CN102792060A

CN102792060A - 车辆用减速装置

Info

Publication number: CN102792060A
Application number: CN201180013729.7A
Authority: CN
Inventors: 松原正巳; 海野刚弘; 出渕耕司
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2011-01-14
Publication date: 2012-11-21
Also published as: WO2011122063A1; KR20130000416A; EP2554873A4; EP2554873A1; US20130005526A1; KR101329426B1; JP2011208681A

Abstract

本发明提供一种车辆用减速装置，具备：行星齿轮机构，其由太阳齿轮、将与太阳齿轮啮合的第一齿轮和与齿数比第一齿轮少的第二齿轮同轴地结合的阶梯小齿轮、与第一齿轮啮合的第一齿圈、与第二齿轮啮合的第二齿圈、输出阶梯小齿轮的公转运动的行星架构成；壳体，其收纳行星齿轮机构；第一制动器；第二制动器。在第一制动器及第二制动器的任一方为联接状态时，输出行星架的旋转。

Description

车辆用减速装置

技术领域

本发明涉及通过将来自驱动力源的驱动力减速后传递到车轴而驱动车辆的车辆用减速装置。

背景技术

在通过由内燃机或电动机等构成的驱动力源驱动的车辆中，在车辆起步时，需要较大的扭矩，因此，为了增大扭矩并作用于车轮，需要减速机构。

尤其是在使用由电能驱动的电动机作为驱动力源的所谓EV（EIectricVehicle）中，为了确保车辆的起步性，要求较大的减速比（10.0左右）。就现有的减速机构而言，为了满足较大的减速比，通常构成为加大齿轮传动比，增大输入侧与输出侧的齿轮的支承轴间距离，或者将轴数设定为3轴以上。

但是，在这样的构成中，由于具备减速机构的单元整体变大，因此存在重量增加、向车辆的搭载性变差、成本上升等问题。

另外，就EV而言，由于在高速行驶时电动机高速旋转，故而会产生驱动电动机的变换器的容量加大所引起的成本上升、高速旋转引起的效率下降的问题。因此，对减速装置要求可改变减速比的结构。

对于这样的问题，通过将行星齿轮机构用于减速机构，能够减小支承轴间距离。

作为使用行星齿轮机构的减速机构，公知有两速齿轮变速器（JP04－117950U），其具备一体形成有太阳齿轮的输入轴、结合有行星架的主轴、行星齿轮机构、通过从断开切换成接通而成为高速的第一离合器、设于该第一离合器的外侧的通过从断开切换成接通而成为低速的第二离合器、对上述第一离合器及第二离合器进行接通、断开控制的第一、第二油压活塞。

如上述现有技术中记载的那样的行星齿轮机构通过对离合器进行离合动作来变更输入输出轴、太阳齿轮、行星架、齿圈的组合，切换变速级。

但是，为了对离合器进行离合动作而需要油压。在EV中，油压的供给源需要驱动油压泵，但在将离合器联接时，为了维持压力而需要使油压泵总是动作。因此，存在电力消耗大、能效下降的问题。

也考虑不使用油压而通过电动机或螺线管等机械式的促动器将离合器联接的方式。但是，为了使将旋转体彼此联接的离合器机械地动作，凸轮或联杆等机构变得复杂、尺寸大型化、成本上升。

发明内容

本发明是鉴于这样的问题点而设立的，其目的在于提供不使尺寸大型化就能够实现可防止能效下降的减速机构的车辆用减速装置。

本发明第一方面的车辆用减速装置具备：行星齿轮机构，其由与被输入来自驱动力源的驱动力的输入轴结合的太阳齿轮、将与太阳齿轮啮合的第一齿轮和齿数比第一齿轮少的第二齿轮同轴地结合的阶梯小齿轮、与阶梯小齿轮的第一齿轮啮合的第一齿圈、与阶梯小齿轮的第二齿轮啮合的第二齿圈、与阶梯小齿轮结合且输出阶梯小齿轮的公转运动的行星架构成；壳体，其收纳行星齿轮机构；第一制动器，其使第一齿圈的旋转停止；第二制动器，其使第二齿圈的旋转停止，在第一制动器及第二制动器的任一方为联接状态时，输出行星架的旋转。

根据上述方面，在行星齿轮机构的简易构成中，能够构成利用一轴构成输入轴和输出轴并将减速级设为两级的减速机构，因而能够将车辆用减速装置小型化。另外，第一及第二齿圈由使与壳体的相对旋转停止的第一及第二制动器控制联接状态，所以，不依靠油压的控制也能够控制联接状态，能够防止车辆的能量效率下降。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的车辆用减速装置的说明图；

图2A是本发明第一实施方式的减速机构的低档（Low）模式时的说明图；

图2B是本发明第一实施方式的减速机构的低档（Low）模式时的说明图；

图3A是本发明第一实施方式的减速机构的高档（High）模式时的说明图；

图3B是本发明第一实施方式的减速机构的高档（High）模式时的说明图；

图4是本发明第二实施方式的车辆用减速装置的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是本发明第一实施方式的车辆用减速装置10的说明图。

车辆用减速装置10由作为驱动力源的电动机20、具备行星齿轮机构31的减速机构30、将被减速的驱动力向车轴输出的最终减速机构50构成。

电动机（电机）20由控制装置21供给电力而旋转，产生驱动力。电动机20例如由具有三相的无刷电动机构成。控制装置21例如通过变换器进行的PWM控制向电动机20供给电力，从而控制电动机20的驱动力。

控制装置21控制后述的低档（Low）制动器34及高档（High）制动器33的联接状态。

减速机构30通过收纳于壳体32的行星齿轮机构31等构成。减速机构30通过行星齿轮机构31将向输入轴41输入的驱动力减速，经由输出轴48、输出侧齿轮49向最终减速机构50传递。最终减速机构50具备允许左右车轴的动作的差动机构52，将驱动力向左车轴53及右车轴54传递。

行星齿轮机构31由与输入轴41结合的太阳齿轮42、与太阳齿轮42啮合的小齿轮43、与小齿轮43啮合的第一齿圈45及第二齿圈46构成。

太阳齿轮42与被输入电动机20的驱动力的输入轴41结合，与输入轴41一体地旋转。

小齿轮43为将与太阳齿轮42啮合的第一齿轮43A和齿数比第一齿轮43A小的第二齿轮43B同轴地构成的所谓阶梯小齿轮。小齿轮43在电动机20侧（前侧）具备第一齿轮43A，在电动机20的相反侧（后侧）具备第二齿轮43B。

在小齿轮43的前侧具备将小齿轮43的公转运动向输出轴48侧传递的行星架44。行星架44与输出轴48结合。

输出轴48构成为使输入轴41贯通内部的中空轴，与输出侧齿轮49结合。由轴承35支承输入轴41，由轴承36支承输出轴48。

第一齿圈45与小齿轮43的第一齿轮43A啮合。第二齿圈46设于比第一齿圈45更靠后侧的位置，与小齿轮43的第二齿轮43B啮合。

壳体32具备使第一齿圈45和壳体32的相对旋转停止的高档制动器33。另外，壳体32具备使第二齿圈46和壳体32的相对旋转停止的低档制动器34。

高档制动器33由分别与壳体32及第一齿圈45结合的第一摩擦元件33A和按压第一摩擦元件33A使高档制动器33联接的第一促动器33B构成。

低档制动器34由分别与壳体32及第二齿圈46结合的第二摩擦元件34A和按压第二摩擦元件34A使低档制动器34联接的第二促动器34B构成。

第一促动器33B及第二促动器34B固定于壳体32上，由电动机或螺线管等的将电能转换为机械动作的功能零件构成。

第一促动器33B及第二促动器34B能够基于从控制装置21输出的控制信号按压或者释放第一摩擦元件33A或者第二摩擦元件34A，由此，将高档制动器33或低档制动器34形成为联接状态及非联接状态。

通过这样地构成，在联接高档制动器33时，第一齿圈45在壳体32侧结合，高档制动器33的旋转停止。在联接低档制动器34时，第二齿圈46在壳体32侧结合，低档制动器34的旋转停止。

输出侧齿轮49与最终减速机构50的齿轮51结合。齿轮51的驱动力通过差动机构52向左车轴53及右车轴54以允许差动的方式进行传递。左车轴53及右车轴54分别由轴承55及56支承。

对这样构成的本发明第一实施方式的减速机构30的动作进行说明。

图2A、图2B、图3A及图3B是表示本发明第一实施方式的减速机构30的动作的说明图。

本实施方式的减速机构30可通过将高档制动器33及低档制动器34的任一方控制为联接状态而变更减速比。

图2A表示通过控制装置21的控制将高档制动器33控制为非联接状态，将低档制动器34控制为联接状态时的减速机构30的状态。在本实施方式中，称该状态为“低档（Low）模式”。

在低档模式下，通过使低档制动器34为联接状态，第二齿圈46成为非旋转状态。

在低档模式下，输入太阳齿轮42的驱动力通过第一齿轮43A向小齿轮43传递。小齿轮43伴随非旋转状态的第二齿圈46而旋转，将小齿轮43的公转运动向行星架44传递。传递到行星架44的驱动力从输出轴48向最终减速机构50传递。

在低档模式下，高档制动器33被释放，第一齿圈45成为自由旋转状态，所以第一齿圈45不参与行星齿轮机构31的减速。

图2B表示低档模式下的行星齿轮机构31的共线图。在图2B中，将太阳齿轮42标记为S、将行星架44标记为C、将第一齿圈45标记为R1、将第二齿圈46标记为R2、将小齿轮43的第一齿轮43A标记为P1、将小齿轮43的第二齿轮43B标记为P2。

在低档模式下，第二齿圈46的旋转被固定，故而输入到输入轴41的旋转力和从输出轴输出的旋转力的减速比由太阳齿轮42、第二齿圈46及小齿轮43的第一齿轮43A及第二齿轮43B的齿数求得。

低档模式下的输入轴41与输出轴48之间的减速比为1：（1＋（第二齿圈46的齿数÷第二齿轮43B的齿数）×（第一齿轮43A的齿数÷太阳齿轮42的齿数）。根据该减速比被减速后的驱动力向输出轴48输出。

图3A表示通过控制装置21的控制将高档制动器33控制为联接状态，将低档制动器34控制为非联接状态时的减速机构30的状态。在本实施方式中，将该状态称为“高档（High）模式”。

在高档模式下，通过使高档制动器33为联接状态，第一齿圈45成为非旋转状态。

在高档模式下，输入到太阳齿轮42的驱动力通过第一齿轮43A向小齿轮43传递。小齿轮43伴随非旋转状态的第一齿圈45而旋转，将小齿轮43的公转运动向行星架44传递。将传递到行星架44的驱动力从输出轴48向最终减速机构50传递。

由于在高档模式下，低档制动器34被释放，第二齿圈46成为自如旋转状态，所以第二齿圈46不参与行星齿轮机构31的减速。

图3B表示高档模式下的行星齿轮机构31的共线图。

由于在高档模式下，第一齿圈45的旋转被固定，故而被输入输入轴41的驱动力与从输出轴输出的驱动力的减速比由太阳齿轮42和第一齿圈45的关系求出。

高档模式下的输入轴41与输出轴48之间的减速比为

1：（1＋（第一齿圈45的齿数÷太阳齿轮42的齿数）。将通过该减速比减速后的驱动力向输出轴48输出。

因此，通过选择性地联接高档制动器33及低档制动器34的任一方，能够向不同的减速比切换。

尤其是在使用第二齿圈46的情况下，通过选择小齿轮43的齿数，与高档模式相比，能够进一步地加大低档模式的减速比。

例如在以电动机20为驱动力源的车辆中，在起步时，切换成低档模式，加大减速比而确保起步性。在高速巡航时，能够切换成高档模式而使减速比比低档模式小，抑制电动机20的转速的上升，控制能效使其不会下降。

作为具体的例子，优选将低档模式的减速比设定为10.0左右，将高档模式的减速比设定为5.0，将低档模式与高档模式的级间比设定为2.0左右。

如上所述，本发明第一实施方式的车辆用减速装置10具备行星齿轮机构31，该行星齿轮机构31由太阳齿轮42、将与太阳齿轮42啮合的第一齿轮43A和齿数比第一齿轮43A少的第二齿轮43B同轴地构成的小齿轮43、与第一齿轮43A啮合的第一齿圈45、与第二齿轮43B啮合的第二齿圈46构成。

车辆用减速装置10具备使第一齿圈45相对于壳体32的相对旋转停止的高档制动器33和使第二齿圈46相对于壳体32的相对旋转停止的低档制动器34。

根据这种构成，能够用一个轴将驱动力源即电动机20的输出减速后输出，故而可实现车辆用减速装置10的小型化、轻量化。另外，能够削减零件个数或组装工时，能够降低制造成本。

另外，由于通过高档制动器33及低档制动器34能够使第一齿圈45及第二齿圈46的任一方的旋转停止并切换减速比，故而，在车辆起步时和高速时，能够切换减速比，能够提高电动机20及控制装置21的效率，能够提高车辆的能效。

另外，能够通过行星齿轮机构31设定较大的减速比。另外，通过变更小齿轮43、第一齿圈45及第二齿圈46的齿数，级间比的自由度也增加，因此，能够提高车辆的驱动力性能，提高能效。

另外，高档制动器33及低档制动器34分别由摩擦元件33A、34A和固定于壳体32侧的促动器33B、34B构成，故而可以将活动部设定为非旋转式。通过这样构成，能够削减零件个数，不形成复杂的构成，故而能够降低制造成本。另外，可实现车辆用减速装置10的轻量化，能够提高车辆的能效。

另外，以往，用于旋转体彼此的驱动力的离合的离合器彼此为旋转体，故而通常在其联接力的控制上使用油压。但是，在以电动机20为驱动力源的EV中，为了产生油压需要泵或电动机等，会招致电动机20的摩擦力的增大或使用电量的损失。

对此，本实施方式的车辆用减速装置10中，由于高档制动器33及低档制动器34无需基于油压的动作，故而能够削减车辆的使用电量，不会产生油压泵的驱动带来的摩擦力，能够提高车辆的能效。

另外，本实施方式的减速装置通过由高档制动器33及低档制动器34将第一齿圈45和第二齿圈46双方联接，从而能够固定输出轴。这样构成的情况下，能够使车辆用减速装置10作为停车制动器起作用。

接着，对本发明的第二实施方式进行说明。

图4为本发明第二实施方式的车辆用减速装置10的说明图。对与第一实施方式相同的构成标注相同的标记并省略其说明。

在第二实施方式中，小齿轮43具备齿数比第二齿轮43B少的第三齿轮43C。另外，具备与第三齿轮43C啮合的第三齿圈47。

壳体32具备使第一齿圈45和壳体32的相对旋转停止的高档制动器33（第一摩擦元件）。另外，壳体32具备使第二齿圈46和壳体32的相对旋转停止的中间（Mid）制动器37（第三摩擦元件）。另外，壳体32具备使第三齿圈47和壳体32的相对旋转停止的低档制动器38（第二摩擦元件）。

中间制动器37及低档制动器38与前述第一实施方式同样地，由分别与壳体32侧及齿圈侧结合的摩擦元件37A、38A、按压摩擦元件37A、38A并使中间制动器37或者低档制动器38联接的促动器37B、38B构成。

在这样构成的本发明第二实施方式的减速机构30中，通过控制装置21的控制将高档制动器33及中间制动器37控制为非联接状态，将低档制动器38控制为联接状态的状态在本实施方式中成为“低档（Low）模式”。

在低档模式下，通过使低档制动器38为联接状态，第三齿圈47成为非旋转状态。在低档模式下，小齿轮43随着非旋转状态的第三齿圈47而旋转，将第三齿圈47的公转运动向行星架44传递。传递到行星架44的驱动力从输出轴48向最终减速机构50传递。

另外，在本实施方式中，将通过控制装置21的控制将高档制动器33及低档制动器38控制为非联接状态，将中间制动器37控制为联接状态的状态成为“中间（Mid）模式”。

在中间模式下，通过使中间制动器37为联接状态，第二齿圈45成为非旋转状态。在中间模式下，小齿轮43随着非旋转状态的第二齿圈46而旋转，将第二齿圈46的公转运动向行星架44传递。传递到行星架44的驱动力从输出轴48向最终减速机构50传递。

另外，本实施方式中，将通过控制装置21的控制将Mid制动器37及低档制动器38控制为非联接状态，将高档制动器33控制为联接状态的状态称为“高档（High）模式”。

在高档模式下，通过使高档制动器33为联接状态，第一齿圈45成为非旋转状态。在高档模式下，小齿轮43随着非旋转状态的第一齿圈45而旋转，将第一齿圈45的公转运动向行星架44传递。传递到行星架44的驱动力从输出轴48向最终减速机构50传递。

这样，能够通过小齿轮43、齿圈（第一齿圈45、第二齿圈46及第三齿圈47）及制动器（高档制动器33、低档制动器34及中间制动器37）的组合，构成减速级为三级的减速机构30。

在这样构成的第二实施方式中，与上述第一实施方式同样地，能够用一轴将驱动力源即电动机20的输出减速并输出，因此，能够将减速装置小型化，能够实现车辆用减速装置10的轻量化，故而能够提高车辆的能效。

另外，第二实施方式能够将减速机构30的减速比的级数设为三级，因此，在车辆起步时、通常的行驶时、高速行驶时等，通过根据运转状态适当地切换减速比，能够提高电动机20及控制装置21的效率，能够提高车辆的能效。

在以上说明的本发明的实施方式中，作为将驱动力源设为电动机20的EV进行了说明，但不限于该构成。同样地也能够适用于以发动机等内燃机为驱动力源的车辆。在以内燃机为驱动力源的车辆中，通过小型化、轻量化能够提高燃费效率，具有低成本的优点。

另外，在本发明的实施方式中，对由摩擦元件和促动器构成制动器（高档制动器33、低档制动器34及中间制动器37）的所谓的多板式的制动器进行了说明，但也可以为利用卷绕在齿圈的外周的带的联接力使齿圈的旋转停止的带式制动器（带闸）。另外，促动器也可以为通过油压进行动作的促动器。

另外，在第一实施方式中表示出将减速比设为两级，在第二实施方式中将减速比设为三级的例子，但也可以进一步增加级数。

显然，不限于以上说明的实施方式，在该技术思想的范围内可进行各种变形及变更，这些也包含在本发明的技术范围内。

本申请主张基于2010年3月29日在日本国提出申请的特愿2010－74944的优先权。通过参照将该申请的全部内容编入本说明书。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种车辆用减速装置，其具备：

行星齿轮机构（31），该行星齿轮机构（31）由被输入来自驱动力源（20）的驱动力的输入轴（41）、与所述输入轴（41）结合的太阳齿轮（42）、将与所述太阳齿轮（42）啮合的第一齿轮（43A）和齿数比所述第一齿轮（43A）少的第二齿轮（43B）同轴地结合的阶梯小齿轮（43）、与所述阶梯小齿轮（43）的第一齿轮（43A）啮合的第一齿圈（45）、与所述阶梯小齿轮（43）的第二齿轮（43B）啮合的第二齿圈（46）、与所述阶梯小齿轮（43）结合且输出所述阶梯小齿轮（43）的公转运动的行星架（44）、将来自所述行星架（44）的旋转输出的输出轴（48）、与所述输出轴（48）结合的输出齿轮（49）构成；

壳体（32），其收纳所述行星齿轮机构（31）；

第一制动器（33），其使所述第一齿圈（45）的旋转停止；

第二制动器（34），其使所述第二齿圈（46）的旋转停止，

使所述第一制动器（33）及所述第二制动器（34）的任一方成为联接状态，将所述行星架（44）的旋转向所述输出轴（48）输出，

所述输出轴（48）构成为使所述输入轴（41）贯通的中空轴，

所述输出齿轮（49）设于所述行星齿轮机构（31）与所述驱动力源（20）之间。

2.如权利要求1所述的车辆用减速装置，其中，

所述第一制动器（33）夹设在所述壳体（32）与所述第一齿圈（45）之间，使所述第一齿圈（45）相对于所述壳体（32）的相对旋转停止，

所述第二制动器（34）夹设在所述壳体（32）与所述第二齿圈（46）之间，使所述第二齿圈（46）相对于所述壳体（32）的相对旋转停止。

3.如权利要求1或2所述的车辆用减速装置，其中，

通过将电力转换为机械能的促动器控制所述第一制动器（33）及所述第二制动器（34）的联接状态。

4.如权利要求1所述的车辆用减速装置，其中，

所述阶梯小齿轮（43）中，齿数比所述第二齿轮（43B）少的第三齿轮（43C）与所述第一齿轮（43A）及所述第二齿轮（43B）同轴地结合，

具备与所述阶梯小齿轮（43）的第三齿轮（43C）啮合的第三齿圈（47）、和使所述第三齿圈（47）的旋转停止的第三制动器（37），

在所述第一制动器（33）、所述第二制动器（34）及所述第三制动器（37）的任一方为联接状态时，输出所述行星架的旋转。

Claims