JP2005199894A

JP2005199894A - 電動車両用パワーユニット

Info

Publication number: JP2005199894A
Application number: JP2004008946A
Authority: JP
Inventors: Takashi Fukazawa; 考史深澤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-01-16
Filing date: 2004-01-16
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2024-01-16
Also published as: JP4379867B2

Abstract

【課題】電動車両用パワーユニットを改良することで、車輪の上下ストローク量を確保するとともに動力伝達装置のコンパクト化を図り、更には、車内スペースを拡大することにある。
【解決手段】左右のフロントサイドフレームにそれぞれ前輪を駆動するパワーユニット３３を取付けた電動車両であって、パワーユニット３３を、電動モータ６１と、この電動モータ６１の回転軸６２に連結した減速機構６６と、この減速機構６６に設けた第４ギヤ１２８に連結したドライブシャフト５２と、これらの電動モータ６１、減速機構６６の全体及びドライブシャフト５２の一部を収納する駆動ケース６４とから構成し、第４ギヤ１２８の内側にドライブシャフト５２の一端に備えた等速ジョント５４を配置するとともに、フロントサイドフレームの下方にパワーユニット３３を配置した。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動車両用パワーユニットに関するものである。

従来のパワーユニットの一部を構成するドライブシャフトとして、トランスアクスルに連結したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１０−１１９５０５号公報

特許文献１の図１を以下の図５で説明する。なお、符号は振り直した。
図５は従来のドライブシャフト取付構造を示す断面図であり、トランスアクスル２０１内に最終減速機２０２を設け、この最終減速機２０２に備える軸受２０３にケーシング２０４を回転自在に取付け、このケーシング２０４内に配置したギヤ２０６に連結軸２０７の一部を構成する軸部２０８を取付け、連結軸２０７のトランスアクスル２０１外に突出する筒状のアウターレース２１１内に中間軸２１２を連結したことを示す。なお、中間軸２１２は図示せぬ車輪に連結する。

中間軸２１２は、先端にトリポート２１３をスプライン結合したものであり、トリポート２１３は外周に半径方向に突出した３つの円柱状のトラニオン２１４を形成し、これらのトラニオン２１４にそれぞれベアリング２１６を介してローラ２１７を回転自在に取付けたものである。ローラ２１７は前述のアウターレース２１１の中空部に設けた３本の軸方向に延びる溝内をそれぞれ摺動する。

上記した連結軸２０７及び中間軸２１２は、ドライブシャフト２１８に備える部品である。また、上記したアウターレース２１１、中間軸２１２、トリポート２１３、トラニオン２１４、ベアリング２１６及びローラ２１７は、等速ジョイント、即ち、インボードジョイントを構成する部品である。

トランスアクスル２０１と車輪とは、上記のドライブシャフト２１８で連結するが、例えば、トランスアクスル２０１と車輪との距離が短い場合、ドライブシャフト２１８の全長も短くなり、ドライブシャフト２１８のインボードジョイントの最大屈曲角が決まっているために、車輪の上下ストローク量が小さくなり、車両の乗り心地等に影響を及ぼす。

そこで、車輪の上下ストローク量を大きくするために、ドライブシャフト２１８の全長を大きくすれば、トランスアクスル２０１と車輪との距離が大きくなり、左右の車輪の距離、いわゆるトレッドが大きくなって、車幅が大きくなり、車両の大型化を招く。

トランスアクスル２０１と車輪とを所定距離に維持しつつ、ドライブシャフト２１８の全長を大きくする、例えば、アウターレース２１１のトランスアクスル２０１からの突出量を減らしてドライブシャフト２１８の全長を大きくすることができれば、車輪の上下ストローク量を大きく確保できる。

また、近年では、制限された車両の外形寸法の中で車内（例えば、車室、荷物室等）寸法をより拡大することが求められ、パワーユニット、動力伝達装置自体をよりコンパクトにしたり、パワーユニット及び動力伝達装置を車体外方寄りに配置することが必要となってきた。このような対策を、ドライブシャフト２１８の全長を確保した状態で実施できれば、上記した車輪上下ストローク量を確保できるとともに、トランスアクスル２０１をより車体外方に移動できて車内スペースが拡大できる。

本発明の目的は、電動車両用パワーユニットを改良することで、車輪の上下ストローク量を確保するとともに動力伝達装置のコンパクト化を図り、更には、車内スペースを拡大することにある。

請求項１に係る発明は、左右のフロントサイドフレームにそれぞれ車輪を駆動するパワーユニットを取付けた電動車両であって、パワーユニットを、電動モータと、この電動モータの回転軸に連結した減速機構と、この減速機構に設けたファイナルギヤに連結したドライブシャフトと、これらの電動モータ、減速機構の全体及びドライブシャフトの一部を収納するケースとから構成し、ファイナルギヤの内側にドライブシャフトの一端に備えた等速ジョントを配置するとともに、フロントサイドフレームのそれぞれの下方にパワーユニットを配置したことを特徴とする。

ファイナルギヤの内側に等速ジョントを配置することで、等速ジョイントの車両側方への突出量が小さくなる。また、フロントサイドフレームのそれぞれの下方にパワーユニットを配置することで、左右のパワーユニット間の距離をより大きくすることができる。

請求項１に係る発明では、ファイナルギヤの内側に等速ジョントを配置することで、等速ジョイントの車両側方への突出量を小さくすることができ、パワーユニット、詳しくは減速機構及びドライブシャフトからなる動力伝達装置をコンパクトにすることができる。

また、フロントサイドフレームの下方にパワーユニットを配置することで、左右のパワーユニット間の距離をより大きくすることができ、左右のパワーユニット間に大きなスペースを形成することができる。従って、このスペース側へ車内スペースを拡大することができ、大きな車内スペースを確保することができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るパワーユニットを搭載した電動車両の説明図であり、電動車両１０は、フロントシート１１の下方、詳しくは、フロアパネル１２の下部にバッテリ１３を配置し、左右の前輪１４間にパワーユニット１６を配置し、このパワーユニット１６、詳しくは後述する電動モータにバッテリ１３から給電することで前輪１４を駆動するものである。なお、１８はリヤシート、２１は車室、２２は左右の後輪である。

図２は本発明に係るパワーユニットを説明する平面図（矢印（ＦＲＯＮＴ）は車両前方を表す。以下同じ。）であり、電動車両１０の前部に左右一対のフロントサイドフレーム３１，３２を配置し、これらのフロントサイドフレーム３１，３２のそれぞれの下部にパワーユニット１６を構成する左パワーユニット３３及び右パワーユニット３４を取付け、これらのパワーユニット３３，３４にそれぞれ左右の前輪１４，１４を連結したことを示す。

ここで、３６，３７はフロアパネル１２の車幅方向中央寄りに取付けたフロアフレーム、４１，４２はフロアパネル１２の車幅方向両縁部に設けたサイドシル、４３，４４は前輪１４を上下自在に支持するためにフロントサイドフレーム３１，３２にそれぞれ取付けたサスペンションアーム、４６はフロントサイドフレーム３１，３２のそれぞれの前端に渡したバンパビームである。

左パワーユニット３３は、パワーユニット本体５１と、このパワーユニット本体５１からほぼ車体側方へ延ばしたドライブシャフト５２とからなり、ドライブシャフト５２の先端をハブ（不図示）を介して前輪１４に連結する。

ドライブシャフト５２は、各端部にそれぞれ等速ジョイント５４，５５を設けたものであり、パワーユニット本体５１側の等速ジョイント５４はインボードジョイント（ｉｎｂｏａｒｄｊｏｉｎｔ）、前輪１４側の等速ジョイント５５はアウトボードジョイント（ｏｕｔｂｏａｒｄｊｏｉｎｔ）とも呼ぶ。
右パワーユニット３４は、上記した左パワーユニット３３と基本構造は同一であり、以降の詳細説明は省略する。

図３は本発明に係るパワーユニットを示す断面図であり、左パワーユニット３３は、電動モータ６１と、この電動モータ６１の回転軸６２に連結した動力伝達装置６３と、これらの電動モータ６１の全体及び動力伝達装置６３の一部を収納する駆動ケース６４とからなり、動力伝達装置６３は、複数のギヤ及び支軸で構成した減速機構６６と、この減速機構６６に連結した前述のドライブシャフト５２とからなる。なお、７１，７２，７３，７４は駆動ケース６４を構成するケース本体（太線で示した部材である。）、第１ケースカバー、第２ケースカバー及び第３ケースカバーである。

電動モータ６１は、ケース本体７１に取付けたステータ７６と、このステータ７６の内側に配置したロータ７７とからなり、ステータ７６はコイル７８を備え、ロータ７７は、ケース本体７１に取付けた第１ベアリング８１及び第１ケースカバー７２に支軸８２を介して取付けた第２ベアリング８３で回転可能に支持した回転軸８４と、この回転軸８４に取付けたフランジ部材８６，８７で支持する複数の永久磁石８８とを備える。
コイル７８は、バスバー９１、接続金具９２を介して外部から通電されるものである。なお、９３は接続コネクタである。

支軸８２は、端部におねじ９５を形成した部材であり、おねじ９５にナット９６をねじ込むことで第１ケースカバー７２に取付けたものである。
回転軸８４は、先端部に歯部９７を形成した部材である。

減速機構６６は、ケース本体７１と第２ケースカバー７３とで保持した第１支軸１１１と、第２ケースカバー７３にベアリング１１２を介して回転自在に取付けるとともに第３ケースカバー７４にベアリング１１３を介して回転自在に取付けた第２支軸１１４と、ケース本体７１にベアリング１１６を介して回転自在に取付けるとともに第３ケースカバー７４にベアリング１１７を介して回転自在に取付けた支軸としてのギヤ支持筒体１１８と、第１支軸１１１に複数のベアリング１２１を介して回転自在に取付けるとともに回転軸８４の歯部９７に噛み合わせた第１ギヤ１２２と、第２支軸１１４の一端部側にスプライン結合させるとともに第１ギヤ１２２に噛み合わせた第２ギヤ１２３と、第２支軸１１４の他端部側に一体成形した第３ギヤ１２４と、ギヤ支持筒体１１８の外周面から一体に突出させたフランジ部１２６に複数のボルト１２７で取付けるとともに第３ギヤ１２４に噛み合わせたファイナルギヤとしての第４ギヤ１２８とからなる。なお、１２９はベアリング１１２に第２支軸１１４を取付けるナットである。

ドライブシャフト５２の等速ジョイント５４は、ギヤ支持筒体１１８に形成した大径穴１３１及び小径穴１３２に結合、詳しくはスプライン結合させたハウジング１３３と、このハウジング１３３の大径穴１３１内に形成した３本の溝１３４内を摺動する３個のローラ１３６と、これらのローラ１３６をそれぞれ回転自在に支持する軸１３７を一体に備えるスパイダ１３８と、このスパイダ１３８に端部をスプライン結合したシャフト１４１と、ハウジング１３３内にダストが入り込むのを防止するためにハウジング１３３とシャフト１４１とに被せたゴムブーツ１４２とからなる摺動式トリポート型ジョイントである。なお、１４４，１４５はゴムブーツ１４２を固定するためのバンドである。

図４（ａ），（ｂ）は動力伝達装置における等速ジョイントの配置を比較する断面図である。なお、（ａ），（ｂ）共に図の上下方向が車両の左右方向（車幅方向である。）である。
（ａ）に示した比較例の動力伝達装置２３０は、終減速装置２３１と、この終減速装置２３１の左右に連結したドライブシャフト２３２，２３３とからなる。これらのドライブシャフト２３２，２３３の先端部が左右の車輪に連結される。

終減速装置２３１は、駆動源側に連結した伝動軸２３５と、この伝動軸２３５に一体成形した減速小ギヤ２３６と、この減速小ギヤ２３６に噛み合う減速大ギヤ２３７（輪郭を太線で示した部分である。）と、この減速大ギヤ２３７を支持する差動装置２３８と、ケース２３９（左ケース２３９ａと右ケース２３９ｂとに二分割したものである。）からなる。なお、２４２は伝動軸２３５を支持するために左ケース２３９ａに取付けたベアリングである。

差動装置２３８は、減速大ギヤ２３７を支持するデファレンシャルケース２４４と、このデファレンシャルケース２４４に貫通させて取付けたピン２４５と、このピン２４５に回転自在に取付けるとととにデファレンシャルケース２４４内の中空部２４６に収納した差動小ギヤ２４７，２４７と、これらの差動小ギヤ２４７，２４７に噛み合わせるとともに中空部２４６内に収納した差動大ギヤ２４８，２４８とからなる。

デファレンシャルケース２４４は、左ケース２３９ａに取付けたベアリング（円すいころ軸受である。）２５１と、右ケース２３９ｂに取付けたベアリング（円すいころ軸受）２５２とで回転自在に支持し、外周面から一体に突出させたフランジ部２５３に複数のボルト２５４で減速大ギヤ２３７を取付けた部品である。なお、複数の符号２５６はケース２３９内にダストが入り込むのを防止するダストシールである。

ドライブシャフト２３２は、一端に等速ジョイント２５８（インボードジョイントである。）を備え、この等速ジョイント２５８を構成するハウジング２６１（輪郭を太線で示した部分である。）の軸部２６２を上記の差動大ギヤ２４８にスプライン結合させた部材である。ドライブシャフト２３３は、上記したドライブシャフト２３２と同一構造であり、詳細説明は省略する。なお、２６４，２６５，２６６，２６７はローラ、スパイダ、シャフト及びゴムブーツである。

上記した比較例の動力伝達装置２３０では、ドライブシャフト２３２，２３３のそれぞれの等速ジョイント２５８、詳しくはハウジング２６１が車両の左右方向に突出する。ここで、ファイナルギヤである減速大ギヤ２３７の歯幅の中心から各ハウジング２６１の端部までの距離をＬ１，Ｌ２とする。

（ｂ）に示した実施例の動力伝達装置６３では、ドライブシャフト５２の等速ジョイント５４、詳しくはハウジング１３３（輪郭を太線で示した部分である。）は、ファイナルギヤである第４ギヤ１２８の内側に位置するために、車両の左方向の突出しない。ここで、第４ギヤ１２８の歯幅の中心からハウジング１３３の端部までの距離をＬ３とすると、（ａ）に示した距離Ｌ１，Ｌ２に対してＬ３＜Ｌ１、Ｌ３＜Ｌ２となる。

従って、本実施例の動力伝達装置６３は、（ａ）に示した比較例の動力伝達装置２３０に対して車幅方向の外形寸法を小さくすることができ、ひいては、パワーユニット１６（図２参照）のコンパクト化を図ることができる。

以上の図２及び図３で説明したように、本発明は、左右のフロントサイドフレーム３１，３２にそれぞれ車輪としての前輪１４を駆動するパワーユニット（左パワーユニット３３及び右パワーユニット３４）を取付けた電動車両１０であって、パワーユニット３３，３４を、電動モータ６１と、この電動モータ６１の回転軸６２に連結した減速機構６６と、この減速機構６６に設けた第４ギヤ１２８に連結したドライブシャフト５２と、これらの電動モータ６１、減速機構６６の全体及びドライブシャフト５２の一部を収納する駆動ケース６４とから構成し、第４ギヤ１２８の内側にドライブシャフト５２の一端に備えた等速ジョント５４を配置するとともに、フロントサイドフレーム３１，３２のそれぞれの下方にパワーユニット３３，３４を配置したことを特徴とする。

第４ギヤ１２８の内側に等速ジョント５４を配置することで、等速ジョイント５４の車両側方への突出量を小さくすることができ、パワーユニット３３，３４、詳しくは減速機構６６及びドライブシャフト５２からなる動力伝達装置６３をコンパクトにすることができる。

また、フロントサイドフレーム３１，３２の下方にパワーユニット３３，３４を配置することで、左右のパワーユニット３３，３４間の距離をより大きくすることができ、左右のパワーユニット３３，３４間に大きなスペース１５０を形成することができる。従って、このスペース１５０側へ車内スペース、例えば車室２１（図１参照）を拡大することができ、大きな車室２１を確保することができる。

尚、本実施形態では、パワーユニットを電動車両に搭載したが、これに限らず、バッテリの代わりに燃料電池を備える燃料電池車両に上記のパワーユニットを搭載してもよい。

本発明のパワーユニットは、電動車両、燃料電池車両に好適である。

本発明に係るパワーユニットを搭載した電動車両の説明図である。本発明に係るパワーユニットを説明する平面図である。本発明に係るパワーユニットを示す断面図である。動力伝達装置における等速ジョイントの配置を比較する断面図である。従来のドライブシャフト取付構造を示す断面図である。

符号の説明

１０…電動車両、１４…車輪（前輪）、３１，３２…フロントサイドフレーム、３３，３４…パワーユニット（左パワーユニット、右パワーユニット）、５２…ドライブシャフト、５４，５５…等速ジョイント、６１…電動モータ、６２…回転軸、６３…動力伝達装置、６４…ケース（駆動ケース）、６６…減速機構、１２８…ファイナルギヤ（第４ギヤ）。

Claims

左右のフロントサイドフレームにそれぞれ車輪を駆動するパワーユニットを取付けた電動車両であって、
前記パワーユニットは、電動モータと、この電動モータの回転軸に連結した減速機構と、この減速機構に設けたファイナルギヤに連結したドライブシャフトと、これらの電動モータ、減速機構の全体及びドライブシャフトの一部を収納するケースとからなり、
前記ファイナルギヤの内側に前記ドライブシャフトの一端に備えた等速ジョントを配置するとともに、前記フロントサイドフレームのそれぞれの下方に前記パワーユニットを配置したことを特徴とする電動車両用パワーユニット。