JP2011250583A - 電動車両用動力伝達装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】モータ1と、高周波制御器としてのインバータ2と、抵抗体としての動力伝達結合部4と、アース接続体5と、を備えた。モータ1は、モータシャフト1bが設けられたロータ1cと、モータコイル1dを巻線したステータ1eと、を有する。インバータ2は、モータコイル1dに接続され、スイッチング素子により電流の向きを変える。動力伝達結合部4は、モータシャフト1bから駆動輪9,9に至る動力伝達経路上に設けられ、モータシャフト1bより下流位置にて電気抵抗を与えるスプライン嵌合部4aおよびギヤ噛み合い部4dである。アース接続体5は、スプライン嵌合部4aおよびギヤ噛み合い部4dより動力伝達経路上の下流位置と、車体10と、の間を電気的に接続する。
【選択図】図1
Description
前記モータは、モータシャフトが設けられたロータと、モータコイルを巻線したステータと、を有する。
前記インバータは、前記モータコイルに接続され、スイッチング素子により電流の向きを変える。
前記抵抗体は、前記モータシャフトから駆動輪に至る動力伝達経路上に設けられ、前記モータシャフトより下流位置にて電気抵抗を与える。
前記アース接続体は、前記抵抗体より動力伝達経路上の下流位置と、車体と、の間を電気的に接続する。
したがって、アース接続体の電気的接続位置が、モータシャフトおよび抵抗体より下流位置となるため、モータシャフトを電気的接続位置とする場合に比べ、ノイズ発生源であるインバータとは遠く離れた位置関係になる。しかも、抵抗体によりアース接続体の電気的接続位置より上流位置にて電気抵抗が与えられる。
このため、アース接続体の電気的接続位置より上流側の抵抗が大きくなり、アース接続体の電気的接続位置より下流側へ出て行く電圧が減衰され、動力伝達経路の上流から下流に向かうノイズ伝播が減少する。
このように、インバータからモータを経過して動力伝達経路へと向かうノイズ伝播を減少することにより、モータから駆動輪に至る動力伝達経路に有するドライブシャフト等がアンテナとなって高周波ノイズを外部に放射するというノイズ放射機能が抑制される。
その結果、ノイズ発生源であるインバータを備えた電動車両用動力伝達装置において、外部へ放射される高周波ノイズの低減を図ることができる。
図1は、実施例1の電気自動車用動力伝達装置(電動車両用動力伝達装置の一例)を示す全体概略図である。以下、図1に基づき全体構成を説明する。
なお、図1において、11,11は左右のサスペンション、12はブリーザーコネクタである。
まず、「高周波ノイズの発生原理と比較例の課題」の説明を行う。続いて、実施例1の電気自動車用動力伝達装置における作用を、「高周波ノイズの低減作用」、「第1ギヤ減速機への摺接ブラシ設定作用」、「アース位置による高周波ノイズの低減比較作用」に分けて説明する。
ハイブリッド車両や電気自動車のように、モータを少なくとも駆動源の一部として備えた電動車両において、モータを制御するインバータを発生源とした高周波ノイズが、モータ駆動系をアンテナとして外部へ放射されることで、ラジオ受信等に悪影響を及ぼすことが知られている。
ここで、出力電圧V2は、
V2={ZB/(ZB+ZR)}×V1 …(1)
但し、V1:モータ側電圧、ZB:アース抵抗、ZR:上流側抵抗
の式にて表される。
上記のように、ノイズ発生源であるインバータ2を備えた電気自動車用動力伝達装置において、大きな上流側抵抗ZRを確保することが、外部へ放射される高周波ノイズを低減する上で重要である。以下、これを反映する実施例1における高周波ノイズの低減作用を説明する。
すなわち、動力伝達経路上で電気抵抗を与える抵抗体と、車体10との間で電気的に接続するアース接続体5を設けるにあたって、第1ギヤ減速機3のケース要素と軸要素と動力伝達要素を有効に利用することができる。
このため、第1ギヤ減速機3を構成する各要素を利用し、抵抗体とアース接続体5を設けることで、追加部品点数を削減し、構成の簡略化を図ることができる。
すなわち、第1ギヤ減速機3の動力伝達経路上には、スプライン嵌合部4aやカップリング部4b,4cやギヤ噛み合い部4d,4e、等を有する。そして、これらの部位は、結合される2つの部材間で動力を伝達する動力伝達結合部4であり、2つの部材間に潤滑油や僅かな隙間、等が介在することで電気的な抵抗を与える。
このため、抵抗体を設定する際、第1ギヤ減速機3に予め有する動力伝達結合部4を利用することで、新たに抵抗体を追加する場合に比べ、部品点数やコストを削減しながら、抵抗体を設けることができる。
すなわち、第1ギヤ減速機3のギヤケース3aは、直接あるいは間接的に車体10に弾性支持されるし、電気抵抗が低い部品であるため、車体10との間でアース接続するには好適な部品である。
このため、アース接続体5を設定する際、第1ギヤ減速機3に予め有するギヤケース3aを利用することで、部品点数やコストを削減しながら、アース抵抗ZBを低く抑えたアース接続体5を設けることができる。
実施例1では、アース接続体5の電気的接続位置CPを、カウンターシャフト3cのシャフト端部3c’に摺接する摺接ブラシ5a,5aにより設定している。このため、摺接ブラシ5a,5aをアース接続体5の電気的接続位置CPとしても安定してアース作動することを確認する必要がある。以下、これを反映する実施例1の第1ギヤ減速機3への摺接ブラシ設定作用を説明する。
すなわち、摺接ブラシ5a,5aの設定位置が、第1ギヤ減速機3のギヤ室3jにて攪拌される潤滑油から隔離された位置となる。
このため、第1ギヤ減速機3の潤滑油からの隔離により、摺接ブラシ5a,5aによる安定した接触抵抗を維持することができると共に、摺接ブラシ5a,5aの接触で生じる摩耗粉が、第1ギヤ減速機3のギヤ室3jに混入することを防止することができる。
すなわち、第1ギヤ減速機3のギヤ室3jと、摺接ブラシ5a,5aを設定したブラシ室17とが、ブリーザーコネクタ12を介して外気と連通し、ギヤ室3jとブラシ室17との間での差圧の発生が抑えられる。
このため、第1ギヤ減速機3のギヤ室3jの内部圧力が上昇したとき、ギヤ室3jの内部の潤滑油がオイルシール14を経過してブラシ室17に漏れ出ることを防止することができる。
すなわち、アース接続体5の電気的接続位置CPより上流側に、スプライン嵌合部4aとギヤ噛み合い部4dを有し、これら2つの動力伝達結合部4により、上流側抵抗ZRが確保される。
このため、大きな上流側抵抗ZRを確保することにより、動力伝達経路の上流から下流に向かうノイズ伝播のうち、カウンターシャフト3cから下流のアウトプットシャフト3d,3dに向かうノイズ伝播を有効に減少することができる。
実施例1と比較例とを対比すると、アースのための電気的接続位置CP(=アース位置)を異ならせたものであるという見方ができるため、アース位置を異ならせることによる有用性を確認することが必要である。以下、これを反映する実施例1のアース位置による高周波ノイズの低減比較作用を説明する。
この比較結果により、カウンターシャフト3cのシャフト端部3c’をアース位置とすることで、外部へ放射される高周波ノイズの低減を図ることができることが確認された。
この比較結果により、特に、実施例1の場合、走行時において、外部へ放射される高周波ノイズの低減効果が高いことが確認された。
実施例1の電気自動車用動力伝達装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
前記モータコイル1dに接続され、スイッチング素子により電流の向きを変える高周波制御器としてのインバータ2と、
前記モータシャフト1bから駆動輪9,9に至る動力伝達経路上に設けられ、前記モータシャフト1bより下流位置にて電気抵抗を与える抵抗体(スプライン嵌合部4a、ギヤ噛み合い部4d)と、
前記抵抗体(スプライン嵌合部4a、ギヤ噛み合い部4d)より動力伝達経路上の下流位置と、車体10と、の間を電気的に接続するアース接続体5と、
を備えた。
このため、インバータ2からモータ1を経過して動力伝達経路へと向かうノイズ伝播を減少することにより、外部へ放射される高周波ノイズの低減を図ることができる。
このため、上記(1)の効果に加え、動力伝達機構(第1ギヤ減速機3)を構成する各要素を利用し、抵抗体とアース接続体5を設けることで、追加部品点数を削減し、構成の簡略化を図ることができる。
このため、上記(2)の効果に加え、抵抗体4を設定する際、動力伝達機構(第1ギヤ減速機3)に予め有する動力伝達結合部4を利用することで、新たに抵抗体を追加する場合に比べ、部品点数やコストを削減しながら、抵抗体を設けることができる。
このため、上記(2)または上記(3)の効果に加え、アース接続体5を設定する際、動力伝達機構(第1ギヤ減速機3)に予め有するケース要素(ギヤケース3a)を利用することで、部品点数やコストを削減しながら、アース抵抗ZBを低く抑えたアース接続体5を設けることができる。
このため、上記(4)の効果に加え、動力伝達機構(第1ギヤ減速機3)の潤滑油からの隔離により、摺接ブラシ5a,5aによる安定した接触抵抗を維持することができると共に、摺接ブラシ5a,5aの接触で生じる摩耗粉が、動力伝達機構(第1ギヤ減速機3)の内部室(ギヤ室3j)に混入することを防止することができる。
前記ケース要素(ギヤケース3a)に前記軸要素延長部(シャフト端部3c’)を覆うと共に、前記動力伝達機構(第1ギヤ減速機3)の内部室(ギヤ室3j)に連通するブラシ室17を形成するブラシカバー16を固定し、
前記ブラシカバー16に、前記ブラシ室17に臨んでブリーザーコネクタ12を設けた。
このため、上記(5)の効果に加え、動力伝達機構(第1ギヤ減速機3)の内部室(ギヤ室3j)の圧力が上昇したとき、内部室(ギヤ室3j)の潤滑油がオイルシール14を経過してブラシ室17に漏れ出ることを防止することができる。
前記アース接続体5の電気的接続位置CPを、前記カウンターシャフト3cのシャフト端部3c’の位置に設定した。
このため、上記(2)〜(6)の効果に加え、大きな上流側抵抗ZRを確保することにより、動力伝達経路の上流から下流に向かうノイズ伝播のうち、カウンターシャフト3cから下流のアウトプットシャフト3d,3dに向かうノイズ伝播を有効に減少することができる。
図6は、実施例2の電気自動車用動力伝達装置(電動車両用動力伝達装置の一例)を示す全体概略図である。以下、図6に基づき全体構成を説明する。
なお、他の構成は、図1に示す実施例1と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
実施例2の動力伝達機構は、4軸構造の第2ギヤ減速機23であり、アース接続体5の電気的接続位置CPを、最終軸より1つ前の第2カウンターシャフト23dのシャフト端部23d’の位置に設定した。
すなわち、アース接続体5の電気的接続位置CPより上流側に、スプライン嵌合部4aとギヤ噛み合い部4d,4eを有し、これら3つの動力伝達結合部4により、上流側抵抗ZRが確保される。
このため、実施例1に比べ、より大きな上流側抵抗ZRを確保することが可能であることにより、動力伝達経路の上流から下流に向かうノイズ伝播のうち、第2カウンターシャフト23dから下流のアウトプットシャフト23e,23eに向かうノイズ伝播を有効に減少することができる。
なお、他の作用は、実施例1と同様であるので、説明を省略する。
実施例2の電気自動車用動力伝達装置にあっては、下記の効果を得ることができる。
前記アース接続体5の電気的接続位置CPを、前記最終軸であるアウトプットシャフト23e,23eの1つ前の前記第n軸(第2カウンターシャフト23d)の軸端部(シャフト端部23d’)の位置に設定した。
このため、実施例1の上記(2)〜(6)の効果に加え、大きな上流側抵抗ZRを確保することにより、動力伝達経路の上流から下流に向かうノイズ伝播のうち、アウトプットシャフト23e,23eの1つ前の第n軸(第2カウンターシャフト23d)から下流のアウトプットシャフト23e,23eに向かうノイズ伝播を有効に減少することができる。
図7は、実施例3の電気自動車用動力伝達装置(電動車両用動力伝達装置の一例)を示す全体概略図である。図8は、実施例3の電気自動車用動力伝達装置における遊星歯車をあらわし、(a)は遊星歯車の構成を示す概略図であり、(b)は遊星歯車の各回転メンバの回転数関係を示す速度線図である。以下、図7および図8に基づき全体構成を説明する。
なお、他の構成は、図1に示す実施例1と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
実施例3の動力伝達機構は、シングルピニオン型遊星歯車を有する遊星ギヤ減速機23であり、アース接続体5の電気的接続位置CPを、シングルピニオン型遊星歯車の固定要素であるリングギヤ33gの位置に設定した。
すなわち、アース接続体5の電気的接続位置CPより上流側に、スプライン嵌合部4aとギヤ噛み合い部4d,4eを有し、これら3つの動力伝達結合部4により、上流側抵抗ZRが確保される。
このため、大きな上流側抵抗ZRの確保により、動力伝達経路の上流から下流に向かうノイズ伝播のうち、リングギヤ33gから下流のアウトプットシャフト33d,33dに向かうノイズ伝播を有効に減少することができると共に、実施例1,2に比べ、常に安定した小さいアース抵抗ZBを確保することができる。
なお、他の作用は、実施例1と同様であるので、説明を省略する。
実施例3の電気自動車用動力伝達装置にあっては、下記の効果を得ることができる。
前記アース接続体5は、前記遊星歯車のリングギヤ33gを前記遊星ギヤ減速機33のケース要素(ギヤケース33a)に固定する固定部材5fと、前記遊星ギヤ減速機33のケース要素(ギヤケース33a)と、前記ケース要素(ギヤケース33a)と車体10を電気的に接続する接地ライン5bと、を有する。
このため、実施例1の(2)〜(6)の効果に加え、大きな上流側抵抗ZRの確保により、動力伝達経路の上流から下流に向かうノイズ伝播のうち、リングギヤ33gから下流のアウトプットシャフト33d,33dに向かうノイズ伝播を有効に減少することができると共に、常に安定した小さいアース抵抗ZBを確保することができる。
1a モータケース
1b モータシャフト
1c ロータ
1d モータコイル
1e ステータ
2 インバータ
3 第1ギヤ減速機(動力伝達機構)
3a ギヤケース(ケース要素)
3a’ ケース延長部
3b インプットシャフト(軸要素)
3c カウンターシャフト(軸要素)
3c’ シャフト端部(軸要素延長部)
3d,3d アウトプットシャフト(軸要素)
3e インプットギヤ(動力伝達要素)
3f 第1カウンターギヤ(動力伝達要素)
3g 第2カウンターギヤ(動力伝達要素)
3h ドライブギヤ(動力伝達要素)
3i デファレンシャルギヤ(動力伝達要素)
3j ギヤ室(内部室)
4 動力伝達結合部(抵抗体)
4a スプライン嵌合部
4b,4c カップリング部
4d,4e,4f ギヤ噛み合い部
5 アース接続体
5a 摺接ブラシ
5b 接地ライン
5e リード線(接続部材)
5f 固定部材
9,9 駆動輪
10 車体
12 ブリーザーコネクタ
14 オイルシール
16 ブラシカバー
17 ブラシ室
23 第2ギヤ減速機(動力伝達機構)
23a ギヤケース(ケース要素)
23b インプットシャフト(第1軸)
23c 第1カウンターシャフト(第2軸)
23d 第2カウンターシャフト(第n軸)
23d’ シャフト端部(軸端部)
23e,23e アウトプットシャフト(最終軸)
33 遊星ギヤ減速機(動力伝達機構)
33a ギヤケース(ケース要素)
33d アウトプットシャフト
33e サンギヤ
33f ピニオン
33g リングギヤ
33k ピニオンキャリヤ
V1 モータ側電圧
V2 出力電圧
ZR 上流側抵抗
ZB アース抵抗
CP 電気的接続位置
Claims (9)
- モータシャフトが設けられたロータと、モータコイルを巻線したステータと、を有するモータと、
前記モータコイルに接続され、スイッチング素子により電流の向きを変える高周波制御器としてのインバータと、
前記モータシャフトから駆動輪に至る動力伝達経路上に設けられ、前記モータシャフトより下流位置にて電気抵抗を与える抵抗体と、
前記抵抗体より動力伝達経路上の下流位置と、車体と、の間を電気的に接続するアース接続体と、
を備えたことを特徴とする電動車両用動力伝達装置。 - 請求項1に記載された電動車両用動力伝達装置において、
前記モータシャフトから前記駆動輪までの間に、ケース要素と軸要素と動力伝達要素を有する動力伝達機構を介装したことを特徴とする電動車両用動力伝達装置。 - 請求項2に記載された電動車両用動力伝達装置において、
前記抵抗体は、前記動力伝達機構の動力伝達経路上に有し、電気抵抗を与える動力伝達結合部であることを特徴とする電動車両用動力伝達装置。 - 請求項2または請求項3に記載された電動車両用動力伝達装置において、
前記アース接続体は、前記動力伝達機構の軸要素に対して摺接する摺接ブラシと、前記摺接ブラシと前記ケース要素とを電気的に接続する接続部材と、前記動力伝達機構のケース要素と、前記ケース要素と車体を電気的に接続する接地ラインと、を有することを特徴とする電動車両用動力伝達装置。 - 請求項4に記載された電動車両用動力伝達装置において、
前記アース接続体は、前記軸要素のうち、前記動力伝達要素とはオイルシールによりシール分離された部位に摺接させて前記摺接ブラシを設定したことを特徴とする電動車両用動力伝達装置。 - 請求項5に記載された電動車両用動力伝達装置において、
前記摺接ブラシの設定位置を、前記動力伝達機構のケース要素から突出させた軸要素延長部の位置とし、
前記ケース要素に前記軸要素延長部を覆うと共に、前記動力伝達機構の内部室に連通するブラシ室を形成するブラシカバーを固定し、
前記ブラシカバーに、前記ブラシ室に臨んでブリーザーコネクタを設けたことを特徴とする電動車両用動力伝達装置。 - 請求項2から請求項6の何れか1項に記載された電動車両用動力伝達装置において、
前記動力伝達機構は、インプットシャフトとカウンターシャフトとアウトプットシャフトとギヤ列を有する第1ギヤ減速機であり、
前記アース接続体の電気的接続位置を、前記カウンターシャフトのシャフト端部の位置に設定したことを特徴とする電動車両用動力伝達装置。 - 請求項2から請求項6の何れか1項に記載された電動車両用動力伝達装置において、
前記動力伝達機構は、第1軸から第n軸と、最終軸であるアウトプットシャフトと、ギヤ列を有する第2ギヤ減速機であり、
前記アース接続体の電気的接続位置を、前記最終軸であるアウトプットシャフトの1つ前の前記第n軸の軸端部の位置に設定したことを特徴とする電動車両用動力伝達装置。 - 請求項2から請求項6の何れか1項に記載された電動車両用動力伝達装置において、
前記動力伝達機構は、遊星歯車を有する遊星ギヤ減速機であり、
前記アース接続体は、前記遊星歯車のリングギヤを前記遊星ギヤ減速機のケース要素に固定する固定部材と、前記遊星ギヤ減速機のケース要素と、前記ケース要素と車体を電気的に接続する接地ラインと、を有することを特徴とする電動車両用動力伝達装置。
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