WO2018100987A1 - 車両の伝動装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a transmission device for a vehicle including a reduction gear and a differential.
- this type of transmission device includes a reduction gear that decelerates and outputs rotational power input from a prime mover, and a differential device that distributes output power of the reduction gear to a pair of drive shafts of a vehicle, It is known that the input shaft of the reduction gear and the drive shaft are arranged on the same axis (see Patent Document 1 and Patent Document 2).
- the speed reducer includes an input shaft disposed concentrically with the drive shaft, and an intermediate shaft disposed away from the input shaft and parallel to the input shaft. , A primary reduction gear train provided between the input shaft and the intermediate shaft, and a secondary reduction gear train provided between the intermediate shaft and the differential case of the differential device. Since two shafts are required, there is a drawback that it is difficult to reduce the size of the transmission.
- the intermediate shaft as disclosed is not required, the transmission can be expected to be compact.
- the output shaft of the reducer precesses, and the meshing portion between this output shaft and the counterpart transmission member. There is a drawback that vibration and noise are likely to occur due to the need to provide play.
- the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a transmission device for a vehicle that can obtain a large reduction ratio in a reduction gear while being compact, and that has less vibration and noise. .
- a speed reducer that decelerates and outputs rotational power input from a prime mover, and a differential device that distributes output power of the speed reducer to a pair of drive shafts of a vehicle.
- a transmission device for a vehicle in which the input shaft of the speed reducer and the drive shaft are arranged on the same axis, wherein the speed reducer has an eccentric shaft and inputs rotational power from the prime mover.
- the output shaft is coupled to the input shaft and arranged on a coaxial line, and the output shaft is rotatably supported by the gear case and also rotatably supports the drive shaft of the differential device.
- the first feature is that it is connected to the differential case.
- the prime mover corresponds to an electric motor M in the embodiments described later.
- the output shaft has a hollow cylindrical shape surrounding the drive shaft, and the second internal gear is coupled to one end portion of the output shaft, and the other end portion of the output shaft is opposed thereto.
- An annular first and second connecting portion that engages each other is provided on the side wall of the differential case, and an intermediate portion of the output shaft between the second internal gear and the first connecting portion is the The second feature is that it is supported by the gear case.
- the first and second connecting portions correspond to a female spline 17 and a male spline 18 in the embodiments described later.
- the output shaft is supported by the gear case via a bearing on an outer peripheral side thereof, and supports a first boss that supports one of the drive shafts of the differential case on an inner peripheral side thereof.
- the bearing corresponds to a fifth bearing 9E in an embodiment described later
- the first boss corresponds to a first bearing boss 25a in an embodiment described later.
- a fourth feature is that a support member is provided between the output shaft and the first boss, which is disposed on a plane passing through the bearing perpendicular to the axis of the drive shaft.
- the gear case accommodates at least a part of the speed reducer and rotatably supports an output shaft thereof, and accommodates the differential device, and the other drive of the differential case.
- a second case that rotatably supports a second boss that supports the shaft, and that the first and second cases, and the output shaft and the differential case are separably connected to each other.
- the second boss corresponds to a second bearing boss 25b in the embodiments described later.
- the rotational power of the input shaft can be transmitted to the output shaft after being decelerated in two stages by the first and second speed reduction gear trains, so that a large reduction ratio can be obtained to reduce the size of the prime mover. Make it possible.
- the planetary motion of the second external gear supported by the eccentric shaft of the input shaft can be transmitted to the output shaft as a simple rotational motion via the second internal gear, so that the output shaft is precessing.
- the output shaft is precessing.
- swinging is suppressed and it is difficult to cause vibration and noise during transmission.
- the rotation of the second internal gear is transmitted to the hollow cylindrical output shaft and is transmitted to the differential case via the annular first and second connecting portions.
- the output shaft can be stably supported without being obstructed by the second external gear and the first connecting portion at both ends of the output shaft.
- a quiet transmission from the output shaft to the differential case can be secured.
- the output shaft is supported by the gear case on the outer peripheral side via a bearing, and on the inner peripheral side, by supporting the first boss that supports one drive shaft of the differential case,
- the output shaft and the first boss can be supported by the gear case while the bearing, the output shaft and the first boss are arranged concentrically, which can contribute to a compact transmission device.
- the bearing and the support member are It is sufficient to bear mainly the radial load, and the durability can be effectively increased. Furthermore, according to the present invention, the transmission device can be easily assembled and disassembled, and therefore the maintainability is also improved.
- FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG.
- FIG. 3 is a sectional view taken along line 3-3 in FIG. 1.
- the perspective view of the input shaft in the reduction gear in FIG. The assembly point explanatory drawing of the transmission device in FIG.
- the power unit P is mounted on the lower part of the vehicle body, and includes an electric motor M, a speed reducer R that decelerates and outputs rotational power input from the electric motor M, and the speed reducer.
- a differential device D that distributes and transmits the output power of R to the pair of left and right first and second drive shafts S1 and S2 is sequentially arranged on the main axis X1, and the first and second drive shafts are arranged.
- the left and right drive wheels of the vehicle are driven by the rotation of S1 and S2.
- the reduction gear R and the differential device D correspond to the transmission device of the present invention, and these are accommodated in the gear case 1.
- the gear case 1 is separably coupled to a later-described bearing bracket 5 of the electric motor M and accommodates a reduction gear R, and is separably coupled to the first case 1a to connect the differential device D. It consists of the 2nd case 1b to accommodate.
- a plurality of first bolts 6A are used for coupling the first case 1a to the bearing bracket 5, and a plurality of second bolts 6B are used for coupling the first and second cases 1a, 1b.
- an electric motor M includes a bottomed cylindrical motor case 2 having a bearing end wall 2a at one end and an open surface at the other end, a stator 3 housed and fixed in the motor case 2,
- An input shaft 8 of a reduction gear R that penetrates the rotor 4 in the center, and is a known one that includes a rotor 4 that is rotatably disposed in the stator 3 and a bearing bracket 5 that closes an open surface of the motor case 2. Is fixed.
- the input shaft 8 is supported by the bearing end wall 2a and the bearing bracket 5 via a pair of left and right first and second bearings 9A and 9B so as to be rotatable and immovable in the axial direction. Since the bearing bracket 5 closes the open end of the first case 1a, it also serves as a part of the gear case 1.
- the reduction gear R will be described.
- the input shaft 8 of the reduction gear R has a hollow portion 8a that penetrates the center portion thereof, and the first drive shaft S1 passes through the hollow portion 8a.
- the input shaft 8, the first and second drive shafts S1, S2, and the output shaft 16, which will be described later, are disposed on the main axis X1.
- One end portion of the input shaft 8 on the differential device D side is exposed from the bearing bracket 5 as a free end portion, and the one end portion is offset by a predetermined distance e from the axis of the input shaft 8, that is, the main axis X1.
- the eccentric shaft 12 (see FIGS. 1, 2 and 4) having the eccentric axis X2 as a center is continuously provided.
- the reduction gear R includes the input shaft 8 having the eccentric shaft 12, the first reduction gear train 13, the second reduction gear train 14 and the output shaft 16 as described above.
- a first reduction gear train 13 (see FIGS. 1 and 2) is supported on the eccentric shaft 12 through a pair of left and right third and fourth bearings 9C and 9D so as to be rotatable and immovable in the axial direction.
- a tooth gear 13a and a first internal gear 13b that is sandwiched and fixed between the bearing bracket 5 and the first case 1a so as to be meshed with the first external gear 13a and arranged coaxially with the input shaft 8.
- the number of teeth of the first internal gear 13b is greater than the number of teeth of the first external gear 13a.
- a second reduction gear train 14 (see FIGS.
- the boss of the small-diameter second external gear 14a is supported by the third and fourth bearings 9C and 9D, and the large-diameter first external gear 13a is fixed to the boss by press fitting, welding, caulking, or the like. This makes it easier to machine the gear teeth.
- the output shaft 16 includes a hollow cylindrical shaft 16a and an annular bracket 16b extending radially from the left end portion of the cylindrical shaft 16a, and the second internal gear 14b is coaxial with the cylindrical shaft 16a.
- the cylindrical shaft 16a is supported by the first case 1a through the fifth bearing 9E so that the outer periphery of the cylindrical shaft 16a is disposed on the main axis X1, and thereby the second internal gear 14b is also disposed on the main axis X1.
- a female spline 17 is provided on the inner periphery of the right end portion of the cylindrical shaft 16a.
- the female spline 17 and a male spline 18 (to be described later) of the differential device D are detachably engaged.
- the eccentric shaft 12 will be described in detail with reference to FIGS.
- the eccentric shaft 12 extends in the radial direction from the outer periphery of the input shaft 8 and is adjacent to the bearing bracket 5, and the eccentric shaft 12 extends in the axial direction from the outer peripheral end of the eccentric end wall 12a toward the differential device D in the axial direction.
- the hollow portion 8a opened on the differential device D side of the eccentric cylindrical shaft 12b is connected to the hollow portion 8a of the input shaft 8 and the hollow portion.
- the recess 12c has a diameter larger than 8a.
- the concave portion 12c is also decentered in the same direction as the eccentric cylindrical shaft 12b with respect to the main axis X1, and is preferably concentric with the eccentric cylindrical shaft 12b as shown in the drawing.
- the first drive shaft S1 passes through the recess 12c.
- one of the inner peripheral surfaces of the eccentric cylindrical shaft 12b is close to the first drive shaft S1, but on the other side, it is far away from the first drive shaft S1, and there A large space except for can be seen.
- a balance weight 20 (see FIGS. 1 and 4) extending in the radial direction opposite to the eccentric axis X2 across the main axis X1 is integrally connected to the eccentric end wall 12a.
- a bent portion 20a is provided to enter the space 21 between the teeth that the first external gear 13a and the first internal gear 13b do not mesh with each other.
- the balance weight 20 includes a centrifugal force acting on the center of gravity G1 of the eccentric rotating body composed of the eccentric shaft 12 and the first and second external gears 13a and 14a supported by the eccentric shaft 12, and the balance weight.
- the weight is set so that the centrifugal force acting on the center of gravity G2 of 20 is balanced as much as possible. Thereby, the rotation imbalance amount by the eccentric rotating body can be reduced or made zero.
- the balance weight 20 is extended from the eccentric end wall 12a as described above, and the space 21 between the teeth that the first external gear 13a and the first internal gear 13b are not meshed with each other is used.
- the rotational radius of the center of gravity G2 of the balance weight 20 is increased as much as possible (by increasing the rotational radius of the center of gravity G2, the centrifugal force acting on the center of gravity G2 is increased, thereby reducing the weight of the balance weight 20.
- the deviation s along the main axis X1 between the centroids G1 and G2 is made as small as possible so that the centrifugal force acting on the centroids G1 and G2 when the input shaft 8 rotates is coupled to the input shaft 8 Can be kept small.
- the differential device D will be described.
- the differential device D includes a spherical differential case 25 centered on the main axis X1 and a known bevel gear type differential mechanism 26 accommodated in the differential case 25.
- the first and second drive shafts S1 and S2 are splined to the first and second side gears 26a and 26b, respectively, so that they can be inserted and removed.
- the differential case 25 is integrally provided with a pair of first and second bearing bosses 25a and 25b that protrude outward from the left and right side walls of the differential case 25 on the main axis X1, and thereby, the first and second drive shafts S1 are provided. , S2 are rotatably supported.
- the differential case 25 is integrally provided with an annular input boss 25c that protrudes to the left from the outer peripheral portion of the outer wall of the differential case 25 so as to be concentrically aligned with the first bearing boss 25a.
- the male spline 18 carved on the outer periphery of the input boss 25c and the female spline 17 of the output shaft 16 are engaged with each other so as to be inserted and removed.
- An annular support member 27 is fixed to the inner peripheral surface of the output shaft 16 by press-fitting or the like, and the first bearing boss 25a is removably fitted to the inner periphery of the support member 27.
- the support member 27 and the fifth bearing 9E for supporting the output shaft 16 on the first case 1a are arranged concentrically so as to be aligned on a plane A orthogonal to the main axis X1.
- the first bearing boss 25a of the differential case 25 is supported by the fifth bearing 9E together with the output shaft 16. This means that the support portion of the output shaft 16 and the support portion of the first bearing boss 25a overlap in the radial direction, which can contribute to a compact transmission device.
- the load that the first bearing boss 25a exerts on the fifth bearing 9E is a simple radial load, which can contribute to the improvement of the durability of the fifth bearing 9E.
- the second bearing boss 25b of the differential case 25 is rotatably supported by the second case 1b via a sixth bearing 9F.
- the first drive shaft S1 is rotatably supported on the bearing end wall 2a of the motor case 2 via a seventh bearing 9G.
- the span between the first bearing boss 25a supporting the first drive shaft S1 and the seventh bearing 9G is relatively long, but the first drive shaft S1 has an inner peripheral surface close to the second bearing 9B.
- the bearing portion 28 that rotatably receives the outer peripheral surface of the shaft S1 is integrally formed to prevent the middle portion of the first drive shaft S1 from swinging.
- reference numerals 30A to 30C all denote oil seals. With these oil seals, the interiors of the motor case 2 and the gear case 1 are individually sealed.
- the integrated differential case 25 is provided with a work window (not shown) for incorporating the components of the differential mechanism 26, and the lubricating oil is exchanged between the gear case 1 and the differential case 25 through the work window. It has come to be. Next, the operation of the above embodiment will be described.
- the second external gear 14a integrated with the first external gear 13a also rotates at the same time, whereby the output shaft 16 is driven to decelerate via the second internal gear 14b.
- the reduction ratio ⁇ 2 between the second external gear 14a and the second internal gear 14b at this time can be expressed by the following equation.
- ⁇ 2 Z4 (Z1 ⁇ Z2) / (Z1 ⁇ Z4 ⁇ Z2 ⁇ Z3)
- Z3 ... Number of teeth of the second external gear 14a Z4 ... Number of teeth of the second internal gear 14b Therefore, the total reduction ratio ⁇ between the input shaft 8 and the output shaft 16 can be expressed by the following equation. it can.
- the rotational power input from the electric motor M to the input shaft 8 includes the first reduction gear train 13 including the first external gear 13a and the first internal gear 13b, the second external gear 14a, and the second external gear 14a. Since the second reduction gear train 14 composed of the two internal gears 14b is decelerated in two stages and transmitted to the output shaft 16, a large reduction ratio can be obtained, and the electric motor M can be reduced in capacity and thus reduced in size. Is possible.
- the output shaft 16 of the speed reducer R simply rotates on the main axis X1 without precessing, so that the second external gear 14a and the second internal gear are transmitted during transmission.
- the occurrence of vibration and noise can be suppressed by minimizing the backlash of the engaging portion of 14b and the engaging portion of the female spline 17 and the male spline 18.
- the input shaft 8, the output shaft 16, and the drive shafts S1 and S2 can be arranged on the same main axis X1, and an intermediate shaft greatly separated from them is not required.
- the power unit P can be made compact.
- the output end of the hollow output shaft 16 is connected to the input boss 25c that protrudes from the outer peripheral portion of the outer peripheral wall of the differential case 25 and has the largest possible diameter via the female spline 17 and the male spline 18, so that the output shaft A large torque can be transmitted from 16 to the differential case 25, and side thrust can be avoided from acting on the differential case 25, thereby reducing the load burden on the fifth and sixth bearings 9E and 9F that support the differential case 25. . Further, since excessive side thrust does not act on the differential case 25, the rigidity of the differential case 25 can be reduced, that is, the thickness and weight can be reduced.
- the output shaft 16 is not obstructed by the second external gear 14a and the female spline 17 at both ends of the output shaft 16.
- the shaft 16 can be stably supported, and a quiet transmission from the output shaft 16 to the differential case 25 can be secured.
- the eccentric shaft 12 of the input shaft 8 is connected to the hollow portion 8a of the input shaft 8 and is provided with a concave portion 12c having a diameter larger than that of the hollow portion 8a. It becomes possible to make it close to the wall thickness or thinner than that, and the eccentric shaft 12 can be reduced in weight.
- decentering the recess 12c in the same direction as the eccentric shaft 12 with respect to the main axis X1 contributes to an effective weight reduction of the eccentric shaft 12, and the recess 12c is concentric with the eccentric shaft 12.
- Eccentricity is effective for reducing the weight of the eccentric shaft 12 and ensuring the strength of the eccentric shaft 12 by making the thickness of the eccentric shaft 12 uniform. Such weight reduction of the eccentric shaft 12 can effectively reduce the rotational unbalance amount, and as a result, the balance weight 20 can be reduced in weight.
- the input shaft 8 is individually supported by the bearing bracket 5 of the electric motor M, and the first and second bearing bosses 25a and 25b of the differential case 25 are individually supported by the gear case 1, and the input shaft 8 has one end on the differential device D side.
- the portion is a free end exposed from the bearing bracket 5, and the eccentric shaft 12 with the recess 12 c is provided at the free end, so that the eccentric shaft 12 with the recess 12 c can be easily processed or molded together with the input shaft 8. be able to.
- the first and second external gears 13 a and 14 a are attached to the eccentric shaft 12 of the input shaft 8, and the rotor 4 and the bearing bracket 5 of the electric motor M are attached to the input shaft 8. Thereafter, the rotor 4 is accommodated in the stator 3, the left end portion of the input shaft 8 is supported on the bearing end wall 2a of the motor case 2, and the bearing bracket 5 is overlaid on the open end surface of the motor case 2, and the bearing bracket 5 is overlapped with the first internal gear 13b meshed with the first external gear 13a.
- the second internal gear 14b fixed to the output shaft 16 is engaged with the second external gear 14a, and the first case 1a is moved.
- the bearing bracket 5, the first internal gear 13b, and the first case 1a are overlapped on the outer end surface of the first internal gear 13b and fastened to the motor case 2 by a plurality of first bolts 6A.
- the first assembly B1 is assembled.
- the second bearing boss 25b of the differential case 25 is attached to the second case 1b to assemble the second assembly B2.
- the male spline 18 of the input boss 25c of the differential case 25 in the second assembly B2 is engaged with the female spline 17 of the output shaft 16 in the first assembly B1, and the first bearing of the differential case 25 is engaged with the support member 27. While the boss 25a is fitted, the second case 1b is fastened and fixed to the first case 1a by the plurality of second bolts 6B, and the assembly of the power unit P (see FIG. 1) is completed.
- the first assembly B1 including the electric motor M and the reduction gear R and the second assembly B2 including the differential device D are assembled in parallel, and finally the first and second cases 1a and 1b are assembled.
- the power unit P can be assembled efficiently. Therefore, since the power unit P, in particular, the reduction gear R and the differential device D can be easily disassembled, the maintainability is also improved.
- the first and second drive shafts S1 and S2 are applied to the first and second side gears 26a and 26b of the differential device D. Are fitted with splines.
- the transmission device of the present invention can be applied to the front wheel and rear wheel drive of a four-wheel drive vehicle.
- various tooth forms such as a cycloid tooth shape or an arc tooth shape can be adopted as the external gear and the internal gear, and a variety of types such as a planetary gear type can be used as the differential device D. It can also be adopted.
- An internal combustion engine may be employed instead of the electric motor M.
- a dog clutch can be used instead of the female spline 17 and the male spline 18.
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Abstract
減速機(R)の入力軸(8)と,差動装置(D)より駆動されるドライブ軸(S1,S2)とが同一軸線上に配置される。減速機(R)は,偏心軸(12)を有する入力軸(8)と,偏心軸(12)に回転自在に支持される第1外歯ギヤ(13a),及び入力軸との同心位置でギヤケース(1)に固定されて第1外歯ギヤと噛合する第1内歯ギヤ(13b)を有する第1減速ギヤ列(13)と,第1外歯ギヤにそれと同軸上で結合された第2外歯ギヤ(14a),及びこの第2外歯ギヤと噛合する第2内歯ギヤ(14b)を有する第2減速ギヤ列(14)と,第2内歯ギヤ(14b)にそれと同軸上で結合されて入力軸(8)と同軸線上に配置される出力軸(16)とを含む。出力軸(16)は,ギヤケース(1)に支持されると共に,デフケース(25)に連結される。
Description
本発明は,減速機及び差動装置を備える車両の伝動装置に関する。
従来,この種の伝動装置において,原動機より入力される回転動力を減速して出力する減速機と,この減速機の出力動力を車両の一対のドライブ軸に分配する差動装置とを備え,前記減速機の入力軸と前記ドライブ軸とが同一軸線上に配置されるものが知られている(特許文献1及び特許文献2参照)。
特許文献1の図10に開示される伝動装置では,減速機は,ドライブ軸と同心状に配置される入力軸と,その入力軸から離れて,その入力軸と平行に配置される中間軸と,これら入力軸及び中間軸間に設けられる1次減速ギヤ列と,中間軸,及び差動装置のデフケース間に設けられる2次減速ギヤ列とで構成されており,互いに離隔した入力軸及び中間軸の2軸を必要とすることから,伝動装置の小型化が困難となる欠点がある。
また特許文献2に開示される伝動装置では,減速機が偏心軸を一体に有する入力軸と,その入力軸に回転自在に支持される外歯ギヤと,不動のギヤケースに入力軸と同心状に固定されて前記外歯ギヤと噛合する内歯ギヤと,前記外歯ギヤの遊星運動を差動装置のデフケースに伝達すべく歳差運動をする出力軸とで構成されており,特許文献1に開示のような中間軸を必要としないので,伝動装置のコンパクト化は期待できるものの,伝動中,減速機の出力軸が歳差運動をすることや,この出力軸と相手伝動部材との噛み合い部にガタを設ける必要があることにより振動,騒音が発生し易い欠点がある。
本発明は,かかる事情に鑑みてなされたもので,コンパクトでありながら減速機において大なる減速比を得ることができると共に,振動,騒音が少ない前記車両の伝動装置を提供することを目的とする。
上記目的を解決するために,本発明では,原動機より入力される回転動力を減速して出力する減速機と,この減速機の出力動力を車両の一対のドライブ軸に分配する差動装置とを備え,前記減速機の入力軸と前記ドライブ軸とが同一軸線上に配置される車両の伝動装置であって,前記減速機は,偏心軸を有して前記原動機より回転動力を入力される入力軸と,前記偏心軸に回転自在に支持される第1外歯ギヤ,及び前記減速機,差動装置を収容するギヤケースに前記入力軸との同心位置で固定されて前記第1外歯ギヤと噛合する第1内歯ギヤを有する第1減速ギヤ列と,前記第1外歯ギヤにそれと同軸上で結合された第2外歯ギヤ,及びこの第2外歯ギヤと噛合する第2内歯ギヤを有する第2減速ギヤ列と,前記第2内歯ギヤにそれと同軸上で結合されて前記入力軸と同軸線上に配置される出力軸とを含み,前記出力軸は,前記ギヤケースに回転自在に支持されると共に,前記差動装置の,前記ドライブ軸を回転自在に支持するデフケースに連結されることを第1の特徴とする。尚,前記原動機は,後述する実施例中の電動モータMに対応する。
好ましくは,前記出力軸は,前記ドライブ軸を囲繞する中空円筒状をなし,この出力軸の一端部に前記第2内歯ギヤが結合される一方,前記出力軸の他端部と,それに対向する前記デフケースの側壁とに互いに係合する環状の第1及び第2連結部がそれぞれ設けられ,前記出力軸の,前記第2内歯ギヤと前記第1連結部との間の中間部が前記ギヤケースに支持されることを第2の特徴とする。尚,前記第1及び第2連結部は,後述する実施例中の雌スプライン17及び雄スプライン18に対応する。
好ましくは,前記出力軸は,その外周側でベアリングを介して前記ギヤケースに支持されると共に,その内周側で,前記デフケースの,一方の前記ドライブ軸を支持する第1ボスを支持することを第3の特徴とする。尚,前記ベアリングは,後述する実施例中の第5ベアリング9Eに対応し,また前記第1ボスは,後述する実施例中の第1軸受ボス25aに対応する
好ましくは,前記出力軸と前記第1ボスとの間に,前記ドライブ軸の軸線と直交して前記ベアリングを通る平面上に配置される支持部材が設けられることを第4の特徴とする。
好ましくは,前記ギヤケースは,前記減速機の少なくとも一部を収容すると共に,その出力軸を回転自在に支持する第1ケースと,前記差動装置を収容すると共に,そのデフケースの,他方の前記ドライブ軸を支持する第2ボスを回転自在に支持する第2ケースとを含み,前記第1及び第2ケース間,並びに前記出力軸及び前記デフケース間がそれぞれ分離可能に連結されることを第5の特徴とする。尚,前記第2ボスは,後述する実施例中の第2軸受ボス25bに対応する。
本発明によれば,減速機では,入力軸の回転動力を第1及び第2減速ギヤ列により2段階減速して出力軸に伝達することができ,したがって大なる減速比を得て原動機の小型化を可能にする。
また入力軸の偏心軸に支持される第2外歯ギヤの遊星運動は,第2内歯ギヤを介して出力軸に単なる自転運動として伝達することができ,したがってその出力軸は,歳差運動をすることがない上,不動のギヤケースに回転自在に支持されるため,揺動が抑制され,伝動中,振動,騒音の発生原因になり難い。
さらに、本発明では,第2内歯ギヤの回転が中空円筒状の出力軸に伝達され,そして環状の第1及び第2連結部を介してデフケースに伝達されるので,伝動中,デフケースにサイドスラストが作用することを回避して,デフケースの支持部に掛かる荷重負担を軽減することができる。
しかも,出力軸では,その中間部がギヤケースに支持されるので,出力軸の両端の第2外歯ギヤ及び第1連結部に邪魔されることなく,出力軸の安定した支持が可能になり,出力軸からデフケースへの静粛な伝動を確保できる。
さらに、本発明では、出力軸が,その外周側でベアリングを介してギヤケースに支持されると共に,その内周側で,デフケースの,一方のドライブ軸を支持する第1ボスを支持することで,ベアリング,出力軸及び第1ボスを同心状に配列させながら,出力軸及び第1ボスをギヤケースに支持させることができ,伝動装置のコンパクト化に寄与し得る。
さらに、本発明では、出力軸と第1ボスとの間に,ドライブ軸の軸線と直交して前記ベアリングを通る平面上に配置される支持部材が設けられることで,前記ベアリング及び支持部材は,主としてラジアル荷重を負担すれば足り,それらの耐久性を効果的に高めることができる。
さらに、本発明では、伝動装置の組立及び分解が容易であり,したがってメンテナンス性も良好となる。
さらに、本発明では、伝動装置の組立及び分解が容易であり,したがってメンテナンス性も良好となる。
本発明の実施形態を添付図面に基づいて以下に説明する。
<実施例>
<実施例>
図1及び図5において,パワーユニットPは自動車の車体下部に搭載されるもので,電動モータMと,この電動モータMより入力される回転動力を減速して出力する減速機Rと,この減速機Rの出力動力を左右一対の第1及び第2ドライブ軸S1,S2に分配して伝達する差動装置Dとが,主軸線X1上に順次配列して構成され,第1及び第2ドライブ軸S1,S2の回転により車両の左右の駆動輪が駆動される。
このパワーユニットPにおいて,減速機R及び差動装置Dが本発明の伝動装置に対応するもので,これらはギヤケース1に収容される。
このパワーユニットPにおいて,減速機R及び差動装置Dが本発明の伝動装置に対応するもので,これらはギヤケース1に収容される。
このギヤケース1は,電動モータMの後述する軸受ブラケット5に分離可能に結合されて減速機Rを収容する第1ケース1aと,この第1ケース1aに分離可能に結合されて差動装置Dを収容する第2ケース1bとよりなる。第1ケース1aの軸受ブラケット5への結合には複数の第1ボルト6Aが用いられ,第1及び第2ケース1a,1b相互の結合には複数の第2ボルト6Bが用いられる。
このパワーユニットPの各部を順次説明する。
このパワーユニットPの各部を順次説明する。
先ず,電動モータMは,一端に軸受端壁2aを有し,他端を開放面とした有底円筒状のモータケース2と,このモータケース2内に収容,固定されるステータ3と,このステータ3内に回転可能に配置されるロータ4と,モータケース2の開放面を閉じる軸受ブラケット5とよりなる公知のもので,ロータ4に,その中心部を貫通する減速機Rの入力軸8が固着される。この入力軸8は,前記軸受端壁2aと軸受ブラケット5とにより左右一対の第1及び第2ベアリング9A,9Bを介して回転自在且つ軸方向移動不能に支持される。前記軸受ブラケット5は,第1ケース1aの開放端を閉鎖するので,ギヤケース1の一部を兼ねることになる。
次に,減速機Rについて説明する。
次に,減速機Rについて説明する。
減速機Rの入力軸8は,その中心部を貫く中空部8aを有しており,その中空部8aを前記第1ドライブ軸S1が貫通する。これら入力軸8及び前記第1,第2ドライブ軸S1,S2,並びに後述する出力軸16は主軸線X1上に配置される。
入力軸8の,差動装置D側の一端部は,自由端部として前記軸受ブラケット5から露出しており,その一端部には,入力軸8の軸線,即ち主軸線X1から所定距離eオフセットした偏心軸線X2を中心に持つ偏心軸12(図1,図2及び図4参照)が一体に連設される。
減速機Rは,上記のように偏心軸12を有する入力軸8,第1減速ギヤ列13,第2減速ギヤ列14及び出力軸16よりなっている。第1減速ギヤ列13(図1及び図2参照)は,前記偏心軸12に左右一対の第3及び第4ベアリング9C,9Dを介して回転自在且つ軸方向移動不能に支持される第1外歯ギヤ13aと,この第1外歯ギヤ13aと噛合するように前記軸受ブラケット5及び第1ケース1a間に挟持固定されて入力軸8と同軸上に配置される第1内歯ギヤ13bとで構成され,第1内歯ギヤ13bの歯数は第1外歯ギヤ13aの歯数より多い。また第2減速ギヤ列14(図1及び図3参照)は,前記第1外歯ギヤ13aに同軸状に隣接して結合され,第1外歯ギヤ13aと共に第3及び第4ベアリング9C,9Dを介して偏心軸12に支持される第2外歯ギヤ14aと,この第2外歯ギヤ14aと噛合する第2内歯ギヤ14bとで構成される。これら第2外歯ギヤ14a及び第2内歯ギヤ14bは,いずれも第1外歯ギヤ13aより小径であり,また第2内歯ギヤ14bの歯数は,第2外歯ギヤ14aの歯数より多い。
図示例では,小径の第2外歯ギヤ14aのボスを第3及び第4ベアリング9C,9Dに支持させ,そのボスに大径の第1外歯ギヤ13aを圧入,溶接,カシメ等により固着しており,こうすることで各ギヤの歯部の加工が容易になる。
出力軸16は,中空の筒軸16aと,この筒軸16aの左端部から半径方向に広がる環状ブラケット16bとよりなり,その環状ブラケット16bに前記第2内歯ギヤ14bが筒軸16aと同軸上で圧入,溶接,カシメ等により一体に結合される。上記筒軸16aは,主軸線X1上に配置されるべく中間部外周を第5ベアリング9Eを介して前記第1ケース1aに支持され,これにより第2内歯ギヤ14bも主軸線X1上に配置されることになる。また筒軸16aの右端部内周には雌スプライン17が設けられ,この雌スプライン17と,差動装置Dの後述する雄スプライン18とが抜き差し可能に係合するようになっている。
ここで,図1及び図4を参照して前記偏心軸12について詳しく説明する。
ここで,図1及び図4を参照して前記偏心軸12について詳しく説明する。
偏心軸12は,入力軸8の外周から半径方向に延びて前記軸受ブラケット5に隣接する偏心端壁12aと,この偏心端壁12aの外周端より差動装置D側に軸方向に延びて偏心軸線X2上に配置される偏心筒軸12bとよりなっており,その偏心筒軸12bの,差動装置D側に開放した中空部8aは,入力軸8の中空部8aに連なり且つその中空部8aより大径の凹部12cとなる。この凹部12cも主軸線X1に対して偏心筒軸12bと同方向に偏心しており,望ましくは図示例にように,偏心筒軸12bと同心となることである。
この凹部12cをも前記第1ドライブ軸S1が貫通する。こうして,図1~図3より明らかなように,偏心筒軸12bの内周面の一方では第1ドライブ軸S1に近接するが,他方では上記第1ドライブ軸S1から大きく離れ,その間に駄肉を除いた大きなスペースを見ることができる。
前記偏心端壁12aには,主軸線X1を挟んで偏心軸線X2とは反対の半径方向に延びるバランスウエイト20(図1及び図4参照)が一体に連設され,その先端部には,前記第1外歯ギヤ13a及び第1内歯ギヤ13bの噛み合わない歯間のスペース21に突入する屈曲部20aが設けられる。このバランスウエイト20は,入力軸8の回転時,偏心軸12,及びこれに支持される第1,第2外歯ギヤ13a,14aよりなる偏心回転体の重心G1に働く遠心力と,バランスウエイト20の重心G2に働く遠心力とが極力釣り合うように,その重量が設定される。これにより,前記偏心回転体による回転アンバランス量を減少もしくはゼロにすることができる。
またバランスウエイト20を前述のように偏心端壁12aから延出させたこと,並びに第1外歯ギヤ13a及び第1内歯ギヤ13bの噛み合わない歯間のスペース21を利用してバランスウエイト20の屈曲部20aを配置したことにより,バランスウエイト20の重心G2の回転半径を極力大きくしながら(重心G2の回転半径を大きくすることにより,重心G2に働く遠心力を大きくしてバランスウエイト20の軽量化を図る。),上記重心G1,G2間の主軸線X1に沿うずれsを極力小さくして,入力軸8の回転時,両重心G1,G2に働く遠心力が入力軸8に及ぼす偶力を小さく抑えることができる。
次に,差動装置Dについて説明する。
次に,差動装置Dについて説明する。
差動装置Dは,主軸線X1上に中心を置く球状のデフケース25と,このデフケース25内に収容される公知のベベルギヤ式差動機構26とよりなり,差動機構26の出力部材たる左右一対の第1及び第2サイドギヤ26a,26bに第1及び第2ドライブ軸S1,S2がそれぞれが抜き差し可能にスプライン結合される。
デフケース25には,主軸線X1上でデフケース25の左右両側壁より外側方に突出する一対の第1及び第2軸受ボス25a,25bが一体に設けられ,これらにより第1及び第2ドライブ軸S1,S2がそれぞれ回転自在に支持される。
またデフケース25には,第1軸受ボス25aと同心状に並ぶようにしてデフケース25の外側壁の外周部より左方に突出する環状の入力ボス25cが一体に設けられる。この入力ボス25cの外周に刻設された雄スプライン18と前記出力軸16の雌スプライン17とが抜き差し可能に係合される。
前記出力軸16の内周面には環状の支持部材27が圧入等により固着されており,この支持部材27の内周に第1軸受ボス25aが抜き差し可能に嵌合される。上記支持部材27と,出力軸16を第1ケース1aに支持させる前記第5ベアリング9Eとは,主軸線X1に直交する平面A上に並ぶよう同心状に配置される。これにより,デフケース25の第1軸受ボス25aは,出力軸16と共に第5ベアリング9Eに支持されることになる。このことは出力軸16の支持部と,第1軸受ボス25aの支持部とが半径方向で重なることを意味し,伝動装置のコンパクト化に寄与し得る。また第1軸受ボス25aが第5ベアリング9Eに及ぼす荷重は単純なラジアル荷重となり,第5ベアリング9Eの耐久性の向上にも寄与し得る。
デフケース25の第2軸受ボス25bは,第6ベアリング9Fを介して前記第2ケース1bに回転自在に支持される。
デフケース25の第2軸受ボス25bは,第6ベアリング9Fを介して前記第2ケース1bに回転自在に支持される。
第1ドライブ軸S1は,前記モータケース2の軸受端壁2aに第7ベアリング9Gを介して回転自在に支持される。第1ドライブ軸S1では,これを支持する第1軸受ボス25a及び第7ベアリング9G間のスパンが比較的長いが,前記入力軸8の,前記第2ベアリング9Bに近い内周面に第1ドライブ軸S1の外周面を回転自在に受ける軸受部28が一体に形成されることで,第1ドライブ軸S1の中間部の振れを防ぐようになっている。
尚,図1中,符号30A~30Cは全てオイルシールを示す。これらオイルシールにより,モータケース2及びギヤケース1の内部は個別に密閉される。一体型のデフケース25には,差動機構26の構成部品を組み込むための作業窓(図示せず)が設けられており,その作業窓を通して,ギヤケース1及びデフケース25間で潤滑オイルの授受が行われるようになっている。
次に,上記実施例の作用について説明する。
次に,上記実施例の作用について説明する。
電動モータMを作動させると,ロータ4の回転動力が減速機Rの入力軸8に入力され,この入力軸8の回転により偏心軸12は主軸線X1周りに偏心回転する。これに伴い第1外歯ギヤ13aが不動の第1内歯ギヤ13bと噛み合いながらその内周を転がることにより,入力軸8の回転が第1外歯ギヤ13aの偏心軸12周りの自転として減速されて伝達する。このときの入力軸8及び第1外歯ギヤ13a間の減速比λ1は次式で表すことができる。
λ1=Z1/(Z1-Z2)
但し,Z1・・・第1外歯ギヤ13aの歯数
Z2・・・第1内歯ギヤ13bの歯数
λ1=Z1/(Z1-Z2)
但し,Z1・・・第1外歯ギヤ13aの歯数
Z2・・・第1内歯ギヤ13bの歯数
第1外歯ギヤ13aが自転すると,この第1外歯ギヤ13aと一体化した第2外歯ギヤ14aも同時に自転することにより,第2内歯ギヤ14bを介して出力軸16が減速駆動される。このときの第2外歯ギヤ14a及び第2内歯ギヤ14b間の減速比λ2は次式で表すことができる。
λ2=Z4(Z1-Z2)/(Z1×Z4-Z2×Z3)
但し,Z3・・・第2外歯ギヤ14aの歯数
Z4・・・第2内歯ギヤ14bの歯数
したがって,入力軸8及び出力軸16間の総合減速比λは次式で表すことができる。
λ=λ1×λ2=Z1×Z4/(Z1×Z4-Z2×Z3)
λ2=Z4(Z1-Z2)/(Z1×Z4-Z2×Z3)
但し,Z3・・・第2外歯ギヤ14aの歯数
Z4・・・第2内歯ギヤ14bの歯数
したがって,入力軸8及び出力軸16間の総合減速比λは次式で表すことができる。
λ=λ1×λ2=Z1×Z4/(Z1×Z4-Z2×Z3)
このように,電動モータMより入力軸8に入力された回転動力は,第1外歯ギヤ13a及び第1内歯ギヤ13bよりなる第1減速ギヤ列13と,第2外歯ギヤ14a及び第2内歯ギヤ14bよりなる第2減速ギヤ列14とにより2段階減速されて出力軸16に伝達されるので,大なる減速比を得ることができ,電動モータMの小容量化,したがって小型化が可能となる。
しかも,第1外歯ギヤ13aの主軸線X1周りの公転及び偏心軸線X2周りの自転,即ち遊星運動は,第2減速ギヤ列14により単純な回転運動に変換されて,ギヤケース1に第5ベアリング9Eを介して支持される出力軸16に伝達され,その回転動力は,互いに係合する雌スプライン17及び雄スプライン18を介してデフケース25の入力ボス25cに伝達して,デフケース25を主軸線X1周りに回転駆動し,この回転動力は,デフケース25内の差動機構26により左右のドライブ軸S1,S2に分配される。この差動機構26の動力分配機能は公知であるので,その詳細な説明は省略する。
上記のように,減速機Rの出力軸16は,歳差運動をすることなく,主軸線X1上で単に回転するのみであるから,伝動中,第2外歯ギヤ14a及び第2内歯ギヤ14bの噛み合い部や,雌スプライン17及び雄スプライン18の係合部のバックラッシュを必要最小限に留めて,振動,騒音の発生を抑えることができる。
また,入力軸8,出力軸16及びドライブ軸S1,S2の三者を同一の主軸線X1上に配置できる上,これらから半径方向に大きく離隔した中間軸を必要としないので,伝動装置,延いてはパワーユニットPのコンパクト化に資することができる。
さらに,中空の出力軸16の出力端部は,デフケース25の外周壁外周部より突出させて極力大径とした入力ボス25cに雌スプライン17及び雄スプライン18を介して連結されるので,出力軸16からデフケース25に大なるトルクを伝達できる上,デフケース25にサイドスラストが作用することを回避して,デフケース25を支持する第5及び第6ベアリング9E,9Fの荷重負担を軽減することができる。またデフケース25にも無理なサイドスラストが作用しないので,デフケース25の剛性の低下,即ち薄肉軽量化を図ることができる。
しかも,出力軸16では,その中間部が第5ベアリング9Eを介してギヤケース1に支持されるので,出力軸16の両端の第2外歯ギヤ14a及び雌スプライン17に邪魔されることなく,出力軸16の安定した支持が可能になり,出力軸16からデフケース25への静粛な伝動を確保できる。
また,入力軸8の偏心軸12には,入力軸8の中空部8aに連なり,その中空部8aより大径の凹部12cが設けられるので,偏心軸12の肉厚を中空の入力軸8の肉厚に近づけるか,もしくはそれよりも薄くすることが可能となり,偏心軸12の軽量化を図ることができる。その際,前記凹部12cを,主軸線X1に対して偏心軸12と同方向に偏心させることは,偏心軸12の効果的な軽量化に寄与し,さらに前記凹部12cを偏心軸12と同心となるまで偏心させることは,偏心軸12の一層効果的な軽量化をもたらす上,偏心軸12の肉厚を各部均一にさせて偏心軸12の強度を確保する上で有効である。偏心軸12のこのような軽量化により,その回転アンバランス量を効果的に減少させることができ,その結果,バランスウエイト20の軽量化を図ることができる。
また,入力軸8は電動モータMの軸受ブラケット5に,デフケース25の第1及び第2軸受ボス25a,25bはギヤケース1にそれぞれ個別に支持され,入力軸8の,差動装置D側の一端部は,軸受ブラケット5より露出した自由端部となり,その自由端部に凹部12c付きの偏心軸12が設けられることで,入力軸8と共に凹部12c付きの偏心軸12を容易に加工或いは成形することができる。
次に,図5を参照しながらパワーユニットPの組立要領を説明する。
次に,図5を参照しながらパワーユニットPの組立要領を説明する。
パワーユニットPの組み立てに当たっては,先ず,入力軸8の偏心軸12に第1及び第2外歯ギヤ13a,14aを取り付け,また入力軸8に電動モータMのロータ4及び軸受ブラケット5を取り付ける。その後,ロータ4をステータ3内に収容して,入力軸8の左端部をモータケース2の軸受端壁2aに支持させると共に,軸受ブラケット5をモータケース2の開放端面に重ね,さらにその軸受ブラケット5の外端面に,第1外歯ギヤ13aに噛合させた第1内歯ギヤ13bを重ねる。
次いで,第1ケース1aに出力軸16を支持させた後,出力軸16に固定されている第2内歯ギヤ14bを前記第2外歯ギヤ14aに噛合させつゝ,その第1ケース1aを第1内歯ギヤ13bの外端面に重ね,軸受ブラケット5,第1内歯ギヤ13b及び第1ケース1aの三者を複数の第1ボルト6Aによりモータケース2に締めつけて固定する。こうして第1組立体B1を組み立てる。
一方,第2ケース1bには,デフケース25の第2軸受ボス25bを取り付けて,第2組立体B2を組み立てる。
一方,第2ケース1bには,デフケース25の第2軸受ボス25bを取り付けて,第2組立体B2を組み立てる。
最後に,第1組立体B1における出力軸16の雌スプライン17に,第2組立体B2におけるデフケース25の入力ボス25cの雄スプライン18を係合すると共に,支持部材27にデフケース25の第1軸受ボス25aを嵌合させながら,第1ケース1aに第2ケース1bを複数の第2ボルト6Bにより締めつけて固定し,パワーユニットP(図1参照)の組み立ては完了する。
このように,電動モータM及び減速機Rを備える第1組立体B1と,差動装置Dを備える第2組立体B2とを並行して組み立て,最後にこれら第1及び第2ケース1a、1bを結合することで,パワーユニットPを能率良く組み立てすることができる。したがって,パワーユニットP,特に減速機R及び差動装置Dの分解も容易であるからメンテナンス性も良好となる。
而して,車両の組立工程において,上記パワーユニットPを車体に搭載した後,差動装置Dの第1及び第2サイドギヤ26a,26bに第1及び第2ドライブ軸S1,S2(図1参照)をそれぞれスプライン嵌合する。
尚,本発明は,上記実施例に限定されるものではなく,その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば,本発明の伝動装置は,四輪駆動車両の前輪及び後輪駆動用に適用することもできる。また減速機Rにおいて,外歯ギヤ及び内歯ギヤをサイクロイド歯形又は円弧歯形にする等,種々の歯形を採用することもでき,また差動装置Dとして,プラネタリギヤ式等,種々の形式のものを採用することもできる。また電動モータMに代えて内燃機関を採用することもできる。また雌スプライン17及び雄スプライン18に代えてドグクラッチを用いることもできる。
A・・平面,D・・差動装置,M・・電動モータ(原動機),R・・減速機,S1・・第1ドライブ軸,S2・・第2ドライブ軸,1・・ギヤケース,1a・・第1ケース,1b・・第2ケース,8・・入力軸,9E・・第5ベアリング(ベアリング),12・・偏心軸,13・・第1減速ギヤ列,13a・・第1外歯ギヤ,13b・・第1内歯ギヤ,14・・第2減速ギヤ列,14a・・第2外歯ギヤ,14b・・第2内歯ギヤ,16・・出力軸,17・・雌スプライン(第1連結部),18・・雄スプライン(第2連結部),25・・デフケース,25a・・第1軸受ボス(第1ボス),25b・・第2軸受ボス(第2ボス),27・・支持部材
Claims (5)
- 原動機より入力される回転動力を減速して出力する減速機と,この減速機の出力動力を車両の一対のドライブ軸に分配する差動装置とを備え,前記減速機の入力軸と前記ドライブ軸とが同一軸線上に配置される車両の伝動装置であって,
前記減速機は,偏心軸を有して前記原動機より回転動力を入力される入力軸と,前記偏心軸に回転自在に支持される第1外歯ギヤ,及び前記減速機,差動装置を収容するギヤケースに前記入力軸との同心位置で固定されて前記第1外歯ギヤと噛合する第1内歯ギヤを有する第1減速ギヤ列と,前記第1外歯ギヤにそれと同軸上で結合された第2外歯ギヤ,及びこの第2外歯ギヤと噛合する第2内歯ギヤを有する第2減速ギヤ列と,前記第2内歯ギヤにそれと同軸上で結合されて前記入力軸と同軸線上に配置される出力軸とを含み,
前記出力軸は,前記ギヤケースに回転自在に支持されると共に,前記差動装置の,前記ドライブ軸を回転自在に支持するデフケースに連結されることを特徴とする,車両の伝動装置。 - 請求項1記載の車両の伝動装置であって,
前記出力軸は,前記ドライブ軸を囲繞する中空円筒状をなし,
この出力軸の一端部に前記第2内歯ギヤが結合される一方,前記出力軸の他端部と,それに対向する前記デフケースの側壁とに互いに係合する環状の第1及び第2連結部がそれぞれ設けられ,
前記出力軸の,前記第2内歯ギヤと前記第1連結部との間の中間部が前記ギヤケースに支持される。 - 請求項2記載の車両の伝動装置であって,
前記出力軸は,その外周側でベアリングを介して前記ギヤケースに支持されると共に,その内周側で,前記デフケースの,一方の前記ドライブ軸を支持する第1ボスを支持する。 - 請求項3記載の車両の伝動装置であって,
前記出力軸と前記第1ボスとの間に,前記ドライブ軸の軸線と直交して前記ベアリングを通る平面上に配置される支持部材が設けられる。 - 請求項1~4の何れか1項に記載の車両の伝動装置において,
前記ギヤケースは,前記減速機の少なくとも一部を収容すると共に,その出力軸を回転自在に支持する第1ケースと,前記差動装置を収容すると共に,そのデフケースの,他方の前記ドライブ軸を支持する第2ボスを回転自在に支持する第2ケースとを含み,
前記第1及び第2ケース間,並びに前記出力軸及び前記デフケース間がそれぞれ分離可能に連結される。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 17876769 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 17876769 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |