特開 2025-5735 動力装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025005735

(43)【公開日】2025-01-17

(54)【発明の名称】動力装置

(51)【国際特許分類】

   B60K 17/16 20060101AFI20250109BHJP

   B60K 17/12 20060101ALI20250109BHJP

   H02K 7/116 20060101ALI20250109BHJP

   F16H 1/06 20060101ALI20250109BHJP

   F16H 48/08 20060101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

B60K17/16 E

B60K17/12

H02K7/116

F16H1/06

F16H48/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023106045

(22)【出願日】2023-06-28

(71)【出願人】

【識別番号】000006286

【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002664

【氏名又は名称】弁理士法人相原国際知財事務所

(72)【発明者】

【氏名】松下 昌弘

【テーマコード（参考）】

3D042

3J009

3J027

5H607

【Ｆターム（参考）】

3D042AA06

3D042AB01

3D042CA03

3D042CB02

3D042CB03

3J009EA11

3J009EA16

3J009EA35

3J009FA04

3J027FA36

3J027FB01

3J027GA02

3J027GB10

3J027GC22

3J027HB07

3J027HB11

5H607AA12

5H607BB01

5H607BB05

5H607BB14

5H607CC03

5H607DD04

5H607EE34

5H607EE36

(57)【要約】

【課題】電動機からの動力を左右の駆動軸に出力する動力装置において、電動機および差動装置の大型化を抑制し、動力装置の車両への搭載性を向上させる。
【解決手段】動力装置１０Ａは、車両１Ａに搭載された動力源としてのモータ２０（電動機）と、モータ２０の外側でモータ２０と同軸上に配置される差動装置３０と、差動装置３０と左右の駆動軸４Ｒ、４Ｌとの間に配置された一対の減速機構４０とを備え、モータ２０は、中心部に軸方向Ｘに沿って延びる貫通孔２２ａが形成された中空状のロータ２２を含み、差動装置３０は、ロータ２２に接続されて動力が入力されるデフリングギヤ３１（入力部材）と、一対の減速機構４０のうちの一方（減速機構４０Ｒ）に接続された第１出力軸３６と、ロータ２２の貫通孔２２ａを通って延び、一対の減速機構４０のうちの他方（減速機構４０Ｌ）に接続された第２出力軸３７とを含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載された動力源としての電動機と、
前記電動機の外側で前記電動機と同軸上に配置される差動装置と、
前記差動装置と左右の駆動軸との間に配置された一対の減速機構と
を備え、
前記電動機は、中心部に前記左右の駆動軸の軸方向に沿って延びる貫通孔が形成された中空状のロータを含み、
前記差動装置は、前記ロータに接続されて動力が入力される入力部材と、前記一対の減速機構のうちの一方に接続された第１出力軸と、前記ロータの前記貫通孔を通って延び、前記一対の減速機構のうちの他方に接続された第２出力軸とを含む
動力装置。

【請求項2】

前記電動機に電力を供給する電力供給装置をさらに備え、
前記電動機および前記差動装置は、前記左右の駆動軸の径方向において前記左右の駆動軸からオフセットして配置され、
前記電力供給装置は、前記電動機および前記差動装置と前記一対の減速機構と前記左右の駆動軸との間に形成される空間に配置される請求項１に記載の動力装置。

【請求項3】

前記差動装置の前記入力部材は、前記車両のパーキングギヤを構成する請求項１に記載の動力装置。

【請求項4】

前記一対の減速機構は、互いに噛み合いするか、または、互いに接続された複数の外歯ギヤで構成される請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の動力装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に搭載され、電動機からの動力を左右の駆動軸に出力する動力装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、車両に搭載され、電動機からの動力を左右の駆動軸に出力する動力装置に関する技術が知られている。例えば、特許文献１には、電動機の中空ロータシャフト内に差動ギヤアセンブリ（差動装置）を組み込んだパワートレインアセンブリが記載されている。このパワートレインアセンブリでは、遊星アセンブリ、差動ギアアセンブリおよび遊星アセンブリがロータシャフト内で同軸に配置し、軸方向における幅の短縮化を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６９６６０３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記特許文献１に記載の構造では、動力装置の軸方向における幅は短くできるものの、電動機のロータ内に差動装置や減速機構としての遊星歯車機構が挿入されるため、電動機の外径が大きくなってしまう。また、例えば上記特許文献１の図１に示されるように、一般的に使用される電気自動車の動力装置では、電動機のロータから複数の減速ギヤを介して差動装置が接続されており、減速ギヤにより増幅されたトルク分だけ差動装置に入力されるトルクが大きくなる。そのため、耐久性を確保するために差動装置が大型化しやすく、結果として動力装置の大型化を招く可能性がある。

【0005】

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電動機からの動力を左右の駆動軸に出力する動力装置において、電動機および差動装置の大型化を抑制し、動力装置の車両への搭載性を向上させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の動力装置は、車両に搭載された動力源としての電動機と、前記電動機の外側で前記電動機と同軸上に配置される差動装置と、前記差動装置と左右の駆動軸との間に配置された一対の減速機構とを備え、前記電動機は、中心部に前記左右の駆動軸の軸方向に沿って延びる貫通孔が形成された中空状のロータを含み、前記差動装置は、前記ロータに接続されて動力が入力される入力部材と、前記一対の減速機構のうちの一方に接続された第１出力軸と、前記ロータの前記貫通孔を通って延び、前記一対の減速機構のうちの他方に接続された第２出力軸とを含む。

【0007】

この構成により、差動装置を電動機の外側で同軸上に配置し、差動装置の構成要素のうち第２出力軸のみをロータ内に通すため、差動装置をロータの内側に収容する場合に比べて、電動機の小径化を図ることができる。また、電動機のロータに差動装置の入力部材を接続し、差動装置から左右の駆動軸までの間に一対の減速機構を設けることで、差動装置には電動機からのトルクが入力されるようにして、減速後の増幅されたトルクが入力されないようにすることができる。その結果、差動装置の大型化を抑制することができる。したがって、本発明によれば、電動機からの動力を左右の駆動軸に出力する動力装置において、電動機および差動装置の大型化を抑制し、動力装置の車両への搭載性を向上させることが可能となる。

【0008】

また、上記動力装置は、前記電動機に電量を供給する電力供給装置をさらに備え、前記電動機および前記差動装置は、前記左右の駆動軸の径方向において前記左右の駆動軸からオフセットして配置され、前記電力供給装置は、前記電動機および前記差動装置と前記一対の減速機構と前記左右の駆動軸との間に形成される空間に配置されることが好ましい。この構成により、電力供給装置の配置スペースを確保して動力装置の車両への搭載性を向上させつつ、電力供給装置を電動機に近接して配置することができる。

【0009】

また、前記差動装置の前記入力部材は、前記車両のパーキングギヤを構成することが好ましい。この構成により、動力装置が搭載される車両の部品点数の削減を図ることができる。

【0010】

また、前記一対の減速機構は、互いに噛み合いするか、または、互いに接続された複数の外歯ギヤで構成されることが好ましい。この構成により、減速機構として遊星歯車機構を用いる場合に比べて減速比を大きく設定しやすくなる。また、複数の外歯ギヤを組み替えることで、電動機および差動装置の配置位置の変更に容易に対応することができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、電動機からの動力を左右の駆動軸に出力する動力装置において、電動機および差動装置の大型化を抑制し、動力装置の車両への搭載性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態の動力装置を備えた車両の要部を示す概略構成図である。

【図2】他の例の動力装置を備えた車両の要部を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。図１は、実施形態の動力装置を備えた車両の要部を示す概略構成図である。なお、図１では、図中の上下方向が鉛直方向を示し、左右方向が車両１Ａの車幅方向を示す。車両１Ａは、動力源としてのモータ２０（電動機）からの動力を左右の駆動軸４Ｒ、４Ｌを介して駆動輪としての左右の前輪２Ｒ、２Ｌへと伝達して走行する電動車両である。駆動軸４Ｒ、４Ｌは、同軸上に配置されている。車両１Ａには、上記モータ２０と、差動装置３０と、一対の減速機構４０と、電力供給装置５０とを備えた動力装置１０Ａが搭載されている。

【0014】

モータ２０は、駆動軸４Ｒ、４Ｌの径方向Ｙにおいて駆動軸４Ｒ、４Ｌからオフセットされた位置に配置される。モータ２０は、図示しない永久磁石を含む回転子としてのロータ２２を備えている。ロータ２２は、駆動軸４Ｒ、４Ｌの軸方向Ｘと平行な軸周りに回転自在とされている。ロータ２２は、その中心部に軸方向Ｘに沿って延びる貫通孔２２ａが形成された中空状の部材として構成されている。また、ロータ２２の外周部には、固定子としての図示しないステータが設けられる。モータ２０は、ステータに取り付けられた図示しない複数のコイルに電力供給装置５０から交流電力が供給され、複数のコイルで発生する磁界により、永久磁石を含むロータ２２を回転させる。

【0015】

差動装置３０は、デフリングギヤ３１（入力部材）と、デフケース３２と、一対のピニオンギヤ３３と、第１サイドギヤ３４と、第２サイドギヤ３５とを含むベベルギヤ（傘歯車）式の差動装置である。差動装置３０は、モータ２０と同軸上に配置され、径方向Ｙにおいてモータ２０と共に駆動軸４Ｒ、４Ｌからオフセットされて配置されている。

【0016】

デフリングギヤ３１は、モータ２０のロータ２２に接続され、ロータ２２と共に回転する。デフケース３２は、デフリングギヤ３１に接続され、その内部に一対のピニオンギヤ３３、第１サイドギヤ３４および第２サイドギヤ３５を収容する。一対のピニオンギヤ３３は、デフケース３２により支持されたベベルギヤであり、デフケース３２と共にロータ２２周りに回転する。第１サイドギヤ３４および第２サイドギヤ３５は、デフケース３２内に収容されて一対のピニオンギヤ３３と噛み合い、ロータ２２の軸周りに回転自在に支持される。

【0017】

また、第１サイドギヤ３４からは、ロータ２２と同軸上に第１出力軸３６が延出されている。第１出力軸３６は、軸方向Ｘに沿って延びてデフケース３２を貫通し、一対の減速機構４０の一方（後述する減速機構４０Ｒ）を介して前輪２Ｒに接続されている。一方、第２サイドギヤ３５からは、ロータ２２と同軸上に第２出力軸３７が延出されている。第２出力軸３７は、軸方向Ｘに沿って延び、中空状に形成されたロータ２２の貫通孔２２ａを通って当該ロータ２２よりも前輪２Ｌ側まで延在する。第２出力軸３７は、一対の減速機構４０の他方（後述する減速機構４０Ｌ）を介して前輪２Ｌに接続されている。

【0018】

これにより、車両１Ａの直進時において、差動装置３０は、一対のピニオンギヤ３３と第１サイドギヤ３４および第２サイドギヤ３５とが相対回転することなくロータ２２の軸周りに回転し、前輪２Ｒ、２Ｌにモータ２０の動力を伝達する。一方、差動装置３０は、車両１Ａの旋回時において、一対のピニオンギヤ３３と第１サイドギヤ３４および第２サイドギヤ３５とが相対回転することで、前輪２Ｒ、２Ｌの回転数差を吸収しつつ、ロータ２２の軸周りに回転して前輪２Ｒ、２Ｌにモータ２０の動力を伝達する。

【0019】

また、本実施形態において、差動装置３０のデフリングギヤ３１は、車両１ＡのシフトレンジがＰレンジ（パーキングレンジ）に設定されたときに、駆動軸４Ｒ、４Ｌの回転をロックするためのパーキングロック装置の一部を構成する。具体的には、デフリングギヤ３１は、図示しない複数の外歯が形成されており、運転者によりＰレンジが選択されると、図示しないパーキングスプラグに形成された爪部と当該外歯とが係合することで回転不能に固定される。

【0020】

一対の減速機構４０は、前輪２Ｒに接続された減速機構４０Ｒと、前輪２Ｌに接続された減速機構４０Ｌとを含む。減速機構４０Ｒは、軸方向Ｘにおいて、モータ２０および差動装置３０よりも駆動軸４Ｒ側（前輪２Ｒ側）に配置される。また、減速機構４０Ｌは、軸方向Ｘにおいて、モータ２０および差動装置３０よりも駆動軸４Ｌ側（前輪２Ｌ側）に配置される。したがって、モータ２０および差動装置３０と、一対の減速機構４０と、駆動軸４Ｒ、４Ｌの間には、空間Ｖ（破線で示した範囲参照）が形成される。

【0021】

各減速機構４０Ｒ、４０Ｌは、互いに噛み合いするか、または、互いに接続された複数の外歯ギヤで構成されている。具体的には、減速機構４０Ｒ、４０Ｌは、第１減速ギヤ４１と、第２減速ギヤ４２と、第３減速ギヤ４３と、第４減速ギヤ４４とを含む。第１減速ギヤ４１は、ロータ２２と同軸上に配置された外歯ギヤであり、差動装置３０に接続されている。具体的には、減速機構４０Ｒの第１減速ギヤ４１は、差動装置３０の第１サイドギヤ３４から延びる第１出力軸３６に接続されている。一方、減速機構４０Ｌの第１減速ギヤ４１は、差動装置３０の第２サイドギヤ３５から延びる第２出力軸３７に接続されている。第２減速ギヤ４２は、第１減速ギヤ４１に噛み合う外歯ギヤであり、第１減速ギヤ４１の下方に配置される。第３減速ギヤ４３は、第２減速ギヤ４２と同軸上に配置され、第２減速ギヤ４２に接続されている。第４減速ギヤ４４は、第３減速ギヤ４３の下方に配置されて第３減速ギヤと噛み合う外歯ギヤであり、駆動軸４Ｒ、４Ｌと同軸上に配置されている。減速機構４０Ｒの第４減速ギヤ４４は、駆動軸４Ｒに接続され、減速機構４０Ｌの第４減速ギヤ４４は、駆動軸４Ｌに接続されている。これにより、一対の減速機構４０は、モータ２０からの回転を所定の減速比で減速しつつ、トルクを増幅して各駆動軸４Ｒ、４Ｌへと出力する。

【0022】

電力供給装置５０は、インバータ５２と、オイルタンク５４とを含む。インバータ５２は、車両に搭載されたバッテリといった図示しない電力源からの直流電力を交流電力に変換し、モータ２０の図示しない複数のコイルに供給する電力変換装置である。インバータ５２は、油冷式のインバータであり、オイルタンク５４に貯留されたオイルによって冷却される。なお、オイルタンク５４は、電力供給装置５０とは別の箇所に配置されてもよい。また、インバータ５２は、水冷式や空冷式であってもよく、インバータ５２が水冷式である場合、オイルタンク５４は冷却水を貯留するタンクであればよく、インバータ５２が空冷式である場合、オイルタンク５４は省略されてもよい。さらに、電力供給装置５０は、昇圧回路としてのコンバータといったモータ２０へと電力を供給するための他の装置や、電力源としてのバッテリを含んでもよい。電力供給装置５０は、モータ２０および差動装置３０と、一対の減速機構４０と、駆動軸４Ｒ、４Ｌの間に形成された上記空間Ｖに配置される。電力供給装置５０は、モータ２０と十分に近接し、車両１Ａに要求される最低地上高を満たすように配置されればよい。

【0023】

以上説明したように、実施形態の動力装置１０Ａは、車両１Ａに搭載された動力源としてのモータ２０（電動機）と、モータ２０の外側でモータ２０と同軸上に配置される差動装置３０と、差動装置３０と左右の駆動軸４Ｒ、４Ｌとの間に配置された一対の減速機構４０とを備え、モータ２０は、中心部に軸方向Ｘに沿って延びる貫通孔２２ａが形成された中空状のロータ２２を含み、差動装置３０は、ロータ２２に接続されて動力が入力されるデフリングギヤ３１（入力部材）と、一対の減速機構４０のうちの一方（減速機構４０Ｒ）に接続された第１出力軸３６と、ロータ２２の貫通孔２２ａを通って延び、一対の減速機構４０のうちの他方（減速機構４０Ｌ）に接続された第２出力軸３７とを含む。

【0024】

この構成により、差動装置３０をモータ２０の外側で同軸上に配置し、差動装置３０の構成要素のうち第２出力軸３７のみをロータ２２内に通すため、差動装置３０をロータ２２の内側に収容する場合に比べて、モータ２０（ロータ２２）の小径化を図ることができる。また、モータ２０のロータ２２に差動装置３０のデフリングギヤ３１を接続し、差動装置３０から左右の駆動軸４Ｒ、４Ｌまでの間に一対の減速機構４０を設けることで、差動装置３０にはモータ２０からのトルクが入力されるようにして、減速後の増幅されたトルクが入力されないようにすることができる。その結果、差動装置３０の大型化を抑制することができる。したがって、モータ２０からの動力を左右の駆動軸４Ｒ、４Ｌに出力する動力装置１０Ａにおいて、モータ２０および差動装置３０の大型化を抑制し、動力装置１０Ａの車両への搭載性を向上させることが可能となる。

【0025】

また、上述のようにロータ２２を小径化することができるということは、言い換えると、差動装置３０をロータ２２の内側に収容する場合とロータ２２の外径を同じにした場合に、ロータ２２の外径（体積）をより大きくすることができるということである。したがって、ロータ２２の外径を適宜調整することで、モータ２０に要求される出力の大きさと、モータ２０の小型化による動力装置１０Ａの車両１Ａへの搭載性の向上との両立を図ることが可能となる。

【0026】

また、動力装置１０Ａでは、モータ２０や差動装置３０を駆動軸４Ｒ、４Ｌと同軸上に配置する必要がない。そのため、仮にモータ２０や差動装置３０を比較的に大径に形成したとしても、車両１Ａに要求される最低地上高を確保しやすい。したがって、動力装置１０Ａの車両１Ａの搭載性をより向上させることができる。

【0027】

また、差動装置３０がモータ２０の外側に配置されるため、差動装置３０をロータ２２の内側に収容する場合に比べて、差動装置３０の構造や大きさがロータ２２の大きさに制約されないようにすることができる。さらに、差動装置３０を潤滑するための潤滑油の供給経路や機構をより設けやすくなる。

【0028】

また、動力装置１０Ａは、モータ２０に電力を供給する電力供給装置５０をさらに備え、モータ２０および差動装置３０は、左右の駆動軸４Ｒ、４Ｌの径方向Ｙにおいて左右の駆動軸４Ｒ、４Ｌからオフセットして配置され、電力供給装置５０は、モータ２０および差動装置３０と一対の減速機構４０と左右の駆動軸４Ｒ、４Ｌとの間に形成される空間Ｖに配置される。この構成により、電力供給装置５０の配置スペースを確保して動力装置１０Ａの車両１Ａへの搭載性を向上させつつ、電力供給装置５０をモータ２０に近接して配置することができる。

【0029】

また、差動装置３０のデフリングギヤ３１は、車両１Ａのパーキングギヤを構成する。この構成により、動力装置１０Ａが搭載される車両１Ａの部品点数の削減を図ることができる。

【0030】

また、一対の減速機構４０は、互いに噛み合いするか、または、互いに接続された複数の外歯ギヤ（第１減速ギヤ４１、第２減速ギヤ４２、第３減速ギヤ４３および第４減速ギヤ４４）で構成される。動力装置１０Ａでは、差動装置３０のみならず、一対の減速機構４０もモータ２０の外側に配置されるため、一対の減速機構４０もロータ２２の大きさに制約されない。それにより、複数の外歯ギヤ（第１減速ギヤ４１、第２減速ギヤ４２、第３減速ギヤ４３、第４減速ギヤ４４）を用いた減速機構を採用することができる。この構成により、一対の減速機構４０として遊星歯車機構を用いる場合に比べて減速比を大きく設定しやすくなる。

【0031】

図２は、他の例の動力装置１０Ｂが適用された車両１Ｂの要部を示す概略構成図である。動力装置１０Ｂにおいて、モータ２０および差動装置３０は、車両１Ｂの下部で駆動軸４Ｒ、４Ｌに近接した位置に配置されている。モータ２０および差動装置３０は、車両１Ｂに要求される最低地上高を満たすように配置されればよく、ここでは駆動軸４Ｒ、４Ｌよりもやや上方にオフセットされて配置されている。一方、電力供給装置５０は、モータ２０および差動装置３０の上方の空間において、モータ２０に近接して設けられる。上述したように、動力装置１０Ｂでは、モータ２０を駆動軸４Ｒ、４Ｌと同軸上に配置する必要がなく、かつ、モータ２０の大径化を抑制することができる。そのため、モータ２０および差動装置３０を車両１Ｂの下部に配置した場合でも、車両１Ｂに要求される最低地上高を容易に確保することが可能である。

【0032】

また、動力装置１０Ｂでは、モータ２０および差動装置３０の配置位置にあわせて一対の減速機構４０の各外歯ギヤが組み替えられている。具体的には、第２減速ギヤ４２が第１減速ギヤ４１の上方に配置され、第４減速ギヤ４４が第３減速ギヤ４３の下方に配置されることで、全体として上下に折り返す構成となっている。このように、複数の外歯ギヤ（第１減速ギヤ４１、第２減速ギヤ４２、第３減速ギヤ４３および第４減速ギヤ４４）の例えば配置位置を組み替えることで、モータ２０および差動装置３０や電力供給装置５０の配置位置の変更に容易に対応することができる。

【0033】

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、差動装置３０は、上記入力部材、第１出力軸および第２出力軸を含むものであれば、実施形態で示したベベルギヤ式の差動装置に限らない。差動装置３０は、例えば遊星歯車機構式の差動装置であってもよいし、ＬＳＤ（Limited Slip Differential Gear）であってもよい。実施形態の動力装置１０Ａ、１０Ｂでは、上述したように、差動装置３０の大きさや構造がロータ２２の大きさに制約されないため、種々の構成を採用しやすくなる。また、差動装置３０は、入力部材が車両１Ａ、１Ｂのパーキングギヤを構成するものでなくてもよい。

【0034】

また、一対の減速機構４０は、遊星歯車機構を用いた減速機構であってもよい。また、電力供給装置５０は、図１および図２に示した位置に限らず、車両１Ａ、１Ｂのいずれかの箇所に搭載されればよい。

【符号の説明】

【0035】

１Ａ、１Ｂ 車両
２Ｒ、２Ｌ 前輪
４Ｒ、４Ｌ 駆動軸
１０Ａ、１０Ｂ 動力装置
２０ モータ（電動機）
２２ ロータ
２２ａ 貫通孔
３０ 差動装置
３１ デフリングギヤ（入力部材）
３６ 第１出力軸
３７ 第２出力軸
４０ 一対の減速機構
５０ 電力供給装置
Ｖ 空間
Ｘ 軸方向
Ｙ 径方向

【図1】

【図2】