JP2021142817A - 車両のアクスル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクスル装置の差動装置を収める部分の重量増加を抑制する。【解決手段】アクスル装置１０は、電動機１６と差動装置１４を備えた動力ユニット１２を含む。駆動シャフト３４によって差動装置１４で分配された動力が駆動輪に伝達される。駆動シャフト３４は、ハブベアリング３８を介してアクスル管３６に支持されている。左右のアクスル管３６は、それぞれアクスルフレーム４０の左右に固定され、動力ユニット１２がアクスルフレーム４０に固定されている。【選択図】図１

Description

本発明は、車両のアクスル装置に関し、特に電動機を含む動力ユニットが一体化されたアクスル装置に関する。

車両のアクスル装置は、典型的には、車両の左右方向に延びるアクスルハウジングと、アクスルハウジングの中央部に収容される差動装置と、差動装置からアクスルハウジング内を左右に向けて延び端部にアクスルハブを備えた駆動シャフトとを有する。下記特許文献１には、走行用のモータ（３０）の出力を左右の駆動車輪（２１）に伝達するアクスル装置（トランスアクスル装置）が示されている。なお、上記の（ ）内の部材名および符号は、下記特許文献１で用いられている部材名および符号であり、本願の実施形態の説明で用いられる部材名および符号とは関連しない。

特開平７−３２９９０号公報

車両のアクスル装置には、路面からの荷重が入力する。アクスルハウジングは、この入力荷重に耐える強度を有する必要がある。アクスルハウジングの、差動装置を収める中央部分が大形になると、例えば、差動装置以外に電動機などを収める場合など、この部分の強度および剛性を確保するために、アクスルハウジングが重くなる場合がある。

本発明は、アクスル装置の差動装置等を収める部分の重量増加を抑制することを目的とする。

本発明に係る車両のアクスル装置は、電動機と、電動機からの動力を左右の駆動輪へ分配する差動装置と、電動機と差動装置を収めたケースとを備える動力ユニットを含む、動力ユニット一体型のアクスル装置である。アクスル装置は、さらに、差動装置で分配された動力を、それぞれ先端に装着された駆動輪に伝達する左右の駆動シャフトと、左右の駆動シャフトの一部をそれぞれ収容し、駆動シャフトを支持する左右のアクスル管と、左右のアクスル管が固定されて当該左右のアクスル管をつなぐアクスルフレームと含む。アクスルフレームには、動力ユニットが固定されている。

左右のアクスル管をつなぐアクスルフレームを設けることにより、動力ユニットへの荷重入力を抑制することができる。

車両のアクスル装置は、駆動輪を支持するベアリングの潤滑系と、動力ユニット内の潤滑系が互いに独立しているものとすることができる。アクスル管を動力ユニットに結合させる必要がなくなり、動力ユニットへの荷重入力を抑制することができる。

動力ユニットのケースは、駆動シャフトが貫通する開口を有し、当該開口に動力ユニット内を潤滑する潤滑油をシールするオイルシールが配置されているものとすることができる。簡易な構成で、動力ユニット内部を潤滑油に関して密閉した空間とすることができる。

動力ユニットは、当該動力ユニットの前部と後部でアクスルフレームに固定されているものとすることができる。動力ユニットを堅固に支持することができる。

アクスルフレームは、駆動シャフトより前方に位置し左右方向に延びている前ビームと、駆動シャフトより後方に位置し左右方向に延びている後ビームを有するものとでき、動力ユニットの前部が前ビームに固定され、後部が後ビームに固定されているものとすることができる。

アクスルフレームを設けたことにより、動力ユニットへの荷重入力が抑制され、動力ユニットの強度を高める必要がなくなり、動力ユニットの重量の増加を抑えることができる。

本実施形態のアクスル装置を平面視した模式図である。 図１のアクスル装置を側面視した模式図である。 他の実施形態のアクスル装置を平面視した模式図である。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。以下の説明において、特段の断りがない限り、前後左右上下等の相対位置および向きを表す語句は、車両に関する相対位置および向きを表す。各図において、矢印ＦＲの向きが前方、矢印ＵＰの向きが上方、矢印ＬＨの向きが左方である。

図１は、車両のアクスル装置１０の概略構成を模式的に示す平面図であり、内部構造を示すために、一部が断面で表わされている。図２は、アクスル装置１０の側面図、特にアクスル装置１０が備える動力ユニット１２の側面図である。

アクスル装置１０は、車両の左右の駆動輪（不図示）を接続する装置であり、車軸懸架方式のサスペンションの構成要素である。アクスル装置１０は、左右方向において中央部に差動装置１４と車両駆動用の電動機１６を含む動力ユニット１２を備えている。電動機１６の出力軸１８には出力ギヤ２０が固定されており、出力ギヤ２０は差動装置１４のデフケース２２に固定されたリングギヤ２４とかみ合っている。出力ギヤ２０とリングギヤ２４は、電動機１６の出力を減速して差動装置１４に伝える減速ギヤ対であってよい。減速比を大きく採るために、複数のギヤ対からなるギヤ列を介して電動機１６の出力を伝達してもよい。差動装置１４と電動機１６は、これらを接続するギヤ対も含め、動力ユニットケース２６に収められている。差動装置１４は、ケースベアリング２７を介して動力ユニットケース２６に支持されている。電動機１６は、ステータが動力ユニットケース２６の内壁面にボルトによって固定されている。

差動装置１４には、左右の駆動輪に向けてそれぞれ延びるアクスルシャフト２８が結合されている。アクスルシャフト２８の先端には、結合フランジ３０が固定され、さらに結合フランジ３０には、アクスルハブ３２が固定されている。アクスルハブ３２のフランジ３２ａに駆動輪のホイール（不図示）が結合される。アクスルシャフト２８、結合フランジ３０およびアクスルハブ３２が、先端に駆動輪が装着される駆動シャフト３４を構成する。

アクスルハブ３２は、アクスルシャフト２８を囲むように同軸配置された略円筒形のアクスル管３６に、ハブベアリング３８を介して支持される。つまり、アクスル装置１０は、全浮動式の支持形式を採用している。これに代えて、アクスルシャフトの先端に設けたフランジに駆動輪を直接装着する半浮動式の支持形式を採用することもできる。半浮動式においては、アクスルシャフトとアクスル管の間にベアリングが配置され、アクスルシャフトが、ハブベアリングを介してアクスル管に支持される。

左右のアクスル管３６は、アクスルフレーム４０にそれぞれ固定されており、アクスルフレーム４０は、左右のアクスル管３６を橋渡すようにつないでいる。アクスルフレーム４０は、概略四角形の枠形状であり、車両の前後方向に延びる２本の縦メンバ４２と、車両の左右方向に延びて２本の縦メンバ４２をつなぐ２本の横ビーム４４を含む。縦メンバ４２は、アクスル管３６の基端に結合する支持管４６を含む。図示するように、支持管４６の内側にアクスル管３６の基端部が嵌まり、これらが固定的に結合している。支持管４６の内側空間を通ってアクスルシャフト２８が延びている。２本の横ビーム４４を区別する必要がある場合、アクスルシャフト２８より前方に位置する横ビームを前方横ビーム４４Ｆ、アクスルシャフト２８より後方に位置する横ビームを後方横ビーム４４Ｒと記す。

動力ユニット１２は、アクスルフレーム４０に固定されている。具体的には、動力ユニット１２の前部に設けられた前部結合片４８がボルトによってアクスルフレーム４０の前方横ビーム４４Ｆに結合される。また、動力ユニット１２に設けられた後部結合片５０がボルトによってアクスルフレーム４０の後方横ビーム４４Ｒに結合される。前部結合片４８と後部結合片５０の一方または両方に代えて、動力ユニット１２の側面から左右方向に張り出すように結合片を設け、この結合片をボルトによって縦メンバ４２に結合するようにしてもよい。

アクスル装置１０は、車両の車体フレーム５２からばね５４およびリンク機構（不図示）で懸架されている（図２参照）。リンク機構は、アクスル装置１０の姿勢を制御し、ばね５４は、路面からの入力荷重を緩衝する。ばね５４は、コイルばねであってよく、ばね５４の下端が支持管４６に固定されている。また、アクスル装置１０と車体フレーム５２の間にアクスル装置１０の振動を減少させるためのダンパ（不図示）が配置されてもよい。

動力ユニットケース２６の側面には、アクスルシャフト２８が貫通する開口５６が設けられており、開口５６にはオイルシール５８が配置されている。オイルシール５８により、動力ユニットケース２６内の差動装置１４、電動機１６ならびに出力ギヤ２０およびリングギヤ２４を潤滑する潤滑油がシールされる。アクスルハブ３２を支持するハブベアリング３８を収める空間は、アクスルハブ３２とアクスル管３６の間に配置されたオイルシール６０と、アクスルシャフト２８と支持管４６の間に配置されたオイルシール６２により密閉されている。このようなオイルシール５８，６０，６２の配置により、動力ユニット１２内の潤滑系と、アクスルハブ３２を支持するハブベアリング３８の潤滑系は互いに独立している。

左右のアクスル管３６とアクスルフレーム４０は、左右の駆動輪の間を延びる一体の構造体を構成し、この構造体が車体フレーム５２から懸架されており、またこの構造体に動力ユニット１２が固定されている。路面からの入力荷重は、アクスル管３６とアクスルフレーム４０が受けるため、動力ユニットケース２６への入力が抑えられる。これにより、動力ユニットケース２６に求められる強度および剛性が高くならず、動力ユニットケース２６の重量を抑制できる。また、独立懸架方式の車両に用いられる動力ユニットとの共用化を図ることができる。独立懸架の場合、動力ユニットはばね上に配置されるため、路面からの入力荷重は、動力ユニットにはほぼ伝わらない。このため、動力ユニットケースを軽量に構成することができる。このアクスル装置１０においては、動力ユニットへの入力荷重が小さいので、独立懸架方式の車両の動力ユニットなど軽量な動力ユニットを採用することが可能になる。また、動力ユニット１２の潤滑系と、ハブベアリング３８の潤滑系が独立していることで、独立懸架方式の動力ユニットの潤滑系に変更を加えることなく採用することができる。

図３は、他の実施形態のアクスル装置７０を示す図である。前述のアクスル装置１０と同様の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。アクスル装置７０は、左右のアクスル管３６が固定され、これらを橋渡すようにつなぐアクスルフレーム７２を含む。アクスルフレーム７２は、前述の支持管４６と同様にアクスル管３６の基端に結合する支持管７４を含む。支持管７４は、その内側端が動力ユニット１２に達し、動力ユニット１２の開口５６の周囲に、例えばボルト等によって固定されている。アクスル装置７０は、さらに左右の支持管７４を連結する１つの連結ビーム７６を有する。連結ビーム７６は、略コの字形を有し、両端がそれぞれ左右の支持管７４に結合されている。左右の支持管７４の間隔と、動力ユニット１２の左右方向の寸法差を適合させるために、支持管７４と動力ユニットケース２６の間に調整用のシムを挟むことができる。

アクスル装置７０においては、動力ユニットケース２６の開口５６にオイルシールは配置されておらず、また支持管７４とアクスルシャフト２８の間にもオイルシールは配置されていない。これにより、ハブベアリング３８が収まる空間と、動力ユニットケース２６内の空間は、互いに連通する空間となり、共通の潤滑油で潤滑される。

アクスル装置７０においても、左右のアクスル管３６がアクスルフレーム７２と共に一体の構造体を形成しているため、連結ビーム７６がない場合に比べ、動力ユニットケース２６の入力を抑えることができる。

１０，７０ アクスル装置、１２ 動力ユニット、１４ 差動装置、１６ 電動機、２６ 動力ユニットケース、２８ アクスルシャフト、３２ アクスルハブ、３４ 駆動シャフト、３６ アクスル管、３８ ハブベアリング、４０，７２ アクスルフレーム、４２ 縦メンバ、４４ 横ビーム、４４Ｆ 前方横ビーム（前ビーム）、４４Ｒ 後方横ビーム（後ビーム）、４６，７４ 支持管、５８，６０，６２ オイルシール、７６ 連結ビーム。

Claims (5)

1. 電動機と、前記電動機からの動力を左右の駆動輪へ分配する差動装置と、前記電動機と前記差動装置を収めたケースとを備える動力ユニットと、
   先端に駆動輪が装着され、前記差動装置で分配された動力をそれぞれ駆動輪に伝達する左右の駆動シャフトと、
   前記左右の駆動シャフトの一部をそれぞれ収容し、前記駆動シャフトを支持する左右のアクスル管と、
   前記左右のアクスル管が固定されて当該左右のアクスル管をつなぎ、さらに前記動力ユニットが固定されたアクスルフレームと、
   を含む車両のアクスル装置。
2. 請求項１に記載の車両のアクスル装置であって、前記駆動輪を支持するベアリングの潤滑系と、前記動力ユニット内の潤滑系が互いに独立している、車両のアクスル装置。
3. 請求項２に記載の車両のアクスル装置であって、前記ケースは、前記駆動シャフトが貫通する開口を有し、当該開口に動力ユニット内を潤滑する潤滑油をシールするオイルシールが配置されている、車両のアクスル装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の車両のアクスル装置であって、前記動力ユニットは、当該動力ユニットの前部と後部で前記アクスルフレームに固定されている、車両のアクスル装置。
5. 請求項４に記載の車両のアクスル装置であって、前記アクスルフレームは、前記駆動シャフトより前方に位置し左右方向に延びている前ビームと、前記駆動シャフトより後方に位置し左右方向に延びている後ビームを有し、前記動力ユニットの前部が前記前ビームに固定され、後部が前記後ビームに固定されている、車両のアクスル装置。
   

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