JP2021112092A - 駆動装置、車輪 - Google Patents
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Abstract
【課題】装置冷却のための外部冷却を必要とせずとも高出力化を実現することができる駆動装置等を提供する。【解決手段】駆動装置1は、複数の電動モータ10と、複数の電動モータ10の駆動力を出力軸20に伝達する減速ユニット30と、減速ユニット30を収容するとともにオイルが注入されたハウジング50と、を備え、ハウジング50における、モータハウジング51の外面と反対側の空間Sにオイルとの接触面積を大きくさせるフィン80が形成されている。【選択図】図1
Description
本発明は、駆動装置、車輪に関する。
近年、電気自動車等の電動車両用に、バッテリの電力によって駆動する駆動装置が提案されている。
例えば、特許文献1に記載の電動車両駆動装置は、第1モータと、第2モータと、前記第1モータ及び前記第2モータに連結されており且つ減速比を切り替えることができる変速機構と、を備え、前記変速機構は、前記第1モータに連結されるサンギアシャフトと、前記サンギアシャフトと共に回転する第1サンギアと、前記第1サンギアと噛み合っている第1ピニオンギアと、前記第1ピニオンギアと噛み合い且つ前記第2モータに連結される第1リングギアと、を備え、前記第1モータは、第1ステータコアと、前記第1ステータコアの径方向内側に配置された第1ロータコアと、前記第1ロータコア及び前記サンギアシャフトを連結する第1ロータ保持部材と、を備え、前記第1ロータ保持部材は、前記第1ロータコアに接する第1外側部材と、前記サンギアシャフトに接する第1内側部材と、を備え、前記第1外側部材の材料は第1金属であって、前記第1内側部材の材料は前記第1金属の比重よりも大きな比重を有する第2金属である。
例えば、特許文献1に記載の電動車両駆動装置は、第1モータと、第2モータと、前記第1モータ及び前記第2モータに連結されており且つ減速比を切り替えることができる変速機構と、を備え、前記変速機構は、前記第1モータに連結されるサンギアシャフトと、前記サンギアシャフトと共に回転する第1サンギアと、前記第1サンギアと噛み合っている第1ピニオンギアと、前記第1ピニオンギアと噛み合い且つ前記第2モータに連結される第1リングギアと、を備え、前記第1モータは、第1ステータコアと、前記第1ステータコアの径方向内側に配置された第1ロータコアと、前記第1ロータコア及び前記サンギアシャフトを連結する第1ロータ保持部材と、を備え、前記第1ロータ保持部材は、前記第1ロータコアに接する第1外側部材と、前記サンギアシャフトに接する第1内側部材と、を備え、前記第1外側部材の材料は第1金属であって、前記第1内側部材の材料は前記第1金属の比重よりも大きな比重を有する第2金属である。
一般的に空冷の駆動装置においては、その放熱能力が低いため、駆動装置の最高出力および連続運転出力が制限され易い。
一方、冷媒による冷却も考えられるが、特に、電動車両前方に配置されるラジエータから遠い位置に配置される、後輪駆動装置などにおいては、冷媒のための配管の重量やレイアウトの制約などの問題が生じ易い。
本発明は、装置冷却のための外部冷却を必要とせずとも高出力化を実現することができる駆動装置等を提供することを目的とする。
一方、冷媒による冷却も考えられるが、特に、電動車両前方に配置されるラジエータから遠い位置に配置される、後輪駆動装置などにおいては、冷媒のための配管の重量やレイアウトの制約などの問題が生じ易い。
本発明は、装置冷却のための外部冷却を必要とせずとも高出力化を実現することができる駆動装置等を提供することを目的とする。
かかる目的のもと、本発明は、複数のモータと、前記複数のモータの駆動力を出力軸に伝達する伝達機構と、前記伝達機構を収容するとともにオイルが注入されたハウジングと、を備え、前記ハウジングにおける、空冷部と反対側の油室部に前記オイルとの接触面積を大きくさせるフィンが形成されていることを特徴とする駆動装置である。
ここで、前記ハウジングは、前記モータのステータを収容するモータハウジングと、当該モータハウジングにおける当該ステータを収容する部位の開口部を覆うモータカバーと、当該モータカバーとともに前記伝達機構を収容する収容部材と、を有し、前記フィンは、前記モータカバーにおける前記モータハウジングとは反対側の面から前記収容部材の方へ突出するように形成されていても良い。
また、前記伝達機構は、前記複数のモータの回転軸それぞれに装着された複数のモータギアからの駆動力を受けて回転するリングギアと、当該リングギアの駆動力を前記出力軸に伝達する減速機と、を有し、前記フィンは、前記反対側の面と前記リングギアとの間に形成されていても良い。
また、前記フィンは、前記回転軸の周囲に放射状に複数形成されていても良い。
また、前記リングギアは、前記オイルをかきあげ、前記フィンは複数形成されており、当該複数のフィンは、前記リングギアにてかきあげられた前記オイルを溜めるとともに、溜めた当該オイルを隙間から落下させる一組のフィンを有しても良い。
また、前記リングギアは、前記オイルをかきあげ、前記フィンは複数形成されており、当該複数のフィンの内、前記リングギアの回転中心よりも下側にあるフィンは、当該リングギアがかきあげた前記オイルの進路を妨げないように配置されているとともに、当該リングギアの回転中心よりも上側にあるフィンは、当該リングギアがかきあげた当該オイルを当該回転中心の方向に向かわせるように配置されていても良い。
また、前記リングギアは、前記オイルをかきあげ、前記フィンは、前記リングギアがかきあげた前記オイルであって当該リングギアの回転中心よりも上方に至った当該オイルの落下速度を速めるように形成されていても良い。
また、前記複数のモータ、及び、当該複数のモータそれぞれに接続される複数の駆動回路は、当該モータの回転軸の軸方向に直交する面上に配置されていても良い。
他の観点から捉えると、本発明は、タイヤを支持するホイールと、前記ホイールを回転駆動させる駆動装置と、を備え、前記駆動装置は、複数のモータと、当該複数のモータの駆動力を出力軸に伝達する伝達機構と、当該伝達機構を収容するとともにオイルが注入されたハウジングと、を備え、当該ハウジングにおける、空冷部と反対側の油室部に当該オイルとの接触面積を大きくさせるフィンが形成されていることを特徴とする車輪である。
ここで、前記ハウジングは、前記モータのステータを収容するモータハウジングと、当該モータハウジングにおける当該ステータを収容する部位の開口部を覆うモータカバーと、当該モータカバーとともに前記伝達機構を収容する収容部材と、を有し、前記フィンは、前記モータカバーにおける前記モータハウジングとは反対側の面から前記収容部材の方へ突出するように形成されていても良い。
また、前記伝達機構は、前記複数のモータの回転軸それぞれに装着された複数のモータギアからの駆動力を受けて回転するリングギアと、当該リングギアの駆動力を前記出力軸に伝達する減速機と、を有し、前記フィンは、前記反対側の面と前記リングギアとの間に形成されていても良い。
また、前記フィンは、前記回転軸の周囲に放射状に複数形成されていても良い。
また、前記リングギアは、前記オイルをかきあげ、前記フィンは複数形成されており、当該複数のフィンは、前記リングギアにてかきあげられた前記オイルを溜めるとともに、溜めた当該オイルを隙間から落下させる一組のフィンを有しても良い。
また、前記リングギアは、前記オイルをかきあげ、前記フィンは複数形成されており、当該複数のフィンの内、前記リングギアの回転中心よりも下側にあるフィンは、当該リングギアがかきあげた前記オイルの進路を妨げないように配置されているとともに、当該リングギアの回転中心よりも上側にあるフィンは、当該リングギアがかきあげた当該オイルを当該回転中心の方向に向かわせるように配置されていても良い。
また、前記リングギアは、前記オイルをかきあげ、前記フィンは、前記リングギアがかきあげた前記オイルであって当該リングギアの回転中心よりも上方に至った当該オイルの落下速度を速めるように形成されていても良い。
また、前記複数のモータ、及び、当該複数のモータそれぞれに接続される複数の駆動回路は、当該モータの回転軸の軸方向に直交する面上に配置されていても良い。
他の観点から捉えると、本発明は、タイヤを支持するホイールと、前記ホイールを回転駆動させる駆動装置と、を備え、前記駆動装置は、複数のモータと、当該複数のモータの駆動力を出力軸に伝達する伝達機構と、当該伝達機構を収容するとともにオイルが注入されたハウジングと、を備え、当該ハウジングにおける、空冷部と反対側の油室部に当該オイルとの接触面積を大きくさせるフィンが形成されていることを特徴とする車輪である。
本発明によれば、装置冷却のための外部冷却を必要とせずとも高出力化を実現することができる駆動装置等を提供することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、実施の形態に係る駆動装置1を備える車輪100の概略構成の一例を示す図である。
図2は、駆動装置1の概略構成の一部の一例を示す図である。
図3は、制御装置40の概略構成の一例を示す図である。
車輪100は、タイヤ110と、タイヤ110を支持するホイール120と、タイヤ110及びホイール120に回転力を与える駆動装置1とを備えている。
図1は、実施の形態に係る駆動装置1を備える車輪100の概略構成の一例を示す図である。
図2は、駆動装置1の概略構成の一部の一例を示す図である。
図3は、制御装置40の概略構成の一例を示す図である。
車輪100は、タイヤ110と、タイヤ110を支持するホイール120と、タイヤ110及びホイール120に回転力を与える駆動装置1とを備えている。
駆動装置1は、2つの電動モータである第1電動モータ10a及び第2電動モータ10bと、第1電動モータ10a及び第2電動モータ10bの回転駆動力を出力する出力軸20と、出力軸20とホイール120とを接続するハブ25とを備えている。以下、第1電動モータ10aと、第2電動モータ10bとを区別する必要がない場合には、「電動モータ10」と称する場合がある。また、出力軸20の軸方向を、単に「軸方向」と称する場合がある。そして、軸方向において、ハブ25が配置された側(図1においては右側)を「一方側」、電動モータ10が配置された側(図1においては左側)を「他方側」と称する場合がある。
駆動装置1は、さらに、電動モータ10が発生する駆動力を、回転速度を減速させて出力軸20に伝達する伝達機構の一例としての減速ユニット30を備えている。
また、駆動装置1は、2つの電動モータ10の駆動を制御する制御装置40(図3参照)を備えている。
また、駆動装置1は、2つの電動モータ10の駆動を制御する制御装置40(図3参照)を備えている。
また、駆動装置1は、電動モータ10、減速ユニット30等を収容するハウジング50を有している。ハウジング50は、2つの電動モータ10の後述するステータ11等を収容するモータハウジング51と、モータハウジング51におけるステータ11を収容する部分の開口部を覆うモータカバー52と、モータカバー52とともに、減速ユニット30を収容する収容部材の一例としてのギアカバー53を備えている。
また、駆動装置1は、制御装置40の後述するモータ駆動部42等を収容する制御ケース70(図5参照)を備えている。
また、駆動装置1は、制御装置40の後述するモータ駆動部42等を収容する制御ケース70(図5参照)を備えている。
(電動モータ10)
電動モータ10は、固定子を構成するステータ11と、回転子を構成するロータ12とを備えている。また、電動モータ10は、ロータ12を支持してモータハウジング51に対して回転するモータ回転軸14とを備えている。また、電動モータ10は、電動モータ10の回転角度を検出する検出部16(図3参照)を備えている。検出部16は、レゾルバであることを例示することができる。
電動モータ10は、固定子を構成するステータ11と、回転子を構成するロータ12とを備えている。また、電動モータ10は、ロータ12を支持してモータハウジング51に対して回転するモータ回転軸14とを備えている。また、電動モータ10は、電動モータ10の回転角度を検出する検出部16(図3参照)を備えている。検出部16は、レゾルバであることを例示することができる。
モータハウジング51から突出しているモータ回転軸14の先端部141には、モータギア17が装着されている。モータギア17は、外周面に歯が形成された円筒状の部材である。
モータ回転軸14とモータギア17とは一体的に回転する。モータ回転軸14とモータギア17とが一体的に回転するのであれば、モータ回転軸14にモータギア17を装着する手法は限定されない。モータ回転軸14の先端部141にモータギア17を圧入することで固定する方法や、先端部141の外周面にスプラインを形成して、先端部141とモータギア17とをスプライン結合する方法等を例示することができる。
モータ回転軸14とモータギア17とは一体的に回転する。モータ回転軸14とモータギア17とが一体的に回転するのであれば、モータ回転軸14にモータギア17を装着する手法は限定されない。モータ回転軸14の先端部141にモータギア17を圧入することで固定する方法や、先端部141の外周面にスプラインを形成して、先端部141とモータギア17とをスプライン結合する方法等を例示することができる。
以上のように構成された電動モータ10は、3相ブラシレスモータであることを例示することができる。
そして、図1に示すように、第1電動モータ10a及び第2電動モータ10bは、軸方向に直交する同一面上に配置されている。言い換えれば、第1電動モータ10a及び第2電動モータ10bは、出力軸20の周方向の位置は重なっておらず、軸方向の位置は重なっている。
そして、図1に示すように、第1電動モータ10a及び第2電動モータ10bは、軸方向に直交する同一面上に配置されている。言い換えれば、第1電動モータ10a及び第2電動モータ10bは、出力軸20の周方向の位置は重なっておらず、軸方向の位置は重なっている。
(出力軸20)
出力軸20は、ハブ25側の端部の外周面にスプライン21が形成された円柱状の部材である。出力軸20における電動モータ10側の端部は、モータハウジング51に保持されたボールベアリング55に支持されている。
(ハブ25)
ハブ25は、中央部に貫通孔26が形成された円板状の部材である。貫通孔26には、出力軸20のスプライン21とスプライン結合するスプライン27が形成されている。
出力軸20は、ハブ25側の端部の外周面にスプライン21が形成された円柱状の部材である。出力軸20における電動モータ10側の端部は、モータハウジング51に保持されたボールベアリング55に支持されている。
(ハブ25)
ハブ25は、中央部に貫通孔26が形成された円板状の部材である。貫通孔26には、出力軸20のスプライン21とスプライン結合するスプライン27が形成されている。
ハブ25と出力軸20とは一体的に回転する。なお、ハブ25と出力軸20とが一体的に回転するのであれば、出力軸20にハブ25を連結する手法は限定されない。上述したスプライン結合の他、出力軸20にハブ25を圧入する方法や、出力軸20に形成された雄ネジに、ハブ25の貫通孔26に形成された雌ネジが締め付けられる方法であっても良い。また、出力軸20の外周面に形成した溝と、ハブ25の貫通孔26に形成した溝とに平行キーを嵌め込むことで、出力軸20とハブ25とが一緒に回転するように構成しても良い。
(減速ユニット30)
減速ユニット30は、2つの電動モータ10のそれぞれに設けられた2つのモータギア17と噛み合うリングギア31と、リングギア31の回転速度を減速させて出力軸20に伝達する遊星減速機32とを備えている。
遊星減速機32は、リングギア31に連結されてリングギア31とともに回転するサンギア321と、サンギア321と噛み合う複数(本実施の形態においては3つ)のプラネットギア322とを備えている。また、遊星減速機32は、複数のプラネットギア322を保持するキャリア323と、複数のプラネットギア322よりも外径側に配置されて、これら複数のプラネットギア322と噛み合うインターナルギア324とを備えている。
減速ユニット30は、2つの電動モータ10のそれぞれに設けられた2つのモータギア17と噛み合うリングギア31と、リングギア31の回転速度を減速させて出力軸20に伝達する遊星減速機32とを備えている。
遊星減速機32は、リングギア31に連結されてリングギア31とともに回転するサンギア321と、サンギア321と噛み合う複数(本実施の形態においては3つ)のプラネットギア322とを備えている。また、遊星減速機32は、複数のプラネットギア322を保持するキャリア323と、複数のプラネットギア322よりも外径側に配置されて、これら複数のプラネットギア322と噛み合うインターナルギア324とを備えている。
サンギア321は、リングギア31と、例えばネジ止め、スプライン結合、圧入等の方法で連結されており、サンギア321はリングギア31と一体的に回転する。
キャリア323は、中央部の貫通孔に形成されたスプラインを介して、出力軸20のスプライン21とスプライン結合することにより、出力軸20と一体的に回転する。なお、キャリア323と出力軸20とが一体的に回転するのであれば、出力軸20にキャリア323を連結する手法は限定されない。上述したスプライン結合の他、出力軸20にキャリア323を圧入する方法や、出力軸20に形成された雄ネジに、キャリア323の貫通孔に形成された雌ネジが締め付けられる方法であっても良い。また、出力軸20の外周面に形成した溝と、キャリア323の貫通孔に形成した溝とに平行キーを嵌め込むことで、出力軸20とキャリア323とが一緒に回転するように構成しても良い。
インターナルギア324は、ギアカバー53の内側に固定されている。固定方法は、圧入、ネジ止めであることを例示することができる。
キャリア323は、中央部の貫通孔に形成されたスプラインを介して、出力軸20のスプライン21とスプライン結合することにより、出力軸20と一体的に回転する。なお、キャリア323と出力軸20とが一体的に回転するのであれば、出力軸20にキャリア323を連結する手法は限定されない。上述したスプライン結合の他、出力軸20にキャリア323を圧入する方法や、出力軸20に形成された雄ネジに、キャリア323の貫通孔に形成された雌ネジが締め付けられる方法であっても良い。また、出力軸20の外周面に形成した溝と、キャリア323の貫通孔に形成した溝とに平行キーを嵌め込むことで、出力軸20とキャリア323とが一緒に回転するように構成しても良い。
インターナルギア324は、ギアカバー53の内側に固定されている。固定方法は、圧入、ネジ止めであることを例示することができる。
(制御装置40)
制御装置40は、図3に示すように、2つの電動モータ10の作動を制御するモータ駆動制御部41と、2つの電動モータ10を駆動させるモータ駆動部42と、電動モータ10に実際に流れる実電流Iaを検出するモータ電流検出部43とを有している。
制御装置40は、図3に示すように、2つの電動モータ10の作動を制御するモータ駆動制御部41と、2つの電動モータ10を駆動させるモータ駆動部42と、電動モータ10に実際に流れる実電流Iaを検出するモータ電流検出部43とを有している。
モータ駆動制御部41は、CPU、フラッシュROM、RAM、バックアップRAM等からなる算術論理演算回路を有している。モータ駆動制御部41は、2つの電動モータ10に供給する目標電流Itを設定する目標電流設定部411を有している。また、モータ駆動制御部41は、目標電流設定部411にて設定された目標電流Itと、モータ電流検出部43にて検出された電動モータ10へ供給される実電流Iaとの偏差に基づいてフィードバック制御を行うフィードバック(F/B)制御部412を有している。また、モータ駆動制御部41は、2つの電動モータ10をPWM駆動するためのPWM(パルス幅変調)信号を生成するPWM信号生成部413を有している。
目標電流設定部411は、車輪100にて移動する車両の車両本体(不図示)からの駆動指示や、検出部16からの回転角度信号に基づいて算出したモータ回転速度等に基づいて目標電流Itを設定する。車両本体からの駆動指示は、運転者によるアクセルの踏み込み量や、所望の車速と実際の車速との差に基づいて定められることを例示することができる。
フィードバック制御部412は、目標電流Itとモータ電流検出部43にて検出された実電流Iaとの偏差を求め、その偏差がゼロとなるようにフィードバック処理を行う。
PWM信号生成部413は、フィードバック制御部412からの出力値に基づいて2つの電動モータ10をPWM(パルス幅変調)駆動するためのPWM信号を生成し、生成したPWM信号を出力する。
フィードバック制御部412は、目標電流Itとモータ電流検出部43にて検出された実電流Iaとの偏差を求め、その偏差がゼロとなるようにフィードバック処理を行う。
PWM信号生成部413は、フィードバック制御部412からの出力値に基づいて2つの電動モータ10をPWM(パルス幅変調)駆動するためのPWM信号を生成し、生成したPWM信号を出力する。
モータ駆動部42は、昇圧回路421と、昇圧回路421により昇圧された直流電力を交流電力に変換して2つの電動モータ10に供給するインバータ回路422とを備えている。また、モータ駆動部42は、車輪100にて移動する車両の車両本体(不図示)に備えられたバッテリBからの電源電圧を平滑化するコンデンサC1と、昇圧回路421による昇圧後のシステム電圧を平滑化するコンデンサC2とを備えている。
昇圧回路421は、バッテリBからの電源電圧Vbを変換して所望のシステム電圧を生成するDC−DCコンバータであることを例示することができる。
昇圧回路421は、バッテリBからの電源電圧Vbを変換して所望のシステム電圧を生成するDC−DCコンバータであることを例示することができる。
インバータ回路422は、システム電圧を有する直流電力を交流電力に変換して、2つの電動モータ10に供給するための回路である。インバータ回路422は、ブリッジ回路により構成され、複数組のスイッチング素子として6個の独立したトランジスタT1〜T6を備えている。本実施の形態においては、インバータ回路422は、電動モータ10の各相(U相、V相、W相の3相)のそれぞれについて一対のトランジスタを有している。具体的には、W相用のトランジスタT1及びトランジスタT2、V相用のトランジスタT3及びトランジスタT4、U相用のトランジスタT5及びトランジスタT6を有している。トランジスタT1,T3,T5のエミッタと、トランジスタT2,T4,T6のコレクタとが、第1電動モータ10a及び第2電動モータ10bの各相のコイルにそれぞれ接続されている。また、トランジスタT1,T3,T5のコレクタは電源の正極側ラインと接続され、トランジスタT2,T4,T6のエミッタは電源の負極側(アース)ラインと接続されている。トランジスタT1〜T6は、バイポーラ型、電界効果型、MOS型等の種々の構造のパワートランジスタであることを例示することができる。
トランジスタT1〜T6のそれぞれは、モータ駆動制御部41から出力される制御信号に従ってON/OFF動作する。これにより、インバータ回路422は、システム電圧を交流電圧に変換して、第1電動モータ10a及び第2電動モータ10bの2つの電動モータ10に供給し、駆動力を出力させる。言い換えれば、第1電動モータ10a及び第2電動モータ10bは、トランジスタT1〜T6のON/OFF動作に応じた電流が供給されることで駆動力を出力する。
なお、モータ駆動部42は、昇圧回路421、コンデンサC2を備えていなくても良い。
なお、モータ駆動部42は、昇圧回路421、コンデンサC2を備えていなくても良い。
モータ電流検出部43は、モータ駆動部42に接続されたシャント抵抗の両端に生じる電圧から電動モータ10に流れる実電流Iaの値を検出するセンサや、ホール素子等の磁気センサを用いて電動モータ10に流れる実電流Iaの値を検出するセンサであることを例示することができる。
本実施の形態に係るモータ電流検出部43は、図3に示すように、インバータ回路422にて制御された電流が第1電動モータ10a及び第2電動モータ10bへと分岐する分岐点46の上流側において第1電動モータ10a及び第2電動モータ10bに供給される電流を検出する。分岐点46の上流側において検出することで、第1電動モータ10aと第2電動モータ10bとに供給される電流の合計値を検出することができるため、精度高く検出することが可能となる。
本実施の形態に係るモータ電流検出部43は、図3に示すように、インバータ回路422にて制御された電流が第1電動モータ10a及び第2電動モータ10bへと分岐する分岐点46の上流側において第1電動モータ10a及び第2電動モータ10bに供給される電流を検出する。分岐点46の上流側において検出することで、第1電動モータ10aと第2電動モータ10bとに供給される電流の合計値を検出することができるため、精度高く検出することが可能となる。
上述したように、実施の形態に係る制御装置40においては、第1電動モータ10aと第2電動モータ10bとの2つの電動モータ10の駆動を1つのモータ駆動部42を用いて制御する。また、第1電動モータ10aと第2電動モータ10bの回転速度は同一であることから、モータ駆動制御部41は、2つの電動モータ10の内の一の電動モータ10である第2電動モータ10bが備える検出部16の検出値を用いて目標電流Itを設定する。また、モータ駆動制御部41は、1つのモータ電流検出部43にて検出した、電動モータ10に流れる実電流Iaを用いて、目標電流Itと実電流Iaとの偏差が零となるようにフィードバック制御を行う。
(ハウジング50)
モータハウジング51は、第1電動モータ10a及び第2電動モータ10bそれぞれのステータ11やロータ12を収容するとともに、モータ回転軸14の他方側の端部をそれぞれ回転可能に支持するボールベアリング56を保持する、2つのモータ凹部511を有している。また、モータハウジング51は、2つのモータ凹部511間に設けられて、出力軸20における他方側の端部を回転可能に支持する上述したボールベアリング55を保持する出力軸凹部512を有している。また、モータハウジング51は、出力軸凹部512に対して、2つのモータ凹部511と出力軸凹部512との並び方向に直交する方向に平板状に設けられて、制御ケース70を保持するケース保持部513(図5参照)を有している。
モータハウジング51は、第1電動モータ10a及び第2電動モータ10bそれぞれのステータ11やロータ12を収容するとともに、モータ回転軸14の他方側の端部をそれぞれ回転可能に支持するボールベアリング56を保持する、2つのモータ凹部511を有している。また、モータハウジング51は、2つのモータ凹部511間に設けられて、出力軸20における他方側の端部を回転可能に支持する上述したボールベアリング55を保持する出力軸凹部512を有している。また、モータハウジング51は、出力軸凹部512に対して、2つのモータ凹部511と出力軸凹部512との並び方向に直交する方向に平板状に設けられて、制御ケース70を保持するケース保持部513(図5参照)を有している。
図4は、モータカバー52を、一方側から軸方向に見た図の一例を示す図である。図4においては、後述するボールベアリング57及びオイルシール58は省略している。
モータカバー52は、モータ凹部511の開口部を覆う覆い部521と、ギアカバー53とともに減速ユニット30を収容する収容部522とを有している。また、モータカバー52は、モータハウジング51のケース保持部513と対向する平板状の平板状部523を有している。また、モータカバー52は、モータ回転軸14における一方側の端部を通すための貫通孔が形成されているとともにモータ回転軸14を回転可能に支持するボールベアリング57を保持する保持部524を有している。
モータカバー52は、モータ凹部511の開口部を覆う覆い部521と、ギアカバー53とともに減速ユニット30を収容する収容部522とを有している。また、モータカバー52は、モータハウジング51のケース保持部513と対向する平板状の平板状部523を有している。また、モータカバー52は、モータ回転軸14における一方側の端部を通すための貫通孔が形成されているとともにモータ回転軸14を回転可能に支持するボールベアリング57を保持する保持部524を有している。
覆い部521は、モータ凹部511における開口部に沿って、他方側に突出した突出部521a(図1参照)を有している。
保持部524における、ボールベアリング57よりも他方側には、モータ回転軸14とモータカバー52との間の隙間をシールするオイルシール58(図1参照)が設けられている。
保持部524における、ボールベアリング57よりも他方側には、モータ回転軸14とモータカバー52との間の隙間をシールするオイルシール58(図1参照)が設けられている。
収容部522における中央部には、出力軸20を通すための円形の貫通孔522aが形成されている。そして、収容部522は、貫通孔522aの周囲に、収容部522の底面522bから一方側に突出した、直方体状の複数のフィン80を有している。図4に示した例では、複数のフィン80は、貫通孔522aの中心から放射状に設けられている。
以上のように構成されたモータカバー52は、例えばボルトなどの締付部材にて締め付けられることで、モータハウジング51に固定されている。図4に示した、覆い部521及び平板状部523に形成された貫通孔526が、モータハウジング51に形成された雌ネジに対向するように配置されるとともに、ボルトを通す孔として機能する。
ギアカバー53は、モータ回転軸14を回転可能に支持するボールベアリング59を保持する。また、ギアカバー53は、キャリア323を回転可能に支持するボールベアリング60を保持する。また、ギアカバー53は、ハブ25とギアカバー53との間の隙間をシールするオイルシール61を保持する。
以上のように構成されたギアカバー53は、モータカバー52に固定されている。例えば、ギアカバー53は、図4に示した、モータカバー52の収容部522の縁に形成された雌ネジ527に、ギアカバー53に形成された貫通孔を通されたボルトが締め付けられることで、固定されることを例示することができる。
以上のように構成されたギアカバー53は、モータカバー52に固定されている。例えば、ギアカバー53は、図4に示した、モータカバー52の収容部522の縁に形成された雌ネジ527に、ギアカバー53に形成された貫通孔を通されたボルトが締め付けられることで、固定されることを例示することができる。
(制御ケース70)
図5は、制御ケース70の内部を示す、軸方向に平行な面で切断した断面図の一例を示す図である。
制御ケース70は、軸方向に平行な矩形状の内壁71と、軸方向に平行であって、モータハウジング51のケース保持部513の形状と略同様な円弧状の外壁72とを備えている。また、制御ケース70は、一方側に設けられた軸方向に直交する一方壁73と、他方側に設けられた軸方向に直交する他方壁74とを備えている。
図5は、制御ケース70の内部を示す、軸方向に平行な面で切断した断面図の一例を示す図である。
制御ケース70は、軸方向に平行な矩形状の内壁71と、軸方向に平行であって、モータハウジング51のケース保持部513の形状と略同様な円弧状の外壁72とを備えている。また、制御ケース70は、一方側に設けられた軸方向に直交する一方壁73と、他方側に設けられた軸方向に直交する他方壁74とを備えている。
そして、制御ケース70は、一方壁73が、モータハウジング51のケース保持部513における他方側の面に接触するように、モータハウジング51に装着される。モータハウジング51に制御ケース70を装着する態様としては、特に限定されない。例えば、モータハウジング51に形成された雌ネジに、制御ケース70に形成された貫通孔を通したボルトを締め付けることを例示することができる。
制御ケース70内には、制御装置40のモータ駆動部42が収容されている。より具体的には、モータ駆動部42のインバータ回路422を構成するトランジスタT1〜T6等が実装された基板40aが制御ケース70内に収容されている。図5においてはトランジスタT1のみを示しているが、基板40aにトランジスタT1〜T6等が実装される位置は特に限定されない。そして、制御ケース70に形成された、制御ケース70の内外を連通する連通孔、及び、モータハウジング51のモータ凹部511の内外を連通する連通孔を通された線(不図示)により、モータ駆動部42と、第1電動モータ10a、第2電動モータ10bとが接続される。また、制御ケース70の内外を連通する連通孔を通された線(不図示)により、モータ駆動部42と、モータハウジング51外に配置されたモータ駆動制御部41とが接続される。モータ駆動制御部41は、車輪100にて移動する車両の車両本体(不図示)に固定されていることを例示することができる。
また、図5に示すように、制御ケース70は、第1電動モータ10a及び第2電動モータ10bと、軸方向に直交する面上に配置されている。言い換えれば、制御ケース70は、第1電動モータ10a及び第2電動モータ10bと、出力軸20の周方向の位置は重なっておらず、軸方向の位置は重なっている。
なお、制御ケース70の軸方向の位置が、第1電動モータ10a及び第2電動モータ10bの軸方向の位置と重なっているのは、一部であっても良い。制御ケース70が、第1電動モータ10a及び第2電動モータ10bと、軸方向に直交する同一平面上に配置されているのが最も好ましい。
なお、制御ケース70の軸方向の位置が、第1電動モータ10a及び第2電動モータ10bの軸方向の位置と重なっているのは、一部であっても良い。制御ケース70が、第1電動モータ10a及び第2電動モータ10bと、軸方向に直交する同一平面上に配置されているのが最も好ましい。
以上のように構成された駆動装置1においては、モータハウジング51の出力軸凹部512、モータカバー52及びギアカバー53で形成される空間Sに、出力軸20における他方側の端部や減速ユニット30が収容される。そして、この空間Sにオイルが注入される。これにより、モータギア17とリングギア31との噛み合い部や、サンギア321とプラネットギア322との噛み合い部等が潤滑される。
空間S内にオイルを注入する手法は、例えば、ギアカバー53に内外を連通する貫通孔を形成しておき、駆動装置1を組み立てた後に、この貫通孔から空間S内に注入することを例示することができる。また、モータハウジング51の出力軸凹部512に内外を連通する貫通孔を形成しておき、駆動装置1を組み立てた後に、この貫通孔から空間S内に注入することを例示することができる。そして、オイルを注入した後には、この貫通孔は、例えばボルトなどで塞ぐと良い。
空間S内にオイルを注入する手法は、例えば、ギアカバー53に内外を連通する貫通孔を形成しておき、駆動装置1を組み立てた後に、この貫通孔から空間S内に注入することを例示することができる。また、モータハウジング51の出力軸凹部512に内外を連通する貫通孔を形成しておき、駆動装置1を組み立てた後に、この貫通孔から空間S内に注入することを例示することができる。そして、オイルを注入した後には、この貫通孔は、例えばボルトなどで塞ぐと良い。
そして、空間Sに注入されたオイルは、モータカバー52に設けられたオイルシール58にて、モータハウジング51のモータ凹部511内に漏れることが抑制されている。また、空間Sに注入されたオイルは、ギアカバー53に設けられたオイルシール61にて、ハウジング50の外部に漏れることが抑制されている。
また、駆動装置1においては、モータカバー52がモータハウジング51のモータ凹部511の開口部を覆うので、電動モータ10が駆動することにより、電動モータ10が高温になったとしても、空間S内に注入されたオイルにより冷却される。さらに、モータカバー52の収容部522の底面522bには、空間S内に突出した複数のフィン80が設けられて、オイルとモータカバー52との接触面積が大きくなっているので、冷却効果が高められている。
また、駆動装置1においては、モータ駆動部42を収容する制御ケース70の一方側にはモータカバー52が配置されているので、電動モータ10を駆動させることにより、モータ駆動部42が高温になったとしても、空間S内に注入されたオイルにより冷却される。
以上のことより、駆動装置1は、装置冷却のための外部冷却を必要としない空冷であっても、放熱能力が高い。
以上のことより、駆動装置1は、装置冷却のための外部冷却を必要としない空冷であっても、放熱能力が高い。
以上、説明したように、駆動装置1は、複数の電動モータ10と、前記複数の電動モータ10の駆動力を出力軸20に伝達する伝達機構の一例としての減速ユニット30と、減速ユニット30を収容するとともにオイルが注入されたハウジング50と、を備え、ハウジング50における、空冷部の一例としてのモータハウジング51の外面と反対側の油室部の一例としての空間Sにオイルとの接触面積を大きくさせるフィン80が形成されている。この駆動装置1によれば、装置冷却のための外部冷却を必要としない空冷であっても、放熱能力が高いので、駆動装置の最高出力及び連続運転出力が高い高出力化を実現することができる。
<モータカバーのフィンの変形例>
図6は、第1の変形例に係る複数のフィン81の概略構成の一例を示す図である。図6においては、車輪100のタイヤ110が接触する地面を下側に示している。
第1の変形例に係る複数のフィン81は、図6に示すように、鋭角をなすように配置された2つのフィン81からなる一組のフィン810を複数有している。一組のフィン810における一方のフィン811と他方のフィン812とは交わっておらず、隙間が空くように配置されている。これにより、一組のフィン810は、リングギア31が回転することにより、リングギア31にて、図6の矢印に示すように上方にかきあげられたオイルを、その内側に溜めるとともに、溜めたオイルを隙間から下方に落下させる。それゆえ、オイルは、フィン81に沿って下方に落下し易くなるので、長期間に亘ってオイルとフィン81とが接触する。その結果、オイルはフィン81から受熱し易くなる。言い換えれば、フィン81はオイルに放熱し易くなる。その結果、第1の変形例に係る複数のフィン81によれば、電動モータ10やモータ駆動部42から発せられた熱をより冷却することができる。
図6は、第1の変形例に係る複数のフィン81の概略構成の一例を示す図である。図6においては、車輪100のタイヤ110が接触する地面を下側に示している。
第1の変形例に係る複数のフィン81は、図6に示すように、鋭角をなすように配置された2つのフィン81からなる一組のフィン810を複数有している。一組のフィン810における一方のフィン811と他方のフィン812とは交わっておらず、隙間が空くように配置されている。これにより、一組のフィン810は、リングギア31が回転することにより、リングギア31にて、図6の矢印に示すように上方にかきあげられたオイルを、その内側に溜めるとともに、溜めたオイルを隙間から下方に落下させる。それゆえ、オイルは、フィン81に沿って下方に落下し易くなるので、長期間に亘ってオイルとフィン81とが接触する。その結果、オイルはフィン81から受熱し易くなる。言い換えれば、フィン81はオイルに放熱し易くなる。その結果、第1の変形例に係る複数のフィン81によれば、電動モータ10やモータ駆動部42から発せられた熱をより冷却することができる。
図7(a)は、第2の変形例に係る複数のフィン82の概略構成の一例を示す図である。
第2の変形例に係る複数のフィン82は、リングギア31の回転中心を通る上下方向の中心線よりも右側にある右側フィン821は、右上方向に略45度傾き、中心線よりも左側にある左側フィン822は、左上方向に略45度傾いている。これにより、右側フィン821であって、リングギア31の回転中心を通る左右方向の中心線よりも下側にある右側フィン821は、図7(a)で見た場合に、反時計回転方向に回転するリングギア31がかきあげるオイルの進路を妨げない。また、右側フィン821であって、リングギア31の回転中心を通る左右方向の中心線よりも上側にある右側フィン821は、図7(a)で見た場合に、反時計回転方向に回転するリングギア31がかきあげたオイルであって、この左右方向の中心線よりも上方に到達したオイルを回転中心の方向に向かわせる。また、左側フィン822であって、リングギア31の回転中心を通る左右方向の中心線よりも下側にある左側フィン822は、図7(a)で見た場合に、時計回転方向に回転するリングギア31がかきあげるオイルの進路を妨げない。また、左側フィン822であって、リングギア31の回転中心を通る左右方向の中心線よりも上側にある左側フィン822は、図7(a)で見た場合に、時計回転方向に回転するリングギア31がかきあげたオイルであって、この左右方向の中心線よりも上方に到達したオイルを回転中心の方向に向かわせる。それゆえ、第2の変形例に係る複数のフィン82によれば、オイルをより上方に到達させることができ、より多くのフィン82にオイルを接触させることができるので、電動モータ10やモータ駆動部42から発せられた熱をより冷却することができる。
第2の変形例に係る複数のフィン82は、リングギア31の回転中心を通る上下方向の中心線よりも右側にある右側フィン821は、右上方向に略45度傾き、中心線よりも左側にある左側フィン822は、左上方向に略45度傾いている。これにより、右側フィン821であって、リングギア31の回転中心を通る左右方向の中心線よりも下側にある右側フィン821は、図7(a)で見た場合に、反時計回転方向に回転するリングギア31がかきあげるオイルの進路を妨げない。また、右側フィン821であって、リングギア31の回転中心を通る左右方向の中心線よりも上側にある右側フィン821は、図7(a)で見た場合に、反時計回転方向に回転するリングギア31がかきあげたオイルであって、この左右方向の中心線よりも上方に到達したオイルを回転中心の方向に向かわせる。また、左側フィン822であって、リングギア31の回転中心を通る左右方向の中心線よりも下側にある左側フィン822は、図7(a)で見た場合に、時計回転方向に回転するリングギア31がかきあげるオイルの進路を妨げない。また、左側フィン822であって、リングギア31の回転中心を通る左右方向の中心線よりも上側にある左側フィン822は、図7(a)で見た場合に、時計回転方向に回転するリングギア31がかきあげたオイルであって、この左右方向の中心線よりも上方に到達したオイルを回転中心の方向に向かわせる。それゆえ、第2の変形例に係る複数のフィン82によれば、オイルをより上方に到達させることができ、より多くのフィン82にオイルを接触させることができるので、電動モータ10やモータ駆動部42から発せられた熱をより冷却することができる。
図7(b)は、第3の変形例に係る複数のフィン83の概略構成の一例を示す図である。
第3の変形例に係る複数のフィン83は、フィン83上で抜熱して高温になったオイルを高速で落下させることができるよう湾曲している。つまり、リングギア31の回転中心を通る左右方向の中心線よりも上側にある上側フィン831における、回転中心側の部位は、上下方向の線に接するように湾曲している。また、この左右方向の中心線よりも下側にある下側フィン832における、回転中心とは反対側の部位は、上下方向の線に接するように湾曲している。それゆえ、第3の変形例に係る複数のフィン83によれば、高温になったオイルを高速で落下させ、下方に溜まったより低温のオイルと混ざらせることができるので、オイルの温度が高温になり過ぎることを抑制することができる。その結果、複数のフィン83に、より低温のオイルを接触させることができるので、電動モータ10やモータ駆動部42から発せられた熱をより冷却することができる。
第3の変形例に係る複数のフィン83は、フィン83上で抜熱して高温になったオイルを高速で落下させることができるよう湾曲している。つまり、リングギア31の回転中心を通る左右方向の中心線よりも上側にある上側フィン831における、回転中心側の部位は、上下方向の線に接するように湾曲している。また、この左右方向の中心線よりも下側にある下側フィン832における、回転中心とは反対側の部位は、上下方向の線に接するように湾曲している。それゆえ、第3の変形例に係る複数のフィン83によれば、高温になったオイルを高速で落下させ、下方に溜まったより低温のオイルと混ざらせることができるので、オイルの温度が高温になり過ぎることを抑制することができる。その結果、複数のフィン83に、より低温のオイルを接触させることができるので、電動モータ10やモータ駆動部42から発せられた熱をより冷却することができる。
1…駆動装置、10…電動モータ、20…出力軸、25…ハブ、30…減速ユニット、31…リングギア、32…遊星減速機、40…制御装置、42…モータ駆動部、50…ハウジング、51…モータハウジング、52…モータカバー、53…ギアカバー、70…制御ケース、80,81,82,83…フィン、100…車輪、110…タイヤ、120…ホイール、422…インバータ回路
Claims (9)
- 複数のモータと、
前記複数のモータの駆動力を出力軸に伝達する伝達機構と、
前記伝達機構を収容するとともにオイルが注入されたハウジングと、
を備え、
前記ハウジングにおける、空冷部と反対側の油室部に前記オイルとの接触面積を大きくさせるフィンが形成されている
ことを特徴とする駆動装置。 - 前記ハウジングは、前記モータのステータを収容するモータハウジングと、当該モータハウジングにおける当該ステータを収容する部位の開口部を覆うモータカバーと、当該モータカバーとともに前記伝達機構を収容する収容部材と、を有し、
前記フィンは、前記モータカバーにおける前記モータハウジングとは反対側の面から前記収容部材の方へ突出するように形成されている
請求項1に記載の駆動装置。 - 前記伝達機構は、前記複数のモータの回転軸それぞれに装着された複数のモータギアからの駆動力を受けて回転するリングギアと、当該リングギアの駆動力を前記出力軸に伝達する減速機と、を有し、
前記フィンは、前記反対側の面と前記リングギアとの間に形成されている
請求項2に記載の駆動装置。 - 前記フィンは、前記回転軸の周囲に放射状に複数形成されている
請求項1から3のいずれか1項に記載の駆動装置。 - 前記リングギアは、前記オイルをかきあげ、
前記フィンは複数形成されており、当該複数のフィンは、前記リングギアにてかきあげられた前記オイルを溜めるとともに、溜めた当該オイルを隙間から落下させる一組のフィンを有する
請求項1から3のいずれか1項に記載の駆動装置。 - 前記リングギアは、前記オイルをかきあげ、
前記フィンは複数形成されており、当該複数のフィンの内、前記リングギアの回転中心よりも下側にあるフィンは、当該リングギアがかきあげた前記オイルの進路を妨げないように配置されているとともに、当該リングギアの回転中心よりも上側にあるフィンは、当該リングギアがかきあげた当該オイルを当該回転中心の方向に向かわせるように配置されている
請求項1から3のいずれか1項に記載の駆動装置。 - 前記リングギアは、前記オイルをかきあげ、
前記フィンは、前記リングギアがかきあげた前記オイルであって当該リングギアの回転中心よりも上方に至った当該オイルの落下速度を速めるように形成されている
請求項1から3のいずれか1項に記載の駆動装置。 - 前記複数のモータ、及び、当該複数のモータそれぞれに接続される複数の駆動回路は、当該モータの回転軸の軸方向に直交する面上に配置されている
請求項1から7のいずれか1項に記載の駆動装置。 - タイヤを支持するホイールと、
前記ホイールを回転駆動させる駆動装置と、を備え、
前記駆動装置は、複数のモータと、当該複数のモータの駆動力を出力軸に伝達する伝達機構と、当該伝達機構を収容するとともにオイルが注入されたハウジングと、を備え、当該ハウジングにおける、空冷部と反対側の油室部に当該オイルとの接触面積を大きくさせるフィンが形成されている
ことを特徴とする車輪。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020004594A JP2021112092A (ja) | 2020-01-15 | 2020-01-15 | 駆動装置、車輪 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020004594A JP2021112092A (ja) | 2020-01-15 | 2020-01-15 | 駆動装置、車輪 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021112092A true JP2021112092A (ja) | 2021-08-02 |
Family
ID=77060419
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020004594A Pending JP2021112092A (ja) | 2020-01-15 | 2020-01-15 | 駆動装置、車輪 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2021112092A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024125616A1 (en) * | 2022-12-14 | 2024-06-20 | Tethr Limited | Turbowheel |
-
2020
- 2020-01-15 JP JP2020004594A patent/JP2021112092A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2024125616A1 (en) * | 2022-12-14 | 2024-06-20 | Tethr Limited | Turbowheel |
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