JP2011089632A - 車両用電動モータ駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電動モータ駆動装置の小型化を図り、トルク伝達経路の切り換えを円滑に行なうことができるようにする。
【解決手段】電動モータ１１の出力軸１５と同軸上に第１シャフト３１を設け、第１シャフト３１を外側回転軸３１ａと、その外側回転軸３１ａ内に挿入された内側回転軸３１ｂとで形成する。第１シャフト３１上に、第１シフト用アクチュエータＸ１の作動により出力軸１５と内側回転軸３１ｂを締結する第１摩擦クラッチ５１と、第２シフト用アクチュエータＸ２の作動により出力軸１５と外側回転軸３１ａとを締結する第２摩擦クラッチ５２を設けて、トルク伝達経路の切り換えを行なう。第１シフト用アクチュエータＸ１および第２シフト用アクチュエータＸ２のそれぞれに、位置保持手段を設けて、各摩擦クラッチ５１、５２に係合方向の押込み力を負荷する押圧子８７が摩擦クラッチ５１、５２からの反力によって後退動するのを阻止する。
【選択図】図１

Description

この発明は、電動モータを駆動源とし、その電動モータの出力を減速して車輪へ伝達する車両用電動モータ駆動装置に関する。
電気自動車およびハイブリッド車の駆動装置に用いられる車両用電動モータ駆動装置として、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。その特許文献１に記載された車両用電動モータ駆動装置においては、電動モータにより回転される第１のシャフトと第２のシャフトを平行に配置し、上記第１のシャフトに第１のギヤを設け、その第１のギヤに噛合する第２のギヤを第２のシャフトに回転自在に設け、その第２のギヤと第２のシャフト間に第１のクラッチを設けている。
また、第１のシャフトに第１のギヤより大径の第３のギヤを回転自在に設け、その第３のギヤに噛合する第４のギヤを第２のシャフトに回転不能に設け、上記第３のギヤと第１のシャフト間に第２のクラッチを組込み、その第２のクラッチと上記第１のクラッチの作動により、トルク伝達経路を選択的に切り換えて、第１のシャフトの回転を減速して第２のシャフトに伝達し、その第２のシャフトからディファレンシャルギヤに出力するようにしている。
ここで、第１のクラッチとして、２ウェイオーバーランニングクラッチを採用し、第２のクラッチとして、多板摩擦クラッチを採用している。
特開２００６−２２８７９号公報
ところで、上記従来の車両用電動モータ駆動装置においては、第２のシャフトと第２のギヤ間に第１のクラッチを組込み、第１のシャフトと第３のギヤ間に第２のクラッチを組込むようにしているため、電動モータ駆動装置が大型化し、車両への組込みに大きなスペースを確保しなければならないという問題があった。
また、第１のクラッチとして２ウェイオーバーランニングクラッチを採用しているため、係合時のショックが大きく、トルク伝達経路の切り換えを円滑に行なうことができないという問題もあった。
この発明の課題は、車両用電動モータ駆動装置の小型化を図り、トルク伝達経路の切り換えを円滑に行なうことができるようにすることである。
上記の課題を解決するため、この発明においては、電動モータと、その電動モータから出力される回転を減速して車輪側に伝達する減速部と、前記電動モータからの出力を前記減速部に伝達または遮断する断続部とを有し、前記減速部が、前記電動モータの出力軸と同軸上に配置された筒状の外側回転軸と、その外側回転軸内に挿入された内側回転軸とからなる２軸構造の第１シャフトおよびその第１シャフトに平行に配置された第２シャフトを有し、前記内側回転軸と第２シャフト間に第１減速ギヤ列を設け、前記外側回転軸と第２シャフト間に第１減速ギヤ列と異なる減速比とされた第２減速ギヤ列を設けた平行軸常時噛合い式ギヤ減速機構からなり、前記断続部が、前記第１シャフトの軸方向に向く押圧力の負荷により係合して電動モータの出力軸と前記内側回転軸とを締結する第１摩擦クラッチと、同じく第１シャフトの軸方向に向く押圧力の負荷により係合して電動モータの出力軸と前記外側回転軸とを締結する第２摩擦クラッチとからなり、前記第１摩擦クラッチに軸方向の押圧力を負荷する第１シフト用アクチュエータおよび前記第２摩擦クラッチに軸方向の押圧力を負荷する第２シフト用アクチュエータのそれぞれが、モータと、そのモータにより駆動されてケース内で回転する回転子と、その回転子にねじ係合されて、回転子の回転により軸方向に移動する押圧子を備える直動型アクチュエータからなり、前記第１シフト用アクチュエータおよび第２シフト用アクチュエータのそれぞれに、各摩擦クラッチ側からの反力によって前記押圧子が後退動するのを阻止する位置保持手段を設けた構成を採用したのである。
上記のように、第１シャフトを、筒状の外側回転軸の内側に内側回転軸を挿入した２軸構造とすることにより、第１シャフト上に第１摩擦クラッチと第２摩擦クラッチの２つの摩擦クラッチを軸方向に対向配置することができ、電動モータ駆動装置の小型化を図ることができる。
また、電動モータの出力軸と内側回転軸を結合するクラッチおよび電動モータの出力軸と外側回転軸とを結合するクラッチとして摩擦クラッチを採用したことにより、それぞれの摩擦クラッチは滑りを生じながら入力側部材と出力側部材とを結合することになる。このため、摩擦クラッチは入力側部材と出力側部材をシンクロさせながら結合することになり、上記第１摩擦クラッチと第２摩擦クラッチの切り換えによって、低速領域と高速領域との間を滑らかに切り換えることができる。
ここで、第１シフト用アクチュエータからの押圧力を第１摩擦クラッチに負荷する加圧系および第２シフト用アクチュエータからの押圧力を第２摩擦クラッチに負荷する加圧系のそれぞれに弾性部材を組込むことにより、第１摩擦クラッチおよび第２摩擦クラッチのそれぞれに緩やかな押圧力を付加することができ、各摩擦クラッチの摩擦板が摩耗したとしても、シンクロ機能の安定化を図ることができる。
さらに、第１摩擦クラッチに軸方向の押圧力を負荷する第１シフト用アクチュエータおよび前記第２摩擦クラッチに軸方向の押圧力を負荷する第２シフト用アクチュエータのそれぞれに、各摩擦クラッチ側からの反力によって押圧子が後退動する方向に回転子が回転するのを阻止する位置保持手段を設けたことにより、モータの駆動により回転子を回転し、押圧子の前進動により第１摩擦クラッチ、または、第２摩擦クラッチを係合させると、摩擦クラッチ側からの反力によって回転子が回転するのを阻止することができ、押圧子を前進位置で停止保持することができる。このため、モータに対する通電を遮断しても、第１摩擦クラッチまたは第２摩擦クラッチを係合状態に保持することができ、エネルギの消費を低減することができる。
ここで、位置保持手段として、ケース内に組込まれて、そのケースに回り止めされ、かつ、軸方向に移動可能とされたアウタプレートと、回転子に回り止めされ、かつ、軸方向に移動可能とされたインナプレートと、その両プレートを弾性接触させる弾性部材とからなり、前記アウタプレートとインナプレートの接触部に作用する摩擦抵抗を回転抵抗として押圧子が後退動する方向に回転子が回転するのを阻止するようにしたものを採用することができる。
上記のような位置保持手段の採用において、インナプレートと回転子との間に、前記押圧子が前進する方向に回転子が回転した際に、回転子とインナプレートの結合を解除するワンウェイクラッチを組み込んでおくと、モータの駆動により、押圧子が前進する方向に回転子を回転させる場合、ワンウェイクラッチが空転し、アウタプレートとインナプレートの接触部に作用する摩擦抵抗がモータの回転抵抗とならず、モータを円滑に回転させることができ、小型のモータを採用することができる。
また、前記位置保持手段として、モータからの回転を回転子に伝達し、前記押圧子から回転子に回転力が負荷された際に、その回転子と前記ケースとを結合して回転子をロックする逆入力遮断形のツーウェイクラッチからなるものを採用することができる。
上記のように、この発明においては、第１シャフトを、筒状の外側回転軸の内側に内側回転軸を挿入した２重シャフト構造とし、その内側回転軸と電動モータの出力軸を接続する第１摩擦クラッチおよび外側回転軸と電動モータの出力軸を接続する第２摩擦クラッチを第１シャフト上に配置したことにより、電動モータ駆動装置の小型化を図ることができる。
また、電動モータの出力軸と内側回転軸の締結および電動モータの出力軸と外側回転軸の締結に摩擦クラッチを採用したことにより、摩擦クラッチのそれぞれは、入力側と出力側をシンクロさせながら結合するため、第１摩擦クラッチと第２摩擦クラッチの切り換えによって、低速領域と高速領域との間を滑らかに切り換えることができる。
さらに、第１摩擦クラッチに軸方向の押圧力を負荷する第１シフト用アクチュエータおよび前記第２摩擦クラッチに軸方向の押圧力を負荷する第２シフト用アクチュエータのそれぞれに、各摩擦クラッチ側からの反力によって押圧子が後退動する方向に回転子が回転するのを阻止する位置保持手段を設けたことにより、各摩擦クラッチを作動させた位置で第１シフト用アクチュエータおよび第２シフト用アクチュエータを保持することができる。そのとき、モータへの通電を遮断することができるため、エネルギの消費を低減することができる。
この発明に係る車両用電動モータ駆動装置の実施の形態を示す断面図 図１の断続部および減速部を拡大して示す断面図 変速切換アクチュエータのシフト用アクチュエータを示す断面図 シフト用アクチュエータの他の例を示す断面図 シフト用アクチュエータのさらに他の例を示す断面図 シフト用アクチュエータのさらに他の例を示す断面図 シフト用アクチュエータのさらに他の例を示す断面図 図７のVIII−VIII線に沿った断面図 シフト用アクチュエータにおける位置保持手段として逆入力遮断形のツーウェイクラッチを用いた例を示す断面図 （I）乃至（III）は、図９に示すツーウェイクラッチの作動状態を段階的に示す断面図 ツーウェイクラッチの他の例を示す断面図
以下、この発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図１に示すように、この発明に係る車両用電動モータ駆動装置１は、電動モータ１１と、その電動モータ１１からの出力を減速する減速部Ａと、上記電動モータ１１の出力を減速部Ａに断続する断続部Ｂとからなっている。
電動モータ１１は、モータケーシング１２と、そのモータケーシング１２の内周に固定されたステータ１３と、そのステータ１３の内側に組込まれ、上記ステータ１３に対する通電によって回転するロータ１４と、そのロータ１４の中心部に挿通されてロータ１４と一体に回転する出力軸１５とからなっている。
モータケーシング１２は、減速部Ａおよび断続部Ｂのハウジング２１の一側面に接続されている。電動モータ１１の出力軸１５の軸端部には、フランジ付き継手軸１６が接続され、その継手軸１６が上記ハウジング２１の内部に配置されて、そのハウジング２１内において回転自在とされている。
ハウジング２１は、減速機収容部２２と、その減速機収容部２２から電動モータ１１側に片寄った位置にクラッチ収容部２３とが設けられている。
減速部Ａは、平行軸常時噛合い式ギヤ減速機からなり、第１シャフト３１およびその第１シャフト３１に平行に配置された第２シャフト３２を有している。図１および図２に示すように、第１シャフト３１は、筒状の外側回転軸３１ａと、その外側回転軸３１ａの内側に挿入された内側回転軸３１ｂの２軸構造とされ、電動モータ１１の出力軸１５と同軸上の配置とされている。
外側回転軸３１ａと内側回転軸３１ｂのそれぞれは、減速機収容部２２とクラッチ収容部２３の隔壁２４を貫通し、その貫通部に設けられた軸受３３により外側回転軸３１ａが回転自在に支持されている。
内側回転軸３１ｂは、外側回転軸３１ａより長さが長く、その両端部が外側回転軸３１ａから外側に位置し、減速機収容部２２内に位置する一端部は、その減速機収容部２２の端壁に取付けられた軸受３４によって回転自在に支持されている。
また、内側回転軸３１ｂの他端部は、継手軸１６の軸端面に形成された軸受孔１７内に配置され、その軸受孔１７内に組込まれた軸受３５により回転自在に支持されている。
減速機収容部２２内において、内側回転軸３１ｂと第２シャフト３２間には、第１減速ギヤ列３６が設けられ、また、外側回転軸３１ａと第２シャフト３２間には、第１減速ギヤ列３６より減速比の小さい第２減速ギヤ列３７が設けられている。
第１減速ギヤ列３６は、内側回転軸３１ｂに第１入力ギヤ３６ａを設け、その第１入力ギヤ３６ａに噛合する第１出力ギヤ３６ｂを第２シャフト３２に設けている。
一方、第２減速ギヤ列３７は、外側回転軸３１ａに第２入力ギヤ３７ａを設け、その第２入力ギヤ３７ａに噛合する第２出力ギヤ３７ｂを第２シャフト３２に設けている。
図１に示すように、第２シャフト３２には、その第２シャフト３２の回転を減速機収容部２２に組込まれたディファレンシャルギヤ４０に伝達するアウトプットギヤ３８が設けられている。
ここで、ディファレンシャルギヤ４０は、ハウジング２１によって回転自在に支持されたデフケース４１に上記アウトプットギヤ３８に噛合するリングギヤ４２を設け、上記デフケース４１によって両端部が回転自在に支持されたピニオン軸４３に一対のピニオン４４を取付け、その一対のピニオン４４のそれぞれに一対のサイドギヤ４５を噛合した構成とされており、上記一対のサイドギヤ４５のそれぞれにはアクスル４６が接続されている。
断続部Ｂは、電動モータ１１の出力軸１５と内側回転軸３１ｂとを締結する第１摩擦クラッチ５１と、上記出力軸１５と外側回転軸３１ａを締結する第２摩擦クラッチ５２とからなり、その第１摩擦クラッチ５１と第２摩擦クラッチ５２は、クラッチ収容部２３内に組み込まれている。
図２に示すように、第１摩擦クラッチ５１は、電動モータ１１の出力軸１５に接続された継手軸１６のフランジ１６ａにクラッチハウジング５３を固定し、そのクラッチハウジング５３に外周部が連結されて、そのクラッチハウジング５３と一体に回転する駆動ディスク５４を外側回転軸３１ａの他端部に嵌合された軸受５５で回転自在に支持し、その駆動ディスク５４の軸方向一側に環状の第１摩擦板５６を対向配置し、その第１摩擦板５６と内側回転軸３１ｂの他端部に取り付けられたディスク５７とを弾性板５８を介して連結し、上記第１摩擦板５６と駆動ディスク５４の接触によって出力軸１５と内側回転軸３１ｂとを締結する構成とされている。
一方、第２摩擦クラッチ５２は、上記駆動ディスク５４の軸方向他側に環状の第２摩擦板５９を対向配置し、その第２摩擦板５９と外側回転軸３１ａの他端部に取り付けられたディスク６０とを弾性板６１を介して連結し、上記第２摩擦板５９と駆動ディスク５４との接触によって出力軸１５と外側回転軸３１ａとを締結する構成とされている。
第１摩擦クラッチ５１は、第１変速切換アクチュエータ６１によって係合および係合解除が制御される。また、第２摩擦クラッチ５２は、第２変速切換アクチュエータ７１によって係合および係合解除が制御される。
図１および図２に示すように、第１変速切換アクチュエータ６１は、第１シャフト３１と同軸上に配置されたガイド筒６２を隔壁２４に固定し、そのガイド筒６２の外側にスライド自在に嵌合された第１スリーブ６３の一端部に軸受６４を介して環状の皿ばねからなる弾性部材６５の内周部を連結し、その弾性部材６５の径方向の中央部をクラッチハウジング５３の側面に設けられた環状突出部６６に当接し、かつ、外周部をクラッチハウジング５３内に組込まれて第１摩擦板５６と軸方向で対向する第１圧力ディスク６７の外周部に連結し、上記第１スリーブ６３の他端部にレバー６８の一端部を連結し、そのレバー６８の中途をピン６９によって回動自在に支持し、そのレバー６８の他端部をハウジング２１に形成された開口７０から外部に位置させ、そのレバー６８の他端部に第１シフト用アクチュエータＸ１を対向配置した構成とされている。
上記第１変速切換アクチュエータ６１においては、第１シフト用アクチュエータＸ１の作動によりピン６９を中心にレバー６８を揺動させ、ガイド筒６２に沿って移動する第１スリーブ６３が弾性部材６５の内周部を押圧する作用により、環状突出部６６を支点にして弾性部材６５を湾曲状に弾性変形させ、その弾性部材６５の弾性力により第１圧力ディスク６７を駆動ディスク５４に向けて移動させて、第１摩擦板５６を駆動ディスク５４に押し付けるようにしている。
一方、第２変速切換アクチュエータ７１は、ガイド筒６２の内側にスライド自在に嵌合された第２スリーブ７３の一端部に軸受７４を介して環状の皿ばねからなる弾性部材７５の内周部を連結し、その弾性部材７５の外周部をクラッチハウジング５３内に組込まれて第２摩擦板５９と軸方向で対向する第２圧力ディスク７７の外周部に連結し、上記第２スリーブ７３の他端部にレバー７８の一端部を連結し、そのレバー７８の中途をピン７９によって回動自在に支持し、そのレバー７８の他端部をハウジング２１に形成された開口８０から外部に位置させ、そのレバー７８の他端部に第２シフト用アクチュエータＸ２を対向配置した構成とされている。
上記第２変速切換アクチュエータ７１においては、第２シフト用アクチュエータＸ２の作動によりピン７９を中心にレバー７８を揺動させ、ガイド筒６２に沿って移動する第２スリーブ７３で弾性部材７５の内周部を押圧し、その弾性部材７５の弾性力により第２圧力ディスク７７を駆動ディスク５４に向けて移動させて、第２摩擦板５９を駆動ディスク５４に押し付けるようにしている。
図３は、第１シフト用アクチュエータＸ１を示す。なお、第２シフト用アクチュエータＸ２は、第１シフト用アクチュエータＸ１と同一であるため、同一の部品には同一の符号を付して説明を省略する。
第１シフト用アクチュエータＸ１は、ハウジング２１の外周に支持される筒状のケース８１にシフト用のモータ８２を連結し、そのモータ８２の回転軸８３に連結されてケース８１内に配置された回転子８４をケース８１内に組込まれた軸受８５で回転自在に支持し、その回転子８４に設けられた筒部８４ａの内周に雌ねじ８６を設け、その雌ねじ８６に押圧子８７の外周に形成された雄ねじ８８をねじ係合して、回転子８４の回転により押圧子８７を軸方向に移動させるようにしている。
図３に示す第１シフト用アクチュエータＸ１においては、回転子８４に雌ねじ８６を設け、押圧子８７に雄ねじ８８を形成したが、図４に示すように、回転子８４に雄ねじ８８を設け、押圧子８７に形成された筒部８７ａの内周に雌ねじ８６を形成してもよい。
また、図３および図４では、雌ねじ８６と雄ねじ８８のそれぞれを三角ねじ、あるいは、台形ねじとしているが、図５および図６に示すように、回転子８４と押圧子８７の嵌合面それぞれにねじ溝を形成し、そのねじ溝間にボールを組込んだボールねじ８９であってもよい。
ここで、雌ねじ８６と雄ねじ８８のリード角は、押圧子８７に静的な押込み荷重が負荷されても、その押圧子８７が押し込まれることのない大きさに設定されている。
図３乃至図６に示すいずれの第１シフト用アクチュエータＸ１も、押圧子８７が弾性部材６５の反力等によって作動位置から後退動するのを阻止する位置保持手段９０が設けられている。
位置保持手段９０は、ケース８１内に摩擦板としての複数のアウタプレート９１と同じく摩擦板としての複数のインナプレート９２を軸方向の交互に配置し、そのアウタプレート９１をスプライン９３によりケース８１に対して回り止めし、かつ、軸方向に移動自在とし、インナプレート９２をスプライン９４により回転子８４に回り止めし、かつ、軸方向に移動自在とし、その両プレート９１、９２をケース８１の端板間に組込まれた弾性部材９５により互いに弾性接触させ、上記アウタプレート９１とインナプレート９２の接触部に作用する摩擦抵抗を回転抵抗として押圧子８７が後退動する方向に回転子８４が回転するのを阻止するようにしている。
実施の形態で示す車両用電動モータ駆動装置は上記の構造からなり、図２は、第１摩擦クラッチ５１および第２摩擦クラッチ５２が係合解除位置にある状態を示している。
このため、電動モータ１１が駆動して出力軸１５が回転しても、その回転は、第１シャフト３１の外側回転軸３１ａおよび内側回転軸３１ｂに伝達されず、上記出力軸１５が空転する。
電動モータ１１の駆動によって車両を低速走行させる場合は、図１および図３に示す第１変速切換アクチュエータ６１の第１シフト用アクチュエータＸ１のモータ８２を駆動する。
いま、上記モータ８２を駆動すると、回転軸８３およびその回転軸８３に接続された回転子８４が回転する。このとき、回転子８４には押圧子８７がねじ係合されているため、押圧子８７がケース８１から突出する方向に前進動してレバー６８の他端部を押圧する。
このため、レバー６８がピン６９を中心に揺動し、第１スリーブ６３がガイド筒６２に沿って隔壁２４から離反する方向に移動して、弾性部材６５の内周部を押圧する。その押圧により、弾性部材６５が環状突出部６６を中心に湾曲するよう弾性変形し、その弾性変形により、第１圧力ディスク６７が駆動ディスク５４に向けて移動し、第１摩擦クラッチ５１の第１摩擦板５６が駆動ディスク５４に押し付けられて摩擦係合し、第１摩擦クラッチ５１が係合状態となる。
上記第１摩擦クラッチ５１の係合により、電動モータ１１の出力軸１５と第１シャフト３１の内側回転軸３１ｂが締結され、上記出力軸１５の回転が内側回転軸３１ｂに伝達されて、内側回転軸３１ｂが回転する。
また、内側回転軸３１ｂの回転は、第１減速ギヤ列３６により減速されて第２シャフト３２に伝達され、その第２シャフト３２の回転がディファレンシャルギヤ４０に伝達されてアクスル４６が回転し、そのアクスル４６から図示省略の車輪に伝達されて車両が低速走行する。
ここで、第１摩擦クラッチ５１が係合状態とされると、弾性部材６５からの反力等によって第１シフト用アクチュエータＸ１の押圧子８７に押込み力が負荷される。このとき、回転子８４は、アウタプレート９１とインナプレート９２の接触部に作用する摩擦抵抗によって回転抵抗が負荷され、また、雌ねじ８６と雄ねじ８８は、静的な押込み荷重の負荷によって回転することのないリード角が設けられているため、もし動的な振動等が負荷されたとしても、押圧子８７は前進動した作動位置に確実に保持される。
このため、モータ８２に対する通電を遮断しても、第１摩擦クラッチ５１は係合状態に保持されることになり、上記モータ８２に対する通電の遮断によってエネルギの消費を低減することができる。
車両を低速走行から高速走行に切り換えるには、第１変速切換アクチュエータ６１の第１シフト用アクチュエータＸ１のモータ８２を上記の逆の方向に回転させると共に、同時に、第２変速切換アクチュエータ７１の第２シフト用アクチュエータＸ２のモータ８２を駆動する。
第１シフト用アクチュエータＸ１のモータ８２を逆回転させると、回転子８４にねじ係合する押圧子８７がケース８１内に向けて後退動し、レバー６８の押圧を解除する。
その押圧解除により、第１スリーブ６３が隔壁２４に向けて移動して、弾性部材６５の押圧を解除し、図２に示すように、弾性部材６５が形状復元する。このため、第１圧力ディスク６７は第１摩擦板５６の押圧を解除することになり、第１摩擦クラッチ５１が係合解除する。
一方、第２変速切換アクチュエータ７１の第２シフト用アクチュエータＸ２のモータ８２を駆動すると、回転軸８３および回転子８４が回転し、その回転子８４にねじ係合する押圧子８７がケース８１から突出する方向に移動してレバー７８の他端部を押圧する。
このため、レバー７８がピン７９を中心に揺動し、第２スリーブ７３がガイド筒６２に沿って隔壁２４から離反する方向に移動して、弾性部材７５の内周部を押圧し、第２圧力ディスク７７が弾性部材７５からの押圧により、駆動ディスク５４に向けて移動し、第２摩擦クラッチ５２の第２摩擦板５９が駆動ディスク５４に押し付けられて摩擦係合し、第２摩擦クラッチ５２が係合状態となる。
上記第２摩擦クラッチ５２の係合により、電動モータ１１の出力軸１５と外側回転軸３１ａが締結され、上記出力軸１５の回転が外側回転軸３１ａに伝達されて、外側回転軸３１ａが回転する。
また、外側回転軸３１ａの回転は、第２減速ギヤ列３７により減速されて第２シャフト３２に伝達され、その第２シャフト３２の回転がディファレンシャルギヤ４０に伝達されてアクスル４６が回転し、そのアクスル４６から図示省略の車輪に伝達されて車両が加速走行する。
なお、上述の第１シフト用アクチュエータＸ１による第１摩擦クラッチ５１の係合解除作用と、第２シフト用アクチュエータＸ２による第２摩擦クラッチ５２の係合作用は、各々の作用時間を順番ではなく、オーバラップさせ、両クラッチ５１、５２のシンクロ（半クラ）状態を経由している。これによって、電動モータ１１から車輪までの駆動力を途切れさせることなく、第１、第２摩擦クラッチ５１、５２の切換がスムーズに行われる。これにより、変速時の空走感やショックを抑制することができ、電動モータ１１の回転もスムーズに１速相当から２速相当に同期するのである。
さらに、第１減速ギヤ列３６から第２減速ギヤ列３７への切り換え動作が完了した後は、第２シフト用アクチュエータＸ２のモータ８２への通電を遮断する。その通電の遮断によっても、位置保持手段９０の作動により押圧子８７は後退動するのが防止され、第２摩擦クラッチ５２は係合状態に保持される。
実施の形態で示す車両用電動モータ駆動装置１においては、第１シャフト３１を、筒状の外側回転軸３１ａの内側に内側回転軸３１ｂを挿入した２軸構造とし、その第１シャフト３１上に第１摩擦クラッチ５１と第２摩擦クラッチ５２の２つの摩擦クラッチを配置しているため、前述の従来の電動モータ駆動装置のように、第１シャフトおよび第２シャフトのそれぞれにクラッチを配置する場合に比較して、電動モータ駆動装置の小型化を図ることができる。
また、電動モータ１１の出力軸１５と内側回転軸３１ｂを結合するクラッチおよび電動モータ１１の出力軸１５と外側回転軸３１ａとを結合するクラッチとして摩擦クラッチ５１、５２を採用したことにより、それぞれの摩擦クラッチ５１、５２は滑りを生じながら電動モータ１１の出力軸１５と内側回転軸３１ｂおよび外側回転軸３１ａを結合することになる。
このため、第１摩擦クラッチ５１は、出力軸１５と内側回転軸３１ｂをシンクロさせながら結合することになり、また、第２摩擦クラッチ５２は、出力軸１５と外側回転軸３１ａをシンクロさせながら結合することとなり、上記第１摩擦クラッチ５１と第２摩擦クラッチ５２の切り換えによって、低速領域と高速領域との間を滑らかに切り換えることができる。
図２に示すように、第１変速切換アクチュエータ６１および第２変速切換アクチュエータ７１の加圧系に弾性部材６５、７５を組み込んでおくことにより、第１スリーブ６３および第２スリーブ７３の軸方向変位が多少変化しても、その変位量のバラツキを弾性部材６５、７５の弾性変形によって吸収することができる。このため、第１圧力ディスク６７や第２圧力ディスク７７に対して緩やかな押圧力を付加することができ、第１摩擦板５６や第２摩擦板５９が摩耗したとしても、シンクロ機能の安定化を図ることができる。
また、図３乃至図６に示すように、第１シフト用アクチュエータＸ１および第２シフト用アクチュエータＸ２のそれぞれに、モータ８２と、そのモータ８２により回転される回転子８４と、その回転子８４にねじ係合されて、回転子８４の回転により軸方向に移動する押圧子８７を備える直動型アクチュエータからなるものを採用することによって、上記モータ８２に対する電流の制御とねじのリードとからきめ細かい軸方向変位および荷重をコントロールすることができるため、第１摩擦クラッチ５１および第２摩擦クラッチ５２のシンクロ機能を滑らかにし、切り換え時のショックをさらに抑制することができる。
さらに、第１摩擦クラッチ５１に軸方向の押圧力を負荷する第１シフト用アクチュエータＸ１および前記第２摩擦クラッチ５２に軸方向の押圧力を負荷する第２シフト用アクチュエータＸ２のそれぞれに位置保持手段９０を設けて、弾性部材６５、７５からの反力等により押圧子８７が後退動する方向に回転子８４が回転するのを阻止するようにしたことにより、モータ８２の駆動により回転子を回転し、押圧子８７の前進動により第１摩擦クラッチ５１、または、第２摩擦クラッチ５２を係合させると、モータ８２に対する通電を直ちに遮断することができることとなり、エネルギの消費を低減することができる。
図７および図８は、第１シフト用アクチュエータＸ１のさらに他の例を示す。この例においては、回転子８４とインナプレート９２間にワンウェイクラッチ９６を組み込んでいる点で図５に示す第１シフト用アクチュエータＸ１と相違している。このため、図５に示す第１シフト用アクチュエータＸ１と同一の部品には、同一の符号を付して説明を省略する。
ここで、ワンウェイクラッチ９６は、クラッチ外輪９７の内径面に回転子８４の円筒形外面９８との間で楔空間を形成する複数のカム面９９を周方向に間隔をおいて設け、各カム面９９と円筒形外面９８間にローラ１００を組み込んだローラタイプのワンウェイクラッチからなり、上記クラッチ外輪９７とインナプレート９２をスプライン１０１による嵌合として、インナプレート９２をクラッチ外輪９７に回り止めし、かつ、軸方向に移動自在としている。
上記ワンウェイクラッチ９６は、押圧子８７が前進する方向に回転子８４が回転した際に、回転子８４とインナプレート９２の結合を解除するようになっている。
上記のように、回転子８４とインナプレート９２の結合を解除するワンウェイクラッチ９６を組み込んでおくと、モータ８２の駆動により、押圧子８７が前進する方向に回転子８４を回転させる場合、ワンウェイクラッチ９６は回転子８４とインナプレート９２の結合を解除するため、アウタプレート９１とインナプレート９２の接触部に作用する摩擦抵抗がモータ８２の回転抵抗とならず、モータ８２を円滑に回転させることができ、小型のモータを採用することができる。
なお、ローラタイプのワンウェイクラッチ９６に代えて、スプラグタイプのワンウェイクラッチを採用してもよい。
図９および図１０は、第１シフト用アクチュエータＸ１のさらに他の例を示す。この例における第１シフト用アクチュエータＸ１と図３に示す第１シフト用アクチュエータＸ１とは、位置保持手段９０の構成のみが相違している。このため、図３に示す第１シフト用アクチュエータＸ１と同一の部品には同一の符号を付して説明を省略する。
図９および図１０に示す位置保持手段９０は、モータ８２からの回転を回転子８４に伝達し、押圧子８７から回転子８４に回転力が負荷された際に、その回転子８４とケース８１とを結合して回転子８４をロックする逆入力遮断形のツーウェイクラッチ１１０からなる。
上記のツーウェイクラッチ１１０は、ケース８１の内周面に固定されたクラッチ外輪１１１の内周に円筒面１１２を設け、そのクラッチ外輪１１１の内側に組込まれて回転子８４に回り止めされたクラッチ内輪１１３の外周に上記円筒面１１２との間に周方向の両端が狭小の楔空間を形成する複数のカム面１１４を周方向に間隔をおいて設け、モータ８２の回転軸８３に連結されてクラッチ外輪１１１とクラッチ内輪１１３の対向部間で回転する保持器１１５には各カム面１１４と対向する位置にポケット１１６を形成し、そのポケット１１６内にローラ１１７を組込み、前記保持器１１５とクラッチ内輪１１３の相互間に回転方向の係合手段１２０を設けたローラタイプのものからなっている。
係合手段１２０は、クラッチ内輪１１３に設けられた端板１１３ａに、そのクラッチ内輪１１３の軸心を中心とする円弧状の長孔１２１を形成し、保持器１１５にはクラッチ内輪１１３の端板１１３ａと軸方向で対向する端板１１５ａを設け、その端板１１５ａに上記長孔１２１内に配置されるピン１２２を突設し、そのピン１２２と長孔１２１の周方向で対向する端面間に回転方向の遊び１２３を設けた構成とされている。
ここで、ピン１２２と長孔１２１の周方向で対向する端面間の回転方向の遊び１２３の大きさをＬ１とし、ローラ１１７が楔空間の広幅部に配置される中立位置で、そのローラ１１７とポケット１１６の周方向で対向する端面間の周方向のポケット隙間１２４の大きさをＬ２とした時、回転方向の遊び１２３は、Ｌ１≧Ｌ２の関係が成り立つような大きさとされている。
上記の構成からなるツーウェイクラッチ１１０において、モータ８２の駆動により保持器１１５が図１０（I）の矢印で示す方向に回転されると、保持器１１５は、長孔１２１の端面とピン１２２間に形成された回転方向の遊び１２３に相当する分だけクラッチ内輪１１３に対して相対回転し、図１０（II）に示すように、ポケット１１６の一方の端面が中立位置に保持されたローラ１１７に当接する。
また、係合手段１２０を形成するピン１２２は長孔１２１の端面に当接、または、近接する状態となる。
この状態からモータ８２が同方向に引き続き回転すると、ピン１１２が長孔１２１の端面を押圧する。その押圧により、ローラ１１７は中立位置に保持されているため、クラッチ内輪１１３が保持器１１５と共に回転する。このとき、クラッチ内輪１１３は回転子８４に回り止めされているため、回転子８４も回転し、雌ねじ８６と雄ねじ８８のねじ係合により、押圧子８７が前進する。
モータ８２を停止させた押圧子８７の前進停止状態で、外部から押圧子８７を後退動させるような軸方向荷重が負荷された場合、雌ねじ８６と雄ねじ８８は、静的に回転しないリード角が設けられているため、回転子８４は回転することがない。しかし、振動荷重等の外乱が加わると、回転子８４は押圧子８７を後退動させる方向の回転力が負荷される。その回転力の負荷によって回転子８４およびその回転子８４に回り止めされたクラッチ内輪１１３が上記と逆方向（図１０（II）の矢印で示す反対の方向）に回転すると、図１０（III）に示すように、ローラ１１７が円筒面１１２およびカム面１１４に係合して、クラッチ内輪１１３をクラッチ外輪１１１に結合し、クラッチ内輪１１３をロックすることになる。
このため、回転子８４もロックされることになり、押圧子８７は停止状態に保持されることになる。
ここで、押圧子８７を後退動させる場合は、モータ８２を駆動して、保持器１１５を図１０（III）の矢印で示す方向に回転させるようにする。その保持器１１５の回転により、ポケット１１６の端面がローラ１１７を押圧するため、ローラ１１７は係合解除され、そのローラ１１７が中立位置に戻されると、ピン１１２が長孔１２１の端面を押圧し、その押圧によりクラッチ内輪１１３および回転子８４が保持器１１５と同方向に回転し、雌ねじ８６と雄ねじ８８のねじ係合により押圧子８７が後退動する。
図９および図１０に示すツーウェイクラッチ１１０においては、クラッチ内輪１１３に長孔１２１を設け、保持器１１５にピン１２２を設けたが、クラッチ内輪１１３にピンを設け、保持器１１５に長孔を設けるようにしてもよい。
また、図９および図１０に示すツーウェイクラッチ１１０においては、クラッチ外輪１１１に円筒面１１２を設け、クラッチ内輪１１３にカム面１１４を形成したが、クラッチ外輪１１１の内周にカム面を設け、クラッチ内輪１１３の外周に円筒面を形成してもよい。
さらに、図９および図１０に示すツーウェイクラッチ１１０においては、保持器１１５のポケット１１６内に一つのローラ１１７を組込むようにしたが、図１１に示すように、一つのポケット１１６に対して二つのローラ１１７を組込み、そのローラ１１７間に弾性部材１１８を組み込んで、ローラ１１７のそれぞれを円筒面１１２およびカム面１１４に係合する方向に付勢するようにしてもよい。この場合、ピン１２２が長孔１２１の端面間に形成された回転方向の遊び１２３の範囲内で回転した際に、ポケット１１６内に組込まれた二つのローラ１１７のうち、保持器１１５の回転方向の後行側に位置するローラ１１７がポケット１１６の端面で中立位置まで押圧移動されるようにしておく。
なお、ローラタイプのツーウェイクラッチ１１０に代えてスプラグタイプのツーウェイクラッチを用いるようにしてもよい。
Ａ 減速部
Ｂ 断続部
Ｘ１ 第１シフト用アクチュエータ
Ｘ２ 第２シフト用アクチュエータ
１１ 電動モータ
１５ 出力軸
２１ ハウジング
３１ 第１シャフト
３１ａ 外側回転軸
３１ｂ 内側回転軸
３２ 第２シャフト
３６ 第１減速ギヤ列
３７ 第２減速ギヤ列
５１ 第１摩擦クラッチ
５２ 第２摩擦クラッチ
６５ 弾性部材
７５ 弾性部材
８１ ケース
８２ モータ
８４ 回転子
８４ａ 筒部
８６ 雌ねじ
８７ 押圧子
８７ａ 筒部
８８ 雄ねじ
８９ ボールねじ
９０ 位置保持手段
９１ アウタプレート
９２ インナプレート
９５ 弾性部材
９６ ワンウェイクラッチ
１１０ ツーウェイクラッチ
１１１ クラッチ外輪
１１２ 円筒面
１１３ クラッチ内輪
１１４ カム面
１１５ 保持器
１１６ ポケット
１１７ ローラ
１１８ 弾性部材
１２０ 係合手段
１２１ 長孔
１２２ ピン
１２３ 回転方向遊び
１２４ ポケット隙間

Claims (15)

  1. 電動モータと、その電動モータから出力される回転を減速して車輪側に伝達する減速部と、前記電動モータからの出力を前記減速部に伝達または遮断する断続部とを有し、
    前記減速部が、前記電動モータの出力軸と同軸上に配置された筒状の外側回転軸と、その外側回転軸内に挿入された内側回転軸とからなる２軸構造の第１シャフトおよびその第１シャフトに平行に配置された第２シャフトを有し、前記内側回転軸と第２シャフト間に第１減速ギヤ列を設け、前記外側回転軸と第２シャフト間に第１減速ギヤ列と異なる減速比とされた第２減速ギヤ列を設けた平行軸常時噛合い式ギヤ減速機構からなり、
    前記断続部が、前記第１シャフトの軸方向に向く押圧力の負荷により係合して電動モータの出力軸と前記内側回転軸とを締結する第１摩擦クラッチと、同じく第１シャフトの軸方向に向く押圧力の負荷により係合して電動モータの出力軸と前記外側回転軸とを締結する第２摩擦クラッチとからなり、
    前記第１摩擦クラッチに軸方向の押圧力を負荷する第１シフト用アクチュエータおよび前記第２摩擦クラッチに軸方向の押圧力を負荷する第２シフト用アクチュエータのそれぞれが、モータと、そのモータにより駆動されてケース内で回転する回転子と、その回転子にねじ係合されて、回転子の回転により軸方向に移動する押圧子を備える直動型アクチュエータからなり、
    前記第１シフト用アクチュエータおよび第２シフト用アクチュエータのそれぞれに、各摩擦クラッチ側からの反力によって前記押圧子が後退動するのを阻止する位置保持手段を設けた車両用電動モータ駆動装置。
  2. 前記第１シフト用アクチュエータからの押圧力を第１摩擦クラッチに負荷する加圧系および第２シフト用アクチュエータからの押圧力を第２摩擦クラッチに負荷する加圧系のそれぞれに弾性部材を組み込んだ請求項１に記載の車両用電動モータ駆動装置。
  3. 前記位置保持手段が、前記ケース内に組込まれて、そのケースに回り止めされ、かつ、軸方向に移動可能とされたアウタプレートと、前記回転子に回り止めされ、かつ、軸方向に移動可能とされたインナプレートと、その両プレートを弾性接触させる弾性部材とからなり、前記アウタプレートとインナプレートの接触部に作用する摩擦抵抗を回転抵抗として押圧子が後退動する方向に回転子が回転するのを阻止するようにした請求項１又は２に記載の車両用電動モータ駆動装置。
  4. 前記インナプレートと回転子との間に、前記押圧子が前進する方向に回転子が回転した際に、回転子とインナプレートの結合を解除するワンウェイクラッチを組み込んだ請求項３に記載の車両用電動モータ駆動装置。
  5. 前記ワンウェイクラッチが、係合子をローラとするローラタイプのワンウェイクラッチからなる請求項４に記載の車両用電動モータ駆動装置。
  6. 前記ワンウェイクラッチが、係合子をスプラグとするスプラグタイプのワンウェイクラッチからなる請求項４に記載の車両用電動モータ駆動装置。
  7. 前記位置保持手段が、前記モータからの回転を回転子に伝達し、前記押圧子から回転子に回転力が負荷された際に、その回転子と前記ケースとを結合して回転子をロックする逆入力遮断形のツーウェイクラッチからなる請求項１又は２に記載の車両用電動モータ駆動装置。
  8. 前記ツーウェイクラッチが、前記ケースの内周面に固定されたクラッチ外輪の内周と、その外輪の内側に組込まれて前記回転子に回り止めされたクラッチ内輪の外周の一方に円筒面を形成し、他方にカム面を設け、前記モータにより駆動されて前記クラッチ外輪とクラッチ内輪間で回転する保持器にはカム面と対向する位置にポケットを形成し、そのポケット内にローラを組込み、前記保持器とクラッチ内輪の相互間に回転方向の係合手段を設け、その係合手段に回転方向遊びを形成し、その回転方向遊びを前記ポケットの周方向で対向する端面と係合子との間に形成された回転方向のポケット隙間より大きくしたローラタイプのツーウェイクラッチからなる請求項７に記載の車両用電動モータ駆動装置。
  9. 前記ローラが一つのポケットに対して一つの組込みとされた請求項８に記載の車両用電動モータ駆動装置。
  10. 前記ローラが一つのポケットに対して二つの組込みとされ、その二つのローラが対向部間に組込まれた弾性部材で相反する方向に付勢された請求項８に記載の車両用電動モータ駆動装置。
  11. 前記係合手段が、前記クラッチ内輪と保持器の軸方向で対向する対向面の一方に前記クラッチ内輪の軸心を中心とする円弧状の長孔を形成し、他方にその長孔内に挿入されるピンを設けた請求項８乃至１０のいずれかの項に記載の車両用電動モータ駆動装置。
  12. 前記ツーウェイクラッチが、スプラグを係合子とするスプラグタイプのツーウェイクラッチからなる請求項７に記載の車両用電動モータ駆動装置。
  13. 前記回転子と押圧子のねじ係合が、回転子の筒部内周に形成された雌ねじと、押圧子の外周に形成された雄ねじの噛合いからなる請求項１乃至１２のいずれかの項に記載の車両用電動モータ駆動装置。
  14. 前記回転子と押圧子のねじ係合が、回転子の外周に形成された雄ねじと、押圧子の筒部内周に形成された雌ねじの噛合いからなる請求項１乃至１２のいずれかの項に記載の車両用電動モータ駆動装置。
  15. 前記ねじ係合によるねじが、ボールねじからなる請求項１乃至１２のいずれかの項に記載の車両用電動モータ駆動装置。
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