CN110274007A - 车辆用动力传达装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆用动力传达装置，所述车辆用动力传达装置在必要的情况下使停车齿轮旋转来对各部进行润滑，在不必要的情况下停止停车齿轮的旋转来将润滑油的搅拌阻力抑制得小，由此可提高动力传达效率。所述车辆用动力传达装置是将从电动机(驱动源)(2)中输出的动力经由行星齿轮机构(PG1)、行星齿轮机构(PG2)与差动装置(D)而传达至左右的车轴(4L)、车轴(4R)中，并将停车齿轮(12)设置在所述行星齿轮机构(PG2)的托架(c2)上的车辆用动力传达装置(1)，将所述停车齿轮(12)可相对旋转地支撑在所述托架(c2)上，并且设置使所述停车齿轮(12)相对于所述托架(c2)进行接触与分离的牙嵌式离合器(接触与分离机构)(14)。

Description

车辆用动力传达装置
技术领域
本发明涉及一种车辆用动力传达装置。
背景技术
例如，在电动车辆(EV(Electric Vehicle)车辆)的驱动源中使用电动机(马达)，从所述电动机中输出的动力经由作为减速机构的行星齿轮机构与差动装置而传达至左右的车轴中，由此对左右的驱动轮进行旋转驱动。
此外，在专利文献1中公开有如下的结构：在车辆中包括用于在停车时阻止左右的车轴的旋转的停车制动装置，并将与所述停车制动装置啮合的停车齿轮一体形成在行星齿轮机构的托架上。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2009-061923号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
但是，若如专利文献1中所公开那样，将停车齿轮一体地形成在行星齿轮机构的托架上，则在行星齿轮机构工作的期间内，停车齿轮与托架一同不断地进行旋转，因此当采用通过停车齿轮的旋转而将积存在收容行星齿轮机构等的壳体(case)内的底部的润滑油拢上去来供于各部的润滑的油浴(油浴方式)作为润滑方式时，存在如下的问题：不断地产生由直径比较大的停车齿轮所引起的润滑油的搅拌阻力，导致动力传达效率的下降与伴随于此的车辆的耗油量的恶化。
本发明是鉴于所述问题而成者，其目的在于提供一种车辆用动力传达装置，所述车辆用动力传达装置在必要的情况下使停车齿轮旋转来对各部进行润滑，在不必要的情况下停止停车齿轮的旋转来将润滑油的搅拌阻力抑制得小，由此可提高动力传达效率。
[解决问题的技术手段]
为了达成所述目的，本发明是将从驱动源中输出的动力经由行星齿轮机构与差动装置而传达至左右的车轴中，并将停车齿轮设置在所述行星齿轮机构的托架上的车辆用动力传达装置，其中：将所述停车齿轮可相对旋转地支撑在所述托架上，并且设置有使所述停车齿轮相对于所述托架进行接触与分离的接触与分离机构。
根据本发明，在车辆正在停车或需要润滑的情况、或者油温低的情况等下，可将停车齿轮与行星齿轮机构的托架连接(连结)来使所述停车齿轮与托架一同进行旋转。而且，在车辆正在行驶，且无需使停车齿轮进行旋转的情况下，可将所述停车齿轮从托架分离而使其旋转停止，因此可将由停车齿轮所引起的润滑油的搅拌阻力抑制得小，可提高车辆用动力传达装置的动力传达效率。
而且，在本发明中，也可以利用牙嵌式离合器(dog clutch)来构成所述接触与分离机构。
另外，在本发明中，也可以利用摩擦离合器来构成所述接触与分离机构。
另外，在本发明中，也可以设置控制装置，根据换档范围与油温及所述左右的车轴的旋转差，对所述接触与分离机构进行驱动控制。
而且，在本发明中，也可以设为所述控制装置在换档范围为停车范围以外、油温为设定值以上、且所述左右的车轴的旋转差未满设定值的情况下，关闭所述接触与分离机构来将所述停车齿轮从所述托架分离，在除此以外的情况下，开启所述接触与分离机构来将所述停车齿轮与所述托架连结。
[发明的效果]
根据本发明，在必要的情况下使停车齿轮旋转来对各部进行润滑，在不必要的情况下停止停车齿轮的旋转来将润滑油的搅拌阻力抑制得小，由此可提高车辆用动力传达装置的动力传达效率。
附图说明
图1A是表示本发明的车辆用动力传达装置的基本结构的概略图，图1B是此车辆用传达装置的减速机构的速度线图。
图2是将本发明的车辆用动力传达装置的主要部分半裁来表示的纵剖面图。
图3是本发明的车辆用动力传达装置的控制系统图。
图4是表示本发明的车辆用动力传达装置的控制顺序的流程图。
图5是表示本发明的车辆用动力传达装置的另一形态的主要部分半裁纵剖面图。
[符号的说明]
1：车辆用动力传达装置
2：电动机(驱动源)
4L、4R：车轴
9：壳体
12：停车齿轮
12a：停车齿轮的牙嵌式花键
13：轴承(滚针轴承)
14：牙嵌式离合器(接触与分离机构)
15：套筒
16：ECU(控制装置)
17：换档位置传感器
18：油温传感器
19a、19b：旋转传感器
20：摩擦离合器(接触与分离机构)
21：摩擦板
22：圆盘板
23：离合器活塞
24：回位弹簧
c1、c2：托架
D：差动装置
PG1：第1行星齿轮机构
PG2：第2行星齿轮机构
T：减速机构
具体实施方式
以下，根据随附附图对本发明的实施方式进行说明。
图1A是表示本发明的车辆用动力传达装置的基本结构的概略图，图1B是此车辆用动力传达装置的减速机构的速度线图，图2是将此车辆用动力传达装置的主要部分半裁来表示的纵剖面图。
图1A中所示的车辆用动力传达装置1是设置在电动车辆(EV车辆)中者，包括电动机(马达)2作为驱动源。此处，在本实施方式中，电动机2包含三相的无刷马达，包括可旋转地收容在其马达壳体(未图示)内的空心的转子2a、及固设在所述转子2a的周围的环状的定子2b。而且，虽然未图示，但在转子2a中内置有多个永久磁铁，在定子2b上卷装有三相的线圈。
在车宽方向(图1A的左右方向)上，长的圆筒状的马达轴3插通固着在所述电动机2的转子2a的轴中心，所述马达轴3通过从电动机2中输出的旋转动力而与转子2a一同进行旋转。
另外，右侧的车轴4R以与马达轴3相同的轴插通在所述马达轴3的内部，马达轴3的旋转经由减速机构T与差动装置(differential device)D而传达至所述车轴4R中。此处，减速机构T与差动装置D配置在与马达轴3及车轴4R相同的轴上。
所述差动装置D是在齿轮箱5内收容由小齿轮轴6可旋转地支撑的一对小齿轮(pinion gear)7、及与一对小齿轮7分别啮合的一对侧齿轮(side gear)8来构成。而且，设置在差动装置D中的一侧(图1A的右侧)的侧齿轮8与右侧的车轴4R连结，另一侧(图1A的左侧)的侧齿轮8与配置在与右侧的车轴4R相同的轴上的左侧的车轴4L连结。另外，虽然未图示，但在左右的车轴4L、4R的端部分别安装有左右的驱动轮。
另外，所述减速机构T包含相互串联地连接的连串的第1行星齿轮机构PG1与第2行星齿轮机构PG2，第1行星齿轮机构PG1包括：太阳齿轮(sun gear)s1，固定在马达轴3的轴方向一端(图1A的左端)外周上；环形齿轮(ring gear)r1，固定在所述太阳齿轮s1的周围；多个行星齿轮p1，与太阳齿轮s1和环形齿轮r1两者啮合，一边进行自转一边环绕太阳齿轮s1进行公转；以及托架c1，可旋转(自转)地支撑这些行星齿轮p1。
另外，第2行星齿轮机构PG2包括：太阳齿轮s2，固定在第1行星齿轮机构PG1的托架c1上；环形齿轮r2，固定在所述太阳齿轮s2的周围；多个行星齿轮p2，与太阳齿轮s2和环形齿轮r2两者啮合，一边进行自转一边环绕太阳齿轮s2进行公转；以及托架c2，可旋转(自转)地支撑这些行星齿轮p2。而且，第2行星齿轮机构PG2的托架c2构成差动装置D的齿轮箱(case)5的一部分(参照图2)。
此外，在本实施方式的车辆用动力传达装置1中，如图2所示，将减速机构T与差动装置D一体化而收容在壳体9内，在第2行星齿轮机构PG2的后段(图2的左侧)配置有差动装置D。此处，第2行星齿轮机构PG2的托架c2通过支轴10而可旋转(自转)地支撑多个所述行星齿轮(图2中仅图示一个)p2，但所述托架c2如所述那样构成差动装置D的齿轮箱5的一部分。此处，齿轮箱5的一端(图2的右端)内周可旋转地支撑在一侧的车轴4R上，另一端(图2的左端)外周通过轴承(滚珠轴承)11而可旋转地支撑在壳体9上。
而且，环状的停车齿轮12通过轴承(滚针轴承(needle bearing))13而可相对旋转地支撑在所述托架c2的外周上。所述停车齿轮12是与在车辆的停车时阻止左右的车轴4L、车轴4R的旋转的未图示的停车制动装置啮合者，通过作为使其相对于托架c2进行接触与分离的接触与分离机构的牙嵌式离合器14的开启/关闭(ON/OFF)来与托架c2连接(连结)、或从托架c2分离。另外，虽然未图示，但在停车齿轮12的内周面上刻设有用于在轴方向上送出润滑油的螺旋槽。
此处，若根据图2对牙嵌式离合器14的结构进行说明，则所述牙嵌式离合器14包括：套筒15，在轴方向(图2的左右方向)上可滑动地花键嵌合在托架c2的外周上；以及沿着轴方向的牙嵌式花键(dog spline)12a，形成在停车齿轮12的外周的一部分上。
在如所述那样构成的牙嵌式离合器14中，套筒15由未图示的换档叉(shift fork)等来操作并朝图2的左方滑动，若如由实线所示那样，所述套筒15嵌合在停车齿轮12的牙嵌式花键12a中，则所述牙嵌式离合器14变成开启状态，停车齿轮12通过套筒15而与托架c2连接(连结)，所述停车齿轮12与托架c2一同一体地旋转。
而且，若套筒15从图2中由实线所示的开启位置朝图2的右方滑动来朝由点划线所示的关闭位置移动，则所述套筒15与停车齿轮12的牙嵌式花键12a的嵌合脱落，因此牙嵌式离合器14变成关闭状态，停车齿轮12从托架c2分离而停止旋转。
在如以上那样构成的车辆用动力传达装置1中，若从电池等未图示的电源朝电动机2中供电，则所述电动机2启动，马达轴3与转子2a一同进行旋转，所述旋转通过构成减速机构T的连串的第1行星齿轮机构PG1与第2行星齿轮机构PG2而减速后被传达至差动装置D中。即，通过马达轴3的旋转，第1行星齿轮机构PG1的太阳齿轮s1一体地旋转，通过所述太阳齿轮s1的旋转，多个行星齿轮p1一边进行自转一边环绕太阳齿轮s1进行公转，因此可旋转地支撑这些行星齿轮p1的托架c1一边进行减速一边进行旋转(参照图1B)。
而且，通过第1行星齿轮机构PG1的托架c1的旋转，第2行星齿轮机构PG2的太阳齿轮s2与托架c1一体地旋转，通过所述太阳齿轮s2的旋转，多个行星齿轮p2一边进行自转一边环绕太阳齿轮s2进行公转，因此可旋转地支撑这些行星齿轮p2的托架c2一边进行减速一边进行旋转(参照图1B)。
如所述那样通过连串的第1行星齿轮机构PG1与第2行星齿轮机构PG2而进行了二段减速的旋转被传达至差动装置D的齿轮箱5中，所述齿轮箱5进行旋转，因此在所述差动装置D中扭矩被一分为二后传达至左右的车轴4L、车轴4R中，左右的车轴4L、车轴4R的旋转被传达至未图示的驱动轮中，因此电动车辆在路上行驶。
另外，在差动装置D中，当车辆进行直线行驶时，左右的驱动轮从路面上受到的阻力相等，因此一对小齿轮7与齿轮箱5一同进行公转，将旋转动力进行分配后分别传达至左右一对各侧齿轮8中。此时，一对小齿轮7不进行旋转(自转)。相对于此，在车辆进行回旋的转弯时，左右的驱动轮从路面上受到的阻力产生差(左右的驱动轮的移动距离产生差)，因此一对小齿轮7一边进行自转而使一侧的侧齿轮8的旋转速度比另一侧的侧齿轮8的旋转速度快来顺利地进行车辆的转弯，一边将旋转动力进行分配后分别传达至左右的车轴4L、车轴4R中。
此外，在本实施方式中，由于设为通过牙嵌式离合器14的开启与关闭来将停车齿轮12与第2行星齿轮机构PG2的托架c2连接(连结)、或从托架c2分离，因此当牙嵌式离合器14处于开启状态，套筒15位于图2中由实线所示的位置上时，停车齿轮12与托架c2连接(连结)，因此所述停车齿轮12与托架c2一同以相同的速度一体地旋转。若停车齿轮12如所述那样进行旋转，则停车齿轮12将积存在图2中所示的壳体9内的底部的润滑油拢上去，所述已被拢上去的润滑油被供给至各部中来供于润滑。例如，已被拢上去的润滑油的一部分沿着形成在停车齿轮12的内周面上的未图示的螺旋槽而被供给至托架c2的支轴10中，供于所述支轴10的支撑行星齿轮p2的部分的润滑，因此防止因行星齿轮p2的高速旋转而导致支轴10烧焦。另外，所述润滑油的一部分也被供给至轴承11中。另外，其他润滑油被供给至差动装置D的齿轮箱5的内部，并被供给至所述齿轮箱5中所收容的小齿轮7与侧齿轮8的啮合部来供于润滑。
另一方面，当牙嵌式离合器14处于关闭状态，套筒15位于图2中由点划线所示的位置上时，停车齿轮12从托架c2分离，因此从托架c2朝停车齿轮12的旋转传达被阻断，停车齿轮12的旋转停止。若停车齿轮12的旋转如所述那样停止，则停车齿轮12不将积存在图2中所示的壳体9内的底部的润滑油拢上去，因此可将由停车齿轮12所引起的润滑油的搅拌阻力抑制得小，可提高所述车辆用动力传达装置1的动力传达效率。
此外，在本实施方式中，停车齿轮12与托架c2的连接(连结)、及停车齿轮12从托架c2中的分开通过作为控制装置的电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)根据车辆的换档位置、润滑油的温度(油温)、由差动装置D所产生的差动旋转差(左右的车轴4L、车轴4R的旋转差)，对牙嵌式离合器14进行开启/关闭控制来实施。此处，以下根据图3与图4来分别说明其控制系统的结构与控制顺序。
即，图3是本发明的车辆用动力传达装置1的控制系统的结构图，图4是表示控制顺序的流程图，图3中所示的控制系统以如下方式构成：若将由换档位置传感器17所检测的换档位置，由油温传感器18所检测的润滑油的温度(油温)，由一对旋转传感器19a、旋转传感器19b所检测的左右的车轴4L、车轴4R的各转速分别输入作为对牙嵌式离合器14进行开启/关闭控制的控制装置的ECU 16中，则ECU 16根据各种信息对牙嵌式离合器14进行开启/关闭控制。以下，根据图4来说明利用所述ECU 16的牙嵌式离合器14的开启/关闭控制的顺序。
若开始控制(图4的步骤S1)，则判断由图3中所示的换档位置传感器17所检测的换档位置是否位于停车范围(P范围)内(步骤S2)。在所述判断的结果是车辆处于停车状态，换档位置位于P范围内的情况(步骤S2：是(Yes))下，开启牙嵌式离合器14来将停车齿轮12与托架c2连接(连结)(步骤S3)。当车辆处于停车状态时，电动机2与车辆用动力传达装置1也停止，因此必须将停车齿轮12与未进行旋转的托架c2连接(连结)，并通过所述停车齿轮12所啮合的未图示的停车制动装置来禁止车辆的移动。
另一方面，在车辆的换档位置位于P范围以外的情况(步骤S2：否(No))下，电动机2与车辆用动力传达装置1正在工作，此时，判断由图3中所示的油温传感器18所检测的润滑油的温度(油温)T是否为设定值T1以上(T≥T1)(步骤S4)。在所述判断的结果是润滑油的温度(油温)T未满设定值T1(T＜T1)的情况(步骤S4：否)下，必须提高润滑油的温度(油温)，因此开启牙嵌式离合器14(步骤S3)，将停车齿轮12与托架c2连接(连结)来使停车齿轮12与所述托架c2一同进行旋转，利用所述停车齿轮12对润滑油进行搅拌来提高其温度(油温)。
另一方面，在润滑油的温度(油温)T为设定值T1以上(T≥T1)的情况(步骤S4：是)下，判断由图3中所示的一对旋转传感器19a、旋转传感器19b所检测的左右的车轴4L、车轴4R的转速的差ΔN是否未满设定值ΔN1(ΔN＜ΔN1)(步骤S5)。在所述判断的结果是左右的车轴4L、车轴4R的转速的差ΔN为设定值ΔN1以上(ΔN≥ΔN1)的情况(步骤S5：否)下，必须防止由差动装置D中的小齿轮7与侧齿轮8的高速旋转所引起的小齿轮轴6的烧焦，因此开启牙嵌式离合器14(步骤S3)，将停车齿轮12与托架c2连接(连结)来与所述托架c2一同进行旋转，通过所述停车齿轮12来将润滑油拢上去并供给至差动装置D中，对齿轮箱5内的小齿轮7或侧齿轮8进行润滑。
另一方面，在左右的车轴4L、车轴4R的转速的差ΔN未满设定值ΔN1(ΔN＜ΔN1)的情况(步骤S5：是)下，关闭牙嵌式离合器14(步骤S6)，将停车齿轮12从托架c2分离而停止其旋转，将由所述停车齿轮12所引起的润滑油的搅拌阻力抑制得小。其结果，可提高车辆用动力传达装置1的动力传达效率，从结果来看可改善车辆的耗油量。
而且，其后重复以上的处理(步骤S7)。
如以上那样，根据本实施方式，在必要的情况下使停车齿轮12旋转来对各部进行润滑，在不必要的情况下停止停车齿轮12的旋转来将润滑油的搅拌阻力抑制得小，由此可获得可提高车辆用动力传达装置1的动力传达效率这一效果。
此外，以上对使用牙嵌式离合器14作为接触与分离机构的例子进行了说明，但作为接触与分离机构，也可以使用图5中所示的摩擦离合器(多板离合器)20。
即，图5是表示将摩擦离合器用于接触与分离机构的例子的车辆用动力传达装置主要部分的半裁纵剖面图，图示的摩擦离合器20包括：环状的多个摩擦板21，在轴方向上以适当的间隔固定在与托架c2一体地形成的引导部c21的内周上；以及环状的多个圆盘板22，固定在停车齿轮12的外周上；这些摩擦板21与圆盘板22在轴方向上交替地配置。
另外，摩擦离合器20包括：环状的离合器活塞23，在轴方向上可滑动地嵌合托架c2；以及回位弹簧24，朝图5的右方(摩擦离合器20的关闭方向)对所述离合器活塞23施力；在托架c2与离合器活塞23之间形成有环状的油室25。另外，在图5中，对与图2中所示的元件相同的元件标注相同的符号，以下，省略关于这些相同的元件的再次的说明。
在如以上那样构成的摩擦离合器20中，若将规定压力的压力油供给至油室25中，则离合器活塞23通过所述压力油的压力来抵抗回位弹簧24所施加的力而在图5的轴方向上朝左方滑移。其结果，离合器活塞23夹入摩擦板21与圆盘板22，因此摩擦离合器20变成开启状态，通过所述摩擦板21与圆盘板22之间产生的摩擦力来将停车齿轮12与托架c2连接(连结)，所述停车齿轮12与托架c2以同一速度一体地旋转。
而且，若在摩擦离合器20如所述那样变成开启状态时抽出油室25的压力油，则作用于离合器活塞23上的力得到释放，离合器活塞23通过回位弹簧24所施加的力而朝图5的右方滑移，因此摩擦板21与圆盘板22的压接状态被解除，两者间产生的摩擦力得到释放。其结果，摩擦离合器20变成关闭状态，停车齿轮12从托架c2分离，因此停车齿轮12的旋转停止。
如以上那样，即便将摩擦离合器20用作接触与分离机构，也可以通过开启/关闭所述摩擦离合器20来将停车齿轮12与托架c2接合(连结)或将停车齿轮12从托架c2分离，可获得与将图2中所示的牙嵌式离合器14用作接触与分离机构的所述实施方式相同的效果。
另外，作为接触与分离机构，可使用双向离合器、电磁离合器等其他任意者。
另外，在以上的实施方式中，对将本发明应用于使用电动机作为驱动源的电动车辆(EV车辆)的动力传达装置的形态进行了说明，但本发明也可以同样地应用于并用发动机与电动机作为驱动源的混合动力车辆、仅使用发动机作为驱动源的车辆的各动力传达装置。
此外，本发明的应用并不限定于以上所说明的实施方式，可在权利要求及说明书与附图中记载的技术思想的范围内进行各种变形。

Claims (5)

1.一种车辆用动力传达装置，其是将从驱动源输出的动力经由行星齿轮机构与差动装置而传达至左右的车轴中，并将停车齿轮设置在所述行星齿轮机构的托架上的车辆用动力传达装置，其特征在于，
将所述停车齿轮能够相对旋转地支撑在所述托架上，并且设置有使所述停车齿轮相对于所述托架进行接触与分离的接触与分离机构。
2.根据权利要求1所述的车辆用动力传达装置，其特征在于，
利用牙嵌式离合器来构成所述接触与分离机构。
3.根据权利要求1所述的车辆用动力传达装置，其特征在于，
利用摩擦离合器来构成所述接触与分离机构。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆用动力传达装置，其特征在于，
设置有控制装置，其根据换档范围、油温及所述左右的车轴的旋转差，对所述接触与分离机构进行驱动控制。
5.根据权利要求4所述的车辆用动力传达装置，其特征在于，
在换档范围为停车范围以外、油温为设定值以上、且所述左右的车轴的旋转差未满设定值的情况下，所述控制装置关闭所述接触与分离机构来将所述停车齿轮从所述托架分离，在除此以外的情况下，所述控制装置开启所述接触与分离机构来将所述停车齿轮与所述托架连结。
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