JP7184212B2 - 駆動装置の保護構造 - Google Patents

Description

本発明は、駆動装置の保護構造に関する。

エンジン、ギアボックス及び駆動用モータが直列に接続された電気自動車又はハイブリッド車両が知られている。ＪＰ２０１０－０００８５９Ａには、エンジンとモータ（回転電機）との間にギアが収容されたハイブリッド車両用の駆動装置が開示されている。

従来技術のような駆動装置は、エンジンルームに備えられ、その下方はアンダーカバー等を介して路面に対向している。このように構成された駆動装置において、路面側から衝撃等の大きな外力が入力される場合がある。ギアボックスと回転電機とを連結するフランジの連結部に下方から大きな外力が入力された場合に、ハウジングの連結部を固定するボルト等に緩みが生じることがある。その結果、ギアボックスと回転電機との回転軸がずれて、動力の伝達に問題が生じる可能性がある。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、ギアボックスと回転電機とを連結するフランジの連結部に下方から大きな外力が入力された場合にも、連結の緩みを抑制できる駆動装置の保護構造を提供することを目的とする。

本発明の一実施態様は、回転電機とギアボックスとを備える駆動装置と、駆動装置の下方に配置されるアンダーカバーと、により構成される駆動装置の保護構造に適用される。回転電機とギアボックスとは、回転電機ハウジングの回転電機フランジと、ギアボックスハウジングのギアボックスフランジとで互いに連結される。回転電機フランジ及びギアボックスフランジは、ギアボックスフランジの下面が回転電機フランジの下面よりも下方側に位置するように形成される。アンダーカバーは、アンダーカバーの材質よりも剛性の高い材質で形成された保護プレートを備える。保護プレートは、回転電機フランジとギアボックスフランジとの連結部の下方側に、連結部に対向して備えられる。

本発明によると、回転電機フランジとギアボックスフランジとの連結部の下方側に保護プレートを備えたので、下方からの外力の入力時に、保護プレートがギアボックスフランジに先当たりして、ギアボックスフランジに入力される荷重の方向と回転電機フランジに入力される荷重の方向とを変化させることができる。これにより、回転電機フランジとギアボックスフランジとの連結部の緩みが抑制される。

図１は、本発明の実施形態の車両用の駆動装置の正面図である。 図２は、駆動装置のギアボックスハウジングのギアボックスフランジを説明する側面図である。 図３は、保護プレートの説明図である。 図４は、荷重が入力されたときの保護プレートの説明図である。 図５は、変形例の保護プレートの説明図である。 図６は、他の変形例の保護プレートの説明図である。

以下、図面等を参照して、本発明の実施形態の駆動装置１の保護構造について説明する。

図１は、本実施形態の車両用の駆動装置１の正面図である。本実施形態において、正面とは車両前後方向の前方から駆動装置を観察した場合の向きを表わす。

駆動装置１は、エンジン１０と、ギアボックス２０と、回転電機としての発電機３０と、駆動用モータ４０と、を備える。駆動装置１の下方側には、アンダーカバー５０が備えられる。

エンジン１０は、発電機３０を回転駆動することで発電機３０を発電する。発電機３０が発電した電力は図示しないバッテリに蓄電される。

駆動用モータ４０は、車両の駆動力源であり、バッテリの電力の供給を受けて駆動する。

ギアボックス２０は複数のギアを有する変速装置である。ギアボックス２０は、エンジン１０から入力される回転を発電機３０に伝達することで、発電機３０を発電させる。また、ギアボックス２０は、駆動用モータ４０から入力される回転を図示しない駆動輪へと伝達することで、車両を駆動する。

駆動用モータ４０は、駆動輪の回転による駆動力を受けて発電（回生）を行なう発電機としても機能する。なお、本実施形態の駆動装置１は、車両以外の装置、例えば各種電気機器又は産業機械の駆動装置として用いられてもよい。

駆動装置１において、発電機３０は、駆動用モータ４０の前方側に、駆動用モータ４０よりもやや下方側に配置される。

エンジン１０の左上部にはエンジンマウント１１が備えられ、駆動用モータ４０の右上部には、モータマウント４１が備えられる。駆動装置１は、エンジン１０、ギアボックス２０、発電機３０及び駆動用モータ４０が一体的にユニットされたものであり、駆動装置１は、これらエンジンマウント１１及びモータマウント４１を介して、車両に固定されている。エンジンマウント１１及びモータマウント４１はゴム等の緩衝材を備えているため、車両と駆動装置１との間に伝達する振動や衝撃が緩衝される。

駆動装置１の下方にはアンダーカバー５０が備えられている。アンダーカバー５０は、樹脂等の材料により、駆動装置１等の車両の下部に配置される各種部品の下面を覆うように形成されている。アンダーカバー５０は、後に説明する保護プレート５５を備え、駆動装置１を保護する保護部材として機能する。

次に、発電機３０とギアボックス２０との連結構造について説明する。

ギアボックス２０は、複数のギアからなる歯車機構が収容されるギアボックスハウジング２１を有する。ギアボックスハウジング２１は、内部が空洞の筒形状を有する。ギアボックスハウジング２１の両端側には、エンジン１０、発電機３０及び駆動用モータ４０にボルト締めにより連結するためのフランジ部が、その周囲に突設して形成される。本実施形態では、発電機３０に対向するフランジ部、つまり図１中の右側のフランジ部を、特にギアボックスフランジ２２と呼ぶ。

発電機３０は、ロータ、ステータ等からなる回転電機部品を収容する円筒状の発電機ハウジング３１を有する。発電機ハウジング３１には、その左端部側（ギアボックス側）の周囲に発電機フランジ３２が、その周囲に突設して形成されている。

発電機３０は、ギアボックス２０のギアボックスフランジ２２と発電機フランジ３２とを当接させた状態でボルトにより締結することにより、ギアボックス２０に連結される。発電機３０は、車両へと固定するマウントを備えておらず、回転軸方向の一方側（図１中左側）のみがギアボックス２０によって支持される、いわゆる片持ち構造となっている。

図２は、ギアボックス２０のギアボックスフランジ２２のフランジ面を、ギアボックス２０の回転軸方向（車両の幅方向）から見た説明図である。

図２に示すように、ギアボックスフランジ２２のフランジ面（ハッチングで示す）は、発電機３０を固定するための複数のボルトタップ２２ａを有する。発電機３０の発電機フランジ３２も同様にボルト穴を有しており、これらボルト穴にボルトを挿通し締結することで、発電機３０がギアボックス２０に固定される。なお、駆動用モータ４０とギアボックス２０との固定、及び、エンジン１０とギアボックス２０との固定も、同様にして行なわれる。

また、図２に示すように、ギアボックス２０は、車軸が挿通する車軸孔２５を備えている。車軸孔２５には、ギアボックス２０が有するファイナルギアに図示しない車軸が連結される。

このように構成された駆動装置１において、ギアボックス２０と発電機３０とは、前述のようにギアボックスフランジ２２と発電機フランジ３２とで連結されている。ここで、駆動装置１に車両の下方側からの外力が入力された場合を考える。外力とは、例えば路面にある縁石等の障害物が駆動装置１へと衝突した場合に生じる荷重である。

駆動装置１の下方側にはアンダーカバー５０が存在するが、アンダーカバー５０は樹脂製であり、走行時における砂礫等の衝突による小さな外力に対しては駆動装置１を保護するが、大きな外力を受けた場合には容易に変形する。このため、大きな外力が入力された場合は、その外力は直接的に駆動装置１の下方に入力されることになる。

大きな外力が駆動装置に入力された場合は、その外力による荷重は、エンジンマウント１１及びモータマウント４１が有する緩衝材により緩衝される。

ところが、この荷重が、ギアボックスフランジ２２と発電機フランジ３２との連結部３５の下面に局所的に入力された場合、次のような問題が発生する。

発電機３０は、前述のように片持ち構造であり、荷重の緩衝となるマウントを備えていない。このため、ギアボックスフランジ２２と発電機フランジ３２との連結部３５の下面に入力された荷重は、緩衝されることなく作用し、ギアボックスフランジ２２と発電機フランジ３２との間でせん断方向の力として作用する。これにより、ギアボックスフランジ２２と発電機フランジ３２とを固定するボルトに緩みや捻れが生じる場合がある。

ボルトに緩みや捻れが生じた場合は、ギアボックス２０に対する発電機３０の位置にズレが生じる場合がある。これにより、ギアボックス２０と発電機３０との回転軸の中心にズレが生じ、動力の伝達に問題が生じる可能性がある。

そこで、本実施形態は、次のような構成によって、大きな外力の入力によってもギアボックス２０と発電機３０とにズレが生じないように構成した。

図３は、本実施形態のギアボックス２０と発電機３０との連結部付近の拡大図であり、保護プレート５５の説明図である。

ギアボックス２０と発電機３０との連結部３５においては、ギアボックスフランジ２２のフランジ面と発電機フランジ３２のフランジ面とが互いに接している。このようなギアボックス２０と発電機３０との連結構造において、ギアボックスフランジ２２の底部（下面）が、発電機フランジ３２の底部（下面）よりも僅かに下方に位置するように形成されている。すなわち、ギアボックスフランジ２２の底部と発電機フランジ３２の底部とは面一ではなく、高さ方向の位置が異なるように構成されている。

アンダーカバー５０は、駆動装置１の下面を覆うカバー部材であり、ギアボックス２０と発電機３０との連結部３５に対向する位置には、保護プレート５５が備えられる。保護プレート５５は、車両の前方寄りの位置（図２参照）に配置される。保護プレート５５は、アンダーカバー５０よりも剛性の高い材質（例えば鋼やステンレス等の金属）で形成されている。保護プレート５５は、駆動装置１に対向するアンダーカバー５０の上面に、ボルト締結、溶接、リベット留め等の方法により固定される。

図３に示すように、保護プレート５５は、ギアボックスフランジ２２の下面と発電機フランジ３２の下面との双方に対向して備えられる。保護プレート５５は、ギアボックスフランジ２２と発電機フランジ３２との連結方向において、発電機フランジ３２に対向して配置され、その長さ（図３中Ｂで示す）が、発電機フランジ３２の長さ（厚さ）（図３中Ａで示す）よりもが長く形成されている。

このように、アンダーカバー５０に保護プレート５５を備えることにより、大きな外力によって、ギアボックスフランジ２２と発電機フランジ３２との連結部３５、特に発電機フランジ３２に、に荷重が直接的に入力されることが抑制できる。

図４は、大きな外力がギアボックスフランジ２２と発電機フランジ３２との連結部３５に入力されたときの保護プレート５５の挙動の説明図である。

図４に示すように、大きな外力による荷重がギアボックスフランジ２２と発電機フランジ３２との連結部３５に入力された場合、その外力は、まずアンダーカバー５０の保護プレート５５に入力する。これによりアンダーカバー５０が変形し、保護プレート５５がギアボックスフランジ２２と発電機フランジ３２の角部に干渉する。

このとき、ギアボックスフランジ２２の下面は発電機フランジ３２の下面よりも下方に位置するので、保護プレート５５は、ギアボックスフランジ２２に先当たりする。そして、外力による荷重によって、図４に示すように、保護プレート５５の右側部分（発電機３０に対向する部分）がギアボックスフランジ２２の角を支点として折れ曲がるように変形する。

変形した保護プレート５５の右側部分は、発電機フランジ３２の角や、発電機フランジ３２よりも右側の発電機ハウジング３１対して衝突する。

これにより、大きな外力の入力時に、保護プレート５５によって、ギアボックスフランジ２２に作用する荷重の方向（図３中一点鎖線矢印で示す）と、発電機フランジ３２に作用する荷重の方向（図４中点線矢印で示す）との方向が変化する。このように、連結部３５において、ギアボックスフランジ２２に入力される荷重の方向と発電機フランジ３２に入力される荷重の方向とを変化させることにより、ギアボックスフランジ２２と発電機フランジ３２との連結部３５に、せん断方向の力が加わることが抑制される。

なお、発電機フランジ３２とギアボックスフランジ２２との連結方向において、発電機フランジ３２の長さ（厚さ）（図４中Ｄで示す）が、ギアボックスフランジ２２の長さ（厚さ）（図４中Ｃで示す）よりも小さく形成されていてもよい。このように構成することにより、荷重により保護プレート５５が変形した場合にも、保護プレート５５がギアボックスフランジ２２に先当たりして、発電機フランジ３２に直接当たりにくくなる。これにより、ギアボックスフランジ２２と発電機フランジ３２との連結部３５に、せん断方向の力が加わることが抑制される。

以上説明したように、本実施形態の駆動装置１の保護構造は、発電機（回転電機）３０とギアボックス２０とを備える駆動装置１と、駆動装置１の下方に配置されるアンダーカバー５０と、により構成される。発電機３０とギアボックス２０とは、発電機ハウジング３１の発電機フランジ３２と、ギアボックスハウジング２１のギアボックスフランジ２２とで互いに連結される。発電機フランジ３２及びギアボックスフランジ２２は、ギアボックスフランジ２２の下面が発電機フランジ３２の下面よりも下方側に位置するように形成される。アンダーカバー５０は、アンダーカバー５０の材質よりも剛性の高い材質で形成された保護プレート５５を備える。保護プレート５５は、発電機フランジ３２とギアボックスフランジ２２との連結部３５の下方側に、連結部３５に対向して備えられる。

本実施形態では、このように構成することにより、駆動装置１の下方から大きな外力が入力されたとき、発電機フランジ３２の下面よりも下方に配置されたギアボックスフランジ２２の下面に保護プレート５５が先当たりする。これにより、連結部３５において、ギアボックスフランジ２２に入力される荷重の方向と発電機フランジ３２に入力される荷重の方向とを変化させることができる。従って、ギアボックスフランジ２２と発電機フランジ３２との間でせん断方向の荷重が直接に加わることを抑制できるので、発電機フランジ３２とギアボックスフランジ２２とに固定されるボルトに緩みや捻れの発生を抑制し、ギアボックス２０と発電機３０との間で動力の伝達に問題が発生することを抑制できる。

また、保護プレート５５は、発電機フランジ３２とギアボックスフランジ２２との連結方向において、発電機フランジ３２に対向して配置され、発電機フランジ３２の長さよりも長く形成される。このように構成することにより、下方からの外力により保護プレート５５が発電機フランジ３２以外の箇所へと先当たりする。これにより、連結部３５において、ギアボックスフランジ２２に入力される荷重の方向と発電機フランジ３２に入力される荷重の方向とをより確実に変化させることができるので、ギアボックスフランジ２２と発電機フランジ３２との間でせん断方向の荷重が直接に加わることを抑制できる。

次に、本発明の実施形態の変形例を説明する。

図５は、本実施形態の変形例の保護プレート５５の説明図であり、図３に対応するものである。

図５に示す変形例では、発電機ハウジング３１には、発電機フランジ３２とは異なる位置において、保護プレート５５に向かって延設される突起部３８が形成されている。突起部３８は、発電機ハウジング３１の下面から下方に延設された突起として構成され、保護プレート５５に対向する位置に配置される。

突起部３８の下端面は、発電機フランジ３２の下面よりも下方側に延設して配置され、ギアボックスフランジ２２の下端面と同一かやや上側に位置している。

すなわち、本実施形態の変形例は、発電機ハウジング３１は、発電機フランジ３２とは異なる位置であって、保護プレート５５と対向する位置において、発電機ハウジング３１の下面から下方側に延設された突起部３８を備える。

このような構成によって、大きな外力の入力時に、ギアボックスフランジ２２及び突起部３８の双方に保護プレート５５が先当たりし、発電機フランジ３２に対しては荷重が直接的に入力されない。これにより、連結部３５において、ギアボックスフランジ２２に入力される荷重の方向と発電機フランジ３２に入力される荷重の方向とを変化させることにより、ギアボックスフランジ２２と発電機フランジ３２との連結部３５に、せん断方向の力が加わることが抑制される。

図６は、本実施形態の他の変形例の保護プレート５５の説明図であり、図３に対応するものである。

図６に示す別の変形例では、保護プレート５５は、ギアボックスフランジ２２に対向する箇所が、発電機フランジ３２に対向する箇所よりも近接した近接部５５ａを有する。近接部５５ａは、板圧方向に厚みが大きく形成されている。すなわち、本実施形態の他の変形例では、保護プレート５５は、正面から観察したときに、ギアボックスフランジ２２に対向する箇所の板厚が、発電機フランジ３２に対向する箇所の板厚よりも大きく形成された近接部５５ａを備える。つまり、保護プレート５５の近接部５５ａは、ギアボックスフランジ２２との距離が、発電機フランジ３２との距離よりも小さい。

このように構成された本実施形態の他の変形例では、大きな外力の入力時に、保護プレート５５の近接部５５ａがギアボックスフランジ２２に先当たりし、保護プレート５５のその他の部分は、図４に示したのと同様に変形して、発電機フランジ３２の角や発電機ハウジング３１へと衝突する。これにより、連結部３５において、ギアボックスフランジ２２に入力される荷重の方向と発電機フランジ３２に入力される荷重の方向とを変化させることにより、ギアボックスフランジ２２と発電機フランジ３２との連結部３５に、せん断方向の力が加わることが抑制される

以上、本発明の実施形態及び変形例は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

前述した本実施形態では、発電機３０の下方で車両の前方側に保護プレート５５を配置したが、発電機３０の下方で車両の後方側に保護プレート５５を配置してもよい。さらに、ギアボックスフランジ２２と発電機フランジ３２の底面が車両前後方向で高さが均一でない（傾斜している）場合は、最も低い位置に保護プレート５５を配置してもよい。保護プレート５５を車両の前方側に配置した場合は、主に車両が前進するときに入力される荷重を保護する。保護プレート５５を車両の後方側に配置した場合は、主に車両が後退するときに入力される荷重を保護する。またさらに、保護プレート５５を、発電機３０の前後方向に渡って配置してもよい。

Claims (6)

1. 回転電機及びギアボックスを備える駆動装置と、前記駆動装置の下方に配置されるアンダーカバーと、により構成される駆動装置の保護構造であって、
   前記回転電機と前記ギアボックスとは、回転電機ハウジングの回転電機フランジと、ギアボックスハウジングのギアボックスフランジとで互いに連結され、
   前記回転電機フランジ及び前記ギアボックスフランジは、前記ギアボックスフランジの下面が前記回転電機フランジの下面よりも下方側に位置するように形成され、
   前記アンダーカバーは、前記アンダーカバーの材質よりも剛性の高い材質で形成された保護プレートを備え、
   前記保護プレートは、前記回転電機フランジと前記ギアボックスフランジとの連結部の下方側に、前記連結部に対向して備えられる
   駆動装置の保護構造。
2. 請求項１に記載の駆動装置の保護構造であって、
   前記保護プレートは、前記回転電機フランジと前記ギアボックスフランジとの連結方向において、前記回転電機フランジに対向して配置され、前記回転電機フランジの長さよりも長く形成される
   駆動装置の保護構造。
3. 請求項１または２に記載の駆動装置の保護構造であって、
   前記回転電機フランジと前記ギアボックスフランジとの連結方向において、前記回転電機フランジの長さが、前記ギアボックスフランジの長さよりも小さく形成される
   駆動装置の保護構造。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の駆動装置の保護構造であって、
   前記回転電機ハウジングは、前記回転電機フランジとは異なる位置であって、前記保護プレートと対向する位置において、前記回転電機ハウジングの下面から下方側に延設された突起部を備える
   駆動装置の保護構造。
5. 請求項１から４のいずれか一つに記載の駆動装置の保護構造であって、
   前記保護プレートは、前記ギアボックスフランジに対向する箇所の板厚が、前記回転電機フランジに対向する箇所の板厚よりも大きい
   駆動装置の保護構造。
6. 請求項５に記載の駆動装置の保護構造であって、
   前記保護プレートは、前記ギアボックスフランジとの距離が、前記回転電機フランジとの距離よりも小さい
   駆動装置の保護構造。

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