JP2012097873A - 電気自動車用減速差動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遊星ギヤ型の減速機と差動装置とからなる電気自動車用減速差動装置において、潤滑手段として油浴潤滑を採用して装置の小型軽量化を図り、１充電当たりの走行距離を延ばす一方、潤滑油が回転方向へ移動されることによって潤滑油の掻き上げが不十分となる問題を解決することである。
【解決手段】遊星ギヤ型の減速機１２及び差動装置１３、潤滑手段１４の組み合わせからなる電気自動車用減速差動装置において、潤滑手段１４として油浴潤滑手段を採用し、減速差動ケーシングの最下端点の両側に複数個所の突出部１０９からなる潤滑油抑制手段を設け、潤滑油の移動を抑制するようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、モータを駆動源とした電気自動車用減速差動装置に関し、特に小型軽量化することで、レイアウト上の制限を減少し、１充電当たりの走行距離を延ばすことに特長がある。

電気自動車用減速差動装置として従来から知られているものは、電動モータ、遊星ギヤ型減速機、遊星ギヤ型差動装置及び潤滑手段の組み合わせにより構成されている。前記減速機は前記電動モータの出力シャフトと一体化された入力シャフトを備え、前記差動装置は前記減速機の減速出力を入力とするとともに同軸上で対向した２出力シャフトを備えている。前記の２出力シャフトに左右の車輪に作用する負荷の差に応じた回転を分配出力するように構成されている（特許文献１、２）。

前記減速機は、電気自動車においては、電動モータが小型軽量化され高速回転するため、これを減速して車輪に伝達する必要があることから設けられる。また、差動装置に遊星ギヤ機構が用いられるのは、傘歯車型のものに比べて軸方向の長さが小さくなり装置全体を小型化できることなどの理由による。さらに、小型化の要請から、前記差動装置に設けられる２出力シャフトのうち一方の出力シャフトを減速機入力シャフト及びモータ出力シャフトの内部を貫通させる構造が採られる。

また、前記減速差動装置の潤滑手段として、油圧ポンプとその油圧ポンプ駆動用の電動モータを装備することも従来から知られている（特許文献３）。

特開平８−４２６５６号公報 特開平７−３２３７４１号 特開平１１−１９０４１７号公報

潤滑手段として前記のような油圧ポンプを用いれば、必要個所に潤滑油を十分に供給できることはいうまでもないが、油圧ポンプを用いると、その容積分だけ装置が大型化し、重量が増す問題がある。また、油圧ポンプを駆動する電動モータが電力を消費することになるため、１充電当たりの走行距離を少しでも延ばしたい電気自動車にとっては好ましくない問題である。

このため、油圧ポンプに代わる潤滑手段として、油浴潤滑を採用することにより、装置の小型軽量化を図りレイアウト上の制限を減少させ、１充電当たりの走行距離を延ばすことが考えられる。油浴潤滑の場合は、減速機及び差動装置の回転部品の一部に潤滑油の掻き上げ部が設けられる。

しかし、油浴潤滑においては、前記の掻き上げ部が車輪の回転速度で次々潤滑油の層中を通過するので、潤滑油全体が回転方向へ押され、ケーシングの内周面に沿って上向きに移動拡散する傾向を生じる。このため、潤滑油の層が浅くなり、潤滑が必要な部材が潤滑油の層中に没入できないか、没入できたとしても没入量が少ないため、潤滑油量が不足することがある。

そこで、この発明は、電気自動車の潤滑手段として油浴潤滑を採用して装置の小型軽量化を図りレイアウト上の制限を減少させ、１充電当たりの走行距離を延ばす一方、潤滑油の移動を抑制することによって掻き上げ量を十分に確保することにより、良好な潤滑ができるようにすることを課題とする。併せて、減速機と差動装置において主要な潤滑対象となるピニオンシャフト軸受に潤滑油を十分に行き渡らせ、確実な潤滑を図ることを他の課題とする。

前記の課題を解決するために、この発明は、電動モータ、遊星ギヤ型の減速機、前記減速機と同軸状態に配置された遊星ギヤ型の差動装置及び潤滑手段の組み合わせからなり、前記減速機は前記電動モータの出力シャフトと一体化された入力シャフトを備え、前記差動装置は前記減速機の減速出力を入力とするとともに同軸上で対向した２出力シャフトを備え、その２出力シャフトに差動回転を分配出力するように構成され、前記潤滑手段として油浴潤滑が採用された電気自動車用減速差動装置において、前記減速機及び差動装置を収納したケーシングはこれらの回転中心と同芯の円筒状内周面を有し、前記円筒状内周面の最下端の両側部の所要範囲に潤滑油の回転方向への移動を抑制する移動抑制手段が設けられた構成としたものである。

前記の構成において、ケーシングの底部に溜められた潤滑油は、装置の回転部品がその層中に没入して回転するため、回転方向へ拡散移動する傾向が生じるが、ケーシングの内周面に設けられた移動抑制手段によってその移動が抑制される。このため、潤滑油は最下端点の両側に留まることができ、油浴潤滑手段の掻き上げ部が十分深く潤滑油の層中に没入することができる。

なお、前記の移動抑制手段の具体的な構成としては、ケーシングの内周壁面に設けられた突出部を周方向に所要数配置した構成を採ることができる。また、減速部側と差動装置側に分けてそれぞれ移動抑制手段を設けた構成を採ることもできる。

また、減速側及び差動装置側のピニオンシャフト軸受に潤滑油を十分に行き渡らせる手段として、差動側リングギヤ及び差動側キャリヤの各円板部に設けられた径方向の給油案内溝を設けた構成を採ることによって、その給油案内溝を経た給油ルートによって当該ピニオンシャフト軸受に確実に潤滑油を供給することができる。

以上のように、この発明によれば、油浴潤滑を採用したことにより油圧ポンプが不要となり、装置の小型軽量化を図ることができ、これにより自動車のレイアウト上の制限を著しく減少させ、また、１充電当たりの走行距離を延ばすことができる。

特に、ケーシング底部に溜まった潤滑油の回転方向への移動を抑制することができるので、給油案内溝等の掻き上げ部による潤滑油の掻き上げを確実に行うことができる。

さらに、減速側ピニオンシャフト軸受及び差動側ピニオンシャフト軸受の潤滑は、それぞれ特有の給油ルートをもつことにより、確実な潤滑を行うことができる。

図１は、実施形態１の断面図である。 図２は、同上の一部拡大断面図である。 図３（ａ）は、減速差動ケーシングの正面図、図３（ｂ）はその断面図である。 図４は、減速差動ケーシングの斜視図である。 図５（ａ）は、図１のＸ１−Ｘ１線の断面図、図５（ｂ）は減速側キャリヤと減速側ピニオンシャフトを組み合わせた状態の一部を示す拡大断面図である。 図６（ａ）は、減速側ピニオンギヤの正面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＸ２−Ｘ２線の断面図である。 図７（ａ）は、減速側キャリヤの正面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＸ３−Ｘ３線の断面図である。 図８は、図１のＸ４−Ｘ４線の断面図である。 図９（ａ）は、差動側リングギヤの正面図、図９（ｂ）は図９（ａのＸ５−Ｘ５線の断面図、図９（ｃ）は減速側ピニオンシャフトと組み合わせた状態の一部を示す拡大断面図である。 図１０（ａ）は、差動側サンギヤの正面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＸ６−Ｘ６線の断面図である。 図１１は、差動側キャリヤの正面図である。 図１２（ａ）は図１１のＸ７−Ｘ７線の断面図、図１２（ｂ）は図１１のＸ８−Ｘ８線の断面図、図１２（ｃ）及び図１２（ｄ）は差動側ピニオンギヤとの組み合わせた状態の一部を示す拡大断面である。 図１３（ａ）は、差動側キャリヤ補助部材の正面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＸ９−Ｘ９線の断面図である。 実施形態１の要部の分解断面図である。 図１５（ａ）は、減速側抑制部による抑制作用の説明図、図１５（ｂ）は差動側抑制部による抑制作用の作用説明図である。

以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
[実施形態１]

実施形態１に係る電気自動車用減速差動装置は、図１及び図２に示したように、電動モータ１１、その電動モータ１１と同軸状態に軸方向に配置された遊星ギヤ型の減速機１２、その減速機１２と同軸状態に軸方向に配置された遊星ギヤ型の差動装置１３及び前記減速機１２と差動装置１３に共通の油浴潤滑手段１４とによって構成される。

これらの装置を収納したケーシング１５は、電動モータ１１を収納したモータケーシング１５ａと、減速機１２及び差動装置１３を収納した減速差動ケーシング１５ｂ並びにケーシング蓋１５ｃを組み合わせたものである。モータケーシング１５ａの一端部が開放され、その開放端が減速差動ケーシング１５ｂによって閉塞されている。減速差動ケーシング１５ｂも一端が開放され、その開放端がケーシング蓋１５ｃによって閉塞されている。

前記の減速差動ケーシング１５ｂは、図３及び図４に示したように、閉塞壁１０１のセンターに軸穴１０２が設けられ、その閉塞壁１０１の周縁に軸穴１０２と同芯の円筒部１０３が設けられたものである。円筒部１０３の内部には、閉塞壁１０１側に減速機収納部１０４（図３（ｂ）参照）、開放端側に差動装置収納部１０５が設けられる。

減速機収納部１０４には、閉塞壁１０１側から順に減速側キャリヤ収納部１０６、段差部３４、減速側キャリヤ収納部１０６より大径の減速側リングギヤ収納部１０７が設けられる。差動装置収納部１０５も前記軸穴１０２と同芯の円筒状の内周面を有し、その内周面は、前記減速側リングギヤ収納部１０７と同一径に形成されている。

前記減速側キャリヤ収納部１０６の使用状態において、その内径面の最下端点Ａ（図３（ａ）参照）から、周方向両側にみた９０°の範囲内に、対称形となる配置態様で潤滑油の移動抑制手段としての減速側抑制部１０８が設けられている。減速側抑制部１０８は、周方向に一定間隔をおいて４個所に設けられた径方向内向きの突出部１０９によって構成される。各突出部１０９は減速側キャリヤ収納部１０６の幅（軸方向長さ）と一致する幅を有し、後述の減速側キャリヤ３２と干渉しない範囲の高さ（径方向長さ）を有する。但し、幅は１０６の幅と一致する必要はない。

一方、差動装置収納部１０５の内径面においても、その使用状態の最下端点Ｂの両側の９０°の範囲内に、対称形となる配置で潤滑油の移動抑制手段としての差動側抑制部１１０が設けられている。この差動側抑制部１１０も周方向に一定間隔をおいて設けられた突出部１１１によって構成される。ただし、この場合の突出部１１１は、後述の差動側リングギヤ４９との干渉を避けるため、前記の突出部１０９よりも背が低く形成され（約５分の一）、軸方向長さは当該収納部１０５の全幅（減速側キャリヤ収納部１０６の幅の約５倍）にわたる長さの凸状となっている。但し、軸方向長さは１０５の全幅にわたる必要はない。

前記の減速側抑制部１０８及び差動側抑制部１１０は、後述のように、周方向に移動する潤滑油に対する抵抗体となり、最下端点Ａ、Ｂの部分が最も深く、その両側にできるだけ一定レベルで留まるように、潤滑油の移動を抑制する作用を行う。
なお、図示の場合、減速側抑制部１０８及び差動側抑制部１１０の両方を設けた場合を示しているが、いずれか一方を設ける場合がある。これらの単独、又は両方の抑制部１０８、１１０によって「特許請求の範囲」にいう「潤滑油の移動抑制手段」が構成される。

電動モータ１１は前記モータケーシング１５ａの内周面に固定されたステータ１６と、その内径側においてモータ出力シャフト１７にコア１８と一体に取り付けられたロータ１９によって構成される。

前記モータ出力シャフト１７は中空であり、その外端部はモータケーシング１５ａとの間に介在された出力シャフト支持軸受２１によって支持され、内端部は減速機１２のセンターに挿入される。前記出力シャフト支持軸受２１はシール付き深溝玉軸受によって構成される。前記モータ出力シャフト１７のうち減速機１２のセンターに挿入された部分は、減速機入力シャフト２２となっている。

前記減速機入力シャフト２２の部分が減速差動ケーシング１５ｂとの間に介在された入力シャフト支持軸受２３によって支持される。この入力シャフト支持軸受２３も深溝玉軸受によって構成される。

減速機１２は、前記減速機入力シャフト２２の先端部外周面に一体に設けられた減速側サンギヤ２７（図３（ａ）参照）、その外径側において前記減速差動ケーシング１５ｂの内径面に同軸状態に固定された減速側リングギヤ２８、前記サンギヤ２７とリングギヤ２８の間において周方向の３個所に等間隔をおいて介在された減速側ピニオンギヤ２９及び減速側キャリヤ３２（図１参照）により構成される。この減速機１２は、前述の減速機収納部１０４に収納される。

減速側ピニオンギヤ２９はサンギヤ２７とリングギヤ２８に噛み合う。また、
前記ピニオンギヤ２９は針状ころ軸受により構成されたピニオンシャフト軸受３３（図２、図３（ａ）参照）を介して減速側ピニオンシャフト３１によって支持される。

前記減速側ピニオンギヤ２９は、図６に示したように、そのシャフト穴３７の周りの３等分位置に軸方向に貫通された潤滑穴３８が設けられる。各潤滑穴３８は周方向に湾曲した長穴によって形成される。潤滑穴３８は、後述のように、油浴潤滑によって掻き上げられ跳ね飛ばされた潤滑油の通り穴となる機能とともに、ピニオンギヤ２９の軽量化を図る機能を有する。潤滑穴３８は、ピニオンギヤ２９の強度を維持する範囲内で前記の機能を最大限に発揮し得る大きさに形成される。

なお、潤滑穴３８の前記の機能は、後述の他の部材の潤滑穴、即ち減速側キャリヤ３２の潤滑穴４５（図７参照）、差動側サンギヤ５１の潤滑穴５６（図８、図１０参照）、差動側リングギヤ４９の潤滑穴９７（図９参照）及び差動側キャリヤ５４の潤滑穴６５（図１１参照）についても同様である。

前記減速側ピニオンシャフト３１の両端部は、図２に示したように、それぞれ減速側キャリヤ３２と後述の差動側リングギヤ４９の円板部４９ｂによって支持される。

図５（ｂ）に示したように、減速側ピニオンシャフト３１の内部に油溜め用の中空部８５が設けられる。中空部８５は、差動側リングギヤ４９側の一端部が開放され、減速側キャリヤ３２側の他端部は閉塞されている。中空部８５の内部８５ｂは開放側端部８５ａに比べ大径に形成され内部８５ｂに潤滑油を溜め易くなっている。その中空部８５に通じた径方向の給油穴８８が設けられる。給油穴８８はピニオンシャフト３１の外径面に開放される。ピニオンシャフト３１の外径面は、ピニオンシャフト軸受３３の転走面となっている。

前記ピニオンシャフト３１の減速側キャリヤ３２に支持された端部において、径方向に貫通したピン穴８９が設けられる（図５（ｂ）参照）。また、反対側の差動側リングギヤ４９に支持されたピニオンシャフト３１の端面には、開放側端部８５ａの内径面に通じた径方向のシャフト溝８７が設けられる。ピン穴８９は、貫通していなくても良い。

前記減速側リングギヤ２８は、前述の減速側リングギヤ収納部１０７に収納され。前記の段差部３４（図２、図３（ｂ）参照）にその側面を当てることにより位置決めされ固定される。

前記減速側キャリヤ３２は、前記の減速側キャリヤ収納部１０６（図３（ｂ）参照）に収納され、図２に示したように、減速差動ケーシング１５ｂの閉塞壁１０１と、減速側ピニオンギヤ２９との間において、減速機入力シャフト２２の回りに径方向のすき間ｈをおいて嵌合される。減速側キャリヤ３２は、図７に示したように、中心穴３９を有する環状板によって形成され、その回転半径は、減速差動ケーシング１５ｂの内底面に溜められた潤滑油の油面（図１参照）に潜るように設定される。

前記減速側キャリヤ３２の中心穴３９と外周縁との間において、前記ピニオンシャフト３１が挿通される３個所のシャフト穴４１が同じＰＣＤ上に等間隔で設けられる。各シャフト穴４１の径方向の外周縁に径方向と直角の切欠き面４２が形成され、その切欠き面４２からシャフト穴４１に達するネジ穴４３が径方向に設けられる。

前記のシャフト穴４１に挿通された前記のピニオンシャフト３１は、ネジ穴４３から挿入されたピン４４ａ（図２参照）がピン穴８９（図５（ｂ）参照）に貫通され、そのピン４４ａの先端部に止めネジ４４ｂをねじ込むことによって固定される。ピン穴８９は、貫通していなくとも良い。

前記ネジ穴４３の相互間の前記ＰＣＤ上に、３個所の潤滑穴４５が設けられる（図７参照）。各潤滑穴４５は周方向に湾曲した長穴によって形成される。さらに、各潤滑穴４５の外径側に対向した３個所において、外周縁から軸方向内向き（差動装置１３の方向）に掻き上げ凸部４６がそれぞれ設けられる。この掻き上げ凸部４６は、後述のように、先端部が差動側リングギヤ４９に挿入結合され、回転時に潤滑油を掻き上げる作用を行うものであり、前述の油浴潤滑手段１４の一部を構成する。

また、図２に示したように、前記減速差動ケーシング１５ｂの閉塞壁１０１に対向した減速側キャリヤ３２の面に、前記中心穴３９の周縁に沿った一定幅の段差部４０（図７（ｂ）参照）が設けられ、その段差部４０に針状ころによって構成されたスラスト軸受４７が取り付けられる。そのスラスト軸受４７を前記の減速差動ケーシング１５ｂの閉塞壁１０１に当接させることにより、減速側キャリヤ３２に作用するスラスト力を受け、その減速側キャリヤ３２を円滑に回転させるようにしている。

なお、減速側ピニオンギヤ２９の軸方向の一方の端面と減速側キャリヤ３２との間、及び同じく他方の端面と差動側リングギヤ４９の円板部４９ｂとの間において、それぞれピニオンシャフト３１の回りにワッシャ２０が介在され（図２参照）、これによって前記ピニオンギヤ２９を円滑に回転させるようにしている。

前記入力シャフト支持軸受２３はスラスト軸受４７よりも電動モータ１１側に寄った位置に設けられているので（図２参照）、減速側キャリヤ３２の中心穴３９やスラスト軸受４７によって当該軸受２３への潤滑油の供給を妨げることが無いように配慮しなければならない。

このため、この実施形態１においては、キャリヤ３２の内径及びスラスト軸受４７の内径を、前記入力シャフト支持軸受２３を構成する内輪２３ｂの外径より大に設定する必要がある。この条件を満たすべく、図示の場合（図２参照）は、キャリヤ３２の内径及びスラスト軸受４７の内径を当該軸受２３の外輪２３ａの内径と同一又はこれより大きく設定することにより、軸受２３に対する給油すき間ｈを確保するようにしている。

次に、差動装置１３について説明する。差動装置１３は、図１、図２及び図８に示したように、前記の減速差動ケーシング１５ｂの内部において、減速機１２の電動モータ１１と反対側において同軸状態に設けられる。その構成部材は、差動側リングギヤ４９、その内径側において同軸状態に設けられた差動側サンギヤ５１、前記リングギヤ４９とサンギヤ５１の間に介在され相互に噛み合ったダブルピニオン式の差動側ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂ、これらのピニオンギヤ５２ａ、５２ｂの差動側ピニオンシャフト５３ａ、５３ｂを支持した差動側キャリヤ５４及び前記減速機１２と共通の油浴潤滑手段１４によって構成される。

なお、電気自動車用減速差動装置において、ダブルピニオン式を採用することは従来公知である（特許文献２参照）。

前記差動側サンギヤ５１のシャフト穴５５（図１０（ａ）（ｂ）参照）に第一出力シャフト３５の内端部が貫通され、セレーション結合される。第一出力シャフト３５の外端部は、減速機入力シャフト２２及びこれと一体のモータ出力シャフト１７に貫通され、深溝玉軸受でなる第一出力シャフト支持軸受５７（図１参照）を介してモータケーシング１５ａによって支持される。第一出力シャフト３５の前記支持軸受５７側の外端部は、モータケーシング１５ａから外部に突き出している。

第二出力シャフト３６は、後述のように、差動側キャリヤ５４のセンターに前記第一出力シャフト３５と同軸状態に一体に設けられ、第一出力シャフト３５と反対向きに突き出している。

前記差動側リングギヤ４９は、図９（ａ）（ｂ）に示したように、中心穴４９ａを有する円板部４９ｂと、その円板部４９ｂの外周縁を外向き（軸方向かつ第二出力シャフト３６の突き出す向き）に屈曲して形成された周縁部４９ｃ及びその周縁部４９ｃの内径面に設けられたギヤ４９ｄによって構成されたものである。

前記中心穴４９ａが第一出力シャフト３５の外周に径方向のすき間をおいて同軸状態に配置される（図２参照）。

前記差動側リングギヤ４９の円板部４９ｂにおいて、前記減速側ピニオンシャフト３１のＰＣＤに一致したＰＣＤ上に等間隔をおいて３個所のシャフト穴９６が設けられ、これらのシャフト穴９６の間に、略三角形の潤滑穴９７が設けられる。また、前記円板部４９ｂの内端面において、各シャフト穴９６と中心穴４９ａとの間に径方向の給油案内溝９８が設けられる。

前記の給油案内溝９８は、シャフト穴９６側から見て、円板部４９ｂの軸芯の方向を向くように設けられる。また、その給油案内溝９８の円板部４９ｂの軸芯からの位置は、差動側リングギヤ４９の回転に伴って潤滑油の油面Ｌ（図１５（ａ）参照）以下を通過し得る範囲に設定される。

前記シャフト穴９６に前述の減速側ピニオンシャフト３１の端部（中空部８５の開放端部８５ａ側の端部）が挿入される（図９（ｃ）参照）。ピニオンシャフト３１は、その端面に設けられた前記のシャフト溝８７が差動側リングギヤ４９の円板部４９ｂの軸芯の方向を向くように軸芯周りの姿勢（位相）を定めた状態でシャフト穴９６に挿入される。これによって、シャフト溝８７の外端部と給油案内溝９８の内端部が合致し連通状態となる。

前記の減速側キャリヤ３２と差動側リングギヤ４９は、減速側キャリヤ３２に設けられた前記掻き上げ凸部４６を潤滑穴９７の内壁面に密着状態に挿入し、溶接によって結合している（図９（ａ）の二点鎖線参照）。

前記のように減速側キャリヤ３２と差動側リングギヤ４９が結合されることにより、減速機１２の減速出力が差動側リングギヤ４９に伝達される。

前記の差動側サンギヤ５１は、図１０に示したように、シャフト穴５５の周りにおいて、周方向に３個所の潤滑穴５６が等間隔を保ち同一ＰＣＤ上に設けられる。この潤滑穴５６も周方向に湾曲した長穴である。

前記のダブルピニオン式のピニオンギヤ５２ａ、５２ｂは、同一歯数の同一サイズのギヤである。図８に示したように、相互に噛み合うとともに、一方のピニオンギヤ５２ａは他方のピニオンギヤ５２ｂより大きいＰＣＤを有しリングギヤ４９と噛み合い、ＰＣＤの小さいピニオンギヤ５２ｂがサンギヤ５１と噛み合う。

差動側キャリヤ５４は、図１１及び図１２（ａ）〜（ｄ）に示したように、円板部５８の外側面のセンターにセンターボス部５９が設けられる。そのセンターボス部５９の外端面に前記の第二出力シャフト３６が同軸状態に外向きに突き出して設けられ、またセンターボス部５９の内部に内向きに開放された軸受凹部６２が設けられる。

前記センターボス部５９の外径面とケーシング蓋１５ｃとの間に深溝玉軸受でなる第二出力シャフト支持軸受６１が介在される（図１、図２参照）。この第二出力シャフト支持軸受６１は、差動側キャリヤ５４の支持軸受でもある。また、軸受凹部６２に前記第一出力シャフト３５の内端部が挿入され、その内端部が針状ころ軸受６３を介して相対回転自在に支持される。

前記円板部５８には、前記のピニオンシャフト５３ａ、５３ｂの位置に対応してそれぞれシャフト穴６４ａ、６４ｂが一定のＰＣＤ上に設けられる（図１１参照）。また、小径のＰＣＤと前記センターボス部５９の間に、周方向の４個所に等間隔をおいて潤滑穴６５が設けられる。これらの潤滑穴６５も湾曲した長穴によって形成される。

また、前記円板部５８の外周に沿って前記大径のＰＣＤ上のシャフト穴６４ａの相互間に内向きに掻き上げ凸部６６が設けられる。その掻き上げ凸部６６の先端面に嵌合固定突起６７が設けられる。前記の各シャフト穴６４ａ、６４ｂと各潤滑穴６５の間に径方向の給油案内溝９９ａ、９９ｂが設けられる。

前記の給油案内溝９９ａ、９９ｂは、各シャフト穴６４ａ、６４ｂ側から見て円板部５８の軸芯を向く方向に設けられ、また、円板部５８の軸芯からの位置が、差動側キャリヤ５４の回転に伴って潤滑油の油面Ｌ（図１５（ｂ）参照）以下を通過し得る範囲に設定される。

前記の差動側キャリヤ５４は、図２に示したように、その円板部５８がケーシング蓋１５ｃと差動側ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂ等のギヤ群の間に介在される。各ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂに複列の針状ころ軸受でなるピニオンシャフト軸受６８ａ、６８ｂ（図８参照）を介してピニオンシャフト５３ａ、５３ｂが挿通され、各ピニオンシャフト５３ａ、５３ｂの外端部が前記キャリヤ５４のシャフト穴６４ａ、６４ｂにそれぞれ挿通され支持される。

これらのピニオンシャフト５３ａ、５３ｂにも前記の減速機１２の場合と同様の油溜め用の中空部９１が設けられる（図１２（ｃ）（ｄ）参照）。中空部９１は、差動側キャリヤ５４側の一端部が開放され、その内部９１ｂは開放側端部９１ａに比べ大径に形成されている。その内部９１ｂの軸方向の内端部は閉塞されているが、径方向の面にピニオンシャフト５３ａ又は５３ｂの外径面に開放された２個所の給油穴８８が設けられる。ピニオンシャフト５３ａ及び５３ｂの外径面は、複列針状ころ軸受でなるピニオンシャフト軸受６８ａ、６８ｂの転走面となっている。

前記ピニオンシャフト５３ａ、５３ｂの開放側端部９１ａ側の面において、前記開放側端部９１ａの内径面に連通した径方向のシャフト溝９３が設けられる。また、当該ピニオンシャフト５３ａ、５３ｂの他端部においては、径方向に貫通したピン穴９５が設けられる。各ピニオンシャフト５３ａ、５３ｂは、それぞれのシャフト溝９３が差動側キャリヤ５４の円板部５８の軸芯を向く方向に軸芯周りの姿勢（位相）を定めてシャフト穴６４ａ、６４ｂに挿入することにより、それぞれ給油案内溝９９ａ、９９ｂと連通状態となる（図１２（ｃ）（ｄ）参照）。

前記キャリヤ補助部材７０は、図１３に示したように、ピニオンシャフト５３ａ、５３ｂに対応した位置にそれぞれＰＣＤの異なった一対のシャフト穴７１ａ、７１ｂが設けられる。小径のＰＣＤ上にあるシャフト穴７１ｂに径方向に対向した外周縁に掻き上げ凹部７２が全周の４個所に設けられる。

前記キャリヤ補助部材７０の外周面から各シャフト穴７１ａに達し、また各凹部７２の底部から各シャフト穴７１ｂに達する径方向のネジ穴７３ａ、７３ｂがそれぞれ設けられる。また、大径のＰＣＤ上にあるシャフト穴７１ａの周方向の間に長穴でなる嵌合穴７４が４個所に形成される。嵌合穴７４に差動側キャリヤ５４の嵌合固定突起６７を嵌合したのち溶接によって固定し、キャリヤ補助部材７０との一体化を図る。

前記の各シャフト穴７１ａ、７１ｂにそれぞれピニオンシャフト５３ａ、５３ｂの内端部が挿入され、ピン７５ａ（図２参照）をネジ穴６０から前記ピン穴９５に挿入し、ネジ穴６０にねじ込んだ止めネジ７５ｂによってピン７５ａを固定する。

なお、前記各差動側ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂの外端面と差動側キャリヤ５４との間、及び内端面とキャリヤ補助部材７０との間にそれぞれピニオンギヤ５２ａ、５２ｂが円滑に回転するようにワッシャ５０が介在される。

また、前記差動側キャリヤ５４の円板部５８と差動側サンギヤ５１の間に針状ころを用いたスラスト軸受７６が介在される（図２参照）。同様に、差動側リングギヤ４９の円板部４９ｂと差動側サンギヤ５１の間にも針状ころを用いたスラスト軸受７７が介在される。これらのスラスト軸受７６、７７はいずれも当該サンギヤ５１の潤滑穴５６の内径側に配置される。

前記差動側キャリヤ５４及びその補助部材７０の回転半径は、少なくとも一方が減速差動ケーシング１５ｂの内底面に溜められた油面（図１参照）以下に潜るように設定される。

実施形態１の電気自動車用減速差動装置は以上のように構成され、次にその作用について説明する。

図１に示した電動モータ１１が駆動されると、そのモータ出力シャフト１７が回転し、同時にそのモータ出力シャフト１７と一体の減速機入力シャフト２２及びその入力シャフト２２と一体の減速側サンギヤ２７が回転する。減速側サンギヤ２７に噛み合った減速側ピニオンギヤ２９は自転しつつ公転する。その公転によって減速側キャリヤ３２が減速回転され、その減速回転が差動装置１３側の差動側リングギヤ４９へ出力される。

減速側サンギヤ２７の歯数をＺｓ、減速側リングギヤ２８の歯数をＺｒとした場合の減速比は、周知のように、Ｚｓ／（Ｚｓ＋Ｚｒ）となる。

差動装置１３においては、第一出力シャフト３５が差動側サンギヤ５１と一体に結合され、また第二出力シャフト３６が差動側キャリヤ５４に一体化されているので、これらの各出力シャフト３５、３６に取り付けられた左右の車輪（図示省略）に作用する負荷が均等である場合は、差動側サンギヤ５１、ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂ、キャリヤ５４及びリングギヤ４９は、当該リングギヤ４９の入力回転に伴って一体となって回転し、相対回転することがない。言い換えれば、入力回転が第一及び第二出力シャフト３５、３６に均等に配分され、左右の車輪を等速回転させる。

これに対し、左右の車輪に作用する負荷に差が生じると、ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂの自転と公転によって入力回転は負荷の差に応じて第一及び第二出力シャフト３５、３６に差動分配される。

即ち、第一出力シャフト３５に作用する負荷が相対的に大きくなり、これと一体のサンギヤ５１の回転数Ｎｓが、リングギヤ４９の入力回転数ＮｒよりΔＮだけ小さくなった場合、キャリヤ５４の回転数Ｎｃは、
Ｎｃ＝Ｎｒ＋λ／（１−λ）・ΔＮ
となり、第二出力シャフト３６が増速される。但し、λは歯車比（＝Ｚｓ／Ｚｒ）、Ｚｓはサンギヤ５１の歯数、Ｚｒはリングギヤ４９の歯数である（特許文献２の段落００３２参照）。

逆に、第二出力シャフト３６に作用する負荷が相対的に大きくなり、これと一体のキャリヤ５４の回転数Ｎｃが、入力回転数ＮｒよりΔＮだけ小さくなった場合、サンギヤ５１の回転数Ｎｓは、
Ｎｓ＝Ｎｒ＋（１−λ）／λ・ΔＮ
となり、第一出力シャフト３５が増速される。

次に、減速機１２及び差動装置１３の潤滑作用について、主として図１４から図１５に基づいて説明する。減速差動ケーシング１５ｂの内底面の所定高さの油面Ｌまで収納された潤滑油は、減速機１２及び差動装置１３の油浴潤滑に共通に使用される。

減速機１２においては、減速側キャリヤ３２の外周部の３個所に設けられた掻き上げ凸部４６及び減速側ピニオンギヤ２９が、回転の途中において潤滑油の油面以下の油中を通過することにより、潤滑油の掻き上げ作用を行う（図１４の白抜き矢印参照）。

掻き上げられた潤滑油は減速機１２の内部に飛散され各部品に掛けられる。その一部は、減速側キャリヤ３２の潤滑穴４５、その中心穴３９、ピニオンギヤ２９の潤滑穴３８のそれぞれを軸方向に通過するか（図１４の矢印参照）、又はこれらを通過することなく直接、スラスト軸受４７、入力シャフト支持軸受２３、ピニオンシャフト軸受３３等に供給される。

この場合、前述の給油すき間ｈがあるので、このすき間ｈを軸方向に通過してスラスト軸受４７及び入力シャフト支持軸受２３への給油が行われる。

なお、油面に潜る減速側ピニオンギヤ２９の一部も掻き上げ作用に寄与する。

一方、差動装置１３においては、差動側キャリヤ５４の外周部の４個所の掻き上げ凸部６６、差動側ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂ、差動側キャリヤ補助部材７０の掻き上げ凹部７２が、それぞれ潤滑油の掻き上げ作用を行う（図１４の白抜き矢印参照）。また、差動側リングギヤ４９の給油案内溝９８（図９参照）及び差動側キャリヤ５４の給油案内溝９９ａ、９９ｂ（図１１参照）も掻き上げ作用を行う（図１４白抜き矢印参照）。

掻き上げられた潤滑油は、キャリヤ５４の潤滑穴６５、サンギヤ５１の潤滑穴５６を軸方向に通過するか（図１４の矢印参照）、又はこれらを通過することなく直接、第二出力シャフト支持軸受６１、サンギヤ５１の両端面に介在されたスラスト軸受７６、７７、ダブルピニオンギヤ５２ａ、５２ｂの複列のピニオンシャフト軸受６８ａ、６８ｂ等に供給される。

前記差動側サンギヤ５１の潤滑穴５６は、当該サンギヤ５１の両端面に介在されたスラスト軸受７６、７７への給油に有効である。

この場合も油面に潜る差動側ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂの一部も掻き上げ作用に寄与する。

減速機側のピニオンシャフト軸受３３及び差動装置側のピニオンシャフト軸受６８ａ、６８ｂへの給油は、前記のようにこれらの軸受の外部から行われる他に、以下のルートによっても給油される。

即ち、減速機側のピニオンシャフト軸受３３に対しては、図１５（ａ）に示したように、差動側リングギヤ４９の回転に伴い、その円板部４９ｂに設けられた給油案内溝９８が油面以下を通過する際、その給油案内溝９８に潤滑油が入り、入ったまま油面上に出ることにより潤滑油が掻き上げられる。

給油案内溝９８内の潤滑油は、当該リングギヤ４９の回転に伴う遠心力の作用によって径方向外側へ移動し（図１５（ａ）の白抜き矢印参照）、シャフト溝８７から当該ピニオンシャフト３１の中空部８５内に溜められる（図９（ｃ）の矢印参照）。溜められた潤滑油はさらに遠心力の作用を受けて給油穴８８からピニオンシャフト軸受３３側へ供給され、その軸受３３の潤滑を行う。

この場合、潤滑油の油面Ｌは、常に平坦であることはなく、装置の回転部分が次々に潤滑油の層内に没入しつつ回転するため、網点で示した潤滑油Ｃのように、全体が回転方向に押され、その方向に拡散しつつ一定高さまで移動する傾向を生じる。その結果、給油案内溝９８が十分に潤滑油中に没入することができず、潤滑油の掻き上げができないか、できたとしても不十分にしかできないことが起こり得る。

しかし、この実施形態１の場合は、減速側抑制部１０８を構成する所要数の突出部１０９が存在するため、潤滑油の移動が抑制され、最下端点Ａを中心としてその両側にできるだけ均等に潤滑油を保持させることができる。その結果、給油案内溝９８は潤滑油の中に深く没入することができ、十分な量を掻き上げることができる。
なお、減速回転方向が逆転した場合も同様の抑制作用が生じる。

また、差動装置１３のピニオンシャフト軸受６８ａ、６８ｂに対しては、図１５（ｂ）に示したように、差動側キャリヤ５４の回転に伴い、前記の場合と同様に、円板部５８の外側面に設けられた給油案内溝９９ａ、９９ｂによって潤滑油が掻き上げられる。給油案内溝９９ａ、９９ｂ内の潤滑油は、当該キャリヤ５４の回転に伴う遠心力の作用によって径方向外側へ移動し（図１５（ｂ）の白抜き矢印参照）、シャフト溝９３から当該ピニオンシャフト５３ａ、５３ｂの中空部９１内に溜められる（図１２（ｃ）（ｄ）の矢印参照）。溜められた潤滑油はさらに遠心力の作用を受けて給油穴９４からピニオンシャフト軸受６８ａ、６８ｂ側へ供給され、これらの軸受６８ａ、６８ｂの潤滑を行う。

この場合も前記と同様に、潤滑油の拡散移動が生じ得る（網点で示した潤滑油Ｃ参照）。しかし、差動装置収納部１０５の内径面には、差動側抑制部１１０としての突出部１１１が設けられているため、前記の場合と同様に潤滑油の移動が抑制され、最下端点Ｂの両側にできるだけ均等に潤滑油を保持させることができる。その結果、給油案内溝９９ａ、９９ｂは潤滑油の中に深く没入することができ、十分な量を掻き上げることができる。

１１ 電動モータ
１２ 減速機
１３ 差動装置
１４ 油浴潤滑手段
１５ ケーシング
１５ａ モータケーシング
１５ｂ 減速差動ケーシング
１５ｃ ケーシング蓋
１６ ステータ
１７ モータ出力シャフト
１８ コア
１９ ロータ
２０ ワッシャ
２１ 出力シャフト支持軸受
２２ 減速機入力シャフト
２３ 入力シャフト支持軸受
２３ａ 外輪
２３ｂ 内輪
２７ 減速側サンギヤ
２８ 減速側リングギヤ
２９ 減速側ピニオンギヤ
３１ 減速側ピニオンシャフト
３２ 減速側キャリヤ
３３ ピニオンシャフト軸受
３４ 段差部
３５ 第一出力シャフト
３６ 第二出力シャフト
３７ シャフト穴
３８ 潤滑穴
３９ 中心穴
４０ 段差部
４１ シャフト穴
４２ 切欠き面
４３ ネジ穴
４４ａ ピン
４４ｂ 止めネジ
４５ 潤滑穴
４６ 掻き上げ凸部
４７ スラスト軸受
４９ 差動側リングギヤ
４９ａ 中心穴
４９ｂ 円板部
４９ｃ 周縁部
４９ｄ ギヤ
５０ ワッシャ
５１ 差動側サンギヤ
５２ａ、５２ｂ 差動側ピニオンギヤ
５３ａ、５３ｂ 差動側ピニオンシャフト
５４ 差動側キャリヤ
５５ シャフト穴
５６ 潤滑穴
５７ 第一出力シャフト支持軸受
５８ 円板部
５９ センターボス部
６０ ネジ穴
６１ 第二出力シャフト支持軸受
６２ 軸受凹部
６３ 針状ころ軸受
６４ａ、６４ｂ シャフト穴
６５ 潤滑穴
６６ 掻き上げ凸部
６７ 嵌合固定突起
６８ａ、６８ｂ ピニオンシャフト軸受
７０ 差動側キャリヤ補助部材
７１ａ、７１ｂ シャフト穴
７２ 掻き上げ凹部
７３ａ、７３ｂ ネジ穴
７４ 嵌合穴
７５ａ ピン
７５ｂ 止めネジ
７６ スラスト軸受
７７ スラスト軸受
８５ 中空部
８５ａ 開放側端部
８５ｂ 内部
８７ シャフト溝
８８ 給油穴
８９ ピン穴
９１ 中空部
９１ａ 開放側端部
９１ｂ 内部
９３ シャフト溝
９４ 給油穴
９５ ピン穴
９６ シャフト穴
９７ 潤滑穴
９８ 給油案内溝
９９ａ、９９ｂ 給油案内溝
１０１ 閉塞壁
１０２ 軸穴
１０３ 円筒部
１０４ 減速機収納部
１０５ 差動装置収納部
１０６ 減速側キャリヤ収納部
１０７ 減速側リングギヤ収納部
１０８ 減速側抑制部
１０９ 突出部
１１０ 差動側抑制部
１１１ 突出部

Claims (9)

1. 電動モータ、遊星ギヤ型の減速機、前記減速機と同軸状態に配置された遊星ギヤ型の差動装置及び潤滑手段の組み合わせからなり、前記減速機は前記電動モータの出力シャフトと一体化された入力シャフトを備え、前記差動装置は前記減速機の減速出力を入力とするとともに同軸上で対向した２出力シャフトを備え、その２出力シャフトに差動回転を分配出力するように構成され、前記潤滑手段として油浴潤滑が採用された電気自動車用減速差動装置において、前記減速機及び差動装置を収納したケーシングはこれらの回転中心と同芯の円筒状内周面を有し、前記円筒状内周面の最下端の両側部の所要範囲に潤滑油の回転方向への移動を抑制する移動抑制手段が設けられたことを特徴とする電気自動車用減速差動装置。
2. 前記の移動抑制手段が、ケーシングの内周壁面に設けられた突出部を周方向に所要数配置した構成であることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用減速差動装置。
3. 前記移動抑制手段が、前記減速機の収納部に設けられた減速側抑制部と差動装置の収納部に設けられた差動側抑制部に分けて設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気自動車用減速差動装置。
4. 前記減速側抑制部が減速側キャリヤ収納部の内周面に設けられ、前記差動側抑制部が差動側リングギヤ収納部の内周面に設けられたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電気自動車用減速差動装置。
5. 前記減速機の減速側ピニオンシャフトの一端部が前記差動装置の差動側リングギヤの円板部に支持され、前記差動装置の差動側ピニオンシャフトの一端部が前記差動側キャリヤの円板部に支持され、前記減速側ピニオンシャフト及び差動側ピニオンシャフトにそれぞれ当該円板部側の一端部側が開放された中空部が設けられるとともにその中空部に通じた径方向の給油穴が設けられ、前記各円板部に前記中空部の開放端部に通じた給油案内溝が当該開放端部から前記円板部の軸芯を向く方向に設けられたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電気自動車用減速差動装置。
6. 前記ピニオンシャフトの端面に当該中空部に通じたシャフト溝が前記円板部の軸芯を向く方向に設けられ、そのシャフト溝に前記給油案内溝が径方向に連通されたことを特徴とする請求項５に記載の電気自動車用減速差動装置。
7. 前記中空穴の他端部が閉塞されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の電気自動車用減速差動装置。
8. 前記給油穴が連通された前記中空穴の内部の内径が、その開放端部の内径より大に形成されたことを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の電気自動車用減速差動装置。
9. 前記給油案内溝の前記円板部の軸芯からの位置が、前記差動側リングギヤの回転に伴って潤滑油の油面以下を通過し得る範囲に設定されたことを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載の電気自動車用減速差動装置。
   
   

Images