(57)【要約】【課題】車両の地上高を確保でき、周辺部材との干渉を防止できる電動モータを用いた車両用の駆動装置を提供する。【解決手段】電動モータ３と、この電動モータ３と連結する減速機構５と、この減速機構５と連結して車輪７，９側へ駆動力を伝達する分配機構１１とを備えた駆動装置１において、電動モータ３を、ロータとステータとが回転軸１７上で軸方向に対向配置されたアキシャルギャップモータとし、電動モータ３の回転軸１７を、分配機構１１の回転軸１９に対して上方に傾斜して配置した。【選択図】図１
2013159286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータと、この電動モータと連結する減速機構と、この減速機構と連結して車輪側へ駆動力を伝達する分配機構とを備えた駆動装置であって、
前記電動モータは、ロータとステータとが回転軸上で軸方向に対向配置されたアキシャルギャップモータであり、
前記電動モータの回転軸は、前記分配機構の回転軸に対して上方に傾斜して配置されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の駆動装置であって、
前記減速機構は、前記電動モータと前記分配機構との間に中間軸を備え、複数の減速ギヤ組が設けられていることを特徴とする駆動装置。
【請求項３】
請求項２記載の駆動装置であって、
前記中間軸は、前記電動モータの回転軸と前記分配機構の回転軸に対して傾斜配置され、前記複数の減速ギヤ組のうち１つは、テーパギヤを用いていることを特徴とする駆動装置。
【請求項４】
請求項３記載の駆動装置であって、
前記中間軸と前記分配機構の回転軸との間の減速ギヤ組は、ハイポイドギヤ組であることを特徴とする駆動装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の駆動装置であって、
前記電動モータの回転軸は、前記分配機構の回転軸に対して鉛直方向上方に直交配置されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の駆動装置であって、
前記電動モータの軸方向端側には、インバータが一体に固定されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項７】
請求項６記載の駆動装置であって、
前記電動モータのケーシングには、冷却流体の流通路が設けられていることを特徴とする駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に適用される駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力によって駆動される電動モータを用いた駆動装置としては、ラジアルギャップタイプの電動モータと、ギヤ減速機構と、分配機構としてのデファレンシャル装置とを介して、左右の車輪が駆動されるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この駆動装置は、左右の車軸間に配置されており、ラジアルギャップタイプの電動モータがそれ自体の外径側への張り出しが抑制される一方、軸方向長さが長大になっていた。従って、車両への搭載においては、車両の地上高を確保可能であるが、電動モータの先端部が周辺部材との干渉を避けるため、搭載上の制約を受けていた。
【０００４】
このような制約を回避すべく、電動モータとしてアキシャルギャップタイプの電動モータ（例えば、特許文献２参照）を駆動装置に組み込むことが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３１２１４７号公報
【特許文献２】特開２００７−６０７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２のようなアキシャルギャップタイプの電動モータは、従来のラジアルギャップタイプの電動モータと同等の出力を発生させるには、電動モータ自体の外径サイズを大型化する必要があり、車両搭載上、車両の地上高の確保が困難であった。
【０００７】
そこで、この発明は、車両の地上高を確保でき、周辺部材との干渉を防止できる電動モータを用いた車両用の駆動装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、電動モータと、この電動モータと連結する減速機構と、この減速機構と連結して車輪側へ駆動力を伝達する分配機構とを備えた駆動装置であって、前記電動モータは、ロータとステータとが回転軸上で軸方向に対向配置されたアキシャルギャップモータであり、前記電動モータの回転軸は、前記分配機構の回転軸に対して上方に傾斜して配置されていることを特徴とする。
【０００９】
この駆動装置では、電動モータの回転軸が分配機構の回転軸に対して上方に傾斜して配置されているので、地上面側に電動モータの外径の張り出しを抑制することができる。また、駆動装置の周辺部材に対して、配置上の干渉を抑制できる。特に、駆動装置の上方側への電動モータの外径の張り出しを抑制できる。
【００１０】
従って、このような電動モータを用いた車両用の駆動装置では、車両の地上高を確保でき、周辺部材との干渉を防止できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、車両の地上高を確保でき、周辺部材との干渉を防止できる電動モータを用いた車両用の駆動装置を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態に係る駆動装置が車両に搭載されたときの上面図である。（ｂ）は本発明の実施の形態に係る駆動装置が車両に搭載されたときの側面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る駆動装置の電動モータの概略図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施の形態に係る駆動装置の側面図である。（ｂ）は本発明の実施の形態に係る駆動装置の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１〜図３を用いて実施の形態に係る駆動装置について説明する。
【００１４】
本実施の形態に係る駆動装置１は、電動モータ３と、この電動モータ３と連結する減速機構５と、この減速機構５と連結して車輪７，９側へ駆動力を伝達する分配機構１１とを備えている。
【００１５】
そして、電動モータ３は、ロータ１３とステータ１５とが回転軸１７上で軸方向に対向配置されたアキシャルギャップモータであり、電動モータ３の回転軸１７は、分配機構１１の回転軸１９に対して上方に傾斜して配置されている。
【００１６】
なお、「電動モータの回転軸は、分配機構の回転軸に対して上方に傾斜して配置されている」とは、電動モータの回転軸が、分配機構の回転軸に対して僅かな角度以上の設定角度を有して分配機構の回転軸と平行にならず、電動モータが上方側から分配機構に向けて対向配置されていればよい。
【００１７】
また、減速機構５は、電動モータ３と分配機構１１との間に中間軸２１を備え、複数の減速ギヤ組２３，２５が設けられている。
【００１８】
さらに、中間軸２１は、電動モータ３の回転軸１７と分配機構１１の回転軸１９に対して傾斜配置され、複数の減速ギヤ組２３，２５のうち１つは、テーパギヤを用いている。
【００１９】
また、中間軸２１と分配機構１１の回転軸１９との間の減速ギヤ組２５は、ハイポイドギヤ組である。
【００２０】
さらに、電動モータ３の回転軸１７は、分配機構１１の回転軸１９に対して鉛直方向上方に直交配置されている。
【００２１】
また、電動モータ３の軸方向端側には、インバータ２７が一体に固定されている。
【００２２】
さらに、電動モータ３のケーシング２９には、冷却流体の流通路３０が設けられている。
【００２３】
図１〜図３に示すように、電動モータ３は、ケーシング２９に軸方向両側をベアリング３１，３３を介して回転可能に支持された回転軸１７の外周に一体回転可能に固定されたロータ１３と、回転軸１７の外周でケーシング２９に回転不能に固定され回転軸１７の軸方向に対してロータ１３の両側にそれぞれ配置されたステータ１５とを有するアキシャルギャップモータとなっている。この電動モータ３には、バッテリなどの電源（不図示）に接続されたインバータ２７がケーシング２９の上方に一体に固定されている。
【００２４】
インバータ２７は、電源からの電力を所定の電力に変換し、この変換した電力を電動モータ３に供給して駆動させる。このようなインバータ２７を電動モータ３と一体化することによって、インバータ２７を車両に対して個別に取り付けるためのフランジなどの固定部を設ける必要がなくなる。また、インバータ２７と電動モータ３とを電気的に連結する強電ハーネスの取り回しが不要となる。このインバータ２７が一体的に固定される電動モータ３のケーシング２９には、冷却流体の流通路３０及びこの流通路３０に連通するようにインバータ２７にも流通路３２が設けられている。
【００２５】
流通路３０や流通路３２は、電動モータ３のケーシング２９やインバータ２７のケーシング２９に鋳抜きなどで一体形成される、もしくはケーシング２９に配管などの別部材を一体的に固定されて設けられている。この流通路３０，３２には、熱変換器を介して循環される水、空気、或いはオイルなどの熱交換可能な冷却流体が流通され、電動モータ３を冷却する。このような電動モータ３の駆動力は、減速機構５に伝達される。
【００２６】
減速機構５は、中間軸２１と、複数（ここでは２組）の減速ギヤ組２３，２５とからなる。中間軸２１は、一対のベアリングからなるベアリングユニット３５を介して電動モータ３のケーシング２９に回転可能に支持されている。なお、中間軸２１は、分配機構１１を収容するケーシング４９に支持させてもよい。この中間軸２１の端部には、減速ギヤ組２３，２５をそれぞれ構成する第２ギヤ３９と第３ギヤ４１とが中間軸２１と一体回転可能に設けられている。
【００２７】
減速ギヤ組２３は、第１ギヤ３７と第２ギヤ３９とで構成されている。第１ギヤ３７は、電動モータ３の回転軸１７の端部に回転軸１７と一体回転可能に設けられ、第２ギヤ３９と噛み合っている。第２ギヤ３９は、第１ギヤ３７より大径に形成され、電動モータ３の回転軸１７からの回転を減速して中間軸２１に伝達させる。
【００２８】
この減速ギヤ組２３は、テーパギヤ組となっており、第１ギヤ３７と第２ギヤ３９とのうち少なくとも一方のギヤが、ギヤの回転軸線方向に平行でない歯筋の傾斜角を与えたギヤとなっている。このため、中間軸２１を電動モータ３の回転軸１７と分配機構１１の回転軸１９に対して傾斜配置させることができ、中間軸２１を電動モータ３の回転軸１７の近隣に配置することができる。なお、学術用語的には、テーパギヤをコニカルギヤと呼ぶこともある。
【００２９】
減速ギヤ組２５は、第３ギヤ４１と第４ギヤ４３とで構成されている。第３ギヤ４１は、第２ギヤ３９より小径に形成されたピニオンであり、中間軸２１の端部に中間軸２１と一体回転可能に設けられ、第４ギヤ４３と噛み合っている。第４ギヤ４３は、第３ギヤ４１より大径に形成されたリングギヤであり、分配機構１１の入力回転部材としてのデフケース５１に一体回転可能に固定されている。
【００３０】
この減速ギヤ組２５は、ハイポイドギヤ組となっており、ギヤ組以上の外径側への張り出しと、軸方向への張り出しが抑制されている。このような減速ギヤ組２５は、中間軸２１からの回転を減速しつつ、方向変換して分配機構１１に伝達させる。
【００３１】
分配機構１１は、ベアリング４５，４７を介してケーシング４９に回転可能に支持された入力回転部材としてのデフケース５１と、このデフケース５１内に配置された差動ギヤと、この差動ギヤと噛み合い車輪７，９側にそれぞれ車軸５３，５５を介して連結された一対の出力ギヤとを備えたデファレンシャル装置となっている。
【００３２】
なお、分配機構１１は、デファレンシャル装置に限らず、入力回転部材と車輪側との間に、断続制御可能に左右独立した機能を有して配置される一対の多板クラッチ、粘性流体、オイル、磁性流体などの流体伝動媒体を用いた構造であってもよい。また、分配機構１１として、２ウェイクラッチを用いてもよく、さらには、回転軸が直接的に２軸を回転させるリジッド構造でもよい。
【００３３】
加えて、減速機構５から車輪７，９までの間に、多板クラッチ、ドグクラッチなどの断続機構を備えてもよい。この断続機構は、一軸上で断続する場合にはカップリングと呼ばれ、デファレンシャル装置のデフ軸上で断続する場合にはフリーランニングデフ機構と呼ばれ、車軸上で断続する場合にはアクスルディスコネクトと呼ばれ、車輪側で断続する場合にはクラッチハブと呼ばれる。
【００３４】
このような駆動装置１の電動モータ３は、アキシャルギャップモータであるので、ラジアルギャップタイプの電動モータと同等の出力を発生させようとすると、回転軸１７を軸心とする外径サイズが大型化してしまう。このため、ラジアルギャップタイプの電動モータと同様に電動モータ３を車両に搭載させようとしても、外径サイズがラジアルギャップタイプよりも大きいので、電動モータ３の最低地上高を確保することができなかった。
【００３５】
そこで、電動モータ３の回転軸１７は、分配機構１１の回転軸１９に対して上方に傾斜して配置されている。本実施の形態では、詳細には、電動モータ３の回転軸１７は、分配機構１１の回転軸１９に対して鉛直方向上方に直交配置されている。このような電動モータ３の配置により、電動モータ３の外径位置を地上面に対して遠ざけることができ、電動モータ３の最低地上高を確保することができる。また、電動モータ３の回転軸１７を分配機構１１の回転軸１９に対して鉛直方向上方に直交配置することにより、分配機構１１上方の車両スペースに軸方向高さを抑えたアキシャルギャップモータである電動モータ３が配置され、周辺部材との干渉を有効に抑制することができる。
【００３６】
なお、周辺部材との干渉を考慮して、例えば、図１に示すように、電動モータ３を分配機構１１の上方で、前傾させた位置の電動モータ３ａや後傾させた位置の電動モータ３ｂなどのように配置させてもよい。この場合、電動モータ３ａや電動モータ３ｂの回転軸を、電動モータ３の回転軸１７と同様に、分配機構１１の回転軸１９に対して鉛直方向上方に直交配置させることにより、電動モータ３の最低地上高を確保しつつ、分配機構１１と電動モータ３とが鉛直方向のオーバーラップ代を最大限に広げることができ、分配機構１１の軸方向周囲で、周辺部材に対する干渉を最大限に防止することができる。
【００３７】
このように構成された駆動装置１は、電源からの電力がインバータ２７を介して電動モータ３に供給され、電動モータ３が駆動される。この電動モータ３の駆動力は、減速機構５において、減速ギヤ組２３で減速されて中間軸２１に伝達され、減速ギヤ組２５でさらに減速されて中間軸２１から分配機構１１に伝達される。そして、分配機構１１に伝達された駆動力は、車軸５３，５５を介して車輪７，９に配分される。このとき、電動モータ３は、ケーシング２９に設けられた流通路を流通する冷却流体によって冷却され、電動モータ３が常時適正な機能を得られる状態に保持される。このため、電動モータ３による電力消費が抑制されてモータ機構が安定化され、車両の走行距離を向上させることができる。
【００３８】
このような駆動装置１では、電動モータ３の回転軸１７が分配機構１１の回転軸１９に対して上方に傾斜して配置されているので、地上面側に電動モータ３の外径の張り出しを抑制することができる。また、駆動装置１の周辺部材に対して、配置上の干渉を抑制できる。特に、駆動装置１の上方側への電動モータ３の外径の張り出しを抑制できる。
【００３９】
従って、このような電動モータ３を用いた車両用の駆動装置１では、車両の地上高を確保でき、周辺部材との干渉を防止できる。なお、「電動モータの回転軸が分配機構の回転軸に対して上方に傾斜して配置されている」とは、わずかな角度をもって上方に傾斜して配置されることも含むものである。
【００４０】
また、減速機構５は、電動モータ３と分配機構１１との間に中間軸２１を備えているので、複数の減速ギヤ組２３，２５からなる減速駆動が可能になる。この複数の減速ギヤ組２３，２５の種類を適宜組み合わせることにより、駆動装置１の周辺部材との干渉を回避するように、設計自由度を大幅に拡大することができる。
【００４１】
さらに、中間軸２１は、電動モータ３の回転軸１７と分配機構１１の回転軸１９に対して傾斜配置され、複数の減速ギヤ組２３，２５のうち１つは、テーパギヤを用いているので、減速機能を成立させたうえで、中間軸２１を電動モータ３の回転軸１７の近隣に配置することができ、駆動装置１の大型化を抑制できる。
【００４２】
また、中間軸２１と分配機構１１の回転軸１９との間の減速ギヤ組２５は、ハイポイドギヤ組であるので、ギヤ組以上の外径側への張り出しと、軸方向への張り出しを抑制することができ、駆動装置１の大型化を抑制できる。
【００４３】
さらに、電動モータ３の回転軸１７は、分配機構１１の回転軸１９に対して鉛直方向上方に直交配置されているので、分配機構１１上方の車両スペースに軸方向高さを抑えたアキシャルギャップモータである電動モータ３が配置され、周辺部材との干渉を有効に抑制することができる。また、分配機構１１と電動モータ３とが鉛直方向のオーバーラップ代を最大限に広げることができ、分配機構１１の軸方向周囲で、周辺部材に対する干渉を最大限に防止することができ、周辺部材の配置設計の自由度が大幅に向上する。
【００４４】
また、電動モータ３の軸方向端側には、インバータ２７が一体に固定されているので、インバータ２７を車両に対して個別に取り付けるためのフランジを設けなくて済む。また、インバータ２７と電動モータ３とを電気的に連結する強電ハーネスの取り回しが不要であり、周辺部材の配置設計の自由度を向上させると共に、ハーネスなどの部品削減によるコストダウンが可能である。
【００４５】
さらに、電動モータ３のケーシング２９には、冷却流体の流通路３０が設けられているので、流通路を流通する冷却流体によって電動モータ３を冷却でき、電動モータ３を常時適正な機能が得られる状態に保持することができる。従って、電力消費を抑制し、モータ機構を安定させ、車両の走行距離を向上させることができる。
【００４６】
なお、本発明の実施の形態に係る駆動装置では、車両の前輪側に配置された構造としているが、これに限らず、図１に示すように、駆動装置を車両の後輪側に配置させてもよい。この場合にも、車両の地上高を確保でき、周辺部材との干渉を防止できる。
【００４７】
また、中間軸は、独立軸となっているが、これに限らず、例えば、プラネタリーギヤを用いた減速機構のサンギヤ軸やプラネタリーギヤ軸のような軸であってもよい。
【００４８】
さらに、減速ギヤ組は、テーパギヤを組み合わせた交差ギヤ組となっているが、これの他に、スパー、ヘリカルの歯筋を持つ平行ギヤ組、或いはスパイラル、ヘリカル、ハイポイドギヤを用いた直交ギヤ組のいずれかを用いることが好ましい。
【００４９】
また、冷却流体の流通路は、電動モータのケーシングに設けられているが、これの他に、分配機構のケーシング、或いはインバータのケーシングなども含めて形成されてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１…駆動装置
３，３ａ，３ｂ…電動モータ
５…減速機構
７，９…車輪
１１…分配機構
１３…ロータ
１５…ステータ
１７…回転軸（電動モータ）
１９…回転軸（分配機構）
２１…中間軸
２３，２５…減速ギヤ組
２７…インバータ
２９…ケーシング
【図１】
2013159286.tif 000003
【図２】
2013159286.tif 000004
【図３】
2013159286.tif 000005