JP2005153788A - 電動機駆動車両の軸支持機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動機駆動車両の軸支持機構において、軸支持機構に備えられたアクスル部材の構造を変更することで、軸支持機構の強度を維持しながらメンテナンス性を向上させる。
【解決手段】 電動機駆動車両の軸支持機構２は、電動機３と、電動機３の駆動軸４が連結される減速装置５と、減速装置５の減速出力軸６が連結される差動装置７と、差動装置７から左右に延びる一対の差動出力軸８と、各差動出力軸８の左右に連結される一対の車輪１２とを備えた車両であって、電動機３と減速装置５と差動装置７とを覆うハウジング９と、ハウジング９に対して差動出力軸８及び車輪１２とを回転可能に支持するためのアクスル部材１４とを備え、アクスル部材１４は、差動出力軸８が同心状に貫通する中空構造を有し、ハウジング９に対して軸方向へ着脱可能に当接されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電動機にて駆動する車両の軸支持機構に関する。

従来、車両の駆動装置として内燃機関を採用するのが一般的であったが、近年、環境問題がクローズアップされたことに伴い、排気ガスによる大気汚染や騒音の少ない電気自動車が注目され始めている。電気自動車は、電力により回転する電動機を動力源としているため、排気ガスの排出がなく内燃機関に比べて騒音も小さい。よって、自動車だけに限らず、フォークリフトなど従来から内燃機関と電動機の両方を駆動装置として採用している分野についても、作業環境の改善などを目的として電動機の採用される割合が年々高くなってきている。

フォークリフトなどの電動機駆動車両は、通常、電動機の回転数を減速装置にて減速し、減速された回転を減速出力軸により差動装置へ伝え、さらに差動装置を介して差動出力軸から各車輪に伝達する方式が一般的である。電動機や減速装置は、差動出力軸の軸方向側方に配置される場合、電動機や減速装置の占めるスペースが大きく、駆動装置自体が大型化すると共に重量も増大するため、駆動部と車輪とを連結する軸支持機構などにも負荷がかかる。自動車の場合は、車両の重量の一部、フォークリフトの場合は、車両の重量以外にも、荷物を運搬するための可動式フォーク部や運搬物の重量もかかってくるため、さらに負荷が大きくなる。よって、省スペース化、軽量化を目的として、減速装置に遊星歯車を採用することにより、電動機の駆動軸と減速装置の減速出力軸と差動出力軸とを同心状に配置する同軸タイプの技術が考案されている。同軸タイプでは、差動装置と車輪とを連結している差動出力軸の周辺に、同心状に電動機の駆動軸や減速装置の減速出力軸などの回転軸が存在するため、回転支持部が点在しており、電動機や減速装置を覆うハウジングにも回転支持部を設けている場合がある。

上記の同軸タイプの駆動装置において、電動機や減速装置を覆うハウジングと車輪との間を連結するアクスルチューブは、ハウジングと一体型となっていた。しかし、アクスルチューブは回転軸や車輪を回転可能に支持しているため、回転支持部であるベアリングなどのメンテナンスが重要となってくる。しかし、アクスルチューブがハウジングと一体型では、アクスルチューブ周辺のメンテナンスの作業性が悪い。また、ハウジングとアクスルチューブを分割した場合、形状によっては強度が低下し、車両や可動式フォーク部を支持できなくなる場合も考えられる。

本発明の目的は、軸支持機構に備えられたアクスルチューブの構造を変更することで、軸支持機構の強度を維持しながらメンテナンス性を向上させることにある。

請求項１に記載の電動機駆動車両の軸支持機構は、電動機と、電動機の駆動軸が連結される減速装置と、減速装置の減速出力軸が連結される差動装置と、差動装置から延びる一対の差動出力軸と、各差動出力軸の左右に連結される一対の車輪とを備えた車両であって、電動機と減速装置と差動装置とを覆うハウジングと、ハウジングに対して差動出力軸及び車輪とを回転可能に支持するためのアクスル部材とを備え、アクスル部材は、差動出力軸が同心状に貫通する中空構造を有し、ハウジングに対して軸方向へ着脱可能に当接されていることを特徴としている。

この軸支持機構では、ハウジングに対してアクスル部材を着脱可能に当接しているため、アクスル部材周辺の回転支持部のメンテナンス時の作業性がよい。

請求項２に記載の電動機駆動車両の軸支持機構は、請求項１において、アクスル部材がハウジングに対して、電動機側から車輪側に向かって装着可能である。

この軸支持機構では、アクスル部材がハウジングに対して電動機側から車輪側に向かって装着可能としているため、車輪側への脱落を防止できる。

請求項３に記載の電動機駆動車両の軸支持機構は、請求項２において、アクスル部材が電動機側から車輪側を向きハウジングに当接する軸方向当接部を有している。

この軸支持機構では、アクスル部材が軸方向当接部を有しているため、電動機側から車輪側に移動するのを防止する。

請求項４に記載の電動機駆動車両の軸支持機構は、請求項２または３において、アクスル部材がハウジングに対して、軸心が径方向へ移動不能に当接された径方向当接部を有している。

この軸支持機構では、アクスル部材が径方向当接部を有しているため、径方向の移動を規制し、差動出力軸や車輪の回転軸が安定する。

請求項５に記載の電動機駆動車両の軸支持機構は、請求項２から４において、アクスル部材がハウジングに対して、車輪側から電動機側に向かって移動するのを防止する移動防止部材をさらに備えている。

この軸支持機構では、アクスル部材が移動防止部材を備えているため、アクスル部材が車輪側から電動機側へ移動するのを防止する。

本発明にかかる軸支持機構であれば、電動機駆動車両において、軸支持機構の強度を維持しながら、アクスル部材周辺のメンテナンス時の作業性を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
（１）電動機駆動車両の駆動装置の構造
電動機駆動車両の駆動装置の構造について説明する。図１に電動機駆動車両の駆動装置の構造図を示す。本図は１軸駆動の同軸タイプの場合を示す。電動機駆動車両の駆動装置１は、電動機３と、減速装置５と、差動装置７と、軸支持機構２と、車輪１２と、ハウジング９とから構成される。電動機３は、駆動軸４を電力により回転させる車両の動力源であり、電動機３から駆動軸４が左右へ延びている。駆動軸４は中空の筒状部材で、減速装置５に連結されている。減速装置５は、駆動軸４の回転数を減速するためのもので、内部は遊星歯車など（図示せず）で構成されている。減速装置５の減速出力軸６は、差動装置７に連結されており、減速装置５にて減速された回転が差動装置７に伝達される。差動装置７は、減速出力軸６の回転を左右の車輪１２へ別個独立に伝達するためのもので、差動装置７からは２本の差動出力軸８が車輪１２に向かって延びている。一方の差動出力軸８のみ、減速装置５と、駆動軸４とを同心状に貫通している。車輪１２は、駆動装置１の両端に一対配置されており、各差動出力軸８の回転がぞれぞれ伝達されるようになっている。

電動機３、減速装置５、差動装置７は、ハウジング９により覆われており、電動機３と減速装置５はハウジング９内部に固定されている。ハウジング９は、一対のアクスルブラケット１０と、ケーシング１１とで構成される。アクスルブラケット１０は、差動出力軸８が電動機３側から車輪１２側へ向かってハウジング９を貫通する部分に配置されており、アクスル部材１４が軸方向へ着脱可能に当接されている。ケーシング１１は、一対のアクスルブラケット１０の間に配置されており、アクスルブラケット１０とそれぞれ固定されている。ハウジング９の左右には、差動出力軸８などの回転軸と車輪１２とを回転可能に支持する軸支持機構２が配置されている。

（２）軸支持機構の構成
図２に軸支持機構の構造図を示す。本図においては、電動機３に隣接している軸支持機構２（図１の左側の軸支持機構２）について説明する。軸支持機構２は、電動機３や減速装置５を覆っているハウジング９と、車輪１２とを一体に支持するとともに、電動機３からのトルクを車輪１２へ伝達するための機構である。軸支持機構２には、車両や駆動装置１などの重量の一部がかかり、フォークリフトの場合はさらに可動式フォーク部や荷物の重量もかかってくるため強度が重要となってくる。

軸支持機構２は、アクスル部材１４と、ハブ１６と、第１回転支持部１７と、第２回転支持部１８と、ブレーキ１５と、オイルシール２０とで構成される。アクスル部材１４は、差動出力軸８が貫通する中空の筒状部材であり、アクスルブラケット１０と車輪１２とを同心状に連結するように配置されている。アクスル部材１４の電動機３側外周部は、アクスルブラケット１０に対して軸方向へ着脱可能なようアクスルブラケット１０と当接されている。アクスルブラケット１０の電動機３側内周部には、第１回転支持部１７が備えられており、電動機３から延びる駆動軸４の端部がアクスルブラケット１０に対して回転可能に支持されている。第１回転支持部１７は、玉軸受であり、内輪１７ａが駆動軸４に固定され、外輪１７ｂがアクスルブラケット１０に固定され、複数の球１７ｃがその間に配置されている。

アクスル部材１４の車輪１２側外周部には、環状の第２回転支持部１８が備わっている。第２回転支持部１８は、軸方向に並べた軸受である。各軸受は、円錐ころ軸受であり、内輪１８ａがアクスル部材１４に固定され、外輪１８ｂがハブ１６（後述）に固定され、複数のころ１８ｃがその間に配置されている。第２回転支持部１８の外周部には、さらに環状のハブ１６が配置されている。

ハブ１６は、第２回転支持部１８により、アクスル部材１４に対して同心状に回転可能に支持されている。ハブ１６の内周端と差動出力軸８の端部とが連結されており、またハブ１６の外周端と車輪１２のホイール１３とが連結されているため、差動出力軸８の回転がハブ１６、ホイール１３を介して車輪１２に伝達される。

ブレーキ１５は、ハブ１６の回転を摩擦力により抑制するもので、アクスルブラケット１０とハブ１６との間に環状に配置されている。また、第１回転支持部１７および第２回転支持部１８の周辺には潤滑油が充填されているため、オイルシール２０（後述）により潤滑油の漏れを防止している。

（３）アクスル部材周辺の構造
図３を用いてアクスル部材１４がアクスルブラケット１０に取り付けられる部分、及びアクスル部材１４と他の部品との関係について詳細に説明する。

アクスル部材１４の軸方向中間部はブレーキ１５及びアクスルブラケット１０の内周面１０ｅに当接する中間部外周面１４ｄを有している。さらに、アクスル部材１４は、電動機３側の端部に大径部１４ａを有している。大径部１４ａは、アクスル部材１４において、中間部外周面１４ｄより外径が大きい。以上の構造によって、大径部１４ａは、環状の突起部であり、軸方向面１４ｂと、大径部外周面１４ｃとを有している。

軸方向面１４ｂは、アクスル部材１４の外周全周にわたり形成された環状の平面である。アクスルブラケット１０は、大径部１４ａに対応する凹部１０ａを有している。凹部１０ａは、軸方向面１４ｂが当接する軸方向面１０ｃを有している。また、凹部１０ａは、アクスル部材１４の大径部外周面１４ｃが当接する凹部内周面１０ｂを有している。アクスルブラケット１０は、内周面１０ｅの車輪１２側に中間部外周面１４ｄと当接する内周面１１ｅを有している。以上の構造によって、アクスル部材１４は、電動機３側から車輪１２側への移動は防止されているが、車輪１２側から電動機３側への移動は防止されていない。

スナップリング１９は、アクスルブラケット１０の凹部内周面１０ｂに設けられた溝１０ｄにはめ込み、アクスル部材１４が車輪１２側から電動機３側へ移動するのを防止している。

第１回転支持部１７のオイルシール２０ａは、大径部１４ａの内周面と駆動軸４の端部の外周面との半径方向間に配置されている。大径部１４ａの内周面は、中間部の内周面より内径が大きくなっている。また、駆動軸４の端部は他の部分より外径が小さくなっている。つまり、シール部材は、両部材の半径方向に広げられた空間内に配置されている。また、第１回転支持部１７はアクスル部材１４の軸方向電動機３側の先端（大径部１４ａを含む）に近接又は当接して配置されており、具体的には、外輪１７ｂが軸方向に当接している。このように、アクスル部材１４に大径部１４ａを設け、その部分にオイルシール２０ａや第１回転支持部１７を配置しているため、各部材の大型化が可能になったり、さらに各部材の取り付け作業性が向上したりする。

第２回転支持部１８は、２つの回転支持部を軸方向に向かい合わせで組み合わせており、ころにテーパ形状のものを使用しているため、径方向だけでなく軸方向の荷重も受けることができる。また、アクスル部材１４と第２回転支持部１８との当接部は、第２回転支持部１８の軸方向位置決めのための段差部２１が設けられており、アクスル部材１４の車輪１２側端部にストッパー２２を取り付けて軸方向に固定している。よって、アクスル部材１４と、第２回転支持部１８と、ハブ１６と、車輪１２とは、アクスルブラケット１０に対して径方向および軸方向に固定されることとなり、確実な動力伝達と安定した回転が可能となる。また、アクスルブラケット１０とアクスル部材１４との接合部周辺には、車両や可動式フォーク部の荷重がかかってくるが、大径部１４ａによりアクスル部材１４の電動機３側の径が大きくなるため、強度的により有利となる。

（４）アクスル部材の組み付け動作
アクスル部材１４の組み付け動作について説明する。アクスル部材１４をアクスルブラケット１０に組み付ける際は、アクスル部材１４を軸方向電動機３側から差し込むことになるため、アクスルブラケット１０はケーシング１１とは切り離した状態で行うこととなる。

１）スナップリングの取り付け
アクスルブラケット１０の凹部１０ａに設けられた溝１０ｄにアクスル部材１４の抜け防止用のスナップリング１９をはめておく。環状の部材であるスナップリング１９は、完全な環状ではなく円周方向に１カ所切断されており、切断されたそれぞれの端部の間にはすき間が設けられている。よって、径が小さくなる方向へは、すき間分の変形が可能となり、径が大きくなる方向へも弾性変形が可能となっている。

スナップリング１９は、径が小さくなる方向へ変形させて溝１０ｄにはめ込む。スナップリング１９の外径は、溝１０ｄの外径よりも小さいため、スナップリング１９と溝１０ｄとの間には径方向に遊びがある。よって、溝１０ｄにはまった状態でスナップリング１９の内径を弾性変形により広げることができる。

２）アクスル部材の組み付け
アクスルブラケット１０の凹部１０ａ側から、アクスル部材１４の車輪１２側先端部を軸方向に差し込む。スナップリング１９の内径は、アクスル部材１４の中間部外周面１４ｄの外径よりも大きいため、スナップリング１９と中間部外周面１４ｄとは干渉することなく挿入できる。中間外周面１４ｄとアクスルブラケット１０の内周面１０ｅとは、径方向にすき間がほとんどない状態に加工されているため、アクスル部材１４がさらに挿入されて中間部外周面１４ｄと内周面１０ｅとが摺動する状態となることで、アクスル部材１４とアクスルブラケット１０との軸心が決まる。大径部外周面１４ｃと凹部内周面１０ｂとは、中間外周面１４ｄと内周面１０ｅと同様、径方向にすき間がほとんどない状態に加工されているため、大径部１４ａが凹部１０ａに達し挿入されると、アクスル部材１４はさらに軸心が安定した状態となる。

スナップリング１９の内径よりも大径部１４ａの外径の方が大きいため、アクスル部材１４をさらに挿入するためには、スナップリング１９を外周側へ弾性変形させて内径を広げる必要がある。大径部１４ａの車輪１２側外周縁は角部が面取加工されており、スナップリング１９の内周側へ面取部が入り込みやすくなっている。大径部１４ａ側からスナップリング１９を開きながらアクスル部材１４を車輪１２側へさらに移動させると、スナップリング１９が大径部１４ａの外周部を挟み込んだ状態となる。この状態で、アクスル部材１４をさらに挿入する。

アクスル部材１４の軸方向面１４ｂがアクスルブラケット１０の軸方向面１０ｃに達すると、大径部１４ａの電動機３側端部がスナップリング１９を軸方向に通過するため、スナップリング１９が弾性的に初期の状態に戻る。これにより、アクスル部材１４が軸方向電動機３側へ移動すると、スナップリング１９が大径部１４ａの電動機３側端部に当たるため、軸方向電動機３側への移動を防止することができる。

３）第２回転支持部周辺の組み付け
アクスル部材１４をアクスルブラケット１０に取り付け後、アクスル部材１４の中間部にブレーキ１５、車輪１２側に第２回転支持部１８及びハブ１６を取り付ける。第２回転支持部１８をはめ込む前に、第２回転支持部１８の潤滑油シール用のオイルシール２０ｂをブレーキ１５と第２回転支持部１８との間に取り付けておく。オイルシール２０ｂを取り付け後、第２回転支持部１８をアクスル部材１４の車輪１２側外周部に差し込み、段差部２１に当接した状態で車輪１２側先端にストッパー２２をはめこみ固定する。以後、差動出力軸８やホイール１３や車輪１２などを順次組み付けていく。

（４）作用効果
本発明の効果を以下にまとめる。本発明の軸支持機構では、アクスル部材１４がハウジング９に対して着脱可能に当接されているため、アクスル部材１４周辺の回転支持部のメンテナンス時の作業性がよい。また、アクスル部材１４の大径部１４ａの軸方向面１４ｂがハウジング９に当接しているため、電動機３側から車輪１２側へ向かって装着が可能で、かつ車輪１２側への脱落を防止できる。

スナップリング１９により、アクスル部材１４が車輪１２側から電動機３側へ移動するのを防止することができる。ハウジングとアクスル部材１４を一体としている場合と比べ、アクスル部材１４を着脱可能としているため、メンテナンス時の作業性が向上する。また、車輪１２側から電動機側へ向かって装着可能する場合よりも、アクスル部材１４の電動機側外径が大きくなるため、強度が確保できる。

（５）その他の実施形態
本発明はかかる上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。例えば、移動防止部材はスナップリングを想定して記載したが、ボルトやピンのようなものでも構わないし、ハウジングとアクスル部材の車輪側接合部を取り外しが容易な程度に溶接して固定してもよい。

本発明にかかる電動機駆動車両の軸支持機構であれば、電動機駆動車両において、軸支持機構の強度を維持しながら、アクスル部材周辺のメンテナンス時の作業性を向上させる効果を有し、電動機駆動車両の軸支持機構として有用である。

電動機駆動車両の駆動装置の構造図。 軸支持機構の構造図。 軸支持機構の構造図。

符号の説明

１ 駆動装置
２ 軸支持機構
３ 電動機
５ 減速装置
７ 差動装置
８ 差動出力軸
９ ハウジング
１０ アクスルブラケット
１０ａ 凹部
１０ｂ 凹部内周面
１０ｃ 軸方向面
１０ｄ 溝
１０ｅ 内周面
１４ アクスル部材
１４ａ 大径部
１４ｂ 軸方向面
１４ｃ 大径部外周面
１４ｄ 中間部外周面
１４ｅ 車輪側外周面
１７ 第１回転支持部
１８ 第２回転支持部
１９ スナップリング

Claims (5)

1. 電動機と、前記電動機の駆動軸が連結される減速装置と、前記減速装置の減速出力軸が連結される差動装置と、前記差動装置から延びる一対の差動出力軸と、前記各差動出力軸の左右に連結される一対の車輪とを備えた車両において、
   前記電動機と前記減速装置と前記差動装置とを覆うハウジングと、
   前記ハウジングに対して前記差動出力軸及び前記車輪を回転可能に支持するためのアクスル部材とを備え、
   前記アクスル部材は、前記差動出力軸が同心状に貫通する中空構造を有し、前記ハウジングに対して軸方向へ着脱可能に当接されていることを特徴とする電動機駆動車両の軸支持機構。
2. 前記アクスル部材は、前記ハウジングに対して、前記電動機側から前記車輪側に向かって装着可能である、請求項１に記載の電動機駆動車両の軸支持機構。
3. 前記環状突起部は、前記電動機側から前記車輪側を向き前記ハウジングに当接する軸方向当接部を有する、請求項２に記載の電動機駆動車両の軸支持機構。
4. 前記アクスル部材は、前記ハウジングに対して、径方向へ移動不能に当接された径方向当接部を有する、請求項２または３に記載の電動機駆動車両の軸支持機構。
5. 前記アクスル部材が、前記ハウジングに対して、前記車輪側から前記電動機側に向かって移動するのを防止する移動防止部材をさらに備えている、請求項２から４のいずれかに記載の電動機駆動車両の軸支持機構。

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