JP2019132321A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】歯車を介して互いに直交する回転軸の間で動力を伝達する動力伝達装置において、先端部に歯車を有する回転軸に作用するモーメントを抑える。【解決手段】動力伝達装置１００は、軸線ＣＬ１に沿って延在するとともに、傘歯車１５が設けられた第１回転軸１０と、軸線ＣＬ１に直交する軸線ＣＬ２に沿って延在するとともに、傘歯車１５に噛合する傘歯車２５が先端部に設けられた第２回転軸２０と、ベアリング６５を介して第２回転軸２０の先端部を回転可能に支持する回転不能な軸部６４を有する支持部材６０と、を備える。支持部材６０には、第１回転軸１０が貫通する開口部６３が設けられる。【選択図】図２

Description

本発明は、歯車を介して第１回転軸の動力を第２回転軸に伝達する動力伝達装置に関する。

この種の装置として、従来、軸線が互いに直交する一対の回転軸の間で動力を伝達するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置では、各々の回転軸に互いに噛合する傘型ないし円錐型の歯車が設けられ、この歯車を介して動力が伝達される。

特許第５０６３２０２号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の装置では、傘型ないし円錐型の歯車が一方の回転軸の端部に設けられ、歯車が片持ちで支持される。このため、回転軸に作用するモーメントが大きくなって、回転軸を支持するベアリングなどが大型化し、装置全体が大型化する傾向にある。

本発明の一態様である動力伝達装置は、第１軸線に沿って延在し、第１軸線を中心に回転する第１歯車が設けられた第１回転軸と、第１軸線に直交する第２軸線に沿って延在し、第２軸線を中心に回転するとともに第１歯車に噛合する第２歯車が先端部に設けられた第２回転軸と、ベアリングを介して第２回転軸の先端部を回転可能に支持する回転不能な軸部を有する支持部材と、を備え、支持部材には、第１回転軸が貫通する開口部が設けられる。

本発明によれば、第２回転軸の先端部の歯車が両持ちで支持されるため、第２回転軸に作用するモーメントが抑えられ、装置全体をコンパクトに構成することができる。

本発明の実施形態に係る動力伝達装置の適用例を示す車両の平面図。 本発明の実施形態に係る動力伝達装置の要部構成を示す断面図。 本発明の実施形態に係る動力伝達装置の要部構成を示す斜視図。 図３の変形例を示す図。 図３のさらなる変形例を示す図。

以下、図１〜図５を参照して本発明の一実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る動力伝達装置は、歯車を介して第１回転軸の動力を第２回転軸に伝達するものであり、例えば車両に搭載される。図１は、動力伝達装置の適用例を示す車両１の平面図である。

図１に示すように、車両１は、左右の前輪２に走行駆動力が付与される前輪駆動車両である。なお、左右の後輪３に走行駆動力が付与される後輪駆動車両として車両１を構成することもできる。車両１は、駆動源として電動の走行モータ５を備え、例えば電気自動車として構成される。なお、車両１は、エンジンを駆動源として走行するものでもよいし、エンジンと走行モータとを駆動源として走行するものであってもよい。

走行モータ５は、上下方向の軸線を中心に回転可能であり、走行モータ５の動力は動力伝達装置１００に入力される。動力伝達装置１００は、上下方向の軸線を中心とした回転を、水平方向の軸線を中心とした回転に変換し、デファレンシャル機構を介して左右のドライブシャフト６に出力する。これにより前輪２が駆動され、車両１が走行する。

図２は、動力伝達装置１００の要部構成を示す断面図であり、図３は、斜視図である。なお、図３では、図２の動力伝達装置１００の一部を省略している。以下では、便宜上、図示のように上下方向および左右方向を定義し、この定義に従い各部の構成を説明する。例えば、上下方向は車両の高さ方向であり、左右方向は車幅方向または車両長さ方向である。

図２，３に示すように、動力伝達装置１００は、上下方向の軸線ＣＬ１に沿って延在する第１回転軸１０と、左右方向の軸線ＣＬ２に沿って延在する第２回転軸２０とを有する。第１回転軸１０および第２回転軸２０は、上壁３１と下壁３２とを有するケース部材３０に収容される。第１回転軸１０の上端部は、ケース部材３０の上壁３１の開口部３１ａから突出し、その上方はカバー部材４０により覆われる。なお、図示は省略するが、ケース部材３０は車両１のフレームに固定され、カバー部材４０はケース部材３０の上壁３１に固定される。

第１回転軸１０は、上下方向に離間して配置された複数のベアリング１１〜１３、すなわちボールベアリング１１、テーパローラベアリング１２およびテーパローラベアリング１３を介して回転可能に支持される。ベアリング１１，１３は、第１回転軸１０の上端部および下端部にそれぞれ設けられる。ベアリング１１はカバー部材４０に配置される。ベアリング１２はケース部材３０の開口部３１ａに配置される。ベアリング１３はケース部材３０の下壁３２に配置される。

第１回転軸１０の上端部には、ベアリング１１と１２との間に、平歯車１４が、スプライン１４ａを介して第１回転軸１０と一体に回転可能に取り付けられる。平歯車１４は、上壁３１とカバー部材４０との間の空間を水平方向に延在し、平歯車１４に図示しない歯車が噛合する。これにより、走行モータ５からの動力が平歯車１４を介して第１回転軸１０に入力され、第１回転軸１０が回転する。第１回転軸１０の下端部には、傘歯車１５が、スプライン１５ａを介して第１回転軸１０と一体に回転可能に取り付けられる。傘歯車１５の下端部には、円筒形状の外周面を有する軸部１５ｂが形成され、軸部１５ｂにベアリング（テーパローラベアリング）１３が嵌合される。

第２回転軸２０は、第１回転軸１０の傘歯車１５の上方かつベアリング１２の下方において、第１回転軸１０の右方に延在する。第２回転軸２０の左端部には、傘歯車１５に噛合する傘歯車２５が設けられる。第２回転軸２０の外周面には、傘歯車２５よりも右方において複数のベアリング（図２ではテーパローラベアリング）２１，２２が設けられ、第２回転軸２０は、ベアリング２１，２２を介してケース部材３０から回転可能に支持される。これにより第１回転軸１０の回転が傘歯車１５，２５を介して第２回転軸２０に入力され、第２回転軸２０が回転する。図示は省略するが、第２回転軸２０の右端部には歯車が取り付けられ、この歯車を介して第２回転軸２０の回転がドライブシャフト６（図１）に伝達される。

第２回転軸２０の左方には、支持部材６０が配置される。支持部材６０は、軸線ＣＬ２に沿って水平方向に延在し、その左端部は二股に分岐してそれぞれにフランジ部６１が設けられる。フランジ部６１は、ボルト６１ａによりプレート６２に固定される。プレート６２は、車体フレームの一部あるいは車体フレームに固定された部材であり、支持部材６０は、プレート６２を介して車体フレームに固定される。

支持部材６０の左右方向中央部には、上下方向に貫通する円形の開口部６３が設けられる。開口部６３の径は、第１回転軸１０の外径とほぼ等しく、開口部６３に第１回転軸１０が回転可能に嵌合される。これにより第１回転軸１０は、ローラベアリング１２，１３の間で支持部材６０により支持される。開口部６３の右方、すなわち支持部材６０の右端部には、軸線ＣＬ２を中心とした円筒形状の軸部６４が設けられる。

第２回転軸２０には、その左端面から軸線ＣＬ２に沿って円筒形状の開口部２３が形成される。開口部２３には、支持部材６０の軸部６４が挿入される。軸部６４の外周面には、左右一対のベアリング６５，６６、すなわちローラベアリング６５とニードルベアリング６６とが設けられる。これにより第２回転軸２０の内周面（開口部２３）は、ベアリング６５，６６を介して支持部材６０から回転可能に支持される。

ベアリング６５は、傘歯車２５の左端部の段付き状の内周面に嵌合される。ベアリング６６は、傘歯車２５の右側のベアリング２１の径方向内側、すなわちベアリング２１と軸方向同一位置ないしほぼ同一位置に配置される。このため、傘歯車１５と傘歯車２５との噛み合い点Ｐａ（軸方向位置Ｐ１）は、ベアリング６５の軸方向中心位置Ｐ２とベアリング２１，６６の軸方向中心位置Ｐ３との間に位置する。

このように第２回転軸２０の内部に、傘歯車２５の左方から支持部材６０の軸部６４を挿入し、ベアリング６５，６６を介して第２回転軸２０を支持部材６０から回転可能に支持することで、傘歯車２５が軸方向両側から支持されるようになる。すなわち、傘歯車２５の右側はベアリング２１，２２を介してケース部材３０から支持され、傘歯車２５の左側はベアリング６５，６６を介して支持部材６０から支持される。このため、第２回転軸２０に作用するモーメントの増加を抑えることができ、ベアリング２１，２２等を大型化する必要がなく、装置全体の大型化を防ぐことができる。また、傘歯車１５，２５の噛み合い点Ｐａ（位置Ｐ１）がベアリング６５（位置Ｐ２）とベアリング２１（位置Ｐ３）との間に位置するため、第２回転軸２０に作用する曲げモーメントを最小限に抑えることができる。

図４は、図３の変形例としての動力伝達装置１００の要部構成を示す断面図である。図４が図３と異なるのは以下の点である。すなわち、図４に示すように、支持部材６０の開口部６３には、ベアリング６７（ニードルベアリング）が介装され、第１回転軸１０は、ベアリング１２と１３との間で、ベアリング６７を介して支持部材６０から回転可能に支持される。これにより第１回転軸１０全体を強固に支持することができ、第１回転軸自体の剛性が高まり、第１回転軸１０から第２回転軸２０へと大トルクを容易に伝達することができる。

図４では、さらに支持部材６０の上方かつ上壁３１の下方であり、第１回転軸１０の左方におけるケース部材３０内の比較的広い空間に、ベアリング１２に向けてパイプ３５が設けられる。これにより矢印に示すように、パイプ３５を介してベアリング１２に潤滑油を供給することができる。

図５は、図３のさらなる変形例としての動力伝達装置１００の要部構成を示す図である。図５では、支持部材６０の上方に、スプライン１４ａを介して平歯車１４が一体に回転可能に取り付けられる。平歯車１４は、ベアリング（テーパローラベアリング）１２を介してケース部材３０の上壁３１から支持される。換言すると、第１回転軸１０の上端部はベアリング１２により支持され、第１回転軸１０は図３に示したものよりも短尺化される。

支持部材６０の開口部６３には、図４と同様のベアリング６７が介装される。さらに開口部６３の周面には、ベアリング６７の上方において、上下一対のシールリング６８が取り付けられ、上下のシールリング６８の間に油室７５が形成される。第１回転軸１０には、上下方向に油路７７が延設されるとともに、この油路７７と油室７５とを連通するように径方向に油路７６が延設される。

油室７５には、矢印に示すように、プレート６２を貫通する油路７３および支持部材６０を貫通する油路７４を介して潤滑油が供給される。油室７５に供給された潤滑油は、さらに矢印に示すように油路７６，７７を介し、上壁３１と第１回転軸１０の上端面との間の隙間７８を通ってベアリング１２に供給される。これにより、図４に示したように平歯車１４のハブ部１４ｂの上方にベアリング１２が配置された場合、すなわちパイプ３５を介したベアリング１２への潤滑油の供給が困難な場合であっても、ベアリング１２に潤滑油を供給することが可能である。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）動力伝達装置１００は、軸線ＣＬ１に沿って延在し、軸線ＣＬ１を中心に回転する傘歯車１５が設けられた第１回転軸１０と、軸線ＣＬ１に直交する軸線ＣＬ２に沿って延在し、軸線ＣＬ２を中心に回転するとともに傘歯車１５に噛合する傘歯車２５が先端部に設けられた第２回転軸２０と、ベアリング６５，６６を介して第２回転軸２０の先端部を回転可能に支持する回転不能な軸部６４を有する支持部材６０と、を備える（図２，４，５）。支持部材６０には、第１回転軸１０が貫通する開口部６３が設けられる（図２，４，５）。

これにより、先端部に傘歯車２５を有する第２回転軸２０が両持ちで支持されるようになるため、第２回転軸２０を支持するベアリング２１，２２などの大型化が抑えられ、装置１００全体をコンパクトに構成することができる。したがって、スペース的な制約が大きい車両１、例えば左右の駆動輪（前輪２あるいは後輪３）の間に、動力伝達装置１００を容易に搭載することができる。

（２）第２回転軸２０の先端部には、軸線ＣＬ２を中心とした円筒面を有する開口部２３が形成され、開口部２３に軸部６４が挿入される（図２，４，５）。第２回転軸２０の外周面は、ベアリング２１を介して回転可能に支持される（図２，４，５）。ベアリング６５は、軸部６４と開口部２３との間に配置されるとともに、軸線ＣＬ２に沿ったベアリング６５の中心位置Ｐ２とベアリング２１，６６の中心位置Ｐ３との間に、傘歯車１５と傘歯車２５との噛み合い点Ｐａが設けられるように配置される。これにより第２回転軸２０に作用するモーメントを最小限に抑えることができ、ベアリング２１，２２などを小型化することができる。

（３）動力伝達装置１００は、さらに支持部材６０の開口部６３の内周面と第１回転軸１０の外周面との間に配置されたベアリング６７を備える（図５，６）。これにより第１回転軸１０の外周面が支持部材６０によって支持されるようになるため、第１回転軸１０を強固に支持することができ、第１回転軸１０から第２回転軸２０へと大トルクを容易に伝達することが可能である。

（４）第１回転軸１０の内部には、軸線ＣＬ１に沿った油路７７と、第１回転軸１０を径方向に貫通して油路７７に連通する油路７６とが形成される（図５）。支持部材６０には、支持部材６０を貫通して油室７５を介して油路７６に連通する油路７４が形成される（図５）。これにより、支持部材６０の上方に歯車１４が配置された場合に、さらにその上方に配置されたベアリング１２に対し、潤滑油を容易に供給することができる。

なお、上記実施形態では、上下方向の軸線ＣＬ１に沿って延在する第１回転軸１０と左右方向の軸線ＣＬ２に沿って延在する第２回転軸２０とを設けたが、互いに直交するのであれば第１軸線および第２軸線の方向はこれに限らない。第１回転軸１０と第２回転軸２０とにそれぞれ傘歯車１５，２５を設けたが、互いに噛合する第１歯車と第２歯車とは傘歯車以外であってもよい。上記実施形態では、第２回転軸２０の開口部２３に配置されたベアリング６５，６６を介して支持部材６０から第２回転軸２０を支持するようにしたが、ベアリングの構成、個数等は上述したものに限らない。ベアリング６６を省略することもできる。上記実施形態では、支持部材６０の端部を二股に分岐させてそれぞれボルト６１ａによりプレート６２に固定するようにしたが、第２回転軸の先端部を回転可能に支持するとともに、第１回転軸が貫通する開口部が設けられるのであれば、支持部材の構成はいかなるものでもよい。

上記実施形態では、支持部材６０の軸部６４と第２回転軸２０の開口部２３の円筒面との間に配置されるベアリング６５（第１ベアリング）の軸方向中心位置Ｐ２と、第２回転軸２０の外周面に設けられるベアリング２１（第２ベアリング）の軸方向中心位置Ｐ３との間に、傘歯車の噛み合い点Ｐａ（Ｐ１）が位置するようにしたが、第１ベアリングと第２ベアリングと噛み合い点の位置関係はこれに限らない。上記実施形態（図５）では、第１回転軸１０に、軸線ＣＬ１に沿った油路７７（第１油路）と第１回転軸１０を径方向に貫通して油路７７に連通する油路７６（第２油路）とを設け、支持部材６０に、支持部材６０を貫通して油路７６に連通する油路７４（第３油路）を設けたが、油路の構成はこれに限らない。

上記実施形態では、第１回転軸から第２回転軸に動力を伝達するようにしたが、第２回転軸から第１回転軸に動力を伝達するようにしてもよい。上記実施形態では、動力伝達装置１００を車両１の左右の前輪２の間または左右の後輪３の間に配置したが、動力伝達装置の配置はこれに限らない。また、上記実施形態では、動力伝達装置１００を車両１に適用したが、本発明は、互いに直交する第１回転軸と第２回転軸との間で歯車を介して動力を伝達するものであれば、車両以外にも同様に適用することができる。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

１０ 第１回転軸、１５ 傘歯車、２０ 第２回転軸、２１，２２ ベアリング、２５ 傘歯車、６０ 支持部材、６３ 開口部、６４ 軸部、６５，６６，６７ ベアリング、７４，７６，７７ 油路、１００ 動力伝達装置

Claims (4)

1. 第１軸線に沿って延在し、該第１軸線を中心に回転する第１歯車が設けられた第１回転軸と、
   前記第１軸線に直交する第２軸線に沿って延在し、該第２軸線を中心に回転するとともに前記第１歯車に噛合する第２歯車が先端部に設けられた第２回転軸と、
   ベアリングを介して前記第２回転軸の先端部を回転可能に支持する回転不能な軸部を有する支持部材と、を備え、
   前記支持部材には、前記第１回転軸が貫通する開口部が設けられることを特徴とする動力伝達装置。
2. 請求項１に記載の動力伝達装置において、
   前記第２回転軸の先端部には、前記軸部が挿入される、前記第２軸線を中心とした円筒面が形成され、
   前記ベアリングは、前記軸部と前記円筒面との間に配置された第１ベアリングであり、
   前記第２回転軸の外周面は、第２ベアリングを介して回転可能に支持され、
   前記第１ベアリングは、前記第２軸線に沿った前記第１ベアリングの中心位置と前記第２ベアリングの中心位置との間に、前記第１歯車と前記第２歯車との噛み合い点が設けられるように配置されることを特徴とする動力伝達装置。
3. 請求項１または２に記載の動力伝達装置において、
   さらに前記開口部の内周面と前記第１回転軸の外周面との間に配置されたベアリングを備えることを特徴とする動力伝達装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の動力伝達装置において、
   前記第１回転軸の内部には、前記第１軸線に沿った第１油路と、前記第１回転軸を径方向に貫通して前記第１油路に連通する第２油路とが形成され、
   前記支持部材に、前記支持部材を貫通して前記第２油路に連通する第３油路が形成されることを特徴とする動力伝達装置。

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