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JPH08240254A - 電気自動車用動力伝達装置 - Google Patents

電気自動車用動力伝達装置

Info

Publication number
JPH08240254A
JPH08240254A JP7045423A JP4542395A JPH08240254A JP H08240254 A JPH08240254 A JP H08240254A JP 7045423 A JP7045423 A JP 7045423A JP 4542395 A JP4542395 A JP 4542395A JP H08240254 A JPH08240254 A JP H08240254A
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JP
Japan
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center line
carrier
gear
power transmission
diameter pinion
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Application number
JP7045423A
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English (en)
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JP3287972B2 (ja
Inventor
Eiji Ichioka
英二 市岡
Kinya Yoshii
欣也 吉井
Takeji Koide
武治 小出
Yoshihiko Sasaki
芳彦 佐々木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin AW Co Ltd
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Aisin AW Co Ltd
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aisin AW Co Ltd, Toyota Motor Corp filed Critical Aisin AW Co Ltd
Priority to JP04542395A priority Critical patent/JP3287972B2/ja
Priority to US08/609,916 priority patent/US5643127A/en
Priority to DE69611313T priority patent/DE69611313T2/de
Priority to KR1019960005649A priority patent/KR100216323B1/ko
Priority to EP96103420A priority patent/EP0731291B1/en
Publication of JPH08240254A publication Critical patent/JPH08240254A/ja
Application granted granted Critical
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H37/00Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/0806Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with a plurality of driving or driven shafts
    • F16H37/0813Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with a plurality of driving or driven shafts with only one input shaft
    • F16H37/082Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with a plurality of driving or driven shafts with only one input shaft and additional planetary reduction gears

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 遊星歯車式減速機構および傘歯車式差動機構
を備えた電気自動車用動力伝達装置をコンパクトに構成
する。 【構成】 減速機構12の複合遊星歯車30および差動
機構14の駆動側傘歯車54を、それぞれ一中心線Oま
わりに等角度間隔で3個ずつ設けるとともに、それ等の
配設位置を一中心線Oまわりにおいて等角度間隔(60
°間隔)で互い違いとなるように設定した。これによ
り、それ等が互いに干渉しないように減速機構12と差
動機構14とを一中心線O方向においてオーバーラップ
させて配置することが可能となり、一中心線O方向にお
いて差動機構14の略半分を小径ピニオン26の内周側
部分に潜り込ませた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気自動車用動力伝達装
置に係り、特に、遊星歯車式の減速機構と傘歯車式の差
動機構とを備えた動力伝達装置をコンパクトに構成する
技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
(a)一中心線と略平行な軸心まわりの回転自在にその
一中心線まわりに略等角度間隔で複数の遊星歯車が設け
られたキャリアを有し、電動モータから伝達された回転
を減速してそのキャリアから出力する遊星歯車式の減速
機構と、(b)前記キャリアと同心に且つ一体的に設け
られたデフケースがそのキャリアと一体回転させられる
ことにより、前記一中心線と略直交する軸心まわりの回
転自在にそのデフケース内に略等角度間隔で配設された
複数の駆動側傘歯車を介して、その一中心線上に配設さ
れた一対の出力部材を回転駆動する傘歯車式の差動機構
とを備えた電気自動車用動力伝達装置が知られている。
1988年11月13〜16日に行われた「EVS9」
に関するカナダ電気自動車協会(Electric VehicleAsso
ciation of Canada) の会報の「EVS88−P16」
に記載されている装置はその一例で、上記(a)遊星歯
車式の減速機構は、(a−1)一中心線まわりの回転可
能に配設されたキャリアと、(a−2)大径ピニオンお
よび小径ピニオンを軸方向に一体的に備えて前記一中心
線と略平行な軸心まわりの回転自在に前記キャリアに略
等角度間隔で配設された複数の複合遊星歯車(ステップ
ドピニオン)と、(a−3)電動モータによって前記一
中心線まわりに回転駆動されるとともに前記大径ピニオ
ンと噛み合わされたサンギヤと、(a−4)ハウジング
に固定されるとともに前記小径ピニオンと噛み合わされ
たリングギヤとを備え、前記サンギヤが回転駆動される
のに伴って前記キャリアが減速回転させられるようにな
っている一方、(b)傘歯車式の差動機構は、前記小径
ピニオン側において前記減速機構に近接してその減速機
構と同心に配設され、前記キャリアと一体的に設けられ
たデフケースがそのキャリアと一体回転させられること
により、前記一中心線と略直交する軸心まわりの回転自
在にそのデフケース内に略等角度間隔で配設された複数
の駆動側傘歯車を介して、その一中心線上に配設された
一対の出力部材を回転駆動するようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記傘
歯車式の差動機構は一中心線方向において遊星歯車式の
減速機構に隣接して配設されていたため、その一中心線
方向の寸法が大きくて小型化の妨げとなっていた。例え
ば、かかる動力伝達装置は、電動モータと同軸に軸方向
に隣接して車両の幅方向に配設するのに都合が良いが、
軸方向寸法が大きくなるため車両の幅寸法を大きくしな
ければならないなどの問題がある。
【0004】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、遊星歯車式の減速機
構および傘歯車式の差動機構を備えた動力伝達装置をコ
ンパクトに構成することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めには、上記減速機構と差動機構とを一中心線方向にお
いてオーバーラップさせて配置するようにすれば良く、
本発明は、(a)一中心線と略平行な軸心まわりの回転
自在にその一中心線まわりに略等角度間隔で複数の遊星
歯車が設けられたキャリアを有し、電動モータから伝達
された回転を減速してそのキャリアから出力する遊星歯
車式の減速機構と、(b)前記キャリアと同心に且つ一
体的に設けられたデフケースがそのキャリアと一体回転
させられることにより、前記一中心線と略直交する軸心
まわりの回転自在にそのデフケース内に略等角度間隔で
配設された複数の駆動側傘歯車を介して、その一中心線
上に配設された一対の出力部材を回転駆動する傘歯車式
の差動機構とを備えた電気自動車用動力伝達装置におい
て、(c)前記遊星歯車および前記駆動側傘歯車の一方
の配設個数を他方の配設個数の1以外の約数個とすると
ともに、両歯車の配設位置を前記一中心線まわりにおい
て互いに重ならないように設定し、前記減速機構と前記
差動機構とを前記一中心線方向においてオーバーラップ
させて配置したことを特徴とする。
【0006】ここで、上記1以外の約数個とは、例えば
一方が2個の場合は他方も2個、一方が3個の場合は他
方も3個、一方が4個の場合は他方も4個或いは2個、
一方が5個の場合は他方も5個、・・・である。
【0007】
【作用および発明の効果】このような電気自動車用動力
伝達装置においては、遊星歯車および駆動側傘歯車の一
方の配設個数が他方の配設個数の1以外の約数個である
ため、一中心線まわりにおいて隣接する遊星歯車の中間
位置に駆動側傘歯車を位置させることが可能で、それ等
が干渉することのないように減速機構と差動機構とを一
中心線方向においてオーバーラップさせて配置できる。
これにより、一中心線方向の寸法が小さくなり、小型
化,軽量化を図ることができるとともに、車両への搭載
スペースを節減できる。
【0008】因みに、従来の遊星歯車式の減速機構にお
ける遊星歯車の個数は一般に3個で、傘歯車式の差動機
構における駆動側傘歯車の個数は2個または4個である
ため、一中心線まわりにおいてそれ等が干渉しないよう
に配置することは困難で、一中心線方向において十分に
オーバーラップさせることはできない。複数の遊星歯
車,駆動側傘歯車の配設位置を、一中心線まわりにおい
て不等間隔とすれば、両者が干渉しないように配置でき
るが、回転バランスが悪化して好ましくない。
【0009】また、本発明の好適な態様は、(a)一中
心線まわりの回転可能に配設されたキャリアと、大径ピ
ニオンおよび小径ピニオンを軸方向に一体的に備えて前
記一中心線と略平行な軸心まわりの回転自在に前記キャ
リアに略等角度間隔で配設された複数の複合遊星歯車
と、電動モータによって前記一中心線まわりに回転駆動
されるとともに前記大径ピニオンと噛み合わされたサン
ギヤと、ハウジングに固定されるとともに前記小径ピニ
オンと噛み合わされたリングギヤとを備え、前記サンギ
ヤが回転駆動されるのに伴って前記キャリアが減速回転
させられる遊星歯車式の減速機構と、(b)前記小径ピ
ニオン側において前記減速機構に近接してその減速機構
と同心に配設され、前記キャリアと一体的に設けられた
デフケースがそのキャリアと一体回転させられることに
より、前記一中心線と略直交する軸心まわりの回転自在
にそのデフケース内に略等角度間隔で配設された複数の
駆動側傘歯車を介して、その一中心線上に配設された一
対の出力部材を回転駆動する傘歯車式の差動機構とを備
えた電気自動車用動力伝達装置において、(c)前記大
径ピニオンおよび小径ピニオンの各噛合歯の捩れ方向お
よびリードを等しくする一方、(d)前記複合遊星歯車
および前記駆動側傘歯車の配設個数を同じにするととも
に、両歯車の配設位置を前記一中心線まわりにおいて略
等角度間隔で互い違いとなるように設定し、前記減速機
構と前記差動機構とを前記一中心線方向においてオーバ
ーラップさせて配置する。
【0010】ここで、大径ピニオンおよび小径ピニオン
の噛合歯の捩れ方向およびリードが等しいと、それ等と
噛み合うサンギヤおよびリングギヤを固定した状態で、
複数の複合遊星歯車はそれぞれ独立に軸心まわりに回転
しながら軸方向へ移動することが可能となる。そのた
め、動力伝達時等にトルクが加えられて回転駆動される
場合、各複合遊星歯車はそれぞれ独立に適正な噛合状態
となる軸方向位置へ、キャリアによって位置決めされる
所定のクリアランス(遊び)内で移動し、常に適正な噛
合状態が得られるようになるとともに、キャリア等の僅
かな寸法誤差などで噛合状態が損なわれることもなくな
り、噛合不良に起因するギヤノイズや動力伝達効率等の
悪化が防止される。
【0011】一方、上記のように大径ピニオンおよび小
径ピニオンの噛合歯の捩れ方向およびリードが等しい
と、捩れに起因して両ピニオンに発生するスラスト力は
互いに向きが反対で略同じ大きさになり、複合遊星歯車
全体のスラスト力が相殺されるようになるため、その複
合遊星歯車を支持しているキャリアに要求される強度や
剛性が緩和され、装置を簡単且つ安価に構成することが
可能になるとともに、複合遊星歯車とキャリアとの間に
スラストベアリングを介在させることも必ずしも必要で
なくなる。また、スラスト力に起因するキャリアの撓み
変形が防止されるため、複合遊星歯車とサンギヤ,リン
グギヤとの平行度が良好に維持されるようになり、それ
等の歯車が適正に噛み合わされるようになって、ギヤノ
イズが低減されるとともに動力伝達効率が向上する。な
お、主な走行時(一般には前進走行時)に上記大径ピニ
オンおよび小径ピニオンに生じるスラスト力が軸方向に
おいて互いに向き合うように噛合歯の捩れ方向を設定す
れば、噛合位置の相違に基づいて複合遊星歯車に生じる
モーメントが、圧力角に基づいて生じるモーメントとの
関係で全体として打ち消し合うようになり、一層効果的
である。
【0012】ところで、このように大径ピニオンおよび
小径ピニオンの噛合歯のリードを等しくすると、小径ピ
ニオンの捩れ角は大径ピニオンの捩れ角より小さくなる
ため、必要なかみあい率や強度などを確保しようとする
と軸方向寸法が大きくなる。このため、その遊星歯車式
減速機構に隣接して傘歯車式の差動機構を配設した場合
には、動力伝達装置全体の軸方向寸法すなわち前記一中
心線方向の寸法が一層大きくなってしまうが、複合遊星
歯車および駆動側傘歯車の配設個数を同じにして減速機
構と差動機構とを一中心線方向においてオーバーラップ
させて配置すれば、小径ピニオンの軸方向寸法が大きく
なっても装置全体の寸法を小さく維持できる。また、複
合遊星歯車および駆動側傘歯車の配設個数が同じで、一
中心線まわりにおいて略等角度間隔で互い違いとなるよ
うに配設されるため、一中心線まわりの重量分布が略均
一になって回転バランスが良くなり、動力伝達効率が向
上するとともに振動や異音などの発生が抑制される。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図1の電気自動車用動力伝達装置10
は、一中心線Oと同心に配設された遊星歯車式の減速機
構12および傘歯車式の差動機構14を含んで構成され
ており、図の左側に一中心線Oと同心に配設される図示
しない電動モータのモータ軸16の回転は、減速機構1
2によって減速されたのち差動機構14を介して一対の
出力部材18,20へ伝達され、更に左右の駆動輪へ伝
えられる。減速機構12は、一中心線Oまわりの回転可
能に配設されたキャリア22と、大径ピニオン24およ
び小径ピニオン26を軸方向に一体に備え、プラネタリ
シャフト28を介して一中心線Oと略平行な軸心まわり
の回転自在にキャリア22に等角度間隔で配設された複
数、この実施例では3個の複合遊星歯車30と、前記モ
ータ軸16にスプライン嵌合されて一中心線Oまわりに
一体的に回転させられるとともに上記大径ピニオン24
と噛み合わされたサンギヤ32と、ハウジング34に固
定されるとともに上記小径ピニオン26と噛み合わされ
たリングギヤ36とを備えており、サンギヤ32がモー
タ軸16によって回転駆動されることにより、リングギ
ヤ36を反力要素としてキャリア22が所定の変速比で
減速回転させられる。かかる減速機構12の各歯車は噛
合歯が捩じれたはすば歯車で、上記大径ピニオン24,
小径ピニオン26の各噛合歯24a,26a(図3参
照)の捩れ方向およびリードは互いに等しい。
【0014】上記キャリア22は、小径ピニオン26側
にデフケース部38を一体に備えていて、差動機構14
のデフケースを構成するようになっているとともに、デ
フケース部38側の開口部にはデフカバー40が一体的
に固設されるようになっており、キャリア22とデフカ
バー40とが一体化された状態において、両端部が一対
のベアリング42,44を介してハウジング34により
一中心線Oまわりの回転可能且つ軸方向の移動不能に支
持されている。一方のベアリング42は、ハウジング3
4に一体的に固設されるギヤカバー46によって支持さ
れるようになっている。また、複数の複合遊星歯車30
は、それぞれ一対のニードルベアリング48を介してプ
ラネタリシャフト28に回転可能に配設されているとと
もに、軸方向両端にそれぞれ配設された2枚組のワッシ
ャ50を介してキャリア22により軸方向位置が規定さ
れるようになっている。この軸方向位置は、各部の寸法
誤差,取付け誤差などを吸収するために所定量、例えば
1mm程度以下のクリアランス(遊び)を有して定めら
れている。
【0015】一方、前記差動機構14は、前記複合遊星
歯車30の小径ピニオン26側、すなわち図1における
右側において減速機構12に近接して配設されており、
デフシャフト52を介して前記一中心線Oと略直交する
軸心まわりの回転自在に前記デフケース部38内に等角
度間隔で配設された複数、この実施例では3個の駆動側
傘歯車54と、前記一対の出力部材18,20に相対回
転不能にスプライン嵌合されるとともに、それぞれ3個
の駆動側傘歯車54と噛み合わされた一対の従動側傘歯
車56とを備えている。従動側傘歯車56の歯数は3の
整数倍で、一中心線Oまわりに等角度間隔で配設された
3個の駆動側傘歯車54に対して容易に噛み合わすこと
ができるようになっている。また、一対の出力部材1
8,20は一中心線Oと同心に配設されており、出力部
材18は円筒形状のモータ軸16内を相対回転可能に挿
通させられて電動モータの反対側に達している一方、出
力部材20はデフカバー40を挿通させられてハウジン
グ34の外部に突き出している。なお、前記キャリア2
2のうちデフケース部38の外周部にはポンプ駆動用歯
車58が設けられ、オイルポンプ60を回転駆動するこ
とによりオイル溜62内の潤滑油を各部に送り出すよう
になっている。
【0016】ここで、前記複合遊星歯車30および駆動
側傘歯車54は、それぞれ一中心線Oまわりに等角度間
隔で3個ずつ設けられ、デフケース部38を一体に有す
るキャリア22に配設されているが、それ等の配設位置
は、図2に示すように一中心線Oまわりにおいて等角度
間隔(60°間隔)で互い違いとなるように定められて
いる。これにより、それ等が互いに干渉しないように、
減速機構12と差動機構14とを一中心線O方向におい
てオーバーラップさせて配置することが可能となり、本
実施例では図1から明らかなように、一中心線O方向に
おいてデフシャフト52がプラネタリシャフト28と重
なるように差動機構14の略半分を小径ピニオン26の
内周側部分に潜り込ませた構造となっている。
【0017】このように、本実施例の電気自動車用動力
伝達装置10においては、一中心線O方向において差動
機構14の半分程度を減速機構12の小径ピニオン26
の内周側部分に潜り込ませた構造となっているため、一
中心線O方向の寸法が小さくなり、小型化,軽量化を図
ることができるとともに、車両への搭載スペースを節減
できるのである。特に、本実施例では駆動側傘歯車54
が3個配設されているため、2個の場合に比較して個々
の駆動側傘歯車54のPV値すなわち面圧(P)×速度
(V)の値が小さくなり、駆動側傘歯車54の配設位置
を一中心線Oに近づけて差動機構14を小径とすること
が可能で、上記のように小径ピニオン26の内周側部分
へ大きく潜り込ませることができるとともに、動力伝達
装置10全体の径寸法についても小型化が可能なのであ
る。
【0018】上記差動機構14として遊星歯車装置を用
いた動力伝達装置が知られており、その場合には一中心
線O方向の寸法を比較的小さくできるが、減速機構およ
び差動機構のキャリアが別体で片持ち状に支持されるよ
うになっているため、支持剛性に問題があった。これに
対し、本実施例では減速機構12のキャリア22が差動
機構14のデフケース部38と一体に構成され、それに
デフカバー40が一体的に固設されるとともに、その状
態において両端部が一対のベアリング42,44を介し
てハウジング34により支持されるようになっているた
め、高い支持剛性が得られ、しかも上記のようにコンパ
クトに構成できるのである。
【0019】また、本実施例では複合遊星歯車30およ
び駆動側傘歯車54の配設個数が同じで、一中心線Oま
わりにおいて等角度間隔で互い違いとなるように配設さ
れているため、一中心線Oまわりの重量分布が略均一に
なって回転バランスが良くなり、動力伝達効率が向上す
るとともに振動や異音などの発生が抑制される。
【0020】また、本実施例の減速機構12における複
合遊星歯車30の大径ピニオン24,小径ピニオン26
の各噛合歯24a,26aの捩れ方向およびリードは互
いに等しいため、噛合歯24a,24bの捩れに拘らず
複合遊星歯車30にスラスト力が生じないとともに、複
数(本実施例では3個)の複合遊星歯車30が軸方向へ
独立に移動できて常に良好な噛合状態が得られるなどの
利点がある。以下、この点について具体的に説明する。
【0021】図3は、図1の動力伝達装置10のモータ
軸16が車両前進時、すなわち主要な作動状態の時に図
1の左側から見て左まわりに回転駆動される場合に用い
られる複合遊星歯車30を示す斜視図で、大径ピニオン
24および小径ピニオン26の各噛合歯24a,26a
は何れも左捩れであり、そのリードは互いに等しい。こ
の場合に、モータ軸16と共にサンギヤ32が左まわり
に回転させられると、そのサンギヤ32と噛み合う大径
ピニオン24には噛合歯24aの捩れに起因して図1の
右方向へ向かうスラスト力FSSが作用する一方、リング
ギヤ36と噛み合う小径ピニオン26には噛合歯26a
の捩れに起因して図1の左方向へ向かうスラスト力FRS
が作用する。また、大径ピニオン24には、その噛合歯
24aの圧力角に応じて大径ピニオン24の軸心に向か
う方向の力FSRが作用する一方、小径ピニオン26に
は、その噛合歯26aの圧力角に応じて小径ピニオン2
6の軸心に向かう方向の力FRRが作用する。サンギヤ3
2から大径ピニオン24の噛合歯24aに加えられる周
方向の力をFS ,噛合歯24aの圧力角をαS ,捩れ角
をβS とすると、上記力FSRはFS tan αS で表され、
スラスト力FSSはFStan βS で表される。また、小径
ピニオン26の噛合歯26aがリングギヤ36から受け
る反力の周方向の力をFR ,噛合歯26aの圧力角をα
R ,捩れ角をβ R とすると、上記力FRRはFR tan αR
で表され、スラスト力FRSはFR tan β R で表される。
なお、図3は大径ピニオン24および小径ピニオン26
の噛合歯24a,26aをそれぞれ1個だけ図示したも
のである。
【0022】図4は、上記各力FSR,FSS,FRR,およ
びFRSの関係を図示したもので、圧力角によって生じる
力FSRおよびFRRは、複合遊星歯車30を図4の紙面に
垂直な中心線まわりにおいて右まわりに回転させるモー
メントとして作用するが、噛合歯24a,26aの捩れ
によって生じるスラスト力FSSおよびFRSは、複合遊星
歯車30を図4の紙面に垂直な中心線まわりにおいて左
まわりに回転させるモーメントとして作用する。したが
って、2つのモーメントが相殺し合って複合遊星歯車3
0に作用する全体のモーメントは小さくなり、プラネタ
リシャフト28の偏摩耗やそのプラネタリシャフト28
を支持しているキャリア22の変形が軽減されて、それ
等の耐久性が向上する。また、キャリア22の変形が少
ないことから、プラネタリシャフト28とサンギヤ32
やリングギヤ36の一中心線Oとの平行度が良好に維持
され、大径ピニオン24および小径ピニオン26とサン
ギヤ32,リングギヤ36とが正しく噛み合うようにな
ってギヤノイズが低減される。このようにモーメントを
相殺する上で、主な走行時に両ピニオン24,26に生
じるスラスト力FSSおよびFRSが互いに向き合うよう
に、噛合歯24a,26aの捩れ方向を設定することが
望ましい。なお、図4では断面部分のハッチングを省略
してある。
【0023】また、大径ピニオン24および小径ピニオ
ン26の噛合歯24a,26aのリードが互いに等しい
ため、上記スラスト力FSS=FRSとなる。すなわち、大
径ピニオン24および小径ピニオン26には向きが反対
で略同じ大きさのトルクが作用するため、そのトルクを
T、両ピニオン24,26の半径をそれぞれrS ,r R
とすると、トルクTは次式(1)で表され、噛合歯24
a,26aのリードをLとすると、図5の関係からスラ
スト力FSS,FRSはそれぞれ次式(2),(3)で表さ
れ、FSS=FRSとなるのである。これにより、複合遊星
歯車30に生じる全体のスラスト力は略零となり、この
複合遊星歯車30を支持しているキャリア22に要求さ
れる強度や剛性が緩和され、減速機構12を簡単且つ安
価に構成できるとともに、スラスト力に起因するキャリ
ア22の撓み変形が防止されるため、プラネタリシャフ
ト28とサンギヤ32やリングギヤ36の一中心線Oと
の平行度が良好に維持されて、大径ピニオン24および
小径ピニオン26とサンギヤ32,リングギヤ36とが
適正に噛み合わされるようになり、ギヤノイズが低減さ
れるとともに動力伝達効率が向上する。また、複合遊星
歯車30とキャリア22(デフケース部38)との間に
は、必ずしもスラストベアリングを配設する必要がな
く、本実施例のようにワッシャ50を配設するだけでも
良いのであり、減速機構12を安価に構成できるように
なる。なお、図5は、各ピニオン24,26の外周寸法
2πrS ,2πrR と、噛合歯24a,26aの捩れ角
βS ,β R と、リードLとの関係を説明する図で、実際
の各部の寸法や角度に対応するものではない。 T=rS ・FS =rR ・FR ・・・(1) FSS=FS tan βS =FS ・(2πrS /L) =T・(2π/L) ・・・(2) FRS=FR tan βR =FR ・(2πrR /L) =T・(2π/L) ・・・(3)
【0024】また、大径ピニオン24および小径ピニオ
ン26のリードが等しいことから、それ等が噛み合うサ
ンギヤ32およびリングギヤ36を固定した状態で、複
数の複合遊星歯車30はそれぞれ独立に軸心まわりに回
転しながら軸方向へ移動することが可能である。そのた
め、動力伝達時等にトルクが加えられて回転駆動される
場合、各複合遊星歯車30はそれぞれ独立に適正な噛合
状態となる軸方向位置へ、キャリア22によって位置決
めされる所定のクリアランス(遊び)内で移動し、強制
されることなく適正な噛合状態で噛み合う。これによ
り、キャリア22の端面の僅かな寸法誤差などで噛合状
態が損なわれることがなくなり、常に適正な噛合状態が
得られるようになって、噛合不良に起因するギヤノイズ
や動力伝達効率等の悪化が防止される。
【0025】これに対し、上記捩れ角βS およびβR
互いに独立に定められると、スラスト力FSS=FS tan
βS とFRS=FR tan βR とが完全に相殺されることは
ない。このため、複合遊星歯車30は全体としてスラス
ト力により軸方向へ押圧されることになり、その複合遊
星歯車30が配設されたキャリア22に高い機械的強度
が要求されるとともに、スラスト力に起因してキャリア
22が撓み変形すると、複合遊星歯車30とサンギヤ3
2,リングギヤ36との平行度が損なわれて適正な噛合
状態が得られなくなり、ギヤノイズや動力伝達効率が悪
化するなどの問題がある。また、大径ピニオン24およ
び小径ピニオン26の諸元がそれぞれ独立に定められる
と、1つの複合遊星歯車30が軸方向へ移動すると、そ
れに伴ってサンギヤ32とリングギヤ36とが相対回転
させられることになり、複数の複合遊星歯車30が同時
に同じ量だけ軸方向へ移動しないと、それ等の歯車の間
で背面当たりやこじり等が生じて噛合状態が損なわれ、
ギヤノイズや伝達効率,強度に悪影響を及ぼす。各複合
遊星歯車30の軸方向のクリアランスを総て同一にする
ことは困難であり、何れか1つの複合遊星歯車30がキ
ャリア22の端面に当接して他の複合遊星歯車30がそ
れ以上移動できなくなると、上記スラスト力を歯車間で
受けることになって上記問題が生じる。
【0026】ところで、このように複合遊星歯車30の
大径ピニオン24および小径ピニオン26の噛合歯24
a,26aのリードを等しくすると、小径ピニオン26
の捩れ角βR は大径ピニオン24の捩れ角βS より小さ
くなるため、必要なかみあい率や強度などを確保しよう
とすると軸方向寸法が大きくなる。このため、その遊星
歯車式減速機構12に隣接して傘歯車式の差動機構14
を配設した場合には、動力伝達装置10全体の軸方向寸
法すなわち一中心線O方向の寸法が大きくなってしまう
が、複合遊星歯車30および駆動側傘歯車52の配設個
数を同じにして減速機構12と差動機構14とを一中心
線O方向においてオーバーラップさせて配置した本実施
例においては、小径ピニオン26の軸方向寸法が大きく
なっても動力伝達装置10全体の寸法を小さく維持でき
る。
【0027】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明したが、本発明は他の態様で実施することも
できる。
【0028】例えば、前記実施例では減速機構12の複
合遊星歯車30および差動機構14の駆動側傘歯車54
の配設個数が3個ずつであったが、それ等の配設個数は
2個ずつ、4個ずつ、5個ずつ、或いは一方が4個で他
方が2個など、一方の配設個数が他方の配設個数の1以
外の約数個となる関係を満足する範囲で適宜変更でき
る。
【0029】また、前記実施例の減速機構12は複合遊
星歯車30を備え、リングギヤ36が反力要素として機
能し、モータ軸16からサンギヤ32へ入力された回転
を、所定の減速比で減速してキャリア22から差動機構
14へ出力するようになっていたが、サンギヤを反力要
素とする遊星歯車装置など他の構成の遊星歯車式減速機
構を用いることも可能である。
【0030】また、前記実施例では噛合歯24a,26
aの捩れに起因して生じるスラスト力FSS,FRSが互い
に向き合うように、サンギヤ32の主要な回転方向に応
じて噛合歯24a,26aの捩れ方向が定められていた
が、スラスト力FSS,FRSが外向きとなるように噛合歯
24a,26aの捩れ方向を設定しても差し支えない。
【0031】また、前記実施例の複合遊星歯車30は、
大径ピニオン24および小径ピニオン26の噛合歯24
a、26aの捩れ方向およびリードが互いに等しくされ
ていたが、その捩れ方向やリードが異なる複合遊星歯車
を有する遊星歯車式減速機構を採用することも可能であ
る。
【0032】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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である電気自動車用動力伝達
装置の断面図である。
【図2】図1の動力伝達装置における減速機構の複合遊
星歯車および差動機構の駆動側傘歯車の一中心線Oまわ
りにおける位置関係を示す図である。
【図3】図1の動力伝達装置における遊星歯車式減速機
構の複合遊星歯車の噛合歯の概略形状を説明する図であ
る。
【図4】図1の動力伝達装置における遊星歯車式減速機
構の複合遊星歯車の各ピニオンに作用する軸心に向かう
方向および軸方向の力を示す図である。
【図5】図1の動力伝達機構における遊星歯車式減速機
構の複合遊星歯車の各ピニオンのリードLと捩れ角
βS ,βR と半径rS ,rR との関係を説明する図であ
る。
【符号の説明】
10:電気自動車用動力伝達装置 12:遊星歯車式減速機構 14:傘歯車式差動機構 18,20:出力部材 22:キャリア 30:複合遊星歯車(遊星歯車) 38:デフケース部(デフケース) 54:駆動側傘歯車 O:一中心線
フロントページの続き (72)発明者 小出 武治 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 佐々木 芳彦 愛知県安城市藤井町高根10番地 アイシ ン・エイ・ダブリュ株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一中心線と略平行な軸心まわりの回転自
    在に該一中心線まわりに略等角度間隔で複数の遊星歯車
    が設けられたキャリアを有し、電動モータから伝達され
    た回転を減速して該キャリアから出力する遊星歯車式の
    減速機構と、 前記キャリアと同心に且つ一体的に設けられたデフケー
    スが該キャリアと一体回転させられることにより、前記
    一中心線と略直交する軸心まわりの回転自在に該デフケ
    ース内に略等角度間隔で配設された複数の駆動側傘歯車
    を介して、該一中心線上に配設された一対の出力部材を
    回転駆動する傘歯車式の差動機構とを備えた電気自動車
    用動力伝達装置において、 前記遊星歯車および前記駆動側傘歯車の一方の配設個数
    を他方の配設個数の1以外の約数個とするとともに、両
    歯車の配設位置を前記一中心線まわりにおいて互いに重
    ならないように設定し、前記減速機構と前記差動機構と
    を前記一中心線方向においてオーバーラップさせて配置
    したことを特徴とする電気自動車用動力伝達装置。
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