JP3375788B2 - 電気自動車の動力ユニット - Google Patents

電気自動車の動力ユニット

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JP3375788B2
JP3375788B2 JP14348995A JP14348995A JP3375788B2 JP 3375788 B2 JP3375788 B2 JP 3375788B2 JP 14348995 A JP14348995 A JP 14348995A JP 14348995 A JP14348995 A JP 14348995A JP 3375788 B2 JP3375788 B2 JP 3375788B2
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俊弘 炭谷
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Daihatsu Motor Co Ltd
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Daihatsu Motor Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、電気モータ及び差動装
置をサブフレーム上に搭載してなる電気自動車の動力ユ
ニットに関する。 【0002】 【従来の技術】最近、電気モータ及び差動装置からなる
動力ユニットを備えた電気自動車が提案されている。こ
の種の電気自動車における上記動力ユニットとして、上
記電気モータ,差動装置,及び動力伝達機構を一体的に
鋳造された共通のケーシング内に収容配置したものがあ
る(例えば特開平5−161221号公報参照)。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】上記従来の動力ユニッ
トは、一体鋳造されたケーシング内に電気モータ,差動
装置等を収容配置するものであるから、動力ユニット全
体を高剛性にできる点で有利であるものの、大掛かりな
鋳造用金型が必要である等、高コストとなる。 【0004】上記高コストの問題を回避するには、上記
電気モータ,差動装置を共通の例えば鋼菅製サブフレー
ム上に搭載し、両者をVベルト等の伝動帯体により連結
する構造が有利である。しかしながら、この構造の場
合、高トルクにより電気モータ等に作用する大きな倒れ
力に対応可能の支持構造が要請される。 【0005】本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされ
たもので、低コストでかつ十分な剛性を有する電気自動
車の動力ユニットを提供することを目的としている。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明は、電気モータ及
び差動装置をサブフレーム上に搭載するとともに、電気
モータの出力軸に装着された駆動輪と上記差動装置の入
力軸に装着された従動輪とを伝動部材で連結した電気自
動車の動力ユニットにおいて、上記差動装置のケースを
上記サブフレームに固定し、上記電気モータと駆動輪と
の間に支持ブラケットを配置し、該支持ブラケットを上
記サブフレームに固定し、該支持ブラケットに上記電気
モータの駆動輪側の端面を固定するとともに、該支持ブ
ラケットを上記差動装置側に延長し、該延長部を上記差
動装置ケースの従動輪側の端面に固定したことを特徴と
している。 【0007】ここで本発明における、駆動輪,従動輪に
はプーリ,スプロケット,歯車等が含まれ、また伝動部
材にはVベルト,チェーン,アイドル歯車等が含まれ、
また本発明における差動装置には変速機構を内蔵するも
のも含まれる。 【0008】 【作用】本発明によれば、サブフレーム上に固定された
支持ブラケットに電気モータの駆動輪側端面を固定した
ので、つまり大トルクが作用する駆動輪に近接した部位
をブラケットで支持したので、上記大トルクにより電気
モータに作用する曲げモーメントの支持力が大きくな
り、モータの倒れが防止される。 【0009】また上記支持ブラケットを延長し、該延長
ブラケットをサブフレームに強固に接続固定されている
差動装置に固定したので、該差動装置自体が補強部材と
して機能することとなり、この点からも上記曲げモーメ
ントに対する支持力がより一層増大される。 【0010】 【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図1〜図7は本発明の一実施例による電気自動車を
説明するための図であり、図1,図2は本実施例自動車
の左側面図,平面図、図3,図4,図5は車体前部の左
側面図,平面図,正面図、図6,図7は車体後部の左側
面図,平面図である。 【0011】図において、1は電気自動車であり、これ
はシャーシ(車体フレーム)2の前部左右に左,右の前
輪3,3を前輪懸架装置4を介して配設し、後部左右に
左,右の後輪5を後輪懸架装置6を介して配設し、該シ
ャーシ2の上側に樹脂製のボディ7を装架した構造のも
のである。 【0012】上記シャーシ2は、左,右の外側に配設さ
れた一対のサイドフレーム8,8と、該両サイドフレー
ム間に配設された左,右一対のセンタフレーム9,9と
を後述する多数のクロスフレームで接続した概略構造を
有している。 【0013】上記各サイドフレーム8は、前,後輪3,
5間の車軸高さ付近に位置する下部サイドフレーム8a
の途中に上部サイドフレーム8bの前端を溶接接続し、
該上部サイドフレーム8bを後輪5の上方に斜めにかつ
該後輪5を覆うように延長した構造を有している。上記
左,右の下部サイドフレーム8a,8aの前部同士,中
央部同士,後端部同士はそれぞれ前部,中央部,後部ク
ロスフレーム10a,10b,10cで接続固定されて
おり、上部サイドフレーム8b,8bの後端部同士は上
部後端のクロスフレーム10dで接続固定されている。 【0014】上記左,右のセンタフレーム9,9は、上
記中央部クロスフレーム10bから水平に前方に延び、
前輪付近で少し斜め上側に傾斜した後、前輪軸を越えて
前方に延びている。このセンタフレーム9,9の後部
は、上記中央部,前部クロスフレーム10b,10aを
介して上記サイドフレーム8,8に接続固定され、また
上記センタフレーム9の前輪内側部分同士は前輪間クロ
スフレーム10e,10fで接続固定されており、さら
に該センタフレーム9,9の前方延長部9a,9aの前
端同士は前端クロスプレート10gで接続固定されてい
る。これにより、該前方延長部9a,9a部分では、後
述するストラットバー19に作用する前後方向力を負担
するに充分な剛性が得られている。 【0015】また上記左,右の下部サイドフレーム8,
8の前端部にはパイプ製梯子状のドア16を支持するド
ア支持フレーム13,13が立設されている。該ドア支
持フレーム13の上部同士は平面視逆コ字形のクロスフ
レーム14で接続されており、該クロスフレーム14と
センタフレーム9,9との間には縦フレーム15が立設
されている。 【0016】上記中央部,後端部の下部クロスフレーム
10a,10bと、左,右の下部サイドフレーム8a,
8bで囲まれた部分内には受け皿状に成形されたバッテ
リケース11が配設されており、該バッテリケース11
上に4個のバッテリ12aが車幅方向に並列に搭載され
ている。なお、上記バッテリ12aの上方にはシート1
7が配設されている。 【0017】上記センタフレーム9,9の前方延長部9
a,9a,前端クロスプレート10g及び前輪間クロス
フレーム10fで囲まれた部分内には受け皿状に成形さ
れたバッテリケース18が配設されており、該バッテリ
ケース18上には2個のバッテリ12bが搭載されてい
る。 【0018】また上記前端クロスプレート10gの下面
の車幅方向中心付近には支持ブラケット20が配設固定
されている。該ブラケット20に前輪懸架装置4のスト
ラットバー(前後抗力部材)19の前端部に形成された
ゴムダンパ21が連結されており、該ストラットバー1
9はゴムダンパ21の弾性によりストラットバー21の
軸心回りに回動可能となっており、かつ軸方向の荷重に
抗することが可能となっている。 【0019】そして上記ストラットバー19の後端部は
前輪3を支持するサスアーム22の前輪3近傍部分に溶
接接続されている。このストラットバー19により前輪
懸架装置4に作用する前後方向力に対抗できるようにな
っている。また上記サスアーム22が連結されたナック
ル23のアーム部23bには操舵用タイロッド24が連
結され、また支持部23aにはストラット型フロントク
ッション25が固定されている。該フロントクッション
25はシリンダ,ピストンからなるショックアブソーバ
25aの周囲にコイルスプリング25bを配設してなる
もので、上記ショックアブソーバ25aの下端が上記支
持部23aに支持固定されており、該ショックアブソー
バ25aの上端はストラットタワー26の上端に車幅方
向に突出するように形成されたブラケット26aにより
支持固定されている。 【0020】上記左,右のストラットタワー26,26
は上記前方延長部9aに固定され、略垂直上方に延び、
その上端部同士は車幅方向に略水平に延びるタワーバー
27により接続固定されている。該タワーバー27の車
幅方向右側下方でかつ該タワーバー27の前縁より後方
にはブレーキマスタシリンダ28のシリンダ本体28a
が配設されており、該シリンダ本体28aに作動油を供
給するリザーブタンク28bは上記タワーバー27の上
面でかつ前縁より後側に位置している。なお、29は上
記ブレーキマスタシリンダ28を作動させるブレーキペ
ダルである。 【0021】また上記タワーバー27の略中央部下方で
かつ該タワーバー27の前縁より後方には操舵軸30の
下端に接続されたギヤボックス31が配設されている。
該ギヤボックス31の出力軸31aはピットマンアーム
31bを介して上記タイロッド24に接続されている。 【0022】さらにまた上記タワーバー27の車幅方向
左側上面には支持プレート32が溶接固着されている。
該支持プレート32上にはアクセルペダル33の踏み込
み量を電気信号に変換するためのアクセル変換器34が
搭載されており、該アクセル変換器34の前縁は上記タ
ワーバー27の前縁より後側に位置している。なお、3
4aは上記アクセルペダル33とアクセル変換器34と
を接続するアクセルケーブルであり、該ケーブル34a
によりアクセルペダル33の踏み込み量がアクセル変換
器34に伝達される。 【0023】また上記アクセル変換器34の下方には、
外部の交流電源に接続することにより上記バッテリ12
a,12bを充電する充電機35が配設されている。該
充電機35は、上記前輪内側のクロスフレーム10g,
10fに固定された支持ブラケット35a上に配置固定
されており、その前縁は上記タワーバー27の前縁より
後側に位置している。 【0024】上記後輪懸架装置6は、動力ユニット36
が搭載されたサブフレーム37をシャーシ2の後部クロ
スフレーム10cに対して上下揺動可能かつ左右回転可
能に連結し、該サブフレーム37に固定され車軸60を
内蔵する車軸ケース38の両端に上記後輪5を配設し、
該サブフレーム37とシャーシ2の上部サイドフレーム
8bとの間にリヤクッション39を配設した概略構造の
ものである。 【0025】上記サブフレーム37は、丸鋼菅37aを
平面視大略台形状に組み合わせて溶接接合し、その前後
方向略中央に車幅方向に延びる横断面L形のクロスアン
グル37bを溶接固定し、その幅方向中央部に支持菅3
7cを前方に突出するように溶接固定した構造のもので
ある。 【0026】上記支持菅37cの先端部にはゴムダンパ
40が固着されており、該ゴムダンパ40は上記クロス
フレーム10cに固着されたブラケット41aに車幅方
向に挿通されたボルト42により連結されている。上記
ゴムダンパ40は外筒40aと内筒40bとの間にゴム
部材40cを挿入固定してなり、上記サブフレーム37
をボルト42回りに揺動可能に、かつゴムの弾性により
支持菅37cの軸回りに回動可能に支持している。 【0027】また上記車軸ケース38は、左,右一対の
ブラケット43,43を介して上記サブフレーム37の
受け台37d,37dにボルト締め固定されている。こ
のブラケット43の車軸ケース38の前側,後側にはそ
れぞれリンク支持部43a,クッション支持部43bが
形成されている。 【0028】上記リンク支持部43aにはサスリンク
(前後抗力部材)44の後端ゴムダンパ44aがボルト
45aで連結されており、該サスリンク44の前端ゴム
ダンパ44bはボルト45bで上記クロスフレーム10
cに形成されたブラケット41bに連結されている。該
サスリンク44はボルト45a,45b回りに回転可能
になっており、またゴム部材の弾性の範囲でサスリンク
44の軸回りに回動可能となっている。上記後端ゴムダ
ンパ44aの軸心は後輪軸60の軸心より高所に位置し
ており、上記前端ゴムダンパ44bの軸心及びゴムダン
パ40の軸心は同一直線上に位置している。さらにまた
車両の静止状態で見ると前端ゴムダンパ44bは後端ゴ
ムダンパ44aより低所に位置しており、従ってサスリ
ンク44は前下がりとなっている。 【0029】上記クッション支持部43bには、リヤク
ッション39のショックアブソーバ39aの下端部がボ
ルト45c回りに揺動可能により連結されており、該リ
ヤクッション39の上端部は上記上部サイドフレーム8
bに内側に向けて突出するように形成されたクッション
ブラケット8cにボルト45d回りに揺動可能に連結さ
れている。 【0030】上記動力ユニット36は、電気モータ46
と差動装置47とを備えている。上記電気モータ46の
出力軸46aに装着された駆動プーリ48と差動装置4
7の入力軸47aに装着された従動プーリ49とにはV
ベルト50が巻回されている。なお、上記駆動プーリ4
8,従動プーリ49は、電気モータ46の回転速度が上
昇するに伴って遠心力により駆動プーリ径が増大し、こ
れに伴って従動プーリ径が縮小するように構成されてい
る。 【0031】上記差動装置47は、上記入力軸47aを
支持する入力ケース47bと差動歯車機構を内蔵する差
動ケース47cとを一体化したものである。該差動ケー
ス47cの左,右側面に上記車軸ケース38の内側端部
がフランジ38aを介してボルト締め固定されており、
このようにして上記差動装置47は車軸ケース38,ブ
ラケット43を介してサブフレーム37に強固に固定さ
れている。 【0032】上記電気モータ46の駆動プーリ48側の
端面にはブラケット51がボルト52aにより固定され
ており、該ブラケット51の下端に外方に向けて折り曲
げ形成されたフランジ部51aはボルト52bによりサ
ブフレーム37に固定されている。そして上記ブラケッ
ト51の後端部は差動装置47側に延長されており、該
延長部51bは上記入力ケース47bのプーリ側端面に
ボルト52cで固定されている。なお、51cは上記延
長部51bと入力ケース47bの端面との隙間を埋める
ためのディスタンスピースであり、延長部51bの内面
に溶接固定されている。 【0033】また上記差動装置47の入力ケース47a
の反プーリ側端面には車幅方向外方に延びる左右延長ブ
ラケット53がボルト53aで締め固定されている。こ
の左右延長ブラケット53の先端部にはラテラルロッド
(左右抗力部材)54の右端ゴムダンパ54aがボルト
55a回りに揺動可能に連結されている。このラテラル
ロッド54は上記従動プーリ49の軸心付近の高さにて
大略水平に車幅方向に延びるように配置されており、そ
の左端ゴムダンパ54bは上下方向に延びる上下延長ブ
ラケット56の下端部にボルト55b回りに揺動可能に
連結されている。この上下延長ブラケット56の上端は
上記後端のクロスフレーム10dに溶接固定されてい
る。 【0034】上記上部サイドフレーム8b,8bのクッ
ションブラケット8cの前側部分同士は、クロスフレー
ム57で接続固定されている。このクロスフレーム57
は前,後2本のL型のフレーム部材57a同士を左,右
2本の帯板状の補強部材57bで接続してなる受け皿状
のもので、上記動力ユニット36の真上に位置してい
る。そしてこのクロスフレーム57上には、上記電気モ
ータ46への電力供給制御等を行うコントロールボック
ス58が搭載されている。 【0035】また上記コントロールボックス58の左側
にはDCDCコンバータ59が搭載されている。このコ
ンバータ59は以下の機能を有している。即ち、本実施
例では上記シャーシ2の後端右コーナ部に配置された補
助バッテリ12cによってヘッドライト,ターンシグナ
ル,ブレーキランプを点灯させるが、この補助バッテリ
12cの電圧が低下した場合に、上記DCDCコンバー
タ59により上記メインのバッテリ12a,12bから
の電力によって補助バッテリ12cを充電するととも
に、上記ヘッドランプ等を点灯させる。 【0036】次に、本実施例の作用効果を説明する。本
実施例の後輪懸架装置6では、動力ユニット36が搭載
され、後輪5,5を支持するサブフレーム37の車幅方
向中央に位置する1本の支持菅37cの先端を1つのゴ
ムダンパ40を介してクロスフレーム10cに連結した
ので、例えば、左側の後輪5のみが路面の凸部を通過す
る際には、該サブフレーム37がゴムダンパ40の弾性
により支持菅37cの軸回りに回動して上記凸部からの
衝撃を吸収し、車体姿勢の変化を抑制できる。 【0037】またこの場合に、サブフレーム37の左,
右に前後方向荷重に対抗するサスリンク44,44を設
けたので、上記片側の後輪5への路面の凸部からの入力
に対抗でき、サブフレーム37が平面視でゴムダンパ4
0回りに回動するのを防止でき、この点からも車体姿勢
の変化を抑制でき、走行安定性を向上できる。 【0038】また上記サブフレーム37を平面視で回動
させる力に対しては、ラテラルロッド54を設けたこと
でより一層確実に対抗できる。このラテラルロッド54
の配設に当たって、該ロッド54の右端ゴムダンパ54
aを、サブフレーム37上に配置固定された差動装置4
7の後輪軸より上側部分である入力ケース47bにブラ
ケット53を介して連結したので、サブフレーム37側
からのブラケット,及びクロスフレーム側からのブラケ
ットを小型化かつ簡単にできる。 【0039】即ち、ラテラルロッドを車体フレームとサ
ブフレームとの間に略水平にかつ車幅方向に配置する場
合、車体フレームとサブフレームとの高さ方向間隔が離
れていることから、垂直方向に延びる支持ブラケットが
大型化する懸念があるが、本実施例ではサブフレーム上
方に位置する入力ケース47bを利用したので、ブラケ
ット56を短いものにすることができたものである。 【0040】また左,右の後輪5,5が路面の凸部を通
過する際には、該サブフレーム37がゴムダンパ40を
中心にして上方に揺動し、車体の突き上げを防止でき
る。そしてこの場合、上記左,右のサスリンク44,4
4の車体への連結部である前端ゴムダンパ44bの軸線
をサブフレーム37の中心のゴムダンパ40の軸線と一
致させたので、上記サブフレーム37の上方への揺動を
円滑に行うことができ、走行安定性を向上できる。 【0041】さらにまたサスリンク44の後端のゴムダ
ンパ44a,前端のゴムダンパ44bを車軸60よりそ
れぞれ高所,低所に配置し、サスリンク44を静止状態
で前下がりに配置したので、例えばハンドルを左側に操
舵して左側に旋回する場合、遠心力で車体の右側が沈み
込み、左側が浮き上がることとなり、そのため左のサス
リンク44の前端のゴムダンパ44bが上昇して該左側
のサスリンク44を水平状態に変化させ、これにより左
側の後輪5が後方に押され、後輪5,5が上記操舵方向
と同位相に僅かに変化し、その結果アンダステアとな
り、操縦安定性が改善される。 【0042】また上記サブフレーム37上に動力ユニッ
ト36を配設するに当たり、サブフレーム37上に固定
されたブラケット51に電気モータ46のプーリ側の端
面を固定したので、つまり大トルクの作用する駆動プー
リ48に近接した部位をブラケットで支持するようにし
たので、上記トルクにより電気モータ36に作用する曲
げモーメントの支持力が大きくなり、モータの倒れを防
止できる。 【0043】さらにまた、上記ブラケット51を延長
し、該延長部51bを、サブフレーム37に強固に接続
固定された差動装置47に固定したので、該差動装置4
7自体が補強部材として機能することから、上記曲げモ
ーメントの支持力をより一層増大できる。 【0044】また後輪懸架装置6を構成するリヤクッシ
ョン39の車体側連結に当たり、左,右の上部サイドフ
レーム8bのクッションブラケット8c近傍部分同士
を、受け皿状のクロスフレーム57によって接続固定し
たので、リヤクッション39の車体側支持部の剛性を向
上できるとともに、動力ユニット36の制御に必要なコ
ントロールボックス58の配置スペースを確保できる。 【0045】また上記コントロールボックス58の配置
スペースの確保に当たり、動力ユニット36の上方に架
設されたクロスフレーム57を利用したので、該コント
ロールボックス58が電気モータ46の直近に位置する
こととなり、電気モータ46に大電流を供給することに
より生じるノイズを抑制でき、それだけ制御精度が向上
する。 【0046】上記電気自動車では、バッテリ重量が大き
く、その配置構造の如何によっては重量バランスが悪化
する懸念がある。本実施例では、後輪5側寄りに位置す
るシート17の下方に4個のバッテリ12aを配置する
とともに、前輪3より前方に2個のバッテリ12bを配
置したので、例えば全てのバッテリを後輪側寄りに配置
した場合に生じ易い前輪荷重が過少になる問題を回避で
きる。 【0047】また上記前輪3より前方にバッテリ12b
を配置するに当たり、ストラットバー19の車体側連結
部を利用したので、バッテリ配置のためだけにフレーム
剛性を向上させるといった必要はなくフレーム構造が合
理的である。即ち、本実施例では、センタフレーム9,
9を前方に延長し、該延長部9a,9a同士をクロスプ
レート10gで接続固定し、ストラットバー19をサス
アーム22から前方に延在させ、該前方端のゴムダンパ
21を上記クロスフレーム10gに連結する構造を採用
したので、該前方延長部分はそのままで高剛性となって
いる。従って、バッテリ12bの搭載については、受け
皿状のバッテリケース18を追加するだけで良く、バッ
テリ12bの前輪前方搭載により特別にフレーム構造が
複雑になることはない。 【0048】また前輪懸架装置4を構成するストラット
型フロントクッション25を車体側に固定するに当た
り、ストラットタワー26同士を車幅方向に水平に延び
るタワーバー27で接続固定したので、ストラットタワ
ー26の車幅方向への倒れに対する剛性を向上できる。 【0049】そしてこの場合に、タワーバー27より上
方空間を、アクセル開度を電気信号に変換するためのア
クセル変換器34の配置スペースとして利用するととも
に、タワーバー27より下方空間を充電機35の配置ス
ペースとして利用したので、一般的な車載部品であるブ
レーキマスタシリンダ28,操舵用ギヤボックス31等
の配置スペースを確保しつつ電気自動車に重要な車載部
品でかつ比較的大きなスペースを必要とするアクセル変
換器34,充電機35の配置スペースを確保できる。 【0050】さらにまた、上記各車載部品の配置に当た
り、各車載部品をタワーバー27の前縁よりも後側に配
置したので、前方からの衝突等において、上記タワーバ
ー27が各車載部品の保護部材としても機能する。 【0051】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電気モ
ータの駆動輪側端面を支持ブラケットに固定し、かつ該
支持ブラケットの延長部をサブフレームに固定された差
動装置に固定したので、電気モータの大トルク作用近傍
部位を固定支持するとともに、支持ブラケットを介して
差動装置自体が補強部材として機能することから、電気
モータに作用する曲げモーメントの支持剛性が大きくな
り、コストの増大を招くことなくモータの倒れを確実に
防止できる効果がある。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例による電気自動車の左側面図
である。 【図2】上記実施例自動車の平面図である。 【図3】上記実施例自動車の前部の左側面図である。 【図4】上記実施例自動車の前部の平面図である。 【図5】上記実施例自動車の前部の正面図である。 【図6】上記実施例自動車の後部の一部断面左側面図で
ある。 【図7】上記実施例自動車の後部の平面図である。 【符号の説明】 1 電気自動車 36 動力ユニット 37 サブフレーム 46 電気モータ 46a 出力軸 47 差動装置 47a 入力軸 47c 差動装置ケース 48 駆動プーリ(駆動輪) 49 従動プーリ(従動輪) 50 Vベルト(伝動帯体) 51 支持ブラケット 51a 延長部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−114609(JP,A) 特開 平5−39073(JP,A) 特開 平5−161221(JP,A) 特開 昭60−67208(JP,A) 実開 昭53−52513(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60K 1/00 - 1/04 B60K 17/12 B60G 9/00 - 9/04

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 電気モータ及び差動装置をサブフレーム
    上に搭載するとともに、電気モータの出力軸に装着され
    た駆動輪と上記差動装置の入力軸に装着された従動輪と
    を伝動部材で連結した電気自動車の動力ユニットにおい
    て、上記差動装置のケースを上記サブフレームに固定
    し、上記電気モータと駆動輪との間に支持ブラケットを
    配置し、該支持ブラケットを上記サブフレームに固定
    し、該支持ブラケットに上記電気モータの駆動輪側の端
    面を固定するとともに、該支持ブラケットを上記差動装
    置側に延長し、該延長部を上記差動装置ケースの従動輪
    側の端面に固定したことを特徴とする電気自動車の動力
    ユニット。
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