JP2008207698A - 車軸駆動装置搭載車両 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪に設けるモータユニットを小形軽量化する。
【解決手段】本発明は、駆動輪毎に設けられるモータによって駆動輪を駆動する車軸駆動装置搭載車両において、モータは、駆動輪（５０）の中心軸と連結される駆動ギア（１２）と、駆動ギア（１２）と噛み合うように設けられ、駆動ギア（１２）との噛合部に供給される油圧によって駆動ギア（１２）とともに回転駆動される従動ギア（１３）とを備える油圧ギアモータ（１）であり、従動ギア（１３）は駆動ギア（１２）の周りに２つ以上設けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車軸駆動装置搭載車両に関するものである。

車両の駆動車軸毎にモータユニットを設けるホイールインモータ型車両が知られている。特許文献１には、モータユニットとして油圧モータを用いて、車両の駆動車軸である後輪にそれぞれ油圧モータを設ける構成が記載されている。
特開２００５−２８９１４公報

しかし上記従来の技術では、油圧モータの出力ギアからファイナルギアへ減速しながら駆動力を駆動車軸へと伝達するので、減速するためのギアトレーンが必要となり、その分左右の駆動車輪間のスペースが狭くなり車室空間が狭くなる。

また、上記ギアトレーンによって車輪のバネ下荷重が重くなるので、車両の乗り心地、路面追従性、操舵応答性、発進加速性及びブレーキ性の悪化を招く。

本発明は、車輪に設けるモータユニットを小形軽量化することを目的とする。

本発明は、駆動輪毎に設けられるモータによって駆動輪を駆動する車軸駆動装置搭載車両において、モータは、駆動輪の中心軸と連結される駆動ギアと、駆動ギアと噛み合うように設けられ、駆動ギアとの噛合部に供給される油圧によって駆動ギアとともに回転駆動される従動ギアとを備える油圧ギアモータであり、従動ギアは駆動ギアの周りに２つ以上設けられる。

本発明によれば、油圧ギアモータにおいて従動ギアを駆動ギアの周りに２つ以上設けるので、モータの吐出し容積を増大させることができ、減速機構を設けることなく大きな駆動力を発生させることができる。よって、モータを小形化できるので駆動輪の内部のスペース効率を向上させることができるとともに、軽量化できるので車両のバネ下重量を低減して走行安定性を向上させることができる。

以下では図面等を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。

（第１実施形態）
図１は本実施形態における車軸駆動装置搭載車両の構成を示す概略構成図である。なお、図１中左側が車両前方である。

本実施形態の車軸駆動装置搭載車両は、駆動源としてエンジン３０とモータ１とを備える全輪駆動車両である。エンジン３０は、車両の前方に搭載されて前輪を駆動する。モータ１は後輪５０の左右輪にそれぞれ設けられる油圧モータ１であり、供給される油圧に応じて回転駆動して後輪５０を駆動する。エンジン３０の近傍にはオイルポンプ３１が設けられ、オイルポンプ３１はエンジン３０によって駆動されて油圧を各油圧モータ１へ圧送する。オイルポンプ３１と油圧モータ１との間にはバルブユニットが設けられ、バルブユニットによって油圧の圧力や流量を制御する。バルブユニットにおいて制御された油圧は、各油圧モータ１へ高圧配管及び低圧配管によって供給される。なお、バルブユニットの構成については後述する。

次に図２〜図４を参照しながら後輪５０に設けられる油圧モータ１の構造について説明する。図２は、油圧モータを取り付けた状態における後輪全体の断面図であり、図中右側が車両の外側、左側が他方の車輪側である。図３は、油圧モータを軸方向から見た断面図である。図４は、油圧モータの分解斜視図である。

後輪５０はタイヤ５３が取り付けられるリム２の内側にブレーキ３が内蔵され、ブレーキ３に近接して油圧モータ１のギアボックス７がボルト４によって締結される。ギアボックス７の内部には、中心に駆動ギア１２が配設され、駆動ギア１２の外周部に等角度で３つの従動ギア１３が駆動ギア１２と噛合するように配設される。駆動ギア１２はギアボックス７内に設けられる軸受１４とギアボックス７を密封する蓋１６に内設される軸受１５とによって回転可能に支持される。また駆動ギア１２は、中心付近が軸方向に延出しており、この軸部２１がギアボックス７の開口部５９から外側へと延出するように設けられる。軸部２１は、後輪５０の中心軸であるブレーキドラム３に固着した連結軸にスプライン結合し、先端部はナット２７で固定される。

駆動ギア１２及び各従動ギア１３は、ギアボックス７の内部で駆動ギア１２及び各従動ギア１３の４軸分を一体的に形成した軸受板９、１７によって両側から軸支するように挟持される。軸受板１７にはギアボックス７との接触面に溝１８が形成されてシール１９が装着される。また、ギアボックス７と蓋１６との間にはガスケット２０が介装されており、軸受板９、ギアボックス７、蓋１６及びガスケット２０によって油室１１が画成され、この油室１１内に駆動ギア１２の軸部２１を中心として板形状の弾性体１０が介在される。油室１１への油は蓋１６に設けられる油口２２から導入される。軸受板９及び弾性体１０は、油口２２から導入される油圧によって駆動ギア１２を軸方向に付勢するプレッシャプレート３６として機能する。

駆動ギア１２の中心には、軸方向に蓋１６側の端部からギアボックス７の開口部５９付近まで油路５４が設けられ、この油路５４と、軸受板１７、駆動ギア１２及びギアボックス７の間にできる隙間とを連通する軸方向に垂直な油路５５がさらに設けられる。ブッシュ２８はギアボックス７と軸受１４との間に介装され、シール２９はギアボックス７と駆動ギア１２の軸部２１間に装着される。また、蓋１６には油路５４と連通する油路５６が軸に垂直方向に設けられる。

ギアボックス７の内面形状は、駆動ギア１２と３つの従動ギア１３とが収装されるようにギアに沿った形状となっているが、駆動ギア１２と従動ギア１３との噛合部の両側には軸方向に凹部が形成されており、これにより駆動ギア１２、従動ギア１３及びギアボックス７の間に油室３３ａ〜３３ｆが画成される。すなわち、油室３３ａ〜３３ｆは１つの駆動ギア１２と３つの従動ギア１３との噛合部の両側に全部で６つ設けられることになる。

ギアボックス７の上方の外側面には、油を油圧モータ１に導入する油口２５と油圧モータ１から油を導出する油口２６とが設けられ、油口２５、２６は互いに隣接する２つの油室３３ａ、３３ｂに連通する。

次に図５、図６を参照しながらギアボックス７内の油路について説明する。図５はギアボックス内の油路を模式的に示す模式図である。図６はギアボックスの各種断面図であり、図６（ａ）は油路２４においてギアボックスを軸に垂直方向に切った断面図、図６（ｂ）は油路２３においてギアボックスを軸に垂直方向に切った断面図、図６（ｃ）は図６（ａ）、（ｂ）におけるＡ−Ａ’断面を示す断面図、図６（ｄ）は図６（ａ）、（ｂ）におけるＢ−Ｂ’断面を示す断面図をそれぞれ示す。

油口２５と連通する油室３３ａには、油口２５から導入される油がギアボックス７内に流入する導入口５が設けられ、油口２６と連通する油室３３ｂには、油をギアボックス７内から油口２６へと導出するための導出口６が設けられる。

ギアボックス７の底面５７である軸受板１７が接する面よりさらに軸方向奥側には、開口部５９の内周にわたって開口するリング状の油路２３が凹設される。また、油路２３のさらに軸方向奥側には、油路２３と同様に開口部５９の内周にわたって開口する油路２３より大径のリング状の油路２４が設けられる。ギアボックス７の開口部５９にはブッシュ２８が嵌合されるので、油路２３及び油路２４の開口部５９側はいずれもブッシュ２８によって閉塞される。

ギアボックス７の底面５７であって６つの油室３３ａ〜３３ｆに面する部分には３つの流入口５ａ、５ｃ、５ｅ及び３つの流出口６ｂ、６ｄ、６ｆが交互に設けられる。すなわち、油室３３ａに面する部分には流入口５ａ、油室３３ｂに面する部分には流出口６ｂ、油室３３ｃに面する部分には流入口５ｃ、油室３３ｄに面する部分には流出口６ｄ、油室３３ｅに面する部分には流入口５ｅ、油室３３ｆに面する部分には流出口６ｆがそれぞれ設けられる。流入口５ａ、５ｃ、５ｅはそれぞれ油路２３と連通しており、流出口６ｂ、６ｄ、６ｆはそれぞれ油路２４と連通している。

流入口５ａ、５ｃ、５ｅ及び流出口６ｂ、６ｄ、６ｆはそれぞれギアボックス７の底面５７から軸方向に穿設されて油路２３又は油路２４と連通する。流入口５ａ、５ｃ、５ｅは断面が円形状、流出口６ｂ、６ｄ、６ｆは断面が半円形状となっており、さらに油路２４は油路２３より大径であるので、流出口６ｂ、６ｄ、６ｆはギアボックス７の底面５７に対して油路２４より手前にある油路２３に連通することなく油路２４と連通する。

次に図７を参照しながら車両の油圧回路について説明する。図７は、本実施形態における車軸駆動装置搭載車両の油圧回路を示す回路図である。

オイルポンプ３１は２つの吐出し口３１ａ、３１ｂを有し、エンジン３０によって駆動され加圧された油圧を左右の後輪５０の油圧モータ１へ独立して圧送することで左右輪を独立に駆動制御することができる。また、車両の２輪駆動、ニュートラル位置、エンジン３０の高回転及び高車速のそれぞれのモードに応じた信号指令に基づいて、プレッシャプレート３６に付加される油圧を抜くことで後輪５０の駆動を解除する。

オイルポンプ３１と油圧モータ１との間に設けられる手動切替え弁３２は、通常のトルコンＡＴ車のシフト操作レバーと連結され、中立位置ではオイルポンプ３１から圧送される圧油をオイルタンク３４に戻し、シフト操作レバーが中立位置からＤレンジ又はＲレンジに切替えられると後輪５０の油圧モータ１に圧油が導かれ、車両の前進又は後進が行われる。また、後輪５０が走行時にロックした場合には信号指令により圧油をオイルタンク３４に戻す。

油圧モータ１のプレッシャプレート３６とオイルポンプ３１との中間に設けられる空転制御弁３５は、後輪５０駆動の信号指令に基づいてオイルポンプ３１からプレッシャプレート３６へ圧油を導き、プレッシャプレート３６に圧力を付加することで油圧モータ１が駆動される。このとき、後輪５０の左右輪に同時に同圧油が導かれることで車両の発進直進性が保持される。また、車両の２輪駆動、エンジン３０の高回転、高車速のそれぞれのモードに応じた信号指令に基づいて空転制御弁３５の弁位置が切替り、プレッシャプレート３６への圧油をオイルタンク３４に戻して後輪５０の駆動を解除する。

オイルポンプ３１に設けられるプレッシャプレート３７と油圧モータ１のプレッシャプレート３６との油路中間には圧力検出器３８及び空転不可回避弁３９が設けられる。空転制御弁３５にバルブスティックなどの異常が生じて、プレッシャプレート３６の圧力が抜けない異常状態のときには、フェールセーフとして、圧力検出器３８の検知圧力に基づいて空転不可回避弁３９を切替えてオイルポンプ３１のプレッシャプレート３７の圧力を抜いて、オイルポンプ３１の駆動を停止させることで油圧モータ１への圧油の供給が停止され、油圧モータ１の駆動が停止する。

オイルポンプ３１と油圧モータ１との間の油路から分岐して駆動トルク制御弁４０が並列に２つ設けられる。駆動トルク制御弁４０は、車両の発進時に前輪駆動力の信号指令に基づいて後輪５０の駆動トルクを制御するために、また後輪５０の駆動トルクの上限を制御するために、オイルポンプ３１から油圧モータ１へ供給される圧油の一部をオイルタンク３４へ還流させるリリーフ弁として機能する。さらに、左右後輪５０の駆動力差を解消する制御、及び車速の上昇に伴うフリクションの増大を抑制するため車速信号指令に基づいて後輪５０の駆動トルクを低下させる制御を行う。

２つの駆動トルク制御弁４０の油路の間を接続するように設けられる異常検出器４１は、駆動トルク制御弁４０の何れかが異常を起こしたときに空転不可回避弁３９に信号を送信して、弁を切替えさせることでオイルポンプ３１のプレッシャプレート３７の圧力を抜いて油圧モータ１による駆動を停止させる。

次に本実施形態における車軸駆動装置搭載車両の作用について説明する。エンジン３０で駆動するオイルポンプ３１から吐出された圧油は、手動切替え弁３２を経由して油圧モータ１のギアボックス７の油口２５へと導入され、導入口５から油室３３ａへと導入される。さらに、油室３３ａ内の圧油はギアボックス７の底面５７に設けられる流入口５ａから油路２３へと流入し、油路２３と連通する他の２つの流入口５ｃ、５ｅから油室３３ｃ、３３ｅへと圧送される。

これにより、３つの油室３３ａ、３３ｃ、３３ｅから、駆動ギア１２とギアボックス７との間隙５１、及び従動ギア１３とギアボックス７との間隙５２にそれぞれ油が圧送されることで、駆動ギア１２及び従動ギア１３が回転駆動されて後輪５０が駆動される。

駆動ギア１２とギアボックス７との間隙５１、及び従動ギア１３とギアボックス７との間隙５２の圧油は、ギアボックス７の内面に沿って他方の３つの油室３３ｂ、３３ｄ、３３ｆへと流入し、ギアボックス７の底面５７に設けられる流出口６ｄ、６ｆから油路２４へと流入する。さらに油路２４から流出口６ｂを介して油室３３ｂへ流入した油は流出口６から流出して油口２６から手動切替え弁３２を経由してオイルタンク３４へと還流する。

さらに、油圧モータ１の軸受板９と蓋１６との間の油室１１へ供給される圧油は、オイルポンプ３１から空転制御弁３５を経由して蓋１６の油口２２から流入される。これにより、軸受板９が軸方向に可動することで駆動ギア１２と従動ギア１３が軸方向に押しつけられ、駆動ギア１２及び従動ギア１３が軸受板１７を介してギアボックス７に軸方向に押しつけられる。従って、油口２５から油室３３ａに導入される圧油が駆動ギア１２及び従動ギア１３と軸受板９、１７との間から漏出することなく、ギア側面に流れることで駆動ギア１２及び従動ギア１３を駆動することができる。

一方、油圧モータ１の軸受板９と蓋１６との間の油室１１への圧油の供給を停止すると、油室１１の圧力が低下するので軸受板９から駆動ギア１２及び従動ギア１３への押しつけ力がなくなる。これにより、油口２５から油室３３ａに導入される圧油が駆動ギア１２及び従動ギア１３と軸受板９、１７との間にできた隙間から漏出して、ギア側面にほとんど流れないので駆動ギア１２及び従動ギア１３の駆動が停止される。

この場合であっても、軸受板９は弾性体１０の付勢力によりわずかに駆動ギア１２及び従動ギア１３側に押しつけられているので、再度油室１１へ圧油が供給されたときに軸受板９の移動量が小さくなり、油圧モータ１は迅速に駆動力を発生する。

なお、蓋１６の間の油室１１からわずかに漏出する油は、蓋１６に設けられる油路５６へ導かれ、駆動ギア１２及び従動ギア１３から軸受１４側に漏出した油は駆動ギア１２の軸部２１に設けた油路５４を介して油路５６へ導かれ、オイルタンク３４へと還流する。

以上のように本実施形態では、油圧モータ１において従動ギア１３を駆動ギア１２の周りに３つ設けるので、油圧モータ１の吐出し容積を増大させることができ、減速機構を設けることなく大きな駆動力を発生させることができる。よって、油圧モータ１を小形化できるので駆動輪５０の内部のスペース効率を向上させることができるとともに、軽量化できるので車両のバネ下重量を低減して車両の乗り心地、路面追従性、操舵応答性、発進加速性及びブレーキ性を向上させることができる。

また、油圧モータ１は駆動輪５０のリム２の内部に収容されるので、各駆動輪５０を小形化することができ、駆動輪５０間のスペースを広くとることができる。

さらに、駆動ギア１２の軸部２１がギアボックス７から延出する部分における軸部２１の外周部分に油路２３、２４を設けるので、ギアボックス７内に油を導入する油口２５及びギアボックス７から油を導出する油口２６をそれぞれ１つずつ設けるだけで、駆動ギア１２及び従動ギア１３の全ての噛合部に油を供給し、さらに回収することができる。よって、油圧配管を簡素化できるので油圧モータ１を小形化することができ、車室空間を確保することができる。また、配管接続部が少なくなることにより圧力損失が低減し、油圧モータ１の効率を向上させることができる。さらに、配管のコストを低減でき保守性を向上させることができる。

さらに、軸受板９を４軸一体形状とし、軸受板に油圧をかけて駆動ギア１２側に押しつけることで駆動ギア１２及び従動ギア１３を回転駆動させるので、車両の駆動力が必要ないときは軸受板９へ付加する油圧力を抜くことで、駆動ギア１２及び従動ギア１３に油圧を供給していても油圧モータ１による駆動力の発生を停止させることができる。よって、駆動力を断続するクラッチ締結機構が不要となるので、油圧モータ１の構造を簡素化することができる。

さらに、弾性体１０によって軸受板９を常に駆動ギア１２側へと付勢するので、プレッシャプレートへ油圧が供給されていないときでも軸受板９と駆動ギア１２との距離を小さく保つことができ、プレッシャプレート３６へ油圧を供給したときの軸受板９の移動量を小さくでき、油圧モータ１から駆動力を発生させるときの始動性を向上させることができる。

（第２実施形態）
本実施形態の車軸駆動装置搭載車両は第１実施形態と基本的な構成は同一であり、ギアボックス７内の油路が一部異なる。図８は、本実施形態におけるギアボックス内の油路を模式的に示す模式図である。図９はギアボックスの各種断面図であり、図９（ａ）は油路においてギアボックスを軸に垂直方向に切った断面図、図９（ｂ）は油路においてギアボックスを軸に垂直方向に切った断面図、図９（ｃ）は図８（ａ）、（ｂ）におけるＣ−Ｃ’断面を示す断面図である。

本実施形態では、油路２３及び油路２４は同一の径であり、第１実施形態よりも小径である。流入口５ａ、５ｃ、５ｅは、油路２３の深さまで軸方向に穿設され、最深部からさらに駆動ギア１２の軸に垂直方向に穿設されることで流路２３と連通する。また、同様に流出口６ｂ、６ｄ、６ｆは、油路２４の深さまで軸方向に穿設され、最深部からさらに駆動ギア１２の軸に垂直方向に穿設されることで流路２４と連通する。

なお、流入口５ａ、５ｃ、５ｅ及び流出口６ｂ、６ｄ、６ｆの、駆動ギア１２の軸に垂直方向に穿設される油路５８はいずれもギアボックス７の外部からドリルなどで穿設されるので、この油路のギアボックス７の外周面に開口する部分に盲栓４２を嵌めることで開口部分は閉塞される。

以上のように本実施形態では、第１実施形態と同様に、油圧モータ１において従動ギア１３を駆動ギア１２の周りに３つ設けるので、油圧モータ１の吐出し容積を増大させることができ、減速機構を設けることなく大きな駆動力を発生させることができる。よって、油圧モータ１を小形化できるので駆動輪５０の内部のスペース効率を向上させることができるとともに、軽量化できるので車両のバネ下重量を低減して車両の乗り心地、路面追従性、操舵応答性、発進加速性及びブレーキ性を向上させることができる。

さらに、油路２３、２４の径を小さくして油路２３及び油路２４の面積を小さくするので、油圧モータ１の駆動力によってギアボックス７にかかる負荷に対する強度を強くすることができる。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、油圧モータ１のギア数は４枚であるが、３枚（従動ギア１３が２枚）であってもよい。これにより、ギアの枚数が少ない分、機械効率と容積効率が向上するとともに、コストを低減することができる。

また、ギア数は５枚（従動ギア１３が４枚）であってもよい。これにより、２枚ギアと同じギア諸元であれば押しのけ容積は４倍となるので油圧モータ１を小形化でき、車軸間距離と車室空間を拡大することができるとともに、駆動輪の舵角を大きくとることができる。

第１実施形態における車軸駆動装置搭載車両の構成を示す概略構成図である。 油圧モータを取り付けた状態における後輪全体の断面図である。 油圧モータを軸方向から見た断面図である。 油圧モータの分解斜視図である。 ギアボックス内の油路を模式的に示す模式図である。 ギアボックスの各種断面図である。 第１実施形態における車軸駆動装置搭載車両の油圧回路を示す回路図である。 第２実施形態におけるギアボックス内の油路を模式的に示す模式図である。 第２実施形態におけるギアボックスの各種断面図である。

符号の説明

１ 油圧モータ
２ リム
７ ギアボックス
９ 軸受板
１０ 弾性体
１２ 駆動ギア
１３ 従動ギア
２１ 軸部
２３ 油路
２４ 油路
２５ 油口
５０ 駆動輪

Claims (6)

1. 駆動輪毎に設けられるモータによって前記駆動輪を駆動する車軸駆動装置搭載車両において、
   前記モータは、前記駆動輪の中心軸と連結される駆動ギアと、前記駆動ギアと噛み合うように設けられ、前記駆動ギアとの噛合部に供給される油圧によって前記駆動ギアとともに回転駆動される従動ギアとを備える油圧ギアモータであり、
   前記従動ギアは前記駆動ギアの周りに２つ以上設けられることを特徴とする車軸駆動装置搭載車両。
2. 前記従動ギアは３つであることを特徴とする請求項１に記載の車軸駆動装置搭載車両。
3. 前記モータは前記駆動輪のリムの内部に収容されることを特徴とする請求項１又は２に記載の車軸駆動装置搭載車両。
4. 前記モータは前記駆動ギア及び前記従動ギアを収装するギアボックスを有し、
   前記駆動ギアの軸部は前記ギアボックスから延出して前記駆動輪の中心軸と連結し、
   前記ギアボックスは、前記モータに供給される油圧を前記ギアボックス内に導入する油口と、前記駆動ギアの軸部が前記ギアボックスから延出する部分における前記軸部の外周に形成され、前記駆動ギアと前記各従動ギアとのそれぞれの噛合部と連通する油路とを有し、
   前記油口から導入される油圧は前記油路を介して前記駆動ギアと前記各従動ギアとのそれぞれの噛合部に供給されることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の車軸駆動装置搭載車両。
5. 前記駆動ギア及び前記従動ギアの軸受板を一体形状として軸方向に移動可能に設け、
   前記軸受板に油圧をかけて前記軸受板を前記駆動ギア及び前記従動ギアに押しつけることで、前記駆動ギアと前記従動ギアとの噛合部に供給される油圧によって前記駆動ギア及び前記従動ギアを回転駆動することを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の車軸駆動装置搭載車両。
6. 油圧の供給にかかわらず前記軸受板を前記駆動ギア側へ付勢する弾性部材をさらに備えることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の車軸駆動装置搭載車両。

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