JP7215432B2

JP7215432B2 - トランスアクスル

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Publication number: JP7215432B2
Application number: JP2020002139A
Authority: JP
Inventors: 晃日比野; 貴弘椎名
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-01-09
Filing date: 2020-01-09
Publication date: 2023-01-31
Anticipated expiration: 2040-01-09
Also published as: KR20210090095A; BR102020026908A2; JP2021110374A; CN113108037B; US20210213819A1; EP3848214A1; CN113108037A; RU2751293C1; US11279218B2

Description

本発明は、トランスアクスルに関し、詳しくは、電動機の動力を遊星歯車減速機と差動装置とを介して車軸に伝達するトランスアクスルに関する。

電動機を動力装置として用いる車両では、電動機の動力を車軸に伝達する装置の一例として、遊星歯車減速機と差動装置とが一体化されたトランスアクスルが用いられる。電動機とトランスアクスルもまた一体化されている。電動機一体型のトランスアクスルでは、電動機を車軸と同軸上に配置し、電動機の出力軸の内部に車軸を通すことによって小型化が図られている。また、遊星歯車減速機のピニオンには、大径ピニオンと小径ピニオンからなるステップドピニオンが採用されている。ステップドピニオンによれば、減速比を維持しながら遊星歯車減速機を小径化することができる。

特許文献１には、遊星歯車減速機と差動装置とが一体化された従来のトランスアクスルが開示されている。特許文献１に開示されたトランスアクスルの遊星歯車減速機は、図６に示す構成を有するステップドピニオン２００を備える。ステップドピニオン２００は、小径ピニオン２０２に大径ピニオン２０１が一体化された構造を有する。大径ピニオン２０１は、電動機の出力軸に設けられたサンギヤ２１０と噛み合わされ、小径ピニオン２０２は、ハウジングに固定されたリングギヤ２１１と噛み合わされている。ステップドピニオン２００の内部にはピニオンシャフト２０５が通され、ステップドピニオン２００は、ピニオンシャフト２０５にニードルベアリング２０６，２０７を介して回転自在に支持されている。ピニオンシャフト２０５は、その両端を、遊星歯車減速機のキャリア（差動装置のデフケースを兼ねる）２２０によって支持されている。また、ステップドピニオン２００は、その両端にそれぞれ配設された２枚組のワッシャ２３５，２３６を介してキャリア２２０により軸方向位置が規定されている。

上記のように構成されたステップドピニオン２００を有する従来の遊星歯車減速機において、減速比を維持しつつより小型化を目指すためには、小径ピニオン２０２の小径化が求められる。しかし、内部にピニオンシャフト２０５とニードルベアリング２０６，２０７とを収容する必要があるため、小径ピニオン２０２の小径化には限界がある。つまり、特許文献１に開示された従来の遊星歯車減速機の構成では、これ以上の小型化は難しい。

特許文献１に開示された遊星歯車減速機の他にも、例えば、図７に示す構成を有するステップドピニオン３００を備えた遊星歯車減速機が実用化されている。ステップドピニオン３００は、サンギヤ３１０と噛み合わされる大径ピニオン３０１と、リングギヤ３１１と噛み合わせる小径ピニオン３０２とが、ピニオンシャフト３０３と一体化されている。ピニオンシャフト３０３は、その外周面に嵌められた２つのベアリング３０６，３０７を介してキャリア３２０に回転自在に支持されている。一方のベアリング３０７は、小径ピニオン３０２よりも外側のピニオンシャフト３０３のシャフト面に嵌められている。このベアリング３０７としてはニードルベアリングを用いることができる。もう一方のベアリング３０６は、大径ピニオン３０１と小径ピニオン３０２との間のピニオンシャフト３０３のシャフト面に嵌められている。このベアリング３０６としては、軸方向のスラスト力を受ける必要からボールベアリングが用いられる。ボールベアリング３０６でスラスト力を受けるため、ボールベアリング３０６とキャリア３２０との間と、ボールベアリング３０６とピニオンシャフト３０３との間には、スナップリング３３５，３３６がそれぞれ組み付けられている。

一般に、ボールベアリングはニードルベアリングよりも径方向の断面高さが大きいため、ボールベアリングを使用する時点において装置の大きさはニードルベアリングを使用する場合よりも大きくなる。上記のように構成されたステップドピニオン３００の場合、大径ピニオン３０１は片持ち支持になるため、ボールベアリング３０６に大きな負荷が加わる。その大きな負荷に耐えるためには、ボールベアリング３０６を大型化する必要があるため、ボールベアリング３０６を支持するキャリア３２０も大型化せざるを得ない。つまり、図７に示す構成を有するステップドピニオン３００を備えた遊星歯車減速機の場合にも、その小型化には限度がある。

特開平０８－２４０２５４号公報

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、電動機の動力を遊星歯車減速機と差動装置とを介して車軸に伝達するトランスアクスルを小型化することを目的とする。

本発明に係るトランスアクスルは、電動機の動力を左右の車軸に伝達する装置であって、遊星歯車減速機と差動装置と遊星歯車減速機及び差動装置を収容するトランスアクスルケースとを備える。電動機の動力は、遊星歯車減速機と差動装置とを介して車軸に伝達される。

本発明に係るトランスアクスルの遊星歯車減速機は、ステップドピニオンを備える。このステップドピニオンは、大径ピニオンと小径ピニオンとがピニオンシャフトと一体化された構造を有する。なお、大径ピニオンは電動機の出力軸に設けられたサンギヤと噛み合わされ、小径ピニオンはトランスアクスルケースに固定されたリングギヤと噛み合わされている。

ステップドピニオンは、第１ニードルベアリングと第２ニードルベアリングとを介してキャリアに回転自在に支持され、キャリアによって差動装置に連結されている。第１ニードルベアリングは、小径ピニオンよりも大径ピニオンに近いピニオンシャフトの第１端部から大径ピニオンまでのシャフト面に嵌められている。第２ニードルベアリングは、大径ピニオンよりも小径ピニオンに近いピニオンシャフトの第２端部から小径ピニオンまでのシャフト面に嵌められている。このように第１ニードルベアリングと第２ニードルベアリングとがピニオンシャフトに取り付けられることで、ステップドピニオンは、その径方向の外側から、小径ピニオンと大径ピニオンを挟んで両持ち支持されている。

以上述べたように、本発明に係るトランスアクスルは、小径ピニオン及び大径ピニオンと一体化されたピニオンシャフトが回転自在に外側から支持される構造のステップドピニオンを備える。この構造のステップドピニオンによれば、小径ピニオン及び大径ピニオンの内側にピニオンシャフトを通して小径ピニオン及び大径ピニオンを内側から支持する構造に比較して、小径ピニオンの小径化が可能である。また、ステップドピニオンは両持ち支持であるので、ベアリングには、ボールベアリングよりも径方向の断面高さが小さいニードルベアリングを用いることができる。以上より、本発明に係るトランスアクスルによれば、装置全体の径方向の大きさを小型化することができる。

ところで、トランスアクスルには、遊星歯車減速機や差動装置の必要個所にオイルを供給するためのオイル供給系が設けられる。ステップドピニオンを回転自在にするベアリングも、オイルの供給が必要な個所の一つである。小径ピニオン及び大径ピニオンの内側にピニオンシャフトを通して小径ピニオン及び大径ピニオンを内側からニードルベアリングで支持する構造であれば、ピニオンシャフトはキャリアに固定されているので、キャリアの内部からピニオンシャフトの内部に通じる油路を形成し、その油路からピニオンシャフトの外側に配置されたニードルベアリングへオイルを供給することができる。しかし、本発明に係るトランスアクスルの場合、ピニオンシャフトはキャリアに対して回転するため、キャリアの内部からピニオンシャフトの内部に通じる油路を形成することは難しい。

そこで、本発明に係るトランスアクスルにおいては、トランスアクスルケースに形成されたケース内部油路と、キャリアに形成され差動装置に通じるキャリア内部油路と、ピニオンシャフトの軸に形成されたシャフト内部油路とを含むオイル供給系を備えてもよい。シャフト内部油路は、ピニオンシャフトの第２端部に開口を有し、第１ニードルベアリング及び第２ニードルベアリングに通じるように形成されている。このオイル供給系には、ケース内部油路からキャリア内部油路へオイルを導く第１オイル導入部と、ケース内部油路の第１オイル導入部よりも上流において、ケース内部油路からピニオンシャフトの第２端部に形成された開口を通してシャフト内部油路へオイルを導く第２オイル導入部とが設けられる。

上記の構成を有するオイル供給系を備えることで、キャリアに対して回転するピニオンシャフトの内部へオイルを供給し、シャフト内部油路から各ニードルベアリングへオイルを供給することができる。また、シャフト内部油路は、差動装置にオイルを供給するキャリア内部油路と並行に設けられているので、各ニードルベアリングと差動装置のそれぞれに必要最低限のオイルを供給することができる。

本発明に係るトランスアクスルにおいては、ステップドピニオンの軸方向への移動を規制する構成として、ステップドピニオンの第１端部の方向への移動を規制する第１ストッパと、ステップドピニオンの第２端部の方向への移動を規制する第２ストッパとをキャリアに設けてもよい。この場合、ステップドピニオンには、第１ストッパに対向する第１対向面と第２ストッパに対向する第２対向面とが形成される。第１ストッパと第１対向面との間には、第１スラストワッシャ又は第１スラストベアリングが挟まれ、第２ストッパと第２対向面との間には、第２スラストワッシャ又は第２スラストベアリングが挟まれる。

このような構成によれば、ステップドピニオンに作用するスラスト力をスラストワッシャ又はスラストベアリングで受けながら、ステップドピニオンの軸方向への移動を規制することができる。なお、スラストワッシャとスラストベアリングのどちらを用いるかは、ステップドピニオンに作用するスラスト力の大きさで決めてもよい。スラスト力は、サンギヤからの入力とリングギヤからの反力との差分であるが、例えば、両者が十分に相殺されているのであればスラストワッシャで足りる。

具体的な実施形態として、第１ストッパは、第１ニードルベアリングが嵌め込まれた第１軸受ボス部でよく、第１対向面は、大径ピニオンに形成されてもよい。第１軸受ボス部をストッパに利用することで、ステップドピニオンの第１端部の側への移動を規制するための部材を別途設ける必要がない。

また、第２ストッパは、第２ニードルベアリングが嵌め込まれた第２軸受ボス部でよく、第２対向面は、小径ピニオンに形成されてもよい。第２軸受ボス部をストッパに利用することで、ステップドピニオンの第２端部の側への移動を規制するための部材を別途設ける必要がない。

もしくは、第２ストッパは、ステップドピニオンの軸方向において第２端部よりも外側に設けられてよく、第２対向面は、第２端部に形成されてもよい。これによれば、第２スラストワッシャ又は第２スラストベアリングとして小径のスラストワッシャ又はスラストベアリングを用いることができる。なお、この場合、キャリアに取り付けられたパーキングギヤを第２ストッパとして利用してもよい。

本発明に係るトランスアクスルにおいては、第１軸受ボス部を径方向内側への突出が無い構造とし、第１軸受ボス部の側から第２軸受ボス部の側へ向けて、両軸受ボス部の内径をニードルベアリングの径に合わせるための穴加工を施させるようにしてもよい。この場合の第１ニードルベアリングの抜け防止は、第１軸受ボス部に第１ニードルベアリングを圧入することによって行えばよい。また、第２軸受ボス部から第１軸受ボス部へ向けて穴加工する必要がなくなるので、第２ストッパを直接キャリアに形成することができる。

以上述べたように、本発明に係るトランスアクスルは、小径ピニオン及び大径ピニオンにピニオンシャフトが一体化されたステップドピニオンを、第１ニードルベアリングと第２ニードルベアリングとを介して外側から回転自在に両持ち支持する構造を有している。この構造によれば、遊星歯車減速機の減速比を維持しながら装置全体の径方向の大きさを小型化することができる。

本発明の実施形態に係るトランスアクスルの構造を示す縦断面図である。本発明の実施形態に係るトランスアクスルの構造上の効果を従来のトランスアクスルと比較して説明するための説明図である。本発明の実施形態に係るトランスアクスルにおけるオイル供給系を示す縦断面図である。本発明の実施形態に係るトランスアクスルにおけるステップドピニオンの支持構造の第１変形例を示す縦断面図である。本発明の実施形態に係るトランスアクスルにおけるステップドピニオンの支持構造の第２変形例を示す縦断面図である。従来のトランスアクスルの遊星歯車減速機が有するステップドピニオンの構造を示す縦断面図である。従来のトランスアクスルの遊星歯車減速機が有するステップドピニオンの構造を示す縦断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、以下に示す各実施形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に本発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、本発明に必ずしも必須のものではない。

１．本実施形態に係るトランスアクスルの構成
本実施形態に係るトランスアクスルの構成について図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るトランスアクスル１０の構造を示す縦断面図である。

トランスアクスル１０は、車両の動力装置として機能する電動機２０の動力を左右の車軸２，４に伝達するための装置であって、電動機２０と一体化されている。詳しくは、電動機２０は図示しない車体に固定されたトランスアクスルケース１１に収容されている。電動機２０はステータ２１と、ステータ２１に対して回転自在なロータ２２と、ロータ２２と一体化された出力軸２３とを有する。ステータ２１はトランスアクスルケース１１に固定されている。出力軸２３は筒状であって、出力軸２３の中を車軸４が貫通している。ただし、出力軸２３と車軸４とは非接触であり、車軸４に対して出力軸２３は回転自在である。

トランスアクスルケース１１は、車軸２，４が貫通する円筒状ケース１２と、円筒状ケース１２の車軸２の側の開口を塞ぐように円筒状ケース１２に固定された有底円筒状ケース１３と、円筒状ケース１２の車軸４の側の開口を塞ぐように円筒状ケース１２に固定された円板状のケースカバー（図示略）とから成る３分割式のケースである。円筒状ケース１２の内側には、円筒状ケース１２内を２分割する隔壁１４が設けられている。この隔壁１４によって、トランスアクスルケース１１の内部は、隔壁１４から図示略のケースカバーまでの空間であるモータ室１６と、隔壁１４から有底円筒状ケース１３までの空間であるギヤ室１７とに区画されている。

モータ室１６には、前述の電動機２０が収められている。ギヤ室１７には、遊星歯車減速機４０と差動装置８０とが収容されている。隔壁１４には貫通孔が開いており、その貫通孔を通ってモータ室１６からギヤ室１７に電動機２０の出力軸２３が突き出ている。貫通孔にはボールベアリング３３が設けられ、出力軸２３はボールベアリング３３によって回転自在に支持されている。また、ギヤ室１７に突き出た出力軸２３の先端には、遊星歯車減速機４０を構成するサンギヤ４１が形成されている。

遊星歯車減速機４０は、サンギヤ４１を入力要素とし、リングギヤ４３を反力要素とし、キャリア６０を出力要素とするプラネタリー型の減速機構である。リングギヤ４３は、有底円筒状ケース１３の内側に固定されている。リングギヤ４３は、サンギヤ４１よりも車軸２に近い側、つまり、隔壁１４から遠い側に設けられている。キャリア６０には、サンギヤ４１とリングギヤ４３のそれぞれと噛み合うステップドピニオン５０が回転自在に支持されている。なお、図１にはステップドピニオン５０は１つのみ描かれているが、遊星歯車減速機４０が備えるステップドピニオン５０は複数個（例えば３個）であり、周方向に等間隔で配置されている。

ステップドピニオン５０は、ピニオンシャフト５１に小径ピニオン５２と大径ピニオン５３とが一体化された構造を有する。小径ピニオン５２は、ピニオンシャフト５１のシャフト面に形成されている。大径ピニオン５３は、ピニオンシャフト５１と同軸一体の円筒歯車であり、小径ピニオン５２よりも大きな径を有する。大径ピニオン５３はサンギヤ４１と噛み合わされ、小径ピニオン５２はリングギヤ４３と噛み合わされている。遊星歯車減速機４０を構成する各歯車は、歯すじが捩れたはすば歯車であり、小径ピニオン５２の歯すじの捩れ方向とリードは大径ピニオン５３のそれらと等しくされている。

キャリア６０によるステップドピニオン５０の支持には、２つのニードルベアリング５６，５７が用いられている。第１ニードルベアリング５６は、ピニオンシャフト５１の車軸４側の端部（第１端部）から大径ピニオン５３までのシャフト面に嵌められている。第２ニードルベアリング５７は、ピニオンシャフト５１の車軸２側の端部（第２端部）から小径ピニオン５２までのシャフト面に嵌められている。つまり、ステップドピニオン５０は、その径方向の外側から、小径ピニオン５２と大径ピニオン５３を挟んで両持ち支持されている。なお、ピニオンシャフト５１の軸心には貫通穴５４が開けられている。この貫通穴５４は２つのニードルベアリング５６，５７に潤滑用のオイルを供給するためのオイルシャフト内部油路である。トランスアクスル１０が備えるオイル供給系について追って詳細に説明する。

キャリア６０には、第１軸受ボス部７１と第２軸受ボス部７２とが形成されている。２つの軸受ボス部７１，７２は、車軸２，４と平行な軸線上に並んで設けられている。第１軸受ボス部７１に第１ニードルベアリング５６が嵌め込まれ、第２軸受ボス部７２に第２ニードルベアリング５７が嵌め込まれることで、ステップドピニオン５０は、キャリア６０に回転自在に取り付けられる。なお、第１軸受ボス部７１の端部には、径方向内側へ突出した抜け止め７６が形成されている。抜け止め７６は、第１ニードルベアリング５６が第１軸受ボス部７１からステップドピニオン５０の軸方向に抜け出ることを防止している。

遊星歯車減速機４０を構成する各歯車ははすば歯車であるため、歯車間の噛み合わせ部にはスラスト力が発生する。本実施形態では、小径ピニオン５２の歯すじの捩れ方向とリードは大径ピニオン５３のそれらと等しくされているので、サンギヤ４１からステップドピニオン５０に作用するスラスト力と、リングギヤ４３からステップドピニオン５０に作用するスラスト力とは相殺される。しかし、このようにスラスト力を相殺する機構は備えられるものの、相殺しきれないスラスト力は発生する。このため、遊星歯車減速機４０には、ステップドピニオン５０の軸方向への移動を規制するストッパが設けられている。

ステップドピニオン５０の車軸４の方向への移動を規制する第１ストッパとして、第１軸受ボス部７１が用いられる。ステップドピニオン５０のキャリア６０への搭載時、第１軸受ボス部７１に大径ピニオン５３が対向する。大径ピニオン５３の第１軸受ボス部７１と対向する面（第１対向面）と第１軸受ボス部７１との隙間には、車軸４の側へ作用するスラスト力を受けるための第１スラストワッシャ７４が嵌められている。第１軸受ボス部７１をストッパに利用することで、ステップドピニオン５０の車軸４の方向への移動を規制するための部材を別途設ける必要がない。なお、第１軸受ボス部７１と大径ピニオン５３との間に大きなスラスト力が作用するようであれば、スラストワッシャに代えてスラストベアリングを配置してもよい。

ステップドピニオン５０の車軸２の方向への移動は、キャリア６０に取り付けられたパーキングギヤ９０によって規制される。パーキングギヤ９０には、開口部９１が形成され、ピニオンシャフト５１の車軸２側の端部には、円環状の凸部５８が形成されている。凸部５８が開口部９１に入り込むことによって、ステップドピニオン５０に対するパーキングギヤ９０の位置決めがなされている。ピニオンシャフト５１の車軸２側の端部のパーキングギヤ９０と対向する面（第２対向面）とパーキングギヤ９０との隙間、つまり、凸部５８の周囲には、車軸２の側へ作用するスラスト力を受けるための第２スラストワッシャ７５が嵌められている。パーキングギヤ９０を第２ストッパとして利用することで、ステップドピニオン５０の車軸２の方向への移動を規制するための部材を別途設ける必要がない。また、パーキングギヤ９０との対向面はピニオンシャフト５１の端部であるので、小径のスラストワッシャを用いることができる。なお、パーキングギヤ９０とピニオンシャフト５１の端部との間に大きなスラスト力が作用するようであれば、スラストワッシャに代えてスラストベアリングを配置してもよい。

キャリア６０は、車軸２，４の軸方向に３分割された第１分割体６１、第２分割体６２、及び第３分割体６３からなる。車軸２の側に位置する第１分割体６１は、有底円筒状ケース１３の底部にボールベアリング３１を介して回転自在に支持されている。第１分割体６１にはスリーブが形成され、スリーブは有底円筒状ケース１３を貫通している。また、第１分割体６１のスリーブを、ギヤ室１７に突き出た車軸２が貫通している。第１分割体６１のスリーブの外周面と有底円筒状ケース１３の貫通孔との間、第１分割体６１のスリーブの内周面と車軸２の表面との間は、滑り軸受けとして構成されている。

第２分割体６２は、パーキングギヤ９０との間で第１分割体６１を挟み、パーキングギヤ９０とともにボルト６６で第１分割体６１と結合されている。ステップドピニオン５０を支持する第２軸受ボス部７２は、第２分割体６２に形成されている。詳しくは、第２分割体６２には、ステップドピニオン５０の設置個数に合わせて周方向に一定の間隔で複数個（例えば３個）の第２軸受ボス部７２が形成されている。第２分割体６２は、第１分割体６１から軸４の側にドーム状に膨らんでおり、そのドーム状の部分は差動装置８０のデフケース８１を兼ねている。ドーム状に膨らんだデフケース８１の頂部には開口部が設けられ、その開口部から車軸４の先端がデフケース８１の内側まで入り込んでいる。また、第１分割体６１を貫通した車軸２の先端もデフケース８１の内側まで入り込んでいる。

車軸４の側に位置する第３分割体６３は、隔壁１４にボールベアリング３２を介して回転自在に支持されている。第３分割体６３は、環状の部品であり、その開口部を出力軸２３が通っている。ステップドピニオン５０を支持する第１軸受ボス部７１は、第３分割体６３に形成されている。詳しくは、第３分割体６３には、ステップドピニオン５０の設置個数に合わせて周方向に一定の間隔で複数個（例えば３個）の第１軸受ボス部７１が形成されている。第３分割体６３は、第２分割体６２と支柱６４で接続されている。詳しくは、支柱６４は、周方向に一定の間隔でステップドピニオン５０の設置個数と同数本（例えば３本）立てられており、第３分割体６３とはボルト６７で結合されている。図１には支柱６４の一部の断面が描かれている。

上記の３つの分割体６１，６２，６３が結合されてなるキャリア６０は、車軸２，４の軸方向の両端を有底円筒状ケース１３の底部と隔壁１４とによりボールベアリング３１，３２を介して回転自在に支持されている。サンギヤ４１に入力された電動機２０の動力は、サンギヤ４１からステップドピニオン５０に入力され、ステップドピニオン５０からリングギヤ４３に入力される。リングギヤ４３は固定されているので、リングギヤ４３からステップドピニオン５０に反力が作用し、ステップドピニオン５０を支持するキャリア６０を電動機２０の出力軸２３と同方向に回転させる。

差動装置８０は、車軸２の先端にスプラインにより固定されたデフサイドギヤ８４と、車軸４の先端にスプラインにより固定されたデフサイドギヤ８５と、両者と噛み合うデフピニオン８３とを備える。デフピニオン８３とデフサイドギヤ８４，８５はデフケース８１の中に収容されている。デフサイドギヤ８４とデフサイドギヤ８５は対向して同軸上に位置し、両者の間にはピニオンシャフト８２が径方向に通されている。ピニオンシャフト８２はデフケース８１に固定されている。ピニオンシャフト８２には、相対する一対のデフピニオン８３が回転自在に支持されている。キャリア６０が回転すると、キャリア６０と一体のデフケース８１がデフピニオン８３とともに一体回転し、デフピニオン８３により左右のデフサイドギヤ８４，８５が駆動されることによって、左右の車軸２，４が回転する。

２．本実施形態に係るトランスアクスルの効果
次に、本実施形態に係るトランスアクスルの構造上の効果について図２を用いて説明する。図２において、図２（Ａ）は本実施形態に係るトランスアクスルの遊星歯車減速機の構造を模式的に表し、図２（Ｂ）は特許文献１に開示されている従来のトランスアクスルの遊星歯車減速機の構造を模式的に表している。トランスアクスルの小型化という目標の達成のためには、遊星歯車減速機を小径化する必要がある。特に、本実施形態に係るトランスアクスルや特許文献１に開示された従来のトランスアクスルのように遊星歯車減速機がステップドピニオンを備える場合、その小径化のためには、ステップドピニオンの大径ピニオンの軌道径Ｌ，Ｌ″を小さくする必要がある。

ここで、図２（Ａ）に記載のようにサンギヤ４１の径をａ、小径ピニオン５２の径をｃ、リングギヤ４３の径をｄ、ギヤ比をｒとすると、大径ピニオン５３の軌道径Ｌは以下の式１で表される。同様に、図２（Ｂ）に記載のようにサンギヤ２１０の径をａ″、小径ピニオン２０２の径をｃ″、リングギヤ２１１の径をｄ″、ギヤ比をｒ″とすると、大径ピニオン２０１の軌道径Ｌ″は以下の式１で表される。
Ｌ＝（１＋２／ｄ（ｒ－１）ｃ）ａ・・・式１
Ｌ″＝（１＋２／ｄ″（ｒ″－１）ｃ″）ａ″ ・・・式２

上記の式１及び式２より、ギヤ比を維持しながら大径ピニオン５３，２０１の軌道径Ｌ，Ｌ″を小さくするためには、小径ピニオン５２，２０２の径ｃ，ｃ″を小さくする必要があることが分かる。しかし、従来のトランスアクスルの場合、遊星歯車減速機のステップドピニオン２００は、小径ピニオン２０２の内部にピニオンシャフト２０５とニードルベアリング２０６，２０７とを収容する必要がある。このため、小径ピニオン２０２の小径化には限界がある。

これに対し、本実施形態に係るトランスアクスルは、小径ピニオン５２及び大径ピニオン５３と一体化されたピニオンシャフト５１が回転自在に外側から支持される構造のステップドピニオン５０を備える。図２（Ａ）に示すステップドピニオン５０の構造によれば、図２（Ｂ）に示すステップドピニオン２００の構造に比較して、小径ピニオン５２の小径化が可能である。また、ステップドピニオン５０は両持ち支持であるので、それを支持するベアリングには、ボールベアリングよりも径方向の断面高さが小さいニードルベアリング５６，５７を用いることができる。以上の構造上の効果により、本実施形態に係るトランスアクスルによれば、装置全体の径方向の大きさを小型化することができる。

３．本実施形態に係るトランスアクスルのオイル供給系の構成
トランスアクスルでは、遊星歯車減速機や差動装置の必要個所に潤滑用のオイルが供給される。ステップドピニオンを回転自在にするベアリングも、オイルの供給が必要な個所の一つである。図６に示す従来のトランスアクスルでは、ピニオンシャフト２０５はキャリア２２０に固定されているので、キャリア２２０の内部からピニオンシャフト２０５の内部に通じる油路を形成し、その油路からピニオンシャフト２０５の外側に配置されたニードルベアリング２０６，２０７へオイルを供給することができる。しかし、キャリア２２０からピニオンシャフト２０５へオイルを供給する油路を形成した場合、オイルには遠心力が作用するため、オイルが積極的にピニオンシャフト２０５へ流れ、キャリア２２０の側、すなわち、差動装置の側でオイルの不足が生じる可能性がある。

図１に示す本実施形態に係るトランスアクスル１０の場合、ピニオンシャフト５１はニードルベアリング５６，５７を介してキャリア６０で回転自在に支持されている。ピニオンシャフト５１はキャリア６０に対して回転するため、従来のトランスアクスルのように、キャリア６０の内部からピニオンシャフト５１の内部に通じる油路を形成することは難しい。また、仮にそのような油路を形成できたとしても、差動装置８０へ供給すべきオイルの多くが遠心力によってピニオンシャフト５１へ流れてしまうことは生じ得る。

そこで、本実施形態に係るトランスアクスルは、図３に示す構成のオイル供給系を備える。図３は、本実施形態に係るトランスアクスルにおけるオイル供給系を示す縦断面図である。ただし、図３は図１に示す断面とは異なる断面を示している。なお、図３中に矢印線で描かれている軌跡は、トランスアクスルにおけるオイルの流れを模式的に示したものである。

トランスアクスルケース１１には、オイルが流れるケース内部油路１８が形成されている。有底円筒状ケース１３に形成されたケース内部油路１８は、有底円筒状ケース１３と第１分割体６１のスリーブとの接触面まで延び、その接触面において開口する第１オイル出口１８ａを有する。第１分割体６１には、第１オイル出口１８ａと対応する位置に開口するオイル入口６８ａを有し、デフケース８１の内側まで延びるキャリア内部油路６８が形成されている。

ケース内部油路１８の第１オイル出口１８ａとキャリア内部油路６８のオイル入口６８ａとは、キャリア６０が回転することによって連通と遮断とを繰り返す。そして、第１オイル出口１８ａにオイル入口６８ａが連通したとき、オイルに加えられている油圧によって、ケース内部油路１８からキャリア内部油路６８へオイルが圧送され、キャリア内部油路６８からデフケース８１の内側にオイルが供給される。第１オイル出口１８ａとオイル入口６８ａとは、ケース内部油路１８からキャリア内部油路６８へオイルを導く第１オイル導入部を構成する。なお、有底円筒状ケース１３と第１分割体６１のスリーブとの接触面には、トランスアクスルケース１１の外へのオイル漏れを防ぐためのオイルシール９１が設けられている。

ケース内部油路１８において第１オイル出口１８ａよりも上流には、ギヤ室１７内に開口する第２オイル出口１８ｂが設けられている。第２オイル出口１８ｂはボールベアリング３１へ向けて形成されている。詳しくは、第２オイル出口１８ｂから噴出するオイルがボールベアリング３１へ向かうように、ケース内部油路１８から第２オイル出口１８ｂへ向かう油路が形成されている。第２オイル出口１８ｂからボールベアリング３１へ向けて噴出されたオイルは、回転するボールベアリング３１の隙間からステップドピニオン５０の方向へ飛び散る。

ピニオンシャフト５１には、軸方向に貫通するシャフト内部油路５４が形成されている。ボールベアリング３１で飛び散ったオイルの一部は、シャフト内部油路５４の入口へと向かう。シャフト内部油路５４の入口には、オイルを受けるための半円状の受け部５９が形成されている。受け部５９で受けられたオイルは、シャフト内部油路５４へ流れていく。第２オイル出口１８ｂとボールベアリング３１と受け部５９とは、ケース内部油路１８からシャフト内部油路５４へオイルを導く第２オイル導入部を構成する。

ピニオンシャフト５１には、シャフト内部油路５４から径方向に向けてオイル供給孔５４ａ，５４ｂが形成されている。オイル供給孔５４ａ，５４ｂは、シャフト内部油路５４と各ニードルベアリング５６，５７とを連通させている。シャフト内部油路５４に供給されたオイルは、遠心力によってオイル供給孔５４ａ，５４ｂから外部に流れだし、その流れ出したオイルが各ニードルベアリング５６，５７へ供給される。

上記の構成を有するオイル供給系を備えることで、本実施形態に係るトランスアクスルによれば、キャリア６０に対して回転するピニオンシャフト５１の内部へオイルを供給し、シャフト内部油路５４から各ニードルベアリング５６，５７へオイルを供給することができる。また、シャフト内部油路５４は、差動装置８０にオイルを供給するキャリア内部油路６８と並行に設けられているので、一方に極端にオイルが流れるようなことはなく、各ニードルベアリング５６，５７と差動装置８０のそれぞれに必要最低限のオイルを供給することができる。

４．本実施形態に係るトランスアクスルの変形例
本実施形態に係るトランスアクスルは種々変形することができる。まず、本実施形態に係るトランスアクスルにおけるステップドピニオンの支持構造の変形例から図を用いて説明する。

図４は、本実施形態に係るトランスアクスルにおけるステップドピニオンの支持構造の第１変形例を示す縦断面図である。第１変形例では、ステップドピニオン５０の車軸２の方向への移動を規制するストッパとして、第２軸受ボス部７２が用いられる。ステップドピニオン５０のキャリア６０への搭載時、第２軸受ボス部７２に小径ピニオン５２が対向する。詳しくは、小径ピニオン５２の段差部が第２軸受ボス部７２に対向する。第１変形例では、小径ピニオン５２の第２軸受ボス部７２と対向する面（第２対向面）と第２軸受ボス部７２との隙間に、車軸２の側へ作用するスラスト力を受けるための第２スラストワッシャ７７が嵌められる。第２軸受ボス部７２をストッパに利用することで、ステップドピニオン５０の車軸２の方向への移動を規制するための部材を別途設ける必要がない。また、第１変形例は、ステップドピニオン５０の車軸２の方向への移動の規制にパーキングギヤを利用しないので、パーキングギヤを備えないトランスアクスルにも適用可能である。なお、第２軸受ボス部７２と小径ピニオン５２との間に大きなスラスト力が作用するようであれば、スラストワッシャに代えてスラストベアリングを配置してもよい。

ところで、ニードルベアリング５６，５７を支持するキャリア６０の軸受ボス部７１，７２には高い幾何公差が求められる。このため、軸受ボス部７１，７２の加工は、通常、第１分割体６１、第２分割体６２及び第３分割体６３を一旦仮組した状態で行われる。一方で、図１に示すステップドピニオン５０の支持構造や図４に示す第１変形例の場合、第１軸受ボス部７１の端部には、ニードルベアリング５６の抜けを防止するため、径方向内側へ突出した抜け止め７６が形成されている。このため、軸受ボス部７１，７２の穴加工は、第２軸受ボス部７２の側から第１軸受ボス部７１の側へ向けてしか行うことができない。この問題への対応策として考案されたのが次に説明する第２変形例である。

図５は、本実施形態に係るトランスアクスルにおけるステップドピニオンの支持構造の第２変形例を示す縦断面図である。第２変形例では、第１軸受ボス部７１には、径方向内側へ突出した抜け止め（図１の抜けとめ７６を参照）が形成されていない。これにより、両軸受ボス部７１，７２の内径をニードルベアリング５６，５７の径に合わせるための穴加工を、第１軸受ボス部７１の側から第２軸受ボス部７２の側へ向けて施すことができる。また、第２変形例では、第２軸受ボス部７２の側から穴加工する必要がなくなるので、ステップドピニオン５０の車軸２の方向への移動を規制するストッパ６９を、直接キャリア６０に形成することができる。詳しくは、第１分割体６１にストッパ６９を形成することができる。なお、図５にはパーキングギヤ９０が描かれているが、パーキングギヤ９０はストッパとしては機能していない。よって、第２変形例は、第１変形例と同様に、パーキングギヤを備えないトランスアクスルにも適用可能である。

第２変形例における第１ニードルベアリング５６の抜け防止は、第１軸受ボス部７１に第１ニードルベアリング５６を圧入することによって行うことができる。具体的には、想定される抜け荷重に対して第１ニードルベアリング５６が動かない最低の圧入代と、第１ニードルベアリング５６が正常に回転できる最大の圧入代から、それぞれが両立する圧入代の範囲を見積もるようにする。

次に、本実施形態に係るトランスアクスルにおけるオイル供給系の変形例について説明する。まず、オイル供給系の第１変形例では、ケース内部油路１８の第２オイル出口１８ｂに、オイル量の調整のためのオリフィスが設けられる。第２オイル出口１８ｂから噴出されるオイルの量をオリフィスで調整することで、各ニードルベアリング５６，５７へ供給されるオイルの量と差動装置８０に供給されるオイルの量とのバランスを適切に管理することができる。

オイル供給系の第２変形例では、ケース内部油路１８の第２オイル出口１８ｂが、ボールベアリング３１が設けられている位置よりもさらに上流に設けられる。つまり、第２オイル出口１８ｂから噴出されたオイルがボールベアリング３１に当たることなく、直接シャフト内部油路５４の入口に向かうように第２オイル出口１８ｂが設けられる。

２，４車軸
１０トランスアクスル
１１トランスアクスルケース
１８ケース内部油路
１８ａオイル出口
１８ｂオイル出口
２０電動機
２３出力軸
４０遊星歯車減速機
４１サンギヤ
４３リングギヤ
５０ステップドピニオン
５１ピニオンシャフト
５２小径ピニオン
５３大径ピニオン
５４シャフト内部油路
５６第１ニードルベアリング
５７第２ニードルベアリング
６０キャリア
６８キャリア内部油路
６９ストッパ
７１第１軸受ボス部
７２第２軸受ボス部
７４第１スラストワッシャ
７５，７７第２スラストワッシャ
８０差動装置
８１デフケース
９０パーキングギヤ

Claims

遊星歯車減速機と差動装置と前記遊星歯車減速機及び前記差動装置を収容するトランスアクスルケースとを備え、電動機の動力を前記遊星歯車減速機と前記差動装置とを介して車軸に伝達するトランスアクスルにおいて、
前記遊星歯車減速機は、
前記電動機の出力軸に設けられたサンギヤと噛み合う大径ピニオンと、前記トランスアクスルケースに固定されたリングギヤと噛み合う小径ピニオンと、前記大径ピニオンと前記小径ピニオンとが一体化されたピニオンシャフトとを備えるステップドピニオンと、
前記小径ピニオンよりも前記大径ピニオンに近い前記ピニオンシャフトの第１端部から前記大径ピニオンまでのシャフト面に嵌められた第１ニードルベアリングと、
前記大径ピニオンよりも前記小径ピニオンに近い前記ピニオンシャフトの第２端部から前記小径ピニオンまでのシャフト面に嵌められた第２ニードルベアリングと、
前記第１ニードルベアリング及び前記第２ニードルベアリングを介して前記ステップドピニオンを回転自在に支持し、前記ステップドピニオンと前記差動装置とを連結するキャリアと、を備え、
前記トランスアクスルは、
前記トランスアクスルケースに形成されたケース内部油路と、
前記キャリアに形成され前記差動装置に通じるキャリア内部油路と、
前記ピニオンシャフトの軸に形成され、前記第２端部に開口を有し前記第１ニードルベアリング及び前記第２ニードルベアリングに通じるシャフト内部油路と、
前記ケース内部油路から前記キャリア内部油路へオイルを導く第１オイル導入部と、
前記ケース内部油路の前記第１オイル導入部よりも上流において、前記ケース内部油路から前記第２端部に形成された前記開口を通して前記シャフト内部油路へオイルを導く第２オイル導入部と、を備える
ことを特徴とするトランスアクスル。
遊星歯車減速機と差動装置と前記遊星歯車減速機及び前記差動装置を収容するトランスアクスルケースとを備え、電動機の動力を前記遊星歯車減速機と前記差動装置とを介して車軸に伝達するトランスアクスルにおいて、
前記遊星歯車減速機は、
前記電動機の出力軸に設けられたサンギヤと噛み合う大径ピニオンと、前記トランスアクスルケースに固定されたリングギヤと噛み合う小径ピニオンと、前記大径ピニオンと前記小径ピニオンとが一体化されたピニオンシャフトとを備えるステップドピニオンと、
前記小径ピニオンよりも前記大径ピニオンに近い前記ピニオンシャフトの第１端部から前記大径ピニオンまでのシャフト面に嵌められた第１ニードルベアリングと、
前記大径ピニオンよりも前記小径ピニオンに近い前記ピニオンシャフトの第２端部から前記小径ピニオンまでのシャフト面に嵌められた第２ニードルベアリングと、
前記第１ニードルベアリング及び前記第２ニードルベアリングを介して前記ステップドピニオンを回転自在に支持し、前記ステップドピニオンと前記差動装置とを連結するキャリアと、を備え、
前記トランスアクスルは、
前記キャリアに設けられ前記ステップドピニオンの前記第１端部の方向への移動を規制する第１ストッパと、
前記キャリアに設けられ前記ステップドピニオンの前記第２端部の方向への移動を規制する第２ストッパと、
前記ステップドピニオンに形成され前記第１ストッパに対向する第１対向面と、
前記ステップドピニオンに形成され前記第２ストッパに対向する第２対向面と、
前記第１ストッパと前記第１対向面との間に挟まれた第１スラストワッシャ又は第１スラストベアリングと、
前記第２ストッパと前記第２対向面との間に挟まれた第２スラストワッシャ又は第２スラストベアリングと、を備え、
前記第２ストッパは、前記キャリアに取り付けられたパーキングギヤであって、前記ステップドピニオンの軸方向において前記第２端部よりも外側に設けられ、
前記第２対向面は、前記第２端部に形成されている
ことを特徴とするトランスアクスル。
遊星歯車減速機と差動装置と前記遊星歯車減速機及び前記差動装置を収容するトランスアクスルケースとを備え、電動機の動力を前記遊星歯車減速機と前記差動装置とを介して車軸に伝達するトランスアクスルにおいて、
前記遊星歯車減速機は、
前記電動機の出力軸に設けられたサンギヤと噛み合う大径ピニオンと、前記トランスアクスルケースに固定されたリングギヤと噛み合う小径ピニオンと、前記大径ピニオンと前記小径ピニオンとが一体化されたピニオンシャフトとを備えるステップドピニオンと、
前記小径ピニオンよりも前記大径ピニオンに近い前記ピニオンシャフトの第１端部から前記大径ピニオンまでのシャフト面に嵌められた第１ニードルベアリングと、
前記大径ピニオンよりも前記小径ピニオンに近い前記ピニオンシャフトの第２端部から前記小径ピニオンまでのシャフト面に嵌められた第２ニードルベアリングと、
前記第１ニードルベアリング及び前記第２ニードルベアリングを介して前記ステップドピニオンを回転自在に支持し、前記ステップドピニオンと前記差動装置とを連結するキャリアと、を備え、
前記トランスアクスルは、
前記キャリアに設けられ前記ステップドピニオンの前記第１端部の方向への移動を規制する第１ストッパと、
前記キャリアに設けられ前記ステップドピニオンの前記第２端部の方向への移動を規制する第２ストッパと、
前記ステップドピニオンに形成され前記第１ストッパに対向する第１対向面と、
前記ステップドピニオンに形成され前記第２ストッパに対向する第２対向面と、
前記第１ストッパと前記第１対向面との間に挟まれた第１スラストワッシャ又は第１スラストベアリングと、
前記第２ストッパと前記第２対向面との間に挟まれた第２スラストワッシャ又は第２スラストベアリングと、
前記キャリアに形成され前記第１ニードルベアリングが嵌め込まれた第１軸受ボス部と、を備え、
前記第２ストッパは、前記キャリアに形成され、前記ステップドピニオンの軸方向において前記第２端部よりも外側に設けられ、
前記第２対向面は、前記第２端部に形成され、
前記第１軸受ボス部は径方向内側への突出が無く、前記第１軸受ボス部と前記第１ニードルベアリングとは圧入によって固定されている
ことを特徴とするトランスアクスル。