JP2020104682A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、部品点数の増加やレイアウトの自由度低下等の問題を回避しつつ、外的衝撃によるモータや高電圧部品の破損を抑制することができる車両の提供を目的とした。【解決手段】本発明の車両Ｖは、回転動力を駆動輪６６に伝達する駆動装置１０を有し、駆動装置１０が、回転動力を出力するモータ２０と、モータ２０から出力された回転動力を駆動輪６６に伝達する差動機構４４と、少なくとも差動機構４４を収容する減速機構ハウジング５０とを備え、駆動装置１０には、モータ２０と差動機構４４との間に、他の部分と比較して脆弱な部分とされた脆弱部５６が設けられていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、モータから出力された回転力を動力として駆動する車両に関する。

従来、下記特許文献１に開示されている電動車両（ＥＶ車）のように、モータから出力された回転力を動力として駆動する車両が提供されている。このような電動車両では、後方から、あるいは側方からの追突などの車両への衝撃に対して、モータやモータ周辺に設けられたインバータなどの高電圧部品の破損を抑制するために、様々な対策が講じられている。

具体的には、電動車両では、車両の後方や側方などへ外的衝撃が発生した際に、モータ等が破損することを防ぐために、モータと車体、あるいは周辺部品との間に隙間を確保したり、アンダーカバーを取り付けるなどしてモータを保護したり、モータを車輪の内側に設置したりするなど、モータに大きな外的衝撃が加わることを抑制するような対策が講じられている。例えば、下記特許文献には、後方衝突時に燃料タンクがモータ駆動ユニットに当接しないような位置に配置された燃料電池車両が開示されている。

特開２０１８−１２２６０６号公報

しかしながら、アンダーカバーを設けるとすると部品点数が増えてコスト増加の要因となりかねない。また、車体あるいは他の部品とモータとの間に隙間を確保することとすると、部品レイアウトの自由度が低下する。このように、モータ等の破損を抑制するために従来講じられていた対策では、それぞれ別の課題が生じるとの問題があった。

そこで本発明は、部品点数の増加やレイアウトの自由度低下等の問題を回避しつつ、外的衝撃によるモータや高電圧部品の破損を抑制することができる車両の提供を目的とした。

ここで、駆動装置にはデファレンシャルギア等を備える差動機構が設けられており、電動車両では、モータの回転動力が複数の軸体やギアを有する減速機構を介して差動機構に伝達される。また、差動機構が内蔵された減速機構部（トランスアクスル）は、一般的には中空のケース（収容体）に収容されている。

本発明の発明者がこれらの構成を検討したところ、駆動装置全体のうちの一部分を他の部分と比較して脆弱な部分（脆弱部）として設ければ、外的衝撃が発生した際にモータやモータ周辺の高電圧部品へ到達する外的衝撃を緩和することができるとの知見に至った。

かかる知見に基づき提供される本発明の車両は、電力による回転動力を駆動輪に伝達して走行する車両であって、回転動力を前記駆動輪に伝達する駆動装置を有し、前記駆動装置が、回転動力を出力するモータと、前記モータから出力された回転動力を前記駆動輪に伝達する差動機構と、少なくとも前記差動機構を収容する収容体とを備え、前記駆動装置には、前記モータと前記差動機構との間に、他の部分と比較して脆弱な部分とされた脆弱部が設けられていることを特徴とするものである。

本発明の車両によれば、車両への外的衝撃が発生した際にモータやモータ周辺の高電圧部品へ到達する外的衝撃を緩和することができる。より具体的には、車両への外的衝撃が発生した場合に、駆動装置のうち脆弱部を優先して破損させることで、モータやモータ周辺の高電圧部品に外的衝撃による負荷を低下させることができる。その結果、本発明の車両は、部品点数を増加させることなく、また設計の自由度を確保しつつ、外的衝撃によりモータ等が破損することを抑制することができる。

本発明の車両は、前記モータから出力された回転動力を前記差動機構に伝達する減速機構を備え、前記収容体が、前記減速機構を収容する減速機構収容部と、前記差動機構を収容する差動機構収容部とを備え、前記減速機構収容部と前記差動機構収容部との接続部に前記脆弱部が形成されており、前記脆弱部が、前記収容体の他の部分に対してくびれた形状とされていること、あるいは強度を低下させたものであることにより他の部分と比較して脆弱な部分とされているものであってもよい。

上述の構成によれば、車両への外的衝撃が発生した場合に、駆動装置のうち脆弱部を優先して破損させることで、モータやモータ周辺の高電圧部品に外的衝撃による負荷を低下させることができる。その結果、本発明の車両は、部品点数を増加させることなく、また設計の自由度を確保しつつ、外的衝撃によりモータ等が破損することを抑制することができる。

本発明の車両は、前記モータから出力された回転動力を前記差動機構に伝達する減速機構を備え、前記収容体が、前記減速機構を収容する減速機構収容部と、前記差動機構を収容する差動機構収容部とを備え、前記減速機構収容部と前記差動機構収容部との間が断絶された断絶部が形成されており、前記減速機構を形成する軸体の一部が、前記断絶部において前記収容体から露出しており、前記断絶部が、前記駆動装置において他の部分と比較して脆弱な部分である脆弱部とされているであってもよい。

上述の構成によれば、車両への外的衝撃が発生した場合に、駆動装置のうち脆弱部を優先して破損させることで、モータやモータ周辺の高電圧部品に外的衝撃による負荷を低下させることができる。その結果、本発明の駆動装置は、部品点数を増加させることなく、また設計の自由度を確保しつつ、外的衝撃によりモータ等が破損することを抑制することができる。

また、上述の構成によれば、外的衝撃が発生した場合に、断絶部において収容体から露出する軸体を優先して破損させることができる。そのため、駆動装置の修理を破損した軸体（シャフト）を交換することにより行うことができる。その結果、本発明の車両は、修理の際に交換を要する部品を最小限に抑制して、効率的な修理等を行い得る。

ここで、近年では、車室の床面をフラットにすることなどを目的として床下にモータを設けることが検討されている。また、モータを床下に設ける場合には、モータ軸の軸線が車両の前後方向となるように配置される場合（いわゆる縦置きレイアウト）がある。縦置きレイアウトの車両では、モータから差動機構に至る動力伝達経路が車両の前後方向となるため、差動機構に外的衝撃等が発生した場合に衝撃がモータに伝達されやすい。そのため、縦置きレイアウトの車両では、特にモータへの外的衝撃を低減させるための対策が講じられることが望ましい。

本発明の車両は、前記モータが、モータ軸を備えるものであり、前記駆動装置が、車両の前後方向に沿って前記モータ軸を配置させたものであり、前記駆動装置の前記前後方向において、前記モータと前記差動機構との間に前記脆弱部が形成されているものであってもよい。

上述の構成によれば、駆動装置の前後方向の中途に脆弱部を形成して、外的衝撃が生じた際に駆動装置を横方向に折れるように破損させることができる。そのため、外的衝撃が車両の前後方向に伝達されることを抑制して、モータ等が外的衝撃により破損することを抑制することができる。

本発明によれば、部品点数の増加やレイアウトの自由度低下等の問題を回避しつつ、外的衝撃によるモータや高電圧部品の破損を抑制することができる車両を提供することができる。

本発明の実施形態に係る車両を示す模式図である。 図１の車両の変形例を示す要部断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る車両Ｖについて、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１に示すとおり、車両Ｖは、駆動装置１０を備えている。駆動装置１０は、モータ２０、減速機構部３０、及び減速機構ハウジング５０（収容体）を有している。また、減速機構ハウジング５０には、後で詳述する脆弱部５６が形成されている。

車両Ｖは、駆動装置１０に加え、コントロールユニット６２、駆動車軸６４、及び駆動輪６６を備えている。コントロールユニット６２は、車両Ｖにおいて、モータ２０の上方に配置され、モータ２０と接続されている。

駆動装置１０は、モータ２０の回転軸である第一軸線Ｌ１と、減速機構部３０に設けられた出力軸４０の回転軸である第二軸線Ｌ２とが、車両Ｖの前後方向Ｘに沿って配置された、いわゆる縦置きのレイアウトとされている。駆動装置１０は、減速機構部３０を介してモータ２０から出力された動力を駆動輪６６に伝達させ、車両Ｖを駆動させることができる。

モータ２０は、ステータ２４と、モータ軸２６と、ロータ２８とを備えている。ステータ２４及びロータ２８は、モータ２０のケースを構成するモータハウジング２２に収容されている。

モータ２０は、車両走行用の動力を駆動輪６６に向けて出力するモータ機能に加え、発電機能をも有する、いわゆるモータジェネレータとされている。モータ２０は、インバータ（図示を省略）を介して蓄電装置（図示を省略）から電力が供給されることにより、モータハウジング２２内においてステータ２４に対してロータ２８が回転する。

モータ軸２６は、モータ２０の出力軸を構成する軸状の部材である。モータ軸２６は、第一軸線Ｌ１を回転軸として回転可能とされている。ロータ２８は、永久磁石を備えており、ステータ２４の内周側に設けられると共に、モータ軸２６の外周に固定された部材である。モータ軸２６は、モータハウジング２２の外側に突出して、入力軸３４と連結されている。

モータ２０は、インバータ（図示を省略）等を備えたコントロールユニット６２を介して蓄電装置（図示を省略）に対して電気的に接続されている。モータ２０は、蓄電装置との間で相互に電力授受可能なものとされている。蓄電装置は、例えば、鉛蓄電池やリチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等の二次電池、あるいはキャパシタ等によって構成されている。

コントロールユニット６２は、モータ２０や蓄電装置を制御するために設けられている。コントロールユニット６２には、モータ２０に電力を供給するインバータ（図示を省略）や、充電の際に交流を直流に変換するコンバータ等の高電圧部品を備えている。また、コントロールユニット６２は、モータ２０やインバータ等を制御する制御装置等により構成されている。

減速機構部３０は、いわゆるトランスアクスルによって構成されている。図１に示すように、減速機構部３０は、減速機構３２、及び差動機構４４を備えている。減速機構部３０の各構成は、後述する減速機構ハウジング５０（収容体）に収容されている。減速機構部３０は、モータ２０から出力された回転動力を、減速機構３２を介して差動機構４４に伝達する。

減速機構３２は、入力軸３４、入力側ギア３６、出力側ギア３８、及び出力軸４０（回転体）を備えている。減速機構３２のこれらの構成は、減速機構ハウジング５０の内部に収容されている。

入力軸３４は、一体的に回転可能なようにモータ軸２６に対して接続されている。別の言い方をすれば、入力軸３４は、回転軸がモータ軸２６の回転軸である第一軸線Ｌ１と一致するように配置されている。

入力側ギア３６は、入力軸３４の軸線方向の中間部に設けられている。入力側ギア３６は、入力軸３４と一体的に回転可能とされている。

出力軸４０は、回転軸が第一軸線Ｌ１に対して略平行に配置されている。言い方を換えれば、出力軸４０の回転軸である第二軸線Ｌ２は、第一軸線Ｌ１が延びる方向である前後方向Ｘに沿うように配置されている。

出力側ギア３８（回転体）は、入力側ギア３６とかみ合うように、第二軸線Ｌ２が入力側ギア３６の第一軸線Ｌ１に対してオフセットした位置に配置されている。また、出力側ギア３８は、出力軸４０と一体的に回転する。そのため、減速機構３２は、入力側ギア３６及び出力側ギア３８を介して、所定の減速比で減速させつつ回転動力を伝達させることができる。

中間ギア４２は、出力軸４０に対して一体的に回転可能なように設けられている。中間ギア４２は、差動機構４４のデフリングギア４６と噛合している。そのため、減速機構部３０は、モータ２０の出力を減速して差動機構４４に伝達することができる。そのため、減速機構３２は、モータ２０から入力された動力を出力軸４０に設けられた中間ギア４２を介して駆動輪６６に向けて出力できる。

差動機構４４は、デフリングギア４６を備えている。差動機構４４は、一対の駆動車軸６４を介して一対の駆動輪６６に連結されている。差動機構４４は、デフリングギア４６に入力されたモータ２０の動力を、一対の駆動輪６６の各々に分配して伝達する。差動機構４４は、一対の駆動輪６６の相互間に回転差が生じた場合には、その回転差を許容しつつ動力伝達を行う。

減速機構ハウジング５０は、減速機構３２のケースを構成する中空の部材である。減速機構ハウジング５０内にはオイルが収容されている。

減速機構ハウジング５０は、減速機構３２が収容される減速機構収容部５２と、差動機構４４が収容される差動機構収容部５４とを有している。また、減速機構ハウジング５０には、減速機構収容部５２と差動機構収容部５４との連結部分において、減速機構ハウジング５０の他の部分と比較して周部がくびれた形状とされたくびれ部５７（脆弱部５６）が形成されている。別の言い方をすれば、減速機構ハウジング５０のくびれ部５７は、減速機構ハウジング５０の他の部分と比較してもっとも破損しやすい部分（最弱部）である脆弱部５６として形成されている。

また、脆弱部５６は、出力軸４０を取り囲むように形成されている。さらに、脆弱部５６は、車両Ｖの前後方向Ｘ（動力伝達方向）において、減速機構３２と差動機構４４との連結部分に形成されている。別の言い方をすれば、脆弱部５６は、駆動装置１０の前後方向Ｘの中途において、モータ２０と離間する差動機構４４側に形成されている。

モータ２０の上方には、インバータ等を備えるコントロールユニット６２が取り付けられている。

衝突などにより車両Ｖに外的衝撃が加えられた場合、駆動装置１０は脆弱部５６が優先的に破損する。そのため、車両Ｖは、差動機構４４側に外的衝撃が発生した際に脆弱部５６を破損させて、駆動装置１０において脆弱部５６から比較的遠い位置にあるモータ２０やコントロールユニット６２などに及ぶ外的衝撃を低減させることができる。その結果、駆動装置１０は、外的衝撃発生時に、モータ２０やコントロールユニット６２に設けられたインバータ等、高電圧部品に衝撃が及ぶことを低下させ、高電圧部品を保護することができる。

なお、上述の実施形態に係る車両Ｖでは、脆弱部５６を減速機構ハウジング５０（収容体）にくびれ部５７として脆弱な部分を形成した例を示したが、本発明の車両はこれに限定されない。例えば、本発明の車両の駆動装置に設けられる脆弱部は、図２に示すとおり、減速機構ハウジング１５０の減速機構収容部１５２と差動機構収容部１５４とを断絶させたものとして、減速機構３２と差動機構４４とを連結する出力軸４０（軸体）の一部を減速機構ハウジング１５０から露出させ、出力軸４０等の軸体を駆動装置１０における脆弱部１５６として形成してもよい。このような構成とすることで、本発明の車両は、駆動装置が破損した場合に交換が必要となる部品を最小限に抑えることができる。

なお、減速機構ハウジング５０は、モータハウジング２２と直接連結されるものであってもよいし、あるいは減速機構ハウジング５０とモータハウジング２２との間に、他の部材を介在させて連結されるものであってもよい。例えば、減速機構ハウジング５０とモータハウジング２２との間に、間座部６０等の部材を介在させてもよい。

また、上述の実施形態では、減速機構ハウジング５０の前後方向Ｘにおいてくびれ部５７を形成した例を示したが、本発明の車両はこれに限定されない。例えば、本発明の車両に設けられる駆動装置は、収容体（減速機構ハウジング）の中間部（例えば、差動装置と減速機構との間）に、強度を低下させた部分（例えば剛性を低下させた部分）を設けて脆弱部としてもよい。

本発明は、例えば電気自動車やハイブリッド車のように、動力源としてモータを採用しつつ減速機構部を設けた車両全般において好適に利用できる。

Ｖ 車両
１０ 駆動装置
２０ モータ
３０ 減速機構部
３２ 減速機構
４０ 出力軸（軸体）
４４ 差動機構
５０ 減速機構ハウジング（収容体）
５２ 減速機構収容部
５４ 差動機構収容部
５６ 脆弱部
５７ くびれ部（脆弱部）
６６ 駆動輪
１５０ 減速機構ハウジング
１５２ 減速機構収容部
１５４ 差動機構収容部
１５６ 脆弱部
Ｘ 前後方向

Claims (3)

1. 電力による回転動力を駆動輪に伝達して走行する車両であって、
   回転動力を前記駆動輪に伝達する駆動装置を有し、
   前記駆動装置が、
   回転動力を出力するモータと、
   前記モータから出力された回転動力を前記駆動輪に伝達する差動機構と、
   少なくとも前記差動機構を収容する収容体とを備え、
   前記駆動装置には、前記モータと前記差動機構との間に、他の部分と比較して脆弱な部分とされた脆弱部が設けられていることを特徴とする車両。
2. 前記モータから出力された回転動力を前記差動機構に伝達する減速機構を備え、
   前記収容体が、
   前記減速機構を収容する減速機構収容部と、
   前記差動機構を収容する差動機構収容部とを備え、
   前記減速機構収容部と前記差動機構収容部との接続部に前記脆弱部が形成されており、
   前記脆弱部が、前記収容体の他の部分に対してくびれた形状とされていること、あるいは強度を低下させたものであることにより他の部分と比較して脆弱な部分とされていることを特徴とする請求項１に記載の車両。
3. 前記モータから出力された回転動力を前記差動機構に伝達する減速機構を備え、
   前記収容体が、
   前記減速機構を収容する減速機構収容部と、
   前記差動機構を収容する差動機構収容部とを備え、
   前記減速機構収容部と前記差動機構収容部との間が断絶された断絶部が形成されており、
   前記減速機構を形成する軸体の一部が、前記断絶部において前記収容体から露出しており、
   前記断絶部が、前記駆動装置において他の部分と比較して脆弱な部分である脆弱部とされていることを特徴とする請求項１に記載の車両。

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