JP5920321B2 - 電気自動車用トランスアクスル - Google Patents

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Description

本発明は、駆動用電動機と、その駆動用電動機の動力を伝達する動力伝達部材に一方向クラッチを介して連結されたオイルポンプとを収容する電気自動車用トランスアクスルに関し、特に、その電気自動車用トランスアクスルに設けられた一方向クラッチの信頼性或いは耐久性を向上させる技術に関する。
例えば、駆動用電動機と、その駆動用電動機の動力を伝達する動力伝達部材に一方向クラッチを介して連結されたオイルポンプとを収容する電気自動車用トランスアクスルが知られている。例えば、特許文献1に示すような電気自動車用トランスアクスルがそれである。
特開2010−270789号公報
ところで、上記のような電気自動車用トランスアクスルでは、前記動力伝達部材に設けられたギヤと、前記一方向クラッチのアウターレースに形成された外周歯とが噛み合わされているので、前記駆動用電動機の高速回転駆動により、例えばそのアウターレースが前記一方向クラッチの回転軸線方向の荷重を受けることがある。このため、前記アウターレースすなわち前記一方向クラッチがそれに隣接する他の部品と直接摺接して、摩耗、焼き付き等による前記一方向クラッチの耐久性低下につながる可能性があった。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、従来に比較して一方向クラッチの摩耗、焼き付き等の発生を抑制する電気自動車用トランスアクスルを提供することにある。
上記目的を達成するための、本発明の要旨とするところは、(a) 駆動用電動機と、その駆動用電動機の動力を伝達する動力伝達部材に一方向クラッチを介して連結されたオイルポンプとを収容する電気自動車用トランスアクスルであって、(b) 前記一方向クラッチは、前記オイルポンプに連結されたインナーレースと前記動力伝達部材に連結されたアウターレースとの間に介在させられるとともに、そのインナーレースの外周面に設けられた鍔部とそのインナーレースとを回転可能に支持する支持部材との間で回転軸線方向において保持されており、(c) 前記一方向クラッチと前記鍔部との間およびその一方向クラッチと前記支持部材との間に、油溝を有する摺動ワッシャがそれぞれ設けられ、(d) 前記動力伝達部材は、前記駆動用電動機の回転を減速するためにその駆動用電動機と同心に設けられた遊星歯車式減速機のリングギヤであり、(e) 前記アウターレースは、そのリングギヤの内周歯と係合させられて、前記駆動用電動機と同じ回転軸線まわりにそのリングギヤと共に回転可能に設けられたものであり、(f) 前記インナーレースは、前記アウターレースの内周側に位置した状態で前記オイルポンプに連結されて、前記駆動用電動機と同じ回転軸線まわりにそのオイルポンプと共に回転可能に設けられたものである。
このように構成された電気自動車用トランスアクスルによれば、前記駆動用電動機が駆動して前記一方向クラッチがその一方向クラッチの回転軸線方向に移動すると、その一方向クラッチは前記摺動ワッシャを介して前記インナーレースの鍔部或いは前記支持部材に接触するので、前記一方向クラッチと前記インナーレースの鍔部或いは前記支持部材との直接接触が防止されて、前記一方向クラッチの摩耗、焼き付き等が抑制される。また、前記動力伝達部材は、前記駆動用電動機の回転を減速するためにその駆動用電動機と同心に設けられた遊星歯車式減速機のリングギヤであり、前記アウターレースは、そのリングギヤの内周歯と係合させられて、前記駆動用電動機と同じ回転軸線まわりにそのリングギヤと共に回転可能に設けられたものであり、前記インナーレースは、前記アウターレースの内周側に位置した状態で前記オイルポンプに連結されて、前記駆動用電動機と同じ回転軸線まわりにそのオイルポンプと共に回転可能に設けられたものであるので、前記駆動用電動機の回転が前記遊星歯車式減速機を介して減速されて前記一方向クラッチに伝えられる。
ここで、好適には、前記オイルポンプは、前記駆動用電動機の前記一方向クラッチ側とは反対側に配置されて、その駆動用電動機のロータを貫通した状態で相対回転可能に設けられたオイルポンプシャフトを介して前記インナーレースと連結されている。このため、前記動力伝達部材と前記オイルポンプとを一方向クラッチを介して好適に連結することができる。
また、好適には、前記鍔部の前記インナーレースの外周面からの高さは、前記摺動ワッシャの高さ以上であるので、その摺動ワッシャの偏摩耗を防止することができる。
また、好適には、前記インナーレースには、前記一方向クラッチ内に前記オイルポンプから吐出された潤滑油を流出させる油穴が設けられている。このため、前記インナーレースの油穴から流出された潤滑油が前記摺動ワッシャの油溝を介して前記一方向クラッチ等の部品を潤滑することが可能になる。これによって、例えばトランスアクスル内の回転部材で掻き上げられた潤滑油を伝わせて一方向クラッチ等の部品を潤滑する従来のトランスアクスルに比較して、前記一方向クラッチの潤滑性能が好適に向上させられる。
また、好適には、前記電気自動車用トランスアクスルは、従来の2モータ式ハイブリッド車両のトランスアクスルの主要構成と共通しているので、部品価格が安価になる。
本発明が好適に適用された電気自動車用トランスアクスルの構成を説明する骨子図である。 図1の電気自動車用トランスアクスルの構成を説明する断面図である。 図2の電気自動車用トランスアクスルにおいて一方向クラッチ、インナーレース、アウターレース等の周辺部を拡大させた断面図である。 図3の一方向クラッチの構成を説明するためにその図3の一部を拡大させた断面図である。 図4のV-V視断面図である。 図4の一方向クラッチの両側面に設けられた摺動ワッシャを説明する図4のVI-VI視面図である。 図6のVII-VII視断面図である。 本発明の他の実施例の電気自動車用トランスアクスルを示す図であり、図5に対応する図である。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
図1は、本発明が適用されたトランスアクスル(電気自動車用トランスアクスル)10の構成を説明する骨子図である。このトランスアクスル10は例えば走行用の動力源として電動機(駆動用電動機)MGのみを用いる電気自動車に好適に適用されるものである。上記トランスアクスル10において、電動機MGの出力軸12から出力された駆動力は、よく知られたリダクションプラネタリーギヤすなわち遊星歯車式減速機14および減速歯車装置16を介して差動歯車装置18に伝達され、車軸20を介して左右一対の駆動輪22が駆動するようになっている。上記遊星歯車式減速機14は、サンギヤS1と、そのサンギヤS1に対して同心円上に配置されたリングギヤ(動力伝達部材)R1と、これらサンギヤS1およびリングギヤR1に噛み合うピニオンギヤP1を自転かつ公転自在に支持するキャリヤCA1とを、三つの回転要素として備え、公知の差動作用を生じるシングルピニオン型の遊星歯車機構である。なお、上記キャリヤCA1は、後述するトランスアクスルケース28に固定されており、遊星歯車式減速機14では、電動機MGの回転すなわちサンギヤS1の回転が減速されてリングギヤR1に伝えられるようになっている。また、遊星歯車式減速機14は、電動機MGと同心に設けられている。
図1に示すように、トランスアクスル10には、電動機MGや、遊星歯車式減速機14、減速歯車装置16、差動歯車装置18等の歯車装置を収容するトラスアクスルケース部材24が備えられている。また、トランスアクスルケース部材24は、電動機MGを回転可能に収容するトランスアクスルリヤカバー26およびトランスアクスルケース28と、そのトランスアクスルケース28と共に、遊星歯車式減速機14、減速歯車装置16、差動歯車装置18等の歯車装置を回転可能に収容するトランスアクスルハウジング30とによって構成されている。また、図1に示すように、トランスアクスルケース部材24では、トランスアクスルリヤカバー26と、トランスアクスルケース28と、トランスアクスルハウジング30とが例えばボルト等の固定部材32によって一体的に固定されている。
また、図1および図2に示すように、トランスアクスル10には、電動機MGの動力を伝達する動力伝達部材である遊星歯車式減速機14のリングギヤR1に一方向クラッチ34を介して連結されたオイルポンプOPが収容されている。なお、上記リングギヤR1は、トランスアクスル10内においてトランスアクスルケース28、トランスアクスルハウジング30に設けられた一対の軸受35によって回転可能に支持されている。
オイルポンプOPは、図2に示すように、トランスアクスルリヤカバー26に形成されたポンプ室36内において円環状のドリブンギヤ38とそのドリブンギヤ38の内周歯と噛み合う外周歯を有するドライブギヤ40とが噛み合わされる内接歯車型であり、そのドライブギヤ40には、オイルポンプシャフト42が相対回転不能に連結されている。なお、電動機MGの出力軸12は、図1乃至図3に示すように略円筒形状であり、オイルポンプシャフト42は、出力軸12の内側を挿通している。すなわち、オイルポンプOPは、トランスアクスル10において、電動機MGの一方向クラッチ34側とは反対側に配置されて、出力軸12すなわち電動機MGのロータ44を貫通した状態で相対回転可能に設けられたオイルポンプシャフト42を介して後述するインナーレース46と連結されている。
一方向クラッチ34は、図2乃至図4に示すように、オイルポンプOPにオイルポンプシャフト42を介して連結された軸状のインナーレース46の外周面46aと遊星歯車式減速機14のリングギヤR1の内周歯58と噛み合う環状のアウターレース48の内周面48aとの間に介在させられると共に、そのインナーレース46の外周面46aの電動機MG側の端部が大径となるよう径方向に突出された鍔部46bとインナインナーレース46を第1軸受50を介して回転可能に支持する、トランスアクスルハウジング30の隔壁30aに形成された支持部(支持部材)30bとの間でその回転軸線C1方向において保持されている。なお、オイルポンプシャフト42のオイルポンプOP側とは反対側の端部は、軸状のインナーレース46のオイルポンプOP側の端部にスプライン嵌合によって相対回転不能に連結されている。また、トランスアクスルハウジング30の支持部30bは、トランスアクスルハウジング30の隔壁30aの内周部から回転軸線C1方向において一方向クラッチ34側に円環形状に突き出されたものである。また、トランスアクスルハウジング30にはその隔壁30aとの間に所定の距離を隔ててカバー52がボルト等の固定部材54により固定されており、そのカバー52の中央部52aに設けられた第2軸受56によりインナーレース46が回転可能に支持されている。すなわち、インナーレース46は、トランスアクスル10内において第1軸受50と第2軸受56とによって回転軸線C1まわりに回転可能に片持状に支持されている。
図2乃至図4に示すように、アウターレース48は、その外周に形成された外周歯48bがリングギヤR1の内周に形成された内周歯58と係合させられて、電動機MGと同じ回転軸線C1まわりにそのリングギヤR1と共に回転可能に設けられている。また、インナーレース46は、アウターレース48の内周側に位置した状態でオイルポンプシャフト42を介してオイルポンプOPに連結されて、電動機MGと同じ回転軸線C1まわりそのオイルポンプOPと共に回転可能に設けられている。なお、トランスアクスル10は、カウンタドライブギヤすなわちリングギヤR1の内周側にリダクションプラネタリーギヤである遊星歯車式減速機14と動力分割プラネタリーギヤとが設けられたよく知られた2モータ式ハイブリッド車両のトランスアクスルの主要構成を流用したものであり、上記インナーレース46、アウターレース48、一方向クラッチ34は、上記動力分割プラネタリーギヤに代えてリングギヤR1の内周側に配設されたものである。また、リングギヤR1の内周歯58およびアウターレース48の外周歯48bは、一方向クラッチ34の回転軸線C1に対して歯スジが斜めになった斜歯歯車である。
一方向クラッチ34には、図4に示すように、インナーレース46の外周面46aとアウターレース48の内周面48aとの間に周方向に配設された複数のスプラグ60と、それら複数のスプラグ60どうしの間隔を一定に保持させる内周側保持器62および外周側保持器64と、複数のスプラグ60の両側に配設され、インナーレース46およびアウターレース48の相対回転時にそれらを同心位置に保持する一対のエンドベアリング66および68と、アウターレース48の両側面側に固定され、一対のエンドベアリング66および68、内周側保持器62、外周側保持器64、および複数のスプラグ60をインナーレース46の外周面46aとアウターレース48の内周面48aとの間に保持する一対のエンドプレート70および72とが備えられている。なお、図5に示すように、一対のエンドプレート70および72には、その円環状のエンドプレート70、72の内周部の複数箇所に切り欠かれた切欠70a、72aが形成され、一対のエンドベアリング66および68には、その円環状のエンドベアリング66、68の内周部の複数箇所に切り欠かれた切欠66a、68aが形成されている。一方向クラッチ34において、上記エンドベアリング66、68の切欠66a、68aおよびエンドプレート70、72の切欠70a、72aは、その一方向クラッチ34の内部すなわちインナーレース46の外周面46aとアウターレース48の内周面48aとの間の空間と外部との間で潤滑油Fを流通させることができる貫通路として機能している。
図2および図3に示すように、オイルポンプシャフト42には、そのオイルポンプシャフト42の軸心に沿って貫通する第1油穴42aが形成されており、インナーレース46には、オイルポンプシャフト42の第1油穴42aに連通する第2油穴46cが形成されている。また、上記インナーレース46には、複数のスプラグ60が配設されたインナーレース46の外周面46aにおいて第2油穴46cと連通するように径方向に形成された第1径方向穴(油穴)46dと、その第1径方向穴46dよりもカバー52側のインナーレース46の外周面46aにおいて第2油穴46cと連通するように径方向に形成された第2径方向穴46eと、その第2径方向穴46eよりもカバー52側のインナーレース46において第2油穴46cと連通するように軸心方向に形成された第3油穴46fとが穿設されている。このため、電動機MGが正回転して一方向クラッチ34を介してオイルポンプシャフト42が回転すると、オイルポンプOPからオイルポンプシャフト42の第1油穴42aに潤滑油Fが吐出されてその潤滑油Fがインナーレース46の第2油穴46cに流入させられる。なお、図2乃至図4に示す矢印は、オイルポンプOPから吐出された潤滑油Fの流れを示すものである。
また、インナーレース46の第2油穴46cに潤滑油Fが流入されると、第1径方向穴46dを介して潤滑油Fがインナーレース46の外周面46aとアウターレース48の内周面48aとの間に供給されると共に、第2径方向穴46eを介して潤滑油Fがトランスアクスルハウジング30とカバー52との間に形成された油室Aや第1軸受50に供給される。また、第3油穴46fを介して潤滑油Fが第2軸受56に供給される。また、インナーレース46の第2径方向穴46eおよび第3油穴46fから流出した潤滑油Fの一部は、油室Aに溜められるようになっており、その油室Aに溜められた潤滑油Fは例えば各ギヤや軸受等に供給されるようになっている。すなわち、油室Aはオイルキャッチタンクとして機能している。
図4、図6、図7に示すように、一方向クラッチ34のエンドプレート70とインナーレース46の鍔部46bとの間および一方向クラッチ34のエンドプレート72とトランスアクスルハウジング30の支持部30bとの間に円環状の摺動ワッシャ74がそれぞれ設けられている。また、上記円環状の摺動ワッシャ74は、外周部分に対して厚みが薄い円環状の肉薄部74aと、その円環状の肉薄部74aの外周側において肉薄部74aに対して厚みが厚い円環状の肉厚部74bとにより一体に構成されている。また、摺動ワッシャ74の両側面には、それら両側面の4箇所に形成された厚み方向に凹む油溝74cが設けられている。なお、摺動ワッシャ74は、例えばすべり軸受材料等に用いられている焼き付き難い、耐摩耗性が高い、圧縮強さが大きい等の銅合金、焼結合金、鋳鉄、黄銅(Cu−Zn合金)、青銅(アルミニウム青銅、リン青銅)、プラスチック、ホワイトメタル(Pb、Sn、Sb)、ケルメット(Cu−Pb)、カドミウム合金、アルミニウム合金、銀等が好適に用いられる。また、インナーレース46の鍔部46bは、図4に示すように、そのインナーケース46の径方向において摺動ワッシャ74の高さHと同じ高さになるようにインナーレース46の外周面46aから突き出されている。
以上のように構成されたトランスアクスル10では、電動機MGが正回転して図4に示すようにアウターレース48すなわち一方向クラッチ34が回転軸線C1方向において矢印F1側に移動すると、その一方向クラッチ34は摺動ワッシャ74を介してインナーレース46の鍔部46bに接触するので、一方向クラッチ34とインナーレース46の鍔部46bとの直接接触が防止される。なお、例えばインナーレース46に形成された鍔部46bの高さが図4の一点鎖線に示すようにH1である場合には、アウターレース48が矢印F1方向に移動すると摺動ワッシャ74が曲がった状態で鍔部46bと一方向クラッチ34とに摺接するので摺動ワッシャ74に偏摩耗が発生することがあるが、鍔部46bは、摺動ワッシャ74の高さHと同じ高さ以上にインナーレース46の外周面46aから突き出しているので、上記のような摺動ワッシャ74の偏摩耗が防止される。
また、電動機MGが逆回転して図4に示すようにアウターレース48すなわち一方向クラッチ34が回転軸線C1方向において矢印F2側に移動すると、その一方向クラッチ34は摺動ワッシャ74を介してトランスアクスルハウジング30の支持部30bに接触するので、アウターレース48とトランスアクスルハウジング30の支持部30bとの間に差回転が発生する状態での一方向クラッチ34と支持部30bとの直接接触が防止される。
また、電動機MGが正回転して一方向クラッチ34を介してオイルポンプシャフト42が回転すると、オイルポンプOPから潤滑油Fがオイルポンプシャフト42の第1油穴42aに吐出されてインナーレース46の第2油穴46cおよび第1径方向穴46dを介してアウターレース48の内周面48aとインナーレース46の外周面46aとの間に供給される。そして、その供給された潤滑油Fは、一対のエンドベアリング66および68の切欠66a、68aと一対のエンドプレート70および72の切欠70a、72aとにより形成された貫通路を介して図7に示すように摺動ワッシャ74の肉薄部74aとエンドプレート70、72との間の環状空間Bおよび油溝74cに流入し、その油溝74cを介して例えば一方向クラッチ34、リングギヤR1、軸受35等の部品に供給される。
上述のように、本実施例のトランスアクスル10によれば、電動機MGが駆動して一方向クラッチ34がその一方向クラッチ34の回転軸線C1方向に移動すると、その一方向クラッチ34は摺動ワッシャ74を介してインナーレース46の鍔部46b或いはトランスアクスルハウジング30の支持部30bに接触するので、一方向クラッチ34とインナーレース46の鍔部46b或いは支持部30bとの直接接触が防止されて、一方向クラッチ34の摩耗、焼き付き等が抑制される。
また、本実施例のトランスアクスル10によれば、電動機MGの動力を伝達する動力伝達部材は、電動機MGの回転を減速するためにその電動機MGと同心に設けられた遊星歯車式減速機14のリングギヤR1であり、アウターレース48は、そのリングギヤR1の内周歯58と係合させられて、電動機MGと同じ回転軸線C1まわりにそのリングギヤR1と共に回転可能に設けられたものであり、インナーレース46は、アウターレース48の内周側に位置した状態でオイルポンプOPに連結されて、電動機MGと同じ回転軸線C1まわりにそのオイルポンプOPと共に回転可能に設けられたものである。このため、電動機MGの回転が遊星歯車式減速機14を介して減速されて一方向クラッチ34に伝えられる。また、トランスアクスル10に従来の2モータ式ハイブリッド車両のトランスアクスルの主要構成を好適に流用できる。
また、本実施例のトランスアクスル10によれば、オイルポンプOPは、トランスアクスル10において電動機MGの一方向クラッチ34側とは反対側に配置されて、その電動機MGのロータ44を貫通した状態で相対回転可能に設けられたオイルポンプシャフト42を介してインナーレース46と連結されている。このため、動力伝達部材である遊星歯車式減速機14のリングギヤR1とオイルポンプOPとを一方向クラッチ34を介して好適に連結することができる。
また、本実施例のトランスアクスル10によれば、鍔部46bのインナーレース46の外周面46aからの高さは、摺動ワッシャ74の高さH以上であるので、その摺動ワッシャ74の偏摩耗を防止することができる。
続いて、本発明の他の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明において、実施例相互に共通する部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施例の電気自動車用トランスアクスルは、図8に示すように、一対のエンドベアリング66および68に形成された切欠66a、68aにかえて貫通穴66b、68bが形成されている点と、一対のエンドプレート70および72に形成された切欠70a、72aにかえて貫通穴70b、72bが形成されている点とで実施例1のトランスアクスル10と相違しており、その他の点は、そのトランスアクスル10と略同様である。なお、エンドベアリング66、68の貫通穴66b、68bとエンドプレート70、72の貫通穴70b、72bとは、一方向クラッチ34において、前述した実施例1と同様に、その一方向クラッチ34の内部すなわちインナーレース46の外周面46aとアウターレース48の内周面48aとの間の空間と外部との間で潤滑油Fを流通させることができる貫通路として機能している。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて説明したが、本発明はその他の態様においても適応される。
たとえば、本実施例のトランスアクスル10において、摺動ワッシャ74は、肉薄部74aおよび肉厚部74bに油溝74cが形成されていたが、肉厚部74bだけに油溝74cが設けられていても良い。すなわち、摺動ワッシャ74の油溝74cは、インナーレース46の外周面46aとアウターレース48の内周面48aとの間に流入した潤滑油Fがその油溝74cを介して一方向クラッチ34、リングギヤR1、軸受35等の部品に供給されるものであれば良く、その形状等は特に限定しない。
その他一々例示はしないが、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
10:トランスアクスル(電気自動車用トランスアクスル)
14:遊星歯車式減速機
30b:支持部(支持部材)
34:一方向クラッチ
42:オイルポンプシャフト
44:ロータ
46:インナーレース
46a:外周面
46b:鍔部
48:アウターレース
58:内周歯
74:摺動ワッシャ
74c:油溝
C1:回転軸線
H:高さ
MG:電動機(駆動用電動機)
OP:オイルポンプ
R1:リングギヤ(動力伝達部材)

Claims (3)

  1. 駆動用電動機と、該駆動用電動機の動力を伝達する動力伝達部材に一方向クラッチを介して連結されたオイルポンプとを収容する電気自動車用トランスアクスルであって、
    前記一方向クラッチは、前記オイルポンプに連結されたインナーレースと前記動力伝達部材に連結されたアウターレースとの間に介在させられるとともに、該インナーレースの外周面に設けられた鍔部と該インナーレースとを回転可能に支持する支持部材との間で回転軸線方向において保持されており、
    前記一方向クラッチと前記鍔部との間および該一方向クラッチと前記支持部材との間に、油溝を有する摺動ワッシャがそれぞれ設けられ
    前記動力伝達部材は、前記駆動用電動機の回転を減速するために該駆動用電動機と同心に設けられた遊星歯車式減速機のリングギヤであり、
    前記アウターレースは、該リングギヤの内周歯と係合させられて、前記駆動用電動機と同じ回転軸線まわりに該リングギヤと共に回転可能に設けられたものであり、
    前記インナーレースは、前記アウターレースの内周側に位置した状態で前記オイルポンプに連結されて、前記駆動用電動機と同じ回転軸線まわりに該オイルポンプと共に回転可能に設けられたものであることを特徴とする電気自動車用トランスアクスル。
  2. 前記オイルポンプは、前記駆動用電動機の前記一方向クラッチ側とは反対側に配置されて、該駆動用電動機のロータを貫通した状態で相対回転可能に設けられたオイルポンプシャフトを介して前記インナーレースと連結されている請求項1の電気自動車用トランスアクスル。
  3. 前記鍔部の前記インナーレースの外周面からの高さは、前記摺動ワッシャの高さ以上である請求項1または2の電気自動車用トランスアクスル。
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