JP2008057723A - 動力伝達装置および車両 - Google Patents

Abstract

【課題】攪拌抵抗が低減された動力伝達装置および該装置を備えた車両を提供する。
【解決手段】動力伝達装置は、内部にオイルが貯留されたカウンタギヤ室２２０と、カウンタギヤ室２２０の内部において正回転方向と逆回転方向とに回転し、動力を伝達するとともにカウンタギヤ室２２０内のオイルを掻き上げるカウンタギヤ３００と、カウンタギヤ３００に掻き上げられたオイルが流れ込む流入部９１０Ａを有するキャッチタンク９１０と、キャッチタンク９２０と、流入部９１０Ａを開閉する蓋１０００とを備える。カウンタギヤ３００が正回転方向に回転する際には、ケーシング２００内からキャッチタンク９２０に向かうオイルの流れにより蓋１０００が閉じられ、カウンタギヤ３００が逆回転方向（矢印ＤＲ２´方向）に回転する際には、蓋１０００は流入部９１０Ａを解放し、流入部９１０Ａからキャッチタンク９１０にオイルが流入する。
【選択図】図６

Description

本発明は、動力伝達装置および車両に関し、特に、回転体の回転によりケーシング内のオイルを掻き上げる動力伝達装置および該装置を備えた車両に関する。

回転体の回転によりケーシング内のオイルを掻き上げる動力伝達装置が従来から知られている。

たとえば、特開２００５−２０１３１６号公報（特許文献１）においては、潤滑油を貯留する貯留室と、該貯留室内の潤滑油に浸されている歯車により掻き上げられた潤滑油を貯留するリザーバタンクとを備えた車軸駆動装置が開示されている。
特開２００５−２０１３１６号公報

動力伝達装置の動作時に、回転体のオイルに浸される部分が大きいと、オイルがかき回されることによる攪拌抵抗が増大することが懸念される。特許文献１に記載の構造では、逆回転時には潤滑油をリザーバタンクに向けて掻き上げることができないため、貯留室内のオイルの掻き上げ効率が必ずしも十分でない場合がある。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ケーシング内のオイルが攪拌されることによる攪拌抵抗が低減された動力伝達装置および該装置を備えた車両を提供することにある。

本発明に係る動力伝達装置は、内部にオイルが貯留されたケーシングと、ケーシングの内部において第１と第２の方向に回転し、動力を伝達するとともにケーシング内のオイルを掻き上げる回転体と、回転体に掻き上げられたオイルが流れ込む流入部を有する第１と第２のオイル貯留部と、第２のオイル貯留部の流入部を開閉する蓋とを備え、回転体が第１の方向に回転する際には、ケーシング内から第１のオイル貯留部に向かうオイルの流れにより蓋が閉じられ、回転体が第２の方向に回転する際には、蓋は流入部を解放し、該流入部から第２のオイル貯留部にオイルが流入する。

より具体的には、第２のオイル貯留部はケーシング内から第１のオイル貯留部に向かうオイル通路を規定する壁を含み、壁に開孔部を形成することで第２のオイル貯留部の流入部が形成され、蓋は壁に対して回転可能に取り付けられる。

上記構成によれば、回転体の第１の方向への回転により、第１のオイル貯留部にオイルが掻き上げられることに加えて、回転体の第２の方向への回転により、第２のオイル貯留部にオイルが掻き上げられる。この結果、オイルの掻き上げ効率が向上し、ケーシング内の油面の高さが低減される。そして、ケーシング内のオイルが攪拌されることによる攪拌抵抗が低減される。

上記動力伝達装置は、好ましくは、ケーシング内に設けられ、回転体に動力を与える回転電機をさらに備える。

本発明に係る車両は、上述した動力伝達装置を備える。これにより、攪拌抵抗が低減された動力伝達装置を備えた車両が提供される。

本発明によれば、動力伝達装置において、ケーシング内のオイルが攪拌されることによる攪拌抵抗を低減することができる。

以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。

図１は、本発明の１つの実施の形態に係る動力伝達装置を含む電動車両を示した図である。図１を参照して、「車両」であるハイブリッド車両１は、前輪ＦＷと、後輪ＲＷと、前輪駆動用のフロント駆動ユニット２と、エンジン３と、後輪駆動用のリア駆動ユニット４と、ＥＣＵ（Electrical Control Unit）５と、アクセルペダル６と、ＰＣＵ（Power Control Unit）７と、バッテリ８とを備える。

エンジン３は、前輪ＦＷの駆動に用いられる。フロント駆動ユニット２は、フロント駆動用モータジェネレータ（図示せず）を内蔵し、エンジン３および／またはフロント駆動用モータジェネレータによって発生したトルクによって、前輪ＦＷを駆動する。フロント駆動用モータジェネレータは、前輪ＦＷあるいはエンジン３によって回転されるときには、発電機として動作させることができる。

リア駆動ユニット４は、後輪ＲＷの駆動用の「回転電機」であるモータジェネレータ１００と、モータジェネレータ１００を収納するケーシング２００と、「減速機構」としてのカウンタギヤ３００と、ディファレンシャルギヤ４００と、クラッチ（図示せず）とを含む。クラッチは、モータジェネレータ１００と、後輪ＲＷに接続された車軸との間に設けられる。クラッチの締結時には、モータジェネレータ１００による発生トルクが車軸に伝達されて、後輪ＲＷを駆動することができる。また、減速時等において、後輪ＲＷによってモータジェネレータ１００が回転されるときには、モータジェネレータ１００は発電機として動作する。

「制御装置」として設けられるＥＣＵ５へは、アクセルペダル６に配置された位置センサによって検出されるアクセル踏込み量／踏込み速度を始めとする各種センサからの運転状況・車両状況を示す情報が入力される。運転状況を示す情報には、上記のアクセル位置センサの出力の他に、車輪速度センサ出力、車体勾配センサ出力などが含まれる。さらに、車両状況として、モータジェネレータ１００の動作条件を示す、モータジェネレータ１００の温度センサ・電流センサ・回転速度センサ出力などが入力される。ＥＣＵ５は、入力されたこれらの情報に基づき、ハイブリッド車両１に関する種々の制御を統合的に行なう。

ＰＣＵ７は、ハイブリッド車両１内で必要となる電力変換器を総括的に示すものである。すなわち、ＰＣＵ７は、直流電力を交流電力に変換するインバータ（図示せず）や直流電圧の電圧レベルを変換するＤＣ−ＤＣコンバータ（図示せず）等を含む。特に、このインバータは、バッテリ８から供給される直流電力をモータ駆動のための交流電力に変換し、かつ、エンジン３によってモータジェネレータが駆動された際、あるいはモータジェネレータ自身の回生制動動作の際に発電された交流電圧をバッテリ８を充電する直流電圧に変換する。ＤＣ−ＤＣコンバータは、主として、エアコン等補機用の電源電圧に適したレベルへ直流電圧を変換するために用いられる。

バッテリ８、フロント駆動ユニット２およびリア駆動ユニット４と、ＰＣＵ７との間には、給電ケーブル９Ａ，９Ｂ，９Ｃがそれぞれ配設されて電力が伝達される。

本実施の形態では、ハイブリッド車両１の走行は、基本的には、フロント駆動ユニット２による前輪ＦＷの駆動（ＦＦモード）によって行なわれる。しかし、たとえば登坂時など高出力が要求される場合や、低摩擦係数路走行時には、４輪駆動走行（４ＷＤモード）が行なわれる。このように、ハイブリッド車両１において、リア駆動ユニット４は間欠的に駆動される。

４ＷＤモード時には、ＥＣＵ５内でクラッチ締結要求フラグがオンされ、これに応答して上記クラッチを締結することにより、モータジェネレータ１００の出力トルクを後輪ＲＷの車軸へ伝達して、前輪ＦＷに加えて後輪ＲＷが駆動される。また、減速・制動時にも、上記クラッチを締結することにより、モータジェネレータ１００を発電機として作動させて、バッテリ８の充電用のエネルギーを回収することができる。

図２は、「駆動装置」としてのリア駆動ユニット４の構成を示した図である。図２を参照して、リア駆動ユニット４は、モータジェネレータ１００、ケーシング２００、カウンタギヤ３００およびディファレンシャルギヤ４００の他に、アウトプットシャフト５００と、オイルシール６００と、ドライブシャフト受け部７００と、キャッチタンク９１０，９２０，９３０とを含んで構成される。

モータジェネレータ１００は、回転シャフト１１０と、ロータ１２０と、ステータ１３０とを含んで構成される。回転シャフト１１０は、軸受１００Ａを介してケーシング２００に対して回転可能に保持されている。また、回転シャフト１１０は、インプットギヤ１５０とスプライン嵌合されている。ロータ１２０は、回転シャフト１１０に固設されている。ステータ１３０は、ステータコア１３１と、ステータコイル１３２とを含んで構成される。

インプットギヤ１５０は、軸受１５０Ａを介してケーシング２００に対して回転可能に保持されている。インプットギヤ１５０は、カウンタギヤ３００と組合わされる。これにより、インプットギヤ１５０の動力がカウンタギヤ３００に伝達される。

カウンタギヤ３００は、軸受３００Ａを介してケーシング２００に対して回転可能に保持されている。カウンタギヤ３００は、ディファレンシャルギヤ４００と組合わされる。これにより、カウンタギヤ３００の動力がディファレンシャルギヤ４００に伝達される。

ディファレンシャルギヤ４００は、リングギヤ４１０と、ピニオンギヤ４２０と、サイドギヤ４３０とを含んで構成される。ディファレンシャルギヤ４００は、軸受４００Ａを介してケーシング２００に対して回転可能に保持されている。

ケーシング２００には、モータジェネレータ１００を収納するモータジェネレータ室２１０と、カウンタギヤ３００におけるインプットギヤ１５０と噛み合う部分を収納するカウンタギヤ室２２０と、ディファレンシャルギヤ４００を収納するディファレンシャルギヤ室２３０とが形成されている。

ハイブリッド車両１の前進時において、リア駆動ユニット４が後輪ＲＷを駆動する際、および、リア駆動ユニット４が後輪ＲＷに駆動される際には、モータジェネレータ１００の回転シャフト１１０およびインプットギヤ１５０は、矢印ＤＲ１方向に回転する。インプットギヤ１５０と噛み合うカウンタギヤ３００は、矢印ＤＲ２方向に回転する。そして、カウンタギヤ３００と噛み合うディファレンシャルギヤ４００のリングギヤ４１０は、矢印ＤＲ１方向に回転する。

ディファレンシャルギヤ４００の左右のサイドギヤ４３０には、それぞれアウトプットシャフト５００が接続されている。アウトプットシャフト５００は、回転シャフト１１０と同軸上に設けられる。回転シャフト１１０には軸方向の貫通孔が形成されており、アウトプットシャフト５００は該貫通孔に挿通される。また、アウトプットシャフト５００は、軸受５００Ａを介してケーシング２００に対して回転可能に保持されている。

アウトプットシャフト５００は、ドライブシャフト受け部７００に接続されている。アウトプットシャフト５００およびドライブシャフト受け部７００が位置するケーシング２００には、オイルシール６００が設けられている。ドライブシャフト受け部７００はドライブシャフト８００を介して後輪ＲＷに接続されている。以上の構成により、モータジェネレータ１００に後輪ＲＷを駆動させ、また、後輪ＲＷにモータジェネレータ１００を駆動させることができる。

ケーシング２００の底部には、オイルが貯留されている。ディファレンシャルギヤ４００のリングギヤ４１０やカウンタギヤ３００が回転すると、ケーシング２００内に貯留されたオイルが掻き上げられる。リア駆動ユニット４は、キャッチタンク９１０，９２０，９３０を有する。キャッチタンク９１０，９３０は車両前方側に位置し、キャッチタンク９２０は車両後方側に位置する。リングギヤ４１０やカウンタギヤ３００により掻き上げられたオイルは、キャッチタンク９１０，９２０，９３０に貯留される。

図３は、リア駆動ユニット４におけるオイルの流れ等を説明する図である。図３を参照して、カウンタギヤ室２２０の底部に貯留されたオイルは、車両の前進時においては、正方向（矢印ＤＲ２方向）に回転するカウンタギヤ３００により矢印ＤＲ９２０方向に掻き上げられてキャッチタンク９２０内に流入し、車両の後退時においては、逆方向に回転するカウンタギヤ３００により矢印ＤＲ９１０方向に掻き上げられてキャッチタンク９１０内に流入する。また、ディファレンシャルギヤ室２３０の底部に貯留されたオイルは、車両の前進時においては、正方向（矢印ＤＲ１方向）に回転するリングギヤ４１０により矢印ＤＲ９１０方向に掻き上げられてキャッチタンク９１０に流入し、車両の後退時においては、逆方向に回転するリングギヤ４１０により矢印ＤＲ９２０方向に掻き上げられてキャッチタンク９２０内に流入する。

カウンタギヤ室２２０およびディファレンシャルギヤ室２３０内のオイルが掻き上げられることで、カウンタギヤ室２２０およびディファレンシャルギヤ室２３０内のオイル面が低下する。このとき、モータジェネレータ室２１０内のオイルが矢印ＤＲ２２０方向，ＤＲ２３０方向に流れてカウンタギヤ室２２０およびディファレンシャルギヤ室２３０に供給される。この結果、モータジェネレータ室２１０内のオイル面高さが低下する。

キャッチタンク９１０内に貯留されたオイルは、左右（図３中）の軸受３００Ａおよび右側（図３中）の軸受４００Ａに向けて供給される。キャッチタンク９２０に貯留されたオイルは、左右（図３中）の軸受１５０Ａ、左側（図３中）の軸受４００Ａおよび右側（図３中）の軸受１００Ａに向けて供給される。また、キャッチタンク９１０内に貯留されたオイルは、矢印ＤＲ９３０方向に流れてキャッチタンク９３０に流入する。キャッチタンク９３０に貯留されたオイルは、左側（図３中）の軸受１００Ａおよび軸受５００Ａに向けて供給される。キャッチタンク９１０，９２０，９３０から供給されたオイルは、ケーシング２００内の各部の潤滑用／冷却用に用いられる。なお、キャッチタンク９１０，９２０は連通路を介して互いに連通している。

キャッチタンク９１０，９２０，９３０からケーシング２００内の各部に供給されるオイルの流路、および、キャッチタンク９１０，９２０の連通路には、それぞれオリフィス９４０が設けられており、流量調整が行なわれている。また、図３中の破線矢印はリア駆動ユニット４内のエアの流れを示す。ケーシング２００内の圧力が増大した際には、ケーシング２００内のエアがブリーザ２４０を介してケーシング２００の外部に排出される。

図４は、リア駆動ユニット４におけるキャッチタンク９２０周辺の構造を示した図である。図４を参照して、カウンタギヤ３００が正方向（車両が前進する方向）に回転することにより、カウンタギヤ室２２０内のオイルがキャッチタンク９２０に向けて矢印ＤＲ９２０方向に掻き上げられ、キャッチタンク９２０に流入する。キャッチタンク９２０に貯留されたオイルは、オイル通路９２１に流入する。オイル通路９２１に流入したオイルは、ケーシング２００内に流入する。ケーシング２００内に流入したオイルは、軸受１００Ａ，１５０Ａ，３００Ａ，４００Ａ，５００Ａの潤滑／冷却やモータジェネレータ１００の冷却などに利用される。

車両の走行時に、ケーシング２００内の油面高さが高すぎると、カウンタギヤ３００やディファレンシャルギヤ４００などの回転体がオイルを攪拌することによる抵抗（攪拌抵抗）が増大し、リア駆動ユニット４の動作効率が低下することが懸念される。したがって、ケーシング２００内のオイルをキャッチタンクに向けて効率よく掻き上げることは重要である。そこで、本実施の形態では、カウンタギヤ３００の正回転時（車両の前進時）に加えて該ギヤの逆回転時（車両の後退時）にもケーシング２００に貯留されたオイルの掻き上げを行なう。

図５，図６は、それぞれ、リア駆動ユニット４における正回転時，逆回転時のカウンタギヤ３００によるオイルの掻き上げの態様を示した図である。

図５，図６を参照して、キャッチタンク９１０，９２０は、それぞれ、流入部９１０Ａ，９２０Ａを有する。カウンタギヤ３００により掻き上げられたオイルは、流入部９１０Ａ，９２０Ａを介してキャッチタンク９１０，９２０に流入する。キャッチタンク９１０は、壁９１１により規定される。壁９１１に開孔部を設けることで、キャッチタンク９１０の流入部９１０Ａが形成される。そして、壁９１１は、キャッチタンク９１０を規定すると同時に、ケーシング２００内からキャッチタンク９２０に向かうオイル通路９２２を規定する。蓋１０００はヒンジ１１００を介して壁９１１に対して回転可能に取り付けられる。

車両の前進時においては、図５に示すように、カウンタギヤ３００は矢印ＤＲ２方向に回転する。これにより、カウンタギヤ室２２０の底部に貯留されたオイルは、矢印ＤＲ９２０方向に掻き上げられる。矢印ＤＲ９２０方向に掻き上げられたオイルの流れにより、蓋１０００は、キャッチタンク９１０の流入部９１０Ａを閉じるように回転する。以上の結果として、カウンタギヤ室２２０内のオイルがキャッチタンク９２０内に流入する。

他方、車両の後退時においては、図６に示すように、カウンタギヤ３００は矢印ＤＲ２方向と逆の方向（矢印ＤＲ２´方向）に回転する。これにより、カウンタギヤ室２２０の底部に貯留されたオイルは、矢印ＤＲ９１０方向に掻き上げられる。ここで、蓋１０００は、その重みにより下方向に回転し、キャッチタンク９１０の流入部９１０Ａは開放されている。以上の結果として、カウンタギヤ室２２０内のオイルがキャッチタンク９１０内に流入する。

以上説明したように、本実施の形態のリア駆動ユニット４によれば、カウンタギヤ３００の正方向の回転によりキャッチタンク９２０にオイルが掻き上げられることに加えて、カウンタギヤ３００の逆方向の回転によりキャッチタンク９１０にオイルが掻き上げられる。この結果、オイルの掻き上げ効率が向上し、ケーシング２００におけるカウンタギヤ室２２０内の油面の高さが低減される。そして、ケーシング２００内のオイルが攪拌されることによる攪拌抵抗が低減される。

また、本実施の形態では、簡単な構造でケーシング２００内のオイルの掻き上げを促進することができるので、ケーシング２００内のオイル掻き上げ促進のためにリア駆動ユニット４が過度に大型化することが抑制される。図４に示されるように、リア駆動ユニット４は、車両のフロアパネル１０の下部に設けられる。フロアパネル１０の下部のスペースは限られているため、リア駆動ユニット４には小型化が要求される。本実施の形態によれば、この小型化の要求を満たしながら、リア駆動ユニット４のケーシング２００内のオイルの掻き上げを促進することが可能である。

なお、上記の例では、カウンタギヤ室２２０内のカウンタギヤ３００について説明したが、同様の思想をディファレンシャルギヤ室２３０内のディファレンシャルギヤ４００に適用することは、当然に可能である。

上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る「動力伝達装置」としてのリア駆動ユニット４は、内部にオイルが貯留されたケーシング２００と、ケーシング２００の内部において「第１の方向」である矢印ＤＲ２方向と「第２の方向」である矢印ＤＲ２´方向とに回転し、動力を伝達するとともにケーシング２００内のオイルを掻き上げる「回転体」としてのカウンタギヤ３００と、カウンタギヤ３００に掻き上げられたオイルが流れ込む「第１のオイル貯留部」としてのキャッチタンク９２０および「第２のオイル貯留部」としてのキャッチタンク９１０と、キャッチタンク９１０の流入部９１０Ａを開閉する蓋１０００とを備え、カウンタギヤ３００が矢印ＤＲ２方向（正方向）に回転する際には、ケーシング２００内からキャッチタンク９２０に向かうオイルの流れにより蓋１０００が閉じられ、カウンタギヤ３００が矢印ＤＲ２´方向（逆方向）に回転する際には、蓋１０００は流入部９１０Ａを解放し、流入部９１０Ａからキャッチタンク９１０にオイルが流入する。

より具体的には、キャッチタンク９１０はケーシング２００内からキャッチタンク９２０に向かうオイル通路９２２を規定する壁９１１を含み、壁９１１に開孔部を形成することでキャッチタンク９１０の流入部９１０Ａが形成される。ここで、蓋１０００は壁９１１に対して回転可能に取り付けられる。

なお、上記の例では、「動力伝達装置」の例としてのリア駆動ユニット４について説明したが、同様の思想は、たとえば「手動変速機」においても適用可能である。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の１つの実施の形態に係る動力伝達装置を含む電動車両を示した図である。 本発明の１つの実施の形態に係る動力伝達装置の構成を示した図である。 図２に示される動力伝達装置におけるオイルの流れを説明する図である。 本発明の１つの実施の形態に係る動力伝達装置におけるキャッチタンク周辺の構造を示した図である。 本発明の１つの実施の形態に係る動力伝達装置における正回転時のカウンタギヤによるオイルの掻き上げの態様を示した図である。 本発明の１つの実施の形態に係る動力伝達装置における逆回転時のカウンタギヤによるオイルの掻き上げの態様を示した図である。

符号の説明

１ ハイブリッド車両、２ フロント駆動ユニット、３ エンジン、４ リア駆動ユニット、５ ＥＣＵ、６ アクセルペダル、７ ＰＣＵ、８ バッテリ、９Ａ，９Ｂ，９Ｃ 給電ケーブル、１０ フロアパネル、１００ モータジェネレータ、１１０ 回転シャフト、１２０ ロータ、１３０ ステータ、１３１ ステータコア、１３２ ステータコイル、１５０ インプットギヤ、２００ ケーシング、２１０ モータジェネレータ室、２２０ カウンタギヤ室、２３０ ディファレンシャルギヤ室、２４０ ブリーザ、３００ カウンタギヤ、４００ ディファレンシャルギヤ、４１０ リングギヤ、４２０ ピニオンギヤ、４３０ サイドギヤ、５００ アウトプットシャフト、６００ オイルシール、７００ ドライブシャフト受け部、８００ ドライブシャフト、９１０，９２０，９３０ キャッチタンク、９１０Ａ，９２０Ａ 流入部、９１１ 壁、９２１，９２２ オイル通路、９４０ オリフィス、１０００ 蓋、１１００ ヒンジ。

Claims (4)

1. 内部にオイルが貯留されたケーシングと、
   前記ケーシングの内部において第１と第２の方向に回転し、動力を伝達するとともに前記ケーシング内のオイルを掻き上げる回転体と、
   前記回転体に掻き上げられた前記オイルが流れ込む流入部を有する第１と第２のオイル貯留部と、
   前記第２のオイル貯留部の流入部を開閉する蓋とを備え、
   前記回転体が前記第１の方向に回転する際には、前記ケーシング内から前記第１のオイル貯留部に向かう前記オイルの流れにより前記蓋が閉じられ、
   前記回転体が前記第２の方向に回転する際には、前記蓋は前記流入部を解放し、該流入部から前記第２のオイル貯留部に前記オイルが流入する、動力伝達装置。
2. 前記第２のオイル貯留部は前記ケーシング内から前記第１のオイル貯留部に向かうオイル通路を規定する壁を含み、
   前記壁に開孔部を形成することで前記第２のオイル貯留部の流入部が形成され、
   前記蓋は前記壁に対して回転可能に取り付けられる、請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記ケーシング内に設けられ、前記回転体に動力を与える回転電機をさらに備えた、請求項１または請求項２に記載の動力伝達装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の動力伝達装置を備えた、車両。

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