JP2013129311A - モータ駆動力伝達装置 - Google Patents

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徹 小野崎
Hisashi Kobayashi
恒 小林
Masaharu Tagami
将治 田上
Motoyasu Yamamori
元康 山盛
Hiroshi Takuno
博 宅野
Kunihiko Suzuki
邦彦 鈴木
Tomoyoshi Takai
智義 高井
Keita Nomura
啓太 野村
Hidenori Shibata
英紀 柴田
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Abstract

【課題】装置本体の径方向寸法を短縮して装置径方向の小型化を図ることができるモータ駆動力伝達装置を提供する。
【解決手段】モータ駆動力伝達装置1は、リヤディファレンシャル107を作動させるためのモータ駆動力を発生させる電動モータ3,4と、電動モータ3,4のモータ駆動力を減速してリヤディファレンシャル107に伝達する減速伝達機構2とを備え、減速伝達機構2は、電動モータ3,4の駆動によって回転する偏心カム6,7、及び偏心カム6,7の回転によって回転する伝達部材8,9を有し、リヤディファレンシャル107の外周囲に配置されている。
【選択図】図2

Description

本発明は、例えば駆動源として電動モータを有する電気自動車に用いて好適なモータ駆動力伝達装置に関する。
従来のモータ駆動力伝達装置には、モータ駆動力を発生させる電動モータ、及びこの電動モータのモータ駆動力を差動機構に伝達する減速伝達機構を備え、自動車に搭載されたものがある(例えば特許文献1参照)。
電動モータは、車載バッテリの電力によって回転する出力軸を有し、減速伝達機構の軸線上に配置されている。
減速伝達機構は、その軸線の周囲に一対の減速伝達部を有し、差動機構の側方に配置され、かつ電動モータ及び差動機構(デフケース)に連結されている。一方の減速伝達部は電動モータの出力軸に、また他方の減速伝達部はデフケース側にそれぞれ連結されている。
以上の構成により、電動モータの出力軸が車載バッテリの電力によって回転し、これに伴いモータ駆動力が電動モータから減速伝達機構を介して差動機構に伝達され、この差動機構から左右の車輪に配分される。
特開2007−218407号公報
しかしながら、特許文献1に示すモータ駆動力伝達装置によると、減速伝達機構が差動機構の軸線と平行な軸線上に配置されていた。この結果、装置本体の径方向寸法が大きくなり、装置全体が大型化するという問題があった。
従って、本発明の目的は、装置本体の径方向寸法を短縮することができ、もって装置径方向の小型化を図ることができるモータ駆動力伝達装置を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するために、(1)〜(9)のモータ駆動力伝達装置を提供する。
(1)差動機構を作動させるためのモータ駆動力を発生させる電動モータと、前記電動モータの前記モータ駆動力を減速して前記差動機構に伝達する減速伝達機構とを備え、前記減速伝達機構は、前記電動モータの駆動によって回転する偏心カム、及び前記偏心カムの回転によって回転する伝達部材を有し、前記差動機構の外周囲に配置されているモータ駆動力伝達装置。
(2)上記(1)に記載のモータ駆動力伝達装置において、前記電動モータは、前記差動機構の外周囲に配置されている。
(3)上記(1)又は(2)に記載のモータ駆動力伝達装置において、前記電動モータは、装置本体に固定されるステータ、及び前記ステータの外周囲で回転するロータを有する。
(4)上記(1)乃至(3)のいずれか1項に記載のモータ駆動力伝達装置において、前記電動モータは、第1のモータ駆動力を発生させる第1の電動モータ、及び前記第1の電動モータに連結して第2のモータ駆動力を発生させる第2の電動モータを有し、前記第1の電動モータ及び前記第2の電動モータが前記差動機構に前記減速伝達機構を介してそれぞれ連結されている。
(5)上記(4)に記載のモータ駆動力伝達装置において、前記減速伝達機構は、前記偏心カムが前記第1の電動モータ及び前記第2の電動モータのうち少なくとも一方の電動モータの駆動によって回転する複数の偏心カムからなり、前記伝達部材が前記複数の偏心カムの回転によって回転する複数の伝達部材からなる。
(6)上記(5)に記載のモータ駆動力伝達装置において、前記減速伝達機構は、前記複数の伝達部材が前記差動機構にその回転軸線回りに等間隔をもって離間する部位で配設されている。
(7)上記(1)乃至(6)のいずれかに記載のモータ駆動力伝達装置において、前記減速伝達機構は、前記複数の伝達部材が前記差動機構における入力部材に外歯歯車を介して噛合する内歯歯車からなる。
(8)上記(1)乃至(7)のいずれかに記載のモータ駆動力伝達装置において、前記減速伝達機構は、前記差動機構における入力部材の外周部であって、その最大外径よりも小さい外径をもつ部位の外周囲に前記複数の偏心カムが配置されている。
(9)上記(8)に記載のモータ駆動力伝達装置において、前記減速伝達機構は、前記複数の偏心カムが前記入力部材の軸線方向中央部の軸線方向一方側に位置する第1の偏心カム、及び前記入力部材の軸線方向中央部の軸線方向他方側に位置する第2の偏心カムからなり、前記第1の偏心カム及び前記第2の偏心カムが前記入力部材の軸線方向に並列して配置されている。
本発明によると、装置本体の径方向寸法を短縮することができ、装置径方向の小型化を図ることができる。
本発明の第1の実施の形態に係るモータ駆動力伝達装置が搭載された車両の概略を説明するために示す平面図。 本発明の第1の実施の形態に係るモータ駆動力伝達装置を説明するために示す断面図。 本発明の第1の実施の形態に係るモータ駆動力伝達装置の減速伝達機構を示す断面図(図2のA−A断面図)。 本発明の第1の実施の形態に係るモータ駆動力伝達装置における減速伝達機構の動作状態を示す断面図。 本発明の第1の実施の形態に係るモータ駆動力伝達装置の電動モータを説明するために示す断面図。 本発明の第1の実施の形態に係るモータ駆動力伝達装置を説明するために示すブロック図。 本発明の第2の実施の形態に係るモータ駆動力伝達装置の減速伝達機構を示す断面図。 本発明の第2の実施の形態に係るモータ駆動力伝達装置における減速伝達機構の動作状態を示す断面図。 本発明の第3の実施の形態に係るモータ駆動力伝達装置を説明するために示す断面図。 本発明の第4の実施の形態に係るモータ駆動力伝達装置を説明するために示す断面図。
[第1の実施の形態]
以下、本発明の第1の実施の形態に係るモータ駆動力伝達装置につき、図面を参照して詳細に説明する。
図1は四輪駆動車の概略を示す。図1に示すように、四輪駆動車101は、駆動源をエンジンとする前輪側の動力系、及び駆動源を電動モータとする後輪側の動力系が用いられ、モータ駆動力伝達装置1,エンジン102,トランスアクスル103,一対の前輪104及び一対の後輪105を備えている。
モータ駆動力伝達装置1は、四輪駆動車101における後輪側の動力系に配置され、かつ四輪駆動車101の車体(図示せず)にディファレンシャルキャリア(装置本体)106を介してリヤディファレンシャル107と共に支持されている。
そして、モータ駆動力伝達装置1は、電動モータ(後述)のモータ駆動力を一対の後輪105に伝達し得るように構成されている。これにより、電動モータのモータ駆動力がモータ駆動力伝達装置1及びリヤディファレンシャル107を介してリヤアクスルシャフト108に出力され、一対の後輪105が駆動される。モータ駆動力伝達装置1等の詳細については後述する。
エンジン102は、四輪駆動車101における前輪側の動力系に配置されている。これにより、エンジン102の駆動力がトランスアクスル103を介してフロントアクスルシャフト109に出力され、一対の前輪104が駆動される。
(モータ駆動力伝達装置1の全体構成)
図2はモータ駆動力伝達装置の全体を示す。図2に示すように、モータ駆動力伝達装置1は、第1のモータ駆動力a及び第2のモータ駆動力b(共に図6に示す)のうち少なくとも一方のモータ駆動力をリヤディファレンシャル107に減速して伝達する減速伝達機構2と、第1のモータ駆動力aを発生させる第1の電動モータ3と、第2のモータ駆動力bを発生させる第2の電動モータ4と、第1の電動モータ3及び第2の電動モータ4を制御する制御信号を出力する制御部としての車両用のECU(Electronic Control Unit)5とから大略構成されている。
リヤディファレンシャル107は、デフケース(入力部材)110,ピニオンギヤシャフト111,一対のピニオンギヤ112及び一対のサイドギヤ113を有するベベルギヤ式の差動機構からなり、ディファレンシャルキャリア106内に収容されている。
これにより、デフケース110の回転力がピニオンギヤシャフト111からピニオンギヤ112を介してサイドギヤ113に配分され、さらにリヤアクスルシャフト108から左右の後輪105に伝達される。
一方、左右の後輪105間に駆動抵抗差が発生すると、デフケース110の回転力がピニオンギヤ112の自転によって左右の後輪105に差動配分される。
デフケース110は、収容空間110a及びシャフト挿通孔110bを内部に有し、ディファレンシャルキャリア106内にテーパローラベアリング114を介して回転可能に配置されている。そして、デフケース110は、第1のモータ駆動力a及び第2のモータ駆動力bのうち少なくとも一方のモータ駆動力を受け、回転軸線Oの回りに回転するように構成されている。デフケース110には、回転軸線Oをギヤ軸線とするインボリュート歯形の外歯歯車110cが取り付けられている。
ピニオンギヤシャフト111は、デフケース110の収容空間110aで回転軸線Oに直交する軸線L上に配置され、かつ軸線L回りの回転が規制されている。
一対のピニオンギヤ112は、ピニオンギヤシャフト111に回転可能に支持され、かつデフケース110の収容空間110aに収容されている。
一対のサイドギヤ113は、デフケース110の収容空間110aに収容され、かつシャフト挿通孔110bを挿通するリヤアクスルシャフト108にスプライン嵌合によって連結されている。そして、一対のサイドギヤ113は、そのギヤ軸を一対のピニオンギヤ112のギヤ軸に直交させ、一対のピニオンギヤ112に噛合するように構成されている。
(減速伝達機構2の構成)
図3及び図4は減速伝達機構を示す。図3及び図4に示すように、減速伝達機構2は、第1の電動モータ3及び第2の電動モータ4(共に図2に示す)のうち少なくとも一方の電動モータの駆動によって回転する一対の偏心カム6,7、及びこれら一対の偏心カム6,7の回転によって揺動する一対の伝達部材8,9を有し、回転軸線O(図2に示す)上で第1の電動モータ3と第2の電動モータ4との間に介在してリヤディファレンシャル107の外周囲に配置されている。
一対の偏心カム6,7は、回転軸線O上で互いに並列して配置され、かつ第2の連結部材(連結筒)10の内周面に装着されている。
一方の偏心カム6は、その中心(回転軸線O上の点)よりも偏心量δ(δ=δ)をもって偏心する点(軸線)Oを中心とする貫通孔6aを有し、第1の電動モータ3側に配置されている。そして、一方の偏心カム6は、第1のモータ駆動力a及び第2のモータ駆動力bのうち少なくとも一方のモータ駆動力を受け、偏心量δをもった円運動を伝達部材8に行わせるように構成されている。偏心カム6が円周方向の一方向(矢印m方向)に回転すると、伝達部材8はその軸線Oが回転軸線Oを中心に矢印n方向に移動するように揺動する。偏心カム6が円周方向の他方向(矢印m方向)に回転すると、伝達部材8はその軸線Oが回転軸線Oを中心に矢印n方向(矢印n方向とは反対の方向)に移動するように揺動する。伝達部材8は、回転軸線Oを中心とするとともに、偏心量δを半径とする円の周方向に沿って軸線Oを移動させ、ディファレンシャルキャリア(装置本体)106に対して1回転するような自転をすることなく公転する。
他方の偏心カム7は、その中心(回転軸線O上の点)よりも偏心量δ(δ=δ)をもって偏心する点(軸線)Oを中心とする貫通孔7aを有し、第2の電動モータ4側に配置されている。そして、他方の偏心カム7は、第1のモータ駆動力a及び第2のモータ駆動力bのうち少なくとも一方のモータ駆動力を受け、偏心量δをもった円運動を伝達部材9に行わせるように構成されている。偏心カム7が円周方向の一方向(矢印m方向)に回転すると、伝達部材9はその軸線Oが回転軸線Oを中心に矢印n方向に移動するように揺動する。偏心カム7が円周方向の他方向(矢印m方向)に回転すると、伝達部材9はその軸線Oが回転軸線Oを中心に矢印n方向(矢印n方向とは反対の方向)に移動するように揺動する。伝達部材9は、回転軸線Oを中心とするとともに、偏心量δを半径とする円の周方向に沿って軸線Oを移動させ、ディファレンシャルキャリア(装置本体)106に対して1回転するような自転をすることなく公転する。
一方の偏心カム6と他方の偏心カム7とは、貫通孔6aの中心の点Oから回転軸線Oまでの距離と貫通孔7aの中心の点Oから回転軸線Oまでの距離とを等しく、かつ点Oと点Oとの間の回転軸線O回りの距離を等しくするように第2の連結部材(連結筒)10の内周面に装着されている。
一対の伝達部材8,9は、デフケース110の外歯歯車110cに噛合する内歯歯車からなり、回転軸線Oに沿って配置され、かつ外歯歯車110cにその回転軸線(回転軸線O)回りに互いに等間隔(180°)をもって離間する部位で配設されている。これにより、減速伝達機構2とリヤディファレンシャル107との連結がバランスのよい状態で行われる。一対の伝達部材8,9としては、外歯歯車110cの歯数Z(例えばZ=198)よりも多い歯数Z(例えばZ=211)をもち、かつインボリュート歯形の外歯歯車110cに常時噛合するインボリュート歯形の内歯歯車が用いられる。減速伝達機構2の減速比は(Z−Z)/Zで算出される。
一方の伝達部材8は、一方の偏心カム6における貫通孔6aの内面にニードルローラベアリング12を介して回転可能に配置されている。一方の伝達部材8には、複数の第1の連結部材(連結ピン)11をそれぞれ挿通させ、かつ各連結ピン11のピン径に偏心量δを加えた寸法よりも大きな孔径をもつ複数のピン挿通孔8aが円周方向に等間隔をもって配置されている。
他方の伝達部材9は、他方の偏心カム7における貫通孔7aの内面にニードルローラベアリング12を介して回転可能に配置されている。他方の伝達部材9には、一方の伝達部材8と同様に、複数の連結ピン11をそれぞれ挿通させ、かつ各連結ピン11のピン径に偏心量δを加えた寸法よりも大きな孔径をもつ複数のピン挿通孔9aが円周方向に等間隔をもって配置されている。
(第1の電動モータ3の構成)
図5は電動モータを示す。図6は減速伝達機構の制御系を示す。図5及び図6に示すように、第1の電動モータ3は、ステータ3a及びロータ3bを有し、回転軸線O(図2に示す)上でリヤディファレンシャル107に減速伝達機構2を介して連結され、かつステータ3aがECU5に接続されている。そして、第1の電動モータ3は、ステータ3aがECU5から制御信号を入力してリヤディファレンシャル107を作動させるための第1のモータ駆動力aをロータ3bとの間で発生させ、ロータ3bを回転させるように構成されている。
ステータ3aは、ステータコア30a及びコイル31aを有し、第1の電動モータ3の内周側に配置され、かつディファレンシャルキャリア106(図2に示す)に固定されている。
ステータコア30aは、例えば複数の珪素鋼板を積層してなり、全体が円筒部材によって形成されている。ステータコア30aの外周面には、円周方向に等間隔をもって並列する複数(本実施の形態では20個)のティース300aが設けられている。
コイル31aは、車載バッテリ(図示せず)からの電力供給を受ける電線からなり、ステータコア30aのティース300aに巻回されている。
ロータ3bは、ロータコア30b及びセグメント磁石31bを有し、第1の電動モータ3の外周側に配置されている。
ロータコア30bは、例えば複数の珪素鋼板を積層してなり、全体が円筒部材によって形成されている。
セグメント磁石31bは、ロータ径方向内側からロータ径方向外側に向かってN極,S極に着磁した複数(本実施の形態では4個)の永久磁石、及びロータ径方向外側からロータ径方向内側に向かってN極,S極に着磁した複数(本実施の形態では4個)の永久磁石からなり、これら両種の永久磁石を円周方向に交互に並列させてロータコア30bの内周面に等間隔をもって接着されている。
(第2の電動モータ4の構成)
第2の電動モータ4は、ステータ4a及びロータ4bを有し、回転軸線O(図2に示す)上でリヤディファレンシャル107に減速伝達機構2を介して連結され、かつステータ4aがECU5に接続されている。そして、第2の電動モータ4は、ステータ4aがECU5から制御信号を入力してリヤディファレンシャル107を作動させるための第2のモータ駆動力bをロータ4bとの間で発生させ、ロータ4bを回転させるように構成されている。
ステータ4aは、ステータコア40a及びコイル41aを有し、第2の電動モータ4の内周側に配置され、かつディファレンシャルキャリア106に固定されている。また、ステータ4aは、第1の電動モータ3のステータ3aに複数の連結ピン11を介して連結されている。ステータ4aは、ディファレンシャルキャリア106(図2に示す)にステータ3aと共にナット13(図2に示す)によって取り付けられる。
ステータコア40aは、例えば複数の珪素鋼板を積層してなり、全体が円筒部材によって形成されている。ステータコア40aの外周面には、円周方向に等間隔をもって並列する複数(本実施の形態では20個)のティース400aが設けられている。
コイル41aは、車載バッテリ(図示せず)からの電力供給を受ける電線からなり、ステータコア40aのティース400aに巻回されている。
ロータ4bは、ロータコア40b及びセグメント磁石41bを有し、第2の電動モータ4の外周側に配置され、かつ第1の電動モータ3のロータ3bに連結筒10を介して連結されている。
ロータコア40bは、例えば複数の珪素鋼板を積層してなり、全体が円筒部材によって形成されている。
セグメント磁石41bは、ロータ径方向内側からロータ径方向外側に向かってN極,S極に着磁した複数(本実施の形態では4個)の永久磁石、及びロータ径方向外側からロータ径方向内側に向かってN極,S極に着磁した複数(本実施の形態では4個)の永久磁石からなり、これら両種の永久磁石を円周方向に交互に並列させてロータコア40bの内周面に等間隔をもって接着されている。
(ECU5の構成)
ECU5は、第1の電動モータ3及び第2の電動モータ4に加えてセンサ(図示せず)に接続されている。そして、ECU5は、センサからの検出信号を入力してリヤディファレンシャル107に対する駆動トルクが所定のトルク未満のトルクを要する場合に第1の電動モータ3及び第2の電動モータ4を交互に駆動する制御信号を、またリヤディファレンシャル107に対する駆動トルクが所定のトルク以上のトルクを要する場合に第1の電動モータ3及び第2の電動モータ4を共に駆動する制御信号をそれぞれ出力するように構成されている。
これにより、ECU5では、第1の電動モータ3及び第2の電動モータ4のうち少なくとも一方の電動モータを駆動して後輪側の動力系を作動させるとともに、前輪104をエンジン102で駆動して四輪駆動車101を前輪側の動力系及び後輪側の動力系による4輪駆動状態にする。
また、ECU5では、四輪駆動車101の通常走行中に第1の電動モータ3及び第2の電動モータ4を駆動停止して後輪側の動力系を作動停止するとともに、前輪104をエンジン102で駆動して四輪駆動車101を前輪側の動力系による2輪駆動状態にする。
(モータ駆動力伝達装置1の動作)
次に、本実施の形態に示すモータ駆動力伝達装置の動作につき、図1〜図4及び図6を用いて説明する。
図2において、四輪駆動車101(図1に示す)の第1の電動モータ3及び第2の電動モータ4のうち一方の電動モータ(例えば第1の電動モータ3)に電力を供給して第1の電動モータ3を駆動すると、この第1のモータ駆動力a(図6に示す)が連結筒10を介して減速伝達機構2に付与され、減速伝達機構2が作動する。
このため、減速伝達機構2において、図3及び図4に示すように偏心カム6,7が例えば矢印m方向に回転し、伝達部材8,9が互いに摺動しながら矢印n方向に偏心量δをもって円運動を行う。
これに伴い、伝達部材8,9から第1のモータ駆動力aがリヤディファレンシャル107(図1に示す)の外歯歯車110cに伝達され、外歯歯車110cが偏心カム6,7の回転方向と反対の方向(矢印m方向)に回転する。
これにより、リヤディファレンシャル107が作動し、第1のモータ駆動力aがリヤアクスルシャフト108に配分され、左右の後輪105に伝達される。
ここで、リヤディファレンシャル107に対する駆動トルクが所定のトルク未満のトルクを要する場合にモータ駆動力伝達装置1の連続運転を続けるには、第1の電動モータ3を連続して駆動する時間が所定の時間を経過すると、第1の電動モータ3への電力供給を停止し、他方の電動モータとしての第2の電動モータ4を駆動する。これは、上記所定の時間経過後に第1の電動モータ3への電力供給を続けると、第1の電動モータ3が過度に発熱してしまうことから、第1の電動モータ3への電力供給を停止して第1の電動モータ3の過度な発熱を回避するためである。
そして、第2の電動モータ4に電力を供給して第2の電動モータ4を駆動すると、この第2のモータ駆動力b(図6に示す)が連結筒10を介して減速伝達機構2に付与され、減速伝達機構2が作動する。このため、第1の電動モータ3を駆動した場合と同様に、第2のモータ駆動力bが減速伝達機構2を介してリヤディファレンシャル107に伝達される。これにより、リヤディファレンシャル107が作動し、第2のモータ駆動力bがリヤアクスルシャフト108に配分され、左右の後輪105に伝達される。
ここで、リヤディファレンシャル107に対する駆動トルクが所定のトルク未満のトルクを要する場合にモータ駆動力伝達装置1の連続運転をさらに続けるには、第2の電動モータ4を連続して駆動する時間が所定の時間を経過すると、第2の電動モータ4への電力供給を停止し、第1の電動モータ3を駆動する。
このようにして、第1の電動モータ3及び第2の電動モータ4を交互に駆動することにより、第1の電動モータ3及び第2の電動モータ4の過度な発熱を抑制してモータ駆動力伝達装置1を連続して運転することができる。
このように構成されたモータ駆動力伝達装置1においては、減速伝達機構2及び第1の電動モータ3,第2の電動モータ4がリヤディファレンシャル107の外周囲に配置されているため、モータ駆動力伝達装置1の軸線方向及び径方向寸法を短縮することができる。
本実施の形態においては、第1の電動モータ3及び第2の電動モータ4の回転が減速伝達機構2に減速されて後輪105に伝達されるため、第1の電動モータ3及び第2の電動モータ4として低トルクの電動モータを用いた場合であっても、後輪105に比較的大きなトルクを伝達することができる。この場合、ロータ3bがステータ3aの外周囲に、ロータ4bがステータ4aの外周囲にそれぞれ配置されているため、ロータがステータの内周囲に配置されている場合と比べてより大きいトルクを後輪105に伝達することができる。
また、本実施の形態においては、ロータ3bのセグメント磁石31bがロータコア30bの内周面に、ロータ4bのセグメント磁石41bがロータコア40bの内周面にそれぞれ接着されているため、ロータ3b,4bの回転による遠心力の発生によってロータコア30b,40bから剥離する力がセグメント磁石31b,41bに作用することがない。
なお、上記実施の形態においては、偏心カム6,7を矢印m方向に回転させてモータ駆動力伝達装置1を作動させる場合について説明したが、偏心カム6,7を矢印m方向に回転させてもモータ駆動力伝達装置1を上記実施の形態と同様に作動させることができる。この際、外歯歯車110cが偏心カム6,7の回転方向とは反対の方向(矢印m方向)に回転する。
また、本実施の形態においては、減速伝達機構2から第1のモータ駆動力a又は第2のモータ駆動力bがリヤディファレンシャル107に伝達される場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、リヤディファレンシャル107に対する駆動トルクが所定のトルク以上のトルクを要する場合には、第1の電動モータ3及び第2の電動モータ4を共に駆動して第1のモータ駆動力a,第2のモータ駆動力bよりも大きいモータ駆動力を減速伝達機構2からリヤディファレンシャル107に伝達することも可能である。
[第1の実施の形態の効果]
以上説明した第1の実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。
(1)減速伝達機構2及び第1の電動モータ3,第2の電動モータ4をリヤディファレンシャル107の外周囲に配置してモータ駆動力伝達装置1(装置本体)の軸線方向及び径方向寸法を短縮することができ、装置全体の小型化を図ることができる。
(2)第1の電動モータ3のロータ3bがステータ3aの外周囲に、また第2の電動モータ4のロータ4bがステータ4aの外周囲にそれぞれ配置されているため、ロータがステータの内周囲に配置されている場合と比べてより大きいモータ駆動力を発生させることができる。
(3)第1の電動モータ3及び第2の電動モータ4を交互に使用し、モータ駆動力伝達装置1を連続して使用することができ、長時間にわたるモータ駆動力伝達装置1の連続運転による第1の電動モータ3及び第2の電動モータ4の過度な発熱を抑制することができる。
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態に係るモータ駆動力伝達装置につき、図7及び図8を用いて説明する。図7及び図8は減速伝達機構を示す。図7及び図8において、図3及び図4と同一又は同等の機能をもつ部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図7及び図8に示すように、本発明の第2の実施の形態に係るモータ駆動力伝達装置の減速伝達機構71は、一対の伝達部材72,73がサイクロイド歯形の内歯歯車によって形成されている点に特徴がある。
このため、リヤディファレンシャル107におけるデフケース110の外歯歯車110cが一対の伝達部材72,73の歯数よりも少ない歯数をもち、かつ一対の伝達部材72,73に常時噛合するサイクロイド歯形の外歯歯車によって形成されている。
また、一対の伝達部材72,73は、回転軸線O(図2に示す)に沿って配置され、かつ外歯歯車110cにその回転軸線(回転軸線O)回りに互いに180°をもって離間する部位で連結されている。
このように構成されたモータ駆動力伝達装置においては、第1の実施の形態に示すモータ駆動力伝達装置1と同様に、減速伝達機構2及び第1の電動モータ3,第2の電動モータ4がリヤディファレンシャル107の外周囲に配置されているため、モータ駆動力伝達装置1の軸線方向及び径方向寸法を短縮することができる。
[第2の実施の形態の効果]
以上説明した第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態の効果と同様の効果が得られる。
[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施の形態に係るモータ駆動力伝達装置につき、図9を用いて説明する。図9はモータ駆動力伝達装置を示す。図9において、図2と同一又は同等の機能をもつ部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図9に示すように、本発明の第3の実施の形態に係るモータ駆動力伝達装置80は、リヤアクスルシャフト108の軸線を回転軸線Oとするハウジング81と、後輪105にモータ駆動力を配分するリヤディファレンシャル107と、リヤディファレンシャル107を作動させるためのモータ駆動力を発生させる電動モータ82と、電動モータ82のモータ駆動力を減速してリヤディファレンシャル107に伝達する減速伝達機構2とを備え、減速伝達機構2が電動モータ82の軸線(回転軸線O)と同一の軸線上に配置されている点に特徴がある。
なお、電動モータ82は、第1の実施の形態に示す第1の電動モータ3及び第2の電動モータ4と略同一の構成であるため、各部の符号を例えば第1の電動モータ3の各部の符号に対応して付し(電動モータ82のステータには第1の電動モータ3のステータ3aに対応して82aを、また電動モータ82のロータには第1の電動モータ3のロータ3bに対応して82bをそれぞれ付す。)、その説明は省略する。
また、デフケース110は、一方側端部が第1のハウジングエレメント810の軸受取付部810bに玉軸受86を介して、他方側端部がステータ支持部材83の軸受取付部830bに玉軸受87を介してそれぞれ回転可能に支持されている。
ハウジング81は、リヤディファレンシャル107及び減速伝達機構2を収容する第1のハウジングエレメント810、及びこの第1のハウジングエレメント810に連通して電動モータ82を(一部を除いて)収容する第2のハウジングエレメント811を有し、車体に配置されている。
第1のハウジングエレメント810は、ハウジング81の一方側に配置され、全体が第2のハウジングエレメント811側に開口する段状の有底円筒部材によって形成されている。第1のハウジングエレメント810の底部には、リヤアクスルシャフト108を挿通させるシャフト挿通孔810aが設けられている。
シャフト挿通孔810aは、その開口部を覆うカバー115が一方の後輪105との間に介在して配置されている。カバー115は、リヤアクスルシャフト108を挿通させる円筒部115aを有し、円筒部115aの内周面がリヤアクスルシャフト108の外周面に取り付けられている。シャフト挿通孔810aの内周面には、その開口部を封止するシール部材116が取り付けられている。また、シャフト挿通孔810aの内周面にはデフケース用の軸受取付部810bが設けられている。
第1のハウジングエレメント810の開口端部には、その外周面に突出する取付用フランジ810cが一体に設けられている。第1のハウジングエレメント810には、回転軸線Oの回りに等間隔をもって並列し、連結ピン11を取り付ける複数(本実施の形態では6個)のピン取付孔810dが設けられている。
第2のハウジングエレメント811は、ハウジング81の他方側に配置され、全体が第1のハウジングエレメント810側に開口する有底円筒部材によって形成されている。第2のハウジングエレメント811の底部には、リヤアクスルシャフト108を挿通させるシャフト挿通孔811aが設けられている。
シャフト挿通孔811aは、その開口部を覆うカバー117が他方の後輪105との間に介在して配置されている。カバー117は、リヤアクスルシャフト108を挿通させる円筒部117aを有し、円筒部117aの内周面がリヤアクスルシャフト108の外周面に取り付けられている。シャフト挿通孔811aの内周面には、その開口部を封止するシール部材118が取り付けられている。
また、第2のハウジングエレメント811の底部には、シャフト挿通孔811aの内側開口周縁に突出する第1の立ち上がり部811b、及びこの第1の立ち上がり部811bの外側で突出する第2の立ち上がり部811cが一体に設けられている。第1の立ち上がり部811bには、第2のハウジングエレメント811の底部に電動モータ82を介して対向する円筒状のステータ支持部材83が電動モータ82のステータ82aと共に取付ボルト84によって取り付けられている。
ステータ支持部材83は、リヤアクスルシャフト108を挿通させるシャフト挿通孔83aを有し、電動モータ82と減速伝達機構2との間に介在して配置されている。ステータ支持部材83には、その外周面に突出するフランジ83bが一体に設けられている。フランジ83bの内周面にはデフケース用の軸受取付部830bが設けられている。フランジ83bには、連結ピン11を取り付ける複数(本実施の形態では6個)のピン取付孔831bが設けられている。
第1の立ち上がり部811bの内周面にはシャフト用の軸受取付部8110bが、また第2の立ち上がり部811cの外周面にはロータ用の軸受取付部8110cがそれぞれ設けられている。
電動モータ82は、ステータ82a及びロータ82bを有するアウタロータモータからなり、モータ軸(回転軸線O)上でリヤディファレンシャル107に減速伝達機構2を介して連結され、かつステータ82aがECU5(図2及び図5に示す)に接続されている。そして、電動モータ82は、ステータ82aがECU5から制御信号を入力してリヤディファレンシャル107を作動させるためのモータ駆動力をロータ82bとの間で発生させ、ロータ82bを回転させるように構成されている。
ステータ82aは、電動モータ82の内周側に配置され、かつ第2のハウジングエレメント811の第1の立ち上がり部811bにステータ支持部材83と共に取付ボルト84によって取り付けられている。
ロータ82bは、電動モータ82の外周側に配置され、かつ第2の立ち上がり部811cのロータ用の軸受取付部8110cに玉軸受85を介して回転可能に支持されている。
減速伝達機構2は、電動モータ82の駆動によって回転する一対の偏心カム6,7、及びこれら一対の偏心カム6,7の回転によって揺動する一対の伝達部材8,9を有し、電動モータ82の軸線(回転軸線O)と同一の軸線上でリヤディファレンシャル107の外周囲に配置されている。
偏心カム6が円周方向の一方向(矢印m方向)に回転すると、伝達部材8はその軸線Oが回転軸線Oを中心に矢印n方向に移動するように揺動する。偏心カム6が円周方向の他方向(矢印m方向)に回転すると、伝達部材8はその軸線Oが回転軸線Oを中心に矢印n方向(矢印n方向とは反対の方向)に移動するように揺動する。伝達部材8は、回転軸線Oを中心とするとともに、偏心量δを半径とする円の周方向に沿って軸線Oを移動させ、ハウジング(装置本体)81に対して1回転するような自転をすることなく公転する。
偏心カム7が円周方向の一方向(矢印m方向)に回転すると、伝達部材9はその軸線Oが回転軸線Oを中心に矢印n方向に移動するように揺動する。偏心カム7が円周方向の他方向(矢印m方向)に回転すると、伝達部材9はその軸線Oが回転軸線Oを中心に矢印n方向(矢印n方向とは反対の方向)に移動するように揺動する。伝達部材9は、回転軸線Oを中心とするとともに、偏心量δを半径とする円の周方向に沿って軸線Oを移動させ、ハウジング(装置本体)81に対して1回転するような自転をすることなく公転する。
このように構成されたモータ駆動力伝達装置80において、電動モータ82に電力を供給して電動モータ82を駆動すると、電動モータ82のモータ駆動力が連結筒10を介して減速伝達機構2に付与され、減速伝達機構2が第1の実施の形態に示すモータ駆動力伝達装置1と同様に作動する。
[第3の実施の形態の効果]
以上説明した第3の実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。
(1)減速伝達機構2を電動モータ82の外周囲に配置してモータ駆動力伝達装置1(装置本体)の径方向寸法を短縮することができ、装置径方向寸法の小型化を図ることができる。
(2)電動モータ82のロータ82bがステータ82aの外周囲に配置されているため、ロータがステータの内周囲に配置されている場合と比べてより大きいモータ駆動力を発生させることができる。
[第4の実施の形態]
次に、本発明の第4の実施の形態に係るモータ駆動力伝達装置につき、図10を用いて説明する。図10はモータ駆動力伝達装置を示す。図10において、図9と同一又は同等の機能をもつ部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図10に示すように、本発明の第4の実施の形態に係るモータ駆動力伝達装置90は、リヤディファレンシャル107におけるデフケース(入力部材)110の外周部であって、その最大外径Dよりも小さい外径をもつ部位110g,110hの外周囲に偏心カム6,7が配置されている点に特徴がある。
このため、デフケース110は、部位110g,110hを含み、ピニオンギヤシャフト111を支持する部位110dを軸線方向中央部に有するとともに、玉軸受86,87を取り付ける部位110e,110fを軸線方向両端部に有し、回転軸線O及び軸線Lに関して略対称な回転部材によって形成されている。
部位110dの外径Dは、デフケース110における外周部の外径のうち最大の寸法に設定されている。
部位110eは部位110dの軸線方向一方側に、また部位110fは部位110dの軸線方向他方側にそれぞれ配置されている。部位110eの外径Dは、部位110fの外径D(D>D)よりも小さい寸法に設定されている。部位110eの外径D及び部位110fの外径Dは、共に部位110dの外径D(D>D>D)よりも小さい寸法に設定されている。
部位110g,110hは、デフケース110の軸線(回転軸線O)方向に互いに並列して配置されている。そして、部位110gは部位110dと部位110eとの間に、また部位110hは部位110dと部位110fとの間にそれぞれ介在して配置されている。部位110g,110hの外径は、略等しく(Dとする)、外径D,D(D<D)よりも大きい寸法に、また外径D(D>D)よりも小さい寸法にそれぞれ設定されている。
部位100gの外周部には一方の伝達部材8に噛合する外歯歯車110iが、また部位110hの外周部には他方の伝達部材9に噛合する外歯歯車110jがそれぞれ取り付けられている。外歯歯車110i,110jには、回転軸線Oをギヤ軸線とするインボリュート歯形の歯車が用いられる。
一方の伝達部材8は、そのピン挿通孔8aが連結ピン11を挿通させ、連結ピン11にニードルローラベアリング88を介して回転(円運動)可能に支持されている。また、一方の伝達部材8は、その外周部に一方の偏心カム(第1の偏心カム)6がニードルローラベアリング12を介して回転可能に配置されている。そして、一方の伝達部材8は、移動規制部材98によって他方の伝達部材9側への軸線方向移動が規制されている。
他方の伝達部材9は、そのピン挿通孔9aが連結ピン11を挿通させ、連結ピン11にニードルローラベアリング88を介して回転(円運動)可能に支持されている。また、他方の伝達部材9は、その外周部に他方の偏心カム(第2の偏心カム)7がニードルローラベアリング12を介して回転可能に配置されている。そして、他方の伝達部材9は、移動規制部材99によって一方の伝達部材8側への軸線方向移動が規制されている。
このように構成されたモータ駆動力伝達装置90において、電動モータ82に電力を供給して電動モータ82を駆動すると、電動モータ82のモータ駆動力が連結筒10を介して減速伝達機構2に付与され、減速伝達機構2が第3の実施の形態に示すモータ駆動力伝達装置80と同様に作動する。
[第4の実施の形態の効果]
以上説明した第4の実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。
(1)デフケース110の外周部であって、その最大外径Dよりも小さい外径Dをもつ部位110g,110hの外周囲に偏心カム6,7を配置してモータ駆動力伝達装置90の径方向寸法を短縮することができ、装置径方向寸法の小型化を図ることができる。この場合、装置径方向の小型化は、デフケース110における部位110dの軸線方向両側方に位置する空間部(いわゆるデッドスペース)を利用して減速伝達機構2を配置することが可能となるため、装置軸線方向の大型化を回避して行われる。
(2)部位110g,110hの外径Dよりも小さい外径D,Dをもつ部位110e,110fに玉軸受86,87を配置することができるため、玉軸受86,87を小型化してコストの低廉化を図ることができる。
(3)電動モータ82のロータ82bがステータ82aの外周囲に配置されているため、第3の実施の形態に示す効果と同様にロータがステータの内周囲に配置されている場合と比べてより大きいモータ駆動力を発生させることができる。
以上、本発明のモータ駆動力伝達装置を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。
(1)上記の実施の形態(第1の実施の形態及び第2の実施の形態)では、所定の時間が経過した場合に第1の電動モータ3と第2の電動モータ4とを切り替えて交互に駆動したが、本発明はこれに限定されず、第1の電動モータ又は第2の電動モータのモータ電流の積分値が所定の閾値以上となった場合に電動モータを切り替えてもよい。また、第1の電動モータ又は第2の電動モータの温度が所定の閾値以上となった場合や、第1の電動モータ又は第2の電動モータの回転数が所定の閾値となった場合に電動モータを切り替えてもよい。
(2)上記実施の形態では、貫通孔6aの中心の点Oから回転軸線Oまでの距離と貫通孔7aの中心の点Oから回転軸線Oまでの距離とを等しく、かつ点Oと点Oとの回転軸線O回りの距離を等しくするように一方の偏心カム6と他方の偏心カム7とが第2の連結部材(連結筒)10の内周面に装着されているとともに、リヤディファレンシャル107にその回転軸線回りに互いに等間隔(180°)をもって離間する部位で一対の伝達部材8,9(伝達部材72,73)が配設されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、伝達部材の枚数は適宜変更することができる。すなわち、伝達部材がn(n≧3)枚の場合には、第2の連結部材の回転軸線(リヤディファレンシャルの回転軸線)に直交する仮想面において、第1の偏心カムの貫通孔の中心の点,第2の偏心カムの貫通孔の中心の点,…,第nの偏心カムの貫通孔の中心の点が第2の連結部材の回転軸線回りの一方向に順次配置されているものとすると、各貫通孔の中心の点から第2の連結部材の回転軸線までの距離を等しく、かつ第1の偏心カム,第2の偏心カム,…,第nの偏心カムのうち互いに隣り合う2つの偏心カムの貫通孔の中心の点と第2の連結部材の回転軸線とを結ぶ線分でつくる挟角を360°/nとするように各偏心カムが第2の連結部材の内周面に装着されるとともに、n枚の伝達部材がリヤディファレンシャルにその回転軸線回りに360°/nの間隔をもって離間する部位で配設される。例えば、伝達部材が3枚の場合には、第2の連結部材の回転軸線に直交する仮想面において、第1の偏心カムの貫通孔の中心の点,第2の偏心カムの貫通孔の中心の点,第3の偏心カムの貫通孔の中心の点が第2の連結部材の回転軸線回りの一方向に順次配置されているものとすると、各貫通孔の中心の点から第2の連結部材の回転軸線までの距離を等しく、かつ第1の偏心カム,第2の偏心カム,第3の偏心カムのうち互いに隣り合う2つの偏心カムの貫通孔の中心の点と第2の連結部材の回転軸線とを結ぶ線分でつくる挟角を120°とするように各偏心カムが第2の連結部材の内周面に装着されるとともに、3枚の伝達部材がリヤディファレンシャルにその回転軸線回りに120°の間隔をもって離間する部位で配設される。
(3)上記実施の形態では、駆動源としてエンジン102及び電動モータ3,4を併用した四輪駆動車101に適用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、電動モータのみを駆動源にした電気自動車にも上記実施の形態と同様に適用可能である。
(4)上記実施の形態では、車両前方に搭載されたエンジン102で前輪104を、また車両後方に搭載された電動モータ(第1,第2の実施の形態では第1の電動モータ3及び第2の電動モータ4、第3,第4の実施の形態では電動モータ82)で後輪105をそれぞれ駆動する四輪駆動車101に適用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、車両前方に搭載されたエンジンで後輪を、また車両後方に搭載された電動モータで前輪をそれぞれ駆動する四輪駆動車にも適用することができる。
1…モータ駆動力伝達装置、2…減速伝達機構、3…第1の電動モータ、3a…ステータ、30a…ステータコア、300a…ティース、31a…コイル、3b…ロータ、30b…ロータコア、31b…セグメント磁石、4…第2の電動モータ、4a…ステータ、40a…ステータコア、400a…ティース、41a…コイル、4b…ロータ、40b…ロータコア、41b…セグメント磁石、5…ECU、6,7…偏心カム、6a,7a…貫通孔、8,9…伝達部材、8a,9a…ピン挿通孔、10…連結筒、11…連結ピン、12…ニードルローラベアリング、13…ナット、71…減速伝達機構、72,73…伝達部材、80…モータ駆動力伝達装置、81…ハウジング、810…第1のハウジングエレメント、810a…シャフト挿通孔、810b…軸受取付部、810c…取付用フランジ、810d…ピン取付孔、811…第2のハウジングエレメント、811a…シャフト挿通孔、811b…第1の立ち上がり部、8110b…軸受取付部、811c…第2の立ち上がり部、8110c…軸受取付部、82…電動モータ、82a…ステータ、82b…ロータ、83…ステータ支持部材、83a…シャフト挿通孔、83b…フランジ、830b…軸受取付部、831b…ピン取付孔、84…取付ボルト、85,86,87…玉軸受、88…ニードルローラベアリング、90…モータ駆動力伝達装置、98,99…移動規制部材、115…カバー、115a…円筒部、116…シール部材、117…カバー、117a…円筒部、118…シール部材、101…四輪駆動車、102…エンジン、103…トランスアクスル、104…前輪、105…後輪、106…ディファレンシャルキャリア、107…リヤディファレンシャル、108…リヤアクスルシャフト、109…フロントアクスルシャフト、110…デフケース、110a…収容空間、110b…シャフト挿通孔、110c…外歯歯車、110d,110e,110f,110g,110h…部位、110i,110j…外歯歯車、111…ピニオンギヤシャフト、112…ピニオンギヤ、113…サイドギヤ、114…テーパローラベアリング、a…第1のモータ駆動力,b…第2のモータ駆動力、D,D,D,D…外径、O…回転軸線、O,O…点(軸線)、L…軸線、δ,δ,δ…偏心量

Claims (9)

  1. 差動機構を作動させるためのモータ駆動力を発生させる電動モータと、
    前記電動モータの前記モータ駆動力を減速して前記差動機構に伝達する減速伝達機構とを備え、
    前記減速伝達機構は、前記電動モータの駆動によって回転する偏心カム、及び前記偏心カムの回転によって回転する伝達部材を有し、前記差動機構の外周囲に配置されている
    モータ駆動力伝達装置。
  2. 前記電動モータは、前記差動機構の外周囲に配置されている請求項1に記載のモータ駆動力伝達装置。
  3. 前記電動モータは、装置本体に固定されるステータ、及び前記ステータの外周囲で回転するロータを有する請求項1又は2に記載のモータ駆動力伝達装置。
  4. 前記電動モータは、第1のモータ駆動力を発生させる第1の電動モータ、及び前記第1の電動モータに連結して第2のモータ駆動力を発生させる第2の電動モータを有し、前記第1の電動モータ及び前記第2の電動モータが前記差動機構に前記減速伝達機構を介してそれぞれ連結されている請求項1乃至3のいずれか1項に記載のモータ駆動力伝達装置。
  5. 前記減速伝達機構は、前記偏心カムが前記第1の電動モータ及び前記第2の電動モータのうち少なくとも一方の電動モータの駆動によって回転する複数の偏心カムからなり、前記伝達部材が前記複数の偏心カムの回転によって回転する複数の伝達部材からなる請求項4に記載のモータ駆動力伝達装置。
  6. 前記減速伝達機構は、前記複数の伝達部材が前記差動機構にその回転軸線回りに等間隔をもって離間する部位で配設されている請求項5に記載のモータ駆動力伝達装置。
  7. 前記減速伝達機構は、前記複数の伝達部材が前記差動機構における入力部材に外歯歯車を介して噛合する内歯歯車からなる請求項1乃至6のいずれか1項に記載のモータ駆動力伝達装置。
  8. 前記減速伝達機構は、前記差動機構における入力部材の外周部であって、その最大外径よりも小さい外径をもつ部位の外周囲に前記複数の偏心カムが配置されている請求項1乃至7のいずれか1項に記載のモータ駆動力伝達装置。
  9. 前記減速伝達機構は、前記複数の偏心カムを前記入力部材の軸線方向中央部の軸線方向一方側に位置する第1の偏心カム、及び前記入力部材の軸線方向中央部の軸線方向他方側に位置する第2の偏心カムとし、前記第1の偏心カム及び前記第2の偏心カムが前記入力部材の軸線方向に並列して配置されている請求項8に記載のモータ駆動力伝達装置。
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