JP2007278372A - トルク伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動モータの大型化に伴う張り出しと、封入オイルの減量を可能にする。
【解決手段】 入力軸３上に配置された電動モータ５と、出力軸７上に配置されたデファレンシャル装置９と、入力軸３と出力軸７との間に配置された中間軸１１と、入力軸３と中間軸１１と出力軸７とを連結して設けられた減速機構１３とを備え、入力軸３の回転中心線ＣＬ１は出力軸７の回転中心線ＣＬ２より鉛直方向の下部側に配置され、中間軸１１の回転中心線ＣＬ２は入力軸３の回転中心線ＣＬ３より鉛直方向の下部側に配置されている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電動モータの駆動回転を減速して（駆動トルクを増幅して）車輪に伝達するトルク伝達装置に関する。

特許文献１に記載された「四輪駆動車両の動力伝達装置」に記載された装置は、電動モータの駆動回転を減速機構で減速して車軸側に伝達するように構成されたトルク伝達装置である。これらはオイルが封入されたケーシングに収容されており、減速機構は、電動モータ側入力軸と中間軸との間に設けられた前段の減速ギヤ組と、中間軸と差動機構側出力軸との間に設けられた後段の減速ギヤ組から構成されている。

特許文献１の装置では中間軸が電動モータ側入力軸と差動機構側出力軸とを結ぶ線より下方に位置している。
特開２００２−２００９２８号公報

上記のようなトルク伝達装置では、電動モータの回転軸心を他の回転軸心に比べ鉛直方向最下位に配置しているので、電動モータを大型にすると電動モータがそれだけ張り出してハウジングも大型化し、車載性が低下する恐れがあり、また、出力軸となる駆動ギヤ機構の回転軸心を入力軸及び中間軸の２つの回転軸心に対して鉛直方向上方に配置しているので、ハウジング内の封入オイル量が多く必要となる。

従って、電動モータの大型化に伴う張り出しを抑制することが難しく、また、出力軸の潤滑のために多量のオイル量を必要とするので、封入オイルを充分に減量することができない。

そこで、この発明は、電動モータと入力軸、中間軸及び出力軸からなる減速機構とを備え、電動モータの大型化に伴う張り出しを抑制し、封入オイルの減量を可能にするトルク伝達装置の提供を目的としている。

請求項１のトルク伝達装置は、駆動源としての電動モータと、電動モータと連結する入力軸と、車輪側に連結する出力軸と、前記入力軸と出力軸との間に配置された中間軸と、前記入力軸と中間軸と出力軸とを連結して設けられた減速機構とを備え、前記電動モータの駆動回転を前記減速機構で減速し前記車輪側へ伝達するトルク伝達装置であって、前記入力軸の回転軸心は、前記出力軸の回転軸心より鉛直方向の下部側に配置され、前記中間軸の回転軸心は、前記入力軸の回転軸心より鉛直方向の下部側に配置されていることを特徴とする。

請求項２のトルク伝達装置は、請求項１に記載されたトルク伝達装置であって、前記入力軸、中間軸及び出力軸を収容すると共に、オイルが封入された静止側ケーシングを備え、前記中間軸の鉛直方向上部側で、前記静止側ケーシングにエアブリーザが取り付けられていることを特徴とする。

請求項３のトルク伝達装置は、請求項２に記載されたトルク伝達装置であって、前記エアブリーザが、車両の加速、減速、旋回、傾斜地走行などに伴って前記オイルの液面が変化してもオイルの吹き出しを抑制できる位置に取り付けられていることを特徴とする。

請求項４のトルク伝達装置は、請求項３に記載されたトルク伝達装置であって、前記エアブリーザの周辺に前記静止側ケーシング内の空間を区画する壁部が設けられたことを特徴とする。

請求項１のトルク伝達装置は、電動モータ側入力軸の回転軸心を中間軸の回転軸心より鉛直方向上部側に配置したので、電動モータを大型にしても鉛直方向下方側への張り出しがそれだけ抑制されるから、静止側ケーシングの大型化と装置の車載性低下を抑制しながら、電動モータを大型化することによって駆動力を強化することができる。

また、中間軸を入力軸と出力軸より鉛直方向下部側に配置したことによって鉛直方向最下位に配置される中間軸を十分に潤滑しながら中間軸より鉛直方向上位に配置された出力軸の潤滑も十分に行うように各回転軸心が鉛直方向に配置されるので、封入オイルを減量することができる上に、オイルを減量しても、減速機構（減速ギヤ組の各ギアの噛み合い部）が充分に潤滑・冷却される。

請求項２のトルク伝達装置は、エアブリーザを中間軸間の鉛直方向上部に配置したので、減速機構のギアによる撥ね掛けオイルとエアブリーザとの距離が大きくなり、オイルの吹き出しがそれだけ効果的に抑制される。

請求項３のトルク伝達装置は、エアブリーザが、加速、減速、旋回、傾斜地走行など、車両の発進、停止、走行に伴うオイルレベル（油面）変化が生じてもオイルの吹き出しを防止することができる。

請求項４のトルク伝達装置は、静止側ケーシング内に区画壁部を設けエアブリーザの周辺を区画すればブリーザ室の壁部寸法が中間軸側に干渉することなく設定自由度を向上できるのでオイルの撥ね掛け機能が最も大きい出力軸側からの撥ね掛けオイルをこの壁部で遮断することが可能になり、オイルの吹き出し防止機能をさらに向上させることができる。

〈一実施例〉
図１〜図６によってトルク伝達装置１（一実施例）の説明をする。トルク伝達装置１は４輪駆動車に用いられており、この４輪駆動車はエンジンを原動機にした主駆動側としての左右前輪側の動力系と、電動モータを原動機にした副駆動側としての左右後輪側（車輪側）の動力系から構成され、トルク伝達装置１は後輪側の動力系に用いられている。また、左右の方向はこの４輪駆動車及び図１と図２での左右の方向である。

［トルク伝達装置１の特徴］
トルク伝達装置１は、回転軸心ＣＬ１をもつ入力軸３と同軸に配置された電動モータ５と、回転軸心ＣＬ３をもつ大径ギヤ４３（出力軸）と同軸に配置されたアウターデフケース７（出力軸）とを有する。リヤデフ９（出力軸の一部、及び出力機構としてのデファレンシャル装置）と、入力軸３と大径ギヤ４３との間に配置された回転軸心ＣＬ２をもつ中間軸１１と、入力軸３と中間軸１１と大径ギヤ４３とを連結して設けられた減速機構１３とを備えている。なお、デファレンシャル装置の出力部は左右の車輪側に連結する。

また、入力軸３の回転中心線ＣＬ１（入力軸の回転軸心）は、大径ギヤ４３の回転中心線ＣＬ３（出力軸の回転軸心）の鉛直方向下部側に配置され、中間軸１１の回転中心線ＣＬ２（中間軸の回転軸心）は、入力軸３の回転中心線ＣＬ１の鉛直方向下部側に配置されており、オイルが封入された静止側ケーシング１５に収容されている。

さらに、図２〜図４と図６のように、中間軸１１の鉛直方向上部側で（さらに定義すると入力軸の回転軸心と出力軸の回転軸心との間で中間軸の外径に対して鉛直方向上方において）オイルの吹き出しを抑制するエアブリーザ１７がケーシング１５の内壁面に取り付けられており、エアブリーザ１７が、車両の加速、減速、旋回、傾斜地走行などに伴うオイルの液面レベル（ＯＬ）が変化してもオイルの吹き出しを抑制できる位置に取り付けられている。

［４輪駆動車の動力系の構成］
上記４輪駆動車の前輪側動力系は、エンジン及び電動モータからなるハイブリッド動力源と、このハイブリッド動力源に駆動連結するトランスミッションと、フロントデフ（エンジンの駆動力を左右の前輪に配分するデファレンシャル装置）と、前車軸と、左右の前車輪などから構成されており、エンジンの駆動力はトランスミッションからフロントデフに伝達され、前車軸を介して左右の前輪に配分される。

また、後輪側動力系は、トルク伝達装置１と、後車軸と、左右の後車輪と、コントローラなどから構成されており、トルク伝達装置１は電動モータ５の駆動力をリヤデフ（出力軸）９から後車軸を介して左右の後車輪に配分する。

［トルク伝達装置１の構成］
図１のように、トルク伝達装置１の入力軸３は、左端部をニードルベアリング１９により、中央部をボールベアリング２１により、それぞれケーシング１５に支持されており、その右端部には電動モータ５の出力軸がスプライン連結されている。大径ギヤ４３とアウターデフケース７は、並列配置されたボールベアリング２５，２５によりリヤデフ９のインナーデフケース２７に支持されており、中間軸１１は、左端部をボールベアリング２９により、右端部をニードルベアリング３１により、それぞれケーシング１５に支持されている。

減速機構１３は、前段の減速ギヤ組３３と後段の減速ギヤ組３５から構成されており、前段の減速ギア組３３は互いに噛み合った小径ギア３７と大径ギア３９から構成されており、後段の減速ギア組３５は互いに噛み合った小径ギア４１と大径ギア４３から構成されている。減速ギア組３３の小径ギア３７は入力軸３の左端部に一体形成され、大径ギア３９は中間軸１１上に固定されている。また、減速ギア組３５の小径ギア４１は中間軸１１に一体形成され、大径ギア４３は上記アウターデフケース７の左端部（一端部）に溶接されている。

減速機構１３を介して電動モータ５の駆動力を受ける出力機構としてのリヤデフ９は、上記のアウターデフケース７及びデフケース２７、多板式のメインクラッチ（断続クラッチ）４５及びパイロットクラッチ４７、カムリング４９、ボールカム５１、プレッシャープレート５３、アーマチャ５５、リターンスプリング５７、ロータ５９、ベベルギア式の差動機構６１、電磁コイル６３、コントローラなどから構成されている。

メインクラッチ４５はアウターデフケース７とインナーデフケース２７との間に配置され、パイロットクラッチ４７はアウターデフケース７とカムリング４９との間に配置され、ボールカム５１はカムリング４９とプレッシャープレート５３との間に設けられ、カムリング４９はインナーデフケース２７上で相対回転自在に支持され、プレッシャープレート５３はインナーデフケース２７に軸方向移動自在にスプライン連結され、アーマチャ５５はパイロットクラッチ４７とプレッシャープレート５３との間に配置され、リターンスプリング５７はインナーデフケース２７とプレッシャープレート５３の間でプレッシャープレート５３をメインクラッチ４５の締結解除方向に付勢している。ロータ５９は磁性材料で作られておりアウターデフケース７の右開口部に固定され、インナーデフケース２７は左端部をボールベアリング６５によってケーシング１５に支持され、右端部をボールベアリング６５と電磁コイル６３のコア６７とを介してケーシング１５に支持されており、電磁コイル６３のリード線はコネクター２３（図２と図４）を介してデフキャリヤ１５の外部に引き出され、コントローラを介して車載バッテリーに接続されている。

差動機構６１は、インナーデフケース２７に固定されたピニオンシャフト６９と、ピニオンシャフト６９上に支持されたピニオンギア７１と、ピニオンギア７１と噛み合った左右の出力側サイドギア７３，７５からなり、サイドギア７３，７５は後車軸７７，７９（図２）を介してそれぞれ左右の後車輪に連結されている。

コア６７と、ロータ５９と、パイロットクラッチ４７と、アーマチャ５５によって電磁コイル６３の磁路が形成されており、コントローラは、電磁コイル６３の励磁、励磁電流の制御、励磁停止を行う。電磁コイル６３が励磁されるとアーマチャ５５が吸引されてパイロットクラッチ４７が締結され、トルクを受けてボールカム５１が作動し、そのカムスラスト力によりプレッシャープレート５３が左方に移動してメインクラッチ４５が締結され、後輪側に電動モータ５の駆動力が伝達される。なお、このクラッチ４５の制御は断続制御であるが、電磁コイル６３の励磁電流を中間制御すると、パイロットクラッチ４７の滑り率が変化してボールカム５１のカムスラスト力が変わり、後輪側に伝達される駆動力の大きさが制御され、このような中間制御を車両の旋回時に行うと旋回性と車体の安定性とが向上する。

また、電磁コイル６３の励磁を停止するとパイロットクラッチ４７の連結が解除され、リターンスプリング５７の付勢力によってプレッシャープレート５３が右方に押し返されてメインクラッチ４５の連結が解除され、インナーデフケース２７から後輪までが切り離される。

また、コントローラは電動モータ５の駆動、回転数調整、駆動停止などを行うと共に、通常の走行中は電動モータ５を停止させると共に、メインクラッチ４５によるリヤデフ９での駆動力遮断を行って後輪側動力系の作動を停止させ、車両を前輪側動力系による２輪駆動状態にする。また、大きな駆動力が必要になると、電動モータ５を駆動させると共にリヤデフ９のメインクラッチ４５を連結し、後輪側動力系を作動させて車両を４輪駆動状態にする。後輪側動力系が作動すると、電動モータ５の駆動力は減速ギア組３３，３５によって後輪の走行回転数域まで減速され（トルクが増幅され）差動機構６１から左右の後輪に配分される。

ケーシング１５には封入オイルによってオイル溜りが設けられている。このオイル溜りは、図５と図６のように、静止状態でオイルレベルＯＬ８１を呈しており、減速ギヤ組３３，３５、メインクラッチ４５、パイロットクラッチ４７、ボールカム５１、差動機構６１などを潤滑・冷却し、これらを正常に作動させる。

図５と図６のように、ケーシング１５の入力軸３と中間軸１１間の鉛直方向上部側には区画壁部８４、８５、８６、８８、９０が周辺に位置してブリーザ室８３が設けられており、エアブリーザ１７はこのブリーザ室８３内に開口するように配置され、ブリーザ室８３と外部とを連通してケーシング１５内部の圧力上昇を抑制している。

また、他の回転中心線ＣＬ１、ＣＬ３より下方に配置されている中間軸１１の回転中心線ＣＬ２の上方（鉛直方向上部側）に取り付けられたエアブリーザ１７に合わせてブリーザ室８３を設けたことにより、図６のように、ブリーザ室８３の壁部８５の寸法を中間軸１１側に臨ませてそれだけ深くすることが可能になり、撥ね掛けオイル量が最も大きい大径ギア４３（リヤデフ９）からの撥ね掛けオイル８７をこの壁部８５によってブリーザ室８３から遮断することができるので、オイルの吹き出し防止機能がさらに向上している。

また、エアブリーザ１７は、入力軸３の回転中心線ＣＬ１と大径ギヤ４３の回転中心線ＣＬ３との間であって入力軸３と中間軸１１間の鉛直方向上部側で、車両の加速、減速、旋回、傾斜地走行などに伴ってオイルレベルＯＬ（油面レベル）が変化しても、オイルの吹き出しを抑制できる位置に取り付けられている。

図５は、車両が旋回走行や傾斜地走行したときに生じるオイルレベルＯＬの傾斜を示している。矢印１０１は右旋回時や左下がり斜面走行時の傾斜であり、矢印１０３は左旋回時や右下がり斜面走行時の傾斜であり、いずれも傾斜したオイルレベルＯＬの最上部がブリーザ室８３に届かないので、エアブリーザ１７から外部へのオイルの吹き出しが効果的に防止される。

また、図６は、車両の発進、加速、登坂走行、及び、停止、減速、降坂走行時に生じるオイルレベルＯＬの傾斜を示している。矢印１０５は発進、加速、登坂走行時の傾斜であり、矢印１０７は停止、減速、降坂走行時の傾斜であり、いずれも傾斜したオイルレベルＯＬの最上部がブリーザ室８３に届かないので、エアブリーザ１７から外部へのオイルの吹き出しが効果的に防止される。

［トルク伝達装置１の効果］
トルク伝達装置１は、電動モータ５側の入力軸３の回転中心線ＣＬ１を出力軸としての大径ギヤ４３の回転中心線ＣＬ３の鉛直方向下部側に配置したので、電動モータ５を大型にしても下方側への張り出しがそれだけ抑制され、電動モータ５の大型化によって駆動力を強化することができる上に、ケーシング１５の大型化と装置１の車載性低下も抑制される。

また、中間軸１１の回転中心線ＣＬ２を入力軸３の回転中心線ＣＬ１よりさらに鉛直方向下部側に配置したので、入力軸３ＣＬ１と出力軸としての大径ギヤ４３の回転中心線ＣＬ３との軸間距離Ｓ（図２）が短くなり、装置１がさらにコンパクト化され、車載性が向上する。

また、このコンパクト化に伴ってケーシング１５が小型化されれば、封入オイルを減量することができる上に、封入オイルを減量しても、中間軸１１を最下部に配置したので減速機構１３（減速ギヤ組３３，３５の各ギアの噛み合い部）を充分に潤滑・冷却することができる。

また、エアブリーザ１７を入力軸３と中間軸１１の間での鉛直方向上部に配置したことにより、減速機構１３のギアによる撥ね掛けオイルとエアブリーザ１７との距離が大きくなるので、オイルの吹き出しがそれだけ効果的に防止される。

また、エアブリーザ１７の取り付け位置を上記のように工夫したので、車両の発進、停止、走行中の加減速、旋回、あるいは、傾斜地走行などに伴うオイルレベルＯＬの変化に拘わらず、オイルの吹き出しがさらに効果的に防止される。

また、中間軸１１側にエアブリーザ１７が設けられたケーシング１５の内壁面を基点として深く形成した壁部８５によって大径ギア４３からの多量の撥ね掛けオイル８７がブリーザ室８３から遮断されるので、オイルの吹き出し防止機能がさらに向上している。

［本発明の範囲に含まれる他の態様］
（１）入力軸３と出力軸とを連結する中間軸１１は、１つに限られるものではなく、複数の軸をなして入力軸と出力軸との間で直列に噛み合うものであっても良く、プラネタリーギヤ機構を用いたものであっても良い。そして、中間軸１１１が複数ある場合には、そのうちのいずれか一つが出力軸の回転軸心より鉛直方向下方に回転軸心が位置するようにケーシング内に支持されれば良い。

（２）電動モータ５を駆動源とする副駆動側のシステムを前輪側に配置して主駆動側のシステムを後輪側に配置しても良い。また、副駆動システムを車両に単独搭載する２輪駆動の電動車両であっても良い。

（３）出力軸は、実施例のようなデファレンシャル装置を構成として含むものに限らず、他の例としては例えば大径ギヤ４３が直接、車軸側に連結する構成であって良い。

トルク伝達装置１の断面図である。 トルク伝達装置１の上面図である。 トルク伝達装置１の左側面図である。 トルク伝達装置１の右側面図である。 走行時のオイルレベルＯＬ変化を示すトルク伝達装置１の後面図である。 走行時のオイルレベルＯＬ変化を示すトルク伝達装置１の左側面図である。

符号の説明

１ トルク伝達装置
３ 入力軸
５ 電動モータ
７ アウターデフケース（出力軸）
１１ 中間軸
１３ 減速機構
１５ 静止側ケーシング
１７ エアブリーザ
４３ 大径ギヤ（出力軸）
ＣＬ１ 入力軸３の回転中心線（回転軸心）
ＣＬ２ 中間軸１１の回転中心線（回転軸心）
ＣＬ３ 出力軸の回転中心線（回転軸心）
ＯＬ オイルレベル

Claims (4)

1. 駆動源としての電動モータと、電動モータと連結する入力軸と、車輪側に連結する出力軸と、前記入力軸と出力軸との間に配置された中間軸と、前記入力軸と中間軸と出力軸とを連結して設けられた減速機構とを備え、前記電動モータの駆動回転を前記減速機構で減速し前記車輪側へ伝達するトルク伝達装置であって、
   前記入力軸の回転軸心は、前記出力軸の回転軸心より鉛直方向の下部側に配置され、
   前記中間軸の回転軸心は、前記入力軸の回転軸心より鉛直方向の下部側に配置されていることを特徴とするトルク伝達装置。
2. 請求項１に記載されたトルク伝達装置であって、
   前記入力軸、中間軸及び出力軸を収容すると共に、オイルが封入された静止側ケーシングを備え、
   前記中間軸の鉛直方向上部側で、前記静止側ケーシングにエアブリーザが取り付けられていることを特徴とするトルク伝達装置。
3. 請求項２に記載されたトルク伝達装置であって、
   前記エアブリーザが、車両の加速、減速、旋回、傾斜地走行などに伴って前記オイルの液面が変化してもオイルの吹き出しを抑制できる位置に取り付けられていることを特徴とするトルク伝達装置。
4. 請求項３に記載されたトルク伝達装置であって、
   前記エアブリーザの周辺に前記静止側ケーシング内の空間を区画する壁部が設けられたことを特徴とするトルク伝達装置。
   

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