(57)【要約】【課題】電動車両の駆動装置に用いられる遊星歯車機構において、特定のピニオンギヤの磨耗を抑制する。【解決手段】サンギヤ１１と複数のピニオンギヤ１２１〜１２５とリングギヤ１３とを含む遊星歯車機構１０と、リングギヤ１３とかみ合うカウンタギヤ１６と、サンギヤ１１を駆動する電動機３０と、を備える電動車両の駆動装置１００であって、電動機３０のロータ３２はサンギヤ１１と同軸に接続され、電動機３０のステータ３１は、その回転軸方向の中心３４が、ロータ３２の回転軸３３と直交する平面内でカウンタギヤ１６からリングギヤ１３に向かって加わる横力Ｆの方向と略反対方向にロータ３２の回転中心１７から偏芯して配置する。【選択図】図２
2012120377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンギヤと複数のピニオンギヤとリングギヤとを含む遊星歯車機構と、
前記リングギヤの外周側のギヤ歯とかみ合うカウンタギヤと、
前記サンギヤを駆動する電動機と、を備える電動車両の駆動装置であって、
前記電動機のロータは前記サンギヤと同軸に接続され、
前記電動機のステータは、その回転軸方向の中心が、前記ロータの回転軸と直交する平面内で前記カウンタギヤから前記リングギヤに向かって加わる横力の方向と略反対方向に前記ロータの回転中心から偏芯して配置されていること、
を特徴とする電動車両の駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動車両の駆動装置であって、
前記各ピニオンギヤの回転中心の前記カウンタギヤの回転中心に対する相対位置は固定されており、前記各ピニオンギヤは前記カウンタギヤから前記リングギヤに向かって加わる横力をそれぞれが分担して受け、
前記電動機のステータは、その回転軸方向の中心が、前記複数のピニオンギヤのうち前記横力の分担割合が最も大きいピニオンギヤの回転中心から前記サンギヤの回転中心に向かう方向と反対方向に前記ロータの回転中心から偏芯して配置されていること、
を特徴とする電動車両の駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電動車両の駆動装置であって、
前記各ピニオンギヤの回転中心の前記カウンタギヤの回転中心に対する相対位置は固定されており、
前記電動機のステータは、その回転軸方向の中心が、前記カウンタギヤの回転中心とその回転中心との距離が最も短い位置にあるピニオンギヤの回転中心から前記サンギヤの回転中心に向かう方向と反対方向に前記ロータの回転中心から偏芯して配置されていること、
を特徴とする電動車両の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両の駆動装置の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両など電動車両の駆動装置には遊星歯車機構が多く用いられている。この遊星歯車機構は、中心に設けられたサンギヤと、このサンギヤにその外側から噛み合う複数のピニオンギヤと、それらの外側から噛み合うリングギヤと、を含むものである。複数のピニオンはサンギヤと同軸に回転するキャリアに回転自在に取り付けられ、自転すると共にサンギヤの周囲を公転し、リングギヤはサンギヤと同軸に配置されている。この遊星歯車機構によれば、サンギヤの回転軸とキャリアの回転軸と、リングギヤの回転軸の３つの軸間のトルク伝達を行うことができる。また、サンギヤ、キャリア、リングギヤの内の１つの回転を固定すれば、同軸的な入出力軸を用いた減速装置などとしても利用できる。
【０００３】
このような遊星歯車機構を用いた駆動装置によって、モータ、あるいはエンジンの動力を外部に出力する場合、リングギヤの外周側にもギヤ歯を設け、このリングギヤの外周にカウンタギヤをかみ合わせ、カウンタギヤの回転軸から動力を出力する構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
リングギヤの外側からカウンタギヤをかみ合わせるとカウンタギヤとリングギヤの噛み合いトルク伝達等によって、カウンタギヤからリングギヤに向う横力が加わる。この横力は、複数のピニオンギヤにかかる荷重（ピニオン荷重分担）となる。一方、各ギヤや回転軸は、いろいろな部分で回転のための微小な隙間を有しているが、カウンタギヤからリングギヤに向う横力によってこの微小な隙間の分だけピニオンギヤの位置がずれると、この位置ずれによってピニオン分布荷重が不均一となり、分担荷重の大きいピニオンギヤが他のピニオンギヤよりも早く磨耗してしまうという問題があった。このため、特許文献２では、キャリアの回転を固定した遊星歯車装置において、カウンタギヤからリングギヤに加わる横力の方向にピニオンギヤが取り付けられているキャリアが移動することを制限するストッパを設け、カウンタギヤの横力を遊星歯車機構のケーシングで受ける構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−３８３２６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、先に説明したピニオン分担荷重はピニオンギヤのカウンタギヤに対する位置によって変化する。従って、ピニオンギヤがサンギヤの周囲を公転している場合には、各ピニオンギヤのカウンタギヤに対する位置が変動するのでカウンタギヤの分担荷重は変動荷重となり、キャリアの回転が固定され、ピニオンギヤがサンギヤの周囲を公転していない場合には、各ピニオンギヤのカウンタギヤに対する位置が変化しないので、各ピニオンギヤに不均等な分担荷重が連的に加わることとなる。このため、分担荷重の大きなピニオンギヤが他のピニオンギヤよりも早く磨耗してしまうという問題があった。
【０００７】
ピニオン分担荷重がピニオンギヤのカウンタギヤに対する位置によって変化するのは、各部の隙間の有無にかかわりなく発生する現象であることから、特許文献２に記載された従来技術では解決できず、特定のピニオンギヤの磨耗が早くなってしまうという問題は解決されていない。
【０００８】
本発明は、電動車両の駆動装置に用いられる遊星歯車機構において、特定のピニオンギヤの磨耗を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電動車両の駆動装置は、サンギヤと複数のピニオンギヤとリングギヤとを含む遊星歯車機構と、前記リングギヤの外周側のギヤ歯とかみ合うカウンタギヤと、前記サンギヤを駆動する電動機と、を備える電動車両の駆動装置であって、前記電動機のロータは前記サンギヤと同軸に接続され、前記電動機のステータは、その回転軸方向の中心が、前記ロータの回転軸と直交する平面内で前記カウンタギヤから前記リングギヤに向かって加わる横力の方向と略反対方向に前記ロータの回転中心から偏芯して配置されていること、を特徴とする。
【００１０】
本発明の電動車両の駆動装置において、前記各ピニオンギヤの回転中心の前記カウンタギヤの回転中心に対する相対位置は固定されており、各ピニオンギヤは前記カウンタギヤから前記リングギヤに向かって加わる横力をそれぞれが分担して受け、前記電動機のステータは、その回転軸方向の中心が、前記複数のピニオンギヤのうち前記横力の分担割合が最も大きいピニオンギヤの回転中心から前記サンギヤの回転中心に向かう方向と反対方向に前記ロータの回転中心から偏芯して配置されていること、としても好適である。
【００１１】
本発明の電動車両の駆動装置において、前記各ピニオンギヤの回転中心の前記カウンタギヤの回転中心に対する相対位置は固定されており、前記電動機のステータは、その回転軸方向の中心が、前記カウンタギヤの回転中心とその回転中心との距離が最も短い位置にあるピニオンギヤの回転中心から前記サンギヤの回転中心に向かう方向と反対方向に前記ロータの回転中心から偏芯して配置されていること、としても好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、電動車両の駆動装置に用いられる遊星歯車機構において、特定のピニオンギヤの磨耗を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態における電動車両の駆動装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ断面とＢ−Ｂ断面とを示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態における電動車両の駆動装置において各ピニオンギヤの分担荷重の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に示すように、本発明の実施形態の電動車両の駆動装置１００は、サンギヤ１１と複数のピニオンギヤ１２とリングギヤ１３とを含む遊星歯車機構１０と、リングギヤ１３の外周側のギヤ歯とかみ合うカウンタギヤ１６と、サンギヤ１１を駆動する電動機３０と、を備えている。電動機３０のロータ３２の回転軸３３はサンギヤ１１の回転軸１８と同軸になるよう接続されている。従って、ロータ３２の回転中心はサンギヤ１１の回転中心と同一の回転中心１７となる。このサンギヤ１１の周囲には、複数（例えば、５つ）のピニオンギヤ１２が外側から噛み合わされている。そして、この複数のピニオンギヤ１２はキャリア２０に回転自在に取り付けられている。キャリア２０は、ドーナツ状の円板からなり、円板に設けられた複数の回転軸１４によって複数の各ピニオンギヤ１２が回転自在に支持される。また、キャリア２０には複数のアーム１５が取り付けられており、このアーム１５は図示しないケーシングに固定されている。したがって、キャリア２０はケーシングに対しては回転せず、各ピニオンギヤ１２は自転するのみでサンギヤの周りに公転しない構成となっている。
【００１５】
複数のピニオンギヤ１２の外側には、内周面および外周面の両方にギヤ歯が形成されたリングギヤ１３の内周側が噛み合わされている。リングギヤ１３はサンギヤ１１の回転軸１８と同軸に配置されたホイール２５に取り付けられ、サンギヤ１１と同軸に回転する。そして、このリングギヤ１３の外周側にはカウンタギヤ１６が噛み合わされている。このカウンタギヤ１６には、出力軸１９が固定されており、電動機３０のロータ３２の回転トルクが出力軸１９から外部に出力される。
【００１６】
図２は、遊星歯車機構１０の断面と電動機３０との断面とを位相角度を合わせて記載したものである。図２（ａ）に示すように、遊星歯車機構１０はｘ方向の線１７ｘとｘ方向と直交するｙ方向の線１７ｙとの交点で示される回転中心１７の周りに回転するサンギヤ１１の周囲に等間隔に５つのピニオンギヤ１２１〜１２５が配置されている。先に説明したようにキャリア２０はケーシングに固定され、サンギヤ１１の回転軸１８の周囲には回転しないので、各ピニオンギヤ１２１〜１２５の各回転軸１４１〜１４２、各回転中心２１１〜２１５の位置はケーシングに対して固定されている。また、カウンタギヤ１６はその図示しないケーシングに回転自在に取り付けられていることから、カウンタギヤ１６の回転中心２３の位置はケーシングに対して固定されている。図２（ａ）に示すように、カウンタギヤ１６はその回転中心２３が遊星歯車機構１０のサンギヤ１１の回転中心１７に対して斜め下側に配置されている。先に述べたように、各ピニオンギヤ１２１〜１２５の各回転中心２１１〜２１５の位置はケーシングに対して固定されており、カウンタギヤ１６の回転中心２３の位置もケーシングに対して固定されているので、カウンタギヤ１６の回転中心２３と各ピニオンギヤ１２１〜１２５の各回転中心２１１〜２１５との相対位置は固定されている。
【００１７】
このように構成された遊星歯車機構１０のサンギヤ１１の回転軸１８が電動機３０のロータ３２によって駆動されると、その動力はサンギヤ１１から各ピニオンギヤ１２１〜１２５を伝わってリングギヤ１３に伝達され、リングギヤ１３からカウンタギヤ１６に伝達されてカウンタギヤ１６の出力軸１９から外部に出力される。カウンタギヤ１６はリングギヤ１３と噛み合ってそれぞれのギヤの歯によって駆動トルクを伝達する際に互いに押し付けあうことから、図２（ａ）に示す矢印のようにサンギヤ１１の回転軸１８と直交する平面内でカウンタギヤ１６からリングギヤ１３に向って横力Ｆが加わる。この横力の方向はカウンタギヤ１６とリングギヤ１３との間の押し付けあう力と各ギヤ歯によるトルク伝達による力の方向とによって決まってくるが、図２（ａ）に示すように、横力Ｆの方向はカウンタギヤ１６の回転中心２３の位置とその回転中心の位置がもっとも近いピニオンギヤ１２１の回転中心２１１からサンギヤ１１の回転中心１７に向う方向となることが多い。この方向とｙ方向の線１７ｙとの角度はθである。
【００１８】
このようにカウンタギヤ１６からリングギヤ１３に横力Ｆが掛かるとこの横力Ｆは５つのピニオンギヤ１２１〜１２５に分担して受け持たれる。この際、図３の白抜きの棒グラフに示すように、各ピニオンギヤ１２１〜１２５の分担荷重は、サンギヤ１１とカウンタギヤ１６との間に挟まれる位置に配置されており、かつ、カウンタギヤ１６の回転中心２３とその回転中心２１１との距離が複数のピニオンギヤ１２１〜１２５の中で最も短い位置にある第１のピニオンギヤ１２１が最も大きく、次にサンギヤ１１とカウンタギヤ１６との間に挟まれる位置に配置されており、かつ、カウンタギヤ１６の回転中心２３とその回転中心２１１との距離が次に短い位置にある第５のピニオンギヤ１２５が次ぎに大きくなっている。反対にカウンタギヤ１６と反対側にあるピニオンギヤ１２３，１２４の分担荷重は少なく、カウンタギヤ１６の回転中心２３とサンギヤ１１の回転中心１７とを結ぶ線に対して略直角方向にその回転中心２１２が位置しているピニオンギヤ１２２の分担荷重はその中間程度となっている。なお、図３の白抜きの棒グラフのなかの数字１から５はそれぞれピニオンギヤ１２１から１２５に対応する。
【００１９】
このことから、カウンタギヤ１６からリングギヤ１３に加わる横力Ｆはサンギヤ１１とカウンタギヤ１６との間に配置されている各ピニオンギヤ１２１，１２５をサンギヤ１１とリングギヤ１３との間に挟みこむためにその分担荷重が大きく、逆に反対にカウンタギヤ１６と反対側にあるピニオンギヤ１２３，１２４は、横力Ｆによってリングギヤ１３が横力の方向に変形または移動するので、サンギヤ１１との間に挟みこまれる力が減少するためその分担荷重は低くなっている。
【００２０】
図２（ｂ）に示すように、本実施形態の電動車両の駆動装置１００では、サンギヤ１１の回転中心１７と同軸である電動機３０のロータ３２の回転中心１７に対して、ステータ３１の回転軸方向の中心３４を横力Ｆと反対方向、つまりｙ方向の線１７ｙに対して角度θでその方向が横力Ｆと反対の方向に距離Ｄだけ偏芯させている。この様にロータ３２の回転中心１７に対してステータ３１の中心３４を偏芯させると、ロータ３２が回転した際にちょうど横力Ｆと同じ方向に横力Ｇがロータ３２に加わる。この横力Ｇはロータ３２の回転軸３３を介してサンギヤ１１の回転軸１８に横力Ｇとして伝達される。そして、この横力Ｇは、図３の斜線の入った棒グラフのように、横力Ｆによって発生した分担荷重を示す白抜きの棒グラフと同様の分布を持つ逆方向の力を発生させる。このため、図３に示すように、横力Ｇによって発生するマイナスの分担荷重によって各ピニオンギヤの分担荷重は略均等な力Ｆ０となる。
【００２１】
以上説明したように、本実施形態の電動車両の駆動装置１００は遊星歯車機構１０の各ピニオンギヤ１２の分担荷重を均等にすることができ、特定のピニオンギヤ１２が磨耗することを抑制するという効果を奏する。
【００２２】
以上説明した実施形態では、横力Ｆの方向はカウンタギヤ１６の回転中心２３の位置とその回転中心の位置がもっとも近いピニオンギヤ１２１の回転中心２１１からサンギヤ１１の回転中心１７に向う方向となるとして、その方向と反対方向にステータ３１を偏芯させることとして説明したが、力Ｆの方向はカウンタギヤ１６からリングギヤ１３の方向に向かってある程度の角度、位置のばらつきを持った方向となることから、ステータ３１を偏芯させる方向は力Ｆのばらつきの方向によって多少ばらついてもよい。
【符号の説明】
【００２３】
１０  遊星歯車機構、１１  サンギヤ、１２  ピニオンギヤ、１３  リングギヤ、１４，１８，３３  回転軸、１５  アーム、１６  カウンタギヤ、１７，２３  回転中心、１９  出力軸、２０  キャリア、２５  ホイール、３０  電動機、３１  ステータ、３２  ロータ、３４  中心、１００  駆動装置、１２１-１２５  ピニオンギヤ、２１１-２１５  回転中心、１４１-１４２  回転軸。
【図１】
2012120377.tif 000003
【図２】
2012120377.tif 000004
【図３】
2012120377.tif 000005