JP2021000858A - トランスアクスル - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、車両の衝突時などの衝撃に対して、高電圧配線がモータから外れることを抑制することができるトランスアクスルの提供を目的とした。【解決手段】本発明のトランスアクスル２０は、モータ１０のモータ軸１２に対して直列的に接続される入力側ギア４２と、入力側ギア４２と噛み合う出力側ギア５０とを備える減速機構４０と、出力側ギア５０から伝達された動力を車輪に伝達するデファレンシャル機構６０とを有し、入力側ギア５０の軸線Ｌ２、及び出力側ギア４２の軸線Ｌ２は、車両１の前後方向Ｘに延びており、出力側ギア５０は、入力側ギア４２に対して車両１の幅方向Ｘにオフセットして配置されていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車やハイブリッド車など、電力により走行可能な車両に用いられるトランスアクスルに関する。

従来、電気により走行する電気自動車やハイブリッド車などが提供されている。このような電気自動車などには、ＥＶ機器などの高電圧部品が搭載されている。高電圧部品は、高電圧配線を介してモータと接続されている。高電圧配線がモータから外れると、想定外の事態が起こりかねないため、高電圧配線がモータから外れないように、種々の対策が検討されている。

例えば、下記特許文献１には、電力制御装置（インバータ）に取り付けられたコネクタの両側に突起を設け、衝突の衝撃で電力制御装置が後退したとき、突起が車体部を押し退けてコネクタを保護する技術が開示されている。

特開２０１８−１１４８９８号公報

しかしながら、コネクタが取り付けられる電装部品についてコネクタが外れないような対策を検討すると、コネクタ取付部を保護するだけでは十分ではない。また、相手部品の形状によっては特許文献１に開示された突起では、コネクタを保護できない可能性がある。

高電圧配線が外れると、想定外のトラブルが起こりかねない。そのため、想定外のトラブルの要因となりかねない高電圧配線外れについては、種々の対策や配慮が行われることが望ましい。

そこで本発明は、車両の衝突時などの衝撃に対して、高電圧配線がモータから外れることを抑制することができるトランスアクスルの提供を目的とした。

上述の課題を解決するため提供される本発明のトランスアクスルは、モータと高電圧部品とを備える車両に用いられるトランスアクスルであって、前記モータのモータ軸に対して直列的に接続される入力側ギアと、前記入力側ギアと噛み合う出力側ギアとを備える減速機構と、前記出力側ギアから伝達された動力を車輪に伝達するデファレンシャル機構とを有し、前記入力側ギアの軸線、及び前記出力側ギアの軸線は、車両の前後方向に延びており、前記出力側ギアは、前記入力側ギアに対して車両の幅方向にオフセットして配置されていることを特徴とするものである。

本発明のトランスアクスルによれば、衝突時に、初めに加重を受ける出力側ギアがモータ軸と車両の幅方向にオフセットしている。そのため、本発明のトランスアクスルでは、モータに荷重が伝わりにくく、モータに接続された高電圧配線がモータから外れることを抑制することができる。その結果、本発明のトランスアクスルは、高電圧配線が外れることに起因する想定外のトラブルの発生を抑制することができる。

本発明のトランスアクスルは、少なくとも前記減速機構を収容するトランスアクスルハウジングを備え、前記トランスアクスルハウジングには、前記出力側ギアの前記モータ側に中空の空間が形成された空間部が設けられているものであるとよい。

上述の構成によれば、衝突時に出力側ギアの軸体の一端（モータ側の端部）とモータとの間にある空間（空間部）がつぶれることにより、衝突エネルギーを吸収し、より一層モータに荷重が伝わることを低減することができる。

また、本発明のトランスアクスルは、前記入力側ギア及び前記出力側ギアが、はすば歯車とされており、前記入力側ギアの歯筋と前記出力側ギアの歯筋とが、車両の前方から後方に向けて広がるように角度をなしているものであるとさらによい。

上述の構成によれば、前方からの荷重に対して、出力側ギアと入力側ギアとが離れる方向に荷重を逃がすことができる。その結果、より確実にモータに荷重が伝達されることを抑制することができる。

本発明のトランスアクスルは、前記減速機構及び前記デファレンシャル機構を収容するトランスアクスルハウジングを備え、前記トランスアクスルハウジングには、車両の前後方向の中間部にくびれ部が形成されているものであるとよい。

上述の構成によれば、トランスアクスル自体を緩衝部材として機能させ、モータに荷重が伝達されるのを回避することができる。その結果、より確実に高電圧部品への影響を抑制することができる。

本発明によれば、車両の衝突時などの衝撃に対して、高電圧配線がモータから外れることを抑制することができるトランスアクスルを提供することができる。

本発明の実施形態に係るトランスアクスルを備える車両を示す模式図である。 図１の車両のトランスアクスル及びモータを示す模式図である。 図２のトランスアクスルの入力側ギア及び出力側ギアの歯筋を示す図である。 図１の車両の前突時を示す模式図である。

以下、本発明の一実施形態に係るトランスアクスル２０について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１に示すとおり、トランスアクスル２０は、車両１に設けられている。トランスアクスル２０は、モータ１０（駆動源）と接続されている。また、車両１には、インバータ（ＩＮＶ）等の高電圧部品８０が設けられている。車両１は、トランスアクスル２０を介して、モータ１０により出力される回転動力を駆動車軸８８及び駆動輪８６に伝達して駆動可能とされている。

なお、以下の説明において、車両１の前後方向を、単に「前後方向Ｘ」（又は軸線方向Ｘ）と記載して説明する場合がある。また、車両１の前後方向Ｘにおいて、前方を単に「前方Ｆｒ」と、後方を単に「後方Ｒｒ」と記載して説明する場合がある。さらに、車両１の幅方向を、単に「幅方向Ｗ」と記載して説明する場合がある。

高電圧部品８０は、図示を省略したバッテリに接続されており、バッテリから電力が供給される。また、高電圧部品８０は、高電圧配線８２を介してモータ１０と接続されており、バッテリから供給された電力をモータ１０に供給している。図１に示すとおり、高電圧部品８０は、モータ１０よりも後方Ｒｒ側に配置されており、図示を省略したクロスメンバなどの支持部材により車両１に配置されている。なお、高電圧部品８０は、図示を省略した高電圧配線を介してバッテリ（図示を省略）と接続されている。

図１に示すとおり、車両１では、前後方向Ｘに沿って、モータ１０とトランスアクスル２０とが配置されており、モータ１０の前方Ｆｒ側にトランスアクスル２０が配置されている。また、車両１では、後述する減速機構４０に設けられた入力側ギア４２の回転軸である軸線Ｌ１や、出力側ギア５０の回転軸である軸線Ｌ２が、車両１の前後方向に沿って配置された、いわゆる縦置きのレイアウトとされている。

モータ１０は、車両走行用の動力を駆動輪８６に向けて出力するモータ機能に加え、発電機能をも有する、いわゆるモータジェネレータとされている。モータ１０は、インバータ（図示を省略）を介してバッテリ（図示を省略）から電力が供給されることにより、モータハウジング内においてステータ（図示を省略）に対してロータ（図示を省略）が回転する。また、図２に示すとおり、モータ１０は、半径Ｄ１とされた径方向の大きさを有している。

図２に示すとおり、モータ１０は、モータ軸１２を備えている。モータ軸１２の軸線Ｌ１は、前後方向Ｘに延びている。モータ軸１２は、前方Ｆｒ側が後述する入力側ギア４２と直列的に接続されている。

図１に示すとおり、モータ１０には、高電圧配線８２が接続されている。図１に示すとおり、高電圧配線８２は、コネクタ８４を介してモータ１０に接続されている。コネクタ８４は、モータ１０の側方に取り付けられている。さらに具体的に説明すると、コネクタ８４は、モータ１０の幅方向Ｗにおいて、出力側ギア５０の軸線Ｌ２が延びている側（図１の例では車両１の右側）とは反対側（図１の例では左側）の側方に取り付けられている。

トランスアクスル２０は、減速機構４０を構成する複数のギアや軸体を介して、モータ１０の回転動力をデファレンシャル機構６０に伝達して、一対の駆動輪８６の各々に分配して駆動させる。デファレンシャル機構６０は、一対の駆動輪８６の相互間に回転差が生じた場合には、その回転差を許容しつつ動力伝達を行う。

図２に示すとおり、トランスアクスル２０は、トランスアクスルハウジング２２、減速機構４０、及びデファレンシャル機構６０を備えている。図１に示すとおり、減速機構４０及びデファレンシャル機構６０は、トランスアクスルハウジング２２に収容されている。

図１に示すとおり、減速機構４０は、入力側ギア４２、出力側ギア５０、及び中間ギア５８を備えている。

図２に示すとおり、入力側ギア４２は、ギア部４６と軸部４４とが一体的に形成されている。図２に示すとおり、入力側ギア４２は、軸部４４がモータ軸１２に接続されており、モータ１０から回転動力が伝達されて回転する。入力側ギア４２の軸部４４の後方Ｒｒ側には、ベアリング７２が取り付けられており、入力側ギア４２は、ベアリング７２を介して後述するギアハウジング３２に嵌め込まれてトランスアクスルハウジング２２に支持されている。

また、入力側ギア４２は、軸線Ｌ１が車両１の前後方向Ｘに延びている。入力側ギア４２は、モータ軸１２に対して軸線Ｌ１が一致するように接続されている。言い方を換えれば、入力側ギア４２とモータ軸１２とは、車両１の前後方向Ｘに沿って直列的に接続されている。

図２に示すとおり、出力側ギア５０は、ギア部５４と軸部５２とが一体的に形成されている。出力側ギア５０は、入力側ギア４２とかみ合うように配置されている。図２に示すとおり、出力側ギア５０の軸部５２には、ベアリング７４が取り付けられている。出力側ギア５０は、ベアリング７４を介して後述するギアハウジング３２に嵌め込まれてトランスアクスルハウジング２２に支持されている。

図２に示すとおり、出力側ギア５０は、軸線Ｌ２が入力側ギア４２の軸線Ｌ１に対して、車両１の幅方向Ｗにオフセットした位置に配置されている。別の言い方をすれば、出力側ギア５０は、モータ１０の軸線Ｌ１に対して、モータ１０の径方向に軸線Ｌ２が離間するように配置されている。なお、図２に示すとおり、本実施形態のトランスアクスル２０では、モータ軸１２の軸線Ｌ１（入力側ギア４２の軸線Ｌ１）と出力側ギア５０の軸線Ｌ２との離間距離（軸間距離Ｄ２）は、モータ１０の半径Ｄ１よりも小さいものとされている。

図２に示すとおり、入力側ギア４２、及び出力側ギア５０は、それぞれの軸線が車両１の前後方向Ｘに沿うように設けられている。また、出力側ギア５０の軸線Ｌ２とモータ軸１２の軸線Ｌ１とは、幅方向Ｗにオフセットしている。別の言い方をすれば、モータ軸１２と入力側ギア４２とが前後方向Ｘに沿って直列的に接続されているのに対して、入力側ギア４２と出力側ギア５０とは幅方向Ｗに並列的に配置されている。

このように、トランスアクスル２０では、前突時に、出力側ギア５０と入力側ギア４２とを幅方向Ｗに分離可能として、出力側ギア５０がモータ１０を極力押さない配置とされている。

図３に示すとおり、入力側ギア４２及び出力側ギア５０は、はすば歯車とされている。図３に示すとおり、入力側ギア４２はねじれ方向が右となる「右ねじれ」とされており、出力側ギア５０はねじれ方向が左となる「左ねじれ」とされている。

図３に示すとおり、入力側ギア４２のギア部４６に形成された歯筋４６ａと、出力側ギア５０のギア部５４に形成された歯筋５４ａとは、後方Ｒｒ側に向けて広がるように角度をなしている。言い方を換えれば、入力側ギア４２及び出力側ギア５０は、前方Ｆｒからの荷重に対し、後方Ｒｒに向けて離れるように歯筋が形成されている。言い方を換えれば、トランスアクスル２０では、入力側ギア４２及び出力側ギア５０ののねじれ方向やねじれ角により、前方Ｆｒからの荷重に対して、幅方向Ｗに斜めに広がるベクトルをなし、モータ１０を避ける構造とされている。

そのため、トランスアクスル２０は、前方Ｆｒからの衝撃により出力側ギア５０が後方Ｒｒに向けて押された際に、前後方向Ｘに対して入力側ギア４２から離れる方向（車両１の斜め後方、図３中の方向Ｆ１）に向けて押される。その結果、トランスアクスル２０は、前突時の入力側ギア４２への衝撃を斜め方向に逃がし、モータ１０に衝撃が及ぶことを抑制することができる。

本実施形態のトランスアクスル２０では、入力側ギア４２及び出力側ギア５０のねじれ角は、概ね２５度とされている。なお、入力側ギア４２及び出力側ギア５０のねじれ角度は、本実施形態に限定されず、適宜選択可能である。

中間ギア５８は、出力側ギア５０の軸部５２に対して一体的に回転可能なように設けられている。中間ギア５８は、デファレンシャル機構６０のデフリングギア６２と噛合している。そのため、減速機構４０は、モータ１０の出力を減速してデファレンシャル機構６０に伝達することができる。

図２に示すとおり、デファレンシャル機構６０は、デフリングギア６２を備えている。デファレンシャル機構６０は、一対の駆動車軸８８を介して一対の駆動輪８６に連結されている。デファレンシャル機構６０は、デフリングギア６２に伝達されたモータ１０の動力を、一対の駆動輪８６の各々に分配して伝達する。デファレンシャル機構６０は、一対の駆動輪８６の相互間に回転差が生じた場合には、その回転差を許容しつつ動力伝達を行う。

トランスアクスルハウジング２２は、減速機構４０、及びデファレンシャル機構６０を収容する中空の部材である。図２に示すとおり、本実施形態のトランスアクスルハウジング２２は、減速機構４０を収容する一次減速部２４と、デファレンシャル機構６０を収容するデフ部２６とが一体的に形成されている。また、図２に示すとおり、トランスアクスルハウジング２２には、一次減速部２４とデフ部２６との境界部分の近傍に、くびれ部３０が形成されている。

なお、トランスアクスルハウジング２２内にはオイルが収容されており、後述する緩衝空間部３６は、トランスアクスルハウジング２２内のオイルを一時的に貯留するオイル溜まりとして機能する。

くびれ部３０は、トランスアクスルハウジング２２の前後方向Ｘの中間部において、内側にくびれるように形成された部分である。言い方を換えれば、くびれ部３０は、トランスアクスル２０の前後方向Ｘにおいて、脆弱な部分（最細部）とされている。トランスアクスル２０は、前突時にくびれ部３０を優先的に折れるような脆弱な部分として、前突時にトランスアクスル２０によりモータ１０が後方Ｒｒに押されるのを抑制可能としている。

図２に示すとおり、トランスアクスルハウジング２２には、トランスアクスル２０とモータ１０との連結のための座部（座面）をなす間座部２８が設けられている。さらに、トランスアクスルハウジング２２には、間座部２８に取り付けられるギアハウジング３２が設けられている。

間座部２８は、モータ１０に対してトランスアクスル２０を接続する際の座面として機能する部分である。言い方を換えれば、トランスアクスル２０は、間座部２８を介在部材とするようにモータ１０と接続されている。さらに付言すれば、間座部２８は、トランスアクスル２０において、最もモータ１０に近い位置に設けられている。間座部２８には、後述するギアハウジング３２が取り付けられている。

ギアハウジング３２は、入力側ギア４２や出力側ギア５０を回転可能に支持するために設けられている。図２に示すとおり、ギアハウジング３２は、トランスアクスルハウジング２２の間座部２８に取り付けられている。

図２に示すとおり、ギアハウジング３２には、取付部３３、及びギア収容部３４が設けられている。また、ギアハウジング３２の内部空間（主にギア収容部３４の内部空間）には、中空の空間とされた緩衝空間部３６（空間部）が形成されている。ギアハウジング３２は、取付部３３に締結部材を挿通させて間座部２８に締結させることで、トランスアクスルハウジング２２に取り付けられている。

図２に示すとおり、ギア収容部３４には、ベアリング７２，７４が嵌め込まれている。ギア収容部３４は、ベアリング７２，７４を介して入力側ギア４２や出力側ギア５０を回転可能に支持している。

緩衝空間部３６（空間部）は、区画された空間として形成されている。図２に示すとおり、緩衝空間部３６は、間座部２８（トランスアクスル２０とモータ１０との合わせ面）の近傍に位置するように形成されている。

緩衝空間部３６は、トランスアクスルハウジング２２内のオイルを一時的に貯留するオイル溜まりとして機能する。また、緩衝空間部３６は、前突時には出力側ギア５０に押されて潰れることで、前突時の衝撃を吸収する。言い方を換えれば、緩衝空間部３６は、前突時に出力側ギア５０がモータ１０を押さないように衝撃を吸収し、モータ１０との間で衝撃を吸収する緩衝のための空間を形成している。

なお、本実施形態のトランスアクスル２０では、緩衝空間部３６を、トランスアクスルハウジング２２と別体されたギアハウジング３２に形成した例を示したが、緩衝空間部（空間部）はトランスアクスルハウジングに直接形成されていてもよい。

また、本発明のトランスアクスル２０は、出力側ギア５０と入力側ギア４２との軸間距離Ｄ２の大きさなどを考慮して、緩衝空間部３６を設けないものとしてもよい。例えば、軸間距離Ｄ２がモータ１０の半径Ｄ１よりも大きい場合など、緩衝空間部を設けない構成としてもよい。

さらに、本実施形態では、緩衝空間部３６にオイルを貯留する機能を持たせたが、本発明のトランスアクスルはこれに限定されない。すなわち、本発明のトランスアクスルの緩衝空間部（空間部）は、オイルを貯留する機能を備えないものであってもよい。

続いて、車両１が前方Ｆｒで衝突（前突）した場合について、図４等を参照しつつ説明する。車両１の前方Ｆｒがポールなどにぶつかるなどしてトランスアクスル２０に衝撃が加えられて車体２が変形するなどすると（図４中の符号Ｆ２方向から前突した場合）、トランスアクスル２０が衝撃により、前方Ｆｒから後方Ｒｒに移動するとともに、デファレンシャル機構６０を通じて出力側ギア５０に前方Ｆｒから後方Ｒｒに向けて荷重がかかる。

この際、出力側ギア５０が荷重により後方Ｒｒ側に押される。ここで、前述のとおり、出力側ギア５０の後方Ｒｒ側には、緩衝空間部３６が形成されている。そのため、緩衝空間部３６が衝撃を吸収して、モータ１０に荷重が及ぶことを抑制することができる。

また、図２に示すとおり、出力側ギア５０の軸線Ｌ２は、入力側ギア４２及びモータ軸１２の軸線Ｌ１に対して、幅方向Ｗにオフセット（本実施形態では軸間距離Ｄ２）している。そのため、トランスアクスル２０は、出力側ギア５０が前方Ｆｒ側から受けた荷重が、そのまま（直線的に）入力側ギア４２やモータ軸１２に及ぶことを回避することができる。

さらに、上述のとおり、出力側ギア５０及び入力側ギア４２は、はすば歯車とされており、相互に離れる方向（軸線に対して斜め方向）に歯筋が形成されている（図３参照）。言い方を換えれば、トランスアクスル２０では、出力側ギア５０や入力側ギア４２には、荷重を逃がすようにギアの歯筋が切られている。そのため、出力側ギア５０に前方Ｆｒから荷重が加えられた場合、出力側ギア５０は入力側ギア４２から離れるように（図４中のＦ１方向に）後方Ｒｒに押される。その結果、トランスアクスル２０は、入力側ギア４２を介してモータ１０に荷重が及ぶことを抑制することができる。

また、上述のとおり、トランスアクスルハウジング２２には、くびれ部３０が設けられている。そのため、トランスアクスル２０は、前突時には優先的にトランスアクスルハウジング２２のくびれ部３０を破損させ、モータ１０に荷重が及ぶことを抑制することができる。

このように、トランスアクスル２０は、前突の際にモータ１０の後方Ｒｒ側に設けられた高電圧配線部品（コネクタ８４等）を押さない配置とされており、モータ１０に荷重が及ぶことを抑制することができる。これにより、トランスアクスル２０は、モータ１０のコネクタ８４が外れて高電圧部品８０が外れることを抑制することができる。

その結果、トランスアクスル２０は、車両１の前突時に、モータ１０からコネクタ８４や高電圧配線８２が外れることに起因する想定外のトラブルの発生を抑制することができる。

また、上述の実施形態に係るトランスアクスル２０では、高電圧配線８２とモータ１０とを接続するコネクタ８４を、モータ１０の側方に設けた例を示したが、本発明のトランスアクスルは上述の実施形態に限定されず、モータの下方あるいは上方に取り付けられたものであってもよい。

さらに、上述の実施形態に係るトランスアクスル２０では、トランスアクスルハウジング２２に脆弱部としてくびれ部３０を形成した例を示したが、本発明のトランスアクスルは、くびれ部（脆弱部）を設けないものとしてもよい。

さらに、上述の実施形態に係るトランスアクスル２０では、モータ１０の後方Ｒｒ側に高電圧部品８０を配置させた例を示したが、本発明のトランスアクスルはこれに限定されない。例えば、本発明のトランスアクスルが設けられる車両は、モータの上方などに高電圧部品が配置されているものであってもよい。

本発明は、例えば電気自動車やハイブリッド車のように、動力源としてモータを採用しつつ減速機構を設けた車両全般において好適に利用できる。

１ 車両
１０ モータ
１２ モータ軸
２０ トランスアクスル
２２ トランスアクスルハウジング
３０ くびれ部
３２ ギアハウジング
３６ 緩衝空間部（空間部）
４０ 減速機構
４２ 入力側ギア
５０ 出力側ギア
６０ デファレンシャル機構
８０ 高電圧部品
８２ 高電圧配線
Ｌ１ 軸線
Ｌ２ 軸線
Ｗ 幅方向
Ｘ 前後方向

Claims (1)

1. モータと高電圧部品とを備える車両に用いられるトランスアクスルであって、
   前記モータのモータ軸に対して直列的に接続される入力側ギアと、前記入力側ギアと噛み合う出力側ギアとを備える減速機構と、
   前記出力側ギアから伝達された動力を車輪に伝達するデファレンシャル機構とを有し、
   前記入力側ギアの軸線、及び前記出力側ギアの軸線は、車両の前後方向に延びており、
   前記出力側ギアは、前記入力側ギアに対して車両の幅方向にオフセットして配置されていることを特徴とするトランスアクスル。

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