(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体フロアに一体的に結合される左右のサイドメンバに対して懸架装置を介し上下動可能に連結されるアクスルケースと、同アクスルケース内に収容される駆動源としての電動モータと、同電動モータと同軸上に連結された車軸の回転を減速して車輪に伝達する減速機とを備え、且つ、上記減速機からの回転力を受けて回転する車両の左右輪を枢支した電気自動車のアクスル構造において、
上記アクスルケースは、
上記左右のサイドメンバ間に配設され上記電動モータを収容する電動モータケース部と、
上記減速機を収容する減速機ケース部と、
同減速機ケース部より延出し車輪を枢支する軸受部と、
上記電動モータケース部及び上記減速機ケース部間であって上記左右のサイドメンバと対向するように配設されると共に両ケース部より外径が小さく形成された、上記車軸を収容する車軸ケース部と、
上記車軸ケース部の外壁面に配設されたリーフスプリングの取り付け座と、
が一体結合して形成されていることを特徴とする電気自動車のアクスル構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気自動車のアクスル構造、特に、駆動輪を支持するアクスルケース内に駆動モータが収容された電気自動車のアクスル構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車の駆動システムとして、内燃機関搭載車のエンジン部を駆動モータに置き換えたものや、車輪直結型減速機付きモータを採用した車輪直結型電気自動車が知られている。このうち、車軸直結型の電気自動車は駆動輪を枢支するアクスルケースに直接駆動モータを配備し、動力伝達経路の短縮化を図れる。しかも、このタイプの電気自動車は動力伝達損失が比較的大きなデファレンシャルを排除し、さらに、アクスルケースに支持された左右個別の駆動モータの回転力を比較的動力伝達損失が小さい平歯車を用いた減速機で減速し、左右の駆動輪にそれぞれ伝達するようにできる。
【０００３】
ところで、アクスルケースが駆動モータや減速機を収容した場合、駆動モータと対抗するモータケース部や減速機と対抗する減速機ケース部が比較的大きな外径を成すこととなる。たとえば、実公平３−４４５６２号広報に開示される電気自動車のアクスルケースは左右個別の駆動モータを互いに背中合せに近い状態で連結し、それらに隣接して左右減速機を配備しており、アクスルの主要部全体が比較的大きな外径を成している。ここで用いられる車軸懸架サスペンションは、アクスルケースの車幅方向中央部分の外部に同部位を覆う支持枠を備え、その支持枠の前後端部が車幅方向に向けられた前後一対のリーフスプリングを介し車体側に上下変位可能に連結されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、車軸直結型の電気自動車はそのアクスルケースの主要部全体、あるいは、バネ受け部となる左右端近傍部が比較的大きな外径を成すこととなる。このため、このような車軸直結型の電気自動車のアクスルを従来の車軸懸架サスペンションをそのまま用いて車体に取り付けるには次ぎのような問題がある。
【０００５】
即ち、アクスルケースが比較的大きな外径を成している場合に、車軸懸架サスペンションとして従来のリーフスプリング式のものを用いると、リーフスプリングの中央部がアクスルケースとの結合締め付け部として大きく占められてしまい、バネ機能を成す両側部位が大幅に低減する。このため、リーフスプリング式サスペンション装置を用い、所定のバネ定数を確保するように形成するには、リーフスプリングが極めて大きくなり、取り付けスペースの確保が困難となるいう問題がある。この点を考慮し、実公平３−４４５６２号広報に開示される電気自動車のように、アクスルケースを車幅方向に向けられた前後一対のリーフスプリングを介し車体に取り付けるという特殊なサスペンションを使用せざるを得ず、このサスペンションを取り付けるための車体下部の構成も従来と大幅に変更する必要があり、コスト増を招くという問題がある。
本発明はこのような課題を考慮し、既存の車軸懸架サスペンションを利用して容易に車体に装着できる電気自動車のアクスル構造を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１の発明では、電気自動車のアクスル構造として、車体フロアに一体的に結合される左右のサイドメンバに対して懸架装置を介し上下動可能に連結されるアクスルケースと、同アクスルケース内に収容される駆動源としての電動モータと、同電動モータと同軸上に連結された車軸の回転を減速して車輪に伝達する減速機とを備え、且つ、上記減速機からの回転力を受けて回転する車両の左右輪を枢支したものであって、上記アクスルケースは、上記左右のサイドメンバ間に配設され上記電動モータを収容する電動モータケース部と、上記減速機を収容する減速機ケース部と、同減速機ケース部より延出し車輪を枢支する軸受部と、上記電動モータケース部及び上記減速機ケース部間であって上記左右のサイドメンバと対向するように配設されると共に両ケース部より外径が小さく形成された、上記車軸を収容する車軸ケース部と、上記車軸ケース部の外壁面に配設されたリーフスプリングの取り付け座と、が一体結合して形成されている。
ここでは、比較的外径の大きな電動モータケース部及び減速機ケース部間であって左右のサイドメンバと対向するように配設されると共に両ケース部より外径を比較的小さくした車軸ケース部を配備したので、リアアクスルの上下変位量を大きく確保できる。更に、電動モータケース部及び減速機ケース部の影響を受けることなく、アクスル内にデファレンシャルを収容した従来の車両と同様にリーフスプリングを用いた車軸懸架式サスペンションを配備できる。このため、デファレンシャルを収容したアクスルを使用した従来の車両との間で、車軸懸架式サスペンション及びフレームを共通化でき、コスト低減を図れる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１〜図３には本発明の一実施形態例としての電気自動車のアクスル構造を適用したリアアクスル１を示した。このリアアクスル１は図示しない電気自動車の後部フロア２と一体的に結合された左右サイドメンバ３及びクロスメンバ４に対して車軸懸架サスペンション５を介し上下動可能に連結される。
車軸懸架サスペンション５は、図３に示すように、左右の各リーフスプリング６及びショックアブソーバ８から成る衝撃吸収機構を備え、これらの働きにより車体側の乗員が受ける衝撃を低減し、居住性を向上させている。リーフスプリング６の前端部はばねブラケット９ａを介し左右サイドメンバ３にピン結合され、後端部はシャックルリング７にピン結合され、ブラケット９ｂを介して左右サイドメンバ３に取り付けられている。
【０００８】
このような車軸懸架サスペンション５に支持されたリアアクスル１はアクスルケース１１と、その内部に収容される電動モータ１６、第１、第２アクスルシャフト２１、２７及び減速機２６からなる左右一対の駆動力伝達系ＰＴを備え、同駆動力伝達系ＰＴからの回転力を受けて回転する左右の車輪ＷL，ＷRを枢支する。
【０００９】
アクスルケース１１は車幅方向Ｘに長く外径が増減変化する円筒部材であり、車幅方向Ｘ中央側より車外側に向けて電動モータケース部１２と車軸ケース部１３と減速機ケース部１４と軸受部１５とを一対左右対称に配備し、即ち、車両の左右の車輪ＷL，ＷRに対応させて配設したものであって、全体を一体結合して形成されている。ここで、左右の各電動モータケース部１２は車幅方向Ｘでの中央側壁板１２１、１２１が互いに背中合せの状態で重なり、その外周縁のフランジ状部位が複数のボルト３７（図２に１つのみ示した。）で締め付け結合され、アクスルケース本体１１の中央部として比較的大きな外径Ｄ１の中央筒部が形成されている。電動モータケース部１２は左右の車輪ＷL，ＷRの駆動源を成す電動モータ１６を収容し、ケースとして機能しており、その内部にロータ１７と一体化された回転軸１８が枢支される左右一対の軸受枠１９を備える。なお、符号２０は電動モータ１６を図示しないモータ制御回路に接続するケーブルを示す。
【００１０】
電動モータケース部１２の車側端からは外径Ｄ１に比べて小さな上下方向外径Ｄ２の車軸ケース部１３が軸受枠１９より延出する。軸受枠１９は中央部より回転軸１８を突き出しており、その先端部はジョイント２０を介し車軸としての第１アクスルシャフト２１に一体回転可能に連結される。
【００１１】
図３に、示すように、車軸ケース部１３は中空でかまぼこ形の断面形状を成し、その上壁面にダンパ２２のシート部２２１（図３参照）が当接され、下壁面にはリーフスプリング６の取り付け座２３が一体接合される。なお、ダンパ２２の過度な変位を規制するダンパ受け３４がサイドメンバ３に一体的に接合されている。ダンパ２２のシート部２２１と車軸ケース部１３と取り付け座２３とリーフスプリング６とは互いに重ね合わされ、一対のＵ字型ボルト２４及びナット２５により互いに締め付け結合される。ここで車軸ケース部１３は電動モータケース部１２の外径Ｄ１に比べて小さな上下方向外径Ｄ２に形成される。このように車軸ケース部１３の上端が比較的低位置に保持されることにより、図１に２点鎖線で示すようにアクスルケース本体１１とサイドメンバ３及びクロスメンバ４が干渉することを回避でき、リアアクスル１の上方変位量を十分確保できる。更に、車軸ケース部１３の下端が路面ｒに対して比較的高位置に保持されることにより、リーフスプリング６の取付け時に過度に車両の最低地上高ｈが低くなることを防止できる。更に、車軸ケース部１３は前後方向Ｙの外径Ｄ３に比べて上下方向外径Ｄ２が十分に大きく確保されており、これにより、アクスルケース本体１１の曲げ剛性の過度の低下を防止している。更に、車軸ケース部１３は内部に第１アクスルシャフト２１を収容するのみであり、前後方向Ｙの外径Ｄ３（図３参照）は特に小さく形成される。これにより、車軸ケース部１３の取り付け座２３に重なるリーフスプリング６の中央締め付け部の幅（ほぼ外径Ｄ３と同幅）を全体長さＬ１に対して比較的小さく設定でき、バネ機能を成すリーフスプリング６の両側の弾性変位可能部位を十分大きく確保できる。このため、リーフスプリング６の全体長さＬ１を過度に大きくすることなく所望値のバネ定数を確保できる。
【００１２】
車軸ケース部１３の車外側開口端は拡径方向に広がるように延出し、上述の外径Ｄ２や外径Ｄ１より大きな外径Ｄ４の減速機ケース部１４が連続形成される。減速機ケース部１４は中空円盤状を成し、その車外側端はその外径がしぼられ、しぼり壁１４３の開口端より比較的小径の円筒状の軸受部１５が突出し形成される。なお、減速機ケース部１４は車軸ケース部１３と一体の車外側拡径部１４１の外周端と減速機ケース部１４の外周壁部１４２とが突き合わされ、両者を複数の締め付けボルト５０で一体結合している。
【００１３】
減速機ケース部１４の内部には遊星ギア列からなる減速機２６が配備される。減速機２６は第１アクスルシャフト２１の回転を所定減速比で減速して第２アクスルシャフト２７に伝達するもので、第１アクスルシャフト２１と一体のサンギア２８と、第２アクスルシャフト２７と一体のキャリア２９と、同キャリア２９に枢着されサンギア２８と噛み合う遊星ギア３０と、外周壁部１４２の内周壁に一体結合され遊星ギア３０と噛み合うリングギア３１とで構成される。
【００１４】
軸受部１５は中央穴に第２アクスルシャフト２７を回転可能に嵌挿し、外周側にベアリング３２を介し第２アクスルシャフト２７と一体のハブ３２ｈを枢支するという全浮動型のアクスルシャフト構造を採る。なお、ハブ３２ｈにはブレーキドラム３３及び車輪ＷＲが図示しないハブボルトで締め付け結合される。
上述のところではリアアクスル１の右半部について主に説明したが左半部も左右対称に形成され、ここでは重複説明を略す。
【００１５】
このようなリアアクスル１を装着した図示しない電気自動車は、左右の駆動力伝達系ＰＴの各駆動源である各駆動モータ１６がそれぞれ回転制御され、左右車輪ＷL，ＷRが回転し、走行する。この走行時において、車軸懸架サスペンション５の働きで左右の車輪ＷL，ＷRからの路面反力は吸収され、減衰されて走行時の乗員の居住性確保が図られる。この際、リアアクスル１は通常走行位置Ｐ１の近傍で上下動し、過度な路面反力を、例えば左車輪ＷLが受けると同車輪が最大上方位置Ｐ２側に変位する。その際、ダンパ２２がダンパ受け３４に当接してそれ以上の過度の変位を防止できる。ここで、サイドメンバ３と対抗する車軸ケース部１３の上下方向の外径Ｄ２は他の部位より比較的小さく形成されているので、リアアクスル１がサイドメンバ３側と干渉することなく、上下変位量を比較的大きく確保できるという利点がある。
【００１６】
このようなリアアクスル１を用いた場合、図４（ａ）に示すように、外径Ｄ１，Ｄ４が比較的大きい電動モータケース部１２及び減速機ケース部１４の間に、上下、前後の各外径Ｄ２、Ｄ３が小さく設定された車軸ケース部１３を連続形成し、同部にリーフスプリング６を装着できるようにした。このため、リアアクスル１の主要部が比較的大きな外径を保持するにもかかわらず、その影響を受けることなく、図（ｂ）に示すようにデファレンシャル３５を使用し同デファレンシャル３５をリアアクスル３６の中央に収容してなる従来の車両と同様の車軸懸架式サスペンション５及び従来のフレーム７をそのまま使用可能であり、それらの共通化が図れ、コスト低減に寄与できる。
【００１７】
図１のリアアクスル１は電動モータケース部１２と車軸ケース部１３と減速機ケース部１４と軸受部１５とからなる左右半部を上述の左右中央側壁板１２１、１２１が互いに複数のボルト３７で結合され、容易に２分割でき、更に、減速機ケース部１４において、車外側拡径部１４１と外周壁部１４２とが締め付けボルト５０で一体結合され、容易に２分割できる。このため、図１のリアアクスル１は車両からの着脱がが容易化され、保守点検にの容易化をも図れる。
【００１８】
図１のリアアクスル１はその車軸ケース部１３の下面にリーフスプリング６の取り付け座２３を形成したが、場合により、車軸ケース部１３の上面にリーフスプリング６の取り付け座を形成しても良く、さらに、図１の車軸懸架サスペンション５はエアスプリング７と組み合わされたリーフスプリング６を用いいていたが、車高調整機能を排除した単にリーフスプリングのみの車軸懸架サスペンションを用いても良く、この場合も図１のリアアクスル１と同様の作用効果が得られる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明によれば、比較的外径の大きな電動モータケース部及び減速機ケース部間であって左右のサイドメンバと対向するように配設されると共に両ケース部より外径を比較的小さくした車軸ケース部を配備したので、リアアクスルの上下変位量を大きく確保できる。更に、電動モータケース部及び減速機ケース部の影響を受けることなく、アクスル内にデファレンシャルを収容した従来の車両と同様にリーフスプリングを用いた車軸懸架式サスペンションを配備できるので、デファレンシャルを収容したアクスルを使用した従来の車両との間で、車軸懸架式サスペンション及びフレームを共通化でき、コスト低減を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用された電気自動車のアクスル構造の適用されたリアアクスルとそれに結合される車軸懸架サスペンションの要部概略構成図である。
【図２】図１のリアアクスルの要部拡大断面図である。
【図３】図１のリアアクスルとそれに結合される車軸懸架サスペンションの要部概略側面図である
【図４】車両のリアアクスル及びそれに結合される車軸懸架サスペンションを示し、（ａ）は図１のリアアクスルを使用した場合を、（ｂ）は駆動力伝達系にデファレンシャルを使用したエンジン駆動の車両のリアアクスルを使用した場合をそれぞれ示す。
【符号の説明】
１          リアアクスル
３          サイドメンバ
５          車軸懸架サスペンション
６          リーフスプリング
１２        電動モータケース部
１３        車軸ケース部
１４        減速機ケース部
１６        電動モータ
２１        第１アクスルシャフト
２３        取り付け座
２６        減速機
２７        第２アクスルシャフト
Ｄ２        車軸ケース部の上下方向外径
Ｄ３        車軸ケース部の前後方向の外径
ＷL，ＷR    車輪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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