JP2016056938A - 車両用駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギ効率の向上とオイルの掻き上げ開始時の掻上量確保とを共に達成する。【解決手段】車両用駆動装置は、オイル貯留部７からオイルを掻き上げる掻上部材６と、掻き上げられたオイルの供給を受けるギヤ機構とを備える。ギヤ機構は、大径ピニオンと小径ピニオンとを有するステップドピニオンと、リングギヤ形成部材７０と、支持部材８０とを有する。リングギヤ形成部材７０は、小径筒状部７１と、大径筒状部７２と、円環板状部７３と、軸方向当接部７５とを有する。支持部材８０は、軸方向当接部７５に当接する当接面８１ａを有する。小径ピニオン及びリングギヤ５６の斜歯の向きが、車両の前進力行時に軸方向当接部７５を当接面８１ａに近づける向きのスラスト力が生じるように設定されている。【選択図】図５

Description

本発明は、ギヤ機構を備える車両用駆動装置に関する。

ギヤ機構を備える車両用駆動装置においては、当該ギヤ機構に含まれる各種のギヤや、駆動装置内に通常備えられるベアリング等の潤滑を適切に行うことが必要とされる。このような潤滑を行うための技術として、車両用駆動装置のケース内に形成されるオイル貯留部からオイルを掻き上げて対象部位へと供給する技術が知られている。このような技術は、例えば特開２０１３−１４７１７７号公報（特許文献１）によって公知である。

掻上部材を用いてオイルを掻き上げる場合、掻き上げ開始時のオイル供給の確実性の観点からは、掻上部材の先端部がオイル貯留部のオイル中に十分に浸っている方が好ましい。一方、掻上部材のより多くの部分がオイル中に浸っているとその分だけ引き摺り損失が大きくなるため、エネルギ効率の観点からは、オイルに対する掻上部材の浸漬量は少ない方が好ましい。

特開２０１３−１４７１７７号公報

上述した、相反する要求を共に満足させる技術の実現が望まれる。

本開示に係る車両用駆動装置は、
ケース内に形成されるオイル貯留部からオイルを掻き上げる掻上部材と、前記掻上部材によって掻き上げられたオイルの供給を受けるギヤ機構と、を備える車両用駆動装置であって、
前記ギヤ機構は、大径ピニオンと小径ピニオンとが軸方向に並んで配置されたステップドピニオンと、前記小径ピニオンに噛み合うリングギヤを保有するリングギヤ形成部材と、前記リングギヤ形成部材を支持する支持部材と、を有し、
前記リングギヤ形成部材は、内周面に前記リングギヤが形成された小径筒状部と、当該小径筒状部に対して前記軸方向の一方側である軸第一方向側に配置されて前記大径ピニオンの径方向外側を覆う大径筒状部と、前記小径筒状部と前記大径筒状部とを径方向に接続する円環板状部と、前記大径筒状部に対して前記軸第一方向側に形成された軸方向当接部と、を有し、
前記支持部材は、前記軸方向当接部に対して前記軸第一方向側から全周に亘って当接可能な当接面と、前記リングギヤ形成部材の被係合部に係合して前記リングギヤ形成部材の相対回転を規制する係合部と、を有し、
前記小径ピニオン及び前記リングギヤが斜歯に形成されるとともに、その噛合部において車両の前進力行時に前記軸方向当接部を前記当接面に近づける向きのスラスト力が生じるように前記小径ピニオン及び前記リングギヤの斜歯の向きが設定されている。

この構成によれば、車両の前進力行時に、支持部材の当接面とリングギヤ形成部材の軸方向当接部とを全周に亘って当接させることができる。よって、掻上部材によって掻き上げられて潤滑等のためにギヤ機構に供給されるオイルの一部を、支持部材とリングギヤ形成部材の大径筒状部及び円環板状部とによって区画される空間に貯留することができる。従って、車両の前進力行時における、オイル貯留部での掻上部材のオイル中への浸漬量を少なくすることができ、オイルの掻き上げに伴う引き摺り損失を低減してエネルギ効率を高めることができる。
一方、車両の前進力行時以外には、支持部材の当接面とリングギヤ形成部材の軸方向当接部との当接状態が解除される。よって、ギヤ機構に供給されるオイルは、支持部材とリングギヤ形成部材との隙間を通ってそのままオイル貯留部に戻される。従って、オイル貯留部における掻上部材のオイル中への浸漬量を多くすることができ、オイルの掻き上げが必要となった際には、十分な量のオイルを掻き上げることができる。

本開示に係る技術のさらなる特徴と利点は、以下の説明によってより明確になるであろう。

実施形態に係る車両用駆動装置の断面図 図１の部分拡大図 互いに係合するリングギヤ形成部材及び支持部材の分解斜視図 リングギヤと小径ピニオンとの噛み合いの様子を示す斜視図 リングギヤ形成部材と支持部材との位置関係の変化態様を示す説明図 別態様の車両用駆動装置の拡大断面図

以下、本発明の実施形態について説明する。但し、以下に記載する実施形態によって、本発明の範囲が限定される訳ではない。

本実施形態に係る車両用駆動装置１は、例えば電動車両やハイブリッド車両等の車両において、左右一対の車輪Ｗのそれぞれに取り付けられて対応する車輪Ｗを駆動するドライブユニットＤとして用いられる。本実施形態では、車両用駆動装置１をインホイールタイプの駆動装置（ドライブユニットＤ）に適用した場合を例として説明する。

なお、以下の説明では、回転電機３及びロータ軸４の軸心を基準として、「軸方向Ａ」、「径方向Ｒ」、及び「周方向」を定義する。すなわち、「軸方向Ａ」はロータ軸４の軸心に沿う方向を表し、「径方向Ｒ」はロータ軸４の軸心に直交する方向を表し、「周方向」はロータ軸４の周りを周回する方向を表す。また、「軸第一方向Ａ１側」は軸方向Ａの一方側である図１における左側を表し、「軸第二方向Ａ２側」は軸方向Ａの他方側である右側を表す。また、「下」は、車両用駆動装置１を車両（図示せず）に搭載した状態での位置（鉛直方向に沿った位置）を表すものとする。

図１に示すように、車両用駆動装置１は、ケース２と、回転電機３と、ロータ軸４と、ギヤ機構５と、掻上部材６と、オイル貯留部７と、出力軸９とを備えている。回転電機３、ロータ軸４、ギヤ機構５、及び出力軸９は同軸に配置されている。回転電機３、ロータ軸４、ギヤ機構５、及び掻上部材６はケース２内に収容されている。オイル貯留部７は、ケース２の下部にオイルを貯留可能に形成されている。出力軸９は、その一部がケース２から露出する状態で配置されている。

ケース２は、回転電機３及びギヤ機構５等の収容空間Ｓを形成する第一ケース部材２１と、この第一ケース部材２１に固定される第二ケース部材２２とを有する。第一ケース部材２１及び第二ケース部材２２は、それぞれ有底の筒状に形成されている。第一ケース部材２１と第二ケース部材２２とは、液密状態で軸方向Ａに接合されている。本実施形態では、第一ケース部材２１に対して軸第二方向Ａ２側から第二ケース部材２２が接合されている。

第一ケース部材２１は、収容空間Ｓの径方向外側を覆うとともに軸第一方向Ａ１側から軸第二方向Ａ２側に向かうに従って拡径するように形成されている。本実施形態では、第一ケース部材２１は、軸第一方向Ａ１側から軸第二方向Ａ２側に向かうに従って複数箇所で段階的に拡径する有段筒状に形成されている。第一ケース部材２１は、その軸第一方向Ａ１側の端部における径方向Ｒの中心部に、円筒状のスリーブ部２１Ａを有している。このスリーブ部２１Ａに挿通される状態で、出力軸９が配置されている。スリーブ部２１Ａの径方向内側には、第一ハブ部材１１の一部も配置されている。

第二ケース部材２２は、第一ケース部材２１の軸第二方向Ａ２側の開口部を覆うように配置される板状部材である。第二ケース部材２２は、略円板状に形成されている。「略円板状」とは、円板状、又は、多少の凹凸や異形部分があったとしても全体としては円板状とみなすことができる形状を表す（以下、「略」を用いて表現する他の形状・状態等に関しても同様である）。第二ケース部材２２は、掻上部材６に対して軸方向Ａに対向して配置されている。

第二ケース部材２２の内面（収容空間Ｓ側の面）における径方向Ｒの中心部には、ボス部２３が形成されている。ボス部２３は、軸第一方向Ａ１側に向かって突出するように略円筒状に形成されている。ボス部２３には、ロータ軸４の軸第二方向Ａ２側の端部を回転可能に支持する第二軸受９２が内嵌されている。

図１に示すように、回転電機３は、ステータ３１とロータ３２とを有する。ステータ３１は第一ケース部材２１に固定されている。ステータ３１は、ステータコア３１Ａとコイルエンド部３１Ｂとを含む。ステータコア３１Ａは、例えば円環板状の電磁鋼板を複数枚積層した積層構造体である。コイルエンド部３１Ｂは、ステータコア３１Ａに巻装されたコイルのうち、ステータコア３１Ａから軸方向Ａの両側にそれぞれ突出する部分である。ロータ３２は、ステータ３１の径方向内側に、ステータ３１に対して隙間を隔てた状態で配置されている。ロータ３２は、ロータコア３２Ａと永久磁石３２Ｂとを含む。ロータコア３２Ａは、例えば円環板状の電磁鋼板を複数枚積層した積層構造体である。永久磁石３２Ｂは、ロータコア３２Ａに埋め込まれている。

図１及び図２に示すように、ロータ３２は、ロータ連結部３４を介してロータ軸４に固定されている。ロータ連結部３４は、一体的に形成された筒状部３４Ａとフランジ部３４Ｂとを有する。筒状部３４Ａは、ロータコア３２Ａを径方向内側から支持している。ロータコア３２Ａは、軸方向Ａの両側に配置されたエンドプレート３５によって挟持されて軸方向位置が定まった状態で筒状部３４Ａに支持されている。本実施形態では、ロータ３２と一体回転するように掻上部材６が設けられている。掻上部材６は、ロータコア３２Ａに対して軸第二方向Ａ２側に取り付けられたエンドプレート３５と一体的に形成されている。掻上部材６は、車両用駆動装置１内において潤滑や冷却等を必要とする各部にオイルを供給するため、回転電機３によって駆動されて、ケース２の下部に形成されるオイル貯留部７に貯留されたオイルを掻き上げる。

本実施形態では、掻上部材６は、一体的に形成された掻上本体部６１と接続部６２とを有する。掻上本体部６１は、オイルを掻き上げるための中核をなす部分であり、径方向Ｒに沿う略円環板状に形成されている。掻上本体部６１は、第二ケース部材２２の内面（収容空間Ｓ側の面）に対して軸方向Ａに対向して配置されている。掻上本体部６１における軸方向Ａの少なくとも一方の面（本例では両面）には、凹溝６４が形成されている。接続部６２は、軸第二方向Ａ２側のエンドプレート３５と掻上本体部６１とを接続する部分であり、略円筒状に形成されている。このような接続部６２と掻上本体部６１とを備える掻上部材６は、軸第二方向Ａ２側のコイルエンド部３１Ｂと所定間隔を隔てて、当該コイルエンド部３１Ｂの外形に沿って配置されている。

フランジ部３４Ｂは、筒状部３４Ａの軸第二方向Ａ２側の端部から径方向内側に向かって延び、その径方向内側端部でロータ軸４に連結されている。このようにして、ロータ３２、ロータ連結部３４、及びロータ軸４は一体回転する。これらは、軸方向Ａの相互位置関係が定まった状態で一体回転する。なお、フランジ部３４Ｂと第一ケース部材２１の端部壁との軸方向Ａの間には、回転センサ３８が設けられている。

ロータ軸４は、ロータ連結部３４に対して軸方向Ａの両側で、２つの軸受（第一軸受９１及び第二軸受９２）によって回転可能な状態で径方向Ｒに支持されている。ロータ軸４は、軸方向Ａにおけるロータ連結部３４よりも軸第一方向Ａ１側では、第一軸受９１により、第三軸受９３及び第一ハブ部材１１を介してケース２（本例では第一ケース部材２１）に支持された状態の出力軸９に支持されている。ロータ軸４は、軸方向Ａにおけるロータ連結部３４よりも軸第二方向Ａ２側では、第二軸受９２により、ケース２（本例では第二ケース部材２２）に支持されている。このように、本実施形態では、ケース２に「支持される」は、直接支持されることの他、軸受のみを介して支持されることや、軸受と他の部材とを介して支持されることを含む概念である。

ロータ軸４の内部には、軸方向Ａに沿って延びる軸内油路４７が形成されている。軸内油路４７はロータ軸４を軸方向Ａに貫通するように形成されている。また、軸内油路４７は、ロータ軸４の内部を径方向Ｒに延びる連通孔４８により、ロータ軸４の外周面に連通している。連通孔４８の開口は、ギヤ機構５の一例であるプラネタリギヤ機構５０の径方向内側に位置している。ロータ軸４の外周面には、外歯のギヤが設けられている。このギヤは、本実施形態では、プラネタリギヤ機構５０が有するサンギヤ５１となっている。サンギヤ５１は、ロータ軸４と一体回転する。また、サンギヤ５１は、ロータ３２及びロータ連結部３４と一体回転する。このようにして、回転電機３が出力する回転及びトルクは、ロータ連結部３４及びロータ軸４を介してサンギヤ５１に伝達される。

図２に示すように、プラネタリギヤ機構５０は、サンギヤ５１と、サンギヤ５１に噛み合う大径ピニオン５５Ａとそれよりも小径の小径ピニオン５５Ｂとが並設された複数（本例では３つ）のステップドピニオン５５と、複数のステップドピニオン５５を回転自在に支持するキャリヤ５２と、複数の小径ピニオン５５Ｂに共通に噛み合う内歯のリングギヤ５６とを有する。大径ピニオン５５Ａと小径ピニオン５５Ｂとは、大径ピニオン５５Ａが小径ピニオン５５Ｂに対して軸第一方向Ａ１側に位置する状態で軸方向Ａに並んで配置されている。本実施形態では、サンギヤ５１とこれに噛み合う大径ピニオン５５Ａ、及び小径ピニオン５５Ｂとこれに噛み合うリングギヤ５６とは、いずれも斜歯に形成されている（図５を参照）。

図２に示すように、キャリヤ５２は、出力軸９の軸第二方向Ａ２側の端部に形成されたフランジ部９Ａに固定されたキャリヤカバー５３を有する。キャリヤカバー５３は、フランジ部９Ａと軸方向Ａに対向する部分を有しており、当該対向部分とフランジ部９Ａとに亘って複数のピニオン軸５４が架け渡されている。そして、複数のピニオン軸５４のそれぞれに、ニードルベアリングを介してステップドピニオン５５が回転自在に支持されている。

プラネタリギヤ機構５０は、小径ピニオン５５Ｂに噛み合うリングギヤ５６を保有するリングギヤ形成部材７０と、リングギヤ形成部材７０を支持する支持部材８０とをさらに有する。リングギヤ形成部材７０と支持部材８０とは、スナップリング７７によって抜け止め係止されている。リングギヤ形成部材７０は、支持部材８０を介してケース２（本例では第一ケース部材２１）に固定されている。

図２及び図３に示すように、リングギヤ形成部材７０は略円筒状に形成されている。リングギヤ形成部材７０は、小径筒状部７１と、大径筒状部７２と、円環板状部７３とを有する。小径筒状部７１、大径筒状部７２、及び円環板状部７３は一体的に形成されている。小径筒状部７１は、大径筒状部７２よりも小径の円筒状に形成され、その内周面にはリングギヤ５６が形成されている。リングギヤ形成部材７０は、この小径筒状部７１の部分によってリングギヤ５６を保有している。大径筒状部７２は、小径筒状部７１よりも大径の円筒状に形成されている。大径筒状部７２は、小径筒状部７１と同軸に配置されている。大径筒状部７２は、小径筒状部７１に対して軸第一方向Ａ１側において、大径ピニオン５５Ａの径方向外側を覆うように配置されている。

円環板状部７３は、小径筒状部７１と大径筒状部７２とを径方向Ｒに接続している。本実施形態では、円環板状部７３は、小径筒状部７１の軸第一方向Ａ１側の端部と大径筒状部７２の軸第二方向Ａ２側の端部とを径方向Ｒに接続している。このような構成により、リングギヤ形成部材７０は、軸第二方向Ａ２側から軸第一方向Ａ１側に向かうに従って一箇所で階段状に拡径する有段筒状に形成されている。

リングギヤ形成部材７０は、外側フランジ部７４と軸方向当接部７５とをさらに有する。外側フランジ部７４及び軸方向当接部７５は、小径筒状部７１、大径筒状部７２、及び円環板状部７３と共に一体的に形成されている。外側フランジ部７４は、大径筒状部７２に対して軸第一方向Ａ１側に設けられている。外側フランジ部７４は、大径筒状部７２の軸第一方向Ａ１側の端部において、径方向外側に延びるように配置されている。この外側フランジ部７４の軸第一方向Ａ１側の面に、軸方向当接部７５が形成されている。軸方向当接部７５は、外側フランジ部７４の軸第一方向Ａ１側の面から軸第一方向Ａ１側に向かって突出する円筒状に形成されている。本実施形態では、円筒状の軸方向当接部７５の径方向Ｒの厚みは外側フランジ部７４の径方向Ｒの厚みよりも薄い。また、円筒状の軸方向当接部７５の外径は外側フランジ部７４の外径よりも小さく、かつ、その内径は大径筒状部７２の内径よりも大きい。本実施形態では、軸方向当接部７５の内径は大径筒状部７２の外径と同程度とされている。

大径筒状部７２に対して軸第一方向Ａ１側に形成された円筒状の軸方向当接部７５は、その軸第一方向Ａ１側の端面７５ａが支持部材８０に当接可能に構成されている。本実施形態では、外側フランジ部７４の外周部には、軸方向Ａに沿って延びる径方向Ｒの凹凸である内側凹凸部７４Ａが形成されている。このような内側凹凸部７４Ａは、例えば突出歯と凹溝とを周方向に交互に配置することによって構成される。内側凹凸部７４Ａは、支持部材８０が有する支持筒状部８２に形成された外側凹凸部８２Ａに係合可能となっている。このような構成により、軸方向当接部７５は、支持筒状部８２よりも径方向内側において、その軸第一方向Ａ１側の端面７５ａが支持部材８０に当接可能となっている。軸方向当接部７５は、支持部材８０に対して軸第二方向Ａ２側から全周に亘って当接可能となっている。

図２及び図３に示すように、支持部材８０は、支持円環板状部８１と支持筒状部８２とを有する。支持円環板状部８１及び支持筒状部８２は一体的に形成されている。支持円環板状部８１は、リングギヤ形成部材７０の径方向Ｒの厚みよりも大きい径方向厚さを有する円環板状に形成され、径方向Ｒに延びるように配置されている。支持円環板状部８１は、ボルト等の締結部材によってケース２（第一ケース部材２１）に固定されている。支持円環板状部８１における軸第二方向Ａ２側を向く面は、リングギヤ形成部材７０の軸方向当接部７５に対向している。この対向面は、軸方向当接部７５の軸第一方向Ａ１側の端面７５ａに対して、軸第一方向Ａ１側から全周に亘って当接可能な当接面８１ａとなっている。

支持筒状部８２は、略円筒状に形成され、支持円環板状部８１から軸第二方向Ａ２側に向かって軸方向Ａに延びるように配置されている。支持筒状部８２は、支持円環板状部８１の径方向外側の端部から軸第二方向Ａ２側に向かうように配置されている。支持筒状部８２は、外側フランジ部７４及び軸方向当接部７５よりも径方向外側に配置されている。また、本実施形態では、支持筒状部８２には、軸方向Ａに沿って延びる径方向Ｒの凹凸である外側凹凸部８２Ａが形成されている。このような外側凹凸部８２Ａは、例えば支持筒状部８２を構成する円筒状の板部自体が凹凸に形成されることによって構成される。外側凹凸部８２Ａは、リングギヤ形成部材７０が有する外側フランジ部７４に形成された内側凹凸部７４Ａに係合可能となっている。本実施形態では、外側凹凸部８２Ａが「係合部」に相当し、内側凹凸部７４Ａが「被係合部」に相当する。

支持部材８０（支持筒状部８２）の外側凹凸部８２Ａとリングギヤ形成部材７０（外側フランジ部７４）の内側凹凸部７４Ａとが互いに係合した状態で、支持部材８０とリングギヤ形成部材７０との相対回転が規制される。このとき、支持部材８０とリングギヤ形成部材７０とは、相対回転が規制される一方で、図５に示すように軸方向Ａに沿う相対移動は許容される。本実施形態では、支持円環板状部８１とスナップリング７７との間の軸方向長さが、外側フランジ部７４と軸方向当接部７５とを合わせた軸方向長さよりも長い。このため、支持部材８０とリングギヤ形成部材７０とは、支持円環板状部８１とスナップリング７７との間の軸方向長さと、外側フランジ部７４と軸方向当接部７５とを合わせた軸方向長さとの差分の範囲内で、軸方向Ａに沿う相対移動が許容される。

図１に示すように、プラネタリギヤ機構５０は、回転電機３の径方向内側において、径方向Ｒに見て回転電機３と重複する部分を有するように配置されている。なお、２つの部材の配置に関して、「ある方向に見て重複する」とは、その視線方向に平行な仮想直線を当該仮想直線に直交する各方向に移動させた場合に、当該仮想直線が２つの部材の双方に交わる領域が少なくとも一部に存在することを意味する。本実施形態では、プラネタリギヤ機構５０の小径ピニオン５５Ｂが、ロータ３２の径方向内側において、径方向Ｒに見てロータ３２及びステータ３１と重複する部分を有するように配置されている。このような配置構成を採用することで、車両用駆動装置１の軸方向長さが短く抑えられ、装置全体の小型化が図られている。

プラネタリギヤ機構５０は、回転電機３の出力回転を変速（本例では減速）して出力軸９に伝達する変速機構（本例では減速機構）として機能する。サンギヤ５１には、ロータ連結部３４及びロータ軸４を介して回転電機３（ロータ３２）の出力回転が伝達される。リングギヤ５６は、リングギヤ形成部材７０及び支持部材８０を介してケース２に固定されている。このため、回転電機３の出力回転は、サンギヤ５１とリングギヤ５６との歯数比及び小径ピニオン５５Ｂと大径ピニオン５５Ａとの歯数比に応じて減速されてキャリヤ５２に伝達され、当該減速回転はさらに、フランジ部９Ａを介してキャリヤ５２と一体回転する出力軸９に伝達される。このような減速機構を備えることで、比較的小型の回転電機３を用いつつ、大きな駆動力（トルクと同義）を確保可能としている。

図１及び図２に示すように、出力軸９は、相対回転が規制された状態で外嵌された第一ハブ部材１１と共に、第一ケース部材２１のスリーブ部２１Ａに内嵌された第三軸受９３によって回転可能な状態で径方向Ｒに支持されている。出力軸９の軸第二方向Ａ２側の端部には、軸方向Ａに沿う有底孔である軸端孔部９ｂが形成されている。軸端孔部９ｂには、ロータ軸４の軸第一方向Ａ１側の端部を回転可能に支持する第一軸受９１が内嵌されている。

出力軸９は、車輪Ｗに駆動連結されている。「駆動連結」とは、２つの回転要素が駆動力を伝達可能に連結された状態を意味する。この概念には、２つの回転要素が一体回転するように連結された状態や、１つ以上の伝動部材を介して駆動力を伝達可能に連結された状態が含まれる。このような伝動部材には、回転を同速で又は変速して伝達する各種の部材（軸、歯車機構、ベルト等）が含まれ、回転及び駆動力を選択的に伝達する係合装置（摩擦係合装置や噛み合い式係合装置等）が含まれても良い。

出力軸９は、ケース２の外に露出する部分（第三軸受９３よりも軸第一方向Ａ１側の部分）において第一ハブ部材１１と一体回転するように連結されている。なお、第一ハブ部材１１と第一ケース部材２１との間には、オイルをシールするためのシール部材９５が配置されている。第一ハブ部材１１は、タイヤ（図示せず）が取り付けられるリム部材１４を径方向Ｒに支持する第二ハブ部材１２に固定されている。こうして、車両用駆動装置１と車輪Ｗとが一体的に設けられている。車両用駆動装置１及び車輪Ｗは、懸架装置（図示せず）を介して車体（図示せず）に懸架されている。

車両用駆動装置１において、運転者のアクセル操作等に基づく車両の前進力行時には、バッテリやキャパシタ等の蓄電装置（図示せず）からインバータ装置（図示せず）を介して回転電機３のステータ３１に電力が供給され、ロータ３２が回転駆動される。すると、ロータ連結部３４を介してロータ軸４が回転駆動され、さらにプラネタリギヤ機構５０によって減速された回転が出力軸９に伝達されて、車輪Ｗが回転駆動されることになる。一方、運転者のアクセル操作やブレーキ操作等に基づく車両の前進減速時には、慣性力によって車輪Ｗ及び出力軸９が回転駆動され、さらにプラネタリギヤ機構５０によって増速された回転がロータ軸４に伝達される。すると、ロータ連結部３４を介してロータ３２が回転駆動されてステータ３１に逆起電力が生じるので、これをインバータ装置を介して蓄電装置に供給して、蓄電装置を充電することができる。

車両の走行中は、力行制御及び回生制御によって発熱する回転電機３の冷却や、摺動状態で動作する各種のギヤ（サンギヤ５１，大径ピニオン５５Ａ，小径ピニオン５５Ｂ，リングギヤ５６）や軸受９１〜９３等の潤滑を行うことが必要となる。本実施形態では、このような冷却及び潤滑は、ケース２の下部に形成されるオイル貯留部７に貯留されたオイルを、ロータ３２と一体回転するように設けられた掻上部材６で掻き上げることによって行われる。掻き上げられたオイルは、図示が省略された油路を通って、第二ケース部材２２のボス部２３の径方向内側に形成される内周空間２４（図２を参照）へと導かれる。オイルは、その後、内周空間２４からロータ軸４の内部に形成された軸内油路４７及び連通孔４８を通って、上述した冷却対象部位及び潤滑対象部位に供給される。なお、図２には、典型的なオイルの流れを二点鎖線で示している。

このような一連の流れの中で、オイルの一部は、プラネタリギヤ機構５０に供給されて各ギヤの噛合部（サンギヤ５１と大径ピニオン５５Ａとの噛合部、及びリングギヤ５６と小径ピニオン５５Ｂとの噛合部）を潤滑する。また、オイルの一部は、軸受９１〜９３に供給されてこれらにおける摺動部（インナーレース及びアウターレースと転動体との摺動部）を潤滑する。車両用駆動装置１の各部において冷却又は潤滑の用を果たしたオイルは、自然流下によってオイル貯留部７に戻される。その際、オイルは、例えば支持部材８０（外側凹凸部８２Ａ）とリングギヤ形成部材７０（内側凹凸部７４Ａ）との係合部における径方向Ｒ及び周方向の隙間を通ってオイル貯留部７に戻される。

ところで、掻上部材６を用いてオイル貯留部７のオイルを掻き上げる場合、掻き上げ開始時のオイル供給の確実性の観点からは、掻上部材６の先端部がオイル貯留部７のオイル中に十分に浸っている方が好ましい。一方、掻上部材６のより多くの部分がオイル中に浸っているとその分だけ引き摺り損失が大きくなるため、エネルギ効率の観点からは、オイルに対する掻上部材６の浸漬量は少ない方が好ましい。もちろん、オイル貯留部７に現に貯留されているオイルの液面の位置（オイルレベルＬ；図５を参照）は、掻上部材６によって掻き上げられてから再度オイル貯留部７に戻るまでのオイルの総量に応じて、静止時のオイルレベルＬ（以下、「静止レベルＬｐ」と言う。）に比べて多少は低下する。それでもなお、上述した相反する要求を共に満足させるには不十分である。

このような点を考慮して、本実施形態では、掻き上げられたオイルのオイル貯留部７への帰還を定常的な流れに完全に委ねるのではなく、オイルの帰還ルートの一部を、車両の走行状態に応じて一時的に堰き止めることができるように構成されている。すなわち、本実施形態では、車両の走行状態に応じて、オイルの帰還ルートの途中に一時的な中間貯留部８を生じさせる構成を採用している。以下、この点について詳述する。

車両の停止時には、回転電機３も停止しておりロータ３２及び掻上部材６の回転速度はゼロである。この状態では、通常、ケース２内のオイルの全量がオイル貯留部７に貯留された状態となる。この状態でのオイルレベルＬが、上述した静止レベルＬｐとなる（図５の上段を参照）。本実施形態では、静止レベルＬｐが掻上部材６の掻上本体部６１の径方向内側端部付近に位置するように、ケース２内に収容するオイルの量が設定されている。このようにすれば、掻上本体部６１の大部分が車両の停止時にオイル貯留部７のオイル中に浸漬することになるので、車両の発進時にロータ３２が回転を開始して掻上部材６が回転を開始した際にも、十分な量のオイルを掻き上げることができる。

ケース２内に収容するオイルの量は、さらに静止レベルＬｐがステータ３１の内周面よりも径方向外側に位置するように設定されることが好ましい。このようにすれば、車両の走行状態によらずにステータ３１とロータ３２との間の隙間（エアギャップ）にオイルが存在しないので、せん断損失を低減することができる。よって、エネルギ効率を高めることができる。なお、「せん断損失」は、エアギャップにオイルが存在する状態でロータ３２が回転することによる、エアギャップ内のオイルのせん断に起因する損失である。

一方、車両の走行時には、回転電機３が車両駆動用のトルクを出力しており、掻上部材６はロータ３２と同速で回転する。この状態では、ケース２内のオイルの一部が掻上部材６によって掻き上げられて冷却対象部位及び潤滑対象部位に供給される。このような状況の下、本実施形態では、プラネタリギヤ機構５０が有する各部材の構成（各ギヤの斜歯の向きや、リングギヤ形成部材７０及び支持部材８０の形状等）を利用して、プラネタリギヤ機構５０の内部空間に中間貯留部８が生じるように構成されている。

上述したように、プラネタリギヤ機構５０に備えられる大径ピニオン５５Ａとこれに噛み合うサンギヤ５１、及び小径ピニオン５５Ｂとこれに噛み合うリングギヤ５６とは、いずれも斜歯に形成されている（図４を参照）。なお、図４においては、車両の前進力行時における各部材の回転及び伝達される駆動力の向きを細矢印で表している。互いに噛み合う小径ピニオン５５Ｂ及びリングギヤ５６のそれぞれの斜歯は、小径ピニオン５５Ｂとリングギヤ５６との噛合部Ｅにおいて、車両の前進力行時にリングギヤ形成部材７０を支持部材８０側に向かわせるスラスト力Ｆが生じる向きとなるように設定されている。そして、本実施形態では、リングギヤ形成部材７０には軸第一方向Ａ１側に向かって突出する円筒状の軸方向当接部７５が設けられるとともに、支持部材８０には軸第二方向Ａ２側を向く平坦な当接面８１ａが設けられている。このため、小径ピニオン５５Ｂ及びリングギヤ５６の斜歯の向きは、小径ピニオン５５Ｂとリングギヤ５６との噛合部Ｅにおいて、車両の前進力行時に軸方向当接部７５を当接面８１ａに近づける向きのスラスト力Ｆが生じるように設定されていると言える。

支持部材８０側に向かうスラスト力Ｆを受けたリングギヤ形成部材７０は、スナップリング７７よりも支持部材８０側の範囲内で、軸方向Ａに沿ってスライド移動する。これにより、図５の下段に示すように実際に、リングギヤ形成部材７０の軸方向当接部７５の端面７５ａが、支持部材８０の支持円環板状部８１の当接面８１ａに当接する。その結果、支持円環板状部８１と軸方向当接部７５と外側フランジ部７４と大径筒状部７２と円環板状部７３とによって区画される空間に、オイルを一時的に貯留するための中間貯留部８が形成される。なお、中間貯留部８の容積は、概ね、大径筒状部７２の内周空間の容積と小径筒状部７１の内周空間の容積との差分に等しい。

このように、車両の走行時には、掻上部材６によって掻き上げられて冷却対象部位及び潤滑対象部位に供給されるオイルの一部を、一時的に中間貯留部８に貯留することができる。これにより、掻き上げられたオイルのオイル貯留部７への帰還量を、中間貯留部８の容積に応じて低減することができる。その結果、車両の走行時におけるオイル貯留部７のオイルレベルＬ（以下、「走行中レベルＬｄ」と言う。）を大きく低下させることができる。特に、オイル貯留部７の走行中レベルＬｄを、オイルの帰還を定常的な流れに完全に委ねる場合に比べて有意に低下させることができる。従って、オイル貯留部７における掻上部材６のオイル中への浸漬量を少なくすることができ、オイルの掻き上げに伴う引き摺り損失を低減してエネルギ効率を高めることができる。

本実施形態では、一時的な中間貯留部８を形成するに当たり、プラネタリギヤ機構５０が有するステップドピニオン５５に対応する有段筒状のリングギヤ形成部材７０の形状を有効活用している点に大きな利点を見出すことができる。また、リングギヤ形成部材７０の中でも特に大径筒状部７２を利用している点にも、大きな利点を見出すことができる。つまり、オイルの最大貯留可能量となる中間貯留部８の容積は、当該中間貯留部８の外径と内径との差の二乗に比例する。大径筒状部７２を利用して中間貯留部８の外径を相対的に大きくすることで、中間貯留部８によるオイルの最大貯留可能量を増大させることができ、オイル貯留部７の走行中レベルＬｄの低下に大きく寄与することができる。

このように、本実施形態に係る車両用駆動装置１によれば、車両の発進時に適切にオイルを掻き上げることができるとともに、車両の走行中には引き摺り損失を低減してエネルギ効率を高めることができる。

本実施形態のように車両用駆動装置１をインホイールタイプのドライブユニットＤとして用いる場合には、左右一対の車輪Ｗのうち少なくとも一方の車輪Ｗを駆動するドライブユニットＤとして用いることができる。すなわち、左右一対の車輪Ｗのそれぞれを駆動する一対のドライブユニットＤとして計２台の車両用駆動装置１を用いても良いし、左右いずれか一方の車輪Ｗを駆動するドライブユニットＤだけに車両用駆動装置１を用いても良い。後者の場合には、必要とされる冷却及び潤滑の程度を考慮して、左右一対の車輪Ｗのうち、より大きな負荷が作用する方の車輪Ｗを駆動するドライブユニットＤに車両用駆動装置１を用いることが好ましい。そのような大負荷作用車輪としては、例えば物流分野において予め定められた特定ルートに沿って走行する搬送車に備えられる、当該特定ルートとの関係で外輪となる割合の高い方の車輪Ｗが例示される。

〔その他の実施形態〕
車両用駆動装置のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記の実施形態では、リングギヤ形成部材７０に含まれる軸方向当接部７５が軸第一方向Ａ１側に向かって突出する円筒状に形成されている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。軸方向当接部７５は、全周に亘って連続して支持部材８０の当接面８１ａに当接可能となっていれば良く、その形状は、例えば多角形筒状、楕円筒状、又は異形筒状等であっても良い。また、軸方向当接部７５と外側フランジ部７４とが径方向Ｒの同じ位置において同じ厚みを有するように構成されても良い。この場合、軸方向当接部７５と外側フランジ部７４とを区別することなく、その全体を「軸方向当接部」とみなすことができる。

（２）上記の実施形態では、互いに係合するリングギヤ形成部材７０の内側凹凸部７４Ａと支持部材８０の外側凹凸部８２Ａとが、それぞれ径方向Ｒの凹凸となっている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば図６に示すように、リングギヤ形成部材７０と支持部材８０とが、例えば大径筒状部７２に設けられた径方向Ｒの凹凸（径方向凹凸部７２Ａ）と支持筒状部８２に設けられた軸方向Ａの凹凸（軸方向凹凸部８２Ａ）との噛み合いによって互いに係合しても良い。このような構成においても、リングギヤ形成部材７０が軸第一方向Ａ１側に向かって突出形成された軸方向当接部７５を有し、この軸方向当接部７５の軸第一方向Ａ１側の端面７５ａと支持円環板状部８１における軸第二方向Ａ２側を向く当接面８１ａとが当接可能に構成されると良い。

（３）上記の実施形態では、掻上部材６が一体的に形成された掻上本体部６１と接続部６２とを有する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。掻上部材６は、少なくともオイル貯留部７に貯留されたオイルを掻き上げることができれば良く、例えば掻上本体部６１のみで掻上部材６が構成されても良い。また、掻上本体部６１が、凹溝６４に代えて、円形や矩形等の所定形状の凹部を有しても良い。さらに、掻上部材６が、掻上本体部６１の径方向外側端部に径方向Ｒの凹凸部を有するように構成されても良い。

（４）上記の実施形態では、掻上部材６が、車両を走行させるための駆動力源として機能する回転電機３のトルクによって駆動される構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、回転電機３と車輪Ｗとを結ぶ駆動伝達経路から独立して設けられた専用の駆動力源（例えば電動モータ等）のトルクによって掻上部材６が駆動されても良い。この場合、掻上部材６及びその駆動力源の少なくとも一方は、回転電機３等とは別軸に配置されても良い。

（５）上記の実施形態では、掻上部材６によって掻き上げられたオイルが、ロータ軸４内の軸内油路４７及び連通孔４８を通ってプラネタリギヤ機構５０等に供給される構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、掻き上げられたオイルが、別途設けられる油路形成部材内の供給油路を通って、ロータ軸４の外部からプラネタリギヤ機構５０等に供給されても良い。

（６）上記の実施形態では、車両用駆動装置１をインホイールタイプの駆動装置（ドライブユニットＤ）に適用し、２台の車両用駆動装置１を用いて左右一対の車輪Ｗを個別に駆動する例について説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば車両用駆動装置１に駆動力分配用のディファレンシャル装置を設け、１台の車両用駆動装置１を用いて左右一対の車輪Ｗの両方を一括的に駆動しても良い。この場合において、車両の駆動力源として、回転電機３と内燃機関とを併用するように車両用駆動装置１が構成されても良い。

（７）その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で単なる例示に過ぎないと理解されるべきである。従って、当業者は、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜、種々の改変を行うことが可能である。

〔実施形態の概要〕
以上をまとめると、本開示に係る車両用駆動装置は、好適には、以下の各構成を備える。

［１］
ケース（２）内に形成されるオイル貯留部（７）からオイルを掻き上げる掻上部材（６）と、前記掻上部材（６）によって掻き上げられたオイルの供給を受けるギヤ機構（５）と、を備える車両用駆動装置であって、
前記ギヤ機構（５）は、大径ピニオン（５５Ａ）と小径ピニオン（５５Ｂ）とが軸方向（Ａ）に並んで配置されたステップドピニオン（５５）と、前記小径ピニオン（５５Ｂ）に噛み合うリングギヤ（５６）を保有するリングギヤ形成部材（７０）と、前記リングギヤ形成部材（７０）を支持する支持部材（８０）と、を有し、
前記リングギヤ形成部材（７０）は、内周面に前記リングギヤ（５６）が形成された小径筒状部（７１）と、当該小径筒状部（７１）に対して前記軸方向の一方側である軸第一方向（Ａ１）側に配置されて前記大径ピニオン（５５Ａ）の径方向外側を覆う大径筒状部（７２）と、前記小径筒状部（７１）と前記大径筒状部（７２）とを径方向（Ｒ）に接続する円環板状部（７３）と、前記大径筒状部（７２）に対して前記軸第一方向（Ａ１）側に形成された軸方向当接部（７５）と、を有し、
前記支持部材（８０）は、前記軸方向当接部（７５）に対して前記軸第一方向（Ａ１）側から全周に亘って当接可能な当接面（８１ａ）と、前記リングギヤ形成部材（７０）の被係合部（７４Ａ）に係合して前記リングギヤ形成部材（７０）の相対回転を規制する係合部（８２Ａ）と、を有し、
前記小径ピニオン（５５Ｂ）及び前記リングギヤ（５６）が斜歯に形成されるとともに、その噛合部（Ｅ）において車両の前進力行時に前記軸方向当接部（７５）を前記当接面（８１ａ）に近づける向きのスラスト力（Ｆ）が生じるように前記小径ピニオン（５５Ｂ）及び前記リングギヤ（５６）の斜歯の向きが設定されている。

この構成によれば、車両の前進力行時に、支持部材の当接面とリングギヤ形成部材の軸方向当接部とを全周に亘って当接させることができる。よって、掻上部材によって掻き上げられて潤滑等のためにギヤ機構に供給されるオイルの一部を、支持部材とリングギヤ形成部材の大径筒状部及び円環板状部とによって区画される空間に一時的に貯留することができる。これにより、車両の前進力行時に、リングギヤ形成部材の径方向内側に一時的に貯留されるオイル量に応じて、オイル貯留部での掻上部材のオイル中への浸漬量を少なくすることができる。従って、オイルの掻き上げに伴う引き摺り損失を低減してエネルギ効率を高めることができる。
一方、車両の前進力行時以外のときには、支持部材の当接面とリングギヤ形成部材の軸方向当接部との当接状態が解除される。よって、ギヤ機構に供給されるオイルは、途中で一時的に貯留されることなく、支持部材とリングギヤ形成部材との隙間を通ってそのままオイル貯留部に戻される。従って、オイル貯留部における掻上部材のオイル中への浸漬量を多くすることができ、オイルの掻き上げが必要となった際には、十分な量のオイルを掻き上げることができる。
以上より、上記の構成によれば、エネルギ効率の向上とオイルの掻き上げ開始時の掻上量確保とを共に達成することができる。

［２］
前記支持部材（８０）は、径方向（Ｒ）に延びる支持円環板状部（８１）と、前記支持円環板状部（８１）から前記軸第一方向（Ａ１）側とは反対側である軸第二方向（Ａ２）側に向かって軸方向（Ａ）に延びる支持筒状部（８２）と、を有し、
前記支持筒状部（８２）に前記係合部（８２Ａ）が形成され、
前記支持円環板状部（８１）の前記軸第二方向（Ａ２）側を向く面に前記当接面（８１ａ）が形成され、
前記軸方向当接部（７５）は、前記支持筒状部（８２）よりも径方向内側において前記軸第一方向（Ａ１）側に向かって突出する円筒状に形成されているとともに、当該円筒状部の前記軸第一方向（Ａ１）側の端面（７５ａ）が前記当接面（８１ａ）に当接するように形成されている。

この構成によれば、支持筒状部の存在により、軸方向当接部よりも径方向外側でリングギヤ形成部材を適切に支持することができる。また、円筒状部の軸方向当接部の軸第一方向側の端面を、支持円環板状部の軸第二方向側を向く当接面で受けることで、両者の当接時の密着性を良好なものにすることができる。よって、オイルを、支持部材とリングギヤ形成部材とによって区画される空間に貯留されやすくして、上述した利点を効果的に発揮させることができる。

［３］
左右一対の車輪（Ｗ）のそれぞれに取り付けられて対応する車輪（Ｗ）を駆動する一対のドライブユニット（Ｄ）を備える車両において、前記左右一対の車輪（Ｗ）のうち少なくとも大きな負荷が作用する方の車輪を駆動するドライブユニット（Ｄ）として用いられる。

この構成によれば、少なくともより大きな負荷が作用する方の車輪用のドライブユニットとして用いられる車両用駆動装置において、ギヤ機構に設けられる各種のギヤ等に対する潤滑を適切に行いつつ、エネルギ効率を向上させることができる。

本開示に係る車両用駆動装置は、上述した各効果のうち、少なくとも１つを奏することができれば良い。

本発明は、車両を駆動するための駆動装置に利用することができる。

１ 車両用駆動装置
５ ギヤ機構
６ 掻上部材
７ オイル貯留部
８ 中間貯留部
５０ プラネタリギヤ機構
５５ ステップドピニオン
５５Ａ 大径ピニオン
５５Ｂ 小径ピニオン
５６ リングギヤ
７０ リングギヤ形成部材
７１ 小径筒状部
７２ 大径筒状部
７３ 円環板状部
７４Ａ 内側凹凸部（被係合部）
７５ 軸方向当接部
７５ａ 端面
８０ 支持部材
８１ 支持円環板状部
８１ａ 当接面
８２ 支持筒状部
８２Ａ 外側凹凸部（係合部）
Ｄ ドライブユニット
Ｗ 車輪
Ｅ 噛合部
Ｆ スラスト力
Ａ 軸方向
Ａ１ 軸第一方向
Ａ２ 軸第二方向
Ｒ 径方向

Claims (3)

1. ケース内に形成されるオイル貯留部からオイルを掻き上げる掻上部材と、前記掻上部材によって掻き上げられたオイルの供給を受けるギヤ機構と、を備える車両用駆動装置であって、
   前記ギヤ機構は、大径ピニオンと小径ピニオンとが軸方向に並んで配置されたステップドピニオンと、前記小径ピニオンに噛み合うリングギヤを保有するリングギヤ形成部材と、前記リングギヤ形成部材を支持する支持部材と、を有し、
   前記リングギヤ形成部材は、内周面に前記リングギヤが形成された小径筒状部と、当該小径筒状部に対して前記軸方向の一方側である軸第一方向側に配置されて前記大径ピニオンの径方向外側を覆う大径筒状部と、前記小径筒状部と前記大径筒状部とを径方向に接続する円環板状部と、前記大径筒状部に対して前記軸第一方向側に形成された軸方向当接部と、を有し、
   前記支持部材は、前記軸方向当接部に対して前記軸第一方向側から全周に亘って当接可能な当接面と、前記リングギヤ形成部材の被係合部に係合して前記リングギヤ形成部材の相対回転を規制する係合部と、を有し、
   前記小径ピニオン及び前記リングギヤが斜歯に形成されるとともに、その噛合部において車両の前進力行時に前記軸方向当接部を前記当接面に近づける向きのスラスト力が生じるように前記小径ピニオン及び前記リングギヤの斜歯の向きが設定されている車両用駆動装置。
2. 前記支持部材は、径方向に延びる支持円環板状部と、前記支持円環板状部から前記軸第一方向側とは反対側である軸第二方向側に向かって軸方向に延びる支持筒状部と、を有し、
   前記支持筒状部に前記係合部が形成され、
   前記支持円環板状部の前記軸第二方向側を向く面に前記当接面が形成され、
   前記軸方向当接部は、前記支持筒状部よりも径方向内側において前記軸第一方向側に向かって突出する円筒状に形成されているとともに、当該円筒状部の前記軸第一方向側の端面が前記当接面に当接するように形成されている請求項１に記載の車両用駆動装置。
3. 左右一対の車輪のそれぞれに取り付けられて対応する車輪を駆動する一対のドライブユニットを備える車両において、前記左右一対の車輪のうち少なくとも大きな負荷が作用する方の車輪を駆動するドライブユニットとして用いられる請求項１又は２に記載の車両用駆動装置。

Images