CN104054241A - 车辆用马达驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供难以产生振动且轻型的车辆用马达驱动装置。该车辆用马达驱动装置采用如下结构，即，构成为包括：电动马达(3)、将从电动马达(3)输出的旋转进行减速的减速器(4)、以及将从减速器(4)输出的旋转向左右车轮分配的差速器齿轮(5)，电动马达(3)的转子(7)由被第一轴承(15)与第二轴承(16)支承为能够旋转的主轴(17)、和安装于该主轴(17)的外周的转子铁芯(18)构成，主轴(17)具有中空筒状的转子铁芯安装部(19)，该转子铁芯安装部(19)具有比供第一轴承(15)嵌合的圆筒状的第一轴承嵌合面(24)的直径大的内径，第一轴部(21)与将该转子铁芯安装部(19)的减速器4侧的端部封闭的端板(20)连结。

Description

车辆用马达驱动装置
技术领域
本发明涉及将电动马达的旋转进行变速并向车轮传递的车辆用马达驱动装置。
背景技术
作为电动汽车以及混合动力汽车的驱动装置所使用的车辆用马达驱动装置，公知有如下的装置，其由电动马达、对从该电动马达输出的旋转进行减速的减速器、以及将从该减速器输出的旋转向左右车轮分配的差速器齿轮构成，且上述减速器具有能够切换的多个减速比(例如，专利文献1)。
若使用该车辆用马达驱动装置，则根据行驶条件切换减速器的减速比，由此在驱动以及再生时，能够以效率高的转速以及扭矩区域使用电动马达。另外，通过形成为适当的减速器，从而高速行驶时的减速器的旋转部件的旋转速度降低，减速器的动力损失减少，从而能够提高车辆的能量效率。
然而，近年来地球环境、能源的问题受到广泛关注，电动汽车、混合动力汽车的开发变得活跃。而且，认识到提高电动汽车、混合动力汽车的能量效率为重大的课题，所以使车辆重量轻型化逐渐变得重要。
因此，本发明的发明人为了使车辆用马达驱动装置轻型化，而研究能否使作为车辆用马达驱动装置的驱动源的电动马达轻型化，并试制评价了图13所示的构造的电动马达。
图13所示的电动马达90由环状的定子91、和配置于该定子91的内侧的转子92构成。转子92是从定子91接受旋转力而旋转的部分，由沿轴向隔开间隔地配置的一对轴承93、93支承的主轴94、和安装于主轴94的外周的转子铁芯95构成。
而且，为了实现主轴94的轻型化，主轴94由两端开口的筒状的转子铁芯安装部96、在该筒状的转子铁芯安装部96内沿轴向贯通的轴部97、将轴部97与转子铁芯安装部96连结的凸缘部98构成。该主轴94由于转子铁芯安装部96的内部除了轴部97和凸缘部98之外形成为空洞所以轻型。
然而，在图13所示的电动马达90中，用截面二次矩小的轴部97承受作用于支承主轴94的一对轴承93、93之间的力矩负载，因此可知轴部97容易产生扭转振动、弯曲振动，有可能在低旋转区域从电动马达90产生振动、异响。
发明内容
专利文献1：日本特开2011-58534号公报
本发明所要解决的课题在于，提供一种难以产生振动、轻型的车辆用马达驱动装置。
为了解决上述课题，采用如下结构的车辆用马达驱动装置，该车辆用马达驱动装置构成为包括：电动马达，其构成为包括环状的定子、在该定子的内侧旋转的转子以及收容该定子以及转子的马达壳体；减速器将从上述电动马达输出的旋转进行减速；差速器齿轮，其将从上述减速器输出的旋转向左右车轮分配；其中，上述电动马达的转子构成为包括：主轴，其由减速器侧的第一轴承和与减速器相反的一侧的第二轴承支承为能够旋转；转子铁芯，其安装于上述主轴的外周，从上述定子接受旋转力，上述主轴具有：第一轴部，其在外周具有供上述第一轴承嵌合的圆筒状的第一轴承嵌合面；中空筒状的转子铁芯安装部，其具有比上述第一轴承嵌合面的直径大的内径，上述第一轴部与将上述转子铁芯安装部的减速器侧的端部封闭的端板连结。
这样，由于主轴的转子铁芯安装部形成为中空筒状，因此能够以小的质量得到较高的截面二次矩。而且，用截面二次矩高的转子铁芯安装部来承受作用于支承主轴的第一轴承与第二轴承之间的力矩负载，因此在主轴难以产生扭转振动、弯曲振动。
此外，若使上述转子铁芯安装部形成为具有比上述第一轴承的外径大的内径的大小，则能够更有效地提高在转子铁芯安装部承担弯曲负载、扭转负载时的刚性。
上述第一轴部与上述转子铁芯安装部优选形成为由单一部件构成的一体构造。这样，在成为从转子铁芯朝向减速器的旋转力的传递路径的转子铁芯安装部与第一轴部之间不存在部件的接缝，因此使主轴具有高耐久性。
另外，优选使上述主轴形成为使上述转子铁芯安装部的与减速器相反的一侧的端部开口，在该转子铁芯安装部的内周设置有供上述第二轴承嵌合的圆筒面。这样，支承主轴的第二轴承处于中空筒状的转子铁芯安装部的内侧，因此与将支承主轴的第二轴承配置于转子铁芯安装部的外侧的情况相比，能够缩短支承主轴的第一轴承与第二轴承之间的距离，从而能够更有效地抑制主轴的振动。
上述减速器可以为仅具有单一的减速比的1级减速器，但也可以为具有能够切换的多个减速比的多级减速器。这样，能够根据车辆的行驶速度切换减速器的减速比，因此能够在能量效率高的旋转区域使用电动马达，其结果能够采用小型的电动马达，有效地使车辆用马达驱动装置轻型化。
作为上述减速器，能够采用如下结构，上述减速器构成为包括：输入轴，其被输入上述电动马达的旋转；第一输入齿轮和第二输入齿轮，它们以与上述输入轴一体地旋转的方式设置在输入轴上；输出轴，其相对于上述输入轴隔开间隔而平行地配置；第一输出齿轮和第二输出齿轮，它们能够相对于上述输出轴旋转地设置在输出轴上，并分别与上述第一输入齿轮以及上述第二输入齿轮啮合；第一离合器，其组装于上述第一输出齿轮与输出轴之间；第二离合器，其组装于上述第二输出齿轮与输出轴之间；变速致动器，其使上述第一离合器与上述第二离合器选择性地接合；差速器驱动齿轮，其将上述输出轴的旋转向上述差速器齿轮传递。
采用了该结构的减速器的车辆用马达驱动装置，能够通过使变速致动器工作，来解除第一离合器与第二离合器中的当前变速档的离合器的接合，并且通过使下一变速档的离合器接合，来切换减速器的减速比。
作为第一离合器以及第二离合器能够使用滚柱式双向超越离合器。即，作为上述第一离合器，能够使用由圆筒面、凸轮面、滚柱、第一保持器以及第一开关弹簧构成的滚柱式双向超越离合器，其中，上述圆筒面设置于第一输出齿轮的内周与输出轴的外周中的一方；上述凸轮面设置于第一输出齿轮的内周与输出轴的外周中的另一方；上述滚柱组装于上述凸轮面与上述圆筒面之间；上述第一保持器保持该滚柱并设置为能够在卡合位置与中立位置之间相对于输出轴进行相对旋转，上述卡合位置是使滚柱卡合在上述凸轮面与上述圆筒面之间的位置，上述中立位置是解除滚柱的卡合的位置；上述第一开关弹簧将上述第一保持器弹性保持于上述中立位置，作为上述第二离合器，能够使用由圆筒面、凸轮面、滚柱、第二保持器以及第二开关弹簧构成的滚柱式双向超越离合器，其中，上述圆筒面设置于第二输出齿轮的内周与输出轴的外周中的一方；上述凸轮面设置于第二输出齿轮的内周与输出轴的外周中的另一方；上述滚柱组装于上述凸轮面与上述圆筒面之间；上述第二保持器保持上述滚柱，并设置为能够在卡合位置与中立位置之间相对于上述输出轴进行相对旋转，上述卡合位置是使滚柱卡合在凸轮面与圆筒面之间的位置，上述中立位置是解除滚柱的卡合的位置；上述第二开关弹簧将上述第二保持器弹性保持于上述中立位置。
在该情况下，作为上述变速致动器，能够采用如下结构，即，构成为包括：第一摩擦片，其设置为相对于上述第一保持器止转并且在与上述第一输出齿轮的侧面接触的位置和分离的位置之间能够沿轴向移动；第一分离弹簧，其向使上述第一摩擦片从上述第一输出齿轮的侧面分离的方向施力；第二摩擦片，其设置为相对于上述第二保持器止转并且在与上述第二输出齿轮的侧面接触的位置和分离的位置之间能够沿轴向移动；第二分离弹簧，其向使上述第二摩擦片从上述第二输出齿轮的侧面分离的方向施力；档位环，其设置为在第一换档位置与第二换档位置之间能够沿轴向移动，上述第一换档位置按压上述第一摩擦片使之与上述第一输出齿轮的侧面接触，上述第二换档位置按压上述第二摩擦片使之与上述第二输出齿轮的侧面接触；换档机构，其使上述档位环沿轴向移动。
若采用该结构的变速致动器，则在档位环处于第一换档位置时，第一摩擦片与第一输出齿轮的侧面接触，利用该接触面之间的摩擦力使第一摩擦片相对于输出轴进行相对旋转，相对于该摩擦片止转的第一保持器从中立位置向卡合位置移动，因此第一滚柱式双向超越离合器成为接合的状态。另外此时，第二摩擦片借助第二分离弹簧的作用力而从第二输出齿轮的侧面分离，因此第二保持器借助开关弹簧的弹力被保持于中立位置，第二滚柱式双向超越离合器成为解除了接合的状态。
而且，若通过换档机构的工作，使档位环从第一换档位置朝向第二换档位置进行轴向移动，则借助第一分离弹簧的作用力使第一摩擦片向从第一输出齿轮的侧面分离的方向移动，第一摩擦片与第一输出齿轮之间的摩擦减小，因此借助第一开关弹簧的弹力使第一保持器从卡合位置向中立位置移动，通过该第一保持器的移动来解除第一滚柱式双向超越离合器的接合。若档位环到达第二换档位置，则第二摩擦片与第二输出齿轮的侧面接触，利用该接触面之间的摩擦力使第二摩擦片相对于输出轴进行相对旋转，相对于该摩擦片止转的第二保持器从中立位置向卡合位置移动，因此第二滚柱式双向超越离合器成为接合的状态。
同样，通过使档位环从第二换档位置向第一换档位置进行轴向移动，从而解除第二滚柱式双向超越离合器的接合，使第一滚柱式双向超越离合器接合。
另外，还能够代替第一输出齿轮和第二输出齿轮，采用将离合器组装于第一输入齿轮与第二输入齿轮的结构的减速器。即，作为上述减速器，能够采用如下结构，即构成为包括：输入轴，其被输入上述电动马达的旋转；第一输入齿轮和第二输入齿轮，它们能够相对于上述输入轴旋转地设置在输入轴上；第一离合器，其组装于上述第一输入齿轮与上述输入轴之间；第二离合器，其组装于上述第二输入齿轮与上述输入轴之间；变速致动器，其使上述第一离合器与上述第二离合器选择性地接合；输出轴，其相对于上述输入轴隔开间隔而平行地配置；第一输出齿轮和第二输出齿轮，它们以与上述输出轴一体地旋转的方式设置在输出轴上，并分别与上述第一输入齿轮以及上述第二输入齿轮啮合；差速器驱动齿轮，其将上述输出轴的旋转向上述差速器齿轮传递。
此外，作为第一离合器和第二离合器能够使用滚柱式双向超越离合器。即，作为上述第一离合器，能够使用由圆筒面、凸轮面、滚柱、第一保持器以及第一开关弹簧构成的滚柱式双向超越离合器，上述圆筒面设置在第一输入齿轮的内周与输入轴的外周中的一方；上述凸轮面设置在第一输入齿轮的内周与输入轴的外周中的另一方；上述滚柱组装于上述凸轮面与上述圆筒面之间；上述第一保持器保持该滚柱，并设置为能够在卡合位置与中立位置之间相对于输入轴进行相对旋转，上述卡合位置是使滚柱卡合在上述凸轮面与上述圆筒面之间的位置，上述中立位置是解除滚柱的卡合的位置；上述第一开关弹簧将上述第一保持器弹性保持于上述中立位置，作为上述第二离合器，能够使用由圆筒面、凸轮面、滚柱、第二保持器以及第二开关弹簧构成的滚柱式双向超越离合器，其中，上述圆筒面设置在第二输入齿轮的内周与输入轴的外周中的一方；上述凸轮面设置在第二输入齿轮的内周与输入轴的外周中的另一方；上述滚柱组装于上述凸轮面与上述圆筒面之间；上述第二保持器保持上述滚柱，并设置为能够在卡合位置与中立位置之间相对于上述输入轴进行相对旋转，上述卡合位置是使滚柱卡合于上述凸轮面与上述圆筒面之间的位置，上述中立位置是解除滚柱的卡合的位置；上述第二开关弹簧将上述第二保持器弹性保持于上述中立位置。
在该情况下，作为上述变速致动器，能够采用如下结构，即构成为包括：第一摩擦片，其设置为相对于上述第一保持器止转并且在与上述第一输入齿轮的侧面接触的位置和分离的位置之间能够沿轴向移动；第一分离弹簧，其向使上述第一摩擦片从上述第一输入齿轮的侧面分离的方向施力；第二摩擦片，其设置为相对于上述第二保持器止转并且在与上述第二输入齿轮的侧面接触的位置和分离的位置之间能够沿轴向移动；第二分离弹簧，其向使上述第二摩擦片从上述第二输入齿轮的侧面分离的方向施力；档位环，其设置为在第一换档位置与第二换档位置之间能够沿轴向移动，上述第一换档位置是按压上述第一摩擦片使之与上述第一输入齿轮的侧面接触的位置，上述第二换档位置是按压上述第二摩擦片使之与上述第二输入齿轮的侧面接触的位置；换档机构，其使上述档位环沿轴向移动。
本发明的车辆用马达驱动装置用截面二次矩高的中空筒状的转子铁芯安装部来承受作用于支承主轴的第一轴承与第二轴承之间的力矩负载，因此难以产生主轴的弯曲振动、扭转振动、且轻型。
附图说明
图1是采用了本发明的车辆用马达驱动装置的电动汽车的示意图。
图2是采用了本发明的车辆用马达驱动装置的混合动力汽车的示意图。
图3是本发明的车辆用马达驱动装置的剖视图。
图4是图3的电动马达附近的放大剖视图。
图5是表示图4所示的电动马达的其他例子的放大剖视图。
图6是图3的输出轴附近的放大剖视图。
图7是沿图6的Ⅶ-Ⅶ线的剖视图。
图8是沿图6的Ⅷ-Ⅷ线的剖视图。
图9是沿图6的Ⅸ-Ⅸ线的剖视图。
图10是表示使图6所示的档位环沿轴向移动的换档机构的剖视图。
图11是图6的档位环附近的放大剖视图。
图12是表示使图11所示的档位环移动至1档换档位置的状态的放大剖视图。
图13是表示电动马达的参考例的剖视图。
具体实施方式
图1表示将左右一对前轮1作为由本发明的车辆用马达驱动装置A驱动的驱动轮，将左右一对后轮2作为从动轮的电动汽车EV。
图2表示将左右一对前轮1作为由发动机E驱动的主驱动轮，将左右一对后轮2作为由本发明的车辆用马达驱动装置A驱动的辅助驱动轮的混合动力汽车HV。在混合动力汽车HV中设置有将发动机E的旋转进行变速的变速器T、和将从变速器T输出的旋转向左右前轮1分配的差速器齿轮D。
以下对组装于该电动汽车EV以及混合动力汽车HV的本发明的车辆用马达驱动装置A进行说明。
如图3所示，车辆用马达驱动装置A构成为包括：电动马达3、将从电动马达3输出的旋转进行减速的减速器4、以及将从该减速器4输出的旋转向图1所示的电动汽车EV的左右一对前轮1分配、或者向图2所示的混合动力汽车HV的左右一对后轮2分配的差速器齿轮5。
如图4所示，电动马达3构成为包括：环状的定子6和配置于该定子6的内侧的转子7。该定子6和转子7收容于马达壳体8。
定子6构成为包括：具有以包围转子7的方式沿周向等间隔地配置的多个齿9的环状的定子铁芯10、卷绕于该定子铁芯10的上述各齿9的电磁线圈11、沿定子铁芯10的减速器4侧的轴向端面且沿周向延伸的线圈端部12。线圈端部12由向卷绕于定子铁芯10的各齿9的电磁线圈11供给电流的多条导线构成。作为定子铁芯10，例如能够使用将电磁钢板(例如硅钢板)沿轴向层叠形成的部件、由金属磁性粉末的压坯形成的部件。
马达壳体8构成为包括：从减速器4侧覆盖电动马达3的定子6的前壳体13、和从与减速器4相反的一侧覆盖电动马达3的定子6的后壳体14。后壳体14可拆装地固定于前壳体13。定子铁芯10利用未图示的螺栓而固定于后壳体14，在将后壳体14从前壳体13拆下时，也将定子铁芯10与该后壳体14一同拆下。
转子7构成为包括：由沿轴向隔开间隔地配置的第一轴承15以及第二轴承16支承为能够旋转的主轴17、和安装于主轴17的外周的转子铁芯18。第一轴承15是在减速器4侧支承主轴17的滚动轴承，第二轴承16是在与减速器4相反的一侧支承主轴17的滚动轴承。转子铁芯18是从定子6接受旋转力的部分，例如能够使用将环状的电磁钢板(例如硅钢板)沿轴向层叠形成的部件、将形成有磁铁***孔的电磁钢板沿轴向层叠，并向该电磁钢板的磁铁***孔埋入永久磁铁而成的部件。
主轴17构成为包括：具有圆筒状的内周面的中空筒状的转子铁芯安装部19、与将该转子铁芯安装部19的减速器4侧的端部封闭的端板20连结的第一轴部21、以及与将转子铁芯安装部19的与减速器4相反的一侧的端部封闭的端板22连结的第二轴部23。在第一轴部21的外周形成有供第一轴承15嵌合的圆筒状的第一轴承嵌合面24，在第二轴部23的外周形成有供第二轴承16嵌合的圆筒状的第二轴承嵌合面25。
第二轴部23独立于转子铁芯安装部19而形成，并利用螺栓26组装于转子铁芯安装部19。与第二轴部23同样，第一轴部21也能够将独立于转子铁芯安装部19而形成的部件组装于转子铁芯安装部19，但如图所示，优选将第一轴部21与转子铁芯安装部19形成为由单一部件构成的一体构造。这样，在成为从转子铁芯18向减速器4的旋转力的传递路径的转子铁芯安装部19与第一轴部21之间不存在部件的接缝，因此主轴17具有高耐久性。
然而，通常，表示旋转体的弯曲刚性、扭转刚性的截面二次矩，以旋转体的各部分的质量与从该部分到旋转中心的距离的平方之积的总和来表示，因此若将具有相同质量的实心的旋转体与中空的旋转体进行比较，则与从旋转体的各部分到旋转中心的距离近的实心的旋转体相比，从旋转体的各部分到旋转中心的距离远的中空的旋转体的截面二次矩高。
因此，与具有相同质量的实心的旋转体相比，中空筒状的转子铁芯安装部19的截面二次矩高。而且，该转子铁芯安装部19若形成为具有至少大于第一轴承嵌合面24的直径(即第一轴承15的内径)的内径的大小，则能够有效地提高在转子铁芯安装部19承担弯曲负载、扭转负载时的刚性，此外若形成为具有大于第一轴承15的外径的内径的大小，则能够更有效地提高在转子铁芯安装部19承担弯曲负载、扭转负载时的刚性。
在主轴17的第二轴部23安装有检测主轴17的旋转速度的旋转传感器27。旋转传感器27与电动马达3的控制装置(未图示)连接，基于旋转传感器27的输出信号来控制向定子6的电磁线圈11供给的电压。作为该旋转传感器27，能够使用例如旋转变压器。为了缩短第一轴承15与第二轴承16之间的距离来提高主轴17的刚性，而将旋转传感器27配置在比第二轴承16靠第二轴部23的轴端侧。
如图3所示，减速器4具有：被输入电动马达3的转子7的旋转的输入轴30、以与输入轴30一体地旋转的方式设置于输入轴30上的1档输入齿轮31A以及2档输入齿轮31B、相对于输入轴30隔开间隔而平行地配置的输出轴32、以及能够相对于输出轴32旋转地设置在输出轴32上的1档输出齿轮33A以及2档输出齿轮33B。
输入轴30配置为与电动马达3的主轴17在同轴上串联地排列，由并沿轴向隔开间隔地配置的一对滚动轴承34、35支承为能够旋转。而且，输入轴30的轴端与主轴17的第一轴部21的轴端连接，通过该连接而使主轴17与输入轴30一体地旋转。该轴端彼此的连接，例如能够通过花键嵌合来进行。
前壳体13具有：以包围定子6的外周的方式形成的外壳部36、在该外壳部36内在定子6与减速器4之间进行分隔的隔壁部37、以及以包围主轴17的第一轴部21的方式与隔壁部37形成为一体的筒状的突起部38。
如图4所示，在突起部38的内周，支承主轴17的第一轴部21的第一轴承15、与支承输入轴30的一对滚动轴承34、35中的电动马达3侧的滚动轴承35沿轴向隔开间隔地组装在同轴上。另外，在第一轴承15与滚动轴承35之间，组装有与主轴17的第一轴部21的外周滑动接触的油封39。
如图3所示，输出轴32由沿轴向隔开间隔地配置的一对滚动轴承40、41支承为能够旋转。支承输出轴32的一对滚动轴承40、41中的电动马达3侧的滚动轴承41组装于马达壳体8，与电动马达3相反的一侧的滚动轴承40组装于收容减速器4的减速器壳体42内。马达壳体8与减速器壳体42以对接的状态被未图示的螺栓紧固。
1档输入齿轮31A与2档输入齿轮31B沿轴向隔开间隔地配置，以与输入轴30一体地旋转的方式固定于输入轴30。1档输出齿轮33A与2档输出齿轮33B也沿轴向隔开间隔地配置。
如图6所示，1档输出齿轮33A形成为供输出轴32贯通的环状，经由滚动轴承43A被输出轴32支承，并能够以输出轴32为中心相对于输出轴32旋转。同样，2档输出齿轮33B也经由滚动轴承43B被输出轴32支承为能够旋转。
1档输入齿轮31A与1档输出齿轮33A相互啮合，通过该啮合而在1档输入齿轮31A与1档输出齿轮33A之间传递旋转。2档输入齿轮31B与2档输出齿轮33B也啮合，通过该啮合而在2档输入齿轮31B与2档输出齿轮33B之间传递旋转。2档输入齿轮31B与2档输出齿轮33B的减速比，小于1档输入齿轮31A与1档输出齿轮33A的减速比。
在1档输出齿轮33A与输出轴32之间，组装有在1档输出齿轮33A与输出轴32之间进行扭矩的传递和阻断的切换的1档的滚柱式双向超越离合器44A。该1档的滚柱式双向超越离合器44A在离合器接合的状态下，在向正反的任一方向输入扭矩时均传递其扭矩，在解除了离合器的接合的状态下，在沿向正反的任一方向输入扭矩时均空转。同样，在2档输出齿轮33B与输出轴32之间，也组装有在2档输出齿轮33B与输出轴32之间进行扭矩的传递与阻断的切换的2档的滚柱式双向超越离合器44B。
由于1档的滚柱式双向超越离合器44A与2档的滚柱式双向超越离合器44B，为左右对称的相同结构，所以以下对1档的滚柱式双向超越离合器44A进行说明，对于2档的滚柱式双向超越离合器44B，与1档的滚柱式双向超越离合器44A对应的部分标注相同的附图标记或标注将末尾的字母A置换为B的附图标记并省略说明。
如图6～图8所示，1档的滚柱式双向超越离合器44A的构成包括：设置于1档输出齿轮33A的内周的圆筒面45、形成在止转于输出轴32的外周的环状的1档凸轮部件46A的凸轮面47、组装于凸轮面47与圆筒面45之间的滚柱48、保持滚柱48的1档保持器49A、以及1档开关弹簧50A。凸轮面47是在其与圆筒面45之间形成从周向中央朝向周向两端逐渐变窄的楔形空间那样的面，例如如图7所示是与圆筒面45在径向对置的平坦面。
如图7所示，1档保持器49A形成为在周向上隔开间隔地具有多个兜部51的圆筒状，在该各兜部51内收容有滚柱48。另外，1档保持器49A能够卡合位置与中立位置之间相对于输出轴32进行相对旋转，上述卡合位置是使滚柱48卡合于凸轮面47与圆筒面45之间的位置，上述中立位置是解除滚柱48的卡合的位置。
如图8所示，1档开关弹簧50A构成为包括：将钢线卷成C形的C形环状部52、和从C形环状部52的两端分别向径向外侧延伸突出的一对延伸突出部53、53。C形环状部52嵌入形成于1档凸轮部件46A的轴向端面的圆形的开关弹簧收容凹部54，一对延伸突出部53、53***形成于1档凸轮部件46A的轴向端面的径向槽55。
径向槽55形成为从开关弹簧收容凹部54的内周缘向径向外侧延伸而到达1档凸轮部件46A的外周。1档开关弹簧50A的延伸突出部53从径向槽55的径向外端突出，该延伸突出部53的从径向槽55突出的突出部分***形成于1档保持器49A的轴向端部的切缺部56。径向槽55与切缺部56形成为相同宽度。
延伸突出部53分别与在径向槽55的周向上对置的内表面、和在切缺部56的周向上对置的内表面接触，借助作用于该接触面的周向的力将1档保持器49A弹性保持于中立位置。
即，若使1档保持器49A相对于输出轴32进行相对旋转，从图8所示的中立位置沿周向移动，则径向槽55的位置与切缺部56的位置在周向上错开，因此C形环状部52向使一对延伸突出部53、53的间隔变窄的方向弹性变形，借助其弹性恢复力而使1档开关弹簧50A的一对延伸突出部53、53按压径向槽55的内表面和切缺部56的内表面，通过该按压而作用有使1档保持器49A返回中立位置的方向的力。
1档的滚柱式双向超越离合器44A与2档的滚柱式双向超越离合器44B，能够利用变速致动器57而选择性地接合。
如图11所示，变速致动器57具有：设置为在1档输出齿轮33A与2档输出齿轮33B之间能够沿轴向移动的档位环58、组装于1档输出齿轮33A与档位环58之间的1档摩擦片59A、以及组装于2档输出齿轮33B与档位环58之间的2档摩擦片59B。
其中，1档摩擦片59A与2档摩擦片59B形成为左右对称的相同结构，因此以下对2档摩擦片59B进行说明，对于1档摩擦片59A，对与2档摩擦片59B对应的部分标注相同的附图标记或标注将末尾的字母B置换成A的附图标记并省略说明。
在2档摩擦片59B上设置有与2档保持器49B的切缺部56卡合的突片60(参照图9)，通过该突片60与切缺部56的卡合，使2档摩擦片59B相对于2档保持器49B止转。2档保持器49B的切缺部56将2档摩擦片59B的突片60收容为能够沿轴向滑动，通过该滑动，使2档摩擦片59B保持相对于2档保持器49B止转的状态不变，在与2档输出齿轮33B的侧面接触的位置和分离的位置之间，相对于2档保持器49B能够沿轴向移动。
在2档摩擦片59B的突片60的前端形成有凹部61。另一方面，在固定于输出轴32的外周的衬圈62形成有与凹部61卡合的凸部63。而且，对于凹部61与凸部63而言，在2档摩擦片59B处于从2档输出齿轮33B的侧面分离的位置的状态下，通过凹部61与凸部63卡合，而使2档摩擦片59B经由衬圈62而相对于输出轴32止转，此时，将相对于2档摩擦片59B止转的2档保持器49B保持于中立位置。另外，在2档摩擦片59B处于与2档输出齿轮33B的侧面接触的位置的状态下，通过解除凹部61与凸部63的卡合，来解除2档摩擦片59B的止转。
在2档摩擦片59B与2档凸轮部件46B之间，以沿轴向被压缩的状态组装有2档分离弹簧64B，利用该2档分离弹簧64B的弹性恢复力向使2档摩擦片59B从2档输出齿轮33B的侧面分离的方向施力。
档位环58被支承为在1档换档位置与2档换档位置之间能够沿轴向移动，上述1档换档位置是按压1档摩擦片59A使之与1档输出齿轮33A的侧面接触的位置，上述2档换档位置是按压2档摩擦片59B使之与2档输出齿轮33B的侧面接触的位置。另外，设置有使档位环58在1档换档位置与2档换档位置之间沿轴向移动的换档机构65。
如图9、图10所示，换档机构65构成为包括：将档位环58经由滚动轴承66支承为能够旋转的换档套筒67、与设置于该换档套筒67的外周的环状槽68卡合的两股状的换档拔叉69、固定有换档拔叉69的换档杆70、换档马达71以及将换档马达71的旋转转换为换档杆70的直线运动的运动转换机构72(进给丝杠机构等)。
如图10所示，换档杆70相对于输出轴32隔开间隔而平行地配置，由组装于减速器壳体42内的一对滑动轴承73支承为能够沿轴向滑动。组装于档位环58与换档套筒67之间的滚动轴承66，以相对于档位环58与换档套筒67中的任一个均形成为沿轴向不可动的方式组装。
该换档机构65利用运动转换机构72将换档马达71的旋转转换为直线运动并向换档拔叉69传递，将该换档拔叉69的直线运动经由滚动轴承66向档位环58传递，由此使档位环58沿轴向移动。
如图3所示，在输出轴32上固定有将输出轴32的旋转向差速器齿轮5传递的差速器驱动齿轮74。
差速器齿轮5构成为包括：被沿轴向隔开间隔地配置的一对轴承75、75支承为能够旋转的差速器壳76；与差速器壳76的旋转中心同轴地固定于差速器壳76，并与差速器驱动齿轮74啮合的齿圈77；沿与差速器壳76的旋转中心呈直角的方向固定于差速器壳76的小齿轮轴78；被小齿轮轴78支承为能够旋转的一对小齿轮79；以及与该一对小齿轮79啮合的左右一对侧齿轮80。与左侧的车轮连接的轮轴81的轴端部连接于左侧的侧齿轮80，与右侧的车轮连接的轮轴81的轴端部连接于右侧的侧齿轮80。在输出轴32旋转时，输出轴32的旋转经由差速器驱动齿轮74而向差速器壳76传递，该差速器壳76的旋转经由小齿轮79和侧齿轮80而向左右车轮分配。
以下，对车辆用马达驱动装置A的动作例进行说明。
首先，如图11所示，在1档摩擦片59A从1档输出齿轮33A的侧面分离，并且2档摩擦片59B也从2档输出齿轮33B的侧面分离的状态下，1档保持器49A借助1档开关弹簧50A的弹簧力被保持于中立位置，2档保持器49B也借助2档开关弹簧50B的弹簧力被保持于中立位置，因此1档的滚柱式双向超越离合器44A成为解除了滚柱48的卡合的状态，2档的滚柱式双向超越离合器44B也成为解除了滚柱48的卡合的状态。
在该状态下，即使图3所示的电动马达3的马达轴旋转，且输入轴30旋转，也借助1档的滚柱式双向超越离合器44A与2档的滚柱式双向超越离合器44B来阻断旋转的传递，因此1档输出齿轮33A以及2档输出齿轮33B进行空转，从而输入轴30的旋转不向输出轴32传递。
接下来，使换档机构65工作，若使图11所示的档位环58朝向1档输出齿轮33A移动，则如图12所示，1档摩擦片59A与1档输出齿轮33A的侧面接触，借助该接触面之间的摩擦力使1档摩擦片59A相对于输出轴32进行相对旋转，因此相对于1档摩擦片59A止转的1档保持器49A从中立位置向卡合位置移动，被保持于1档保持器49A的滚柱48被压入到圆筒面45与凸轮面47之间的楔形空间的狭小部分，从而成为1档的滚柱式双向超越离合器44A接合的状态。
在该状态下，1档输出齿轮33A的旋转经由1档的滚柱式双向超越离合器44A而向输出轴32传递，输出轴32的旋转经由差速器齿轮5而向轮轴81传递。其结果在图1所示的电动汽车EV中，作为驱动轮的前轮1被旋转驱动，在图2所示的混合动力汽车HV中作为辅助驱动轮的后轮2被旋转驱动。
接着，若通过换档机构65的工作，使档位环58从1档换档位置朝向2档换档位置进行轴向移动，则1档摩擦片59A与1档输出齿轮33A的接触面之间的摩擦力减小，因此借助1档开关弹簧50A的弹簧力使1档保持器49A从卡合位置向中立位置移动，通过该1档保持器49A的移动来解除1档的滚柱式双向超越离合器44A的接合。
若档位环58到达2档换档位置，则2档摩擦片59B被档位环58按压而与2档输出齿轮33B的侧面接触，因此借助该接触面之间的摩擦力使2档摩擦片59B相对于输出轴32进行相对旋转，相对于2档摩擦片59B止转的2档保持器49B从中立位置向卡合位置移动，通过该2档保持器49B的移动而成为2档的滚柱式双向超越离合器44B接合的状态。
在该状态下，2档输出齿轮33B的旋转经由2档的滚柱式双向超越离合器44B向输出轴32传递，输出轴32的旋转经由差速器齿轮5向轮轴81传递。
同样，使档位环58从2档换档位置向1档换档位置进行轴向移动，由此解除2档的滚柱式双向超越离合器44B的接合，从而能够使1档的滚柱式双向超越离合器44A接合。
若使用该车辆用马达驱动装置A，则能够根据车辆的行驶速度切换减速器4的减速比，因此能够在能量效率高的旋转区域使用电动马达3，其结果能够采用小型的电动马达3，从而有效地使车辆用马达驱动装置A轻型化。
另外，该车辆用马达驱动装置A的电动马达3所使用的主轴17的转子铁芯安装部19形成为中空筒状，因此能够以小的质量得到较高的截面二次矩。而且，用截面二次矩高的转子铁芯安装部19来承受作用于支承主轴17的第一轴承15与第二轴承16之间的力矩负载，因此在主轴17上难以产生扭转振动、弯曲振动。因此能够在低旋转区域防止从电动马达3产生振动、异响的情况。
在上述实施方式中，作为电动马达3的主轴17，如图4所示，例示说明了转子铁芯安装部19的两端封闭的主轴17，但也可以如图5所示，使用使转子铁芯安装部19的与减速器4相反的一侧的端部开口，在该转子铁芯安装部19的内周设置有供第二轴承16嵌合的圆筒面82的主轴17。
这样，支承主轴17的第二轴承16处于中空筒状的转子铁芯安装部19的内侧，因此与如图4所示将支承主轴17的第二轴承16配置于转子铁芯安装部19的外侧的情况相比，能够缩短支承主轴17的第一轴承15与第二轴承16之间的距离，从而能够更有效地抑制主轴17的振动。
在图5中，主轴17构成为包括：中空筒状的转子铁芯安装部19、和与将该转子铁芯安装部19的减速器4侧的端部封闭的端板20连结的第一轴部21。在第一轴部21的外周形成有供第一轴承15嵌合的圆筒状的第一轴承嵌合面24，在转子铁芯安装部19的与减速器4相反的一侧的端部内周形成有供第二轴承16嵌合的圆筒面82。
在第一轴部21的外周安装有检测主轴17的旋转速度的旋转传感器27。其中，为了抑制电动马达3的轴向长度，旋转传感器27以与定子6的线圈端部12在径向重叠的方式配置。与上述实施方式同样，旋转传感器27与电动马达3的控制装置(未图示)连接，基于该旋转传感器27的输出信号来控制向定子6的电磁线圈11供给的电压。作为该旋转传感器27例如能够使用旋转变压器。
第二轴承16安装在设置于后壳体14的壳体轴部83的外周。壳体轴部83为了实现轻型化而形成为中空轴，在其外周形成有供第二轴承16嵌合的圆筒状的第二轴承嵌合面25。
在上述实施方式中，以将1档的滚柱式双向超越离合器44A和2档的滚柱式双向超越离合器44B分别组装于1档输出齿轮33A和2档输出齿轮33B而成的减速器4为例进行了说明，但还能够代替1档输出齿轮和2档输出齿轮，而采用将1档的滚柱式双向超越离合器44A和2档的滚柱式双向超越离合器44B分别组装于1档输入齿轮和2档输入齿轮的结构的减速器4。
即，作为减速器4，能够采用以下结构，即，减速器4构成为包括：被输入电动马达3的旋转的输入轴30；能够相对于该输入轴30旋转地设置在输入轴30上的1档输入齿轮31A以及2档输入齿轮31B；组装于1档输入齿轮31A与输入轴30之间的1档的滚柱式双向超越离合器44A；组装于2档输入齿轮31B与输入轴30之间的2档的滚柱式双向超越离合器44B；使1档的滚柱式双向超越离合器44A与2档的滚柱式双向超越离合器44B选择性地接合的变速致动器57；相对于输入轴30隔开间隔而平行地配置的输出轴32；以与该输出轴32一体地旋转的方式设置于输出轴32上并分别与1档输入齿轮31A以及2档输入齿轮31B啮合的1档输出齿轮33A以及2档输出齿轮33B；以及将输出轴32的旋转向差速器齿轮5传递的差速器驱动齿轮74。
附图标记说明：3…电动马达；4…减速器；5…差速器齿轮；6…定子；7…转子；15…第一轴承；16…第二轴承；17…主轴；18…转子铁芯；19…转子铁芯安装部；20…端板；21…第一轴部；24…第一轴承嵌合面；30…输入轴；31A…1档输入齿轮；31B…2档输入齿轮；32…输出轴；33A…1档输出齿轮；33B…2档输出齿轮；44A…1档的滚柱式双向超越离合器；44B…2档的滚柱式双向超越离合器；45…圆筒面；47…凸轮面；48…滚柱；49A…1档保持器；49B…2档保持器；50A…1档开关弹簧；50B…2档开关弹簧；57…变速致动器；58…档位环；59A…1档摩擦片；59B…2档摩擦片；64A…1档分离弹簧；64B…2档分离弹簧；65…换档机构；74…差速器驱动齿轮；82…圆筒面；A…车辆用马达驱动装置。

Claims (11)

1.一种车辆用马达驱动装置，构成为包括：电动马达(3)，其包括环状的定子(6)和在该定子(6)的内侧旋转的转子(7)；减速器(4)，其将从所述电动马达(3)输出的旋转进行减速；差速器齿轮(5)，其将从所述减速器(4)输出的旋转向左右车轮分配，所述车辆用马达驱动装置的特征在于，
所述电动马达(3)的转子(7)构成为包括：
主轴(17)，其由减速器(4)侧的第一轴承(15)和与减速器(4)相反的一侧的第二轴承(16)支承为能够旋转；
转子铁芯(18)，其安装于所述主轴(17)的外周，从所述定子(6)接受旋转力，
所述主轴(17)具有：
第一轴部(21)，其在外周具有供所述第一轴承(15)嵌合的圆筒状的第一轴承嵌合面(24)；
中空筒状的转子铁芯安装部(19)，其具有比所述第一轴承嵌合面(24)的直径大的内径，
所述第一轴部(21)与将所述转子铁芯安装部(19)的减速器(4)侧的端部封闭的端板(20)连结。
2.根据权利要求1所述的车辆用马达驱动装置，其特征在于，
将所述转子铁芯安装部(19)形成为具有比所述第一轴承(15)的外径大的内径的大小。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用马达驱动装置，其特征在于，
将所述第一轴部(21)与所述转子铁芯安装部(19)形成为由单一部件构成的一体构造。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的车辆用马达驱动装置，其特征在于，
所述主轴(17)形成为使所述转子铁芯安装部(19)的与减速器(4)相反的一侧的端部开口，在所述转子铁芯安装部(19)的内周设置有供所述第二轴承(16)嵌合的圆筒面(82)。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的车辆用马达驱动装置，其特征在于，
所述减速器(4)具有能够切换的多个减速比。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的车辆用马达驱动装置，其特征在于，
所述减速器(4)构成为包括：
输入轴(30)，其被输入所述电动马达(3)的旋转；
第一输入齿轮(31A)和第二输入齿轮(31B)，它们以与所述输入轴(30)一体地旋转的方式设置在输入轴(30)上；
输出轴(32)，其相对于所述输入轴(30)隔开间隔而平行地配置；
第一输出齿轮(33A)和第二输出齿轮(33B)，它们能够相对于所述输出轴(32)旋转地设置在输出轴(32)上，并分别与所述第一输入齿轮(31A)以及所述第二输入齿轮(31B)啮合；
第一离合器(44A)，其组装于所述第一输出齿轮(33A)与所述输出轴(32)之间；
第二离合器(44B)，其组装于所述第二输出齿轮(33B)与所述输出轴(32)之间；
变速致动器(57)，其使所述第一离合器(44A)与所述第二离合器(44B)选择性地接合；
差速器驱动齿轮(74)，其将所述输出轴(32)的旋转向所述差速器齿轮(5)传递。
7.根据权利要求6所述的车辆用马达驱动装置，其特征在于，
所述第一离合器(44A)构成为包括：
圆筒面(45)，其设置在第一输出齿轮(33A)的内周与输出轴(32)的外周中的一方；
凸轮面(47)，其设置在第一输出齿轮(33A)的内周与输出轴(32)的外周中的另一方；
滚柱(48)，其组装于所述凸轮面(47)与所述圆筒面(45)之间；
第一保持器(49A)，其保持所述滚柱(48)，并设置为能够在卡合位置与中立位置之间相对于输出轴(32)进行相对旋转，所述卡合位置是使滚柱(48)卡合在所述凸轮面(47)与所述圆筒面(45)之间的位置，所述中立位置是解除滚柱(48)的卡合的位置；
第一开关弹簧(50A)，其将所述第一保持器(49A)弹性保持于所述中立位置，
所述第二离合器(44B)构成为包括：
圆筒面(45)，其设置在第二输出齿轮(33B)的内周与输出轴(32)的外周中的一方；
凸轮面(47)，其设置在第二输出齿轮(33B)的内周与输出轴(32)的外周中的另一方；
滚柱(48)，其组装于所述凸轮面(47)与所述圆筒面(45)之间；
第二保持器(49B)，其保持所述滚柱(48)，并设置为能够在卡合位置与中立位置之间相对于所述输出轴(32)进行相对旋转，所述卡合位置是使滚柱(48)卡合在所述凸轮面(47)与所述圆筒面(45)之间的位置，所述中立位置是解除滚柱(48)的卡合的位置；
第二开关弹簧(50B)，其将所述第二保持器(49B)弹性保持于所述中立位置。
8.根据权利要求7所述的车辆用马达驱动装置，其特征在于，
所述变速致动器(57)构成为包括：
第一摩擦片(59A)，其设置为相对于所述第一保持器(49A)止转并且在与所述第一输出齿轮(33A)的侧面接触的位置和分离的位置之间能够沿轴向移动；
第一分离弹簧(64A)，其向使所述第一摩擦片(59A)从所述第一输出齿轮(33A)的侧面分离的方向施力；
第二摩擦片(59B)，其设置为相对于所述第二保持器(49B)止转并且在与所述第二输出齿轮(33B)的侧面接触的位置和分离的位置之间能够沿轴向移动；
第二分离弹簧(64B)，其向使所述第二摩擦片(59B)从所述第二输出齿轮(33B)的侧面分离的方向施力；
档位环(58)，其设置为在第一换档位置与第二换档位置之间能够沿轴向移动，所述第一换档位置是按压所述第一摩擦片(59A)使之与所述第一输出齿轮(33A)的侧面接触的位置，所述第二换档位置是按压所述第二摩擦片(59B)使之与所述第二输出齿轮(33B)的侧面接触的位置；
换档机构(65)，其使所述档位环(58)沿轴向移动。
9.根据权利要求1～5中的任一项所述的车辆用马达驱动装置，其特征在于，
所述减速器(4)构成为包括：
输入轴(30)，其被输入所述电动马达(3)的旋转；
第一输入齿轮(31A)和第二输入齿轮(31B)，它们以能够相对于所述输入轴(30)旋转的方式设置在输入轴(30)上；
第一离合器(44A)，其组装于所述第一输入齿轮(31A)与所述输入轴(30)之间；
第二离合器(44B)，其组装于所述第二输入齿轮(31B)与所述输入轴(30)之间；
变速致动器(57)，其使所述第一离合器(44A)与所述第二离合器(44B)选择性地接合，
输出轴(32)，其相对于所述输入轴(30)隔开间隔而平行地配置；
第一输出齿轮(33A)和第二输出齿轮(33B)，它们以与所述输出轴(32)一体地旋转的方式设置在输出轴(32)上，并分别与所述第一输入齿轮(31A)以及所述第二输入齿轮(31B)啮合；
差速器驱动齿轮(74)，其将所述输出轴(32)的旋转向所述差速器齿轮(5)传递。
10.根据权利要求9所述的车辆用马达驱动装置，其特征在于，
所述第一离合器(44A)构成为包括：
圆筒面(45)，其设置在第一输入齿轮(31A)的内周与输入轴(30)的外周中的一方；
凸轮面(47)，其设置在第一输入齿轮(31A)的内周与输入轴(30)的外周中的另一方；
滚柱(48)，其组装于所述凸轮面(47)与所述圆筒面(45)之间；
第一保持器(49A)，其保持所述滚柱(48)，并设置为能够在卡合位置与中立位置之间相对于所述输入轴(30)进行相对旋转，所述卡合位置是使滚柱(48)卡合在所述凸轮面(47)与所述圆筒面(45)之间的位置，所述中立位置是解除滚柱(48)的卡合的位置；
第一开关弹簧(50A)，其将所述第一保持器(49A)弹性保持于所述中立位置，
所述第二离合器(44B)构成为包括：
圆筒面(45)，其设置在第二输入齿轮(31B)的内周与输入轴(30)的外周中的一方；
凸轮面(47)，其设置在第二输入齿轮(31B)的内周与输入轴(30)的外周中的另一方；
滚柱(48)，其组装于所述凸轮面(47)与所述圆筒面(45)之间；
第二保持器(49B)，其保持所述滚柱(48)，并设置为能够在卡合位置与中立位置之间相对于所述输入轴(30)进行相对旋转，所述卡合位置是使滚柱(48)卡合在所述凸轮面(47)与所述圆筒面(45)之间的位置，所述中立位置是解除滚柱(48)的卡合的位置；
第二开关弹簧(50B)，其将所述第二保持器(49B)弹性保持于所述中立位置。
11.根据权利要求10所述的车辆用马达驱动装置，其特征在于，
所述变速致动器(57)构成为包括：
第一摩擦片(59A)，其设置为相对于所述第一保持器(49A)止转并且在与所述第一输入齿轮(31A)的侧面接触的位置和分离的位置之间能够沿轴向移动；
第一分离弹簧(64A)，其向使所述第一摩擦片(59A)从所述第一输入齿轮(31A)的侧面分离的方向施力；
第二摩擦片(59B)，其设置为相对于所述第二保持器(49B)止转并且在与所述第二输入齿轮(31B)的侧面接触的位置和分离的位置之间能够沿轴向移动；
第二分离弹簧(64B)，其向使所述第二摩擦片(59B)从所述第二输入齿轮(31B)的侧面分离的方向施力；
档位环(58)，其设置为在第一换档位置与第二换档位置之间能够沿轴向移动，所述第一换档位置是按压所述第一摩擦片(59A)使之与所述第一输入齿轮(31A)的侧面接触的位置，所述第二换档位置是按压所述第二摩擦片(59B)使之与所述第二输入齿轮(31B)的侧面接触的位置；
换档机构(65)，其使所述档位环(58)沿轴向移动。
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