JP4782198B2 - 車両用駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前段に記載の車両用の駆動装置に関する。

特許文献１には、ホイール被駆動車両用の駆動装置が開示されており、この駆動装置においては、リムが電動モータによって駆動されている。リムは、車両側の軸を中心に枢動可能となるように装着されるロッカーアームに取付けられている。車両側の軸とリムの回転軸との間の距離は一定である。リムの駆動力は噛合ギヤ、歯付ベルト又はチェーンによって供給される。

独国特許出願公開第 １９８ ５８ ３９５ Ａ１号明細書

本発明の目的は、車両用の駆動装置を提案することであり、この駆動装置は少なくとも１つの電気機械を備え、車両の高度な運転快適性を確実にするホイールサスペンションにおける、コンパクトな設計及び／又は小さなバネ下質量を有する。

本発明によれば、その目的は請求項１の特徴によって達成される。したがって、ホイールサスペンションは、ストラットユニット及びそのストラットユニットの軸に対して同軸に配置され、電気機械とホイールとの間でトルクを伝達する装置を備える。

ダンパをバネ（通常はヘリカルスプリング）に結合したものが、ストラットユニットと呼ばれる。ストラットユニットは、スタブアクスルを付加して提供される場合、ホイールサスペンションとして使用することもできる。

あるいは、空気バネ又はラバーベローズとダンパの組み合わせでも使用することができる。

ストラットユニットに対して同軸であり、電気機械とホイールとの間でトルクを伝達する装置の配置は、必要とされる設置空間に関して有利である。以上により可能となる、車両に対しての固定の仕方における電気機械の有利な配置によって、例えば、ホイールハブモータの場合のようにはバネ下質量は増加することはない。その上、電気機械及びその先にある電気部品は、ホイール及び特にブレーキの周囲に存在する場合のように、極端な環境影響及び高いレベルの動的な力による耐久性についての悪影響を受けることはない。

さらに、本発明による駆動装置により、互いの距離が変化する電気機械とホイールとの間でのトルク伝達が可能となる。

１つの好ましい実施形態において、ダンパのピストンによって、電気機械とホイールとの間でトルクが伝達される場合、ピストンの回転運動の結果として、ダンパのピストンとシリンダとの間に静摩擦トルク又は静止摩擦が全くないのでダンパの動力学は改善される。

ストラットユニットに対して同軸である、電機機械の回転軸の発明性のある配置は、必要とされる設置空間について有利な効果があり、電気機械がヘリカルスプリングの内側に配置されるとき効果は特に大きい。電気機械がヘリカルスプリングを取囲む場合、比較的大きい直径が、電気機械によって発生可能な最大トルクに対しての利点を与える。

ヘリカルスプリングの外側に電気機械の回転軸を配置することにより、既存の設置空間に対して有利な配置が可能となる。特に、電気機械の回転軸が、ストラットユニットの軸に平行して配置されることができる。

電気機械が１つ又は複数のホイールの近くに配置される時、力の伝達効率も改善される。

１つの特に好ましい実施形態において、ストラットユニットは、マクファーソン式ストラットユニットである。マクファーソン式ストラットユニットは、車両フレームに回転可能に取り付けられて連結され、その結果、ステアリング運動が可能となる完全なホイールサスペンションシステムを構成する。そして、電気機械は、車両に固定、又は車両がホイールのステアリング運動に追随するよう有利に配置され得る。

本発明による駆動装置は、主駆動源として使用されるのみならず、ハイブリッド車の補助駆動源としても好ましく役立てることもできる。例えば、ハイブリッド車の１つの軸は、内燃機関によって駆動されることができ、第２の軸のホイールは、本発明による駆動装置によって駆動されることができる。より詳細には、後輪駆動車において、必要とされる設置空間に対する本発明による駆動装置の特に好ましい配置の結果として、本発明による駆動装置を前軸のホイールに配置することができる。これは、これは前輪にトルクを加えることにより安全性を向上させ、後輪駆動車の制動力を回生できる。それゆえ、特に必要とされる設置空間に関して、全輪に機能をもたせることは有利である。

本発明のさらなる効果は、説明及び図面から明らかになる。本発明の特定の例示的実施形態が、図面に簡略化されて示され、以下の記載においてより詳細に説明される。

路面の凹凸のある部分のため、車両のホイールは、回転運動だけでなく上向き及び下向きの運動もしなければならない。特に乗用車ではいつも起こるように、車両が高速で走行するとき、これらの運動は極めて短時間内に発生し、その結果極めて大きな加速度値及び減速度値が路面に対して垂直に発生する。結果的に、大きくてパルスのような力が車両に作用し、運動質量が大きければ大きいほど、これらの力はますます大きくなる。ホイールサスペンションは、車両フレームとホイールとの間に連結をなし、スプリングサスペンション及び路面からの衝撃を遮断し揺動に変換する機能を有する減衰手段を備える。上向き及び下向きの運動に対して、車両フレームに、少なくとも間接的に固定して連結された車両の部品は、車両に固定していると見なされるが、一方、ホイールに固定して連結される部品又は質量は被駆動質量又はバネ下質量と見なされる。

車両用の駆動装置（図１に示す）は、上部バネ受け３に固定して連結されたステータ２を備える電気機械１を示す。内部ロータとして実施される電気機械１のロータ４は、上部バネ受け３に回転可能に取付けられる。

電気機械１は、外部ロータとして対応する構造を適応しても実施が可能である。

上部バネ受け３は、車両フレーム（図示せず）に回転可能に取付け、あるいは固定して連結されることができる。

図示した駆動装置のホイールサスペンションは、マクファーソン式ストラットユニットを備え、このマクファーソン式ストラットユニットは、ヘリカルスプリング５、及びシリンダ６とピストン７から構成されるダンパから形成される。

電気機械１は、ヘリカルスプリング５の内側に配置される。本配置は、本発明による駆動装置のオプションとしての使用、例えば、従来型の駆動源とハイブリッド型の駆動源のいずれもが装着された車両の場合などに、ストラットユニットの外側に電気装置１の利用可能ないかなる設置空間をも保持する必要がないので特に好ましい。

ロータ４は、電気機械１とホイール又はホイールハブ９との間のトルク伝達装置の第１の部分８に固定して連結される。第１の部分８は、軸方向に移動可能な捩りクラッチ１０によりダンパピストン７に作動可能に連結される。第１の部分８は、ストラットユニットの軸に対して同軸に配置される。

軸方向に移動可能な捩りクラッチ１０は、軸方向に延在し、かつ少なくともホイールサスペンションの考えられる最大のバネ撓みと同じ大きさの範囲において、車両に固定された第１の部分と第２のバネ下部分との間でトルクを伝達することができるという事実によって特徴付けられる。その結果、トルク伝達装置は、軸方向長さが可変となる。例えば、摺動バネ、スプラインシャフト、多角形シャフト連結又は摺動スリーブが軸方向に移動可能な捩りクラッチ１０として用いられることができる。

ダンパピストン７へのトルク伝達（図１に示す）に関して、トルク伝達を目的とする歯部を備えたダンパピストン７の軸方向部分が、ピストン７が最大限に引き込まれるときでも、シリンダ６の外側に位置するように都合よく配置される。

マクファーソン式ストラットユニットを備える図１による好ましい実施形態において、ダンパピストン７の軸とホイール９の軸との間の角度は、ホイール９の全バネ撓み範囲にわたって一定のままであり、その結果、ダンパピストン７の軸からホイール９の軸への必要角度により生じるトルク経路の曲げ（このトルクはトルク伝達装置によって伝達される）は、例えばプレートギヤ機構１１によって与えられる。

ダンパピストン７の軸とホイール９の軸との間の角度が、バネのたわみ範囲にわたって変化する他のホイールサスペンションシステムにおいては、プレートギヤ機構１１は、この角度の変化を補償する別のトルク伝達手段によって、本発明に従って置き換えられる。

本発明の範囲内では、トルク伝達装置の一部としてのダンパピストン７の配置は、ストラットユニットの軸に対して同軸であると考えられる。

図２〜図４には図１の配置の代替の配置を示し、ここでは、マクファーソン式ストラットユニットのダンパのシリンダ６がホイールサスペンションのバネ下部に連結され、ダンパのピストン７が回転可能に上部バネ受け３に取付けられているのでステアリング運動が可能となる。

同一の構成要素には同じ参照番号が常に与えられる。さらに、変わらない特徴及び機能については、図１の例示的実施形態に関する説明が参照される。後続の説明は、図１による例示的実施形態との違いに基本的に限定される。

図２に電気機械１が同じくヘリカルスプリング５の内側に配置される駆動装置を示す。ロータ４は、電気機械１とホイール９との間のトルク伝達装置の第１の部分８に固定して連結されている。軸方向に移動可能な捩りクラッチ１０により、第１の部分８は、トルク伝達装置の第２の部分１２に作動可能に連結されている。第２の部分１２もまたストラットユニットの軸に対して同軸に配置されている。第２の部分１２は、ストラットユニットの軸上にあるプレートギヤ機構１１の一部に、回転するような固定の仕方で連結されている。

図３に示す駆動装置の場合、電気機械１は、ヘリカルスプリング５の外側に同軸に配置されている。

図２による例示的実施形態と比較して、電気機械１はより大きい直径を有し、ヘリカルスプリング５はより小さな直径を有している。他と比べて大きい直径によって、電気機械１は、他と比べて大きいトルクを生成することができる。

電機機械１によって生成される最大トルクが電気機械１の直径に依存することは、本発明による駆動装置の配置を選定する際に考慮されるべきであり、例えば図２又は図３による例示的実施形態の通りである。

図４による例示的実施形態において、電気機械１の回転軸がマクファーソン式ストラットユニットの軸と平行して位置するように、電気機械１はヘリカルスプリング５の外側に配置されている。電気機械１は、その出力軸として、第２のギヤホイール１４と噛み合う第１のギヤホイール１３を備えている。マクファーソン式ストラットユニットの軸に対して同軸に配置される第２のギヤホイール１４は、トルク伝達装置の第１の部分８に固定して連結されている。第２のギヤホイール１４に加えて、電気機械１とホイール９との間のトルク伝達装置の構成要素はすべて、マクファーソン式ストラットユニットの軸に対して同軸に配置されている。

２つの互いに噛み合っているギヤホイール１３、１４の代わりに、例えば、トルクは、歯付きベルト又はチェーンによって伝達されることもできる。

ヘリカルスプリングの内側に同軸に配置される電気機械を備え、かつトルクがダンパピストンによって伝達される駆動装置を示す。 ヘリカルスプリングの内側に同軸に配置される電気機械を備えた駆動装置を示す。 ヘリカルスプリングの外側に同軸に配置される電気機械を備えた駆動装置を示す。 ヘリカルスプリングの外側に配置される電気機械を備え、かつこの電気機械の回転軸はストラットユニットの軸と平行に配置された駆動装置を示す。

Claims (13)

1. 車両フレームと、上向き及び下向きの運動に対して、前記車両フレームに少なくとも間接的に固定して連結される電気機械（１）と、バネ付ホイールサスペンションと、トルクを伝達する装置によって駆動されるホイール（９）と、を備えた車両用駆動装置であって、
   前記バネ付ホイールサスペンションがストラットユニットを備え、トルクを伝達する前記装置が、前記電気機械（１）と前記ホイール（９）との間で、前記ストラットユニットの軸に対して同軸に配置され、前記ストラットユニットは車両フレームに回転可能に取り付けられ、前記電気機械のステータは前記ストラットユニットに固定して連結されることを特徴とする駆動装置。
2. 前記電気機械（１）の回転軸が、前記ストラットユニットに対して同軸に配置されることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記電気機械（１）が、前記ストラットユニットのヘリカルスプリング（５）を同軸に取り囲むことを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記ストラットユニットのヘリカルスプリング（５）が、前記電気機械（１）を同軸に取り囲むことを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
5. 前記電気機械（１）の回転軸が、前記ヘリカルスプリング（５）の外側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
6. 前記電気機械（１）の回転軸が、前記ストラットユニットの軸に平行に配置されることを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
7. 前記電気機械（１）と前記ホイール（９）との間でトルクを伝達する前記装置の一部が、ダンパのピストン（７）であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の駆動装置。
8. 車両フレームと、上向き及び下向きの運動に対して、前記車両フレームに少なくとも間接的に固定して連結される電気機械（１）と、バネ付ホイールサスペンションと、トルクを伝達する装置によって駆動されるホイール（９）と、を備えた車両用駆動装置であって、
   前記バネ付ホイールサスペンションがストラットユニットを備え、前記電気機械（１）が、前記ストラットユニットのヘリカルスプリング（５）を同軸に取り囲み、トルクを伝達する前記装置が、前記電気機械（１）と前記ホイール（９）との間で、前記ストラットユニットの軸に対して同軸に配置され、前記ストラットユニットを同軸に取り囲むことを特徴とする駆動装置。
9. 前記電気機械（１）の回転軸が、前記ストラットユニットに対して同軸に配置されることを特徴とする請求項８に記載の駆動装置。
10. 前記ストラットユニットが上部バネ受け（３）を備え、前記電気機械（１）が前記上部バネ受け（３）に固定して連結されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の駆動装置。
11. 前記電気機械（１）と前記ホイール（９）との間でトルクを伝達する前記装置が、その軸方向長さに関して変化され得ることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の駆動装置。
12. 前記電気機械（１）と前記ホイール（９）との間でトルクを伝達する前記装置が、軸方向に移動可能な捩りクラッチ（１０）によって作動可能に連結されている少なくとも２つの部品（８、７、１２）から構成されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の駆動装置。
13. 前記ストラットユニットが、マクファーソン式ストラットユニットであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の駆動装置。

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