JP2019074210A - ドライブモジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】車両ドライブラインに使用される低価格のドライブモジュールを提供する。【解決手段】1対の車輪を駆動するためのドライブモジュール10であって、電気モーター60によって駆動され、電気モーター60と車輪との間に2つの減速ドライブ20,22を含む。2つの減速ドライブ20,22は、それぞれシャフトに結合される2つのスプロケット及びチェーンを含み、入力シャフト14が減速ドライブ20を介して中間シャフト16に結合され、中間シャフト16が減速ドライブ22を介して出力シャフト18に結合される。【選択図】図1

Description

関連出願に対する相互参照
本出願は、2017年10月17日付で出願された米国仮特許出願第62/573,200号の利益を主張し、その開示内容は、本明細書に充分に記載されているように参照として含まれる。
本開示は、車両ドライブライン(driveline)に使用されるドライブモジュールに関する。
自動車を推進するための低価格の電動式アクスル(electrically−powered axle)に対する需要が増加している。米国特許第7458433B2号は、チェーンおよびスプロケット組立体を介して外サイクロイドギア減速機(epicycloid gear reduction)を駆動する電気モーターを含む車両用ドライブユニット組立体を開示している。このようなドライブユニット組立体は、その意図した目的に適しているが、本特許に開示されている外サイクロイドギア減速機のようなギア減速機は比較的高価であり、電気モーターおよびアクスル組立体の出力軸の配置における可撓性の程度を提供しない場合がある。
このセクションは、本開示の一般的な概要を提供し、その全範囲またはその特徴部全ての包括的な開示ではない。
一形態において、本発明はハウジング、入力シャフト、第1スプロケット、中間シャフト、第2スプロケット、第1チェーン、第3スプロケット、出力部材、第4スプロケットおよび第2チェーンを有するドライブモジュールを提供する。ハウジングは、第1ハウジング部材および第1ハウジング部材に固定的に着脱自在に結合される第2ハウジング部材を有する。第1および第2ハウジング部材は、協働して内部空洞を定義する。入力シャフトは、第1軸を中心に回転するためにハウジング内に支持される。第1スプロケットは、共に回転するために入力シャフトに結合される。中間シャフトは、第1軸に平行した第2軸を中心に回転するためにハウジング内に支持される。第2スプロケットは、共に回転するために中間シャフトに結合される。第1チェーンは、第1および第2スプロケットの周辺に配置されて第1および第2スプロケットと係合する。第1スプロケット、第2スプロケットおよび第1チェーンは、第1減速比を提供する。第3スプロケットは、共に回転するために中間シャフトに結合される。出力部材は、第2軸に平行した第3軸を中心に回転するためにハウジング内に支持される。第4スプロケットは、共に回転するために出力部材に連結される。第2チェーンは、第3および第4スプロケットの周辺に配置されて第3および第4スプロケットと係合する。第3スプロケット、第4スプロケットおよび第2チェーンは、第2減速比を提供する。
他の形態において、本開示は、ハウジング、第1シャフト、第1および第2スプロケット、第1チェーン、減速ドライブ、差動機(differential)および1対の出力シャフトを含むドライブモジュールを提供する。ハウジングは、第1ハウジング部材および第1ハウジング部材に固定的に着脱自在に結合される第2ハウジング部材を有する。第1および第2ハウジング部材は、協働して内部空洞を定義する。第1シャフトは、第1軸を中心に回転するためにハウジング内に支持される。第1スプロケットは、共に回転するために入力シャフトに結合される。第2スプロケットは、第1軸に平行した第2軸を中心に回転するためにハウジング内に支持される。第1チェーンは、第1および第2スプロケットの周辺に配置されて第1および第2スプロケットと係合する。第1スプロケット、第2スプロケットおよび第1チェーンは、第1減速比を提供する。減速ギアドライブは、第2スプロケットによって駆動される減速ドライブ入力、および減速ドライブ出力を有する。差動機24bは、差動機入力250および1対の差動機出力256を有する。差動機入力は、減速ドライブ出力に回転可能に結合される。それぞれの差動機出力は、第2軸を中心に回転可能である。それぞれの出力シャフトは、差動機出力中、関連した1つに回転可能に結合される。
適用可能性のさらなる領域は、本明細書で提供される説明から明らかになるであろう。この概要における説明および具体例は、単に例示を目的としたものであり、当開示の範囲を限定するものではない。
本明細書で説明される図面は、全ての可能な実施形態を示すものではなく、選択された実施形態を例示するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。
本開示の教示にしたがって構成された例示的なドライブモジュールの概略断面図である。 図1のドライブモジュールの一部の部分断面斜視図である。 図1のドライブモジュールの一部の斜視図である。 図1のドライブモジュールの一部の平面図である。 図4に図示されたドライブモジュールの一部の縦断面図である。 本開示の教示にしたがって構成された第2ドライブモジュールの一部の斜視図である。 本開示の教示にしたがって構成された第3ドライブモジュールの一部の斜視図である。 図7に図示されたドライブモジュールの一部の平面図である。 図7のドライブモジュールの一部の分解斜視図である。対応する参照番号は、図面の幾つかの図を通して対応する部分を示す。
図1 〜図3を参照すると、本開示の教示にしたがって構成された例示的なドライブモジュールは全体的に参照番号10と示されている。ドライブモジュール10は、ハウジング12、入力シャフト14、中間シャフト16、出力シャフト18、第1減速ドライブ20、第2減速ドライブ22、差動機24、および1対のハーフシャフト26を含むことができる。
図1、図4および図5を参照すると、ハウジング12は、それぞれ第1および第2ハウジング部材30、32、および複数の螺子付きファスナー(threaded fastener)36を介して第1ハウジング部材30に固定して結合されるベアリングプレート34を含むことができる。必要に応じて、ダウエル(dowel)(図示せず)のような1つ以上の位置決定要素を使用してベアリングプレート34を第1ハウジング部材30に正確に位置させることができる。第1および第2ハウジング部材30、32は、クラムシェル(clam−shell)方式で互い噛み合うことができ、内部空洞38を定義することができ、内部空洞38には、第1および第2減速ドライブ20、22および差動機24が受け入れられ、入力シャフト14、中間シャフト16、出力シャフト18およびハーフシャフト26が回転可能に収容することができる。
入力シャフト14は、第1ベアリング42および第2ベアリング44によって入力軸40を中心にハウジング12に対して回転可能に支持できる中空の管状構造であり得る。提示された例では、第1および第2ベアリング42、44は、ボールベアリングを含む。第1ベアリング42は、入力シャフト14に受け入れられ、入力シャフト14に形成された第1ショルダー(shoulder)46(図5)に当接し、入力シャフト14に固定され、第1保持リング48(図5)によって入力シャフト14に沿う第1ベアリング42の軸方向移動を抑制または制限することができる。同様に、第2ベアリング44は、入力シャフトに受け入れられ、第1ショルダー46から入力軸40に沿って軸方向に離間され、第2ショルダー50(図5)に当接し、入力シャフト14に固定されて、第2保持リング52(図5)によって入力シャフト14に沿う第2ベアリング44の軸方向移動を抑制または制限することができる。第1ベアリング42は、第1ハウジング部材30に形成される第1環状ポケット56(図1)に受け入れられ、第2ベアリング44は、ベアリングプレート34に形成される第2環状ポケット58(図5)に受け入れられる。入力シャフト14は、提示された例では、電気モーター60(図1)として示されている適切な動力源から回転動力を受けるように構成される。電気モーター60は、ハウジング12に固定して結合することができる。必要に応じて、電気モーター60は、ドライブモジュール10が配置される容積を制限するために、入力シャフト14およびハーフシャフト26中、第1ハーフシャフトと同軸に配置され得る環状ローター62(図1)を有することができる。入力シャフト14は、任意の所望する方式でローター62に結合され得る。例えば、入力シャフト14は、ローター60の一部と一元的に且つ一体的に形成されるか、ローター60の一部に永久的に(軸方向および回転方向に)固定されるか、または電気モーター60が入力シャフト14から分解され得るようにする類型のカップリングを介してローターに結合することができる。このようなカップリングは、入力シャフト14およびローター60(または共に回転するためにローター60に結合される構造体)上に形成された嵌合する雄型(male)および雌型(female)スプライン連結部を含むことができる。
中間シャフト16は、第3ベアリング72および第4ベアリング74によって中間軸70を中心にハウジング12に対して回転可能に支持され得る。中間軸70は、入力軸40に平行であるが、入力軸40から半径方向に離間され得る。第3ベアリング72は、中間シャフト16上に受容されて、中間シャフト16上に形成された第3ショルダー76(図5)に当接し、中間シャフト16に固定されて、第3保持リング78(図5)によって中間シャフト16に沿う第3ベアリング72の軸方向移動を抑制または制限することができる。同様に、第4ベアリング74は、中間シャフト16に受け入れられ、第3ショルダー76から中間軸70に沿って軸方向に離間した第4ショルダー80(図5)に当接し、中間シャフト16に固定されて、第4保持リング82(図5)によって中間シャフト16に沿う第4ベアリング74の軸方向移動を抑制または制限することができる。第3ベアリング72は、第1ハウジング部材30に形成された第3環状ポケット86に受け入れられ、第4ベアリング74は、第2ハウジング部材32に形成された第4環状ポケット88に受け入れられる。提示される例では、第3ベアリング72は、ボールベアリングであり、第4ベアリング74は、ローラーベアリングである。
出力シャフト18は、第5ベアリング92および第6ベアリング94によって出力軸90を中心にハウジング12に対して回転可能に支持され得る。出力軸90は、入力軸40に平行であると共に、中間軸70にも平行であるが、中間軸70から半径方向に離間している。必要に応じて、出力軸90は、中間軸70を中心に入力軸40から回転方向にオフセットすることができる。しかしながら、提示された例では、出力軸90は、入力軸40と一致している。第5ベアリング92は、中間シャフト16に受け入れられ、出力シャフト18に形成された第5ショルダー96(図5)に当接し、出力シャフト18に固定されて、第5保持リング98(図5)によって出力シャフト18に沿う第5ベアリング92の軸方向移動を抑制または制限することができる。同様に、第6ベアリング94は、出力シャフト18に受け入れられ、第5ショルダー96から出力軸90に沿って軸方向に離間される第6ショルダー100(図5)に当接し、出力シャフト18に固定されて、第6保持リング102(図5)によって出力シャフト18に沿う第6ベアリング94の軸方向移動を抑制または制限することができる。第5ベアリング92は、ベアリングプレート34に形成された第5環形ポケット104(図5)に受け入れられ、第6ベアリング94は、第1および第2ハウジング部材30、32に形成された第6環形ポケット106(図1)に受け入れられる。提示される例では、第5ベアリング92は、ボールベアリングであり、第6ベアリング94は、ローラーベアリングである。
特に図5を参照すると、第1減速ドライブ20は、共に回転するために入力シャフト14に結合され得る第1スプロケット120、共に回転するために中間シャフト16に結合され得る第2スプロケット122、および第1チェーン124を含むことができる。提示された例では、第1スプロケット120は、第1および第2ベアリング42、44の間で入力軸40に沿って配置された位置に、入力シャフト14と一元的に且つ一体的に形成される。しかしながら、第1スプロケット120は、入力シャフト14に組み立てられる個々の構成要素であり得ることが理解されるだろう。第1スプロケット120より直径が大きい第2スプロケット122は、提示された例では、中間シャフト16に組み立てられた個々の構成要素である。第2スプロケット122は、第3ベアリング72の内部ベアリングレース132と中間シャフト16上に形成される第7ショルダー134の間で中間シャフト16上に形成された第1ハブ部130に受け入れられる。第2スプロケット122は、例えば、第2スプロケット122および第1ハブ部130にそれぞれ形成された内外スプラインを噛み合わせること、第2スプロケット122と第1ハブ部130との間のプレスまたは締まり嵌め、および/または1つ以上の溶接のような任意の所望する方式で第1ハブ部130に結合され得る。第1チェーン124は、第1および第2スプロケット120、122の周りに配置され、第1スプロケット120から第2スプロケット122に回転動力を伝達することができる。選択的に、1対のスナバ(snubber)138(図2−1つのみ示す)またはテンショナーをハウジング12(図2)に連結することができ、第1チェーン124の動きを制御するために使用することができる。
第2減速ドライブ22は、共に回転するために中間シャフト16に結合され得る第3スプロケット140、共に回転するために出力シャフト18に結合され得る第4スプロケット142、および第2チェーン144を含むことができる。提示された例では、第3および第4スプロケット140、142は、それぞれ中間シャフト16および出力シャフト18に組み立てられる個々の構成要素である。第3スプロケット140は、第4ベアリング74の内部ベアリングレース152と中間シャフト16に形成された第8ショルダー154との間で中間シャフト16に形成された第2ハブ部150に受け入れられる。第3スプロケット140は、例えば、第3スプロケット140および第2ハブ部150それぞれに形成された内外スプラインを嵌合させること、および/または1つ以上の溶接のような任意の所望する方式で第2ハブ部150に結合され得る。第3スプロケット140より直径が大きい第4スプロケット142は、提供された例では、出力シャフト18に組み立てられた個々の構成要素である。第4スプロケット142は、第5ベアリング92の内部ベアリングレース162と出力シャフト18に形成される第9ショルダー164との間で出力シャフト18に形成された第3ハブ部160に受け入れられる。第4スプロケット142は、例えば、第4スプロケット142および第3ハブ部160にそれぞれ形成された内外スプラインを噛み合わせること、および/または1つ以上の溶接のような任意の所望する方式で第3ハブ部160に結合され得る。第2チェーン144は、第3および第4スプロケット140、142の周りに配置され、第3スプロケット140から第4スプロケット142に回転動力を伝達することができる。選択的に、1対のスナバ158(図2−1つのみ示す)またはテンショナーをハウジング12(図2)に結合することができ、第2チェーン144の動きを制御するために使用することができる。
必要に応じて、1つまたは複数のオイル分配穴170がベアリングプレート34に形成され得る。オイル分配穴170は、作動中にスラング(slung)潤滑油を第2および第5ベアリング44、92に導くように構成され得る。
図6の例示的なドライブモジュール10aは、出力軸90が入力軸40から中間軸70を中心に回転するように示されていること(即ち、この例では出力軸90が入力軸40と一致しないこと)を除いては、上述した例のドライブモジュールとほぼ同様であり得る。ドライブモジュール10aのハウジング(図示せず)は、ベアリングプレート34(図5)を含む必要はないことが理解されるだろう。
図7〜図9を参照すると、本開示の教示にしたがって構成された別のドライブモジュール10bの一部が示されている。ドライブモジュール10bは、入力シャフト14b、減速ドライブ20b、減速ギアドライブ200、差動機24bおよび1対のハーフシャフト26を含むことができる。
入力シャフト14bは、入力軸40を中心に回転するように配置することができ、ベアリング210を介してハウジング(図示せず)に対して支持することができる。入力シャフト14bは、電気モーター(図示せず)のような回転動力源に連結することができる。
減速ドライブ20bは、第1スプロケット120b、第2スプロケット122bおよびチェーン124bを含むことができる。第1スプロケット120bは、共に回転するために入力シャフト14bに結合され得る。第2スプロケット122bは、出力軸90を中心に回転するためにハウジング内に支持され得る。チェーン124bは、第1および第2スプロケット120b、122bと噛み合って回転動力を伝達することができる。
減速ギアドライブ200は、リングギア230、サンギア(特に図示せず)、遊星キャリア234および複数の遊星ギア236を有する遊星ギアトランスミッション(planetary transmission)であり得る。リングギア230は、出力軸90の周りに同心円状に配置することができ、ハウジングに固定して結合することができる環状構造体である。提示された例では、複数の外歯238は、ハウジングに形成された対応する歯(図示せず)と噛み合っているリングギア230に形成される。サンギアは、出力軸90を中心に共に回転するために第2スプロケット122bに結合され得る。遊星キャリア234は、キャリア本体240、およびキャリア本体240の周りに円周方向に離間し、キャリア本体240に固定して結合された複数のキャリアピン242を含むことができる。遊星ギア236は、リングギア230およびサンギアと噛み合っている。それぞれの遊星ギア236は、キャリアピン242中、対応する1つに回転可能に収容される。サンギアおよび遊星キャリア234は、それぞれ提供された例における減速ギアドライブ200の入力および出力であるが、減速ギアドライブ200は、異なって構成され得ることが理解されるだろう。
提示された例における差動機24bは、差動機ケース250、複数のクロスピン252、複数の差動ピニオン254および1対のサイドギア256を含む。差動機ケース250は、出力軸90を中心に共に回転するために遊星キャリア234に結合され得る。提示された例では、差動機ケース250はケース部材260、および複数の螺子付きファスナー264を介してケース部材260に固定的に着脱自在に結合されたキャップ262を含み、キャリア本体240は、ケース部材260と一元的に一体で形成される。クロスピン252は、出力軸90に直交する軸に沿って差動機ケース250に固定して結合され得る。差動機254は、差動機ケース250によって定義される空洞(特に図示せず)内のクロスピン252に回転可能に受け入れられる。それぞれのサイドギア256は、空洞内に収容され、差動ピニオン254と噛み合うようになっている。それぞれのサイドギア256は、ハーフシャフト26中、対応する1つに外部スプライン型入力部(図示せず)に対応して係合し得る内部スプライン型出力部270を定義することができる。
上述の実施形態の説明は、例示および説明のために提供されたものである。それは包括的なことで意図されたり、本開示を制限することで意図するものではない。特定の実施形態の個々の構成要素または特徴部は、一般的に特定の実施形態に限定されず、適用可能な場合、相互交換可能であり、具体的に示したり、説明しなくとも、選択された実施形態で使用することができる。また、これは、多くの方式で変化することもできる。このような変形は、本開示から離脱するものと見なされるべきではなく、このような変更の全ては、本開示の範囲内に含まれることを意図する。

Claims (14)

  1. ドライブモジュールであって、
    第1ハウジング部材30および前記第1ハウジング部材に固定的に着脱自在に結合される第2ハウジング部材32を有するハウジング12であって、前記第1および第2ハウジング部材が協働して内部空洞38を定義する、前記ハウジング12;
    第1軸を中心に回転するために前記ハウジング内に支持された入力シャフト14;
    共に回転するために前記入力シャフトに連結された第1スプロケット120;
    前記第1軸に平行した第2軸を中心に回転するために前記ハウジング内に支持された中間シャフト16;
    共に回転するために前記中間シャフトに連結された第2スプロケット122;
    前記第1および第2スプロケットの周辺に配置されて前記第1および第2スプロケットと係合する第1チェーン124であって、前記第1スプロケット、前記第2スプロケットおよび前記第1チェーンが第1減速比を提供する、前記第1チェーン124;
    共に回転するために前記中間シャフトに連結された第3スプロケット140;
    前記第2軸に平行した第3軸を中心に回転するために前記ハウジング内に支持された出力部材18;
    共に回転するために前記出力部材に連結された第4スプロケット142;および
    前記第3および第4スプロケットの周辺に配置され、前記第3および第4スプロケットと係合する第2チェーン144、を含み、前記第3スプロケット、前記第4スプロケットおよび前記第2チェーンが第2減速比を提供する、ドライブモジュール。
  2. 前記第1および第3軸は一致する、請求項1に記載のドライブモジュール。
  3. 前記ハウジングは、第1環状ベアリングポケット58および第2環状ベアリングポケット104を定義するベアリングプレート34をさらに含み、第1ベアリング44は、前記第1環状ベアリングポケットに受け入れられ、前記第3軸を中心に回転するために前記入力シャフトを支持し、第2ベアリング92は、前記第2環状ベアリングポケット58に受け入れられ、前記第3軸を中心に回転するために前記出力部材を支持し、複数の螺子付きファスナー36は、前記ベアリングプレートを前記第1ハウジング部材に固定的に着脱自在に結合する、請求項2に記載のドライブモジュール。
  4. 前記第2環状ポケットは、前記第1ベアリングポケットより直径が大きい、請求項3に記載のドライブモジュール。
  5. 少なくとも1つのオイル分配穴170は、前記ベアリングプレートを介して形成され、前記少なくとも1つのオイル分配穴は、前記第2環状ベアリングポケットと交差する、請求項3に記載のドライブモジュール。
  6. 前記第4スプロケットは、前記第2ベアリングと第3ベアリング94との間の前記出力部材上に配置され、前記第3ベアリングは、前記第2ハウジング部材内に受容されるローラーベアリングである、請求項3に記載のドライブモジュール。
  7. 前記第2および第3スプロケットは、前記第1ハウジング部材に取り付けられた第4ベアリング72と前記第2ハウジング部材に取り付けられた第5ベアリング74との間の前記中間シャフト上に配置され、前記第5ベアリングは、ローラーベアリングである、請求項6に記載のドライブモジュール。
  8. 前記ハウジングに固定的に結合する電気モーター60をさらに含み、前記電気モーターは、前記入力シャフトに駆動結合されたローター62を有する、請求項1に記載のドライブモジュール。
  9. 前記ローターは、中空型である、請求項8に記載のドライブモジュール。
  10. 前記ハウジング内に収容された差動機24および1対のアクスルシャフト26を、さらに含み、前記差動機は、前記出力部材によって駆動され、前記アクスルシャフトに動力を出力し、前記アクスルシャフト中1つは、前記ローターを介して延長される、請求項9に記載のドライブモジュール。
  11. ドライブモジュールであって、
    第1ハウジング部材30および前記第1ハウジング部材に固定的に着脱自在に結合される第2ハウジング部材32を有するハウジング12であって、前記第1および第2ハウジング部材が協働して内部空洞38を定義する、前記ハウジング12;
    第1軸を中心に回転するために前記ハウジング内に支持された第1シャフト14b;
    共に回転するために前記入力シャフトに結合された第1スプロケット120b;
    前記第1軸に平行した第2軸を中心に回転するために前記ハウジング内に支持された第2スプロケット122b;
    前記第1および第2スプロケットの周辺に配置され、前記第1および第2スプロケットと係合する第1チェーン124bであって、前記第1スプロケット、前記第2スプロケットおよび前記第1チェーンが第1減速比を提供する、前記第1チェーン124;
    前記第2スプロケットによって駆動される減速ドライブ入力、および減速ドライブ出力を有する減速ギアドライブ200;
    差動機入力250および1対の差動機出力256を有する差動機24bであって、前記差動機入力は、前記減速ドライブ出力に回転可能に結合され、前記差動機出力それぞれは、前記第2軸を中心に回転できる、前記差動機24b;および
    1対の出力シャフト26、を含み、前記出力シャフトそれぞれは、前記差動機出力中、関連した1つに回転可能に結合される、ドライブモジュール。
  12. 前記差動機入力は、差動機ケースであり、前記差動機出力は、サイドギアである、請求項11に記載のドライブモジュール。
  13. 前記差動機は、共に回転するために前記差動機ケースに取り付けられたクロスピン252、および前記クロスピンに回転可能に受け入れられ、前記サイドギアと噛み合う複数の差動ピニオン254をさらに含む、請求項12に記載のドライブモジュール。
  14. 前記減速ギアドライブは、前記第2軸の周りに円周方向に離間し、前記差動機ケースに回転可能に結合された複数の遊星ギア236、および前記ハウジングに回転不可能に結合されるリングギア300を有する遊星ギア減速機(planetary reduction)である、請求項12に記載のドライブモジュール。
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