(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両駆動用モータのモータ軸に連結する入力軸と、
前記入力軸に対して平行に配置され駆動車輪側に連結される出力軸と、
前記入力軸から出力軸への動力伝達をなす少なくとも一組のギヤを備えたモータ用駆動装置であって、
前記モータ軸の出力側端と前記入力軸の入力側端とを同軸に保持してモータの駆動力を前記入力軸に伝達できるように接続させる接続部と、
該接続部をモータハウジングに対して回転自在に支持するモータ側ベアリングとを備え、
さらに、前記少なくとも一組のギヤは、前記入力軸に駆動力が伝達されるときに、該入力軸の軸方向で前記モータハウジング側にスラスト力が発生するように構成されるヘリカルギヤで形成され、
前記入力軸は、該入力軸に発生したスラスト力を前記モータ側ベアリングのインナーレースの端面に作用させる作用部を有し、該インナーレースに作用した前記スラスト力は前記モータ側ベアリングのアウターレースを介して前記モータハウジングに作用する、ことを特徴とするモータ用駆動装置。
【請求項２】
前記入力軸は、その前記入力側端とは反対側における反対側端が反対側ベアリングによって回転自在に支持され、
前記少なくとも一組のギヤのうち前記入力軸に配置されるギヤは、前記反対側ベアリング近傍に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のモータ用駆動装置。
【請求項３】
前記作用部には、前記モータ側ベアリングのインナーレースの端面と当接する当接面が形成されており、
前記当接面は、その表面に溝部を有していることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ用駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の動力伝達装置、特に電気自動車用駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気自動車において車両駆動用モータの動力を駆動車輪に伝達するための駆動装置は、概ねモータの動力を出力する出力軸に連結される入力軸と、入力軸に伝達された動力を伝送するカウンタ軸と、カウンタ軸からの動力を車輪に伝達させる出力軸とで構成されている。これら駆動装置内に設けられた各軸は軸周りに付与されたギヤを介して互いに他の軸に接続されることによってモータの動力を車輪に伝達する。また、駆動装置は内部で上記各軸を回転可能に支持するために各軸の両側にベアリングを配列している。
【０００３】
これらのベアリングのうち入力軸のモータ側端を支持する第２ベアリングについてはモータの出力軸の支点も兼用しており、その内径部はモータの出力軸と嵌合している。モータ出力軸と駆動装置の入力軸とは、動力（トルク）を確実に伝達するためにスプライン嵌合で連結されている。このスプライン部の嵌合は、連結する各軸の全周にわたりそれぞれ等間隔に軸方向に延びるキー状の凹凸をつける連結方法であり、回転中に連結される各軸が軸方向相対的に多少移動することを甘受し、また嵌合部に遊びがなく半永久的に結合されたいわゆるセレーション嵌合等の場合を除き、一般的に軸と穴とで勘合するような場合よりもルーズな連結状態であり、同心度も低いものとなる。
【０００４】
従って、モータで発生する高周波な振動や音がモータ出力軸から第２ベアリングに伝達されたときに該振動等を抑制することができず、むしろ振動が増幅される。この振動等はモータケースに伝達され、モータケースがスピーカのような膜面振動を起こす原因となる。
【０００５】
これに対してカウンタ軸のようにスプライン部を圧入嵌合させ、軸の回転時の振動を回避する方法も考えられるが入力軸においては、駆動装置をモータケースに取り付けるときの組立作業性を悪化させることとなり直ちに採用することは困難である。
【０００６】
また、単独の第２ベアリングの代替としてモータ出力軸を担持するベアリングと入力軸を担持するベアリングとを２つの異なるベアリングとし、該２つのベアリングの間で両軸をスプライン嵌合させて連結することも考えられるが、２つのベアリング及びこれを受容するためのスペースが大きくなり、結果、駆動装置の大型化、重量増加を招き好ましくない。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−２３０４８９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上の問題に鑑みて本発明は、モータ用の駆動装置におけるモータケースの振動を低減し且つ駆動装置のモータケースへの組立性が良好な駆動装置の振動低減構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、車両駆動用モータのモータ軸に連結する入力軸と、前記入力軸に対して平行に配置され駆動車輪側に連結される出力軸と、前記入力軸から出力軸への動力伝達をなす少なくとも一組のギヤを備えたモータ用駆動装置であって、前記モータ軸の出力側端と前記入力軸の入力側端とを同軸に保持してモータの駆動力を前記入力軸に伝達できるように接続させる接続部と、該接続部をモータハウジングに対して回転自在に支持するモータ側ベアリング（実施の形態において、第２ベアリングと称す）とを備え、前記少なくとも一組のギヤは前記入力軸に駆動力が伝達されるときに、該入力軸の軸方向で前記モータハウジング側にスラスト力が発生するように構成されたヘリカルギヤで形成され、前記入力軸は、該入力軸に発生したスラスト力を前記モータ側ベアリングのインナーレース（内輪）の端面に作用させる作用部を有し、該インナーレースの端面に作用した前記スラスト力は、前記モータ側ベアリングのアウターレース（外輪）を介して前記モータハウジングに作用する、ことを特徴とするモータ用駆動装置を提供する。
【００１０】
モータを内包するモータハウジングに取り付けられる駆動装置においてモータ出力軸と駆動装置内の入力軸との接続部（例えば、図３の参照番号１０ａ）はスプライン嵌合により接続され、嵌合状態がルーズであるためモータが発生させる振動を抑えることができず、両軸の接続部に位置するモータ側ベアリング（モータケースに設けられてモータハウジングを構成する）を介してモータケースに振動が増幅して伝達されることは上述した通りである。本発明の駆動装置によれば、モータから発生される高周波の振動や音によってモータケースが膜面振動を起こすことを防止することができる。具体的には、駆動装置の入力軸にモータハウジング方向のスラスト力を発生させ、該スラスト力を入力軸の作用部（例えば、図３のツバ要素１１参照）を介してモータ側に設けられるモータ側ベアリングに作用させ、モータハウジングを押さえ付ける。これにより、モータケースに生じる膜面振動を抑制することができる。また、駆動装置の入力軸に発生するスラスト力の作用方向をモータハウジング方向にさせるためには、駆動装置の入力軸に付与されカウンタ軸へモータの動力を伝達させるためのギヤをヘリカルギヤとしている。このヘリカルギヤは、歯スジが捩れているために回転時に互いに逆方向のスラスト力が作用されて噛み合い率を向上させる働きを有する。従って、互いに噛み合う入力軸のギヤとカウンタ軸のギヤとの構成において入力軸のギヤがモータハウジングのスラスト力を発生させ、カウンタ軸のギヤがモータハウジングと反対方向のスラスト力を発生させるように組み合わせることで、入力軸ではモータハウジング方向のみにスラスト力が作用することとなる。従って、本駆動装置によれば、駆動装置本来の機能を達成させ、別途の手段の付与又はモータケース等（モータハウジング）の重量増加をさせることなくモータケースの膜面振動を防止することができる、すなわち本駆動装置の構成はモータ動力伝達装置としての機能を果たすと同時に振動低減装置としての機能をも有することができる。
【００１１】
また、上記構成のモータ用駆動装置において、前記入力軸は、その前記入力側端とは反対側における反対側端が反対側ベアリング（実施の形態において、第１ベアリングと称す）によって回転自在に支持され、前記少なくとも一組のギヤのうち前記入力軸に配置されるギヤは、前記反対側ベアリング近傍に配置されている構成が好ましい。さらに、上記構成のモータ用駆動装置において、前記作用部には、前記モータ側ベアリングのインナーレースの端面と当接する当接面が形成されており、前記当接面は、その表面に溝部を有している構成が好ましい。
【００１２】
上述してきたように駆動装置の入力軸にモータハウジング方向のスラスト力を作用させるとモータケース（及びこれに取り付けられる駆動装置）の振動を防止することができるが、入力軸を駆動装置内で支持するために軸の両端に設けられたモータ側ベアリングおよび反対側ベアリングには大きな力が作用する。具体的にこれらのベアリングには、カウンタ軸にヘリカルギヤを介して動力伝達する際に入力軸に作用するラジアル力に加え、上述したようにスラスト力を作用させる。特に上述するようにモータ側に設けられたモータ側ベアリングにはできるだけ大きなスラスト力を作用させる必要があり、その結果、大きなスラスト力をモータ側ベアリングに作用させようとするとモータ側ベアリングの耐久性を向上させるべく大型のものを設ける必要が生じる。しかしながら、モータ側ベアリングの大型化は駆動装置内の他の必須部品配置スペースと連関して駆動装置全体の大型化、重量増加を招致させる結果となり好ましくない。この問題を解決するために好ましい本駆動装置としてモータ側ベアリングにはスラスト力を全て受容させる一方、ラジアル力を最小限にする手段が講じられている。具体的には、入力軸に付与されカウンタ軸に動力伝達させるためのるギヤをモータと反対側の入力軸端近傍、すなわち反対側ベアリング近傍に配置し、さらに反対側ベアリングには入力軸からのスラスト力が作用しないように反対側ベアリングに対して入力軸を軸方向に自由にさせる。このように構成すると、モータと反対側に位置する反対側ベアリングには大きなラジアル力が作用するがスラスト力が作用せず、モータ側に位置するモータ側ベアリングには小さなラジアル力と大きなスラスト力が作用することとなる。なぜなら、ギヤの位置とラジアル力との関係を示す図４に参照する通り、ベアリングに作用するラジアル力はギヤに近くなると大きく作用し、ギヤに遠くなると小さく作用する性質を有するからである。換言すれば、ここにいう好ましい本駆動装置の場合には、反対側ベアリングがラジアル力の大半を担持し、モータ側ベアリングがスラスト力を全て担持することとなり、両ベアリングがそれぞれラジアル力とスラスト力との略一方を担持することとなる。これにより、反対側ベアリング又はモータ側ベアリングのどちらかが一方が過剰に大型化し、ラジアル力を担持可能なベアリングとスラスト力を担持可能なベアリングとを組み合わせて反対側（又はモータ側）ベアリングを構成させたりする必要性を回避することができる。従って、モータケース及びこれに取り付けられる駆動装置の大型化、重量増加を防止することができる。
【００１３】
上述してきたように本発明の駆動装置では入力軸に作用するスラスト力を、モータ側に位置するモータ側ベアリングを押さえ付けることにより膜面振動等を防止することとしている。これを容易に達成するために、ここでは入力軸の作用部において、モータ側ベアリングのインナーレースの端面と当接する溝部を有した当接面が形成されており、入力軸に作用するスラスト力がこの当接面を介して、モータ側ベアリングのインナーレースの端面を押さえ付ける手段を提供する。
【００１４】
以上、本発明の内容について説明してきたが、理解を助けるために本発明の具体的な実施形態を添付図面を参照しつつ説明することとする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の駆動装置の説明の前提として電気自動車用駆動装置の構成を示すスケルトン図２を参照しつつ説明する。この図に示すように、本実施形態の車両用駆動装置（以下、単に「駆動装置」と称す）１は、車両に搭載されたバッテリＢからの電力供給を受けて出力軸Ｓに回転動力を与える電動モータＭを原動機としており、いわゆる電気自動車に搭載される型の車両用駆動装置である。
【００１６】
この駆動装置１における入力軸１０は駆動装置ケース５の内部において第１ベアリング５１及び第２ベアリング５２（第２ベアリング５２は後述するモータケース５ａに取り付けられている）により軸回り回転自在に支持されており、電動モータＭの出力軸Ｓと直結結合されている。カウンタ軸２０は入力軸１０と平行な位置に第３ベアリング５３及び第４ベアリング５４により軸回り回転自在に支持されている。
【００１７】
入力軸１０上に固定された第１ギヤ（メインギヤ）１２はカウンタ軸２０上に固定された第２ギヤ（カウンタギヤ）２２と常時噛み合い、電動モータＭより入力軸１０に入力された回転動力は、これら第１ギヤ１２及び第２ギヤ２２を介してカウンタ軸２０に伝達される。カウンタ軸２０上における第２ギヤ２２の右方位置には第３ギヤ（ファイナルドライブギヤ）２４が設けられており、この第３ギヤ２４は、ディファレンシャルケース３０に固定された第４ギヤ（ファイナルドリブンギヤ）３２と常時噛み合っている。
【００１８】
ディファレンシャルケース３０の内部には２つのディファレンシャルピニオン３４及び２つのサイドギヤ３６ａ、３６ｂには左右の出力軸４２ａ、４２ｂが固定されている。これら左右の出力軸４２ａ、４２ｂの中心軸は入力軸１０及びカウンタ軸２０の回転軸と平行に配置されており、ディファレンシャルケース３０はこれら左右の出力軸４２ａ、４２ｂの中心軸を回転軸として回転できるように第５ベアリング５５及び第６ベアリング５６により支持されている。また、左右の出力軸４２ａ、４２ｂの端部には図示しない駆動車輪が取り付けられている。
【００１９】
図２に示すように、駆動装置１の駆動装置ケース５は右側ケース５ａと左側ケース５ｂとからなっており、各ケース５ａ、５ｂは、複数の接合ボルトにより接合されるようになっており、右側ケース５ａの右方には電動モータＭが複数のモータ取付ボルトにより取り付けられている。
【００２０】
ここで、図２に示すようにカウンタ軸２０上における第２ギヤ２２の左方位置にはパーキングギヤ２６が固定されているが本発明の内容とは直接関係しないため説明を省略する。
【００２１】
次に、図１、４を参照しつつ本発明の駆動装置１において入力軸１０に作用する力を説明する。この図１は上述したスケルトン図２の駆動装置１の実際の部分断面図である。
【００２２】
まず、図１に示すように入力軸１０の回転動力をカウンタ軸２０に伝達するための第１ギヤ１２は、カウンタ軸２０に付与され第１ギヤ１２と噛み合う第２ギヤ２２と協働するヘリカルギヤで構成される。ヘリカルギヤである第１ギヤ１２は上述した通り互いに軸方向反対にスラスト力が作用する特性を有する。具体的に第１ギヤ１２は、図３に示すように歯すじが捩れており、入力軸１０が回転すると１個１個の歯が第２ギヤ２２の歯と面接触し、入力軸の軸線に対して傾斜する歯面同士が互いに押圧しあうことで噛み合い率を向上させているものであるために回転方向のみならず軸方向に力、すなわちスラスト力が作用する。例えば、入力軸１０が矢印Ｘ方向に回転（モータＭの通常回転方向）した場合には、矢印Ｙ方向にスラスト力が作用する。
【００２３】
次に上記スラスト力をモータハウジング、すなわちモータケース５ａに伝達する手段について説明する。再び図１を参照すれば入力軸１０のモータ側端は第２ベアリング５２で支持されている。この第２ベアリング５２はモータケース５ａと一体に形成されており、モータ出力軸Ｓはベアリング５２のインナーレース５２ｂに接触して回転する。また、入力軸１０はモータ出力軸Ｓとは前者を雄部分、後者を雌部分としたスプライン嵌合で連結される。入力軸１０に作用するスラスト力を第２ベアリング端面５２ａのインナー側の端面に作用（第２ベアリング５２のインナーレース５２ｂに作用）させればモータケース５ａをモータ方向に押さえ付けることができる。すなわち、第２ベアリング端面５２ａのインナー側に作用されたスラスト力は、図示しない第２ベアリング５２のアウターレース５２ｃから第２ベアリング担持部分５ｃを介してモータケース５ａに伝達され、結果、モータケース５ａをモータ方向（図１の右方向）に押さえ付けることとなる。このようなスラスト力を用いた押さえ付けは出力軸１０と一体に付与されたツバ部（ツバ要素）１１により行う。具体的には、図３に示すようなツバ部１１の当接面１１ｂが第２ベアリング端面５２ａのインナー端面に当接するように形成される（図１も参照）。本実施形態においては図３に示すように当接面１１ｂ、特に第２ベアリング端面５２ａに当接する部分に潤滑油が流れる溝１１ａを設けている。
【００２４】
詳細に説明すれば、入力軸１０は潤滑油を通すための貫通穴１０ｂを設けた中空構造をなしている。入力軸１０内には図３の左方向から潤滑油が供給され、モータ出力軸Ｓとの接続部であるスプライン部１０ａに供給される。スプライン部１０ａを通った潤滑油は、ツバ部１１に設けられた溝部１１ａに流入し、入力軸１０の回転遠心力により外部に飛ばされる。これにより、潤滑油がスプライン部の磨耗を防止できると同時にツバ部１１の当接面１１ａとこれに当接する第２ベアリング端面５２ａのインナー側の端面との磨耗を防止することができる。
【００２６】
次に入力軸１０に付与される第１ギヤ１２の配列位置と入力軸１０に作用するラジアル力（入力軸の半径周囲方向に作用する力）との関係について説明する。
図４は駆動装置１内部に配置された各ギヤ１２、２２、２４、３２と、各軸１０、２０、４２に付与された各ベアリング５１〜５６との位置関係を示した模式図である。この図のうち入力軸１０に関して説明すれば、例えば第１ギヤ１２が第１ベアリング５１から距離ｂで第２ベアリング５２から距離ａに位置する場合、第１及び第２ベアリングに作用する第１ギヤでのラジアル力Ｆ１、Ｆ２は、
Ｆ１：Ｆ２ ＝ ｂ：ａ
の関係を有することとなる。
従って、入力軸１０の両端を支持する第１及び第２ベアリング５１、５２へのラジアル力の伝達分配は第１ギヤ１２が近づくほど大きくなり、遠ざかれば遠ざかるほど小さくなる。この関係は、出力軸４２を支持する第５及び第６ベアリング５５、５６についても同様である。但し、カウンタ軸２０を支持する第３及び第４ベアリング５３、５４については逆方向のラジアル力が第２及び第３ギヤ２２、２４から作用するために各ギヤから分配された逆方向のラジアル力がそれぞれのベアリング５３、５４で相殺されて差の分配ラジアル力が作用する。従って、第１及び第２ベアリング５１、５２に注目すれば、本実施形態では第１ギヤ１２が第１ベアリング５１近傍に配置されるためラジアル力の大部分は第１ベアリング５１に分配され、第２ベアリング５２への分配は小さいものとなることが判る。
【００２７】
ここで第１及び第２ベアリング５１、５２に作用する力をラジアル力と上述したスラスト力との相関で考えてみる。第１ベアリング５１には大きなラジアル力が作用するがスラスト力は作用しない。一方、第２ベアリング５２にはスラスト力が全て作用するが小さなラジアル力しか作用しない。概して言えば、ラジアル力は主として第１ベアリング５１が受容し、スラスト力は第２ベアリング５２が受容することとなる。従って、本実施形態の構成を採用すれば、第２ベアリング５２に大きなスラスト力を作用させ、モータケース５ａの膜面振動を防止することができるにもかかわらず、一方、特に第２ベアリング５２に過度な力を作用させず、第１及び第２ベアリング５１、５２に適正に力を分配させることができ、第２ベアリング５２の耐久性向上に伴う大型化、重量増加を回避することができる。
【００２８】
また、本実施形態の構成を採用すれば、第１及び第２ベアリング５１、５２を小型化することができるため、駆動装置１内の各軸間距離を短縮でき、結果、駆動装置１を小型化することができる。また、本実施形態においては、第１及び第２ベアリング５１、５２に作用する力配分を適正化できる。
【００２９】
以上、第１及び第２ベアリング５１、５２に作用する力に主に注目し、モータケースの膜面振動の防止する手段について説明してきたが、駆動装置全体における各ギヤの位置関係に基づいて各ベアリングに作用するラジアル力とスラスト力との関係の適正化することは駆動装置の小型化に重要である。以下、電気自動車用駆動装置において考えられる各ギヤの構成を具体的に検証する。
【００３０】
図５〜７を参照すれば、駆動装置１の考えうる各ギヤ及び軸の構成の模式図である。なお、図５（ａ）においては参照番号を付した要素は番号を付すことを略した他の図でも同様に存在し、参照するものとする。また、図５〜７に示す例では出力軸に作用するスラスト力が出力と反対側の場合を除いている。上述したようにギヤをベアリング近傍に配置すると大きなラジアル力が分配作用し、第６ベアリング５６にスラスト力と大きなラジアル力とが作用する。しかしながら、駆動装置はモータの回転速度を減速しつつ回転動力を増幅させるものであるため、このようなギヤ配置をすれば第６ベアリングに過大な力が作用する。従って、ここでいう各ギヤ及び軸の構成を検討するまでもないため、図５〜７から除いている。
【００３１】
図５（ａ）に示す構成は上述した本発明の実施形態と同様の場合である。この構成の場合、既に説明したようにモータケースの膜振動を防止でき、さらに入力側（モータ側）と逆に出力軸４２が延びているため大きなモータＭを配置するスペースを確保することができる。図５（ｂ）の場合、第１ベアリング５１と第３ベアリング５３とにそれぞれに大きなラジアル力とスラスト力が作用、すなわち作用する負荷が大きいため、第１及び第２ベアリング５１、５３を大型化する必要がある、又は大出力のモータを備えることができない。図５（ｃ）の場合も、同様に第１ベアリング５１への負荷が大きく、大型化を招く。さらにこの場合、出力軸４２がモータ側（図中右方向）に延びているため出力軸４２とモータＭの下部とを所定距離ｄ以上離間させる必要があり、モータＭを大型化（大出力化）することができない。図６（ｄ）の場合、カウンタ軸２０に作用するスラスト力が同方向であり相殺されず第３ベアリング５３への負荷が大きいために第３ベアリング５３の大型化を招く。またこの場合にも図６（ｃ）の場合と同様にモータＭを大出力化できない。図６（ｅ）の場合、力のバランスは良好であるが第２ベアリング５２に大きなラジアル力が印加され、駆動装置の大型化を招くという問題がある。図６（ｆ）の場合にも第２ベアリング５２に大きなラジアル力及びスラスト力が印加され駆動装置の大型化を招くと同時にカウンタ軸２０に作用するスラスト力が相殺されず第４ベアリング５４への負荷が過大になる。図７（ｇ）の場合にも、図６（ｅ）と同様、第２ベアリング５２に大きなラジアル力を受容することになり、大型化、重量増を招くと同時にカウンタ軸２０に作用するスラスト力が相殺されない。さらに、図７（ｈ）の場合も、第２ベアリング５２がスラスト力と大きなラジアル力とを受容することとなり、大型化、重量増を招く。従って、図５〜７に示す構成において好ましい構成は、本発明の実施形態として例示された駆動装置と同様の場合である（ａ）の構成であることが理解されよう。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の駆動装置によれば、入力軸のスラスト力をモータ側方向第２ベアリングに作用させることにより、モータが発生する比較的高周波の振動等により生じるモータケースの膜面振動を防止し、駆動装置外部に伝わる増幅された振動や音を抑制することができる。また、本駆動装置によれば入力軸を支持する第１及び第２ベアリングに適正な力を配分することができるため、力が偏よって作用するベアリングの大型化、重量増加を招くことを防止でき、ひいては駆動装置全体としての小型化、軽量化を達成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の駆動装置の断面図である。
【図２】本発明の駆動装置の構成を示すスケルトン図である。
【図３】本発明の駆動装置の入力軸を示す斜視図である。
【図４】駆動装置内の各ギヤ及び各ベアリングの位置と各ベアリングに作用するラジアル力との関係を示した模式図である。
【図５】駆動装置において考えうる各ギヤ及び軸の構成の模式図である。
【図６】駆動装置において考えうる各ギヤ及び軸の構成の模式図である。
【図７】駆動装置において考えうる各ギヤ及び軸の構成の模式図である。
【符号の説明】
１…駆動装置
５…ケース
１０…入力軸
１２…第１ギヤ
２０…カウンタ軸
２２…第２ギヤ
２４…第３ギヤ
３２…第４ギヤ
４２…出力軸
５１…第１ベアリング
５２…第２ベアリング
５３…第３ベアリング
５４…第４ベアリング
５５…第５ベアリング
５６…第６ベアリング
Ｓ…モータ出力軸
Ｍ…モータ
【図１】
0004060693.tif 000002
【図２】
0004060693.tif 000003
【図３】
0004060693.tif 000004
【図４】
0004060693.tif 000005
【図５】
0004060693.tif 000006
【図６】
0004060693.tif 000007
【図７】
0004060693.tif 000008