JP2019094966A - Vehicular drive device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive system for a vehicle.
特許文献1には、前輪側と後輪側とに動力を分配するトランスファを備えた車両用駆動装置が開示されている。このトランスファは、変速機構(ハイロー切替機構)としての遊星歯車装置を備え、リングギヤがケースに対して相対回転不能に固定された構造を有する。この固定構造では、リングギヤの外周部に形成された外スプラインと、ケース内に設けられた嵌合孔の内周部に形成された内スプラインとをスプライン嵌合させている。 Patent Document 1 discloses a vehicle drive device provided with a transfer that distributes power between the front wheel side and the rear wheel side. This transfer includes a planetary gear set as a transmission mechanism (high / low switching mechanism), and has a structure in which a ring gear is fixed to a case so as not to be rotatable relative to the case. In this fixing structure, the outer spline formed on the outer peripheral portion of the ring gear and the inner spline formed on the inner peripheral portion of the fitting hole provided in the case are spline-fitted.
リングギヤが固定されている遊星歯車装置では、トルク伝達によって、リングギヤの歯元に応力集中が発生する場合がある。特許文献1に記載の構成は、トランスファのチェーン駆動によって生じる荷重(チェーン荷重)をリングギヤで受けるため、リングギヤのリア側の歯元に応力集中が生じてしまう。 In a planetary gear device in which a ring gear is fixed, stress concentration may occur at the base of the ring gear due to torque transmission. In the configuration described in Patent Document 1, since the load (chain load) generated by the chain drive of the transfer is received by the ring gear, stress concentration occurs at the tooth root on the rear side of the ring gear.
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、リングギヤの歯元への応力集中を緩和し、リングギヤの強度性能を向上させることができる車両用駆動装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a drive device for a vehicle capable of alleviating stress concentration on the base of a ring gear and improving the strength performance of the ring gear. .
本発明は、遊星歯車装置を備え、遊星歯車装置を構成するリングギヤの外周部に形成された外スプラインと、ケース内に設けられた嵌合孔の内周部に形成された内スプラインとのスプライン嵌合部により、リングギヤがケースに対して相対回転不能に拘束されている車両用駆動装置において、外スプラインおよび内スプラインの少なくとも一方のスプラインの一部は、歯幅方向の両端部のうち、リングギヤの歯元において応力集中が生じる側の端部が欠歯とされ、歯幅は短くされていることを特徴とする。 The present invention comprises a planetary gear device, and an external spline formed on an outer peripheral portion of a ring gear constituting the planetary gear device, and a spline including an inner spline formed on an inner peripheral portion of a fitting hole provided in a case. In the vehicle drive device in which the ring gear is restrained from relative rotation with respect to the case by the fitting portion, at least one spline of at least one of the outer spline and the inner spline is a ring gear at both ends in the tooth width direction. The end on the side where stress concentration occurs in the base of the tooth is a missing tooth, and the tooth width is shortened.
本発明では、リングギヤの歯元において歯幅方向で応力集中が生じる側で、リングギヤのケースに対する拘束力を低下するため、リングギヤの歯元に生じる応力集中を緩和することができる。また、欠歯とされる部分が歯幅方向の一部に限られることにより、リングギヤのケースに対する拘束力が必要以上に低下することを抑えることができる。これにより、リングギヤのケースに対する拘束力の低下を抑えながら、リングギヤの強度性能を向上させることができる。 In the present invention, on the side where stress concentration occurs in the tooth width direction at the tooth base of the ring gear, the restraining force on the case of the ring gear is reduced, so stress concentration occurring at the tooth base of the ring gear can be alleviated. Further, by limiting the portion to be a missing tooth to a part of the tooth width direction, it is possible to suppress the restraining force of the ring gear from being reduced more than necessary. As a result, it is possible to improve the strength performance of the ring gear while suppressing the decrease in the restraining force of the ring gear against the case.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における車両用駆動装置について具体的に説明する。 Hereinafter, with reference to the drawings, a vehicle drive device in an embodiment of the present invention will be specifically described.
図1に示すように、車両用駆動装置1は、ケース2に収容された遊星歯車装置3を備え、リングギヤ3Rの外周部に設けられた外スプライン31と、ケース2内に設けられた嵌合孔の内周部に形成された内スプライン21とがスプライン嵌合する。外スプライン31はリングギヤ3Rの周方向で所定間隔を空けて複数設けられている。内スプライン21は嵌合孔の周方向で所定間隔を空けて複数設けられている。なお、車両用駆動装置1は、車両に搭載されて、走行用動力源から出力された動力を駆動輪に伝達するものである。
As shown in FIG. 1, the vehicle drive device 1 includes a
遊星歯車装置3は、サンギヤと、サンギヤに対して同心円上に配置されたリングギヤ3Rと、それらサンギヤとリングギヤ3Rとに噛み合っているピニオンギヤ3P(図3に示す)を自転可能かつ公転可能に保持しているキャリヤとを備える。この遊星歯車装置3はリングギヤ3Rを固定要素(反力要素)とする変速機である。例えば、シングルピニオン型の遊星歯車装置3では、サンギヤを入力要素とし、キャリヤを出力要素とする場合には減速機となり、キャリヤを入力要素とし、サンギヤを出力要素とする場合には増速機となる。
The
ケース2の内部には、リングギヤ3Rが取り付けられる嵌合孔が形成されている。嵌合孔の内周部には複数の内スプライン21が形成されている。外スプライン31と内スプライン21との嵌合部分により、リングギヤ3Rがケース2に対して相対回転不能に固定される。トルク伝達時、外スプライン31のスプライン歯と内スプライン21のスプライン歯とが噛み合うことにより、リングギヤ3Rのケース2に対する拘束力が生じる。
In the inside of the
図2に示すように、ケース2の内スプライン21は、歯幅方向にスプライン歯の一部が欠歯とされ、歯幅が短くされている(不等長に形成されている)。歯幅方向の一方側の端部から他方側に向けて内スプライン21のスプライン歯が延びており、歯幅方向の他方側の端部が欠歯となっている。リングギヤ3Rの外スプライン31は、歯幅方向全体に亘りスプライン歯(外歯)が延びている。歯幅方向の一方端側(図2の左側)では外スプライン31と内スプライン21とが噛み合う。歯幅方向の他方側(図2の右側)では内スプライン21のスプライン歯が存在しないため、外スプライン31は噛み合う対象がいない状態となる。つまり、リングギヤ3Rの外周部の一部で、歯幅方向の他方側の端部がケース2に拘束されていないことになる。
As shown in FIG. 2, in the
図3,4に示すように、リングギヤ3Rを固定要素とする遊星歯車装置3では、ピニオンギヤ3Pが回転すると、ギヤ噛合い部からリングギヤ3Rの歯面に荷重(噛合い荷重)が作用する。リングギヤ3Rのうち、ケース2とのスプライン嵌合部に近い位置に設けられたギヤ歯では歯元に応力集中が発生する。例えば、歯幅方向の両端側でどちらか片方側でのみに歯元の応力集中が生じる場合には、その歯幅方向で応力集中が生じる側についてスプライン歯を欠歯(不等長)に形成する。図2に示すように、ケース2の内スプライン21の一部が歯幅方向で他方側が欠歯した不等長に形成されているため、スプライン嵌合部の近くに設けられたギヤ歯の歯元に集中していた応力を緩和することができる。
As shown in FIGS. 3 and 4, in the
図5に示すように、スプライン歯に欠歯がない場合(図5左側の欠歯無し)、スプライン嵌合部に近い位置に設けられたギヤ歯(リングギヤ3Rの歯部)は剛性が高く、ピニオンギヤ3Pとの噛合い時に、ギヤ歯に変形が起こり難いため、破線で示すように局所で当たる。そのため、リングギヤ3Rのギヤ歯には局所的に噛み合い荷重が作用し、歯元に応力が集中してしまう。一方、スプライン歯に歯幅方向の一部で欠歯がある場合(図5右側の欠歯あり)、スプライン嵌合部に近い位置に設けられたギヤ歯(リングギヤ3Rの歯部)では、ケース2に対する拘束力が低減されるため、ピニオンギヤ3Pとの噛み合い時にギヤ歯に変形が生じる。このため、図5に破線で囲むように、リングギヤ3Rのギヤ歯全体(歯面の歯幅方向全体)でピニオンギヤ3Pとの噛合いが実現するため、リングギヤ3Rの歯元への応力集中を緩和することができる。具体的には、図6に示すように、リングギヤ3Rのギヤ歯に生じる歯元の応力は、欠歯無しの場合よりも欠歯ありの方が小さくなる。つまり、本実施形態では、リングギヤ3Rの歯元で発生する応力集中に対して、リングギヤ3Rの剛性を意図的に変える(歯幅方向で異なる剛性とする)ことで、ギヤ歯元に発生する応力集中を低減させることができる。そして、スプライン歯を歯幅方向に不等長とすることによりリングギヤ3Rの歯元応力を低減させることが可能である。
As shown in FIG. 5, when the spline teeth do not have missing teeth (no missing teeth on the left side in FIG. 5), the gear teeth (the teeth of the
ここで、図7を参照して、車両用駆動装置1の適用例を説明する。図7に示す車両用駆動装置1は、前後輪動力分配装置であるトランスファを構成する。トランスファは動力源から出力された動力を後輪側のプロペラシャフト(リアプロペラシャフト)と前輪側のプロペラシャフト(フロントプロペラシャフト)とに分割することができる。このトランスファとしての車両用駆動装置1は、動力源側の入力軸4と、副変速機としての遊星歯車装置3と、チェーン駆動装置5と、後輪側の出力軸6を備える。なお、図7に示す歯幅方向の一方側は軸方向(車両)のフロント側であり、歯幅方向の他方側が軸方向(車両)のリア側である。
Here, with reference to FIG. 7, an application example of the vehicle drive device 1 will be described. The vehicle drive device 1 shown in FIG. 7 constitutes a transfer that is a front and rear wheel power distribution device. The transfer can divide the power output from the power source into a propeller shaft (rear propeller shaft) on the rear wheel side and a propeller shaft (front propeller shaft) on the front wheel side. The vehicle drive unit 1 as the transfer includes an input shaft 4 on the power source side, a
入力軸4および出力軸6は、リアプロペラシャフトと同一軸線上に配置された回転軸である。入力軸4は動力源側の回転部材と一体回転する。出力軸6はリアプロペラシャフトと一体回転する。なお、リアプロペラシャフトはフロントプロペラシャフトとは別軸線上で平行に配置されている。 The input shaft 4 and the output shaft 6 are rotation axes disposed coaxially with the rear propeller shaft. The input shaft 4 rotates integrally with the rotating member on the power source side. The output shaft 6 rotates integrally with the rear propeller shaft. The rear propeller shaft is disposed in parallel on the axis different from the front propeller shaft.
遊星歯車装置3は、切替クラッチ(図示せず)とともに構成されたハイロー切替装置であり、軸方向でチェーン駆動装置5の近くに配置される。この遊星歯車装置3は、入力軸4と一体回転するサンギヤと、固定要素となるリングギヤ3Rと、出力要素となるキャリヤとを有する。リングギヤ3Rの外スプライン31がケース2の内スプライン21にスプライン嵌合する。キャリヤは切替クラッチを介して出力軸6と接続される。切替クラッチは、軸方向に可動するスリーブを有するドグクラッチ(シンクロ機構)により構成されており、出力軸6の接続先を遊星歯車装置3のキャリヤとサンギヤとに切り替えることができる。切替クラッチにより遊星歯車装置3のサンギヤを出力軸6に直結した状態が高速状態(ハイ状態)となる。一方、切替クラッチにより遊星歯車装置3のキャリヤを出力軸6に接続した状態が低速状態(ロー状態)となる。遊星歯車装置3ではリングギヤ3Rが固定されているため、サンギヤの回転数がキャリヤの回転数よりも高くなる。
The
チェーン駆動装置5は、リアプロペラシャフトと同一軸線上に配置された駆動側スプロケット(ドライブギヤ)と、フロントプロペラシャフトと同一軸線上に配置された図示しない従動側スプロケット(ドリブンギヤ)と、各スプロケットの間で動力を伝達する伝動チェーン(図示せず)とを備える。チェーン駆動装置5によってリア側の動力をフロント側に分配することができる。例えば、駆動側スプロケットは出力軸6上に相対回転可能に設けられており、クラッチ装置を介して出力軸6と駆動側スプロケットとが接続される。このクラッチ装置は、ドグクラッチであってもよく、あるいは摩擦式の多板クラッチであってもよい。
The
そして、図7に示す車両用駆動装置1では、チェーン駆動装置5による動力伝達が行われると、チェーン荷重が駆動側スプロケットに作用する。このチェーン荷重によって遊星歯車装置3のリングギヤ3Rのギヤ歯にはリア側の歯元に応力が集中する。例えば、チェーン荷重により歯が食い違う領域でリングギヤ3Rの歯元応力が悪化する。そこで、上述した図2に示すように、リングギヤ3Rの外スプライン31が嵌合するケース2の内スプライン21について、歯幅方向でリア側のスプライン歯の一部が欠歯した不等長に形成される。図7に示す構造では、リングギヤ3Rのリア側は歯幅方向で応力集中が生じる側となる。
Then, in the vehicle drive device 1 shown in FIG. 7, when power transmission by the
以上説明した通り、実施形態の車両用駆動装置1によれば、歯幅方向で応力集中が生じる側のスプライン歯が欠歯(不等長)に形成されるため、リングギヤ3Rの歯元への応力集中を緩和し、リングギヤ3Rの強度性能を向上させることができる。これにより、車両用駆動装置1の高トルク化と軽量化とを両立することができる。
As described above, according to the vehicle drive device 1 of the embodiment, since the spline teeth on the side where stress concentration occurs in the tooth width direction are formed as missing teeth (unequal length), the
また、欠歯とされる部分は、スプライン歯の歯幅方向で一部に限られることにより、リングギヤ3Rのケース2に対する拘束力の低下を抑制することができる。要するに、周方向の一部で所定範囲にスプライン歯が全く無い構造に比較して、スプライン歯は存在するものの歯幅方向でスプライン歯の一部が欠歯した構造のほうが、リングギヤ3Rのケース2に対する拘束力が生じる。
In addition, since the portion to be a missing tooth is limited to a part in the tooth width direction of the spline teeth, it is possible to suppress the decrease in the restraining force on the
なお、上述した実施形態は、図7に示すトランスファとしての車両用駆動装置1を構成する遊星歯車装置3に限定されず、リングギヤ3Rを反力要素とする遊星歯車装置に適用可能である。つまり、本実施形態はリングギヤ3Rにチェーン荷重が作用しない構造にも適用可能である。
The embodiment described above is not limited to the
また、上述した実施形態の変形例として、リングギヤ3Rとケース2とのスプライン嵌合部について、リングギヤ3Rの外スプライン31の一部が歯幅方向に不等長に形成されてもよい。この変形例について、図8を参照して説明する。図8に示すように、リングギヤ3Rの外スプライン31には、歯幅方向で他方側(リア側)の端部が欠歯したスプライン歯31Aを有する。このスプライン歯31Aは、リングギヤ3Rの外周側に三つ並んで設けられてもよい。例えば、上述したトランスファとしての車両用駆動装置1の場合には、チェーン荷重を受けることによる歯面応力が高い部分のみ、外スプライン31のリア側が欠歯された不等長のスプライン歯31Aを設ける。このように、リングギヤ3Rの外スプライン31を一部不等長とする構造も適用可能である。すなわち、車両用駆動装置1では、内スプライン21と外スプライン31とのうちの少なくとも一方のスプライン歯が、歯幅方向の片方の端部が欠歯とされ、歯幅が短い構造に形成されていればよい。
Further, as a modification of the above-described embodiment, in the spline fitting portion between the
1 車両用駆動装置
2 ケース
3 遊星歯車装置
3R リングギヤ
21 内スプライン
31 外スプライン
1
Claims (1)
前記外スプラインおよび前記内スプラインの少なくとも一方のスプラインの一部は、歯幅方向の両端部のうち、前記リングギヤの歯元において応力集中が生じる側の端部が欠歯とされ、歯幅は短くされている
ことを特徴とする車両用駆動装置。 An outer spline formed on an outer peripheral portion of a ring gear constituting the planetary gear device, and an inner spline formed on an inner peripheral portion of a fitting hole provided in the case. A driving device in which the ring gear is restrained from rotating relative to the case by a spline fitting portion of
A part of at least one spline of the outer spline and the inner spline has a missing tooth at the end on which stress concentration occurs at the tooth root of the ring gear among both ends in the tooth width direction, and the tooth width is short A drive device for a vehicle, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017224012A JP2019094966A (en) | 2017-11-21 | 2017-11-21 | Vehicular drive device |
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Family
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