JP5529935B2 - 電動車両用駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動源として少なくとも駆動用モータが用いられ、前記駆動用モータとドライブシャフトが等速ジョイントにより連結される電動車両用駆動装置に関する。

四輪自動車や二輪自動車をはじめとする各種自動車には、走行駆動源として駆動用モータが用いられている場合がある。すなわち、内燃機関及び駆動用モータの双方が搭載されるハイブリッド自動車や、駆動用モータのみが搭載される電気自動車（又は燃料電池電気自動車）等である。以下、駆動用モータを走行駆動源として搭載した自動車車両を「電動車両」と表記する。

電動車両では、駆動用モータの回転駆動力がドライブシャフトを介して駆動輪（タイヤ）に伝達される。その結果として駆動輪が回転動作し、これにより電動車両が走行する。

ここで、駆動用モータとドライブシャフトは、等速ジョイントによって連結される。駆動用モータ、ドライブシャフト及び等速ジョイントを含め、「駆動装置」ないし「パワーユニット」と指称されることもある。本出願人は、特許文献１において、駆動用モータ、減速機構及び等速ジョイントをケースに収納したパワーユニットを提案している。

特許第４３７９８６７号公報

電動車両は、内燃機関のみを搭載した車両に比して部品点数が多く、このために構成が複雑であるという不具合が顕在化している。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、部品点数が少なく、構成が簡素である電動車両用駆動装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、駆動源として少なくとも駆動用モータが用いられ、前記駆動用モータとドライブシャフトが等速ジョイントにより連結される電動車両用駆動装置において、
前記等速ジョイントは、前記ドライブシャフトの一端に外嵌されたインナ部材と、前記インナ部材を収容するアウタ部材とを有し、
前記駆動用モータの作用下に回転する歯車部材に第１歯部が形成されるとともに、前記アウタ部材の外壁に第２歯部が形成され、
前記歯車部材の回転動作に追従して動作する減速機構をさらに有し、
前記減速機構は、前記第１歯部に噛合する第３歯部が形成された第１歯車と、前記第２歯部に噛合する第４歯部が形成された第２歯車とを備えた２段ヘリカル歯車を備え、
前記アウタ部材の前記第２歯部が形成された部位は、前記第４歯部が噛合することで前記減速機構を構成する歯車であり、
且つ前記アウタ部材の前記第２歯部が形成された部位は、前記第２歯車に対して大径であることを特徴とする。

すなわち、本発明において、等速ジョイントのアウタ部材は、等速ジョイントの構成部材であり、且つ減速機構の構成部材である。要するに、前記アウタ部材は、等速ジョイントの構成部材と減速機構の構成部材を兼ねる。従って、等速ジョイントとは別個に減速機構を設ける場合に比して、部品点数を低減することができる。また、これに伴い構成が簡素となる。

等速ジョイントのアウタ部材とともに減速機構を構成するには、上記の通り、前記第１歯部に噛合する第３歯部が形成された第１歯車と、前記第２歯部に噛合する第４歯部が形成された第２歯車とを設ける。その具体例としては、２段ヘリカル歯車が挙げられる。

なお、減速機構とするためには、アウタ部材における第２歯部が形成された部位を、第２歯車に対して大径に設定すればよい。

また、アウタ部材に大径部を設け、この大径部に第２歯部を形成することにより、ギア比を大きくして減速比を大きくすることが可能となる。

本発明によれば、等速ジョイントのアウタ部材は、等速ジョイントの構成部材と減速機構の構成部材を兼ねる。従って、等速ジョイントとは別個に減速機構を設ける場合に比して部品点数を低減することができるとともに、その構成を簡素なものとすることができる。

本発明の実施の形態に係る電動車両用駆動装置の全体概略縦断面側面図である。 図２Ａ〜図２Ｄは、前記電動車両用駆動装置に含まれる等速ジョイントを構成するアウタ部材の製造過程を示すフロー図である。

以下、本発明に係る電動車両用駆動装置につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係る電動車両用駆動装置１０（以下、「駆動装置」とも表記する）の全体概略縦断面側面図である。この駆動装置１０は、駆動用モータ１２と、図示しない駆動輪に前記駆動用モータ１２の回転駆動力を伝達するためのドライブシャフト１４と、前記駆動用モータ１２と前記ドライブシャフト１４を連結する等速ジョイント１６とを備える。なお、以下の説明において、「右方」、「左方」と表記するときは、図１における右方、左方を意味するものとする。

駆動用モータ１２は、モータケース１８内に収容されたロータ２０及びステータ２２を備える。この中のロータ２０は、左方端部及び右方端部が開口した中空体からなるロータシャフト２４を有する。なお、中実体からなるロータシャフトであってもよい。

前記モータケース１８の一端側内壁には円柱状の底部２６が設けられ、該底部２６には、ベアリング２８を介してロータシャフト２４の開口した左方端部が回転自在に支持される。

ロータシャフト２４の外周壁には、ロータ側ヨーク３０が支持される。周知の通り、ロータ側ヨーク３０は複数個の磁石３２を有し、これら磁石３２は、所定距離で互いに離間しながらロータシャフト２４に沿って周回するように配設される。

一方、ステータ２２は、電磁コイル３４がボビン３６に巻回されて構成されたステータ側ヨーク３８を有する。このステータ側ヨーク３８は、ロータ側ヨーク３０を囲繞する。電磁コイル３４には、図示しない通電回路から通電がなされる。なお、図１中の参照符号３９は、電磁鋼板を示す。

ロータシャフト２４の右方端部は、第１ケーシング部材４０に押圧されている。ロータシャフト２４の右方端部と第１ケーシング部材４０との間にはベアリング４１が介装されており、従って、ロータシャフト２４は、第１ケーシング部材４０からの押圧に関わらず、回転動作が可能である。

ロータシャフト２４の開口した右方端部の内壁には、直線形状の内歯４２が設けられる。この内歯４２には、歯車部材４４の小径な左方端部に設けられた直線形状の外歯４５が噛合する。この噛合は、いわゆるスプライン嵌合である。

歯車部材４４の大径な右方端部は、ベアリング４６を介して第２ケーシング部材４７に支持される。さらに、歯車部材４４の側周壁には、第１歯部４８が刻設される。

駆動用モータ１２と等速ジョイント１６は、減速機構５０を構成する２段ヘリカル歯車５２を介して連結される。具体的には、等速ジョイント１６のアウタ部材５４には、２段ヘリカル歯車５２とともに前記減速機構５０を構成する第２歯部５６が形成される（後述）とともに、２段ヘリカル歯車５２には、前記第１歯部４８に噛合する第３歯部５８と、この第２歯部５６に噛合する第４歯部６０とが設けられる。

すなわち、２段ヘリカル歯車５２は、大径な第１歯車部６２と、該第１歯車部６２に比して小径な第２歯車部６４とを有する。前記第３歯部５８は第１歯車部６２の側周壁に刻設され、また、前記第４歯部６０は第２歯車部６４の側周壁に刻設される。

２段ヘリカル歯車５２の左方端部と第１ケーシング部材４０との間にはベアリング７０が介装されるとともに、右方端部と第２ケーシング部材４７との間にはベアリング７４が介装される。すなわち、２段ヘリカル歯車５２は、ベアリング７０、７４を介して第１ケーシング部材４０、第２ケーシング部材４７に支持される。

ベアリング７５を介して第２ケーシング部材４７に支持された等速ジョイント１６は、この場合、いわゆるトリポート型のものであり、インナ部材７６と、該インナ部材７６を収容するアウタ部材５４とを有する。なお、等速ジョイント１６は、例えば、バーフィールド型等、トリポート型以外のものであってもよい。

ドライブシャフト１４の一端には、第１スプライン７８が刻設される。一方、インナ部材７６には貫通孔（図示せず）が形成され、この貫通孔の内周壁には、第２スプライン（図示せず）が形成される。すなわち、インナ部材７６は、第２スプラインが第１スプライン７８に噛合することにより、ドライブシャフト１４の一端に外嵌される。

インナ部材７６には、円環部位の外周壁から所定の角度で離間した３本のトラニオン８０が一体的に形成される。なお、図１においては、その中の１本を示している。各トラニオン８０の外周部には、ニードルベアリング８２を介してリング状のローラ部材８４が回転自在に軸着される。

一方のアウタ部材５４は、有底穴８６が形成されたカップ状部８８と、該カップ状部８８の閉塞端部から突出形成された軸部９０とを有する。前記ベアリング７５は、該軸部９０と第２ケーシング部材４７との間に介装される。

有底穴８６の内壁には、前記ローラ部材８４が回転自在に摺動する案内溝９２が形成される。案内溝９２は、トラニオン８０の個数、換言すれば、ローラ部材８４の個数に対応する個数で、互いに所定の間隔で離間しており、且つカップ状部８８の軸線方向に延在する。

アウタ部材５４（カップ状部８８）の開口側先端とドライブシャフト１４の一部は、蛇腹形状をなすブーツ９４で覆われる。該ブーツ９４の各端部は、バンド部材９６、９８を介してカップ状部８８及びドライブシャフト１４のそれぞれに締め付け固定される。

本実施の形態において、カップ状部８８の側壁の左方端部には、第２歯車部６４の直径に比して大径に設定された大径部１００が直径方向に沿って環状に突出形成されている。さらに、該大径部１００の側周壁には、上記したように第２歯部５６が刻設される。この第２歯部５６には、２段ヘリカル歯車５２を構成する第２歯車部６４に形成された第４歯部６０が噛合する。従って、駆動用モータ１２を構成するロータシャフト２４が回転動作を開始することに伴って２段ヘリカル歯車５２が回転動作すると、これに追従してアウタ部材５４、インナ部材７６及びドライブシャフト１４が回転動作を開始する。

カップ状部８８の側壁には、大径部１００の他、右方端部に向かうにつれて中径部１０２、小径部１０４が形成されている。大径部１００、中径部１０２、小径部１０４の直径は、この順序で小さくなるように設定される。

この中の中径部１０２及び小径部１０４と、第２ケーシング部材４７の開口した右方端部との間には、それぞれ、ベアリング１０６及びシール部材１０８を介して、第３ケーシング部材１１０の円筒部１１２が挿入される。第３ケーシング部材１１０のフランジ部１１４は、第２ケーシング部材４７の開口した右方端部にボルト等を介して連結される。

本実施の形態に係る駆動装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果について、その動作との関係で説明する。

先ず、駆動用モータ１２において、ステータ側ヨーク３８を構成する電磁コイル３４に通電がなされる。これにより電磁力が発生した電磁コイル３４と、ロータ側ヨーク３０を構成する磁石３２との間に電磁的な反発力及び吸引力が作用する。その結果、ロータシャフト２４が回転し始める。

ロータシャフト２４が回転することに伴い、該ロータシャフト２４に形成された内歯４２に対して外歯４５がスプライン嵌合した歯車部材４４が回転する。従って、２段ヘリカル歯車５２も回転する。上記したように、２段ヘリカル歯車５２を構成する第１歯車部６２の第３歯部５８が、歯車部材４４の第１歯部４８に噛合しているからである。必然的に、２段ヘリカル歯車５２を構成する第２歯車部６４も回転し、その結果、アウタ部材５４が回転する。該アウタ部材５４の大径部１００に形成された第２歯部５６が、第２歯車部６４の第４歯部６０に噛合しているからである。

ここで、第２歯車部６４とアウタ部材５４の大径部１００とでは、大径部１００の方が大径に設定されている。従って、アウタ部材５４の回転数は、第２歯車部６４とアウタ部材５４のギア比に応じ、第２歯車部６４の回転数に比して小さくなる。すなわち、第２歯車部６４とアウタ部材５４との間で減速状態が発現する。このことから諒解されるように、アウタ部材５４の大径部１００は、減速機構５０を構成する歯車として機能する。

すなわち、本実施の形態においては、等速ジョイント１６を構成するアウタ部材５４が減速機構５０を兼ねる。このため、部品点数を低減することができる。しかも、このために駆動装置１０の構成が簡素となる。

アウタ部材５４が回転すると、カップ状部８８の有底穴８６に形成された案内溝９２にローラ部材８４が摺接するインナ部材７６を介して、ドライブシャフト１４に回転力が伝達される。以上により、駆動用モータ１２の回転駆動力が、等速ジョイント１６を介してドライブシャフト１４に伝達される。回転駆動力は、その後、ドライブシャフト１４の他端側に連結された別の等速ジョイント（図示せず）を介し、駆動輪に付与される。これにより、電動車両が走行するに至る。

駆動装置１０に対してメンテナンスを施す場合、第３ケーシング部材１１０を取り外した後、アウタ部材５４を第２ケーシング部材４７から離間する方向（矢印Ｘ方向）に引っ張ればよい。引っ張られたアウタ部材５４は、第２ケーシング部材４７から容易に離脱する。すなわち、本実施の形態によれば、等速ジョイント１６を容易に取り外すことができる。

上記のアウタ部材５４は、以下のようにして作製することができる。

はじめに、図２Ａに示すように、略円柱体形状のビレット１２０を用意する。ビレット１２０の材質の好適な例としては、等速ジョイント１６のアウタ部材５４を得ることから、ＳＣＲ、ＳＣＭ等の機械構造用合金鋼が挙げられる。

このビレット１２０に対し、次に、予備加熱、潤滑剤塗布、本加熱を行った後に温間鍛造を行う。温間鍛造は、据え込みと前方押し出しの２工程である。

すなわち、据え込みにより図２Ｂに示す軸部９０と大径部１００を成形した後、大径部１００をパンチで押圧してその肉を延伸させる前方押し出しにより、図２Ｃに示すカップ状部８８を成形する。前記パンチには案内溝９２の形状に対応する形状のランド部が存在するため、この時点で、カップ状部８８には、案内溝９２を含む有底穴８６が形成される。

次に、以上のようにして得られた中間成形体に対し、球状化焼鈍処理、ショットブラスト処理及び潤滑皮膜形成処理等を施す。

次に、中間成形体をワークとする冷間鍛造により、いわゆるしごき（アイヨニング）を行い、図２Ｄに示すように、大径部１００、中径部１０２及び小径部１０４をカップ状部８８に形成する。その後、この中の大径部１００の側壁に対して第２歯部５６を刻設することにより、アウタ部材５４が得られるに至る。

一般的なトリポート型等速ジョイントのアウタ部材を得るには、特開２００３−４０６１号公報の図１２Ａ〜図１２Ｄに示されるように、４回の鍛造加工（前方押し出し、据え込み、後方押し出し、しごき）が実施される。しかも、前方押し出し、後方押し出し、しごきを行う前のそれぞれに、上記した球状化焼鈍処理、ショットブラスト処理及び潤滑皮膜形成処理を行う必要がある。

これに対し、本実施の形態においては、３回の鍛造加工を行うに当たり、据え込みによって成形された大径部１００の径を、その後の前方押し出し及びしごきにおいても略同等に維持するようにしている。このようにすることにより、等速ジョイント１６のアウタ部材５４を、従来技術に係るアウタ部材に比して効率よく作製することができる。

本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、上記した実施の形態では、減速機構５０に２段ヘリカル歯車５２を含めるようにしているが、第１歯部４８に噛合する第１歯車と、第２歯部５６に噛合する第２歯車とが同一の軸部材、又は互いに連結された２個の軸部材の各々に外嵌されたものであってもよいことは勿論である。

また、アウタ部材５４は、上記の全工程を冷間鍛造として作製することも可能である。

１０…電動車両用駆動装置 １２…駆動用モータ
１４…ドライブシャフト １６…等速ジョイント
２０…ロータ ２２…ステータ
２４…ロータシャフト ３０…ロータ側ヨーク
３２…磁石 ３４…電磁コイル
３６…ボビン ３８…ステータ側ヨーク
４２…内歯 ４４…歯車部材
４５…外歯 ４８、５６、５８、６０…歯部
５０…減速機構 ５２…２段ヘリカル歯車
５４…アウタ部材 ６２…第１歯車部
６４…第２歯車部 ７６…インナ部材
８０…トラニオン ８４…ローラ部材
８８…カップ状部 ９０…軸部
９２…案内溝 １００…大径部

Claims (4)

1. 駆動源として少なくとも駆動用モータが用いられ、前記駆動用モータとドライブシャフトが等速ジョイントにより連結される電動車両用駆動装置において、
   前記等速ジョイントは、前記ドライブシャフトの一端に外嵌されたインナ部材と、前記インナ部材を収容するアウタ部材とを有し、
   前記駆動用モータの作用下に回転する歯車部材に第１歯部が形成されるとともに、前記アウタ部材の外壁に第２歯部が形成され、
   前記歯車部材の回転動作に追従して動作する減速機構をさらに有し、
   前記減速機構は、前記第１歯部に噛合する第３歯部が形成された第１歯車と、前記第２歯部に噛合する第４歯部が形成された第２歯車とを備えた２段ヘリカル歯車を備え、
   前記アウタ部材の前記第２歯部が形成された部位は、前記第４歯部が噛合することで前記減速機構を構成する歯車であり、
   且つ前記アウタ部材の前記第２歯部が形成された部位は、前記第２歯車に対して大径であることを特徴とする電動車両用駆動装置。
2. 請求項１記載の駆動装置において、前記２段ヘリカル歯車は、前記駆動用モータを支持する第１ケーシング部材及び第２ケーシング部材に支持され、前記アウタ部材は、前記第２ケーシング部材に対して取り外し可能な第３ケーシング部材に支持されていることを特徴とする電動車両用駆動装置。
3. 請求項１又は２記載の駆動装置において、前記アウタ部材に大径部が設けられるとともに、前記第２歯部は、前記大径部に形成されることを特徴とする電動車両用駆動装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の駆動装置において、前記第２歯部が前記第１歯部に比して大径であることを特徴とする電動車両用駆動装置。

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