JP4055535B2 - Planetary gear unit and power train - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転部材同士の間で動力伝達をおこなう場合に、回転部材同士の回転速度を変換する遊星歯車装置およびパワートレーンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、車両の駆動力源と車輪との間の動力伝達経路に設けられる変速機として、遊星歯車装置を有する変速機が知られている。この変速機に用いられる遊星歯車装置の一例が、下記の特許文献1(特開平8−270766号公報)に記載されている。この特許文献1に記載されている遊星歯車装置は、回転軸に形成されたサンギヤと、サンギヤの外側に配置されたリングギヤと、サンギヤおよびリングギヤに噛合するピニオンを保持するプラネタリキャリヤとを有する。また、回転軸の外周には固定スリーブが設けられており、固定スリーブにプラネタリキャリヤがスプライン嵌合されている。なお、遊星歯車装置に関連する技術として、上記の特許文献1の他に、下記の特許文献2および特許文献3が知られている。
【0003】
【特許文献1】
特開平8−270766号公報(段落番号0019ないし段落番号0021、図1および図2)
【特許文献2】
特開平8−183347号公報
【特許文献3】
特開平8−326768号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の特許文献1に記載されているスプライン嵌合は、キャリヤが回転することを規制する機構であり、固定スリーブとキャリヤとが半径方向に相対移動して、ピニオンギヤとサンギヤおよびリングギヤとが半径方向に相対移動する問題があった。
【0005】
この発明は、ピニオンギヤとサンギヤおよびリングギヤとが半径方向に相対移動することを抑制することのできる遊星歯車装置およびパワートレーンを提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、軸線を中心として回転可能なサンギヤおよびリングギヤと、サンギヤおよびリングギヤに噛合するピニオンギヤを保持するキャリヤとを有する遊星歯車装置において、回転不可能な固定部材が設けられており、この固定部材と前記キャリヤとを連結するスプライン嵌合部を形成するとともに、前記キャリヤに、前記軸線を中心とする第1環状面を設け、前記固定部材に、前記軸線を中心とする第2環状面を設け、前記第1環状面と前記第2環状面とを、前記軸線を中心として半径方向に対面させて配置した位置決め部を形成し、前記軸線を中心として前記位置決め部よりも前記スプライン嵌合部の方が外側に配置されているとともに、前記軸線方向における前記スプライン嵌合部の配置領域と、前記軸線方向における前記位置決め部の配置領域とが重なっていることを特徴とするものである。
【0007】
請求項1の発明によれば、スプライン嵌合部により、キャリヤの回転が規制される。これに対して、第1環状面と第2環状面とが接触することにより、ピニオンギヤとサンギヤおよびリングギヤとの半径方向における相対移動が規制される。また、第1環状面と第2環状面との接触部分の摩擦力により、キャリヤの回転を規制する機能が高められる。
【0009】
また、請求項1の発明によれば、半径方向において、位置決め部に制約されることなくスプライン嵌合部を形成できるとともに、軸線方向における、スプライン嵌合部および位置決め部の配置スペースの拡大が抑制される。
【0010】
請求項2の発明は、エンジンの動力を車輪または第1モータ・ジェネレータに分配する動力分配機構と、前記車輪に動力を伝達する第2モータ・ジェネレータとが設けられているパワートレーンにおいて、前記第2モータ・ジェネレータと前記車輪との間の動力伝達経路に、請求項1に記載された遊星歯車装置が配置されているとともに、前記遊星歯車装置の入力部材の回転速度に対して出力部材の回転速度が減速される構成であることを特徴とするものである。
【0011】
請求項2の発明によれば、請求項1に記載の発明と同様の作用が生じる他に、第2モータ・ジェネレータの動力を車輪に伝達する場合に、遊星歯車装置の入力部材の回転速度に対して、出力部材の回転速度が減速される。
【0012】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明を図面を参照しながら具体的に説明する。図2は、この発明の一実施例であるFF(フロントエンジンフロントドライブ;エンジン前置き前輪駆動)形式の車両VeのパワートレーンPTを示すスケルトン図である。
【0013】
図2において、1はエンジンであり、エンジン1はクランクシャフト2を有する。そのクランクシャフト2は、車両Veの幅方向に、かつ、水平に配置されている。また、クランクシャフト2の端部にはフライホイール3が形成されている。
【0014】
このエンジン1の外壁には、中空のトランスアクスルケース4が取り付けられている。トランスアクスルケース4は金属材料、例えば、アルミニウムなどの材料を用いて、ダイカスト法により製造したものである。トランスアクスルケース4の内部G1には、インプットシャフト5、第1のモータ・ジェネレータ6、動力分配機構7、変速機構8、第2のモータ・ジェネレータ9などが設けられている。インプットシャフト5は軸線A1を中心として回転する。インプットシャフト5におけるクランクシャフト2側の端部には、クラッチハブ10がスプライン嵌合されている。
【0015】
また、フライホイール3とインプットシャフト5との間におけるトルク変動を抑制・吸収するダンパ機構12が設けられている。前記第1のモータ・ジェネレータ6は、インプットシャフト5の外側に配置され、第2のモータ・ジェネレータ9は、第1のモータ・ジェネレータ6よりもエンジン1から遠い位置に配置されている。
【0016】
すなわち、エンジン1と第2のモータ・ジェネレータ9との間に第1のモータ・ジェネレータ6が配置されている。第1のモータ・ジェネレータ6および第2のモータ・ジェネレータ9は、電力の供給により駆動する電動機としての機能(力行機能)と、機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機としての機能(回生機能)とを兼ね備えている。まず、第1のモータ・ジェネレータ6は、トランスアクスルケース4に固定されたステータ13と、回転自在なロータ14とを有している。
【0017】
一方、インプットシャフト5の外周には、中空シャフト17が取り付けられている。そして、インプットシャフト5と中空シャフト17とが相対回転可能に構成されている。トランスアクスルケース4の内面には隔壁4D,60,61が設けられている。また、中空シャフト17を回転可能に保持する軸受62,63が設けられており、軸受62が隔壁60に取り付けられ、軸受63が隔壁61に取り付けられている。
【0018】
また、前記動力分配機構7は、第1のモータ・ジェネレータ6と第2のモータ・ジェネレータ9との間に設けられている。この動力分配機構7は、いわゆるシングルピニオン形式の遊星歯車機構7Aを有している。すなわち、遊星歯車機構7Aは、サンギヤ18と、サンギヤ18と同心状に配置されたリングギヤ19と、サンギヤ18およびリングギヤ19に噛合するピニオンギヤ20を保持したキャリヤ21とを有している。そして、サンギヤ18と中空シャフト17とが連結され、キャリヤ21とインプットシャフト5とが連結されている。なお、リングギヤ19は、インプットシャフト5と同心状に配置された環状部材22の内周側に形成されており、この環状部材22の外周側にはカウンタドライブギヤ23が形成されている。このカウンタドライブギヤ23は、デファレンシャル(図示せず)などを経由して駆動輪95に連結されている。
【0019】
さらに、インプットシャフト5には、連結軸5Aが同心状に連結されている。インプットシャフト5と連結軸5Aとは一体回転可能である。そして、連結軸5Aの外周には中空シャフト24が回転可能に取り付けられており、この中空シャフト24の外周側に前記第2のモータ・ジェネレータ9が配置されている。第2のモータ・ジェネレータ9は、トランスアクスルケース4に固定されたステータ25と、回転自在なロータ26とを有している。このロータ26と中空シャフト24とが一体回転するように連結されている。中空シャフト24を回転可能に保持する軸受35,36が設けられており、軸受35,36がトランスアクスルケース4に取り付けられている。
【0020】
前記変速機構8は、回転軸線方向において、動力分配機構7と第2のモータ・ジェネレータ9との間に配置されており、この変速機構8は、いわゆるシングルピニオン形式の遊星歯車装置8Aを有している。すなわち、遊星歯車装置8Aは、中空シャフト24と一体回転するサンギヤ29と、サンギヤ29と同心状に配置され、かつ、環状部材22の内周に形成されたリングギヤ30と、サンギヤ29およびリングギヤ30に噛合するピニオンギヤ31を保持したキャリヤ32とを有している。また、キャリヤ32は隔壁4Dに回転不可能に固定されている。さらに、環状部材22は、2つの軸受33により回転自在に保持されている。一方の軸受33は隔壁4Dに取り付けられており、他方の軸受33は隔壁61に取り付けられている。
【0021】
図2に示すパワートレーンPTにおいては、エンジン1から出力されるトルクがインプットシャフト5を介してキャリヤ21に伝達される。キャリヤ21に伝達されたトルクは、リングギヤ19、環状部材22、カウンタドライブギヤ23を介して駆動輪95に伝達される。また、エンジン1のトルクをキャリヤ21に伝達する際に、第1のモータ・ジェネレータ6を発電機として機能させ、発生した電力を蓄電装置(図示せず)に充電することもできる。
【0022】
さらに、第2のモータ・ジェネレータ9を電動機として駆動させ、その動力を動力分配機構7に伝達することができる。第2のモータ・ジェネレータ9の動力が中空シャフト24を介してサンギヤ29に伝達されると、キャリヤ32が反力要素として作用する。すなわち、各ピニオンギヤ31は自転する一方、公転することなく、各ピニオンギヤ31のトルクがサンギヤ29に伝達される。この場合、サンギヤ29の回転速度に対して、リングギヤ30の回転速度が減速され、かつ、サンギヤ29の回転方向とは逆方向にリングギヤ30が回転する。
【0023】
このようにして、エンジン1の動力および第2のモータ・ジェネレータ9の動力が動力分配機構7に入力されて合成され、合成された動力が駆動輪95に伝達される。上記のように、図2に示すパワートレーンPTを有する車両Veは、エンジン1または第2のモータ・ジェネレータ9の少なくとも一方のトルクを駆動輪95に伝達することができる車両Ve、いわゆるハイブリッド車である。
【0024】
つぎに、上記遊星歯車装置8Aの取り付け構造の実施例を、順次説明する。
(第1実施例)
遊星歯車装置8Aの第1実施例を、図1および図3に基づいて説明する。隔壁4Dには軸孔70が形成されており、軸孔70内に前記中空シャフト24および連結軸5Aが配置されている。また、隔壁4Dは軸孔70に臨む環状の内周面71を有している。さらに、隔壁4Dであって、内周面71よりも外側には環状の凹部72が形成されている。さらにまた、隔壁4Dには凹部72に臨む内歯73が形成されている。内歯73は円周方向に凹部73Aと凸部73Bとを交互に配置したものである。
【0025】
また、隔壁4Dには潤滑油供給パイプ74が取り付けられており、潤滑油供給パイプ74の内部には油路75が形成されている。また、隔壁4Dには、中空シャフト24および連結軸5Aを取り囲むように、ぼぼ環状の油路76が形成されている。そして、油路75と油路76とが連通している。
【0026】
前記キャリヤ32は、環状のホルダ77および環状のプレート78と、ホルダ77とプレート78とを連結するピニオンシャフト79とを有している。ホルダ77は円筒部80を有しており、円筒部80には外周面81が形成されている。この円筒部80が軸孔70に嵌合されて、いんろう継手部C1が形成されている。つまり、隔壁4Dの内周面71と円筒部80の外周面81とが接触して、トランスアクスルケース4とキャリヤ32とが、軸線A1と交差する方向(つまり半径方向)に位置決めされている。
【0027】
また、ピニオンシャフト79は、軸線A1を中心とする同一円周上に複数配置されている。各ピニオンシャフト79には軸線方向に伸びた油路82が形成されているとともに、各ピニオンシャフト79を半径方向に貫通する油路83が形成されている。具体的には、油路83の中心線(図示せず)と軸線A1とが交差する方向に、油路83が形成されている。この油路83と油路82とは連通されている。なお、ピニオンシャフト79とピニオンギヤ31との間にはニードルベアリング85が設けられており、ピニオンギヤ31はピニオンシャフト79を中心として自転可能である。
【0028】
前記ホルダ77の外周には外歯84が形成されている。外歯84は凹部84Aと凸部84Bとを円周方向に交互に配置したものであり、外歯84と内歯73とが噛み合わされてスプライン嵌合部B1を形成している。このようにして、キャリヤ32がトランスアクスルケース4に固定されて、キャリヤ32が軸線A1を中心として回転することが防止されている。なお、軸線A1を中心として、いんろう継手部C1の外側にスプライン嵌合部B1が配置されている。
【0029】
この第1実施例では、いんろう継手部C1により、トランスアクスルケース4とキャリヤ32とが半径方向に位置決めされている。つまり、サンギヤ29およびリングギヤ30とキャリヤ32との同軸度が高められている。このため、サンギヤ29およびリングギヤ30と、複数のピニオンギヤ31との噛み合い負荷(荷重)を、各ピニオンギヤ31毎に均一に負担させることができる。したがって、円周方向において、特定のピニオンギヤ31、ピニオンシャフト79、ニードルベアリング85などの寿命が低下することを抑制できる。
【0030】
また、スプライン嵌合部B1により、トランスアクスルケース4とキャリヤ32とが円周方向に位置決め固定されている(回り止めされている)ことに加えて、隔壁4Dの内周面71と円筒部80の外周面81との接触部分の摩擦力により、トランスアクスルケース4とキャリヤ32との回り止め機能が一層向上している。さらに、軸線A1を中心とする半径方向に、いんろう継手部C1とスプライン嵌合部B1とが異なる位置に配置されている。具体的には、軸線A1を中心として、いんろう継手部C1の外側にスプライン嵌合部B1が配置されている。したがって、いんろう継手部C1に制約されることなく、スプライン嵌合部B1の凹部84Aの深さ、凸部84Bの高さを設定することができ、スプライン嵌合部B1を形成しやすい。
【0031】
また、軸線方向におけるいんろう継手部C1の配置領域と、軸線方向におけるスプライン嵌合部B1の配置領域とが、少なくとも一部で重なっている(オーバーラップしている)。したがって、軸線方向における、いんろう継手部C1およびスプライン嵌合部B1の配置領域の拡大を抑制でき、軸線方向にコンパクト化することができる。さらに、ピニオンシャフト79に形成された油路83は、その中心線と軸線A1とが交差する方向に貫通されている。具体的には、ピニオンシャフト79とニードルベアリングとの接触部分の荷重が最大となる領域以外の箇所に、ピニオンシャフト79の油路83の開口縁が形成されている。このため、ピニオンシャフト79であって、油路83の開口縁に応力集中が発生することを抑制できる。
【0032】
また、隔壁4Dの軸孔70およびキャリヤ32の円筒部80は、機械加工により高精度、低コストに製造できる。さらに、隔壁4Dの内歯73はダイカスト粗材であり、機械加工は施されておらず、低コストに製造できる。なお、潤滑油供給パイプ74の油路75から油路76に供給される潤滑油は、油路82,83を経由してニードルベアリング85付近に供給される。そして、ニードルベアリング85およびその周辺部位が潤滑および冷却される。
【0033】
(第2実施例)
遊星歯車装置8Aの第2実施例を、図4に基づいて説明する。図4の構成において、図1ないし図3の構成と同じ構成については、図1ないし図3の構成と同じ符号を付してある。この第2実施例においては、スプライン嵌合部B1の構造が、第1実施例とは異なる。この第2実施例においては、隔壁4Dには、軸線を中心とする円周方向に、複数箇所の係止爪86が設けられている。各係止爪86は中空シャフト24に向けて突出しており、各係止爪86には凹部87が形成されている。この凹部87は、軸線に直交する平面における断面形状が円弧状に構成されている。
【0034】
一方、キャリヤ32のホルダ77の外周には、円周方向の複数箇所に突起部88が形成されている。各突起部88は、軸線に直交する平面における外周面の断面形状が円弧状に構成されている。そして、突起部88の曲率半径と、凹部87の曲率半径とが略同一に設定されている。このように構成された突起部88が凹部87に配置されている。つまり、突起部88と係止爪86との係合力により、キャリヤ32とトランスアクスルケース4とが回り止めされている。
【0035】
この第2実施例においては、凹部87が、エンドミルなどの工具を用いて、高精度に機械加工されており、円周方向における凹部87と突起部88との隙間(ガタ)を可及的に少なくできる。したがって、第2モータ・ジェネレータ9のトルクが零となる場合、遊星歯車装置8Aに伝達されるトルクの向きが反転する場合などに、“キャリヤ32と隔壁4Dとが円周方向に相対移動してガタ打ち音が発生すること。”を抑制できる。また、スロッタなどの特殊な機械を用いることなく、凹部87を加工することができ、トランスアクスルケース4の製造コストが低下する。さらに、エンドミルで凹部87の加工をおこなう場合は、スロッタのように加工逃げ溝を確保する必要がなく、加工上の制約が少ない。なお、第2実施例において、第1実施例と同様の構成部分については、第1実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【0036】
(第3実施例)
遊星歯車装置8Aの第3実施例を図5および図6に基づいて説明する。図5および図6の構成において、図1ないし図3の構成と同じ構成については、図1ないし図3と同じ符号を付してある。この第3実施例においては、C字形状のばね89が設けられている。ばね89は中空シャフト24を取り囲むように配置されており、ばね89の円周方向の一端90が、隔壁4Dの円周方向の端部に接触され、ばね89の円周方向の他端91が、キャリヤ32の一部、具体的には、凸部84Bの円周方向の端部に接触されている。ばね89は円周方向の弾性力を有しており、ばね89の弾性力により、キャリヤ32が、図6において時計方向に付勢されている。なお、中空シャフト24の外側における円周方向の空間であって、潤滑油供給パイプ74の配置空間以外の空間に、ばね89が配置されている。
【0037】
この第3実施例においては、ばね89の弾性力により、キャリヤ32を隔壁4Dに対して円周方向に押し付けて、キャリヤ32の凸部84Bと、隔壁4Dの凸部73Bとの間のガタを解消している。したがって、第2実施例と同様の作用効果を得ることができる。また、ばね89のばね常数を設定することにより円周方向に狭いスペースで、比較的大きな押し付け力を発生でき、大きなトルク変動まで対応できる。
【0038】
さらに、キャリヤ32と隔壁4Dとの間に形成されている空間を利用して、ばね89を配置しているため、トランスアクスルケース4が軸線方向に全長が大型化することを抑制できる。さらにまた、ばね89を係止するだけで他の固定用部品が不要であり、低コストである。なお、第3実施例において、第1実施例と同様の構成部分については、第1実施例と同様の作用効果を得ることができる。

【0039】
(第4実施例)
遊星歯車装置8Aの第4実施例を、図7および図8に示す。図8は、図7のVIII−VIII線における部分的な断面図である。第4実施例において、図1ないし図3の構成と同じ構成については、図1ないし図3の構成と同じ符号を付してある。この第4実施例では、キャリヤ32の凹部73Aにスペーサ92が配置されている。スペーサ92は板形状の金属材料で構成されており、V字形状に屈曲されており、全体としてくさび形を構成している。またスペーサ92は、円周方向において、相互に隣り合う凸部73Bと凸部84Bとの間に配置されている。このスペーサ92の弾性力により、図8でした向きにキャリヤ32を回転させる付勢力が発生する。なお、スペーサ92が凹部73Aから軸線方向に移動して、凹部73Aから抜け出すことが、軸受33により規制されている。
【0040】
この第4実施例においては、スペーサ92により、キャリヤ32の円周方向において、キャリヤ32の凸部84Bと、隔壁4Dの凸部73Bとの間のガタが解消されている。したがって第2実施例と同様の効果を得ることができる。また、スペーサ92の剛性は、第2モータ・ジェネレータ9の最大トルク以上のトルクが遊星歯車装置8Aに伝達された場合に、スペーサ92が塑性変形する剛性となっている。したがって、第2モータ・ジェネレータ9のトルクが最大トルクであっても、スプライン嵌合部B1のガタ打ち音を確実に抑制できる。
【0041】
また、トランスアクスルケース4の組み立て工程において、軸受33をトランスアクスルケース4内に圧入する際に、軸受33の端面でスペーサ92を押圧しつつ、スペーサ92を凹部73A内に圧入できる。したがって、スペーサ92の組付け工程を別途設ける必要がなく、スペーサ92の組付けコストを低減できる。さらに、スペーサ92を凹部73A内に取り付けた後は、軸受33がスペーサ92の抜け止めとして機能するため、スペーサ92の抜け止めを別途設ける必要がなく、部品点数の増加を抑制できる。なお、第4実施例において、第1実施例と同様の構成部分については、第1実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【0042】
(各実施例と発明との対応関係)
つぎに、各実施例とこの発明の構成との対応関係を説明する。隔壁4Dを有するトランスアクスルケース4が、この発明の固定部材に相当し、キャリヤ32の外周面81が、この発明の第1環状面に相当し、隔壁4Dの内周面71が、この発明の第2環状面に相当し、いんろう継手C1がこの発明の位置決め部に相当し、サンギヤ29がこの発明の入力部材に相当し、リングギヤ30がこの発明の出力部材に相当する。
【0043】
なお、上記の各実施例では、遊星歯車装置8Aの軸線A1が、車両Veの幅方向に配置されているが、軸線が車両の前後方向に配置されている構成の遊星歯車装置およびパワートレーンに対しても、この発明を適用できる。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1の発明によれば、スプライン嵌合部により、キャリヤの回転を規制できる一方、位置決め部により、ピニオンギヤとサンギヤおよびリングギヤとの半径方向における相対移動を規制できる。したがって、ピニオンギヤとサンギヤおよびリングギヤとの噛み合い部分の負荷を、各ピニオンギヤ毎にほぼ均一化することができる。また、第1環状面と第2環状面との接触部分の摩擦力により、キャリヤの回転を規制する機能が高められ、円周方向にキャリヤがガタつく(振動する)ことを低減することもできる。
【0045】
また、請求項1の発明によれば、スプライン嵌合部を形成し易くなるとともに、遊星歯車装置が軸線方向に大型化することを抑制できる。
【0046】
請求項2の発明によれば、請求項1に記載の発明と同様の効果を得られる他に、第2モータ・ジェネレータの動力を車輪に伝達する場合に、遊星歯車装置の入力部材の回転速度に対して、出力部材の回転速度が減速される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の遊星歯車装置の第1実施例を示す正面断面図である。
【図2】 この発明の遊星歯車装置を有するハイブリッド車のパワートレーンを示すスケルトン図である。
【図3】 図1の遊星歯車装置の側面図である。
【図4】 この発明の遊星歯車装置の第2実施例を示す示す側面図である。
【図5】 この発明の遊星歯車装置の第3実施例を示す正面断面図である。
【図6】 図5の遊星歯車装置の側面図である。
【図7】 この発明の遊星歯車装置の第4実施例を示す正面断面図である。
【図8】 図7のVIII−VIII線における断面図である。
【符号の説明】
1…エンジン、 4D…隔壁、 4…トランスアクスルケース、 6…第1モータ・ジェネレータ、 7…動力分配機構、 8A…遊星歯車装置、 9…第2モータ・ジェネレータ、 29…サンギヤ、 30…リングギヤ、 31…ピニオンギヤ、 32…キャリヤ、 71…内周面、 81…外周面、 95…車輪、 A1…軸線、 B1…スプライン嵌合部、 C1…いんろう継手部、 PT…パワートレーン。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a planetary gear device and a power train that convert the rotational speed between rotating members when power is transmitted between the rotating members.
[0002]
[Prior art]
In general, a transmission having a planetary gear device is known as a transmission provided in a power transmission path between a driving force source of a vehicle and wheels. An example of a planetary gear device used for this transmission is described in the following Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 8-270766). The planetary gear device described in Patent Document 1 includes a sun gear formed on a rotating shaft, a ring gear disposed outside the sun gear, and a planetary carrier that holds a pinion that meshes with the sun gear and the ring gear. A fixed sleeve is provided on the outer periphery of the rotating shaft, and a planetary carrier is spline fitted to the fixed sleeve. In addition to the above Patent Document 1, the following Patent Document 2 and Patent Document 3 are known as techniques related to the planetary gear device.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-8-270766 (paragraph numbers 0019 to 0021, FIGS. 1 and 2)
[Patent Document 2]
JP-A-8-183347 [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 8-326768
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the spline fitting described in Patent Document 1 is a mechanism that restricts rotation of the carrier, and the fixed sleeve and the carrier are relatively moved in the radial direction, and the pinion gear, the sun gear, and the ring gear are moved. There was a problem of relative movement in the radial direction.
[0005]
An object of the present invention is to provide a planetary gear device and a power train capable of suppressing the relative movement of the pinion gear, the sun gear, and the ring gear in the radial direction.
[0006]
[Means for Solving the Problem and Action]
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is a non-rotatable planetary gear device having a sun gear and a ring gear that can rotate around an axis, and a carrier that holds a pinion gear meshing with the sun gear and the ring gear. A fixing member is provided, and a spline fitting portion for connecting the fixing member and the carrier is formed, and the carrier is provided with a first annular surface centered on the axis, and the fixing member is A second annular surface centered on the axis is provided, and a positioning portion is formed in which the first annular surface and the second annular surface are arranged to face each other in the radial direction about the axis, and the axis is centered The spline fitting portion is disposed on the outer side of the positioning portion as the arrangement region of the spline fitting portion in the axial direction. And it is characterized that you the arrangement region of the positioning portion in the axial direction is overlapped.
[0007]
According to the first aspect of the present invention, the rotation of the carrier is restricted by the spline fitting portion. On the other hand, the relative movement in the radial direction between the pinion gear, the sun gear, and the ring gear is restricted by the contact between the first annular surface and the second annular surface. Further, the function of regulating the rotation of the carrier is enhanced by the frictional force of the contact portion between the first annular surface and the second annular surface.
[0009]
Further, according to the invention of claim 1, in the radius direction, it is possible to form a spline fitting portion without being restricted by the positioning portion, in the axial direction, the expansion of the space for the spline fitting portion and the positioning portion It is suppressed.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a power train provided with a power distribution mechanism that distributes engine power to the wheels or the first motor / generator, and a second motor / generator that transmits power to the wheels. The planetary gear device according to claim 1 is arranged in a power transmission path between the two-motor generator and the wheel, and the output member rotates relative to the rotation speed of the input member of the planetary gear device. In this configuration, the speed is reduced.
[0011]
According to the second aspect of the present invention, in addition to the operation similar to that of the first aspect of the present invention, when the power of the second motor / generator is transmitted to the wheels, the rotational speed of the input member of the planetary gear device is adjusted. On the other hand, the rotational speed of the output member is reduced.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 2 is a skeleton diagram showing a power train PT of a vehicle Ve of the FF (front engine front drive; engine front front wheel drive) type according to one embodiment of the present invention.
[0013]
In FIG. 2, 1 is an engine, and the engine 1 has a crankshaft 2. The crankshaft 2 is disposed horizontally in the width direction of the vehicle Ve. A flywheel 3 is formed at the end of the crankshaft 2.
[0014]
A hollow transaxle case 4 is attached to the outer wall of the engine 1. The transaxle case 4 is manufactured by a die casting method using a metal material such as aluminum. Inside the transaxle case 4, an input shaft 5, a first motor / generator 6, a power distribution mechanism 7, a transmission mechanism 8, a second motor / generator 9, and the like are provided. The input shaft 5 rotates about the axis A1. A clutch hub 10 is spline-fitted to an end of the input shaft 5 on the crankshaft 2 side.
[0015]
Further, a damper mechanism 12 that suppresses and absorbs torque fluctuation between the flywheel 3 and the input shaft 5 is provided. The first motor / generator 6 is disposed outside the input shaft 5, and the second motor / generator 9 is disposed farther from the engine 1 than the first motor / generator 6.
[0016]
That is, the first motor / generator 6 is disposed between the engine 1 and the second motor / generator 9. The first motor / generator 6 and the second motor / generator 9 have a function as a motor driven by supplying electric power (power running function) and a function as a generator that converts mechanical energy into electric energy (regeneration function). And combine. First, the first motor / generator 6 has a stator 13 fixed to the transaxle case 4 and a rotatable rotor 14.
[0017]
On the other hand, a hollow shaft 17 is attached to the outer periphery of the input shaft 5. And the input shaft 5 and the hollow shaft 17 are comprised so that relative rotation is possible. Partition walls 4D, 60, 61 are provided on the inner surface of the transaxle case 4. Further, bearings 62 and 63 that rotatably hold the hollow shaft 17 are provided, the bearing 62 is attached to the partition wall 60, and the bearing 63 is attached to the partition wall 61.
[0018]
The power distribution mechanism 7 is provided between the first motor / generator 6 and the second motor / generator 9. The power distribution mechanism 7 has a so-called single pinion type planetary gear mechanism 7A. That is, the planetary gear mechanism 7 </ b> A includes a sun gear 18, a ring gear 19 disposed concentrically with the sun gear 18, and a carrier 21 holding a pinion gear 20 that meshes with the sun gear 18 and the ring gear 19. The sun gear 18 and the hollow shaft 17 are connected, and the carrier 21 and the input shaft 5 are connected. The ring gear 19 is formed on the inner peripheral side of an annular member 22 disposed concentrically with the input shaft 5, and a counter drive gear 23 is formed on the outer peripheral side of the annular member 22. The counter drive gear 23 is connected to the drive wheels 95 via a differential (not shown) or the like.
[0019]
Furthermore, a connecting shaft 5A is concentrically connected to the input shaft 5. The input shaft 5 and the connecting shaft 5A can rotate together. A hollow shaft 24 is rotatably attached to the outer periphery of the connecting shaft 5 </ b> A, and the second motor / generator 9 is disposed on the outer peripheral side of the hollow shaft 24. The second motor / generator 9 has a stator 25 fixed to the transaxle case 4 and a rotatable rotor 26. The rotor 26 and the hollow shaft 24 are connected so as to rotate integrally. Bearings 35 and 36 for rotatably holding the hollow shaft 24 are provided, and the bearings 35 and 36 are attached to the transaxle case 4.
[0020]
The speed change mechanism 8 is disposed between the power distribution mechanism 7 and the second motor / generator 9 in the rotation axis direction. The speed change mechanism 8 includes a so-called single pinion type planetary gear unit 8A. ing. That is, the planetary gear device 8A includes a sun gear 29 that rotates integrally with the hollow shaft 24, a ring gear 30 that is disposed concentrically with the sun gear 29 and formed on the inner periphery of the annular member 22, and the sun gear 29 and the ring gear 30. A carrier 32 holding a meshing pinion gear 31. The carrier 32 is fixed to the partition 4D so as not to rotate. Further, the annular member 22 is rotatably held by two bearings 33. One bearing 33 is attached to the partition wall 4 </ b> D, and the other bearing 33 is attached to the partition wall 61.
[0021]
In the power train PT shown in FIG. 2, torque output from the engine 1 is transmitted to the carrier 21 via the input shaft 5. The torque transmitted to the carrier 21 is transmitted to the drive wheel 95 via the ring gear 19, the annular member 22 and the counter drive gear 23. Further, when the torque of the engine 1 is transmitted to the carrier 21, the first motor / generator 6 can function as a generator, and the generated electric power can be charged in a power storage device (not shown).
[0022]
Further, the second motor / generator 9 can be driven as an electric motor, and the power can be transmitted to the power distribution mechanism 7. When the power of the second motor / generator 9 is transmitted to the sun gear 29 via the hollow shaft 24, the carrier 32 acts as a reaction force element. That is, each pinion gear 31 rotates while the torque of each pinion gear 31 is transmitted to the sun gear 29 without revolving. In this case, the rotational speed of the ring gear 30 is reduced with respect to the rotational speed of the sun gear 29, and the ring gear 30 rotates in the direction opposite to the rotational direction of the sun gear 29.
[0023]
In this manner, the power of the engine 1 and the power of the second motor / generator 9 are input to the power distribution mechanism 7 and combined, and the combined power is transmitted to the drive wheels 95. As described above, the vehicle Ve having the power train PT shown in FIG. 2 is a vehicle Ve that can transmit the torque of at least one of the engine 1 or the second motor / generator 9 to the drive wheels 95, that is, a so-called hybrid vehicle. is there.
[0024]
Next, embodiments of the mounting structure of the planetary gear device 8A will be described in order.
(First embodiment)
A first embodiment of the planetary gear device 8A will be described with reference to FIGS. A shaft hole 70 is formed in the partition wall 4 </ b> D, and the hollow shaft 24 and the connecting shaft 5 </ b> A are disposed in the shaft hole 70. Further, the partition wall 4 </ b> D has an annular inner peripheral surface 71 that faces the shaft hole 70. Further, in the partition wall 4 </ b> D, an annular recess 72 is formed outside the inner peripheral surface 71. Furthermore, an inner tooth 73 that faces the recess 72 is formed in the partition wall 4D. The internal teeth 73 are formed by alternately arranging concave portions 73A and convex portions 73B in the circumferential direction.
[0025]
A lubricating oil supply pipe 74 is attached to the partition wall 4 </ b> D, and an oil passage 75 is formed inside the lubricating oil supply pipe 74. In addition, a substantially annular oil passage 76 is formed in the partition wall 4D so as to surround the hollow shaft 24 and the connecting shaft 5A. The oil passage 75 and the oil passage 76 communicate with each other.
[0026]
The carrier 32 includes an annular holder 77 and an annular plate 78, and a pinion shaft 79 that connects the holder 77 and the plate 78. The holder 77 has a cylindrical portion 80, and an outer peripheral surface 81 is formed on the cylindrical portion 80. This cylindrical portion 80 is fitted into the shaft hole 70 to form a brazing joint portion C1. That is, the inner peripheral surface 71 of the partition wall 4D and the outer peripheral surface 81 of the cylindrical portion 80 are in contact with each other, so that the transaxle case 4 and the carrier 32 are positioned in the direction intersecting the axis A1 (that is, the radial direction).
[0027]
A plurality of pinion shafts 79 are arranged on the same circumference centered on the axis A1. Each pinion shaft 79 is formed with an oil passage 82 extending in the axial direction, and an oil passage 83 penetrating each pinion shaft 79 in the radial direction. Specifically, the oil passage 83 is formed in a direction where a center line (not shown) of the oil passage 83 intersects the axis A1. The oil passage 83 and the oil passage 82 communicate with each other. A needle bearing 85 is provided between the pinion shaft 79 and the pinion gear 31, and the pinion gear 31 can rotate around the pinion shaft 79.
[0028]
External teeth 84 are formed on the outer periphery of the holder 77. The external teeth 84 are formed by alternately arranging the concave portions 84A and the convex portions 84B in the circumferential direction, and the external teeth 84 and the internal teeth 73 are engaged to form a spline fitting portion B1. In this way, the carrier 32 is fixed to the transaxle case 4, and the carrier 32 is prevented from rotating about the axis A1. A spline fitting portion B1 is disposed on the outer side of the wax joint portion C1 around the axis A1.
[0029]
In the first embodiment, the transaxle case 4 and the carrier 32 are positioned in the radial direction by the brazing joint portion C1. That is, the coaxiality of the sun gear 29 and the ring gear 30 and the carrier 32 is increased. Therefore, the meshing load (load) between the sun gear 29 and the ring gear 30 and the plurality of pinion gears 31 can be uniformly borne for each pinion gear 31. Therefore, in the circumferential direction, it is possible to suppress the lifetime of the specific pinion gear 31, the pinion shaft 79, the needle bearing 85, and the like from decreasing.
[0030]
Further, the transaxle case 4 and the carrier 32 are positioned and fixed in the circumferential direction by the spline fitting portion B1 (in addition to being prevented from rotating), and the inner peripheral surface 71 and the cylindrical portion 80 of the partition wall 4D. The anti-rotation function between the transaxle case 4 and the carrier 32 is further improved by the frictional force of the contact portion with the outer peripheral surface 81. Furthermore, in the radial direction with the axis A1 as the center, the brazing joint portion C1 and the spline fitting portion B1 are arranged at different positions. Specifically, the spline fitting portion B1 is disposed outside the bevel joint portion C1 with the axis A1 as the center. Therefore, the depth of the concave portion 84A and the height of the convex portion 84B of the spline fitting portion B1 can be set without being restricted by the wax joint portion C1, and the spline fitting portion B1 can be easily formed.
[0031]
In addition, the arrangement area of the wax joint part C1 in the axial direction and the arrangement area of the spline fitting part B1 in the axial direction overlap at least partially (overlap). Therefore, the expansion of the arrangement area | region of the brazing joint part C1 and the spline fitting part B1 in an axial direction can be suppressed, and it can compact in an axial direction. Further, the oil passage 83 formed in the pinion shaft 79 is penetrated in a direction in which the center line and the axis A1 intersect. Specifically, an opening edge of the oil passage 83 of the pinion shaft 79 is formed at a location other than the region where the load at the contact portion between the pinion shaft 79 and the needle bearing is maximum. For this reason, in the pinion shaft 79, the occurrence of stress concentration at the opening edge of the oil passage 83 can be suppressed.
[0032]
Further, the shaft hole 70 of the partition wall 4D and the cylindrical portion 80 of the carrier 32 can be manufactured with high accuracy and low cost by machining. Furthermore, the inner teeth 73 of the partition 4D are die-cast coarse material, which is not machined and can be manufactured at low cost. The lubricating oil supplied from the oil passage 75 of the lubricating oil supply pipe 74 to the oil passage 76 is supplied to the vicinity of the needle bearing 85 via the oil passages 82 and 83. Then, the needle bearing 85 and its peripheral part are lubricated and cooled.
[0033]
(Second embodiment)
A second embodiment of the planetary gear device 8A will be described with reference to FIG. In the configuration of FIG. 4, the same components as those of FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals as those of FIGS. In the second embodiment, the structure of the spline fitting portion B1 is different from that of the first embodiment. In the second embodiment, the partition wall 4D is provided with a plurality of locking claws 86 in the circumferential direction around the axis. Each locking claw 86 protrudes toward the hollow shaft 24, and a concave portion 87 is formed in each locking claw 86. The recess 87 has a circular arc cross-sectional shape in a plane orthogonal to the axis.
[0034]
On the other hand, on the outer periphery of the holder 77 of the carrier 32, protrusions 88 are formed at a plurality of locations in the circumferential direction. Each protrusion 88 is configured such that the cross-sectional shape of the outer peripheral surface in a plane orthogonal to the axis is an arc. And the curvature radius of the projection part 88 and the curvature radius of the recessed part 87 are set substantially the same. The protrusion 88 configured as described above is disposed in the recess 87. That is, the carrier 32 and the transaxle case 4 are prevented from rotating by the engaging force between the protrusion 88 and the locking claw 86.
[0035]
In this second embodiment, the recess 87 is machined with high precision using a tool such as an end mill, and the gap (backlash) between the recess 87 and the projection 88 in the circumferential direction is made as much as possible. Less. Therefore, when the torque of the second motor / generator 9 becomes zero, or when the direction of the torque transmitted to the planetary gear unit 8A is reversed, the carrier 32 and the partition wall 4D move relative to each other in the circumferential direction. It is possible to suppress the occurrence of rattling noise. Further, the recess 87 can be processed without using a special machine such as a slotter, and the manufacturing cost of the transaxle case 4 is reduced. Further, when the recess 87 is processed by an end mill, it is not necessary to secure a processing clearance groove unlike a slotter, and there are few processing restrictions. In the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained for the same components as those of the first embodiment.
[0036]
(Third embodiment)
A third embodiment of the planetary gear device 8A will be described with reference to FIGS. 5 and 6, the same components as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. In the third embodiment, a C-shaped spring 89 is provided. The spring 89 is disposed so as to surround the hollow shaft 24, and one end 90 in the circumferential direction of the spring 89 is brought into contact with the circumferential end of the partition wall 4 </ b> D, and the other end 91 in the circumferential direction of the spring 89 is connected. The carrier 32 is in contact with a part, specifically, the circumferential end of the convex portion 84B. The spring 89 has a circumferential elastic force, and the carrier 32 is urged clockwise in FIG. 6 by the elastic force of the spring 89. A spring 89 is arranged in a space in the circumferential direction outside the hollow shaft 24 and in a space other than the arrangement space of the lubricating oil supply pipe 74.
[0037]
In the third embodiment, the carrier 32 is pressed against the partition wall 4D in the circumferential direction by the elastic force of the spring 89, and the backlash between the convex portion 84B of the carrier 32 and the convex portion 73B of the partition wall 4D is reduced. It has been resolved. Therefore, the same effect as the second embodiment can be obtained. Also, by setting the spring constant of the spring 89, a relatively large pressing force can be generated in a narrow space in the circumferential direction, and a large torque fluctuation can be dealt with.
[0038]
Furthermore, since the spring 89 is arranged using the space formed between the carrier 32 and the partition wall 4D, it is possible to prevent the transaxle case 4 from increasing in length in the axial direction. Furthermore, only the spring 89 is locked, and other fixing parts are not required, and the cost is low. In the third embodiment, the same effects as those in the first embodiment can be obtained for the same components as those in the first embodiment.
.
[0039]
(Fourth embodiment)
7 and 8 show a fourth embodiment of the planetary gear device 8A. FIG. 8 is a partial cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. In the fourth embodiment, the same components as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3. In the fourth embodiment, a spacer 92 is disposed in the recess 73 </ b> A of the carrier 32. The spacer 92 is made of a plate-shaped metal material, is bent into a V shape, and forms a wedge shape as a whole. The spacer 92 is disposed between the convex portions 73B and the convex portions 84B adjacent to each other in the circumferential direction. The elastic force of the spacer 92 generates a biasing force that rotates the carrier 32 in the direction shown in FIG. Note that the bearings 33 restrict the spacer 92 from moving out of the recess 73A in the axial direction and coming out of the recess 73A.
[0040]
In the fourth embodiment, the spacer 92 eliminates the backlash between the convex portion 84B of the carrier 32 and the convex portion 73B of the partition wall 4D in the circumferential direction of the carrier 32. Therefore, the same effect as in the second embodiment can be obtained. The spacer 92 has such rigidity that the spacer 92 is plastically deformed when torque equal to or greater than the maximum torque of the second motor / generator 9 is transmitted to the planetary gear device 8A. Therefore, even if the torque of the second motor / generator 9 is the maximum torque, the rattling noise of the spline fitting portion B1 can be reliably suppressed.
[0041]
Further, when the bearing 33 is press-fitted into the transaxle case 4 in the assembly process of the transaxle case 4, the spacer 92 can be pressed into the recess 73A while pressing the spacer 92 with the end face of the bearing 33. Therefore, it is not necessary to separately provide a spacer 92 assembling step, and the assembling cost of the spacer 92 can be reduced. Furthermore, after the spacer 92 is mounted in the recess 73A, the bearing 33 functions as a retaining stopper for the spacer 92. Therefore, it is not necessary to separately provide a retaining stopper for the spacer 92, and an increase in the number of parts can be suppressed. In the fourth embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment can be obtained with respect to the same components as those of the first embodiment.
[0042]
(Correspondence between each embodiment and the invention)
Next, the correspondence between each embodiment and the configuration of the present invention will be described. The transaxle case 4 having the partition wall 4D corresponds to the fixing member of the present invention, the outer peripheral surface 81 of the carrier 32 corresponds to the first annular surface of the present invention, and the inner peripheral surface 71 of the partition wall 4D corresponds to the present invention. Corresponding to the second annular surface, the wax joint C1 corresponds to the positioning portion of the present invention, the sun gear 29 corresponds to the input member of the present invention, and the ring gear 30 corresponds to the output member of the present invention.
[0043]
In each of the above embodiments, the axis A1 of the planetary gear unit 8A is arranged in the width direction of the vehicle Ve, but the planetary gear unit and the power train are configured such that the axis is arranged in the front-rear direction of the vehicle. The present invention can also be applied to this.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the rotation of the carrier can be restricted by the spline fitting portion, while the relative movement in the radial direction between the pinion gear, the sun gear, and the ring gear can be restricted by the positioning portion. Therefore, the load at the meshing portion between the pinion gear, the sun gear, and the ring gear can be made substantially uniform for each pinion gear. Further, the function of regulating the rotation of the carrier is enhanced by the frictional force of the contact portion between the first annular surface and the second annular surface, and it is possible to reduce the play (vibration) of the carrier in the circumferential direction. .
[0045]
Moreover, according to the invention of claim 1, it is easy to form the spline fitting portion, and it is possible to suppress the planetary gear device from being enlarged in the axial direction.
[0046]
According to the second aspect of the present invention, in addition to obtaining the same effect as the first aspect of the present invention, the rotational speed of the input member of the planetary gear device can be obtained when the power of the second motor / generator is transmitted to the wheels. In contrast, the rotational speed of the output member is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front sectional view showing a first embodiment of a planetary gear device of the present invention.
FIG. 2 is a skeleton diagram showing a power train of a hybrid vehicle having the planetary gear device of the present invention.
FIG. 3 is a side view of the planetary gear device of FIG. 1;
FIG. 4 is a side view showing a second embodiment of the planetary gear device of the present invention.
FIG. 5 is a front sectional view showing a third embodiment of the planetary gear device of the present invention.
6 is a side view of the planetary gear device of FIG. 5. FIG.
FIG. 7 is a front sectional view showing a fourth embodiment of the planetary gear device of the present invention.
8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 4D ... Bulkhead, 4 ... Transaxle case, 6 ... 1st motor generator, 7 ... Power distribution mechanism, 8A ... Planetary gear apparatus, 9 ... 2nd motor generator, 29 ... Sun gear, 30 ... Ring gear, DESCRIPTION OF SYMBOLS 31 ... Pinion gear, 32 ... Carrier, 71 ... Inner peripheral surface, 81 ... Outer peripheral surface, 95 ... Wheel, A1 ... Axis, B1 ... Spline fitting part, C1 ... Stir joint part, PT ... Power train.

Claims (2)

軸線を中心として回転可能なサンギヤおよびリングギヤと、サンギヤおよびリングギヤに噛合するピニオンギヤを保持するキャリヤとを有する遊星歯車装置において、
回転不可能な固定部材が設けられており、この固定部材と前記キャリヤとを連結するスプライン嵌合部を形成するとともに、
前記キャリヤに、前記軸線を中心とする第1環状面を設け、前記固定部材に、前記軸線を中心とする第2環状面を設け、前記第1環状面と前記第2環状面とを、前記軸線を中心として半径方向に対面させて配置した位置決め部を形成し、前記軸線を中心として前記位置決め部よりも前記スプライン嵌合部の方が外側に配置されているとともに、
前記軸線方向における前記スプライン嵌合部の配置領域と、前記軸線方向における前記位置決め部の配置領域とが重なっていることを特徴とする遊星歯車装置。
In a planetary gear device having a sun gear and a ring gear rotatable around an axis, and a carrier holding a pinion gear meshing with the sun gear and the ring gear,
A non-rotatable fixing member is provided, and a spline fitting portion that connects the fixing member and the carrier is formed, and
The carrier is provided with a first annular surface centered on the axis, the fixing member is provided with a second annular surface centered on the axis, and the first annular surface and the second annular surface are Forming a positioning part arranged facing the radial direction around the axis, and the spline fitting part is arranged outside the positioning part around the axis; and
Planetary gear unit, wherein the arrangement region of the spline fitting portion in the axial direction, that you have the overlap and arrangement region of the positioning portion in the axial direction.
エンジンの動力を車輪または第1モータ・ジェネレータに分配する動力分配機構と、前記車輪に動力を伝達する第2モータ・ジェネレータとが設けられているパワートレーンにおいて、  In a power train provided with a power distribution mechanism that distributes engine power to wheels or a first motor / generator, and a second motor / generator that transmits power to the wheels,
前記第2モータ・ジェネレータと前記車輪との間の動力伝達経路に、請求項1に記載された遊星歯車装置が配置されているとともに、前記遊星歯車装置の入力部材の回転速度に対して出力部材の回転速度が減速される構成であることを特徴とするパワートレーン。  The planetary gear device according to claim 1 is disposed in a power transmission path between the second motor / generator and the wheel, and an output member with respect to a rotational speed of an input member of the planetary gear device. A power train characterized in that the rotational speed of the vehicle is reduced.
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