JPWO2014148410A1

JPWO2014148410A1 - 電気自動車用駆動装置

Info

Publication number: JPWO2014148410A1
Application number: JP2015506755A
Authority: JP
Inventors: 山本　立行; 立行山本; 明 ▲高▼橋
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2013-03-18
Filing date: 2014-03-17
Publication date: 2017-02-16
Also published as: WO2014148410A1; US20150375783A1; EP2977251A1; CN105073464A

Abstract

モータルーム（１）内にモータパワーユニット（９）が配置されている。モータパワーユニット（９）は、モータ（１１）と、減速機ケース（１２ａ）内に減速ギヤとともにディファレンシャルギヤが収容された減速機（１２）とを、モータケース（１１ａ）のうち回転軸側の端面を接合面として一体的に結合することで形成されている。モータ（１１）は、減速機ケース（１２ａ）内に収容されているディファレンシャルギヤよりも上方に位置している。さらに、モータ（１１）の回転軸はディファレンシャルギヤの回転中心よりも車両前方側に位置している。この構造により、モータパワーユニット（９）の前後方向長さの短縮化が図られている。

Description

この発明は、電気自動車のパワーユニットとしての駆動装置に関する。

電動モータを原動機とする前輪駆動タイプの電気自動車では、例えば特許文献１に記載されているように、モータと減速機とが結合されてモータパワーユニットとされていて、このモータパワーユニットがガソリンエンジン車のエンジンルームに代わるモータルームに配置されている。すなわち、上記減速機内には、モータの回転力を減速した上で左右の車輪に分配するためのファイナルギヤとしてのディファレンシャルギヤが収容されていることから、車幅方向に並べたモータと減速機を一体的に結合してモータパワーユニットとした上で、上記ディファレンシャルギヤの回転中心が車幅方向を指向するようにモータパワーユニットがモータルーム内に配置されている。なお、モータルーム内には上記モータパワーユニットとともにインバータやコンバータも収容配置される。

特許文献１に記載されているような従来のモータパワーユニットの構造では、当該モータパワーユニットの前後方向長さが大きいために、その搭載にあたってモータルーム内の前後方向での占有スペースが大きく、単にスペース効率が悪いだけでなく、他の搭載機器のレイアウトにも制約を与えてしまうという問題がある。

特開２０１１−２０６２４号公報

本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、モータパワーユニットの前後方向長さを縮小化して、スペース効率の向上を図るとともに、他の搭載機器のレイアウト上の制約を緩和できるようにした駆動装置を提供するものである。

本発明は、車輪を回転駆動するとともに車輪の回転駆動により発電するための発電電動機と、前記発電電動機の回転力を左右の車輪に分配するためのディファレンシャルギヤと、を備えた電気自動車において、車両搭載時に前記発電電動機が前記ディファレンシャルギヤの上方位置になるように配置したものである。

本発明によれば、ディファレンシャルギヤの上方に発電電動機が位置することにより、いわゆるモータパワーユニットの前後方向長さを小さくすることができる。そのため、モータルーム内での占有スペースが小さくなって、スペース効率を改善できるとともに、モータルーム内の他の搭載機器のレイアウト上の制約も緩和できる。

本発明に係る電気自動車用駆動装置の第１の実施の形態を示す図で、モータルーム内の概略説明図。図１の平面説明図。図１の側面説明図。図１の正面説明図。図１に示したモータパワーユニットにおける減速機の内部構造を示す説明図。本発明に係る電気自動車用駆動装置の第２の実施の形態を示す図で、図２と同様の平面説明図。図６の側面説明図。

図１〜５は本発明に係る電気自動車用駆動装置を実施するためのより具体的な第１の形態を示し、特に図１は前輪駆動タイプの電気自動車におけるモータルーム内での駆動装置としてのモータパワーユニットのレイアウトの概略を示している。また、図２は図１の平面説明図を、図２は図１の側面説明図をそれぞれ示し、さらに、図３は図１のフロント側から見た正面説明図を示している。

図１のほか図２〜４に示すように、車体の前部のモータルーム１内には当該モータルーム１の骨格をなす強度部材としての左右一対のサイドメンバー２が車両前方に向かって平行に伸びていて、図２に示すように、左右一対のサイドメンバー２よりも下側に前後で独立した一対のサスペンションメンバー３，４が配置されている。これら前後一対のサスペンションメンバー３，４は前後方向に架橋的に配置された一対の補強メンバー５により相互に連結されているとともに、例えば四箇所のインシュレータ６を介して左右のサイドメンバー５に結合・支持されている。サスペンションメンバー４には左右で独立したトランスバースリンク７が付帯していて、そのトランスバースリンク７に図示しないアクスルとともに左右の車輪（前輪）８が支持されている。

前後一対のサスペンションメンバー３，４には、モータパワーユニット９と、このモータパワーユニット９の駆動制御を司るインバータ１０が搭載されている。このモータパワーユニット９は、後述するように原動機である発電電動機としてのモータ（例えば永久磁石埋め込み型の三相同期モータで、回生時の発電機を兼ねる。）１１とファイナルドライブユニット（終減速機）を含む減速機１２の両者を車幅方向に並べて、双方のケース同士、すなわちモータケース１１ａと減速機ケース１２ａとを一体的に結合したものを、前後一対のサスペンションメンバー３，４に搭載したものである。

モータケース１１ａの上部は第１マウント部しての防振マウント１３を介して車体側の第１の固定位置である一方のサイドメンバー２の上面に固定されている。また、減速機ケース１２ａの前部は第２マウント部としての防振マウント１４を介して車体側の第２の固定位置である前側のサスペンションメンバー３の上面に固定されている一方、減速機ケース１２ａの後部は第３マウント部としての防振マウント１５を介して車体側の第３の固定位置である後側のサスペンションメンバー４の上面に固定されている。なお、図１のほか図３，４から明らかなように、第２マウント部としての防振マウント１４および第３マウント部としての防振マウント１５による固定位置は、第１マウント部としての防振マウント１３による固定位置よりも下方位置に設定されている。

さらに、インバータ１０は、図４に示すように、ステー１６を介して前側のサスペンションメンバー３と補強メンバー５にまたがって固定支持されている。

図５はモータパワーユニット９の要部の内部構造を示していて、モータ１１はその略円筒状のモータケース１１ａのうち回転軸１７側の端面１１ｂが減速機１２との接合面となっている。他方、減速機１２は、減速機ケース１２ａ内に上側から順に入力軸１８と中間軸１９およびディファレンシャルケース２０を配置したものである。入力軸１８にはモータ１１側の回転軸１７の回転力が直接入力されるようになっていて、その入力軸１７上に減速ギヤ２１を設けてある。そのため、モータ１１側の回転軸１７と減速機１２側の入力軸１８とが同一軸線上に位置するように、モータケース１１ａのうち回転軸１７側の端面を接合面として当該モータケース１２ａと減速機ケース１３ａとを一体的に結合してある。これによって、モータパワーユニット９が形成されている。

減速機ケース１２ａ内の中間軸１９上には、入力軸１８側の減速ギヤ２１と噛み合う減速ギヤ２２とともにもう一つの減速ギヤ２３を設けてある。また、ディファレンシャルケース２０の外周にはファイナルギヤとしてのディファレンシャルギヤ２４を一体的に装着してあり、このディファレンシャルギヤ２４は中間軸１９上の減速ギヤ２３と噛み合っている。さらに、ディファレンシャルケース２０には、周知のように図示しない一対のサイドギヤとこのサイドギヤに噛み合う同じく一対のピニオンメートギヤが収容されていて、このサイドギヤの回転出力が減速機１２からの回転出力となる。すなわち、減速機１２の減速機ケース１２ａ内に、減速要素である複数の減速ギヤ２１，２２，２３とともにディファレンシャルケース２０およびディファレンシャルギヤ２４が収容されていて、図２，３に示すように、ディファレンシャルケース２０内のサイドギヤに対して左右の駆動輪８を駆動するためのドライブシャフト２５がそれぞれに接続されている。

なお、図１では図面の錯綜化を避けるためにドライブシャフト２５を図示省略している。また、図５中の符号２６は減速ギヤ２１と同軸上に設けたパーキングロックギヤで、このパーキングロックギヤ２６は当該パーキングギヤ２６と係合離脱可能なロックツース２７とともにパーキングロック機構を形成している。

ここで、図２，３に示すように、ドライブシャフト２５の後方側には例えばパワーステアリング装置のステアリングリンケージ２８が配置されている。このステアリングリンケージ２８は第３マウント部である防振マウント１５の下側を車幅方向に延在していることで当該防振マウント１５との干渉が回避されている。

このようなモータパワーユニット９の車両への搭載状態では、図１，３に示すように、モータパワーユニット９は、減速機ケース１２ａの下部よりのモータ１１を含む減速機ケース１２ａの上部が車両前方に位置するいわゆる前傾姿勢となっている。これにより、減速機ケース１２ａ内におけるディファレンシャルギヤ２４の回転中心よりも上方にモータ１１の回転軸１７が位置しているとともに、ディファレンシャルギヤ２４の回転中心よりも車両前方側にモータ１１の回転軸１７が位置している。

また、図２〜４に示すように、車両の平面視、側面視および正面視のいずれにおいても、モータ１１と減速機１２とからなるモータパワーユニット９は車輪８の直径内に収まるように配置されている。

さらに、図１，２，４から明らかなように、モータパワーユニット９のうちディファレンシャルギヤ２４を含む減速機１２は、それに付帯する第２マウント部としての防振マウント１４および第３マウント部としての防振マウント１５とともに、車幅（トレッド）を二分する中心線Ｌ１上に位置するように配置されている。

その結果として、同図から明らかなように、モータパワーユニット９のうちディファレンシャルギヤ２４を含む減速機１２の位置を基準とするならば、その減速機１２を挟んで車幅方向の一方側にモータ１１が配置されていて、車幅方向の他方側にインバータ１０が配置されていることになる。また、減速機１２内のディファレンシャルケース２０から各車輪８まで延びるドライブシャフト２５は、左右でほぼ等しい長さのものとなっている。

同時に、図３から明らかなように、モータパワーユニット９の第２マウント部および第３マウント部である防振マウント１４，１５の中心は、ディファレンシャルギヤ２４の回転中心を通る水平な軸線Ｌ２上に共に位置している。

したがって、本実施の形態によれば、モータ１１と減速機１２とを結合・一体化したモータパワーユニット９の構造において、減速機ケース１２ａ内におけるディファレンシャルギヤ２４よりも上方位置にモータ１１を配置してあるため、モータパワーユニット９の前後方向長さが小さく、モータルーム１内への搭載にあたってスペース的に有利となる。

また、先に述べたように、モータパワーユニット９のうちディファレンシャルギヤ２４を含む減速機１２の位置を基準として、その減速機１２を挟んで車幅方向の一方側にモータ１１が配置されていて、車幅方向の他方側にインバータ１０が配置されているため、スペース的に効率な配置となり、重量的にも左右でバランスのとれた配置となって好都合となる。

さらに、減速機ケース１２ａ内におけるディファレンシャルギヤ２４の回転中心よりも車両前方側にモータ１１の回転軸１７が位置しているため、車両衝突等に際して車室側へのモータ１１の飛び込みを抑制することができて、衝突時の安全対策の上でも有利となる。

図６，７は本発明の第２の実施の形態を示す図で、図２，３と共通する部分には同一符号を付してある。図６，７に示す第２の実施の形態では、図２，３と比較すると明らかなように、ステアリングリンケージ２８をドライブシャフト２５の前方側に配置した点でのみ異なっている。この場合にも、ステアリングリンケージ２８は第２マウント部である防振マウント１４の下側を車幅方向に延在していることで当該防振マウント１４との干渉が回避されている。

この第２の実施の形態でも先の第１の実施の形態と同様の効果が得られることはもちろんである。

Claims

車輪を回転駆動するとともに車輪の回転駆動により発電するための発電電動機と、
前記発電電動機の回転力を左右の車輪に分配するためのディファレンシャルギヤと、
を備え、
車両搭載時に前記発電電動機が前記ディファレンシャルギヤの上方位置になるように配置されている電気自動車用駆動装置。
請求項１に記載の電気自動車用駆動装置において、
前記発電電動機を駆動するためのインバータを備え、
平面視で前記ディファレンシャルギヤを挟んで車幅方向の一方側に前記発電電動機が配置され、車幅方向の他方側に前記インバータが配置されている電気自動車用駆動装置。
請求項２に記載の電気自動車用駆動装置において、
平面視で前記ディファレンシャルギヤは車幅方向の略中央に位置するように配置され、当該ディファレンシャルギヤの両側に前記発電電動機と前記インバータが配置されている電気自動車用駆動装置。
請求項１に記載の電気自動車用駆動装置において、
前記ディファレンシャルギヤは減速要素とともに減速機ケースに収容されて減速機を形成していて、
この減速機と前記発電電動機とが一体的に結合されている電気自動車用駆動装置。
請求項１に記載の電気自動車用駆動装置において、
平面視で前記発電電動機と前記ディファレンシャルギヤは車輪の直径内に納まるように配置されている電気自動車用駆動装置。
請求項５に記載の電気自動車用駆動装置において、
前記発電電動機は当該発電電動機の回転軸が前記ディファレンシャルギヤの回転中心よりも車両前方側に位置するように配置されている電気自動車用駆動装置。
請求項１に記載の電気自動車用駆動装置において、
前記ディファレンシャルギヤは減速要素とともに減速機ケースに収容されて減速機を形成していて、
この減速機と前記発電電動機とが一体的に結合されているとともに、
前記発電電動機を車体の第１の固定位置に固定する第１マウント部と、
前記減速機を車体の第２の固定位置に固定する第２マウント部と、
を備えている電気自動車用駆動装置。
請求項７に記載の電気自動車用駆動装置において、
前記減速機を車体の第３の固定位置に固定する第３マウント部を備えている電気自動車用駆動装置。
請求項８に記載の電気自動車用駆動装置において、
前記各マウント部による第１〜第３の固定位置のうち前記第２，第３の固定位置は前記第１の固定位置よりも下方位置に設定されている電気自動車用駆動装置。
車輪を回転駆動するとともに車輪の回転駆動により発電するための発電電動機と、
前記発電電動機の回転力を左右の車輪に分配するためのディファレンシャルギヤと、
前記ディファレンシャルギヤが減速要素とともに減速機ケースに収容された減速機と、
を備え、
車両搭載時に前記発電電動機が前記ディファレンシャルギヤの上方位置になるように前記発電電動機と減速機とが一体的に結合されている電気自動車用駆動装置。
請求項１０に記載の電気自動車用駆動装置において、
前記発電電動機を車体の第１の固定位置に固定する第１マウント部と、
前記減速機を車体の第２の固定位置に固定する第２マウント部と、
を備えている電気自動車用駆動装置。
請求項１１に記載の電気自動車用駆動装置において、
前記減速機を車体の第３の固定位置に固定する第３マウント部を備えている電気自動車用駆動装置。
請求項１２に記載の電気自動車用駆動装置において、
前記各マウント部による第１〜第３の固定位置のうち前記第２，第３の固定位置は前記第１の固定位置よりも下方位置に設定されている電気自動車用駆動装置。
請求項１１に記載の電気自動車用駆動装置において、
平面視で前記発電電動機と前記減速機は車輪の直径内に納まるように配置されている電気自動車用駆動装置。
請求項１４に記載の電気自動車用駆動装置において、
前記発電電動機は当該発電電動機の回転軸が前記ディファレンシャルギヤの回転中心よりも車両前方側に位置するように配置されている電気自動車用駆動装置。
請求項１０に記載の電気自動車用駆動装置において、
前記発電電動機を駆動するためのインバータを備え、
平面視で前記ディファレンシャルギヤは車幅方向の略中央に位置するように配置され、当該ディファレンシャルギヤを挟んで車幅方向の一方側に前記発電電動機が配置され、車幅方向の他方側に前記インバータが配置されている電気自動車用駆動装置。
車輪を回転駆動するとともに車輪の回転駆動により発電するための発電電動機と、
前記発電電動機の回転力を左右の車輪に分配するためのディファレンシャルギヤと、
前記発電電動機を駆動するためのインバータと、
前記ディファレンシャルギヤが減速要素とともに減速機ケースに収容されていて、前記ディファレンシャルギヤの回転中心が車幅方向を指向するように配置された減速機と、
を備え、
前記減速機を挟んで車幅方向の一方側に前記発電電動機が配置され、車幅方向の他方側に前記インバータが配置され、車両搭載時に前記発電電動機が前記ディファレンシャルギヤの上方位置になるように前記発電電動機と前記減速機とが一体的に結合されている電気自動車用駆動装置。
請求項１７に記載の電気自動車用駆動装置において、
前記発電電動機は当該発電電動機の回転軸が前記ディファレンシャルギヤの回転中心よりも車両前方側に位置するように配置されている電気自動車用駆動装置。
請求項１８に記載の電気自動車用駆動装置において、
前記発電電動機を車体の第１の固定位置に固定する第１マウント部と、
前記減速機を車体の第２の固定位置に固定する第２マウント部と、
前記減速機を車体の第３の固定位置に固定する第３マウント部と、
を備えている電気自動車用駆動装置。
請求項１９に記載の電気自動車用駆動装置において、
平面視で前記発電電動機と前記減速機は車輪の直径内に納まるように配置されている電気自動車用駆動装置。