JP6948794B2 - モータ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータ駆動装置に関する。

モータで車輪を駆動するハイブリッド自動車や電気自動車等において、モータの動力で終減速装置のデフケースを回転させ、差動機構を介して左右の車輪を駆動するモータ駆動装置が知られている。このモータ駆動装置は、差動機構を内蔵した比較的大型の終減速装置を車体にマウントする必要があるので、マウント箇所を確保するためのレイアウトの問題や車両への車載性（組み付け性）がよくないという問題がある。

また、１つのモータで１つの車輪を駆動するモータ駆動装置として、特許文献１に記載のものが挙げられる。特許文献１に記載のモータ駆動装置は、モータの動力でギヤ機構を介して車輪を駆動させており、ギヤ機構を内蔵したギヤボックスをモータに取り付け、モータをトレーリングアームに取り付けた技術が記載されている。

国際公開２０１２／１２３１７５号公報

特許文献１の技術では、トレーリングアームに取り付けたモータと車輪との間にギヤボックスが配置される構成となるので、ギヤボックスには、車輪とトレーリングアームとの間で生じる捩れ等に起因した大きな荷重がかかりやすい。もし荷重によりギヤボックスが変形すると、ギヤの噛み合いに影響したり、オイル漏れも懸念される。

この問題を回避するには、トレーリングアームやギヤボックスの強度を大きくすることが考えられるが、その場合、重量の増大を招いたり、トレーリングアームの本来のサスペンション特性に影響を及ぼすおそれがある。

本発明はこのような課題を解決するために創作されたものであり、モータとギヤボックスを配置するにあたり、重量の増大を抑えつつ、トレーリングアームのサスペンション特性に影響を与えないモータ駆動装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明は、車両前後方向に延び、前側に、弾性部材を介して車体に連結する車体側取付部が形成され、後側に、車輪を支持する車輪側支持部が形成されたトレーリングアームと、前記車輪を駆動するモータと、前記モータの動力を前記車輪に伝達するギヤ伝達機構と、を備えたモータ駆動装置であって、前記ギヤ伝達機構は、前記トレーリングアームに剛体的に取り付けられるギヤボックスを備え、前記ギヤボックスは、前記モータの回転軸周りの第１ギヤ部を内蔵する第１ギヤボックスと、前記第１ギヤボックスと離間して配置されるとともに前記車輪の回転軸周りの第２ギヤ部を内蔵する第２ギヤボックスと、に分割構成されていることを特徴とする。

ギヤ伝達機構のギヤボックスは剛体としてトレーリングアームに取り付けられるため、大きなギヤボックスを取り付けた場合には、トレーリングアームの捩れ性等のサスペンション特性に影響するおそれがある。これに対し、ギヤボックスを第１ギヤボックスと第２ギヤボックスとに分けてトレーリングアームに取り付ける構成は、比較的小さな剛体を分散してトレーリングアームに取り付けることとなるので、トレーリングアームのサスペンション特性への影響を低減できる。

また、本発明は、前記ギヤ伝達機構は、前記トレーリングアームの変形に伴って生じる前記第１ギヤボックスと前記第２ギヤボックスとの間の捩れを吸収する屈曲機構を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、トレーリングアームのサスペンション特性と、サスペンション特性の影響を受けないギヤ伝達機能との両立を向上させることができる。

また、本発明は、前記屈曲機構は、等速ジョイントであることを特徴とする。

本発明によれば、屈曲機構を簡単な構造で小型・軽量化できる。

また、本発明は、前記ギヤ伝達機構は、前記第１ギヤボックスから延びる第１伝達軸と、前記第２ギヤボックスから延び、前記第１伝達軸にスプライン結合する第２伝達軸と、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、第１ギヤボックスと第２ギヤボックスとの間の動力伝達経路が簡単な構造で済み、組み付け作業も容易に行える。

また、本発明は、前記トレーリングアームには、車両前後方向に離間した第１ギヤボックス支持面部および第２ギヤボックス支持面部が形成され、前記第１ギヤボックスが前記第１ギヤボックス支持面部に取り付けられ、前記第２ギヤボックスが前記第２ギヤボックス支持面部に取り付けられていることを特徴とする。

本発明によれば、第１ギヤボックスと第２ギヤボックスとをトレーリングアームに容易に取り付けることができる。

また、本発明は、前記モータは、前記第１ギヤボックスを介して前記第１ギヤボックス支持面部に取り付けられていることを特徴とする。

本発明によれば、モータおよび第１ギヤボックスを集約して配置できるので、モータ駆動装置の小型化を図れる。

本発明によれば、重量の増大が抑えられ、トレーリングアームのサスペンション特性に影響を与えないギヤボックスの配置構造となる。

本発明のモータ駆動装置の平面図である。 本発明のモータ駆動装置の拡大平面図である。 ギヤ伝達機構の側面図である。 （ａ）はトレーリングアームを車幅方向外側後方から見た外観斜視図、（ｂ）はトレーリングアームを車幅方向内側後方から見た外観斜視図である。 図２におけるＡ−Ａ断面図である。 ギヤ伝達機構の平断面図である。

図１において、本実施形態のモータ駆動装置１は、トレーリングアーム２と、トレーリングアーム２に支持され後輪７１を駆動するモータ３と、モータ３の動力を後輪７１に伝達するギヤ伝達機構４と、を備えている。以下、車両左側の後輪７１を駆動するモータ駆動装置１について説明するが、車両右側の後輪７１を駆動するモータ駆動装置１についてもレイアウトが左右対称となっている以外は同じ構成である。

「トレーリングアーム２」
図２ないし図４を参照して説明すると、トレーリングアーム２は、略車両前後方向に延びるように配設されており、前側には、ゴムブッシュ（弾性部材）５を介して図示しない車体に連結する車体側取付部６が形成され、後側には、後輪７１を支持する車輪側支持部７が形成されている。車体側取付部６は、両端が開口し略水平方向を筒軸方向とした円筒形状のカラー部材からなる。車体側取付部６の内部には円柱状のゴムブッシュ５が圧入等により取り付けられており、図示しないボルト等を介して車体に連結されている。トレーリングアーム２は、ゴムブッシュ５の軸心Ｏ４を揺動軸として上下に揺動する。

トレーリングアーム２は、車幅方向外側寄りに配設される外側部材８と、車幅方向内側寄りに配設される内側部材９と、により構成されている。外側部材８および内側部材９の前端は車体側取付部６に溶接等で取り付けられている。図５に示すように、内側部材９は、車幅方向外側に開口した断面略Ｕ字状を呈している。外側部材８には、車幅方向内側に向け開口したＵ字形状部１０が形成されている。図４（ｂ）に示すように、トレーリングアーム２は、車体側取付部６から略水平状に後方に延在する前側水平部２Ａと、前側水平部２Ａの後端から後方に向かって上下方向の幅が徐々に拡大する中間部２Ｂと、中間部２Ｂの後端から後方に向かって略水平状に延在する後側水平部２Ｃと、を備えている。外側部材８のＵ字形状部１０と内側部材９との端部同士を溶接することで、図５に示すように、閉断面形状を呈する本体部１１が形成される。このため、本体部１１は、前側水平部２Ａと中間部２Ｂと後側水平部２Ｃとにわたって閉断面形状を呈し、トレーリングアーム２は、高い強度や剛性を有している。図４（ｂ）に示すように、外側部材８には、後記する第２伝達軸５４を通すための伝達軸用貫通孔８Ａが形成されている。

図４に示すように、外側部材８は、後側水平部２Ｃにおいて、本体部１１の下端から下方に向け鉛直状に延びる第２ギヤボックス支持面部１２が形成されている。第２ギヤボックス支持面部１２の車幅方向外側面には、前記した車輪側支持部７としての車輪側支持部材１３が取り付けられている。車輪側支持部材１３には、図２に示すように、後輪７１を取り付けるハブ１４やブレーキ装置１５が取り付けられる。

図４（ｂ）において、中間部２Ｂにおける内側部材９の車幅方向内側面と第２ギヤボックス支持面部１２の車幅方向内側面との間には、補強部材１６が掛け渡されている。第２ギヤボックス支持面部１２と補強部材１６との間には、図５に示すように、閉断面部が形成される。図４において、前側水平部２Ａにおける内側部材９の車幅方向内側面には、車幅方向に延びるトーションビーム１８が取り付けられている。トーションビーム１８は左右のトレーリングアーム２を連結する。補強部材１６とトーションビーム１８との間には、図示しないサスペンションスプリングを載置するためのスプリングシート１９が掛け渡されている。図１に示すように、トーションビーム１８の後方で左右の後輪７１の間には車両の荷室７３が配置されている。

図４において、車体側取付部６の下部には、下方に延び、モータ３を取り付けるためのモータブラケット２０が一体に形成されている。モータブラケット２０には、車両前後方向に沿った鉛直面状の第１ギヤボックス支持面部２１が形成されている。

「ギヤ伝達機構４」
図６において、ギヤ伝達機構４は、トレーリングアーム２に剛体的に取り付けられるギヤボックスを備えており、当該ギヤボックスは、モータ３の回転軸２２周りの第１ギヤ部２３を内蔵する第１ギヤボックス２４と、後輪７１の回転軸４７周りの第２ギヤ部４３を内蔵する第２ギヤボックス４９と、に分割構成されている。

第１ギヤボックス２４は、後方が開口形成されており、車幅方向内側寄りには回転軸２２を通す貫通孔２５が形成されている。第１ギヤ部２３は、モータ３の出力軸に一体回転可能に連結され、車幅方向に沿う軸心Ｏ１回りに回転する回転軸２２と、回転軸２２の左端に形成された第１傘歯車２６と、第１傘歯車２６に略直交して噛合する第２傘歯車２７と、第２傘歯車２７を支持し、若干後上がりに略車両前後方向に沿う軸心Ｏ２回りに回転する支軸２８と、を備えている。

回転軸２２は、軸受２９を介して貫通孔２５に支持されている。回転軸２２と第１ギヤボックス２４との間にはシール部材３０が介設される。支軸２８は、前端が軸受３１を介して第１ギヤボックス２４に支持され、後端が軸受３２を介してカバー３３に支持されている。カバー３３は、第１ギヤボックス２４の後方の開口部に圧入等により取り付けられる部材であり、中央部は等速ジョイント３４を貫通させるために開口形成されている。

ギヤ伝達機構４は、トレーリングアーム２の変形に伴って生じる第１ギヤボックス２４と第２ギヤボックス４９との間の捩れを吸収する屈曲機構６１を備えている。本実施形態では、屈曲機構６１は等速ジョイント３４から構成されている。等速ジョイント３４は、支軸２８の後端面にスプライン結合等により一体回転可能に連結される連結軸部３５と、連結軸部３５の後端に形成され、軸心Ｏ２に沿う転動溝３６が内周面に複数形成された外輪部材３７と、軸心Ｏ２上に配される第１伝達軸３８と、第１伝達軸３８の前端に外嵌固定される内輪部材３９と、内輪部材３９の外周面側に複数形成された転動溝６０と、転動溝３６と転動溝６０との間で転動する複数のボール４０と、を備えている。外輪部材３７とカバー３３との間にはシール部材４１が介設される。ボール４０が転動溝３６と転動溝６０との間で転動することで、第１伝達軸３８は外輪部材３７に対して角度がついた状態での軸心Ｏ２方向の相対移動が可能となる。これにより、例えば後輪７１に横力が加わってトレーリングアーム２に捩れが生じて、第１ギヤボックス２４と第２ギヤボックス４９との間に捩れが生じた場合であっても、等速ジョイント３４で捩れを吸収しつつ回転変動を生じることなく動力を後輪７１側に伝達できる。

第１ギヤボックス２４は、その車幅方向外側面が前記した第１ギヤボックス支持面部２１の車幅方向内側面にあてがわれて、車幅方向外側から複数のボルト４２により締結固定される。

次いで、第２ギヤ部４３は、軸心Ｏ２回りに回転する支軸４４と、支軸４４の後端に形成された第３傘歯車４５と、第３傘歯車４５に略直交して噛合する第４傘歯車４６と、第４傘歯車４６を支持し、車幅方向に沿う軸心Ｏ３回りに回転する回転軸４７と、を備えている。第３傘歯車４５と第４傘歯車４６とは、車両が前進する方向に回転したときにギヤの噛み合い反力が下方に作用するように噛合しており、これにより後輪７１の接地性が向上する。

支軸４４は軸受４８を介して第２ギヤボックス４９に支持されている。支軸４４と第２ギヤボックス４９との間にはシール部材５０が介設される。回転軸４７は右端が軸受５１を介して、左端寄りが軸受５２を介して第２ギヤボックス４９に支持されている。回転軸４７と第２ギヤボックス４９との間にはシール部材５３が介設される。支軸４４の前端には前方に延びる第２伝達軸５４が一体回転可能に連結されている。第２伝達軸５４の前端は、第１伝達軸３８の後端にスプライン結合等により一体回転可能に連結されている。第１伝達軸３８は、トレーリングアーム２の前側水平部２Ａの下方に位置し、第２伝達軸５４は、途中で外側部材８の伝達軸用貫通孔８Ａを通って外側部材８よりも車幅方向内側寄りに位置する。

第２ギヤボックス４９は、その車幅方向外側面が前記した第２ギヤボックス支持面部１２の車幅方向内側面にあてがわれて、車幅方向外側から図示しない複数のボルトにより締結固定される。

「モータ３」
モータ３は、例えば三相交流モータであり、インバータ（図示せず）を介してバッテリに接続されている。モータ３は、その車幅方向外側面が第１ギヤボックス２４の車幅方向内側面にあてがわれて、車幅方向内側からボルト５５により締結固定される。なお、第１ギヤボックス支持面部２１の一部にはボルト５６でカラー５７が締結固定され、モータ３はこのカラー５７に対してもボルト５８で締結固定されている。

以上のように、本実施形態では、モータ３は、第１ギヤボックス２４を介して第１ギヤボックス支持面部２１つまりモータブラケット２０に取り付けられている。モータ３は、略円柱形状を呈しており、車幅方向を長手として配される。モータ３は、図３から判るように、車幅方向視して、車両上下方向に関し、ゴムブッシュ５と重なる位置に配置されている。この場合の「重なる位置」とは、車両上下方向に関して、モータ３がゴムブッシュ５の少なくとも一部と重なる位置である。また、図１に示すように、トーションビーム１８よりも前側には座席７４（図３も参照）が配置されており、モータ３は、車両前後方向に関して座席７４とトーションビーム１８との間に配置されている。モータ３の一部は、図３に示すように、車体のフロアパネル７２の下面よりも下方に突出するように配置されている。

「モータ駆動装置１の組み付け手順」
モータ駆動装置１の組み付け手順の一例を説明する。先ず、トレーリングアーム２を車体に取り付ける前の段階で、トレーリングアーム２に対し、第１伝達軸３８と第２伝達軸５４とがスプライン結合するように第１ギヤボックス２４、第２ギヤボックス４９を取り付け、ギヤ伝達機構４を組み付ける。次いで、車体に対してトレーリングアーム２を上方に持ち上げ、ゴムブッシュ５を介してトレーリングアーム２を車体に組み付けた後に、モータ３を第１ギヤボックス２４に組み付ける。

以上の組み付け手順によれば、トレーリングアーム２を車体に取り付ける前の段階で、トレーリングアーム２にギヤ伝達機構４を組み付けておくことで、組み付け作業のスペースを広く確保できるため、作業効率が向上する。一方、モータ３は比較的重量物であるので、モータ３も一緒に組み付けてしまうと、トレーリングアーム２を持ち上げる際にトレーリングアーム２やトーションビーム１８がモータ３の重量で撓んでしまい、ゴムブッシュ５を車体の取付部に合わせることが困難となる。これに対し、トレーリングアーム２を車体に組み付けた後に、モータ３を第１ギヤボックス２４を介してトレーリングアーム２に組み付けることで、車体に対するトレーリングアーム２の組み付け作業の低下を抑制できる。

「作用・効果」
車両前後方向に延び、前側に、ゴムブッシュ５を介して車体に連結する車体側取付部６が形成され、後側に、後輪７１を支持する車輪側支持部７が形成されたトレーリングアーム２と、後輪７１を駆動するモータ３と、モータ３の動力を後輪７１に伝達するギヤ伝達機構４と、を備え、ギヤ伝達機構４は、トレーリングアーム２に剛体的に取り付けられるギヤボックスを備え、前記ギヤボックスは、モータ３の回転軸２２周りの第１ギヤ部２３を内蔵する第１ギヤボックス２４と、第１ギヤボックス２４と離間して配置されるとともに後輪７１の回転軸４７周りの第２ギヤ部４３を内蔵する第２ギヤボックス４９と、に分割構成されている構成によれば、次のような作用・効果を得る。

ギヤ伝達機構４のギヤボックスは剛体としてトレーリングアーム２に取り付けられるため、大きなギヤボックスを取り付けた場合には、トレーリングアーム２の捩れ性等のサスペンション特性に影響するおそれがある。これに対し、ギヤボックスを第１ギヤボックス２４と第２ギヤボックス４９とに分けてトレーリングアーム２に取り付ける構成は、比較的小さな剛体を分散してトレーリングアーム２に取り付けることとなるので、トレーリングアーム２のサスペンション特性への影響を低減できる。

ギヤ伝達機構４は、トレーリングアーム２の変形に伴って生じる第１ギヤボックス２４と第２ギヤボックス４９との間の捩れを吸収する屈曲機構６１を備えている構成とすれば、トレーリングアーム２のサスペンション特性と、サスペンション特性の影響を受けないギヤ伝達機能との両立を向上させることができる。

屈曲機構６１は、等速ジョイント３４である構成とすれば、屈曲機構６１を簡単な構造で小型・軽量化できる。

ギヤ伝達機構４は、第１ギヤボックス２４から延びる第１伝達軸３８と、第２ギヤボックス４９から延び、第１伝達軸３８にスプライン結合する第２伝達軸５４と、を備えている構成とすれば、第１ギヤボックス２４と第２ギヤボックス４９との間の動力伝達経路が簡単な構造で済み、組み付け作業も容易に行える。

トレーリングアーム２には、車両前後方向に離間した第１ギヤボックス支持面部２１および第２ギヤボックス支持面部１２が形成され、第１ギヤボックス２４が第１ギヤボックス支持面部２１に取り付けられ、第２ギヤボックス４９が第２ギヤボックス支持面部１２に取り付けられている構成とすれば、第１ギヤボックス２４と第２ギヤボックス４９とをトレーリングアーム２に容易に取り付けることができる。

モータ３は、第１ギヤボックス２４を介して第１ギヤボックス支持面部２１に取り付けられている構成とすれば、モータ３および第１ギヤボックス２４を集約して配置できるので、モータ駆動装置１の小型化を図れる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明した。説明した実施形態では、モータブラケット２０の一面側に第１ギヤボックス２４を取り付けて、その第１ギヤボックス２４にモータ３を取り付ける構造としたが、モータブラケット２０の一面側に第１ギヤボックス２４を取り付け、他面側にモータ３を取り付ける構造にしてもよい。さらには、第１ギヤボックス２４を取り付けるブラケットとモータ３を取り付けるブラケットとを個別に形成してもよい。

ギヤ伝達機構４としては、傘歯車の他に平歯車等を用いてもよい。
捩れ吸収機構６１としては、等速ジョイントの他に球面スプライン等を用いてもよい。

１ モータ駆動装置
２ トレーリングアーム
３ モータ
４ ギヤ伝達機構
５ ゴムブッシュ（弾性部材）
６ 車体側取付部
７ 車輪側支持部
１２ 第２ギヤボックス支持面部
１８ トーションビーム
２０ モータブラケット
２１ 第１ギヤボックス支持面部
２３ 第１ギヤ部
２４ 第１ギヤボックス
３４ 等速ジョイント
３８ 第１伝達軸
４３ 第２ギヤ部
４９ 第２ギヤボックス
５４ 第２伝達軸
６１ 屈曲機構
７１ 後輪（車輪）
７２ フロアパネル

Claims (6)

1. 車両前後方向に延び、前側に、弾性部材を介して車体に連結する車体側取付部が形成され、後側に、車輪を支持する車輪側支持部が形成されたトレーリングアームと、
   前記車輪を駆動するモータと、
   前記モータの動力を前記車輪に伝達するギヤ伝達機構と、
   を備えたモータ駆動装置であって、
   前記ギヤ伝達機構は、前記トレーリングアームに剛体的に取り付けられるギヤボックスを備え、前記ギヤボックスは、前記モータの回転軸周りの第１ギヤ部を内蔵する第１ギヤボックスと、前記第１ギヤボックスと離間して配置されるとともに前記車輪の回転軸周りの第２ギヤ部を内蔵する第２ギヤボックスと、に分割構成され、
   前記トレーリングアームには、車両前後方向に離間した第１ギヤボックス支持面部および第２ギヤボックス支持面部が形成され、
   前記第１ギヤボックス支持面部は、前記トレーリングアームの前端側かつ車幅方向内側に設けられ、
   前記第２ギヤボックス支持面部は、前記トレーリングアームの後端側かつ車幅方向内側に設けられ、
   前記第１ギヤボックスの車幅方向外側面が前記第１ギヤボックス支持面部に取り付けられ、前記第２ギヤボックスの車幅方向外側面が前記第２ギヤボックス支持面部に取り付けられている
   ことを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記ギヤ伝達機構は、前記トレーリングアームの変形に伴って生じる前記第１ギヤボックスと前記第２ギヤボックスとの間の捩れを吸収する屈曲機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記屈曲機構は、等速ジョイントであることを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動装置。
4. 前記ギヤ伝達機構は、前記第１ギヤボックスから延びる第１伝達軸と、前記第２ギヤボックスから延び、前記第１伝達軸にスプライン結合する第２伝達軸と、を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
5. 前記モータは、前記第１ギヤボックスを介して前記第１ギヤボックス支持面部に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
6. 前記第１ギヤボックス支持面部は、前記車体側取付部の下方に設けられ、
   前記第２ギヤボックス支持面部は、前記トレーリングアームを挟んで前記車輪側支持部と反対側に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。

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