JP4379867B2 - Power unit for electric vehicles - Google Patents
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Description
本発明は、電動車両用パワーユニットに関するものである。 The present invention relates to a power unit for an electric vehicle.
従来のパワーユニットの一部を構成するドライブシャフトとして、トランスアクスルに連結したものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1の図1を以下の図5で説明する。なお、符号は振り直した。
図5は従来のドライブシャフト取付構造を示す断面図であり、トランスアクスル201内に最終減速機202を設け、この最終減速機202に備える軸受203にケーシング204を回転自在に取付け、このケーシング204内に配置したギヤ206に連結軸207の一部を構成する軸部208を取付け、連結軸207のトランスアクスル201外に突出する筒状のアウターレース211内に中間軸212を連結したことを示す。なお、中間軸212は図示せぬ車輪に連結する。
FIG. 1 of Patent Document 1 will be described with reference to FIG. In addition, the code | symbol was reassigned.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional drive shaft mounting structure. A
中間軸212は、先端にトリポート213をスプライン結合したものであり、トリポート213は外周に半径方向に突出した3つの円柱状のトラニオン214を形成し、これらのトラニオン214にそれぞれベアリング216を介してローラ217を回転自在に取付けたものである。ローラ217は前述のアウターレース211の中空部に設けた3本の軸方向に延びる溝内をそれぞれ摺動する。
The
上記した連結軸207及び中間軸212は、ドライブシャフト218に備える部品である。また、上記したアウターレース211、中間軸212、トリポート213、トラニオン214、ベアリング216及びローラ217は、等速ジョイント、即ち、インボードジョイントを構成する部品である。
The connecting
トランスアクスル201と車輪とは、上記のドライブシャフト218で連結するが、例えば、トランスアクスル201と車輪との距離が短い場合、ドライブシャフト218の全長も短くなり、ドライブシャフト218のインボードジョイントの最大屈曲角が決まっているために、車輪の上下ストローク量が小さくなり、車両の乗り心地等に影響を及ぼす。
The
そこで、車輪の上下ストローク量を大きくするために、ドライブシャフト218の全長を大きくすれば、トランスアクスル201と車輪との距離が大きくなり、左右の車輪の距離、いわゆるトレッドが大きくなって、車幅が大きくなり、車両の大型化を招く。
Therefore, if the total length of the
トランスアクスル201と車輪とを所定距離に維持しつつ、ドライブシャフト218の全長を大きくする、例えば、アウターレース211のトランスアクスル201からの突出量を減らしてドライブシャフト218の全長を大きくすることができれば、車輪の上下ストローク量を大きく確保できる。
If the total length of the
また、近年では、制限された車両の外形寸法の中で車内(例えば、車室、荷物室等)寸法をより拡大することが求められ、パワーユニット、動力伝達装置自体をよりコンパクトにしたり、パワーユニット及び動力伝達装置を車体外方寄りに配置することが必要となってきた。このような対策を、ドライブシャフト218の全長を確保した状態で実施できれば、上記した車輪上下ストローク量を確保できるとともに、トランスアクスル201をより車体外方に移動できて車内スペースが拡大できる。
Further, in recent years, it has been required to further increase the size of the interior of a vehicle (for example, a passenger compartment, a luggage compartment, etc.) among the limited vehicle outer dimensions, and the power unit and the power transmission device itself can be made more compact, It has become necessary to dispose the power transmission device on the outside of the vehicle body. If such a countermeasure can be implemented in a state where the entire length of the
本発明の目的は、電動車両用パワーユニットを改良することで、車輪の上下ストローク量を確保するとともに動力伝達装置のコンパクト化を図り、更には、車内スペースを拡大することにある。 An object of the present invention is to improve the power unit for an electric vehicle, thereby ensuring the vertical stroke amount of the wheel, reducing the size of the power transmission device, and further expanding the space in the vehicle.
請求項1に係る発明は、サイドフレームに車輪を駆動するパワーユニットを取付けた電動車両であって、パワーユニットが、電動モータと、この電動モータの回転軸に連結した減速機構と、この減速機構に設けたファイナルギヤに連結したドライブシャフトと、これらの電動モータ、減速機構の全体及びドライブシャフトの一部を収納するケースとからなる電動車両用パワーユニットにおいて、回転軸の軸直角方向に並ぶようにファイナルギヤを配置し、このファイナルギヤの内側にドライブシャフトの一端に備えた等速ジョントを配置するとともに、サイドフレームの下方にパワーユニットを配置したことを特徴とする。 The invention according to claim 1 is an electric vehicle in which a power unit for driving wheels is attached to a side frame, and the power unit is provided in the electric motor, a speed reduction mechanism connected to a rotating shaft of the electric motor, and the speed reduction mechanism. In a power unit for an electric vehicle comprising a drive shaft connected to the final gear and a case for housing these electric motors, the entire speed reduction mechanism, and a part of the drive shaft , the final gear is arranged in a direction perpendicular to the axis of rotation. The constant velocity joint provided at one end of the drive shaft is disposed inside the final gear, and the power unit is disposed below the side frame.
ファイナルギヤの内側に等速ジョントを配置することで、等速ジョイントの車両側方への突出量が小さくなる。また、左右のサイドフレームのそれぞれの下方にパワーユニットを配置したときに、左右のパワーユニット間の距離をより大きくすることができる。 By disposing the constant velocity joint inside the final gear, the amount of protrusion of the constant velocity joint to the side of the vehicle is reduced. Further, when the power units are arranged below the left and right side frames, the distance between the left and right power units can be further increased.
請求項1に係る発明では、回転軸の軸直角方向に並ぶようにファイナルギヤを配置し、このファイナルギヤの内側に等速ジョントを配置することで、等速ジョイントの車両側方への突出量を小さくすることができ、パワーユニット、詳しくは減速機構及びドライブシャフトからなる動力伝達装置をコンパクトにすることができる。 In the invention according to claim 1, the final gear is arranged so as to be aligned in a direction perpendicular to the axis of the rotation shaft , and the constant velocity joint is arranged inside the final gear, so that the constant velocity joint protrudes toward the vehicle side. The power transmission unit comprising the power unit, specifically the speed reduction mechanism and the drive shaft, can be made compact.
また、左右のサイドフレームのそれぞれの下方にパワーユニットを配置したときに、左右のパワーユニット間の距離をより大きくすることができ、左右のパワーユニット間に大きなスペースを形成することができる。従って、このスペース側へ車内スペースを拡大することができ、大きな車内スペースを確保することができる。 Also, when placing the power unit to each of the lower left and right side frames, it is possible to increase the distance between the left and right of the power unit, it is possible to form a large space between the left and right of the power unit. Therefore, the vehicle interior space can be expanded to the space side, and a large vehicle interior space can be secured.
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図1は本発明に係るパワーユニットを搭載した電動車両の説明図であり、電動車両10は、フロントシート11の下方、詳しくは、フロアパネル12の下部にバッテリ13を配置し、左右の前輪14間にパワーユニット16を配置し、このパワーユニット16、詳しくは後述する電動モータにバッテリ13から給電することで前輪14を駆動するものである。なお、18はリヤシート、21は車室、22は左右の後輪である。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
FIG. 1 is an explanatory view of an electric vehicle equipped with a power unit according to the present invention. The
図2は本発明に係るパワーユニットを説明する平面図(矢印(FRONT)は車両前方を表す。以下同じ。)であり、電動車両10の前部に左右一対のフロントサイドフレーム31,32を配置し、これらのフロントサイドフレーム31,32のそれぞれの下部にパワーユニット16を構成する左パワーユニット33及び右パワーユニット34を取付け、これらのパワーユニット33,34にそれぞれ左右の前輪14,14を連結したことを示す。
FIG. 2 is a plan view for explaining the power unit according to the present invention (the arrow (FRONT) represents the front of the vehicle. The same applies hereinafter), and a pair of left and right
ここで、36,37はフロアパネル12の車幅方向中央寄りに取付けたフロアフレーム、41,42はフロアパネル12の車幅方向両縁部に設けたサイドシル、43,44は前輪14を上下自在に支持するためにフロントサイドフレーム31,32にそれぞれ取付けたサスペンションアーム、46はフロントサイドフレーム31,32のそれぞれの前端に渡したバンパビームである。
Here, 36 and 37 are floor frames attached to the center of the
左パワーユニット33は、パワーユニット本体51と、このパワーユニット本体51からほぼ車体側方へ延ばしたドライブシャフト52とからなり、ドライブシャフト52の先端をハブ(不図示)を介して前輪14に連結する。
The left power unit 33 includes a power unit
ドライブシャフト52は、各端部にそれぞれ等速ジョイント54,55を設けたものであり、パワーユニット本体51側の等速ジョイント54はインボードジョイント(inboard joint)、前輪14側の等速ジョイント55はアウトボードジョイント(outboard joint)とも呼ぶ。
右パワーユニット34は、上記した左パワーユニット33と基本構造は同一であり、以降の詳細説明は省略する。
The
The
図3は本発明に係るパワーユニットを示す断面図であり、左パワーユニット33は、電動モータ61と、この電動モータ61の回転軸62に連結した動力伝達装置63と、これらの電動モータ61の全体及び動力伝達装置63の一部を収納する駆動ケース64とからなり、動力伝達装置63は、複数のギヤ及び支軸で構成した減速機構66と、この減速機構66に連結した前述のドライブシャフト52とからなる。なお、71,72,73,74は駆動ケース64を構成するケース本体(太線で示した部材である。)、第1ケースカバー、第2ケースカバー及び第3ケースカバーである。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a power unit according to the present invention. The left power unit 33 includes an
電動モータ61は、ケース本体71に取付けたステータ76と、このステータ76の内側に配置したロータ77とからなり、ステータ76はコイル78を備え、ロータ77は、ケース本体71に取付けた第1ベアリング81及び第1ケースカバー72に支軸82を介して取付けた第2ベアリング83で回転可能に支持した回転軸84と、この回転軸84に取付けたフランジ部材86,87で支持する複数の永久磁石88とを備える。
コイル78は、バスバー91、接続金具92を介して外部から通電されるものである。なお、93は接続コネクタである。
The
The
支軸82は、端部におねじ95を形成した部材であり、おねじ95にナット96をねじ込むことで第1ケースカバー72に取付けたものである。
回転軸84は、先端部に歯部97を形成した部材である。
The
The
減速機構66は、ケース本体71と第2ケースカバー73とで保持した第1支軸111と、第2ケースカバー73にベアリング112を介して回転自在に取付けるとともに第3ケースカバー74にベアリング113を介して回転自在に取付けた第2支軸114と、ケース本体71にベアリング116を介して回転自在に取付けるとともに第3ケースカバー74にベアリング117を介して回転自在に取付けた支軸としてのギヤ支持筒体118と、第1支軸111に複数のベアリング121を介して回転自在に取付けるとともに回転軸84の歯部97に噛み合わせた第1ギヤ122と、第2支軸114の一端部側にスプライン結合させるとともに第1ギヤ122に噛み合わせた第2ギヤ123と、第2支軸114の他端部側に一体成形した第3ギヤ124と、ギヤ支持筒体118の外周面から一体に突出させたフランジ部126に複数のボルト127で取付けるとともに第3ギヤ124に噛み合わせたファイナルギヤとしての第4ギヤ128とからなる。なお、129はベアリング112に第2支軸114を取付けるナットである。
The
ドライブシャフト52の等速ジョイント54は、ギヤ支持筒体118に形成した大径穴131及び小径穴132に結合、詳しくはスプライン結合させたハウジング133と、このハウジング133の大径穴131内に形成した3本の溝134内を摺動する3個のローラ136と、これらのローラ136をそれぞれ回転自在に支持する軸137を一体に備えるスパイダ138と、このスパイダ138に端部をスプライン結合したシャフト141と、ハウジング133内にダストが入り込むのを防止するためにハウジング133とシャフト141とに被せたゴムブーツ142とからなる摺動式トリポート型ジョイントである。なお、144,145はゴムブーツ142を固定するためのバンドである。
The constant velocity joint 54 of the
図4(a),(b)は動力伝達装置における等速ジョイントの配置を比較する断面図である。なお、(a),(b)共に図の上下方向が車両の左右方向(車幅方向である。)である。
(a)に示した比較例の動力伝達装置230は、終減速装置231と、この終減速装置231の左右に連結したドライブシャフト232,233とからなる。これらのドライブシャフト232,233の先端部が左右の車輪に連結される。
4A and 4B are cross-sectional views for comparing the arrangement of constant velocity joints in the power transmission device. Note that in both (a) and (b), the vertical direction in the figure is the horizontal direction of the vehicle (the vehicle width direction).
The
終減速装置231は、駆動源側に連結した伝動軸235と、この伝動軸235に一体成形した減速小ギヤ236と、この減速小ギヤ236に噛み合う減速大ギヤ237(輪郭を太線で示した部分である。)と、この減速大ギヤ237を支持する差動装置238と、ケース239(左ケース239aと右ケース239bとに二分割したものである。)からなる。なお、242は伝動軸235を支持するために左ケース239aに取付けたベアリングである。
The
差動装置238は、減速大ギヤ237を支持するデファレンシャルケース244と、このデファレンシャルケース244に貫通させて取付けたピン245と、このピン245に回転自在に取付けるとととにデファレンシャルケース244内の中空部246に収納した差動小ギヤ247,247と、これらの差動小ギヤ247,247に噛み合わせるとともに中空部246内に収納した差動大ギヤ248,248とからなる。
The
デファレンシャルケース244は、左ケース239aに取付けたベアリング(円すいころ軸受である。)251と、右ケース239bに取付けたベアリング(円すいころ軸受)252とで回転自在に支持し、外周面から一体に突出させたフランジ部253に複数のボルト254で減速大ギヤ237を取付けた部品である。なお、複数の符号256はケース239内にダストが入り込むのを防止するダストシールである。
The
ドライブシャフト232は、一端に等速ジョイント258(インボードジョイントである。)を備え、この等速ジョイント258を構成するハウジング261(輪郭を太線で示した部分である。)の軸部262を上記の差動大ギヤ248にスプライン結合させた部材である。ドライブシャフト233は、上記したドライブシャフト232と同一構造であり、詳細説明は省略する。なお、264,265,266,267はローラ、スパイダ、シャフト及びゴムブーツである。
The
上記した比較例の動力伝達装置230では、ドライブシャフト232,233のそれぞれの等速ジョイント258、詳しくはハウジング261が車両の左右方向に突出する。ここで、ファイナルギヤである減速大ギヤ237の歯幅の中心から各ハウジング261の端部までの距離をL1,L2とする。
In the
(b)に示した実施例の動力伝達装置63では、ドライブシャフト52の等速ジョイント54、詳しくはハウジング133(輪郭を太線で示した部分である。)は、ファイナルギヤである第4ギヤ128の内側に位置するために、車両の左方向の突出しない。ここで、第4ギヤ128の歯幅の中心からハウジング133の端部までの距離をL3とすると、(a)に示した距離L1,L2に対してL3<L1、L3<L2となる。
In the
従って、本実施例の動力伝達装置63は、(a)に示した比較例の動力伝達装置230に対して車幅方向の外形寸法を小さくすることができ、ひいては、パワーユニット16(図2参照)のコンパクト化を図ることができる。
Therefore, the
以上の図2及び図3で説明したように、本発明は、左右のフロントサイドフレーム31,32にそれぞれ車輪としての前輪14を駆動するパワーユニット(左パワーユニット33及び右パワーユニット34)を取付けた電動車両10であって、パワーユニット33,34を、電動モータ61と、この電動モータ61の回転軸62に連結した減速機構66と、この減速機構66に設けた第4ギヤ128に連結したドライブシャフト52と、これらの電動モータ61、減速機構66の全体及びドライブシャフト52の一部を収納する駆動ケース64とから構成し、第4ギヤ128の内側にドライブシャフト52の一端に備えた等速ジョント54を配置するとともに、フロントサイドフレーム31,32のそれぞれの下方にパワーユニット33,34を配置したことを特徴とする。
As described above with reference to FIGS. 2 and 3, the present invention is an electric vehicle in which power units (the left power unit 33 and the right power unit 34) for driving the
第4ギヤ128の内側に等速ジョント54を配置することで、等速ジョイント54の車両側方への突出量を小さくすることができ、パワーユニット33,34、詳しくは減速機構66及びドライブシャフト52からなる動力伝達装置63をコンパクトにすることができる。
By disposing the constant velocity joint 54 inside the
また、フロントサイドフレーム31,32の下方にパワーユニット33,34を配置することで、左右のパワーユニット33,34間の距離をより大きくすることができ、左右のパワーユニット33,34間に大きなスペース150を形成することができる。従って、このスペース150側へ車内スペース、例えば車室21(図1参照)を拡大することができ、大きな車室21を確保することができる。
Further, by arranging the
尚、本実施形態では、パワーユニットを電動車両に搭載したが、これに限らず、バッテリの代わりに燃料電池を備える燃料電池車両に上記のパワーユニットを搭載してもよい。 In the present embodiment, the power unit is mounted on the electric vehicle. However, the present invention is not limited thereto, and the power unit may be mounted on a fuel cell vehicle including a fuel cell instead of the battery.
本発明のパワーユニットは、電動車両、燃料電池車両に好適である。 The power unit of the present invention is suitable for electric vehicles and fuel cell vehicles.
10…電動車両、14…車輪(前輪)、31,32…サイドフレーム(フロントサイドフレーム)、33,34…パワーユニット(左パワーユニット、右パワーユニット)、52…ドライブシャフト、54,55…等速ジョイント、61…電動モータ、62…回転軸、63…動力伝達装置、64…ケース(駆動ケース)、66…減速機構、128…ファイナルギヤ(第4ギヤ)。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記パワーユニットが、電動モータと、この電動モータの回転軸に連結した減速機構と、この減速機構に設けたファイナルギヤに連結したドライブシャフトと、これらの電動モータ、減速機構の全体及びドライブシャフトの一部を収納するケースとからなる電動車両用パワーユニットにおいて、
前記回転軸の軸直角方向に並ぶように前記ファイナルギヤを配置し、このファイナルギヤの内側に前記ドライブシャフトの一端に備えた等速ジョントを配置するとともに、前記サイドフレームの下方に前記パワーユニットを配置したことを特徴とする電動車両用パワーユニット。 An electric vehicle having a power unit for driving wheels on a side frame,
The power unit includes an electric motor, a speed reduction mechanism connected to the rotating shaft of the electric motor, a drive shaft connected to a final gear provided in the speed reduction mechanism, the electric motor, the whole speed reduction mechanism, and one of the drive shafts. In a power unit for an electric vehicle comprising a case for storing a part,
The final gear is arranged so as to be aligned in a direction perpendicular to the axis of the rotation shaft, a constant velocity joint provided at one end of the drive shaft is arranged inside the final gear, and the power unit is arranged below the side frame. A power unit for an electric vehicle characterized by that.
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