JP2014531359A

JP2014531359A - 電動車両用の駆動ユニット及びその電動車両への固定方法

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Publication number: JP2014531359A
Application number: JP2014528918A
Authority: JP
Inventors: ウォルフダニエル
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2014-11-27
Also published as: WO2013034371A2; CN103796857A; DE102011082391A1; WO2013034371A3; US20140209397A1

Abstract

本発明に係る電動車両用の駆動ユニット（１）は，電動車両を駆動するようハウジング（1a）に配置された電気モータ（４）と，電気モータ（４）のトルクを電動車両の車軸へ伝達する駆動軸（13）と，駆動ユニット（１）を電動車両の車体に支承する少なくとも１つの支承手段とを備える。駆動ユニット（１）のハウジング（1a）は，駆動ユニット（１）を電動車両の車体に支承する支承手段として構成する。更に本発明は，駆動ユニット（１）の電動車両への固定方法，及び駆動ユニット（１）を備える電動車両用駆動システムに関する。【選択図】図３

Description

本発明は，電動車両を駆動するための駆動ユニットに関し，特に，ハウジングに配置された電気モータと，電気モータのトルクを電動車両の車軸へ伝達するための駆動軸と，駆動ユニットを電動車両の車体に支承するための少なくとも１つの支承手段とを備える駆動ユニットに関する。

更に，本発明は，請求項１〜１２の何れか一項に記載の駆動ユニットの電動車両への固定方法及び電動車両用の駆動システムに関する。

電動車両用の駆動ユニットは，一般的に駆動軸を備える電気モータを含む。この駆動軸は，変速機構を介して最終的に電動車両の１つ又は複数の車輪を駆動する。この場合，従来方法で駆動される車両の中央部において前車軸の上側に配置されていた内燃機関に替えて，前車軸を駆動する電気モータを中央部に配置することができる。いわゆる車輪近接型駆動装置も，例えば米国特許第６５４０６３２号明細書から既知である。更に，独国特許出願公開第１００２２３１９号明細書は，いわゆるトランスアクスル構造の電気駆動装置を開示している。この場合，車軸駆動装置又はディファレンシャルギアに替えて，ディファレンシャルギアを備える電気モータが配置され，電気モータは自在シャフトを介して電動車両の車軸の車輪を駆動する。電気モータ及びディファレンシャルギアは，全空間方向に対して堅固なサブフレームに，マウントブッシュにより支承されて配置される。更に，サブフレーム自体は，電動車両の車体に配置される。同様に，電気モータが付帯するディファレンシャルギアと共に側方で車体に結合される構成，即ち電気モータ及びその駆動軸が車両の長手方向軸線に対して垂直方向に結合される構成も既知である。

この場合の欠点として，一方ではモータ及び変速機構を車体に固定又は支承するため，大きな構造スペース，特にサブフレームに起因する大きな構造スペースが必要になることがある。他方，電動車両の各車軸に対して使用可能な構造スペースが限られるため，駆動ユニットの製造工程又は電動車両への取り付けが複雑で費用がかかり，製造コストが上昇することもある。

米国特許第６５４０６３２号明細書独国特許出願公開第１００２２３１９号明細書

本発明の課題は，優れた費用対効果をもって製造することができ，しかも所要の構造スペースを低減することのできる電動車両用の駆動ユニットを提案し，併せて，容易かつ確実な方法で駆動ユニットを取り付け可能とすることである。

この課題を解決するため，本発明に係る電動車両用の駆動ユニットは，電動車両を駆動するようハウジングに配置された電気モータと，電気モータのトルクを電動車両の車軸へ伝達する駆動軸と，駆動ユニットを電動車両の車体に支承する少なくとも１つの支承手段とを備える駆動ユニットにおいて，駆動ユニットのハウジングを，駆動ユニットを電動車両の車体に支承する支承手段として構成するものである。

本発明は，更に，請求項１〜１２の少なくとも何れか一項に記載の駆動ユニットの電動車両への固定方法により上記の課題を解決する。この固定方法は以下のステップ，即ち，少なくとも１つのばねリンクを駆動ユニットのハウジングの開口部内に挿入するステップと，少なくとも１つのばねリンクを，開口部内での附勢力及び／又はプレートのフランジによって開口部内に固定するステップとを含む。

本発明は，更に，請求項１〜１２の少なくとも何れか一項に記載の駆動ユニットと，駆動ユニットのハウジングが固定された，少なくとも１つのクロスビームと，一方では駆動ユニットのハウジングに固定され，他方では電動車両の車体の固定要素，特に長手ビームに固定された，少なくとも１つのばねリンクとを備える電動車両用駆動システムにより上記の課題を解決するものである。

本発明により達成される利点の１つとして，電動車両用，特に電動車両のリア車軸用の駆動ユニット及び駆動システムの提案がある。この駆動ユニット及び駆動システムにおいては，車両ハンドル及び／又は駆動ユニットのハウジング及びその変速機構が統合され，１つの機能ユニットを構成する。この場合，駆動ユニットのハウジングが駆動ユニットを電動車両に支承するサブフレームの機能を果たすため，費用がかかり構造スペースを要するサブフレームが省略可能になる。

本発明の更なる好適な実施形態，特徴及び利点は，従属請求項に記載したとおりである。

ハウジングは，少なくとも１つの第１固定手段を有し，特に電動車両の弾性ばねリンクをハウジングに固定することが有効である。この第１固定手段により達成される利点として，容易かつ確実な方法で駆動ユニットのハウジングが提供され，ハウジングがサブフレームの機能を果たし，支承手段として電動車両の車体と結合可能であることが挙げられる。特にばねリンクの弾性によっては，対象とする駆動ユニットの振動を少なくとも部分的に抑制すべく，異なる空間方向に，駆動ユニットに対してある一定の弾性が供給可能である。

好適には少なくとも１つの第１固定手段が構成され，貫通型の特に弾性ばねリンクを固定する。この第１固定手段により，ばねリンクは容易に駆動ユニットのハウジング内へ挿入可能になり，ハウジングを閉鎖することで，ばねリンクは，駆動ユニットのハウジング内部に確実かつ堅固に配置される。このようにして，駆動ユニットのハウジングが特に容易かつ費用対効果に優れて製造できる。貫通型のばねリンクが固定されるべきは，ハウジングの単に１つの位置であるためである。これにより，例えば駆動ユニットのハウジングの異なる側面上等，費用がかさむ，ばねリンクの更なる固定位置が省略できる。

第１固定手段は，円錐状に構成された，ハウジングの内方への開口部を含み，この開口部がばねリンクを支承することが有効である。ばねリンクを，この開口部に組合う略円錐状に構成し，駆動ユニットのハウジング内部で追加の固定手段を使用せずに，駆動ユニットのハウジングとの自発的な形状結合及び／又は摩擦結合として，ばねリンクを駆動ユニットのハウジングに固定可能である。ばねリンク固定用の追加の孔又はそれに類した機構が省略可能であり，駆動ユニットを更に費用対効果に優れて製造可能である。更に円錐状に走る開口部は，駆動ユニットのハウジングと同時に，ハウジングに対応する鋳型で製造可能であり，例えば切削又はそれに類した加工等で後付する必要が無い。

好適には，第１固定手段に挿入可能な状態でばねリンクを支承するよう構成し，特に容易に，ばねリンクを駆動ユニットのハウジングに挿入及び固定可能とする。従って，駆動ユニットのハウジングは開放する必要が無く，最初に電動車両内に固定できる。変速機構を車両に取り付けた後，ばねリンクをハウジング内に挿入し，挿入することでハウジングに固定できる。こうした構成全てにより，電動車両の製造工程が著しく単純化される。

第１固定手段は，繊維強化プラスチック製のばねリンクを固定するよう構成することが有効である。これにより第１固定手段は，繊維強化プラスチック製で弾性があり軽量のばねリンクを，確実に駆動ユニットに固定できる。

好適には，複数の第１固定手段を，駆動軸に対して略平行に，互いに重なり合って及び／又は互いにオフセットして配置する。これにより達成される利点として，第１固定手段を駆動ユニットのハウジング内に配置すると，電動車両の車体に対する駆動ユニットのねじり剛性が向上することが挙げられる。第１固定手段を互いにオフセットして配置する及び互いに重なり合って配置すると，駆動軸に対して垂直に作用するトルク，特に電気モータのトルクが，第１固定手段に取り付けたばねリンクを介してより良好に支承可能になり，電気モータの傾斜を回避できる。

ハウジングが，ハウジングを電動車両のクロスビームに固定する第２固定手段を有することが有効であり，このようにして駆動ユニットは，電動車両の車体に更に確実に支承される。例えば，電動車両のクロスビームが，クロスビーム及び駆動ユニットの駆動軸からの面に対して垂直に固定されている場合，同様に第２固定手段により，駆動ユニットに起因するトルクの一部を，駆動軸に対して垂直に支承できる。

好適には，第２固定手段はクロスビームを形状密着結合及び／又は摩擦結合するよう構成する。例えばクロスビームを圧入又は附勢力により駆動ユニットに結合することで，このように特に容易かつ確実に，駆動ユニットを電動車両のクロスビームに固定できる。

ハウジングに，駆動軸に対して特に垂直に突出するトルク支承部を配置することが有効である。トルク支承部によっては，一方で駆動ユニットをより確実に電動車両の車体へ直接に固定可能になり，同時に駆動ユニットの入出力間におけるトルク差が，電動車両の車体において支承できる。

好適には，トルク支承部は，電動車両のスタビライザを固定するためのゴム製のスリーブ継手を備える。それにより，駆動ユニットを電動車両のスタビライザに容易かつ確実に固定できる。

ゴム製のスリーブ継手はリセスを有することが有効である。このリセスにより達成される利点として，車両の乗り心地を改善するためのブッシュと同様に，駆動軸に対して垂直方向で異なる安定性が達成できる。

本発明の更なる重要な特徴及び利点は，従属請求項，図面及び図面に基づいた，関連する形態に関する記述により明らかとなる。

上述の特徴及び以下に更に詳述される特徴は，各既述の組み合わせにおいてのみでなく，本発明の範囲を逸脱することなく，他の組み合わせ又は単独の状態においても適用可能であることは自明である。

図面は本発明の好適な実施形態を示し，実施形態に関して以下に詳述する。各図において，同一の参照符号は構造的又は機能的に対応する構成要素を表す。各図は概略形状を示す。
本発明の第１実施形態に係る駆動ユニットの駆動配置を線図的に示す平面図である。第１実施形態に係る駆動ユニットのハウジングの縦断面図である。第１実施形態に係る駆動ユニットのハウジングの横断面図である。図１の駆動配置を示す斜視図である。

発明の実施形態

図１は，本発明の第１実施形態に係る駆動ユニットの駆動配置を線図的に示す平面図である。

図１において，参照数字１は電動車両用の駆動ユニットを示す。駆動ユニット１は，駆動ユニット１のハウジング1aに配置された電気モータ４を含む。駆動ユニット１のハウジング1aは，図１に示すように略矩形状に構成し，ハウジング1aの各長手方向側面は，電動車両の車体におけるクロスビーム２に配置する。クロスビーム２は，電動車両の長手方向軸線に対して平行に延在する車体の長手ビーム３に連結する。電動車両の車輪（図示せず）を駆動するため，駆動ユニット１は図１のｙ方向で左右各々に配置された自在シャフト７に連結する。駆動ユニット１を支承するため，繊維強化プラスチック製の弾性ばねリンク６を配置し，ばねリンク６をハウジング1aのハウジング開口部10の側方で，自在シャフト７に対して略平行に固定する。ばねリンク６は，電動車両の車輪方向である略ｙ方向に同様に配置する。その際，各ばねリンク６は互いに分離した構成部品（つまり駆動ユニット１のハウジング1aを貫通する構成部品としてではなく）として構成し，駆動ユニット１のハウジング1aにおいて互いに分離した状態で支承される。従って図１においては，全体で４つのばねリンク６が，各２つが互いに平行して駆動ユニット１の左右両側に示される。ハウジング開口部10は，円錐状に外側に向かい先細りの状態で構成する。この場合，ばねリンク６は，ハウジング1a内へ挿入し，かつ，ねじ止めによりハウジング1aを閉鎖した後，円錐状のハウジング開口部10内へ圧入，固定して構成する。もちろん，ばねリンク６は外側からハウジング1a内へ挿入可能である。代替的又は追加的に，フランジプレートによりばねリンク６を外側から駆動ユニット１のハウジング1aに，又はハウジング1a内に固定可能である。

同様にクロスビーム２を，駆動ユニット１のハウジング1aに固定する。図１〜図３において，クロスビーム２はハウジング1aの外面の対応する開口部14内に圧入され，駆動ユニット１のハウジング1aと形状結合及び摩擦結合する。

好適には，駆動ユニット１のハウジング1aはアルミニウム鋳造品として製造する。好適には，ハウジング1aは，その中央に賦型部11及び／又は複数の分割面を有する。ここに「中央」とは，略矩形状のハウジング1aにおける長辺の長さの半分を意味する。ハウジング1aは更にトルク支承部５を有し，トルク支承部５は，図１において下向きのｘ方向に突出する。図１に示すように，トルク支承部５は，電動車両のスタビライザ８の略中央に配置する。

トルク支承部５は，ｙ方向に延びるスタビライザ８の長さの中央近傍に配置し，車体における長手ビーム３と同じ高さにある，駆動軸に対して垂直に配置された側方のスタビライザ支承部９へと負荷を均一に分散させる。同様に，トルク支承部５を非対称な状態でスタビライザ８に配置し，トルク支承部５をスタビライザ８上でスタビライザ支承部９により近接させることも可能である。この場合，こうした構成に起因して高まる負荷を支承可能とすべく，対応してスタビライザ支承部９をより強化する。トルク支承部５とスタビライザ８の間には，ゴム製のスリーブ継手を挿入する。ゴム製のスリーブ継手は，異なる空間方向で異なる剛性を示すリセスを有する。これにより，例えば駆動ユニット１の電気モータ４が駆動している場合に，スタビライザ８と駆動ユニット１との間の相対移動を防止すべく，長手ビーム３の延在方向と平行な方向における剛性を高めることが可能である。更に，図１の紙面に対して垂直方向における剛性を緩和し，又は弱めることが可能であり，電動車両のために駆動ユニット１が駆動している場合にトルク支承部５をスタビライザ８上で柔軟に支承することができる。

図２は，第１実施形態に係る駆動ユニットのハウジングの縦断面図である。

図2aは，図１の紙面に対して垂直な面内における駆動ユニット１のハウジング1aの断面を示す。互いに重なり合って配置された２つの円錐状のハウジング開口部10が示され，ハウジング開口部10はハウジング1aの内方に向けて拡張する。ハウジング開口部10にはばねリンク６が挿入され，かつ配置される。ばねリンク６は，外側からハウジング開口部10内へ挿入可能であり，挿入により固定可能となるよう構成する。図2aに示すように，ばねリンク６はハウジング1aの円錐状のハウジング開口部10aに対応する形状の，Ｖ字型の拡張要素15を有する。このようにして，ハウジング1aの閉鎖後は，ばねリンク６がハウジング開口部10から外れる又は滑り出すことなくハウジング1aに固着し，その内部に配置される。

図2bは，図2aの切断線A-Aに沿う横断面図である。切断線A-Aは，図１の紙面上のｙ方向に対応する。ハウジング1aの外面には２つの開口部14があり，左右各側の開口部14内にクロスビーム２を圧入し，かつ固定する。又，クロスビーム２は，更なる固定手段によってハウジング1aの開口部14内に付加的に固定することも可能でもある。ハウジング1a内には，中空スペース11aを有する賦型部11がある。賦型部11は，一方ではハウジング1aを強化し，同時に他方では電気モータ４の振動を減衰する。

図３は，図１の駆動配置を示す斜視図である。

図３は，図１，図2a及び図2bの駆動ユニット１の斜視図である。駆動ユニットの前方，即ち図３の左下領域には２つのばねリンク６が示されており，これらのばねリンク６は駆動ユニット１のハウジング1aに配置されている。同様に，ハウジング1aの賦型部11は中空スペース11aを有する。更に，駆動ユニット１のハウジング1aには電気モータ４が配置されている。この電気モータ４は，ばねリンク６の長手方向と略平行に電動車両の車輪方向に延びる出力軸13を有する。ハウジング1aの，上方に伸長する，ばねリンク６からそれた側面に対して垂直に，スタビライザ８と連結するトルク支承部５を配置する。この場合，スタビライザ８は電動車両の車軸（図１のｙ方向）に対して平行に延在し，スタビライザ支承部９により支承される（図３の右上領域）。電気モータ４と反対側，即ち実質的にばねリンク６がハウジング1aに配置されている領域において，図2bに示すようにハウジング1aがクロスビーム２と摩擦結合する。クロスビーム２は，その全長にわたって電動車両の長手方向軸線に対して垂直を成し，略Ｕ字形状で上方に開放し，その両端部には車体の長手ビーム３（図３には図示せず）へ固定するための固定面12を有する。

例えば，クロスビーム２を編組スリーブよりなる中空構造として電動車両の車体に連結することにより，クロスビーム２に高いねじり剛性を持たせることができる。この場合には，トルク支承部５を省略することが可能である。これは，クロスビーム２自体が実質的にトルク支承部５としての機能を果たすためである。クロスビーム２が図１の紙面に対して垂直方向において高い剛性を有する場合には，トルク支承部５を柔軟に，車体の異なる部分に配置可能である。

総体的に，本発明の利点は，電動車両の車体に駆動ユニットを支承するための，費用及び構造スペースを必要とするサブフレームが省略できることにある。その場合，駆動ユニットを電動車両の車体に支承するサブフレームのその他の機能は，駆動ユニットのハウジングが果たすことになる。従って，駆動ユニットを電動車両の車体に，容易かつ費用対効果に優れて支承可能になる。

以上において，本発明を好適な実施形態について詳述したが，本発明はその実施形態に限定されることなく，多様な態様での変更が可能である。

１駆動ユニット
1a 駆動ユニットのハウジング
２クロスビーム
３長手ビーム
４電気モータ
５トルク支承部
６ばねリンク
７自在シャフト
８スタビライザ
９スタビライザ支承部
10 ハウジング開口部
11 賦型部
11a 中空スペース
12 固定面
13 出力軸
14 開口部
15 拡張要素

Claims

電動車両用の駆動ユニット（１）であって，電動車両を駆動するようハウジング（1a）に配置された電気モータ（４）と，該電気モータ（４）のトルクを電動車両の車軸へ伝達する駆動軸（13）と，駆動ユニット（１）を電動車両の車体に支承する少なくとも１つの支承手段（2, 3）とを備える駆動ユニット（１）において，駆動ユニット（１）のハウジング（1a）が，駆動ユニット（１）を電動車両の車体に支承する支承手段を構成することを特徴とする駆動ユニット（１）。
請求項１に記載の駆動ユニット（１）であって，前記ハウジング（1a）は，電動車両における少なくとも１つの弾性ばねリンク（６）を固定するための少なくとも１つの第１固定手段（10）を備えることを特徴とする駆動ユニット（１）。
請求項２に記載の駆動ユニット（１）であって，少なくとも１つの第１固定手段（10）が，貫通型の弾性ばねリンク（６）を固定することを特徴とする駆動ユニット（１）。
請求項２又は３の何れか一項に記載の駆動ユニット（１）であって，前記第１固定手段（10）は，前記ハウジング（1a）内に向けて開口する円錐状の開口部（10）を含み，該開口部（10）が前記ばねリンク（６）を支承することを特徴とする駆動ユニット（１）。
請求項２〜４の何れか一項に記載の駆動ユニット（１）であって，前記第１固定手段（10）が前記ばねリンク（６）を挿入状態で支承することを特徴とする駆動ユニット（１）。
請求項２〜５の何れか一項に記載の駆動ユニット（１）であって，前記第１固定手段（10）は，繊維強化プラスチック製のばねリンク（６）を固定することを特徴とする駆動ユニット（１）。
請求項２〜６の何れか一項に記載の駆動ユニット（１）であって，複数の前記第１固定手段（10）が，前記駆動軸（13）に対して略平行に，互いに重なり合って，及び／又は互いにオフセットして配置されていることを特徴とする駆動ユニット（１）。
請求項１〜７の何れか一項に記載の駆動ユニット（１）であって，前記ハウジング（1a）が，電動車両のクロスビーム（２）に固定するための第２固定手段（14）を有することを特徴とする駆動ユニット（１）。
請求項８に記載の駆動ユニット（１）であって，前記第２固定手段（14）が，前記クロスビーム（２）を形状密着結合及び／又は摩擦結合することを特徴とする駆動ユニット（１）。
請求項１〜９の何れか一項に記載の駆動ユニット（１）であって，前記ハウジング（1a）に，前記駆動軸（13）に対して垂直に突出するトルク支承部（５）が配置されていることを特徴とする駆動ユニット（１）。
請求項１０に記載の駆動ユニット（１）であって，前記トルク支承部（５）が，電動車両のスタビライザ（８）を固定するためのゴム製のスリーブ継手を含むことを特徴とする駆動ユニット（１）。
請求項１１に記載の駆動ユニット（１）であって，前記ゴム製のスリーブ継手がリセスを有することを特徴とする駆動ユニット（１）。
請求項１〜１２の何れか一項に記載の駆動ユニット（１）の電動車両への固定方法であって，少なくとも１つのばねリンク（６）を前記駆動ユニット（１）のハウジング（1a）の開口部（10）内に挿入するステップと，前記少なくとも１つのばねリンク（６）を，前記開口部（10）内における附勢力により，及び／又はプレートのフランジにより，前記開口部（10）内に固定するステップとを含むことを特徴とする固定方法。
電動車両用の駆動システムであって，請求項１〜１２の何れか一項に記載の駆動ユニット（１）と，該駆動ユニット（１）のハウジング（1a）が固定された，ねじり剛性を有する少なくとも１つのクロスビーム（２）と，スタビライザ（８）の中央部に固定されたトルク支承部（５）と，前記駆動ユニット（１）のハウジング（1a）に固定されたばねリンク（６）とを備える駆動システム。