリング２１ｃにより回転自在に支持されている。さらに各プラネタリピニオンギヤ３０より内周側にそれぞれ噛み合うサンギヤ３２が装着されており、サンギヤ３２の前方内部がロータ軸２３の後方端部にスプライン結合されている。これらのギヤ２９，３０，３２及びキャリア３１によって減速機である遊星歯車２８が形成されている。
【００２２】
プラネタリキャリア３１の後方側端面にはビスカスクラッチ（ビスカスカップリング）３６を備えるデファレンシャルケース（以下、「デフケース」と略記する）３７が結合されており、常に一体となって回転するようになっている。このデフケース３７には、前方のフロント駆動軸１８とスプライン結合されたデフサイドギヤ（第１のサイドギヤ）３８ａと、後方のリヤ駆動軸１９とスプライン結合されたデフサイドギヤ（第２のサイドギヤ）３８ｂとが回転自在に組み込まれ、これらデフサイドギヤ３８ａ，３８ｂは相互に対向し合っている。デフケース３７には、フロント駆動軸１８とリヤ駆動軸１９それぞれの回転中心軸に対して直交する同一直線上の２箇所にそれぞれピニオンシャフト３９ａ，３９ｂが取り付けられ、このピニオンシャフト３９ａ，３９ｂには相互に対向してそれぞれ両方のサイドギヤ３８ａ，３８ｂに噛み合うピニオンギヤ４０ａ，４０ｂが回転自在に装着されている。
【００２３】
デフケース３７の後方側内周と後方側デフサイドギヤ３８ｂの間にビスカスクラッチ３６が設けられ、ビスカスクラッチ３６によりデフケース３７と後方側デフサイドギヤ３８ｂとの間の連結・切り離しを行う。これにより前輪２ａと後輪２ｂのどちらか一方がスリップするなどによってフロント駆動軸１８とリヤ駆動軸１９との間に極端に大きな差動が生じないよう制限できるようになっている。これらのデフケース３７、ギヤ３８ａ，３８ｂ，４０ａ，４０ｂ、ビスカスクラッチ３６によって前後輪差動装置である傘歯車式デファレンシャルギヤ３５が形成されている。
【００２４】
なお、図中に示す４１ａ，４１ｂは、これらギヤや軸部等を支持するために設けられたベアリングを示している。また、フロントギヤケース１２ａとセンターギヤケース１２ｂの内部がそれぞれ油室を形成しており、モータケース１３の前後両側の端面でロータ軸２３が貫通している開口部にはそれぞれシール材としてリップシール２７が設置されている。
【００２５】
以上の構成は、概略的には、前輪軸９ａを設けたフロントギヤケース１２ａ内に前輪用終減速機であるハイポイドギヤ１５及びハイポイドピニオンギヤ１６が設置されており、その後方にモータケース１３に収容された電動機３が設置されている。この電動機３の後方に隣接してセンターギヤケース１２ｂが設けられ、その内部でその他の減速機である遊星歯車２８が電動機３に連結されており、さらにその後方に前後輪差動装置であるデファレンシャルギヤ３５が連結され、センターギヤケース１２ｂの外にある前輪用終減速機１５，１６と後輪用終減速機がそれぞれフロント駆動軸１８とリヤ駆動軸１９を介して前後輪差動装置３５に連結されている構成となっている。そして直接連結したその他の減速機２８と前後輪差動装置３５が、同じ収容ケースであるセンターギヤケース１２ｂ内に収容されている構成となっている。
【００２６】
本実施の形態の駆動装置によれば、このように減速機２８と前後輪差動装置３５を同じ収容ケース１２ｂ内に設置する配置構成としただけで、下記の点で構成を大幅に簡素化することができる。まずその１つ目の点として、電動機３の小型化を図る目的で減速機２８を設ける場合に、本実施の形態は減速機２８と前後輪差動装置３５を一体化したことにより駆動装置１１全体の構成を単純化できたことが挙げられる。これは前記特開平７−１７２１８９号公報に記載の従来技術のようにその他の減速機と前後輪差動装置をそれぞれ別の独立したケースに収容し連結している場合と比較して、構成全体を大幅に簡素化することができる。
【００２７】
次に、減速機２８と前後輪差動装置３５を同軸上で一体に連結し、同一のギヤケース１２ｂ内に収容していることにより、それらを支持するベアリング２１はギヤケース１２ｂの前後に１づつ組み込んで合計２つ（２１ｃ，２１ｄ）使用すればよく、４つ必要とされていた従来の構成と比較してベアリング２１の設置数をさらに削減することができる。
【００２８】
したがって本実施の形態の駆動装置によれば、構成を簡素化して製造コストを削減することができる。
【００２９】
（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態の電気自動車用駆動装置を搭載したシリーズハイブリッド車の駆動系を示す概略側面図である。同図において図１と共通する部材には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３０】
電動機３の動力は減速機構及び差動機構などを有する前輪減速差動機構４６、後輪減速差動機構４７や、リヤ駆動軸５９、前輪軸９ａ及び後輪軸９ｂを介して左右の４つの駆動輪に伝達される。電動機３は前輪減速差動機構４６の後方に取り付けられ一体となってフロントフロアトンネル１０内に収容されている。
【００３１】
図５は本発明の第２の実施の形態である電気自動車用駆動装置のうち、図４に示された前輪減速差動機構４６及び電動機３を拡大して示す断面図であり、図６は図５に示す第２の実施の形態である駆動装置のスケルトン図である。これらの図において、図２、図３に示した駆動装置１１と共通する部材には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３２】
この駆動装置５１にあっては、前輪軸９ａが設けられたフロントギヤケース５２の後方側にモータケース１３が取り付けられて全体がユニットケース５４を構成しており、フロントギヤケース５２内に設けられた前輪用終減速機１５，１６と電動機３との間に、一体に結合されたその他の減速機２８と前後輪差動装置３５を配置した構成となっている。
【００３３】
すなわち、収容ケースとしてのフロントギヤケース５２の内部において、ハイポイドギヤ１５が前輪軸９ａと図示しない前輪差動装置（デファレンシャルギヤ）を介して左右の前輪２ａに連結されており、ハイポイドギヤ１５がその後方側でハイポイドピニオンギヤ１６と噛み合い、このハイポイドピニオンギヤ１６の後方に形成されているピニオンシャフト１６ａがフロント駆動軸として前後輪差動装置３５の前方側デフサイドギヤ（第１のサイドギヤ）３８ａに連結している。デフケース３７の後方側端面に遊星歯車２８のプラネタリキャリア３１が結合されており、サンギヤ３２が電動機ロータ軸２３の前方端部に連結されている。また、後方側デフサイドギヤ（第２のサイドギヤ）３８ｂに連結しているリヤ駆動軸５９が中空軸であるサンギヤ３２及びロータ軸２３内部を貫通して電動機３の後方側に突出している。
【００３４】
以上の構成は、概略的には、前輪用終減速機であるハイポイドギヤ１５及びハイポイドピニオンギヤ１６と、前後輪差動装置であるデファレンシャルギヤ３５と、その他の減速機である遊星歯車２８を同一のフロントギヤケース５２内に設置されており、その後方にモータケース１３に収容された電動機３が設置されている。電動機３の前方に隣接して減速機２８が連結されており、さらにその前方に前後輪差動装置３５が連結され、フロント駆動軸であるピニオンシャフト１６ａを介して前輪用終減速機１５，１６が前後輪差動装置３５と連結しており、外部にある後輪用終減速機がリヤ駆動軸５９を介して前後輪差動装置３５と連結されている構成となっている。
【００３５】
本実施の形態の駆動装置５１によれば、このように減速機２８と前後輪差動装置３５を前輪用減速機１５，１６と同じ収容ケース５２内に収容する配置構成とすることで、前記第１の実施の形態よりもさらに下記の点で構成を簡素化することができる。
【００３６】
まず、前輪用終減速機１５，１６とその他の減速機２８と前後輪差動装置３５を１つのギヤケース５２内に収容して油室を同一に形成し、その後方にモータケース１３のみを設置する構成となることからシール材をフロントギヤケース５２とモータケース１３の間の１箇所だけ設置すればよく、シール材の設置数を減らしてシール構造をより簡素化することができる。
【００３７】
また減速差動機構に設けるベアリングに関して、前記第１の実施の形態においてはフロントギヤケース１２ａ内とセンターギヤケース１２ｂ内で併せて３つのベアリング１７，２１ｃ，２１ｄを設けていたのに対し、本実施の形態ではギヤケースを１つにまとめていることにより、ピニオンシャフト１６ａを支持するダブルテーパベアリング１７とプラネタリキャリア３１を支持するボールベアリング２１ｃの２つのみを設置すればよく、ベアリングの設置数をさらに削減することができる。
【００３８】
したがって本実施の形態の駆動装置によれば、構成を簡素化して製造コストを削減することができる。なお以上の効果は、減速機２８及び前後輪差動装置３５を、後輪軸９ｂに連結する後輪用終減速機と同一収容ケース内に設置する構成としても得ることができる。
【００３９】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、前記２つの実施の形態では駆動輪が前方・後方で左右２輪ずつの４輪駆動車に適用していたが、それに限られず駆動輪を６輪以上備える車両にも適用可能である。この場合には前輪用終減速機又は後輪用終減速機などが４輪以上の駆動輪に連結できるものとなる。
【００４０】
また前記２つの実施形態では、前後輪差動装置３５に傘歯車式デファレンシャルギヤを用いたが、その他にも遊星歯車を用いることも可能であり、この場合は減速機２８の出力軸をプラネタリキャリアに連結し、リングギヤとサンギヤにそれぞれフロント駆動軸とリヤ駆動軸を連結する構成とすればよい。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、電動機を小型化する目的で終減速機以外の減速機を設ける全輪駆動電気自動車用駆動装置において、その減速機と前後輪差動装置を一体化して同一の収容ケースに収容したことから駆動装置全体の構成の単純化、及びベアリング設置数の削減が可能となって製造コストを削減することができる。また、その他の減速機に遊星歯車を用い、前後輪差動装置に傘歯車式デファレンシャルギヤを用いることにより、電動機、減速機及び前後輪差動装置を同一回転軸上に配置して連結することができ、全体を径方向にコンパクトな構成としてフロントフロアトンネル内への収納効率を向上させることが可能となる。
【００４２】
本発明によれば、その他の減速機と前後輪差動装置を前輪用終減速機と同一収容ケース内に設置することによりケース設置数の削減や、シール構造の簡素化及びベアリング設置数のさらなる削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の電気自動車用駆動装置を搭載したシリーズハイブリッド車の駆動系を示す概略側面図である。
【図２】図１に示された減速差動機構の一部及び電動機を拡大して示す断面図である。
【図３】図２に示す第１の実施の形態である電気自動車用駆動装置のスケルトン図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の電気自動車用駆動装置を搭載したシリーズハイブリッド車の駆動系を示す概略側面図である。
【図５】図４に示された減速差動機構の一部及び電動機を拡大して示す断面図である。
【図６】図５に示す第２の実施の形態である電気自動車用駆動装置のスケルトン図である。
【符号の説明】
２ａ　　　前輪
２ｂ　　　後輪
３　　　　電動機
９ａ　　　前輪軸
９ｂ　　　後輪軸
１２ｂ　　センターギヤケース
１５　　　ハイポイドギヤ
１６　　　ハイポイドピニオンギヤ
１８　　　フロント駆動軸
１９　　　リヤ駆動軸
２３　　　ロータ軸
２８　　　遊星歯車
３１　　　プラネタリキャリア
３２　　　サンギヤ
３５　　　デファレンシャルギヤ
３７　　　デファレンシャルケース
３８ａ　　前方側デフサイドギヤ
３８ｂ　　後方側デフサイドギヤ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a drive device for an electric vehicle in which four or more drive wheels are driven by an electric motor installed vertically.
[0002]
[Prior art]
In general, electric vehicles use only electric power supplied from an on-board battery as drive energy for an electric motor, and series hybrid vehicles generate electric power by driving a generator once by an internal combustion engine such as an engine, and obtain the electric power from the electric power. Electric power is supplied to the electric motor via a vehicle-mounted battery, but both have the common feature that only the electric motor is used as a driving motor for traveling.
[0003]
As described above, in an electric vehicle including an electric motor, that is, a series hybrid vehicle having an electric motor as a driving motor for driving, a reduction mechanism for reducing the rotation of the rotor shaft of the electric motor and a rotation difference between the respective drive wheels when the vehicle turns. And a differential mechanism that absorbs the force. In particular, when a differential mechanism is applied to a four-wheel drive vehicle, there is a difference in rotation not only between the left and right wheels but also between the front and rear wheels. Needs to be provided with a differential device. The electric motor, the speed reduction mechanism, and the differential mechanism are respectively incorporated in the case, and the power of the electric motor is transmitted from each differential device to each drive wheel via a drive shaft.
[0004]
As a drive device for four-wheel drive used for this type of electric vehicle, there is one disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-172188, in which an electric motor is installed vertically in a front floor tunnel located behind a front wheel axle. A differential case of a bevel gear type differential gear, which is a front and rear wheel differential, is connected to a front end of the rotor shaft. A front drive shaft and a rear drive shaft are respectively connected to two differential side gears that are arranged inside the differential case in the front-rear direction. The inside of the rotor shaft is a hollow shaft, the rear drive shaft penetrates through the inside of this rotor shaft and connects to the final reduction gear installed on the rear wheel axle, and the front drive shaft is directly connected to the final reduction gear installed on the front wheel axle. Connected. According to this drive device, since the electric motor and the front and rear wheel differential devices are arranged and connected on the same rotation shaft, the configuration is compact in the radial direction. However, this drive unit has only one reduction gear for each of the front and rear wheels, and a large motor must be used because a reduction ratio cannot be obtained sufficiently, so a large accommodation space is required. Had a disadvantageous configuration.
[0005]
Therefore, as a drive device for improving this point, for example, there is a drive device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-172189, in which a differential gear which is a front and rear wheel differential device is located behind the motor, and another drive device is provided between them. The planetary gear is provided as the second reduction gear. A rear end of the rotor shaft is connected to a sun gear of a planetary gear, and a planetary carrier of the planetary gear is connected to a differential case behind the planetary carrier. A front drive shaft and a rear drive shaft are respectively connected to the two differential side gears inside the differential case. The front drive shaft passes through the inside of the rotor shaft and is connected to a final reduction gear installed on the front wheel shaft, and the rear drive shaft is connected to the rear drive shaft. It is directly connected to the final reduction gear installed on the rear axle.
[0006]
According to this drive device, by providing another stage of a planetary gear type reducer in addition to the final reducers for the front wheels and the rear wheels, a reduction ratio can be sufficiently obtained and a small motor can be used. By installing such a small reduction gear behind the motor, storage in the front floor tunnel is efficient, and a wide effective space for housing the battery and inverter is secured in the front room of the vehicle body. Can be.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
A reduction mechanism and a differential mechanism constituted by a gear assembly need to be accommodated in an oil chamber in order to perform lubrication. However, in the driving device according to the prior art described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-172189, since the planetary gears and the front and rear wheel differentials are housed in separate independent cases, the overall structure is complicated and the manufacturing cost is reduced. There was a problem that becomes high. Also, the planetary gears and the front and rear wheel differentials are installed separately from the other final reduction gears and front wheel differentials provided on the front and rear wheels, respectively, so that the oil chamber is a separate chamber. And the cost is high.
[0008]
In addition, since the planetary gears and the front and rear wheel differentials are housed in separate cases, it is necessary to install bearings with a large load capacity that can support large rotating shafts at the front and rear openings of each housing case. There is, specifically, a configuration in which a large number of expensive bearings need to be installed, such as installation of four ball bearings only in the two housing cases, and thus the manufacturing cost is high.
[0009]
An object of the present invention is to provide an electric vehicle drive device capable of reducing the manufacturing cost by simplifying the structure.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The electric vehicle drive device of the present invention includes a front wheel differential mechanism including a front wheel final reduction gear, and a rear wheel differential mechanism including a rear wheel final reduction gear, and drives the front wheel and the rear wheel by an electric motor. A drive device for an electric vehicle, comprising: a first side gear connected to a final reduction gear via a front drive shaft passing through a rotor shaft of an electric motor; and a final reduction gear for rear wheels via a rear drive shaft. A front and rear wheel differential mechanism having a second side gear connected to the motor; a sun gear connected to a rotor shaft of the motor; a ring gear; and a carrier connected to a differential case of the front and rear wheel differential mechanism. It is characterized by having a speed reduction mechanism arranged between the front and rear wheel differential mechanism, and a housing case for housing the front and rear wheel differential mechanism and the speed reduction mechanism therein.
[0011]
The electric vehicle drive device of the present invention includes a front wheel differential mechanism including a front wheel final reduction gear, and a rear wheel differential mechanism including a rear wheel final reduction gear, and drives the front wheel and the rear wheel by an electric motor. A drive device for an electric vehicle, comprising: a first side gear connected to a final reduction gear via a front drive shaft passing through a rotor shaft of an electric motor; and a final reduction gear for rear wheels via a rear drive shaft. A front and rear wheel differential mechanism having a second side gear connected to the motor, a sun gear connected to a rotor shaft of the electric motor, a ring gear, and a carrier connected to a differential case of the front and rear wheel differential mechanism. It has a speed reduction mechanism arranged between the moving mechanism and the electric motor.
[0012]
According to the present invention, since the reduction gear and the front and rear wheel differential are integrated and housed in the same housing case, the configuration of the entire drive device can be simplified, and the number of bearings can be reduced, thereby reducing the manufacturing cost. It is possible to do. In addition, by using a planetary gear for the reduction gear and using a bevel gear differential gear for the front and rear wheel differential, the electric motor, the reduction gear and the front and rear wheel differential can be arranged and connected on the same rotating shaft, The whole can be made compact in the radial direction.
[0013]
In the present invention, the number of cases is reduced by installing the reduction gear and the front and rear wheel differentials in the same storage case as the front wheel final reduction gear, thereby simplifying the seal structure and reducing the number of bearings. Further reduction is possible.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0015]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic side view showing a drive system of a series hybrid vehicle equipped with an electric vehicle drive device according to a first embodiment of the present invention. The series hybrid vehicle 1 shown in FIG. 1 is a four-wheel drive vehicle that drives left and right front wheels 2a and rear wheels 2b, and the vehicle 1 has an electric motor 3, that is, an electric motor that drives these drive wheels. The driving power of the electric motor 3 is supplied from a battery (not shown) and a generator 4 for charging the battery, and the generator 4 is driven by the internal combustion engine 5, that is, the engine.
[0016]
The power of the motor 3 is controlled by a front wheel reduction differential mechanism 6, a rear wheel reduction differential mechanism 7, a front and rear wheel reduction differential mechanism 8, which has a reduction mechanism and a differential mechanism, a rear drive shaft 19, a front wheel shaft 9a, and a rear wheel shaft. 9b to the four drive wheels 2a, 2b. The front wheel reduction differential mechanism 6 is connected to the front wheel shaft 9a, the rear wheel reduction differential mechanism 7 is connected to the rear wheel shaft 9b, and the electric motor 3 is connected between the front wheel reduction differential mechanism 6 and the front and rear wheel reduction differential mechanism 8. And is housed in the front floor tunnel 10.
[0017]
FIG. 2 is an enlarged view of the front wheel reduction differential mechanism 6, the electric motor 3, and the front and rear wheel reduction differential mechanism 8 shown in FIG. 1 in the electric vehicle drive device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a sectional view, and FIG. 3 is a skeleton diagram of the driving device according to the first embodiment shown in FIG.
[0018]
The drive device 11 includes a unit case 14 including a front gear case 12a provided with a front wheel axle 9a, a motor case 13 mounted on the rear side of the front gear case 12a, and a center gear case 12b as a storage case mounted on the rear side. The unit case 14 is mounted on the vehicle 1. Inside the front gear case 12a, a hypoid gear 15 is connected to the left and right front wheels 2a via a front wheel shaft 9a and a not-shown front wheel differential (differential gear). A hypoid pinion gear 16 meshes with the rear side of the hypoid gear 15, and the gears 15, 16 as final reduction gears for the front wheels form a front wheel final reduction gear. A pinion shaft 16a formed behind the hypoid pinion gear 16 is rotatable by a double tapered bearing 17 mounted on a front gear case 12a, and a front drive shaft 18 is connected to a rear end of the pinion shaft 16 via a spline. ing. Further, the pinion shaft 16a and the double tapered bearing 17 are firmly fixed in the axial direction by fastening the lock nut 20.
[0019]
A hollow rotor shaft 23 of the electric motor 3 is rotatably mounted on the outer periphery of the front drive shaft 18 coaxially with the front drive shaft 18. The rotor shaft 23 is mounted on the motor case 13 by two front and rear ball bearings 21 a, 21 b. It is supported by.
[0020]
The electric motor 3 includes a permanent magnet including a rotor 24 provided with a plurality of permanent magnets corresponding to the number of poles and attached to a rotor shaft 23, and a stator 25 having a coil portion mounted in a core slot surrounding the outer periphery of the rotor 24. It is a magnet type synchronous motor. In order to detect the magnetic pole position of the rotor 24 from the rotation of the rotor shaft 23, a resolver 26 (rotation sensor) is attached to the motor case 13. By thus attaching the rotor 24 to the outer periphery of the hollow rotor shaft 23, a large torque can be transmitted from the rotor 24 to the rotor shaft 23.
[0021]
A ring gear 29 is fixedly mounted on the inner periphery of the center gear case 12b, and four planetary pinion gears 30 meshing with the internal teeth thereof and a planetary carrier 31 rotatably provided with the ring gear 29 are provided on the inner peripheral side of the ring gear 29. The motor case 13 is rotatably mounted, and is rotatably supported by a ball bearing 21c assembled to the motor case 13. Further, a sun gear 32 meshing with each planetary pinion gear 30 is mounted on the inner peripheral side of the planetary pinion gear 30, and the front inside of the sun gear 32 is spline-coupled to the rear end of the rotor shaft 23. These gears 29, 30 and 32 and the carrier 31 form a planetary gear 28 which is a reduction gear.
[0022]
A differential case (hereinafter abbreviated as “diff case”) 37 having a viscous clutch (viscus coupling) 36 is coupled to the rear end surface of the planetary carrier 31, and is always rotated integrally. . The differential case 37 includes a differential side gear (first side gear) 38a spline-coupled to the front drive shaft 18 at the front, and a differential side gear (second side gear) 38b spline-coupled to the rear drive shaft 19 at the rear. The differential side gears 38a and 38b are rotatably assembled and face each other. The pinion shafts 39a and 39b are attached to the differential case 37 at two positions on the same straight line orthogonal to the respective rotation center axes of the front drive shaft 18 and the rear drive shaft 19, and the pinion shafts 39a and 39b are attached to each other. , Pinion gears 40a and 40b meshing with both side gears 38a and 38b, respectively, are rotatably mounted.
[0023]
A viscous clutch 36 is provided between the rear inner periphery of the differential case 37 and the rear differential side gear 38b, and the viscous clutch 36 connects and disconnects the differential case 37 and the rear differential side gear 38b. As a result, it is possible to limit an extremely large differential between the front drive shaft 18 and the rear drive shaft 19 due to slippage of one of the front wheel 2a and the rear wheel 2b. The differential case 37, the gears 38a, 38b, 40a, 40b, and the viscous clutch 36 form a bevel gear differential gear 35 as a front and rear wheel differential.
[0024]
Reference numerals 41a and 41b in the drawing denote bearings provided to support these gears, shafts, and the like. An oil chamber is formed inside each of the front gear case 12a and the center gear case 12b, and lip seals 27 are respectively provided as sealing materials at openings on both front and rear end surfaces of the motor case 13 through which the rotor shaft 23 passes. is set up.
[0025]
In the above configuration, a hypoid gear 15 and a hypoid pinion gear 16 as front wheel final reducers are installed in a front gear case 12a provided with a front wheel shaft 9a, and are housed in a motor case 13 behind the same. An electric motor 3 is provided. A center gear case 12b is provided adjacent to the rear of the electric motor 3, inside which a planetary gear 28 as another reduction gear is connected to the electric motor 3, and further behind it is a differential gear as a front and rear wheel differential. The front reduction gears 15, 16 and the rear reduction gear for the rear wheels, which are outside the center gear case 12b, are connected to the front and rear wheel differential 35 via the front drive shaft 18 and the rear drive shaft 19, respectively. Configuration. The other reduction gear 28 and the front and rear wheel differential 35 that are directly connected are housed in the center gear case 12b, which is the same housing case.
[0026]
According to the drive device of the present embodiment, only the reduction gear 28 and the front and rear wheel differential device 35 are installed in the same housing case 12b as described above, and the configuration is greatly simplified in the following points. can do. First, as a first point, in the case where the reduction gear 28 is provided for the purpose of reducing the size of the electric motor 3, the present embodiment integrates the reduction gear 28 and the front and rear wheel differential 35 to form the drive device 11. This is because the overall configuration has been simplified. This is different from the prior art described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-172189 in that the other reduction gears and the front and rear wheel differentials are housed and connected in separate independent cases. Can be greatly simplified.
[0027]
Next, the reduction gear 28 and the front and rear wheel differential device 35 are coaxially and integrally connected together and housed in the same gear case 12b, so that the bearings 21 that support them are installed one by one at the front and rear of the gear case 12b. It is sufficient to use a total of two (21c, 21d), and the number of bearings 21 to be installed can be further reduced as compared with the conventional configuration that required four.
[0028]
Therefore, according to the driving device of the present embodiment, the configuration can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
[0029]
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a schematic side view showing a drive system of a series hybrid vehicle equipped with the electric vehicle drive device according to the second embodiment of the present invention. In this figure, members common to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0030]
The power of the electric motor 3 is supplied to the four left and right drives via a front wheel reduction differential mechanism 46 having a reduction mechanism and a differential mechanism, a rear wheel reduction differential mechanism 47, a rear drive shaft 59, a front wheel shaft 9a and a rear wheel shaft 9b. It is transmitted to the wheel. The electric motor 3 is attached to the rear of the front wheel reduction differential mechanism 46 and is housed in the front floor tunnel 10 integrally.
[0031]
FIG. 5 is an enlarged sectional view showing the front wheel reduction differential mechanism 46 and the electric motor 3 shown in FIG. 4 in the electric vehicle drive device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 6 is a skeleton diagram of a driving device according to a second embodiment shown in FIG. 5. In these drawings, members common to those of the driving device 11 shown in FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0032]
In this drive device 51, the motor case 13 is attached to the rear side of the front gear case 52 provided with the front wheel shaft 9 a to form a unit case 54 as a whole, and the front wheels provided in the front gear case 52 are provided. The other reduction gears 28 and the front and rear wheel differential device 35 that are integrally connected are arranged between the final reduction gears 15 and 16 and the electric motor 3.
[0033]
That is, inside the front gear case 52 as a housing case, the hypoid gear 15 is connected to the left and right front wheels 2a via the front wheel shaft 9a and a front wheel differential device (differential gear) (not shown). The pinion gear 16 meshes with the hypoid pinion gear 16, and a pinion shaft 16a formed behind the hypoid pinion gear 16 is connected to a front differential side gear (first side gear) 38a of the front and rear wheel differential 35 as a front drive shaft. The planetary carrier 31 of the planetary gear 28 is connected to the rear end surface of the differential case 37, and the sun gear 32 is connected to the front end of the motor rotor shaft 23. A rear drive shaft 59 connected to the rear differential side gear (second side gear) 38b penetrates through the sun gear 32 and the rotor shaft 23, which are hollow shafts, and protrudes rearward of the electric motor 3.
[0034]
The above-described configuration is such that the hypoid gear 15 and the hypoid pinion gear 16, which are the final reduction gears for the front wheels, the differential gear 35, which is the front and rear wheel differential, and the planetary gear 28, which is another reduction gear, have the same front end. The electric motor 3 housed in the motor case 13 is installed behind the gear case 52. A speed reducer 28 is connected adjacent to the front of the electric motor 3, and a front and rear wheel differential device 35 is connected in front of the speed reducer 28. The front wheel final reducers 15, 16 are connected via a pinion shaft 16a as a front drive shaft. Are connected to the front and rear wheel differential device 35, and the external final reduction gear for rear wheels is connected to the front and rear wheel differential device 35 via the rear drive shaft 59.
[0035]
According to the drive device 51 of the present embodiment, the reduction gear 28 and the front and rear wheel differential 35 are housed in the same housing case 52 as the front wheel reduction gears 15 and 16 as described above, whereby The configuration can be further simplified in the following points as compared with the first embodiment.
[0036]
First, the front wheel final reduction gears 15 and 16, the other reduction gears 28, and the front and rear wheel differentials 35 are housed in one gear case 52 to form the same oil chamber, and only the motor case 13 is installed behind it. Therefore, only one seal member needs to be provided between the front gear case 52 and the motor case 13, and the number of seal members can be reduced to further simplify the seal structure.
[0037]
In the first embodiment, three bearings 17, 21c, and 21d are provided in the front gear case 12a and the center gear case 12b in the first embodiment. In the embodiment, the gear case is integrated into one, so that only two of the double taper bearing 17 supporting the pinion shaft 16a and the ball bearing 21c supporting the planetary carrier 31 need be installed, and the number of bearings to be installed is further reduced. can do.
[0038]
Therefore, according to the driving device of the present embodiment, the configuration can be simplified and the manufacturing cost can be reduced. The above effect can also be obtained by a configuration in which the speed reducer 28 and the front and rear wheel differential device 35 are installed in the same housing case as the rear wheel final speed reducer connected to the rear wheel shaft 9b.
[0039]
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be variously modified without departing from the gist thereof. For example, in the above-described two embodiments, the present invention is applied to a four-wheel drive vehicle in which the drive wheels are two wheels left and right in front and rear, but the invention is not limited thereto, and the present invention is also applicable to a vehicle having six or more drive wheels. In this case, a front wheel final reduction gear or a rear wheel final reduction gear can be connected to four or more drive wheels.
[0040]
In the above two embodiments, the bevel gear type differential gear is used for the front and rear wheel differential device 35, but other planetary gears may be used. In this case, the output shaft of the reduction gear 28 is connected to the planetary carrier. , And the front drive shaft and the rear drive shaft may be connected to the ring gear and the sun gear, respectively.
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, in a driving device for an all-wheel drive electric vehicle in which a reduction gear other than the final reduction gear is provided for the purpose of reducing the size of the electric motor, the reduction gear and the front and rear wheel differential are integrated into the same housing case. Due to the housing, the overall configuration of the drive device can be simplified, and the number of bearings to be installed can be reduced, so that the manufacturing cost can be reduced. Also, by using planetary gears for other reduction gears and bevel gear differential gears for front and rear wheel differentials, the motor, reduction gear and front and rear wheel differentials are arranged and connected on the same rotating shaft. This makes it possible to improve the storage efficiency in the front floor tunnel by making the whole structure compact in the radial direction.
[0042]
According to the present invention, the other reduction gears and the front and rear wheel differentials are installed in the same storage case as the front wheel final reduction gear, thereby reducing the number of cases installed, simplifying the seal structure, and further increasing the number of bearings installed. Reduction is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic side view showing a drive system of a series hybrid vehicle equipped with an electric vehicle drive device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a part of a speed reduction differential mechanism and an electric motor shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a skeleton diagram of the electric vehicle drive device according to the first embodiment shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a schematic side view showing a drive system of a series hybrid vehicle equipped with an electric vehicle drive device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged sectional view showing a part of the speed reduction differential mechanism and the electric motor shown in FIG. 4;
FIG. 6 is a skeleton diagram of the electric vehicle drive device according to the second embodiment shown in FIG.
[Explanation of symbols]
2a Front wheel 2b Rear wheel 3 Electric motor 9a Front wheel shaft 9b Rear wheel shaft 12b Center gear case 15 Hypoid gear 16 Hypoid pinion gear 18 Front drive shaft 19 Rear drive shaft 23 Rotor shaft 28 Planetary gear 31 Planetary carrier 32 Sun gear 35 Differential gear 37 Differential case 38a Front differential Side gear 38b Rear differential side gear

Claims

A front wheel differential mechanism having a final reduction gear for the front wheel and connected to the front wheel; and a rear wheel differential mechanism having a final reduction gear for the rear wheel and connected to the rear wheel. An electric vehicle drive device configured to drive wheels and
A first side gear connected to the final reduction gear for the front wheels via a front drive shaft penetrating the rotor shaft of the electric motor, and a second side gear connected to the final reduction gear for the rear wheels via a rear drive shaft. Front and rear wheel differential mechanism having side gears,
A sun gear connected to the rotor shaft of the electric motor, a ring gear fixed outside the sun gear, and a carrier having a pinion gear meshing with the sun gear and the ring gear and connected to a differential case of the front and rear wheel differential mechanism. A reduction mechanism disposed between the electric motor and the front and rear wheel differential mechanism;
A drive device for an electric vehicle, comprising: a housing case that houses the front and rear wheel differential mechanism and the speed reduction mechanism.

A front wheel differential mechanism having a final reduction gear for the front wheel and connected to the front wheel; and a rear wheel differential mechanism having a final reduction gear for the rear wheel and connected to the rear wheel. An electric vehicle drive device configured to drive wheels and
A first side gear connected to the final reduction gear for the front wheels via a front drive shaft, and a second side gear connected to the final reduction gear for the rear wheels via a rear drive shaft passing through a rotor shaft of the electric motor. Front and rear wheel differential mechanism having side gears,
A sun gear connected to the rotor shaft of the electric motor, a ring gear fixed outside the sun gear, and a carrier having a pinion gear meshing with the sun gear and the ring gear and connected to a differential case of the front and rear wheel differential mechanism. A drive device for an electric vehicle, comprising: a speed reduction mechanism provided between the front wheel differential mechanism and the electric motor.