DE112006002515T5

DE112006002515T5 - Reduktionsantriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE112006002515T5
Application number: DE112006002515T
Authority: DE
Inventors: Masashi Aikawa; Masayuki Sayama; Yoshiyuki Nakabayashi
Original assignee: GKN Driveline Torque Technology KK
Current assignee: GKN Driveline Japan Ltd
Priority date: 2005-09-20
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2008-08-14
Also published as: US20090160274A1; JP5002142B2; JP2007083756A; US7990004B2; WO2007034794A1

Abstract

Reduktionsantriebsvorrichtung, umfassend:
einen Elektromotor, der an einem Gehäuse angebracht ist und ein Drehmoment ausgeben kann;
einen Reduktionsmechanismus, der durch das Gehäuse getragen wird, um die Geschwindigkeit des Drehabtriebs des Elektromotors zu reduzieren und den Drehabtrieb zu übertragen; und
einen Verteilungsmechanismus, der durch das Gehäuse getragen wird, um den durch den Reduktionsmechanismus reduzierten Drehabtrieb auf ein Paar von treibenden Wellen zu verteilen,
innere funktionelle Teile des Elektromotors, die den Verteilungsmechanismus bei Betrachtung in einer Rotationsradiusrichtung teilweise überlappen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft eine Reduktionsantriebsvorrichtung für ein Kraftübertragungssystem, die auf einer Elektromotorseite eines Elektrofahrzeugs, das einen Elektromotor als eine Antriebsquelle verwendet, oder eines Elektrohybridfahrzeugs mit Vierradantrieb, das eine Kraftmaschine (Verbrennungskraftmaschine) und einen Elektromotor als Antriebsquellen verwendet, eingebaut ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine herkömmliche Reduktionsantriebsvorrichtung ist zum Beispiel diejenige, die in 6 dargestellt ist. In 6 reduziert die Reduktionsantriebsvorrichtung 201 einen Abtrieb eines Elektromotors 203 und überträgt denselben auf eine linke und rechte Achswelle, um z. B. ein linkes und rechtes Hinterrad anzutreiben. Der Elektromotor 203 wird als eine Zusatzantriebsquelle verwendet. Eine Vorderradseite verwendet eine Kraftmaschine, wie z. B. eine Verbrennungskraftmaschine, als eine Hauptantriebsquelle, um ein linkes und rechtes Vorderrad anzutreiben.
Die Reduktionsantriebsvorrichtung 201 weist ein Gehäuse 205 auf, das einen Reduktionsmechanismus 206 und ein Differenzialgetriebe 207 trägt. Das Differenzialgetriebe 207 ist mit den Achswellen gekoppelt, die z. B. mit dem linken und rechten Hinterrad verkoppelt sind. Der Elektromotor 203 ist mit Bolzen 211 an einer Motorverbindung 209 des Gehäuses 205 befestigt und fest angebracht.
Der Reduktionsmechanismus 206 reduziert einen Drehabtrieb des Elektromotors 203, und der reduzierte Drehabtrieb wird durch das Differenzialgetriebe 207 auf die linke und rechte Achswelle verteilt.
Entsprechend einer solchen Reduktionsantriebsvorrichtung 201 steht der Elektromotor 203 von der Motorverbindung 209 des Gehäuses 205 in einer axialen Richtung (nach rechts in 6) in extremem Maße vor, wodurch die Gesamtgröße der Vorrichtung vergrößert wird, der Elektromotor 203 leicht zum Schwingen gebracht wird und eine Geräusch/Schwingungs-Steuerbarkeit begrenzt wird.

Patentliteratur 1: japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung No. 2004·293584

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
Von der Erfindung zu lösende Probleme bestehen darin, dass die Vorrichtung als Ganzes gesehen voluminös ist, der Elektromotor zum Schwingen neigt und es eine Geräusch/Schwingungs-Steuerbarkeitsgrenze gibt.
MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS
Das wichtigste Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sich innere funktionelle Teile eines Elektromotors mit einem Verteilungsmechanismus bei Betrachtung in einer Rotationsradiusrichtung teilweise überlappen, so dass die Größe einer Vorrichtung als Ganzes gesehen verringert, der Elektromotor an einem Schwingen gehindert und eine Geräusch/Schwingungs-Steuerbarkeit verbessert wird.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
In einer Reduktionsantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung überlappen sich bei Betrachtung in einer Rotationsradiusrichtung innere funktionelle Teile eines Elektromotors teilweise mit einem Verteilungsmechanismus, so dass der Elektromotor in einer Drehachsenrichtung von einem Gehäuse nicht vorstehen mag und die Gesamtgröße der Vorrichtung verringert werden kann. Indem man das Vorstehen des Elektromotors unterdrückt, erreicht man, dass verhindert wird, dass der Elektromotor schwingt, und eine Geräusch/Schwingungs-Steuerbarkeit verbessert wird.
BESTER MODUS ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die Ziele, die Gesamtgröße der Vorrichtung zu verringern, den Elektromotor an einem Schwingen zu hindern und eine Geräusch/Schwingungs-Steuerbarkeit zu verbessern, werden durch sich bei Betrachtung in einer Rotationsradiusrichtung teilweise überlappende Bauteile verwirklicht.
AUSFÜHRUNGSFORM 1
[Allgemeine Konfiguration eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb]
1 ist eine schematische Draufsicht, die ein Fahrzeug mit Vierradantrieb darstellt, das eine Reduktionsantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet. Wie in 1 dargestellt, weist das Fahrzeug 1 mit Vierradantrieb eine Kraftmaschine 3, die eine Verbrennungskraftmaschine ist, die als eine Hauptantriebsquelle dient, und einen Elektromotor 5, der als eine Zusatzantriebsquelle dient, auf.
Die Kraftmaschine 3 ist eine Hauptantriebsquelle zum Antrieb eines linken und rechten Vorderrads 7 und 9, und der Elektromotor 5 ist eine Zusatzantriebsquelle zum Antrieb eines linken und rechten Hinterrads 11 und 13. Es ist möglich, eine Konfiguration so vorzunehmen, dass die Vorderräder durch die Zusatzantriebsquelle, d. h. den Elektromotor 5, und die Hinterräder 11 und 13 durch die Hauptantriebsquelle, d. h. die Kraftmaschine 3, angetrieben werden.
Eine Ausgangsleistung der Kraftmaschine 3 wird durch ein Getriebe 15 einem vorderen Differenzial 17 zugeführt. Das vordere Differenzial 17 ist durch eine linke und rechte Achswelle 19 und 21 mit den Vorderrädern 7 und 9 verkoppelt.
Der Elektromotor 5 ist als eine Antriebsquelle der Reduktionsantriebsvorrichtung 23 konfiguriert. Eine Ausgangsseite der Reduktionsantriebsvorrichtung 23 ist durch ein Paar von treibenden Wellen, d. h. eine linke und rechte Achswelle 25 und 27, mit dem linken und rechten Hinterrad 11 und 13 verkoppelt.
Ein Drehabtrieb des Elektromotors 5 wird einem Reduktionsmechanismus 29 der Reduktionsantriebsvorrichtung 23 eingegeben. Die Reduktionsantriebsvorrichtung 23 weist ein hinteres Differenzial 31 auf. Das hintere Differenzial 31 ist mit der linken und rechte Achswelle 25 und 27 verkoppelt. Die Reduktionsantriebsvorrichtung 23 weist eine Kupplung 33 auf. Die Kupplung 33 verbindet und trennt eine Drehmomentübertragung zwischen dem Reduktionsmechanismus 29 und dem hinteren Differenzial 31.
Der Elektromotor 5 wird durch einen Kontroller 35 gesteuert, der als eine Steuereinrichtung dient. Der Kontroller 35 empfangt Detektionswerte von Radgeschwindigkeitssensoren der Vorder- und Hinterräder 7, 9, 11 und 13, Detektionssignale von verschiedenen Sensoren und dergleichen.
Der Elektromotor 5 erhält Energie von einer Batterie 37. Die Batterie 37 wird zur Energieaufladung mit einem Generator 39 verbunden. Die Batterie 37 wird auch durch den Motor 5 aufgeladen, wenn das Fahrzeug z. B. seine Geschwindigkeit verringert. Dies findet jedoch nur statt, wenn die Kupplung 33 eingerückt ist, wie später erklärt wird.
Während eines normalen Fahrens stoppt der Kontroller 35 den Elektromotor 5 und rückt die Kupplung 33 aus, wodurch eine Drehmomentübertragung zur Hinterrad 11- und 13-Seite gestoppt wird. Die Kraftmaschine 3 wird getrieben, um ein Drehmoment durch das Getriebe 15 zum vorderen Differenzial 17 zu übertragen. Vom vorderen Differenzial 17 wird das Drehmoment durch die linke und rechte Achswelle 19 und 21 zum linken und rechten Vorderrad 7 und 9 übertragen, wodurch das Fahrzeug einachsig angetrieben wird.
Starten oder Beschleunigen des Fahrzeugs erfordert eine große treibende Kraft, und deshalb treibt der Kontroller 35 den Elektromotor 5 und rückt die Kupplung 33 ein. Infolgedessen wird ein Abtriebsdrehmoment des Elektromotors 5 zum Reduktionsmechanismus 29, zur Kupplung 33 und zum hinteren Differenzial 31 der Reduktionsantriebsvorrichtung 23 übertragen. Vom hinteren Differenzial 31 wird das Drehmoment durch die linke und rechte Achswelle 25 und 27 zum linken und rechten Hinterrad 11 und 13 übertragen.
Infolgedessen kann mit der Kraftmaschine 3, die die Vorderräder 7 und 9 antreibt, und dem Elektromotor 5, der die Hinterräder 11 und 13 antreibt, das Fahrzeug 1 mit Vierradantrieb mit einer großen treibenden Kraft im Vierradantriebszustand starten oder beschleunigen.
[Konkrete Konfiguration der Reduktionsantriebsvorrichtung]
Die Reduktionsantriebsvorrichtung 23 ist z. B. wie in 2 dargestellt konfiguriert. 2 ist eine Schnittansicht, die die Reduktionsantriebsvorrichtung 23 darstellt.
Wie in 2 dargestellt, ist die Reduktionsantriebsvorrichtung 23 in einem Gehäuse 41 enthalten. Das Gehäuse 41 umfasst einen Gehäusekörper 43 und eine Abdeckung 45.
Der Gehäusekörper 43 ist mit einem hinteren Differenzialbehälter 47 und einem Motorwellenträger 49 versehen. Auf einer Seite des hinteren Differenzialbehälters 47 und des Motorwellenträgers 49 gibt es eine Abdeckungsverbindung 51. Auf der anderen Seite des Motorwellenträgers 49 gibt es eine Motorverbindung 53. Der Motorwellenträger 49 ist zur Abdeckungsverbindung 51 benachbart, und die Motorverbindung 53 ist im Allgemeinen in Richtung auf die Abdeckungsverbindung 51 in Bezug zum hinteren Differenzialbehälter 47 verschoben.
Die Abdeckung 45 ist mit Bolzen 55 an der Abdeckungsverbindung 51 des Gehäusekörpers 43 fest angebracht.
Der Elektromotor 5 weist eine treibende Welle 57 auf. In einer Motorabdeckung 59 gibt es innere funktionelle Teile des Elektromotors 5, wie z. B. einen Rotor 61, einen Stator 63, eine Bürste 65 und dergleichen. Die Motorabdeckung 59 ist mit Bolzen 67 an der Motorverbindung 53 des Gehäusekörpers 49 befestigt. In diesem Zustand wird die treibende Welle 57 durch Kugellager 69 und 70 in Bezug zur Motorabdeckung 59 und zum Motorwellenträger 49 drehbar getragen. Die Bürste 65 und ein Teil des Rotors 61 befinden sich in der Motorverbindung 53. D. h. die Motorverbindung 53 liefert auch eine Motorabdeckungsfunktion. Die Motorverbindung 53, die als ein Montageteil des Gehäuses 41 dient, wo der Elektromotor 5 angebracht ist, dient auch als ein getrennter Teil der Motorabdeckung, die eine äußere Umhüllung des Elektromotors 5 ist. Zwischen dem Motorwellenträger 49 und der treibenden Welle 57 ist eine Öldichtung 71 eingefügt.
Der Reduktionsmechanismus 29 soll einen Drehabtrieb des Elektromotors 5 reduzieren und die Kupplung 33 mit dem reduzierten Drehabtrieb versorgen und weist eine Zweistufenkonfiguration einschließlich eines ersten und zweiten Reduktionsmechanismus 73 und 75 auf.
Der erste Reduktionsmechanismus 73 umfasst Reduktionszahnräder, d. h. ein kleines Zahnrad 77 und ein großes Zahnrad 79, die miteinander kämmen. Das kleine Zahnrad 77 ist an einem Ende der treibenden Welle 57 des Elektromotors 5 als Einheit ausgebildet, und das große Zahnrad 79 ist in einer zweiten Welle 81 unter Druck gesetzt und wird durch diese getragen. Ein erstes Ende der zweiten Welle 81 wird durch ein Kugellager 83 in Bezug zur Abdeckung 45 getragen, und ein zweites Ende derselben wird durch ein Nadellager 85 in Bezug zum Gehäusekörper 43 getragen. Zwischen dem ersten Ende der zweiten Welle 81 und der Abdeckung 45 gibt es eine Öldichtung 87, um zu verhindern, dass Öl nach außen leckt. Das Ende der zweiten Welle 81 steht von der Abdeckung 45 nach außen vor und ist mit einem Drehdetektionszahnrad 89 versehen.
Der zweite Reduktionsmechanismus 75 umfasst ein kleines Zahnrad 91 und ein großes Zahnrad 93, die miteinander kämmen. Das kleine Zahnrad 91 ist mit der zweiten Welle 81 als Einheit ausgebildet, und das große Zahnrad 93 ist an einem Ende eines äußeren Differenzialgehäuses 95 des hinteren Differenzials 31 angeschweißt.
Ein Abtriebsdrehmoment des Elektromotors 5 wird durch den ersten und zweiten Reduktionsmechanismus 73 und 75 auf einen Fahrdrehbereich der Hinterräder 11 und 13 reduziert. D. h. das Drehmoment wird verstärkt, um das äußere Differenzialgehäuse 95 des hinteren Differenzials 31 zu drehen.
Das hintere Differenzial 31 umfasst die Kupplung 33, ein Kegelrad-Differenzialgetriebe 97 und dergleichen.
Die Kupplung 33 besteht aus dem äußeren Differenzialgehäuse 95, einem inneren Differenzialgehäuse 99, einer Mehrscheibenhauptkupplung 101, einem Kugelnocken 103, einer Druckplatte 105, einem Nockenring 107, einer Mehrscheibenpilotkupplung 109, einer Rückstellfeder 111, einem Anker 113 und einem Elektromagneten 115.
Das große Zahnrad 93 des äußeren Differenzialgehäuses 95 wird durch Kugellager 117 und 119 in Bezug zum inneren Differenzialgehäuse 99 getragen. Das äußere Differenzialgehäuse 95 überträgt nur ein Drehmoment vom großen Zahnrad 93 und verwendet eine freibewegliche Konfiguration, die frei von einer ein Element tragenden Funktion ist.
Das innere Differenzialgehäuse 99 weist am ersten Ende einen Vorsprung 121, der durch ein Kugellager 123 in Bezug zur Abdeckung 45 getragen wird, und an einem zweiten Ende einen Vorsprung 125, der durch ein Kugellager 127 in Bezug zu einem Kern 129 des Elektromagneten 115 und dem Gehäusekörper 43 getragen wird, auf. Der Kern 129 ist an einem Ende des hinteren Differenzialbehälters 47 des Gehäusekörpers 43 fest angebracht.
Um den Vorsprung 125 gibt es einen Rotor 131, der aus einem magnetischen Material hergestellt ist und mit einem Sprengring 133 axial positioniert ist.
Die Hauptkupplung 101 ist zwischen dem äußeren Differenzialgehäuse 95 und dem inneren Differenzialgehäuse 99 angeordnet. Äußere Scheiben der Hauptkupplung 101 sind mit einem Innenumfang des äußeren Differenzialgehäuses 95 mittels Keilnut in Eingriff genommen, und innere Scheiben derselben sind mit einem Außenumfang des inneren Differenzialgehäuses 99 mittels Keilnut in Eingriff genommen.
Die Pilotkupplung 109 ist zwischen dem äußeren Differenzialgehäuse 95 und dem Nockenring 107 angeordnet. Äußere Scheiben der Pilotkupplung 109 sind mit dem Innenumfang des äußeren Differenzialgehäuses 95 mittels Keilnut in Eingriff genommen, und inneren Scheiben derselben sind mit einem Außenumfang des Nockenrings 107 mittels Keilnut in Eingriff genommen.
Der Kugelnocken 103 ist zwischen der Druckplatte 105 und dem Nockenring 107 gebildet. Die Druckplatte 105 ist mit dem Außenumfang des inneren Differenzialgehäuses 99 mittels Keilnut in Eingriff genommen und ist axial bewegbar, so dass sie die Hauptkupplung 101 mit der Hilfe einer Nockenschubkraft des Kugelnocken 103 drücken kann.
Zwischen dem Nockenring 107 und dem Rotor 131 gibt es ein Drucklager 135. Das Drucklager 135 empfangt eine Nockenreaktionskraft des Kugelnocken 103 und absorbiert eine Relativdrehung zwischen dem Nockenring 107 und dem Rotor 131.
Zwischen der Druckplatte 105 und dem inneren Differenzialgehäuse 99 gibt es die Rückstellfeder 111. Die Druckplatte 105 wird durch die Rückstellfeder 111 in Richtung auf eine Freigabe eines Einrückens der Hauptkupplung 101 zu gedrückt.
Der Anker 113 ist in einer Ringform ausgebildet und ist so angeordnet, dass er zwischen der Druckplatte 105 und der Pilotkupplung 109 axial bewegbar ist.
Ein Zuleitungsdraht des Elektromagneten 115 wird durch eine Durchführungsdichtung zur Außenseite des Gehäusekörpers 43 geführt und ist durch einen Verbinder mit der Batterie 37 verbunden.
Zwischen dem Kern 129 und dem Rotor 131 des Elektromagneten 115 ist ein zweckmäßiger Luftspalt gebildet. Der Luftspalt, der Rotor 131, die Pilotkupplung 109 und der Anker 113 bilden einen Magnetpfad des Elektromagneten 115. Wenn der Elektromagnet 115 mit Strom versorgt wird, wird eine Magnetflussschleife auf dem Magnetpfad gebildet.
Das Differenzialgetriebe 97 weist eine Ritzelwelle 139, Ritzelzahnräder 141 und treibende Seitenzahnräder 143 und 145 auf.
Die Seitenzahnräder 143 und 145 sind mit der linken und rechten Achswelle 25 bzw. 27 mittels Keilnut in Eingriff genommen. Die Achswellen 25 und 27 laufen durch die Vorsprünge 121 und 125 des inneren Differenzialgehäuses 99, die Abdeckung 45 und den Gehäusekörper 43 und treten mit dem linken und rechten Hinterrad 11 bzw. 13 in Eingriff.
Zwischen den Achswellen 25 und 27 und der Abdeckung 45 und dem hinteren Differenzialbehälter 47 gibt es Öldichtungen 147, um zu verhindern, dass Öl nach außen leckt.
Gemäß dieser Ausführungsform wird ein Verteilungsmechanismus durch das Gehäuse 41 getragen, um den durch den Reduktionsmechanismus 29 reduzierten Drehabtrieb auf ein Paar der Achswellen 25 und 27 zu verteilen. Der Verteilungsmechanismus besteht aus dem inneren Differenzialgehäuse 99, das ein Differenzialgehäuse ist, und dem Differenzialgetriebe 97, das durch das innere Differenzialgehäuse 99 getragen wird und mit einem Paar der Achswellen 25 und 27 gekoppelt ist. Was den Verteilungsmechanismus anbetrifft, überlappen ihn ein Teil des Rotors 61, ein Teil des Stators 63 und die Bürste 65, die die inneren funktionellen Teile des Elektromotors 5 sind, bei Betrachtung in einer Rotationsradiusrichtung (vertikale Richtung in 2).
Dies verhindert deshalb, dass eine Stirnfläche des Elektromotors 5 in einer Drehachsenrichtung (Richtung nach rechts von 2) aus einer Stirnfläche des hinteren Differenzialbehälters 47 des Gehäuses 41 vorsteht, wodurch eine Gesamtgröße verringert wird. Indem man verhindert, dass der Elektromotors 5 vorsteht, erzielt man eine Verkürzung einer freitragenden Länge des Elektromotors 5, so dass der Elektromotor 5 aufgrund seiner Drehung kaum schwingen kann oder kaum eine Schwingung zuführen kann, wodurch eine Geräusch/Schwingungs-Steuerbarkeit verbessert wird.
Insbesondere lässt diese Ausführungsform einen Teil des Rotors 61 und die Bürste 65 des Elektromotors 5 mit der zweiten Welle 81 in der Rotationsradiusrichtung überlappen. Dies verhindert weiter, dass die Stirnfläche des Elektromotors 5 von der Stirnfläche des hinteren Differenzialbehälters 47 des Gehäuses 41 in der Drehachsenrichtung (die Richtung nach rechts von 2) vorsteht, so dass die Größe der Vorrichtung weiter verringert wird und die Geräusch/Schwingungs-Steuerbarkeit verbessert wird.
[Drehmomentübertragung]
Ein Abtrieb des Elektromotors 5 wird von der treibenden Welle 57 zum äußeren Differenzialgehäuse 95 durch den ersten und zweiten Reduktionsmechanismus 73 und 75 übertragen. Vom äußeren Differenzialgehäuse 95 wird der Abtrieb durch die Kupplung 33 zum inneren Differenzialgehäuse 99 übertragen.
Die Drehung des inneren Differenzialgehäuses 99 wird von der Ritzelwelle 139 auf die Seitenzahnräder 143 und 145 durch die Ritzelzahnräder 141 und von den Achswellen 25 und 27 auf das linke und rechte Hinterrad 11 und 13 verteilt.
Wenn ein Antriebswiderstandsunterschied zwischen den Hinterrädern 11 und 13 auf z. B. einer schlechten Straße auftritt, wird die treibende Kraft des Elektromotors 5 auf das linke und rechte Hinterrad 11 und 13 aufgrund der Drehung der Ritzelzahnräder 141 unterschiedlich verteilt.
Eine Einrücksteuerung der Kupplung 33 wird z. B. durch Steuern der Stromversorgung des Elektromagneten 115 durchgeführt, wie unten erklärt.
Der Kontroller 35 steuert die Stromversorgung des Elektromagneten 115 entsprechend einem Straßenoberflächenzustand und Fahr- und Lenkzuständen, wie z. B. dem Starten, Beschleunigen und Wenden des Fahrzeugs, die durch verschiedene Sensoren detektiert werden.
Die Stromversorgungssteuerung des Elektromagneten 115 wird in Kombination mit der Betriebssteuerung des Elektromotors 5 durchgeführt. Eine Deaktivierung des Elektromagneten 115 wird durchgeführt, wenn der Elektromotor 5 angehalten wird.
Wenn der Elektromagnet 115 erregt wird, zieht die oben erwähnte Magnetflussschleife den Anker 113 an, um mit der Pilotkupplung 109 zwischen dem Anker 113 und dem Rotor 131 in Eingriff zu treten, wodurch ein Pilotdrehmoment erzeugt wird. Aufgrund der Erzeugung des Pilotdrehmoments bewirkt die Pilotkupplung 109, dass ein vom Elektromotor 5 übertragenes Drehmoment durch den Nockenring 107, der mit dem äußeren Differenzialgehäuse 95 und der Druckplatte 105 auf der inneren Differenzialgehäuse 99-Seite gekoppelt ist, auf den Kugelnocken 103 einwirkt. Der Kugelnocken 103 verstärkt das übertragene Drehmoment und wandelt dasselbe in Nockenschubkraft um, um die Druckplatte 105 zu bewegen und die Hauptkupplung 101 einzurücken.
Wenn die Kupplung 33 auf diese Weise eingerückt ist, wird das zum großen Zahnrad 93 übertragene Drehmoment des Elektromotors 5 vom äußeren Differenzialgehäuse 95 zum inneren Differenzialgehäuse 99 übertragen, dessen Drehung zum linken und rechten Hinterrad 11 und 13 durch das Differenzialgetriebe 97 verteilt wird, um das Fahrzeug in einen Vierradantriebszustand zu versetzen.
Zu diesem Zeitpunkt kann ein Erregungsstrom des Elektromagneten 115 gesteuert werden, um ein Rutschverhältnis der Pilotkupplung 109 zu ändern. Dies ändert die Nockenschubkraft des Kugelnocken 103, um ein zu den Hinterrädern 11 und 13 übertragenes Drehmoment zu steuern. Diese Drehmomentübertragungssteuerung kann z. B. während eines Wendebetriebs durchgeführt werden, um das Wendevermögen und die Stabilität des Fahrzeugs stark zu verbessern.
Wenn der Elektromagnet 115 inaktiviert wird, wird die Pilotkupplung 109 ausgerückt, um zu bewirken, dass die Nockenschubkraft des Kugelnocken 103 verschwindet. Die Schubkraft der Rückstellfeder 111 führt die Druckplatte 105 zurück, um die Hauptkupplung 101 freizugeben und die Kupplung 33 auszurücken. Infolgedessen wird das Fahrzeug in einen Zweiradantriebszustand versetzt, wobei die Vorderräder 7 und 9 getrieben werden.
Der Freigabebetrieb der Kupplung 33 wird zusammen mit dem Stoppbetrieb des Elektromotors 5 durchgeführt, wie oben erwähnt. Im Zweiradantriebszustand sind das äußere Differenzialgehäuse 95, der Reduktionsmechanismus 29 und der Elektromotor 5 von den rotierenden Hinterrädern 11 und 13 getrennt, und es wird verhindert, dass sie sich mechanisch drehen.
Infolgedessen werden der Reduktionsmechanismus 29, der Elektromotor 5, die Lager desselben, die Batterie 37 und Schaltungselemente von integrierten Schaltungen, wie z. B. Regler, gegen schlechte Einwirkungen aufgrund einer Drehung, die durch die Hinterräder 11 und 13 verursacht wird, geschützt und dadurch ihre Lebensdauer verbessert.
AUSFÜHRUNGSFORM 2
3 ist eine Schnittansicht, die eine Reduktionsantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung darstellt. Diese Ausführungsform ist im Wesentlichen wie die Ausführungsform 1 von 2 konfiguriert, und Bauteile entsprechend denjenigen der Ausführungsform 1 sind mit der Verwendung derselben Bezugszeichen oder derselben Bezugszeichen plus "A" bezeichnet.
Gemäß der in 3 dargestellten Ausführungsform ist ein hinteres Differenzial 31A, das als ein Verteilungsmechanismus dient, nicht mit der Kupplung 33 der Ausführungsform 1 versehen, und ein großes Zahnrad 93A eines zweiten Reduktionsmechanismus 75A ist mit Bolzen 149 an einem Differenzialgehäuse 95A fest angebracht.
Demgemäß verwendet diese Ausführungsform eine geringfügig unterschiedliche Drehmomentübertragungskonfiguration. Durch das große Zahnrad 93A des zweiten Reduktionsmechanismus 75A wird ein Drehmoment direkt zum Differenzialgehäuse 95A übertragen, und das Drehmoment wird vom Differenzialgehäuse 95A zur linken und rechten Achswelle 25 und 27 durch ein Differenzialgetriebe 97 verteilt.
Zusätzlich verwendet diese Ausführungsform ein Gehäuse 41A mit einer geringfügig unterschiedlichen Struktur. D. h., eine zweite Welle 81A weist kein Drehdetektionszahnrad auf, und an einem Ende der zweiten Welle 81A weist eine Abdeckung 45A eine geschlossene Struktur auf. Da das hintere Differenzial 31A keine Kupplung aufweist, ist ein hinterer Differenzialbehälter 47A eines Gehäusekörpers 43A kleiner als derjenige der Ausführungsform 1, und es gibt einen ausreichenden Raum in Bezug zu einem Elektromotor 5A.
Ein Verteilungsmechanismus ist mit dem Differenzialgehäuse 95A und Differenzialgetriebe 97 gebildet. Was den Verteilungsmechanismus anbetrifft, überlappen ihn ein Teil eines Rotors 61, ein Teil eines Stators 63 und eine Bürste 65, die innere funktionelle Teile des Elektromotors 5A sind, in einer Rotationsradiusrichtung (vertikale Richtung in 2). Dies ist eine charakteristische Struktur wie diejenige der Ausführungsform 1.
Demgemäß liefert diese Ausführungsform einen Betrieb und eine Wirkung, die zu denjenigen ähnlich sind, die von der Ausführungsform 1 geliefert werden.
Diese Ausführungsform lässt die Kupplung weg, und deshalb ist ihre Struktur einfacher. Es gibt einen ausreichenden Raum zwischen dem hinteren Differenzialbehälter 47A und dem Elektromotor 5A, um das Kühlen des Elektromotors 5A zu fördern.
AUSFÜHRUNGSFORM 3
4 ist eine Schnittansicht, die eine Reduktionsantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt. Diese Ausführungsform ist im Wesentlichen wie die Ausführungsform 1 von 2 konfiguriert, und Bauteile entsprechend denjenigen der Ausführungsform 1 werden mit der Verwendung derselben Bezugszeichen oder derselben Bezugszeichen plus "B" bezeichnet.
Wie in 4 dargestellt, weist die Reduktionsantriebsvorrichtung 23B einen ersten Reduktionsmechanismus 73B einer modifizierten Struktur, einen zweiten Reduktionsmechanismus 75B einer modifizierten Anordnung und eine Kupplung 33B einer modifizierten Struktur auf, um einen Elektromotor 5B und einen Verteilungsmechanismus auf einzigartige Weise anzuordnen.
Der erste Reduktionsmechanismus 73B dieser Ausführungsform besteht aus einem Planetengetriebemechanismus mit einem Planetenradträger 151, Planetenrädern 153, einem Hohlrad 155 und einem Sonnenrad 77B.
Eine linke und rechte Trägerplatte 159 und 161 des Planetenradträgers 151 tragen Trägerstifte 163. Die Trägerstifte 163 sind in einer Umfangsrichtung des Planetenradträgers 151 angeordnet. Die Trägerplatte 159 wird durch ein Kugellager 83B in Bezug zu einer Abdeckung 45B drehbar getragen. Die andere Trägerplatte 161 ist integral mit einem kleinen Zahnrad 91B des zweiten Reduktionsmechanismus 75B versehen. Die Trägerplatte 161 und das kleine Zahnrad 91B werden durch ein Kugellager 165 in Bezug zu einem Motorwellenträger 49B drehbar getragen. Eine Abdeckungsverbindung 51B ist axial breiter als diejenige der Ausführungsform 1, um das kleine Zahnrad 91B aufzunehmen. Die Abdeckungsverbindung 51B bringt das kleine Zahnrad 91B unter. Um die Kugellager 70 und 165 und eine Öldichtung 71 zu tragen, ist der Motorwellenträger 49B in einer Drehachsenrichtung geringfügig länger als derjenige der Ausführungsform 1.
Die Planetenräder 153 sind in einer Drehumfangsrichtung des Planetenradträgers 151 angeordnet. Jedes Planetenrad 153 wird durch ein Nadellager 167 in Bezug zum Trägerstift 163 drehbar getragen.
Das Hohlrad 155 ist axial in einer Innenumfangsfläche der Abdeckung 45B axial eingesetzt und wird durch Eingriff an einer Drehung gehindert. Das Hohlrad 155 wird mit der Verwendung eines Sprengrings 169 daran gehindert, von der Abdeckung 45B herunterzufallen.
Das Sonnenrad 77B ist ein Reduktionsrad des ersten Reduktionsmechanismus 73B und ist mit einer treibenden Welle 57B des Elektromotors 5B als Einheit ausgebildet. Die Planetenräder 153 kämmen mit dem Sonnenrad 77B und dem Hohlrad 155.
Eine Motorverbindung 53 eines Gehäusekörpers 43B ist im Vergleich zur Ausführungsform 1 geringfügig von der Abdeckungsverbindung 51B in einer Drehachsenrichtung entfernt. Jedoch befindet sie sich im Wesentlichen an derselben Position wie ein Ende eines hinteren Differenzialbehälters 47B. Aufgrund dieser Anordnung liegt ein Anschlussflansch 59a einer Motorabdeckung 59 gegen ein Befestigungsteil 47Ba am Ende des hinteren Differenzialbehälters 47B an und ist daran fest angebracht.
Ein großes Zahnrad 93B des zweiten Reduktionsmechanismus 75B kämmt mit dem kleinen Zahnrad 91B und ist mit Bolzen 149 an einem Differenzialgehäuse 95B fest angebracht.
Das Differenzialgehäuse 95B nimmt ein inneres Gehäuse 99B auf und trägt es. Das innere Gehäuse 99B ist in Bezug zum Differenzialgehäuse 95B drehbar. Das innere Gehäuse 99B weist eine Drehachse auf, die mit einer Drehachse des Differenzialgehäuses 95B konzentrisch ist und im Wesentlichen zylindrisch ist.
Das innere Gehäuse 99B trägt Ritzelzahnräder 141 durch eine Ritzelwelle 139 eines Differenzialgetriebes 97. Die Ritzelzahnräder 141 kämmen mit einem linken und rechten Seitenzahnrad 143 und 145. Die Seitenzahnräder 143 und 145 sind mit Achswellen 25 und 27 der Hinterräder 11 und 13 verkoppelt.
Ein Ende des inneren Gehäuses 99B weist eine Verbindung 171 auf, deren Durchmesser kleiner als die Durchmesser von anderen Teilen ist. Das Differenzialgehäuse 95B weist einen kämmenden Teil 173 auf, der auf der Außenumfangsseite der Verbindung 171 positioniert ist. Ein Innenumfang des kämmenden Teils 173 ist in einer Umfangsrichtung polygonal und weist eine Mehrzahl von ebenen kämmenden Flächen 174 auf. Zwischen der Verbindung 171 und den kämmenden Flächen 174 sind Walzen 175 eingefügt. Die Walzen 175 werden durch ein Trägerelement 177 drehbar getragen. Das Trägerelement 177 erstreckt sich durch ein Durchgangsloch 179 des Differenzialgehäuses 95B zur Außenseite des Differenzialgehäuses 95B, um mit einem Bremsschuh 181 in Eingriff zu treten.
Eine Ringfeder 183 ist auf einem Außenumfang des Bremsschuhs 181 aufgewickelt. Die Feder 183 presst den Bremsschuh 181 in Richtung auf eine Innenumfangsseite. Auf der Innenumfangsseite des Bremsschuhs 181 gibt es eine Stahlgleitplatte 185. Der Bremsschuh 181 wird gegen die Gleitplatte 185 gepresst. Die Gleitplatte 185 wird auf der hinteren Differenzialbehälter 47B-Seite getragen. Die Gleitplatte 185 wirkt als eine Verkleidung für den hinteren Differenzialbehälter 47, der aus Leichtmetall, wie z. B. Aluminium, hergestellt ist.
Die Verbindung 171, der kämmende Teil 173, die Walzen 175, das Trägerelement 177, der Bremsschuh 181, die Feder 183 und die Gleitplatte 185 bilden eine Zweiwegkupplung 33B. Der Elektromotor 5B und die Kupplung 33B sind auf parallelen Achsen angeordnet und überlappen sich bei Betrachtung in einer radialen Richtung mindestens teilweise.
Eine Drehmomentübertragung dieser Ausführungsform wird erklärt.
Wenn sich der Elektromotor 5B dreht, drehen sich gleichzeitig die treibende Welle 57B und das Sonnenrad 77B, so dass die Planetenräder 153 gedreht werden. Die Planetenräder 153 drehen sich um die Trägerstifte 163 und laufen um. Die Drehung und der Umlauf der Planetenräder 153 veranlassen die Trägerplatten 159 und 161, sich mit einer reduzierten Geschwindigkeit zu drehen. Zu diesem Zeitpunkt dreht sich gleichzeitig das kleine Zahnrad 91B des zweiten Reduktionsmechanismus 75B.
Wenn sich das kleine Zahnrad 91B dreht, dreht sich gleichzeitig das große Zahnrad 93B. Die kämmende Drehung zwischen dem kleinen Zahnrad 91B und dem großen Zahnrad 93B verringert auch eine Drehgeschwindigkeit, und bei der verringerten Drehgeschwindigkeit wird ein Drehmoment zum Differenzialgehäuse 95B übertragen.
Das Trägerelement 177 tritt durch den Bremsschuh 181 mit der Gleitplatte 185 in Friktionseingriff. Aufgrund des Friktionseingriffs verzögert sich die Drehung des Trägerelements 177 in Bezug zum Differenzialgehäuse 95B. Aufgrund der Verzögerung kämmen die Walzen 175 mit der kämmenden Fläche 174, und das Differenzialgehäuse 95B und das innere Gehäuse 99B drehen sich zusammen, um ein Drehmoment zu den Hinterrädern 11 und 13 zu übertragen, wie oben erwähnt.
Wenn der Drehabtrieb des Elektromotors 5B stoppt, stoppt auch die Drehung des Differenzialgehäuses 95B. Zu diesem Zeitpunkt tritt, selbst wenn der Drehantrieb vom linken und rechten Hinterrad das innere Gehäuse 99B durch die Seitenzahnräder 143 und 145, die Ritzelzahnräder 141 und die Ritzelwelle 139 dreht, jede Walze 175 in eine Vertiefung der kämmenden Fläche 174 ein und dreht sich im Leerlauf und kämmt niemals mit der kämmenden Fläche 174. Infolgedessen dreht sich das innere Gehäuse 99B in Bezug zum Differenzialgehäuse 95B frei.
Im Zustand freier Relativdrehung dreht sich, wenn der Elektromotor 5B angehalten ist, selbst wenn ein Drehmoment von den Hinterrädern 11 und 13 zu den Achswellen 25 und 27 und Seitenzahnrädern 143 und 145 übertragen wird, nur das innere Gehäuse 99B durch die Seitenzahnräder 143 und 145, Ritzelzahnräder 141 und Ritzelwelle 139, und es wird keine Drehung zum Differenzialgehäuse 95B übertragen.
Infolgedessen wird der zweite Reduktionsmechanismus 75B im Stoppzustand gehalten, und deshalb dreht die Drehung der Hinterräder 11 und 13 niemals den zweiten Reduktionsmechanismus 75B, ersten Reduktionsmechanismus 73B und Elektromotor 5B. Dies unterdrückt sicher einen großen Energieverlust, der durch Rückwärtstreiben der Reduktionsmechanismen 73B und 75B hervorgerufen wird, und einen Energieverlust, der durch Treiben des gestoppten Elektromotors 5B durch die Hinterräder 11 und 13 hervorgerufen ist, wodurch ein Kraftstoffverbrauchswirkungsgrad und die Lebensdauer des Elektromotors 5B verbessert werden.
Gemäß dieser Ausführungsform bilden das Differenzialgehäuse 95B und das Differenzialgetriebe 97 einen Verteilungsmechanismus. Was den Verteilungsmechanismus anbetrifft, überlappen ihn ein Teil eines Rotors 61, ein Teil eines Stators 63 und eine Bürste 65, die innere funktionelle Teile des Elektromotors 5B sind, in einer Rotationsradiusrichtung (vertikale Richtung in 2). Auf diese Weise weist diese Ausführungsform eine charakteristische Struktur wie die Ausführungsform 1 auf.
Aufgrund davon kann diese Ausführungsform einen Betrieb und eine Wirkung bereitstellen, die zu denjenigen ähnlich sind, die von der Ausführungsform 1 geliefert werden.
Gemäß dieser Ausführungsform ist die Motorverbindung 53 im Wesentlichen an derselben Position wie ein Ende des hinteren Differenzialbehälters 47B angeordnet. Aufgrund dieser Anordnung liegt ein Anschlussflansch 59a einer Motorabdeckung 59 gegen ein Befestigungsteil 47Ba an, das an einem Ende des hinteren Differenzialbehälters 47B gebildet ist, und ist daran befestigt. Dies verbessert die Festigkeit der Peripherie der Motorverbindung 53, um die Montagefestigkeit des Elektromotors 5B zu verstärken und eine Geräusch/Schwingung-Steuerbarkeit zu verbessern.
Zusätzlich verwendet diese Ausführungsform den Planetenradmechanismus für den ersten Reduktionsmechanismus 73B, um die zweite Welle wegzulassen. Dies reduziert auch die Größe in einer Rotationsradiusrichtung, so dass eine Gesamtgröße verringert wird.
AUSFÜHRUNGSFORM 4
5 ist eine Schnittansicht, die eine Reduktionsantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung darstellt. Diese Ausführungsform ist im Wesentlichen wie die Ausführungsform 3 von 4 konfiguriert, und Bauteile entsprechend denjenigen der Ausführungsform 3 sind mit der Verwendung derselben Bezugszeichen oder derselben Bezugszeichen plus "C" statt "B" bezeichnet.
Im Vergleich zu der Ausführungsform 3 ordnet diese Ausführungsform eine Motorverbindung 53 geringfügig näher an einer Abdeckungsverbindung 51C in Bezug zu einem hinteren Differenzialbehälter 47C an und tritt mit einer treibenden Welle 57Ca, die mit einem Elektromotor 5C als Einheit ausgebildet ist, mit einer separaten treibenden Welle 57Cb mittels Keilnuten entfernbar in Eingriff.
Die treibende Welle 57Ca wird durch Kugellager 69 und 186 in Bezug zu einer Motorabdeckung 59C getragen. Ein Ende der treibenden Welle 57Cb wird durch ein Kugellager 70 in Bezug zu einem Motorwellenträger 49C getragen, und das andere Ende derselben wird durch ein Nadellager 187 getragen, so dass es sich in Bezug zu einer Trägerplatte 159 frei drehen kann.
Am Motorwellenträger 49C ist eine Öldichtung 71 nahe beim Elektromotor 5C angeordnet.
Gemäß dieser Ausführungsform besteht ein Verteilungsmechanismus aus einem Differenzialgehäuse 95C und einem Differenzialgetriebe 97. Was den Verteilungsmechanismus anbetrifft, überlappen ihn ein Teil eines Rotors 61, ein Teil eines Stators 63 und eine Bürste 65, die innere funktionelle Teile des Elektromotors 5C sind, in einer Rotationsradiusrichtung (vertikale Richtung in 2). Auf diese Weise weist diese Ausführungsform eine charakteristische Struktur wie die Ausführungsform 3 auf.
Aufgrund davon kann diese Ausführungsform einen Betrieb und eine Wirkung ähnlich zu denjenigen liefern, die von der Ausführungsform 3 geliefert werden. Zusätzlich führt gemäß dieser Ausführungsform ein Losmachen der Bolzen 67 zu einer Trennung der treibenden Wellen 57Ca und 57Cb voneinander, so dass der Elektromotor 5C vom Gehäuse 41C leicht entfernt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Draufsicht, die ein Fahrzeug mit Vierradantrieb darstellt (Ausführungsform 1).
2 ist eine Schnittansicht, die eine Reduktionsantriebsvorrichtung darstellt (Ausführungsform 1).
3 ist eine Schnittansicht, die eine Reduktionsantriebsvorrichtung darstellt (Ausführungsform 2).
4 ist eine Schnittansicht, die eine Reduktionsantriebsvorrichtung darstellt (Ausführungsform 3).
5 ist eine Schnittansicht, die eine Reduktionsantriebsvorrichtung darstellt (Ausführungsform 4).
6 ist eine Schnittansicht, die eine Reduktionsantriebsvorrichtung darstellt (Stand der Technik).
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Reduktionsantriebsvorrichtung ist kompakt, lässt einen Elektromotor derselben kaum schwingen und weist eine verbesserte Geräusch/Schwingungs-Steuerbarkeit auf. Die Reduktionsantriebsvorrichtung umfasst den Elektromotor 5, der an einem Gehäuse 41 angebracht ist und ein Drehmoment ausgeben kann, einen ersten und zweiten Reduktionsmechanismus 73 und 75, die durch das Gehäuse 41 getragen werden, um den Drehabtrieb des Elektromotors 5 zu reduzieren und zu übertragen, und ein hinteres Differenzial 31, das durch das Gehäuse 41 getragen wird, um den durch den ersten und zweiten Reduktionsmechanismus 73 und 75 reduzierten Drehabtrieb auf ein Paar von Achswellen zu verteilen. Rotor 61, Stator 63 und Bürste 65 des Elektromotors 5 überlappen teilweise das hintere Differenzial 31 bei Betrachtung in einer Rotationsradiusrichtung.

1: Fahrzeug mit Vierradantrieb
3: Kraftmaschine (Hauptantriebsquelle, Verbrennungskraftmaschine)
5, 5A, 5B, 5C: Elektromotor (Zusatzantriebsquelle)
7, 9: Vorderrad
11, 13: Hinterrad
23, 23A, 23B, 23C: Reduktionsantriebsvorrichtung
25, 27: Achswelle (treibende Wellen, die ein Paar bilden)
29: Reduktionsmechanismus
31, 31A, 31B, 31C: hinteres Differenzial (Verteilungsmechanismus)
33, 33B, 33C: Kupplung
41, 41A, 41B, 41C: Gehäuse
53: Motorverbindung (Montageteil)
59, 59C: Motorabdeckung
61: Rotor (inneres funktionelles Teil von Elektromotor)
63: Stator (inneres funktionelles Teil von Elektromotor)
65: Bürste (inneres funktionelles Teil von Elektromotor)
95: äußeres Differenzialgehäuse
95A, 95B, 95C: Differenzialgehäuse (Differenzialgehäuse)
99: Inneres Differenzialgehäuse (Differenzialgehäuse)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2004293584 [0005]

Claims

Reduktionsantriebsvorrichtung, umfassend: einen Elektromotor, der an einem Gehäuse angebracht ist und ein Drehmoment ausgeben kann; einen Reduktionsmechanismus, der durch das Gehäuse getragen wird, um die Geschwindigkeit des Drehabtriebs des Elektromotors zu reduzieren und den Drehabtrieb zu übertragen; und einen Verteilungsmechanismus, der durch das Gehäuse getragen wird, um den durch den Reduktionsmechanismus reduzierten Drehabtrieb auf ein Paar von treibenden Wellen zu verteilen, innere funktionelle Teile des Elektromotors, die den Verteilungsmechanismus bei Betrachtung in einer Rotationsradiusrichtung teilweise überlappen.
Reduktionsantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der: der Verteilungsmechanismus umfasst: ein Differenzialgehäuse, das durch das Gehäuse drehbar getragen wird, um eine durch den Reduktionsmechanismus reduzierte treibende Kraft aufzunehmen, und ein Differenzialgetriebe, das durch das Differenzialgehäuse getragen wird und mit dem Paar von treibenden Wellen gekoppelt ist.
Reduktionsantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der: die inneren funktionellen Teile des Elektromotors einen Rotor und einen Stator umfassen.
Reduktionsantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der: ein Montageteil des Gehäuses, an dem der Elektromotor angebracht ist, mit einem getrennten Teil einer Motorabdeckung versehen ist, die eine äußere Umhüllung des Elektromotors bildet.
Reduktionsantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der: eine treibende Welle des Elektromotors mit einem Reduktionsgetriebe des Reduktionsmechanismus versehen ist.
Reduktionsantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der: der Elektromotor als eine Zusatzantriebsquelle für eine Hauptantriebsquelle dient.
Reduktionsantriebsvorrichtung nach Anspruch 6, bei der: die Hauptantriebsquelle eine Verbrennungskraftmaschine ist; und eines von der Verbrennungskraftmaschine und dem Elektromotor Vorderräder oder Hinterräder und das andere die anderen Räder antreibt.