JP2013253622A - Drive unit for electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動モータの出力を変速（減速）して駆動輪に伝達する、電気自動車用駆動装置の改良に関する。 The present invention relates to an improvement in a drive device for an electric vehicle that transmits (decelerates) the output of an electric motor to drive wheels.
［従来技術の説明］
近年に於ける化石燃料の消費量低減化の流れを受けて、電気自動車の研究が進み、一部で実施されている。電気自動車の動力源である電動モータは、化石燃料を直接燃焼させる事により動く内燃機関（エンジン）とは異なり、出力軸のトルク及び回転速度の特性が自動車用として好ましい（一般的に、起動時に最大トルクを発生する）ので、必ずしも内燃機関を駆動源とする一般的な自動車の様な変速機を設ける必要はない。但し、電気自動車の場合でも、変速機を設ける事により、加速性能及び高速性能を改善できる。具体的には、変速機を設ける事で、車両の走行速度と加速度との関係を、ガソリンエンジンを搭載すると共に、動力の伝達系統中に変速機を設けた自動車に近い、滑らかなものにできる。この点に就いて、図１１を参照しつつ説明する。
[Description of prior art]
In response to the recent trend to reduce fossil fuel consumption, research on electric vehicles has progressed and some have been implemented. Unlike an internal combustion engine (engine) that moves by directly burning fossil fuel, an electric motor that is a power source of an electric vehicle is preferable for an automobile in terms of output shaft torque and rotational speed characteristics (generally at startup) Therefore, it is not always necessary to provide a transmission such as a general automobile using an internal combustion engine as a drive source. However, even in the case of an electric vehicle, acceleration performance and high speed performance can be improved by providing a transmission. Specifically, by providing a transmission, the relationship between the running speed and acceleration of the vehicle can be made smooth, similar to an automobile equipped with a gasoline engine and a transmission in the power transmission system. . This point will be described with reference to FIG.
例えば、電気自動車の駆動源である電動モータの出力軸と、駆動輪に繋がるデファレンシャルギヤの入力部との間部分に、減速比の大きな動力伝達装置を設けた場合、電気自動車の加速度（Ｇ）と走行速度（km/h）との関係は、図１１の実線ａの左半部と鎖線ｂとを連続させた様になる。即ち、低速時の加速性能は優れているが、高速走行ができなくなる。これに対して、前記間部分に減速比の小さな動力伝達装置を設けた場合、前記関係は、図１１の鎖線ｃと実線ａの右半部とを連続させた様になる。即ち、高速走行は可能になるが、低速時の加速性能が損なわれる。これに対して、前記出力軸と前記入力部との間に変速機を設け、車速に応じてこの変速機の減速比を変えれば、前記実線ａの左半部と右半部とを連続させた如き特性を得られる。この特性は、図１１に破線ｄで示した、同程度の出力を有するガソリンエンジン車とほぼ同等であり、加速性能及び高速性能に関して、動力の伝達系統中に変速機を設けたガソリンエンジン車と同等の性能を得られる事が分かる。 For example, when a power transmission device having a large reduction ratio is provided between an output shaft of an electric motor that is a drive source of an electric vehicle and an input portion of a differential gear connected to the drive wheel, the acceleration (G) of the electric vehicle And the traveling speed (km / h) are such that the left half of the solid line a in FIG. In other words, acceleration performance at low speed is excellent, but high-speed running is not possible. On the other hand, when a power transmission device having a small reduction ratio is provided in the intermediate portion, the relationship is such that the chain line c in FIG. 11 and the right half of the solid line a are continuous. That is, high-speed travel is possible, but acceleration performance at low speed is impaired. On the other hand, if a transmission is provided between the output shaft and the input unit and the reduction ratio of the transmission is changed according to the vehicle speed, the left half part and the right half part of the solid line a are made continuous. The following characteristics can be obtained. This characteristic is almost the same as that of a gasoline engine vehicle having the same level of output as indicated by a broken line d in FIG. 11, and with respect to acceleration performance and high speed performance, a gasoline engine vehicle having a transmission in a power transmission system and It can be seen that equivalent performance can be obtained.
図１２は、電動モータの出力軸と、駆動輪に繋がるデファレンシャルギヤの入力部との間に変速機を設けた電気自動車用駆動装置の従来構造の１例として、特許文献１に記載の構造を示している。この電気自動車用駆動装置は、電動モータ１の出力軸の回転を、変速装置２を介して回転伝達装置３に伝達し、左右１対の駆動輪を回転駆動する様に構成している。この変速装置２は、前記電動モータ１の出力軸と同心である、駆動側回転軸４と、従動側回転軸５との間に、減速比が互いに異なる、１対の歯車伝達機構６ａ、６ｂを設けて成る。そして、１対のクラッチ機構７ａ、７ｂの切り換えにより、何れか一方の歯車伝達機構６ａ（６ｂ）のみを、動力の伝達を可能な状態として、前記駆動側回転軸４と前記従動側回転軸５との間の減速比を大小の２段階に切り換え可能としている。即ち、前記両クラッチ機構７ａ、７ｂのうちの一方のクラッチ機構７ａを、アクチュエータにより制御可能なものとし、同じく他方のクラッチ機構７ｂを、回転速度が一定値以上となった場合に接続が外れるオーバランニングクラッチとしている。前記一方のクラッチ機構７ａを接続した状態では、前記他方のクラッチ機構７ｂは切断され（空転して）、前記駆動側回転軸４の回転トルクは、前記両歯車伝達機構６ａ、６ｂのうちの一方の（減速比の小さい）歯車伝達機構６ａを介して前記従動側回転軸５に伝達される。前記一方のクラッチ機構７ａを切断した状態では、前記他方のクラッチ機構７ｂが接続され、前記駆動側回転軸４の回転トルクは、他方の（減速比の大きい）歯車伝達機構６ｂを介し前記従動側回転軸５に伝達される。
そして、前記回転伝達装置３は、前記従動側回転軸５の回転をデファレンシャルギヤ８の入力部に伝達し、左右１対の駆動輪を支持した出力軸９ａ、９ｂを回転駆動する。
FIG. 12 shows a structure described in Patent Document 1 as an example of a conventional structure of an electric vehicle drive device in which a transmission is provided between an output shaft of an electric motor and an input portion of a differential gear connected to a drive wheel. Show. This electric vehicle drive device is configured to transmit the rotation of the output shaft of the electric motor 1 to the
Then, the
上述した従来構造の場合、径方向に離隔した状態で、互いに平行に配置された駆動側回転軸４と従動側回転軸５との間に、１対の歯車伝達機構６ａ、６ｂを設けている為、電気自動車用駆動装置が大型化してしまう。又、前記両クラッチ機構７ａ、７ｂのうち、一方のクラッチ機構７ａは、断接（係合）状態を切り換える為のアクチュエータを有している為、前記電気自動車用駆動装置の重量が嵩む可能性がある。一方、電気自動車の利便性を向上させるべく、充電１回当りの走行距離を長くする為には、電気自動車用駆動装置を小型且つ軽量にし、走行距離当りの消費電力を少なくする事が重要である。電気自動車用駆動装置を小型化する為の技術として、特許文献２〜３には、管状である電動モータの出力軸の内径側と外径側とに、この出力軸と同心で、互いに異なる減速比を有する変速機構に接続された回転軸をそれぞれ設け、１対のクラッチによりこれら内径側、外径側両回転軸のうち、何れか一方の回転軸を回転駆動する技術が記載されている。但し、前記両特許文献２〜３に記載の構造の場合にも、前記両クラッチの断接状態を切り換える為のアクチュエータが必要であり、電気自動車用駆動装置の軽量化を図る為には改良の余地がある。
In the case of the above-described conventional structure, a pair of
［先発明の説明］
図１３〜１５は、この様な事情に鑑みて開発され、特願２０１１−２０８４１５に開示された、電気自動車用駆動装置に関する先発明の構造を示している。本発明は、この先発明の構造に改良を加えたものであり、構造及び機能の多くの部分が共通するので、先ず、この先発明に係る構造に就いて説明する。この先発明に係る電気自動車用駆動装置は、第一、第二両電動モータ１０、１１と、遊星歯車式変速機１２と、回転伝達装置３ａとを備える。このうちの第一、第二電動モータ１０、１１は互いに同心に配置され、それぞれの出力軸を回転駆動する事で、これら両出力軸と同心に設けられた、前記遊星歯車式変速機１２の第一、第二両駆動側回転軸１３、１４をそれぞれ回転駆動する。
[Description of Prior Invention]
FIGS. 13 to 15 show the structure of the prior invention relating to the drive device for an electric vehicle developed in view of such circumstances and disclosed in Japanese Patent Application No. 2011-208415. The present invention is an improvement of the structure of the previous invention, and since many parts of the structure and function are common, the structure according to the previous invention will be described first. The drive device for an electric vehicle according to the present invention includes first and second
又、前記遊星歯車式変速機１２は、前記両電動モータ１０、１１と前記回転伝達装置３ａとの間に設置され、これら両電動モータ１０、１１の動力を所望の変速比で変速してから、従動側回転軸１５を介し、前記回転伝達装置３ａに伝達する。前記遊星歯車式変速機１２は、軸方向に離隔した状態で前記両電動モータ１０、１１の出力軸と同心に配置された、前記両駆動側回転軸１３、１４、前記従動側回転軸１５、第一、第二両遊星歯車機構１６、１７、及び、一方向クラッチ１８から構成される。このうちの第一遊星歯車機構１６は、第一キャリア１９と、第一太陽歯車２０と、第一遊星歯車２１、２１と、第一リング歯車２２とを備える。前記第一遊星歯車機構１６は、前記第一キャリア１９に回転可能に支持された第一遊星歯車２１、２１を、前記第一太陽歯車２０に噛合させると共に前記第一リング歯車２２にも噛合させる、シングルピニオン式としている。前記第一太陽歯車２０は、前記第一電動モータ１０の出力軸と一体に設けられた、第一駆動側回転軸１３の軸方向中間部に設置され、この第一駆動側回転軸１３により回転駆動される｛この第一駆動側回転軸１３と同期して（同方向に同速度で）回転する｝。前記第一リング歯車２２は、前記第二電動モータ１１の出力軸と一体に設けられた、第二駆動側回転軸１４により回転駆動する様にしている。又、前記第一太陽歯車２０及び前記第一リング歯車２２の歯数ｚ２０、ｚ２２は、前記第一遊星歯車伝達機構１６の遊星比ｕ１（＝ｚ２２／ｚ２０）が、２．８０≦ｕ１≦３．２０の範囲内となる様にしている。
The planetary
又、前記第二遊星歯車機構１７は、第二キャリア２３と、第二太陽歯車２４と、第二遊星歯車２５ａ、２５ｂと、第二リング歯車２６とを備える。前記第二遊星歯車機構１７は、前記第二キャリア２３に回転可能に支持されて対となる第二遊星歯車２５ａ、２５ｂを、互いに噛合させると共に、このうちの内径寄りの第二遊星歯車２５ａ、２５ａを前記第二太陽歯車２４に、同じく外径寄りの第二遊星歯車２５ｂ、２５ｂを前記第二リング歯車２６に、それぞれ噛合させる、ダブルピニオン式としている。又、前記第二太陽歯車２４は、前記第一駆動側回転軸１３の端部（図１３の左端部）に設けられており、この第一駆動側回転軸１３（及び前記第一太陽歯車２０）により回転駆動される。又、前記第二キャリア２３は、前記第一リング歯車２２（及び前記第二駆動側回転軸１４）と同期して回転する状態で支持されている。前記第二リング歯車２６は、前記従動側回転軸１５に動力を伝達する様に支持されている。又、前記第二太陽歯車２４及び前記第二リング歯車２６の歯数ｚ２４、ｚ２６は、前記第二遊星歯車伝達機構１７の遊星比ｕ２（＝ｚ２６／ｚ２４）が、１．９０≦ｕ２≦２．１０の範囲内となる様にしている。
The second
又、前記一方向クラッチ１８は、前記第一キャリア１９と、車体に固定の部分２７との間に設置されている。そして、この第一キャリア１９が所定方向に回転する場合に切断され（係合が外れ）、この所定方向とは逆方向に回転する傾向の場合に接続（係合）される。即ち、前記一方向クラッチ１８は、前記第一キャリア１９が、車両を前進させようとしている時に前記従動側回転軸１５が回転する方向と同じ方向に回転する場合に、前記第一キャリア１９が回転するのを許容し、同じく逆方向に回転する傾向にある場合に、この第一キャリア１９が回転するのを阻止する様に設ける。そして、この第一キャリア１９の回転方向を、前記第一、第二両電動モータ１０、１１の回転方向及び回転速度を適切に制御して切り換え、前記一方向クラッチ１８の断接（係合）状態を切り換える。
この一方向クラッチ１８の断接（係脱）に基づいて、前記第一キャリア１９が所定方向とは逆方向に回転する傾向の場合には、前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２との間で動力が伝達される状態となる。これに対して、前記第一キャリア１９が前記所定方向に回転する場合には、前記両歯車２０、２２の間で動力が伝達されない状態となる。
The one-
When the
又、前記回転伝達装置３ａは、複数の歯車を組み合わせた、一般的な歯車伝達機構であり、前記遊星歯車式変速機１２の従動側回転軸１５の回転をデファレンシャルギヤ８ａの入力部に伝達し、このデファレンシャルギヤ８ａの出力軸９ｃ、９ｄにより、等速ジョイントを介して左右１対の駆動輪を回転駆動する様に構成している。
The
上述の様に構成する先発明に係る電気自動車用駆動装置のうちの前記遊星歯車式変速機１２は、一方向クラッチ１８の断接（係合）状態（前記両電動モータ１０、１１の回転方向及び回転速度）の切り換えにより、前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２との間で動力が伝達される状態（後述する低速モードを実現する状態）と、同じく動力が伝達されない状態（後述する高速モードを実現する状態）との何れか一方の状態で運転する。以下、それぞれの場合に就いて説明する。
The planetary
［一方向クラッチ１８が接続される低速モード］
この低速モードでは、図１４に示す様に、前記第一太陽歯車２０を回転駆動する前記第一電動モータ１０の出力軸と、前記第一リング歯車２２を回転駆動する前記第二電動モータ１１の出力軸との回転方向及び回転速度の差を適切に規制して、前記第一キャリア１９を前記所定方向と逆方向に回転する傾向にする事で、前記一方向クラッチ１８を接続する。そして、前記第一キャリア１９を前記車体に固定の部分２７に対し回転不能とする。この結果、前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２との間で、前記第一遊星歯車２１、２１を介して動力が伝達される。この様な低速モード状態に於ける前記両電動モータ１０、１１の動力の伝達経路は、次の通りである。
[Low speed mode in which the one-way clutch 18 is connected]
In this low speed mode, as shown in FIG. 14, the output shaft of the first
前記第一電動モータ１０の動力は、前記第一駆動側回転軸１３を介して、前記第二遊星歯車機構１７を構成する前記第二太陽歯車２４に入力される。この第二太陽歯車２４に入力された動力は次の(A)、(B)の２通りの経路を通って、前記従動側回転軸１５と前記第一太陽歯車２０とに、それぞれ伝達される。
(A) 第一電動モータ１０→第一駆動側回転軸１３→第二太陽歯車２４→第二遊星歯車２５ａ、２５ｂ→第二リング歯車２６→従動側回転軸１５
(B) 第一電動モータ１０→第一駆動側回転軸１３→第二太陽歯車２４→第二遊星歯車２５ａ、２５ｂ→第二キャリア２３→第一リング歯車２２→第一遊星歯車２１、２１→第一太陽歯車２０
The power of the first
(A) 1st electric motor 10-> 1st drive side rotating shaft 13-> 2nd sun gear 24-> 2nd
(B) First
又、前記第二電動モータ１１の動力は、前記第二駆動側回転軸１４を介して前記第一遊星歯車機構１６を構成する前記第一リング歯車２２に入力される。この第一リング歯車２２に入力された動力は次の(C)に示す経路を通って、前記第一太陽歯車２０に伝達される。
(C) 第二電動モータ１１→第二駆動側回転軸１４→第一リング歯車２２→第一遊星歯車２１、２１→第一太陽歯車２０
The power of the second electric motor 11 is input to the
(C) Second electric motor 11 → second drive
この様に、低速モード状態では、前記両電動モータ１０、１１の動力の一部が、前記遊星歯車式変速機１２内で循環する。即ち、前記両経路(B)、(C)を通って前記第一太陽歯車２０に伝達された動力は、前記第一駆動側回転軸１３を介して前記第二太陽歯車２４に入力される。この様にして、この第二太陽歯車２４に入力された動力の一部は、前記経路(A)を通って前記従動側回転軸１５に取り出され、残りは前記経路(B)を通り、再度前記第一太陽歯車２０に伝達される。この様に、前記低速モード状態では、動力の一部を循環させる事で前記遊星歯車式変速機１２の減速比を大きくする事ができる。
Thus, in the low speed mode state, a part of the power of the both
この様な、低速モード状態で、車両が加速も減速もしない一定速度で走行している時（定常運転状態時）に、前記第一電動モータ１０の出力トルクをτｉｎ１とし、前記第二電動モータ１１の出力トルクをτｉｎ２とした場合、図１４に矢印で示す様な、前記第一駆動側回転軸１３から前記第二太陽歯車２４に入力されるトルクτ１、前記第一遊星歯車２１、２１から前記第一太陽歯車２０に入力されるトルクτ２、前記第二キャリア２３から前記第一リング歯車２２に入力されるトルクτ３、前記従動側回転軸１５の回転トルクτｏｕｔは、それぞれ次の（１）〜（４）式で表わされる。
［一方向クラッチ１８が切断される高速モード］
この高速モードでは、図１５に示す様に、前記第一太陽歯車２０を回転駆動する前記第一電動モータ１０の出力軸と、前記第一リング歯車２２を回転駆動する前記第二電動モータ１１の出力軸との回転方向及び回転速度を同じにし、前記第一キャリア１９を前記所定方向に回転させる事で、前記一方向クラッチ１８を切断する。そして、この第一キャリア１９を前記車体に固定の部分２７（図１３参照）に対し回転させる。この結果、前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２とが同じ角速度で同じ方向に回転する状態となり、これら第一太陽歯車２０と第一リング歯車２２との間で動力が伝達されなくなる。この様な高速モード状態での前記両電動モータ１０、１１の動力伝達経路は、次の通りである。
[High-speed mode in which the one-way clutch 18 is disengaged]
In this high speed mode, as shown in FIG. 15, the output shaft of the first
この第一電動モータ１０の動力は、前記第一駆動側回転軸１３を介して前記第二遊星歯車機構１７を構成する前記第二太陽歯車２４に入力される。この第二太陽歯車２４に入力された動力は次の(D)に示す様に、前記低速モード状態の場合の経路(A)と同様の経路を通って、前記従動側回転軸１５に伝達される。
(D) 第一電動モータ１０→第一駆動側回転軸１３→第二太陽歯車２４→第二遊星歯車２５ａ、２５ｂ→第二リング歯車２６→従動側回転軸１５
The power of the first
(D) First
又、前記第二電動モータ１１の動力は、前記第二駆動側回転軸１４により、前記第一遊星歯車機構１６を構成する前記第一リング歯車２２に入力される。この第一リング歯車２２に入力された動力は次の(E)に示す経路を通って、前記従動側回転軸１５に伝達される。
(E) 第二電動モータ１１→第二駆動側回転軸１４→第一リング歯車２２→第二キャリア２３→第二遊星歯車２５ｂ、２５ｂ→第二リング歯車２６→従動側回転軸１５
The power of the second electric motor 11 is input to the
(E) Second electric motor 11 → second drive side
この様に、前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２との間で動力が伝達されず（前記遊星歯車式変速機１２内で動力が循環されず）に、前記両電動モータ１０、１１の動力は前記第二遊星歯車機構１７により合成され、前記従動側回転軸１５に伝達される。
上述の様な、高速モード状態に於いては、後述する低速モード状態と高速モード状態との切り換え時を除き、前記両電動モータ１０、１１の回転方向及び回転速度を同じとする。この結果、前記第一遊星歯車機構１６を構成する、前記第一キャリア１９と前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２との自転、及び、前記各第一遊星歯車２１、２１の公転の回転方向及び回転速度が同じとなって、これら各第一遊星歯車２１、２１が実質的に自転しない（１公転当り１自転し、前記第一キャリア１９に設けた遊星軸に対し回転しない）状態となり、前記第一遊星歯車機構１６全体が一体となって回転する、所謂のり付け状態となる。同様にして、前記第二遊星歯車機構１７を構成する、前記第二キャリア２３と前記第二太陽歯車２４と前記第二リング歯車２６との自転、及び、前記各第二遊星歯車２５ａ、２５ｂの公転も、回転方向及び回転速度が同じとなって、これら各第二遊星歯車２５ａ、２５ｂが実質的に自転しない状態となり、前記第二遊星歯車機構１７全体が一体となって回転する。
この場合の前記第一電動モータ１０の出力トルクτｉｎ１と、前記第二電動モータの出力トルクτｉｎ２と、図１５に矢印で示す、前記従動側回転軸１５の回転トルクτｏｕｔとの関係は次の（５）式で表わされる。
In the high speed mode state as described above, the rotation directions and the rotation speeds of the
In this case, the relationship between the output torque τ in1 of the first
ここで、前記第一、第二両遊星歯車機構１６、１７の遊星比ｕ１、ｕ２を前述した範囲（２．８０≦ｕ１≦３．２０、１．９０≦ｕ２≦２．１０）に規制し、低速モードでの定常運転状態に於ける前記両電動モータ１０、１１の回転方向を互いに逆方向とし、同じく回転トルクの大きさを同じとしている。これにより、前記低速モードと前記高速モードとの間の段間比（この低速モードに於ける総合変速比／この高速モードに於ける総合変速比）を２若しくは２の近傍としている。
又、前記遊星歯車式変速機１２の従動側回転軸１５の回転速度は、前記第一駆動側回転軸１３を介して前記第一電動モータ１０により回転駆動される、第二太陽歯車２４の回転速度と、前記第二駆動側回転軸１４を介して前記第二電動モータ１１により回転駆動される、第二キャリア２３の回転速度とから決定される。従って、前記従動側回転軸１５の回転速度を一定値としたまま、前記両電動モータ１０、１１の出力軸の回転速度及び回転方向をそれぞれ制御しながら前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２との角速度を互いに一致させ、前記図１４に示した低速モード状態から前記図１５に示した高速モード状態への切り換えを滑らかに行う事ができる。同様に、高速モード状態から低速モード状態への切り換えも滑らかに行う事ができる。
Here, the planetary ratios u 1 and u 2 of the first and second
The rotational speed of the driven
上述の様に構成される先発明に係る電気自動車用駆動装置によれば、この電気自動車用駆動装置を小型且つ軽量にできるので、充電１回当りの走行距離を長くし、電気自動車の利便性を向上させる事ができる。即ち、前記遊星歯車式変速機１２は、減速比の異なる低速モードと高速モードとを、前記両電動モータ１０、１１の出力（回転方向及び回転速度）を制御し、前記一方向クラッチ１８により前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２との間の動力伝達の断接状態を切り換える事により選択する。前記先発明に係る構造の場合、これら両歯車２０、２２同士の間の動力伝達を規制するクラッチとして、スプラグクラッチである一方向クラッチ１８を使用しているので、クラッチの係合状態を切り換える為のアクチュエータを設ける必要がない。従って、前記両モードを切り換える為の構造を簡単にできて、前記遊星歯車式変速機１２を組み込んだ電気自動車用駆動装置の小型・軽量化を図れる。
又、変速機構として前記遊星歯車式変速機１２を用いている為、動力を複数の遊星歯車２１、２５ａ、２５ｂに分散して伝達する事ができ、一般的な歯車機構による変速機構を用いた場合と比較して、変速機構を小型化できる。更に、前記遊星歯車式変速機１２を構成する第一、第二両遊星歯車機構１６、１７と、前記第一、第二両電動モータ１０、１１とを互いに同心に配置している。この為、これら各部材１０、１１、１６、１７の大きさや構造によっては、これら第一、第二両遊星歯車機構１６、１７を、これら第一、第二両電動モータ１０、１１の内径側に配置する等して、前記遊星歯車式変速機１２を組み込んだ電気自動車用駆動装置を小型化する事が可能となる。
According to the electric vehicle driving apparatus according to the prior invention configured as described above, the electric vehicle driving apparatus can be reduced in size and weight, so that the travel distance per charge can be increased and the convenience of the electric vehicle can be increased. Can be improved. That is, the planetary
Further, since the planetary
又、電気自動車が高速で走行する（従動側回転軸１５の回転トルクが小さく回転速度が速い）高速モードでの運転状態で、前記両電動モータ１０、１１の回転方向及び回転速度を同じにして、前記第一、第二両遊星歯車機構１６、１７がのり付け状態となる様にしている。即ち、この第一遊星歯車機構１６に於いて、前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２との間で、前記各第一遊星歯車２１、２１を介して動力が伝達されない様にしている。同様に、前記第二遊星歯車機構１７に於いても、前記第二太陽歯車２４と前記第二リング歯車２６との間で、前記各第二遊星歯車２５ａ、２５ｂを介して動力が伝達されない様にしている。この為、前記電気自動車の走行中に多くの時間を占める高速モードでの運転状態で、前記第一、第二両遊星歯車機構１６、１７に於ける歯車の噛み合いによるエネルギ損失を小さくできて、前記電気自動車用駆動装置の効率を向上させる事ができる。
Further, in the driving state in the high speed mode in which the electric vehicle travels at a high speed (the rotational torque of the driven
又、前記第一、第二両遊星歯車機構１６、１７の遊星比ｕ１、ｕ２を前述した範囲（２．８０≦ｕ１≦３．２０、１．９０≦ｕ２≦２．１０）に規制し、低速モードでの定常運転状態に於ける前記両電動モータ１０、１１の出力（回転方向及び回転トルクの大きさ）を調整する事で、前記低速モードと前記高速モードとの間の段間比（＝低速モードに於ける総合減速比／高速モードに於ける総合減速比）を２若しくは２の近傍としている。この結果、前記両電動モータ１０、１１を使用した電気自動車用駆動装置に於いて、一般的な変速機を搭載したガソリンエンジン車と同等の性能が得られ、車両の加速性能及び高速性能を改善できる。即ち、前記低速モードでの定常運転状態に於ける総合減速比（＝前記従動側回転軸１５の回転トルクの絶対値／前記両電動モータ１０、１１の出力トルクの絶対値の和）は、次の表１の通りである。
又、減速比の異なる低速モードと高速モードとの切り換えを、前記第一、第二両電動モータ１０、１１の回転速度及び回転方向をそれぞれ制御しながら滑らかに行う事ができる為、トルク変動に基づく変速ショックを低減する事ができて、運転者を始めとする電気自動車の乗員に違和感を与えるのを防止できる。
In addition, switching between the low speed mode and the high speed mode with different reduction ratios can be performed smoothly while controlling the rotation speed and rotation direction of the first and second
尚、先発明に係る構造として、図１６に記載した様な、遊星歯車式変速機１２ａを組み込んだ構造がある。この構造では、第一、第二両電動モータ１０、１１の側に設けられた第一遊星歯車機構１６ａを、第一キャリア１９ａに回転可能に支持されて対となる第一遊星歯車２１ａ、２１ｂを互いに噛合させると共に、このうちの内径寄りの第一遊星歯車２１ａ、２１ａを第一太陽歯車２０ａに、同じく外径寄りの第一遊星歯車２１ｂ、２１ｂを第一リング歯車２２ａに、それぞれ噛合させる、ダブルピニオン式としている。又、従動側回転軸１５の側に設けられた第二遊星歯車機構１７ａを、第二キャリア２３ａに回転可能に支持された第二遊星歯車２５ｃ、２５ｃを、第二太陽歯車２４ａに噛合させると共に第二リング歯車２６ａにも噛合させる、シングルピニオン式としている。
As a structure according to the prior invention, there is a structure incorporating a planetary
何れの構造にしても、先発明の構造に於いては、車両を前進させようとしている時に、第一、第二両電動モータ１０、１１の回転方向及び回転速度を適切に制御し、第一キャリア１９（１９ａ）の回転方向を切り換え、一方向クラッチ１８の断接（係合）状態を切り換える事により、遊星歯車式変速機１２（１２ａ）の減速比の大きい低速モードと、同じく減速比の小さい高速モードとを切り換える。これに対し、車両を後退させる場合には、車速に応じて前記遊星歯車式変速機１２（１２ａ）の減速比を変える事ができない。即ち、前記先発明に係る構造に於いて、高速モードで車両を前方に走行させる場合、前記第一、第二両電動モータ１０、１１の回転方向及び回転速度を同じにして、前記第一キャリア１９（１９ａ）を所定方向（車両を前進させようとしている時に従動側回転軸１５が回転する方向）に回転させる事で、前記一方向クラッチ１８を切断する。そして、前記第一キャリア１９（１９ａ）を車体に固定の部分２７に対し回転させる。この結果、第一遊星歯車機構１６（１６ａ）を構成する、前記第一キャリア１９（１９ａ）と第一太陽歯車２０（２０ａ）と第一リング歯車２２（２２ａ）との自転、及び、第一遊星歯車２１（２１ａ、２１ｂ）の公転の回転方向及び回転速度が同じとなって、これら各第一遊星歯車２１（２１ａ、２１ｂ）が実質的に自転しない状態となり、前記第一遊星歯車機構１６（１６ａ）全体が一体となって回転する、所謂のり付け状態となる。
In any structure, in the structure of the prior invention, the first and second
この様な先発明に係る構造に於いて、車両を後退させる場合、前記従動側回転軸１５の回転方向、即ち、前記第一電動モータ１０の回転方向を前記所定方向と逆方向にする。そして、前記第一遊星歯車機構１６（１６ａ）をのり付け状態とすべく、前記第一、第二両電動モータ１０、１１の回転方向及び回転速度を同じにすると、前記第一キャリア１９（１９ａ）は前記所定方向と逆方向に回転する傾向となる。しかし、この第一キャリア１９（１９ａ）がこの所定方向と逆方向に回転する傾向になると、前記一方向クラッチ１８が接続（係合）され、前記第一キャリア１９（１９ａ）が回転するのを阻止する。従って、前記先発明に係る構造に於いては、車両を後退させる場合、歯車の噛み合いによるエネルギ損失が少なく効率の良いのり付け状態での走行を行えない。
又、車両を後退させるべく、前記第一電動モータ１０の回転方向を前記所定方向と逆方向に回転した状態で、前記第二電動モータ１１の回転方向をこの第一電動モータ１０の回転方向と逆方向、即ち、前記所定方向とし、更に、これら第一、第二両電動モータ１０、１１の回転トルクを同じとする。この状態では、前記第一キャリア１９（１９ａ）は、前記所定方向に回転する為、前記一方向クラッチ１８が切断される。従って、車両を後退させる場合には、前記遊星歯車式変速機１２（１２ａ）内で、動力の一部が循環する低速モードでの走行も行えない。
In such a structure according to the previous invention, when the vehicle is moved backward, the rotation direction of the driven-
Further, in order to move the vehicle backward, the rotation direction of the first
本発明は、上述の様な事情に鑑み、小型且つ軽量に構成でき、車両の前進時・後退時の双方で高効率の走行を可能にし、充電１回当りの走行距離を長くして、電気自動車の利便性を向上する事ができる電気自動車用駆動装置を実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention can be configured to be small and light, enable highly efficient traveling both when the vehicle is moving forward and backward, increase the traveling distance per charge, The present invention was invented to realize an electric vehicle drive device that can improve the convenience of an automobile.
本発明の電気自動車用駆動装置は、前述した先発明に係る電気自動車用駆動装置と同様に、１対の電動モータと、遊星歯車式変速機と、回転伝達装置とを備える。
このうちの両電動モータは、前記遊星歯車式変速機の第一、第二両駆動側回転軸を回転駆動する。
又、前記遊星歯車式変速機は、前記第一、第二両駆動側回転軸と、従動側回転軸と、第一、第二両遊星歯車機構と、クラッチ装置とを組み合わせて成るものである。
このうちの第一遊星歯車機構は、第一キャリアと、第一太陽歯車と、第一遊星歯車と、第一リング歯車とから構成され、この第一キャリアに回転可能に支持された第一遊星歯車を、前記第一太陽歯車に噛合させると共に前記第一リング歯車にも噛合させる、シングルピニオン式である。そして、前記第一太陽歯車を前記第一駆動側回転軸の軸方向中間部に、この第一駆動側回転軸により回転駆動する（この第一駆動側回転軸と同期して回転する）状態で設け、前記第一リング歯車を前記第二駆動側回転軸により回転駆動する状態で設けている。
又、前記第二遊星歯車機構は、第二キャリアと、第二太陽歯車と、第二、第三遊星歯車と、第二リング歯車とから構成され、この第二キャリアに回転可能に支持されて対となる第二、第三遊星歯車を互いに噛合させると共に、このうちの内径寄りの第二遊星歯車を前記第二太陽歯車に、同じく外径寄りの第三遊星歯車を前記第二リング歯車に、それぞれ噛合させるダブルピニオン式である。又、前記第二太陽歯車を前記第一駆動側回転軸の端部に、この第一駆動側回転軸により回転駆動する状態で設け、前記第二キャリアを前記第一リング歯車と同期して回転する状態で設けている。そして、前記第二リング歯車により、前記従動側回転軸を回転駆動する様にしている。
又、前記クラッチ装置は、前記第一キャリアを車体に固定の部分に対し回転が阻止される状態と、同じく回転が許容される状態とを切り換えるツーウェイクラッチである。そして、前記クラッチ装置は、減速比の大きい低速モード状態では、前記第一キャリアを前記第一駆動側回転軸と反対方向に回転する傾向とする事により接続（係合）し、この第一キャリアが前記車体に固定の部分に対し回転するのを阻止する事で、前記第一リング歯車に入力された動力を前記第一太陽歯車に伝達する。一方、減速比の小さい高速モード状態では、前記第一キャリアを前記第一駆動側回転軸と同じ方向に回転する傾向とする（この第一キャリアの回転速度をこの第一駆動側回転軸の回転速度と同じにする）事により前記クラッチ装置を切断し、前記第一キャリアが前記車体に固定の部分に対し回転するのを許容する事で、前記第一リング歯車に入力された動力を前記第一太陽歯車に伝達しない様にする。
前記回転伝達装置は、前記従動側回転軸の回転を、左右１対の駆動輪に伝達する。
The electric vehicle drive device of the present invention includes a pair of electric motors, a planetary gear type transmission, and a rotation transmission device, like the electric vehicle drive device according to the previous invention.
Both of these electric motors rotate and drive the first and second drive side rotary shafts of the planetary gear type transmission.
The planetary gear type transmission is a combination of the first and second drive side rotation shafts, the driven side rotation shaft, the first and second planetary gear mechanisms, and a clutch device. .
Of these, the first planetary gear mechanism is composed of a first carrier, a first sun gear, a first planetary gear, and a first ring gear, and the first planet is rotatably supported by the first carrier. It is a single pinion type in which a gear is meshed with the first sun gear and also meshed with the first ring gear. The first sun gear is rotationally driven by the first drive side rotary shaft at the intermediate portion in the axial direction of the first drive side rotary shaft (rotates in synchronization with the first drive side rotary shaft). The first ring gear is provided in a state of being rotationally driven by the second drive side rotation shaft.
The second planetary gear mechanism is composed of a second carrier, a second sun gear, second and third planetary gears, and a second ring gear, and is rotatably supported by the second carrier. The second and third planetary gears that are paired with each other are meshed with each other, the second planetary gear closer to the inner diameter is used as the second sun gear, and the third planetary gear closer to the outer diameter is used as the second ring gear. These are double pinion types that engage with each other. The second sun gear is provided at the end of the first drive side rotary shaft in a state of being driven to rotate by the first drive side rotary shaft, and the second carrier is rotated in synchronization with the first ring gear. It is provided in the state to do. The driven ring is driven to rotate by the second ring gear.
The clutch device is a two-way clutch that switches between a state in which rotation of the first carrier with respect to a portion fixed to the vehicle body is blocked and a state in which rotation is allowed. In the low speed mode state in which the reduction ratio is large, the clutch device is connected (engaged) by tending to rotate the first carrier in a direction opposite to the first drive side rotation shaft. Is prevented from rotating with respect to a portion fixed to the vehicle body, thereby transmitting the power input to the first ring gear to the first sun gear. On the other hand, in the high-speed mode state with a small reduction ratio, the first carrier tends to rotate in the same direction as the first drive-side rotation shaft (the rotation speed of the first carrier is the rotation of the first drive-side rotation shaft). The clutch device is disengaged by allowing the first carrier to rotate with respect to a portion fixed to the vehicle body, thereby allowing the power input to the first ring gear to Do not transmit to one sun gear.
The rotation transmission device transmits the rotation of the driven side rotation shaft to a pair of left and right drive wheels.
上述の様な本発明の電気自動車用駆動装置を実施する場合に好ましくは、請求項３に記載した発明の様に、前記クラッチ装置を、外径側部材と、内径側部材と、複数の転動体と、保持器とを備えるものとする。
このうちの外径側部材は、内周面に外輪軌道を有する。
又、前記内径側部材は、前記外径側部材の内側にこの外径側部材と同心に配置され、外周面に周方向に亙る凹凸であるカム面を形成する。
又、前記各転動体は、このカム面と前記外輪軌道との間の周方向複数箇所に配置される。
又、前記保持器は、前記各転動体を転動自在に保持する。
そして、前記外径側部材を前記車体に固定の部分に、前記内径側部材を前記第一キャリアに、それぞれ支持固定する。又、前記保持器と、前記第一駆動側回転軸、第一太陽歯車及び第二太陽歯車のうちの何れか１個である相手部材とを、この保持器が、この相手部材の回転方向と同じ方向に回転する傾向となる様に摩擦係合させる。そして、この保持器が前記カム面と前記各転動体との係合に基づき、前記車体に固定の部分に対して回転するのを阻止された状態で、前記相手部材を前記保持器に対し摺動可能としている。尚、前記摩擦係合状態は、この保持器に回転方向の軽い力を付与できれば良く、軽い摩擦状態で足りる。
When the electric vehicle drive device of the present invention as described above is implemented, preferably, as in the invention described in
Among these, the outer diameter side member has an outer ring raceway on the inner peripheral surface.
The inner diameter side member is disposed concentrically with the outer diameter side member on the inner side of the outer diameter side member, and forms a cam surface which is an unevenness extending in the circumferential direction on the outer peripheral surface.
The rolling elements are arranged at a plurality of locations in the circumferential direction between the cam surface and the outer ring raceway.
Moreover, the said holder | retainer hold | maintains each said rolling element so that rolling is possible.
The outer diameter side member is supported and fixed to a portion fixed to the vehicle body, and the inner diameter side member is fixed to the first carrier. In addition, the cage and a mating member that is any one of the first drive side rotating shaft, the first sun gear, and the second sun gear are arranged so that the cage has a rotation direction of the mating member. Friction is engaged so that they tend to rotate in the same direction. Then, the retainer is slid against the retainer in a state where the retainer is prevented from rotating with respect to a portion fixed to the vehicle body based on the engagement between the cam surface and each rolling element. It is possible to move. In addition, the friction engagement state is sufficient if a light force in the rotational direction can be applied to the cage, and a light friction state is sufficient.
又、請求項２に記載した電気自動車用駆動装置の場合には、前記遊星歯車式変速機を構成する第一遊星歯車機構は、第一キャリアと、第一太陽歯車と、第一、第二遊星歯車と、第一リング歯車とから構成され、この第一キャリアに回転可能に支持されて対となる第一、第二遊星歯車を互いに噛合させると共に、このうちの内径寄りの第一遊星歯車を前記第一太陽歯車に、同じく外径寄りの第二遊星歯車を前記第一リング歯車に、それぞれ噛合させるダブルピニオン式である。そして、前記第一太陽歯車を前記第一駆動側回転軸の軸方向中間部に、この第一駆動側回転軸により回転駆動する状態で設け、前記第一リング歯車を前記第二駆動側回転軸により回転駆動する状態で設けている。
又、前記第二遊星歯車機構は、第二キャリアと、第二太陽歯車と、第三遊星歯車と、第二リング歯車とから構成され、この第二キャリアに回転可能に支持された第三遊星歯車を、前記第二太陽歯車に噛合させると共に前記第二リング歯車にも噛合させる、シングルピニオン式である。又、前記第二太陽歯車を前記第一駆動側回転軸の端部に、この第一駆動側回転軸により回転駆動する状態で設け、前記第二キャリアを前記第一リング歯車と同期して回転する様に設けている。そして、前記第二リング歯車により前記従動側回転軸を回転駆動する様にしている。
又、前記クラッチ装置は、前記第一キャリアを車体に固定の部分に対し回転が阻止される状態と、同じく回転が許容される状態とを切り換えるツーウェイクラッチである。そして、前記クラッチ装置は、減速比の大きい低速モード状態では、前記第一キャリアを前記第二駆動側回転軸と反対方向に回転する傾向とする事により接続（係合）し、この第一キャリアが前記車体に固定の部分に対し回転するのを阻止する事で、前記第一リング歯車に入力された動力を前記第一太陽歯車に伝達する。一方、減速比の小さい高速モード状態では、前記第一キャリアを前記第二駆動側回転軸と同じ方向に回転する傾向とする事により前記クラッチ装置を切断し、この第一キャリアが前記車体に固定の部分に対し回転するのを許容する事で、前記第一リング歯車に入力された動力を前記第一太陽歯車に伝達しない様にする。
In the electric vehicle drive device according to
The second planetary gear mechanism comprises a second carrier, a second sun gear, a third planetary gear, and a second ring gear, and a third planet supported rotatably on the second carrier. It is a single pinion type that meshes the gear with the second sun gear and also meshes with the second ring gear. The second sun gear is provided at the end of the first drive side rotary shaft in a state of being driven to rotate by the first drive side rotary shaft, and the second carrier is rotated in synchronization with the first ring gear. It is provided to do. The driven-side rotary shaft is rotationally driven by the second ring gear.
The clutch device is a two-way clutch that switches between a state in which rotation of the first carrier with respect to a portion fixed to the vehicle body is blocked and a state in which rotation is allowed. In the low speed mode state in which the reduction ratio is large, the clutch device is connected (engaged) by making the first carrier tend to rotate in the direction opposite to the second drive side rotation shaft. Is prevented from rotating with respect to a portion fixed to the vehicle body, thereby transmitting the power input to the first ring gear to the first sun gear. On the other hand, in the high speed mode state where the reduction ratio is small, the clutch device is disconnected by making the first carrier tend to rotate in the same direction as the second drive side rotation shaft, and the first carrier is fixed to the vehicle body. By permitting rotation with respect to the portion, power input to the first ring gear is prevented from being transmitted to the first sun gear.
上述の様な請求項２に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項４に記載した発明の様に、前記請求項３に記載した発明と同様、前記クラッチ装置を、外径側部材と、内径側部材と、複数の転動体と、保持器とを備えるものとする。
そして、この保持器と摩擦係合する相手部材を、前記第二駆動側回転軸、第一リング歯車及び第二キャリアのうちの何れか１個とする。
When the invention described in
The counterpart member that frictionally engages with the cage is one of the second drive side rotation shaft, the first ring gear, and the second carrier.
又、上述の様な請求項３〜４に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項５に記載した発明の様に、前記保持器の片側面の周方向複数箇所に、その基端部を枢支した揺動部材を設ける。そして、これら各揺動部材の先端部内周面を前記相手部材の外周面に当接させる事で、前記保持器とこの相手部材とを摩擦係合する。
又、上述の様な請求項５に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項６に記載した発明の様に、前記各揺動部材の先端部に永久磁石を設ける。そして、この永久磁石と前記相手部材との間に作用する磁気吸引力により、これら各揺動部材の先端部内周面を前記相手部材の外周面に当接させる。
Further, when the inventions described in
Further, when carrying out the invention described in claim 5 as described above, preferably, as in the invention described in claim 6, a permanent magnet is provided at the tip of each rocking member. Then, the inner peripheral surface of the tip of each swinging member is brought into contact with the outer peripheral surface of the mating member by a magnetic attractive force acting between the permanent magnet and the mating member.
又、好ましくは、請求項７に記載した発明の様に、前記高速モード状態で、前記両電動モータの回転方向及び回転速度を互いに同じにする。尚、本明細書及び特許請求の範囲で、回転速度とは回転の速さを言い、回転方向を含まない。 Preferably, as in the invention described in claim 7, in the high-speed mode state, the rotation directions and the rotation speeds of the two electric motors are the same. In the present specification and claims, the rotation speed means the rotation speed and does not include the rotation direction.
又、好ましくは、請求項８に記載した発明の様に、前記低速モード状態での、前記従動側回転軸の回転トルクの絶対値を前記両電動モータの出力トルクの絶対値の和で除した値である、総合減速比（摩擦損失のない、伝達効率＝１００％と仮定して算出）を、同じく前記高速モード状態での総合減速比で除した値である、段間比を、２若しくは２の近傍（例えば１．８〜２．２程度）とする。
上述の様な請求項８に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項９に記載した発明の様に、前記低速モード状態で、前記両電動モータの回転方向を互いに逆方向とし、同じく回転トルクの大きさを同じとして、前記第一、第二両遊星歯車変速機構のうちの第一遊星歯車変速機構の遊星比（＝リング歯車の歯数／太陽歯車の歯数）を２．８以上、３．２以下とし、同じく第二遊星歯車式変速機構の遊星比を１．９以上、２．１以下とする。
Preferably, as in the invention described in claim 8, the absolute value of the rotational torque of the driven side rotating shaft in the low speed mode state is divided by the sum of the absolute values of the output torques of the two electric motors. The interstage ratio, which is a value obtained by dividing the overall reduction ratio (calculated assuming no transmission loss and transmission efficiency = 100%) by the overall reduction ratio in the high speed mode state, is 2 or 2 (for example, about 1.8 to 2.2).
When carrying out the invention described in claim 8 as described above, for example, as in the invention described in claim 9, in the low-speed mode state, the rotation directions of the two electric motors are opposite to each other, and the same rotation The planetary ratio (= number of teeth of the ring gear / number of teeth of the sun gear) of the first planetary gear transmission mechanism of the first and second planetary gear transmission mechanisms is 2.8 or more with the same torque. 3.2 or less, and similarly, the planetary ratio of the second planetary gear type transmission mechanism is 1.9 or more and 2.1 or less.
上述の様に構成する本発明によれば、電気自動車用駆動装置を小型且つ軽量にできる。即ち、変速機構として、１対の遊星歯車機構により構成される遊星歯車式変速機を用いている為、動力を複数の遊星歯車に分散し伝達する事ができて、前記両遊星歯車機構の遊星歯車１個当たりのトルク伝達容量を低く抑え、一般的な歯車機構による変速機構を用いた場合と比較して、変速機構を小型且つ軽量にでき、前記遊星歯車式変速機を組み込んだ電気自動車用駆動装置を小型且つ軽量にできる。更に、本発明の場合、第一遊星歯車機構を構成する第一太陽歯車と第一リング歯車との間の動力伝達の断接状態を切り換えるクラッチ装置を、ツーウェイクラッチとしている。この為、車両の前進時及び後退時の双方に於いて、前記遊星歯車変速機の減速比を切り換えられる。
更に、請求項３〜６に記載した発明によれば、クラッチ装置を切り換える為のアクチュエータが必要ない為、前記遊星歯車式変速機を組み込んだ電気自動車用駆動装置を、より一層小型且つ軽量にできる。
According to the present invention configured as described above, the drive device for an electric vehicle can be reduced in size and weight. That is, since a planetary gear type transmission constituted by a pair of planetary gear mechanisms is used as the transmission mechanism, power can be distributed and transmitted to a plurality of planetary gears, and the planetary gears of the two planetary gear mechanisms can be transmitted. The torque transmission capacity per gear is kept low, and the speed change mechanism can be made smaller and lighter than when a speed change mechanism using a general gear mechanism is used. For electric vehicles incorporating the planetary gear type transmission The drive device can be made small and light. Furthermore, in the case of the present invention, the two-way clutch is a clutch device that switches the connection / disconnection state of power transmission between the first sun gear and the first ring gear constituting the first planetary gear mechanism. Therefore, the reduction ratio of the planetary gear transmission can be switched both when the vehicle is moving forward and when the vehicle is moving backward.
Furthermore, according to the invention described in
又、請求項７に記載した発明の様に、前記高速モード状態で、前記両電動モータの回転方向及び回転速度を互いに同じにすれば、高効率の電気自動車用駆動装置を実現でき、電気自動車の充電１回当りの走行可能距離を長くできて、この電気自動車の利便性を向上する事ができる。即ち、前記両電動モータの回転方向及び回転速度を同じとした場合、前記第一遊星歯車機構を構成する、前記第一太陽歯車と前記第一キャリアと前記第一リング歯車との回転方向及び回転速度が同じとなり、前記第一遊星歯車機構全体が一体となって回転する、所謂のり付け状態となる。同様にして、前記第二遊星歯車機構を構成する、前記第二太陽歯車と前記第二キャリアと前記第二リング歯車との回転方向及び回転速度も同じとなり、前記第二遊星歯車機構全体が一体となって回転する。この結果、これら第一、第二両遊星歯車機構に於いて、それぞれの太陽歯車とそれぞれのリング歯車との間でそれぞれの遊星歯車を介し動力が伝達されない状態となり、前記第一、第二両遊星歯車機構内での歯車の噛み合いによるエネルギ損失を小さくでき、高効率の電気自動車用駆動装置を実現できる。 According to the seventh aspect of the present invention, a high-efficiency electric vehicle drive device can be realized by making the rotation direction and the rotation speed of the two electric motors the same in the high-speed mode state, and the electric vehicle This makes it possible to increase the distance that can be traveled per charge and improve the convenience of this electric vehicle. That is, when the rotation direction and the rotation speed of the two electric motors are the same, the rotation direction and rotation of the first sun gear, the first carrier, and the first ring gear that constitute the first planetary gear mechanism. The speed becomes the same, and the first planetary gear mechanism is rotated so that it is in a so-called glued state. Similarly, the rotation direction and the rotation speed of the second sun gear, the second carrier, and the second ring gear constituting the second planetary gear mechanism are the same, and the entire second planetary gear mechanism is integrated. And rotate. As a result, in these first and second planetary gear mechanisms, power is not transmitted between each sun gear and each ring gear via each planetary gear. Energy loss due to meshing of gears in the planetary gear mechanism can be reduced, and a highly efficient electric vehicle drive device can be realized.
又、請求項８〜９に記載した発明の様に、前記低速モード状態に於ける総合減速比を、前記高速モード状態に於ける総合減速比で除した値である、段間比を２若しくは２の近傍とすれば、車両の加速性能及び高速性能を改善できる。即ち、一般的な電気自動車用電動モータは、最大トルクを出力している状態での最高回転速度と、電動モータの最高回転速度との比は１：２程度である。一方、一般的な変速機を搭載したガソリンエンジン車と同程度の走行性能を得る為には、最大トルクを出力している状態での最高速度と、総合的な最高速度との比を１：４程度にする事が望まれる。従って、一般的な電気自動車用電動モータを使用する場合、低速走行時の減速比と高速走行時の減速比との関係を２：１程度とする事で、前述の図１１に示した、実線ａの左半部と右半部とを連続させた如き特性を得られ、車両の加速性能及び高速性能を、前記図１１に破線ｄで示した、一般的な変速機を搭載したガソリンエンジン車に近い、滑らかなものにできる。 Further, as in the invention described in claims 8 to 9, the interstage ratio, which is a value obtained by dividing the total reduction ratio in the low speed mode state by the total reduction ratio in the high speed mode state, is 2 or If it is in the vicinity of 2, the acceleration performance and high-speed performance of the vehicle can be improved. That is, in a general electric motor for an electric vehicle, the ratio between the maximum rotation speed in a state where the maximum torque is output and the maximum rotation speed of the electric motor is about 1: 2. On the other hand, in order to obtain a driving performance comparable to that of a gasoline engine vehicle equipped with a general transmission, the ratio of the maximum speed with the maximum torque output to the overall maximum speed is 1: It is desired to be about 4. Therefore, when a general electric motor for an electric vehicle is used, the solid line shown in FIG. 11 described above is obtained by setting the relationship between the reduction ratio during low-speed driving and the reduction ratio during high-speed driving to about 2: 1. a gasoline engine vehicle equipped with a general transmission that can obtain the characteristics of a continuous left half and right half of a, and shows the acceleration performance and high speed performance of the vehicle indicated by the broken line d in FIG. Can be made smooth.
［実施の形態の第１例］
図１〜６は、請求項１、３、５、７〜９に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本発明の特徴は、車両の前進時及び後退時の双方に於いて、遊星歯車式変速機１２ｂの減速比の切り換えを可能とする構造を実現する点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１３〜１６に示した先発明に係る構造と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
[First example of embodiment]
FIGS. 1-6 has shown the 1st example of embodiment of this invention corresponding to Claim 1, 3, 5, 7-9. A feature of the present invention is that it realizes a structure capable of switching the reduction ratio of the planetary gear type transmission 12b both when the vehicle is moving forward and when the vehicle is moving backward. Since the structure and operation of the other parts are the same as the structure according to the prior invention shown in FIGS. 13 to 16 described above, the illustration and description of the equivalent parts are omitted or simplified. The explanation is centered.
本例の電気自動車用駆動装置は、前述した先発明に係る構造と同様に、第一、第二両電動モータ１０、１１と、遊星歯車式変速機１２ｂと、回転伝達装置３ａとを備える。本例の場合、この遊星歯車式変速機１２ｂを構成する、シングルピニオン式である第一遊星歯車機構１６ｂの第一キャリア１９ｂを、車体に固定の部分２７に対し回転が阻止される状態と、同じく回転が許容される状態とを切り換えるクラッチ装置を、ツーウェイクラッチ２８としている。このツーウェイクラッチ２８は、前記第一キャリア１９ｂが、前記第一電動モータ１０の出力軸と同心に配置された第一駆動側回転軸１３と同じ方向に回転する場合に切断され（係合が外れ）、この第一駆動側回転軸１３と反対方向に回転する傾向の場合に接続（係合）される。即ち、この第一駆動側回転軸１３に対する前記第一キャリア１９ｂの回転方向を、前記両電動モータ１０、１１の回転方向及び回転速度を適切に制御して切り換える事により、前記ツーウェイクラッチ２８の断接（係合）状態を切り換える。そして、このツーウェイクラッチ２８の断接（係合）に基づいて、前記第一駆動側回転軸１３と前記第一キャリア１９ｂとが互いに反対方向に回転する傾向にある場合には、前記第一遊星歯車機構１６ｂを構成する第一太陽歯車２０と第一リング歯車２２との間で動力が伝達される状態となる。これに対して、前記第一駆動側回転軸１３と前記第一キャリア１９ｂとが互いに同じ方向に回転する（これら両部材１３、１９ｂの回転方向及び回転速度が同じである）場合には、前記両歯車２０、２２の間で動力が伝達されない状態となる。
The drive device for an electric vehicle of this example includes first and second
本例の場合、上述の様なツーウェイクラッチ２８を、外径側部材２９と、内径側部材３０と、複数の転動体３１、３１と、保持器３２とから構成している。このうちの外径側部材２９は、全体を円筒状とし、外周面に設けた外向フランジ状の取付部３３を挿通したボルトにより前記車体に固定の部分２７に支持固定される。又、前記内径側部材３０は、軸方向片半部の外周面に、周方向に亙る凹凸であるカム面３４、３４を有する。これら各カム面３４、３４は、それぞれの周方向中央部が最も径方向内方に位置し、それぞれの周方向両端部程径方向外方に位置する形状を有する。この様な内径側部材３０の軸方向他半寄り部分の外周面に転がり軸受３５を外嵌固定し、この内径側部材３０の軸方向他半部外周面に全周に亙って形成した係止溝３６に止め輪３７を係止する事で、前記転がり軸受３５の抜け止めを図る。この状態で、前記外径側部材２９の軸方向他半部内周面にこの転がり軸受３５の外輪を内嵌固定する事により、これら外径側、内径側両部材２９、３０を互いに同心に、且つ、相対回転を可能に組み合わせている。
In the case of this example, the two-way clutch 28 as described above includes an outer
又、前記各転動体３１、３１は、前記内径側部材３０のカム面３４、３４と、前記外径側部材２９の軸方向片半部内周面に形成した外輪軌道３８との間の部分に、周方向複数箇所に等間隔に配置される。
又、前記保持器３２は、１対のリム部３９ａ、３９ｂ同士の間に複数本の柱部４０、４０を、周方向に等間隔に互いに平行に設けて成る。そして、前記両リム部３９ａ、３９ｂと周方向に隣り合う柱部４０、４０とにより囲まれる部分を、それぞれ前記各転動体３１、３１を転動自在に保持する為のポケット４１、４１としている。又、前記保持器３２の一方のリム部３９ａの軸方向片側面の周方向複数箇所（図示の例では３箇所）に等間隔に、部分円筒状の揺動部材４２、４２の基端部を、枢軸４３、４３を中心とした揺動変位を自在に支持している。そして、これら各揺動部材４２、４２の先端部内周面に、相手部材である前記第一駆動側回転軸１３の外周面と摩擦係合する、摩擦係合部４４、４４を設けている。
Each of the rolling
The
上述の様に構成するツーウェイクラッチ２８は、前記内径側部材３０の内周面に形成した雌スプライン部４５と、前記第一キャリア１９ｂ（と共に回転する部分）に設けた雄スプライン部とをスプライン係合する事で、前記内径側部材３０を、この第一キャリア１９ｂと同期して回転する様に、この第一キャリア１９ｂに組み付ける。又、前記保持器３２に揺動自在に支持した前記各揺動部材４２、４２の摩擦係合部４４、４４を、前記第一駆動側回転軸１３の外周面に軽く押し付ける（当接させる）。即ち、これら各揺動部材４２、４２の外周面に周方向に亙って設けた凹溝４６、４６に、弾性を有する金属線やスプリングである、ワイヤー４７を掛け渡す。このワイヤー４７の張力により、前記各揺動部材４２、４２を径方向内方に向け軽く押圧する。この様なワイヤー４７としては、例えばばね鋼製のコイルスプリングを用いる事ができる。この結果、前記各摩擦係合部４４、４４と前記第一駆動側回転軸１３の外周面との間に生じる摩擦力により、この第一駆動側回転軸１３と前記保持器３２とが互いに同期して回転する傾向となる。但し、前記ツーウェイクラッチ２８が接続（係合）し、この保持器３２が前記車体に固定の部分２７に対し回転不能となった状態では、前記各摩擦係合部４４、４４と、前記第一駆動側回転軸１３の外周面とが摺動し、この第一駆動側回転軸１３が前記保持器３２に対して回転するのを許容する。従って、前記各摩擦係合部４４、４４をこの第一駆動側回転軸１３の外周面に向け押圧する力は、前記ツーウェイクラッチ２８が切断した状態で、この第一駆動側回転軸１３と前記保持器３２とを同期して回転させられる限り、できるだけ小さくする事が好ましい。又、摩擦係合部４４、４４には、合成樹脂等の滑り板を添設する事で、後述する低速モードでの運転時に於ける摩擦損失の低減を図る事もできる。
The two-way clutch 28 configured as described above has a spline engagement between a
上述の様に構成する本例の電気自動車用駆動装置を構成する前記遊星歯車式変速機１２は、車両の前進時・後退時のそれぞれに於いて、前記ツーウェイクラッチ２８の断接（係合）状態（前記第一、第二両電動モータ１０、１１の回転方向及び回転速度）を切り換える事により、前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２との間で動力が伝達される状態（減速比の大きい低速モードを実現する状態）と、同じく動力が伝達されない状態（減速比の小さい高速モードを実現する状態）との何れか一方の状態で運転する事ができる。
The planetary
即ち、本例の場合、車両を前進させる場合には、前記第一駆動側回転軸１３を所定方向に回転させる事でこの第一駆動側回転軸１３に摩擦係合した保持器３２を、図５〜６の反時計方向に回転する傾向にする。先ず、減速比の大きい低速モード状態で運転する場合には、前記第一太陽歯車２０を回転駆動する前記第一電動モータ１０の出力軸と、前記第一リング歯車２２を回転駆動する前記第二電動モータ１１の出力軸との回転方向及び回転速度の差を適切に規制する。そして、前記第一キャリア１９ｂに支持固定した内径側部材３０が、前記保持器３２の回転方向と反対方向（図５〜６の時計方向）に回転する傾向にする。これにより、この保持器３２に保持された転動体３１、３１が、図６の（Ｂ）に示す様に、前記外径側部材２９の内周面に設けた外輪軌道３８と、前記内径側部材３０のカム面３４、３４との間部分で、前記保持器３２の回転方向前方に移動する。そして、前記各転動体３１、３１を、前記間部分のうちで径方向寸法が狭い周方向端部｛図６の（Ｂ）の左側部分｝に位置させる。この状態では、前記内径側部材３０は、前記保持器３２の回転方向と反対方向｛図６の（Ｂ）の時計方向｝の回転が阻止され、この保持器３２の回転方向と同じ方向｛図６の（Ｂ）の反時計方向｝の回転のみ許容される。そこで、前記第一キャリア１９ｂを支持した前記内径側部材３０の、前記第一駆動側回転軸１３と摩擦係合した前記保持器３２に対する回転方向を逆方向にする事で、前記ツーウェイクラッチ２８を接続（係合）し、これら内径側部材３０及び保持器３２、延いては前記第一キャリア１９ｂを、前記車体に固定の部分２７に対し回転不能とする。この時、前記第一駆動側回転軸１３は、前記各摩擦係合部４４、４４の内径側でこの第一駆動側回転軸１３の外周面を摺動させる事により、前記保持器３２に対し回転する。この結果、前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２との間で、第一遊星歯車２１、２１を介して動力が伝達される。これにより、動力の一部を前記遊星歯車式変速機１２ｂ内で循環させられ、この遊星歯車式変速機１２ｂの減速比を大きくできる。
That is, in this example, when the vehicle is advanced, the
これに対し、減速比が小さい高速モード状態で運転する場合には、前記両電動モータ１０、１１の回転方向及び回転速度を同じにして、前記内径側部材３０を、前記保持器３２の回転方向と同じ方向（図５〜６の反時計方向）に回転させる。これにより、前記ツーウェイクラッチ２８を切断し、前記第一キャリア１９ｂを前記車体に固定の部分２７に対し回転可能にする。この結果、前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２とが同じ角速度で同じ方向に回転する状態となる。尚、この状態では、前記ツーウェイクラッチ２８が図６の（Ａ）〜（Ｃ）に示す何れかの状態となっても、前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２との間で動力が伝達されなくなる。
On the other hand, when operating in the high speed mode state where the reduction ratio is small, the rotation direction and the rotation speed of the
一方、車両を後退させる場合には、前記両電動モータ１０、１１の回転方向、延いては前記内径側部材３０及び前記保持器３２の回転方向を逆転させる。即ち、車両を前進させる状態から（停止状態を挟んで）後退させようとする場合、前記各部材３０、３２の回転方向を、上述した車両が前進する場合の低速モード状態での回転方向と逆転させる。本例の場合、前記内径側部材３０の外周面に形成したカム面３４、３４を、周方向に関し対称としている。この為、前記各転動体３１、３１が前記外輪軌道３８と前記各カム面３４、３４の間部分を、図６の（Ａ）に示した中立位置を経て、前記車両が前進する場合に係合したのと反対側の周方向端部｛図６の（Ｃ）の右側部分｝に移動する。この状態では、前記内径側部材３０は、前記保持器３２の回転方向と反対方向｛図６の（Ｃ）の反時計方向｝の回転が阻止され、この保持器３２と同じ方向｛図６の（Ｃ）の時計方向｝の回転のみ許容される。そこで、前記第一キャリア１９ｂを支持した前記内径側部材３０の、前記第一駆動側回転軸１３と摩擦係合した前記保持器３２に対する回転方向を逆方向にする事で、前記ツーウェイクラッチ２８を接続（係合）し、前記第一キャリア１９ｂを前記車体に固定の部分２７に対し回転不能にする。これにより、前記前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２との間で、前記第一遊星歯車２１、２１を介して動力を伝達し、前記遊星歯車式変速機１２ｂの減速比を大きくする。
On the other hand, when the vehicle is moved backward, the rotational directions of the
これに対し、高速モード状態で運転する場合には、前記両電動モータ１０、１１の回転方向を前進させる場合と逆方向に、互いに同じ回転速度で回転させ、前記内径側部材３０を前記保持器３２の回転方向と同じ方向｛図６の（Ｃ）の時計方向｝に回転させる。これにより、ツーウェイクラッチ２８を切断する事で、前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２とが同じ角速度で同じ方向に回転する状態として、これら第一太陽歯車２０と第一リング歯車２２との間で動力の伝達が行われなくなる。
車両の前進時・後退時のそれぞれに於ける、低速モード状態及び高速モード状態での前記両電動モータ１０、１１の動力伝達経路やこれら両電動モータ１０、１１の出力トルクと従動側回転軸１５の回転トルクとの関係は、前述した先発明に係る構造の場合と同様（前記各摩擦係合部４４、４４と前記第一駆動側回転軸１３の外周面との係合部に於ける摩擦損失を除く）である。即ち、前述した先発明に係る構造の説明では、車両を前進させる場合のトルクの関係式を示したが、本例の構造に於いて車両を後退させる場合には、前述した各式のトルクの値の符号が逆転するだけである。
On the other hand, when operating in the high-speed mode state, the
The power transmission paths of the
上述の様に構成される本例の電気自動車用駆動装置によれば、この電気自動車用駆動装置を小型且つ軽量にできるので、充電１回当りの走行距離を長くし、電気自動車の利便性を向上させる事ができる。即ち、変速機構として前記遊星歯車式変速機１２ｂを用いている為、前述した先発明に係る構造の場合と同様の理由により、変速機構を小型化でき、前記電気自動車用駆動装置全体も小型化できる。
又、本例の場合、減速比の異なる低速モードと高速モードとを切り換えるクラッチ装置として、ツーウェイクラッチ２８を用いている。この為、低速モードと高速モードとの切り換えを、車両が前進時及び後退時の双方に於いて実現できる。従って、前記第一、第二両遊星歯車機構１６、１７に於ける歯車の噛み合いによるエネルギ損失を小さい高速モード（のり付け状態）での運転を、車両を前進させる場合だけでなく後退させる場合にも実現できて、前記電気自動車用駆動装置の効率を向上させる事ができる。又、減速比の大きい低速モードを、車両の前進時及び後退時の双方に於いて、前記第一、第二両電動モータ１０、１１の出力トルクτｉｎ１、τｉｎ２の大きさ（これら両出力トルクτｉｎ１、τｉｎ２の絶対値）を互いに同じとした状態で実現できる。特に、本例の場合、前記ツーウェイクラッチ２８の断接（係合）状態の切り換えを、アクチュエータによらず、前記両電動モータ１０、１１の出力（回転方向及び回転速度）を制御する事で行う。この為、前記両モードを切り換える為の構造を簡単にできて、前記遊星歯車式変速機１２ｂを組み込んだ電気自動車用駆動装置の小型・軽量化を図れる。
According to the electric vehicle driving apparatus of the present example configured as described above, the electric vehicle driving apparatus can be reduced in size and weight, so that the travel distance per charge can be increased and the convenience of the electric vehicle can be increased. Can be improved. That is, since the planetary gear type transmission 12b is used as the speed change mechanism, the speed change mechanism can be reduced in size for the same reason as in the structure according to the previous invention, and the entire electric vehicle drive device is also reduced in size. it can.
In the case of this example, a two-way clutch 28 is used as a clutch device for switching between a low speed mode and a high speed mode with different reduction ratios. Therefore, switching between the low speed mode and the high speed mode can be realized both when the vehicle is moving forward and when the vehicle is moving backward. Accordingly, when the operation in the high-speed mode (pasted state) in which the energy loss due to the meshing of the gears in the first and second
又、前記ツーウェイクラッチ２８を構成する保持器３２と前記第一駆動側回転軸１３とを、この保持器３２のリム部３９ａに枢支した揺動部材４２、４２の摩擦係合部４４、４４を前記第一駆動側回転軸１３の外周面に向け、これら各揺動部材４２、４２の外周面に掛け渡したワイヤー４７により軽く押し付ける事で摩擦係合している。この為、長期間の使用により前記各摩擦係合部４４、４４が摩耗した場合にも、これら各摩擦係合部４４、４４と前記第一駆動側回転軸１３の外周面との当接圧を適切な値とする事ができる。
Further, the
［実施の形態の第２例］
図７〜９は、請求項１、３、５〜９に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合、ツーウェイクラッチ２８ａの保持器３２に揺動自在に支持した揺動部材４２ａ、４２ａの先端部外周面に永久磁石４８、４８を設けている。そして、これら各永久磁石４８、４８と、鋼製である第一駆動側回転軸１３との間に作用する磁気吸引力により、前記各揺動部材４２ａ、４２ａの摩擦係合部４４、４４を、この第一駆動側回転軸１３の外周面に（軽く）押し付けている。この為、長期間の使用により、これら各摩擦係合部４４、４４が摩耗した場合であっても、これら各摩擦係合部４４、４４と前記第一駆動側回転軸１３の外周面との係合部の当接圧を一定の値に保ち易い。即ち、上述した実施の形態の第１例の構造の様に、前記各揺動部材４２、４２の摩擦係合部４４、４４をワイヤー４７（図３参照）により軽く押圧する場合、長期間の使用によって弾性疲労（金属疲労）が発生し、このワイヤー４７により適切な押圧力を得られなくなる可能性がある。これに対し、本例の構造の様に、前記各揺動部材４２ａ、４２ａの摩擦係合部４４、４４を前記各永久磁石４８、４８により（軽く）押し付ければ、長期間使用する事による影響を抑えられる。
[Second Example of Embodiment]
FIGS. 7-9 has shown the 2nd example of embodiment of this invention corresponding to Claim 1, 3, 5-9. In the case of this example,
又、前記ツーウェイクラッチ２８ａを組み付ける際は、前記各揺動部材４２ａ、４２ａを径方向外方に押し拡げた状態で、前記第一駆動側回転軸１３をこれら各揺動部材４２ａ、４２ａの内径側に挿通する。その後、これら各揺動部材４２ａ、４２ａを径方向内方に向け揺動させ、前記各摩擦係合部４４、４４を、前記第一駆動側回転軸１３の外周面に当接させる事で、これら各摩擦係合部４４、４４と第一駆動側回転軸１３の外周面とを摩擦係合させる。従って、前記ツーウェイクラッチ２８ａの組み付け作業を容易にできる。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。
Further, when the two-way clutch 28a is assembled, the first drive
Since the configuration and operation of the other parts are the same as in the case of the first example of the above-described embodiment, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
［実施の形態の第３例］
図１０は、請求項２、４、７〜９に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の遊星歯車式変速機１２ｃは、第一、第二両電動モータ１０、１１の側に設けられた第一遊星歯車機構１６ｃを、第一キャリア１９ｃに回転可能に支持されて対となる第一遊星歯車２１ａ、２１ｂを互いに噛合させると共に、このうちの内径寄りの第一遊星歯車２１ａ、２１ａを第一太陽歯車２０ａに、同じく外径寄りの第一遊星歯車２１ｂ、２１ｂを第一リング歯車２２ａに、それぞれ噛合させる、ダブルピニオン式としている。又、従動側回転軸１５の側に設けられた第二遊星歯車機構１７ａを、第二キャリア２３ａに回転可能に支持された第二遊星歯車２５ｃ、２５ｃを、第二太陽歯車２４ａに噛合させると共に第二リング歯車２６ａにも噛合させる、シングルピニオン式としている。そして、ツーウェイクラッチ２８ｂを構成する内径側部材３０（図２〜７参照）を、前記第一キャリア１９ｃに支持固定し、保持器３２（図２〜７参照）を第二駆動側回転軸１４に摩擦係合している。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。
[Third example of embodiment]
FIG. 10 shows a third example of an embodiment of the present invention corresponding to
Since the configuration and operation of the other parts are the same as in the case of the first example of the above-described embodiment, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図１に示した実施の形態の第１例の構造で、低速モードでの定常運転状態に於ける、各部のトルクに関して、具体的な値の１例を示す。
先ず、第一、第二両電動モータ１０、１１の出力トルクτｉｎ１、τｉｎ２、及び、第一遊星歯車機構１６の第一太陽歯車２０、第一リング歯車２２の歯数Ｚ２０、Ｚ２２、第二遊星歯車機構１７の第二太陽歯車２４、第二リング歯車２６の歯数Ｚ２４、Ｚ２６に就いて、以下の様に規制する。
τｉｎ１＝５０（Ｎ／ｍ）
τｉｎ２＝−５０（Ｎ／ｍ）
Ｚ２０＝２４
Ｚ２２＝７６
Ｚ２４＝４７
Ｚ２６＝９７
ここで、前述した（１）式〜（４）式より、各部のトルクは以下の通りとなる。
τ１＝９９．１（Ｎ／ｍ）
τ２＝４９．１（Ｎ／ｍ）
τ３＝−１０５．４（Ｎ／ｍ）
τｏｕｔ＝２０４．５（Ｎ／ｍ）
尚、トルクの符号が負（マイナス）となっているものは、トルクの向き（回転方向）が反対となっている事を示している。
In the structure of the first example of the embodiment shown in FIG. 1, one example of specific values is shown for the torque of each part in the steady operation state in the low speed mode.
First, the output torques τ in1 and τ in2 of the first and second
τ in1 = 50 (N / m)
τ in2 = −50 (N / m)
Z 20 = 24
Z 22 = 76
Z 24 = 47
Z 26 = 97
Here, from the above-described equations (1) to (4), the torque of each part is as follows.
τ 1 = 99.1 (N / m)
τ 2 = 49.1 (N / m)
τ 3 = −105.4 (N / m)
τ out = 204.5 (N / m)
Note that the sign of the torque being negative (minus) indicates that the direction of the torque (rotation direction) is opposite.
本発明の電気自動車用駆動装置を実施する場合に、第一、第二両電動モータの何れか一方或いは双方と、遊星歯車式変速機の駆動側入力軸との間に、例えば摩擦ローラ式減速機等の減速機を設けても良い。 When implementing the electric vehicle drive device of the present invention, for example, a friction roller type reduction gear is provided between one or both of the first and second electric motors and the drive side input shaft of the planetary gear type transmission. A reduction gear such as a machine may be provided.
１ 電動モータ
２ 変速装置
３、３ａ 回転伝達装置
４ 駆動側回転軸
５ 従動側回転軸
６ａ、６ｂ 歯車伝達機構
７ａ、７ｂ クラッチ機構
８、８ａ デファレンシャルギヤ
９ａ〜９ｄ 出力軸
１０ 第一電動モータ
１１ 第二電動モータ
１２、１２ａ〜１２ｃ 遊星歯車式変速機
１３ 第一駆動側回転軸
１４ 第二駆動側回転軸
１５ 従動側回転軸
１６、１６ａ〜１６ｃ 第一遊星歯車機構
１７、１７ａ 第二遊星歯車機構
１８ 一方向クラッチ
１９、１９ａ〜１９ｃ 第一キャリア
２０、２０ａ 第一太陽歯車
２１、２１ａ〜２１ｂ 第一遊星歯車
２２、２２ａ 第一リング歯車
２３、２３ａ 第二キャリア
２４、２４ａ 第二太陽歯車
２５ａ〜２５ｃ 第二遊星歯車
２６、２６ａ 第二リング歯車
２７ 車体に固定の部分
２８、２８ａ、２８ｂ ツーウェイクラッチ
２９ 外径側部材
３０ 内径側部材
３１ 転動体
３２ 保持器
３３ 取付部
３４ カム面
３５ 転がり軸受
３６ 係止溝
３７ 止め輪
３８ 外輪軌道
３９ａ、３９ｂ リム部
４０ 柱部
４１ ポケット
４２、４２ａ 揺動部材
４３ 枢軸
４４ 摩擦係合部
４５ 雌スプライン部
４６ 凹溝
４７ ワイヤー
４８ 永久磁石
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
前記遊星歯車式変速機は、前記第一、第二両駆動側回転軸と、前記従動側回転軸と、軸方向に離隔した状態で、互いに同心に配置された第一、第二両遊星歯車機構と、クラッチ装置とを組み合わせて成り、
このうちの第一遊星歯車機構は、第一キャリアと、第一太陽歯車と、第一遊星歯車と、第一リング歯車とから構成され、この第一キャリアに回転可能に支持された第一遊星歯車を、前記第一太陽歯車に噛合させると共に前記第一リング歯車にも噛合させる、シングルピニオン式であり、この第一太陽歯車は前記第一駆動側回転軸の軸方向中間部に、この第一駆動側回転軸により回転駆動する状態で設けられており、前記第一リング歯車は前記第二駆動側回転軸により回転駆動する状態で設けられており、
前記第二遊星歯車機構は、第二キャリアと、第二太陽歯車と、第二、第三遊星歯車と、第二リング歯車とから構成され、この第二キャリアに回転可能に支持されて対となる第二、第三遊星歯車を互いに噛合させると共に、このうちの内径寄りの第二遊星歯車を前記第二太陽歯車に、同じく外径寄りの第三遊星歯車を前記第二リング歯車に、それぞれ噛合させるダブルピニオン式であり、前記第二太陽歯車は前記第一駆動側回転軸の端部に、この第一駆動側回転軸により回転駆動する状態で設けられており、前記第二キャリアは前記第一リング歯車と同期して回転する様に設けられており、前記第二リング歯車により前記従動側回転軸を回転駆動する様にしており、
前記クラッチ装置は、前記第一キャリアを車体に固定の部分に対し回転が阻止される状態と、同じく回転が許容される状態とを切り換えるツーウェイクラッチであって、減速比の大きい低速モード状態では、前記第一キャリアを前記第一駆動側回転軸と反対方向に回転する傾向とする事により接続し、前記クラッチ装置によりこの第一キャリアが前記車体に固定の部分に対し回転するのを阻止する事で、前記第一リング歯車に入力された動力を前記第一太陽歯車に伝達し、減速比の小さい高速モード状態では、前記第一キャリアを前記第一駆動側回転軸と同じ方向に回転する傾向とする事により切断し、前記クラッチ装置によりこの第一キャリアが前記車体に固定の部分に対し回転するのを許容する事で、前記第一リング歯車に入力された動力を前記第一太陽歯車に伝達しない事を特徴とする電気自動車用駆動装置。 A planetary gear type transmission having a pair of electric motors, first and second drive side rotary shafts that are driven to rotate by the output shafts of both electric motors, and a driven side rotary shaft of the planetary gear type transmission A rotation transmission device for transmitting the rotation of the motor to a pair of left and right drive wheels,
The planetary gear type transmission includes first and second planetary gears arranged concentrically with each other in a state of being axially separated from the first and second drive side rotary shafts and the driven side rotary shaft. Combining mechanism and clutch device,
Of these, the first planetary gear mechanism is composed of a first carrier, a first sun gear, a first planetary gear, and a first ring gear, and the first planet is rotatably supported by the first carrier. A single pinion type gear that meshes with the first sun gear and meshes with the first ring gear, and the first sun gear is arranged in the axial intermediate portion of the first drive-side rotary shaft. The first ring gear is provided in a state of rotationally driven by the second drive side rotational shaft, and is provided in a state of rotationally driven by one drive side rotational shaft,
The second planetary gear mechanism is composed of a second carrier, a second sun gear, second and third planetary gears, and a second ring gear, and is rotatably supported by the second carrier and paired. The second and third planetary gears are meshed with each other, the second planetary gear closer to the inner diameter is the second sun gear, the third planetary gear also closer to the outer diameter is the second ring gear, respectively. The second sun gear is provided at the end of the first drive side rotary shaft in a state of being rotationally driven by the first drive side rotary shaft, and the second carrier is It is provided to rotate in synchronization with the first ring gear, and the driven rotary shaft is driven to rotate by the second ring gear,
The clutch device is a two-way clutch that switches between a state in which the rotation of the first carrier is fixed with respect to a portion fixed to the vehicle body and a state in which the rotation is allowed, and in a low speed mode state with a large reduction ratio, The first carrier is connected by making it tend to rotate in a direction opposite to the first drive side rotation shaft, and the clutch device prevents the first carrier from rotating relative to a portion fixed to the vehicle body. Then, the power input to the first ring gear is transmitted to the first sun gear, and in the high speed mode state with a small reduction ratio, the first carrier tends to rotate in the same direction as the first drive-side rotation shaft. And the clutch device allows the first carrier to rotate with respect to a portion fixed to the vehicle body. Electric vehicle drive system, characterized in that not transmitted to the first sun gear and.
前記遊星歯車式変速機は、前記第一、第二両駆動側回転軸と、前記従動側回転軸と、軸方向に離隔した状態で、互いに同心に配置された第一、第二両遊星歯車機構と、クラッチ装置とを組み合わせて成り、
このうちの第一遊星歯車機構は、第一キャリアと、第一太陽歯車と、第一、第二遊星歯車と、第一リング歯車とから構成され、この第一キャリアに回転可能に支持されて対となる第一、第二遊星歯車を互いに噛合させると共に、このうちの内径寄りの第一遊星歯車を前記第一太陽歯車に、同じく外径寄りの第二遊星歯車を前記第一リング歯車に、それぞれ噛合させるダブルピニオン式であり、前記第一太陽歯車は前記第一駆動側回転軸の軸方向中間部に、この第一駆動側回転軸により回転駆動する状態で設けられており、前記第一リング歯車は前記第二駆動側回転軸により回転駆動する状態で設けられており、
前記第二遊星歯車機構は、第二キャリアと、第二太陽歯車と、第三遊星歯車と、第二リング歯車とから構成され、この第二キャリアに回転可能に支持された第三遊星歯車を、前記第二太陽歯車に噛合させると共に前記第二リング歯車にも噛合させる、シングルピニオン式であり、前記第二太陽歯車は前記第一駆動側回転軸の端部に、この第一駆動側回転軸により回転駆動する状態で設けられており、前記第二キャリアは前記第一リング歯車と同期して回転する様に設けられており、前記第二リング歯車により前記従動側回転軸を回転駆動する様にしており、
前記クラッチ装置は、前記第一キャリアを車体に固定の部分に対し回転が阻止される状態と、同じく回転が許容される状態とを切り換えるツーウェイクラッチであって、減速比の大きい低速モード状態では、前記第一キャリアを前記第二駆動側回転軸と反対方向に回転する傾向とする事により接続し、前記クラッチ装置によりこの第一キャリアが前記車体に固定の部分に対し回転するのを阻止する事で、前記第一リング歯車に入力された動力を前記第一太陽歯車に伝達し、減速比の小さい高速モード状態では、前記第一キャリアを前記第二駆動側回転軸と同じ方向に回転する傾向とする事により切断し、前記クラッチ装置によりこの第一キャリアが前記車体に固定の部分に対し回転するのを許容する事で、前記第一リング歯車に入力された動力を前記第一太陽歯車に伝達しない事を特徴とする電気自動車用駆動装置。 A planetary gear type transmission having a pair of electric motors and a pair of drive side rotation shafts that are driven to rotate by the output shafts of both electric motors, and rotation of the driven side rotation shaft of the planetary gear type transmission. A drive device for an electric vehicle comprising a rotation transmission device for transmitting to a pair of left and right drive wheels;
The planetary gear type transmission includes first and second planetary gears arranged concentrically with each other in a state of being axially separated from the first and second drive side rotary shafts and the driven side rotary shaft. Combining mechanism and clutch device,
The first planetary gear mechanism is composed of a first carrier, a first sun gear, first and second planetary gears, and a first ring gear, and is rotatably supported by the first carrier. The first and second planetary gears to be paired are meshed with each other, the first planetary gear closer to the inner diameter is used as the first sun gear, and the second planetary gear closer to the outer diameter is used as the first ring gear. The first sun gear is provided at the axially intermediate portion of the first drive side rotary shaft in a state of being rotationally driven by the first drive side rotary shaft, One ring gear is provided in a state of being rotationally driven by the second drive side rotary shaft,
The second planetary gear mechanism includes a second carrier, a second sun gear, a third planetary gear, and a second ring gear, and a third planetary gear rotatably supported by the second carrier. And a single pinion type that meshes with the second sun gear and also meshes with the second ring gear, and the second sun gear rotates at the end of the first drive side rotation shaft. The second carrier is provided so as to rotate in synchronization with the first ring gear, and the driven rotary shaft is driven to rotate by the second ring gear. Like,
The clutch device is a two-way clutch that switches between a state in which the rotation of the first carrier is fixed with respect to a portion fixed to the vehicle body and a state in which the rotation is allowed, and in a low speed mode state with a large reduction ratio, The first carrier is connected by making it tend to rotate in a direction opposite to the second drive side rotation shaft, and the clutch device prevents the first carrier from rotating relative to a portion fixed to the vehicle body. Then, the power input to the first ring gear is transmitted to the first sun gear, and in the high speed mode state with a small reduction ratio, the first carrier tends to rotate in the same direction as the second drive side rotation shaft. And the clutch device allows the first carrier to rotate with respect to a portion fixed to the vehicle body. Electric vehicle drive system, characterized in that not transmitted to the first sun gear and.
前記外径側部材を前記車体に固定の部分に、前記内径側部材を前記第一キャリアに、それぞれ支持固定し、前記保持器と、前記第一駆動側回転軸、第一太陽歯車及び第二太陽歯車のうちの何れか１個である相手部材とを、この保持器がこの相手部材の回転方向と同じ方向に回転する傾向となる様に摩擦係合し、この保持器が前記カム面と前記各転動体との係合に基づき、前記車体に固定の部分に対して回転するのを阻止された状態で、前記相手部材を前記保持器に対し摺動可能としている、請求項１に記載の電気自動車用駆動装置。 The clutch device includes an outer diameter side member having an outer ring raceway on an inner peripheral surface, a cam surface that is concentric with the outer diameter side member on the inner side of the outer diameter side member, and is uneven on the outer peripheral surface in the circumferential direction. A plurality of rolling elements disposed at a plurality of locations in the circumferential direction between the cam surface and the outer ring raceway, and a cage for holding the rolling elements in a freely rolling manner. And
The outer diameter side member is fixed to the vehicle body, the inner diameter side member is supported and fixed to the first carrier, the cage, the first drive side rotating shaft, the first sun gear, and the second A mating member, which is any one of the sun gears, is frictionally engaged so that the cage tends to rotate in the same direction as the rotational direction of the mating member, and the cage is connected to the cam surface. The said other member is made to be slidable with respect to the said holder | retainer in the state prevented from rotating with respect to the part fixed to the said vehicle body based on engagement with each said rolling element. Electric vehicle drive device.
前記外径側部材を前記車体に固定の部分に、前記内径側部材を前記第一キャリアに、それぞれ支持固定し、前記保持器と、前記第二駆動側回転軸、第一リング歯車及び第二キャリアのうちの何れか１個である相手部材とを、この保持器がこの相手部材の回転方向と同じ方向に回転する傾向となる様に摩擦係合し、この保持器が前記カム面と前記各転動体との係合に基づき、前記車体に固定の部分に対して回転するのを阻止された状態で、前記相手部材を前記保持器に対し摺動可能としている、請求項２に記載の電気自動車用駆動装置。 The clutch device includes an outer diameter side member having an outer ring raceway on an inner peripheral surface, a cam surface that is concentric with the outer diameter side member on the inner side of the outer diameter side member, and is uneven on the outer peripheral surface in the circumferential direction. A plurality of rolling elements disposed at a plurality of locations in the circumferential direction between the cam surface and the outer ring raceway, and a cage for holding the rolling elements in a freely rolling manner. Because
The outer diameter side member is fixedly supported on the vehicle body, the inner diameter side member is supported and fixed on the first carrier, the cage, the second drive side rotating shaft, the first ring gear, and the second Frictionally engages the mating member, which is one of the carriers, so that the cage tends to rotate in the same direction as the rotational direction of the mating member. The said other member is made to be slidable with respect to the said holder | retainer in the state prevented from rotating with respect to the part fixed to the said vehicle body based on engagement with each rolling element. Drive device for electric vehicles.
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