JP5813997B2

JP5813997B2 - 電動機付き車両の駆動装置

Info

Publication number: JP5813997B2
Application number: JP2011114505A
Authority: JP
Inventors: 昌也越智; 伊藤　隆; 伊藤　　隆; 健太小室
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2015-11-17
Anticipated expiration: 2031-05-23
Also published as: JP2012244833A

Description

本発明は、駆動源として少なくとも駆動用モータが用いられ、前記駆動用モータと駆動輪とが等速ジョイントにより連結される電動機付き車両の駆動装置に関する。

自動車等の車両には、駆動源として、例えば、駆動用モータが用いられている場合がある。実際上、エンジンと駆動用モータとが搭載されるハイブリッド自動車や、前記駆動用モータのみが搭載される電気自動車（又は燃料電池電気自動車）等の電動機付き車両が知られている。

この種の電動機付き車両では、一般的に、駆動用モータの回転力を等速ジョイントを介して駆動輪（タイヤ）に伝達することにより、前記駆動輪の回転作用下に走行するように構成されている。

この種の技術として、例えば、特許文献１に開示されている電気自動車の駆動機構が知られている。この駆動機構は、図７に示すように、モータケース１内にコイル２が巻かれたステータ３が圧入固定されている。モータケース１内には、空芯モータを構成するカップ状ロータ４が収容されるとともに、このカップ状ロータ４は、永久磁石５により回転自在である。カップ状ロータ４の底部内側には、モータ側等速ジョイント６が固定されており、このモータ側等速ジョイント６に一端が連結されるシャフト７は、タイヤ側等速ジョイント８を介してタイヤ９側に接続されている。

これにより、カップ状ロータ４の空芯部までドライブシャフト７を引き込むことができ、前記ドライブシャフト７の長さを、従来の駆動機構の２倍以上にすることが可能になっている、としている。

特開平４−３２５８０３号公報

上記の駆動機構では、モータケース１内にカップ状ロータ４を配設することにより、空芯モータを構成している。しかしながら、モータ内に空芯が設けられるため、該モータ全体が径方向に相当に大型化するという問題がある。

本発明はこの種の問題を解決するものであり、空芯を設けることがなく、小型化及び軽量化を図るとともに、ドライブシャフトのストローク量を維持することが可能な電動機付き車両の駆動装置を提供することを目的とする。

本発明は、駆動源として少なくとも駆動用モータが用いられ、前記駆動用モータと駆動輪とが、ドライブシャフト及び等速ジョイントにより連結される電動機付き車両の駆動装置に関するものである。

この駆動装置では、等速ジョイントであるインボードジョイントは、ジョイント部が駆動用モータの内周部に収容されるとともに、前記インボードジョイントを構成するアウタカップは、内周部に前記ジョイント部が摺動する摺動面を設け、且つ、外周部が、前記駆動用モータを収容するモータケース内に、該モータケースと前記アウタカップとの間に介在する軸受によって回転自在に支持されるとともに、前記駆動用モータの内周部に配置されている。

また、この駆動装置では、駆動用モータの内周部には、前記駆動用モータの回転を減速してインボードジョイントに伝達させるための減速機構が収容されることが好ましい。

本発明によれば、インボードジョイントを構成するアウタカップは、駆動用モータの内周部に、軸受を介して回転自在に支持されている。このため、駆動用モータの回転力は、アウタカップに直接伝達され、インボードジョイントに駆動力を確実且つ容易に伝えることができる。従って、空芯を設けることがなく、小型化及び軽量化を図ることが可能になる。

しかも、インボードジョイントのジョイント部は、駆動用モータの内周部に収容されるため、ドライブシャフトのストローク量を良好に維持することができる。

本発明の第１の実施形態に係る電動機付き車両の駆動装置が採用される車両の説明図である。前記駆動装置の概略断面説明図である。本発明の第２の実施形態に係る電動機付き車両の駆動装置の概略断面説明図である。前記駆動装置を構成する減速機構の、図３中、ＩＶ−ＩＶ線断面説明図である。本発明の第３の実施形態に係る電動機付き車両の駆動装置の概略断面説明図である。前記駆動装置を構成する減速機構の、図５中、ＶＩ−ＶＩ線断面説明図である。特許文献１の駆動機構の説明図である。

図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る電動機付き車両の駆動装置１０は、車両１１に搭載されるとともに、前記車両１１は、駆動輪ＤＷと駆動装置１０とをドライブシャフト１２を介して連結する。

駆動輪ＤＷは、サスペンションＳＰにより車体に対して弾性的に支持される。サスペンションＳＰは、駆動輪ＤＷを車体に連結するリンク機構Ｌと、前記駆動輪ＤＷに伝わる振動を吸収するショックアブソーバＳＡとを含む。

ドライブシャフト１２の一端側には、駆動用モータ１４に連結されるインボードジョイント（等速ジョイント）１６が設けられる。インボードジョイント１６は、例えば、トリポート型の等速ジョイントを構成する。ドライブシャフト１２の他端側には、駆動輪ＤＷに連結されるアウトボードジョイント（等速ジョイント）１７が設けられる。

図２に示すように、ドライブシャフト１２の一端部には、スプライン軸部１８が設けられ、このスプライン軸部１８には、インボードジョイント１６のジョイント部、例えば、スパイダ２０が外装される。スパイダ２０の外周部には、それぞれ所定の角度間隔（等角度間隔）ずつ離間して、複数、例えば、３本のトラニオン２２が一体的に形成される。

各トラニオン２２の外周部には、転動体（ニードルやころ等）２４を介してリング状のローラ部材２６が回転自在に軸着される。

インボードジョイント１６は、有底円筒形状のアウタカップ２８を備える。このアウタカップ２８は、一端側（有底側）に軸部３０を一体に設けるとともに、他端側が開放される。

アウタカップ２８の内周部３２には、ローラ部材２６が回転自在に摺動する案内溝３４が形成される。案内溝３４は、内周部３２に等角度間隔ずつ離間して、例えば、３本設けられており、それぞれアウタカップ２８の軸方向に延在して形成される。

アウタカップ２８の開口側先端と、ドライブシャフト１２とには、ブーツ３６の両端がバンド部材３８を介して締め付け固定される。

駆動用モータ１４は、モータケース４０を備え、このモータケース４０は、実質的に第１ケース部４０ａと第２ケース部４０ｂとに２分割される。第２ケース部４０ｂ内には、ステータ４２を構成する複数のコイル４４が周回配置される。各コイル４４は、駆動回路４６に接続されるとともに、ステータ４２には、磁界を検出するためのホール素子４８が配設される。

駆動用モータ１４は、ブラシレスモータを構成している。駆動回路４６によりＳ極とＮ極とを制御し切り替えるタイミングを得るために、ホール素子４８を介して磁界検出が行われる。

ステータ４２の内側には、ロータ５０が配設される。このロータ５０は、アウタカップ２８と、このアウタカップ２８の外周部に直接固着される複数の永久磁石５２とにより構成される。アウタカップ２８は、第１ケース部４０ａ及び第２ケース部４０ｂ内に、複数のアンギュラベアリング５４を介して回転自在に支持される。各永久磁石５２は、アウタカップ２８の外周部にＳ極とＮ極とを交互にして周回配置される。

このように構成される駆動装置１０の動作について、以下に説明する。

駆動用モータ１４は、ブラシレスＤＣモータ構造であり、駆動回路４６によりＳ極とＮ極とを制御し、切り替える作業が行われる。このため、アウタカップ２８の外周部にＳ極とＮ極とを交互に配置した永久磁石５２とコイル４４との間に発生する反発力及び吸引力の作用下に、前記アウタカップ２８が回転される。

従って、アウタカップ２８の内周部３２に複数のローラ部材２６が摺接するスパイダ２０を介してドライブシャフト１２に回転力が伝達される。これにより、ドライブシャフト１２のアウトボードジョイント１７に連結された駆動輪ＤＷに回転力が付与され（図１参照）、車両の走行が行われる。

この場合、第１の実施形態では、インボードジョイント１６を構成するアウタカップ２８は、駆動用モータ１４を構成するモータケース４０の内周部に複数のアンギュラベアリング５４を介して回転自在に支持されている。

アウタカップ２８は、外周部に複数の永久磁石５２を配設することによりロータ５０を構成しており、駆動用モータ１４の回転力は、前記アウタカップ２８に、直接、伝達されている。このため、インボードジョイント１６に駆動力（回転力）を確実且つ容易に伝えることができるとともに、従来の空芯を設ける必要がなく、小型化及び軽量化を図ることが可能になるという効果が得られる。

しかも、インボードジョイント１６のジョイント部であるスパイダ２０は、駆動用モータ１４の内周部に収容されている。これにより、ドライブシャフト１２のストローク量を良好に維持することができるという利点がある。

図３は、本発明の第２の実施形態に係る電動機付き車両の駆動装置６０の概略断面説明図である。

なお、第１の実施形態に係る駆動装置１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。

駆動装置６０は、駆動用モータ６２を備えるとともに、前記駆動用モータ６２は、ステータ４２とロータ６４とを有する。ロータ６４は、モータケース４０の中央部にアンギュラベアリング５４を介して回転自在に支持される軸部６６を有し、この軸部６６の内方側端部には、比較的大径なリング部６８が一体に設けられる。リング部６８の外周部には、複数の永久磁石５２がＳ極とＮ極を交互にして周回配置される。

インボードジョイント１６を構成するアウタカップ７０とロータ６４との間には、減速機構７２が設けられる。図３及び図４に示すように、減速機構７２は、ロータ６４の回転軸心に固着される太陽歯車７４と、アウタカップ７０の端面７０ａに回転自在に支持される複数、例えば、３つの遊星歯車７６と、前記アウタカップ７０の端面７０ａに直交する内周部に形成される内歯車７８とを有する。各遊星歯車７６は、太陽歯車７４と内歯車７８とに一体に噛合する。

このように構成される第２の実施形態では、駆動回路４６の切り替え作用下に、ロータ６４が回転される。このため、ロータ６４に同軸的に固着されている太陽歯車７４は、例えば、図４中、矢印ａ方向に回転する。

太陽歯車７４には、各遊星歯車７６が噛合しており、前記太陽歯車７４が矢印ａ方向に回転すると、各遊星歯車７６には、矢印ｂ方向への回転力が付与される。その際、各遊星歯車７６は、内歯車７８に噛合している。

ここで、各遊星歯車７６は、アウタカップ７０の端面７０ａに回転自在に支持される一方、内歯車７８は、前記アウタカップ７０に直接形成されている。従って、アウタカップ７０は、図４中、矢印ｃ方向に回転するとともに、太陽歯車７４、遊星歯車７６及び内歯車７８のギア比によって減速状態が設定される。

このように、第２の実施形態では、減速機構７２を用いることにより、駆動用モータ６２からインボードジョイント１６への回転力の伝達力が向上するとともに、必要なトルク及び回転速度等を設定可能であるという効果が得られる。

図５は、本発明の第３の実施形態に係る電動機付き車両の駆動装置９０の概略断面説明図である。

駆動装置９０は、駆動用モータ９２を備えるとともに、前記駆動用モータ９２は、ステータ４２とロータ９４とを有する。ロータ９４は、第２の実施形態のロータ６４と同様に、モータケース４０の軸心に回転自在に支持される軸部９６を有し、この軸部９６の内方側には、リング部６８と膨出部９８とが一体に設けられる。

駆動装置９０は、減速機構１００を備える。図５及び図６に示すように、減速機構１００は、ロータ９４の膨出部９８の外周部に形成される太陽歯車１０２と、インボードジョイント１６を構成するアウタカップ１０４に支持される複数、例えば、３つの遊星歯車１０６と、モータケース４０側に形成される内歯車１０８とを有する。

各遊星歯車１０６は、アウタカップ１０４の先端に固着されるキャリア部材１１０に対して回転自在に装着されるとともに、互いに等角度間隔ずつ離間して配置される。内歯車１０８は、第２ケース部４０ｂの内周端部から第１ケース部４０ａ内に延在する円筒部１１２の内周部先端に形成される。

このように構成される第３の実施形態では、駆動回路４６の切り替え制御により、ロータ９４が、例えば、図６中、矢印ａ１方向に回転する。このため、ロータ９４の膨出部９８に設けられる太陽歯車１０２は、矢印ａ１方向に回転し、前記太陽歯車１０２に噛合する各遊星歯車１０６は、矢印ｂ１方向に回転する。

各遊星歯車１０６は、モータケース４０側の円筒部１１２に形成されている内歯車１０８に噛合している。従って、遊星歯車１０６が、矢印ｂ１方向に回転することにより、キャリア部材１１０を介してアウタカップ１０４が、矢印ｄ方向（矢印ｃ方向とは反対方向）に回転する。

これにより、第３の実施形態では、駆動用モータ９２の回転を減速してインボードジョイント１６に確実に伝達することができ、上記の第２の実施形態と同様の効果が得られる。

１０、６０、９０…駆動装置１１…車両
１２…ドライブシャフト１４、６２、９２…駆動用モータ
１６…インボードジョイント１８…スプライン軸部
２０…スパイダ２２…トラニオン
２６…ローラ部材２８、７０、１０４…アウタカップ
３０、６６、９６…軸部３２…内周部
３４…案内溝４０…モータケース
４０ａ、４０ｂ…ケース部４２…ステータ
４４…コイル４６…駆動回路
４８…ホール素子５０、６４、９４…ロータ
５２…永久磁石５４…アンギュラベアリング
６８…リング部７２、１００…減速機構
７４、１０２…太陽歯車７６、１０６…遊星歯車
７８、１０８…内歯車９８…膨出部
１１０…キャリア部材ＤＷ…駆動輪

Claims

駆動源として少なくとも駆動用モータが用いられ、前記駆動用モータと駆動輪とが、ドライブシャフト及び等速ジョイントにより連結される電動機付き車両の駆動装置であって、
前記等速ジョイントであるインボードジョイントは、ジョイント部が前記駆動用モータの内周部に収容されるとともに、
前記インボードジョイントを構成するアウタカップは、内周部に前記ジョイント部が摺動する摺動面を設け、且つ、外周部が、前記駆動用モータを収容するモータケース内に、該モータケースと前記アウタカップとの間に介在する軸受によって回転自在に支持されるとともに、前記駆動用モータの内周部に配置され、
前記駆動用モータの内周部に、該駆動用モータの回転を減速して前記インボードジョイントに伝達させるための減速機構が収容され、
前記減速機構は、前記アウタカップと、該アウタカップとステータとの間に進入して永久磁石を保持するリング部を有するロータとの間に設けられることを特徴とする電動機付き車両の駆動装置。