JP6518106B2 - 自動車用減速機付きモータ駆動装置 - Google Patents

Description

この発明は、モータの動力を減速して駆動輪に伝達する減速機を減速機ケーシング内に収容し、減速機ケーシングに、減速機と駆動輪とを接続する出力軸の引出し口を設けた自動車用減速機付きモータ駆動装置に関するものである。

自動車用減速機付きモータ駆動装置として、左右の駆動輪をそれぞれ独立して駆動させる２基の電動モータと減速機を備えるものが特許文献１及び特許文献２に開示されている。

この従来の自動車用減速機付きモータ駆動装置は、図１１に示すように、左右の駆動輪を個別に駆動する左右の電動モータ１０１と電動モータ１０１の回転を減速する２基の減速機１０２を備え、左右の電動モータ１０１の中央に２基の減速機１０２を配置している。

減速機１０２は、図１１に示すように、モータ軸１１２から動力が伝達される入力歯車を有する入力歯車軸１２３と、この入力歯車軸１２３の入力歯車に噛み合う大径歯車と出力歯車に噛み合う小径歯車を有する複数の中間歯車軸１２４と、出力歯車を有し、減速機ケーシング１２８から引き出されて等速ジョイント１２６、中間シャフト１２７からなるドライブシャフトを介して駆動輪に駆動力を伝達する出力軸１２５とを備える平行歯車減速機である。

特開平１１−２４３６６４号公報 ＵＳ２０１２／０３０４７９０Ａ１

ところで、自動車用減速機付きモータ駆動装置の減速機ケーシング１２８には、図１１に示すように、出力軸１２５を引出すための開口部１３０が設けられ、この開口部１３０と出力軸１２５との間の空間には、減速機ケーシング１２８に封入された潤滑油が漏れないように、オイルシール１３１が設置されている。

このオイルシール１３１は、一般的に出力軸１２５に設けられる等速ジョイント１２６の外側継手部材１２６ａの外径面と減速機ケーシング１２８の開口部１３０の内径面との間に設置するものが多く、等速ジョイント１２６を交換する際に、等速ジョイント１２６を引き抜くと、減速機ケーシング１２８内に封入された潤滑油が漏れ出してしまう。

一方、図１２に示すように、等速ジョイント１２６の外側継手部材１２６ａと減速機ケーシング１２８の開口部１３０との間に、外部からのダスト（水）の侵入を防止するために、密封機能付きのダストカバー１３２を設けたものもある。

この図１２に示す密封機能付きのダストカバー１３２を設けたものでは、さらに、等速ジョイント１２６を引き抜いた際の潤滑油の漏れ出しを防止するため、減速機ケーシング１２８内の出力軸１２５と開口部１３０との間に、ダストカバー１３２とは別に、オイルシール１３１を設けている。

ダストカバー１３２は、等速ジョイント１２６の外側継手部材１２６ａの外径部に圧入されるスリンガ１３２ａと、減速機ケーシング１２８の開口部１３０の内周面に圧入される環状のシール板１３２ｂとからなる。

また、等速ジョイント１２６を引き抜いた際の潤滑油の漏れ出しを防止るオイルシール１３１は、減速機ケーシング１２８の開口部１３０の内周面に圧入される芯金１３１ａと、この芯金１３１ａの内周面に装着され、出力軸１２５の外周面に摺接するシール部材１３１ｂとからなる。

図１２のように、従来、ダストカバー１３２とオイルシール１３１とを別個に設けたものでは、圧入部品（スリンガ１３２ａ、シール板１３２ｂ、芯金１３１ａ）が片側の出力軸１２５だけで３か所になるため、組立てが複雑になるという問題がある。

そこで、この発明は、出力軸を引出す減速機ケーシングの開口部と出力軸との間にに設置されるダストカバーとオイルシールの圧入部品数を低減することができる自動車用減速機付きモータ駆動装置を提供しようとするものである。

前記の課題を解決するために、この発明は、モータの動力を減速して駆動輪に伝達する減速機を減速機ケーシング内に収容し、減速機ケーシングに、減速機と駆動輪とを接続する出力軸を引出すための開口部を設けた自動車用減速機付きモータ駆動装置において、前記減速機ケーシングの開口部と出力軸との間にラビリンスシールを構成する密封部を設けたことを特徴とする。

前記密封部は、出力軸の外面に圧入される筒状の外様固定部と、減速機ケーシングの開口部の端面との間でラビリンス隙間を介して対面するフランジ部とからなるスリンガによって形成することができる。

前記スリンガのフランジ部に、減速機ケーシングの開口部の端面方向に延びる複数の円環部を形成し、減速機ケーシングの開口部の端面に、円環部が嵌る凹部を形成し、円環部と凹部との間にラビリンス隙間を形成するようにしてもよい。

前記スリンガのフランジ部の外径端面に凹溝を形成し、あるいは、駆動輪側に傾斜する面取りを形成することにより、スリンガのフランジ部の外径端面に付着する水が遠心力によって弾き飛ばされ易くなるので、ラビリンス隙間への水の侵入をより効果的に防止することができる。

前記密封部は、減速機ケーシングの開口部の端面に形成された、出力軸を構成する等速ジョイントの外側継手部材の外径面に延びる環状部と、この環状部の内径面とラビリンス隙間を介して対向する等速ジョイントの外径面とによって形成することもできる。

前記減速機ケーシングの開口部と出力軸との間の空間部には、オイルシールを装着することが好ましい。

前記オイルシールには、前記スリンガのフランジ部に摺接するサイドリップ部を設け、あるいは、等速ジョイントの外側継手部材に摺接するサイドリップ部を設けることができる。

以上のように、この発明によれば、減速機ケーシングの開口部と出力軸との間にラビリンスシールを構成する密封部を設けているので、ラビリンスシールがダストカバーとして機能し、外部からのダスト（水）の侵入を防止することができる。

ダストカバーとして機能する密封部を、出力軸の外面に圧入される筒状の外嵌固定部と、減速機ケーシングの開口部の端面との間でラビリンス隙間を介して対面するフランジ部とからなるスリンガによって形成し、このスリンガに減速機ケーシングの開口部と出力軸との間の空間部に装着したオイルシールのサイドリップ部を装着することにより、シール部品数を減らすことができ、組立てが容易になる。

この発明を適用した２モータ式の自動車用減速機付きモータ駆動装置の実施形態を示す横断平面図である。 この発明に係る２モータ式の自動車用減速機付きモータ駆動装置を使用する電気自動車の一例を示す概略平面図である。 図１の実施形態の減速機の歯車列を軸方向から見た端面図である。 図１の減速機の拡大横断平面図である。 図１の減速機の出力軸を引出す開口部の部分を示す拡大横断平面図である。 この発明を適用した減速機の出力軸を引出す開口部の部分の別例を示す拡大横断平面図である。 この発明を適用した減速機の出力軸を引出す開口部の部分の別例を示す拡大横断平面図である。 この発明を適用した減速機の出力軸を引出す開口部の部分の別例を示す拡大横断平面図である。 この発明を適用した減速機の出力軸を引出す開口部の部分の別例を示す拡大横断平面図である。 この発明を適用した減速機の出力軸を引出す開口部部分の別例を示す拡大横断平面図である。 従来のモータ式の自動車用減速機付きモータ駆動装置を示す横断平面図である。 従来の減速機の出力軸を引出す開口部の部分の一例を示す拡大横断平面図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示す自動車用減速機付きモータ駆動装置Ａは、２基の減速機２Ｌ、２Ｒを左右並列に収容する減速機ケーシング２０を中央にし、その減速機ケーシング２０の左右に２基の電動モータ１Ｌ、１Ｒのモータケーシング３Ｌ、３Ｒを固定配置したものである。

図２に示す電気自動車Ｂは、前輪駆動方式であり、シャーシ４１と、駆動輪としての前輪４２と、後輪４３と、左右の駆動輪をそれぞれに独立に駆動する２モータ式の自動車用減速機付きモータ駆動装置Ａとを備え、２モータ式の自動車用減速機付きモータ駆動装置Ａは、駆動輪である左右の前輪４２の中央位置のシャーシ４１上に搭載され、２モータ式の自動車用減速機付きモータ駆動装置Ａの駆動力は、等速ジョイント１５と中間シャフト１６からなるドライブシャフトを介して左右の駆動輪である前輪４２に伝達される。

なお、２モータ式の自動車用減速機付きモータ駆動装置Ａの搭載形態としては、図２に示す前輪駆動方式の他、後輪駆動方式、四輪駆動方式でもよい。

２モータ式の自動車用減速機付きモータ駆動装置Ａにおける左右の電動モータ １Ｌ、１Ｒは、図１に示すように、モータケーシング３Ｌ、３Ｒ内に収容されている。

モータケーシング３Ｌ、３Ｒは、円筒形のモータケーシング本体３ａＬ、３ａＲと、このモータケーシング本体３ａＬ、３ａＲの外側面を閉塞する外側壁３ｂＬ、３ｂＲとモータケーシング本体３ａＬ、３ａＲの内側には減速機２Ｌ、２Ｒと隔てる内側壁３ｃＬ、３ｃＲからなる。モータケーシング本体３ａＬ、３ａＲの内側壁３ｃＬ、３ｃＲには、モータ軸１２ａを引き出す開口部が設けられている。

電動モータ１Ｌ、１Ｒは、図１に示すように、モータケーシング本体３ａＬ、３ａＲの内周面にステータ１１を設け、このステータ１１に間隔をおいてロータ１２を設けたラジアルギャップタイプのものを使用している。図示していないが、モータの形式は、アキシャルギャップタイプのものでもよい。

ロータ１２は、モータ軸１２ａを中心部に有し、そのモータ軸１２ａはモータケーシング本体３ａＬ、３ａＲの内側壁３ｃＬ、３ｃＲの開口部からそれぞれ減速機２Ｌ、２Ｒ側に引き出されている。モータケーシング本体３ａＬ、３ａＲの開口部とモータ軸１２ａとの間にはシール部材１３が設けられている。

モータ軸１２ａは、モータケーシング本体３ａＬ、３ａＲの内側壁３ｃＬ、３ｃＲと外側壁３ｂＬ、３ｂＲとに転がり軸受１４ａ、１４ｂによって回転自在に支持されている（図１）。

左右並列に設けられた２基の減速機２Ｌ、２Ｒを収容する減速機ケーシング２０は、図１に示すように、中央ケーシング２０ａとこの中央ケーシング２０ａの両側面に固定される左右の側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲの３ピース構造になっている。

減速機ケーシング２０の側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲのアウトボード側の側面と電動モータ１Ｌ、１Ｒのモータケーシング本体３ａＬ、３ａＲの内側壁３ｃＬ、３ｃＲとを、複数のボルト２９によって固定することにより、減速機ケーシング２０の左右に２基の電動モータ１Ｌ、１Ｒが固定配置される（図１）。

中央ケーシング２０ａには、図１に示すように、中央に仕切り壁２１が設けられている。減速機ケーシング２０は、この仕切り壁２１によって左右に２分割され、２基の減速機２Ｌ、２Ｒを収容する独立した左右の収容室が並列に設られている。

減速機２Ｌ、２Ｒは、図１および図４に示すように、左右対称形に設けられ、モータ軸１２ａから動力が伝達される入力歯車２３ａを有する入力歯車軸２３Ｌ、２３Ｒと、この入力歯車２３ａに噛み合う大径歯車２４ａと出力歯車２５ａに噛み合う小径歯車２４ｂを有する中間歯車軸２４Ｌ、２４Ｒと、出力歯車２５ａを有し、減速機ケーシング２０から引き出されて等速ジョイント１５、中間シャフト１６を介して駆動輪に駆動力を伝達する出力軸２５Ｌ、２５Ｒとを備える平行歯車減速機である。左右の各入力歯車軸２３Ｌ、２３Ｒ、中間歯車軸２４Ｌ、２４Ｒ、出力軸２５Ｌ、２５Ｒは、同軸上に配置されている。

減速機２Ｌ、２Ｒの入力歯車軸２３Ｌ、２３Ｒの両端は、中央ケーシング２０ａの仕切り壁２１の左右両面に形成した軸受嵌合穴２７ａと側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲに形成した軸受嵌合穴２７ｂに転がり軸受２８ａ、２８ｂを介して回転自在に支持されている。

入力歯車軸２３Ｌ、２３Ｒのアウトボード側の端部は、側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲに設けた開口部２７ｃから外側に引き出されており、開口部２７ｃと入力歯車軸２３Ｌ、２３Ｒの外側端部との聞にはオイルシール３１を設け、減速機２Ｌ、２Ｒに封入された潤滑油の漏洩および外部からの泥水などの侵入を防止している。
入力歯車軸２３Ｌ、２３Ｒは、中空構造であり、この中空の入力歯車軸２３Ｌ、２３Ｒにモータ軸１２ａが挿入される。入力歯車軸２３Ｌ、２３Ｒとモータ軸１２ａとは、スプライン（セレーションも含む以下同じ）結合されている。

中間歯車軸２４Ｌ、２４Ｒは、外周面に入力歯車２３ａに噛み合う大径歯車２４ａと出力歯車２５ａに噛み合う小径歯車２４ｂを有する段付き歯車である。

この中間歯車軸２４Ｌ、２４Ｒの両端は、中央ケーシング２０ａの仕切り壁２１の両面に形成した軸受嵌合穴３２ａと側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲに形成した軸受嵌合穴３２ｂとに転がり軸受３４ａ、３４ｂを介して支持されている。

出力軸２５Ｌ、２５Ｒは、大径の出力歯車２５ａを有し、中央ケーシング２０ａの仕切り壁２１の両面に形成した軸受嵌合穴３５ａと側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲに形成した軸受嵌合穴３５ｂに転がり軸受３７ａ、３７ｂによって支持されている。

出力軸２５Ｌ、２５Ｒのアウトボード側の端部は、側面ケーシング２０ｂＬ、２ＯｂＲに形成した開口部３５ｃから減速機ケーシング２０の外側に引き出され、引き出された出力軸２５Ｌ、２５Ｒのアウトボード側の端部の外周面に、等速ジョイント１５の外側継手部材１５ａの軸部１５ｂがスプライン結合されている（図１および図５参照）。

出力軸２５Ｌ、２５Ｒに結合された等速ジョイント１５は、中間シャフト１６を介して駆動輪に接続される（図２）。

左右２基の減速機２Ｌ、２Ｒの入力歯車軸２３Ｌ、２３Ｒ、中間歯車軸２４Ｌ、２４Ｒ、出力軸２５Ｌ、２５Ｒは、それぞれ同軸上に配置されている。
減速機２Ｌ、２Ｒの入力歯車軸２３Ｌ、２３Ｒ、中間歯車軸２４Ｌ、２４Ｒ、出力軸２５Ｌ、２５Ｒの歯車の配置は、図３に示すとおりである。図３は、右側の減速機２Ｒを示している。なお、左側の減速機２Ｌの場合でも、配置は同様である。

出力軸２５Ｌ、２５Ｒのアウトボード側の端部は、図１及び図５に示すように、側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲに形成した開口部３５ｃから引出され、開口部３５ｃから引出された出力軸２５Ｌ、２５Ｒの端部に、等速ジョイント１５の外側継手部材１５ａの軸部１５ｂがスプライン結合されている。

減速機ケーシング２０の側面ケーシング２０ｂＬ、２０ｂＲの開口部３５ｃの端面と等速ジョイント１５の外側継手部材１５ａの軸部１５ｂとの聞には、ラビリンスシールを構成する密封部３６を設けている。図５は、右側の側面ケーシング２０ｂＲの開口部３５ｃを部分的に示している。

密封部３６は、図５に示すように、出力軸２５Ｒの外面にスプライン結合された
等速ジョイント１５の外側継手部材１５ａの軸部１５ｂの外面に圧入される筒状の外嵌固定部３８ａと、開口部３５ｃの端面との間でラビリンス隙間を介して対面するフランジ部３８ｂとからなる断面がＬ型の鋼製のスリンガ３８によって形成されている。

スリンガ３８のフランジ部３８ｂには、減速機ケーシング２０の開口部３５ｃの端面方向に延びる複数の円環部３８ｃを形成し、減速機ケーシング２０の開口部３５ｃの端面に、円環部３８ｃが嵌る凹部３８ｄを形成し、円環部３８ｃと凹部３８ｄとの間の隙間がラビリンス隙間を形成するようにしている。

図５に示す実施形態では、出力軸２５Ｒの外面に装着された等速ジョイント１５の外側継手部材１５ａの軸部１５ｂを、出力軸２５Ｒから抜き取った際に、減速機ケーシング２０内に封入された潤滑油が漏れ出さないように、減速機ケーシング２０の開口部３５ｃの内径面と出力軸２５Ｒの外径面との聞にオイルシール４０を装着している。

オイルシール４０は、芯金４０ａと、この芯金４０ａに加硫接着されたシール部材４０ｂとからなる。芯金４０ａは、開口部３５ｃの内径面に圧入される円筒部と、スリンガ３８のフランジ部３８ｂと対面する環状部とからなる断面Ｌ型に形成されている。

シール部材４０ｂには、出力軸２５Ｒの外径面に接触する２つのラジアルリップ４０ｃと、スリンガ３８のフランジ部３８ｂに接触するサイドリップ４０ｄが設けられている。２つのラジアルリップ４０ｃのうち内側にはガータスプリングが装着されて、密封性を向上している。

図６に示す実施形態は、減速機ケーシング２０の開口部３５ｃの端面の外径部に、スリンガ３８のフランジ部３８ｂの外径端面側に延びる延長部３８ｅを設け、この延長部３８ｅとスリンガ３８のフランジ部３８ｂの外径端面との間でもラビリンス隙間が形成されるようにしたものである。延長部３８ｅがスリンガ３８のフランジ部３８ｂを覆うようになり密封性がさらに向上する。

図７に示す実施形態は、図５に示す実施形態の変形例であり、スリンガ３８のフランジ部３８ｂの外径端面に凹溝３８ｆを形成した例である。この実施形態は、凹溝３８ｆに水が溜まるようにすることにより、ラビリンス隙間への水の侵入をより効果的に防止しようとしたものであり、凹溝３８ｆに溜まった水は、遠心力によって弾き飛ばされる。

図８に示す実施形態は、図５に示す実施形態の変形例であり、スリンガ３８のフランジ部３８ｂの外径端面に、駆動輪側に傾斜する面取り３８ｇを形成することにより、フランジ部３８ｂの外径端面に付着した水が、ラビリンス隙間の方に流れないようにして、ラビリンス効果をより向上させた例である。面取り３８ｇは減速機ケーシング２０の開口部３５ｃの端面まで延びている。

図９に示す実施形態は、図５に示す実施形態の変形例であり、スリンガ３８のフランジ部３８ｂに設けた円環部３８ｃと、減速機ケーシング２０の開口部３５ｃの端面に、円環部３８ｃが嵌る凹部３８ｄとを駆動輪側に傾斜する傾斜面にすることにより、フランジ部３８ｂに付着した水がラビリンス隙間の方向に流れないようにして、ラビリンス効果をより向上させた例である。

図１０は、出力軸２５Ｒの端部を中空の雌穴にして、等速ジョイント１５の外側継手部材１５ａの軸部１５ｂを雄軸にした実施形態である。この実施形態は、減速機ケーシングの開口部３５ｃの端面に、等速ジョイント１５の外側継手部材１５ａの外径面に延びる環状部３８ｈを形成し、この環状部３８ｈの内径面と等速ジョイント１５の外側継手部材１５ａの外径面とをラビリンス隙間を介して対向するようにして密封部３６を形成した例である。

また、この図１０の例では、等速ジョイント１５の外側継手部材１５ａの外径面に、複数の環状凹溝３８ｉを形成することにより、水の侵入をより効果的に防止している。

以上の実施形態は、２モータ式の自動車用減速機付きモータ駆動装置Ａを例にして説明したが、１モータ式の自動車用減速機付きモータ駆動装置にも適用することができる。

また、駆動形式はピュアＥＶに限らず、ＨＶ（ハイブリット自動車）やＰＨＶ（プラグインハイブリット自動車）でもよい。

この発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内の全ての変更を含む。

１Ｌ、１Ｒ ：電動モータ
２Ｌ、２Ｒ ：減速機
３Ｌ、３Ｒ ：モータケーシング
３ａＬ、３ａＲ ：モータケーシング本体
３ｂＬ、３ｂＲ ：外側壁
３ｃＬ、３ｃＲ ：内側壁
１１ ：ステータ
１２ ：ロータ
１２ａ ：モータ軸
１３ ：シール部材
１４ａ、１４ｂ ：転がり軸受
１５ ：等速ジョイント
１５ａ ：外側継手部材
１５ｂ ：軸部
１６ ：中間シャフト
２０ ：減速機ケーシング
２０ａ ：中央ケーシング
２０ｂＬ、２０ｂＲ ：側面ケーシング
２１ ：仕切り壁
２３Ｌ、２３Ｒ ：入力歯車軸
２３ａ ：入力歯車
２４Ｌ、２４Ｒ ：中間歯車軸
２４ａ ：大径歯車
２４ｂ ：小径歯車
２５Ｌ、２５Ｒ ：出力軸
２５ａ ：出力歯車
２７ａ、２７ｂ ：軸受嵌合穴
２７ｃ ：開口部
２８ａ、２８ｂ ：転がり軸受
２９ ：ボルト
３１ ：オイルシール
３２ａ、３２ｂ ：軸受嵌合穴
３４ａ、３４ｂ ：転がり軸受
３５ａ、３５ｂ ：軸受嵌合穴
３５ｃ ：開口部
３６ ：密封部
３７ａ、３７ｂ ：転がり軸受
３８ ：スリンガ
３８ａ ：外嵌固定部
３８ｂ ：フランジ部
３８ｃ ：円環部
３８ｄ ：凹部
３８ｅ ：延長部
３８ｆ ：凹溝
３８ｇ ：面取り
３８ｈ ：環状部
３８ｉ ：環状凹溝
４０ ：オイルシール
４０ａ ：芯金
４０ｂ ：シール部材
４０ｃ ：ラジアルリップ
４０ｄ ：サイドリップ
４１ ：シャーシ
４２ ：前輪
４３ ：後輪
Ａ ：自動車用減速機付きモータ駆動装置
Ｂ ：電気自動車

Claims (5)

1. モータの動力を減速して駆動輪に伝達する減速機を減速機ケーシング内に収容し、減速機ケーシングに、減速機と駆動輪とを接続する出力軸を引出すための開口部を設けた自動車用減速機付きモータ駆動装置において、前記減速機ケーシングの開口部と出力軸との間にラビリンスシールを構成する密封部を、出力軸の外面に圧入される筒状の外嵌固定部と、減速機ケーシンーグの開口部の端面との間でラビリンス隙間を介して対面するフランジ部とからなるスリンガによって形成し、前記スリンガのフランジ部に、減速機ケーシングの開口部の端面方向に延びる複数の円環部を形成し、減速機ケーシングの開口部の端面に、円環部が嵌る凹部を形成し、円環部と凹部との間に前記ラビリンス隙間を形成したことを特徴とする自動車用減速機付きモータ駆動装置。
2. 前記スリンガのフランジ部の外径端面に凹溝を形成したことを特徴とする請求項１に記載の自動車用減速機付きモータ駆動装置。
3. 前記スリンガのフランジ部の外径端面に、駆動輪側に傾斜する面取りを形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車用減速機付きモータ駆動装置。
4. 前記減速機ケーシングの開口部と出力軸との間の空間部に、オイルシールを装着 したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の自動車用減速機付きモータ駆動装置。
5. 前記オイルシールに、前記スリンガのフランジ部に摺接するサイドリップ部を設けたことを特徴とする請求項４に記載の自動車用減速機付きモータ駆動装置。
   

Images