(57)【要約】  電気自動車がポータルアクスル・アーキテクチャを備える。当該電気自動車はフレームを有する。アクスルアセンブリがド・ディオン・チューブを含む。第１車輪ハブおよび第２車輪ハブがド・ディオン・チューブと回転可能に連結される。サスペンションシステムが自動車フレームと連結され、自動車フレームと旋回可能に連結された少なくとも一対のトレーリングアームと、少なくとも一対の空気バネとを有する。第１電気駆動アセンブリが第１車輪ハブと駆動係合しており、第２電気駆動アセンブリが第２車輪ハブと駆動係合している。
2019515825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車フレームと、
ド・ディオン・チューブを有するアクスルアセンブリと、
前記ド・ディオン・チューブと回転可能に連結された第１車輪ハブおよび第２車輪ハブと、
前記自動車フレームと連結されたサスペンションシステムであって、前記自動車フレームと旋回可能に連結された少なくとも一対のトレーリングアームと、少なくとも一対の空気バネとを有するサスペンションシステムと、
前記第１車輪ハブと駆動係合している第１電気駆動アセンブリと、
前記第２車輪ハブと駆動係合している第２電気駆動アセンブリと
を備える電気自動車。
【請求項２】
前記第１電気駆動アセンブリは、
前記自動車フレームと連結された第１電動発電機と、
前記第１電動発電機と連結された第１ジョイントと、
前記第１ジョイントと連結されたシャフトと、
前記シャフトと連結された第２ジョイントと、
前記第２ジョイントと連結されたピニオンギアと、
前記ピニオンギアと駆動係合している駆動ギアであって、前記第１車輪ハブと連結された駆動ギアと
を含む、請求項１に記載の電気自動車。
【請求項３】
前記第１電気駆動アセンブリは、前記アクスルアセンブリと実質的に平行に配置され、
前記第１電気駆動アセンブリは、前記自動車フレームと連結される、請求項２に記載の電気自動車。
【請求項４】
前記第１電気駆動アセンブリは、前記アクスルアセンブリに対して実質的に横向きに配置され、
前記第１電気駆動アセンブリは、前記自動車フレームと連結される、請求項２または３に記載の電気自動車。
【請求項５】
前記第２電気駆動アセンブリは、
前記自動車フレームと連結された第２電動発電機と、
前記第２電動発電機と連結された第３ジョイントと、
前記第３ジョイントと連結された第２シャフトと、
前記第２シャフトと連結された第４ジョイントと、
前記第４ジョイントと連結された第２ピニオンギアと、
前記第２ピニオンギアと駆動係合している第２駆動ギアであって、前記第２車輪ハブと連結された第２駆動ギアと
を含む、請求項１から４の何れか一項に記載の電気自動車。
【請求項６】
前記第１電気駆動アセンブリは、前記アクスルアセンブリに対して実質的に横向きに配置され、
前記第１電気駆動アセンブリは、前記自動車フレームと連結される、請求項５に記載の電気自動車。
【請求項７】
前記第２電気駆動アセンブリは、前記アクスルアセンブリと実質的に平行に配置され、
前記第２電気駆動アセンブリは、前記自動車フレームと連結される、請求項５または６に記載の電気自動車。
【請求項８】
前記サスペンションシステムは、
前記ド・ディオン・チューブと連結された第１端部と、前記自動車フレームと連結された第２端部とを含むトラックロッドを更に有する、請求項１から７の何れか一項に記載の電気自動車。
【請求項９】
前記サスペンションシステムは、
前記アクスルアセンブリと旋回可能に連結された第１端部と、前記自動車フレームと旋回可能に連結された第２端部とを含む第２の対のトレーリングアームを更に有する、請求項１から８の何れか一項に記載の電気自動車。
【請求項１０】
第１の対のトレーリングアームが、前記アクスルアセンブリと旋回可能に連結され、前方向に延びる、請求項１から９の何れか一項に記載の電気自動車。
【請求項１１】
第１の対のトレーリングアームが、後ろ方向に延び、
第１の対のトレーリングアームは、前記アクスルアセンブリよりも少なくとも部分的に上方に配置される、請求項１から１０の何れか一項に記載の電気自動車。
【請求項１２】
前記第１電気駆動アセンブリは、前記第１の対のトレーリングアームのうちの１つに配置される、請求項１１に記載の電気自動車。
【請求項１３】
アクスルフレックスビームが、前記第１の対のトレーリングアーム間に配置され、前記第１の対のトレーリングアームと連結される、請求項１１または１２に記載の電気自動車。
【請求項１４】
前記第２電気駆動アセンブリは、前記第１の対のトレーリングアームのうちの１つに配置される、請求項１２または１３に記載の電気自動車。
【請求項１５】
前記第１電気駆動アセンブリの第１トルク伝送シャフトが、前記第１の対のトレーリングアームのうちの１つを通して配置され、
前記第２電気駆動アセンブリの第２トルク伝送シャフトが、前記第１の対のトレーリングアームのうちの１つを通して配置される、請求項１４に記載の電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１６年３月２８日に出願された米国特許仮出願第６２／３１４，３５２号の利益を主張するものであり、その全体が参照により本明細書へ組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本開示は、電気自動車の駆動系アーキテクチャに関する。特定の自動車、例えば大量輸送車などの従来の電気駆動系アーキテクチャは、重く、かさばり、高価で、複雑である。加えて、従来の電気駆動系アーキテクチャは、従来の機械式駆動系アーキテクチャと比べて、自動車のばね下重量が増え、駆動系部品に利用できるスペースが減り、乗客の収容サイズが減ることで知られている。
【０００３】
ばね下重量を減らし、費用効果を高め、かつ、駆動系の実装を改善する電気ポータルアクスル・アーキテクチャを開発するのが有利であろう。
【発明の概要】
【０００４】
本開示は、ポータルアクスル・アーキテクチャを備える電気自動車を提供する。当該電気自動車は、フレームと、ド・ディオン・チューブを含むアクスルアセンブリとを有する。第１車輪ハブおよび第２車輪ハブがド・ディオン・チューブと回転可能に連結される。サスペンションシステムが自動車フレームと連結され、自動車フレームと旋回可能に連結された少なくとも一対のトレーリングアームと、少なくとも一対の空気バネとを有する。第１電気駆動アセンブリが第１車輪ハブと駆動係合しており、第２電気駆動アセンブリが第２車輪ハブと駆動係合している。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
添付図面が本明細書の一環としてここに組み込まれる。ここで説明される図面は、本開示の主題の実施形態を例示するものであり、本開示の選択された原理および教示を例示している。しかしながら、これらの図面は、本開示の主題の考えられる全ての実装を例示するものではなく、本開示の範囲の限定を目的としているわけでは決してない。
【０００６】
【図１】本開示の主題のある実施形態に係る電気ポータルアクスル・アーキテクチャの斜視図である。
【図２】本開示の主題の別の実施形態に係る電気ポータルアクスル・アーキテクチャの斜視図である。
【図３】本開示の主題の別の実施形態に係る電気ポータルアクスル・アーキテクチャの斜視図である。
【図４】本開示の主題の別の実施形態に係る、トレーリングアーム式サスペンションと共に使用する電気アクスルアーキテクチャの平面図である。
【図５】図４の電気アクスルアーキテクチャの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明は、明示的に逆の定めがある場合を除き、様々な代わりの向きおよび工程順位を想定し得ることを理解すべきである。添付図面で例示され、以下の明細書で説明される特定のデバイス、アセンブリ、システムおよびプロセスは、本明細書で定義される発明概念の単なる例示的な実施形態であることも理解すべきである。従って、開示される実施形態に関する特定の寸法、方向または他の物理的特性は、明示的に別段の定めがない限り、限定的なものと見なされるべきではない。また、そうでない場合もあるが、本願のこの項目では、本明細書において説明される様々な実施形態の同様の要素が通常同様の参照番号で呼ばれ得る。本明細書では、ポータルアクスル・アーキテクチャ１００の実施形態について説明する。本明細書で説明される特定の実施形態において、ポータルアクスル・アーキテクチャ１００は、電気バスと共に利用される。加えて、ポータルアクスル・アーキテクチャ１００は、軽量車および大型車の両方、大量輸送車、商用車、オフ・ハイウェー車ならびに乗用車に適用される。
【０００８】
当業者であれば、ポータルアクスル・アーキテクチャ１００が産業、機関車、軍隊、農業および航空宇宙にも適用されることを理解するであろう。
【０００９】
図１で例示される通り、ポータルアクスル・アーキテクチャ１００は、ド・ディオン・アクスルアセンブリ１０２、第１電気駆動アセンブリ１０４および第２電気駆動アセンブリ１０６を備える。一対の車輪１０８が、ド・ディオン・アクスルアセンブリ１０２と回転可能に連結される。これらの車輪１０８は、それぞれ第１電気駆動アセンブリ１０４および第２電気駆動アセンブリ１０６と駆動係合する。第１電気駆動アセンブリ１０４および第２電気駆動アセンブリ１０６は、制御システム（不図示）および動力源（不図示）と電気的に通信している。制御システムは、ポータルアクスル・アーキテクチャ１００の駆動制御システム、またはポータルアクスル・アーキテクチャ１００が組み込まれている自動車の駆動制御システムであってよい。動力源は電池または別の電源であってよい。
【００１０】
ド・ディオン・アクスルアセンブリ１０２は、サスペンションシステム１１０と一対の車輪ハブ１１２とが装着されたド・ディオン・チューブ１０９を備える。車輪ハブ１１２の各々は、ド・ディオン・チューブ１０９の端部に回転可能に取り付けられ、車輪１０８の各々の取り付け位置を提供する。サスペンションシステム１１０は、例えば、第１の対のトレーリングアーム１３０、第２の対のトレーリングアーム１３２、空気バネ１３４、トラックロッド１３６を含むトレーリングアーム式サスペンションシステムである。
【００１１】
ある実施形態において、第１トレーリングアーム１３０は、ド・ディオン・アクスルアセンブリ１０２とその対向する端部で連結される。第１トレーリングアーム１３０は、ド・ディオン・アクスルアセンブリ１０２の一部（不図示）と旋回可能に連結された第１端部と、自動車シャシの一部（不図示）と旋回可能に連結された第２端部とを有してよい。第２トレーリングアーム１３２も、ド・ディオン・アクスルアセンブリ１０２とその対向する端部で連結される。第２トレーリングアーム１３２は、ド・ディオン・アクスルアセンブリ１０２の一部（不図示）と旋回可能に連結された第１端部と、自動車シャシの一部（不図示）と旋回可能に連結された第２端部とを有してよい。第１の対のトレーリングアーム１３０および第２の対のトレーリングアーム１３２は、自動車の長手方向軸と概ね平行に配置される。第２の対のトレーリングアーム１３２は、第１の対のトレーリングアーム１３０よりも下方に配置される。
【００１２】
図１で例示される実施形態において、トレーリングアーム１３０、１３２は、ド・ディオン・アクスルアセンブリ１０２の長手方向への動きを制御するのに概ね利用される。トラックロッド１３６は、自動車の長手方向軸に対して概ね横向きに配置される。トラックロッド１３６は、第１端部でド・ディオン・アクスルアセンブリ１０２と旋回可能に連結される。トラックロッド１３６の第２端部が自動車シャシと旋回可能に連結される。トラックロッド１３６は、ド・ディオン・アクスルアセンブリ１０２の横方向の動きを制御する。
【００１３】
第１電気駆動アセンブリ１０４は、第１電動発電機１１４、駆動シャフト１１６、駆動ピニオン１１８および駆動ギア１２０を備える。第１電動発電機１１４はシャシに取り付けられ、その出力口は駆動シャフト１１６と駆動係合し、駆動シャフト１１６は駆動ピニオン１１８と駆動係合する。駆動ギア１２０は、車輪ハブ１１２と連結される。加えて、駆動ギア１２０は、駆動ピニオン１１８と駆動係合する。ある実施形態において、駆動ギア１２０は、ヘリカルギア装置を介して駆動ピニオン１１８と駆動係合する。
【００１４】
第１電動発電機１１４は、駆動シャフト１１６と駆動係合している。第１電動発電機１１４は、制御システムおよび動力源と電気的に通信している。第１電動発電機１１４の電気制御に応じて、第１電動発電機１１４は、駆動シャフト１１６およびそれと駆動係合する任意の他の駆動系部品を推進または減速させるための力を加えてよい。第１電動発電機１１４は、駆動シャフト１１６およびそれと駆動係合する任意の部品を回転させて動力源に蓄積された電気エネルギーを運動エネルギーに変換することにより力を加える。制御システムによる電気制御に応答して駆動シャフト１１６が減速すると、第１電動発電機１１４は、電気エネルギーを生成する。当該電気エネルギーは、動力源に蓄積されてよい。第１電動発電機１１４の軸は、ポータルアクスル・アーキテクチャ１００の軸と概ね平行である。
【００１５】
駆動シャフト１１６は、第１電動発電機１１４へ、第１電動発電機１１４と駆動ピニオン１１８との間で動力を伝達するのに利用されるシャフトアセンブリである。駆動シャフト１１６は、第１ジョイント１４０、シャフト部１４２および第２ジョイント１４４を備える。第１ジョイント１４０および第２ジョイント１４４は、それぞれ第１電動発電機１１４および駆動ピニオン１１８と駆動係合する。非限定的な例として、第１ジョイント１４０および第２ジョイント１４４は、カルダンジョイント、等速ジョイント、または、第１電動発電機１１４と駆動ピニオン１１８との間で動力を伝送できる他の運動ジョイントであってよい。
【００１６】
駆動ピニオン１１８は、駆動シャフト１１６の第２ジョイント１４４に取り付けられたギアである。ある実施形態において、駆動ピニオン１１８はヘリカルギアであってよい。駆動ピニオン１１８は、車輪ハブ１１２の一部（不図示）に支持されてよい。駆動ピニオン１１８に形成された複数のギア歯が、駆動ギア１２０に形成された複数のギア歯と駆動係合する。 
【００１７】
駆動ギア１２０は、車輪ハブ１１２に取り付けられたギアである。ある実施形態において、駆動ギア１２０はヘリカルギアであってよい。駆動ピニオン１１８により加えられた力に応答して、駆動ギア１２０は、車輪ハブ１１２、ひいては車輪１０８に回転力を加える。同じように、車輪１０８を介して駆動ピニオン１１８に力が加えられてよい。駆動ピニオン１１８および駆動ギア１２０に囲いをするために、ギアカバー（不図示）が車輪ハブ１１２と連結されてよい。非限定的な例として、駆動ギア１２０に対する駆動ピニオン１１８の駆動比は約３対１であってよい。更に、第１電動発電機１１４と車輪１０８との全体比の増加が必要とされる場合には更なる減速ギア装置が車輪ハブ１１２に追加され得ることを当業者は理解すべきである。
【００１８】
第２電気駆動アセンブリ１０６は、第２電動発電機１２２、駆動シャフト１２４、駆動ピニオン１２６および駆動ギア１２８を備える。第２電動発電機１２２は、シャシと連結される。第２電動発電機１２２の出力口が駆動シャフト１２４と駆動係合し、駆動シャフト１２４は駆動ピニオン１２６と駆動係合する。駆動ギア１２８は車輪ハブ１１２と連結される。加えて、駆動ギア１２８は、駆動ピニオン１２６と駆動係合する。ある実施形態において、駆動ギア１２８は、ヘリカルギア装置を介して駆動ピニオン１２６と駆動係合する。
【００１９】
第２電動発電機１２２は、制御システムおよび動力源と電気的に通信している。第２電動発電機１２２の電気制御に応じて、第２電動発電機１２２は、駆動シャフト１２４およびそれと駆動係合する任意の他の駆動系部品を推進または減速させるための力を加えてよい。第２電動発電機１２２は、駆動シャフト１２４およびそれと駆動係合する任意の部品を回転させて動力源に蓄積された電気エネルギーを運動エネルギーに変換することにより力を加える。制御システムによる電気制御に応答して駆動シャフト１２４が減速すると、第２電動発電機１２２は、電気エネルギーを生成する。当該電気エネルギーは、動力源に蓄積されてよい。第２電動発電機１２２の軸は、ポータルアクスル・アーキテクチャ１００の軸と実質的に平行である。
【００２０】
駆動シャフト１２４は、第２電動発電機１２２と駆動ピニオン１２６との間で動力を伝達するのに利用されるシャフトアセンブリである。駆動シャフト１２４は、第１ジョイント１５０、シャフト部１５２および第２ジョイント１５４を備える。第１ジョイント１５０および第２ジョイント１５４は、それぞれ第２電動発電機１２２および駆動ピニオン１２６と駆動係合する。非限定的な例として、第１ジョイント１５０および第２ジョイント１５４は、カルダンジョイント、等速ジョイント、または、第２電動発電機１２２と駆動ピニオン１２６との間で動力を伝送できる他の運動ジョイントであってよい。
【００２１】
駆動ピニオン１２６は、駆動シャフト１２４の第２ジョイント１５４に取り付けられたギアである。ある実施形態において、駆動ピニオン１２６はヘリカルギアであってよい。駆動ピニオン１２６は、車輪ハブ１１２の一部（不図示）に支持されてよい。駆動ピニオン１２６に形成された複数のギア歯が、駆動ギア１２８に形成された複数の歯と駆動係合する。 
【００２２】
駆動ギア１２８は、車輪ハブ１１２に取り付けられたギアである。ある実施形態において、駆動ギア１２８はヘリカルギアであってよい。駆動ピニオン１２６により加えられた力に応答して、駆動ギア１２８は、車輪ハブ１１２に回転力を加え、車輪ハブ１１２を介して車輪１０８に回転力を加える。同じように、車輪１０８を介して駆動ピニオン１２６に力が加えられてよい。駆動ピニオン１２６および駆動ギア１２８に囲いをするために、ギアカバー（不図示）が車輪ハブ１１２と連結されてよい。非限定的な例として、駆動ギア１２８に対する駆動ピニオン１２６の駆動比は約３対１であってよい。更に、第２電動発電機１２２と車輪１０８との全体比の増加が望まれる場合には更なる減速ギア装置が車輪ハブ１１２に追加され得ることを当業者は理解すべきである。
【００２３】
シャシに取り付けられた電動発電機１１４、１２２は、アクスルに取り付けられたソリューションと比べて、ポータルアクスル・アーキテクチャ１００のばね下重量を減少させる。加えて、電動発電機１１４、１２２をシャシに取り付けると、アクスルに取り付けられたソリューションと比べて、それに対する環境影響が減る。更には、電動発電機１１４、１２２をシャシに設置すると、外側アクスル部品間の距離が増す。ポータルアクスル・アーキテクチャがバスと共に利用されるある実施形態において、外側アクスル部品間の距離が増すと、乗客スペースの増加が可能となる。更に、サスペンションシステム１１０は、平行四辺形のトレーリングアームシステムであり、これにより現行の低床バスとの設置の共通性がもたらされる。
【００２４】
図２で例示される通り、本開示の主題の別の実施形態に係るポータルアクスル・アーキテクチャ２００は、ド・ディオン・アクスルアセンブリ２０２を備える。ポータルアクスル・アーキテクチャ２００は、第１電気駆動アセンブリ２０４および第２電気駆動アセンブリ２０６も備える。一対の車輪２０８が、ド・ディオン・アクスルアセンブリ２０２に回転可能に取り付けられる。これらの車輪２０８は、それぞれ第１電気駆動アセンブリ２０４および第２電気駆動アセンブリ２０６と駆動係合する。第１電気駆動アセンブリ２０４および第２電気駆動アセンブリ２０６は、制御システム（不図示）および動力源（不図示）と電気的に通信している。制御システムは、ポータルアクスル・アーキテクチャ２００の駆動制御システム、またはポータルアクスル・アーキテクチャ２００が組み込まれている自動車の駆動制御システムであってよい。動力源は電池または別の電源であってよい。
【００２５】
ド・ディオン・アクスルアセンブリ２０２は、サスペンションシステム２１０と連結されたド・ディオン・チューブ２０９を備える。一対の車輪ハブ２１２もド・ディオン・チューブ２０９と連結される。車輪ハブ２１２の各々は、ド・ディオン・チューブ２０９の端部に回転可能に取り付けられ、車輪２０８の各々の取り付け位置を提供する。図２で例示される実施形態において、サスペンションシステム２１０は、第１の対のトレーリングアーム２３０、第２の対のトレーリングアーム２３２および空気バネ２３４を含むトレーリングアーム式サスペンションシステムである。
【００２６】
ある実施形態において、第１トレーリングアーム２３０は、ド・ディオン・アクスルアセンブリ２０２の対向する端部と連結される。第１トレーリングアーム２３０は、ド・ディオン・アクスルアセンブリ２０２の一部（不図示）と旋回可能に連結された第１端部と、自動車シャシの一部（不図示）と旋回可能に連結された第２端部とを有してよい。第２トレーリングアーム２３２は、ド・ディオン・アクスルアセンブリ２０２の概ね中心部と連結される。第２トレーリングアーム２３２は、ド・ディオン・アクスルアセンブリ２０２の中心部と旋回可能に連結された第１端部と、自動車シャシの一部（不図示）と旋回可能に連結された第２端部とを有してよい。第２トレーリングアーム２３２は、ド・ディオン・アクスルアセンブリ２０２の中心部から外方に自動車の長手方向軸と鋭角を成して延びる。加えて、第２の対のトレーリングアーム２３２は、第１の対のトレーリングアーム２３０よりも下方に配置される。
【００２７】
第１電気駆動アセンブリ２０４は、第１電動発電機２１４、駆動シャフト２１６、駆動ピニオン２１８および駆動ギア２２０を備える。第１電動発電機２１４は、シャシと連結される。第１電動発電機２１４の出力口が駆動シャフト２１６と駆動係合する。駆動シャフト２１６は駆動ピニオン２１８と駆動係合する。駆動ギア２２０は、車輪ハブ２１２と連結され、駆動ピニオン２１８と駆動係合する。ある実施形態において、駆動ギア２２０は、曲がり歯傘ギア装置を介して駆動ピニオン２１８と駆動係合する。
【００２８】
第１電動発電機２１４は、制御システムおよび動力源と電気的に通信している。第１電動発電機２１４の電気制御に応じて、第１電動発電機２１４は、駆動シャフト２１６およびそれと駆動係合する任意の他の駆動系部品を推進または減速させるための力を加えてよい。第１電動発電機２１４は、駆動シャフト２１６およびそれと駆動係合する任意の部品を回転させて動力源に蓄積された電気エネルギーを運動エネルギーに変換することにより力を加える。制御システムによる電気制御に応答して駆動シャフト２１６が減速すると、第１電動発電機２１４は、電気エネルギーを生成する。当該電気エネルギーは、動力源に蓄積されてよい。第１電動発電機２１４の軸は、ポータルアクスル・アーキテクチャ２００の軸に対して実質的に横向きである。
【００２９】
駆動シャフト２１６は、第１電動発電機２１４と駆動ピニオン２１８との間で動力を伝達するのに利用されるシャフトアセンブリである。駆動シャフト２１６は、第１ジョイント２４０、シャフト部２４２および第２ジョイント２４４を備える。第１ジョイント２４０および第２ジョイント２４４は、それぞれ第１電動発電機２１４および駆動ピニオン２１８と駆動係合する。非限定的な例として、第１ジョイント２４０および第２ジョイント２４４は、カルダンジョイント、等速ジョイント、または、第１電動発電機２１４と駆動ピニオン２１８との間で動力を伝送できる他の運動ジョイントであってよい。
【００３０】
駆動ピニオン２１８は、駆動シャフト２１６の第２ジョイント２４４と連結されたギアである。ある実施形態において、駆動ピニオン２１８は曲がり歯傘ギアであってよい。駆動ピニオン２１８は、車輪ハブ２１２の一部（不図示）に支持されてよい。駆動ピニオン２１８に形成された複数のギア歯が、駆動ギア２２０に形成された複数のギア歯と駆動係合する。 
【００３１】
駆動ギア２２０は、車輪ハブ２１２に取り付けられたギアである。ある実施形態において、駆動ギア２２０は曲がり歯傘ギアであってよい。駆動ピニオン２１８により加えられた力に応答して、駆動ギア２２０は、車輪ハブ２１２に回転力を加え、車輪ハブ２１２を介して車輪２０８に回転力を加える。同じように、車輪２０８を介して駆動ピニオン２１８に力が加えられてよい。駆動ピニオン２１８および駆動ギア２２０に囲いをするために、ギアカバー（不図示）が車輪ハブ２１２と連結されてよい。非限定的な例として、駆動ギア２２０に対する駆動ピニオン２１８の駆動比は約６対１であってよい。更に、第１電動発電機２１４と車輪２０８との全体比の増加が望まれる場合には更なる減速ギア装置が車輪ハブ２１２に追加され得ることを当業者は理解すべきである。
【００３２】
第２電気駆動アセンブリ２０６は、第２電動発電機２２２、駆動シャフト２２４、駆動ピニオン２２６および駆動ギア２２８を備える。第２電動発電機２２２は、シャシと連結される。第２電動発電機２２２の出力口が駆動シャフト２２４と駆動係合する。駆動シャフト２２４は、駆動ピニオン２２６と駆動係合する。駆動ギア２２８は、車輪ハブ２１２と連結される。駆動ギア２２８は、駆動ピニオン２２６と駆動係合する。ある実施形態において、駆動ギア２２８は、曲がり歯傘ギア装置を介して駆動ピニオン２２６と駆動係合する。
【００３３】
第２電動発電機２２２は、制御システムおよび動力源と電気的に通信している。第２電動発電機２２２の電気制御に応じて、第２電動発電機２２２は、駆動シャフト２２４およびそれと駆動係合する任意の他の駆動系部品を推進または減速させるための力を加えてよい。第２電動発電機２２２は、駆動シャフト２２４およびそれと駆動係合する任意の部品を回転させて動力源に蓄積された電気エネルギーを運動エネルギーに変換することにより力を加える。制御システムによる電気制御に応答して駆動シャフト２２４が減速すると、第２電動発電機２２２は、電気エネルギーを生成する。当該電気エネルギーは、動力源に蓄積されてよい。第２電動発電機２２２の軸は、ポータルアクスル・アーキテクチャ２００の軸に対して実質的に横向きである。
【００３４】
駆動シャフト２２４は、第２電動発電機２２２と駆動ピニオン２２６との間で動力を伝達するためのシャフトアセンブリである。駆動シャフト２２４は、第１ジョイント２５０、シャフト部２５２および第２ジョイント２５４を備える。第１ジョイント２５０および第２ジョイント２５４は、それぞれ第２電動発電機２２２および駆動ピニオン２２６と駆動係合する。非限定的な例として、第１ジョイント２５０および第２ジョイント２５４は、カルダンジョイント、等速ジョイント、または、第２電動発電機２２２と駆動ピニオン２２６との間で動力を伝送できる他の運動ジョイントであってよい。
【００３５】
駆動ピニオン２２６は、駆動シャフト２２４の第２ジョイント２５４に取り付けられたギアである。ある実施形態において、駆動ピニオン２２６は、曲がり歯傘ギアであってよい。駆動ピニオン２２６は、車輪ハブ２１２の一部（不図示）に支持されてよい。駆動ピニオン２２６に形成された複数のギア歯が、駆動ギア２２８に形成された複数のギア歯と駆動係合する。 
【００３６】
駆動ギア２２８は、車輪ハブ２１２に取り付けられたギアである。ある実施形態において、駆動ギア２２８は、曲がり歯傘ギアであってよい。駆動ピニオン２２６により加えられた力に応答して、駆動ギア２２８は、車輪ハブ２１２に回転力を加え、車輪ハブ２１２を介して車輪２０８に回転力を加える。同じように、車輪２０８を介して駆動ピニオン２２６に力が加えられてよい。駆動ピニオン２２６および駆動ギア２２８に囲いをするために、ギアカバー（不図示）が車輪ハブ２１２に連結されてよい。非限定的な例として、駆動ギア２２８に対する駆動ピニオン２２６の駆動比は約６対１であってよい。更に、第２電動発電機２２２と車輪２０８との全体比の増加が必要とされる場合には更なる減速ギア装置が車輪ハブ２１２に追加され得ることを当業者は理解すべきである。
【００３７】
シャシに取り付けられた電動発電機２１４、２２２は、アクスルに取り付けられたソリューションと比べて、ポータルアクスル・アーキテクチャ２００のばね下重量を減少させ、電動発電機２１４、２２２のよりやさしい動作環境を作り出す。電動発電機２１４、２２２をシャシに配置すると、外側アクスル部品間の距離が増す。ポータルアクスル・アーキテクチャ２００がバスに取り付けられるある実施形態において、外側アクスル部品間の距離が増すと、乗客の収容スペースの増加が可能となる。更に、サスペンションシステム２１０は、平行四辺形のトレーリングアームシステムであり、これにより現行の低床バスとの設置の共通性がもたらされる。
【００３８】
図３で例示される通り、ポータルアクスル・アーキテクチャ３００は、ポータルアクスル・アーキテクチャ２００と同様の特徴を有する。ポータルアクスル・アーキテクチャ２００と同様のポータルアクスル・アーキテクチャ３００の特徴は、連続参照番号で同じように識別される。ポータルアクスル・アーキテクチャ３００の異なる追加的特徴が説明されるが、当業者であれば、図２と、本開示で例示および説明される本開示の主題の他の実施形態とを考慮して、これらの特徴を理解することができる。
【００３９】
ポータルアクスル・アーキテクチャ３００は、ド・ディオン・ビームアクスルアセンブリ３３０、第１電気駆動アセンブリ３０４および第２電気駆動アセンブリ３０６を備える。一対の車輪３０８が、ド・ディオン・ビームアクスルアセンブリ３３０と回転可能に連結される。これらの車輪３０８は、それぞれ第１電気駆動アセンブリ３０４および第２電気駆動アセンブリ３０６と駆動係合する。第１電気駆動アセンブリ３０４および第２電気駆動アセンブリ３０６は、制御システム（不図示）および動力源（不図示）と電気的に通信している。制御システムは、ポータルアクスル・アーキテクチャ３００の駆動制御システム、またはポータルアクスル・アーキテクチャ３００が組み込まれている自動車の駆動制御システムであってよい。動力源は電池または別の電源であってよい。
【００４０】
ド・ディオン・ビームアクスルアセンブリ３３０は、サスペンションシステム３３４および一対の車輪ハブ３１２と連結された真直ビームアクスル３３２を備える。車輪ハブ３１２の各々は、真直ビームアクスル３３２の端部と回転可能に連結され、車輪３０８の各々の取り付け位置を提供する。 
【００４１】
ある実施形態において、サスペンションシステム３３４は、自動車フレーム３３６と連結されたトレーリングアーム式サスペンションシステムである。サスペンションシステム３３４は、トレーリングアーム３３８、空気バネ３６０およびトラックロッド３６２を含む。トラックロッド３６２の第１端部がド・ディオン・ビームアクスルアセンブリ３３０と旋回可能に連結され、トラックロッド３６２の第２端部が自動車フレーム３３６と旋回可能に連結される。
【００４２】
第１電気駆動アセンブリ３０４および第２電気駆動アセンブリ３０６は、それぞれサスペンションシステム３３４のトレーリングアーム３３８に取り付けられる。トレーリングアーム３３８は、ピボット３６４を介して自動車フレーム３３６と旋回可能に連結される。トレーリングアーム３３８は、自動車の長手方向軸に対して概ね平行に配置され、ド・ディオン・ビームアクスルアセンブリ３３０の裏側に延びる。空気バネ３６０は、それぞれトレーリングアーム３３８の上面と連結される。
【００４３】
図３で例示される通り、第１電気駆動アセンブリシャフト３２４および第２電気駆動アセンブリシャフト３１６は、それぞれトレーリングアーム３３８の開口部を通して配置されてよい。ある実施形態において、シャフト３１６、３２４は、トレーリングアーム３３８の開口部で回転可能に支持されてよい。
【００４４】
図４および図５は、本開示の主題の別の実施形態に係るポータルアクスル・アーキテクチャ４００を例示する。ポータルアクスル・アーキテクチャ４００は、ポータルアクスル・アーキテクチャ２００の変形形態であり、それと同様の特徴を有する。図４および図５に示される、本開示の主題の実施形態は、電気駆動系２００と同様の部品を含む。図４および図５に示される実施形態の同様の特徴が、同じように連続して番号付けされる。図４および図５に示される実施形態の異なる追加的特徴が本明細書で後ほど説明されるが、当業者であれば、これらの特徴を理解することができる。 
【００４５】
ある実施形態において、ポータルアクスル・アーキテクチャ４００は、真直ビームアクスルアセンブリ４４０、第１電気駆動アセンブリ４０４および第２電気駆動アセンブリ４０６を備える。一対の車輪４０８が、真直ビームアクスルアセンブリ４４０と回転可能に連結される。これらの車輪４０８は、それぞれ第１電気駆動アセンブリ４０４および第２電気駆動アセンブリ４０６と駆動係合する。第１電気駆動アセンブリ４０４および第２電気駆動アセンブリ４０６は、動力源（不図示）の制御システム（不図示）と電気的に通信している。制御システムは、ポータルアクスル・アーキテクチャ４００の駆動制御システム、またはポータルアクスル・アーキテクチャ４００が組み込まれている自動車の駆動制御システムであってよい。動力源は電池または別の電源であってよい。
【００４６】
真直ビームアクスルアセンブリ４４０は、サスペンションシステム４４４および一対の車輪ハブ４１２と連結された真直ビームアクスル４４２を備える。車輪ハブ４１２の各々は、真直ビームアクスル４４２の端部に回転可能に取り付けられ、車輪４０８の各々の取り付け位置を提供する。ある実施形態において、サスペンションシステム４４４は、自動車フレーム４４６に取り付けられたトレーリングアーム式サスペンションシステムであり、トレーリングアーム４４８、空気バネ４６０およびアクスルフレックスビーム４６２を含む。 
【００４７】
トレーリングアーム４４８は、自動車フレーム４４６と旋回可能に連結される。トレーリングアーム４４８は、真直ビームアクスルアセンブリ４４０の裏側に延びる。アクスルフレックスビーム４６２は、真直ビームアクスルアセンブリ４４０の裏側に延びるトレーリングアーム４４８の端部と連結される。空気バネ４６０は、トレーリングアーム４４８およびアクスルフレックスビーム４６２と連結される。
【００４８】
別の実施形態（不図示）において、ポータルアクスル・アーキテクチャ４００は、真直ビームアクスルアセンブリ４４０を含まない場合がある。この実施形態において、車輪ハブ４１２は、自動車フレーム４４６と回転可能に連結される。自動車フレーム４４６の横方向の安定が、アクスルフレックスビーム４６２により少なくとも部分的に制御される。
【００４９】
図４および図５で例示される通り、第１電気駆動アセンブリ４０４および第２電気駆動アセンブリ４０６は、それぞれサスペンションシステム４４４のトレーリングアーム４４８に取り付けられる。サスペンションシステム４４４は、旋回点に近いトレーリングアーム４４８に実装された電動発電機４１４、４２２を提供する。ポータルアクスル・アーキテクチャ４００では、アクスルの全体費用が減り、同様の機能の現行のポータルアクスル製品と比べて重量が減る。シャシに取り付けられたトレーリングアーム４４８に電動発電機４１４、４２２を取り付けると、サスペンションシステム４４４の連結中に電動発電機４１４、４２２と共に使用される電気ケーブルの屈曲が実質的になくなる。トレーリングアーム４４８に電動発電機４１４、４２２を取り付けると、道路の凹凸による電動発電機４１４、４２２への垂直加速衝撃負荷も減る。必要な制御システムが利用されると、車輪ごとに電動発電機４１４、４２２を使用することによりトルクベクタリングおよびリミテッドスリップデフ機能が可能となる。ある実施形態において、ポータルアクスル・アーキテクチャ４００は、シングル駆動（４×２）のバス、および、連節バスデザインのようなタンデム駆動（６×４）のバスと共に使用され得る。
【００５０】
前述の開示を考慮して、ポータルアクスル・アーキテクチャ１００、２００、３００、４００の他の利点が理解され得る。アクスルの動きを制御すべく、従来の平行四辺形のアームサスペンションまたはトレーリングアーム式サスペンションがポータルアクスル・アーキテクチャ１００、２００、３００、４００と共に利用される。ロール剛性に対する最適な走行振動数（ｒｉｄｅ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）（剛性）を可能とすべく、従来の外側空気バネが利用される。 
【００５１】
ドロップ寸法の大きい頑丈なビームアクスル１０９、２０９、および真直ビームアクスル３３２、４４２は、車輪端部を支持するために利用される。車輪１０８、２０８、３０８、４０８の各々に個別の外側ギア駆動が利用される。シャシに取り付けられた２つの電動発電機１１４、１２２、２１４、２２２、３１４、３２２、４１４、４２２が利用され、当該電動発電機の各々が、シャフト１１６、１２４、２１６、２２４、３１６、３２４、４１６、４２４を介して車輪端部を個別に駆動する。シャフト１１６、１２４、２１６、２２４、３１６、３２４、４１６、４２４は、サスペンション制御アームに対して同様の関節を有する。当該関節により、サスペンションが振動および反動で動いているときの駆動シャフトのジョイント角が等しくなる。シャシに取り付けられた電動発電機１１４、１２２、２１４、２２２、３１４、３２２、４１４、４２２は、ポータルアクスル・アーキテクチャ１００、２００、３００、４００を組み込んだ自動車に伝達されるノイズをなくすためにゴムで隔離される。ポータルアクスルの車輪格納部間における乗客スペースを増やすために、外側ギア駆動、常用ブレーキ、空気バネおよび車輪装備は、外側の可能な限り遠い位置に置かれる。ある実施形態では、実効トラック幅を増やすために、すその広がったシングルタイヤが利用される。比が約６：１の一段減速ギア装置が、市内バス用途向けのより大きな電動機（それぞれ、〜１５０−２００ｋＷ）と共に使用される。代わりに、２速機能を備えた全体比約２２：１の二段減速ギア装置が、電動機（各々〜１００−１２５ｋＷ）を小型化するのに利用され得る。両方の電動発電機は近接しているため、これらの供給には単一インバータが使用され得る。
【００５２】
以上、様々な実施形態について説明してきたが、これらは例として示されているのであり、限定する目的で示されているのではないことを理解すべきである。開示される主題がその思想または本質的な特性から逸脱することなく他の特定の形態で具現化されてよいことは、当業者にとって明らかであろう。従って、上記の実施形態は、あらゆる点で、限定的なものとしてではなく、例示的なものとして見なされるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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