CN103782061A - 车辆用电动机驱动装置以及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆用电动机驱动装置以及汽车，其包括：电动式的电动机(10)；减速机(20)，其具有可切换固定齿轮比的两个齿轮组(23、24)。对于每个齿轮组(23、24)，由上述电动机(10)的输出特性规定且表示输出旋转速度与由该输出旋转速度而得到的最大输出扭矩之间的关系的驱动力曲线(L1、L2)，该曲线包括扭矩恒定曲线部(L1a、L2a)、扭矩递减曲线部(L1b、L2b)和速度恒定曲线部(L1c、L2c)。因两个齿轮组(23、24)的驱动力曲线(L1、L2)在上述扭矩递减曲线部(L1b、L2b)处具有重合部分(Lba)，从而齿轮组(23、24)具有连续的减速比。

Description

车辆用电动机驱动装置以及汽车

相关申请

本发明主张2011年9月13日申请的特愿2011-199008的优先权，通过参照其整体作为本申请的一部分而进行引用。

技术领域

本发明涉及一种车辆用电动机驱动装置以及搭载了该车辆用电动机驱动装置的汽车，该车辆用电动机驱动装置具有电动式的电动机作为驱动源，对该电动机的输出进行减速并传递给车轮。

背景技术

电动式的电动机具有下述特性：旋转速度与输出扭矩的关系在一定范围内处于高效率。因此，电动机的旋转一般通过减速机而传递给车轮。上述减速机的减速比以使用可得到高效的输出扭矩与旋转速度的关系的方式而确定。但是在车辆中，从车入库时等的低速行驶到高速公路上高速行驶时等，其行驶速度的范围很大。因此，通过固定的减速比并不能高效地驱动电动机。为了解决这个问题，人们提出在车辆用电动机驱动装置中使用可将减速比切换为两段的减速机，即变速机(例如，专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-58534号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上那样，人们提出了在车辆用电动机驱动装置中可将减速比切换为两段。但是，针对以怎样的关系来设定各段之间的减速比关系的这一问题，并没有得到解决。

图15(a)～(c)表示由电动式的电动机的例子，其输出特性规定下述关系，该关系为减速机的各个齿轮组中的输出旋转速度与由该输出旋转速度而得到的最大输出扭矩之间的关系。可认为上述输出旋转速度为车速。图15(a)表示减速比小(重视高速)的场合，图15(b)表示减速比大(重视低速高扭矩)的场合。

表示输出旋转速度与输出扭矩的关系的驱动力曲线L1(图15(a))、L2(图15(b))一般如该图所示，输出旋转速度在从零到某个规定的扭矩降低开始速度V1a、V2a的区域内，作为各个齿轮组的输出最大情况下的最大扭矩将连续并形成恒定曲线部L1a、L2a，在从扭矩降低开始速度V1a、V2a到最大旋转速度的区域内，形成伴随输出旋转速度变快而输出扭矩逐渐降低的扭矩递减曲线部L1b、L2b，在最大旋转速度下，形成输出扭矩为最低值，且输出旋转速度恒定的速度恒定曲线部L1c、L2c。在相比该驱动力曲线L1、L2更加靠近内部的区域(原点侧：用阴影线表示的范围)内，以根据各种形式条件的输出扭矩与旋转速度的关系而驱动电动机。各图的阴影部分一般是电动机处于高效状态的区域。

图15(a)的减速比小的场合，虽然能够进行高速行驶，但其输出扭矩很小，故适合重视高速的场合。图15(b)的减速比大的场合，虽然能够得到很大的输出扭矩，但行驶速度很慢，故适合重视低速大扭矩的场合。可将减速比切换为两段的话，将可在图15(a)与15(b)重叠的图15(c)的驱动力曲线L的范围内行驶，可进行高速小扭矩的行驶和低速大扭矩的行驶。

但是，如果不合适地设定减速比小的场合的减速比与减速比大的场合的减速比之间的关系的话，如图15(c)所示，驱动力曲线L中的扭矩递减曲线部L1b、L2b将不连续，将产生不连续区域C(用网点显示的区域)，该不连续区域C为与作为速度恒定曲线部L1c以及扭矩恒定曲线部L2a进行连接的区域。该不连续区域C为无法得到作为减速机输出的旋转速度与输出扭矩的关系的区域。在产生该不连续区域C的减速比的场合，例如在图15(c)的点Q1的条件下驱动电动机那样的场合，即使进行变速操作也不会产生故障，但是在不连续区域C附近，如点Q2、点Q3的条件那样，在驱动力曲线L上或在沿驱动力曲线L的位置附近的条件下行驶的场合，此时进行变速操作的话，将产生剧烈的扭矩变动。由此，将无法顺利地进行变速操作，会有损行驶的舒适感。特别是在高速公路等通过收费站时等，想要从低速行驶突然加速到高速行驶的场合等，由于上述不连续区域C的影响，而将无法顺利地加速。

本发明的目的在于提供一种车辆用电动机驱动装置，其具有数段的变速功能，在切换减速比时不会产生剧烈的扭矩变动，即使是小型的电动式电动机也可以进行顺利地加速和高速行驶，进行舒适的行驶，且通过最佳的齿轮选择而进行高效的电动机驱动。本发明的其它目的在于提供一种电动汽车、混合动力汽车，其具有数段对电动机的处理进行减速的变速功能，在切换减速比时不会产生剧烈的扭矩变动，即使是小型的电动式电动机也可以进行顺利地加速和高速行驶，进行舒适的行驶，且通过最佳的齿轮选择而进行高效的电动机驱动。下面针对本发明的概要，通过使用显示实施方式的附图中的标号进行说明。

用于解决课题的技术方案

本发明的车辆用电动机驱动装置为下述车辆用驱动装置A，其具有：电动式的电动机10；夹设于该电动式的电动机10与车轮1之间的扭矩传递系的减速机20，该减速机包括：多个齿轮组23、24，该多个齿轮组23、24具有各自固定减速比，并且相互的减速比不同；以及在这两个齿轮组23、24之间切换扭矩传递路径的机构，

其中，在该车辆用电动机驱动装置中，由上述电动机10的输出特性规定、且表示上述各个齿轮组23、24中的输出旋转速度与由该输出旋转速度而得到的最大输出扭矩之间的关系的驱动力曲线L1、L2为：在输出旋转速度从零到某个规定的扭矩降低开始速度V1a、V2a的区域内，形成扭矩恒定曲线部L1a、L2a，在该扭矩恒定曲线部中，各个齿轮组的输出保持最大情况下的最大扭矩；在从上述扭矩降低开始速度V1a、V2a到最大旋转速度的区域内，形成扭矩递减曲线部L1b、L2b，在该扭矩递减曲线部中，伴随输出旋转速度变快输出扭矩逐渐降低；在最大旋转速度下，形成速度恒定曲线部L1c、L2c，在该速度恒定曲线部中，输出扭矩为最低值，且输出旋转速度恒定，

由于上述减速比大的一侧的齿轮组23的驱动力曲线L1和减速比小的一侧的齿轮组24的驱动力曲线L2在上述扭矩递减曲线部L1b、L2b处具有重合部分Lba，从而上述各个齿轮组23、24具有连续的减速比。

另外，在具有三个以上的齿轮组的场合，上述减速比大的一侧的齿轮组以及减速比小的一侧的齿轮组为下述齿轮组：在该三个以上的齿轮组中，每两个齿轮组中的减速比大的一侧的齿轮组和减速比小的一侧的齿轮组的减速比相互有一段不同。

根据该方案，由于可将减速机20切换为数段，故即使电动机10是小型的，仍可进行急加速、高速行驶，可形成小型轻量化的车辆用电动机驱动机装置A。特别是关于上述减速机20，由于上述减速比大的一侧的齿轮组23的驱动力曲线L1和减速比小的一侧的齿轮组24的驱动力曲线L2在上述扭矩递减曲线部L1b、L2c处具有重合部分Lba，从而具有连续的减速比，故在切换减速比时，不会产生剧烈的扭矩变动，即使电动机10是小型的，也可以进行顺利地进行从低速区域到高速区域的加速，进行舒适的行驶。而且，在输出旋转速度与输出扭矩的关系中，高效区域H扩大了，可通过合适的齿轮选择而进行高效地电动机驱动。

在本发明中，可在上述减速机20的上述多个齿轮组23、24之间切换扭矩传递路径的机构，可以是通过离合器的接合、解除而进行切换的变速比切换机构50。在通过离合器的接合、解除而进行切换的形式的场合，由于上述减速比大的一侧的齿轮组23的驱动力曲线L1和减速比小的一侧的齿轮组24的驱动力曲线L2在上述扭矩递减曲线部L1b、L2b处具有重合部分Lba，从而具有连续的减速比的效果，将更加有效。上述离合器可为例如滚针离合器30A、30B或者爪形离合器(无图示)。在滚针离合器30A、30B或者爪形离合器(无图示)中，即使驱动侧与被驱动侧具有旋转差，也能够切换，但是在这样的离合器的场合，具有上述重合部分Lba从而具有连续的减速比的效果将更进一步有效。

在本发明中，可具有差动齿轮80，该差动齿轮将上述减速机20的输出分配并传递给车辆的左右车轮1、1。在该场合，上述车辆作为行驶驱动源可仅有一台上述电动机10。虽然本发明的车辆用电动机驱动装置A也可适用于分别驱动车轮1的场合，但为了确保针对减速比切换的稳定的行驶性，在通过一台电动机10而驱动左右两轮1、1的场合，特别是通过一台电动机10驱动车辆的场合，将更加有效。

在本发明中，上述电动机10可为嵌入式永磁同步电动机。虽然嵌入式永磁同步电动机具有作为车辆行驶用的电动机的各种优异的性能，但通过设定本发明的数段减速的结构，可更加高效地驱动。

本发明的电动汽车EV搭载了本发明的上述任何一种结构的车辆用电动机驱动装置A。根据该结构的电动汽车EV，可通过搭载本发明的车辆用电动机驱动装置A，即使是小型的电动机10也可以进行顺利地加速和高速行驶，且通过最佳的齿轮选择而进行高效的电动机驱动，并且在切换减速比时不会产生剧烈的扭矩变动，可进行舒适的行驶。

关于本发明的混合动力汽车HV，设置于车辆前部的左右一对前轮1、1与设置于车辆后部的左右一对后轮2、2中的一对通过发动机E来驱动，另一对通过本发明的上述任何结构的车辆用电动机驱动装置A来驱动。根据如此结构的混合动力汽车HV，通过搭载本发明的车辆用电动机驱动装置A，在电动机行驶时，即使是小型的电动机10也可以进行顺利地加速和高速行驶，且通过最佳的齿轮选择而进行高效的电动机驱动，并且在切换减速比时不会产生剧烈的扭矩变动，可进行舒适的行驶。

权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少两个方案的任何组合均包含在本发明中。特别是，权利要求书中的各项权利要求的两个以上的任何的组合也包含在本发明中。

附图说明

根据参照附图的以下优选实施方式的说明，能更清楚地理解本发明。但是，实施方式和附图只用于图示和说明，并不应用于确定本发明的范围。本发明的范围由权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一标号表示同一或相当的部分。

图1(A)为表示本发明的一个实施方式的车辆用电动机驱动装置的概念结构的说明图，图1(B)的(a)～(c)为表示该各个齿轮组以及组合这些齿轮组的输出的旋转速度与输出扭矩的关系的特性图；

图2(a)～(c)为表示上述旋转速度与输出扭矩的关系以及高效率区域的特性图；

图3(A)、图3(B)为比较减速比固定的车辆用电动机驱动装置与实施方式的车辆用驱动装置的外形大小的说明图；

图4(A)为采用上述车辆用电动机驱动装置的电动汽车的大致平面图，图4(B)为采用上述车辆用电动机驱动装置的混合动力汽车的大致平面图；

图5为上述实施方式的车辆用电动机驱动装置的纵向剖视图；

图6为表示对图5的变速机的关键部位进行放大的剖视图；

图7为沿图6的VII-VII线的剖视图；

图8为沿图6的VIII-VIII线的剖视图；

图9为表示变速比切换机构的纵向剖视图；

图10为沿图6的X-X线的剖视图；

图11为表示对图9的一部分进行放大的剖视图；

图12为表示变速切换状态的纵向剖视图；

图13为分别表示双向滚针离合器的内圈、保持器、开关弹簧以及变速比切换机构的弹性部件、垫圈、摩擦板的分解立体图；

图14为上述车辆用电动机驱动装置中的电动机的一个例子的纵向剖视图；

图15(a)～(c)为表示提案例的两段切换的减速机中的输出旋转速度与输出扭矩的关系的特性图。

具体实施方式

下面对本发明的一个实施方式结合附图一同进行说明。如图1(A)所示，该车辆用电动机驱动装置A包括：电动式的电动机10、夹设于该电动机10与车轮1、1之间的扭矩传递系的减速机20。减速机20具有各自固定减速比的减速比大的一侧和减速比小的一侧的两个齿轮组23、24，在这两个齿轮组23、24之间可通过变速比切换机构50而切换转矩传递路径。变速比切换机构50为通过后述的离合器的接合、解除而进行切换的形式的机构。减速机20的输出通过差动齿轮80而分配传递给车辆的左右车轮1、1。电动机10为同步型电动机，例如嵌入式永磁同步电动机。

在图1(B)的(a)、(b)中，以驱动力曲线L2、L1分别表示上述减速比小的一侧以及减速比大的一侧的各个齿轮组24、23中的输出旋转速度与通过该输出旋转速度而得到的最大的输出扭矩的关系。该驱动力曲线L1、L2通过电动机10的输出特性和减速比而规定，但是输出旋转速度在从零到某个规定的扭矩降低开始速度V1a、V2a的区域内，将形成各个齿轮组的输出的最大情况下的最大扭矩保持并形成扭矩恒定曲线部L1a、L2a，在从扭矩降低开始速度V1a、V2a到最大旋转速度的区域内，形成伴随输出旋转速度变快而输出扭矩逐渐降低的扭矩递减曲线部L1b、L2b，在最大旋转速度下，形成输出扭矩为最低值，且输出旋转速度恒定的速度恒定曲线部L1c、L2c。

上述两个齿轮组23、24如图1(B)的(c)所示的那样，由于上述减速比大的一侧的齿轮组23的驱动力曲线L1和减速比小的一侧的齿轮组24的驱动力曲线L2在上述扭矩递减曲线部L1b、L2b处具有重合部分Lba，从而具有连续的减速比，以上述方式，设定相互的减速比的关系。即，以两驱动力曲线L1、L2具有重合部分Lba而连续的方式设置。重合部分Lba的长度只要不小于零即可，可适当地设计。

根据该方案，由于可将减速机20切换为两段，故即使电动机10是小型的，仍可进行急加速、高速行驶，可形成小型轻量化的车辆用电动机驱动机装置A。例如，如图3(A)、(B)大致所示的那样，与使用图3(A)那样的减速比固定的减速机20A的场合相比，图3(B)所示的两段变速场合的减速机20比将变大，电动机10被小型化，该电动机小型化的影响比减速机大型化更强，故作为车辆用电动机驱动装置A的整体而进行小型轻量化。

另外，该实施方式中，关于减速机20，由于上述减速比大的一侧的齿轮组23的驱动力曲线L1和减速比小的一侧的齿轮组24的驱动力曲线L2在上述扭矩递减曲线部L1b、L2b处具有重合部分Lba，从而具有连续的减速比，故在切换减速比时，不会产生剧烈的扭矩变动。由此，即使是小型的电动机10，也可以进行顺利地进行从低速区域到高速区域的加速，进行舒适的行驶。

并且，在输出旋转速度与输出扭矩的关系中，高效区域扩大了，可通过合适的齿轮选择而进行高效地电动机驱动。例如，图2(a)、(b)中通过斜线部表示两段的各个齿轮组23、24中的高效区域H，但设为切换两个齿轮组23、24的两段切换的场合，如图2(c)所示的那样，高效区域H将扩大。由此，通过设定合适的两段切换，可得到高速行驶区域的扩大、低速区域的驱动力(转矩)增加，并且高效区域H扩大，仅此就可增加在高效区域H内的驾驶的概率，以低电力使用量进行行驶。

又，在该实施方式中，通过以离合器的接合、解除而进行切换的变速比切换机构50，来切换两个齿轮组23、24间的转矩传递路径，但是，使用如此离合器使用的变速比切换机构50的场合，由于上述减速比大的一侧的齿轮组23的驱动力曲线L1和减速比小的一侧的齿轮组24的驱动力曲线L2在上述扭矩递减曲线部L1b、L2b处具有重合部分Lba，从而具有连续的减速比的效果，将更加有效。

又，减速机20的输出通过差动齿轮80而分配传递给车辆的左右车轮1、1，但是为了确保针对减速比切换的稳定的行驶性，在通过一台电动机而驱动左右两轮的场合，特别是通过一台电动机驱动车辆的场合，该实施方式的两段切换的车辆用电动机驱动装置A很有效。

电动机10可以是任何行驶的电动机，但嵌入式永磁同步电动机在作为车辆行驶用的种种方面很优异。在使用嵌入式永磁同步电动机的场合，该实施方式的两段减速结构的车辆用电动机驱动装置A将更进一步地高效地发挥出上述效果。

下面对搭载了该车辆用电动机驱动装置的汽车的例子、以及减速机等的具体结构例与附图4(A)、(B)至图14一同进行说明。图4(A)表示通过该实施方式的车辆用电动机驱动装置A而驱动作为左右一对的前轮的车轮1的电动汽车EV。图4(B)表示混合动力汽车HV，其通过发动机E而驱动作为左右一对驱动轮的前轮的车轮1，通过上述车辆用电动机驱动装置A驱动作为左右一对辅助驱动轮的后轮的车轮2，上述发动机E的旋转通过变速器T以及差动齿轮D而传递给作为前轮的车轮1。

如图5所示，车辆用电动机驱动装置A具有：电动机10；减速机20，其使该电动机10的输出轴11的旋转变速；差动齿轮80，其将从该减速器20输出的动力分配给图4(A)所示的电动汽车EV的左右一对前轮1，或将从该减速器20输出的动力分配给图4(B)所示的混合动力汽车HV的左右一对后轮2。

减速机20为两段切换的变速机，其由在第一旋转轴21和第二旋转轴22间分别设置固定减速比的第一减速齿轮组23和第二减速齿轮组24的常啮合式减速器构成。

第一旋转轴21和第二旋转轴22通过组装于外壳25内的相对的一对轴承26，以可自由旋转的方式被支承并平行设置，上述第一旋转轴21连接于电动机10的输出轴11。

关于第一减速齿轮组23，在第一旋转轴21上设置第一输入齿轮23a，使啮合于该第一输入齿轮23a的第一输出齿轮23b以第二旋转轴22为中心而自由地旋转。

关于第二减速齿轮组24，在第一旋转轴21上设置第二输入齿轮24a，使啮合于该第二输入齿轮24a的第二输出齿轮24b以第二旋转轴22为中心而自由地旋转，该第二减速齿轮组24的减速比小于第一减速齿轮组23的减速比。

如图6至图8所示，在第一输出齿轮23b与第二旋转轴22之间，组装有接合、解除该第一输出齿轮23b和第二旋转轴22的第一双向滚针离合器30A。又，在第二输出齿轮24b与第二旋转轴22之间，组装有接合、解除该第二输出齿轮24b和第二旋转轴22的第二双向滚针离合器30B。

由于第一双向滚针离合器30A和第二双向滚针离合器30B结构相同，并且左右对称，所以如下对第一双向滚针离合器30A进行说明，而针对第二双向滚针离合器30B，对相同的部件标注相同的符号，并省略说明。

关于第一双向滚针离合器30A，将内圈31作为花键32的嵌合而止转于第二旋转轴22，该内圈31的外周上、在第一输出齿轮23b的内周上形成的圆通面33之间，在轴方向的两端形成狭小的楔形空间的多个平坦的凸轮面34在周方向上以等间隔的方式而设置，各个凸轮面34与圆筒面33之间组装有辊35，通过组装于第一输出齿轮23b与内圈31间的保持器36而保持该辊35。

如图8所示，在内圈31的轴方向的一端面上形成圆形的凹部37，开关弹簧38的圆形部38a嵌合于该凹部37内，将从该圆形部38a的两端朝外设置的一对按压片38b，从形成于凹部37的外周壁的切口39***到形成于保持器36的一端面的切口部40，朝与切口39以及切口部40的轴方向相对的端面相反的方向通过该一对按压片38b进行按压，从而辊35将保持器36弹性保持于针对圆筒面33以及凸轮面34而进行接合解除的中立位置。

如图6所示，组装于第一输出齿轮23b的内侧的内圈31和组装于第二输出齿轮24b的内侧的内圈31以作为组装于该相对部之间的旋转部件的衬垫41、以及通过嵌合于第二旋转轴22的一对止动环44而从两侧夹持，从而在轴方向上以非可动的方式被支承。又，衬垫41分别与相对的一对内圈31中的每个一体地旋转。

在一对内圈31中，与止动环44相对的外端部形成有圆筒形的轴承嵌合面42，通过嵌合于该轴承嵌合面42的轴承43，第一输出齿轮23b和第二输出齿轮24b以可自由旋转的方式支承于内圈31。

第一双向滚针离合器30A和第二双向滚针离合器30B的接合、解除，通过图9所示的变速比切换机构50而被控制。

如图9所示，变速比切换机构50通过将在轴方向上可移动的控制环51嵌合于衬垫41的外周而以可自由旋转的方式支承，设置于该控制环51的两侧的一对摩擦板52a、52b的一者止转于第一双向滚针离合器30A的保持器36，并且另一者止转于第二双向滚针离合器30B的保持器36，通过变速机构60而使上述控制环51朝第一输出齿轮23b移动，并通过按压于该第一输出齿轮23b的侧面的摩擦板52a的摩擦接合，从而将保持器36连接于第一输出齿轮23b，由此，通过该保持器36与内圈31的相对旋转，使辊35接合于圆筒面33和凸轮面34。

通过变速机构60而使上述控制环51朝第二输出齿轮24b移动，并通过按压于该第二输出齿轮24b的侧面的摩擦板52b的摩擦接合，从而将保持器36连接于第二输出齿轮24b，由此，通过该保持器36与内圈31的相对旋转，而使辊35接合于圆筒面33和凸轮面34。

一对摩擦板52a、52b呈环状，将形成于该内径面的L形接合片53接合于形成在保持器36上的上述切口部40，从而摩擦板52a、52b分别止转于保持器36。又，在接合片53与内圈31的相对面之间组装垫圈54和弹性部件55，通过该弹性部件55而使摩擦板52a、52b分别朝离开内圈31的接合解除位置偏置。图13为分别表示第一双向滚针离合器30A的内圈31、保持器36、开关弹簧38以及变速比切换机构的弹性部件55、垫圈54、摩擦板52a的分解立体图。由于双向滚针离合器30B侧与双向滚针离合器30A侧的结构相同，故省略图示及其说明。

如图10所示，在接合片53的内端形成接合槽57，另一方面，在衬垫41的外周上设置多个接合突条58，该接合突条58通过与该接合槽57形成接合机构56，上述摩擦板52a、52b在移动到接合解除位置时，使接合槽57接合于一个接合突条58，从而防止一体化于衬垫41的内圈31与保持器36的相对旋转，将辊35保持于中立位置。

又，如图9所示，变速机构60将平行设置于第二旋转轴22的变速杆61通过安装于外壳25的一对滑动轴承62而以可自由滑动的方式支承，在该变速杆61上安装换档拨叉63，另一方面，通过嵌合于控制环51的外周的滚动轴承64而以可自由旋转的方式支承套筒65，并且在轴方向以非可动的方式支承套筒65，在该套筒65的外周上设置环状槽66，在该环状槽66上嵌合换档拨叉63的前端的两股片63a，通过驱动器67而使上述变速杆61沿轴方向移动，从而使套筒65与控制圈51一起沿轴方向移动。

作为促动器67，虽然可以采用连接于变速杆61的缸体和/或螺线管，但是在此采用电动机68，通过运动变换机构70而将该电动机68的输出轴69的旋转比变换为朝变速杆61的轴方向的移动。

即，作为螺母部件的从动齿轮72啮合在安装于电动机68的输出轴69的驱动齿轮71上，通过相对的一对轴承73而以可自由旋转地方式支承该从动齿轮72，将形成于该从动齿轮72的内周的内螺纹74螺纹接合于形成于变速杆61的端部外周的外螺纹75，通过在上述从动齿轮72的定位置上的旋转，使变速杆61在轴方向上移动。

如图5所示，在第二旋转轴22的周端部上，设置有将该第二旋转轴22的旋转传递给差动齿轮80的输出齿轮76。

差动齿轮80将啮合于输出齿轮76的齿圈81安装于通过外壳25而以可自由旋转的方式支承的差速器壳82，通过上述差速器壳82将一对小齿轮84安装于小齿轮轴83，该小齿轮轴83两端部以可自由旋转的方式被支承，该一对小齿轮84分别为啮合一对半轴齿轮85的结构，该一对半轴齿轮85各自连接有车轴86的轴端部。

本实施方式中显示的车辆用电动机驱动装置A由上述构造构成，图6表示一对摩擦板52a、52b被保持于接合解除位置的状态，该接合解除位置为从第一输出齿轮23b以及第二输出齿轮24b离开的位置，组装于上述第一输出齿轮23b的内侧的第一双向滚针离合器30A和组装于第二输出齿轮24b的内侧的第二双向滚针离合器30B分别如图7所示，处于接合解除状态。

由此，即使电动机10被驱动而第一旋转轴21旋转，该旋转从第一输入齿轮23a传递给啮合于第一输入齿轮23a的第一输出齿轮23b，并且从第二输入齿轮24a传递给啮合于第二输入齿轮24a的第二输出齿轮24b，但是无法传导到第二旋转轴22，第一输出齿轮23b和第二输出齿轮24b空转。

在第一输出齿轮23b和第二输出齿轮24b处于空转状态下，在处于双向滚针离合器30A、30B的中立状态的辊35中，通过与圆筒面33的接触，牵引扭矩产生作用，从而使保持器36旋转。

此时，止转于保持器36的摩擦板52a、52b分别通过接合槽57与接合突条58的接合而相对内圈31被止转，由此，保持器36也处于相对内圈31被止转的状态。因此，通过作用于辊35的牵引扭矩，并不产生如内圈31与保持器36那样的相对旋转，不会产生第一、第二双向滚针离合器30A、30B误接合的故障。

在通过电动机10的驱动而第一输出齿轮23b和第二输出齿轮24b分别空转的状态下，如果通过图9所示的电动机68的驱动而使变速杆61朝图9的右方向移动的话，则套筒65和控制环51通过换档拨叉63而朝变速杆61的相同方向移动，通过该控制环51，使摩擦板52a被按压于第一输出齿轮23b的侧面。

此时，摩擦板52a的接合槽57与衬垫41的接合突条58的接合被解除，又，摩擦板52a摩擦接合于第一输出齿轮23b的侧面，保持器36处于连接于第一输出齿轮23b的状态。

由此，第一双向滚针离合器30A的保持器36相对内圈31而相对旋转，辊35接合于圆筒面33以及凸轮面34，第一输出齿轮23b的旋转通过第一双向滚针离合器30A而直接传递给第二旋转轴22。又，第二旋转轴22的旋转通过差动齿轮80而传递给车轴86。

该结果为：在图4(A)所示的电动汽车EV中，通过前轮1旋转，可使该电动汽车EV行驶，并且在图4(B)所示的混合动力汽车HV中，作为辅助驱动轮的后轮2将旋转，将辅助前轮1的驱动。

在此，如果内圈31与保持器36相对旋转的话，则开关弹簧38将弹性变形。由此，电动机68朝上述的反方向旋转，使变速杆61朝上述的反方向(图9的左方向)移动，由此，如果使控制环51朝从第一输出齿轮23b离开的方向移动的话，摩擦板52a通过弹性部件55(图11)的复原弹性而从第一输出齿轮23b离开，同时通过开关弹簧38的复原弹性而使保持器36被复原旋转，辊35将回到中立位置，从第一旋转轴21到第二旋转轴22的旋转传递将直接被切断。

如果进一步使变速杆61朝相同方向(图9的左方向)移动的话，则通过控制环51的按压，摩擦板52b被按压于第二输出齿轮24b的侧面，从而摩擦接合。

由此，第二双向滚针离合器30B的保持器36相对内圈31而相对旋转，辊35接合于圆筒面33和凸轮面34，第二输出齿轮24b的旋转通过第二双向滚针离合器30B而直接传递给第二旋转轴22，将直接切换为扭矩传递路径。图12表示如此进行的变速切换状态。

如上述那样，通过驱动作为促动器的电动机68而使变速杆61沿轴方向移动，第一双向滚针离合器30A或第二双向滚针离合器30B直接接合以及解除接合，由此可迅速地进行变速切换。

如本实施方式所示，第一输出齿轮23b和第二输出齿轮24b之间组装控制环51和两张摩擦板52a、52b，一张摩擦板52a止转于第一双向滚针离合器30A的保持器36，另一张摩擦板52b止转于第二双向滚针离合器30B的保持器36，如果以使上述控制环51通过变速机构60而可在左右方向移动，从而可通过一个变速比切换机构50控制两组双向滚针离合器30A、30B的接合、解除的方式构成的话，则可谋求电动机驱动装置的小型化。

在此，虽然在附图中被省略，但可预先在摩擦板52a、52b与控制环51的相对面间组装滚动轴承。通过组装该滚动轴承，可谋求减少作用于摩擦板52a、52b与控制环51的接触部的摩擦阻力。由此，在摩擦板52a、52b被按压于第一输出齿轮23b、第二输出齿轮24b而进行摩擦接合的接合时，摩擦板52a、52b可相对控制环51而顺利地相对旋转，可使双向滚针离合器30A、30B可靠地接合。

在该实施方式中，在第一输出齿轮23b和第二输出齿轮24b的内周上形成圆筒面33，在组装于各个输出齿轮23b、24b的内侧的内圈31的外周上设置凸轮面34，但也可以与之相反，在第一输出齿轮23b和第二输出齿轮24b的内周上形成凸轮面，在内圈的外周设置圆筒面。该场合下，在第一输出齿轮23b和第二输出齿轮24b与保持器36之间组装开关弹簧38，从而使辊35处于中立状态以弹性保持保持器36。

在图14中，电动机10为在固定于圆筒状的电动机外壳172的电动机定子173与安装于输出轴11的电动机转子175之间设置径向间隙的径向间隙型IPM电动机。

电动机定子173由定子铁芯部177和线圈178构成，该定子铁芯部177由软磁性体构成。定子铁芯部177的外周面嵌合于电动机外壳172的内周面，从而保持于电动机外壳172。电动机转子175由转子铁芯部179和多个永久磁铁180构成，该转子铁芯部179与电动机定子173同心，并外嵌于输出轴11，该永久磁铁180内装于该转子铁芯部179。永久磁铁180呈V字状设置。

另外，在上述实施方式中，可将减速机20设为具有两段齿轮组23、24的两段切换式的减速机，但减速机20也可为下述减速机：具有三个以上的齿轮组，该齿轮组具有各自减速比，并且相互的减速比不同，且在这三个以上的齿轮组间，可切换扭矩传递路径。在该场合下，该三个以上的齿轮组中，减速比相互有一段不同的各两个齿轮组间的减速比大的一侧的齿轮组和减速比小的一侧的齿轮组均具有下述连续减速比，该连续减速比因减速比大的一侧的齿轮组的驱动力曲线和减速比小的一侧的齿轮组的驱动力曲线在上述扭矩递减曲线部处具有重合部分而连续。又，在上述实施方式中，将在减速机20的上述多个齿轮组之间切换扭矩传递路径的机构设定为滚针离合器30A、30B，但作为该切换机构而使用的离合器也可为爪形离合器(无图示)。

如上所述，参照附图并对优选的实施方式进行了说明，但是，如果是本领域的技术人员在阅读本申请说明书后，会容易想到在显而易见的范围内进行各种变更和修改。于是，对于这样的变更和修改，应被解释为处于由权利要求书确定的发明的范围内。

符号说明

标号1、2表示车轮；

标号10表示电动式的电动机；

标号20表示减速机；

标号21表示第一旋转轴；

标号22表示第二旋转轴；

标号23表示第一减速齿轮组；

标号24表示第二减速齿轮组；

标号30A表示第一双向滚针离合器；

标号30B表示第二双向滚针离合器；

标号50表示变速比切换机构；

标号80表示差动齿轮；

标号L、L1、L2表示驱动力曲线；

标号L1a、L2a表示扭矩一定曲线部；

标号L1b、L2b表示扭矩递减曲线部；

标号L1c、L2c表示速度一定曲线部；

标号Lba表示重合部分；

标号H表示高效区域。

Claims (8)

1.一种车辆用电动机驱动装置，其包括：电动式的电动机；夹设于该电动式的电动机与车轮之间的扭矩传递系的减速机，该减速机包括：多个齿轮组，该多个齿轮组具有各自固定的减速比，并且相互的减速比不同；以及在这多个齿轮组之间切换扭矩传递路径的机构，其特征在于，

在该车辆用电动机驱动装置中，由上述电动机的输出特性所规定、且表示上述各个齿轮组中的输出旋转速度与由该输出旋转速度而得到的最大输出扭矩之间的关系的驱动力曲线为：在输出旋转速度从零到某个规定的扭矩降低开始速度的区域内，形成扭矩恒定曲线部，在该扭矩恒定曲线部中，各个齿轮组的输出保持最大情况下的最大扭矩；在从上述扭矩降低开始速度到最大旋转速度的区域内，形成扭矩递减曲线部，在该扭矩递减曲线部中，伴随输出旋转速度变快而输出扭矩逐渐降低；在最大旋转速度下，形成速度恒定曲线部，在该速度恒定曲线部中，输出扭矩为最低值，且输出的旋转速度恒定，

由于上述减速比大的一侧的齿轮组的驱动力曲线和减速比小的一侧的齿轮组的驱动力曲线在上述扭矩递减曲线部处具有重合部分，从而上述各个齿轮组具有连续的减速比。

2.根据权利要求1所述的车辆用电动机驱动装置,其中，在上述减速机的上述多个齿轮组之间切换扭矩传递路径的机构为通过离合器的接合、解除而进行切换的变速比切换机构。

3.根据权利要求2所述的车辆用电动机驱动装置，其中，上述离合器为滚针离合器或者爪形离合器。

4.根据权利要求1所述的车辆用电动机驱动装置，还包括差动齿轮，该差动齿轮将上述减速机的输出分配并传递给车辆的左右车轮。

5.根据权利要求1所述的车辆用电动机驱动装置，其中，上述电动机为嵌入式永磁同步电动机。

6.根据权利要求1所述的车辆用电动机驱动装置，其中，上述车辆作为行驶驱动源仅包括一台上述电动机。

7.一种电动汽车，其中，车辆的左右车轮通过权利要求1所述的车辆用电动机驱动装置而进行驱动。

8.一种混合动力汽车，其中，设置于车辆前部的左右一对前轮和设置于后部的左右一对后轮中的一对通过发动机来驱动，另一对通过权利要求1所述的车辆用电动机驱动装置来驱动。

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