JP2022092668A - Power transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、減速機構およびデファレンシャル装置を含む動力伝達装置に関するものである。 The present invention relates to a power transmission device including a deceleration mechanism and a differential device.
特許文献1および特許文献2には、駆動力源である電動機と、その電動機の動力を左右の車軸を介して駆動輪に伝達する伝動装置と、それら電動機および伝動装置を収容するトランスアクスルケースとを備えた電気自動車用駆動装置が記載されている。伝動装置は、減速機構および差動歯車装置を備えている。減速機構は、サンギヤ、キャリヤ、および、リングギヤを有する遊星歯車機構からなり、サンギヤがステップドピニオンの大径部に噛み合い、ステップドピニオンの小径部がリングギヤに噛み合い、そのステップドピニオンを保持するキャリヤが差動歯車装置のデフケースに連結されている。つまり、電動機から出力されたトルクはサンギヤに入力され、キャリヤから差動歯車装置へ出力するように構成されている。なお、差動歯車装置は、主に、デフケース、デフケース内に収容された一対のサイドギヤ、および、その一対のサイドギヤに噛み合うピニオンギヤから構成されている。なお、特許文献2に記載された装置では、デフケースの内部と外部とを連通する窓穴が形成されている。
上述のように特許文献1および特許文献2に記載された駆動装置は、差動歯車装置であるデファレンシャル装置が記載されている。電動機側から伝達される動力がデファレンシャル装置に入力されると、リングギヤ、デフケース、ピニオンシャフト、ピニオンギヤ、およびサイドギヤを介して左右のドライブシャフトに伝達される。また、この差動歯車装置にはデフケースの内部と外部とを連通する窓穴が形成されている。この窓穴は、デフケースが一体物である場合に、デフケース内に収容する差動ギヤを組み付けるための穴である。一方、そのように、デフケースに窓穴が形成されると、デフケースは、ドライブシャフトの軸方向からみて、回転方向で剛性の高い部位と剛性の低い部位とが交互に形成される。具体的には、デフケースの窓穴が形成されている部位は剛性が低くなり、窓穴が形成されていない部位は剛性が高くなる。したがって、電動機からのトルクが減速機構を介して差動歯車装置に入力されると、ステップドピニオンなどを支持するデフケースにも高負荷がかかるため、デフケースの剛性が低い部位で塑性変形が生じるおそれがある。
As the drive device described in
この発明は、上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、窓穴が形成されたデフケースにおいて、デフケースの塑性変形を抑制できる動力伝達装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been conceived by paying attention to the above technical problems, and an object of the present invention is to provide a power transmission device capable of suppressing plastic deformation of a differential case in which a window hole is formed. be.
上記の目的を達成するために、この発明は、駆動力源から出力されたトルクを減速機構および差動装置を介して駆動輪に伝達するように構成された動力伝達装置において、前記減速機構は、サンギヤ、リングギヤ、および、キャリヤからなる遊星歯車機構により構成され、かつ前記キャリヤに保持される三つのピニオンギヤはステップドピニオンであり、前記差動装置は、デフケースに収容するギヤセットを組み付けるための窓穴を二つ備え、前記デフケースは、円周方向で等間隔に配置された前記ステップドピニオンを支持するブリッジ部を三つ有し、前記二つの窓穴のうち前記ブリッジ部近傍に形成された窓穴を、前記窓穴のうち他の窓穴より相対的に小さくする、もしくは、前記ブリッジ部近傍に形成された窓穴から離れたブリッジ部の剛性を相対的に低下させるように構成されていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention relates to a power transmission device configured to transmit torque output from a driving force source to a drive wheel via a reduction mechanism and a differential device, wherein the reduction mechanism is used. The three pinion gears, which are composed of a planetary gear mechanism including a sun gear, a ring gear, and a carrier and are held by the carrier, are stepped pinions, and the differential device is a window for assembling a gear set housed in a differential case. The differential case is provided with two holes, and the differential case has three bridge portions for supporting the stepped pinions arranged at equal intervals in the circumferential direction, and is formed in the vicinity of the bridge portion of the two window holes. The window hole is configured to be relatively smaller than the other window holes among the window holes, or the rigidity of the bridge portion away from the window hole formed in the vicinity of the bridge portion is relatively reduced. It is characterized by being.
なお、前記ブリッジ部近傍に形成された窓穴の大きさは、要求される剛性に応じて決定されてよい。 The size of the window hole formed in the vicinity of the bridge portion may be determined according to the required rigidity.
この発明の動力伝達装置によれば、デフケースに形成された二つの窓穴の大きさが一方の窓穴に対して他方の窓穴の方が小さくなるように構成されている。具体的には、ブリッジ部の近傍の窓穴(例えばデフケースにおけるブリッジ部と同位相の窓穴)の大きさが他方の窓穴に比べて相対的に小さくなるように構成されている。つまり、窓穴と同位相のブリッジ部は、窓穴と同位相ではないブリッジ部に比べて剛性が低くなるので、その低くなっている剛性を高くするようにブリッジ部と同位相の窓穴の大きさを小さくするように構成されている。したがって、この発明によれば、デフケース全体の剛性が均一あるいはほぼ均一になり、その結果、駆動力源(例えばモータ)から減速機構を介して差動装置にトルクが伝達された際にデフケースが塑性変形することを抑制できる。 According to the power transmission device of the present invention, the size of the two window holes formed in the differential case is configured so that the size of the other window hole is smaller than that of the other window hole. Specifically, the size of the window hole in the vicinity of the bridge portion (for example, the window hole having the same phase as the bridge portion in the differential case) is configured to be relatively smaller than that of the other window hole. That is, the bridge portion having the same phase as the window hole has a lower rigidity than the bridge portion having the same phase as the window hole. It is configured to be smaller in size. Therefore, according to the present invention, the rigidity of the entire differential case becomes uniform or almost uniform, and as a result, the differential case becomes plastic when torque is transmitted from the driving force source (for example, a motor) to the differential device via the reduction mechanism. It is possible to suppress deformation.
また、この発明では、上記のブリッジ部近傍の窓穴から離れたブリッジ部の剛性を窓穴近傍のブリッジ部に対して相対的に低くするように構成されている。そのような場合にも、同様に、デフケース全体の剛性が均一あるいはほぼ均一になり、その結果、駆動力源から減速機構を介して差動装置にトルクが伝達された際にデフケースが塑性変形することを抑制できる。 Further, in the present invention, the rigidity of the bridge portion away from the window hole in the vicinity of the bridge portion is set to be relatively lower than that in the bridge portion in the vicinity of the window hole. Similarly, in such a case, the rigidity of the entire differential case becomes uniform or almost uniform, and as a result, the differential case is plastically deformed when torque is transmitted from the driving force source to the differential device via the reduction mechanism. It can be suppressed.
この発明の実施形態を、図を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、この発明を具体化した場合の一例に過ぎず、この発明を限定するものではない。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the embodiments shown below are merely examples of cases where the present invention is embodied, and do not limit the present invention.
この発明の実施形態で対象にする車両は、少なくともモータを駆動力源とする車両である。したがって、車両は、モータのみを駆動力源とした電気自動車、エンジンとモータとを駆動力源としたハイブリッド車両であってよい。 The vehicle targeted in the embodiment of the present invention is at least a vehicle whose driving force source is a motor. Therefore, the vehicle may be an electric vehicle using only a motor as a driving force source, or a hybrid vehicle using an engine and a motor as a driving force source.
図1は、電気自動車に搭載される動力伝達装置1の一例を示すスケルトン図である。この動力伝達装置1は、電気自動車の駆動力源として機能する電動機(以下、単にモータと記す)2と、そのモータ2の動力を左右一対の車軸3を介して駆動輪4に伝達する伝動装置5とを備えている。
FIG. 1 is a skeleton diagram showing an example of a
モータ2は、少なくとも、電力が供給されることにより駆動されてモータトルクを出力する電動機としての機能を有している。この発明の実施形態では、モータ2は、外部からトルクを受けて駆動されることによって電力を発生する発電機としての機能も有している。すなわち、モータ3は、発電機能を有するモータ(いわゆる、モータ・ジェネレータ)であり、例えば、永久磁石式の同期モータ、あるいは、誘導モータなどによって構成されている。また、モータ2は、ロータ2aとステータ2bとを備え、ロータ2aは、ロータ軸と一体的に固定され、そのロータ2aの外周側においてステータ2bがケースCに固定されている。なおモータ2には、インバータを介して、バッテリ(共に図示せず)が接続されている。
The
伝動装置5は、モータ3と同一軸線上に配置され、主に減速機構6およびデファレンシャル装置7とから構成されている。減速機構6は、サンギヤ8と、サンギヤ8に対して同心円上に配置されたリングギヤ9と、サンギヤ8とリングギヤ9に噛み合っているピニオンギヤ(以下、ステップドピニオンとも記す)10を自転かつ公転可能に保持するキャリヤ11とを有する遊星歯車機構により構成されている。また、この発明の実施形態では、ピニオンギヤ10は、大径部(大径ピニオン)10aと小径部(小径ピニオン)10bとからなるステップドピニオンにより構成されている。なお、ステップドピニオン10は、この発明の実施形態では、円周方向で等間隔に3つ設けられている。
The
より具体的に減速機構16について説明すると、サンギヤ8の回転軸にモータ2のロータ軸がスプライン嵌合により相対回転不能に連結され、ステップドピニオン10の大径部10aがサンギヤに噛み合い、ケースCの内周部に相対回転不能にリングギヤ9が固定され、そのリングギヤ9にステップドピニオン10の小径部10bが噛み合っている。また、キャリヤ11は、デファレンシャル装置7におけるデフケース12の一部を兼ねており、したがって、この発明の実施形態では、サンギヤ8が入力部材となり、リングギヤ9が反力部材となり、キャリヤ11が出力部材となっている。つまり、減速機構6は、モータ2から伝達された動力を減速してデファレンシャル装置7へ出力する。
More specifically, the
デファレンシャル装置7は、モータ2から減速機構6を介して伝達された動力を、一対の車軸3の回転数差を許容しつつ駆動輪4に伝達する差動装置であって、従来知られている構成と同様であってよい。その構成を簡単に説明すると、デファレンシャル装置7は、回転中心軸線に対して回転可能に設けられたデフケース12と、ピニオンシャフト13に回転自在に支持され、所定の間隔を空けて対向して配置された一対のピニオンギヤ14と、そのピニオンギヤ14に噛み合う一対のサイドギヤ15とを備えている。なお、これらデファレンシャル装置7を構成する各ギヤは傘歯車(すぐば傘歯車)によって構成され、また、ピニオンギヤ14およびサイドギヤ15は、デフケース12内に収容されている。
The
図2は、デフケース12にデファレンシャル装置7を組み付けた場合の斜視図であり、図3は、デフケース12を示す斜視図である。この図2および図3から把握できるように、デフケース12には窓穴16,17が形成されている。この窓穴16,17は、デフケース12を一体物で構成する場合に、サイドギヤ15およびピニオンギヤ14などの差動ギヤをデフケース12内に組み付けるためのものである。一般的には、この窓穴16,17、はデフケース12に対して180度間隔で二つ形成され、この発明の実施形態では、図2および図3に示すように上下にそれぞれ形成されている。また、デフケース12には、円周方向で、各ステップドピニオン10同士の間に各ステップドピニオン10を支持するブリッジ部18が設けられ、このブリッジ部18は、デフカバー19を介してボルト20によって固定されている。
FIG. 2 is a perspective view when the
図4は、ステップドピニオン10と窓穴16,17との相対位置を説明するための図であり、窓穴16および窓穴17は、上述のように180度間隔で形成され、ステップドピニオン10は、円周方向で等間隔に3つ、すなわち120度間隔で設けられている。また、各ステップドピニオン10の間に、それらステップドピニオン10を支持するブリッジ部18(18a,18b,18c)が設けられている。つまり、ステップドピニオン10と窓穴16,17とには位相のずれがある。一方、窓穴16,17が形成された箇所は、窓穴16,17が形成されていない箇所に比べて剛性が低くなる。上述のように、窓穴16,17の位置と、各ステップドピニオン10の位置との位相にずれがある場合には、モータ2から動力が伝達されると、デフケース12にかかる負荷が異なることになり、剛性が低い部位が塑性変形することがある。特に、図4に示す例では、ブリッジ部18aは窓穴16に対して同位相であるから、窓穴17と同位相ではないその他のブリッジ部18bおよびブリッジ部18cに対して剛性が低くなる。そのため、トルクが入力された場合には、ブリッジ部18aの支持剛性が低下し、ひいてはデフケース12が塑性変形することがある。そこで、この発明の実施形態では、各ステップドピニオン10の支持剛性を均一にするように構成されている。
FIG. 4 is a diagram for explaining the relative positions of the stepped
具体的には、図5に示すように、ブリッジ部18aと同位相に形成された窓穴16の大きさをもう一方の窓穴17(上側の窓穴)より小さくするように構成されている。つまり、剛性が低い方の箇所の剛性を高くするために窓穴16を従来より小さくする。その窓穴16の大きさは、要求される剛性やデフケース12全体の剛性を考慮して決定されてよい。なお、図5に示す例では、従来例(紙面左側)において、実施例(紙面右側)と同様の符号番号に「’」を付してある。
Specifically, as shown in FIG. 5, the size of the
このように、この発明の実施形態では、ブリッジ部18aと同位相に形成された窓穴16の大きさを対向する窓穴17に比べて相対的に小さくするように構成されている。つまり、剛性が低い箇所の窓穴16を小さくして、その箇所の剛性を高くするように構成されている。したがって、デフケース12としての剛性のバランスが均一あるいはほぼ均一となる。そのため、モータ2から動力が伝達された際のデフケース12において塑性変形が生じることを抑制できる。
As described above, in the embodiment of the present invention, the size of the
つぎに、この発明の実施形態における他の例について説明する。上述したように、この発明の実施形態では、デフケース12の剛性を均一化するように構成されている。したがって、剛性を均一化できる構成であれば適宜の構成に変更してもよい。上述の図5の実施形態では、ブリッジ部18aと同位相の窓穴16を相対的に小さくすることで剛性を均一化するように構成されていたものの、これに替えて、例えば、図6に示すように、ブリッジ部18bおよびブリッジ部18cの剛性をブリッジ部18aより小さくしてもよい。つまり、ブリッジ部18bおよびブリッジ部18cの薄肉化を図り、ブリッジ部18aに比べて剛性を低下させる。つまり、三つのブリッジ部18a,18b,18cを同一の剛性とした場合には、ブリッジ部18aの剛性が窓穴16と同位相であることにより、その剛性が相対的に低くなるため、図6に示す例では、ブリッジ部18bおよびブリッジ部18cの剛性を低下させることで、デフケース12全体としての剛性の均一化を図るように構成されている。なお、図6に示す例では、ブリッジ部18bおよびブリッジ部18cにおいて実線で囲った箇所が剛性を低減させる剛性低減部21,22となっている。また、図6に示す例では、従来例(紙面左側)において、実施例(紙面右側)と同様の符号番号に「’」を付してある。
Next, another example in the embodiment of the present invention will be described. As described above, in the embodiment of the present invention, the rigidity of the
この図6に示す実施形態においても、図5の実施形態と同様の作用および効果を奏することができる。つまり、デフケース12の剛性のバランスが均一あるいはほぼ均一となり、その結果、モータ2から動力が伝達された際のデフケース12において塑性変形が生じることを抑制できる。
Also in the embodiment shown in FIG. 6, the same actions and effects as those in the embodiment shown in FIG. 5 can be obtained. That is, the balance of rigidity of the
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上述した例に限定されないのであって、この発明の目的を達成する範囲で適宜変更してもよい。上述した図5の実施形態では、窓穴16の大きさを窓穴17に対して相対的に小さくするように構成されていたものの、これはブリッジ部18aと同位相の窓穴16を小さくするように構成されていればよく、したがって、窓穴16を限りなく小さくして、その窓穴16を閉じてもよい(要は窓穴16を形成しなくてもよい)。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-mentioned examples, and may be appropriately modified as long as the object of the present invention is achieved. In the embodiment of FIG. 5 described above, the size of the
1 動力伝達装置
2 モータ
2a ロータ
2b ステータ
3 車軸
4 駆動輪
5 伝動装置
6 減速機構
7 デファレンシャル装置(差動装置)
8 サンギヤ
9 リングギヤ
10 ピニオンギヤ(ステップドピニオン)
10a 大径部
10b 小径部
11 キャリヤ
12 デフケース
13 ピニオンシャフト
14 ピニオンギヤ
15 サイドギヤ
16,17 窓穴
18 ブリッジ部
19 デフカバー
20 ボルト
21,22 剛性低減部
1
8
10a
11
13
16,17 Window hole 18
Claims (1)
前記減速機構は、サンギヤ、リングギヤ、および、キャリヤからなる遊星歯車機構により構成され、かつ前記キャリヤに保持される三つのピニオンギヤはステップドピニオンであり、
前記差動装置は、デフケースに収容するギヤセットを組み付けるための窓穴を二つ備え、
前記デフケースは、円周方向で等間隔に配置された前記ステップドピニオンを支持するブリッジ部を三つ有し、
前記二つの窓穴のうち前記ブリッジ部近傍に形成された窓穴を、前記窓穴のうち他の窓穴より相対的に小さくする、もしくは、前記ブリッジ部近傍に形成された窓穴から離れたブリッジ部の剛性を相対的に低下させるように構成されている
ことを特徴とする動力伝達装置。
In a power transmission device configured to transmit torque output from a drive force source to the drive wheels via a reduction mechanism and a differential device.
The reduction mechanism is composed of a planetary gear mechanism including a sun gear, a ring gear, and a carrier, and the three pinion gears held by the carrier are stepped pinions.
The differential has two window holes for assembling the gear set to be housed in the differential case.
The differential case has three bridge portions that support the stepped pinions arranged at equal intervals in the circumferential direction.
The window hole formed in the vicinity of the bridge portion of the two window holes is made relatively smaller than the other window holes in the window hole, or is separated from the window hole formed in the vicinity of the bridge portion. A power transmission device characterized in that it is configured to relatively reduce the rigidity of the bridge portion.
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