WO2023228259A1 - 電動車両用駆動装置 - Google Patents

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謙一 竹崎
龍史 西田
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株式会社ダイナックス
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/34—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles
    • B60K17/356—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having fluid or electric motor, for driving one or more wheels

Definitions

  • the present invention relates to an electric vehicle drive device that is used in an electric vehicle such as an electric vehicle and is composed of a motor, an inverter, and a speed reducer.
  • Drive devices for electric vehicles include a parallel shaft type in which the motor's rotation axis, the reducer's rotation axis, and the drive shaft's rotation axis are all arranged in parallel, and the motor's rotation axis, the reducer's rotation axis, and the drive shaft.
  • a coaxial planetary gear type has been proposed in which all the rotational axes of the two are arranged coaxially and a planetary gear mechanism is combined. Examples of these include:
  • Patent Document 1 discloses a parallel shaft type electric vehicle drive device.
  • the rotary pump is arranged on the outer diameter side of the motor so as to partially overlap with the motor in the radial direction. Further, the rotary pump is configured to be driven by an intermediate gear provided between an input shaft coaxial with the output shaft of the motor and an output shaft of the speed reducer. Therefore, even if the rotary pump is made larger, it is possible to suppress the increase in the axial dimensions of the motor and the electric vehicle drive device.
  • Patent Document 2 discloses a coaxial planetary gear type electric vehicle drive device. It is said that the expansion of the axial dimension can be suppressed by connecting the drive shaft to the inner circumference of the drive shaft passing through the inner circumference of the rotor of the motor and the flexible plate joint.
  • Patent Document 3 discloses a coaxial planetary gear type electric vehicle drive device. It is said that by arranging the planetary gear mechanism in the space on the inner diameter side of the motor, it is possible to suppress the increase in dimension in the height direction.
  • the electric vehicle drive device of Patent Document 1 has a relatively large number of parts and uses parallel gears for deceleration, so the entire device tends to become larger. Further, in the electric vehicle drive devices of Patent Documents 2 and 3, if an attempt is made to increase the opposing area between the rotor and the stator in order to increase the output of the motor, the dimensions in the height direction will increase. Increasing the size of the drive device for an electric vehicle is undesirable because it leads to an increase in the size of the entire electric vehicle and a decrease in the interior space (including the luggage compartment; the same applies hereinafter).
  • an object of the present invention is to provide a vehicle drive device that can achieve both high output of the motor and miniaturization of the electric vehicle drive device, and can secure a wide interior space.
  • the present invention is arranged within a housing.
  • an axial gap motor having an annular stator and a rotor pivotally supported by the housing;
  • a pinion gear on a pinion shaft located on the inner diameter side of the rotor and having an axis in the same direction as the rotor is pivotally supported by the housing and meshes with a ring gear whose axis is orthogonal to the pinion gear.
  • reducer and A differential gear including a differential case pivotally supported by the housing, a differential pinion gear pivotally supported by the differential case, and a pair of side gears meshing with the differential pinion gear,
  • the radial direction of the axial gap motor and the axial direction of the pair of side gears connected to the output shaft are parallel to the horizontal direction. Even if the opposing area is increased, the vertical dimension of the electric vehicle drive device does not increase, so the electric vehicle drive device can be made compact and a large interior space can be secured. Since the entire drive device for an electric vehicle is compact, the amount of materials used for the housing and the like can be reduced, so it is also possible to reduce manufacturing costs and reduce power consumption due to weight reduction.
  • the pinion shaft is pivotally supported by the housing on the inner diameter side of the rotor and is connected to the rotor via the rotor flange, the axial reaction that the pinion shaft receives due to the meshing of the pinion gear and ring gear can be avoided. Since the force can be received by the bearing that supports the pinion shaft, the horizontality of the rotor can be maintained and failure of the axial gap motor can be prevented. Note that if the bearing that supports the pinion shaft is a tapered roller bearing, the load capacity can be improved.
  • the axial gap motor is configured to further include an inverter disposed on the ring gear side, the vertical dimension of the entire electric vehicle drive device including the inverter can be made compact, thereby saving space inside the vehicle. Easy to secure widely.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the electric vehicle drive device of the present invention.
  • 1 is a schematic diagram of a drive device for an electric vehicle according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a reference example of an electric vehicle drive device.
  • Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. However, the present invention is not limited to this embodiment.
  • FIG. 1 shows an electric vehicle drive device 100 according to the present invention.
  • the electric vehicle drive device 100 includes an axial gap motor 20, a reduction gear 30, and a differential gear 40.
  • the axial gap motor 20, the speed reducer 30, and the differential gear 40 are arranged inside the housing 12.
  • the stator 22 of the axial gap motor 20 is annular and fixed to the housing 12.
  • the rotor 24 is similarly annular and rotatably supported by a rotor bearing V1 attached to the housing 12.
  • the axial direction of the rotor 24 is parallel to the vertical direction. Note that the configurations of the stator 22 and rotor 24 of the axial gap motor 20 are well known and will not be described here.
  • the reducer 30 is composed of a pinion shaft 32, a pinion gear 34 on the pinion shaft 32, and a ring gear 36 that meshes with the pinion gear 34 and whose axes are perpendicular to each other.
  • the pinion shaft 32 is located on the inner diameter side of the rotor 24 of the axial gap motor 20, and is connected to the rotor 24 so as to have an axis in the same direction as the rotor 24.
  • the ring gear 36 is pivotally supported by a bearing V3 attached to the housing 12 via a differential case 42, which will be described later.
  • the differential gear 40 includes a differential case 42 that is pivotally supported by a bearing V3 attached to the housing 12, a differential pinion gear 44 that is rotatably supported by the differential case 42, and a pair of side gears 46 that mesh with the differential pinion gear 44. .
  • the differential case 42 is connected to the ring gear 36.
  • a plurality of differential pinion gears 44, such as a pair, can be provided.
  • Output shafts X1 and X2 are connected to the pair of side gears 46, respectively.
  • the torque of the rotor 24 is transmitted to the pinion gear 34 via the pinion shaft 32, and then to the ring gear 36 that meshes with the pinion gear 34.
  • the ring gear 36 and the differential case 42 are connected, the ring gear 36 and the differential case 42 rotate in the same direction, causing the differential pinion gear 44 to revolve and the pair of side gears 46 to rotate.
  • Torque due to the rotation of the side gear 46 is transmitted to the output shafts X1 and X2 (see FIG. 2), and then to the wheels (not shown) ahead of them.
  • the torque of the rotor 24 is decelerated and transmitted to the output shafts X1, X2 (see FIG. 2).
  • the radial direction of the axial gap motor 20 and the axial direction of the pair of side gears 46 connected to the output shafts X1 and X2 are parallel to the horizontal direction, so that the height of the axial gap motor 20 is reduced. Even if the opposing area of the rotor 24 and stator 22 is increased in order to increase the output, the vertical dimension of the electric vehicle drive device 100 does not increase, so the electric vehicle drive device 100 can be made compact and the interior space of the vehicle can be saved. It can be widely secured. Note that the vehicle interior space may be located anywhere in the axial direction of the axial gap motor 20. Furthermore, since the electric vehicle drive device 100 as a whole is compact, the amount of materials used for the housing 12 and the like can be reduced, so that it is possible to reduce manufacturing costs and reduce power consumption due to weight reduction.
  • a radial gap motor 20a is used instead of the axial gap motor 20, as in the electric vehicle drive device 100a shown in FIG. If the radial gap motor 20a is increased, the axial, ie, vertical, dimension of the radial gap motor 20a increases, resulting in a narrowing of the interior space of the vehicle.
  • the pinion shaft 32 is supported by a pinion shaft bearing V2 attached to the housing 12 on the inner diameter side of the rotor 24, and the rotor 24 and the pinion shaft 32 are connected to each other via the rotor flange 26. It is preferable to have a configuration in which they are connected together. According to this configuration, the axial reaction force that the pinion shaft 32 receives due to the meshing of the pinion gear 34 and the ring gear 36 can be received by the pinion shaft bearing V2 that pivotally supports the pinion shaft 32. It is possible to maintain the horizontal position, and failure of the axial gap motor 20 can be prevented. Further, if the pinion shaft bearing V2 is a tapered roller bearing, the load resistance can be improved.
  • the axial gap motor 20 is configured to further include an inverter 50 disposed on the ring gear 36 side, the vertical dimension of the entire electric vehicle drive device 100 including the inverter 50 can be made compact. Therefore, it is easy to secure a large space inside the car.
  • a drive device for an electric vehicle that can both increase the output of the motor and make the drive device for an electric vehicle more compact, and can secure a wide interior space.

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Abstract

【課題】モータの高出力化と電動車両用駆動装置のコンパクト化を両立させ、車内空間を広く確保できる車両用駆動装置を提供すること。 【解決手段】電動車両用駆動装置１００によれば、環状のロータ２４及びステータ２２を有するアキシャルギャップモータ２０と、ロータ２４と連結され、その内径側に位置し、ロータ２４と同方向の軸心を有するピニオンシャフト３２上のピニオンギア３４が、ピニオンギア３４と軸心が直交するリングギア３６と噛合っている減速機３０と、リングギア３６と連結され、デフピニオンギア４４を軸支するデフケース４２と、デフピニオンギア４４に噛合う一対のサイドギア４６を有するデファレンシャルギア４０を具えるので、アキシャルギャップモータ２０の径方向と、サイドギア４６の軸方向が水平方向に平行となり、アキシャルギャップモータ２０の高出力化を図るためにロータ２４とステータ２２の対向面積を増大させても、電動車両用駆動装置１００の垂直方向の寸法は増大しないから、電動車両用駆動装置１００をコンパクトにしつつ、車内空間を広く確保することができる。

Description

電動車両用駆動装置
　本発明は、電動自動車などの電動車両に使用され、モータ、インバータ、及び減速機で構成される電動車両用駆動装置に関する。
　近年、モータを動力源とする電動車両の開発が盛んに行われている。ここで、モータ、インバータ、及び減速機で構成される電動車両用駆動装置を採用することが検討されている。電動車両用駆動装置としては、モータの回転軸、減速機の回転軸、及びドライブシャフトの回転軸を全て平行に配置した平行軸タイプや、モータの回転軸、減速機の回転軸、及びドライブシャフトの回転軸を全て同軸に配置し、遊星ギア機構を組合せた同軸遊星ギアタイプが提案されている。これらの例として、以下に挙げるものがある。
特開２０１７－１５９８１７号公報 特開２０２０－１４２７７３号公報 特開２０１９－０４８５１６号公報
　特許文献１には、平行軸タイプの電動車両用駆動装置が開示されている。この電動車両用駆動装置では、回転ポンプが、モータと径方向で一部重なるようにモータの外径側に配置されている。また、回転ポンプは、モータの出力軸と同軸の入力軸と減速機の出力軸の間に設けられた、中間ギアによって駆動するように構成されている。よって、回転ポンプを大型化させても、モータと電動車両用駆動装置の軸方向寸法の拡大を抑制できるとされている。
　特許文献２には、同軸遊星ギアタイプの電動車両用駆動装置が開示されている。モータのロータの内周及びたわみ板継手を貫通する駆動軸の内周にドライブシャフトを貫通させて連結させることで軸方向寸法の拡大を抑制できるとされている。
　特許文献３には、特許文献２同様、同軸遊星ギアタイプの電動車両用駆動装置が開示されている。モータの内径側の空間部分に遊星ギア機構を配設することで、高さ方向の寸法拡大を抑制できるとされている。
　しかし、特許文献１の電動車両用駆動装置は、部品点数が比較的多く、平行ギアを利用して減速させているため、装置全体が大型化する傾向にある。また、特許文献２，３の電動車両用駆動装置は、モータの高出力化を図るため、ロータとステータの対向面積を増大させようとすると、高さ方向の寸法拡大を招いてしまう。電動車両用駆動装置の大型化は、電動車両全体の大型化や、車内空間（荷室を含む。以下同じ。）の狭小化に繋がるため望ましくない。
　そこで、本発明は、モータの高出力化と電動車両用駆動装置のコンパクト化を両立させ、車内空間を広く確保できる車両用駆動装置を提供することをその目的とする。
　本発明は、ハウジング内に配設されている、
　環状のステータ及び前記ハウジングに軸支されているロータを有するアキシャルギャップモータと、
　前記ロータの内径側に位置し、該ロータと同方向の軸心を有するピニオンシャフト上のピニオンギアが、前記ハウジングに軸支され、前記ピニオンギアと軸心が直交するリングギアと噛合っている減速機と、
　前記ハウジングに軸支されているデフケース、該デフケースに軸支されたデフピニオンギア、及び該デフピニオンギアに噛合う一対のサイドギアを有するデファレンシャルギアを具え、
　前記ロータとピニオンシャフトが連結され、前記リングギアとデフケースが連結されている電動車両用駆動装置によって前記課題を解決した。
　本発明によれば、アキシャルギャップモータの径方向と、出力軸と連結される一対のサイドギアの軸方向が水平方向に平行となるので、アキシャルギャップモータの高出力化を図るためにロータとステータの対向面積を増大させても、電動車両用駆動装置の垂直方向の寸法は増大しないので、電動車両用駆動装置をコンパクトにしつつ、車内空間を広く確保することができる。電動車両用駆動装置全体がコンパクトなので、ハウジング等の材料使用量を抑えることができるので、製造コストの削減や軽量化による電力消費量の低減を実現することもできる。
　また、ピニオンシャフトがロータの内径側でハウジングに軸支されており、ロータとロータフランジを介して連結されている構成とすれば、ピニオンギアとリングギアの噛合いでピニオンシャフトが受ける軸方向の反力を、ピニオンシャフトを軸支する軸受で受けることができるので、ロータの水平を維持することができ、アキシャルギャップモータの故障を防止することができる。なお、ピニオンシャフトを軸支する軸受をテーパローラベアリングとすれば、耐荷重を向上させることができる。
　また、アキシャルギャップモータに対し、リングギア側に配設されたインバータをさらに具える構成とすれば、インバータを含めた電動車両用駆動装置全体の垂直方向の寸法をコンパクトにできるので、車内空間を広く確保し易い。
本発明の電動車両用駆動装置の縦断面図。 本発明の電動車両用駆動装置の概略図。 参考例の電動車両用駆動装置の概略図。
　本発明の実施例を、図１～３を参照して説明する。但し、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
　図１は、本発明である電動車両用駆動装置１００を示す。電動車両用駆動装置１００は、アキシャルギャップモータ２０、減速機３０、及びデファレンシャルギア４０を具えている。アキシャルギャップモータ２０、減速機３０、及びデファレンシャルギア４０は、ハウジング１２の内部に配設されている。
　アキシャルギャップモータ２０のステータ２２は環状で、ハウジング１２に固定されている。ロータ２４も同様に環状で、ハウジング１２に取付けられたロータ用軸受Ｖ１によって回転自在に軸支されている。アキシャルギャップモータ２０は、ロータ２４の軸方向が垂直方向と平行である。なお、アキシャルギャップモータ２０のステータ２２とロータ２４の構成については公知であるから説明を省略する。
　減速機３０は、ピニオンシャフト３２、ピニオンシャフト３２上のピニオンギア３４、及びピニオンギア３４と噛合い、軸心が直交するリングギア３６から構成されている。ピニオンシャフト３２は、アキシャルギャップモータ２０のロータ２４の内径側に位置しており、ロータ２４と同方向の軸心を有するようにロータ２４と連結される。リングギア３６は、ハウジング１２に取付けられた軸受Ｖ３によって、後述するデフケース４２を介して軸支されている。ここで、ピニオンギア３４とリングギア３６をヘリカルギアとすれば、異音の発生を防ぐことができるので好適である。
　デファレンシャルギア４０は、ハウジング１２に取付けられた軸受Ｖ３によって軸支されているデフケース４２、デフケース４２に回転自在に軸支されたデフピニオンギア４４、デフピニオンギア４４に噛合う一対のサイドギア４６を有する。デフケース４２は、リングギア３６と連結されている。デフピニオンギア４４は、一対などの複数設けることができる。一対のサイドギア４６には、それぞれ、出力軸Ｘ１，Ｘ２（図２参照。）が連結される。
　電動車両用駆動装置１００では、ロータ２４のトルクがピニオンシャフト３２を介してピニオンギア３４に伝達され、ピニオンギア３４と噛合うリングギア３６に伝達される。ここで、リングギア３６とデフケース４２が連結されているため、リングギア３６とデフケース４２が同方向に回転し、デフピニオンギア４４を公転させ、一対のサイドギア４６を自転させる。サイドギア４６の自転によるトルクは、出力軸Ｘ１，Ｘ２（図２参照。）に伝達され、その先の車輪（図示省略）に伝達される。かくして、ロータ２４のトルクは、減速されて出力軸Ｘ１，Ｘ２（図２参照。）に伝達される。
　電動車両用駆動装置１００によれば、アキシャルギャップモータ２０の径方向と、出力軸Ｘ１，Ｘ２と連結される一対のサイドギア４６の軸方向が水平方向に平行となるので、アキシャルギャップモータ２０の高出力化を図るためにロータ２４とステータ２２の対向面積を増大させても、電動車両用駆動装置１００の垂直方向の寸法は増大しないので、電動車両用駆動装置１００をコンパクトにしつつ、車内空間を広く確保することができる。なお、車内空間は、アキシャルギャップモータ２０の軸方向のいずれかに位置するようにすればよい。また、電動車両用駆動装置１００全体がコンパクトなので、ハウジング１２等の材料使用量を抑えることができるので、製造コストの削減や軽量化による電力消費量の低減を実現することもできる。
　なお、図３に示す電動車両用駆動装置１００ａのように、アキシャルギャップモータ２０に換えてラジアルギャップモータ２０ａを適用した場合、ラジアルギャップモータ２０ａの高出力化を図るべく、ロータとステータの対向面積を増大させると、ラジアルギャップモータ２０ａの軸方向、すなわち、垂直方向の寸法が増大するため、車内空間が狭小化してしまう。
　ここで、図１に示すように、ピニオンシャフト３２がロータ２４の内径側でハウジング１２に取付けられたピニオンシャフト用軸受Ｖ２で軸支されており、ロータ２４とピニオンシャフト３２がロータフランジ２６を介して連結されている構成とするのがよい。本構成によれば、ピニオンギア３４とリングギア３６の噛合いでピニオンシャフト３２が受ける軸方向の反力を、ピニオンシャフト３２を軸支するピニオンシャフト用軸受Ｖ２で受けることができるので、ロータ２４の水平を維持することができ、アキシャルギャップモータ２０の故障を防止することができる。また、ピニオンシャフト用軸受Ｖ２をテーパローラベアリングとすれば、耐荷重を向上させることができる。
　また、アキシャルギャップモータ２０に対し、リングギア３６側に配設されたインバータ５０をさらに具える構成とすれば、インバータ５０を含めた電動車両用駆動装置１００全体の垂直方向の寸法をコンパクトにできるので、車内空間を広く確保し易い。
　以上に説明した通り、本発明によれば、モータの高出力化と電動車両用駆動装置のコンパクト化を両立させ、車内空間を広く確保できる電動車両用駆動装置を提供することができる。
　　１２　　ハウジング
　　２０　　アキシャルギャップモータ
　　２２　　ステータ
　　２４　　ロータ
　　３０　　減速機
　　３２　　ピニオンシャフト
　　３４　　ピニオンギア
　　３６　　リングギア
　　４０　　デファレンシャルギア
　　４２　　デフケース
　　４４　　デフピニオンギア
　　４６　　サイドギア
　　５０　　インバータ
　　１００　電動車両用駆動装置
　　Ｖ２　　テーパローラベアリング
　
　

Claims (4)

  1. 　ハウジング内に配設されている、
    　環状のステータ及び前記ハウジングに軸支されているロータを有するアキシャルギャップモータと、
    　前記ロータの内径側に位置し、該ロータと同方向の軸心を有するピニオンシャフト上のピニオンギアが、前記ハウジングに軸支され、前記ピニオンギアと軸心が直交するリングギアと噛合っている減速機と、
    　前記ハウジングに軸支されているデフケース、該デフケースに軸支されたデフピニオンギア、及び該デフピニオンギアに噛合う一対のサイドギアを有するデファレンシャルギアを具え、
    　前記ロータとピニオンシャフトが連結され、前記リングギアとデフケースが連結されている、
    　電動車両用駆動装置。
  2. 　前記ピニオンシャフトが前記ロータの内径側で前記ハウジングに軸支されており、前記ロータとロータフランジを介して連結されている、請求項１の電動車両用駆動装置。
  3. 　前記ピニオンシャフトが前記ハウジングにテーパローラベアリングで軸支されている、請求項２の電動車両用駆動装置。
  4. 　前記アキシャルギャップモータに対し、前記リングギア側に配設されたインバータをさらに具える、請求項１から３のいずれかの電動車両用駆動装置。
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