WO2012014634A1 - 電気自動車用減速差動装置 - Google Patents

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gear
reduction
electric vehicle
output shaft
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理之 冨加見
阿部　克史
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Ntn株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a reduction differential for an electric vehicle using a motor as a drive source, and is particularly advantageous in that it is reduced in size and weight, thereby reducing restrictions on layout and extending a travel distance per charge.
  • What is conventionally known as a reduction gear differential for automobiles is composed of a combination of an electric motor, a planetary gear type reduction gear, a planetary gear type differential gear, and a lubricating means.
  • the speed reducer includes an input shaft that is integrated with an output shaft of the electric motor, and the differential device includes a 2-output shaft that receives the speed reduction output of the speed reducer as an input and is coaxially opposed.
  • the two output shafts are configured to distribute and output the rotation corresponding to the difference in load acting on the left and right wheels (Patent Documents 1 and 2).
  • the electric speed reducer is provided in an electric vehicle because the electric motor is reduced in size and weight and rotates at high speed, so that it is necessary to reduce the speed and transmit it to the wheels.
  • the planetary gear mechanism is used for the differential device because the axial length is smaller than that of the bevel gear type and the entire device can be downsized. Further, in order to reduce the size, a structure is adopted in which one of the two output shafts provided in the differential device passes through the inside of the speed reducer input shaft and the motor output shaft.
  • Patent Document 3 a hydraulic pump and an electric motor for driving the hydraulic pump are provided as lubricating means for the reduction differential device.
  • Patent Document 4 In the case of oil bath lubrication, where the amount of lubricating oil supplied is limited, in order to improve the durability of the gear, it is easy to form an oil film by roughening the tooth surfaces of a large number of gears constituting the device. It is also known to do (Patent Document 4).
  • the lubricating oil can be sufficiently supplied to each part.
  • the hydraulic pump since the electric motor that drives the hydraulic pump consumes electric power, it is an undesirable problem for an electric vehicle that wants to extend the travel distance per charge as much as possible.
  • the size and weight of the device can be reduced, layout restrictions can be reduced, and travel per charge can be achieved. It may be possible to increase the distance.
  • the present invention adopts oil bath lubrication as the above-mentioned lubricating means to reduce the size and weight of the apparatus, reduce the restrictions on the layout, extend the travel distance per charge, In both apparatuses, it is an object to realize oil bath lubrication that does not require the addition of special parts as a scraping means.
  • the present invention comprises a combination of an electric motor, a planetary gear type reduction gear, a planetary gear type differential device and a lubricating means, and the reduction gear includes a motor output shaft of the electric motor.
  • An integrated reduction gear input shaft is provided, and the differential device has a reduction output of the reduction gear as an input, and has two output shafts opposed on the same axis, and distributes differential rotation to the two output shafts.
  • the oil bath lubrication is adopted as the lubricating means, and the oil bath lubrication supplies the lubricating oil to the movable parts of the reduction gear and the differential.
  • the lower limit of the oil surface height of the lubricating oil is set to a height obtained by adding 1/4 of the PCD to the lowest point of the PCD of the deceleration side pinion shaft, and the upper limit is also the center of the PCD of the pinion shaft.
  • the structure set to the height of is adopted.
  • One of the two output shafts of the differential device is serrated to the center of the differential sun gear and penetrates the input shaft of the speed reducer and the output shaft of the electric motor.
  • the second output shaft is provided integrally with the differential side carrier, and supports the inner end portion of the first output shaft that protrudes from the serration coupling portion with the differential side sun gear to the differential device.
  • a configuration in which a bearing is provided and an inclined portion having a small diameter on the inner end support bearing side is provided between the serration coupling portion and the inner end support bearing is employed.
  • each carrier is provided with a lubrication hole penetrating in the axial direction
  • the lubricating oil can be easily moved in the axial direction, and necessary parts, particularly the pinion shaft portion supported by each carrier. It becomes easy to guide the lubricant.
  • the lubricating oil can be easily guided to the second output shaft disposed in the vicinity thereof.
  • the supply of lubricating oil to the input shaft support bearing arranged at the end of the reduction gear side of the device tends to be insufficient, but the inner diameter of the speed reduction carrier is set larger than the inner ring outer diameter of the input shaft support bearing By doing so, an oil supply gap is formed between the input shaft and the inner diameter of the carrier. Thereby, the supply path of the lubricating oil from the inside of the reduction gear to the input shaft support bearing is secured.
  • a scraping means for oil bath lubrication a configuration in which a concave portion or a convex portion is provided as a scraping means on the speed reduction side and the differential side carrier, which are essential members of the speed reducer and the differential device, is adopted. Since the concave portion or the convex portion is configured to be submerged in the lubricating oil, the number of members is not increased, and the above-described merit due to the oil bath lubrication is not impaired.
  • the lubricant can be moved in the axial direction, and the lubricant can be reliably supplied to a portion requiring lubrication.
  • the inner end bearing is better lubricated by providing an inclined portion having a small diameter on the inner end support bearing side between the serration coupling portion of the first output shaft and the inner end support bearing.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of Embodiment 1.
  • FIG. It is a partially expanded sectional view of FIG. It is a partial expanded sectional view of FIG. 2A.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line X1-X1 in FIG. It is a front view of the deceleration side sun gear. It is sectional drawing of the X2-X2 line
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line X4-X4 of FIG. It is a front view of a differential side sun gear.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line X6-X6 in FIG. 8A. It is a front view of a differential side carrier auxiliary member.
  • FIG. 9B is a sectional view taken along line X7-X7 in FIG. 9A. It is an expanded sectional view of a deceleration side pinion shaft. It is an expanded sectional view of a differential side pinion shaft. 2 is an exploded cross-sectional view of a main part of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view showing a part of a gear according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view showing a part of a gear according to Embodiment 2.
  • the electric vehicle deceleration differential apparatus includes an electric motor 11 and a planetary gear type speed reducer 12 that is arranged coaxially with the electric motor 11 in the axial direction.
  • the planetary gear type differential device 13 arranged in the axial direction coaxially with the speed reducer 12 and the oil bath lubrication means 14 common to the speed reducer 12 and the differential device 13.
  • the casing 15 in which these devices are stored is a combination of a motor casing 15a in which the electric motor 11 is stored, a reduction differential casing 15b in which the reduction gear 12 and the differential device 13 are stored, and a casing lid 15c.
  • a motor casing 15a in which the electric motor 11 is stored
  • a reduction differential casing 15b in which the reduction gear 12 and the differential device 13 are stored
  • a casing lid 15c One end portion of the motor casing 15a is opened, and the open end is closed by the deceleration differential casing 15b.
  • One end of the deceleration differential casing 15b is also opened, and the open end is closed by a casing lid 15c.
  • the electric motor 11 includes a stator 16 fixed to the inner peripheral surface of the motor casing 15a, and a rotor 19 integrally attached to a motor output shaft 17 and a core 18 on the inner diameter side thereof.
  • the motor output shaft 17 is hollow, its outer end is supported by an output shaft support bearing 21 interposed between the motor casing 15a and the inner end is inserted into the center of the speed reducer 12.
  • the output shaft support bearing 21 is a deep groove ball bearing with a seal.
  • a portion of the motor output shaft 17 inserted into the speed reducer 12 is a speed reducer input shaft 22.
  • the portion of the speed reducer input shaft 22 is supported by an input shaft support bearing 23 interposed between the speed reducer differential casing 15b.
  • the input shaft support bearing 23 is also constituted by a deep groove ball bearing.
  • the speed reducer 12 has a speed reducing sun gear 27 (see FIG. 3) integrally provided on the outer peripheral surface of the tip of the speed reducer input shaft 22, and is coaxial with the inner diameter surface of the speed reducing differential casing 15b on the outer diameter side.
  • the fixed reduction side ring gear 28, the reduction side pinion gear 29 and the reduction side carrier 32 (see FIG. 1) interposed at equal intervals in three locations in the circumferential direction between the sun gear 27 and the ring gear 28.
  • the reduction side pinion gear 29 meshes with the sun gear 27 and the ring gear 28.
  • the pinion gear 29 is supported by a reduction pinion shaft 31 via a needle roller bearing 33 (see FIG. 3).
  • One end of the pinion shaft 31 is inserted into and supported by the reduction carrier 32.
  • the reduction ring gear 28 is positioned and fixed by applying a side surface thereof to a stepped portion 34 (see FIG. 1) formed on the inner surface of the reduction differential casing 15b.
  • the deceleration side pinion gear 29 is provided with a lubrication hole 38 penetrating in the axial direction at a three-divided position around the shaft hole 37 as shown in FIGS. 3, 4A, and 4B.
  • Each lubricating hole 38 is formed by a long hole curved in the circumferential direction.
  • the lubrication hole 38 has a function of reducing the weight of the pinion gear 29 as well as a function of forming a passage hole for the lubricating oil that has been scraped up and bounced off by oil bath lubrication.
  • the lubrication hole 38 is formed to a size that can maximize the above function within a range in which the strength of the pinion gear 29 is maintained.
  • the function of the lubrication hole 38 is the same as that of other members described later (the lubrication hole 45 of the speed reduction side carrier 32, the lubrication hole 56 of the differential side sun gear 51, the lubrication hole 65 of the differential side carrier 54, and the difference. The same applies to the lubrication hole 74) of the moving side carrier auxiliary member 70.
  • the speed reducing carrier 32 has a radial clearance h around the speed reducer input shaft 22 between the closed surface of the speed reducing differential casing 15b facing the open end of the motor casing 15a and the speed reducing pinion gear 29 (see FIG. 2A)).
  • the deceleration side carrier 32 is formed by an annular plate having a constant center hole 39, and the rotation radius thereof is the oil level L of the lubricating oil stored on the inner bottom surface of the deceleration differential casing 15b. (See FIG. 1) The following size is set.
  • Each lubricating hole 45 is formed by a long hole curved in the circumferential direction. Further, at three locations facing the outer diameter side of each lubrication hole 45, convex portions 46 are respectively provided outward from the outer peripheral edge in the axial direction (in the direction of the differential device 13). As will be described later, the convex portion 46 is coupled to the differential ring gear 49 and has a function of scooping up the lubricating oil during rotation, and constitutes a part of the oil bath lubricating means 14 described above. .
  • a step with a constant width along the periphery of the center hole 39 is formed on the surface of the speed reducing carrier 32 facing the closing surface of the speed reducing differential casing 15b (the radial surface closing the open end of the motor casing 15a).
  • a portion 40 (see FIGS. 2A and 5A) is provided, and a thrust bearing 47 using needle rollers is attached to the stepped portion 40. The thrust bearing 47 is brought into contact with the closing surface of the deceleration differential casing 15b, so that the thrust force acting on the deceleration carrier 32 is received and the deceleration carrier 32 is smoothly rotated.
  • the input shaft support bearing 23 is provided at a position closer to the electric motor 11 side than the thrust bearing 47, the lubricating oil is supplied to the bearing 23 by the center hole 39 of the deceleration side carrier 32 and the thrust bearing 47. Care must be taken not to interfere.
  • the inner diameter of the carrier 32 and the inner diameter of the thrust bearing 47 it is necessary to set the inner diameter of the carrier 32 and the inner diameter of the thrust bearing 47 to be larger than the outer diameter of the inner ring 23 b constituting the input shaft support bearing 23.
  • the inner diameter of the carrier 32 and the inner diameter of the thrust bearing 47 are set to be equal to or larger than the inner diameter of the outer ring 23a of the bearing 23. The clearance h is secured.
  • An oil sump recess 85 is provided in the pinion shaft 31 that supports the deceleration side pinion gear 29 (see FIGS. 2A and 10A).
  • the oil sump recess 85 is provided by forming an axial through hole in the pinion shaft 31, opening one end face thereof, and closing the other end face with a plug 86.
  • a large-diameter groove 87 is formed in the inner peripheral surface of the oil sump recess 85, and a radial oil hole 88 opened in the outer-diameter surface of the pinion shaft 31 is provided in the large-diameter groove 87.
  • the outer diameter surface of the pinion shaft 31 is a rolling surface of the needle roller bearing 33.
  • the oil sump recess 85 may be formed by providing a hole that is closed at one end instead of closing the through hole with the plug 86.
  • a radial pin hole 89 is provided outside the plug 86.
  • a pin 44 a (see FIG. 2A) is inserted into the pin hole 89 from the screw hole 43, and the pin 44 a is fixed by a set screw 44 b screwed into the screw hole 43.
  • the differential device 13 is provided coaxially with the speed reducer 12 inside the reduction differential casing 15b, and is provided coaxially with the differential side ring gear 49 and the inner diameter side thereof.
  • the constituent members are a differential side sun gear 51, a double pinion type differential side pinion gear 52a, 52b interposed between the ring gear 49 and the sun gear 51, and a differential side pinion shaft of these pinion gears 52a, 52b.
  • This is a differential carrier 54 that supports 53a and 53b.
  • the inner end of the first output shaft 35 passes through the shaft hole 55 (see FIG. 7A) of the differential-side sun gear 51 and is serrated.
  • the outer end portion of the first output shaft 35 is penetrated by the speed reducer input shaft 22 and the motor output shaft 17 integral therewith, and is connected to the motor casing via an outer end support bearing 57 (see FIG. 1) formed of a deep groove ball bearing. Supported by 15a.
  • the outer end portion of the first output shaft 35 protrudes outside from the motor casing 15a.
  • the second output shaft 36 is provided integrally with the first output shaft 35 at the center of the differential carrier 54 and protrudes in the opposite direction to the first output shaft 35.
  • the differential ring gear 49 includes a disc portion 49a (see FIG. 2A) provided coaxially on the outer periphery of the first output shaft 35 with a radial gap, and an outer peripheral edge of the disc portion 49a.
  • a peripheral edge 49b that is bent outward (in the axial direction and in the direction in which the second output shaft 36 protrudes) is provided.
  • the other end portion of the speed reduction pinion shaft 31 is inserted and supported in the disc portion 49a, and the convex portion 46 of the speed reduction side carrier 32 is inserted into the coupling hole 46a (see FIG. 1) of the disc portion 49, thereby reducing the speed reduction side.
  • the carrier 32 and the differential side ring gear 49 are connected. As a result, the deceleration output resulting from the revolution of the deceleration side pinion gear 29 is transmitted to the differential side ring gear 49.
  • the lubricating hole 56 is also a long hole curved in the circumferential direction.
  • the above-described double pinion type pinion gears 52a and 52b are gears having the same number of teeth and the same size. As shown in FIG. 6, while meshing with each other, one pinion gear 52a has a larger PCD than the other pinion gear 52b and meshes with the ring gear 49, and the pinion gear 52b with the smaller PCD meshes with the sun gear 51.
  • the second output shaft support bearing 61 has a seal member 96 attached to the end facing the outside of the casing lid 15c, and a seal member is not attached to the opposite surface.
  • This is a deep groove ball bearing with a so-called one-side seal.
  • An O-ring 97 is interposed between the outer ring and the casing lid 15c to seal the portion.
  • the bearing also serves as a sealing function, and the length in the width direction can be reduced.
  • an inclined portion 98 having a small diameter on the inner end support bearing 63 side is provided.
  • the inclined portion 87 has a function of guiding the lubricating oil dropped between the serration coupling portion 30 and the inner end support bearing 63 to the inner end support bearing 63 side.
  • the inner end support bearing 63 is constituted by, for example, a shell needle roller bearing. Since this bearing has flanges bent toward the inner diameter side on both side edges of the outer ring, lubricating oil can be stored inside thereof.
  • a second output shaft support bearing 61 formed of a deep groove ball bearing is interposed between the outer diameter surface of the center boss portion 59 and the casing lid 15c (see FIGS. 1 and 2A).
  • the second output shaft support bearing 61 is also a support bearing for the differential carrier 54. Further, the inner end portion of the first output shaft 35 is inserted into the bearing recess 62, and the inner end portion is supported so as to be relatively rotatable via an inner end portion support bearing 63 formed of a needle roller bearing.
  • the disk portion 58 is provided with shaft holes 64a and 64b on a certain PCD corresponding to the positions of the pinion shafts 53a and 53b (see FIGS. 8A and 8B). Further, between the small diameter PCD and the center boss portion 59, lubrication holes 65 are provided at four equal intervals in the circumferential direction. These lubricating holes 65 are also formed by curved long holes.
  • a scooping convex portion 66 protruding in the direction facing the inside of the differential 13 is provided between the shaft holes 64a on the large-diameter PCD along the outer periphery of the disc portion 58.
  • a fitting and fixing projection 67 is provided on the tip surface of the convex portion 66.
  • the differential carrier 54 has a disk portion 58 interposed between the casing lid 15c and a gear group such as the differential pinion gears 52a and 52b.
  • the pinion shafts 53a and 53b are inserted into the pinion gears 52a and 52b via double-row needle roller bearings 68a and 68b (see FIG. 6).
  • the outer ends of the pinion shafts 53a and 53b are inserted into and supported by the shaft holes 64a and 64b of the carrier 54, respectively.
  • These pinion shafts 53a and 53b are also provided with oil sump recesses 91 similar to those of the speed reducer 12 (see FIG. 10B).
  • the oil sump recess 91 is provided on one end surface of the pinion shafts 53a and 53b (the surface facing the casing lid 15c), and the other end surface is closed by a plug 92.
  • a large-diameter groove 93 is formed on the inner peripheral surface of the oil sump recess 91, and two oil holes 94 are provided in the large-diameter groove 93 that are open to the outer diameter surfaces of the pinion shafts 53 a and 53 b.
  • the two oil holes 94 respectively correspond to the rolling surfaces of the double row needle roller bearings 68a and 68b.
  • the oil reservoir recess 91 may be formed by providing a hole that is closed at one end instead of closing the through hole with the plug 92. On the outside of the plug 92, a radial pin hole 95 is provided.
  • the differential side carrier auxiliary member 70 of the annular plate body is different from the disc part 49a of the differential side ring gear 49. It is interposed between gear groups such as the moving side pinion gears 52a and 52b.
  • the carrier auxiliary member 70 is provided with a pair of shaft holes 71a and 71b having different PCDs at positions corresponding to the pinion shafts 53a and 53b.
  • Scraping recesses 72 are provided at four locations on the entire circumference on the outer peripheral edge of the shaft hole 71b on the small-diameter PCD that is radially opposed to the shaft hole 71b.
  • the screw holes 73a and 73b in the radial direction reaching the shaft holes 71a from the outer peripheral surface of the carrier auxiliary member 70 and reaching the shaft holes 71b from the bottoms of the recesses 72 are provided. Further, four lubrication holes 74 are formed in the circumferential direction of the shaft hole 71a on the large-diameter PCD at four locations.
  • the fitting fixing protrusion 67 of the differential side carrier 54 is fitted into the fitting hole 74 and then fixed by welding to be integrated with the carrier auxiliary member 70.
  • the inner ends of the pinion shafts 53a and 53b are inserted into the shaft holes 71a and 71b, respectively, and the pinion shafts 53a and 53b are formed by the pins 75a inserted into the screw holes 73a and 73b and the set screws 75b screwed thereon. It is fixed to the carrier auxiliary member 70. Also in this case, there is a method in which a pin (not shown) is inserted into the pinion shafts 53a and 53b, and the pin is fixed by a screw screwed into the screw hole.
  • the washers 50 are configured so that the pinion gears 52a and 52b rotate smoothly between the outer end surface of each of the differential side pinion gears 52a and 52b and the differential side carrier 54 and between the inner end surface and the carrier auxiliary member 70, respectively. Is interposed.
  • a thrust bearing 76 using needle rollers is interposed between the disc portion 58 of the differential side carrier 54 and the differential side sun gear 51 (see FIG. 2A).
  • a thrust bearing 77 using needle rollers is also interposed between the disc portion 49 a of the differential side ring gear 49 and the differential side sun gear 51.
  • the rotation radii of the differential carrier 54 and its auxiliary member 70 are both set to be equal to or less than the oil level L of the lubricating oil accumulated on the inner bottom surface of the deceleration differential casing 15b.
  • the aforementioned deceleration side carrier 32 is also set to such a size that its turning radius is less than or equal to the oil level L, but it is also possible to set the turning radius of either the differential side or the reduction side to such a size. Good.
  • the lower limit Lmin of the oil level is set to a height obtained by adding 1/4 of the PCD to the lowest point of the PCD of the speed reduction pinion shaft 31 in the speed reducer 12, as shown in FIG. If the oil level is lower than this, good lubrication cannot be maintained, causing abnormal wear, vibration and noise.
  • the upper limit Lmax of the oil level is set to the height of the center of the PCD of the deceleration side pinion shaft 31 (see FIG. 3). If the oil level is higher than this, the stirring resistance increases.
  • the electric vehicle deceleration differential apparatus is configured as described above, and the operation thereof will be described next.
  • the reduction ratio is Zs / (Zs + Zr) when the number of teeth of the reduction-side sun gear 27 is Zs and the number of teeth of the reduction-side ring gear 28 is Zr.
  • the first output shaft 35 is integrally coupled with the differential-side sun gear 51
  • the second output shaft 36 is integrated with the differential-side carrier 54.
  • 36, the differential sun gear 51, pinion gears 52a and 52b, the carrier 54 and the ring gear 49 rotate together and rotate relative to each other. There is nothing to do. In other words, the input rotation is evenly distributed to the first and second output shafts 35 and 36, and the left and right wheels are rotated at a constant speed.
  • the lubricating oil stored from the inner bottom surface of the speed reduction differential casing 15b to a predetermined height L (Lmin ⁇ L ⁇ Lmax, see FIG. 11) is commonly used for oil bath lubrication of the speed reducer 12 and the differential device 13. .
  • the convex portions 46 and the speed reduction pinion gear 29 provided at three locations on the outer periphery of the speed reduction side carrier 32 pass through the oil below the oil level L of the lubricating oil in the middle of rotation, The lubricating oil is scraped up (see the white arrow in FIG. 11).
  • the lubricating oil that has been scraped up is scattered inside the speed reducer 12 and applied to each component. Some of them pass axially through the lubrication hole 45 of the deceleration side carrier 32, its central hole 39, and the lubrication hole 38 of the pinion gear 29 (see the arrow in FIG. 11), or directly without passing through them.
  • the thrust bearing 47, the input shaft support bearing 23, the needle roller bearing 33 and the like are supplied.
  • the convex portions 66 provided at the four positions on the outer peripheral portion of the differential side carrier 54, the differential side pinion gears 52a and 52b, and the concave portion 72 of the differential side carrier auxiliary member 70 are lubricated.
  • the oil is scraped up (see the white arrow in FIG. 11).
  • the lubricating oil thus scraped passes through the lubricating hole 65 of the carrier 54 and the lubricating hole 56 of the sun gear 51 in the axial direction (see the arrow in FIG. 11) or directly supports the second output shaft without passing through them.
  • the bearing 61, thrust bearings 76 and 77 interposed on both end surfaces of the sun gear 51, and double row needle roller bearings 68a and 68b of the double pinion gears 52a and 52b are supplied.
  • the lubrication hole 56 of the differential-side sun gear 51 is effective for supplying oil to the thrust bearings 76 and 77 interposed between both end surfaces of the sun gear 51.
  • part of the differential-side pinion gears 52a and 52b having a turning radius equal to or less than the oil level L also contributes to the scraping action.
  • the automobile deceleration differential according to the second embodiment adopts the same oil bath lubrication as that of the first embodiment.
  • Embodiment 1 the case where oil is supplied to the bearing portion exclusively by oil bath lubrication has been described, but at the same time, the lubricating oil is applied to the meshing portions of the various gears, so that portion is also lubricated.
  • oil bath lubrication as described above, there is a case where the lubricating oil does not reach the necessary part sufficiently. Therefore, in the second embodiment, the durability of the gear can be sufficiently exhibited even by oil bath lubrication by improving the lubricity of the gear tooth surface.
  • the reduction gear 12 includes the reduction-side sun gear 27, the same pinion gear 29, and the ring gear 28.
  • the differential device 13 includes a differential-side sun gear 51, the same pinion gears 52 a and 52 b, and the same ring gear 49.
  • innumerable minute depressions 83 are randomly provided in the tooth tip portion 80, the tooth portion 81, and the tooth bottom portion 82 that form the tooth surface 79 of these gears. It is effective to provide a minute recess in at least the gear having the smallest diameter.
  • the surface roughness parameters of the tooth surface 79 are as follows: Ryni is 2.0 to 5.5 ⁇ m, Rymax is 2.5 to 7.0 ⁇ m, Rqni is 0.3 to 1.1 ⁇ m, and Rsk is 1.6 or less.
  • the minute recess 83 becomes an oil reservoir, sufficient durability can be maintained even in the case of oil bath lubrication. As a result, the gear itself can be reduced in size and the entire apparatus can be reduced in size.
  • differential-side pinion gears 52a and 52b are smaller than other gears and have a large load torque, it is effective to perform a process for forming innumerable minute depressions 83 compared to other gears.
  • the tooth surface 79 is smoothed by gyro polishing, barrel polishing or the like, and then a recess forming means is applied to the smoothed tooth surface.
  • the recess formation means is performed by a method in which fine hard particles mainly composed of aluminum oxide or the like are collided by shot peening, liquid honing, or the like.

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Abstract

　遊星ギヤ型の減速機と差動装置とからなる自動車用減速差動装置において、潤滑手段として油浴潤滑を採用して装置の小型化・軽量化を図り、１充電当たりの走行距離を延ばす一方、掻き上げ手段として特別な部品を加える必要がなく、また潤滑油を装置各部に十分に行き渡らせることを課題とする。　電動モータ１１、遊星ギヤ型の減速機１２及び差動装置１３、潤滑手段１４の組み合わせからなり、前記潤滑手段１４として油浴潤滑が採用された電気自動車用減速差動装置において、前記減速機１２及び差動装置１３の各キャリヤ３２、５４の回転半径が油面以下となる大きさに形成され、前記各キャリヤ３２、５４の外周面に掻き上げ用の凸部４６が設けられた構成とした。

Description

電気自動車用減速差動装置
　この発明は、モータを駆動源とした電気自動車用減速差動装置に関し、特に小型軽量化することで、レイアウト上の制限を減少し、１充電当たりの走行距離を延ばすことに特長がある。
　自動車用減速差動装置として従来から知られているものは、電動モータ、遊星ギヤ型減速機、遊星ギヤ型差動装置及び潤滑手段の組み合わせにより構成されている。前記減速機は前記電動モータの出力シャフトと一体化された入力シャフトを備え、前記差動装置は前記減速機の減速出力を入力とするとともに同軸上で対向した２出力シャフトを備えている。前記の２出力シャフトに左右の車輪に作用する負荷の差に応じた回転を分配出力するように構成されている（特許文献１、２）。
　前記減速機は、電気自動車においては、電動モータが小型・軽量化され高速回転するため、これを減速して車輪に伝達する必要があることから設けられる。また、差動装置に遊星ギヤ機構が用いられるのは、傘歯車型のものに比べて軸方向の長さが小さくなり装置全体を小型化できることなどの理由による。さらに、小型化の要請から、前記差動装置に設けられる２出力シャフトのうち一方の出力シャフトを減速機入力シャフト及びモータ出力シャフトの内部を貫通させる構造が採られる。
　また、前記減速差動装置の潤滑手段として、油圧ポンプとその油圧ポンプ駆動用の電動モータを装備することも従来から知られている（特許文献３）。また、潤滑油の供給量に制限を受ける油浴潤滑の場合において、ギヤの耐久性を向上させるために、装置を構成する多数のギヤの歯面に粗面加工を施して油膜を形成し易くすることも知られている（特許文献４）。
特開平８－４２６５６号公報 特開平７－３２３７４１号 特開平１１－１９０４１７号公報 特開２００９－１２７８４２号公報
　潤滑手段として前記のような油圧ポンプを用いれば、各部に潤滑油を十分に供給できることはいうまでもないが、油圧ポンプを用いると、その容積分だけ装置が大型化し、重量が増す問題がある。また、油圧ポンプを駆動する電動モータが電力を消費することになるため、１充電当たりの走行距離を少しでも延ばしたい電気自動車にとっては好ましくない問題である。
　このため、油圧ポンプに代わる潤滑手段として、油浴潤滑（いわゆる、跳ね掛け式潤滑）を採用することにより、装置の小型化・軽量化を図りレイアウト上の制限を減少させ、１充電当たりの走行距離を延ばすことが考えられる。
　しかし、油浴潤滑の場合は、前記の掻き上げ手段によって掻き上げた潤滑油を単に跳ね掛けるだけであるから、潤滑が必要な軸受やギヤ等のすべてに潤滑油を十分行き渡らせることが難しいという問題がある。
　そこで、この発明は、前記の潤滑手段として油浴潤滑を採用して装置の小型化・軽量化を図りレイアウト上の制限を減少させ、１充電当たりの走行距離を延ばす一方、減速機と差動装置の両方において、掻き上げ手段として特別の部品を加える必要のない油浴潤滑を実現することを一つの課題とする。
　また、前記の油浴潤滑を採用した場合において、必要な個所に潤滑油を十分行き渡らせるようにすることを他の課題とする。
　前記の課題を解決するために、この発明は、電動モータ、遊星ギヤ型の減速機、遊星ギヤ型の差動装置及び潤滑手段の組み合わせからなり、前記減速機は前記電動モータのモータ出力シャフトと一体化された減速機入力シャフトを備え、前記差動装置は前記減速機の減速出力を入力とし、同軸上で対向した２出力シャフトを備え、その２出力シャフトに差動回転を分配出力するように構成され、前記潤滑手段として油浴潤滑が採用され、その油浴潤滑によって前記減速機及び差動装置の可動部分に潤滑油を供給するようにした電気自動車用減速差動装置において、前記減速機及び差動装置の構成部材である減速側キャリヤ及び差動側キャリヤの少なくとも一方の回転半径が装置底部に溜められた潤滑油の油面以下となる大きさに形成され、前記各キャリヤの外周面に凸部又は凹部により構成された掻き上げ手段を設けたものである。
　また、前記潤滑油の油面の高さの下限が減速側ピニオンシャフトのＰＣＤの最下点に当該ＰＣＤの１／４を加えた高さに設定され、同じく上限が前記ピニオンシャフトのＰＣＤの中心の高さに設定された構成を採用したものである。
　また、前記減速機の構成部材である減速側ピニオンギヤに軸方向に貫通した潤滑穴が設けられた構成を採用したものである。
　また、前記差動装置の２出力シャフトのうち一方の第一出力シャフトは、差動側サンギヤの中心にセレーション結合されるとともに前記減速機の入力シャフト及び電動モータの出力シャフトに貫通され、他方の第二出力シャフトは、前記差動側キャリヤと一体に設けられ、前記差動装置に前記差動側サンギヤとのセレーション結合部から突き出した第一出力シャフトの内端部を支持する内端部支持軸受が設けられ、前記セレーション結合部と内端部支持軸受の間に当該内端部支持軸受側が小径となる傾斜部が設けられた構成を採用したものである。
　減速側キャリヤ及び差動側キャリヤは、それぞれ減速機及び差動装置を構成する遊星ギヤ機構に必須の部材である。これらのキャリヤの回転半径を前記のように設定し、その外周面に凸部又は凹部を設けるだけの簡単な構成によって潤滑油の掻き上げを行うことができる。したがって、新たな部品の追加は不要であるので、油浴潤滑の採用による装置の小型化・軽量化のメリットを損なうことがない。
　また、前記の各キャリヤに軸方向に貫通した潤滑穴を設ける構成を採用することで、潤滑油の軸方向への移動が容易となり、必要な部分、特に各キャリヤに支持されるピニオンシャフト部への潤滑油を導き易くなる。差動側キャリヤにおいては、その近傍に配置される第二出力シャフトへ潤滑油を導き易くなる。
　装置の減速機側の端部に配置される入力シャフト支持軸受への潤滑油の供給が不足しがちであるが、前記減速側キャリヤの内径を前記入力シャフト支持軸受の内輪外径より大に設定することにより、入力シャフトと当該キャリヤの内径との間に給油すき間が形成される。これにより、減速機内部から入力シャフト支持軸受への潤滑油の供給経路が確保される。
　また、前記セレーション結合部と内端部支持軸受の間に当該内端部支持軸受側が小径となる傾斜部を設けているので、セレーション結合部と内端部支持軸受の間に落下した潤滑油をその傾斜部によって当該内端部軸受側へ誘導することができる。
　以上のように、この発明によれば、油浴潤滑を採用したことにより、油圧ポンプを用いなくても各部材の潤滑を良好に保つことができ、小型・軽量化により、自動車のレイアウト上の制限を著しく減少させ、また、１充電当たりの走行距離を延ばすことができる。
　また、油浴潤滑のための掻き上げ手段としては、減速機及び差動装置に必須の部材である減速側及び差動側キャリヤに掻き上げ手段として凹部又は凸部を設けた構成を採り、その凹部又は凸部が潤滑油中を潜る構成したものであるため、部材の増加をもたらすことがなく、油浴潤滑を採用したことによる前記のメリットを損なうことがない。
　さらに、前記の各キャリヤに潤滑穴を設けることにより、潤滑油の軸方向への移動が可能となり、潤滑の必要な部分へ確実に潤滑油を供給することができる。
　さらに、減速側ピニオンギヤに軸方向に貫通した潤滑穴を設けたことにより、潤滑油の軸方向への移動が容易となり、必要な部分、特に減速側ピニオンシャフトのワッシャ部への潤滑油の案内が容易となる。
　さらに、減速側ピニオンギヤに潤滑穴を設けたことにより、潤滑油の軸方向への移動が可能となり、各部材の潤滑を良好に保つことができる。
　さらに、第一出力シャフトのセレーション結合部と内端部支持軸受の間に当該内端部支持軸受側が小径となる傾斜部を設けたことにより、内端部軸受の潤滑が良好になる。
実施形態１の断面図である。 図１の一部拡大断面図である。 図２Ａの一部拡大断面図である。 図１のＸ１－Ｘ１線の断面図である。 減速側サンギヤの正面図である。 図４ＡのＸ２－Ｘ２線の断面図である。 減速側キャリヤの正面図である。 図５ＡのＸ３－Ｘ３線の断面図である。 図１のＸ４－Ｘ４線の断面図である。 差動側サンギヤの正面図である。 図７ＡのＸ５－Ｘ５線の断面図である。 差動側キャリヤの正面図である。 図８ＡのＸ６－Ｘ６線の断面図である。 差動側キャリヤ補助部材の正面図である。 図９ＡのＸ７－Ｘ７線の断面図である。 減速側ピニオンシャフトの拡大断面図である。 差動側ピニオンシャフトの拡大断面図である。 実施形態１の要部の分解断面図である。 実施形態２のギヤの一部を示す拡大斜視図である。
　以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
[実施形態１]
　図１から図１１に示したように、実施形態１に係る電気自動車用減速差動装置は、電動モータ１１、その電動モータ１１と同軸状態に軸方向に配置された遊星ギヤ型の減速機１２、その減速機１２と同軸状態に軸方向に配置された遊星ギヤ型の差動装置１３及び前記減速機１２と差動装置１３に共通の油浴潤滑手段１４とによって構成される。
　これらの装置を収納したケーシング１５は、電動モータ１１を収納したモータケーシング１５ａと、減速機１２及び差動装置１３を収納した減速差動ケーシング１５ｂ並びにケーシング蓋１５ｃを組み合わせたものである。モータケーシング１５ａの一端部が開放され、その開放端が減速差動ケーシング１５ｂによって閉塞されている。減速差動ケーシング１５ｂも一端が開放され、その開放端がケーシング蓋１５ｃによって閉塞されている。
　電動モータ１１は前記モータケーシング１５ａの内周面に固定されたステータ１６と、その内径側においてモータ出力シャフト１７にコア１８と一体に取り付けられたロータ１９によって構成される。
　前記モータ出力シャフト１７は中空であり、その外端部はモータケーシング１５ａとの間に介在された出力シャフト支持軸受２１によって支持され、内端部は減速機１２のセンターに挿入される。前記出力シャフト支持軸受２１はシール付き深溝玉軸受によって構成される。前記モータ出力シャフト１７のうち減速機１２に挿入された部分は、減速機入力シャフト２２となっている。
　前記減速機入力シャフト２２の部分が減速差動ケーシング１５ｂとの間に介在された入力シャフト支持軸受２３によって支持される。この入力シャフト支持軸受２３も深溝玉軸受によって構成される。
　減速機１２は、前記減速機入力シャフト２２の先端部外周面に一体に設けられた減速側サンギヤ２７（図３参照）、その外径側において前記減速差動ケーシング１５ｂの内径面に同軸状態に固定された減速側リングギヤ２８、前記サンギヤ２７とリングギヤ２８の間において周方向の３個所に等間隔をおいて介在された減速側ピニオンギヤ２９及び減速側キャリヤ３２（図１参照）により構成される。
　減速側ピニオンギヤ２９はサンギヤ２７とリングギヤ２８に噛み合う。また、前記ピニオンギヤ２９は減速側ピニオンシャフト３１に針状ころ軸受３３（図３参照）を介して支持され、そのピニオンシャフト３１は一端部が前記減速側キャリヤ３２に挿通され支持される。
　前記減速側リングギヤ２８は、減速差動ケーシング１５ｂの内面に形成された段差部３４（図１参照）にその側面を当てることにより位置決めされ固定される。
　前記減速側ピニオンギヤ２９は、図３及び図４Ａ、図４Ｂに示したように、そのシャフト穴３７の周りの３等分位置に軸方向に貫通された潤滑穴３８が設けられる。各潤滑穴３８は周方向に湾曲した長穴によって形成される。潤滑穴３８は、後述のように、油浴潤滑によって掻き上げられ跳ね飛ばされた潤滑油の通り穴となる機能とともに、ピニオンギヤ２９の軽量化を図る機能を有する。潤滑穴３８は、ピニオンギヤ２９の強度を維持する範囲内で前記の機能を最大限に発揮し得る大きさに形成される。
　なお、潤滑穴３８の前記の機能は、後述の他の部材の潤滑穴（減速側キャリヤ３２の潤滑穴４５、差動側サンギヤ５１の潤滑穴５６、差動側キャリヤ５４の潤滑穴６５、差動側キャリヤ補助部材７０の潤滑穴７４）についても同様である。
　前記減速側キャリヤ３２は、モータケーシング１５ａを開放端に面した減速差動ケーシング１５ｂの閉塞面と、減速側ピニオンギヤ２９との間において、減速機入力シャフト２２の回りに径方向のすき間ｈ（図２Ａ参照）をおいて嵌合される。減速側キャリヤ３２は、図５Ａに示したように、一定の中心穴３９を有する環状板によって形成され、その回転半径は、減速差動ケーシング１５ｂの内底面に溜められた潤滑油の油面Ｌ（図１参照）以下となる大きさに設定される。
　前記減速側キャリヤ３２の中心穴３９と外周縁との間において、前記ピニオンシャフト３１が挿通される３個所のシャフト穴４１が同じＰＣＤ上に等間隔で設けられる。各シャフト穴４１の径方向の外周縁に径方向と直角の切欠き面４２が形成され、その切欠き面４２からシャフト穴４１に達するネジ穴４３が径方向に設けられる。シャフト穴４１に挿通されたピニオンシャフト３１は、そのネジ穴４３に挿入したピン４４ａ（図２Ａ参照）と、ねじ込んだ止めネジ４４ｂによって固定される。ピニオンシャフト３１の固定手段として、ピニオンシャフト３１にピン（図示省略）を挿入し、そのピンをネジ穴にねじ込んだネジによって固定する方法もある。
　前記ネジ穴４３の相互間の前記ＰＣＤ上に、３個所の潤滑穴４５が設けられる（図５Ａ参照）。各潤滑穴４５は周方向に湾曲した長穴によって形成される。さらに、各潤滑穴４５の外径側に対向した３個所において、外周縁から軸方向外向き（差動装置１３の方向）に凸部４６がそれぞれ設けられる。この凸部４６は、後述のように、先端部が差動側リングギヤ４９に結合され、回転時に潤滑油を掻き上げる作用を行うものであり、前述の油浴潤滑手段１４の一部を構成する。
　また、前記減速差動ケーシング１５ｂの閉塞面（モータケーシング１５ａの開放端を閉塞する径方向の面）に対向した減速側キャリヤ３２の面に、前記中心穴３９の周縁に沿った一定幅の段差部４０（図２Ａ、図５Ａ参照）が設けられ、その段差部４０に針状ころを用いたスラスト軸受４７が取り付けられる。前記スラスト軸受４７を前記の減速差動ケーシング１５ｂの閉塞面に当接させることにより、減速側キャリヤ３２に作用するスラスト力を受け、その減速側キャリヤ３２を円滑に回転させるようにしている。
　なお、減速側ピニオンギヤ２９の軸方向の一方の端面と減速側キャリヤ３２との間、及び同じく他方の端面と差動側リングギヤ４９の円板部４９ａとの間において、それぞれピニオンシャフト３１の回りにワッシャ２０が介在され、これによって前記ピニオンギヤ２９が円滑に回転できるようにしている。
　前記入力シャフト支持軸受２３はスラスト軸受４７よりも電動モータ１１側に寄った位置に設けられているので、減速側キャリヤ３２の中心穴３９やスラスト軸受４７によって当該軸受２３への潤滑油の供給を妨げることが無いように配慮しなければならない。
　このため、この実施形態１においては、キャリヤ３２の内径及びスラスト軸受４７の内径を、入力シャフト支持軸受２３を構成する内輪２３ｂの外径より大に設定する必要がある。この条件を満たすべく、図示の場合（図２Ａ参照）は、キャリヤ３２の内径及びスラスト軸受４７の内径を当該軸受２３の外輪２３ａの内径と同一又はこれより大きく設定することにより、軸受２３に対する給油すき間ｈを確保するようにしている。
　前記減速側ピニオンギヤ２９を支持するピニオンシャフト３１に油溜め凹部８５が設けられる（図２Ａ、図１０Ａ参照）。この油溜め凹部８５は、ピニオンシャフト３１に軸方向の貫通穴を形成し、その一方の端面を開放し、他方の端面を埋め栓８６により閉塞することにより設けられる。油溜め凹部８５の内部においてその内周面に大径溝８７が形成され、その大径溝８７にピニオンシャフト３１の外径面に開放された径方向の油穴８８が設けられる。ピニオンシャフト３１の外径面は、針状ころ軸受３３の転走面となっている。
　なお、貫通穴を埋め栓８６で塞ぐのではなく、一端閉塞の穴を設けることによって油溜め凹部８５を形成するようにしてもよい。
　前記埋め栓８６の外側において、径方向のピン穴８９が設けられる。ピン４４ａ（図２Ａ参照）をネジ穴４３から前記ピン穴８９に挿入し、ネジ穴４３にねじ込んだ止めネジ４４ｂによってピン４４ａを固定する。
　次に、差動装置１３について説明する。差動装置１３は、前記の減速差動ケーシング１５ｂの内部において、前記の減速機１２と同軸状態に設けられ、差動側リングギヤ４９、その内径側において同軸状態に設けられる。その構成部材は、差動側サンギヤ５１、前記リングギヤ４９とサンギヤ５１の間に介在され相互に噛み合ったダブルピニオン式の差動側ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂ、これらのピニオンギヤ５２ａ、５２ｂの差動側ピニオンシャフト５３ａ、５３ｂを支持した差動側キャリヤ５４である。
　なお、自動車用減速差動装置において、ダブルピニオン式を採用することは従来公知である（特許文献２参照）。
　前記差動側サンギヤ５１のシャフト穴５５（図７Ａ参照）に第一出力シャフト３５の内端部が貫通され、セレーション結合される。第一出力シャフト３５の外端部は、減速機入力シャフト２２及びこれと一体のモータ出力シャフト１７に貫通され、深溝玉軸受でなる外端部支持軸受５７（図１参照）を介してモータケーシング１５ａによって支持される。第一出力シャフト３５の外端部は、モータケーシング１５ａから外部に突き出している。
　第二出力シャフト３６は、後述のように、差動側キャリヤ５４のセンターに前記第一出力シャフト３５と同軸状態に一体に設けられ、第一出力シャフト３５と反対向きに突き出している。
　前記の差動側リングギヤ４９は、第一出力シャフト３５の外周に径方向のすき間をおいて同軸状に設けられた円板部４９ａ（図２Ａ参照）と、その円板部４９ａの外周縁を外向き（軸方向かつ第二出力シャフト３６の突き出す向き）に屈曲した周縁部４９ｂが設けられたものである。前記円板部４９ａに減速側ピニオンシャフト３１の他端部が挿入支持され、減速側キャリヤ３２の凸部４６が円板部４９の結合穴４６ａ（図１参照）に差し込まれることによって、減速側キャリヤ３２と差動側リングギヤ４９が連結される。これにより減速側ピニオンギヤ２９の公転による減速出力が差動側リングギヤ４９に伝達される。
　前記の差動側サンギヤ５１のシャフト穴５５の周りにおいて、周方向に３個所の潤滑穴５６が等間隔を保ち同一ＰＣＤ上に設けられる（図７Ａ参照）。この潤滑穴５６も周方向に湾曲した長穴である。
　前記のダブルピニオン式のピニオンギヤ５２ａ、５２ｂは、同一歯数の同一サイズのギヤである。図６に示したように、相互に噛み合うとともに、一方のピニオンギヤ５２ａは他方のピニオンギヤ５２ｂより大きいＰＣＤを有しリングギヤ４９に噛み合い、ＰＣＤの小さい方のピニオンギヤ５２ｂがサンギヤ５１と噛み合う。
　前記の第二出力シャフト支持軸受６１は、図２Ａに示したように、ケーシング蓋１５ｃの外部に面した端部にシール部材９６が装着され、その反対面にはシール部材が装着されていない、いわゆる片側シール付きの深溝玉軸受である。また、その外輪とケーシング蓋１５ｃとの間にＯリング９７が介在され、その部分のシールを図っている。これにより軸受がシール機能を兼ねることとなり、幅方向長さを小さくすることができる。
　前記第一出力シャフト３５のセレーション結合部３０と内端部支持軸受６３との間に当該内端部支持軸受６３側が小径となる傾斜部９８が設けられる。この傾斜部８７は、セレーション結合部３０と内端部支持軸受６３間に落下した潤滑油を内端部支持軸受６３側へ誘導する機能を有する。
　前記内端部支持軸受６３は、例えばシェル形針状ころ軸受によって構成される。この軸受は外輪の両側縁に内径側に屈曲された鍔を有するので、その内側に潤滑油を溜め込むことができる。
　差動側キャリヤ５４は、図８Ａ、図８Ｂに示したように、円板部５８の外側面のセンターにセンターボス部５９が設けられる。そのセンターボス部５９の外端面に前記の第二出力シャフト３６が同軸状態に外向きに突き出して設けられ、またセンターボス部５９の内部に内向きに開放された軸受凹部６２が設けられる。
　前記センターボス部５９の外径面とケーシング蓋１５ｃとの間に深溝玉軸受でなる第二出力シャフト支持軸受６１が介在される（図１、図２Ａ参照）。この第二出力シャフト支持軸受６１は、差動側キャリヤ５４の支持軸受でもある。また、軸受凹部６２に前記第一出力シャフト３５の内端部が挿入され、その内端部が針状ころ軸受でなる内端部支持軸受６３を介して相対回転自在に支持される。
　前記円板部５８には、前記のピニオンシャフト５３ａ、５３ｂの位置に対応してそれぞれシャフト穴６４ａ、６４ｂが一定のＰＣＤ上に設けられる（図８Ａ、図８Ｂ参照）。また、小径のＰＣＤと前記センターボス部５９の間に、周方向の４個所に等間隔をおいて潤滑穴６５が設けられる。これらの潤滑穴６５も湾曲した長穴によって形成される。
　また、前記円板部５８の外周に沿って前記大径のＰＣＤ上のシャフト穴６４ａの相互間に差動装置１３の内部を向く方向に突き出した掻き上げ用の凸部６６が設けられる。その凸部６６の先端面に嵌合固定突起６７が設けられる。
　前記の差動側キャリヤ５４は、その円板部５８がケーシング蓋１５ｃと差動側ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂ等のギヤ群の間に介在される。各ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂに複列の針状ころ軸受６８ａ、６８ｂ（図６参照）を介してピニオンシャフト５３ａ、５３ｂが挿通される。各ピニオンシャフト５３ａ、５３ｂの外端部が前記キャリヤ５４のシャフト穴６４ａ、６４ｂにそれぞれ挿通され支持される。
　これらのピニオンシャフト５３ａ、５３ｂにも前記の減速機１２の場合と同様の油溜め凹部９１が設けられる（図１０Ｂ参照）。この油溜め凹部９１は、ピニオンシャフト５３ａ、５３ｂの一方の端面（ケーシング蓋１５ｃに対向した面）に設けられ、他方の端面が埋め栓９２によって閉塞されている。油溜め凹部９１の内部においてその内周面に大径溝９３が形成され、その大径溝９３にピニオンシャフト５３ａ、５３ｂの外径面に開放された２個所の油穴９４が設けられる。２個所の油穴９４は、複列の針状ころ軸受６８ａ、６８ｂの転走面にそれぞれ対応している。
　なお、貫通穴を埋め栓９２で塞ぐのではなく、一端閉塞の穴を設けることによって油溜め凹部９１を形成するようにしてもよい。埋め栓９２の外側において、径方向のピン穴９５が設けられる。
　差動側ピニオンギャ５２ａ、５２ｂは全体で８個となるので、これらを安定よく支持するために、環状板体の差動側キャリヤ補助部材７０が、差動側リングギヤ４９の円板部４９ａと差動側ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂ等のギヤ群の間に介在される。
　前記キャリヤ補助部材７０には、図９Ａ、図９Ｂに示したように、ピニオンシャフト５３ａ、５３ｂに対応した位置にそれぞれＰＣＤの異なった一対のシャフト穴７１ａ、７１ｂが設けられる。小径のＰＣＤ上にあるシャフト穴７１ｂに径方向に対向した外周縁に掻き上げ用の凹部７２が全周の４個所に設けられる。
　前記キャリヤ補助部材７０の外周面から各シャフト穴７１ａに達し、また各凹部７２の底部から各シャフト穴７１ｂに達する径方向のネジ穴７３ａ、７３ｂがそれぞれ設けられる。また、大径のＰＣＤ上にあるシャフト穴７１ａの周方向の間に長穴でなる潤滑穴７４が４個所に形成される。嵌合穴７４に差動側キャリヤ５４の嵌合固定突起６７を嵌合したのち溶接により固定し、キャリヤ補助部材７０との一体化を図る。
　前記の各シャフト穴７１ａ、７１ｂにそれぞれピニオンシャフト５３ａ、５３ｂの内端部が挿入され、それぞれネジ穴７３ａ、７３ｂに挿入したピン７５ａとその上にねじ込んだ止めネジ７５ｂによってピニオンシャフト５３ａ、５３ｂがキャリヤ補助部材７０に固定される。この場合も、ピニオンシャフト５３ａ、５３ｂにピン（図示省略）を挿入し、そのピンをネジ穴にねじ込んだネジによって固定する方法もある。
　なお、前記各差動側ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂの外端面と差動側キャリヤ５４との間、及び内端面とキャリヤ補助部材７０との間にそれぞれピニオンギヤ５２ａ、５２ｂが円滑に回転するようにワッシャ５０が介在される。
　また、前記差動側キャリヤ５４の円板部５８と差動側サンギヤ５１の間に針状ころを用いたスラスト軸受７６が介在される（図２Ａ参照）。同様に、差動側リングギヤ４９の円板部４９ａと差動側サンギヤ５１の間にも針状ころを用いたスラスト軸受７７が介在される。これらのスラスト軸受７６、７７はいずれも当該サンギヤ５１の潤滑穴５６の内径側に配置される。
　なお、前記差動側キャリヤ５４及びその補助部材７０の回転半径は、いずれも減速差動ケーシング１５ｂの内底面に溜められた潤滑油の油面Ｌ以下となるように設定される。前述の減速側キャリヤ３２もその回転半径が油面Ｌ以下となる大きさに設定されているが、差動側、減速側のいずれか一方の回転半径をそのような大きさに設定するだけでもよい。
　油面高さの下限Ｌminは、図３に示したように、減速機１２における減速側ピニオンシャフト３１のＰＣＤの最下点に当該ＰＣＤの１／４を加えた高さに設定される。油面がこれより低いと、良好な潤滑が保てず、異常摩耗、振動や騒音の原因となる。
　また、油面高さの上限Ｌmaxは、減速側ピニオンシャフト３１のＰＣＤの中心の高さに設定される（図３参照）。油面がこれより高いと撹拌抵抗が大きくなる。
　実施形態１の電気自動車用減速差動装置は以上のように構成され、次にその作用について説明する。
　図１に示した電動モータ１１が駆動されると、そのモータ出力シャフト１７が回転し、同時にそのモータ出力シャフト１７と一体の減速機入力シャフト２２及びその入力シャフト２２と一体の減速側サンギヤ２７が回転する。減速側サンギヤ２７に噛み合った減速側ピニオンギヤ２９は自転しつつ公転する。その公転によって減速側キャリヤ３２が減速回転され、その減速回転が差動装置１３側へ出力される。
　減速側サンギヤ２７の歯数をＺｓ、減速側リングギヤ２８の歯数をＺｒとした場合の減速比は、周知のように、Ｚｓ／（Ｚｓ＋Ｚｒ）となる。
　差動装置１３においては、第一出力シャフト３５が差動側サンギヤ５１と一体に結合され、また第二出力シャフト３６が差動側キャリヤ５４に一体化されているので、これらの各出力シャフト３５、３６に取り付けられた左右の車輪（図示省略）に作用する負荷が均等である場合は、差動側サンギヤ５１、ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂ、キャリヤ５４及びリングギヤ４９は一体となって回転し、相対回転することがない。言い換えれば、入力回転が第一及び第二出力シャフト３５、３６に均等に配分され、左右の車輪を等速回転させる。
　これに対し、左右の車輪に作用する負荷に差が生じると、ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂの自転と公転によって入力回転は、負荷の差に応じて第一及び第二出力シャフト３５、３６に差動分配される。
　即ち、第一出力シャフト３５に作用する負荷が相対的に大きくなり、これと一体のサンギヤ５１の回転数Ｎｓが、リングギヤ４９の入力回転数ＮｒよりΔＮだけ小さくなった場合、キャリヤ５４の回転数Ｎｃは、
　Ｎｃ＝Ｎｒ＋λ／（１－λ）・ΔＮ
となり、第二出力シャフト３６が増速される。但し、λは歯車比（＝Ｚｓ／Ｚｒ）、Ｚｓはサンギヤ５１の歯数、Ｚｒはリングギヤ４９の歯数である（特許文献２の段落００３２参照）。
　逆に、第二出力シャフト３６に作用する負荷が相対的に大きくなり、これと一体のキャリヤ５４の回転数Ｎｃが、入力回転数ＮｒよりΔＮだけ小さくなった場合、サンギヤ５１の回転数Ｎｓは、
　Ｎｓ＝Ｎｒ＋（１－λ）／λ・ΔＮ
となり、第一出力シャフト３５が増速される。
　次に、減速機１２及び差動装置１３の潤滑作用について、図１１に基づいて説明する。
　減速差動ケーシング１５ｂの内底面から所定高さＬ（Ｌmin＜Ｌ＜Ｌmax、図１１参照）まで収納された潤滑油は、減速機１２及び差動装置１３の油浴潤滑に共通に使用される。
　減速機１２においては、減速側キャリヤ３２の外周部の３個所に設けられた凸部４６及び減速側ピニオンギヤ２９が、回転の途中において潤滑油の油面Ｌ以下の油中を通過することにより、潤滑油の掻き上げ作用を行う（図１１の白抜き矢印参照）。
　なお、油面Ｌ以下の回転半径をもった減速側ピニオンギヤ２９の一部も掻き上げ作用に寄与する。
　掻き上げられた潤滑油は減速機１２の内部に飛散され各部品に掛けられる。その一部は、減速側キャリヤ３２の潤滑穴４５、その中心穴３９、ピニオンギヤ２９の潤滑穴３８のそれぞれを軸方向に通過するか（図１１の矢印参照）、又はこれらを通過することなく直接、スラスト軸受４７、入力シャフト支持軸受２３、針状ころ軸受３３等に供給される。
　この場合、前述の給油すき間ｈがあるので、このすき間ｈを軸方向に通過してスラスト軸受４７及び入力シャフト支持軸受２３への給油が行われる。
　一方、差動装置１３においては、差動側キャリヤ５４の外周部の４個所に設けられた凸部６６、差動側ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂ、差動側キャリヤ補助部材７０の凹部７２が、それぞれ潤滑油の掻き上げ作用を行う（図１１の白抜き矢印参照）。
　掻き上げられた潤滑油は、キャリヤ５４の潤滑穴６５、サンギヤ５１の潤滑穴５６を軸方向に通過するか（図１１の矢印参照）、又はこれらを通過することなく直接、第二出力シャフト支持軸受６１、サンギヤ５１の両端面に介在されたスラスト軸受７６、７７、ダブルピニオンギヤ５２ａ、５２ｂの複列の針状ころ軸受６８ａ、６８ｂ等に供給される。
　前記差動側サンギヤ５１の潤滑穴５６は、当該サンギヤ５１の両端面に介在されたスラスト軸受７６、７７への給油に有効である。
　この場合も油面Ｌ以下の回転半径をもった差動側ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂの一部も掻き上げ作用に寄与する。
　なお、減速ピニオンシャフト３１の針状ころ軸受３３及び差動側ピニオンシャフト５３ａ、５３ｂの針状ころ軸受６８ａ、６８ｂへの給油は、前記のようにこれらの軸受の外部から行われる他に、油溜め凹部８５、９１に入って溜められた潤滑油が遠心力の作用を受け、油穴８８、９４から給油が行われる。油溜め凹部８５、９１には、大径溝８７、９３が設けられているので、軸受側へ十分な量の潤滑油を供給することができる。
[実施形態２]
　実施形態２に係る自動車用減速差動装置は、前記実施形態１と同じ油浴潤滑を採用するものとする。
　実施形態１の場合、油浴潤滑によってもっぱら軸受部分に給油する場合について説明したが、同時に各種ギヤの噛み合い部分にも潤滑油が掛るのでその部分も潤滑される。しかし、油浴潤滑の場合は、前述のように、必要な部分に十分に潤滑油が行き届かない場合もある。そこで、この実施形態２においては、ギヤの歯面の潤滑性を向上させることによって、油浴潤滑であってもギヤの耐久性が十分発揮できるようにしたものである。
　即ち、対象となるギヤとしては、減速機１２においては、減速側サンギヤ２７、同ピニオンギヤ２９及びリングギヤ２８がある。また、差動装置１３においては、差動側サンギヤ５１、同ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂ及び同リングギヤ４９がある。図１２に示したように、これらのギヤの歯面７９を形成する歯先部８０、歯たけ部８１及び歯底部８２に無数の微小なくぼみ８３がランダムに設けられる。少なくとも直径が最も小さいギヤに微小なくぼみを設けると効果的である。
　前記歯面７９の表面粗さパラメータは、Ｒyniが２．０～５．５μｍ、Ｒymaxが２．５～７．０μｍ、Ｒqniが０．３～１．１μｍ、Ｒskが１．６以下である。
　前記の微小なくぼみ８３が油溜まりとなるので、油浴潤滑の場合であっても十分な耐久性を保つことができる。その結果、ギヤ自体の小型化、装置全体の小型化に資することができる。
　差動側ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂは、他のギヤに比べて小さく、負荷トルクが大きいため、他のギヤに比べ前記の微小なくぼみ８３を無数に形成する加工を施すことが有効である。
　前記の微小なくぼみ８３をランダムに形成するには、歯面７９をジャイロ研磨、バレル研磨等によって平滑化したのち、平滑化した歯面にくぼみ形成手段を施すことにより行う。その場合のくぼみ形成手段としては、ショットピーニング加工、液体ホーニング加工等によって酸化アルミニウム等を主成分とした微小な硬質粒子を衝突させる方法により行う。
　１１　電動モータ
　１２　減速機
　１３　差動装置
　１４　油浴潤滑手段
　１５　ケーシング
　１５ａ　モータケーシング
　１５ｂ　減速差動ケーシング
　１５ｃ　ケーシング蓋
　１６　ステータ
　１７　モータ出力シャフト
　１８　コア
　１９　ロータ
　２０　ワッシャ
　２１　出力シャフト支持軸受
　２２　減速機入力シャフト
　２３　減速機入力シャフト支持軸受
　２３ａ　外輪
　２３ｂ　内輪
　２７　減速側サンギヤ
　２８　減速側リングギヤ
　２９　減速側ピニオンギヤ
　３１　減速側ピニオンシャフト
　３２　減速側キャリヤ
　３３　転がり軸受
　３４　段差部
　３５　第一出力シャフト
　３６　第二出力シャフト
　３７　シャフト穴
　３８　潤滑穴
　３９　中心穴
　４０　段差部
　４１　シャフト穴
　４２　切欠き面
　４３　ネジ穴
　４４ａ　ピン
　４４ｂ　止めネジ
　４５　潤滑穴
　４６　凸部
　４６ａ　結合穴
　４７　スラスト軸受
　４９　差動側リングギヤ
　４９ａ　円板部
　４９ｂ　周縁部
　５０　ワッシャ
　５１　差動側サンギヤ
　５２ａ、５２ｂ　差動側ピニオンギヤ
　５３ａ、５３ｂ　差動側ピニオンシャフト
　５４　差動側キャリヤ
　５５　シャフト穴
　５６　潤滑穴
　５７　外端部支持軸受
　５８　円板部
　５９　センターボス部
　６１　第二出力シャフト支持軸受
　６２　軸受凹部
　６３　内端部支持軸受
　６４ａ、６４ｂ　シャフト穴
　６５　潤滑穴
　６６　凸部
　６７　嵌合固定突起
　６８ａ、６８ｂ　複列針状ころ軸受
　７０　差動側キャリヤ補助部材
　７１ａ、７１ｂ　シャフト穴
　７２　凹部
　７３ａ、７３ｂ　ネジ穴
　７４　嵌合穴
　７５ａ　ピン
　７５ｂ　止めネジ
　７６　スラスト軸受
　７７　スラスト軸受
　７９　歯面
　８０　歯先部
　８１　歯たけ部
　８２　歯底部
　８３　くぼみ
　８５　油溜め凹部
　８６　埋め栓
　８７　大径溝
　８８　油穴
　８９　ピン穴
　９１　油溜め凹部
　９２　埋め栓
　９３　大径溝
　９４　油穴
　９５　ピン穴
　９６　シール部材
　９７　Ｏリング
　９８　傾斜部

Claims (21)

  1. 　電動モータ、遊星ギヤ型の減速機、遊星ギヤ型の差動装置及び潤滑手段の組み合わせからなり、前記減速機は前記電動モータのモータ出力シャフトと一体化された減速機入力シャフトを備え、前記差動装置は前記減速機の減速出力を入力とし、同軸上で対向した２出力シャフトを備え、その２出力シャフトに差動回転を分配出力するように構成され、前記潤滑手段として油浴潤滑が採用され、その油浴潤滑によって前記減速機及び差動装置の可動部分に潤滑油を供給するようにした電気自動車用減速差動装置において、前記減速機及び差動装置の構成部材である減速側キャリヤ及び差動側キャリヤの少なくとも一方の回転半径が装置底部に溜められた潤滑油の油面以下となる大きさに形成され、前記各キャリヤの外周面に凸部又は凹部により構成された掻き上げ手段を設けたことを特徴とする電気自動車用減速差動装置。
  2. 　前記潤滑油の油面の高さの下限が減速側ピニオンシャフトのＰＣＤの最下点に当該ＰＣＤの１／４を加えた高さに設定され、同じく上限が前記ピニオンシャフトのＰＣＤの中心の高さに設定されたことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用減速差動装置。
  3. 　前記差動装置の２出力シャフトのうち一方の第一出力シャフトは、差動側サンギヤの中心にセレーション結合されるとともに前記減速機の入力シャフト及び電動モータの出力シャフトに貫通され、他方の第二出力シャフトは、前記差動側キャリヤと一体に設けられ、前記差動装置に前記差動側サンギヤとのセレーション結合部から突き出した第一出力シャフトの内端部を支持する内端部支持軸受が設けられ、前記第一出力シャフトのセレーション結合部と内端部支持軸受までの間に当該内端部支持軸受側が小径となる傾斜部が設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気自動車用減速差動装置。
  4. 　前記差動側キャリヤにセンターボス部が設けられ、そのセンターボス部に内向きに開放された軸受凹部が設けられ、前記軸受凹部に前記第一出力シャフトの内端部が挿入され、その内端部が内端部支持軸受を介して相対回転自在に支持され、前記センターボス部とケーシングとの間に当該差動側キャリヤの支持軸受を兼ねた第二出力シャフト支持軸受が介在されことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電気自動車用減速差動装置。
  5. 　前記内端部支持軸受の外輪がつばを有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電気自動車用減速差動装置。
  6. 　前記第二出力シャフト支持軸受がケーシングの外部に面した外端部にのみシールが装着された片側シール付きであり、かつ前記第二出力シャフト支持軸受とケーシングとの間にＯリングが介在されたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電気自動車用減速差動装置。
  7. 　前記減速機の構成部材である減速側ピニオンギヤに軸方向に貫通した潤滑穴が設けられたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の電気自動車用減速差動装置。
  8. 　前記減速機及び差動装置の構成部材である減速側キャリヤ及び差動側キャリヤにそれぞれ軸方向に貫通した潤滑穴が設けられたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の電気自動車用減速差動装置。
  9. 　前記潤滑穴が周方向に湾曲した長穴によって形成されたことを特徴とする請求項８に記載の電気自動車用減速差動装置。
  10. 　前記減速機の構成部材である減速側ピニオンギヤを支持するピニオンシャフトの一方の端面に他方の端面が閉塞された油溜め凹部が設けられ、その油溜め凹部の内周面に大径溝が形成され、その大径溝に当該ピニオンギヤの外径面に開放された径方向の油穴が設けられたことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の電気自動車用減速差動装置。
  11. 　前記差動装置の構成部材である差動側ピニオンギヤを支持するピニオンシャフトの一方の端面に他方の端面が閉塞された油溜め凹部が設けられ、その油溜め凹部の内周面に大径溝が形成され、その大径溝に当該ピニオンギヤの外径面に開放された径方向の油穴が設けられたことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の電気自動車用減速差動装置。
  12. 　前記減速機は、前記減速機入力シャフトに一体に設けられた減速側サンギヤ、そのサンギヤの外径側においてケーシングに同軸状態に固定された減速側リングギヤ、前記サンギヤとリングギヤの間に介在されこれらのギヤに噛み合わされた減速側ピニオンギヤ及び前記ピニオンギヤのシャフトを支持した減速側キャリヤにより構成され、前記差動装置は、前記減速側キャリヤに連結された差動側リングギヤ、そのリングギヤの内径側において同軸状態に設けられた差動側サンギヤ、前記リングギヤとサンギヤとの間に介在されこれらのギヤにそれぞれ噛み合わされた差動側ダブルピニオンギヤ、前記ダブルピニオンギヤの各シャフトを支持した差動側キャリヤと、前記差動側サンギヤの中心に結合された前記減速機入力シャフト及びモータ出力シャフトに貫通された第一出力シャフトと、前記差動側キャリヤと一体に設けられ前記第一出力シャフトと同軸状態に配置された第二出力シャフトにより構成され、前記減速機に減速機入力シャフト支持軸受及び前記差動装置に第二出力シャフト支持軸受が設けられたことを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の電気自動車用減速差動装置。
  13. 　前記差動側キャリヤが、前記差動側ピニオンギヤを挟んで対面した差動側キャリヤ補助部材を有し、当該ピニオンギヤのシャフトの一端が前記キャリヤによって、他端部が当該補助部材によってそれぞれ支持されたことを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の電気自動車用減速差動装置。
  14. 　前記差動側キャリヤ補助部材の回転半径が装置底部に溜められた潤滑油の油面高さに潜る大きさに形成され、その外周面に凸部又は凹部が設けられたことを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の電気自動車用減速差動装置。
  15. 　前記減速側キャリヤの内径が、前記入力シャフトの支持軸受の内輪外径より大に設定されたことを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載の電気自動車用減速差動装置。
  16. 　前記減速側キャリヤと前記ケーシングとが軸方向に対向する面間に介在されたスラスト軸受の内径が、前記入力シャフト支持軸受の内輪外径より大に設定されたことを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載の電気自動車用減速差動装置。
  17. 　前記差動側サンギヤの軸方向の一方の端面と前記差動側キャリヤとの対向面間及び前記差動側サンギヤの軸方向の他方の端面と前記差動側リングギヤとの対向面間において、それぞれ前記潤滑穴よりも内径側にスラスト軸受が介在されたことを特徴とする請求項１から１６のいずれかに記載の電気自動車用減速差動装置。
  18. 　前記減速機の各ギヤのうち少なくとも減速側ピニオンギヤの歯面及び前記差動装置のギヤのうち少なくとも直径が最も小さいギヤの歯面に微小な無数の凹形状のくぼみがランダムに形成されたことを特徴とする請求項１から１７いずれかに記載の電気自動車用減速差動装置。
  19. 　前記微小な無数の凹形状のくぼみが形成された歯面の表面粗さパラメータは、Ｒyniが２．０～５．５μｍ、Ｒymaxが２．５～７．０μｍ、Ｒqniが０．３～１．１μｍ、Ｒskが１．６以下であることを特徴とする請求項１８に記載の電気自動車用減速差動装置。
  20. 　前記微小な無数の凹形状のくぼみは、研磨加工によって平滑化された歯面に微小な硬質粒子を衝突させるくぼみ形成手段を施すことによって形成されたものであることを特徴とする請求項１８に記載の電気自動車用減速差動装置。
  21. 　前記のくぼみ形成手段が、ショットピーニング加工又は液体ホーニング加工であることを特徴とする請求項１８に記載の電気自動車用減速差動装置。
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