JP2013148124A - 動力伝達装置の捩り振動減衰機構 - Google Patents

Abstract

【課題】構造を複雑化することなく、駆動系の回転軸の捩り振動を有効に減衰させることができる動力伝達装置の捩り振動減衰機構を提供すること。
【解決手段】ドライブシャフト４１の外周からラジアル方向に離隔して配置された慣性部材６１と、ドライブシャフト４１の外周面に弾性的に接触するとともにドライブシャフト４１の外周面に摺動することで慣性部材６１をドライブシャフト４１に対して相対回転可能に保持するスプリング６２と、を備えたものから捩り振動減衰機構６０が構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、動力伝達装置の捩り振動減衰機構に関し、特に駆動系の回転軸の捩り振動を減衰させる動力伝達装置の捩り振動減衰機構に関する。

一般に、車両が走行する際に不可避な振動の中でも、静粛性および低振動性の向上のために、駆動系の捩り振動を抑制することが求められている。

この捩り振動は、タイヤが路面に対してスリップとグリップを繰り返して、左右のドライブシャフトが差回転をしたときに、左右のドライブシャフトがそれぞれ独立した捩り運動をすることにより発生する。また、この捩り運動による捩り振動がドライブシャフトの固有振動数と一致すると共振が励起され、捩り振動が増幅する。

従来、この種の動力伝達装置の捩り振動減衰機構として、デフケースを、リングギヤが固定された駆動側ケース部材と、ピニオンギヤを回転自在に支持する被駆動側ケース部材とによって構成するとともに、駆動側ケース部材と被駆動側ケース部材との間に、両ケース部材を特定の相対回転位置に付勢する弾性部材と、両ケース部材の相対回転角度に応じて両ケース部材の摩擦トルクを変化させるカム押圧機構とをそれぞれ介装することにより、捩り振動の抑制を行うようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、特許文献１に記載のものは、弾性部材、摩擦部材およびカム押圧機構によって、ディファレンシャル装置の入力機構部分においてヒステリシストルクを発生させる捩り振動減衰機構を構成し、捩り振動の抑制、すなわち、駆動系の捩り共振ピークの減衰や、高周波トルク変動の減衰を行うように構成されている。

特開２０１１−１２７６５７号公報

しかしながら、このような従来の動力伝達装置の捩り振動減衰機構にあっては、デフケースを駆動側ケース部材と被駆動側ケース部材とによって構成する必要があるため、デフケースの構造が複雑化してしまうという問題があった。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、構造を複雑化することなく、駆動系の回転軸の捩り振動を有効に減衰させることができる動力伝達装置の捩り振動減衰機構を提供することを目的とする。

本発明に係る動力伝達装置の捩り振動減衰機構は、上記目的を達成するため、（１）複数の回転軸によりエンジンの動力をタイヤに伝達する動力伝達装置の捩り振動減衰機構であって、前記回転軸の外周からラジアル方向に離隔して配置された慣性部材と、前記回転軸の外周面に弾性的に接触するとともに前記回転軸の外周面に摺動することで前記慣性部材を前記回転軸に対して相対回転可能に保持する保持部材と、を備えたものから構成されている。

この構成により、回転軸と慣性部材との間に相対回転が発生すると、保持部材と回転軸の外周面との間に摺動抵抗が発生するため、この摺動抵抗によって、回転軸の捩り振動を減衰することができる。また、慣性部材と保持部材は、部材数が少なく簡素な構造であるとともに動力伝達装置内の他の部材の構造を大きく変更することなく回転軸に設けることができるため、慣性部材と保持部材を設けることにより動力伝達装置の構造が複雑化することがない。

したがって、構造を複雑化することなく、駆動系の回転軸の捩り振動を有効に減衰させることができる。

本発明に係る動力伝達装置の捩り振動減衰機構の一実施の形態を示す図であり、電動モータの回転中心軸とディファレンシャルギヤの回転中心軸が同軸上に配置された電気自動車両のトランスアクスルの断面図である。 本発明に係る動力伝達装置の捩り振動減衰機構の一実施の形態を示す図であり、図１の捩り振動減衰機構の拡大図である。 本発明に係る動力伝達装置の捩り振動減衰機構の作用を示す図であり、（ａ）は、捩り振動非発生時の捩り振動減衰機構を示し、（ｂ）は、捩り振動発生時の捩り振動減衰機構を示す。 本発明に係る動力伝達装置の捩り振動減衰機構の他の実施の形態を示す図であり、電動モータの回転中心軸とディファレンシャルギヤの回転中心軸が異なる軸上に配置された電気自動車両のトランスアクスルの模式図である。

以下、本発明に係る動力伝達装置の捩り振動減衰機構の実施の形態について、図面を用いて説明する。

図１〜図３は、本発明に係る動力伝達装置の捩り振動減衰機構の一実施の形態を示す図である。

まず、構成を説明する。図１において、自動車等の車両の動力伝達装置を構成するトランスアクスル１０は、有底筒状の第１のケース１２と、第１のケース１２の開口端を閉塞する円板状のカバー１３と、第１のケース１２に収容された回転電機としての電動モータＭと、第１のケース１２の閉塞端である仕切壁１２ａ側に位置し、第１のケース１２に固定された第２のケース１４と、第２のケース１４に収容されたプラネタリギヤ１５と、第２のケース１４に収容されたディファレンシャル装置としてのディファレンシャルギヤ１６とを含んで構成されている。すなわち、トランスアクスル１０は、電動モータＭによって駆動輪を駆動する電気自動車両の動力伝達装置として構成されている。

なお、本実施の形態では、第１のケース１２、カバー１３および第２のケース１４がケースとしてのトランスアクスルケース１１を構成している。

電動モータＭは、複数個の永久磁石が埋め込まれているロータ１７と、ロータ１７を取り囲むようにロータ１７の外周部に設けられ、回転磁界を形成するステータ１８とを含んで構成されており、ステータ１８は、ステータコア１９と、ステータコア１９に巻回されるステータコイルとしての三相コイル２０とを含んで構成される。

ロータ１７は、中空のロータシャフト２１に結合されており、ロータシャフト２１と一体的に回転するようになっている。ステータコア１９は、電磁鋼板の薄板を積層して形成され、図示しないボルト等の固定手段によって第１のケース１２に固定されている。

また、第１のケース１２にはボルト２３によってガイド部材２２が固定されており、ロータシャフト２１は、軸受２４を介してガイド部材２２に回転自在に支持されているとともに、軸受２５を介して仕切壁１２ａの半径方向内周部に回転自在に支持されている。

また、ロータシャフト２１の内周面には中空のインプットシャフト２６の軸線方向一端部の外周部がスプライン嵌合されており、ロータシャフト２１とインプットシャフト２６とは一体回転するようになっている。

また、インプットシャフト２６の軸線方向他端部にはサンギヤ２７の内周面がスプライン嵌合しており、インプットシャフト２６はサンギヤ２７と一体回転するようになっている。

また、プラネタリギヤ１５は、サンギヤ２７と、インプットシャフト２６と同軸上に設けられ、第２のケース１４に回転不能に支持されているリングギヤ２８と、サンギヤ２７とリングギヤ２８との間に配置され、サンギヤ２７の外周を自転しながら公転するピニオンギヤ２９と、ディファレンシャルギヤ１６のデフケース３１に結合され、各ピニオンギヤ２９のピニオンシャフト２９ａを支持するプラネタリキャリア３０とを含んで構成されている。

また、インプットシャフト２６は、軸受３３、３４を介して仕切壁１２ａおよびプラネタリキャリア３０に回転自在に支持されている。また、第２のケース１４には円板状のガイド部材３２が結合されており、プラネタリキャリア３０は、軸受３４、３５を介してガイド部材３２の半径方向内周部およびインプットシャフト２６の外周部に回転自在に支持されている。

また、ディファレンシャルギヤ１６は、プラネタリキャリア３０に結合されたデフケース３１と、デフケース３１内に設けられ、デフケース３１に結合されたピニオンシャフト３６ａに回転自在に支持されたピニオンギヤ３６と、ピニオンギヤ３６に噛合するサイドギヤ３７ａ、３７ｂとを含んで構成されている。

また、サイドギヤ３７ａの内周面には左側のドライブシャフト３８の一端部がスプライン嵌合しており、サイドギヤ３７ｂの内周面にはインタミディエイトシャフト（以下、インタミシャフトという）３９の一端部がスプライン嵌合している。

インタミシャフト３９は、ロータシャフト２１およびインプットシャフト２６の内周面に挿通されており、インタミシャフト３９の他端部は、ホルダシャフト４０の内周面にスプライン嵌合している。

このホルダシャフト４０の内周面には右側のドライブシャフト４１の一端部がスプライン嵌合している。また、ホルダシャフト４０は、軸受４２、４３を介してガイド部材２２およびカバー１３に回転自在に支持されている。

このように構成されるトランスアクスル１０は、ロータ１７に埋め込まれた永久磁石による磁界と三相コイル２０によって形成される磁界との相互作用によりロータ１７が回転駆動される。

ロータ１７が回転駆動されると、ロータ１７に結合されたロータシャフト２１を介してインプットシャフト２６が回転し、インプットシャフト２６を介してサンギヤ２７が回転する。

サンギヤ２７が回転すると、ロータ１７の駆動力がサンギヤ２７を介してピニオンギヤ２９に伝達され、ピニオンギヤ２９がサンギヤ２７の回りを公転しながら自転することにより、プラネタリキャリア３０によってロータ１７の駆動力が増幅される。

プラネタリキャリア３０が回転すると、プラネタリキャリア３０の回転がデフケース３１に入力されてデフケース３１が回転し、このデフケース３１と一体的にピニオンギヤ３６が公転することにより、一対のサイドギヤ３７ａ、３７ｂおよび一対のドライブシャフト３８およびインタミシャフト３９が回転駆動される。このため、ドライブシャフト３８およびインタミシャフト３９にホルダシャフト４０を介して結合されたドライブシャフト４１を介して左右の駆動輪が同一回転数で駆動される。

また、車両のカーブ走行等によって、左右の駆動輪間に回転抵抗差が生じたときに、ピニオンギヤ３６が自転することになって、サイドギヤ３７ａ、３７ｂが差動回転することになるので、デフケース３１に入力される回転動力が左右のドライブシャフト３８、４１を介して左右の駆動輪に差動分配される。

このように本実施の形態では、電動モータＭの回転中心軸Ｒ（ロータシャフト２１の回転中心軸）とディファレンシャルギヤ１６の回転中心軸Ｒ（デフケース３１の回転中心軸）が同軸上に設置されている。

また、ガイド部材２２は、電動モータＭの軸線方向に対して後述する吐出孔４４ｄ、４４ｅの鉛直方向に延在するフランジ部２２ａと、フランジ部２２ａの半径方向内方にフランジ部２２ａと一体的に設けられたボス部２２ｂとを備えている。

ボス部２２ｂの半径方向内周部には軸受２４、４２が設けられており、軸受２４は、電動モータＭの軸線方向で電動モータＭに隣接するとともに、軸受４２は、軸受２４に対して電動モータＭの軸線方向外方に位置している。

また、カバー１３の半径方向内方には円筒部１３ａが形成されており、この円筒部１３ａの内周部とホルダシャフト４０の外周部との間には軸受４３が介装されている。この軸受４３は、軸受４２に対して電動モータＭの軸線方向外方に位置している。

また、ボス部２２ｂには連通孔２２ｃが形成されており、この連通孔２２ｃは、電動モータＭの軸線方向において軸受２４、４２の間に位置し、ボス部２２ｂの半径方向に延在している。

また、ガイド部材２２のフランジ部２２ａにはガイドリブ２２ｄが設けられており、このガイドリブ２２ｄは、フランジ部２２ａから電動モータＭの軸線方向の外方に延在している。

カバー１３の円筒部１３ａには連通孔１３ｂが形成されており、この連通孔１３ｂの上方の開口端は、ガイドリブ２２ｄ側に開口し、連通孔１３ｂの下方の開口端は、軸受４３の軸線方向一端部側に開口している。

トランスアクスルケース１１の底部にはストレーナ５１が設けられており、トランスアクスルケース１１の底部に貯留されるオイルは、ストレーナ５１で濾過された後に、図示しないオイル供給管を通してオイルポンプに供給されるようになっている。

そして、オイルポンプから油路４６ｄ、４６ｃ、４６ｂ、４６ａを介してオイルパイプ４４に供給されたオイルは、吐出孔４４ａ〜４４ｅから吐出（または滴下）されて、電動モータＭの高温部である三相コイル２０のコイルエンド２０ａ、２０ｂを主として冷却するとともに、軸受２４、４２、４３の潤滑を行うようになっている。

一方、オイルパイプ４４の上方に位置する第１のケース１２にはブリーザ孔５２が形成されている。このブリーザ孔５２は、吐出孔４４ａ、４４ｃの間に位置しており、トランスアクスルケース１１の内部と外部とを連通する開口から構成されている。

また、第１のケース１２の上部にはブリーザパイプ５３が取付けられており、このブリーザパイプ５３は、ブリーザ孔５２に連通する一端部と外気に開口する他端部とを備え、トランスアクスルケース１１の内部と外部とを連通している。

また、本実施の形態のトランスアクスル１０は、電動モータＭの回転中心軸Ｒとディファレンシャルギヤ１６の回転中心軸Ｒが同軸上に設置されているため、トランスアクスル１０が長尺となる。

図１の構成のトランスアクスル１０においては、タイヤが路面に対してスリップとグリップを繰り返して、左右のドライブシャフト３８、４１が差回転をしたときに、ドライブシャフト３８、４１が独立した捩り運動したときに発生する捩り振動の影響が及ぶ。

そして、ドライブシャフト３８、４１のそれぞれにおいて、この捩り運動による捩り振動が固有振動数と一致すると共振が励起され、捩り振動が増幅することとなる。なお、ドライブシャフト３８とドライブシャフト４１は長さが異なっているため、互いに異なる固有振動数を有する。

また、トランスアクスル１０においては、ドライブシャフト３８と比較してドライブシャフト４１が長いため、長い側のドライブシャフト４１において、捩り振動の影響が大きくなるが、ドライブシャフト４１は、周囲との隙間の関係から、剛性を高くするために直径を増大することが困難である。

また、本実施のトランスアクスル１０のように、電動モータＭによって駆動輪を駆動する電気自動車両の動力伝達装置として構成されている場合は、電動モータＭの慣性重量が大きいため、捩り振動の影響が大きくなる。

そこで、本実施のトランスアクスル１０は、以下に説明するように、ドライブシャフト４１の捩り振動を減衰する捩り振動減衰機構６０を備えている。この捩り振動減衰機構６０は、仕切壁１２ａとプラネタリキャリア３０の間に配置され、ドライブシャフト４１に対して摺動して相対回転可能に設けられている。

図２に示すように、捩り振動減衰機構６０は、ドライブシャフト４１の外周からラジアル方向に離隔して配置された慣性部材６１と、ドライブシャフト４１の外周面に弾性的に接触するとともにこのドライブシャフト４１の外周面に摺動して慣性部材６１をドライブシャフト４１に対して相対回転可能に保持する３つのスプリング６２と、を備えて構成されている。

慣性部材６１は、ドライブシャフト４１の回転中心と等しい中心を有する円環状に形成された金属等から構成されており、一定のマスを有している。慣性部材６１は、ドライブシャフト４１の外周からラジアル方向に所定距離だけ離隔する内径および外径を有しているが、慣性部材６１の内径および外径は、ドライブシャフト４１へのスラスト方向の装着部位や、慣性部材６１のマス等に応じて設定される。

スプリング６２は、慣性部材６１側の一端部６２ａからドライブシャフト４１側の他端部６２ｂにかけてドライブシャフト４１側に凸状の弧を描く半円弧状に形成されており、一端部６２ａが慣性部材６１の内周面に固定されており、他端部６２ｂ側をドライブシャフト４１の外周面に付勢している。

また、スプリング６２は、他端部６２ｂの近傍において付勢力によりドライブシャフト４１の外周面に弾性的に接触する摺動部６２ｃを備えている。本実施の形態では、捩り振動減衰機構６０は、ドライブシャフト４１の回りに１２０°の等間隔で配置された３つのスプリング６２を備えており、これら３つのスプリング６２が各摺動部６２ｃでドライブシャフト４１に接触することにより、慣性部材６１をドライブシャフト４１の外周上に保持している。

摺動部６２ｃにおける付勢力の向きは、図２に矢印で示すように、ドライブシャフト４１の回転中心の方向となっている。また、摺動部６２ｃにおける付勢力の大きさは、ドライブシャフト４１に捩り振動が発生していないときに、摺動部６２ｃとドライブシャフト４１との間の摩擦力により、ドライブシャフト４１の回転に伴って慣性部材６１が一体的に回転できるとともに、ドライブシャフト４１に捩り振動が発生しているときに、捩り振動によるトルクが摺動部６２ｃとドライブシャフト４１との間の摩擦力に勝って、ドライブシャフト４１が慣性部材６１に対して相対回転できる程度の大きさとなっている。

次に、作用を説明する。本実施の形態のトランスアクスル１０の捩り振動減衰機構６０は、ドライブシャフト４１の外周からラジアル方向に離隔して配置された慣性部材６１と、ドライブシャフト４１の外周面に弾性的に接触するとともにこのドライブシャフト４１の外周面に摺動して慣性部材６１をドライブシャフト４１に対して相対回転可能に保持する３つのスプリング６２と、を備えて構成されている。

このため、ドライブシャフト４１に捩り振動が発生していない状態である捩り振動非発生時には、図３（ａ）に示すように、スプリング６２の摺動部６２ｃにおいてドライブシャフト４１の外周面との間に滑りが発生することなく、ドライブシャフト４１と慣性部材６１とが一体的に回転することとなる。

図３（ａ）において、ドライブシャフト４１は矢印Ａで示すように時計回りに回転し、慣性部材６１も矢印Ｃで示すように時計回りにドライブシャフト４１と等しい角速度で回転している。

一方、タイヤが路面に対してスリップとグリップを繰り返す等によってドライブシャフト４１に捩り振動が発生した状態である捩り振動発生時には、図３（ｂ）に示すように、捩り振動によるトルクが摺動部６２ｃとドライブシャフト４１との間の摩擦力に勝って、スプリング６２の摺動部６２ｃにおいてドライブシャフト４１の外周面との間に滑りが発生する。

このため、ドライブシャフト４１は、捩り振動により矢印Ａで示す時計回りと矢印Ｂで示す反時計回りとの間で回転方向が相対的に変化するのに対し、慣性部材６１は、ドライブシャフト４１の振動に追従せず、矢印Ｃで示す時計回りに回転を続ける。すなわち、ドライブシャフト４１と慣性部材６１との間に相対回転が発生することとなる。

そして、ドライブシャフト４１と慣性部材６１との間に相対回転が発生すると、スプリング６２の摺動部６２ｃとドライブシャフト４１の外周面との間の摺動抵抗が発生するため、この摺動抵抗によって、ドライブシャフト４１の捩り振動が減衰される。

また、ドライブシャフト４１に捩り振動減衰機構６０を設けて摺動抵抗を発生させることにより、ドライブシャフト４１に発生する固有振動数が高い方向に変化するため、捩り振動が減衰される。

なお、ドライブシャフト４１に設けられた捩り振動減衰機構６０は、ドライブシャフト４１で発生した振動だけでなく、ドライブシャフト３８や他の回転軸で発生してドライブシャフト４１に伝播した捩り振動も減衰するものである。

また、本実施の形態では、捩り振動減衰機構６０がドライブシャフト４１の軸線方向中央部よりもディファレンシャルギヤ１６寄りに配置されているが、捩り振動による回転軸の捩れ角は軸線方向中央部において最も大きくなるため、ドライブシャフト４１の軸線方向中央部に捩り振動減衰機構６０を配置することが好ましい。

また、本実施の形態は、電動モータＭの回転中心軸Ｒ（ロータシャフト２１の回転中心軸）とディファレンシャルギヤ１６の回転中心軸Ｒ（デフケース３１の回転中心軸）が同軸上に設置された構成のトランスアクスル１０において、ドライブシャフト４１に捩り振動減衰機構６０を備えているが、図４に示すように、カウンタドライブギヤ７１が設けられた電動モータ７２の出力軸７３と、カウンタドリブンギヤ７４およびファイナルドライブギヤ７５が設けられたカウンタシャフト７６と、ファイナルギヤ７７が設けられたディファレンシャル装置７８の回転軸（ドライブシャフト７９、８０）とが互いに異なる軸上に配置されたトランスアクスル７０において、カウンタシャフト７６に捩り振動減衰機構６０を備えるように構成しても、カウンタシャフト７６の捩り振動を減衰することができる。

図４のトランスアクスル７０においては、電動モータ７２の動力がカウンタドライブギヤ７１、カウンタドリブンギヤ７４、ファイナルドライブギヤ７５、ファイナルギヤ７７、ディファレンシャル装置７８を介してドライブシャフト７９、８０に分配されるが、タイヤ８１、８２が路面に対してスリップとグリップを繰り返す等によってカウンタシャフト７６に捩り振動が発生した場合、または、他の回転軸で発生した捩り振動がカウンタシャフト７６に伝播した場合は、カウンタシャフト７６と捩り振動減衰機構６０との間で発生する摺動抵抗によってカウンタシャフト７６の捩り振動を減衰することができる。

また、本実施の形態の捩り振動減衰機構６０は、図示省略するが、慣性重量が大きくなるシーブを有するＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ：連続可変トランスミッション）を備える動力伝達装置の回転軸に設けた場合も、捩り振動を減衰させることができる。

以上のように、本実施の形態では、捩り振動減衰機構６０が、ドライブシャフト４１の外周からラジアル方向に離隔して配置された慣性部材６１と、ドライブシャフト４１の外周面に弾性的に接触するとともにドライブシャフト４１の外周面に摺動することで慣性部材６１をドライブシャフト４１に対して相対回転可能に保持するスプリング６２と、を備えたものから構成されている。

この構成により、ドライブシャフト４１と慣性部材６１との間に相対回転が発生すると、スプリング６２の摺動部６２ｃとドライブシャフト４１の外周面との間に摺動抵抗が発生するため、この摺動抵抗によって、ドライブシャフト４１の捩り振動を減衰することができる。

また、慣性部材６１とスプリング６２から構成される捩り振動減衰機構６０は、部材数が少なく簡素な構造であるとともにトランスアクスルケース１１等の他の部材の構造を大きく変更することなくドライブシャフト４１に設けることができるため、捩り振動減衰機構６０を設けることによりトランスアクスル１０の構造が複雑化することがない。

したがって、構造を複雑化することなく、ドライブシャフト４１の捩り振動を有効に減衰させることができる。

以上説明したように、本発明は、構造を複雑化することなく、駆動系の回転軸の捩り振動を有効に減衰させることができるものであり、特に駆動系の回転軸の捩り振動を減衰させる動力伝達装置の捩り振動減衰機構に有用である。

１０、７０ トランスアクスル（動力伝達装置）
１１ トランスアクスルケース
１６ ディファレンシャルギヤ
１７ ロータ
１８ ステータ
１９ ステータコア
２０ 三相コイル
３１ デフケース
３６ ピニオンギヤ
３７ａ、３７ｂ サイドギヤ
３８、４１ ドライブシャフト（回転軸）
６０ 捩り振動減衰機構
６１ 慣性部材
６２ スプリング（保持部材）
６２ａ 一端部
６２ｂ 他端部
６２ｃ 摺動部
７６ カウンタシャフト（回転軸）

Claims (1)

1. 複数の回転軸によりエンジンの動力をタイヤに伝達する動力伝達装置の捩り振動減衰機構であって、
   前記回転軸の外周からラジアル方向に離隔して配置された慣性部材と、
   前記回転軸の外周面に弾性的に接触するとともに前記回転軸の外周面に摺動することで前記慣性部材を前記回転軸に対して相対回転可能に保持する保持部材と、を備えたことを特徴とする動力伝達装置の捩り振動減衰機構。

Images