電動機用減速機
【課題】高い減速比が得られる構造でありながら、小型化・軽量化を図ることができ、かつ、駆動系損失を効果的に低減できる電動機用減速機の提供。
【解決手段】中空筒状のロータシャフトＬ１を有するモータＭと、ロータシャフトＬ１からの駆動力が入力される減速機構Ｔと、減速機構Ｔで減速された駆動力を左右の車軸Ｌ２，Ｌ３に配分して伝達する差動機構Ｄとを有する電動機用減速機１であって、減速機構Ｔは、２組の遊星歯車機構ＰＧ１，ＰＧ２で構成されており、差動機構Ｄの出力が伝達される車軸Ｌ２は、ロータシャフトＬ１の内側を貫通して設置されている。減速機構Ｔに遊星歯車機構ＰＧ１，ＰＧ２を採用し、モータＭと減速機構Ｔと差動機構Ｄを同軸上に配置して、車軸Ｌ２をロータシャフトＬ１の内側に貫通させたことで、減速機１の外径寸法をコンパクトにでき、小型化・軽量化を図ることができる。
【解決手段】中空筒状のロータシャフトＬ１を有するモータＭと、ロータシャフトＬ１からの駆動力が入力される減速機構Ｔと、減速機構Ｔで減速された駆動力を左右の車軸Ｌ２，Ｌ３に配分して伝達する差動機構Ｄとを有する電動機用減速機１であって、減速機構Ｔは、２組の遊星歯車機構ＰＧ１，ＰＧ２で構成されており、差動機構Ｄの出力が伝達される車軸Ｌ２は、ロータシャフトＬ１の内側を貫通して設置されている。減速機構Ｔに遊星歯車機構ＰＧ１，ＰＧ２を採用し、モータＭと減速機構Ｔと差動機構Ｄを同軸上に配置して、車軸Ｌ２をロータシャフトＬ１の内側に貫通させたことで、減速機１の外径寸法をコンパクトにでき、小型化・軽量化を図ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された電動機の出力を減速して車軸に伝達するための電動機用減速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動機（モータ）を駆動源とした電気自動車（以下「ＥＶ」と記す。）の開発が進められている。ＥＶでは、モータの出力を減速して車軸に伝達する減速機を備えた駆動伝達装置が設けられている。従来の車両に搭載されるこの種の駆動伝達装置として、例えば、特許文献１、２に記載された装置が提案されている。特許文献１に記載された電気自動車用の駆動装置は、モータと、該モータの回転を減速する平行軸式の減速機構と、減速後の回転を左右の駆動軸に配分して伝達するディファレンシャルギヤ（差動機構）とを備えている。そして、モータとディファレンシャルギヤを同軸上に配置し、ディファレンシャルギヤに連結されたドライブシャフトをモータのロータ内に貫通させた構造としている。また、特許文献２に記載された電気自動車用パワートレーンは、モータと該モータの出力を減速するための減速機とを備えており、モータの出力軸と減速機の入力軸とが同一軸線上で駆動結合するように、モータケースと減速機ケースとを合体させた構成としている。
【０００３】
ところで、ＥＶでは、車両の走行性能やエネルギー効率を高める観点から、車両の小型化・軽量化を図ることが重要である。したがって、上記のような減速機を備えた駆動伝達装置に対しても、高い減速比が得られる構造でありながら、可能な限り小型化・軽量化を図ることが求められている。また、車両の外観デザインの自由度を高めるためには、減速機及び駆動伝達装置を出来るだけコンパクトな構成とすることが望ましい。
【０００４】
この点、特許文献１に記載の駆動装置では、平行軸式の減速機構を備えているため、カウンターギヤ及びそれを被うケースの分、外形寸法が大きくなる。そのため、特許文献１に記載の駆動装置をＦＦ車に採用した場合、車両のボンネット高が高くなったり、全長が長くなったりする。したがって、電気自動車（ＥＶ）に特有のボンネットラインの低いデザインやフロントオーバーハングの小さいデザインが取り難くなる。また、特許文献２に記載のパワートレーンでは、ディファレンシャルギヤ（特許文献２では、図示が省略されている。）とモータとが別軸上に配置されているため、減速機の外形寸法、特に高さ寸法が大きくなってしまう。
【０００５】
また、特許文献１に記載の減速機は、平行軸ギヤを採用しているが、平行軸ギヤでは、駆動力を伝達する際、はすば歯車の噛合点にスラスト方向の分力が発生する。ところが、各はすば歯車に作用するスラスト分力がバランスしていないと、このスラスト分力は、ギヤを倒そうとする方向のモーメント荷重として作用する。そのため、当該モーメント荷重によってギヤ噛合点がずれることで、ギヤの耐久強度の低下やギヤノイズの悪化、さらには別部品との干渉を起こすことが懸念される。また、ディファレンシャルケース及び減速機構のケースは、当該モーメント荷重に対する充分な剛性を持たせる必要があり、減速機の大型化、重量増、コスト増の要因となる。
【０００６】
また、上記のスラスト分力によるモーメント荷重がディファレンシャルギヤにも作用するため、ディファレンシャルギヤの側部を支持するベアリング（ディファレンシャルケースの支持ベアリング）には、高い剛性を有するテーパーローラーベアリングが多く採用されている。このテーパーローラーベアリングは、ベアリング容量及び剛性を確保するために、車体への組付時に予め隙間を無くすような予圧（軸方向荷重）をかけて設置されるが、大きなスラスト力が作用した場合や、温度が変化した場合でも十分な剛性を確保できるように、相応の予圧が必要である。そのため、予圧設定用の部品（シム）が別途必要になったり、組立管理工数の増加を招いたりするという問題がある。
【０００７】
また、テーパーローラーベアリングは、原理的に滑りを伴って回転するため、転がりのみで回転するボールベアリングやローラーベアリングと比較して、フリクション損失が大きい。さらに、予圧による荷重やスラスト分力が滑り面に作用することでもフリクション損失が大きくなる傾向にあり、これらは、駆動系損失の要因の１つとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭５０−１０６３２０号公報
【特許文献２】特開平９−４８２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高い減速比が容易に得られる構造でありながら、小型化・軽量化を図ることができ、かつ、駆動系損失を効果的に低減できる電動機用減速機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明にかかる電動機用減速機は、中空筒状の出力軸（Ｌ１）を有する電動機（Ｍ）と、電動機（Ｍ）の出力軸（Ｌ１）からの駆動力が入力される減速機構（Ｔ）と、減速機構（Ｔ）で減速された駆動力を左右の車軸（Ｌ２，Ｌ３）に配分して伝達する差動機構（Ｄ）と、を備え、電動機（Ｍ）と減速機構（Ｔ）と差動機構（Ｄ）とは互いに同軸上に配列されており、減速機構（Ｔ）は、遊星歯車機構（ＰＧ１，ＰＧ２）で構成されており、差動機構（Ｄ）からの出力が伝達される一方の車軸（Ｌ２）は、出力軸（Ｌ１）の内側を貫通して設置されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明にかかる電動機用減速機によれば、電動機と減速機構と差動機構とを互いに同軸上に配列し、差動機構の出力が伝達される車軸を電動機の出力軸の内側に貫通させていることで、減速機の外径寸法をコンパクトにでき、小型化・軽量化を図ることが可能となる。特に、上記のように電動機と減速機構と差動機構とを同軸上に配置したことにより、減速機の高さ寸法又は横幅寸法（軸方向に対する幅寸法）を小さく抑えることができるので、車両のボンネットラインを低くしたりフロントオーバーハングを短くしたりするなど、ＥＶの車両に特有のデザインを取ることが容易に可能となる。それに加えて、本発明では、減速機構に遊星歯車機構を用いているので、高い減速比が得られる構造でありながら、平行軸ギヤからなる減速機構を備えた場合と比べて、減速機の高さ寸法又は横幅寸法が小さくて済むようになる。
【００１２】
また、遊星歯車機構では、動力伝達時のギヤに発生するラジアル荷重及びモーメント荷重が内部でバランスしているため、これらの荷重が遊星歯車機構の外部には殆ど作用しない。したがって、減速機構を支持するベアリングの小型化・簡素化が可能となり、減速機の重量低減が可能となる。また、ベアリングに作用する荷重を少なく抑えることができるので、ベアリングで発生するフリクション損失が低減する。これにより、モータの電力消費量の改善が期待できる。また、差動機構にもラジアル荷重及びモーメント荷重が作用しないため、差動機構の側部を支持するベアリングを、従来の大容量・高価格のテーパーローラーベアリングから、小容量・低価格のボールベアリングに置換することが可能となる。したがって、従来はテーパーローラーベアリングを採用していたことで、駆動系の中でエネルギー損失の割合が高かった差動機構の側部を支持するベアリングのフリクション損失を大幅に低減することが可能となる。
また、テーパーローラーベアリングをボールベアリングに置換することで、ベアリングの組付時に予圧管理を行う必要がなくなるため、予圧設定用の部品及び組立管理工数を削減でき、製品の低コスト化が可能となる。
さらに、ディファレンシャルケースにラジアル荷重及びモーメント荷重が作用しないことより、その分、ディファレンシャルケース及び減速機構のケースの剛性を低く抑えてその薄型化・軽量化を図ることができるので、減速機のさらなる小型化・軽量化が可能となる。
【００１３】
また、上記の電動機用減速機では、減速機構（Ｔ）を構成する遊星歯車機構（ＰＧ１，ＰＧ２）は、電動機（Ｍ）の出力軸（Ｌ１）からの駆動力が入力される第1遊星歯車機構（ＰＧ１）と、第1遊星歯車機構（ＰＧ１）から入力された駆動力を差動機構（Ｄ）に出力する第２遊星歯車機構（ＰＧ２）との２組の遊星歯車機構で構成するとよい。これによれば、２組の遊星歯車機構を用いた効果的な減速が可能となるため、大減速比を成立させることができる。したがって、電動機の出力特性を車両特性に適合させ易くなる。また、出力トルクが低い電動機の使用が許容されるようになるので、電動機の小型化を図ることが可能となる。
【００１４】
また、上記の電動機用減速機では、遊星歯車機構（ＰＧ１，ＰＧ２）は、シングルピニオン型の遊星歯車機構であるとよい。このように、シングルピニオン型の遊星歯車機構を採用することにより、ダブルピニオン型の遊星歯車機構を用いた場合と比較して、噛合効率の向上により、ギヤの伝達効率を高めることが可能となる。また、遊星歯車機構の部品点数を少なく抑えて連結構成の簡素化を図ることができる。
【００１５】
また、上記の電動機用減速機の一実施態様として、電動機（Ｍ）の出力軸（Ｌ１）は、第1遊星歯車機構（ＰＧ１）のサンギヤ（Ｓ１）に連結されており、第１遊星歯車機構（ＰＧ１）のキャリア（Ｃ１）は、第２遊星歯車機構（ＰＧ２）のサンギヤ（Ｓ２）に連結されており、第２遊星歯車機構（ＰＧ２）のキャリア（Ｃ２）は、差動機構（Ｄ）の入力部材（２０）に連結されており、第１遊星歯車機構（ＰＧ１）のリングギヤ（Ｒ１）及び第２遊星歯車機構（ＰＧ２）のリングギヤ（Ｒ２）は、固定側の部材（１０）に固定されているとよい。
【００１６】
上記の連結構成によれば、二組の遊星歯車機構に他の連結構成を採用している場合と比較して、より大きな減速比が得られるようになる。また、電動機の出力軸と遊星歯車機構との連結は、電動機の出力軸と第１遊星歯車機構のサンギヤとの一体化により行えるため、電動機と遊星歯車機構との連結構成の簡素化を図ることができる。さらに、第１、第２遊星歯車機構の外周側に設けたリングギヤを常時固定要素として使用するため、遊星歯車機構を収容するケーシングに対して、遊星歯車機構を容易かつ確実に固定することが可能となる。
【００１７】
また、上記の電動機用減速機では、第２遊星歯車機構（ＰＧ２）のキャリア（Ｃ２）は、差動機構（Ｄ）の入力部材（２０）と一体に構成されているとよい。これによれば、減速機の部品点数を少なく抑えることができ、小型化・軽量化・低コスト化が可能となる。また、第２遊星歯車機構から差動機構への動力伝達効率の向上を図ることができる。
【００１８】
また、上記の電動機用減速機の他の実施態様として、第１遊星歯車機構（ＰＧ１）のピニオンギヤ（Ｐ１）と第２遊星歯車機構（ＰＧ２）のピニオンギヤ（Ｐ２）は、同一のキャリア（Ｃ）に支持されており、電動機（Ｍ）の出力軸（Ｌ１）は、当該キャリア（Ｃ）に連結されており、第２遊星歯車機構（ＰＧ２）のサンギヤ（Ｓ２）は、固定側の部材（１０）に固定されており、第１遊星歯車機構（ＰＧ１）のサンギヤ（Ｓ１）は、差動機構（Ｄ）の入力部材（２０）に連結されているとよい。
【００１９】
上記の構成では、第１、第２遊星歯車機構での噛合は、いずれもサンギヤとピニオンギヤの噛合のみである。したがって、減速機におけるギヤの伝達効率（噛合効率）の向上を図ることができる。また、第１、第２遊星歯車機構にリングギヤを設けずに済むので、その分、減速機の径寸法の小型化、及び部品点数の削減や軽量化を図ることができる。
【００２０】
また、上記の電動機用減速機の他の実施態様として、第１遊星歯車機構（ＰＧ１）のピニオンギヤ（Ｐ１）と第２遊星歯車機構（ＰＧ２）のピニオンギヤ（Ｐ２）は、同一のキャリア（Ｃ）に支持されており、電動機（Ｍ）の出力軸（Ｌ１）は、当該キャリア（Ｃ）に連結されており、第１遊星歯車機構（ＰＧ１）のリングギヤ（Ｒ１）は、固定側の部材（１０）に固定されており、第２遊星歯車機構（ＰＧ２）のリングギヤ（Ｒ２）は、差動機構（Ｄ）の入力部材（２０）に連結されているとよい。
【００２１】
上記の構成では、第１、第２遊星歯車機構での噛合は、いずれもピニオンギヤとリングギヤの噛合のみである。したがって、減速機におけるギヤの伝達効率（噛合効率）の向上を図ることができる。さらに、ピニオンギヤに作用する遠心力とリングギヤの噛合による半径方向の反力とが打ち消しあうので、ピニオンギヤ内部でキャリアに対して相対回転可能に設けられるピニオンベアリングの小型化が可能となる。また、ピニオンギヤに作用する遠心力に対してキャリアの剛性をあまり高くする必要がない。したがって、キャリアの肉厚を薄くできることなどで、減速機構の構成の簡素化や軽量化を図ることができる。
【００２２】
また、上記の電動機用減速機の他の実施態様として、電動機（Ｍ）の出力軸（Ｌ１）は、第２遊星歯車機構（ＰＧ２）のサンギヤ（Ｓ２）に連結されており、第２遊星歯車機構（ＰＧ２）のサンギヤ（Ｓ２）と噛合するピニオンギヤ（Ｐ２）は、第１遊星歯車機構（ＰＧ１）のピニオンギヤ（Ｐ１）と一体に構成されて同一のキャリア（Ｃ）に支持されており、第１遊星歯車機構（ＰＧ１）のピニオンギヤ（Ｐ１）と噛合するリングギヤ（Ｒ１）は、固定側の部材（１０）に固定されており、第２遊星歯車機構（ＰＧ２）のピニオンギヤ（Ｐ２）と噛合するリングギヤ（Ｒ２）は、差動機構（Ｄ）の入力部材（２０）に連結されているとよい。
【００２３】
この構成では、上記他の実施態様と比較して、キャリアの回転数が低くなるので、ピニオンギヤに発生する遠心力が小さくなる。また、ピニオンギヤのギヤ反力は、第２遊星歯車機構のサンギヤとリングギヤとで逆方向に作用するため、互いに打ち消しあう。また、ピニオンギヤでは、遠心力とリングギヤのギヤ反力とが打ち消しあうため、ピニオンギヤを支持するベアリング（ピニオンベアリング）の負荷を軽減できる。また、ピニオンギヤは、モータの出力軸に連結された第２遊星歯車機構のサンギヤに噛合しているので、ピニオンギヤの回転数をモータの回転数（出力軸の回転数）以下に設定することが可能となる。さらに、上記の構成では、第１遊星歯車機構にサンギヤを設けていないため、第１遊星歯車機構のピニオンギヤを内径側に拡大することが可能となる。これにより、レシオ設定の自由度が高くなる。また、減速機構の外径をコンパクトにレイアウトすることが可能となる。
なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態の対応する構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明にかかる電動機用減速機によれば、高い減速比が容易に得られる構造でありながら、小型化・軽量化を図ることができ、かつ、駆動系損失を効果的に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（ａ）は、本発明の第１実施形態にかかる電動機用減速機の構成を示すスケルトン図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す電動機用減速機の速度線図である。
【図２】（ａ）は、本発明の第２実施形態にかかる電動機用減速機の構成を示すスケルトン図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す電動機用減速機の速度線図である。
【図３】（ａ）は、本発明の第３実施形態にかかる電動機用減速機の構成を示すスケルトン図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す電動機用減速機の速度線図である。
【図４】（ａ）は、本発明の第４実施形態にかかる電動機用減速機の構成を示すスケルトン図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す電動機用減速機の速度線図である。
【図５】（ａ）は、本発明の第５実施形態にかかる電動機用減速機の構成を示すスケルトン図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す電動機用減速機の速度線図である。
【図６】（ａ）は、本発明の第６実施形態にかかる電動機用減速機の構成を示すスケルトン図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す電動機用減速機の速度線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態にかかる電動機用減速機（以下、単に「減速機」と記す。）１の構成を示すスケルトン図で、同図（ｂ）は、減速機１の速度線図である。図１（ａ）に示す減速機１は、中空筒状のロータシャフト（出力軸）Ｌ１を有するモータ（電動機）Ｍと、モータＭの回転を減速するための第１、第２遊星歯車機構ＰＧ１，ＰＧ２からなる減速機構Ｔと、減速機構Ｔからの出力を左右の車軸Ｌ２，Ｌ３に配分して伝達するためのディファレンシャル機構（差動機構）Ｄと備えている。そして、これらモータＭと減速機構Ｔとディファレンシャル機構Ｄを同軸上に配置し、ディファレンシャル機構Ｄに連結された一方の車軸Ｌ２が中空筒状のロータシャフトＬ１の内側を貫通して、その先端が図示しない車輪に接続されている。
【００２７】
減速機構Ｔは、互いに同軸上に配置された第１遊星歯車機構ＰＧ１と第２遊星歯車機構ＰＧ２の二組の遊星歯車機構（プラネタリギヤセット）を備えている。モータＭ側に配置された第１遊星歯車機構ＰＧ１は、サンギヤＳ１、キャリアＣ１、リングギヤＲ１を備えており、ディファレンシャル機構Ｄ側に配置された第２遊星歯車機構ＰＧ２は、サンギヤＳ２、キャリアＣ２、リングギヤＲ２を備えている。第１遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤＳ１は、モータＭのロータシャフトＬ１に連結されており、キャリアＣ１は、第２遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤＳ２に連結されている。第２遊星歯車機構ＰＧ２のキャリアＣ２は、ディファレンシャル機構Ｄのギヤケース（入力部材）２０と一体に構成されている。また、第１遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤＲ１と第２遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤＲ２はいずれも、減速機構Ｔを収容している減速機ケース（固定側の部材）１０に固定されている。第１遊星歯車機構ＰＧ１と第２遊星歯車機構ＰＧ２は、いずれもシングルピニオン型の遊星歯車機構である。なお、図１（ａ）に示す符号Ｂ１，Ｂ２は、ロータシャフトＬ１を支持するベアリングであり、符号Ｂ３は、車軸Ｌ２の一端を支持するベアリングであり、符号Ｂ４は、ディファレンシャル機構Ｄの側部を支持するベアリング（ギヤケース２０の支持ベアリング）である。
【００２８】
この減速機１では、図１（ｂ）の速度線図に示すように、第１遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤＲ１が減速機ケース１０に対して固定された状態で、モータＭのロータシャフトＬ１からの出力がサンギヤＳ１に入力される。そして、第１遊星歯車機構ＰＧ１で減速された駆動力がキャリアＣ１から出力され、このキャリアＣ１からの出力が第２遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤＳ２に入力される。そして、第２遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤＲ２が減速機ケース１０に対して固定されているので、第２遊星歯車機構ＰＧ２で減速された駆動力がキャリアＣ２からディファレンシャル機構Ｄに出力されるようになっている。
【００２９】
本実施形態の減速機１では、上記のように、モータＭと減速機構Ｔとディファレンシャル機構Ｄとを同軸上に配置し、ディファレンシャル機構Ｄの出力が伝達される一方の車軸Ｌ２をロータシャフトＬ１の内側に貫通させていることで、減速機１の外径寸法をコンパクトにでき、小型化・軽量化を図ることが可能となる。特に、モータＭと減速機構Ｔとディファレンシャル機構Ｄとを同軸上に配置したことにより、減速機１の高さ寸法又は横幅寸法（軸方向に対する幅寸法）を小さく抑えることができるので、車両のボンネットラインを低くしたりフロントオーバーハングを短くしたりするなど、ＥＶの車両に特有のデザインを取ることが容易に可能となる。
【００３０】
また、第１、第２遊星歯車機構ＰＧ１，ＰＧ２では、動力伝達時の各ギヤに発生するラジアル荷重及びスラスト力により発生するモーメント荷重が内部で相殺されるため、これらの荷重が第１、第２遊星歯車機構ＰＧ１，ＰＧ２の外部には殆ど作用しない。したがって、減速機構Ｔ及びそれに連結された部材を支持するベアリング（ベアリングＢ１〜Ｂ４など）の小型化・簡素化が可能となり、減速機１の小型化・軽量化を図ることが可能となる。また、当該ベアリングに作用する荷重を少なく抑えることができるので、当該ベアリングで発生するフリクション損失が低減する。これにより、モータＭの電力消費量の改善が期待できる。また、ディファレンシャル機構Ｄにもラジアル荷重及びモーメント荷重が作用しないため、ディファレンシャル機構Ｄの側部を支持するベアリングＢ４を、従来の大容量・高価格のテーパーローラーベアリングから、小容量・低価格のボールベアリングに置換することが可能となる。したがって、従来はテーパーローラーベアリングを採用していたことで、駆動系の中でエネルギー損失の割合が高かったベアリングＢ４のフリクション損失を大幅に低減することが可能となる。また、ベアリングＢ４をテーパーローラーベアリングからボールベアリングに置換することで、ベアリングＢ４の組付時に予圧管理を行う必要がなくなるため、予圧設定用の部品（シム）及び組立管理工数を削減でき、製品の低コスト化が可能となる。
【００３１】
さらに、ディファレンシャル機構Ｄのギヤケース２０にもラジアル荷重及びモーメント荷重が殆ど作用しないことで、その分、ギヤケース２０及び減速機ケース１０の剛性が低くて済む。したがって、ギヤケース２０及び減速機ケース１０の薄型化・軽量化を図ることができ、減速機１のさらなる小型化・軽量化が可能となる。
【００３２】
また、この減速機１では、２組の遊星歯車機構ＰＧ１，ＰＧ２を用いた効果的な減速が可能となるため、大減速比を成立させることが可能となる。したがって、電動機Ｍの出力特性を車両特性に適合させ易くなる。また、出力トルクが低い電動機であっても使用できるようになるので、電動機Ｍの小型化・軽量化を図ることが可能となる。
【００３３】
また、遊星歯車機構ＰＧ１，ＰＧ２をシングルピニオン型の遊星歯車機構とすることにより、ダブルピニオン型の遊星歯車機構を用いた場合と比較して、噛合効率の向上により、ギヤの伝達効率を高めることが可能となる。また、遊星歯車機構ＰＧ１，ＰＧ２の部品点数を少なく抑えて構成の簡素化を図ることができる。
【００３４】
また、この減速機１では、２組の遊星歯車機構ＰＧ１，ＰＧ２の具体的な連結構成として、モータＭのロータシャフトＬ１は、第1遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤＳ１に連結されており、第１遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアＣ１は、第２遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤＳ２に連結されており、第２遊星歯車機構ＰＧ２のキャリアＣ２は、ディファレンシャル機構Ｄのギヤケース２０に連結されており、第１遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤＲ１及び第２遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤＲ２は、減速機ケース１０に固定されている。
【００３５】
この連結構成によれば、他の連結構成を採用した場合と比較して、より大きな減速比が得られるようになる。また、モータＭと第１遊星歯車機構ＰＧ１との連結は、モータＭのロータシャフトＬ１と第１遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤＳ１との一体化により行われている。そのため、モータＭと遊星歯車機構ＰＧ１との連結構成の簡素化を図ることができる。さらに、２組の遊星歯車機構ＰＧ１，ＰＧ２の外周側に設置されたリングギヤＲ１，Ｒ２を常時固定要素として使用するようにしたことで、遊星歯車機構ＰＧ１，ＰＧ２を収容する減速機ケース１０に対して、これら遊星歯車機構ＰＧ１，ＰＧ２を容易かつ確実に固定することが可能となる。
【００３６】
また、この減速機１では、ディファレンシャル機構Ｄのギヤケース２０と第２遊星歯車機構ＰＧ２のキャリアＣ２とを同一部品で一体に構成している。これにより、減速機１の部品点数を少なく抑えることができ、小型化・軽量化・低コスト化が可能となる。また、第２遊星歯車機構ＰＧ２からディファレンシャル機構Ｄへの動力伝達効率の向上を図ることができる。
【００３７】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態の説明及び対応する図面においては、第１実施形態と同一又は相当する構成部分には同一の符号を付し、以下ではその部分の詳細な説明は省略する。また、以下で説明する事項以外の事項については、第１実施形態と同じである。これらの点は、他の実施形態についても同様である。
【００３８】
図２（ａ）は、本発明の第２実施形態にかかる減速機１−２の構成を示すスケルトン図であり、同図（ｂ）は、減速機１−２の速度線図である。第２実施形態の減速機１−２が備える減速機構Ｔは、一組の遊星歯車機構ＰＧ２のみで構成されている。遊星歯車機構ＰＧ２は、モータＭのロータシャフトＬ１に連結されたサンギヤＳ２と、減速機ケース１０に対して固定されたリングギヤＲ２と、ディファレンシャル機構Ｄのギヤケース２０と一体に構成されたキャリアＣ２を備えている。これにより、図２（ｂ）の速度線図に示すように、リングギヤＲ２が固定された状態で、モータＭからの駆動力が遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤＳ２に入力され、遊星歯車機構ＰＧ２で減速された回転がキャリアＣ２からディファレンシャル機構Ｄに出力されるようになっている。
【００３９】
本実施形態の減速機１−２は、１組の遊星歯車機構ＰＧ２からなる減速機構Ｔを備えているため、減速機１−２の小型化・軽量化を図ることができる。また、遊星歯車機構が１組であるため、モータＭの駆動力をより高い効率で伝達することが可能となる。しなしながら、その反面、第１実施形態の減速機１と比較して、得られる減速比が小さくなる。そのため、現状では、低速駆動力要求が比較的小さい車両に搭載するのに適しており、例えば、コミューター車両やミニカーのような小型の車両に搭載すると好適である。なお、トルクの大きいモータが使用できる場合（軸方向の寸法に余裕があって長いモータが使える場合や、今後、小型で高トルクの新型モータが開発された場合など）は、トルク不足を補えるので、通常サイズの車両にも搭載が可能となる。
【００４０】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図３（ａ）は、本発明の第３実施形態にかかる減速機１−３の構成を示すスケルトン図で、同図（ｂ）は、減速機１−３の速度線図である。本実施形態の減速機１−３は、第１実施形態の減速機１が備えていた傘歯車を組み合わせてなるディファレンシャル機構Ｄに代えて、遊星歯車機構からなるディファレンシャル機構（以下、「プラネタリデフ」という。）Ｄ´を採用している。プラネタリデフＤ´は、一方の車軸Ｌ２に連結されたサンギヤＳｄと、他方の車軸Ｌ３に連結されたキャリアＣｄと、減速機構Ｔの第２遊星歯車機構ＰＧ２が備えるリングギヤＲ２に連結されたリングギヤＲｄとで構成されている。一方、減速機構Ｔの第２遊星歯車機構ＰＧ２は、第１遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアＣ１が連結されたサンギヤＳ２と、減速機ケース１０に対して固定されたキャリアＣ２と、プラネタリデフＤ´のリングギヤＲｄに連結されたリングギヤＲ２を備えている。
【００４１】
本実施形態の減速機１−３では、ディファレンシャル機構にプラネタリデフＤ´を採用したことで、ディファレンシャル機構の軸方向の寸法を小型化できるので、減速機１−３の軸方向の長さ寸法を小さく抑えることが可能となる。
【００４２】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図４（ａ）は、本発明の第４実施形態にかかる減速機１−４の構成を示すスケルトン図で、同図（ｂ）は、減速機１−４の速度線図である。本実施形態の減速機１−４が備える第１遊星歯車機構ＰＧ１は、ディファレンシャル機構Ｄのギヤケース２０に連結されたサンギヤＳ１と、キャリアＣを介してモータＭのロータシャフトＬ１に連結されたピニオンギヤＰ１とを備えている。また、第２遊星歯車機構ＰＧ２は、減速機ケース１０に固定されたサンギヤＳ２と、第１遊星歯車機構ＰＧ１のピニオンギヤＰ１と一体に構成されたピニオンギヤＰ２とを備えている。ピニオンギヤＰ１とピニオンギヤＰ２は、所定間隔で同軸状に連結されており、互いの径寸法及び歯数が異なっている。これらピニオンギヤＰ１とピニオンギヤＰ２は、いずれもキャリアＣに支持されている。
【００４３】
この減速機１−４では、図４（ｂ）の速度線図に示すように、モータＭのロータシャフトＬ１からの出力がキャリアＣを介して第１遊星歯車機構ＰＧ１のピニオンギヤＰ１と第２遊星歯車機構ＰＧ２のピニオンギヤＰ２とに伝達される。そして、第２遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤＳ２は、減速機ケース１０に対して固定されているので、減速された駆動力が第１遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤＳ１からディファレンシャル機構Ｄのギヤケース２０に対して出力されるようになっている。この場合、図４（ｂ）に示す速度線図のρ１，ρ２について、下記の関係が成り立つ。
ρ１＝Ｚｐ１／Ｚｓ１
ρ２＝Ｚｐ２／Ｚｓ２
ρ２＞ρ１
ここで、
Ｚｓ１：サンギヤＳ１の歯数
Ｚｓ２：サンギヤＳ２の歯数
Ｚｐ１：ピニオンギヤＰ１の歯数
Ｚｐ２：ピニオンギヤＰ２の歯数
【００４４】
本実施形態の減速機１−４では、第１遊星歯車機構ＰＧ１での噛合は、サンギヤＳ１とピニオンギヤＰ１の噛合のみであり、第２遊星歯車機構ＰＧ２での噛合は、サンギヤＳ２とピニオンギヤＰ２の噛合のみである。したがって、ギヤの伝達効率（噛合効率）が良いという利点がある。また、第１、第２遊星歯車機構ＰＧ１，ＰＧ２がリングギヤを有していないことで、その分、減速機１−４の径寸法の小型化、及び部品点数の削減や軽量化を図ることができる。また、後述する第５実施形態と比較して、ピニオンギヤＰ１，Ｐ２の回転数があまり高くならずに済むという利点がある。
【００４５】
〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図５（ａ）は、本発明の第５実施形態にかかる減速機１−５の構成を示すスケルトン図で、同図（ｂ）は、減速機１−５の速度線図である。本実施形態の減速機１−５が備える第１遊星歯車機構ＰＧ１は、減速機ケース１０に対して固定されたリングギヤＲ１と、キャリアＣを介してモータＭのロータシャフトＬ１に連結されたピニオンギヤＰ１とを備えている。また、第２遊星歯車機構ＰＧ２は、ディファレンシャル機構Ｄのギヤケース２０と一体に構成されたリングギヤＲ２と、第１遊星歯車機構ＰＧ１のピニオンギヤＰ１と一体に構成されたピニオンギヤＰ２とを備えている。ピニオンギヤＰ１とピニオンギヤＰ２は、所定間隔で同軸状に連結されており、互いの径寸法及び歯数が異なっている。これらピニオンギヤＰ１とピニオンギヤＰ２は、いずれもキャリアＣに支持されている。
【００４６】
この減速機１−５では、図５（ｂ）の速度線図に示すように、モータＭのロータシャフトＬ１からの出力がキャリアＣを介して第１遊星歯車機構ＰＧ１のピニオンギヤＰ１と第２遊星歯車機構ＰＧ２のピニオンギヤＰ２とに入力される。そして、第２遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤＲ２は、減速機ケース１０に対して固定されているので、減速された駆動力が第２遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤＲ２からディファレンシャル機構Ｄのギヤケース２０に対して出力されるようになっている。この場合、図５（ｂ）に示す速度線図のρ３，ρ４について、下記の関係が成り立つ。
ρ３＝Ｚｐ２／Ｚｒ２
ρ４＝Ｚｐ１／Ｚｒ１
ρ４＞ρ３
ただし、
Ｚｒ１：リングギヤＲ１の歯数
Ｚｒ２：リングギヤＲ２の歯数
Ｚｐ１：ピニオンギヤＰ１の歯数
Ｚｐ２：ピニオンギヤＰ２の歯数
【００４７】
本実施形態の減速機１−５では、第１遊星歯車機構ＰＧ１での噛合は、ピニオンギヤＰ１とリングギヤＲ１の噛合のみであり、第２遊星歯車機構ＰＧ２での噛合は、ピニオンギヤＰ２とリングギヤＲ２の噛合のみである。したがって、第４実施形態と同様、ギヤの伝達効率（噛合効率）が良いという利点がある。さらに、ピニオンギヤＰ１、Ｐ２に作用する遠心力とリングギヤＲ１、Ｒ２の噛合による半径方向の反力とが打ち消しあうので、ピニオンギヤＰ１、Ｐ２の内部でキャリアＣに対して相対回転可能に設けられるピニオンベアリング（図示せず）の小型化が可能となる。また、ピニオンギヤＰ１、Ｐ２に作用する遠心力に対して、キャリアＣの剛性をあまり高くする必要がない。したがって、キャリアＣの肉厚を薄くできることなどで、減速機構Ｔの構成の簡素化や軽量化を図ることができる。
【００４８】
〔第６実施形態〕
次に、本発明の第６実施形態について説明する。図６（ａ）は、本発明の第６実施形態にかかる減速機１−６の構成を示すスケルトン図で、同図（ｂ）は、減速機１−６の速度線図である。本実施形態の減速機１−６が備える第１遊星歯車機構ＰＧ１は、減速機ケース１０に対して固定されたリングギヤＲ１と、リングギヤＲ１に噛合するピニオンギヤＰ１とを備えている。また、第２遊星歯車機構ＰＧ２は、ディファレンシャル機構Ｄのギヤケース２０と一体に構成されたリングギヤＲ２と、第１遊星歯車機構ＰＧ１のピニオンギヤＰ１と一体に構成されたピニオンギヤＰ２と、モータＭのロータシャフトＬ１に連結されたサンギヤＳ２とを備えている。ピニオンギヤＰ１とピニオンギヤＰ２は、所定間隔で同軸状に連結されており、互いの径寸法及び歯数が異なっている。これらピニオンギヤＰ１とピニオンギヤＰ２は、いずれもキャリアＣに支持されている。
【００４９】
この減速機１−６では、図６（ｂ）の速度線図に示すように、モータＭのロータシャフトＬ１からの出力がサンギヤＳ２に入力される。そして、第１遊星歯車機構ＰＧ１のピニオンギヤＰ１と第２遊星歯車機構ＰＧ２のピニオンギヤＰ２とが一体に構成されており、かつ、第１遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤＲ１が減速機ケース１０に対して固定されているので、減速された駆動力が第２遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤＲ２からディファレンシャル機構Ｄのギヤケース２０に対して出力されるようになっている。この場合、図６（ｂ）に示す速度線図のρ２，ρ３，ρ４について、下記の関係が成り立つ。
ρ２＝Ｚｐ２／Ｚｓ２
ρ３＝Ｚｐ２／Ｚｒ２
ρ４＝Ｚｐ１／Ｚｒ１
ρ４＞ρ３
ただし、
Ｚｓ２：サンギヤＳ２の歯数
Ｚｒ１：リングギヤＲ１の歯数
Ｚｒ２：リングギヤＲ２の歯数
Ｚｐ１：ピニオンギヤＰ１の歯数
Ｚｐ２：ピニオンギヤＰ２の歯数
【００５０】
本実施形態の減速機１−６では、第４、第５実施形態の減速機１−４，１−５に比べてより大減速が可能である。第４実施形態の減速機１−４は、キャリアＣの回転数が高く、ピニオンギヤＰ１，Ｐ２に発生する遠心力が大きくなる。また、ピニオンギヤＰ１，Ｐ２のギヤ反力と遠心力とが同一方向に作用するため、ピニオンギヤＰ１，Ｐ２を支持するベアリング（ピニオンベアリング）に過大な負荷が掛かるおそれがある。これに対して、本実施形態の減速機１−６では、キャリアＣの回転数が低く、ピニオンギヤＰ１，Ｐ２に発生する遠心力は小さくなる。また、ピニオンギヤＰ２のギヤ反力は、サンギヤＳ２とリングギヤＲ２とで逆方向に作用するため、打ち消しあう。また、ピニオンギヤＰ１,Ｐ２では、遠心力とリングギヤＲ１，Ｒ２のギヤ反力とが打ち消しあうため、ピニオンギヤＰ１，Ｐ２を支持するベアリング（ピニオンベアリング）の負荷を軽減することができる。
【００５１】
また、第５実施形態の減速機１−５では、ピニオンギヤＰ１，Ｐ２の回転数がモータＭの回転数（ロータシャフトＬ１の回転数）よりも増加する。これに対して、本実施形態の減速機１−６では、ピニオンギヤＰ１，Ｐ２の回転数をロータシャフトＬ１の回転数以下に設定することが可能である。さらに、本実施形態の減速機１−６では、第１遊星歯車機構ＰＧ１にサンギヤを設けていないため、ピニオンギヤＰ１の径をロータシャフトＬの外径の位置まで大きくできる。したがって、レシオ設定の自由度が高くなる。また、減速機１−６の外径をコンパクトにレイアウトすることが可能となる。
【００５２】
本実施形態の減速機１−６のレシオ、及びモータＭの出力軸Ｌ１に対するピニオンギヤＰ１，Ｐ２の回転数比の計算例を示す。ここでは、レシオＮＬ＝（ρ２＋ρ４）／（ρ４−ρ３）である。したがって、ρ４≒ρ３で大減速が可能となる。また、モータＭの出力軸Ｌ１に対するピニオンギヤＰ１，Ｐ２の回転数比ＮＰ＝１／（ρ２＋ρ４）である。したがって、（ρ２＋ρ４）＞１に設定すれば、ピニオンギヤＰ１，Ｐ２の回転数をモータＭの出力軸Ｌ１の回転数以下よりも小さくすることが可能となる。
【００５３】
上記の関係を具体的な数値で例示する。Ｚｓ２＝３５，Ｚｒ２＝９７，Ｚｒ１＝１１１，Ｚｐ２＝３１，Ｚｐ１＝４５とすると、ρ２＝０．８８６，ρ３＝０．３２０，ρ４＝０．４０５である。よって、レシオＮＬ＝１５．０４５となるので、大きな減速比を取ることが可能となる。また、回転数比ＮＰ＝０．７７５（＜１）となる。したがって、ピニオンギヤＰ１，Ｐ２の回転数をモータの出力軸Ｌ１の回転数よりも低く抑えることが可能となる。
【００５４】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、上記各実施形態に示した本発明にかかる電動機用減速機１〜１−５を搭載する車両は、駆動源としてモータのみを備えたＥＶには限らず、それ以外にも、例えば、モーターアシスト式の四輪駆動システム（前輪をエンジンで駆動し、後輪をモータで補助的に駆動する四輪駆動システム）を備えた車両などにも適用が可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１〜１−６ 減速機（電動機用減速機）
１０ 減速機ケース（固定側の部材）
２０ ギヤケース（入力部材）
Ｂ１〜Ｂ４ ベアリング
Ｃ１，Ｃ２ キャリア
Ｄ ディファレンシャル機構（差動機構）
Ｄ´ ディファレンシャル機構（プラネタリデフ）
Ｌ１ ロータシャフト（出力軸）
Ｌ２，Ｌ３ 車軸
Ｍ モータ（電動機）
Ｐ１，Ｐ２ ピニオンギヤ
ＰＧ１ 第１遊星歯車機構
ＰＧ２ 第２遊星歯車機構
Ｒ１，Ｒ２ リングギヤ
Ｓ１，Ｓ２ サンギヤ
Ｔ 減速機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された電動機の出力を減速して車軸に伝達するための電動機用減速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動機（モータ）を駆動源とした電気自動車（以下「ＥＶ」と記す。）の開発が進められている。ＥＶでは、モータの出力を減速して車軸に伝達する減速機を備えた駆動伝達装置が設けられている。従来の車両に搭載されるこの種の駆動伝達装置として、例えば、特許文献１、２に記載された装置が提案されている。特許文献１に記載された電気自動車用の駆動装置は、モータと、該モータの回転を減速する平行軸式の減速機構と、減速後の回転を左右の駆動軸に配分して伝達するディファレンシャルギヤ（差動機構）とを備えている。そして、モータとディファレンシャルギヤを同軸上に配置し、ディファレンシャルギヤに連結されたドライブシャフトをモータのロータ内に貫通させた構造としている。また、特許文献２に記載された電気自動車用パワートレーンは、モータと該モータの出力を減速するための減速機とを備えており、モータの出力軸と減速機の入力軸とが同一軸線上で駆動結合するように、モータケースと減速機ケースとを合体させた構成としている。
【０００３】
ところで、ＥＶでは、車両の走行性能やエネルギー効率を高める観点から、車両の小型化・軽量化を図ることが重要である。したがって、上記のような減速機を備えた駆動伝達装置に対しても、高い減速比が得られる構造でありながら、可能な限り小型化・軽量化を図ることが求められている。また、車両の外観デザインの自由度を高めるためには、減速機及び駆動伝達装置を出来るだけコンパクトな構成とすることが望ましい。
【０００４】
この点、特許文献１に記載の駆動装置では、平行軸式の減速機構を備えているため、カウンターギヤ及びそれを被うケースの分、外形寸法が大きくなる。そのため、特許文献１に記載の駆動装置をＦＦ車に採用した場合、車両のボンネット高が高くなったり、全長が長くなったりする。したがって、電気自動車（ＥＶ）に特有のボンネットラインの低いデザインやフロントオーバーハングの小さいデザインが取り難くなる。また、特許文献２に記載のパワートレーンでは、ディファレンシャルギヤ（特許文献２では、図示が省略されている。）とモータとが別軸上に配置されているため、減速機の外形寸法、特に高さ寸法が大きくなってしまう。
【０００５】
また、特許文献１に記載の減速機は、平行軸ギヤを採用しているが、平行軸ギヤでは、駆動力を伝達する際、はすば歯車の噛合点にスラスト方向の分力が発生する。ところが、各はすば歯車に作用するスラスト分力がバランスしていないと、このスラスト分力は、ギヤを倒そうとする方向のモーメント荷重として作用する。そのため、当該モーメント荷重によってギヤ噛合点がずれることで、ギヤの耐久強度の低下やギヤノイズの悪化、さらには別部品との干渉を起こすことが懸念される。また、ディファレンシャルケース及び減速機構のケースは、当該モーメント荷重に対する充分な剛性を持たせる必要があり、減速機の大型化、重量増、コスト増の要因となる。
【０００６】
また、上記のスラスト分力によるモーメント荷重がディファレンシャルギヤにも作用するため、ディファレンシャルギヤの側部を支持するベアリング（ディファレンシャルケースの支持ベアリング）には、高い剛性を有するテーパーローラーベアリングが多く採用されている。このテーパーローラーベアリングは、ベアリング容量及び剛性を確保するために、車体への組付時に予め隙間を無くすような予圧（軸方向荷重）をかけて設置されるが、大きなスラスト力が作用した場合や、温度が変化した場合でも十分な剛性を確保できるように、相応の予圧が必要である。そのため、予圧設定用の部品（シム）が別途必要になったり、組立管理工数の増加を招いたりするという問題がある。
【０００７】
また、テーパーローラーベアリングは、原理的に滑りを伴って回転するため、転がりのみで回転するボールベアリングやローラーベアリングと比較して、フリクション損失が大きい。さらに、予圧による荷重やスラスト分力が滑り面に作用することでもフリクション損失が大きくなる傾向にあり、これらは、駆動系損失の要因の１つとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭５０−１０６３２０号公報
【特許文献２】特開平９−４８２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高い減速比が容易に得られる構造でありながら、小型化・軽量化を図ることができ、かつ、駆動系損失を効果的に低減できる電動機用減速機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明にかかる電動機用減速機は、中空筒状の出力軸（Ｌ１）を有する電動機（Ｍ）と、電動機（Ｍ）の出力軸（Ｌ１）からの駆動力が入力される減速機構（Ｔ）と、減速機構（Ｔ）で減速された駆動力を左右の車軸（Ｌ２，Ｌ３）に配分して伝達する差動機構（Ｄ）と、を備え、電動機（Ｍ）と減速機構（Ｔ）と差動機構（Ｄ）とは互いに同軸上に配列されており、減速機構（Ｔ）は、遊星歯車機構（ＰＧ１，ＰＧ２）で構成されており、差動機構（Ｄ）からの出力が伝達される一方の車軸（Ｌ２）は、出力軸（Ｌ１）の内側を貫通して設置されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明にかかる電動機用減速機によれば、電動機と減速機構と差動機構とを互いに同軸上に配列し、差動機構の出力が伝達される車軸を電動機の出力軸の内側に貫通させていることで、減速機の外径寸法をコンパクトにでき、小型化・軽量化を図ることが可能となる。特に、上記のように電動機と減速機構と差動機構とを同軸上に配置したことにより、減速機の高さ寸法又は横幅寸法（軸方向に対する幅寸法）を小さく抑えることができるので、車両のボンネットラインを低くしたりフロントオーバーハングを短くしたりするなど、ＥＶの車両に特有のデザインを取ることが容易に可能となる。それに加えて、本発明では、減速機構に遊星歯車機構を用いているので、高い減速比が得られる構造でありながら、平行軸ギヤからなる減速機構を備えた場合と比べて、減速機の高さ寸法又は横幅寸法が小さくて済むようになる。
【００１２】
また、遊星歯車機構では、動力伝達時のギヤに発生するラジアル荷重及びモーメント荷重が内部でバランスしているため、これらの荷重が遊星歯車機構の外部には殆ど作用しない。したがって、減速機構を支持するベアリングの小型化・簡素化が可能となり、減速機の重量低減が可能となる。また、ベアリングに作用する荷重を少なく抑えることができるので、ベアリングで発生するフリクション損失が低減する。これにより、モータの電力消費量の改善が期待できる。また、差動機構にもラジアル荷重及びモーメント荷重が作用しないため、差動機構の側部を支持するベアリングを、従来の大容量・高価格のテーパーローラーベアリングから、小容量・低価格のボールベアリングに置換することが可能となる。したがって、従来はテーパーローラーベアリングを採用していたことで、駆動系の中でエネルギー損失の割合が高かった差動機構の側部を支持するベアリングのフリクション損失を大幅に低減することが可能となる。
また、テーパーローラーベアリングをボールベアリングに置換することで、ベアリングの組付時に予圧管理を行う必要がなくなるため、予圧設定用の部品及び組立管理工数を削減でき、製品の低コスト化が可能となる。
さらに、ディファレンシャルケースにラジアル荷重及びモーメント荷重が作用しないことより、その分、ディファレンシャルケース及び減速機構のケースの剛性を低く抑えてその薄型化・軽量化を図ることができるので、減速機のさらなる小型化・軽量化が可能となる。
【００１３】
また、上記の電動機用減速機では、減速機構（Ｔ）を構成する遊星歯車機構（ＰＧ１，ＰＧ２）は、電動機（Ｍ）の出力軸（Ｌ１）からの駆動力が入力される第1遊星歯車機構（ＰＧ１）と、第1遊星歯車機構（ＰＧ１）から入力された駆動力を差動機構（Ｄ）に出力する第２遊星歯車機構（ＰＧ２）との２組の遊星歯車機構で構成するとよい。これによれば、２組の遊星歯車機構を用いた効果的な減速が可能となるため、大減速比を成立させることができる。したがって、電動機の出力特性を車両特性に適合させ易くなる。また、出力トルクが低い電動機の使用が許容されるようになるので、電動機の小型化を図ることが可能となる。
【００１４】
また、上記の電動機用減速機では、遊星歯車機構（ＰＧ１，ＰＧ２）は、シングルピニオン型の遊星歯車機構であるとよい。このように、シングルピニオン型の遊星歯車機構を採用することにより、ダブルピニオン型の遊星歯車機構を用いた場合と比較して、噛合効率の向上により、ギヤの伝達効率を高めることが可能となる。また、遊星歯車機構の部品点数を少なく抑えて連結構成の簡素化を図ることができる。
【００１５】
また、上記の電動機用減速機の一実施態様として、電動機（Ｍ）の出力軸（Ｌ１）は、第1遊星歯車機構（ＰＧ１）のサンギヤ（Ｓ１）に連結されており、第１遊星歯車機構（ＰＧ１）のキャリア（Ｃ１）は、第２遊星歯車機構（ＰＧ２）のサンギヤ（Ｓ２）に連結されており、第２遊星歯車機構（ＰＧ２）のキャリア（Ｃ２）は、差動機構（Ｄ）の入力部材（２０）に連結されており、第１遊星歯車機構（ＰＧ１）のリングギヤ（Ｒ１）及び第２遊星歯車機構（ＰＧ２）のリングギヤ（Ｒ２）は、固定側の部材（１０）に固定されているとよい。
【００１６】
上記の連結構成によれば、二組の遊星歯車機構に他の連結構成を採用している場合と比較して、より大きな減速比が得られるようになる。また、電動機の出力軸と遊星歯車機構との連結は、電動機の出力軸と第１遊星歯車機構のサンギヤとの一体化により行えるため、電動機と遊星歯車機構との連結構成の簡素化を図ることができる。さらに、第１、第２遊星歯車機構の外周側に設けたリングギヤを常時固定要素として使用するため、遊星歯車機構を収容するケーシングに対して、遊星歯車機構を容易かつ確実に固定することが可能となる。
【００１７】
また、上記の電動機用減速機では、第２遊星歯車機構（ＰＧ２）のキャリア（Ｃ２）は、差動機構（Ｄ）の入力部材（２０）と一体に構成されているとよい。これによれば、減速機の部品点数を少なく抑えることができ、小型化・軽量化・低コスト化が可能となる。また、第２遊星歯車機構から差動機構への動力伝達効率の向上を図ることができる。
【００１８】
また、上記の電動機用減速機の他の実施態様として、第１遊星歯車機構（ＰＧ１）のピニオンギヤ（Ｐ１）と第２遊星歯車機構（ＰＧ２）のピニオンギヤ（Ｐ２）は、同一のキャリア（Ｃ）に支持されており、電動機（Ｍ）の出力軸（Ｌ１）は、当該キャリア（Ｃ）に連結されており、第２遊星歯車機構（ＰＧ２）のサンギヤ（Ｓ２）は、固定側の部材（１０）に固定されており、第１遊星歯車機構（ＰＧ１）のサンギヤ（Ｓ１）は、差動機構（Ｄ）の入力部材（２０）に連結されているとよい。
【００１９】
上記の構成では、第１、第２遊星歯車機構での噛合は、いずれもサンギヤとピニオンギヤの噛合のみである。したがって、減速機におけるギヤの伝達効率（噛合効率）の向上を図ることができる。また、第１、第２遊星歯車機構にリングギヤを設けずに済むので、その分、減速機の径寸法の小型化、及び部品点数の削減や軽量化を図ることができる。
【００２０】
また、上記の電動機用減速機の他の実施態様として、第１遊星歯車機構（ＰＧ１）のピニオンギヤ（Ｐ１）と第２遊星歯車機構（ＰＧ２）のピニオンギヤ（Ｐ２）は、同一のキャリア（Ｃ）に支持されており、電動機（Ｍ）の出力軸（Ｌ１）は、当該キャリア（Ｃ）に連結されており、第１遊星歯車機構（ＰＧ１）のリングギヤ（Ｒ１）は、固定側の部材（１０）に固定されており、第２遊星歯車機構（ＰＧ２）のリングギヤ（Ｒ２）は、差動機構（Ｄ）の入力部材（２０）に連結されているとよい。
【００２１】
上記の構成では、第１、第２遊星歯車機構での噛合は、いずれもピニオンギヤとリングギヤの噛合のみである。したがって、減速機におけるギヤの伝達効率（噛合効率）の向上を図ることができる。さらに、ピニオンギヤに作用する遠心力とリングギヤの噛合による半径方向の反力とが打ち消しあうので、ピニオンギヤ内部でキャリアに対して相対回転可能に設けられるピニオンベアリングの小型化が可能となる。また、ピニオンギヤに作用する遠心力に対してキャリアの剛性をあまり高くする必要がない。したがって、キャリアの肉厚を薄くできることなどで、減速機構の構成の簡素化や軽量化を図ることができる。
【００２２】
また、上記の電動機用減速機の他の実施態様として、電動機（Ｍ）の出力軸（Ｌ１）は、第２遊星歯車機構（ＰＧ２）のサンギヤ（Ｓ２）に連結されており、第２遊星歯車機構（ＰＧ２）のサンギヤ（Ｓ２）と噛合するピニオンギヤ（Ｐ２）は、第１遊星歯車機構（ＰＧ１）のピニオンギヤ（Ｐ１）と一体に構成されて同一のキャリア（Ｃ）に支持されており、第１遊星歯車機構（ＰＧ１）のピニオンギヤ（Ｐ１）と噛合するリングギヤ（Ｒ１）は、固定側の部材（１０）に固定されており、第２遊星歯車機構（ＰＧ２）のピニオンギヤ（Ｐ２）と噛合するリングギヤ（Ｒ２）は、差動機構（Ｄ）の入力部材（２０）に連結されているとよい。
【００２３】
この構成では、上記他の実施態様と比較して、キャリアの回転数が低くなるので、ピニオンギヤに発生する遠心力が小さくなる。また、ピニオンギヤのギヤ反力は、第２遊星歯車機構のサンギヤとリングギヤとで逆方向に作用するため、互いに打ち消しあう。また、ピニオンギヤでは、遠心力とリングギヤのギヤ反力とが打ち消しあうため、ピニオンギヤを支持するベアリング（ピニオンベアリング）の負荷を軽減できる。また、ピニオンギヤは、モータの出力軸に連結された第２遊星歯車機構のサンギヤに噛合しているので、ピニオンギヤの回転数をモータの回転数（出力軸の回転数）以下に設定することが可能となる。さらに、上記の構成では、第１遊星歯車機構にサンギヤを設けていないため、第１遊星歯車機構のピニオンギヤを内径側に拡大することが可能となる。これにより、レシオ設定の自由度が高くなる。また、減速機構の外径をコンパクトにレイアウトすることが可能となる。
なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態の対応する構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明にかかる電動機用減速機によれば、高い減速比が容易に得られる構造でありながら、小型化・軽量化を図ることができ、かつ、駆動系損失を効果的に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（ａ）は、本発明の第１実施形態にかかる電動機用減速機の構成を示すスケルトン図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す電動機用減速機の速度線図である。
【図２】（ａ）は、本発明の第２実施形態にかかる電動機用減速機の構成を示すスケルトン図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す電動機用減速機の速度線図である。
【図３】（ａ）は、本発明の第３実施形態にかかる電動機用減速機の構成を示すスケルトン図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す電動機用減速機の速度線図である。
【図４】（ａ）は、本発明の第４実施形態にかかる電動機用減速機の構成を示すスケルトン図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す電動機用減速機の速度線図である。
【図５】（ａ）は、本発明の第５実施形態にかかる電動機用減速機の構成を示すスケルトン図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す電動機用減速機の速度線図である。
【図６】（ａ）は、本発明の第６実施形態にかかる電動機用減速機の構成を示すスケルトン図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す電動機用減速機の速度線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態にかかる電動機用減速機（以下、単に「減速機」と記す。）１の構成を示すスケルトン図で、同図（ｂ）は、減速機１の速度線図である。図１（ａ）に示す減速機１は、中空筒状のロータシャフト（出力軸）Ｌ１を有するモータ（電動機）Ｍと、モータＭの回転を減速するための第１、第２遊星歯車機構ＰＧ１，ＰＧ２からなる減速機構Ｔと、減速機構Ｔからの出力を左右の車軸Ｌ２，Ｌ３に配分して伝達するためのディファレンシャル機構（差動機構）Ｄと備えている。そして、これらモータＭと減速機構Ｔとディファレンシャル機構Ｄを同軸上に配置し、ディファレンシャル機構Ｄに連結された一方の車軸Ｌ２が中空筒状のロータシャフトＬ１の内側を貫通して、その先端が図示しない車輪に接続されている。
【００２７】
減速機構Ｔは、互いに同軸上に配置された第１遊星歯車機構ＰＧ１と第２遊星歯車機構ＰＧ２の二組の遊星歯車機構（プラネタリギヤセット）を備えている。モータＭ側に配置された第１遊星歯車機構ＰＧ１は、サンギヤＳ１、キャリアＣ１、リングギヤＲ１を備えており、ディファレンシャル機構Ｄ側に配置された第２遊星歯車機構ＰＧ２は、サンギヤＳ２、キャリアＣ２、リングギヤＲ２を備えている。第１遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤＳ１は、モータＭのロータシャフトＬ１に連結されており、キャリアＣ１は、第２遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤＳ２に連結されている。第２遊星歯車機構ＰＧ２のキャリアＣ２は、ディファレンシャル機構Ｄのギヤケース（入力部材）２０と一体に構成されている。また、第１遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤＲ１と第２遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤＲ２はいずれも、減速機構Ｔを収容している減速機ケース（固定側の部材）１０に固定されている。第１遊星歯車機構ＰＧ１と第２遊星歯車機構ＰＧ２は、いずれもシングルピニオン型の遊星歯車機構である。なお、図１（ａ）に示す符号Ｂ１，Ｂ２は、ロータシャフトＬ１を支持するベアリングであり、符号Ｂ３は、車軸Ｌ２の一端を支持するベアリングであり、符号Ｂ４は、ディファレンシャル機構Ｄの側部を支持するベアリング（ギヤケース２０の支持ベアリング）である。
【００２８】
この減速機１では、図１（ｂ）の速度線図に示すように、第１遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤＲ１が減速機ケース１０に対して固定された状態で、モータＭのロータシャフトＬ１からの出力がサンギヤＳ１に入力される。そして、第１遊星歯車機構ＰＧ１で減速された駆動力がキャリアＣ１から出力され、このキャリアＣ１からの出力が第２遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤＳ２に入力される。そして、第２遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤＲ２が減速機ケース１０に対して固定されているので、第２遊星歯車機構ＰＧ２で減速された駆動力がキャリアＣ２からディファレンシャル機構Ｄに出力されるようになっている。
【００２９】
本実施形態の減速機１では、上記のように、モータＭと減速機構Ｔとディファレンシャル機構Ｄとを同軸上に配置し、ディファレンシャル機構Ｄの出力が伝達される一方の車軸Ｌ２をロータシャフトＬ１の内側に貫通させていることで、減速機１の外径寸法をコンパクトにでき、小型化・軽量化を図ることが可能となる。特に、モータＭと減速機構Ｔとディファレンシャル機構Ｄとを同軸上に配置したことにより、減速機１の高さ寸法又は横幅寸法（軸方向に対する幅寸法）を小さく抑えることができるので、車両のボンネットラインを低くしたりフロントオーバーハングを短くしたりするなど、ＥＶの車両に特有のデザインを取ることが容易に可能となる。
【００３０】
また、第１、第２遊星歯車機構ＰＧ１，ＰＧ２では、動力伝達時の各ギヤに発生するラジアル荷重及びスラスト力により発生するモーメント荷重が内部で相殺されるため、これらの荷重が第１、第２遊星歯車機構ＰＧ１，ＰＧ２の外部には殆ど作用しない。したがって、減速機構Ｔ及びそれに連結された部材を支持するベアリング（ベアリングＢ１〜Ｂ４など）の小型化・簡素化が可能となり、減速機１の小型化・軽量化を図ることが可能となる。また、当該ベアリングに作用する荷重を少なく抑えることができるので、当該ベアリングで発生するフリクション損失が低減する。これにより、モータＭの電力消費量の改善が期待できる。また、ディファレンシャル機構Ｄにもラジアル荷重及びモーメント荷重が作用しないため、ディファレンシャル機構Ｄの側部を支持するベアリングＢ４を、従来の大容量・高価格のテーパーローラーベアリングから、小容量・低価格のボールベアリングに置換することが可能となる。したがって、従来はテーパーローラーベアリングを採用していたことで、駆動系の中でエネルギー損失の割合が高かったベアリングＢ４のフリクション損失を大幅に低減することが可能となる。また、ベアリングＢ４をテーパーローラーベアリングからボールベアリングに置換することで、ベアリングＢ４の組付時に予圧管理を行う必要がなくなるため、予圧設定用の部品（シム）及び組立管理工数を削減でき、製品の低コスト化が可能となる。
【００３１】
さらに、ディファレンシャル機構Ｄのギヤケース２０にもラジアル荷重及びモーメント荷重が殆ど作用しないことで、その分、ギヤケース２０及び減速機ケース１０の剛性が低くて済む。したがって、ギヤケース２０及び減速機ケース１０の薄型化・軽量化を図ることができ、減速機１のさらなる小型化・軽量化が可能となる。
【００３２】
また、この減速機１では、２組の遊星歯車機構ＰＧ１，ＰＧ２を用いた効果的な減速が可能となるため、大減速比を成立させることが可能となる。したがって、電動機Ｍの出力特性を車両特性に適合させ易くなる。また、出力トルクが低い電動機であっても使用できるようになるので、電動機Ｍの小型化・軽量化を図ることが可能となる。
【００３３】
また、遊星歯車機構ＰＧ１，ＰＧ２をシングルピニオン型の遊星歯車機構とすることにより、ダブルピニオン型の遊星歯車機構を用いた場合と比較して、噛合効率の向上により、ギヤの伝達効率を高めることが可能となる。また、遊星歯車機構ＰＧ１，ＰＧ２の部品点数を少なく抑えて構成の簡素化を図ることができる。
【００３４】
また、この減速機１では、２組の遊星歯車機構ＰＧ１，ＰＧ２の具体的な連結構成として、モータＭのロータシャフトＬ１は、第1遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤＳ１に連結されており、第１遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアＣ１は、第２遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤＳ２に連結されており、第２遊星歯車機構ＰＧ２のキャリアＣ２は、ディファレンシャル機構Ｄのギヤケース２０に連結されており、第１遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤＲ１及び第２遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤＲ２は、減速機ケース１０に固定されている。
【００３５】
この連結構成によれば、他の連結構成を採用した場合と比較して、より大きな減速比が得られるようになる。また、モータＭと第１遊星歯車機構ＰＧ１との連結は、モータＭのロータシャフトＬ１と第１遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤＳ１との一体化により行われている。そのため、モータＭと遊星歯車機構ＰＧ１との連結構成の簡素化を図ることができる。さらに、２組の遊星歯車機構ＰＧ１，ＰＧ２の外周側に設置されたリングギヤＲ１，Ｒ２を常時固定要素として使用するようにしたことで、遊星歯車機構ＰＧ１，ＰＧ２を収容する減速機ケース１０に対して、これら遊星歯車機構ＰＧ１，ＰＧ２を容易かつ確実に固定することが可能となる。
【００３６】
また、この減速機１では、ディファレンシャル機構Ｄのギヤケース２０と第２遊星歯車機構ＰＧ２のキャリアＣ２とを同一部品で一体に構成している。これにより、減速機１の部品点数を少なく抑えることができ、小型化・軽量化・低コスト化が可能となる。また、第２遊星歯車機構ＰＧ２からディファレンシャル機構Ｄへの動力伝達効率の向上を図ることができる。
【００３７】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態の説明及び対応する図面においては、第１実施形態と同一又は相当する構成部分には同一の符号を付し、以下ではその部分の詳細な説明は省略する。また、以下で説明する事項以外の事項については、第１実施形態と同じである。これらの点は、他の実施形態についても同様である。
【００３８】
図２（ａ）は、本発明の第２実施形態にかかる減速機１−２の構成を示すスケルトン図であり、同図（ｂ）は、減速機１−２の速度線図である。第２実施形態の減速機１−２が備える減速機構Ｔは、一組の遊星歯車機構ＰＧ２のみで構成されている。遊星歯車機構ＰＧ２は、モータＭのロータシャフトＬ１に連結されたサンギヤＳ２と、減速機ケース１０に対して固定されたリングギヤＲ２と、ディファレンシャル機構Ｄのギヤケース２０と一体に構成されたキャリアＣ２を備えている。これにより、図２（ｂ）の速度線図に示すように、リングギヤＲ２が固定された状態で、モータＭからの駆動力が遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤＳ２に入力され、遊星歯車機構ＰＧ２で減速された回転がキャリアＣ２からディファレンシャル機構Ｄに出力されるようになっている。
【００３９】
本実施形態の減速機１−２は、１組の遊星歯車機構ＰＧ２からなる減速機構Ｔを備えているため、減速機１−２の小型化・軽量化を図ることができる。また、遊星歯車機構が１組であるため、モータＭの駆動力をより高い効率で伝達することが可能となる。しなしながら、その反面、第１実施形態の減速機１と比較して、得られる減速比が小さくなる。そのため、現状では、低速駆動力要求が比較的小さい車両に搭載するのに適しており、例えば、コミューター車両やミニカーのような小型の車両に搭載すると好適である。なお、トルクの大きいモータが使用できる場合（軸方向の寸法に余裕があって長いモータが使える場合や、今後、小型で高トルクの新型モータが開発された場合など）は、トルク不足を補えるので、通常サイズの車両にも搭載が可能となる。
【００４０】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図３（ａ）は、本発明の第３実施形態にかかる減速機１−３の構成を示すスケルトン図で、同図（ｂ）は、減速機１−３の速度線図である。本実施形態の減速機１−３は、第１実施形態の減速機１が備えていた傘歯車を組み合わせてなるディファレンシャル機構Ｄに代えて、遊星歯車機構からなるディファレンシャル機構（以下、「プラネタリデフ」という。）Ｄ´を採用している。プラネタリデフＤ´は、一方の車軸Ｌ２に連結されたサンギヤＳｄと、他方の車軸Ｌ３に連結されたキャリアＣｄと、減速機構Ｔの第２遊星歯車機構ＰＧ２が備えるリングギヤＲ２に連結されたリングギヤＲｄとで構成されている。一方、減速機構Ｔの第２遊星歯車機構ＰＧ２は、第１遊星歯車機構ＰＧ１のキャリアＣ１が連結されたサンギヤＳ２と、減速機ケース１０に対して固定されたキャリアＣ２と、プラネタリデフＤ´のリングギヤＲｄに連結されたリングギヤＲ２を備えている。
【００４１】
本実施形態の減速機１−３では、ディファレンシャル機構にプラネタリデフＤ´を採用したことで、ディファレンシャル機構の軸方向の寸法を小型化できるので、減速機１−３の軸方向の長さ寸法を小さく抑えることが可能となる。
【００４２】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図４（ａ）は、本発明の第４実施形態にかかる減速機１−４の構成を示すスケルトン図で、同図（ｂ）は、減速機１−４の速度線図である。本実施形態の減速機１−４が備える第１遊星歯車機構ＰＧ１は、ディファレンシャル機構Ｄのギヤケース２０に連結されたサンギヤＳ１と、キャリアＣを介してモータＭのロータシャフトＬ１に連結されたピニオンギヤＰ１とを備えている。また、第２遊星歯車機構ＰＧ２は、減速機ケース１０に固定されたサンギヤＳ２と、第１遊星歯車機構ＰＧ１のピニオンギヤＰ１と一体に構成されたピニオンギヤＰ２とを備えている。ピニオンギヤＰ１とピニオンギヤＰ２は、所定間隔で同軸状に連結されており、互いの径寸法及び歯数が異なっている。これらピニオンギヤＰ１とピニオンギヤＰ２は、いずれもキャリアＣに支持されている。
【００４３】
この減速機１−４では、図４（ｂ）の速度線図に示すように、モータＭのロータシャフトＬ１からの出力がキャリアＣを介して第１遊星歯車機構ＰＧ１のピニオンギヤＰ１と第２遊星歯車機構ＰＧ２のピニオンギヤＰ２とに伝達される。そして、第２遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤＳ２は、減速機ケース１０に対して固定されているので、減速された駆動力が第１遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤＳ１からディファレンシャル機構Ｄのギヤケース２０に対して出力されるようになっている。この場合、図４（ｂ）に示す速度線図のρ１，ρ２について、下記の関係が成り立つ。
ρ１＝Ｚｐ１／Ｚｓ１
ρ２＝Ｚｐ２／Ｚｓ２
ρ２＞ρ１
ここで、
Ｚｓ１：サンギヤＳ１の歯数
Ｚｓ２：サンギヤＳ２の歯数
Ｚｐ１：ピニオンギヤＰ１の歯数
Ｚｐ２：ピニオンギヤＰ２の歯数
【００４４】
本実施形態の減速機１−４では、第１遊星歯車機構ＰＧ１での噛合は、サンギヤＳ１とピニオンギヤＰ１の噛合のみであり、第２遊星歯車機構ＰＧ２での噛合は、サンギヤＳ２とピニオンギヤＰ２の噛合のみである。したがって、ギヤの伝達効率（噛合効率）が良いという利点がある。また、第１、第２遊星歯車機構ＰＧ１，ＰＧ２がリングギヤを有していないことで、その分、減速機１−４の径寸法の小型化、及び部品点数の削減や軽量化を図ることができる。また、後述する第５実施形態と比較して、ピニオンギヤＰ１，Ｐ２の回転数があまり高くならずに済むという利点がある。
【００４５】
〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図５（ａ）は、本発明の第５実施形態にかかる減速機１−５の構成を示すスケルトン図で、同図（ｂ）は、減速機１−５の速度線図である。本実施形態の減速機１−５が備える第１遊星歯車機構ＰＧ１は、減速機ケース１０に対して固定されたリングギヤＲ１と、キャリアＣを介してモータＭのロータシャフトＬ１に連結されたピニオンギヤＰ１とを備えている。また、第２遊星歯車機構ＰＧ２は、ディファレンシャル機構Ｄのギヤケース２０と一体に構成されたリングギヤＲ２と、第１遊星歯車機構ＰＧ１のピニオンギヤＰ１と一体に構成されたピニオンギヤＰ２とを備えている。ピニオンギヤＰ１とピニオンギヤＰ２は、所定間隔で同軸状に連結されており、互いの径寸法及び歯数が異なっている。これらピニオンギヤＰ１とピニオンギヤＰ２は、いずれもキャリアＣに支持されている。
【００４６】
この減速機１−５では、図５（ｂ）の速度線図に示すように、モータＭのロータシャフトＬ１からの出力がキャリアＣを介して第１遊星歯車機構ＰＧ１のピニオンギヤＰ１と第２遊星歯車機構ＰＧ２のピニオンギヤＰ２とに入力される。そして、第２遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤＲ２は、減速機ケース１０に対して固定されているので、減速された駆動力が第２遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤＲ２からディファレンシャル機構Ｄのギヤケース２０に対して出力されるようになっている。この場合、図５（ｂ）に示す速度線図のρ３，ρ４について、下記の関係が成り立つ。
ρ３＝Ｚｐ２／Ｚｒ２
ρ４＝Ｚｐ１／Ｚｒ１
ρ４＞ρ３
ただし、
Ｚｒ１：リングギヤＲ１の歯数
Ｚｒ２：リングギヤＲ２の歯数
Ｚｐ１：ピニオンギヤＰ１の歯数
Ｚｐ２：ピニオンギヤＰ２の歯数
【００４７】
本実施形態の減速機１−５では、第１遊星歯車機構ＰＧ１での噛合は、ピニオンギヤＰ１とリングギヤＲ１の噛合のみであり、第２遊星歯車機構ＰＧ２での噛合は、ピニオンギヤＰ２とリングギヤＲ２の噛合のみである。したがって、第４実施形態と同様、ギヤの伝達効率（噛合効率）が良いという利点がある。さらに、ピニオンギヤＰ１、Ｐ２に作用する遠心力とリングギヤＲ１、Ｒ２の噛合による半径方向の反力とが打ち消しあうので、ピニオンギヤＰ１、Ｐ２の内部でキャリアＣに対して相対回転可能に設けられるピニオンベアリング（図示せず）の小型化が可能となる。また、ピニオンギヤＰ１、Ｐ２に作用する遠心力に対して、キャリアＣの剛性をあまり高くする必要がない。したがって、キャリアＣの肉厚を薄くできることなどで、減速機構Ｔの構成の簡素化や軽量化を図ることができる。
【００４８】
〔第６実施形態〕
次に、本発明の第６実施形態について説明する。図６（ａ）は、本発明の第６実施形態にかかる減速機１−６の構成を示すスケルトン図で、同図（ｂ）は、減速機１−６の速度線図である。本実施形態の減速機１−６が備える第１遊星歯車機構ＰＧ１は、減速機ケース１０に対して固定されたリングギヤＲ１と、リングギヤＲ１に噛合するピニオンギヤＰ１とを備えている。また、第２遊星歯車機構ＰＧ２は、ディファレンシャル機構Ｄのギヤケース２０と一体に構成されたリングギヤＲ２と、第１遊星歯車機構ＰＧ１のピニオンギヤＰ１と一体に構成されたピニオンギヤＰ２と、モータＭのロータシャフトＬ１に連結されたサンギヤＳ２とを備えている。ピニオンギヤＰ１とピニオンギヤＰ２は、所定間隔で同軸状に連結されており、互いの径寸法及び歯数が異なっている。これらピニオンギヤＰ１とピニオンギヤＰ２は、いずれもキャリアＣに支持されている。
【００４９】
この減速機１−６では、図６（ｂ）の速度線図に示すように、モータＭのロータシャフトＬ１からの出力がサンギヤＳ２に入力される。そして、第１遊星歯車機構ＰＧ１のピニオンギヤＰ１と第２遊星歯車機構ＰＧ２のピニオンギヤＰ２とが一体に構成されており、かつ、第１遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤＲ１が減速機ケース１０に対して固定されているので、減速された駆動力が第２遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤＲ２からディファレンシャル機構Ｄのギヤケース２０に対して出力されるようになっている。この場合、図６（ｂ）に示す速度線図のρ２，ρ３，ρ４について、下記の関係が成り立つ。
ρ２＝Ｚｐ２／Ｚｓ２
ρ３＝Ｚｐ２／Ｚｒ２
ρ４＝Ｚｐ１／Ｚｒ１
ρ４＞ρ３
ただし、
Ｚｓ２：サンギヤＳ２の歯数
Ｚｒ１：リングギヤＲ１の歯数
Ｚｒ２：リングギヤＲ２の歯数
Ｚｐ１：ピニオンギヤＰ１の歯数
Ｚｐ２：ピニオンギヤＰ２の歯数
【００５０】
本実施形態の減速機１−６では、第４、第５実施形態の減速機１−４，１−５に比べてより大減速が可能である。第４実施形態の減速機１−４は、キャリアＣの回転数が高く、ピニオンギヤＰ１，Ｐ２に発生する遠心力が大きくなる。また、ピニオンギヤＰ１，Ｐ２のギヤ反力と遠心力とが同一方向に作用するため、ピニオンギヤＰ１，Ｐ２を支持するベアリング（ピニオンベアリング）に過大な負荷が掛かるおそれがある。これに対して、本実施形態の減速機１−６では、キャリアＣの回転数が低く、ピニオンギヤＰ１，Ｐ２に発生する遠心力は小さくなる。また、ピニオンギヤＰ２のギヤ反力は、サンギヤＳ２とリングギヤＲ２とで逆方向に作用するため、打ち消しあう。また、ピニオンギヤＰ１,Ｐ２では、遠心力とリングギヤＲ１，Ｒ２のギヤ反力とが打ち消しあうため、ピニオンギヤＰ１，Ｐ２を支持するベアリング（ピニオンベアリング）の負荷を軽減することができる。
【００５１】
また、第５実施形態の減速機１−５では、ピニオンギヤＰ１，Ｐ２の回転数がモータＭの回転数（ロータシャフトＬ１の回転数）よりも増加する。これに対して、本実施形態の減速機１−６では、ピニオンギヤＰ１，Ｐ２の回転数をロータシャフトＬ１の回転数以下に設定することが可能である。さらに、本実施形態の減速機１−６では、第１遊星歯車機構ＰＧ１にサンギヤを設けていないため、ピニオンギヤＰ１の径をロータシャフトＬの外径の位置まで大きくできる。したがって、レシオ設定の自由度が高くなる。また、減速機１−６の外径をコンパクトにレイアウトすることが可能となる。
【００５２】
本実施形態の減速機１−６のレシオ、及びモータＭの出力軸Ｌ１に対するピニオンギヤＰ１，Ｐ２の回転数比の計算例を示す。ここでは、レシオＮＬ＝（ρ２＋ρ４）／（ρ４−ρ３）である。したがって、ρ４≒ρ３で大減速が可能となる。また、モータＭの出力軸Ｌ１に対するピニオンギヤＰ１，Ｐ２の回転数比ＮＰ＝１／（ρ２＋ρ４）である。したがって、（ρ２＋ρ４）＞１に設定すれば、ピニオンギヤＰ１，Ｐ２の回転数をモータＭの出力軸Ｌ１の回転数以下よりも小さくすることが可能となる。
【００５３】
上記の関係を具体的な数値で例示する。Ｚｓ２＝３５，Ｚｒ２＝９７，Ｚｒ１＝１１１，Ｚｐ２＝３１，Ｚｐ１＝４５とすると、ρ２＝０．８８６，ρ３＝０．３２０，ρ４＝０．４０５である。よって、レシオＮＬ＝１５．０４５となるので、大きな減速比を取ることが可能となる。また、回転数比ＮＰ＝０．７７５（＜１）となる。したがって、ピニオンギヤＰ１，Ｐ２の回転数をモータの出力軸Ｌ１の回転数よりも低く抑えることが可能となる。
【００５４】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、上記各実施形態に示した本発明にかかる電動機用減速機１〜１−５を搭載する車両は、駆動源としてモータのみを備えたＥＶには限らず、それ以外にも、例えば、モーターアシスト式の四輪駆動システム（前輪をエンジンで駆動し、後輪をモータで補助的に駆動する四輪駆動システム）を備えた車両などにも適用が可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１〜１−６ 減速機（電動機用減速機）
１０ 減速機ケース（固定側の部材）
２０ ギヤケース（入力部材）
Ｂ１〜Ｂ４ ベアリング
Ｃ１，Ｃ２ キャリア
Ｄ ディファレンシャル機構（差動機構）
Ｄ´ ディファレンシャル機構（プラネタリデフ）
Ｌ１ ロータシャフト（出力軸）
Ｌ２，Ｌ３ 車軸
Ｍ モータ（電動機）
Ｐ１，Ｐ２ ピニオンギヤ
ＰＧ１ 第１遊星歯車機構
ＰＧ２ 第２遊星歯車機構
Ｒ１，Ｒ２ リングギヤ
Ｓ１，Ｓ２ サンギヤ
Ｔ 減速機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空筒状の出力軸を有する電動機と、
前記電動機の前記出力軸からの駆動力が入力される減速機構と、
前記減速機構で減速された駆動力を左右の車軸に配分して伝達する差動機構と、を備え、
前記電動機と前記減速機構と前記差動機構とは、互いに同軸上に配列されており、
前記減速機構は、遊星歯車機構で構成されており、
前記差動機構からの出力が伝達される一方の車軸は、前記出力軸の内側を貫通して設置されている
ことを特徴とする電動機用減速機。
【請求項２】
前記減速機構を構成する前記遊星歯車機構は、
前記出力軸からの駆動力が入力される第1遊星歯車機構と、前記第1遊星歯車機構から入力された駆動力を前記差動機構に出力する第２遊星歯車機構と、の２組の遊星歯車機構で構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の電動機用減速機。
【請求項３】
前記遊星歯車機構は、シングルピニオン型の遊星歯車機構である
ことを特徴とする請求項1又は２に記載の電動機用減速機。
【請求項４】
前記電動機の前記出力軸は、前記第1遊星歯車機構のサンギヤに連結されており、
前記第１遊星歯車機構のキャリアは、前記第２遊星歯車機構のサンギヤに連結されており、
前記第２遊星歯車機構のキャリアは、前記差動機構の入力部材に連結されており、
前記第１遊星歯車機構のリングギヤ及び前記第２遊星歯車機構のリングギヤは、固定側の部材に固定されている
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の電動機用減速機。
【請求項５】
前記第２遊星歯車機構のキャリアは、前記差動機構の入力部材と一体に構成されている
ことを特徴とする請求項４に記載の電動機用減速機。
【請求項６】
前記第１遊星歯車機構のピニオンギヤと前記第２遊星歯車機構のピニオンギヤは、同一のキャリアに支持されており、
前記電動機の前記出力軸は、前記キャリアに連結されており、
前記第２遊星歯車機構のサンギヤは、固定側の部材に固定されており、
前記第１遊星歯車機構のサンギヤは、前記差動機構の入力部材に連結されている
ことを特徴とする請求項２に記載の電動機用減速機。
【請求項７】
前記第１遊星歯車機構のピニオンギヤと前記第２遊星歯車機構のピニオンギヤは、同一のキャリアに支持されており、
前記電動機の前記出力軸は、前記キャリアに連結されており、
前記第１遊星歯車機構のリングギヤは、固定側の部材に固定されており、
前記第２遊星歯車機構のリングギヤは、前記差動機構の入力部材に連結されている
ことを特徴とする請求項２に記載の電動機用減速機。
【請求項８】
前記電動機の前記出力軸は、前記第２遊星歯車機構のサンギヤに連結されており、
前記第２遊星歯車機構の前記サンギヤと噛合するピニオンギヤは、前記第１遊星歯車機構のピニオンギヤと一体に構成されて同一のキャリアに支持されており、
前記第１遊星歯車機構のピニオンギヤと噛合するリングギヤは、固定側の部材に固定されており、
前記第２遊星歯車機構のピニオンギヤと噛合するリングギヤは、前記差動機構の入力部材に連結されている
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の電動機用減速機。
【請求項１】
中空筒状の出力軸を有する電動機と、
前記電動機の前記出力軸からの駆動力が入力される減速機構と、
前記減速機構で減速された駆動力を左右の車軸に配分して伝達する差動機構と、を備え、
前記電動機と前記減速機構と前記差動機構とは、互いに同軸上に配列されており、
前記減速機構は、遊星歯車機構で構成されており、
前記差動機構からの出力が伝達される一方の車軸は、前記出力軸の内側を貫通して設置されている
ことを特徴とする電動機用減速機。
【請求項２】
前記減速機構を構成する前記遊星歯車機構は、
前記出力軸からの駆動力が入力される第1遊星歯車機構と、前記第1遊星歯車機構から入力された駆動力を前記差動機構に出力する第２遊星歯車機構と、の２組の遊星歯車機構で構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の電動機用減速機。
【請求項３】
前記遊星歯車機構は、シングルピニオン型の遊星歯車機構である
ことを特徴とする請求項1又は２に記載の電動機用減速機。
【請求項４】
前記電動機の前記出力軸は、前記第1遊星歯車機構のサンギヤに連結されており、
前記第１遊星歯車機構のキャリアは、前記第２遊星歯車機構のサンギヤに連結されており、
前記第２遊星歯車機構のキャリアは、前記差動機構の入力部材に連結されており、
前記第１遊星歯車機構のリングギヤ及び前記第２遊星歯車機構のリングギヤは、固定側の部材に固定されている
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の電動機用減速機。
【請求項５】
前記第２遊星歯車機構のキャリアは、前記差動機構の入力部材と一体に構成されている
ことを特徴とする請求項４に記載の電動機用減速機。
【請求項６】
前記第１遊星歯車機構のピニオンギヤと前記第２遊星歯車機構のピニオンギヤは、同一のキャリアに支持されており、
前記電動機の前記出力軸は、前記キャリアに連結されており、
前記第２遊星歯車機構のサンギヤは、固定側の部材に固定されており、
前記第１遊星歯車機構のサンギヤは、前記差動機構の入力部材に連結されている
ことを特徴とする請求項２に記載の電動機用減速機。
【請求項７】
前記第１遊星歯車機構のピニオンギヤと前記第２遊星歯車機構のピニオンギヤは、同一のキャリアに支持されており、
前記電動機の前記出力軸は、前記キャリアに連結されており、
前記第１遊星歯車機構のリングギヤは、固定側の部材に固定されており、
前記第２遊星歯車機構のリングギヤは、前記差動機構の入力部材に連結されている
ことを特徴とする請求項２に記載の電動機用減速機。
【請求項８】
前記電動機の前記出力軸は、前記第２遊星歯車機構のサンギヤに連結されており、
前記第２遊星歯車機構の前記サンギヤと噛合するピニオンギヤは、前記第１遊星歯車機構のピニオンギヤと一体に構成されて同一のキャリアに支持されており、
前記第１遊星歯車機構のピニオンギヤと噛合するリングギヤは、固定側の部材に固定されており、
前記第２遊星歯車機構のピニオンギヤと噛合するリングギヤは、前記差動機構の入力部材に連結されている
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の電動機用減速機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１０２６３９（Ｐ２０１１−１０２６３９Ａ）
【公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３０７２５（Ｐ２０１０−３０７２５）
【出願日】平成２２年２月１５日（２０１０．２．１５）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１５日（２０１０．２．１５）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]