JP6865699B2 - 電気車両および電気車両用の駆動システム - Google Patents

Description

本発明は電気車両に関し、特に電気車両用の駆動システムに関する。

環境汚染がますます激しくなってきたので、人々は環境保護により多くの注意を払っている。電気車両はそのホイールを駆動して回転させるために電力を使用する、または主に使用する。したがって、電気車両は従来の車両よりも環境に優しいので、近い将来、より幅広く使用されると予測される。電気車両に一般に使用される駆動システムは、モータと歯車装置とを一般に含む。特にモータは歯車装置によって電気車両のホイールを駆動する。

電気車両用の２つの一般的な駆動システム：遊星ギヤインホイール（ｐｌａｎｅｔａｒｙ ｇｅａｒ ｉｎ−ｗｈｅｅｌ）駆動システムおよびニアホイール（ｎｅａｒ ｗｈｅｅｌ）駆動システムがあることは周知である。遊星ギヤインホイール駆動システムでは、モータおよび歯車装置の両方が、電気車両のホイールのリムの内側に配置され、歯車装置の歯車はモータの出力シャフトの周囲に配置される。ニアホイール駆動システムでは、モータおよび歯車装置の両方は、電気車両のホイールのリムの外側に配置され、モータは歯車装置に対してオフセットした状態で配置されている。ニアホイール駆動システムと比較して、遊星ギヤインホイール駆動システムは、モータおよび歯車装置を同じハウジング内に配置することによってコンパクトなサイズを有し、また、歯車装置の歯車の重量をモータの出力シャフトの周囲に対称に分配することによって良好な平衡度を有する。ニアホイール駆動システムは、改善された冷却性能によってより大きな出力密度を生成し、高効率を達成することができる。ニアホイール駆動システムは、そのより大きな出力密度により、高出力車両にしばしば選択される。しかしながら、既存のニアホイール駆動システムでは、モータおよび歯車装置は互いにオフセットした状態で配置され、その結果、ニアホイール駆動システムの、従って車両の平衡度は非常に劣り、これによりさらに車両の制御が困難になり、乗車快適度が低下する。さらに、ニアホイール駆動システムでは、モータおよび歯車装置は、ホイールの外側に実質的に突出し、これは車両の追い越し能力および外観に悪影響を及ぼす。これらの問題点は、モータの増大したサイズのせいでより大きな出力密度を有するニアホイール駆動システムで明白であり、特に電気オートバイ（電気スクータとも呼ばれる）用に設計されたニアホイール駆動システムで明白である。

従って、電気車両用の既存の駆動システムを改善する必要性が存在する。

本発明の目的は、電気車両用の既存の駆動システムの上述の欠点の少なくとも１つを克服することである。このため、本発明は、電気車両の平衡度、追い越し能力および外観を実質的に改善する電気車両用の駆動システムを提供する。

本発明の態様によれば、それは電気車両用の駆動システムであって、
第１出力シャフトを含むモータと、
電気車両のホイールに取り付けられる第２出力シャフトを含む歯車装置であって、第１出力シャフトが、歯車装置の歯車の係合によって第２出力シャフトを駆動して回転させることができる歯車装置とを含み、
第１出力シャフトが中空であり、第２出力シャフトが第１出力シャフトと同軸上に配置されるように第１出力シャフトを通って延在する
駆動システムを提供する。

好ましくは、モータは、モータハウジングと、モータハウジング内に固定式に配置されたステータと、ステータによって画定された中央空間内に回転可能に配置されたロータとをさらに含み、第１出力シャフトはロータに固定され、ロータと共に回転できるようにモータハウジングによって回転可能に支持される。

好ましくは、歯車装置は、歯車装置ハウジングと、互いに係合される歯車の少なくとも２つのペアと、歯車装置ハウジングによって回転可能に支持される少なくとも１つのトランスミッションシャフトとを含み、第１出力シャフトは歯車装置ハウジングの中に延在し、それにより、少なくとも２つの歯車ペアの第１の歯車ペアの小さい方の直径を有する歯車が第１出力シャフトに固定され、少なくとも２つの歯車ペアの最後の歯車ペアの大きい方の直径を有する歯車が、回転可能に支持される第２出力シャフトに固定され、少なくとも２つの歯車ペアの他の歯車が、少なくとも１つのトランスミッションシャフトに固定される。

好ましくは、モータは、本体と、本体に取り付けられたエンドカバーとを有するモータハウジングを含み、歯車装置は、本体と、本体に取り付けられたエンドカバーとを有する歯車装置ハウジングを含み、モータハウジングの本体および歯車装置ハウジングの本体は、一体のユニットまたは部品に形成される。

好ましくは、第２出力シャフトは、アダプタによってホイールのリムに取り付けられるように構成され、リムおよび歯車装置は、駆動システムがリムに取り付けられるときリムによって画定された空間内にモータが少なくとも部分的に配置されるように、モータの両側に配置される。

好ましくは、リムは、モータの大部分がリムによって画定された空間内に配置されるように設計される。

好ましくは、駆動システムを電気車両のフレームに取り付けるための取付点は、歯車装置上に形成される。

本発明の別の態様によれば、それは記載されるような駆動システムを含む電気車両を提供する。

好ましくは、電気車両は電気オートバイまたは電気自動車である。

本発明のこれらのおよび他の目的、特徴および特性、ならびに構造の関連要素の作動および機能の方法、ならびに部品の組み合わせおよび製造の経済性は、それらの全てが本明細書の一部を形成する添付の図面を参照して以下の記載および付随の特許請求の範囲を考慮することでより明確になるであろう。図面中、同様の参照符号は様々な図において対応する部分を示す。しかしながら、図面は例示および説明を単に目的とし、本発明の範囲の定義を意図するものではないことを明確に理解されたい。

電気車両のホイールに取り付けられた本発明の好ましい実施形態による電気車両用の駆動システムを概略的に示す側面図である。 図１に示される駆動システムの底面図である。 図１の線３−３に沿った断面図である。 ホイールおよび駆動システムを電気車両のフレームに取り付けるためのスイングアームが図１に示される駆動システムに取り付けられていることを概略的に示す斜視図である。 ホイールおよび駆動システムを電気車両のフレームに取り付けるためのスイングアームが図１に示される駆動システムに取り付けられていることを概略的に示す斜視図である。

これより本発明の好ましい実施形態を、説明に役立つ例を参照して詳細に記載する。当業者であれば、実施形態は単に説明を目的とし、本発明を限定するものとして解釈されないことを理解するであろう。

図１は電気車両のホイールに取り付けられた本発明の好ましい実施形態による電気車両用の駆動システムを概略的に示す側面図であり、図２は図１に示される駆動システムの底面図であり、図３は図１の線３−３に沿った断面図である。図１〜３に示されるように本発明の好ましい実施形態による電気車両用の駆動システム１はモータ３を含み、モータ３は、モータハウジング５と、モータハウジング５内に固定式に配置されたステータ７と、モータハウジング５内に回転可能に配置されたロータ９と、ロータ９と共に回転可能な第１出力シャフト１１とを有する。モータハウジング５は、本体５ａと、本体５ａに取り付けられたエンドカバー５ｂとを含む。ステータ７はステータコア７ａと、ステータコア７ａに巻き付けられたステータ巻線７ｂとを含む。第１出力シャフト１１は中空であり、ロータ９を貫いて中央に延在し、ロータ９に固定される。第１出力シャフト１１は、モータハウジング５の本体５ａおよびエンドカバー５ｂ内にそれぞれ配置されたベアリング１３ａ、１３ｂの第１ペアによって２つの端部で回転可能に支持され、それによって、第１出力シャフト１１に固定式に取り付けられたロータ９はステータ７によって画定された中央空間内に回転可能に配置される。

本発明の好ましい実施形態による電気車両用の駆動システム１はさらに歯車装置１７を含み、歯車装置１７は歯車装置ハウジング１９と、互いに係合された歯車２１ａ、２１ｂの第１ペアと、互いに係合された歯車２３ａ、２３ｂの第２ペアと、トランスミッションシャフト２５と、第２出力シャフト２７とを有する。歯車のペアのそれぞれは第２出力シャフト２７の回転速度を低減するために異なる直径を有する。歯車装置ハウジング１９は、本体１９ａと、本体１９ａに取り付けられたエンドカバー１９ｂとを含む。モータ３の第１出力シャフト１１は歯車装置ハウジング１９の中に延在し、その結果、歯車２１ａ、２１ｂの第１ペアの小さい方の直径を有する歯車２１ａはモータ３の第１出力シャフト１１に固定される。歯車２１ａ、２１ｂの第１ペアの大きい方の直径を有する歯車２１ｂは、トランスミッションシャフト２５に固定され、トランスミッションシャフト２５は、歯車装置ハウジング１９の本体１９ａおよびエンドカバー１９ｂ内にそれぞれ配置されるベアリング２９ａ、２９ｂの第２ペアによって２つの端部で回転可能に支持される。歯車２３ａ、２３ｂの第２ペアの小さい方の直径を有する歯車２３ａは同じくトランスミッションシャフト２５に固定される。歯車装置１７の第２出力シャフト２７は、中空であるモータ３の第１出力シャフト１１を通って延在し、その結果、歯車装置１７の第２出力シャフト２７は第１出力シャフト１１と同軸上に配置される。第２出力シャフト２７は、モータハウジング５のエンドカバー５ｂおよび歯車装置ハウジング１９のエンドカバー１９ｂ内にそれぞれ配置されるベアリング３１ａ、３１ｂの第３ペアによって２つの端部で回転可能に支持される。歯車２３ａ、２３ｂの第２ペアの大きい方の直径を有する歯車２３ｂは第２出力シャフト２７の第１端部２７ａに固定される。第２出力シャフト２７の第１端部２７ａと反対側の第２端部２７ｂは、モータ３の第１出力シャフト１１から突出する。

第２出力シャフト２７の第２端部２７ｂは電気車両のホイール３３に取り付けることができる。ホイール３３はリム３５とリム３５の周囲に取り付けられたタイヤ３７とを含む。第２出力シャフト２７の第２端部２７ｂはアダプタ３９によってリム３５に固定式に取り付けられる。ディスクブレーキ４１は、制動クリッパ（図示せず）でディスクブレーキ４１をクランプすることによってホイール３３を停止するようにアダプタ３９に固定することができる。ディスクブレーキ４１はドラムブレーキまたは他の制動システムで置き換えられてもよいことを理解されたい。

モータハウジング５および歯車装置ハウジング１９は互いに別々に形成され後で１つに組み立てられてもよいが、組立プロセスを単純にしかつ材料およびコストを削減するために、モータハウジング５の本体５ａおよび歯車装置ハウジング１９の本体１９ａは一体のユニットまたは部品に形成されることが好ましい。さらに、この好ましい実施形態では、歯車装置１７は、２段階減速歯車セットを含んで示されている。２段階を超える減速歯車セットを用いることが可能であることを理解されたい。歯車２１ａ、２１ｂの第１ペアおよび歯車２３ａ、２３ｂの第２ペアは、適用可能ないかなる歯車ペアであってもよく、例えばはすば歯車ペアであってもよい。

図４および５は、ホイールおよび駆動システムを電気車両のフレームに取り付けるためのスイングアームが図１に示される駆動システムに取り付けられていることを概略的に示す斜視図である。図４および５の例では、ホイールおよび駆動システムは、電気オートバイのフレーム（図示せず）に取り付けられるように示されている。ホイールおよび駆動システムを電気車両のフレームに取り付けるためのスイングアーム４５は、フォーク型である。フォーク型スイングアーム４５の後端部は、支持ベアリング（図では見ることができない）によって、一方の側で歯車装置１７に形成された取付点４３に、および他方の側で第２出力シャフト２７に取り付けられている。フォーク型スイングアーム４５の前端部は、電気車両のフレームに取り付けることができる。ショックアブソーバ４７が、車両の移動中の振動を減衰するために、フォーク型スイングアーム４５と電気車両のフレームとの間に配置されてもよい。本発明による電気車両用の駆動システムは、電気オートバイ以外の電気車両に、例えば電気自動車に適用可能であることを理解されたい。

本発明による電気車両用の駆動システム１の作動を詳細に記載する。電流がモータ３に適用されると、モータ３の第１出力シャフト１１がロータ９と共に回転する。モータ３の第１出力シャフト１１は歯車２１ａ、２１ｂの第１ペアの係合によってトランスミッションシャフト２５を駆動して回転させる。トランスミッションシャフト２５はさらに歯車２３ａ、２３ｂの第２ペアの係合によって第２出力シャフト２７を駆動して回転させる。リム３５に固定式に取り付けられた第２出力シャフト２７はさらに電気車両のホイール３３を駆動し、それによって最終的に電気車両を道路上で走行させる。

図３に示されるように、歯車装置１７の第２出力シャフト２７は、モータ３の第１出力シャフト１１を通って延在し、その結果、ホイール３３および歯車装置１７はモータ３の両側に配置され、これは電気車両のホイールに取り付けられた駆動システム１の重量をより均一かつ対称に分配させ、それにより駆動システムの、ひいては電気車両の平衡度を実質的に改善する。モータ３はリムによって画定された空間内に少なくとも部分的に配置され、これは本発明による駆動システムが装備された電気車両のサイズを低減し、それによって電気車両の追い越し能力および外観を改善する。高出力密度および増大したサイズの駆動システムの場合でさえ、駆動システムのモータの大部分は、リムの形状を設計することによって、リムによって画定された空間内に同じく配置することができる。

本発明を図面および前述の記載において詳細に説明および記載してきたが、そのような説明および記載は説明または例と見なすべきであり限定と見なすべきでない。本発明は開示された実施形態に制限されない。開示された実施形態の他の変形が、特許請求された本発明を実行する際に、図面、開示内容、および従属項を検討することにより、当業者により理解かつ実現されることができる。

特許請求の範囲において、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という語は、他の要素もステップも排除せず、不定冠詞「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」は複数を排除しない。単一のプロセッサまたは他のユニットが、特許請求の範囲に再掲されたいくつかのアイテムの機能を果たすことができる。特定の措置が相互に異なる従属項に再掲されているという事実だけでは、これらの措置の組み合わせを有利に利用できないことを示すことにならない。特許請求の範囲内のいかなる参照符号も、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

１ 駆動システム
３ モータ
５ モータハウジング
５ａ 本体
５ｂ エンドカバー
７ ステータ
７ａ ステータコア
７ｂ ステータ巻線
９ ロータ
１１ 第１出力シャフト
１３ａ ベアリング
１３ｂ ベアリング
１７ 歯車装置
１９ 歯車装置ハウジング
１９ａ 本体
１９ｂ エンドカバー
２１ａ 歯車
２１ｂ 歯車
２３ａ 歯車
２３ｂ 歯車
２５ トランスミッションシャフト
２７ 第２出力シャフト
２７ａ 第１端部
２７ｂ 第２端部
２９ａ ベアリング
２９ｂ ベアリング
３１ａ ベアリング
３１ｂ ベアリング
３３ ホイール
３５ リム
３７ タイヤ
３９ アダプタ
４１ ディスクブレーキ
４３ 取付点
４５ スイングアーム
４７ ショックアブソーバ

Claims (9)

1. 電気車両用の駆動システム（１）であって、
   第１出力シャフト（１１）を含むモータ（３）と、
   前記電気車両のホイール（３３）に取り付けられる第２出力シャフト（２７）を含む歯車装置（１７）であって、前記第１出力シャフト（１１）は、前記歯車装置（１７）の歯車の係合によって前記第２出力シャフト（２７）を駆動して回転させることができる、歯車装置（１７）と、を含み、
   前記第１出力シャフト（１１）は中空であり、前記第２出力シャフト（２７）は前記第１出力シャフト（１１）と同軸上に配置されるように前記第１出力シャフト（１１）を通って延在し、
   前記第２出力シャフト（２７）は、アダプタ（３９）によって前記ホイール（３３）のリム（３５）に固定式に取り付けられるように構成され、前記リム（３５）および前記歯車装置（１７）は、前記駆動システム（１）が前記リム（３５）に取り付けられるとき、前記リム（３５）によって画定された空間内に前記モータ（３）が少なくとも部分的に配置されるように、前記モータ（３）の両側に配置され、
   前記モータ（３）は、前記リム（３５）の周囲に取り付けられたタイヤ（３７）の中心線が当該モータ（３）を横切るように配置され、前記中心線は、前記タイヤ（３７）の回転中心線に垂直で、前記タイヤ（３７）を二等分する平面上の線である、ことを特徴とする、
   電気車両用の駆動システム（１）。
2. 前記モータ（３）は、モータハウジング（５）と、前記モータハウジング（５）内に固定式に配置されたステータ（７）と、前記ステータ（７）によって画定された中央空間内に回転可能に配置されたロータ（９）とをさらに含み、前記第１出力シャフト（１１）は前記ロータ（９）に固定され、前記ロータ（９）と共に回転できるように前記モータハウジング（５）によって回転可能に支持される、請求項１に記載の電気車両用の駆動システム（１）。
3. 前記歯車装置（１７）は、歯車装置ハウジング（１９）と、互いに係合される歯車（２１ａ、２１ｂ、２３ａ、２３ｂ）の少なくとも２つのペアと、前記歯車装置ハウジング（１９）によって回転可能に支持される少なくとも１つのトランスミッションシャフト（２５）とを含み、前記第１出力シャフト（１１）は前記歯車装置ハウジング（１９）の中に延在し、それにより、前記少なくとも２つの歯車ペアの第１の歯車ペアの小さい方の直径を有する歯車（２１ａ）が前記第１出力シャフト（１１）に固定され、前記少なくとも２つの歯車ペアの最後の歯車ペアの大きい方の直径を有する歯車（２３ｂ）は、回転可能に支持される前記第２出力シャフト（２７）に固定され、前記少なくとも２つの歯車ペアの他の歯車は、前記少なくとも１つのトランスミッションシャフト（２５）に固定される、請求項１に記載の電気車両用の駆動システム（１）。
4. 前記モータ（３）は、本体（５ａ）と、前記本体（５ａ）に取り付けられたエンドカバー（５ｂ）とを有するモータハウジング（５）を含み、前記歯車装置（１７）は、本体（１９ａ）と、前記本体（１９ａ）に取り付けられたエンドカバー（１９ｂ）とを有する歯車装置ハウジング（１９）を含み、前記モータハウジング（５）の前記本体（５ａ）および前記歯車装置ハウジング（１９）の前記本体（１９ａ）は、一体のユニットまたは部品に形成される、請求項１に記載の電気車両用の駆動システム（１）。
5. 前記リム（３５）によって画定された空間の外で、前記モータハウジング（５）の前記本体（５ａ）の一部が、前記歯車装置ハウジング（１９）の前記本体（１９ａ）に接続され、
   前記モータハウジング（５）の前記エンドカバー（５ｂ）は、前記リム（３５）によって画定された空間内の、前記アダプタ（３９）の近傍に配置される、請求項４記載の電気車両用の駆動システム（１）。
6. 前記駆動システム（１）を前記電気車両のフレームに取り付けるための取付点（４３）が、前記歯車装置（１７）上に形成される、請求項１に記載の電気車両用の駆動システム（１）。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の駆動システム（１）を含む電気車両。
8. 前記電気車両は電気オートバイである、請求項７に記載の電気車両。
9. 前記電気車両は電気自動車である、請求項７に記載の電気車両。

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