JP6939977B2 - 連結軸ベアリングを組み込んだ、動力装置を支持するための一体鋳造デバイス及び自動車 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の動力装置（powerplant）を支持するための一体鋳造デバイスに関する。

自動車の動力装置は通常、モータ、ギアボックス及び／又はギアモータ、及び、ギアボックス又はギアモータから延出している少なくとも１つの伝動軸を含む。動力装置を軸方向に配置すること、すなわちクランク軸を自動車の移動方向の長手方向に向けること、又は横方向に配置すること、すなわちクランク軸を自動車の移動方向に対して垂直に向けることが知られている。

動力装置が横方向に配置されている場合、ギアボックス又はギアモータは横方向でモータの片側に配置される。パワートレインが、異なる長さの２つの横方向伝動軸によって自動車の右車輪及び左車輪を駆動する。短い伝動軸が、ギアボックス内に構築されたディファレンシャルを一方の車輪に接続し、部分的に自動車のモータの下方に延出している長い伝動軸が、ディファレンシャルを他方の車輪に接続する。

この長い伝動軸は、動力装置の動作中に屈曲及びねじりのいくつかの問題を引き起こす。長い伝動軸は多くの振動を受ける。

この欠点を克服するため、動力装置に取り付けられた「連結軸ベアリング」と称されるベアリングを用いて、長い伝動軸を回転するように支持し案内することが知られている。このレイアウトによって、動力装置上の長い伝動軸の屈曲力を吸収することができ、これによって長い伝動軸の性能と信頼性を改善できる。

さらに、動力装置をモータサポートによって自動車の構造的要素（structural element）に取り付けることが知られている。モータサポートは、ゴムブッシングとしても知られるエラストマ材料で作製されたリング等の制振部材を介して構造的要素に取り付けられる極めて剛性の部品である。従って、モータは、モータの動作によって生じる振動が自動車の構造に伝達されるのを防止するのに大いに役立つ制振を用いて、自動車の構造により支持される。

今日、自動車が通常有する小型のモータコンパートメントは、ますます多くのアクセサリを収容しなければならなくなっている。自動車の設計者が、モータの全ての部品を自由に配置することを妨げる過密の問題に直面するのは一般的なことである。

このため、一部のモータでは、モータのサポートが配置されるはずの位置を伝動軸が貫通している。

本発明は、自動車の動力装置を支持するための一体鋳造デバイスに関する。このデバイスは、
サポートアームと、
サポートアームの第１の端部に配置され、動力装置に堅固に取り付けられるよう設計された締結マウントと、
サポートアームの第２の端部に配置され、制振リングを介在させて自動車の構造的要素に取り付けられるよう設計された、所与の主軸を有するサスペンションリングと、
を備え、サポートアームが、動力装置の伝動軸を貫通させて支持するように設計された連結軸ベアリングを含むことを特徴とする。

本発明の他の特徴によれば、
連結軸ベアリングは、マウントとサスペンションリングとの間に位置決めされたアームの中間セクションに形成されており、
連結軸ベアリングは、サスペンションリングよりもマウントの近くに配置されており、
連結軸ベアリングは、所与の主軸を有する閉じた環状壁によって画定されたオリフィスにより形成されており、
連結軸ベアリングは、取り付けられたキャップによって閉じるように設計されており、
サスペンションリングの主軸は連結軸ベアリングの主軸と平行であり、
アームは、サスペンションリングの軸に直交する面内に、中間セクションと締結マウントを接続する補強リブを有する。

また、本発明は、電気モータを含む動力装置が備えられた自動車に関する。この自動車は、動力装置が、本発明の教示に従って設計された少なくとも１つのサポートデバイスによって自動車の構造的要素に取り付けられることを特徴とする。

本発明の他の特徴及び利点は、添付図面を参照して提供される以下の詳細な説明において与えられる。

本発明の教示に従って作製された動力装置の概略図である。 本発明の教示に従って作製された連結軸ベアリングを組み込んだ、動力装置のサポートデバイスの斜視図である。 図２のサポートデバイスが備えられた動力装置の側面図である。 図３の動力装置の正面図である。

本記載の以降の部分では、以下の非限定的な向きが用いられる。
長手方向「Ｌ」は、自動車の通常の移動方向における前後の向きである。
横方向「Ｔ」は、左右の向きである。
縦方向「Ｖ」は、上下の向きである。

本記載の以降の部分では、同一の構造又は同様の機能を有する要素は同一の参照番号を用いて示す。

図１は、自動車（図示せず）のための横方向動力装置１０を示す。

図３及び図４に示されている実施形態において、これは、電気トラクションモータ１２と、ディファレンシャルが備えられたギアボックス１４と、充電器１５と、を含む動力装置１０である。

「ギアボックス」という用語は、速度伝達比が変化しないギアモータも包含する。

既知のように、動力装置１０は、ギアボックス１４に結合されたモータ１２を少なくとも含む。ギアボックス１４は、短い伝動軸２０及び部分的にモータ１２の下方に延出している長い伝動軸２２によって、自動車の２つの車輪１６及び１８を駆動することができる。

各伝動軸２０、２２はギアボックス１４によって駆動される。各伝動軸２０、２２は、アクスルシャフト２４、２６によって、関連付けられた車輪１６、１８を駆動する。伝動軸２０、２２は、それぞれ等速ジョイント２８、３０によってアクスルシャフト２４、２６に回転するように接続されている。

既知のように、長い伝動軸２２は、例えばモータ１２のブロック３４の壁のような動力装置１０の要素の壁に取り付けられた連結軸ベアリング３２によって、回転するように案内される。

さらに、動力装置１０は、この例ではモータ１２、インバータ１３、及びギアボックス１４である、相互に堅固に接続されたモジュールのアセンブリによって形成されている。従って動力装置１０は、ブロックによって支持できる単一のアセンブリを形成する。既知のように、また図１に示されているように、動力装置１０は通常、複数の剛性サポートデバイス３６を介して、例えば作業台（cradle）のような自動車の少なくとも１つの構造的要素３４によって支持されている。剛性サポート３６の第１の端部は動力装置１０に取り付けられ、反対側の端部は、通常ゴムブッシングとしても知られるエラストマ材料で作製されたリングである制振部材を介してサポート要素３６のサスペンションコンタクト（図示せず）に取り付けられている。このため、動力装置１０によって発生した振動の少なくとも一部は構造的要素３６に伝達されない。各サポート要素３６は、振動にかかわらず動力装置１０の重量の一部を支持するのに充分な剛性及び強度でなければならない。

動力装置１０はこの例において、長い伝動軸２２が構造的要素３６のサスペンションコンタクトに長手方向で対向するように配置されている。これによって、長い伝動軸２２の延出を妨害することなくサポートデバイス３６を動力装置に向かい合う壁に配置することが難しくなる。

この問題を克服するため、本発明は、図２から図４に示されているサポートデバイス４０を提案する。

特に図２で示されているように、サポートデバイス４０は、この例では後端から前端まで長手方向に延出するサポートアーム４２を含む。この例では、サポートアーム４２の横方向の幅は縦方向の高さよりも小さい。

サポートデバイス４０は、この例では前端であるサポートアーム４２の第１の端部に配置された締結マウント４４も含む。締結マウント４４は横方向の縦プレートであり、以下でさらに詳しく説明するように、アーム４２に対向する面が動力装置１０の関連する面に対して長手方向で押圧されるように設計されている。

マウント４４は、動力装置１０に堅固に取り付けられるよう設計されている。この目的のため、マウント４４は、この例では３つであるいくつかの取り付けオリフィス４６によって穴があけられている。これらのオリフィスは、例えばねじ又はスタッドのようなねじ切り軸部を受容するように設計されている。

この例では後端であるサポートアーム４２の第２の端部に、主横軸「Ａ」を有するサスペンションリング４８が配置されている。このリングは、この例ではエラストマ材料で作製されたリングである制振部材５０を介在させて構造的要素のサスペンションコンタクト（図示せず）に結合されるよう設計されている。このように、サポートデバイス４０は、リング４８を関連したサスペンションコンタクトに搭載することによって自動車の構造的要素に取り付けられるように設計されている。

上述のように、サポートデバイス４０は一体鋳造である。これは、アーム４２、マウント４４、及びリング４８が単一の部品として作成されていることを意味する。デバイスはこの例では、前述の部品を成形し機械加工することにより単一の部品として作製される。サポートデバイス４０は例えば、スチール、鋳鉄、又はアルミニウム等の金属材料で作製される。

さらに、サポートアーム４２は、長い伝動軸２２を貫通させて支持するように設計された連結軸ベアリング５２を含む。連結軸ベアリング５２は、動力装置１０の長い伝動軸２２のためのガイドベアリング（図示せず）を固定するように設計されている。

連結軸ベアリング５２は、アーム４２の中間セクション５４に作製されたオリフィスによって形成されている。このオリフィスは、この例では横方向である主軸「Ｂ」を有する閉じた内側円筒壁５６によって画定されている。

図示されていない本発明の変形においては、連結軸ベアリングは半径方向に開放し、伝動軸を長手方向に挿入できる充分な大きさの開口を有する。この開口は、取り付けられたキャップによって閉じられるように設計されている。

サスペンションリング４８の主軸「Ａ」は、この例では連結軸ベアリング５２の主軸「Ｂ」と平行である。

中間セクション５４は、マウント４４と、サスペンションリング４８を含む長手方向端部との間に、長手方向に介在している。

特に図２で示されているように、連結軸ベアリング５２は、長手方向においてサスペンションリング４８よりもマウント４４の近くに配置されている。

さらに、モータサポートとして作用するため、サポートデバイス４０は極めて高い剛性を持たなければならない。サポートデバイス４０は特に、長手方向の垂直面において高い曲げ剛性を持たなければならない。連結軸ベアリング５２の存在は、この部分の曲げ剛性及び／又は引張強度を低下させる傾向がある。この問題を克服するため、本発明は、アーム４２上に補強リブ５８Ａ、５８Ｂを配置することを提案する。この例のサポートデバイス４０は、この例では長手方向の垂直面であるサスペンションリング４８の軸「Ａ」に直交する面内に、２つのリブ５８Ａ、５８Ｂを有する。上部リブ５８Ａは中間セクション５４を締結マウント４４に接続し、連結軸ベアリング５２よりも上方に延出している。同様に、下部リブ５８Ｂは中間セクション５４を締結マウント４４に接続し、連結軸ベアリング５２よりも下方に延出している。

図３及び図４は、動力装置１０に搭載された、連結軸ベアリング５２を組み込んだサポートデバイス４０を示す。

この例における動力装置１０は、モータサポートとしてのみ作用するいくつかのモータサポート３６と、連結軸ベアリング５２を組み込んだ、本発明の教示に従って作製されたサポートデバイス４０と、を有する。

サポートデバイス４０のサスペンションリング４８は、この例では制振部材５０が取り付けられている。制振部材５０は、金属シートのリングによって半径方向に分離された、エラストマ材料で作製された２つのリングから成る同心円アセンブリにより形成されている。制振部材５０は、サポート要素の対応するコンタクトに搭載されるように設計されたオリフィスを中央部に有する。

サポートデバイス４０の締結マウント４４は、この例では、モータ１２の縦方向の横壁６０に対して押圧される。マウント４４はこの例では、３つの締結ねじ６１をオリフィス４６に貫通させ、モータ１２の壁６０の対応する雌ねじにねじ止めすることで取り付けられている。

長い伝動軸２２は前述の壁６０に沿って配置され、伝動軸２２と壁６０との間に長手方向の空間を保つことで軸２２の回転を可能とする。組立の際、長い伝動軸２２の周りにガイドベアリング（図示せず）を搭載する。その後、長い伝動軸２２を連結軸ベアリング５２内にギアボックス１４のディファレンシャルの方へ、ガイドベアリングが連結軸ベアリング５２内に固定されるまで横方向に挿入する。図２に示されているように、連結軸ベアリング５２の内壁５６は環状ショルダ６２を有し、ガイドベアリングの外側リングがこれに当たって横方向に停止するよう設計されている。

次いで、環状カバー６４をねじ止めによってサポートデバイス４０のアーム４２に締結して連結軸ベアリング５２を閉じる。これにより、ガイドベアリングが外に出るのを防止する。

さらに、この例では充電器１３であるアクセサリは、サポートデバイス４０の上部リブ５８Ａによって部分的に支持される。この目的のため、充電器１３のサポート突出部６６が、充電器１３からマウント４４よりも上方で上部リブ５８Ａに載っている下端まで、垂直方向で下向きに延出している。

サポートデバイス４０は、モータサポートの機能と、連結軸ベアリングの機能と、さらに、限定ではないがアクセサリサポートの機能を、単一の部品に統合する。これは、これらの機能の各々について異なる部品を含む構成に比べ、動力装置１０の組立を容易にするのに役立つ。

さらにサポートデバイス４０は、部品数を削減することにより、モータコンパートメント内で占める空間を縮小するのに役立つ。

さらにサポートデバイス４０は、構造的要素のコンタクトを伝動軸に向かい合うように配置することを可能とする。これは設計の自由度を増すのに役立つ。

Claims (8)

1. 自動車の動力装置（１０）を支持するための一体鋳造デバイス（４０）であって、
   サポートアーム（４２）と、
   前記サポートアーム（４２）の第１の端部に配置され、前記動力装置（１０）に堅固に取り付けられるよう設計された締結マウント（４４）と、
   前記サポートアーム（４２）の第２の端部に配置され、制振リング（５０）を介在させて前記自動車の構造的要素（３８）に取り付けられるよう設計された、所与の主軸（Ａ）を有するサスペンションリング（４８）と、
   前記動力装置（１０）の伝動軸（２２）を貫通させて支持するように設計された連結軸ベアリング（５２）と、
   を備える一体鋳造デバイスにおいて、前記アーム（４２）、前記マウント（４４）、及び前記サスペンションリング（４８）は単一の部品として作製され、前記連結軸ベアリング（５２）は前記アーム（４２）の中間セクション（５４）に形成され、前記マウント（４４）は、前記サスペンションリング（４８）及び前記連結軸ベアリング（５２）よりも鉛直方向に高い位置に設けられることを特徴とする一体鋳造デバイス（４０）。
2. 前記連結軸ベアリング（５２）は、前記マウント（４４）と前記サスペンションリング（４８）との間に位置決めされた前記アーム（４２）の中間セクション（５４）に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス（４０）。
3. 前記連結軸ベアリング（５２）は、前記サスペンションリング（４８）よりも前記マウント（４４）の近くに配置されていることを特徴とする、請求項２に記載のデバイス（４０）。
4. 前記連結軸ベアリング（５２）は、所与の主軸（Ｂ）を有する閉じた環状壁（５６）によって画定されたオリフィスにより形成されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のデバイス（４０）。
5. 前記連結軸ベアリングは、取り付けられたキャップによって閉じるように設計されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のデバイス（４０）。
6. 前記連結軸ベアリング（５２）は、所与の主軸（Ｂ）を有する閉じた環状壁（５６）によって画定されたオリフィスにより形成され、
   前記サスペンションリング（４８）の前記主軸（Ａ）は前記連結軸ベアリング（５２）の前記主軸（Ｂ）と平行であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載のデバイス（４０）。
7. 前記アーム（４２）は、前記サスペンションリング（４８）の前記軸（Ａ）に直交する面内に、前記中間セクション（５４）と前記締結マウント（４４）を接続する補強リブ（５８Ａ、５８Ｂ）を有することを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載のデバイス（４０）。
8. 電気モータ（１２）を含む動力装置（１０）が備えられた自動車において、前記動力装置（１０）は、請求項１から７のいずれか１項に記載されるサポートデバイス（４０）によって前記自動車の構造的要素（３８）に取り付けられることを特徴とする自動車。

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