JP2017063519A - 電動駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 減速機入力軸とモータ軸との嵌合部の摺動特性を改善すると共に、この摺動特性の劣化を防止することができる電動駆動装置を提供する。
【解決手段】 この電動駆動装置Ａは、電動モータ１Ｌ、１Ｒと、電動モータ１Ｌ、１Ｒの動力を減速して駆動輪に伝達する減速機２Ｌ、２Ｒとを備える。減速機２Ｌ、２Ｒは中空の減速機入力軸２３Ｌ、２３Ｒを有する。減速機入力軸２３Ｌ、２３Ｒの中空部５０に、電動モータにおけるモータ軸の軸方向一端が回転伝達可能に嵌合した。電動モータに、モータケーシング３Ｌ、３Ｒの内部の圧力を調整する圧力調整機構５２が設けられる。モータ軸１２ａに、減速機入力軸２３Ｌ、２３Ｒの中空部５０およびモータケーシング３Ｌ、３Ｒの内部にわたって連通する連通路５４が設けられた。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電動駆動装置に関し、例えば、車両の左右の駆動輪をそれぞれ独立して駆動させる２モータオンボード形式の電動駆動装置に適用される技術に関する。

左右の駆動輪をそれぞれ独立して駆動させる２基の電動モータと減速機を備える２モータ車両駆動装置が開示されている（特許文献１）。この種の２モータ車両駆動装置は、一つの電動モータの駆動力を左右に振り分けるディファレンシャルギヤ等が不要になる。また、２モータ車両駆動装置は、左右の駆動輪のそれぞれについて独立に駆動用の電動モータを備えるので、左右の駆動輪の駆動力を異ならせることが容易であり、旋回時に旋回内側の車輪より旋回外側の車輪に大きな駆動力を発生させることで、旋回性能が向上する等の走行性能の向上が容易である。

本件出願人は、２モータ車両駆動装置において、等速ジョイントの常用角を小さくし、長寿命化を目的とした、電動モータおよび減速機の構成について提案している。
図７は、従来例の電動駆動装置１００の断面図である。この従来例においては、減速機入力軸１０１は中空構造であり、この中空の減速機入力軸１０１にモータ軸１０２が挿入され、減速機入力軸１０１とモータ軸１０２は、スプライン嵌合されてトルク伝達が行われる。

特開平１１−２４３６６４号公報

従来例の電動駆動装置１００では、モータ軸１０２と減速機入力軸１０１の芯ずれがなくなるように組み立てることが難しく、減速機入力軸１０１とモータ軸１０２のスプライン嵌合部１０３は偏心した状態でトルク伝達が行われている。このようなスプライン嵌合部１０３が偏心した状態で回転した場合、スプライン嵌合部１０３の歯面の異常摩耗が生じ、寿命が短くなることがある。その対策としてスプライン嵌合部１０３に潤滑剤を封入し、摺動特性を改善する方法がある。潤滑剤には、グリースや潤滑油がある。

この対策において、電動機および減速機からなるユニットを動作させた場合、高速域においては、減速機入力軸は高速で回転するため、発熱する。減速機内には潤滑剤が封入され、その潤滑剤には減速機の歯車を冷却および潤滑する作用があり、減速機入力軸も同様に冷却されるが、ある程度発熱する。中空の減速機入力軸に対し、スプライン嵌合部に潤滑剤を塗布した状態でモータ軸が挿入された場合、減速機入力軸の発熱により、減速機入力軸の中空部に閉じ込められた空気は温度上昇と共に膨張し、スプライン嵌合部に封入した潤滑剤を摺動面以外へ押し出そうという作用が生じる。この作用により、潤滑剤が減少し、スプライン嵌合部の摺動特性が劣化するという課題がある。

この発明の目的は、減速機入力軸とモータ軸との嵌合部の摺動特性を改善すると共に、この摺動特性の劣化を防止することができる電動駆動装置を提供することである。

この発明の電動駆動装置は、電動モータと、この電動モータの動力を減速して駆動輪に伝達する減速機とを備え、
前記減速機は中空の減速機入力軸を有し、この減速機入力軸の中空部に、前記電動モータにおけるモータ軸の軸方向一端が回転伝達可能に嵌合した電動駆動装置において、
前記電動モータに、この電動モータにおけるモータケーシングの内部の圧力を調整する圧力調整機構が設けられ、
前記モータ軸に、前記減速機入力軸の前記中空部および前記モータケーシングの内部にわたって連通する連通路が設けられたことを特徴とする。

この構成によると、電動モータのモータ軸が回転すると、このモータ軸の軸方向一端が回転伝達可能に嵌合された減速機入力軸もモータ軸と一体に回転する。このモータ軸の回転により減速機入力軸が高速回転すると、減速機入力軸の中空部に閉じ込められた空気は、温度上昇と共に膨張する。この膨張した空気は、モータ軸の連通路を経由してモータケーシングの内部に導かれる。さらに圧力調整機構がモータケーシングの内部の圧力を調整する。これにより、前記減速機入力軸の中空部と前記モータ軸の軸方向一端とが嵌合された嵌合部に、潤滑剤が介在されていても、この潤滑剤は外部に押し出されることなく保持される。したがって、減速機入力軸とモータ軸との嵌合部の摺動特性を改善すると共に、この摺動特性の劣化を防止することができる。

前記モータ軸または前記減速機入力軸における、前記嵌合部の近傍に、前記潤滑剤を漏らすことを低減する環状のシール部材が設けられても良い。この場合、潤滑剤はシール部材により嵌合部に保持されたまま嵌合部の潤滑により確実に寄与される。
前記モータ軸は中空軸であり、前記連通路は、前記モータ軸における中空部と、この中空部から径方向外方に延び前記モータケーシングの内部に連通する径方向孔とを有するものとしても良い。この場合、前記膨張した空気は、モータ軸における中空部だけでなく径方向孔も経由してモータケーシングの内部に導かれる。このように積極的に通気する構成にしたため、嵌合部に潤滑剤を保持する効果を一層高めることができる。

この発明の電動駆動装置は、電動モータと、この電動モータの動力を減速して駆動輪に伝達する減速機とを備え、前記減速機は中空の減速機入力軸を有し、この減速機入力軸の中空部に、前記電動モータにおけるモータ軸の軸方向一端が回転伝達可能に嵌合した電動駆動装置において、前記電動モータに、この電動モータにおけるモータケーシングの内部の圧力を調整する圧力調整機構が設けられ、前記モータ軸に、前記減速機入力軸の前記中空部および前記モータケーシングの内部にわたって連通する連通路が設けられたため、減速機入力軸とモータ軸との嵌合部の摺動特性を改善すると共に、この摺動特性の劣化を防止することができる。

この発明の実施形態に係る電動駆動装置の断面図である。 同電動駆動装置を使用する電気自動車の一例を概略示す平面図である。 同電動駆動装置の歯車列を軸方向から見た端面図である。 同電動駆動装置の要部を部分的に拡大して示す断面図である。 この発明の他の実施形態に係る電動駆動装置の要部を部分的に拡大して示す断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る電動駆動装置の要部を部分的に拡大して示す断面図である。 従来例の電動駆動装置の断面図である。

この発明の実施形態に係る電動駆動装置を図１ないし図４と共に説明する。
図１に示すように、この電動駆動装置Ａは、２基の減速機２Ｌ、２Ｒを左右並列に収容する減速機ケーシング２０を中央にし、その減速機ケーシング２０の左右に２基の電動モータ１Ｌ、１Ｒのモータケーシング３Ｌ、３Ｒを固定配置した構造を採用する。

図２は、この電動駆動装置Ａを使用する電気自動車Ｂの一例を概略示す平面図である。この電気自動車Ｂは、前輪駆動方式であり、シャーシ４１と、駆動輪としての前輪４２と、後輪４３と、左右の駆動輪をそれぞれに独立に駆動する電動駆動装置Ａとを備える。電動駆動装置Ａは、左右の前輪４２の中央位置のシャーシ４１上に搭載され、電動駆動装置Ａの駆動力は、等速ジョイント１５とドライブシャフト１６を介して左右の前輪４２に伝達される。なお、電動駆動装置Ａの搭載形態としては、図２に示す前輪駆動方式の他、後輪駆動方式、四輪駆動方式でも良い。

図１に示すように、電動駆動装置Ａにおける左右の電動モータ１Ｌ、１Ｒは、モータケーシング３Ｌ、３Ｒ内に収容されている。モータケーシング３Ｌ、３Ｒは、円筒形のモータケーシング本体３ａＬ、３ａＲと、外側壁３ｂＬ、３ｂＲと、内側壁３ｃＬ、３ｃＲとを有する。外側壁３ｂＬ、３ｂＲは、モータケーシング本体３ａＬ、３ａＲの外側面を閉塞する。内側壁３ｃＬ、３ｃＲは、モータケーシング本体３ａＬ、３ａＲの内側に設けられ、減速機２Ｌ、２Ｒと隔てる。内側壁３ｃＬ、３ｃＲには、モータ軸１２ａの軸方向の一部を引き出す開口部が設けられている。

電動モータ１Ｌ、１Ｒは、モータケーシング本体３ａＬ、３ａＲの内周面にステータ１１を設け、このステータ１１の内周に間隔をおいてロータ１２を設けたラジアルギャップタイプのものを使用している。なお図示外のアキシャルギャップタイプの電動モータを使用してもよい。

ロータ１２は、モータ軸１２ａを中心部に有する。モータ軸１２ａは、軸方向の一部がモータケーシング本体３ａＬ、３ａＲの内側壁３ｃＬ、３ｃＲの開口部からそれぞれ減速機２Ｌ、２Ｒ側に引き出されている。モータケーシング本体３ａＬ、３ａＲの内側壁３ｃＬ、３ｃＲの開口部とモータ軸１２ａとの間にはシール部材１３が設けられている。モータ軸１２ａは、内側壁３ｃＬ、３ｃＲと外側壁３ｂＬ、３ｂＲとに嵌合固定された転がり軸受１４ａ、１４ｂによって回転自在に支持されている。

減速機ケーシング２０は、中央ケーシング２０ａと、この中央ケーシング２０ａの両側面に固定される左右の側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲの３ピース構造になっている。側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲのアウトボード側の側面と、モータケーシング本体３ａＬ、３ａＲの内側壁３ｃＬ、３ｃＲとを、複数のボルト２９によって固定することにより、減速機ケーシング２０の左右に２基の電動モータ１Ｌ、１Ｒが固定される。なお、アウトボード側とは、この電動駆動装置Ａを車両に搭載した状態（図２）で、車両の車幅方向外側をアウトボード側といい、車両の車幅方向中央側をインボード側という。

中央ケーシング２０ａには、中央に仕切り壁２１が設けられている。減速機ケーシング２０は、この仕切り壁２１によって左右に２分割され、２基の減速機２Ｌ、２Ｒを収容する独立した左右の収容室が並列に設けられている。

減速機２Ｌ、２Ｒは、略左右対称形に設けられる。減速機２Ｌ、２Ｒは、入力歯車２３ａを有する減速機入力軸２３Ｌ、２３Ｒ（単に「入力軸」２３Ｌ、２３Ｒという場合がある）と、大径歯車２４ａおよび小径歯車２４ｂを有する中間軸２４Ｌ、２４Ｒと、出力歯車２５ａを有する減速機出力軸２５Ｌ、２５Ｒ（単に「出力軸」２５Ｌ、２５Ｒという場合がある）とを備える平行軸歯車減速機である。

減速機入力軸２３Ｌ、２３Ｒは、モータ軸１２ａから動力が伝達される。大径歯車２４ａは入力歯車２３ａに噛み合い、小径歯車２４ｂは出力歯車２５ａに噛み合う。出力軸２５Ｌ、２５Ｒは、軸方向の一部が減速機ケーシング２０から引き出されて等速ジョイント１５、ドライブシャフト１６（図２）を介して駆動輪に駆動力を伝達する。
減速機入力軸２３Ｌ、２３Ｒの両端は、仕切り壁２１の左右両面に形成した軸受嵌合穴２７ａと側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲに形成した軸受嵌合穴２７ｂに転がり軸受２８ａ、２８ｂを介して回転自在に支持されている。

減速機入力軸２３Ｌ、２３Ｒのアウトボード側の端部は、側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲに設けた開口部から外側に引き出されている。入力軸２３Ｌ、２３Ｒのアウトボード側の端部における外周面と前記開口部との間には、シール部材３１が設けられる。このシール部材３１は、減速機２Ｌ、２Ｒに封入された潤滑油の漏洩および外部からの泥水などの侵入を防止している。

入力軸２３Ｌ、２３Ｒは中空構造であり、この入力軸２３Ｌ、２３Ｒの中空部５０に、モータ軸１２ａの軸方向一端が回転伝達可能にスプライン（セレーションも含む。以下同じ。）嵌合されている。この「スプライン嵌合」は「スプライン結合」とも称される。また入力軸２３Ｌ、２３Ｒの中空部５０のうち、インボード側端には、前記中空部５０を塞ぐキャップ５１がそれぞれ設けられている。

中間軸２４Ｌ、２４Ｒは、外周面に入力歯車２３ａに噛み合う大径歯車２４ａと、出力歯車２５ａに噛み合う小径歯車２４ｂとを有する段付き歯車である。この中間軸２４Ｌ、２４Ｒの両端は、仕切り壁２１の両面に形成した軸受嵌合穴３２ａと、側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲに形成した軸受嵌合穴３２ｂとに、転がり軸受３４ａ、３４ｂを介して回転自在に支持されている。

出力軸２５Ｌ、２５Ｒは、大径の出力歯車２５ａを有し、中央ケーシング２０ａの仕切り壁２１の両面に形成した軸受嵌合穴３５ａと、側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲに形成した軸受嵌合穴３５ｂに転がり軸受３７ａ、３７ｂによって支持されている。

出力軸２５Ｌ、２５Ｒのアウトボード側の端部は、側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲに形成した開口部から減速機ケーシング２０の外側に引き出されている。引き出された出力軸２５Ｌ、２５Ｒのアウトボード側の端部の外周面に、等速ジョイント１５の外輪部材１５ａがスプライン結合されている。なお、図１では等速ジョイント１５の内部構造の図示を省略している。

出力軸２５Ｌ、２５Ｒに結合された等速ジョイント１５は、ドライブシャフト１６（図２）を介して前輪４２（図２）に接続される。
出力軸２５Ｌ、２５Ｒのアウトボード側の端部と側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲに形成した開口部との間には、オイルシール３９を設け、減速機２Ｌ、２Ｒに封入された潤滑油の漏洩および外部からの泥水などの侵入を防止している。

図１および図３に示すように、左右２基の減速機２Ｌ、２Ｒの入力軸２３Ｌ、２３Ｒの軸心は、互いに同軸上に配置されている。

電動駆動装置Ａは、電動モータ１Ｌ、１Ｒと、ドライブシャフトがつながる出力軸２５Ｌ、２５Ｒと、電動モータ１Ｌ、１Ｒと出力軸２５Ｌ、２５Ｒとを駆動連結する駆動伝達系が、左右の駆動輪のそれぞれについて互いに独立している。
電動駆動装置Ａは、電動モータ１Ｌ、１Ｒと駆動伝達系と出力軸２５Ｌ、２５Ｒの各軸が平行に配置され、各軸が軸受により支持される。

図４は、この電動駆動装置Ａの要部（図１の右上半部）を部分的に拡大して示す断面図である。図１も参照しつつ説明する。この電動駆動装置Ａでは、電動モータ１Ｌ、１Ｒのモータケーシング３Ｌ、３Ｒに、これらモータケーシング３Ｌ、３Ｒの内部の圧力をそれぞれ調整する圧力調整機構５２が設けられている。

各圧力調整機構５２は、外側壁３ｂＬ、３ｂＲに設けられる。圧力調整機構５２として、例えば、ブリーザが適用される。外側壁３ｂＬ、３ｂＲに、例えば、モータケーシング内外に貫通する雌ねじ５３がそれぞれ形成され、この雌ねじ５３に、前記ブリーザにおけるブリーザ本体５２ａの雄ねじが螺合される。さらに、このブリーザにおけるフランジを兼ねるナット部５２ｂを、外側壁３ｂＬ、３ｂＲの外表面に当接させることで前記ブリーザがモータケーシング３Ｌ、３Ｒに固定される。

また圧力調整機構５２は、内側壁３ｃＲ，３ｃＬに設けてもよい。その場合、モータ内側壁３ｃＲ，３ｃＬと減速機２Ｒ、２Ｌの側面ケーシング２０ｂＲ，２０ｂＬのアウトボード側の側面とを複数のボルトによって固定する面のどちらかもしくは両方に、切欠きが形成されていてもよい。これにより、モータ内側壁３ｃＲ，３ｃＬと減速機２Ｒ、２Ｌの側面ケーシング２０ｂＲ，２０ｂＬのアウトボード側の側面とから形成される空間と外気とが連通することになる。

モータケーシング３Ｌ、３Ｒは、モータ内側壁３ｃＬ、３ｃＲに形成された圧力調整機構５２により、モータ内とモータ内側壁３ｃＬ、３ｃＲと減速機２Ｌ、２Ｒの側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲとから形成される空間とが連通し、さらに、外気と連通することになり、モータ内の圧力調整が可能となる。また、モータ内側壁３ｃＬ、３ｃＲと減速機２Ｌ、２Ｒの側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲとから形成される空間に、モータ内とを連通することにより、車両に搭載された場合に、泥水の跳ね掛かりや風圧の影響を小さくすことが可能となったり、モータ内と外気とが呼吸する際に、直接泥水や風圧の影響を受ける面に形成された場合と比べて、清浄度の高い空気で呼吸することができる。

前記切欠きは、接合面のどこに形成されていてもよいが、本発明の電動駆動装置Ａが車両に搭載された場合に、地面と向き合う面に形成されていることが好ましい。地面と向き合う面に切欠きが形成されることにより、電動駆動装置Ａが水没した場合に外部からの浸水を防ぐ効果となるため、さらに外部からの浸水を防ぐ効果が高くなる。

各モータ軸１２ａには、減速機入力軸２３Ｌ、２３Ｒの中空部５０およびモータケーシング３Ｌ、３Ｒの内部にわたって連通する連通路５４が設けられている。モータ軸１２ａは中空軸であり、前記連通路５４は、主にモータ軸１２ａにおける中空部５４ａと、切欠き５７ａとを含む。減速機入力軸２３Ｌ、２３Ｒが高速回転すると、減速機入力軸２３Ｌ、２３Ｒの中空部５０に閉じ込められた空気は、温度上昇と共に膨張する。この膨張した空気は、モータ軸１２ａにおける中空部５４ａ、切欠き５７ａを経由してモータケーシング３Ｌ、３Ｒの内部に導かれる。

モータ外側壁３ａＲ、３ａＬと転がり軸受１４ｂとが嵌合する部分は円筒状のボス部５７に、数か所の切欠き５７ａが形成されており、中空部５４ａとモータ内部空間とが連通することができる。切欠き５７ａは１カ所でもいいが、複数形成されることにより空気の流れが形成され、より空気の流通性能が高くなる。

減速機入力軸２３Ｌ、２３Ｒの中空部５０とモータ軸１２ａの軸方向一端とがスプライン嵌合された嵌合部５５には、潤滑剤が介在されている。この潤滑剤は、グリースまたは潤滑油である。前述のようにモータケーシング３Ｌ、３Ｒに圧力調整機構５２が設けられると共に、モータ軸１２ａに減速機入力軸２３Ｌ、２３Ｒの中空部５０およびモータケーシング３Ｌ、３Ｒの内部にわたって連通する連通路５４が設けられている。

このため、高速回転時に中空部５０に閉じ込められた空気は、温度上昇と共に膨張し、この膨張した空気は、モータ軸１２ａの連通路５４を経由してモータケーシング３Ｌ、３Ｒの内部に導かれる。さらに圧力調整機構５２がモータケーシング３Ｌ、３Ｒの内部の圧力を低減するように調整する。これにより、嵌合部５５に介在されている潤滑剤は外部に押し出されることなく保持される。したがって、減速機入力軸２３Ｌ、２３Ｒとモータ軸１２ａとの嵌合部５５の摺動特性を改善すると共に、この摺動特性の劣化を防止することができる。

他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

図５に示すように、モータ軸１２ａにおけるインボード側の外周面のうち、前記嵌合部５５の近傍に環状溝を設け、この環状溝に環状のシール部材５６を設けても良い。このシール部材５６により、嵌合部５５に介在された潤滑剤が、嵌合部５５を伝って、側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲと内側壁３ｃＬ、３ｃＲとの間の空間（外部）に漏れることを低減することができる。なお環状のシール部材５６は、減速機入力軸２３Ｌ、２３Ｒの内周面に設けても良い。

図６に示すように、連通路５４は、モータ軸１２ａにおける中空部５４ａと、この中空部５４ａから径方向外方に延びモータケーシング３Ｌ、３Ｒの内部に連通する径方向孔５４ｂ、５４ｂとを有するものとしても良い。径方向孔５４ｂ、５４ｂは、モータ軸１２ａのインボード側とアウトボード側とに離隔して形成される。この構成によると、前記膨張した空気は、モータ軸１２ａにおける中空部５４ａだけでなく径方向孔５４ｂ、５４ｂも経由してモータケーシング３Ｌ、３Ｒの内部に導かれる。このように積極的に通気する構成にしたため、嵌合部５５に潤滑剤を保持する効果を一層高めることができる。

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、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。この発明の範囲は上記した説明ではなくて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。

１Ｌ、１Ｒ…電動モータ
２Ｌ、２Ｒ…減速機
３Ｌ、３Ｒ…モータケーシング
１２ａ…モータ軸
２３Ｌ、２３Ｒ…減速機入力軸
４２…前輪（駆動輪）
５２…圧力調整機構
５４…連通路
５４ａ…中空部
５４ｂ…径方向孔
５６…環状のシール部材

Claims (4)

1. 電動モータと、この電動モータの動力を減速して駆動輪に伝達する減速機とを備え、
   前記減速機は中空の減速機入力軸を有し、この減速機入力軸の中空部に、前記電動モータにおけるモータ軸の軸方向一端が回転伝達可能に嵌合した電動駆動装置において、
   前記電動モータに、この電動モータにおけるモータケーシングの内部の圧力を調整する圧力調整機構が設けられ、
   前記モータ軸に、前記減速機入力軸の前記中空部および前記モータケーシングの内部にわたって連通する連通路が設けられたことを特徴とする電動駆動装置。
2. 請求項１に記載の電動駆動装置において、前記減速機入力軸の中空部と前記モータ軸の軸方向一端とが嵌合された嵌合部に、潤滑剤が介在されている電動駆動装置。
3. 請求項２に記載の電動駆動装置において、前記モータ軸または前記減速機入力軸における、前記嵌合部の近傍に、前記潤滑剤を漏らすことを低減する環状のシール部材が設けられた電動駆動装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電動駆動装置において、前記モータ軸は中空軸であり、前記連通路は、前記モータ軸における中空部と、この中空部から径方向外方に延び前記モータケーシングの内部に連通する径方向孔とを有する電動駆動装置。
   

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