JP2016173115A - ２モータ車両駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２基の減速機を左右並列に収容する減速機ケーシングを中央にし、その減速機ケーシングの左右に２基の電動モータのモータケーシングを固定配置する構造の２モータ車両駆動装置において、高温の減速機を冷却し、また低温の減速機を加温できるようにすることを課題とする。【解決手段】減速機ケーシング２０に加温・冷却用の配管４を配置し、この配管４内に、ラジエター９によって冷却した流体とヒーター９０によって加温した流体とを切り替えて供給することにより、高温の減速機２Ｌ、２Ｒを冷却し、また低温の減速機２Ｌ、２Ｒを加温できるようにした。【選択図】図１

Description

この発明は、左右の駆動輪をそれぞれ独立して駆動させる２基の電動モータと減速機を備える２モータ車両駆動装置に関するものである。

左右の駆動輪をそれぞれ独立して駆動させる２基の電動モータと減速機を備える２モータ車両駆動装置は、特許文献１に開示されている。

この種の２モータ車両駆動装置は、一つの電動モータによって左右の駆動輪を駆動させる1モータ車両駆動装置のように、一つの電動モータの駆動力を左右に振り分けるディファレンシャルギヤ等が不要になる、という利点を有する。

また、２モータ車両駆動装置は、左右の駆動輪のそれぞれについて独立に駆動用の電動モータを備えるので、左右の駆動輪の駆動力を異ならせることが容易であり、旋回時に旋回内側の車輪より旋回外側の車輪に多くの駆動力を発生させることで、旋回性能が向上する等の走行性能の向上が容易である。

特開２０１０−４８３７９号公報

ところで、２モータ車両駆動装置は、左右の駆動輪のそれぞれについて独立に２基の電動モータと減速機を備えるものであるから、左右の駆動輪の中間部、即ち、車両の中央部に搭載される。

このように、２モータ車両駆動装置を車両の中央部に搭載した場合、２モータ車両駆動装置には走行風が当たり難く、２モータ車両駆動装置においては、一般的に、走行風による減速機の冷却効果が期待できないことが多い。

また、２基の電動モータの間に減速機が配置される構造においては、電動モータからの熱の影響もあり、より冷却され難い環境となる。減速機は金属部品で構成されるため、高温で破損することは少ないが、高温になると下記の懸念がある。

まず、シール部材の劣化が生じやすく、潤滑油漏れの可能性があり、環境へ影響が懸念される。

また、潤滑油の劣化が速くなり、潤滑油の交換頻度が上がる。

さらに、油膜が薄くなり、歯車歯面や軸受の寿命が低下する。最悪の場合、焼き付きが起る懸念がある。

一方、冬季等の始動時は、減速部内の潤滑油が低温になっているため、潤滑油の粘度が高く、そのため減速部内での抵抗が大きく、電費が悪化するという問題がある。

そこで、この発明は、２基の減速機を左右並列に収容する減速機ケーシングを中央にし、その減速機ケーシングの左右に２基の電動モータのモータケーシングを固定配置する構造の２モータ車両駆動装置において、高温の減速機を冷却し、また低温の減速機を加温できるようにしようとするものである。

前記の課題を解決するために、この発明は、左右の駆動輪をそれぞれ独立して駆動させる２基の電動モータと、この２基の電動モータの動力を個別に減速して左右の駆動輪に伝達する２基の減速機とを備え、この２基の減速機を左右並列に収容する減速機ケーシングを中央にしてその左右に２基の電動モータのモータケーシングを固定配置した２モータ車両駆動装置において、前記減速機ケーシングに、加温・冷却用の配管を配置したことを特徴とする。

前記加温・冷却用の配管は、左右の減速機を仕切る減速機ケーシングの中央の仕切り壁に配置することができる。

前記加温・冷却用の配管は、減速機ケーシングに鋳込み成形によって形成することができる。

前記減速機ケーシングの加温・冷却用の配管の周辺部には、放熱用のフィンを設けることが好ましい。

加温・冷却用の液体を冷却するラジエターは、２モータ車両駆動装置の搭載位置よりも車両の前方位置に設置することが好ましい。

前記減速機ケーシングの加温・冷却用の配管と前記ラジエターとの流路途中に、液体を加温するヒータを配置し、ヒーターの作動時にはラジエターに向かう流路を閉じ、液体がヒーター側に流れるように切り替える切り替え機構を設けることにより、低温状態の減速機ケーシングを加温することができるので、減速機ケーシング内の潤滑油の粘度を下げることができる。

以上のように、この発明によれば、高温の減速機を冷却し、また低温の減速機を加温することができる。

加温・冷却用の配管を減速機の中央ケーシングの仕切り壁に設けることにより、左右２基の減速機に対して加温・冷却用の配管が一系統で済むので、配管の搭載空間を小さくすることができる。

減速機の中央ケーシングに加温・冷却用の配管をまとめることにより、配管のスペース効率が向上し、駆動装置が揺れた場合でも配管の変位を最小に抑えることができる。

この発明に係る２モータ車両駆動装置の実施形態を示す横断平面図である。 図１の実施形態の平面図である。 図１の実施形態の減速機の部分を拡大した横断平面図である。 図１の実施形態における右側の減速機の内部構造を示す側面図である。 図１の実施形態を減速機の中央ケーシングの仕切り壁部分において切断した断面図である。 この発明の他の実施形態を減速機の中央ケーシングの仕切り壁部分において切断した断面図である。 この発明に係る２モータ車両駆動装置をラジエターを使用して減速機を冷却する電気自動車の概略平面図である。 この発明に係る２モータ車両駆動装置をヒーターを使用して減速機を加温する電気自動車の概略平面図である。 ラジエターとヒーターを切り換えて減速機の冷却と加温を行う制御フロー図である。 吸入用配管と吐出用配管の配管配置例を示す概略側面図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この発明に係る２モータ車両駆動装置Ａは、図１〜図４に示すように、２基の減速機２Ｌ、２Ｒを左右並列に収容する減速機ケーシング２０を中央にし、その減速機ケーシング２０の左右に２基の電動モータ１Ｌ、１Ｒのモータケーシング３Ｌ、３Ｒを固定配置した構造を採用する。

この発明に係る電気自動車Ｂは、図７、図８に示すように、シャーシ５１と、操舵輪としての前輪５２と、駆動輪としての後輪５３と、左右の後輪５３をそれぞれに独立に駆動する２モータ車両駆動装置Ａとを備え、２モータ車両駆動装置Ａは、左右の後輪５３の中央位置のシャーシ５１上に搭載され、２モータ車両駆動装置Ａの駆動力は、等速ジョイント１５とドライブシャフト１６を介して左右の後輪５３に伝達される。

２モータ車両駆動装置Ａの搭載形態としては、図７、図８で示した後輪駆動方式の他に、前輪駆動方式でも四輪駆動方式のいずれでも構わない。

前記減速機ケーシング２０には、図１および図３に示すように、加温・冷却用の配管４を配置している。

減速機ケーシング２０は、後述するモータケーシング３Ｌ、３Ｒのように円筒ケースではないため、ウォータージャケットのように、減速機ケーシング２０の外面にもう一層別のケーシングで覆いその空間に水を流すという構成を採用することは難しい。

このため、加温・冷却用の配管４は、減速機ケーシング２０に鋳込み成形によって形成する。

左右並列に設けられた２基の減速機２Ｌ、２Ｒを収容する減速機ケーシング２０は、中央ケーシング２０ａとこの中央ケーシング２０ａの両側面に固定される左右の側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲの３ピース構造になっている。

左右の側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲは、図２に示すように、中央ケーシング２０ａの両側面の開口部に、複数のボルト２６Ｌ、２６Ｒによって固定されている。

中央ケーシング２０ａには、図１および図３に示すように、中央に仕切り壁２１が設けられている。減速機ケーシング２０は、この仕切り壁２１によって左右に２分割され、２基の減速機２Ｌ、２Ｒを収容する独立した左右の収容室２２Ｌ、２２Ｒが並列に設られている。

加温・冷却用の配管４は、図１、図３、図５及び図６に示すように、中央ケーシング２０ａの仕切り壁２１に鋳込み成形されている。

このように、加温・冷却用の配管４を中央ケーシング２０ａの仕切り壁２１に設けることにより、左右２基の減速機２Ｌ、２Ｒに対して加温・冷却用の配管４は一系統で済むので、配管４の搭載空間を小さくすることができる。

加温・冷却用の配管４を中央ケーシング２０ａに纏めることにより、配管４を設置するためのスペース効率が向上する。また、２モータ車両駆動装置Ａが走行中に揺れた場合でも配管４の変位を最小に抑えることができる。

中央ケーシング２０ａの加温・冷却用の配管４の周辺部外面には、図６に示すように、冷却効果を向上させるために、放熱用のフィン５を設けるようにしてもよい。

前記減速機ケーシング２０の加温・冷却用の配管４は、図７に示すように、走行風が当たり易いシャーシ５１の前方位置に設置されたラジエター９に、吸入用配管６と吐出用配管７によって接続され、ラジエター９によって冷却された液体が、吸入用配管６によって減速機ケーシング２０の加温・冷却用の配管４に供給され、加温・冷却用の配管４を通過して減速機ケーシング２０を冷却した後に、吐出用配管７を通じてラジエター９に戻されて循環使用される。

吸入用配管６と吐出用配管７の途中には、液体を加温するヒーター９０に接続する吸入用分岐配管６１と吐出用分岐配管７１が設けられ、吸入用分岐配管６１と吐出用分岐配管７１の分岐部には、ヒーター９０の作動時にラジエター９に向かう流路を閉じ、液体がヒーター９０側に流れるように切り替える切り替え弁９１ａ、９１ｂからなる切り替え機構が設けられ、ヒーター９０の作動時にはラジエター９側に温水が流れないように切り替えを行っている。即ち、加温・冷却用の配管４に低温時にヒーター９０から温水を流すことで、潤滑油を温め、粘度を下げることが可能になる。

このヒーター９０のＯＮ−ＯＦＦと切り替え弁９１ａ、９１ｂは、図９に示す制御フローによって制御されている。

２モータ車両駆動装置Ａが駆動すると、減速機ケーシング２０内の潤滑油の温度、又は配管４内に供給される液体の水温が、閾値、例えば、ヒーター９０が必要な温度１０℃以下かどうかをチェックする（Ｆ１）。

温度が閾値以上の場合（Ｆ１がＮｏの場合）には、ヒーター９０による加温が必要ないので、図７に示すように、切り替え弁９１ａ、９１ｂをラジエター側に向けた状態とし、液体をラジエター９によって冷却する。

減速機ケーシング２０内の潤滑油の温度、又は配管４内に供給される液体の水温が、閾値（１０℃）以下の場合（Ｆ１がＹｅｓの場合）には、切り替え弁９１ａ、９１ｂを作動させて、図８に示すように、ラジエター９に向かう流路を閉じ、液体がヒーター９０側に流れるように切り替える（Ｆ２）。

そして、ヒーター９０をＯＮにして（Ｆ３）、ヒーター９０によって液体を加温し、減速機ケーシング２０を暖め、減速機ケーシング２０内の潤滑油の温度、又は配管４内に供給される液体の水温が、例えば、２０℃（閾値）になるかどうかをチェックし（Ｆ４）、Ｆ４がＮｏの場合、つまり２０℃（閾値）になるまで加温を続ける。

液体の水温が２０℃（閾値）になると（Ｆ４がＹｅｓの場合）、ヒーター９０をＯＦＦにし（Ｆ５）、その後、減速機ケーシング２０内の潤滑油の温度、又は配管４内に供給される液体の水温が、例えば５０℃（閾値）以上になるまでチェックを続け（Ｆ６）、５０℃（閾値）以上になると、切り替え弁９１ａ、９１ｂを作動させて、図７に示すように、ヒーター９０に向かう流路を閉じ、液体がラジエター９側に流れるように切り替えて（Ｆ７）、減速機ケーシング２０を冷却する。

５０℃（閾値）になるかどうかをチェックし（Ｆ６）、Ｆ６がＮｏの場合、つまり５０℃（閾値）になるまでヒーター９０をＯＦＦの状態およびラジエター９にも切り替えを行わない状態を続ける。これにより配管４内の液体水温が緩やかに上昇し、冷却が必要になる５０℃（閾値）になってラジエター９にも切り替えを行うようにする。

この発明に係る２モータ車両駆動装置Ａにおける左右の電動モータ１Ｌ、１Ｒは、図１に示すように、モータケーシング３Ｌ、３Ｒ内に収容されている。

モータケーシング３Ｌ、３Ｒは、図１および図２に示すように、円筒形のモータケーシング本体３ａＬ、３ａＲと、このモータケーシング本体３ａＬ、３ａＲの外側面を閉塞する外側壁３ｂＬ、３ｂＲと、減速機２Ｌ、２Ｒと隔てる内側壁３ｃＬ、３ｃＲとからなり、モータケーシング本体３ａＬ、３ａＲの内側壁３ｃＬ、３ｃＲには、モータ軸１２ａを引き出す開口部が設けられている。

電動モータ１Ｌ、１Ｒは、図１に示すように、モータケーシング本体３ａＬ、３ａＲの内周面にステータ１１を設け、このステータ１１の内周に間隔をおいてロータ１２を設けたラジアルギャップタイプのものを使用している。なお、図示はしなかったがアキシャルギャップタイプの電動モータを使用してもよい。

ロータ１２は、モータ軸１２ａを中心部に有し、そのモータ軸１２ａはモータケーシング本体３ａＬ、３ａＲの内側壁３ｃＬ、３ｃＲの開口部からそれぞれ減速機２Ｌ、２Ｒ側に引き出されている。モータケーシング本体３ａＬ、３ａＲの開口部とモータ軸１２ａとの間にはシール部材１３が設けられている（図１）。

モータ軸１２ａは、モータケーシング本体３ａＬ、３ａＲの内側壁３ｃＬ、３ｃＲと外側壁３ｂＬ、３ｂＲとに転がり軸受１４ａ、１４ｂによって回転自在に支持されている（図１）。

減速機ケーシング２０の側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲのアウトボード側の側面と電動モータ１Ｌ、１Ｒのモータケーシング本体３ａＬ、３ａＲの内側壁３ｃＬ、３ｃＲとを、複数のボルト２９によって固定することにより、減速機ケーシング２０の左右に２基の電動モータ１Ｌ、１Ｒが固定配置されている（図１および図２）。

減速機２Ｌ、２Ｒは、図１、図２および図３に示すように、左右対称形に設けられ、モータ軸１２ａから動力が伝達される入力歯車２３ａを有する入力軸２３と、この入力歯車２３ａに噛み合う大径歯車２４ａと出力歯車２５ａに噛み合う小径歯車２４ｂを有する中間軸２４と、出力歯車２５ａを有し、減速機ケーシング２０から引き出されて等速ジョイント１５、ドライブシャフト１６を介して駆動輪としての後輪５３に駆動力を伝達する出力軸２５とを備える平行歯車減速機である（図７および図８参照）。

減速機２Ｌ、２Ｒの入力軸２３の両端は、中央ケーシング２０ａの仕切り壁２１の左右両面に形成したボス部２７ａと側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲに形成したボス部２７ｂに転がり軸受２８ａ、２８ｂを介して回転自在によって支持されている。

入力軸２３のアウトボード側の端部は、側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲに設けた開口部から外側に引き出されており、開口部と入力軸２３の外側端部との間にはシール部材３１を設け、減速機２Ｌ、２Ｒに封入された潤滑油の漏洩を防止している。

入力軸２３は、中空構造であり、この中空の入力軸２３にモータ軸１２ａが挿入されている。入力軸２３とモータ軸１２ａとは、スプライン結合されている。

中間軸２４は、外周面に入力歯車２３ａに噛み合う大径歯車２４ａと出力歯車２５ａに噛み合う小径歯車２４ｂを有する段付き歯車である。この中間軸２４の両端は、中央ケーシング２０ａの仕切り壁２１の両面に形成したボス部３２と側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲに形成したボス部３３とに転がり軸受３４ａ、３４ｂを介して支持されている。

出力軸２５は、大径の出力歯車２５ａを有し、中央ケーシング２０ａの仕切り壁２１の両面に形成したボス部３５と側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲに形成したボス部３６に転がり軸受３７ａ、３７ｂによって支持されている。

出力軸２５のアウトボード側の端部は、側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲに形成した開口部から減速機ケーシング２０の外側に引き出され、引き出された出力軸２５のアウトボード側の端部の外周面に、等速ジョイント１５の外輪部材１５ａがスプライン結合されている。

出力軸２５に結合された等速ジョイント１５は、ドライブシャフト１６を介して駆動輪としての後輪５３に接続される（図１、図７）。

出力軸２５のアウトボード側の端部と側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲに形成した開口部との間には、シール部材３９を設け、減速機２Ｌ、２Ｒに封入された潤滑油の漏洩を防止している。

減速機２Ｌ、２Ｒの入力軸２３、中間軸２４、出力軸２５の歯車の配置は、図４に示すとおりである。図５は、右側の減速機２Ｒを示している。

この発明では、加温・冷却用の配管４を、２基の電動モータ１Ｌ、１Ｒのモータケーシング３Ｌ、３Ｒの中央に位置する減速機ケーシング２０に設けているので、加温・冷却用の配管４とラジエター９およびヒーター９０とを接続する吸入用配管６と吐出用配管７は、車体中央部に纏めて支持される。したがって、吸入用配管６と吐出用配管７の揺れは少ないが、吸入用配管６と吐出用配管７は長いので、その揺れをさらに軽減するために、図１０に示すように、その途中部分をバネ等の弾性支持部材４０によって車体のシャーシ５１に弾性的に支持することが好ましい。

この発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内の全ての変更を含む。

１Ｌ、１Ｒ ：電動モータ
２Ｌ、２Ｒ ：減速機
３Ｌ、３Ｒ ：モータケーシング
３ａＬ、３ａＲ ：モータケーシング本体
３ｂＬ、３ｂＲ ：外側壁
３ｃＬ、３ｃＲ ：内側壁
４ ：配管
５ ：フィン
６ ：吸入用配管
７ ：吐出用配管
９ ：ラジエター
１１ ：ステータ
１２ ：ロータ
１２ａ ：モータ軸
１３ ：シール部材
１４ａ ：転がり軸受
１４ｂ ：転がり軸受
１５ ：等速ジョイント
１５ａ ：外輪部材
１６ ：ドライブシャフト
２０ ：減速機ケーシング
２０ａ ：中央ケーシング
２０ｂＬ ：側面ケーシング
２０ｂＲ ：側面ケーシング
２１ ：仕切り壁
２２Ｌ ：収容室
２２Ｒ ：収容室
２３ ：入力軸
２３ａ ：入力歯車
２４ ：中間軸
２４ａ ：大径歯車
２４ｂ ：小径歯車
２５ ：出力軸
２５ａ ：出力歯車
２６Ｌ ：ボルト
２６Ｒ ：ボルト
２７ａ ：ボス部
２７ｂ ：ボス部
２８ａ ：転がり軸受
２８ｂ ：転がり軸受
２９ ：ボルト
３１ ：シール部材
３２ ：ボス部
３３ ：ボス部
３４ａ ：転がり軸受
３４ｂ ：転がり軸受
３５ ：ボス部
３６ ：ボス部
３７ａ ：転がり軸受
３７ｂ ：転がり軸受
３９ ：シール部材
４０ ：弾性支持部材
５１ ：シャーシ
５２ ：前輪
５３ ：後輪
６１ ：吸入用分岐配管
７１ ：吐出用分岐配管
９０ ：ヒーター
９１ａ、９１ｂ ：切り替え弁
Ａ ：２モータ車両駆動装置
Ｂ ：電気自動車

Claims (6)

1. 左右の駆動輪をそれぞれ独立して駆動させる２基の電動モータと、この２基の電動モータの動力を個別に減速して左右の駆動輪に伝達する２基の減速機とを備え、この２基の減速機を左右並列に収容する減速機ケーシングを中央にしてその左右に２基の電動モータのモータケーシングを固定配置した２モータ車両駆動装置において、前記減速機ケーシングに、加温・冷却用の配管を配置したことを特徴とする２モータ車両駆動装置。
2. 前記加温・冷却用の配管を、左右の減速機を仕切る減速機ケーシングの中央の仕切り壁に配置したことを特徴とする請求項１記載の２モータ車両駆動装置。
3. 前記加温・冷却用の配管が、減速機ケーシングに鋳込み成形によって形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の２モータ車両駆動装置。
4. 前記減速機ケーシングの加温・冷却用の配管の周辺部に、放熱用のフィンを設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の２モータ車両駆動装置。
5. ２モータ車両駆動装置の搭載位置よりも車両の前方位置に、加温・冷却用の液体を冷却するラジエターを設置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の２モータ車両駆動装置。
6. 前記減速機ケーシングの加温・冷却用の配管と前記ラジエターとの流路途中に、液体を加温するヒータを配置し、ヒーターの作動時にはラジエターに向かう流路を閉じ、液体がヒーター側に流れるように切り替える切り替え機構を設けたことを特徴とする請求項５に記載の２モータ車両駆動装置。

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