JP6994414B2 - 動力装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動車両に設けられる動力装置に関する。

特許文献１には、車両の左車輪及び右車輪を駆動する電動機と、該電動機と左車輪及び右車輪との動力伝達径路上に配置される変速機と、該変速機で変速された出力を左車輪と右車輪とに分配する差動装置と、を備える動力装置が記載されている。この種の動力装置では、電動機を制御するインバータから発生するノイズ電流が車軸に伝達され、車軸がアンテナとなってノイズ（以下、ラジオノイズとも呼ぶ。）が放射されることがある。

このラジオノイズ対策として、例えば特許文献２では、動力伝達機構の軸要素に対して摺接ブラシを配置し、車体に設置することが記載されている。

特開２００２－１０４００１号公報 特開２０１６－１０５６９３号公報

しかしながら、特許文献２に記載のラジオノイズ対策では、摺接ブラシを設けるスペースを別途確保する必要があるとともに、摺接ブラシのメンテナンスが必要であった。

本発明は、メンテナンスが不要で、ノイズの発生を抑制可能な動力装置を提供する。

本発明は、
車両の左車輪及び右車輪を駆動する電動機と、
該電動機を制御する電動機制御装置と、
該電動機と前記左車輪及び前記右車輪との動力伝達径路上に配置される減速機と、
該減速機で変速された出力を前記左車輪と前記右車輪とに分配する差動装置と、
前記電動機、前記減速機及び前記差動装置を収容するケースと、
一端部が前記差動装置に接続され、他端部が前記ケースから延出して前記左車輪に接続される左車軸と、
一端部が前記差動装置に接続され、他端部が前記ケースから延出して前記右車輪に接続される右車軸と、を備える動力装置であって、
前記左車軸及び前記右車軸の少なくとも一方の車軸と前記ケースとの間には、導電性を有する導電部が設けられ、
該導電部は、導電性グリースと、導電性グリース中に設けられた一対の導電性部材と、を備え、
前記一対の導電性部材の一方は、前記ケースに固定され、
前記一対の導電性部材の他方は、前記一方の導電性部材に径方向で対向するように前記車軸に固定され、
前記導電部は、前記ケースと前記車軸との間に離間して配置された第１オイルシール及び第２オイルシールをさらに備え、
前記導電性グリース及び前記一対の導電性部材は、前記第１オイルシールと前記第２オイルシールとの間の空間に設けられている。

本発明によれば、ケースと車軸との間には、導電性を有する導電部が設けられているので、電動機制御装置から発生するノイズが放射されるのを防ぐことができる。また、車軸は減速機によって回転が減速されているため、フリクションの影響を低減できる。さらに、導電部を、いずれも導電性を有する導電性グリース及び一対の導電性部材を用いることで、確実にノイズ電流を車軸からケースに伝達することができる。

本発明の動力装置が搭載される車両の一部分の概略を示す概略図である。 本発明の一実施形態の動力装置の断面図である。 図２の動力装置に内装される導電部の断面図である。

先ず、本発明の動力装置１が搭載される車両Ｖについて図１を参照しながら説明する。
車両Ｖは、電動機２を駆動源とするものであり、前輪駆動装置や後輪駆動装置としてハイブリッド車、電気自動車などの電動車両に設けられる。図１に示すように、車両ＶにはバッテリＢ及び動力装置１が搭載され、バッテリＢと電動機２とが電動機２を制御するインバータＩＮＶを介して電気的に接続され、電動機２と左車輪ＷＬ及び右車輪ＷＲとが変速機５及び差動装置６を介して機械的に接続されている。

［動力装置］
以下、本発明に係る動力装置１の一実施形態を図２に基づいて説明する。
図２中、符号３Ａ、３Ｂは、それぞれ左右の車輪ＷＬ、ＷＲに連結された左右の車軸であり、車幅方向に沿って同軸上に配置されている。動力装置１のケース４は全体が略円筒状に形成され、その内部には、車両駆動用の電動機２と、電動機２の駆動回転を減速する変速機５と、変速機５で減速された駆動回転を左右の車軸３Ａ、３Ｂに分配する差動装置６と、が配置されている。

ケース４は、電動機２を収容する第１ケース４１と、変速機５及び差動装置６を収容する第２ケース４２と、を備える。第１ケース４１と第２ケース４２の境界部には隔壁４３が設けられ、この隔壁４３によって第１ケース４１の内部空間と第２ケース４２の内部空間が仕切られている。ケース４の底部は、潤滑油を貯留する貯留部４４として機能し、符号Ｌで示す油面レベルまで潤滑油が貯留される。

［電動機］
電動機２は、第１ケース４１の内周部に固定されるステータ２１と、ステータ２１の内周側に回転可能に配置されるロータ２２と、を備える。ロータ２２の内周部には、左車軸３Ａの外周を囲繞するロータ軸２３が結合され、このロータ軸２３が左車軸３Ａと同軸上に相対回転可能となるように第１ケース４１の端部壁４１ａと隔壁４３に軸受２４、２５を介して支持されている。また、左車軸３Ａ及びロータ軸２３の一端側は、隔壁４３を貫通して第２ケース４２内に延出し、左車軸３Ａの他端側は、第１ケース４１の端部壁４１ａを貫通してケース４の外側方に延出している。電動機２は、ケース４の外部に設けられたインバータＩＮＶと電気的に接続されている。

［変速機］
変速機５は、電動機２と機械的に接続される第１ギヤ５１と、該第１ギヤ５１と同一の回転軸心を有し、差動装置６の差動ケース６１と機械的に接続される第２ギヤ５２と、第１ギヤ５１及び第２ギヤ５２と噛み合う複数のピニオンギヤ５３と、複数のピニオンギヤ５３を自転可能かつ公転不能に支持するピニオンホルダ５４と、を備え、第１ギヤ５１から電動機２の駆動回転が入力されると、ピニオンギヤ５３及び第２ギヤ５２を介して減速された駆動回転が差動装置６の差動ケース６１に出力される。

第１ギヤ５１は、外歯車からなり、ロータ軸２３に一体に形成されている。ピニオンギヤ５３は、外歯車からなる大径ギヤ５３ａと、外歯車からなる小径ギヤ５３ｂと、大径ギヤ５３ａ及び小径ギヤ５３ｂを一体回転可能に支持するピニオンシャフト５３ｃと、を備える。大径ギヤ５３ａは、ピニオンシャフト５３ｃの電動機２側に結合され、第１ギヤ５１と噛み合う。小径ギヤ５３ｂは、ピニオンシャフト５３ｃの差動装置６側に一体に形成され、第２ギヤ５２と噛み合う。ピニオンシャフト５３ｃは、電動機２側の端部が隔壁４３に軸受５５を介して回転可能に支持され、差動装置６側の端部がピニオンホルダ５４のピニオンギヤ支持部５４ａに軸受５６を介して回転可能に支持されている。

本実施形態の変速機５は、例えば３つのピニオンギヤ５３を備え、３つのピニオンギヤ５３が、第１ギヤ５１を中心として周方向に等間隔（１２０°間隔）で配置されている。

第２ギヤ５２は、ギヤ部５２ａが内歯車からなり、ピニオンギヤ５３の小径ギヤ５３ｂと噛み合う。第２ギヤ５２は、ギヤ部５２ａからピニオンホルダ５４（ピニオンギヤ支持部５４ａ）の外周側を跨いで差動装置６側に延出する接続部５２ｂを備え、この接続部５２ｂがスプラインなどの接続手段を介して差動装置６の差動ケース６１と機械的に接続されている。

ピニオンホルダ５４は、軸受５６を介してピニオンギヤ５３のピニオンシャフト５３ｃを回転可能に支持する３つのピニオンギヤ支持部５４ａと、隔壁４３に固定される３つの固定部５４ｂと、ピニオンホルダ５４の中心部（ピニオンギヤ支持部５４ａ及び固定部５４ｂの内径側）に形成された円筒部５４ｃと、を備える。

ピニオンギヤ支持部５４ａは、差動装置６の差動ケース６１と機械的に接続される第２ギヤ５２と、ピニオンギヤ５３の小径ギヤ５３ｂと、の噛合部Ｍよりも差動装置６の差動ケース６１側に配置されている。これにより、一端側が軸受５５を介して隔壁４３で支持されるピニオンシャフト５３ｃの他端側を軸受５６を介してピニオンギヤ支持部５４ａで支持することにより、ピニオンギヤ５３を両持ち状態で適切に支持することが可能になる。

３つの固定部５４ｂは、周方向において隣接するピニオンギヤ支持部５４ａの中間部に位置しており、それぞれがボルト５７を介して隔壁４３に締結される。これにより、隔壁４３は、ピニオンシャフト５３ｃの支持部材とピニオンホルダ５４の支持部材に兼用される。

円筒部５４ｃは、軸受６５を介して差動ケース６１の一端側を回転可能に支持している。これにより、ピニオンホルダ５４は、ピニオンギヤ５３の支持部材と差動ケース６１の支持部材に兼用される。

［差動装置］
差動装置６は、第２ギヤ５２から差動ケース６１に入力される駆動回転を左右の車軸３Ａ、３Ｂに分配しつつ、左右の車軸３Ａ、３Ｂの回転差を許容するために、差動ケース６１、差動ピニオンシャフト６２、差動ピニオンギヤ６３及び左右のサイドギヤ６４Ａ、６４Ｂを備える。

差動ケース６１は、差動ピニオンシャフト６２、差動ピニオンギヤ６３及び左右のサイドギヤ６４Ａ、６４Ｂを収容する球状の差動ケース本体６１ａと、差動ケース本体６１ａの外周部から径方向に延びて第２ギヤ５２と機械的に接続される入力プレート６１ｂと、差動ケース本体６１ａの両側部から軸方向に延びる左右の延出部６１ｃ、６１ｄと、を備える。一方の延出部６１ｃは、内周部で左車軸３Ａを回転自在に支持するとともに、外周部が軸受６５を介してピニオンホルダ５４で回転可能に支持されている。また、他方の延出部６１ｄは、内周部で右車軸３Ｂを回転自在に支持するとともに、外周部が軸受６６を介して第２ケース４２の端部壁４２ａで回転可能に支持されている。軸受６６は、第２ギヤ５２の回転に伴って掻き上げられた貯留部４４の潤滑油が供給されることで、潤滑性能が維持されている。

差動ピニオンシャフト６２は、差動ケース本体６１ａに車軸３Ａ、３Ｂと直交する方向を向いて支持されており、差動ケース本体６１ａの内部で傘歯車からなる２つの差動ピニオンギヤ６３を回転可能に支持している。つまり、差動ピニオンシャフト６２は、差動ケース６１の回転に応じて差動ピニオンギヤ６３を公転させつつ、差動ピニオンギヤ６３の自転を許容している。

左右のサイドギヤ６４Ａ、６４Ｂは、傘歯車からなり、差動ピニオンギヤ６３に対して両側方から噛み合うように差動ケース本体６１ａの内部に回転可能に支持されるとともに、スプラインなどの接続手段を介して左右の車軸３Ａ、３Ｂと機械的に接続されている。差動ピニオンギヤ６３が自転せずに公転している状態、例えば、直進走行時には、左右のサイドギヤ６４Ａ、６４Ｂが等速で回転し、その駆動回転が左右の車軸３Ａ、３Ｂに伝達される。また、カーブ走行時や右左折時には、差動ピニオンギヤ６３が自転することにより、左右のサイドギヤ６４Ａ、６４Ｂが相対回転し、左右の車軸３Ａ、３Ｂの回転差が許容される。

左車軸３Ａは、一端部が第１ケース４１の端部壁４１ａに設けられた軸受２６によって回転自在に支持され、他端部が差動ケース６１の延出部６１ｃに回転自在に支持される。また、左車軸３Ａと端部壁４１ａとの間には、軸受２６よりもさらに外側に、後述する導電部７０が設けられている。また、右車軸３Ｂと端部壁４２ａとの間にも後述する導電部７０が設けられている。

このように構成された動力装置１においては、上記したように、電動機２を制御するインバータＩＮＶから発生するノイズ電流が左右の車軸３Ａ、３Ｂに伝達され、左右の車軸３Ａ、３Ｂがアンテナとなってラジオノイズが放射されることがある。そこで動力装置１にはラジオノイズ対策が施されている。以下、動力装置１のラジオノイズ対策について説明する。

［ラジオノイズ対策］
動力装置１には、図２に示すように、左車軸３Ａとケース４の端部壁４１ａとの間、及び右車軸３Ｂとケース４の端部壁４２ａとの間に、導電性を有する導電部７０が設けられている。導電部７０は、それ自体の導電性により左車軸３Ａ又は右車軸３Ａに伝達されたノイズ電流をケース４に帰還させ、左右の車軸３Ａ、３Ｂからの放射ノイズを抑制するものである。なお、以下の説明では、右車軸３Ａとケース４の端部壁４２ａとの間に設けられた導電部７０について詳細に説明し、同一の構造を有する左車軸３Ａとケース４の端部壁４１ａとの間に設けられた導電部７０についての説明は省略する。

導電部７０は、図３に示すように、ケース４の端部壁４２ａと右車軸３Ｂとの間に離間して配置された内側オイルシール７１及び外側オイルシール７２と、内側オイルシール７１と外側オイルシール７２との間の空間に封入された導電性グリース７３と、導電性グリース７３中に設けられた一対の外周側導電性部材７４及び内周側導電性部材７５と、を有する。

内側オイルシール７１は、いわゆる２液分離型のオイルシールであって、軸受６６に近接して配置されている。内側オイルシール７１は、略Ｔ字形状の芯金９１と、芯金９１を被覆し、芯金９１を挟んで配置された一対の主リップ９２ａ、９２ｂを備える弾性部材９２と、主リップ９２ａ、９２ｂの外周面にそれぞれ装着される一対のガータースプリング９３ａ、９３ｂと、から構成される。内側オイルシール７１では、ガータースプリング９３ａ、９３ｂにより、主リップ９２ａ、９２ｂが右車軸３Ｂに対して径方向へ締め付けられている。

外側オイルシール７２は、略Ｌ字形状の芯金９４と、芯金９４を被覆し、主リップ９５ａ及び副リップ９５ｂを備える弾性部材９５と、主リップ９５ａの外周面に装着されるガータースプリング９６と、から構成され、軸方向において内側オイルシール７１よりも外側に配置されている。外側オイルシール７２では、ガータースプリング９６により、主リップ９５ａが右車軸３Ｂに対して径方向へ締め付けられている。

内側オイルシール７１及び外側オイルシール７２で封止されたケース４の端部壁４２ａと右車軸３Ｂとの間の空間には導電性グリース７３が充填されている。したがって、右車軸３Ｂから導電性グリース７３を介してケース４にノイズ電流が伝達され、右車軸３Ｂからの放射ノイズが抑制される。

ここで、内側オイルシール７１を２液分離型のオイルシールとすることで、第２ギヤ５２の回転に伴って掻き上げられた貯留部４４の潤滑油が、軸受６６を通って導電性グリース７３と混ざるのを防止できる。これにより、導電部７０の導電性能が劣化するのを抑制できる。

また、導電性グリース７３中には、端部壁４２ａに設けられた外周側導電性部材７４と、右車軸３Ｂに設けられた内周側導電性部材７５とが、僅かな隙間を介して径方向で対向するように配置されている。外周側導電性部材７４及び内周側導電性部材７５は、いずれも銅製のサークリップである。

外周側導電性部材７４及び内周側導電性部材７５をいずれも導電率の高い銅製とすることで、より確実にノイズ電流を右車軸３Ｂからケース４に伝達することができる。また、外周側導電性部材７４及び内周側導電性部材７５をいずれもサークリップとすることで、それぞれ端部壁４２ａ及び右車軸３Ｂに設けられた溝部に容易に嵌合させることができ、組立が容易となる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
動力装置１は、掻き上げ式の潤滑方式に代えて、若しくは、掻き上げ式の潤滑方式とともに、オイルポンプを用いた強制潤滑方式を採用してもよい。

本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。

（１） 車両（車両Ｖ）の左車輪（左車輪ＷＬ）及び右車輪（右車輪ＷＲ）を駆動する電動機（電動機２）と、
該電動機を制御する電動機制御装置（インバータＩＮＶ）と、
該電動機と前記左車輪及び前記右車輪との動力伝達径路上に配置される変速機（変速機５）と、
該変速機で減速された出力を前記左車輪と前記右車輪とに分配する差動装置（差動装置６）と、
前記電動機、前記変速機及び前記差動装置を収容するケース（ケース４）と、
一端部が前記差動装置に接続され、他端部が前記ケースから延出して前記左車輪に接続される左車軸（左車軸３Ａ）と、
一端部が前記差動装置に接続され、他端部が前記ケースから延出して前記右車輪に接続される右車軸（右車軸３Ｂ）と、を備える動力装置（動力装置１）であって、
前記左車軸及び前記右車軸の少なくとも一方の車軸と前記ケースとの間には、導電性を有する導電部（導電部７０）が設けられ、
該導電部は、導電性グリース（導電性グリース７３）と、導電性グリース中に設けられた一対の導電性部材（外周側導電性部材７４、内周側導電性部材７５）と、を備え、
前記一対の導電性部材の一方（外周側導電性部材７４）は、前記ケースに固定され、
前記一対の導電性部材の他方（内周側導電性部材７５）は、前記一方の導電性部材に径方向で対向するように前記車軸に固定されている、動力装置。

（１）によれば、ケースと車軸との間には、導電性を有する導電部が設けられているので、電動機制御装置から発生するノイズが放射されるのを防ぐことができる。また、車軸は減速機によって回転が減速されているため、フリクションの影響を低減できる。さらに、導電部を、いずれも導電性を有する導電性グリース及び一対の導電性部材を用いることで、確実にノイズ電流を車軸からケースに伝達することができる。

（２） （１）に記載の動力装置であって、
導電部は、前記ケースと前記車軸との間に離間して配置された第１オイルシール（内側オイルシール７１）及び第２オイルシール（外側オイルシール７２）をさらに備え、
前記導電性グリース及び前記一対の導電性部材は、前記第１オイルシールと前記第２オイルシールとの間の空間に設けられている、動力装置。

（２）によれば、導電部は、ケースと車軸との間に離間して配置された第１オイルシール及び第２オイルシールをさらに備え、導電性グリース及び一対の導電性部材は、第１オイルシールと第２オイルシールとの間の空間に設けられているので、ケース内の潤滑油と導電性オイルシールとが混ざるのを防止でき、導電部の導電性能が劣化するのを抑制できる。
（３） （１）又は（２）に記載の動力装置であって、
前記一対の導電性部材は、銅製である、動力装置。

（３）によれば、一対の導電性部材が導電率の高い銅製であるので、より確実にノイズ電流を車軸からケースに伝達することができる。

（４） （１）～（３）のいずれか１項に記載の動力装置であって、
前記一対の導電性部材は、サークリップである、動力装置。

（４）によれば、一対の導電性部材がサークリップであるので、組付けを容易に行うことができる。

１ 動力装置
２ 電動機
３Ａ 左車軸
３Ｂ 右車軸
４ ケース
５ 変速機
６ 差動装置
７１ 内側オイルシール（第１オイルシール）
７２ 外側オイルシール（第２オイルシール）
７３ 導電性グリース
７４ 外周側導電性部材（導電性部材）
７５ 内周側導電性部材（導電性部材）
ＩＮＶ インバータ（電動機制御装置）
ＷＬ 左車輪
ＷＲ 右車輪

Claims (3)

1. 車両の左車輪及び右車輪を駆動する電動機と、
   該電動機を制御する電動機制御装置と、
   該電動機と前記左車輪及び前記右車輪との動力伝達径路上に配置される減速機と、
   該減速機で変速された出力を前記左車輪と前記右車輪とに分配する差動装置と、
   前記電動機、前記減速機及び前記差動装置を収容するケースと、
   一端部が前記差動装置に接続され、他端部が前記ケースから延出して前記左車輪に接続される左車軸と、
   一端部が前記差動装置に接続され、他端部が前記ケースから延出して前記右車輪に接続される右車軸と、を備える動力装置であって、
   前記左車軸及び前記右車軸の少なくとも一方の車軸と前記ケースとの間には、導電性を有する導電部が設けられ、
   該導電部は、導電性グリースと、導電性グリース中に設けられた一対の導電性部材と、を備え、
   前記一対の導電性部材の一方は、前記ケースに固定され、
   前記一対の導電性部材の他方は、前記一方の導電性部材に径方向で対向するように前記車軸に固定され、
   前記導電部は、前記ケースと前記車軸との間に離間して配置された第１オイルシール及び第２オイルシールをさらに備え、
   前記導電性グリース及び前記一対の導電性部材は、前記第１オイルシールと前記第２オイルシールとの間の空間に設けられている、動力装置。
2. 請求項１に記載の動力装置であって、
   前記一対の導電性部材は、銅製である、動力装置。
3. 請求項１又は２に記載の動力装置であって、
   前記一対の導電性部材は、サークリップである、動力装置。

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