JP7126923B2

JP7126923B2 - 動力伝達装置

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Publication number: JP7126923B2
Application number: JP2018203179A
Authority: JP
Inventors: 龍星小林
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2018-10-29
Filing date: 2018-10-29
Publication date: 2022-08-29
Anticipated expiration: 2038-10-29
Also published as: JP2020070821A

Description

本発明は、動力伝達装置に関し、特に、モータによって回転するギヤを備えた動力伝達装置に関する。

従来、自動車等の車両には、ロータ及びステータを有するモータと、モータの回転に伴って回転するギヤとを備えた動力伝達装置が使用されている。

例えば、特許文献１には、ロータ及びステータを有する電動モータと、電動モータのモータ軸の回転に伴って回転する複数のギヤによって構成された減速差動部とを備えた動力伝達装置が記載されている。電動モータ及び減速差動部はハウジング内に収容されており、ハウジングにおいて、電動モータが配置されるモータ室と、減速差動部の各ギヤが配置されるギヤ室との間には隔壁が設けられている。この隔壁には、連通孔が形成されており、ハウジング内に供給された潤滑油は連通孔を介してモータ室とギヤ室との間を移動することが可能となっている。

特開２０１２－１７７４３０号公報

特許文献１に記載の動力伝達装置では、隔壁の連通孔を介して潤滑油がギヤ室とモータ室との間の移動可能とすることにより、モータ室とギヤ室との間で、油量がいずれか一方に偏ることを防止することができる。

しかしながら、潤滑油は、各ギヤの潤滑や電動モータの冷却に必要であるが、一般に電動モータに要する潤滑油量は、ギヤに要する潤滑油量よりも少なくてよく、特許文献１に記載の動力伝達装置では、電動モータの回転時にモータ室に潤滑油が必要以上に流入することがある。モータ室内の潤滑油量が多くなると、電動モータのロータとステータとの間のエアギャップ入り込んだ潤滑油のせん断抵抗によって、スピンロス（駆動損失）が増加してしまうという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、モータ室とギヤ室との間を潤滑油が移動可能な動力伝達装置において、モータ室内の潤滑油量を低減してスピンロスを低減することができる動力伝達装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、モータ室内に配置され、ロータ及びステータを有するモータと、前記モータ室と隣接するするギヤ室内に配置され、前記ロータの回転に伴って回転する一以上のギヤと、を備え、前記モータ室と前記ギヤ室との間で潤滑油が移動可能な動力伝達装置において、前記ギヤは、前記モータ室と近接する位置に配置され、且つ前記ロータと一体回転するモータ軸と同軸上及び／又は前記モータ軸と平行なドライブ軸上に設けられた少なくとも１つの油量調整ギヤを含み、前記油量調整ギヤは、潤滑油に浸漬可能な部位に、軸方向に貫通した一以上の貫通孔を有し、前記貫通孔の内壁面は、前記ギヤ室側から前記モータ室側に向かって開口面積が小さくなるテーパ状であって、かつ径方向外側に凸となる曲面状であることを特徴とする。

この構成によれば、モータの回転によって油量調整ギヤが正転方向又はこれと逆の逆転方向に回転すると、油量調整ギヤの貫通孔が潤滑油に浸漬した際に、貫通孔を通ってモータ室側からギヤ室側へ向かう潤滑油の流れが生じる。モータ室に近接する油量調整ギヤに、このような潤滑油の流れを生じさせることにより、モータ室内の潤滑油をギヤ室に引き込むことができる。これにより、モータのステータとロータとの間のエアギャップに入り込む潤滑油量を低減することができ、エアギャップ内の潤滑油のせん断抵抗によるスピンロスを低減することができる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の動力伝達装置において、前記貫通孔は、前記モータ室側に位置する一方の開口が略円形状であり、他方の開口が略楕円形状であることを特徴とする。

この構成によれば、油量調整ギヤの貫通孔の加工を比較的容易に行うことができる。

本発明に係る動力伝達装置によれば、モータ室内の潤滑油量を低減してスピンロスを低減することができる。

本発明の一実施形態である動力伝達装置の概略図。図１に示す動力伝達装置のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図。図１に示す動力伝達装置のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図。第２のギヤの平面図。図４に示す第２のギヤのＡ－Ａ線に沿う断面図。

図１は、本発明の一実施形態である動力伝達装置の概略図である。本発明の動力伝達装置１０は、例えば、自動車等の車両、好ましくは、電気自動車やハイブリッド車等の電動車両に用いられる。図１は電気自動車に搭載した動力伝達装置１０を上方から見た状態を示している。図２及び図３は動力伝達装置１０の模式図であって、図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図、図３は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。図２及び図３において矢印Ｕｐは車両の上方向、矢印Ｄｎは下方向を示している。

動力伝達装置１０は、ステータ２４及びロータ２５を有するモータ２２と、モータ２２の回転に伴って回転する一以上のギヤ１１，１２，１３，１４とを備える。各ギヤ１１，１２，１３，１４は、ロータ２５と一体となって回転するモータ軸２１と同軸上又はモータ軸２１と平行なドライブ軸１８上に設けられている。本実施形態では、モータ軸２１に設けられた第１のギヤ１１と、第１のギヤ１１に噛み合う第２のギヤ（油量調整ギヤ）１２と、第２のギヤ１２と一体となって回転する第３のギヤ１３と、第３のギヤ１３と噛み合う差動ギヤ１４とを有する。第２のギヤ１２は、軸方向に貫通した貫通孔５０を有している。差動ギヤ１４は、差動装置６０の一部を構成している。なお、図２～図５では、各ギヤの外周部に形成されているギヤ歯の記載を省略している。また、図２ではモータ軸２１及び後述する第１出力軸６１の記載を省略している。

動力伝達装置１０は、さらに、モータ２２、第１のギヤ１１、第２のギヤ１２、第３のギヤ１３及び差動装置６０を収容するハウジング４０を備え、ハウジング４０はその内部に、モータ２２が配設されるモータ室２０と、各ギヤ１１，１２，１３，１４が配設されるギヤ室３０とを有するとともに、モータ室２０とギヤ室３０とを区画する隔壁４２を有する。ハウジング４０内には、図示していない潤滑油供給手段により潤滑油ＯＬが供給される。なお、図３では潤滑油ＯＬの記載を省略している。

モータ室２０とギヤ室３０とは隣接しており、隔壁４２には連通孔４４が形成され、この連通孔４４を介してモータ室２０とギヤ室３０との間を潤滑油ＯＬが移動可能となっている。

モータ２２は、例えば電動モータであって、ステータ２４は、略円筒状に形成されてモータ室２０の内壁面に固定されており、ロータ２５は、ステータ２４の内部に回転自在に設けられている。ロータ２５の回転中心には、モータ室２０からギヤ室３０へ向かって延在する中空構造のモータ軸２１が一体に設けられている。モータ軸２１は、ハウジング４０に装着された図示していない軸受によって回転自在に支持されている。ステータ２４とロータ２５との間に形成されるエアギャップ２６の一部は、潤滑油ＯＬに浸漬されている。

モータ軸２１の一端側には、第１のギヤ１１が一体に設けられており、この第１のギヤ１１には、第１のギヤ１１よりも大径に形成された第２のギヤ１２が噛み合っている。第１のギヤ１１及び第２のギヤ１２は、ギヤ室３０内で最もモータ室２０に近接する位置に配置されている。

第２のギヤ１２は、ギヤ室２０内でモータ軸２１と平行に配設されたドライブ軸１８の一端側に設けられており、第３のギヤ１３はドライブ軸１８の他端部に設けられている。ドライブ軸１８は、ハウジング４０に装着された図示していない軸受によって回転自在に支持されている。既述のとおり、第２のギヤ１２には貫通孔５０が形成されており、この貫通孔５０は、図２に示すように、潤滑油ＯＬに浸漬可能な部位に形成されている。本実施形態では、周方向に等間隔となるように４つの貫通孔５０が形成されている。なお、貫通孔５０の数はこれに限られず、一つ以上であればよいが、周方向に等間隔になるように３つ以上の貫通孔５０が形成されていることが好ましい。

図４は、第２のギヤ１２の平面図であり、図５は、図４に示す第２のギヤ１２のＡ－Ａ線に沿う断面図である。貫通孔５０の内壁面５２は、ギヤ室２０側からモータ室３０側（すなわち、図１及び図５のそれぞれにおいて、左側から右側）に向かって開口面積が小さくなるテーパ状に形成されており、図５に示すように、このテーパ状の内壁面５２は貫通孔５０の周方向の全域に亘って、径方向外側に凸となる曲面状に形成されている。

本実施形態において、貫通孔５０は、モータ室３０側に位置する小径の第１開口５４が、略円形状に形成され、ギヤ室２０側に位置する大径の第２開口５６が略楕円形状に形成されており、第１開口５４の直径Ｄ１は、第２開口５６の長径Ｄ２及び短径Ｄ３よりも小さくなっている。また、本実施形態では、第１開口５４の開口中心と、第２開口５６の開口中心とが、図４に示す平面視で一致している。なお、第１開口５４及び第２開口５６の形状は、これに限られず、適宜変更することができるが、開口形状を楕円形状や円形状とすることで、貫通孔５０の加工を比較的容易に行うことができる。

また、貫通孔５０を有する第２のギヤ１２は、隔壁４２の連通孔４４と対向する位置に配置されることが好ましい。

差動装置６０は、モータ軸２１の駆動力を第１出力軸６１及び第２出力軸６２に配分するように構成されている。本実施形態において、差動装置６０は、モータ軸２１と同軸上にケーシング６３を備え、ケーシング６３の両端部は、ハウジング４０に装着された図示していない軸受に回転自在に支持されている。ケーシング６３の一端側には、第３のギヤ１３と噛み合う差動ギヤ１４が固定されており、ケーシング６３には、第１のギヤ１１、第２のギヤ１２、第３のギヤ１３及び差動ギヤ１４を介してモータ軸２１の駆動力が伝達される。

モータ軸２１の回転は、第１のギヤ１１、第２のギヤ１２、第３のギヤ１３及び差動ギヤ１４によって減速される。すなわち、第１のギヤ１１、第２のギヤ１２、第３のギヤ１３及び差動ギヤ１４は、減速機構を構成しており、この減速機構によりモータ軸２１の回転が高トルク化される。

次に、上述した動力伝達装置１０において、モータ２２が駆動された際の潤滑油ＯＬの流れについて説明する。

モータ２２の回転駆動により第２のギヤ１２が、図４の時計回り方向（正転方向）又は反時計回り方向（逆転方向）に回転すると、潤滑油ＯＬに浸漬した貫通孔５０内に流入した潤滑油ＯＬは、貫通孔５０の内壁面５２の曲面に沿って、第１開口５４から第２開口へ向かって流れる。

すなわち、第２のギヤ１２が正転方向へ回転すると、潤滑油ＯＬ内において、貫通孔５０が図５の白抜き矢印Ｆ１の方向へ移動し、この際に、第１開口５４から貫通孔５０内へ流入した潤滑油ＯＬは、白抜き矢印Ｆ２で示すように、曲面に沿って第２開口５６側へ流れ、第２開口５６から貫通孔５０の外部へ流出する。一方、第２開口５６から貫通孔５０内へ流入した潤滑油ＯＬは、矢印Ｆ３で示すように、貫通孔５０の曲面形状と、第１開口５４から流入した潤滑油ＯＬの流れとによって、再び、第２開口５６側へ戻される。これにより、第１開口５４から貫通孔５０に流入して第２開口から流出される潤滑油ＯＬの流れが生じる。モータ室２０に近接配置された第２のギヤ１２の回転によって、このような潤滑油ＯＬの流れが繰り返し生じることにより、図１の矢印Ｆで示すように、潤滑油ＯＬはモータ室２０からギヤ室３０へ積極的に移動することになる。

第２のギヤが逆転方向に回転した場合には、潤滑油ＯＬ内において、貫通孔５０が図５の黒塗り矢印Ｆ４の方向へ移動し、この際、第１開口５４から貫通孔５０内へ流入した潤滑油ＯＬは、黒塗り矢印Ｆ５で示すように、曲面に沿って第２開口５６側へ流れ、第２開口５６から貫通孔５０の外部へ流出する。一方、第２開口５６から貫通孔５０内へ流入した潤滑油ＯＬは、貫通孔５０の曲面形状と、第１開口５４から流入した潤滑油ＯＬの流れとによって、再び、第２開口５６側へ戻される。これにより、第１開口５４から貫通孔５０に流入して第２開口から流出される潤滑油ＯＬの流れが生じる。モータ室２０に近接配置された第２のギヤ１２の回転によって、このような潤滑油ＯＬの流れが繰り返し生じることにより、図１の矢印Ｆで示すように、潤滑油ＯＬはモータ室２０からギヤ室３０へ積極的に移動することになる。

上述したように、本実施形態の動力伝達装置１０は、モータ２２の駆動により第２のギヤ１２が回転した際に、第２のギヤ１２に形成した貫通孔５０の形状により、モータ室２０側からギヤ室３０側へ向かう潤滑油ＯＬの流れを生じさせることができ、その結果、モータ室２０内の潤滑油ＯＬをギヤ室３０に引き込むことができる。これにより、モータ２２のステータ２４とロータ２５との間のエアギャップ２６に入り込む潤滑油ＯＬ量を低減することができ、エアギャップ２６内の潤滑油ＯＬのせん断抵抗によるスピンロスを低減することができる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、貫通孔５０が形成されるギヤは、ギヤ室２０内において、モータ室２０に近接する位置に配置されたギヤであればよく、例えば、第２のギヤ１２に代えて又は第２のギヤ１２とともに、モータ軸２１と同軸上に配置された第１のギヤ１１に貫通孔５０を設けてもよい。

１０動力伝達装置
１２第２のギヤ（油量調整ギヤ）
１８ドライブ軸
２０モータ室
２１モータ軸
２２モータ
２４ステータ
２５ロータ
３０ギヤ室
４０ハウジング
４２隔壁
４４連通孔
５０貫通孔
５２内壁面
５４第１開口
５６第２開口

Claims

モータ室内に配置され、ロータ及びステータを有するモータと、
前記モータ室と隣接するするギヤ室内に配置され、前記ロータの回転に伴って回転する一以上のギヤと、を備え、
前記モータ室と前記ギヤ室との間で潤滑油が移動可能な動力伝達装置において、
前記ギヤは、前記モータ室と近接する位置に配置され、且つ前記ロータと一体回転するモータ軸と同軸上及び／又は前記モータ軸と平行なドライブ軸上に設けられた少なくとも１つの油量調整ギヤを含み、
前記油量調整ギヤは、潤滑油に浸漬可能な部位に、軸方向に貫通した一以上の貫通孔を有し、
前記貫通孔の内壁面は、前記ギヤ室側から前記モータ室側に向かって開口面積が小さくなるテーパ状であって、かつ径方向外側に凸となる曲面状であることを特徴とする動力伝達装置。
前記貫通孔は、前記モータ室側に位置する一方の開口が略円形状であり、他方の開口が略楕円形状であることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。