JP2020176642A - 車両用動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドライブシャフトに蓄積された捩りトルクの反力に基づく斜歯歯車への衝撃荷重を抑制する構造を備える車両用動力伝達装置を提供する。【解決手段】電動機ＭＧと斜歯歯車２８との間の動力伝達経路にトルクリミッタ３２が配設されている。これにより、トルクリミッタ３２が設けられていない場合に比べて、パーキング機構３０によって斜歯歯車２８の回転阻止が解除されたとき、電動機ＭＧが受けるドライブシャフト２２ａ、２２ｂに蓄積された捩りトルクの反力を低減させることができるので、これに伴って、電動機ＭＧに連結された斜歯歯車２８に伝達されるドライブシャフト２２ａ、２２ｂの捩りトルクの反力を低減させることができる。そのため、ドライブシャフト２２ａ、２２ｂの捩りトルクの反力に基づき軸受４２に印加される斜歯歯車２８の軸方向成分の荷重が抑制される。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用動力伝達装置に関し、特に斜歯歯車に伝達されるドライブシャフトの捩りトルクの反力による衝撃荷重を抑制する構造を備えた車両用動力伝達装置に関するものである。

電動機と、電動機から出力される動力をドライブシャフトに伝達する斜歯歯車と、斜歯歯車を非回転部材に対して回転可能に支持する軸受と、斜歯歯車の回転が停止されたロック状態および斜歯歯車の回転が許容されたアンロック状態に切替可能なパーキング機構と、を備えた車両用動力伝達装置が知られている。たとえば特許文献１に記載の車両用動力伝達装置がそれである。上記特許文献１に記載の車両用動力伝達装置は、斜歯歯車がロック状態にされた場合にドライブシャフトに蓄積された捩りトルクの反力が、斜歯歯車がアンロック状態にされた場合に電動機によって受けられるように構成されている。上記特許文献１に記載の車両用動力伝達装置では、斜歯歯車がアンロック状態にされた場合に、電動機がドライブシャフトの捩りトルクの反力に対抗するトルクを斜歯歯車に対して出力することによって、たとえば車両用動力伝達装置内に発生するガタ打ち音やショックを抑制している。

特開２０１１−０９８７０６号公報

ところで、上記特許文献１に記載の車両用動力伝達装置では、回転慣性が比較的大きい電動機によってドライブシャフトに蓄積された捩りトルクの反力を受ける構成になっている。したがって、たとえば電動機に直結された斜歯歯車には、過大な捩りトルクの反力が伝達され、且つ斜歯歯車を回転可能に支持する軸受には、過大な捩りトルクの反力に基づく軸方向成分の荷重が衝撃荷重として伝達される。これにより、上記特許文献１に記載の車両用動力伝達装置では、上記衝撃荷重によって軸受に圧痕あるいは損傷が生じて、軸受の寿命を低下させる可能性があった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、ドライブシャフトに蓄積された捩りトルクの反力に基づく斜歯歯車への衝撃荷重を抑制する構造からなる車両用動力伝達装置を提供することにある。

第１発明の要旨とするところは、電動機と、前記電動機から出力される動力をドライブシャフトに伝達する斜歯歯車と、前記斜歯歯車を非回転部材に対して回転可能に支持する軸受と、前記斜歯歯車の回転が阻止されたロック状態および前記斜歯歯車の回転が許容されたアンロック状態に切替可能なパーキング機構と、を備え、前記斜歯歯車がロック状態にされた場合に前記ドライブシャフトに蓄積された捩りトルクの反力が、前記斜歯歯車がアンロック状態にされた場合に前記電動機によって受けられる、車両用動力伝達装置であって、前記電動機と前記斜歯歯車との間の動力伝達経路にトルクリミッタが配設されていることにある。

第２発明の要旨とするところは、電動機と、前記電動機から出力される動力をドライブシャフトに伝達する斜歯歯車と、前記斜歯歯車を非回転部材に対して回転可能に支持する軸受と、前記斜歯歯車の回転が阻止されたロック状態および前記斜歯歯車の回転が許容されたアンロック状態に切替可能なパーキング機構と、を備え、前記斜歯歯車がロック状態にされた場合に前記ドライブシャフトに蓄積された捩りトルクの反力が、前記斜歯歯車がアンロック状態にされた場合に前記電動機によって受けられる、車両用動力伝達装置であって、前記軸受の軸方向において、前記非回転部材と前記軸受との間あるいは前記軸受と前記斜歯歯車との間に弾性体が配設されていることにある。

第１発明によれば、前記電動機と前記斜歯歯車との間の動力伝達経路にトルクリミッタが配設されている。これにより、前記トルクリミッタが設けられていない場合に比べて、前記パーキング機構によって前記斜歯歯車の回転阻止が解除されたとき、前記電動機が受ける前記ドライブシャフトに蓄積された捩りトルクの反力を低減させることができるので、これに伴って、前記電動機に連結された前記斜歯歯車に伝達される前記ドライブシャフトの捩りトルクの反力を低減させることができる。そのため、たとえば前記ドライブシャフトの捩りトルクの反力に基づき前記軸受に印加される前記斜歯歯車の軸方向成分の荷重が抑制されるので、前記軸受の圧痕あるいは損傷の発生が抑制されて、前記軸受の寿命の低下が抑制できる。

第２発明によれば、前記非回転材と前記軸受との間あるいは前記軸受と前記斜歯歯車との間に弾性体が配設されている。これにより、前記弾性体が設けられていない場合に比べて、前記パーキング機構によって前記斜歯歯車の回転阻止が解除されたとき、たとえば前記ドライブシャフトの捩りトルクの反力に基づき前記軸受に印加される前記斜歯歯車の軸方向成分の荷重が抑制される。そのため、前記軸受の圧痕あるいは損傷の発生が抑制されるので、前記軸受の寿命の低下が抑制できる。

本発明が適用された車両用動力伝達装置の概略構成を示す骨子図である。 図１の車両用動力伝達装置の要部の一部を概略的に示した断面図である。 他の実施例の車両用動力伝達装置の概略構成を示す骨子図である。 図３の車両用動力伝達装置の要部の一部を概略的に示した断面図である。 他の実施例の車両用動力伝達装置の要部の一部を概略的に示した断面図であって、図４とは別の態様を示す図である。

本発明は、走行用の駆動力源としてエンジンの他に走行用回転機すなわち駆動用電動機を有するハイブリッド車両や、電動自動車等に適用される。また、本発明は、駆動力源として電動モータのみを備えている電気自動車などにも適用され得る。

以下、本発明の一実施例について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明が適用された車両１０の車両用動力伝達装置１２（以下、動力伝達装置１２という）の概略構成を示す骨子図である。動力伝達装置１２では、電動機ＭＧいわゆる電動モータから出力される動力が差動歯車装置２０および左右一対のドライブシャフト２２ａ、２２ｂを介して左右一対の駆動輪２４ａ、２４ｂに伝達される。差動歯車装置２０はデフギヤ２６を有している。デフギヤ２６は出力歯車２８に連結され、出力歯車２８は電動機ＭＧに連結されている。出力歯車２８は、たとえば電動機ＭＧのロータ軸に直結されたサンギヤや電動機ＭＧに動力伝達可能に連結されたリングギヤなどの自動変速部における斜歯歯車２８である。電動機ＭＧから出力される動力は、斜歯歯車２８を介して左右一対のドライブシャフト２２ａ、２２ｂに伝達される。

動力伝達装置１２には、パーキング機構３０およびトルクリミッタ３２が設けられている。図１に示す一点鎖線は、車両１０の車体に締結された非回転部材であるケース３４いわゆるトランスアクスルケース３４である。ケース３４の内部には、電動機ＭＧ、差動歯車装置２０、斜歯歯車２８、パーキング機構３０およびトルクリミッタ３２などが収容されている。

パーキング機構３０は、たとえば斜歯歯車２８に連結された出力軸３６を固定する機構であって、出力軸３６を固定することによって出力軸３６に連結された斜歯歯車２８の回転を阻止あるいは許容するものである。パーキング機構３０は、出力軸３６に連結されるパーキングギヤ３８と図示しないロック爪とを有しており、たとえば上記ロック爪を移動させてパーキングギヤ３８に上記ロック爪を当接させることによってパーキングギヤ３８の回転を阻止させ、あるいは上記ロック爪を移動させてパーキングギヤ３８から上記ロック爪を離隔させることによってパーキングギヤ３８の回転を許容させる。パーキングギヤ３８は、出力軸３６および斜歯歯車２８に機械的に連結されているため、パーキングギヤ３８の回転が阻止されると出力軸３６および斜歯歯車２８の回転も阻止される。また、パーキングギヤ３８の回転が許容されると、出力軸３６および斜歯歯車２８の回転も許容される。ここで、パーキング機構３０の作動によって斜歯歯車２８の回転が阻止された状態をロック状態という。また、パーキング機構３０の作動が解除された状態すなわちパーキング機構３０の作動によって斜歯歯車２８の回転が許容された状態をアンロック状態という。すなわち、パーキング機構３０によってロック状態およびアンロック状態に切替可能になっている。

トルクリミッタ３２は、電動機ＭＧと斜歯歯車２８との間の動力伝達経路に設けられている。すなわちトルクリミッタ３２は、動力伝達経路において、電動機ＭＧの下流側且つ斜歯歯車２８の上流側の位置に配設されている。トルクリミッタ３２は、予め設定されたリミットトルクを超えるトルクの伝達を防止する機構を有するものである。トルクリミッタ３２は、たとえばトルクリミッタ３２を構成する図示しない複数のプレート部品と摩擦材との間の摩擦面におけるすべりに基づきリミットトルクが設定される。

図２は、動力伝達装置１２の要部の一部を概略的に示した断面図であって、出力軸３６に設けられた斜歯歯車２８を含むギヤ部４０を概略的に示す図である。図２の一点鎖線は、斜歯歯車２８を含むギヤ部４０、出力軸３６および軸受４２の回転中心軸Ｃを示している。斜歯歯車２８を含むギヤ部４０、出力軸３６および軸受４２などは、回転中心軸Ｃに対して略対称的に構成されており、図２では回転中心軸Ｃから下半分が省略されている。図２に示すように、動力伝達装置１２には、回転中心軸Ｃ方向において、斜歯歯車２８を含むギヤ部４０と非回転部材であるケース３４との間に軸受４２が設けられている。軸受４２は、ギヤ部４０すなわち斜歯歯車２８をケース３４に回転可能に支持するものである。ギヤ部４０は、出力軸３６に対して相対回転不能に出力軸３６に固定されている。

ところで、たとえば車両１０の坂路駐車時において、図示しないシフトが運転者によってパーキングポジションすなわちパーキングレンジにシフト操作された場合には、トランスアクスル内すなわち動力伝達装置１２におけるケース３４内のパーキング機構３０が作動させられる。パーキング機構３０が作動させられたことによって、たとえばパーキングギヤ３８の回転を阻止させるための作動が為されて、パーキングギヤ３８の回転が阻止されるとともに、出力軸３６および斜歯歯車２８の回転が阻止される。たとえば運転者によって図示しないフットブレーキの操作の解除すなわち図示しないフットブレーキを離す操作が為された場合には、車両１０は、自重の坂路を下る方向の力成分により弾性体であるドライブシャフト２２ａ、２２ｂを捩らせながら移動させられる。このとき、ドライブシャフト２２ａ、２２ｂには、ロック状態において捩らされたことによるエネルギーいわゆる捩りトルクが蓄積される。

次に、図示しないシフトが運転者によってパーキングポジションからパーキングポジション以外のポジションにシフト操作された場合すなわち坂路駐車状態の車両１０を走行させるための操作がされた場合には、パーキング機構３０の作動が解除された状態である、パーキングギヤ３８の回転の阻止すなわちパーキングギヤ３８の固定が解放されたアンロック状態にされて、ドライブシャフト２２ａ、２２ｂに蓄積された捩りトルクが解放される。ドライブシャフト２２ａ、２２ｂに蓄積された捩りトルクは、たとえば動力伝達装置１２内の回転体すなわちギヤや回転軸などを回転させながら解放される。このとき、動力伝達装置１２において回転慣性が比較的大きい慣性体である電動機ＭＧは、捩りトルクの解放により回転体を回転させようとする過大な力すなわち捩りトルクの反力を受ける。捩りトルクの反力は、電動機ＭＧに直結する回転体たとえば斜歯歯車２８に伝達され、斜歯歯車２８の図示しない噛み合い部における軸方向成分の荷重が衝撃荷重として軸受４２に伝達される。

本実施例では、電動機ＭＧのような回転慣性が大きい慣性体よりも出力側、具体的には電動機ＭＧと斜歯歯車２８との間の動力伝達経路にトルクリミッタ３２が設けられている。これにより、電動機ＭＧが受ける捩りトルクの反力は、トルクリミッタ３２によって設定されるトルク量いわゆるリミットトルクに緩和される。たとえば電動機ＭＧが受ける捩りトルクの反力は、トルクリミッタ３２を構成する部品間のすべりによって設定されるトルク量すなわちトルクリミッタ３２の引き摺りトルクまで低減可能になっている。したがって、斜歯歯車２８には、トルクリミッタ３２が設けられていない場合に電動機ＭＧから伝達される捩りトルクの反力よりも小さいトルク量である上記引き摺りトルクが伝達される。そのため、本実施例では、トルクリミッタ３２が設けられていない場合に比べて、斜歯歯車２８の図示しない噛み合い部における軸方向成分の荷重は低減されて、軸受４２に印加される衝撃荷重はトルクリミッタ３２で緩和された荷重に留まる。

このように、本実施例の動力伝達装置１２によれば、電動機ＭＧと斜歯歯車２８との間の動力伝達経路にトルクリミッタ３２が配設されている。これにより、トルクリミッタ３２が設けられていない場合に比べて、パーキング機構３０によって斜歯歯車２８の回転阻止が解除されたとき、電動機ＭＧが受けるドライブシャフト２２ａ、２２ｂに蓄積された捩りトルクの反力を低減させることができるので、これに伴って、電動機ＭＧに連結された斜歯歯車２８に伝達されるドライブシャフト２２ａ、２２ｂの捩りトルクの反力を低減させることができる。そのため、ドライブシャフト２２ａ、２２ｂの捩りトルクの反力に基づき軸受４２に印加される斜歯歯車２８の軸方向成分の荷重が抑制されるので、軸受４２の圧痕あるいは損傷の発生が抑制されて、軸受４２の寿命および性能の低下が抑制できる。さらに、軸受４２に印加される斜歯歯車２８の軸方向成分の荷重が抑制されることによって、たとえばドライブシャフト２２ａ、２２ｂの剛性に影響されることなく設計上において最適な大きさの軸受４２を用いることができる。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、前述の実施例１と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図３は、他の実施例である車両用動力伝達装置１００（以下、動力伝達装置１００という）の概略構成を示す骨子図である。図４は、動力伝達装置１００の要部の一部を概略的に示した断面図であって、出力軸３６に設けられた斜歯歯車２８を含むギヤ部４０を概略的に示す図である。図３は、実施例１の図１に対応する図であり、図４は、実施例１の図２に対応する図である。図４に示すように、軸受４２の回転中心軸Ｃ方向において、非回転部材であるケース３４と軸受４２との間に弾性体１０２が配設されている。具体的には、軸受４２の内周に出力軸３６が圧入されて軸受４２の外周外側にガタが形成されるように軸受４２が動力伝達装置１００に組み付けられるものである場合に、軸受４２の外輪４２ａの軸方向外側すなわち外輪４２ａとケース３４との間に弾性体１０２が配設されている。弾性体１０２には、たとえば皿はねが用いられる。

本実施例では、ケース３４と軸受４２との間に弾性体１０２を配設させることによってダンピング構造を成し、たとえば電動機ＭＧから斜歯歯車２８に伝達される捩りトルクの反力に基づき軸受４２に印加される軸方向成分の荷重を弾性体１０２の変形によって緩和させている。

このように、本実施例によれば、非回転部材であるケース３４と軸受４２との間に弾性体１０２が配設されている。これにより、弾性体１０２が設けられていない場合と比べて、パーキング機構３０によって斜歯歯車２８の回転阻止が解除されたとき、ドライブシャフト２２ａ、２２ｂの捩りトルクの反力に基づき軸受４２に印加される斜歯歯車２８の軸方向成分の荷重が抑制される。そのため、軸受４２の圧痕あるいは損傷の発生が抑制されるので、軸受４２の寿命および性能の低下が抑制できる。さらに、軸受４２に印加される斜歯歯車２８の軸方向成分の荷重が抑制されることによって、たとえばドライブシャフト２２ａ、２２ｂの剛性に影響されることなく設計上において最適な大きさの軸受４２を用いることができる。

図５は、車両用動力伝達装置２００（以下、動力伝達装置２００という）の要部の一部を概略的に示した断面図であって、出力軸３６に設けられた斜歯歯車２８を含むギヤ部４０を概略的に示す図である。図５は、実施例１の図２に対応する図である。図５に示すように、軸受４２の回転中心軸Ｃ方向において、軸受４２と斜歯歯車２８を含むギヤ部４０との間に弾性体２０２が配設されている。具体的には、ケース３４に軸受４２の外周が圧入されて軸受４２の内周内側にガタが形成されるように軸受４２が動力伝達装置２００に組み付けられるものである場合に、軸受４２の内輪４２ｂの軸方向内側すなわち内輪４２ｂと斜歯歯車２８との間に弾性体２０２が配設されている。弾性体２０２には、たとえば皿はねが用いられる。

本実施例では、軸受４２と斜歯歯車２８との間に弾性体２０２を配設させることによってダンピング構造を成し、実施例２と同様に、たとえば電動機ＭＧ斜歯歯車２８に伝達される捩りトルクの反力に基づき軸受４２に印加される軸方向成分の荷重を弾性体２０２の変形によって緩和させている。

このように、本実施例によれば、軸受４２と斜歯歯車２８との間に弾性体２０２が配設されている。これにより、弾性体２０２が設けられていない場合と比べて、パーキング機構３０によって斜歯歯車２８の回転阻止が解除されたとき、たとえばドライブシャフト２２ａ、２２ｂの捩りトルクの反力に基づき軸受４２に印加される斜歯歯車２８の軸方向成分の荷重が抑制される。そのため、軸受４２の圧痕あるいは損傷の発生が抑制されるので、軸受４２の性能の低下が抑制できる。さらに、軸受４２に印加される斜歯歯車２８の軸方向成分の荷重が抑制されることによって、たとえばドライブシャフト２２ａ、２２ｂの剛性に影響されることなく設計上において最適な大きさの軸受４２を用いることができる。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。

たとえば、動力伝達装置１２は、電動機ＭＧと斜歯歯車２８との間の動力伝達経路にトルクリミッタ３２が配設されているとともに、軸受４２の軸方向において、ケース３４と軸受４２との間あるいは軸受４２と斜歯歯車２８との間に弾性体１０２、２０２が配設されているものであってもよい。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１２、１００、２００：動力伝達装置（車両用動力伝達装置）
２２ａ、２２ｂ：ドライブシャフト
２８：斜歯歯車
３０：パーキング機構
３２：トルクリミッタ
３４：ケース（非回転部材）
１０２、２０２：弾性体
ＭＧ：電動機

Claims (2)

1. 電動機と、前記電動機から出力される動力をドライブシャフトに伝達する斜歯歯車と、前記斜歯歯車を非回転部材に対して回転可能に支持する軸受と、前記斜歯歯車の回転が阻止されたロック状態および前記斜歯歯車の回転が許容されたアンロック状態に切替可能なパーキング機構と、を備え、
   前記斜歯歯車がロック状態にされた場合に前記ドライブシャフトに蓄積された捩りトルクの反力が、前記斜歯歯車がアンロック状態にされた場合に前記電動機によって受けられる、車両用動力伝達装置であって、
   前記電動機と前記斜歯歯車との間の動力伝達経路にトルクリミッタが配設されている
   ことを特徴とする車両用動力伝達装置。
2. 電動機と、前記電動機から出力される動力をドライブシャフトに伝達する斜歯歯車と、前記斜歯歯車を非回転部材に対して回転可能に支持する軸受と、前記斜歯歯車の回転が阻止されたロック状態および前記斜歯歯車の回転が許容されたアンロック状態に切替可能なパーキング機構と、を備え、
   前記斜歯歯車がロック状態にされた場合に前記ドライブシャフトに蓄積された捩りトルクの反力が、前記斜歯歯車がアンロック状態にされた場合に前記電動機によって受けられる、車両用動力伝達装置であって、
   前記軸受の軸方向において、前記非回転部材と前記軸受との間あるいは前記軸受と前記斜歯歯車との間に弾性体が配設されている
   ことを特徴とする車両用動力伝達装置。

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