JP5872360B2 - 電動車両 - Google Patents

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Description

本発明は、左右の駆動輪が各々電動式駆動ユニットで駆動される電動車両の改良に関する。
省エネルギーや環境負荷の軽減が容易である電動車両が注目され、実用に供されるようになってきた。電動モータの性能が高まってきたので、1個の駆動輪を1個の電動モータで駆動する駆動方式が提案されてきた(例えば、特許文献1(図1)参照。)。
なお、電動モータ、油圧モータ及び空圧モータは、総称してモータと呼ばれる。種類を明確にする必要がある場合には、電動モータと記載する。
特許文献1の図1に示されるように、電動輪(100)(括弧付き数字は、特許文献1に記載された符号を示す。以下同様)の車幅中心側にナックル(180)が配置され、このナックル(180)の車幅中心側にモータ(70)が配置され、このモータ(70)の車幅中心側にショックアブソーバ(230)が配置される。
近年、駆動力の補強が求められ、モータ(70)が大型化する傾向にある。モータ(70)が大きくなると、電動輪(100)の凹部に収納される部分に対して、凹部から車幅中心へ張り出す部分が増大する。モータ(70)の減速機を一体化した構造も提案されている。
特許文献1の構造は、モータ(70)が車幅中心へ大きく張り出すため、車幅に制限がある小型車両(コンパクトカー)へ適用する場合、車両の設計が難しくなる。
すなわち、車両の設計自由度を上げるには、モータを含む駆動系の小型化が望まれる。
また、一般の乗用車においても、電動輪(100)からショックアブソーバ(230)までの車幅方向寸法が小さいことが望まれる。左右のショックアブソーバ(230)にスペースが確保でき、このスペースに車体フレームや各種機器を配置することができるからである。
すなわち、減速機を備えるモータが大型になって、駆動輪の凹部から大きく張り出しても、車幅方向の寸法を抑えることができる構造が求められる。
特開2005−126037公報
本発明は、駆動輪の凹部から減速機付き電動モータが、大きく張り出す場合であっても、車幅方向の寸法を抑えることができる構造を提供することを課題とする。
請求項1に係る発明は、左右の駆動輪を備え、これらの駆動輪のホイールの凹部に各々ブレーキ装置が設けられ、前記駆動輪のホイールが各々駆動ユニットで駆動される電動車両において、
この電動車両の車体フレームから上下スイング可能なアッパアームとロアアームとが車幅方向へ延ばされ、前記アッパアームの先端と前記ロアアームの先端とにナックルが連結され、このナックルで前記ホイールが回転自在に支持されと共に前記ナックルに車体中心側から前記駆動ユニットが連結され、前記車体フレームと前記ロアアームとの間にクッションが渡され、前記駆動ユニットは、電動モータと減速機とが一体化されたユニットであり、
前記ホイールと前記駆動ユニットで挟まれている前記ナックルから車両側面視で駆動ユニットに重ならない位置まで車両後方へ斜め上へ上部腕部が延ばされ、この上部腕部の上端に前記アッパアームが連結され、前記クッションは前記アッパアームより車両後方に配置されることにより、
車両正面視で、前記クッションは前記駆動ユニットと重なるように配置されることを特徴とする。
請求項2に係る発明では、車両側面視でホイールの回転中心から上へ線を延ばし、この線に電動モータのモータ軸が重なるように、電動モータが配置されていることを特徴とする。
請求項3に係る発明では、駆動ユニットは、センタケースの一方の面に電動モータを取付け、センタケースの他方の面に減速機を取付けてなり、
車両側面視で、電動モータのモータケースの上半部は半円形状を呈し、この半円の最上点を通る水平線と半円の車両最後点を通る鉛直線と半円とで囲われる略三角形空間に、アッパアームの先端とナックルとを連結するジョイント部の少なくとも一部が配置されていることを特徴とする。
請求項4に係る発明では、車両正面視で、ホイール側に減速機が配置され、車幅中心側に電動モータが配置され、モータ軸の一端がモータケースで回転自在に支えられ、モータ軸の他端が減速機の減速機ケースで回転自在に支えられ、
減速機ケースに、モータ軸の他端を支える軸受支持部が設けられ、この軸受支持部がナックルの側方を通るようにしてホイールの凹部へ張り出していることを特徴とする。
請求項5に係る発明では、車両側面視で、駆動ユニットは、駆動輪のタイヤの外径円の内側に配置されていることを特徴とする。
請求項6に係る発明では、上部腕部と、ナックルにロアアームを連結する下部ジョイント部と、ロアアームにクッションを連結するクッション接続部とは、車両側面視で、タイヤの外径円の内側に配置されていることを特徴とする。
請求項7に係る発明では、アッパアームは、中間部が上へ突出するV字部材であり、アッパアームの車体フレーム側接続部は、ジョイント部より下がっていることを特徴とする。
請求項1に係る発明では、ナックルから車両側面視で駆動ユニットに重ならない位置まで車両後方へ斜め上へ上部腕部が延ばされ、この上部腕部の上端にアッパアームが連結され、クッションはアッパアームより車両後方に配置されることにより、車両正面視で、クッションは駆動ユニットと重なるように配置される。
車両正面視で、駆動ユニットの車幅中心側にクッションが配置されている場合に比較して、本発明ではクッションは駆動ユニットと重なるように配置されるため、車幅方向をコンパクトにすることができる。
すなわち、駆動輪の凹部から減速機付き電動モータが、大きく張り出す場合であっても、車幅方向の寸法を抑えることができる構造が提供される。
請求項2に係る発明では、車両側面視でホイールの回転中心から上へ線を延ばし、この線に電動モータのモータ軸が重なるように、電動モータが配置されている。
電動モータを上に延ばすことにより、クッションとの干渉を避けつつ、電動モータの大型化が図れる。
請求項3に係る発明では、駆動ユニットは、センタケースの一方の面に電動モータを取付け、センタケースの他方の面に減速機を取付けてなり、車両側面視で、モータケースの上半部は半円形状を呈し、この半円の最上点を通る水平線と半円の車両最後点を通る鉛直線と半円とで囲われる略三角形空間に、ジョイント部の少なくとも一部が配置されている。
半円形状の上隅に発生する略三角形空間に、ジョイント部を配置することで、モータケースとの干渉を避けつつ、ジョイント部をモータケースに接近して配置することができる。
請求項4に係る発明では、減速機ケースに、モータ軸の他端を支える軸受支持部が設けられ、この軸受支持部がナックルの側方を通るようにしてホイールの凹部へ張り出させた。
駆動ユニットの一部である減速機ケースを、部分的にホイールの凹部に収納する。収納した分だけ、駆動ユニットを駆動輪側へ寄せることができる。特に、幅が狭い車両でも、車体フレームの車幅方向幅を確保することができる。
すなわち、本発明によれば、駆動ユニットの一部をホイール内へ配設し、駆動ユニットの張り出しを小さく抑えることができる。
請求項5に係る発明では、車両側面視で、駆動ユニットは、駆動輪のタイヤの外径円の内側に配置されている。
車両側面視で、駆動ユニットが見えないため、外観性が高まる。また、タイヤが駆動ユニットの保護材の役割を果たすため、駆動ユニットの保護カバーを省くことができる。
請求項6に係る発明では、上部腕部と、ナックルにロアアームを連結する下部ジョイント部と、ロアアームにクッションを連結するクッション接続部とは、車両側面視で、タイヤの外径円の内側に配置されている。
上部腕部と下部ジョイント部とクッション接続部が、タイヤで保護される。
請求項7に係る発明では、アッパアームは、中間部が上へ突出するV字部材であり、アッパアームの車体フレーム側接続部は、ジョイント部より下がっている。
アッパアームを、いわゆる「へ」の字形状にすることで、モータケースを迂回させることができる。
本発明に係る電動車両の斜視図である。 本発明に係る電動車両の背面図である。 図2の要部拡大図である。 後輪廻りの分解図である。 後輪及び駆動ユニットの断面図である。 懸架装置の左側面図である。
本発明の実施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。また、前後、左右は運転者を基準とする。
図1に示すように、電動車両10は、車体フレーム11に前輪12L(Lは左を示す添え字。以下同じ)と後輪13L、13R(Rは右を示す添え字。以下同じ)を備え、フロア14上に運転席15を備え、この運転席15の後方に助手席16を備え、運転席15の前方にステアリグハンドル17、ブレーキペダル18及びパーキングブレーキレバー19を備える幅狭車両である。右の前輪は図1では見えないが、存在する。すなわち、電動車両10は、幅狭の四輪車である。
助手席16は左右の後輪13L、13R及び懸架装置21L、21Rの間に配置される。助手席16は後部荷台に変更しても良い。また、後部荷台22の上に助手席16を着脱自在に取付けるようにしてもよい。
車体フレーム11は、左右のサイドシル23L、23Rと、図10に示すフロントクロスフレーム24と、このフロントクロスフレーム24から車両前方へ延びる前部サブフレーム25と、リヤクロスフレーム26と、このリヤクロスフレーム26から車両後方へ延びる後部サブフレーム27とを主要素とする。
そして、図1に示すように、サイドシル23L、23Rの前端部からフロントアッパフレーム28L、28Rが上に延ばされ、フロントアッパフレーム28L、28Rの上端にクロスサブメンバー29が渡され、そこへフロントシールド31が前から取付けられる。 左右のフロントアッパフレーム28L、28R間にインストルメントパネル32が渡され、このインストルメントパネル32の車幅中央より少し左側にステアリングハンドル17が配置され、その左側にパーキングブレーキレバー19が配置される。
また、サイドシル23L、23Rの後端部からリヤアッパフレーム33L、33Rが上へ延ばされ、リヤアッパフレーム33L、33Rの上端にクロスサブメンバー34が渡される。そして、後輪13L、13Rより上位位置にてリヤアッパフレーム33L、33Rからコ字状のリヤサブフレーム35が助手席16の左右及び後方を囲うように延ばされ、このリヤサブフレーム35より上にて助手席16を囲うように籠状のケージフレーム36がリヤアッパフレーム33L、33R及びクロスサブメンバー34から延ばされる。前のクロスサブメンバー29と後のクロスサブメンバー34との間に、長手メンバー37L、37Rが渡され、車室が形成される。
図2に示すように、左右の駆動輪である後輪13L、13Rは、懸架装置21L、21Rにより、車体フレーム11に上下スイング可能に支持されている。なお、後輪13L、13Rは、下端より上端が車幅中心に接近するように、傾けられている。
車幅方向に延びるリヤサブフレーム35は、後輪13L、13Rの上方の部位が、上へ曲げられている。曲げ部35a、35aを設けることにより、後輪13L、13Rの上への揺動スペースを確保することができる。
左の懸架装置21Lは、車体フレーム11から車幅方向左に延ばされるアッパアーム41L及びロアアーム42Lと、こられのアーム41L、42Lの先端に連結されるナックル43Lと、ロアアーム42Lの先と車体フレーム11とに渡され後輪13L、13Rの上下動を干渉するリヤクッション44Lとからなる。
右の懸架装置21Rは、符号の添え字をLからRに変更し、詳細な説明は省略する。
図3に示すように、アッパアーム41Lは、車体フレーム側接続部45にて車体フレーム11(具体的には後部サブフレーム27)に連結具46で連結される。連結具46は、図面表裏方向へ延びるピンにボルト頭と雌ねじを設けてなるボルトが好適である。
アッパアーム41Lの先端はジョイント部47にてナックル43Lの上部腕部48に連結具46で連結される。
アッパアーム41Lは、中間部(車幅方向中央)が上へ突出するV字部材であり、車体フレーム側接続部45は、ジョイント部47より下がっている。
アッパアーム41Lの図面奥(車両前方側)にモータケース49が配置される。アッパアーム41Lを、いわゆる「へ」の字形状にすることで、モータケース49を迂回させることができる。
ロアアーム42Lも、下方車体フレーム側接続部51にて車体フレーム11(具体的には後部サブフレーム27)の下部に連結具46で連結され、下方ジョイント部52にてナックル43Lの下部に連結具46で連結される。
リヤクッション44Lは斜め縦向きに配置され、上部が車体フレーム11(具体的にはリヤサブフレーム35に設けた上部クッション接続部35a)に連結具46で連結され、下部が下部クッション接続部42aにおいて、ロアアーム42Lに連結具46で連結される。
駆動ユニット54の最も車幅方向中心側に接する内側垂線38Aと、最も車幅方向外側に接する外側垂線38Bを引くと、上部クッション接続部35a及び下部クッション接続部42aは、内側垂線38Aと外側垂線38Bの間に配置されるか、又は、内側垂線38A若しくは外側垂線38B上に配置される。
後輪13Lと駆動ユニット54でナックル43Lを挟むようにして、ナックル43Lに後輪13Lと駆動ユニット54が取付けられている(詳細は図4で説明する)。駆動ユニット54は後輪13Lを駆動する役割を果たす。
背面視(車両正面視でも同じ。)で、駆動ユニット54とリヤクッション44Lが重なっていることを構造的特徴の1つとする。駆動ユニット54の車幅中心側にクッション44Lが配置されている場合に比較して、本発明ではリヤクッション44Lは駆動ユニット54と重なるように配置されるため、車幅方向をコンパクトにすることができる。
図4に示すように、ナックル43Lの車体中心側の面に駆動ユニット54がボルト55で固定される。また、ナックル43Lの車外側(ホイール62側)の面にベアリングケース56がボルト57で固定される。このベアリングケース56の車外側にホイール支持部材58が配置される。このホイール支持部材58は、駆動ユニット54から延びる出力軸59にスプライン結合され、出力軸59で回される。
ホイール支持部材58に、ブレーキドラム61と、後輪13Lのホイール62とが、ボルト63及びナット64にて共締めされる。以上のようにして、ナックル43Lに後輪13Lと駆動ユニット54が取付けられる。
取付け後の形態を、図5で詳しく説明する。
図5に示すように、後輪13Lは、椀状の凹部62aを有するホイール62と、このホイール62に嵌められるタイヤ65からなる。
また、駆動ユニット54は、センタケース66の一方の面に電動モータ67を取付け、センタケース66の他方の面に減速機68を取付けてなる。
電動モータ67は、センタケース66に締結される有底筒状のモータケース49と、このモータケース49に取付けられるステータ71と、モータケース49で一端が回転自在に支えられ減速機ケース72で他端が回転自在に支えられるモータ軸73と、このモータ軸73に取付けられると共にステータ71で囲われるロータ74とからなる。
センタケース66は、縦長の部材であり、モータ軸73を貫通させる通穴75を有する。
減速機68は、センタケース66に締結される有底筒状の減速機ケース72と、モータ軸73の先端に設けられ減速機ケース72に収納される小径の駆動ギヤ76と、この駆動ギヤ76に直接又は中間ギヤを介して回され減速機ケース72に収納される大径の従動ギヤ77と、この従動ギヤ77で回されホイール62を回す出力軸59とからなる。
ベアリングケース56には転動体78を介して内輪79が内蔵され、この内輪79に出力軸59がスプライン結合される。すなわち、出力軸59は先端がベアリングケース56で回転自在に支持され、ラジアル方向への変位(撓み)が防止される。
さらに、出力軸59に先端にホイール支持部材58がナット69により固定される。結果、出力軸59でホイール62が回される。後輪13Lに作用する上向き荷重は、ホイール支持部材58、出力軸59、内輪79の順に伝達される。ホイール支持部材58と内輪79が軸方向で接触しており、内輪79からの出力軸59の突き出し長さが短いため、後輪13Lに作用する上向き荷重は、内輪79で支持され、ベアリングケース56を介してナックル43Lで支持される。
出力軸59に曲げが殆ど作用しないため、出力軸59は回転力伝達のみに専念させることができる。結果、出力軸59の小径化が可能となる。
ベアリングケース56の外周にブレーキ基板81が固定される。このブレーキ基板81にブレーキシュー及びシュー拡開部品82が取付けられる。
また、ホイール支持部材58にブレーキドラム61が固定される。このブレーキドラム61の内周面にブレーキシューを摺接させることで、後輪13Lを制動することができる。
このようなブレーキドラム61とブレーキ基板81とブレーキシュー及びシュー拡開部品82とからなるブレーキ装置83が、ホイール62の凹部62aに設けられている。
さらに、背面視(車両正面視でも同様。)で、タイヤ65と減速機ケース72とセンタケース66とで3辺が囲われる矩形空間84が形成され、この矩形空間84に上部腕部とアッパアームとを連結するジョイント部47が配置される。
矩形空間84にジョイント部47が配置されため、矩形空間84を作業スペースとすることで、ジョイント部47の連結作業や分離作業が容易になり、作業時間の短縮化が図れる。
また、減速機ケース72に、モータ軸73の他端を支える軸受支持部85が設けられ、この軸受支持部85がナックル43Lの側方を通るようにして凹部62aへ張り出している。
すなわち、駆動ユニット54の一部である減速機ケース72を、部分的にホイールの凹部62aに収納する。収納した分だけ、駆動ユニット54を後輪(駆動輪)13L側へ寄せることができる。駆動ユニット54の一部をホイール62内へ配設し、駆動ユニット54の張り出しを小さく抑えることができる。
図2で説明したように、後輪13L、13Rは上端が車幅中心へ接近するように、傾けられているため、図5に示すように、タイヤ65の上端を通る水平線86より、駆動ユニット54の最上点54aが下にある。
すると、図6に示すように、想像線で示すタイヤ65の外径円87の内側に駆動ユニット54が配置される。車両側面視で、駆動ユニット54が見えないため、外観性が高まる。また、タイヤ65が駆動ユニット54の保護材の役割を果たすため、駆動ユニット54の保護カバーを省くことができる。
また、図6に示すように、上部腕部48と、ナックル43Lにロアアーム42Lを連結する下部ジョイント部52、52と、ロアアーム42Lにクッション44Lを連結するクッション接続部42aとは、車両側面視で、タイヤ65の外径円87の内側に配置されている。
上部腕部48と下部ジョイント部52、52とクッション接続部42aが、タイヤ65で保護される。
また、図6に示すように、ホイール62の回転中心(出力軸59の中心)を通り上へ延ばした垂線90がモータ軸73と重なるように、電動モータ67が配置される。
ナックル43Lから駆動ユニット54に重ならない位置まで車両後方へ斜め上へ上部腕部48が延ばされ、この上部腕部48の上端にアッパアーム41Lを連結させる。上部腕部48の配置を工夫することで、駆動ユニット54がアッパアーム41Lに干渉することが無い。結果、電動モータ67を上へ延びる形態で配置することができる。ホイールの凹部に配置できない程大型の電動モータ67であっても、上部腕部48やアッパアーム41Lに干渉することなく、電動モータ67を容易に後輪13Lの陰に配置することができる。
さらに、図6に示すように、車両側面視で、モータケース49の上半部は半円形状を呈し、この半円(モータケース49)の最上点を通る水平線88と、半円(モータケース49)の車両最後点を通る鉛直線89と、半円(モータケース49)とで囲われる略三角形空間91に、ジョイント部47の少なくとも一部が配置される。
半円形状の上隅に発生する略三角形空間91に、ジョイント部47を配置することで、モータケース49との干渉を避けつつ、ジョイント部47をモータケース49に接近して配置することができる。
尚、本発明では、後輪を駆動輪としたが、前輪を駆動輪とすることは差し支えない。
本発明は、運転席と助手席を前後に配置した幅狭の四輪車に好適である。
10…電動車両、11…車体フレーム、13L、13R…駆動輪(後輪)、41L、41R…アッパアーム、42L、42R…ロアアーム、43L、43R…ナックル、44L、44R…クッション(リヤクッション)、45…車体フレーム側接続部、47…ジョイント部、48…上部腕部、49…モータケース、52…下方ジョイント部、54…駆動ユニット、59…出力軸、62…ホイール、62a…ホイールの凹部、65…タイヤ、66…センタケース、67…電動モータ、68…減速機、72…減速機ケース、73…モータ軸、83…ブレーキ装置、85…軸受支持部、87…外径円、88…水平線、89…鉛直線、90…垂線、91…略三角形空間。

Claims (7)

  1. 左右の駆動輪(13L、13R)を備え、これらの駆動輪(13L、13R)のホイール(62)の凹部(62a)に各々ブレーキ装置(83)が設けられ、前記駆動輪(13L、13R)のホイール(62)が各々駆動ユニット(54)で駆動される電動車両(10)において、
    この電動車両(10)の車体フレーム(11)から上下スイング可能なアッパアーム(41L、41R)とロアアーム(42L、42R)とが車幅方向へ延ばされ、前記アッパアーム(41L、41R)の先端と前記ロアアーム(42L、42R)の先端とにナックル(43L、43R)が連結され、このナックル(43L、43R)で前記ホイール(62)が回転自在に支持されと共に前記ナックル(43L、43R)に車体中心側から前記駆動ユニット(54)が連結され、前記車体フレーム(11)と前記ロアアーム(42L、42R)との間にクッション(44L、44R)が渡され、
    前記駆動ユニット(54)は、電動モータ(67)と減速機(6)とが一体化されたユニットであり、
    前記ホイール(62)と前記駆動ユニット(54)で挟まれている前記ナックル(43L、43R)から車両側面視で駆動ユニット(54)に重ならない位置まで車両後方へ斜め上へ上部腕部(48)が延ばされ、この上部腕部(48)の上端に前記アッパアーム(41L、41R)が連結され、前記クッション(44L、44R)は前記アッパアーム(41L、41R)より車両後方に配置されることにより、
    車両正面視で、前記クッション(44L、44R)は前記駆動ユニット(54)と重なるように配置されることを特徴とする電動車両。
  2. 車両側面視で前記ホイール(62)の回転中心から上へ線(90)を延ばし、この線(90)に前記電動モータ(67)のモータ軸(73)が重なるように、前記電動モータ(67)が配置されていることを特徴とする請求項1記載の電動車両。
  3. 前記駆動ユニット(54)は、センタケース(66)の一方の面に前記電動モータ(67)を取付け、前記センタケース(66)の他方の面に前記減速機(6)を取付けてなり、
    車両側面視で、前記電動モータ(67)のモータケース(49)の上半部は半円形状を呈し、この半円の最上点を通る水平線(88)と前記半円の車両最後点を通る鉛直線(89)と前記半円とで囲われる略三角形空間(91)に、前記アッパアーム(41L、41R)の先端と前記ナックル(43L、43R)とを連結するジョイント部(47)の少なくとも一部が配置されていることを特徴とする請求項2記載の電動車両。
  4. 車両正面視で、前記ホイール(62)側に前記減速機(6)が配置され、車幅中心側に前記電動モータ(67)が配置され、前記モータ軸(73)の一端がモータケース(49)で回転自在に支えられ、前記モータ軸(73)の他端が前記減速機(68)の減速機ケース(72)で回転自在に支えられ、
    前記減速機ケース(72)に、前記モータ軸(73)の他端を支える軸受支持部(85)が設けられ、この軸受支持部(85)が前記ナックル(43L、43R)の側方を通るようにして前記ホイール(62)の前記凹部(62a)へ張り出していることを特徴とする請求項3記載の電動車両。
  5. 車両側面視で、前記駆動ユニット(54)は、前記駆動輪(13L、13R)のタイヤ(65)の外径円(87)の内側に配置されていることを特徴とする請求項1記載の電動車両。
  6. 前記上部腕部(48)と、ナックル(43L、43R)に前記ロアアーム(42L、42R)を連結する下部ジョイント部(52)と、前記ロアアーム(42L、42R)に前記クッション(44L、44R)を連結するクッション接続部(42a)とは、
    車両側面視で、タイヤ(65)の外径円(87)の内側に配置されていることを特徴とする請求項1記載の電動車両。
  7. 前記アッパアーム(41L、41R)は、中間部が上へ突出するV字部材であり、前記アッパアーム(41L、41R)の車体フレーム側接続部(45)は、前記ジョイント部(47)より下がっていることを特徴とする請求項3記載の電動車両。
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