JP2005320998A - 差動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 差動装置が駆動源である駆動モータと減速機構との間に配置され、駆動モータからの直接的な出力に応じて差動装置が作動する場合であっても、差動装置における摺動部の焼き付きを確実に防止することができる耐久性の高い差動装置の提供にある。
【解決手段】 駆動モータ１１の出力を減速させる減速機構３０と該駆動モータ１１との間にデフケース１４が配置され、前記デフケース１４の回転方向に対して直角方向となるように該デフケース１４内に備えられるピニオンシャフト３６と、前記デフケース１４内にて前記ピニオンシャフト３６と同軸に備えられるピニオンギヤ３７と、前記ピニオンギヤ３７と噛合する一対のサイドギア３４、３５とが設けられ、前記ピニオンギヤ３７又は前記デフケース１４に対して回転する前記ピニオンシャフト３６の摺動部３６ｃに潤滑式の軸受３８を介在させる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、車両の旋回時における駆動輪の差動を調整する差動装置に関し、特に、駆動モータの出力を減速させて車両の駆動輪に伝達する減速機構と駆動モータとの間に配置される差動装置に関する。

一般的に、駆動モータを用いた電気駆動の車両では、駆動モータのモータ軸の出力を減速した上で左右の駆動輪に伝達する減速機構と、車両の旋回時に生じる左右の駆動輪の差動を吸収する差動装置を備えることが多い（例えば、特許文献１を参照。）。

また、別の差動装置としては、例えば、図６に示される差動装置７０が知られている。
この差動装置７０では、デフケース７１の回転の軸芯方向に対して直角方向となるようにデフケース７１内に軸支される回転自在のピニオンシャフト７２と、デフケース７１内にてピニオンシャフト７２と同軸に固定されるピニオンギヤ７３と、デフケース７１内にてピニオンギヤ７３と噛合する一対のサイドギア７４、７４とが備えられている。
そして、デフケース７１とピニオンシャフト７２との摺動部７２ａにおいて、デフケース７１の外部から潤滑オイルを得て、ピニオンシャフト７２とデフケース７１との焼き付き防止を図るとしている。
この差動装置７０により車輪の差動を吸収する場合では、予め駆動源からの出力が減速され、減速された出力に応じて差動装置７０が作動する。
従って、通常の運転状態にある差動装置７０のピニオンシャフト７２は比較的低速回転であり、ピニオンシャフト７２が毎分１０００回転を超える高速回転となる可能性は皆無に近いと言える（例えば、特許文献２を参照。）。
特開２００１−３９１７４号公報（第３−５頁、図１） 特開平９−１８４５６１号公報（第３−４頁、図１−図２）

しかしながら、例えば駆動源が高速回転の駆動モータであって、差動装置が駆動モータと減速機構との間に配置される場合では、駆動モータの出力が減速されず、車輪の差動を吸収する場合でも駆動モータの直接的な出力に応じて差動装置が作動することになる。
このため、差動装置におけるピニオンシャフトあるいはピニオンギヤが１０００回転以上の高速回転することになり、従来の差動装置のように、デフケースとピニオンシャフトとの摺動部において、デフケースの外部から潤滑オイルを得たとしても、差動装置におけるピニオンシャフトあるいはピニオンギヤ等の摺動部が焼き付きを起こす可能性が極めて高いという問題がある。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、差動装置が駆動源である駆動モータと減速機構との間に配置され、駆動モータからの直接的な出力に応じて差動装置が作動する場合であっても、差動装置における摺動部の焼き付きを確実に防止することができる耐久性の高い差動装置の提供にある。

上記課題を達成するため、請求項１記載の発明は、駆動モータの出力を減速させる減速機構と該駆動モータとの間にデフケースが配置され、前記デフケースの回転方向に対して直角方向となるように該デフケース内に備えられるピニオンシャフトと、前記デフケース内にて前記ピニオンシャフトと同軸に備えられる一対のピニオンギヤと、前記ピニオンギヤと噛合する一対のサイドギアとが設けられ、前記ピニオンギヤ又は前記デフケースに対して回転する前記ピニオンシャフトの摺動部に潤滑式の軸受を介在させることを特徴とする。
請求項１記載の発明によれば、潤滑式の軸受がピニオンギヤ又はデフケースに対して回転するピニオンシャフトの摺動部に介在されることにより、ピニオンギヤ又はピニオンシャフトが駆動モータからの直接的な出力に応じて高速回転しても、潤滑式の軸受が両者の円滑な摺動を図り、高速回転のピニオンギヤ又はピニオンシャフトの焼き付きを確実に防止する。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の差動装置において、前記軸受が針状ころ軸受又は潤滑剤を保持可能とするすべり軸受とすることを特徴とする。
請求項２記載の発明によれば、高速回転のピニオンギヤ及びピニオンシャフトの焼き付きを確実に防止することができるほか、軸受介在による差動装置の大型化が抑制される。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の差動装置において、前記軸受を保持する前記段差面が前記ピニオンシャフトの摺動部に形成されていることを特徴とする。
請求項３記載の発明によれば、ピニオンシャフトの摺動部に軸受を保持する段差面を設けることにより、従来のピニオンシャフトと比較してピニオンシャフトの形状を大幅に変更する必要がないほか、差動装置を構成するデフケースやピニオンギヤを変更することがなく、差動装置の製作コストが抑制される。

本発明によれば、差動装置が駆動源である駆動モータと減速機構との間に配置され、駆動モータからの直接的な出力に応じて差動装置が作動する場合であっても、差動装置における摺動部の焼き付きを確実に防止することができる。

（第１の実施形態）
以下、この発明の実施形態に差動装置について図１〜図３を参照して説明する。
この実施形態の差動装置は、電気駆動の車両としてのバッテリフォークリフトに適用した例であり、図１は、この実施形態に係る差動装置１０を含むフロントアクスルの要部を破断して示した平面図である。
この実施形態のバッテリフォークリフトは、車体前部の中央付近に配置された１台の駆動モータ１１により左右の駆動輪２０、２１を駆動するとしている。
そして、駆動モータ１１の一側（図１において左側）には、後述する差動装置１０が配置されている。
さらに、差動装置１０の外側に減速機構用ケース２６に収容される減速機構３０が配置され、減速機構３０の外側に左駆動輪２０が配置されている。
一方、駆動モータ１１の他側（図１において右側）には、別の減速機構用ケース２２に収容される減速機構３２と、減速機構３２の外側に右駆動輪２１が配置されている。

駆動モータ１１について説明すると、この駆動モータ１１にはモータ軸１２と、ロータ１６（回転子）と、ステータ１７（固定子）とが備えられており、駆動モータ１１はモータカバー１８に覆われている。
ロータ１６とモータ軸１２は一体となって回転するものであり、モータ軸１２は車体の幅方向に一致する方向へ向けて配置されている。
モータ軸１２の一側（図１において左側）の軸端部は、減速機構用ケース２６に軸支され、モータ軸１２の他側（図１において右側）の軸端部は、減速機構用ケース２２に軸支されている。
また、モータ軸１２には筒状となるように軸方向に貫通する中空部が形成されており、中空部にはモータ軸１２の長さよりも長いアクスル軸１９が内蔵されている。
アクスル軸１９の一側（図１において左側）の軸端部はモータ軸１２の中空部内に留まり、他側（図１において右側）の軸端部は、減速機構３２が備えるドライブ軸３３に接続されている。

そして、モータ軸１２における一側（図１において左側）の軸端部と駆動モータ１１との間には、後述する差動装置１０の一部であり、モータ軸１２と一体のデフケース１４が配置されている。
ここでは、図２に示すように、説明の便宜上、モータ軸１２のデフケース１４を除く部位、すなわち、デフケース１４よりも駆動モータ１１側の部位を軸部１３とし、デフケース１４よりも減速機構３０側の部位を軸支部１５とする。
このデフケース１４は軸部１３及び軸支部１５の外径より大きな外径が設定されており、デフケース１４内には中空部と連通する空間が形成されている。
デフケース１４の両側には長孔状の開口窓（図示せず）が備えられており、開口窓を通じて差動装置１０の各構成部材を組み付けることができるものとなっている。

次に、減速機構用ケース２２、２６について説明すると、この実施形態では右駆動輪２１側の減速機構用ケース２２と左駆動輪２０側の減速機構用ケース２６が備えられている。
右駆動輪２１側の減速機構用ケース２２は、右駆動輪２１用の減速機構３２を収容するが、図１に示されるように、駆動モータ１１に最も近いモータ側ケース２３と、右駆動輪２１に最も近い駆動輪側ケース２５と、モータ側ケース２３及び駆動輪側ケース２５との間に設置される中間ケース２４から構成されている。
また、左駆動輪２０側の減速機構用ケース２６も同様に、モータ側ケース２７と、中間ケース２８と、駆動輪側ケース２９とから構成されている。
左駆動輪２０側の減速機構用ケース２６には、モータ側ケース２７を貫通するモータ軸１２に接続される減速機構３０が収容されている。
左駆動輪２０側の減速機構用ケース２６のモータ側ケース２７には、ドライブ軸３１が収容されており、ドライブ軸３１の駆動モータ１１側の軸端部は、図２に示されるように、モータ側ケース２７の隔壁２７ａの挿通孔２７ｂを貫通してモータ軸１２の中空部に嵌合され、アクスル軸１９の軸端部と対峙している。

ドライブ軸３１の駆動輪２０側の軸端部には、減速機構３０が接続されており、この実施形態の減速機構３０は、詳細を説明しないが主に軸歯車、減速歯車、太陽歯車、遊星歯車、キャリアとにより構成されている。
なお、ドライブ軸３１には、ドライブ軸３１の回転を制動させる制動手段（図示せず）が備えられており、制動手段を作動させることにより走行状態の車両を制動させることができるとしている。
また、減速機構用ケース２２、２６はほぼ密閉状態にあり、減速機構用ケース２２、２６には潤滑油が充填されている。

次に、差動装置１０について説明すると、この実施形態の差動装置１０は、図２に示されるように、基本的にデフケース１４と、第１のサイドギヤ３４と、第２のサイドギヤ３５と、ピニオンシャフト３６と、一対のピニオンギヤ３７、３７とから構成される。
モータ軸１２の中空部において、ドライブ軸３１の駆動モータ１１側の軸端部がアクスル軸１９の軸端部と対峙していることを既に説明したが、モータ軸１２内のアクスル軸１９の軸端部には第１のサイドギヤ３４が固定され、この第１のサイドギヤ３４はデフケース１４に収容されている。
また、ドライブ軸３１の軸端部にも同様に第２のサイドギヤ３５が固定され、第２のサイドギヤ３５もデフケース１４内に収容されている。

そして、アクスル軸１９とドライブ軸３１の軸端部に挟まれ、かつ、デフケース１４の回転方向に対して直角方向となるように、ピニオンシャフト３６が、モータ軸１２に形成されたデフケース１４に対して固定されており、ピニオンシャフト３６の両側には一対のピニオンギヤ３７、３７が回転自在に嵌挿されている。
このピニオンシャフト３６は、図３に示されるように、ピニオンギヤ３７が嵌挿される摺動部３６ａを備えており、この摺動部３６ａに対応するように、シャフト面３６ｂよりも低く設定された段差面３６ｃが、ピニオンシャフト３６の周方向にわたって形成されている。
そして、この段差面３６ｃには潤滑式の軸受としての針状ころ軸受３８が装着され、ピニオンシャフト３６の摺動部３６ａに針状ころ軸受３８が介在されることになる。
この針状ころ軸受３８は、保持器により針状ころを保持した軸受であり、略半截円筒状に２分割可能としている。
そして、針状ころ軸受３８が潤滑油の供給を受けることと、針状ころの転動とが相俟って、針状ころ軸受３８を介したピニオンシャフト３６とピニオンギヤ３７との極めて円滑な摺動が図られている。

この実施形態では、ピニオンギヤ３７が、例えば、数千回転の高速回転となる場合であっても、針状ころ軸受３８によりピニオンギヤ３７とピニオンシャフト３６との焼き付きを防止することができるものとなっている。
この一対のピニオンギヤ３７、３７は第１のサイドギヤ３４及び第２のサイドギヤ３５と噛合する。
これらのサイドギヤ３４、３５及びピニオンギヤ３７、３７は、デフケース１４の開口窓を通じて組付け可能となっている。
これらの複数のサイドギヤ３４、３５及びピニオンギヤ３７、３７により構成される差動装置１０は、車両の旋回時に生じる左右の駆動輪２０、２１の差動を吸収する。

また、この実施形態では、減速機構用ケース２６から差動装置１０へ潤滑油を供給する潤滑油供給路４６が備えられている。
モータ軸１２の軸支部１５とドライブ軸３１との間に僅かな間隙が形成されており、この間隙が潤滑油供給路４６として機能する。
なお、アクスル軸１９と軸部１３との間にも同様の間隙が形成されており、この間隙が別の潤滑油供給路４７として機能し、差動装置１０及び右駆動輪２１側の減速機構用ケース２２の潤滑油の通過を実現している。

この実施形態の差動装置１０には、デフケース１４を密封するケースカバー４８が備えられている。
ケースカバー４８は、差動装置１０におけるデフケース１４から潤滑油を漏洩させないようにするためのものである。
このケースカバー４８は、両側が開放された円筒状の形態を呈し、デフケース１４の外径に対応する内径が設定されている。
そして、ケースカバー４８の左駆動輪２０側の端部には、デフケース１４と軸支部１５との段差面１４ａに係止されるように屈曲された係止部４８ａが形成されている。
さらに、デフケース１４と軸部１３との段差面１４ｂの外径端には、２個の切り欠き（図示せず）が形成されており、これらの切り欠きに対応するように、ケースカバー４８の右駆動輪２１側の端部には、加締め部４８ｂが設けられている。
従って、この実施形態では、ケースカバー４８の係止部４８ａ及び加締め部４８ｂが、デフケース１４に対してケースカバー４８を固定するケース固定手段を構成していると言える。

また、このケースカバー４８には、差動装置１０における潤滑油をデフケース１４から確実に漏洩させないように、シール部材としての一対のＯリング４９が、デフケース１４とケースカバー４８との間に介装されている。
これらのＯリングにより、ケースカバー４８をデフケース１４に装着した場合にデフケース１４の開口窓から漏れ出す潤滑油をデフケース１４とケースカバー４８の間に封止することを可能としている。
なお、軸支部１５はモータ側ケース２７に装着される軸受２７ｃに軸支されているが、軸受２７ｃの左車輪２０側にはオイルシール２７ｄが装着され、減速機構用ケース２６内の潤滑油がモータカバー１８側へ漏洩しないように図られている。

次に、この実施形態に係る差動装置１０の作用について説明する。
駆動モータ１１の駆動によりモータ軸１２が回転されるが、モータ軸１２の回転とともにアクスル軸１９及びドライブ軸３１、３３が回転する。
アクスル１９軸及びドライブ軸３１、３３の回転は夫々左右の減速機構３０、３２を介して減速され、減速された出力が各駆動輪２０、２１に伝達され、駆動輪２０、２１の回転により車両が走行する。
走行する車両が旋回する場合には、差動装置１０が左右の駆動輪２０、２１の差動を吸収する。

このとき、差動装置１０におけるピニオンギヤ３７は駆動モータ１１の出力に応じて高速回転となるが、針状ころ軸受３８がピニオンシャフト３６とピニオンギヤ３７の摺動部３６ａに介在され、針状ころ軸受３８はデフケース１４内の潤滑油の供給を受けているので、ピニオンシャフト３６とピニオンギヤ３７との焼き付きが確実に防止される。
なお、差動装置１０の潤滑油は、軸支部１５とドライブ軸３１との間隙を通じて減速機構用ケース２６から供給される。
そして、デフケース１４の回転に伴う遠心力により、針状ころ軸受２８に対して潤滑油が常に行き渡る。
また、デフケース１４に装着されるケースカバー４８はモータ軸１２の回転と共に回転されるが、シール部材としてのＯリング４９が装着されていることにより、デフケース１４の図示しない開口窓から潤滑油がモータカバー１８側へ漏洩することはない。

この実施形態に係る駆動力伝達装置によれば以下の効果を奏する。
（１）ピニオンギヤ３７に対して回転するピニオンシャフト３６の摺動部３６ａに針状ころ軸受３８が介在され、針状ころ軸受３８が潤滑油の供給を受けることにより、ピニオンギヤ３７が駆動モータ１１からの直接的な出力に応じて高速回転しても、針状ころ軸受３８がピニオンギヤ３７とピニオンシャフト３６との円滑な摺動を図り、高速回転のピニオンギヤ３７とピニオンシャフト３６との焼き付きを防止することができる。
（２）ピニオンシャフト３６の摺動部３６ａに針状ころ軸受３８を保持する段差面３６ｃを設けることにより、従来のピニオンシャフトと比較してピニオンシャフト３６の形状を大幅に変更する必要がないほか、差動装置１０を構成するデフケース１４やピニオンギヤ３７を変更することがなく、差動装置１０の製作コストを抑制することができる。
（３）減速機構用ケース２６内の潤滑油が、モータ軸１２に備えられている潤滑油供給路４６を通じて差動装置１０へ供給されるほか、デフケース１４の回転に伴う遠心力により、針状ころ軸受３８に対して潤滑油を常に供給することができる。
（４）デフケース１４とケースカバー４８との間に備えられるシール部材４９は差動装置１０の潤滑油を封止するから、差動装置１０における潤滑油のデフケース１４の外へ漏洩を確実に防止することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る差動装置５０を図４に基づいて説明する。
この実施形態では、説明の便宜上、第１の実施形態で用いた符号を一部共通して用い、共通又は類似する構成についてはその説明を省略し、先の実施形態の説明を援用する。
図４に示されるように、この実施形態の差動装置５０は、第１の実施形態と同様に、基本的にデフケース５１と、第１のサイドギヤ３４と、第２のサイドギヤ３５と、ピニオンシャフト５２、５３と、ピニオンギヤ５４とから構成される。
この実施形態の差動装置５０では、分割されたピニオンシャフト５２、５３に夫々ピニオンギヤ５４が固定され、デフケース５１に対してピニオンシャフト５２、５３が回転するものとなっている。

そして、ピニオンシャフト５２の摺動部５２ａには、シャフト面５２ｂよりも一段低く設定された段差面５２ｃが形成され、段差面５２ｃには針状ころ軸受５５が嵌挿される。
また、ピニオンシャフト５３についても、図示はしないがピニオンシャフト５２と同様に針状ころ軸受５５が嵌挿される。
従って、この実施形態の差動装置５０によれば、走行する車両が旋回する場合には、差動装置５０が左右の駆動輪２０、２１の差動を吸収するが、ピニオンシャフト５２、５３が駆動モータ１１からの直接的な出力に応じて高速回転しても、針状ころ軸受５５がデフケース５１と回転するピニオンシャフト５２、５３との円滑な摺動を図ることができ、高速回転のピニオンシャフト５２、５３とデフケース５１との焼き付きを防止することができる。

（変更例）
次に、上記の第１の実施形態の変更例を図５に基づいて説明する。
図５はいずれもピニオンシャフト３６と軸受の変更例を示した斜視図であり、図５に示されるピニオンシャフト６１は、シャフト面６１ｂよりも一段低くなる段差面６１ｃを摺動部６１ａから端部まで形成し、潤滑式の軸受として筒状の針状ころ軸受６２を摺動部６１ａに嵌挿し、針状ころ軸受６２の抜け止めのためのカラー部材６３をピニオンシャフト６１の挿入し、ピニオンシャフト６１の軸端付近にカラー部材６３を固定するとしている。
この場合、第１の実施形態の差動装置１０と比較して、部品点数は増加するが分割式の針状ころ軸受３８を用いる必要がなくなる。

また、この変更例に係るピニオンシャフト６１では、筒状の針状ころ軸受６２を嵌挿するとしたが、筒状の針状ころ軸受６２に代えて、図５に示されるように、潤滑油又はグリス等の潤滑剤を保持することが可能な筒状のすべり軸受６４を用いてもよく、この変更例のすべり軸受６４では潤滑油の含浸を可能とする金属製の軸受としている。
この潤滑式のすべり軸受６４によれば、針状ころ軸受６２を用いたときと比較して焼き付きに対する耐性は僅かに低下するものの低コストであり、また、耐振性あるいは耐衝撃性に優れる。
さらに、すべり軸受６４の肉厚は薄くすることができるから、針状ころ軸受６２を用いたときと比較してピニオンシャフト６１の段差面６１ｃを深くする必要がなく、ピニオンシャフト６１の加工が容易となる。
なお、第２の実施形態のピニオンシャフト５２、５３についても、ここで説明した変更例に係るピニオンシャフト６１、針状ころ軸受６２、カラー部材６３、すべり軸受６４の適用が可能であることは言うまでもない。

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。
○ 上記の実施形態では、軸受として針状ころ軸受とすべり軸受について説明したが、本発明にかかる潤滑式の軸受とは、潤滑油又はグリス等の潤滑剤を使用する軸受を意図するものであり、軸受の構造については何らの限定も受けない。少なくとも差動装置のピニオンギヤ又はピニオンシャフトが毎分１０００回転以上で回転してもピニオンシャフトの摺動部に焼き付きを生じることがない潤滑式の軸受であればよい。
○ 上記の実施形態では、バッテリフォークリフトにおける差動装置としたが、電気駆動の車両の差動装置に適用することも可能である。
○ 上記の実施形態では、減速機構として遊星歯車を用いた減速機構としたが、減速機構の種類や形式は特に限定されず、少なくとも駆動モータの出力を減速するために好適な減速機構であればよい。

第１の実施形態に係る駆動力伝達装置を含むフロントアクスルの要部を破断して示した平面図である。 第１の実施形態の差動装置を破断して示す平面図である。 第１の実施形態に係るピニオンシャフトと軸受を示す斜視図である。 第２の実施形態の差動装置を破断して示す平面図である。 変更例に係るピニオンシャフトと軸受を示す斜視図である。 従来の差動装置の要部を示す断面図である。

符号の説明

１０、５０、７０ 差動装置
１１ 駆動モータ
１４、５１、７１ デフケース
１９ アクスル軸
３０、３２ 減速機構
３１、３３ ドライブ軸
３４ 第１のサイドギヤ
３５ 第２のサイドギヤ
３６、５２、５３、６１、７２ ピニオンシャフト
３６ａ、５２ａ、６１ａ 摺動部
３６ｂ、５２ｂ、６１ｂ シャフト面
３６ｃ、５２ｃ、６１ｃ 段差面
３７、５４、７３ ピニオンギヤ
３８、５５、６２ 針状ころ軸受
６４ すべり軸受

Claims (3)

1. 駆動モータの出力を減速させる減速機構と該駆動モータとの間にデフケースが配置され、
   前記デフケースの回転方向に対して直角方向となるように該デフケース内に備えられるピニオンシャフトと、前記デフケース内にて前記ピニオンシャフトと同軸に備えられる一対のピニオンギヤと、前記ピニオンギヤと噛合する一対のサイドギアとが設けられ、
   前記ピニオンギヤ又は前記デフケースに対して回転する前記ピニオンシャフトの摺動部に潤滑式の軸受を介在させることを特徴とする差動装置。
2. 前記軸受が針状ころ軸受又は潤滑剤を保持可能とするすべり軸受とすることを特徴とする請求項１記載の差動装置。
3. 前記軸受を保持する段差面が前記ピニオンシャフトの摺動部に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の差動装置。

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