JP5886499B2 - 減速機 - Google Patents

Description

本発明は、上下方向に並んで配置された複数のギアを有する減速機に関するものである。

従来の減速機としては、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に記載の減速機は、遊星歯車装置、カウンタギア及びデファレンシャルギアをモータと共に収容する筐体を備え、この筐体の内部には、遊星歯車装置やデファレンシャルギアを潤滑したり、モータを冷却するためのオイルが溜められている。また、筐体の内部には、カウンタギア及びデファレンシャルギアによって掻き上げられたオイルをそれぞれ受け取る油受けが設けられている。

特開２０１０−３８３２６号公報

ところで、例えば前輪駆動（ＦＦ）車両に搭載される減速機としては、車両前後方向のスペースがとれない等の理由から、カウンタギア及びデファレンシャルギアが上下方向に並んで配置された縦型減速機が使用されることが多い。このような縦型減速機では、モータを冷却するためのオイルを注入するオイル注入部が減速機の上部に設けられているので、デファレンシャルギアによるオイル掻き上げ揚程が高くならざるを得ない。このため、車両の低速域では、デファレンシャルギアの回転速度が低いことから、デファレンシャルギアによりオイルをオイル注入部まで掻き上げることが困難となり、オイル注入部に供給されるオイルの量が減少してしまう場合がある。

本発明の目的は、複数のギアが上下方向に並んで配置された構造において、低速域でも所望量のオイルをオイル注入部に供給することができる減速機を提供することである。

本発明の減速機は、底部にオイルが溜められるケースと、ケース内に上下方向に並んで噛み合うように配置された複数のギアと、ケースにおける複数のギアの上方に設けられ、オイルを注入するためのオイル注入部とを備え、複数のギアの一つは、ケース内の最も下側に位置する第１ギアであり、複数のギアの残りは、第１ギアの上方に位置する第２ギアであり、第２ギアの下部には、第１ギアによりケースの底部から掻き上げられるオイルを溜めておくためのオイル溜まり部が設けられており、ケースには、第２ギアによりオイル溜まり部から掻き上げられるオイルをオイル注入部に供給するための第１掻き上げ油路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減速機においては、まずケースの底部に溜められたオイルが、第１ギアにより掻き上げられてオイル溜まり部に溜められる。そして、オイル溜まり部に溜められたオイルが第２ギアにより掻き上げられ、そのオイルが第１掻き上げ油路を通ってオイル注入部に供給される。ここで、第２ギアは第１ギアの上方に位置し、オイル溜まり部は第２ギアの下部に配置されていることから、オイル溜まり部は、ケースの底部よりも高い位置に存在することになる。このため、オイル溜まり部に溜められたオイル液面からオイル注入部までの高さ距離は、ケースの底部に溜められたオイル液面からオイル注入部までの高さ距離よりも短くなる。従って、第１ギアによるオイル注入部へのオイル掻き上げ動作に比べて、第２ギアによるオイル注入部へのオイル掻き上げ動作のほうが少ないエネルギーで行うことができる。これにより、ギアの回転速度が低い低速域でも、所望量のオイルをオイル注入部に供給することができる。

好ましくは、第１掻き上げ油路は、ケースの一方側に設けられており、ケースの他方側には、第１ギアによりケースの底部から掻き上げられるオイルをオイル注入部に供給するための第２掻き上げ油路が設けられている。この場合には、ケースの両側においてオイル注入部へのオイル掻き上げ動作が行われることになる。従って、例えば減速機を搭載した車両の姿勢が水平時から変化した場合であっても、オイル溜まり部に溜められたオイル液面からオイル注入部までの高さ距離及びケースの底部に溜められたオイル液面からオイル注入部までの高さ距離の何れか一方が水平時に比べて短くなるため、第１掻き上げ油路及び第２掻き上げ油路の何れか一方を通してオイル注入部に所望量のオイルを供給することができる。

このとき、好ましくは、第１ギアは、第２ギアよりも大きな外径を有し、オイル注入部の底面には、第２掻き上げ油路側に対応する領域が第１掻き上げ油路側に対応する領域よりも高くなるような段差部が設けられている。このような構成では、第２ギアの外径が第１ギアの外径よりも小さいことから、第２ギアの回転速度が第１ギアの回転速度よりも低くなるため、第２ギアにより掻き上げられるオイル量は、第１ギアにより掻き上げられるオイル量よりも少なくなる。このため、第２ギアにより掻き上げられるオイルをオイル注入部に無駄なく保持する必要がある。そこで、オイル注入部の底面に、第２掻き上げ油路側に対応する領域が第１掻き上げ油路側に対応する領域よりも高くなるような段差部を設けることにより、第１掻き上げ油路を通ってオイル注入部に供給されたオイルが第２掻き上げ油路側に流れにくくなるため、オイル注入部から第２掻き上げ油路にオイルが流出することが抑制される。

また、好ましくは、ケース内には、３つのギア軸が上下方向に並んで配置されており、複数のギアは、３つのギア軸の何れかに取り付けられており、オイル溜まり部は、３つのギア軸のうち中間に位置するギア軸に取り付けられた第２ギアの下部に設けられている。この場合には、オイル溜まり部からオイルを掻き上げる第２ギアは１つで済むため、オイルによる各ギアの伝達効率の低下を抑えつつ、オイル注入部に所望量のオイルを供給することができる。

さらに、好ましくは、オイル溜まり部は、ケースの側壁部の一部により構成されていると共に、第２ギアに沿ってケースの内側に延びるように形成されている。このようにケースの側壁部の一部を利用してオイル溜まり部を構成することにより、オイル溜まり部の形成加工を容易に行うことができる。

本発明によれば、複数のギアが上下方向に並んで配置された構造において、低速域でも所望量のオイルをオイル注入部に供給することができる。これにより、例えば減速機を駆動するモータをオイルにより確実に冷却することが可能となる。

本発明に係る減速機の一実施形態において蓋体を外した状態を示す斜視図である。 図１に示した減速機を蓋体の裏面側から見た状態を示す斜視図である。 図１及び図２に示したモータギア、カウンタギア及びデファレンシャルギアの噛み合い状態を示す側面図である。 図１に示したオイル溜まり部を含む箇所（１つのカウンタギアを除く）を示す拡大斜視図である。 図１に示した減速機を蓋体の裏面側から見た状態を示す正面図である。 図５に示した減速機の上部の拡大図である。 比較例として、オイル溜まり部が設けられていない減速機を蓋体の裏面側から見た状態を示す正面図である。 車両が登坂する際に、図１に示した減速機を蓋体の裏面側から見た状態を示す正面図である。

以下、本発明に係る減速機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、本発明に係る減速機の一実施形態において蓋体を外した状態を示す斜視図であり、図２は、図１に示した減速機を蓋体の裏面側から見た状態を示す斜視図である。各図において、本実施形態の減速機１は、電気自動車（ＥＶ）等の車両に搭載されたモータ付き縦型減速機である。

減速機１は、ケース２と、このケース２内に設けられたモータギア３、カウンタギア４，５及びデファレンシャルギア６とを備えている。モータギア３、カウンタギア４，５及びデファレンシャルギア６は、ケース２の上下方向に並んで配置されている。デファレンシャルギア６の外径は、モータギア３及びカウンタギア４，５の外径よりも大きくなっている。

モータギア３は、ケース２の奥行方向に延びるギア軸７の手前側に取り付けられている。ギア軸７の奥側には、モータ（図示せず）が取り付けられている。カウンタギア４，５は、ギア軸７に平行に延びるギア軸８に並んで取り付けられている。デファレンシャルギア６は、ギア軸７に平行に延びるギア軸９に取り付けられている。

ギア軸７〜９は、ケース２の上側から下側に向かって順に配置されている。従って、モータギア３は、カウンタギア４，５の上側に配置され、カウンタギア４，５は、デファレンシャルギア６の上側に配置されていることになる。そして、図３及び図４にも示すように、モータギア３とカウンタギア４とが噛み合っており、カウンタギア５とデファレンシャルギア６とが噛み合っている。なお、図３では、ギア軸９を省略しており、図４では、カウンタギア４を省略している。

モータ（図示せず）が回転すると、その回転がギア軸７、モータギア３、カウンタギア４、ギア軸８、カウンタギア５、デファレンシャルギア６及びギア軸９の順に伝達され出力される。

ケース２は、ケース本体１０（図１参照）と、このケース本体１０の開口を覆うようにケース本体１０に複数のボルトで固定される蓋体１１（図２参照）とからなっている。ケース２の底部には、図５に示すように、モータギア３、カウンタギア４，５及びデファレンシャルギア６を潤滑すると共にモータを冷却するためのオイルＡが溜められている。なお、図５では、便宜上、図２と異なり、モータギア３、カウンタギア４，５及びデファレンシャルギア６を蓋体１１と一緒に示している。

ケース２の上端部には、ケース２の底部に溜められたオイルＡを受け止めてモータに注入するためのキャッチタンクと称されるオイル注入部１２が設けられている。オイル注入部１２は、ケース本体１０及び蓋体１１にわたって形成されている。

ケース２の前端部には、デファレンシャルギア６によりケース２の底部から掻き上げられたオイルＡをオイル注入部１２に供給するためのギア掻き上げ油路１３が設けられている。ギア掻き上げ油路１３は、ケース本体１０及び蓋体１１にわたって形成されている。

カウンタギア４の下部には、デファレンシャルギア６によりケース２の底部から掻き上げられたオイルＡを溜めておくためのオイル溜まり部１４が設けられている。オイル溜まり部１４は、ケース２の側壁部２ａの一部により構成されている。オイル溜まり部１４は、カウンタギア４に沿ってケース２の内側に湾曲状に延びるように形成されている。オイル溜まり部１４は、ケース本体１０及び蓋体１１にわたって形成されている。

デファレンシャルギア６とオイル溜まり部１４とのクリアランスは、例えば２ｍｍ程度と狭くなっている。これにより、デファレンシャルギア６とオイル溜まり部１４との隙間からのオイル漏れを最小限とし、オイル溜まり部１４にオイルＡを保持しておくことが可能となる。

ケース２の後端部には、カウンタギア４によりオイル溜まり部１４から掻き上げられたオイルＡをオイル注入部１２に供給するためのギア掻き上げ油路１５が設けられている。ギア掻き上げ油路１５は、ケース本体１０及び蓋体１１にわたって形成されている。

オイル注入部１２は、図６にも示すように、ギア掻き上げ油路１３と連通する開口１２ａと、ギア掻き上げ油路１５と連通する開口１２ｂとを有している。オイル注入部１２の底面における開口１２ａ側には、段差部１６が設けられている。段差部１６は、開口１２ａ側（ギア掻き上げ油路１３側）に対応する領域が開口１２ｂ側（ギア掻き上げ油路１５側）に対応する領域よりも高くなるように形成されている。

以上のような減速機１において、デファレンシャルギア６の下側部分は、オイルＡに浸漬された状態となっている（図５参照）。このため、デファレンシャルギア６は、常時潤滑されることになる。その状態で、デファレンシャルギア６が回転すると、デファレンシャルギア６の歯によってオイルＡが掻き上げられるため、デファレンシャルギア６と噛み合うカウンタギア５が潤滑される。

デファレンシャルギア６によりオイルＡが掻き上げられると、そのオイルＡの一部がオイル溜まり部１４に溜まるようになる（図４及び図５参照）。このため、カウンタギア４の下側部分がオイルＡに浸漬した状態となるため、カウンタギア４が潤滑される。その状態で、カウンタギア４が回転すると、カウンタギア４の歯によってオイルＡが掻き上げられるため、カウンタギア４と噛み合うモータギア３が潤滑される。

また、デファレンシャルギア６により掻き上げられたオイルＡの一部は、ギア掻き上げ油路１３を通ってオイル注入部１２に送られる。カウンタギア４により掻き上げられたオイルＡは、ギア掻き上げ油路１５を通ってオイル注入部１２に送られる。オイル注入部１２に送られたオイルＡはモータ（図示せず）に向けて滴下されるため、当該モータがオイルＡにより冷却される。

ここで、オイル溜まり部１４は、ケース２の底部に溜められたオイルＡの液面よりも高い位置にある。このため、カウンタギア４によるオイル掻き上げ揚程Ｈａは、デファレンシャルギア６によるオイル掻き上げ揚程Ｈｂよりも低くなる（図５参照）。なお、カウンタギア４によるオイル掻き上げ揚程Ｈａは、オイル溜まり部１４に溜められたオイルＡの液面からオイル注入部１２までの高さ距離であり、例えば２００ｍｍである。デファレンシャルギア６によるオイル掻き上げ揚程Ｈｂは、ケース２の底部に溜められたオイルＡの液面からオイル注入部１２までの高さ距離であり、例えば３００ｍｍである。従って、カウンタギア４によるオイル注入部１２へのオイルＡの掻き上げを、デファレンシャルギア６によるオイル注入部１２へのオイルＡの掻き上げよりも少ないエネルギーで容易に行うことができる。

ところで、図７（ａ）に示すように、カウンタギア４の下部に上記のオイル溜まり部１４が設けられていない場合には、ケース２の底部に溜められたオイルＡをデファレンシャルギア６のみにより掻き上げてオイル注入部１２に供給することになるが、デファレンシャルギア６によるオイル掻き上げ揚程Ｈｂは高いため、以下の不具合が発生する。

即ち、車両の低速時には、デファレンシャルギア６の回転速度が低いため、デファレンシャルギア６によるオイル注入部１２へのオイル掻き上げが行いにくくなり、オイル注入部１２に供給されるオイル量が少なくなる。また、図７（ｂ）に示すように、車両が坂道を登坂する際には、ケース２の底部に溜められたオイルＡの液面が水平路走行時に比べて下がるため、ケース２の前端側（ギア掻き上げ油路１３側）においてオイルＡの液面からオイル注入部１２までの高さ距離が長くなる。このため、上記の低速域と同様に、デファレンシャルギア６によるオイル注入部１２へのオイル掻き上げが行いにくくなり、オイル注入部１２に供給されるオイル量が少なくなる。これらの結果、モータ（図示せず）の冷却に必要なオイル量を確保することができなくなる。

これに対し本実施形態においては、カウンタギア４の下部に、デファレンシャルギア６によりタンク２の底部から掻き上げられたオイルＡを溜めておくためのオイル溜まり部１４を設け、更にケース２におけるギア掻き上げ油路１３の反対側の端部に、カウンタギア４によりオイル溜まり部１４から掻き上げられたオイルＡをオイル注入部１２に供給するためのギア掻き上げ油路１５を設けたので、以下のように動作させることが可能となる。

即ち、車両が水平路を走行する際に、車両の高速時には、デファレンシャルギア６によりケース２の底部から掻き上げられたオイルＡがギア掻き上げ油路１３を通って開口１２ａからオイル注入部１２に供給されると共に、カウンタギア４によりオイル溜まり部１４から掻き上げられたオイルＡがギア掻き上げ油路１５を通って開口１２ｂからオイル注入部１２に供給される。

一方、車両の低速時には、カウンタギア４によりオイル溜まり部１４から掻き上げられたオイルＡがギア掻き上げ油路１５を通って開口１２ｂからオイル注入部１２に供給される。このとき、カウンタギア４の外径がデファレンシャルギア６の外径よりも小さいので、カウンタギア４の回転速度はデファレンシャルギア６の回転速度よりも高くなる。従って、低速時には、掻き上げ揚程とギアの回転数との関係から、カウンタギア４によって掻き上げられたオイルＡがオイル注入部１２に確実に供給されるようになる。

このように車両の速度にかかわらず、所望量のオイルＡをオイル注入部１２に供給することが可能となるため、オイルＡによってモータ（図示せず）を確実に冷却することができる。

このとき、上記のようにカウンタギア４の外径がデファレンシャルギア６の外径よりも小さいため、カウンタギア４によるオイル掻き上げ量は、デファレンシャルギア６によるオイル掻き上げ量に比べて少ない。このため、低速時には、高速時に比べてオイル注入部１２に供給されるオイルＡの量が少なくなる。

ここで、オイル注入部１２の底面には、開口１２ａ側に対応する領域が開口１２ｂ側に対応する領域よりも高くなるような段差部１６が設けられている。このため、開口１２ｂからオイル注入部１２に流入されたオイルＡが開口１２ａからギア掻き上げ油路１３に流出しにくくなり、オイル注入部１２にオイルＡが保持されるようになる。従って、低速時にオイル注入部１２に供給されるオイルＡの量が十分多くなくても、オイルＡを無駄なくモータ（図示せず）の冷却に使用することができる。

なお、高速時には、デファレンシャルギア６により十分に多くのオイルＡが開口１２ａからオイル注入部１２に流入されるため、多少のオイルＡが開口１２ｂからギア掻き上げ油路１５に流出しても支障は無い。また、段差部１６があることで開口１２ａが狭くなっているが、特に問題になることは無い。

また、図８に示すように、車両が坂道を登坂する際には、上述したように、ケース２の底部に溜められたオイルＡの液面が水平路走行時に比べて下がるため、ケース２のギア掻き上げ油路１３側においてオイルＡの液面からオイル注入部１２までの高さ距離が長くなり、デファレンシャルギア６によるオイル掻き上げ条件が悪くなる。しかし、オイル溜まり部１４に溜められたオイルＡの液面は水平路走行時に比べて上がるため、ケース２のギア掻き上げ油路１５側においてオイルＡの液面からオイル注入部１２までの高さ距離が短くなり、カウンタギア４によるオイル掻き上げ条件は良くなる。従って、カウンタギア４によって所望量のオイルＡがオイル注入部１２に供給されるようになる。

また、特に図示はしないが、車両が坂道を降坂する際には、ケース２の底部に溜められたオイルＡの液面が水平路走行時に比べて上がるため、ケース２のギア掻き上げ油路１３側においてオイルＡの液面からオイル注入部１２までの高さ距離が短くなり、デファレンシャルギア６によるオイル掻き上げ条件が良くなる。従って、デファレンシャルギア６によって所望量のオイルＡがオイル注入部１２に供給されるようになる。

このように登坂時や降坂時に車両の姿勢が変化したときでも、カウンタギア４及びデファレンシャルギア６の何れか一方によるオイル掻き上げ条件が良くなるため、水平路走行時と同等の量のオイルＡがオイル注入部１２に供給される。その結果、オイルＡによってモータ（図示せず）を確実に冷却することができる。

以上のように本実施形態によれば、モータギア３、カウンタギア４，５及びデファレンシャルギア６が上下方向に並んで配置されてなる縦型減速機であっても、所望量のオイルＡをポンプレスで押し上げてオイル注入部１２に供給することができる。このように専用のポンプを使用しないため、ポンプによるオイル循環システムが不要となり、低コスト化が図れると共に、減速機１の体格を小型化することができる。

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、デファレンシャルギア６により掻き上げられたオイルＡをオイル注入部１２に供給するためのギア掻き上げ油路１３をケース２の前端部に設け、カウンタギア４により掻き上げられたオイルＡをオイル注入部１２に供給するためのギア掻き上げ油路１５をケース２の後端部に設けたが、ギア掻き上げ油路１３，１５を設ける位置としては、特にケース２の端部には限られない。

また、上記実施形態では、カウンタギア４の下部に、デファレンシャルギア６により掻き上げられたオイルＡを溜めておくためのオイル溜まり部１４を設けたが、より多くのオイルＡをオイル注入部１２に供給するためには、そのようなオイル溜まり部１４に加え、モータギア３の下部に、カウンタギア４により掻き上げられたオイルＡを溜めておくためのオイル溜まり部を設けても良い。この場合には、モータギア３により当該オイル溜まり部から掻き上げられたオイルＡをオイル注入部１２に供給するためのギア掻き上げ油路を設ける。

さらに、上記実施形態の減速機１は、ギア軸７〜９を有する３軸構造の縦型減速機であるが、本発明は、２つのギア軸を有する２軸構造の縦型減速機にも適用可能である。この場合には、上側のギア軸に取り付けられたモータギアの下部にオイル溜まり部を設けることとなる。

１…減速機、２…ケース、２ａ…側壁部、３…モータギア（第２ギア）、４，５…カウンタギア（第２ギア）、６…デファレンシャルギア（第１ギア）、７〜９…ギア軸、１２…オイル注入部、１３…ギア掻き上げ油路（第２掻き上げ油路）、１４…オイル溜まり部、１５…ギア掻き上げ油路（第１掻き上げ油路）、１６…段差部、Ａ…オイル。

Claims (4)

1. 底部にオイルが溜められるケースと、
   前記ケース内に上下方向に並んで噛み合うように配置された複数のギアと、
   前記ケースにおける前記複数のギアの上方に設けられ、前記オイルを注入するためのオイル注入部とを備え、
   前記複数のギアの一つは、前記ケース内の最も下側に位置する第１ギアであり、
   前記複数のギアの残りは、前記第１ギアの上方に位置する第２ギアであり、
   前記第２ギアの下部には、前記第１ギアにより前記ケースの底部から掻き上げられる前記オイルを溜めておくためのオイル溜まり部が設けられており、
   前記ケースの一方側には、前記第２ギアにより前記オイル溜まり部から掻き上げられる前記オイルを前記オイル注入部に供給するための第１掻き上げ油路が設けられており、
   前記ケースの他方側には、前記第１ギアにより前記ケースの底部から掻き上げられる前記オイルを前記オイル注入部に供給するための第２掻き上げ油路が設けられていることを特徴とする減速機。
2. 前記第１ギアは、前記第２ギアよりも大きな外径を有し、
   前記オイル注入部の底面には、前記第２掻き上げ油路側に対応する領域が前記第１掻き上げ油路側に対応する領域よりも高くなるような段差部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の減速機。
3. 前記ケース内には、３つのギア軸が上下方向に並んで配置されており、
   前記複数のギアは、前記３つのギア軸の何れかに取り付けられており、
   前記オイル溜まり部は、前記３つのギア軸のうち中間に位置するギア軸に取り付けられた前記第２ギアの下部に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の減速機。
4. 前記オイル溜まり部は、前記ケースの側壁部の一部により構成されていると共に、前記第２ギアに沿って前記ケースの内側に延びるように形成され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減速機。

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