JP5882178B2 - 駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動モータ、歯車減速機及びトルクリミッタを備えた駆動装置に関するものである。

従来の駆動装置としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。特許文献１に記載の駆動装置は、電動機と、この電動機と同心に設けられた遊星歯車機構（歯車減速機）と、電動機と遊星歯車機構との間に配設されたトルクリミッタとを備えている。電動機の出力軸にはオイルパイプが設けられ、オイルパイプの一端部にはオイルポンプが接続されている。オイルポンプから吐出された潤滑油は、オイルパイプを通じてトルクリミッタ及び遊星歯車機構へ供給される。

特開２０１１−２０２７７５号公報

上記従来技術においては、歯車減速機を収容する減速機室内にトルクリミッタが配置された構成となっている。ところで、例えば車両搭載用の駆動装置では、小型化等の観点から、トルクリミッタを減速機室の外部に配置することがある。この場合にも、潤滑油を用いてトルクリミッタを適切に潤滑する必要がある。

本発明の目的は、歯車減速機を収容する減速機室の外部にトルクリミッタを配置した構成においても、トルクリミッタを適切に潤滑することができる駆動装置を提供することである。

本発明の駆動装置は、電動モータと、電動モータの回転を減速して出力する歯車減速機と、電動モータのトルクが所定値以上のときに、電動モータから歯車減速機への駆動力の伝達を遮断するトルクリミッタと、電動モータ、歯車減速機及びトルクリミッタを収容するケースとを備え、歯車減速機は、電動モータのモータ出力軸と同軸上に設けられた入力ギア軸を有し、トルクリミッタは、歯車減速機を収容する減速機室の外部に配置されていると共に、モータ出力軸と入力ギア軸とに連結されており、モータ出力軸と入力ギア軸との間には、減速機室の内部に溜められた潤滑油を歯車減速機からトルクリミッタに供給するための潤滑油供給路の少なくとも一部を形成する隙間が設けられていることを特徴とするものである。

このような本発明の駆動装置においては、電動モータのモータ出力軸と歯車減速機の入力ギア軸との間に、歯車減速機を収容する減速機室の内部に溜められた潤滑油を歯車減速機からトルクリミッタに供給するための潤滑油供給路の少なくとも一部を形成する隙間を設けることにより、歯車減速機により掻き上げられた潤滑油がモータ出力軸と入力ギア軸との間の隙間を通ってトルクリミッタに供給され、トルクリミッタが潤滑されることになる。これにより、減速機室の外部にトルクリミッタを配置した構成においても、減速機室の内部に溜められた潤滑油を利用して、トルクリミッタを適切に潤滑することができる。

好ましくは、入力ギア軸は、ケースに入力ギア軸用軸受部を介して回転可能に支持されており、入力ギア軸用軸受部の内部空間は、潤滑油供給路の他の一部を形成している。

この場合には、歯車減速機により掻き上げられた潤滑油をトルクリミッタに供給する途中に、入力ギア軸用軸受部を潤滑することができる。また、特に歯車減速機の入力ギア軸に穴を開けなくても、モータ出力軸と入力ギア軸との間の隙間に潤滑油を導くことができる。

また、好ましくは、トルクリミッタは、ケースにトルクリミッタ用軸受部を介して回転可能に支持されており、ケースには、トルクリミッタの回転遠心力によりトルクリミッタを通過して放出された潤滑油をトルクリミッタ用軸受部に誘導するための潤滑油誘導路が設けられている。

この場合には、トルクリミッタに供給された潤滑油がトルクリミッタの回転遠心力によりトルクリミッタを通過して放出されると、ケースに設けられた潤滑油誘導路を通って当該潤滑油がトルクリミッタ用軸受部に誘導されるようになる。従って、トルクリミッタの潤滑に使用された潤滑油を有効利用して、トルクリミッタ用軸受部を潤滑することができる。

さらに、好ましくは、電動モータは、歯車減速機とトルクリミッタとの間に配置されており、モータ出力軸は、中空状となっており、入力ギア軸には、モータ出力軸を貫通してトルクリミッタに連結された連結シャフトが設けられており、モータ出力軸と連結シャフトとの間の隙間が潤滑油供給路の少なくとも一部を形成している。

このような構成では、歯車減速機により掻き上げられた潤滑油がモータ出力軸と連結シャフトとの間の隙間を通ってトルクリミッタに供給され、トルクリミッタが潤滑されることになる。

また、歯車減速機は、電動モータとトルクリミッタとの間に配置されており、入力ギア軸は、中空状となっており、モータ出力軸には、入力ギア軸を貫通してトルクリミッタに連結された連結シャフトが設けられており、入力ギア軸と連結シャフトとの間の隙間が潤滑油供給路の少なくとも一部を形成していても良い。

このような構成では、歯車減速機により掻き上げられた潤滑油が入力ギア軸と連結シャフトとの間の隙間を通ってトルクリミッタに供給され、トルクリミッタが潤滑されることになる。

本発明によれば、歯車減速機を収容する減速機室の外部にトルクリミッタを配置した構成においても、トルクリミッタを適切に潤滑することができる。これにより、駆動装置の小型化に寄与することが可能となる。

本発明に係る駆動装置の一実施形態を示す断面図である。 図１に示した駆動装置の要部を示す断面図である。 図１に示したトルクリミッタの拡大断面図である。 本発明に係る駆動装置の他の実施形態の要部を示す断面図である。

以下、本発明に係る駆動装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係る駆動装置の一実施形態を示す断面図であり、図２は、図１に示した駆動装置の要部を示す断面図である。各図において、本実施形態の駆動装置１は、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に備えられた左右１対の駆動輪（図示せず）を駆動軸２を介して駆動する装置である。

駆動装置１は、駆動源である電動モータ３と、この電動モータ３の回転を減速して出力する歯車減速機４と、電動モータ３のトルクが所定値以上のときに、電動モータ３から歯車減速機４への駆動力の伝達を遮断する湿式多板摩擦型のトルクリミッタ５とを備えている。電動モータ３は、歯車減速機４とトルクリミッタ５との間に配置されている。これらの電動モータ３、歯車減速機４及びトルクリミッタ５は、ケース６に収容されている。

電動モータ３は、ステータ（固定子）７と、このステータ７の内側に配置されたロータ（回転子）８とを有している。ロータ８には、ロータシャフト（モータ出力軸）９が固定されている。ロータシャフト９は、ケース６に２つのモータ用軸受部１０を介して回転可能に支持されている。ロータシャフト９には、当該ロータシャフト９の長手方向（軸方向）に延びる中空部１１が形成されている。

歯車減速機４は、ケース６の減速機室（ギア室）Ｇに収容されている。歯車減速機４は、ロータシャフト９と同軸上に設けられた入力ギア軸１２と、左右１対の駆動軸２と連結された出力ギア軸１３と、入力ギア軸１２と出力ギア軸１３との間に配置された中間ギア軸１４とを有している。出力ギア軸１３及び中間ギア軸１４は、入力ギア軸１２に対して平行に延びている。入力ギア軸１２には、電動モータ３側に延びる連結シャフト１５が一体的に設けられている。

入力ギア軸１２は、ケース６に２つの入力ギア軸用軸受部１６を介して回転可能に支持されている。中間ギア軸１４は、ケース６に２つの中間ギア軸用軸受部１７を介して回転可能に支持されている。出力ギア軸１３は、ケース６に２つの出力ギア軸用軸受部１８を介して回転可能に支持されている。

入力ギア軸１２の外周面には、ギア部１９が形成されている。中間ギア軸１４には、ギア部１９と噛み合うカウンタギア２０が固定されている。また、中間ギア軸１４の外周面におけるカウンタギア２０よりも電動モータ３側には、ギア部２１が形成されている。出力ギア軸１３には、ギア部２１と噛み合うデファレンシャルギア２２が固定されている。

入力ギア軸１２と一体化された連結シャフト１５は、ロータシャフト９の中空部１１を貫通してトルクリミッタ５に連結されている。ロータシャフト９と連結シャフト１５との間には、例えば２ｍｍ程度の隙間Ｒが設けられている。

トルクリミッタ５は、電動モータ３に対して歯車減速機４の反対側に配置されている。従って、トルクリミッタ５は、当然のことながらギア室Ｇの外部に配置されている。トルクリミッタ５は、図１〜図３に示すように、円筒状のシャフト保持部２３と、このシャフト保持部２３の後端部から外側に張り出すようにシャフト保持部２３と一体形成された円筒状の取付ブラケット部２４とを有している。シャフト保持部２３は、ケース６にトルクリミッタ用軸受部２５を介して回転可能に支持されている。

また、トルクリミッタ５は、ロータシャフト９の外周面に結合された複数枚（ここでは３枚）の環状の摺動板２６と、各摺動板２６を挟むように取付ブラケット部２４に取り付けられた複数枚（ここでは４枚）の環状の押さえ板２７と、摺動板２６と押さえ板２７との間に介在された摩擦材２８と、各押さえ板２７を前端側（シャフト保持部２３側）に付勢することで、摩擦材２８により摺動板２６と押さえ板２７との間に摩擦力を与えるコーンスプリング２９とを有している。なお、摺動板２６の枚数としては、１枚でも良い。

このような駆動装置１において、電動モータ３のロータ８が回転すると、その回転がロータシャフト９を介してトルクリミッタ５に伝達されて、トルクリミッタ５が回転する。そして、トルクリミッタ５の回転が連結シャフト１５を介して歯車減速機４に伝達されて、歯車減速機４が回転する。そして、歯車減速機４の回転が駆動軸２を介して駆動輪（図示せず）に伝達されて、駆動輪が回転する。

具体的には、電動モータ３の駆動力は、ロータシャフト９からトルクリミッタ５の摺動板２６、押さえ板２７、取付ブラケット部２４、シャフト保持部２３を介して連結シャフト１５に伝達され、更に歯車減速機４の入力ギア軸１２、ギア部１９、カウンタギア２０、中間ギア軸１４、ギア部２１、デファレンシャルギア２２及び出力ギア軸１３を介して出力されることになる。

このとき、電動モータ３からトルクリミッタ５に与えられるトルクが摺動板２６と押さえ板２７との間の摩擦力（コーンスプリング２９の付勢力）以下であるときは、摩擦力により押さえ板２７が摺動板２６と一緒に回転し、これに伴って連結シャフト１５が回転するため、電動モータ３の駆動力が歯車減速機４に伝達される。

一方、電動モータ３からトルクリミッタ５に与えられるトルク、例えばモータ衝撃トルクが付加されて摺動板２６と押さえ板２７との間の摩擦力よりも高くなったときは、摺動板２６が押さえ板２７に対して空回りし、押さえ板２７が回転しないため、連結シャフト１５も回転せず、電動モータ３から歯車減速機４への駆動力の伝達が遮断される。これにより、電動モータ３から歯車減速機４に過大なトルクが入力されることによる歯車減速機４の破損を防ぐことができる。

このように本実施形態の駆動装置１では、トルクリミッタ５をギア室Ｇの内部ではなくギア室Ｇの外部に配置するようにしたので、入力ギア軸１２と中間ギア軸１４との軸間距離、中間ギア軸１４と出力ギア軸１３との軸間距離を必要最小限に抑え、歯車減速機４の大型化を防ぐことができる。その結果、駆動装置１の小型化を図ることが可能となる。

ところで、ギア室Ｇ内の底部には、歯車減速機４、トルクリミッタ５及び軸受部１６〜１８，２５を潤滑するための潤滑油Ｊが溜められている（図２参照）。その潤滑油Ｊは、電動モータ３の冷却にも使用される。

駆動装置１には、ギア室Ｇ内に溜められた潤滑油Ｊを歯車減速機４からトルクリミッタ５に供給するための潤滑油供給路３１が設けられている。潤滑油供給路３１は、電動モータ３側の入力ギア軸用軸受部１６の内部空間Ｓと、ロータシャフト９と連結シャフト１５との間の隙間Ｒとで形成されている。

歯車減速機４が回転動作すると、ギア室Ｇ内の潤滑油Ｊが掻き上げられて入力ギア軸１２の上部領域に溜まるようになる。このとき、入力ギア軸１２の上部領域はケース６で覆われている（図１参照）ため、入力ギア軸１２の上部領域の圧力が上昇する。このため、入力ギア軸１２の上部領域に溜まった潤滑油Ｊが潤滑油供給路３１に圧送される。

具体的には、図２の破線Ｘで示すように、歯車減速機４により掻き上げられた潤滑油Ｊは、まず電動モータ３側の入力ギア軸用軸受部１６の内部空間Ｓを通過する。これにより、入力ギア軸用軸受部１６が潤滑油Ｊにより潤滑される。そして、潤滑油Ｊは、ロータシャフト９と連結シャフト１５との間の隙間Ｒを通ってトルクリミッタ５に送られる。そして、トルクリミッタ５の回転遠心力によって、潤滑油Ｊがトルクリミッタ５の内側から外側に向けて拡散して摩擦材２８に達する。これにより、摩擦材２８が潤滑油Ｊにより潤滑される。

また、トルクリミッタ５に供給された潤滑油Ｊは、トルクリミッタ５の回転遠心力によって、摩擦材２８を潤滑しつつトルクリミッタ５内を通過して、トルクリミッタ５の外周部に形成された孔よりケース６に向けてトルクリミッタ５の外部へ放出される。すると、潤滑油Ｊがケース６の内壁面に当たって付着するようになる。

ここで、ケース６の内壁面におけるトルクリミッタ５の上方部位からトルクリミッタ用軸受部２５までの領域は、トルクリミッタ５から放出された潤滑油Ｊを重力によりトルクリミッタ用軸受部２５に誘導するための潤滑油誘導路３２を形成している。

従って、ケース６の内壁面におけるトルクリミッタ５の上方部位に付着した潤滑油Ｊは、図３の破線Ｘで示すように、重力により潤滑油誘導路３２に沿って伝い落ちてトルクリミッタ用軸受部２５に達する。これにより、トルクリミッタ用軸受部２５が潤滑油Ｊにより潤滑される。なお、ケース６の内壁面におけるトルクリミッタ５の上方部位からトルクリミッタ用軸受部２５までの領域には、潤滑油誘導路３２としての溝部が形成されていても良い。トルクリミッタ５及びトルクリミッタ用軸受部２５を潤滑した後の潤滑油Ｊは、戻り油路（図示せず）を通ってギア室Ｇ内に戻る。

このように本実施形態においては、ギア室Ｇの外部にトルクリミッタ５を配置した構成であっても、ギア室Ｇ内に溜められた潤滑油Ｊをトルクリミッタ５及びトルクリミッタ用軸受部２５に供給することで、トルクリミッタ５及びトルクリミッタ用軸受部２５を簡単に且つ確実に潤滑することができる。

また、ギア室Ｇ内にトルクリミッタ５を配置すると、トルクリミッタ５の回転時にトルクリミッタ５がギア室Ｇ内の潤滑油Ｊを攪拌するため、攪拌抵抗によりエネルギーロスが大きくなる。これに対し本実施形態では、トルクリミッタ５がギア室Ｇの外部に配置されているので、トルクリミッタ５がギア室Ｇ内の潤滑油Ｊを攪拌することは無い。従って、攪拌抵抗によるエネルギーロスの増大を抑制し、駆動装置１を効率良く動作させることができる。

図４は、本発明に係る駆動装置の他の実施形態の要部を示す断面図である。図中、上述した実施形態と同一または同等の要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態の駆動装置４０は、上記実施形態と同様に、電動モータ３、歯車減速機４及びトルクリミッタ５を備えている。歯車減速機４は、電動モータ３とトルクリミッタ５との間に配置されている。歯車減速機４は、図示しない減速機室（ギア室）に収容されている。そして、トルクリミッタ５は、ギア室の外部に配置されている。

電動モータ３は、ロータ８に固定されたロータシャフト（モータ出力軸）４１を有している。ロータシャフト４１には、歯車減速機４側に延びる連結シャフト４２が一体的に設けられている。連結シャフト４２の外径は、ロータシャフト４１の外径よりも小さくなっている。

歯車減速機４は、ロータシャフト４１と同軸上に設けられた入力ギア軸４３を有している。入力ギア軸４３には、当該入力ギア軸４３の長手方向（軸方向）に延びる中空部４４が形成されている。連結シャフト４２は、入力ギア軸４３の中空部４４を貫通してトルクリミッタ５のシャフト保持部２３に連結されている。入力ギア軸４３と連結シャフト４２との間には、例えば２ｍｍ程度の隙間Ｒが設けられている。

このような駆動装置４０において、電動モータ３の駆動力は、ロータシャフト４１から連結シャフト４２、トルクリミッタ５のシャフト保持部２３、取付ブラケット部２４、押さえ板２７、摺動板２６、歯車減速機４の入力ギア軸４３、ギア部１９、カウンタギア２０、中間ギア軸１４、ギア部２１、デファレンシャルギア２２及び出力ギア軸１３を介して出力される。

また、駆動装置４０には、ギア室内（図示せず）に溜められた潤滑油Ｊを歯車減速機４からトルクリミッタ５に供給するための潤滑油供給路４５が設けられている。潤滑油供給路４５は、電動モータ３側の入力ギア軸用軸受部１６の内部空間Ｓと、入力ギア軸４３と連結シャフト４２との間の隙間Ｒとで形成されている。

図４の破線Ｘで示すように、歯車減速機４により掻き上げられた潤滑油Ｊは、電動モータ３側の入力ギア軸用軸受部１６の内部空間Ｓを通過し、更に入力ギア軸４３と連結シャフト４２との間の隙間Ｒを通ってトルクリミッタ５に送られる。そして、トルクリミッタ５の回転遠心力によって、潤滑油Ｊがトルクリミッタ５の内側から外側に向けて拡散して摩擦材２８（図３参照）に達し、摩擦材２８が潤滑される。その後、図４では示されていないが、上記実施形態と同様に、トルクリミッタ５の回転遠心力によりトルクリミッタ５内を通過してケース６に向けてトルクリミッタ５の外部へと放出された潤滑油Ｊによりトルクリミッタ用軸受部２５（図３参照）が潤滑される。

このように本実施形態においても、ギア室内に溜められた潤滑油Ｊを利用して、トルクリミッタ５及びトルクリミッタ用軸受部２５を簡単に且つ確実に潤滑することができる。

また、本実施形態では、歯車減速機４により掻き上げられた潤滑油Ｊを電動モータ３側の入力ギア軸用軸受部１６から入力ギア軸４３と連結シャフト４２との間の隙間Ｒに導くようにしたので、当該隙間Ｒに潤滑油Ｊを供給するための穴を入力ギア軸４３に開けなくて済む。ただし、潤滑油Ｊをトルクリミッタ５にスムーズに供給するためには、隙間Ｒに潤滑油Ｊを供給するための穴を入力ギア軸４３に開けても良い。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、湿式多板摩擦型のトルクリミッタ５を使用したが、トルクリミッタのタイプとしては、特に摩擦型には限られず、潤滑油Ｊによる潤滑が必要なものであれば、マグネット型やラチェット型等であっても良い。

１…駆動装置、３…電動モータ、４…歯車減速機、５…トルクリミッタ、６…ケース、９…ロータシャフト（モータ出力軸）、１１…中空部、１２…入力ギア軸、１５…連結シャフト、１６…入力ギア軸用軸受部、２５…トルクリミッタ用軸受部、３１…潤滑油供給路、３２…潤滑油誘導路、４０…駆動装置、４１…ロータシャフト（モータ出力軸）、４２…連結シャフト、４３…入力ギア軸、４４…中空部、４５…潤滑油供給路、Ｇ…ギア室（減速機室）、Ｊ…潤滑油、Ｒ…隙間、Ｓ…内部空間。

Claims (5)

1. 電動モータと、
   前記電動モータの回転を減速して出力する歯車減速機と、
   前記電動モータのトルクが所定値以上のときに、前記電動モータから前記歯車減速機への駆動力の伝達を遮断するトルクリミッタと、
   前記電動モータ、前記歯車減速機及び前記トルクリミッタを収容するケースとを備え、
   前記歯車減速機は、前記電動モータのモータ出力軸と同軸上に設けられた入力ギア軸を有し、
   前記トルクリミッタは、前記歯車減速機を収容する減速機室の外部に配置されていると共に、前記モータ出力軸と前記入力ギア軸とに連結されており、
   前記モータ出力軸と前記入力ギア軸との間には、前記減速機室の内部に溜められた潤滑油を前記歯車減速機から前記トルクリミッタに供給するための潤滑油供給路の少なくとも一部を形成する隙間が設けられていることを特徴とする駆動装置。
2. 前記入力ギア軸は、前記ケースに入力ギア軸用軸受部を介して回転可能に支持されており、
   前記入力ギア軸用軸受部の内部空間は、前記潤滑油供給路の他の一部を形成していることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
3. 前記トルクリミッタは、前記ケースにトルクリミッタ用軸受部を介して回転可能に支持されており、
   前記ケースには、前記トルクリミッタの回転遠心力により前記トルクリミッタを通過して放出された潤滑油を前記トルクリミッタ用軸受部に誘導するための潤滑油誘導路が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の駆動装置。
4. 前記電動モータは、前記歯車減速機と前記トルクリミッタとの間に配置されており、
   前記モータ出力軸は、中空状となっており、
   前記入力ギア軸には、前記モータ出力軸を貫通して前記トルクリミッタに連結された連結シャフトが設けられており、
   前記モータ出力軸と前記連結シャフトとの間の隙間が前記潤滑油供給路の少なくとも一部を形成していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の駆動装置。
5. 前記歯車減速機は、前記電動モータと前記トルクリミッタとの間に配置されており、
   前記入力ギア軸は、中空状となっており、
   前記モータ出力軸には、前記入力ギア軸を貫通して前記トルクリミッタに連結された連結シャフトが設けられており、
   前記入力ギア軸と前記連結シャフトとの間の隙間が前記潤滑油供給路の少なくとも一部を形成していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の駆動装置。

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