JP7419893B2 - 電気自動車用駆動装置、駆動ユニットおよび電気自動車 - Google Patents

Description

本発明は、電動モータを駆動源として車輪を回転駆動する、電気自動車用駆動装置と、前記電気自動車用駆動装置を備える駆動ユニットと、前記駆動ユニットを複数備える電気自動車とに関する。

近年における化石燃料低減化の流れを受けて、電気自動車の研究が進み、一部で実施されている。特開２００６－２２８７９号公報（特許文献１）には、１個の電動モータの出力トルクを、２段変速機とデファレンシャルギヤとを介して、左右一対の駆動輪に伝達する、電気自動車用駆動装置が記載されている。

特開２００６－２２８７９号公報

特開２００６－２２８７９号公報に記載の電気自動車用駆動装置では、１個の電動モータにより、左右一対の駆動輪を駆動するように構成されている。このため、車両総重量に応じて、適切な仕様を有する電動モータ、２段変速機およびデファレンシャルギヤを使用する必要がある。換言すれば、電気自動車用駆動装置として、特開２００６－２２８７９号公報に記載の電気自動車用駆動装置を採用する場合には、車両総重量ごとに専用に設計する必要があり、電気自動車の製造コストを低減する面からは不利になる。

特に、人間が運転操作を行わなくても走行することができる自動運転車は、多数の高価なセンサを備えており、コスト低減の要望が大きい。

ここで、駆動源を構成する電動モータと車輪とを一体として取り扱えるようにユニット化し、車両総重量に応じてユニットの搭載数を決定すれば、車両総重量にかかわらず、電気自動車用駆動装置を共通化することができて、電気自動車のコストを抑えることができる。この場合、車体に対する電気自動車用駆動装置の支持固定部に過大な偏荷重が加わらないようにすることが、電気自動車のコストを抑える面から重要である。

本発明は、上述のような事情を鑑みて、車体に対する支持固定部に過大な偏荷重が加わることを防止できる、電気自動車用駆動装置の構造を実現することを目的としている。

本発明の電気自動車用駆動装置は、
ハウジングと、
揺動軸と、
互いに非同軸かつ平行に配置された出力軸をそれぞれ有し、前記ハウジングに対し支持された一対の電動モータと、
互いに同軸に、車輪が支持されるそれぞれの先端部を、前記揺動軸に直交する方向に関して互いに反対方向に向けた状態で、前記ハウジングに対して支持され、前記一対の電動モータのそれぞれの前記出力軸と非同軸かつ平行に配置され、かつ、前記揺動軸を中心とする揺動を可能とされた一対の駆動軸と、
前記一対の電動モータのそれぞれの前記出力軸の回転トルクを、前記一対の駆動軸のそれぞれに伝達する一対のトルク伝達装置と、
を備える。
なお、前記揺動軸は、路面に対し略平行に配置される。

車体に対し支持されるブラケットをさらに備えることができ、かつ、前記ハウジングと前記ブラケットとを、前記揺動軸を中心とする相対回転を可能に組み合わせることができる。

この場合、前記ブラケットが、ブラケット側支持孔を有し、前記ハウジングが、ハウジング側支持孔を有し、および、前記揺動軸を、前記ハウジング側支持孔と前記ブラケット側支持孔とに挿通することができる。
本発明の電気自動車用駆動装置では、前記揺動軸と、前記ハウジング側支持孔または前記ブラケット側支持孔との間に、軸受を配置することができる。前記軸受は、ラジアル滑り軸受、ラジアルニードル軸受などの転がり軸受、または、転がり軸受を複数備えた軸受ユニットにより構成することができる。

あるいは、前記ブラケットと前記ハウジングとのうちの一方の部材は、少なくとも１個の係合凸部を有することができ、かつ、前記ブラケットと前記ハウジングとのうちの他方の部材は、前記少なくとも１個の係合凸部に対して揺動可能に係合される少なくとも１個の係合凹部を有することができる。
この場合、前記揺動軸は、前記少なくとも１個の係合凸部により構成される。

なお、本発明の技術的範囲からは外れるが、前記一対の電動モータのそれぞれを、それぞれの前記出力軸に直交する方向に関して互いに重畳して配置することができる。

前記一対のトルク伝達装置のそれぞれは、複数個の歯車を備える歯車式減速機により構成することができる。
あるいは、前記一対のトルク伝達装置のそれぞれは、ベルトやチェーンを使用した減速機により構成したり、ウォーム減速機により構成したりすることもできる。
あるいは、前記一対のトルク伝達装置のそれぞれは、前記一対の電動モータのそれぞれの前記出力軸と、前記一対の駆動軸のそれぞれとの間の減速比を調節可能な、無段変速機や有段変速機により構成することもできる。

本発明の駆動ユニットは、
一対の駆動軸を有する電気自動車用駆動装置と、
前記一対の駆動軸のそれぞれに支持された一対の車輪と、
を備え、
前記電気自動車用駆動装置が、本発明の電気自動車用駆動装置により構成される。

本発明の電気自動車は、
車体と、
３個以上、好ましくは４個以上の駆動ユニットと、
を備え、
前記駆動ユニットのそれぞれが、本発明の駆動ユニットにより構成される。
本発明の電気自動車では、前記駆動ユニットの搭載数は、車両総重量に応じて決定される。

本発明の電気自動車用駆動装置によれば、車体に対する支持固定部に過大な偏荷重が加わることを防止できる。

図１（Ａ）は、実施の形態の１例に係る電気自動車用駆動装置を含む駆動ユニットを備える、電気自動車の第１例を示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の左下側から見た側面図であり、図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）の左側から見た端面図である。 図２は、実施の形態の１例に係る電気自動車用駆動装置を含んで構成される駆動ユニットを示す斜視図である。 図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、一対の車輪が揺動軸を中心に揺動した様子を示す端面図である。 図４は、図２に示す駆動ユニットから一方の駆動輪を取り外して示す斜視図である。 図５は、図４の左上側から見た端面図である。 図６は、駆動ユニットから他方の駆動輪を取り外し、かつ、一部を切断して示す側面図である。 図７は、図２に示す駆動ユニットから車高調整装置を取り外して示す斜視図である。 図８は、電気自動車用駆動装置を取り出して示す側面図である。 図９は、図８のＸ_１－Ｏ_１－Ｏ_２－Ｏ_３－Ｘ_２断面図である。 図１０は、図８のＸ_１－Ｏ_１－Ｏ_２－Ｏ_３－Ｏ_２－Ｏ_４－Ｘ_３断面図である。 図１１は、図８のＸ_２－Ｘ_４断面図である。 図１２は、電気自動車用駆動装置を取り出して示す模式図である。 図１３（Ａ）は、駆動ユニットを備える、電気自動車の第２例を示す斜視図であり、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）の左下側から見た側面図であり、図１３（Ｃ）は、図１３（Ｂ）の左側から見た端面図である。 図１４（Ａ）は、駆動ユニットを備える、電気自動車の第３例を示す斜視図であり、図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）の左下側から見た側面図であり、図１４（Ｃ）は、図１４（Ｂ）の左側から見た端面図である。

本発明の実施の形態の１例について、図１～図１２を用いて説明する。本例を含めて、本発明の特徴は、一対の電動モータおよび一対の駆動軸を含んでユニット化され、かつ、路面の状況に応じて該路面と略平行に配置された揺動軸を中心に揺動する電気自動車用駆動装置にある。以下では、まず、電気自動車用駆動装置を含んで構成される駆動ユニットを複数備える電気自動車の構造について説明した後、駆動ユニットの構造について説明する。

電気自動車１ａは、４人から５人程度の乗車定員を有する。電気自動車１ａは、図１（Ａ）～図１（Ｃ）に示すように、車体２ａと、４個の駆動ユニット３とを備える。

車体２ａは、矩形箱状の車体本体４ａと、車体本体４ａの進行方向両側面のうち、下側部分から突出した庇状の一対の被支持部５ａ１、５ａ２とを備える。

駆動ユニット３のそれぞれは、図２に示すように、電気自動車用駆動装置６と、一対の車輪７ａ、７ｂと、支持装置８と、旋回装置９と、車高調整装置１０とを備える。

電気自動車用駆動装置６は、図９～図１１に示すように、ハウジング１１と、ブラケット１２と、揺動軸１３と、一対の電動モータ１４ａ、１４ｂと、一対の駆動軸１５ａ、１５ｂと、一対のトルク伝達装置１６ａ、１６ｂとを備える。

ハウジング１１とブラケット１２とは、揺動軸１３を中心とする相対回転（揺動）を可能に組み合わされる。ハウジング１１とブラケット１２とのそれぞれは、アルミニウム合金などの軽合金、または、合成樹脂などにより構成される。なお、ハウジング１１とブラケット１２とは、互いに同じ材料により構成することもできるし、異なる材料により構成することもできる。

ハウジング１１は、図８～図１１に示すように、互いに平行に配置された３個の保持部１８ａ、１８ｂ、１８ｃを備える。３個の保持部１８ａ、１８ｂ、１８ｃのうち、上側の２個の保持部１８ａ、１８ｂは、略円筒状（中空状）に構成され、かつ、それぞれの内側に、電動モータ１４ａ、１４ｂのそれぞれを収納する。残りの１個である下側の保持部１８ｃは、略円柱状（中実状）に構成され、かつ、幅方向両側の端部に、一対の駆動軸１５ａ、１５ｂをそれぞれ支持する。ハウジング１１は、下側の保持部１８ｃを進行方向に貫通するハウジング側支持孔１９をさらに備える。ハウジング側支持孔１９は、軸方向に関して内径が変化しない円筒孔により構成され、かつ、路面Ｒ（図５及び図６に図示）に対し略平行な方向（本例では、平行な方向）に形成されている。

なお、進行方向とは、駆動ユニット３を車体２ａに取り付け、かつ、車輪７ａ、７ｂを直進方向に向けた状態での電気自動車１ａの進行方向（図１（Ｂ）、図６および図８の左右方向）をいう。また、幅方向とは、駆動ユニット３を車体２ａに取り付け、かつ、車輪７ａ、７ｂを直進方向に向けた状態での電気自動車１ａの幅方向（図１（Ｃ）、図３（Ａ）、図３（Ｂ）および図９～図１２の左右方向）をいう。

さらに、ハウジング１１は、例えば図２に示すように、上側部分に、コネクタ部２０を備える。コネクタ部２０は、電気自動車用駆動装置６を構成する一対の電動モータ１４ａ、１４ｂや各種センサとケーブルにより接続されている。さらに、コネクタ部２０は、車体２ａに搭載した電源や制御装置とハーネスにより接続されている。これにより、一対の電動モータ１４ａ、１４ｂに電源を供給し、かつ、各種センサの出力信号を制御装置に送信可能としている。

ブラケット１２は、図６に示すように、幅方向から見て略Ｕ字形または略Ｃ字形の基部２１と、アーム部２２とを備える。

基部２１は、ハウジング１１の下側の保持部１８ｃを進行方向両側から挟む一対の支持板部２３ａ、２３ｂと、該一対の支持板部２３ａ、２３ｂの下側の端部同士を接続する接続板部２４とを備える。さらに、基部２１は、支持板部２３ａ、２３ｂのうちでハウジング側支持孔１９と整合する部分に、支持板部２３ａ、２３ｂを進行方向に貫通するブラケット側支持孔２５ａ、２５ｂをそれぞれ備える。ブラケット側支持孔２５ａ、２５ｂは、路面Ｒに対し略平行な方向（本例では、平行な方向）に形成されている。

アーム部２２は、基部２１のうち、進行方向片側（図１（Ｂ）、図６および図８の左側）の支持板部２３ａの下側部分から、進行方向片側に向けて延出している。

揺動軸１３は、路面Ｒと平行で、かつ、一対の駆動軸１５ａ、１５ｂに直交する方向に配置されている。すなわち、揺動軸１３は、車両の進行方向に配置されている。

本例では、揺動軸１３は、段付円柱状に構成されている。具体的には、揺動軸１３は、進行方向他側（図６の右側）から順に、ねじ部２６と、小径部２７と、中径部２８と、大径部２９とを備える。揺動軸１３は、大径部２９の進行方向片側の端部に、径方向外側に向けて突出したフランジ部３０をさらに備える。

揺動軸１３は、小径部２７を、ブラケット１２の進行方向他側の支持板部２３ｂのブラケット側支持孔２５ｂに、中径部２８を、軸受３１を介して、ハウジング１１の下側の保持部１８ｃのハウジング側支持孔１９に、大径部２９を、ブラケット１２の進行方向片側の支持板部２３ａのブラケット側支持孔２５ａに、それぞれ挿通している。この状態で、揺動軸１３は、フランジ部３０を、進行方向片側の支持板部２３ａの進行方向片側面に突き当て、かつ、ねじ部２６に螺合したナット３２を、進行方向他側の支持板部２３ｂの進行方向他側面に突き当てている。これにより、ハウジング１１とブラケット１２とは、揺動軸１３を中心とする揺動を可能に組み合わされている。

特に本例では、揺動軸１３の中径部２８の外周面と、ハウジング１１の下側の保持部１８ｃのハウジング側支持孔１９の内周面との間に軸受３１を配置することにより、ハウジング１１がブラケット１２に対して円滑に揺動できるようにしている。本例では、軸受３１は、揺動軸１３の中径部２８の外周面とハウジング１１の下側の保持部１８ｃのハウジング側支持孔１９の内周面との少なくとも一方の面に対して滑りやすい（摩擦係数が小さい）、合成樹脂や含油メタルなどの材料製の滑り軸受により構成されている。ただし、本発明を実施する場合、揺動軸とハウジング側支持孔との間に配置する軸受を、ラジアルニードル軸受などの転がり軸受や、転がり軸受を複数個備える軸受ユニットにより構成することもできる。あるいは、ハウジングがブラケットに対して円滑に揺動できるのであれば、軸受を省略することもできる。

一対の電動モータ１４ａ、１４ｂのそれぞれは、図９および図１０に示すように、出力軸３３ａ、３３ｂを有し、ハウジング１１に対し支持されている。一対の電動モータ１４ａ、１４ｂのそれぞれの出力軸３３ａ、３３ｂは、互いに非同軸かつ平行に、それぞれの先端部を、揺動軸１３に直交する方向に関して互いに反対方向に向けた状態で配置されている。

このために、具体的には、一対の電動モータ１４ａ、１４ｂのうち、一方である第１の電動モータ１４ａの出力軸３３ａは、先端部を、幅方向に関して片側（図９～図１２の左側）に向けた状態で、ハウジング１１の３個の保持部１８ａ、１８ｂ、１８ｃのうちの１個の保持部１８ａの内側に回転自在に支持されている。すなわち、第１の電動モータ１４ａは、保持部１８ａの内周面に支持固定されたステータ３４ａの内周面を、出力軸３３ａの中間部の周囲に支持固定されたロータ３５ａの外周面に近接対向させている。

これに対し、一対の電動モータ１４ａ、１４ｂのうち、他方である第２の電動モータ１４ｂの出力軸３３ｂは、先端部を、幅方向に関して他側（図９～図１２の右側）に向けた状態で、ハウジング１１の３個の保持部１８ａ、１８ｂ、１８ｃのうちの別の１個の保持部１８ｂの内側に回転自在に支持されている。すなわち、第２の電動モータ１４ｂは、保持部１８ｂの内周面に支持固定されたステータ３４ｂの内周面を、出力軸３３ｂの中間部の周囲に支持固定されたロータ３５ｂの外周面に近接対向させている。

一対の電動モータ１４ａ、１４ｂのそれぞれは、ステータ３４ａ、３４ｂとロータ３５ａ、３５ｂとからなる駆動部３６ａ、３６ｂの幅方向に関する位置を、互いに同じとしている。

なお、一対の電動モータ１４ａ、１４ｂのそれぞれの出力軸３３ａ、３３ｂのうち、ハウジング１１の側面から突出した基端部の周囲には、回転センサ３７ａ、３７ｂが装着されている。これにより、一対の電動モータ１４ａ、１４ｂのそれぞれの出力軸３３ａ、３３ｂの回転数（回転速度）を検出可能に構成されている。

一対の電動モータ１４ａ、１４ｂのそれぞれは、互いに同じ定格出力および定格回転数（定格回転速度）を有し、かつ、それぞれの出力軸３３ａ、３３ｂの回転数（回転速度）および回転方向を独立して制御可能に構成されている。一対の電動モータ１４ａ、１４ｂのそれぞれの定格出力および定格回転数は、互いに同じであれば、特に限定されるものではないが、例えば、定格出力は５ｋＷ以上１０ｋＷ以下とすることができ、定格回転数は２４００ｒｐｍ以上４５００ｒｐｍ以下とすることができる。

一対の駆動軸１５ａ、１５ｂは、図９～図１２に示すように、互いに同軸に、かつ、それぞれの先端部を、幅方向に関して互いに反対方向に向けた状態で、ハウジング１１に対し回転自在に支持されている。これにより、一対の駆動軸１５ａ、１５ｂは、揺動軸１３を中心とする揺動を可能とされている。本例では、一対の駆動軸１５ａ、１５ｂは、一対の電動モータ１４ａ、１４ｂのそれぞれの出力軸３３ａ、３３ｂと非同軸に、かつ、平行に配置されている。一対の駆動軸１５ａ、１５ｂの中心軸Ｏ_１５と、揺動軸１３の中心軸Ｏ_１３とは、図５に示すように、路面Ｒに対して略平行な（本例では平行な）同一仮想平面上に配置されている。より具体的には、本例では、揺動軸１３の中心軸Ｏ_１３は、駆動軸１５ａ、１５ｂの中心軸Ｏ_１５上で、駆動軸１５ａ、１５ｂのそれぞれの基端部（互いに近い側の端部）同士の中央位置において、駆動軸１５ａ、１５ｂの中心軸Ｏ_１５と直交している。

このために、具体的には、一対の駆動軸１５ａ、１５ｂのうち、一方である第１の駆動軸１５ａは、先端部を、幅方向に関して片側に向けた状態で、基端部を、ハウジング１１の３個の保持部１８ａ、１８ｂ、１８ｃのうちの残りの１個の保持部１８ｃの幅方向片側の端部に、回転自在に支持している。これに対し、一対の駆動軸１５ａ、１５ｂのうち、他方である第２の駆動軸１５ｂは、先端部を、幅方向に関して他側に向けた状態で、基端部を、保持部１８ｃの幅方向他側の端部に、回転自在に支持している。

また、本例では、一対の駆動軸１５ａ、１５ｂのそれぞれは、先端部外周面に、スプライン軸部３８を有する。

一対のトルク伝達装置１６ａ、１６ｂのそれぞれは、一対の電動モータ１４ａ、１４ｂのそれぞれの出力軸３３ａ、３３ｂの回転トルクを、一対の駆動軸１５ａ、１５ｂのそれぞれに伝達する。本例では、一対のトルク伝達装置１６ａ、１６ｂのそれぞれは、歯車式減速機により構成されている。すなわち、一対のトルク伝達装置１６ａ、１６ｂのうちの一方である第１のトルク伝達装置１６ａは、第１の電動モータ１４ａの出力軸３３ａの回転トルクを増大させつつ、第１の駆動軸１５ａに伝達する。これに対し、一対のトルク伝達装置１６ａ、１６ｂのうちの他方である第２のトルク伝達装置１６ｂは、第２の電動モータ１４ｂの出力軸３３ｂの回転トルクを増大させつつ、第２の駆動軸１５ｂに伝達する。

このために、一対のトルク伝達装置１６ａ、１６ｂのそれぞれは、１個の中間軸３９と、４個の歯車４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄとを備える。

中間軸３９は、出力軸３３ａ、３３ｂおよび駆動軸１５ａ、１５ｂと非同軸に、かつ、平行に、ハウジング１１に対し回転自在に支持されている。

第１の歯車４０ａは、電動モータ１４ａ、１４ｂのそれぞれの出力軸３３ａ、３３ｂとともに回転する。本例では、第１の歯車４０ａは、電動モータ１４ａ、１４ｂのそれぞれの出力軸３３ａ、３３ｂの先端部に支持固定されている。

第２の歯車４０ｂは、第１の歯車４０ａと噛合する。第２の歯車４０ｂは、第１の歯車４０ａの歯数Ｎ_１よりも多い歯数Ｎ_２を有する（Ｎ_２＞Ｎ_１）。本例では、第２の歯車４０ｂは、中間軸３９に支持固定されている。

第３の歯車４０ｃは、第２の歯車４０ｂと同期して回転する。第３の歯車４０ｃは、第２の歯車４０ｂの歯数Ｎ_２よりも少ない歯数Ｎ_３を有する（Ｎ_３＜Ｎ_２）。本例では、第３の歯車４０ｃは、中間軸３９のうち、第２の歯車４０ｂが支持固定された部分から軸方向に外れた部分に支持固定されている。

第４の歯車４０ｄは、第３の歯車４０ｃと噛合し、かつ、駆動軸１５ａ、１５ｂのそれぞれとともに回転する。第４の歯車４０ｄは、第３の歯車４０ｃの歯数Ｎ_３よりも多い歯数Ｎ_４を有する（Ｎ_４＞Ｎ_３）。本例では、第４の歯車４０ｄは、駆動軸１５ａ、１５ｂのそれぞれの基端部（互いに近い側の端部）に支持固定されている。

電動モータ１４ａ、１４ｂのそれぞれに通電することで、出力軸３３ａ、３３ｂのそれぞれを回転駆動すると、出力軸３３ａ、３３ｂのそれぞれの回転は、第１の歯車４０ａと第２の歯車４０ｂとの噛合部を介して、中間軸３９に伝達される。さらに、中間軸３９の回転は、第３の歯車４０ｃと第４の歯車４０ｄとの噛合部を介して、駆動軸１５ａ、１５ｂのそれぞれに伝達される。このようにして、一対の電動モータ１４ａ、１４ｂのそれぞれの出力軸３３ａ、３３ｂの回転トルクは、トルク伝達装置１６ａ、１６ｂのそれぞれにより増大されてから、一対の駆動軸１５ａ、１５ｂのそれぞれに伝達される。

一対の電動モータのそれぞれの出力軸の回転トルクを、一対の駆動軸のそれぞれに伝達する、一対のトルク伝達装置のそれぞれは、本例のような歯車式減速機に限らず、ベルトやチェーンを使用した減速機により構成したり、ウォーム減速機により構成したりすることもできる。なお、一対のトルク伝達装置のそれぞれをウォーム減速機により構成する場合には、一対の電動モータのそれぞれの出力軸と、一対の駆動軸のそれぞれとを、互いにねじれの位置に配置することができる。あるいは、一対のトルク伝達装置のそれぞれを、一対の電動モータのそれぞれの出力軸と一対の駆動軸のそれぞれとの間の減速比を調節可能な、無段変速機や有段変速機により構成することもできる。

一対の電動モータ１４ａ、１４ｂのそれぞれの出力軸３３ａ、３３ｂと、一対の駆動軸１５ａ、１５ｂのそれぞれとの間の減速比は、特に限定されるものではないが、例えば、６．０以上８．０以下であることが好ましい。

上述のように、電気自動車用駆動装置６は、一対の電動モータ１４ａ、１４ｂのそれぞれを構成する駆動部３６ａ、３６ｂの幅方向に関する位置を互いに同じとしている。このため、電気自動車用駆動装置６の幅方向に関する寸法を抑えることができる。

一対の車輪７ａ、７ｂのそれぞれは、ホイール４１と、ホイール４１の周囲に組み付けられたタイヤ４２とを備える。

ホイール４１は、制動装置４３を構成する制動用回転体４４とともに、ハブユニット軸受４５ａ、４５ｂを介して、電気自動車用駆動装置６の一対の駆動軸１５ａ、１５ｂのそれぞれに支持されている。

ハブユニット軸受４５ａ、４５ｂのそれぞれは、外輪４６と、ハブ４７と、複数個の転動体４８とを備える。

外輪４６は、内周面に複列の外輪軌道を有し、かつ、径方向外側に向けて突出した静止フランジ４９を有する。外輪４６は、静止フランジ４９の周方向複数箇所に備えられた支持孔に挿通または螺合した支持部材５０により、ハウジング１１に対し支持固定されている。

ハブ４７は、外輪４６の内側に、外輪４６と同軸に配置されている。ハブ４７は、外周面に複列の内輪軌道を有する。また、ハブ４７は、中心部に、軸方向に貫通するスプライン孔５１を有し、かつ、径方向外側に向けて突出した回転フランジ５２を有する。

スプライン孔５１には、一対の駆動軸１５ａ、１５ｂのそれぞれの先端部に備えられたスプライン軸部３８がスプライン係合されている。

回転フランジ５２は、周方向複数箇所に、軸方向に貫通する取付孔５３を有する。制動用回転体４４およびホイール４１は、それぞれの周方向複数箇所に備えられた通孔を挿通したハブボルト５４を、取付孔５３のそれぞれに螺合することにより、回転フランジ５２に対し支持されている。

なお、本例では、制動装置４３は、ディスクブレーキ装置により構成されている。すなわち、制動用回転体４４は、円板状のブレーキロータにより構成されている。制動装置４３を構成するブレーキキャリパ５５は、ハウジング１１に対し支持固定されている。ただし、制動装置を、ドラムブレーキにより構成することもできる。

支持装置８は、例えば図２に示すように、電気自動車用駆動装置６を、タイヤ４２の外周面（トレッド）を路面Ｒに押し付けつつ、車輪７ａ、７ｂのそれぞれを介して路面Ｒから車体２ａ（図１参照）に伝わる振動および衝撃を緩和可能に、車体２ａに対し支持する。支持装置８は、マウント部５６と、伸縮部材を構成するダンパ５７と、連結部および弾力付与部材を構成する板ばね５８とを備える。

マウント部５６は、電気自動車用駆動装置６の上側に、路面Ｒと略平行に配置されている。本例では、マウント部５６は、旋回装置９と車高調整装置１０とを介して、車体２ａのうち、一対の被支持部５ａ１、５ａ２のそれぞれの下面に支持される。

ダンパ５７は、全長を伸縮可能に構成されている。ダンパ５７は、例えば図６に示すように、上側の端部を、マウント部５６の進行方向片側の端部に回動可能に支持（枢支）し、かつ、下側の端部を、ブラケット１２のアーム部２２に回動可能に支持している。本例では、ダンパ５７は、オイルショックアブソーバにより構成されている。なお、ダンパ５７を構成するオイルショックアブソーバは、複筒式と単筒式とのいずれでも良い。なお、ダンパを、通電に基づいて、全長を伸縮させる電動アクチュエータにより構成することもできる。

板ばね５８は、略円弧形または略Ｕ字形に湾曲している。板ばね５８は、曲率が大きくなる（曲率半径が小さくなる）ように弾性変形させた状態で、マウント部５６の進行方向他側の端部と、ブラケット１２の下側の端部との間にかけ渡されている。すなわち、板ばね５８は、上側の端部を、マウント部５６の進行方向他側の端部に結合固定し、下側の端部を、ブラケット１２の下側の端部を結合固定している。要するに、ブラケット１２は、支持装置８により、旋回装置９および車高調整装置１０を介して、車体２ａに対し支持されている。なお、１枚の板ばね５８に代えて、複数枚の板ばねを重ね合わせてなる重ね板ばね（リーフスプリング）を使用することもできる。

上述のように構成される支持装置８は、板ばね５８が弾性的に復元しようとする力によって、タイヤ４２の外周面を路面Ｒに押し付ける。また、支持装置８は、ダンパ５７が弾性的に収縮し、かつ、板ばね５８が弾性変形することで、路面Ｒから車体２ａに伝わる振動や衝撃を吸収して緩和する。

旋回装置９は、電気自動車用駆動装置６を、路面Ｒに直交する旋回軸Ｃ（図６参照）を中心とする回動を可能に、車体２ａのうち、一対の被支持部５ａ１、５ａ２のそれぞれの下面に対し、車高調整装置１０を介して支持する。すなわち、一対の電動モータ１４ａ、１４ｂのそれぞれの出力軸３３ａ、３３ｂの回転数および／または回転方向を互いに異ならせることで、一対の車輪７ａ、７ｂのそれぞれの回転数および／または回転方向を互いに異ならせると、電気自動車用駆動装置６は、旋回軸Ｃを中心に、車体２ａに対し旋回（回動）する。

本例では、旋回装置９は、互いに同軸に、かつ、相対回転可能に組み合わされた、固定部材５９と回転部材６０とを備える。固定部材５９は、車高調整装置１０を構成する下側支持部材６１の下面に支持固定されている。回転部材６０は、支持装置８のマウント部５６の上面に支持固定されている。

なお、本例では、旋回軸Ｃは、一対の駆動軸１５ａ、１５ｂのそれぞれに対しねじれの位置に配置されている。具体的には、図６に示すように、旋回軸Ｃは、一対の駆動軸１５ａ、１５ｂに対し、進行方向に関して他側にオフセットして配置されている。これにより、旋回軸Ｃを、路面Ｒに対するタイヤ４２の接地点よりも、進行方向に関して他側に位置させて、キャスタトレールを確保している。

車高調整装置１０は、路面Ｒに対する車体２ａの高さを調整する機能を有する。このために、車高調整装置１０は、図２に示すように、支持フレーム６２と、調整機構６３と、高さ調整用モータ６４とを備える。

支持フレーム６２は、下側支持部材６１と、上側支持部材６５と、一対の下側リンク部材６６と、一対の上側リンク部材６７と、一対の枢軸６８とを備える。下側支持部材６１は、旋回装置９の固定部材５９の上面に支持固定されている。上側支持部材６５は、車体２ａのうち、一対の被支持部５ａ１、５ａ２のそれぞれの下面に対し支持固定される。一対の下側リンク部材６６のそれぞれは、下側の端部を、下側支持部材６１のうち、進行方向両側の端部に対し揺動可能に支持している。一対の上側リンク部材６７のそれぞれは、上側の端部を、上側支持部材６５のうち、進行方向両側の端部に対し揺動可能に支持している。一対の枢軸６８のそれぞれは、一対の下側リンク部材６６のそれぞれの上側の端部と、一対の上側リンク部材６７のそれぞれの下側の端部とを、互いに揺動可能に接続している。

調整機構６３は、高さ調整用モータ６４を駆動源として、一対の枢軸６８同士の間の間隔を拡縮させ、下側支持部材６１と上側支持部材６５との間隔を拡縮することにより、路面Ｒに対する車体２ａの高さを調整する。このために、調整機構６３は、一対の軸部材を伸縮可能に組み合わせてなる伸縮軸と、直動機構とを備える。

直動機構は、例えば、ボールねじ機構により構成される。すなわち、直動機構は、一対の軸部材のうちの一方であるボールねじ軸と、一対の軸部材のうちの他方の軸部材に支持固定されたボールナットとを備える。

調整機構６３は、高さ調整用モータ６４によりボールねじ軸を回転駆動し、ボールナットを軸方向に相対変位させる。これにより、他方の軸部材を軸方向に変位させ、伸縮軸を伸縮させることで、一対の枢軸６８同士の間の間隔を拡縮させ、路面Ｒに対する車体２ａの高さを調整する。

なお、駆動ユニット３は、支承する重量を測定するための重量センサと、車輪７ａ、７ｂの舵角を測定するための角度センサとを備える。重量センサおよび角度センサの取付位置は特に限定されるものではなく、例えば、旋回装置９に取り付けることができる。

本例では、図１（Ｂ）に示すように、４個の駆動ユニット３のそれぞれは、すべて同じ向きを向くように、車体２ａのうち、一対の被支持部５ａ１、５ａ２のそれぞれの下面に２個ずつ支持されている。すなわち、駆動ユニット３のそれぞれを構成する車高調整装置１０の上側支持部材６５は、一対の被支持部５ａ１、５ａ２のそれぞれの下面の幅方向２箇所に支持固定されている。このため、車体本体４ａ内の空間（車室空間）を広く確保することができる。

本例では、一対の駆動軸１５、１５ｂおよび一対の車輪７ａ、７ｂを支持するハウジング１１と、支持装置８、旋回装置９および車高調整装置１０を介して車体２ａに対し支持されるブラケット１２とを、揺動軸１３を中心とする相対回転を可能に組み合わせている。このため、一対の車輪７ａ、７ｂは、車体２ａに対して、揺動軸１３を中心に揺動することができる。

したがって、電気自動車１ａが、車両の幅方向に傾斜している路面を走行したり、一対の車輪７ａ、７ｂのうちのいずれか一方の車輪が縁石や段差に乗り上げたりするなどした場合には、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、一対の車輪７ａ、７ｂが揺動軸１３を中心に揺動する。このため、一対の車輪７ａ、７ｂのうち、一方の車輪のタイヤの外周面のみが路面に接地し、他方の車輪のタイヤが路面から離れることを防止することができる。換言すれば、一対の車輪７ａ、７ｂの両方のタイヤ４２の外周面を、路面に接地させることができる。これにより、車体２ａに対する駆動ユニット３の支持固定部に、過大な偏荷重が加わることを防止できる。本例では、具体的には、車高調整装置１０の上側支持部材６５を、車体２ａの被支持部５ａ１、５ａ２に支持固定するための結合ボルトなどの結合部材に、過大な偏荷重に基づく応力が加わることを防止できる。要するに、前記結合ボルトの強度を徒に大きくする必要がないため、コストを抑えることができる。

本例では、揺動軸１３を、路面Ｒと平行に配置している。ただし、電気自動車が、車両の幅方向に傾斜している路面を走行したり、一方の車輪が縁石や段差に乗り上げたりするなどした場合に、一対の車輪が揺動することで、車体に対する電気自動車用駆動装置の支持固定部に偏荷重が加わることを防止できる限り、揺動軸を、路面と略平行に配置することもできる。具体的には、揺動軸を、路面となす角度が±５度以下の範囲で、路面に対し傾斜させることもできる。なお、この場合であっても、揺動軸と、一対の駆動軸とは、上下方向（揺動軸に直交し、かつ、一対の駆動軸に直交する方向）から見て、互いに直交する。

また、本発明を実施する場合、一対の車輪（一対の駆動軸）が揺動軸を中心に揺動する際に、該一対の車輪が路面に対し所定角度以上傾斜することを防止するためのストッパ機構を備えることもできる。例えば、ストッパ機構として、一対の車輪７ａ、７ｂが許容限度まで揺動した場合に、ハウジング１１に設けた固定側ストッパ面部と、ブラケット１２または揺動軸１３に設けた揺動側ストッパ面部とを衝合（当接）させることで、一対の車輪７ａ、７ｂがそれ以上揺動することを阻止する構造を採用することができる。

駆動ユニット３のそれぞれは、電気自動車用駆動装置６により、一対の車輪７ａ、７ｂのそれぞれをいずれの方向にも回転させることができる。ただし、駆動ユニット３のそれぞれの旋回軸Ｃ（図６参照）は、一対の駆動軸１５ａ、１５ｂに対し、進行方向他側にオフセットして配置されている。このため、電気自動車１ａは、駐車スペースへの駐車時や方向転換時などを除き、通常は、駆動ユニット３のそれぞれの進行方向他側（図１（Ｂ）の右側）が前方を向くように走行することが、直進走行の安定性を確保する面から好ましい。

また、本例では、電気自動車用駆動装置６の進行方向他側には、支持装置８の板ばね５８が配置されている。したがって、進行方向他側を前方に向けて走行すれば、前方を走行する自動車のタイヤによって小石などが巻き上げられた場合でも、小石などが、電気自動車用駆動装置６に直接衝突するのを、板ばね５８により防止することができる。

本例では、駆動ユニット３のそれぞれは、電気自動車用駆動装置６を車体２ａに対し、支持装置８により、タイヤ４２の外周面（トレッド）を路面Ｒに押し付けつつ、車輪７ａ、７ｂのそれぞれを介して路面Ｒから車体２ａに伝わる振動および衝撃を緩和可能に支持している。このため、路面Ｒに対するタイヤ４２の接地性を十分確保することができ、かつ、車輪７ａ、７ｂから車体２ａに伝わる振動や衝撃を緩和することができて、乗員の乗り心地を良好に確保することができる。

電気自動車用駆動装置６は、旋回装置９により、旋回軸Ｃ（図６参照）を中心とする回動を可能に車体２ａに対し支持されている。また、一対の電動モータ１４ａ、１４ｂは、それぞれの出力軸３３ａ、３３ｂの回転数および回転方向を独立して制御可能に構成されている。したがって、一対の駆動軸１５ａ、１５ｂのそれぞれに支持された車輪７ａ、７ｂの回転数および回転方向を独立して調節することができる。このため、駆動ユニット３を転舵するためのアクチュエータを別に備えなくても、第１の車輪７ａの回転方向と第２の車輪７ｂの回転方向とを互いに反対方向とすることで、駆動ユニット３の転舵を行うことができる。

要するに、本例の電気自動車１ａは、図示しない制御装置により、４個の駆動ユニット３のそれぞれの車輪７ａ、７ｂの回転数および回転方向を制御することで、走行方向および走行速度を制御することができる。例えば、電気自動車１ａは、すべての車輪７ａ、７ｂの回転数および回転方向を同じにすることで、直進走行することができる。一方、電気自動車１ａは、それぞれの車輪７ａ、７ｂの回転数を適切な値に調節することで、旋回走行することができる。具体的には、旋回走行時には、車輪７ａ、７ｂの回転数を、旋回軌跡の径方向に関して内側に位置する車輪ほど小さくする。また、駆動ユニット３のそれぞれについて、第１の車輪７ａの回転方向と第２の車輪７ｂの回転方向とを互いに反対方向とすれば、旋回軸Ｃを中心に駆動ユニット３を旋回することができ、その場で、駆動ユニット３の向きのみを変更（転舵）することができる。ただし、駆動ユニット３のそれぞれは、旋回軸Ｃを中心に転舵するためのアクチュエータを別に備えることもできる。

電気自動車１ａは、停止する際には、制動装置４３（図４参照）を駆動し、ブレーキキャリパ５５に支持された一対のパッドを、制動用回転体４４に押し付けて制動を行う。ただし、電気自動車用駆動装置６を構成する一対の電動モータ１４ａ、１４ｂのそれぞれを発電機として使用することで、回生制動を行うこともできる。

駆動ユニット３のそれぞれは、車高調整装置１０（図２参照）を備える。したがって、電気自動車１ａは、駆動ユニット３のそれぞれの車高調整装置１０の上下寸法を調節することにより、車高を調節することができる。特に、駆動ユニット３のそれぞれの重量センサによる測定値に基づいて、それぞれの車高調整装置１０の上下寸法を調節すれば、車室空間の重量バランスにかかわらず、車体２ａの重量を、４個の駆動ユニット３によりバランスよく支承できる。また、乗員の乗降や荷物の積み下ろしの際には、車体２ａのうち、乗降口側を低くして、乗降動作や積み下ろし作業を容易化することができる。

上述のように、駆動ユニット３のそれぞれは、電気自動車用駆動装置６と、車輪７ａ、７ｂと、支持装置８と、旋回装置９と、車高調整装置１０とを一体に組み合わせることにより構成されており、電気自動車の走行、旋回および停止の機能を実現することができる。さらに、電気自動車１ａは、駆動ユニット３を複数個（本例では４個）備えている。このため、電気自動車１ａは、複数個の駆動ユニット３のうちの一部の駆動ユニット３が故障した場合でも、残りの駆動ユニット３を使用してある程度（例えば、路肩に退避する程度であれば）自走し続けることができる。さらに、電気自動車１ａは、故障した駆動ユニット３ごと交換することで、容易に故障を修理することができ、メンテナンス性に優れる。

電気自動車の走行、旋回および停止の機能を実現することができる駆動ユニット３は、車両総重量に応じた適切な数だけ、車体に支持されて、電気自動車を構成する。すなわち、上述の説明では、図１（Ａ）～図１（Ｃ）に示すような、４人から５人程度の乗車定員を有する、小型の電気自動車１ａに、駆動ユニット３を適用した場合について説明したが、駆動ユニット３は、例えば、図１３（Ａ）～図１３（Ｂ）に示すような、中型の電気自動車１ｂや、図１４（Ａ）～図１４（Ｃ）に示すような、大型の電気自動車１ｃに適用することもできる。以下、それぞれの場合について、説明する。

図１３（Ａ）～図１３（Ｃ）に示す、第２例の電気自動車１ｂは、８人から１０人程度の乗車定員を有する。電気自動車１ｂは、車体２ｂと、８個の駆動ユニット３とを備える。

車体２ｂは、矩形箱状の車体本体４ｂと、車体本体４ｂの進行方向両側面のうち、下側部分から突出した庇状の一対の被支持部５ｂ１、５ｂ２とを備える。

駆動ユニット３のそれぞれは、一対の被支持部５ｂ１、５ｂ２のそれぞれの下面に４個ずつ支持されている。すなわち、駆動ユニット３のそれぞれを構成する車高調整装置１０の上側支持部材６５は、一対の被支持部５ｂ１、５ｂ２のそれぞれの下面に、２列に分けて、両列ごとに幅方向２箇所ずつに支持固定されている。その他の部分の構成および作用効果は、図１（Ａ）～図１（Ｃ）に示す、第１例の電気自動車１ａと同様である。

図１４（Ａ）～図１４（Ｃ）に示す、第３例の電気自動車１ｃは、２０人から３０人程度の乗車定員を有する。電気自動車１ｃは、車体２ｃと、１６個の駆動ユニット３とを備える。

車体２ｃは、矩形箱状の車体本体４ｃと、車体本体４ｃの進行方向両側面のうち、下側部分から突出した庇状の一対の被支持部５ｃ１、５ｃ２とを備える。

駆動ユニット３のそれぞれは、一対の被支持部５ｃ１、５ｃ２のそれぞれの下面に８個ずつ支持されている。すなわち、駆動ユニット３のそれぞれを構成する車高調整装置１０の上側支持部材６５は、一対の被支持部５ｃ１、５ｃ２のそれぞれの下面に、２列に分けて、両列ごとに幅方向４箇所ずつに支持固定されている。その他の部分の構成および作用効果は、図１（Ａ）～図１（Ｃ）に示す、第１例の電気自動車１ａと同様である。

上述のように、駆動ユニット３は、車両総重量にかかわらず、電気自動車の駆動ユニットとして、共通に使用することができる。したがって、電気自動車用駆動装置を車両総重量ごとに専用に設計する必要がなく、電気自動車の製造コストを低減することができる。特に、本例の駆動ユニット３を、多数の高価なセンサを備える自動運転車に適用した場合、駆動ユニット３の共通化によるコスト削減効果を顕著に得ることができる。

なお、本発明の電気自動車用駆動装置を実施する場合、車体に支持されるブラケットと、電動モータなどを収容するハウジングとのうちの一方の部材が、少なくとも１個の係合凸部を有し、かつ、前記ブラケットと前記ハウジングとのうちの他方の部材が、前記少なくとも１個の係合凸部に対して揺動可能に係合される少なくとも１個の係合凹部を有する構造を採用することもできる。この場合、前記係合凸部が、揺動軸を構成する。具体的には、例えば、ブラケットの一対の支持板部に、互いに近づく方向に突出する一対の係合凸部を設け、該一対の係合凸部のそれぞれを、ハウジングの進行方向両側面に開口するように設けた有底孔である一対の係合凹部に係合することができる。なお、前記一対の係合凸部のうちの一方又は両方は、例えば、前記ブラケットの本体部分と別体に設けた略円柱状部材を、前記本体部分に支持固定することにより設けることができる。

１ａ、１ｂ、１ｃ 電気自動車
２ａ、２ｂ、２ｃ 車体
３ 駆動ユニット
４ａ、４ｂ、４ｃ 車体本体
５ａ１、５ａ２、５ｂ１、５ｂ２、５ｃ１、５ｃ２ 被支持部
６ 電気自動車用駆動装置
７ａ 第１の車輪
７ｂ 第２の車輪
８ 支持装置
９ 旋回装置
１０ 車高調整装置
１１ ハウジング
１２ ブラケット
１３ 揺動軸
１４ａ 第１の電動モータ
１４ｂ 第２の電動モータ
１５ａ 第１の駆動軸
１５ｂ 第２の駆動軸
１６ａ 第１のトルク伝達装置
１６ｂ 第２のトルク伝達装置
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ 保持部
１９ ハウジング側支持孔
２０ コネクタ部
２１ 基部
２２ アーム部
２３ａ、２３ｂ 支持板部
２４ 接続板部
２５ａ、２５ｂ ブラケット側支持孔
２６ ねじ部
２７ 小径部
２８ 中径部
２９ 大径部
３０ フランジ部
３１ 軸受
３２ ナット
３３ａ、３３ｂ 出力軸
３４ａ、３４ｂ ステータ
３５ａ、３５ｂ ロータ
３６ａ、３６ｂ 駆動部
３７ａ、３７ｂ 回転センサ
３８ スプライン軸部
３９ 中間軸
４０ａ 第１の歯車
４０ｂ 第２の歯車
４０ｃ 第３の歯車
４０ｄ 第４の歯車
４１ ホイール
４２ タイヤ
４３ 制動装置
４４ 制動用回転体
４５ａ、４５ｂ ハブユニット軸受
４６ 外輪
４７ ハブ
４８ 転動体
４９ 静止フランジ
５０ 支持部材
５１ スプライン孔
５２ 回転フランジ
５３ 取付孔
５４ ハブボルト
５５ ブレーキキャリパ
５６ マウント部
５７ ダンパ
５８ 板ばね
５９ 固定部材
６０ 回転部材
６１ 下側支持部材
６２ 支持フレーム
６３ 調整機構
６４ 高さ調整用モータ
６５ 上側支持部材
６６ 下側リンク部材
６７ 上側リンク部材
６８ 枢軸

Claims (7)

1. ハウジングと、
   揺動軸と、
   互いに非同軸かつ平行に配置された出力軸をそれぞれ有し、前記ハウジングに対し支持された一対の電動モータと、
   互いに同軸に、車輪が支持されるそれぞれの先端部を、前記揺動軸に直交する方向に関して互いに反対方向に向けた状態で、前記ハウジングに対して支持され、前記一対の電動モータのそれぞれの前記出力軸と非同軸かつ平行に配置され、かつ、前記揺動軸を中心とする揺動を可能とされた一対の駆動軸と、
   前記一対の電動モータのそれぞれの前記出力軸の回転トルクを、前記一対の駆動軸のそれぞれに伝達する一対のトルク伝達装置と、
   を備える、電気自動車用駆動装置。
2. 車体に対し支持されるブラケットをさらに備え、
   前記ハウジングと前記ブラケットとが、前記揺動軸を中心とする相対回転を可能に組み合わされている、
   請求項１に記載の電気自動車用駆動装置。
3. 前記ブラケットが、ブラケット側支持孔を有しており、
   前記ハウジングが、ハウジング側支持孔を有しており、および、
   前記揺動軸が、前記ハウジング側支持孔と前記ブラケット側支持孔とに挿通されている、
   請求項２に記載の電気自動車用駆動装置。
4. 前記揺動軸と、前記ハウジング側支持孔または前記ブラケット側支持孔との間に、軸受が配置されている、
   請求項３に記載の電気自動車用駆動装置。
5. 前記ブラケットと前記ハウジングとのうちの一方の部材が、少なくとも１個の係合凸部を有し、かつ、前記ブラケットと前記ハウジングとのうちの他方の部材が、前記少なくとも１個の係合凸部に対して揺動可能に係合される少なくとも１個の係合凹部を有し、
   前記揺動軸が、前記少なくとも１個の係合凸部により構成されている、
   請求項２に記載の電気自動車用駆動装置。
6. 一対の駆動軸を有する電気自動車用駆動装置と、
   前記一対の駆動軸のそれぞれに支持された一対の車輪と、
   を備え、
   前記電気自動車用駆動装置が、請求項１～５のいずれかに記載の電気自動車用駆動装置である、
   駆動ユニット。
7. 車体と、
   ３個以上の駆動ユニットと、
   を備え、
   前記駆動ユニットのそれぞれが、請求項６に記載の駆動ユニットである、電気自動車。

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