特開 2023-172375 車両の動力伝達装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023172375

(43)【公開日】2023-12-06

(54)【発明の名称】車両の動力伝達装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 57/029 20120101AFI20231129BHJP

   B60K 17/30 20060101ALI20231129BHJP

【ＦＩ】

F16H57/029

B60K17/30 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022084119

(22)【出願日】2022-05-23

(71)【出願人】

【識別番号】521537852

【氏名又は名称】ダイムラー トラック エージー

(74)【代理人】

【識別番号】100187322

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 直輝

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 真樹

【テーマコード（参考）】

3D043

3J063

【Ｆターム（参考）】

3D043AA06

3D043AB01

3D043AB16

3D043CA02

3D043CA03

3D043CC06

3J063AA01

3J063AB01

3J063AC01

3J063AC11

3J063BA01

3J063BA07

3J063BB01

3J063CA05

3J063CB57

3J063CD41

(57)【要約】

【課題】整備性を損なうことなく、ドライブシャフトの組み付け時に、ハウジングの開口部に設けられたオイルシールの損傷を防止すると共に、オイルシール摺動部分におけるシール性を向上させること。
【解決手段】動力伝達装置のドライブシャフト５は、一端部がデファレンシャルギヤのサイドギヤ３４に係合され、且つ、シールジャーナル部５２の端面５２ａに対して隙間を有してドライブシャフト５に嵌合されるインナシャフト用ボールベアリング４０を介してデフケース３２に回転可能に支持されていると共に、シールジャーナル部５２の外周面に嵌合される円筒状のスリーブ６０を有しており、当該スリーブ６０はシールジャーナル部５２から前記隙間まで覆うように形成されると共に切欠部６３を備えている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載された動力源から伝達される駆動力を差動し、前記車両の各駆動輪に連結されるドライブシャフトに前記駆動力を伝達するデファレンシャルギヤと、前記デファレンシャルギヤを収容するデフケースと、前記デフケースを第１のベアリングを介して回転可能に支持するハウジングと、前記ハウジングの開口部に設けられ前記ドライブシャフトのジャーナル部をシールするオイルシールと、を備える車両の動力伝達装置であって、
前記ドライブシャフトは、
前記ドライブシャフトの一端部が前記デファレンシャルギヤのサイドギヤに係合され、且つ、前記ジャーナル部の端面に対して隙間を有して前記ドライブシャフトに嵌合される第２のベアリングを介して前記デフケースに回転可能に支持されていると共に、
前記ジャーナル部の外周面に嵌合される円筒状のスリーブを有しており、
前記スリーブは、前記ジャーナル部から前記隙間まで覆うように形成されると共に、少なくとも２つ以上の切欠部を備えていることを特徴とする車両の動力伝達装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は車両の動力伝達装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、ベアリングを介してハウジングに回転可能に支持されたデフケースと、デフケースに挿入されたドライブシャフトと、同ハウジングに設けられたオイル供給路と、同ハウジングと同ドライブシャフトとの間に設けられたオイルシールと、を備えた車両の動力伝達装置が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１００４４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような車両の動力伝達装置の組立工程において、デフケースにドライブシャフトを組み付ける場合、ハウジングの開口部に設けられているオイルシールの中にドライブシャフトを挿入させる。この際に、オイルシールのダストリップやメインリップがめくれて損傷しないようにドライブシャフトを挿入することが必要となる。

【0005】

ところで、車両の動力伝達装置として、ドライブシャフトがデフケースに対してボールベアリング支持されるものがある。このような車両の動力伝達装置では、デフケースに対してドライブシャフトを挿入する場合、ドライブシャフトにボールベアリングを予め圧入した状態でデフケースに挿入する。ドライブシャフトは、ハウジングの開口部に設けられているオイルシールを通過して、ドライブシャフトの先端側のスプライン部がデフサイドギヤのスプライン部に嵌合される。

【0006】

前述した通り、ドライブシャフトにはボールベアリングが圧入されているが、ボールベアリングとドライブシャフトのジャーナル部（オイルシール摺動部となる）の端面との間に隙間（ボールベアリング分解用の隙間）が設けられており、ボールベアリングの交換時にインナシャフトからボールベアリングを取り外すための工具（例えばベアリングプーラ）がこのボールベアリング分解用の隙間に係合できるようになっている。

【0007】

しかしながら、デフケースに対してドライブシャフトを挿入する際、オイルシールのリップがボールベアリング分解用の隙間を通過したときに、ドライブシャフトのジャーナル部の端面がオイルシールのダストリップやメインリップに引っかかることによって、オイルシールのリップが損傷してオイルシールからオイル漏れを起こす虞があった。

【0008】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、整備性を損なうことなく、ドライブシャフトの組み付け時に、ハウジングの開口部に設けられたオイルシールの損傷を防止すると共に、オイルシール摺動部分におけるシール性を向上させることができる車両の動力伝達装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。

【0010】

本適用例に係る車両の動力伝達装置は、車両に搭載された動力源から伝達される駆動力を差動し、前記車両の各駆動輪に連結されるドライブシャフトに前記駆動力を伝達するデファレンシャルギヤと、前記デファレンシャルギヤを収容するデフケースと、前記デフケースを第１のベアリングを介して回転可能に支持するハウジングと、前記ハウジングの開口部に設けられ前記ドライブシャフトのジャーナル部をシールするオイルシールと、を備える車両の動力伝達装置であって、前記ドライブシャフトは、前記ドライブシャフトの一端部が前記デファレンシャルギヤのサイドギヤに係合され、且つ、前記ジャーナル部の端面に対して隙間を有して前記ドライブシャフトに嵌合される第２のベアリングを介して前記デフケースに回転可能に支持されていると共に、前記ジャーナル部の外周面に嵌合される円筒状のスリーブを有しており、前記スリーブは、前記ジャーナル部から前記隙間まで覆うように形成されると共に、少なくとも２つ以上の切欠部を備えていることを特徴とする。

【0011】

このように、ドライブシャフトにおいてオイルシールとの摺動面となるジャーナル部の外周面に円筒状のスリーブを嵌合し、当該スリーブによりボールベアリング分解用の隙間を覆う。このようにすることで、ドライブシャフトをハウジングの開口部を通してデファレンシャルギヤに挿入する際、ドライブシャフトのジャーナル部の端面がオイルシールのダストリップやメインリップに引っ掛かることなく挿入でき、オイルシールの損傷を防止することができる。

【0012】

さらに、スリーブに、切欠部を有しているため、ドライブシャフトからボールベアリングを取り外すようなことがあった場合、工具であるプーラの爪を当該切欠部からボールベアリング分解用の隙間を通して第２のベアリングに引っ掛け、当該第２のベアリングを取り外すことが可能になる。つまり、動力伝達装置の整備性は維持できている。

【0013】

これにより、整備性を損なうことなく、ドライブシャフトの組み付け時に、ハウジングの端部に設けられたオイルシールの損傷を防止すると共に、オイルシール摺動部におけるシール性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態の係る車両の動力伝達装置を備えた車両の概略構成図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る車両の動力伝達装置の全体断面図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る車両の動力伝達装置の要部断面図である。

【図4】スリーブの詳細図である。

【図5】オイルシールの詳細図である。

【図6】ドライブシャフトを差動機構に組み付ける工程を示した説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。

【0016】

図１は、本発明の一実施形態における車両の動力伝達装置を備えた車両の概略構成図である。

【0017】

図１に示すように、本実施形態に係る車両１は、ラダーフレーム２、キャブ３、駆動ユニット４を備える電動トラックである。

【0018】

ラダーフレーム２は、左右一対のサイドフレーム２ａと複数のクロスメンバ２ｂを有している。サイドフレーム２ａは、車両１の車両前後方向に沿って延在し、互いに車幅方向に対して平行に配置されている。複数のクロスメンバ２ｂは、車幅方向に延び一対のサイドフレーム２ａを連結している。そして、ラダーフレーム２は、キャブ３、駆動ユニット４、及び車両１に搭載されるその他の重量物を支持している。

【0019】

キャブ３は、図示しない運転席を含む構造体であり、ラダーフレーム２の前部上方に設けられている。

【0020】

駆動ユニット４は、車両後部に位置しており、左右一対のドライブシャフト５を介して後輪６と接続されている。後輪６は左右に各２つ配置されている。本実施形態に係る車両１においては、後輪６が駆動輪として機能するように駆動ユニット４から駆動力が伝達され、車両１が走行可能である。なお、図示しないが車両前部には前輪が設けられている。

【0021】

駆動ユニット４は、駆動源であるモータ１０、変速機構２０及び差動機構３０を有している。モータ１０は、図示しないバッテリからインバータを介して交流電力が供給されることにより、車両１の走行に必要な駆動力を発生させる。本実施形態の変速機構２０は減速機であり、複数のギヤを含み、モータ１０から入力される回転を減速して差動機構３０に出力する。差動機構３０は、変速機構２０から入力される回転駆動力を左右の後輪６に対して振り分ける。すなわち、駆動ユニット４は、変速機構２０及び差動機構３０を介して、モータ１０の回転駆動力を車両１の走行に適した回転速度に減速してドライブシャフト５に伝達する。これにより駆動ユニット４は、ドライブシャフト５を介して後輪６を回転させて車両１を走行させる。

【0022】

次に図２は発明の一実施形態に係る車両の動力伝達装置の全体断面図である。以下、同図に基づき動力伝達装置の内部構造について説明する。

【0023】

変速機構２０及び差動機構３０は、複数のギヤがハウジング２１（いわゆるギヤボックス）に収容されている。変速機構２０は、ハウジング２１内にて回転自在に軸支された入力シャフト２２、中間シャフト２３、出力シャフト２４の３つシャフトを有している。各シャフト２２、２３、２４はそれぞれ車幅方向に平行に延びている。

【0024】

入力シャフト２２は、一端がモータ１０のモータ出力シャフト１１と連結されており、第１ギヤ２５ａが設けられている。中間シャフト２３には、第１ギヤ２５ａと噛合する第２ギヤ２５ｂと、第３ギヤ２５ｃが設けられている。出力シャフト２４には第３ギヤ２５ｃと噛合する第４ギヤ２５ｄと、差動機構３０のリングギヤ３１と噛合する第５ギヤ２５ｅが設けられている。各ギヤの径は、変速機構２０に要求される減速比が実現可能に設定されている。変速機構２０は、モータ１０側から入力される高回転低トルクの回転駆動力を、低回転高トルクに変換して出力可能に構成されている。

【0025】

ハウジング２１内には差動機構３０も収容されており、差動機構３０は、リングギヤ３１が変速機構２０の最終ギヤである第５ギヤ２５ｅと噛合している。リングギヤ３１はデフケース３２と一体に連結されており、当該デフケース３２は左右一対のデフケース用ボールベアリング３２ａ（第１のベアリング）を介してハウジング２１に対して回転自在に支持されている。デフケース３２は、ピニオンギヤ３３及びサイドギヤ３４からなるデファレンシャルギヤを収容しており、サイドギヤ３４にドライブシャフト５が係合されている。

【0026】

詳しくは、左右それぞれのドライブシャフト５は、車幅方向内側のインナシャフト５ａと、車幅方向外側のアウタシャフト５ｂ（図２ではアウタシャフト５ｂの車幅方向内側の端部のみ図示）とがフランジ接続され同軸上にて一体をなしている。インナシャフト５ａの車幅方向内側端部、すなわちドライブシャフト５の一端部は、差動機構３０のサイドギヤ３４とスプライン結合されている。インナシャフト５ａは、ハウジング２１の開口部を通過してサイドギヤ３４に挿入されており、インナシャフト用ボールベアリング４０（第２のベアリング）を介してデフケース３２に対して回転自在に支持されている。

【0027】

ハウジング２１内にはギヤ潤滑用のオイルが一定量貯留されており、ハウジング２１の開口部と、インナシャフト５ａとの間はオイルシール７０により液密にシールされている。以下、このシール構造について詳しく説明する。

【0028】

図３には本実施形態の車両の動力伝達装置の要部断面図、図４にはスリーブの詳細図、図５にはオイルシールの詳細部がそれぞれ示されており、これらの図に基づきシール構造について説明する。なお、これらの図３では車両左側のドライブシャフト５と差動機構３０との接続部分を拡大したものであり、図４のスリーブ及び図５のオイルシールも車両左側のものである。基本的な構成が同じである車両右側についての詳しい説明は省略する。

【0029】

図３に示すように、インナシャフト５ａは先端側（車幅方向内側）からアウタシャフト側（車幅方向外側）に向けて、スプライン部５０、ベアリング圧入部５１、シールジャーナル部５２、フランジ部５３が徐々に径が大きくなるように形成されている。

【0030】

スプライン部５０は、外周面にスプライン外歯が形成されており、当該スプライン外歯がサイドギヤ３４のスプライン内歯に噛合する。ベアリング圧入部５１は、スプライン外歯から緩やかに拡径し、環状のインナシャフト用ボールベアリング４０が圧入される外周面を有している。

【0031】

シールジャーナル部５２は、ベアリング圧入部５１から一定の隙間をあけて径方向に垂直に拡径された端面５２ａを有している。そしてシールジャーナル部５２の外周面には後述するスリーブ６０が嵌合されており、当該スリーブ６０を介してオイルシール７０と接触している。

【0032】

フランジ部５３はシールジャーナル部からさらに垂直に拡径した中空の円板状をなしており、外縁部分には車幅方向に貫通したボルト挿入用の孔５３ａが、周方向に複数形成されている。アウタシャフト５ｂにもボルト挿入用の孔５４ａを有するフランジ部５４が形成されており、それぞれの孔５３ａ、５４ａにボルト５５が挿入されナット５６により締結されることで、インナシャフト５ａ及びアウタシャフト５ｂはフランジ接続されている。

【0033】

図４に示すように、スリーブ６０は、オイルシール７０と摺動しやすくするため規定の粗さとなるよう外周面が熱処理及び研磨された金属製の筒材である。具体的には、スリーブ６０は円筒状のスリーブ基部６１と、当該スリーブ基部６１の車幅方向内側にてテーパ状に外径が縮小したスリーブ先端部６２と、当該スリーブ先端部６２においてスリーブ基部６１側に矩形に切り欠かれた一対の切欠部６３を有している。

【0034】

スリーブ基部６１の外径はインナシャフト用ボールベアリング４０の外径よりも僅かに大きく、スリーブ先端部６２の端面（スリーブ先端面）の外径はインナシャフト用ボールベアリング４０の外径と略同径である。

【0035】

一対の切欠部６３はスリーブ６０の軸心に対して対称となる位置に形成されており、ベアリングプーラの爪部が通る程度に周方向の切欠幅を有している。なお、ベアリングプーラは、インナシャフト５ａからインナシャフト用ボールベアリング４０を引き抜くための工具である。図示しないがベアリングプーラは雄ネジの心棒の両脇に爪部が配置され、当該爪部をボールベアリングに引っ掛け、心棒の先端をインナシャフト５ａの先端面に当てて、当該心棒を回転させることで雄ネジの軸力を利用してボールベアリングを引き抜くことが可能である。

【0036】

スリーブ６０は、スリーブ先端部６２がシールジャーナル部５２の端面５２ａよりも車幅方向内側に突出する長さを有している。切欠部６３は、シールジャーナル部５２の端面５２ａよりも車幅方向外側となる軸方向の長さ（切欠深さ）を有している。

【0037】

つまり、図３に示すように、スリーブ６０はシールジャーナル部５２の端面５２ａとインナシャフト用ボールベアリング４０との隙間（ベアリング分解用の隙間）の大部分を覆う。一方で、切欠部６３は、当該切欠部６３を通してベアリングプーラの爪部がベアリング分解用の隙間に入り、インナシャフト用ボールベアリングの車幅方向外側の面に引っ掛かるよう形成されている。

【0038】

オイルシール７０は、ハウジング２１に形成された円形の開口部の内周に設けられる環状の弾性体（例えばゴム）である。具体的には図５に示すように、オイルシール７０は、ハウジング２１に取り付けられる外周側のシール基部７１と、スリーブ６０と直接接するシール部７２と、当該シール部７２を軸心側に付勢する環状スプリング７３と、を有している。

【0039】

シール基部７１は、ハウジング２１の開口部内周面と接する外周面７１ａと、当該外周面７１ａの車幅方向内側からオイルシール７０の軸心方向に延びている端面７１ｂとからなる。

【0040】

シール部７２は、シール基部７１の端面７１ｂの先端部分から、さらに軸心方向に延びた舌状のダストリップ７２ａと、当該ダストリップ７２ａより車幅方向内側にて軸心側に凸の山状に形成されたメインリップ７２ｂとからなる。当該メインリップ７２ｂの外周側には断面半円状の溝が周方向に形成されており、当該溝に環状スプリング７３が係合されている。

【0041】

図３に示すように、オイルシール７０は、ダストリップ７２ａ及びメインリップ７２ｂのそれぞれの先端がスリーブ６０に接する。車幅方向外側に位置するダストリップ７２ａは、主にハウジング２１の外側からの埃等の異物の侵入を防ぐためのものである。メインリップ７２ｂは、ハウジング２１内部のオイルが外部に漏れるのを防ぐためのものである。

【0042】

また、インナシャフト５ａには、フランジ部５３において、オイルシール７０よりも外周側にダストカバー８０が設けられている。当該ダストカバー８０は、ダストリップ７２ａより手前にて、大きな異物の侵入を防ぐためのものである。

【0043】

変速機構２０、差動機構３０、ドライブシャフト５からなる動力伝達装置は、以上のようなシール構造を有し、モータ１０からの駆動力を後輪６に伝達する。ここで図６には、ドライブシャフト５を差動機構３０に組み付ける工程を示した説明図が示されており、同図に基づき、ドライブシャフト５の差動機構３０への組み付けについて説明する。なお、図６では要部を見やすくするためハウジング２１の図示を省略している。

【0044】

図６（ａ）に示すように、ドライブシャフト５のインナシャフト５ａには、予めインナシャフト用ボールベアリング４０がベアリング圧入部５１に圧入されており、シールジャーナル部５２にはスリーブ６０が嵌合されている。ハウジング２１の開口部にはオイルシール７０が取り付けられている。この状態でインナシャフト５ａのスプライン部５０を差動機構３０のサイドギヤ３４に挿入させていく。

【0045】

この際、インナシャフト用ボールベアリング４０の外径はオイルシール７０のダストリップ７２ａ及びメインリップ７２ｂの先端よりも径が小さいため干渉しにくい。一方で、スリーブ６０のスリーブ基部６１はダストリップ７２ａ及びメインリップ７２ｂと接触するようリップ先端と径がほぼ一致しているが、スリーブ先端部６２はテーパ状をなしていることでダストリップ７２ａ及びメインリップ７２ｂが円滑にスリーブ基部６１に摺動され、図６（ｂ）の状態となる。この後、インナシャフト５ａにアウタシャフト５ｂがフランジ接続される。

【0046】

このように、本実施形態の車両の動力伝達装置では、ドライブシャフト５のシールジャーナル部５２の外周面に円筒状のスリーブ６０を嵌合し、当該スリーブ６０によりボールベアリング分解用の隙間を覆っている。このようにすることで、ドライブシャフト５をハウジング２１の開口部を通してサイドギヤ３４に挿入する際、ドライブシャフト５のシールジャーナル部５２の端面５２ａがオイルシール７０のダストリップ７２ａやメインリップ７２ｂに引っ掛かることなく挿入でき、オイルシール７０の損傷を防止することができる。

【0047】

さらに、スリーブ６０に、切欠部６３を有しているため、インナシャフト５ａからインナシャフト用ボールベアリング４０を取り外すようなことがあった場合、工具であるプーラの爪を当該切欠部６３からボールベアリング分解用の隙間を通してインナシャフト用ボールベアリング４０に引っ掛け、当該インナシャフト用ボールベアリング４０を取り外すことが可能になる。つまり、動力伝達装置の整備性は維持できている。

【0048】

また、例えば、図３に示すようにインナシャフト５ａのフランジ部５３がシールジャーナル部５２の一部を覆うような形状を有している場合はシールジャーナル部５２の外周面に対して熱処理及び研磨を行うのは困難である。これに介して本実施形態のように、オイルシール７０との摺動面をスリーブ６０とすることで、摺動面に適した熱処理及び研磨を容易に行うことができるようになる。

【0049】

このように本実施形態の動力伝達装置は、整備性を損なうことなく、ドライブシャフト５の組み付け時に、ハウジング２１の開口部に設けられたオイルシール７０の損傷を防止すると共に、オイルシール摺動部におけるシール性を向上させることができる。

【0050】

以上で本発明に係る車両の動力伝達装置の実施形態についての説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。

【0051】

上記実施形態のスリーブ６０には一対の矩形の切欠部６３が形成されているが、切欠部の数や形状はこれに限られず、使用する工具に合わせて３つ以上の切欠部を形成してもよいし、切欠形状を変えてもよい。

【符号の説明】

【0052】

１ ：車両
４ ：駆動ユニット
５ ：ドライブシャフト
５ａ ：インナシャフト
５ｂ ：アウタシャフト
６ ：後輪
１０ ：モータ
２０ ：変速機構
２１ ：ハウジング
３０ ：差動機構
３１ ：リングギヤ
３２ ：デフケース
３２ａ ：デフケース用ボールベアリング
３３ ：ピニオンギヤ（デファレンシャルギヤ）
３４ ：サイドギヤ（デファレンシャルギヤ）
４０ ：インナシャフト用ボールベアリング
５０ ：スプライン部
５１ ：ベアリング圧入部
５２ ：シールジャーナル部
５２ａ ：端面
５３ ：フランジ部
５４ ：フランジ部
６０ ：スリーブ
６１ ：スリーブ基部
６２ ：スリーブ先端部
６３ ：切欠部
７０ ：オイルシール
７１ ：シール基部
７１ａ ：外周面
７１ｂ ：端面
７２ ：シール部
７２ａ ：ダストリップ
７２ｂ ：メインリップ
７３ ：環状スプリング
８０ ：ダストカバー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】