(57)【要約】　　　（修正有）【課題】慣用の車両装置に容易に適合可能な、軽量で小型の電気モータ駆動装置を提供する。【解決手段】電気自動車の駆動装置組立体がリジッドアクスル２２を含み、リジッドアクスルは、ギヤセット３４により駆動される対向するホイールハブ２６を有する。電気モータ３０が車両フレームのクロスメンバ１８に、前記アクスルから離して固定されて取り付けられている。電気モータはドライブシャフト３２を駆動し、ドライブシャフトはギヤセットの入力ピニオン３９を直接駆動する。入力ピニオンが回転すると、入力ピニオンは、回転可能なリングギヤ４６の外径歯セットと噛み合って複数のプラネットギヤ４４を駆動させ、それにより、高い減速比をもたらす。プラネットギヤは固定サンギヤ３８を中心に回転され、同時にプラネットキャリヤを回転させて、ホイールハブに取り付けられた出力シャフト３６を駆動させる。【選択図】　　　図１
2004001682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気自動車の駆動装置組立体であって、
車両のフレームに取り付けられたサスペンションシステムと、
前記サスペンションシステムに取り付けられた、第１の軸を画定するアクスルと、
前記車両アクスルに取り付けられた、前記第１軸を中心に回転可能なホイールハブと、
前記アクスルに取り付けられて前記ホイールハブを駆動させるプラネタリギヤセットと、
前記車両フレームの部材に取り付けられた電気モータであって、前記車両アクスルに対して実質的に平行に取り付けられた電気モータと、
前記電気モータから延在して前記プラネタリギヤセットを駆動させるドライブシャフトとを含む電気自動車駆動装置組立体。
【請求項２】
前記プラネタリギヤセットがリングギヤを含み、前記ドライブシャフトが前記リングギヤの外径周囲の外径歯セットを駆動させる請求項１に記載の電気自動車駆動装置組立体。
【請求項３】
前記プラネタリギヤセットが、前記外径歯セットと噛み合う入力ピニオンを含み、前記入力ギヤピニオンが前記ドライブシャフトにより駆動される請求項２に記載の電気自動車駆動装置組立体。
【請求項４】
前記入力ピニオンが前記第１軸に対して実質的に平行なピニオン軸を画成する請求項３に記載の電気自動車駆動装置組立体。
【請求項５】
前記電気モータが、前記第１軸からずらして、かつ第１軸に平行に取り付けられている請求項１に記載の電気自動車駆動装置組立体。
【請求項６】
前記プラネタリギヤセットが固定サンギヤを含む請求項１に記載の電気自動車駆動装置組立体。
【請求項７】
前記プラネタリギヤセットが、プラネットキャリヤに回転可能に取り付けられた複数のプラネットギヤを含み、前記プラネットキャリヤが、前記ホイールハブへの出力シャフトを駆動させる請求項１に記載の電気自動車駆動装置組立体。
【請求項８】
電気自動車の駆動装置組立体であって、
車両のフレームに取り付けられたサスペンションシステムと、
前記サスペンションシステムに取り付けられた、第１の軸を画定するアクスルと、
前記アクスルの対向端にそれぞれ取り付けられた、前記第１軸を中心に回転可能な第１のホイールハブおよび第２のホイールハブと、
前記アクスルに取り付けられて前記第１ホイールハブを駆動させ、かつ第１のリングギヤを有する第１のプラネタリギヤセットと、
前記アクスルに取り付けられて前記第２ホイールハブを駆動させ、かつ第２のリングギヤを有する第２のプラネタリギヤセットと、
前記車両フレームのクロスメンバに取り付けられた第１の電気モータおよび第２の電気モータであって、前記車両アクスルに対して実質的に平行に取り付けられた第１および第２の電気モータと、
前記第１リングギヤの外径と係合可能な第１の入力ピニオンと、
前記第１電気モータから延在して前記第１入力ピニオンを駆動させる第１のドライブシャフトと、
前記第２リングギヤの外径と係合可能な第２の入力ピニオンと、
前記第２電気モータから延在して前記第２入力ピニオンを駆動させる第２のドライブシャフトとを含む電気自動車駆動装置組立体。
【請求項９】
前記入力ピニオンが前記第１軸に対して実質的に平行な軸を画成する請求項８に記載の電気自動車駆動装置組立体。
【請求項１０】
前記第１電気モータおよび第２電気モータが、地面に対して前記アクスルよりも実質的に上の位置に取り付けられた請求項８に記載の電気自動車駆動装置組立体。
【請求項１１】
前記第１および第２のプラネタリギヤセットの各々が固定サンギヤを含む請求項８に記載の電気自動車駆動装置組立体。
【請求項１２】
さらに、前記第１リングギヤの内径と係合可能な第１の複数のプラネットギヤと、
前記第１の複数のプラネットギヤが回転可能に取り付けられた第１のプラネットキャリヤと、
前記プラネットキャリヤにより駆動され、かつ前記第１ホイールハブを駆動させる第１の出力シャフトと、
前記第２リングギヤの内径と係合可能な第２の複数のプラネットギヤと、
前記第２の複数のプラネットギヤが回転可能に取り付けられた第２のプラネットキャリヤと、
前記第２プラネットキャリヤにより駆動され、かつ前記第２ホイールハブを駆動させる第２の出力シャフトとを含む請求項８に記載の電気自動車駆動装置組立体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、電気モータにより作動される車両に関し、さらに詳細には、車両のホイールハブを遠隔的に駆動するための、小型モータと減速伝達装置によるユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力駆動の、または電力補助の車両の利用への需要が増えている。モータおよびモータの駆動トランスミッションが、慣用のタイプの一般的な車両において容易に利用されるように小型であることが重要である。
【０００３】
慣用の装置においては、モータとトランスミッションは駆動ホイールハブの一部として組み立てられる。このような構造は、コンパクトな配置も、また、比較的大きい重量をアクスルおよびサスペンション組立体に設置することも困難にするであろう。サスペンションにこのような重量が加えられることより、サスペンションの特性が不都合なものになり、また、サスペンション部品は実質的に大きくなる。
【０００４】
別の慣用の装置は、中央に配置された電気モータを有し、この電気モータが、車両の側部の対向する２つのホイールを、慣用のアクスルおよび減速トランスミッションを介して駆動する。これらの装置は、慣用の車両の配置に容易に適合され得るが、追加のギヤ減速ユニットなしでは十分な高い減速をもたらさない。追加のギヤ減速部は、ドライブライン全体の複雑性および摩擦抵抗を増大させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、慣用の車両装置に容易に適合可能な、軽量で小型の電気モータ駆動装置を提供することが望ましい。多数の要素から成る減速ユニットなしに高い減速をもたらすことが更に望ましい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本願発明に従う電気自動車駆動組立体は、対向するホイールハブを有するリジッドアクスルを有する。アクスルは、サスペンションシステムにより車両フレームから支持されている。電気モータがフレームに固定されて取り付けられ、これにより、電気モータがアクスル組立体のアンスプラングマス（ばね下質量）から排除される。
【０００７】
動作において、電気モータはドライブシャフトを駆動させ、ドライブシャフトはギヤセットの入力ピニオンを直接駆動させる。入力ピニオンが回転すると、入力ピニオンは、回転可能なリングギヤの外径歯と噛み合って、同時に、回転可能なリングギヤの内周に沿って延在する内径歯と噛み合う複数のプラネットギヤの各々を駆動させる。プラネットギヤは固定サンギヤを中心に回転され、同時にプラネットキャリヤを回転させる。プラネットキャリヤは、ホイールハブに取り付けられた出力シャフトを駆動させる。
【０００８】
プラネタリギヤセットのリングギヤを直接駆動させることにより、全体として、より大きいギヤ減速がもたらされ、これにより、追加の複雑なギヤ減速セットを高ＲＰＭ（毎分回転数）低トルクの電気モータとホイールハブとの間に設ける必要がなくなる。
【０００９】
従って、本願発明は、慣用の車両装置に容易に適合可能な、軽量で小型の電気モータ駆動装置を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本願発明の種々の特徴および利点は、現在好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明により、当業者に明らかになるであろう。詳細な説明に伴う図面は後で簡単に説明される。
【００１１】
図１は、フレーム１４に支持されたボディ１２を有する車両１０の図であり、ボディの一部が点線で示されている。車両は、好ましくは、単一ドライブアクスルの地域運搬タイプの車両であるが、他の車両も本願発明から利益をもたらされるであろう。フレーム１４は、１対の主要な長手方向部材１６と、部材１６の間に存在する１以上のクロスメンバ（横材）１８を含む。例示された実施形態において特定のフレーム配置が開示されているが、他のフレーム配置も本願発明から利益をもたらされるであろうことが理解されよう。
【００１２】
駆動装置組立体２０がリジッドアクスル２２を含み、アクスル２２は、長手方向部材１６を実質的に横切る軸Ａを画定する。好ましくは、アクスル２２は、強度を有しかつ比較的軽量な管状またはボックス状のアクスルである（図２）。アクスル２２は、主要長手方向部材１６の各々に取り付けられたサスペンション（番号２４により概略的に示されている）により支持されている。したがって、リジッドアクスル２２は、良く知られているように、長手方向部材１６に対して、サスペンション組立体２４を介して移動可能である。アクスル２２は、軸Ａを中心に回転するようにアクスル２２の両端に回転可能に取り付けられたホイールハブ２６を支持する。ホイールハブ２６は、各々、１以上のホイール２８を支持する。
【００１３】
電気モータ３０が、各々ホイールハブ２６の付近にて、フレームのクロスメンバ１８に固定されて取り付けられている。好ましくは、電気モータ３０はクロスメンバ１８に、地面に対してアクスル２２より上の位置に取り付けられる。すなわち、電気モータ３０はアクスル２２には取り付けられず、サスペンションシステム２４によりアクスルから離隔されている。これにより、アクスル組立体２０およびサスペンション２４を、比較的軽量の部品から製造することができる。さらに、電気モータ３０をアクスル組立体２０のアンスプラングマスから排除することが、車両の乗り心地特性を向上させる。
【００１４】
各電気モータ３０は、それぞれのホイールハブ２６をギヤセット３４を介して個々に駆動させるためのドライブシャフト３２を含む。ドライブシャフト３２は、好ましくは、その各端部に連結継手３５を含む。連結継手３５は、例えば、ユニバーサルジョイント、スリップシャフト、等速ジョイントなどであり、クロスメンバ１８に固定された電気モータ３０と、モータ３０に対してサスペンションシステム２４上で移動可能なアクスル組立体２０との相対移動に適合する。
【００１５】
図２を参照すると、ギヤセット３４がアクスル２２の両端に、ギヤハウジング３７などの内部にて取り付けられている。ギヤハウジング３７は、好ましくは、アクスル２２に直接に溶接される。ドライブシャフト３２は、電気モータ３０とギヤセット３４を、入力ピニオン３９を介して相互連結する。ギヤセット３４はホイールハブ２６を、出力シャフト３６などを介して駆動する。
【００１６】
ギヤセット３４は、好ましくは、固定サンギヤ（太陽歯車）３８を有するプラネタリ（惑星状）ギヤセットであり、固定サンギヤ３８は、軸Ａに沿って出力シャフト３６の付近に取り付けられている。出力シャフト３６は、好ましくはスピンドル４２の内部に収容された１以上のベアリング４０の内部に取り付けられる。
【００１７】
図３を参照すると、ギヤセット３４は、好ましくは、プラネットギヤ４４と係合する固定サンギヤ３８を含み、プラネットギヤ４４は、回転可能なリングギヤ４６の内径と噛み合っている。回転可能な部材の各々が、好ましくはベアリングなどの上に一般的に知られているように取り付けられることが理解されよう。好ましい形態において、３つのプラネットギヤ４４が存在するが、異なる数のプラネットギヤ４４を用いることができることが理解されよう。各プラネットギヤ４４（図４）はプラネットキャリヤ４８に、対応するプラネットピン４９により取り付けられる。プラネットキャリヤ４８はスプラインなどを介して出力シャフト３６に固定されて取り付けられる。
【００１８】
入力ピニオン３９は、好ましくは連結継手３５を介してドライブシャフト３２に連結されている。入力ピニオン３９の歯は、回転可能なリングギヤ４６の外周に延在する対応する外径歯５４と噛み合っている。入力ピニオン３９はギヤセット３４への駆動入力部であり、軸あるいは回転Ａに対して実質的に平行な軸Ｐを画定する。入力ピニオン３９が軸Ａに対して角度を有し、それによりアクスル２２に対してクリアランス（間隙）を備え得ることが理解されよう。
【００１９】
動作において、電気モータ３０は、入力ピニオン３９を直接に駆動するドライブシャフト３２を駆動する。入力ピニオン３９が回転すると、入力ピニオン３９は回転可能なリングギヤ４６の外径歯５４と噛み合ってリングギヤ４６を回転させ、同時に、回転可能なリングギヤ４６の内周に延在する内径歯５６と噛み合っているプラネットギヤ４４の各々を駆動させる。プラネットギヤ４４は固定サンギヤ３８を中心に回転され、同時にプラネットキャリヤ４８を回転させる。そして、プラネットキャリヤ４８は出力シャフト３６を駆動させる。
【００２０】
プラネタリギヤセットのリングギヤを直接駆動させることは、複数の利点をもたらす。リングギヤを駆動させることにより、全体で約３０：１の比率の、より大きいギヤ減速がもたらされる。さらに、プラネタリギヤを固定サンギヤを中心に駆動させることにより、約２：１のさらなるギヤ減速がもたらされる。もちろん、本願発明から利益を受ける種々のギヤ減速がもたらされ得る。
【００２１】
リングギヤを直接駆動させることにより、高ＲＰＭ低トルクの電気モータ３０とホイールハブ２６との間に設けられる追加の複雑なギヤ減速セットが最小化され、または排除される。さらに、各ハブ２６を個々に駆動させるための独立した電気モータ３０を設けることにより、ディファレンシャルが必要でなくなり、これにより車両の重量が減少し、ホイールの設備およびホイールエンド特徴物の選択範囲が広げられる。
【００２２】
以上の説明は例示的なものであり、以上に記載された範囲により本願発明が限定されることはない。本願発明の多くの修正および変更が上記の教示に鑑みて可能である。本願発明の好ましい実施形態を開示してきたが、当業者は、幾つかの修正が本願発明の範囲内で行われ得ることを理解するであろう。したがって、本願発明を、特許請求の範囲において、以上に詳細に説明したものと異なるように実施し得ることが理解されよう。このような理由から、本願発明の真の範囲および内容を決定するために特許請求の範囲が考察されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本願発明と共に用いられる例示的な車両の上面概略図であり、車両の一部が点線で示されている。
【図２】図２は、本願発明のアクスル組立体の一部の拡大断面図である。
【図３】図３は、図２のプラネタリギヤセットの１つのギヤセットの拡大概略図である。
【図４】図４は、図３のギヤセットの、線４−４に沿った断面の拡大図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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