JP6407244B2

JP6407244B2 - 動力装置

Info

Publication number: JP6407244B2
Application number: JP2016249813A
Authority: JP
Inventors: 日吉　俊男; 俊男日吉
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2018-10-17
Anticipated expiration: 2036-12-22
Also published as: CN108215789A; US20180180150A1; US10378629B2; CN108215789B; JP2018105344A

Description

本発明は、電動車両に設けられる動力装置に関する。

電動機と、該電動機の出力を左車輪と右車輪とに分配する差動装置と、電動機と左車輪及び右車輪との動力伝達径路上に配置されるパーキング機構（回転規制機構）と、を備える動力装置が知られている（例えば、特許文献１）。この種の動力装置は、前輪駆動装置や後輪駆動装置としてハイブリッド車、電気自動車などの電動車両に設けられており、適切な動力伝達機能を維持しつつ、小型化及び軽量化を図ることが望まれている。

特開平０５−２７８４８３号公報

しかしながら、特許文献１では、差動装置の差動ケースにパーキングギヤが設けられているので、パーキング機構が車輪すなわち車両を停止状態に維持するための力が大きく、パーキング機構が大きくならざるを得ないという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、回転規制機構が車輪を停止状態に維持するための力を小さくし、回転規制機構を小型化できる動力装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
車両の左車輪及び右車輪を駆動する電動機（例えば、後述の実施形態の電動機２）と、
該電動機と前記左車輪及び前記右車輪との動力伝達径路上に配置される変速機（例えば、後述の実施形態の変速機５）と、
該変速機で変速された出力を前記左車輪と前記右車輪とに分配する差動装置（例えば、後述の実施形態の差動装置６）と、を備える動力装置（例えば、後述の実施形態の動力装置１）であって、
前記変速機は、
前記電動機と機械的に接続される第１ギヤ（例えば、後述の実施形態の第１ギヤ５１）と、
該第１ギヤと同一の回転軸心を有し、前記差動装置の差動ケース（例えば、後述の実施形態の差動ケース６１）と機械的に接続される第２ギヤ（例えば、後述の実施形態の第２ギヤ５２）と、
前記第１ギヤ及び前記第２ギヤと噛み合う複数のピニオンギヤ（例えば、後述の実施形態のピニオンギヤ５３）と、を備え、
前記複数のピニオンギヤは、自転可能かつ公転不能に支持され、
前記複数のピニオンギヤのうち一つのピニオンギヤにのみ、作動状態又は非作動状態に切替可能とされ、作動状態のときに前記ピニオンギヤの回転を規制し、非作動状態のときに前記ピニオンギヤの回転を許容する回転規制機構（例えば、後述の実施形態の回転規制機構７０）が機械的に接続される。

請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の動力装置であって、
前記一つのピニオンギヤは、前記複数のピニオンギヤのうち最上部に位置する。

請求項３に記載の発明は、
請求項１又は２に記載の動力装置であって、
前記ピニオンギヤは、大径ギヤ（例えば、後述の実施形態の大径ギヤ５３ａ）と小径ギヤ（例えば、後述の実施形態の小径ギヤ５３ｂ）とを有し、
前記小径ギヤが前記第２ギヤと噛み合う。

請求項４に記載の発明は、
請求項３に記載の動力装置であって、
前記一つのピニオンギヤの前記大径ギヤには、前記回転規制機構と係合するパーキングギヤ（例えば、後述の実施形態のパーキングギヤ５３ｄ）が設けられている。

請求項５に記載の発明は、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の動力装置であって、
前記回転規制機構を駆動するアクチュエータ（例えば、後述の実施形態のアクチュエータ７３）は、前記差動装置の前記差動ケースの外周部に設けられている。

請求項１に記載の発明によれば、複数のピニオンギヤは、公転せずに自転のみ行うため、いずれか一つのピニオンギヤにのみ回転規制機構を接続することで、動力装置全体の作動を停止できる。
また、ピニオンギヤに回転規制機構が機械的に接続されるので、差動装置の差動ケースに回転規制機構が接続される場合に比べて、車輪すなわち車両を停止状態に維持するための力が小さくて済み、回転規制機構を駆動するアクチュエータなどを小型化できる。

請求項２に記載の発明によれば、回転規制機構が機械的に接続される一つのピニオンギヤは、複数のピニオンギヤのうち最上部に位置するので、回転規制機構を駆動するアクチュエータの被水を防止できる。

請求項３に記載の発明によれば、ピニオンギヤは、大径ギヤと小径ギヤとを有し、小径ギヤが第２ギヤと噛み合うので、径方向寸法の拡大を抑制できる。

請求項４に記載の発明によれば、一つのピニオンギヤの大径ギヤに回転規制機構と係合するパーキングギヤが設けられているので、小径ギヤの外周部のスペースを有効に利用できる。

請求項５に記載の発明によれば、回転規制機構を駆動するアクチュエータは、差動装置の差動ケースの外周部に設けられているので、差動装置の差動ケースの外周部のスペースを有効に利用できる。

本発明の一実施形態に係る動力装置の断面図である。図１の一部を拡大した動力装置の要部断面図である。回転規制機構及びピニオンギヤを差動装置側から見た動力装置の内部側面図である。

以下、本発明に係る動力装置１の一実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
本実施形態の動力装置１は、電動機２を車軸駆動用の駆動源とするものであり、前輪駆動装置や後輪駆動装置としてハイブリッド車、電気自動車などの電動車両に設けられる。

［動力装置］
図１において、３Ａ、３Ｂは、左右の車軸であり、車幅方向に沿って同軸上に配置されている。動力装置１のハウジング４は全体が略円筒状に形成され、その内部には、車軸駆動用の電動機２と、電動機２の駆動回転を減速する変速機５と、変速機５で減速された駆動回転を車軸３Ａ、３Ｂに分配する差動装置６と、が配置されている。

ハウジング４は、電動機２を収容する第１ケース４１と、変速機５及び差動装置６を収容する第２ケース４２と、を備える。第１ケース４１と第２ケース４２の境界部には隔壁４３が設けられ、この隔壁４３によって第１ケース４１の内部空間と第２ケース４２の内部空間が仕切られている。

［電動機］
電動機２は、第１ケース４１の内周部に固定されるステータ２１と、ステータ２１の内周側に回転可能に配置されるロータ２２と、を備える。ロータ２２の内周部には、一方の車軸３Ａの外周を囲繞するロータ軸２３が結合され、このロータ軸２３が車軸３Ａと同軸上に相対回転可能となるように第１ケース４１の端部壁４１ａと隔壁４３に軸受２４、２５を介して支持されている。また、車軸３Ａ及びロータ軸２３の一端側は、隔壁４３を貫通して第２ケース４２内に延出し、車軸３Ａの他端側は、第１ケース４１の端部壁４１ａを貫通してハウジング４の外側方に延出している。

［変速機］
変速機５は、電動機２と機械的に接続される第１ギヤ５１と、該第１ギヤ５１と同一の回転軸心を有し、差動装置６の差動ケース６１と機械的に接続される第２ギヤ５２と、第１ギヤ５１及び第２ギヤ５２と噛み合う複数のピニオンギヤ５３と、複数のピニオンギヤ５３を自転可能かつ公転不能に支持するピニオンホルダ５４と、を備え、第１ギヤ５１から電動機２の駆動回転が入力されると、ピニオンギヤ５３及び第２ギヤ５２を介して減速された駆動回転が差動装置６の差動ケース６１に出力される。

第１ギヤ５１は、外歯車からなり、ロータ軸２３に一体に形成されている。ピニオンギヤ５３は、外歯車からなる大径ギヤ５３ａと、外歯車からなる小径ギヤ５３ｂと、大径ギヤ５３ａ及び小径ギヤ５３ｂを一体回転可能に支持するピニオンシャフト５３ｃと、を備える。大径ギヤ５３ａは、ピニオンシャフト５３ｃの電動機２側に結合され、第１ギヤ５１と噛み合う。また、大径ギヤ５３ａには、差動装置６側に後述のパーキングギヤ５３ｄが設けられている。小径ギヤ５３ｂは、ピニオンシャフト５３ｃの差動装置６側に一体に形成され、第２ギヤ５２と噛み合う。ピニオンシャフト５３ｃは、電動機２側の端部が隔壁４３に軸受５５を介して回転可能に支持され、差動装置６側の端部がピニオンホルダ５４のピニオンギヤ支持部５４ａに軸受５６を介して回転可能に支持されている。

図３に示すように、本実施形態の変速機５は、３つのピニオンギヤ５３を備える。３つのピニオンギヤ５３は、第１ギヤ５１を中心として周方向に等間隔（１２０°間隔）で配置されている。

第２ギヤ５２は、ギヤ部５２ａが内歯車からなり、ピニオンギヤ５３の小径ギヤ５３ｂと噛み合う。第２ギヤ５２は、ギヤ部５２ａからピニオンホルダ５４（ピニオンギヤ支持部５４ａ）の外周側を跨いで差動装置６側に延出する接続部５２ｂを備え、この接続部５２ｂがスプラインなどの接続手段を介して差動装置６の差動ケース６１と機械的に接続されている。

ピニオンホルダ５４は、軸受５６を介してピニオンギヤ５３のピニオンシャフト５３ｃを回転可能に支持する３つのピニオンギヤ支持部５４ａと、隔壁４３に固定される３つの固定部５４ｂと、ピニオンホルダ５４の中心部（ピニオンギヤ支持部５４ａ及び固定部５４ｂの内径側）に形成された円筒部５４ｃと、を備える。

ピニオンギヤ支持部５４ａは、差動装置６の差動ケース６１と機械的に接続される第２ギヤ５２と、ピニオンギヤ５３の小径ギヤ５３ｂと、の噛合部Ｍよりも差動装置６の差動ケース６１側に配置されている。これにより、一端側が軸受５５を介して隔壁４３で支持されるピニオンシャフト５３ｃの他端側を軸受５６を介してピニオンギヤ支持部５４ａで支持することにより、ピニオンギヤ５３を両持ち状態で適切に支持することが可能になる。

３つの固定部５４ｂは、周方向において隣接するピニオンギヤ支持部５４ａの中間部に位置しており、それぞれがボルト５７を介して隔壁４３に締結される。これにより、隔壁４３は、ピニオンシャフト５３ｃの支持部材とピニオンホルダ５４の支持部材に兼用される。

円筒部５４ｃは、軸受６５を介して差動ケース６１の一端側を回転可能に支持している。これにより、ピニオンホルダ５４は、ピニオンギヤ５３の支持部材と差動ケース６１の支持部材に兼用される。

［差動装置］
差動装置６は、第２ギヤ５２から差動ケース６１に入力される駆動回転を左右の車軸３Ａ、３Ｂに分配しつつ、左右の車軸３Ａ、３Ｂの回転差を許容するために、差動ケース６１、差動ピニオンシャフト６２、差動ピニオンギヤ６３及び左右のサイドギヤ６４Ａ、６４Ｂを備える。

差動ケース６１は、差動ピニオンシャフト６２、差動ピニオンギヤ６３及び左右のサイドギヤ６４Ａ、６４Ｂを収容する球状の差動ケース本体６１ａと、差動ケース本体６１ａの外周部から径方向に延びて第２ギヤ５２と機械的に接続される入力プレート６１ｂと、差動ケース本体６１ａの両側部から軸方向に延びる左右の延出部６１ｃ、６１ｄと、を備える。一方の延出部６１ｃは、内周部で一方の車軸３Ａを回転自在に支持するとともに、外周部が軸受６５を介してピニオンホルダ５４で回転可能に支持されている。また、他方の延出部６１ｄは、内周部で他方の車軸３Ｂを回転自在に支持するとともに、外周部が軸受６６を介して第２ケース４２の端部壁４２ａで回転可能に支持されている。

差動ピニオンシャフト６２は、差動ケース本体６１ａに車軸３Ａ、３Ｂと直交する方向を向いて支持されており、差動ケース本体６１ａの内部で傘歯車からなる２つの差動ピニオンギヤ６３を回転可能に支持している。つまり、差動ピニオンシャフト６２は、差動ケース６１の回転に応じて差動ピニオンギヤ６３を公転させつつ、差動ピニオンギヤ６３の自転を許容している。

左右のサイドギヤ６４Ａ、６４Ｂは、傘歯車からなり、差動ピニオンギヤ６３に対して両側方から噛み合うように差動ケース本体６１ａの内部に回転可能に支持されるとともに、スプラインなどの接続手段を介して左右の車軸３Ａ、３Ｂと機械的に接続されている。差動ピニオンギヤ６３が自転せずに公転している状態、例えば、直進走行時には、左右のサイドギヤ６４Ａ、６４Ｂが等速で回転し、その駆動回転が左右の車軸３Ａ、３Ｂに伝達される。また、カーブ走行時や右左折時には、差動ピニオンギヤ６３が自転することにより、左右のサイドギヤ６４Ａ、６４Ｂが相対回転し、左右の車軸３Ａ、３Ｂの回転差が許容される。

［回転規制機構］
つぎに、動力装置１にパーキング機構として設けられる回転規制機構７０について、図１〜図３を参照して説明する。

回転規制機構７０は、作動状態又は非作動状態に切替可能とされ、作動状態のときは、動力装置１の動力伝達経路上に設けられるパーキングギヤ５３ｄに係合してその回転を規制することにより、車輪すなわち車両を停止状態に維持し、非作動状態のときには、パーキングギヤ５３ｄとの係合を解除してその回転を許容するように構成されている。

具体的に説明すると、本実施形態の回転規制機構７０は、図２及び３に示すように、支軸７１ａを介してハウジング４に揺動可能に支持され、先端下部にパーキングギヤ５３ｄの係合溝５３ｅに係合可能な係合爪７１ｂを有するパーキングポール７１と、パーキングポール７１を非係合方向に付勢するバネ７２と、回転規制機構７０を駆動させるアクチュエータ７３と、アクチュエータ７３の出力軸７３ａと一体に回動する作動レバー７４と、作動レバー７４からパーキングポール７１に向けて延出し、作動レバー７４の回動に応じて進退するパーキングロッド７５と、パーキングロッド７５の先端部に設けられるカム部材７６と、カム部材７６の外径方向への逃げを規制するストッパ７７と、を備える。

カム部材７６の外周面には、先端側ほど小径になる円錐状の円錐カム面７６ａと、その後側に連続する円柱状の円柱カム面７６ｂと、が形成されており、パーキングポール７１の先端上部には、カム部材７６のカム面７６ａ、７６ｂと当接可能な当接部７１ｃが設けられている。パーキングロッド７５が後退位置のときは、カム部材７６がパーキングポール７１の当接部７１ｃに当接しないため、パーキングポール７１は、バネ７２の付勢力でパーキングギヤ５３ｄから離間する非作動位置を維持する。この状態では、パーキングポール７１の係合爪７１ｂがパーキングギヤ５３ｄの係合溝５３ｅに係合しないため、パーキングギヤ５３ｄの回転が許容される。

一方、アクチュエータ７３の駆動に応じてパーキングロッド７５が前進すると、まず、カム部材７６の円錐カム面７６ａが、パーキングポール７１の当接部７１ｃに当接するとともに、パーキングロッド７５の前進に応じてパーキングポール７１の当接部７１ｃをパーキングギヤ５３ｄ側に押す。これにより、パーキングポール７１は、パーキングギヤ５３ｄ側に揺動するとともに、先端部の係合爪７１ｂがパーキングギヤ５３ｄの係合溝５３ｅに係合し、パーキングギヤ５３ｄの回転を規制する。カム部材７６は、パーキングロッド７５の前進に応じて、最終的に円柱カム面７６ｂがパーキングポール７１の当接部７１ｃと当接する位置まで到達し、パーキングポール７１がパーキングギヤ５３ｄから受ける力、すなわち車輪を停止状態に維持するための力を円柱カム面７６ｂで受け止め、パーキングポール７１の作動状態を維持する。

なお、回転規制機構７０は、パーキングポール７１の係合爪７１ｂとパーキングギヤ５３ｄの係合溝５３ｅの位置が一致しない場合に、パーキングロッド７５の前進を許容しつつ、カム部材７６を蓄勢状態で後退位置に保持し、パーキングポール７１の係合爪７１ｂとパーキングギヤ５３ｄの係合溝５３ｅの位置が一致したタイミングでカム部材７６を前進させてパーキングポール７１の係合爪７１ｂをパーキングギヤ５３ｄの係合溝５３ｅに係合させる機構を備えるが、図示及び詳細な説明は省略する。

上記のように構成される回転規制機構７０は、変速機５を構成する複数のピニオンギヤ５３のうち、一つのピニオンギヤ５３に対して機械的に接続され、作動状態のときにピニオンギヤ５３の回転を規制し、非作動状態のときにピニオンギヤ５３の回転を許容する。つまり、複数のピニオンギヤ５３は、公転せずに自転のみ行うため、いずれか一つのピニオンギヤ５３にのみ回転規制機構７０を接続することで、動力装置１全体の作動を停止することが可能になる。また、差動装置６の差動ケース６１に回転規制機構７０が接続される場合に比べて、車輪すなわち車両を停止状態に維持するための力が小さくて済み、回転規制機構７０を駆動するアクチュエータ７３の小型化も可能になる。

図３に示すように、本実施形態の回転規制機構７０は、複数のピニオンギヤ５３のうち最上部に位置するピニオンギヤ５３に機械的に接続されている。このようにすると、回転規制機構７０を駆動するアクチュエータ７３を可及的に高い位置に配置し、アクチュエータ７３の被水、特にコネクタ部分の被水を防止できる。

具体的に説明すると、回転規制機構７０が機械的に接続されるピニオンギヤ５３は、第１ギヤ５１と噛み合う大径ギヤ５３ａと、第２ギヤ５２と噛み合う小径ギヤ５３ｂと、の間にパーキングギヤ５３ｄを備える。本実施形態のパーキングギヤ５３ｄは、大径ギヤ５３ａと別体に形成されるが、パーキングギヤ５３ｄと一体に形成されてもよい。このようなパーキングギヤ５３ｄによれば、小径ギヤ５３ｂの外周部のスペースを有効に利用して回転規制機構７０を配置することが可能になる。また、回転規制機構７０を駆動するアクチュエータ７３は、差動装置６の差動ケース６１の外周部に設けられており、差動装置６の差動ケース６１の外周部のスペースも有効に利用できる。なお、図３中、符号４１ｃはハウジング４の外周面であり、回転規制機構７０のハウジング４からのはみ出しを少なく抑えることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、複数のピニオンギヤ５３は、公転せずに自転のみ行うため、いずれか一つのピニオンギヤ５３にのみ回転規制機構７０を接続することで、動力装置１全体の作動を停止できる。

また、ピニオンギヤ５３に回転規制機構７０が機械的に接続されるので、差動装置６の差動ケース６１又は第２ギヤ５２に回転規制機構７０が接続される場合に比べて、車輪すなわち車両を停止状態に維持するための力が小さくて済み、回転規制機構７０を駆動するアクチュエータ７３などを小型化できる。

また、回転規制機構７０が機械的に接続される一つのピニオンギヤ５３は、複数のピニオンギヤ５３のうち最上部に位置するので、ハウジング４の底部に潤滑油を貯留する貯留部を設けても、回転規制機構７０を駆動するアクチュエータ７３の被水、特にコネクタ部分の被水を防止できる。

また、ピニオンギヤ５３は、大径ギヤ５３ａと小径ギヤ５３ｂとを有し、小径ギヤ５３ｂが第２ギヤ５２と噛み合うので、径方向寸法の拡大を抑制できる。

また、一つのピニオンギヤ５３の大径ギヤ５３ａに回転規制機構７０と係合するパーキングギヤ５３ｄが設けられているので、小径ギヤ５３ｂの外周部のスペースを有効に利用できる。

また、回転規制機構７０を駆動するアクチュエータ７３は、差動装置６の差動ケース６１の外周部に設けられているので、差動装置６の差動ケース６１の外周部のスペースを有効に利用できる。回転規制機構７０を差動装置６の差動ケース６１の外周部のスペースに配置することで、図３において回転規制機構７０の下方に例えば電動オイルポンプを配置することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、ピニオンギヤ５３の数は、３つに限らず、１つでも２つでもよく、４つ以上でもよい。

１動力装置
２電動機
５変速機
５１第１ギヤ
５２第２ギヤ
５３ピニオンギヤ
５３ａ大径ギヤ
５３ｂ小径ギヤ
５３ｄパーキングギヤ
６差動装置
６１差動ケース
７０回転規制機構
７３アクチュエータ

Claims

車両の左車輪及び右車輪を駆動する電動機と、
該電動機と前記左車輪及び前記右車輪との動力伝達径路上に配置される変速機と、
該変速機で変速された出力を前記左車輪と前記右車輪とに分配する差動装置と、を備える動力装置であって、
前記変速機は、
前記電動機と機械的に接続される第１ギヤと、
該第１ギヤと同一の回転軸心を有し、前記差動装置の差動ケースと機械的に接続される第２ギヤと、
前記第１ギヤ及び前記第２ギヤと噛み合う複数のピニオンギヤと、を備え、
前記複数のピニオンギヤは、自転可能かつ公転不能に支持され、
前記複数のピニオンギヤのうち一つのピニオンギヤにのみ、作動状態又は非作動状態に切替可能とされ、作動状態のときに前記ピニオンギヤの回転を規制し、非作動状態のときに前記ピニオンギヤの回転を許容する回転規制機構が機械的に接続される、動力装置。
請求項１に記載の動力装置であって、
前記一つのピニオンギヤは、前記複数のピニオンギヤのうち最上部に位置する、動力装置。
請求項１又は２に記載の動力装置であって、
前記ピニオンギヤは、大径ギヤと小径ギヤとを有し、
前記小径ギヤが前記第２ギヤと噛み合う、動力装置。
請求項３に記載の動力装置であって、
前記一つのピニオンギヤの前記大径ギヤには、前記回転規制機構と係合するパーキングギヤが設けられている、動力装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の動力装置であって、
前記回転規制機構を駆動するアクチュエータは、前記差動装置の前記差動ケースの外周部に設けられている、動力装置。