JP3727265B2 - ギヤモータを搭載した電気自動車 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータ部と減速機部を一体的に構成したギヤモータを搭載した電気自動車に関し、特に、モータ出力軸に対して減速機出力軸が偏心して配置されてモータ部と減速機部を一体的に構成したギヤモータを内燃機関に対してどのように配置させるかを改良した電気自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特にここ数年、エネルギー問題や環境問題で、ガソリンを燃料とする内燃機関を備えた車両に対して、欧州の温暖化ガス削減目標や規制普及政策が問題とされている。
このような要求に沿って、従来から、モータの出力を減速機で減速して車両駆動輪の駆動軸に動力を伝達するものが、例えば、特開平７−３０４３４３号公報、特開平１０−２１７７７９号公報として知られている。
【０００３】
特開平７−３０４３４３号公報記載の発明は、動力伝達装置構造の簡素化であり、構造が簡単になる効果はあるものの依然伝達手段と駆動電動機が別置という課題を残している。
【０００４】
また、特開平１０−２１７７７９号公報記載の発明は、駆動電動機を搭載する空間を効率よく形成するものであり、よく形成できるものの機構全体の軸方向が長いという課題を依然残している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、モータ部と減速機部を一体的に構成したギヤモータを電気自動車の複合動力手段として内燃機関の近傍に配置することにより、従来の減速機部を含んだモータ部寸法が大きいとの課題を解決しようとしたものである。
また、本発明は、モータ出力軸に対して減速機出力軸が偏心して配置されてモータ部と減速機部を一体的に構成したギヤモータを内燃機関に対して取り付ける際に、狭いエンジーンルーム内のスペースを有効に利用し、且つ、ギヤモータの振動の抑制し、走行安定性を得ることを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、自動車の動力源として車両に搭載された内燃機関に取りつけられ、インバータにより駆動されるギヤモータを備え、モータの回転を減速して内燃機関のクランクシャフト軸に伝達する電気自動車であって、前記ギヤモータは、仕切壁によりモータ室と減速機室とで区画して構成されており、前記モータ室内部にはロータが一本の回転軸によりステータの廻りに回転可能に支承されており、前記減速機室内部には減速ギヤが一本の減速軸に嵌合され回転可能に支承されており、前記ロータ回転軸は前記仕切壁を貫通してモータ室より減速機室内に伸び出してモータ出力軸を形成し、該モータ出力軸にはピニオンが形成され、該ピニオンには前記減速ギヤが噛み合わされている。
【０００７】
前記減速軸は前記モータ出力軸に対して平行に配置され、モータフランジ部を貫通して外部に対する減速出力軸を形成しており、これにより前記減速出力軸は前記モータ出力軸に対して偏心して配置されている。
【０００８】
このようにモータ出力軸に対して減速機出力軸が偏心して配置されてモータ部と減速機部を一体的に構成したギヤモータを内燃機関に対して取り付ける際に、前記ギヤモータの前記減速出力軸が前記内燃機関のクランクシャフト軸と同じ方向を向くようにし、且つ前記減速出力軸と前記モータ出力軸を含む平面を略垂直面内となるように配置し、前記減速機出力軸と内燃機関のクランクシャフト軸とをベルトとプリーの動力伝達手段で連動させるとともに、前記減速出力軸を前記モータ出力軸よりも前記内燃機関に対して遠い方に配置したものである。
【０００９】
また、ギヤモータを内燃機関に対して取り付ける際に、前記ギヤモータの前記減速出力軸が前記内燃機関のクランクシャフト軸と同じ方向を向くようにし、且つ前記減速出力軸と前記モータ出力軸を含む平面を略垂直面内となるように配置し、前記減速機出力軸と内燃機関のクランクシャフト軸とをベルトとプリーの動力伝達手段で連動させるとともに、前記減速出力軸を前記モータ出力軸よりも前記内燃機関に対して近い方に配置したこともできる。
【００１０】
さらに、前記ギヤモータを前記内燃機関に対して取り付ける際に、モータフランジ支持ベースを介して取り付けたこともでき、前記減速出力軸の回転数を約３３００ｒｐｍとし、モータ出力軸の回転数を約１００００ｒｐｍとなる減速比で構成したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１、図２は、本発明の電気自動車の構成を示す説明図であって、電気自動車１は、車体２に搭載される動力源としてのエンジン１０と、エンジン１０に取り付けられるギヤモータ２０を有する。
エンジン１０の出力は、トランスミッション４を介して駆動輪５に伝達される。車体２に搭載されるバッテリー６は、インバータ８にラインＬ１を介して接続され、インバータ８は、ラインＬ２を介してギヤモータ２０に接続される。
【００１２】
ギヤモータ２０は仕切壁３０によってモータ室４１と減速機室５１とで区画して構成されている。モータ室４１の内部にはロータ４２が一本の回転軸４３によりステータ４４の廻りに回転可能に支承されており、減速機室５１内部には減速ギヤ５４が一本の減速軸５２に嵌合され回転可能に支承されている。ステータ４４のコイル４７には、ターミナル４６を介して給電される。ロータ回転軸４３は仕切壁３０を貫通してモータ室４１より減速機室５１内に伸び出してモータ出力軸４５を形成し、該モータ出力軸４５にはピニオン４６が形成され、該ピニオン４６には減速ギヤ５４が噛み合わされている。減速軸５２はモータ出力軸４５に対して平行に配置され、モータフランジ部６０を貫通して外部に対する減速出力軸５５を形成している。これによりギヤモータ２０の外部出力軸である減速出力軸５５の軸心Ｃ２は、モータ部の中心であるモータ出力軸４５の軸心Ｃ１に対して偏心して配置される。
【００１３】
このように、モータ出力軸４５に対して減速出力軸５５の軸心が偏心して配置されることにより、モータフランジ部６０によってギヤモータ２０を取り付けようとすると、減速機部５０の端面を遮蔽するモータフランジ部６０に対してモータ部４０は偏心することになり、取付構造に自由度が生ずる。
【００１４】
そこで、モータ部４０と減速機部５０を一体的に構成したギヤモータ２０をモータフランジ部６０によって内燃機関１０に対して取り付ける際に、ギヤモータ２０の減速出力軸５５が内燃機関１０のクランクシャフト軸１１と同じ方向を向くようにし且つ減速出力軸５５とモータ出力軸４５を含む平面を略水平面内となるように配置し、減速出力軸５５と内燃機関のクランクシャフト軸１１とをベルト等の動力伝達手段１２で連動させるようにしたものである。
【００１５】
図４、図５に示す実施例にあっては、ギヤモータ２０を２個のブラケット７０，７２により内燃機関１０に取付けた例を示す。この取付けにあっては、モータ出力軸の軸心Ｃ１が減速出力軸の軸心Ｃ２に対して、内燃機関１０のシリンダブロック１５から離れる姿勢となるように、ギヤモータ２０を取付けてある。
【００１６】
したがって、内燃機関１０のシリンダブロック１５とギヤモータ２０の間には、比較的大きな寸法の間隙Ｄ１が形成される。
このレイアウトによれば、発熱体である内燃機関のシリンダブロック１５とギヤモータ２０の間の間隙を大きくとることができ、ギヤモータ２０が受ける熱負荷を小さくすることができる。
【００１７】
図６、図７は本発明の他の実施例を示す。本実施例にあっては、ギヤモータ２０は、２個のブラケット１７０，１７２によって、内燃機関１０のシリンダブロック１５に取付けられる。
【００１８】
この際に、ギヤモータ２０は、モータ出力軸の軸心Ｃ１が減速出力軸Ｃ２に対して、内燃機関１０のシリンダブロック１５に近づく姿勢となるようにギヤモータ２０を取付けてある。
したがって、内燃機関１０のシリンダブロック１５とギヤモータ２０の間には、比較的小さな寸法の間隙Ｄ２が形成される。
このレイアウトによれば、内燃機関１０とギヤモータ２０の収容スペースを小さくすることができる。
【００１９】
更に、本発明の電気自動車の具体的実施例においては、減速出力軸の回転数を約３３００ｒｐｍとするために、１段減速の際はモータ出力軸の回転数を約１００００ｒｐｍとする。
【００２０】
また、モータで内燃機関を駆動している場合は、モータトルクは、減速出力軸を介して伝達され、一方、内燃機関がモータを駆動している場合は、減速出力軸は、空回りしてモータ出力軸は、内燃機関の回転数で決まる回転数で回る、言い換えると連れ周り運転時のみ、図示しないが減速機構が切り離される構成にしてしかもモータと一体にしても良い。この実施形態によると、同上ギヤモータを搭載した電気自動車が坂道を下る場合、内燃機関がモータを駆動する回生運転となり、モータは発電機となって発生した電力をインバータを介してバッテリーに戻す作用が生まれる。
【００２１】
【発明の効果】
この発明によれば、
（１）減速機駆動モータが従来より小型となる。
（２）内燃機関からモータに伝わる熱の影響が従来より軽減できてモータの寿命が伸びる。
（３）二つの振動加振源、すなわち内燃機関とモータが近づくので加振源がひとつに纏まった効果が生れ、安定した振動系となる。
（４）二段減速することで（１）項モータを更に小型化できる。
（５）モータによって自動車に駆動するだけでなく、坂道下りの場合モータが内燃機関により回され、発生電力をバッテリーに戻す作用が生れバッテリー充電機能を兼ね備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用する電気自動車の説明図。
【図２】 ギヤモータの駆動源を示す説明図。
【図３】 ギヤモータの断面図。
【図４】 内燃機関に対するギヤモータの取付構造を示す側面図。
【図５】 図４の右側面図。
【図６】 内燃機関に対するギヤモータの取付構造を示す側面図。
【図７】 図６の右側面図。
【符号の説明】
１ 電気自動車
２ 車体
４ トランスミッション
５ 駆動輪
６ バッテリー
８ インバータ
１０ 内燃機関
１１ クランクシャフト
１２ ベルト
１５ シリンダブロック
２０ ギヤモータ
４１ モータ室
４２ ロータ
４３ ロータ軸
４５ モータ出力軸
４６ ピニオン
５１ 減速機室
５２ 減速軸
５５ 減速出力軸
７０，７２ ブラケット
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータ部と減速機部を一体的に構成したギヤモータを搭載した電気自動車に関し、特に、モータ出力軸に対して減速機出力軸が偏心して配置されてモータ部と減速機部を一体的に構成したギヤモータを内燃機関に対してどのように配置させるかを改良した電気自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特にここ数年、エネルギー問題や環境問題で、ガソリンを燃料とする内燃機関を備えた車両に対して、欧州の温暖化ガス削減目標や規制普及政策が問題とされている。
このような要求に沿って、従来から、モータの出力を減速機で減速して車両駆動輪の駆動軸に動力を伝達するものが、例えば、特開平７−３０４３４３号公報、特開平１０−２１７７７９号公報として知られている。
【０００３】
特開平７−３０４３４３号公報記載の発明は、動力伝達装置構造の簡素化であり、構造が簡単になる効果はあるものの依然伝達手段と駆動電動機が別置という課題を残している。
【０００４】
また、特開平１０−２１７７７９号公報記載の発明は、駆動電動機を搭載する空間を効率よく形成するものであり、よく形成できるものの機構全体の軸方向が長いという課題を依然残している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、モータ部と減速機部を一体的に構成したギヤモータを電気自動車の複合動力手段として内燃機関の近傍に配置することにより、従来の減速機部を含んだモータ部寸法が大きいとの課題を解決しようとしたものである。
また、本発明は、モータ出力軸に対して減速機出力軸が偏心して配置されてモータ部と減速機部を一体的に構成したギヤモータを内燃機関に対して取り付ける際に、狭いエンジーンルーム内のスペースを有効に利用し、且つ、ギヤモータの振動の抑制し、走行安定性を得ることを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、自動車の動力源として車両に搭載された内燃機関に取りつけられ、インバータにより駆動されるギヤモータを備え、モータの回転を減速して内燃機関のクランクシャフト軸に伝達する電気自動車であって、前記ギヤモータは、仕切壁によりモータ室と減速機室とで区画して構成されており、前記モータ室内部にはロータが一本の回転軸によりステータの廻りに回転可能に支承されており、前記減速機室内部には減速ギヤが一本の減速軸に嵌合され回転可能に支承されており、前記ロータ回転軸は前記仕切壁を貫通してモータ室より減速機室内に伸び出してモータ出力軸を形成し、該モータ出力軸にはピニオンが形成され、該ピニオンには前記減速ギヤが噛み合わされている。
【０００７】
前記減速軸は前記モータ出力軸に対して平行に配置され、モータフランジ部を貫通して外部に対する減速出力軸を形成しており、これにより前記減速出力軸は前記モータ出力軸に対して偏心して配置されている。
【０００８】
このようにモータ出力軸に対して減速機出力軸が偏心して配置されてモータ部と減速機部を一体的に構成したギヤモータを内燃機関に対して取り付ける際に、前記ギヤモータの前記減速出力軸が前記内燃機関のクランクシャフト軸と同じ方向を向くようにし、且つ前記減速出力軸と前記モータ出力軸を含む平面を略垂直面内となるように配置し、前記減速機出力軸と内燃機関のクランクシャフト軸とをベルトとプリーの動力伝達手段で連動させるとともに、前記減速出力軸を前記モータ出力軸よりも前記内燃機関に対して遠い方に配置したものである。
【０００９】
また、ギヤモータを内燃機関に対して取り付ける際に、前記ギヤモータの前記減速出力軸が前記内燃機関のクランクシャフト軸と同じ方向を向くようにし、且つ前記減速出力軸と前記モータ出力軸を含む平面を略垂直面内となるように配置し、前記減速機出力軸と内燃機関のクランクシャフト軸とをベルトとプリーの動力伝達手段で連動させるとともに、前記減速出力軸を前記モータ出力軸よりも前記内燃機関に対して近い方に配置したこともできる。
【００１０】
さらに、前記ギヤモータを前記内燃機関に対して取り付ける際に、モータフランジ支持ベースを介して取り付けたこともでき、前記減速出力軸の回転数を約３３００ｒｐｍとし、モータ出力軸の回転数を約１００００ｒｐｍとなる減速比で構成したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１、図２は、本発明の電気自動車の構成を示す説明図であって、電気自動車１は、車体２に搭載される動力源としてのエンジン１０と、エンジン１０に取り付けられるギヤモータ２０を有する。
エンジン１０の出力は、トランスミッション４を介して駆動輪５に伝達される。車体２に搭載されるバッテリー６は、インバータ８にラインＬ１を介して接続され、インバータ８は、ラインＬ２を介してギヤモータ２０に接続される。
【００１２】
ギヤモータ２０は仕切壁３０によってモータ室４１と減速機室５１とで区画して構成されている。モータ室４１の内部にはロータ４２が一本の回転軸４３によりステータ４４の廻りに回転可能に支承されており、減速機室５１内部には減速ギヤ５４が一本の減速軸５２に嵌合され回転可能に支承されている。ステータ４４のコイル４７には、ターミナル４６を介して給電される。ロータ回転軸４３は仕切壁３０を貫通してモータ室４１より減速機室５１内に伸び出してモータ出力軸４５を形成し、該モータ出力軸４５にはピニオン４６が形成され、該ピニオン４６には減速ギヤ５４が噛み合わされている。減速軸５２はモータ出力軸４５に対して平行に配置され、モータフランジ部６０を貫通して外部に対する減速出力軸５５を形成している。これによりギヤモータ２０の外部出力軸である減速出力軸５５の軸心Ｃ２は、モータ部の中心であるモータ出力軸４５の軸心Ｃ１に対して偏心して配置される。
【００１３】
このように、モータ出力軸４５に対して減速出力軸５５の軸心が偏心して配置されることにより、モータフランジ部６０によってギヤモータ２０を取り付けようとすると、減速機部５０の端面を遮蔽するモータフランジ部６０に対してモータ部４０は偏心することになり、取付構造に自由度が生ずる。
【００１４】
そこで、モータ部４０と減速機部５０を一体的に構成したギヤモータ２０をモータフランジ部６０によって内燃機関１０に対して取り付ける際に、ギヤモータ２０の減速出力軸５５が内燃機関１０のクランクシャフト軸１１と同じ方向を向くようにし且つ減速出力軸５５とモータ出力軸４５を含む平面を略水平面内となるように配置し、減速出力軸５５と内燃機関のクランクシャフト軸１１とをベルト等の動力伝達手段１２で連動させるようにしたものである。
【００１５】
図４、図５に示す実施例にあっては、ギヤモータ２０を２個のブラケット７０，７２により内燃機関１０に取付けた例を示す。この取付けにあっては、モータ出力軸の軸心Ｃ１が減速出力軸の軸心Ｃ２に対して、内燃機関１０のシリンダブロック１５から離れる姿勢となるように、ギヤモータ２０を取付けてある。
【００１６】
したがって、内燃機関１０のシリンダブロック１５とギヤモータ２０の間には、比較的大きな寸法の間隙Ｄ１が形成される。
このレイアウトによれば、発熱体である内燃機関のシリンダブロック１５とギヤモータ２０の間の間隙を大きくとることができ、ギヤモータ２０が受ける熱負荷を小さくすることができる。
【００１７】
図６、図７は本発明の他の実施例を示す。本実施例にあっては、ギヤモータ２０は、２個のブラケット１７０，１７２によって、内燃機関１０のシリンダブロック１５に取付けられる。
【００１８】
この際に、ギヤモータ２０は、モータ出力軸の軸心Ｃ１が減速出力軸Ｃ２に対して、内燃機関１０のシリンダブロック１５に近づく姿勢となるようにギヤモータ２０を取付けてある。
したがって、内燃機関１０のシリンダブロック１５とギヤモータ２０の間には、比較的小さな寸法の間隙Ｄ２が形成される。
このレイアウトによれば、内燃機関１０とギヤモータ２０の収容スペースを小さくすることができる。
【００１９】
更に、本発明の電気自動車の具体的実施例においては、減速出力軸の回転数を約３３００ｒｐｍとするために、１段減速の際はモータ出力軸の回転数を約１００００ｒｐｍとする。
【００２０】
また、モータで内燃機関を駆動している場合は、モータトルクは、減速出力軸を介して伝達され、一方、内燃機関がモータを駆動している場合は、減速出力軸は、空回りしてモータ出力軸は、内燃機関の回転数で決まる回転数で回る、言い換えると連れ周り運転時のみ、図示しないが減速機構が切り離される構成にしてしかもモータと一体にしても良い。この実施形態によると、同上ギヤモータを搭載した電気自動車が坂道を下る場合、内燃機関がモータを駆動する回生運転となり、モータは発電機となって発生した電力をインバータを介してバッテリーに戻す作用が生まれる。
【００２１】
【発明の効果】
この発明によれば、
（１）減速機駆動モータが従来より小型となる。
（２）内燃機関からモータに伝わる熱の影響が従来より軽減できてモータの寿命が伸びる。
（３）二つの振動加振源、すなわち内燃機関とモータが近づくので加振源がひとつに纏まった効果が生れ、安定した振動系となる。
（４）二段減速することで（１）項モータを更に小型化できる。
（５）モータによって自動車に駆動するだけでなく、坂道下りの場合モータが内燃機関により回され、発生電力をバッテリーに戻す作用が生れバッテリー充電機能を兼ね備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用する電気自動車の説明図。
【図２】 ギヤモータの駆動源を示す説明図。
【図３】 ギヤモータの断面図。
【図４】 内燃機関に対するギヤモータの取付構造を示す側面図。
【図５】 図４の右側面図。
【図６】 内燃機関に対するギヤモータの取付構造を示す側面図。
【図７】 図６の右側面図。
【符号の説明】
１ 電気自動車
２ 車体
４ トランスミッション
５ 駆動輪
６ バッテリー
８ インバータ
１０ 内燃機関
１１ クランクシャフト
１２ ベルト
１５ シリンダブロック
２０ ギヤモータ
４１ モータ室
４２ ロータ
４３ ロータ軸
４５ モータ出力軸
４６ ピニオン
５１ 減速機室
５２ 減速軸
５５ 減速出力軸
７０，７２ ブラケット
Claims (4)
- 自動車の動力源として車両に搭載された内燃機関に取りつけられ、インバータにより駆動されるギヤモータを備え、モータの回転を減速して内燃機関のクランクシャフト軸に伝達する電気自動車であって、
前記ギヤモータは、仕切壁によりモータ室と減速機室とで区画して構成されており、前記モータ室内部にはロータが一本の回転軸によりステータの廻りに回転可能に支承されており、前記減速機室内部には減速ギヤが一本の減速軸に嵌合され回転可能に支承されており、前記ロータ回転軸は前記仕切壁を貫通してモータ室より減速機室内に伸び出してモータ出力軸を形成し、該モータ出力軸にはピニオンが形成され、該ピニオンには前記減速ギヤが噛み合わされており、前記減速軸は前記モータ出力軸に対して平行に配置され、モータフランジ部を貫通して外部に対する減速出力軸を形成しており、これにより前記減速出力軸は前記モータ出力軸に対して偏心して配置されており、
このようにモータ出力軸に対して減速機出力軸が偏心して配置されてモータ部と減速機部を一体的に構成したギヤモータを内燃機関に対して取り付ける際に、
前記ギヤモータの前記減速出力軸が前記内燃機関のクランクシャフト軸と同じ方向を向くようにし、且つ前記減速出力軸と前記モータ出力軸を含む平面を略垂直面内となるように配置し、前記減速機出力軸と内燃機関のクランクシャフト軸とをベルトとプリーの動力伝達手段で連動させるとともに、
前記減速出力軸を前記モータ出力軸よりも前記内燃機関に対して遠い方に配置したことを特徴とするギヤモータを搭載した電気自動車。 - 自動車の動力源として車両に搭載された内燃機関に取りつけられ、インバータにより駆動されるギヤモータを備え、モータの回転を減速して内燃機関のクランクシャフト軸に伝達する電気自動車であって、
前記ギヤモータは、仕切壁によりモータ室と減速機室とで区画して構成されており、前記モータ室内部にはロータが一本の回転軸によりステータの廻りに回転可能に支承されており、前記減速機室内部には減速ギヤが一本の減速軸に嵌合され回転可能に支承されており、前記ロータ回転軸は前記仕切壁を貫通してモータ室より減速機室内に伸び出してモータ出力軸を形成し、該モータ出力軸にはピニオンが形成され、該ピニオンには前記減速ギヤが噛み合わされており、前記減速軸は前記モータ出力軸に対して平行に配置され、モータフランジ部を貫通して外部に対する減速出力軸を形成しており、これにより前記減速出力軸は前記モータ出力軸に対して偏心して配置されており、
このようにモータ出力軸に対して減速機出力軸が偏心して配置されてモータ部と減速機部を一体的に構成したギヤモータを内燃機関に対して取り付ける際に、
前記ギヤモータの前記減速出力軸が前記内燃機関のクランクシャフト軸と同じ方向を向くようにし、且つ前記減速出力軸と前記モータ出力軸を含む平面を略垂直面内となるように配置し、前記減速機出力軸と内燃機関のクランクシャフト軸とをベルトとプリーの動力伝達手段で連動させるとともに、
前記減速出力軸を前記モータ出力軸よりも前記内燃機関に対して近い方に配置したことを特徴とするギヤモータを搭載した電気自動車。 - 前記ギヤモータを前記内燃機関に対して取り付ける際に、モータフランジ支持ベースを介して取り付けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のギヤモータを搭載した電気自動車。
- 前記減速出力軸の回転数を約３３００ｒｐｍとし、モータ出力軸の回転数を約１００００ｒｐｍとなる減速比で構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかの内の一つに記載のギヤモータを搭載した電気自動車。
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