JP2007120518A - 車両の動力伝達装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 プラネタリキャリアの剛性を向上するとともに掻き揚げられたオイルがプラネタリキャリア内に滞留することを防止し、油面低下を抑制して、エアレーションの発生を防止するようにした動力伝達装置を提供することである。
【解決手段】 駆動源からの駆動力を左右の車軸に伝達する車両の動力伝達装置であって、ハウジングと、駆動源に連結された遊星歯車式減速機構と、この遊星歯車式減速機構と同軸に配置され、左右の車軸に連結された差動装置と、ハウジングの下部領域に画成されたオイル貯留部とを含んでいる。差動装置はプラネタリキャリアと一体的に形成されたデファレンシャルケースを有している。プラネタリキャリアは軸方向に互いに離間した第１及び第２環状部材と、第１及び第２環状部材を連結する半径方向外側に向けて開口する略Ｖ字形状の複数の連結部を含んでいる。
【選択図】図５

Description

本発明は、電動機等の駆動源の駆動力を車両左右の車軸に差動装置を介して伝達する車両の動力伝達装置に関し、特に、車軸駆動用の電動機と、遊星歯車式減速機構と、差動装置が車軸と同軸に配置された車両の動力伝達装置に関する。
車両の動力伝達装置として、車両左右の車軸を差動装置に連結するとともに、一方の車軸の外周に同軸に配置した電動機によって遊星歯車式減速機構を介して差動装置に駆動力を伝達するようにしたものが、例えば米国特許第４４１８７７号で提案されている。
この車両の動力伝達装置は、車軸駆動用の電動機と、電動機の回転を減速する遊星歯車式減速機構が一方の車軸の外周側に同軸に配置され、電動機と遊星歯車式減速機構と差動装置が一体のハウジング中に収容されている。
遊星歯車式減速機構は、一方の車軸の外周に配置された電動機のロータに連結されたサンギヤと、ハウジングに固定されたリングギヤと、サンギヤとリングギヤに噛合する複数のプラネタリギヤと、プラネタリギヤを担持するプラネタリキャリアを有している。
プラネタリキャリアは差動装置のデファレンシャルケースに連結されている。従って、電動機の駆動力は、設定減速比に減速されてプラネタリキャリアを介して差動装置に入力され、この差動装置から車両左右の車軸に出力される。
この車両の動力伝達装置では、車軸駆動用の電動機と遊星歯車式減速機構が一方の車軸上に同軸に配置されているため、装置全体を車軸周りにコンパクトに配置することができる。
また、フォークリフトの動力伝達装置として、一方の車軸の外周に同軸に電動機、遊星歯車式減速機構及び差動装置を配置し、左右の車軸に動力を伝達するようにした動力伝達装置が特開２００１−１２１９８０号公報に開示されている。遊星歯車式減速機構のリングギヤはハウジングに固定され、プラネタリキャリアは差動装置のデファレンシャルケースと一体的に形成されている。
米国特許第４４１８７７７号明細書 特開２００１−１２１９８０号公報
上述したような車両の動力伝達装置では、潤滑目的等のためにハウジングの底部にオイル貯留部が設けられている。オイル貯留部に貯留されたオイルの動的油面高さは、遊星歯車式減速機構の撹拌抵抗及び／又は電動機のロータの撹拌抵抗を抑制すべく、電動機のロータ最外径より下方に設定されている。
ところで、遊星歯車式減速機構のピニオンギヤ（プラネタリギヤ）をサンギヤに噛合する大径ギヤとリングギヤに噛合する小径ギヤからなる２段ピニオンギヤから構成した場合、大径ピニオンギヤが回転中に油中につかり、オイルを掻き揚げてしまう。
ピニオンギヤを２段ピニオンギヤとした場合、２段ピニオンギヤを担持するプラネタリキャリアは互いに離間した一対の環状部材を複数の連結部で一体的に連結する構成が考えられる。
この場合、遊星歯車式減速機構が回転すると連結部がオイル中に浸漬し、オイル掻き揚げによるオイル撹拌抵抗が発生する。その結果、駆動時及び回生時の動力伝達効率が低下して、燃費悪化の要因の一つとなる。
また、連結部を一対の環状部材の外周部同士を連結する円弧形状とした場合、大径のピニオンギヤが掻き揚げたオイルは遊星歯車式減速機構が回転中に連結部により邪魔されてオイル貯留部に落下できず、貯留部に貯留されているオイルが不足してしまうことがある。
このようにオイル貯留部のオイルが不足すると、車両の旋回、急発進、登坂、降坂時にはオイル貯留部の油面が低下してオイルストレーナの吸い込み口が露出し、エアがオイルに混入するエアレーションが発生する。エアレーションが発生すると、油圧制御系のクラッチの推力が不足し、クラッチ制御が困難となる。
また、プラネタリキャリアの連結部を円弧形状とした場合、ギヤ反力に対するねじり方向は剛性を確保し易いが、ラジアル方向の曲げ力には不利であり、ラジアル方向の剛性を確保するためには連結部の肉厚を増大しなければならず、プラネタリキャリアの重量増加に繋がる。
また、上述した特許文献に開示された先行技術においては、遊星歯車式減速機構のリングギヤが固定されているため、電動機のロータと差動装置が遊星歯車式減速機構を介して常時一定減速比になるように連結されている。
その結果、車両の走行時に車軸の回転に応じて電動機のロータが常に回転することとなり、状況によっては、電動機のロータが高回転で強制的に回転させられる場合があり、電動機の損失が大きくなるとともに、車軸に本来望まないフリクションが作用することがある。
よって、本発明の目的は、ピニオンギヤの掻き揚げによるオイル貯留部に貯留されたオイルの油面低下量を抑制でき、車両旋回中等のエアレーションの発生を防止可能な車両の動力伝達装置を提供することである。
本発明の他の目的は、プラネタリキャリア連結部の形状を工夫して、最小重量にてねじり剛性と曲げ剛性を確保可能なプラネタリキャリアを有する車両の動力伝達装置を提供することである。
請求項１記載の発明によると、駆動源からの駆動力を左右の車軸に伝達する車両の動力伝達装置であって、ハウジングと、前記駆動源に連結された遊星歯車式減速機構と、該遊星歯車式減速機構と同軸に配置され、前記左右の車軸に連結された差動装置と、前記ハウジングの下部領域に設けられたオイル貯留部とを具備し、前記遊星歯車式減速機構は前記駆動源に連結されたサンギヤと、該サンギヤに噛合する大径の第１ギヤと該第１ギヤの軸方向側部に一体的に形成された第２ギヤとからなる２段ピニオンギヤと、該２段ピニオンギヤを担持するプラネタリキャリアと、前記２段ピニオンギヤの前記第２ギヤに噛合するリングギヤとを含んでおり、前記差動装置は前記プラネタリキャリアと一体的に形成されたデファレンシャルケースを含んでおり、前記プラネタリアキャリアは軸方向に互いに離間した第１及び第２環状部材と、該第１及び第２環状部材を連結する半径方向外側に向けて開口する略Ｖ字形状の複数の連結部とを含んでいることを特徴とする車両の動力伝達装置が提供される。
請求項２記載の発明によると、請求項１記載の発明において、Ｖ形状連結部と２段ピニオンギヤの第１ギヤの外周との間のクリアランスを最小に設定した車両の動力伝達装置が提供される。
請求項３記載の発明によると、請求項１または２記載の発明において、Ｖ形状連結部の最外径位置をオイル貯留部に貯留されたオイルの動的油面よりも上方に設定した車両の動力伝達装置が提供される。
請求項４記載の発明によると、請求項１〜３記載の発明において、リングギヤとハウジングの間に設けられたリングギヤとハウジングを係合してリングギヤに制動力を付与する制動機構を更に具備した車両の動力伝達装置が提供される。
請求項５記載の発明によると、請求項１〜４記載の発明において、駆動源は電動機から構成され、電動機のロータ及び遊星歯車式減速機構のサンギヤに結合された円筒軸を更に具備し、この円筒軸内に車軸の一方が同軸に挿入されている車両の動力伝達装置が提供される。
請求項１記載の発明によると、半径方向外側に向けて開口する略Ｖ字形状の複数の連結部によりプラネタリキャリアの第１及び第２環状部材を連結したため、ピニオンギヤにより掻き揚げられたオイルがプラネタリキャリア内部に滞留することを防止でき、オイル貯留部に貯留されたオイルの油面低下量を抑制できる。その結果、油面低下が発生した場合に生じ易い車両旋回中等のエアレーションの発生を防止することができる。
請求項２記載の発明によると、Ｖ形状連結部と２段ピニオンギヤの第１ギヤの外周との間のクリアランスが最小に設定されているため、両者の間に掻き揚げたオイルが滞留することが防止され、オイル貯留部に貯留されたオイルの油面低下量を抑制できる。
請求項３記載の発明によると、Ｖ形状連結部の最外径位置がオイル貯留部に貯留されたオイルの動的油面よりも上方に設定されているため、連結部によるオイルの撹拌抵抗が発生することを防止できる。
請求項４記載の発明によると、リングギヤとハウジングの間に介装した制動機構によりリングギヤの固定と自由回転を切換え、それによって電動機と車軸の間の動力の連結及び遮断を制御することが可能であるため、装置のコンパクト構造を維持したまま、電動機の過剰回転防止と車軸フリクションの低減を図ることができる。
請求項５記載の発明によると、電動機のロータ及び遊星歯車式減速機構のサンギヤに結合された円筒軸内に車軸の一方を同軸に挿入したため、動力伝達装置のコンパクト化を図ることができる。
まず図１を参照して、本発明の動力伝達装置を適用するのに適した車両の駆動機構の一例について説明する。
車両２は、内燃機関４と、電動機６が直列に接続された駆動ユニット８を有するハイブリッド車両であり、駆動ユニット８の動力はトランスミッション１０を介して前輪Ｗｆ側に伝達される一方で、駆動ユニット８とは別に設けられた本発明に係る動力伝達装置１２の動力は後輪Ｗｒ側に伝達されるようになっている。
駆動ユニット８の電動機６と後輪Ｗｒ側の動力伝達装置１２の電動機１４は、パワードライブユニット（ＰＤＵ）１６を介してバッテリ１８に接続され、バッテリ１８から電動機６，１４への電力供給と、各電動機６，１４からバッテリ１８へのエネルギー回生がＰＤＵ１６を介して行われるようになっている。
図２を参照すると、本発明実施形態に係る動力伝達装置１２の縦断面図が示されている。図２において、２０Ａ，２０Ｂは車両の後輪側の左右の車軸である。動力伝達装置１２のハウジング２２は、両車軸２０Ａ，２０Ｂのほぼ中間位置から一方の車軸２０Ｂの外周側を覆うように設けられ、車両２の後部下方に車軸２０Ｂとともに支持固定されている。
ハウジング２２は全体が略円筒状に形成され、その内部には、車軸駆動用の電動機１４と、この電動機１４の駆動回転を減速する遊星歯車式減速機構２４と、遊星歯車式減速機構２４の出力を左右の車軸２０Ａ，２０Ｂに分配する差動装置２６が車軸２０Ａ，２０Ｂと同軸になるように収容配置されている。
ハウジング２２の右側端部内周には、電動機１４のステータ２８が固定設置され、このステータ２８の内周側に環状のロータ３０が回転可能に収容配置されている。電動機１４は、例えば直流ブラシレスモータまたは永久磁石式交流同期型モータである。
ロータ３０の内周部には車軸２０Ｂの外周側を包囲する円筒軸３２が結合され、この円筒軸３２が車軸２０Ｂと同軸となるようにハウジング２２の一方の端部壁２２ａと中間壁２２ｂに軸受け３４，３６を介して支持されている。
円筒軸３２の一端側の外周とハウジング２２の端部壁２２ａの間には、ロータ３０の回転位置情報を電動機１４の制御コントローラ（図示せず）にフィードバックするためのレゾルバ３８が設けられている。
遊星歯車式減速機構２４は、サンギヤ４０と、サンギヤ４０に噛合する複数の２段ピニオンギヤ（２段プラネタリギヤ）４２と、これらの２段ピニオンギヤ４２を支持するプラネタリキャリア４４と、２段ピニオンギヤ４２の外周側に噛合するリングギヤ４６とを備え、電動機１４の駆動力はサンギヤ４０に入力され、遊星歯車式減速機構２４で減速された駆動力がプラネタリキャリア４４を介して出力されるようになっている。
サンギヤ４０は、車軸２０Ｂの外周側に同軸に配置されたスリーブ４８の外周に一体に形成され、スリーブ４８の一端側が電動機１４のロータ３０に結合された円筒軸３２に一体回転可能にスプライン結合されている。
２段ピニオンギヤ４２は、サンギヤ４０に直接噛合する大径の第１ギヤ５０と、この第１ギヤ５０よりも小径の第２ギヤ５２を有し、これらの第１及び第２ギヤ５０，５２が同軸に且つ軸方向にオフセットした状態で一体的に形成され、各々の２段ピニオンギヤ４２はシャフト４３によりプラネタリキャリア４４に回転可能に支持されている。
遊星歯車式減速機構２４のピニオンギヤを２段ピニオンギヤ４２としているのは、大きな減速比を達成するためであり、本実施形態の場合、電動機１４のロータ３０の回転数を約１／９程度に減速可能である。
リングギヤ４６は、ハウジング２２内の第１ギヤ５０の軸方向側方位置に回転可能に配置され、その内周面が小径の第２ギヤ５２に噛合されている。本実施形態の場合、リングギヤ４６の最大半径は、第１ギヤ５０の車軸２０Ｂの中心からの最大距離よりも小さくなるように設定されている。
リングギヤ４６は後述する油圧クラッチ５４の回転ドラム５６に一体回転可能に保持され、この回転ドラム５６を介してハウジング２２内に回転可能に支持されている。
差動装置２６は、遊星歯車式減速機構２４のプラネタリキャリア４４と一体的に形成されたデファレンシャルケース５８を有している。デファレンシャルケース５８にはピニオンシャフト６０が固定され、このピニオンシャフト６０には一対のピニオンギヤ６２ａ，６２ｂが回転自在に支持されており、これら一対のピニオンギヤ６２ａ，６２ｂに噛合する一対のサイドギヤ６４ａ，６４ｂが左車軸２０Ａ及び右車軸２０Ｂにそれぞれスプライン結合されている。
本実施形態においては、プラネタリキャリア４４がデファレンシャルケース５８と一体的に形成されているが、プラネタリキャリア４４とデファレンシャルケース５８を別体部品から構成し、両者をボルト結合等によって結合してもよい。
なお、デファレンシャルケース一体型プラネタリキャリア４４は軸受け６６，６８を介してハウジング２２の中心側の端部壁２２ｃと中間壁２２ｂに回転可能に支持されている。
ところで、ハウジング２２内のリングギヤ４６と端部壁２２ｃの間には円筒状の空間部が確保され、その空間部内に、リングギヤ４６に対する制動機構を構成する油圧クラッチ５４が配置されている。
油圧クラッチ５４は、図３の拡大図に最もよく示されるように、ハウジング２２の内周面にスプライン嵌合された複数の固定プレート７０と、回転ドラム５６の一端側外周面にスプライン嵌合された複数の回転プレート７２が軸方向に交互に配置され、これらのプレート７０，７２が環状のピストン７４によって圧接及び圧接解除操作されるようになっている。
ピストン７４は、ハウジング２２の端部壁２２ｃに形成された環状のシリンダ室７６に進退自在に収容されており、シリンダ室７６への油圧の導入によってピストン７４を前進させ、シリンダ室７６からオイルを排出することによってピストン７４を後退させる。なお、油圧クラッチ５４は図４に示す油圧回路７８に接続されているが、この油圧回路７８については後に詳細に説明する。
さらに詳細に説明すると、ピストン７４は、軸方向前後に第１ピストン壁８０と第２ピストン壁８２を有し、これらのピストン壁８０，８２が円筒状の内周壁８４によって連結されている。
したがって、第１ピストン壁８０と第２ピストン壁８２の間には径方向外側に開口する環状空間が形成されているが、この環状空間は、シリンダ室７６の外壁内周面に固定された仕切り部材８６によって軸方向前後に仕切られている。
ハウジング２２の端部壁２２ｃと第２ピストン壁８２の間は油圧が直接導入される第１作動室８８とされ、仕切り部材８６と第１ピストン壁８０の間は、内周壁８４に形成された貫通口９０を通して第１作動室８８と連通する第２作動室９２とされている。第２ピストン壁８２と仕切り部材８６の間は大気に連通されている。
この油圧クラッチ５４では、第１作動室８８と第２作動室９２に油圧が導入され、第１ピストン壁８０と第２ピストン壁８２に作用する油圧の圧力によって固定プレート７０と回転プレート７２を相互に圧接する。
したがって、軸方向前後の第１、第２ピストン壁８０，８２によって大きな受圧面積を稼ぐことができるため、ピストン７４の径方向の面積を抑えたまま固定プレート７０と回転プレート７２に対する大きな圧接力を得ることができる。
この油圧クラッチ５４では、固定プレート７０がハウジング２２に回転を係止される一方で、回転プレート７２が回転ドラム５６を介してリングギヤ４６を一体的に支持しているため、両プレート７０，７２がピストン７４によって圧接されると、両プレート７０，７２間の摩擦係合によってリングギヤ４６に制動力が作用し、その状態からピストン７４による圧接が解除されると、リングギヤ４６の自由回転が許容される。
ハウジング２２の前方側には図１に概略的に示すように電動オイルポンプ９４が取り付けられている。ハウジング２２の車輪側の端部壁２２ａの外側には、図４に示した油圧回路７８の一部を構成する回路ユニット９６と、油圧クラッチ５４に供給する前段階のオイルを蓄圧状態で貯留するアキュムレータ９８が設けられている。
これらは、一体ブロック状になって、カバー１１６内に収容され、カバー１１６とともに端部壁２２ａに固定されている。アキュムレータ９８の半径方向外側には電動機１４に給電するための給電部１２４が設けられている。
アキュムレータ９８は、カバー１１６によって軸方向に伸長する容積室１１８が画成され、この容積室１１８内に環状のピストン１２０が進退自在に収容され、このピストン１１２０が蓄圧用のスプリング１２２によって付勢されている。
ピストン１２０の右側にはピストン室１２１が画成され、電動オイルポンプ９４からの高圧オイルがこのピストン室１２１に導入されると、スプリング１２２の付勢力に抗してピストン１２０が左方向に移動され、スプリング１２２の付勢力とピストン室１２１内の油圧が釣り合った位置で停止する。
ピストン室１２１内の油圧が減少すると、ピストン１２０はスプリング１２２の付勢力により右方向に移動される。アキュムレータ９８は油圧クラッチ５４を操作するときの圧力を安定させるために設けられている。
次に、図４に示す動力伝達装置の油圧回路７８について説明する。
油圧供給源であるオイルポンプ９４はモータ９５により駆動されてオイル供給を行う。この供給されたオイルを調圧する切替えバルブ１０２に送り、供給圧が設定した油圧以上の場合は、オイルを潤滑と冷却側油路１０４に供給する。
また、供給圧以下の場合は一方向のみオイルを通す逆止弁１１２を通過して油路１１０に導く。ここで、調圧を切替える電磁弁１００にて、後述するアキュムレータ９８の油圧を蓄圧を目的とする高圧と、潤滑とモータ冷却を目的とする低圧の２段の油圧に切替える事ができる。更に、電磁弁１０８にて油圧クラッチ５４の締結と解放の切替えを行うことができる構成とする。
油圧回路７８の作動原理を次に示す。
蓄圧を目的とするアキュムレータ９８の油圧を油圧センサ１１４にて常に監視しておき、このアキュムレータ圧がクラッチトルク容量から決まる設定圧以下になると、油圧センサ１１４からのデータによりＥＣＵが通電指令を電磁弁１００に送ることで、切替えバルブ１０２のスプリング側に油圧が供給される。
切替えバルブ１０２は高い油圧にて調圧されて、逆止弁１１２を通過してアキュムレータ９８のピストン室１２１に導入されてピストン１２０を左方向に押動する。この場合、オイルポンプ９４は比較的に短時間で高負荷運転状態になるように切替えておく必要がある。
アキュムレータ９８の油圧が設定圧以上になると、電磁弁１００の通電を停止して切替えバルブ１０２の調圧を低圧設定にして、潤滑とモータ冷却油路１０４にオイルを供給する。ここで、逆止弁１１２によりオイルは切替えバルブ１０２には戻れないので、油路１１０は高圧にて保持される。
然しながら、電磁弁１０８や逆止弁１１２や油圧回路を構成する油路（セパレートプレート等）から僅かにオイル漏れがあり、この漏れたオイルをアキュムレータ９８のピストン１２０が右方向に押動して補充することにより、比較的に長い時間クラッチトルク容量分の油圧を保持できる。
これにより、オイルポンプ９４は低負荷運転を比較的に長い時間継続可能となる。この低負荷運転状態では、オイルを潤滑とモータ冷却側油路１０４に供給する。
本実施形態の場合、油圧回路７８の主要部７８Ａは、ハウジング２２の端部壁２２ａに回路ユニット９６として一体に形成されている。したがって、別途回路を設けるための専用部材を付加する場合に比較して、動力伝達装置１２全体を小型化することができる。
ハウジング２２内には、電動機１４と遊星歯車式減速機構２４と差動装置２６の各下部領域にまたがるようにオイル貯留部１２６が設けられている。この実施形態においては、ハウジング２２の内部が中間壁２２ｂによって軸方向に２分されているが、この中間壁２２ｂには図示しない貫通孔が形成され、貫通孔を介してオイルと空気が自由に連通し得るようになっている。
したがって、ここでは略円形断面のハウジング２２の底部のほぼ全域がオイルの貯留部１２６として機能するため、別途オイルパンを設けることなく十分なオイルをハウジング２２内に貯めておくことができる。
なお本実施形態の場合、ハウジング２２内の車軸駆動用の電動機１４の上方には、図２に示すように潤滑オイルの供給部ａ，ｂ，ｃが設けられているが、電動機１４のステータ２８の上方側には複数の滴下孔（図示省略）を有するカバー１２７が設置され、潤滑オイルが一定箇所に集中することなく複数の敵下孔を通してステータ２８上に均一に滴下し、ステータ２８を冷却するように工夫されている。
図５を参照すると、本発明実施形態に係るデファレンシャルケース５８一体型プラネタリキャリア４４の斜視図が示されている。図６は図５に示したプラネタリキャリア４４の正面図である。
プラネタリキャリア４４は軸方向に離間した一対の環状部材１２８，１３０を円周方向に等間隔離間した複数の（本実施形態の場合３個）連結部１３２により連結して構成されている。連結部１３２は半径方向外側に向けて開口する略Ｖ字形状をしている。
本実施形態のプラネタリキャリア４４は連結部１３２を略Ｖ字形状としたことを特徴とするものであるが、このＶ字形状の連結部１３２を採用するのに至った過程について図９及び図１０の比較例を参照して説明する。
図９は比較例のデファレンシャルケース５８一体型プラネタリキャリア４４Ｂの斜視図を示している。この比較例のプラネタリキャリア４４Ｂにおいては、一対の環状部材１２８，１３０は円周方向に等間隔離間した３個の円弧状連結部１４０により一体的に連結されている。
この比較例のプラネタリキャリア４４Ｂでは、図１０に示すようにプラネタリキャリア４４Ｂが回転されると、２段ピニオンギヤ４２の大径の第１ギヤ５０及び円弧状連結部１４０がオイル貯留部１２６に貯留されたオイル中に浸漬される。
よって、大径の第１ギヤ５０の撹拌抵抗に加えて連結部１４０による撹拌抵抗も発生する。この撹拌抵抗により、駆動及び回生時の動力伝達効率が低下して、燃費悪化の一要因となる。
また、プラネタリキャリア４４Ｂが回転すると、大径の第１ギヤ５０によりオイルが上方に掻き揚げられるが、円弧状の連結部１４０が設けられているため、この掻き揚げられたオイルがプラネタリキャリア４４Ｂ内からオイル貯留部１２６に落下することができず、プラネタリキャリア内に捕獲される。
その結果、オイル貯留部１２６内に貯留されたオイルの油面が低下し、車両の旋回、急発進、登坂、降坂時等にはオイルストレーナの吸い込み口が露出し、オイル内に空気が混入されたエアレーションが発生し易くなる。エアレーションが発生すると油圧クラッチ５４の推力が低下し、クラッチ５４が滑ってクラッチ制御が困難となる。
また、円弧状の連結部１４０はギヤ反力に対してねじり方向の剛性は十分あるが、ラジアル方向の曲げ力に対する剛性は十分ではない。よって、ラジアル方向の曲げ力に対する剛性を十分確保し、ギヤ音を低減するためには、円弧状連結部１４０の肉厚を十分厚くする必要があるが、プラネタリキャリア全体の重量が増加し現実的でない。
図５乃至図７に示した第１実施形態のプラネタリキャリア４４は、上述した問題点を解決するために考案されたものであり、プラネタリキャリア４４の第１及び第２環状部材１２８，１３０を一体的に連結する連結部１３２を半径方向外側に向けて開口する略Ｖ字形状にしたことを特徴とするものである。
図５に示すように、第１及び第２環状部材１２８，１３０はそれぞれ複数の貫通穴１２８ａ，１３０ａを有しており、これらの貫通穴１２８ａ，１３０ａにそれぞれ２段ピニオンギヤ４２を回転可能に支持するシャフト４３が挿入固定される。
連結部１３２を半径方向外側に向けて開口する概略Ｖ字形状としたことにより、連結部１３２の肉厚をそれほど厚く取らなくても、ギヤ半力に対する十分なねじり剛性及びラジアル方向の曲げ剛性を確保することができる。
図７を参照すると明らかなように、Ｖ形状連結部１３２は軸受け１３４のアウターレースが嵌合するボス１３６と一体的に形成されている。また、Ｖ形状連結部１３２と２段ピニオンギヤ４２の大径の第１ギヤ５０との間のクリアランスは最小となるように、例えば２〜３ｍｍに設定されている。
このように第１ギヤ５０とＶ形状連結部１３２との間のクリアランスを最小に設定するのは、このクリアランス中に第１ギヤ５０により掻き揚げられたオイルが滞留するのをできるだけ抑制するためである。
更に、プラネタリキャリア４４が回転する際の連結部１３２の撹拌抵抗を防止するために、Ｖ形状連結部１３２の最外径位置はオイル貯留部１２６に貯留されたオイルの動的油面１３８よりも上方に設定されている。
図８は第２実施形態に係るプラネタリキャリア４４Ａを示している。この実施形態においては、Ｖ形状連結部１３２Ａはボス１３６から離間しており、第１及び第２環状部材１２８，１３０のみに一体的に連結されている。本実施形態においても、図７に示した第１実施形態と同様な効果を挙げることができる。
第１実施形態のプラネタリキャリア４４によると、プラネタリキャリア４４が回転すると２段ピニオンギヤ４２の大径の第１ギヤ５０によりオイルが掻き揚げられるが、Ｖ形状連結部１３２は半径方向外側に向けて開口しているため、プラネタリキャリア４４の回転が継続すると掻き揚げられたオイルはオイル貯留部１２６に落下し、プラネタリキャリア４４内に捕獲されて滞留することはない。よって、オイル貯留部１２６内に貯留されたオイルの動的油面の過度の低下が防止され、エアレーションの発生が防止される。
以下、上述した実施形態に係る動力伝達装置の作用について説明する。まず、動力伝達装置１２によって後輪Ｗｒ側の車軸２０Ａ，２０Ｂを駆動する場合には、電動オイルポンプ９４の油圧を油圧クラッチ５４に供給して同クラッチ５４をオンにし、固定プレート７０と回転プレート７２を摩擦係合させることによってリングギヤ４６をハウジング２２に対して固定する。
リングギヤ４６が固定されると、遊星歯車式減速機構２４はその減速比が固定され、サンギヤ４０とプラネタリキャリア４４の間でロス無く駆動力が伝達されるようになる。したがって、このとき電動機１４の駆動力は、遊星歯車式減速機構２４によって設定減速比に減速され、差動装置２６を通して車両左右の車軸２０Ａ，２０Ｂに伝達される。
一方、この動力伝達装置１２による走行が行われているときに、例えば、下り坂等で後輪Ｗｒの回転速度が電動機１４の駆動要求速度よりも大きくなった場合には、油圧クラッチ５４内のオイルを排出することによって同クラッチ５４をオフにし、それによってリングギヤ４６の制動を解放する。
リングギヤ４６の回転が自由になると、車軸２０Ａ，２０Ｂ側の余剰回転に応じてリングギヤ４６がハウジング２２内で空転するようになり、その結果、電動機１４のロータ３０が車軸２０Ａ，２０Ｂ側の回転力によって強制的に回されることがなくなる。
したがって、本実施形態の動力伝達装置１２によると、装置の大幅な体積増加を招くことなく、電動機１４の過剰回転の防止と、車軸フリクションの軽減を図ることができる。
特に、この動力伝達装置１２においては、遊星歯車式減速機構２４のピニオンギヤ（プラネタリギヤ）４２を、サンギヤ４０に噛合する大径の第１ギヤ５０とこの第１ギヤ５０よりも小径の第２ギヤ５２を同軸に設けた２段ピニオンギヤとしたため、大きな減速比をとることができる。
さらに、第２ギヤ５２の外周側にリングギヤ４６を配置して、リングギヤ４６を第２ギヤ５２に噛合するようにしているため、サンギヤ４０と噛合する２段ピニオンギヤ４２の第１ギヤ５０の直径を大きく維持したまま、リングギヤ４６の外径を十分に小さくすることができる。
このため、リングギヤ４６と油圧クラッチ５４を収容するケーシング２２の外径を小さく維持し、動力伝達装置１２の径方向外側方向への張り出しを少なくすることが可能である。したがって、この動力伝達装置１２を採用した場合には、車軸２０Ｂ周りの地上高を容易に高めることができる。
また、本実施形態においては、油圧クラッチ５４の供給圧を蓄圧するアキュムレータ９８が車軸２０Ｂの外周側に環状に且つ同軸に配置されているため、装置の径方向外側への張り出し量を大きくすることなく、十分な蓄圧容量を確保することができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、電動機１４に変えて他の駆動源を採用することも可能であり、本発明に係る動力伝達装置を後輪側ではなく、前輪側に採用することも可能である。
また、上記の実施形態では、多板式の油圧クラッチをリングギヤの制動機構として用いたが、単板式の油圧クラッチや電磁式のクラッチを制動機構として用いることも可能である。
本発明の動力伝達装置を適用可能な車両駆動系の概略構成を示す図である。 本発明実施形態の動力伝達装置の縦断面図である。 図２に示した動力伝達装置の一部拡大断面図である。 油圧制御システムの油圧回路図である。 第１実施形態のプラネタリキャリアの斜視図である。 図５に示したプラネタリキャリアの正面図である。 第１実施形態のプラネタリキャリアの作用を説明するための概略構成図である。 第２実施形態のプラネタリキャリアの作用を説明するための概略構成図である。 比較例に係るプラネタリキャリアの斜視図である。 比較例の作用を示すための概略構成図である。
符号の説明
４ 内燃機関
６ 電動機
８ 駆動ユニット
１２ 動力伝達装置
１４ 電動機
１６ パワードライブユニット
１８ バッテリー
２０Ａ，２０Ｂ 車軸
２２ ハウジング
２４ 遊星歯車式減速機構
２６ 差動装置
２８ ステータ
３０ ロータ
３２ 円筒軸
４０ サンギヤ
４２ ２段ピニオンギヤ
４４ プラネタリキャリア
４６ リングギヤ
５０ 第１ギヤ
５２ 第２ギヤ
５４ 油圧クラッチ
５８ デファレンシャルケース
１２８，１３０ 環状部材
１３２ Ｖ形状連結部
１３８ 動的油面

Claims (5)

  1. 駆動源からの駆動力を左右の車軸に伝達する車両の動力伝達装置であって、
    ハウジングと、
    前記駆動源に連結された遊星歯車式減速機構と、
    該遊星歯車式減速機構と同軸に配置され、前記左右の車軸に連結された差動装置と、
    前記ハウジングの下部領域に設けられたオイル貯留部とを具備し、
    前記遊星歯車式減速機構は前記駆動源に連結されたサンギヤと、該サンギヤに噛合する大径の第１ギヤと該第１ギヤの軸方向側部に一体的に形成された第２ギヤとからなる２段ピニオンギヤと、該２段ピニオンギヤを担持するプラネタリキャリアと、前記２段ピニオンギヤの前記第２ギヤに噛合するリングギヤとを含んでおり、
    前記差動装置は前記プラネタリキャリアと一体的に形成されたデファレンシャルケースを含んでおり、
    前記プラネタリアキャリアは軸方向に互いに離間した第１及び第２環状部材と、該第１及び第２環状部材を連結する半径方向外側に向けて開口する略Ｖ字形状の複数の連結部とを含んでいることを特徴とする車両の動力伝達装置。
  2. 前記Ｖ形状連結部と前記２段ピニオンギヤの第１ギヤの外周との間のクリアランスは最小に設定されていることを特徴とする請求項１記載の車両の動力伝達装置。
  3. 前記Ｖ形状連結部の最外径位置は前記オイル貯留部に貯留されたオイルの動的油面よりも上方に設定されていることを特徴とする請求項１または２記載の車両の動力伝達装置。
  4. 前記リングギヤと前記ハウジングの間に設けられた、リングギヤとハウジングを係合してリングギヤに制動力を付与する制動機構を更に具備したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両の動力伝達装置。
  5. 前記駆動源は電動機から構成され、
    前記電動機のロータ及び前記遊星歯車式減速機構のサンギヤに結合された円筒軸を更に具備し、
    該円筒軸内に前記車軸の一方が同軸に挿入されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両の動力伝達装置。
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