JP2019098882A - 車両用駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】等速ジョイントの寿命を担保しつつ、様々車種に対応できるレイアウトの成立性を向上させることができる車両用駆動装置を提供する。【解決手段】車両用駆動装置は車両１の駆動力を発生するモータ１０と、モータ１０に連結する減速機構１１と、減速機構１１に連結するデフ１２と、を備え、モータ側を回転中心として揺動可能となるように車両１に支持される駆動ユニット２と、両端に等速ジョイント２１、２２がそれぞれ設けられ、一端の等速ジョイント２１がデフ１２と連結し、他端の等速ジョイント２２が車両の車輪３０と連結するシャフト３２と連結することにより、モータ１０からデフ１２に伝達された駆動力を一対の車輪３０にそれぞれ伝達する一対のドライブシャフト２０と、駆動ユニット２のデフ１２の車高方向の位置を調整可能に構成される駆動ユニット位置調整機構３と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用駆動装置に関する。

電気自動車等のモータを駆動源とする車両において、モータと複数のギアからなる減速機構とを備え、駆動輪が連結するディファレンシャルギアにモータの駆動力を伝達することができる車両用駆動装置が知られている（特許文献１参照）。

国際公開第２０１４／１４８４１０号

近年、環境負荷低減の観点から、トラック等の商用車の分野においても、内燃機関を備えない電動トラック等の電動商用車の開発が行われている。

特許文献１に記載される駆動装置を電動トラックに適用する場合、ディファレンシャルギアとホイールとの間に設けられるドライブシャフトの両端は、ブーツにより保護された等速ジョイントからなる。このような等速ジョイントは、接続される角度をより水平に近づけることにより走行時の摩耗や発熱量等を低減し、長寿命化を図ることができる。

しかしながら、商用車においては、積載量の変化量が大きいため、積載量に応じて走行時の接続角度が変化する虞がある。また、商用車においては、車両の仕様毎に車幅が異なる。その為、設計時における等速ジョイントの接続角度が車両のバリアンツ（車種）毎に異なってしまう。以上から、電動商用車においては等速ジョイントの所定寿命を担保しながらレイアウトを成立させることが難しい。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、等速ジョイントの寿命を担保しつつ、様々な車種に対応できるようにレイアウトの成立性を向上させることができる車両用駆動装置を提供するものである。

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。

本適用例に係る車両の車両用駆動装置は、車両の駆動力を発生するモータと、前記モータに連結する減速機構と、前記減速機構に連結するディファレンシャルギアと、を備え、前記モータ側を回転中心として揺動可能となるように前記車両に支持される駆動ユニットと、両端に等速ジョイントがそれぞれ設けられ、一端の等速ジョイントが前記ディファレンシャルギアと連結し、他端の等速ジョイントが前記車両の車輪と連結するシャフトと連結することにより、前記モータから前記ディファレンシャルギアに伝達された駆動力を一対の車輪にそれぞれ伝達する一対のドライブシャフトと、前記駆動ユニットの前記ディファレンシャルギアの車高方向の位置を調整可能に構成される駆動ユニット位置調整機構と、を含む。

つまり、駆動ユニット位置調整機構により、ディファレンシャルギアの軸心と車輪の軸心との車高位置を一致または近接させることができる。これにより、等速ジョイントへの負荷を低減することで等速ジョイントの寿命を担保しつつ、様々な車種に対応できるようレイアウトの成立性を向上させることができる。

本発明の一実施形態における車両用駆動装置の構成を示す上視図（ａ）及び側視図（ｂ）である。 本発明の一実施形態におけるドライブシャフトの位置関係を示す図である。 最大積載時における位置調整前の駆動ユニット位置関係を示す側視図（ａ）と、位置調整後の駆動ユニット位置関係を示す側視図（ｂ）である。 空車時における位置調整前の駆動ユニット位置関係を示す側視図（ａ）と、位置調整後の駆動ユニット位置関係を示す側視図（ｂ）である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。

図１には、本発明の一実施形態における車両用駆動装置の構成を示す上視図（ａ）及び側視図（ｂ）が、図２にはドライブシャフトの位置関係を示す図がそれぞれ示されている。なお、図１（ｂ）の側視図は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面を一部簡略化して示している。また、左右一対にある部材についてはそれぞれ同じ符号を付している。

車両１には、車両用駆動装置として、車両を駆動するための駆動ユニット２と、駆動ユニット２を上下方向に位置調節可能な駆動ユニット位置調整機構（以下、位置調整機構という）３と、を有している。本実施形態の車両１は電動トラック等の電動商用車であり、リアサスペンションとしてドディオン式懸架装置（以下、懸架装置という）４を備えている。

駆動ユニット２は、車両の前後方向に延びる左右一対のサイドフレーム５、５の間に設けられている。駆動ユニット２は、車両１の駆動力を発生するモータ１０と、モータ１０と連結する入力ギア、及び後述するディファレンシャルギアと連結する出力ギアを含む複数の減速ギア（図示せず）からなる減速機１１と、減速機１１に連結するディファレンシャルギア（以下、デフという）１２とが一体となっている。詳しくは、車両前後方向に長い減速機１１の前部左側面にモータ１０が配設され、減速機１１の後部にデフ１２が配設されている。

駆動ユニット２の前端からは、前支持部１３が前方に突出している。前支持部１３は、車幅方向に延びる支持シャフト１４により回転自在に支持されている。支持シャフト１４は左右両端が、それぞれのサイドフレーム５、５から下方に延出したアーム１５、１５と結合されている。これにより、駆動ユニット２は前支持部１３において支持シャフト１４の軸心を中心として上下に揺動可能である。

一方、デフ１２は、左右両端部においてそれぞれ車幅方向に延びるドライブシャフト２０と連結されている。

図２に示すように、各ドライブシャフト２０は、両端に等速ジョイント２１、２２がそれぞれ設けられている。内端の等速ジョイント２１はデフ１２の出力ギア１２ａと連結し、外端の等速ジョイント２２は車輪３０のハブ３１と連結するホイール側シャフト３２と連結されている。このように両端が等速ジョイント２１、２２であるドライブシャフト２０を介してデフ１２とホイール側シャフト３２とが連結されていることで、デフ１２側と車輪３０側との間に生じる高低差が許容される。例えば図２にて点線で示すように、車両１の荷台に貨物を積み込んだ積載時にはデフ１２側が車輪３０側に対して沈み込み、貨物を積み降ろした空車時にはデフ１２側が車輪３０側に対して浮き上がるが、いずれの場合もドライブシャフト２０は等速ジョイント２１、２２により任意の角度を形成しつつも回転を伝達可能である。

しかしながら、等速ジョイント２１、２２の寿命を考慮した場合、デフ１２の回転軸心と車輪３０の回転軸心との車高位置が一致または近接することにより、ドライブシャフト２０が水平に近い状態となることが望ましい。具体的には、デフ１２の回転軸心と車輪３０の回転軸心との車高位置が一致せず、ドライブシャフト２０が所望の角度以上に水平状態から傾斜している場合、両端の等速ジョイント２１、２２における走行時の摩擦量および発熱量が大きくなり、その結果、等速ジョイント２１、２２の寿命が短くなる虞がある。

ホイール側シャフト３２は、ドライブシャフト２０との連結部分がサドル３３内に配置され、軸体部分はサドル３３から車幅方向外側に延びたスピンドル３４内にて図示しないベアリングにより回転自在に支持されている。

また、図１に示すように、各サドル３３にはアクスルパイプ３５が連結されている。アクスルパイプ３５は後方に湾曲しながら左右のサドル３３を連結している。また、各サドル３３の上面にはそれぞれリーフスプリング３６が載置されＵボルトにより連結されている。

リーフスプリング３６は、前後方向に長い複数の板材が積層されて構成されており、前端部はサイドフレーム５から延びるブラケット３７により上下方向に揺動自在に支持され、後端部はサイドフレーム５に設けられたシャックル等（図示せず）により前後方向に揺動可能に支持されている。

懸架装置４は、主に上述したサドル３３、アクスルパイプ３５、及びリーフスプリング３６から構成されており、リーフスプリング３６を介し車輪３０側と、サイドフレーム５及び駆動ユニット２が設けられているシャシ側とを連結している。このような懸架装置４を介してシャシ側と連結された車輪３０は、図１（ｂ）にて一点鎖線で示すように、リーフスプリング３６の前端の支持点Ｏを中心とした円弧状の軌跡に沿って上下動する。ここで、車輪３０の上下動の中心（支持点Ｏ）と、駆動ユニット２の上下動の中心（支持シャフト１４の軸心）は近接するように配設されている。

本実施形態に係る車両用駆動装置の位置調整機構３は、デフ１２の回転軸心位置を車高方向において調整可能に構成される。その具体的形態はデフ１２の回転軸心位置を調整可能な限り特に限定されないが、その形態の一例を以下に説明する。

図１において図示される位置調整機構３は、油圧又は空気圧により車両の前後方向にロッド４１を伸縮可能なシリンダ４０（アクチュエータ）と、リンク機構４２と、ハイトセンサ４３とを有している。シリンダ４０は前端部が上下に揺動可能にクロスメンバ６に設けられている。ロッド４１の先端部はリンク機構４２と回動自在に連結されている。

図１（ｂ）に示すように、リンク機構４２は、第１リンク部材４２ａと第２リンク部材４２ｂとが固定軸４２ｃにより連結されて構成されており、側面視においてクランク状をなしている。固定軸４２ｃは図示しないブラケットを介してクロスメンバ６又はサイドフレーム５に固定されている。

そして、第１リンク部材４２ａの前端部はロッド４１の先端部と第１回転軸４２ｄにより回転自在に連結され、第２リンク部材４２ｂの後端部は減速機１１の後部上面から上方に突出した後支持部１６と第２回転軸４２ｅにより回転自在に連結されている。また、リンク機構４２は、リーフスプリング３６を介して円弧状の軌跡に沿って上下動する車輪３０の移動軌跡と一致又は近接するように、前述した支持シャフト１４の軸心の配置や、第１リンク部材４２ａ及び第２リンク部材４２ｂの長さや固定軸４２ｃの固定位置等が設定されている。

ハイトセンサ４３はアクスルパイプ３５に接続されており、サイドフレーム５とアクスルパイプ３５との相対的高低差を検出するものである。

また、位置調整機構３は車両に搭載された図示しない制御部と電気的に接続されている。制御部は、車両１の積載状態に応じたシャシ側の沈み込み量を算出する。シャシ側の沈み込み量の算出は、例えば懸架装置４にハイトセンサ４３と異なる別途のハイトセンサを設け、このハイトセンサでリーフスプリング３６の上下方向の伸縮量を検出したり、積載量を検出して推定してもよい。そして制御部は、デフ１２の回転軸心の車高方向位置と車輪３０の回転軸心の車高方向位置とが一致又は近接するように、位置調整機構３により駆動ユニット２のデフ１２の高さ位置を調整する。

ここで、図３、４を参照すると、図３には最大積載時における位置調整前の駆動ユニット位置関係を示す側視図（ａ）と、位置調整後の駆動ユニット位置関係を示す側視図（ｂ）が示されており、図４には空車時における位置調整前の駆動ユニット位置関係を示す側視図（ａ）と、位置調整後の駆動ユニット位置関係を示す側視図（ｂ）が示されている。以下、これらの図に基づいて、位置調整機構３による駆動ユニット２の位置調整について詳しく説明する。なお、図３、４では説明を簡略化するため不要な部分については図示を省略している。

まず、図３（ａ）に示すように、車両１の荷台に貨物を例えば最大積載量まで積載したときには、点線で示した図１（ｂ）で示した位置より、駆動ユニット２を含むシャシ側が沈み込む。制御部は、この沈み込みを検知すると、沈み込み量を算出する。

そして、図３（ｂ）に示すように、制御部は沈み込み量に応じて、位置調整機構３により、駆動ユニット２の後側、即ちデフ１２部分を上昇させる。詳しくはシリンダ４０によりロッド４１を引き込むことで、リンク機構４２が固定軸４２ｃを支点として後支持部１６を持ち上げる方向に回動する。これにより、駆動ユニット２は前支持部１３の支持シャフト１４を支点にして後部が上昇する。

制御部は、ハイトセンサ４３により検出されるアクスルパイプ３５とサイドフレーム５との相対的距離に基づき、デフ１２部分の上昇量を算出し、デフ１２の回転軸心と車輪３０の回転軸心との車高位置が一致又は十分に近接したらシリンダ４０を停止させる。

一方、図４（ａ）に示すように、車両１の荷台から貨物を積み下ろしたときには、点線で示す積載時の位置より、駆動ユニット２を含むシャシ側が浮き上がる。制御部は、この浮き上がりを検知すると、浮き上がり量を算出する。

そして、図４（ｂ）に示すように、制御部は算出した浮き上がり量に応じて、位置調整機構３により、駆動ユニット２の後側、即ちデフ１２部分を下降させる。詳しくはシリンダ４０によりロッド４１を押し出すことで、リンク機構４２が固定軸４２ｃを支点として後支持部１６を押し下げる方向に回動する。これにより、駆動ユニット２は前支持部１３の支持シャフト１４を支点にして後部が下降する。

制御部は、ハイトセンサ４３によりデフ１２部分の下降量を算出し、デフ１２の回転軸心と車輪３０の回転軸心との車高位置が一致又は十分に近接したらシリンダ４０を停止させる。

このように、積載時においても空車時においても、位置調整機構３によりデフ１２の回転軸心と車輪３０の回転軸心との車高位置を一致又は近接させることで、積載量に関わらず、ドライブシャフト２０を図２に示すようにほぼ水平状態に保つことができ、等速ジョイント２１、２２の寿命を担保することができる。

また車両１にこのような位置調整機構３を設けることで、車種ごとに専用の設計を必要とすることなく、車種の仕様に応じて駆動ユニット２の位置調整を行うことができかつ、走行時の発熱量及び摩耗量を低減できることで等速ジョイントを小型化できるため、レイアウトの成立性を向上させることができる。

また、位置調整機構３はリンク機構４２を介して駆動ユニット２と接続していることで、シリンダ４０によるロッド４１の前後方向の移動を、後支持部１６に対する上下方向の移動に限られたスペースで変換することができ、位置調整機構３のレイアウト性をも向上させることができる。

さらに、本実施形態のリンク機構４２は、リーフスプリング３６を介して円弧状の軌跡に沿って上下動する車輪３０の移動軌跡と一致又は近接するように、駆動ユニット２を上下動するよう構成されていることから、より正確にデフ１２の回転軸心と車輪３０の回転軸心との車高位置を一致又は近接させることができる。

このようにして本実施形態に係る車両用駆動装置は、等速ジョイントの寿命を担保しつつ、様々な車種に対応できるようレイアウトの成立性を向上させることができる。

以上で本発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。

上記実施形態では、位置調整機構３はリンク機構４２を介して駆動ユニット２の上下動を行っているが、レイアウト上の問題がない場合には、その他の構成としてもよい。例えば、リンク機構を介さずに、シリンダから上下方向に伸縮するロッドを直接駆動ユニットに接続して位置調整可能な構成としてもよい。

１ 車両
２ 駆動ユニット
３ 駆動ユニット位置調整機構
４ 懸架装置
１０ モータ
１１ 減速機
１２ ディファレンシャルギア
１３ 前支持部
１４ 支持シャフト
２０ ドライブシャフト
２１、２２ 等速ジョイント
３０ 車輪
３２ ホイール側シャフト
３６ リーフスプリング
４０ シリンダ
４１ ロッド
４２ リンク機構
４３ ハイトセンサ

Claims (1)

1. 車両の駆動力を発生するモータと、前記モータに連結する減速機構と、前記減速機構に連結するディファレンシャルギアと、を備え、前記モータ側を回転中心として揺動可能となるように前記車両に支持される駆動ユニットと、
   両端に等速ジョイントがそれぞれ設けられ、一端の等速ジョイントが前記ディファレンシャルギアと連結し、他端の等速ジョイントが前記車両の車輪と連結するシャフトと連結することにより、前記モータから前記ディファレンシャルギアに伝達された駆動力を一対の車輪にそれぞれ伝達する一対のドライブシャフトと、
   前記駆動ユニットの前記ディファレンシャルギアの車高方向の位置を調整可能に構成される駆動ユニット位置調整機構と、
   を含む、車両用駆動装置。

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