JP3395916B2 - 電動車の走行モータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は電動車の走行モータに関
する。 【０００２】 【従来の技術】従来の電動車の走行モータの配置は、特
開平２ー１３３００７に示されるように各車輪それぞれ
独立に走行モータを配置する方式、前輪又は後輪５１の
どちらかに一対の走行モータ５２を配置する方式（図８
参照）、単一の走行モータ５２をプロペラシャフト５５
及び差動ギヤ５４を介して前輪又は後輪５１のどちらか
を結合する方式（図９参照）などが提案されている。 【０００３】また、英国特許公報１２０９５９７号公報
は、フレームに固定されたステータと、フレームに回転
自在に支承されステータにより回転される円筒状のロー
タと、ロータに回転自在に支承されつつロータ内にロー
タと同軸に嵌入されるとともに各外端部が互いに反対側
へ突出する一対の出力軸と、ロータ内にてロータの径方
向へ伸びる軸心を中心としてロータに回転自在に支承さ
れる差動小歯車と、出力軸対の各内端に配設されて差動
小歯車と噛合する差動大歯車とを備える電動車の走行モ
ータを開示している。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】電動車ではその実用化
に当たってバッテリ電力の有効利用が必要であり、その
ために車体の軽量化が極めて重要となる。しかしなが
ら、上記した各車輪５１を独立の走行モータで個別に駆
動する方法では、多くの走行モータやそれを制御するイ
ンバータ５３が必要となり、重量やスペ−ス、費用の点
で負担が大きい。 【０００５】図９の走行駆動系では走行モータ５２を単
一化できるものの、プロペラシャフト５５及び差動ギヤ
５４の重量、スペースの負担が新たに生じ、その分、車
体重量の増大も生じ、バッテリ電力の消耗も大きくな
る。また、各部の軸受け箇所が増加するので、摩擦損失
の増大もバッテリ電力の消耗の点から無視できない。ま
た、上記英国特許公報１２０９５９７号公報に開示され
る差動ギヤ機構内蔵の２出力軸形式のモータでは、片方
の出力軸が駆動する車輪が雪道やぬかるみにはまった場
合、この出力軸の空転により、他方の出力軸のトルクも
激減してしまい、脱出が困難となるという重大な問題が
あった。 【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、一方の出力軸の負荷トルクの激減時にも他方の出
力軸に安定したトルクを出力可能な差動ギヤ機構内蔵の
２出力軸形式の電動車の走行モータを提供することを、
その目的としている。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明の電動車の走行モ
ータは、車両に固定される密閉円筒状のフレームと、周
壁部と、前記周壁部から径方向内側へ延在する差動大歯
車支持用のステーと、前記周壁部の両端から径方向内側
へ個別に延在する一対の端壁部とを有して前記両端壁部
が軸受けを介して前記フレームの両端壁部に回転自在に
支承される密閉円筒状のロータと、前記フレームの周壁
内周面に固定されて前記ロータの周壁部を電磁的に回転
するステータと、前記ロータ内に前記ロータと同軸に嵌
入されて先端部が軸受けを介して前記ステーに回転自在
に支承されるとともに各外端部が互いに反対側へ突出す
る一対の出力軸と、前記ステーに回転自在に支承されて
前記ロータの径方向へ伸びる軸心を中心として回転する
差動小歯車と、前記出力軸対の各内端に配設されて前記
差動小歯車と噛合する差動大歯車と、前記ロータの内周
面と前記出力軸対の一方の外周面との間に収容されて前
記ロータと前記出力軸対の一方とを結合する粘性結合機
構と、前記ロータの前記両端壁部の内周面と前記出力軸
対の外周面との間をシールするシール機構とを備えるこ
とを特徴としている。 【０００８】好適な態様において、粘性結合機構は、前
記ロータ内に収容される。粘性結合機構は、ロータと一
方の出力軸との間に配設してもよく、ロータと両方の出
力軸との間に個別に配設してもよい。 【０００９】 【作用】電動車の走行駆動機構を構成する本発明の走行
モータでは、ロータとともに回転しかつロータにより回
転自在に支承される差動小歯車は、差動大歯車と噛合し
て一対の出力軸を駆動する。車両旋回に伴い内外輪の回
転数の差により両出力軸間の負荷トルクに差が生じる
と、負荷トルクの差に応じて差動小歯車が自転し、これ
により両差動大歯車の回転数すなわち両出力軸の回転数
に差が生じる。 【００１０】特に本発明では、ロータと出力軸とを結合
する粘性結合機構を備えているので、一方の出力軸の負
荷トルクが激減しても、他方の出力軸は安定した駆動ト
ルクを発生することができる。例えば、粘性結合機構に
よりロータに結合される出力軸の負荷トルクが激減すれ
ば、この出力軸の回転数が増大するが、この出力軸の回
転数の増大によりこの出力軸は粘性結合機構を通じてロ
ータを同方向に回転させるようにロータにトルク付与す
る（トルクをフィードバックする）。すなわち、ロータ
結合の差動小歯車の自転はこの出力軸結合の差動大歯車
により抑制されることになり、これによりこの差動小歯
車は他方の出力軸結合の差動大歯車を強力に駆動する
（トルクを伝達する）ことになる。 【００１１】また、粘性結合機構によりロータに結合さ
れない出力軸の負荷トルクが激減すれば、この出力軸の
回転数が増大し、それに応じて差動小歯車が自転して他
方の出力軸の回転数が低下しようとするが、ロータとこ
の他方の出力軸とは粘性結合機構で結合されているの
で、ロータとこの他方の出力軸との回転数差が増大すれ
ば、粘性結合機構の伝達トルクが増大し、この他方の出
力軸の駆動トルクが増大することになる。 【００１２】 【発明の効果】以上説明したように、本発明の電動車の
走行モータは、ロータと出力軸とを結合する粘性結合機
構を備えるので、一方の出力軸の負荷トルクの激減に対
して他方の出力軸の駆動トルクの減少を抑止することが
できるという走行モータとしての優れた効果を奏する。 【００１３】また、好適な態様においてこの粘性結合機
構はロータ内に収容されるが、これによりコンパクトな
構成が実現する。また、ロータをオイルケースとして兼
用することも可能となる。 【００１４】 【実施例】本発明の電動車の走行駆動系の一例を図２に
示す。５０は差動ギヤ内蔵の走行モータであり、モータ
５０から左右に突出する出力軸対には後輪５１が装着さ
れている。図１にこのモータ５０の断面図（図４のＣ線
矢視）を示し、図３にこのモータ５０の部分断面図（図
４のＢ線矢視）を示し、図４にこのモータ５０の差動ギ
ヤ部断面図（図１のＡ線矢視）を示す。 【００１５】それぞれ碗状のフレーム１０、１１を合わ
せ、不図示の長ボルトで締結して内部に密閉円筒空間が
創成されている。フレーム１０、１１の周壁内周面の中
央部にはステータコア１が嵌合されており、ステータコ
ア１にはステータ巻線２が巻装されてステータが構成さ
れている。両フレーム１０、１１の端壁は軸受け１５を
介してロータ４を回転自在に支承しており、ロータ４の
外周面にはステータコア１に対面して磁極となる複数の
永久磁石５が周方向等間隔かつ極性交互に固定されてい
る。また、フレーム１０の内端面にはロ−タ４の回転を
検出するための回転検出器６が配設されている。 【００１６】ロ−タ４は、軟磁性材からなる両端開口円
筒形状の円筒部４０と、円筒部４０の両端面にビス４４
により締結された非磁性のフランジ部４２、４２とから
なる。ロ−タ４のフランジ部４２、４２は、出力軸２
６、２７を個別かつ回転自在に支承しており、出力軸２
６、２７は同軸心上に配設され、出力軸２６、２７の内
端はロータ４内において小間隔を隔てて対面している。
そして、出力軸２６、２７の外端部は、フレーム１０、
１１の端壁中央部の軸受け孔から、互いに反対方向へ突
出している。 【００１７】ロータ４の円筒部４０の内周面の図１中、
やや右寄りにはステー２０がボルト３０により固定され
ている。ステー２０は４本の脚部２０ａが径外方向へ突
出する軸受部材であって、脚部２０ａはボルト３０によ
りロータ４の円筒部４０に固定されている。ステー２０
の中央部に設けられた軸孔２０ｂは軸受けメタル１８を
介して両出力軸２６、２７の内端部を回転自在に支承し
ている。ステー２０の外周部から径方向かつ互いに逆方
向へ一対の孔２０ｃが穿設されており、両孔２０ｃに一
対のピン２１が圧入固定されている。両ピン２１は軸受
けメタル１７を介してすぐばかさ歯車である一対の差動
小歯車２５を回転自在かつ個別に支承している。 【００１８】一方、両出力軸２６、２７の内端部にはス
テー２０から小間隔を隔てて差動大歯車２８、２９が形
成されており、差動大歯車２８、２９は差動小歯車２５
と噛合して差動ギヤを構成している。更に、ロータ４の
円筒部４０の内周面の図１中、やや左寄りに位置して、
円板状の隔壁部４１が円筒部４０と一体に形成されてお
り、隔壁部４１の中央軸孔には出力軸２７が回転自在に
嵌挿されている。この結果、円筒部４０、左側のフラン
ジ部４２、隔壁部４１及び出力軸２７により、ロ−タ４
の内部の左端部には密閉空間Ｓが形成され、この密閉空
間Ｓには後述する粘性結合機構（ビスカスカップリン
グ）７を収容されている。この密閉空間Ｓに充填された
シリコンオイル（粘性流体）は、隔壁部４１の中央軸孔
に嵌着されたオイルシール及びフランジ部１２の軸孔に
嵌着されたリップシール７９により密封されている。 【００１９】この密閉空間Ｓに面して、ロ−タ４の円筒
部４０の内周面及び出力軸２７の外周面にはそれぞれ直
線スプライン突条４ｂ、２７ｃが形成されており、直線
スプライン突条２７ｃには粘性結合機構７のインナプレ
ート７１が複数枚（ここでは３枚図示）嵌着されてお
り、直線スプライン突条４ｂには粘性結合機構７のアウ
タプレート７２が複数枚（ここでは３枚図示）嵌入され
ている。なお、両プレート７１、７２は交互に嵌挿され
ている。７６は各アウタプレート７２の間、及びアウタ
プレート７２とフランジ部４２の内端面又は隔壁部４１
の内端面との間に配設されて、それらの間の隙間を確保
するための金属環である。アウタプレート７２とインナ
プレート７１とはシリコンオイルを介して粘性結合して
いるので、両者の回転数差に応じたトルクが高速回転側
から低速回転側へ伝達される。 【００２０】更に、フレーム１０、１１の各端壁を囲包
してフロントハウジング１２及びリヤハウジング１３が
個別に固定されており、両ハウジングは軸受け１９、１
９を介して左右の駆動軸８０、８０を回転自在に支承し
ている。フロントハウジング１２とフレーム１０の端壁
との間、及びリヤハウジング１３とフレーム１１の端壁
との間には、密閉空間からなる遊星減速ギヤ室Ｓ１、Ｓ
２が個別に区画形成されており、両遊星減速ギヤ室Ｓ
１、Ｓ２には遊星減速ギヤ機構８、８が個別に収容され
ている。 【００２１】遊星減速ギヤ機構８は、出力軸２６、２７
の各外端部に個別にスプライン嵌着されたサンギヤ８１
と、サンギヤ８１と噛合するプラネタリギヤ８２と、プ
ラネタリギヤ８２と噛合するインターナルギヤ８３とか
らなり、インターナルギヤ８３はフロントハウジング１
２及びリヤハウジング１３の周壁に嵌入、固定されてい
る。駆動軸８０、８０の径大な内端部８０ａ、８０ａか
ら複数本の軸部８０ｂ、８０ｂが軸方向内側へ向けて周
方向等間隔に突設されており、軸部８０ｂにはブッシュ
８０ｃを介してプラネタリギヤ８２が回転自在に嵌着さ
れ、軸部８０ｂにはブッシュ８０ｃを介してプラネタリ
ギヤ８２が回転自在に嵌着されている。 【００２２】このようにすることにより、出力軸２６、
２７の回転は、これら遊星減速ギヤ機構８、８により減
速されて車両の左右輪５１に伝達される。以下、この装
置の作動を説明する。永久界磁型の同期モータであるこ
の走行モータ５０のステータコイル２（ここでは三相巻
線としている）には不図示のインバータから通電され
る。このインバータは、ロータリーエンコーダ又はホー
ルＩＣ等の回転検出器６から入力される角度信号に基づ
く永久磁石５とステータコイル２との角度関係に応じ
て、三相ステータ電圧波形を決定し、この三相ステータ
電圧をステータコイル２に印加する。これにより、ステ
ータコイル２に回転磁界が発生し、ロ−タ４が回転す
る。 【００２３】ロ−タ４の回転によりステー２０及び差動
小歯車２５が回転し、差動小歯車２５に駆動されて差動
大歯車２８、２９も回転し、差動大歯車２８、２９は出
力軸２６、２７を通じてサンギヤ８１を回転し、遊星減
速ギヤ機構８により減速されて駆動軸８０、８０が回転
し、駆動軸８０、８０に連結された後輪対５１が回転す
る。ここで、旋回時など、左右の駆動軸８０、８０に掛
かる負荷トルクが異なる場合には、差動小歯車２５がそ
の差トルクに応じて自転し、これにより差動大歯車２
８、２９の回転数に差が生じ、車両の旋回が可能とな
る。 【００２４】また、後輪対５１の片方がぬかるみなどに
落ちて空転する場合でも、粘性結合機構７の作用によ
り、後輪対５１の他方に駆動トルクを伝達することがで
きる。例えば、図１中、左側の駆動軸８０側の後輪５１
が空転して出力軸２７の負荷トルクが激減すれば、出力
軸２７の回転数が増大するが、出力軸２７の回転数の増
大により出力軸２７は粘性結合機構７を通じてロータ４
を同方向に回転させるようにロータ４にトルク付与する
（トルクをフィードバックする）。これにより、ロ−タ
４と出力軸２７との回転数差が減少し、差動小歯車２５
の自転が減少し、ロ−タ４から出力軸２６への伝達トル
クが増大する。 【００２５】一方、図１中、右側の駆動軸８０側の後輪
５１が空転して出力軸２６の負荷トルクが激減すれば、
出力軸２６の回転数が増大し、出力軸２７への伝達トル
クが減少しようとするが、出力軸２７は粘性結合機構７
を通じてロ−タ４に結合されているので、出力軸２７へ
はこの粘性結合機構７を通じてトルクが有効に伝達され
る。 【００２６】以上説明したように、本発明の電動車の走
行モータは、ロータ４と出力軸２７とを結合する粘性結
合機構７を備えるので、出力軸２６、２７の一方の負荷
トルクが激減しても出力軸２６、２７の他方の駆動トル
クを確保することができる。またこの実施例では、粘性
結合機構７がロータ内に収容され、かつ、出力軸２６、
２７の一方とだけ結合するのみであるので、全体構成を
コンパクトとすることができる。 （実施例２）他の実施例を図６〜図７に示す。 【００２７】この実施例は、実施例１のステー２０の代
わりに、両端がロ−タ４の円筒部４０に固定されて径方
向へ延びる軸２１０を採用し、この軸２１０に軸受けメ
タル１７を介してすぐばかさ歯車である一対の差動小歯
車２５を回転自在に嵌着したものであり、その他の構成
及び作用は実施例１と同じである。２１１はサークリッ
プであり、２１２は皿ワッシャである。 【００２８】なお上記実施例の電動機方式は当然他の方
式とすることができる。また、フランジ部４２の軸孔に
軸受けメタルを嵌入し、この軸受けメタルを通じて出力
軸２６、２７を支承することもできる。この場合、リッ
プシール７９はこの軸受けメタルの内側に配設すること
が好ましい。

【図面の簡単な説明】 【図１】実施例１の走行モータの軸方向断面図である。 【図２】実施例１の電動車の走行駆動系を示す模式平面
図である。 【図３】実施例１の走行モータのロータの径方向部分断
面図を示す軸方向断面図である。 【図４】実施例１の走行モータのロータの径方向部分断
面図を示す軸方向断面図である。 【図５】実施例１の粘性結合機構の部品組立図である。 【図６】実施例２の走行モータの軸方向断面図である。 【図７】実施例２の走行モータのロータの径方向断面図
である。 【図８】従来の電動車の走行駆動系を示す模式平面図で
ある。 【図９】従来の電動車の走行駆動系を示す模式平面図で
ある。 【符号の説明】 １０、１１…‥フレーム、１…‥ステータコア、２…‥
ステータコイル、４…‥ロータ、７は粘性結合機構、２
６、２７…‥出力軸、２５…‥差動小歯車、２８、２９
…‥差動大歯車。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】車両に固定される密閉円筒状のフレーム
   と、 周壁部と、前記周壁部から径方向内側へ延在する差動大
   歯車支持用のステーと、前記周壁部の両端から径方向内
   側へ個別に延在する一対の端壁部とを有して前記両端壁
   部が軸受けを介して前記フレームの両端壁部に回転自在
   に支承される密閉円筒状のロータと、 前記フレームの周壁内周面に固定されて前記ロータの周
   壁部を電磁的に回転するステータと、 前記ロータ内に前記ロータと同軸に嵌入されて先端部が
   軸受けを介して前記ステーに回転自在に支承される とと
   もに各外端部が互いに反対側へ突出する一対の出力軸
   と、前記ステーに回転自在に支承されて前記ロータの径方向
   へ伸びる軸心を中心として回転する 差動小歯車と、 前記出力軸対の各内端に配設されて前記差動小歯車と噛
   合する差動大歯車と、前記ロータの内周面と前記出力軸
   対の一方の外周面との間に収容されて前記ロータと前記
   出力軸対の一方とを結合する粘性結合機構と、 前記ロータの前記両端壁部の内周面と前記出力軸対の外
   周面との間をシールするシール機構と、 を備えることを特徴とする電動車の走行モータ。