JP6870424B2 - 電動車両用動力伝達機構のアース構造 - Google Patents
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Description
このようなトランスアクスルを用いた電動車両では、インバータ制御におけるスイッチング素子のオンオフ動作によって、高周波ノイズが誘起される。この高周波ノイズは、トランスアクスルの回転要素や車軸をアンテナとして放射され、電波障害を招きうる。
よって、動力伝達機構のアース構造の複雑化を抑えるうえで改善の余地がある。
(4)そのうえ、前記アース体は、前記デフケースに対して前記回転電機側に配置されることが好ましい。
(5)また、前記回転電機は、前記車幅中心上に位置するように前記車両に搭載されており、前記電動車両用動力伝達機構は、その外殻をなすとともに前記デフケースを支持する機構ケースと、前記機構ケースに支持された前記デフケースに対し前記幅方向の一方側に一体的に結合されたリングギヤと、を有し、前記アース体は、前記デフピニオンの軸心であるピニオン軸心に対し、前記リングギヤと反対側に位置することが好ましい。
本実施形態のアース構造は、電動車両の駆動系に設けられている。ここでは、電動車両として電気自動車を例示する。
[1.構成]
まず、図1を参照して、電気自動車1の概要を述べる。
電気自動車1の駆動系には、バッテリ2との間にインバータ3を介して電力を授受する走行駆動源としてのモータ4(回転電機)と、モータ4の回転動力を車軸6や車輪Wに伝達する動力伝達機構であるトランスアクスル5とが搭載されている。
この駆動系では、モータ4の外殻をなすケース40(電機ケース)と、トランスアクスル5の外殻をなすケース50(機構ケース)とが別体に設けられ、これらのケース40,50が隣接するように配置される。
トランスアクスル5には、モータ4からの回転動力を伝達する回転要素60が内蔵され、その回転動力を車輪Wに伝達する車軸6が連結されている。
具体的には、左車輪WLと一体に回転する左車軸6Lと、右車輪WRと一体に回転する右車軸6Rとのそれぞれが車幅方向に沿って延設され、左車軸6Lと右車軸6Rのそれぞれがトランスアクスル5の回転要素60に連結されている。
さらに、上記した駆動系には、トランスアクスル5の回転要素60を電気的に接地するブラシ8が設けられている。
以下、駆動系の各構成を詳細に説明する。
モータ4には、インバータ3から給電される固定子4aと、これに対して回転する回転子4bとが内蔵されている。これらの固定子4aおよび回転子4bは、ケース40の内部に収容されている。
また、ケース40のトランスアクスル5側を貫通した状態で出力軸SO(回転軸)が設けられている。この出力軸SOは、回転子4bに対して結合され、モータ4の回転動力を出力する。
ここでは、上面視で電気自動車1の幅方向中心(以下「車幅中心」と略称する)CW上にモータ4が搭載される。
上記したインバータ制御の際には、スイッチング素子がオンオフ動作することから、高周波ノイズが誘起される。この高周波ノイズは、回転子4bや出力軸SOを介して、つぎに説明するトランスアクスル5の回転要素60に伝達される。
トランスアクスル5には、モータ4と車軸6との間で動力を伝達する回転要素60がケース50の内部に収容されている。なお、ケース50の内部では、モータ4の出力軸SOに対して機械的に接続される回転要素60がオイルで潤滑され、回転要素60の耐久性が確保される。
ここでは、モータ4から入力された回転動力を三つの回転要素60で二段階に減速して出力するトランスアクスル5を例に挙げる。このトランスアクスル5には、入力部61,中間部62および出力部63の三つが回転要素60として内蔵されている。
入力部61は、モータ4からの回転動力が入力される回転機構である。
この入力部61では、モータ4の出力軸SOに結合(たとえばスプライン嵌合)された入力軸SIが軸受BIL,BIRを介してケース50に支持されている。この入力軸SIには入力ギヤGIが一体的に結合される。
この中間部62では、入力軸SIと平行に設けられたカウンタ軸SCが軸受BCL,BCRを介してケース50に支持されている。
二つのカウンタギヤGCL,GCRのうち一方は、入力ギヤGIと噛み合って配置される第一カウンタギヤGCLである。これらの入力ギヤGIおよび第一カウンタギヤGCLが互いに噛合して回転することで、一段目の減速が達成される。
二つのカウンタギヤGCL,GCRのうち他方は、第一カウンタギヤGCLに対して並んで設けられた第二カウンタギヤGCRである。ここでは、第一カウンタギヤGCLに対してモータ4側(図2では右側)に第二カウンタギヤGCRが並設される。
出力部63は、中間部62からの動力が入力され、車軸6に動力を出力する回転機構である。
この出力部63では、第二カウンタギヤGCRから入力された一系統の回転動力を車軸6L,6Rの二系統に分配して出力する。このような回転動力分配機構として、ディファレンシャル機構64が用いられている。
このリングギヤGRは、軸受BDL,BDRを介してケース50に支持されたデフケース65に対して一体的に結合されている。ここでは、リングギヤGRに対してモータ4側(図2では右側)にデフケース65が結合される。
一対のピニオンギヤGP1,GP2は、一対のサイドギヤGSR,GSLと噛み合って配置され、デフケース65と一体に回転する。一対のサイドギヤGSL,GSRは、車軸6L,6Rと一体的に結合されており、互いの速度差が許容されつつ回転する。
また、第一サイドギヤGSL および第二サイドギヤGSR は、デフケース65の内部で互いに向かい合って、ピニオン軸心CAPに対して直交するサイド軸心(図2では左右に延びる軸心)CAS上に配置される。第一サイドギヤGSLは左車軸6Lと一体的に結合され、第二サイドギヤGSRは右車軸6Lと一体的に結合される。
そのほか、サイドギヤGSL,GSRと車軸6L,6Rとが結合される各箇所の周辺には、ケース50内部からのオイル流出や外部からの異物侵入を抑えるためのオイルシールOSL,OSRが環装されている。
そのため、二つのサイドギヤの軸方向寸法が等しければ、これらのサイドギヤに結合される車軸の軸方向寸法が互いに相異する。車軸の長さが異なるほど、車両走行性の低下を招くおそれがある。
これに対応して、第二サイドギヤGSRに沿って延びるケース延設部65aがデフケース65に設けられている。このケース延設部65aは、デフケース65においてピニオンギヤGP1,GP2を軸支するケース軸支部65bに対し、車幅中心CWに対してピニオンギヤGP1,GP2が偏る側とは反対(図2では右側)に延設される。また、ケース延設部65aの延設方向に膨出したボス部53(ケースボス)がケース50に形成されている。
しかし、このようなシフト構造によっても、車幅中心CWに対するピニオンギヤGP1,GP2の偏りは完全には解消されない。そのため、この偏りを抑えるための構造として、第二サイドギヤGSR,ケース延設部65a,ボス部53が設けられている。
つぎに、モータ4とトランスアクスル5とを互いに接合させる構造について詳述する。
この接合構造では、モータ4のケース40(以下「電機ケース40」という)と、トランスアクスル5のケース50(以下「機構ケース50」という)とが互いに対向する部位に設けられた接合部41,42で接合される。
具体的には、電機ケース40と機構ケース50に設けた接合部41,42どうしが突き合された状態でボルトによって締結される接合構造となっている。
つぎに、ブラシ8について詳述する。
ブラシ8は、デフケース65を電気的に接地するアース体である。
ブラシ8には、回転するデフケース65に対して摺接するブラシ本体8aと、ブラシ本体8aを支持するブラシケース8bと、ブラシ本体8aを付勢するバネ部材8c(付勢部材)とが設けられている。
また、バネ部材8cには、ブラシケース8bからブラシ本体8aを押し出す方向に付勢する圧縮バネが用いられる。
そのほか、機構ケース50の内部におけるブラシ8の突出箇所の周辺には、この突出箇所を密封するようにオイルシールOBL,OBRが環装されている。
ところで、機構ケース50の内部は、回転要素60の噛合やオイルの攪拌などによる温度上昇にともなって、圧力(内圧)が変動する。この変動に対応する構造が設けられていなければ、内圧上昇時にオイルシールOBL,OBRからオイルが侵入してブラシ8を損傷させるおそれがある。
このブリーザ機構9には、空間Rと外部とを連通させるコネクタ9a(「ニップル」とも称される)と、コネクタ9aの外部に突出した箇所に一端の接続されたホース9bが設けられる。このホース9bの他端には濾過装置が接続される。このブリーザ機構9によれば、内圧上昇時には、機構ケース50の内部からの空気がコネクタ9aやホース9bを経て放出される。反対に、内圧低下時には、外部からの空気がホース9bやコネクタ9aを経て機構ケース50の内部に吸引される。そのため、ブラシ8へのオイルの侵入が抑えられ、ブラシ8の保護性が確保される。
本実施形態は、上述のように構成されるため、以下のような作用および効果を得ることができる。
(1)デフケース65をブラシ8で接地することから、モータ4のインバータ制御によって誘起された高周波ノイズの伝達や放射を抑え、電波障害を抑えることができる。
さらに、車軸のそれぞれにノイズ対策部材が設けられた構造と比較して、一つのデフケース65に一つのブラシ8を設けるだけで高周波ノイズの伝達や放射を抑えることができる。よって、電気自動車1の駆動系におけるアース構造の複雑化を抑えることができる。
このケース延設部65aは、デフケース65において、車幅中心CWに対してピニオンギヤGP1,GP2が偏る側とは反対に延設される。また、ケース延設部65aの内部に収容される第一サイドギヤGSRも同方向に延設される。そのため、サイドギヤの軸方向寸法が等しく設定された構造と比較して、車軸6L,6Rどうしの寸法の相異を抑えることができる。よって、電気自動車1の走行性向上に寄与する。
逆に言えば、ブラシ8と取り付けるためにデフケース65にケース延設部65aを設け、ブラシ8取付用のケース延設部65aによって、車軸6L,6Rの軸方向寸法が互いに相異することを抑えることができる。
最後に、本実施形態のその他の変形例について述べる。
たとえば、ブラシは、ケース延設部に対してカウンタ軸や入力軸といった回転要素が設けられる側(図2では上側)に配置されてもよい。すなわち、トランスアクスルで軸が並ぶ方向における中央側にブラシが配置されてもよい。言い換えれば、ケース延設部に対してモータ側にブラシが配置されてもよい。この場合には、機構ケースのボス部とモータとの間に存在するデッドスペースにブラシが配置されうる。
ケース延設部に対して軸の並設方向中央側にブラシ8が配置されることにより、駆動系のサイズ(トランスアクスルの軸が並設される方向の寸法)の増大を抑えることができる。また、ケース延設部に対してモータ側にブラシが配置されることにより、機構ケースのボス部とモータとの間に存在するデッドスペースを利用してブラシを配置することができる。この点からも、駆動系のサイズの増大を抑えることができる。
そのほか、二段階に減速するトランスアクスルに限らず、三段階以上や一段階のみ変速する機構(動力伝達機構)を用いてもよい。また、アース構造が設けられた駆動系の車輪は、前輪であってもよいし、後輪であってもよい。
2 バッテリ
3 インバータ
4 モータ(回転電機)
40 ケース(電機ケース)
41 接合部
5 トランスアクスル(動力伝達機構)
50 ケース(機構ケース)
51 接合部
53 ボス部
60 回転要素
61 入力部
62 中間部
63 出力部
64 ディファレンシャル機構
65 デフケース
65a ケース延設部
65b ケース軸支部
6 車軸
6L 左車軸
6R 右車軸
8 ブラシ(アース体)
9 ブリーザ機構
9a コネクタ
9b ホース
CAP ピニオン軸心
CAS サイド軸心
CW 車幅中心
GP1,GP2 ピニオンギヤ(デフピニオン)
GR リングギヤ
GSL,GSR サイドギヤ
OBL,OBR オイルシール
OSL,OSR オイルシール
R 空間
SO 出力軸(回転軸)
SC カウンタ軸
SI 入力軸
W 車輪
WL 左車輪
WR 右車輪
Claims (5)
- 回転電機の回転動力を出力する回転軸の動力伝達経路の下流側に設けられ、ディファレンシャル機構において二つの車軸に分配される前記回転動力が入力されるデフケースと、
前記デフケースを接地するアース体と、を備え、
前記デフケースは、車両の幅方向の中心である車幅中心に対して前記幅方向の一方側に偏って配置されたデフピニオンを軸支するケース軸支部と、前記ケース軸支部から前記幅方向の他方側かつ前記幅方向で前記回転電機側に延設されたケース延設部と、を有し、
前記アース体は、前記ケース延設部を接地する
ことを特徴とする電動車両用動力伝達機構のアース構造。 - 前記電動車両用動力伝達機構は、その外殻をなすとともに前記デフケースを支持する機構ケースを有し、
前記機構ケースは、前記幅方向の他方側に膨出形成されたボス部を有し、
前記アース体は、回転する前記デフケースの前記ケース延設部に対して摺接するブラシ本体と、前記ボス部に取り付けられて前記ブラシ本体を支持するブラシケースと、前記ブラシ本体を付勢するバネ部材と、を有する
ことを特徴とする請求項1に記載された電動車両用動力伝達機構のアース構造。 - 前記電動車両用動力伝達機構は、前記回転軸に直交する方向において前記デフケースと前記回転軸との間に設けられた回転要素を有し、
前記アース体は、前記デフケースに対して前記直交する方向において前記回転要素が設けられる側に配置された
ことを特徴とする請求項1または2に記載された電動車両用動力伝達機構のアース構造。 - 前記アース体は、前記デフケースに対して前記回転電機側に配置された
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載された電動車両用動力伝達機構のアース構造。 - 前記回転電機は、前記車幅中心上に位置するように前記車両に搭載されており、
前記電動車両用動力伝達機構は、その外殻をなすとともに前記デフケースを支持する機構ケースと、前記機構ケースに支持された前記デフケースに対し前記幅方向の一方側に一体的に結合されたリングギヤと、を有し、
前記アース体は、前記デフピニオンの軸心であるピニオン軸心に対し、前記リングギヤと反対側に位置する
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載された電動車両用動力伝達機構のアース構造。
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