JP4325857B2 - Electric vehicle drive device - Google Patents
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Description
本発明は、電動車両の駆動装置に関し、特に、モータとモータの動力を車輪に伝達する動力伝達装置とを一体化したパワーユニットを構成する電動車両の駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device for an electric vehicle, and more particularly to a drive device for an electric vehicle that constitutes a power unit in which a motor and a power transmission device that transmits power of the motor to wheels are integrated.
近年、電動モータで駆動される電動車両が使用されるようになってきた。この電動車両の駆動装置を、モータとモータの動力を車両に伝達する動力伝達装置とを一体化したパワーユニットとして構成することがある。例えば、特開平5−42892号公報には、Vベルト式変速装置を用いてモータの動力を後輪に伝達するように構成した電動車両であって、モータで駆動される冷却用ファンと排気口を有するモータハウジングとを備えたものが開示されている。この電動車両では、モータが回転することによって冷却ファンが回り、モータハウジング内に空気の流れが生じるので、モータおよび半導体スイッチング素子を含むモータの駆動用回路(ドライバ)の冷却作用が得られる。
上記電動車両では、冷却ファンによる送風によってモータだけでなくドライバも冷却される。しかし、ドライバは、モータの軸方向に並べて設置されているので、モータからモータ軸延長方向に張り出す。したがって、モータハウジングが車体の幅方向に長くなり、モータハウジングと結合される動力伝達装置のケースを含むパワーユニット全体が車体の幅方向に長くなりがちである。このためのパワーユニットの小型化が望まれている。 In the electric vehicle, not only the motor but also the driver is cooled by the air blown by the cooling fan. However, since the drivers are arranged side by side in the axial direction of the motor, they protrude from the motor in the motor shaft extending direction. Therefore, the motor housing tends to be longer in the width direction of the vehicle body, and the entire power unit including the case of the power transmission device coupled to the motor housing tends to be longer in the width direction of the vehicle body. Therefore, it is desired to reduce the size of the power unit.
また、モータとドライバとの間は高圧線で結合されることが一般的であるので、その配線距離を短縮化することも望まれる。さらに、ドライバから出た熱をより効率的に放熱することができる構造も望まれる。 Further, since the motor and the driver are generally connected by a high voltage line, it is also desired to reduce the wiring distance. Furthermore, a structure that can more efficiently dissipate the heat generated from the driver is desired.
本発明の目的は、ドライバの冷却作用を維持しつつコンパクト化を図ることができる電動車両の駆動装置を提供することにある。 The objective of this invention is providing the drive device of the electric vehicle which can achieve size reduction, maintaining the cooling effect | action of a driver.
上記目的を達成するために、本発明は、モータと、前記モータの動力を車両の車輪に伝達する動力伝達装置とからなる電動車両の駆動装置において、前記モータおよび該モータを駆動するためのドライバを収容するモータ部ケースを備え、前記ドライバが、平面視で前記モータとほぼ重複するように、かつ前記モータ部ケースの内壁面に配置されている点に第1の特徴がある。 In order to achieve the above object, the present invention provides a drive device for an electric vehicle comprising a motor and a power transmission device that transmits the power of the motor to the wheels of the vehicle, and the driver for driving the motor and the motor. There is a first feature in that a motor part case is provided, and the driver is disposed on an inner wall surface of the motor part case so as to substantially overlap the motor in a plan view.
また、本発明は、前記ドライバが、前記モータの下方に設置されている点に第2の特徴があり、前記ドライバが、前記モータ部ケースの底部内壁面に設置されている点に第3の特徴がある。 Further, the present invention has a second feature in that the driver is installed below the motor, and a third feature in that the driver is installed on the bottom inner wall surface of the motor case. There are features.
さらに、本発明は、前記ドライバと前記モータ部ケースとの間にヒートシンクが設けられている点に第4の特徴があり、前記モータおよびドライバが、前記モータ部ケース内で車体前方に配置された点に第5の特徴がある。 Furthermore, the present invention has a fourth feature in that a heat sink is provided between the driver and the motor unit case, and the motor and the driver are disposed in front of the vehicle body in the motor unit case. The point has the fifth feature.
第1〜第5の特徴によれば、モータのドライバがモータと重複する位置に配置されていてモータからその軸方向に張り出す部分をなくするか小さくできるので、モータおよびドライバを含む駆動装置が車体の幅方向に大きくならない。特に、第2の特徴のようにモータの下方にドライバを配置した場合は、モータから発生する熱の影響を受けにくい。 According to the first to fifth features, the motor driver is arranged at a position overlapping with the motor, and the portion protruding from the motor in the axial direction can be eliminated or reduced. It does not increase in the width direction of the car body. In particular, when the driver is arranged below the motor as in the second feature, it is difficult to be affected by the heat generated from the motor.
また、第3および第4の特徴によれば、ドライバが発生する熱がモータ部ケースの底部壁面を介して放散される。特に、第4の特徴によれば、ドライバからヒートシンクに吸収された熱がモータ部ケースの壁面を介して外部に放出される。 According to the third and fourth features, the heat generated by the driver is dissipated through the bottom wall surface of the motor case. In particular, according to the fourth feature, heat absorbed by the heat sink from the driver is released to the outside through the wall surface of the motor unit case.
さらに、第5の特徴によれば、モータ部ケース内で車体前方に配置されているので、走行風を受けやすく、モータやドライバの冷却効果が高い。 Further, according to the fifth feature, since the motor unit case is arranged in front of the vehicle body, it is easy to receive traveling wind and the cooling effect of the motor and the driver is high.
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態にかかる駆動装置を含む電動自動二輪車の側面図であり、図2は車体フレームの平面図である。自動二輪車1は、車体フレーム2と車体フレーム2に支持されて該車体フレーム2を覆うカウル3とを備える。図1では、車体フレーム2等の構造の理解を容易にするため、カウル3は透視的にかつ概略の輪郭のみを示す。車体フレーム2は、車両前部にやや後傾して配置されるヘッドパイプ21と、ヘッドパイプ21に前端を溶接されて下後方に延びる上部フレーム22と、上部フレーム22より下方においてヘッドパイプ21に前端を溶接されて後方に延びる下部フレーム23と、上部フレーム22に先端が接合されると同時に、中間部に下部フレーム23の後端が接合されて、かつ上後方に延びる後部フレーム24とからなる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of an electric motorcycle including a drive device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of a vehicle body frame. The
互いに接合された上部フレーム22と後部フレーム24とは側面視V字形状をなし、下部フレーム23は後下がり部と後上がり部とを含む側面視U字形状をなしている。すなわち、車体フレーム全体として、車体前後方向両端部が高位置で、車体前後方向のほぼ中央部が低位置である形状(「略U字形状」という)をなしている。
The
一方、図2から理解できるように、上部フレーム22および下部フレーム23は、ヘッドパイプ21から車両の左右方向に分岐して後方に伸びている。つまり、上記各フレーム22,23,24は車両に対して左右一対設けられている。これら左右一対の各フレーム22,23,24で囲まれた空間には自動二輪車1の駆動部および制御部に電力を供給するためのバッテリ4A,4B,4Cが収容される。バッテリ4A〜4Cは、車体の前後方向に並べられ、側面視では階段状に配置される。バッテリ4Aを車体最前部に位置させ、後部に向かってバッテリ4B,4Cの順で位置が高くなるように配置させる。すなわち、バッテリ4A,4B,4Cは略U字形状に形成される車体フレーム2の後部分(後部フレーム24)に沿って配置される。バッテリ4Aは、ヘッドパイプ21近傍つまり車体前部で狭くなる車体フレーム2の形状に適合してこの車体フレーム2内側に収容できるように、バッテリ4B,4Cと比べて幅が狭く設定される。下部フレーム23および後部フレーム24には、それぞれバッテリ4A並びに4Bおよび4Cを保持するためのクロスメンバもしくは受け皿(図示しない)を設け、バッテリ4A,4B,4Cはこれらクロスメンバもしくは受け皿上に載置される。
On the other hand, as can be understood from FIG. 2, the
後部フレーム24の上方には、バッテリ4B,4Cを覆うように乗員シート5が設けられる。乗員シート5は運転者席とその後部に続く同乗者席とからなる。そして、乗員シート5は矢印6の方向に開閉自在となるように、その前端部でヒンジ構造によって車体に軸支される。
An occupant seat 5 is provided above the
ヘッドパイプ21にはステアリングシャフト7が挿通され、ステアリングシャフト7の上端にはハンドル8が、下端にはフロントフォーク9がそれぞれ結合される。フロントフォーク9は前輪FWを支持する。
A steering
自動二輪車1の駆動装置としてのパワーユニット10が、下部フレーム23および後部フレーム24に連結される軸18a,18bによって懸架される。パワーユニット10は前部に電動モータ11を備え、後部に減速機12を備える。図示されていない減速機12の出力軸は、後輪RWに連結される。モータ11の軸と減速機12の入力軸とはベルト13によって動力伝達可能に連結されている。パワーユニット10の前部の、モータ11の下方にはモータ11を駆動するためのドライバ回路14とコンデンサ15とからなる駆動部が収容される。パワーユニット10の後部と後部フレーム24との間には緩衝装置を有するリヤサスペンション装置16が設けられる。同様のリヤサスペンション装置は車体右側にも設けられる。
パワーユニット10の前方において、左右一対の下部フレーム23の間には、モータ11に電力を供給する前記駆動部のコントローラ(制御部)17が設けられる。
A
In front of the
上記構成において、バッテリ4A〜4Cから供給される電力によってモータ11が駆動され、モータ11による動力は減速機12で減速されて後輪RWに伝達される。
In the above configuration, the
充電等のためにバッテリ4A,4B,4Cを自動二輪車1から取り外す場合、乗員シート5を開いてバッテリ4B,4Cの上方を開放し、この開放部を通じてバッテリ4A〜4Cを取り出す。まず、最初にバッテリ4Bおよび4Cのいずれか一方を上に持ち上げて取り出す。次に、バッテリ4Bおよび4Cの他方を同様に取り出す。続いて、バッテリ4B,4Cを取り出すことによって空間ができるので、この空間を通じてバッテリ4Aを後方に引きながら、上に持ち上げて取り出すことができる。なお、最も前方に配置されるバッテリ4Aは、乗員シート5とヘッドパイプ21との間でカウルの上部に設けることができる扉19を通して取り外すようにしてもよい。
When removing the
図3は左側カバーを取り外したパワーユニットの前部分を示す図、図4は同後部分を示す図である。また、図5はパワーユニットの前部分の平面断面、図6は同後部分の平面断面図である。さらに、図7はパワーユニットの前部分の要部断面図(車体前方から見た図)である。 FIG. 3 is a view showing the front portion of the power unit with the left cover removed, and FIG. 4 is a view showing the rear portion. 5 is a plan sectional view of the front portion of the power unit, and FIG. 6 is a plan sectional view of the rear portion. FIG. 7 is a cross-sectional view of the main part of the front portion of the power unit (viewed from the front of the vehicle body).
図3,図5および図7を参照して、パワーユニット10の前部分を説明する。パワーユニット10の前部分には、モータ11ならびにドライバ回路14およびコンデンサ15からなるモータの駆動部46が設けられる。モータ11および駆動部46を収容するケース(以下、「モータ部ケース」という)26には、スイングユニット50のケース(以下、「スイングユニットケース」という)51が回動自在に連結される。すなわち、このパワーユニット10では、モータ部ケース26とスイングユニットケース51とが連結されて「ケース部材」を構成する。
A front portion of the
モータ部ケース26は、ケース中間部27および該ケース中間部の左右にそれぞれ設けられる蓋28,29を含む。蓋28,29は複数のボルト30で中間部27に結合される。蓋28,29の上部には車体フレーム2にモータ部ケース6を結合する際に前記軸18a,18bをそれぞれ通すために使用される孔が形成されたボス31,32を有する。また、下部左右には自動二輪車1を自立させるために使用されるスタンド(図示せず)を支持するボルトを受け入れるためのボルト孔33,34がそれぞれ形成される。
The
モータ部ケース26は上下二つの区画を有していて、上の区画にはモータ11が収容される。モータ11はハウジング35およびステータ36、並びにステータ36と同軸に配置されたロータ37およびモータ軸38を含む。ハウジング35は、蓋28に植立されて支持される4本の植え込みボルト39がそれぞれ貫通できるように形成された、車両の前後方向に長い孔40を有し、これらの長孔40に前記ボルト39を通してハウジング35を蓋28に係合させる。長孔40を通してハウジング35側に突き出された植え込みボルト39にナット41を螺着してハウジング35を蓋28に固定する。ナット41を緩めると長孔40で植え込みボルトが長孔40内で長孔40の長手方向に案内されて、ハウジング35は該長手方向に変位自在となる。
The
図3に示すように、モータ11のハウジング35には、ベルト張力調整用のボルト(以下、「テンションボルト」という)42が、車両前方に向かって植立されている。このテンションボルト42はモータ部ケース26の前部壁43を貫通していて、つまりモータ部ケース26から外に突き出していて、その突き出した部分にダブルナット44が螺着されている。テンションボルト42は、該テンションボルト42の進退による調節力が効率よくモータ11に作用できるように、4本のスタッドボルト39のうち、上部のものと下部のものとの中間部つまりモータ11のほぼ中心に指向するように配置が設定される。
As shown in FIG. 3, a belt tension adjusting bolt (hereinafter referred to as “tension bolt”) 42 is planted in the
前記モータ部ケース26の蓋28にハウジング35を固定しているナット41を緩めた状態で、ダブルナット44の一方(端部側)を緩めてダブルナット44の他方をテンションボルト42に対して回動させるとテンションボルト42はダブルナット44の回動に応じて螺送される。その結果、ハウジング35はダブルナット44の回動方向に応じ、モータ部ケース26に対して車両の前後方向に変位する。つまり、ダブルナット44の回動によってモータ軸38と減速機12の入力軸(後述)との距離を変化させて、ベルト13の張力を調節することができる。テンションボルト42とダブルナット44の作用によるハウジング35の移動限界は二点鎖線35a,35bで示す。蓋29にはモータ11をモータ部ケース26に対して着脱するのに使用される開口29aが形成される。さらに、この開口29aを含めてモータ部ケース26全体を車体の右側からカバーする部材45が設けられる。
With the
モータ部ケース26の下の区画には駆動部46が設けられる。駆動部46はモータ11のほぼ真下に配置される。これによって、モータ部ケース26の幅方向寸法を小さくしてパワーユニット10が車体幅方向に広がらないようにできる。特に、駆動部46のうちドライバ回路14はモータ部ケース26の底部内面に配置させる。ドライバ回路14は、例えばFET等の半導体素子(スイッチング素子)47を含み、制御部17からの指示に応じてPWM信号を出力することによりモータ11の制御を行う。この半導体素子47の冷却効果を上げるためにヒートシンク48が設けられる。モータ部ケース26をアルミニューム合金等、熱伝導性の良好な材料で作成するとともに、図3に示すように、ヒートシンク48がモータ部ケース26の底部内面に密着するようにドライバ回路14を設置する。これによって、ヒートシンク48は半導体素子47等から伝導された熱を、モータ部ケース26を通じて外部に放散することができる。また、モータ部ケース26は、パワーユニット10の前部に設けられている。つまり、走行中の自動二輪車1において、パワーユニット10は十分に走行風を受けやすい位置にあるので、モータ11や駆動部46の放熱は一層良好である。
A
モータ11と駆動部46とを収容するモータ部ケース26は上下方向に分割するようにしてもよい。つまり、駆動部46を収容する区画を、モータ11を収容する上方の区画に対して着脱自在な一つの独立したブロックとすることができる。例えば、図3の矢印A−Aで示す線より下部を駆動部ブロックとして分割する。これによって、駆動部ブロックのみをモータ部ケース26から取り外して駆動部46を外部に露出させることができる。
The
また、駆動部46はモータ11の下方に配置したが、たとえば、モータ11の上方にモータ部ケース26を張り出させて、その張り出し部分に駆動部46を配置しても良い。駆動部46がモータ11から車幅方向に張り出さないように、平面視でモータ11と駆動部46とを重ねて配置してあれば、パワーユニット10の幅が拡大するのを回避することができる。
Further, although the
スイングユニットケース51は、図5に示すようにモータ軸38と同軸上に設けられる軸受52,53を介してモータ部ケース26に支持されている。スイングユニット51に収容されるベルト伝動装置は、駆動側プーリ54および後述の従動側プーリ73(図4、図6参照)、ならびにこれらプーリ間に掛け渡された「動力伝達部材」としてのベルト13を備え、駆動プーリ54はモータ軸38に固着される。
As shown in FIG. 5, the
図4および図6を参照してパワーユニット10の後部を説明する。パワーユニット10の後部に設けられる減速機12の要部は、スイングユニットケース51と該スイングユニットケース51の蓋55とで囲まれた空間に組み込まれた歯車装置である。減速機12の入力軸56は軸受57,58で支持され、この入力軸56に結合された歯車59は中間軸60に結合された中間大歯車61に噛み合う。中間軸60に結合された小歯車62は、軸受63,64でスイングユニットケース51と蓋55とに支持された出力軸65の歯車66と噛み合う。さらに出力軸65には、後輪RWのハブ67が結合される。
The rear part of the
一方、蓋55から突き出した前記入力軸56の部分56aには、遠心クラッチ68の外部材(クラッチアウタ)69が結合されるとともに、軸受70,71を介して内部材(クラッチシュー72aやスプリング72bを含む)72と、従動側プーリ73とが回動自在に設けられる。
On the other hand, an outer member (clutch outer) 69 of the centrifugal clutch 68 is coupled to the
前記伝達装置ケース51には、左側カバー74が被せられ、さらにその上から外カバー76が被せられる。また、図4に示すように、減速機12の歯車65の外周に対向して、歯車65の回転を検出する速度センサ77が設けられる。さらに、スイングユニットケース51の後端には前記リヤサスペンション装置16の下端を支持するためのボス78が形成される。
The
上記スイングユニット50では、駆動側プーリ54がモータ11によって回動させられると、ベルト13によって従動側プーリ73に動力が伝達される。そして、回転数が所定回転数に到達するとクラッチシュー72aがスプリング72bに打ち勝って拡がり、クラッチアウタ68に結合する。こうしてクラッチがつながると、入力軸56が回転する。入力軸56の回転は減速機12の各歯車で減速されて出力軸64に伝達され、後輪RWが回転する。
In the
本実施形態では、モータ部ケース26に対してスイングユニットケース51を揺動自在に連結した分割されたケース部材として、モータ部ケース26に対してモータ11を変位自在にしたが、ケース部材はこのような分割型ではなく、一体型として、そのケース部材に対してモータ11を変位自在としても良い。
In the present embodiment, the
1…自動二輪車、2…車体フレーム、 5…乗員シート、 10…パワーユニット、 11…モータ、 12…減速機、 13…ベルト、 14…ドライバ回路、 26…モータ部ケース、 35…ハウジング、 38…モータ軸、 39…植え込みボルト、 43…モータ部ケースの前部壁、 44…ダブルナット、 50…スイングユニット、 51…スイングユニットケース
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記モータおよび該モータを駆動するためのドライバを収容し、車体フレームに結合されるモータ部ケースと、
前記モータ部ケースに対して回動自在に連結され、前記動力伝達装置を収容するスイングユニットケースとを備え、
前記ドライバが、平面視で前記モータとほぼ重複するように、かつ前記モータ部ケースの内壁面に配置されていることを特徴とする電動車両の駆動装置。 In a drive device for an electric vehicle comprising a motor and a power transmission device that transmits the power of the motor to the wheels of the vehicle,
A motor unit case that houses the motor and a driver for driving the motor and is coupled to the vehicle body frame ;
A swing unit case that is rotatably connected to the motor unit case and houses the power transmission device;
The drive device for an electric vehicle, wherein the driver is disposed on an inner wall surface of the motor portion case so as to substantially overlap the motor in a plan view.
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