JP2020128152A - 電動車両の駆動輪ユニット取付け構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車内空間を狭めることなく、電動車両を構成することができ、また、車両本体に対する駆動輪ユニットの取付け及び取外し作業を、比較的容易に行うことができる電動車両の駆動輪ユニット取付け構造を提供する。【解決手段】単一の車輪４と、車輪４を回転駆動するモータ１２とを備えた駆動輪ユニット５を、車両本体２に取り付ける電動車両１の駆動輪ユニット取付け構造であって、モータ１２は、その回転軸１２ａが上下方向に延びるように配置され、駆動輪ユニット５は、車両本体２に対し、左右の側方からそれぞれ着脱自在に取り付けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車などの電動車両に適用され、車輪及びそれを回転駆動するモータを備えた駆動輪ユニットを、車両本体に取り付ける電動車両の駆動輪ユニット取付け構造に関する。

従来、この種の駆動輪ユニットが適用された電気自動車として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この電気自動車では、前輪側に、前記駆動輪ユニットとしての駆動モジュールが適用される一方、後輪側に、従動輪としての後輪を備えた従動モジュールが設けられている。

駆動モジュールは、左右２つの車輪と、これらの間に設けられ、両車輪を駆動する駆動装置とを備えている。駆動装置は、両車輪（以下、本欄において適宜「駆動輪」という）の間に設けられたサブフレームに固定された単一のモータと、左右方向にそれぞれ延び、左右の駆動輪をそれぞれ回転駆動するための左右のドライブシャフトと、モータと両ドライブシャフトの間に設けられ、モータの回転を両ドライブシャフトに伝達するディファレンシャルギヤなどを備えている。

このように構成された駆動モジュールは、電気自動車の車両本体の前部において、下方から車両本体に着脱自在に取り付けられるようになっている。そして、駆動モジュールが着脱自在の電気自動車では、ユーザの要望や用途に応じ、あらかじめ準備された複数の車両本体及び複数の駆動モジュールから、所望の車両本体及び駆動モジュールを選択し、その駆動モジュールを車両本体に装着することにより、ユーザの要望に適した電気自動車を構成することが可能になっている。

特開２０１３−１６９９４６公報

しかし、上記のように構成される電気自動車では、以下のような問題がある。すなわち、その電気自動車では、駆動モジュールの駆動装置が、車両本体の左右方向の横幅全体にわたるように構成され、しかも車両本体の内側に入り込んだ状態で、車両本体に装着されるため、その分、電気自動車の車内空間が狭くなってしまう。また、車両本体への駆動モジュールの取付けの際には、車両本体を比較的高くリフトアップしなければならず、そのため、リフトなどの専用設備が必要になり、車両本体に対する駆動モジュールの取付け及び取外し作業が非常に煩雑である。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、車内空間を狭めることなく、電動車両を構成することができ、また、車両本体に対する駆動輪ユニットの取付け及び取外し作業を、比較的容易に行うことができる電動車両の駆動輪ユニット取付け構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、単一の車輪（実施形態における（以下、本項において同じ）後輪４）と、車輪を回転駆動するモータ１２とを備えた駆動輪ユニット５を、車両本体２に取り付ける電動車両（電気自動車１）の駆動輪ユニット取付け構造であって、モータは、その回転軸１２ａが上下方向に延びるように配置され、駆動輪ユニットは、車両本体に対し、左右の側方からそれぞれ着脱自在に取り付けられることを特徴とする。

この構成によれば、単一の車輪及びそれを回転駆動するモータを備えた駆動輪ユニットが、車両本体に対し、左右の側方からそれぞれ着脱自在に取り付けられるので、前述した駆動モジュールを車両本体の下方から装着する従来に比べて、リフトなどの専用設備を必要とすることなく、駆動輪ユニットを車両本体に容易に取り付けることができる。また、駆動輪ユニットのモータは、その回転軸が上下方向に延びるように配置されるので、例えばモータの定格出力を高めるために、モータの積厚を増加させることで、回転軸の長さ方向におけるモータの寸法を大きくしても、その回転軸が車両本体の左右方向に延びるように、モータが配置される場合に比べて、モータが車両本体の内側に張り出すことがない。それにより、車両本体の内部空間を比較的広く確保することができる。以上のように、本発明によれば、車内空間を狭めることなく、電動車両を構成することができ、また、車両本体に対する駆動輪ユニットの取付け及び取外し作業を、比較的容易に行うことができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の電動車両における駆動輪ユニットの取付け構造において、駆動輪ユニットは、モータに加えて、モータの回転軸の回転を減速しながら水平軸線回りの回転に変換する変換機構１４を有し、車両本体に取り付けられるモータユニット部６と、車輪とモータユニット部の間に水平に延びるように設けられ、モータユニット部から出力される回転力を車輪に伝達する駆動シャフト７と、車輪とモータユニット部の間に設けられ、車輪を懸架する懸架部８と、をさらに備えていることを特徴とする。

この構成によれば、駆動輪ユニットのモータユニット部が、モータに加えて上記の変換機構を有しており、その変換機構により、モータの回転軸の回転が、減速されながら水平軸線回りの回転に変換される。そして、モータユニット部から出力される回転力が、車輪との間に水平に延びる駆動シャフトを介して伝達され、車輪が回転駆動される。このように、回転軸が上下方向に延びるように配置されたモータにより、車両本体に取り付けられた駆動輪ユニットの車輪を円滑に回転駆動することができる。また、モータユニット部との間に設けられた懸架部により、車輪が懸架されるので、電動車両の走行時に、車輪からモータユニット部への振動の伝達を抑制することができ、それにより、安定したモータの作動を確保することができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の電動車両における駆動輪ユニットの取付け構造において、変換機構は、モータの回転軸の回転を、回転軸と同軸回りにおいて減速する減速ギヤ機構１６と、この減速ギヤ機構によって減速された回転を、回転軸と直交する軸回りに変換し、駆動シャフトに伝達するための伝達機構１７と、を有していることを特徴とする。

この構成によれば、減速ギヤ機構により、モータの回転軸の回転が、その回転軸と同軸回りに減速される。また、その減速された回転が、伝達機構によって、モータの回転軸と直交する軸回りに変換され、駆動シャフトに伝達される。このように、上記の減速ギヤ機構及び伝達機構を有する変換機構により、回転軸が上下方向に延びるように配置されたモータの回転力を、水平軸線回りの所望のトルクに変換し、駆動シャフトを介して、車輪を良好に回転させることができる。

本発明の駆動輪ユニットの取付け構造を適用した四輪の電気自動車を模式的に示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は４つの車輪付近で切断したときの平面図である。 駆動輪ユニットを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は内部構造図、（ｃ）は背面図である。 車両本体に対する駆動輪ユニットの取付け及び取外しを説明するための図であり、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図１（ａ）及び（ｂ）に対応し、電気自動車の後部を示す。 車両本体の後部の左右両側に、２つの駆動輪ユニットを取付け可能な電気自動車を説明するための図であり、（ａ）は駆動輪ユニットの取付け前の状態、（ｂ）は後ろ側の駆動輪ユニットのみを取り付けた状態、（ｃ）は２つの駆動輪ユニットを取り付けた状態を示す。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による駆動輪ユニット取付け構造を、左右の後輪に適用した電気自動車を模式的に示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は４つの車輪付近で水平に切断したときの平面図である。同図に示すように、この電気自動車１（電動車両）は、四輪車両であり、そのボディを構成する車両本体２と、左右２つの前輪３、３と、各々が単一の車輪としての後輪４を有する左右２つの駆動輪ユニット５、５とを備えている。なお、以下の説明では、後輪４を適宜「駆動輪４」というものとする。

図２は、駆動輪ユニット５を示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は内部構造図、（ｃ）は背面図である。同図に示すように、駆動輪ユニット５は、駆動輪４と、この駆動輪４を回転駆動するモータユニット部６と、モータユニット部６からの回転力を駆動輪４に伝達する駆動シャフト７と、モータユニット部６と駆動輪４の間に設けられ、駆動輪４を懸架する懸架部８とを備えている。

駆動輪４は、金属製のホイール４ａと、その外周側に設けられたゴム製のタイヤ４ｂとで構成されている。ホイール４ａは、内方（図２（ｂ）の右方）に開口する円柱状に形成される一方、タイヤ４ｂは、リング状に形成され、ホイール４ａの外周側に嵌合されている。

モータユニット部６は、縦長ボックス状のケース１１を有しており、このケース１１内には、回転軸１２ａが上下方向に延びるように配置されたモータ１２と、このモータ１２に交流電流を供給するためのインバータ１３と、モータ１２の回転軸１２ａの回転を減速しながら水平軸線回りの回転に変換する変換機構１４などが設けられている。

モータ１２は、上下方向に所定長さ延び、ケース１１内に回転自在に支持された前記回転軸１２ａと、この回転軸１２ａと一体に回転可能なロータ１２ｂと、その外周側において、ケース１１内に固定された円筒状のステータ１２ｃなどで構成されている。また、インバータ１３は、モータ１２の上方に配置され、車両本体２に搭載された図示しないバッテリからの直流電流を、交流電流に変換して、モータ１２に供給する。

変換機構１４は、モータ１２の下側に設けられ、回転軸１２ａの回転を、その回転軸１２ａと同軸回りにおいて減速する減速ギヤ機構１６と、その下側に設けられ、減速ギヤ機構１６によって減速された回転を、水平軸線回りに変換し、前記駆動シャフト７に伝達するための伝達機構１７で構成されている。なお、詳細な説明は省略するが、減速ギヤ機構１６は、例えば遊星歯車機構やサイクロ減速機などで構成することができる。

伝達機構１７は、モータ１２の回転軸１２ａと同軸上に配置され、ケース１１内に回転自在に支持された鉛直軸１７ａと、この鉛直軸１７ａの下端部に固定された第１かさ歯車１７ｂと、この第１かさ歯車１７ｂの下方において、ケース１１内に回転自在に支持された水平軸１７ｃと、この水平軸１７ｃに固定されかつ上記第１かさ歯車１７ｂに噛み合う第２かさ歯車１７ｄなどで構成されている。また、上記の水平軸１７ｃの駆動輪４側（図２（ｂ）の左側）の端部は、ジョイント１８を介して、前記駆動シャフト７の一端部（図２（ｂ）の右端部）に連結されている。

上記のように構成されたモータユニット部６には、図２（ｃ）に示すように、ケース１１の背面上部に複数（図２（ｃ）では２つのみ図示）の端子１０、１０が設けられている。これらの端子１０は、インバータ１３に電気的に接続されている。また、モータユニット部６のケース１１には、その背面から左右にそれぞれ突出しかつ上下方向に所定長さ延びる取付けフランジ１１ａ、１１ａが設けられている。各取付けフランジ１１ａには、後述する取付け用のボルト２ｃを貫通させるための複数（本実施形態では４つ）の取付け孔１１ｂが上下方向に並んだ状態で設けられている。

懸架部８は、駆動輪４が固定されるハブユニット２１を、所定の複数のダンパ８ａ及びアーム８ｂ（図２（ｂ）ではそれぞれ１つずつ図示）などによって支持するように構成されている。この懸架部８により、電気自動車１の走行時に、路面からのショックを吸収できるとともに車体姿勢を安定させることができ、加えて、駆動輪４からモータユニット部６への振動の伝達を抑制することができる。

ハブユニット２１は、駆動輪４のホイール４ａが固定されるハブ２２と、そのハブ２２を支持するとともに懸架部８のダンパ８ａ及びアーム８ｂに連結されるハブキャリア２３などを備えている。また、上記のハブキャリア２３には、ジョイント１９を介して、前記駆動シャフト７の一端部（図２（ｂ）の左端部）が連結されている。

以上のように構成された駆動輪ユニット５は、車両本体２に以下のようにして取り付けられる。図３は、電気自動車１の後部を模式的に示しており、車両本体２への駆動輪ユニット５の取付け前の状態である。同図に示すように、車両本体２の左右側部にはそれぞれ、駆動輪ユニット５が取り付けられる所定形状の駆動輪ユニット用凹部２ａ、２ａが形成されている。各駆動輪ユニット用凹部２ａは、左右方向（図３（ｂ）の上下方向）の一方、及び下方（図３（ａ）の下方）に開口し、側面形状が駆動輪ユニット５の正面形状よりも一回り大きく形成されている。また、各駆動輪ユニット用凹部２ａの奥側上部には、駆動輪ユニット５の前記端子１０に対応する複数（図３（ａ）では２つのみ図示）の出力端子２ｂ、２ｂが設けられるとともに、駆動輪ユニット５の前記取付け孔１１ｂに対応する複数（本実施形態では前後に４つずつの計８つ）のボルト２ｃが突設されている。

駆動輪ユニット５を車両本体２に取り付ける場合、まず、駆動輪ユニット５を車両本体２の側方から駆動輪ユニット用凹部２ａに収容し、駆動輪ユニット５の各取付け孔１１ｂに、車両本体２側の対応するボルト２ｃを貫通させる。そして、それらの貫通したボルト２ｃにそれぞれナット９を締め付ける。これにより、車両本体２への駆動輪ユニット５の取付けが完了し、これにより、駆動輪ユニット５の端子１０と車両本体２の出力端子２ｂが電気的に接続される。その結果、車両本体２に搭載されたバッテリからモータ１２への電力供給が可能になり、モータ１２が作動することにより、駆動輪ユニット５の駆動輪４が回転駆動される。

一方、駆動輪ユニット５を車両本体２から取り外す場合には、駆動輪ユニット５の全てのナット９をボルト２ｃから取り外し、その駆動輪ユニット５を車両本体２の駆動輪ユニット用凹部２ａから側方へ引き出す。これにより、駆動輪ユニット５を車両本体２から容易に取り外すことができる。なお、上述した駆動輪ユニット５の取付け及び取外しの際には、車両本体２の後部をあらかじめジャッキアップしておくことにより、取付け及び取外し作業を容易に行うことができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、単一の駆動輪４及びそれを回転駆動するモータ１２を備えた駆動輪ユニット５が、車両本体２に対し、左右の側方からそれぞれ着脱自在に取り付けられるので、従来に比べて、リフトなどの専用設備を必要とすることなく、駆動輪ユニット５を車両本体２に容易に取り付けることができる。また、駆動輪ユニット５のモータ１２は、その回転軸１２ａが上下方向に延びるように配置されるので、例えばモータ１２の定格出力を高めるために、モータ１２の積厚を増加させることで、回転軸１２ａの長さ方向におけるモータ１２の寸法を大きくしても、回転軸が車両本体２の左右方向に延びるように、モータが配置される場合に比べて、モータ１２が車両本体２の内側に張り出すことがない。それにより、車両本体２の内部空間を比較的広く確保することができる。以上のように、本実施形態によれば、車内空間を狭めることなく、電気自動車１を構成することができ、また、車両本体２に対する駆動輪ユニット５の取付け及び取外し作業を、比較的容易に行うことができる。

また、駆動輪ユニット５におけるモータユニット部６の変換機構１４により、モータ１２の回転軸１２ａの回転が、減速ギヤ機構１６によって減速されながら、伝達機構１７によって水平軸線回りの回転に変換され、モータユニット部６から出力される回転力により、駆動シャフト７を介して、駆動輪４が回転駆動される。このように、回転軸１２ａが上下方向に延びるように配置されたモータ１２により、車両本体２に取り付けられた駆動輪ユニット５の駆動輪４を円滑に回転駆動することができる。また、モータユニット部６と駆動輪４の間に設けられた懸架部８により、駆動輪４が懸架されるので、電気自動車１の走行時に、駆動輪４からモータユニット部６への振動の伝達を抑制することができ、それにより、安定したモータ１２の作動を確保することができる。

さらに、上記の減速ギヤ機構１６及び伝達機構１７を有する変換機構１４により、モータ１２の回転力を、水平軸線回りの所望のトルクに変換し、駆動シャフト７を介して、駆動輪４を良好に回転させることができる。

なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、本発明の駆動輪ユニット５を電気自動車１の後輪に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、前輪に適用することも可能である。

また、本発明は、四輪車両に限定されるものではなく、例えば図４（ａ）に示すように、車両後部に複数（図４では片側２つ）の駆動輪ユニット５を装着可能な車両本体２に対して、駆動輪ユニット５を選択的に装着することも可能である。図４（ｂ）は、車両本体２の後部に１つの駆動輪ユニット５を取り付けた状態を示し、同図（ｃ）は、車両本体２の後部に２つの駆動輪ユニット５、５を取り付けた状態を示している。例えば、同図（ｃ）に示す電気自動車１Ｃでは、同図（ｂ）に示す電気自動車１Ｂに対し、より重い荷物などを運搬することが可能となり、したがって、単一の車両本体２を用い、ユーザの要望や目的に応じた電気自動車１を構成することができる。

さらに、実施形態で示した駆動輪ユニット５の細部の構成などは、あくまで例示であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することができる。

１ 電気自動車（電動車両）
２ 車両本体
３ 前輪
４ 後輪
５ 駆動輪ユニット
６ モータユニット部
７ 駆動シャフト
８ 懸架部
１２ モータ
１２ａ 回転軸
１４ 変換機構
１６ 減速ギヤ機構
１７ 伝達機構
１７ａ 鉛直軸
１７ｂ 第１かさ歯車
１７ｃ 水平軸
１７ｄ 第２かさ歯車

Claims (3)

1. 単一の車輪と、当該車輪を回転駆動するモータとを備えた駆動輪ユニットを、車両本体に取り付ける電動車両の駆動輪ユニット取付け構造であって、
   前記モータは、その回転軸が上下方向に延びるように配置され、
   前記駆動輪ユニットは、前記車両本体に対し、左右の側方からそれぞれ着脱自在に取り付けられることを特徴とする電動車両の駆動輪ユニット取付け構造。
2. 前記駆動輪ユニットは、
   前記モータに加えて、当該モータの回転軸の回転を減速しながら水平軸線回りの回転に変換する変換機構を有し、前記車両本体に取り付けられるモータユニット部と、
   前記車輪と前記モータユニット部の間に水平に延びるように設けられ、前記モータユニット部から出力される回転力を前記車輪に伝達する駆動シャフトと、
   前記車輪と前記モータユニット部の間に設けられ、当該車輪を懸架する懸架部と、
   をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の電動車両の駆動輪ユニット取付け構造。
3. 前記変換機構は、
   前記モータの回転軸の回転を、当該回転軸と同軸回りにおいて減速する減速ギヤ機構と、
   この減速ギヤ機構によって減速された回転を、前記回転軸と直交する軸回りに変換し、前記駆動シャフトに伝達するための伝達機構と、
   を有していることを特徴とする請求項２に記載の電動車両の駆動輪ユニット取付け構造。

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