JP2016199136A - ２モータ車両駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２基の減速機を中央にし、その左右に２基の電動モータを固定配置する構造の２モータ車両駆動装置において、２基の減速機と電動モータを収容するケーシングの剛性を大幅な重量増を起こすことなく、向上させる。
【解決手段】左右の電動モータ１Ｌ、１Ｒを収容する左右のモータケーシング３Ｌ、３Ｒ相互間と、左右のモータケーシング３Ｌ、３Ｒを固定する減速機ケーシング２０に設けられた左右の固定壁２０ｂＬａ、２０ｂＲａ相互間の両方又は一方をサポートバー６によって繋いで補強することにより、大幅な重量増を起こすことなく、左右のモータケーシング３Ｌ、３Ｒの変形モードに対する剛性を向上させることができ、サポートバー６に動力線４を支持することにより、走行中における動力線４の揺動を軽減させることができる。
【選択図】図２

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などが不要になる、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などの走行性能の向上が容易である。

特開２０１０−４８３７９号公報 特開２００９−２８６３０４号公報

ところで、図１３に示すように、２モータ車両駆動装置の構成として、２基の減速機１０２を左右並列に収容する減速機ケーシング１０４を中央にして、その減速機ケーシング１０４の左右に２基の電動モータ１０１のモータケーシング１０３を固定配置する構造を採用した場合、中央から左右にオフセットした位置に重量物である左右の電動モータ１０１の重心が位置することになるので、走行時の振動に対する反応が大きくなる恐れがある。

このため、モータケーシング１０３や減速機ケーシング１０４は、振動によって変形や破壊が起こらないよう十分な剛性を持たせる必要がある。

しかしながら、モータケーシング１０３や減速機ケーシング１０４の肉厚を厚くして、剛性を高めようとすると、大幅な質量増になる。大幅な質量増は車両運動性能上および振動特性上望ましくない。

また、特許文献２に開示されているように、従来、２モータ車両駆動装置の電動モータ１０１は、駆動反力を受けるように、車体にサブフレームを介して固定しているが、モータケーシング１０３や減速機ケーシング１０４の補強については何ら考慮されていないというのが現状である。

そこで、この発明は、２基の減速機を中央にし、その左右に２基の電動モータをを固定配置する構造の２モータ車両駆動装置において、２基の減速機と電動モータを収容するケーシングの剛性を大幅な重量増を起こすことなく、向上させることを課題とする。

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に駆動させる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基の減速機とをケーシング内に収容した２モータ車両駆動装置において、左右の電動モータを収容する左右のモータケーシング相互間と、左右のモータケーシングを固定する減速機ケーシングに設けられた左右の固定壁相互間の両方又は一方をサポートバーによって繋いで補強したことを特徴とする。

前記サポートバーに、左右のモータケーシングから引き出されたＵＶＷの３相の動力線を支持するようにしてもよい。

また、前記サポートバーに、ケーシングから引き出された冷却水ホースを支持するようにしてもよい。

前記サポートバーに、前記動力線又は冷却水ホースを支持するためのクランプ金具を取付けるようにしてもよい。

前記サポートバーを板状に形成し、この板状のサポートバーをケーシングの下面側に設置することにより、サポートバーによって飛び石などからケーシングを保護することができる。

以上のように、この発明によれば、左右の電動モータを収容する左右のモータケーシング相互間と、左右のモータケーシングを固定する減速機ケーシングに設けられた左右の固定壁相互間の両方又は一方を、サポートバーによって繋いで補強することにより、サポートバーが梁として機能するため、大幅な重量増を起こすことなく、２基の減速機と電動モータを収容するケーシングの剛性を向上させることができる。

また、サポートバーは、バッテリ・インバータなどの熱源に対する遮熱効果と共に、下方向からの飛び石をガードする効果がある。

また、サポートバーに動力線や冷却水ホースを支持させることにより、走行中における動力線や冷却水ホースの揺動を防止することができる。

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の実施形態を上方から見た平面図である。 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。 この発明に係る２モータ車両駆動装置を使用する電気自動車の一例を示す概略平面図である。 サポートバーの一例を示す斜視図である。 サポートバーに取付けるクランプ金具の一例を示す断面図である。 サポートバーに取付けるクランプ金具の別例を示す断面図である。 サポートバーの配置例を示す斜め上方から見た概略図である。 サポートバーの別の配置例を示す斜め上方から見た概略図である。 サポートバーの別の配置例を示す斜め上方から見た概略図である。 サポートバーの別の配置例を示す斜め下方から見た概略図である。 図１１のサポートバーの配置例を採用したこの発明の２モータ車両駆動装置の実施形態を示す下方から見た平面図である。 従来の２モータ車両駆動装置を示す横断平面図である。

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。
この発明に係る２モータ車両駆動装置Ａは、図１及び図２に示すように、２基の減速機２Ｌ、２Ｒを中央にし、その左右に２基の電動モータ１Ｌ、１Ｒを固定配置した構造である。

２基の電動モータ１Ｌ、１Ｒと２基の減速機２Ｌ、２Ｒを収容するケーシングは、左右の減速機２Ｌ、２Ｒを収容する減速機ケーシング２０と、左右２基の電動モータ１Ｌ、１Ｒを収容するモータケーシング３Ｌ、３Ｒとからなる。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ピース構造となっている。モータケーシング３Ｌ、３Ｒは複数のボルト２９により、左右の側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲの固定壁２０ｂＬａ、２０ｂＲａに固定されている。

左右の側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲは、図１及び図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。仕切り壁２１には、左右の収容室２２Ｌ、２２Ｒの間で空気や潤滑材の行き来が可能となるよう貫通穴を設ける場合もある。

モータケーシング３Ｌ、３Ｒは、図１及び図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、図示以外の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。

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２Ｌ、２Ｒは、図１及び図３に示すように、入力歯車２３ａを有し、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を有する出力軸２５とを備える２段の平行軸歯車減速機であり、出力軸２５のアウトボード側の端部を、減速機ケーシング２０から引き出して等速ジョイント１５、中間シャフト１６からなるドライブシャフトを介して駆動輪に駆動力を伝達している（図４参照）。歯車には平歯車やはすば歯車が適用できるが、静粛性を求め本実施例でははすば歯車を使用する。

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および外部からの泥水などの侵入を防止している。

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（セレーションも含む以下同じ）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の外側継手部材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、中間シャフト１６を介して駆動輪に接続される（図４）。

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および外部からの泥水などの侵入の漏洩を防止している。

図４に示す電気自動車Ｂは、前輪駆動方式であり、シャーシ５１と、操舵・駆動輪としての前輪５２と、後輪５３と、左右の前輪５２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、駆動輪である左右の前輪５２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と中間シャフト１６を介して左右の駆動輪である前輪５２に伝達される。シャーシ５１上には、２モータ車両駆動装置Ａに電力を供給するインバータ９が設置されている。

なお、２モータ車両駆動装置Ａの搭載形態としては、図４に示す前輪駆動方式の他、後輪駆動方式、四輪駆動方式でもよい。

左右２基の電動モータ１Ｌ、１Ｒのモータケーシング３Ｌ、３Ｒには、図１及び図２に示すように、モータケーシング３Ｌ、３Ｒのアウトボード側（車両の外側）の端部外面には、左右のモータケーシング３Ｌ、３ＲからＵＶＷの３相の動力線４を引き出す端子ボックス５が設置されている。

図１及び図２に示す実施形態では、左右のモータケーシング３Ｌ、３Ｒの端子ボックス５間がサポートバー６によって接続されている。

さらに、左右のモータケーシング３Ｌ、３Ｒを固定する減速機ケーシング２０の左右の側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲに設けられた左右の固定壁２０ｂＬａ、２０ｂＲａの間も、サポートバー６によって接続されている。

このように、左右のモータケーシング３Ｌ、３Ｒ相互間と、減速機ケーシング２０の左右の側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲに設けられた左右の固定壁２０ｂＬａ、２０ｂＲａ相互間とをサポートバー６によって繋いで補強すると、左右のモータケーシング３Ｌ、３Ｒの間の車両前後、軸周りの変形モードに対する剛性が向上する。これにより、モータと減速機の間でのミスアライメントが小さく抑えられ、異音や騒音が発生しにくくなる。

サポートバー６は、図５に示すように、板状の梁形状に形成され、両端に締結ボルト６ａの締結穴６ｂを有する固定屈曲壁６ｃが設けられている。

サポートバー６の材質は、鋼のほか一般的にモータケーシング３Ｌ、３Ｒに使用されるアルミ合金などが挙げられる。

モータケーシング３Ｌ、３Ｒとサポートバー６が同じ材質であれば、熱膨張係数の違いによるストレスが発生しない。また、サポートバー６を鋼製にすると、アルミ合金に比べ薄肉にできるため、スペースを取らないという利点と共に、プレス加工などで安価に製作できるという利点がある。

一方、アルミ合金は、軽量、鋳造による複雑形状の成形ができるため、サポートバー６に配線クランプなどの付加機能を持たせやすい。

サポートバー６には、左右のモータケーシング３Ｌ、３Ｒの端子ボックス５から引き出されたＵＶＷの３相の動力線４を支持するためのクランプ金具７を取付けることができる。

クランプ金具７は、図６又は図７に示すように、両端に屈曲壁７ａを有し、この屈曲壁７ａを、図５に示すように、サポートバー６に設けたクランプ固定穴６ｄにボルト６ｅによって固定される（図１及び図２）。

図６に示すクランプ金具７は、屈曲壁７ａにタップ穴７ｂが形成されている。

また、図７に示すクランプ金具７は、屈曲壁７ａの先端に外向きのフランジ部を設け、フランジ部にボルト挿通穴７ｃを設けている。

図６及び図７に示すクランプ金具７の内側には、動力線４を支持する挿通穴７ｅを有する、全体、または一部が上下に分割されたゴムなどでできた弾性壁７ｆが設けられている。動力線４は弾性壁７ｆの挿通穴７ｅに挟み込まれ支持される。

弾性壁７ｆの挿通穴７ｅに動力線４を挟み込むことにより、動力線４の揺れを防止することができる。また、動力線４の振動や屈曲による、端子ボックス５への固定部付近での動力線４の被覆の損傷を防止する効果がある。

サポートバー６には、ケーシングから引き出された冷却水ホース（図示省略）や信号線・ブリーザホース（図示省略）などを支持させることもできる。

図８〜図１１は、サポートバー６の配置例を概略的に示している。

図８の例は、２モータ車両駆動装置を斜め上方より見たものであり、サポートバー６を、左右のモータケーシング３Ｌ、３Ｒに設けた端子ボックス５相互間と、減速機ケーシング２０の左右の側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲに設けられた左右の固定壁２０ｂＬａ、２０ｂＲａ相互間の両方に配置した例である。

この図８の例では、減速機ケーシング２０の左右の側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲに設けられた左右の固定壁２０ｂＬａ、２０ｂＲａ相互間を繋ぐサポートバー６は、減速機２Ｌ、２Ｒの上面側に設け、動力線４を減速機２Ｌ、２Ｒの上面側に通している。飛び石などで傷つくことを防ぐために、動力線４を減速機２Ｌ、２Ｒの上面に通すことが望ましい。左右の固定壁２０ｂＬａ、２０ｂＲａ相互間を繋ぐサポートバー６は、減速機２Ｌ、２Ｒの上面側を通る動力線４が走行中に上下に揺動することを抑制している。

図１及び図２の実施形態は、図８のサポートバー６の配置例を採用するものである。

図９の例は、２モータ車両駆動装置を斜め上方より見たものであり、サポートバー６を、左右のモータケーシング３Ｌ、３Ｒに設けた端子ボックス５相互間のみに配置した例である。

図１０の例は、２モータ車両駆動装置を斜め上方より見たものであり、サポートバー６を、減速機ケーシング２０の左右の側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲに設けられた左右の固定壁２０ｂＬａ、２０ｂＲａ相互間のみに配置した例である。

図１１の例は、２モータ車両駆動装置を斜め下方より見たものであるが、図８と同様に、サポートバー６を、左右のモータケーシング３Ｌ、３Ｒに設けた端子ボックス５相互間と、減速機ケーシング２０の左右の側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲに設けられた左右の固定壁２０ｂＬａ、２０ｂＲａ相互間の両方に配置した例であるが、左右の固定壁２０ｂＬａ、２０ｂＲａ相互間を繋ぐサポートバー６を減速機２Ｌ、２Ｒの下面側に設けている。

２モータ車両駆動装置の減速機ケーシング２０には収容された減速機２Ｌ、２Ｒを潤滑する潤滑油が封入されており、図１１の例では、減速機ケーシング２０の下部には潤滑油の交換時に潤滑油を排出するためのドレンボルト８がねじ止めされている。また、図示は省略するが、減速機ケーシング２０の上部には潤滑油を注入するためのフィラーボルトが取り付けられている。

減速機ケーシング２０の機能は、入力軸２３、中間軸２４、出力軸２５を正しい位置に保持し、内部に封入された潤滑油を保持することであるが、減速機ケーシング２０の下部に飛び石や道路上の落下物などが衝突し、減速機ケーシング２０に変形や損傷が生じると、入力軸２３などが正しい位置に保持されず円滑な回転が阻害されたり、潤滑油を保持できず外部に漏れ出したりする恐れがある。

ドレンボルト８については、潤滑油交換時には減速機ケーシング２０内部の潤滑油を排出でき、潤滑油交換時以外では潤滑油が漏れないようにシールすることが機能であるが、ドレンボルト８に飛び石や道路上の落下物などが衝突すると、ドレンボルト８自体が変形や損傷して潤滑油交換の際に取り外せなくなったり、またドレンボルト８が螺合する雌ねじが変形や損傷し潤滑油が漏れ出したりする恐れがある。

図１１のように、左右のモータケーシング３Ｌ、３Ｒを固定する減速機ケーシング２０の左右の側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲに設けられた左右の固定壁２０ｂＬａ、２０ｂＲａ間を繋ぐサポートバー６を下面側に設けると、サポートバー６が、減速機ケーシング２０やドレンボルト８を下方向からの飛び石などからガードする保護カバーとしての機能を有する。

図１２の実施形態は、図１１のサポートバー６の配置例を採用している。

この発明に係る２モータ車両駆動装置を自動車Ｂのシャーシ５１上に搭載する場合、シャーシ５１にブッシュマウントの締結部を介して締結してもよいが、サポートバー６にブッシュマウントの締結部を一体に設けるようにすると、加工部分や部品点数が少なくなり、製造コストを下げることが可能となる。

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 ：動力線
５ ：端子ボックス
６ ：サポートバー
６ａ ：締結ボルト
６ｂ ：締結穴
６ｃ ：固定屈曲壁
６ｄ ：クランプ固定穴
６ｅ ：ボルト
７ ：クランプ金具
７ａ ：屈曲壁
７ｂ ：タップ穴
７ｃ ：ボルト挿通穴
７ｅ ：挿通穴
７ｆ ：弾性壁
８ ：ドレンボルト
９ ：インバータ
１１ ：ステータ
１２ ：ロータ
１２ａ ：モータ軸
１３ ：シール部材
１４ａ、１４ｂ ：転がり軸受
１５ ：等速ジョイント
１５ａ ：外側継手部材
１６ ：中間シャフト
２０ ：減速機ケーシング
２０ａ ：中央ケーシング
２０ｂＬ、２０ｂＲ ：側面ケーシング
２０ｂＬａ、２０ｂＲａ ：固定壁
２１ ：仕切り壁
２２Ｌ、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、２６Ｒ ：ボルト
２７ａ、２７ｂ ：ボス部
２８ａ、２８ｂ ：転がり軸受
２９ ：ボルト
３１ ：シール部材
３２、３３ ：ボス部
３４ａ、３４ｂ ：転がり軸受
３５、３６ ：ボス部
３７ａ、３７ｂ ：転がり軸受
３９ ：シール部材
５１ ：シャーシ
５２ ：前輪
５３ ：後輪
Ａ ：２モータ車両駆動装置
Ｂ ：電気自動車

Claims (5)

1. 左右の駆動輪をそれぞれ独立に駆動させる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基の減速機とをケーシング内に収容した２モータ車両駆動装置において、左右の電動モータを収容する左右のモータケーシング相互間と、左右のモータケーシングを固定する減速機ケーシングに設けられた左右の固定壁相互間の両方又は一方をサポートバーによって繋いで補強したことを特徴とする２モータ車両駆動装置。
2. 前記サポートバーに、左右のモータケーシングから引き出されたＵＶＷの３相の動力線を支持する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. 前記サポートバーに、ケーシングから引き出された冷却水ホースを支持するように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。
4. 前記サポートバーに、前記動力線又は冷却水ホースを支持するためのクランプ金具を取付けたことを特徴とする請求項２又は３に記載の２モータ車両駆動装置。
5. 前記サポートバーを板状に形成し、この板状のサポートバーをケーシングの下面側に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。

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