JP2010270789A

JP2010270789A - 車両の駆動装置

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Publication number: JP2010270789A
Application number: JP2009121150A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Ueno; 裕上野; Masafumi Nishigaya; 雅文西ヶ谷; Shingo Kato; 真吾加藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-05-19
Filing date: 2009-05-19
Publication date: 2010-12-02
Anticipated expiration: 2029-05-19
Also published as: JP5240066B2

Abstract

【課題】動力源からの動力を遊星歯車装置を介して出力側へ伝達する車両の駆動装置であって、オイルポンプを小型化することで、駆動装置を小型化および軽量化することができる車両の駆動装置を提供する。
【解決手段】一方向クラッチＯＷＣがリングギヤＲ１の内周側に配置され、オイルポンプ３０がオイルポンプシャフト３２を介して一方向クラッチＯＷＣと動力伝達可能に連結されることで、オイルポンプ３２と一方向クラッチＯＷＣとが軸方向に異なる位置に配置され、オイルポンプ３０の内径が、一方向クラッチＯＷＣの外径よりも小さく設定される。このように構成されると、オイルポンプ３０の内径が一方向クラッチＯＷＣの外径よりも小さくすることが可能となる。そして、上記のように設定されることで、オイルポンプ３０を径方向に小さくすることができる。また、オイルポンプ３０を軸方向にも短くすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の駆動装置に係り、特に、駆動装置の小型化に関するものである。

動力源からの動力を遊星歯車装置を介して出力側へ伝達する車両の駆動装置が良く知られてる。例えば特許文献１のハイブリッド車両用駆動装置や特許文献２のハイブリッド車両用駆動装置もその一例である。図６に、従来の車両の駆動装置２００（以下、駆動装置２００）の概略構成図を一例として示す。駆動装置２００は、遊星歯車装置２０２、カウンタギヤ対２０４、ファイナルギヤ対２０６、差動歯車装置２０８（終減速機）を主体として構成されている。そして、駆動装置２００は、電動モータ２１０の動力を遊星歯車装置２０２、カウンタギヤ対２０４、ファイナルギヤ対２０６、差動歯車装置２０８等を順次介して一対の駆動輪２１２側へ伝達する電気自動車用の駆動装置である。

遊星歯車装置２０２は、サンギヤＳと、そのサンギヤＳに対して同心円上に配置されたリングギヤＲと、これらサンギヤＳおよびリングギヤＲに噛み合うピニオンギヤＰを自転可能かつ公転可能に支持するキャリヤＣＡとの、３つの回転要素を備えた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装置である。

遊星歯車装置２０２のサンギヤＳには電動モータ２１０が連結され、キャリヤＣＡは非回転部材であるケース２１４に固定され、リングギヤＲにはカウンタギヤ対２０４の一方の歯車が連結されると共に、オイルポンプシャフト２１５および一方向クラッチ２１６を介してオイルポンプ２１８が連結されている。

特許第３５９３９９２号公報特許第３３８４３４１号公報

ところで、上記駆動装置２００においては、オイルポンプ２１８の内周側に、そのオイルポンプ２１８の逆転を防止するための一方向クラッチ２１６が配置されている。上記は特許文献１も同様であり、オイルポンプ１５の内周側に逆転防止一方向クラッチ１５ａが配置されている（特許文献１において図６に対応）。また、特許文献２においても、オイルポンプ１６の内周側に一方向クラッチ１７が配置されている（特許文献２において図１２に対応）。このように、オイルポンプの内周側に一方向クラッチが配置されるのが一般的である。図６において、オイルポンプ２１８の内周側に一方向クラッチ２１６が配置されると、オイルポンプ２１８のドライブギヤ径が増加する。また、オイルポンプ２１８のトルク容量に応じて一方向クラッチ２１６の幅径（軸長）も長くなることから、オイルポンプ２１８のドライブギヤの幅径（軸長）も同様に長くなる。したがって、オイルポンプ２１８が径方向および軸方向にも長くなるので、オイルポンプ２１８が大型化し、これに伴いオイルポンプ２１８を格納するケース等も同様に大型化するため、結果として駆動装置２００の大型化（軸長増加）および重量増加が生じる問題があった。

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、動力源からの動力を遊星歯車装置を介して出力側へ伝達する車両の駆動装置であって、オイルポンプを小型化することで、駆動装置を小型化および軽量化することができる車両の駆動装置を提供することにある。

上記目的を達成するための、請求項１にかかる発明の要旨とするところは、(a)動力源からの動力を遊星歯車装置を介して出力側へ伝達する車両の駆動装置であって、(b)前記遊星歯車装置は、(c)サンギヤが前記動力源に連結され、(d)キャリヤが回転不能に固定され、(e)リングギヤが出力回転部材に連結されると共に、一方向クラッチを介してオイルポンプに連結され、(f)前記一方向クラッチが前記リングギヤの内周側に配置され、前記オイルポンプがオイルポンプシャフトを介してその一方向クラッチと動力伝達可能に連結されることで、そのオイルポンプと一方向クラッチとが軸方向に異なる位置に配置され、(g)そのオイルポンプの内径が、一方向クラッチの外径よりも小さく設定されることを特徴とする。

請求項１にかかる発明の車両の駆動装置によれば、前記一方向クラッチが前記リングギヤの内周側に配置され、前記オイルポンプがオイルポンプシャフトを介して一方向クラッチと動力伝達可能に連結されることで、オイルポンプと一方向クラッチとが軸方向に異なる位置に配置され、オイルポンプの内径が、一方向クラッチの外径よりも小さく設定される。このように構成されると、オイルポンプの内周側に一方向クラッチが配置されないため、オイルポンプの内径が一方向クラッチの外径よりも小さくすることが可能となる。そして、上記のように設定されることで、オイルポンプを径方向に小さくすることができる。また、従来では、オイルポンプの内周側に配置される一方向クラッチの幅径（軸長）に基づいてオイルポンプの幅径（軸長）も長くなっていたが、一方向クラッチの幅径（軸長）を考慮する必要がないので、オイルポンプを軸方向にも短くすることができる。したがって、オイルポンプを小型化することができるに伴い、駆動装置全体としても小型化および軽量化が可能となる。

本発明が適用された車両の駆動装置を説明する概略構成図である。図１において、一方向クラッチを潤滑するオイルの流れを説明する図である。図１の車両の駆動装置において、他の態様を説明する図である。図１のオイルポンプのドライブギヤと従来のドライブギヤとを比較する図である。図１の車両の駆動装置の構成を他の駆動装置に流用した一例を示す図である。従来の車両の駆動装置を説明する概略構成図である。

ここで、好適には、リングギヤの内周側に配置される一方向クラッチと、オイルポンプとの間に、遊星歯車装置および電動モータが軸方向に介装されており、前記一方向クラッチとオイルポンプとは、遊星歯車装置および電動モータの内周部に配設されるオイルポンプシャフトを介して動力伝達可能に連結されるものである。このようにすれば、車両後退時には、オイルポンプが駆動しないため、オイルポンプシャフトの支持部は無潤滑状態となるが、一方向クラッチによってオイルポンプシャフトが回転しないので、オイルポンプシャフトの支持部の焼き付きが防止される。

また、好適には、前記遊星歯車装置を軸心から潤滑すると共に電動モータを軸心から冷却するために、オイルをその遊星歯車装置および電動モータの回転中心部から放出するための潤滑・冷却用油路が前記オイルポンプシャフトに形成されるものである。このようにすれば、遊星歯車装置の軸心側からオイルが遠心力によって放出されるため、遊星歯車装置を潤滑することができる。また、電動モータの軸心側から冷却用のオイルを放出することができるため、電動モータを効果的に冷却することができる。

また、好適には、前記オイルポンプシャフトに形成されている潤滑・冷却用油路がキャッチタンクに接続されるものであっても構わない。このようにすれば、前進走行中にオイルポンプによって汲み上げられたオイルがキャッチタンクに貯留され、後退走行時において、その貯留されたオイルによって一方向クラッチやオイルポンプシャフトの支持部、遊星歯車装置等が潤滑されることで、焼き付きを防止することができる。

また、好適には、本発明の駆動装置は、前記動力源が電動モータで構成された電気自動車用の駆動装置である。このようにすれば、電動モータを駆動源とする電気自動車が好適に構成される。

また、好適には、前記車両の駆動装置の利用形態として、例えば駆動装置を単独で用いた前輪乃至後輪駆動装置（２ＷＤ）、フロント側の駆動装置とは別に、この駆動装置をリヤ側の駆動装置として用いた四輪駆動車（４ＷＤ）などが想定される。

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車両の駆動装置１０（以下、駆動装置１０という）を説明する概略構成図である。図１において、車体に取り付けられる非回転部材としてのトランスアクスル（Ｔ／Ａ）ケース４０（以下、ケース４０という）内には、遊星歯車装置１２、走行用の動力源としての駆動用モータである電動モータ２０（動力源）、オイルポンプ３０等が備えられている。

駆動装置１０は、遊星歯車装置１２、カウンタギヤ対１４、減速機構として機能するファイナルギヤ対１６、差動歯車装置（終減速機）１８を主体として構成されている。そして、駆動装置１０は、電動モータ２０からの動力を遊星歯車装置１２、カウンタギヤ対１４、ファイナルギヤ対１６、差動歯車装置（終減速機）１８等を順次介して駆動輪５０側（出力側）へ伝達する電気自動車用の駆動装置である。

遊星歯車装置１２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Ｒ１と、これらサンギヤＳ１及びリングギヤ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。

遊星歯車装置１２のサンギヤＳ１は電動モータ２０（動力源）に連結され、キャリヤＣＡ１は回転不能にケース４０に固定され、リングギヤＲ１にはカウンタギヤ対１４の一方を構成する出力歯車１３が連結されていると共に、オイルポンプ３０が一方向クラッチＯＷＣおよび後述するオイルポンプシャフト３２を介して連結されている。尚、リングギヤＲ１と出力歯車１３とは、リングギヤＲ１の外周部に出力歯車１３が一体的に設けられた一体回転部材１１で構成されている。つまり、この一体回転部材１１は、カウンタ軸１７のドリブンギヤ１５と噛み合うことによって動力を駆動輪５０へ出力する為の外周歯（すなわち出力歯車１３）を備えた円筒状部材であって、出力回転部材として機能するものである。このように遊星歯車装置１２が構成される場合、電動モータ２０の回転が変速比に応じて減速されてリングギヤＲ１へ出力される。また、一方向クラッチＯＷＣは、オイルポンプ３０の逆回転を防止するために設けられるものであり、車両前進時のみリングギヤＲ１からオイルポンプシャフト３２を介してオイルポンプ３０へ回転を伝達し、車両後退時は空転させられるので、オイルポンプシャフト３２が回転停止されてオイルポンプ３２の逆回転が防止される。

電動モータ２０は、例えば同期電動機であって、少なくとも駆動トルクを発生させる電動機としての機能を有しており、遊星歯車装置１２と同じ軸心Ｃ上に配置されている。この電動モータ２０は、例えば不図示のインバータを介してバッテリー、コンデンサなどの蓄電装置に接続され、不図示のマイクロコンピュータを主体とするモータ制御用の電子制御装置によってそのインバータが制御されることにより、出力トルクが調節或いは設定される。尚、発電機としての機能を生じるように構成することも可能であり、この場合には上記マイクロコンピュータによって回生トルクが調節或いは設定される。

オイルポンプ３０は、ポンプケース内においてドライブギヤとドリブンギヤとが互いに噛み合う公知である歯車式のギヤポンプから構成されている。オイルポンプ３０は、リングギヤＲ１に一方向クラッチＯＷＣを介して連結されているが、オイルポンプ３０と一方向クラッチＯＷＣとは、オイルポンプシャフト３２によって、軸方向において異なる位置に配置されている。具体的に説明すると、一方向クラッチＯＷＣは、軸方向に長く形成されているリングギヤＲ１の内周側に配置されており、軸心Ｃ上に配置されて遊星歯車装置１２の一部および電動モータ２０の内周側を通るオイルポンプシャフト３２を介してオイルポンプ３０に動力伝達可能に連結されている。言い換えれば、オイルポンプ３０と一方向クラッチＯＷＣとの間には、軸方向において、遊星歯車装置１２の一部および電動モータ２０が介装されるように配置されており、オイルポンプシャフト３２を介して互いに動力伝達可能に連結されている。そして、オイルポンプ３０は、電動モータ２０により遊星歯車装置１２およびオイルポンプシャフト３２を介してリングギヤＲ１と共に回転駆動させられる。これに伴い、オイルポンプ３０は、潤滑油（オイル）を不図示のオイル溜まりから汲み上げ、オイルポンプシャフト３２に形成されている潤滑・冷却用油路３４へ吐出する。そして、吐出されたオイルは、潤滑・冷却用油路３４と通り、その潤滑・冷却用油路３４に形成されている放出孔から矢印で示すように放出される。したがって、オイルが、電動モータ２０のロータ２０ａおよび遊星歯車装置１２にそれぞれ内周側から供給されることで、電動モータ（ロータ２０ａ）および遊星歯車装置１２が効果的に冷却（潤滑）される。

また、一方向クラッチＯＷＣにおいては、図２の破線にに示すように、例えばリングギヤＲ１や出力歯車１３等の回転部材によって掻き上げられたオイルが、ケース４０を介して遊星歯車装置１２を伝って一方向クラッチＯＷＣに到達することで潤滑される。

また、車両後進時には、一方向クラッチＯＷＣが空転させられることで、オイルポンプ３０が駆動しないため、オイルポンプシャフト３２の支持部３３においては無潤滑状態となるが、車両後進時では一方向クラッチＯＷＣの空転によってオイルポンプシャフト３２も同様に回転しないため、無潤滑による焼き付きは防止される。したがって、オイルポンプシャフト３２の焼き付き性が向上するに伴い、オイルポンプシャフト３２の支持部３３を簡素化することも可能となる。例えば、従来ではニードルベアリングによって支持されていたものを、ニードルベアリングよりも安価なブッシュ等に変更することが可能となる。

さらに、図３に示すように、例えば潤滑・冷却用油路３４がキャッチタンク３６と接続されるように構成されると、前進走行時においてオイルポンプ３０によって汲み上げられたオイルがキャッチタンク３６へ貯留され、後退走行時において、その貯留されたオイルによって、一方向クラッチＯＷＣやオイルポンプシャフト３２の支持部３３、遊星歯車装置１２等が潤滑されることで、焼き付き性を向上させることもできる。また、上記オイル溜まりの潤滑油がリングギヤＲ１やカウンタギヤ対１４等によって掻き上げられる場合に、攪拌による損失を低減して効率を上げる為、オイルポンプ３０によりキャッチタンク３６へオイルを上げてオイル溜まりのオイルレベルを下げることもできる。

図４に、オイルポンプ３０のオイルポンプシャフト３２によって駆動されるドライブギヤ３０ａと、比較対象としての従来のオイルポンプのドライブギヤ２２０との寸法関係を示す。なお、図４に示す従来のドライブギヤ２２０の内周側に配置される一方向クラッチＯＷＣが、本実施例の駆動装置１０においても使用されるものとする。すなわち、図１の一方向クラッチＯＷＣおよび図４に記載の一方向クラッチＯＷＣの大きさが等しいものとする。図４に示すように、ドライブギヤ３０ａでは、内周側に一方向クラッチＯＷＣが配置されていないので、ドライブギヤ３０ａ（オイルポンプ３０）の内径ａが従来のドライブギヤ２２０の内径ｂすなわち一方向クラッチＯＷＣの外径ｂよりも小さく設定される（ａ＜ｂ）。したがって、駆動装置１０において、オイルポンプ３０の径方向寸法と一方向クラッチＯＷＣの径方向寸法とが、一部重複（アンダーラップ）することで、ドライブギヤ３０ａ（オイルポンプ３０）が従来（ドライブギヤ２２０）よりも径方向に小さくなる。具体的には、図４において、従来のドライブギヤ２２０の外径ｄに比べて、ドライブギヤ３０ａの外径ｃが小さくなる（ｃ＜ｄ）に伴い、オイルポンプギヤ３０が径方向に小さくなる。

また、一方向クラッチＯＷＣは、オイルポンプのポンプ容量等に応じてその外径および幅径（軸長）が決定される。具体的には、ポンプ容量が大きくなるに従って、一方向クラッチＯＷＣの外径および幅径（軸長）が大きくなる。したがって、ドライブギヤの内周側に一方向クラッチＯＷＣが配置される場合、一方向クラッチＯＷＣの幅径に応じたドライブギヤの幅径に決定される。これに対して、本実施例のドライブギヤ３０ａでは、一方向クラッチＯＷＣの幅径を考慮する必要がないので、ドライブギヤ３０ａの幅径が小さくなる。具体的には、従来のドライブギヤ２２０の幅径ｅに比べて、ドライブギヤ３０ａの幅径ｆは小さくなる（ｆ＜ｅ）。

したがって、オイルポンプ３０は、従来に比べて径方向にも軸方向にも小型化が可能となる。また、オイルポンプ３０が小型化されるに伴い、オイルポンプ３０を格納するケース等も小型化することが可能となるので、駆動装置１０全体としても小型化および軽量化が可能となる。

図５は、本発明の構成を適用可能な従来のハイブリッド車両の駆動装置１００の概略構成図である。図５において、駆動装置１００は、走行用の駆動力源として例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関であるエンジン１１２を備え、その動力がダンパ１１４を介して出力されるように構成されている。そして、駆動装置１００は、エンジン１１２の動力および電動モータ２０の動力によって駆動されるハイブリッド形式の駆動装置として機能するものである。

ここで、駆動装置１００において、実線で示す構成は、図１の駆動装置１０と共通する部材である。具体的に説明すると、カウンタギヤ対１４、ファイナルギヤ対１６、差動歯車装置１８、電動モータ２０、遊星歯車装置１２、オイルポンプ３０等が共通する。したがって、実線に示す構成を両装置で互いに流用（共通化）できることがわかる。一方、図５の一点鎖線内において破線に示す構成は、図１の駆動装置１０と異なり、遊星歯車装置や電動モータが配置されている。これに対して、一点鎖線で示す領域（リングギヤＲ１の内周側）に一方向クラッチＯＷＣを配置すると共に、その一方向クラッチＯＷＣとオイルポンプ３０とをオイルポンプシャフト３２を介して連結させることで、駆動装置１０と同様の構成となる。したがって、駆動装置１０と駆動装置１００とでそれぞれコスト的に安価な部品を利用することができ、例えばパワートレーンユニット全体のコストを低減することができる。

上述のように、本実施例によれば、一方向クラッチＯＷＣがリングギヤＲ１の内周側に配置され、オイルポンプ３０がオイルポンプシャフト３２を介して一方向クラッチＯＷＣと動力伝達可能に連結されることで、オイルポンプ３２と一方向クラッチＯＷＣとが軸方向に異なる位置に配置され、オイルポンプ３０の内径が、一方向クラッチＯＷＣの外径よりも小さく設定される。このように構成されると、オイルポンプ３０の内周側に一方向クラッチＯＷＣが配置されないため、オイルポンプ３０の内径が一方向クラッチＯＷＣの外径よりも小さくすることが可能となる。そして、上記のように設定されることで、オイルポンプ３０を径方向に小さくすることができる。また、従来では、オイルポンプ３０の内周側に配置される一方向クラッチＯＷＣの幅径（軸長）に基づいてオイルポンプ３０の幅径（軸長）も長くなっていたが、一方向クラッチＯＷＣの幅径（軸長）を考慮する必要がないので、オイルポンプ３０を軸方向にも短くすることができる。したがって、オイルポンプ３０を小型化することができるに伴い、駆動装置全体としても小型化および軽量化が可能となる。

また、本実施例によれば、リングギヤＲ１の内周側に配置される一方向クラッチＯＷＣと、オイルポンプ３０との間に、遊星歯車装置１２および電動モータ２０が軸方向に介装されており、一方向クラッチＯＷＣとオイルポンプ３０とは、遊星歯車装置１２および電動モータ２０の内周部に配設されるオイルポンプシャフト３２を介して動力伝達可能に連結されるものである。このようにすれば、車両後退時には、オイルポンプ３０が駆動しないため、オイルポンプシャフト支持部３３は無潤滑状態となるが、一方向クラッチＯＷＣによってオイルポンプシャフト３２が回転しないので、オイルポンプ支持部３３の焼き付きが防止される。

また、本実施例によれば、遊星歯車装置１２を軸心から潤滑すると共に電動モータ２０を軸心から冷却するために、オイルをその遊星歯車装置１２および電動モータ２０の回転中心部から放出するための潤滑・冷却用油路３４がオイルポンプシャフト３２に形成されるものである。このようにすれば、遊星歯車装置１２の軸心側からオイルが遠心力によって放出されるため、遊星歯車装置１２を潤滑することができる。また、電動モータ２０の軸心側から冷却用のオイルを放出することができるため、電動モータ２０を効果的に冷却することができる。

また、本実施例によれば、オイルポンプシャフト３２に形成されている潤滑・冷却用油路３４がキャッチタンク３６に接続されるものであっても構わない。このようにすれば、前進走行中にオイルポンプ３０によって汲み上げられたオイルがキャッチタンク３６に貯留され、後退走行時において、その貯留されたオイルによって一方向クラッチＯＷＣやオイルポンプシャフト３２の支持部３３、遊星歯車装置１２等が潤滑されることで、焼き付き性を向上させることができる。

また、本実施例によれば、駆動装置１０は、動力源が電動モータ２０で構成された電気自動車用の駆動装置１０である。このようにすれば、電動モー２０タを動力源とする電気自動車が好適に構成される。

つぎに、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例では、駆動源として電動モータ２０が用いられているが、電動モータ２０以外にも例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関であっても構わない。

また、前述の実施例では、遊星歯車装置１２は、シングルピニオン型の遊星歯車で構成されるが、ダブルピニオン型の遊星歯車で構成されるものであっても構わない。なお、ダブルピニオン型の遊星歯車であっても、サンギヤに動力源が連結され、リングギヤにオイルポンプがオイルポンプシャフトを介して連結され、キャリヤが固定される構成となる。

また、前述の実施例では、キャッチタンク３６には、オイルポンプ３０から吐出されるオイルが貯留されるとしたが、キャッチタンク３６は、さらに例えばリングギヤＲ１からカウンタギヤ対１４等から掻き上げられたオイルを貯留するために使用されても構わない。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、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、１００：車両の駆動装置（駆動装置）
１１：一体回転部材（出力回転部材）
１２：遊星歯車装置
２０：電動モータ（動力源）
３０：オイルポンプ
３２：オイルポンプシャフト
ＯＷＣ：一方向クラッチ
Ｓ１：サンギヤ
ＣＡ１：キャリヤ
Ｒ１：リングギヤ

Claims

動力源からの動力を遊星歯車装置を介して出力側へ伝達する車両の駆動装置であって、
前記遊星歯車装置は、
サンギヤが前記動力源に連結され、
キャリヤが回転不能に固定され、
リングギヤが出力回転部材に連結されると共に、一方向クラッチを介してオイルポンプに連結され、
前記一方向クラッチが前記リングギヤの内周側に配置され、前記オイルポンプがオイルポンプシャフトを介して該一方向クラッチと動力伝達可能に連結されることで、該オイルポンプと該一方向クラッチとが軸方向に異なる位置に配置され、
該オイルポンプの内径が、該一方向クラッチの外径よりも小さく設定されることを特徴とする車両の駆動装置。