WO2017026216A1 - 車両用モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

径方向ならびに軸方向の装置サイズを縮小することが可能で、かつ、遊星ギヤ式減速機を適用する場合と比較して装置のコスト低減を図ることを課題とする。電動モータ（１）に対し歯車減速機（２）が車輪寄りに配置され、ロータ軸（８）には入力歯車（１１）が一体的に設けられ、ロータ軸（８）の歯車減速機側端面には回転軸心と同軸上に突出軸部（８ａ）が設けられ、出力軸（１２）には出力歯車（１５）が一体的に設けられるとともに、電動モータ（１）側の端面が開口する中空部（１０）が設けられ、ロータ軸（８）の突出軸部（８ａ）が出力軸（１２）の中空部（１０）に挿入され、出力軸（１２）の中空部（１０）の内周面にて、ロータ軸（８）が出力軸（１２）に対し少なくとも一つの軸受（１３）で回転支持され、歯車減速機（２）には1つ以上の中間軸（１７）がロータ軸（８）と出力軸（１２）に平行に回転自在に設けられ、中間軸（１７）に設けられる複数の歯車と入力歯車（１１）、出力歯車（１５）との噛み合いにより電動モータ（１）の回転を減速するようにした。

Description

車両用モータ駆動装置

　この発明は、車両のばね上側に搭載され、それぞれ左右の駆動輪を個別に駆動する車両用モータ駆動装置に関するものである。

　左右の駆動輪をそれぞれ個別に駆動させる電動モータと減速機を備える車両用モータ駆動装置としては、特許文献１や特許文献２に開示されたものがある。

　この種の車両用モータ駆動装置は、左右の駆動輪のそれぞれについて独立に駆動用の電動モータを備えるので、一つの共通の電動モータによって左右の駆動輪を駆動させる１モータ車両駆動装置のように、一つの電動モータの駆動力を左右に振り分けるデファレンシャルギア等が不要になる、という利点を有する。

特開２０１０－４８３７９号公報 特開平０５－１１６５３９号公報

　ところで、特許文献１に開示された従来の車両用モータ駆動装置は、図６に示すように、左右の駆動輪を個別に駆動する電動モータ１０１Ｌ、１０１Ｒならびに電動モータ１０１Ｌ、１０１Ｒの回転を減速する減速機１０２Ｌ、１０２Ｒを備えている。

　減速機１０２Ｌ、１０２Ｒは、図６に示すように、モータ軸１１２から動力が伝達される入力歯車を有する入力軸１２３と、ドライブシャフト１１６を介して駆動輪に駆動力を伝達する出力軸１２５とが平行かつオフセットした配置の平行軸歯車減速機である。

　減速機１０２Ｌ、１０２Ｒの入力軸１２３と出力軸１２５との間には、1つ以上の中間軸１２４（カウンター軸）が設けられる。

　上記のように、モータ軸１１２と出力軸１２５とを平行かつオフセットした配置にすると、減速機１０２Ｌ、１０２Ｒは半径方向に大型化し、車両用モータ駆動装置の質量増加と共に、車両搭載性の悪化を招く。

　また、特許文献２の車両用モータ駆動装置は、減速機として遊星ギヤ式減速機を使用するものであり、２基の電動モータを中央に背中合わせに配置し、遊星ギヤ式減速機をそれぞれの車輪側に配置する構造のものである。

　この特許文献２の車両用モータ駆動装置は、減速機として遊星ギヤ式減速機を適用することにより、オフセットする軸を廃止でき、半径方向の装置の小型化には有利であるものの、一般的に遊星ギヤ式減速機は平行軸式歯車減速機よりも高コストであるという問題がある。

　そこで、この発明は、径方向ならびに軸方向の装置サイズを縮小することが可能で、かつ、遊星ギヤ式減速機を適用する場合と比較して装置のコスト低減を図ることができる車両用モータ駆動装置を提供することを課題とするものである。

　前記の課題を解決するために、この発明の車両用モータ駆動装置は、左右輪をそれぞれ駆動する２つの電動モータと、それぞれの電動モータの回転を減速する２つの歯車減速機からなり、電動モータに対し歯車減速機がそれぞれの車輪寄りに配置され、電動モータのロータ軸には入力歯車が一体的に設けられ、電動モータのロータ軸の歯車減速機側端面には回転軸心と同軸上に突出軸部が設けられ、出力軸には出力歯車が一体的に設けられるとともに、電動モータ側の端面が開口する中空部もしくは貫通孔が設けられ、電動モータのロータ軸の突出軸部が出力軸の中空部もしくは貫通孔に挿入され、出力軸の中空部もしくは貫通孔の内周面にて、電動モータのロータ軸が出力軸に対し少なくとも一つの軸受で回転支持され、歯車減速機には1つ以上の中間軸がロータ軸と出力軸に平行に回転自在に設けられ、中間軸に一体的に設けられる複数の歯車と入力歯車ならびに出力歯車との噛み合いにより電動モータの回転が減速されて出力軸に伝達することを特徴とする。

　また、この発明の車両用モータ駆動装置は、１つの電動モータと、電動モータの回転を減速する１つの歯車減速機からなり、電動モータに対し歯車減速機がそれぞれの車輪寄りに配置され、電動モータのロータ軸には入力歯車が一体的に設けられ、電動モータのロータ軸の歯車減速機側端面には回転軸心と同軸上に突出軸部が設けられ、出力軸には出力歯車が一体的に設けられるとともに、電動モータ側の端面が開口する中空部もしくは貫通孔が設けられ、電動モータのロータ軸の突出軸部が出力軸の中空部もしくは貫通孔に挿入され、出力軸の中空部もしくは貫通孔の内周面にて、電動モータのロータ軸が出力軸に対し少なくとも一つの軸受で回転支持され、歯車減速機には1つ以上の中間軸がロータ軸と出力軸に平行に回転自在に設けられ、中間軸に一体的に設けられる複数の歯車と入力歯車ならびに出力歯車との噛み合いにより電動モータの回転が減速されて出力軸に伝達することを特徴とする。

　以上のように、この発明の車両用モータ駆動装置は、電動モータのロータ軸の歯車減速機側端面には回転軸心と同軸上に突出軸部が設けられ、出力軸には出力歯車が一体的に設けられるとともに、電動モータ側の端面が開口する中空部もしくは貫通孔が設けられ、電動モータのロータ軸の突出軸部が出力軸の中空部もしくは貫通孔に挿入されているので、軸方向長さが短くなり、軸方向の装置長さの縮小が可能になる。さらに、電動モータのロータ軸を出力軸の中空部もしくは貫通孔の内周面にて回転支持する軸受と、出力軸の電動モータ側を減速機ハウジングに対して回転支持する軸受とが、軸方向でオーバーラップする位置に配置することにより、軸方向の長さがより短くなるので、軸方向の装置長さのさらなる縮小が可能になる。さらに、出力軸の支持剛性が高まり、減速機の耐久性を向上させることができ、また、振動低減にも効果がある。

　また、歯車減速機の歯車を全て外歯車によって構成することができるので、遊星ギヤ式減速機を適用する場合と比較して装置のコスト低減を図ることができる。

２つの電動モータと２つの歯車減速機を一体化したこの発明の実施形態を示す横断平面図である。 図１のＩＩ－ＩＩ線の断面図である。 図１の実施形態の車両用モータ駆動装置を搭載した電気自動車の一例を示す概略平面図である。 １つの電動モータと１つの歯車減速機を一体化したこの発明の実施形態を示す横断平面図である。 図４の実施形態の車両用モータ駆動装置を搭載した電気自動車の一例を示す概略平面図である。 ２つの電動モータと２つの歯車減速機を一体化した従来の車両用モータ駆動装置を示す横断平面図である。

　以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

　図１に示すこの発明の車両用モータ駆動装置Ａは、左右輪をそれぞれ駆動する２基の電動モータ１と、それぞれの電動モータ１の回転を減速する２基の歯車減速機２からなる。

　図１に示すこの発明の車両用モータ駆動装置Ａは、左右輪をそれぞれ駆動する２基の電動モータ１を背面合わせで左右並列に収容するモータハウジング３を中央にし、このモータハウジング３の左右の端部に減速機ハウジング４を設け、減速機ハウジング４内に歯車減速機２を収容して一体化している。

　図１に示すこの発明の車両用モータ駆動装置Ａは、２基の電動モータ１を収納するモータハウジング３が一体的に成形され、左右輪をそれぞれ駆動する電動モータ１および歯車減速機２が一つの装置として構成されている。ここで一体的に成形とは、個別に製作したハウジングをねじ締結等で一体化することを含むものとする。

　モータハウジング３は、中央に仕切り壁３ａを設け、左右の端部が開口し、左右の端部の開口が減速機ハウジング４によって閉塞されている。

　前記モータハウジング３の外周は、ラジエター（図示省略）から冷却液が供給される冷却用の配管５を備える、所謂ウォータジャケットを構成し、これにより電動モータ１を効果的に冷却している。

　モータハウジング３の左右の端部に連結される減速機ハウジング４は、円筒部４ａと、この円筒部４ａの内側端部に一体的に設けられ、モータハウジング３の外側端部の開口を閉塞する内側壁４ｂと、円筒部４ａの外側端部に設けられる外側壁４ｃとからなる。

　電動モータ１は、図１に示すように、モータハウジング３の内周面にステータ６を設け、このステータ６の内周に間隔をおいてロータ７を設けたラジアルギャップタイプのものを使用している。なお、図示以外のアキシャルギャップタイプの電動モータを使用してもよい。

　ロータ７の中心には、ロータ軸８が一体的に装着されている。ロータ軸８の両端のうち、モータハウジング３の内側（歯車減速機２と反対側）の端部は、モータハウジング３の中央の仕切り壁３ａに軸受９（転がり軸受以下同じ）によって回転支持されている。

　ロータ軸８の外側端部（歯車減速機２側）の端部の外周には、入力歯車１１が設けられている。入力歯車１１は、ロータ軸８に一体成形する構造でも、スプライン等で嵌合する構造でもよい。

　電動モータ１のロータ軸８の歯車減速機２側端面には、回転軸心と同軸上に突出軸部８ａが設けられている。

　減速機ハウジング４内には、ロータ軸８と同軸配置される出力軸１２が設けられている。

　出力軸１２の両端は、減速機ハウジング４に対して軸受１４ａ、１４ｂ（転がり軸受以下同じ）によって回転支持されている。

　出力軸１２の電動モータ１側の端面には、電動モータ１側に開口する中空部１０が設けられている。また、図１の実施形態では、出力軸１２の電動モータ１側に開口する中空部１０が設けられているが、中空部１０を出力軸を貫通する貫通孔にしてもよい。貫通孔を設ける場合、貫通孔から潤滑油が減速機ハウジング４の外部に漏れない様にするため出力軸の減速機側端面にシール部材（図示せず）を配置する。

　この出力軸１２の中空部１０もしくは軸方向に貫通する貫通孔に、電動モータ１のロータ軸８の突出軸部８ａが挿入されている。

　出力軸１２の中空部１０の内周面とロータ軸８の突出軸部８ａの外周面との間には少なくとも一つの軸受１３（転がり軸受以下同じ）が配置され、この軸受１３によって電動モータ１のロータ軸８の歯車減速機２側の端部が出力軸１２に対して回転自在に支持されている。

　この電動モータ１のロータ軸８の歯車減速機２側の端部を支持する軸受１３と、出力軸１２の電動モータ１側の端部を支持する軸受１４ａとは、軸方向にオーバーラップする位置に配置されている。

　電動モータ１のロータ軸８に設けた入力歯車１１の歯車減速機２側の端面と、減速機ハウジング４内の出力軸１２の電動モータ１側の端面との間には、軸方向荷重を受けることが可能な軸受２５（転がり軸受以下同じ）を設けている。

　ロータ軸８の内側端部には、モータハウジング３の中央の仕切り壁３ａとの間に、角度センサ２４が設けられている。

　出力軸１２には、出力歯車１５が一体的に設けられている。出力軸１２の外側端部は、減速機ハウジング４の外側壁４ｃから外側の車輪側に引き出され、等速ジョイント１６を嵌合するための締結部位を設けている。

　歯車減速機２には、1つ以上の中間軸１７が設けられ、複数の歯車噛み合いにより、モータ回転速度が減速されて出力軸１２に伝達され、最終的には等速ジョイント１６と中間シャフト１８からなるドライブシャフトを介して車輪１９に動力が伝達される（図３）。

　中間軸１７は、ロータ軸８と出力軸１２に対して平行に設けられている。

　中間軸１７は、減速機ハウジング４の内側壁４ｂと外側壁４ｃに軸受２０、２１（転がり軸受以下同じ）によって減速機ハウジング４に対して回転支持されている。中間軸１７は、外周面に入力歯車１１に噛み合う大径歯車１７ａと出力歯車１５に噛み合う小径歯車１７ｂを有する段付き歯車である。

　減速機ハウジング４には、減速機ハウジング４内の歯車を潤滑するために、潤滑油溜り２２が設けられ、減速機ハウジング４の外側壁４ｃと出力軸１２との間にはオイルシール２３が封入された潤滑油の漏洩および外部からの泥水などの侵入を防止するため設置されている。歯車減速機２内の歯車を全て外歯車にすることにより、歯車減速機２の内部空間の下部に設けられた潤滑油溜り２２の潤滑油を歯車が掻き揚げて潤滑が行われる。

　この発明の車両用モータ駆動装置Ａは、上記のように、ロータ軸８の歯車減速機２側の端面に設けた突出軸部８ａを、出力軸１２の電動モータ１側の端面に設けた中空部１０もしくは貫通孔に挿入配置することにより、軸方向長さが短くなり、軸方向の装置長さの縮小が可能になる。さらに、ロータ軸８の突出軸部８ａを回転支持する軸受１３と、出力軸１２の内側端部を減速機ハウジング４に対して回転支持する軸受１４ａとの軸方向位置をオーバーラップさせることにより、軸方向の長さがより短くなるので、軸方向の装置長さのさらなる縮小が可能になる。さらに、出力軸１２の支持剛性が高まり、減速機の耐久性を向上させることができ、また、振動低減にも効果がある。

　また、歯車減速機２がロータ軸８に一体的に設けられた入力歯車１１と出力歯車１５による歯車構成とすることにより、歯車を全て外歯車によって構成することができるので、遊星ギヤ式減速機を適用する場合と比較して装置のコスト低減が図れる。

　この発明に係る車両用モータ駆動装置Ａは、左右輪をそれぞれ駆動する２つの電動モータ１と、それぞれのモータ回転を減速する２つの歯車減速機２からなり、図３に示すように、左右の車輪１９の中央位置のシャーシ５１上に搭載され、車両用モータ駆動装置Ａの駆動力は、等速ジョイント１６と中間シャフト１８からなるドライブシャフトを介して左右の前方の車輪１９に伝達される。

　車両用モータ駆動装置Ａの搭載形態としては、図３で示した前輪駆動方式の他に、後輪駆動方式でも四輪駆動方式のいずれでも構わない。

　図４に示す実施形態の車両用モータ駆動装置Ａは、１つの電動モータ１と、電動モータ１の回転を減速する１つの歯車減速機２からなり、図１に示す実施形態の車両用モータ駆動装置Ａを中央のモータハウジング３の仕切り壁３ａで２分した構造のものである。

　電動モータ１に対し歯車減速機２が車輪１９寄りに配置される。

　ロータ軸８の外側端部（歯車減速機２側）の端部の外周には、入力歯車１１が設けられている。入力歯車１１は、ロータ軸８に一体成形する構造でも、スプライン等で嵌合する構造でもよい。

　電動モータ１のロータ軸８の歯車減速機２側端面には、回転軸心と同軸上に突出軸部８ａが設けられている。

　減速機ハウジング４内には、ロータ軸８と同軸配置される出力軸１２が設けられている。

　出力軸１２の両端は、減速機ハウジング４に対して軸受１４ａ、１４ｂによって回転支持されている。

　出力軸１２の電動モータ１側の端面には、電動モータ１側に開口する中空部１０もしくは軸方向に貫通する貫通孔が設けられている。

　この出力軸１２の中空部１０に、電動モータ１のロータ軸８の突出軸部８ａが挿入されている。また、図４の実施形態では、出力軸１２の電動モータ１側に開口する中空部１０が設けられているが、中空部１０を出力軸を貫通する貫通孔にしてもよい。貫通孔を設ける場合、貫通孔から潤滑油が減速機ハウジング４の外部に漏れない様にするため出力軸の減速機側端面にシール部材（図示せず）を配置する。

　出力軸１２の中空部１０の内周面とロータ軸８の突出軸部８ａの外周面との間には少なくとも一つの軸受１３が配置され、この軸受１３によって電動モータ１のロータ軸８の歯車減速機２側の端部が出力軸１２に対して回転自在に支持されている。

　この電動モータ１のロータ軸８の歯車減速機２側の端部を支持する軸受１３と、出力軸１２の電動モータ１側の端部を支持する軸受１４ａとは、軸方向にオーバーラップする位置に配置されている。

　電動モータ１のロータ軸８に設けた入力歯車１１の歯車減速機２側の端面と、減速機ハウジング４内の出力軸１２の電動モータ１側の端面との間には、軸方向荷重を受けることが可能な軸受２５を設けている。

　ロータ軸８の内側端部には、モータハウジング３との間に、角度センサ２４が設けられている。

　出力軸１２には、出力歯車１５が一体的に設けられている。出力軸１２の外側端部は、減速機ハウジング４の外側壁４ｃから外側の車輪側に引き出され、等速ジョイント１６を嵌合するための締結部位を設けている。

　歯車減速機２には、1つ以上の中間軸１７が設けられ、複数の歯車噛み合いにより、モータ回転速度が減速されて出力軸１２に伝達され、最終的には等速ジョイント１６と中間シャフト１８からなるドライブシャフトを介して車輪１９に動力が伝達される（図５）。

　中間軸１７は、ロータ軸８と出力軸１２に対して平行に設けられている。

　中間軸１７は、減速機ハウジング４の内側壁４ｂと外側壁４ｃに軸受２０、２１によって減速機ハウジング４に対して回転支持されている。中間軸１７は、外周面に入力歯車１１に噛み合う大径歯車１７ａと出力歯車１５に噛み合う小径歯車１７ｂを有する段付き歯車である。

　この図４の実施形態においても、歯車減速機２内の歯車は全て外歯車である。

　図４に示す車両用モータ駆動装置Ａは、１つの電動モータ１と、電動モータ１の回転を減速する１つの歯車減速機２からなるので、車両に搭載する場合には、図５に示すように、車輪１９に一つの車両用モータ駆動装置Ａが配置される。図５は、前輪駆動車であり、左右の前輪に一つずつ車両用モータ駆動装置Ａをシャーシ５１上に搭載し、各車両用モータ駆動装置Ａの駆動力を、等速ジョイント１６と中間シャフト１８からなるドライブシャフトを介して前方の左右の車輪１９に伝達している。

　この発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内の全ての変更を含む。

１　　　　：電動モータ
２　　　　：歯車減速機
３　　　　：モータハウジング
３ａ　　　：仕切り壁
４　　　　：減速機ハウジング
４ａ　　　：円筒部
４ｂ　　　：内側壁
４ｃ　　　：外側壁
５　　　　：配管
６　　　　：ステータ
７　　　　：ロータ
８　　　　：ロータ軸
８ａ　　　：突出軸部
９　　　：軸受
１０　　　：中空部
１１　　　：入力歯車
１２　　　：出力軸
１３　　　：軸受
１４ａ　　：軸受
１４ｂ　　：軸受
１５　　　：出力歯車
１６　　　：等速ジョイント
１７　　　：中間軸
１７ａ　　：大径歯車
１７ｂ　　：小径歯車
１８　　　：中間シャフト
１９　　　：車輪
２０　　　：軸受
２１　　　：軸受
２２　　　：潤滑油溜り
２３　　　：オイルシール
２４　　　：角度センサ
２５　　　：軸受
５１　　　：シャーシ
Ａ　　　　：車両用モータ駆動装置

Claims (9)

1. 　左右輪をそれぞれ駆動する２つの電動モータと、それぞれの電動モータの回転を減速する２つの歯車減速機からなり、電動モータに対し歯車減速機がそれぞれの車輪寄りに配置され、電動モータのロータ軸には入力歯車が一体的に設けられ、電動モータのロータ軸の歯車減速機側端面には回転軸心と同軸上に突出軸部が設けられ、出力軸には出力歯車が一体的に設けられるとともに、電動モータ側の端面が開口する中空部もしくは貫通孔が設けられ、電動モータのロータ軸の突出軸部が出力軸の中空部もしくは貫通孔に挿入され、出力軸の中空部もしくは貫通孔の内周面にて、電動モータのロータ軸が出力軸に対し少なくとも一つの軸受で回転支持され、歯車減速機には1つ以上の中間軸がロータ軸と出力軸に平行に回転自在に設けられ、中間軸に一体的に設けられる複数の歯車と入力歯車ならびに出力歯車との噛み合いにより電動モータの回転が減速されて出力軸に伝達することを特徴とする車両用モータ駆動装置。
2. 　歯車減速機内の歯車が全て外歯車であることを特徴とする請求項１記載の車両用モータ駆動装置。
3. 　電動モータのロータ軸を出力軸の中空部の内周面にて回転支持する軸受と、出力軸の電動モータ側を減速機ハウジングに対して回転支持する軸受とが、軸方向でオーバーラップする位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載の車両用モータ駆動装置。
4. 　電動モータのロータ軸と出力軸の間に、軸方向荷重を受けることが可能な軸受を設けたことを特徴とする請求項１記載の車両用モータ駆動装置。
5. 　１つの電動モータと、電動モータの回転を減速する１つの歯車減速機からなり、電動モータに対し歯車減速機がそれぞれの車輪寄りに配置され、電動モータのロータ軸には入力歯車が一体的に設けられ、電動モータのロータ軸の歯車減速機側端面には回転軸心と同軸上に突出軸部が設けられ、出力軸には出力歯車が一体的に設けられるとともに、電動モータ側の端面が開口する中空部もしくは貫通孔が設けられ、電動モータのロータ軸の突出軸部が出力軸の中空部もしくは貫通孔に挿入され、出力軸の中空部もしくは貫通孔の内周面にて、電動モータのロータ軸が出力軸に対し少なくとも一つの軸受で回転支持され、歯車減速機には1つ以上の中間軸がロータ軸と出力軸に平行に回転自在に設けられ、中間軸に一体的に設けられる複数の歯車と入力歯車ならびに出力歯車との噛み合いにより電動モータの回転が減速されて出力軸に伝達することを特徴とする車両用モータ駆動装置。
6. 　歯車減速機内の歯車が全て外歯車であることを特徴とする請求項５記載の車両用モータ駆動装置。
7. 　電動モータのロータ軸を出力軸の中空部の内周面にて回転支持する軸受と、出力軸の電動モータ側を減速機ハウジングに対して回転支持する軸受とが、軸方向でオーバーラップする位置に配置されていることを特徴とする請求項５記載の車両用モータ駆動装置。
8. 　電動モータのロータ軸と出力軸の間に、軸方向荷重を受けることが可能な軸受を設けたことを特徴とする請求項５記載の車両用モータ駆動装置。
9. 　請求項５記載の車両用モータ駆動装置を少なくとも２基搭載することを特徴とする車両。

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